JPH0671029B2 - 半導体装置の実装方法 - Google Patents

半導体装置の実装方法

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JPH0671029B2
JPH0671029B2 JP1030561A JP3056189A JPH0671029B2 JP H0671029 B2 JPH0671029 B2 JP H0671029B2 JP 1030561 A JP1030561 A JP 1030561A JP 3056189 A JP3056189 A JP 3056189A JP H0671029 B2 JPH0671029 B2 JP H0671029B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体素子の基板上への実装方法に関する。
従来の技術 近年、半導体集積回路素子の高密度化に伴い、ボンディ
ングパッドの増加及びそのピッチの微小化に鑑み、同素
子を回路基板等に実装するに際し、信頼性が高く、素子
のリペアーが容易で、無加熱接続が可能で、プロセスも
簡便で低コストな方法として、マイクロボンディング方
式が提案された。この方法は、電極にAu等のバンプを有
したLSIチップを光硬化性絶縁樹脂で回路基板に固着し
た状態で同樹脂を硬化させ、Auバンプと回路基板の配線
を同樹脂の収縮力で圧接させ電気的に接続するものであ
る。そして同時に、チップも同樹脂にて基板に固着され
る。
まず、多数の半導体チップを隣接させて実装する従来の
マイクロボンディング方法を第2図,第3図にて説明す
る。
第2図aに示す様に、ガラス,エポキシ,アクリル等よ
りなる配線基板31の導体配線32 32A,32Bを有する面の後
に半導体チップが搭載される領域に光硬化性の接続樹脂
33を塗布する。導体配線33は、ITO,Cr-Au等である。接
続樹脂33は、アクリル,エポキシ,シリコーン等であ
る。接続樹脂33の塗布の方法は、ディスペンス,印刷等
を用いる。
次に第2図bに示す様に、突起電極35Aを有した第1の
半導体チップ34Aを、突起電極35Aと導体配線32Aが一致
する様に配線基板31に設置し、加圧ツール36にて加圧す
る。
半導体チップ34Aの加圧時に、導体配線32A上にあった接
続樹脂33は周囲に押し出され、突起電極35Aと導体配線3
2Aは電気的に接触する。また、第1の半導体チップ34A
の周囲にはみ出した接続樹脂33Aは、後で実装される隣
接する半導体チップの搭載領域にまで達する。
次に、配線基板31の半導体チップを設置しない面にマス
ク37を設置する。これは、第1の半導体チップ35Aの周
囲にはみ出した接続樹脂33Aに、後に照射する光があた
らない様なしゃへい部としたものである。こうしたの
ち、たとえば紫外光38を照射し、加圧ツール36で加圧し
ながら第1の半導体チップ34Aの接続樹脂33を硬化し、
第1の半導体チップ34Aを配線基板31に固着するととも
に第1の半導体チップ34Aの突起電極35Aと導体配線32A
を電気的に接続する。この時、第1の半導体チップ34A
の周囲にはみ出した接続樹脂33Aは、マスク37により光
を遮閉される為、硬化されない 次に第2図dに示す様に、第2の半導体チップ34Bの突
起電極35Bを、第1の半導体チップ34Aと同様な方法で、
接続樹脂33′にて配線基板31の導体配線32Bと接続す
る。このとき、さらに、隣接実装する第3の半導体チッ
プ(図示せず)の方向にはみ出した樹脂33′Aを硬化さ
せないために遮閉マスク37′を設置し、こうした状態で
樹脂33′を紫外線38にて光硬化させる。そして、この硬
化時に、前記未硬化のはみ出した接続樹脂33Aを硬化さ
せる。以後、実装するチップの数に応じて以上の工程を
くり返す。
発明が解決しようとする課題 第2図の方法において、配線基板31が厚くなると、紫外
光38の一部lがマスク37,37′の端部をまわり込んで、
半導体チップ34A,34Bの接続時に硬化してはならないチ
ップの周囲にはみ出した樹脂33A,33A′の一部が硬化さ
れる。たとえば、第1の半導体チップ34Aの接続時に樹
脂33Aが硬化してしまうと、次の第2の半導体チップ34B
の実装時に、第3図に示すごとく、チップ34Bの端部が
硬化している樹脂33Aの上に乗ることになり、チップ34B
がもち上がり配線32Bと電極35Bの接続が不可能となる。
この状態は、完全な不良となる。
なお、紫外光のまわり込みを防ぐため、たとえば光遮閉
となるマスク37を大きくすると、半導体チップ34Aの端
部近傍直下の付近の接続樹脂33の一部が硬化せず、今度
はチップ34Aの電極35Aと配線32Aとの接続不良が発生す
る。
以上の問題は、半導体チップを間隔をつめて実装する高
