JP2006253342A - Method of bonding semiconductor device and flux transfer pin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置と接合対象物とを互いの接合面に形成された突起電極どうしを接合させて一体とする半導体装置の接合方法及びこの接合に用いるフラックス転写ピンに関し、詳しくは両突起電極の接合前に先端部にフラックスが付与されたフラックス転写ピンを用いて一方の突起電極にフラックスを転写すると共にくぼみを形成するようにした半導体装置の接合方法及びフラックス転写ピンに関する。 The present invention relates to a semiconductor device bonding method in which a semiconductor device and an object to be bonded are integrated with each other by bonding protruding electrodes formed on each bonding surface, and a flux transfer pin used for the bonding. The present invention relates to a semiconductor device bonding method and a flux transfer pin in which a flux is transferred to one protruding electrode and a recess is formed using a flux transfer pin with a flux applied to the tip before bonding.
従来より、例えばメモリ素子とプロセッサ素子というように異なる機能を持つ半導体集積回路を有する第1の半導体チップと第2の半導体チップとがフェイスダウンボンディング方式により接合されてなるCOC(chip on chip)構造の半導体装置が提案されている。例えば特許文献1参照。
Conventionally, a COC (chip on chip) structure in which a first semiconductor chip and a second semiconductor chip each having a semiconductor integrated circuit having different functions such as a memory element and a processor element are joined by a face-down bonding method. A semiconductor device has been proposed. For example, see
そのようなCOC構造において、図25Aに示すように、各半導体チップ1、5の集積回路形成面側にはパッド2、6、6aが形成され、それらパッド2、6aにははんだバンプ等の突起電極3、7が形成され、例えば下側のチップ5に対して上側のチップ1を押し付ける荷重を与えることで互いの突起電極3、7どうしを圧接させ、その状態で突起電極3、7を加熱溶融させることで、両半導体チップ1、5は互いに接合される。
In such a COC structure, as shown in FIG. 25A,
はんだバンプ3、7は、通常、パッド2、6a上にはんだボールを配置してからリフローさせることで半球状に形成される。したがって、両チップ1、5のはんだバンプ3、7が圧接されると球面どうしでの圧接となりすべりが生じて図25Bに示すように面方向への位置ずれが生じやすい。この位置ずれは接合不良につながる。
The
また、はんだバンプ3、7どうしの接合においては、通常、その接合面の酸化膜等を除去して両バンプ3、7のぬれ性を高めて電気抵抗の小さい良好な接合となるようにフラックスが用いられる。従来は、図20に示すように、例えば一方の半導体チップ1のはんだバンプ3を、トレー9内に収容されたフラックス8に浸漬させて、はんだバンプ3に直接フラックス8を付着させる方法が採られていた。しかし、この方法では図20に示すように、はんだバンプ3間でフラックス8がつながるブリッジが発生しやすく、この状態のまま図21に示すように他方の半導体チップ5と接合させてしまうと、溶融したはんだバンプ3、7がブリッジされたフラックス8を伝わって隣接するはんだバンプ3、7の方へ流れて、結果として、図22に示すように、はんだバンプのブリッジ12’が形成され、隣接するランド間で短絡してしまう接合不良が生じる。
Further, in joining the
さらに、はんだバンプ3を直接フラックス8に浸ける方法では、図23に示すように、各バンプ3へのフラックス付着量にばらつきが生じ、例えば図23において一番左のバンプ3には必要量のフラックス8が付かないかすれが生じ、そのまま接合してしまうと、図24において一番左側のバンプ3、7のように、接合不良(単に表面上が接しているだけで電気的には抵抗大)が生じる。
Further, in the method of immersing the
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、フラックスを介在させた突起電極どうしの接合を良好に行うことのできる半導体装置の接合方法及びこれに用いられるフラックス転写ピンを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device joining method capable of satisfactorily joining the protruding electrodes with the flux interposed therebetween, and a flux transfer pin used therein. There is to do.
本発明は前記課題を解決するため以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の半導体装置の接合方法は、フラックス転写ピンの先端部にフラックスを付与する工程と、その先端部を、半導体装置に形成された突起電極と接合対象物に形成された突起電極の少なくともどちらか一方の突起電極に突き当ててその突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写する工程と、くぼみが形成され且つフラックスが転写された一方の突起電極と、他方の突起電極とを圧接させた状態で加熱溶融させて接合させる工程と、を有する。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
That is, the semiconductor device bonding method of the present invention includes a step of applying a flux to the tip of the flux transfer pin, and the tip of the bump electrode formed on the semiconductor device and the bump electrode formed on the bonding target. A step of abutting at least one of the projecting electrodes to form a recess in the projecting electrode and transferring a flux to the recess; one projecting electrode in which the recess is formed and the flux is transferred; and the other projecting electrode And in a state of being in pressure contact with each other by heating and melting and joining.
