JPH02264444A - 半導体装置の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の実装方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、半導体装置の実装方法に関しては、第２図に示さ
れるような方法が知られていた。第２図（ａ）において
、ｌの基板上に、配線パターン２が、半導体素子５の電
極４上に形成されている金属突起３に相対するように形
成されている。６は熱で接着性を発現する絶縁樹脂であ
る。ボンディングステージ８上に基板ｌを設置し、次に
配線パターン２上の半導体素子５に相対する部分に絶縁
樹脂６を設置又は塗布する。絶縁樹脂６はシート状、又
は液状であることが多い０次に、半導体素子５上の金属
突起３と配線パターン２とを位置合わせする０次いで、
加熱されているボンディングツール７を半導体素子５の
能動素子形成面とは逆の面から半導体素子５に押しあて
る。すると、金属突起３と配線パター、ン２との間に存
在する絶縁樹脂６が押しのけられて、やがて金属突起３
と配線パターン２との間に樹脂が存在しなくなり、電気
的導通が得られる。同時に、絶縁樹脂６は接着性と発現
し、半導体素子５と基板ｌとは、前記の電気的導通を保
ったまま、第２図（ｂ）に示されるように保持され続け
る。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の半導体装置の実装方法では、ボンディン
グツールを加熱しながら、加圧していたので、ボンディ
ングツール自体が耐熱性と耐衝撃性を有さねばならず、
加熱による熱応力でボンディングツール自体の平坦度が
出ないという問題点を有していた。すなわち、ボンディ
ングツールは耐熱性と耐衝撃性を兼ねそな＾だ１例えば
ＣＢＮ、ＳｉＮ等の高価なセラミクスを用いねばならな
いのでツールが高価になってしまい、かつ、加熱しなが
ら平坦度がでるように表面研磨を行なわねばならず、ツ
ールの製造も非常に煩雑であるという問題点を有してい
た。

そこで、本発明では、安価なボンディングツールを用い
ることができ、しかも、ツール製造時に加熱しながら研
磨する必要という煩雑な工程のない半導体装置の実装方
法を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点を解決するため１本発明の半導体装置の実装
方法では、少（とも赤外光領域の波長又は高周波領域の
波長の電磁波透過性を有する絶縁基板と、前記絶縁基板
上に形成された第１部分と第２部分から成る導電性を有
する配線パターンと、前記配線パターンと相対する面に
能動素子が形成されている半導体素子と、前記配線パタ
ーンの第１部分と前記半導体素子設置面との間に存在す
る導電性物質とから成る半導体装置が、前記絶縁基板の
前記配線パターン形成面とは逆の面に相対するように電
磁波透過部を有する平板上に設置され、前記半導体素子
の能動素子形成面とは逆の面から加圧治具によって前記
半導体素子が加圧され、前記絶縁基板が設置されている
逆の面から前記平板中の電磁波透過部に向って、少くと
も赤外光領域の波長か、高周波領域の波長を含む電磁波
が照射されることによって前記半導体素子と、前記絶縁
・基板と、前記絶縁基板上に形成されている配線パター
ンとの接続を行なうことを特徴とする。

［作　用〕 本発明では、電磁波透過部を有するボンディングステー
ジ上に電磁波透過部を有する電磁波透過性を有する基板
を載置し、基板上に熱によって接着性を発現する絶縁樹
脂を載置し、さらにその上に半導体素子を能動素子形成
面側を対向するように載置し、半導体素子の能動素子形
成面とは逆の面から加圧治具を用いて半導体素子と基板
との間を加圧し、ボンディングステージ下面に載置され
た赤外線発生装置又は高周波装置から基板に向つて赤外
線又は高周波を照射する方法としたので、以下の作用を
有する。

赤外線発生装置又は高周波発生装置から発生した赤外線
又は高周波は、ボンディングツ−ルの電磁波透過部を通
過し、基板を通過し、絶縁樹脂に至る。絶縁樹脂は、特
に赤外線又は高周波を一部吸収するため、加熱され、接
着性を発現する。

