JP2005038891A - Method of manufacturing semiconductor product and circuit board - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置を透光性を有する基板上に実装する半導体製品の製造方法および回路基板に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ガラスエポキシ製の基板にIC(半導体装置)を実装する方法として、ICの電極パッドと基板の端子部とを導電性接着剤を用いて接合する方法が用いられている。導電性接着剤は、基板上に印刷等の手法を用いて、所定位置に所定の厚みで塗布される。そして、この上にICの電極パッドを載置してから導電性接着剤を硬化させている。
【0003】
近年、製品の小型化の要請が高まり、半導体装置の電極と基板の端子も狭ピッチで製造されている。
【0004】
この半導体装置の電極と基板の端子の電気的接続を行う方法として、電極を端子に導電性接着剤を用いてボンディングした後、端子の裏面からYAGレーザ光を照射して、端子と導電性接着剤との間に介在するエポキシ樹脂を除去する方法が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。
【0005】
【特許文献1】
特開平6−118434号公報 (第2−3頁、第1図)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載された方法では、半導体装置の実装に導電性接着剤を用いているので、導電性接着剤の印刷パターンの位置が基板の端子部のパターンに対してずれることがあり、狭ピッチの製品の場合には、位置ずれにより隣接する端子との間でショート等の不具合が発生することがある。
【0007】
そこで本発明は、導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行う半導体製品の製造方法および回路基板を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体製品の製造方法においては、配線パターンの端子部に半導体装置の電極を直接載置して加圧し、基板の裏面からレーザ光を照射して、端子部と電極とを溶着する方法である。
【0009】
また、本発明の回路基板は、金属配線パターンの端子部に、孔部を形成したことを特徴とする回路基板としたものである。
【0010】
この発明によれば、導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行う半導体製品の製造方法を提供でき、また、回路基板が得られる。
【0011】
【発明の実施の形態】
本願の請求項1に記載の発明は、透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板上にレーザ光を用いて半導体装置を実装する方法において、前記配線パターンの端子部に前記半導体装置の電極を直接載置し、前記回路基板の裏面から前記端子部および前記電極の接合部分にレーザ光を照射して、前記端子部と前記電極とを溶着することを特徴とする半導体製品の製造方法としたものであり、端子部と電極とを直接当接させて溶着するので、端子部と電極を接続したときに隣接する端子間と、隣接する電極間とに十分な隙間が確保され、短絡しにくくなるという作用を有する。
【0012】
請求項2に記載の発明は、前記端子部には孔部が形成され、レーザ光は、前記孔部を通過して前記電極に照射されることを特徴とする請求項1に記載の半導体製品の製造方法としたものであり、レーザ光を電極に照射して電極の表面を加熱することができ、電極と端子部の界面が溶着されるという作用を有する。
【0013】
請求項3に記載の発明は、複数の前記孔部は直線状に配列され、前記回路基板は、レーザ光を照射するレーザ装置に対して、前記孔部に沿って相対移動可能に設けられ、前記回路基板または前記レーザ装置は、レーザ光が前記孔部の内側を通過するように移動することを特徴とする請求項1または2に記載の半導体製品の製造方法としたものであり、レーザ光を連続的に照射した状態で、複数の接合部分を順に溶着するという作用を有する。
【0014】
請求項4に記載の発明は、レーザ光を照射する前に、前記端子部と前記電極とを加圧して密着させることを特徴とする請求項1から3のいずれかの項に記載の半導体製品の製造方法としたものであり、溶着前後の厚みを一定に保持するとともに、端子部と電極との間に隙間があいた状態でレーザ光が照射されることを防止するという作用を有する。
【0015】
請求項5に記載の発明は、透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板において、前記金属配線パターンの端子部には、孔部が形成されていることを特徴とする回路基板としたものであり、前記孔部にレーザ光を通過させ、電極にレーザ光を照射するという作用を有する。
【0016】
以下、本発明の実施の形態について、図1から図6を用いて説明する。
【0017】
図1は本発明の一実施の形態の半導体製品の製造方法を示す説明図、図2(A)は同半導体製品の製造方法に用いる回路基板の電極の斜視図、(B)は同回路基板の電極の平面図である。図1に示すように、本実施の形態の半導体製品の製造方法は、透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板1上にレーザ光を用いて半導体装置2を実装する方法である。
【0018】
