(57)【要約】【課題】半導体チップが部分的に未載置の場合においてもハンダボールを安定して基板に搭載することができ、かつ半導体チップ相互間の間隔が狭くてもハンダボールを安定して基板に搭載することができる支持部材を提供する【解決手段】本発明に係る支持部材は、一面に複数の半導体チップ１を搭載した基板２０の他面にハンダボール４１を搭載する際に、前記一面側から基板２０を支持する支持部材であって、ベース部材１０と、複数の半導体チップ１それぞれに対向する位置に配置され、弾性部材１５を介してベース部材１０に取り付けられており、複数の半導体チップ１それぞれを介して基板２０を支持する複数の押上部材１４とを具備する。基板２０を支持したときの押上部材１４の沈み込み量は、半導体チップ１の厚み以上である。【選択図】図２
2008028072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する際に、前記一面側から前記基板を支持する支持部材であって、
ベース部材と、
前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に配置され、弾性部材を介して前記ベース部材に取り付けられており、前記複数の半導体チップそれぞれを介して前記基板を支持する複数の押上部材と、
を具備し、
前記基板を支持したときの前記押上部材の沈み込み量は、前記半導体チップの厚み以上である支持部材。
【請求項２】
前記ベース部材に設けられ、前記押上部材の高さより低い複数の第１の凹部を具備し、
前記複数の弾性部材は、それぞれ前記複数の第１の凹部の底部に固定されている請求項１に記載の支持部材。
【請求項３】
前記押上部材は、該押上部材の上端が前記ベース部材の上面以下になるまで沈み込み可能である請求項２に記載の支持部材。
【請求項４】
前記ベース部材のうち前記複数の半導体チップそれぞれの縁に対向する部分に設けられ、それぞれが前記複数の第１の凹部を囲んでいる複数の第２の凹部を具備する請求項１〜３のいずれか一項に記載の支持部材。
【請求項５】
前記弾性部材はバネ部材である請求項１〜４のいずれか一項に記載の支持部材。
【請求項６】
一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する際に、前記一面側から前記基板を支持する支持部材であって、
ベース部材と、
前記ベース部材の上面に設けられ、前記複数の半導体チップそれぞれに対向するように配置された複数のエアー噴出孔と、
前記ベース部材の内部に形成され、前記複数のエアー噴出孔それぞれに接続するエアー流路と、
を具備する支持部材。
【請求項７】
一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する際に、前記一面側から前記基板を支持する支持部材と、
前記基板の他面を前記支持部材に向けて押圧する押圧部材と、
を具備する基板保持治具であって、
前記支持部材は、
ベース部材と、
前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に配置され、弾性部材を介して前記ベース部材に取り付けられており、前記複数の半導体チップそれぞれを介して前記基板を支持する複数の押上部材と、
前記押圧部材は格子状であり、前記基板のうち前記複数の半導体チップの相互間の領域を押圧し、
前記基板を支持したときの前記押上部材の沈み込み量は、前記半導体チップの厚み以上である基板保持治具。
【請求項８】
一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する方法であって、
弾性部材を介してベース部材に取り付けられ、前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に配置され、押圧されたときの沈み込み量が前記半導体チップの厚みより大きい押上部材を具備する支持部材を準備し、
前記基板の前記一面を、前記複数の半導体チップそれぞれが前記押上部材上に支持されるように前記ベース部材に押し付け、
前記基板の他面のうち前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置にハンダボールを搭載する、ハンダボール搭載方法。
【請求項９】
一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する方法であって、
複数の半導体チップそれぞれに対向するように配置された複数のエアー噴出孔及び前記基板を囲む凸部を上面に具備し、かつ前記複数のエアー噴出孔それぞれに接続するエアー流路を内部に具備する支持部材を準備し、
前記基板の前記一面を、前記複数の半導体チップそれぞれが前記エアー噴出孔上に位置するように前記支持部材上に配置し、
