JPH0642502B2 - 半導体装置の製造方法および装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、マイクロコンピュータ、ゲートアレイ、サー
マルヘッドドライバーICなどの多電極、狭ピッチのL
SIチップの実装に利用される半導体装置の製造方法お
よび装置に関するものである。
従来の技術 この種の半導体装置の製造方法に関する従来の技術を第
2図にもとづいて説明する。
まず第2図(a)に示すように、セラミック、ガラスなど
よりなる配線基板3を基台4に設置する。次に配線基板
3の導体配線2を有した面に、紫外線硬化性あるいは熱
硬化性などの接着樹脂1を塗布する。導体配線2は、C
r−Au,Al,ITO、厚膜Auペーストなどを利用
する。次に第2図(b)に示すようにAuなどよりなる突
起電極6を有したLSIチップ5を、突起電極6と導体
配線2が一致するように、配線基板3における接着樹脂
1が塗布された領域に設置する。次に第2図(c)に示す
ように、LSIチップ5より十分大きい寸法のガラスな
どの板状の加圧ツール11にてLSIチップ5を加圧す
る。このとき、導体配線2の上の接着樹脂1は周囲に押
し出され、LSIチップ5の突起電極6と導体配線2は
接触する。この状態で接着樹脂1を硬化し、LSIチッ
プ5の配線基板3への固着と、LSIチップ5の突起電
極6と導体配線2との電気的接続を同時に行うものであ
る。
接着樹脂1の硬化は、配線基板3および基台4が透明な
材質の場合は、基台4側から紫外線を照射することによ
り行う。配線基板3および基台4が不透明な材質の場合
は、加圧ツール11にガラスなどの透明な材質のものを用
い、加圧ツール11側から紫外線を照射して、まず接着樹
脂1におけるLSIチップ5の周囲にはみ出た部分の硬
化を行い、後に加熱硬化あるいは常温硬化により接着樹
脂1全面の硬化を行う。
発明が解決しようとする課題 前述した従来の技術では、加圧ツール11の剛性がLSI
チップ5の大きさや加圧力に比べ不充分な場合に、LS
Iチップ5の加圧時に加圧ツール11に第2図(c)に示す
ごとく凸方向のたわみが生じ、固着後のLSIチップ5
も第2図(d)に示すような凸方向の変形が生じる。この
とき、LSIチップ5の変形は弾性変形であるため、常
に復元力が作用する。しかしLSIチップ5の変形が凸
変形であるため、LSIチップ5の端に近い突起電極6
ほど、導体配線2から引き離される方向の復元力が強く
働き、高温時や吸湿時の接着樹脂1の強度の低下時に容
易に剥離し、信頼性が低いという第1の問題点がある。
また、加圧ツール11が第2図(e)に示すように加圧ツー
ル11の支持台12に固定された構造の場合は、配線基板3
の厚みむらなどにより、配線基板3におけるLSIチッ
プ5が固着される面の傾きがLSIチップの突起電極6
の高さよりも大きくなると、突起電極6だけでは傾きを
吸収しきれなくなる。このため、第2図(f)に示すよう
に、突起電極6と導体配線2とが接触しないままLSI
チップ5が配線基板3へ固着され、電気的接続がとれな
いという第2の問題点が生じる。このため、配線基板3
ごとに平行度の調整が必要となり、生産性が低くなる。
また、電気的接続がとれた場合でも、第2図(g)に示す
ようにLSIチップ5に凸状のひずみを生じ、結果とし
て前述の第1の問題点が生じる。
そこで本発明はこのような問題点を解決し、LSIチッ
プなどの半導体素子の突起電極と導体配線との剥離を防
止できるようにし、かつ基板と半導体素子とが互いに傾
いた場合であっても確実に電気的接続をとれるようにす
ることを目的とする。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明の方法は、導体配線を有
する絶縁性基板上に、接着樹脂層を介して突起電極を有
する半導体素子を電気的に接続を行うに際し、前記半導
体素子の上面に、弾性体を介在させて前記半導体素子の
大きさや加圧力に比べて充分な剛性を有した加圧ツール
で前記半導体素子を凹方向に変形を生じるように加圧し
ながら前記接着樹脂層を硬化させて絶縁性基板へ固着す
る。
本発明にもとづく第1の装置は、半導体素子を加圧する
ための加圧ツールを有し、この加圧ツールは半導体素子
の大きさや加圧力に比べて充分な剛性を有し、前記半導
体素子と加圧ツールの加圧面との間に弾性体が介在され
た構成としたものである。
本発明にもとづく第2の装置は、半導体素子を加圧する
ための加圧ツールを有し、この加圧ツールが、半導体素