回路基板1は、基材として、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスおよび高い光透過性を持つ有機材料等の光透過性材料が用いられる。この基材の表面には、厚みが数μm以下の導電性膜からなる配線パターンが形成されており、配線パターンには、表面を露出させた複数の端子部3が形成されている。端子部3は、基材の表面に直線状に配列されている。
【0019】
端子部3および配線パターンの材質としては、例えば、金、銀、銅等の金属の他、ITO、IZO等の導電性材料を用いることができる。
【0020】
図2に示すように、端子部3には、複数の円形の孔部4が貫通して形成されている。各孔部4の中心は直線状に配置されている。また、他の端子部3の孔部4の中心も同じ直線上に配置されている。なお、ビーム径が孔部4の直径よりも大きい場合には、必ずしも直線上に配置されていなくてもよい。
【0021】
孔部4は、配線パターンを形成するときに同時に形成することができ、その内部には基材の表面が露出している。配線パターンおよび孔部4は、エッチングにより形成されるので、その表面は平滑に形成されており、光の透過性がよくなっている。
【0022】
図1に示すように、半導体装置2は、IC表面に突起状の電極5(バンプ)を形成している。電極5は、加圧により変形可能な程度の剛性を有している。電極5および端子部3は同じ材質で形成することが好ましい。
【0023】
回路基板1は、厚みのある平板状のステージ6上に載置されている。ステージ6は、石英ガラス等の剛性を有する材料で形成され、表面は平滑に形成されている。また、ステージ6は透光性を有することが好ましいが、透光性を有しない材料で形成する場合には、電極5に重なる位置に貫通孔を形成して使用することができる。
【0024】
半導体装置2を加圧する工具7は、ステンレス等の剛性を有する材料で形成されている。工具7は、その下面を、ステージ6の上面に平行に調整する機能を有している。かかる構成によって、半導体装置2の上面を回路基板1に平行に配置して半導体装置2を押圧でき、複数の電極5を略同じ圧力で端子部3に押圧することができる。
【0025】
レーザ装置8は、例えば、エキシマレーザを用いている。エキシマレーザは、紫外線を発生するパルス幅が狭いレーザである。エキシマレーザの利点として、微細な加工が可能で加工深さの調整が容易であることが挙げられる。
【0026】
なお、レーザ装置としてYAGレーザを用いることも可能である。YAGレーザは、赤外線を発生するレーザで、高いピーク出力を得ることができる。また、基板1を透過して電極5および端子部3を溶着できるものであれば、他の光源を用いても良い。
【0027】
次に、半導体装置2を実装するときの手順について説明する。
【0028】
(準備工程)
図3は準備工程の一例を示す説明図である。
【0029】
(A)、(A’)に示すように基材10は、ガラス材で形成されている。
【0030】
回路基板1を形成するときは、まず、(B)、(B’)に示すように、基材10の表面にレジスト膜11を形成する。
【0031】
次いで、(C)、(C’)に示すように、マスク部材12でレジスト膜11を覆い、マスク部材12の上方から光を照射して露光を行う。マスク部材12には、配線パターンに合わせた孔部が形成されており、レジスト膜11には可溶性を有する潜像が形成される。
【0032】
次に、(D)、(D’)に示すようにエッチングを行い、レジスト膜11に形成された可溶部を溶解除去する。
【0033】
続いて、(E)、(E’)に示すように蒸着またはスパッタにより表面にAuを成膜する。Auの薄膜13は、レジスト膜11の表面と、基材10の表面に薄く形成される。
【0034】
そして、(F)、(F’)に示すようにレジスト膜11を除去することにより、基材10にAuの薄膜13による配線パターンが形成された回路基板1が形成される。
【0035】
(押圧工程)
図1に示すように、自動機を用いてステージ6上の所定位置に回路基板1を載置する。
【0036】
次いで、同様に自動機を用いて半導体装置2を回路基板1上に載置する。このとき、接着剤により半導体装置2を仮固定してもよい。半導体装置2の電極5は、回路基板1の端子部3の上に、横方向の位置を合わせて直接載置される。
【0037】
次に、ステージ6の上方に待機している工具7を降下させ、半導体装置2を下方に押圧する。押圧によって電極5は少し変形して、端子部3に密着した状態になる。
【0038】
(溶着工程)
図4は、溶着工程の説明図である。図4に示すように、レーザ装置8は、ステージ6の下方に固定配置されている。また、レーザ装置8から照射されるレーザ光の焦点は、端子部3と電極5の界面に合わせて設定されている。
【0039】
ステージ6および工具7は、半導体装置2および回路基板1を加圧した状態で挟持したまま、電極5の配列方向に沿って横移動する。このとき、レーザ装置8は、レーザ光を連続的に照射している。
【0040】
レーザ装置8が孔部4の下方を通過するとき、レーザ光は、ステージ6、回路基板1および端子部3の孔部4を通過して、電極5の表面を加熱する。熱は、電極5の表面から端子部3の表面に伝達されるとともに、電極5および端子部3を溶融させて、固着する。
【0041】
レーザ光は、孔部4から隣接する孔部4に移動する間に端子部3と回路基板1の基材との間の界面に照射される。また、隣接する端子部3の間を移動するときには、半導体装置2のICの表面に照射される。
【0042】
レーザ光の焦点は、電極5の表面に合わせている。従って、レーザ光が端子部3と基材との界面や、ICの表面を照射するときには、光が広い範囲に照射されてエネルギーが分散するので、温度上昇は小さくなる。また、電極部以外は光を通さないマスクをステージ部に設けることにより、これらの影響を防ぐことができる。