前記エアー流路に圧縮エアーを流しつつ、前記基板の他面のうち前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置にハンダボールを搭載する、ハンダボール搭載方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体チップが搭載された基板にハンダボールを搭載するときに基板を支持する支持部材、基板保持治具、及びハンダボール搭載方法に関する。特に本発明は、半導体チップが部分的に未載置の場合においてもハンダボールを安定して基板に搭載することができ、かつ半導体チップ相互間の間隔が狭くてもハンダボールを安定して基板に搭載することができる支持部材、基板保持治具、及びハンダボール搭載方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５の各図は、第１の従来例に係るハンダボール搭載方法を説明する為の断面図である。本方法は、複数の半導体チップ１０１がマトリクス状に一面に搭載されている基板１２０の他面にハンダボール１４１を搭載する方法である。ハンダボール１４１は、複数の半導体チップ１０１それぞれに対向する位置に搭載される。
【０００３】
まず、図５（Ａ）に示すように、基板１２０を、一面を下に向けて支持ステージ１１０上に載置する。支持ステージ１１０の上面は略平坦であり、半導体チップ１０１を介して基板１２０を支持する。次いで、基板１２０の他面に基板押さえ枠１３０を載置する。基板押さえ枠１３０の平面形状は略口字形状であり、基板１２０の縁を押さえる。
【０００４】
次いで、基板１２０の他面の上方からハンダボール搭載治具１４０を下降させる。ハンダボール搭載治具１４０には複数のハンダボール１４１が真空吸着されており、これらハンダボール１４１は基板１２０の他面に所定の範囲の圧力で押圧される。この際、基板１２０は半導体チップ１０１を介して支持ステージ１１０の上面によって支持されるため、基板１２０が弾性変形することが抑制される。
【０００５】
その後、図５（Ｂ）に示すように、ハンダボール搭載治具１４０はハンダボール１４１を開放し、その後上昇する。これにより、ハンダボール１４１は基板１２０に搭載される。
【０００６】
なお、基板１２０は不良箇所を有する場合がある。このような場合、不良箇所（例えば図５のうち符号Ａで示す部分）には半導体チップ１０１が搭載されないため、ハンダボールを搭載するときに、半導体チップ１０１が搭載されていない部分において基板１２０が弾性変形することがある。この場合、半導体チップ１０１が搭載されていない部分においてハンダボール１４１が基板１２０に搭載されにくくなり、ハンダボール搭載治具１４０がハンダボール１４１を持ち帰ることがある。
【０００７】
図６は、第２の従来例に係るハンダボール搭載方法を説明する為の断面図である。本例において、支持ステージ１１０の上面に凸部１１１が設けられている。凸部１１１は格子状又はピン状であり、基板１２０の一面のうち半導体チップ１０１の相互間に位置する領域に当接することにより、基板１２０を支持している。そして、基板１２０の他面に基板押さえ枠１３０を載置する。基板押さえ枠１３０の平面形状は略口字形状であり、基板１２０の縁を押さえる。このため、半導体チップ１０１が搭載されていない部分においても基板１２０が弾性変形することを抑制でき、ハンダボール搭載治具１４０がハンダボール１４１を持ち帰ることを抑制できる。
【０００８】
上記した技術に類似する技術が、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２０００−３４０９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記した第１の従来例では、半導体チップが搭載されていない領域においてハンダボールは基板に搭載されにくくなり、ハンダボール搭載治具がハンダボールを持ち帰る場合が発生する。
【００１０】
また、半導体チップの相互間のスペースを小さくしたほうが製造コストは小さくなるが、この場合、第２の従来例では基板のうち半導体チップの相互間のスペースに支持ステージの凸部を当接させることが困難になる。
【００１１】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、半導体チップが部分的に未載置の場合においてもハンダボールを安定して基板に搭載することができ、かつ半導体チップ相互間の間隔が狭くてもハンダボールを安定して基板に搭載することができる支持部材、基板保持治具、及びハンダボール搭載方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係る支持部材は、一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する際に、前記一面側から前記基板を支持する支持部材であって、
ベース部材と、
前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に配置され、弾性部材を介して前記ベース部材に取り付けられており、前記複数の半導体チップそれぞれを介して前記基板を支持する複数の押上部材とを具備し、
前記基板を支持したときの前記押上部材の沈み込み量は、前記半導体チップの厚み以上である。
【００１３】
