JPH11204563A - 実装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は電気的接続の信頼性を向上し得る実装
方法を実現しようとするものである。 【解決手段】一面に複数のバンプが設けられている半導
体素子を、各バンプをそれぞれ基板と対応する電極と接
合するようにして基板に実装する実装方法において、基
板の一面を各電極と共に平坦化した後、半導体素子の各
バンプを平坦化された基板の対応する電極に接合するよ
うにしたことにより、平坦化された基板の一面では各電
極の配列状態に位置ずれが生じるのを回避することがで
き、かくして半導体素子及び基板間において各バンプ及
び対応する電極間で接触不良が生じるのを防止すること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。

【０００２】発明の属する技術分野 従来の技術（図５） 発明が解決しようとする課題（図６） 課題を解決するための手段 発明の実施の形態（図１〜図４） 発明の効果

【０００３】

【発明の属する技術分野】本発明は実装方法に関し、例
えばフリツプチツプやＣＳＰ（Chip Size Package ）の
ような突起状電極（バンプ）が格子状に配列された半導
体素子の基板への実装作業に適用して好適なものであ
る。

【０００４】

【従来の技術】従来、この種の半導体素子の実装作業
は、まず各バンプがそれぞれ基板の対応する電極の真上
にくるように半導体素子を位置合わせした状態に配置
し、次いでこの状態で半導体素子を下降させることによ
り基板上にマウントし、この後基板の各電極上に予め供
給されているはんだ（及び半導体素子の各バンプ）を加
熱溶融することにより半導体素子の各バンプを基板の対
応する電極と接合するようにして行われている。

【０００５】実際にこのようなフリツプチツプ法を用い
た半導体素子の実装方法として、従来、図５（Ａ）〜
（Ｂ）に示すように、基台１上の所定位置に所定の配線
パターン３及び電極４が形成された基板２を固定保持し
ておき、下端に半導体素子５が吸着保持された吸着ヘツ
ド６を基板２の上方に移動する（図５（Ａ））。なお基
板２上には、予め例えばエポキシ樹脂等からなる熱硬化
性の封止樹脂７が各電極４を覆うように塗布されてい
る。

【０００６】続いて半導体素子５の各バンプ５Ａがそれ
ぞれ基板２上の各電極４と対向するように吸着ヘツド６
を位置合わせした後、当該吸着ヘツド６を矢印ａで示す
方向に下降移動させることにより、各バンプ５Ａがそれ
ぞれ対応する電極４と位置合わせするように半導体素子
５を封止樹脂７を介して基板２上にマウントする（図５
（Ｂ））。

【０００７】この状態において吸着ヘツド６内に設けら
れたヒータ６Ａを駆動することにより、半導体素子５と
基板２との接触部のはんだを加熱溶融させると共に当該
接触部が封止樹脂７で充填される。次いで所定時間が経
過した後、吸着ヘツド６は半導体素子４の吸着を解除す
ると共に基板２上から別工程に移動される。このように
して半導体素子５は基板２上に実装される（図５
（Ｃ））。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、基板２の材
料として例えば熱軟化性の有機材料を用いた場合には、
図５（Ｂ）との対応部分に同一符号を付した図６に示す
ように、吸着ヘツド６が半導体素子５を加圧及び加熱す
ることにより、半導体素子５と基板２との接触部のみな
らず基板２自体が熱と圧力によつて反りや撓み等が生じ
て変形することががあり、このとき基板２の変形に伴つ
て当該基板２上に配設された各電極４が３次元方向に位
置ずれするおそれがある。この結果、基板２上に配設さ
れた各電極４が半導体素子５の各バンプ５Ａと接触不良
を生じるのという問題がある。

【０００９】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、電気的接続の信頼性を向上し得る実装方法を提案し
ようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、一面に複数のバンプが設けられて
いる半導体素子を、各バンプをそれぞれ基板と対応する
電極と接合するようにして基板に実装する実装方法にお
いて、基板の一面を各電極と共に平坦化した後、半導体
素子の各バンプを平坦化された基板の対応する電極に接
合するようにした。

【００１１】このように半導体素子を基板に実装する前
段階において、基板の各電極が形成された一面を平坦化
しておくようにしたことにより、平坦化された基板の一
面では各電極の配列状態に位置ずれが生じるのを回避す
ることができ、かくして半導体素子及び基板間において
各バンプ及び対応する電極間で接触不良が生じるのを防
止することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。

