JP4586583B2

JP4586583B2 - 半導体装置の接合方法

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Inventors: 哲理青柳
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Description

本発明は、半導体装置と接合対象物とを互いの接合面に形成された突起電極どうしを接合させて一体とする半導体装置の接合方法及びこの接合に用いるフラックス転写ピンに関し、詳しくは両突起電極の接合前に先端部にフラックスが付与されたフラックス転写ピンを用いて一方の突起電極にフラックスを転写すると共にくぼみを形成するようにした半導体装置の接合方法及びフラックス転写ピンに関する。

従来より、例えばメモリ素子とプロセッサ素子というように異なる機能を持つ半導体集積回路を有する第１の半導体チップと第２の半導体チップとがフェイスダウンボンディング方式により接合されてなるＣＯＣ（chip on chip）構造の半導体装置が提案されている。例えば特許文献１参照。

特開２００３−１７６５５号公報

そのようなＣＯＣ構造において、図２５Ａに示すように、各半導体チップ１、５の集積回路形成面側にはパッド２、６、６ａが形成され、それらパッド２、６ａにははんだバンプ等の突起電極３、７が形成され、例えば下側のチップ５に対して上側のチップ１を押し付ける荷重を与えることで互いの突起電極３、７どうしを圧接させ、その状態で突起電極３、７を加熱溶融させることで、両半導体チップ１、５は互いに接合される。

はんだバンプ３、７は、通常、パッド２、６ａ上にはんだボールを配置してからリフローさせることで半球状に形成される。したがって、両チップ１、５のはんだバンプ３、７が圧接されると球面どうしでの圧接となりすべりが生じて図２５Ｂに示すように面方向への位置ずれが生じやすい。この位置ずれは接合不良につながる。

また、はんだバンプ３、７どうしの接合においては、通常、その接合面の酸化膜等を除去して両バンプ３、７のぬれ性を高めて電気抵抗の小さい良好な接合となるようにフラックスが用いられる。従来は、図２０に示すように、例えば一方の半導体チップ１のはんだバンプ３を、トレー９内に収容されたフラックス８に浸漬させて、はんだバンプ３に直接フラックス８を付着させる方法が採られていた。しかし、この方法では図２０に示すように、はんだバンプ３間でフラックス８がつながるブリッジが発生しやすく、この状態のまま図２１に示すように他方の半導体チップ５と接合させてしまうと、溶融したはんだバンプ３、７がブリッジされたフラックス８を伝わって隣接するはんだバンプ３、７の方へ流れて、結果として、図２２に示すように、はんだバンプのブリッジ１２’が形成され、隣接するランド間で短絡してしまう接合不良が生じる。

さらに、はんだバンプ３を直接フラックス８に浸ける方法では、図２３に示すように、各バンプ３へのフラックス付着量にばらつきが生じ、例えば図２３において一番左のバンプ３には必要量のフラックス８が付かないかすれが生じ、そのまま接合してしまうと、図２４において一番左側のバンプ３、７のように、接合不良（単に表面上が接しているだけで電気的には抵抗大）が生じる。

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、フラックスを介在させた突起電極どうしの接合を良好に行うことのできる半導体装置の接合方法及びこれに用いられるフラックス転写ピンを提供することにある。

本発明は前記課題を解決するため以下の構成を採用した。
すなわち、本発明の半導体装置の接合方法は、フラックス転写ピンの先端部にフラックスを付与する工程と、その先端部を、半導体装置に形成された突起電極と接合対象物に形成された突起電極の少なくともどちらか一方の突起電極に突き当ててその突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写する工程と、くぼみが形成され且つフラックスが転写された一方の突起電極と、他方の突起電極とを圧接させた状態で加熱溶融させて接合させる工程と、を有する。

すなわち、本発明では、フラックスを一旦、突起電極の平面サイズより小さい転写ピン先端部に付着させてから、その先端部を１対１で対応する個々の突起電極に突き当ててくぼみを形成すると共にそのくぼみ内にフラックスはぬれ性にて集められるように付着するので、突起電極自体をフラックスに直に浸ける従来例に比べて、突起電極間でフラックスがブリッジしにくくできる。この結果、後工程における突起電極の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極とつながってしまうことを防げ、突起電極どうしの短絡を防げる。

