JP2001358163A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
流出防止と製品の信頼性向上を図る。 【解決手段】 リフローによってCSP本体7aのテー
プ基板2に複数の半田ボール3を設け、その後、半田ボ
ール3のうちテープ基板2に接合していない未接合半田
ボール3bを移動させることが可能な移動力を付与する
とともに半田より柔らかい材料からなる導電性の弾性シ
ート部材9を用い、弾性シート部材9をそれぞれの半田
ボール3に接触させて前記移動力を付与して未接合半田
ボール3bを除去することにより、ボール電極未接合に
よる不良品の後工程への流出を防止できる。
Description
技術に関し、特に外部端子としてボール電極が設けられ
る半導体装置における未接合のボール電極のスクリーニ
ングに適用して有効な技術に関する。
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。
を有する半導体装置において、外部端子として半田など
からなるボール電極(半田ボール)が設けられ、かつ半
導体チップを支持するチップ支持基板(例えば、テープ
基板など)を備えたものの一例として、CSP(Chip S
ize Package)と呼ばれるチップサイズもしくは半導体チ
ップより僅かに大きい程度の小形の半導体パッケージが
知られている。
チップ(ペレット)をテープ基板にマウントするぺ付け
工程、半導体チップの表面電極とテープ基板の接続端子
とを接続するワイヤボンディング工程、半導体チップを
樹脂封止するモールド工程、外部端子である半田ボール
をテープ基板の所定箇所に整列させて配置するボール付
け工程、半田ボールをテープ基板のバンプランドに接続
するリフロー工程、多数個取り基板を個片に切断するテ
ープカット工程などである。
れた種々のCSPについては、例えば、株式会社プレス
ジャーナル1998年7月27日発行、「月刊Semi
conductor World 1998年増刊
号、'99半導体組立・検査技術」、25〜52頁に記載
されている。
術のCSPの組み立てにおいては、リフロー工程で半田
ボールをテープ基板のバンプランドに接続する際に、バ
ンプランドと半田ボールとの間に異物が入り込んでいる
と、半田とバンプランドとの合金層形成が阻害され、そ
の結果、このような半田ボールは、バンプランドに未接
合状態となる。
と、後工程の途中で半田ボールが欠落して、その結果、
半田ボール未接合による不良が後工程で発見されること
が問題となる。
後工程に流出すると、後工程での作業効率が低下するこ
とが問題となる。
客先に流出する場合があり、その結果、製品の信頼性が
低下することが問題となる。
不良品の後工程への流出防止と製品の信頼性向上を図る
半導体装置の製造方法を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
は、半導体チップを有した半導体装置本体に複数のボー
ル電極を設ける工程と、前記ボール電極のうち前記半導
体装置本体に接合していない未接合のボール電極を移動
させることが可能な移動力を付与する移動力付与手段を
用い、前記移動力付与手段によって前記ボール電極に前
記移動力を付与して前記未接合のボール電極を除去する
工程とを有し、前記移動力付与手段によって前記未接合
のボール電極をスクリーニングするものである。
不良品を自工程で収束させることができ、その結果、ボ
ール電極未接合による不良品の後工程への流出を防止す
ることができる。
工程への流出を防止できるため、ボール電極が後工程の
途中で欠落することが無くなり、その結果、ボール電極
未接合による不良品の客先への流出を防止できる。した
がって、製品の信頼性を向上できる。
は、半導体チップを有した半導体装置本体のチップ支持
基板に複数の半田ボールを配置する工程と、リフローに
よって前記半導体装置本体の前記チップ支持基板に複数
の前記半田ボールを設ける工程と、前記半田ボールのう
ち前記チップ支持基板に接合していない未接合の半田ボ
ールを移動させることが可能な移動力を付与するととも
に半田より柔らかい材料からなる移動力付与手段である
導電性の弾性シート部材を用い、前記リフロー後、前記
弾性シート部材をそれぞれの前記半田ボールに接触させ
