JP2841822B2 - 混成集積回路の製造方法 - Google Patents

混成集積回路の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は混成集積回路の製造方法に関し、特に複数の
半導体素子を配線基板に搭載する混成集積回路の製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
従来の混成集積回路の製造方法において、半導体素子
を配線基板に搭載する技術として、ワイヤボンディング
技術およびフリップチップ技術が用いられている。
ワイヤボンディング技術による混成集積回路の従来の
製造方法は、第3図(a)〜(c)に示すように、まず
配線基板1に半導体素子2を固着し(第3図(a))、
次に半導体素子2に設けられた電極3と配線基板1に設
けられた電極4とを金属細線5により接続し(第3図
(b))、半導体素子2と金属細線5を樹脂6により封
止する(第3図(c))ようになっている。
フリップチップ技術は、半導体素子の搭載密度をさら
に向上する技術であり、このフリップチップ技術による
半導体素子の搭載方法は、第4図(a),(b)に示さ
れる。まず半田バンプ7が形成されている半導体素子2a
を配線基板1に載置し(第4図(a))、次に半田バン
プ7を加熱溶融して配線基板1に半導体素子2aを接続す
る(第4図(b))。
このフリップチップ技術とワイヤボンディング技術を
比較すると、フリップチップ技術では半導体素子2aに半
田バンプ7を形成するという通常の半導体装置の製造工
程に含まれていない工程を必要とするために、半導体素
子2aの入手が困難であること、トランジスタ素子のよう
に半導体素子の裏面から接続をとる必要のある半導体素
子には適用が困難であることから、従来の混成集積回路
の製造方法においては、ワイヤボンディング技術が広く
採用されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のワイヤボンディング技術による混成集積回路の
製造方法では、金属細線5による接続は一般に熱圧着方
式を用いるために、半導体素子2が固着された配線基板
1を少なくとも150℃以上、望ましくは300〜350℃に昇
温する必要があり、通常ヒータブロック等による下地加
熱方式が採られている。従って、ワイヤボンディング技
術による半導体素子の配線基板の表裏両面の実装は実用
上困難であった。
また、フリップチップ技術によれば、雰囲気加熱を行
うことにより半導体素子の両面実装を行うことは可能で
あるが、片側の面に搭載される半導体素子と、他方の面
に搭載される半導体素子の半田バンプは互いに異なる半
田材料で形成する必要があるため、半田バンプ形成コス
トの上昇を招くこと、半導体素子に管理コストの上昇を
招くこと、半田バンプの加熱溶融工程を配線基板の両面
で別々に設ける必要があることのような問題点があっ
た。
本発明の目的は、これらの問題を解決し、半導体素子
の両面実装を可能にし、混成集積回路の製造方法を提供
することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の混成集積回路の製造方法の構成は、配線基板
の片方の面に第1の半導体素子を固着する工程と、前記
第1の半導体素子の電極と前記配線基板の電極とを金属
細線により接続する工程と、前記第1の半導体素子と前
記金属細線を樹脂により封止する工程と、前記配線基板
の他方の面に、半田バンプが形成された第2半導体素子
を載置する工程と、前記半田バンプを加熱溶融して前記
配線基板に前記第2の半導体素子を接続する工程とを含
むことを特徴とする。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例を工程順に
説明する断面図である。
まず、厚膜印刷基板10の片方の面に設けられた導体配
線11の所定の位置にスクリーン印刷技術を用いて銀/エ
ポキシペーストを塗布した上に半導体素子2を載置した
後、300℃30分の条件でその銀/エポキシペーストを硬
化して半導体素子2を厚膜印刷基板10に固着する(第1
図(a))。
次に、厚膜印刷基板10を下地加熱方式により300℃に
昇温して、半導体素子2上に設けられた電極3と厚膜印
刷基板10に設けられた電極4とをワイヤボンディング技
術を用いて、30μm径金線15により接続する(第1図
(b))。
次に、半導体素子2と金線15をフェノール系樹脂6で
被覆した後、180℃2時間の条件でフェノール系樹脂6
を硬化する(第1図(c))。
一方、厚膜印刷基板10の反対側の面には導体配線9と
