(57)【要約】【課題】次世代ＬＳＩのフリップチップ実装に適用可能な、生産性及び信頼性の高いフリップチップ実装方法及びフリップチップ実装体を提供することにある。【解決手段】半導体チップ２０を、金型１の凹部５に配設した後、回路基板１０上に、半導体チップ２０が配設された金型１を配置する。然る後、回路基板１０と金型１で形成される空間部６に、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂１３を注入する注入した後、空間部６に充填された溶融樹脂１３を硬化させる。溶融樹脂１３の注入工程において、溶融はんだ粉が、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極端子２１とを電気的に接続する接続体２２が形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、
前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、
前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、
前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂を注入する注入工程と、
前記空間部に充填された前記溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、
前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成される
ことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項２】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記空間部に充填された前記溶融樹脂は、前記空間部内を流動しながら、前記空間部から排出されることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項３】
前記金型の前記回路基板上への配置工程において、前記半導体チップの電極端子は、前記回路基板の接続端子と一定の間隔を有するように配置されることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項４】
前記半導体チップの配設工程において、前記半導体チップは、真空吸着により前記金型凹部に配設されていることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項５】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融樹脂は、前記金型に設けられた複数の注入口から注入され、前記金型に設けられた複数の排出口から排出されることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項６】
前記半導体チップの配設工程において、前記金型凹部には、複数の半導体チップが配設されることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項７】
前記金型の前記回路基板上への配置工程において、異なる半導体チップが搭載された複数の金型が、前記回路基板上に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項８】
前記半導体チップは、複数の電極を有するインターポーザ上に搭載されており、
前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記インターポーザの電極との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記突起電極とが電気的に接続されることを特徴とする、請求項１に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項９】
複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、
前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、
前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、
前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した第１の溶融樹脂を注入する第１の注入工程と、
前記空間部に充填された第１の溶融樹脂を前記空間部から排出する排出工程と、
前記第１の溶融樹脂を前記空間部から排出した後、該空間部に、溶融はんだ粉を含有しない第２の溶融樹脂を注入する第２の注入工程と、
前記空間部に充填された前記第２の溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、
前記第１の溶融樹脂の第１の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成され、
前記第１の溶融樹脂の排出工程は、前記第１の溶融樹脂の第１の注入工程において、前記接続体が形成された後に行なわれる
ことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項１０】
前記第１の溶融樹脂の第１の注入工程において、前記空間部に充填された前記第１の溶融樹脂は、前記空間部内を流動しながら、前記空間部から排出されることを特徴とする請求項９に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１１】
前記第１の溶融樹脂の排出工程は、前記空間部にガスを注入することによって実行されることを特徴とする請求項９に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１２】
前記第１の溶融樹脂の排出工程は、前記第２の溶融樹脂の第２の注入工程において、該第２の溶融樹脂を前記空間部に注入することによって実行されることを特徴とする請求項９に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１３】
複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、
前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、
前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、
前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、はんだ粉を含有した溶融樹脂を注入する注入工程と、
前記空間部に充填された溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、
前記溶融樹脂の注入工程において、前記金型を加熱することによって、前記溶融樹脂に含有した前記はんだ粉が溶融するとともに、該溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成される
ことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項１４】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記空間部に充填された前記溶融樹脂は、前記空間部内を流動しながら、前記空間部から排出されることを特徴とする請求項１３に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１５】
前記第２の溶融樹脂の第２の注入工程は、前記空間部に第１の絶縁性樹脂を注入する第１の工程と、前記空間部に第２の絶縁性樹脂を注入する第２の工程とからなり、
前記第１の工程において、前記接続体の側面が前記第１の絶縁性樹脂により被覆され、
前記第２の工程において、前記接続体の側面を被覆する前記第１の絶縁性樹脂を覆って、前記第２の絶縁性樹脂が前記空間部に充填され、
前記第２の溶融樹脂の硬化工程は、前記第１の絶縁性樹脂及び前記第２の絶縁性樹脂を硬化される工程からなることを特徴とする請求項９に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１６】
