(57)【要約】      （修正有）【課題】Ａｕ−Ａｌの拡散による強度劣化がなく、Ａｕ／Ａｌ接触部の腐食がなく、コスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極をフリップチップ接合する半導体装置の部品実装方法、及び半導体装置の実装部品を提供する。【解決手段】半導体装置の第１の部品１と第２の部品２２の実装方法において、第１面とそれと反対側に位置する第２面を有するＡｌペレット５を供給する工程、第１の部品１上にＡｌペレット５の第１面を接触させた状態にＡｌペレット５を配置する工程、第２の部品２をＡｌペレット５の第２面に接触させた状態にＡｌペレット５上に配置する工程、及び、所定の条件下で超音波エネルギーを付与して第１の部品１とＡｌペレット５の第１面並びに第２の部品２とＡｌペレット５の第２面を同一工程で接合する工程、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の第１の部品と第２の部品を接続する、半導体装置の部品を実装する方法において、
第１面と、それと反対側に位置する第２面を有する、Ａｌペレット（５）を供給する工程、
該第１の部品上に、該Ａｌペレット（５）の第１面を接触させた状態に、該Ａｌペレット（５）を配置する工程、
該第２の部品を、該Ａｌペレット（５）の第２面に接触させた状態に、該Ａｌペレット（５）上に配置する工程、及び
所定の条件下で超音波エネルギーを付与して、該第１の部品と該Ａｌペレット（５）の第１面、並びに該第２の部品と該Ａｌペレット（５）の第２面を同一工程で接合する工程、
を含むことを特徴とする、半導体装置の部品実装方法。
【請求項２】
前記第１の部品が第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）であり、前記第２の部品が第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）である、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項３】
前記第１の部品がリードフレーム（２７）であり、前記第２の部品が第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）である、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項４】
前記リードフレーム（２７）が、Ｎｉ系又はＣｕ系のめっき、又はＡｌコーティングを施した接続部を有してなる、請求項３に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項５】
前記第１の部品が回路基板（２８）であり、前記第２の部品が第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）である、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項６】
前記回路基板（２８）が、Ｃｕ系、Ｎｉ系又はＡｌ系の配線層、又はコーティングを施した接続部を有してなる、請求項５に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項７】
前記第１の部品が、嵩高円筒形部品（２４）上に予め接合された第１の半導体素子（１）のＡｌ電極であり、前記第２の部品が第２の半導体素子のＡｌ電極である、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項８】
前記第１の部品が、嵩高円筒形部品（２４）上に予め接合された第１の半導体素子（１）のＡｌ電極であり、前記第２の部品が樹脂基板の金属電極である、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項９】
前記第１の部品がセラミックス基板（３０）であり、前記第２の部品が金属端子（３２）である、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１０】
前記金属端子（３２）が、Ｃｕ系，Ｎｉ系又はＡｌ系よりなる素材、又はコーティングを施した端子からなる、請求項９に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１１】
前記セラミックス基板（３０）が、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2及びＭｇＯからなる群から選択される酸化物、又はＡｌＮを、単一または複数成分で含有する、請求項９に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１２】
前記Ａｌペレットが、Ａｌ線を渦巻き状に形成した成形体（３１）からなる、請求項９に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１３】
接合後の前記Ａｌペレット（５）が、前記第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）及び／又は前記第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）の外側にはみ出してなる、請求項２〜８のいずれか一項に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１４】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）を、該Ａｌ線の直径より小さい直径の吸引穴を持つ吸引器（７）を該Ａｌ線の端面に当てながら、所定の厚さで円盤状にカットして該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１５】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）の端面を、該Ａｌ線の直径と同等の開口直径で、該Ａｌペレットの厚さと等しい深さの穴を持つダイ（９）へ挿入し、該ダイの表面に沿ってブレード（８）で該Ａｌ線（６）を円盤状にカットして該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１６】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）の端面を平板（１０）に突き当て、該平板の面と平行にブレード（８）にて該Ａｌ線を円盤状にカットしてＡｌペレットを形成し、該Ａｌペレットを平板に吸引固定したままで、該平板（１０）を移動させた後、該Ａｌペレット（５）を吸引器（７）で吸引して該平板（１０）から取り外すことを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１７】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）の端面を、第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）上に突き当て、または、Ａｌ電極（３）の垂直上方にセットし、該Ａｌ電極（３）の端面と平行にブレード（８）にて該Ａｌ線（６）を円盤状にカットしたＡｌペレットを用いることを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１８】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ薄板（１５）を打ち抜いて該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項１９】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ薄板（１５）を切断して該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項２０】
