JP3827442B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップの金属突起部と実装基板の電極との結線を行うボンディング工程において、最初その金属突起部の結線を仮接合としておき、次工程の樹脂封止後に、その金属突起部を高温にて溶融させることにより電極の本接合を行う半導体パッケージの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体パッケージの製造方法に関して、電極の接合工程と樹脂封止の工程については以下のような方法が取られていた。
（１）まず半導体チップの金属突起部を溶融させて電極の接続を行った後に、次の樹脂封止する方法。
（２）最初に半導体チップの金属突起部を実装基板の電極に接触させ、この状態を維持させながら樹脂封止を行い、その樹脂の硬化により最終的に電極の接続を行う方法。
（３）予め実装基板に溶融金属部を設置して置き、そして半導体チップの金属突起部と接合させて後、樹脂封止する方法。
（４）まず半導体チップの金属突起部と実装基板の電極を、導電性のペーストにより接続して導通を確保し、その後、樹脂封止する方法。
（５）予め半導体チップと実装基板との間に異方性導電材料を設置し、そして半導体チップの金属突起部と実装基板の金属突起部とを、この異方性導電材料の導電粒子を介して接合することにより導電を確保する方法。この方法によれば異方性導電材料が樹脂封止の樹脂の役割をも併せ持っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記説明の従来の半導体パッケージの製造方法については、以下のような問題点があった。即ち、
（ａ）上記の（１）の場合、半導体チップの金属突起部が高融点金属であれば溶融時間が長く必要となり、従ってボンディングに時間がかかる。しかし、一方ハンダのような低融点金属を用いれば溶融時間は短く良いが、溶融後のフラックス洗浄等の時間が必要となり、何れにしても工数は多くかかる。又、この方法では、半導体チップの金属突起部のピッチが狭い場合、金属突起部の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部が短絡してしまう恐れもある。
（ｂ）上記の（２）の場合、樹脂の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置かなければならず、従ってボンディングに時間がかかる。
（ｃ）上記の（３）の場合、実装基板に設置される溶融金属は均一性と平坦度の良いことが求められるため、実装基板の管理が難しくコストが高くなる。又、この方法でも、半導体チップの金属突起部のピッチが狭い場合には、金属突起部の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部が短絡してしまう恐れがある。
（ｄ）上記の（４）の場合、金属溶融接続でないために信頼性に乏しく、それ故、接触抵抗が大きくなる恐れがある。又、この方法では、ペーストのはみ出しがある場合、これにより隣接する金属突起部が短絡してしまう恐れがある。
（ｅ）上記の（５）の場合、設置された異方性導電材料の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置かなければならず、従ってボンディングに時間がかかる。又、導電粒子を介しての間接的な接合であるために信頼性に乏しい。
本発明はこれらの問題点を解決し、ボンディング時間も短く、それ故、加工工数も少なく、従ってコストを低減でき、且つ信頼性の高い半導体パッケージの製造方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては上記の課題を以下に示す第一〜第二の手段により解決した。まず第一に、半導体基板表面の電極上に金属突起部を形成した半導体チップを反転させて、該金属突起部と実装基板に形成した電極とを位置合わせして仮接合をした後、上記半導体チップと上記実装基板間を樹脂モールドする半導体パッケージの製造方法において、上記仮接合は上記金属突起部をヒゲ状の跳ね返りが起こらない温度で溶融させて行い、上記樹脂モールド後に上記金属突起部または上記実装基板の電極のいずれか一方、あるいは上記金属突起部と上記実装基板の電極の両方を加熱溶融させて上記金属突起部と上記電極間を本接合させることを特徴とする手段によるものである。
【０００５】
次に第二に、半導体基板表面の電極上に金属突起部を形成した半導体チップを反転させて、該金属突起部と実装基板に形成した電極とを位置合わせして仮接合をした後、上記半導体チップと上記実装基板間を樹脂モールドする半導体パッケージの製造方法において、上記金属突起部あるいは上記電極を低融点金属層で被覆し、上記仮接合は上記低融点金属層をヒゲ状の跳ね返りが起こらない温度で溶融させて行い、上記樹脂モールド後に該低融点金属層を加熱溶融させて上記金属突起部と上記電極間を本接合させることを特徴とする手段によるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に図１により、上記の手段による本発明の実施形態を示す。図１は本発明の実施例の模式的概略図である。図は半導体チップを反転させた状態を示しており、１が金属突起部、２が半導体チップ、３が実装基板、４が実装基板の電極、５が樹脂、を表している。又、金属突起部１が高融点金属の場合には、その先端部に低融点金属層６を設置することがある。本実施例では半導体チップ２に、１５μｍ程度の金（Ａｕ）の金属突起部１を設置し、更に３μｍ程度の錫（Ｓｎ）の低融点金属層６を、電解メッキ等により形成してある。そして、実装基板の電極４はタングステン（Ｗ）、又は銅／ニッケル／金（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）により形成されている。その銅／ニッケル／金（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）は、厚さ１μｍ程度／１．５μｍ程度／１．５μｍ程度のメタライズにより構成されている。
