JP3947502B2

JP3947502B2 - Manufacturing method of sealing member made of anisotropic conductive film

Info

Publication number: JP3947502B2
Application number: JP2003199650A
Authority: JP
Inventors: 義則閑野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2007-07-25
Anticipated expiration: 2017-07-22
Also published as: JP2004006935A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特にCSP（Chip Size Package）及びMCM（Multi Chip Module）構造を持つ半導体装置の製造方法に関するもの、並びに封止部材の製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の高密度実装化に伴い、新しいパッケージ構造として、半導体チップを実装する時のパッケージの上面面積がほぼ半導体チップの面積に近いCSPや１個のパッケージ基板の中に複数の半導体チップを搭載するMCMが登場している。
【０００３】
CSP構造を持つ半導体装置の場合について説明する。半導体チップを搭載するための基板（以後、パッケージ基板と呼ぶことにする。）の表面には電極が形成されており、一方、半導体チップのパッケージ基板と電気的に接続する方の面には、パッケージ基板上の電極に対向する位置に電極が形成されている。これらの電極はパッケージ基板に形成された回路によりパッケージ基板の裏面（半導体チップを搭載しない方の面）の外部端子である半田ボールと電気的に接続されている。パッケージ基板としては、セラミック基板あるいは有機基板が用いられる。
【０００４】
近年、半導体チップと基板との接合部分の微細化が進んでおり、これらを電気的に接続するために、柔軟性に富んだ導電性物質、特に異方導電性フィルム（Anisotropic Conductive Film : ACF）を間に挟む技術が適用されている。
【０００５】
この異方導電性フィルム（ACF）はその中に微小な導電性粒子を分散させた有機フィルムであり、半導体チップとパッケージ基板との間に挟んで圧力をかけて固化させることによって、半導体チップの電極とパッケージ基板の電極との間で導電性粒子同士を接触させる。この導電性粒子により、半導体チップの電極とパッケージ基板の電極が電気的に接続される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体チップとパッケージ基板との間に上記の異方導電性フィルム（ACF）を挟んで両者を電気的に接続する半導体装置においては、異方導電性フィルム（ACF）を電極が配置されたパッケージ基板上に接合すると、電極の厚みの影響で異方導電性フィルム（ACF）の半導体チップとの接合面には凹凸ができてしまう。従って、特に大型の半導体チップを使用する場合、半導体チップと異方導電性フィルム（ACF）との間の接合部に巻き込みボイドと呼ばれる空気の泡が生じやすくなる。
【０００７】
この巻き込みボイド中には空気中の水分が含まれており、また、大気中の水分も異方導電性フィルムを通して巻き込みボイド中に入ってくる。この状態で半導体装置が高温状態になった場合、水分が蒸発して半導体装置外部に出て行こうとする。
【０００８】
この時、半導体装置外部に出て行くことができる水分量は限られているので、半導体装置外部に出て行くことができなかった水分（蒸気）は膨張してパッケージ等の破損を招く。すなわち、パッケージ基板を実装する時の耐熱性（リフロー耐性）が劣化する。また、基板を実装する際に前述のような問題が生じなくとも、実際に使用する時に耐湿性の劣化を生じ、動作不良に至る。
【０００９】
本発明は、上記の問題点を除去し、半導体装置の耐湿信頼性及びリフロー耐性を向上させることを目的とし、さらに様々な半導体チップに対して応用すること、装置製造工程の短縮、部材管理の軽減をも目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、以下に述べるような手段を用いて上記の課題を解決する。半導体装置の製造方法において、半導体装置の耐湿信頼性を向上させるために、パッケージ基板の封止部材との接合面上に凸部を設ける。この凸部は、パッケージ基板上の電極で囲まれた領域内に設けられる。そして、凸部の形状は、パッケージ基板上に接合した封止部材の形状を、半導体チップとパッケージ基板の接合時に半導体チップの中央部分から接合し始めて、その後半導体チップの周縁部分に向かって順に接合していくような形状にすることができる形状になっている。
【００１１】
