JP2004071873A - フラックス塗布装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

フラックス塗布装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Masanori Ochiai
落合 昌紀
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Abstract

【課題】PKGの多ピン小型化によるBGAのボールピッチが狭くなり、したがってランドとなる小孔のピッチが狭くなっても、安定したフラックス塗布を行うことができるフラックス塗布装置およびフラックス塗布方法を提供する。
【解決手段】半導体チップ1を一主面側に固着し、他主面側に半田バンプを設けるためのランドとなる多数の小孔3を形成したBGA基板2の該孔内にフラックスを塗布するフラックス塗布装置において、半導体チップ1を真空吸着15するサポートブロック11と、サポートブロックの両側にそれぞれ位置する台座12と、台座上にそれぞれ位置してBGA基板を台座に押し付けるアッパーガイド13と、フラックス4をBGA基板の多数の小孔3に充填させるためのスキージ14とを具備する。
【選択図】   図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はフラックス塗布装置および半導体装置の製造方法に係わり、特に、BGAのボールマウント工程におけるフラックス塗布装置およびBGA型半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体チップの高集積化・多ピン化・高密度化に対応して、パッケージの形態は4辺リード接続タイプであるフラット型のQFPパッケージに代わって、バンプ(突起電極)を平面形状でグリッド状に配列した面実装タイプであるBGA(Ball Grid Array)パッケージを有するBGA型半導体装置が広く用いられるようになってきた。
【0003】
このBGAパッケージは、パッケージを構成するBGA基板の表面に半導体チップを固着してこれを封止樹脂によりモールドし、BGA基板の裏面にグリッド状に配列して形成されたランドとなる多数の小孔に裏面より突出する半田バンプを設けて構成されている。
【0004】
それぞれの半田バンプは半導体チップ(半導体ペレット)の所定箇所と電気的に接続されてBGA型半導体装置となり、プリント基板の電極パッドに半田バンプを重ねて接合することによりBGA型半導体装置の実装が行われる。
【0005】
本発明は、BGA型半導体装置の製造工程において、BGA基板の裏面にグリッド状に配列して形成されたランドとなる多数の小孔に裏面より突出する半田バンプを設ける前に多数の小孔内に行われる、表面活性剤となるフラックスの塗布に関するものである。
【0006】
図5は、一個の半導体チップに対応するBGA基板にフラックスを塗布する従来技術のフラックス転写装置およびフラックス転写方法を示す図である。
【0007】
治具台21の平坦上面に供給したフラックス4をスキージ22により均一の厚さにする。転写治具23の転写ピン24の先端を均一の厚さのフラックス4に押し付ける(図5(A))。この転写ピン24はフラックスを塗布するBGA基板の裏面のランドとなる多数の小孔と同じにグリッド状に配列している。
【0008】
これにより、図5(B)に示すように、それぞれの転写ピン24の先端にフラックス4が付着した状態となってフラックスを取り出す。
【0009】
そして表面に半導体チップ1を固着したテープ状のBGA基板2の表面に設けられたランドとなる多数の小孔3内にフラックス4を付着した転写ピン24を押し付けることにより、図5(C)に示すように、小孔3をフラックス4を充填した状態3Aにする。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図5に示す従来技術による基板BGAへのフラックス塗布は、転写ピンによりフラックスを取り出し、基板上に転写する方法であるから、PKGの多ピン小型化によるBGAのボールピッチが狭くなり、したがってランドとなる小孔のピッチが狭くなると、安定したフラックス塗布を行うのは困難になってきており、BGAを作るにあたりフラックスの安定した塗布が重要な課題になっている。
【0011】
したがって本発明の目的は、上記問題を完全に解消したフラックス塗布装置を提供することである。
【0012】
本発明の他の目的は、上記問題を完全に解消してフラックス塗布を行う半導体装置の製造方法を提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、半導体チップを一主面側に固着し、他主面側に半田バンプを設けるためのランドとなる多数の小孔を形成したBGA基板の該孔内にフラックスを塗布するフラックス塗布装置において、前記半導体チップを真空吸着するサポートブロックと、前記サポートブロックの両側にそれぞれ位置する台座と、前記台座上にそれぞれ位置して前記BGA基板を前記台座に押し付けるアッパーガイドと、フラックスを前記BGA基板の多数の小孔に充填させるためのスキージとを具備するフラックス塗布装置にある。
【0014】
このフラックス塗布装置において、前記スキージは板状のゴムスキージであることができる。あるいは、前記スキージはローラ状のゴムスキージであることができる。これらのゴムはシリコンゴムであることが好ましい。
【0015】
さらにこのフラックス塗布装置において、前記アッパーガイドの先端上面は前記多数の小孔に向けて下降する傾斜面であることが好ましい。
【0016】
本発明の他の特徴は、半導体チップを一主面側に固着し、他主面側に半田バンプを設けるための多数の小孔を形成したBGA基板の該孔内にフラックスを塗布する工程を有する半導体装置の製造方法において、前記半導体チップをサポートブロックにより真空吸着し、前記BGA基板の前記多数の小孔を形成した領域の両側の領域をそれぞれアッパーガイドにより台座に押さえつけ、この状態でスキージによりフラックスを前記BGA基板の多数の孔に充填させる半導体装置の製造方法にある。
【0017】
この半導体装置の製造方法において、前記スキージは板状のゴムスキージであることができる。あるいは、前記スキージはローラ状のゴムスキージであることができる。
【0018】
さらにこの半導体装置の製造方法において、前記アッパーガイドの先端上面は前記多数の孔に向けて下降する傾斜面であることができる。この場合、一方のアッパーガイド上にフラックスを供給し、該フラックスを前記スキージにより前記傾斜面上を下降させて、フラックスを前記BGA基板の多数の孔に充填させた後、残余したフラックスを前記スキージにより他方のアッパーガイドの傾斜面を上昇させて該他方のアッパーガイド上に位置させることが好ましい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照させて本発明を説明する。図1乃至図3は本発明の実施の形態において、一個の半導体チップ(半導体ペレット)に対応するBGA基板にフラックスを塗布する装置および方法を示す断面図であり、図1は塗布の開始状態を示し、図2は塗布中の状態を示し、図3は一回の塗布ステップの終了状態を示す。
