JP2021077796A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器から接着剤が漏れにくい方法を提供する。【解決手段】円周方向に回転可能であり、平面視においてリング状の凹部を有するスタンプ台であって、前記円周方向と直交する断面において前記凹部の底面がＶ字状であるスタンプ台を準備する工程と、上面を備える基板を準備する工程と、前記凹部内に接着剤を供給し、前記接着剤に、スタンプピンの先端面を浸漬させて前記接着剤を前記スタンプピンの先端に付着させる工程と、前記基板の上面に、前記スタンプピンの先端面に付着された前記接着剤を配置する工程と、前記基板上の前記接着剤上に、半導体素子を載置する工程と、を備える半導体装置の製造方法。【選択図】図５Ｂ

Description

本発明は、接着剤を用いて半導体素子を接着させる半導体装置の製造方法に関する。

接着剤を入れた容器にピンの先端を浸漬して接着剤を付着させ、その付着した接着剤を基板上に転写する方法が知られている。

特開昭６４−２７０２７号公報

容器から接着剤が漏れにくい方法を提供することを目的とする。

本開示は、以下の構成を含む。
円周方向に回転可能であり、平面視においてリング状の凹部を有するスタンプ台であって、前記円周方向と直交する断面において前記凹部の底面がＶ字状であるスタンプ台を準備する工程と、
上面を備える基板を準備する工程と、
前記凹部内に接着剤を供給し、前記接着剤に、スタンプピンの先端面を浸漬させて前記接着剤を前記スタンプピンの先端に付着させる工程と、
前記基板の上面に、前記スタンプピンの先端面に付着された前記接着剤を配置する工程と、
前記基板上の前記接着剤上に、半導体素子を載置する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。

以上により、容器から接着剤が漏れにくくすることができる。

実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられるスタンプ台の一例を示す概略斜視図である。 図１ＡのＩＢ−ＩＢ線における概略断面図である。 図１Ｂの破線部を拡大した図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられるスタンプ台の変形例を示す概略斜視図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられるスタンプ台の変形例を示す概略斜視図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる基板の一例を示す概略斜視図である。 図４Ａの基板の一部を拡大した概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。 実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を説明する概略断面図である。

本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具現化するための発光装置を製造方法例示するものであって、以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示に過ぎない。尚、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。

本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。詳細には、凹部を備えるスタンプ台を準備する工程と、基板を準備する工程と、スタンプ台の凹部内に接着剤を供給し、凹部内の接着剤をスタンプピンに付着させる工程と、スタンプピンの先端に付着された接着剤を基板上に配置する工程と、基板上の接着剤上に半導体素子を載置する工程と、を含む。

以下、各工程について詳説する。

（スタンプ台を準備する工程）
スタンプ台を準備する。図１Ａは、スタンプ台１の一例である。スタンプ台１は、液状又はペースト状の接着剤等の樹脂材料を入れておくための容器であり、例えば、ダイボンド装置等に組み込むことが可能な部品である。スタンプ台１は、上面視形状が円形である。スタンプ台１は、円の中心に備え付けられた回転軸２を中心軸として円周方向に回転可能である。スタンプ台１は、回転軸２の上側又は下側に取り付けることができる。また、スタンプ台１と回転軸２とは別体であってもよく、一体であってもよい。

スタンプ台１は、上面に、リング状（円環状）の凹部１０を備えている。樹脂材料、粉体の金属材料、活性剤などを主な成分とする接着剤４は、この凹部１０内に保持される。図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、凹部１０は、円周方向と直交する断面において、中心軸を挟んで左右にそれぞれ１つ現れており、それぞれの凹部１０の底面１１がＶ字状になっている。

凹部１０の底面１１の深さ（開口部１２からの深さ）は、内周側の端部及び外周側の端部において、最下端部１１３よりも浅い。換言すると、凹部１０の底面１１は、内周側の端部及び外周側の端部から離れる位置において、最下端部１１３を有する。このようにすることで、同じ量の接着剤を底面１１が平坦である凹部に保持する場合に比べて、凹部１０内に保持される接着剤が外周端又は内周端から外部に漏れにくくすることができる。

