(57)【要約】【課題】半導体素子を回路基板上に圧着する際に、接合部のボイド発生を抑制することで、電気的接続の信頼性を十分に高めることができる半導体素子の実装装置を提供する。【解決手段】半導体素子８の上面に対向配置した素子接触部１２と、素子接触部を固定して上下に昇降する押圧力発生部材１４とを備えている。素子接触部は、半導体素子の一端８ａに対向する側の肉厚が厚く（肉厚ａ）、半導体素子の他端８ｂ側に向かうに従い徐々に肉厚が薄くなり、他端８ｂに対向する側の肉厚を最も小さくした（肉厚ｂ：ｂ＜ａ）形状の弾性体である。そして、押圧力発生部材を所定量だけ下降させると、素子接触部の肉厚が厚い側が半導体素子の一端側を押圧する。さらに押圧力発生部材を所定量だけ下降させると、素子接触部が弾性変形して半導体素子に接触する面積が増大していき、半導体素子を押圧する面積（押圧面積）が他端側に向かって徐々に拡大していく。【選択図】　　　　図３
2004134496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路基板上に、接合部材を介して半導体素子を圧着で実装する実装方法において、
前記半導体素子の上面の一端側から他端側に向けて、徐々に押圧面積を大きくして前記回路基板に向けて押圧力を加えていき、最終段階で前記半導体素子の上面全体に押圧力を加えて圧着していくことを特徴とする半導体素子の実装方法。
【請求項２】
回路基板上に、接合部材を介して半導体素子を圧着で実装する実装装置において、
前記半導体素子の上面から前記回路基板に向けて押圧力を発生する押圧手段を備えており、当該押圧手段は、前記半導体素子の上面の一端側から他端側に向けて、徐々に押圧面積を大きくして押圧力を発生することを特徴とする半導体素子の実装装置。
【請求項３】
前記押圧手段は、前記半導体素子の上面の一端側から他端側に向けて転動することで、前記半導体素子の一端側から他端側に向けて押圧力を発生していく押圧ローラであることを特徴とする請求項２記載の半導体素子の実装装置。
【請求項４】
前記押圧手段は、前記半導体素子の上面と略同一面積の下面を有して半導体素子に向けて下降していく押圧力発生部材と、この押圧力発生部材の下面に固定されており、前記半導体素子の上面の一端側に対向している部分の肉厚が厚く、前記半導体素子の上面の他端側に対向している部分に向かうに従い、肉厚が徐々に薄くなる形状の素子接触部とを備えていることを特徴とする請求項２記載の半導体素子の実装装置。
【請求項５】
前記素子接触部を、弾性体で形成したことを特徴とする請求項４記載の半導体素子の実装装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造プロセスにおいて、回路基板上に接合部材を介して半導体素子を実装する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路基板上に接合部材を介して半導体素子を実装する方法として、ヒートツールに吸着された半導体素子を、ベースフィルムと異方導電性層とを積層状態とした異方導電性フィルムに位置決めし、次いで、半導体素子を下降することで、異方導電性フィルムの下部に配置されて表面にクッション材を備えた転写ステージに異方導電性フィルムを押圧加熱し、次いで、ヒートツールを上昇させて異方導電性層をベースフィルムから剥離させ、次いで、ヒートツールを基板上まで移動し、ヒートツールを回路基板の実装領域に向けて下降することで、異方導電性層を押圧しながら半導体素子を加熱圧着していく方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、回路基板上に接合部材を介して半導体素子を実装する他の方法として、回路基板のランド上に、接合部材である樹脂層を設け、次いで、樹脂層上に半導体素子を搭載し、次いで、弾性部材からなるダイヤフラムを下面外周に備えた上型を下降していき、次いで、ダイヤフラムで半導体素子を押圧することで、回路基板及び半導体素子を圧着接合していく方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平０８−８８４６２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２３０５２８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の方法は、ヒートツールを下降させることで、回路基板上の異方導電性フィルムに向けて、半導体素子の上面全体を同時に押圧していくので、半導体素子と導電性フィルムとの間に入り込んでいる空気が外部に抜け出ず、接合部に空気溜まり等のボイドが発生するおそれがある。
【０００６】
また、特許文献２の方法も、上型を下降させることで、回路基板上の樹脂層に向けて、半導体素子の上面全体を同時に押圧しているので、半導体素子と樹脂層との間に入り込んでいる空気が外部に抜け出ず、接合部に空気溜まり等のボイドが発生するおそれがある。
