(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの被接合部材を接合する接合方法であって、
前記２つの被接合部材の間に、固形状の接合材を介在させて、前記２つの被接合部材を仮組みする仮組み工程と、
仮組みされた前記２つの被接合部材の間に介在する前記接合材を溶融させた後、固化させることによって、前記２つの被接合部材を接合する接合工程とを備え、
前記接合材は、一方向に突出する突起部を有し、
前記２つの被接合部材のうち、少なくとも一方の被接合部材は、前記接合材を供給するための供給孔が形成された孔部を有し、
前記仮組み工程では、前記接合材の突起部が、前記一方の被接合部材の供給孔に挿入された状態で、前記２つの被接合部材を仮組みし、
前記仮組み工程の後であって、前記接合工程の前に、
前記２つの被接合部材のうち、一方の被接合部材に形成された供給孔に、固形状の接合材をさらに供給する追加供給工程を備えることを特徴とする接合方法。
【請求項２】
前記接合材は、板状のはんだによって構成されることを特徴とする請求項１に記載の接合方法。
【請求項３】
２つの被接合部材を接合する接合方法であって、
前記２つの被接合部材のうち、一方の被接合部材に、固形状の接合材を固着させる固着工程と、
前記接合材を介在させて、前記２つの被接合部材を仮組みする仮組み工程と、
仮組みされた前記２つの被接合部材の間に介在する前記接合材を溶融させた後、固化させることによって、前記２つの被接合部材を接合する接合工程とを備え、
前記仮組み工程の後であって、前記接合工程の前に、
前記２つの被接合部材のうち、一方の被接合部材に形成された供給孔に、固形状の接合材をさらに供給する追加供給工程を備えることを特徴とする接合方法。
【請求項４】
前記追加供給工程では、前記固形状の接合材として、球状の接合材を供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項５】
前記追加供給工程では、前記固形状の接合材として、ワイヤ状の接合材を供給することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の接合方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の接合方法を用いて、２つの被接合部材として、半導体素子を含む半導体チップと、前記半導体素子に接続される配線を含むリードフレームとを接合する工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの被接合部材、たとえば半導体装置のリードフレームとチップとをはんだなどで接合する接合方法、およびそれを用いる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つの被接合部材、たとえば半導体装置のリードフレームと半導体チップ（以下、単に「チップ」という場合がある）とは、はんだなどの接合材によって接合される。従来技術の接合方法では、炉内に投入する前に、リードフレームとチップとを搭載したヒートスプレッダの仮組みを行い、炉内で、はんだ供給源から溶融はんだを供給する。供給した溶融はんだを固化させることによって、リードフレームとチップとを接合する（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１８２０７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１などに開示される従来技術の接合方法では、はんだを供給するはんだ供給源が１つであるので、複数の箇所に一度にはんだを供給することはできない。複数の箇所に、はんだを供給する場合、１箇所ずつ順に、溶融はんだを供給することになるので、時間がかかる。
【０００５】
また、溶融はんだを供給している間、保温を続けることになるので、溶融はんだが既に供給された箇所で、溶融はんだによってチップの母材へ影響が生じるおそれがある。この影響を抑えるために、接合処理における加熱時間と処理速度とは制約を受けるので、炉内でのはんだの供給開始から供給完了までの時間には制限がある。これを供給時間制限という。この供給時間制限によって、半導体装置に搭載するチップ数を増加させることができないという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、接合材の供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる接合方法およびそれを用いる半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の接合方法は、２つの被接合部材を接合する接合方法であって、前記２つの被接合部材の間に、固形状の接合材を介在させて、前記２つの被接合部材を仮組みする仮組み工程と、仮組みされた前記２つの被接合部材の間に介在する前記接合材を溶融させた後、固化させることによって、前記２つの被接合部材を接合する接合工程とを備え、前記接合材は、一方向に突出する突起部を有し、前記２つの被接合部材のうち、少なくとも一方の被接合部材は、前記接合材を供給するための供給孔が形成された孔部を有し、前記仮組み工程では、前記接合材の突起部が、前記一方の被接合部材の供給孔に挿入された状態で、前記２つの被接合部材を仮組みし、前記仮組み工程の後であって、前記接合工程の前に、前記２つの被接合部材のうち、一方の被接合部材に形成された供給孔に、固形状の接合材をさらに供給する追加供給工程を備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