JP2005150446A - 電子部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ベアチップとコレットの付着を防止し、確実に樹脂ペーストが半導体ベアチップ下の全域に行き渡るような電子部品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【解決手段】半導体ベアチップ７を実装する電子部品において、実装基板の実装面にディスペンサーを用いて熱硬化性の樹脂ペースト１を塗布し、樹脂ペースト１の表面から平坦なツール５を押し付けて半導体ベアチップ７の実装領域全面に押し広げ、半導体ベアチップ７を実装する電子部品の製造方法であり、半導体ベアチップ７をマウントする前から半導体ベアチップ７の実装領域全面に樹脂ペースト１を広げ、既に半導体ベアチップ７の周辺にはみ出した樹脂ペースト１についてはコレット９から受ける熱の影響を受け難いため膨張と流動を引き起こすことはなく樹脂ペースト１がコレット９にまで回り込むことはなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップのフリップチップ実装する電子部品の製造方法に関するものである。

近年、携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）等に代表される小型電子機器の普及に伴い、それらを構成する電子部品を小型化するのに有効な半導体ベアチップ実装による電子部品の形成工法が多用されるようになってきている。

特に、半導体ベアチップ実装技術の中でもＡＣＰ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）やＮＣＰ（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ）のような熱硬化性の樹脂からなる接着用のペーストを用いた実装技術が、生産性に優れているという点で注目されている。

なお、実装基板にはプリント基板やセラミックパッケージ等の半導体ベアチップ実装される基材として様々な形態がある。

従来の電子部品の製造方法としては、図６に示すものがある。

図６（ａ）〜（ｃ）は従来の熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップ実装方法を示す断面図である。

図６（ａ）に示すように表面に電極３を有するプリント基板２において半導体ベアチップ実装領域の中央部に位置する箇所にディスペンサーのノズル４を介して熱硬化性の樹脂ペースト１を塗布し、図６（ｂ）に示すようにバンプ８（通常はＡｕ電極を使用）を形成した半導体ベアチップ７を樹脂ペースト１に押し付けて樹脂ペースト１を広げながらプリント基板２の所定の位置にマウントし、図６（ｃ）に示すようにコレット９を用いて圧力を加えることにより、バンプ８とプリント基板２の電極３とを接続するが、同時にコレット９から熱を加えることにより、液状の樹脂ペースト１が固形化して接続を維持した状態で半導体ベアチップ７を固定する。

ところで、本工法では、如何なる環境下でも、バンプ８と電極３の接続を維持するために、バンプ８を完全に樹脂で被う状態、つまり半導体ベアチップ７の下の全域に充填できるだけの量の樹脂ペースト１を塗布することが重要になる。

樹脂ペースト１をプリント基板２の上に形成する場合に、ディスペンサーによる方法以外に印刷による方法もあるが、半導体ベアチップ７の形状に合わせた樹脂ペースト１を塗布することができ、上記の要求を容易に満足することができる反面、キャビティ付きのプリント基板やセラミックパッケージ、また既に他の部品を実装済みのプリント基板等では、段差部の取扱いが非常に難しく、平坦なプリント基板に用途が限られるため、必ずしも有効とは言えない。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平１１−１３４９２号公報

しかしながら上記従来の構成では、ディスペンサーにより塗布された球状の樹脂ペースト１を単純にコレット９からの加熱と加圧だけで角型の半導体ベアチップ７の下の全域に押し広げることは容易なことではなく結果的に余裕のある量の樹脂ペースト１を塗布する必要がある。

一方、余裕のある量の樹脂ペースト１を塗布しコレット９により加圧すると、必然的に半導体ベアチップ７の周辺からはみ出す樹脂ペースト１の量が増えるが、同時にコレット９から半導体ベアチップ７を介して加熱された樹脂ペースト１が急激に膨張と流動を引き起こすため、はみ出した樹脂ペースト１は半導体ベアチップ７の側面からコレット９にまで回り込み、半導体ベアチップ７とコレット９が付着してしまうという問題が生じる。

