半導体チップの実装方法、配線回路基板の構造、及び配線回路基板の製造方法
【課題】
半導体チップの実装に際して、半導体チップの配線回路基板上への実装時間を短縮して、半導体チップの大量生産及び低コスト化に適した半導体チップの実装を可能にする。
【解決手段】
配線回路基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する半導体チップの実装方法において、フィルムの表面に剥離可能に保持されている半導体チップを該フィルムの裏面側から超音波ホーンにより押して半導体チップを突き出させ、この突き出させた半導体チップに前記超音波ホーンより超音波による振動を負荷したまま該半導体チップを同一加圧方向に対応する前記配線回路基板上に押し付けることにより、前記半導体チップを剥離すると同時に該半導体チップの電極を配線回路基板の回路に接合させる。
半導体チップの実装に際して、半導体チップの配線回路基板上への実装時間を短縮して、半導体チップの大量生産及び低コスト化に適した半導体チップの実装を可能にする。
【解決手段】
配線回路基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する半導体チップの実装方法において、フィルムの表面に剥離可能に保持されている半導体チップを該フィルムの裏面側から超音波ホーンにより押して半導体チップを突き出させ、この突き出させた半導体チップに前記超音波ホーンより超音波による振動を負荷したまま該半導体チップを同一加圧方向に対応する前記配線回路基板上に押し付けることにより、前記半導体チップを剥離すると同時に該半導体チップの電極を配線回路基板の回路に接合させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば航空タグ、物流管理ラベル、無人改札パス等に用いられるＩＣタグに備えられる半導体チップの実装方法に係わり、特に配線基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する場合の半導体チップの実装方法、配線回路基板の構造、及び配線回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、物流の自動化を進めていくには、個々の物品に識別用の伝票を貼付け、この貼付けられた個々の伝票に記録されている情報を機械読み取ることが重要である。従来、このような機械読み取りを実現するためには、個々の伝票に対応したバーコードラベルを貼付け、これをバーコードリーダで読み取るようにしている。
【０００３】
しかしながら、バーコードリーダを用いてバーコードラベルを読み取るためには、両者間に一定の距離的並びに方向的な関係付けを、かなり高精度に行う必要があり、物流の自動化及び円滑化を図るうえでの障害になっていた。さらに、バーコードには入力できる情報量が少なく、物流の管理範囲も狭い区域に限られていた。
【０００４】
そこで近年、電磁波を用いて非接触に読み取りが可能なＩＣ(Integrated Circuit)タグが使用されてきている(例えば特許文献１参照)。このＩＣタグによれば、読取媒体として電磁波を用いていることから、読み取りに際して両者間の距離的並びに方向的な制約をさほど受けることがなくなり、具体的には、読み取りの方向性に制約を受けることなく１メートル離れた距離からでも、その内容を確実に読み取らせることができる。
【０００５】
また、このＩＣタグ内のＩＣには、管理対象物品の個体情報を大容量で記憶することができ、用途によっては、この個体情報を該個体を特定するためのセキュリティ情報に用いることも可能である。
【０００６】
図１２(Ａ)〜(Ｅ)はＩＣタグに備えられるＩＣチップを回路基板に実装するための従来のＩＣチップの実装工程を示し、このＩＣチップ１２１を実装する際、先ず、
第１実装工程としての図１２(Ａ)では、接着性のあるフィルム１２２上に剥離可能に接着されている複数個のＩＣチップ基板（ウェハ）１２３から、個片のＩＣチップ１２１のみを針状の第１ツール１２４で押し上げる。
【０００７】
次に、第２実装工程としての図１２(Ｂ)では、押し上げられたＩＣチップ１２１に対して上方からエアー等による吸引用の第２ツール１２５で該ＩＣチップ１２１を吸着させた後、この第２ツール１２５を上動させてフィルム１２２の上面から１個のＩＣチップ１２１を剥離して上方に取外す。
【０００８】
さらに、第３実装工程としての図１２(Ｃ)では、ＩＣチップ１２１上の電極としての両接続端子（金属端子）１２１ａ，１２１ｂは実装面でありながら実装方向とは逆方向の上向き状態にあるので、該両接続端子１２１ａ，１２１ｂを基板上のアンテナ回路と接続させるためには表裏を反転させる必要がある。従って、ＩＣチップ１２１の表裏を反転させた後、実装用の第３ツール１２６を用いてＩＣチップ１２１を持ち替えてＩＣチップ１２１の接続端子１２１ａ，１２１ｂを下方に向ける。
【０００９】
その後、第４実装工程としての図１２(Ｄ)では、第３ツール１２６によって基板１２７上のアンテナ回路１２８の回路端子部１２８ａ，１２８ｂにＩＣチップ１２１を搬送し、その回路端子部１２８ａ，１２８ｂ間の実装位置に位置合せした後、圧力を負荷してＩＣチップ１２１の両接続端子１２１ａ，１２１ｂを、例えばＡＣＰ（異方導電性ペースト）などの導電性接着剤１２９を介してアンテナ回路１２８の回路端子部１２８ａ，１２８ｂに押さえ付け、ＩＣチップ１２１を設定された位置に設置する。
【００１０】
最後に、第５実装工程としての図１２(Ｅ)では、ＩＣチップ１２１の電気的接続に導電性接着剤１２９を用いる場合は、前記工程の後、さらに押圧用の第４ツール１３０でＩＣチップ１２１に圧力を負荷した状態で１０秒程度、１５０℃程度の温度で加熱することにより実装する。
このようにＩＣチップ１２１の実装には、第１〜第５実装工程を要し、ＩＣチップ１個当りの実装工程時間は通常２〜３秒が必要である。
【００１１】
ところが、近年ＩＣタグは年間１億〜３０億という量が消費され、この消費量を満足させるための大量生産と低コストを実現するためには、前記したＩＣチップの１個当りの実装工程時間を短縮することが課題になっていた。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１５６１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこでこの発明は、前記の問題点に着目してなされたもので、半導体チップの配線回路基板上への実装時間を短縮して、半導体チップの大量生産及び低コスト化に適した実装を可能にした半導体チップの実装方法、配線回路基板の構造、及び配線回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、配線回路基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する半導体チップの実装方法において、フィルムの表面に剥離可能に保持されている半導体チップを該フィルムの裏面側から超音波ホーンにより押して半導体チップを突き出させ、この突き出させた半導体チップに前記超音波ホーンより超音波による振動を負荷したまま該半導体チップを同一加圧方向に対応する前記配線回路基板上に押し付けることにより、前記半導体チップを剥離すると同時に該半導体チップの電極を配線回路基板の回路に接合させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、超音波溶接だけでなく剥離用押圧部材に兼用させる超音波ホーンにより半導体チップをフィルムを介して配線回路基板上に押し付けるとき、前記超音波ホーンの押し付け方向と、半導体チップの電極と配線回路基板の回路との間を接続させるための接合方向とが同一加圧方向になるため、押圧と同時に目的の接合すべき配線回路基板上の位置に半導体チップを直接取付けることができ、１回の実装工程で半導体チップの実装が完了する。
