JP2940252B2 - 半導体素子の実装構造および実装方法 - Google Patents

半導体素子の実装構造および実装方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、各種電子機器の回路構
成用に使用されるプリント板ユニットの半導体素子実装
方法に関する。
【０００２】最近、各種電子機器は更に小型化と多くの
機能が要求されるに伴い、これらの機器に装着されるプ
リント板ユニットには多数個のメモリチップやその他の
半導体チップを高密度に実装することが必要となってい
る。そのため、プリント板ユニットの小型化がはかれる
半導体素子本体（以下ベアチップと略称する）をプリン
ト回路基板（以下基板と略称する）へ直接高密度に表面
実装しているが、これらベアチップは実装時において接
着剤の破壊を防止して容易に高密度実装することができ
る新しい半導体素子の実装方法が要求されている。
【０００３】
【従来の技術】従来広く使用されている半導体素子の実
装方法は、図４(a)に示すようにベアチップ１を実装し
ようとする基板２の主面に接着剤供給用の印刷版５を載
置してその上面に絶縁性を有する熱硬化性接着剤３（速
硬化型）を供給し、スキージ６を摺動させることにより
この熱硬化性接着剤３を基板２の主面に形成されたパッ
ド2a間へ一定量供給する。
【０００４】一方、図４(b) に示す如く加熱手段を有す
る当該ボンディングヘッド４の吸着面4aにベアチップ１
のチップ本体1a上面を真空吸着することにより当該ボン
ディングヘッド４でベアチップ１を保持し、その吸着さ
れたベアチップ１のバンプ1bと上記基板２のパッド2aの
位置が対応するように当該基板２または前記ボンディン
グヘッド４を移動させている。
【０００５】そして、ボンディングヘッド４を下降させ
て吸着面4aに吸着したベアチップ１の各バンプ1bを基板
２のそれぞれパッド2aに圧接させると、このパッド2aの
間に供給した前記接着剤３がチップ本体1aの下面と基板
２の上面で形成される隙間に広がるので、ボンディング
ヘッド４からの伝熱により接着剤３が一定温度に加熱さ
れて硬化することにより各バンプ1bとパッド2aが導通し
た状態でベアチップ１が基板２に固着される。
【０００６】その後にボンディングヘッド４の吸着面4a
を大気圧に戻して吸引を解除した後に上昇させると、図
４(c) に示すように上記ベアチップ２のバンプ1bが基板
２のパッド2aと導通した状態で接着剤３により固着さ
れ、この実装方法を順次繰り返すことにより基板２の各
パッド2aにそれぞれベアチップ１が実装されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の半
導体素子の実装方法で問題となるのは、図４(a) に示す
ように基板２の供給された接着剤３は熱硬化性の樹脂よ
り形成されているので、ボンディングヘッド４を下降，
加熱によりベアチップ１の下面と基板２の上面で広がっ
て硬化した接着剤３は強固に結合して、当該ベアチップ
１の交換時に基板２からの取外しができずに修理が困難
になるという問題が生じている。
【０００８】また、基板２のパッド2a間に供給された接
着剤３が高温時に粘性の低いものであれば、図５(a) に
示すようにベアチップ１と基板２との間に供給された接
着剤３の溶剤がボンディングヘッド４からの加熱，加圧
により激しく蒸発して内部に多くの気泡3'が発生するこ
とにより、チップ本体1aの下面と基板２の接着強度が低
下してベアチップ１の実装信頼性が低くなり、接着剤３
が高温時に粘性の高いものであれば、図５(b) に示すよ
うに接着剤３はチップ本体1aの下面と基板２の上面で形
成される隙間に広がらずに硬化して、接着剤３によるベ
アチップ１のバンプ1bと基板２のパッド2aが覆われない
から接合の信頼性を低下させるという問題も生じてい
る。
【０００９】本発明は上記のような問題点に鑑み、修理
時におけるベアチップの取外しを容易にするとともにベ
アチップ実装の信頼性を向上させることができる新しい
