JPH06349892A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH06349892A
JPH06349892A JP13822993A JP13822993A JPH06349892A JP H06349892 A JPH06349892 A JP H06349892A JP 13822993 A JP13822993 A JP 13822993A JP 13822993 A JP13822993 A JP 13822993A JP H06349892 A JPH06349892 A JP H06349892A
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heating
semiconductor device
connection terminal
terminal portion
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JP13822993A
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Masaki Muto
正樹 武藤
Katsunori Moritoki
克典 守時
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度で狭間隔な電極を有する半導体素子と
半導体装置回路基板上の導体パターンとの接続を均一・
安定に行なう半導体装置の製造方法の提供。 【構成】 複数の半田で被覆された接続端子部８を備え
た導体パターン７がある半導体装置回路基板６上に、前
記複数の半田で被覆された接続端子部８に対応する複数
の電極部４を表面に有する一つ以上の半導体素子基板２
を、前記複数の半田で被覆された接続端子部８と前記複
数の電極部４とが対向接触するように載置し、上に向い
た前記半導体素子基板２の裏面に、加圧・加熱ツール７
を当接し、加圧・加熱ツール７の加圧と加熱とを、前記
半導体素子基板２を介して前記半田に加え、前記半田を
融解して半田付けする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子基板を半導体
装置回路基板上に半田付けする半導体装置の製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】 近年、電子機器の小型
化、高機能化に伴い、半導体素子の電極が多数化、狭間
隔化し、半導体素子の数も増加している。このため、半
導体素子の実装方法もより安定した、より簡便な実装方
法が求められている。
【０００３】従来例の半導体装置の製造方法により、半
導体素子としてのＬＥＤアレイチップを使用して半導体
装置であるＬＥＤプリントヘッドを製造する場合の製造
方法を図２５に基づいて説明する。
【０００４】図２５において、半導体素子としてのＬＥ
Ｄアレイチップ５１が複数個、直線状に配置されてい
る。ＬＥＤアレイチップ５１は、一導体型半導体素子基
板の主面上に他導体型半導体領域が直線状に配列し、突
起状電極部５２が前記他導体型半導体領域に設けられて
いる。従来例では、この突起状電極部５２は半田によっ
て形成されている。
【０００５】又、半導体装置としてのＬＥＤプリントヘ
ッドを構成する半導体装置回路基板５４には直線状に配
列され複数の導体パターンがあり、これらの導体パター
ンの端部に、前記突起状電極部５２に対向する接続端子
部５３がある。
【０００６】上記のＬＥＤアレイチップ５１を上記の半
導体装置回路基板５４の上に半田付けするには、先ず、
半導体装置回路基板５４の接続端子部５３の上に、ＬＥ
Ｄアレイチップ５１の突起状電極部５２を当接させ、一
導体型半導体素子基板の裏面から圧力を加え、半導体装
置回路基板５４上にＬＥＤアレイチップ５１を直線状に
載置する。この半導体装置回路基板５４を、電気炉等に
入れて高温空気中に放置し、突起状電極部５２の半田を
加熱・融解し、大気中に取り出して冷却し、半田を凝固
して半田付けを完了する。
【０００７】従来例は、上記の方法により、半導体装置
回路基板５４上に、半導体素子である複数のＬＥＤアレ
イチップ５１を直線状に配列して半田付けし、半導体装
置であるＬＥＤプリントヘッドを製造している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の製造方
法では、高温大気中で半導体装置全体を加熱して半田を
融解しているので、熱伝動性が小さい空気から伝えられ
る半田融解熱は、空気の対流又は炉からの輻射に依存す
る。空気の対流や炉からの輻射による熱は、半導体装置
の形状により部分的に不均一になり、突起状電極の半田
の温度が突起状電極間で不均一になる。このため、一つ
の半導体素子内や複数の半導体素子間で、温度が上がり
過ぎて半田によるショートが発生したり、温度上昇が不
足して半田付けが不完全になってオープンが発生すると
いう問題点がある。
【０００９】本発明は、上記問題点を解決し、高密度で
狭間隔な突起状電極を有する半導体素子と半導体装置用
回路基板の導体パターンとの接続を安定して行なう半導
体装置の製造方法を提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本願第１発明の半導体装