【００１６】
このため、半導体チップをフィルムから剥離させる取外し動作の延長線上に該半導体チップを実装させる取付け動作が対応し、一方向の加圧動作だけで両処理動作を施すことができる。従って、半導体チップをフィルムから一旦、取外してから表裏反転用に持ち替えて取付け位置に搬送した後、再び取付け動作するというような手間の掛かる実装工数を削減して半導体チップ１個当りの実装時間を顕著に短縮でき、短時間に半導体チップの取付けが完了する。さらに、半導体チップを表裏反転させて搬送させる工程を省略できるため設備を小型化及び低コスト化できる。ことに、ＩＣチップの反転動作を省略できるため、半導体チップの大きさにかかわらず実装動作が単純になり、半導体チップの微小化にも対応できる。例えば0.5mm角以下の微小なＩＣチップの実装にも容易に対処できる効果が得られる。
【００１７】
この発明の別の構成では、前記半導体チップを剥離可能に保持するフィルムには、該フィルムの厚さ方向に空気を通す多数の貫通してなる微細孔を有し、該微細孔から空気を吸引して前記半導体チップを吸引保持した状態で配線回路基板上への半導体チップの実装を行うことを特徴とする。
【００１８】
この場合は、超音波ホーンがフィルムを介して半導体チップを吸引保持しているため超音波ホーンが半導体チップを実装方向に押し付けながら吸引保持して１つの半導体チップだけを安定して超音波溶接することができる。さらに、フィルムの微細孔は例えば繊維状の多孔質を有するフィルムを用いればよく、超音波による振動を多孔質のフィルムに与えても、該微細孔が振動の緩衝帯としての役割を果すため、特定の１つの半導体チップのみに的確に超音波振動を与えて接合させることができ、隣接する半導体チップへは超音波が伝播しない。
【００１９】
この発明の別の構成では、半導体チップの実装に際して、前記超音波ホーンは前記フィルムを介して半導体チップに超音波を与えることに加えて、該超音波ホーン内に有する吸引通路を通して該超音波ホーンの先端部から空気を吸引することを特徴とする。
【００２０】
この場合は、超音波ホーンを本来の超音波溶接させるための振動付与機能に加えて、該超音波ホーンに形成した吸引通路による半導体チップの吸引保持機能との両機能を有して兼用することができる。このため、新たに吸引部材を用いることがなく、１つの超音波ホーンを効率よく用いて微小な半導体チップに対する吸引保持手段を容易に構築できる。
【００２１】
この発明の別の構成では、前記配線回路基板は該配線回路基板の回路端子部の表面に熱可塑性接着剤を塗布したことを特徴とする半導体チップの実装方法に用いられる配線回路基板の構造である。
【００２２】
この場合は、半導体チップを配線回路基板の回路端子部に接合させたとき、回路端子部の表面を覆っている熱可塑性接着剤が溶けた後、再硬化する。このとき、接着作用が強く働いて、半導体チップと回路端子部との接着力が、フィルムと半導体チップとの間の接着力より高くなるため半導体チップはフィルムから容易に剥離される。このように、熱可塑性接着剤が半導体チップの実装面側の接着力を強めて該半導体チップの実装を円滑にするものである。
【００２３】
このとき、半導体チップは片面でフィルムとの剥離動作を、他の片面で回路端子部との接合動作を行うという加圧方向が同一方向の最短ストロークのため最も短時間に半導体チップを実装できる簡単な実装方法である。
【００２４】
この発明の別の構成では、回路の一部に半導体チップを実装するための回路端子部を持った配線回路基板の製造方法において、前記配線回路基板上の回路を形成するためのエッチング用レジストインクを印刷する第１印刷工程と、前記半導体チップを前記配線回路基板の回路に実装するための回路端子部に塗布される熱可塑性接着剤を印刷する第２印刷工程とを有し、前記第１印刷工程後に第２印刷工程を同一印刷ライン上にて施すことを特徴とする。
【００２５】
この発明によると、第１印刷工程と第２印刷工程とを同一の印刷ライン上に設定して連続的に印刷できるため、各レジストインクの印刷位置がずれることがなくなる。また、高速化を図って配線回路基板の大量生産を可能にすることができる。例えば、同一印刷ライン上に広幅のアンテナ基板を配設しておいて、その上面に複数のＩＣチップなどの半導体チップを対応させれば、同時に複数の接合処理が可能になり、半導体チップの高速実装ができ、この結果、製品の大量生産が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、超音波溶接だけでなく剥離用押圧部材に兼用させる超音波ホーンにより半導体チップを、フィルムを介して配線回路基板上に押し付けると同時に目的の接合すべき配線回路基板上に直接取付けることができるため、半導体チップの取外し動作の延長線上に該半導体チップの取付け動作が対応し、同一方向の加圧動作だけで両処理を兼ねた半導体チップの実装を施すことができる。従って、半導体チップの取付け工程を短縮して短時間に半導体チップの取付けが完了する。このため、半導体チップの生産能率が大幅に向上し、さらに設備を簡素化できることから確実に低コスト化を図ることができる。
【実施例１】
【００２７】
この発明に係わる実施例を添付図面に従って説明する。
図１は交信周波数帯としてＵＨＦを用いる場合のＩＣタグの形態を示し、図１(Ａ)にはＩＣタグ１０の平面図を、図１(Ｂ)にはＩＣタグ１０の側面図を示す。以下、ＩＣタグの構造を例にとって説明すると、このＩＣタグ１０は平面的な基板１１上に形成されたアンテナ回路１２と、該アンテナ回路１２に接続された回路基板１４、及び該回路基板１４上に実装されたＩＣチップ１３とから構成されている。
【００２８】
前記基板１１は、例えば厚さ３８μｍのＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)製フィルムの樹脂材を用い、この基板１１の片面に９μｍ厚のＣｕをエッチングしてなるアンテナ回路１２を形成し、さらに２５μｍ厚のＰＥＴ製のフィルムを基材とする回路基板１４上にＩＣチップ１３を実装してなる電子部品モジュール１５を設け、この電子部品モジュール１５を前記アンテナ回路１２の両端部１２ａ，１２ｂに機械的に締結した構造である。
【００２９】
次に、電子部品モジュール１５の構造を図２について説明する。この電子部品モジュール１５は、２５μｍ厚のＰＥＴ製フィルム１４３の片面に、３５μｍ厚の硬質アルミニュウムからなる配線回路パターン１４１を形成しており、さらに該配線回路パターン１４１の上面に４〜６μｍ厚の熱可塑性接着剤からなる熱可塑性樹脂層１４２を挟んで、１５０μｍのＩＣチップ１３を実装した構造である。さらに、ＩＣチップ１３より突出した電極としての金属端子１３１（以下バンプ）は、前記熱可塑性樹脂層１４２を貫通し、配線回路パターン１４１と金属融着部１６によって、電気的に接続されている。
【００３０】
前記熱可塑性樹脂層１４２は、ＩＣチップ１３を回路基板の回路端子部に接合させたとき、回路端子部の表面を覆っている熱可塑性樹脂層１４２が溶けた後、再硬化して接着作用が強く働く。この結果、ＩＣチップ１３の実装時には熱可塑性樹脂層１４２がＩＣチップ１３の実装面側の接着力を強めて該ＩＣチップ１３の実装を円滑にする。
【００３１】
