JPH05243331A - 半導体装置の実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リフロー接続における作業性および歩留りを
向上させ、高信頼性を有する回路モジュールを提供す
る。 【構成】 回路基板１１上に無洗浄フラックス１５を塗
布し、さらに半導体装置１２が実装された際にその半導
体装置１２の下面に接触する高さになるように回路基板
１１上に封止用樹脂１６を滴下し、この封止用樹脂１６
の粘着力によって半導体装置１２を回路基板１１上に仮
止めした後にリフロー接続する。このようにして、フラ
ックス以外の樹脂で半導体装置１２を回路基板１１に仮
止めして無洗浄フラックスの使用を可能にすることによ
って、リフロー接続の際の作業性および歩留りを向上さ
せ、高信頼性の回路モジュールを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置の実装方
法に関し、特に回路基板上に半導体装置がリフローによ
りフェイスダウン接続(以下、リフロー接続と言う)され
る半導体装置の実装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回路基板上に半導体装置を実装す
る際には図３に示すようにして行っている。すなわち、
図３(a)に示すように、回路基板１上には接続パッド３
が形成されている。この接続パッド３の最表層には、半
田の濡れ性が良いＡu(金)を形成する場合が多い。先
ず、上記接続パッド３が形成された回路基板１上に半田
の濡れ性を更に向上させるためにフラックス５を塗布す
る。このフラックス５は、回路基板１上に半導体装置２
を仮止めする効果も有り、回路基板１に対して半導体装
置の位置を決めた後に炉まで運搬する際における回路基
板１に対する半導体装置２の位置のずれや炉内での振動
あるいは気流等による回路基板１に対する半導体装置の
位置のずれを防止するのである。

【０００３】上記回路基板１上に実装される半導体装置
２には接続パッド３に対応する半田バンプ電極４が形成
されている。この半田バンプ電極４を回路基板１上の接
続パッド３に対向するようにフリップチップボンダによ
って位置合わせする。その後、図３(b)に示すように、
接続パッド３と半田バンプ電極４とが接触するように半
導体装置２を回路基板１に対して押し当てる。その際
に、上記フラックス５の粘着性によって、上述のように
半導体装置２が回路基板１上に仮止めされるのである。

【０００４】次に、上記半導体装置２が載置された回路
基板１を炉内が空気雰囲気あるいは窒素雰囲気になって
いるベルト炉内を通す。そうすると、半田バンプ電極４
の半田が熔融して接続パッド３上に濡れ広がり、リフロ
ー接続が行われるのである。以後、半田の融点以下に冷
却することによって、回路基板１と半導体装置２とは半
田バンプ電極４を介して電気的におよび機械的に接続さ
れる。

【０００５】その際に、図３(c)に示すように、上記回
路基板１と半導体装置２との界面にはフラックス残渣６
が生ずる。そこで、次に、回路基板１と半導体装置２の
界面のフラックス残渣６を溶剤等によって洗浄する。こ
のフラックス残渣６の洗浄は上記回路基板１と半導体装
置２とのギャップが数１０μm程度と小さいので非常に
困難である。しかしながら、フラックス残渣６は耐湿性
の低下等による信頼性の低下を招くので充分に除去する
必要がある。

【０００６】次に、図３(d)に示すように、上記半導体
装置２のエッジ部から回路基板１と半導体装置２の界面
に樹脂７を毛管現象を利用して注入する。そして、注入
された樹脂７が硬化することによって、半導体装置２が
回路基板１に対して封止されて回路モジュールが完成す
るのである。尚、上記樹脂７は半田バンプ接続部の機械
的強度の向上および耐湿性の向上等の信頼性向上の目的
で注入される。

【０００７】図４は、上記フラックスを用いることなく
従来から実施されている半導体装置の実装方法の説明図
である。以下、図４に従って、従来のフラックスを用い
ない半導体装置の実装方法について説明する。尚、図４
における図３と同じ部材については同じ番号を付してい
る。上記回路基板１上には接続パッド３が形成されてい
る。この場合にも、多くは接続パッド３の最表層にＡu
が形成されている。半導体装置２には半田バンプ電極４
が形成されている。この半田バンプ電極４は接続パッド
３に対応するようになっている。

【０００８】先ず、フリップチップボンダによって、上
記半導体装置２上の半田バンプ電極４が回路基板１上の
接続パッド３に対向するように位置合わせした後、接続
パッド３と半田バンプ電極４とが接触するように半導体
装置２を回路基板１に対して押し当てる。

【０００９】次に、上記半導体装置２が載置された回路
基板１を炉内が還元雰囲気になっているベルト炉内を通
すことにより、半田が熔融して接続パッド３上に濡れ広
がってリフロー接続が行われる。こうして、上記回路基
板１と半導体装置２とは半田バンプ電極４を介して電気
的におよび機械的に接続されて図４の状態になるのであ
る。

【００１０】次に、上記半導体装置２のエッジ部から回
路基板１と半導体装置２の界面に毛管現象を利用して樹
脂を注入する。そして、注入された樹脂が硬化すること
によって、半導体装置２が回路基板１に対して封止され
て、図３(d)と同様の回路モジュールが完成するのであ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の実装方法には次のような問題がある。
図３に示すフラックスを使用する実装方法においては、
半導体装置２はフラックス５の粘着力によって回路基板
１に仮止めされるために位置ずれは生じない。ところ
が、リフロー接続後における回路基板１と半導体装置２
の界面のギャップが数１０μmと狭いためにフラックス
残渣６の洗浄が困難である。したがって、フラックス残
渣６が残り易く、フラックス残渣６による絶縁抵抗の低
下や耐湿性の低下や封止樹脂の注入性の低下によるボイ
ドの発生等によって信頼性が低下するという問題があ
る。特に、融点の高い高温半田を用いた場合には著しく
洗浄性が低下し、上述の問題が顕著になる。

【００１２】また、上記フラックス５として無洗浄タイ
プのフラックスを用いた場合には、フラックスの粘度が
低く粘着力が弱いために半導体装置２は回路基板１に対
して仮止めされない。したがって、半導体装置２が載置
された状態の回路基板１を炉まで運搬する際の振動や炉
内における振動や炉内の気流等によって位置ずれが生じ
る恐れがあるという問題がある。

【００１３】また、図４に示すように、フラックスを用
いないで還元雰囲気炉でリフロー接着する場合には、回
路基板１と半導体装置２とは全く仮止めされないため
に、位置合わせを終了した後におけるリフロー接着の際
に位置ずれが生ずる。したがって、リフロー接着の作業
性が悪く、歩留りが低下するという問題がある。

【００１４】そこで、この発明の目的は、無洗浄フラッ
クスを使用したリフロー接続あるいはフラックスを使用
しないリフロー接続の際における作業性および歩留まり
を向上させると共に、高信頼性を有する回路モジュール
を得ることができる半導体装置の実装方法を提供するこ
とにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明は、窒素雰囲気炉中あるい空気雰囲気炉
中において半田バンプ電極を介して半導体装置を回路基
板にリフロー接続する半導体装置の実装方法において、
上記回路基板上における接続パッドの箇所に無洗浄フラ
ックスを塗布し、さらに上記回路基板上における半導体
装置によって覆われる箇所に封止用の樹脂を上記半導体
装置が実装された際にその半導体装置の下面に接触する
高さになるように供給し、次に、上記接続パッドに上記
半田バンプ電極を接触させて上記半導体装置を上記回路
基板上に載置して、上記封止用の樹脂の粘着力によって
上記半導体装置を上記回路基板上に仮止めし、次に、上
記半導体装置が仮止めされた回路基板を上記窒素雰囲気
炉あるいは空気雰囲気炉に入れて上記半導体装置を回路
基板にリフロー接続することを特徴としている。

【００１６】また、第２の発明は、還元雰囲気炉中にお
いて半田バンプ電極を介して半導体装置を回路基板にリ
フロー接続する半導体装置の実装方法において、上記回
路基板上における半導体装置によって覆われる箇所に上
記半導体装置が実装された際にその半導体装置の下面に
接触する高さになるように封止用の樹脂を供給し、次
に、上記接続パッドに上記半田バンプ電極を接触させて
上記半導体装置を上記回路基板上に載置して上記封止用
の樹脂の粘着力によって上記半導体装置を上記回路基板
上に仮止めし、次に、上記半導体装置が仮止めされた回
路基板を上記還元雰囲気炉に入れて上記半導体装置を回
路基板にリフロー接続することを特徴としている。

