JPH0845969A - 基板にｉｃ型を接合するための型取り付け体の治具を使用しない硬化方法 - Google Patents

基板にｉｃ型を接合するための型取り付け体の治具を使用しない硬化方法

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JPH0845969A
JPH0845969A JP7134300A JP13430095A JPH0845969A JP H0845969 A JPH0845969 A JP H0845969A JP 7134300 A JP7134300 A JP 7134300A JP 13430095 A JP13430095 A JP 13430095A JP H0845969 A JPH0845969 A JP H0845969A
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Linden T Halstead
ティー．ハルステッド リンデン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 治具を使用せずに基板にＩＣ型を接合するた
めの型取り付け体を硬化する方法および装置を提供す
る。 【構成】 ＩＣ型（１６）を基板に接合するための型取
り付け体を硬化させるための治具を使用しない方法を開
示し、リードフレーム支持パッドまたはプリント回路板
（ＰＣＢ）（１２）上に型（１６）を設置する前に、熱
可塑性型取り付けフィルム（１４）の上面及び下面に溶
剤を付ける。型取り付け体フィルム（１４）が、溶剤の
乾燥によって、ＩＣ型（１６）およびリードフレーム
に、またはＩＣ型（１６）およびプリント回路板（ＰＣ
Ｂ）（１２）に接合される。また、この方法によって形
成される装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路素子に関する。
更に詳細には、本発明はＩＣ型を基板に接合するために
型取り付け体を硬化するための治具を使わない方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】チップの背面接合およびヒートシンクの
取り付けには、完全な接着剤層が必要とされる。セラミ
ックチップ担体、有機プリント配線板（ＰＷＢ）、銅製
ヒートシンク、およびコバール製リードフレームのよう
な種々の機械的または熱的性質によって、チップは基板
に接合されてもよい。パワートランジスターを除き、背
面接合は電気的な機能を果たさず、果すとしてもせいぜ
い接地である。パワー素子は高電流を通すが、そのほん
の一部分にのみ導電性が必要とされるのみである。図１
はパッケージ前の従来の方法における半導体素子の背面
接合及びワイヤーのリードフレームへの接合を示してい
る。図２はパッケージングが完了した後の図１の素子を
示している。図３はプリント配線板（ＰＷＢ）に直接背
面接合およびワイヤー接合されたパッケージされてない
半導体素子を示している。図４はプリント配線板（ＰＷ
Ｂ）に直接背面接続された、テープ自動接合（ＴＡＢ）
パッケージ半導体素子を示している。
【０００３】型接合用接着剤は軟質及び硬質の２つに分
類される。軟質接着剤は鉛ベースのハンダと、主にエポ
キシおよびポリアミドの有機物を包含し、それらが熱伝
導性の粒子で満たされている。型とヒートシンクすなわ
ちボード間の熱的ミスマッチは主に接合自体で吸収し、
破壊又は非接合部を引き起こしやすいが、型にたいして
は殆ど破壊的なストレスは伝わらない。硬質接着剤は金
ベースの共晶体（ＡｕＳｉ，ＡｕＳｎ，ＡｕＧｅ）であ
って、最近はガラスで充填されている。これらの材料の
接合は破壊に対し高い抵抗力をもっているが、素子に対
し高いミスマッチストレスを伝え、それによって型破壊
につながることもある。
【０００４】シリコン／金共晶体（硬質）およびポリマ
ー（軟質）による両接合法共、チップと基板またはリー
ドフレームとの接合に使用される。自動化された硬質及
び軟質接合処理は、のこぎり引きしたウヱハーを取り付
けたフィルムリングホルダーを接合機械のインデックス
台上に装填することから開始される。リードフレームは
マガジンからトラックを介してヒーターブロックに供給
される。硬質接合の場合、小さな正方形のシリコン／金
合金（６％Ｓｉ，９４％Ａｕ）を供給リボンから切り出
し、チップ支持プラットフォームに搬送する。光学スキ
ャナーがのこぎり引きしたウヱハー上の良好なチップを
検出し、プローブによってそのチップをウヱーハ上に押
し上げ、そこでコレットがチップを持ち上げ、それを加
熱されたチップ支持台に搬送する。チップおよび共晶体
がコレットによって相互に擦られ、硬質合金接合が形成
される。ヒーター温度は約４２０℃である。共晶接合の
トータルサイクル時間は約６−８秒である。
【０００５】ポリマー接合の方が共晶体より２秒間サイ
クル時間が短い。ポリマー接合機械の搬送機構は共晶体
接合機と同一である。しかしながら、リードフレームは
加熱されない。銀充填されたエポキシまたはポリアミド
製接着液、ペースト、またはテープが印刷ヘッドによっ
てチップ支持台またはプリント回路板（ＰＣＢ）に搬送
され、そしてこのチップは印刷後直ちにこの液、ペース
トまたはテープ中に圧入される。チップが接合されたリ
ードフレームは搬送マガジン中に装填される。共晶体が
接合されたフレームは直接ワイヤー接合に向かうが、一
方ポリマー接合のフレームを包含するマガジンは接着剤
硬化のためオーブンに向かう。硬化雰囲気は乾燥窒素で
あり、典型的な処理はエポキシに対し１５０℃で１時
間、ポリアミドに対しては１５０℃で３０分に続き２７
５℃で３０分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題】しかしながら、上に述
べた型取り付け工程には、温度および接着剤に関する問
題が存在する。型取り付け用熱可塑性フィルムの硬化の
ために必要となる高温が、しばしばプリント回路板（Ｐ
ＣＢ）材料（ＦＲ４）のガラス遷移温度（Ｔｇ）を越え
てしまう、と言う点が温度の問題である。この問題は、
テープ自動化接合ＴＡＢ ＰＷＢ組み立てを作っている
半導体製造者に特に関係する。液体およびペースト状接
着剤が低温貯蔵を必要とし、貯蔵寿命が短く、そして再
使用（ｒｅｗｏｒｋ）が困難である、と言う点が接着剤
の問題である。更に、現在の背面接合技術は高価な対高
温性の治具（ｆｉｘｔｈｒｅｓ）及び高価な圧力用途の
治具（ｆｉｘｔｕｒｅｓ）を必要とする。これらの問題
のうちの１つまたはそれ以上を解決する型取り付け方法
が必要である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】ここに開示した本発明
は、ＩＣ型を基板に接合するための型取り付け体を硬化
させるための治具を使用しない方法を開示し、リードフ
レーム支持パッドまたはプリント回路板（ＰＣＢ）上に
型を設置する前に、熱可塑性型取り付けフィルムの上面
及び下面に溶剤を付ける。型取り付け体が、溶剤の乾燥
によって、ＩＣ型およびリードフレームに、またはＩＣ
型およびプリント回路板（ＰＣＢ）に接合される。
【０００８】
【実施例】プリント回路板（ＰＣＢ）材料（ＦＲ４）の
ガラス遷移温度（Ｔｇ）を越えると言う型取り付け体温
度の問題を解決する１つの方法は、ＩＣ型を設置する前
に溶剤でＰＷＢ／型取り付けおよび型／型取り付け界面
の型取り付けフィルムを軟化させることである。
【０００９】本発明の一実施例において、図５に示すよ
うに半導体素子をプリント配線板（ＰＷＢ）１２の熱パ
ッド１０に接合する為に使用する型取り付けフィルム
は、その両面に対して溶剤（アルファーメタルのステイ
ソルブ８０８）がスプレーされることにより、ＩＣ型を
設置することに先立って型取り付けフィルム（アルファ
ーのストイフォーム６９２）の軟化が行われる。溶剤の
使用量は型取り付けフィルムを被覆するのに充分なだ
け、ただし飽和しない程度である。型取り付けフィルム
１４は次に、図６に示すように熱パッド１０上に設置さ
れ、その後、図７に示すように半導体素子１６が型取り
付けフィルム上に設置される。溶剤はＩＣ型が設置され
た後に乾燥する。乾燥促進のために、Ｔｇ以下の温度で
短時間焼き付けてもよい。溶剤を焼き付けせずに空気乾
燥する場合は、さらに長い時間が必要となる。溶剤を乾
燥させることによって半導体素子１６は熱パッド１０に
接合する。いずれの場合でも、取り付け硬化の間、型を
加圧するための治具は必要とされない。半導体素子１６
は次にプリント配線板（ＰＷＢ）１２に対してワイヤー
またはＴＡＧで接合できる。
【００１０】図示しない本発明の他の実施例において
は、溶剤（アルファーメタルのステイソルブ（ＡＬＰＨ
Ａ’ｓ ｓｔａｙｓｏｌｖ）８０８）がプリント配線板
（ＰＷＢ）１２の熱パッド１０上にスプレーされる。溶
剤の使用量は熱パッド１０の表面を被覆するのに充分な
量であるべきである。型取り付けフィルム１４が熱パッ
ド１０上に設置され、次に型取り付けフィルム１４が溶
剤（アルファーメタルのステイソルブ８０８）によって
その表面に飽和せずに充分被覆されるだけスプレーされ
る。半導体素子１６は型取り付けフィルム１４上に設置
される。本発明の先の実施例と同様に、溶剤はＩＣ型の
設置後に乾燥される。乾燥促進のために、Ｔｇ以下の温
度で短時間焼き付けてもよい。溶剤を焼き付けせずに空
気乾燥する場合は、さらに長い時間が必要となる。いず
れの場合でも、取り付け硬化の間、型を加圧するための
治具は必要とされない。半導体素子１６は次にプリント
配線板（ＰＷＢ）１２に対してワイヤーまたはＴＡＧで
接合できる。
【００１１】図示しない本発明の他の実施例において
は、溶剤（アルファーメタルのステイソルブ８０８）が
プリント配線板（ＰＷＢ）１２の熱パッド１０上にスプ
レーされる。溶剤の使用量は熱パッド１０の表面を被覆
するのに充分な量であるべきである。型取り付けフィル
ム１４が熱パッド１０上に設置され、次に半導体素子１
６の底面が溶剤（アルファーメタルのステイソルブ８０
８）によってその半導体素子の底面に飽和せずに充分被
覆されるだけスプレーされる。半導体素子１６は型取り
付けフィルム１４上に設置される。本発明の先の実施例
と同様に、溶剤はＩＣ型の設置後に乾燥される。乾燥促
進のために、Ｔｇ以下の温度で短時間焼き付けてもよ
い。溶剤を焼き付けせずに空気乾燥する場合は、さらに
長い時間が必要となる。いずれの場合でも、取り付け硬
化の間、型を加圧するための治具は必要とされない。半
導体素子１６は次にプリント配線板（ＰＷＢ）１２に対
してワイヤーまたはＴＡＧで接合できる。
【００１２】伝統的型取り付け硬化温度はプリント配線
板（ＰＷＢ）に対する程にはリードフレーム接合パッド
支持体に対して破壊的ではないが、本発明は、図８に示
すように、先に述べたいづれかの方法を用いて、半導体
素子１６をリードフレーム１２の型パッド支持体１８に
取り付けるために使用されても良い。
【００１３】
【発明の効果】本発明の実施例の利点は、高温による配
線板のねじれ防止、硬化用の多くの治具にかかるコスト
の除外、低労働コスト、ハンドリングによる部品ダメー
ジの減少、サイクルタイムの減少及び作業の容易化であ
る。
【００１４】本発明を実施例について説明したが、本発
明はそれに限定されるものではない。説明した実施例の
種々の変更および他の実施例も、この記載から、当業者
には明らかである。一例として、アルファーのステイソ
ルブ８０８が選択された溶剤と述べたが、類似の特性の
他の溶剤も使用できる。それ故、いかなる変更または実
施例も本発明の範囲内に含まれる。
【００１５】以上の説明に関してさらに以下の項を開示
する。 （１）治具を使用せずに基板にＩＣ型を接合するための
型取り付け体を硬化する方法であって、基板を設け、型
取り付けフィルムを設け、前記型取り付けフィルムの両
面を溶剤で被覆することにより前記型取り付けフィルム
を軟化させ、前記基板上に溶剤被覆された型取り付けフ
ィルムを設置し、前記溶剤被覆された型取り付けフィル
ム上に半導体素子を設置し、そして前記溶剤を乾燥させ
る、ことを含む方法。 （２）前記基板がプリント配線板（ＰＷＢ）である、
（１）項記載の方法。 （３）前記基板がリードフレーム型パッド支持体であ
る、（１）項記載の方法。 （４）前記型取り付けフィルムが熱可塑性フィルムであ
る、（１）項記載の方法。 （５）乾燥を促進させるために、プリント配線板（ＰＷ
Ｂ）のガラス遷移温度（Ｔｇ）以下の温度で短時間、前
記プリント配線板（ＰＷＢ）、前記型取り付けフィルム
および前記半導体素子を焼き付けることを包含する、
（１）項記載の方法。 （６）前記溶剤被覆された型取り付けフィルムが前記基
板上の熱パッド上に設置される、（１）項記載の方法。
【００１６】（７）治具を使用せずに基板にＩＣ型を接
合するための型取り付け体を硬化する方法であって、基
板を設け、型取り付けフィルムを設け、前記基板の一部
を前記型取り付けフィルムを軟化させることのできる溶
剤で被覆し、半導体素子の背面を前記型取り付けフィル
ムを軟化させることのできる溶剤で被覆し前記基板上に
溶剤被覆された型取り付けフィルムを設置し、前記溶剤
被覆された型取り付けフィルム上に半導体素子を設置
し、そして前記溶剤を乾燥させる、ことを含む方法。 （８）前記基板がプリント配線板（ＰＷＢ）である、
（７）項記載の方法。 （９）前記基板がリードフレーム型パッド支持体であ
る、（７）項記載の方法。 （１０）前記型取り付けフィルムが熱可塑性フィルムで
ある、（７）項記載の方法。 （１１）乾燥を促進させるために、プリント配線板（Ｐ
ＷＢ）のガラス遷移温度（Ｔｇ）以下の温度で短時間、
前記プリント配線板（ＰＷＢ）、前記型取り付けフィル
ムおよび前記半導体素子を焼き付けることを包含する、
（７）項記載の方法。 （１２）治具を使用せずに基板にＩＣ型を接合するため
の型取り付け体を硬化する方法であって、基板を設け、
型取り付けフィルムを設け、前記基板の一部を前記型取
り付けフィルムを軟化させることのできる溶剤で被覆
し、前記基板の前記被覆された部分上に前記型取り付け
フィルムを設置し、前記型取り付けフィルムの露出部を
前記型取り付けフィルムを軟化させることのできる溶剤
で被覆し、そして前記溶剤を乾燥させる、ことを含む方
法。 （１３）前記基板がプリント配線板（ＰＷＢ）である、
（１２）項記載の方法。 （１４）前記基板がリードフレーム型パッド支持体であ
る、（１２）項記載の方法。 （１５）前記型取り付けフィルムが熱可塑性フィルムで
ある、（１２）項記載の方法。 （１６）乾燥を促進させるために、プリント配線板（Ｐ
ＷＢ）のガラス遷移温度（Ｔｇ）以下の温度で短時間、
前記プリント配線板（ＰＷＢ）、前記型取り付けフィル
ムおよび前記半導体素子を焼き付けることを包含する、
（１２）項記載の方法。
【００１７】（１７）基板を設け、型取り付けフィルム
を設け、前記基板の一部および前記型取り付けフィルム
の表面の内の１つを、前記型取り付けフィルムを軟化さ
せることのできる溶剤で被覆し、前記基板上に前記型取
り付けフィルムを設置し、前記型取り付けフィルムの他
の表面および半導体素子の背面の内の１つを、前記型取
り付けフィルムを軟化させることのできる溶剤で被覆
し、そして前記溶剤を乾燥させる、ことを含む段階によ
って形成された装置。 （１８）前記基板がプリント配線板（ＰＷＢ）である、
（１７）項記載の装置。 （１９）前記基板がリードフレーム型パッド支持体であ
る、（１７）項記載の装置。 （２０）前記型取り付けフィルムが熱可塑性フィルムで
ある、（１７）項記載の装置。
【００１８】（２１）本発明の新規な特徴は特許請求の
範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体およ
び他の特徴および利点は図面に関連した発明の詳細な説
明を参照することによって最も良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】パッケージ前の従来の方法における半導体素子
の背面接合及びワイヤーのリードフレームへの接合を示
す上面図。
【図２】リードピンを有するパッケージされた半導体素
子の斜視図。
【図３】プリント配線板（ＰＷＢ）の表面に背面接合及
びワイヤー接合された半導体素子の側面図。
【図４】プリント配線板（ＰＷＢ）の表面に背面接合さ
れた半導体素子の側面図。テープ自動接合パッケージ
（ＴＡＢ）が半導体素子を電気的にプリント配線板に接
続している。
【図５】半導体素子がマウントされる多重サーマルパッ
ドを有するプリント配線板（ＰＷＢ）の上面図。
【図６】さらに型が取り付けられたフィルムが多重サー
マルパッド上に設けられている、図５のプリント配線板
（ＰＷＢ）の上面図。
【図７】さらに型が取り付けられたフィルム上に設けら
れた半導体素子を有する、図６のプリント配線板（ＰＷ
Ｂ）の上面図。
【図８】本発明の一実施例に従う、パッケージ前の半導
体素子の背面接合及びワイヤーのリードフレームへの接
合を示す上面図。
【符号の説明】
１０ 熱パッド １２ ＰＷＢ １４ 型取り付けフィルム １６ 半導体素子 １８ 型パッド支持体 ２０ リードフレーム

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 治具を使用せずに基板にＩＣ型を接合す
    るための型取り付け体を硬化する方法であって、 基板を設け、 型取り付けフィルムを設け、 前記型取り付けフィルムの両面を溶剤で被覆することに
    より前記型取り付けフィルムを軟化させ、 前記基板上に溶剤被覆された型取り付けフィルムを設置
    し、 前記溶剤被覆された型取り付けフィルム上に半導体素子
    を設置し、そして前記溶剤を乾燥させる、ことを含む方
    法。
  2. 【請求項２】 基板を設け、 型取り付けフィルムを設け、 前記基板の一部および前記型取り付けフィルムの表面の
    内の１つを、前記型取り付けフィルムを軟化させること
    のできる溶剤で被覆し、 前記基板上に前記型取り付けフィルムを設置し、 前記型取り付けフィルムの他の表面および半導体素子の
    背面の内の１つを、前記型取り付けフィルムを軟化させ
    ることのできる溶剤で被覆し、そして前記溶剤を乾燥さ
    せる、ことを含む段階によって形成された装置。
JP7134300A 1994-05-31 1995-05-31 基板にｉｃ型を接合するための型取り付け体の治具を使用しない硬化方法 Pending JPH0845969A (ja)

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US08/250,977 US5471017A (en) 1994-05-31 1994-05-31 No fixture method to cure die attach for bonding IC dies to substrates
US250977 1994-05-31

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