特許 6931311 異方性導電膜またはペーストを用いて高さの異なる複数のチップを可撓性基板上に同時に接着する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6931311

(24)【登録日】2021年8月17日

(45)【発行日】2021年9月1日

(54)【発明の名称】異方性導電膜またはペーストを用いて高さの異なる複数のチップを可撓性基板上に同時に接着する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/60 20060101AFI20210823BHJP

   C09J 9/02 20060101ALI20210823BHJP

   C09J 11/04 20060101ALI20210823BHJP

   C09J 201/00 20060101ALI20210823BHJP

   C09J 5/06 20060101ALI20210823BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/60 311S

   H01L21/60 311T

   C09J9/02

   C09J11/04

   C09J201/00

   C09J5/06

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-193915(P2017-193915)

(22)【出願日】2017年10月4日

(65)【公開番号】特開2018-74148(P2018-74148A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2020年10月2日

(31)【優先権主張番号】15/332,326

(32)【優先日】2016年10月24日

(33)【優先権主張国】US

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504407000

【氏名又は名称】パロ アルト リサーチ センター インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100086771

【弁理士】

【氏名又は名称】西島 孝喜

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】ブレント・エス・クルソー

(72)【発明者】

【氏名】ピン・メイ

【審査官】 小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２８２３５５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−０８４７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１０７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１８９１００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７７９５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／１０９７１８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６０

Ｃ０９Ｊ ５／０６

Ｃ０９Ｊ ９／０２

Ｃ０９Ｊ １１／０４

Ｃ０９Ｊ ２０１／００

Ｈ０１Ｌ ２１／６０３

Ｈ０１Ｌ ２１／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／４４

Ｈ０５Ｋ ３／３２

Ｈ０５Ｋ ３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

異なる高さ断面を有する複数の半導体チップをほぼ同時に可撓性基板上に接着する方法であって、
プリント導電トレースを有する可撓性基板を設けるステップと、
前記可撓性基板の前記プリント導電トレースの少なくとも一部を覆って異方性導電接着剤（ＡＣＡ）を塗布するステップであって、前記ＡＣＡには、熱硬化性接着剤と導電性球状要素が含まれる、ステップと、
加熱機構及び加圧機構を用いることによって、所定の時間、熱と圧力をかけることにより、前記ＡＣＡを所定の位置で留めるステップと、
配置機構及び方向付け機構を用いることによって、複数の半導体チップのそれぞれの第１の面を前記ＡＣＡの下の前記可撓性基板の前記プリント導電トレースの選択位置に合わせて配置し、方向付けをするステップであって、前記複数の半導体チップのうちの少なくとも１つは、複数の半導体チップの少なくとも１つのその他のものとは異なる高さ断面を有する、ステップと、
硬化機構を用いることによって、熱と圧力をかけることにより、前記ＡＣＡの前記熱硬化性接着剤を硬化させるステップであって、前記圧力は複数の半導体チップのそれぞれの第２の面にかけられ、前記圧力をかけることにより、前記ＡＣＡの前記導電性球状要素が押し込まれ変形し、前記半導体チップと前記プリント導電トレースの少なくとも一部との間で電気接触が確立される、ステップと、
を含み、
前記圧力をかけるステップには、（ｉ）互いに間隔を開けて配置された複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）前記ピンの第１の端に隣接して配置される変形可能な弾性プラグであって、前記ピンの第２の端が複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される弾性プラグと、（ｉｉｉ）前記ピンを移動させて、前記複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に接触させる加圧器であって、前記ピンが前記半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が前記弾性プラグを変形させる加圧器と、を有する加圧装置を用いることが含まれる方法。

【請求項2】

複数の半導体チップのそれぞれの前記第１の面の反対側の複数の半導体チップのそれぞれの前記第２の面に圧力をかける、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