【００１３】図５（Ａ）〜（Ｃ）との対応部分に同一符
号を付して示す図１（Ａ）〜図２（Ｃ）は、一面に複数
のバンプ５Ａをもつ半導体素子５の実装方法を示すもの
であり、まず図１（Ａ）に示すように例えばガラスエポ
キシ樹脂からなる熱軟化性の基板２上に所定の配線パタ
ーン３及び電極４を形成しておき、当該基板２を基台１
上の所定位置に位置合わせした状態で載置した後、吸着
ヘツド６を移動して、当該吸着ヘツド６に形成された平
坦な吸着面６Ｂが基板２と対向するように位置合わせす
る。因みに吸着ヘツド６の吸着面６Ｂは、基板２上に形
成された各電極４を全て覆う程度の面積をもつ平坦面か
らなる。

【００１４】続いて図１（Ｂ）に示すように、吸着ヘツ
ド６を矢印ａで示す方向に下降移動させることにより、
当該吸着ヘツド６の吸着面６Ｂを基板２上の各電極４と
当接しながら加圧する。このとき吸着ヘツド６内に設け
られたヒータ（図示せず）を駆動することにより、基板
２は加熱によつて軟化状態となり、吸着ヘツド６の吸着
面６Ｂに当接押圧されながら平坦化される。

【００１５】因みに吸着ヘツド６内のヒータ６Ａの加熱
温度は、基板２の材質に特有のガラス転移温度を越える
温度を軟化温度して設定すると共に、吸着ヘツド６の押
圧力は、基板２の材質の曲げ強さの約10〜50〔％〕の範
囲が平坦化に最適な圧力として設定されている。

【００１６】この後、吸着ヘツド６を上昇移動させた
後、半導体素子５の供給場所に移動する。この供給場所
において吸着ヘツド６の吸着面６Ｂに半導体素子５を吸
引させ、このままの状態で当該吸着ヘツド６を再び基板
２上に移動する。

【００１７】続いて図２（Ａ）に示すように、基板２上
にエポキシ樹脂等からなる封止樹脂７を塗布すると共
に、吸着面６Ｂに半導体素子５が吸引された吸着ヘツド
６を基板２上に位置合わせする。

【００１８】次いで図２（Ｂ）に示すように、吸着ヘツ
ド６を矢印ａで示す方向に下降移動させることにより、
当該吸着ヘツド６に吸引保持された半導体素子５の各バ
ンプ５Ａを基板２上の各電極４とを位置合わせするよう
に、半導体素子５を封止樹脂７を介して基板２上にマウ
ントする。続いて吸着ヘツド６内部に設けられたヒータ
６Ａを駆動することにより、半導体素子５の各バンプ５
Ａと基板２の各電極４との接触部を加熱し、当該接触部
のはんだを溶融させると共に当該接触部が封止樹脂７で
充填される。

【００１９】この後図２（Ｃ）に示すように、吸着ヘツ
ド６による加圧及び加熱処理が所定時間が経過した後、
吸着ヘツド６は半導体素子４の吸着を解除すると共に基
板２上から上述した半導体素子５の供給場所に移動され
る。これにより半導体素子５を接触不良のない状態で基
板２上に実装することができる。

【００２０】ここで図３は、このような実装方法を実現
するための実装装置１０を示すものである。この実装装
置１０においては、基台１１上に矢印ｙで示す後方向及
びこれと逆の前方向に移動自在のステージ１２（すなわ
ち基台１）を有し、先行する製造ラインから供給される
加工対象の基板２をこのステージ１２上に載せて基台１
１上の所定の加工位置にまで搬送すると共に、この後こ
の基板２に対する加工処理が終了するとステージ２２を
移動させることによりこの基板２を続く製造ラインに送
り出すようになされている。

【００２１】またこの基台１１上には支柱１３を介して
ガイド部材１４が固定されており、このガイド部材１４
には当該ガイド部材１４に沿つて矢印ｘで示す右方向及
びこれと逆の左方向に移動自在に半導体素子搬送部１５
が取り付けられている。この半導体素子搬送部１５に
は、下端部に突出する吸着ヘツド６が設けられており、
吸着ヘツド６は、図示しない負圧源から与えられる負圧
に基づいて、その下端に半導体素子５を吸着し得るよう
になされている。

【００２２】また吸着ヘツド６は、図示しない上下駆動
機構により矢印ｚで示す上方向及びこれと逆の下方向に
自在に移動し得るようになされていると共に、図示しな
い回転駆動機構により矢印ｒで示す第１の回転方向及び
これと逆の第２の回転方向に自在に回転し得るようにな
されている。