すなわち、本発明では、フラックスを一旦、突起電極の平面サイズより小さい転写ピン先端部に付着させてから、その先端部を1対1で対応する個々の突起電極に突き当ててくぼみを形成すると共にそのくぼみ内にフラックスはぬれ性にて集められるように付着するので、突起電極自体をフラックスに直に浸ける従来例に比べて、突起電極間でフラックスがブリッジしにくくできる。この結果、後工程における突起電極の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極とつながってしまうことを防げ、突起電極どうしの短絡を防げる。 That is, in the present invention, the flux is once attached to the tip end portion of the transfer pin smaller than the planar size of the bump electrode, and then the tip portion is abutted with each corresponding bump electrode to form a recess. Since the flux adheres in the recess so as to be collected by wettability, the flux can hardly be bridged between the projecting electrodes as compared with the conventional example in which the projecting electrodes themselves are directly immersed in the flux. As a result, when the protruding electrodes are heated and melted in the subsequent process, the bridged flux is prevented from being connected to the adjacent protruding electrodes, and a short circuit between the protruding electrodes can be prevented.
半導体装置と接合対象物の少なくとも一方の突起電極に上記のようにフラックス転写が行われると、半導体装置と接合対象物とを互いの接合面(突起電極が形成された面)どうしを向き合わせて位置決めし、両者を近づけて互いの突起電極どうしを圧接させる。 When flux transfer is performed on at least one protruding electrode of the semiconductor device and the bonding target object as described above, the bonding surface (surface on which the protruding electrode is formed) of the semiconductor device and the bonding target object face each other. After positioning, the projecting electrodes are brought into pressure contact with each other.
上記転写ピンにてフラックス転写がなされた突起電極にはくぼみが形成されており、そのくぼみに他方の突起電極の先端部分が嵌まり込むようにして両突起電極は圧接される。すなわち、両突起電極は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極間の短絡や、接合不良を防げる。 A depression is formed in the protruding electrode to which the flux transfer has been performed by the transfer pin, and both protruding electrodes are pressed into contact with each other so that the tip portion of the other protruding electrode is fitted into the depression. That is, since both the protruding electrodes are not in pressure contact with each other on the spherical surfaces but are in contact with each other like fitting between the concave and the convex, it is possible to prevent positional deviation in the surface direction. As a result, it is possible to prevent short-circuiting between adjacent protruding electrodes due to the positional deviation in the surface direction and poor bonding.
両突起電極は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極は溶融し、さらにこのとき、一方の突起電極のくぼみに転写されたフラックスの活性作用により両突起電極の圧接面の酸化膜等の接合を阻害する異物が除去され両突起電極どうしがよくぬれて、電気抵抗が小さく良好な接合となる。以上のようにして、半導体装置と接合対象物とは突起電極を介して互いに電気的に接続される。 Both projecting electrodes are heated in the above-mentioned pressed state, both projecting electrodes are melted, and at this time, the oxide film on the contacting surface of both projecting electrodes by the active action of the flux transferred to the recess of one projecting electrode, etc. The foreign matter that obstructs the bonding is removed, the two protruding electrodes are wetted well, and the electric resistance is small and the bonding is excellent. As described above, the semiconductor device and the object to be joined are electrically connected to each other via the protruding electrodes.
また、本発明のフラックス転写は、半導体装置と接合対象物とを接合する突起電極に、先端部が突き当てられて突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写するためのフラックス転写ピンであって、先端部には、隣接する突起電極に対して同時に突き当てられる複数の角部が隣接する突起電極極間のピッチに合わせたピッチで形成されていることを特徴とする。 Further, the flux transfer of the present invention is a flux transfer pin for transferring the flux into the recesses by forming the recesses in the protrusion electrodes by abutting the tips of the protrusion electrodes that join the semiconductor device and the object to be bonded. The tip portion is formed with a plurality of corner portions that are simultaneously abutted against the adjacent protruding electrodes at a pitch that matches the pitch between the adjacent protruding electrode electrodes.