特に、今後、電子部品の小型・多機能化の要求に対応するために、半導体ベアチップ７の薄型化や大型化が進めば更にこの問題が顕著になってくる。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、半導体ベアチップとコレットの付着を防止し、確実に樹脂ペーストが半導体ベアチップの下の全域に行き渡るような製造方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法において、実装基板の実装面にディスペンサーを用いて熱硬化性の樹脂ペーストを塗布し、前記樹脂ペーストの表面から平坦なツールを押し付けて前記半導体ベアチップの実装領域全面に押し広げ、前記半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法であり、半導体ベアチップをマウントする前から半導体ベアチップの実装領域の全面に樹脂ペーストを行き渡らせることができるだけでなく、既に半導体ベアチップの周辺にはみ出した樹脂ペーストについては、コレットから受ける熱の影響を受け難いため、膨張と流動を引き起こすことはなく、樹脂ペーストがコレットにまで回り込むことはなくなる。

請求項２に記載の発明は、樹脂ペーストが半導体ベアチップの実装領域外まで広がるのを抑制する側壁を設けて平坦なツールを用いて樹脂ペーストを押し広げる請求項１に記載の電子部品の製造方法であり、半導体ベアチップをマウントする前に、必要最小限の量で半導体ベアチップの実装領域の全面に樹脂ペーストを行き渡らせることができるため、半導体ベアチップの周辺への樹脂ペーストのはみ出しを大幅に減少させて、樹脂ペーストがコレットにまで回り込むことを防止するだけでなく、半導体ベアチップの周辺にもより近接させて他の部品を実装することが可能となるため、機器の小型化にも大きく貢献できるようになる。

請求項３に記載の発明は、ツールの温度を５０℃から１００℃の間に設定して樹脂ペーストに押し付けて半導体ベアチップの実装領域全体に広げる請求項１または２のいずれかに記載の電子部品の製造方法であり、樹脂ペーストの粘度を広げて、より押し広げやすくすることができる。

請求項４に記載の発明は、樹脂ペーストを押し付ける際の被実装物を搭載するステージの温度を５０℃から１００℃の間とする請求項３に記載の電子部品の製造方法であり、樹脂ペーストの表面だけでなく、被実装物側の粘度も下げられるため、更に押し広げやすくすることができる。

請求項５に記載の発明は、表面テフロン（Ｒ）コーティング加工したツールで樹脂ペーストを押し付けて半導体ベアチップの実装領域全体に広げる請求項１または２のいずれかに記載の電子部品の製造方法であり、樹脂ペーストを押し付けた後の塗布量の大幅な減少を防ぐことができる。

請求項６に記載の発明は、ツールの表面に付着する樹脂ペーストを洗浄し、除去する工程を備えた請求項１に記載の電子部品の製造方法であり、ツールに付着した樹脂ペーストを除去するためのメンテナンス作業が不要となり、生産性を大幅に向上することができる。

請求項７に記載の発明は、半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法において、実装基板の前記半導体ベアチップの中央部および４つの角部に対応する位置に数本のノズルを有するディスペンサーを用いて樹脂ペーストを一括塗布し、この塗布した樹脂ペーストの表面にガスを吹き付けることにより前記半導体ベアチップの実装領域全面に押し広げ、前記半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法であり、ガスを吹き付けられた中央部の樹脂ペーストが外周方向に拡大しながら角部に形成した樹脂ペーストと繋がり、半導体ベアチップに合致した四角形の塗布形状を形成できるため、半導体ベアチップをマウントする前に、必要最小限の量で半導体ベアチップの実装領域の全面に樹脂ペーストを行き渡らせることから、請求項１と同様の効果が得られる。

請求項８に記載の発明は、樹脂ペーストを塗布するディスペンサーのノズル径を角部に比べて中央部を大きくし、ノズル長を短くして樹脂ペーストを塗布する請求項７に記載の電子部品の製造方法であり、塗布量を変えずに、角部に塗布する樹脂ペーストの径を小さくすることができ、必要最小限の量で不足しがちな半導体ベアチップの角部にまで樹脂ペーストを行き渡らせることができる。