次に、電子部品モジュール１５を製造するときのＩＣチップ１３の実装方法を図３に従って説明する。
［第１実装工程］
先ず、第１実装工程として、下部に回路基板１４を用意する。この回路基板１４は、図３(Ａ)に示すように、２５μｍ厚のＰＥＴ製フィルム１４３の片面に、ウレタン系接着剤を介して３５μｍ厚の硬質アルミ箔を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させたＡｌーＰＥＴ積層を用意し、前記積層材の硬質アルミ箔の表面上に所要パターンのエッチングレジストパターンを形成する。このとき、熱可塑性樹脂層１４２としてのレジストパターンの形成は、例えば１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性接着剤を、グラビア印刷等の方法によって４〜６μｍ程度塗布することによって行う。この後、形成されたエッチングレジストから露出するＡｌ箔部分をエッチング処理により除去し、ＰＥＴ製フィルム１４３の上面に配線回路パターン１４１を形成する。
【００３２】
さらに、ウェハリング３０１に貼られた接着剤付きのフィルム（ダイシングフィルム）２２に、多数のＩＣチップ１３を下面に貼付ける。例えば、直径８インチのＩＣチップ基板であるウェハを固定したウェハ固定リング３０を前記回路基板１４の上部に用意する。このとき、使用するダイシングフィルム２２は表面に接着剤を有し、ＩＣチップ１３の剥離時に該ＩＣチップ１３をダイシングフィルム２２から剥離可能に接着保持する接着強さ、例えば1.0Ｎ/20ｍｍで固定することが可能な強さを有するフィルムを用いる。
［第２実装工程］
次に、図３(Ｂ)に示すように、ＩＣチップ１３を前記第１実装工程により形成された配線回路パターン１４１上に実装する。この実装に際して、ＩＣチップ１３は底面両側に接続用の金属端子（バンプ）１３１を突出させた、いわゆる表面実装型部品として構成されており、この底部から突出するバンプ１３１（例えば金よりなる）にピックアップピン２３により超音波振動を付加した状態で、１５０℃の加熱により溶融した前記熱可塑性樹脂層１４２に押し当てる。
【００３３】
このとき、溶融した熱可塑性樹脂層１４２は、バンプ１３１の超音波振動によりバンプ先端の位置より除去され、さらに回路基板１４の配線回路パターン１４１の表面上の酸化物層等も振動により機械的に除去される。この後、さらに振動による摩擦熱によりバンプ１３１と回路基板１４の配線回路パターン１４１の表面間が加熱され、金原子がＡｌ内に拡散した、金属融着部１６(図２参照)を形成して接合を行う。
【００３４】
この実装に際しての位置合せは、前記ＩＣチップ１３をウェハ形状で固定したウェハ固定リング３０ごと、ＩＣチップ１３が所定の実装位置に位置するように回路基板１４との接合を位置出しして配置した後、押し付けに必要な負荷圧力0.2Ｋｇ/ｍｍ２を有するピックアップピン２３を下動させ、その下方に位置するダイシングフィルム２２を下向きの凸状に湾曲させて、該ダイシングフィルム２２の下面に貼着されているＩＣチップ１３を下方の回路基板１４に押し当てる。この後、振動数６３ＫＨｚの超音波振動をピックアップピン２３に付加しつつ、さらに0.2Ｋｇ/ｍｍ２の押付圧力でＩＣチップ１３を回路基板１４に、接合を確保するのに必要な時間、例えば１秒間程度押し付けて接合する。
［第３実装工程］
前記第１、第２実装工程の後、図３(Ｃ)に示すように、ピックアップピン２３に付加された超音波を除去すると、溶融した熱可塑性樹脂層１４２は再硬化して、ＩＣチップ１３と回路基板１４の配線回路パターン１４１間を接着する。この実施例におけるＩＣチップ１３と配線回路パターン１４１間の接合強度には1.0Ｋｇ/ｍｍ２以上が得られ、ダイシングフィルム２２とＩＣチップ１３間の接合強度よりも高い値を得ることによって、ＩＣチップ１３をダイシングフィルム２２より剥離させて容易に取外すことができる。
【００３５】
この場合、超音波溶接だけでなく剥離用押圧部材に兼用させるピックアップピン２３によりＩＣチップ１３をダイシングフィルム２２を介して回路基板１４上に押し付けるとき、前記ピックアップピン２３の押し付け方向と、ＩＣチップ１３と回路基板１４との間を接続させるための接合位置とが同一方向になるため、押圧と同時に目的の接合すべき回路基板１４上の位置に直接取付けることができる超音波溶接が可能になる。このため、ＩＣチップ１３の取外し動作の延長線上に該ＩＣチップ１３の取付け動作が対応し、一方向の加圧動作だけで両処理を兼ねたＩＣチップ１３の実装を施すことができる。
【００３６】
ことに、ピックアップピン２３を下向きに下動させるだけで、ＩＣチップ１３は上面でダイシングフィルム２２との剥離動作を、下面で接合動作を行うという加圧方向が同じとなる最短のストロークのため最も短時間に接合できる。
【００３７】
次に、前記電子部品モジュール１５を、アンテナ回路１２と接続する工程を図４(Ａ)、図４(Ｂ)及び図５に従って説明する。
先ず、図４(Ａ)に示すように、上部の電子部品モジュール１５の配線回路パターン１４１が下部のアンテナ回路１２の接続部１２ａ，１２ｂと相対する位置に配置し、双方を接触させる。次に、図４(Ｂ)に示すように、該接触界面を挟み込むように上部に超音波ホーン４０を、下部に超音波アンビル４１を配し、接触界面に接合に必要な負荷圧力を0.2Ｋｇ/ｍｍ２付与し、超音波振動を振動数４０ｋＨｚで付加しながら接合に必要な時間、例えば0.5秒間押し当てる。
【００３８】
この場合、金属同士の接触界面に超音波振動を加えると、超音波接合の原理に従って、先ず金属間の接合が行われ、この後、さらに振動が加わると、金属の塑性流動が起こり、金属が超音波アンビル４１の凸部に相当する位置から凹部に相当する位置に移動する。さらに、金属流動によって生じた電子部品モジュール１５の基板１４３とアンテナ回路１２の基板１１の接触面では、超音波振動によって、さらに樹脂材同士の融着が起る。以上の経過により、図５に示すように、この発明に係わる電子部品モジュール１５とアンテナ回路１２との組立てが完了する。
【００３９】
図６及び図７はＩＣチップの１個当りの実装工程と実装時におけるタイムチャートを従来例とこの発明例とを比較して表している。
先ず、図６(Ａ)に示す従来例のＩＣチップの実装工程では、
（１）ＩＣチップのピッキングアップ工程：1.2秒
（２）ＩＣチップの反転工程：1.5秒
（３）ＩＣチップの搬送工程：1.9秒
（４）ＩＣチップの超音波溶接工程：0.8秒
の４工程からなり、その合計時間は5.4秒要している。
【００４０】
これに対し、図６(Ｂ)に示すこの発明例のＩＣチップの実装工程では、
（１）ＩＣチップの位置出し工程（図３(Ａ)参照）：0.2秒
（２）ＩＣチップの超音波溶接工程（図３(Ｂ)(Ｃ)参照）：0.8秒
の２工程からなり、その合計時間は１秒である。
【００４１】
このようにＩＣチップ１個当りの実装工程が異なるため、従来例とこの発明例とでは、図７のタイムチャートからも分かるように双方の実装時間は5.4秒と１秒であり、大きく時間差が生じる。
【００４２】
この場合、ＩＣチップの実装は自動化した印刷ラインで連続的にＩＣチップの実装を実施するため、１個目のＩＣチップの実装を開始したときは、僅かの時間遅れて２個目のＩＣチップの実装を開始するという連続的な並行処理が実施される。このため、従来例のＩＣチップの実装工程では、次のＩＣチップをオーバーラップさせて待ち時間のない時間短縮を図った実装ができるが時間短縮には限界があり、平均して１個当り2.7秒の実装時間を要している。
【００４３】
これに対し、この発明例ではＩＣチップの実装時間は１個当り平均１秒であるため、この発明例では確実に実装時間の短縮が図れることが認められる。
