JPS5961940A - 半導体チツプのボンデイング方法 - Google Patents

半導体チツプのボンデイング方法

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JPS5961940A
JPS5961940A JP57173606A JP17360682A JPS5961940A JP S5961940 A JPS5961940 A JP S5961940A JP 57173606 A JP57173606 A JP 57173606A JP 17360682 A JP17360682 A JP 17360682A JP S5961940 A JPS5961940 A JP S5961940A
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JP
Japan
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bonding
substrate
bump
lead frame
semiconductor chip
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Application number
JP57173606A
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English (en)
Inventor
Hidekazu Awaji
淡路 英一
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/072Connecting or disconnecting of bump connectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • H10W72/07231Techniques
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10W72/072Connecting or disconnecting of bump connectors
    • H10W72/07251Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
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    • H10W72/20Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (a)発明の関連する技術分野 この発明は、LSI(大規模集積回i+!8)等の半導
体チップと、リードフレーム丑たは基板とのボンティン
グ方法に関する。
(1))従来技術とその欠点 従来、半導体チップとリードフレーム捷たは基板との接
合は、基板、リードフレームのいずれか寸たは半導体チ
ップにバンプ部を形成し、このバング部を加熱溶融させ
て行っている。例えば第1図に倒すように、半317体
チップ1」二にA I? + Cr 。
Cuiこの順に真空蒸着によって積層し、最後にAuの
メッキ’1xU(Jbしてバンブ電極2を形成する。
これを第2図笑(a) 、 (+))に示すようにSn
メッキを施したリードフレーム3あるいは基板4の非電
部と接触させ、バンブ電極2を270°C程度加熱する
。この加熱によってバンブ電極2は、リードフレーム3
あるいはノj(板4の金属と合金全形成し、両者の接合
を行う。第2図(a)はエポキシ樹脂等でモールドして
単一のLSIバンケノジとするときに用いられる所謂イ
ンナーリードボンディング方法、 (+))図は電卓9
時計、カメラ等の実装用のハイブリットICに用いられ
るクリップデツプボンディング法全示している。
しかしながらこれらのボンティング方l去は、LSiあ
るいはハイブリッドICff1電Ji、 i<1≦品と
して実装する段階において、バンブ電極2を流出さぜた
シ・・ノブ電極内に絶縁性の生成物を形成きせる不都合
があった。この原因は、1)1」述のようにバッフ市(
・;J42を形成するときに270 ’C程度の加熱を
行って合金化させるが、実装段[活での半田イ9による
11□11度かその7ii1i度全」−1わるrjJ能
性があるからである。さらにこのことは、実装後におい
ても累rの1制−J\性をバンブ電極の合金層の融点り
、下にするCとを意味し、使用中における熱的安定性が
悪いという欠点かあった。
捷た従来のポジティング法として、さらに導電性]娼肘
接着法と11fはねる方法もある。これは、半ノj’、
’[体ヂンブにメンキや真空蒸着でNi、Au等の7タ
ライズklj亀しておき、主としてA!/ + Au等
の微粉末を含むη¥電性エボギシ枝1脂で導体バク−7
に接層させる方法である。
1〜かしながらこの方法は、エポキシ(黄胴の画然14
1が150″C程度と低いため前述の方法に比へて1l
11.l熱矧の点てより一層間倣カ゛あり、その土エボ
ギシ(聞1脂はエツチングが困9■1であるため量産を
行う場合の迎合性Vこ欠ける欠点があった。
(c)  発明の目的 この発明は」二記の欠点に釦1.みなさノ1.たもので