前記接合する工程が、超音波エネルギー付与装置のステージ（２１）上で超音波振動方向へスライド可能な治具（２５）を用いることを含む、請求項７または８に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項２１】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）を前記第１の部品上へ仮固定したものを用いることを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項２２】
前記Ａｌペレットを供給する工程が、パンチ（１６）によってＡｌ薄板（１５）を下側から打ち抜き、該パンチ上に載った、打ち抜かれたＡｌペレット（５）上へ前記第１の部品を対向させて仮固定したものを用いることを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法。
【請求項２３】
第１の部品と、
第１面と、それと反対側に位置する第２面を有する、Ａｌペレット（５）であって、該第１の部品上に、該Ａｌペレット（５）の第１面が接触した状態に配置された、該Ａｌペレット（５）と、
該Ａｌペレット（５）の第２面に接触した状態に、該Ａｌペレット（５）上に配置された該第２の部品と
を含み、所定の条件下で超音波エネルギーが付与されて、該第１の部品と該Ａｌペレット（５）の第１面、並びに該第２の部品と該Ａｌペレット（５）の第２面が同一工程で接合されてなることを特徴とする、半導体装置の実装部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、各種エレクトロニクス製品に用いる半導体素子、絶縁基板や金属端子などの部品を実装するための、特に、Ａｕバンプを用いずにＡｌ電極をフリップチップ接合するための、半導体装置の部品実装方法、並びにそのような方法で実装された半導体装置の実装部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種エレクトロニクス製品の製造において、半導体素子に接合用突起電極（バンプ）を形成し、基板、または他の半導体素子のＡｌ電極に対向させて接合（フリップチップ接合）する場合、Ａｕバンプを介在させて超音波接合する手法が知られている（特許文献１）。
【０００３】
しかし、かかる手法では、Ａｕ−Ａｌの拡散が進行すると接合部界面での熱膨張係数差や、カーケンダル・ボイドによる強度劣化が生じること、及び、Ａｕ−Ａｌ拡散層が硬いため超音波接合時にＡｕバンプ下地のダメージを加速することなど、信頼性の低下につながり、また、Ａｕ／Ａｌ接触部での電位差による腐食の懸念や、Ａｕを使用するためコストアップになる等の問題点がある。
【０００４】
一方、Ａｕバンプを用いない、半導体素子、絶縁基板や金属端子等の実装方法としては、導電性突起部のための貫通穴を形成した絶縁性熱可塑性シートを介在させる方法（特許文献２）、少なくとも表面が金属の硬質導電性粒子を含有する異方性導電接着剤を用いる方法（特許文献３）、樹脂コア表面にＮｉ−Ａｕ等の金属めっきが形成された複合粒子を介在させる方法（特許文献４、特許文献５）、枠を使って真空封止する方法（特許文献６）などが提案されている。しかし、これらの手法には、中間に介在させる接合用部材がコストアップの要因になる等の問題点がある。
【０００５】
また、Ａｌバンプを用いる方法として、還元雰囲気又は不活性雰囲気中でボールボンディング法によりＡｌバンプ電極を形成する方法（特許文献７）も提案されているが、一方の素子に予めＡｌバンプを形成する際、バンプ表面の酸化を防止するため還元性雰囲気又は不活性雰囲気を用いており、コスト上昇になる。また、予めバンプ形成する際に塑性変形を伴うので（本接合時に）、一旦塑性変形させたバンプを用いることになるため、第２の素子を超音波接合する際、接合性が劣るという問題点がある。
【０００６】
Ａｌバンプを用いる他の方法として、半導体素子の各電極パッドに、予めＡｌバンプを形成した外部端子を成すリードが接続されてなり、そのリードの外端部をカットすることによりそのリードを介して接続する方法（特許文献８）、予め蒸着により形成したＡｌバンプ電極との界面に存在する酸化膜の厚みを１０ｎｍ以下とし、且つＡｌバンプ電極中に存在する酸素及び炭素のそれぞれの含有量を１ａｔｍ％以下にする方法（特許文献9）、および、予め蒸着、ボールボンディング等によりＡｌバンプを形成し、そのバンプを介して重ね合わせ、超音波による回転往復振動等を印加し、汚れ等を除去した後、加熱及び加圧して半導体素子の主電極表面と電極板表面とを接合する方法（特許文献１０）が提案されている。但し、これらの方法には、蒸着によるコスト上昇、ボールボンディングでの加熱によるＡｌ表面酸化や接合性低下等の問題点があり、半導体素子の各電極を接続するための更に改良された接合方法が望まれている。
【０００７】
更に、絶縁基板上に形成された電気回路と外部端子との接続には、ワイヤボンディングやはんだ付などの接合手法が用いられており、実装面積の縮小が困難、製造工程上の制約（はんだ付の場合）などの問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−２３７２７８号公報
【特許文献２】特開平１１−０６７８２６号公報
【特許文献３】特開２０００−０３６５１５号公報
【特許文献４】特開２００２−２４６５０９号公報
【特許文献５】特開２００５−２８６３４９号公報
【特許文献６】特開２００６−０６６８０８号公報
【特許文献７】特開平７−１２２５６５号公報
【特許文献８】特開平１０−０７４７９３号公報
【特許文献９】特開平１１−２６０８６３号公報
【特許文献１０】特開２００１−１１０８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本願発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、Ａｕ−Ａｌの拡散による強度劣化がなく、Ａｕ／Ａｌ接触部の腐食がなく、コスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極をフリップチップ接合する方法を提供する。また、本願発明は、絶縁基板、および絶縁基板上に形成された電気回路と外部端子とをコスト的に有利に接続する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願の請求項１に記載の発明（以下「本願の第一発明」という）は、
半導体装置の第１の部品と第２の部品を接続する、半導体装置の部品を実装する方法において、
第１面と、それと反対側に位置する第２面を有する、Ａｌペレット（５）を供給する工程、
該第１の部品上に、該Ａｌペレット（５）の第１面を接触させた状態に、該Ａｌペレット（５）を配置する工程、