また、電極が半導体チップの片面の周縁部のみに配置された半導体チップだけでなく、全域に配置された半導体チップをパッケージ基板に接合する場合においても、半導体装置の耐湿信頼性を向上させるために、半導体装置の製造方法において、中央部分の断面形状が凸状になった封止部材を用いる。
【００１２】
さらに、装置製造工程の短縮、部材管理の軽減のために、中央部分が断面形状の封止部材を形成する工程と、その封止部材を挟んで半導体チップとパッケージ基板を接合する工程を同一工程内で行う。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態をCSP（Chip Size Package）に適用する場合において、以下に図を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態を示す半導体装置の製造方法を表す。図１（ａ）に示すように、半導体チップ１１には、その周縁部分にのみ電極１２が配置されている。一方、パッケージ基板１３の半導体チップ１１を搭載する方の面（パッケージ基板の表面）にも、半導体チップ１１の電極１２に対向する位置に電極１４が配置されている。そして、パッケージ基板の電極１４で囲まれた範囲（ボンディングエリア）の実質的な中央部分には、凸部１５が設けられている。この凸部１５は、パッケージ基板の半導体チップを搭載する方の面からの高さが、その実質的な中央部分が最も高く、その周縁部分に向かって順に低くなった形状になっている。また、凸部１５は、半導体チップとパッケージ基板とを異方導電性フィルム（ACF）１６を間に挟んで電気的に接続させた時に、その凸部１５の最上面と半導体チップ１１との間隔が半導体チップ１１の電極１２とパッケージ基板１３の電極１４との間隔よりも広くなるように設けられている。１６は異方導電性フィルム（ACF）で、柔軟性に富み、かつ内部に微小な導電性粒子を分散させた有機フィルムである。
【００１５】
次に図１（ｂ）に示すように、異方導電性フィルム（ACF）１６を凸部１５が設けられたパッケージ基板１３の表面に接合させると、異方導電性フィルム（ACF）１６は、前述の凸部１５の形状を反映した形状になる。
【００１６】
次に図１（ｃ）に示すように、半導体チップ１１とパッケージ基板１３と電気的に接続させるために両者を近付ける。この時まず、半導体チップ１１の中央部分が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）１６と接触する。
【００１７】
その後、図１（ｄ）に示すように、さらに半導体チップ１１を上方から圧着させると、半導体チップ１１と異方導電性フィルム（ACF）１６とがそれらの中央部分から周縁部分に向かって順に接合していく。この時同時に、半導体チップ１１の中央部分から周縁部分に向かって空気が押し出される。
【００１８】
従って、半導体チップ１１とパッケージ基板１３との間の巻き込みボイド発生を防止することができる。また、凸部１５を設けることによって、その凸部１５の体積分だけ従来よりも半導体装置内部に含まれる異方導電性フィルム（ACF）１６の量を低減させることができる。半導体装置内部に含まれる異方導電性フィルム（ACF）１６の量が減少すれば、異方導電性フィルム（ACF）１６の吸湿量も絶対的に減少する。
【００１９】
また、凸部１５は、半導体チップとパッケージ基板とを異方導電性フィルム（ACF）１６を間に挟んで電気的に接続させた時に、その凸部１５の最上面と半導体チップ１１との間隔が半導体チップ１１の電極１２とパッケージ基板１３の電極１４との間隔よりも広くなるように設けられている。すなわち、半導体チップ１１とパッケージ基板１３とを、異方導電性フィルム（ACF）１６を間に挟んで電気的に接続させるために圧着させても、凸部１５は半導体チップ１１に接触することはない。従って、凸部１５によって半導体チップ１１に損傷や反りが発生することはない。
【００２０】
これらの結果、半導体チップの損傷や反りを発生させることなく、半導体装置内に吸収される水分量を低減、つまり半導体装置の耐湿信頼性を向上させ、半導体装置の保管時の吸湿によるパッケージのリフロー耐性の低下を防止することができる。
【００２１】
図２は、本発明の第２の実施の形態を示す。図２（ａ）において、半導体チップ２１とパッケージ基板２３には、それぞれ電極２２あるいは電極２４が形成されており、電極２２と電極２４は対向した位置にある。また、これらの電極は、半導体チップ２１あるいはパッケージ基板２３の周辺又は全面に位置している。２６は異方導電性フィルム（ACF）で、柔軟性に富み、かつ内部に微小な導電性粒子を分散させた有機フィルムである。また、異方導電性フィルム（ACF）２６は、少なくとも一つのフィルム面の中央部断面形状が凸状になっている。
【００２２】