て前記移動力を付与して前記未接合の半田ボールを除去
する工程とを有し、前記リフロー後、前記弾性シート部
材によって前記未接合の半田ボールを除去するスクリー
ニング工程を有するものである。
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一の機能を有する部材には同
一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
装置の製造方法の一例を示す製造プロセスフロー図と各
工程に対応する断面図、図2は図1に示す半導体装置の
製造方法によって組み立てられる半導体装置の一例であ
るCSPの構造を示す断面図、図3は図1に示す半導体
装置の製造方法におけるスクリーニング工程でのスクリ
ーニング方法の一例を示す図であり、(a)はスクリー
ニング時の全体斜視図、(b),(c),(d)は(a)の
A部の状態を拡大して示す側面図、図4は図3に示す弾
性シート部材の構造の一例を示す斜視図、図5は図4に
示す弾性シート部材を用いたスクリーニング状態の一例
を示す側面図である。
外部端子としてボール電極である半田ボール3が設けら
れる構造の半導体装置の組み立てに関するものであり、
半導体装置本体のチップ支持基板にリフローによって接
合させようとした半田ボール3のうち、チップ支持基板
のバンプランド2gと半田ボール3との間に異物などが
介在して未接合となった半田ボール3(以降、この半田
ボール3を未接合半田ボール3bと呼ぶ)を、リフロー
後のスクリーニング工程(図1に示すステップS8)で
除去するものであり、本実施の形態の半導体装置は、前
記スクリーニング工程における半田ボール3のスクリー
ニングが行われて組み立てられたものである。
設けられる半導体装置の一例として、図2に示すよう
に、チップサイズもしくは半導体チップ1より僅かに大
きい程度の小形の半導体パッケージであるCSP7を取
り上げて説明する。
説明すると、主面1bに半導体集積回路が形成された半
導体チップ1を支持するチップ支持基板であるテープ基
板2と、半導体チップ1の表面電極であるパッド1aと
これに対応するテープ基板2の接続端子2cとを接続す
るボンディング用のワイヤ4と、テープ基板2のチップ
支持面2aと反対側の面(以降、この面を裏面2bとい
う)に外部端子としてエリアアレイ配置で設けられた複
数の半田ボール3と、テープ基板2と半導体チップ1と
の間に配置されたダイボンド材5と、半導体チップ1お
よびワイヤ4を樹脂封止して形成された封止部6とから
なる。
ミドなどからなるテープ基材2f上に銅箔材などによっ
て形成されたバンプランド2gや配線リード2eおよび
接続端子2cが設けられており、そのうち接続端子2c
はワイヤ4との接続用に露出し、バンプランド2gや配
線リード2eは絶縁膜であるレジスト膜2dによって覆
われている。
定しているダイボンド材5は、例えば、絶縁性の接着層
であるが、導電性のペースト材などを用いてもよい。
パッド1aは、ワイヤ4を介してテープ基板2のチップ
支持面2aに形成された接続端子2cと接続され、さら
に、テープ基板2において、この接続端子2cと、外部
端子である半田ボール3が搭載されたバンプランド2g
とが配線リード2eによって接続されている。
ンによって形成されるとともに、ダイボンド材5によっ
てテープ基板2のチップ支持面2aに固定されている。
は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂などである。
る。
法を、図1に示す製造プロセスフロー図にしたがって説
明する。
板2が繋がって形成された図3に示す多連のテープ状の
多数個取り基板8を用いて個々のCSP7を製造する場
合を説明する。
形成された半導体チップ1を準備し、さらに、半導体チ
ップ1を支持可能なチップ支持面2aを個々に備えた複
数のテープ基板2が形成された多連のテープ状の多数個
取り基板8を準備する。
のほぼ中央部にダイボンド材5を塗布してチップ固定用
の接着層を形成し、その後、図1のステップS1に示す
ぺ付け(ダイボンディングあるいはチップマウントとも
いう)を行う。
プ1を載置し、加熱などを行って、ダイボンド材5と半
導体チップ1の裏面1cとを接合する。
これに対応するテープ基板2に形成された接続端子2c
とをボンディング用のワイヤ4を用いたワイヤボンディ
