JP2004095832A

JP2004095832A - Flip chip packaging method

Info

Publication number: JP2004095832A
Application number: JP2002254595A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Ikemi; 池見　和尚; Toshio Denda; 傳田　俊男; Hirohiko Watanabe; 渡邉　裕彦; Hiroaki Sotozono; 外薗　洋昭
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flip chip packaging method employing a conductive resin bump which does not require strict load control or position control and which is excellent in insulating characteristics as well as long period reliability while permitting the reduction of a cost. <P>SOLUTION: The flip chip packaging method comprises a bump forming process for forming the conductive resin bump 24 on an electrode on a circuit substrate 2, a resin preliminary curing process for remarkably reducing the flow property of the conductive resin bump 24 while maintaining the adhesiveness of the same, a mounting/pressurizing process for surely contacting both members connected by mounting a semiconductor chip 1 on the conductive resin bump 24 and applying a load thereon, and a resin actually curing process for sufficiently curing the conductive resin bump 24 to surely connect and join the circuit substrate 2 and the semiconductor chip 1 under this condition. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体チップを回路基板上に直接に実装する、通称ベアチップ実装と呼ばれる、フリップチップ実装技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベアチップ実装は、電子機器全般に利用される実装技術であるが、特に、小型化や高性能化を要求される回路基板（マルチチップモジュールを含む）において多く利用される。このベアチップ実装の分野の中では、半導体チップの電極と回路基板の電極とを対向させ、いずれかの電極上に形成されたＡｕまたは半田からなるバンプと、導電性樹脂または半田からなる接合媒体と、で接続・接合するフリップチップ実装の技術が一般的であり、バンプと接合媒体との組合せによってそれぞれに特徴を有する。
【０００３】
図３は、従来技術によるフリップチップ実装構造の一例の構成を示す断面図である。この構造は、回路基板２の電極２１に、半導体チップ１の電極１１上に形成されたＡｕバンプ１２（図３では断面ではない）が接触加圧された状態で、半田または導電性樹脂からなる接合媒体４によって両電極１１及び１２が接合されている。
この構造の製造工程は、まず、半導体チップ１の電極１１上にＡｕバンプ１２が形成され、回路基板２の電極２１上には半田ペーストまたは導電性樹脂からなる接合媒体４がプリコートされる。次に、Ａｕバンプ１２の先端部が電極２１に接触加圧された状態で、加熱されて、半導体チップ１の電極１１と回路基板２の電極２１とが接合媒体４によって接合される。
【０００４】