半導体素子の実装方法の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、請求項１に示
すように、半導体素子をプリント基板に接着剤を用いて
固着する実装構造であって、前記接着剤は、前記半導体
素子のバンプと前記プリント基板のパッドとを覆うよう
に接着する端子固定接着剤と、前記半導体素子の下面と
前記プリント基板の上面とを接着する素子固定接着剤と
からなり、前記端子固定接着剤と前記素子固定接着剤と
は異なる特性を有する半導体素子の実装構造を提供す
る。結果として、ベアチップを基板から簡単に交換する
ことができ修理が容易となる。 また請求項２に示すよう
に、端子固定接着剤は熱硬化性接着剤からなり、素子固
定接着剤は熱可塑性接着剤からなる半導体素子の実装構
造を提供する。従って、ベアチップを基板から容易に交
換することができる。 さらに請求項３に示すように、端
子固定接着剤は素子固定接着剤よりも硬化時間が短い半
導体素子の実装構造を提供する。従って、ベアチップを
基板から容易に交換することができる。 また請求項４に
示すように、素子固定接着剤は端子固定接着剤よりも粘
性が高い半導体素子の実装構造を提供する。従って、ベ
アチップを基板から容易に交換することができる。
【００１１】
【作用】例えば、端子固定接着剤に熱硬化性接着剤をそ
れから固定接着剤に熱可塑性接着剤をもちいた場合下記
のことが可能となる。 ベアチップ１のバンプ1bと基板２
のパッド2aとの結合部のみ熱硬化性接着剤３が硬化し、
他の大部分となるチップ本体1aの下面と基板２の上面は
熱可塑性接着剤14の硬化によりベアチップ１が基板２に
実装されているので、試験で不良となったベアチップ１
はチップ本体1aの上面を加熱することにより前記熱可塑
性接着剤14が軟化するから、基板２よりベアチップ１が
簡単に離脱できるので修理を容易にすることが可能とな
る。 また端子固定接着剤に素子固定接着剤よりも硬化時
間の短い接着剤もちいた場合も同様に下記のことが可能
となる。 素子固定接着剤が硬化するまでに試験を終了さ
せ、仮に不良となったベアチップ１は素子固定接着剤が
未硬化であるため基板２よりベアチップ１が簡単に離脱
できるので修理を容易にすることが可能となる。
【００１２】
【実施例】以下図１〜図３について本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は第一実施例による半導体素子の実
装方法を示す工程順側断面図、図２は第二実施例の実装
方法を説明する工程順側断面図、図３は第三実施例の半
導体装置実装方法の工程順側断面図を示し、図中におい
て、図３と同一部材には同一記号が付してあるが、その
他の15は接着剤を基板の主面に供給する印刷版、16は粘
性の低い接着剤を一定量供給するディスペンサーであ
る。
【００１３】本発明の第一実施例による半導体実装方法
は、図１(a) に示すようにベアチップ１を実装しようと
する基板２の主面に接着剤供給用の印刷版15を従来と同
様に載置し、その上面に熱硬化性接着剤３（速硬化）を
供給してスキージ６を摺動させることで前記基板２に実
装されるベアチップ１とで形成される隙間より若干高い
リング状のダムをそれぞれパッド2aの内側に形成する。
【００１４】一方、図１(b) に示す如く熱硬化性接着剤
３で形成されたリング状のダムの内部に流動性の高い熱
可塑性接着剤14をディスペンサー16により供給して、熱
硬化性接着剤３で形成された前記ダムの高さと略等しい
高さに充満させる。
【００１５】そして、図１(c) に示すように加熱手段を
有するボンディングヘッド４の内部を真空にして吸着面
4aにチップ本体1aの上面を吸着することでベアチップ１
を保持し、その吸着されたベアチップ１のバンプ1bと上
記基板２のパッド2aが互いに対向するように上記基板２
を移動させる。
【００１６】このボンディングヘッド４を下降させて従
来と同様その吸着面4aに吸着したベアチップ１のバンプ