置の製造方法は、上記の課題を解決するために、複数の
半田で被覆された接続端子部を備えた導体パターンがあ
る半導体装置回路基板上に、前記複数の半田で被覆され
た接続端子部に対応する複数の電極部を表面に有する一
つ以上の半導体素子基板を、前記複数の半田で被覆され
た接続端子部と前記複数の電極部とが対向接触するよう
に載置し、上に向いた前記半導体素子基板の裏面に、加
圧・加熱ツールを当接し、加圧・加熱ツールの加圧と加
熱とを、前記半導体素子基板を介して前記半田に加え、
前記半田を融解して半田付けすることを特徴とする。
【００１１】本願第２発明の半導体装置の製造方法は、
上記の課題を解決するために、複数の接続端子部を備え
た導体パターンがある半導体装置回路基板上に、前記複
数の接続端子部に対応する複数の半田で被覆された電極
部を表面に有する一つ以上の半導体素子基板を、前記複
数の接続端子部と前記複数の半田で被覆された電極部と
が対向接触するように載置し、上に向いた前記半導体素
子基板の裏面に、加圧・加熱ツールを当接し、加圧・加
熱ツールの加圧と加熱とを、前記半導体基板を介して前
記半田に加え、前記半田を融解して半田付けすることを
特徴とする。
【００１２】又、本発明の半導体素子装置の製造方法
は、上記の課題を解決するために、加圧・加熱ツール
は、半田が融解した後は加熱を停止し、半田が凝固する
まで加圧することが好適である。
【００１３】又、本発明の半導体装置の製造方法は、上
記の課題を解決するために、加圧・加熱ツールは、半田
が融解した後は、加圧と加熱を同時に停止することが好
適である。
【００１４】又、本発明の半導体装置の製造方法は、上
記の課題を解決するために、加圧・加熱ツールは、複数
個あり、加圧・加熱ツールが一対一で半導体素子基板を
加圧・加熱することが好適である。
【００１５】又、本発明の半導体装置の製造方法は、上
記の課題を解決するために、加圧・加熱ツールは、一個
の加圧・加熱ツールが複数の半導体素子基板を加圧・加
熱することが好適である。
【００１６】又、本発明の半導体装置の製造方法は、上
記の課題を解決するために、半導体装置回路基板を加熱
ステージ上に固定することが好適である。
【００１７】又、本発明の半導体装置の製造方法は、上
記の課題を解決するために、加熱ステージの温度は、半
田の融点よりも低いことが好適である。
【００１８】
【作用】本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子
の基板の裏面に加圧・加熱ツールを接触させ、熱伝動に
よって、半田を加熱している。半導体素子の基板の裏面
から半田までの距離と材質は、半導体素子の構造から略
等しく、前記裏面から半田までの熱伝導に対する抵抗は
略等しくなる。従って、各部分の半田の加熱温度が均一
化し半田付けの安定性が向上する。
【００１９】又、対向接触している半田付けをする接続
端子部や電極部そのものを通して熱を伝えるので、加熱
温度と加熱時間の制御が容易になり、半田の融解状態の
制御が容易になる。
【００２０】又、ステージを加熱することによって、半
導体装置基板の温度を上昇させると、半導体装置基板の
温度はステージの熱容量が大きいので、半導体装置基板
の温度が比較的に均一に上昇し、加圧・加熱ツールによ
る温度上昇分が小さくなるので、半田の最終加熱温度の
ばらつきが小さくなり、均一な半田付けができる。
【００２１】
【実施例】本発明の半導体装置の製造方法の第１実施例
を図１〜図１０に基づいて説明する。
【００２２】図１〜図４は、第１実施例によって、半導
体素子としてのＬＥＤアレイチップを使用して半導体装
置であるＬＥＤプリントヘッドを製造する場合の製造方
法を示すものである。
【００２３】図１において、半導体素子としてのＬＥＤ
アレイチップ１は、一導電型半導体基板２を有し、一導
電型半導体基板２の主面上に他導電型半導体領域が直線
状に配列されている。複数のアルミ電極３が、ＬＥＤア
レイチップ１の主面上に直線状に配列され、アルミ電極
３の一端部は他導電型半導体領域と接続し、他端部には
電極部を有している。電極部は、本実施例においては金
により形成された突起状電極４になっている。
【００２４】半導体装置であるＬＥＤプリントヘッド５
は、半導体装置回路基板としてＬＥＤアレイチップ１の
発光波長に対して透明な絶縁性基板６を有し、透明な絶
縁性基板６の主面上に前記突起状電極４と対応する接続
端子部８を有する導体パターン７があり、導体パターン
７の接続端子部８は半田によって形成されている。特に
本実施例では導体パターン７の接続端子部８の半田は融
点１８３℃とする。
【００２５】本実施例の製造装置は、加圧・加熱ツール
９とステージ１０とを有する。ステージ１０は、前記Ｌ
ＥＤプリントヘッド５の透明な絶縁性基板６を固定す
る。加圧・加熱ツール９は、ステージ１０に対して水平
方向に移動して位置決めし、上下方向に移動して図２に
示すようにＬＥＤアレイチップ１の一導電型半導体基板
２を加圧すると共に、ツール９自身の温度上昇により一
導電型半導体基板２を介して接続端子部８の半田を加熱
する。この場合、加圧・加熱ツール９は、ＬＥＤアレイ
チップ１の透明な絶縁性基板６の裏面と平行な接触面を
有し、この接触面の寸法は、前記透明な絶縁性基板６の