図４は他例の構成を示す断面図である。この例では、回路基板２の電極２１上にはんだバンプ２３が形成され、この回路基板２と半導体チップ１との間に異方性導電フィルム３が挟み込まれている。はんだバンプ２３と半導体チップ１の電極１１との間に挟まれた異方性導電フィルム３中の導電粒子３１が、所定の荷重を受けて絶縁状態から導電状態となり、はんだバンプ２３と電極１１とを導通状態にする。所定の荷重を受けない他の部分は絶縁状態のままである。この状態で異方性導電フィルム３が加熱硬化され、半導体チップ１と回路基板２が異方性導電フィルム３で接合される。すなわち、異方性導電フィルム３は接合媒体としても機能する。この例では、異方性導電フィルム３の特徴がうまく利用されている。
【０００５】
いずれの場合においても、半導体チップ１の回路形成面と回路基板２の回路形成面とが直接に接触しないで必要な絶縁状態を維持することが必要であり、このために、半導体チップ１の電極１１または回路基板２の電極２１上に、Ａｕバンプ１２またははんだバンプ２３が形成されている。図３の場合には、空気層が絶縁層となり、図４の場合には、所定の荷重を受けなかった部分の異方性導電フィルム３が絶縁層となる。
【０００６】
なお、図３の場合には、接合信頼性を確保するために、実装後に、空気層の部分にエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂がアンダーフィルとして充填される。
上記のような、Ａｕバンプ１２またははんだバンプ２３が使用される方法には、次のような問題点がある。すなわち、Ａｕバンプ１２を使用する場合には、電極毎に１つ１つのＡｕバンプ１２が形成されるので工数が多くかかり、且つ形成に失敗した場合には再生不可であるため不良発生分だけコストが上昇する。はんだバンプ２３を用いる場合には、電極２１の狭い面積上ではんだバンプ２３の高さを揃えなければならないため、特殊な技術と設備を必要とする。プリコートされる接合媒体４には、過不足にならないような厚さ管理が求められる。異方性導電フィルム３を使用する場合には、この中に含有されている導電粒子３１を導電状態とするためには、導電粒子３１に所定の荷重が印加されることが必要であるため、はんだバンプ２３等のパンプと対向する電極３１等の電極との間隔を所定値以内に制御することが重要なポイントとなり、バンプの高さの管理が必要である。このため、はんだバンプの場合には、上記したように、特殊な技術と設備を必要とする。
【０００７】
このような問題点を解決する方法として、導電性樹脂のバンプを用いて、金属製バンプ及び接合媒体の機能を兼ねさせる方法が、特開２００１−３４５３４６号公報に開示されている。
このフリップチップ実装方法は、回路基板の電極上に導電性樹脂バンプを形成する工程と、半導体チップを位置合わせして導電性樹脂バンプ上へ搭載して必要な加重をかける工程と、この状態で加熱処理して導電性樹脂を硬化させる工程と、による。図２は、以上の工程で製造されたフリップチップ実装構造の構成を示す断面図である。回路基板２の電極２１と半導体チップ１の電極１１との間に挟まれた導電性樹脂バンプが、硬化されて導電性樹脂接続体５となり、電極２１と電極１１を電気的に接続し、回路基板２と半導体チップ１との間に所定の距離を確保させ、且つ回路基板２と半導体チップ１とを接合する接合媒体をも兼ねている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の導電性樹脂バンプを用いるフリップチップ実装方法は、金属製バンプを用いる実装方法の多くの問題点を解決している。しかし、半導体チップが搭載される段階においては、導電性樹脂バンプが硬化前のベースト状であるため、導電性樹脂バンプ上へ半導体チップを搭載した後、半導体チップの電極とそれに対応する全ての導電性樹脂バンプとを確実に接触させ、且つ半導体チップと回路基板との間隔を所定最小値以上に保つためには、半導体チップに印加する荷重を厳密に制御することが必要であり、荷重を厳密に制御したとしても、荷重によって押し出された導電性樹脂が、隣接する導電性樹脂バンプや電極との距離を縮めて絶縁特性を低下させたり、半導体チップとの距離を縮めて長期信頼性を低下させたりする。
【０００９】