次に、図２（ｂ）に示すように、異方導電性フィルム（ACF）２６をパッケージ基板２３上に接合させた後、半導体チップ２１を上方から圧着させると、半導体チップ２１と異方導電性フィルム（ACF）２６がそれらの中央部分から接合し始め、その後図２（ｃ）に示すように、周縁部分に向かって順に接合していく。この時同時に、半導体チップ２１と異方導電性フィルム（ACF）２６との接合部分の中央部分から周縁部分に向かって空気が押し出されていく。その結果、半導体チップ２１とパッケージ基板２３との間の巻き込みボイドの発生を防止することができ、耐湿信頼性が向上する。
【００２３】
また、第２の実施の形態では、第１の実施の形態のようにパッケージ基板２３上に凸部を設ける必要がないため、従来から使用していたパッケージ基板２３をそのまま使用することができるので価格の増加を抑えることができる。
【００２４】
図３は、本発明の第３の実施の形態を示しており、中央部分断面形状が凸状に形成された異方導電性フィルム（ACF）の製造方法である。
【００２５】
図３（ａ）において、３５は、断面形状が凹状になった凸状異方導電性フィルム形成部、３６は中央部断面形状が凸状に形成される前の異方導電性フィルムである。
【００２６】
まず、図３（ｂ）に示すように、中央部断面形状が凸状に形成される前の異方導電性フィルム（ACF）３６に、断面形状が凹状になった凸状異方導電性フィルム形成部３５を圧接して、異方導電性フィルムの中央部断面形状を凸状に形成する。
【００２７】
次に、図３（ｃ）に示すように、凸状異方導電性フィルム形成部３５を異方導電性フィルムから離す。この時、凸状異方導電性フィルム形成部３５の温度は異方導電性フィルム（ACF）３６が軟化する温度付近に保持されており、かつ、凸状異方導電性フィルム形成部３５における異方導電性フィルム（ACF）３６との接触部分は異方導電性フィルム（ACF）３６との離型性が良くなるように、例えばテフロン（登録商標）加工されているか、あるいは異方導電性フィルム（ACF）３６との離型性が良好な素材でできているので、異方導電性フィルム（ACF）３６から凸状異方導電性フィルム形成部３５を離しても、中央部分の断面形状が凸状に保持されたままの異方導電性フィルム（ACF）３７を形成することができる。
【００２８】
最後に、図３（ｄ）に示すように、パッケージ基板上のボンディングエリアよりも大きい面積の形状に切り離す。
【００２９】
ここでは、凸状異方導電性フィルム形成部３５は異方導電性フィルム（ACF）３６を圧接することしかできないような形状になっているが、圧接と切り離しが同時にできるように図３（ｅ）のような形状にすれば、製造工程の短縮が可能となる。
【００３０】
図４は、本発明の第４の実施の形態である半導体装置の製造方法を示す。まず、図４（ａ）に示すように、パッケージ基板上のボンディングエリアよりも大きい面積を有するサイズに加工した異方導電性フィルム（ACF）４６をパッケージ基板４３上に接合させる。
【００３１】
次に、図４（ｂ）に示すように、異方導電性フィルム（ACF）４６の軟化する温度付近に温度を保持した凸状異方導電性フィルム（ACF）形成部４５を異方導電性フィルム（ACF）４６に圧接して、異方導電性フィルム（ACF）４６の中央部分の断面形状が凸状になるようにする。
【００３２】
最後に、図４（ｃ）に示すように、半導体チップ４１とパッケージ基板４３の接続温度に保った半導体チップを保持する機器４７を用いて、半導体チップ４１を上方から異方導電性フィルム（ACF）４６に圧接する。その結果、図４（ｄ）に示すように、半導体装置内における巻き込みボイドの発生を防止した半導体装置を製造することができる。
【００３３】
以上のように、中央部分の断面形状が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）を形成する工程と、それを挟んで半導体チップ４１とパッケージ基板４３とを電気的に接続する工程とを同一工程で実行できるようにしたので、各パッケージ毎に異方導電性フィルム（ACF）の在庫を持つ必要がなくなる。その結果、部材管理を軽減することができる。
【００３４】
また、パッケージ基板４３の温度を、半導体チップ４１とパッケージ基板４３が接続する時の温度に加熱しておけば、半導体チップを保持する機器４７の温度を下げることができるので、半導体チップ４１とパッケージ基板４３の接合後の熱収縮により生じる応力を緩和することができる。その結果、半導体チップ４１やパッケージ基板４３の損傷や接続不良を防止することができる。
【００３５】
また、図５及び図６に示すように、基板に複数の半導体チップを搭載するMCM（Multi Chip Module）構造を持つ半導体装置を製造する場合にも、上記の第１から第４の実施の形態を実行することができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法では、パッケージ基板上に設けられた凸部により、その凸部上に接合した柔軟性に富む導電性物質（実施の形態における異方導電性フィルム（ACF））は、半導体チップとパッケージ基板の接合時には半導体チップの中央部分から周縁部分に向かって順に接合していくような形状になるので、半導体装置の中央部分から周縁部分に向かって空気が押し出される。従って、半導体装置内における巻き込みボイドの発生を防止し、半導体装置の耐湿信頼性を向上させることができる。