半導体装置と接合対象物の少なくとも一方の突起電極に上記のようにフラックス転写が行われると、半導体装置と接合対象物とを互いの接合面（突起電極が形成された面）どうしを向き合わせて位置決めし、両者を近づけて互いの突起電極どうしを圧接させる。

上記転写ピンにてフラックス転写がなされた突起電極にはくぼみが形成されており、そのくぼみに他方の突起電極の先端部分が嵌まり込むようにして両突起電極は圧接される。すなわち、両突起電極は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極間の短絡や、接合不良を防げる。

両突起電極は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極は溶融し、さらにこのとき、一方の突起電極のくぼみに転写されたフラックスの活性作用により両突起電極の圧接面の酸化膜等の接合を阻害する異物が除去され両突起電極どうしがよくぬれて、電気抵抗が小さく良好な接合となる。以上のようにして、半導体装置と接合対象物とは突起電極を介して互いに電気的に接続される。

また、本発明のフラックス転写は、半導体装置と接合対象物とを接合する突起電極に、先端部が突き当てられて突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写するためのフラックス転写ピンであって、先端部には、隣接する突起電極に対して同時に突き当てられる複数の角部が隣接する突起電極極間のピッチに合わせたピッチで形成されていることを特徴とする。

このような構成において例えば上記角部を１本の転写ピンにつき２つ形成した場合には、隣接する２つの突起電極に対して必要な転写ピンは１本でよく、突起電極の数と同じ数の転写ピンを有する構成に比べて、突起電極の数を同じとした場合には、転写ピンの本数を半分にでき、その転写ピンの製造コストを削減できる。

また、本発明のフラックス転写ピンは、半導体装置と接合対象物とを接合する突起電極に、先端部が突き当てられて突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写するためのフラックス転写ピンであって、先端部に通じ、フラックス供給源からのフラックスをその先端部に押し出すための中空孔が内部に形成されていることを特徴としている。

このように、転写ピンの内部から先端部に強制的にフラックスを押し出すようにすれば、転写ピンの先端部をフラックスに浸けてその先端部にフラックスを付着させる場合に比べて、所望量のフラックスを安定して転写ピンの先端部に供給することができる。これにより、転写ピンから突起電極へのフラックス転写量のばらつきを抑えることができる。

本発明によれば、半導体装置と接合対象物とを接合する突起電極に、転写ピンの先端部を突き当てて突起電極にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックスを転写するので、半導体装置と接合対象物の互いの突起電極が球面で圧接することを回避でき、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極間の短絡や、接合不良を防げる。また、フラックスは、突起電極に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極間の短絡を防げる。

以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

［第１の実施形態］
図１〜図５は、本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の接合方法を示す。以下に詳述する接合方法によって、図５に示すように半導体装置１は突起電極１２を介して接合対象物５と接合される。半導体装置１としては、フリップチップ、ＣＳＰ（Chip Size Package）、ＢＧＡ（Ball Grid Array）などが挙げられる。接合対象物５は、フリップチップ、ＣＳＰ、ＢＧＡなどの半導体装置、インターポーザ基板、その配線基板などである。

先ず、図１に示すフラックス転写ピン（以下単に転写ピンとも称する）１１の先端部にフラックス８を付与する。具体的には、トレー９内に入れられた液状またはペースト状のフラックス８に転写ピン１１の先端部を浸けてその先端部にフラックス８を付着させる。

転写ピン１１は複数本が転写ヘッド１０に取り付けられている。個々の転写ピン１１は、クッションシートなどの弾性部材を介して個々に独立して上下動自在に転写ヘッド１０に取り付けられている。転写ピン１１は例えば金属材料からなり、その先端部は円錐状を呈し先鋭となっている。あるいは、図１９に示す転写ピン１１’のように先端部がブレード状であってもよい。