この発明の課題は、金属バンプを使用する従来のフリップチップ実装構造の製造技術上の問題点を解消できて、より単純な構造でより安価に製造することができる、導電性樹脂バンプを使用したフリップチップ実装構造を、厳密な荷重制御及び位置制御を必要とせず、絶縁特性及び長期信頼性に優れた状態を確保して低コストで製造できるフリップチップ実装方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電子機器製品の回路基板上へＩＣ等の半導体チップを実装するフリップチップ実装方法であって、回路基板の電極上に熱硬化性の導電性樹脂からなる導電性樹脂バンプを形成するバンプ形成工程と、この導電性樹脂バンプの接着性を保持させながら、導電性樹脂バンプを殆ど流動しない状態まで加熱硬化させる樹脂仮硬化工程と、仮硬化させた導電性樹脂バンプに半導体チップの電極を対向させて、導電性樹脂バンプ上に半導体チップを搭載し、導電性樹脂バンプの内のいずれかに半導体チップが接触した位置から、半導体チップの全電極がそれぞれに対向する導電性樹脂バンプに確実に接触するまで、導電性樹脂バンプを半導体チップで押圧する搭載・加圧工程と、この状態において導電性樹脂を十分に硬化させる樹脂本硬化工程と、を備えている。
【００１１】
樹脂仮硬化工程によって、バンプ形成工程で形成された導電性樹脂バンプが接着性を保持しながら殆ど流動しない状態まで加熱硬化されるので、搭載・加圧工程において半導体チップが導電性樹脂バンプ上に搭載され、半導体チップから導電性樹脂バンプに荷重がかけられても、導電性樹脂バンプの厚さが幾分薄くなるだけで、形状が崩れることがなくて、所定の高さを保持し、且つ隣接するバンプとの距離を著しく縮小させることもない。そのため、印加する荷重を厳密に制御することも必要ではなくなり、搭載位置の制御も条件が緩和される。また、半導体チップに直接的な加工を施さないし、回路基板電極上へ厚さを管理したはんだ等のプリコートを形成することも必要ではないので、Ａｕバンプを用いる方法に比べると、半導体チップの品質が維持でき、低コスト回路基板が利用でき、Ａｕバンプの形成がなくなることも合わせて、大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明によるフリップチップ実装方法の実施の形態について実施例を用いて説明する。
なお、従来技術と同じ機能の部分には同じ符号を付ける。
図１は実施例を示す工程図であり、この工程によって、図２に示した導電性樹脂バンプを用いたフリップチップ実装構造が製造される。図１には、各工程に対応させて、回路基板２の状態及び半導体チップ１との位置関係を示す斜視図がその左側に示されている。
【００１３】
この実施例は、回路基板２上に導電性樹脂バンプ２４を形成するバンプ形成工程と、導電性樹脂バンプ２４の接着性を維持しながら殆ど流動しない状態まで導電性樹脂バンプ２４を加熱硬化させる樹脂仮硬化工程と、仮硬化させた導電性樹脂バンプ２４上に半導体チップ１を搭載して、半導体チップ１で導電性樹脂バンプ２４を押圧する搭載・加圧工程と、その状態で導電性樹脂バンプ２４を十分に硬化させて実装状態を完成させる樹脂本硬化工程と、の４つの工程で構成されている。
【００１４】
まず、バンプ形成工程において、導電性樹脂７を、金属マスク６とスキージ８とを用いて回路基板２の電極上に印刷・塗布して、導電性樹脂バンプ２４を形成する（図１では、１．バンプ形成工程）。印刷される導電性樹脂７としては、例えば、平均粒子径１０μｍ　以下のＡｇ粉末等の金属粒子を含み、エポキシ樹脂等をバインダとする１液性導電性樹脂で、スクリーン印刷が可能で且つ印刷後に形状が維持されて崩れない粘度（１５００〜２０００ポイズ）に調整されたものを用いる。金属マスク６の厚さとしては、導電性樹脂バンプ２４の高さに合わせて２５〜５０μｍ　の厚さが選ばれる。この実施例においては、Ａｇ粉末を含むエポキシ樹脂の１液性導電性樹脂を用いて、５０μｍ　厚の金属マスク６により導電性樹脂バンプ２４を形成した。バンプ２４の高さは、半導体チップ１と回路基板２とが所定の絶縁状態を確保するために必要な、半導体チップ１と回路基板２との間のギャップによって決められ、それに合わせて金属マスク６の厚さが決定される。
【００１５】
次に、樹脂仮硬化工程において、回路基板２上へ印刷・塗布した導電性樹脂バンプ２４を十分には硬化させない条件（仮硬化条件）で熱処理して、接着性を維持させながら殆ど流動しない状態まで加熱硬化させる（図１では、２．樹脂仮硬化工程）。上記のＡｇ粉末を含むエポキシ樹脂の１液性導電性樹脂の場合の仮硬化条件は、８０℃〜　１００℃で１０分間の熱処理である。この樹脂仮硬化工程によって、印刷・塗布された導電性樹脂バンプ２４は、印刷時のペースト状に比べてはるかに大きな粘度をもつ固体に近い状態になって、ある程度の荷重まではその形状を維持できる状態となる。
【００１６】