【0043】
このように、レーザ光を連続的に照射して溶着を行うことができるので、溶着時間を短縮することができる。また、製造装置に、位置を合わせて製品を送るような複雑な機構を設けなくてもよくなる。なお、レーザ光を照射するタイミングを制御することによって、電極部のみにレーザ光を照射し、電気的接続をさらに確実に行うことも可能である。
【0044】
(被覆工程)
図5は、被覆工程の説明図である。図5に示すように、端子部3と電極5とを溶着した後に、半導体装置2のパッケージと回路基板1との間の隙間にアンダーフィル材9を塗布して硬化させる。
【0045】
アンダーフィル材9を塗布することによって、半導体装置2と回路基板1との接着を強固にし、防湿性を向上させることができる。
【0046】
このようにして、半導体装置2を実装することができる。
【0047】
なお、溶着工程を行う前に、アンダーフィル材9や接着剤などで半導体装置2を回路基板に仮固定し、その後レーザ光で溶着部の接着剤層を除去しながら溶着を行うことも可能である。
【0048】
図6は、他の溶着工程の説明図である。
【0049】
溶着を行うときに、ステージ6と工具7とを横移動しないように固定しておき、レーザ光を横移動するように構成している。レーザ光の横移動は、例えば、レーザ装置を移動させたり、また、レーザ装置を回動させることにより実現することができる。このように構成しても、レーザ光を孔部4内に順に通過させ、電極5および端子部3を溶着することができる。
【0050】
なお、端子部3の孔部4を省略することも可能である。この場合は、端子部3にレーザ光の焦点を合わせておき、端子部3から電極5に熱を伝達し、端子部3および電極5を溶着する。
【0051】
また、端子部および電極を複数列に形成した場合は、レーザ装置を列に合わせて複数台配置すると、端子部および電極を1方向に1回移動させるだけで製造を行うことができる。
【0052】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、配線パターンの端子部に半導体装置の電極を直接載置して加圧し、加圧した状態のまま、基板の裏面から端子部および電極の接合部分にレーザ光を照射して、端子部と前記電極とを溶着するので、端子部と電極を接続したときに隣接する端子間と、隣接する電極間との間に十分な隙間を確保でき、導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行うことができる。
【0053】
また、端子部には孔部を形成し、レーザ光を、孔部を通過して電極に照射すると、電極と端子部とを同時に溶融させることができ、電極と端子部の界面が溶着されるので、信頼性の高い電気的接続部を得ることができる。
【0054】
また、複数の孔部を直線状に配列し、基板を、レーザ光を照射するレーザ装置に対して、孔部に沿って相対移動可能に設け、基板またはレーザ装置を、レーザ光が孔部の内側を通過するように移動させると、レーザ光を連続的に照射した状態で、複数の接合部分を順に溶着することができ、製造を短時間で行うことができる。
【0055】
また、レーザ光を照射する前に、端子部と電極とを加圧して密着させると、溶着前後の厚みを一定に保持するとともに、端子部と電極との間に隙間があいた状態でレーザ光が照射されることを防止することができ、高さのばらつきをなくし、溶着を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の半導体製品の製造方法を示す説明図
【図2】(A)は同半導体製品の製造方法に用いる回路基板の電極の斜視図
(B)は同回路基板の電極の平面図
【図3】(A)〜(F)および(A’)〜(F’)は準備工程の一例を示す説明図
【図4】溶着工程の説明図
【図5】被覆工程の説明図
【図6】他の溶着工程の説明図
【符号の説明】
1 回路基板
2 半導体装置
3 端子部
4 孔部
5 電極
6 ステージ
7 工具
8 レーザ装置
9 アンダーフィル材
10 基材
11 レジスト膜
12 マスク部材
13 薄膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor product in which a semiconductor device is mounted on a light-transmitting substrate and a circuit board.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of mounting an IC (semiconductor device) on a glass epoxy substrate, a method of bonding an IC electrode pad and a terminal portion of the substrate using a conductive adhesive is used. The conductive adhesive is applied to a predetermined position at a predetermined thickness on the substrate using a technique such as printing. Then, the conductive adhesive is cured after the IC electrode pad is placed thereon.
