JPS5925378B2 - 電子部品の実装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子部品特に、半導体素子の高密度実装方法に
関するものである。

従来、半導体装置の組立には、半導体素子上の電極（以
下パッドという）と外部電極を接続するのにワイヤボン
ディングを用いる方法あるいはワイヤボンディングを用
いずに直接外部リードに接続する方法がある。

ワイヤボンディングを用いる方法では、ボンディング装
置を用（゛一本一本行うため、高密度の組立が行えなか
つた。

一方、ワイヤボンディングを用いな（゛方法として、本
発明に最も近いものにフリップチップ法がある。

この方法では半導体素子側の電極表面に直接金属パンブ
を形成し、そのパンブを介して外部電極と接続する方法
である。すなわち、第１図に示すように、フリップチッ
プ法はあらかじめ半導体素子１のパッド表面に金属バン
プ２を形成しておき、この金属バンプ２と対向する外部
電極３の形成された耐熱性絶縁フィルム（以下、フィル
ムキャリアという）４を重ね合せて、前記金属バンプ２
を介して外部電極３と圧着接続する方法である。

なお、５は外部リードとして用（゛られろフィルムキャ
リア４上の導体配線、６は絶縁膜を示す。しかしながら
、従来のフリップチップ法の難点は、半導体素子上で直
接、種々の金属を蒸着メッキある（・はエッチング等の
処理によりバンプを形成するので 半導体素子の製造工
程が複雑になり、ほぼ完成された半導体素子に損傷を与
える場合がしばしばあつた。

また、通常半導体素子上へのバンプの形成には、バッチ
処理を行うのでバンプ形成工程で失敗するとほゞ完成さ
れた半導体素子がすべて不良となる。また、従来では１
個づつの半導体チップとの間隔をある程度とる必要があ
り、高密度の実装を行うことができなかつた。さらにま
た、以上の欠点を解決する方法として第２図に示す方法
が知られている。

すなわち、あらかじめガラス基板１１上に導体配線１２
を形成しておき、さらにこの導体配線上で、半導体素子
１３上の電極パッド１４に対応する部分には、低融点ガ
ラス層１５が形成されている。

（第２図ａ）次に、この低融点金属層１５を介して半導
体素子１３のパツド１４と、前記導体配線を位置合せし
て密着する（第２図ｂ）。

その後、ガラス基板１１側より、順次レンズ等にて集光
した光線Ａを照射し、前記導体配線１２のパツド１４に
対向した部分を昇温して、局所的に低融点金属層１５を
１５゛のごとく溶融し、導体配線２２とパツド２５を接
続する（第２図ｃ）。

しかしながら、この方法では、レーザー照射による加熱
を行う際、位置合せズレが生じな（゛ように固定してお
く必要がある。一方、低融点金属と導体配線の濡れ性を
良くするため、導体配線およびパツド表面は金メツキ等
の耐酸化性金属で被つておく必要がある。さらにまた、
レーザー照射時に低融点金属が酸化するのを防止するた
め、雰囲気を不活性ガスとするか、真空中で行う必要が
あつた。以上述べてきた欠点に鑑み、本発明の目的は半
導体素子等の電子部品および外部導体配線の電極に何ら
特殊な加工を施すことなくワィヤレスボンデイングが容
易に行なえ、しかも高密度実装が行なえることを特徴と
した電子部品の実装方法を提供することにある。

次に、本発明の一実施例を、第３図とともに説明する。

第３図〜第５図にお（゛て、第２図と同じものには同一
番号を付して示す。第３図ａ−ｄにおいてまず、膨張係
数が半導体素子に近いガラス基板１１（例えばパィレツ
クスガラス（コーニング社商標）やサファイアのような
透明基板）上に、導体薄膜を形成（例えば銅を１〜２μ
ｍの厚みで蒸着）し、通常のＩＣ製造技術であるホトリ
ソ法を用いて、導体配線１２を形欣する（第３図ａ）。

次に、粘着性を有する有機物質と金属微粉末を混合して
なるペースト（接続層と（・う）２５（例えば、半田ペ
ーストを５０〜１００μｍ程度の厚みで）を全面に塗布
し、この接続層２５を介して半導体素子１３のパッド１
４と、前記導体配線１２とを位置合せし、接続層の粘着
性を利用して貼り付ける（第３図ｂ）。

