(57)【要約】【課題】  高周波および高出力用途の薄板の半導体チップの組立時に、パッケージに塗布した導電性接着剤が厚いと半導体チップの上面に這い上がってしまうため、高い導電性性能や放熱性能のある高粘度な導電性接着剤においても、半導体チップの厚さより薄く塗布する必要がある。【解決手段】  導電性接着剤７を塗布するための金属ピン１の先端部３にフッ素系樹脂コーティング４を施し、部分的に金属が露出した金属露出部５の領域を設けることで、導電性接着剤７の塗布する面積および高さを調整することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスを実装面に接着するための導電性接着剤の塗布に用いられる金属ピンからなる転写ピンであって、
上記金属ピンは、先端部に複数の突出部が形成され、当該先端部の側面にフッ素系樹脂コーティングが付着し、
上記突出部の先端面は、転写時に導電性接着剤を塗布するための金属露出部が形成されるとともに、当該先端面周辺の一部側面は、フッ素系樹脂コーティングの除かれた所定高さの領域を有することを特徴とする転写ピン。
【請求項２】
半導体デバイスを実装面に接着するための導電性接着剤の塗布に用いられる金属ピンからなる転写ピンであって、
上記金属ピンは、先端部の側面にフッ素系樹脂コーティングが付着し、
上記先端部における先端面の中央部は、転写時に導電性接着剤を塗布するためのフッ素系樹脂コーティングの除かれた金属露出部を有することを特徴とする転写ピン。
【請求項３】
先端部に複数の突出部が形成され、当該先端部側面にフッ素系樹脂コーティングが付着するとともに金属露出部が形成され、当該突出部の先端面周辺の一部側面に所定高さでフッ素系樹脂コーティングの除かれた領域を有した金属ピンを用いて、半導体デバイスに導電性接着剤を塗布する半導体デバイスの接着剤転写方法であって、
上記金属ピンの先端部を、導電性接着剤の満たされた供給皿に浸す第１工程と、
上記金属ピンの先端部を上方に移動する第２工程と、
上記金属ピンの先端部を、上記半導体デバイスの接着剤塗布面に押し当て、上記導電性接着剤を塗布する第３工程と、
上記金属ピンの先端部を上記半導体デバイスの接着剤塗布面から退避する第４工程と、
を備えた半導体デバイスの接着剤転写方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
半導体デバイスを接着剤の転写により基板に実装するための接着剤転写方法、およびその転写ピンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを構成する半導体チップを、半導体パッケージを構成する基板に実装し、その組み立てを行う際、半導体チップを基板にダイボンドする。このダイボンド方法の一つとして、接着剤の転写を用いたものがある。この場合、半導体チップの下面にペースト状の導電性接着剤を転写して塗布し、半導体チップを基板に押し当てて接着固定する。接着剤の転写および半導体チップの搭載はダイボンダを用いた自動装置により行う。導電性接着剤の転写は、一般に次のような工程からなる。
【０００３】
１）金属製の転写ピン（以下、金属ピン）の先端を、皿の中に充填された導電性接着剤に浸漬する。
２）工程１）の後、金属ピンを基板の実装面に押し当てて、導電性接着剤を塗布する。
３）工程２）の後、基板上に塗布された導電性接着剤の上に、半導体チップを載せ、加圧して半導体チップを固定する。
【０００４】
ここで、半導体チップを固定する際に、半導体チップの下面から導電性接着剤が溢れる。このため半導体チップの上面に形成されたワイヤボンディングパッドや電気回路に導電性接着剤が付着することを避ける必要がある。半導体チップの上面への導電性接着剤の付着を避けるには、例えば特許文献１のような解決方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２０７２５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、高周波用途や高出力用途の半導体デバイスに用いられる半導体チップは、周波数特性や放熱性を確保するため、半導体のチップ厚さが薄いものが用いられている。