の接合方法は、２つの被接合部材を接合する接合方法であって、前記２つの被接合部材のうち、一方の被接合部材に、固形状の接合材を固着させる固着工程と、前記接合材を介在させて、前記２つの被接合部材を仮組みする仮組み工程と、仮組みされた前記２つの被接合部材の間に介在する接合材を溶融させた後、固化させることによって、前記２つの被接合部材を接合する接合工程とを備え、前記仮組み工程の後であって、前記接合工程の前に、前記２つの被接合部材のうち、一方の被接合部材に形成された供給孔に、固形状の接合材をさらに供給する追加供給工程を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記の本発明の接合方法を用いて、２つの被接合部材として、半導体素子を含む半導体チップと、前記半導体素子に接続される配線を含むリードフレームとを接合する工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の接合方法によれば、接合材の供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる。
【００１５】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、前述のように接合材の供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる接合方法を用いて、半導体チップとリードフレームとが接合される。したがって、半導体装置に搭載する半導体チップの個数を増加させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第３の実施の形態の変形例の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の参考形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第２の参考形態の変形例の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第３の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す平面図である。
【図１４】本発明の第４の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第４の参考形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第５の参考形態の接合方法におけるリフロー炉内でのはんだ供給時の構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の第５の参考形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第４の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態の変形例の接合方法における仮組み時の他の例を示す断面図である。
【図２０】本発明の第５の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す平面図である。図１は、図２の切断面線Ｓ１−Ｓ１から見た断面図である。図２では、理解を容易にするために、ヒートスプレッダ２および専用治具３は、記載を省略する。
【００１８】
仮組みした状態では、半導体チップ（以下、単に「チップ」という場合がある）１がはんだ付されたヒートスプレッダ２が、専用治具３に組込まれている。チップ１は、板状である。チップ１は、厚み方向一方側の表面部が、ヒートスプレッダ２にはんだ付けされている。チップ１上、すなわちチップ１の厚み方向他方側には、はんだブロック４を介して、リードフレーム５が配置されている。リードフレーム５は、不図示の支持手段、たとえばロボットアームまたは固定部材によって支持されている。
【００１９】
リードフレーム５には、はんだ供給孔２１が形成されている。本実施の形態では、２つのはんだ供給孔２１が形成されている。２つのはんだ供給孔２１の間には、１つのスリット２２が形成されている。リードフレーム５は板状であり、はんだ供給孔２１およびスリット２２は、リードフレーム５を厚み方向に貫通する。はんだ供給孔２１およびスリット２２は、リードフレーム５の厚み方向他方側から見て、楕円形状に形成されている。
【００２０】
はんだブロック４は、固形状のはんだから成る。本実施の形態では、はんだブロック４は、直方体形状である。はんだブロック４の上部、すなわちリードフレーム５に接する側である厚み方向他方側の表面部には、突起部１１が形成されている。突起部１１は、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に対応する位置に形成される。突起部１１は、リードフレーム５のはんだ供給孔２１と同数が形成される。本実施の形態では、２つの突起部１１が形成されている。
【００２１】
各突起部１１は、厚み方向他方側から見た形状が、リードフレーム５のはんだ供給孔２１と同様に形成される。本実施の形態では、各突起部１１は、厚み方向他方側から見て、楕円形状に形成されている。各突起部１１は、リードフレーム５の対応するはんだ供給孔２１に挿入されている。
【００２２】
図３は、本発明の第１の実施の形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。図１に示すチップ１、ヒートスプレッダ２、専用治具３、はんだブロック４およびリードフレーム５などの、本実施の形態の接合方法に供する材料および道具を準備すると処理を開始し、ステップａ１に移行する。