該第２の部品を、該Ａｌペレット（５）の第２面に接触させた状態に、該Ａｌペレット（５）上に配置する工程、及び
所定の条件下で超音波エネルギーを付与して、該第１の部品と該Ａｌペレット（５）の第１面、並びに該第２の部品と該Ａｌペレット（５）の第２面を同一工程で接合する工程、
を含むことを特徴とする、半導体装置の部品実装方法を提供するものである。
【００１１】
かかる本願の第一発明では、Ａｕとの拡散による強度劣化や、Ａｕとの接触部の腐食が懸念される材料から成る部品を、コスト的に有利な信頼性の高い手法でフリップチップ接合することが可能である。
【００１２】
第一発明の一つの好ましい態様として、前記第１の部品が第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）であり、前記第２の部品が第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）である、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項２参照）。かかる態様によれば、Ａｕ−Ａｌの拡散による強度劣化がなく、Ａｕ／Ａｌ接触部の腐食がなく、コスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極をフリップチップ接合することが可能である。
【００１３】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記第１の部品がリードフレーム（２７）であり、前記第２の部品が第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）である、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項３参照）。かかる態様によれば、リードフレーム上へコスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極を持つ半導体素子をフリップチップ接合することが可能である。
【００１４】
かかる態様の更に好ましい態様として、前記リードフレーム（２７）が、Ｎｉ系又はＣｕ系のめっき、又はＡｌコーティングを施した接続部を有してなる、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項４参照）。かかる態様によれば、一般に使用される表面処理を持つリードフレーム上へコスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極を持つ半導体素子をフリップチップ接合することが可能である。
【００１５】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記第１の部品が回路基板（２８）であり、前記第２の部品が第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）である、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項５参照）。かかる態様によれば、各種回路基板へコスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極を持つ半導体素子をフリップチップ接合することが可能である。
【００１６】
かかる態様の更に好ましい態様として、前記回路基板（２８）が、Ｃｕ系、Ｎｉ系又はＡｌ系の配線層、又はコーティングを施した接続部を有してなる、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項６参照）。かかる態様によれば、一般に使用される表面材質を持つ各種回路基板上へコスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極を持つ半導体素子をフリップチップ接合することが可能である。
【００１７】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記第１の部品が、嵩高円筒形部品（２４）上に予め接合された第１の半導体素子（１）のＡｌ電極である、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項７参照）。かかる態様によれば、嵩高円筒形状の圧力検出部を持つような半導体部品へ、Ａｕ−Ａｌの拡散による強度劣化がなく、Ａｕ／Ａｌ接触部の腐食がなく、コスト的に有利な信頼性の高い手法でＡｌ電極をフリップチップ接合することが可能である。
【００１８】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記第１の部品が、嵩高円筒形部品（２４）上に予め接合された第１の半導体素子（１）のＡｌ電極であり、前記第２の部品が樹脂基板の金属電極である、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項８参照）。かかる態様によれば、嵩高円筒形状の圧力検出部を持つような半導体部品へ、Ａｕ−Ａｌの拡散による強度劣化がなく、Ａｕ／Ａｌ接触部の腐食がなく、コスト的に有利な信頼性の高い手法で、樹脂基板上に形成された金属電極をフリップチップ接合することが可能である。
【００１９】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記第１の部品がセラミックス基板（３０）であり、前記第２の部品が金属端子（３２）である、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項９参照）。かかる態様によれば、絶縁基板と外部端子とをコスト的に有利に接続することが可能である。
【００２０】
かかる態様の更に好ましい態様として、前記金属端子（３２）が、Ｃｕ系，Ｎｉ系又はＡｌ系よりなる素材、又はコーティングを施した端子からなる、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１０参照）。かかる態様によれば、絶縁基板上と、一般に使用される表面材質を持つ外部端子とをコスト的に有利に接続することが可能である。
【００２１】
また上記態様の更に好ましいもう一つの態様として、前記セラミックス基板（３０）が、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2及びＭｇＯからなる群から選択される酸化物、又はＡｌＮを、単一または複数成分で含有する場合の半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１１参照）。かかる態様によれば、絶縁基板とＡｌペレットとの接合性が向上し、外部端子をコスト的に有利に接続することが可能である。
【００２２】
また上記態様の更に好ましいもう一つの態様として、前記Ａｌペレットが、Ａｌ線を渦巻き状に形成した成形体（３１）からなる、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１２参照）。かかる態様によれば、Ａｌ線渦巻き状成形体を用いることにより、（円盤状のＡｌペレットを用いた場合に比べ）Ａｌによる接合部の中央付近でもＡｌの変形が大きくなり、接合しやすくすることが可能である。