例えば高周波用および高出力用半導体チップのチップ厚さは８０μｍ〜１５０μｍと薄い。このように半導体チップの厚みが薄くなった場合、上記特許文献１に示すような半導体デバイスおいても、塗布する導電性接着剤の厚みを十分に薄く抑える必要がある。しかしながら、導電性接着剤の塗布は上述の通り、金属ピンを用いて行うため、導電性接着剤の粘度が高粘度になると金属ピンの先端部への付着量が増大する。半導体パッケージに塗布した導電性接着剤が厚いと、半導体チップの上面に這い上がり、その上面のワイヤボンディングパッドや電気回路に付着する。このため導電性接着剤を薄く微少量に塗布するためには、導電性接着剤の粘度は低い方が望ましい。
【０００７】
一方、導電性接着剤は、一般に銀フィラーを接着剤に混ぜることで導電性能、放熱性能を高めており、特に低抵抗、高放熱タイプの接着剤は銀フィラーの密度が高く、接着剤の粘度は比較的高粘度になるため、安定した接着剤の微少量な塗布が困難となっている。加えて、高周波用途や高出力用途の半導体チップの性能向上とともに、導電性接着剤の高い導電性能や放熱性能が求められるため、前述した接着剤の微少量な塗布を更に難しくしている。このため使用できる導電性接着剤は限られたものとなって、高性能でダイボンディングの自動組立化が可能な半導体チップの開発を、困難ならしめる要因ともなっていた。
【０００８】
この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、半導体デバイスについて、接着剤の微少量な塗布をより安定して簡便に行うことを可能とする接着剤転写方法を得ることを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による半導体デバイスの接着剤転写方法は、半導体デバイスを実装面に接着するための導電性接着剤の塗布に用いられる金属ピンからなる転写ピンであって、上記金属ピンは、先端部に複数の突出部が形成され、当該先端部の側面にフッ素系樹脂コーティングが付着し、上記突出部の先端面は、転写時に導電性接着剤を塗布するための金属露出部が形成されるとともに、当該先端面周辺の一部側面は、フッ素系樹脂コーティングの除かれた所定高さの領域を有することを特徴とするものである。
【００１０】
また、先端部に複数の突出部が形成され、当該先端部側面にフッ素系樹脂コーティングが付着するとともに金属露出部が形成され、当該突出部の先端面周辺の一部側面に所定高さでフッ素系樹脂コーティングの除かれた領域を有した金属ピンを用いて、半導体デバイスに導電性接着剤を塗布する半導体デバイスの接着剤転写方法であって、上記金属ピンの先端部を、導電性接着剤の満たされた供給皿に浸す第１工程と、上記金属ピンの先端部を上方に移動する第２工程と、上記金属ピンの先端部を、上記半導体デバイスの接着剤塗布面に押し当て、上記導電性接着剤を塗布する第３工程と、上記金属ピンの先端部を上記半導体デバイスの接着剤塗布面から退避する第４工程と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、半導体デバイスへの接着剤の転写において、接着剤の微少量な塗布をより安定して簡便に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１による半導体デバイスの接着剤転写用転写ピンの構成を例示するための、（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）側面部分拡大図、（ｄ）下面図である。
【図２】実施の形態１による半導体パッケージの導電性接着剤の転写方法を示す図である。
【図３】実施の形態１による接着剤の転写によって、半導体チップを半導体パッケージへ搭載した状態を例示する図である。
【図４】実施の形態２による半導体デバイスの接着剤転写用金属ピンの他の構成を例示するための、（ａ）上面図、（ｂ）側面図、（ｃ）側面部分拡大図、（ｄ）下面図、（ｅ）断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
