JP2015220342A - Optical semiconductor device manufacturing method and optical semiconductor device manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光半導体装置の製造方法及び光半導体装置の製造装置に関する。 The present invention relates to an optical semiconductor device manufacturing method and an optical semiconductor device manufacturing apparatus.
配線基板とLSI等の半導体チップとを複数のバンプによって電気的に接続すると共に配線基板と半導体チップの間の隙間にアンダーフィルを充填して機械的な取付強度を確保した半導体装置が知られている。このような分野の技術として、特許文献1に記載された電子デバイスの製造装置がある。この製造装置は、金属バンプを介して電気的及び機械的に接合された上部チップと下部チップとを有する電子デバイスを製造するものである。製造装置は、上部チップと下部チップとの間にアンダーフィルを吐出するディスペンサと、上部チップの周囲に形成されたフィレットを検出する検出部と、アンダーフィルの追加吐出を行う制御手段と、を有している。制御手段は、検出部により検出されたフィレット幅が予め設定された基準フィレット幅を満たさない場合にアンダーフィルの追加吐出を行う。 A semiconductor device is known in which a wiring board and a semiconductor chip such as an LSI are electrically connected by a plurality of bumps and a gap between the wiring board and the semiconductor chip is filled with an underfill to ensure mechanical mounting strength. Yes. As a technology in such a field, there is an electronic device manufacturing apparatus described in Patent Document 1. This manufacturing apparatus manufactures an electronic device having an upper chip and a lower chip that are electrically and mechanically bonded via metal bumps. The manufacturing apparatus includes a dispenser that discharges underfill between the upper chip and the lower chip, a detection unit that detects a fillet formed around the upper chip, and a control unit that performs additional discharge of the underfill. doing. The control means performs additional discharge of underfill when the fillet width detected by the detection unit does not satisfy a preset reference fillet width.
配線基板と半導体チップとを複数のバンプによって接続した半導体装置では、配線基板と半導体チップとの間に気泡を生じさせることなくアンダーフィルを確実に充填することが望まれている。また、半導体チップが受光素子や発光素子といった光半導体チップである場合には、積極的にフィレットを形成した場合に、フィレットを形成するアンダーフィルの一部が光半導体チップの上面に回り込むことがある。このアンダーフィルの回り込みは、光半導体チップの性能を低下させる虞がある。 In a semiconductor device in which a wiring board and a semiconductor chip are connected by a plurality of bumps, it is desired to reliably fill an underfill without generating bubbles between the wiring board and the semiconductor chip. Further, when the semiconductor chip is an optical semiconductor chip such as a light receiving element or a light emitting element, when the fillet is positively formed, a part of the underfill forming the fillet may wrap around the upper surface of the optical semiconductor chip. . This underfill wraparound may reduce the performance of the optical semiconductor chip.
そこで、本発明は、光半導体チップの上面へのアンダーフィルの回り込みを抑制すると共に配線基板と光半導体チップとの間にアンダーフィルを確実に充填する光半導体装置の製造方法及び光半導体装置の製造装置を提供する。 Accordingly, the present invention provides a method for manufacturing an optical semiconductor device and a method for manufacturing an optical semiconductor device in which the underfill wraparound to the upper surface of the optical semiconductor chip is suppressed and the underfill is reliably filled between the wiring board and the optical semiconductor chip. Providing equipment.
本発明の一形態は、配線基板と、複数の接続バンプを介して配線基板と電気的に接続された光半導体チップと、配線基板と光半導体チップとの間に充填されたアンダーフィルと、を備える光半導体装置の製造方法であって、接続バンプを介して配線基板に光半導体チップが電気的に接続された接合体を用意する第1の工程と、第1の工程の後、アンダーフィルを吐出する吐出ノズルの先端が光半導体チップの第1の縁部側に配置された第1の状態にする第2の工程と、吐出ノズルの先端が光半導体チップの上面よりも配線基板側に配置された第2の状態にする第3の工程と、吐出ノズルからアンダーフィルが吐出される方向が配線基板の光半導体チップが接続された接続面に対して傾いた第3の状態にする第4の工程と、第2の工程、第3の工程及び第4の工程の後、吐出ノズルからアンダーフィルを間欠的に吐出して、光半導体チップと配線基板との隙間にアンダーフィルを充填する第5の工程と、を備える。 One embodiment of the present invention includes a wiring board, an optical semiconductor chip electrically connected to the wiring board via a plurality of connection bumps, and an underfill filled between the wiring board and the optical semiconductor chip. A method for manufacturing an optical semiconductor device comprising: a first step of preparing a joined body in which an optical semiconductor chip is electrically connected to a wiring board via connection bumps; and an underfill after the first step. A second step in which the tip of the ejection nozzle to be ejected is arranged in the first state, which is arranged on the first edge side of the optical semiconductor chip; and the tip of the ejection nozzle is arranged on the wiring substrate side from the upper surface of the optical semiconductor chip The third step of setting the second state, and the fourth step of setting the third state where the direction in which the underfill is discharged from the discharge nozzle is inclined with respect to the connection surface to which the optical semiconductor chip of the wiring substrate is connected. Process, second process, third process After the extent and the fourth step comprises intermittently discharging underfill from the discharge nozzle, and a fifth step of filling an underfill into a gap between the optical semiconductor chip and the wiring substrate.
