JPH11186325A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、ＬＳＩのベアチップ部品とプリント
基板とで構成される半導体装置の製造方法に関し、プリ
ント基板として低ガラス転移温度を示すものが用いられ
るときに、高い信頼性と高い生産性を持つ半導体装置を
製造できるようにすることを目的とする。 【解決手段】ベアチップ部品のチップ電極に突出電極を
形成し、プリント基板のベアチップ部品載置位置に接着
剤を塗布し、突出電極とプリント基板の基板電極との位
置を合わせつつ、ベアチップ部品を接着剤の塗布された
プリント基板に載置し、最初は高荷重を使い次に低荷重
を使って、ベアチップ部品をプリント基板に押圧するこ
とで、プリント基板の基板電極を凹ませるとともに、そ
の押圧中に、塗布した接着剤を加熱硬化させるように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＳＩのベアチッ
プ部品とプリント基板とで構成される半導体装置を製造
するときにあって、プリント基板として低ガラス転移温
度を示すものや、低弾性係数を示すものが用いられると
きに、高い信頼性と高い生産性を持つ半導体装置を製造
できるようにする半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】電子機器メーカは、半導体メーカからＬＳ
Ｉを購入し、それをプリント基板に実装していくことで
電子機器を製造していくことになる。最近、電子機器に
対する小型化の要求が一層強くなってきており、これか
ら、電子機器メーカは、半導体メーカから、パッケージ
されていないＬＳＩのベアチップ部品（電極のみがシリ
コン基板上に形成されている裸のＬＳＩ部品）を購入し
て、それをプリント基板上に実装していくようにしてい
る。

【０００３】このベアチップ部品の実装方法として、ベ
アチップ部品を、その電極がプリント基板の電極と同一
方向を向く姿勢でプリント基板に固着する構成を採っ
て、ワイヤボンディングによりベアチップ部品の電極と
プリント基板の電極とを電気接続することでプリント基
板に実装するという方法と、ベアチップ部品の電極とプ
リント基板の電極とを接合しつつ、ベアチップ部品をプ
リント基板に固着することでプリント基板に実装すると
いう方法とがある。

【０００４】この後者の実装方法はフェイスダウンマウ
ントと呼ばれ、前者の実装方法に比べて、ベアチップ部
品を高密度に実装できるという利点があるものの、信頼
性や生産性が低いという欠点がある。

【０００５】これから、電子機器の一層の小型化を図る
ためにも、このフェイスダウンマウントの欠点の解決を
図ることで、高密度実装を実現するとともに、高い信頼
性と生産性を実現するベアチップ部品の実装方法を確立
していく必要がある。

【０００６】

【従来の技術】図１５に、フェイスダウンマウントに従
って実装されるＬＳＩのベアチップ部品１とプリント基
板２とで構成される半導体装置の構造の一例を図示す
る。

【０００７】この図に示すように、フェイスダウンマウ
ントに従って実装されるベアチップ部品１とプリント基
板２とで構成される半導体装置では、ベアチップ部品１
のチップ電極３にバンプと呼ばれる突出電極４を設け、
その突出電極４に導電ペースト５を付着させ、その導電
ペースト５の付着させた突出電極４をプリント基板２の
基板電極６に当接させた状態で、ベアチップ部品１とプ
リント基板２とを接着剤７で固着する構成を採ってい
る。

【０００８】ちなみに、ベアチップ部品１は、例えば、
大きさが１０ｍｍ×１０ｍｍ程度で、厚さが０.4ｍｍ程
度のシリコン基板で構成されて、その外周に、大きさが
１００μｍ×１００μｍ程度で、高さが１μｍ程度のア
ルミ等で構成されるチップ電極３を２００〜３００個配
置している。なお、ベアチップ部品１とプリント基板２
との間の隙間は８０μｍ程度、突出電極４の高さは５０
μｍ程度、基板電極６の高さは２５μｍ程度である。

【０００９】このような半導体装置は、従来では、図１
６に示すような製造方法により製造されていた。すなわ
ち、先ず最初に、ベアチップバンプ形成工程で、ワイヤ
ボンディング方式により、キャピラリの先端に突出させ
た金線の先端を放電によって溶融させてボールを形成し
て、それを超音波振動を使ってベアチップ部品１のチッ
プ電極３に接合させてから、ボールのネック部で金線を
切断することで、ベアチップ部品１のチップ電極３の上
に、大きさが６０μｍ程度のボール状の突出電極４を形
成する。

【００１０】続いて、バンプレベリング工程で、ベアチ
ップ部品１を平滑なガラス基板に軽く押し当てること
で、突出電極４の切断部分の高さのバラツキを除去して
突出電極４の高さを揃える。

【００１１】続いて、導電ペースト転写工程で、ガラス
基板の上に、導電ペースト（接着剤に金属片の混入した
もので構成される）を１５μｍ程度の厚さで塗布し、ベ
アチップ部品１を、その導電ペーストの塗布されたガラ
ス基板に当接させることで、突出電極４の端面に導電ペ
ースト５を転写し、その後でベアチップ部品１をある程
度の時間加熱することで、突出電極４に付着させた導電
ペースト５を半硬化させる。なお、導電ペースト５がＵ
Ｖ硬化特性を示す場合には、紫外線を照射することで半
硬化させることになる。