【００２３】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、接合後の前記Ａｌペレット（５）が、前記第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）及び／又は前記第２の半導体素子（２）のＡｌ電極（３’）の外側にはみ出してなる、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１３参照）。かかる態様によれば、Ａｌ電極の微細化への対応が可能になること、また、周囲の保護膜（ＳｉＯ2など）とＡｌペレットとの密着力も発生し、接合強度の向上が可能である。
【００２４】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）を、該Ａｌ線の直径より小さい直径の吸引穴を持つ吸引器（７）を該Ａｌ線の端面に当てながら、所定の厚さで円盤状にカットして該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１４参照）。かかる態様によれば、Ａｌペレット形成時に加熱しないため表面の酸化を防止することが可能になること、Ａｌペレット形成時に塑性変形を伴わないので、第２の素子を超音波接合する際、接合性が低下しないこと、また、Ａｌペレットは円盤状であるため、第１の半導体素子のＡｌ電極上へ載置した後、超音波接合装置のステージ上へ移動させる際、殆ど位置ずれすることはないことが可能である。
【００２５】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）の端面を、該Ａｌ線の直径と同等の開口直径で、該Ａｌペレットの厚さと等しい深さの穴を持つダイ（９）へ挿入し、該ダイの表面に沿ってブレード（８）で該Ａｌ線（６）を円盤状にカットして該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、請求項１に記載の半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１５参照）。かかる態様によれば、Ａｌペレットの変形を防止でき、また、Ａｌペレット厚は、ダイに設けた穴の深さを調節することで制御することが可能である。
【００２６】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）の端面を平板（１０）に突き当て、該平板の面と平行にブレード（８）にて該Ａｌ線を円盤状にカットしてＡｌペレットを形成し、該Ａｌペレットを平板に吸引固定したままで、該平板（１０）を移動させた後、該Ａｌペレット（５）を吸引器（７）で吸引して該平板（１０）から取り外すことを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１６参照）。かかる態様によれば、ブレード下のスペーサ（１１）の厚さを変えることにより、Ａｌペレット厚を制御することが可能である。
【００２７】
第１の発明のもう一つの好ましい様態として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）の端面を、第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）上に突き当て、または、Ａｌ電極（３）の垂直上方にセットし、該Ａｌ電極（３）の端面と平行にブレード（８）にて該Ａｌ線（６）を円盤状にカットしたＡｌペレットを用いることを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１７参照）。かかる様態によれば、吸引器を用いないでＡｌペレットを載置することが可能である。
【００２８】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ薄板（１５）を打ち抜いて該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１８参照）。かかる態様によれば、吸引器を用いないでＡｌペレットを載置すること、また、複数個のパンチを用いて複数個のＡｌペレットを同時に供給することが可能である。
【００２９】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ薄板（１５）を切断して該Ａｌペレット（５）を形成することを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項１９参照）。かかる態様によれば、吸引器を用いないでＡｌペレットを載置すること、また、複数個の切断手段を用いて複数個のＡｌペレットを同時に供給することが可能である。
【００３０】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記接合する工程が、超音波エネルギー付与装置のステージ（２１）上で超音波振動方向へスライド可能な治具（２５）を用いることを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項２０参照）。かかる態様によれば、嵩高円筒形部品の傾きを防止し、有害なＺ方向の超音波振動成分を抑制できＡｌ電極下地のダメージ発生を防止すること、また、接合完了後に過剰な超音波エネルギーが作用しても逃がすことができ、ダメージ発生を防止することが可能である。
【００３１】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、Ａｌ線（６）を前記第１の部品上へ仮固定したものを用いることを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項２１参照）。かかる様態によれば、Ａｌペレットの位置ずれを確実に防止することが可能である。また、通常のワイヤボンディングの手法を用い、通常より超音波接合条件を弱くして仮固定することにより、Ａｌ線の変形をできるだけ小さくし、第２の部品を対向させて接合するときに変形し易くし、接合性を低下させないことが可能である。
【００３２】
第一発明のもう一つの好ましい態様として、前記Ａｌペレットを供給する工程が、パンチ（１６）によってＡｌ薄板（１５）を下側から打ち抜き、該パンチ上に載った、打ち抜かれたＡｌペレット（５）上へ前記第１の部品を対向させて仮固定したものを用いることを含む、半導体装置の部品実装方法が挙げられる（請求項２２参照）。かかる様態によれば、Ａｌペレットの小径化が可能であり、また、パンチの先端形状は、角形など任意の形状でも良く、複数個のパンチを用いて複数個のＡｌペレットを同時に供給することが可能である。
【００３３】
本願の請求項２３に記載の発明（以下「本願の第二発明」という）は、
第１の部品と、
第１面と、それと反対側に位置する第２面を有する、Ａｌペレット（５）であって、該第１の部品上に、該Ａｌペレット（５）の第１面が接触した状態に配置された、該Ａｌペレット（５）と、
該Ａｌペレット（５）の第２面に接触した状態に、該Ａｌペレット（５）上に配置された該第２の部品と
を含み、所定の条件下で超音波エネルギーが付与されて、該第１の部品と該Ａｌペレット（５）の第１面、並びに該第２の部品と該Ａｌペレット（５）の第２面が同一工程で接合されてなることを特徴とする、半導体装置の実装部品を提供するものである。
【００３４】