このような構成において例えば上記角部を1本の転写ピンにつき2つ形成した場合には、隣接する2つの突起電極に対して必要な転写ピンは1本でよく、突起電極の数と同じ数の転写ピンを有する構成に比べて、突起電極の数を同じとした場合には、転写ピンの本数を半分にでき、その転写ピンの製造コストを削減できる。 In such a configuration, for example, when two corners are formed per transfer pin, only one transfer pin is required for two adjacent protruding electrodes, which is the same as the number of protruding electrodes. When the number of protruding electrodes is the same as that of the configuration having the transfer pins, the number of transfer pins can be halved, and the manufacturing cost of the transfer pins can be reduced.
また、本発明のフラックス転写ピンは、半導体装置と接合対象物とを接合する突起電極に、先端部が突き当てられて突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写するためのフラックス転写ピンであって、先端部に通じ、フラックス供給源からのフラックスをその先端部に押し出すための中空孔が内部に形成されていることを特徴としている。 In addition, the flux transfer pin of the present invention is a flux transfer for transferring the flux into the depression as the tip is abutted against the projection electrode that joins the semiconductor device and the object to be joined. It is a pin and is characterized in that a hollow hole is formed inside to lead to the tip portion and to push the flux from the flux supply source to the tip portion.
このように、転写ピンの内部から先端部に強制的にフラックスを押し出すようにすれば、転写ピンの先端部をフラックスに浸けてその先端部にフラックスを付着させる場合に比べて、所望量のフラックスを安定して転写ピンの先端部に供給することができる。これにより、転写ピンから突起電極へのフラックス転写量のばらつきを抑えることができる。 Thus, if the flux is forcibly pushed out from the inside of the transfer pin to the tip, a desired amount of flux can be obtained as compared with the case where the tip of the transfer pin is immersed in the flux and the flux is attached to the tip. Can be stably supplied to the tip of the transfer pin. Thereby, variation in the amount of flux transferred from the transfer pin to the protruding electrode can be suppressed.
本発明によれば、半導体装置と接合対象物とを接合する突起電極に、転写ピンの先端部を突き当てて突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写するので、半導体装置と接合対象物の互いの突起電極が球面で圧接することを回避でき、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極間の短絡や、接合不良を防げる。また、フラックスは、突起電極に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極間の短絡を防げる。 According to the present invention, the tip of the transfer pin is abutted against the protruding electrode that joins the semiconductor device and the object to be bonded, and the depression is formed in the protruding electrode and the flux is transferred to the depression. It is possible to prevent the protruding electrodes of the object from being pressed against each other by a spherical surface, and to prevent positional displacement in the surface direction. As a result, it is possible to prevent short-circuiting between adjacent protruding electrodes due to the positional deviation in the surface direction and poor bonding. In addition, since the flux is applied to the protruding electrode by pin transfer, it is possible to prevent the occurrence of a bridge between adjacent protruding electrodes, and the molten protruding electrode is connected through the bridged flux. Prevents short circuit between protruding electrodes.
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment, A various deformation | transformation is possible based on the technical idea of this invention.
[第1の実施形態]
図1〜図5は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の接合方法を示す。以下に詳述する接合方法によって、図5に示すように半導体装置1は突起電極12を介して接合対象物5と接合される。半導体装置1としては、フリップチップ、CSP(Chip Size Package)、BGA(Ball Grid Array)などが挙げられる。接合対象物5は、フリップチップ、CSP、BGAなどの半導体装置、インターポーザ基板、その配線基板などである。
