JPH05343473A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH05343473A
JPH05343473A JP4151717A JP15171792A JPH05343473A JP H05343473 A JPH05343473 A JP H05343473A JP 4151717 A JP4151717 A JP 4151717A JP 15171792 A JP15171792 A JP 15171792A JP H05343473 A JPH05343473 A JP H05343473A
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禎志 中村
喜久 ▲高▼瀬
Yoshihisa Takase
Shuji Kondo
修司 近藤
Yasuharu Fukui
康晴 福井
Noboru Mori
昇 毛利
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    • H01L2924/097Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701Low temperature co-fired ceramic [LTCC]

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電子機器、特にハイブリッドICに使用され
る半導体装置において、熱衝撃によって接続部が破断す
ることがなく、突起状電極と半導体チップの電極は摺動
するが半導体チップと絶縁性基板ははがれず、電気的接
続を保持する圧接構造を有する半導体装置の製造方法を
提供する。 【構成】 テープ状のフィルムベース15上に接着剤1
4を塗布し、この上に半導体チップ11を仮固定してテ
ープ上に整列させる工程と、このテープをキャリアとし
て搬送に用い、フィルムベース15を半導体チップ11
から引きはがした後突起状電極17と半導体チップ11
のAl電極12の位置合わせを行い、半導体チップ11
の電極膜13と突起状電極17の間に有する絶縁性接着
剤14を排出するまで加圧し、同時に絶縁性接着剤14
を硬化し、半導体チップ11を配線基板19に固着する
と共に電気的に接続する工程とからなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関するものであり、特にマイクロコンピュータやゲーム
アレイ等の多電極、狭ピッチのLSIチップの実装方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置の製造方法を図3と共
に説明する。
【0003】まず、図3(b)に示すように導体配線4
を有するガラス、セラミックからなる絶縁性基板5上に
図3(a)に示す半導体チップ1のA1電極2の位置に
合わせてAuの突起状電極3を印刷、焼成して形成し、
この突起状電極3と半導体チップ1のAl電極2の位置
合わせを行い、図3(c)に示すように加熱加圧ツール
6を用いて半導体チップ1を加熱しながら絶縁性基板5
に加圧することによりAuの突起状電極3とAl電極2
の接合部にAu−Al合金を形成して電気的接続を行
い、図3(d)に示すように絶縁性接着剤7を塗布浸透
させ硬化して半導体チップ1を絶縁性基板5に固着する
ものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の構成で
は、絶縁性基板1と突起状電極3は焼結、突起状電極3
とAl電極5は合金接合という非常に強堅な接続構造を
有するため半導体チップ4(熱膨張係数2.8×10-6
/℃)と絶縁性基板1(98%アルミナセラミックの場
合の熱膨張係数6.4×10-6/℃)の間の熱膨張係数
の差によって接続部に熱応力を生じ熱衝撃により破断し
やすいという問題点があった。
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、突起状電極と半導体チップの電極の接続を加圧
しながら絶縁性接着剤を硬化するという圧接構造の半導
体装置の製造方法を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体装置の製造方法は、テープ状のフィル
ムベース上に接着剤を塗布し、この上に半導体素子を仮
固定してテープ上に整列させる工程と、このテープをキ
ャリアとして搬送に用い、フィルムベースを半導体素子
から引きはがした後突起状電極と半導体素子の電極の位
置合わせを行い、半導体素子の電極と突起状電極の間に
有する絶縁性接着剤を排出するまで加圧し、同時に絶縁
性接着剤を硬化し、半導体素子を配線基板に固着すると
共に電気的に接続する工程とからなるものである。
【0007】
【作用】従って本発明によれば、突起状電極と半導体チ
ップの電極の接続を加圧しながら絶縁性接着剤を硬化す
るという圧接構造を有するため、雰囲気の温度が上下し
て熱衝撃が加わっても、突起状電極と半導体チップの電
極は摺動するが半導体チップと絶縁性基板ははがれず、
電気的接続を保持することができる。
【0008】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
【0009】図1は本発明の半導体装置の製造方法を説
明するための工程断面図である。また図1(a)に示す
ように半導体チップ11上のAl電極12の表面にある
Al酸化膜を硝酸、フッ化水素酸等を用いて除去し、さ
らに次亜リン酸ナトリウム、アンモニア水等で活性化を
行った後PdをAlの上に選択的に無電解めっきしてP
d膜13を形成する。これは、絶縁膜であるAl酸化膜
を除去することにより圧接接合による接触抵抗値を低減
することを目的とし、さらに再度Al酸化膜が形成でき
ないように、また耐候性も考慮して非酸化性導体膜をA
l電極12上に形成するものである。またこの非酸化性
導体膜としては、Pdの他にNiも可能であり、Niを
用いる場合はさらにその上にAuを無電解めっきして非
酸化性導体膜として形成できることを確認している。し
かもNi−Au膜を用いるとPd膜を用いた場合よりも