複数の半導体チップを接着する半導体チップ接着装置であって、前記半導体チップのうちの少なくとも１つが、複数の半導体チップのうちの少なくとも１つのその他のものとは異なる高さ断面を有する、半導体チップ接着装置であって、
プリント導電トレースを有する可撓性基板を保持するよう構成される加熱要素であって、前記プリント導電トレースが、異方性導電接着剤に少なくとも部分的に覆われる、加熱要素と、
複数の半導体チップのそれぞれの第１の面を前記可撓性基板の選択される部分に配置するよう構成される半導体チップ・ピックアンドプレイス装置であって、前記プリント導電トレースと関連する所望のやり方で前記半導体チップを配置するようようさらに構成される半導体チップ・ピックアンドプレイス装置と、
半導体チップ係合機構を含む加圧機構であって、前記加圧機構は、前記半導体チップ係合機構が前記可撓性基板に位置する前記半導体チップのそれぞれの第２の面と十分に係合可能な動作位置に配置され、前記半導体チップのうちの少なくとも１つが、複数の半導体チップのうちの少なくとも１つのその他のものとは異なる高さ断面を有する、加圧機構と、
を含み、
前記半導体チップ係合機構が、（ｉ）互いに間隔を開けて配置された複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）前記ピンの第１の端に隣接して配置される拡張可能な弾性薄膜であって、前記ピンの第２の端が複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される弾性薄膜と、（ｉｉｉ）前記ピンを、前記複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に向けて、あるいは、接触させるように、移動させる加圧器であって、前記ピンが前記半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が前記拡張可能な弾性薄膜を拡張させるよう、前記拡張可能な弾性薄膜が構成される加圧器とを含む半導体チップ接着装置。

【請求項4】

前記半導体チップ係合機構は、変形可能接着ヘッドであり、異なる高さの前記半導体チップにより、異なる圧縮量だけ、前記変形可能接着ヘッドが変形する、請求項３に記載の装置。

【請求項5】

前記変形可能接着ヘッドと前記可撓性基板との間には平行関係が存在する、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記加圧機構が、ガスシリンダ機構と油圧機構のうちの少なくとも一方を含む、請求項３に記載の装置。

【請求項7】

異なる高さの複数の半導体チップを可撓性基板上に接着するシステムであって、
プリント導電トレースを有する可撓性基板と、
前記可撓性基板の前記プリント導電トレースの少なくとも一部を覆って塗布される異方性導電接着剤（ＡＣＡ）であって、前記ＡＣＡは、熱硬化性接着剤および導電性球状要素を含む、異方性導電接着剤（ＡＣＡ）と、
加熱機構と、
加圧機構であって、所定の時間の前記加熱機構による加熱と前記加圧機構による加圧とを行うことにより、前記ＡＣＡが所定の位置で留まる、加圧機構と、
複数の半導体チップのそれぞれの少なくとも１つの第１の面を保持して、前記保持された半導体チップを下に位置する前記可撓性基板のプリント導電トレースの選択位置に合わせて配置する配置および方向付け機構と、
熱と圧力をかけることにより、前記ＡＣＡの前記熱硬化性接着剤を硬化させる硬化機構であって、前記圧力が、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面にかけられ、前記圧力をかけることにより、前記ＡＣＡの前記導電性球状要素がほぼ同時に押し込まれ変形し、前記半導体チップと前記プリント導電トレースの少なくとも一部との間に電気接触が確立される、硬化機構と、
を含み、
前記硬化機構が、（ｉ）互いに間隔を開けて配置された複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）前記ピンの第１の端に隣接して配置される変形可能な弾性プラグであって、前記ピンの第２の端が複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される弾性プラグとを含み、
前記加圧機構が、前記ピンを、前記複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に接触させるように移動させるよう構成され、
前記硬化機構が、前記ピンが前記半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が前記弾性プラグを変形させるよう構成されるシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電子部品のパッケージングに関し、より具体的には、半導体チップを可撓性基板上に接着することに関する。

