JPH10173088A - 半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部端子の損傷防止、或いはキャリア基板の
うねり防止を為し得る半導体装置の製造装置及び半導体
装置の製造方法の提供。 【解決手段】 予めエリアアレイ状に外部端子２４が設
置されたキャリア基板２０を使用して半導体装置を製造
するにあたり、前記外部端子の前記基板表面からの突出
量より深く、且つその開口が少なくとも個々の外部端子
外周を囲んでいるように凹部３２，４２又は５２をステ
ージ３１に穿設し、前記外部端子が前記ステージに接触
することなく前記凹部内に収容されるよう前記キャリア
基板を支承して当該半導体装置を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造装
置及び半導体装置の製造方法に関し、特に、エリアアレ
イ状の外部端子が予め設置されているキャリア基板を使
用して半導体装置を製造するのに好適な半導体装置の製
造装置、及び半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】予めエリアアレイ状に外部端子が設置さ
れているキャリア基板を用いて製造される半導体装置と
して、例えば本願出願人の出願に係る特願平７−３２９
８１３に記載のものがある。

【０００３】この形式の半導体装置は、従来のフリップ
チップ実装に比べて種々の利点がある。即ち、例えば半
導体素子そのものにはバンプを形成する必要が無いから
半導体素子の製造工程については新たな工程付加が不要
になる、従来は不可能であったリペアが可能になる、半
導体素子自体の外部接続電極の配置が自由になる（これ
が組み込まれる相手電子機器側配線基板の電極配置に左
右されない）、半導体装置製造メーカーと電子機器製造
メーカー側の責任分界が明確になってトラブルシューテ
ィングが容易になる、などの利点である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなキ
ャリア基板を使用して半導体基板を製造する場合、その
取り扱いが悪いと、いつの間にか外部端子を傷つけてい
るというようなことが起こる。これでは、折角品質を高
めた意味が薄れてしまう。

【０００５】また、キャリア基板がフレキシブルな基板
である場合、基板がうねることがあり、これによる影響
を十分に排除しておく必要がある。

【０００６】本発明の目的は、上記課題を解決し、
（１）外部端子の損傷防止、或いは（２）キャリア基板
のうねり防止、を為し得る半導体装置の製造装置及び半
導体装置の製造方法を提供することにある。更には、よ
り信頼性の高い半導体装置を製造出来る半導体装置の製
造装置及び半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため本発
明では、予めエリアアレイ状に外部端子が設置されたキ
ャリア基板を支承するステージを備え、該ステージは凹
部を有し、該凹部は前記外部端子の前記基板表面からの
突出量より深く、且つその開口が少なくとも個々の外部
端子外周を囲んでおり、前記キャリア基板が前記ステー
ジに支承されたとき、前記外部端子が前記ステージに接
触することなく前記凹部内に収容されるようにする（請
求項１）。

【０００８】また、請求項１に記載の半導体装置の製造
装置に於て、前記ステージは、更に前記凹部から空気吸
引装置に連通する第１の空気排出路を有し、前記キャリ
ア基板が前記ステージに支承されたとき、前記外部端子
が前記ステージに接触することなく前記凹部内に収容さ
れ、且つ前記第１の空気排出路を介して空気が排出さ
れ、前記キャリア基板が前記ステージに吸着されるよう
にする（請求項２）。

【０００９】また、請求項１又は請求項２に記載の半導
体装置の製造装置に於て、前記ステージは、更に前記キ
ャリア基板の前記外部端子が存在しない領域に対して開
口する第２の空気排出路を有し、前記キャリア基板が前
記ステージに支承されたとき、前記外部端子が前記ステ
ージに接触することなく前記凹部内に収容され、且つ前
記第２の空気排出路、又は前記第１の空気排出路及び前
記第２の空気排出路を介して空気が排出され、前記キャ
リア基板が前記ステージに吸着されるようにする（請求
項３）。

【００１０】また、予めエリアアレイ状に外部端子が設
置されたキャリア基板を使用して半導体装置を製造する
半導体装置の製造方法に於て、前記外部端子の前記基板
表面からの突出量より深く、且つその開口が少なくとも
個々の外部端子外周を囲んでいる凹部を有するステージ
に、前記外部端子が前記ステージに接触することなく前
記凹部内に収容されるよう前記キャリア基板を支承する
ようにする（請求項４）。

