(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品の小型化、高機能化に対応できる、工業生産的に製造され、低コストで品質の安定した半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージを提供する。【解決手段】半導体素子、配線基板７又は電子部品用パッケージ４は、所定のパターンで配列された複数の接続バンプ７３を備えるエリアアレイ型の半導体素子であって、前記半導体素子は、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプ７３を有している。【選択図】        図８
2004303873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の半導体素子であって、前記半導体素子は、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有していることを特徴とする半導体素子。
【請求項２】
所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の配線基板であって、前記配線基板は、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有していることを特徴とする配線基板。
【請求項３】
所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の電子部品用パッケージであって、前記電子部品用パッケージは、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有していることを特徴とする電子部品用パッケージ。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージにおいて、前記接続バンプの体積変動が１５％以下であることを特徴とする半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージ。
【請求項５】
請求項１乃至３に記載の半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージにおいて、前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージの接続パッドに仮固定材を塗布し、前記仮固定材を介して前記接続パッドに半田ボールを搭載し、搭載された半田ボールを加熱することにより仮固定材を溶融して半田ボールを仮固定し、仮固定された半田ボールを加熱して形成された前記接続バンプを有することを特徴とする半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージ。
【請求項６】
請求項１乃至３に記載の半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージにおいて、前記前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージの接続パッドの配列パターンに応じ位置決め開口部が形成されたマスクを準備し、前記接続パットに前記位置決め開口部を位置合わせし、可撓性を有する複数の線状部材を有する振込手段を用いて前記マスクに供給された半田ボールを前記位置決め開口部に挿入して前記電極パットに前記半田ボールを搭載し、搭載された半田ボールを加熱して形成された前記接続バンプを有することを特徴とする半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージに関し、特にＦＣ（Ｆｌｉｐ  Ｃｈｉｐ）型の半導体素子、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）又はＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｌ  Ｐａｃｋａｇｅ）型の電子部品用パッケージ、並びにそれらに対応した配線基板など、エリアアレイ型の接続バンプ構造を有する半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージに有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯端末機器やノート型パソコンの高速化と高機能化及び軽量化、小型化と薄型化が進むにつれ、それらに内蔵される電子部品を構成する半導体素子、半導体素子のパッケージ及びそれらに対応する配線基板に対しては、小型化、薄型化と接続端子数の増加という相反する性能が要求されている。その要求に応ずるものとして、図８（ａ）に拡大正面視を、同図（ｂ）に平面視を示すように、接続バンプが狭ピッチで配列された小型のＣＳＰ型又はＢＧＡ（ＦＢＧＡ型も含む）型のパッケージ４が提案されている。このパッケージ４は、接続バンプ７３ｂ（７３）がエリアアレイ状に接続側面に突設され、実装される半導体素子８とほぼ同じ大きさの配線基板７と、接続バンプ７３ａ（７３）がエリアアレイ状に接続側面に突設され、配線基板７の上面にフリップチップボンディングされた半導体素子８を有している。現在、工業生産的に製造され市場に供給されているパッケージ４の前記接続バンプ７３のピッチは３００μｍ〜５００μｍ程度であるが、電子部品の小型化、多端子化の要求により、５０〜２００μｍ程度の狭ピッチで接続バンプ７３が配列されたパッケージ４の供給が望まれている。