次に、搭載・加圧工程において、半導体チップ１を反転・実装するフリップチップ実装設備等を用いて、回路基板２の電極上に形成された導電性樹脂バンプ２４上に、半導体チップ１の電極を位置合わせして搭載し、半導体チップ１がいずれかの導電性樹脂バンプに接触した位置を基準位置として、半導体チップ１を基準位置から１０μｍ　降下させ、既に接触した導電性樹脂バンプを押圧して変形させながら、半導体チップ１の全電極を導電性樹脂バンプに確実に接触させる（図１では、３．搭載・加圧工程）。この実施例においては、導電性樹脂バンプ２４は仮硬化されて殆ど流動しない状態になっているので、荷重によって押し潰される場合には、押し潰される分だけがほぼ均一に外側にはみ出す。更に、仮硬化の程度によって、必要とする荷重が制御し易い荷重になるように設定することができ、従来技術のように厳密な荷重制御及び位置制御を必要としなくなる。なお、上記において半導体チップ１の基準位置からの降下寸法を１０μｍ　にしているのは、導電性樹脂バンプ２４の頂点位置のばらつきである±３μｍ　、すなわち幅としては６μｍ　、を吸収させ、更に、半導体チップ１の全電極をそれぞれに対向する導電性樹脂バンプ２４に確実に接触させるために、４μｍ　の余裕を持たせた結果である。この降下寸法は、小さ過ぎると、回路基板電極と半導体チップ電極との接続不良を発生させ、大き過ぎると、導電性樹脂バンプ２４の変形を大きくし過ぎて、電極間の接触等のトラブルを発生させる。
【００１７】
最後に、樹脂本硬化工程において、加圧変形させた導電性樹脂バンプ２４を介して接触している回路基板２及び半導体チップ１を、赤外線炉または恒温槽を用いて、導電性樹脂の硬化特性にしたがって加熱処理して導電性樹脂を十分に硬化させて、回路基板２及び半導体チップ１の電極間を接続し、且つ回路基板２と半導体チップ１とを接合する（図１では、４．樹脂本硬化工程）。導電性樹脂の樹脂材料（バインダ）がエポキシ樹脂の場合には、本硬化の加熱条件は、例えば　１５０℃×３０分である。
【００１８】
以上の工程によって、図２に示すように、回路基板２の電極２１と半導体チップ１の電極１１とが、仮硬化させた導電性樹脂バンプ２４を加圧変形させた後で加熱硬化させた導電性樹脂接続体５によって、電気的に接続され且つ接合されて、回路基板２と半導体チップ１とが一体化されている。この発明によるフリップチップ実装方法によって、電極間ピッチが８０μｍ　という極微細なピッチの回路基板及び半導体チップのフリップチップ実装が可能となった。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、樹脂仮硬化工程によって、バンプ形成工程で形成された導電性樹脂バンプが接着性を保持しながら殆ど流動しない状態まで加熱硬化されるので、搭載・加圧工程において半導体チップが導電性樹脂バンプ上に搭載され、半導体チップから導電性樹脂バンプに荷重がかけられても、導電性樹脂バンプの厚さが幾分薄くなるだけで、形状が崩れることがなくて、所定の高さを保持し、且つ隣接するバンプとの距離を著しく縮小させることもない。そのため、印加する荷重を厳密に制御することも必要ではなくなり、搭載位置の制御も条件が緩和される。また、半導体チップに直接的な加工を施さないし、回路基板電極上へ厚さを管理したはんだ等のプリコートを形成することも必要ではないので、Ａｕバンプを用いる方法に比べると、半導体チップの品質が維持でき、低コスト回路基板が利用でき、Ａｕバンプの形成がなくなることも合わせて、大幅な工数低減及びコスト低減が可能となる。
【００２０】
したがって、この発明によれば、導電性樹脂バンプを使用したフリップチップ実装構造を、厳密な荷重制御や位置制御を必要とせず、絶縁特性及び長期信頼性に優れた状態を確保して製造でき、且つコストが低減できるフリップチップ実装方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるフリップチップ実装方法の実施例を示す工程図
【図２】導電性樹脂バンプを用いたフリップチップ実装構造の構成を示す断面図
【図３】従来技術によるフリップチップ実装構造の一例の構成を示す断面図
【図４】従来技術によるフリップチップ実装構造の他例の構成を示す断面図
【符号の説明】
１　半導体チップ　　　　　１１　電極
１２　　Ａｕバンプ
２　回路基板　　　　　　　２１　電極
２３　はんだバンプ　　　　２４　導電性樹脂バンプ
３　異方性導電フィルム　　３１　導電粒子
４　接合媒体
５　導電性樹脂接続体　　　５１　金属粒子
６　金属マスク
７　導電性樹脂
８　スキージ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flip chip mounting technique for mounting a semiconductor chip directly on a circuit board, commonly called bare chip mounting.