フラックス８はトレー９内で図示しないスキージにより厚さ（深さ）が均等になるように伸ばされ、転写ヘッド１０がトレー９に対して近づくように下降することで、転写ピン１１の先端部がフラックス８に浸かり、フラックス８はその先端部にぬれ上がり付着する。このとき、転写ピン１１の先端部はトレー９の底面に当接され、各転写ピン１１は弾性部材を介して個々が独立して上下動自在に転写ヘッド１０に取り付けられているので、トレー９底面からの接触圧を均等に受ける。これにより、転写ピン１１の長さにばらつきがあっても、各転写ピン１１の先端部がフラックス８に浸かる深さを揃えることができ付着量のばらつきを抑えられる。

次に、転写ヘッド１０を上昇させ転写ピン１１の先端部をフラックス８から離脱させ、図２に示すように接合対象物５の上方へと移動させる。転写ピン１１の先端部には粘性によりフラックス８が付着されている。

接合対象物５の一面には、接合対象物５に形成された配線に接続された導体からなる複数のパッド６、６ａが形成され、そのうちパッド６ａ上には突起電極７が形成されている。突起電極７は、例えばパッド６ａ上にはんだボールを搭載した後加熱溶融させて半球状にされたはんだバンプである。その他、突起電極７としては、例えばめっき法や印刷法で形成された金属バンプであってもよい。パッド６ａのサイズ及び突起電極７の直径は例えば３０μｍほどである。

図２に示すように、フラックス８が付着された転写ピン１１の先端部は、突起電極７に向き合わされる。転写ピン１１間のピッチは突起電極７間のピッチに合わされており、個々の転写ピン１１と突起電極７とは１対１で対応して向き合わされる。その状態で、転写ヘッド１０が接合対象物５に近づく方向に下降して、各転写ピン１１の各先端部を各突起電極７に対して同時に突き当てる。

これにより、突起電極７には図３に示すようにくぼみ７ａが形成されると共に、そのくぼみ７ａにフラックス８が転写される。接合対象物５はこれを支持する図示しないステージから加熱を受けており、この熱によって転写ピン１１の先端部に付着していたフラックス８は突起電極７に突き当てられると流動性が増し、且つ重力の作用もあってくぼみ７ａに移る。

以上のフラックス転写工程において、個々の転写ピン１１は十分細く（パッド６ａ及び突起電極７の平面サイズより小さい）、隣接する転写ピン１１間の距離は、隣接する突起電極７間の距離よりも大きい。すなわち、転写ピン１１間の間隔が十分離れているため、転写ピン１１間でフラックス８がブリッジを形成してつながることが生じにくく、よってその転写ピン１１からフラックス８が転写される突起電極７間におけるフラックス８のブリッジも防げる。この結果、後述する突起電極７の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極７と接合することを防げ、突起電極７どうしの短絡を防げる。

以上のように、接合対象物５の突起電極７にフラックス転写が行われると、次に、図３に示すように半導体装置１と接合対象物５とを互いの接合面（パッド及び突起電極が形成された面）どうしを向き合わせて位置決めする。

半導体装置１には、その集積回路形成面側に複数のパッド２が形成され、そのパッド２上に突起電極３が形成されている。突起電極３は、例えばパッド２上にはんだボールを搭載した後加熱溶融させて半球状にされたはんだバンプである。その他、突起電極３としては、例えばめっき法や印刷法で形成された金属バンプであってもよい。各突起電極３の平面サイズ（直径）は各突起電極７の平面サイズ（直径）とほぼ等しくされ、また突起電極３間のピッチも突起電極７間のピッチとほぼ等しくされる。

例えば真空吸着具で保持された半導体装置１を、ステージ上に支持された接合対象物５に対して近づけて、互いの突起電極３、７どうしを圧接させる。この互いに圧接された突起電極３、７の拡大図を図４に示す。

接合対象物５の突起電極７は上記転写ピン１１によってくぼみ７ａが形成されており、そのくぼみ７ａに半導体装置１の突起電極３の半球状の面が嵌まり込むようにして両突起電極３、７は圧接される。すなわち、両突起電極３、７は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極３、７間の短絡や、接合不良を防げる。