【００２３】
ステップａ１において、チップ１をヒートスプレッダ２にはんだ付けした後、チップ１をはんだ付けしたヒートスプレッダ２を、専用治具３に組込む。
【００２４】
ステップａ２において、チップ１上に、はんだブロック４を載せる。はんだブロック４は、突起部１１が形成されている側とは反対側の表面部がチップ１に接するように、チップ１上に載置される。このようにして、はんだブロック４をチップ１に供給する。はんだブロック４は、予め、マスクまたは金型を用いて、再溶融によって形成される。
【００２５】
ステップａ３において、リードフレーム５を、はんだ供給孔２１に、はんだブロック４の突起部１１が挿入されるように載置して、チップ１とリードフレーム５とを仮組みする。ステップａ３の工程は、仮組み工程に相当する。
【００２６】
仮組み完了後に、ステップａ４において、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内に投入し、はんだ付を行う。リフロー炉内は加熱されているので、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内に投入することによって、はんだブロック４が加熱されて溶融する。その後、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内から取出して冷却することによって、溶融したはんだブロック４を固化させる。これによって、チップ１とリードフレーム５とが接合される。ステップａ４の工程は、接合工程に相当する。
【００２７】
以上のように本実施の形態では、チップ１に載せたはんだブロック４の突起部１１を、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に挿入させて、チップ１とリードフレーム５とが仮組みされる。これによって、はんだ供給孔２１に挿入されたはんだブロック４の突起部１１で位置決めが成されるので、仮組みされたチップ１とリードフレーム５とが、リフロー炉内を搬送されているときに振動しても、はんだブロック４が位置ずれを起こすことがない。したがって、チップ１とリードフレーム５とを安定して接合することができる。すなわち、チップ１とリードフレーム５とを、複数の箇所で正確に接合することができる。
【００２８】
また本実施の形態では、リフロー炉内に投入する前に、チップ１とリードフレーム５との間に、はんだブロック４として、はんだを供給する。これによって、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる。
【００２９】
また本実施の形態では、固形はんだであるはんだブロック４を用いるので、はんだの供給量のばらつきを抑え、最小限に留めることができる。
【００３０】
また本実施の形態では、リードフレーム５の２つのはんだ供給孔２１の間には、スリット２２が形成されている。これによって、リフロー炉内で、はんだブロック４を加熱して再溶融させたときに、溶融したはんだ（以下「溶融はんだ」という場合がある）を、各はんだ供給孔２１を頂点として、チップ１側に向かって山型に広がり、断面形状がテーパ部を有するフィレット形状となるようにすることができる。
【００３１】
したがって、はんだで接合された部分（以下「はんだ接合部」という場合がある）の熱応力を緩和することができるので、半導体装置の動作時に生じる熱応力によって、はんだ接合部およびチップ１が破壊されることを防ぎ、半導体装置の寿命を延ばすことができる。
【００３２】
はんだブロック４の形状は、直方体形状に限定されるものではなく、突起部１１を有する形状であればよい。たとえば、四角錐形状または球形状などの種々の形状であってもよい。これらの形状のはんだブロック４を用いても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
＜第２の実施の形態＞
図４は、本発明の第２の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本実施の形態における仮組み時の構成は、前述の第１の実施の形態における仮組み時の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分は同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００３４】
本実施の形態では、第１の実施の形態における、はんだブロック４に代えて、板はんだ３１を用いる。板はんだ３１は、板状に形成された固形状のはんだから成る。板はんだ３１は、厚み方向一方側の表面部がチップ１に接するように、チップ１上に載置される。板はんだ３１は、チップ１に接する側と反対側、すなわちリードフレーム５に接する側である厚み方向他方側の表面部に、突起部３２が形成されている。
【００３５】
板はんだ３１の突起部３２は、第１の実施の形態におけるはんだブロック４の突起部１１と同様に、リードフレーム５の２つのはんだ供給孔２１に対応する位置に１つずつ、合計２つが形成されている。板はんだ３１は、板状に形成された固形状のはんだを、金型などで変形させて、突起部３２を形成することによって得られる。
【００３６】
リードフレーム５は、板はんだ３１の各突起部３２が、対応するリードフレーム５のはんだ供給孔２１に挿入されるように配置される。本実施の形態では、はんだブロック４に代えて、板はんだ３１を用いること以外は、第１の実施の形態と同様にして、チップ１とリードフレーム５との接合が行われる。
【００３７】
本実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、チップ１に載せた板はんだ３１の突起部３２を、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に挿入させて、チップ１とリードフレーム５とが仮組みされる。したがって、第１の実施の形態と同様に、チップ１とリードフレーム５とを安定して接合することができるという効果を得ることができる。
【００３８】
また本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、リフロー炉に投入する前に、チップ１とリードフレーム５との間に板はんだ３１を供給するので、第１の実施の形態と同様に、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができるという効果を得ることができる。
【００３９】
また本実施の形態で用いられる板はんだ３１は、第１の実施の形態で用いられるはんだブロック４とは異なり、小スペースで簡易的な装置を用いて変形させることによって製造することができる。したがって、板はんだ３１の製造装置を含む接合装置全体を小型化することができる。
【００４０】
本実施の形態では、板はんだを変形させることによって突起部３２を形成して、突起部３２を有する板はんだ３１を製造しているが、突起部３２を有する板はんだ３１の製造方法はこれに限定されない。たとえば、板はんだを変形させずに、板はんだにペースト状のはんだを載せて突起部３２を形成することによって、突起部３２を有する板はんだ３１を製造してもよい。このようにして突起部３２を形成した板はんだ３１を用いても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の第３の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本実施の形態における仮組み時の構成は、前述の第１の実施の形態における仮組み時の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００４２】
本実施の形態では、第１の実施の形態における、はんだブロック４に代えて、チップ１に予めはんだ付されたはんだ４１を用いる。チップ１は、予め、はんだ４１がはんだ付された、はんだ付チップ４２として、仮組みされる。リードフレーム５は、はんだ付チップ４２のはんだ４１が、はんだ供給孔２１を通して露出するように配置されて、仮組みされる。
【００４３】
図６は、本発明の第３の実施の形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。図５に示すチップ１、ヒートスプレッダ２、専用治具３、はんだ４１およびリードフレーム５などの、本実施の形態の接合方法に供する材料および道具を準備すると処理を開始し、ステップｂ１に移行する。
【００４４】
ステップｂ１において、チップ１に、溶融させたはんだ４１を供給した後、はんだ４１を固化させて、はんだ付チップ４２を製造する。このようにして、固形状のはんだ４１が固着されたはんだ付きチップ４２を得る。ステップｂ１の工程は、固着工程に相当する。ステップｂ２において、ステップｂ１ではんだ付されたチップ１、すなわち、はんだ付チップ４２を専用治具３に組込む。
【００４５】
ステップｂ３において、リードフレーム５を、はんだ付チップ４２のはんだ４１が、はんだ供給孔２１を通して露出するように載置して、チップ１とリードフレーム５とを仮組みする。ステップｂ３の工程は、仮組み工程に相当する。ステップｂ４において、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内に投入し、はんだ付を行う。ステップｂ４の工程は、接合工程に相当する。
【００４６】
以上のように本実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、リフロー炉に投入する前に、チップ１とリードフレーム５との間にはんだ４１を供給するので、第１の実施の形態と同様に、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができるという効果を得ることができる。
【００４７】
また本実施の形態では、はんだ付チップ４２を用いるので、第１および第２の実施の形態とは異なり、はんだブロック４または板はんだ３１の突起部１１，３２を、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に挿入する手間がかからない。したがって、第１および第２の実施の形態と比べて、より容易に、チップ１とリードフレーム５との接合を行うことができる。
【００４８】
図７は、本発明の第３の実施の形態の変形例の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。第３の実施の形態の変形例では、チップ１ではなく、リードフレーム５０に、予めはんだ付を行うようにしてもよい。たとえば、図７に示すように、はんだ５１がリードフレーム５０に予めはんだ付された、はんだ付リードフレーム５２を用いてもよい。本変形例では、前述の図５に示すはんだ付チップ４２に代えて、図７に示すはんだ付リードフレーム５２を用いること以外は、第３の実施の形態と同様にして、接合を行うことができる。本変形例においても、第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
＜第１の参考形態＞
図８は、本発明の第１の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本参考形態における仮組み時の構成は、前述の第１の実施の形態における仮組み時の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００５０】
本参考形態では、第１の実施の形態における、はんだブロック４に代えて、はんだめっきを施された金属板（以下「はんだめっき金属板」という場合がある）６２を用いる。はんだめっき金属板６２は、基材となる金属板６０の表面に、はんだめっきによって、はんだめっき層６１が形成されている。換言すれば、はんだめっき金属板６２は、金属板６０と、はんだめっき層６１とを含んで構成される。はんだめっき金属板６２は、接合材に相当し、はんだめっき層６１は、めっき層に相当する。
【００５１】
本参考形態では、はんだブロック４に代えて、はんだめっき金属板６２を用いること以外は、第１の実施の形態と同様にして、チップ１とリードフレーム５との接合が行われる。チップ１とリードフレーム５との仮組み時には、はんだめっき金属板６２は、はんだめっき層６１が、チップ１とリードフレーム５とに接するように配置される。
【００５２】
以上のように本参考形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、リフロー炉に投入する前に、チップ１とリードフレーム５との間にはんだめっき金属板６２を供給するので、第１の実施の形態と同様に、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができるという効果を得ることができる。
【００５３】
また本参考形態では、はんだは、はんだめっき金属板６２の表面のはんだめっき層６１のみに用いられているので、はんだの使用量を節約することが可能である。したがって、チップ１とリードフレーム５との接合に要するコストを低減することができる。
【００５４】
本参考形態では、金属板６０に、はんだめっきを施したものを接合材として用いているが、これに限定されず、金属板６０に、はんだ以外の接合材料のめっきを施したものを用いてもよい。接合材料は、チップ１、リードフレーム５および金属板６０を接合する機能を有するものであればよい。たとえば、金属板６０に、ろう材によるめっき、またはチップ１、リードフレーム５および金属板６０のいずれの材料よりも融点が低い金属もしくは合金のめっきを施したものを接合材として用いてもよい。
【００５５】
すなわち、接合材としては、金属板６２の表面に、はんだめっき層６１に代えて、はんだ以外の接合材料のめっき層を備えるものを用いてもよい。たとえば、ろう材によるめっき層、またはチップ１、リードフレーム５および金属板６０のいずれの材料よりも融点が低い金属もしくは合金のめっき層を備える接合材を用いてもよい。これらを用いる場合でも、本参考形態と同様の効果を得ることができる。
【００５６】
＜第２の参考形態＞
図９は、本発明の第２の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本参考形態における仮組み時の構成は、前述の第１の実施の形態における仮組み時の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００５７】
本参考形態では、第１の実施の形態における、はんだブロック４に代えて、固形はんだ７０を用いる。固形はんだ７０は、略円柱状である。以下では、固形はんだ７０を、「柱状はんだ７０」という場合がある。固形はんだ７０は、固形状のはんだから成る。固形はんだ７０は、前述の第１の実施の形態における、はんだブロック４と同様の方法で、予め製造されて用いられる。
【００５８】
固形はんだ７０は、扁平楕円体状である。固形はんだ７０は、長軸方向が、チップ１およびリードフレーム５の厚み方向に一致するように、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に挿入されている。具体的には、固形はんだ７０は、はんだ供給孔２１を挿通して配置されている。
【００５９】
図１０は、本発明の第２の参考形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。図９に示すチップ１、ヒートスプレッダ２、専用治具３、固形はんだ７０およびリードフレーム５などの、本参考形態の接合方法に供する材料および道具を準備すると処理を開始し、ステップｃ１に移行する。
【００６０】
ステップｃ１において、前述の第１の実施の形態と同様に、チップ１をヒートスプレッダ２にはんだ付けした後、チップ１をはんだ付けしたヒートスプレッダ２を、専用治具３に組込む。
【００６１】
ステップｃ２において、第１の実施の形態とは異なり、はんだブロック４を介さずに、リードフレーム５をチップ１上に載置して、チップ１とリードフレーム５とを仮組みする。リードフレーム５は、不図示の支持手段、たとえばロボットアームまたは固定部材によって支持されて、チップ１上に載置される。ステップｃ２の工程は、仮組み工程に相当する。
【００６２】
仮組み後に、ステップｃ３において、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に、略円柱状の固形はんだ７０を挿入し、ステップｃ４において、リフロー炉内に投入する。ステップｃ３の工程は、供給工程に相当し、ステップｃ４の工程は、接合工程に相当する。
【００６３】