[0002]
[Prior art]
Bare chip mounting is a mounting technology used in electronic devices in general, but is particularly often used in circuit boards (including multi-chip modules) that require miniaturization and high performance. In the field of bare chip mounting, electrodes of a semiconductor chip and electrodes of a circuit board are opposed to each other, and a bump made of Au or solder formed on any one of the electrodes and a bonding medium made of a conductive resin or solder are used. In general, flip-chip mounting technology for connecting / joining by using a combination of a bump and a joining medium has characteristics.
[0003]
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an example of a flip-chip mounting structure according to the related art. This structure is made of solder or conductive resin in a state where an Au bump 12 (not a cross section in FIG. 3) formed on the electrode 11 of the semiconductor chip 1 is contact-pressed to the electrode 21 of the circuit board 2. The electrodes 11 and 12 are joined by the joining medium 4.
In the manufacturing process of this structure, first, Au bumps 12 are formed on the electrodes 11 of the semiconductor chip 1, and the bonding medium 4 made of a solder paste or a conductive resin is pre-coated on the electrodes 21 of the circuit board 2. Next, the electrode 11 of the semiconductor chip 1 and the electrode 21 of the circuit board 2 are joined by the joining medium 4 while being heated in a state where the tip of the Au bump 12 is pressed against the electrode 21.
[0004]
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of another example. In this example, solder bumps 23 are formed on electrodes 21 of circuit board 2, and anisotropic conductive film 3 is sandwiched between circuit board 2 and semiconductor chip 1. The conductive particles 31 in the anisotropic conductive film 3 sandwiched between the solder bumps 23 and the electrodes 11 of the semiconductor chip 1 receive a predetermined load and change from an insulating state to a conductive state. Is turned on. Other parts that do not receive the predetermined load remain insulated. In this state, the anisotropic conductive film 3 is cured by heating, and the semiconductor chip 1 and the circuit board 2 are joined by the anisotropic conductive film 3. That is, the anisotropic conductive film 3 also functions as a bonding medium. In this example, the features of the anisotropic conductive film 3 are successfully used.
[0005]
In any case, it is necessary to maintain a required insulating state without direct contact between the circuit forming surface of the semiconductor chip 1 and the circuit forming surface of the circuit board 2. The Au bump 12 or the solder bump 23 is formed on the electrode 11 of the circuit board 2 or 11. In the case of FIG. 3, the air layer serves as an insulating layer, and in the case of FIG. 4, the portion of the anisotropic conductive film 3 which has not received a predetermined load serves as the insulating layer.
[0006]
In the case of FIG. 3, in order to secure the bonding reliability, the air layer is filled with an insulating resin such as an epoxy resin as an underfill after mounting to ensure the bonding reliability.
The method using the Au bumps 12 or the solder bumps 23 as described above has the following problems. That is, when the Au bumps 12 are used, one Au bump 12 is formed for each electrode, so that it takes a lot of man-hours, and if the formation fails, it is impossible to reproduce. Rises. When the solder bumps 23 are used, the height of the solder bumps 23 must be uniform on a narrow area of the electrode 21, so that special techniques and equipment are required. The thickness of the bonding medium 4 to be precoated is controlled so as not to be excessive or insufficient. When the anisotropic conductive film 3 is used, a predetermined load needs to be applied to the conductive particles 31 in order to make the conductive particles 31 contained therein conductive. It is important to control the distance between the pump such as the solder bump 23 and the electrode such as the electrode 31 within a predetermined value, and it is necessary to control the height of the bump. For this reason, in the case of solder bumps, as described above, special techniques and equipment are required.
[0007]
As a method for solving such a problem, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-345346 discloses a method of using a bump made of a conductive resin and having the functions of a metal bump and a bonding medium.
