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JP2004247670A - Semiconductor device manufacturing method and bonding apparatus used therein - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method and bonding apparatus used therein Download PDF

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JP2004247670A
JP2004247670A JP2003038266A JP2003038266A JP2004247670A JP 2004247670 A JP2004247670 A JP 2004247670A JP 2003038266 A JP2003038266 A JP 2003038266A JP 2003038266 A JP2003038266 A JP 2003038266A JP 2004247670 A JP2004247670 A JP 2004247670A
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Japan
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bonding
vibrator
wiring board
chip
bearing
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JP2003038266A
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Tomiji Suda
富司 須田
Yuji Matsuda
裕士 松田
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Renesas Technology Corp
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
Original Assignee
Renesas Technology Corp
Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc
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    • H10W72/5522
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Abstract

【課題】速度の低下を防止し安定に超音波ダイボンディングする。
【解決手段】ボンディングステージ32のXYΘ駆動部33の上には配線基板20を保持するボンディングテーブル34が設置されている。支持フレーム40にはモータ41の正逆回転でリフトベース44を昇降させる送りねじ軸装置43が介設され、リフトベース44に設置されたエアシリンダ装置45のピストンロッドにはホルダ46が吊持されている。右端部にボンディングツール52を取り付けられた振動子50の左端部はホルダ46の支持部48に固定され、振動子50の右端部はエア浮上軸受49に軸方向に摺動自在に支承されている。
【効果】振動子の右端部に取り付けたボンディングツールの真上から押圧力を印加でき、振動子の振動エネルギをロスせずにボンディングツールに印加できるので、チップのバンプを配線基板のランドに安定的に接合できる。
【選択図】 図3
To stably perform ultrasonic die bonding while preventing a reduction in speed.
A bonding table for holding a wiring board is provided on an XY drive section of a bonding stage. A feed screw shaft device 43 that raises and lowers a lift base 44 by forward and reverse rotation of a motor 41 is interposed in the support frame 40, and a holder 46 is hung by a piston rod of an air cylinder device 45 installed on the lift base 44. ing. The left end of the vibrator 50 to which the bonding tool 52 is attached at the right end is fixed to the support portion 48 of the holder 46, and the right end of the vibrator 50 is slidably supported in the air floating bearing 49 in the axial direction. .
[Effect] A pressing force can be applied from directly above the bonding tool attached to the right end of the vibrator, and the pressing force can be applied to the bonding tool without losing the vibration energy of the vibrator, so that the chip bumps can be stably mounted on the land of the wiring board. Can be joined together.
