JPH05109821A - 半導体装置の実装構造及び半導体装置の実装方法並びに半導体装置の実装装置 - Google Patents

半導体装置の実装構造及び半導体装置の実装方法並びに半導体装置の実装装置

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JPH05109821A
JPH05109821A JP3267485A JP26748591A JPH05109821A JP H05109821 A JPH05109821 A JP H05109821A JP 3267485 A JP3267485 A JP 3267485A JP 26748591 A JP26748591 A JP 26748591A JP H05109821 A JPH05109821 A JP H05109821A
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semiconductor element
hole
electrode
sealing
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英一 佐藤
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L2224/732Location after the connecting process
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    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
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    • HELECTRICITY
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    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1515Shape
    • H01L2924/15151Shape the die mounting substrate comprising an aperture, e.g. for underfilling, outgassing, window type wire connections

Abstract

(57)【要約】 【目的】基板上に能動面を対向し半導体素子を実装する
場合に於て、接続部の信頼性が高くかつ導通不良のおこ
ることの無い半導体装置の実装構造及び実装方法並びに
実装装置を提供する。 【構成】貫通穴を開けた配線基板上に、半導体素子半導
体素子を搭載し側面を樹脂封止した後、貫通穴より接続
範囲の空間を減圧し、その後貫通穴を封止する。 【効果】基板に貫通穴を開け、実装範囲の気体を減圧す
ることにより大気圧により電気的導通をとることで、接
続部の界面剥離や浮きによる不良を減少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を配線基板
上に実装してなる半導体装置の実装構造及び実装方法並
びに実装装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年液晶表示体や、ICメモリーカード
等、一定面積の配線基板内に、複数の半導体素子を高密
度に、かつ薄く実装する需要が高まっている。
【0003】これらの要望に応えるべき実装方法とし
て、図4に示すごとく半導体素子1の能動面13を、配
線基板3上に配設した配線パターン4上の導電粒子12
を配置した接続部5と対向して配置した後、半導体素子
1の電極2と接続部5を整合して固定用接着剤22を硬
化させ半導体素子1の電極2と、配線基板3に配置した
配線パターン4の接続部5とを導電粒子12により電気
的に導通をとる方法が知られている。
【0004】このような配線基板3と半導体素子1との
固定には、固定用接着剤22をポッティングあるいは転
写印刷等の配置手段により塗布した後、半導体素子1の
電極2と、配線基板3の接続部5を整合して載置し、図
5の断面図のごとく図示しない上下機構を有する加熱ツ
ール23を下降して半導体素子1の裏面より加熱、押圧
することにより、固定用接着剤22を硬化させた後再び
加熱ツール23を上昇することによって、半導体素子1
の電極2と配線基板3上の配線パターン4の接続部5と
の導電粒子12による電気的な接続を可能としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし前述の従来技術
では半導体素子の電極と、配線パターンとの接続の場
合、加熱工具の加熱分布の不均一や、半導体素子裏面の
表面状態また固定用接着剤の塗布量の不均一、基板接続
箇所の放熱状態の違い等のため固定用接着剤の硬化不良
を起こして電気的接続不良を起こし易いという問題点を
有する。
【0006】また、接続後の信頼性試験に於て、熱衝撃
試験を繰り返した場合半導体素子、配線基板及び固定用
接着剤それぞれの接続面での界面剥離や、固定用接着剤
の割れ、接続部の浮きによる導通不良等の問題点が発生
する。
【0007】そこで本発明はこのような問題点を解決す
るために為されたものであり、その目的は基板上に半導
体素子を接続する場合に、接続部の信頼性が高くかつ導
通不良のおこることの無い半導体装置の実装構造及び実
装方法並びに実装装置を提供するところにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の実
装構造及び実装方法は、半導体素子と、半導体素子の電
極と対向する位置に接続部を有する配線基板とを半導体
素子の能動面と前記回路基板とを対向して配置し電気的
に接続を行う半導体装置に於て、半導体素子の能動面と
対向した配線基板の半導体素子配置範囲内に、配線基板
の表面と裏面とを貫通する貫通穴を配置し配線基板の接
続部と、半導体素子の電極とを整合し配置した後、半導
体素子の側面部と配線基板とを封止し、その後配線基板
の表面と裏面を貫通する貫通穴より半導体素子と配線基
板間の配置範囲内の空間部を減圧し配線基板の貫通穴を
封止することで空間部を気密構造としかつ減圧したこと
を特徴とするものである。
【0009】また本発明にかかる半導体装置の実装装置
は、半導体素子と、前記半導体素子の電極と対向する位
置に接続部を有する配線基板とを、前記半導体素子の能
動面と、前記配線基板とを対向して配置し電気的に接続
を行う半導体装置に於て、配線基板の接続部と、半導体
素子の電極とを整合し配置し半導体素子側面部と配線基
板とを接着し封止する封止機構と、配線基板の表面と裏
面を貫通する貫通穴に接続して減圧する減圧機構と、減
圧動作終了後に、貫通穴を封止する封止機構を備えたこ
とを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明の上記の構成によればまず配線基板の接
続部と半導体素子とを整合し載置した後、半導体素子側
面と配線基板とを封止し、ついで配線基板裏面より貫通
穴を通して半導体素子と配線基板間の空間部を減圧する
ことで、半導体素子及び配線基板は大気圧により押さ
れ、半導体素子と配線基板は近接する。この時半導体素
子の電極と、配線基板の接続部は密接することとなり電
気的な導通が可能となる。その後減圧状態を保持して貫
通穴を封止することにより空間部は大気圧に比較して負
圧を保ち保持され配線基板と半導体素子の接続が行われ
る。
【0011】
【実施例】図1は本発明の実施例を模式的に示す断面図
であり、1は半導体素子、2は半導体素子1の電極で、
半導体素子電極上に金メッキを施し、半導体素子の能動
面上に突起している通常金バンプと称する電極を使用し
た。3は配線基板で、本説明においてガラス製液晶表示
体を用い、ガラス製の配線基板3の表面に透明導電膜に
より形成した配線パターン4を配置した。5は半導体素
子1の電極2と対向して配置した配線パターン4の接続
部である。6は半導体素子1の側面部、7は封止剤、8
は配線基板3に設けられた半導体素子配置範囲、9は配
線基板3の貫通穴であり今回は、配線基板裏面より圧縮
空気中に微細砥粒を混練し吹き付けるエアーブレイシブ
ル法を用いて0.5mm直径の貫通穴を形成した。10
は半導体素子1と配線基板3との配置範囲8に有する空
間部であり、11は貫通穴9を封止する封止栓である。
以上について実施例を詳細に説明する。
【0012】配線基板3上の配線パターン4の接続部5
と、半導体素子1の電極2とを対向し、整合した後配線
基板3上に載置する。この後半導体素子1の側面6と周
囲の配線基板3とをエポキシ樹脂やシリコン樹脂もしく
はシリコン分散型エポキシ系接着剤あるいはアクリル系
接着剤等の封止剤7により封止する。この時配線基板3
の半導体素子配置範囲8と半導体素子1とは、半導体素
子1の電極2と配線パターン4の接続部5での接触とな
り、空間部10を有する。空間部10は配線基板3の配
置範囲8に設置した貫通穴9と接続された状態にする。
【0013】この後配線基板3の裏面(図面下側)より
貫通穴9に排気装置を接続し、空間部10の気体を減圧
することにより、大気圧により配線基板3及び半導体素
子1は互いに押し付け合う作用を受ける。これにより、
半導体素子1の電極2と配線基板3上の配線パターン4
の接続部5は電気的な導通を可能とする。最後に空間部
の減圧状態を保持中に貫通穴9を半田粒や金スズ粒子あ
るいはインジウム合金粒のごとき金属粒や樹脂ボールも
しくは接着剤等の封止栓11により封止し、排気装置を
離脱することにより半導体装置は形成される。
【0014】図2は本発明の別の実施例を示す断面図で
あり配線基板3の接続部5に導電粒子12を配置し、か
つ半導体素子1の電極2はアルミパッドと呼ばれる電極
を用いた例である。
【0015】配線基板3上に配設した配線パターン4の
接続部5に導電粒子12を配置する。次に半導体素子1
の能動面13を接続部5と対向し、半導体素子1の電極
2とを整合して当接配置する。この後半導体素子1の側
面部6と周囲の配線基板3とを封止剤7により封止す
る。この時半導体素子1の電極2と、接続部5は、導電
粒子12を中間に介在しての接続となり、貫通穴9より
の減圧後、封止栓11により封止したときには導電粒子
12による半導体素子1と配線基板3との電気的な接続
は完了する。また、導電粒子12として樹脂球の周囲に
金属メッキを施したものを用いた場合には、樹脂の変形
により、電気的導通がはかられているため特に温度サイ
クル試験等の信頼性試験の信頼性を高めることが可能と
なる。
【0016】また、貫通穴の形成に、今回はエアーブレ
イシブル法を用いたが、超音波による穴明けや、レーザ
加工による穴明け等によっても同様な効果を得ることが
できることは明かである。貫通穴は、封止方向に向かい
穴の直径が小さくなる穴明け方法を用いることにより、
封止栓による封止効果をさらに高めることができる。図
3は本発明にかかる半導体装置の実装装置の実施例の断
面図である。
【0017】本実装装置は、大別すると配線基板3の裏
面で、かつ貫通穴9の周囲にわたり接続できる減圧口1
4と、図示しない排気ポンプに接続する減圧槽15とか
らなる減圧機構と、減圧槽15中で上下する封止栓保持
軸16と、封止栓11により貫通穴9を封止するため封
止栓保持軸16内を上下する封止軸17とより構成され
る封止機構とからなり、減圧口14はOリング等の気密
シール部18より形成されている。
【0018】なお、減圧槽15、封止栓保持軸16及び
封止軸17はそれぞれに圧縮空気、ラックとピニオン、
ボールネジ等の図示していない駆動機構により上下に移
動が可能である。またそれぞれの軸間はOリング等の摺
動可能な気密摺動部21により接続されている。
【0019】次に、上記のように構成した本装置の作用
を説明する。
【0020】(1)封止栓保持軸16上の載置部19に
封止栓11を図示していない供給機構により供給載置す
る。この時、減圧槽15、封止栓保持軸16及び封止軸
17はそれぞれ最下位に位置する。
【0021】(2)予め、半導体素子1の電極2と、配
線パターン4の接続部5を整合し、半導体素子1の側面
部6と配線基板3とを封止剤7により封止した配線基板
3の裏面の貫通穴9を含む範囲にに、減圧口14を接続
するため減圧槽15は上昇し減圧口14の気密シール部
18により配線基板3と減圧口14は密着する。
【0022】(3)排気口20を通じ空間部10及び減
圧槽15内の気体を図示しない排気ポンプにより所定圧
力になるまで排気する。
【0023】(4)所定圧力まで減圧した後封止栓保持
軸16を上昇し封止栓11を貫通穴9に接触させた後封
止軸17を上昇させ貫通穴9に封止栓11を挿入し気密
封止することにより半導体装置の空間部10を減圧した
状態での封止を完了する。
【0024】(5)減圧状態を保持した減圧槽15内を
大気圧に戻し、封止軸17、封止栓保持軸16及び減圧
槽15を元の位置に戻す(下降させる)ことにより本装
置の動作は完了する。
