JP2007300052A - フリップチップ実装の部品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は半導体（フリップチップ）実装の部品とその製造方法を提供する。
【解決手段】弾性のバンプをダイ上に形成させた後、非導電接着剤の使用を合わせることで半導体（フリップチップ）実装の部品を製造する。本発明の半導体（フリップチップ）実装の部品は少なくとも一つの弾性バンプが設置されるダイと、前記ダイの表面に設置され、前記ダイの表面が前記弾性バンプと同様の表面である接着剤を含む。本発明の半導体部品は低製造コスト、適当な隙間の獲得、従来使用されていたテープ式の異方性導電フィルムによる外寸サイズの制限を乗り越える等の利点がある。
【選択図】図４Ｃ

Description

本発明はフリップチップ実装部品とその製造方法であり、特に製造工程を簡単にする方法でコストを低下させることができるフリップチップ実装部品とその製造方法を指す。

電子機器の高速度化、高性能化、軽量化、薄型化、小型化及び低価格化に伴い、フリップチップ・（Flip chip）技術が実装・接続・導通の主な構造になりつつあるのが明らかである。フリップチップ技術の導通方式は大雑把に金属導通、導通接着剤、異方性導電接着剤、導電性樹脂などにまとめられるが、そのうち異方性導電接着剤である異方性導電フィルム（Anisotropic Conductive Film,ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（Anisotropic Conductive Adhesive,ＡＣＡ）は液晶モニターと駆動ＩＣ間の接続に幅広く応用され、そのパッケージ工程ではチップオングラス（Chip on Glass,ＣＯＧ）のモジュール構造が用いられる。チップオングラス工程はＩＣを直接ガラス基板上の電気回路に照準を合わせ、その他の中間材料により導電させ、組み合わせ用いられる異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）は易加工性、高生産率、高良品率の材料特性を持ち、その応用領域は非常に広く、且つ信頼度も高く、液晶モニターに対しては体積、重量を削減する方式を達成できる。

目下ＣＯＧ工程ではまずパネルを機械のスタンド平面上に置き、きれいにした後、パネルを輸送ベルトにより機械のスタンドの位置決め点に送り出し、このとき異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）が予めパネルに貼り付けられており、駆動ＩＣの位置合わせを行った後、前もって圧力を加えてから、次の位置決め点を決め、加熱加圧を行い、駆動ＩＣをパネル基板上に固定し、ＣＯＧ作業が完成する。

例えばアメリカ特許第ＵＳ4740657号は異方性導電接着剤を用いて電気回路に接続する構造であり、その構造概念図を図１に示す。接着剤１０と導電粒子１２が軟性、流動性材料でさらに接触混合しており、接着剤１０は加熱と加圧により導体１３，１４の間に導電接着１５を形成し、導体１３，１４上にはそれぞれガラス基板１６が有する。

さらに別の従来技術は金属バンプ上に導電接着剤が貼り付けられたもので、その製造プロセス概念図を図２に示す。ガラス基板１６上に導電接着剤１５を貼り付けた後、直接駆動ＩＣ１７を導電接着剤１５上に形成させる。

しかし、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）にはいくらか欠点があり、例えば（１）：異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）の形式はテープ式で、テープの幅には制限がありテープの幅が駆動ＩＣの寸法により設計されるので、切断時にあまり薄く切れない。例えば駆動ＩＣの幅が2ｍｍで、切断時のテープ幅が2.2ｍｍであり、駆動ＩＣの設計が小型化されるに従い、テープ幅は幅の極限に直面し、テープの幅を設計できなくさせる。（２）：高密度の導電粒子を含んでいるものは不規則に分布しており、識別結果に影響を及ぼす。（３）：高さに対して制限があるので、高密度で接合する時に短絡が発生する。

また、アメリカ特許第ＵＳ6518097Ｂ１号で提案されている異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）を用いて組み合わせられている非はんだ付けの金属バンプの製造工程はまず接着剤を貼り付けたあと、ウエハーの切断を行う。