以下に図面を参照してこの発明に係る実施の形態１による半導体デバイスの接着剤転写方法、および転写ピンについて説明する。図１は、実施の形態１による半導体デバイスの接着剤転写用の転写ピンの構成を例示する図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の側面の一部分を拡大した拡大図、（ｄ）は下面図である。図２は、実施の形態１による半導体パッケージへの導電性接着剤の転写方法を示す図である。図３は、実施の形態１による接着剤の転写によって、半導体チップを半導体パッケージへ搭載した状態を例示する図である。実施の形態１による接着剤転写用の転写ピンは、導電性接着剤を塗布するための工具であって、金属ピン１から構成される。半導体チップ１０は、半導体パッケージ（図示せず）を構成する基板のパッケージ実装面９に、自動組立装置を用いたダイボンディングによって実装される。自動組立装置は、取付け部６と、３軸可動ロボットアーム（図示せず）と、コントローラ（図示せず）と、台座（図示せず）と、供給皿７０と、実装ノズル１１を備えて構成される。
【００１４】
図１、２に示すように、金属ピン１は、取付け部２に固定されて、使用される。取付け部２は、キー座が形成されており、上記自動組立装置（図示せず）に設けられた取付け部６の把持部に把持され、取り付け部６に装着される。取付け部６は、上記自動組立装置に設けられた３軸可動ロボットアームに設けられる。上記自動組立装置はコントローラの制御によって、３軸可動ロボットアームのアクチュエータを駆動し、取付け部６を水平方向および垂直方向に３次元的に可動して、取付け部２の先に保持した金属ピン１を所定位置に移動するように、位置制御を行う。金属ピン１は、自動組立装置の取付け部６と取付け部２が水平垂直方向に可動するのに伴い、１つもしくは複数の半導体パッケージ上の所定の実装面に移動し、接着剤を転写する。また、複数の半導体チップ１０は、それぞれ上記自動組立装置に設けられた半導体保持部によって保持され、この接着剤の転写された複数の実装面まで移動する。各半導体チップ１０は、接着剤の転写されたそれぞれの実装面に押し当てられ、ダイボンドされる。
【００１５】
ここで、実施の形態１による金属ピン１は、ステンレスを素材とした母材から、切削加工、鋳造、鍛造等により形成したものである。図１の例において、金属ピン１は、円筒形状のベース部３０と、ベース部３０の下面に設けられた先端部３とから形成される。
【００１６】
図１（ｂ）（ｃ）に示すように、先端部３は、直方体形状の基柱４０の底面における４隅の４つの角部のそれぞれから、突出部５０が突出して形成される。突出部５０は、その辺の長さが基柱４０の辺の長さの半分よりも小さい直方体形状をなしている。これによって隣接する突出部５０の間に空隙が形成され、図１（ｄ）に示すように、４つの突出部５０に囲まれた十字形状の溝が形成されている。また、ベース部３０の直径よりも基柱４０の四辺の長さが短くなっており、図１（ａ）（ｂ）に示すように、ベース部３０と先端部３の接続面は段差形状をなしている。また、先端部３の突出部５０は、半導体チップ１０の底部接着面の面積に合わせて、その底面の寸法形状が定められている。
【００１７】
金属ピン１の先端部３は、フッ素系樹脂コーティング４が施されている。このフッ素系樹脂コーティング４は、先端部３の基柱４０の側面および底面に付着し、その表面を覆っている。また、フッ素系樹脂コーティング４は、先端部３の突出部５０の側面に付着し、その表面を覆っている。先端部３の突出部５０の底面とその底面側周縁の一部側面は、フッ素系樹脂コーティング４が付着せずに金属面が露出した金属露出部５が形成される。フッ素系樹脂コーティング４の厚さは３０〜１００μｍ程度である。
【００１８】
金属露出部５は接着剤への付着性を有し、金属ピン１の先端部３に導電性接着剤８を付着させる。フッ素系樹脂コーティング４は接着剤に対し非付着性を有し、導電性接着剤８が付着しない。図１（ｃ）に示す先端部３の底面から上方に向かって長さ（高さ）Ｌの領域は、フッ素系樹脂コーティング４の付着が施されていない。これによって、金属ピン１の先端部３は、複数の金属露出部５はそれぞれ接着剤が付着し、付着した接着剤の高さがＬとなる。
【００１９】
図２は、図１の金属ピン１を用いた半導体パッケージの導電性接着剤の転写方法を示したものであって、導電性接着剤８の塗布を行う転写工程の時間経過に従った、（ａ）〜（ｄ）の工程順を示している。自動組立装置は、金属ピン１の可動範囲内の台座上に供給皿７０が設置されており、転写工程に入る前に、予め供給皿７０の内側収容部に導電性接着剤７が充満している。また、台座上の供給皿７０の設置領域とは異なる領域に、半導体パッケージが置かれる。