In this flip chip mounting method, a step of forming a conductive resin bump on an electrode of a circuit board, a step of aligning a semiconductor chip, mounting the semiconductor chip on the conductive resin bump, and applying a required weight are performed in this state. Curing the conductive resin by heat treatment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the flip chip mounting structure manufactured in the above steps. The conductive resin bump sandwiched between the electrode 21 of the circuit board 2 and the electrode 11 of the semiconductor chip 1 is cured to form the conductive resin connector 5, and electrically connects the electrode 21 and the electrode 11 to each other. A predetermined distance is secured between the substrate 2 and the semiconductor chip 1 and also serves as a bonding medium for bonding the circuit board 2 and the semiconductor chip 1.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The flip-chip mounting method using the conductive resin bump solves many problems of the mounting method using the metal bump. However, at the stage where the semiconductor chip is mounted, since the conductive resin bumps are in a base shape before curing, after mounting the semiconductor chip on the conductive resin bumps, the electrodes of the semiconductor chip and all the corresponding conductive layers are formed. It is necessary to strictly control the load applied to the semiconductor chip in order to securely contact the conductive resin bump and maintain the distance between the semiconductor chip and the circuit board at a predetermined minimum value or more. Even if controlled, the conductive resin extruded by the load reduces the distance between adjacent conductive resin bumps and electrodes, thereby deteriorating the insulation characteristics, and shortening the distance between the semiconductor chip and lowering long-term reliability Or let it.
[0009]
An object of the present invention is to use a conductive resin bump which can solve the problem of the manufacturing technology of the conventional flip chip mounting structure using a metal bump and can be manufactured at a lower cost with a simpler structure. An object of the present invention is to provide a flip chip mounting method capable of manufacturing a flip chip mounting structure at low cost without requiring strict load control and position control, ensuring a state excellent in insulation properties and long-term reliability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a flip-chip mounting method for mounting a semiconductor chip such as an IC on a circuit board of an electronic device product, wherein the conductive resin bump is made of a thermosetting conductive resin on an electrode of the circuit board. A resin forming step, a resin pre-curing step of heating and curing the conductive resin bump to a state in which the conductive resin bump hardly flows while maintaining the adhesiveness of the conductive resin bump; The semiconductor chip is mounted on the conductive resin bump with the electrodes of the chip facing each other, and from the position where the semiconductor chip contacts one of the conductive resin bumps, all the electrodes of the semiconductor chip face each other A mounting / pressing step of pressing the conductive resin bump with a semiconductor chip until the resin bump is securely contacted, and a resin that sufficiently cures the conductive resin in this state. It includes a curing step.
[0011]
In the resin pre-curing step, the conductive resin bump formed in the bump forming step is heated and cured to a state where it hardly flows while maintaining the adhesiveness, so that the semiconductor chip is placed on the conductive resin bump in the mounting / pressing step. Mounted, even if a load is applied to the conductive resin bump from the semiconductor chip, the thickness of the conductive resin bump is only slightly reduced, the shape is not collapsed, the predetermined height is maintained, and The distance between adjacent bumps is not significantly reduced. Therefore, it is not necessary to strictly control the applied load, and the conditions for controlling the mounting position are relaxed. In addition, since it is not necessary to directly process the semiconductor chip and to form a precoat of solder or the like whose thickness is controlled on the circuit board electrode, the quality of the semiconductor chip is lower than the method using the Au bump. Can be maintained, a low-cost circuit board can be used, and the formation of Au bumps is eliminated, so that the number of steps and cost can be significantly reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of a flip chip mounting method according to the present invention will be described using an example.
The parts having the same functions as those of the prior art are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a process chart showing an embodiment. By this process, the flip chip mounting structure using the conductive resin bumps shown in FIG. 2 is manufactured. FIG. 1 shows, on the left side, a perspective view showing the state of the circuit board 2 and the positional relationship with the semiconductor chip 1 corresponding to each step.