寸法と略等しく、透明な絶縁性基板６と一対一の対応を
して、加圧・加熱する。
【００２６】第１実施例の動作を図１〜図４に基づいて
説明する。
【００２７】先ず、図１に示すように、ＬＥＤプリント
ヘッド５の透明な絶縁性基板６をステージ１０上に載置
する。ＬＥＤアレイチップ１の複数の突起状電極４を複
数の導体パターン７の接続端子部８の半田に当接し、Ｌ
ＥＤアレイチップ１を０．５〜１ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加
圧し、突起状電極４の先端部を図５に示すように接続端
子部８の半田内に挿入する。これを所要のＬＥＤアレイ
チップ１の数だけ繰り返し、図１に示すように複数のＬ
ＥＤアレイチップ１を透明な絶縁性基板６上に直線状に
配列する。
【００２８】図２において、加圧・加熱ツール９を降下
させ、ＬＥＤアレイチップ１の裏面に当接し、１〜２ｋ
ｇｆ／ｃｈｉｐで加圧すると共に加圧・加熱ツール９の
温度を１９０℃に加熱する。加圧・加熱ツール９の加熱
により接続端子部８の半田が融解し、加熱開始より約２
０〜６０秒経過すると接続端子部８の半田と突起状電極
４の金との接触領域で合金が形成され、接続端子部８の
半田が突起状電極４に付着する。
【００２９】図３において、加圧・加熱ツール９の加熱
を停止させ、接続端子部８の半田の温度が凝固点１８３
℃以下になった後に、加圧・加熱ツール９をＬＥＤアレ
イチップ１の裏面より上昇させてこのＬＥＤアレイチッ
プ１の半田付けを終了する。
【００３０】図４に示すように、図１〜図３の工程をＬ
ＥＤプリントヘッド５の透明な絶縁性基板６上に配列さ
れたＬＥＤアレイチップ１の数だけ繰り返し、複数のＬ
ＥＤアレイチップ１のＬＥＤプリントヘッド５への実装
を終了する。
【００３１】第１実施例での半田付け状態の詳細を図５
〜図１０に基づいて説明する。
【００３２】図５〜図９は、図１〜図４の各製造工程に
おける突起状電極４と接続端子部８の半田の状態を拡大
した断面図である。
【００３３】図５では、ＬＥＤアレイチップ１が０．５
〜１ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧されているため、突起状電
極４の先端部分は接続端子部８の半田内に埋め込まれ、
突起状電極４と接続端子部８の半田は接着されている。
【００３４】図６では、加圧・加熱ツール９が下降し
て、一つのＬＥＤアレイチップ１の裏面と接触して１〜
２ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧し、突起状電極４の先端部分
は接続端子部８の半田内に更に食い込んで潰れる。ここ
で、加圧・加熱ツール９の温度を１９０℃にするとＬＥ
Ｄアレイチップ１からアルミ電極３を通じて熱が伝わ
り、突起状電極４が加熱される。突起状電極４が加熱さ
れると、接続端子部８の半田は突起状電極４と接触して
いる半田表面から融解が開始され、突起状電極４の周辺
部からの半田が融解する。
【００３５】図７では、接続端子部８の半田が融解し始
めるとその濡れ性より、接続端子部８の半田が突起状電
極４の上部に吸い上がり、加熱開始より２０〜６０秒経
過すると、突起状電極４と接続端子部８の半田の接触領
域において、突起状電極４の金と接続端子部８の半田の
合金が形成され、突起状電極４に接続端子部８の半田が
十分付着する。
【００３６】図８では、加圧・加熱ツール９の加熱を停
止すると、接続端子部８の半田が凝固点の１８３℃以下
になり、接続端子部８の半田が凝固して、接続端子部８
の半田の吸い上がりが止まる。ここで加圧・加熱ツール
９を上昇させて加圧を停止する。
【００３７】図９では、ＬＥＤプリントヘッド５をステ
ージ１０より取り外し、自然冷却してＬＥＤアレイチッ
プ１の実装が終了する。
【００３８】図１０は、本実施例において、加圧・加熱
ツール９の加圧及び加熱による、ＬＥＤアレイチップ１
の任意の突起状電極４に加えられる圧力と温度の時間変
化を示すグラフである。
【００３９】先ず、ｔ１で加圧・加熱ツール９により１
ｋｇｆの加圧と１９０℃の加熱が同時に開始される。突
起状電極４は所要の高さまで潰されると共に温度が上昇
し、突起状電極４の温度上昇に伴い接続端子部８の半田
の温度も上昇する。ｔ２で突起状電極４の温度が１８３
℃に達すると、突起状電極４と接触している接続端子部
８の半田が融解し始める。ｔ２からｔ３の間で接続端子
部８の半田の融解が進み、ｔ３では接続端子部８の半田
の融解が十分に行われている。ｔ３で加熱を停止する
と、接続端子部８の半田の温度は低下していき、ｔ４で
凝固点に達する。
【００４０】ここで、ｔ４以後では突起状電極４は接続
端子部８の半田により固定されているので位置は変わら
ない、即ち、複数の突起状電極４が固定されていること
により、複数の突起状電極４を有するＬＥＤアレイチッ
プ１はＬＥＤプリントヘッド５の接続端子部８の半田に
固定されている。従って、ｔ５で加圧を停止してもＬＥ
Ｄアレイチップ１の位置ずれは起こらない。
【００４１】以上のように第１実施例によると、ＬＥＤ
アレイチップ１の裏面に加圧・加熱ツール９を接触させ
て、ＬＥＤアレイチップ１の一導電型半導体基板２の裏
面に加圧・加熱ツール９を接触させ、熱伝動によって、
半田を加熱している。ＬＥＤアレイチップ１の一導電型
半導体基板２の裏面から接続端子部８の半田までの距離