保護ガラス層8が設けられており、この面上に鉛−スズ
共晶合金からなる半田バンプ7が形成された半導体素子
2aを保護ガラス層8の開口部と半田バンプ7とが対向す
るように位置合わせして厚膜印刷基板10に載置する(第
1図(d))。
続いて、半導体素子2aが載置された厚膜印刷基板10を
蒸気相加熱方式により215℃に昇温して半田バンプ7を
加熱溶融して厚膜印刷基板10と半導体素子2aの接続を行
う(第1図(e))。
本実施例において、半導体素子2の厚膜印刷基板10へ
の実装は、従来のワイヤボンディング技術と実質上同一
であり、従来の製造装置をそのまま流用することができ
る。また反対面の半導体素子2aの実装は半田バンプ7の
加熱溶融を蒸気相加熱方式で行っているので半導体素子
2が裏面に実装されていても半田バンプ7の加熱は均一
に行うことができる。
第2図(a)〜(c)は本発明の第2の実施例を工程
順に説明する断面図である。第1実施例と同様の方法に
より半導体素子2を厚膜印刷基板10の片方の面に実装し
た後、厚膜印刷基板10の反対側の面に設けられた導体配
線9の所定の位置にスクリーン技術を用いて半田ペース
ト17を塗布した上にチップコンデンサ18を載置する(第
2図(a))。
次に、鉛−スズ共晶合金からなる半田バンプ7が形成
された半導体素子2aを保護ガラス層8の開口部と半田バ
ンプ7が対向するように位置合わせして厚膜印刷基板10
に載置する(第2図(b))。
続いて、チップコンデンサ18と半導体素子2aが載置さ
れた厚膜印刷基板10を赤外線加熱方式により230℃に昇
温して半田ペースト17と半田バンプ7とを加熱溶融して
チップコンデンサ18と半導体素子2aの厚膜印刷基板10へ
の接続を行う(第2図(c))。
本実施例においては半田ペースト17と半田バンプ7の
加熱溶融を赤外線加熱方式により一括して行うことによ
りチップコンデンサ18と半導体素子2aを厚膜印刷基板10
上に一括処理で接続できる。
なお、半導体素子2としてトランジスタ素子、半導体
素子2aとしてゲートアレイ素子を用いることができる。
このトランジスタ素子はコレクタ接続を素子の裏面から
とる必要があるためワイヤボンディング技術による実装
を行い、ゲートアレイ素子は接続端子数が多いことから
フリップチップ技術採用することにより、ワイヤボンデ
ィング技術の場合に比較して搭載占有領域を著しく縮小
できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、配線基板の片面に第1
の半導体素子を固着し、第1の半導体素子の電極と配線
基板の電極とを金属細線により接続し、第1の半導体素
子の金属細線とを樹脂により被覆封止し、半田バンプが
形成された第2の半導体素子を配線基板の裏面に載置
し、その半田バンプを加熱溶融して配線基板に第2の半
導体素子を接続することにより、従来の製造方法では困
難であった半導体素子の両面実装を容易に実現すること
ができると共に、ワイヤボンディング技術とフリップチ
ップ技術を併用しているので、個々の半導体素子の有す
る特性に応じて最適な実装技術を選択でき、混成集積回
路の高機能化,高密度化を図ることができるという効果
を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明の一実施例を工程順に説
明する断面図、第2図(a)〜(c)は本発明の第2の
実施例を工程順に説明する断面図、第3図(a)〜
(c)は従来のワイヤボンディング技術を工程順に示す
断面図、第4図(a),(b)は従来のフリップチップ
技術を工程順に示す断面図である。 1……配線基板、2,2a……半導体素子、3,4……電極、
5……金属細線、6……樹脂、7……半田バンプ、8…
…保護ガラス層、9,11……導体配線、10……厚膜印刷基
板、15……金線、17……半田ペースト、18……チップコ
ンデンサ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線基板の片方の面に第1の半導体素子を
    固着する工程と、前記第1の半導体素子の電極と前記配
    線基板の電極とを金属細線により接続する工程と、前記
    第1の半導体素子と前記金属細線を樹脂により封止する
    工程と、前記配線基板の他方の面に、半田バンプが形成
    された第2半導体素子を載置する工程と、前記半田バン
    プを加熱溶融して前記配線基板に前記第2の半導体素子
    を接続する工程とを含むことを特徴とする混成集積回路
    の製造方法。
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