1bを基板２のパッド2aに圧接させることにより、図１
(d) に示す如く前記熱可塑性接着剤14が広がって熱硬化
性接着剤３で出来た前記ダムが圧接したバンプ1bとパッ
ド2aの位置に移動し、ボンディングヘッド４からの伝熱
により熱硬化性接着剤３が硬化して基板２の主面にベア
チップ１が固着されるから、チップ本体1aを真空吸着し
た吸着面4aを大気圧に戻してボンディングヘッド４を上
昇させると、結合部が冷却されて前記熱可塑性接着剤14
の部分が硬化されるから、この実装方法を順次繰り返す
ことにより基板２の各パッド2aにそれぞれベアチップ１
を実装している。
【００１７】また、第二実施例の実装方法は、図２(a)
に示すように基板２の主面に形成されたパッド2aの内側
に第一実施例と同様のリング状のダムを速硬化型（２０
０°Ｃ，３０ｓｅｃ）の熱硬化性接着剤３により形成し
て、図２(b) に示す如くそのダムの内側に流動性が良く
かつ通常硬化型（２００°Ｃ，３０ｍｉｎ）の熱硬化性
接着剤24を供給し、図２(c) に示すように前記基板２を
移動してそのパッド2aを加熱手段を有するボンディング
ヘッド４に保持されたベアチップ１のバンプ1bと対向さ
せる。
【００１８】そして、第一実施例と同様に前記ボンディ
ングヘッド４を下降させてベアチップ１のバンプ1bを基
板２のパッド2aに圧接させるとともに加熱して、図２
(d) に示す如く前記バンプ1bとパッド2aの圧接位置に移
動した上記速硬化型の熱硬化性接着剤３を硬化させてベ
アチップ１を仮実装して、その基板２を恒温槽に挿入し
て約２００°Ｃ，３０ｍｉｎ間加熱することにより通常
硬化型の熱硬化性接着剤24を硬化している。
【００１９】その結果、第一実施例においてはベアチッ
プ１と基板２の結合の大部分となるチップ本体1aの下面
と基板２の上面が熱可塑性接着剤14の硬化により実装さ
れているので、試験で不良となったベアチップ１はチッ
プ本体1aの上面を加熱すると前記熱可塑性接着剤14が軟
化するから簡単に離脱することができる。
【００２０】また、第二実施例では速硬化型の熱硬化性
接着剤３を硬化させて基板２にベアチップ１を仮実装し
た状態で電気的試験等を行い、その試験で不良となった
ベアチップ１は結合の大部分となるチップ本体1aの下面
と基板２の上面に介在する熱硬化性接着剤24が未硬化で
あるから、ベアチップ１の上面を加熱することにより基
板２から簡単に離脱するので修理を容易にすることがで
きる。
【００２１】更に、第三実施例の実装方法は、図３(a)
に示すように基板２の表面に形成されたパッド2aの内側
へ高温時に粘性の高い熱硬化性接着剤33を例えば図示し
ていない印刷版とスキージを用いて、前記パッド2aの内
側で基板２の表面とベアチップの下面により形成される
空間を略充満できる量を供給し、続いて当該熱硬化性接
着剤33の上部に粘性の低い熱硬化性接着剤34をディスペ
ンサー16により一定量供給する。
【００２２】そして、この基板２を移動させることによ
り、図３(b) に示すように吸着面4aにチップ本体1aの上
面を吸着して加熱手段を有するボンディングヘッド４に
保持されたベアチップ１のバンプ1bと上記基板２のパッ
ド2aを互いに対向させる。
【００２３】このボンディングヘッド４を第一実施例と
同様に下降させて該バンプ1bを前記パッド2aに圧接させ
ると、図３(c) に示す如く基板２の表面とベアチップ１
下面の空間に粘性の高い上記熱硬化性接着剤33が略充満
することで粘性の低い熱硬化性接着剤34を前記バンプ1b
とパッド2aの圧接部に移動し、前記ボンディングヘッド
４からの伝熱により当該熱硬化性接着剤33, 34を加熱し
て硬化させることを順次繰り返すことにより、基板２の
パッド2aとベアチップ１のバンプ1bの圧接部を熱硬化性
接着剤34で覆った状態で実装されて結合の信頼性を向上
している。
【００２４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば極めて簡単な方法で、ベアチップの離脱が簡単と
なって修理が容易となり且つベアチップの実装信頼性を