かかる本願の第二発明では、Ａｕとの拡散による強度劣化や、Ａｕとの接触部の腐食が懸念される材料から成る部品を、コスト的に有利な信頼性の高い手法でフリップチップ接合したことを特徴とする、半導体装置の実装部品を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、２つの半導体素子の場合のＡｌペレットを用いた超音波接合後の断面図の例を摸式的に示す説明図である。
【図２】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、Ａｌペレット形成方法の例を摸式的に示す説明図である。
【図３】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、Ａｌペレット載置方法の例を摸式的に示す説明図である。
【図４】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、ダイを用いるＡｌペレット形成方法の例を摸式的に示す説明図である。
【図５】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、平板に突き当てる方法でのＡｌペレット形成方法の例を摸式的に示す説明図である。
【図６】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、吸引器を使用しない方法でのＡｌペレット形成方法の例を摸式的に示す説明図である。
【図７】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、Ａｌ薄板を打ち抜く方法でのＡｌペレット形成方法の例を摸式的に示す説明図である。
【００３６】
【図８】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、超音波接合時の部材のセット形態例を摸式的に示す説明図である。
【図９】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、Ａｌペレット径＜Ａｌ電極寸法の場合の、超音波接合後の断面の例を模式的に示す説明図である。
【図１０】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、嵩高円筒形部品上への超音波接合時の治具形態例を摸式的に示す説明図である。
【図１１】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、リードフレーム上への超音波接合形態例を摸式的に示す説明図である。
【図１２】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、回路基板上への超音波接合形態例を摸式的に示す説明図である。
【図１３】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、セラミックス基板上への金属端子の超音波接合形態例を摸式的に示す説明図である。
【図１４】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、セラミックス基板上へ超音波接合した金属端子上に半導体素子を実装した形態例を摸式的に示す説明図である。
【図１５】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、Ａｌ線を仮固定する方法でのＡｌペレット形成方法の例を摸式的に示す説明図である。
【図１６】本発明の半導体装置の部品実装方法の実施形態において、Ａｌ薄板を打ち抜き、仮固定する方法でのＡｌペレット形成方法の例を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本願の半導体装置の部品実装方法の一つの態様では、対向する二つの半導体素子のＡｌ電極を、Ａｌペレット５を介して、上下で、即ちＡｌペレット５の両側の面で、同一工程で超音波接合することができる。しかも、その際、Ａｌペレット５が、Ａｌ電極３，３’の部分をはみ出して、半導体素子の隣接する保護膜４，４’（絶縁膜）上へ覆いかぶさっても保護膜にクラック等のダメージを発生させないように、振幅、荷重（Ａｌ電極を圧接する圧力）、時間、温度等の超音波接合の条件を制御することができ、また、半導体素子に所定以上の力が作用した場合に、半導体素子が超音波振動方向（Ｘ方向）に可動になるようにセットすることによって、過剰になった超音波エネルギーを逃がすことができる（図１参照）。
【００３８】
Ａｌペレット５の材質としては、純粋なＡｌからなるものの他、Ａｌと微量のＳｉ、Ｎｉ等の他の金属成分を含むもの、或いはそれらに許容可能な範囲の不純物を含むものが挙げられる。Ａｌペレットの形状としては、通常、厚さが０．１５ｍｍ〜０．２ｍｍで直径が０．２ｍｍ〜０．４ｍｍの円盤状のものが用いられ、又は直径が０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍのＡｌ線を渦巻き状にして２ｍｍ〜５ｍｍの外径にしたものでもよく、或いは必要に応じて円以外の形状の板状のものを使用しても良い。尚、本願では、Ａｕは金、Ａｌはアルミニウム、Ｎｉはニッケル、Ｃｕは銅、Ｓｉはシリコン、Ｏは酸素、そしてＮは窒素をそれぞれ表す。
【００３９】
また、本願のＡｌペレット５を介して接合される第一部品と第２部品の組み合わせのもう一つの態様として、Ｎｉ系又はＣｕ系のめっき、又はＡｌコーティングを施した接続部等の接続部を有するリードフレーム２７と、第２の半導体素子２のＡｌ電極３’が挙げられる（図１１参照）。
【００４０】
また、別の態様として、Ｃｕ系、Ｎｉ系又はＡｌ系の配線層、又はコーティングを施した接続部等の接続部を有する回路基板２８と、第２の半導体素子２のＡｌ電極３’の組み合わせが挙げられる（図１２参照）。
【００４１】
別の態様として、嵩高円筒形部品２４上に予め接合された第１の半導体素子１のＡｌ電極３と、第２の半導体素子２のＡｌ電極３、又は樹脂基板の金属電極の組み合わせが挙げられる。
【００４２】
別の態様として、セラミックス基板３０と金属端子３２の組み合わせが挙げられ、その金属端子３２としてはＣｕ系，Ｎｉ系又はＡｌ系よりなる素材、又はコーティングを施した端子が好ましく、またセラミックス基板３０としてはＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2，ＳｉＯ2，ＺｒＯ2，ＭｇＯなどの酸化物、又はＡｌＮを（単一または複数成分）含有する場合が好ましい。この場合には、好適に用いられるＡｌペレットが、Ａｌ線を渦巻き状に形成した成形体３１であり得る（図１３参照）。
【００４３】
また、本願のＡｌペレット形成の一つの態様では、Ａｌ線６の端面に、Ａｌ線径より小さい吸引穴径を持つ吸引器７を当てて、Ａｌ線の端面を吸引しながら、ブレードでＡｌ線６を所定の厚さに円盤状にカットすることによって、Ａｌペレット５が形成される（図２参照）。
【００４４】
また別の態様では、Ａｌ線６の直径とほぼ等しい開口径で、且つ目的とするＡｌペレット厚さと等しい深さの穴を持つダイ９へＡｌ線６の端面を挿入し、ダイ表面に沿ってブレード８でＡｌ線６を所定の厚さに円盤状にカットすることによって、Ａｌペレットが形成される（図４参照）。
【００４５】
また別の態様では、Ａｌ線６の端面を平板１０に突き当て、平板の面と平行にブレード８を動かしＡｌ線６を所定の厚さに円盤状にカットすることによって、Ａｌペレット５が形成される。そのカット後のＡｌペレット５を平板１０に吸引固定したまま次のステーションへ移動させ、真空ピンセット等の吸引器７で吸引することによってＡｌペレット５が取り出される（図５参照）。