前記第１の工程の後、前記第１の絶縁性樹脂を仮硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１７】
前記第１の絶縁性樹脂は、表面張力により、前記接続体の側面に被覆されることを特徴とする請求項１５に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１８】
前記第１の絶縁性樹脂は、第２の絶縁性樹脂よりも弾性率の低い材料で構成されることを特徴とする請求項１５に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項１９】
複数の電極を有する基板のバンプ形成方法において、
前記基板上に、所望のバンプ高さに対応した凹部を有する金型を配置する配置工程と、
前記基板と前記金型の凹部で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂を注入する注入工程とを含み、
前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融はんだ粉は、前記基板の電極上に自己集合することによって、前記電極上にバンプを形成することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項２０】
前記金型の配設工程において、前記金型の凹部にスペーサを埋設することによって、バンプ高さを調整することを特徴とする請求項１９に記載のバンプ形成法。
【請求項２１】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記空間部に充填された前記溶融樹脂は、前記空間部を流動しながら、前記空間部から排出されることを特徴とする請求項１９に記載のバンプ形成方法。
【請求項２２】
前記基板は、回路基板、半導体ウエハ、または半導体チップであることを特徴とする請求項１９に記載のバンプ形成方法。
【請求項２３】
複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、
前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、
前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、
前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した粘性体を注入する第１の注入工程と、
前記空間部に充填された粘性体を前記空間部から排出する排出工程と、
前記粘性体を前記空間部から排出した後、該空間部に、溶融樹脂を注入する第２の注入工程と、
前記空間部に充填された前記溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、
前記粘性体の第１の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成され、
前記粘性体の排出工程は、前記粘性体の第１の注入工程において、前記接続体が形成された後に行なわれる
ことを特徴とするフリップチップ実装方法。
【請求項２４】
前記粘性体は、溶融樹脂、高沸点溶剤、又はオイルからなることを特徴とする請求項２３に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項２５】
複数の電極を有する基板のバンプ形成方法において、
前記基板上に、凹部を有する金型を配設する配設工程と、
前記基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した粘性体を注入する注入工程とを含み、
前記粘性体の注入工程において、前記溶融はんだ粉は、前記基板の電極上に自己集合することによって、前記電極上にバンプを形成することを特徴とするバンプ形成方法。
【請求項２６】
前記粘性体は、溶融樹脂、高沸点溶剤、又はオイルからなることを特徴とする請求項２５に記載のバンプ形成方法。
【請求項２７】
半導体チップを回路基板にフリップチップ実装するフリップチップ実装装置であって、
前記回路基板を載置するテーブルと、
前記半導体チップを配設する金型とを備え、
前記金型は、前記半導体チップを配設する凹部と、前記半導体チップを真空吸着する真空引口と、少なくとも一つ以上の注入口及び排出口とを有し、
前記金型を前記テーブル上に配置した際、前記回路基板と前記金型凹部とで空間部が形成され、
溶融はんだ粉を含有する粘性体を、前記金型の注入口から前記空間部に注入することによって、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子間に接続体を形成することによってフリップチップ実装が行なわれるフリップチップ実装装置。
【請求項２８】
前記接続体は、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって形成されることを特徴とする、請求項２７に記載のフリップチップ実装装置。
【請求項２９】
前記空間部に注入された粘性体は、前記空間部を流動しながら、前記金型の排出口から排出されることを特徴とする請求項２７に記載のフリップチップ実装方法。
【請求項３０】
前記粘性体は、溶融樹脂、高沸点溶剤、又はオイルからなることを特徴とする請求項２７に記載のフリップチップ実装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップを回路基板に搭載するフリップチップ実装方法およびフリップチップ実装装置に関し、特に、狭ピッチ化された半導体チップにも対応可能な、生産性の高いフリップチップ実装方法及びフリップチップ実装装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器に使用される半導体集積回路（ＬＳＩ）の高密度、高集積化に伴い、ＬＳＩチップの電極端子の多ピン、狭ピッチ化が急速に進んでいる。これらＬＳＩチップの回路基板への実装には、配線遅延を少なくするために、フリップチップ実装が広く用いられている。そして、このフリップチップ実装においては、ＬＳＩチップの電極端子上にはんだバンプを形成し、当該はんだバンプを介して、回路基板上に形成された接続端子に一括接合されるのが一般である。
【０００３】
しかしながら、電極端子数が５，０００を超えるような次世代ＬＳＩを回路基板に実装するためには、１００μｍ以下の狭ピッチに対応したバンプを形成する必要があるが、現在のはんだバンプ形成技術では、それに適応することが難しい。また、電極端子数に応じた多数のバンプを形成する必要があるので、低コスト化を図るためには、チップ当たりの搭載タクトの短縮による高い生産性も要求される。
【０００４】
同様に、半導体集積回路は、電極端子の増大でペリフェラル電極端子からエリア配置の電極端子に変化している。また、高密度化、高集積化の要求で半導体プロセスが９０ｎｍから６５ｎｍ、４５ｎｍへと進展していくことが予想される。その結果、配線の微細化が更に進み、配線間の容量が増大することにより、高速化、消費電力ロスの問題が深刻になり、配線層間の絶縁膜の低誘電率化（Ｌｏｗ−Ｋ）の要求が更に高まっている。このような絶縁膜のＬｏｗ−Ｋ化の実現は、絶縁層材料の多孔質化（ポーラス化）によって得られるため、機械的強度が弱く、半導体の薄型化の障害になっている。また、上述のように、エリア配置の電極端子を構成する場合、Ｌｏｗ−Ｋ化による多孔質膜上の強度に問題があるため、エリア配置電極上にバンプを形成すること、およびフリップチップ実装そのものが困難となっている。従って、今後の半導体プロセスの進展に対応した薄型・高密度半導体に適した低荷重フリップチップ実装法が要求されている。
【０００５】
従来、バンプの形成技術としては、メッキ法やスクリ−ン印刷法などが開発されている。メッキ法は狭ピッチには適するものの、工程が複雑になる点、生産性に問題があり、また、スクリーン印刷法は、生産性には優れているが、マスクを用いる点で、狭ピッチ化には適していない。
【０００６】
こうした中、最近では、ＬＳＩチップや回路基板の電極上に、はんだバンプを選択的に形成する技術がいくつか開発されている。これらの技術は、微細バンプの形成に適しているだけでなく、バンプの一括形成ができるので、生産性にも優れており、次世代ＬＳＩの回路基板への実装に適応可能な技術として注目されている。