【実施例２】
【００４４】
実施例１ではＩＣチップ１３のダイシングフィルム２２への固定を、ダイシングフィルム２２上に塗布された接着剤の接着力のみによって固定されている。この場合、ＩＣチップ１３と基板上の配線回路パターン１４１が超音波振動で摩擦し合う際に、該摩擦力が過大になってＩＣチップ１３がダイシングフィルム２２より脱落し、十分な超音波溶接ができなくなることが考えられる。また、ダイシングフィルム２２上で隣接するＩＣチップ周辺の他のＩＣチップにも超音波の影響を及ぼし、周辺のＩＣチップが脱落してしまうことも考えられる。
【００４５】
そこでこの実施例２では、ダイシングフィルム２２として、図８に示すような多孔質フィルムを用いる場合について説明する。
前記ダイシングフィルム２２は、該ダイシングフィルム２２の厚さ方向に空気を通す多数の貫通してなる微細孔２２１を有している。この微細孔２２１から空気を吸引して前記ＩＣチップ１３を吸引保持した状態でＩＣチップ１３の実装を行うものである。
【００４６】
さらに、ダイシングフィルム２２からの吸引を可能にするために超音波ホーンを兼ねたピックアップピン２３内に吸引通路２３１を有している。この場合は、ピックアップピン２３を本来の超音波溶接させるための振動付与機能に加えて、該ピックアップピン２３に形成した吸引通路２３１によるＩＣチップ１３の吸引保持機能との両機能を有して兼用することができる。このため、新たに吸引部材を用いることがなく、１つのピックアップピン２３を効率よく用いて微小なＩＣチップに対しても的確に吸引保持することができる。
【００４７】
この実施例２では、ダイシングフィルム２２の上面にピックアップピン２３を対応させ、ダイシングフィルム２２の下面にＩＣチップ１３が貼着されている。この状態でピックアップピン２３よりダイシングフィルム２２内の微細孔２２１を通して吸引した空気２３２の吸引力によってＩＣチップ１３を固定させる。この吸引力は、フィルム２２内の微細孔２２１の直径、フィルム圧、ピックアップピン２３の端面面積、ＩＣチップ１３の大きさ、超音波の負荷数値、基板回路表面の接着剤としての熱可塑性樹脂層１４２の状態などによって適宜設定すればよい。
【００４８】
また、フィルム２２内の微細孔２２１は、超音波振動の緩衝帯としての効果もあり、空気２３２の吸引により固定されたＩＣチップ１３以外のチップには、超音波の振動が伝播しないようにすることができる。従って、対応する１つのＩＣチップ１３のみに的確に超音波を与えることができる。
【実施例３】
【００４９】
実施例１においては、ＩＣチップ１３を実装した電子部品モジュール１５をアンテナ回路１２と接続する例を説明したが、図９に示すような形態で、ＩＣチップ１３をアンテナ回路１２の回路端子部１２ａ，１２ｂに直接実装する構造が考えられる。この場合、アンテナ回路１２の材質として、３５μｍ厚の硬質アルミニュウムを用いると、実施例１と同じ条件でのＩＣチップ１３の実装が可能になる。
【００５０】
さらに、アンテナ回路１２を形成するためのエッチングレジストの材料特性と、ＩＣチップ１３をアンテナ回路１２に実装するための熱可塑性樹脂層１４２の材料特性が一致しない場合が考えられる。
【００５１】
この課題を解決することを目的とした配線回路基板の製造方法の一例を図１０に示す。この配線回路基板の製造方法は配線回路基板としての帯状の基材フィルム１００の表面に積層されたアルミ箔の表面に、第１の印刷ステージ１０１でアンテナ回路を形成するための、例えばエポキシ系のレジストインク１０１ａを印刷し、第２の印刷ステージ１０２でＩＣチップを実装するための、例えば熱可塑性のポリエステル系インク１０２ａを印刷する。こうした連続印刷の工程によれば、各レジストインクの印刷位置はずれることがなく、また高速、大量にアンテナ基板を作製することができる。
【実施例４】
【００５２】
図１１に、実施例３で連続して得られた広幅のアンテナ基板に、実施例１の方法でＩＣチップ１３を直接実装する方法を示す。
この場合は、例えば３個のウェハ固定リング３０を、広幅のアンテナ基板１１１の上面に形成した３列のアンテナ回路１１２の各列ごとに対応させて設け、実施例１の第１〜第３実装工程に従って各アンテナ回路１１２にＩＣチップ１３を実装する。このとき、ウェハ固定リング３０の下部にアンテナ基板１１１が連続して供給され、また、該アンテナ基板１１１に実施例１の実装方法で短時間にＩＣチップが実装されるため、高速化して大量生産が可能になる。
【００５３】
この発明の構成と、上述の実施例の構成との対応において、この発明は上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＵＨＦを用いる場合のＩＣタグの平面図と側面図。
【図２】電子部品モジュールを示す要部拡大縦断面図。
【図３】ＩＣチップの実装工程を示す工程説明図。
【図４】電子部品モジュールとアンテナ回路を接続する工程を示す工程説明図。
【図５】電子部品モジュールとアンテナ回路との接続状態を示す要部縦断面図。
【図６】ＩＣチップの実装動作を従来例と発明例とを比較して示す動作説明図。
【図７】ＩＣチップ実装時の従来例と発明例とを比較して示すタイムチャート。
【図８】多孔質フィルムを用いてＩＣチップを吸引固定した状態を示す要部拡大縦断面図。
【図９】ＩＣチップをアンテナ回路に直接実装する構造を示すＩＣタグの平面図と側面図。
【図１０】配線回路基板の製造方法における連続印刷工程を示す平面図。
【図１１】広幅のアンテナ基板にＩＣチップを直接実装する実装方法を示す説明図。
【図１２】従来のＩＣチップの実装工程を示す工程説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ＩＣタグ
１１，１１１…基板
１２，１１２…アンテナ回路
１３…ＩＣチップ
１４…回路基板
１５…電子部品モジュール
２３…ピックアップピン
４０…超音波ホーン
１０１…第１の印刷ステージ
１０２…第２の印刷ステージ
１４２…熱可塑性樹脂層
２２１…微細孔
２３１…吸引通路
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば航空タグ、物流管理ラベル、無人改札パス等に用いられるＩＣタグに備えられる半導体チップの実装方法に係わり、特に配線基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する場合の半導体チップの実装方法、配線回路基板の構造、及び配線回路基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、物流の自動化を進めていくには、個々の物品に識別用の伝票を貼付け、この貼付けられた個々の伝票に記録されている情報を機械読み取ることが重要である。従来、このような機械読み取りを実現するためには、個々の伝票に対応したバーコードラベルを貼付け、これをバーコードリーダで読み取るようにしている。
【０００３】
しかしながら、バーコードリーダを用いてバーコードラベルを読み取るためには、両者間に一定の距離的並びに方向的な関係付けを、かなり高精度に行う必要があり、物流の自動化及び円滑化を図るうえでの障害になっていた。さらに、バーコードには入力できる情報量が少なく、物流の管理範囲も狭い区域に限られていた。
【０００４】
そこで近年、電磁波を用いて非接触に読み取りが可能なＩＣ(Integrated Circuit)タグが使用されてきている(例えば特許文献１参照)。このＩＣタグによれば、読取媒体として電磁波を用いていることから、読み取りに際して両者間の距離的並びに方向的な制約をさほど受けることがなくなり、具体的には、読み取りの方向性に制約を受けることなく１メートル離れた距離からでも、その内容を確実に読み取らせることができる。
