JPH11251366A - 半導体装置の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体チップの変形を防止するとともに、半
導体装置の製造装置の大形化と大重量化とを防ぐ。 【解決手段】 半導体チップ１が載置されたプリント配
線基板３を支持するステージ４と、プリント配線基板３
上に異方性導電シート７を介して載置された半導体チッ
プ１を加圧する加圧ヘッド５と、加圧ヘッド５の下降速
度を検出するスリットセンサ１０および遮光板１１と、
加圧ヘッド５の下降速度を可変制御するエア流速コント
ローラ８と、エア流速コントローラ８の制御によって加
圧ヘッド５を上昇および下降させるエアシリンダ９とか
らなり、加圧ヘッド５の下降速度に基づいて加圧ヘッド
５の動荷重を制御し、半導体チップ１の圧着初期に、そ
の背面１ｂに前記動荷重を付与し、その後、静荷重を付
与して、異方性導電シート７を介して半導体チップ１の
フリップチップ接続を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造技術に
関し、特に、異方性導電シートを用いてフリップチップ
接続を行う半導体装置の製造方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下に説明する技術は、本発明を研究、
完成するに際し、本発明者によって検討されたものであ
り、その概要は次のとおりである。

【０００３】複数個の半導体チップを搭載した半導体装
置、例えば、ＭＣＭ（Multi-Chip-Module)などにおいて
は、半導体チップの実装密度を向上させるために、半導
体チップをフェイスダウンによってチップ搭載基板に実
装するフリップチップ接続が用いられる。

【０００４】このフリップチップ接続では、半導体チッ
プとこれを実装するプリント配線基板（実装基板）との
電気的接続に異方性導電シート（異方性導電フィルムも
しくはＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film)ともい
う）を用いる場合がある。

【０００５】ここで、異方性導電シートを用いた電極接
続は、良好な電気的導通を得るために、１電極当たりま
たは単位面積当たりに、ある程度以上の荷重を必要とす
る（例えば、１００ｇ／ピン程度または５０ｋｇ／ｃｍ
² 程度）。

【０００６】このため、半導体集積回路の高集積化に伴
い、半導体装置の多ピン化や大形化が進むと、電極接続
に要する荷重が著しく大きくなる。例えば、１０００ピ
ン以上でかつ１５×１５ｍｍ以上の半導体チップでは、
１個の半導体チップに対して１００ｋｇ以上の接続荷重
が必要になる。

【０００７】なお、異方性導電シートを用いたフリップ
チップ接続において、ある程度以上の荷重が必要となる
理由は、接続時に、半導体チップの主面のパッド（表面
電極）に設けられたＡｕバンプ（導電性部材）が異方性
導電シートの樹脂を排除して（押し退けて）プリント配
線基板の基板端子に到達するためと、半導体チップのパ
ッドと基板端子との間に異方性導電シート中の導電粒子
を挟み込みながらパッド上のＡｕバンプを塑性変形させ
て良好な電気的接続を図るためとである。

【０００８】ここで、異方性導電シートを用いてフリッ
プチップ接続を行ったＭＣＭについては、例えば、株式
会社工業調査会、１９９４年５月１日発行、「電子材料
１９９４年５月号」、３７〜４２頁に記載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術のフリップチップ接続において高荷重を掛けようとす
ると、チップ圧着装置は、その高荷重に耐え得る剛性を
持たなければならないため、チップ圧着装置が大形化か
つ大重量化することが問題とされる。

【００１０】また、異方性導電シートによる接続は、所
定の時間と温度（例えば、１８０℃で２０秒）とで荷重
を掛け続けて異方性導電シート中の樹脂を硬化させてい
るが、このような高荷重で半導体チップに荷重を掛けた
場合、半導体チップの中央部が凹状に変形して戻らなく
なることがあり、電気的特性上に悪影響を及ぼすことが
問題とされる。

【００１１】本発明の目的は、半導体チップの変形を防
止するとともに、チップ圧着装置の大形化と大重量化と
を防ぐ半導体装置の製造方法および半導体装置の製造装
置を提供することにある。