【０００７】
その一つに、ソルダーペースト法と呼ばれる技術（例えば、特許文献１参照）がある。この技術は、はんだ粉とフラックスの混合物によるソルダーペーストを、表面に電極が形成された基板上にベタ塗りし、基板を加熱することによって、はんだ粉を溶融させ、濡れ性の高い電極上に選択的にはんだバンプを形成させるものである。
【０００８】
また、スーパーソルダー法と呼ばれる技術（例えば、特許文献２参照）は、有機酸鉛塩と金属錫を主要成分とするペースト状組成物（化学反応析出型はんだ）を、電極が形成された基板上にベタ塗りし、基板を加熱することによって、ＰｂとＳｎの置換反応を起こさせ、Ｐｂ／Ｓｎの合金を基板の電極上に選択的に析出させるものである。
【０００９】
しかしながら、ソルダーペースト法及びスーパーソルダー法は、ともに、ペースト状組成物を基板上に塗布により供給するので、局所的な厚みや濃度のバラツキが生じ、そのため、電極ごとのはんだ析出量が異なり、均一な高さのバンプが得られない。また、これらの方法は、表面に電極の形成された凹凸のある回路基板上に、ペースト状組成物を塗布により供給するので、凸部となる電極上には、十分なはんだ量が供給できず、フリップチップ実装において必要とされる所望のバンプ高さを得ることが難しい。
【００１０】
ところで、従来のバンプ形成技術を用いたフリップチップ実装は、バンプが形成された回路基板に半導体チップを搭載した後、半導体チップを回路基板に固定するために、アンダーフィルと呼ばれる樹脂を、半導体チップと回路基板の間に注入する工程をさらに必要とする。
【００１１】
そこで、半導体チップと回路基板の対向する電極端子間の電気的接続と、半導体チップの回路基板への固定を同時に行なう方法として、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装技術（例えば、特許文献３参照）が開発されている。これは、回路基板と半導体チップの間に、導電粒子を含有させた熱硬化性樹脂を供給し、半導体チップを加圧すると同時に、熱硬化性樹脂を加熱することによって、半導体チップと回路基板の電極端子間の電気的接続と、半導体チップの回路基板への固定を同時に実現するものである。
【特許文献１】特開２０００−９４１７９号公報
【特許文献２】特開平１−１５７７９６号公報
【特許文献３】特開２０００−３３２０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上述した異方性導電材料を用いたフリップチップ実装では、導電粒子を介した機械的接触により電極間の電気的導通を得ており、安定した導通状態を得ることが難しい。
【００１３】
また、対向電極に挟まれた導電粒子は、樹脂の熱硬化による凝集力によって維持されているので、熱硬化性樹脂の弾性率や熱膨張率などの特性や、導電粒子の粒径分布などの特性を揃える必要があり、プロセス制御が難しいという課題がある。
【００１４】
すなわち、異方性導電材料を用いたフリップチップ実装は、接続端子数が５，０００を超えるような次世代ＬＳＩチップに適用するためには、生産性や信頼性の面で、解決すべき課題を多く残している。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、次世代ＬＳＩのフリップチップ実装に適用可能な、生産性及び信頼性の高いフリップチップ実装方法及びフリップチップ実装体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明のフリップチップ実装方法は、複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂を注入する注入工程と、前記空間部に充填された前記溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成されることを特徴とする。
【００１７】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記空間部に充填された前記溶融樹脂は、前記空間部内を流動しながら、前記空間部から排出されることが好ましい。
【００１８】
前記金型の前記回路基板上への配置工程において、前記半導体チップの電極端子は、前記回路基板の接続端子と一定の間隔を有するように配置されることが好ましい。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記半導体チップの配設工程において、前記半導体チップは、真空吸着により前記金型凹部に配設されている。
【００２０】
ある好適な実施形態において、前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融樹脂は、前記金型に設けられた複数の注入口から注入され、前記金型に設けられた複数の排出口から排出される。
【００２１】
ある好適な実施形態において、前記半導体チップの配設工程において、前記金型凹部には、複数の半導体チップが配設される。
【００２２】
ある好適な実施形態において、前記金型の前記回路基板上への配置工程において、異なる半導体チップが搭載された複数の金型が、前記回路基板上に配置される。
【００２３】
ある好適な実施形態において、前記半導体チップは、複数の電極を有するインターポーザ上に搭載されており、前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記インターポーザの電極との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記突起電極とが電気的に接続される。
【００２４】
本発明の他のフリップチップ実装方法は、複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した第１の溶融樹脂を注入する第１の注入工程と、前記空間部に充填された第１の溶融樹脂を前記空間部から排出する排出工程と、前記第１の溶融樹脂を前記空間部から排出した後、該空間部に、溶融はんだ粉を含有しない第２の溶融樹脂を注入する第２の注入工程と、前記空間部に充填された前記第２の溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、前記第１の溶融樹脂の第１の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成され、前記第１の溶融樹脂の排出工程は、前記第１の溶融樹脂の第１の注入工程において、前記接続体が形成された後に行なわれることを特徴とする。
【００２５】
前記第１の溶融樹脂の第１の注入工程において、前記空間部に充填された前記第１の溶融樹脂は、前記空間部内を流動しながら、前記空間部から排出されることが好ましい。
【００２６】
ある好適な実施形態において、前記第１の溶融樹脂の排出工程は、前記空間部にガスを注入することによって実行される。
【００２７】
ある好適な実施形態において、前記第１の溶融樹脂の排出工程は、前記第２の溶融樹脂の第２の注入工程において、該第２の溶融樹脂を前記空間部に注入することによって実行される。
【００２８】
本発明の他のフリップチップ実装方法は、複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、はんだ粉を含有した溶融樹脂を注入する注入工程と、前記空間部に充填された溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、前記溶融樹脂の注入工程において、前記金型を加熱することによって、前記溶融樹脂に含有した前記はんだ粉が溶融するとともに、該溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成されることを特徴とする。
【００２９】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記空間部に充填された前記溶融樹脂は、前記空間部内を流動しながら、前記空間部から排出されることが好ましい。
【００３０】
ある好適な実施形態において、前記第２の溶融樹脂の第２の注入工程は、前記空間部に第１の絶縁性樹脂を注入する第１の工程と、前記空間部に第２の絶縁性樹脂を注入する第２の工程とからなり、前記第１の工程において、前記接続体の側面が前記第１の絶縁性樹脂により被覆され、前記第２の工程において、前記接続体の側面を被覆する前記第１の絶縁性樹脂を覆って、前記第２の絶縁性樹脂が前記空間部に充填され、前記第２の溶融樹脂の硬化工程は、前記第１の絶縁性樹脂及び前記第２の絶縁性樹脂を硬化される工程からなる。