【０００５】
また、このＩＣタグ内のＩＣには、管理対象物品の個体情報を大容量で記憶することができ、用途によっては、この個体情報を該個体を特定するためのセキュリティ情報に用いることも可能である。
【０００６】
図１２(Ａ)〜(Ｅ)はＩＣタグに備えられるＩＣチップを回路基板に実装するための従来のＩＣチップの実装工程を示し、このＩＣチップ１２１を実装する際、先ず、
第１実装工程としての図１２(Ａ)では、接着性のあるフィルム１２２上に剥離可能に接着されている複数個のＩＣチップ基板（ウェハ）１２３から、個片のＩＣチップ１２１のみを針状の第１ツール１２４で押し上げる。
【０００７】
次に、第２実装工程としての図１２(Ｂ)では、押し上げられたＩＣチップ１２１に対して上方からエアー等による吸引用の第２ツール１２５で該ＩＣチップ１２１を吸着させた後、この第２ツール１２５を上動させてフィルム１２２の上面から１個のＩＣチップ１２１を剥離して上方に取外す。
【０００８】
さらに、第３実装工程としての図１２(Ｃ)では、ＩＣチップ１２１上の電極としての両接続端子（金属端子）１２１ａ，１２１ｂは実装面でありながら実装方向とは逆方向の上向き状態にあるので、該両接続端子１２１ａ，１２１ｂを基板上のアンテナ回路と接続させるためには表裏を反転させる必要がある。従って、ＩＣチップ１２１の表裏を反転させた後、実装用の第３ツール１２６を用いてＩＣチップ１２１を持ち替えてＩＣチップ１２１の接続端子１２１ａ，１２１ｂを下方に向ける。
【０００９】
その後、第４実装工程としての図１２(Ｄ)では、第３ツール１２６によって基板１２７上のアンテナ回路１２８の回路端子部１２８ａ，１２８ｂにＩＣチップ１２１を搬送し、その回路端子部１２８ａ，１２８ｂ間の実装位置に位置合せした後、圧力を負荷してＩＣチップ１２１の両接続端子１２１ａ，１２１ｂを、例えばＡＣＰ（異方導電性ペースト）などの導電性接着剤１２９を介してアンテナ回路１２８の回路端子部１２８ａ，１２８ｂに押さえ付け、ＩＣチップ１２１を設定された位置に設置する。
【００１０】
最後に、第５実装工程としての図１２(Ｅ)では、ＩＣチップ１２１の電気的接続に導電性接着剤１２９を用いる場合は、前記工程の後、さらに押圧用の第４ツール１３０でＩＣチップ１２１に圧力を負荷した状態で１０秒程度、１５０℃程度の温度で加熱することにより実装する。
このようにＩＣチップ１２１の実装には、第１〜第５実装工程を要し、ＩＣチップ１個当りの実装工程時間は通常２〜３秒が必要である。
【００１１】
ところが、近年ＩＣタグは年間１億〜３０億という量が消費され、この消費量を満足させるための大量生産と低コストを実現するためには、前記したＩＣチップの１個当りの実装工程時間を短縮することが課題になっていた。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１５６１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そこでこの発明は、前記の問題点に着目してなされたもので、半導体チップの配線回路基板上への実装時間を短縮して、半導体チップの大量生産及び低コスト化に適した実装を可能にした半導体チップの実装方法、配線回路基板の構造、及び配線回路基板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は、配線回路基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する半導体チップの実装方法において、フィルムの表面に剥離可能に保持されている半導体チップを該フィルムの裏面側から超音波ホーンにより押して半導体チップを突き出させ、この突き出させた半導体チップに前記超音波ホーンより超音波による振動を負荷したまま該半導体チップを同一加圧方向に対応する前記配線回路基板上に押し付けることにより、前記半導体チップを剥離すると同時に該半導体チップの電極を配線回路基板の回路に接合させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によると、超音波溶接だけでなく剥離用押圧部材に兼用させる超音波ホーンにより半導体チップをフィルムを介して配線回路基板上に押し付けるとき、前記超音波ホーンの押し付け方向と、半導体チップの電極と配線回路基板の回路との間を接続させるための接合方向とが同一加圧方向になるため、押圧と同時に目的の接合すべき配線回路基板上の位置に半導体チップを直接取付けることができ、１回の実装工程で半導体チップの実装が完了する。
【００１６】
このため、半導体チップをフィルムから剥離させる取外し動作の延長線上に該半導体チップを実装させる取付け動作が対応し、一方向の加圧動作だけで両処理動作を施すことができる。従って、半導体チップをフィルムから一旦、取外してから表裏反転用に持ち替えて取付け位置に搬送した後、再び取付け動作するというような手間の掛かる実装工数を削減して半導体チップ１個当りの実装時間を顕著に短縮でき、短時間に半導体チップの取付けが完了する。さらに、半導体チップを表裏反転させて搬送させる工程を省略できるため設備を小型化及び低コスト化できる。ことに、ＩＣチップの反転動作を省略できるため、半導体チップの大きさにかかわらず実装動作が単純になり、半導体チップの微小化にも対応できる。例えば0.5mm角以下の微小なＩＣチップの実装にも容易に対処できる効果が得られる。
【００１７】
この発明の別の構成では、前記半導体チップを剥離可能に保持するフィルムには、該フィルムの厚さ方向に空気を通す多数の貫通してなる微細孔を有し、該微細孔から空気を吸引して前記半導体チップを吸引保持した状態で配線回路基板上への半導体チップの実装を行うことを特徴とする。
【００１８】
この場合は、超音波ホーンがフィルムを介して半導体チップを吸引保持しているため超音波ホーンが半導体チップを実装方向に押し付けながら吸引保持して１つの半導体チップだけを安定して超音波溶接することができる。さらに、フィルムの微細孔は例えば繊維状の多孔質を有するフィルムを用いればよく、超音波による振動を多孔質のフィルムに与えても、該微細孔が振動の緩衝帯としての役割を果すため、特定の１つの半導体チップのみに的確に超音波振動を与えて接合させることができ、隣接する半導体チップへは超音波が伝播しない。
【００１９】
この発明の別の構成では、半導体チップの実装に際して、前記超音波ホーンは前記フィルムを介して半導体チップに超音波を与えることに加えて、該超音波ホーン内に有する吸引通路を通して該超音波ホーンの先端部から空気を吸引することを特徴とする。
【００２０】
この場合は、超音波ホーンを本来の超音波溶接させるための振動付与機能に加えて、該超音波ホーンに形成した吸引通路による半導体チップの吸引保持機能との両機能を有して兼用することができる。このため、新たに吸引部材を用いることがなく、１つの超音波ホーンを効率よく用いて微小な半導体チップに対する吸引保持手段を容易に構築できる。
【００２１】
この発明の別の構成では、前記配線回路基板は該配線回路基板の回路端子部の表面に熱可塑性接着剤を塗布したことを特徴とする半導体チップの実装方法に用いられる配線回路基板の構造である。
【００２２】