【００４６】
それらの形成されたＡｌペレット５は、吸引器７で吸引された状態で、接合しようとするＡｌ電極部へ移動され、吸引が解除されて、第１の半導体素子１のＡｌ電極３の上などの所定の位置に載置される（図３参照）。
【００４７】
また別の態様では、Ａｌ線（６）の端面を、第１の半導体素子（１）のＡｌ電極（３）上に突き当て（図６参照）、または、Ａｌ電極（３）の垂直上方にセットし、該Ａｌ電極（３）の端面と平行にブレード（８）にて該Ａｌ線（６）を円盤状にカットしたＡｌペレットが用いられる。
【００４８】
また別の態様では、所定の厚さのＡｌ薄板１５を、第１の半導体素子１のＡｌ電極３の上方で、打ち抜くことによって（図７参照）、または切断することによって形成したＡｌペレットが用いられる。
【００４９】
Ａｌペレット５は、通常円盤状であるため、第１の半導体素子１のＡｌ電極３上へ載置した後、超音波エネルギー付与装置のステージ２１上へ移動させる際、ほとんど位置ずれすることはない。また、仮に僅かに位置ずれし周囲の保護膜４などに載ったとしても、超音波接合条件を制御することにより、ダメージを与えない超音波接合が可能になる。
【００５０】
超音波振動ヘッド２３の反対側にセットされる部材の面と、超音波エネルギー付与装置のステージ２１面との界面が、超音波振動方向（Ｘ方向）に可動になるようにする手段としては、例えば、部材にかかるＸ方向の力が所定の値を越えた場合に、Ｘ方向に可動となる構造で、かつ、部材の傾きを防止できる治具２５をステージ面上に設けることが挙げられる（図１０参照）。
【００５１】
また、超音波振動方向（Ｘ方向）に可動になるようにする更なる手段としては、部材底面とステージ面との界面の摩擦係数を小さくする手段を講じること、たとえば、部材底面、及び、または、ステージ面の面粗度を静止摩擦係数が０．７以下になるように調整することなどが挙げられる。
【００５２】
これらの対策により、接合対象物の好ましくない方向への傾きが防止でき、超音波振動のＺ方向の振動成分が発生すること（すなわちダメージ発生）を防止できる。また、接合完了後に過剰な振動エネルギーが加わっても、それを逃がすことができ、過剰な振動エネルギーによるダメージを防止することができる。
【００５３】
更に、絶縁基板、または、絶縁基板上に形成された電気回路と外部端子との接続には、セラミックス基板上へＡｌペレット、外部端子を積層し、Ａｌペレットの上下両面を同一工程で超音波接合すれば良い。Ａｌペレットは室温で供給できるため接合前に酸化されることが無く、また、予め塑性変形を受けることも無く、上下同一工程での超音波接合が可能になる。
【００５４】
また、本願の半導体装置の実装部品は、第１の部品と、第１面と、それと反対側に位置する第２面を有する、Ａｌペレット５であって、第１の部品上に、Ａｌペレット５の第１面が接触した状態で配置された、Ａｌペレット５と、Ａｌペレット５の第２面に接触した状態で、Ａｌペレット５上に配置された第２の部品とを含み、所定の条件下で超音波エネルギーが付与されて、第１の部品とＡｌペレット５の第１面、並びに第２の部品とＡｌペレット５の第２面が同一工程で接合されてなることを特徴とするものであり、そこでは、上記の半導体装置の部品実装方法に関する好ましい態様が、可能な範囲で適用され得る。
【００５５】
上記の如く本願発明における新規な点は、Ａｌペレットを使用して、そのＡｌペレットの上下の面を、その各々に接するＡｌ電極等の面と、同一工程で超音波接合することが可能であることを見出し、それを半導体装置の部品実装に応用したことである。
【００５６】
また、本願発明では、Ａｌペレットが、半導体素子のＡｌ電極部をはみ出し周囲の絶縁膜等の保護膜上へ覆いかぶさっても、その保護膜でクラック等のダメージを引き起こさない超音波接合が可能であることを見出し、更には、Ａｌ電極の微細化にも対応可能であるという有利な点を見出した。更に、ＳｉＮｘ, ＳｉＯ2などの周囲の保護膜とＡｌとの密着力も発生し、接合強度の向上が期待できる。
【００５７】
また、Ａｕバンプを用いないため、Ａｕ−Ａｌの拡散による強度劣化がなく、超音波接合時にＡｌ電極下地のダメージを加速することがなく、Ａｕ／Ａｌ接触部の腐食がなく、しかもコスト的に有利な信頼性の高い手法を見出した。
【００５８】
Ａｌペレットを用いるその他のメリットとしては、（１）蒸着法やスパッタ法でＡｌ部材を供給する従来の方法より、コストダウンが可能であること、（２）ワイヤボンディング方式（ボールボンディング方式）で供給する際に見られるようにＡｌ材が変形する（一旦変形すると、その後の超音波接合の際に変形が抑制され接合性が悪化する）ことがないので、その後の接合性が劣らないこと、（３）加熱を伴うボールボンディング方式で供給する際に見られるようなＡｌ材の酸化がなく、その後の接合性が劣らないこと、などが挙げられる。
【実施例】
【００５９】
以下に本願発明についての実施形態の例を挙げて更に具体的に本願発明を説明するが、それらの実施形態によって本願発明が何ら限定されるものではない。
【００６０】
実施形態  １
図１において、第１の半導体素子１、及び第２の半導体素子２は、通常の半導体製造工程で作製したものであり、各々のＡｌ電極３，３’の外周部は保護膜（ＳｉＮｘ，ＳｉＯ2の積層構造）４，４’で覆われている。尚、図１は超音波接合後の断面を模式的に示したものである。また、Ａｌ電極３，３’としてのＡｌ膜厚は１μｍであり、下地は脆い酸化膜（ＰＳＧ／ＣＶＤ‐ＳｉＯ2）であり、アンダーバンプメタル等の補強層は設けていない。
【００６１】
一方、図２に示すように、Ａｌペレット５として、ワイヤボンディング用Ａｌ線６（直径が０．４ｍｍ）の端部に真空ピンセット７（先端部吸引口の直径が０．１３ｍｍ，先端部外側の直径が０．２５ｍｍ）を当て、安全カミソリの刃８を使用して、Ａｌ線６の端部から約０．２ｍｍの厚さにカットした。
【００６２】
その後、図３に示すように、真空ピンセット７で吸引したまま第１の半導体素子１のＡｌ電極３上へ移動させ、真空を解除して、Ａｌペレット５をＡｌ電極３上に載置した。このとき、Ａｌ電極サイズは、０．１５ｍｍ×０．３ｍｍであるため、Ａｌペレット５は、保護膜４上にもオーバーラップしている。
【００６３】
図８に示すように、上記と同様の操作を、全てのＡｌ電極３（４箇所）に対して実施した後、第１の半導体素子１を超音波エネルギー付与装置のステージ２１上にセットし、その上に第２の半導体素子２を対向させてセットして、所定の超音波接合条件下で超音波接合した。尚、第２の半導体素子２は超音波エネルギー付与装置の超音波振動ヘッド２３側に吸引されている。
【００６４】
その超音波接合条件としては、発振周波数が４０ｋＨｚ、ヘッド振幅が２．３μｍ、発振時間が１秒、ピーク荷重３０Ｎ、ヘッド温度及びステージ温度が共に１５０℃であり、接合後のチップ間隔（Ａｌペレット厚）が約０．１ｍｍであり、せん断強度が１６Ｎ以上／４接合部であった。
【００６５】
接合部の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察（倍率２０，０００倍）の結果、Ａｌペレット５とＡｌ電極３との接合は勿論、Ａｌペレット５と保護膜４（ＳｉＮx）との部分的な密着を確認した。すなわち、Ａｌペレット５の上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であることを確認した。
【００６６】