[Selection diagram] FIG.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造技術、特に、半導体チップ(chip of semiconductor 。能動素子、受動素子、これらを電気的に接続する回路を含む集積回路が作り込まれたチップ。以下、チップという。)をキャリア(carrier )に機械的に接続(bond。原子間力が働く程度に密着していない機械的な接続。以下、ボンディングという。)するボンディング技術に関し、例えば、メモリモジュールを製造するのに利用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、メモリモジュールのキャリアにチップをボンディングするボンディング装置として、超音波フリップチップボンディング装置(以下、超音波ダイボンダという。)が、普及しつつある。超音波ダイボンダに使用されている超音波振動付勢用の振動子の支持構造としては、振動子の一端部を支持する片持ち構造(例えば、特許文献1参照)と、振動子の両端部を支持する両持ち構造(例えば、特許文献2参照)とがある。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−261121号公報
【特許文献2】
特許第3290632号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、片持ち構造の超音波ダイボンダにおいては、印加荷重を大きく設定することができないために対象製品が限定されてしまうという問題点や、荷重変化によって微妙に先端平坦度の狂いが発生するためにボンディングが不安定になるという問題点がある。
【0005】
他方、両持ちの超音波ダイボンダにおいては、重量増加によるボンディング速度の低下が発生するという問題点がある。
【0006】
本発明の目的は、ボンディング速度の低下を回避しつつ安定的にボンディングすることができる半導体装置の製造技術を提供することにある。
【0007】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通りである。
【0009】
すなわち、半導体チップとキャリアとの接触部に超音波振動を振動子によって付勢して前記接触部を接合するボンディング装置であって、
前記振動子の一端部が非接触軸受によって支承されていることを特徴とする。
【0010】
前記した手段によれば、振動子の一端部が非接触形軸受によって支承されていることにより、片持ち構造であるのに振動子の一端部に取り付けたボンディングツールの真上から押圧力を印加することができるので、押圧力を大きく設定することができ、また、傾きによる平坦度の狂いを防止することができる。さらに、振動子の振動方向の振動エネルギをロスすることなくボンディングすることができるので、ボンディング速度を高めることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【0012】
本実施の形態において、本発明に係る半導体装置の製造方法は、メモリモジュールを製造する方法として構成されており、その特徴工程である図1に示されたチップ10を図2に示されたキャリアとしての配線基板20にボンディングするダイボンディング工程は、図3および図4に示された超音波ダイボンダ30によって実施される。
【0013】
図1に示されたチップ10は長方形の平板形状に形成されたサブストレート11を備えており、サブストレート11のアクティブエリア側の主面である第一主面12側にはRAM回路が作り込まれている。サブストレート11の第一主面12には複数個の電極パッド13が両長辺の端部にそれぞれ一列ずつ整列されて形成されており、チップ10の第一主面12にはパッシベーション膜(passivation film)14が各電極パッド13をそれぞれ露出させた状態で全体的に被着されている。各電極パッド13には金材料(金または金合金)からなるバンプ15がそれぞれ突設されており、各バンプ15の頭部はパッシベーション膜14の上面から突出した状態になっている。バンプ15は金線が使用されたワイヤボンディング技術によって略半球形状に形成されている。
【0014】
超音波ダイボンダ30の他方のワークである図2に示された配線基板20は、基板本体(以下、本体という。)21を備えており、本体21はガラス含浸エポキシ樹脂やセラミック等の絶縁材料が使用されて長方形の平板形状に形成されている。本体21の短辺はチップ10の長辺よりも大きく設定されており、本体21の長辺は七個のチップ10が横並びに表面実装されてもなお余裕が残るように設定されている。本体21の表裏両主面における一方の長辺の端部には多数個の外部端子22が、互いに平行に並べられて形成されている。本体21の表側主面における外部端子22群を除く領域には仮想的に形成された略長方形のボンディングエリア23が七箇所、所定の間隔をもって設定されており、各ボンディングエリア23は長辺方向が本体21の長辺と平行な中心線に直交されている。各ボンディングエリア23にはチップ10を機械的かつ電気的に接続するためのランド24が複数個、左右で一対の列に配置されてそれぞれ形成されており、各ランド24は本体21の内部に配線された電気配線(図示せず)によって所定の各外部端子22に互いに絶縁されてそれぞれ接続されている。
【0015】
図3に示されているように、超音波ダイボンダ30は機台31を備えており、機台31の略中央部にはボンディングステージ32が設定されている。ボンディングステージ32にはXYΘ駆動部33が設置されており、XYΘ駆動部33の上には配線基板20を保持するボンディングテーブル34が設置されている。XYΘ駆動部33はボンディングテーブル34を水平面内の縦横であるX方向とY方向に移動させるとともに、水平面内の基準点を中心とした回転角であるΘ方向に回転させるように構成されている。
