JP2986636B2 - マルチチップモジュールの実装方法 - Google Patents

マルチチップモジュールの実装方法

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JP2986636B2 JP5027709A JP2770993A JP2986636B2 JP 2986636 B2 JP2986636 B2 JP 2986636B2 JP 5027709 A JP5027709 A JP 5027709A JP 2770993 A JP2770993 A JP 2770993A JP 2986636 B2 JP2986636 B2 JP 2986636B2
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浩一 長尾
博昭 藤本
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電極の一括接続方法に関
し、特に複数の半導体素子をフェイスダウンで接続する
実装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、多くの電気製品にマイコンが内蔵
され、高機能化と自動化が進み、より使いやすくなって
きている。この背景には、半導体加工技術の著しい進歩
で、半導体素子の高集積化、1チップ化で、コストダウ
ンが進んでいることが大きな機動力になっている。これ
により、半導体素子は大型化、多ピン化され、これに伴
い半導体素子の接続方法も狭ピッチ化、多ピン化が求め
られるようになってきた。
【0003】その中で最もこのニーズに答える接続方法
として、半導体素子をフェイスダウンで一括接続するい
わゆるフリップチップ方式が挙げられる。その中でも半
導体素子と配線基板間に光硬化性絶縁樹脂を介在させ、
半導体素子を加圧することにより電気的接続を行うMB
B(マイクロバンプボンディング)法が最も高密度な接
続方式である。
【0004】最近では、さらに実装密度を上げる方法と
して、一枚の配線基板に多数の半導体素子を実装し、そ
の基板を一つのモジュールとして扱うマルチチップモジ
ュール(MCM)も実用化の段階に来ている。
【0005】以下に従来のMCMの接続方法の一例につ
いて説明する。図3はMBB実装の断面構造を示してい
る。図3において、1は半導体素子、3は配線基板、7
は光硬化性絶縁樹脂(以下樹脂)、9は加圧治具、10
は照射光である。電極2を有する半導体素子1と電極4
を有する配線基板3との間に樹脂7を塗布して、加圧治
具9により半導体素子1を加圧し、照射光10により樹
脂7を硬化させ、その後加圧を解除する事により、半導
体素子1の電極2と配線基板3の電極4とを、上記樹脂
7の硬化の際に発生する収縮応力によって圧接、電気的
に接続する。マルチチップモジュールとするには、さら
に前記の工程を繰り返し行い、複数の半導体素子を実装
していく。通常マルチチップモジュールには、複数の品
種の半導体素子が使用されるが、品種毎に形状や大きさ
が異なる。
【0006】図4はその従来例のマルチチップモジュー
ルの実装工程断面図を示している。半導体素子1a、1
b、1cのいずれよりも大きな加圧面を持つ加圧治具9
で半導体素子1a、1b、1cを順次実装していく。図
4(b)において、半導体素子1aを実装した後、半導
体素子1bを加圧する際、加圧治具9に半導体素子1a
が接触し、半導体素子1bは加圧不良を生じてしまう。
一般的に半導体素子の厚みは10〜20μmのばらつき
を持っているためである。これを対策する為、加圧治具
は品種毎に合わせて作られる。
【0007】図5はその従来例のマルチチップモジュー
ルの実装工程断面図を示している。半導体素子1aを実
装する場合には半導体素子1aと同じ大きさの加圧面を
持つ加圧治具9aを使用し、半導体素子1bを実装する
場合には半導体素子1bと同じ大きさの加圧面を持つ加
圧治具9bを使用する。すなわち、半導体素子1品種に
1つの加圧治具を必要とし、加圧治具の交換に伴う生産
性の低下で、設備コストの増加を招き大変コストの高い
ものになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって上記の構成
では、加圧治具は品種毎に合わせて作られ、実装装置は
品種数だけの加圧治具と保持部材を備えていなければな
らなく、実装装置が大がかりで高額になるという問題点
を有していた。本発明はこれら上記の従来の問題点を解
決するもので、1台の実装装置に1組の加圧治具と保持
部材で複数の品種に対応するマルチチップモジュールの
実装方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の実装方法は、配線基板あるいは半導体素子
表面に、絶縁性樹脂を塗布し、配線基板の電極と半導体
素子の電極を一致させ、半導体素子を配線基板に設置す
る工程Aと、半導体素子を加圧治具で加圧し、半導体素
子の電極を配線基板の電極を電気的に接続させ、半導体
素子を加圧した状態で絶縁性樹脂を硬化し、その後加圧
を除去し、半導体素子を配線基板に固定すると共に、電
気的に接続する工程Bにて、工程A、工程Bの繰り返し
により、厚みの異なる複数の半導体素子を厚みの薄い半
導体素子より順に同一の加圧治具で配線基板に接続する
という構成を備えたものである。
【0010】
【作用】本発明は上記の構成によって、隣接する半導体
素子のうち、先に実装された半導体素子の厚みより後で
実装する半導体素子の厚みの方が厚く、後で実装する半
導体素子を加圧する際に、加圧治具が先に実装された半
導体素子に接触し加圧不良を起こすことなく、大きさ形
状の異なる複数の品種の半導体素子をいずれの半導体素
子よりも大きな加圧面を持つ同一の加圧治具で加圧する
という目的が達成できる。
【0011】