【０００３】
前記接続バンプ７３の工業生産的な形成方法として半田ペーストを印刷する印刷方式があり、その一例が下記特許文献１に開示されている。
【０００４】
特許文献１に例示される印刷方式によれば、半導体素子８又は配線基板７の接続側面の電極パッドの配列パターンに応じた開口部を有するマスクを、電極パッドと開口部が一致するよう位置合わせして半導体素子８又は配線基板７に載置し、該マスクの上面に半田ペーストを供給し、該半田ペーストをスキージで開口部へ塗込み、塗込まれた半田ペーストを加熱して接続バンプ７３が形成される。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−４４２３１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、５０〜２００μｍ程度の狭ピッチで接続バンプ７３が形成されたＦＣ型の半導体素子８及び配線基板７を備えたＣＳＰ型又はＢＧＡ型のパッケージ４を工業生産的に製造する技術は、種々の問題により未だ確立されるに至っていない。すなわち、前記従来の印刷方式によれば、図９に示すように、接続バンプ７３の内部に発生するボイドＢの接続バンプ７３に対する割合が大きく、特に高周波信号を伝送するＣＰＵなどのパッケージとして採用した場合には信号の遅延が大きくなるという問題があった。すなわち、マスクの開口部に塗布された半田ペーストは、塗布時不可避に空気など周辺の大気を巻き込んでおり、加えて半田ペーストの含有するフラックスが溶解した際にガスが発生し、接続バンプ７３の内部にはその大気やガスにより形成されたボイドＢが発生する場合がある。接続バンプ７３の狭ピッチ化に伴いその大きさは小型化する。もって、接続バンプ７３の大きさに対しボイドＢの占める割合が増加することとなる。
【０００７】
さらに、半田ペーストの含有する半田成分、いわゆる粒状のフィラーは通常１０〜３０μｍ程度の直径を有している。接続バンプ７３の小型化に伴い、開口部の体積は小さくなる。もって、その開口部に塗込まれた半田ペーストに含有されるフィラ−の個数が数個のレベルで変動した場合でも、接続バンプ７３の体積が３０〜５０％の範囲で変動し、半導体素子８と配線基板７の接続、或いはパッケージ４をマザーボードの接続が安定しないという問題があった。これらの問題は、接続バンプ７３を伝送される信号がＧＨｚ帯である場合、処理速度低下の原因となる致命的な問題である。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題を解決するため本願発明者らが鋭意検討してなされたものであり、その第１の目的は、電子部品の小型化及び多端子化に対応できる狭ピッチで接続バンプが配列された半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージを市場に提供することである。さらに、本発明の第２の目的は、工業生産的に製造された高品質の半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージを市場に提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体素子は、所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の半導体素子であって、前記半導体素子は、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有していることを特徴としている。
【００１０】
本発明の配線基板は、所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の配線基板であって、前記半導体素子は、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有していることを特徴としている。
【００１１】
本発明の電子部品用パッケージは、所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の電子部品用パッケージであって、前記半導体素子は、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有していることを特徴としている。
【００１２】
さらに、前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージは、前記接続バンプの体積変動が１５％以内であり、接続バンプの高さを一定にできるので望ましい。