この支持部材によれば、前記基板を支持したときの前記押上部材の沈み込み量は、前記半導体チップの厚み以上であるため、前記基板に対して前記半導体チップが部分的に未載置の場合、この未載置の領域においては前記基板は前記押上部材によって直接支持される。このため、前記半導体チップが未載置の領域においても前記基板が変形することが抑制され、ハンダボール搭載治具がハンダボールを持ち帰ることを抑制でき、ハンダボールを安定して基板に搭載することができる。
【００１４】
また、前記押上部材は前記半導体チップを支持するため、半導体チップ相互間の間隔が狭くても前記基板を支持することができる。このため、半導体チップ相互間の間隔が狭くてもハンダボールを安定して基板に搭載することができる。
なお、前記弾性部材は、例えばバネ部材である
【００１５】
前記ベース部材に設けられ、前記押上部材の高さより低い複数の第１の凹部を具備し、前記複数の弾性部材は、それぞれ前記複数の第１の凹部の底部に固定されていてもよい。この場合、前記押上部材は、該押上部材の上端が前記ベース部材の上面以下になるまで沈み込み可能であるのが好ましい。このようにすると、前記ベース部材の上面が前記押上部材の沈み込み時の基板のストッパーとして機能する。
【００１６】
前記ベース部材のうち前記複数の半導体チップそれぞれの縁に対向する部分に設けられ、それぞれが前記複数の第１の凹部を囲んでいる複数の第２の凹部を具備してもよい。このようにすると、前記半導体チップと前記基板の間を封止する封止剤が前記半導体チップの縁で盛り上がっていても、該封止材と前記ベース部材が干渉することを抑制できる。
【００１７】
本発明に係る他の支持部材は、一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する際に、前記一面側から前記基板を支持する支持部材であって、
ベース部材と、
前記ベース部材の上面に設けられ、前記複数の半導体チップそれぞれに対向するように配置された複数のエアー噴出孔と、
前記ベース部材の内部に形成され、前記複数のエアー噴出孔それぞれに接続するエアー流路とを具備する。
【００１８】
この支持部材によれば、前記基板を前記支持部材によって支持した場合、前記半導体チップが搭載されている領域において前記エアー噴出孔は前記半導体チップによって塞がれるが、前記半導体チップが搭載されていない領域において前記エアー噴出孔は前記半導体チップによって塞がれない。このため、前記半導体チップが未載置の領域において前記基板は前記エアー噴出孔から噴出するエアーの圧力によって支持される。従って、前記基板が変形することが抑制され、ハンダボール搭載治具がハンダボールを持ち帰ることを抑制でき、ハンダボールを安定して基板に搭載することができる。
【００１９】
本発明に係る基板保持治具は、一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する際に、前記一面側から前記基板を支持する支持部材と、
前記基板の他面を前記支持部材に向けて押圧する押圧部材と、
を具備する基板保持治具であって、
前記支持部材は、
ベース部材と、
前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に配置され、弾性部材を介して前記ベース部材に取り付けられている押上部材とを具備し、
前記押圧部材は格子状であり、前記基板のうち前記複数の半導体チップの相互間の領域を押圧し、
前記弾性部材による前記押上部材の沈み込み量は、前記半導体チップの厚み以上である。
【００２０】
本発明に係るハンダボール搭載方法は、一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する方法であって、
弾性部材を介してベース部材に取り付けられ、前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に配置され、押圧されたときの沈み込み量が前記半導体チップの厚みより大きい押上部材を具備する支持部材を準備し、
前記基板の前記一面を、前記複数の半導体チップそれぞれが前記押上部材上に支持されるように前記ベース部材に押し付け、
前記基板の他面のうち前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置にハンダボールを搭載するものである。
【００２１】
本発明に係るハンダボール搭載方法は、一面に複数の半導体チップを搭載した基板の他面にハンダボールを搭載する方法であって、
複数の半導体チップそれぞれに対向するように配置された複数のエアー噴出孔及び前記基板を囲む凸部を上面に具備し、かつ前記複数のエアー噴出孔それぞれに接続するエアー流路を内部に具備する支持部材を準備し、
前記基板の前記一面を、前記複数の半導体チップそれぞれが前記エアー噴出孔上に位置するように前記支持部材上に配置し、
前記エアー流路に圧縮エアーを流しつつ、前記基板の他面のうち前記複数の半導体チップそれぞれに対向する位置にハンダボールを搭載するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、第１の実施形態に係るハンダボール搭載方法に用いられる支持ステージ１０の構成を説明する為の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。本方法は複数の半導体チップが搭載された基板にハンダボールを搭載する方法である。前記した基板は一面に複数の半導体チップがマトリックス状に搭載されており、他面にハンダボールが搭載される。支持ステージ１０は、この基板を、前記した一面を下に向けた状態で支持するためのものである。