【0016】
機台31の上には支持フレーム40が立設されており、支持フレーム40にはモータ41が垂直方向下向きに設置されているとともに、一対のガイドポール42、42がモータ41の両脇に配置されて垂下されている。両ガイドポール42、42の間にはリフトベース44が昇降自在に架設されており、リフトベース44とモータ41の出力軸との間には、モータ41の出力軸の正逆回転によってリフトベース44を昇降させる送りねじ軸装置43が介設されている。リフトベース44にはエアシリンダ装置45が垂直方向下向きに設置されており、エアシリンダ装置45のピストンロッド45aの下端にはホルダ46が吊持されている。ホルダ46の上面のピストンロッド45aの両脇には一対のガイドシャフト47、47が垂直方向上向きに突設されており、両ガイドシャフト47、47は両ガイドポール42、42に摺動自在に嵌入されている。
【0017】
ホルダ46の左端部には支持部48が垂直方向下向きに突設されており、ホルダ46の略中央部には非接触軸受としてのエア浮上軸受49が垂直方向下向きに突設されている。支持部48には水平面内で左右方向に延在するように配置された振動子50の一端部が固定されており、図4に示されているように、エア浮上軸受49には振動子50の他端部が挿入されて軸方向に摺動自在に支承されている。振動子50の左端面には発振子51が同軸に配置されて結合されている。発振子51は電気エネルギを機械エネルギに変換する圧電素子や磁歪素子等のエネルギ変換器によって構築されており、超音波発生器(図示せず)から供給された電力によって所定の周波数の縦波の超音波振動を発生して出力するように構成されている。振動子50は発振子51からの超音波振動に共振する共振周波数の1波長の長さを有し、支持部48は最大振動振幅点が位置するようになっている。振動子50の先端部の最大振動振幅点にはボンディングツール52が垂直方向下向きに取り付けられている。図4に示されているように、ボンディングツール52の下端面にはチップ10を真空吸着保持する吸引口53が開設されており、吸引口53には吸引路54が接続されている。
【0018】
機台31のボンディングステージ32の片脇にはY軸ロボット61がY方向に敷設されており、Y軸ロボット61はX軸ロボット62をY方向に往復移動させるように構成されている。X軸ロボット62はその前端に設置された画像認識装置63をX方向に往復移動させるように構成されている。画像認識装置63はボンディングテーブル34に保持された配線基板20の上面の特徴パターンと、ボンディングツール52に保持されたチップ10の特徴パターンとを認識するように構成されている。
【0019】
次に、前記構成に係る超音波ダイボンダによる本発明の一実施の形態であるメモリモジュールの製造方法のダイボンディング工程を説明する。
【0020】
図1に示されているように、超音波ダイボンダ30の一方のワークである配線基板20はボンディングテーブル34の上にランド24側を上向きにして保持される。図4に示されているように、他方のワークであるチップ10はバンプ15側を下向きにしてボンディングツール52に吸引口53に印加される吸引力によって吸着されて保持された状態でボンディングステージ32に搬送され、配線基板20に対向される。
【0021】
ボンディングツール52のチップ10がボンディングステージ32において配線基板20のボンディングエリア23に対向されると、Y軸ロボット61がX軸ロボット62を前進させることにより、図1に想像線で示されているように、画像認識装置63が配線基板20の上面とチップ10との間に挿入される。画像認識装置63は配線基板20のボンディングエリア23の特徴パターンとボンディングツール52に保持されたチップ10の特徴パターンとを認識することにより、配線基板20の上面のランド24とボンディングツール52のチップ10のバンプ15とを位置合わせする。位置合わせが終了すると、画像認識装置63はY軸ロボット61によって元の位置に戻される。
【0022】
画像認識装置63に基づく位置合わせが終了すると、ボンディングテーブル34がXYΘ駆動部33によって移動され、モータ41の正回転による送りねじ軸装置43を介してのリフトベース44を下降およびエアシリンダ装置45のピストンロッド45aの伸長によるホルダ46の下降によってボンディングツール52が下降され、チップ10のバンプ15が配線基板20のボンディングエリア23のランド24に押圧される。同時に、発振子51が発振して振動子50が超音波振動をチップ10のバンプ15と配線基板20のランド24との接触部分に付勢する。この加圧力と超音波振動の付勢力とにより、チップ10のバンプ15と配線基板20のランド24とが接合する。この際、配線基板20のボンディングエリア23の各ランド24とボンディングツール52のチップ10の各バンプ15とが予め位置合わせされているため、ボンディングツール52のチップ10は配線基板20のボンディングエリア23に適正にボンディングされる。
【0023】
以上の作動が繰り返されることにより、チップ10が配線基板20にボンディングツール52によって順次にボンディングされて行き、図5に示されたメモリモジュール25が製造される。なお、超音波ダイボンダ30において、チップ10が配線基板20にボンディングされると、ボンディング済みの配線基板20がボンディングテーブル34から排出され、次の配線基板20がボンディングテーブル34に自動的に供給されて来る。
【0024】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【0025】