請求項９に記載の発明は、吹き付けるガスの温度を５０℃から１００℃の間に設定する請求項７または８のいずれかに記載の電子部品の製造方法であり、樹脂ペーストの粘度を下げて、より押し広げやすくすることができる。

以上のように本発明は、半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法において、実装基板の実装面にディスペンサーを用いて熱硬化性の樹脂ペーストを塗布し、前記樹脂ペーストの表面から平坦なツールを押し付けて前記半導体ベアチップの実装領域全面に押し広げ、前記半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法であり、半導体ベアチップをマウントする前から半導体ベアチップの実装領域の全面に樹脂ペーストを行き渡らせることができるだけでなく、既に半導体ベアチップの周辺にはみ出した樹脂ペーストについては、コレットから受ける熱の影響を受け難いため、膨張と流動を引き起こすことはなく、樹脂ペーストがコレットにまで回り込むことはなくなる。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態１における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す断面図である。

図１（ａ）に示すように表面に電極３を設けたプリント基板２において、半導体ベアチップ実装領域Ｄの中央部に位置する箇所にディスペンサーのノズル４を介して熱硬化性の樹脂ペースト１を塗布し、図１（ｂ）に示すように円形の樹脂ペースト１の表面から表面テフロン（Ｒ）コーティング加工した平坦なツール５を押し付けることにより、半導体ベアチップ７の実装領域Ｄの全面に樹脂ペースト１を押し広げ、図１（ｃ）に示すようにバンプ８（通常はＡｕ電極）を形成した半導体ベアチップ７をプリント基板２の所定位置の樹脂ペースト１にマウントし、図１（ｄ）に示すようにコレット９を用いて圧力を加えることによりバンプ８とプリント基板２の電極３を接続すると同時にコレット９から熱を加えることにより液状の樹脂ペースト１が固形化し、接続を維持した状態で半導体ベアチップ７を固定する。

図２（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態１における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装工程を示した平面図である。

図２（ａ）に示すようにプリント基板２において半導体ベアチップ実装領域の中央部に位置する箇所にディスペンサーのノズル４を介して熱硬化性の樹脂ペースト１を塗布する。

次に、図２（ｂ）に示すように樹脂ペースト１がツール５により半導体ベアチップを実装するプリント基板２の電極３を樹脂ペースト１で覆うように押し広げられる。

最後に、図２（ｃ）に示すように半導体ベアチップ７がツール５により押し広げられた樹脂ペースト１の上に実装される。そしてコレット９から半導体ベアチップ７を介して加えられた熱により樹脂ペースト１が固形化して固定および接続される。ここで半導体ベアチップ７の下部およびその周辺以外の樹脂ペースト１については熱が十分に伝わらない場合、液状のまま変化しないため樹脂ペースト１を洗浄して除去し、半導体ベアチップ７に近接する領域に部品を実装することができる。

なお、実施の形態１における半導体ベアチップの実装工程では、ツール５の表面に樹脂ペースト１が付着し難くするためにテフロン（Ｒ）コーティング６がなされており、ツール５に樹脂ペースト１の一部が付着して塗布量が大幅に減少するのを防いでいる。

さらに、ツール５の表面をテフロン（Ｒ）コーティングしても樹脂ペースト１の付着を完全に防ぐことは困難なため、樹脂ペースト１を押し付けた後、ツール５を洗浄する工程を導入することにより、常にツール５の表面の清浄性を保ち付着した樹脂ペースト１によりさらに樹脂ペースト１の塗布量が変化する問題を防ぐことができるだけでなく、ツール５に付着した樹脂ペースト１を除去するためのメンテナンス作業も不要となるため生産性が大幅に向上することができる。

なお、洗浄にはアルコール類の溶剤により樹脂ペースト１を溶解して除去する方法が安価で工程が複雑にならないため有効である。

また、樹脂ペースト１をツール５で押し付ける際、ツール５の側からまたはプリント基板２の側から温度５℃から１００℃の間の樹脂ペースト１が硬化反応しない程度の熱を加えることにより樹脂ペースト１の広がりを良くし、半導体ベアチップ７の実装領域の全面に確実に樹脂ペースト１を押し広げることができる。