[0003]
In recent years, there has been an increasing demand for miniaturization of products, and electrodes of semiconductor devices and terminals of substrates are manufactured at a narrow pitch.
[0004]
As a method of electrically connecting the electrode of this semiconductor device and the terminal of the substrate, the electrode is bonded to the terminal using a conductive adhesive, and then YAG laser light is irradiated from the back surface of the terminal to bond the terminal to the conductive bond. A method for removing an epoxy resin intervening with the agent has been developed (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-118434 (page 2-3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method described in
[0007]
Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of a semiconductor product and circuit board which perform electrical connection reliably, without using a conductive adhesive.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the method for manufacturing a semiconductor product of the present invention, a method of welding the terminal part and the electrode by directly placing and pressing the electrode of the semiconductor device on the terminal part of the wiring pattern and irradiating the laser beam from the back surface of the substrate. It is.
[0009]
The circuit board of the present invention is a circuit board characterized in that a hole is formed in a terminal portion of a metal wiring pattern.
[0010]
According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor product that reliably performs electrical connection without using a conductive adhesive, and to obtain a circuit board.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to
[0012]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor product according to the first aspect, wherein a hole is formed in the terminal portion, and laser light is irradiated to the electrode through the hole. This method can be used to heat the surface of the electrode by irradiating the electrode with laser light, and has an effect that the interface between the electrode and the terminal portion is welded.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, the plurality of holes are arranged in a straight line, and the circuit board is provided so as to be relatively movable along the holes with respect to a laser device that irradiates laser light. 3. The method of manufacturing a semiconductor product according to
[0014]
According to a fourth aspect of the present invention, the semiconductor product according to any one of the first to third aspects, wherein the terminal portion and the electrode are pressed and brought into close contact with each other before irradiating the laser beam. This method has an effect of keeping the thickness before and after welding constant and preventing the laser beam from being irradiated with a gap between the terminal portion and the electrode.
[0015]
The invention according to
[0016]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
FIG. 1 is an explanatory view showing a method of manufacturing a semiconductor product according to an embodiment of the present invention, FIG. 2A is a perspective view of an electrode of a circuit board used in the method of manufacturing the semiconductor product, and FIG. It is a top view of the electrode. As shown in FIG. 1, the method of manufacturing a semiconductor product according to the present embodiment mounts a
[0018]
The
[0019]
As a material for the
[0020]
As shown in FIG. 2, a plurality of circular holes 4 are formed through the
[0021]
The hole 4 can be formed at the same time as the wiring pattern is formed, and the surface of the substrate is exposed inside. Since the wiring pattern and the hole 4 are formed by etching, the surface thereof is formed smoothly and the light transmittance is improved.
[0022]
As shown in FIG. 1, the
[0023]
The
[0024]
The tool 7 that pressurizes the
[0025]
The
[0026]
It is also possible to use a YAG laser as the laser device. A YAG laser is a laser that generates infrared rays and can obtain a high peak output. Other light sources may be used as long as the
[0027]
Next, a procedure for mounting the
[0028]
(Preparation process)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a preparation process.