、十分な量産性があって、且つ半導体デツプとリードフ
レームまたは基板1?4−.1の接合81≦の耐熱性を
向上させた半導体チップのボンティジグ方法全提供する
ことを目的とする。
(cl)  発明の構成 この発明全要約すれば、非電性粉体を分散したポリイミ
ド系樹脂を塗布、−次加熱、エッヂング処理して所望パ
ターンの非電性樹脂バンプ部全形成し、クィシングした
半導体デツプとリードフレーム寸たは基板間のバンプ部
を二次加熱することによって接合することを特徴とする
(e)  実施例の説明 甘ず第3図を参照して、ホトエツチング法によりバンプ
部を形成する方法について説明する。同図(a)におい
て、回路をパターン形成した半導体フェノ利l」二にA
y粉体全分赦したポリイミド溶液をスピンナ、ロール印
111す等で塗布し、仔II指コー1、(樹1指lU2
膜部)22を形成する。次にポリイミドどr、(1//
、かL−)なる値1脂−7−1・22 ’K l 20
−C程度Vこ一次加:p(t、で、ポリイミド溶t(k
の溶1111百〜蒸発させ(ろ1脂のある4′、j度の
イミド化ケ行い半硬化状態にする。
そして、(1))1121のようVtCバッグ部となる
べき部分りこ而・l’ l”14;”l生のホトレシス
l−5ケスクリーンIEIJ jill ’9 Kよっ
て力// J戊する。これをエチレンジアミンとヒドラ
ジノからなるコーソヂャノト−または他の公知のエン−
1−ヤシ1−でエッヂシフ処理を行うと、(C)図にボ
すようにボトレンスト5の形成されていない部分の樹脂
コート22(ポリイミド層)は除去される。
イノ(いてポトレシスト5を除去すると、(d)図のよ
うに牢ji’、F体ウェハ11」二には所望部のみに樹
脂コート22か残やる。この半3ぴ体りエハ11全クィ
シノグを?iつて多数に分割すると、1個の半j(γ体
チノノlはIス1(e)のようになり、残った(k1脂
コート22はバッフ1η/J2となる。
次VC、l記のホトエソヂング法とは別の方θ、である
スクリーン印1+ill tjHによるバッグ+X15
形成方/1:について説明する。この方法は、最初に上
記のポトエンーfシク法と同(二]、に回!lV5 k
パターン形1戊した半導体クエか11土に、スクリーン
又はメタルマスクを所望部に施して第4図のよう6でA
y粉体全分11文したポリイミド溶液の(111指コー
!・22を的接印柚Jする。そしてホトエツチングθこ
のときと同じように(☆1脂コート22を加熱して督剤
を蒸発きぜ半硬化状叱にする。次に半導体クエハ11を
グイシングして多数個の半導体デツプ1を形成する。
ここでこの実施例に用いた専電性粉体を分散したポリイ
ミド系樹脂について説明する。
樹脂としては、ポリアミド酸のジメヂルアセ!・アミド
(DMAC)やN−メチル−2−ピロリドン(NMP)
、ジメヂルボルムアミド(D M F )等の溶液を用
いる。この溶液にAyの微粉体を山柘比で40%混入し
、溶液にノ(V電性を4−4J/と−し−る。
以」−の溶液を120°C程度加熱すると、溶′液中の
溶剤が蒸発し、樹脂中の一部に訃いてポリアミド酸のイ
ミド化か起こる。これ奮♀渦に仄すと樹脂は半硬化状1
島となり粘石性はなくなる。このときは樹脂の反応はほ
とんど停!」二しており、取り扱いかきわめて簡単、で
ある。fなわち室扁雰囲気中では反応の進行が極めて遅
く、長時間の保管にはi公印えることが可能である。し
たがってこの半硬化の状態で第3図4b)〜(e)の各
工程、または第4図の工程を実行することになる。反応
進行の停止したこの半硬化樹脂は、さらに加熱すること
によって反応を進行させて粘着性を取り戻すことが出来
る。後述のように、この加熱による粘着性によって、バ
ンプ部2を介してのデツプと基板寸たはリードフレーム
間の接合を行うことが出来るようになる。
なお、イミド化して樹脂となる溶液は、上述したものに
限らず、一般的にポリイミド系枝1脂に分類されるもの
全てであシ、これらは上記と同様の工程によって使用す
ることが出来る。そして・導電性微粉体もAyに限らず
Auであってもよい。
次に」二記のバンプ部2を二次加熱して、半導体チップ
1と、リードフレーム3甘たは基板4とを接合する方法
について述べる゛・。
第5図は、インナーリードボンディング法による半導体
デツプ1とリードフレーム3との接合作業状態を示す図
である。接合は半導体チップ1」二のバンプ部2に、接
合しようとするリードフレーム3を載せ、そこへ250
°C程度に加熱したヒータチップ6によって若干加圧す
ることにより行う。
この接合に要する時開は数秒である。
第6図は、クリップチップボンティング法による半導体
チップ1と基板4との接合作業の状態を示す図である。
図示しないマイコン制御のマニュピユレータによって作
動するダイコレンドアで半導体デツプ1を吸引口8の負
圧にしって保持し、同図のように基板4の所望部に載置
する。それを矢印で示すように基板4の下から250°
C程度に加熱して、バンプ部2を基板4の」二に硬化さ
せる。
以上のように、半硬化状組にあるバンプ部2を250℃
程度に二次加熱すればttrj脂は再び反応を開始シて
、チップ、リードフレーム間またはチップ、基板間の接