と材質は、ＬＥＤアレイチップ１の構造から略等しく、
前記裏面から半田までの熱伝導に対する抵抗は略等しく
なる。従って、各部分の半田の加熱温度が均一化し半田
付けの安定性が向上する。
【００４２】又、対向接触している半田付けをするべき
接続端子部８の半田や突起状電極４そのものを通して熱
を伝えるので、加熱温度と加熱時間の制御が容易にな
り、半田の融解状態の制御が容易になると共に、不必要
な領域で半田を融解することがなく半田の突起状電極４
への付着量の制御が容易になり、半田による短絡不良が
なくなる。
【００４３】また、半田融解後に加圧・加熱ツール９の
加熱を停止して、半田が凝固点以下の温度になってから
加圧・加熱ツール９の加圧を終了することにより、半田
融解時の流動性によるＬＥＤアレイチップ１の位置ずれ
が防止される。
【００４４】次に、本発明の第２実施例を図１１〜図２
０に基づいて説明する。
【００４５】図１１〜図１４は、第２実施例によって、
半導体素子としてのＬＥＤアレイチップを使用して半導
体装置であるＬＥＤプリントヘッドを製造する場合の製
造方法を示すものである。
【００４６】図１１において、半導体素子としてのＬＥ
Ｄアレイチップ１の構造と、半導体装置であるＬＥＤプ
リントヘッド５の半導体装置回路基板６の構造とが、第
１実施例と異なる。この相違点は、半田が、半導体素子
１と半導体装置回路基板６の何方に付いているかであっ
て、第１実施例では半田は半導体装置回路基板６側に、
第２実施例では半田は半導体素子１側に付いている。
【００４７】半導体素子であるＬＥＤアレイチップ１
は、一導電型半導体基板２を有し、一導電型半導体基板
２の主面上に他導電型半導体領域が直線状に配列されて
いる。
【００４８】複数のアルミ電極３が、ＬＥＤアレイチッ
プ１の主面上に直線状に配列され、アルミ電極１２の一
端部は他導電型半導体領域と接続し、他端部に電極部を
有している。電極部は、本実施例において半田により形
成された突起状電極１３になっている。本実施例の突起
状電極１３の半田の融点を１８３℃とする。
【００４９】半導体装置であるＬＥＤプリントヘッド５
は、半導体装置回路基板としてＬＥＤアレイチップ１の
発光波長に対して透明な絶縁性基板６を有し、透明な絶
縁性基板６の主面上に前記突起状電極１３と対応する導
体パターン接続端子部１５がある。
【００５０】第２実施例の製造装置は、第１実施例の図
１と同様に、加圧・加熱ツール９とステージ１０とを有
する。ステージ１０は、前記ＬＥＤプリントヘッド５の
透明な絶縁性基板６を固定する。加圧・加熱ツール９
は、ステージ１０に対して水平方向に移動して位置決め
し、上下方向に移動して図２に示すようにＬＥＤアレイ
チップ１の一導電型半導体基板２を加圧すると共に、ツ
ール９自身の温度上昇により一導電型半導体基板２を介
して接続端子部８の半田を加熱する。この場合、加圧・
加熱ツール９は、ＬＥＤアレイチップ１の透明な絶縁性
基板６の裏面と平行な接触面を有し、この接触面の寸法
は、前記透明な絶縁性基板６の寸法と略等しく、透明な
絶縁性基板６と一対一の対応をして、加圧・加熱する。
【００５１】第２実施例の動作を図１１〜図２０に基づ
いて説明する。
【００５２】図１１では、ＬＥＤアレイチップ１の複数
の突起状電極１３の半田を透明な絶縁性基板６の複数の
導体パターン接続端子部１５に当接し、０．５〜１ｋｇ
ｆ／ｃｈｉｐで加圧されているため、突起状電極１３の
半田の先端部分は導体パターン接続端子部１５上に仮固
定される。これを所要のＬＥＤアレイチップ１の数だけ
繰り返し、複数のＬＥＤアレイチップ１をＬＥＤアレイ
チップ１の透明な絶縁性基板６上に直線的に配列する。
【００５３】図１２では、加圧・加熱ツール９が下降し
て、一つのＬＥＤアレイチップ１の裏面と接触して１〜
２ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧すると共に加圧・加熱ツール
９の温度を１９０℃に加熱する。突起状電極１３の半田
が溶解し、加熱開始より約２０〜６０秒経過すると、突
起状電極１３の半田と導体パターン接続端子部１５との
接触領域で合金が形成され、突起状電極１３の半田が導
体パターン接続端子部１５に付着する。
【００５４】図１３では、加圧・加熱ツール９の加圧と
加熱とを同時に終了し、自然冷却して突起状電極１３の
半田を凝固点１８３°Ｃ以下にする。
【００５５】図１４では、図１１〜図１３の工程を、Ｌ
ＥＤアレイチップ１の数だけ繰り返し、複数のＬＥＤア
レイチップ１をＬＥＤアレイチップ１の透明な絶縁性基
板６上に直線的に実装する。
【００５６】第２実施例での半田付け状態の詳細を図１
５〜図１９に基づいて説明する。
【００５７】図１５〜図１９は図１１〜図１４の各製造
工程における突起状電極１３の半田とＬＥＤプリントヘ
ッド５の導体パターン接続端子部１５との状態を拡大し
た断面図である。
【００５８】図１５では、ＬＥＤアレイチップ１が０．
５〜１ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧されているため、突起状
電極１３の半田は導体パターン接続端子部１５と接着さ
れている。
【００５９】図１６では、加圧・加熱ツール９を降下し
て、一つのＬＥＤアレイチップ１の裏面と接触して１〜
２ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧し、突起状電極１３の半田と
導体パターン接続端子部１５との接触面積が増加する。
ここで、加圧・加熱ツールの温度を１９０℃にするとＬ
ＥＤアレイチップ１からアルミ電極３を通じて熱が伝わ
り、突起状電極１３の半田が加熱される。突起状電極１
３の半田が加熱されると、突起状電極１３の半田の融解
が始まる。
【００６０】図１７では、突起状電極１３の半田が融解
し始めるとその濡れ性より、突起状電極１３の半田の導
体パターン接続端子部１５に対する接触領域が広がり、
加熱開始より２０〜６０秒経過すると、突起状電極１３
の半田と導体パターン接続端子部１５との接触領域にお
いて、突起状電極１３の半田と導体パターン接続端子部
１５との合金が形成され、突起状電極１３の半田が導体
パターン接続端子部１５に充分付着する。
【００６１】図１８では、加圧・加熱ツール９の加熱と
加圧とを同時に終了する。このとき図１５の工程でＬＥ
Ｄアレイチップ１の突起状電極１３の半田が導体パター
ン接続端子部１５との仮固定で位置ずれを生じて、ＬＥ
Ｄアレイチップ１の複数の突起状電極１３の半田が接触
している導体パターン接続端子部１５とずれている場
合、半田の表面張力により、複数の突起状電極１３の半
田が導体パターン接続端子部１５の中央部へ移動し、Ｌ
ＥＤアレイチップ１がセルフアライメントされる。その
後、突起状電極１３の半田の温度が凝固点の１８３℃以
下になり、突起状電極１３の半田が凝固してＬＥＤアレ
イチップ１が固定される。
【００６２】図１９では、半導体装置基板である透明な
絶縁性基板６をステージ８より取り外し、ＬＥＤアレイ
チップ１の実装が終了する。
【００６３】図２０は第２実施例において、加圧・加熱
ツール９の加圧及び加熱による、ＬＥＤアレイチップ１
の任意の突起状電極１３の半田に加えられる圧力と温度
の時間変化を示すグラフである。
【００６４】図２０において、先ず、ｔ１で加圧・加熱
ツール９により１ｋｇｆの加圧と１９０℃の加熱が同時
に開始され、突起状電極１３の半田が所要の高さまで潰
されると共に加熱され、突起状電極１３の半田の温度が
上昇する。ｔ２で突起状電極１３の半田の温度が１８３
℃に達すると、突起状電極１３を形成している半田が融
解し始める。ｔ２からｔ３の間で突起状電極１３の半田
の融解が進み、ｔ３では突起状電極１３の半田の融解が
充分に行われている。ｔ３で加圧・加熱ツール９の加熱
と加圧を同時に停止すると、突起状電極１３の半田の温
度は低下してｔ４で凝固点の１８３℃に達する。同一Ｌ
ＥＤアレイチップ１に設けられた複数の突起状電極１３
の半田が導体パターン接続端子部１５の端部方向にずれ
ている場合、このｔ３からｔ４までの間に融解した半田
の表面張力により、複数の突起状電極１３の半田がセル
フアライメントされる。この後ｔ４で半田の温度は凝固
点に達し、ｔ４以後では突起状電極１３の半田によって
固定されているので位置は変わらない、即ち、複数の突
起状電極１３の半田が半導体装置基板である透明な絶縁
性基板６の導体パターン接続端子部１５に固定されてい
ることにより、ＬＥＤアレイチップ１は半田に固定され
ている。
【００６５】以上のように第２実施例によると、半田融
解後に加圧・加熱ツール９の加圧と加熱を同時に終了す
ることにより、半田が凝固点以下の温度になる前に半田
の表面張力によるセルフアライメントが行われ、複数の
突起状電極１３の半田と導体パターン接続端子部１５の
接触領域が導体パターン接続端子部１５の接続領域の中
央へ移動し、ＬＥＤアレイチップ１を半導体回路基板６
に仮固定した時の位置ずれを補正することができる。
【００６６】次に、本発明の第３実施例を図２１に基づ
いて説明する。
【００６７】図２１に示す第３実施例が、第１実施例と
異なるのは、加圧・加熱ヘッドだけである。第３実施例
では、半導体素子としてのＬＥＤアレイチップ１に一対
一で対応できるだけの複数の加圧・加熱ヘッド１７を備
えているので、一回の動作で、半導体素子としてのＬＥ
Ｄアレイチップ１の複数個を半導体装置であるＬＥＤプ
リントヘッド５に実装できる。
【００６８】他のことがらは、第１実施例と同様である
ので説明を省略する。
【００６９】次に、本発明の第４実施例を図２２に基づ
いて説明する。
【００７０】図２２に示す第４実施例が、第１実施例と
異なるのは、加圧・加熱ヘッドだけである。第４実施例
では、半導体素子としてのＬＥＤアレイチップ１の複数
個に対応できる加圧・加熱ヘッド２７を備えているの
で、一回の動作で、半導体素子としてのＬＥＤアレイチ
ップ１の複数個を半導体装置であるＬＥＤプリントヘッ
ド５に実装できる。
【００７１】他のことがらは、第１実施例と同様である
ので説明を省略する。
【００７２】本発明の半導体装置の製造方法の第５実施
例を図１〜図９、図２３、図２４に基づいて説明する。
【００７３】図１において、第１実施例では、ステージ
１０を加熱していないが、第５実施例では、ステージ１
０も加熱する。
【００７４】第５実施例が第１実施例と異なるのは、ス
テージ１０の加熱だけである。
【００７５】実施例５の動作を図１〜図９、図２３を用
いて説明する。
【００７６】図１では、半導体素子としてのＬＥＤアレ
イチップ１は、一導電型半導体基板２を有し、一導電型