【背景技術】

【0002】

可撓性ハイブリッド電子機器は、高い精度のデジタル印刷技術を用いて低コストの可撓性基板にパッケージング電子部品を統合し、費用効率の良い、大領域の製造技術を提供する一方で、従来の集積回路と同様の複雑な機能と処理能力が提供されている。可撓性基板上に半導体チップを取り付けるために様々な技術が開発されている。この処理では、半導体チップは基板上の導電トレースに別々に取り付けられる、あるいは、接着される。接着装置はメタルサーモードやホットバーから構成され、これらが熱と圧力を加えて単一の半導体チップを接着する。しかし、この技術では、一回の取付け動作または接着動作で、あらゆる高さの複数のチップを密集させて取り付ける、すなわち、接着させることはできない。すなわち、取付け動作または接着動作は、ほぼ同時には行われない。このような制約により、半導体チップの取付けステップまたは接着ステップに関する処理能力が抑えられている。さらに、隣接する半導体チップを次に取付ける、あるいは、接着するとき、使用されている熱に敏感なポリマー基板が変形してしまう恐れがある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

したがって、高さが異なる半導体チップをほぼ同時に密集させて取り付けることが容易にできる方法、システム、および装置の開発が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本出願では、可撓性基板上に異なる高さ断面の複数の半導体チップを同時に接着する方法およびシステムが提供される。この方法では、プリント導電トレースを有する可撓性基板を設ける。熱硬化性接着剤と導電性球状要素を含む異方性導電接着剤（ＡＣＡ）を可撓性基板上のプリント導電トレースの少なくとも一部を覆って配置する。次に、所定の時間、熱と圧力をかけることにより、ＡＣＡを所定の位置で留める。その後、複数の半導体チップのそれぞれの第１の面をＡＣＡの下の可撓性基板のプリント導電トレースの選択位置に合わせて配置する。複数の半導体チップのうちの少なくとも１つは、複数の半導体チップのうちの少なくとも１つその他のものとは異なる高さ断面を有する。次に、熱と圧力を加えることにより、ＡＣＡの熱硬化性接着剤を硬化させる。複数の半導体チップのそれぞれの第２の面にも圧力をかけ、圧力をかけることで、ＡＣＡの導電性球状要素が押し込まれ変形し、半導体チップとプリント導電トレースの少なくとも一部との間で電気接触が確立される。

【0005】

別の様態では、複数の半導体チップのそれぞれの第１の面の反対側の複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に圧力をかける。

【0006】

別の様態では、圧力をかけるステップには、変形可能接着ヘッドを有する加圧装置を用いて、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に圧力をかけることが含まれ、加圧装置の変形可能接着ヘッドが、異なる高さの半導体チップにより、異なる圧縮量だけ変形する。

【0007】

別の様態では、この変形可能接着ヘッドは、要求される接着温度に耐えることができ、半導体チップの断面形状と一致するための硬度を有するゴムまたはその他の適合材料である。

【0008】

別の様態では、この変形可能接着ヘッドは、ガスシリンダ機構と油圧機構のうちの少なくとも一方により動く。

【0009】

別の様態では、圧力をかけるステップには、拡張可能な弾性薄膜を有する加圧装置を用いて、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に圧力をかけることが含まれ、拡張可能な弾性薄膜が、接着された高さの異なる半導体チップの断面形状と一致する。

【0010】

別の様態では、圧力をかけるステップには、（ｉ）互いに間隔を開けて配置される複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）これらのピンの第１の端に隣接して配置される変形可能弾性材料であって、これらのピンの第２の端が複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される弾性材料と、（ｉｉｉ）それらのピンを移動させて複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に接触させる加圧器であって、これらのピンが半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が弾性プラグを変形させる加圧器と、を有する加圧装置を用いることが含まれる。

【0011】

別の様態では、圧力をかけるステップには、（ｉ）互いに間隔を開けて配置された複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）これらのピンの第１の端に隣接して配置される変形可能な弾性薄膜であって、これらのピンの第２の端が複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される弾性薄膜と、（ｉｉｉ）それらのピンを移動させて、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に接触させる加圧器であって、これらのピンが半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が拡張可能な弾性薄膜を変形させる加圧器と、を有する加圧装置を用いることが含まれる。