子の大きさや加圧力に比べて充分な剛性を有するととも
に、弾性体を介してこの加圧ツールの支持台に固着され
ている構成としたものである。
作用 上記本発明の方法によると、加圧ツールのたわみによる
半導体素子の凸変形を防止できかつ弾性体の圧縮応力に
より半導体素子をわずかな凹変形を生じた状態で絶縁性
基板に固着できる。これにより、半導体素子の外周部に
設けられた突起電極には常に絶縁性基板に押しつけられ
る復元力が働くため、高温度や吸湿時に接着樹脂の強度
が低下しても突起電極と導体配線の接続不良が発生する
ことなく高い信頼性を得られる。
また、弾性体を介して半導体素子を加圧することによ
り、加圧ツールと半導体素子との間にゴミのかみ込みや
半導体素子の面に影響を受けずに半導体素子を加圧でき
る。
上記第1の装置によると、加圧ツールは充分な剛性を有
し、かつ半導体素子と加圧ツールの加圧面との間に弾性
体を介在させたため、半導体素子を容易に絶縁性基板と
平行な状態にしたり、あるいは凹方向に変形を与えるこ
とが可能である。
上記第2の装置によると、加圧ツールを弾性体を介して
支持台へ固着したことにより、配線基板の厚みむらなど
による、加圧ツールと配線基板との平行度の狂いが、弾
性体により吸収される。したがって、半導体素子は配線
基板に平行に加圧され、傾きにもとづく電気的接続不良
やひずみを生じることがなくなる。かつ、これにより、
半導体素子を絶縁性基板と平行な状態にしたり、あるい
は凹方向に変形させることを補助する。
実施例 本発明の一実施例を第1図にもとづいて説明する。
まず第1図(a)に示すように、セラミック、ガラスなど
よりなる配線基板3を基台4に設置する。配線基板3の
厚みは0.1〜3.0mm程度である。次に、配線基板3の導体
配線2を有した面に、紫外線硬化性あるいは熱硬化性な
どの接着樹脂を塗布する。導体配線2はCr−Au,
Al,ITO、厚膜Auペーストなどが利用され、その
厚みは0.1〜35μm程度である。また接続樹脂1は、エ
ポキシ、シリコン、アクリルなどが利用される。接着樹
脂1の塗布方法は、ディスペンサ法、印刷法などを用い
る。基台4は、ステンレス、鉄などの金属、あるいは石
英などのガラスを用いる。
次に第1図(b)に示すように、突起電極6を有した半導
体素子としてのLSIチップ5を、突起電極6と導体配
線2が一致するように配線基板3に設置する。突起電極
6は、Au,Cu,Al、半田などで形成され、その厚
みは1〜30μm程度である。次に第1図(c)に示すよう
に、LSIチップ5の大きさと同等以上の大きさの加圧
面と、厚みとを有する加圧ツール7を弾性体9を介して
支持台10に固着し、かつ、この加圧ツール7とLSIチ
ップ5との間に弾性体8を介在させた状態で、この加圧
ツール7でLSIチップ5を加圧し、その状態で接着樹
脂1を硬化する。LSIチップ5の加圧時に、導体配線
2上にあった接着樹脂1は周囲に押し出され、突起電極
6と導体配線2は電気的に接触する。加圧力は1突起電
極当り5〜150g程度である。
接着樹脂1の硬化は、紫外線硬化の場合は、基台4およ
び配線基板3にガラスなどの透明なものを用い、かつ基
台4側から紫外線を照射することにより、容易に硬化す
ることができる。基台4、配線基板3が不透明な材質の
場合は、加圧ツール7の横から紫外線を照射して、まず
接着樹脂1におけるLSIチップ5の周囲にはみ出た部
分の硬化を行い、後に加熱硬化あるいは常温硬化により
接着樹脂1の全面の硬化を行う。また熱硬化のみの場合
は、加圧ツール7に加熱機構を有することにより硬化す
る。
加圧ツール7およびその支持台10は、基台4と同様に、
ステンレス、鉄などの金属あるいは石英などのガラスを
用いる。加圧ツール7と支持台10との間の弾性体9およ
び加圧ツール7とLSIチップ5との間の弾性体8には
アクリル、シリコンなどのゴムを用い、その厚みは0.05
〜0.5mmである。
このとき、加圧ツール7は、LSIチップ5を加圧する
際に受ける応力に対し充分な剛性を持つため、LSIチ
ップ5を凸方向に変形させるようなたわみを生じない。
かつ、加圧ツール7とLSIチップ5との間に介在した
弾性体8が、加圧の際に生じる弾性体8自身の圧縮応力
により、LSIチップ5をわずかに凹方向に変形させ
る。また、第1図(e)に示すように、加圧ツール7を支
持台10へ固着するのに用いた弾性体9により、配線基板
3の厚みむらなどによる加圧ツール7と配線基板3との
平行度に狂いが生じた場合でも、これを吸収できる。こ