接触抵抗値を低く保つことができる。
【0010】このような電極処理を行ったチップを図1
(b)に示すようにテフロン等のフッ素樹脂からなるフ
ィルムベース15上に絶縁性接着剤14を塗布した接着
シート上に整列して並べ絶縁性接着剤を80℃で仮硬化
する。本実施例では、絶縁性接着剤14としてエポキシ
系接着剤で硬化反応が80〜120℃で熱可塑性、18
0〜200℃で熱硬化性となるようなものを選んだ。8
0〜120℃の熱可塑反応温度域でこの接着剤を用いる
と複数回の仮硬化が可能で接着剤の剥離性も比較的容易
でリペアを容易に行うことができる。180〜200℃
で熱硬化すると強固に接着し熱可塑性接着剤の欠点であ
る耐候性の悪さを補強する。この状態ではリペアはかな
り困難となるが、樹脂を熱破壊することにより剥離は可
能となる。残った樹脂はトルエンによってきれいに洗浄
することができる。また光硬化性と熱硬化性併用タイプ
も試みたが、樹脂の粘度が低いため接着シート状にする
ことはできなかったが本発明の半導体装置の製造は可能
であった。このときは、光硬化により仮接着を行った。
【0011】一方、図1(c)に示すように平面度の良
好なセラミックやガラス、窒化アルミ、シリコン等から
なる絶縁性基板19の表面にAuやAg−Pd、ITO
等からなる導体配線18を形成し、続いて導体配線18
上で半導体チップ11のAl電極12の位置に合わせて
エッチングマスクを用いてAuペーストを印刷し焼成し
てAuの突起状電極17を形成する。本実施例では突起
状電極17のサイズを直径約100μm、膜厚約13μ
mとしている。この突起状電極13に、図2(b)の接
着シートから半導体チップ11の外形、つまり切断線1
6で半導体チップ11を切取り、フィルムベース15を
引き剥したもののAl電極12の位置合わせを行う。
【0012】次に図1(d)に示すように加圧ツール2
0を用いて加熱しながら加圧する。本実施例ではヒータ
ーにより温度を180℃に保持し、加圧を90g/1電
極とし、加圧時間を20秒としており、突起状電極17
は約3μm圧縮される。絶縁性接着剤14は180℃で
十分な流動性を持ち、加圧により突起状電極17とPd
膜13との間にある絶縁性接着剤14は十分に排出され
電気的接続に支障をきたすことはない。加圧時間が15
秒を超えると絶縁性接着剤14の流動性はなくなり硬化
する。従って、加圧が終わって加圧ツール20をはずし
ても半導体チップ11と絶縁性基板19はしっかりと固
着され、電気的接続もなされている。
【0013】本発明の製造方法でつくられた半導体装置
の熱衝撃試験(−55℃〜125℃、1サイクル60
分)の結果を図2に示す。1Ω以上の接触抵抗の接続点
について接続不良とした。従来例の場合はオープンにな
る不良モードが多かったのに対して、本実施例ではオー
プンになるような不良は発生しなかった。Ni−Auの
電極膜を用いた場合400サイクルでは接続不良は発生
していない。図2より明らかなように、本発明の半導体
装置は従来に比べて熱衝撃による信頼性が優れているこ
とがわかる。
【0014】また、突起状電極17が焼成により強固に
絶縁性基板19に固着しているため、本発明の半導体装
置に不良が生じて半導体チップ11を剥離してリペアす
る際も、残った接着剤を洗浄する際も突起状電極17が
剥離することはなく、さらに1μm程度圧縮することが
可能であるので、再度同一の突起状電極に実装すること
ができる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明は、突起状電極と半
導体チップの電極の接続を加圧しながら絶縁性接着剤を
硬化するという圧接構造を有するため、雰囲気の温度が
上下して熱衝撃が加わっても、突起状電極と半導体チッ
プの電極は摺動するが半導体チップと絶縁性基板ははが
れず、電気的接続を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は本発明の一実施例における半
導体装置の製造方法を説明する工程断面図
【図2】本発明と従来の半導体装置の熱衝撃による不良
発生率の比較図
【図3】(a)〜(d)は従来の半導体装置の製造方法
を説明する工程断面図
【符号の説明】
11 半導体チップ 12 Al電極 13 Pd膜 14 絶縁性接着剤 15 フィルムベース 16 切断線 17 突起状電極 18 導体配線 19 絶縁性基板 20 加圧ツール
フロントページの続き (72)発明者 福井 康晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 毛利 昇 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体配線を有した絶縁性基板に実装する半
    導体素子の電極位置に合わせてAuペーストを印刷し焼
    成してAuの突起状電極を形成する工程と、前記半導体
    素子の電極部に非酸化性の金属導体膜を形成する工程
    と、フィルム状にした絶縁性接着剤を絶縁性基板の半導
    体素子実装部あるいは半導体素子の配線面に付着させ、
    前記半導体素子の電極と前記突起状電極の位置合わせを
    行い加圧しながら接着剤を硬化し、半導体素子を絶縁性
    基板に固着すると共に前記突起状電極と半導体素子の電
    極を電気的に接続する工程とを有する半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】フィルムベースをテープ形状にして接着シ
    ートを形成し、この上に半導体素子を仮固定してテープ
    上に整列させることにより連続して行う請求項1記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】硬化反応性の異なる少なくとも熱可塑性接
    着剤、熱硬化性接着剤、光硬化性接着剤のいずれか2種
    類の絶縁性接着剤を組み合わせて接着シートを形成する
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
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