半導体基板２の主面上に他導電型半導体領域が直線状に
配列されている。複数のアルミ電極３が、ＬＥＤアレイ
チップ１の主面上に直線状に配列され、アルミ電極３の
一端部は他導電型半導体領域と接続し、他端部には電極
部を有している。電極部は、本実施例においては金によ
り形成された突起状電極４になっている。
【００７７】半導体装置であるＬＥＤプリントヘッド５
は、半導体装置回路基板としてＬＥＤアレイチップ１の
発光波長に対して透明な絶縁性基板６を有し、透明な絶
縁性基板６の主面上に前記突起状電極４と対応する接続
端子部８を有する導体パターン７があり、導体パターン
７の接続端子部８は半田によって形成されている。特に
本実施例では導体パターン７の接続端子部８は融点１８
３℃の半田とする。
【００７８】前記透明な絶縁性基板６の複数の導体パタ
ーン７の接続端子部８の半田に、ＬＥＤアレイチップ１
の複数の突起状電極４を当接し、ＬＥＤアレイチップ１
を０．５〜１ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧し、突起状電極４
の先端部を接続端子部８の半田内に挿入する。これを所
要のＬＥＤアレイチップ１の数だけ繰り返し、複数のＬ
ＥＤアレイチップ１を前記透明な絶縁性基板６上に直線
状に配列し、１７０℃に加熱したステージ１０の所定位
置に前記透明な絶縁性基板６を主面を上向きに設置し、
接続端子部８の半田の温度を１７０℃にする。
【００７９】図２では、加圧・加熱ツール９を降下さ
せ、ＬＥＤアレイチップ１の裏面に当接し、１〜２ｋｇ
ｆ／ｃｈｉｐで加圧すると共に加圧・加熱ツール９の温
度を１９０℃に加熱する。加圧・加熱ツール９の加熱開
始より数秒で接続端子部８の半田が融解し、２０〜６０
ｓｅｃ経過すると接続端子部８の半田が突起状電極４に
付着し、半田と金の合金が形成される。
【００８０】図３では、加圧・加熱ツール９の加熱を停
止し、接続端子部８の半田の温度がステージ１０の温度
１７０℃になった後に加圧・加熱ツール９を上昇させ、
ＬＥＤアレイチップ１の裏面より加圧・加熱ツール９を
離す。
【００８１】図４では、図１〜図３の工程を繰り返し、
複数のＬＥＤアレイチップ１を回路基板４上に実装す
る。
【００８２】第５実施例の原理を図５〜図９、図２３、
図２４に基づいて説明する。
【００８３】図５〜図９は、図１〜図４の各製造工程に
おける突起状電極４と接続端子部８の半田の状態を拡大
した断面図である。
【００８４】図５では、ＬＥＤアレイチップ１が０．５
〜１ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧されているため、突起状電
極４の先端部分は接続端子部８の半田内に埋め込まれ、
潰れている。
【００８５】図６では、ステージ１０の温度１７０℃が
透明な絶縁性基板６と導体パターン７を通じて接続端子
部８の半田に伝わり、融解点が１８３℃の半田は融解直
前の状態にある。
【００８６】図７では、加圧・加熱ツール９を下降し
て、一つのＬＥＤアレイチップ１の裏面と接触して１〜
２ｋｇｆ／ｃｈｉｐで加圧させ、突起状電極４の先端部
分は接続端子部８の半田内に更に食い込んで潰れる。こ
こで、加圧・加熱ツール９の温度を１９０℃にするとＬ
ＥＤアレイチップ１からアルミ電極３を通じて熱が伝わ
り、突起状電極４が加熱される。突起状電極４が加熱さ
れると、接続端子部８の半田は突起状電極４と接触して
いる半田表面から融解が開始され、突起状電極４の周辺
部の半田が融解する。
【００８７】図８では、加圧・加熱ツール９のみにより
加熱されたＬＥＤアレイチップ１はその中央部の温度が
高く、端部の温度が低い温度分布を生じる。しかし、ス
テージ１０の加熱によりＬＥＤアレイチップ１全体が１
７０℃に加熱され、接続端子部８の半田は総て融解直前
の状態にあるため、加圧・加熱ツール９から１９０℃の
加熱が行われると、１３℃の温度上昇で接続端子部８の
半田は融解する。従って、ＬＥＤアレイチップ１の中央
部と端部での接続端子部８の半田の融解開始の時間差が
殆ど無くなる。このため、加圧・加熱ツール９の加熱開
始から数秒で突起状電極４は接続端子部８の半田の融解
点以上に加熱され、接続端子部８の半田が融解し始める
とその濡れ性より、接続端子部８の半田が突起状電極４
の上部に吸い上がる。加熱開始より２０〜６０ｓｅｃ経
過するとＬＥＤアレイチップ１の中央部と端部の突起状
電極４に接続端子部８の半田が充分付着する。加圧・加
熱ツール９の加熱を停止すると、接続端子部８の半田が
凝固点の１８３℃以下になり、接続端子部８の半田が凝
固して、接続端子部８の半田の吸い上がりが止まる。更
に、接続端子部８の半田はステージ温度の１７０℃な
る。ここで加圧・加熱ツール９を上昇させて加圧を停止
する。図９では、透明な絶縁性基板６をステージ１０か
ら取り外し、自然冷却してＬＥＤアレイチップ１の実装
が終了する。
【００８８】図２３は、第５実施例において、ステージ
１０の加熱と加圧・加熱ツール９の加圧及び加熱によ
る、ＬＥＤアレイチップ１の任意の突起状電極４に加え
られる圧力と温度の時間変化を示すグラフである。
【００８９】先ず、ｔ１で透明な絶縁性基板６を１７０
℃に加熱されたステージ１０上に設置すると、接続端子
部８の半田が加熱され、ｔ２で半田の温度は１７０℃に
