JP2007141963A - 基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バンプを介して２つの基板を実装する際に、バンプに位置ずれを生じず、且つ接続部に非導電性接着材を挟み込まない実装方法、及びその実装方法で実装された半導体装置を提供する。
【解決手段】第１、第２の基板１０、１１の一面側に設けられた第１、第２の電極パッド２０、２１の少なくとも一方にバンプ３０を形成する第１の工程と、バンプ３０が形成された第１、第２の基板１０、１１の一面側に、バンプ３０の高さよりも薄い厚みを有する非導電性接着材４０を、バンプ３０の先端部が突出するように配置する第２の工程と、第１、第２の基板１０、１１の少なくとも一方に超音波振動を与え、非導電性接着材４０を介して第１、第２の基板１０、１１の一面側を対向して圧着し、バンプ３０同士、若しくはバンプ３０とバンプが形成されていない第１又は第２の電極パッド２０、２１とが超音波振動の摩擦によって接続する第３の工程と、を含んで実装する。
【選択図】図１

Description

本発明は、それぞれの一面に電極パッドが設けられた２つの基板を電気的に接続する基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体装置に関する。

従来より、半導体素子の実装技術の一つとして、ベアチップやパッケージ等の半導体基板（半導体チップ）を配線基板にフェースダウン方式で実装するフリップチップ実装技術が知られている。

フリップチップ実装とは、バンプが設けられている配線基板の一面側、及び半導体基板の一面側を対向させて、両者を熱圧着し、バンプを介して電気的及び機械的に接続する実装技術である。また、近年の配線ピッチ狭小化への要求に対応するために、熱圧着による実装の他に、半導体基板に超音波による振動を与えて実装する超音波フリップチップ実装が行われることもある。

従来のフリップチップ実装では、特開平９−２７５１６号公報（特許文献１）で開示されるように、非導電性接着材を用いて半導体基板と配線基板とを接着する。非導電性接着材としては、非導電性フィルム（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｆｉｌｍ、以下、ＮＣＦと記す）や非導電性ペースト（Ｎｏｎ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐａｓｔｅ、以下、ＮＣＰと記す）用いることができる。

図１０（ａ）〜（ｃ）は、従来のフリップチップ実装による基板の実装方法を示す概略断面図である。

図１０（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが完了し、半導体基板１０が配線基板１１の方向に移動する状態を示している。図１０（ａ）に示すように、半導体基板１０の一面には電極パッド２０が設けられ、電極パッド２０に接するように先端が平坦面であるバンプ３２とスタッド部３４とで構成されるスタッドバンプ３０が設けられている。また、配線基板１１の一面には電極パッド２１が設けられ、電極パッド２１に接するように先端部が平坦面であるバンプ３３が設けられている。また、配線基板１１のバンプ３３が設けられた一面側には、半導体基板１０と配線基板１１とを接着するＮＣＦ４１が、予めバンプ３３を完全に覆うように設けられている。

図１０（ｂ）は、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、スタッドバンプ３０の先端部が最初にＮＣＦ４１に接触した状態を示している。なお、この時、スタッドバンプ３０の先端部は、まだバンプ３３には到達していない。
特開平９−２７５１６号公報

ところで、図１０（ｂ）に示すように、半導体基板１０に超音波振動を与えた状態で、スタッドバンプ３０の先端部がＮＣＦ４１に接触すると、超音波振動による横方向の力がＮＣＦ４０に加わり、半導体装置１０が横方向に滑りやすくなる。すると、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせを行ったにもかかわらず、図１０（ｃ）に示すように、スタッドバンプ３０とバンプ３３とが横方向にずれて接続されてしまうことがある。上述した通り、近年は半導体装置は配線ピッチの狭小化が進んでいるため、このような横方向の位置ずれは接触不良の原因となることがある。

また、図１０（ａ）に示すように、ＮＣＦ４１は、バンプ３３を完全に覆うように設けられている。したがって、図１０（ｂ）に示すように、スタッドバンプ３０とバンプ３３とを接続する時には、スタッドバンプ３０の先端部は最初にＮＣＦ４１接触することとなる。すると、スタッドバンプ３０とバンプ３３とが接続した時にその接続面にＮＣＦ４１を挟み込み、接触不良が発生することがある。

