JPH07122591A - 半導体装置の実装方法 - Google Patents
半導体装置の実装方法Info
- Publication number
- JPH07122591A JPH07122591A JP26392793A JP26392793A JPH07122591A JP H07122591 A JPH07122591 A JP H07122591A JP 26392793 A JP26392793 A JP 26392793A JP 26392793 A JP26392793 A JP 26392793A JP H07122591 A JPH07122591 A JP H07122591A
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- JP
- Japan
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- thermosetting resin
- resin film
- chip
- glass substrate
- bump
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/80—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected
- H01L2224/83—Methods for connecting semiconductor or other solid state bodies using means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected using a layer connector
- H01L2224/8319—Arrangement of the layer connectors prior to mounting
- H01L2224/83192—Arrangement of the layer connectors prior to mounting wherein the layer connectors are disposed only on another item or body to be connected to the semiconductor or solid-state body
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 バンプの変形に伴う機械的応力による不具合
を回避す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。 【構成】 ＩＣチップ２には低融点金属よりなるはんだ
バンプ６が形成されている。ＩＣチップ２と対向するガ
ラス基板１側には、熱圧着温度にて硬化する熱硬化性樹
脂膜８が予め配置されている。そして、ガラス基板１上
にＩＣチップ２を配置、つまり、熱硬化性樹脂膜８を挟
んでＩＣチップ２とガラス基板１とを配置する。この状
態から、熱圧着温度に加熱するとともに荷重をかけ熱硬
化性樹脂膜８の硬化温度において硬化前にはんだバンプ
６の塑性変形を開始し、はんだバンプ６の塑性変形の終
了前に熱硬化性樹脂膜８の硬化を開始する。このように
して、熱圧着によりはんだバンプ６を塑性変形させなが
ら接合する。
を回避す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。 【構成】 ＩＣチップ２には低融点金属よりなるはんだ
バンプ６が形成されている。ＩＣチップ２と対向するガ
ラス基板１側には、熱圧着温度にて硬化する熱硬化性樹
脂膜８が予め配置されている。そして、ガラス基板１上
にＩＣチップ２を配置、つまり、熱硬化性樹脂膜８を挟
んでＩＣチップ２とガラス基板１とを配置する。この状
態から、熱圧着温度に加熱するとともに荷重をかけ熱硬
化性樹脂膜８の硬化温度において硬化前にはんだバンプ
６の塑性変形を開始し、はんだバンプ６の塑性変形の終
了前に熱硬化性樹脂膜８の硬化を開始する。このように
して、熱圧着によりはんだバンプ６を塑性変形させなが
ら接合する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置のうち、
フェイスダウンで実装されるフリップチップＩＣの実装
方法に関するものである。
フェイスダウンで実装されるフリップチップＩＣの実装
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、フラックスを用いることなくフリ
ップチップボンディングできるフリップチップＩＣの実
装方法が、特開平５−１０９８２０号公報に開示されて
いる。これは、半導体チップに形成した低融点金属より
なるバンプを基板上に配置し、熱圧着によりバンプを塑
性変形させながら接合するものである。
ップチップボンディングできるフリップチップＩＣの実
装方法が、特開平５−１０９８２０号公報に開示されて
いる。これは、半導体チップに形成した低融点金属より
なるバンプを基板上に配置し、熱圧着によりバンプを塑