この場合は、半導体チップを配線回路基板の回路端子部に接合させたとき、回路端子部の表面を覆っている熱可塑性接着剤が溶けた後、再硬化する。このとき、接着作用が強く働いて、半導体チップと回路端子部との接着力が、フィルムと半導体チップとの間の接着力より高くなるため半導体チップはフィルムから容易に剥離される。このように、熱可塑性接着剤が半導体チップの実装面側の接着力を強めて該半導体チップの実装を円滑にするものである。
【００２３】
このとき、半導体チップは片面でフィルムとの剥離動作を、他の片面で回路端子部との接合動作を行うという加圧方向が同一方向の最短ストロークのため最も短時間に半導体チップを実装できる簡単な実装方法である。
【００２４】
この発明の別の構成では、回路の一部に半導体チップを実装するための回路端子部を持った配線回路基板の製造方法において、前記配線回路基板上の回路を形成するためのエッチング用レジストインクを印刷する第１印刷工程と、前記半導体チップを前記配線回路基板の回路に実装するための回路端子部に塗布される熱可塑性接着剤を印刷する第２印刷工程とを有し、前記第１印刷工程後に第２印刷工程を同一印刷ライン上にて施すことを特徴とする。
【００２５】
この発明によると、第１印刷工程と第２印刷工程とを同一の印刷ライン上に設定して連続的に印刷できるため、各レジストインクの印刷位置がずれることがなくなる。また、高速化を図って配線回路基板の大量生産を可能にすることができる。例えば、同一印刷ライン上に広幅のアンテナ基板を配設しておいて、その上面に複数のＩＣチップなどの半導体チップを対応させれば、同時に複数の接合処理が可能になり、半導体チップの高速実装ができ、この結果、製品の大量生産が可能になる。
【発明の効果】
【００２６】
この発明によれば、超音波溶接だけでなく剥離用押圧部材に兼用させる超音波ホーンにより半導体チップを、フィルムを介して配線回路基板上に押し付けると同時に目的の接合すべき配線回路基板上に直接取付けることができるため、半導体チップの取外し動作の延長線上に該半導体チップの取付け動作が対応し、同一方向の加圧動作だけで両処理を兼ねた半導体チップの実装を施すことができる。従って、半導体チップの取付け工程を短縮して短時間に半導体チップの取付けが完了する。このため、半導体チップの生産能率が大幅に向上し、さらに設備を簡素化できることから確実に低コスト化を図ることができる。
【実施例１】
【００２７】
この発明に係わる実施例を添付図面に従って説明する。
図１は交信周波数帯としてＵＨＦを用いる場合のＩＣタグの形態を示し、図１(Ａ)にはＩＣタグ１０の平面図を、図１(Ｂ)にはＩＣタグ１０の側面図を示す。以下、ＩＣタグの構造を例にとって説明すると、このＩＣタグ１０は平面的な基板１１上に形成されたアンテナ回路１２と、該アンテナ回路１２に接続された回路基板１４、及び該回路基板１４上に実装されたＩＣチップ１３とから構成されている。
【００２８】
前記基板１１は、例えば厚さ３８μｍのＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)製フィルムの樹脂材を用い、この基板１１の片面に９μｍ厚のＣｕをエッチングしてなるアンテナ回路１２を形成し、さらに２５μｍ厚のＰＥＴ製のフィルムを基材とする回路基板１４上にＩＣチップ１３を実装してなる電子部品モジュール１５を設け、この電子部品モジュール１５を前記アンテナ回路１２の両端部１２ａ，１２ｂに機械的に締結した構造である。
【００２９】
次に、電子部品モジュール１５の構造を図２について説明する。この電子部品モジュール１５は、２５μｍ厚のＰＥＴ製フィルム１４３の片面に、３５μｍ厚の硬質アルミニュウムからなる配線回路パターン１４１を形成しており、さらに該配線回路パターン１４１の上面に４〜６μｍ厚の熱可塑性接着剤からなる熱可塑性樹脂層１４２を挟んで、１５０μｍのＩＣチップ１３を実装した構造である。さらに、ＩＣチップ１３より突出した電極としての金属端子１３１（以下バンプ）は、前記熱可塑性樹脂層１４２を貫通し、配線回路パターン１４１と金属融着部１６によって、電気的に接続されている。
【００３０】
前記熱可塑性樹脂層１４２は、ＩＣチップ１３を回路基板の回路端子部に接合させたとき、回路端子部の表面を覆っている熱可塑性樹脂層１４２が溶けた後、再硬化して接着作用が強く働く。この結果、ＩＣチップ１３の実装時には熱可塑性樹脂層１４２がＩＣチップ１３の実装面側の接着力を強めて該ＩＣチップ１３の実装を円滑にする。
【００３１】
次に、電子部品モジュール１５を製造するときのＩＣチップ１３の実装方法を図３に従って説明する。
［第１実装工程］
先ず、第１実装工程として、下部に回路基板１４を用意する。この回路基板１４は、図３(Ａ)に示すように、２５μｍ厚のＰＥＴ製フィルム１４３の片面に、ウレタン系接着剤を介して３５μｍ厚の硬質アルミ箔を重ね、これを１５０℃、圧力５ｋｇ／ｃｍ２の条件で熱ラミネートを経て積層接着させたＡｌーＰＥＴ積層を用意し、前記積層材の硬質アルミ箔の表面上に所要パターンのエッチングレジストパターンを形成する。このとき、熱可塑性樹脂層１４２としてのレジストパターンの形成は、例えば１５０℃程度の温度で溶融するポリオレフィン系の熱可塑性接着剤を、グラビア印刷等の方法によって４〜６μｍ程度塗布することによって行う。この後、形成されたエッチングレジストから露出するＡｌ箔部分をエッチング処理により除去し、ＰＥＴ製フィルム１４３の上面に配線回路パターン１４１を形成する。
【００３２】
さらに、ウェハリング３０１に貼られた接着剤付きのフィルム（ダイシングフィルム）２２に、多数のＩＣチップ１３を下面に貼付ける。例えば、直径８インチのＩＣチップ基板であるウェハを固定したウェハ固定リング３０を前記回路基板１４の上部に用意する。このとき、使用するダイシングフィルム２２は表面に接着剤を有し、ＩＣチップ１３の剥離時に該ＩＣチップ１３をダイシングフィルム２２から剥離可能に接着保持する接着強さ、例えば1.0Ｎ/20ｍｍで固定することが可能な強さを有するフィルムを用いる。
［第２実装工程］
次に、図３(Ｂ)に示すように、ＩＣチップ１３を前記第１実装工程により形成された配線回路パターン１４１上に実装する。この実装に際して、ＩＣチップ１３は底面両側に接続用の金属端子（バンプ）１３１を突出させた、いわゆる表面実装型部品として構成されており、この底部から突出するバンプ１３１（例えば金よりなる）にピックアップピン２３により超音波振動を付加した状態で、１５０℃の加熱により溶融した前記熱可塑性樹脂層１４２に押し当てる。
【００３３】
このとき、溶融した熱可塑性樹脂層１４２は、バンプ１３１の超音波振動によりバンプ先端の位置より除去され、さらに回路基板１４の配線回路パターン１４１の表面上の酸化物層等も振動により機械的に除去される。この後、さらに振動による摩擦熱によりバンプ１３１と回路基板１４の配線回路パターン１４１の表面間が加熱され、金原子がＡｌ内に拡散した、金属融着部１６(図２参照)を形成して接合を行う。
【００３４】
この実装に際しての位置合せは、前記ＩＣチップ１３をウェハ形状で固定したウェハ固定リング３０ごと、ＩＣチップ１３が所定の実装位置に位置するように回路基板１４との接合を位置出しして配置した後、押し付けに必要な負荷圧力0.2Ｋｇ/ｍｍ２を有するピックアップピン２３を下動させ、その下方に位置するダイシングフィルム２２を下向きの凸状に湾曲させて、該ダイシングフィルム２２の下面に貼着されているＩＣチップ１３を下方の回路基板１４に押し当てる。この後、振動数６３ＫＨｚの超音波振動をピックアップピン２３に付加しつつ、さらに0.2Ｋｇ/ｍｍ２の押付圧力でＩＣチップ１３を回路基板１４に、接合を確保するのに必要な時間、例えば１秒間程度押し付けて接合する。
［第３実装工程］