[First Embodiment]
1 to 5 show a semiconductor device bonding method according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the
先ず、図1に示すフラックス転写ピン(以下単に転写ピンとも称する)11の先端部にフラックス8を付与する。具体的には、トレー9内に入れられた液状またはペースト状のフラックス8に転写ピン11の先端部を浸けてその先端部にフラックス8を付着させる。
First, a
転写ピン11は複数本が転写ヘッド10に取り付けられている。個々の転写ピン11は、クッションシートなどの弾性部材を介して個々に独立して上下動自在に転写ヘッド10に取り付けられている。転写ピン11は例えば金属材料からなり、その先端部は円錐状を呈し先鋭となっている。あるいは、図19に示す転写ピン11’のように先端部がブレード状であってもよい。
A plurality of transfer pins 11 are attached to the
フラックス8はトレー9内で図示しないスキージにより厚さ(深さ)が均等になるように伸ばされ、転写ヘッド10がトレー9に対して近づくように下降することで、転写ピン11の先端部がフラックス8に浸かり、フラックス8はその先端部にぬれ上がり付着する。このとき、転写ピン11の先端部はトレー9の底面に当接され、各転写ピン11は弾性部材を介して個々が独立して上下動自在に転写ヘッド10に取り付けられているので、トレー9底面からの接触圧を均等に受ける。これにより、転写ピン11の長さにばらつきがあっても、各転写ピン11の先端部がフラックス8に浸かる深さを揃えることができ付着量のばらつきを抑えられる。
The
次に、転写ヘッド10を上昇させ転写ピン11の先端部をフラックス8から離脱させ、図2に示すように接合対象物5の上方へと移動させる。転写ピン11の先端部には粘性によりフラックス8が付着されている。
Next, the
接合対象物5の一面には、接合対象物5に形成された配線に接続された導体からなる複数のパッド6、6aが形成され、そのうちパッド6a上には突起電極7が形成されている。突起電極7は、例えばパッド6a上にはんだボールを搭載した後加熱溶融させて半球状にされたはんだバンプである。その他、突起電極7としては、例えばめっき法や印刷法で形成された金属バンプであってもよい。パッド6aのサイズ及び突起電極7の直径は例えば30μmほどである。
A plurality of
図2に示すように、フラックス8が付着された転写ピン11の先端部は、突起電極7に向き合わされる。転写ピン11間のピッチは突起電極7間のピッチに合わされており、個々の転写ピン11と突起電極7とは1対1で対応して向き合わされる。その状態で、転写ヘッド10が接合対象物5に近づく方向に下降して、各転写ピン11の各先端部を各突起電極7に対して同時に突き当てる。
As shown in FIG. 2, the tip end portion of the
これにより、突起電極7には図3に示すようにくぼみ7aが形成されると共に、そのくぼみ7aにフラックス8が転写される。接合対象物5はこれを支持する図示しないステージから加熱を受けており、この熱によって転写ピン11の先端部に付着していたフラックス8は突起電極7に突き当てられると流動性が増し、且つ重力の作用もあってくぼみ7aに移る。
As a result, a
以上のフラックス転写工程において、個々の転写ピン11は十分細く(パッド6a及び突起電極7の平面サイズより小さい)、隣接する転写ピン11間の距離は、隣接する突起電極7間の距離よりも大きい。すなわち、転写ピン11間の間隔が十分離れているため、転写ピン11間でフラックス8がブリッジを形成してつながることが生じにくく、よってその転写ピン11からフラックス8が転写される突起電極7間におけるフラックス8のブリッジも防げる。この結果、後述する突起電極7の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極7と接合することを防げ、突起電極7どうしの短絡を防げる。
In the above flux transfer process, each
以上のように、接合対象物5の突起電極7にフラックス転写が行われると、次に、図3に示すように半導体装置1と接合対象物5とを互いの接合面(パッド及び突起電極が形成された面)どうしを向き合わせて位置決めする。
As described above, when flux transfer is performed on the protruding
半導体装置1には、その集積回路形成面側に複数のパッド2が形成され、そのパッド2上に突起電極3が形成されている。突起電極3は、例えばパッド2上にはんだボールを搭載した後加熱溶融させて半球状にされたはんだバンプである。その他、突起電極3としては、例えばめっき法や印刷法で形成された金属バンプであってもよい。各突起電極3の平面サイズ(直径)は各突起電極7の平面サイズ(直径)とほぼ等しくされ、また突起電極3間のピッチも突起電極7間のピッチとほぼ等しくされる。
In the
例えば真空吸着具で保持された半導体装置1を、ステージ上に支持された接合対象物5に対して近づけて、互いの突起電極3、7どうしを圧接させる。この互いに圧接された突起電極3、7の拡大図を図4に示す。
For example, the
接合対象物5の突起電極7は上記転写ピン11によってくぼみ7aが形成されており、そのくぼみ7aに半導体装置1の突起電極3の半球状の面が嵌まり込むようにして両突起電極3、7は圧接される。すなわち、両突起電極3、7は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極3、7間の短絡や、接合不良を防げる。
The
両突起電極3、7は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極3、7は溶融し、さらにこのとき、突起電極7のくぼみ7aに転写されたフラックス8の活性作用により両突起電極3、7の圧接面の酸化膜が除去され両突起電極3、7どうしがよくぬれて、図5に示すように、電気抵抗が小さく良好な接合形態である略球状の一体な突起電極12となる。また、上述したように、フラックス8は個々の突起電極7に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極7間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極12間の短絡を防げる。以上のようにして、半導体装置1と接合対象物5とは突起電極12を介して互いに電気的に接続される。
Both projecting
なお、先端部にフラックス8を付着した転写ピン11を、半導体装置1側の突起電極3に対して突き当てて、その突起電極3にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックス8を転写するようにしてもよい。
The
[第2の実施形態]
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、上記第1の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図6〜図8は、第2の実施形態に係る半導体装置の接合方法を示す。 6 to 8 show a semiconductor device bonding method according to the second embodiment.