【００１１】また、請求項４に記載の半導体装置の製造
方法に於て、前記凹部から空気吸引装置に連通する第１
の空気排出路を更に有する前記ステージに、前記外部端
子が前記ステージに接触することなく前記凹部内に収容
されるよう前記キャリア基板を支承し、且つ前記空気吸
引装置で前記第１の空気排出路を介して空気を排出し、
前記キャリア基板を吸着して当該半導体装置を製造する
ようにする（請求項５）。

【００１２】そして、請求項４又は請求項５に記載の半
導体装置の製造方法に於て、前記キャリア基板の前記外
部端子が存在しない領域に対して開口する第２の空気排
出路を更に有する前記ステージに、前記外部端子が前記
ステージに接触することなく前記凹部内に収容されるよ
う前記キャリア基板を支承し、且つ前記空気吸引装置で
前記第２の空気排出路又は前記第１の空気排出路及び第
２の空気排出路を介して空気を排出し、前記キャリア基
板を吸着して当該半導体装置を製造するようにする（請
求項６）。

【００１３】前記各凹部は、言わば外部端子を逃がした
形状にされている。従ってこのようなステージを用いれ
ば、そこにキャリア基板を載置したときに外部端子がス
テージに接触せず、知らないうちに傷がついていたなど
という品質不良は絶対に生じなくなる（請求項１又は請
求項４の発明）。

【００１４】また、空気排出路から空気を排出すること
で、キャリア基板がステージにしっかり吸着固定され、
特にキャリア基板がフレキシブルなもので形成されてい
る場合に、そのキャリア基板がしっかりとステージに引
き付けられる。

【００１５】従って、キャリア基板と半導体素子表面と
の間隔が全面に亙って均一になり、その間に充填される
接着剤の層の厚さが均一になる（請求項２又は請求項５
の発明）。

【００１６】更に前記キャリア基板の前記外部端子が存
在しない領域に対して開口した第２の空気排出路を介し
て、或いはこれと前記第１の空気排出路の双方を介して
空気を排出することで、キャリア基板全体が更にしっか
りステージに吸着され、特にキャリア基板がフレキシブ
ルなもので形成されている場合に、そのキャリア基板が
一層しっかりとステージ側に引き付けられる。

【００１７】従って、キャリア基板と半導体素子表面と
の間隔が全面に亘って一層均一になり、その間に充填さ
れる接着剤の層の厚さが均一になる（請求項３又は請求
項６の発明）。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示実施の
形態例に基いて説明する。始めに、予めエリアアレイ状
に外部端子が設置されているキャリア基板を使用した半
導体装置について説明する。ここでは前記特願平７−３
２９８１３の発明の実施の形態例の一つを引用する。

【００１９】図７〜図９にこの実施の形態例を示す。図
に於て、１は半導体素子、５はこの半導体素子の表面に
形成された電極で、ここでは半導体素子１の表面周辺部
に配設されていて、配設ピッチは、例えば７０μｍとい
うように、半導体技術で可能な限度で小さくされてい
る。

【００２０】２０はキャリア基板で、例えば有機系樹脂
から成るベース２１を母材とし、例えば銅から成る配線
２２を有し、一方の主面に上記半導体素子１の電極５と
整合するように配設されたインナーバンプ２３を有し、
このインナーバンプ２３は、上記配線２２と接続されて
いる。なおこのキャリア基板２０は片面配線構造であ
る。

【００２１】キャリア基板２０の他方の主面には、コア
バンプ状の外部端子２４が形成されている。この外部端
子２４は、この半導体装置が組み込まれる電子機器の配
線基板９の端子部分１０とその位置が整合している。

【００２２】インナーバンプ２３及びコアバンプ状の外
部端子２４は例えば銅から成り、表面に例えば金メッキ
が施されている。

【００２３】２５は熱可塑性樹脂から成る接着剤層であ
り、キャリア基板２０と半導体素子１との間を封止して
半導体素子１の表面を保護する。

【００２４】上記インナーバンプ２３は、半導体素子１
の電極５に熱圧着により接合される。その際、キャリア
基板２０のインナーバンプ側の面に予め形成された接着
剤層２５がその熱により溶けながら膨張し、その後の温
度低下によりキャリア基板２０と半導体素子１との間を
封止する。なお熱圧着は、例えばギャングボンドによる
一括ボンドなどで行なう。

【００２５】本半導体装置は、このように、半導体素子
１と、その電極５にインナーバンプ２３がギャングボン
ド接続されたキャリア基板２０とで構成される。

【００２６】そして本半導体装置は、キャリア基板２０
の金属コアバンプ状の外部端子２４が、電子機器の配線
基板９の端子部分１０にギャングボンドすることにより
配線基板９に実装される。なお、図７は本半導体装置が
半導体基板２０を用いて配線基板９に実装された状態を
示している。