【0012】

本出願では、複数の半導体チップを接着する半導体チップ接着装置も開示され、接着される複数の半導体チップのうちの少なくとも１つは、複数の半導体チップの少なくとも１つのその他のものとは異なる高さ断面を有する。この装置は、プリント導電トレースを有する可撓性基板を保持するよう構成される加熱要素を含み、このプリント導電トレースが異方性導電接着剤に少なくとも部分的に覆われる。半導体チップ・ピックアンドプレイス装置を用いて、複数の半導体チップのそれぞれの第１の面を可撓性基板の選択部分に配置し、この半導体チップ・ピックアンドプレイス装置が、プリント導電トレースと関連して所望のやり方で半導体チップを配置するようさらに構成される。加圧機構は半導体チップ係合機構を含み、この加圧機構が、半導体チップ係合機構が可撓性基板上に位置する半導体チップのそれぞれの第２の面と十分に係合可能な動作位置に配置され、これらの半導体チップのうちの少なくとも１つが、複数の半導体チップの少なくとも１つのその他のものとは異なる高さ断面を有する。

【0013】

別の様態では、半導体チップ係合要素は、変形可能接着ヘッドであり、この変形可能接着ヘッドは、異なる高さの半導体チップにより、異なる圧縮量だけ、変形する。

【0014】

別の様態では、変形可能接着ヘッドと可撓性基板の間には平行関係が存在する（すなわち、互いに平行である）。

【0015】

別の様態では、この加圧機構は、ガスシリンダ機構と油圧機構のうちの少なくとも一方を含む。

【0016】

別の様態では、半導体チップ係合要素は拡張可能な弾性薄膜であり、この薄膜にガスの圧力がかけられて、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に圧力が加わり、拡張可能な弾性薄膜が、異なる高さの半導体チップの断面形状と一致する。

【0017】

別の様態では、この半導体チップ係合要素は、（ｉ）互いに間隔を開けて配置された複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）これらのピンの第１の端に隣接して配置される変形可能な接着ヘッドであって、これらのピンの第２の端が、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される接着ヘッドと、（ｉｉｉ）それらのピンを移動させて、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に接触させる加圧器であって、これらのピンが半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が接着ヘッドを変形させる、加圧器と、を含む。

【0018】

別の様態では、この半導体チップ係合要素が、（ｉ）互いに間隔を開けて配置された複数の移動可能ピンであって、それぞれが第１の端と第２の端を有するピンを有するピンスクリーンと、（ｉｉ）これらのピンの第１の端に隣接して配置される変形可能な弾性薄膜であって、これらのピンの第２の端が複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に隣接して、あるいは、接触して配置される弾性薄膜と、（ｉｉｉ）それらのピンを移動させて、複数の半導体チップのそれぞれの第２の面に接触させる加圧器であって、これらのピンが半導体チップのそれぞれの第２の面に接触すると、対応するピンの第１の端が拡張可能な弾性薄膜を変形させる加圧器と、を含む。

【0019】

別の様態では、半導体チップ係合機構の表面にフッ化ポリマー膜を塗布して、接着ヘッドが半導体チップに張り付くことを防ぐ。

【0020】

別の様態では、複数の半導体チップのうちの少なくとも２つの間の断面形状の最小の高さ差は０．５ｍｍである。

【0021】

別の様態では、複数の半導体チップのうちの少なくとも２つの間の断面形状の最小の高さ差は１．０ｍｍである。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1A】図１Ａは、プリント導電トレースを有する可撓性基板の側面図および上面図である。