ングによって接続する(ステップS2)。
S3に示すモールドによる樹脂封止を行って封止部6を
形成する。
シ系の熱硬化性のモールド樹脂などを用い、トランスフ
ァモールドによって樹脂封止を行う。
品番号などのマーク12を付す(ステップS4)。
体(半導体装置本体)7aのテープ基板2に複数の半田
ボール3を配置する。
2の裏面2bを上方に向け、そこに、半田ボール3を供
給して、ステップS5に示すボール付けを行う。
貫通孔が形成されたマスク部材などを用いて複数の半田
ボール3をテープ基板2の裏面2b上の所定箇所に整列
させて配置する。
塗布し、このフラックスによって半田ボール3を仮固定
する(転写する)。ここで、フラックスは、半田の酸化
皮膜を除去するとともに、再酸化を防止して表面の清浄
度を保つものである。
複数の半田ボール3を設けるステップS6に示すリフロ
ーを行う。
ックスによって仮固定された多連のテープ状の多数個取
り基板8を図示しないリフロー炉などに通し、これによ
って、半田を溶融して半田ボール3とバンプランド2g
とを接続する。
れた各半田ボール3を洗浄し、これによって、半田ボー
ル3の表面に付いたフラックスを取り除く(ステップS
7)。
方法では、ボール電極である半田ボール3のスクリーニ
ングを行う(ステップS8)。
ステップS7のフラックス洗浄工程とを終えた多数個取
り基板8上のCSP本体7aに設けられた半田ボール3
のうち、テープ基板2のバンプランド2gに接合してい
ない未接合半田ボール3b(未接合のボール電極)をス
クリーニングによって取り除くものである。
ーによる半田接続を行う際に、テープ基板2のバンプラ
ンド2gと半田ボール3との間に異物などが入り込んで
いると、半田とバンプランド2gとの合金層形成が阻害
され、その結果、正常に接合されずに未接合状態(この
状態は、見かけ上ではバンプランド2g上に配置されて
いるが、極小さな荷重によって動く程度に配置された状
態のこと)となってしまった半田ボール3のことであ
る。
おいて、本実施の形態では、まず、未接合半田ボール3
bを移動させることが可能な移動力を付与するととも
に、半田より柔らかい材料からなる移動力付与手段であ
る導電性の弾性シート部材9を準備する。
ートなどであり、その厚さは、2〜3mm程度のもので
ある。
かい材質の部材によって形成されていることが望まし
く、これにより、図5に示すような良品半田ボール(良
品のボール電極)3aに与える外傷を低減できる。
材によって形成されていることが望ましく、これによ
り、半田ボール3における帯電を防止できる。
に、図4に示すような複数のスリット9bが形成されて
いることが望ましく、これにより、未接合半田ボール3
bと良品半田ボール3aとにほぼ均等に荷重(移動力)
を付与できる。
示すように、弾性シート部材9を多数個取り基板8に対
してほぼ平行に移動(スライド)させ、これによって、
テープ基板2の裏面2bに設けられた全ての半田ボール
3に弾性シート部材9を接触(干渉)させて横からの剪
断力(移動力)を与えることができるように、スクレー
パ方式を用いることが望ましい。
弾性シート部材9を半田ボール3の横に配置し、続い
て、図3(c)に示すように、弾性シート部材9をスラ
イドさせることにより、弾性シート部材9が半田ボール
3に接触して撓み9aが形成され、これにより、半田ボ
ール3に移動力を付与する。
(d)に示すように、未接合半田ボール3bであれば、
弾性シート部材9の撓み9aの作用によってテープ基板
2上で移動し、この移動により、未接合半田ボール3b
を除去できる(欠落させることができる)。
が、リフローによってテープ基板2のバンプランド2g
に適切に取り付けられた(接合した)図5に示すような
良品半田ボール3a(良品のボール電極)であれば、半
田接合による接続強度が高いため、図3(c)に示す弾
性シート部材9の撓み9aが作用してもテープ基板2上
で移動することはなく、したがって、除去されることは
ない。
クリーニング工程において、未接合半田ボール3bのみ
を除去することができる。
方式による弾性シート部材9の移動については、作業者
が、案内治具などを用いて手動で行ってもよく、あるい
は、スクレーパ方式の機構を備えたボール電極スクリー
ニング用の専用装置などを用いて自動で行ってもよい。
多数個取り基板8においてそれぞれのCSP領域を切断