【００１２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１４】すなわち、本発明による半導体装置の製造
方法は、主面に形成された表面電極に導電性部材が設け
られた半導体チップを準備する工程と、実装基板の基板
端子上に異方性導電シートを配置する工程と、前記半導
体チップに設けられた前記導電性部材を前記異方性導電
シートに接触させて前記異方性導電シート上に前記半導
体チップを配置する工程と、前記半導体チップの前記主
面と反対側の面に、大きさの異なった複数の荷重のうち
最も大きな荷重を少なくとも圧着初期に付与することに
より、前記異方性導電シートを介して前記半導体チップ
を前記実装基板に圧着してフリップチップ接続する工程
とを有するものである。

【００１５】また、本発明の半導体装置の製造装置は、
半導体チップが載置された実装基板を支持するステージ
と、前記実装基板上に異方性導電シートを介して載置さ
れた半導体チップを加圧する加圧ヘッドと、異なった大
きさの複数の荷重を制御して前記加圧ヘッドに前記荷重
を付与する圧力可変手段とを有し、前記半導体チップの
主面と反対側の面に、大きさの異なった複数の荷重のう
ち前記圧力可変手段により制御された最も大きな荷重を
少なくとも圧着初期に付与することにより、前記異方性
導電シートを介して前記半導体チップを前記実装基板に
圧着してフリップチップ接続を行うものである。

【００１６】これにより、異方性導電シートを用いたフ
リップチップ接続における電気的接続を良好に行うため
に必要な高荷重を圧着初期の短時間に半導体チップに掛
けることが可能になる。

【００１７】つまり、半導体チップに高荷重が掛かるの
は圧着初期だけとなり、したがって、その後の異方性導
電シートが熱硬化する時点では、半導体チップには小さ
な荷重を掛けることになるため、半導体チップに凹状の
窪みなどが形成されて半導体チップが変形することを防
止できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１９】図１は本発明の半導体装置の製造装置の一
例であるチップ圧着装置の構造の実施の形態を示す断面
図、図２は図１に示すチップ圧着装置によってフリップ
チップ接続が行われる半導体装置の一例であるＭＣＭの
構造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図、図３は本発明の半導体装置の製造方法におけるチッ
プ圧着時の時間経過に伴う荷重の変化の一例を示す荷重
変動図である。

【００２０】本実施の形態の半導体装置の製造装置は、
半導体チップ１を加圧し、実装基板であるプリント配線
基板３に異方性導電シート（異方性導電テープ、異方性
導電膜あるいは異方性導電フィルムなどとも呼ばれる）
７を介して半導体チップ１をフリップチップ接続するチ
ップ圧着装置である。

【００２１】なお、本実施の形態では、フリップチップ
接続を行った半導体装置の一例として、図２に示すよう
な４個の半導体チップ１を搭載したＭＣＭ６を取り上げ
て説明する。

【００２２】図１に示すチップ圧着装置の構成は、半導
体チップ１が載置された実装基板であるプリント配線基
板３を支持するステージ４と、プリント配線基板３上に
異方性導電シート７を介して載置された半導体チップ１
をその上方から加圧する加圧ヘッド５と、加圧ヘッド５
の下降（移動）速度を検出するヘッド速度検出手段と、
異なった大きさの複数の荷重（本実施の形態では、動荷
重と静荷重）を制御して加圧ヘッド５に前記荷重を付与
する圧力可変手段であるエア流速コントローラ８と、エ
ア流速コントローラ８の制御によって加圧ヘッド５を上
昇および下降させる（押し下げかつ押し上げる）エアシ
リンダ９とからなり、前記ヘッド速度検出手段により検
出された加圧ヘッド５の下降（移動）速度に基づいてエ
ア流速コントローラ８により加圧ヘッド５の動荷重を制
御し、半導体チップ１の圧着初期に、半導体チップ１の
主面１ａと反対側の面（以降、背面１ｂと呼ぶ）に前記
動荷重を付与し、その後、加圧ヘッド５によって半導体
チップ１に静荷重を付与して、異方性導電シート７を介
して半導体チップ１のプリント配線基板３へのフリップ
チップ接続を行うものである。