図３に従来の予め異方性導電接着剤をウエハーに塗布しフリップチップ実装を行う断面概念図を示す。ウエハー２０上に多数のチップが載せられており、各チップには信号とパッシベーション層２４に接続するための少なくとも一つの入力/出力パッド２２が含まれ、各ウエハーチップ上で低コストの非はんだ付けの金属バンプ２６を形成させ、異方性導電層２８をウエハー２０上に被覆し、最後に異方性導電層２８において保護層３０を形成させる。

上記のアメリカ特許第ＵＳ6518097Ｂ１号にはいくつかの欠点があり、例えば異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）を用いる場合は必ず非はんだ付けの金属バンプを組み合わせなければならず、製造プロセスでまず接着剤を貼り付けたあと、ウエハーの切断を行う。

上記の異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）の接着剤を採用することにより生じる欠点に鑑みて、本発明者は上述の従来技術における異方性導電フィルム（ＡＣＦ）或いは異方性導電接着剤（ＡＣＡ）を金属バンプに組み合わせることにより生じる欠点を解決するために半導体（フリップチップ）実装の部品とその製造方法を提出する。

本発明ウエハーのダイ上で接着剤と弾性バンプ（compliant bump）により製造される上記の半導体実装の部品に係わり、本発明で用いられる接着剤は導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムの接着剤から任意に選ばれ、本発明で用いられる弾性バンプはアメリカ特許第US6084301号で提案されている弾性バンプの構造である。

本発明における半導体実装の部品にはウエハーのダイ上に設置されている少なくとも一つの弾性バンプが含まれ、続いて前記ウエハーの前記ダイ及び前記のような弾性バンプ上に接着剤を設置し、それから前記ウエハーを切断して個別の前記ダイとし、最後に前記ダイに対しフリップチップ接合技術を用いて半導体実装の部品を完成する。本発明の製造工程は、まず接着剤をウエハー上に設置し、続いてウエハーダイシングを行う、或いは先にウエハーダイシングを行い、それから接着剤をウエハー上に設置する。先に切断し接着剤を付ける方式は切断くずが接着体に残り水気が接着剤に影響するのを防ぐことができる。

従来技術で用いられていた異方性導電フィルムをウエハーでフリップチップ実装する際、材料の生産段階で、塗布により一たばの横長型の異方性導電フィルムが形成されるので、駆動ICの外寸サイズに基づいてまず数捲きから数十捲きの適当な幅の細いテープ状に切断する必要があり、且つ接合段階では、異方性導電フィルムが基板上で予め貼り合せることが必要となり、従来の技術と比較すると、本発明の半導体実装の部品は弾性バンプのウエハー上で使用するものは面積が大きい導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムの接着剤から任意に選択し、その後以下の二種類の手順から任意に一つの工程を選ぶ。第一の工程はまず接着剤を用い、ウエハーと合わせて接着剤を切断する、第二の工程は先に切断した後接着剤を使用し、最後に分離する。上記の任意の工程が完了した後、表面に接着剤が貼り付けられているダイが形成されるので、本発明で用いられる接着剤は先に細かく切断したり貼り付ける必要がない。このように製造工程を減らすことができるので、製造コストを低下させられ、適当な隙間が得られ、従来使用されていたテープ式の異方性導電フィルムによる外寸サイズの制限を乗り越える等の利点がある。

本発明の特徴と実施例に関わることは、添付図面と共に最適な実施例の詳細な説明を以下に示す。

図４Aに本発明の第一の実施例における半導体実装の部品に係わる製造プロセス分解図を示す。本実施例では予め接着剤を貼り付けてそれから切断を行うが、半導体実装の部品を製造する時、まず切断機器４０上にリング状のフレーム４２を用意し、リング状のフレーム４２上に固定ゴム（blue type）４４を設置し、固定ゴム４４によりウエハー２０と切断機器４０を固定する。この時ウエハー２０上には少なくとも一つの弾性バンプがあり、続いて接着剤４６を設置し且つウエハー２０上に被覆する。接着剤４６の設置方法は接着剤４６の形状により異なり、もし接着剤４６の形状がペースト状の場合、その設置方法は塗布或いはスプレー設備により塗布或いはスプレーが行われ、これに対して、もし接着剤４６の形状がフィルム状の場合、設置方式はウエハー２０上に直接貼り付けることにより達成される。上記の塗布或いはスプレー動作により形成される接着剤４６がペースト状（液状）であるので、加熱或いは乾燥工程が必要になり、その工程後、ペースト形状の接着剤４０は固化され、フィルム状になり、その後の製造工程に都合がよくなる。接着剤４６の材質は形状によりそれぞれ導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムに分けられ、そのうち最適な実施例には非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムが用いられる。