1) 振動子の先端部をエア浮上軸受によって支承することにより、片持ち構造であるのに振動子の先端部に取り付けたボンディングツールの真上から押圧力を印加することができるので、押圧力を大きく設定することができ、また、従来の片持ち構造の超音波ダイボンダの場合における振動子の傾きによる平坦度の狂いを防止することができる。その結果、大きな押圧力が必要な製品(チップ)であっても、安定的に適正に超音波ダイボンディングすることができる。
【0026】
2) 振動子の先端部をエア浮上軸受によって支承することにより、振動子の振動方向の振動エネルギをロスすることなく、先端の上下方向の荷重よる撓み量を低減し、重量増加によるボンディング速度の低下を防止することができるので、チップのバンプを配線基板のランドに効率よく超音波ダイボンディングすることができる。
【0027】
3) 片持ち構造で両持ち構造と同等の超音波ダイボンディング性能を得ることができ、同等の両持ち構造の超音波ダイボンダに比べて製造コストを低減することができる。
【0028】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【0029】
例えば、振動子の先端部を支承するエア浮上軸受は、図6に示されているように、振動子の下面を受けないように構成してもよい。すなわち、エア浮上軸受49Aは超音波ダイボンディング時にボンディングツール52に加わる反作用を支持し得る構造に構成してもよい。
【0030】
振動子の先端部を支承する非接触形軸受はエア浮上軸受によって構成するに限らず、図7に示されているように、磁気浮上軸受49Bによって構成してもよい。
【0031】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるメモリモジュールの製造技術について説明したが、それに限定されるものではなく、超音波振動を利用した半導体装置の製造技術全般に適用することができる。
【0032】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りである。
【0033】
振動子の先端部を非接触形軸受によって支承することにより、片持ち構造であるのに振動子の先端部に取り付けたボンディングツールの真上から押圧力を印加することができるので、押圧力を大きく設定することができ、また、従来の片持ち構造の超音波ダイボンダの場合における振動子の傾きによる平坦度の狂いを防止することができる。さらに、振動子の振動方向の振動エネルギをロスすることなくボンディングすることができるので、ボンディング速度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態であるメモリモジュールの製造方法に使用される各チップを示しており、(a)は平面図、(b)はb−b線に沿う断面図である。
【図2】同じく配線基板を示しており、(a)は一部省略平面図、(b)は主要部の拡大平面図、(c)は(b)のc−c線に沿う断面図である。
【図3】本発明の一実施の形態である超音波ダイボンダを示す正面図である。
【図4】その主要部を示しており、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う側面断面図である。
【図5】メモリモジュールを示しており、(a)は一部省略平面図、(b)は主要部の拡大平面図、(c)は(b)のc−c線に沿う断面図である。
【図6】エア浮上軸受の他の実施の形態を示しており、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う側面断面図である。
【図7】磁気浮上軸受の実施の形態を示しており、(a)は正面断面図、(b)は(a)のb−b線に沿う側面断面図である。
【符号の説明】
10…チップ、11…サブストレート、12…第一主面、13…電極パッド、14…パッシベーション膜、15…バンプ、20…配線基板、21…基板本体(本体)、22…外部端子、23…ボンディングエリア、24…ランド、25…メモリモジュール(半導体装置)、30…超音波ダイボンダ、31…機台、32…ボンディングステージ、33…XYΘ駆動部、34…ボンディングテーブル、40…支持フレーム、41…モータ、42…ガイドポール、43…送りねじ軸装置、44…リフトベース、45…エアシリンダ装置、45a…ピストンロッド、46…ホルダ、47…ガイドシャフト、48…支持部、49、49A…エア浮上軸受(非接触形軸受)、49B…磁気浮上軸受(非接触形軸受)、50…振動子、51…発振子、52…ボンディングツール、53…吸引口、54…吸引路、61…Y軸ロボット、62…X軸ロボット、63…画像認識装置。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device manufacturing technique, in particular, a semiconductor chip (a chip in which an integrated circuit including an active element, a passive element, and a circuit for electrically connecting the active element and the passive element is formed; hereinafter, referred to as a chip). 2. Description of the Related Art A bonding technique for mechanically connecting a carrier to a carrier (bonding: a mechanical connection that is not in close contact with an atomic force and is hereinafter referred to as bonding) is used, for example, to manufacture a memory module. And effective technology.