以上のように本参考形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、リフロー炉に投入する前に、リードフレーム５のはんだ供給孔２１に固形はんだ７０を挿入することによって、はんだを供給する。これによって、第１の実施の形態と同様に、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができるという効果を得ることができる。
【００６４】
また本参考形態では、略円柱状の柱状はんだである固形はんだ７０を用いるので、はんだブロック４を用いる場合に比べて、はんだの供給量を少量にすることができる。したがって、はんだなどの接合材によって接合される面積（以下「接合面積」という場合がある）が比較的小さい場合に有効である。
【００６５】
前述の特許文献１などに開示される従来技術の接合方法で用いられるはんだ供給源には、構造上のばらつきがあるので、はんだの供給量の微調整が困難である。したがって、比較的小型のチップをはんだ付けする場合のように、はんだを少量吐出して塗布するときには、塗布量にばらつきが生じ、それが影響した不具合が発生するという問題がある。
【００６６】
そこで、接合面積の大小に関わらず、チップ１などの被接合部材への接合材の供給量のばらつきを抑えることができ、被接合部材の小型化によって接合面積が縮小されても、同時に複数の箇所で均質な接合が可能な接合方法が求められる。
【００６７】
本参考形態では、前述のように、はんだなどの接合材の供給量を比較的少量にすることができるので、接合面積の大小に関わらず、チップ１などの被接合部材への接合材の供給量のばらつきを抑えることができる。また被接合部材の小型化によって接合面積が縮小されても、同時に複数の箇所で均質な接合を行うことができる。
【００６８】
図１１は、本発明の第２の参考形態の変形例の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本発明の第２の参考形態の変形例では、前述の図９に示す略円柱状の柱状はんだである固形はんだ７０に代えて、図１１に示す円柱状の固形はんだである、はんだワイヤ７１を用いてもよい。本変形例のようにはんだワイヤ７１を用いる場合でも、第２の参考形態と同様の効果を得ることができる。また、はんだワイヤ７１を用いる場合、加工は、はんだのカットのみとなるので、第２の参考形態の略円柱状の柱状はんだ７０を用いる場合に比べて、より加工が容易になる。はんだワイヤ７１は、ワイヤ状の接合材に相当する。
【００６９】
＜第３の参考形態＞
図１２は、本発明の第３の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。図１３は、本発明の第３の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す平面図である。図１２は、図１３の切断面線Ｓ１２−Ｓ１２における断面図に相当する。本参考形態における仮組み時の構成は、前述の第２の参考形態における仮組み時の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００７０】
本参考形態では、チップ１の端部に対向する位置に、はんだ供給孔（以下「端部はんだ供給孔」という場合がある）８１が形成されたリードフレーム８０を用いる。本参考形態におけるリードフレーム８０は、第２の参考形態におけるリードフレーム５に、端部はんだ供給孔８１を追加した構成である。本参考形態では、４つの端部はんだ供給孔８１が、リードフレーム８０に形成されている。以下では、第２の参考形態におけるリードフレーム５に形成されているはんだ供給孔２１と同様に、スリット２２と並んで形成されているはんだ供給孔２１を、「内部はんだ供給孔２１」という場合がある。
【００７１】
端部はんだ供給孔８１は、内部はんだ供給孔２１と同様に、リードフレーム８０を厚み方向に貫通する。端部はんだ供給孔８１は、内部はんだ供給孔２１と同様に、リードフレーム８０の厚み方向他方側から見て、楕円形状に形成されている。端部はんだ供給孔８１は、スリット２２に関して、スリット２２の短手方向における反対側に、２つずつ形成されている。１つの端部はんだ供給孔８１と、１つの内部はんだ供給孔２１と、他の１つの端部はんだ供給孔８１とが、スリット２２の長手方向に沿って並んで形成されている。各端部はんだ供給孔８１は、チップ１の端部に対向する位置に形成されている。
【００７２】
本参考形態の接合方法は、前述の第２の参考形態における接合方法と同様に実行される。具体的には、前述の図１０に示すステップｃ１において、チップ１をヒートスプレッダ２にはんだ付けして、専用治具３に組込む。ステップｃ２において、第２の参考形態と同様にして、チップ１とリードフレーム８０とを仮組みする。
【００７３】
その後、ステップｃ３において、リードフレーム８０の全てのはんだ供給孔２１，８１に、第２の参考形態と同様に固形はんだ７０を挿入する。次いで、ステップｃ４において、仮組みしたチップ１とリードフレーム８０とをリフロー炉内に投入することによって、各はんだ供給孔２１，８１に挿入された固形はんだ７０を加熱して溶融させる。その後、仮組みしたチップ１とリードフレーム８０とをリフロー炉内から取出して冷却することによって、溶融した固形はんだ７０を固化させる。これによって、チップ１とリードフレーム８０とが接合される。
【００７４】
以上のように本参考形態では、前述の第１の実施の形態および第２の参考形態と同様に、リフロー炉に投入する前に、リードフレーム８０の各はんだ供給孔２１，８１に固形はんだ７０を挿入することによって、はんだを供給する。これによって、第１の実施の形態および第２の参考形態と同様に、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができるという効果を得ることができる。