ここで、図１Ｃに示すように、Ｖ字状の底面１１の最下端部１１３から中心軸側（内周側）の部分を第１底面１１１とし、Ｖ字状の底面１１の最下端部１１３から外周側の部分を第２底面１１２とする。

第１底面１１１は、中心軸側に位置する第１底面上端部１１１ａと最下端部１１３と間の面であり、第２底面１１２は、外周側に位置する第２底面上端部１１２ａと最下端部１１３との間の面である。換言すると、スタンプ台１の凹部１０の底面１１は、円周方向と直交する断面において、中心軸側に位置する第１底面１１１と、第１底面１１１よりも外周側に位置する第２底面１１２と、を備える。第１底面１１１は外周側に向いた傾斜面であり、第２底面１１２は中心軸側に向いた面である。つまり、第１底面１１１は、中心軸側の端部の位置が、外周側の端部（つまり、最下端部）よりも高い位置にある。同様に、第２底面１１２は、中心軸側の端部（つまり、最下端部）よりも、外周側の端部が高い位置にある。

第１底面１１１と第２底面１１２は、円周方向と直交する断面において、それぞれ傾斜した面である。第１底面１１１と第２底面１１２は、水平面に対してそれぞれ同じ角度で傾斜していることが好ましい。例えば、第１底面１１１と第２底面１１２の傾斜角度は、水平面に対して、それぞれ１度〜１０度程度とすることができる。

最下端部１１３は、円周方向と直交する断面において、凹部１０の底面１１の中心に位置することができる。あるいは、第１底面１１１の傾斜、第２底面１１２の傾斜が形成されていれば、凹部１０の底面１１の中心から外周側又は中心軸側にずれた位置にあってもよい。

また、凹部１０の底面１１の最下端部１１３は、図１Ｃに示すように底面１１の中心のみとすることができる。あるいは、図２に示すスタンプ台１Ａのように、凹部１０の底面１１の中心を含む平面部１１３ａを最下端部１１３としてもよい。つまり、円周方向に直交する断面において、凹部１０の底面１１は、第１底面１１１と、第２底面１１２との間に、平面部１１３ａを備える。最下端部１１３が平面部１１３ａを備える場合、平面部１１３ａの幅は、例えば、後述のスタンプピン３の先端面３１の幅と同程度の幅、又は、それよりも広い幅とすることができる。これにより、スタンプピン３の先端面３１に付着する接着剤の量のバラツキを低減することができる。

凹部１０の底面１１は、図１Ｃ等に示すように、円周方向に直交する断面において、底面１１の全体がＶ字状であってもよい。つまり、平面視において、凹部１０の開口部１２の位置と、底面１１の端部である第１底面１１１の第１底面上端部１１１ａ及び第２底面の第２底面上端部１１２ａが、重なる位置にあってもよい。あるいは、凹部１０の底面１１のうち、７０％〜１００％がＶ字状であってもよい。つまり、平面視において、凹部１０の開口部１２の位置よりも内側に、底面１１の端部である第１底面１１１の第１底面上端部１１１ａ及び第２底面の第２底面上端部１１２ａが位置していてよい。その場合は、凹部１０の底面１１は、Ｖ字状の部分よりも中心軸側、又はＶ字状の部分よりも外周側に、平坦な部分（平坦底面）を備える。

凹部１０は、開口部（上端）１２と底面１１との間に、側面１３を有していてもよい。側面１３を備えることで、接着剤４の漏れを効率的に抑制することができる。また、図３に示すスタンプ台１Ｂのように、側面を備えない凹部１０であってもよい。すなわち、凹部１０は、側面を備えず、第１底面上端部１１１ａ又は第２底面上端部１１２ａが、凹部１０の開口部（上端）１２と一致していてもよい。側面を備えないことで、スタンプ台１Ｂを洗浄し易くなる。さらに、側面を備えないことで、接着剤４の粘度や、スタンプ台の回転数によっては、接着剤４の廃棄率を低減することができる。例えば、側面を備えるスタンプ台１Ｂの場合、接着剤４の上面が側面の上面より下側に位置すると、スキージで接着剤４の量を一定にすることができないため使用することができなくなり廃棄処分となる。これに対し、側面を備えないスタンプ台１Ｂでは、そのような使用できない接着剤４の量を低減することができるため、凹部１０内に接着剤４を有効に使用することができる。