このように、半導体素子と導電性フィルム（或いは樹脂層）との接合部にボイドが発生してしまうと、電気的接続の信頼性が確保しにくくなる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、半導体素子を回路基板上に圧着する際に、接合部のボイド発生を抑制することで、電気的接続の信頼性を十分に高めることができる半導体素子の実装方法及び実装装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、回路基板上に、接合部材を介して半導体素子を圧着により実装する実装方法において、前記半導体素子の上面の一端側から他端側に向けて、徐々に押圧面積を大きくして前記回路基板に向けて押圧力を加えていき、最終段階で前記半導体素子の上面全体に押圧力を加えて圧着していく方法である。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、回路基板上に、接合部材を介して半導体素子を圧着により実装する実装装置において、前記半導体素子の上面から前記回路基板に向けて押圧力を発生する押圧手段を備えており、当該押圧手段は、前記半導体素子の上面の一端側から他端側に向けて、徐々に押圧面積を大きくして押圧力を発生するようにした装置である。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の半導体素子の実装装置において、前記押圧手段は、前記半導体素子の上面の一端側から他端側に向けて転動することで、前記半導体素子の一端側から他端側に向けて押圧力を発生していく押圧ローラである。
また、請求項４記載の発明は、請求項２記載の半導体素子の実装装置において、前記押圧手段は、前記半導体素子の上面と略同一面積の下面を有して半導体素子に向けて下降していく押圧力発生部材と、この押圧力発生部材の下面に固定されており、前記半導体素子の上面の一端側に対向している部分の肉厚が厚く、前記半導体素子の上面の他端側に対向している部分に向かうに従い、肉厚が徐々に薄くなる形状の素子接触部とを備えている。
【００１１】
さらに、請求項５記載の発明は、請求項４記載の半導体素子の実装装置において、前記素子接触部は、弾性体で形成されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係る実施形態について説明する。
図１及び図２は、第１実施形態の半導体素子を実装する装置の概略を示すものである。
本実施形態では、実装台２上に回路基板４が載置されている。この回路基板４の実装領域（例えば、ランド）上には、接合部材としてのＡＣＦ（異方導電性フィルム）６が接合されている。そして、ＡＣＦ６上に、圧着作業を行う半導体素子としてのＩＣチップ８が、金バンプをＡＣＦ６に向けた状態で載置されている。
【００１３】
本実施形態では、押圧手段として押圧ローラ１０を使用している。この押圧ローラ１０は、ＩＣチップ８の上面に当接しつつ回転しながら回路基板４に向けて押圧力を発生する部材である。
押圧ローラ１０による押圧の初期段階では、図１に示すように、ＩＣチップ８の上部の一端８ａ側を押圧する。次いで、押圧ローラ１０がＩＣチップ８の上部の他端８ｂ側に向けて移動していくことで、ＩＣチップ８を押圧する面積（押圧面積）が、他端８ｂ側に向かって徐々に拡大していく。そして、押圧の最終段階では、図２に示すように、押圧ローラ１０がＩＣチップ８の上部中央まで回転しながら移動していくことで、ＩＣチップ８全体を押圧する。
【００１４】
押圧ローラ１０がＩＣチップ８の上部の一端８ａ側から他端８ｂ側に向けて徐々に押圧面積を拡大してＩＣチップ８を押圧していくと、ＩＣチップ８は、一端８ａ側から押圧面積が徐々に拡大しながら、ＡＣＦ６を介して回路基板４に圧着されていく。このような圧着作業を行うと、ＩＣチップ８の下面とＡＣＦ６との間に入り込んでいる空気が、まだ押圧されていない側（他端８ｂ側）に逃げていきＩＣチップ８とＡＣＦ６との間の接合部に残らないので、接合部における空気溜まり等のボイドの発生が抑制される。
【００１５】
したがって、回路基板４上にＩＣチップ８を実装する際に、ＩＣチップ８とＡＣＦ６との間の接合部におけるボイドの発生が抑制されるので、電気的接続の信頼性を十分に高めた半導体装置を得ることができる。
また、押圧ローラ１０を、ＩＣチップ８の上部の一端８ａ側から他端８ｂに向けて移動していくという単純な動作でＩＣチップ８とＡＣＦ６との間のボイドの発生を抑制できるので、高品質の半導体装置を量産できるという効果も奏する。
【００１６】
次に、図３から図５は、第２実施形態の半導体素子を実装する装置の概略を示すものである。なお、図１及び図２で示した第１実施形態の装置と同一構成部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態では、ＩＣチップ８の上面に対向配置したチップ接触部１２と、チップ接触部１２を固定して上下に昇降する押圧力発生部材１４とを押圧手段として設けている。