のため、LSIチップ5を配線基板3に対し平行に加圧
することが可能となって、加圧ツール7と配線基板3と
の平行度の狂いによる突起電極6と導体配線2との電気
的接続不良やLSIチップ5におけるひずみの発生が防
止される。しかも、加圧ツール7と弾性体8とがLSI
チップ5にわずかな凹変形を与えるのを補助する。
接着樹脂1の硬化後、第1図(d)に示すように加圧ツー
ル7を取り除けば、LSIチップ5は配線基板3にやや
凹方向に変形した状態で固着されるとともに、LSIチ
ップ5の突起電極6と導体配線2とが電気的に接続され
る。
発明の効果 以上述べたように本発明の方法によると、加圧ツールの
たわみによる半導体素子の凸変形を防止できかつ弾性体
の圧縮応力により半導体素子をわずかな凹変形を生じた
状態で絶縁性基板に固着できる。これにより、半導体素
子の外周部に設けられた突起電極には常に絶縁性基板に
押しつけられる復元力が働くため、高温度や吸湿時に接
着樹脂の強度が低下しても突起電極と導体配線の接続不
良が発生することなく高い信頼性を得られる。
また、弾性体を介して半導体素子を加圧することによ
り、加圧ツールと半導体素子との間にゴミのかみ込みや
半導体素子の面に影響を受けずに半導体素子を加圧でき
る。
本発明の第1の装置によると、加圧ツールは充分な剛性
を有し、かつ半導体素子と加圧ツールの加圧面との間に
弾性体を介在させたため、加圧ツールのたわみによる半
導体素子の凸変形を防止でき、かつ弾性体の圧縮応力に
より半導体素子をわずかな凹変形を生じた状態で配線基
板に固着できる。また、弾性体を介して半導体素子を加
圧することにより、加圧ツールと半導体素子との間のゴ
ミのかみ込みや半導体素子の面の凹凸に影響を受けずに
半導体素子を加圧できる。
本発明の第2の装置によると、加圧ツールを弾性体を介
して支持台へ固着したため、配線基板の厚みむらなどに
よる加圧ツールと配線基板との平行度の狂いを吸収でき
る。このため、半導体素子を配線基板に平行に加圧する
ために従来は必要であった配線基板ごとの平行度の調整
が不要になり、高い生産性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例の工程を示した断面
図、第1図(e)は本発明にもとづく傾き吸収状態を表わ
した断面図、第2図(a)〜(d)は従来の技術における工程
別の断面図、第2図(e)〜(g)は従来の技術における平行
度の狂いによる接触不良の状態および半導体素子のひず
みの状態を表わした断面図である。 1…接着樹脂、2…導体配線、3…配線基板、5…LS
Iチップ(半導体素子)、6…突出電極、7…加圧ツー
ル、8,9…弾性体、10……支持台。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 英夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 畑田 賢造 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−262430(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体配線を有する絶縁性基板上に、接着樹
    脂層を介して突起電極を有する半導体素子を電気的に接
    続を行うに際し、前記半導体素子の上面に、弾性体を介
    在させて前記半導体素子の大きさや加圧力に比べて充分
    な剛性を有した加圧ツールで前記半導体素子を凹方向に
    変形を生じるように加圧しながら前記接着樹脂層を硬化
    させて絶縁性基板へ固着する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】半導体素子を加圧するための加圧ツールを
    有し、この加圧ツールは半導体素子の大きさや加圧力に
    比べて充分な剛性を有し、前記半導体素子と加圧ツール
    の加圧面との間に弾性体が介在された請求項1記載の方
    法を実施するための半導体装置の製造装置。
  3. 【請求項3】半導体素子を加圧するための加圧ツールを
    有し、この加圧ツールが、半導体素子の大きさや加圧力
    に比べて充分な剛性を有するとともに、弾性体を介して
    この加圧ツールの支持台に固着されている請求項1記載
    の方法を実施するための半導体装置の製造装置。
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