スタンプ台１の凹部１０の容量は、スタンプピン３に一度に付着される接着剤４の容量に比して、大容量とすることが好ましい。これは、スタンプピン３に付着される接着剤４の量だけ、凹部１０内の接着剤４の量が減っていくため、それによる凹部１０内の接着剤４の高さ（表面の位置）が大きく変化しにくいようにするためである。つまり、凹部１０内の接着剤４が多いほど、凹部１０内の接着剤４の高さが変化しにくい。しかし、多すぎると外周側又は内周側から接着剤４が漏れやすくなる。本開示に係るスタンプ台１を用いることで、接着剤４を漏れにくくすることができる。

（基板を準備する工程）
基板を準備する。図４Ａ及び図４Ｂは、基板５１の一例である。基板５１は発光素子などの半導体素子が載置可能な上面５１ｕを備えており、半導体装置の一部を構成する。基板５１は、ダイボンド装置等の装置内において、後述のスタンプピン３の稼働範囲内に配置される。例えば、基板５１は、ダイボンド装置内において、スタンプ台１の近傍に配置される試料台の上等に、基板５１の上面を上側にして配置される。図４Ａ、図４Ｂに例示する基板５１は、金属板を所望の形状にパターニングしたリードフレーム５１ａと、リードフレーム５１ａと一体成型された樹脂成形体５１ｂとを備える。基板５１は複数の素子載置凹部５１ｃを備えている。素子載置凹部５１ｃは、その底面に一対の電極となるリードフレーム５１ａの一部が露出されている。素子載置凹部５１ｃの側面は樹脂成形体５１ｂで構成されている。尚、基板５１は、このような、リードフレームと樹脂成形体とを備えた樹脂パッケージ基板のほか、セラミック基板やガラス基板、公知の基板を用いることができる。さらに、基板は、凹部を備えない平板状の基板や、フレキシブル基板等を用いることもできる。素子載置凹部５１ｃを備える場合は、素子載置凹部５１ｃの底面が、基板５１の上面５１ｕに相当する。

（スタンプ台の凹部内の接着剤をスタンプピンに付着させる工程）
次に、スタンプ台１の凹部１０内に接着剤４を供給する。例えば、スタンプ台１を回転数５ｐｐｍ〜１５ｐｐｍ程度で回転させながら、粘度２Ｐａ・ｓ〜３０Ｐａ・ｓ程度のエポキシ或はシリコーン樹脂を主成分とする接着剤４を供給する。スキージで高さをそろえながら、凹部１０内に接着剤４を行き渡らせる。

スタンプ台１の凹部１０の上方には、図５Ａに示すように、スタンプピン３が配置されている。スタンプピン３は、垂直方向及び水平方向に移動可能である。スタンプ台１は、スタンプピン３に接着剤４を付着させるために必要な部分以外は、例えばカバー等によって覆われていてもよい。例えば、カバーは、外部より接着剤４を凹部１０へ注入するための開口部を備えることができる。また、スタンプピン３が挿入可能な開口部を備えることができる。また、スタンプ台１の周辺部品として、凹部１０内の接着剤４の高さを調整するためのスキージなどを備えていてもよい。

次に、スタンプピン３に接着剤４を付着させる。詳細には、図５Ｂに示すように、スタンプ台１の凹部１０の上方に配置されたスタンプピン３を、下方向（図５Ｂに示す矢印の方向）に移動させる。スタンプピン３の先端面３１を含む先端部分が、スタンプ台１の凹部１０内の接着剤４に浸漬する位置にまで移動（降下）させる。

次に、図５Ｃに示すように、スタンプピン３を上方向（図７に示す矢印の方向）に移動（上昇）させることで、スタンプピン３の先端面３１を含む先端部分に接着剤４を付着させる。