本発明によれば、光半導体チップの上面へのアンダーフィルの回り込みを抑制すると共に配線基板と光半導体チップとの間にアンダーフィルを確実に充填することができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the underfill from entering the upper surface of the optical semiconductor chip and to reliably fill the underfill between the wiring board and the optical semiconductor chip.
[本発明の実施形態の説明]
最初に、本発明の実施形態を列記して説明する。
[Description of Embodiment of the Present Invention]
First, embodiments of the present invention will be listed and described.
本発明の一形態は、配線基板と、複数の接続バンプを介して配線基板と電気的に接続された光半導体チップと、配線基板と光半導体チップとの間に充填されたアンダーフィルと、を備える光半導体装置の製造方法であって、接続バンプを介して配線基板に光半導体チップが電気的に接続された接合体を用意する第1の工程と、第1の工程の後、アンダーフィルを吐出する吐出ノズルの先端が光半導体チップの第1の縁部側に配置された第1の状態にする第2の工程と、吐出ノズルの先端が光半導体チップの上面よりも配線基板側に配置された第2の状態にする第3の工程と、吐出ノズルからアンダーフィルが吐出される方向が配線基板の光半導体チップが接続された接続面に対して傾いた第3の状態にする第4の工程と、第2の工程、第3の工程及び第4の工程の後、吐出ノズルからアンダーフィルを間欠的に吐出して、光半導体チップと配線基板との隙間にアンダーフィルを充填する第5の工程と、を備える。 One embodiment of the present invention includes a wiring board, an optical semiconductor chip electrically connected to the wiring board via a plurality of connection bumps, and an underfill filled between the wiring board and the optical semiconductor chip. A method for manufacturing an optical semiconductor device comprising: a first step of preparing a joined body in which an optical semiconductor chip is electrically connected to a wiring board via connection bumps; and an underfill after the first step. A second step in which the tip of the ejection nozzle to be ejected is arranged in the first state, which is arranged on the first edge side of the optical semiconductor chip; and the tip of the ejection nozzle is arranged on the wiring substrate side from the upper surface of the optical semiconductor chip The third step of setting the second state, and the fourth step of setting the third state where the direction in which the underfill is discharged from the discharge nozzle is inclined with respect to the connection surface to which the optical semiconductor chip of the wiring substrate is connected. Process, second process, third process After the extent and the fourth step comprises intermittently discharging underfill from the discharge nozzle, and a fifth step of filling an underfill into a gap between the optical semiconductor chip and the wiring substrate.
この光半導体装置の製造方法では、接合体に対する吐出ノズルの姿勢が配線基板の接続面に対して吐出方向が傾いた状態にされているので、配線基板と光半導体チップとの隙間に入り込む向きにアンダーフィルを吐出させることが可能になる。アンダーフィルの吐出の際、アンダーフィルは間欠的に吐出されるため、配線基板と光半導体チップとの隙間、及び接続バンプ同士の隙間にアンダーフィルが確実に充填されるようにアンダーフィルを押し込むことが可能になる。このとき、接合体に対する吐出ノズルの先端は光半導体チップの上面よりも配線基板側に配置された状態にされている。すなわち、アンダーフィルが吐出される位置は、光半導体チップの上面よりも下方に位置している。このため、隙間に対してアンダーフィルを押し込むように吐出しても光半導体チップの上面へアンダーフィルが回り込むことが抑制される。従って、光半導体チップの上面へのアンダーフィルの回り込みを抑制すると共に、配線基板と光半導体チップとの間にアンダーフィルを確実に充填することができる。 In this method of manufacturing an optical semiconductor device, since the discharge nozzle is inclined with respect to the connection surface of the wiring board with respect to the joined body, the discharge direction is inclined, so that it enters the gap between the wiring board and the optical semiconductor chip. Underfill can be discharged. When the underfill is discharged, the underfill is discharged intermittently, so the underfill is pushed into the gap between the wiring board and the optical semiconductor chip and between the connection bumps to ensure that the underfill is filled. Is possible. At this time, the tip of the discharge nozzle with respect to the joined body is arranged on the wiring board side with respect to the upper surface of the optical semiconductor chip. That is, the position where the underfill is discharged is located below the upper surface of the optical semiconductor chip. For this reason, even if it discharges so that an underfill may be pushed in with respect to a clearance gap, it can suppress that an underfill wraps around the upper surface of an optical semiconductor chip. Therefore, it is possible to suppress the underfill from entering the upper surface of the optical semiconductor chip and to reliably fill the underfill between the wiring board and the optical semiconductor chip.
上記光半導体装置の製造方法は、第5の工程の後、吐出ノズルの先端が光半導体チップの第2の縁部側に配置された第4の状態にする第6の工程と、第6の工程の後、吐出ノズルからアンダーフィルを間欠的に吐出して、光半導体チップと配線基板との隙間にアンダーフィルを充填する第7の工程と、を更に備えていてもよい。第2の縁部側に吐出ノズルを配置した後にアンダーフィルを吐出しているので、第1の縁部側から押し込まれたアンダーフィルが到達していない隙間に対して、アンダーフィルを充填させることが可能になる。従って、配線基板と光半導体チップとの間にアンダーフィルをより確実に充填することができる。 The manufacturing method of the optical semiconductor device includes, after the fifth step, a sixth step in which the tip of the discharge nozzle is in a fourth state arranged on the second edge side of the optical semiconductor chip, The method may further comprise a seventh step of intermittently discharging the underfill from the discharge nozzle after the step to fill the gap between the optical semiconductor chip and the wiring substrate with the underfill. Since the underfill is discharged after the discharge nozzle is arranged on the second edge side, the underfill that has been pushed in from the first edge side is filled with the underfill. Is possible. Therefore, the underfill can be more reliably filled between the wiring board and the optical semiconductor chip.