性変形させながら接合するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図６に示す
ように、ＩＣチップ３１に形成したはんだバンプ３２
（低融点金属）の量のバラツキによりはんだバンプ３２
の量が多いと、半球状のはんだバンプ３２を固相で熱圧
着する際、図７に示すように、はんだバンプ３２の塑性
変形が進むにつれてはんだバンプ３２がＩＣチップ３１
側のパッシベーション層３３や配線３４まで変形してし
まい、その機械的な接触によりパッシベーション層３３
にクラックが入ったり、配線３４が断線したり、ＩＣチ
ップ３１の他の配線とはんだバンプ３２のショートが発
生する虞があった。尚、図６，７において、３５は基板
であり、３６は基板３５上に形成された導電パターンで
あり、３７は銅バンプである。
ように、ＩＣチップ３１に形成したはんだバンプ３２
（低融点金属）の量のバラツキによりはんだバンプ３２
の量が多いと、半球状のはんだバンプ３２を固相で熱圧
着する際、図７に示すように、はんだバンプ３２の塑性
変形が進むにつれてはんだバンプ３２がＩＣチップ３１
側のパッシベーション層３３や配線３４まで変形してし
まい、その機械的な接触によりパッシベーション層３３
にクラックが入ったり、配線３４が断線したり、ＩＣチ
ップ３１の他の配線とはんだバンプ３２のショートが発
生する虞があった。尚、図６，７において、３５は基板
であり、３６は基板３５上に形成された導電パターンで
あり、３７は銅バンプである。
【０００４】そこで、この発明の目的は、バンプの変形
に伴う機械的応力による不具合を回避することができる
半導体装置の実装方法を提供することにある。
に伴う機械的応力による不具合を回避することができる
半導体装置の実装方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体チッ
プに形成した低融点金属よりなるバンプを基板上に配置
し、熱圧着により前記バンプを塑性変形させながら接合
するようにした半導体装置の実装方法において、前記半
導体チップと対向する基板側に、熱圧着温度にて硬化す
る熱硬化性樹脂膜を予め配置し、この熱硬化性樹脂膜を
挟んで半導体チップと基板とを配置し、熱硬化性樹脂膜
の硬化温度において硬化前にバンプの塑性変形を開始
し、バンプの塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜の硬化
を開始するようにした半導体装置の実装方法をその要旨
とする。
プに形成した低融点金属よりなるバンプを基板上に配置
し、熱圧着により前記バンプを塑性変形させながら接合
するようにした半導体装置の実装方法において、前記半
導体チップと対向する基板側に、熱圧着温度にて硬化す
る熱硬化性樹脂膜を予め配置し、この熱硬化性樹脂膜を
挟んで半導体チップと基板とを配置し、熱硬化性樹脂膜
の硬化温度において硬化前にバンプの塑性変形を開始
し、バンプの塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜の硬化
を開始するようにした半導体装置の実装方法をその要旨
とする。
【０００６】
【作用】熱硬化性樹脂膜を挟んで半導体チップと基板と
が配置された状態から、熱硬化性樹脂膜の硬化温度にお
いて硬化前にバンプの塑性変形を開始し、バンプの塑性
変形の終了前に熱硬化性樹脂膜の硬化を開始する。よっ
て、塑性変形の初期には熱硬化性樹脂膜の硬度が低くい
ためにパンプの周囲に熱硬化性樹脂膜がいきわたり、塑
性変形の終了前では熱硬化性樹脂膜の硬化が始まりバン
プの半導体チップ側への変形が阻止される。つまり、バ
ンプが半導体チップ側のパッシベーション層や配線に接
触することはない。
が配置された状態から、熱硬化性樹脂膜の硬化温度にお
いて硬化前にバンプの塑性変形を開始し、バンプの塑性
変形の終了前に熱硬化性樹脂膜の硬化を開始する。よっ
て、塑性変形の初期には熱硬化性樹脂膜の硬度が低くい
ためにパンプの周囲に熱硬化性樹脂膜がいきわたり、塑
性変形の終了前では熱硬化性樹脂膜の硬化が始まりバン
プの半導体チップ側への変形が阻止される。つまり、バ
ンプが半導体チップ側のパッシベーション層や配線に接
触することはない。
【０００７】
【実施例】以下、この発明を具体化した一実施例を図面
に従って説明する。本実施例では、ガラス基板上に半導
体チップを直載するＣＯＧ（Ｃhip Ｏn Ｇlass）製品に
具体化している。
に従って説明する。本実施例では、ガラス基板上に半導
体チップを直載するＣＯＧ（Ｃhip Ｏn Ｇlass）製品に
具体化している。
【０００８】図３にはガラス基板１上にＩＣチップ２が
直接ボンディングされた状態を示す。又、図４は、ボン
ディング部分（端子部分）の拡大図である。以下に、こ
のボンディング方法を説明する。
直接ボンディングされた状態を示す。又、図４は、ボン
ディング部分（端子部分）の拡大図である。以下に、こ
のボンディング方法を説明する。
【０００９】まず、図１にはボンディング前の状態を示
す。ＩＣチップ２の表面（図１では下面）にはチップ側