先ず、図6に示すフラックス転写ピン(以下単に転写ピンとも称する)21の先端部にフラックス8を付与する。具体的には、トレー9内に入れられた液状またはペースト状のフラックス8に転写ピン21の先端部を浸けてその先端部にフラックス8を付着させる。
First, the
転写ピン21は複数本が転写ヘッド10に取り付けられている。個々の転写ピン21は、クッションシートなどの弾性部材を介して個々に独立して上下動自在に転写ヘッド10に取り付けられている。
A plurality of transfer pins 21 are attached to the
転写ピン21は例えば金属材料からなり、その先端部には、円錐状またはブレード状に2つの角部22が形成されている。転写ピン21は、図7に示すように、隣接する2つの突起電極7に対して1本が対応するように配置されおり、1本の転写ピン21における2つの角部22間のピッチは、その転写ピン21が対応する隣接する突起電極7間のピッチに合わせて設定されている。
The
フラックス8はトレー9内で図示しないスキージにより厚さ(深さ)が均等になるように伸ばされ、転写ヘッド10がトレー9に対して近づくように下降することで、転写ピン21の角部22がフラックス8に浸かり、フラックス8はその角部22にぬれ上がり付着する。
The
次に、転写ヘッド10を上昇させ転写ピン21の角部22をフラックス8から離脱させ、図7に示すように接合対象物5の上方へと移動させる。転写ピン21の角部22には粘性によりフラックス8が付着されている。
Next, the
図7に示すように、フラックス8が付着された各々の角部22は、各々の突起電極7に対して1対1で対応して向き合わされる。その状態で、転写ヘッド10が接合対象物5に近づく方向に下降して、各転写ピン21の各角部22を各突起電極7に対して同時に突き当てる。
As shown in FIG. 7, each
これにより、突起電極7には図8に示すようにくぼみ7aが形成されると共に、そのくぼみ7aにフラックス8が転写される。接合対象物5はこれを支持する図示しないステージから加熱を受けており、この熱によって転写ピン21の角部22に付着していたフラックス8は突起電極7に突き当てられると流動性が増し、且つ重力の作用もあってくぼみ7aに移る。
As a result, a
本実施形態においても、トレー9内のフラックス8を一旦、突起電極7の平面サイズより小さい角部22に付着させてから、その角部22を1対1で対応する個々の突起電極7に突き当ててくぼみ7aを形成すると共にそのくぼみ7a内にフラックス8はぬれ性で集められるように付着するので、突起電極7自体をトレー9内のフラックス8に直に浸ける従来例に比べて、突起電極7間でフラックス8がブリッジしにくくできる。この結果、後工程における突起電極7の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極7とつながってしまうことを防げ、突起電極7どうしの短絡を防げる。
Also in this embodiment, the
以上のように、接合対象物5の突起電極7にフラックス転写が行われると、次に、図8に示すように半導体装置1と接合対象物5とを互いの接合面(パッド及び突起電極が形成された面)どうしを向き合わせて位置決めする。
As described above, when the flux transfer is performed on the protruding
以降は上記第1の実施形態と同様、例えば真空吸着具で保持された半導体装置1を、ステージ上に支持された接合対象物5に対して近づけて、互いの突起電極3、7どうしを圧接させる。この互いに圧接された突起電極3、7の拡大図を図4に示す。
Thereafter, as in the first embodiment, for example, the
接合対象物5の突起電極7は上記転写ピン21の角部22によってくぼみ7aが形成されており、そのくぼみ7aに半導体装置1の突起電極3の半球状の面が嵌まり込むようにして両突起電極3、7は圧接される。すなわち、両突起電極3、7は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極3、7間の短絡や、接合不良を防げる。
The
両突起電極3、7は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極3、7は溶融し、さらにこのとき、突起電極7のくぼみ7aに転写されたフラックス8の活性作用により両突起電極3、7の圧接面の酸化膜が除去され両突起電極3、7どうしがよくぬれて、図5に示すように、電気抵抗が小さく良好な接合形態である略球状の一体な突起電極12となる。また、上述したように、フラックス8は個々の突起電極7に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極7間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極12間の短絡を防げる。以上のようにして、半導体装置1と接合対象物5とは突起電極12を介して互いに電気的に接続される。
Both projecting
本実施形態によれば、隣接する2つの突起電極7に対して必要な転写ピン21は1本でよく、突起電極7の数と同じ数の転写ピン11を有する第1の実施形態に比べて、突起電極7の数を同じとした場合には、転写ピンの本数を半分にでき、その転写ピン21の製造コスト及び転写ピン21を転写ヘッド10に取り付ける工数を削減できる。
According to the present embodiment, only one
なお、1本の転写ピン21の先端部に形成する角部22の数は2つに限らず、3つ以上であってもよい。ただし、1本の転写ピン21に対する角部22の数があまり多くなると各角部22の高さ位置を揃えることが難しく、角部22間における高さ位置のばらつきにより、フラックス8への浸漬深さがばらついてフラックス付着量にばらつきが生じるおそれがある。
Note that the number of
[第3の実施形態]