【００３１】
ある好適な実施形態において、前記第１の工程の後、前記第１の絶縁性樹脂を仮硬化させる工程をさらに含む。
【００３２】
ある好適な実施形態において、前記第１の絶縁性樹脂は、表面張力により、前記接続体の側面に被覆される。
【００３３】
前記第１の絶縁性樹脂は、第２の絶縁性樹脂よりも弾性率の低い材料で構成されることが好ましい。
【００３４】
本発明のバンプ形成方法は、複数の電極を有する基板のバンプ形成方法において、前記基板上に、所望のバンプ高さに対応した凹部を有する金型を配設する配設工程と、前記基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂を注入する注入工程とを含み、前記溶融樹脂の注入工程において、前記溶融はんだ粉は、前記基板の電極上に自己集合することによって、前記電極上にバンプを形成することを特徴とする。
【００３５】
前記金型の配設工程において、前記金型の凹部にスペーサを埋設することによって、バンプ高さを調整することが好ましい。
【００３６】
前記溶融樹脂の注入工程において、前記空間部に充填された前記溶融樹脂は、前記空間部を流動しながら、前記空間部から排出されることが好ましい。
【００３７】
ある好適な実施形態において、前記基板は、回路基板、半導体ウエハ、または半導体チップである。
【００３８】
本発明の他のフリップチップ実装方法は、複数の接続端子を有する回路基板と対向させて、複数の電極端子を有する半導体チップを配置し、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子とを電気的に接続するフリップチップ実装方法において、前記半導体チップを、金型の凹部に配設する配設工程と、前記回路基板上に、前記半導体チップが配設された金型を配置する配置工程と、前記回路基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した粘性体を注入する第１の注入工程と、前記空間部に充填された粘性体を前記空間部から排出する排出工程と、前記粘性体を前記空間部から排出した後、該空間部に、溶融樹脂を注入する第２の注入工程と、前記空間部に充填された前記溶融樹脂を硬化させる硬化工程とを含み、前記粘性体の第１の注入工程において、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって、前記接続端子と前記電極端子とを電気的に接続する接続体が形成され、前記粘性体の排出工程は、前記粘性体の第１の注入工程において、前記接続体が形成された後に行なわれることを特徴とする。
【００３９】
ある好適な実施形態において、前記粘性体は、溶融樹脂、高沸点溶剤、又はオイルからなる。
【００４０】
本発明の他のバンプ形成方法は、複数の電極を有する基板のバンプ形成方法において、前記基板上に、凹部を有する金型を配設する配設工程と、前記基板と前記金型で形成される空間部に、溶融したはんだ粉を含有した粘性体を注入する注入工程とを含み、前記粘性体の注入工程において、前記溶融はんだ粉は、前記基板の電極上に自己集合することによって、前記電極上にバンプを形成することを特徴とする。
【００４１】
ある好適な実施形態において、前記粘性体は、溶融樹脂、高沸点溶剤、又はオイルからなる。
【００４２】
本発明のフリップチップ実装装置は、半導体チップを回路基板にフリップチップ実装するフリップチップ実装装置であって、前記回路基板を載置するテーブルと、前記半導体チップを配設する金型とを備え、前記金型は、前記半導体チップを配設する凹部と、前記半導体チップを真空吸着する真空引口と、少なくとも一つ以上の注入口及び排出口とを有し、前記金型を前記テーブル上に配置した際、前記回路基板と前記金型凹部とで空間部が形成され、溶融はんだ粉を含有する粘性体を、前記金型の注入口から前記空間部に注入することによって、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子間に接続体を形成することによってフリップチップ実装が行なわれる。
【００４３】
前記接続体は、前記溶融はんだ粉が、前記回路基板の接続端子と前記半導体チップの電極端子との間に自己集合することによって形成されることが好ましい。
【００４４】
前記空間部に注入された粘性体は、前記空間部を流動しながら、前記金型の排出口から排出されることが好ましい。
【００４５】
ある好適な実施形態において、前記粘性体は、溶融樹脂、高沸点溶剤、又はオイルからなる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明に係るフリップチップ実装方法は、回路基板と金型凹部で形成される空間部に溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂を注入することによって、溶融はんだ粉の空間部内の移動が促進され、溶融はんだ粉同士の結合が、溶融樹脂の充填された空間部中で均一に進行する。その結果、均一に成長した溶融はんだ粉が、濡れ性の高い回路基板の電極端子と半導体チップの接続端子との間に自己集合することによって、電極端子と接続端子とを電気的に接続する接続体を均一に形成することができる。それと同時に、空間部に充填された溶融樹脂を硬化させることによって、半導体チップを回路基板に固定させることができる。従って、一連の工程で、半導体チップと回路基板の電極端子間の電気的接続と、半導体チップの回路基板への固定を同時に行なうことができ、生産性の高いフリップチップ実装体が実現できる。
【００４７】
また、回路基板と金型凹部で形成される空間部に注入された溶融樹脂を、空間部内を流動しながら空間部から排出することによって、溶融はんだ粉の空間部の移動がより促進されるので、溶融はんだ粉同士の結合が、より均一に、溶融樹脂の充填された空間部中で進行する。その結果、電極端子と接続端子との間に、より均一な接続体を形成することができる。
【００４８】
さらに、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂（第１の溶融樹脂）を空間部に注入して、電極端子と接続端子との間に接続体を形成した後、当該溶融樹脂を空間部から排出し、再度、溶融したはんだ粉を含有しない溶融樹脂（第２の溶融樹脂）を空間部に注入することによって、不要なはんだ粉を除去することができる。その結果、端子間に不要なはんだ粉のない樹脂によって、半導体チップを回路基板に固定させることができるので、信頼性の高いフリップチップ実装体が実現できる。
【００４９】
加えて、電極端子と接続端子の間に形成された接続体は、回路基板と金型凹部で形成される空間部に注入された溶融樹脂中に浮遊する溶融はんだ粉が自己集合することによって形成されるので、半導体チップ又は回路基板に加わる荷重は少ない。その結果、多孔質な絶縁層が用いられた半導体チップや、薄型化された半導体チップ等に対しても、低荷重で信頼性の高いフリップチップ実装体が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
本願出願人は、次世代ＬＳＩチップに適応可能なフリップチップ実装について検討を行ない、均一性よく微細バンプを形成できる新規なフリップチップ実装方法を提案している（特願２００４−２６７９１９号）。
【００５１】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本願出願人が上記特許出願明細書で開示したフリップチップ実装方法の基本工程を示した図である。図１（ａ）に示すように、複数の接続端子１１が形成された回路基板１０上に、はんだ粉（図示せず）及び添加剤１２を含有する樹脂１３を供給する。
【００５２】
次に、図１（ｂ）に示すように、回路基板１０上に供給された樹脂１３の表面を半導体チップ２０で当接させる。このとき、複数の電極端子２１を有する半導体チップ２０は、複数の接続端子１１を有する回路基板１０と対向させて配置される。そして、この状態で、回路基板１０を加熱して、樹脂１３を溶融させる。ここで、回路基板１０の加熱温度は、はんだ粉の融点よりも高い温度で行なわれる。
【００５３】