向上することができる等の利点があり、著しい経済的及
び、信頼性向上の効果が期待できる半導体素子の実装方
法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施例による半導体素子の実装
方法を示す工程順側断面図である。
【図２】 第二実施例の実装方法を説明する工程順側断
面図である。
【図３】 第三実施例の実装方法を示す工程順側断面図
である。
【図４】 従来の半導体素子実装方法を示す工程順側断
面図である。
【図５】 問題点を説明する側断面図である。
【符号の説明】
１はベアチップ、1aはチップ本体、
1bはバンプ、２は基板、
2aはパッド、３，24, 33, 34は熱硬化性接着剤、４はボ
ンディングヘッド、 4aは吸着面、６はスキ
ージ、14は熱可塑性接着剤、15は印刷版、16はディスペ
ンサー、
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/52 H01L 21/60 311

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子をプリント基板に接着剤を用い
    て固着する実装構造であって、 前記接着剤は、前記半導体素子のバンプと前記プリント
    基板のパッドとを覆うように接着する端子固定接着剤
    と、前記半導体素子の下面と前記プリント基板の上面と
    を接着する素子固定接着剤とからなり、 前記端子固定接着剤と前記素子固定接着剤とは異なる特
    性を有することを特徴とする半導体素子の実装構造。
  2. 【請求項２】 前記端子固定接着剤は熱硬化性接着剤から
    なり、前記素子固定接着剤は熱可塑性接着剤からなるこ
    とを特徴とする請求項１記載の半導体素子の実装構造。
  3. 【請求項３】 前記端子固定接着剤は前記素子固定接着剤
    よりも硬化時間が短いことを特徴とする請求項１記載の
    半導体素子の実装構造。
  4. 【請求項４】 前記素子固定接着剤は前記端子固定接着剤
    よりも粘性が高いことを特徴とする請求項１記載の半導
    体素子の実装構造。
  5. 【請求項５】 半導体素子をプリント基板に接着剤を用い
    て固着する半導体素子の実装方法であって、 前記半導体素子のバンプと前記プリント基板のパッドと
    を覆うように接着する端子固定接着剤を塗布する端子固
    定接着剤塗布工程と、 前記半導体素子の下面と前記プリント基板の上面とを接
    着する素子固定接着剤を塗布する素子固定接着剤塗布工
    程と、 前記端子固定接着剤と素子固定接着剤とからなる接着剤
    を用いて前記半導体素子を前記プリント基板に固着する
    固着工程とからなることを特徴とする半導体素子の実装
    方法。
  6. 【請求項６】 前記端子固定接着剤塗布工程は、前記端子
    固定接着剤をリング状に塗布し、 前記素子固定接着剤塗布工程は、前記リング状に塗布し
    た端子固定接着剤の内側に素子固定接着剤を塗布するこ
    とを特徴とする請求項５記載の半導体素子の実装方法。
  7. 【請求項７】 前記素子固定接着剤は熱可塑性接着剤から
    なることを特徴とする請求項５記載の半導体素子の実装
    方法。
  8. 【請求項８】 前記端子固定接着剤は前記素子固定接着剤
    よりも硬化時間が短いことを特徴とする請求項５記載の
    半導体素子の実装方法。
  9. 【請求項９】 前記端子固定接着剤塗布工程は、前記素子
    固定接着剤塗布工程で塗布された素子固定接着剤の上に
    塗布されることを特徴とする請求項５記載の半導体素子
    の実装方法。
  10. 【請求項１０】 前記端子固定接着剤は、前記素子固定接
    着剤よりも粘性が低いことを特徴とする請求項５記載の
    半導体素子の実装方法。
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