【００１２】続いて、マウント工程で、ベアチップ部品
１を、接着剤塗布工程により接着剤７の塗布されたプリ
ント基板２に位置決めしてから、その状態を保持しつ
つ、所定時間加熱することで、ベアチップ部品１とプリ
ント基板２との間の接着剤７を硬化させるとともに、導
電ペースト５を完全に硬化させることで、半導体装置を
完成させることになる。なお、導電ペースト５や接着剤
７がＵＶ硬化特性を示す場合には、紫外線を照射するこ
とで硬化させることになる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来で
は、ベアチップ部品１のチップ電極３に突出電極４を形
成して、それをプリント基板２の基板電極６に当接させ
つつ、ベアチップ部品１とプリント基板２とを接着剤７
で固着する構成を採るときにあって、導電ペースト５を
使って、突出電極４と基板電極６との間の電気接続の信
頼性を確保するという構成を採っていた。

【００１４】しかしながら、このように導電ペースト５
を使う構成を採っていると、導電ペースト転写工程とマ
ウント工程とでそれぞれ加熱処理を行わなくてはならな
いことから、半導体装置の生産性が悪いという問題点が
あった。

【００１５】そして、導電ペースト転写工程で、ガラス
基板に導電ペースト５を塗布し、それを突出電極４に転
写しなくてはならないことから、半導体装置の生産性が
悪いという問題点があった。しかも、この導電ペースト
５の塗布は、薄くかつ均一に行わなければならないが、
導電ペースト５に混入されている金属片が均一塗布の邪
魔をしたり、導電ペースト５の塗布量が多いと、隣接す
るチップ電極３と電気的に接触してしまうなど、この塗
布の制御は極めて難しい作業の１つとなっている。

【００１６】更に、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂で構成
されるプリント基板２の熱膨張率は、シリコンで構成さ
れるベアチップ部品１の熱膨張率に比べて数倍も大き
く、これから、温度変化に伴って、導電ペースト５と基
板電極６との接合を引き剥がす力が発生し、接着剤７で
固定していてもその力を吸収できないことで、電気接続
の断線や半断線を起こすことがあるという問題点があっ
た。

【００１７】このようなことを背景にして、本出願人
は、先に出願の特願平８-181832 号で、ベアチップ部品
１のチップ電極３に突出電極４を形成する第１の処理過
程と、プリント基板２のベアチップ部品載置位置に接着
剤７を塗布する第２の処理過程と、第１の処理過程で形
成された突出電極４とプリント基板２の基板電極６との
位置を合わせつつ、ベアチップ部品１を接着剤７の塗布
されたプリント基板２に載置する第３の処理過程と、第
３の処理過程で載置したベアチップ部品１に荷重をかけ
ることでプリント基板２の基板電極６が凹むまでプリン
ト基板２に押圧するとともに、その押圧中に、第２の処
理過程で塗布した接着剤７を硬化させる第４の処理過程
とを備える半導体装置の製造方法の発明を開示した。

【００１８】この半導体装置の製造方法の発明によれ
ば、ベアチップ部品１とプリント基板２とをフェイスダ
ウンで接合する構成を採るときにあって、導電ペースト
５を使用することなく製造できることから、高い生産性
で製造できるようになるとともに、ベアチップ部品１と
プリント基板２との間の電気的接続を確実なものにでき
ることから、高い信頼性を実現できるようになる。

【００１９】この半導体装置の製造方法の発明は、突出
電極４と基板電極６とのかみあわせ効果を利用して、チ
ップ電極３と基板電極６との間の電気的接続の確保を実
現する構成を採っている。これから、接着剤７として加
熱硬化型のものを用いる場合、プリント基板２として、
ガラス転移温度の高い材料を用いるときには有効であ
る。すなわち、ガラス転移温度が高い場合には、接着剤
７を加熱硬化させる高温になった状態で必要な凹み量が
発生するからである。

【００２０】しかしながら、プリント基板２として、ガ
ラス転移温度の低いものを用いるときには、不都合なこ
とが起こる。すなわち、ガラス転移温度が低い場合に
は、接着剤７を加熱硬化させる高温になる前に凹みが発
生してしまい、大きな荷重を加えると凹みが大きくなり
過ぎてしまって、チップ電極３がプリント基板２にぶつ
かってしまうことから、第４の処理過程で大きな荷重を
かけることができない。

【００２１】これから、チップ電極３と基板電極６との
間の接触面積が大きくできないことで、チップ電極３と
基板電極６との間の十分な電気的接続の確保を実現でき
なくなる。

【００２２】そうかといって、荷重を大きくすると、凹
みが大きくなり、これにより、チップ電極３とプリント
基板２とが接触したり、接着剤７の必要な厚みが確保で
きなくなる。

【００２３】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、ＬＳＩのベアチップ部品１とプリント基板２
とで構成される半導体装置を製造するときにあって、プ
リント基板２として低ガラス転移温度を示すものや、低
弾性係数を示すものが用いられるときに、高い信頼性と
高い生産性を持つ半導体装置を製造できるようにする新
たな半導体装置の製造方法の提供を目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明では、ベアチップ部品１のチップ電極３に突
出電極４を形成する第１の処理過程と、プリント基板２
のベアチップ部品載置位置に接着剤７を塗布する第２の
処理過程と、第１の処理過程で形成された突出電極４と
プリント基板２の基板電極６との位置を合わせつつ、ベ
アチップ部品１を接着剤７の塗布されたプリント基板２
に載置する第３の処理過程と、最初は高荷重を使い次に
低荷重を使って、第３の処理過程で載置したベアチップ
部品１をプリント基板２に押圧することで、プリント基
板２の基板電極６を凹ませるとともに、その押圧中に、
第２の処理過程で塗布した接着剤７を加熱硬化させる第
４の処理過程とを備えるように構成する。