して個々のCSP7に切断分離するテープカット(ステ
ップS9)を行う。
示すようなCSP7を製造することができる。
製造方法によれば、以下のような作用効果が得られる。
手段)によって半田ボール3に移動力を付与して未接合
半田ボール3b(未接合のボール電極)を除去すること
により、半田ボール未接合による不良品を自工程(スク
リーニングを含む半田ボール取り付け工程)で収束させ
ることができ、その結果、半田ボール未接合による不良
品の後工程への流出を防止することができる。
後工程への流出を防止できるため、半田ボール3が後工
程の途中で欠落することが無くなり、その結果、半田ボ
ール未接合による不良品の客先への流出を防止できる。
したがって、製品(CSP7)の信頼性を向上できる。
工程への流出を防止できるため、前記同様、半田ボール
3が後工程の途中で欠落することが無くなり、その結
果、後工程での半田ボール欠落による作業効率の低下を
阻止することができる。
造工程の作業効率の向上を図ることができる。
することにより、半田ボール3における帯電を防止する
ことができ、これによって、CSP7(製品)の静電破
壊の発生を防ぐことができる。
い弾性シート部材9とすることにより、半田ボール3に
外傷が形成されるのを防ぐことができる。これにより、
CSP7の品質低下を防ぐことができる。
手段が弾性シート部材9である際に、この弾性シート部
材9の先端に複数のスリット9bを形成することによ
り、未接合半田ボール3b(未接合のボール電極)と良
品半田ボール3a(良品のボール電極)とに均等に荷重
を加えることができる。
除去することができ、これにより、スクリーニング精度
を高めることができる。
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。
手段として弾性シート部材9を用いた場合を説明した
が、前記移動力付与手段は、図6、図7および図8に示
す変形例のものなどであってもよい。
は、回転自在なローラ10であり、図6(a),(b)に
示すように、ローラ10を回転させて半田ボール3に接
触させて移動力を半田ボール3に付与してスクリーニン
グを行うものである。
かつ導電性の部材によって形成されていることが望まし
い。
してローラ10を用いることにより、ローラ10は半田
ボール3との接触箇所が周囲全面に亘るため、弾性シー
ト部材9と比較して移動力付与手段としての長寿命化を
図ることができる。
ル3に対して移動力を横からだけでなく、ローラ10の
潰れ10aによって斜め上方から付与できるため、半田
ボール3との接触箇所が摩耗しても半田ボール3への押
し付け力を低下させることなくスクリーニングを行うこ
とができる。
防止できる。
は、半田ボール3に非接触方式で移動力を付与するボー
ル吸引手段11の場合であり、テープ基板2の裏面2b
と対向する箇所に配置したボール吸引手段11によって
吸引力による移動力を半田ボール3に付与して、未接合
半田ボール3bのみを吸引離脱させてスクリーニングす
るものである。
段は、ボール吸引手段11と同様に、半田ボール3に非
接触方式で移動力を付与する半導体装置本体(CSP本
体7a)の表裏反転手段であり、スクリーニング時に、
CSP本体7aの表裏を反転させてCSP本体7aにお
けるテープ基板2の裏面2bを下方に向けることによ
り、引力による移動力を半田ボール3に付与して未接合
半田ボール3bのみを自然落下させてスクリーニングす
るものである。
示すボール吸引手段11または図8に示す半導体装置本
体の表裏反転手段を用いることにより、非接触方式でス
クリーニングを行うことが可能になり、したがって、良
品半田ボール3a(良品のボール電極)に対してのスク
リーニングの影響を最小限に留めることができる。
ボール3aの変形を防ぐことができる。
式の移動力付与手段として弾性シート部材9を用いた場
合を説明したが、スクレーパ方式の他の移動力付与手段
として、導電性を有した比較的柔らかい材料によって形
成された部材であれば、刷毛やブラシなどの形状の部材
であってもよい。
半田ボール3の場合について説明したが、前記ボール電
極は、例えば、金や銅などのボール電極であってもよ
い。
(CSP7)に用いられるチップ支持基板がポリイミド
テープなどからなる薄膜のテープ基板2の場合を説明し