同時に半導体素子と基板は加圧治具によって加圧されて
いるので、半導体素子上に形成されている金属突起と基
板上に形成されている配線パターンとの間に電気的接触
が生じる。こうして、金属突起と配線パターンの電気的
接触を保ったまま、半導体素子と基板とは接着保持され
続ける。

〔実　施　例〕

以下に、本発明の実施例を図面に基き、詳細に説明する
。

第１図は、本発明の半導体素子の実装方法を示す断面模
式図である。第１図（ａ）において、半導体素子５の電
極４に１例文ばＣｒ−Ｃｕ、Ｔｉ、Ｐｄ等の金属を被着
した後、金属突起３を形成する。金属突起３はＡｕ、Ｃ
ｕ、ハンダ等の金属であり、電気メツキ、スパッタ蒸着
等で数μｍ〜数Ｌｏｕｍの厚さに形成されることが多い
。

基板１は、ガラス、セラミクス、樹脂等であり、少くと
も表面が絶縁されており、半導体素子５の金属突起３と
対応した位置に配線パターン２が形成されている。配線
パターン２は、金属もしくは、金属酸化物を用いるのが
一般的であり、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡＩ又はＩＴＯ等で
形成すれば良く、必要に応じてメツキ処理を施せば良い
。

７はボンディングツールであるが、半導体素子５の金属
突起形成面とは逆の面を加圧するためのものであり、特
に加熱は必要ないため、材料としては安価な例えば５Ｕ
Ｓ３０１等でかまわない、８はボンディングステージで
、金属、セラミクス等で形成された平板であって、１１
の光透過部を有している。光透過部１１は簡単には半導
体素子５に光が当たるようにボンディングステージ８を
くりぬいてあれば良いし、ガラスが埋めこんであっても
良い、９はハロゲンランプであって、赤外光領域の波長
を含む可視光が発生する。ｌＯは反射鏡であって、ハロ
ゲンランプ９から発生する光をもれなく基板１側へ導く
ためのものである。

次に、実際の半導体装ｌの実装方法をその手順に従って
説明する。まず、基板１上配線パタ一ン２形成面の半導
体素子５と対向する部分に絶縁樹脂６を塗布又は設置す
る。絶縁樹脂６は、赤外域波長に吸収のある樹脂であっ
て、熱によって接着力を発現する樹脂であり、液状又は
シート状である０例えば、エポキシ系樹脂、ＳＢＲ系樹
脂、ナイロン系樹脂等であって、樹脂中に導電粒子が混
入している場合もある。続いて、半導体素子５上に形成
されている金属突起３と、それに対向して形成されてい
る基板ｌ上の配線パターン２とを位置合わせし、ボンデ
ィングステージ８の光透過部１１上に半導体素子５が位
置するように基板ｌを設置し、ボンディングツール７で
半導体素子５と、基板ｌとを加圧する。同時に、ハロゲ
ンランプ９に電流を流し、ランプを点灯する。すると、
ハロゲンランプ９より赤外光領域を含む可視光が発生し
、一部は反射鏡ＩＯを通して、ボンディングステージ８
の光透過部１１、基板ｌを通り、絶縁樹脂６へ到達する
。すると、絶縁樹脂６は赤外光領域に吸収を持つので、
光のエネルギーが熱エネルギーに変り、絶縁樹脂６自身
の温度が上昇し、接着力を発現するようになる。半導体
素子５と基板１はボンディングツール７によって加圧さ
れているので、金属突起３と配線パターン２との間に存
在する樹脂は押しのけられ、金属突起３と配線パターン
２とは電気的導通を有するようになり、同時に半導体素
子５と基板ｌとの接着が行なわれる。接着完了後に、ハ
ロゲンランプ９の光照射を中止し、ボンディングツール
７の加圧を中止すれば、第１図（ｂ）に示されるように
、半導体装置の実装が終了する。

本実施例中では絶縁樹脂６を予め基板ｌ側に載置したが
、予め半導体素子５側に載置しても良い、また、絶縁樹
脂６を用いずに、金属突起３と配線パターン２の金属共
晶で半導体素子５と基板１とを電気的導通な保ちつつ保
持する方式で、本発明の方法を用いてもよい、具体的に
は、例えば、金属突起３をハングで、配線パターン２を
ニッケルで形成すれば良い、さらに、金属突起３を配線
パターン上に形成してあっても良いし、金属突起３のか
わりに導電粒子を電極４と配線パターン２との間に印刷
等の方法で設置し、金属突起の代用としても良い。