【００２０】
まず、金属ピン１は、自動組立装置の取り付け部６に取り付けられる。
次に、図２（ａ）に示す第１工程（ａ）において、自動組立装置の取り付け部６を上方に可動し、金属ピン１の先端部３を供給皿７０の方に下降させて、供給皿７０内の導電性接着剤７に、金属ピン１の先端部３を浸す。このとき、先端部３のフッ素系樹脂コーティング膜４が導電性接着剤７に浸り、ベース部３０は導電性接着剤７に浸らないように、取り付け部６の上下位置を調整する。
【００２１】
次の第２工程（ｂ）では、自動組立装置のコントローラの制御により、取り付け部６を上方に可動し、金属ピン１を上昇させ、図２（ｂ）に示す状態となる。この状態では、フッ素系樹脂コーティング膜４の表面張力が低く撥水効果がある。このため導電性接着剤８が付着せずに金属露出部５のみに導電性接着剤８が付着する。
【００２２】
次の第３工程（ｃ）では、自動組立装置のコントローラの制御により取り付け部６を水平面内で可動し、図２（ｂ）の状態から、導電性接着剤８を塗布する半導体パッケージにおけるパッケージ実装面９の直上まで、金属ピン１を平行移動する。その位置から金属ピン１を下降することで、図２（ｃ）に示す通り、導電性接着剤８の付着した金属露出部５がパッケージ実装面９に接触し、導電性接着剤８がパッケージ実装面９に付着する。図１（ｄ）の金属露出部５を使う場合は、導電性接着剤８が４箇所に付着する。
【００２３】
次の第４工程（ｄ）では、自動組立装置のコントローラの制御により取り付け部６を上下方向に可動し、図２（ｄ）の状態から金属ピン１を上昇すると、パッケージ実装面９に導電性接着剤８が残り、導電性接着剤８の塗布が完了し、半導体パッケージへの導電性接着剤８の転写が完了する。図２（ｄ）の例では、パッケージ実装面９上の金属露出部５に対応した複数個所（図１（ｄ）の金属露出部５を使う場合は４箇所）に、転写された導電性接着剤８が残留する。
【００２４】
図３は、図２の導電性接着剤８をパッケージ実装面９に塗布した後に、半導体チップ１０をパッケージ実装面９に搭載した状態を例示している。
半導体チップ１０は、自動組立装置の実装ノズル１１に真空吸着され、自動組立装置の移動機構によって、パッケージ実装面９における導電性接着剤８の転写部位の上方まで運ばれる。その後、半導体チップ１０は、底面がパッケージ実装面９上の導電性接着剤８に当接し、パッケージ実装面９に搭載される。また、半導体チップ１０がパッケージ実装面９を押すように、実装ノズル１１に荷重を加えることで、導電性接着剤８は圧力が加わって半導体チップ１０の下面に濡れ広がる。このとき、半導体チップ１０上面への導電性接着剤８の付着を避けるため、図２（ｄ）の導電性接着剤８の塗布完了後の高さＨは、半導体チップ１０の厚さよりも薄くしている。
【００２５】
ここで、パッケージ実装面９に塗布される導電性接着剤８の高さＨと面積Ｓは、上述の図２（ｂ）の金属ピン１の金属露出部５に付着した導電性接着剤８の量で決まる。図１（ｃ）に示した金属露出部５の高さＬを予め調整するによって、パッケージ実装面９に塗布される導電性接着剤８の高さを調整することができる。かくして、図３の半導体チップ１０の搭載時における導電性接着剤８の半導体チップ１０の上面への付着を抑えることができる。
【００２６】
さらに、導電性接着剤８の塗布時は、金属ピン９の先端部３における金属露出部５とパッケージ実装面９が接触するが、先端部３の接触部は、フッ素系樹脂コーティング４で覆われた構造ではなく、金属露出部５において金属部が露出した構造となっている。このため、フッ素系樹脂コーティング４が摩耗することはなく耐久性に優れる。
【００２７】
また、導電性接着剤８の粘度が高粘度になった場合は、金属ピン９の先端部３における金属露出部５に、導電性接着剤８の付着する量が増える。しかしながら、フッ素系樹脂コーティング４が介在することによって、導電性接着剤８の付着量を抑制することができる。これにより、導電性接着剤８として、低抵抗かつ高放熱のものを使用し、半導体チップの組立を自動で行うことができるので、高性能（低抵抗、高放熱）でかつ低価格化に優れた高周波および高出力デバイスの提供を、可能とする。