（基板上に接着剤を配置する工程）
次に、基板５１上に接着剤４を配置（塗布）する。詳細には、図６Ａに示すように、先端面を含む先端部に接着剤４を保持したスタンプピン３を、基板５１の上方に位置するように移動させる。図６Ａに示す例では、素子載置凹部５１ｃの中央部の上方にスタンプピン３を移動させる例を示している。その後、下方向（図６Ａに示す矢印の方向）にスタンプピン３移動させ、図６Ｂに示すように、基板５１の上面５１ｕに接着剤４を当接させる。その後、スタンプピン３を上方向（図６Ｂに示す矢印の方向）に移動（上昇）させることで、接着剤４を基板５１の上面５１ｕ上に配置することができる。

（接着剤上に半導体素子を載置する工程）
次いで、基板５１上に配置された接着剤４上に発光素子等の半導体素子５２を載置する。詳細には、まず図７Ａに示すように、コレット等の吸着部材６で吸着保持した半導体素子５２を、基板５１の上面５１ｕに配置された接着剤４の上方に移動する。次に、吸着部材６を下方（図７Ａに示す矢印の方向）に移動する。図７Ｂに示すように、半導体素子５２を接着剤４に当接させた後、吸着部材６の吸着を解除（真空を解除）して吸着部材６から半導体素子５２を外し、吸着部材６を上方（図７Ｂに示す矢印の方向）に移動する。これにより、接着剤４上に半導体素子５２を載置することができる。尚、この工程は、基板５１の上面５１ｕに配置された接着剤４が完全に硬化する前に行う必要がある。半導体素子５２を接着剤４上に載置した後、加熱、光照射などの工程を行うことで接着剤４を硬化させる。

（その他の工程）
本開示において、上記の工程のほかの工程を備えてもよい。例えば、図８Ａに示すように、基板５１上に接着された半導体素子５２に、通電のためにワイヤ５３を接続する工程を備えてもよい。更に、図８Ｂに示すように、半導体素子５２やワイヤ５３等を保護するための透光性樹脂などの封止部材５４を形成する工程を備えてもよい。半導体素子を、導電性接合部材を用いてフリップチップ実装する場合は、ワイヤ接続工程は不要である。封止部材を形成する工程は、ポッティング（滴下）法、圧縮成型法、印刷法、トランスファモールド法、ジェットディスペンス法などを用いることができる。次に、図８Ｃに示すように個片化することで、半導体装置５０を得ることができる。

１、１Ａ、１Ｂ…スタンプ台
１０…凹部
１１…凹部の底面
１１１…第１底面
１１１ａ…第１底面上端部
１１２…第２底面
１１２ａ…第２底面上端部
１１３…最下端部
１１３ａ…最下端部の平面部
１２…凹部の開口部（凹部の上端）
１３…凹部の側面
２…回転軸
３…スタンプピン
３１…スタンプピンの先端面
４…接着剤
５…半導体装置
５１…基板
５１ａ…リードフレーム
５１ｂ…樹脂成形体
５１ｃ…素子載置凹部
５１ｕ…基板の上面
５２…半導体素子
５３…ワイヤ
５４…封止部材
６…吸着部材

Claims (4)

1. 円周方向に回転可能であり、平面視においてリング状の凹部を有するスタンプ台であって、前記円周方向と直交する断面において前記凹部の底面がＶ字状であるスタンプ台を準備する工程と、
   上面を備える基板を準備する工程と、
   前記凹部内に接着剤を供給し、前記接着剤に、スタンプピンの先端面を浸漬させて前記接着剤を前記スタンプピンの先端に付着させる工程と、
   前記基板の上面に、前記スタンプピンの先端面に付着された前記接着剤を配置する工程と、
   前記基板上の前記接着剤上に、半導体素子を載置する工程と、
   を備える半導体装置の製造方法。
2. 前記凹部の底面は、円周方向と直交する断面において、中心軸側の第１底面と、外周側の第２底面と、を備えるＶ字状であり、前記第１底面と前記第２底面の傾斜角度は、水平面に対して、それぞれ１度〜１０度程度である、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 前記凹部は、前記第１底面と前記第２底面の間に、平面部を備える、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 前記平面部の幅は、前記先端面の先端面の幅と同程度の幅か、それよりも大きい幅である、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。

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