[0013]
In this embodiment, a bump forming step for forming the conductive resin bumps 24 on the circuit board 2 and a resin for heating and curing the conductive resin bumps 24 until they hardly flow while maintaining the adhesiveness of the conductive resin bumps 24 are performed. A temporary curing step; a mounting / pressing step of mounting the semiconductor chip 1 on the temporarily cured conductive resin bump 24 and pressing the conductive resin bump 24 with the semiconductor chip 1; 24 is fully cured to complete the mounting state.
[0014]
First, in a bump forming step, a conductive resin 7 is printed and applied on the electrodes of the circuit board 2 using a metal mask 6 and a squeegee 8 to form a conductive resin bump 24. .Bump forming step). As the conductive resin 7 to be printed, for example, a one-pack conductive resin containing metal particles such as Ag powder having an average particle diameter of 10 μm or less and having an epoxy resin or the like as a binder, screen printing is possible and after printing, The viscosity is adjusted so that the shape is maintained and does not collapse (1500 to 2000 poise). The thickness of the metal mask 6 is selected to be 25 to 50 μm in accordance with the height of the conductive resin bump 24. In this embodiment, a conductive resin bump 24 was formed using a 50 μm thick metal mask 6 using a one-component conductive resin of an epoxy resin containing Ag powder. The height of the bumps 24 is determined by a gap between the semiconductor chip 1 and the circuit board 2 necessary for securing a predetermined insulating state between the semiconductor chip 1 and the circuit board 2. Is determined.
[0015]
Next, in the resin pre-curing step, the conductive resin bumps 24 printed and applied on the circuit board 2 are heat-treated under conditions that do not sufficiently cure (temporary curing conditions) to maintain a state of hardly flowing while maintaining adhesiveness. (See FIG. 1, 2. Resin Temporary Curing Step). The pre-curing condition for the one-component conductive resin of the epoxy resin containing the Ag powder is a heat treatment at 80 ° C. to 100 ° C. for 10 minutes. By this resin pre-curing step, the printed and applied conductive resin bump 24 becomes a state close to a solid having a much larger viscosity than the paste at the time of printing, and maintains its shape up to a certain load. You can do it.
[0016]
Next, in the mounting / pressing step, the electrodes of the semiconductor chip 1 are placed on the conductive resin bumps 24 formed on the electrodes of the circuit board 2 using flip chip mounting equipment or the like for inverting and mounting the semiconductor chip 1. The semiconductor chip 1 is lowered by 10 μm from the reference position, with the position where the semiconductor chip 1 is in contact with any of the conductive resin bumps as a reference position, and the conductive resin bumps already in contact are pressed. While deforming, all the electrodes of the semiconductor chip 1 are securely brought into contact with the conductive resin bumps (in FIG. 1, 3. mounting / pressing step). In this embodiment, since the conductive resin bumps 24 are temporarily hardened and hardly flow, when the conductive resin bumps 24 are crushed by a load, only the crushed portions protrude almost uniformly to the outside. Further, the required load can be set so as to be easily controlled depending on the degree of the temporary curing, and strict load control and position control unlike the related art are not required. The reason why the dimension of the semiconductor chip 1 lowered from the reference position in the above description is 10 μm is that ± 3 μm, which is the variation of the apex position of the conductive resin bump 24, that is, 6 μm in width, is absorbed. This is the result of having a margin of 4 μm to ensure that all the electrodes of the chip 1 are in contact with the conductive resin bumps 24 facing each other. If the drop size is too small, a connection failure between the circuit board electrode and the semiconductor chip electrode will occur. If it is too large, the deformation of the conductive resin bump 24 will be too large, causing troubles such as contact between the electrodes. Let it.
[0017]
Lastly, in the main resin curing step, the circuit board 2 and the semiconductor chip 1 that are in contact with each other via the conductive resin bumps 24 deformed by pressure are cured by using an infrared furnace or a thermostat. To cure the conductive resin sufficiently to connect the electrodes of the circuit board 2 and the semiconductor chip 1, and to join the circuit board 2 and the semiconductor chip 1 (in FIG. 1, 4. resin). Main curing step). When the resin material (binder) of the conductive resin is an epoxy resin, the heating condition for the main curing is, for example, 150 ° C. × 30 minutes.