両突起電極３、７は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極３、７は溶融し、さらにこのとき、突起電極７のくぼみ７ａに転写されたフラックス８の活性作用により両突起電極３、７の圧接面の酸化膜が除去され両突起電極３、７どうしがよくぬれて、図５に示すように、電気抵抗が小さく良好な接合形態である略球状の一体な突起電極１２となる。また、上述したように、フラックス８は個々の突起電極７に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極７間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極１２間の短絡を防げる。以上のようにして、半導体装置１と接合対象物５とは突起電極１２を介して互いに電気的に接続される。

なお、先端部にフラックス８を付着した転写ピン１１を、半導体装置１側の突起電極３に対して突き当てて、その突起電極３にくぼみを形成すると共にそのくぼみにフラックス８を転写するようにしてもよい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上記第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。

図６〜図８は、第２の実施形態に係る半導体装置の接合方法を示す。

先ず、図６に示すフラックス転写ピン（以下単に転写ピンとも称する）２１の先端部にフラックス８を付与する。具体的には、トレー９内に入れられた液状またはペースト状のフラックス８に転写ピン２１の先端部を浸けてその先端部にフラックス８を付着させる。

転写ピン２１は複数本が転写ヘッド１０に取り付けられている。個々の転写ピン２１は、クッションシートなどの弾性部材を介して個々に独立して上下動自在に転写ヘッド１０に取り付けられている。

転写ピン２１は例えば金属材料からなり、その先端部には、円錐状またはブレード状に２つの角部２２が形成されている。転写ピン２１は、図７に示すように、隣接する２つの突起電極７に対して１本が対応するように配置されおり、１本の転写ピン２１における２つの角部２２間のピッチは、その転写ピン２１が対応する隣接する突起電極７間のピッチに合わせて設定されている。

フラックス８はトレー９内で図示しないスキージにより厚さ（深さ）が均等になるように伸ばされ、転写ヘッド１０がトレー９に対して近づくように下降することで、転写ピン２１の角部２２がフラックス８に浸かり、フラックス８はその角部２２にぬれ上がり付着する。

次に、転写ヘッド１０を上昇させ転写ピン２１の角部２２をフラックス８から離脱させ、図７に示すように接合対象物５の上方へと移動させる。転写ピン２１の角部２２には粘性によりフラックス８が付着されている。

図７に示すように、フラックス８が付着された各々の角部２２は、各々の突起電極７に対して１対１で対応して向き合わされる。その状態で、転写ヘッド１０が接合対象物５に近づく方向に下降して、各転写ピン２１の各角部２２を各突起電極７に対して同時に突き当てる。

これにより、突起電極７には図８に示すようにくぼみ７ａが形成されると共に、そのくぼみ７ａにフラックス８が転写される。接合対象物５はこれを支持する図示しないステージから加熱を受けており、この熱によって転写ピン２１の角部２２に付着していたフラックス８は突起電極７に突き当てられると流動性が増し、且つ重力の作用もあってくぼみ７ａに移る。

本実施形態においても、トレー９内のフラックス８を一旦、突起電極７の平面サイズより小さい角部２２に付着させてから、その角部２２を１対１で対応する個々の突起電極７に突き当ててくぼみ７ａを形成すると共にそのくぼみ７ａ内にフラックス８はぬれ性で集められるように付着するので、突起電極７自体をトレー９内のフラックス８に直に浸ける従来例に比べて、突起電極７間でフラックス８がブリッジしにくくできる。この結果、後工程における突起電極７の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極７とつながってしまうことを防げ、突起電極７どうしの短絡を防げる。

以上のように、接合対象物５の突起電極７にフラックス転写が行われると、次に、図８に示すように半導体装置１と接合対象物５とを互いの接合面（パッド及び突起電極が形成された面）どうしを向き合わせて位置決めする。

以降は上記第１の実施形態と同様、例えば真空吸着具で保持された半導体装置１を、ステージ上に支持された接合対象物５に対して近づけて、互いの突起電極３、７どうしを圧接させる。この互いに圧接された突起電極３、７の拡大図を図４に示す。

接合対象物５の突起電極７は上記転写ピン２１の角部２２によってくぼみ７ａが形成されており、そのくぼみ７ａに半導体装置１の突起電極３の半球状の面が嵌まり込むようにして両突起電極３、７は圧接される。すなわち、両突起電極３、７は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極３、７間の短絡や、接合不良を防げる。

本実施形態によれば、隣接する２つの突起電極７に対して必要な転写ピン２１は１本でよく、突起電極７の数と同じ数の転写ピン１１を有する第１の実施形態に比べて、突起電極７の数を同じとした場合には、転写ピンの本数を半分にでき、その転写ピン２１の製造コスト及び転写ピン２１を転写ヘッド１０に取り付ける工数を削減できる。

なお、１本の転写ピン２１の先端部に形成する角部２２の数は２つに限らず、３つ以上であってもよい。ただし、１本の転写ピン２１に対する角部２２の数があまり多くなると各角部２２の高さ位置を揃えることが難しく、角部２２間における高さ位置のばらつきにより、フラックス８への浸漬深さがばらついてフラックス付着量にばらつきが生じるおそれがある。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。なお、上記第１、第２の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。

図９〜図１１は、第３の実施形態に係る半導体装置の接合方法を示す。

先ず、図９に示すフラックス転写ピン（以下単に転写ピンとも称する）３１の先端部にフラックス８を付与する。具体的には、トレー９内に入れられた液状またはペースト状のフラックス８に転写ピン３１の先端部を浸けてその先端部にフラックス８を付着させる。

転写ピン３１は複数本が転写ヘッド１０に取り付けられている。個々の転写ピン３１は、クッションシートなどの弾性部材を介して個々に独立して上下動自在に転写ヘッド１０に取り付けられている。

転写ピン３１は例えば金属材料からなる角柱状を呈し、その先端部には、エッジ状の２つの角部３２が形成されている。転写ピン３１は、図１０に示すように、隣接する２つの突起電極７に対して１本が対応するように配置されおり、１本の転写ピン３１における２つの角部３２間のピッチは、その転写ピン３１が対応する隣接する突起電極７間のピッチに合わせて設定されている。

フラックス８はトレー９内で図示しないスキージにより厚さ（深さ）が均等になるように伸ばされ、転写ヘッド１０がトレー９に対して近づくように下降することで、転写ピン３１の角部３２がフラックス８に浸かり、フラックス８はその角部３２にぬれ上がり付着する。

次に、転写ヘッド１０を上昇させ転写ピン３１の角部３２をフラックス８から離脱させ、図１０に示すように接合対象物５の上方へと移動させる。転写ピン３１の角部３２には粘性によりフラックス８が付着されている。

図１０に示すように、フラックス８が付着された各々の角部３２は、各々の突起電極７に対して１対１で対応して向き合わされる。その状態で、転写ヘッド１０が接合対象物５に近づく方向に下降して、各転写ピン３１の各角部３２を各突起電極７に対して同時に突き当てる。

これにより、突起電極７には、図１２に示すように隣接する突起電極７間で左右対称な形状のくぼみ７ｂ、７ｃが形成されると共に、そのくぼみ７ｂ、７ｃにフラックス８が転写される。接合対象物５はこれを支持する図示しないステージから加熱を受けており、この熱によって転写ピン３１の角部３２に付着していたフラックス８は突起電極７に突き当てられると流動性が増し、且つ重力の作用もあってくぼみ７ｂ、７ｃに移る。

本実施形態においても、トレー９内のフラックス８を一旦、突起電極７の平面サイズより小さい角部３２に付着させてから、その角部３２を１対１で対応する個々の突起電極７に突き当ててくぼみ７ｂ、７ｃを形成すると共にそのくぼみ７ｂ、７ｃ内にフラックス８はぬれ性で集められるように付着するので、突起電極７自体をトレー９内のフラックス８に直に浸ける従来例に比べて、突起電極７間でフラックス８がブリッジしにくくできる。この結果、後工程における突起電極７の加熱溶融時に、ブリッジしたフラックスを伝わって隣の突起電極７とつながってしまうことを防げ、突起電極７どうしの短絡を防げる。

以上のように、接合対象物５の突起電極７にフラックス転写が行われると、次に、図１１に示すように半導体装置１と接合対象物５とを互いの接合面（パッド及び突起電極が形成された面）どうしを向き合わせて位置決めする。