また、超音波エネルギー付与装置のステージ面２１（図８参照）は、面粗さＲｚが０．８μｍ、ステージ側の減圧吸引部２２の圧力が−７０ｋＰａであリ、特定の固定治具は用いなかった。接合完了後に過剰な超音波エネルギーが作用しても、減圧吸引が弱く、摩擦係数も小さいので、ステージ面上で可動であるため、Ａｌ電極３，３’の下地や周囲の保護膜４，４’にダメージは発生しなかった。接合後にＡｌペレット５の接合部を塩酸でエッチングしてＡｌ電極３，３’の下地、及び、保護膜４，４’のダメージの有無を確認したが、ダメージは見られなかった。
【００６７】
尚、Ａｌペレット５を第１の半導体素子１のＡｌ電極３の上へ載置する際、Ａｌペレット５が吸引器７へ静電気により付着する場合は、吸引器７に静電気防止対策を構じたり、吸引器７の内部に離脱させるための加圧手段（図示せず）を設けるのも良い（図３参照）。
【００６８】
実施形態  ２
Ａｌペレット５の形成方法を図４のように変えて、実施形態１の場合と同様に超音波接合した。すなわち、図４に示すように、Ａｌ線６の直径とほぼ等しい開口径でＡｌペレット５の厚さと等しい深さの穴を持つダイ９へＡｌ線６の端面を挿入し、ダイ表面に沿ってブレード８を動かしＡｌ線６を円盤状にカットした。その後、真空ピンセット７で吸引し第１の半導体素子１のＡｌ電極３上へ移動させ、真空を解除し、Ａｌペレット５を載置した（図３参照）。
【００６９】
図４の様な形成方法を用いれば、Ａｌペレット５の変形を防止でき、また、Ａｌペレット５の厚さは、ダイ９に設けた穴の深さを調節することで制御可能である。この場合もＡｌペレット５の上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３の下地や、周囲の保護膜４にダメージは発生しないことを確認した。
【００７０】
実施形態  ３
Ａｌペレット５の形成方法を図５のように変え、実施形態１の場合と同様に超音波接合した。すなわち、図５の（ａ）及び（ｄ）に示すように、Ａｌ線６の端面を平板１０に突き当て、平板１０の面と平行にブレード８を動かしてＡｌ線６を円盤状にカットする。尚、図５の（ｄ）には、図５の（ａ）におけるＡ−Ａ’面における断面図を模式的に示したものである。次いで、図５の（ｂ）に示すように、そのカット後のＡｌペレット５を平板に吸引固定したままで、平板１０を往復式又は回転式に移動させることによって次のステーションへ移動させ、真空ピンセット７でＡｌペレット５を吸引する。この時、Ａｌ線６を固定するため支持ブロック１３を用い、必要に応じて支持ブロック１３に吸引穴１４を、平板１０に吸引穴１２を設けても良い。尚、平板１０の移動は、往復式でも回転式でも良く、往復式の場合には、図５の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、往復式に移動して上記のようにＡｌ線６の円盤状カットとＡｌペレット５の吸引が繰り返される。
【００７１】
その後、真空ピンセット７を、Ａｌペレット５を吸引したままで、接合しようとするＡｌ電極３の上部へ移動させ、吸引を解除して、Ａｌペレット５を載置する（図３参照）。
【００７２】
図５の様な形成方法を用いれば、ブレード８の下のスペーサ１１の厚さを変えることにより、Ａｌペレット５の厚さを制御することが可能である。
【００７３】
この場合もＡｌペレット５の上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３の下地や、周囲の保護膜４にダメージは発生しないことを確認した。尚、ブレード８を固定し、Ａｌ線６を固定した支持ブロック１３を平板１０の面と平行に動かして、Ａｌ線６を円盤状にカットしても良い。
【００７４】
実施形態  ４
Ａｌペレット５の形成方法を図６のように変え、実施形態１の場合と同様に超音波接合した。すなわち、Ａｌ線６の端面を第１の半導体素子１のＡｌ電極３上に突き当て、または、Ａｌ電極３の垂直上方にセットし、Ａｌ電極３の端面と平行にブレード８にてＡｌ線６を円盤状にカットした。ＡｌペレットはＡｌ電極３上に存在し、その後、上記の第２の半導体素子２を対向させて、所定の条件下で超音波接合した。
【００７５】
この場合は、吸引器を用いないでＡｌペレットを載置することが可能である。また、この場合もＡｌペレットの上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３の下地や、周囲の保護膜４にダメージは発生しないことを確認した。
【００７６】
実施形態  ５
Ａｌペレット５の形成方法を図７のように変え、実施形態１の場合と同様に超音波接合した。すなわち、図７に示すように、ダイス１７上で、Ａｌ薄板１５（厚さ０．２ｍｍ）をパンチ１６（先端形状は円形）で打ち抜き、その下に予めセットした第１の半導体素子１のＡｌ電極３上へ載置した。その後、上記の第２の半導体素子２を対向させて、所定の条件下で超音波接合した。
【００７７】
この場合もＡｌペレット５の上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３の下地や、周囲の保護膜４にダメージは発生しないことを確認した。尚、パンチの先端形状は、角形など任意の形状でも良い。材料の歩留りの観点では、４角形や６角形がよい。また、パンチ１６の内部に、Ａｌペレット５を吸引したり離脱を助ける手段を設けても良い。更に、複数個のパンチ１６を用いて複数個のＡｌペレット５を供給する構造でも良い。
【００７８】
実施形態  ６
Ａｌペレット５の直径が半導体素子のＡｌ電極３，３’のサイズより小さい場合を図９に示した。これらも場合も実施形態１の場合と同様に、Ａｌペレット５の上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３，３’の下地や、周囲の保護膜４，４’のダメージは発生しないことを確認した。
【００７９】
実施形態  ７
第１の半導体素子１のＡｌ電極が嵩高円筒形部品２４上に接合されている場合に用いた治具形態を図１０に示した。図１０には、嵩高円筒形部品２４を嵌合固定しやすいように、挟み角３〜５゜のテーパー部を設けたスライド可能な治具２５が示される。また、その治具２５において反対側には、脱着時にピンを挿入して脱着を容易にする微小穴２６を設けている。また、スライド可能な治具２５の底面は、超音波エネルギー付与装置のステージ２１の上で滑り易いように平滑面となっている。
【００８０】
嵩高円筒形部品２４の傾きを防止し、ステージ面２１上でスライド可能な治具２５を用い、実施形態１の場合と同様に、Ａｌペレットを載せて、第２の半導体素子のＡｌ電極を対向させて超音波接合した。この場合も、Ａｌペレットの上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極の下地や、周囲の保護膜のダメージがないことを確認した。
【００８１】
実施形態  ８
実施形態７において、第２の半導体素子のＡｌ電極の代わりに、金属（Ｎｉ）電極を持つ樹脂基板を対向させて超音波接合した。この場合も、Ａｌペレットの上下の両面を同一工程で超音波接合することが可能であり、第１の半導体素子１のＡｌ電極等の下地や保護膜のダメージがないことを確認した。尚、樹脂基板の金属電極は、Ｃｕ系、または、Ａｌ系よりなる配線層またはコーティングを施してあっても良い。
【００８２】
実施形態  ９
リードフレーム２７上へＡｌペレット５を載せて、第２の半導体素子２のＡｌ電極３’と超音波接合した場合を図１１に示す。リードフレーム２７にはＮｉめっきが施してある。また、Ａｌペレット５を載せる部位に凹部を設けておくと、搬送中の位置ずれを回避できる。