[0002]
[Prior art]
For example, as a bonding device for bonding a chip to a carrier of a memory module, an ultrasonic flip chip bonding device (hereinafter, referred to as an ultrasonic die bonder) is becoming widespread. As a support structure of a vibrator for energizing ultrasonic vibration used in an ultrasonic die bonder, a cantilever structure for supporting one end of the vibrator (for example, see Patent Document 1) and both ends of the vibrator are provided. There is a two-sided supporting structure (for example, see Patent Document 2).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-261121 [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3290632 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the cantilever type ultrasonic die bonder, the target product is limited because the applied load cannot be set to a large value. There is a problem that bonding becomes unstable.
[0005]
On the other hand, the double-sided ultrasonic die bonder has a problem that the bonding speed is reduced due to an increase in weight.
[0006]
An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing technique capable of performing stable bonding while avoiding a decrease in bonding speed.
[0007]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The outline of a typical invention disclosed in the present application will be described as follows.
[0009]
That is, a bonding device that urges ultrasonic vibration to a contact portion between a semiconductor chip and a carrier by a vibrator to join the contact portion,
One end of the vibrator is supported by a non-contact bearing.
[0010]
According to the above-described means, since one end of the vibrator is supported by the non-contact bearing, a pressing force is applied from directly above the bonding tool attached to one end of the vibrator in a cantilever structure. Therefore, it is possible to set a large pressing force, and it is possible to prevent the flatness from being deviated due to the inclination. Furthermore, since bonding can be performed without losing vibration energy in the vibration direction of the vibrator, the bonding speed can be increased.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0012]
In the present embodiment, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is configured as a method for manufacturing a memory module, and the chip 10 shown in FIG. The die bonding step of bonding to the wiring board 20 as described above is performed by the ultrasonic die bonder 30 shown in FIGS.
[0013]
The chip 10 shown in FIG. 1 includes a substrate 11 formed in a rectangular flat plate shape, and a RAM circuit is formed on a first main surface 12 of the substrate 11 which is a main surface on the active area side. It is rare. A plurality of electrode pads 13 are formed on the first main surface 12 of the substrate 11 so as to be aligned in a row at the ends of both long sides, and a passivation film (passivation film) is formed on the first main surface 12 of the chip 10. A film 14 is entirely attached with each electrode pad 13 exposed. Each electrode pad 13 is provided with a bump 15 made of a gold material (gold or gold alloy), and the head of each bump 15 projects from the upper surface of the passivation film 14. The bump 15 is formed in a substantially hemispherical shape by a wire bonding technique using a gold wire.
[0014]
The wiring board 20 shown in FIG. 2, which is the other work of the ultrasonic die bonder 30, includes a board body (hereinafter, referred to as a body) 21. The body 21 is made of an insulating material such as a glass impregnated epoxy resin or ceramic. Used to form a rectangular flat plate. The short side of the main body 21 is set to be larger than the long side of the chip 10, and the long side of the main body 21 is set so that even if the seven chips 10 are mounted side by side on the surface, a margin still remains. A large number of external terminals 22 are formed parallel to each other at the end of one long side of both main surfaces of the main body 21. In a region other than the external terminal group 22 on the front side main surface of the main body 21, seven substantially rectangular bonding areas 23 virtually formed are set at predetermined intervals, and each bonding area 23 has a long side direction. It is orthogonal to a center line parallel to the long side of the main body 21. In each bonding area 23, a plurality of lands 24 for mechanically and electrically connecting the chip 10 are formed in a pair of rows on the left and right sides, respectively. Each of the external terminals 22 is insulated from each other by electrical wiring (not shown).