【実施例】以下本発明の実装方法の一実施例について、
図面を参照しながら説明する。
【0012】図1は本発明の実施例における実装方法の
工程断面図を示すものである。図1(a)において、1
は半導体素子、2は半導体素子に形成された電極で例え
ばAu突起電極、3は配線基板、4は配線基板に形成され
た電極、7は樹脂、8は配線基板の保持部材、9は加圧
治具、10は照射光である。
【0013】配線基板3上の半導体素子1aの実装領域
に樹脂7を塗布し、半導体素子1aの電極2と配線基板
3の電極4とを位置合わせし、半導体素子1aを半導体
素子1a、1b、1cのいずれよりも大きな加圧面を持
つ加圧治具9を用いて加圧する。この時、樹脂7は半導
体素子1の側へ塗布しても良い。この加圧により樹脂7
は、半導体素子1aの電極2と配線基板3の電極4の間
から押し出され、電極2と電極4は直接接触し、電気的
に接続される。
【0014】次に、この加圧を維持し、電極2と電極4
が電気的に接続された状態で、照射光10を配線基板側
もしくは半導体素子側から照射し、樹脂7を硬化させる
と、半導体素子1と配線基板3は樹脂7の接着力で固定
され、電極2と電極4は樹脂7の硬化反応時の収縮力で
電気的な接続が維持される。硬化後加圧治具9を除去し
ても、樹脂7の接着力と収縮力により、電極2と電極4
は電気的な接続が維持される。半導体素子1の電極2は
たとえばAu突起電極であるが、あるいはこの突起電極は
配線基板3の電極4に設けても良い。
【0015】次に、図1(b)において、半導体素子1
aに隣接した半導体素子1bを同一の加圧治具9を用い
て同様に加圧し樹脂7を硬化する。この時、半導体素子
1bの厚みは半導体素子1aよりも厚くしておく。
【0016】図2は、半導体素子1a、1b、1cのそ
れぞれの厚みの関係を示したものである。ここでは、半
導体素子1a、1b、1cの順番で実装していくが、半
導体素子の厚みは、1a、1b,1cの順番で厚くなっ
ている。一般に半導体素子を製造する時に用いられるシ
リコンウエハの厚み11は、ウエハ状態での機械的強度
を確保するために厚く設定されるが、実際に使用する場
合には、実装厚を薄くするために半導体素子の裏面を研
磨する。半導体素子の厚みは、半導体素子裏面の研磨の
際に、半導体素子の品種毎に研磨量を変化させることに
より実現できる。
【0017】一例を挙げると、通常裏面研磨後の半導体
素子の厚みのばらつきは、10〜20μmあるため、実
施例においては半導体素子1bは半導体素子1aより3
0〜40μm研磨量を少なくし、結果として半導体素子
1bの厚み11bは半導体素子1aの厚み11aより3
0〜40μm厚くなる。
【0018】このように半導体素子の厚みに差異を設け
ることにより、図1(b)において、半導体素子1bを
加圧する際に半導体素子1aに加圧治具9が接触しない
ため、半導体素子1bは加圧不良を起こさずに済む。以
降も同様に、半導体素子1bに隣接した半導体素子1c
を同一の加圧治具9を用いて加圧し樹脂7を硬化してい
く。したがって、加圧治具9は半導体素子の品種間で大
きさや形状がどのように変わっても、同一の治具で対応
できるわけである。
【0019】
【発明の効果】以上のように本発明は、下記の効果があ
る。 (a)1台の実装装置に1組の加圧治具と保持部材があ
るだけで大きさ形状の異なる複数の品種の半導体素子の
実装ができることから、実装装置はシンプルで安価にす
ることができる。また、加圧治具と保持部材は1組しか
ないため、その維持管理も最小限で済む。 (b)1つのマルチチップモジュールを完成させるあた
り、加圧治具の交換をせずに異なる品種の半導体素子を
連続的に実装できるため、実装装置のタクトを向上させ
ることができる。 (c)加圧治具の加圧面は使用する半導体素子の大きさ
より大きければよいので、大きめの加圧面を持つ加圧治
具を設計しておけば、機種切り替えや品種切り替えによ
る加圧治具の調整をいっさい必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチチップモジュールの実装方法の
一実施例を示す工程断面図
【図2】同実施例において用いる半導体素子の断面図
【図3】モジュールの実装状態を示す断面図
【図4】従来の実装方法を示す工程断面図
【図5】従来の実装方法における課題の説明図
【符号の説明】
1 半導体素子 2 電極 3 配線基板 4 電極 7 光硬化性絶縁樹脂 8 保持部材 9 加圧治具 10 照射光

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線基板あるいは半導体素子の表面に、絶
    縁性樹脂を塗布し、前記配線基板の電極と前記半導体素
    子の電極を一致させ、前記半導体素子を前記配線基板に
    設置する工程A、 前記半導体素子を加圧治具で加圧し、前記半導体素子の
    電極と前記配線基板の電極を電気的に接続させ、前記半
    導体素子を前記加圧治具で加圧した状態で前記絶縁性樹
    脂を硬化し、その後、前記加圧を除去し、前記半導体素
    子を前記配線基板に固定すると共に、前記半導体素子の
    電極と前記配線基板の電極を電気的に接続する工程Bを
    具備し、 前記工程A、前記工程Bの繰り返しにより、厚みの異な
    る複数の半導体素子を前記半導体素子の中で厚みの薄い
    半導体素子より順に同一の加圧治具で前記配線基板に接
    続することを特徴とするマルチチップモジュールの実装
    方法。
  2. 【請求項2】半導体素子の裏面をあらかじめ研磨により
    削り、前記半導体素子の厚さに差異を設けることを特徴
    とする請求項1記載のマルチチップモジュールの実装方
    法。
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