そして、図１（ｃ）に示すように、溶融したはんだ粉は、溶融樹脂１３中で互いに結合し、濡れ性の高い接続端子１１と電極端子２１間に自己集合することによって、接続体２２を形成する。最後に、樹脂１３を硬化させて、半導体チップ２０を回路基板１０に固定させる。
【００５４】
この方法の特徴は、はんだ粉を含有した樹脂に、はんだ粉が溶融する温度で沸騰する添加剤をさらに含有させた点にある。すなわち、はんだ粉が溶融した温度において、樹脂中に含有した添加剤（以下、対流添加剤という）が沸騰し、当該沸騰した対流添加剤が樹脂中を対流することによって、樹脂中を浮遊している溶融はんだ粉の移動が促進され、溶融はんだ粉の均一な結合が進行する。その結果、均一に成長した溶融はんだ粉が、濡れ性の高い回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極端子２１との間に、均一性の高い電気的接続を得ることができる。
【００５５】
ここで、はんだ粉を含有した樹脂は、はんだ粉が溶融する温度において、樹脂の粘度が下がるので、溶融したはんだ粉が自由に浮遊、移動できる“海”の役目をもつと考えることができる。しかしながら、はんだ粉の結合過程は、極めて短時間に終了するので、いくらはんだ粉が移動できる“海”を設けても、局所的な進行で終わってしまい、均一なはんだ粉の結合は得られない。
【００５６】
すなわち、上記方法は、はんだ粉の含有する樹脂に対流添加剤をさらに含有させることによって、溶融したはんだ粉を強制的に移動させる手段を付加することを意図したものである。
【００５７】
本発明は、これと同様の技術的視点に立ち、上記方法とは異なる方法で、溶融したはんだ粉を強制的に移動させる手段を付加することを意図した別途新規なフリップチップ実装方法を提案するものである。
【００５８】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００５９】
（実施形態１）
図２（ａ）〜（ｄ）、及び図３（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態１におけるフリップチップ実装方法の基本的な工程を示した工程断面図である。
【００６０】
まず、図２（ａ）に示すように、複数の電極端子２１を有する半導体チップ２０を、金型１の凹部５に配設する。凹部５は、半導体チップ２０とほぼ同等の大きさに形成されており、凹部５に配設された半導体チップ２０は、金型１に設けられた真空引口２で真空吸着されて固定される。
【００６１】
次に、図２（ｂ）に示すように、複数の接続端子１１を有する回路基板１０上に、半導体チップ２０が配設された金型１を配置する。配置に際しては、半導体チップ２０の各電極端子２１と回路基板１０の各接続端子１１が、互いに対向するように位置合わせがなされている。なお、回路基板１０は、載台（不図示）に載置することによって、または、金型に設けられた凹部（不図示）に収納することによって、その位置を固定することができる。
【００６２】
図２（ｃ）は、半導体チップ２０が配設された金型１が、回路基板１０上に配置された状態を示した図である。図２（ｃ）に示すように、回路基板１０と半導体チップ２０が配設された金型１との間に空間部６が形成されている。また、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１とは、一定の間隔を有するように配置されている。
【００６３】
次に、図２（ｄ）に示すように、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂１３を、金型１に設けられた注入口３から、空間部６に注入する。このとき、空間部６に充填された溶融樹脂１３は、空間部６を流動しながら、注入口３と反対側の位置に設けられた排出口４から排出される。なお、はんだ粉としては、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いる。また、金型１は、はんだ粉が溶融する温度以上の温度に加熱しておく。
【００６４】
この溶融樹脂１３の注入工程において、図３（ａ）に示すように、溶融樹脂１３に含有された溶融はんだ粉（不図示）が、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極端子２１とを電気的に接続する接続体２２が形成される。すなわち、溶融樹脂１３中を浮遊する溶融したはんだ粉同士が結合してより大きなはんだ球に成長し、この成長したはんだ球が、濡れ性の高い接続端子１１又は電極端子２１上に選択的に自己集合することによって、最終的に、接続端子１１と電極端子２１との間に接続体２２が形成されることになる。
【００６５】
ここで、溶融はんだ粉の結合、及び接続端子１１又は電極端子２１上の自己集合は、溶融樹脂１３中において、極めて局所的かつ短時間に進行するものと考えられる。そこで、これら現象を半導体チップ２０の全領域に亘って均一に進行させ、それにより、バラツキのない均一な接続体２２を形成するためには、溶融樹脂１３中を浮遊する溶融はんだ粉を強制的に移動させる手段を付加する必要がある。
【００６６】
然して、上記の注入工程において、空間部６に充填された溶融樹脂１３は、空間部６を流動しながら外部に排出されるので、溶融はんだ粉は、あたかも空間部６に充填された溶融樹脂１３内を強制的に移動させられる格好になる。これは、本願出願人による先の特許出願（特願２００４−２６７９１９号）で示した対流添加剤による溶融はんだ粉の移動促進と同様の作用効果をもたらすものである。
【００６７】
接続体２２が形成された後、空間部６に充填された溶融樹脂１３を硬化させることによって、半導体チップ２０を回路基板１０に固着させる。ここで、溶融樹脂１３の硬化は、例えば、溶融樹脂１３が熱硬化性樹脂であれば、金型１を溶融樹脂１３が硬化する温度以上に加熱することによって行なうことができる。
【００６８】
最後に、図３（ｂ）に示すように、金型１を外すことによって、半導体チップ２０が回路基板１０にフリップチップ実装された実装体が完成する。
【００６９】
本発明の方法によれば、溶融はんだ粉を含有する溶融樹脂１３を、回路基板１０と半導体チップ２０が配設された金型１で形成される空間部６に注入することによって、溶融はんだ粉の空間部６に充填された溶融樹脂１３中の移動が促進され、溶融はんだ粉同士の結合が均一に進行することになる。その結果、均一に成長した溶融はんだ粉が、濡れ性の高い回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極端子２１との間に均一な接続体２２を形成することができる。それと同時に、回路基板１０と半導体チップ２０間にある溶融樹脂１３を硬化させることによって、半導体チップ２０を回路基板１０に固定することができる。従って、一連の工程で、半導体チップ２０と回路基板１０との端子間の電気的接続と、半導体チップ２０の回路基板１０への固定を同時に行なうことができ、生産性の高いフリップチップ実装体が実現できる。
【００７０】
また、電極端子と接続端子の間に形成された接続体は、回路基板と金型凹部で形成される空間部に注入された溶融樹脂中に浮遊する溶融はんだ粉が自己集合することによって形成されるので、半導体チップ又は回路基板に加わる荷重は少ない。その結果、多孔質な絶縁層が用いられた半導体チップや、薄型化された半導体チップ等に対しても、低荷重で信頼性の高いフリップチップ実装体が実現できる。
【００７１】
なお、本発明の方法において、溶融樹脂１３は、溶融はんだ粉が浮遊する“海”の役目をもつことから、溶融樹脂１３としては、はんだ粉が溶融する温度で液状又は粘度が低下する樹脂であることが好ましい。例えば、はんだ粉が溶融する温度で液状の熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、イソシアネート樹脂等を用いることができる。また、溶融する温度で粘度が低下する熱可塑性樹脂としては、全芳香族ポリエステル、フッ素樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、シンシオタクチックポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、アラミド樹脂、ポリフェニレンサンファイド樹脂等を用いることができる。
【００７２】