そこで、本発明は以上のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、それぞれの一面に電極パッドが設けられた２つの基板を、バンプを介して機械的、電気的に接続する実装を行う時において、バンプ同士、若しくはバンプと電極パッドとの接続に位置ずれを生じさせないとともに、その接続面にＮＣＦ等の非導電性接着材を挟み込まない基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１、第２の基板のそれぞれの一面側に設けられた第１、第２の電極パッドの少なくとも一方にバンプを形成する第１の工程と、バンプが形成された前記第１、第２の基板の一面側に、バンプの高さよりも薄い厚みを有する非導電性接着材を、バンプの先端部が突出するように配置する第２の工程と、第１、第２の基板の少なくとも一方に超音波振動を与えつつ、非導電性接着材を介して第１、第２の基板のそれぞれの一面側を対向して圧着し、第１、第２の電極パッドに形成されたバンプ同士、若しくは、バンプとバンプが形成されていない第１又は第２の電極パッドとが超音波振動の摩擦によって接続する第３の工程と、を含むことを特徴とする。

請求項１に記載された基板の実装方法によれば、第１、第２の基板を圧着すると、バンプ同士、若しくはバンプとバンプが形成されていない第１又は第２の電極パッドとが最初に接触することとなる。したがって、超音波振動等による横方向の力が非導電性接着材に加わることがないので、バンプ同士、若しくはバンプと電極パッドとの接続時に、予め位置合わせを行った位置からのずれが生じにくくなる。

さらに、非導電性接着材はバンプの高さよりも薄いため、バンプ同士、若しくはバンプと電極パッドとの接続部に非導電性接着材を挟み込むことがない。したがって、超音波振動による摩擦はこれらの接続部に直接作用して、電気的及び機械的に強固に接続することができる。

請求項２に記載の発明は、第１の工程において、第１の電極パッドに前記バンプとしてのスタッドバンプを形成するとともに、第２の電極パッドにバンプとしての先端が平坦面であるメッキバンプを形成し、第２の工程において、非導電性接着材を、第１の基板の一面側に配置することを特徴とする。

請求項２に記載された基板の実装方法によれば、第１の電極パッドに形成されたスタッドバンプの先端部は、第１の基板の一面側に設けられた非導電性接着材から、予め突出していることとなる。したがって、第１、第２の基板とを圧着すると、第１の基板の一面側に形成されたスタッドバンプは、第２の基板の一面側に設けられた第２の電極パッドに最初に接触する。これにより、スタッドバンプは位置ずれすることなく第２の電極パッドと接続し、第１の基板の一面側に形成されたスタッドバンプと第２の電極パッドとの接続部に非導電性接着材を挟み込むこともない。

請求項３に記載の発明は、第１の工程において、第１の電極パッドに前記バンプとしてのスタッドバンプを形成するとともに、第２の電極パッドに前記バンプとしての先端が平坦面であるメッキバンプを形成し、第２の工程において、非導電性接着材を、第１の基板の一面側に配置することを特徴とする。

請求項３に記載された基板の実装方法によれば、第１の基板の一面側に設けられた第１の電極パッドに形成されたスタッドバンプの先端部は、第１の基板の一面側に設けられた非導電性接着材から、予め突出していることとなる。

したがって、第１、第２の基板とを圧着すると、第１の基板の一面側に形成されたスタッドバンプは、第２の基板の一面側に設けられたメッキバンプの平坦面に最初に接触する。これにより、スタッドバンプは位置ずれすることなく第２の基板の一面側に形成されたメッキバンプと接続し、また、第１の基板の一面側に形成されたスタッドバンプとく第２の基板の一面側に形成されたメッキバンプとの接続部に非導電性接着材を挟み込むこともない。

請求項４に記載の発明は、第１の工程において、第１及び第２の電極パッドにそれぞれ前記バンプとしてのスタッドバンプを形成し、第２の工程において、非導電性接着材を、前記第１又は第２の基板の一面側に配置することを特徴とする。