その後、ガラス基板１２側より、順次たとえばレンズに
て集光した光線Ａ（例えば、基板がガラスであればＹＡ
Ｇレーザで基板がＳｉであればＣＯ２レーザーでパツド
面積よりやや大きく集光したもの）を照射し、前記導体
配線１２のパツド１４に対向した部分を昇温し、局所的
に接続層２５を溶融さらに、金属粉末２５Ｉを溶融析出
させ、導体配線１２とそれに対応するパッド１４を接続
する。

このとき、導体配線とパンドのギャツプが埋められる（
第３図ｃ）。このとき、接続中に含まれる金属は、導体
配線１２およびパツド１４の金属よりも融点の低いもの
を用いる必要がある。例えば導体配線お びパツド表面
を銅で形成しておき、接続層として半田粉末をフラツク
スに混入したペーストを用いれば、レーザビームを用い
局所的に２００〜３００℃に加熱することにより、導体
配線とパツドの間に半田を析出させて、導通を得ること
ができた。なお、以上の方法はパツドのみ局所加熱を行
うので、ボンデイング時にチツプの位置合せがズレルこ
ともない。すなわちチツプの仮固定はフラツクスの粘着
性で十分であつた。最後に、接続層２５の未溶融部分２
５１を有機溶剤等で洗浄除去し、半導体素子と導体配線
の接続を完了する（第３図ｄ）。

このとき、接続層の洗浄除去を容易に行うためには、透
明基板側の導体配線の無い部分に、第４図のごと〈貫通
穴２６あるいは溝２７を設けておけば良い。なお、本発
明の実施例において接続層２５として半田ペーストを用
いる場合には、半導体素子の仮固定、レーザー加熱時の
電極パツド部あるいは導体配線部の酸化防止および溶出
金属のぬれ性の改善等が同時にはかれて都合が良い。

また、導体配線として非常に反射率の高い金属例えばＡ
ｔ等を用いた場合には、基板ガラスと導体配線の間に、
光の吸収層を設けておけば、光のエネルギーを有効に利
用できる。

以上の方法を用いれば、半導体素子側あるいは導体配線
の形成された基板側に特別な処理を施すことなく、ワイ
ヤレスボンデイングが行なえるので、非常に歩留が良く
、しかも製造コストの非常に安い半導体素子の組立が行
なえる。

また、半導体素子と導体配線の接続は、対向面でのみ局
所加熱を行うので、接続層の粘殖性による仮固定でも加
熱中チツプの位置がズレルことがなく複数個の半導体素
子を同時に実装する場合、究極的には半導体素子間のギ
ヤツプをほとんど取る心配がなく、さらに・ガラス基板
上に多層の導体配線も形成することができるので、第５
図のごとく、多数の半導体素子の非常に高密度の実装を
たとえば数十ミクロン程度の間隔で行うことができると
ともに、透明基板上に多層の導体配線を形成してより一
層高密度化を可能とすることができる。さらにまた、本
実施例では導体配線１２上に接続層２５を形成した例を
示したが、反対に、パッド１４上にのみ形成した場合で
も同じ効果が得られることは明らかである。

なお、本発明は、半導体素子の組立特に高密度実装に非
常に有用な方法であるが、半導体素子以外の電子部品に
も適応す一ることができる。

従つて、本発明は電子部品の容易かつ高密度な実装に大
きく寄与するものである

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフイルムキヤリヤと金属バンプの形成さ
れた半導体素子の断面図、第２図ａ−ｃは本発明のバン
プレス・ワイヤレスボンデイング法の工程断面図、第３
図ａ−ｄは本発明の他の実施例のワイヤレスボンデイン
グ法の工程断面図、第４図は本発明の方法にかかる他の
透明基板を用いた半導体素子の組立断面図を示す。 １１・・・ガラス基板、１２・・・導体配線、１３・・
・半導体基板、１４・・・パッド、１５・・・低融点金
属層、２５・・・半田ペースト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明基板上に形成された導体配線と電子部品上に形
   成された接続用パッドを、有機物質と金属微粉末を混合
   してなるペースト状の接続層を介し位置合せ仮接着し、
   さらに前記接続層を集合した光で照射することにより局
   所的に昇温し、前記接続層中の金属微粉末を極所的に溶
   融したのち、前記接続層の未溶融部分を洗浄除去して前
   記導体配線とパッドとの電気的接続を行うことを特徴と
   する電子部品の実装方法。 ２ 接続層中の金属微粉末が半田等の低融点合金よりな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の電子
   部品の実装方法。 ３ 接続層が導体配線または接続用パッドの少くとも一
   方のパッド対応部にのみ塗布されていることを特徴とし
   た特許請求の範囲第１項に記載の電子部品の実装方法。