JPH065659A - 半導体素子の実装方法 - Google Patents

半導体素子の実装方法

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JPH065659A
JPH065659A JP15918092A JP15918092A JPH065659A JP H065659 A JPH065659 A JP H065659A JP 15918092 A JP15918092 A JP 15918092A JP 15918092 A JP15918092 A JP 15918092A JP H065659 A JPH065659 A JP H065659A
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JP
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semiconductor element
insulating resin
wiring board
fixing jig
curing
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Tomohiro Tamaoki
友博 玉置
Kenzo Hatada
賢造 畑田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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    • H05K3/303Surface mounted components, e.g. affixing before soldering, aligning means, spacing means

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  • Wire Bonding (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無加熱で半導体素子を表面実装するMBB方
式において、加圧治具を使用せずに半導体素子を加圧す
ることによって実装工程の時間短縮を図り、かつ実装時
の半導体素子の反りを平坦化する。 【構成】 固定治具11を配線基板1に半導体素子4を
介して、第2の絶縁性樹脂13を用いて固着する。半導
体素子4と配線基板1の間の第1の絶縁性樹脂9の常温
硬化後、固定治具11を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多電極の半導体素子を配
線基板に高密度実装する技術に関し、特に半導体素子を
フェースダウンでシリコン、セラミック等の不透明な配
線基板へ実装する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】多端子、狭ピッチの電極を有する半導体
素子を配線基板へフェースダウンで表面実装する技術に
MBB(Micro Bump Bonding)技術
がある。MBB方式は無加熱で接合を行うため、実装工
程において熱応力が発生しないという特長がある。以
下、MBB方式の実装工程を説明する。なお、本発明の
説明に用いる図面は半導体素子の中央部での断面図であ
る。(図2a)に示すようにシリコン、セラミック等の
不透明な配線基板1の基板電極2を有する面に絶縁性の
樹脂3を塗布する。樹脂3はUV硬化型エポキシ、シリ
コン、アクリル等である。次に(図2b)のように半導
体素子4の突起電極5と、基板配線1の基板電極2を向
かい合わせ、半導体素子4を樹脂3を介して配線基板1
上に搭載する。次いで(図2c)のように加圧冶具6を
用いて半導体素子4を加圧する。加圧により半導体素子
4の突起電極5と配線基板1の基板電極2の間の樹脂3
を押し出し、突起電極5と基板電極2は互いに接触す
る。(図2d)のようにUVを半導体素子4の側面より
照射し、半導体素子4と配線基板1の隙間の樹脂3を硬
化させる。樹脂3の収縮力により突起電極5と基板電極
2が圧接され、電気的接続が得られる。(図2e)のよ
うに樹脂3の硬化後、加圧冶具6を除去し実装工程が終
了する。
【0003】しかし上記の実装方法には次の2つの問題
点がある。 (1)(図1d)においてUVが樹脂3を透過する間に
光量が減衰する。その結果、(図4)に示すように樹脂
3において硬化領域7と未硬化領域8が生じる。半導体
素子4の外周付近ではUVの光量が大きいため、樹脂3