請求項４に記載された基板の実装方法によれば、第１、第２の電極パッドにそれぞれ形成されたスタッドバンプの先端部は、第１又は第２の基板の一面側に設けられた非導電性接着材から、予め突出していることとなる。

したがって、第１、第２の基板とを圧着すると、第１、第２の基板の一面側に形成されたスタッドバンプ同士が最初に接触する。これにより、スタッドバンプは位置ずれすることなく接続し、また、スタッドバンプ同士の接続部に非導電性接着材を挟み込むこともない。

請求項５に記載の発明は、第１の工程において、第１、第２の電極パッドにそれぞれバンプとしてのスタッドバンプを形成し、第２の工程において、非導電性接着材を、第１、第２の基板のそれぞれの一面側に配置することを特徴とする。

請求項５に記載された基板の実装方法によれば、第１、第２の電極パッドにそれぞれ形成されたスタッドバンプの先端部は、第１、第２の基板の一面側に設けられた非導電性接着材から、予め突出していることとなる。

したがって、第１、第２の基板とを圧着すると、第１、第２の基板の一面側に形成されたスタッドバンプ同士が最初に接触する。これにより、スタッドバンプは位置ずれすることなく接続し、また、スタッドバンプ同士の接続部に非導電性接着材を挟み込むこともない。なお、２つの非導電性接着材を積層した状態となるので、非導電性接着材が緩衝材として機能し、第１、第２の基板の高さのバランス調整（傾き、歪みの調整）を行いやすくなる。

請求項６に記載の発明のように、スタッドバンプは、メッキバンプとメッキバンプ上に形成されたスタッド部とで構成することができる。これにより、第１、第２の基板を圧着する時に、第１、第２の基板に生じる応力を緩和できるとともに、より強固な接続が可能となる。

請求項７に記載された発明のように、非導電性接着材として、ＮＣＦを好適に用いることができる。

請求項８に記載された発明のように、ＮＣＦがスタッドバンプの高さよりも薄い厚さに形成された凹部と凸部とが交互に形成された櫛歯型の形状を有しており、バンプが形成された第１、第２の基板の一面側に、スタッドバンプの先端部が凹部より突出するように、このＮＣＦを配置してもよい。

請求項９に記載された発明のように、櫛歯型の形状を有するＮＣＦの凹部を貫通孔としてもよい。これにより、第１、第２の基板を圧着した時に、バンプ同士、若しくはバンプとバンプが形成されていない第１又は第２の電極パッドとが最初に接触することとなり、これらを電気的及び機械的に強固に接続することができる。

請求項１０に記載の発明のように、非導電性接着材として、流動性を有するＮＣＰを好適に用いることができる。

請求項１１に記載された半導体装置は、請求項１〜１０のいずれかに記載された基板の実装方法で実装されたことを特徴とする。これにより、バンプ同士、若しくはバンプと電極パッドとが位置ずれしていない電気的及び機械的に強固に接続された信頼性の高い半導体装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、各図において同一、もしくは、均等である部分には、説明の簡略化のため同一の符号を付してある。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、図１を用いて説明する。図１（ａ）に示すように、第１の基板としての半導体基板１０の一面側には、電極パッド２０が設けられ、この電極パッド２０上に、先端が平坦面であるバンプ３２とスタッド部３４とで構成される高さＴ１のスタッドバンプ３０が形成されている。

半導体基板１０は、例えば、図示しないが、その一面側に加速度や角速度、圧力、湿度、光、気体や液体の流量等を検知する素子が形成されたセンサチップとして構成することができる。より具体的には、半導体基板１０は、シリコン半導体等からなり、半導体製造技術を用いて、力学量を検出するための稼働部や素子等のセンシング部が形成されたものである。電極パッド２０は、アルミ等からなり、半導体基板１０の配線（図示せず）の一部を構成している。

スタッドバンプ３０は、例えば、金バンプ等からなるものである。金バンプは比較的柔らかく、金バンプ同士、若しくは金バンプとアルミ等の電極パッドとの接続が容易にできる。また、その接続を強固なものにすることができる。