[0018]
Through the above steps, as shown in FIG. 2, the electrode 21 of the circuit board 2 and the electrode 11 of the semiconductor chip 1 are electrically conductive cured by heat-curing after the temporarily cured conductive resin bump 24 is deformed under pressure. The circuit board 2 and the semiconductor chip 1 are integrated by being electrically connected and joined by the conductive resin connector 5. According to the flip-chip mounting method of the present invention, flip-chip mounting of a circuit board and a semiconductor chip having an extremely fine pitch of 80 μm between electrodes has become possible.
[0019]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, since the conductive resin bump formed in the bump forming step is heated and hardened to a state in which it hardly flows while maintaining the adhesiveness in the resin temporary hardening step, the semiconductor in the mounting / pressing step is hardened. Even if the chip is mounted on the conductive resin bump and a load is applied from the semiconductor chip to the conductive resin bump, the thickness of the conductive resin bump is only slightly reduced, and the shape is not deformed. And the distance between adjacent bumps is not significantly reduced. Therefore, it is not necessary to strictly control the applied load, and the conditions for controlling the mounting position are relaxed. Also, since it is not necessary to directly process the semiconductor chip and to form a precoat of solder or the like whose thickness is controlled on the circuit board electrode, the quality of the semiconductor chip is lower than that of the method using Au bumps. Can be maintained, a low-cost circuit board can be used, and the formation of Au bumps is eliminated, so that the number of steps and cost can be significantly reduced.
[0020]
Therefore, according to the present invention, a flip-chip mounting structure using a conductive resin bump can be manufactured without requiring strict load control and position control, ensuring a state excellent in insulation properties and long-term reliability, Further, it is possible to provide a flip chip mounting method capable of reducing cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of a flip chip mounting method according to the present invention; FIG. 2 is a sectional view showing a configuration of a flip chip mounting structure using conductive resin bumps; FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the flip-chip mounting structure according to the prior art.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor chip 11 Electrode 12 Au bump 2 Circuit board 21 Electrode 23 Solder bump 24 Conductive resin bump 3 Anisotropic conductive film 31 Conductive particles 4 Bonding medium 5 Conductive resin connector 51 Metal particles 6 Metal mask 7 Conductive resin 8 Squeegee

Claims

電子機器製品の回路基板上へＩＣ等の半導体チップを実装するフリップチップ実装方法であって、
回路基板の電極上に熱硬化性の導電性樹脂からなる導電性樹脂バンプを形成するバンプ形成工程と、
この導電性樹脂バンプの接着性を保持させながら、導電性樹脂バンプを殆ど流動しない状態まで加熱硬化させる樹脂仮硬化工程と、
仮硬化させた導電性樹脂バンプに半導体チップの電極を対向させて、導電性樹脂バンプ上に半導体チップを搭載し、導電性樹脂バンプの内のいずれかに半導体チップが接触した位置から、半導体チップの全電極がそれぞれに対向する導電性樹脂バンプに確実に接触するまで、導電性樹脂バンプを半導体チップで押圧する搭載・加圧工程と、
この状態において導電性樹脂を十分に硬化させる樹脂本硬化工程と、
を備えている、
ことを特徴とするフリップチップ実装方法。A flip chip mounting method for mounting a semiconductor chip such as an IC on a circuit board of an electronic device product,
A bump forming step of forming a conductive resin bump made of a thermosetting conductive resin on an electrode of a circuit board,
While preserving the adhesiveness of the conductive resin bump, a resin temporary curing step of heating and curing the conductive resin bump to a state where it hardly flows,
The semiconductor chip is mounted on the conductive resin bump with the electrode of the semiconductor chip facing the temporarily cured conductive resin bump, and the semiconductor chip is placed at a position where the semiconductor chip is in contact with any of the conductive resin bumps. A mounting / pressing step of pressing the conductive resin bumps with a semiconductor chip until all the electrodes of the respective electrodes surely contact the opposing conductive resin bumps,
In this state, a resin main curing step of sufficiently curing the conductive resin,
Has,
A flip-chip mounting method, characterized in that: