JPS63158845A - 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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JPS63158845A
JPS63158845A JP30692486A JP30692486A JPS63158845A JP S63158845 A JPS63158845 A JP S63158845A JP 30692486 A JP30692486 A JP 30692486A JP 30692486 A JP30692486 A JP 30692486A JP S63158845 A JPS63158845 A JP S63158845A
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semiconductor device
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film
temperature
circuit board
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Yukio Maeda
幸男 前田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置の実装方法に関するものであり特
にフェースダウン実装法に係るものである。
従来の技術 従来、回路基板に半導体装置を実装する方法は、プラス
チックで対土成形されたデュアル・インライン・パッケ
ージの半導体装置を回路基板に挿入し、半田付けする方
法、半導体装置に予め形成しておいた金バンプを利用し
てフレキシブル回路基板に半導体装置を一括ポンディン
グするTAB法、などがある。またさらに高密度に実装
するためには第4図示すように、保護膜103を有する
半導体装置101のアルミ電極102に予め半田バンプ
106を形成しておき、この半導体装置101を第6図
に示すようにレジスト膜113を有する基板111に形
成された銅電極112に半田バンプioeが一致するよ
うにフェースダウンで重ね合わせ、半田の融点以上の加
熱と圧力によシ半田バンプ106を溶融し銅配線膜11
2に半田付けするフリップチップ・ボンディング法もあ
る。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら従来の7リツプチツプ・ポンディン法では
半田バンブを形成する際に、真空蒸着とフォトリングラ
フィによりクロムと銅の2層の下地処理を行ない、その
後電解メッキ、真空蒸着等の方法と熱処理で半田バンブ
を形成していたため、バンブ形成の工程が複雑でコスト
が高くつく、半田付は時に基板に7ラツクス塗布が必要
であるという問題点があった。
問題点を解決するだめの手段 以上のような従来の問題点を解決するため本発明は、半
導体装置の電極に、半田付は可能な金属膜を形成する工
程と、回路基板の電極に半田付は可能な金属膜を形成す
る工程と、前記回路基板の電極に対し前記半導体装置の
電極が互いに対向しフェースダウンとなるように配置す
る際に前記回路基板と前記半導体装置の間に半田微粒子
を分散した熱可塑性樹脂フィルムを挟む工程と、前記回
路基板と前記半導体装置とを、前記半田微粒子の融点よ
り3ないし20度低い温度となるように熱圧着し、前記
回路基板の電極と、前記半導体装置の電極とを金属接合
させる工程とからなる半導体装置の実装方法にしている
作  用 次に本発明の構成要素の作用を述べる。
半導体装置の電極は通常はアルミニウム薄膜となってい
るが、本発明では、半田微粒子と金属接合しやすいよう
に半導体装置のアルミ電極上に半田付は可能な金属膜を
形成している。半田付は可能な金属膜の例としては、銅
、ニッケル、金、錫などがある。なお、半田付は可能な
金属膜のアルミニウムへの密着力改善のため、下地にク
ロム。
チタン等を付けても良い。また回路基板の電極も同様の
理由により半田付は可能な金属膜を形成しているが、半
導体装置の電極と必ずしも同一の金属膜である必要はな
い。
半田微粒子は半導体装置の電極と、回路基板の電極を接
合し、強固な接合力と確実な電気接続とを可能にするも
のである。熱可塑性樹脂フィルムは半田微粒子を均一に
分散させ、半田微粒子の取り扱いを容易にするための媒
体で、弱い加熱と圧力で半導体装置または回路基板に仮
固定できるもので腐食性のないものであれば、良く特別
強固な接着力は必要としないが、半田微粒子の融点より
も20度低い温度でも軟化するものでなければ熱圧着が
都合よく行なわれない。
本発明において、熱圧着は半導体装置の電極に設けた金
属膜と半田微粒子を圧接させる作用と、回路基板に設け
た金属膜と半田微粒子を圧接する作用がある。その際半
田微粒子の温度はその融点よりも3ないし20度低い温
度にしか加熱されないため溶融することはないが、圧力
をかけているため、半田微粒子は金属膜に強く押し付け
られ変形しながら金属膜に部分拡散が生じ、フラックス
塗布を必要とせずに金属接合が確実にできるものと考え
られる。加圧接合する際の温度が半田微粒子の融点より
も3度低い温度を超えると金属膜と半田微粒子の接触圧
力が不足して7シツクスなしには接合できない。
また半田微粒子の融点よりも20低い温度未満では、半
田微粒子と金属膜の部分拡散が生じない。
実施例 次に第1図〜第3図により本発明の詳細な説明する。
まず、保護膜3を形成した半導体装置1のアルミ電極2
の上に、スパッタ法によシ形成した膜厚SOO人のクロ
ム、スパッタ法と電解メッキ法によシ形成した膜厚16
μmの銅をホトリソグラフィー技術を用いてエツチング
を行ないクロム層7と半田付は可能な金属膜である銅層
8を形成しておく。
一方、回路基板であるガラス基板11にはスパッタ法に
よシ形成した膜厚600人のクロム、スパッタ法により
形成した膜厚2ooO人の銅をホトリソグラフィー技術
を用いてエツチングを行ないクロム層14と半田付は可
能な金属膜である銅配線膜12.を形成・しておく。
つぎに前記半導体装置1と、ガラス基板11とを位置合
わせし、その間に示差走差熱量分析法による融点が17
0”Cの半田微粒子6を含有するフィルム状の熱可塑性
樹脂4を挟み、半導体装置1の裏面より加熱圧着する。
その際の加圧ツールの温度と時間は、予め微細な熱伝対
を接合面に挿入して加圧時間に対する接合面の温度上昇
を加圧ツールの温度毎に測定しておき、最適な条件を求
める。すなわち、接合面の温度が半田微粒子の融点より
も摂氏3ないしは20度低い温度となるようにツール温
度と加圧時間を決めた。−例をあげるとツール温度27
0°Cで16秒間加圧することにより良好な結果が得ら
れた。このときの接合面の温度は160′Cであった。
加圧時間を10秒としたときの接合面温度に対する接合
強度の関係を第6図に示す。接合強度はチップサイズ4
jffX4ff+パツドサイズ1oOμm。
パッド数12箇所/テツプの半導体装置を引きはがすの
に必要なせん断力を1パッド当りの荷重で示した半田微
粒子は示差走査熱量分析法による融点(ピーク)が17
0″Cで、流子径2〜7μmのものを用いた、その結果
、接合強度は150°C〜167”Cで60グラム/パ
ッド以上の値が得られ実用強度に達している。特に望ま
しいのは160”0〜167°Cである。接合面温度が
160°C未満では半田微粒子のつぶれがたが少ないた
め、接合強度が不十分となる。また接合面温度が163
°C以上では半田微粒子がわずかな加圧でつぶれやすく
なり、特に融点以上では液状になり加圧力が作用しない
ため、半導体装置1の銅層8およびガラス基板11上の
銅配線膜12の表面酸化膜を破って半田微粒子がこれら
の銅被膜に部分拡散しにくくなり接合強度が低下する。
発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、半導体装置の!極
と回路基板の電極の双方に半田付は可能な金属膜を形成
し、これらを熱可塑性樹脂フィルム中に分散した半田微
粒子を溶融することなく加圧接合しているため、フラッ
クスを使用せず双方の電極同志を半田微粒子を介して接
合でき、工業的利用価値が大きいものである。
【図面の簡単な説明】
M1図は本発明の実施例における半導体装置の実装状態
を示す断面図、第2図は同接合部の拡大断面図、第3図
は本発明の実施例における半田微粒子を分散した熱可塑
性樹脂フィルムの斜視図、第4図は従来例の半導体装置
の断面図、第6図は同半導体装置の実装状態を示す断面
図、第6図は本発明の実施例における接合面温度と接合
強度の関係を示す関係図である。 1.101・・・・・・半導体装置、6・・・・・・半
田微粒子、8・・・・・・銅層、11・・・・・・ガラ
ス基板、12,112・・・・・・銅配線膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 半導体装置の電極に、半田付け可能な金属膜を形成する
    工程と、回路基板の電極に半田付け可能な金属膜を形成
    する工程と、前記回路基板の電極に対し前記半導体装置
    の電極が互いに対向しフェースダウンとなるように配置
    する際に前記回路基板と前記半導体装置の間に半田微粒
    子を分散した熱可塑性樹脂フィルムを狭む工程と、前記
    回路基板と前記半導体装置とを、前記半田微粒子の融点
    より3ないし20度低い温度となるように熱圧着し、前
    記回路基板の電極と、前記半導体装置の電極とを金属接
    合させる工程とからなる半導体装置の実装方法。
JP30692486A 1986-12-23 1986-12-23 半導体装置の実装方法 Expired - Lifetime JPH0734448B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016066782A (ja) * 2014-08-01 2016-04-28 住友ベークライト株式会社 半導体装置の製造方法および電子部品の製造方法

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