[0015]
As shown in FIG. 3, the ultrasonic die bonder 30 includes a machine base 31, and a bonding stage 32 is set at a substantially central portion of the machine base 31. An XY drive unit 33 is provided on the bonding stage 32, and a bonding table 34 for holding the wiring board 20 is provided on the XY drive unit 33. The XY drive unit 33 is configured to move the bonding table 34 in the X and Y directions which are vertical and horizontal in the horizontal plane and to rotate in the Θ direction which is a rotation angle about a reference point in the horizontal plane.
[0016]
A support frame 40 is erected on the machine base 31, and a motor 41 is installed vertically downward on the support frame 40, and a pair of guide poles 42, 42 are arranged on both sides of the motor 41. Have been drooping. A lift base 44 is erected between the guide poles 42 and 42 so as to be able to move up and down freely. A lift base 44 is provided between the lift base 44 and the output shaft of the motor 41 by forward and reverse rotation of the output shaft of the motor 41. The feed screw shaft device 43 for raising and lowering the shaft is interposed. An air cylinder device 45 is installed vertically downward on the lift base 44, and a holder 46 is suspended from a lower end of a piston rod 45 a of the air cylinder device 45. A pair of guide shafts 47, 47 are provided on both sides of the piston rod 45a on the upper surface of the holder 46 so as to project vertically upward, and the two guide shafts 47, 47 are slidably fitted into the two guide poles 42, 42. Have been.
[0017]
At the left end of the holder 46, a support portion 48 projects vertically downward, and at a substantially central portion of the holder 46, an air floating bearing 49 as a non-contact bearing projects vertically downward. One end of a vibrator 50 arranged so as to extend in the horizontal direction in the horizontal plane is fixed to the support portion 48, and as shown in FIG. Is inserted and supported slidably in the axial direction. An oscillator 51 is coaxially arranged and coupled to the left end face of the oscillator 50. The oscillator 51 is constructed by an energy converter such as a piezoelectric element or a magnetostrictive element that converts electric energy into mechanical energy, and generates a longitudinal wave having a predetermined frequency by electric power supplied from an ultrasonic generator (not shown). It is configured to generate and output ultrasonic vibration. The vibrator 50 has a length of one wavelength of a resonance frequency that resonates with the ultrasonic vibration from the oscillator 51, and the support portion 48 is located at the point of maximum vibration amplitude. A bonding tool 52 is attached vertically downward at the maximum vibration amplitude point at the tip of the vibrator 50. As shown in FIG. 4, a suction port 53 for holding the chip 10 by vacuum suction is formed on the lower end surface of the bonding tool 52, and a suction path 54 is connected to the suction port 53.
[0018]
On one side of the bonding stage 32 of the machine base 31, a Y-axis robot 61 is laid in the Y direction, and the Y-axis robot 61 is configured to reciprocate the X-axis robot 62 in the Y direction. The X-axis robot 62 is configured to reciprocate the image recognition device 63 installed at its front end in the X direction. The image recognition device 63 is configured to recognize the characteristic pattern on the upper surface of the wiring board 20 held by the bonding table 34 and the characteristic pattern of the chip 10 held by the bonding tool 52.
[0019]
Next, the die bonding step of the method of manufacturing a memory module according to one embodiment of the present invention using the ultrasonic die bonder having the above configuration will be described.
[0020]
As shown in FIG. 1, the wiring board 20, which is one of the works of the ultrasonic die bonder 30, is held on the bonding table 34 with the lands 24 facing upward. As shown in FIG. 4, the chip 10, which is the other work, is held by the bonding tool 52 with the bump 15 facing downward by the suction force applied to the suction port 53 by the bonding stage 32. And is opposed to the wiring board 20.