続いてウエハーダイシング４８を用いて前記ウエハー２０を個別のダイにし、紫外線によりウエハー２０を照射し、固定ゴム４４の粘性を失わせる。このようにウエハー２０と切断機器４０の分離作業が容易になり、その分離後の構造傾斜図を図４Bに示す。上記の切断作業により、図４Bに示されているダイAとダイBのように、ウエハー２０は多数の個別のダイに切断される。二つのダイA,Bを例に挙げ、ダイAとダイBの拡大図を図４Cに示す。図４Cにおいて切断後のダイ５０上に前記のような弾性バンプがあり、前記のような弾性バンプが個別に対応するダイ５０は、それぞれダイAとダイBである。前記のような弾性バンプは接着剤４６で被覆されており、前記のような弾性バンプは金属層５６とバンプ５２により構成されている。

図５Aに本発明の第二の実施例における半導体実装の部品に係わる製造プロセス分解図を示す。本実施例は予め切断を行いそれから接着剤を貼り付けるが、半導体実装の部品を製造する時、まず切断機器４０上にリング状のフレーム４２を用意し、リング状のフレーム４２上に固定ゴム４４を設置し、固定ゴム４４によりウエハー２０と切断機器４０を固定する。この時ウエハー２０上には少なくとも一つの弾性バンプがあり、 続いてウエハーダイシング４８を用いて前記ウエハー２０を個別のダイにし、紫外線によりウエハー２０を照射し、固定ゴム４４の粘性を失わせる。このようにウエハー２０と切断機器４０の分離作業が容易になり、その分離後の構造傾斜図を図３Bに示す。上記の切断作業により、ウエハー２０は多数の個別のダイに切断される。

図５Bに示すように、続いて接着剤４６を設置し且つウエハー２０上に被覆する。接着剤４６の設置方法は接着剤４６の形状により異なり、もし接着剤４６の形状がペースト状の場合、その設置方法は塗布或いはスプレー設備により塗布或いはスプレーが行われ、これに対して、もし接着剤４６の形状がフィルム状の場合、設置方式はウエハー２０上に直接貼り付けることにより達成される。上記の塗布或いはスプレー動作により形成される接着剤４６がペースト状（液状）であるので、加熱或いは乾燥工程が必要になり、その工程後、ペースト形状の接着剤４６は固化され、フィルム状になり、その後の製造工程に都合がよくなる。接着剤４６の材質は形状によりそれぞれ導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムに分けられ、そのうち最適な実施例には非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムが用いられる。

図５Bで切断後のウエハーは多数の個別のダイに切断され、図中で示されているダイAとダイBによって示され、ダイAとダイBの拡大図は図４Cと同じであるので、ダイAとダイBの内部構造については図４Cに示すとおりであり、ここでは再び延べない。

本発明における第二の実施例の切断工程では接着剤を設置する前に、ウエハーダイシング４８の切断深さを制御でき、完全にウエハーを切断させず、続いて接着剤４６をウエハー２０上に塗り、ウエハー２０を直接引っ張るとウエハーが多数のダイに分かれる。その引っ張りについてはアメリカ特許第US6939785B2号の技術に示されており、まずウエハーを切断しそれから接着剤を設置する利点は切断くずが接着体に残り水気が接着剤に影響するのを防ぐことができることである。