たが、前記チップ支持基板は、ガラス入りエポキシ樹脂
などによって形成された基板であってもよい。
基板2を有した多連のテープ状の多数個取り基板8から
個々の半導体装置(CSP7)を製造する場合について
説明したが、前記多連のテープ状の多数個取り基板8は
必ずしも使用しなくてもよく、予めCSP7の1個分に
切断分離されたテープ基板2を準備して、このテープ基
板2を用い、かつボール電極のスクリーニングを行って
CSP7を製造してもよい。
がCSP7の場合について説明したが、前記半導体装置
は、外部端子としてボール電極を有した半導体装置であ
れば、CSP7以外のBGA(Ball Grid Array)や、半
導体ウェハ状態で再配線を形成してボール電極が設けら
れた後にダイシングされて製造されたウェハレベルパッ
ケージなどの半導体装置であってもよい。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
極に移動力を付与して未接合のボール電極を除去するこ
とにより、ボール電極未接合による不良品を自工程で収
束させることができ、その結果、ボール電極未接合によ
る不良品の後工程への流出を防止することができる。
後工程の途中で欠落することが無くなり、その結果、ボ
ール電極未接合による不良品の客先への流出を防止で
き、したがって、製品の信頼性を向上できる。
後工程の途中で欠落することが無くなり、その結果、後
工程でのボール電極欠落による作業効率の低下を阻止す
ることができる。したがって、半導体装置の製造工程の
作業効率の向上を図ることができる。
い弾性シート部材とすることにより、ボール電極である
半田ボールに外傷が形成されるのを防ぐことができる。
これにより、製品の品質低下を防ぐことができる。
である際に、この弾性シート部材に複数のスリットを形
成することにより、未接合のボール電極と良品のボール
電極とに均等に荷重を加えることができ、その結果、ス
クリーニング精度を高めることができる。
手段を用いたり、もしくは、半導体装置本体の表裏反転
手段を行うことにより、非接触方式でスクリーニングを
行うことが可能になり、したがって、スクリーニングに
よる良品のボール電極の変形を防ぐことができる。
方法の一例を示す製造プロセスフロー図と各工程に対応
する断面図である。
立てられる半導体装置の一例であるCSPの構造を示す
断面図である。
装置の製造方法におけるスクリーニング工程でのスクリ
ーニング方法の一例を示す図であり、(a)はスクリー
ニング時の全体斜視図、(b),(c),(d)は(a)の
A部の状態を拡大して示す側面図である。
斜視図である。
ング状態の一例を示す側面図である。
性シート部材)に対する変形例であるローラを用いた際
のスクリーニング状態を示す側面図である。
に対する変形例であるボール吸引手段を用いた際のスク
リーニング状態を示す側面図である。
に対する変形例である半導体装置本体の表裏反転手段を
用いた際のスクリーニング状態を示す側面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 外部端子として複数のボール電極が設け
られる半導体装置の製造方法であって、 半導体チップを有した半導体装置本体に複数の前記ボー
ル電極を設ける工程と、 前記ボール電極のうち前記半導体装置本体に接合してい
ない未接合のボール電極を移動させることが可能な移動
力を付与する移動力付与手段を用い、前記移動力付与手
段によって前記ボール電極に前記移動力を付与して前記
未接合のボール電極を除去する工程とを有し、 前記移動力付与手段によって前記未接合のボール電極を
スクリーニングすることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項2】 外部端子としてボール電極である複数の
半田ボールが設けられる半導体装置の製造方法であっ
て、 半導体チップを有した半導体装置本体に複数の前記半田
ボールを設ける工程と、 前記半田ボールのうち前記半導体装置本体に接合してい
ない未接合の半田ボールを移動させることが可能な移動
力を付与する移動力付与手段を用い、前記移動力付与手
段を前記半田ボールに接触させて前記移動力を付与して
前記未接合の半田ボールを除去する工程とを有し、 前記移動力付与手段によって前記未接合の半田ボールを