【００２７】次に、キャリア基板２０の製造方法につい
て、図８（Ａ）、（Ｂ）を引用して説明する。先ず、ベ
ースフィルム２１に例えば銅からなる配線２２を形成し
たものを用意する。

【００２８】次にその一方の主面、具体的には半導体素
子１と接続される側の主面に接着剤層２５を形成し、そ
の後、該接着剤層２５のインナーバンプ２３を形成すべ
き部分に、例えばレーザービーム照射によるエッチング
を行なって、スルーホール２６を形成し配線２２の表面
を露出させる。図８（Ａ）は、このスルーホール２６形
成後の状態を示す。

【００２９】次いで、上記配線２２の露出部に電気メッ
キにより例えば銅を成長させ、インナーバンプ２３及び
金属コアバンプ状外部端子２４を形成する。そのあと更
に、上記インナーバンプ２３及び金属コアバンプ状外部
端子２４の表面に、例えば金膜２７をメッキにより形成
する。

【００３０】そして、インナーバンプ２３を半導体素子
１の電極５に熱圧着（例えば３５０〜４００℃のパルス
ヒート）によるギャングボンド接続で接合する。その
際、接着剤層２５は加熱温度により一時的に膨張し、そ
の後の温度低下により収縮する。この膨張により、接着
剤（２５）はインナーバンプ２３上を覆い、収縮により
インナーバンプ２３を圧迫してこれを保護する機能も果
たす。

【００３１】キャリア基板２０の外部端子２４と配線基
板９の配線の端子部分１０との接合は、図９（Ａ）に示
すようにして、例えば半田ペーストを使用したリフロー
実装で行なわれる。図中の３５はその半田ペーストを示
す。

【００３２】このような形式のキャリア基板を使用した
半導体装置の製造装置及び製造方法である本発明につい
て、以下、各実施の形態例に基いて説明をする。

【００３３】図１、図２に、本発明の第１の実施の形態
例を示す。図１はその概略平面図、図２は図１のＡ１−
Ｂ１矢視の概略断面図である。この第１の実施の形態例
のステージ３１は、外部端子２４を全部纏めて逃がすよ
うにした、というところに特徴がある。

【００３４】即ち、このステージ３１の中央には、平面
形状四角形の凹部３２が穿設されている。この凹部３２
は、キャリア基板２０にエリアアレイ状に配置されてい
る２５個の外部端子２４全部を纏めて収容する大きさ、
即ち、これら外部端子２４の集合体の周りを囲む広さを
有し、且つ、これら外部端子２４のキャリア基板２０の
下面からの突出量よりも少し大なる値の深さで穿設され
ている。

【００３５】これにより、キャリア基板２０をこのステ
ージ３１上に載置したとき、これら外部端子２４がステ
ージ３１のどこかに触れるということが無くなる。

【００３６】四角の凹部３２の底には、２５個の第１の
空気排出路３３が穿設されている。これらは全部が不図
示空気吸引装置に接続されていて、キャリア基板２０を
載置した状態で空気が排出されることで、キャリア基板
２０をこのステージ３１に吸引する。

【００３７】なお、この例では夫々の開口３４が各外部
端子２４に対応しているが、この第１の空気排出路３３
の数は任意である。この例のように各外部端子２４に対
応させて配置すると、夫々の外部端子２４の下に各排出
路の開口３４が位置するから、この開口の分、外部端子
２４と凹部３２の底との間のクリアランスが大きくな
り、相対的に凹部３２の深さを少なく出来る。また多数
の通路から空気を吸引するので、吸着速度が早くなると
いう利点も出てくる。

【００３８】３６は第２の空気排出路である。これらも
不図示空気吸引装置に接続されており、キャリア基板２
０を載置した状態で空気が吸引されることで、キャリア
基板２０を吸引する。

【００３９】この例の場合、キャリア基板２０は、図１
の破線３７で示す広さがあるが、この第２の空気排出路
３６は、その周辺部の、外部端子２４が設けられていな
い領域にその開口３８が位置するように、即ち、この第
２の空気排出路３６の開口３８が、キャリア基板２０の
下面を直接吸引するようにステージ３１に穿設されてい
る。

【００４０】キャリア基板２０がフレキシブル基板で形
成されていると、この基板にうねり（凹凸）が生ずる場
合がある。この第２の空気排出路３６でもキャリア基板
２０を吸着すると、キャリア基板２０の周辺部も直接ス
テージ３１に吸引され、キャリア基板２０は言わば真っ
平らになる。