【０００７】
作業手順は以下の様になる。まず反転させた半導体チップ２を、金属突起部１を介して実装基板の電極４に対面するように位置合わせして設置する。次に、この状態で低融点金属層６を溶融させて、半導体チップ２と実装基板３とを結合させる。ここで溶融温度としては、金属突起部１の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部１が短絡しないような温度に設定する。この場合は１６０〜２３０℃に設定するのが良い。更に、接合の確実性を確保するために荷重をかける、あるいは超音波を利用することもある。こうして低融点金属層６の錫（Ｓｎ）と実装基板の電極４のメタライズ上の金（Ａｕ）とにより半導体チップ２と実装基板３との接合が行われる。そして、毛細管現象を利用して側面から樹脂５を半導体チップ２と実装基板３との間に注入して封止をし、所定温度、所定時間で加熱し、樹脂を硬化させる。通常は温度１５０℃、１時間の条件で樹脂の硬化を行う。そして最後に、本接合のために温度２３０〜３００℃の雰囲気中でリフローを行う。これにより金属突起部１での仮接合は、低融点金属層６と実装基板の電極４との合金層の形成により本接合となる。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のように構成することにより、従来の半導体パッケージの製造方法と比較して以下のような効果がある。
（ａ）半導体チップ２の金属突起部１に低融点金属層６を設置してあるために溶融時間が短く、従ってボンディングに時間がかからない。又、ハンダのような低融点金属でもないために、溶融後のフラックス洗浄等も不要である。何れも工数削減になる。又、この方法では、半導体チップ２の金属突起部１のピッチが狭い場合でも、金属突起部１の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部１が短絡してしまう恐れが無い。
（ｂ）樹脂の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置く必要が無い。従ってボンディングに時間がかからない。
（ｃ）従来の実装基板３に設置される溶融金属は均一性と平坦度の良いことが求められるため、実装基板の管理が難しくコストが高くなったが、本発明では、その必要が無い。
（ｄ）従来の導電性のペーストによる接合とは違い、金属溶融接続であるために信頼性に優る。それ故に、接触抵抗が大きくなる恐れが無い。又、従来の導電性のペーストによる方法では、ペーストのはみ出しがある場合には、これにより隣接する金属突起部１が短絡してしまう恐れがあったが、本発明では、その恐れが無い。
（ｅ）従来の異方性導電材料による接合とは違い、材料の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置く必要が無い。従って、ボンディングに時間がかからない。又、導電粒子を介しての間接的な接合ではないために信頼性に優る。
その他にも、最初の接合は仮接合であるために１個のボンディングは短時間で良く、次の工程で複数個を一括して本接合できるため、高価な設備である実装機への投資を軽減できる。又、製品のスループットが改善され生産性が向上すると言う効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるところの半導体パッケージの製造方法の模式的概略図。
【符号の説明】
１……金属突起部
２……半導体チップ
３……実装基板
４……実装基板の電極
５……樹脂
６……低融点金属層
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップの金属突起部と実装基板の電極との結線を行うボンディング工程において、最初その金属突起部の結線を仮接合としておき、次工程の樹脂封止後に、その金属突起部を高温にて溶融させることにより電極の本接合を行う半導体パッケージの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の半導体パッケージの製造方法に関して、電極の接合工程と樹脂封止の工程については以下のような方法が取られていた。
（１）まず半導体チップの金属突起部を溶融させて電極の接続を行った後に、次の樹脂封止する方法。
（２）最初に半導体チップの金属突起部を実装基板の電極に接触させ、この状態を維持させながら樹脂封止を行い、その樹脂の硬化により最終的に電極の接続を行う方法。
（３）予め実装基板に溶融金属部を設置して置き、そして半導体チップの金属突起部と接合させて後、樹脂封止する方法。
（４）まず半導体チップの金属突起部と実装基板の電極を、導電性のペーストにより接続して導通を確保し、その後、樹脂封止する方法。
（５）予め半導体チップと実装基板との間に異方性導電材料を設置し、そして半導体チップの金属突起部と実装基板の金属突起部とを、この異方性導電材料の導電粒子を介して接合することにより導電を確保する方法。この方法によれば異方性導電材料が樹脂封止の樹脂の役割をも併せ持っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記説明の従来の半導体パッケージの製造方法については、以下のような問題点があった。即ち、
（ａ）上記の（１）の場合、半導体チップの金属突起部が高融点金属であれば溶融時間が長く必要となり、従ってボンディングに時間がかかる。しかし、一方ハンダのような低融点金属を用いれば溶融時間は短く良いが、溶融後のフラックス洗浄等の時間が必要となり、何れにしても工数は多くかかる。又、この方法では、半導体チップの金属突起部のピッチが狭い場合、金属突起部の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部が短絡してしまう恐れもある。