【００３７】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法では、半導体チップとパッケージ基板とを電気的に接続する際に用いる封止部材として、一方の面の中央部分の断面形状が凸状になっている異方導電性フィルム（ACF）を使用することにより、半導体チップとパッケージ基板の接合時に半導体チップの中央部分から周縁部分に向かって異方導電性フィルム（ACF）が順に接合していく。この時、半導体装置の中央部分から周縁部分に向かって空気が押し出されるので、半導体装置内における巻き込みボイドの発生を防止することができる。その結果、半導体装置の耐湿信頼性を向上させることができる。
【００３８】
その上、パッケージ基板の中央部分に凸部を設けずに、異方導電性フィルム（ACF）の中央部分の断面形状を凸状にしているので、その異方導電性フィルム（ACF）を半導体チップとパッケージ基板の間に挟めば、電極を半導体チップの片方の全面に配置したエリアバンプ型の半導体チップをその半導体チップに対応したパッケージ基板に接合しても、半導体装置内における巻き込みボイドの発生を防止し、半導体装置の耐湿信頼性を向上させることができる。
【００３９】
さらに、中央部分の断面形状が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）を形成する工程と、その異方導電性フィルム（ACF）を間に挟んで半導体チップとパッケージ基板とを電気的に接続する工程を同一装置内に組み込むことにより、各パッケージ毎に異方導電性フィルム（ACF）の在庫を持つ必要がなくなる。その結果、部材管理を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるパッケージ基板上に凸部を設けた半導体装置の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態における中央部分の断面形状が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）を用いて製造する半導体装置の断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態における中央部分の断面形状が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）の製造方法である。
【図４】本発明の第４の実施の形態における中央部分の断面形状が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）を用いた半導体装置の製造方法である。
【図５】半導体チップ搭載面の中央部に凸部を設けたパッケージ基板に複数の半導体チップを搭載する半導体装置の製造方法である。
【図６】中央部分の断面形状が凸状になった異方導電性フィルム（ACF）を用いることによって複数の半導体チップを搭載する半導体装置の製造方法である。
【符号の説明】
１１，２１，４１，５１，６１：半導体チップ
１２，２２，４２，５２，６２：電極（半導体チップ側）
１３，２３，４３，５３，６３：パッケージ基板
１４，２４，４４，５４，６４：電極（パッケージ基板側）
１５，５５：凸部
１６，２６，３６，４６，５６，６６：異方導電性フィルム（ACF）
３５，４５，６５：凸状異方導電性フィルム（ACF）形成部
３７：凸状異方導電性フィルム（ACF）
３８：圧接と切り離しが同時にできる凸状異方導電性フィルム（ACF）形成部
４７：半導体チップを保持する機器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention particularly relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a CSP (Chip Size Package) and an MCM (Multi Chip Module) structure, and a method and apparatus for manufacturing a sealing member.
[0002]
[Prior art]
Along with the recent high-density mounting, a new package structure is to mount a plurality of semiconductor chips in a CSP or a single package substrate where the top surface area of the package when mounting a semiconductor chip is almost the area of the semiconductor chip. MCM has appeared.