密度実装になるほど顕著なものとなる。
本発明は、以上の問題点を解決するもので、多数の半導
体チップを、マイクロボンディング方式による実装方法
を用いて隣接実装するに際し接続不良の発生することの
ない実装を行うことを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明の方法の主要部は、透明配線基板に光硬化性の第
1の絶縁性樹脂を塗布しその上に第1の半導体素子を設
置して加圧し、第1の半導体素子の電極と配線基板の導
体配線を接触させ、この状態で、次に設置する第2の半
導体素子と隣接する第1の半導体素子側面にはみ出した
樹脂を残して、樹脂を光硬化させる。次に光硬化性の第
2の絶縁性樹脂を塗布してその上に第2の半導体素子を
設置し、第1および第2の半導体素子を同一の加圧治具
にて加圧し、この状態で第1の半導体素子の側面にはみ
出した第1の絶縁性樹脂部分及び第2の絶縁性樹脂を光
硬化させる方法である。
また、本発明は、以上の工程を半導体素子の実装する数
に対応してくり返し行う方法である。
すなわち、本発明の方法は、導体配線を有した透明基板
の一方の主面の第1の半導体素子が固着される部分に光
硬化性の第1の絶縁性樹脂を塗布する工程、前記第1の
半導体素子を、前記第1の絶縁性樹脂が塗布された部分
に前記導体配線と前記第1の半導体素子の電極が一致す
るように設置する工程、前記第1の半導体素子を加圧
し、前記基板の他方の主面から前記第1の半導体素子の
一方の端部から前記他方の端部の電極を除く部分に位置
する前記第1の絶縁性樹脂の一部に選択的に光を照射し
て前記第1の絶縁性樹脂の一部を硬化させる工程、前記
第1の半導体素子の他方の端部に隣接して前記基板の一
方の主面上に光硬化性の第2の絶縁性樹脂を塗布し、第
2の半導体素子を前記第2の絶縁性樹脂が塗布された部
分に同素子の電極と前記基板上の導体配線を一致させて
設置する工程、前記第1及び第2の半導体素子を同一の
加圧治具により加圧し、前記基板の他方の主面から前記
第1の絶縁性樹脂の残りの部分及び前記第1と第2の半
導体素子の間及び前記第2の半導体素子の前記第1の半
導体素子と隣接する反対側の端部の電極を除く部分を前
記照射領域と一部重なるように選択的に光照射して、前
記第1の絶縁性樹脂の残りの部分及び前記第2の半導体
素子の前記反対側の端部を除く部分に位置する前記第2
の絶縁性樹脂を硬化させる工程を備えたものである。
また、第3の半導体素子の実装を考慮し、第2の絶縁性
樹脂の硬化に際しては、同素子の次に設置する前記第3
の半導体素子と隣接する側面にはみ出した前記第2の絶
縁性樹脂部分を除いて前記光硬化を行う。このようにし
て、必要に応じて多数の半導体素子を順次基板上に実装
する。
作用 本発明によれば、第1の半導体素子を固着する最初の光
硬化時に、第1の半導体素子の側面近傍の第1の絶縁性
樹脂の硬化が生じる恐れはなく、かつ、第2の半導体素
子を設置した後の第2の光硬化の工程で、第1の半導体
素子の端部及び第1,第2の半導体素子間及び第2の半導
体素子の端部近傍の絶縁性樹脂を確実に硬化させること
が可能となる。したがって、第2の半導体素子の設置時
に、第1,第2の半導体素子間のはみ出した第1の絶縁性
樹脂が硬化していることがなく、第2の半導体素子の電
極と基板上の配線との接続不良は発生しない。また、第
1の半導体素子も、第1の絶縁性樹脂全体が最終的に確
実に硬化されるため接続不良となることもない。
実施例 狭ギャップ半導体チップを実装する本発明の一実施例を
第1図とともに説明する。
まず第1図aに示す様に、ガラスよりなる透明な配線基
板1の導体配線2A,2Bを有する面の第1の半導体チップ
固着領域に、接続樹脂3を塗布する。導体配線2A,2Bは,
Au,iTO等であり,接続樹脂3はエポキシ,アクリル,変
性アクリル等の光硬化性樹脂を用いる。次に第1図bに
示す様に、Au突起電極(バンプ)5を有した。第1の半
導体チップ4Aを、突起電極5Aと導体配線2Aを位置合わせ
した後に、樹脂3を介して配線基板1上に設置する。次
に、半導体チップ2コ分を加圧できる加圧ツール6に
て、第2の半導体チップ4Aを加圧する。この時、導体配
線2上にあった接続樹脂3は周囲に押し広げられて樹脂
3Aとなり、突起電極5Aと導体配線2Aは電気的に接触す
る。次に、光ファイバー7より出射した紫外線8を第1
の半導体チップ4Aの約半分程度に照射し、接続樹脂3の
約半分を硬化する。つまり、第1図に示す線Oの部分す
なわち矢印Xより左の部分を硬化させる紫外線8の照射
領域(線Oの左側部分)は、光ファイバー7の先端のレ
ンズ7Aのサイズにより、制御する。紫外線8の主波長は
たとえば365nmであり、照度はたとえば1000〜2000mw/cm
2程度である。