本発明の別の形態は、配線基板と、複数の接続バンプを介して配線基板と電気的に接続された光半導体チップと、配線基板と光半導体チップとの間に充填されたアンダーフィルと、を備える光半導体装置の製造装置であって、接続バンプを介して配線基板に光半導体チップが電気的に接続された接合体を支持する支持台と、アンダーフィルを吐出する吐出ノズルと、接合体に対する吐出ノズルの位置及び姿勢と、吐出ノズルからのアンダーフィルの吐出と、を制御する制御部と、を備え、制御部は、吐出ノズルの先端が光半導体チップの第1の縁部側に配置された第1の状態にし、吐出ノズルの先端が光半導体チップの上面よりも配線基板側に配置された第2の状態にし、吐出ノズルからアンダーフィルが吐出される方向が配線基板の光半導体チップが接続された接続面に対して傾いた第3の状態し、接合体に対する吐出ノズルの位置及び姿勢が第1の状態、第2の状態及び第3の状態を満たす状態において、吐出ノズルからアンダーフィルを間欠的に吐出させる。 Another embodiment of the present invention includes a wiring board, an optical semiconductor chip electrically connected to the wiring board via a plurality of connection bumps, an underfill filled between the wiring board and the optical semiconductor chip, An optical semiconductor device manufacturing apparatus comprising: a support base that supports a joined body in which an optical semiconductor chip is electrically connected to a wiring board via connection bumps; a discharge nozzle that ejects underfill; and a joined body A control unit that controls the position and orientation of the discharge nozzle relative to the discharge nozzle and underfill discharge from the discharge nozzle, and the control unit has the tip of the discharge nozzle disposed on the first edge side of the optical semiconductor chip. In the second state, the tip of the discharge nozzle is placed in the second state in which the tip of the discharge nozzle is disposed on the wiring substrate side with respect to the upper surface of the optical semiconductor chip, and the direction in which the underfill is discharged from the discharge nozzle In the third state inclined with respect to the connection surface to which the chip is connected, and in the state where the position and posture of the discharge nozzle with respect to the joined body satisfy the first state, the second state, and the third state, Underfill is discharged intermittently.
この光半導体装置の製造装置では、制御部が、接合体に対する吐出ノズルの姿勢を吐出方向が配線基板の接続面に対して傾いた状態にするので、配線基板と光半導体チップとの隙間に入り込む向きにアンダーフィルを吐出させることが可能になる。このアンダーフィルの吐出の際、制御部は、アンダーフィルを間欠的に吐出させるため、配線基板と光半導体チップとの隙間、及び接続バンプ同士の隙間にアンダーフィルが確実に充填されるようにアンダーフィルを押し込むことが可能になる。また、制御部は、接合体に対する吐出ノズルの先端を光半導体チップの上面よりも配線基板側に配置された状態にする。そうすると、アンダーフィルが吐出される位置が光半導体チップの上面よりも下方に位置することになる。このため、隙間に対してアンダーフィルを押し込むように吐出しても光半導体チップの上面へアンダーフィルが回り込むことを抑制することが可能になる。従って、光半導体チップの上面へのアンダーフィルの回り込みを抑制すると共に配線基板と光半導体チップとの間にアンダーフィルを確実に充填することができる。 In this optical semiconductor device manufacturing apparatus, the control unit makes the discharge nozzle posture with respect to the joined body in a state in which the discharge direction is inclined with respect to the connection surface of the wiring substrate, so that it enters the gap between the wiring substrate and the optical semiconductor chip. Underfill can be discharged in the direction. When discharging the underfill, the control unit discharges the underfill intermittently, so that the underfill is surely filled in the gap between the wiring board and the optical semiconductor chip and the gap between the connection bumps. It becomes possible to push in the fill. Further, the control unit places the tip of the discharge nozzle with respect to the bonded body in a state of being arranged closer to the wiring board than the upper surface of the optical semiconductor chip. Then, the position where the underfill is discharged is located below the upper surface of the optical semiconductor chip. For this reason, even if it discharges so that an underfill may be pushed into the gap, it is possible to suppress the underfill from flowing into the upper surface of the optical semiconductor chip. Therefore, it is possible to suppress the underfill from entering the upper surface of the optical semiconductor chip and to reliably fill the underfill between the wiring board and the optical semiconductor chip.