【００２３】つまり、本実施の形態のチップ圧着装置
は、加圧ヘッド５の下降時のヘッド速度を検出し、これ
により、加圧ヘッド５に動荷重を発生させるとともに、
この動荷重を制御し、半導体チップ１の圧着初期にこの
動荷重による高い荷重を加圧ヘッド５から半導体チップ
１に付与して半導体チップ１の圧着を行い、その後、加
圧ヘッド５に静荷重を発生させ、この静荷重による小さ
な荷重を半導体チップ１に付与して半導体チップ１をプ
リント配線基板３に実装するものである。

【００２４】すなわち、図３に示す動荷重領域１３で半
導体チップ１に動荷重を付与し、その後の静荷重領域１
４で半導体チップ１に静荷重を付与する。

【００２５】ここで、前記動荷重は、加圧ヘッド５の質
量とその速度に比例するものである。

【００２６】また、この動荷重は、半導体チップ１のパ
ッド１ｃ（表面電極）に設けられたＡｕのバンプ２（導
電性部材）のチップ圧着時の塑性変形や、異方性導電シ
ート７中の導電粒子の挟み込みが起こるのに十分な短時
間のみに発生させるものとし、その後、半導体チップ１
は、エア圧とエアシリンダ９の口径とにより決まる静荷
重によって加圧される。

【００２７】なお、前記チップ圧着装置における前記ヘ
ッド速度検出手段は、光学的にヘッド速度を検出するも
のであり、図１に示すように、ステージ４に設置された
スリットセンサ１０と、加圧ヘッド５に設置された遮光
板１１とからなり、加圧ヘッド５の下降時に遮光板１１
がスリットセンサ１０を遮っている時間と遮光板１１の
厚さ（高さ）とによって加圧ヘッド５の下降速度を検出
することができる。

【００２８】また、エア流速コントローラ８とエアシリ
ンダ９とは、エアチューブ１２によってエアを供給可能
なように連結されている。

【００２９】その結果、加圧ヘッド５の下降速度の制御
は、エアシリンダ９に供給するエアの流速をエア流速コ
ントローラ８によって調節することにより、容易に行う
ことができる。

【００３０】また、本実施の形態のエア流速コントロー
ラ８は、エアシリンダ９に供給するエアの流速（流量
も）を制御するとともに、加圧ヘッド５の降下速度を制
御して加圧ヘッド５に動荷重を発生させるものであり、
この動荷重を調整可能なものである。

【００３１】なお、本実施の形態のエア流速コントロー
ラ８は、吸気側の流量制御を行ってエアシリンダ９への
エアの供給を制御し、これにより、加圧ヘッド５の下降
速度を調整している。

【００３２】ただし、排気側の流量制御であっても同等
の制御を行うことは可能である。

【００３３】さらに、加圧ヘッド５は、加圧時、図示し
ないヒータによって所定の温度に加熱されている。すな
わち、加圧ヘッド５には前記ヒータなどの加熱手段が設
けられている。

【００３４】次に、本実施の形態のチップ圧着装置（半
導体装置の製造装置）によってフリップチップ接続が行
われて製造された図２に示すＭＣＭ６の構成について説
明する。

【００３５】図２に示すＭＣＭ６は、異方性導電シート
７を介して電気的に接続された半導体チップ１を搭載し
たものであり、半導体チップ１が異方性導電シート７を
介してプリント配線基板３にベアチップでかつフェイス
ダウンによって実装されたものであり、図１に示すチッ
プ圧着装置を用いてフリップチップ接続されたものであ
る。

【００３６】なお、本実施の形態では、図２に示すよう
に、４個の半導体チップ１を搭載したＭＣＭ６の場合を
例に取り上げて説明するが、搭載される半導体チップ１
の数は、特に限定されるものではない。

【００３７】前記ＭＣＭ６は、主面１ａに半導体集積回
路が形成されかつこの主面１ａに形成されたパッド１ｃ
（図１参照）にＡｕのバンプ２が取り付けられた半導体
チップ１と、この半導体チップ１をフリップチップ接続
によりフェイスダウンで支持するプリント配線基板３
と、プリント配線基板３の基板端子３ａと半導体チップ
１に取り付けられたバンプ２とを電気的に接続する異方
性導電シート７とからなり、半導体チップ１が、ベアチ
ップでかつ異方性導電シート７を介してプリント配線基
板３にフリップチップ接続されている。