【００２８】
実施の形態１による接着剤転写方法は、先端部３に複数の突出部５０が形成され、当該先端部３側面にフッ素系樹脂コーティング４が付着するとともに金属露出部５が形成され、当該突出部５０の先端面周辺の一部側面に所定高さＬでフッ素系樹脂コーティング４の除かれた領域を有した転写ピンをなす金属ピン１を用いて、半導体デバイスに導電性接着剤７を塗布する半導体デバイスの接着剤転写方法であって、上記金属ピン１の先端部３を、導電性接着剤７の満たされた供給皿７０に浸す第１工程と、上記金属ピン１の先端部３を上方に移動する第２工程と、上記金属ピン１の先端部３を、上記半導体デバイスの接着剤塗布面に押し当て、上記導電性接着剤７を塗布する第３工程と、上記金属ピン１の先端部３を上記半導体デバイスの接着剤塗布面から退避する第４工程とを備えたことを特徴とする。
【００２９】
また、転写ピンは、半導体デバイスを実装面に接着するための導電性接着剤７の塗布に用いられる金属ピン１からなり、上記金属ピン１は、先端部３に複数の突出部５０が形成され、当該先端部３の側面にフッ素系樹脂コーティング４が付着し、上記突出部５０の先端面は、転写時に導電性接着剤７を塗布するための金属露出部５が形成されるとともに、当該先端面周辺の一部側面は、フッ素系樹脂コーティング４の除かれた所定高さの領域を有することを特徴とする。
【００３０】
これによって、半導体デバイスへの接着剤の転写において、接着剤の微少量な塗布をより安定して簡便に行うことができるという効果を奏する。
【００３１】
実施の形態２．
実施の形態１は、加工した金属ピン９の先端部３にフッ素系樹脂コーティング４を施した転写ピンを用いたが、この形状に限られるものではない。
【００３２】
図４は、実施の形態２による転写ピンの構成を例示する図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ｂ）の側面の一部分を拡大した拡大図、（ｄ）は下面図、（ｅ）は（ｃ）の断面図である。実施の形態２による転写ピンを構成する金属ピン９は、先端部３の側面および先端面が、フッ素系樹脂コーティング４で覆われた構造となっている。ただし、金属ピン９の先端部３は、全面がフッ素系樹脂コーティング４で覆われておらず、先端部３の一部にフッ素系樹脂コーティング４がない。図４（ｄ）（ｅ）に示す例では、先端部３の先端面の中央部にフッ素系樹脂コーティング４が付着しておらず、金属面が露出し、長方形状に開口した金属露出部が形成されている。この金属露出部５は、導電性接着剤８の塗布時に導電性接着剤８の付着領域として機能する。
【００３３】
なお、上記以外の構成および図４に示す金属ピン９を用いた導電性接着剤８の塗布を行う転写工程については、上記実施の形態１とほぼ同じであるため、その説明を繰り返さない。
【００３４】
実施の形態２による転写ピンは、半導体デバイスを実装面に接着するための導電性接着剤７の塗布に用いられる金属ピン１からなり、上記金属ピン１は、先端部３の側面にフッ素系樹脂コーティング４が付着し、上記先端部３における先端面の中央部は、転写時に導電性接着剤を塗布するためのフッ素系樹脂コーティングの除かれた金属露出部５を有することを特徴とする。
【００３５】
このように、金属ピン１の先端部の先端面の中央が開口した金属露出部５を設けることによって、転写の際に接着剤の微少量な塗布をより安定して簡便に行うことができる。これによって、より高性能な高周波半導体デバイスまたは高出力半導体デバイスの組立自動化が可能となり、低価格化に寄与することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１  金属ピン、２  取付け部（転写ピン側）、３  先端部、４  フッ素系樹脂コーティング、５  金属露出部、６  取付け部（装置側）、７  供給皿、８  導電性接着剤、９  パッケージ実装面、１０  半導体チップ、１１  実装ノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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