ツール6の加圧を解除する。この段階で第1の半導体チ
ップ4Aの接続樹脂3が硬化した領域の突起電極5Aと導体
配線2Aは電気的に接続される。次に、第1図Cに示す様
に、樹脂3に隣接して同じ樹脂3′を塗布し、第2の半
導体チップ4Bを第1の半導体チップ4Aと同様に設置した
後、加圧ツール6にて加圧する。第1の半導体チップ4A
と、第2の半導体チップ4Bの間隔は5〜20μmの狭ギャ
ップである。次に、紫外光8を光ファイバー7により、
第1の半導体チップ4Aの約半分の領域とチップ間の樹脂
3の未硬化部分及び第2の半導体チップ4Bの約半分程度
の領域に照射し、接続樹脂3および3′を硬化する。こ
の時、第1の半導体チップ4Aへの光照射は、すでに硬化
している領域へもオーバーラップして照射する。Lはオ
ーバーラップ照射部である。つまり、第1図において線
3D〜3Eまでの部分を硬化させる。次に、加圧を解除す
る。この段階では、第1の半導体チップ4Aの全領域での
電極5Aと配線2Aの接続と、第2の半導体チップ4Bの約半
分の領域について、電極5Bと配線2Bの電気的な接続が完
了する。このとき、チップ4Bの他の半分及びはみ出した
樹脂3Aは未硬化で残される。
以上の工程を複数回くり返し、必要に応じて多数の半導
体チップを、小間隔で接続するものである。本発明によ
り、LEDプリンターヘッドの試作を行った。LEDアレーチ
ップの発光ドットのピッチは、63.5μmで、LEDアレー
チップ間のギャップは、10μmと小さく、A4サイズの基
板上に、LEDアレーチップ4A,4B……として54個を10μm
間隔で搭載したもので、良好な結果を得た。
発明の効果 本発明によれば、接続樹脂の硬化の為の光照射を一つの
半導体チップで2回に分け、かつ照射領域をオーバーラ
ップさせている事及び二つの半導体チップにまたがる領
域の光照射を同時に行う為、従来の様な接続不良が発生
せず、狭ギャップの素子実装を高歩留りで信頼性も高く
実現することができるものである。
本発明を用いることにより、非常に狭い間隔で、半導体
チップの接続が可能な為LEDプリンターヘッド,イメー
ジセンサ等への適用に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の実装工程断面図、第2図,
第3図は従来の技術を示す断面図である。 1……配線基板、2A,2B……導体配線、3,3A,3A′……接
続樹脂、4A,4B……半導体チップ、5A,5B……突起電極、
6……加圧ツール、7……光ファイバー、8……紫外
光。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導体配線を有した透明基板の一方の主面の
    第1の半導体素子が固着される部分に光硬化性の第1の
    絶縁性樹脂を塗布する工程、前記第1の半導体素子を前
    記第1の絶縁性樹脂が塗布された部分に前記導体配線と
    前記第1の半導体素子の電極が一致する様に設置する工
    程、前記第1の半導体素子を加圧し、前記基板の他方の
    主面から前記第1の半導体素子の一方の端部から前記第
    1の半導体素子の他方の端部の電極を除く部分に位置す
    る前記第1の絶縁性樹脂の一部に選択的に光を照射して
    前記第1の絶縁性樹脂の一部を硬化させる工程、前記第
    1の半導体素子の他方の端部に隣接して前記透明基板の
    一方の主面上に光硬化性の第2の絶縁性樹脂を塗布し、
    第2の半導体素子を、前記第2の絶縁性樹脂が塗布され
    た部分に同素子の電極と前記基板上の導体配線を一致さ
    せて設置する工程、前記第1及び第2の半導体素子を同
    一の加圧治具により加圧し、前記透明基板の他方の主面
    から前記第1の絶縁性樹脂の残りの部分及び前記第1と
    第2の半導体素子の間及び前記第2の半導体素子の前記
    第1の半導体素子と隣接する反対側の端部の電極を除く
    部分を前記照射領域と一部重なるように選択的に光照射
    して、前記第1の絶縁性樹脂の残りの部分及び前記第2
    の半導体素子の前記反対側の端部の電極を除く部分に位
    置する第2の絶縁性樹脂を硬化させる工程を備えたこと
    を特徴とする半導体装置の実装方法。
  2. 【請求項2】第2の絶縁性樹脂の硬化に際し、第2の半
    導体素子の次に設置する第3の半導体素子と隣接する側
    面にはみ出した前記第2の絶縁性樹脂部分を除いて前記
    硬化を行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の半導体装置の実装方法。
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