[0003]
A case of a semiconductor device having a CSP structure will be described. Electrodes are formed on the surface of a substrate for mounting a semiconductor chip (hereinafter referred to as a package substrate), while on the surface electrically connected to the package substrate of the semiconductor chip, An electrode is formed at a position facing the electrode on the package substrate. These electrodes are electrically connected to solder balls, which are external terminals on the back surface (the surface on which the semiconductor chip is not mounted) of the package substrate, by a circuit formed on the package substrate. A ceramic substrate or an organic substrate is used as the package substrate.
[0004]
In recent years, the junction between the semiconductor chip and the substrate has been miniaturized, and in order to electrically connect them, a flexible conductive material, especially an anisotropic conductive film (ACF) The technology which puts between is applied.
[0005]
This anisotropic conductive film (ACF) is an organic film in which minute conductive particles are dispersed. The semiconductor film is solidified by applying pressure between the semiconductor chip and the package substrate. Conductive particles are brought into contact with each other between the electrode and the electrode of the package substrate. Due to the conductive particles, the electrode of the semiconductor chip and the electrode of the package substrate are electrically connected.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the semiconductor device in which the anisotropic conductive film (ACF) is sandwiched between the semiconductor chip and the package substrate to electrically connect the two, the anisotropic conductive film (ACF) is provided with electrodes. When bonded onto the package substrate, unevenness is formed on the bonding surface of the anisotropic conductive film (ACF) with the semiconductor chip due to the influence of the electrode thickness. Therefore, especially when using a large semiconductor chip, air bubbles called entangled voids are likely to occur at the joint between the semiconductor chip and the anisotropic conductive film (ACF).
[0007]
The entrainment void contains moisture in the air, and moisture in the air also enters the entrainment void through the anisotropic conductive film. When the semiconductor device reaches a high temperature in this state, the moisture evaporates and tries to go out of the semiconductor device.
[0008]
At this time, since the amount of moisture that can go out of the semiconductor device is limited, the moisture (vapor) that could not go out of the semiconductor device expands and causes damage to the package and the like. That is, the heat resistance (reflow resistance) when the package substrate is mounted deteriorates. Further, even when the above-described problems do not occur when the substrate is mounted, the moisture resistance is deteriorated during actual use, resulting in malfunction.
[0009]
The present invention aims to eliminate the above-mentioned problems and improve the moisture resistance reliability and reflow resistance of semiconductor devices. Further, the present invention can be applied to various semiconductor chips, shortening of device manufacturing processes, and member management. Also aimed at mitigation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the above-described problems are solved by using the following means. In the method for manufacturing a semiconductor device, in order to improve the moisture resistance reliability of the semiconductor device, a convex portion is provided on the joint surface of the package substrate with the sealing member. The convex portion is provided in a region surrounded by the electrodes on the package substrate. The shape of the convex portion is that the shape of the sealing member bonded on the package substrate starts to be bonded from the central portion of the semiconductor chip when the semiconductor chip and the package substrate are bonded, and is then bonded sequentially toward the peripheral portion of the semiconductor chip. It is a shape that can be made to shape.
[0011]
In order to improve the moisture resistance reliability of the semiconductor device not only when the semiconductor chip is disposed only on the peripheral edge of one surface of the semiconductor chip but also when the semiconductor chip disposed over the entire region is bonded to the package substrate. In the method for manufacturing a semiconductor device, a sealing member having a convex cross section at the center is used.
[0012]
Further, in order to shorten the device manufacturing process and reduce the member management, the process of forming the sealing member having a cross-sectional shape at the center and the process of joining the semiconductor chip and the package substrate with the sealing member interposed therebetween are the same process. Do it within.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the case where the embodiment of the present invention is applied to a CSP (Chip Size Package), a description will be given below with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1A, the semiconductor chip 11 is provided with electrodes 12 only at the peripheral portion thereof. On the other hand, an electrode 14 is arranged on the surface of the package substrate 13 on which the semiconductor chip 11 is mounted (the surface of the package substrate) at a position facing the electrode 12 of the semiconductor chip 11. A convex portion 15 is provided at a substantial central portion of a range (bonding area) surrounded by the electrodes 14 of the package substrate. The convex portion 15 has a shape in which the height from the surface of the package substrate on which the semiconductor chip is mounted is the highest at the substantial central portion thereof and gradually decreases toward the peripheral portion. The convex portion 15 is a distance between the uppermost surface of the convex portion 15 and the semiconductor chip 11 when the semiconductor chip and the package substrate are electrically connected with an anisotropic conductive film (ACF) 16 interposed therebetween. Is provided to be wider than the distance between the electrode 12 of the semiconductor chip 11 and the electrode 14 of the package substrate 13. Reference numeral 16 denotes an anisotropic conductive film (ACF), which is an organic film that is highly flexible and has fine conductive particles dispersed therein.