金バンプ等からなるスタッドバンプ３０は、電極パッド２０上に、ボールボンディング法を用いて形成される。そして、半導体基板１０において、電極パッド２０と上記センシング部とは、上記した図示しない配線を介して電気的に接続されている。

半導体基板１０の一面側には、半導体基板１０と配線基板１１とを接着する非導電性接着材としてのＮＣＦ４０が配置されている。ＮＣＦ４０は熱硬化性の樹脂フィルムであり、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂等が基材として用いられる。

また、ＮＣＦ４０は、高さＴ１のスタッドバンプ３０の先端部が突出する厚みｔ１（ｔ１＜Ｔ１）を有するように、予め所望の形状、大きさに形成されている。したがって、図１（ａ）に示すように、スタッドバンプ３０の先端部は、予めＮＣＦ４０から突出している。

一方、第２の基板としての配線基板１１の一面側には電極パッド２１が設けられている。配線基板１１は、半導体基板１０から出力される電気信号等を処理するための処理回路を有するものである。このような配線基板１１は、シリコン半導体基板等からなり、半導体製造技術を用いて、トランジスタ素子などにより形成された上記処理回路を有するものである。

電極パッド２１は、アルミ等からなり、配線基板１１の配線（図示せず）の一部を構成している。そして、配線基板１１において、電極パッド２１と上記処理回路とは、図示しない配線を介して、電気的に接続されている。

次に、図１（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図１（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０の一面側に設けられたスタッドバンプ３０の先端部と配線基板１１の一面側に設けられた電極パッド２１とが接続する直前の状態を示す図である。

図１（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０の先端部と電極パッド２１とが最初に接触した状態を示す図である。この時、スタッドバンプ３０の先端部はＮＣＦ４０から突出しているため、スタッドバンプ３０と電極パッド２１との接続部にＮＣＦ４０を挟み込むことはない。また、半導体基板１０に与えられた超音波振動の摩擦作用により、スタッドバンプ３０と電極パッド２１とは金属接合し、電気的及び機械的に接続する。

図１（ｃ）は、スタッドバンプ３０の先端部と電極パッド２１との接続後、半導体基板１０をさらに配線基板１１の方向に移動させて、半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＦ４０によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０と電極パッド２１とは位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＦ４０によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を、図２を用いて説明する。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、第１の基板としての半導体基板１０の一面側には、アルミ等からなる電極パッド２０が設けられており、この電極パッド２０の上には、高さがＴ１のスタッドバンプ３０が形成されている。スタッドバンプ３０は、例えば、金バンプであり、電極パッド２０上にボールボンディング法を用いて形成される。また、半導体基板１０の一面側には、半導体基板１０と配線基板１１とを接着するＮＣＦ４０が配置されている。

ＮＣＦ４０は、高さＴ１のスタッドバンプ３０の先端部が突出する厚みｔ１（ｔ１＜Ｔ１）を有するように、予め所望の形状、大きさに形成されている。したがって、図２（ａ）に示すように、スタッドバンプ３０の先端部は、予めＮＣＦ４０から突出している。

一方、第２の基板としての配線基板１１の一面側には、アルミ等からなる電極パッド２１が設けられており、この電極パッド２１の上には、バンプとしての平坦形状のメッキバンプ３３が形成されている。

メッキバンプ３３は、例えば、金バンプ等からなるもので、アルミ等からなる電極パッド２１上に、メッキ法を用いて形成される。

次に、図２（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図２（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０の一面側に設けられたスタッドバンプ３０の先端部と配線基板１１の一面側に設けられたメッキバンプ３３とが接続する直前の状態を示す図である。

図２（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０の先端部とメッキバンプ３３とが最初に接触した状態を示す図である。この時、スタッドバンプ３０の先端部はＮＣＦ４０から突出しているため、スタッドバンプ３０とメッキバンプ３３との接続部にＮＣＦ４０を挟み込むことはない。また、半導体基板１０に与えられた超音波振動の摩擦作用により、スタッドバンプ３０とメッキバンプ３３とは金属接合し、電気的及び機械的に接続する。