スクリーニングすることを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項3】 外部端子としてボール電極である複数の
半田ボールが設けられる半導体装置の製造方法であっ
て、 半導体チップを有した半導体装置本体のチップ支持基板
に複数の前記半田ボールを配置する工程と、 リフローによって前記半導体装置本体の前記チップ支持
基板に複数の前記半田ボールを設ける工程と、 前記半田ボールのうち前記チップ支持基板に接合してい
ない未接合の半田ボールを移動させることが可能な移動
力を付与するとともに半田より柔らかい材料からなる移
動力付与手段である導電性の弾性シート部材を用い、前
記リフロー後、前記弾性シート部材をそれぞれの前記半
田ボールに接触させて前記移動力を付与して前記未接合
の半田ボールを除去する工程とを有し、 前記リフロー後、前記弾性シート部材によって前記未接
合の半田ボールを除去するスクリーニング工程を有する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 外部端子としてボール電極である複数の
半田ボールが設けられる半導体装置の製造方法であっ
て、 半導体チップを有した半導体装置本体に複数の前記半田
ボールを設ける工程と、 前記半田ボールのうち前記半導体装置本体に接合してい
ない未接合の半田ボールを移動させることが可能な移動
力を付与する移動力付与手段である導電性のローラを用
い、前記ローラを回転させて前記半田ボールに接触させ
て前記移動力を付与して、前記未接合の半田ボールを除
去する工程とを有し、 前記ローラによって前記未接合の半田ボールをスクリー
ニングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 外部端子としてボール電極である複数の
半田ボールが設けられる半導体装置の製造方法であっ
て、 半導体チップを有した半導体装置本体に複数の前記半田
ボールを設ける工程と、 前記半田ボールのうち前記半導体装置本体に接合してい
ない未接合の半田ボールを移動させることが可能な移動
力を付与する移動力付与手段であるボール吸引手段を用
い、前記ボール吸引手段によって前記半田ボールを吸引
して前記移動力を付与して前記未接合の半田ボールを除
去する工程とを有し、 前記ボール吸引手段によって前記未接合の半田ボールを
スクリーニングすることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
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---|---|---|---|
JP2000177439A JP3619752B2 (ja) | 2000-06-13 | 2000-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2001358163A true JP2001358163A (ja) | 2001-12-26 |
JP3619752B2 JP3619752B2 (ja) | 2005-02-16 |
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JP (1) | JP3619752B2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007311414A (ja) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Nippon Steel Materials Co Ltd | 微小ボールの除去方法及び除去装置 |
JP2010192796A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 半田ボール除去装置及び配線基板の製造方法 |
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2000
- 2000-06-13 JP JP2000177439A patent/JP3619752B2/ja not_active Expired - Fee Related
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