【0020】
例えばポリイミドテープによるテープ状のBGA基板2の表面側(図で下側の主面)に半導体チップ1が一定間隔で固着されており、裏面側(図で上側の主面)にそれぞれの半導体チップ1に対応して半田バンプを設けるための多数の小孔3が形成されている。
【0021】
なお図では、フラックス塗布状態となる一個の半導体チップとそれに対応する小孔群だけを図示している。また、ランドとなる小孔3に設けられそこから突出した半田バンプはそれぞれ半導体チップの所定箇所と電気的に接続されてBGA型半導体装置を構成する。
【0022】
この小孔3に半田バンプを形成する前処理の装置である、実施の形態のフラックス塗布装置は、半導体チップ1の裏面を真空吸着15するサポートブロック11と、サポートブロックの両側にそれぞれ位置し、かつ、上下動可能な台座12と、台座上にそれぞれ位置し、かつ、上下動可能で、BGA基板2を台座12に押し付けるアッパーガイド13と、フラックス4をBGA基板の多数の小孔に塗り込み充填させるための板状のシリコンゴムによるゴムスキージ14とを具備している。また、アッパーガイド13の多数の小孔3側の上面は、多数の小孔3に向けて下降する傾斜面(テーパ部)となっている。
【0023】
次に動作について説明する。一対の台座12を下降させ一対のアッパーガイド13を上昇させた状態でBGA基板2が図で左から右に移動して一個の半導体チップ1をサポートブロック11に真空吸着する。そして、一対の台座12をBGA基板2の下面まで上昇させ、一対のアッパーガイド13を下降させてBGA基板2の上面に当接させて、さらに下方向に力を加えてBGA基板2を台座12に押し付ける。
【0024】
次に、図1に示すように、一方のアッパーガイド13(図では右側のアッパーガイド)上にフラックス4を供給する。
【0025】
次に、図2に示すように、板状のゴムスキージ14を図で右から左に移動させるとにより、フラックス4を傾斜面上を下降させてBGA基板2の表面上に移動させ、BGA基板2の表面上を右から左に移動させることにより、フラックス4を小孔3に塗り込み充填させて右側の小孔から順にフラックス充填済小孔(ランド)3Aにしていく。
【0026】
次に、図3に示すように、右から左に移動した板状のゴムスキージ14は他方のアッパーガイド13(図では左側のアッパーガイド)上に傾斜面に沿って乗り上げ、それにより残余したフラックス4も他方のアッパーガイド13(図では左側のアッパーガイド)上に移動する。
【0027】
その後、必要に応じて、ゴムスキージ14の往復運動を行う。この場合、図3の状態のままでゴムスキージ14を左から右に移動させると、小孔以外のBGA基板2の表面上の不要のフラックスを取り除くことができる。他方、図3の状態でゴムスキージ14をフラックス4の左側に移してから左から右に移動させると、充填漏れの小孔にフラックスを充填させることができる。
【0028】
このようにスキージにより直接フラックスを小孔に充填させるから、小孔のピッチが狭くなっても安定したフラックスの塗布が可能になる。さらに、アッパーガイド13の先端上面が傾斜面(テーパ部)になっているから、不要なフラックスを容易に除去することができる。
【0029】
また、スキージは硬質のゴムを使用しBGA基板のうねりに追従することでフラックスを均一に塗り込み且つ掻き取りやすくしている。
【0030】
以上のようなフラックス塗布後、一対の台座12を下降させ一対のアッパーガイド13を上昇させた状態でBGA基板2が図で左から右に移動して、半田ボールを裁置する製造装置部に送られる。そして、このBGA基板2の移動により、次の半導体チップ1をサポートブロック11に真空吸着して、次の半導体チップに対応する小孔に対するフラックス処理が行われる。
【0031】
一方、半田ボールを裁置する製造装置部に送られたフラックス塗布済みの小孔群にはそのフラックス上に半田ボールが載置され、リフロー処理により半田バンプが形成され、半導体チップの両側のBGA基板の箇所を切断することにより個々の半導体装置もしくは半導体装置の半製品が得られる。
【0032】
図4は本発明の他の実施の形態を示す断面図である。尚、図4において図1乃至図3と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してあるから重複する説明は省略する。
【0033】
図4の実施の形態では、シリコンゴムローラー16をスキージにしている。このシリコンゴムローラー16は回転方向17に回転しながら進行方向18に進行して、フラックス4を巻き込み方向19に巻き込んでフラックス4を小孔3に充填していく。
【0034】
このようなスキージ形状をシリコンゴムローラーにすることでも先の実施の形態と同様の効果が得られる。また、先の実施の形態の板状のスキージは構造が簡単となる長所があり、この実施の形態のローラー状のスキージは強制的にフラックスを充填することができるという長所がある。
【0035】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、半田バンプを形成する小孔にスキージにより直接フラックスを塗布充填させるから、狭いピッチの半田バンプを必要とする半導体装置の製造において、必然的に小孔のピッチが狭くなってもその内へのフラックスの塗布充填を安定に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態において、一個の半導体チップに対応するBGA基板にフラックスを塗布する開始状態を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態において、一個の半導体チップに対応するBGA基板にフラックスを塗布している状態を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態において、一個の半導体チップに対応するBGA基板にフラックスの一回の塗布ステップの終了状態を示す図である。
【図4】本発明の他の実施の形態において、一個の半導体チップに対応するBGA基板にフラックスを塗布している状態を示す図である。
【図5】従来技術において、一個の半導体チップに対応するBGA基板にフラックスを塗布する方法を示す図である。
【符号の説明】
1  半導体チップ
2  テープ状のBGA基板
3  ランドとなる小孔
3A  フラックス充填済小孔(ランド)
4  フラックス
11  サポートブロック
12  台座
13  アッパーガイド
14  ゴムスキージ
15  真空吸着
16  シリコンゴムローラー
17  回転方向
18  進行方向
19  巻き込み方向
21  治具台
22  スキージ
23  転写治具
24  転写ピン