また、溶融樹脂１３の注入工程においては、空間部６を減圧することによって、溶融樹脂１３を低射出圧力で注入すれば、回路基板１０の接続端子１１と、半導体チップ２０の電極端子２１との隙間が狭くても（典型的には、２０μｍ以下）、容易にその隙間を充填することができる。例えば、溶融樹脂１３が、１０Ｐａ・ｓ以下の粘度であれば、空間部６内の圧力を０．５Ｐａ以下に減圧して注入すれば、確実に微小隙間を充填することができる。
【００７３】
さらに、本実施形態１の溶融樹脂１３の注入工程において、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂１３を空間部６に注入したが、はんだ粉が溶融していない状態で溶融樹脂１３を注入してもよい。その場合には、溶融樹脂１３の注入工程において、金型１をはんだ粉が溶融する温度に加熱しておくと、空間部６に注入された溶融樹脂１３に含有したはんだ粉が溶融して、当該溶融はんだ粉が、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極端子２１とを電気的に接続する接続体２２が形成される。
【００７４】
また、溶融樹脂１３の注入の仕方については、半導体チップ２０の回路基板１０への搭載の仕方によって、半導体チップ２０を配設する金型１の形態を変えることができる。
【００７５】
図４及び図５は、溶融樹脂１３の注入の仕方の一例を示した図である。図４は、一つの金型１に複数の半導体チップ２０（図４では４つ半導体チップを示す）を配設した例を示す。この例では、溶融樹脂１３は、金型１の一端に設けられた複数の注入口３ａ、３ｂ、３ｃから注入され、金型１の他端に設けられた複数の排出口４ａ、４ｂ、４ｃから排出される。なお、金型１の空間部（不図示）を、溶融樹脂１３ができるだけ均一に流動するようにするために、注入口及び排出口の位置又は個数は適宜決められる。
【００７６】
図５は、一つに半導体チップ２０を配設した複数の金型１（図５では４つの金型を示す）を回路基板１０上に配置した例を示す。図５に示すように、複数の金型１を配置した中央に、溶融樹脂１３を投入する一つのポット８が配し、このポット８から各金型１の注入口３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに、それぞれランナ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが連結されている。そして、溶融樹脂１３は、ポット８に投入されて、各ランナを経由して、金型１の各注入口から金型内部の空間部に注入される。
【００７７】
図４及び図５に示した注入方法を用いることによって、複数の半導体チップ２０を、同時に回路基板１０上にフリップチップ実装することができ、フリップチップ実装体の製造時間を大幅に短縮することができる。
【００７８】
本発明の方法において、半導体チップ２０は、シリコン半導体に限らず、シリコンーゲルマニウム半導体やガリウム砒素半導体等の化合物半導体にも適用することができる。特に、薄型のシリコン半導体や、機械的強度が弱いシリコンーゲルマニウム半導体や化合物半導体に対しては、半導体チップにかかる荷重の小さい本発明の方法を適用すれば、信頼性の高いフリップチップ実装体を実現することができる。
【００７９】
また、半導体チップ２０を回路基板１０に直接フリップチップ実装する代わりに、半導体チップ２０がインターポーザに搭載された状態で、回路基板１０にフリップチップ実装する場合にも、本発明の方法を適用することができる。
【００８０】
図６（ａ）〜（ｄ）は、半導体チップ２０を搭載するインターポーザ３０を回路基板１０にフリップチップ実装する例を示した工程断面図である。基本的には、図２（ａ）〜（ｄ）、及び図３（ａ）、（ｂ）に示した方法と同じなので、以下、簡単に、図６（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。
【００８１】
まず、図６（ａ）に示すように、半導体チップ２０を搭載したインターポーザ３０を、金型１の凹部５に配設する。なお、半導体チップ２０の複数の電極端子（不図示）は、インターポーザ３０の表面に形成された複数の電極３１にそれぞれ電気的に接続されている。図６（ａ）では、半導体チップ２０が凹部５に埋設されるように配設されているが、インターポーザ３０の一部も凹部５に埋設されるように配設されても構わない。インターポーザ３０は、金型１に設けられた真空引口２で半導体チップ２０の裏面を真空吸着して固定される。
【００８２】
そして、図６（ｂ）に示すように、複数の接続端子１１を有する回路基板１０上に、インターポーザ３０が配設された金型１を配置した後、図６（ｃ）に示すように、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂１３を、金型１に設けられた注入口３から、空間部６に注入する。この溶融樹脂１３の注入工程において、溶融樹脂１３に含有された溶融はんだ粉（不図示）が、回路基板１０の接続端子１１とインターポーザ３０の電極３１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極３１とを電気的に接続する接続体２２が形成される。接続体２２が形成された後、空間部６に充填された溶融樹脂１３を硬化させることによって、インターポーザ３０を回路基板１０に固着させる。最後に、図６（ｄ）に示すように、金型１を外すことによって、半導体チップ２０が搭載されたインターポーザ３０が回路基板１０にフリップチップ実装された実装体が完成する。
【００８３】
（実施形態２）
実施形態１で説明したフリップチップ実装方法は、溶融はんだ粉を回路基板１０と半導体チップ２０の端子間に自己集合させて接続体２２を形成した後、引き続き溶融樹脂１３を硬化させて、半導体チップ２０を回路基板１０に固定することによって、端子間の電気的接続と固定を同時に行なうというものである。
【００８４】
この場合、溶融樹脂１３は、溶融したはんだ粉が浮遊する“海”の役目を持つと共に、半導体チップ２０を回路基板１０に固定させる、いわゆるアンダーフィルの役目も併せ持つことが要求される。しかしながら、この２つの役目は、全く異なる作用効果に基づくものであるため、両方の役目を満足する最適な材料の選択肢は非常に少ない。
【００８５】
一方、接続端子数が５，０００を超えるような次世代ＬＳＩを回路基板にフリップチップ実装するような場合には、電気的接続に対する信頼性の確保は難しくなり、端子間の抵抗特性のみならず、耐圧特性を含めた厳しいスペックが要求されている。
【００８６】
そこで、実施形態１に示した方法を改変し、より信頼性の高いフリップチップ実装体を実現することが可能なフリップチップ実装方法について、図７（ａ）〜（ｄ）、及び図８（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、以下説明をする。この方法は、“海”の役目を持つ材料と、アンダーフィルの役目を持つ材料を、それぞれ別個に最適な材料を選択して、半導体チップの回路基板への電気的接続と固定を図ろうとするものである。
【００８７】
まず、図７（ａ）に示すように、複数の電極端子２１を有する半導体チップ２０を、金型１の凹部５に配設する。凹部５は、半導体チップ２０とほぼ同等の大きさに形成されており、凹部５に配設された半導体チップ２０は、金型１に設けられた真空引口２で真空吸着されて固定される。
【００８８】
次に、図７（ｂ）に示すように、複数の接続端子１１を有する回路基板１０上に、半導体チップ２０が配設された金型１を配置する。配置に際しては、半導体チップ２０の各電極端子２１と回路基板１０の各接続端子１１が、互いに対向するように位置合わせがなされている。なお、回路基板１０は、載台（不図示）に載置することによって、または、金型に設けられた凹部（不図示）に収納することによって、その位置を固定することができる。
【００８９】
図７（ｃ）は、半導体チップ２０が配設された金型１が、回路基板１０上に配置された状態を示した図である。図７（ｃ）に示すように、回路基板１０と半導体チップ２０が配設された金型１との間に空間部６が形成されている。また、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１とは、一定の間隔を有するように配置されている。
【００９０】