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。なお、上記第1、第2の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said 1st, 2nd embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図9〜図11は、第3の実施形態に係る半導体装置の接合方法を示す。 9 to 11 illustrate a semiconductor device bonding method according to the third embodiment.
先ず、図9に示すフラックス転写ピン(以下単に転写ピンとも称する)31の先端部にフラックス8を付与する。具体的には、トレー9内に入れられた液状またはペースト状のフラックス8に転写ピン31の先端部を浸けてその先端部にフラックス8を付着させる。
First, the
転写ピン31は複数本が転写ヘッド10に取り付けられている。個々の転写ピン31は、クッションシートなどの弾性部材を介して個々に独立して上下動自在に転写ヘッド10に取り付けられている。
A plurality of transfer pins 31 are attached to the
転写ピン31は例えば金属材料からなる角柱状を呈し、その先端部には、エッジ状の2つの角部32が形成されている。転写ピン31は、図10に示すように、隣接する2つの突起電極7に対して1本が対応するように配置されおり、1本の転写ピン31における2つの角部32間のピッチは、その転写ピン31が対応する隣接する突起電極7間のピッチに合わせて設定されている。
The
フラックス8はトレー9内で図示しないスキージにより厚さ(深さ)が均等になるように伸ばされ、転写ヘッド10がトレー9に対して近づくように下降することで、転写ピン31の角部32がフラックス8に浸かり、フラックス8はその角部32にぬれ上がり付着する。
The
次に、転写ヘッド10を上昇させ転写ピン31の角部32をフラックス8から離脱させ、図10に示すように接合対象物5の上方へと移動させる。転写ピン31の角部32には粘性によりフラックス8が付着されている。
Next, the
図10に示すように、フラックス8が付着された各々の角部32は、各々の突起電極7に対して1対1で対応して向き合わされる。その状態で、転写ヘッド10が接合対象物5に近づく方向に下降して、各転写ピン31の各角部32を各突起電極7に対して同時に突き当てる。
As shown in FIG. 10, each
これにより、突起電極7には、図12に示すように隣接する突起電極7間で左右対称な形状のくぼみ7b、7cが形成されると共に、そのくぼみ7b、7cにフラックス8が転写される。接合対象物5はこれを支持する図示しないステージから加熱を受けており、この熱によって転写ピン31の角部32に付着していたフラックス8は突起電極7に突き当てられると流動性が増し、且つ重力の作用もあってくぼみ7b、7cに移る。
As a result, as shown in FIG. 12, in the protruding
本実施形態においても、トレー9内のフラックス8を一旦、突起電極7の平面サイズより小さい角部32に付着させてから、その角部32を1対1で対応する個々の突起電極7に突き当ててくぼみ7b、7cを形成すると共にそのくぼみ7b、7c内にフラックス8はぬれ性で集められるように付着するので、突起電極7自体をトレー9内のフラックス8に直に浸ける従来例に比べて、突起電極7間でフラックス8がブリッジしにくくできる。この結果、後工程における突起電極7の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極7とつながってしまうことを防げ、突起電極7どうしの短絡を防げる。
Also in this embodiment, the
以上のように、接合対象物5の突起電極7にフラックス転写が行われると、次に、図11に示すように半導体装置1と接合対象物5とを互いの接合面(パッド及び突起電極が形成された面)どうしを向き合わせて位置決めする。
As described above, when flux transfer is performed on the protruding
以降は上記第1の実施形態と同様、例えば真空吸着具で保持された半導体装置1を、ステージ上に支持された接合対象物5に対して近づけて、互いの突起電極3、7どうしを圧接させる。この互いに圧接された突起電極3、7の拡大図を図12に示す。
Thereafter, as in the first embodiment, for example, the
図12において左側の突起電極7には、図9に示す転写ピン31の左側の角部32によって、断面がL字に近い形状のくぼみ7bが形成され、右側の突起電極7には転写ピン31の右側の角部32によって、くぼみ7bを左右反転したようなくぼみ7cが形成される。したがって、半導体装置1における左側の突起電極3は、接合対象物5における左側の突起電極7に形成された壁部7dによって左方への位置ずれが規制され、半導体装置1における右側の突起電極3は、接合対象物5における右側の突起電極7に形成された壁部7eによって右方への位置ずれが規制されている。結果として、半導体装置1は左右方向への位置ずれが規制されている。この結果、その位置ずれに起因する隣接する突起電極3、7間の短絡や、接合不良を防げる。
In FIG. 12, the
両突起電極3、7は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極3、7は溶融し、さらにこのとき、突起電極7のくぼみ7b、7cに転写されたフラックス8の活性作用により両突起電極3、7の圧接面の酸化膜が除去され両突起電極3、7どうしがよくぬれて、図5に示すように、電気抵抗が小さく良好な接合形態である略球状の一体な突起電極12となる。また、上述したように、フラックス8は個々の突起電極7に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極7間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極12間の短絡を防げる。以上のようにして、半導体装置1と接合対象物5とは突起電極12を介して互いに電気的に接続される。