本発明の固定ゴム４４が半導体実装で用いられる時、ウエハー２０と同じ側或いは反対側に設置することができ、上記第一の実施例と第二の実施例において固定ゴム４４が設置される位置はみなウエハー２０と同じ側である。続いて図６Aにダイ５０の拡大概念図を示す。図６Aで、二つのダイ５０の例により説明されているが、固定ゴム４４上にダイ５０が貼り付けられており、ダイ５０上に前記のような弾性バンプがある。前記のような弾性バンプは金属層５６とバンプ５２により構成されており、接着剤４６により前記のような弾性バンプとダイ５０は被覆されている。また、固定ゴム４４の位置はウエハーの反対側に設置してもよく、図６Bにダイ５０の拡大概念図を示す。しかし、固定ゴム４４が設置される位置はちょうど図６Aと反対になり、本図で示される固定ゴム４４は接着剤の上に設置されている。固定ゴム４４を前記接着剤の上に設置する時、ウエハーの裏側に少なくとも一つの位置決め点（マーク）は設けられ、位置決め点（マーク）はその後の定められた位置を切断する際に用いられる。

図７に本発明の半導体実装の部品と基板の結合に係わる概念図を示す。半導体実装の部品はダイ５０上に少なくとも一つの弾性バンプと接着剤４６を含み、加熱と加圧により基板５４を結合させる工程であり、基板５４の材質はガラス、フレキシブル、セラミック基板などである。

本発明で用いられる接着剤は導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムで、そのうち最適な実施例には非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムが用いられ、従来の導電接着剤、導電フィルムに使われていたコストを大幅に削減できる。導電接着剤、導電フィルムは非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムの材料と比較して導電性粒子が多いので、コストが高くなっていたのである。

また、本発明の接着剤の設置方式は塗布或いはスプレーを用いるものなので、従来の導電接着剤、導電フィルムのテープ形式における使用上の幅の制限がなく、ダイを出来上がりのサイズに切断するだけで、後の工程であるフリップチップ実装のスタンドにスムーズに組み合わせることができ、その上導電接着剤、導電フィルムをスタンドに前もって貼り付けておく必要がないので、生産ライン上で設備一台分のメンテナンスコストを節約でき、さらに導電接着剤、導電フィルムの材料から非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムに換えることにより、材料コストが下がるので、全体のコストを大幅に削減することができる。

接合設備がイメージの登録を行う時、従来技術US6518097B1で用いられている導電接着剤内に含まれている高密度の導電粒子が不規則に分布しているので、識別結果に影響を及ぼす。しかし、本発明で用いられるものは透明接着剤である非導電接着剤或いは紫外線接着剤なので、従来技術と比べイメージ識別に影響を与えず、且つ導電接着剤或いは導電フィルムはピッチ上の制限があり、ファインピッチが接合される時、短絡が起きるが、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムの非導電性粒子を用いることにより、使用上ピッチの制限がなく、ファインピッチ実装の接合に適している。また本発明で使用される弾性バンプは導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルム材料と組み合わせることができ、従来の非はんだ付けの金属バンプは導電接着剤或いは導電フィルムと組み合わせられるだけである。

本発明とアメリカ特許第US6518097B1号の比較結果を以下に整理する。

しかし、以上述べたことは、本発明における最良の実施例の詳細な説明と図にすぎず、本発明の特徴はこれだけに限られず、本発明を制限するものではない。本発明のすべての範囲は上記の請求範囲に準じ、本発明の請求範囲の主旨と類似した実施例に合致し、本発明の範疇に属する。この領域を熟知している技術者が、本特許の範囲内で、手を加え、変更したものはすべて、上記の特許請求の範囲内に含まれる。

従来の異方性導電接着剤を用いて電気回路に接続する構造に係わる構造概念図である。 従来技術である金属バンプ上に導電接着剤が貼り付けられたものに係わる製造プロセス概念図である。 従来の予め異方性導電接着剤をウエハーに塗布しフリップチップ実装を行うことに係わる断面概念図である。 本発明の第一の実施例における半導体実装の部品に係わる製造プロセス分解図である。 本発明の予め接着剤を貼り付けそれから切断を行う動作に係わる斜視概念図である。 本発明の切断後のダイに係わる拡大概念図である。 本発明の第二の実施例における半導体実装の部品に係わる製造プロセス分解図である。 本発明の予め切断を行いそれから接着剤を貼り付けることに係わる斜視概念図である。 本発明の固定ゴムが半導体実装の部品に設置されたダイに係わる側面概念図である。 本発明の固定ゴムが半導体実装の部品に設置された接着剤に係わる概念図である。 本発明の半導体実装の部品と基板の結合に係わる概念図である。