【００２５】この構成を採るときに、第４の処理過程
で、加熱を開始するときに低荷重に切り替えたり、温度
が規定値に到達するときに低荷重に切り替えたり、基板
電極６の凹みの発生する温度に到達するときに低荷重に
切り替えるというように、加熱の状態に応じて低荷重に
切り替えたり、基板電極６の凹みの発生が開始するとき
に低荷重に切り替えたり、基板電極６の凹み量が規定値
に到達するときに低荷重に切り替えるというように、基
板電極６の凹みに応じて低荷重に切り替えることがあ
る。また、第４の処理過程で、高荷重を印加するときに
荷重を順次大きくしていったり、低荷重を印加するとき
に荷重を順次小さくしていくことがある。

【００２６】このようにして、この本発明では、接着剤
７を加熱することでプリント基板２の温度が上昇し、こ
れにより、プリント基板２の弾性率が低下することを考
慮して、プリント基板２の温度が低いときには、高荷重
を使って、ベアチップ部品１をプリント基板２に押圧す
ることで、必要となるプリント基板２の基板電極６の凹
みを得るとともに、プリント基板２の温度が高くなると
きには、低荷重を使って、ベアチップ部品１をプリント
基板２に押圧することで、その凹みが必要以上に大きく
ならないように制御する。

【００２７】また、この目的を達成するために、本発明
では、ベアチップ部品１のチップ電極３に突出電極４を
形成する第１の処理過程と、プリント基板２のベアチッ
プ部品載置位置に接着剤７を塗布する第２の処理過程
と、第１の処理過程で形成された突出電極４とプリント
基板２の基板電極６との位置を合わせつつ、ベアチップ
部品１を接着剤７の塗布されたプリント基板２に載置す
る第３の処理過程と、プリント基板２の基板電極６の凹
み量が規定値になるまで、第３の処理過程で載置したベ
アチップ部品１をプリント基板２に押圧することで、プ
リント基板２の基板電極６を凹ませるとともに、その押
圧中に、第２の処理過程で塗布した接着剤７を加熱硬化
させ、更に、プリント基板２の基板電極６の凹み量が規
定値になるときに、押圧用ヘッドの移動を停止させる第
４の処理過程とを備えるように構成する。

【００２８】この構成を採るときに、第４の処理過程
で、最初は、一定の高荷重を使ったり、荷重を順次大き
くすることで押圧用ヘッドを制御し、次に、基板電極６
の凹みに応じて押圧用ヘッドを制御することがある。ま
た、第４の処理過程で、加熱を開始するときに低荷重に
切り替えたり、温度が規定値に到達するときに低荷重に
切り替えたり、基板電極６の凹みの発生する温度に到達
するときに低荷重に切り替えるというように、加熱の状
態に応じて低荷重に切り替えたり、基板電極６の凹みの
発生が開始するときに低荷重に切り替えたり、基板電極
６の凹み量が規定値に到達するときに低荷重に切り替え
るというように、基板電極６の凹みに応じて低荷重に切
り替えることがある。

【００２９】このようにして、この本発明では、接着剤
７を加熱することでプリント基板２の温度が上昇し、こ
れにより、プリント基板２の弾性率が低下することを考
慮して、ベアチップ部品１をプリント基板２に押圧する
ことで必要となるプリント基板２の基板電極６の凹みを
得ると、それ以降、押圧用ヘッドの移動を停止させるこ
とで、その凹みが必要以上に大きくならないように制御
する。

【００３０】また、この目的を達成するために、本発明
では、ベアチップ部品１のチップ電極３に突出電極４を
形成する第１の処理過程と、プリント基板２のベアチッ
プ部品載置位置に接着剤７を塗布する第２の処理過程
と、第１の処理過程で形成された突出電極４とプリント
基板２の基板電極６との位置を合わせつつ、ベアチップ
部品１を接着剤７の塗布されたプリント基板２に載置す
る第３の処理過程と、プリント基板２の基板電極６の凹
み量が規定値になるまで、第３の処理過程で載置したベ
アチップ部品１をプリント基板２に押圧することで、プ
リント基板２の基板電極６を凹ませるとともに、その押
圧中に、第２の処理過程で塗布した接着剤７を加熱硬化
させ、更に、プリント基板２の基板電極６の凹み量が規
定値になるときに、それ以降、プリント基板２の熱膨張
に応じて押圧用ヘッドを移動（上昇又は降下）させる第
４の処理過程とを備えるように構成する。

【００３１】この構成を採るときに、第４の処理過程
で、最初は、一定の高荷重を使ったり、荷重を順次大き
くすることで押圧用ヘッドを制御し、次に、基板電極６
の凹みに応じて押圧用ヘッドを制御することがある。ま
た、第４の処理過程で、加熱を開始するときに低荷重に
切り替えたり、温度が規定値に到達するときに低荷重に
切り替えたり、基板電極６の凹みの発生する温度に到達
するときに低荷重に切り替えるというように、加熱の状
態に応じて低荷重に切り替えたり、基板電極６の凹みの
発生が開始するときに低荷重に切り替えたり、基板電極
６の凹み量が規定値に到達するときに低荷重に切り替え
るというように、基板電極６の凹みに応じて低荷重に切
り替えることがある。