Claims (11)

  1. 半導体チップを一主面側に固着し、他主面側に半田バンプを設けるための多数の小孔を形成したBGA基板の該孔内にフラックスを塗布するフラックス塗布装置において、
    前記半導体チップを真空吸着するサポートブロックと、前記サポートブロックの両側にそれぞれ位置する台座と、前記台座上にそれぞれ位置して前記BGA基板を前記台座に押し付けるアッパーガイドと、フラックスを前記BGA基板の多数の小孔に充填させるためのスキージとを具備することを特徴とするフラックス塗布装置。
  2. 前記スキージは板状のゴムスキージであることを特徴とする請求項1記載のフラックス塗布装置。
  3. 前記ゴムはシリコンゴムであることを特徴とする請求項2記載のフラックス塗布装置。
  4. 前記スキージはローラ状のゴムスキージであることを特徴とする請求項1記載のフラックス塗布装置。
  5. 前記ゴムはシリコンゴムであることを特徴とする請求項4記載のフラックス塗布装置。
  6. 前記アッパーガイドの先端上面は前記多数の小孔に向けて下降する傾斜面であることを特徴とする請求項1記載のフラックス塗布装置。
  7. 半導体チップを一主面側に固着し、他主面側に半田バンプを設けるための多数の小孔を形成したBGA基板の該孔内にフラックスを塗布する工程を有する半導体装置の製造方法において、
    前記半導体チップをサポートブロックにより真空吸着し、前記BGA基板の前記多数の小孔を形成した領域の両側の領域をそれぞれアッパーガイドにより台座に押さえつけ、この状態でスキージによりフラックスを前記BGA基板の多数の孔に充填させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 前記スキージは板状のゴムスキージであることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
  9. 前記スキージはローラ状のゴムスキージであることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
  10. 前記アッパーガイドの上面は前記多数の孔に向けて下降する傾斜面であることを特徴とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
  11. 一方のアッパーガイド上にフラックスを供給し、該フラックスを前記スキージにより前記傾斜面上を下降させて、フラックスを前記BGA基板の多数の孔に充填させた後、残余したフラックスを前記スキージにより他方のアッパーガイドの傾斜面を上昇させて該他方のアッパーガイド上に位置させることを特徴とする請求項10記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253342A (ja) * 2005-03-10 2006-09-21 Sony Corp 半導体装置の接合方法及びフラックス転写ピン

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