【００１７】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１は本実施例における半導体装置の実装方
法における一実施例の説明図である。以下、図１に従っ
て本実施例における半導体装置の実装方法について説明
する。図１(a)は、フリップチップボンダを用いて、回
路基板１１上の接続パッド１３と半導体装置１２に形成
された半田バンプ電極１４との位置合わせを行った状態
を示す。接続パッド１３の最表層には半田の濡れ性が良
くなるようにＡuが形成されている。

【００１８】上記回路基板１１上に半田付け性向上のた
めに無洗浄フラックス１５を塗布する。この無洗浄フラ
ックス１５はロジン等の固形分が１％〜２％程度と通常
のフラックスに比べて非常に少なく、残渣が少ないため
に洗浄の必要がないという特徴を有する。その反面、粘
度が低くて粘着力が弱いために、半導体装置１２を回路
基板１１に対して仮止めすることができない。

【００１９】そこで、上記回路基板１１上における接続
パッド１３間(つまり、半導体装置１２によって覆われ
る箇所)には封止用樹脂１６をディスペンサ等によって
滴下する。この封止用樹脂１６は完成した回路モジュー
ルに耐湿性を持たせるための樹脂であり、本実施例では
その粘着性を利用して半導体装置１２の仮止めに用いる
のである。したがって、接続パッド１３間に封止用樹脂
１６を滴下する際の滴下量は、封止用樹脂１６の頂部が
半導体装置１２の下面に接触する程度の量に設定しなけ
ればならない。上記封止用樹脂１６としてはエポキシ樹
脂が多く用いられるがこれに限定されるものではない。

【００２０】次に、図１(b)に示すように、上記フリッ
プチップボンダによって、上記半田バンプ電極１４と接
続パッド１３とが接触するように半導体装置１２を回路
基板１１に押し当てる。この状態で、半導体装置１２が
載置された回路基板１１を窒素雰囲気あるいは空気雰囲
気のリフロー炉内を通して半田バンプ電極１４の半田を
熔融させてリフロー接続が行われる。以後、図１(c)に
示すように、上記回路基板１１と半導体装置１２との界
面に更に封止用樹脂１６を注入して完全に半導体装置１
２を封止し、封止用樹脂１６を硬化させて回路モジュー
ルを得るのである。

【００２１】この場合には、上記回路基板１１上にはほ
んの僅かのフラックス残渣１７が残るだけであり、フラ
ックス洗浄を実施しなくとも十分信頼性の高い回路モジ
ュールを得ることができるのである。

【００２２】上述のように、本実施例においては、実装
された半導体装置を封止するための封止用樹脂１６を予
め回路基板１１上に滴下して、この滴下された封止用樹
脂１６の粘着力によって半導体装置１２を回路基板１１
に対して仮止めするようにしている。したがって、リフ
ロー接続の際に粘着力の弱い無洗浄フラックスを使用し
ても移動の際やリフロー接続の際に位置ずれが生じない
のである。

【００２３】図２はこの発明におけるフラックスを用い
ない他の実施例の説明図である。以下、図２に従って、
フラックスを用いずに還元雰囲気のリフロー炉を使用し
てフリップチップ接続を行う場合について説明する。
尚、図２における図１と同じ部材については同じ番号を
付している。

【００２４】先ず、回路基板１１上の接続パッド１３間
の箇所に封止用樹脂１６をディスペンサによって滴下す
る。その際の封止用樹脂１６の滴下量は、樹脂滴の頂部
が半導体装置１２の下面に接触する程度の量である。そ
の後、フリップチップボンダによって、上記半導体装置
１２の半田バンプ電極１４と回路基板１１上の接続パッ
ド１３との位置合わせを行い、半導体装置１２を回路基
板１１に押し付けて半田バンプ電極１４と接続パッド１
３とを接触させる。

【００２５】その際に、上記半導体装置１２の下面が封
止用樹脂１６に接触し、封止用樹脂１６の粘性力によっ
て半導体装置１２が回路基板１１に対して仮止めされる
のである。したがって、この封止用樹脂１６の粘着力に
よって、運搬に伴う振動やリフロー接続中のガス気流等
による半導体装置１２のずれが防止される。