また、上記光半導体装置の製造装置では、支持台が、接合体を支持する支持面を有すると共に支持面の法線方向の周りに回転可能とされ、制御部が、吐出ノズルの先端が光半導体チップの第2の縁部側に配置された第4の状態にし、接合体に対する吐出ノズルの位置及び姿勢が第2の状態及び第3の状態及び第4の状態を満たす状態において、第2の吐出位置に移動された吐出ノズルからアンダーフィルを間欠的に吐出させてもよい。第2の縁部側に移動された吐出ノズルからアンダーフィルを吐出しているので、第1の縁部側から押し込まれたアンダーフィルが到達していない隙間に対して、アンダーフィルを充填させることができる。従って、配線基板と光半導体チップとの間にアンダーフィルをより確実に充填することができる。 Further, in the optical semiconductor device manufacturing apparatus, the support base has a support surface for supporting the joined body and is rotatable around the normal direction of the support surface, and the control unit has the tip of the discharge nozzle at the optical semiconductor. In the fourth state arranged on the second edge side of the chip, in the state where the position and posture of the discharge nozzle with respect to the joined body satisfy the second state, the third state, and the fourth state, The underfill may be intermittently discharged from the discharge nozzle moved to the discharge position. Since the underfill is discharged from the discharge nozzle moved to the second edge side, the underfill pushed from the first edge side is filled with the underfill. Can do. Therefore, the underfill can be more reliably filled between the wiring board and the optical semiconductor chip.
[本発明の実施形態の詳細]
以下、添付図面を参照しながら本発明に係る光半導体装置の製造方法、及び光半導体装置の製造装置の実施形態を説明する。図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。なお、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[Details of the embodiment of the present invention]
Embodiments of an optical semiconductor device manufacturing method and an optical semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In addition, this invention is not limited to these description, but is shown by the claim, and it is intended that all the changes within the meaning and range equivalent to the claim are included.
まず、本発明の一実施形態に係る光学装置の製造方法及び光半導体装置によって製造される光半導体装置について説明する。図1に示されるように、光半導体装置1は、配線基板2と、光半導体チップ3と、接続バンプ4と、を備えている。配線基板2と光半導体チップ3との間には、複数の接続バンプ4が配置され、これら接続バンプ4により配線基板2と光半導体チップ3との間の電気的な接続が確保されている。また、配線基板2と光半導体チップ3との間には、高さが4〜9μm程度の隙間が形成され、この隙間にはアンダーフィル6が充填されている。
First, an optical device manufacturing method and an optical semiconductor device manufactured by the optical semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, the optical semiconductor device 1 includes a
光半導体装置1は、受光した赤外光を電気信号に変換して出力するいわゆる赤外線イメージセンサである。光半導体装置1は例えば裏面入射型の赤外線イメージセンサである。配線基板2は、Si(シリコン)基板に複数の電気素子が形成されたものであり、光半導体チップ3の読出し回路として機能する。配線基板2は、光半導体チップ3との間で電気的な接続を確保するための接続パッドが形成された接続面2aを有している。光半導体チップ3は、受光部7を有する受光素子である。この受光部7は、例えば、インジウムリン(InP)基板に形成したInGaAs/GaAsSbの多重量子井戸構造を有し、近赤外光の長波長域に至る帯域を有している。この光半導体チップ3は、例えば、縦が10mm、横が10mm、厚さが0.3mmの平板状をなしている。受光部7は光半導体チップ3の表面3aに形成されている。光半導体チップ3は、受光部7が配線基板2の接続面2aと対向するように、配線基板2に搭載されている。表面3aとは逆側の裏面3bが、上面となる。
The optical semiconductor device 1 is a so-called infrared image sensor that converts received infrared light into an electrical signal and outputs the electrical signal. The optical semiconductor device 1 is, for example, a back-illuminated infrared image sensor. The