【図1B】図１Ｂは、少なくともその上に覆って異方性導電接着剤が塗られた導電トレースを有する基板の側面図および上面図である。

【図1C】図１Ｃは、可撓性基板にかけられる、加圧および加熱要素の側面図および上面図である。

【図1D】図１Ｄは、導電トレースの経路がＡＣＡに取り付けられた、可撓性基板の側面図および上面図である。

【図1E】図１Ｅは、本出願の可撓性基板上に半導体チップを配置する様子を示す側面図および上面図である。

【図2】図２は、本出願に従った、取付けまたは接着装置の第１の実施形態を示す図である。

【図3】図３は、複数のチップの取付けまたは接着装置の別の設計を示す図である。

【図4】図４は、取付けまたは接着装置の別の実施形態を示す図である。

【図5】図５は、取付けまたは接着装置の別の実施形態を示す図である。

【図6A】図６Ａは、本出願の同時接着動作により接着された個別の高さの構成部品を有する異なる２つの半導体チップを示す図である。

【図6B】図６Ｂは、本出願に従って、非常に密集して並んで取り付けられた２つの抵抗を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本開示では、複数の異なる高さの半導体チップを非常に密集させて取付ける、あるいは、接着することを容易にする方法、システム、および装置が提供され、取付けまたは接着はほぼ同時に行われる。

【0024】

熱的な理由と力学的な理由から、はんだ接着やワイヤ接着などの従来のシリコンによる取付け方法は、ハイブリッド電子機器を可撓性基板にパッキングするのに適しているとは考えられない。こういった事情から、異方性導電接着剤（ＡＣＡ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ａｄｈｅｓｉｖｅ）を用いて可撓性基板上にチップを取り付けるために様々なパッケージング技術が開発されており、このＡＣＡは、異方性導電膜（ＡＣＦ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ：Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）などの複数の形態で具体化することができるが、これらには限定されない。ＡＣＡ（ＡＣＦおよび／またはＡＣＰなどの形態で）を用いて、取付けまたは接着がほぼ同時に完了するよう、複数の異なる高さを有する半導体チップを、一度の取付け動作または接着動作で密集させて、取り付ける、あるいは、接着することは、現在に至るまで実現できないと考えられてきた。

【0025】

次に、本開示の取付け動作または接着動作をより詳細に説明する。まず、図１Ａには、可撓性基板１００の上面図と側面図が示されており、この可撓性基板は、上面１００Ａと底面１００Ｂを有し、プリント技術を用いて塗布される導電トレース１０２を含む。導電トレースを得るためにこれ以外の技術を用いることも可能であることは理解されよう。さらに、議論の都合上、この図１Ａ可撓性基板と導電トレースは簡易的に示されているが、当技術分野では既知のより複雑な設計およびレイアウトも適用可能であることは理解されよう。

【0026】

続いて、図１Ｂの上面図と側面図に示される通り、異方性導電接着剤（ＡＣＡ）１０４が設けられ、プリント導電トレース１０２の少なくともいくつかが覆われる。特定の実施形態では、異方性導電接着剤（ＡＣＡ）は、異方性導電膜（ＡＣＦ）または異方性導電ペースト（ＡＣＰ）の形態をとる。ＡＣＡの塗付は、その形態に関わらず、接着剤ディスペンサ１０６により行われるが、この接着剤ディスペンサは膜ディスペンサ、ペーストディスペンサ、またはその他の好適な供給構成であると理解されたい。

【0027】

次に、図１Ｃの上面図と側面図を参照すると、加熱／圧力要素１０８で圧力と熱を加えることにより、ＡＣＡ（例えば、ある実施形態ではテープ）が所定の場所に取り付けられる。特定の実施形態では、要素１０８はサーモードまたはホットバーである。図１Ｃでは、要素１０８は矢印１１０の方向に移動するよう構成され、可撓性基板１００の面１００Ａまで下がり、その面上の材料に接触することができる。例えば、数秒（ある実施形態では１〜３秒、３〜５秒が一般的）の所定の時間だけ熱と圧力を加えて、異方性導電接着剤を取付け状態にする。要素１０８の下方からの図である図１Ｃの底面図には、要素１０２、１０４が点線で示されている。

【0028】

異方性導電接着剤が異方性導電テープ（ＡＣＴ）の形態をとる場合、その外側の面には、通常、接着しないライナが用いられる。接着動作が終了した後、このライナを取り除くことができる。