【００３８】なお、バンプ２は、例えば、スタッドボン
ディング技術（ワイヤボンディング装置を用いて半導体
チップ１上にバンプ２を形成する技術）を用いて半導体
チップ１のパッド１ａ上に接合させて形成したもの（こ
れをスタッドバンプともいう）であり、Ａｕなどによっ
て形成されている（バンプ２は、スタッドバンプではな
く、蒸着などによって形成してもよい）。

【００３９】さらに、異方性導電シート７は、熱硬化性
の樹脂とこれに含まれる導電粒子とからなり、前記導電
粒子が半導体チップ１のバンプ２とプリント配線基板３
の基板端子３ａとの間に挟み込まれて両者を電気的に接
続するものである。

【００４０】次に、本実施の形態による半導体装置の製
造方法について説明する。

【００４１】ここで、前記半導体装置の製造方法は、図
２に示す半導体装置であるＭＣＭ６の製造方法である。

【００４２】したがって、プリント配線基板３に異方性
導電シート７を介してフリップチップ接続でかつベアチ
ップによって半導体チップ１を実装するものである。

【００４３】まず、主面１ａに形成されたパッド１ｃに
導電性部材であるＡｕのバンプ２が設けられた半導体チ
ップ１を準備する。

【００４４】なお、バンプ２は、例えば、スタッドバン
プである。

【００４５】続いて、プリント配線基板３の基板端子３
ａ上に異方性導電シート７を貼り付けて配置する。

【００４６】さらに、半導体チップ１を反転させてその
背面１ｂを上方に向け、この状態で異方性導電シート７
を貼り付けたプリント配線基板３上の所定箇所に半導体
チップ１を位置合わせして載置する。

【００４７】その後、半導体チップ１の背面１ｂから小
さな荷重を半導体チップ１に対して掛け、これにより、
半導体チップ１のバンプ２を異方性導電シート７に接触
させて異方性導電シート７上に半導体チップ１を配置す
る。

【００４８】なお、半導体チップ１のバンプ２が異方性
導電シート７に僅かにめり込む程度の小さな荷重を半導
体チップ１の背面１ｂに掛ける。

【００４９】これにより、プリント配線基板３上に異方
性導電シート７を介して半導体チップ１が仮固定された
ことになり、図１に示すように、この半導体チップ１が
異方性導電シート７を介して仮固定されたプリント配線
基板３を、以降、ワーク１５と呼ぶ。

【００５０】その後、前記ワーク１５を図１に示すよう
にチップ圧着装置のステージ４上に載置する。

【００５１】なお、図１に示すワーク１５は、その一例
であり、ここでは、１個の半導体チップ１が異方性導電
シート７を介してプリント配線基板３上に仮固定された
状態を示したものであるが、半導体チップ１が４個搭載
される図２に示すＭＣＭ６においても同様に仮固定され
る。

【００５２】続いて、加圧ヘッド５を動作させてチップ
圧着作業を開始する。

【００５３】なお、チップ圧着を行うに当たり、加圧ヘ
ッド５は、チップ圧着時に異方性導電シート７が所定の
温度（例えば、１８０℃程度）に到達する程度に加熱さ
れている。

【００５４】また、半導体チップ１の圧着は、図示しな
い電磁弁などによって、エア流速コントローラ８を介し
てエアをエアシリンダ９に供給し、これにより、加圧ヘ
ッド５をワーク１５に押し付けて行う。

【００５５】さらに、本実施の形態では、半導体チップ
１を圧着する際、半導体チップ１を加圧する加圧ヘッド
５の動荷重を制御して、その圧着初期に、半導体チップ
１の背面１ｂに前記動荷重を付与する。