着接合を行う。なお、ヒータチップ6−1:たはダイコ
レット7で若干の加圧を行うのは接着接合を十分に行う
ためである。
以上は半3Hp体チップ1にバンプ部2を形成した場合
の接合処理を述へたが、次に基板4にペテスタルと呼ば
れるバンプ部2を形成して、半導体デツプ、基板間を接
合する場合を述へる。第7図は基板4側に上述したと同
様の方法によってペテスタルと呼ばれるバンプ部2を形
成し、接合部にAlの電極全形成した半導体チップlを
接合する時の状態ヲ示す図である。接合方法は上記2例
と殆んど同様であυ、バンプ部が基板」二に形成されて
贋る点で相違しているに過きない。したがって、/M’
の電極部を矢印のように移動してバンプ部2に載置して
若干の加圧を行い、さらにバンプ部2を250°C程度
加熱して接合を行うことが出来る・以」二説明したよう
に、この発明の実施例のバンプ部は、250 ’C程度
の加熱で(望捷しくはさらに若干の加圧をすることによ
って)数すλでζ合処理が行える。そして一度接合する
と、熱的な安定性は極めて良好である。製品となったと
きに半田何等の加熱処理で再び250℃以」二になって
も、その熱はさらに接合作用を進行させるだけで安定性
を史に増長させるだけである。この結果、最終的に、は
このバンプ部2の1lliJ熱九度は400°C以上と
なり、優れた量産性を確保した−1−1熱的安定性全非
常に置くすることが出来る。
(f)  発明の効果 以上のようにこの発明の半導体チップのボンティング方
法によれは、ポリイミド系樹脂の1liiJ熱性が非常
に高いため、接合部のバンプ電極の耐熱性が向上する。
この結果、素子完成品の半切付等の加熱処理が容易にな
り、電子回路等への実装作業が大幅に簡略化されるとと
もに、素子完成品自体の寿命が延びる効果がある。さら
に、−次加ギ〆〜に乞 よって反応性畔確保した1寸半硬化状態となるポリイミ
ド系樹脂を使用するため、その半硬化状庸の段階でエツ
チングを完全に行うことが出来る。
し足がってクエかの段階でエツチングを行うことが出来
、量産性が非常に良くなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のバンプ電極の断面図、第2図は従来のバ
ンプ電極の接合状flu示す図、第3図はホトエツチン
グ法によυノくンプ電極を形成する工Jji t II
II′J VrC示すIXI、第4図はスクリーン印1
+ilJ法によりパシゾ電極を形成する方法を説明する
図、第5区はインナーリードボンディング法で半導体グ
ーツノ、リードフレーム聞を接合する状態を示す図、第
6図はフリンプチンプボンティング法で半導体チップ基
板間全接合する状席全示す図、第7図は基板にペデスタ
ルを形成したときのフリップヂッゾボンテイング法で半
ノ17体チンプ、基扱開を接合する状席ヲ示す図である
。 1・・半導体チップ、 2゛バンプ(バンプ電極、ペデスタル)、3・°リード
フレーム、  4 ・(舅脂、11・半導体クエハ、 
 22・樹脂コート。 出 願 人   シャープ株式会社 代理人 弁理士 小 森 久 夫 第1図 第5図        第6 f、、?+;、Hi、 
7図 第3図 第41/CI

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)  3rp市性粉体を分散し溶済を混入したポリ
    イミド系+−ff+脂を基板、リードフレームのいずれ
    か、寸たは半導体クエか上に塗布するとともに一次加熱
    して半硬化状態の(′r!脂薄膜薄膜部成し、さらVこ
    エツチングにより所望バターシの導電性]角脂バシブ部
    を形成し、次いでダイシングした半導体チップとリード
    フレーム寸たは基板間を前記パップ部を二次力1清νし
    て接合することを特徴とする半導体チップのボンディン
    グ方法。
JP57173606A 1982-09-30 1982-09-30 半導体チツプのボンデイング方法 Pending JPS5961940A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62104142A (ja) * 1985-10-31 1987-05-14 Nec Corp 半導体装置
EP0244643A3 (en) * 1986-05-08 1988-09-28 Hewlett-Packard Company Process for manufacturing thermal ink jet printheads and structures produced thereby
JPH0319251A (ja) * 1989-06-15 1991-01-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の実装方法
EP0758146A3 (en) * 1995-08-07 1999-08-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Flip chip semiconductor device

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