前記第１、第２実装工程の後、図３(Ｃ)に示すように、ピックアップピン２３に付加された超音波を除去すると、溶融した熱可塑性樹脂層１４２は再硬化して、ＩＣチップ１３と回路基板１４の配線回路パターン１４１間を接着する。この実施例におけるＩＣチップ１３と配線回路パターン１４１間の接合強度には1.0Ｋｇ/ｍｍ２以上が得られ、ダイシングフィルム２２とＩＣチップ１３間の接合強度よりも高い値を得ることによって、ＩＣチップ１３をダイシングフィルム２２より剥離させて容易に取外すことができる。
【００３５】
この場合、超音波溶接だけでなく剥離用押圧部材に兼用させるピックアップピン２３によりＩＣチップ１３をダイシングフィルム２２を介して回路基板１４上に押し付けるとき、前記ピックアップピン２３の押し付け方向と、ＩＣチップ１３と回路基板１４との間を接続させるための接合位置とが同一方向になるため、押圧と同時に目的の接合すべき回路基板１４上の位置に直接取付けることができる超音波溶接が可能になる。このため、ＩＣチップ１３の取外し動作の延長線上に該ＩＣチップ１３の取付け動作が対応し、一方向の加圧動作だけで両処理を兼ねたＩＣチップ１３の実装を施すことができる。
【００３６】
ことに、ピックアップピン２３を下向きに下動させるだけで、ＩＣチップ１３は上面でダイシングフィルム２２との剥離動作を、下面で接合動作を行うという加圧方向が同じとなる最短のストロークのため最も短時間に接合できる。
【００３７】
次に、前記電子部品モジュール１５を、アンテナ回路１２と接続する工程を図４(Ａ)、図４(Ｂ)及び図５に従って説明する。
先ず、図４(Ａ)に示すように、上部の電子部品モジュール１５の配線回路パターン１４１が下部のアンテナ回路１２の接続部１２ａ，１２ｂと相対する位置に配置し、双方を接触させる。次に、図４(Ｂ)に示すように、該接触界面を挟み込むように上部に超音波ホーン４０を、下部に超音波アンビル４１を配し、接触界面に接合に必要な負荷圧力を0.2Ｋｇ/ｍｍ２付与し、超音波振動を振動数４０ｋＨｚで付加しながら接合に必要な時間、例えば0.5秒間押し当てる。
【００３８】
この場合、金属同士の接触界面に超音波振動を加えると、超音波接合の原理に従って、先ず金属間の接合が行われ、この後、さらに振動が加わると、金属の塑性流動が起こり、金属が超音波アンビル４１の凸部に相当する位置から凹部に相当する位置に移動する。さらに、金属流動によって生じた電子部品モジュール１５の基板１４３とアンテナ回路１２の基板１１の接触面では、超音波振動によって、さらに樹脂材同士の融着が起る。以上の経過により、図５に示すように、この発明に係わる電子部品モジュール１５とアンテナ回路１２との組立てが完了する。
【００３９】
図６及び図７はＩＣチップの１個当りの実装工程と実装時におけるタイムチャートを従来例とこの発明例とを比較して表している。
先ず、図６(Ａ)に示す従来例のＩＣチップの実装工程では、
（１）ＩＣチップのピッキングアップ工程：1.2秒
（２）ＩＣチップの反転工程：1.5秒
（３）ＩＣチップの搬送工程：1.9秒
（４）ＩＣチップの超音波溶接工程：0.8秒
の４工程からなり、その合計時間は5.4秒要している。
【００４０】
これに対し、図６(Ｂ)に示すこの発明例のＩＣチップの実装工程では、
（１）ＩＣチップの位置出し工程（図３(Ａ)参照）：0.2秒
（２）ＩＣチップの超音波溶接工程（図３(Ｂ)(Ｃ)参照）：0.8秒
の２工程からなり、その合計時間は１秒である。
【００４１】
このようにＩＣチップ１個当りの実装工程が異なるため、従来例とこの発明例とでは、図７のタイムチャートからも分かるように双方の実装時間は5.4秒と１秒であり、大きく時間差が生じる。
【００４２】
この場合、ＩＣチップの実装は自動化した印刷ラインで連続的にＩＣチップの実装を実施するため、１個目のＩＣチップの実装を開始したときは、僅かの時間遅れて２個目のＩＣチップの実装を開始するという連続的な並行処理が実施される。このため、従来例のＩＣチップの実装工程では、次のＩＣチップをオーバーラップさせて待ち時間のない時間短縮を図った実装ができるが時間短縮には限界があり、平均して１個当り2.7秒の実装時間を要している。
【００４３】
これに対し、この発明例ではＩＣチップの実装時間は１個当り平均１秒であるため、この発明例では確実に実装時間の短縮が図れることが認められる。
【実施例２】
【００４４】
実施例１ではＩＣチップ１３のダイシングフィルム２２への固定を、ダイシングフィルム２２上に塗布された接着剤の接着力のみによって固定されている。この場合、ＩＣチップ１３と基板上の配線回路パターン１４１が超音波振動で摩擦し合う際に、該摩擦力が過大になってＩＣチップ１３がダイシングフィルム２２より脱落し、十分な超音波溶接ができなくなることが考えられる。また、ダイシングフィルム２２上で隣接するＩＣチップ周辺の他のＩＣチップにも超音波の影響を及ぼし、周辺のＩＣチップが脱落してしまうことも考えられる。
【００４５】
そこでこの実施例２では、ダイシングフィルム２２として、図８に示すような多孔質フィルムを用いる場合について説明する。
前記ダイシングフィルム２２は、該ダイシングフィルム２２の厚さ方向に空気を通す多数の貫通してなる微細孔２２１を有している。この微細孔２２１から空気を吸引して前記ＩＣチップ１３を吸引保持した状態でＩＣチップ１３の実装を行うものである。
【００４６】
さらに、ダイシングフィルム２２からの吸引を可能にするために超音波ホーンを兼ねたピックアップピン２３内に吸引通路２３１を有している。この場合は、ピックアップピン２３を本来の超音波溶接させるための振動付与機能に加えて、該ピックアップピン２３に形成した吸引通路２３１によるＩＣチップ１３の吸引保持機能との両機能を有して兼用することができる。このため、新たに吸引部材を用いることがなく、１つのピックアップピン２３を効率よく用いて微小なＩＣチップに対しても的確に吸引保持することができる。
【００４７】
この実施例２では、ダイシングフィルム２２の上面にピックアップピン２３を対応させ、ダイシングフィルム２２の下面にＩＣチップ１３が貼着されている。この状態でピックアップピン２３よりダイシングフィルム２２内の微細孔２２１を通して吸引した空気２３２の吸引力によってＩＣチップ１３を固定させる。この吸引力は、フィルム２２内の微細孔２２１の直径、フィルム圧、ピックアップピン２３の端面面積、ＩＣチップ１３の大きさ、超音波の負荷数値、基板回路表面の接着剤としての熱可塑性樹脂層１４２の状態などによって適宜設定すればよい。
【００４８】
また、フィルム２２内の微細孔２２１は、超音波振動の緩衝帯としての効果もあり、空気２３２の吸引により固定されたＩＣチップ１３以外のチップには、超音波の振動が伝播しないようにすることができる。従って、対応する１つのＩＣチップ１３のみに的確に超音波を与えることができる。
【実施例３】
【００４９】
実施例１においては、ＩＣチップ１３を実装した電子部品モジュール１５をアンテナ回路１２と接続する例を説明したが、図９に示すような形態で、ＩＣチップ１３をアンテナ回路１２の回路端子部１２ａ，１２ｂに直接実装する構造が考えられる。この場合、アンテナ回路１２の材質として、３５μｍ厚の硬質アルミニュウムを用いると、実施例１と同じ条件でのＩＣチップ１３の実装が可能になる。
【００５０】
さらに、アンテナ回路１２を形成するためのエッチングレジストの材料特性と、ＩＣチップ１３をアンテナ回路１２に実装するための熱可塑性樹脂層１４２の材料特性が一致しない場合が考えられる。
【００５１】