[0021]
When the chip 10 of the bonding tool 52 is opposed to the bonding area 23 of the wiring board 20 on the bonding stage 32, the Y-axis robot 61 advances the X-axis robot 62, as shown by the imaginary line in FIG. Then, the image recognition device 63 is inserted between the upper surface of the wiring board 20 and the chip 10. The image recognition device 63 recognizes the characteristic pattern of the bonding area 23 of the wiring board 20 and the characteristic pattern of the chip 10 held by the bonding tool 52, and thereby the land 24 on the upper surface of the wiring board 20 and the chip 10 of the bonding tool 52. Are aligned with the bumps 15 of FIG. When the positioning is completed, the image recognition device 63 is returned to the original position by the Y-axis robot 61.
[0022]
When the positioning based on the image recognition device 63 is completed, the bonding table 34 is moved by the XY drive unit 33, the lift base 44 is lowered via the feed screw shaft device 43 by the forward rotation of the motor 41, and the air cylinder device 45 is moved. The bonding tool 52 is lowered by the lowering of the holder 46 due to the extension of the piston rod 45a, and the bumps 15 of the chip 10 are pressed against the lands 24 of the bonding area 23 of the wiring board 20. At the same time, the oscillator 51 oscillates and the oscillator 50 urges the ultrasonic vibration to the contact portion between the bump 15 of the chip 10 and the land 24 of the wiring board 20. The bumps 15 of the chip 10 and the lands 24 of the wiring board 20 are joined by the pressing force and the urging force of the ultrasonic vibration. At this time, since each land 24 of the bonding area 23 of the wiring board 20 and each bump 15 of the chip 10 of the bonding tool 52 are aligned in advance, the chip 10 of the bonding tool 52 is Bonded properly.
[0023]
By repeating the above operations, the chip 10 is sequentially bonded to the wiring board 20 by the bonding tool 52, and the memory module 25 shown in FIG. 5 is manufactured. In the ultrasonic die bonder 30, when the chip 10 is bonded to the wiring board 20, the bonded wiring board 20 is discharged from the bonding table 34, and the next wiring board 20 is automatically supplied to the bonding table 34. come.
[0024]
According to the embodiment, the following effects can be obtained.
[0025]
1) By supporting the tip of the vibrator with an air floating bearing, it is possible to apply a pressing force from directly above the bonding tool attached to the tip of the vibrator in a cantilever structure. Can be set large, and the flatness of the ultrasonic die bonder having the conventional cantilever structure can be prevented from being deteriorated due to the inclination of the vibrator. As a result, ultrasonic die bonding can be performed stably and appropriately even for a product (chip) requiring a large pressing force.
[0026]
2) By supporting the tip of the vibrator by an air floating bearing, the amount of deflection of the tip due to the vertical load can be reduced without losing vibration energy in the vibrating direction of the vibrator, and the bonding speed can be reduced by increasing the weight. Since the drop can be prevented, the bumps of the chip can be efficiently subjected to ultrasonic die bonding to the lands of the wiring board.
[0027]
3) Ultrasonic die bonding performance equivalent to that of the double-sided structure can be obtained with the cantilever structure, and the manufacturing cost can be reduced as compared with an ultrasonic die bonder having the same double-sided structure.
[0028]
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the gist of the invention. Needless to say.
[0029]
For example, the air levitation bearing that supports the tip of the vibrator may be configured so as not to receive the lower surface of the vibrator as shown in FIG. That is, the air levitation bearing 49A may have a structure capable of supporting a reaction applied to the bonding tool 52 during ultrasonic die bonding.
[0030]
The non-contact bearing that supports the tip of the vibrator is not limited to the air levitation bearing, but may be a magnetic levitation bearing 49B as shown in FIG.
[0031]
In the above description, the manufacturing technology of the memory module, which is the application field in which the invention made by the present inventor is the background, has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the manufacturing of the semiconductor device using the ultrasonic vibration is not limited thereto. Applicable to all technologies.