[0015]
Next, as shown in FIG. 1B, when the anisotropic conductive film (ACF) 16 is bonded to the surface of the package substrate 13 provided with the convex portions 15, the anisotropic conductive film (ACF) 16 is The shape reflects the shape of the convex portion 15 described above.
[0016]
Next, as shown in FIG. 1C, the semiconductor chip 11 and the package substrate 13 are brought closer together in order to be electrically connected. At this time, first, the central portion of the semiconductor chip 11 is in contact with the anisotropic conductive film (ACF) 16 having a convex shape.
[0017]
Thereafter, as shown in FIG. 1D, when the semiconductor chip 11 is further pressure-bonded from above, the semiconductor chip 11 and the anisotropic conductive film (ACF) 16 are sequentially joined from the central portion toward the peripheral portion. I will do it. At the same time, air is pushed out from the central portion of the semiconductor chip 11 toward the peripheral portion.
[0018]
Accordingly, it is possible to prevent the generation of a void between the semiconductor chip 11 and the package substrate 13. Further, by providing the convex portion 15, the amount of the anisotropic conductive film (ACF) 16 included in the semiconductor device can be reduced by the volume of the convex portion 15 than in the prior art. If the amount of the anisotropic conductive film (ACF) 16 contained in the semiconductor device decreases, the moisture absorption amount of the anisotropic conductive film (ACF) 16 also decreases absolutely.
[0019]
The convex portion 15 is a distance between the uppermost surface of the convex portion 15 and the semiconductor chip 11 when the semiconductor chip and the package substrate are electrically connected with an anisotropic conductive film (ACF) 16 interposed therebetween. Is provided to be wider than the distance between the electrode 12 of the semiconductor chip 11 and the electrode 14 of the package substrate 13. That is, even if the semiconductor chip 11 and the package substrate 13 are pressure-bonded so as to be electrically connected with the anisotropic conductive film (ACF) 16 interposed therebetween, the protrusion 15 does not contact the semiconductor chip 11. Absent. Therefore, the semiconductor chip 11 is not damaged or warped by the convex portion 15.
[0020]
As a result, the amount of moisture absorbed in the semiconductor device is reduced without causing damage or warpage of the semiconductor chip, that is, improving the moisture resistance reliability of the semiconductor device, and reflowing the package due to moisture absorption during storage of the semiconductor device. A reduction in resistance can be prevented.
[0021]
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention. In FIG. 2A, an electrode 22 or an electrode 24 is formed on the semiconductor chip 21 and the package substrate 23, respectively, and the electrode 22 and the electrode 24 are in a position facing each other. These electrodes are located on the periphery or the entire surface of the semiconductor chip 21 or the package substrate 23. Reference numeral 26 denotes an anisotropic conductive film (ACF), which is an organic film that is highly flexible and has fine conductive particles dispersed therein. The anisotropic conductive film (ACF) 26 has a convex cross section at the center of at least one film surface.
[0022]
Next, as shown in FIG. 2B, after the anisotropic conductive film (ACF) 26 is bonded onto the package substrate 23, when the semiconductor chip 21 is pressure-bonded from above, the semiconductor chip 21 and the anisotropic conductive film are bonded. The adhesive film (ACF) 26 starts to be joined from the central portion thereof, and then joined sequentially toward the peripheral portion as shown in FIG. At the same time, air is pushed out from the central portion of the joint portion between the semiconductor chip 21 and the anisotropic conductive film (ACF) 26 toward the peripheral portion. As a result, it is possible to prevent entrainment voids between the semiconductor chip 21 and the package substrate 23, and the moisture resistance reliability is improved.