以上のような方法において、半導体ベアチップ７をマウントする前から半導体ベアチップ７の実装領域の全面に樹脂ペースト１を広げて確実にバンプ８を樹脂ペースト１で覆う状態を形成することにより、半導体ベアチップ７とプリント基板２の電極３との接続信頼性を確保することができるだけでなく、既に半導体ベアチップ７の周辺からはみ出した樹脂ペースト１にはコレット９からの熱がほとんど加わらないため、コレット９にまで樹脂ペースト１が回り込んで半導体ベアチップ７とコレット９が付着してしまうという問題も生じなくなる。

なお、実施の形態１では被実装物としてプリント基板を用いて説明しているが、セラミックパッケージ等に半導体ベアチップを実装して電子部品を形成する部材であれば同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
図３（ａ）〜（ｄ）は本発明の実施の形態２における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す断面図である。

実施の形態２において実施の形態１と相違する点は図３（ｂ）に示すようにツール５の下方に突出する側壁５ａを設け、樹脂ペースト１を押し付けた際に樹脂ペースト１が側壁５ａよりも外に広がらないようにする点である。

また、ツール５の側壁５ａの形状は実装する半導体ベアチップ７の形状と同等とし、図３（ａ）では半導体ベアチップ７の下を満たすのに必要な量だけ樹脂ペースト１を塗布する。

図３（ｃ），（ｄ）は実施の形態１における図１（ｃ），（ｄ）と同様の工程を示すが、実施の形態２では樹脂ペースト１を半導体ベアチップ７と同等の形状で形成するため、半導体ベアチップ７の周囲に近接して他の部品も実装することができ、さらに電子部品の小型化を図ることができる。

以上の方法において実施の形態１と同様に半導体ベアチップ７をマウントする前に半導体ベアチップ７の実装領域全面に樹脂ペースト１を広げ、確実にバンプ８を樹脂で覆う状態を形成することにより半導体ベアチップ７とプリント基板２の電極３との接続信頼性を確保することができるだけでなく、必要最小限の樹脂ペースト１の塗布量でよく、半導体ベアチップ７の周辺から樹脂ペースト１のはみ出しが防止でき、半導体ベアチップ７とコレット５が付着してしまうという問題も生じなくなる。

なお、実施の形態２では被実装物としてプリント基板２を用いて説明しているがセラミックパッケージ等の半導体ベアチップを実装して電子部品を形成する部材であれば同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明の実施の形態３における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す平面図である。

実施の形態３において実施の形態１と相違する点は樹脂ペースト１の塗布およびそれを押し広げる工程である。

図４（ａ）に示すように半導体ベアチップ７の中央部および４つの角部に対応する位置に少なくとも１本以上のノズルを有したディスペンサー４を用いて樹脂ペースト１を複数箇所に一括塗布し、図４（ｂ）に示すように半導体ベアチップ７の中央部に対応する位置に塗布した樹脂ペースト１の表面に空気１０等を吹き付けることにより半導体ベアチップ７の実装領域全面に樹脂ペースト１を押し広げ、最終的に図４（ｃ）に示すように半導体ベアチップ７の実装領域全面に樹脂ペースト１を押し広げる。

半導体ベアチップ７の中央部に対応する位置に塗布した樹脂ペースト１に空気１０を吹き付けることにより外周方向に拡大し広げながら角部に形成した樹脂ペーストと繋がり半導体ベアチップ７の形状に近い四角形とする。

ここで、樹脂ペースト１の角部を変形させないため四角形の角部の径は塗布形状を小さくすればする程小さくなり半導体ベアチップ７に合致した四角形の塗布形状を形成することができる。

図５は本発明の実施の形態３におけるディスペンサーのノズルを示す説明図である。

図５に示すように樹脂ペースト１の角部をより小さな径で塗布する方法として半導体ベアチップ７の角部に対応する位置のノズル４ｂに比べ、中央部のノズル４ａの径が大きく先端の長さが短いものを用いて樹脂ペースト１を塗布することにより塗布量を変えずに角部に塗布する樹脂ペースト１の径を小さくすることができる。