Both projecting
本実施形態においても第2の実施形態と同様、隣接する2つの突起電極7に対して必要な転写ピン31は1本でよく、突起電極7の数と同じ数の転写ピン11を有する第1の実施形態に比べて、突起電極7の数を同じとした場合には、転写ピンの本数を半分にでき、その転写ピン31の製造コスト及び転写ピン31を転写ヘッド10に取り付ける工数を削減できる。さらに、転写ピン31は角柱状であるのでその加工も簡単である。
In the present embodiment, similarly to the second embodiment, only one
[第4の実施形態]
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。なお、上記第1、第2、第3の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said 1st, 2nd, 3rd embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
図13に示すように、本実施形態に係る転写ピン41は、その根元部分(先鋭な先端部の反対側部分)が、フラックス供給源として機能するフラックス容器42と結合されている。転写ピン41の外形形状は上記第1の実施形態の転写ピン11と同じであるが、その内部には図17に示すように先端部41bに通じる中空孔41aが軸方向に沿って形成されパイプ状になっている。その中空孔41aは、フラックス容器42の内部と連通しており、そのフラックス容器42内に収容されたフラックス8を、例えば空気圧を利用して転写ピン41の中空孔41aに押し出し、フラックス8は中空孔41a内を先端部41bに向けて圧送され、先端部41bの開口から先端部41bの外側に押し出される。
As shown in FIG. 13, the
トレー内のフラックス8に転写ピンを浸けることでその先端部にフラックスを付与する方法では、フラックス8の液面レベルや転写ピンの長さ等のばらつきで転写ピン先端部がフラックス8内に浸かる深さがばらついてフラックス付着量が転写ピン間でばらつく心配がある。転写ピンへのフラックス付着量がばらつくと突起電極への転写量もばらつき、突起電極に対するフラックス付着量が多すぎて隣接する突起電極間でブリッジを生じさせたり、逆に少なすぎて十分な活性作用を得られず接合不良をまねくおそれがある。
In the method in which the transfer pin is immersed in the
これに対して、本実施形態のように転写ピン41の内部から先端部に強制的にフラックス8を押し出す方法では、各転写ピン41の各先端部へのフラックス供給量を均一に且つ安定させることができ、よって突起電極へのフラックス転写量のばらつきを抑えることができる。
In contrast, in the method of forcibly pushing the
また、本実施形態の方法によれば、重力に逆らう方向へのフラックス転写となる上側の半導体装置1の突起電極3に対しても安定して所望量のフラックス8を供給できる。先に突起電極3に転写ピン41を突き当ててくぼみ3a(図14)を形成してからそのくぼみ3aにフラックス8を供給するようにしてもよいし、くぼみ3aを形成しつつ同時にフラックス8を転写ピン41の先端部から押し出してフラックス供給を行うようにしてもよい。
In addition, according to the method of the present embodiment, a desired amount of
本実施形態においても、図15に示すように、半導体装置1の突起電極3に形成されたくぼみ3aに接合対象物5の突起電極7の半球状の面が嵌まり込むようにして両突起電極3、7は圧接される。すなわち、両突起電極3、7は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極3、7間の短絡や、接合不良を防げる。
Also in the present embodiment, as shown in FIG. 15, both protruding
また、この第4の実施形態と上記第2の実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、図18に示すように、先端部に2つの角部52が形成されると共に内部に、先端部に通じる中空孔51aが軸方向に沿って形成されパイプ状になっている転写ピン51が、図16に示すように、フラックス供給源として機能するフラックス容器42と結合されている。
Moreover, you may combine this 4th Embodiment and the said 2nd Embodiment. That is, as shown in FIG. 18, two
中空孔51aは、フラックス容器42の内部と連通しており、そのフラックス容器42内に収容されたフラックス8を、例えば空気圧を利用して転写ピン51の中空孔51aに押し出し、フラックス8は中空孔51a内を先端部に向けて圧送され、先端部の開口から先端部の外側に押し出され、角部52に付着する。
The
なお、フラックス8を押し出す手段としては、空気圧に限らず、油圧やピストンなどを用いてもよい。
The means for extruding the
1…半導体装置、3…突起電極、5…接合対象物、7…突起電極、7a…くぼみ、8…フラックス、11…フラックス転写ピン。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
フラックス転写ピンの先端部にフラックスを付与する工程と、
前記先端部を、前記半導体装置に形成された突起電極と前記接合対象物に形成された突起電極の少なくともどちらか一方の突起電極に突き当ててその突起電極にくぼみを形成すると共に前記くぼみに前記フラックスを転写する工程と、