[0023]
Further, in the second embodiment, since it is not necessary to provide a convex portion on the package substrate 23 unlike the first embodiment, the package substrate 23 that has been conventionally used can be used as it is. Increase in price can be suppressed.
[0024]
FIG. 3 shows a third embodiment of the present invention, which is a method of manufacturing an anisotropic conductive film (ACF) having a central partial cross-sectional shape formed into a convex shape.
[0025]
In FIG. 3A, 35 is a convex anisotropic conductive film forming portion having a concave cross-sectional shape, and 36 is an anisotropic conductive film before the central cross-sectional shape is formed in a convex shape.
[0026]
First, as shown in FIG. 3B, a convex anisotropic conductive film having a concave cross-sectional shape is formed on the anisotropic conductive film (ACF) 36 before the central cross-sectional shape is formed in a convex shape. The formation part 35 is press-contacted and the center part cross-sectional shape of an anisotropic conductive film is formed in convex shape.
[0027]
Next, as shown in FIG.3 (c), the convex anisotropic conductive film formation part 35 is separated from an anisotropic conductive film. At this time, the temperature of the convex anisotropic conductive film forming portion 35 is maintained near the temperature at which the anisotropic conductive film (ACF) 36 is softened, and the temperature of the convex anisotropic conductive film forming portion 35 is different. The contact portion with the anisotropic conductive film (ACF) 36 is, for example, processed with Teflon (registered trademark) so as to improve the releasability with the anisotropic conductive film (ACF) 36, or the anisotropic conductive film. (ACF) 36 is made of a material having good releasability, so even if the convex anisotropic conductive film forming portion 35 is separated from the anisotropic conductive film (ACF) 36, the cross-sectional shape of the central portion is An anisotropic conductive film (ACF) 37 that is held in a convex shape can be formed.
[0028]
Finally, as shown in FIG. 3D, the substrate is cut into a shape having an area larger than the bonding area on the package substrate.
[0029]
Here, the convex anisotropic conductive film forming portion 35 has such a shape that only the anisotropic conductive film (ACF) 36 can be pressure-contacted. ), The manufacturing process can be shortened.
[0030]
FIG. 4 shows a method for manufacturing a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, an anisotropic conductive film (ACF) 46 processed to a size having a larger area than the bonding area on the package substrate is bonded onto the package substrate 43.
[0031]
Next, as shown in FIG. 4 (b), the anisotropic conductive film (ACF) forming portion 45 is maintained at a temperature near the softening temperature of the anisotropic conductive film (ACF) 46. The film (ACF) 46 is pressed to make the cross-sectional shape of the central portion of the anisotropic conductive film (ACF) 46 convex.
[0032]
Finally, as shown in FIG. 4C, the semiconductor chip 41 is attached from above to the anisotropic conductive film (ACF) using a device 47 that holds the semiconductor chip maintained at the connection temperature between the semiconductor chip 41 and the package substrate 43. ) 46. As a result, as shown in FIG. 4D, it is possible to manufacture a semiconductor device that prevents the occurrence of entrainment voids in the semiconductor device.
[0033]
As described above, a step of forming an anisotropic conductive film (ACF) in which the cross-sectional shape of the central portion is convex, and a step of electrically connecting the semiconductor chip 41 and the package substrate 43 with the sandwich therebetween Can be executed in the same process, so there is no need to have an anisotropic conductive film (ACF) inventory for each package. As a result, member management can be reduced.
[0034]
Also, if the temperature of the package substrate 43 is heated to the temperature at which the semiconductor chip 41 and the package substrate 43 are connected, the temperature of the device 47 that holds the semiconductor chip can be lowered. The stress caused by the thermal contraction after the bonding of the substrate 43 can be relaxed. As a result, damage and poor connection of the semiconductor chip 41 and the package substrate 43 can be prevented.
[0035]
As shown in FIGS. 5 and 6, the first to fourth embodiments described above are also used when manufacturing a semiconductor device having an MCM (Multi Chip Module) structure in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a substrate. Can be executed.