【００２３】
支持ステージ１０は、上面に複数の凸部１３を有している。凸部１３は複数の半導体チップそれぞれに対向する位置に設けられている。凸部１３がマトリックス状に形成されることにより、凸部１３の周囲は凹部１２に囲まれた構造になる。なお、凸部１３の上面の形状は略四角形であり、半導体チップよりやや小さいのが好ましい。
【００２４】
複数の凸部１３それぞれの略中央部には凹部１１が形成されており、凹部１１それぞれの内部には押上ピン１４が挿入されている。押上ピン１４の下端部はコイルバネ１５の一端が取り付けられている。コイルバネ１５の他端は凹部１１の底面に固定されている。このように、押上ピン１４はコイルバネ１５を介して凹部１１の底面に押下可能な状態で取り付けられている。押上ピン１４は、押下されていない状態において、上端部が凸部１３の上面から突出している。この突出量は半導体チップの厚さより大きい。また、押上ピン１４の押下可能な量（すなわちコイルバネ１５の縮み量）は半導体チップの厚さ以上であり、押上ピン１４が押下された場合、押上ピン１４の上端部は凸部１３の上面以下に沈むことができる。
【００２５】
図２の各図は、支持ステージ１０を用いたハンダボール搭載方法を説明する為の断面図である。まず図２（Ａ）に示すように、複数の半導体チップ１がマトリックス状に一面に搭載された基板２０を、この一面を下に向けて支持ステージ１０上に載置する。このとき、複数の半導体チップ１それぞれが押上ピン１４によって支持されるようにする。そして、基板２０の他面すなわちハンダボールが搭載される面の上に、押圧部材３０を載置する。
【００２６】
押圧部材３０は格子状の枠体であり、基板２０の他面のうち半導体チップ１の相互間に位置する領域に接している。すなわち押圧部材３０には略四角形の開口部が複数マトリックス状に形成されており、開口部それぞれが半導体チップ１の上方に位置している。
【００２７】
押圧部材３０が載置されると、支持ステージ１０のコイルバネ１５は、押圧部材３０の重さ及び加圧力により縮む。これにより、押上ピン１４及び基板２０は、半導体チップ１が支持ステージ１０の凸部１３の上面に当接するまで下方に移動する。
【００２８】
上記したように、押上ピン１４の上端部は、押上ピン１４が押下されていない状態において上端部が凸部１３の上面から突出しているが、この突出量は半導体チップの厚さより大きい。このため、基板２０の部分的な不良などにより本来半導体チップ１が搭載されるべき領域の一部に半導体チップ１が搭載されていない場合（例えば図２（Ａ）の符号Ａで示す領域）、この領域において基板２０は押上ピン１４によって直接支持される。
【００２９】
なお、半導体チップ１と基板２０の相互間の空間が樹脂１ａによって封止されている場合、半導体チップ１の側面において樹脂１ａが半導体チップ１の上面より突出する場合が出てくる。このような場合において凸部１３の上面の形状が半導体チップよりやや小さい場合、支持ステージ１０のうち樹脂１ａと対向する領域には凹部１２が位置するため、樹脂１ａと支持ステージ１０が干渉することを防止できる。
【００３０】
次いで、図２（Ｂ）に示すように、基板２０の他面の上方からハンダボール搭載治具４０を下降させる。ハンダボール搭載治具４０には複数のハンダボール４１が真空吸着されており、ハンダボール４１は基板２０の他面に所定の範囲の圧力で押圧される。
【００３１】
この際、基板２０は、半導体チップ１が搭載されている領域においては半導体チップ１を介して押上ピン１４によって支持され、本来半導体チップ１が搭載されるべきであって実際には搭載されていない領域においては押上ピン１４によって直接支持される。このため、半導体チップ１が搭載されていない領域においても基板２０が弾性変形することが抑制され、ハンダボール４１が基板２０に所定の範囲の圧力で押圧される。
【００３２】
その後、図２（Ｃ）に示すように、ハンダボール搭載治具４０はハンダボール４１を開放し、その後上昇する。これにより、ハンダボール４１は基板２０に搭載される。上記したように、半導体チップ１が搭載されていない領域においてもハンダボール４１が所定の圧力で基板２０に押圧されているため、ハンダボール搭載治具４０がハンダボール４１を持ち帰ることを抑制できる。
【００３３】
以上、本発明の第１の実施形態によれば、基板２０は、半導体チップ１が搭載されている領域においては半導体チップ１を介して押上ピン１４によって支持され、本来半導体チップ１が搭載されるべきであって実際には搭載されていない領域においては押上ピン１４によって直接支持される。このため、半導体チップ１が搭載されていない領域においても基板２０が弾性変形することが抑制され、ハンダボール搭載治具４０がハンダボール４１を持ち帰ることを抑制できる。
【００３４】
また、押上ピン１４は半導体チップ１を支持するように配置されているため、搭載された半導体チップ１の相互間のスペースが小さくなっても、基板２０を支持することができる。