次に、図７（ｄ）に示すように、溶融したはんだ粉を含有した第１の溶融樹脂４０を、金型１に設けられた注入口３から、空間部６に注入する。なお、空間部６に充填された第１の溶融樹脂４０は、空間部６を流動しながら、注入口３と反対側の位置に設けられた排出口４から排出される。この第１の溶融樹脂４０の第１の注入工程において、溶融樹脂１３に含有された溶融はんだ粉（不図示）が、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって、接続端子１１と電極端子２１とを電気的に接続する接続体２２が形成される。ここで、空間部６に充填された第１の溶融樹脂４０は、空間部６を流動しながら外部に排出されるので、溶融はんだ粉は、あたかも空間部６に充填された第１の溶融樹脂４０内を強制的に移動させられる。その結果、半導体チップ２０の全領域に亘って、溶融はんだ粉同士の結合が均一に進行し、バラツキのない均一な接続体２２を形成することができる。
【００９１】
接続体２２が形成された後、図８（ａ）に示すように、空間部６に充填された第１の溶融樹脂４０を空間部６から排出する。第１の溶融樹脂４０の排出は、例えば、金型１に設けられた注入口３からガスを注入し、注入したガスの押圧を利用することによって実行することができる。なお、第１の溶融樹脂４０を排出する際、ガスの押圧により接続体２２の形状等が崩れないようにするために、金型１の温度を下げて、接続体２２を硬化させておくことが好ましい。
【００９２】
次に、図８（ｂ）に示すように、第１の溶融樹脂４０を空間部６から排出した後、溶融はんだ粉を含有しない第２の溶融樹脂４１を、金型１に設けられた注入口３から、空間部６に注入する。この第２の溶融樹脂４１の第２の注入工程において、空間部６は、第２の溶融樹脂４１でもって再び充填される。そして、空間部６に充填された第２の溶融樹脂４１を硬化させることによって、半導体チップ２０を回路基板１０に固着させる。ここで、第２の溶融樹脂４１の硬化は、例えば、第２の溶融樹脂４１が熱硬化性樹脂であれば、金型１を第２の溶融樹脂４１が硬化する温度以上に加熱することによって行なうことができる。
【００９３】
最後に、図８（ｃ）に示すように、金型１を外すことによって、半導体チップ２０が回路基板１０にフリップチップ実装された実装体が完成する。
【００９４】
ここで、第１の溶融樹脂４０の排出工程は、ガスを空間部６に注入することによって実行されたが、第２の溶融樹脂４１の第２の注入工程において、第１の溶融樹脂４０を、第２の溶融樹脂４１で押し出すことによっても実行してもよい。この場合は、ガスの注入工程が不要となり、工程が簡略化できる。
【００９５】
本実施形態２の方法によれば、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１を接続する接続体２２の形成工程で用いる第１の溶融樹脂４０と、半導体チップ２０を回路基板１０に固着させる工程で用いる第２の溶融樹脂４１の材料を変えることにより、より信頼性の高いフリップチップ実装体を実現することができる。
【００９６】
すなわち、本発明の方法は、接続体２２を形成する工程においては、溶融するはんだ粉にとって“海”の役目を果たす最適な材料、半導体チップ２０を回路基板１０に固着させる工程においては、アンダーフィルの役目を果たす最適な材料を、それぞれ選択することを可能とする。これにより、より信頼性の高いフリップチップ実装体を実現することができる。
【００９７】
例えば、第１の溶融樹脂４１を、溶融はんだ粉の移動に適した粘度を有する樹脂、第２の溶融樹脂４２を、回路基板１０と半導体チップ２０の熱膨張差を緩和する無機フィラーが添加された樹脂を、それぞれ選択することにより、半導体チップ２０の回路基板１０への電気的接続及び機械的固着をより確実に行なうことができる。
【００９８】
なお、かかる観点に鑑みれば、第１の溶融樹脂４１は、硬化性を有する必要はないので、実施形態１で挙げた熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂材料に限らず、適度な粘度を有する材料（粘性体）であれば、本発明の目的を達成することができる。
【００９９】
樹脂以外の材料としては、はんだ粉が溶融する温度では沸騰しない高沸点溶剤またはオイルなどが、溶融したはんだ粉を含有する粘性体として使用することができる。例えば、高沸点溶剤としては、ブチルカルビトール、ブチルカルビトールアセテート等、オイルとしては、シリコーンオイルなどが利用できる。これら粘性体の粘度については特に制限はないが、溶融したはんだ粉が移動しやすく、かつ、半導体チップ２０と回路基板１０との微小な隙間に注入しやすい粘度として、１０Ｐａ・ｓ以下の粘度が好ましい。
【０１００】
また、本実施形態２の方法によれば、第１の溶融樹脂４０の第１の注入工程において、接続体２２を形成した際、溶融したはんだ粉が端子間に自己集合せず、第１の溶融樹脂４０中にわずかに残留したとしても、かかるはんだ粉が残留した第１の溶融樹脂４０は、接続体２２を形成した後、空間部６から排出されるので、接続体間のリークや、絶縁耐圧劣化という問題の発生を回避することができる。
【０１０１】
（実施形態３）
本発明に係るフリップチップ実装方法の特徴の一つとして、接続体２２やアンダーフィル４１を形成する際に、金型１を利用した点がある。本願発明者は、この金型１の利用に着目して、接続体２２間の絶縁耐圧を向上させるアンダーフィルの形成方法を想到した。以下、図９（ａ）〜（ｄ）、図１０、及び図１１を参照しながら説明をする。
【０１０２】
図９（ａ）は、実施形態２において、溶融したはんだ粉を含有する第１の溶融樹脂４０を空間部６に注入し、端子間に接続体２２を形成した後、第１の溶融樹脂４０を空間部６から排出した状態を示した図である。
【０１０３】
この状態で、図９（ｂ）に示すように、金型１に設けられた注入口３から、溶融した第１の絶縁性樹脂５０を空間部６に注入する。ここで、第１の絶縁性樹脂５０としては、低弾性率の熱硬化性樹脂、例えば、エポキシ樹脂と可とう性エポキシ樹脂の混合物を用いる。この第１の絶縁性樹脂５０は、低弾性率を特徴とするので、一般にアンダーフィル材として用いられる樹脂に含有する無機フィラーは含まれていない。
【０１０４】
なお、空間部６に注入される第１の絶縁性樹脂５０は、必ずしも空間部６を充填する必要はなく、金型１に設けられた注入口３から注入された第１の絶縁性樹脂５０が、空間部６内を流動して排出口４から排出される際、接続体２２の側面に接触するように供給されればよい。
【０１０５】
図１０は、溶融した第１の絶縁性樹脂５０を空間部６に注入した後の、半導体チップ２０の電極端子２１と回路基板１０の接続端子１１間の接続体２２の構成を示す断面図である。図１０に示すように、接続体２２の側面に、第１の絶縁性樹脂５０が被覆された格好になっている。これは、第１の絶縁性樹脂５０が、表面張力により、接続体２２の側面に被覆されていると考えられる。なお、接続体２２の側面以外の半導体チップ２０や回路基板１０の表面にも、第１の絶縁性樹脂５０が被覆されていてもよい。
【０１０６】
次に、図９（ｃ）に示すように、金型１に設けられた注入口３から、溶融した第２の絶縁性樹脂５１を空間部６に注入する。ここで、第２の絶縁性樹脂５１は、実施形態２における第２の溶融樹脂（アンダーフィル材）に相当するもので、例えば、無機フィラーを含有する樹脂等である。
【０１０７】
図１１は、溶融した第２の絶縁性樹脂５１を空間部６に注入した後の、半導体チップ２０の電極端子２１と回路基板１０の接続端子１１間の接続体２２の構成を示す断面図である。図１１に示すように、第２の絶縁性樹脂５１は、第１の絶縁性樹脂５０を覆うように、空間部６に充填されている。
【０１０８】
なお、第２の絶縁性樹脂５１を注入する際、接続体２２の側面を被覆する第１の絶縁性樹脂が外れないように、第１の絶縁性樹脂５０を注入した後、第１の絶縁性樹脂５０を仮硬化させておくことが好ましい。仮硬化は、例えば、金型１を加熱することによって行なうことができる。
【０１０９】
一般に、アンダーフィル材は、無機フィラーなどを添加することによって、半導体チップ２０と回路基板１０の熱膨張係数をマッチングさせるとともに、弾性率や硬化収縮を大きくすることで、半導体チップ２０の電極端子２１と回路基板１０の接続端子１１の接着性を確保している。しかしながら、高弾性かつ高圧縮性であるが故に、温度サイクルが加わると、半導体チップ２０の電極端子２１または回路基板１０の接続端子１１に応力が集中し、信頼性の劣化につながる。
【０１１０】