【００８３】
この場合も、Ａｌペレット５とリードフレーム２７、及び、第２の半導体素子２のＡｌ電極３’とを同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３’の下地や保護膜４’のダメージがないことを確認した。尚、リードフレーム表面は、Ｃｕ系めっきや、Ａｌ蒸着が施してあっても良い。
【００８４】
実施形態  １０
回路基板２８上の接続部へＡｌペレット５を置き、第２の半導体素子２のＡｌ電極３’を対向させ、超音波接合した場合を図１２に示す。回路基板２８の接続部は、Ｎｉめっきが施してある。この場合も、Ａｌペレット５と回路基板２８、及び、第２の半導体素子２のＡｌ電極３’とを同時に超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極３’の下地や保護膜４’のダメージがないことを確認した。尚、回路基板２８の接続部は、Ｃｕ系、または、Ｎｉ系、または、Ａｌ系よりなる配線層またはコーティングを施してあっても良い。
【００８５】
実施形態  １１
図１３に示すように、Ａｌ2Ｏ3系のセラミックス基板３０上へＡｌ線（直径０．４ｍｍ）を渦巻き状に成形したＡｌペレット３１（外形約２ｍｍ）を置き、Ｃｕの金属端子３２を対向させ、超音波接合した。金属端子３２は、Ｃｕ線（直径１．２ｍｍ）の先端部を万力で潰し、幅約２ｍｍ、長さ約５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍの扁平形状に成形したものを用いた。
【００８６】
超音波接合条件は、発振周波数２０ｋＨｚ、ヘッド振幅１６μｍ、発振時間０．５秒、ピーク荷重１２０Ｎ、ヘッド温度・ステージ温度共に室温で実施した。この場合も、Ａｌ線渦巻き状成形体であるＡｌペレット３１とセラミックス基板３０、及び金属端子３２とを同一工程で超音波接合することが可能であることを確認した。
【００８７】
尚、金属端子の面積が大きい場合には、Ａｌ線渦巻き状成形体の外形を大きくしたり、複数個用いればよい。また、Ａｌ線渦巻き状成形体を用いることにより、（円盤状のＡｌペレットを用いる場合に比べ）、Ａｌによる接合部の中央付近でもＡｌの変形が大きくなり、接合しやすくなる効果も期待できる。
【００８８】
実施形態  １２
実施形態１１と同様にして、ＳｉＮx系のセラミックス基板（微量のＭｇ、Ｏなどを含む）上へＡｌ線（直径０．４ｍｍ）を渦巻き状に成形したＡｌペレット（外形約２ｍｍ）を置き、金属端子を対向させ、超音波接合した。金属端子は、Ｃｕ線（直径１．２ｍｍ）の先端部を万力で潰し、幅約２ｍｍ、長さ約５ｍｍ、厚さ約０．４ｍｍの扁平形状に成形したものを用いた。
【００８９】
超音波接合条件は、発振周波数２０ｋＨｚ、ヘッド振幅１６μｍ、発振時間０．５秒、ピーク荷重１２０Ｎ、ヘッド温度・ステージ温度共に室温で実施した。この場合も、Ａｌ線渦巻き状成形体であるＡｌペレットとセラミックス基板、及び金属端子とを同一工程で超音波接合することが可能であることを確認した。
【００９０】
また、図１４には、セラミックス基板上へ超音波接合した金属端子上に半導体素子を実装した形態を示した。このような実装形態は、放熱用絶縁基板（セラミックス基板）と発熱を伴う半導体素子との接合において、中間にリード端子を挿入した形態に接続する場合に好適である。
【００９１】
実施形態  １３
Ａｌペレットの位置ずれを確実に防止するために、Ａｌ線（直径０．１５ｍｍ）の端部を第１の半導体素子のＡｌ電極３上へ通常のワイヤボンディングの手法を用いて仮固定し、その後、仮固定部近傍で切断した（図１５）。この場合、仮固定用の超音波接合条件は弱く（例えば、発振周波数１１０ｋＨｚ、ツール振幅２μｍ、時間０．０９秒、ピーク荷重０．８Ｎ、室温）し、Ａｌ線の変形をできるだけ小さくした。また、Ａｌ線仮固定部近傍での切断には、鋭利なブレードを軽くスライドさせながら切断した。その後、第２の半導体素子を対向させて実施形態１と同様に超音波接合した。この場合も、Ａｌペレットの上下を同一工程で超音波接合が可能であり、Ａｌ電極下地や、周囲の保護膜にダメージは発生しないことを確認した。
【００９２】
実施形態  １４
前述の実施形態５の場合において、Ａｌペレットの位置ずれを確実に防止するために、図１６に示されるように、パンチ１６でＡｌ薄板１５を下側から上方へ打ち抜き（図１６（ａ））、パンチ１６上に載ったＡｌペレット５上へ第１の半導体素子１のＡｌ電極３を対向させて、弱い超音波エネルギーを付与しＡｌペレットを仮固定した（図１６（ｂ））。尚、パンチ１６、及び、ダイス１７は、予め超音波接合装置のステージ２１上へセットしておき、仮固定用の超音波エネルギー付与条件は弱くし（たとえば、厚さ０．１ｍｍ、直径０．１４ｍｍのＡｌペレット４個の場合、発振周波数４０ｋＨｚ、ツール振幅２μｍ、時間０．２秒、ピーク荷重３Ｎ、室温）、Ａｌペレットの変形をできるだけ小さくした。その後、第１の半導体素子１と、それと同様の第２の半導体素子２とを対向させて、実施形態１と同様に超音波接合した場合もＡｌペレットの上下を同一工程で超音波接合することが可能であり、Ａｌ電極下地や、周囲の保護膜にダメージは発生しないことを確認した。
【００９３】
以上の実施形態では、２つの部材の積層構造について示したが、本願発明は、３つ以上の部材の積層構造の場合にも適用可能である。また、第２の半導体素子のＡｌ電極の代わりに、Ａｌペレットと超音波接合可能な金属部分を持つ部材、たとえば、バンプが形成されていないＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプの素子や、接合用電極等を持つフレキシブル基板などであっても、本願発明は適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本願発明は、接続端子数の比較的少ない半導体素子を用いたセンサの実装などに好適である。また、セラミックス基板と金属端子との接合は、アクチュエータと制御回路との一体接合などに好適である。特に、放熱用絶縁基板（セラミックス基板）と発熱を伴う半導体素子との接合において、中間にリード端子を挿入した形態に接続する場合に好適である。
【符号の説明】
【００９５】
１    第１の半導体素子
２    第２の半導体素子
３，３’    Ａｌ電極
４，４’    保護膜
５    Ａｌペレット
６    Ａｌ線
７    吸引器
８    ブレード
９    ダイ
１０    平板
１１    スペーサ
１２    平板の吸引穴
１３    支持ブロック
１４    支持ブロックの吸引穴
１５    Ａｌ薄板
１６    パンチ
１７    ダイス
１８    ガイド
１９    定寸送り機構
２１    超音波エネルギー付与装置のステージ
２２    減圧吸引部
２３    超音波振動ヘッド
２４    嵩高円筒形部品
２５    スライド可能な治具
２６    微小穴
２７    リードフレーム
２８    回路基板
３０    セラミックス基板
３１    Ａｌ線渦巻き成形体
３２    金属端子
３３    発熱を伴う半導体素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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