（ｂ）上記の（２）の場合、樹脂の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置かなければならず、従ってボンディングに時間がかかる。
（ｃ）上記の（３）の場合、実装基板に設置される溶融金属は均一性と平坦度の良いことが求められるため、実装基板の管理が難しくコストが高くなる。又、この方法でも、半導体チップの金属突起部のピッチが狭い場合には、金属突起部の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部が短絡してしまう恐れがある。
（ｄ）上記の（４）の場合、金属溶融接続でないために信頼性に乏しく、それ故、接触抵抗が大きくなる恐れがある。又、この方法では、ペーストのはみ出しがある場合、これにより隣接する金属突起部が短絡してしまう恐れがある。
（ｅ）上記の（５）の場合、設置された異方性導電材料の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置かなければならず、従ってボンディングに時間がかかる。又、導電粒子を介しての間接的な接合であるために信頼性に乏しい。
本発明はこれらの問題点を解決し、ボンディング時間も短く、それ故、加工工数も少なく、従ってコストを低減でき、且つ信頼性の高い半導体パッケージの製造方法を提供することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては上記の課題を以下に示す第一〜第二の手段により解決した。まず第一に、半導体基板表面の電極上に金属突起部を形成した半導体チップを反転させて、該金属突起部と実装基板に形成した電極とを位置合わせして仮接合をした後、上記半導体チップと上記実装基板間を樹脂モールドする半導体パッケージの製造方法において、上記仮接合は上記金属突起部をヒゲ状の跳ね返りが起こらない温度で溶融させて行い、上記樹脂モールド後に上記金属突起部または上記実装基板の電極のいずれか一方、あるいは上記金属突起部と上記実装基板の電極の両方を加熱溶融させて上記金属突起部と上記電極間を本接合させることを特徴とする手段によるものである。
【０００５】
次に第二に、半導体基板表面の電極上に金属突起部を形成した半導体チップを反転させて、該金属突起部と実装基板に形成した電極とを位置合わせして仮接合をした後、上記半導体チップと上記実装基板間を樹脂モールドする半導体パッケージの製造方法において、上記金属突起部あるいは上記電極を低融点金属層で被覆し、上記仮接合は上記低融点金属層をヒゲ状の跳ね返りが起こらない温度で溶融させて行い、上記樹脂モールド後に該低融点金属層を加熱溶融させて上記金属突起部と上記電極間を本接合させることを特徴とする手段によるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に図１により、上記の手段による本発明の実施形態を示す。図１は本発明の実施例の模式的概略図である。図は半導体チップを反転させた状態を示しており、１が金属突起部、２が半導体チップ、３が実装基板、４が実装基板の電極、５が樹脂、を表している。又、金属突起部１が高融点金属の場合には、その先端部に低融点金属層６を設置することがある。本実施例では半導体チップ２に、１５μｍ程度の金（Ａｕ）の金属突起部１を設置し、更に３μｍ程度の錫（Ｓｎ）の低融点金属層６を、電解メッキ等により形成してある。そして、実装基板の電極４はタングステン（Ｗ）、又は銅／ニッケル／金（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）により形成されている。その銅／ニッケル／金（Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ）は、厚さ１μｍ程度／１．５μｍ程度／１．５μｍ程度のメタライズにより構成されている。
【０００７】
作業手順は以下の様になる。まず反転させた半導体チップ２を、金属突起部１を介して実装基板の電極４に対面するように位置合わせして設置する。次に、この状態で低融点金属層６を溶融させて、半導体チップ２と実装基板３とを結合させる。ここで溶融温度としては、金属突起部１の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部１が短絡しないような温度に設定する。この場合は１６０〜２３０℃に設定するのが良い。更に、接合の確実性を確保するために荷重をかける、あるいは超音波を利用することもある。こうして低融点金属層６の錫（Ｓｎ）と実装基板の電極４のメタライズ上の金（Ａｕ）とにより半導体チップ２と実装基板３との接合が行われる。そして、毛細管現象を利用して側面から樹脂５を半導体チップ２と実装基板３との間に注入して封止をし、所定温度、所定時間で加熱し、樹脂を硬化させる。通常は温度１５０℃、１時間の条件で樹脂の硬化を行う。そして最後に、本接合のために温度２３０〜３００℃の雰囲気中でリフローを行う。これにより金属突起部１での仮接合は、低融点金属層６と実装基板の電極４との合金層の形成により本接合となる。
【０００８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のように構成することにより、従来の半導体パッケージの製造方法と比較して以下のような効果がある。
（ａ）半導体チップ２の金属突起部１に低融点金属層６を設置してあるために溶融時間が短く、従ってボンディングに時間がかからない。又、ハンダのような低融点金属でもないために、溶融後のフラックス洗浄等も不要である。何れも工数削減になる。又、この方法では、半導体チップ２の金属突起部１のピッチが狭い場合でも、金属突起部１の溶融したヒゲ状の跳ね返りにより、隣接する金属突起部１が短絡してしまう恐れが無い。