【００７５】
また本参考形態におけるリードフレーム８０には、チップ１の端部に対向する位置に、端部はんだ供給孔８１が形成されている。これによって、チップ１の端部に直接はんだを供給することができるので、チップ１の端部におけるはんだの濡れ不足を防止することができる。
【００７６】
以上に述べた本参考形態では、前述の第２の参考形態と同様に、特定形状の固形はんだ７０を用いているが、これに限定されず、前述の図１１に示すカットしたはんだワイヤ７１などの他の形状のはんだを用いてもよい。この場合でも、本参考形態と同様の効果が得られる。
【００７７】
＜第４の参考形態＞
図１４は、本発明の第４の参考形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本参考形態では、前述の第１の実施の形態における、はんだブロック４を用いることに代えて、リフロー炉内で溶融はんだを供給して、接合を行う。これを実現するために、本参考形態では、第１の実施の形態とは異なり、はんだと接合しない材料から成るマスク６で、接合しない箇所である非接合箇所を覆っておき、マスク６の開口部６ａに溶融はんだを供給する。
【００７８】
図１５は、本発明の第４の参考形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。図１４に示すチップ１、ヒートスプレッダ２、専用治具３、リードフレーム５およびマスク６などの、本参考形態の接合方法に供する材料および道具を準備すると処理を開始し、ステップｄ１に移行する。
【００７９】
ステップｄ１において、前述の第１の実施の形態と同様に、チップ１をヒートスプレッダ２にはんだ付けした後、チップ１をはんだ付けしたヒートスプレッダ２を、専用治具３に組込む。
【００８０】
ステップｄ２において、チップ１の非接合箇所を、マスク６で覆う。ステップｄ３において、マスク６を介して、リードフレーム５をチップ１上に載置して、チップ１とリードフレーム５とを仮組みする。リードフレーム５は、不図示の支持手段、たとえばロボットアームまたは固定部材によって支持されて、チップ１上に載置される。
【００８１】
仮組み後に、ステップｄ４において、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内に投入する。ステップｄ５において、リフロー炉内で、複数の箇所、具体的には、リードフレーム５の２つのはんだ供給孔２１から同時に、溶融はんだをマスク６の開口部６ａに流し込むことによって供給する。
【００８２】
その後、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内から取出して冷却することによって、溶融はんだを固化させる。これによって、チップ１とリードフレーム５とが接合される。その後、マスク６を剥離する。
【００８３】
以上のように本参考形態では、非接合箇所をマスク６で覆った状態で、溶融はんだの供給を行うので、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる。換言すれば、マスク６の形状を工夫するだけで、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる。したがって、チップ１またはリードフレーム５に、接合処理を実現するための加工を施す必要がないので、接合箇所が比較的多くなっても、複数の箇所での接合処理を容易に行うことができる。
【００８４】
マスク６の材料は、はんだと接合しない材料であればよく、たとえばステンレス鋼が挙げられる。はんだと接合しない材料でマスク６を形成することによって、種々の形状のマスク６で、前述の効果を得ることができる。
【００８５】
＜第５の参考形態＞
図１６は、本発明の第５の参考形態の接合方法におけるリフロー炉内でのはんだ供給時の構成を示す断面図である。本参考形態の構成は、前述の第１の実施の形態の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００８６】
本参考形態では、複数のチップ１に対して、それぞれ、リードフレーム５を接合する。本参考形態では、前述の第１の実施の形態とは異なり、はんだブロック４を組込まずに、各チップ１と、それに対応するリードフレーム５との仮組みを行い、リフロー炉に投入する。そして、リフロー炉内で、複数のはんだ供給源７から同時に、各チップ１に溶融はんだ９０を供給する。
【００８７】
図１７は、本発明の第５の参考形態の接合方法における処理手順を示すフローチャートである。図１６に示すチップ１、ヒートスプレッダ２、専用治具３およびリードフレーム５などの、本参考形態の接合方法に供する材料および道具を準備すると処理を開始し、ステップｅ１に移行する。
【００８８】
ステップｅ１において、前述の第１の実施の形態と同様に、チップ１をヒートスプレッダ２にはんだ付けした後、チップ１をはんだ付けしたヒートスプレッダ２を、専用治具３に組込む。
【００８９】
ステップｅ２において、はんだブロック４を介さずに、リードフレーム５をチップ１上に載置して、チップ１とリードフレーム５とを仮組みする。リードフレーム５は、不図示の支持手段、たとえばロボットアームまたは固定部材によって支持されて、チップ１上に載置される。
【００９０】
仮組み後に、ステップｅ３において、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内に投入する。ステップｅ４において、リフロー炉内で、複数のはんだ供給源７から同時に、溶融はんだ９０を供給する。その後、仮組みしたチップ１とリードフレーム５とをリフロー炉内から取出して冷却することによって、溶融はんだ９０を固化させる。これによって、チップ１とリードフレーム５とが接合される。