【００４１】キャリア基板にうねりが生じていると、キ
ャリア基板２０と半導体素子１の下面との間の距離が不
均一になる。このことは、（１）フレキシブル基板とス
テージの接触部分の接着剤の膨張不足、（２）フレキシ
ブル基板のうねりによるボンド後の接着剤の濡れのバラ
ツキ等を発生させ、半導体装置の信頼性低下を招く。こ
の例のようにすればそのような虞れは皆無になる。

【００４２】図３、図４に、本発明の第２の実施の形態
例を示す。図３はその概略平面図、図４は図３のＡ２−
Ｂ２矢視の概略断面図である。この第２の実施の形態例
のステージ４１は、外部端子２４を列単位で逃がすよう
にした、というところに特徴がある。即ち、このステー
ジ４１には、平面形状スリット状の凹部４２が５列穿設
されている。

【００４３】各凹部４２は、キャリア基板２０にエリア
アレイ状に配置されている外部端子２４を５個づつの列
単位で収容する大きさ、即ち、これら５個づつの外部端
子２４の集合体の周りを囲む広さであり、且つ、これら
外部端子２４のキャリア基板２０の下面からの突出量よ
り少し大なる値の深さで夫々の列に対応するように穿設
されている。

【００４４】これら各凹部４２の底には、第１の実施例
と同じ第１の空気排出路３３が各外部端子２４に対応し
て穿設されており、その数は任意である。これ以外は、
第１の実施の形態例と同じである。同様の部分に同じ符
号を付し、説明を略す。

【００４５】図５、図６に、本発明の第３の実施の形態
例を示す。図５はその概略平面図、図６は図５のＡ３−
Ｂ３矢視の概略断面図である。この第３の実施の形態例
のステージ５１は、外部端子２４を１個単位で逃がすよ
うにした、というところに特徴がある。即ち、このステ
ージ５１には、外部端子２４の夫々の外周を囲むように
平面形状円形の凹部５２が２５個穿設されている。

【００４６】各凹部５２は、キャリア基板２０にエリア
アレイ状に配置されている外部端子２４を１個づつ収容
する大きさ、即ち、これら各外部端子２４の直径よりも
少し大きくその周りを１個づつ囲む広さであり、且つ、
これら外部端子２４のキャリア基板２０の下面からの突
出量より少し大なる値の深さで夫々の外部端子２４に対
応するように穿設されている。

【００４７】これら各凹部５２の底には、第１の実施例
と同じ第１の空気排出路３３が各外部端子２４に対応し
て穿設されており、その数は任意である。これ以外は、
第１の実施の形態例と同じである。同様の部分に同じ符
号を付し、説明を略す。

【００４８】なお上記説明では、製造される半導体装置
のモデルとして、特願平７−３２９８１３の実施の形態
例の一つを引用した。本発明の処理対象はこれに限定さ
れるものではなく、この出願の他の実施の形態例、その
他、予めエリアアレイ状に外部端子が設置されている種
々の形状、素材のキャリア基板を使用する半導体装置の
製造に適用し得る。

【００４９】更に、上記説明で引用したキャリア基板２
０は、ギャングボンドで半導体素子１と接続する形式で
あった。本発明は、これにも限定されるものでなく、同
様の形式のキャリア基板を使用し、ワイヤーボンド方式
により半導体素子とこのキャリア基板等とを接続する場
合などにも適用し得る。

【００５０】即ち、仮に本発明のようなステージでない
従来の平らなステージでこの種キャリア基板を支承した
とすると、外部端子の下端は厳密に同じ高さに揃ってい
るわけではないから、治具で押さえても載置は不安定で
ある。これでは、ワイヤーボンドが確実に行なえず、そ
の信頼性が低下する。外部端子損傷の危険も増す。

【００５１】しかし、本発明に係るようなステージを用
いれば、キャリア基板をきちんと固定することが可能に
なり、ワイヤーボンドに対しても信頼性を確保できる。
勿論、外部端子２４の損傷の危険もない。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明半導体装置
の製造装置或いは半導体装置の製造方法を用いれば、外
部端子の損傷は未然に防止される。またキャリア基板が
フレキシブル基板から成る場合にも、封止樹脂層の厚さ
を均一に保つことが出来る。基板をきちんと固定するこ
とも可能になる。従って一層信頼性の高い半導体装置を
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態例を示す概略平面
図。