この課題を解決することを目的とした配線回路基板の製造方法の一例を図１０に示す。この配線回路基板の製造方法は配線回路基板としての帯状の基材フィルム１００の表面に積層されたアルミ箔の表面に、第１の印刷ステージ１０１でアンテナ回路を形成するための、例えばエポキシ系のレジストインク１０１ａを印刷し、第２の印刷ステージ１０２でＩＣチップを実装するための、例えば熱可塑性のポリエステル系インク１０２ａを印刷する。こうした連続印刷の工程によれば、各レジストインクの印刷位置はずれることがなく、また高速、大量にアンテナ基板を作製することができる。
【実施例４】
【００５２】
図１１に、実施例３で連続して得られた広幅のアンテナ基板に、実施例１の方法でＩＣチップ１３を直接実装する方法を示す。
この場合は、例えば３個のウェハ固定リング３０を、広幅のアンテナ基板１１１の上面に形成した３列のアンテナ回路１１２の各列ごとに対応させて設け、実施例１の第１〜第３実装工程に従って各アンテナ回路１１２にＩＣチップ１３を実装する。このとき、ウェハ固定リング３０の下部にアンテナ基板１１１が連続して供給され、また、該アンテナ基板１１１に実施例１の実装方法で短時間にＩＣチップが実装されるため、高速化して大量生産が可能になる。
【００５３】
この発明の構成と、上述の実施例の構成との対応において、この発明は上述の実施例の構成のみに限定されるものではなく、請求項に示される技術思想に基づいて応用することができ、多くの実施の形態を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ＵＨＦを用いる場合のＩＣタグの平面図と側面図。
【図２】電子部品モジュールを示す要部拡大縦断面図。
【図３】ＩＣチップの実装工程を示す工程説明図。
【図４】電子部品モジュールとアンテナ回路を接続する工程を示す工程説明図。
【図５】電子部品モジュールとアンテナ回路との接続状態を示す要部縦断面図。
【図６】ＩＣチップの実装動作を従来例と発明例とを比較して示す動作説明図。
【図７】ＩＣチップ実装時の従来例と発明例とを比較して示すタイムチャート。
【図８】多孔質フィルムを用いてＩＣチップを吸引固定した状態を示す要部拡大縦断面図。
【図９】ＩＣチップをアンテナ回路に直接実装する構造を示すＩＣタグの平面図と側面図。
【図１０】配線回路基板の製造方法における連続印刷工程を示す平面図。
【図１１】広幅のアンテナ基板にＩＣチップを直接実装する実装方法を示す説明図。
【図１２】従来のＩＣチップの実装工程を示す工程説明図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ＩＣタグ
１１，１１１…基板
１２，１１２…アンテナ回路
１３…ＩＣチップ
１４…回路基板
１５…電子部品モジュール
２３…ピックアップピン
４０…超音波ホーン
１０１…第１の印刷ステージ
１０２…第２の印刷ステージ
１４２…熱可塑性樹脂層
２２１…微細孔
２３１…吸引通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線回路基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する半導体チップの実装方法において、
フィルムの表面に剥離可能に保持されている半導体チップを該フィルムの裏面側から超音波ホーンにより押して半導体チップを突き出させ、この突き出させた半導体チップに前記超音波ホーンより超音波による振動を負荷したまま該半導体チップを同一加圧方向に対応する前記配線回路基板上に押し付けることにより、前記半導体チップを剥離すると同時に該半導体チップの電極を配線回路基板の回路に接合させることを特徴とする
半導体チップの実装方法。
【請求項２】
前記半導体チップを剥離可能に保持するフィルムには、該フィルムの厚さ方向に空気を通す多数の貫通してなる微細孔を有し、該微細孔から空気を吸引して前記半導体チップを吸引保持した状態で配線回路基板上への半導体チップの実装を行うことを特徴とする
請求項１記載の半導体チップの実装方法。
【請求項３】
前記超音波ホーンは前記フィルムを介して半導体チップに超音波を与えることに加えて、該超音波ホーン内に有する吸引通路を通して該超音波ホーンの先端部から空気を吸引することを特徴とする
請求項１または２記載の半導体チップの実装方法。
【請求項４】
前記配線回路基板は該配線回路基板の回路端子部の表面に熱可塑性接着剤を塗布したことを特徴とする
請求項１〜３記載の何れかの半導体チップの実装方法に用いられる配線回路基板の構造。
【請求項５】
回路の一部に半導体チップを実装するための回路端子部を持った配線回路基板の製造方法において、
前記配線回路基板上の回路を形成するためのエッチング用レジストインクを印刷する第１印刷工程と、
前記半導体チップを前記配線回路基板の回路に実装するための回路端子部に塗布される熱可塑性接着剤を印刷する第２印刷工程とを有し、
前記第１印刷工程後に第２印刷工程を同一印刷ライン上にて施すことを特徴とする
配線回路基板の製造方法。
【請求項１】
配線回路基板上に半導体チップをフリップチップ方式で実装する半導体チップの実装方法において、
フィルムの表面に剥離可能に保持されている半導体チップを該フィルムの裏面側から超音波ホーンにより押して半導体チップを突き出させ、この突き出させた半導体チップに前記超音波ホーンより超音波による振動を負荷したまま該半導体チップを同一加圧方向に対応する前記配線回路基板上に押し付けることにより、前記半導体チップを剥離すると同時に該半導体チップの電極を配線回路基板の回路に接合させることを特徴とする
半導体チップの実装方法。
【請求項２】
前記半導体チップを剥離可能に保持するフィルムには、該フィルムの厚さ方向に空気を通す多数の貫通してなる微細孔を有し、該微細孔から空気を吸引して前記半導体チップを吸引保持した状態で配線回路基板上への半導体チップの実装を行うことを特徴とする
請求項１記載の半導体チップの実装方法。
【請求項３】
前記超音波ホーンは前記フィルムを介して半導体チップに超音波を与えることに加えて、該超音波ホーン内に有する吸引通路を通して該超音波ホーンの先端部から空気を吸引することを特徴とする
請求項１または２記載の半導体チップの実装方法。
【請求項４】
前記配線回路基板は該配線回路基板の回路端子部の表面に熱可塑性接着剤を塗布したことを特徴とする
請求項１〜３記載の何れかの半導体チップの実装方法に用いられる配線回路基板の構造。
【請求項５】
回路の一部に半導体チップを実装するための回路端子部を持った配線回路基板の製造方法において、
前記配線回路基板上の回路を形成するためのエッチング用レジストインクを印刷する第１印刷工程と、
前記半導体チップを前記配線回路基板の回路に実装するための回路端子部に塗布される熱可塑性接着剤を印刷する第２印刷工程とを有し、
前記第１印刷工程後に第２印刷工程を同一印刷ライン上にて施すことを特徴とする
配線回路基板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−１９６５２６（Ｐ２００６−１９６５２６Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４００５（Ｐ２００５−４００５）
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１１日（２００５．１．１１）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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