【００１３】
さらに、前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージは、前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージの接続パッドに仮固定材を塗布し、前記仮固定材を介して前記接続パッドに半田ボールを搭載し、搭載された半田ボールを加熱することにより仮固定材を溶融して半田ボールを仮固定し、仮固定された半田ボールを加熱して形成した前記接続バンプを有していれば、狭ピッチの接続バンプを高品質に製造できるので望ましい。
【００１４】
加えて、前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージは、前記前記半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージの接続パッドの配列パターンに応じ位置決め開口部が形成されたマスクを準備し、前記接続パットに前記位置決め開口部を位置合わせし、可撓性を有する複数の線状部材を有する振込手段を用いて前記マスクに供給された半田ボールを前記位置決め開口部に挿入して前記電極パットに前記半田ボールを搭載し、搭載された半田ボールを加熱して形成された前記接続バンプをしていれば、狭ピッチの接続バンプを高品質に製造できるので望ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージの製造方法及び製造装置について以下図面を参照して説明する。図１は、本発明の半導体素子、配線基板及び電子部品用パッケージを製造する製造装置の一態様を示す概略構成図である。図２は、図１の仮固定材塗布部の概略構成図である。図３は、図１の半田ボール搭載部の概略構成図である。図４は、図３の要部を説明する図であって、同図（ａ）はマスクの部分拡大平面視、同図（ｂ）〜（ｃ）はマスクの拡大断面視である。図５は、図３の振込手段の概略構成図である。図６は、図１の製造装置により半導体素子を製造する方法を説明する図である。以下の説明では接続バンプを形成する対象を半導体素子８としているが、配線基板７にも同様にして接続バンプを形成することが可能である。
【００１６】
本発明の半導体素子８、配線基板７及びパッケージ４を製造する製造装置３は、図１に示すように、半導体素子の少なくとも電極パッドに仮固定材を塗布する仮固定材塗布部２と、前記電極パッドの配列パターンに応じ形成された位置決め開口部を有するマスクを用い、電極パットと位置決め開口部を合わせ半導体素子の接続側面にマスクを載置し、前記位置決め開口部に半田ボールを挿入する、いわゆる振込方式で、前記仮固定材を介して半田ボールを電極パッドに搭載する半田ボール搭載部１とを有している。なお、仮固定材塗布部２と半田ボール搭載部１は、半導体素子や配線基板を搬送する搬送部で互いに連結されている。その搬送部には、例えばベルトコンベヤやロボットなど周知の搬送手段を用いることができる。なお、本発明における半導体素子８の処理の形態は、例えばそれぞれが分割される前のウエハの状態であっても良いし、ウエハから分割されたものであってもよい。以下、仮固定材塗布部２、半田ボール搭載部１について説明する。
【００１７】
［仮固定材塗布部］
仮固定材塗布部２は、半導体素子８の少なくとも電極パッドに液体状の仮固定材を塗布するものであり、例えば図２に示すように、電極パッド８２に対応した開口部２１１を備え半導体素子８の接続側面に密接するマスク２１と、該マスク２１の上面に接触しつつ横動して仮固定材５を開口部２１１に埋め込むスキージ２２を有する周知のスクリーン印刷装置により構成することができる。なお、仮固定材５の塗布方法として、例えば周知のディッピング法、蒸着法或いは吹付法などを必要に応じ採用することができる。
【００１８】
前記仮固定材５の選択方法例を説明する。仮固定材５は、それを介して半田ボールを接続パットに仮固定して半田ボールの離脱を防止するものであり、性質１：常温において固体であること、詳細には、５０度以下の融点を有していることと、性質２：半田が溶融した時点では消失していること、詳細には、半田の融点以下の沸点を有しているものを選択する。上記性質１を満足すれば、後に説明するように、前記半田ボール搭載部１のマスクに仮固定材５が付着することないので、半導体素子８からマスクを容易に離脱することが可能となるとともに、マスクに付着した仮固定材のクリーニングが不要となる。上記性質２を満足すれば、半田ボール６をリフローする際に同時に仮固定材５は蒸発するので仮固定材５を除去する手間がない。なお、一般に使用される共晶半田や鉛フリー半田の融点は１８０度〜３００度の範囲であり、仮固定材５としては、ドデシルアルコール（融点２４度、沸点１５４度）やテトラデカノール（融点３８度、沸点２８９度）などを選択すればよい。
【００１９】
［半田ボール搭載部］