図２（ｃ）は、スタッドバンプ３０の先端部とメッキバンプ３３との接続後、半導体基板１０をさらに配線基板１１の方向に移動させて、半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＦ４０によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０とメッキバンプ３３とは位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＦ４０によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を、図３を用いて説明する。本実施形態では、図３（ａ）に示すように、第１の基板としての半導体基板１０の一面側には、アルミ等からなる電極パッド２０が設けられており、この電極パッド２０の上には、高さがＴ１のスタッドバンプ３０が形成されている。スタッドバンプ３０は、例えば、金バンプであり、電極パッド２０上にボールボンディング法を用いて形成される。また、半導体基板１０の一面側には、半導体基板１０と配線基板１１とを接着するＮＣＦ４０が配置されている。

ＮＣＦ４０は、高さＴ１のスタッドバンプ３０の先端部が突出する厚みｔ１（ｔ１＜Ｔ１）を有するように、予め所望の形状、大きさに形成されている。したがって、図２３（ａ）に示すように、スタッドバンプ３０の先端部は、予めＮＣＦ４０から突出している。

一方、第２の基板としての配線基板１１の一面側には、アルミ等からなる電極パッド２１が設けられており、この電極パッド２１の上には、先端が平坦面であるバンプ３３とスタッド部３５とで構成される高さがＴ２のスタッドバンプ３１が形成されている。スタッドバンプ３１は、例えば、金バンプであり、電極パッド２１上にボールボンディング法を用いて形成される。

次に、図３（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図３（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０、配線基板１１のそれぞれの一面側に設けられたスタッドバンプ３０、３１の先端部同士が接続する直前の状態を示す図である。

図３（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士が最初に接触した状態を示す図である。この時、上述したようにスタッドバンプ３０の先端部は、予めＮＣＦ４０から突出しているため、スタッドバンプ３０、３１の先端部における接続部にＮＣＦ４０を挟み込むことはない。また、半導体基板１０に与えられた超音波振動の摩擦作用により、スタッドバンプ３０、３１とは金属接合し、電気的及び機械的に接続する。

図３（ｃ）は、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士の接続後、半導体基板１０を配線基板１１に向かってさらに移動させて半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＦ４０によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０、３１は位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＦ４０によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を、図４を用いて説明する。なお、本実施形態は、第３の実施形態の変形例である。すなわち、図４（ａ）に示すように、半導体基板１０の一面側にＮＣＦ４０を配置する代わりに、第２の基板としての配線基板１１の一面側にＮＣＦ４１を配置したものである。

ＮＣＦ４１は、高さＴ２のスタッドバンプ３１の先端部が突出する厚みｔ２（ｔ２＜Ｔ２）を有するように、予め所望の形状、大きさに形成されている。したがって、図４（ａ）に示すように、スタッドバンプ３１の先端部は、予めＮＣＦ４１から突出している。

一方、第１の基板としての半導体基板１０の一面側には、アルミ等からなる電極パッド２０が設けられており、この電極パッド２０の上には、高さがＴ１のスタッドバンプ３０が形成されている。スタッドバンプ３０は、例えば、金バンプであり、電極パッド２０上にボールボンディング法を用いて形成される。

次に、図４（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図４（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０、配線基板１１のそれぞれの一面側に設けられたスタッドバンプ３０、３１の先端部同士が接続する直前の状態を示す図である。

図４（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士が最初に接触した状態を示す図である。この時、上述したようにスタッドバンプ３０の先端部は、予めＮＣＦ４１から突出しているため、スタッドバンプ３０、３１の先端部における接続部にＮＣＦ４１を挟み込むことはない。また、半導体基板１０に与えられた超音波振動の摩擦作用により、スタッドバンプ３０、３１とは金属接合し、電気的及び機械的に接続する。

図４（ｃ）は、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士の接続後、半導体基板１０を配線基板１１に向かってさらに移動させて半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＦ４１によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０、３１は位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＦ４１によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態を、その概略断面図である図５を用いて説明する。なお、本実施形態は、第３、第４の実施形態の変形例である。すなわち、図５（ａ）に示すように、第１の基板としての半導体基板１０の一面側にＮＣＦ４０を配置するとともに、第２の基板としての配線基板１１の一面側にＮＣＦ４１を配置したものである。