【００３５】
図３（Ａ）は、第２の実施形態に係るハンダボール搭載方法に用いられる支持ステージ１０の構成を説明する為の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。本図に示す支持ステージ１０は、押上ピン１４及びコイルバネ１５が設けられていない点、及び支持ステージ１０の本体にエアー流路１６が形成されており、複数の凹部１１の底部がエアー流路１６に繋がっている点を除いて、第１の実施形態に係る支持ステージ１０と同様の構成である。なお、図３（Ａ）において、支持ステージ１０以外の構成は、説明のため図示を省略している。
【００３６】
本実施形態において支持ステージ１０上に基板２０を載置する場合、エアー流路１６に圧縮エアーを流した状態で、凸部１３の上面に半導体チップ１が当接するようにする。このような状態において、凹部１１は半導体チップ１によって塞がれるが、本来半導体チップ１が搭載されるべきであって実際には搭載されていない領域において凹部１１は開放されたままである。
【００３７】
このため、圧縮エアーは半導体チップ１によって塞がれていない凹部１１から噴出する。そして基板２０は、半導体チップ１が搭載されている領域においては半導体チップ１を介して凸部１３によって支持され、本来半導体チップ１が搭載されるべきであって実際には搭載されていない領域においては圧縮エアーの圧力によって支持される。従って、半導体チップ１が搭載されていない領域においても基板２０が弾性変形することが抑制され、ハンダボール４１が基板２０に所定の範囲の圧力で押圧される。
【００３８】
上記した部分を除いて、本実施形態に係るハンダボール搭載方法は第１の実施形態と同様である。
このため、本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、支持ステージ１０は、上面に基板２０の縁を取り囲む凸部を有していてもよい。この場合、凹部１１から噴出したエアーが基板２０と支持ステージ１０の間から拡散することを抑制できるため、エアーの圧力が拡散することを抑制できる。
【００３９】
図４は、第３の実施形態に係るハンダボール搭載方法に用いられる支持ステージ１０の構成を説明する為の断面図であり、第１の実施形態における図２（Ａ）に相当する図である。本実施形態は、基板２０の一面に半導体チップ１と他の回路部品２(例えば抵抗素子、コンデンサ、又はコイルを含む高周波モジュール)が搭載されている点、及び回路部品２に対抗する部分において支持ステージ１０の凹部１２が深くなっており、支持ステージ１０が回路部品２と干渉しないようになっている点を除いて、第１の実施形態と同様である。
本実施形態においても第１の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００４０】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えばコイルバネ１５の代わりに他の形状のバネ部材、又は弾性変形する樹脂を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（Ａ）は第１の実施形態に係るハンダボール搭載方法に用いられる支持ステージ１０の構成を説明する為の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、支持ステージ１０を用いたハンダボール搭載方法を説明する為の断面図。
【図３】（Ａ）は第２の実施形態に係るハンダボール搭載方法に用いられる支持ステージ１０の構成を説明する為の平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図。
【図４】第３の実施形態に係るハンダボール搭載方法に用いられる支持ステージ１０の構成を説明する為の断面図。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は第１の従来例に係るハンダボール搭載方法を説明する為の断面図。
【図６】第２の従来例に係るハンダボール搭載方法を説明する為の断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１，１０１…半導体チップ、２…回路部品、１０，１１０…支持ステージ、１１，１２…凹部、１３，１１１…凸部、１４…押上ピン、１５…コイルバネ、１６…エアー流路、２０，１２０点基板、３０…押圧部材、４０，１４０…ハンダボール搭載治具、４１，１４１…ハンダボール、１３０…基板押さえ枠
【図１】
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【図２】
2008028072.tif 000004
【図３】
2008028072.tif 000005
【図４】
2008028072.tif 000006
【図５】
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【図６】
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