[0029]
As shown to (A) and (A '), the
[0030]
When forming the
[0031]
Next, as shown in (C) and (C ′), the resist
[0032]
Next, etching is performed as shown in (D) and (D ′) to dissolve and remove the soluble portion formed in the resist
[0033]
Subsequently, as shown in (E) and (E ′), Au is deposited on the surface by vapor deposition or sputtering. The Au
[0034]
Then, by removing the resist
[0035]
(Pressing process)
As shown in FIG. 1, the
[0036]
Next, similarly, the
[0037]
Next, the tool 7 waiting above the stage 6 is lowered to press the
[0038]
(Welding process)
FIG. 4 is an explanatory diagram of the welding process. As shown in FIG. 4, the
[0039]
The stage 6 and the tool 7 move laterally along the arrangement direction of the
[0040]
When the
[0041]
The laser light is applied to the interface between the
[0042]
The laser beam is focused on the surface of the
[0043]
Thus, since welding can be performed by continuously irradiating laser light, the welding time can be shortened. Further, it is not necessary to provide the manufacturing apparatus with a complicated mechanism for sending the product with the position adjusted. In addition, by controlling the timing of irradiating the laser beam, it is possible to irradiate only the electrode portion with the laser beam to further ensure electrical connection.
[0044]
(Coating process)
FIG. 5 is an explanatory diagram of the covering step. As shown in FIG. 5, after the
[0045]
By applying the
[0046]
In this way, the
[0047]
Before performing the welding process, it is possible to temporarily fix the
[0048]
FIG. 6 is an explanatory diagram of another welding process.
[0049]
When welding is performed, the stage 6 and the tool 7 are fixed so as not to move laterally, and the laser light is moved laterally. The lateral movement of the laser beam can be realized, for example, by moving the laser device or rotating the laser device. Even if comprised in this way, a laser beam can be sequentially passed in the hole 4, and the
[0050]
It is possible to omit the hole 4 of the
[0051]
Further, when the terminal portions and the electrodes are formed in a plurality of rows, if a plurality of laser devices are arranged in accordance with the rows, the manufacturing can be performed only by moving the terminal portions and the electrodes once in one direction.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the electrode of the semiconductor device is directly placed on the terminal portion of the wiring pattern and pressed, and the laser beam is applied from the back surface of the substrate to the joint portion of the terminal portion and the electrode while being pressed. The terminal part and the electrode are welded to each other, so that when the terminal part and the electrode are connected, a sufficient gap can be secured between the adjacent terminals and between the adjacent electrodes. The electrical connection can be reliably performed without using the.
[0053]
Further, when a hole is formed in the terminal portion and laser light is irradiated to the electrode through the hole portion, the electrode and the terminal portion can be melted at the same time, and the interface between the electrode and the terminal portion is welded. As a result, a highly reliable electrical connection can be obtained.
[0054]
In addition, a plurality of holes are arranged in a straight line, and the substrate is provided so as to be relatively movable along the holes with respect to the laser device that emits the laser light. When moved so as to pass through the inside, a plurality of joint portions can be sequentially welded in a state where laser light is continuously irradiated, and manufacturing can be performed in a short time.
[0055]
In addition, if the terminal part and the electrode are pressed and adhered before irradiating the laser beam, the thickness before and after welding is kept constant, and the laser beam is emitted with a gap between the terminal part and the electrode. Irradiation can be prevented, height variation can be eliminated, and welding can be performed reliably.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are explanatory views showing a method for manufacturing a semiconductor product according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a perspective view of an electrode of a circuit board used in the method for manufacturing the semiconductor product. Plan view of electrode on substrate [FIG. 3] (A) to (F) and (A ′) to (F ′) are explanatory diagrams showing an example of a preparation process. [FIG. 4] An explanatory diagram of a welding process [FIG. Explanatory drawing of process [FIG. 6] Explanatory drawing of other welding process [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記配線パターンの端子部に前記半導体装置の電極を直接載置し、
前記回路基板の裏側から前記端子部および前記電極の接合部分にレーザ光を照射して、前記端子部と前記電極とを溶着することを特徴とする半導体製品の製造方法。In a method of manufacturing a semiconductor product by mounting a semiconductor device using a laser beam on a circuit board having translucency and having a metal wiring pattern formed on a surface thereof,
The electrode of the semiconductor device is directly placed on the terminal portion of the wiring pattern,
A method for manufacturing a semiconductor product, wherein the terminal portion and the electrode are welded by irradiating a laser beam to a joint portion between the terminal portion and the electrode from the back side of the circuit board.
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