【0025】このように本装置によれば簡単な構造で半
導体装置の減圧と気密封止を行うことが可能となる。
【0026】
【発明の効果】以上述べたごとく本発明は、配線基板の
接続部と、半導体素子とを整合し載置した後半導体素子
側面と、配線基板とを封止して、次いで配線基板裏面よ
り貫通穴を通して半導体素子と配線基板間の空間部の気
体を減圧することにより半導体素子及び配線基板は大気
圧により押されて半導体素子と配線基板は近接する。こ
の時半導体素子の電極と配線基板の接続部は密接するこ
とにより電気的な導通が可能となる。また、半導体素子
と配線基板が引き寄せ合うことにより、接続部分の微少
なずれ作用の発生により、半導体素子の電極や、配線基
板の接続部の酸化膜を除去することが出来るという効果
がある。また、貫通穴を封止栓により封止し、空間部の
減圧状態を保持することにより空間部は大気圧に比較し
て負圧状態を保ち配線基板と半導体素子の電気的な接続
を可能とするために、電気的接続部分での導通不良を起
こすことを減少することができる効果を有する。
【0027】さらに回路基板裏面より貫通穴を含む範囲
に減圧層を接続して減圧した後、減圧機構内において封
止を行うために、半導体装置空間部の封止後の減圧状態
を保持しやすい利点があり、また減圧装置の大きさも小
さくて良いという利点もあり、実施による効果が大であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を模式的に示した断面図。
【図2】本発明の別の実施例を模式的に示す断面図。
【図3】本発明に係る半導体装置の実装装置の実施例の
断面図。
【図4】従来の半導体装置の実施例を示す断面図。
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図。
【符号の説明】
1 半導体素子 2 電極 3 配線基板 4 配線パターン 5 接続部 6 側面部 7 封止剤 8 半導体素子配置範囲 9 貫通穴 10 空間部 11 封止栓 12 導電粒子 13 能動面 14 減圧口 15 減圧槽 16 封止栓保持軸 17 封止軸 18 気密シール部 19 載置部 20 排気口 21 気密摺動部 22 固定用接着剤 23 加熱ツール

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体素子と、前記半導体素子の電極と対
    向する位置に接続部を有する配線基板とを、前記半導体
    素子の能動面と前記配線基板とを対向して配置し電気的
    に接続を行う半導体装置に於て、前記半導体素子の能動
    面と対向した配線基板の半導体素子配置範囲に、配線基
    板の表面と裏面とを貫通する貫通穴を配置し前記半導体
    装置の周囲と配線基板及び、前記貫通穴は封止され気密
    構造となりかつ、前記半導体素子と、配線基板との配置
    範囲の空間部は、大気圧に比して負圧であることを特徴
    とする半導体装置の実装構造。
  2. 【請求項2】半導体素子と、前記半導体素子の電極と対
    向する位置に接続部を有する配線基板とを、前記半導体
    素子の能動面と前記配線基板とを対向して配置し電気的
    に接続を行う半導体装置に於て、配線基板の接続部と、
    半導体素子の電極とを整合し配置した後半導体素子側面
    部と配線基板とを封止する工程と、前記配線基板の表面
    と裏面を貫通する貫通穴に、排気装置を配して、半導体
    素子と、配線基板間の配置範囲内の空間部を減圧する工
    程と、配線基板の貫通穴を封止する工程とからなること
    を特徴とする半導体装置の実装方法。
  3. 【請求項3】半導体素子と、前記半導体素子の電極と対
    向する位置に接続部を有する配線基板とを、前記半導体
    素子の能動面と、前記配線基板とを対向して配置し電気
    的に接続を行う半導体装置に於て、配線基板の接続部
    と、半導体素子の電極とを整合し配置し半導体素子側面
    部と配線基板とを封止し接着した後、配線基板の表面と
    裏面を貫通する貫通穴に接続して減圧する減圧機構と、
    減圧動作終了後に、貫通穴を封止する封止機構とからな
    ることを特徴とする半導体装置の実装装置。
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