接続バンプ4は、光半導体チップ3の受光部7が形成された表面3aと、配線基板2との間に配置されている。接続バンプ4は、例えば、材質がインジウム等であり、蒸着法またはメッキ法等により形成されている。また、接続バンプ4は、二次元状に複数配置され、互いの間隔は30μm程度である。すなわち、光半導体装置1は、LSIチップや一般的な電子部品の接合体よりも、赤外線イメージセンサである光半導体チップ3と配線基板2との間隔が小さく、且つ接続バンプ4の配置間隔が狭い。
The
アンダーフィル6は、配線基板2と光半導体チップ3との間に形成された隙間に充填されて、配線基板2と光半導体チップ3との間の機械的な接続強度を確保するものである。アンダーフィル6には、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂が用いられる。アンダーフィル6は熱硬化される。熱硬化時に、接続バンプ4が再溶融して不測の組立不良が発生するのを避けるために、接続バンプ4の融点(インジウムの場合157℃程度)よりも低温で塗布・硬化ができるようなアンダーフィル6が用いられる。このアンダーフィル6は、光半導体チップ3の受光波長帯域の光に対して透明でなくてもよい。
The
なお、以下の説明では、配線基板2と光半導体チップ3とが電気的に接続され、配線基板2と光半導体チップ3との間にアンダーフィル6が充填されたものを光半導体装置1と呼ぶ。そして、配線基板2と光半導体チップ3とが接続バンプ4のみで機械的に固定されているもの、すなわち、配線基板2と光半導体チップ3との間にアンダーフィル6が充填されていないものをワーク(接合体)Wと呼ぶことにする。
In the following description, the
次に、光半導体装置1を製造するための製造装置について説明する。図2に示されるように、製造装置8は、ワークWを支持する支持部9と、アンダーフィル吐出部11とを備えている。
Next, a manufacturing apparatus for manufacturing the optical semiconductor device 1 will be described. As shown in FIG. 2, the manufacturing apparatus 8 includes a support portion 9 that supports the workpiece W and an
支持部9は、支持円板12の中心軸線A1上に回転軸13が取り付けられた支持台14と、支持円板12の表面12aに取り付けられた治具プレート16と、を有している。
The support portion 9 includes a
支持台14は、中心軸線A1の周りに回転可能である。また、支持台14には、回転軸13と支持円板12とを貫通する保持孔17が形成されている。この保持孔17は、真空装置(不図示)に接続されて、いわゆる真空チャックとして機能するものである。また、支持円板12の内部には、加熱部18が配置されている。この加熱部18は、電源(不図示)に接続されて、電流が流されることにより支持台14を所望の温度に制御するものである。治具プレート16は、ワークWを支持台14に取り付けるためのものである。円盤状の治具プレート16は、支持台14に設けられた保持孔17と連通する真空チャック用の貫通穴19と、ワークWを位置決めするための位置決め部21とを有している。
The
アンダーフィル吐出部11は、アンダーフィル6を保持する収容部22と、アンダーフィル6を吐出する吐出ノズル23とを有するディスペンサ24と、を備えている。収容部22には、例えばエポキシ系の熱硬化性樹脂といったアンダーフィル6が保持されている。そして、このアンダーフィル6は、外径が0.36mm程度であり、内径が0.18mm程度である注射針状の吐出ノズル23を通じて吐出される。アンダーフィル吐出部11は、吐出ノズル23の先端部から収容部22に保持されたアンダーフィル6を押し出すための空気圧付与機構27を備えている。アンダーフィル6は、収容部22に接続された空気圧付与機構27から空気圧が与えられて吐出ノズル23の先端から吐出される。このアンダーフィル6の吐出は、制御部28により制御されている。
The
また、アンダーフィル吐出部11は、吐出ノズル23の姿勢を所定の姿勢にすると共に吐出ノズル23の先端位置を所定の位置に配置するためのノズル位置調整機構26と、吐出ノズル23の先端位置を撮像するためのカメラ29と、を備えている。そして、制御部28は、吐出ノズル23の姿勢と、吐出ノズル23の先端位置と、吐出ノズル23の先端からのアンダーフィル6の吐出を制御する。
In addition, the
ノズル位置調整機構26は、吐出ノズル23を三次元空間において高精度に位置決めする。また、ノズル位置調整機構26は、吐出ノズル23の姿勢も高精度に設定する。ここで、吐出ノズル23の姿勢とは、配線基板2に対する吐出ノズル23の傾き角度θをいう(図5の(b)部参照)。従って、吐出ノズル23とワークWとの位置関係は、支持台14の回転角度、吐出ノズル23の三次元空間における位置及び吐出ノズル23の傾き角度θにより規定される。
The nozzle
この光半導体装置の製造装置8では、制御部28が、ワークWに対する吐出ノズル23の姿勢を吐出方向A2が配線基板2の接続面2aに対して傾いた状態にするので、配線基板2と光半導体チップ3との隙間に入り込む向きにアンダーフィル6を吐出させることが可能になる。このアンダーフィル6の吐出の際、制御部28は、アンダーフィル6を間欠的に吐出させるため、配線基板2と光半導体チップ3との隙間、及び接続バンプ4同士の隙間にアンダーフィル6が確実に充填されるようにアンダーフィル6を押し込むことが可能になる。また、制御部28は、ワークWに対する吐出ノズル23の先端23aを光半導体チップ3の裏面(上面)3bよりも配線基板2側に配置された状態にする。そうすると、アンダーフィル6が吐出される位置が光半導体チップ3の裏面3bよりも下方に位置することになる。このため、隙間に対してアンダーフィル6を押し込むように吐出しても光半導体チップ3の裏面3bへアンダーフィル6が回り込むことを抑制することが可能になる。従って、光半導体チップ3の裏面3bへのアンダーフィル6の回り込みを抑制すると共に配線基板2と光半導体チップ3との間にアンダーフィル6を確実に充填することができる。更には、光半導体チップ3の裏面3bへアンダーフィル6が回り込むことを抑制されると、光半導体チップ3の受光帯域に対して不透明であるアンダーフィル6を用いることが可能になる。