以降は上記第１の実施形態と同様、例えば真空吸着具で保持された半導体装置１を、ステージ上に支持された接合対象物５に対して近づけて、互いの突起電極３、７どうしを圧接させる。この互いに圧接された突起電極３、７の拡大図を図１２に示す。

図１２において左側の突起電極７には、図９に示す転写ピン３１の左側の角部３２によって、断面がＬ字に近い形状のくぼみ７ｂが形成され、右側の突起電極７には転写ピン３１の右側の角部３２によって、くぼみ７ｂを左右反転したようなくぼみ７ｃが形成される。したがって、半導体装置１における左側の突起電極３は、接合対象物５における左側の突起電極７に形成された壁部７ｄによって左方への位置ずれが規制され、半導体装置１における右側の突起電極３は、接合対象物５における右側の突起電極７に形成された壁部７ｅによって右方への位置ずれが規制されている。結果として、半導体装置１は左右方向への位置ずれが規制されている。この結果、その位置ずれに起因する隣接する突起電極３、７間の短絡や、接合不良を防げる。

両突起電極３、７は上記圧接された状態で加熱を受け、両突起電極３、７は溶融し、さらにこのとき、突起電極７のくぼみ７ｂ、７ｃに転写されたフラックス８の活性作用により両突起電極３、７の圧接面の酸化膜が除去され両突起電極３、７どうしがよくぬれて、図５に示すように、電気抵抗が小さく良好な接合形態である略球状の一体な突起電極１２となる。また、上述したように、フラックス８は個々の突起電極７に対してピン転写にて付与されるので、隣接する突起電極７間でのブリッジの発生を防げ、よってそのブリッジしたフラックスを伝わって溶融した突起電極がつながってしまうことを防げ、突起電極１２間の短絡を防げる。以上のようにして、半導体装置１と接合対象物５とは突起電極１２を介して互いに電気的に接続される。

本実施形態においても第２の実施形態と同様、隣接する２つの突起電極７に対して必要な転写ピン３１は１本でよく、突起電極７の数と同じ数の転写ピン１１を有する第１の実施形態に比べて、突起電極７の数を同じとした場合には、転写ピンの本数を半分にでき、その転写ピン３１の製造コスト及び転写ピン３１を転写ヘッド１０に取り付ける工数を削減できる。さらに、転写ピン３１は角柱状であるのでその加工も簡単である。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。なお、上記第１、第２、第３の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。

図１３に示すように、本実施形態に係る転写ピン４１は、その根元部分（先鋭な先端部の反対側部分）が、フラックス供給源として機能するフラックス容器４２と結合されている。転写ピン４１の外形形状は上記第１の実施形態の転写ピン１１と同じであるが、その内部には図１７に示すように先端部４１ｂに通じる中空孔４１ａが軸方向に沿って形成されパイプ状になっている。その中空孔４１ａは、フラックス容器４２の内部と連通しており、そのフラックス容器４２内に収容されたフラックス８を、例えば空気圧を利用して転写ピン４１の中空孔４１ａに押し出し、フラックス８は中空孔４１ａ内を先端部４１ｂに向けて圧送され、先端部４１ｂの開口から先端部４１ｂの外側に押し出される。

トレー内のフラックス８に転写ピンを浸けることでその先端部にフラックスを付与する方法では、フラックス８の液面レベルや転写ピンの長さ等のばらつきで転写ピン先端部がフラックス８内に浸かる深さがばらついてフラックス付着量が転写ピン間でばらつく心配がある。転写ピンへのフラックス付着量がばらつくと突起電極への転写量もばらつき、突起電極に対するフラックス付着量が多すぎて隣接する突起電極間でブリッジを生じさせたり、逆に少なすぎて十分な活性作用を得られず接合不良をまねくおそれがある。

これに対して、本実施形態のように転写ピン４１の内部から先端部に強制的にフラックス８を押し出す方法では、各転写ピン４１の各先端部へのフラックス供給量を均一に且つ安定させることができ、よって突起電極へのフラックス転写量のばらつきを抑えることができる。