は硬化領域7となり、半導体素子4の中央部ではUVの
光量が減衰し未硬化領域8となる。未硬化領域8に突起
電極5が有る場合、加圧冶具6を除去した後、未硬化領
域8の樹脂3が突起電極5と基板電極2の間に入り込み
接続不良の原因となる。無加熱で高い接続信頼性を得る
には、加圧冶具6で半導体素子4を加圧した状態で、未
硬化領域8の樹脂3を常温硬化させなければならない。
しかし,樹脂3の常温硬化には長時間を要し,半導体素
子4を実装するために加圧冶具6を使用する時間が極め
て長くなり、生産性が低くなるという問題がある。 (2)もうひとつの問題は、(図4)に示すように樹脂
3の硬化収縮力により半導体素子4の中央部に応力が集
中し、半導体素子4の縁部が反り上がることである。そ
のため,突起電極5と基板電極2を圧接する応力が減少
し,半導体素子4の縁部で接続信頼性が低下することが
有限要素解析より判明している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のようにMBB実
装方式には次の2つの問題点がある。 (1)無加熱で半導体素子と配線基板の隙間の樹脂を硬
化させ接続を得るためには,半導体素子を加圧冶具を用
いて加圧した状態で樹脂を常温硬化させる必要がある。
しかし、樹脂の常温硬化には長時間を要し、半導体素子
を実装するために加圧冶具を使用する時間が極めて長く
なるため、生産性が低いという問題がある。 (2)半導体素子と配線基板の隙間に有る樹脂の硬化収
縮力により半導体素子の縁部が反り上がり、突起電極と
基板電極とを圧接する応力が減少し、その結果接続信頼
性が低下する。
【0005】本発明は上記問題点に鑑み、以下の条件を
満たすMBB実装方法を提供するものである。 (1)半導体素子と配線基板の隙間の樹脂を常温硬化さ
せ接続を得るために,加圧冶具を用いずに半導体素子を
加圧した状態で樹脂を硬化させるという手段によって、
加圧冶具の必要性を無くし、実装工程の時間を短縮し、
生産性を向上させる。 (2)半導体素子と配線基板の隙間に有る樹脂の硬化収
縮力による半導体素子の縁部の反り上がりを抑え、平坦
化し、接続信頼性を向上させる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、配線基板上に
第1の絶縁性樹脂を塗布する工程、突起電極を有する半
導体素子を、前記突起電極と前記配線基板の電極とを向
かい合わせ、前記第1の絶縁性樹脂を介して、前記配線
基板上に搭載する工程、前記半導体素子の平面寸法より
も大きな凹部を有する固定冶具の、前記凹部の先端領域
に第2の絶縁性樹脂を塗布する工程、前記固定冶具の前
記凹部により前記半導体素子を覆うとともに、前記凹部
の底面と前記半導体素子の裏面とを合致させる工程、前
記第2の絶縁性樹脂を硬化させ前記固定冶具と前記配線
基板とを固着する工程、前記半導体素子と前記配線基板
間に介在する前記第1の絶縁性樹脂を硬化させ、前記半
導体素子の前記突起電極と前記配線基板の前記電極とを
電気的に接合する工程、前記第2の絶縁性樹脂を所定の
溶剤を用いて溶解し、前記固定冶具を前記配線基板より
除去する工程からなることを特徴とする半導体素子の実
装方法を提供するものである。
【0007】また本発明は、配線基板上に第1の絶縁性
樹脂を塗布する工程、突起電極を有する半導体素子を、
前記突起電極と前記配線基板の電極とを向かい合わせ、
前記第1の絶縁性樹脂を介して、前記配線基板上に搭載
する工程、前記半導体素子の平面寸法よりも大きな凹部
を有する固定冶具の、前記凹部の先端領域に第2の絶縁
性樹脂を塗布する工程、前記固定冶具の前記凹部により
前記半導体素子を覆うとともに、前記凹部の底面と前記
半導体素子の裏面とを合致させる工程、前記第2の絶縁
性樹脂を硬化させ前記固定冶具と前記配線基板とを固着
する工程、前記半導体素子と前記配線基板間に介在する
前記第1の絶縁性樹脂を硬化させ、前記半導体素子の前
記突起電極と前記配線基板の前記電極とを電気的に接合
する工程からなることを特徴とする半導体素子の実装方
法を提供するものである。
【0008】また本発明は、第2の絶縁性樹脂を硬化す
る手段が常温硬化、或いはUV硬化であることを特徴と
する前述の半導体素子の実装方法を提供するものであ
る。
【0009】また本発明は、第1の絶縁性樹脂を硬化す
る手段が常温硬化であることを特徴とする前述の半導体
素子の実装方法を提供するものである。
【0010】
【作用】本発明は前述の課題を次の如く解決する。 (1)第2の絶縁性樹脂を用いて固定冶具を配線基板に