ＮＣＦ４０は、高さＴ１のスタッドバンプ３０の先端部が突出する厚みｔ１（ｔ１＜Ｔ１）を有するように、予め所望の形状、大きさに形成されている。したがって、図２（ａ）に示すように、スタッドバンプ３０の先端部は、予めＮＣＦ４０から突出している。

ＮＣＦ４１は、高さＴ２のスタッドバンプ３１の先端部が突出する厚みｔ２（ｔ２＜Ｔ２）を有するように、予め所望の形状、大きさに形成されている。したがって、図４（ａ）に示すように、スタッドバンプ３１の先端部は、予めＮＣＦ４１から突出している。

次に、図５（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図５（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０、配線基板１１のそれぞれの一面側に設けられたスタッドバンプ３０、３１の先端部同士が接続する直前の状態を示す図である。

図５（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士が最初に接触した状態を示す図である。この時、上述したようにスタッドバンプ３０、３１の先端部は、予めＮＣＦ４０、４１から突出しているため、スタッドバンプ３０、３１の先端部における接続部にＮＣＦ４０、４１を挟み込むことはない。また、半導体基板１０に与えられた超音波振動の摩擦作用により、スタッドバンプ３０、３１とは金属接合し、電気的及び機械的に接続する。

図５（ｃ）は、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士の接続後、半導体基板１０を配線基板１１に向かってさらに移動させて半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＦ４０、４１によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０、３１は位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＦ４０、４１によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

なお、半導体基板１０と配線基板１１とを圧着する際に、積層したＮＣＦ４０、４１が緩衝材として機能する。したがって、半導体基板１０と配線基板１１とを圧着する際に半導体基板１０、配線基板１１の高さのバランス調整（傾き、歪みの調整）を行いやすくなる。

（第６の実施形態）
本発明の第６の実施形態を、図６を用いて説明する。本実施形態では、図６（ａ）に示すように、第１の基板としての半導体基板１０の一面側には、アルミ等からなる電極パッド２０が設けられており、この電極パッド２０の上には、高さがＴ１のスタッドバンプ３０が形成されている。スタッドバンプ３０は、例えば、金バンプであり、電極パッド２０上にボールボンディング法を用いて形成される。また、半導体基板１０の一面側には、半導体基板１０と配線基板１１とを接着する非導電性接着材としてのＮＣＰ５０が、高さＴ１のスタッドバンプ３０の先端部が突出するするように配置されている。なお、ＮＣＰ５０は、流動性を有する熱硬化型の樹脂ペーストであり、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂等が基材として用いられる。

一方、第２の基板としての配線基板１１の一面側には電極パッド２１が設けられている。配線基板１１は、半導体基板１０から出力される電気信号等を処理するための処理回路を有するものである。このような配線基板１１は、シリコン半導体基板等からなり、半導体製造技術を用いて、トランジスタ素子などにより形成された上記処理回路を有するものである。

電極パッド２１は、アルミ等からなり、配線基板１１の配線（図示せず）の一部を構成している。そして、配線基板１１において、電極パッド２１と上記処理回路とは、図示しない配線を介して、電気的に接続されている。

次に、図６（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図６（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０の一面側に設けられたスタッドバンプ３０の先端部と配線基板１１の一面側に設けられた電極パッド２１とが接続する直前の状態を示す図である。この時、スタッドバンプ３０の先端部にＮＣＰが付着したとしても、半導体基板１０に与えられる超音波振動により、付着したＮＣＰは半導体基板１０が配線基板１１に向かう移動過程において除去される。

図６（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０の先端部と電極パッド２１とが最初に接触した状態を示す図である。この時、スタッドバンプ３０の先端部はＮＣＰ５０から突出しているため、スタッドバンプ３０と電極パッド２１との接続部にＮＣＰ５０を挟み込むことはない。

図６（ｃ）は、スタッドバンプ３０の先端部と電極パッド２１との接触後、半導体基板１０をさらに配線基板１１の方向に移動させて、半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＰ５０によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０と電極パッド２１とは位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＰ５０によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