【0029】

次に、図１Ｄの上面図と側面図を参照すると、導電トレース１０２が粘着状態１０４Ａの異方性導電接着剤（ＡＣＡ）１０４により覆われた状態の可撓性基板１００が示されている。

【0030】

次に、図１Ｅの上面図と側面図に注目すると、半導体チップ・ピックアンドプレイス装置１１２が、複数の半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂを有する半導体チップ保持領域１１４と協力して動作する様子が示されている。このピックアンドプレイス装置１１２は、１つ以上の半導体チップ１１６を選択し、次いで、選択されたチップを可撓性基板１００まで移動させる。これらの半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂは、ピックアンドプレイス装置１１２により、位置を合わせて配置され、方向付けされる、すなわち、導電プリントトレース１０２の選択領域に適切に配置され、これらのトレースは粘着性の異方性導電接着剤１０４Ａに覆われる。

【0031】

より具体的には、図１Ｅに関連すると、運搬要素１１２Ａが２つの半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂを運んでいる状態のピックアンドプレイス装置１１２が示されており、これらの半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂは、粘着状態のＡＣＡに覆われた導電トレースのブリッジ領域（図示せず）に配置されるよう位置決めされる。図１Ｅには、異なる高さ断面を有する半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂが示されている。

【0032】

なお、図１Ｅの図では、ピックアンドプレイス装置が２つの半導体チップを同時に配置する様子が示されているが、特定の実施形態では、１度に単一の半導体チップしか選択し配置しないものもある。その一方で、他実施形態では、複数の半導体チップを同時に選択し配置する。可撓性基板に取り付けるために複数のピックアンドプレイス装置を用いることも一般的であることは理解されよう。

【0033】

この時点で、明確に異なる高さ断面を有する半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂが、可撓性基板１００の上面１００Ａ上に配置される様子が示されている。従来の処理およびシステムでは、こういった半導体チップの取付け、および／または、接着は、高さが違うために１度に１回ずつしか行われず、したがって、取付け動作または接着動作は、ほぼ同時には行われず、パッキング動作は遅かった。

【0034】

図２を参照すると、高さが異なる複数のチップを密集させて接着するよう設計された取付けまたは接着装置２００の側面図が示されている。この装置２００は先に示された機構と伴に使用されている様子が示されており、この機構が、（粘着状態１０４Ａの）ＡＣＡ１０４（例えば、特定の実施形態では、ＡＣＦおよび／またはＡＣＰである）に覆われる導電トレース１０２を有する可撓性基板１００を含み、異なる高さの半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂを運ぶ。装置２００に注目すると、この機構の動作では、可撓性基板１００の底面１００Ｂに隣接して配置されるヒータ（例えば、加熱プラテン）２０２を用いる。この取付けまたは接着装置２００は、支持部材２０４をさらに含み、この支持部材に、接着ヘッド２０６（本明細書では、ゴムまたはその他のポリマーの適合プラグとも呼ばれる）が取り付けられる。移動要素２０８（ガス（例えば、空気）シリンダ機構、油圧機構、またはその他の好適な移動機構の形態でよい）が、支持部材２０４、および、それに伴い接着ヘッド２０６を動かして、半導体チップ１１６Ａの上面１１６Ａ（Ｉ）を半導体チップ１１６Ｂの上面１１６Ｂ（Ｉ）に係合させるための動作位置に配置されている。移動要素２０８が起動し、支持部材２０４と接着ヘッド２０６を動かして、この接着ヘッドを半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂと接触させると、加熱プラテン２０２からの熱と、取付けまたは接着装置２００の上部からの圧力により熱と圧力が加えられ、これにより、ＡＣＡの熱硬化性接着剤が硬化され、それと同時に、球状要素（導電ボール）に圧力をかけて変形させ、ほぼ同じ時間で熱硬化性接着剤の硬化が行われる。

【0035】

これらのほぼ同時に行われる、すなわち、重なって行われる動作により、球状要素に圧力をかけ変形させ、Ｚ方向（すなわち、導電トレース１０２と半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂの間）に電気接触を実現することができる。図２で見られる通り、可撓性基板１００と接着ヘッド２０６の間には、強い平行関係が存在する。半導体チップに均等な量の圧力をかけるために、このことが重要である。