なる。ｔ３で加圧・加熱ツール９により１ｋｇｆの加圧
と１９０℃の加熱が同時に開始され、突起状電極４が所
要の高さまで潰されると共に加熱され、突起状電極４の
加熱に伴い半田の温度も上昇する。この場合には、半田
の温度が１７０℃から１９０℃になるだけなので、ｔ３
からｔ４間の数秒の短時間で１８３℃に上昇し、同一Ｌ
ＥＤアレイチップ１に設けられた複数の突起状電極４
が、１８３℃に達する時間ｔ４が、中央部と端部で殆ど
差がなくなる。このため、複数の突起状電極４と接触し
ている複数の接続端子部８の半田が融解しているｔ４か
らｔ５までの時間のばらつきが小さくなるため、同一Ｌ
ＥＤアレイチップ１内の複数の突起状電極４と接続端子
部８の半田との接続状態の差異が小さくなり、半田付け
の状態が均一になる。ｔ５では半田の融解が十分に行わ
れているので、ｔ５で加熱を停止する。半田の温度は低
下し、ｔ６で凝固点に達する。
【００９０】ｔ６以後では突起状電極４は接続端子部８
の半田により固定されているので位置は変わらない、即
ち、複数の突起状電極４が固定されていることにより、
複数の突起状電極４を有するＬＥＤアレイチップ１は半
田によって、透明な絶縁性基板６に固定されている。従
って、ｔ７で加圧を停止してもＬＥＤアレイチップ１の
位置ずれは起こらない。更に、ｔ８で複数のＬＥＤアレ
イチップ１が直線状に実装された透明な絶縁性基板６を
ステージ８から外し、冷却する。
【００９１】図２４は第１実施例と第５実施例におい
て、加圧・加熱ツール９によりＬＥＤアレイチップ１が
加熱されているときの透明な絶縁性基板６上の複数の導
体パターンの接続端子部８の半田の温度分布を示すグラ
フである。
【００９２】図２４は縦軸に温度、横軸にグラフ上部に
示したＬＥＤアレイチップ１を設置した透明な絶縁性基
板６の位置を示している。
【００９３】図２４において、曲線Ｌは、第１の実施例
の製造方法で、加圧・加熱ツール９によりＬＥＤアレイ
チップ１が１９０℃に加熱されているときの透明な絶縁
性基板６の複数の接続端子部８の半田の任意の時刻の温
度分布である。
【００９４】又、曲線Ｍは、第５の実施例の製造方法に
より、ステージ１０により透明な絶縁性基板６を１７０
℃に加熱すると共に、加圧・加熱ツール９によりＬＥＤ
アレイチップ１が１９０℃に加熱されているときの、透
明な絶縁性基板６の複数の接続端子部８の半田の任意の
時刻の温度分布である。
【００９５】ここで、ＬＥＤアレイチップ１の中央部の
突起状電極４が接触している透明な絶縁性基板６上の位
置Ａにおいては、曲線Ｌ上の点ｏと曲線Ｍ上の点ｑは同
一温度に達しているが、ＬＥＤアレイチップ１の端部の
突起状電極４が接触している透明な絶縁性基板６上の位
置Ｂにおいては、曲線Ｌ上の点ｐと曲線Ｍ上の点ｒとで
は、ステージ１０により加熱されている場合の点ｒは点
ｑとほぼ同一温度に達しているが、ステージ１０による
加熱のない点ｐは点ｏとの温度差が大きい。
【００９６】以上のように第５実施例によると、加熱さ
れたステージ１０上に透明な絶縁性基板６を設置して、
ステージ１０により接続端子部８の半田を融解直前の状
態にまで加熱することにより、ＬＥＤアレイチップ１の
中央部と端部での温度差による突起状電極４と接続端子
部８の半田との接続状態の差異が小さくなる。
【００９７】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法は、半導
体素子の裏面に加圧・加熱ツールを接触させ、ツールに
より加圧及び加熱を行うことにより、高密度で狭間隔な
突起状電極を有する半導体素子と半導体装置用回路基板
の導体パターンとの接続を安定、且つ、均一にできると
いう効果を奏する。
【００９８】又、半導体装置用回路基板を固定するステ
ージを加熱して、半導体装置用回路基板の温度を半田の
融解温度近くまで上昇させると、加圧・加熱ツールによ
る温度上昇分が小さくなるので、半田の最終加熱温度の
ばらつきが小さくなり、更に均一な半田付けが可能にな
るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例又は第５実施例によるＬＥ
Ｄプリントヘッドの製造方法の動作を示す図である。
【図２】本発明の第１実施例又は第５実施例によるＬＥ
Ｄプリントヘッドの製造方法の動作を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例又は第５実施例によるＬＥ
Ｄプリントヘッドの製造方法の動作を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例又は第５実施例によるＬＥ
Ｄプリントヘッドの製造方法の動作を示す図である。
【図５】本発明の第１実施例又は第５実施例の製造工程
における突起状電極と接続端子部の半田との断面図であ
る。
【図６】本発明の第１実施例又は第５実施例の製造工程
における突起状電極と接続端子部の半田との断面図であ
る。
【図７】本発明の第１実施例又は第５実施例の製造工程
における突起状電極と接続端子部の半田との断面図であ
る。
【図８】本発明の第１実施例又は第５実施例の製造工程
における突起状電極と接続端子部の半田との断面図であ
る。
【図９】本発明の第１実施例又は第５実施例の製造工程
における突起状電極と接続端子部の半田との断面図であ
る。