【００５６】また、本実施の形態では、加圧ヘッド５の
前記動荷重を制御する際に、加圧ヘッド５の下降（移
動）速度を検出して前記動荷重を制御する。

【００５７】まず、予め設定した所定量の流量のエアを
エアシリンダ９に供給し、加圧ヘッド５を降下させる。

【００５８】続いて、加圧ヘッド５の降下時の速度をス
テージ４に設けられたスリットセンサ１０と、加圧ヘッ
ド５に設けられかつスリットセンサ１０を遮る遮光板１
１とによって検出する。

【００５９】その結果、加圧ヘッド５の速度を検出し、
この検出結果に基づいて、エア流速コントローラ８によ
って流速を制御したエアをエアシリンダ９に供給し、こ
れにより、加圧ヘッド５に動荷重を付与する。

【００６０】ここで、加圧ヘッド５から半導体チップ１
に対して動荷重を付与する時間は、図３に示す動荷重領
域１３であり、これは非常に短い時間であるとともに、
その後は、静荷重領域１４において加圧ヘッド５から静
荷重を半導体チップ１に付与する。

【００６１】なお、加圧ヘッド５の降下速度が充分に小
さい場合は、動荷重は発生せず、静荷重のみが発生する
（例えば、図３における「速度小」の線）。加圧ヘッド
５の速度が速くなるにつれて静荷重より高い動荷重が発
生する。この動荷重は、加圧ヘッド５の質量と速度に比
例すると考えられ、前記質量が一定の場合、速度を制御
することにより、一義的に決まる。

【００６２】例えば、加圧ヘッド５の質量を５ｋｇとし
て、所定の静荷重（例えば、２ｋｇの静荷重）だけを半
導体チップ１に掛ける場合、その際の加圧ヘッド５の降
下速度は４０〜５０ｍｍ／ｓｅｃ程度である。

【００６３】したがって、この加圧ヘッド５を４０〜５
０ｍｍ／ｓｅｃより大きな速度に制御（図３における
「速度中」または「速度大」の線）して下降させれば、
動荷重領域１３となり、短い時間動荷重を発生させるこ
とができる。

【００６４】また、この加圧ヘッド５を４０〜５０ｍｍ
／ｓｅｃより小さな速度に制御（図３における「速度
小」の線）して下降させれば、静荷重領域１４となり、
前記したように、静荷重のみが発生する。

【００６５】したがって、加圧ヘッド５の予め設定され
た降下速度に基づいて、動荷重が発生する程度に加圧ヘ
ッド５の降下速度を制御し、これにより、半導体チップ
１の圧着初期に、加圧ヘッド５によって半導体チップ１
に大きな荷重である動荷重を付与する。

【００６６】これにより、この動荷重によって背面１ｂ
方向から荷重を掛けられた半導体チップ１は、そのパッ
ド１ｃに設けられたＡｕのバンプ（導電性部材）が異方
性導電シート７中の樹脂を排除し（押し退けて）、プリ
ント配線基板３の基板端子３ａに到達するとともに、半
導体チップ１のパッド１ｃと基板端子３ａとの間に異方
性導電シート７中の導電粒子を挟み込みながらパッド１
ｃ上のＡｕのバンプ２を塑性変形させて良好な電気的接
続を図ることが可能となる。

【００６７】なお、半導体チップ１の圧着初期に、半導
体チップ１に大きな荷重である動荷重を掛けることによ
り、バンプ２の高さを制御することが可能になる。

【００６８】ここで、バンプ２の高さ制御とは、動荷重
によってバンプ２をプリント配線基板３の基板端子３ａ
に接続させる際にバンプ２を塑性変形させるものであ
り、その際に、バンプ２の高さを所望範囲に制御するも
のである。