（第７の実施形態）
本発明の第７の実施形態を、図７を用いて説明する。なお、本実施形態は、第６の実施形態の変形例である。すなわち、図７（ａ）に示すように、第１の基板としての半導体基板１０の一面側にＮＣＰ５０を配置するとともに、第２の基板としての配線基板１１の一面側にＮＣＰ５１を配置したものである。

ＮＣＰ５０は、高さＴ１のスタッドバンプ３０の先端部が突出するように配置されている。また、ＮＣＰ５１は、高さＴ２のスタッドバンプ３１の先端部が突出するように配置されている。

次に、図７（ａ）〜（ｃ）に示す各工程について説明する。図７（ａ）は、図示しないフリップチップボンダーによって、半導体基板１０と配線基板１１との位置合わせが終了して、図示しない超音波振動子により半導体基板１０に超音波振動を与えつつ、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させ、半導体基板１０、配線基板１１のそれぞれの一面側に設けられたスタッドバンプ３０、３１の先端部同士が接続する直前の状態を示す図である。

図７（ｂ）は、半導体基板１０を配線基板１１に向かって移動させて、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士が最初に接触した状態を示す図である。この時、上述したようにスタッドバンプ３０、３１端部は、予めＮＣＰ５０、５１から突出しているため、スタッドバンプ３０、３１の先端部における接続部にＮＣＰ５０、５１を挟み込むことはない。また、半導体基板１０に与えられた超音波振動の摩擦作用により、スタッドバンプ３０、３１とは金属接合し、電気的及び機械的に接続する。

図７（ｃ）は、スタッドバンプ３０、３１の先端部同士の接続後、半導体基板１０を配線基板１１に向かってさらに移動させて半導体基板１０と配線基板１１とがＮＣＦ４０、４１によって接着された状態を示す図であって、本実施形態における基板の実装方法で実装された半導体装置を示す図である。

このように、本実施形態における基板の実装方法を採用することにより、スタッドバンプ３０、３１は位置ずれすることなく、電気的及び機械的に接続する。また、半導体基板１０と配線基板１１とはＮＣＰ５０、５１によって強固に接続される。したがって、半導体基板１０と配線基板１１との電気的な接続を信頼性の高い確実なものとすることができる。

（その他実施形態）
本発明のその他の実施形態を、図８、９を用いて説明する。図８（ａ）は、半導体基板１０と配線基板１１とを接着するＮＣＦ４２の断面形状を示す図であり、その断面形状は凹部４５と凸部４６とが交互に形成された櫛歯型である。また、凹部４５の厚さはｔ３とする。

図８（ｂ）は、櫛歯型ＮＣＦ４２を半導体基板１０の一面側に配置した状態を示す図である。図８（ｂ）に示すように、櫛歯型ＮＣＦ４２は、凹部４５とスタッドバンプ３０とが重なる位置に配置されている。また、凹部４５の厚さｔ３は、スタッドバンプ３０の高さＴ１より薄くなるように形成されている（ｔ３＜Ｔ１）。これにより、スタッドバンプ３０の先端部は凹部４５から突出する。したがって、図８（ｃ）に示すように、半導体基板１０と配線基板１１とを櫛歯型ＮＣＦ４２を介して接着する際に、スタッドバンプ３０と電極パッド２１との接続部に櫛歯型ＮＣＦ４２を挟み込まないようにすることができる。

図９（ａ）は、図８（ａ）で示した櫛歯型ＮＣＦ４２の凹部を貫通孔４７としたＮＣＦ４３の断面図である。図９（ｂ）は、ＮＣＦ４３の上面図である。図９（ｂ）に示すように、本実施形態においては、櫛歯型ＮＣＦ４３を矩形型とした。しかしながら、櫛歯型ＮＣＦ４３の形状はこれに限らず、半導体基板１０や配線基板１１の大きさや形状に基づいて定めることができる。また、図９（ｂ）に示すように、貫通孔４７を円形状としたが、これに限らず、矩形状や楕円形状としてもよい。