【図１０】本発明の第１実施例における突起状電極に加
えられる圧力と温度の時間変化を示すグラフである。
【図１１】本発明の第２実施例によるＬＥＤプリントヘ
ッドの製造方法の動作を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施例によるＬＥＤプリントヘ
ッドの製造方法の動作を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例によるＬＥＤプリントヘ
ッドの製造方法の動作を示す図である。
【図１４】本発明の第２実施例によるＬＥＤプリントヘ
ッドの製造方法の動作を示す図である。
【図１５】本発明の第２実施例の製造工程における突起
状電極と接続端子部の半田との断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例の製造工程における突起
状電極と接続端子部の半田との断面図である。
【図１７】本発明の第２実施例の製造工程における突起
状電極と接続端子部の半田との断面図である。
【図１８】本発明の第２実施例の製造工程における突起
状電極と接続端子部の半田との断面図である。
【図１９】本発明の第２実施例の製造工程における突起
状電極と接続端子部の半田との断面図である。
【図２０】本発明の第２実施例における突起状電極に加
えられる圧力と温度の時間変化を示すグラフである。
【図２１】本発明の第３実施例によるＬＥＤプリントヘ
ッドの製造方法の動作を示す図である。
【図２２】本発明の第４実施例によるＬＥＤプリントヘ
ッドの製造方法の動作を示す図である。
【図２３】本発明の第５実施例における突起状電極に加
えられる圧力と温度の時間変化を示す図である。
【図２４】本発明の第１実施例及び第５実施例における
半導体装置回路基板上の温度分布を示す図である。
【図２５】従来のＬＥＤプリントヘッドの製造方法の動
作を示す図である。
【符号の説明】 １ ＬＥＤアレイチップ（半導体素子） ２ 一導体型半導体基板（半導体素子基板） ３ アルミ電極 ４ 突起状電極（電極部） ５ ＬＥＤプリントヘッド（半導体装置） ６ 透明な絶縁性基板（半導体装置回路基板） ７ 導体パターン ８ 接続部端子 ９ 加圧・加熱ツール １０ ステージ １３ アルミ電極 １５ 導体パターン １７ 加圧・加熱ツール ２７ 加圧・加熱ツール

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の半田で被覆された接続端子部を備
    えた導体パターンがある半導体装置回路基板上に、前記
    複数の半田で被覆された接続端子部に対応する複数の電
    極部を表面に有する一つ以上の半導体素子基板を、前記
    複数の半田で被覆された接続端子部と前記複数の電極部
    とが対向接触するように載置し、上に向いた前記半導体
    素子基板の裏面に、加圧・加熱ツールを当接し、加圧・
    加熱ツールの加圧と加熱とを、前記半導体素子基板を介
    して前記半田に加え、前記半田を融解して半田付けする
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 複数の接続端子部を備えた導体パターン
    がある半導体装置回路基板上に、前記複数の接続端子部
    に対応する複数の半田で被覆された電極部を表面に有す
    る一つ以上の半導体素子基板を、前記複数の接続端子部
    と前記複数の半田で被覆された電極部とが対向接触する
    ように載置し、上に向いた前記半導体素子基板の裏面
    に、加圧・加熱ツールを当接し、加圧・加熱ツールの加
    圧と加熱とを、前記半導体素子基板を介して前記半田に
    加え、前記半田を融解して半田付けすることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項３】 加圧・加熱ツールは、半田が融解した後
    は加熱を停止し、半田が凝固するまで加圧する請求項１
    又は２記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 加圧・加熱ツールは、半田が融解した後
    は、加圧と加熱を同時に停止する請求項１又は２記載の
    半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 加圧・加熱ツールは、複数個あり、加圧
    ・加熱ツールが一対一で半導体素子基板を加圧・加熱す
    る請求項１、２、３又は４記載の半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 加圧・加熱ツールは、一個の加圧・加熱
    ツールが複数の半導体素子基板を加圧・加熱する請求項
    １、２、３又は４記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 半導体装置回路基板を加熱ステージ上に
    固定する請求項１、２、３、４、５又は６記載の半導体
    装置の製造方法。
  8. 【請求項８】 加熱ステージの温度は、半田の融点より
    も低い請求項７記載の半導体装置の製造方法。
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