【００１７】
チップ接触部１２は、ＩＣチップ８の一端８ａに対向する側の肉厚が厚く（肉厚ａ）、ＩＣチップ８の他端８ｂ側に向かうに従い徐々に肉厚が薄くなり、他端８ｂに対向する側の肉厚を最も小さくした（肉厚ｂ：ｂ＜ａ）形状の部材であり、ゴム等の弾性変形自在な弾性体で形成されている。
押圧力発生部材１４は、ＩＣチップ８の上面に向けて垂直に下降する装置である。
【００１８】
本実施形態の装置の押圧の初期段階では、図３に示すように、押圧力発生部材１４を所定量だけ下降させる。これにより、チップ接触部１２の肉厚が厚い側がＩＣチップ８の一端８ａ側を押圧する。
次いで、図４に示すように、さらに押圧力発生部材１４を所定量だけ下降させると、チップ接触部１２が弾性変形してＩＣチップ８に接触する面積が増大していき、押圧力発生部材１４がＩＣチップ８を押圧する面積（押圧面積）が、他端８ｂ側に向かって徐々に拡大していく。
【００１９】
そして、押圧の最終段階では、図４に示すように、さらに押圧力発生部材１４を所定量だけ下降させることで、チップ接触部１２の全域が弾性変形してＩＣチップ８全体を押圧する。
このように、押圧力発生部材１４を降下させていき、押圧の初期段階においてチップ接触部１２が当接することでＩＣチップ８の一端８ａ側を押圧し、チップ接触部１２が弾性変形しながらＩＣチップ８に接触する面積が増大していくと、ＩＣチップ８は、一端８ａ側から押圧面積が徐々に拡大しながら、ＡＣＦ６を介して回路基板４に圧着されていく。
【００２０】
このような圧着作業を行うと、ＩＣチップ８の下面とＡＣＦ６との間に入り込んでいる空気が、まだ押圧されていない側（他端８ｂ側）に逃げていき、ＩＣチップ８とＡＣＦ６との間の接合部に残らないので、接合部における空気溜まり等のボイドの発生が抑制される。したがって、回路基板４上にＩＣチップ８を実装する際に、ＩＣチップ８とＡＣＦ６との間の接合部におけるボイドの発生が抑制されるので、電気的接続の信頼性を十分に高めた半導体装置を得ることができる。
【００２１】
また、押圧力発生部材１４をＩＣチップ８に向けて垂直に下降させていくという単純な動作でＩＣチップ８とＡＣＦ６との間のボイドの発生を抑制できるので、高品質の半導体装置を量産できるという効果も奏する。
さらに、本実施形態では、チップ接触部１２が、弾性変形しながらＩＣチップ８全体に当接しているので、ＩＣチップ８の上面全域に均一な押圧力を付与することになり、圧着作業を高精度に行うことができる。
【００２２】
なお、上記第１及び第２実施形態では、接合部材６としてのＡＣＦ（異方導電性フィルム）を使用したが、ＡＣＰ（異方導電性ペースト）、ＮＣＦ（導電性粒子が混入していないフィルム）、ＮＣＰ（導電性粒子が混入していないペースト）を接合部材として使用しても、同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の半導体素子の実装方法によると、半導体素子の下面と接合部材との間に入り込んでいる空気が、まだ押圧されていない他端側に逃げていき半導体素子と接合部材との間の接合部に残らないので、接合部における空気溜まり等のボイドの発生が抑制される。したがって、回路基板上に半導体素子を実装する際の半導体素子と接合部材との間の接合部におけるボイドの発生が抑制されるので、電気的接続の信頼性を十分に高めた半導体装置を得ることができる。
【００２４】
また、請求項２から５記載の半導体素子の実装装置によると、押圧手段の単純な動作で半導体素子と接合部材との間のボイドの発生を抑制できるので、高品質の半導体装置を量産できるという効果も奏する。
特に、請求項５記載の発明によると、素子接触部が、弾性変形しながら半導体素子全体に当接するので、半導体素子の上面全域に均一な押圧力を付与することになり、圧着作業を高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態の実装装置の初期の押圧状態を示す図である。
【図２】上記第１実施形態の実装装置の最終段階の押圧状態を示す図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の実装装置の初期の押圧状態を示す図である。
【図４】上記第２実施形態の実装装置の中期の押圧状態を示す図である。
【図５】上記第２実施形態の実装装置の最終段階の押圧状態を示す図である。
【符号の説明】
４　回路基板、６　ＡＣＦ（接合部材）、８　ＩＣチップ（半導体素子）、８ａＩＣチップの一端、８ｂ　ＩＣチップの他端、１０　押圧ローラ（押圧手段）、１２　チップ接触部（素子接触部）、１４　押圧力発生部材
【図１】
2004134496.tif 000003
【図２】
2004134496.tif 000004
【図３】
2004134496.tif 000005
【図４】
2004134496.tif 000006
【図５】
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