図９（ｃ）は、ＮＣＦ４３を半導体基板１０の一面側に配置した状態を示す図である。図９（ｃ）に示すように、ＮＣＦ４３は、貫通孔４７からスタッドバンプ３０が突出している。したがって、図９（ｄ）に示すように、半導体基板１０と配線基板１１とをＮＣＦ４３を介して接着する際に、スタッドバンプ３０の先端部と電極パッド２１とが最初に接触し、スタッドバンプ３０と電極パッド２１との電気的接続部にＮＣＦ４３を挟み込まないようにすることができる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、数々の変形実施が可能である。また、本発明のうち従属請求項に係る発明においては、従属先の請求項の構成要件の一部を省略する構成とすることもできる。

本発明の第１の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明の第２の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明の第３の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明の第４の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明の第５の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明の第６の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明の第７の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明のその他の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 本発明のその他の実施形態における、基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。 従来の基板の基板の実装方法、及びその実装方法で実装された半導体基板の断面を示す図である。

符号の説明

１０・・・半導体基板、１１・・・配線基板、２０，２１・・・電極パッド、
３０，３１・・・スタッドバンプ、４０，４１，４２，４３・・・ＮＣＦ（非導電性フィルム）、５０，５１・・・ＮＣＰ（非導電性ペースト）

Claims (11)

1. 第１、第２の基板のそれぞれの一面側に設けられた第１、第２の電極パッドの少なくとも一方にバンプを形成する第１の工程と、
   前記バンプが形成された前記第１、第２の基板の一面側に、前記バンプの高さよりも薄い厚みを有する非導電性接着材を、前記バンプの先端部が突出するように配置する第２の工程と、
   前記第１、第２の基板の少なくとも一方に超音波振動を与えつつ、前記非導電性接着材を介して前記第１、第２の基板のそれぞれの一面側を対向して圧着し、
   前記第１、第２の電極パッドに形成されたバンプ同士、若しくは、前記バンプと前記バンプが形成されていない前記第１又は第２の電極パッドとが前記超音波振動の摩擦によって接続する第３の工程と、を含むことを特徴とする基板の実装方法。
2. 前記第１の工程において、
   前記第１の電極パッドに前記バンプとしてのスタッドバンプを形成し、
   前記第２の工程において、
   前記非導電性接着材を、前記第１の基板の一面側に配置することを特徴とする請求項１に記載の基板の実装方法。
3. 前記第１の工程において、
   前記第１の電極パッドに前記バンプとしてのスタッドバンプを形成するとともに、前記第２の電極パッドに前記バンプとしての先端が平坦面であるメッキバンプを形成し、
   前記第２の工程において、
   前記非導電性接着材を、前記第１の基板の一面側に配置することを特徴とする請求項１に記載の基板の実装方法。
4. 前記第１の工程において、
   前記第１及び第２の電極パッドにそれぞれ前記バンプとしてのスタッドバンプを形成し、
   前記第２の工程において、
   前記非導電性接着材を、前記第１又は第２の基板の一面側に配置することを特徴とする請求項１に記載の基板の実装方法。
5. 前記第１の工程において、
   前記第１、第２の電極パッドにそれぞれ前記バンプとしてのスタッドバンプを形成し、
   前記第２の工程において、
   前記非導電性接着材を、前記第１、第２の基板のそれぞれの一面側に配置することを特徴とする請求項１に記載の基板の実装方法。
6. 前記スタッドバンプは、前記メッキバンプと前記メッキバンプ上に形成されたスタッド部とで構成されることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の基板の実装方法。
7. 前記非導電性接着材は、非導電性フィルムであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板の実装方法。
8. 前記非導電性フィルムは、前記バンプの高さよりも薄い厚さに形成された凹部と凸部とが交互に形成された櫛歯型の形状を有し、前記バンプが形成された前記第１、第２の基板の一面側に、前記バンプの先端部が前記凹部から突出するように配置することを特徴とする請求項７に記載の基板の実装方法。
9. 前記凹部は、前記非導電性フィルムを貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項８に記載の基板の実装方法。
10. 前記非導電性接着材は、流動性を有する非導電性ペーストであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板の実装方法。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の基板の実装方法で実装されたことを特徴とする半導体装置。

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