（ｂ）樹脂の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置く必要が無い。従ってボンディングに時間がかからない。
（ｃ）従来の実装基板３に設置される溶融金属は均一性と平坦度の良いことが求められるため、実装基板の管理が難しくコストが高くなったが、本発明では、その必要が無い。
（ｄ）従来の導電性のペーストによる接合とは違い、金属溶融接続であるために信頼性に優る。それ故に、接触抵抗が大きくなる恐れが無い。又、従来の導電性のペーストによる方法では、ペーストのはみ出しがある場合には、これにより隣接する金属突起部１が短絡してしまう恐れがあったが、本発明では、その恐れが無い。
（ｅ）従来の異方性導電材料による接合とは違い、材料の硬化が完了するまで半導体チップを固定して置く必要が無い。従って、ボンディングに時間がかからない。又、導電粒子を介しての間接的な接合ではないために信頼性に優る。
その他にも、最初の接合は仮接合であるために１個のボンディングは短時間で良く、次の工程で複数個を一括して本接合できるため、高価な設備である実装機への投資を軽減できる。又、製品のスループットが改善され生産性が向上すると言う効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるところの半導体パッケージの製造方法の模式的概略図。
【符号の説明】
１……金属突起部
２……半導体チップ
３……実装基板
４……実装基板の電極
５……樹脂
６……低融点金属層
Claims (2)
- 半導体基板表面の電極上に金属突起部を形成した半導体チップを反転させて、該金属突起部と実装基板に形成した電極とを位置合わせして仮接合をした後、上記半導体チップと上記実装基板間を樹脂モールドする半導体パッケージの製造方法において、
上記仮接合は上記金属突起部をヒゲ状の跳ね返りが起こらない温度で溶融させて行い、上記樹脂モールド後に上記金属突起部または上記実装基板の電極のいずれか一方、あるいは上記金属突起部と上記実装基板の電極の両方を加熱溶融させて上記金属突起部と上記電極間を本接合させることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 半導体基板表面の電極上に金属突起部を形成した半導体チップを反転させて、該金属突起部と実装基板に形成した電極とを位置合わせして仮接合をした後、上記半導体チップと上記実装基板間を樹脂モールドする半導体パッケージの製造方法において、
上記金属突起部あるいは上記電極を低融点金属層で被覆し、上記仮接合は上記低融点金属層をヒゲ状の跳ね返りが起こらない温度で溶融させて行い、上記樹脂モールド後に該低融点金属層を加熱溶融させて上記金属突起部と上記電極間を本接合させることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10230698A JP3827442B2 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 半導体パッケージの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10230698A JP3827442B2 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 半導体パッケージの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297748A JPH11297748A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3827442B2 true JP3827442B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=14323936
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10230698A Expired - Fee Related JP3827442B2 (ja) | 1998-04-14 | 1998-04-14 | 半導体パッケージの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3827442B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7053479B2 (en) | 2001-03-26 | 2006-05-30 | Citizen Watch Co., Ltd. | Package of semiconductor device and its manufacturing method |
| JP6044885B2 (ja) | 2012-08-08 | 2016-12-14 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 実装方法 |
-
1998
- 1998-04-14 JP JP10230698A patent/JP3827442B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11297748A (ja) | 1999-10-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060314 |
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| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060512 |
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