【００２３】さらに半導体素子５と当接する吸着ヘツド
６の下端部にはヒータ６Ａが配設されており、吸着ヘツ
ド６の下端に吸着保持した半導体素子５を基板２上にマ
ウントした状態においてヒータ６Ａを駆動することによ
つて、この半導体素子５を介して当該半導体素子５と基
板２との接触部のはんだを加熱溶融することができるよ
うになされている。

【００２４】かくしてこの実装装置１０では、動作時、
ステージ１２により加工対象の基板２が加工位置にまで
搬送されると、まず半導体素子搬送部１５が駆動して、
図１（Ａ）に示すように吸着ヘツド６が半導体素子５を
保持することなくそのまま基板２の上方に移動させる。

【００２５】次いで図１（Ｂ）に示すように半導体素子
搬送部１５の吸着ヘツド６が下降して基板２上に当接さ
せた後、当該吸着ヘツド６内のヒータ６Ａを駆動するこ
とにより、基板２を押圧しながら加熱する。この結果、
基板２は軟化状態となり吸着ヘツド６の吸着面６Ｂに押
圧されて平坦化される。

【００２６】この後半導体素子搬送部１５が駆動して吸
着ヘツド６が上昇されると、図１（Ｃ）に示すように、
一面が平坦化されかつ当該一面の各電極４が同一面上に
配置された基板２が形成される。

【００２７】次いで半導体素子搬送部１５を駆動して、
半導体素子供給部１７に供給される半導体素子５を吸着
ヘツド６の吸着面６Ｂに吸着してカメラ１８の上方位置
にまで搬送し、この後カメラ１８の撮像出力に基づいて
吸着ヘツド６が回転することによりこの半導体素子５の
回転ずれを補正する。次いで半導体素子搬送部１５がカ
メラ１８の撮像出力に基づいて基板２の上方にこの半導
体素子５を移動させる。

【００２８】一方、半導体素子搬送部１５が半導体素子
５を取得している間に、基板２上には、例えばエポキシ
樹脂等からなる熱硬化性の封止樹脂７を各電極４を覆う
ように塗布しておく（図２（Ａ））。

【００２９】次いで半導体素子搬送部１５が駆動して、
吸着ヘツド６が半導体素子５を吸着保持したまま下降す
ることにより、図２（Ｂ）に示すように、この半導体素
子５を各バンプ５Ａがそれぞれ基板２上の各電極４と対
応して位置合わせするように封止樹脂７を介して基板２
上にマウントする。

【００３０】次いで吸着ヘツド６のヒータ６Ｂが駆動す
ることにより、半導体素子５と基板２との接触部のはん
だを加熱溶融させると共に当該接触部が封止樹脂７で充
填される。この後溶融したはんだが凝固し得る程度の所
定時間が経過すると、吸着ヘツド６がこの半導体素子５
の吸引を停止した後上昇し、この後ステージ１２（図
３）が移動することによりこの基板２を続く製造ライン
に送り出す。

【００３１】従つてこの実装装置１０は、上述の実装方
法に従つて順次半導体素子５を接触不良のない状態で基
板２上に実装することができる。

【００３２】以上の構成において、この実施の形態によ
る実装方法及び実装装置１０では、図４に示す実装処理
手順ＲＴ１に従つて、まず基板２上に各電極４を形成し
ておき（ステツプＳＰ１）、当該基板２の上方に吸着ヘ
ツド６を位置合わせした後（ステツプＳＰ２）、この吸
着ヘツド６を下降させて基板２上を各電極４と共に当接
押圧しながらヒータ６Ｂを駆動して加熱する（ステツプ
ＳＰ３）。これにより基板２は一面が平坦化されかつ当
該一面に設けられた各電極４が同一面上に配置される。

【００３３】次いで吸着ヘツド６を基板２上から移動さ
せて半導体素子５を取得させた後（ステツプＳＰ４）、
当該半導体素子５を吸着保持しながら再び基板２の上方
で位置合わせする（ステツプＳＰ５）。この後この吸着
ヘツド６を下降させて半導体素子５を各バンプ５Ａが平
坦化された基板２上の各電極４とそれぞれ対応して位置
合わせするように封止樹脂７を介して基板２上にマウン
トしながら、ヒータ６Ｂを駆動して半導体素子５及び基
板２を共に加熱する（ステツプＳＰ６）。この後吸着ヘ
ツド６を基板２上から別工程に移動させる（ステツプＳ
Ｐ７）。これにより半導体素子５を接触不良のない状態
で基板２上に実装することができる（ステツプＳＰ
８）。