In this optical semiconductor device manufacturing apparatus 8, the
また、光半導体装置の製造装置8では、第2の縁部E2側に配置された吐出ノズル23からアンダーフィル6を吐出しているので、第1の縁部E1側から押し込まれたアンダーフィル6が到達していない隙間に対して、アンダーフィル6を充填させることができる。従って、配線基板2と光半導体チップ3との間にアンダーフィル6をより確実に充填することができる。
Further, since the
次に、上述した製造装置8を利用して、光半導体装置1を製造する方法を説明する。図3は、光半導体装置の製造方法の主要な工程S1〜S10を示すフロー図である。図4の(a)部に示されるように、配線基板2と光半導体チップ3とが接続バンプ4を介して電気的に接続されたワークWを準備する(第1の工程S1)。このワークWは、接続バンプ4によりある程度の機械的な接続強度を有している。続いて、治具プレート16上にワークWを配置した後に、治具プレート16を支持台14に配置する。そして、真空ポンプ(不図示)を動作させて、ワークWを真空チャックする。このとき、支持台14の温度は、加熱部18によって所定の温度(例えば100℃)に制御されている。
Next, a method for manufacturing the optical semiconductor device 1 using the manufacturing apparatus 8 described above will be described. FIG. 3 is a flowchart showing main steps S1 to S10 of the method for manufacturing the optical semiconductor device. As shown in FIG. 4A, a work W in which the
続いて、ワークWに対する吐出ノズル23の姿勢と位置とを設定する。まず、図4の(b)部に示されるように、吐出ノズル23の先端23aを光半導体チップ3の第1の縁部E1側に配置する(工程S2)。具体的には、制御部28が支持台14(図2参照)の回転角度を制御して、光半導体チップ3の第1の縁部E1を吐出ノズル23の近傍に配置する(第2の工程S2)。このとき、制御部28は、吐出ノズル23の吐出方向A2と、光半導体チップ3の第1の縁部E1とが略直交するように、支持台14の回転角度を微調整する。
Subsequently, the posture and position of the
続いて、図5の(a)部に示されるように、制御部28はノズル位置調整機構26を制御して、吐出ノズル23の先端23aが光半導体チップ3の裏面3bよりも配線基板2側に配置されるように、吐出ノズル23を移動させる(第3の工程S3)。例えば、制御部28は、吐出ノズル23の先端23aを光半導体チップ3の表面3aから裏面3bの間(符号L1)に移動させてもよいし、光半導体チップ3の表面3aから配線基板2の接続面2aの間(符号L2)に移動させてもよい。
Subsequently, as shown in part (a) of FIG. 5, the
続いて、図5の(b)部に示されるように、制御部28がノズル位置調整機構26を制御して、吐出ノズル23からアンダーフィル6が吐出される吐出方向A2が配線基板2の接続面2aに対して傾くように吐出ノズル23の姿勢を設定する(第4の工程S4)。制御部28は、吐出方向A2と接続面2aとのなす傾き角度θを30度〜60度、一例として45度に設定する。そして、図6の(a)部に示されるように、カメラ29で吐出ノズル23の先端位置を目視しつつ、ワークWに近づけていく。吐出ノズル23の先端23aは、光半導体チップ3の第1の縁部E1から水平方向へ僅かに離間(符号L3、0.1mm〜0.3mm)させた位置まで近づける。そして、図6の(b)部に示されるように、制御部28はノズル位置調整機構26を制御して、第1の縁部E1の略中央に吐出ノズル23の先端を移動させる。以上の工程を経て、ワークWに対する吐出ノズル23の姿勢と位置との設定が完了する。
Subsequently, as shown in part (b) of FIG. 5, the
続いて、図7の(a)部に示されるように、アンダーフィル6の吐出を開始する(第5の工程S5)。アンダーフィル6は、間欠的に吐出される。より詳細には、制御部28は、1回あたりの吐出時間(空気圧を付与する時間)、吐出タイミングの時間間隔、空気圧を制御する。例えば、制御部28は、1回の吐出時間を0.03秒とし、空気圧を20k(キロ)Paとして、0.2秒の間隔をおいて、100回程度だけアンダーフィル6の吐出を実行する。このような吐出によれば、吐出ノズル23の先端を中心として同心円状にアンダーフィル6が配線基板2と光半導体チップ3との間に充填されていく。また、このような吐出によれば、表面張力に起因する毛細管現象により光半導体チップ3の周辺部にアンダーフィル6が回り込むよりも前に、光半導体チップ3の中心付近にアンダーフィル6が充填される。光半導体チップ3の中心付近からアンダーフィル6が充填されていく形態によれば、光半導体チップ3と光半導体チップ3との隙間に気泡が生じることを抑制できる。そして、予め設定された全吐出量の半分を吐出した時点で、制御部28は、ディスペンサ24への空気圧の付与を停止させる。
Subsequently, as shown in FIG. 7A, the
続いて、図7の(b)部に示されるように、吐出ノズル23を鉛直上方に沿って移動させて、吐出ノズル23の先端23aを光半導体チップ3から退避させる(工程S6)。例えば、吐出ノズル23の先端23aが光半導体チップ3の裏面3bよりも上方に移動させる。このような位置によれば、次工程においてワークWを回転させたときに、ワークWと吐出ノズル23の先端23aとの接触を防止できる。
Subsequently, as shown in FIG. 7B, the
そして、制御部28は支持台14を180度回転させた(第6の工程S7)後に(図8の(a)部参照)、吐出ノズル23を退避させたときと逆方向に移動させる(工程S8)(図8の(b)部参照)。これらの工程により、光半導体チップ3の第1の縁部E1と対向する第2の縁部E2に対して、吐出ノズル23の位置及び姿勢が設定される。この状態において、第2の縁部E2に対する吐出ノズル23の位置及び姿勢は、第1の縁部E1に対する吐出ノズル23の位置及び姿勢と等価である。
The