【図２】図１のＡ１−Ｂ１矢視概略断面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態例を示す概略平面
図。

【図４】図３のＡ２−Ｂ２矢視概略断面図。

【図５】本発明の第３の実施の形態例を示す概略平面
図。

【図６】図５のＡ３−Ｂ３矢視概略断面図。

【図７】予めエリアアレイ状に外部端子が設置されたキ
ャリア基板を使用した半導体装置の例を示す概略断面
図。

【図８】キャリア基板の製造手順例を示す概略断面図。

【図９】外部端子と相手電子機器配線基板との接続状態
を示す概略断面図。

【符号の説明】

１…半導体素子、 ５…半導体素子の表面に形成された
電極、９…電子機器の配線基板、１０…配線基板９の端
子部分、２０…キャリア基板、２１…ベースフィルム、
２２…銅から成る配線、２３…インナーバンプ、２４…
外部端子、２５…接着剤層、２６…スルーホール、２７
…金膜、３１…ステージ（第１の実施の形態例の）、３
２…凹部（外部端子２４全部を収容）、３３…第１の空
気排出路、３４…開口（第１の空気排出路の）、３５…
半田ペースト、３６…第２の空気排出路、３７…破線
（キャリア基板の広さ）、３８…開口（第２の空気排出
路の）、４１…ステージ（第２の実施の形態例の）、４
２…スリット状の凹部（第２の実施の形態例の）、５１
…ステージ（第３の実施の形態例の）、５２…円形状の
凹部（第３の実施の形態例の）。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予めエリアアレイ状に外部端子が設置さ
   れたキャリア基板を支承するステージを備え、該ステー
   ジは凹部を有し、該凹部は前記外部端子の前記基板表面
   からの突出量より深く、且つその開口が少なくとも個々
   の外部端子外周を囲んでおり、前記キャリア基板が前記
   ステージに支承されたとき、前記外部端子が前記ステー
   ジに接触することなく前記凹部内に収容されることを特
   徴とする半導体装置の製造装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体装置の製造装置
   に於て、前記ステージは、更に前記凹部から空気吸引装
   置に連通する第１の空気排出路を有し、前記キャリア基
   板が前記ステージに支承されたとき、前記外部端子が前
   記ステージに接触することなく前記凹部内に収容され、
   且つ前記第１の空気排出路を介して空気が排出され、前
   記キャリア基板が前記ステージに吸着されることを特徴
   とする半導体装置の製造装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載の半導体装
   置の製造装置に於て、前記ステージは、更に前記キャリ
   ア基板の前記外部端子が存在しない領域に対して開口す
   る第２の空気排出路を有し、前記キャリア基板が前記ス
   テージに支承されたとき、前記外部端子が前記ステージ
   に接触することなく前記凹部内に収容され、且つ前記第
   ２の空気排出路、又は前記第１の空気排出路及び前記第
   ２の空気排出路を介して空気が排出され、前記キャリア
   基板が前記ステージに吸着されることを特徴とする半導
   体装置の製造装置。
4. 【請求項４】 予めエリアアレイ状に外部端子が設置さ
   れたキャリア基板を使用して半導体装置を製造する半導
   体装置の製造方法に於て、前記外部端子の前記基板表面
   からの突出量より深く、且つその開口が少なくとも個々
   の外部端子外周を囲んでいる凹部を有するステージに、
   前記外部端子が前記ステージに接触することなく前記凹
   部内に収容されるよう前記キャリア基板を支承し、当該
   半導体装置を製造することを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の半導体装置の製造方法
   に於て、前記凹部から空気吸引装置に連通する第１の空
   気排出路を更に有する前記ステージに、前記外部端子が
   前記ステージに接触することなく前記凹部内に収容され
   るよう前記キャリア基板を支承し、且つ前記空気吸引装
   置で前記第１の空気排出路を介して空気を排出し、前記
   キャリア基板を吸着して当該半導体装置を製造すること
   を特徴とする半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項４又は請求項５に記載の半導体装
   置の製造方法に於て、前記キャリア基板の前記外部端子
   が存在しない領域に対して開口する第２の空気排出路を
   更に有する前記ステージに、前記外部端子が前記ステー
   ジに接触することなく前記凹部内に収容されるよう前記
   キャリア基板を支承し、且つ前記空気吸引装置で前記第
   ２の空気排出路又は前記第１の空気排出路及び第２の空
   気排出路を介して空気を排出し、前記キャリア基板を吸
   着して当該半導体装置を製造することを特徴とする半導
   体装置の製造方法。