【００３４】以上の構成によれば、実装対象の半導体素
子５の各バンプ５Ａに対応して電極４が形成された基板
２を、半導体素子５を実装する前段階において、各電極
４と共に一面を加圧及び加熱して平坦化させておくよう
にしたことにより、平坦化された基板２上では各電極４
の配列状態に位置ずれが生じるのを回避して、半導体素
子５及び基板２間において各バンプ５Ａ及び対応する電
極４間で接触不良が生じるのを防止することができ、か
くして製造後の電子部品の歩留りを格段と向上すること
ができる。

【００３５】なお上述の実施の形態においては、基板２
上を各電極４と共に平坦化する手段として半導体素子５
を吸引保持する吸着ヘツド６を適用した場合について述
べたが、本発明はこれに限らず、基板２上を各電極４と
共に平坦化することができる手段であれば種々の平坦化
部材を適用しても良い。

【００３６】また上述の実施の形態においては、基板２
を例えばガラスエポキシ樹脂からなる熱軟化性の有機基
板を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、熱軟化性である材質（例えばポリイミド材等）で
あれば種々の材質のものを広く適用しても良い。この場
合、材質に応じて吸着ヘツド６内のヒータ６Ａの加熱温
度が当該材質の軟化温度（すなわち材質に特有のガラス
転移温度を越える所定温度）となるように調整すれば良
い。

【００３７】さらに上述の実施の形態においては、半導
体素子５を基板２上に実装する際に、基板２上の各電極
４上に予め供給されているはんだを加熱溶融することに
より、半導体素子５の各バンプ５Ａを対応する電極４と
接合するようにした場合について述べたが、本発明はこ
れに限らず、はんだ以外の材料として例えば銀ペースト
等の導電ペーストや、銀粉末を含んだエポキシ系又はポ
リイミド系樹脂からなる導電性樹脂のように、種々の導
電材料に広く適用できる。また、基板２上に半導体素子
５をマウントしたときに、加熱溶融することなく、半導
体素子５の各バンプ５Ａを直接基板２上の各電極４に接
触させるようにしても、基板２上に半導体素子５を実装
することができる。

【００３８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、一面に複
数のバンプが設けられている半導体素子を、各バンプを
それぞれ基板と対応する電極と接合するようにして基板
に実装する実装方法において、基板の一面を各電極と共
に平坦化した後、半導体素子の各バンプを平坦化された
基板の対応する電極に接合するようにしたことにより、
平坦化された基板の一面では各電極の配列状態に位置ず
れが生じるのを回避して、各バンプ及び対応する電極間
で接触不良が生じるのを防止することができ、かくして
電気的接続の信頼性を向上し得る実装方法を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態による半導体素子の実装工程を示
す断面図である。

【図２】本実施の形態による半導体素子の実装工程を示
す断面図である。

【図３】本実施の形態による実装装置の全体構成を示す
斜視図である。

【図４】実装処理手順を示すフローチヤートである。

【図５】従来の半導体素子の実装工程を示す断面図であ
る。

【図６】基板の変形状態の説明に供する断面図である。

【符号の説明】 １（１２）……基台（ステージ）、２……基板、３……
配線パターン、４……電極、５……半導体素子、５Ａ…
…バンプ、６……吸着ヘツド、６Ａ……ヒータ、６Ｂ…
…吸着面、７……封止樹脂、１０……実装装置、１５…
…半導体素子搬送部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一面に複数のバンプが設けられている半導
   体素子を、各上記バンプをそれぞれ基板と対応する電極
   と接合するようにして上記基板に実装する実装方法にお
   いて、 上記基板の一面を各上記電極と共に平坦化する第１の工
   程と、 上記半導体素子の各上記バンプを上記平坦化された上記
   基板の対応する電極に接合する第２の工程とを具えるこ
   とを特徴とする実装方法。
2. 【請求項２】上記第１の工程では、 上記基板は熱軟化性でなり、 上記基板を所定の軟化温度で加熱しながら、軟化状態に
   ある上記基板の上記一面に対して、平坦面を有する平坦
   化部材の当該平坦面を当接押圧することを特徴とする請
   求項１に記載の実装方法。