続いて、第1の縁部E1に対するアンダーフィル6の吐出と同じ条件をもってアンダーフィル6の吐出を行う(第7の工程S9)。このような吐出によれば、図9に示されるように、吐出ノズル23の先端を中心として同心円状にアンダーフィル6が配線基板2と光半導体チップ3との間に充填されていく。
Subsequently, the
アンダーフィル6の吐出が終了した後に、ワークWを、別に設けたベーキング炉に移し、温度を120℃まで上昇させて3時間保持することによりアンダーフィル6を固化させる。ワークWを移さず、支持台14の加熱部18を利用して支持台14の温度を120℃まで上昇させて3時間保持することによりアンダーフィル6を固化させてもよい(工程S10)。以上の工程を経て、光半導体装置1が完成する。
After the discharge of the
この光半導体装置の製造方法では、ワークWに対する吐出ノズル23の姿勢が配線基板2の接続面2aに対して吐出方向A2が傾いた状態にされているので、配線基板2と光半導体チップ3との隙間に入り込む向きにアンダーフィル6を吐出させることが可能になる。アンダーフィル6の吐出の際、アンダーフィル6は間欠的に吐出されるため、配線基板2と光半導体チップ3との隙間、及び接続バンプ4同士の隙間にアンダーフィル6が確実に充填されるようにアンダーフィル6を押し込むことが可能になる。このとき、ワークWに対する吐出ノズル23の先端23aは光半導体チップ3の裏面3bよりも配線基板2側に配置された状態にされている。すなわち、アンダーフィル6が吐出される位置は、光半導体チップ3の裏面3bよりも下方に位置している。このため、隙間に対してアンダーフィル6を押し込むように吐出しても光半導体チップ3の裏面3bへアンダーフィル6が回り込むことが抑制される。従って、光半導体チップ3の裏面3bへのアンダーフィル6の回り込みを抑制すると共に、配線基板2と光半導体チップ3との間にアンダーフィル6を確実に充填することができる。
In this method of manufacturing an optical semiconductor device, since the
この光半導体装置の製造方法では、第2の縁部E2側に吐出ノズル23を配置した後にアンダーフィル6を吐出しているので、第1の縁部E1側から押し込まれたアンダーフィル6が到達していない隙間に対して、アンダーフィル6を充填させることが可能になる。従って、配線基板2と光半導体チップ3との間にアンダーフィル6をより確実に充填することができる。
In this method of manufacturing an optical semiconductor device, since the
本発明は、前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
例えば、光半導体チップ3は、受光光の波長帯域が近赤外線以外の受光素子であってもよい。
For example, the
例えば、ワークWと吐出ノズル23との位置及び姿勢は、ワークWを支持する支持台14や治具プレート16を3軸方向に移動可能な構成とし、吐出ノズル23に対してワークWを移動させてもよい。
For example, the positions and postures of the workpiece W and the
例えば、ワークWを支持台14に取り付けた後に、アンダーフィル6を充填するまでの間に行われる位置及び姿勢を設定する工程S2〜S4は、作業効率等を考慮して、所望の順番で実施してもよい。
For example, steps S2 to S4 for setting positions and postures performed after the work W is mounted on the
1…光半導体装置、2…配線基板、2a…接続面、3…光半導体チップ、3a…表面、3b…裏面(上面)、4…接続バンプ、6…アンダーフィル、7…受光部、8…製造装置、9…支持部、11…アンダーフィル吐出部、12…支持円板、13…回転軸、14…支持台、16…治具プレート、17…保持孔、18…加熱部、19…貫通穴、21…位置決め部、22…収容部、23…吐出ノズル、23a…先端、24…ディスペンサ、26…ノズル位置調整機構、27…空気圧付与機構、28…制御部、29…カメラ、A1…中心軸線、A2…吐出方向、E1…第1の縁部、E2…第2の縁部、S1…第1の工程、S2…第2の工程、S3…第3の工程、S4…第4の工程、S5…第5の工程、S7…第6の工程、S9…第7の工程、W…ワーク(接合体)。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical semiconductor device, 2 ... Wiring board, 2a ... Connection surface, 3 ... Optical semiconductor chip, 3a ... Front surface, 3b ... Back surface (upper surface), 4 ... Connection bump, 6 ... Underfill, 7 ... Light-receiving part, 8 ... Manufacturing apparatus, 9 ... support part, 11 ... underfill discharge part, 12 ... support disk, 13 ... rotating shaft, 14 ... support base, 16 ... jig plate, 17 ... holding hole, 18 ... heating part, 19 ... penetration Hole, 21 ... Positioning part, 22 ... Storage part, 23 ... Discharge nozzle, 23a ... Tip, 24 ... Dispenser, 26 ... Nozzle position adjustment mechanism, 27 ... Air pressure application mechanism, 28 ... Control part, 29 ... Camera, A1 ... Center Axis, A2 ... discharge direction, E1 ... first edge, E2 ... second edge, S1 ... first step, S2 ... second step, S3 ... third step, S4 ... fourth step , S5: Fifth step, S7: Sixth step, S9: Seventh step, W: W Click (Assembly).