本実施形態３の方法によれば、接続体２２は、低弾性率の第１の絶縁性樹脂５０を介して、第２の絶縁性樹脂５１（いわゆるアンダーフィル材）によって絶縁されているので、第２の絶縁性樹脂５１による応力を、低弾性率の第１の絶縁性樹脂５１によって緩和させることができる。これにより、接続体２２間の絶縁耐圧の低下を防ぐことが可能となり、温度サイクルが加わっても、応力緩和が図られ、信頼性の劣化も生じない。
【０１１１】
（実施形態４）
本発明におけるフリップチップ実装方法は、バンプ形成方法にも適用することができる。以下、図１２（ａ）〜（ｄ）を参照しながら、本実施形態４におけるバンプ形成方法について説明する。
【０１１２】
まず、図１２（ａ）に示すように、複数の電極１１を有する基板１０上に、凹部５を有する金型１を配設する。基板１０上に配設された金型１は、基板１０との間に空間部６を形成する（図１２（ｂ））。そして、図１２（ｃ）に示すように、金型１に設けられた注入口３から、溶融したはんだ粉を含有した溶融樹脂４０を空間部６に注入する。このとき、空間部６に充填された溶融樹脂４０は、空間部６を流動しながら、注入口３と反対側の位置に設けられた排出口４から排出される。この溶融樹脂４０の注入工程において、溶融はんだ粉は、基板１０の電極１１上に自己集合することによって、電極１１上にバンプ６０が形成される。最後に、金型１を外すことによって、電極１１上にバンプが形成された基板１０が完成する。
【０１１３】
本実施形態４の方法によれば、溶融はんだ粉を含有する溶融樹脂４０を、基板１０と金型１で形成される空間部６に注入することによって、溶融はんだ粉の空間部６に充填された溶融樹脂４０中の移動が促進され、溶融はんだ粉同士の結合が均一に進行することになる。その結果、均一に成長した溶融はんだ粉が、濡れ性の高い基板１０の電極１１上に自己集合することによって、電極１１上に均一なバンプ６０を形成することができる。
【０１１４】
なお、金型１の凹部５は、所望のバンプ高さに対応した深さに形成されているが、凹部５にスペーサを埋設することによって、バンプ高さを調節することができる。
【０１１５】
なお、溶融樹脂４０は、実施形態２と同様に、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂等の樹脂材料に限らず、適度な粘度を有する材料（粘性体）であれば、本発明の目的を達成することができる。また、基板１０としては、回路基板、半導体ウエハ、半導体チップ等が適用できる。
【０１１６】
（実施形態５）
図１３及び図１４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るフリップチップ実装方法を実行するフルップチップ実装装置７０を示した図である。
【０１１７】
図１３に示したフリップチップ実装装置７０は、回路基板を載置するテーブル９と、半導体チップを配設する金型１とを備え、金型１は、半導体チップを配設する凹部５と、半導体チップを真空吸着する真空引口２と、少なくとも一つ以上の注入口３及び排出口４を有している。なお、金型１又はテーブル９は、ホットプレートによって加熱できるようになっている。
【０１１８】
図１４（ａ）、（ｂ）は、フリップチップ実装装置７０を用いて、本発明に係るフリップチップ実装方法を実行した例を示した図である。
【０１１９】
図１４（ａ）に示すように、複数の電極端子２１を有する半導体チップ２０は、真空引口２で真空吸着されて、金型１の凹部５に配設される。一方、複数の接続端子１１を有する回路基板１０は、テーブル９に載置される。そして、半導体チップ２０の電極端子２１と、回路基板１０の接続端子１１との位置合わせを行なった後、金型１を回路基板１０が載置されたテーブル９上に配置する。このとき、回路基板１０と金型凹部５と間に空間部が形成される。
【０１２０】
次に、図１４（ｂ）に示すように、溶融はんだ粉を含有する粘性体１３を、金型１に設けられた注入口３から空間部に注入することによって、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１間に接続体２２を形成する。なお、接続体２２は、溶融はんだ粉が、回路基板１０の接続端子１１と半導体チップ２０の電極端子２１との間に自己集合することによって形成される。また、空間部に注入された粘性体１３は、空間部を流動しながら、金型１の排出口４から排出される。
【０１２１】
粘性体１３として、硬化性のある溶融樹脂を用いた場合には、接続体２２を形成した後、溶融樹脂を硬化させることによって、半導体チップ２０を回路基板１０に固着させることができる。また、粘性体１３として、硬化性のない高沸点溶剤またはオイル等を用いた場合には、接続体２２を形成した後、粘性体１３を空間部から排出し、再度、溶融樹脂を空間部に注入し、然る後、溶融樹脂を硬化させることによって、半導体チップ２０を回路基板１０に固着させることができる。
【０１２２】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、はんだ粉は、Ｓｎ−Ａｇ系はんだを用いたが、他のはんだ、例えば、Ｓｎ−Ｚｎ系、Ｓｎ−Ｂｉ系はんだ等のＰｂフリーはんだであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明によれば、次世代ＬＳＩのフリップチップ実装に適用可能な、生産性及び信頼性の高いフリップチップ実装方法及びフリップチップ実装体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、対流添加剤を含有する樹脂を用いたフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態１におけるフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態１におけるフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図４】本発明における金型の一形態を示す平面図
【図５】本発明における金型の他の一形態を示す平面図
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、本発明におけるインターポーザのフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態２におけるフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図８】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態２におけるフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図９】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態３におけるフリップチップ実装方法を示す工程断面図
【図１０】本発明の実施形態３における第１の絶縁性樹脂の注入後の接続体の構成を示す断面図
【図１１】本発明の実施形態３における第２の絶縁性樹脂の注入後の接続体の構成を示す断面図
【図１２】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施形態４におけるバンプ形成方法を示す図
【図１３】本発明の実施形態５におけるフリップチップ実装装置の構成を示す図
【図１４】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態５におけるフリップチップ実装装置を用いたフルップチップ実装方法を説明する図
【符号の説明】
【０１２５】
１    金型
２    真空引口
３    注入口
４    排出口
５    金型凹部
６    空間部
７    ランナ
８    ポット
９    テーブル
１０    基板、回路基板
１１    接続端子
１２    対流添加剤
１３    溶融樹脂、粘性体
２０    半導体チップ
２１    電極端子
２２    接続体
３０    インターポーザ
３１    電極
４０    第１の溶融樹脂
４２    第２の溶融樹脂
５０    第１の絶縁性樹脂
５１    第２の絶縁性樹脂
６０    バンプ
７０    フリップチップ実装装置
【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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