前記くぼみが形成され且つ前記フラックスが転写された一方の突起電極と、他方の突起電極とを圧接させた状態で加熱溶融させて接合させる工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の接合方法。 A method for joining a semiconductor device in which a protruding electrode formed on each joint surface of a semiconductor device and an object to be joined is joined together,
Applying flux to the tip of the flux transfer pin;
The tip is abutted against at least one of the projecting electrode formed on the semiconductor device and the projecting electrode formed on the object to be joined to form a recess in the projecting electrode, and the recess has the A process of transferring the flux;
A step of heating and melting and bonding one protruding electrode formed with the depression and the flux transferred thereto, and the other protruding electrode; and
A method for bonding a semiconductor device, comprising:
前記複数の角部を前記複数の突起電極に対して同時に突き当てる
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の接合方法。 At the tip of the flux transfer pin, a plurality of corners are formed at a pitch that matches the pitch between adjacent protruding electrodes,
The semiconductor device bonding method according to claim 1, wherein the plurality of corner portions are simultaneously brought into contact with the plurality of protruding electrodes.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の接合方法。 The semiconductor device bonding method according to claim 1, wherein a flux from a flux supply source is pushed out to the tip portion through a hollow hole formed in the flux transfer pin and leading to the tip portion.
前記先端部には、隣接する前記突起電極に対して同時に突き当てられる複数の角部が前記隣接する突起電極極間のピッチに合わせたピッチで形成されている
ことを特徴とするフラックス転写ピン。 A flux transfer pin for transferring a flux to the depression as well as forming a depression in the protruding electrode by abutting a tip portion on a protruding electrode that joins a semiconductor device and an object to be joined,
A flux transfer pin, wherein a plurality of corners that are simultaneously abutted against the adjacent protruding electrodes are formed at the tip portion at a pitch that matches the pitch between the adjacent protruding electrode electrodes.
前記先端部に通じフラックス供給源からのフラックスを前記先端部に押し出すための中空孔が内部に形成されている
ことを特徴とするフラックス転写ピン。 A flux transfer pin for transferring a flux to the depression as well as forming a depression in the protruding electrode by abutting a tip portion on a protruding electrode that joins a semiconductor device and an object to be joined,
A flux transfer pin, characterized in that a hollow hole is formed in the tip portion to push the flux from a flux supply source to the tip portion.
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