【００３２】このようにして、この本発明では、接着剤
７を加熱することでプリント基板２の温度が上昇し、こ
れにより、プリント基板２の弾性率が低下することを考
慮して、ベアチップ部品１をプリント基板２に押圧する
ことで必要となるプリント基板２の基板電極６の凹みを
得ると、それ以降、プリント基板２の熱膨張に応じて押
圧用ヘッドを移動（上昇又は降下）させることで、その
凹みが必要以上に大きくならないように制御する。

【００３３】このように、本発明によれば、ベアチップ
部品１に荷重をかけることでプリント基板２の基板電極
６が凹むまでプリント基板２に押圧するとともに、その
押圧中に、塗布した接着剤７を硬化させることで、ベア
チップ部品１とプリント基板２とで構成されるフェイス
ダウンマウントの半導体装置を製造するときにあって、
プリント基板２として低ガラス転移温度を示すものや、
低弾性係数を示すものが用いられるときに、プリント基
板２の基板電極６の凹みとして、大き過ぎず小さ過ぎな
い適切なものを確保でき、かつ、高荷重により接触面積
を大きなものに確保できるようになることから、プリン
ト基板２として低ガラス転移温度を示すものや、低弾性
係数を示すものが用いられるときにも、高い信頼性と高
い生産性を持つ半導体装置を製造できるようになる。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態に従って本発明
を詳細に説明する。図１に、本発明により製造される半
導体装置１０の構成を図示する。

【００３５】この図に示すように、本発明により製造さ
れる半導体装置１０は、基板電極６のチップ電極３に対
応する部分が、プリント基板２の内部に凹む形状を示す
とともに、チップ電極３に、その凹形状に圧着する突出
電極４を配設する構成を採っている。

【００３６】この構成に従い、本発明により製造される
半導体装置１０は、ベアチップ部品１の熱膨張率とプリ
ント基板２の熱膨張率との違いにより、ベアチップ部品
１とプリント基板２との間に横ずれが生じたとしても、
基板電極６の凹形状部分が突出電極４の動きを抑制する
ように作用するので、温度が変化しても、チップ電極３
と基板電極６との間の電気的接続が確実に確保されると
いう特徴を持つ。

【００３７】更に、この特徴に加えて、突出電極４と基
板電極６との間の接触面積が増大することから、チップ
電極３と基板電極６との間の電気的接続が確実に確保さ
れるという特徴を持つ。

【００３８】この半導体装置１０は、特願平８-181832
号で開示したように、チップ電極３に突出電極４を形成
し、プリント基板２のベアチップ部品載置位置に接着剤
７を塗布し、突出電極４と基板電極６との位置を合わせ
つつ、ベアチップ部品１を接着剤７の塗布されたプリン
ト基板２に載置し、その載置したベアチップ部品１を基
板電極６が凹むまでプリント基板２に押圧するととも
に、その押圧中に、塗布した接着剤７を硬化させること
で製造できるものである。

【００３９】図２に、本発明を実現する半導体装置１０
の製造ラインの一例を図示する。この図に示すように、
本発明を実現する半導体装置１０の製造ラインは、バン
プボンダー装置２０と、ディスペンサ装置２１と、遠心
真空脱泡装置２２と、チップボンダー装置２３とで構成
される。

【００４０】バンプボンダー装置２０は、搬送ラインか
らベアチップ部品１を受け取ると、そのベアチップ部品
１のチップ電極３にバンプと呼ばれる突出電極４を形成
するものである。

【００４１】このバンプボンダー装置２０は、図３に示
すように、ベアチップ部品１を固定するＸＹステージ２
００と、突出電極４の材料となる金線を収納する金線収
納箱２０１と、金線収納箱２０１から供給される金線を
ベアチップ部品１のチップ電極３の位置にガイドするキ
ャピラリー２０２と、キャピラリー２０２に供給される
金線を引っ張り上げることでキャピラリー２０２に供給
される金線にテンションを加えるテンションクランパ２
０３と、ベアチップ部品１のチップ電極３に融着した金
線を引っ張り上げることで金線を切断するカットクラン
パ２０４と、ベアチップ部品１のチッブ電極３の位置を
検出するＣＣＤカメラ２０５とを備えるとともに、図示
しないトーチユニットと超音波発振器とを備える。

【００４２】ここで、金線収納箱２０１／キャピラリー
２０２／テンションクランパ２０３／カットクランパ２
０４／ＣＣＤカメラ２０５／トーチユニットは、一体的
なボンディングヘッドを構成して、図示しない機構によ
りＸＹ方向に移動可能となるように構成されている。

【００４３】このように構成されるバンプボンダー装置
２０では、ベアチップ部品１のチップ電極３の位置決め
が完了すると、図示しないトーチユニットを金線の先端
に移動させて放電を行うことで金線の先端にボールを形
成し、続いて、そのボールをキャピラリー２０２でもっ
てチップ電極３に当接させてから、超音波発振器を使っ
てキャピラリー２０２を超音波振動させることで、その
ボールをチップ電極３に融着し、続いて、カットクラン
パ２０４を使って金線を引っ張り上げてボールと金線と
を切断することで、ベアチップ部品１のチップ電極３の
上に、大きさが６０μｍ程度のボール状の突出電極４を
形成するのである。

【００４４】また、ディスペンサ装置２１は、搬送ライ
ンからプリント基板２を受け取ると、そのプリント基板
２の上に接着剤７を塗布するものである。このディスペ
ンサ装置２１は、図４に示すように、プリント基板２を
固定してそれをＸＹ方向に移動するＸＹテーブル２１０
と、接着剤７の充填されたシリンジ２１１を保持するホ
ルダ２１２と、シリンジ２１１に充填された接着剤７を
プリント基板２に微量吐出する吐出針２１３と、シリン
ジ２１１を上下に移動させるヘッド２１４とを備えると
ともに、図示しない押圧機構を備える。

【００４５】このように構成されるディスペンサ装置２
１では、プリント基板２の位置決めが完了すると、図示
しない押圧機構を使ってシリンジ２１１に充填された接
着剤７を押し出すことで、プリント基板２に接着剤７を
塗布するのである。

【００４６】また、遠心真空脱泡装置２２は、搬送ライ
ンからシリンジ２１１に充填（僅かな隙間を介して外部
と連通している）された接着剤７を受け取ると、接着剤
７の中に含まれる気泡を除去して、ディスペンサ装置２
１に供給するものである。

【００４７】この遠心真空脱泡装置２２は、図５に示す
ように、接着剤７の充填された２つのシリンジ２１１を
固定する回転体２２０と、回転体２２０に固定されるシ
リンジ２１１を接続する開口２２１を持つ中空部材２２
２と、回転体２２０を回転させるモータ２２３と、回転
体２２０を気密性を保ちつつ収納する減圧チャンバ２２
４と、減圧チャンバ２２４を開く蓋体２２５と、減圧チ
ャンバ２２４を吸引することで減圧チャンバ２２４の内
部圧力を減圧する減圧源２２６とを備える。

【００４８】このように構成される遠心真空脱泡装置２
２では、接着剤７の充填された２つのシリンジ２１１が
回転体２２０に固定され、中空部材２２２による接続が
完了すると、減圧源２２６を使って減圧チャンバ２２４
の内部圧力を減圧するとともに、モータ２２３を使って
回転体２２０を回転させる。これにより、シリンジ２１
１に充填される接着剤７に含まれる気泡は、遠心分離作
用と減圧作用とに従って、中空部材２２２の開口２２１
に向かって移動することで、接着剤７から除去されるこ
とになる。

【００４９】また、チップボンダー装置２３は、搬送ラ
インを介してバンプボンダー装置２０からベアチップ部
品１を受け取るとともに、搬送ラインを介してディスペ
ンサ装置２１から接着剤７の塗布されたプリント基板２
を受け取ると、ベアチップ部品１とプリント基板２とを
接合することで本発明の半導体装置１０を製造するもの
である。

【００５０】このチップボンダー装置２３は、図６に示
すように、ベアチップ部品１を載置してその傾きを粗く
修正するオリエンター２３０と、オリエンター２３０に
ベアチップ部品１をセットするピックアップヘッド２３
１と、ベアチップ部品１の回路面の画像や、プリント基
板２の基板面の画像を撮像するオプティカルプローブ２
３２と、プリント基板２を固定するステージ２３３と、
オリエンター２３０に載置されるベアチップ部品１をピ
ックして、ステージ２３３に固定されるプリント基板２
に接合するボンディングヘッド２３４と、ボンディング
ヘッド２３４の押圧力を測定するロードセル２３５と、
ボンディングヘッド２３４の移動量を測定するエンコー
ダ２３６とを備える。

【００５１】ここで、ボンディングヘッド２３４は、ベ
アチップ部品１を加熱する加熱機構と、この加熱機構に
より温度上昇するプリント基板２の温度を検出するサー
ミスタなどの温度センサとを持つ。そして、ステージ２
３３は、プリント基板２を加熱する加熱機構と、この加
熱機構により温度上昇するプリント基板２の温度を検出
するサーミスタなどの温度センサとを持つ。

【００５２】このように構成されるチップボンダー装置
２３では、オリエンター２３０を使ってベアチップ部品
１の姿勢を規定のものに粗くセットすると、ボンディン
グヘッド２３４を移動させてベアチップ部品１をピック
させ、そのピックさせたベアチップ部品１をステージ２
３３の位置まで移動させてから、ベアチップ部品１とプ
リント基板２との間にオプティカルプローブ２３２を挿
入して位置合わせを行った後、ベアチップ部品１をプリ
ント基板２に押し付けつつ加熱することで、プリント基
板２に塗布された接着剤７を硬化させて半導体装置１０
を製造することになる。

【００５３】次に、このように構成される製造ラインを
使って実現される本発明の半導体装置１０の製造方法に
ついて詳細に説明する。先ず最初に、本発明の基本構成
となる特願平８-181832 号で開示した半導体装置１０の
製造方法について簡単に説明する。

【００５４】図７に、特願平８-181832 号で開示した半
導体装置１０の製造方法を図示する。本発明の基本構成
となる特願平８-181832 号で開示した半導体装置１０の
製造方法に従って、図１に図示した半導体装置１０を製
造する場合には、図７に示すように、先ず最初に、「バ
ンプ形成工程」に入って、バンプボンダー装置２０を使
って、ベアチップ部品１のチップ電極３に突出電極４を
形成する。

【００５５】この突出電極４の形成と並行して、「接着
剤の脱泡工程」に入って、遠心真空脱泡装置２２を使っ
て、プリント基板２に塗布する接着剤７に含まれる気泡
を除去した後、「接着剤塗布工程」に入って、ディスペ
ンサ装置２１を使って、その気泡を除去した接着剤７を
プリント基板２に塗布する。

【００５６】このようにして、ベアチップ部品１のチッ
プ電極３に突出電極４を形成するとともに、プリント基
板２に接着剤７を塗布すると、続いて、「マウント工
程」に入って、チップボンダー装置２３を使って、突出
電極４と基板電極６の位置を正確に合わせつつ、ベアチ
ップ部品１をプリント基板２に載置してから、基板電極
６が凹むようになるまで、ベアチップ部品１に荷重を加
えることでベアチップ部品１をプリント基板２に押し付
け、その状態で加熱処理を行うことで、ベアチップ部品
１とプリント基板２との間の接着剤７を硬化させ、その
後、荷重を開放することで図１に図示した半導体装置１
０の製造を完了する。

【００５７】なお、ここでは、ワイヤボンディング技術
により突出電極４を形成する構成を採ったが、メッキ技
術や転写技術等のような別の技術を用いて突出電極４を
形成する方法を採ることも可能である。また、突出電極
４は、金バンプのような金属バンプに限られものではな
く、樹脂バンプであってもよい。

【００５８】この製造方法に従って製造される図１に図
示した半導体装置１０は、導電ペーストを用いずに製造
できるとともに、突出電極４のレベリングを行わなくて
も製造（行ってもよい）できることから、生産性よく製
造できるようになる。

【００５９】そして、ベアチップ部品１の熱膨張率とプ
リント基板２の熱膨張率との違いにより、ベアチップ部
品１とプリント基板２との間に横ずれが生じたとして
も、基板電極６の凹形状部分が突出電極４の動きを抑制
するように作用するので、温度が変化しても、チップ電
極３と基板電極６との間の電気的接続が確実に確保され
ることになる。その結果、導電ペーストを使わなくて
も、チップ電極３と基板電極６との間の電気的接続が確
実に確保されることになる。

【００６０】しかも、突出電極４と基板電極６との間の
接触面積が増大することから、チップ電極３と基板電極
６との間の電気的接続が確実に確保されることになる。
図８ないし図１３に、プリント基板２として低ガラス転
移温度を示すものや、低弾性係数を示すものが用いられ
るときに、図７の「マウント工程」で実行する本発明の
一実施例を図示する。次に、この実施例に従って、本発
明について詳細に説明する。

【００６１】図８の実施例は、チップボンダー装置２３
のボンティングヘッド２３４を使って、ベアチップ部品
１をプリント基板２に押し付けつつ加熱することで、プ
リント基板２に塗布された接着剤７を硬化させて半導体
装置１０を製造するときに、最初は、順次荷重を大きく
しながら高荷重で押圧し、所定荷重（突出電極４がつぶ
れ過ぎない荷重以下に設定される）に到達したら、順次
荷重を小さくし、設定される低荷重に到達したら加熱を
開始するという方法を採っている。

【００６２】ここで、図中の点は突出電極４が基板電
極６に接触した時点を示し、点は低荷重に切り替える
高荷重に到達した時点を示し、点は設定される低荷重
に到達した時点を示し、点は基板電極６の沈み込み
（凹み）の開始した時点を示している。

【００６３】すなわち、この実施例では、最初、マウン
ト荷重を大きく設定することで、必要とされるチップ電
極３と基板電極６との間の接触面積を確保し、その後、
マウント荷重を小さくしてから加熱を開始することで、
基板電極６の凹み量が必要以上大きくならないようにと
制御するのである。プリント基板２の加熱が進むと、プ
リント基板２の温度がガラス転移温度よりも高くなり弾
性係数が大きく低下するので、基板電極６の凹み量が必
要以上大きくならないようにと、加熱の開始前にマウン
ト荷重を小さくするのである。

【００６４】なお、低荷重制御に移ると同時に加熱を開
始するというように、加熱開始と同時に低荷重制御に移
る構成を採ることも可能である。図９の実施例は、チッ
プボンダー装置２３のボンティングヘッド２３４を使っ
て、ベアチップ部品１をプリント基板２に押し付けつつ
加熱することで、プリント基板２に塗布された接着剤７
を硬化させて半導体装置１０を製造するときに、最初
は、一定の高荷重（突出電極４がつぶれ過ぎない荷重以
下に設定される）で押圧し、その押圧中に加熱を開始し
て、プリント基板２の温度が点で示すガラス転移温度
よりも低い規定温度に到達するときに、低荷重に切り替
えるという方法を採っている。

【００６５】すなわち、この実施例では、プリント基板
２の温度がガラス転移温度よりも低いときには、マウン
ト荷重を大きく設定することで、必要とされるチップ電
極３と基板電極６との間の接触面積を確保し、加熱が進
んで、プリント基板２の温度がガラス転移温度よりも高
くなるときには、プリント基板２の温度がガラス転移温
度よりも高くなり弾性係数が大きく低下することを考慮
して、マウント荷重を小さく設定することで、基板電極
６の凹み量が必要以上大きくならないようにと制御する
のである。

【００６６】図１０の実施例は、チップボンダー装置２
３のボンティングヘッド２３４を使って、ベアチップ部
品１をプリント基板２に押し付けつつ加熱することで、
プリント基板２に塗布された接着剤７を硬化させて半導
体装置１０を製造するときに、最初は、一定の高荷重
（突出電極４がつぶれ過ぎない荷重以下に設定される）
で押圧し、その押圧中に加熱を開始して、点で示すＺ
軸（ボンティングヘッド２３４のＺ軸）の降下が開始す
るときに、低荷重に切り替えるという方法を採ってい
る。

【００６７】すなわち、この実施例では、プリント基板
２の温度がほぼガラス転移温度に到達すると、ボンティ
ングヘッド２３４の降下が開始することから、プリント
基板２の温度がガラス転移温度よりも低いときには、マ
ウント荷重を大きく設定することで、必要とされるチッ
プ電極３と基板電極６との間の接触面積を確保し、加熱
が進んで、ボンティングヘッド２３４の降下が開始する
ときに低荷重制御に移ることで、基板電極６の凹み量が
必要以上大きくならないようにと制御するのである。

【００６８】図１１の実施例は、チップボンダー装置２
３のボンティングヘッド２３４を使って、ベアチップ部
品１をプリント基板２に押し付けつつ加熱することで、
プリント基板２に塗布された接着剤７を硬化させて半導
体装置１０を製造するときに、最初は、一定の高荷重
（突出電極４がつぶれ過ぎない荷重以下に設定される）
で押圧し、その押圧中に加熱を開始して、点で示す基
板電極６の凹み量が規定値に到達するときに、荷重を管
理せずに、ボンティングヘッド２３４の降下を停止させ
るという方法を採っている。

【００６９】すなわち、この実施例では、加熱押圧中に
基板電極６の凹み量を測定して、それが規定値に到達す
るときには、ボンティングヘッド２３４の降下を停止さ
せることで、基板電極６の凹み量がそれ以上大きくなら
ないようにと制御するのである。

【００７０】この基板電極６の凹み量は、チップボンダ
ー装置２３のエンコーダ２３６を使って測定できること
になるが、この基板電極６の凹み量測定の精度を高める
には、突出電極４のつぶれ量を考慮する必要がある。す
なわち、チップボンダー装置２３のエンコーダ２３６で
測定される凹み量には、突出電極４のつぶれ量が含まれ
ているので、基板電極６の凹み量を正確に求めるには、
エンコーダ２３６で測定される凹み量から突出電極４の
つぶれ量を差し引く必要がある。

【００７１】これを実現するには、図１４に示すよう
に、予め、突出電極４にかかる荷重と、そのときの突出
電極４の高さとの対応関係を入手する構成を採って、ボ
ンディングヘッド２３４をプリント基板２に向かって押
し下げていくときに、ロードセル２３５でそのときの荷
重を測定する。そして、ロードセル２３５が荷重印加を
感知した位置を原点として、更に、ボンディングヘッド
２３４を押し下げていって、このときにロードセル２３
５に加わる荷重ｆを求め、この求めた荷重ｆと図１４の
対応関係とに従って、突出電極４のつぶれ量α（ｆ）を
求めることで行う。

【００７２】なお、予め、突出電極４がそれ以上変形し
ない荷重（図１４のＦ）を求めておいて、予め、ベアチ
ップ部品１の突出電極４にこの荷重Ｆを印加すること
で、突出電極４をそれ以上変形しないようにしてからチ
ップボンダー装置２３にセットしていくようにしてもよ
い。このようにすると、エンコーダ２３６を見るだけ
で、基板電極６の凹み量が所定のものになるように制御
できることになる。

【００７３】図１２の実施例は、チップボンダー装置２
３のボンティングヘッド２３４を使って、ベアチップ部
品１をプリント基板２に押し付けつつ加熱することで、
プリント基板２に塗布された接着剤７を硬化させて半導
体装置１０を製造するときに、最初は、順次荷重を大き
くしながら、高荷重（突出電極４がつぶれ過ぎない荷重
以下に設定される）で押圧し、点で示す基板電極６の
凹み量が規定値に到達するときに、荷重を管理せずに、
ボンティングヘッド２３４の降下を停止させ、その後に
加熱を開始するという方法を採っている。

【００７４】すなわち、この実施例では、押圧中に基板
電極６の凹み量を測定して、それが規定値に到達すると
きに、ボンティングヘッド２３４の降下を停止させ、そ
れから加熱を開始することで、基板電極６の凹み量がそ
れ以上大きくならないようにと制御するのである。図１
３の実施例は、チップボンダー装置２３のボンティング
ヘッド２３４を使って、ベアチップ部品１をプリント基
板２に押し付けつつ加熱することで、プリント基板２に
塗布された接着剤７を硬化させて半導体装置１０を製造
するときに、最初は、一定の高荷重（突出電極４がつぶ
れ過ぎない荷重以下に設定される）で押圧し、その押圧
中に加熱を開始して、点で示す基板電極６の凹み量が
規定値に到達するときに、荷重を管理せずに、ボンティ
ングヘッド２３４の降下を停止させ、それ以降、加熱に
よるプリント基板２の熱膨張を考慮して、プリント基板
２の熱膨張分、ボンティングヘッド２３４を順次上昇
（場合によっては降下）させるという方法を採ってい
る。

【００７５】すなわち、この実施例では、加熱押圧中に
基板電極６の凹み量を測定して、それが規定値に到達す
るときに、ボンティングヘッド２３４の降下を停止させ
るとともに、それ以降、プリント基板２の熱膨張に応じ
てボンティングヘッド２３４を順次上昇（場合によって
は降下）させることで、基板電極６の凹み量がそれ以上
大きくならないようにと制御するのである。

【００７６】ここで、プリント基板２の熱膨張量は、チ
ップボンダー装置２３のステージ２３３の持つ温度セン
サにより検出されるプリント基板２の温度に基づいて算
出されたり、あるいは、プリント基板２の温度と熱膨張
量との対応関係を管理するテーブルを用意しておいて、
そのテーブルを索引することで求めることになる。