【００６９】その後、静荷重が発生する程度に加圧ヘッ
ド５の降下速度を制御し、加圧ヘッド５からの静荷重に
よって半導体チップ１の背面１ｂに前記静荷重を付与す
る。

【００７０】これにより、異方性導電シート７を介して
半導体チップ１をプリント配線基板３に圧着させてフリ
ップチップ接続を行う。

【００７１】なお、本実施の形態のＭＣＭ６は、ベアチ
ップ実装であるため、半導体チップ１は露出した状態で
あり、特に封止は行われていない。

【００７２】ただし、エポキシ系の樹脂またはキャップ
部材などによって半導体チップ１を封止してもよい。

【００７３】これにより、図２に示すＭＣＭ６を製造で
きる。

【００７４】本実施の形態による半導体装置（ＭＣＭ
６）の製造方法によれば、以下のような作用効果が得ら
れる。

【００７５】すなわち、異方性導電シート７を介してフ
リップチップ接続を行う際に、圧力可変手段であるエア
流速コントローラ８により、大きさの異なった複数の荷
重のうち最も大きな荷重を少なくとも圧着初期に半導体
チップ１に付与することにより、電気的接続を良好に行
うために必要な高荷重を圧着初期の短時間に半導体チッ
プ１に掛けることが可能になる。

【００７６】つまり、エア流速コントローラ８によって
加圧ヘッド５の降下速度を制御して半導体チップ１の圧
着初期の短い時間で半導体チップ１に動荷重を掛け、そ
の後、静荷重を掛ける制御を行うことにより、半導体チ
ップ１に動荷重による高荷重が掛かるのは圧着初期だけ
となり、したがって、その後の異方性導電シート７が熱
硬化する時点では、半導体チップ１には静荷重による小
さな荷重を掛けることになるため、半導体チップ１に凹
状の窪みなどが形成されて半導体チップ１が変形するこ
とを防止できる。

【００７７】これによって、半導体チップ１の電気的特
性に悪影響を及ぼすことを低減できる。

【００７８】その結果、図２に示すＭＣＭ６（半導体装
置）の信頼性を向上させることができる。

【００７９】さらに、多ピン化を図った半導体チップ１
や大きな面積の半導体チップ１のように、チップ圧着に
おいて高荷重を必要とする場合であっても、エア流速コ
ントローラ８によって加圧ヘッド５の移動速度が大きく
なるように制御し、これにより、加圧ヘッド５の動荷重
を増加させることにより、大口径のエアシリンダ９など
を設置する必要がなくなる。

【００８０】これにより、チップ圧着装置（半導体装置
の製造装置）の大形化または大重量化を防止でき、その
結果、チップ圧着装置の小形化と軽量化とを図ることが
できる。

【００８１】また、チップ圧着工程において圧着を制御
するパラメータとして加圧ヘッド５の動荷重と静荷重と
を使用することにより、チップ接続の圧着初期にバンプ
２を塑性変形させる際に、制御された動荷重によって半
導体チップ１を加圧するため、半導体チップ１に設けら
れたバンプ２の高さを所望範囲に制御できる。

【００８２】これにより、バンプ２を所望範囲に潰すこ
とができる。

【００８３】つまり、半導体チップ１の圧着を制御する
パラメータとして加圧ヘッド５の動荷重と静荷重とを使
用することにより、チップ接続の圧着初期にバンプ２を
塑性変形させる際に、制御された動荷重によって半導体
チップ１を加圧するため、半導体チップ１に設けられた
バンプ２の高さを所望範囲に制御でき、これにより、バ
ンプ２を所望範囲に潰すことができる。

【００８４】なお、加圧ヘッド５の静荷重だけでなく、
加圧ヘッド５の動荷重と静荷重とによって半導体チップ
１の圧着を制御することにより、圧着初期には加圧ヘッ
ド５の速度によりバンプ２の高さを制御できる。

【００８５】その後、半導体チップ１に反りや変形を発
生させない程度の静荷重によって圧着を行う。

【００８６】したがって、フリップチップ接続終了後の
チップ−基板間のクリアランスを所定範囲に形成するこ
とができる。

【００８７】その結果、ＭＣＭ６の温度サイクル性など
の信頼性を向上できる。

【００８８】以上、本発明者によってなされた発明を発
明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言う
までもない。

【００８９】例えば、前記実施の形態では、半導体チッ
プ１に動荷重と静荷重の２つの異なった大きさの荷重を
付与する場合について説明したが、半導体チップ１に付
与する異なった大きさの荷重の数は、２つに限定される
ものではなく、３つ以上であってもよい。