また、図４（ｂ）に示すように樹脂ペースト１をガスで吹き付ける際、空気１０またはプリント基板の側から温度５０℃から１００℃の間の樹脂ペースト１が硬化反応しない程度の熱を加えることにより樹脂ペースト１の広がりを良くし、半導体ベアチップ７の実装領域全面に確実に樹脂ペースト１を押し広げることができる。

以上の構成により半導体ベアチップ７をマウントする前に半導体ベアチップ７の実装領域全面に樹脂ペースト１を広げ、確実にバンプ８を樹脂ペースト１で覆う状態を形成することにより半導体ベアチップ７とプリント基板２の電極３との接続信頼性を確保することができるだけでなく、必要最小限の樹脂ペースト１の塗布量しか塗布していないことから、半導体ベアチップ７の周辺からの樹脂ペースト１のはみ出しが少なくでき、半導体ベアチップ７とコレット９とが付着してしまうという問題も生じなくなる。

なお、実施の形態３では被実装物としてプリント基板２を用いて説明しているがセラミックパッケージ等の半導体ベアチップ７を実装して電子部品を形成する部材であれば同様の効果を得ることができる。

本発明にかかる電子部品の製造方法は、実装前に半導体ベアチップの実装領域全面に樹脂ペーストを押し広げる工程を有することにより、樹脂ペーストのコレットまでの回り込みを防止することもでき、樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップ実装により形成される電子部品の製造方法に有用である。

（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態１における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す断面図 （ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態１における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す平面図 （ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態２における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す断面図 （ａ）〜（ｃ）本発明の実施の形態３における熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す平面図 本発明の実施の形態３におけるディスペンサーのノズルを示す説明図 （ａ）〜（ｃ）従来の熱硬化性の樹脂ペーストを用いた半導体ベアチップの実装方法を示す断面図

符号の説明

１ 樹脂ペースト
２ プリント基板
３ 電極
４ ノズル
４ａ ノズル
４ｂ ノズル
５ ツール
５ａ 側壁
６ テフロン（Ｒ）コーティング
７ 半導体ベアチップ
８ バンプ
９ コレット
１０ 空気

Claims (9)

1. 半導体ベアチップを実装する電子部品において、実装基板の実装面にディスペンサーを用いて熱硬化性の樹脂ペーストを塗布し、前記樹脂ペーストの表面から平坦なツールを押し付けて前記半導体ベアチップの実装領域全面に押し広げ、前記半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法。
2. 樹脂ペーストが半導体ベアチップの実装領域外まで広がるのを抑制する側壁を設けて平坦なツールを用いて樹脂ペーストを押し広げる請求項１に記載の電子部品の製造方法。
3. ツールの温度を５０℃から１００℃の間に設定して樹脂ペーストに押し付けて半導体ベアチップの実装領域全体に広げる請求項１または２のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
4. 樹脂ペーストを押し付ける際の被実装物を搭載するステージの温度を５０℃から１００℃の間とする請求項３に記載の電子部品の製造方法。
5. 表面テフロン（米国デュポン社の登録商標）コーティング加工したツールで樹脂ペーストを押し付けて半導体ベアチップの実装領域全体に広げる請求項１または２のいずれかに記載の電子部品の製造方法。
6. ツールの表面に付着する樹脂ペーストを洗浄し、除去する工程を備えた請求項１に記載の電子部品の製造方法。
7. 半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法において、実装基板の前記半導体ベアチップの中央部および４つの角部に対応する位置に数本のノズルを有するディスペンサーを用いて樹脂ペーストを一括塗布し、この塗布した樹脂ペーストの表面にガスを吹き付けることにより前記半導体ベアチップの実装領域全面に押し広げ、前記半導体ベアチップを実装する電子部品の製造方法。
8. 樹脂ペーストを塗布するディスペンサーのノズル径を角部に比べて中央部を大きくし、ノズル長を短くして樹脂ペーストを塗布する請求項７に記載の電子部品の製造方法。
9. 吹き付けるガスの温度を５０℃から１００℃の間に設定する請求項７または８のいずれかに記載の電子部品の製造方法。

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