Claims (4)
前記接続バンプを介して前記配線基板に前記光半導体チップが電気的に接続された接合体を用意する第1の工程と、
前記第1の工程の後、前記アンダーフィルを吐出する吐出ノズルの先端が前記光半導体チップの第1の縁部側に配置された第1の状態にする第2の工程と、
前記吐出ノズルの先端が前記光半導体チップの上面よりも前記配線基板側に配置された第2の状態にする第3の工程と、
前記吐出ノズルから前記アンダーフィルが吐出される方向が前記配線基板の前記光半導体チップが接続された接続面に対して傾いた第3の状態にする第4の工程と、
前記第2の工程、前記第3の工程及び前記第4の工程の後、前記吐出ノズルから前記アンダーフィルを間欠的に吐出して、前記光半導体チップと前記配線基板との隙間に前記アンダーフィルを充填する第5の工程と、を備える、光半導体装置の製造方法。 An optical semiconductor device comprising: a wiring board; an optical semiconductor chip electrically connected to the wiring board via a plurality of connection bumps; and an underfill filled between the wiring board and the optical semiconductor chip A manufacturing method of
A first step of preparing a bonded body in which the optical semiconductor chip is electrically connected to the wiring board via the connection bump;
After the first step, a second step of bringing the tip of the discharge nozzle for discharging the underfill into a first state arranged on the first edge side of the optical semiconductor chip;
A third step of bringing the discharge nozzle tip into a second state in which the tip of the discharge nozzle is disposed closer to the wiring substrate than the upper surface of the optical semiconductor chip;
A fourth step in which a direction in which the underfill is discharged from the discharge nozzle is set to a third state in which the direction of the wiring substrate is inclined with respect to the connection surface to which the optical semiconductor chip is connected;
After the second step, the third step, and the fourth step, the underfill is intermittently discharged from the discharge nozzle, and the underfill is provided in a gap between the optical semiconductor chip and the wiring board. And a fifth step of filling an optical semiconductor device.
前記第6の工程の後、前記吐出ノズルから前記アンダーフィルを間欠的に吐出して、前記光半導体チップと前記配線基板との隙間に前記アンダーフィルを充填する第7の工程と、を更に備える、請求項1に記載の光半導体装置の製造方法。 After the fifth step, a sixth step of setting the tip end of the discharge nozzle to a fourth state arranged on the second edge side of the optical semiconductor chip;
After the sixth step, the method further includes a seventh step of intermittently discharging the underfill from the discharge nozzle to fill the gap between the optical semiconductor chip and the wiring substrate with the underfill. A method for manufacturing an optical semiconductor device according to claim 1.
前記接続バンプを介して前記配線基板に前記光半導体チップが電気的に接続された接合体を支持する支持台と、
前記アンダーフィルを吐出する吐出ノズルと、
前記接合体に対する前記吐出ノズルの位置及び姿勢と、前記吐出ノズルからの前記アンダーフィルの吐出と、を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記吐出ノズルの先端が前記光半導体チップの第1の縁部側に配置された第1の状態にし、
前記吐出ノズルの先端が前記光半導体チップの上面よりも前記配線基板側に配置された第2の状態にし、
前記吐出ノズルから前記アンダーフィルが吐出される方向が前記配線基板の前記光半導体チップが接続された接続面に対して傾いた第3の状態し、
前記接合体に対する前記吐出ノズルの位置及び姿勢が前記第1の状態、前記第2の状態及び前記第3の状態を満たす状態において、前記吐出ノズルから前記アンダーフィルを間欠的に吐出させる、光半導体装置の製造装置。 An optical semiconductor device comprising: a wiring board; an optical semiconductor chip electrically connected to the wiring board via a plurality of connection bumps; and an underfill filled between the wiring board and the optical semiconductor chip Manufacturing equipment,
A support base for supporting a joined body in which the optical semiconductor chip is electrically connected to the wiring board via the connection bumps;
A discharge nozzle for discharging the underfill;
A control unit that controls the position and orientation of the discharge nozzle with respect to the joined body and the discharge of the underfill from the discharge nozzle;
The controller is
In a first state where the tip of the discharge nozzle is disposed on the first edge side of the optical semiconductor chip,
In a second state where the tip of the discharge nozzle is disposed on the wiring board side with respect to the upper surface of the optical semiconductor chip,
A third state in which the direction in which the underfill is discharged from the discharge nozzle is inclined with respect to the connection surface of the wiring substrate to which the optical semiconductor chip is connected;
An optical semiconductor that intermittently discharges the underfill from the discharge nozzle in a state where the position and posture of the discharge nozzle with respect to the joined body satisfy the first state, the second state, and the third state. Equipment manufacturing equipment.
前記制御部は、
前記吐出ノズルの先端が前記光半導体チップの第2の縁部側に配置された第4の状態にし、
前記接合体に対する前記吐出ノズルの位置及び姿勢が前記第2の状態及び前記第3の状態及び前記第4の状態を満たす状態において、前記第2の吐出位置に移動された前記吐出ノズルから前記アンダーフィルを間欠的に吐出させる、請求項3に記載の光半導体装置の製造装置。 The support base has a support surface for supporting the joined body and is rotatable around a normal direction of the support surface;
The controller is
In the fourth state where the tip of the discharge nozzle is disposed on the second edge side of the optical semiconductor chip,
In a state where the position and posture of the discharge nozzle with respect to the joined body satisfy the second state, the third state, and the fourth state, the under nozzle is moved from the discharge nozzle moved to the second discharge position. The optical semiconductor device manufacturing apparatus according to claim 3, wherein the fill is intermittently discharged.
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