固着することにより、第2の絶縁性樹脂の硬化収縮応力
が発生し固定治具が半導体素子を加圧する作用をもつ。
したがって、半導体素子と配線基板の間に有る第1の絶
縁性樹樹脂を常温硬化させる際、加圧冶具が不必要とな
り、実装工程の時間が短縮され生産性が向上する。 (2)固定冶具と配線基板を第2の絶縁性樹脂により固
着するとき、固定冶具に発生する応力により固定冶具の
縁部が反り下がり、半導体素子の縁部の反り上がりを平
坦化する作用をする。その結果、突起電極の接続信頼性
が向上する。
【0011】
【実施例】以下本発明の第1の実施例の半導体素子の実
装方法について、図面を参照しながら説明する。
【0012】(図1a)に示すように配線基板1に第1
の絶縁性樹脂9を塗布し、半導体素子4の突起電極5と
配線基板1の基板電極2とを向かい合わせ、半導体素子
4を第1の絶縁性樹脂9を介して配線基板1上に搭載す
る。第1の絶縁性樹脂9はエポキシ、シリコン、アクリ
ル等の常温硬化性の樹脂である。次いで(図1b)のよ
うに半導体素子4の平面寸法よりも大きな凹部10を有
する固定冶具11の、凹部10の先端領域12に第2の
絶縁性樹脂13を塗布する。第2の絶縁性樹脂13は常
温硬化性あるいはUV硬化性樹脂とする。次いで固定冶
具11の凹部10により半導体素子4を覆い、凹部10
の底面と半導体素子4の裏面とを合致させる。(図1
c)のように第2の絶縁性樹脂13を硬化し、固定冶具
11を配線基板1に固着する。硬化方法は常温硬化ある
いはUV硬化とする。第2の絶縁性樹脂13は硬化によ
り収縮力を発生し、固定冶具11から半導体素子4への
加圧力が生じる。そのため半導体素子4の突起電極5と
配線基板1の基板電極2の間の第1の絶縁性樹脂9が押
し出され、突起電極5と基板電極2は接触する。突起電
極5と基板電極2が接触した状態で(図1d)のように
半導体素子4と配線基板1間の第1の絶縁性樹脂9を常
温硬化する。固定冶具11が半導体素子4を加圧し続け
るため、未硬化な第1の絶縁性樹脂9が突起電極5と基
板電極2の間に入り込むことはない。こうして加圧冶具
を用いずに半導体素子4に加圧を加えることができるた
め、加圧冶具が不必要となり、実装工程の時間が短縮さ
れ生産性が向上する。さらに(図1d)のように第2の
絶縁性樹脂13の硬化時に発生する収縮応力によって、
固定冶具11の縁部が反り下がる。従来例で(図4)と
ともに述べた第1の絶縁性樹脂9の硬化収縮応力による
半導体素子4の縁部の反り上がりは、固定冶具11の縁
部の反り下がりによって平坦化される。そのため突起電
極5と基板電極2を圧接する応力が半導体素子4内で均
一化し,接続信頼性は向上する。こうして、前述の2つ
の問題点は解決される。第1の絶縁性樹脂9の硬化とと
もに突起電極5と基板電極2は電気的に接合する。最後
に(図1e)のように第2の絶縁性樹脂13を所定の溶
剤を用いて溶解し、固定冶具11を配線基板1より除去
する。
【0013】以上のように、半導体素子を配線基板に無
加熱で表面実装することができる。また本発明の第2の
実施例としては、第1の実施例において(図1e)に示
す、第2の絶縁性樹脂13を所定の溶剤を用いて溶解
し、固定冶具11を配線基板1より除去する工程を省略
し、固定冶具11を配線基板1に固着したままで実装工
程を終了するというものである。第2の実施例の作用
は、前述の作用とは別に、次の作用がある。
【0014】(1)ヒートサイクル時において半導体素
子4と配線基板1、および第1の絶縁性樹脂9の熱膨張
率の差による熱応力で、半導体素子4が熱変形し突起電
極5と基板電極2を圧接する応力が低下し、接続不良に
つながる。しかし固定治具11が半導体素子4を覆って
いるため、半導体素子4の熱変形は緩和され、接続不良
を抑える作用がある. (2)固定冶具11に金属、セラミック等の熱伝導性の
高い材料を用いることで、半導体素子4の動作時発生す
る熱を効率的に放熱することができる。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明によれば次の効果が
ある。 (1)第2の絶縁性樹脂を用いて固定冶具を配線基板に
固着することにより、第2の絶縁性樹脂の硬化収縮応力
が発生し固定治具が半導体素子を加圧する作用を有す
る。したがって、半導体素子を加圧した状態で半導体素
子と配線基板の隙間の第1の絶縁性樹樹脂を常温硬化さ
せる際、加圧冶具が不必要となり、実装工程の時間が短
縮され生産性が向上する。 (2)固定冶具と配線基板を第2の絶縁性樹脂により固