【００２６】この状態で、上記半導体装置１２が載置さ
れた回路基板１１を還元雰囲気のリフロー炉内を通すこ
とによって、半田バンプ電極１４の半田が溶解して濡れ
広がってリフロー接続が行われる。その後、上記半導体
装置１２のエッジ部から毛管現象を利用して封止用樹脂
１６を注入して硬化させ、図３(d)に示すような回路モ
ジュールを得るのである。

【００２７】上述のように、本実施例においては、封止
用樹脂１６を予め回路基板１１上に滴下して、この滴下
された封止用樹脂１６の粘着力によって半導体装置１２
を回路基板１１に対して仮止めするようにしている。し
たがって、リフロー接続の際にフラックスを用いる必要
がなく、フラックス残渣による信頼性の低下の心配は全
くないのである。

【００２８】

【発明の効果】以上より明らかなように、第１の発明の
半導体装置の実装方法は、回路基板上の接続パッドの箇
所に無洗浄フラックスを塗布し、さらに実装された半導
体装置の下面に接触する高さになるように封止用の樹脂
を供給し、接続パッドに半田バンプ電極を接触させて回
路基板上に半導体装置を載置して上記封止用の樹脂によ
って上記半導体装置を仮止めし、窒素雰囲気炉中あるい
は空気雰囲気炉中でリフロー接続するようにしたので、
粘着力に乏しい無洗浄フラックスを使用したリフロー接
続の際の作業性および歩留りを向上できる。また、この
発明によれば、無洗浄フラックスを使用しているのでフ
ラックス残渣が非常に少なく、信頼性の高い回路モジュ
ールを提供できる。

【００２９】また、第２の発明の半導体装置の実装方法
は、実装された半導体装置の下面に接触する高さになる
ように回路基板上に封止用の樹脂を供給し、接続パッド
に半田バンプ電極を接触させて回路基板上に半導体装置
を載置して上記封止用の樹脂によって上記半導体装置を
仮止めし、還元雰囲気炉中でリフロー接続するようにし
たので、フラックスを使用しないリフロー接続の際の作
業性および歩留りを向上できる。また、この発明によれ
ば、フラックスを使用する必要がないのでフラックス残
渣が無く、信頼性の高い回路モジュールを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の半導体装置の実装方法の一実施例に
係る各製造工程における断面図である。

【図２】図１とは異なる実施例の説明図である。

【図３】フラックスを用いた従来の半導体装置の実装方
法に係る各製造工程における断面図である。

【図４】図３とは異なる従来例の説明図である。

【符号の説明】

１１…回路基板、 １２…半導体装
置、１３…接続パッド、 １４…半田
バンプ電極、１５…フラックス、 １
６…封止用樹脂、１７…フラックス残渣。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒素雰囲気炉中あるい空気雰囲気炉中に
   おいて半田バンプ電極を介して半導体装置を回路基板に
   リフロー接続する半導体装置の実装方法において、 上記回路基板上における接続パッドの箇所に無洗浄フラ
   ックスを塗布し、さらに上記回路基板上における半導体
   装置によって覆われる箇所に封止用の樹脂を上記半導体
   装置が実装された際にその半導体装置の下面に接触する
   高さになるように供給し、 次に、上記接続パッドに上記半田バンプ電極を接触させ
   て上記半導体装置を上記回路基板上に載置して、上記封
   止用の樹脂の粘着力によって上記半導体装置を上記回路
   基板上に仮止めし、 次に、上記半導体装置が仮止めされた回路基板を上記窒
   素雰囲気炉あるいは空気雰囲気炉に入れて、上記半導体
   装置を回路基板にリフロー接続することを特徴とする半
   導体装置の実装方法。
2. 【請求項２】 還元雰囲気炉中において半田バンプ電極
   を介して半導体装置を回路基板にリフロー接続する半導
   体装置の実装方法において、 上記回路基板上における半導体装置によって覆われる箇
   所に、上記半導体装置が実装された際にその半導体装置
   の下面に接触する高さになるように封止用の樹脂を供給
   し、 次に、上記接続パッドに上記半田バンプ電極を接触させ
   て上記半導体装置を上記回路基板上に載置して、上記封
   止用の樹脂の粘着力によって上記半導体装置を上記回路
   基板上に仮止めし、 次に、上記半導体装置が仮止めされた回路基板を上記還
   元雰囲気炉に入れて、上記半導体装置を回路基板にリフ
   ロー接続することを特徴とする半導体装置の実装方法。