符号の説明

10 接着剤
12 導電粒子
13、14導体
15 導電接着剤
16 ガラス基板
20 ウエハー
22 入力/出力パッド
24 パッシベーション層
26 非はんだ付けの金属バンプ
28 異方性導電層
30 保護層
40 切断機器
42 リング状のフレーム
44 固定ゴム
46 接着剤
48 ウエハーダイシング
50 ダイ（Siチップ）
52 バンプ
54 基板
56 金属層

Claims (18)

1. フリップチップ実装部品の製造方法であって、ウエハーを製造する工程と、
   前記ウエハー上に少なくとも一つの弾性バンプを設置する工程と、
   接着剤を前記これらの弾性バンプに被覆する工程と、
   前記接着剤で被覆されたウエハーを切断する工程と、
   前記接着剤のダイを形成する工程と、を含むことを特徴とするフリップチップ実装部品の製造方法。
2. さらにウエハーの裏面に少なくとも一つの位置決めを予め設置することを特徴とする請求項1に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
3. 前記接着剤の材質が導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムであることを特徴とする請求項１に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
4. 前記接着剤の被覆方法がフィルム状或いはペースト状であることを特徴とする請求項１に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
5. 前記接着剤の被覆方法がフィルム状である場合、直接前記弾性のバンプ上に貼り付けることを特徴とする請求項4に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
6. 前記接着剤の被覆方法がペースト状である場合、スプレーコーティングの設備或いはスピンコーティングの設備を用いて被覆を行い、それから前記接着剤を加熱し固化させることを特徴とする請求項4に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
7. 前記切断工程がウエハーダイシングにより完成することを特徴とする請求項１に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
8. フリップチップ実装部品の製造方法であって、ウエハーを製造する工程と、
   前記ウエハー上に少なくとも一つの弾性バンプを設置する工程と、
   前記ウエハーを切断する工程と、
   接着剤を前記切断したウエハー上に被覆する工程と、
   前記接着剤を有するウエハーを剥離する工程と、
   ダイを形成する工程と、を含むことを特徴とするフリップチップ実装部品の製造方法。
9. さらにウエハーの裏面に少なくとも一つの位置決め点を予め設置することを特徴とする請求項8に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
10. 前記切断工程がウエハーダイシングにより完成することを特徴とする請求項8に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
11. 前記接着の材質が導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムであることを特徴とする請求項８に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
12. 前記接着剤の被覆方法がフィルム状或いはペースト状であることを特徴とする請求項８に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
13. 前記接着剤の被覆方法がフィルム状である場合、直接前記弾性のバンプ上に貼り付けることを特徴とする請求項12に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
14. 前記接着剤の被覆方法がペースト状である場合、スプレーコーティングの設備或いはスピンコーティングの設備を用いて被覆を行い、それから前記接着剤を加熱し固化させることを特徴とする請求項12に記載するフリップチップ実装部品の製造方法。
15. フリップチップ実装の部品であって、少なくとも一つの弾性バンプが設置されているダイと、
    前記ダイの表面に設置され、且つ前記ダイの表面に前記弾性バンプと同様の表面を有する接着剤と、を含むことを特徴とするフリップチップ実装の部品。
16. さらに前記ウエハー上或いは前記接着剤上に設置される固定接着を含むことを特徴とする請求項15に記載するフリップチップ実装の部品。
17. 前記これらの弾性バンプが金属層とバンプから構成されていることを特徴とする請求項15に記載するフリップチップ実装の部品。
18. 前記接着剤が導電接着剤、導電フィルム、非導電接着剤、非導電フィルム、紫外線接着剤或いは紫外線フィルムであるであることを特徴とする請求項15に記載するフリップチップ実装の部品。

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