【００９０】その際、動荷重と静荷重という組み合わせ
に限らず、図４に示す他の実施の形態のチップ圧着装置
（半導体装置の製造装置）のように、静荷重のみを付与
し、その時の静荷重を高圧側と低圧側とに分けてもよ
い。

【００９１】ここで、図４に示すチップ圧着装置は、エ
アシリンダ９に供給するエアを圧力可変手段である三方
弁１６などにより、高圧側と低圧側との２種類に切り換
え可能にしたものである。

【００９２】この場合、前記動荷重に相当する荷重とし
て、最初に高圧によって加圧ヘッド５を作動させ、その
後、前記静荷重として低圧に切り換えて加圧する。

【００９３】また、図５に示す他の実施の形態のチップ
圧着装置は、加圧ヘッド５の降下を圧力可変手段である
パルスモータ１７と、ボールねじ１８とによって行うも
のであり、荷重を検出するロードセル１９（荷重検出手
段）をステージ４（加圧ヘッド５でもよい）に設置し、
最初、高圧を付与し、所定の圧力に到達した時点で圧力
を小さくする制御を行うものである。

【００９４】なお、図４および図５に示すチップ圧着装
置によっても、前記実施の形態のチップ圧着装置とほぼ
同様の作用効果を得ることができる。

【００９５】また、前記実施の形態においては、ヘッド
速度検出手段としてスリットセンサ１０と遮光板１１と
を用いた光学的手段を利用した場合を説明したが、前記
ヘッド速度検出手段は、前記光学的手段に限らず、加圧
ヘッド５の移動速度を検出可能な手段であれば、他の手
段であってもよい。

【００９６】さらに、前記実施の形態においては、半導
体装置としてベアチップ実装を行ったＭＣＭ６の場合に
ついて説明したが、前記半導体装置は、ＭＣＭ６に限定
されるものではなく、実装基板に異方性導電シート７を
介して半導体チップ１をフリップチップ接続するもので
あれば、他の半導体装置であってもよい。

【００９７】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００９８】（１）．異方性導電シートを用いてフリッ
プチップ接続を行う際に、圧力可変手段により、大きさ
の異なった複数の荷重のうち最も大きな荷重を少なくと
も圧着初期に半導体チップに付与することにより、電気
的接続を良好に行うために必要な高荷重を圧着初期の短
時間に半導体チップに掛けることが可能になる。したが
って、半導体チップに凹状の窪みなどが形成されて半導
体チップが変形することを防止できる。これによって、
半導体チップの電気的特性に悪影響を及ぼすことを低減
できる。その結果、半導体装置の信頼性を向上させるこ
とができる。

【００９９】（２）．多ピン化を図った半導体チップや
大きな面積の半導体チップのように、チップ圧着におい
て高荷重を必要とする場合であっても、圧力可変手段に
よって加圧ヘッドの移動速度を制御し、これにより、加
圧ヘッドの動荷重を増加させることにより、大口径のエ
アシリンダなどを設置する必要がなくなる。したがっ
て、半導体装置の製造装置の大形化または大重量化を防
止でき、その結果、前記半導体装置の製造装置の小形化
と軽量化とを図ることができる。

【０１００】（３）．加圧ヘッドの動荷重と静荷重とを
制御し、フリップチップ接続の圧着初期に、制御された
動荷重によって加圧ヘッドにより半導体チップを加圧す
ることにより、導電性部材を所望範囲に潰すことができ
る。これにより、フリップチップ接続終了後のチップ−
基板間のクリアランスを適正範囲に形成することができ
る。その結果、半導体装置の温度サイクル性などの信頼
性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体装置の製造装置の一例であるチ
ップ圧着装置の構造の実施の形態を示す断面図である。

【図２】図１に示すチップ圧着装置によってフリップチ
ップ接続が行われる半導体装置の一例であるＭＣＭの構
造を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図で
ある。