着するとき、固定冶具に発生する応力により固定冶具の
縁部が反り下がり、半導体素子の縁部の反り上がりを平
坦化する作用をする。その結果、突起電極の接続信頼性
が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における工程断面図
【図2】従来の実装方法を示す工程断面図
【図3】従来の実装方法の問題点を示す断面図
【図4】従来の実装方法の問題点を示す断面図
【符号の説明】
1 配線基板 2 基板電極 3 樹脂 4 半導体素子 5 突起電極 6 加圧治具 7 硬化領域 8 未硬化領域 9 第1の絶縁性樹脂 10 凹部 11 固定治具 12 先端領域 13 第2の絶縁性樹脂

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配線基板上に第1の絶縁性樹脂を塗布する
    工程、突起電極を有する半導体素子を、前記突起電極と
    前記配線基板の電極とを向かい合わせ、前記第1の絶縁
    性樹脂を介して、前記配線基板上に搭載する工程、前記
    半導体素子の平面寸法よりも大きな凹部を有する固定冶
    具の、前記凹部の先端領域に第2の絶縁性樹脂を塗布す
    る工程、前記固定冶具の前記凹部により前記半導体素子
    を覆うとともに、前記凹部の底面と前記半導体素子の裏
    面とを合致させる工程、前記第2の絶縁性樹脂を硬化さ
    せ前記固定冶具と前記配線基板とを固着する工程、前記
    半導体素子と前記配線基板間に介在する前記第1の絶縁
    性樹脂を硬化させ、前記半導体素子の前記突起電極と前
    記配線基板の前記電極とを電気的に接合する工程、前記
    第2の絶縁性樹脂を所定の溶剤を用いて溶解し、前記固
    定冶具を前記配線基板より除去する工程からなることを
    特徴とする半導体素子の実装方法。
  2. 【請求項2】配線基板上に第1の絶縁性樹脂を塗布する
    工程、突起電極を有する半導体素子を、前記突起電極と
    前記配線基板の電極とを向かい合わせ、前記第1の絶縁
    性樹脂を介して、前記配線基板上に搭載する工程、前記
    半導体素子の平面寸法よりも大きな凹部を有する固定冶
    具の、前記凹部の先端領域に第2の絶縁性樹脂を塗布す
    る工程、前記固定冶具の前記凹部により前記半導体素子
    を覆うとともに、前記凹部の底面と前記半導体素子の裏
    面とを合致させる工程、前記第2の絶縁性樹脂を硬化さ
    せ前記固定冶具と前記配線基板とを固着する工程、前記
    半導体素子と前記配線基板間に介在する前記第1の絶縁
    性樹脂を硬化させ、前記半導体素子の前記突起電極と前
    記配線基板の前記電極とを電気的に接合する工程からな
    ることを特徴とする半導体素子の実装方法。
  3. 【請求項3】第2の絶縁性樹脂を硬化する手段が常温硬
    化、或いはUV硬化であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項、第2項記載の半導体素子の実装方法。
  4. 【請求項4】第1の絶縁性樹脂を硬化する手段が常温硬
    化であることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2
    及び第3項項記載の半導体素子の実装方法。
JP15918092A 1992-06-18 1992-06-18 半導体素子の実装方法 Pending JPH065659A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006123554A1 (ja) * 2005-05-17 2006-11-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. フリップチップ実装体およびフリップチップ実装方法
US8598533B2 (en) 2009-12-15 2013-12-03 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Radiation detection system and method of analyzing an electrical pulse output by a radiation detector

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