さらに、ハロゲンランプ９の赤外領域波長を含む可視光
による加熱ではなく、高周波による加熱を行なっても良
い、すなわち、第１図（ａ）のハロゲンランプ９のかわ
りに、高周波発生器（マグネトロン）を設置し、高周波
誘導加熱によって絶縁樹脂６を加熱する方法としても良
い、この場合、ボンディングステージ８の半導体素子５
に相対する位置には高周波透過部が必要である。このた
めには、ボンディングステージ８の一部をくりぬいてあ
っても良いし、ガラス等が埋めこんであっても良い、ガ
ラス等で形成されることの多い基板ｌもやはり、高周波
を透過するため、マグネトロンからの高周波は、基板上
に設置しである絶縁樹脂６に到達し、高周波吸収性のあ
る樹脂の部分で高周波のエネルギーが、熱エネルギーに
変換され、絶縁樹脂６の温度が上昇し、接着力を発現す
るようになる０本実施例は、前述の実施例中の絶縁樹脂
の加熱手段を変えただけであって、他の実装時の構成、
方法、タイミング等は前述の実施例と同様である。

［発明の効果］ 以上、説明してきたように１本発明による半導体装置の
実装方法では、半導体素子と基板との実装時に基板側か
ら赤外光領域の波長か、高周波領域の波長を有する電磁
波を照射する実装方法としたので以下の効果を有する。

（１）ボンディングツールを加圧と同時に加熱する必要
が無いので、ボンディングツールには特に耐衝撃性と耐
熱性は求められない、従って高価なセラミクス等は用い
る必要がなくなり、安価なステンレス等のボンディング
ツールを用いることができるようになる。

（２）ボンディングツール自身は加熱されないので、ボ
ンディングツールとその取り付は部との熱膨張係数差に
よる熱応力は発生せず、常温でボンディングツールの平
坦度を出しておけば、ボンディングの平坦度は変化しな
い、すなわち、煩雑な加熱しながらのボンディングツー
ルの平坦度出し研磨の工程は必要がなくなり、ボンディ
ングツール製作の工程が簡素化され、加工も安価に行う
ことができる。

（３）半導体素子裏面から加熱されないので、半導体素
子そのものにかかる熱ストレスは減少するため、実装時
に半導体素子の信頼性は低下しない。

（４）ボンディングツールは加熱されないため、ツール
自身の酸化、汚れの付着等は起こりにくく、量産時でも
ツールの再研磨等の傾度が下がり、量産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は、本発明による半導体装置の実
装方法を示す断面模式図であり、第２図（ａ）、（ｂ）
は従来の半導体装置の実装方法を示す断面模式図である
。 基板 配線パターン 金属突起 電極 半導体素子 絶縁樹脂 ボンディングツール ボンディングステージ ハロゲンランプ 反射鏡 （ａ） 以上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴　木　喜三部（他１名）第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くとも赤外光領域の波長又は、高周波領域の波長の電
   磁波透過性を有する絶縁基板と、前記絶縁基板上に形成
   された第１部分と第２部分から成る導電性を有する配線
   パターンと、前記配線パターンと相対する面に能動素子
   が形成されている半導体素子と、前記配線パターンの第
   １部分と前記半導体素子設置面との間に存在する導電性
   物質とから成る半導体装置が、前記絶縁基板の前記配線
   パターン形成面とは逆の面と相対するように電磁波透過
   部を有する平板上に設置され、前記半導体素子の能動素
   子形成面とは逆の面から加圧治具によって前記半導体素
   子が加圧され、前記絶縁基板が設置されている逆の面か
   ら前記平板中の電磁波透過部に向って、少なくとも赤外
   光領域の波長か、高周波領域の波長を含む電磁波が照射
   されることによって前記半導体素子と、前記絶縁基板と
   、前記絶縁基板上に形成されている前記配線パターンと
   の接続を行なうことを特徴とする半導体装置の実装方法
   。