【0036】

移動要素２０８（すなわち、空気シリンダまたは油圧シリンダの形態）に関する好適な力係数により、半導体チップにかける非常に大きな力を実現するための標準レベルの空気圧および／または油圧を使用することができる。この力係数は、接着される半導体チップの全領域にかけられる必要のある圧力に依存し、その半導体チップの全領域に比例する。通常の上段レベルで有用な空気圧は、約８０ｐｓｉである。実験では、３の力係数（２４０ｐｓｉの最大圧力をかけることができる）を有する空気シリンダが使用された。大量のチップを接着させる場合、この力係数は増加し得る。

【0037】

特定の実施形態では、接着ヘッド２０６の表面にフッ化ポリマー膜２１０を塗布して、圧力が取り除かれる際に、半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂが接着ヘッド２０６にくっ付いてしまうのを抑える、あるいは防ぐ。

【0038】

図２の粘着性ＡＣＡ１０４Ａが、トレース１０２間の隙間を横切って延在して示されていることは理解されよう。これにより、厚さが十分な剛性を有しているどうかが問題となる。他の実施形態では、半導体チップが粘着性ＡＣＡにより包含されるが、隙間の領域は包含されない（同様のコンセプトは図３、図４、および図５でも好適である）。

【0039】

引き続き図２を参照すると、取付けまたは接着装置２００の特定様態では、接着ヘッド２０６が適合可能で、下降圧力がかけられると、変形し上面１１６Ａ、１１６Ｂと一致可能である。図２でこれを見ることができ、半導体チップ１１６Ａが、半導体チップ１１６Ａより低い高さ断面を有する半導体チップ１１６Ｂよりも大きな度合で接着ヘッドを変形させる。

【0040】

任意の特定の材料には限定されないが、一実施形態では、接着ヘッド２０６（すなわち、適合プラグ）としてネオプレンのゴムを使用することができる。ネオプレンのゴムに関連して、特定の実施形態では、４０Ａの硬度の材料が現状の動作に適していることが分かった。接着される半導体チップの高さの差が大きい場合、より柔らかいゴムの方がより適している傾向にある。高さの差が十分に大きな場合、各チップを覆うゴムの圧縮量が異なるため、異なる高さのチップにかけられる圧縮力に著しい差が生じる。

【0041】

図３を参照すると、別の複数の半導体チップの取付けまたは接着装置３００が示されている。可撓性基板１００上の材料は、図２に関連して議論した材料、および動作的に加熱プラテン２０２に関連する可撓性基板１００と同様であるが、半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂの上部に関する圧力供給機構異なる方式で実装される。より具体的には、支持部材３０２Ａ、３０２Ｂが、拡張可能な弾性薄膜３０４を保持し、特定の実施形態では、この弾性薄膜は、約１／８インチの厚さでよいが、これには限定されない。

【0042】

取付けまたは接着装置３００には、図２に関連して議論されたものと同様の移動要素３０６も示されている。しかし、圧力は非可撓性支持部材または担体（例えば、図２の２０４）よりもむしろ拡張可能な弾性薄膜３０４にかけられるため、実際の実装形態では若干異なる可能性がある。

【0043】

拡張可能な弾性薄膜３０４を動かすための機構は、ガス（例えば、空気）シリンダ機構、油圧機構、またはその他の好適な駆動機構でよい。より具体的には、この駆動力（ガス圧力または流体圧力）を拡張可能な弾性薄膜３０４に直接かけ、この駆動力により、薄膜が下に押し込まれ、取り付けられる、あるいは、接着される半導体チップの断面形状と一致する。図２のコンセプトと同様に、半導体チップ１０６Ａがより高いと、拡張可能な弾性薄膜３０４の下方への移動がより妨げられる。しかし、各半導体チップは拡張可能な弾性薄膜３０４と係合する。この機構により、可撓性基板１００に熱と圧力が加えられ、それにより、可撓性基板１００が半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂを取付ける、あるいは、接着する。