接続端子としてのアルミ電極３が形成され、その表面は
パッシベーション層４にて覆われている。又、アルミ電
極３の一部が露出され、この露出部分において、アルミ
電極３上には銅バンプ５が配置され、銅バンプ５の表面
には半球状のはんだバンプ６が配置されている。このは
んだバンプ６としては、Ｐｂ−６３Ｓｎ（共晶はんだ）
が用いられており、このはんだバンプ６の融点は１８３
℃である。このチップ側電極は、銅及びはんだの連続メ
ッキを行い、さらに、不活性雰囲気炉中２５０℃にてリ
フローすることにより電極先端部を半球状としている。
す。ＩＣチップ２の表面（図１では下面）にはチップ側
接続端子としてのアルミ電極３が形成され、その表面は
パッシベーション層４にて覆われている。又、アルミ電
極３の一部が露出され、この露出部分において、アルミ
電極３上には銅バンプ５が配置され、銅バンプ５の表面
には半球状のはんだバンプ６が配置されている。このは
んだバンプ６としては、Ｐｂ−６３Ｓｎ（共晶はんだ）
が用いられており、このはんだバンプ６の融点は１８３
℃である。このチップ側電極は、銅及びはんだの連続メ
ッキを行い、さらに、不活性雰囲気炉中２５０℃にてリ
フローすることにより電極先端部を半球状としている。
【００１０】一方、ガラス基板１上には基板側接続端子
としての導電パターン７が形成されている。導電パター
ン７は三層構造をなし、ソーダガラス上にＩＴＯ（イン
ジウム・スズ・オキサイド）層とニッケル層と金層とが
順に積層されている。この積層構造は、ＩＴＯ／Ｎｉ／
Ａｕを蒸着，メッキにて形成される。ここで、表面の金
層は、配線母材としてのＩＴＯ層とニッケル層の酸化防
止材となっている。
としての導電パターン７が形成されている。導電パター
ン７は三層構造をなし、ソーダガラス上にＩＴＯ（イン
ジウム・スズ・オキサイド）層とニッケル層と金層とが
順に積層されている。この積層構造は、ＩＴＯ／Ｎｉ／
Ａｕを蒸着，メッキにて形成される。ここで、表面の金
層は、配線母材としてのＩＴＯ層とニッケル層の酸化防
止材となっている。
【００１１】さらに、ガラス基板１の導電パターン７上
には、１７０℃にて硬化する熱硬化性樹脂膜８が予め配
置されている。この熱硬化性樹脂膜８は、シート状エポ
キシ系樹脂よりなり、常温でゴム状である。
には、１７０℃にて硬化する熱硬化性樹脂膜８が予め配
置されている。この熱硬化性樹脂膜８は、シート状エポ
キシ系樹脂よりなり、常温でゴム状である。
【００１２】そして、ボンディングの際には、ガラス基
板１を所定位置に置き、図１に示すように、パルスヒー
ト型のヘッドによりＩＣチップ２を吸着してガラス基板
１の上方に搬送し、位置合わせを行う。そして、ＩＣチ
ップ２をガラス基板１上に載置し、さらに、図２に示す
ように、ＩＣチップ２をガラス基板１の熱硬化性樹脂膜
８の上に押し当てていきガラス基板１の導電パターン７
とはんだバンプ６とを接触させる。
板１を所定位置に置き、図１に示すように、パルスヒー
ト型のヘッドによりＩＣチップ２を吸着してガラス基板
１の上方に搬送し、位置合わせを行う。そして、ＩＣチ
ップ２をガラス基板１上に載置し、さらに、図２に示す
ように、ＩＣチップ２をガラス基板１の熱硬化性樹脂膜
８の上に押し当てていきガラス基板１の導電パターン７
とはんだバンプ６とを接触させる。
【００１３】引き続き、図３に示すように、はんだバン
プ６の融点の１８３℃より低い約１７０℃で加熱しなが
ら荷重をかけはんだバンプ６の塑性変形を開始する。つ
まり、図５に示すように、熱硬化性樹脂膜８の硬化前に
はんだバンプ６の塑性変形を開始し、はんだバンプ６の
塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜８の硬化を開始させ
る。変形が終了するまでに要する時間は約１５秒であ
る。このとき、導電パターン７上の熱硬化性樹脂膜８は
初期変形時（図５において０〜５秒までの間）には硬度
が低下しているため押し退けやすい。逆に、変形終了前
は、硬化が始まるため硬度が高くなり変形しにくくな
り、図４に示すように、パッシベーション層４と変形し
たはんだパンプ６の接触が回避される。即ち、塑性変形
の初期には熱硬化性樹脂膜８の硬度が低くいためにはん
だバンプ６の周囲に熱硬化性樹脂膜８がいきわたり、塑
性変形の終了前では熱硬化性樹脂膜８の硬化が始まりは
んだバンプ６のＩＣチップ２側への変形が阻止される。
プ６の融点の１８３℃より低い約１７０℃で加熱しなが
ら荷重をかけはんだバンプ６の塑性変形を開始する。つ
まり、図５に示すように、熱硬化性樹脂膜８の硬化前に
はんだバンプ６の塑性変形を開始し、はんだバンプ６の
塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜８の硬化を開始させ
る。変形が終了するまでに要する時間は約１５秒であ
る。このとき、導電パターン７上の熱硬化性樹脂膜８は
初期変形時（図５において０〜５秒までの間）には硬度
が低下しているため押し退けやすい。逆に、変形終了前
は、硬化が始まるため硬度が高くなり変形しにくくな