[0036]
【The invention's effect】
In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a flexible conductive material (an anisotropic conductive film (ACF) in the embodiment) joined to the convex portion by the convex portion provided on the package substrate. Since the semiconductor chip and the package substrate are joined together in order from the central portion of the semiconductor chip toward the peripheral portion, air is pushed out from the central portion of the semiconductor device toward the peripheral portion. Accordingly, it is possible to prevent the occurrence of entrainment voids in the semiconductor device and improve the moisture resistance reliability of the semiconductor device.
[0037]
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, as a sealing member used when electrically connecting the semiconductor chip and the package substrate, the cross-sectional shape of the central portion of one surface is convex. By using the anisotropic conductive film (ACF), the anisotropic conductive film (ACF) is sequentially joined from the central part to the peripheral part of the semiconductor chip when the semiconductor chip and the package substrate are joined. At this time, since air is pushed out from the central portion of the semiconductor device toward the peripheral portion, it is possible to prevent the occurrence of entrainment voids in the semiconductor device. As a result, the moisture resistance reliability of the semiconductor device can be improved.
[0038]
In addition, the anisotropic conductive film (ACF) has a convex cross section at the center of the package substrate without providing a protrusion at the center of the package substrate. If an area bump type semiconductor chip having an electrode arranged on one entire surface of the semiconductor chip is bonded to the package board corresponding to the semiconductor chip, the generation of voids in the semiconductor device will occur. And the moisture resistance reliability of the semiconductor device can be improved.
[0039]
Furthermore, a step of forming an anisotropic conductive film (ACF) having a convex cross-sectional shape at the center portion, and the semiconductor chip and the package substrate are electrically sandwiched between the anisotropic conductive film (ACF). By incorporating the process of connecting into the same device, it is not necessary to have an anisotropic conductive film (ACF) inventory for each package. As a result, member management can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device in which a protrusion is provided on a package substrate in a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor device manufactured using an anisotropic conductive film (ACF) in which a cross-sectional shape of a central portion is convex in the second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a method for manufacturing an anisotropic conductive film (ACF) in which the cross-sectional shape of a central portion is convex in the third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a method for manufacturing a semiconductor device using an anisotropic conductive film (ACF) in which the cross-sectional shape of the central portion is convex in the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a method of manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a package substrate having a convex portion provided at the center of the semiconductor chip mounting surface.
FIG. 6 is a method for manufacturing a semiconductor device in which a plurality of semiconductor chips are mounted by using an anisotropic conductive film (ACF) having a convex cross-sectional shape at a central portion.
[Explanation of symbols]
11, 21, 41, 51, 61: Semiconductor chips 12, 22, 42, 52, 62: Electrodes (semiconductor chip side)
13, 23, 43, 53, 63: Package substrate 14, 24, 44, 54, 64: Electrode (package substrate side)
15, 55: Protrusions 16, 26, 36, 46, 56, 66: Anisotropic conductive film (ACF)
35, 45, 65: Convex anisotropic conductive film (ACF) forming part 37: Convex anisotropic conductive film (ACF)
38: Convex anisotropic conductive film (ACF) forming part 47 capable of simultaneously pressing and separating 47: Equipment for holding a semiconductor chip

Claims

In the method for manufacturing a sealing member made of an anisotropic conductive film for sealing a semiconductor chip in which the central cross-sectional shape of at least one surface is convex,
A portion that embodies the sealing member that is provided so as to face the surface of the sealing member that is formed of the anisotropic conductive film, and a portion that embodies the sealing member on the surface of the sealing member And a sealing member manufacturing apparatus equipped with a mechanism for pressure contact,
The part that embodies the sealing member has a shape that is recessed from the peripheral part toward the central part, and has a pointed shape on the peripheral part,
The sealing member is disposed so that the surface of the sealing member manufacturing apparatus is shaped to face the portion of the sealing member, and the portion of the sealing member is pressed against the surface of the sealing member. A sealing member comprising an anisotropic conductive film , wherein the step of forming the central cross-sectional shape of the surface of the sealing member into a convex shape and the step of separating the sealing member are performed simultaneously. Production method.

The method for manufacturing a sealing member comprising the anisotropic conductive film according to claim 1, wherein the sealing member manufacturing apparatus is pressed against the sealing member while the sealing member is maintained at a softening point temperature thereof. The manufacturing method of the sealing member which consists of an anisotropic conductive film characterized by these.