【0044】

図４を参照すると、取付けまたは接着装置４００のさらに別の実施形態が示されている。この実施形態では、可撓性基板１００および先に議論された関連要素（例えば、導電トレース１０２、粘着性ＡＣＡ１０４Ａ、半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂ）は、先の議論の通り設けられる。同様に、先の実施形態の加熱プラテンなどの加熱プラテン２０２も設けられる。取付けまたは接着装置４００の際立った特徴は、複数のピン使用していることであり、これらのピンは、特に、ピン４０２の端４０２Ａに圧力がかけられると、前後に横切って移動できるよう、支持構造体（例えば、ピンスクリーン）４０４内に保持される。すなわち、ピンの端４０２Ａに圧力がかけられると、それらのピンがその圧力の反対側に移動する。これらのピンは、ほぼ等間隔で配置されるが、特定の実施形態では、所望した場合、異なる構成でピンを集めることも可能である。ピン４０２の反対側の端４０２Ｂでは、弾性プラグ４０６が設けられる（特定の実施形態では、ゴムまたはその他のポリマーで作られた）。

【0045】

これらの構成要素は、移動可能な運搬機構４０８内で構成される。運搬機構４０８が半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂの上面に向かって下方に移動すると、ピンの端４０２Ａが半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂの上面に接触する。これにより、ピン４０２は弾性プラグ４０６へ押し戻される。ヒータ（例えば、加熱プラテン）２０２により加熱されると、半導体チップ１１６Ａおよび１１６Ｂの高さ断面が異なったとしても、これらのチップの接着がほぼ同時に行われるのに十分な圧力が半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂの上面にかかるよう、弾性プラグ４０６の変形性および強度は選択される。

【0046】

図５を参照すると、ピンスクリーンタイプの構造を用いた、さらに別の実施形態が示されている。再度、取付けまたは接着装置５００は、先に議論した撓性基板１００、導電トレース１０２、粘着性ＡＣＡ１０４Ａ、および半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂと伴に動作するよう同様に構成される。再度、加熱プラテン２０２が、可撓性基板１００の底面上に設けられる。この設計では、図４の弾性プラグすなわち接着ヘッド４０６に代わり、端５０４Ａ、５０４Ｂで固定された弾性薄膜５０２が設けられる。再度、ピン５０６が、保持領域５０８内で固定的に移動可能になるよう構成されており、ピン５０６の先端５０６Ａにかけられる圧力による動きを変換することができる。この実施形態では、ガス（例えば、空気）、油圧またはその他の好適な圧力５１０の供給源が薄膜５０２の一方の面に設けられる。圧力（例えば、先の実施形態に関連して同様に議論されたように）をかけて、薄膜を下方向に移動させ（例えば、矢印５１２により）、これらのピンが半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂの上面と接触し、取付け処理または接着処理が同時に行うのに十分な圧力と熱が供給されるよう、薄膜５０２により半導体チップ１１６Ａ、１１６Ｂに圧力がかけられる。

【0047】

図６Ａを参照すると、例えば、１．７５ｍｍの半導体チップ６０２と０．６ｍｍの半導体チップ６０４の２つの異なる高さの構成要素を有する２つの半導体チップ（例えば、抵抗）が示されている。これらのチップは、先の例で議論した通りにＡＣＦを使用して導電トレースに接着されたものである。すなわち、これらのチップは、著しく異なる高さ構成要素を有しているが、同時接着動作で接着されたものである。

【0048】

図６Ｂには、本出願のコンセプトを用いて、非常に密集して極めて接近した構成で隣どうしに接着された２つの抵抗６１０、６１２が示されている。故意に異なる明確な高さ断面を有する半導体チップを取り付けるためにほぼ同時に接着を可能にする方法および処理ならびにシステムおよび装置を本出願は教示していることは理解されよう。これは可撓性基板上にハイブリッド電子機器をパッキングするのに特に適した様態である。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図1E】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】