また、本実施形態の方法によれば、重力に逆らう方向へのフラックス転写となる上側の半導体装置１の突起電極３に対しても安定して所望量のフラックス８を供給できる。先に突起電極３に転写ピン４１を突き当ててくぼみ３ａ（図１４）を形成してからそのくぼみ３ａにフラックス８を供給するようにしてもよいし、くぼみ３ａを形成しつつ同時にフラックス８を転写ピン４１の先端部から押し出してフラックス供給を行うようにしてもよい。

本実施形態においても、図１５に示すように、半導体装置１の突起電極３に形成されたくぼみ３ａに接合対象物５の突起電極７の半球状の面が嵌まり込むようにして両突起電極３、７は圧接される。すなわち、両突起電極３、７は従来のような球面どうしの圧接ではなく、凹と凸との嵌合のように圧接されるので、面方向の位置ずれを防げる。この結果、その面方向の位置ずれに起因する隣接する突起電極３、７間の短絡や、接合不良を防げる。

また、この第４の実施形態と上記第２の実施形態とを組み合わせてもよい。すなわち、図１８に示すように、先端部に２つの角部５２が形成されると共に内部に、先端部に通じる中空孔５１ａが軸方向に沿って形成されパイプ状になっている転写ピン５１が、図１６に示すように、フラックス供給源として機能するフラックス容器４２と結合されている。

中空孔５１ａは、フラックス容器４２の内部と連通しており、そのフラックス容器４２内に収容されたフラックス８を、例えば空気圧を利用して転写ピン５１の中空孔５１ａに押し出し、フラックス８は中空孔５１ａ内を先端部に向けて圧送され、先端部の開口から先端部の外側に押し出され、角部５２に付着する。

なお、フラックス８を押し出す手段としては、空気圧に限らず、油圧やピストンなどを用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その１）を示す図である。同第１の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その２）を示す図である。同第１の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その３）を示す図である。同第１の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その４）を示す図である。同第１の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その５）を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その１）を示す図である。同第２の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その２）を示す図である。同第２の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その３）を図である。本発明の第３の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その１）を示す図である。同第３の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その２）を示す図である。同第３の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その３）を示す図である。同第３の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その４）を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その１）を示す図である。同第４の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その２）を示す図である。同第４の実施形態に係る半導体装置の接合方法（その３）を示す図である。本発明の変形例に係る半導体装置の接合方法を示す図である。本発明の第４の実施形態に係るフラックス転写ピンの先端部側の断面図である。変形例に係るフラックス転写ピンの先端部側の断面図である。他変形例に係るフラックス転写ピンの斜視図である。従来例の半導体装置の接合方法（その１）を示す図である。従来例の半導体装置の接合方法（その２）を示す図である。従来例の半導体装置の接合方法においてはんだブリッジが生じてしまった状態を示す図である。従来例の半導体装置の接合方法において突起電極に対するフラックス付着量のばらつきを示す図である。従来例の半導体装置の接合方法において突起電極の接合不良が生じた状態を示す図である。従来例の半導体装置の接合方法において突起電極どうしの位置ずれを示す図である。

符号の説明

１…半導体装置、３…突起電極、５…接合対象物、７…突起電極、７ａ…くぼみ、８…フラックス、１１…フラックス転写ピン。

Claims

半導体装置と接合対象物とを互いの接合面にそれぞれ形成された突起電極どうしを接合させて一体とする半導体装置の製造方法であって、
フラックス転写ピンの先端部を、前記半導体装置に形成された突起電極と前記接合対象物に形成された突起電極の少なくともどちらか一方の突起電極に突き当ててその突起電極にくぼみを形成し、
前記フラックス転写ピンの内部に形成され前記先端部に通じる中空孔を介してフラックス供給源からのフラックスを前記先端部から前記くぼみに転写し、
前記くぼみが形成され且つ前記フラックスが転写された一方の突起電極と、他方の突起電極とを圧接させた状態で加熱溶融させて接合させる
半導体装置の接合方法。
前記フラックス転写ピンの前記先端部には、隣接する前記突起電極間のピッチにあわせたピッチで複数の角部が形成され、
前記複数の角部を前記複数の突起電極に対して同時に突き当てる
請求項１に記載の半導体装置の接合方法。