【００７７】以上に説明した構成を採るときに、接着剤
７の加熱硬化温度を通常よりも高く設定することで、マ
ウントを短時間で終了させる構成を採ると、基板電極６
の凹み量の増加を抑えることができるので有効である。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベアチップ部品に荷重をかけることでプリント基板の基
板電極が凹むまでプリント基板に押圧するとともに、そ
の押圧中に、塗布した接着剤を硬化させることで、ベア
チップ部品とプリント基板とで構成されるフェイスダウ
ンマウントの半導体装置を製造するときにあって、プリ
ント基板として低ガラス転移温度を示すものや、低弾性
係数を示すものが用いられるときに、プリント基板の基
板電極の凹みとして、大き過ぎず小さ過ぎない適切なも
のを確保できるようになることから、プリント基板とし
て低ガラス転移温度を示すものや、低弾性係数を示すも
のが用いられるときにも、高い信頼性と高い生産性を持
つ半導体装置を製造できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される半導体装置の説明図で
ある。

【図２】半導体装置の製造ラインの説明図である。

【図３】バンプボンダー装置の説明図である。

【図４】ディスペンサ装置の説明図である。

【図５】遠心真空脱泡装置の説明図である。

【図６】チップボンダー装置の説明図である。

【図７】先に出願した発明の説明図である。

【図８】本発明の一実施例である。

【図９】本発明の一実施例である。

【図１０】本発明の一実施例である。

【図１１】本発明の一実施例である。

【図１２】本発明の一実施例である。

【図１３】本発明の一実施例である。

【図１４】突出電極の高さと荷重との対応関係図であ
る。

【図１５】半導体装置の構造図である。

【図１６】従来技術の説明図である。

【符号の説明】

１ ベアチップ部品 ２ プリント基板 ３ チップ電極 ４ 突出電極 ６ 基板電極 ７ 接着剤 １０ 半導体装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＬＳＩのベアチップ部品とプリント基板
   とで構成される半導体装置の製造方法において、 ベアチップ部品のチップ電極に突出電極を形成する第１
   の処理過程と、 プリント基板のベアチップ部品載置位置に接着剤を塗布
   する第２の処理過程と、 第１の処理過程で形成された突出電極とプリント基板の
   基板電極との位置を合わせつつ、ベアチップ部品を接着
   剤の塗布されたプリント基板に載置する第３の処理過程
   と、 最初は高荷重を使い次に低荷重を使って、第３の処理過
   程で載置したベアチップ部品をプリント基板に押圧する
   ことで、プリント基板の基板電極を凹ませるとともに、
   その押圧中に、第２の処理過程で塗布した接着剤を加熱
   硬化させる第４の処理過程とを備えることを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 第４の処理過程で、加熱の状態に応じて、低荷重に切り
   替えるよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 第４の処理過程で、基板電極の凹みに応じて、低荷重に
   切り替えるよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３記載の半導体装置の製
   造方法において、 第４の処理過程で、高荷重を印加するときに、荷重を順
   次大きくしていくよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし３記載の半導体装置の製
   造方法において、 第４の処理過程で、低荷重を印加するときに、荷重を順
   次小さくしていくよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 ＬＳＩのベアチップ部品とプリント基板
   とで構成される半導体装置の製造方法において、 ベアチップ部品のチップ電極に突出電極を形成する第１
   の処理過程と、 プリント基板のベアチップ部品載置位置に接着剤を塗布
   する第２の処理過程と、 第１の処理過程で形成された突出電極とプリント基板の
   基板電極との位置を合わせつつ、ベアチップ部品を接着
   剤の塗布されたプリント基板に載置する第３の処理過程
   と、 プリント基板の基板電極の凹み量が規定値になるまで、
   第３の処理過程で載置したベアチップ部品をプリント基
   板に押圧することで、プリント基板の基板電極を凹ませ
   るとともに、その押圧中に、第２の処理過程で塗布した
   接着剤を加熱硬化させ、更に、プリント基板の基板電極
   の凹み量が規定値になるときに、押圧用ヘッドの移動を
   停止させる第４の処理過程とを備えることを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】 ＬＳＩのベアチップ部品とプリント基板
   とで構成される半導体装置の製造方法において、 ベアチップ部品のチップ電極に突出電極を形成する第１
   の処理過程と、 プリント基板のベアチップ部品載置位置に接着剤を塗布
   する第２の処理過程と、 第１の処理過程で形成された突出電極とプリント基板の
   基板電極との位置を合わせつつ、ベアチップ部品を接着
   剤の塗布されたプリント基板に載置する第３の処理過程
   と、 プリント基板の基板電極の凹み量が規定値になるまで、
   第３の処理過程で載置したベアチップ部品をプリント基
   板に押圧することで、プリント基板の基板電極を凹ませ
   るとともに、その押圧中に、第２の処理過程で塗布した
   接着剤を加熱硬化させ、更に、プリント基板の基板電極
   の凹み量が規定値になるときに、それ以降、プリント基
   板の熱膨張に応じて押圧用ヘッドを移動させる第４の処
   理過程とを備えることを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項６又は７記載の半導体装置の製造
   方法において、 第４の処理過程で、最初は、荷重制御により押圧用ヘッ
   ドを制御し、続いて、プリント基板の基板電極の凹みに
   応じて押圧用ヘッドを制御するよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載の半導体装置の製造方法に
   おいて、 第４の処理過程で、加熱の状態に応じて、制御方法を切
   り替えるよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項８記載の半導体装置の製造方法
    において、 第４の処理過程で、基板電極の凹みに応じて、制御方法
    を切り替えるよう処理することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０記載の半導体装置
    の製造方法において、 第４の処理過程で、通常の硬化温度よりも高い硬化温度
    となるようにと接着剤を加熱することを、 特徴とする半導体装置の製造方法。