り、図４に示すように、パッシベーション層４と変形し
たはんだパンプ６の接触が回避される。即ち、塑性変形
の初期には熱硬化性樹脂膜８の硬度が低くいためにはん
だバンプ６の周囲に熱硬化性樹脂膜８がいきわたり、塑
性変形の終了前では熱硬化性樹脂膜８の硬化が始まりは
んだバンプ６のＩＣチップ２側への変形が阻止される。
【００１４】この後、加圧を一定（約７５ｇ／バンプ）
に保ってはんだバンプ６と導電パターン７（配線）の拡
散および熱硬化性樹脂膜８の硬化を同時に行う。最終的
に接合が完了するのは約３０秒を経過した時である（図
５参照）。
に保ってはんだバンプ６と導電パターン７（配線）の拡
散および熱硬化性樹脂膜８の硬化を同時に行う。最終的
に接合が完了するのは約３０秒を経過した時である（図
５参照）。
【００１５】ここで、接合界面に熱硬化性樹脂膜８が存
在するか否かを調べるため、電子顕微鏡観察およびＸ線
元素分析を詳細に行った。その結果、接触面の全面にわ
たって熱硬化性樹脂膜８は無く、ＳｎとＮｉの拡散が確
実におきていることを確認している。
在するか否かを調べるため、電子顕微鏡観察およびＸ線
元素分析を詳細に行った。その結果、接触面の全面にわ
たって熱硬化性樹脂膜８は無く、ＳｎとＮｉの拡散が確
実におきていることを確認している。
【００１６】又、熱硬化性樹脂膜８なしで熱圧着した時
は変形応力がＩＣチップ２側に向かうのに対して熱硬化
性樹脂膜８がある場合にはＩＣチップ２及びガラス基板
１の表面に対して平行な方向に変形していくことが実際
の断面およびＦＥＭの計算結果から分かった。
は変形応力がＩＣチップ２側に向かうのに対して熱硬化
性樹脂膜８がある場合にはＩＣチップ２及びガラス基板
１の表面に対して平行な方向に変形していくことが実際
の断面およびＦＥＭの計算結果から分かった。
【００１７】尚、熱硬化性樹脂膜８の量（厚み及び面
積）は、少なくともはんだバンプ６の塑性変形の終了時
にはんだバンプ６を覆う量であればよい。このように本
実施例では、ＩＣチップ２（半導体チップ）に形成した
低融点金属よりなるはんだバンプ６をガラス基板１上に
配置し、熱圧着によりはんだバンプ６を塑性変形させな
がら接合するようにした半導体装置の実装方法におい
て、ＩＣチップ２と対向するガラス基板１側に、熱圧着
温度にて硬化する熱硬化性樹脂膜８を予め配置し、この
熱硬化性樹脂膜８を挟んでＩＣチップ２とガラス基板１
とを配置し、熱硬化性樹脂膜８の硬化温度において硬化
前にはんだバンプ６の塑性変形を開始し、はんだバンプ
６の塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜８の硬化を開始
するようにした。よって、塑性変形の初期には熱硬化性
樹脂膜８の硬度が低くいためにはんだバンプ６の周囲に
熱硬化性樹脂膜８がいきわたり、塑性変形の終了前では
熱硬化性樹脂膜８の硬化が始まりはんだバンプ６のＩＣ
チップ２側への変形が阻止される。つまり、はんだバン
プ６がＩＣチップ２側のパッシベーション層４やアルミ
電極３（配線）に接触することはない。
積）は、少なくともはんだバンプ６の塑性変形の終了時
にはんだバンプ６を覆う量であればよい。このように本
実施例では、ＩＣチップ２（半導体チップ）に形成した
低融点金属よりなるはんだバンプ６をガラス基板１上に
配置し、熱圧着によりはんだバンプ６を塑性変形させな
がら接合するようにした半導体装置の実装方法におい
て、ＩＣチップ２と対向するガラス基板１側に、熱圧着
温度にて硬化する熱硬化性樹脂膜８を予め配置し、この
熱硬化性樹脂膜８を挟んでＩＣチップ２とガラス基板１
とを配置し、熱硬化性樹脂膜８の硬化温度において硬化
前にはんだバンプ６の塑性変形を開始し、はんだバンプ
６の塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜８の硬化を開始
するようにした。よって、塑性変形の初期には熱硬化性
樹脂膜８の硬度が低くいためにはんだバンプ６の周囲に
熱硬化性樹脂膜８がいきわたり、塑性変形の終了前では
熱硬化性樹脂膜８の硬化が始まりはんだバンプ６のＩＣ
チップ２側への変形が阻止される。つまり、はんだバン
プ６がＩＣチップ２側のパッシベーション層４やアルミ
電極３（配線）に接触することはない。
【００１８】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、例えば、上記実施例における熱硬化性樹脂膜
８は常温でゴム状のものを使用したが、常温で液状のも
のを使用してもよい。又、熱硬化性樹脂膜８はエポキシ
系樹脂の他にも、アクリル系やフェノール系等の熱硬化
性樹脂を使用してもよい。
のでなく、例えば、上記実施例における熱硬化性樹脂膜
８は常温でゴム状のものを使用したが、常温で液状のも
のを使用してもよい。又、熱硬化性樹脂膜８はエポキシ
系樹脂の他にも、アクリル系やフェノール系等の熱硬化
性樹脂を使用してもよい。
【００１９】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
バンプの変形に伴う機械的応力による不具合を回避する
ことができる優れた効果を発揮する。