【００９１】
以上のように本参考形態では、複数のはんだ供給源７から同時に、各チップ１に溶融はんだ９０が供給されるので、リフロー炉内におけるはんだの供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる。
【００９２】
＜第４の実施の形態＞
図１８は、本発明の第４の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本実施の形態の構成は、前述の第１の実施の形態の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００９３】
本実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様に、固形はんだであるはんだブロック４をチップ１とリードフレーム５との間に供給するだけでなく、仮組み後に、はんだ供給孔２１から、はんだボール９１を供給し、リフロー炉に投入する。はんだボール９１は、球状の接合材に相当する。
【００９４】
本実施の形態では、前述の第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また本実施の形態では、はんだボール９１を供給することによって、第１の実施の形態に比べて、はんだの供給量を増加させている。したがって、本実施の形態の接合方法は、接合面積が比較的大面積の場合に特に有効である。
【００９５】
図１９は、本発明の第４の実施の形態の変形例の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。第４の実施の形態の変形例では、図１９に示すように、はんだボール９１に代えて、カットしたはんだワイヤ９２を用いてもよい。はんだワイヤ９２は、ワイヤ状の接合材に相当する。また、はんだブロック４に代えて、第２の実施の形態における板はんだ３１を用いてもよい。これらを用いた場合でも、第４の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００９６】
＜第５の実施の形態＞
図２０は、本発明の第５の実施の形態の接合方法における仮組み時の構成を示す断面図である。本実施の形態における仮組み時の構成は、前述の第３の実施の形態における仮組み時の構成と類似しているので、異なる部分について説明し、対応する部分には同一の参照符号を付して、共通する説明を省略する。
【００９７】
本実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、はんだ付チップ４２を用いるだけでなく、第４の実施の形態と同様に、仮組み後に、はんだ供給孔２１から、はんだボール９１を供給し、リフロー炉に投入する。はんだボール９１は、球状の接合材に相当する。
【００９８】
本実施の形態では、前述の第３の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、第４の実施の形態と同様に、はんだボール９１を供給することによって、第３の実施の形態に比べて、はんだの供給量を増加させている。したがって、本実施の形態の接合方法は、接合面積が比較的大面積の場合に特に有効である。
【００９９】
本実施の形態とは異なるが、前述の第３の参考形態のように、はんだ供給孔８１を追加したリードフレーム８０を用いても、同様の効果を得ることができる。
【０１００】
以上に述べた第１〜第５の実施の形態および第１〜第５の参考形態の接合方法は、適宜組み合わせて用いることができる。たとえば、第１の実施の形態の接合方法と第１の参考形態の接合方法とを組み合わせることによって、はんだの使用量を抑えつつ、被接合部材を正確な位置で接合することができる。
【０１０１】
本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造方法は、以上に述べた第１〜第５の実施の形態の接合方法のいずれかを用いて、半導体チップ１と、リードフレーム５とを接合する工程を備える。半導体チップ１は、半導体素子を含む。リードフレーム５は、半導体素子に接続される配線を含む。半導体チップ１とリードフレーム５とを接合するとは、具体的には、半導体チップ１の半導体素子と、リードフレーム５の配線とを接合することをいう。
【０１０２】
前述のように、第１〜第５の実施の形態の接合方法によれば、接合材の供給時間制限に左右されずに、同時に複数の箇所で接合処理を行うことができる。このような接合方法を用いて、半導体チップ１とリードフレーム５とを接合することによって、半導体装置に搭載する半導体チップ１の個数を増加させることができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  半導体チップ（チップ）、２  ヒートスプレッダ、３  専用治具、４  はんだブロック、５，５０，８０  リードフレーム、６  マスク、７  はんだ供給源、１１，３２  突起部、２１，８１  はんだ供給孔、２２  スリット、３１  板はんだ、４１，５１  はんだ、４２  はんだ付チップ、５２  はんだ付リードフレーム、６０  金属板、６１  はんだめっき層、６２  はんだめっき金属板、７０  固形はんだ、７１，９２  はんだワイヤ、９０  溶融はんだ、９１  はんだボール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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