【図３】本発明の半導体装置の製造方法におけるチップ
圧着時の時間経過に伴う荷重の変化の一例を示す荷重変
動図である。

【図４】本発明の他の実施の形態であるチップ圧着装置
の構造を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施の形態であるチップ圧着装置
の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体チップ １ａ 主面 １ｂ 背面 １ｃ パッド（表面電極） ２ バンプ（導電性部材） ３ プリント配線基板（実装基板） ３ａ 基板端子 ４ ステージ ５ 加圧ヘッド ６ ＭＣＭ（半導体装置） ７ 異方性導電シート ８ エア流速コントローラ（圧力可変手段） ９ エアシリンダ １０ スリットセンサ（ヘッド速度検出手段） １１ 遮光板（ヘッド速度検出手段） １２ エアチューブ １３ 動荷重領域 １４ 静荷重領域 １５ ワーク １６ 三方弁（圧力可変手段） １７ パルスモータ（圧力可変手段） １８ ボールねじ １９ ロードセル（荷重検出手段）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フリップチップ接続が行われる半導体装
   置の製造方法であって、 主面に形成された表面電極に導電性部材が設けられた半
   導体チップを準備する工程と、 実装基板の基板端子上に異方性導電シートを配置する工
   程と、 前記半導体チップに設けられた前記導電性部材を前記異
   方性導電シートに接触させて前記異方性導電シート上に
   前記半導体チップを配置する工程と、 前記半導体チップの前記主面と反対側の面に、大きさの
   異なった複数の荷重のうち最も大きな荷重を少なくとも
   圧着初期に付与することにより、前記異方性導電シート
   を介して前記半導体チップを前記実装基板に圧着してフ
   リップチップ接続する工程とを有することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
2. 【請求項２】 フリップチップ接続が行われる半導体装
   置の製造方法であって、 主面に形成された表面電極に導電性部材が設けられた半
   導体チップを準備する工程と、 実装基板の基板端子上に異方性導電シートを配置する工
   程と、 前記半導体チップに設けられた前記導電性部材を前記異
   方性導電シートに接触させて前記異方性導電シート上に
   前記半導体チップを配置する工程と、 前記半導体チップを圧着する際、前記半導体チップを加
   圧する加圧ヘッドの動荷重を制御して、圧着初期に、前
   記半導体チップの前記主面と反対側の面に前記動荷重を
   付与する工程と、 前記動荷重の付与後、前記半導体チップの前記主面と反
   対側の面に前記加圧ヘッドの静荷重を付与することによ
   り、前記異方性導電シートを介して前記半導体チップを
   前記実装基板に圧着してフリップチップ接続する工程と
   を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置の製造方法で
   あって、前記加圧ヘッドの前記動荷重を制御する際に、
   前記加圧ヘッドの移動速度を検出して前記動荷重を制御
   することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 【請求項４】 フリップチップ接続を行う半導体装置の
   製造装置であって、 半導体チップが載置された実装基板を支持するステージ
   と、 前記実装基板上に異方性導電シートを介して載置された
   半導体チップを加圧する加圧ヘッドと、 異なった大きさの複数の荷重を制御して前記加圧ヘッド
   に前記荷重を付与する圧力可変手段とを有し、 前記半導体チップの主面と反対側の面に、大きさの異な
   った複数の荷重のうち前記圧力可変手段により制御され
   た最も大きな荷重を少なくとも圧着初期に付与すること
   により、前記異方性導電シートを介して前記半導体チッ
   プを前記実装基板に圧着してフリップチップ接続を行う
   ことを特徴とする半導体装置の製造装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の半導体装置の製造装置で
   あって、前記加圧ヘッドの移動速度を検出するヘッド速
   度検出手段が設置されているとともに、前記ヘッド速度
   検出手段により検出された前記加圧ヘッドの移動速度に
   基づいて前記圧力可変手段により前記加圧ヘッドの動荷
   重を制御し、前記半導体チップの圧着初期に、前記半導
   体チップの前記主面と反対側の面に前記動荷重を付与
   し、その後、前記加圧ヘッドによって前記半導体チップ
   に静荷重を付与して、前記異方性導電シートを介して前
   記半導体チップの前記実装基板へのフリップチップ接続
   を行うことを特徴とする半導体装置の製造装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の半導体装置の製
   造装置であって、前記異方性導電シートを用いてフリッ
   プチップ接続を行うチップ圧着装置であることを特徴と
   する半導体装置の製造装置。