バンプの変形に伴う機械的応力による不具合を回避する
ことができる優れた効果を発揮する。
【図１】実施例の実装工程を示す断面図である。
【図２】実施例の実装工程を示す断面図である。
【図３】実施例の実装工程を示す断面図である。
【図４】図３の一部拡大図である。
【図５】塑性変形時の硬度の変化を示すグラフである。
【図６】従来の実装工程を示す断面図である。
【図７】従来の実装工程を示す断面図である。
１…ガラス基板、２…半導体チップとしてのＩＣチッ
プ、６…はんだバンプ、８…熱硬化性樹脂膜。
プ、６…はんだバンプ、８…熱硬化性樹脂膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体チップに形成した低融点金属より
なるバンプを基板上に配置し、熱圧着により前記バンプ
を塑性変形させながら接合するようにした半導体装置の
実装方法において、 前記半導体チップと対向する基板側に、熱圧着温度にて
硬化する熱硬化性樹脂膜を予め配置し、この熱硬化性樹
脂膜を挟んで半導体チップと基板とを配置し、熱硬化性
樹脂膜の硬化温度において硬化前にバンプの塑性変形を
開始し、バンプの塑性変形の終了前に熱硬化性樹脂膜の
硬化を開始するようにしたことを特徴とする半導体装置
の実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26392793A JPH07122591A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 半導体装置の実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26392793A JPH07122591A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 半導体装置の実装方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07122591A true JPH07122591A (ja) | 1995-05-12 |
Family
ID=17396201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26392793A Pending JPH07122591A (ja) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | 半導体装置の実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07122591A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0821407A3 (en) * | 1996-02-23 | 1998-03-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor devices having protruding contacts and method for making the same |
| EP0966032A2 (en) * | 1998-06-17 | 1999-12-22 | Shinko Electric Industries Co. Ltd. | Mounting a semiconductor chip into a circuit board |
| WO2002054476A1 (fr) * | 2000-12-28 | 2002-07-11 | Toray Engineering Co., Ltd. | Procede de montage de puce |
| WO2002078079A1 (en) * | 2001-03-26 | 2002-10-03 | Citizen Watch Co., Ltd. | Package of semiconductor device and its manufacturing method |
| KR100819295B1 (ko) * | 2005-04-22 | 2008-04-02 | 가부시키가이샤 덴소 | 전자 회로 장치 및 그 제조 방법 |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP26392793A patent/JPH07122591A/ja active Pending
Cited By (11)
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| US6107120A (en) * | 1996-02-23 | 2000-08-22 | Matsushita Electric Indsutrial Co., Ltd. | Method of making semiconductor devices having protruding contacts |
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