[0032]
【The invention's effect】
The effect obtained by the representative one of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0033]
By supporting the tip of the vibrator with a non-contact type bearing, it is possible to apply a pressing force from directly above the bonding tool attached to the tip of the vibrator even though it has a cantilever structure. It can be set large, and it is possible to prevent the degree of flatness from being deviated due to the inclination of the transducer in the case of a conventional cantilever type ultrasonic die bonder. Furthermore, since bonding can be performed without losing vibration energy in the vibration direction of the vibrator, the bonding speed can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show respective chips used in a method for manufacturing a memory module according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line bb. .
2 (a) is a partially omitted plan view, FIG. 2 (b) is an enlarged plan view of a main part, and FIG. 2 (c) is a sectional view taken along line cc of FIG. 2 (b). is there.
FIG. 3 is a front view showing an ultrasonic die bonder according to an embodiment of the present invention.
4 (a) is a front sectional view, and FIG. 4 (b) is a side sectional view taken along line bb in FIG. 4 (a).
5A and 5B show a memory module, wherein FIG. 5A is a partially omitted plan view, FIG. 5B is an enlarged plan view of a main part, and FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line cc of FIG. .
6A and 6B show another embodiment of the air levitation bearing, in which FIG. 6A is a front sectional view, and FIG. 6B is a side sectional view along line bb of FIG. 6A.
7A and 7B show an embodiment of a magnetic levitation bearing, in which FIG. 7A is a front sectional view, and FIG. 7B is a side sectional view taken along the line bb of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Chip, 11 ... Substrate, 12 ... First principal surface, 13 ... Electrode pad, 14 ... Passivation film, 15 ... Bump, 20 ... Wiring board, 21 ... Substrate body (body), 22 ... External terminal, 23 ... Bonding area, 24 land, 25 memory module (semiconductor device), 30 ultrasonic die bonder, 31 machine stand, 32 bonding stage, 33 XY drive unit, 34 bonding table, 40 support frame, 41 Motor 42 guide rod 43 feed screw shaft device 44 lift base 45 air cylinder device 45a piston rod 46 holder 47 guide shaft 48 support portion 49, 49A air floating Bearing (non-contact type bearing), 49B: magnetic levitation bearing (non-contact type bearing), 50: vibrator, 51: oscillator, 52 ... Down loading tool, 53 ... suction port 54 ... suction passage, 61 ... Y-axis robot, 62 ... X-axis robot, 63 ... image recognition apparatus.

Claims (5)

半導体チップとキャリアとの接触部に超音波振動を振動子によって付勢して前記接触部を接合する工程を備えた半導体装置の製造方法であって、前記振動子がその一端部を非接触軸受によって支承された状態で、前記超音波振動を前記接触部に付勢することを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of applying ultrasonic vibration to a contact portion between a semiconductor chip and a carrier by a vibrator to join the contact portion, wherein the vibrator has a non-contact bearing at one end thereof. Energizing the ultrasonic vibration to the contact portion in a state supported by the semiconductor device. 半導体チップとキャリアとの接触部に超音波振動を振動子によって付勢して前記接触部を接合するボンディング装置であって、
前記振動子の一端部が非接触軸受によって支承されていることを特徴とするボンディング装置。
A bonding apparatus for applying ultrasonic vibration to a contact portion between a semiconductor chip and a carrier by a vibrator to join the contact portion,
A bonding apparatus, wherein one end of the vibrator is supported by a non-contact bearing.
前記非接触形軸受が少なくとも前記振動子の前記接触部と反対側の部分を支承するように構成されていることを特徴とする請求項2に記載のボンディング装置。The bonding apparatus according to claim 2, wherein the non-contact bearing is configured to support at least a portion of the vibrator opposite to the contact portion. 前記非接触形軸受がエア浮上軸受によって構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載のボンディング装置。The bonding device according to claim 2, wherein the non-contact type bearing is configured by an air floating bearing. 前記非接触形軸受が磁気浮上軸受によって構成されていることを特徴とする請求項2または3に記載のボンディング装置。4. The bonding apparatus according to claim 2, wherein the non-contact type bearing is constituted by a magnetic levitation bearing.
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