半田ボール搭載部１は、図３（ａ）に示すように、電極パッド８２を上方に向け水平に半導体素子８の姿勢を保持するホルダ１１と、前記ホルダ１１を昇降自在とし、所定の高さに半導体素子８を位置決めする昇降テーブル１９と、前記電極パッド８２の配置パターンに応じて形成した位置決め開口部を有する薄板状のマスク１２と、前記マスク１２の一端を支持する一方で、半導体素子８に対しマスク１２を水平方向に離合自在とし、前記電極パッド８２と前記位置決め開口部が一致する位置にマスクを位置合わせするマスク移動手段１３と、前記マスク１２の一方端（右方端）の上方に配置する供給口１４１を有しマスク１２の上面に半田ボール６を供給する供給手段１４と、前記供給手段１４から供給された半田ボール６を前記マスク１２の位置決め開口部に振込むとともに、位置決め開口部に振込まれない残余の半田ボール６をマスク１２の他方端（左方端）に移動させる振込手段１５と、前記マスク１２の他方端（左方端）の上方に配置する吸引口１６１を有し、前記振込手段１５により前記他方端（左方端）に移動された半田ボール６を吸引する除去手段１６と、前記位置決め開口部に振込まれた半田ボール６の頂部に接触するとともに、該半田ボール６を介して前記仮固定材５を加熱し溶融する加熱手段１７を備えている。以下、半田ボール搭載部１の主要構成である、ホルダ１１、マスク１２、振込手段１５及び加熱手段１７について詳述する。
【００２０】
［ホルダ］
前記ホルダ１１は、半導体素子８が装着自在な挿着凹部１１２と、前記挿着凹部１１２の底面に開口した開口部１１１ａと外部に開口した開口部１１１ｂと、前記開口部１１１ａと１１１ｂを連通する流体通路１１１と、前記開口部１１１ｂにおいて流体通路１１１に連結し負圧を発生する負圧発生手段を備えている。上記構造のホルダ１１によれば、半導体素子８を挿着凹部１１２に装着し、負圧発生手段で負圧を発生すれば、挿着凹部１１２の底面に所定の強度で半導体素子８を固定するので、半導体素子８の姿勢を水平に保持することが可能となる。
【００２１】
さらに、前記ホルダ１１は、挿着凹部１１１に挿着された半導体素子８の上方に位置決めされたマスク１２を半導体素子８の電極パット８２側の面（以下接続側面と称する。）に密着させるマスク吸着手段１１３を有していれば望ましい。前記マスク吸着手段１１３によれば、半導体素子８の接続側面にうねりがある場合でも、そのうねりに倣いマスク１２は該接続側面と密着するので、該接続側面とマスク１２の間に空隙が発生せず、振込まれた半田ボールがその空隙から漏れることを防止することができる。さらに、マスク１２と前記接続側面は全体的に密着することが好ましく、もって前記マスク吸着手段１１３には永久磁石や電磁石などで構成される磁気式の吸着機構を用い、マスク１２は磁気で吸着可能なメタルマスクを使用することが望ましい。
【００２２】
ホルダ１１の初期位置は図３（ｂ）に示す下方位置とし、昇降テーブル１９で初期位置からホルダ１１を上昇すれば、図３（ａ）に示すように、挿着凹部１１２に挿着された半導体素子８は所定の高さに位置決めされる。
【００２３】
［マスク］
マスク１２は、図４（ａ）に示すように、電極パッド８２の配置パターンに応じ形成された位置決め開口部１２３を有している。前記位置決め開口部１２３の形状は特に限定されるものではないが、図３（ｂ）に示すように、半田ボール６の直径よりやや大きいの上部開口１２３ａと、上部開口より大きい下部開口１２３ｂと、上部開口１２３ａと下部開口１２３ｂを連結する傾斜稜線１２３ｄを備えたテーパ形状のとすれば望ましい。このように位置決め開口部１２３をテーパ形状とすれば、その傾斜側面と半田ボール６との間により大きな空隙を形成することができ、マスク１２を取外す際の半田ボール６の離脱を防止できる。さらに、位置決め開口部１２３は、上部開口１２３ａが径小のテーパ形状をなしているので、位置決め開口部１２３に挿入された半田ボール６が移動しようとした場合でも、上部の稜線で半田ボール６の移動を規制して離脱を防止できる。
【００２４】
さらに、半田ボール６を位置決め開口部へスムースに導入し、半田ボール６の挿入を容易にするため、図４（ｃ）に示すように、位置決め開口部１２３´の形状は、マスク１２´の板厚方向において中間部に半田ボール６の直径よりやや大きい中間開口１２３ｃと、該中間開口１２３ｃよりも大きい上部開口１２３ａ´と下部開口１２３ｂ´を有し、上部開口１２３ａ´及び中間開口１２３ｃを連結する傾斜稜線１２３ｅと下部開口１２３ｂ´及び中間開口１２３ｃを連結する傾斜稜線１２３ｆが連続した大略つづみ形状とすれば望ましい。さらに加えて、前記傾斜稜線１２３ｅと１２３ｆの交点をＲ状とすれば、半田ボール６の移動が角部で規制されることがないので望ましい。
【００２５】
前記加熱手段１７により溶融した仮固定材５がマスク１２へ付着することを防止するため、該仮固定材５の溶融領域は、半田ボール６との接触部に限定されることが好ましい。もって、該加熱手段１７が前記位置決め開口部に挿入された半田ボール６の頂部には当接し、マスク１２には当接しないよう、マスク１２の厚み（ｔ）と半田ボールの直径（ｄ）は、ｔ／ｄ＜１．０の関係にあることが望ましい。さらに、位置決め開口部１２３に挿入された半田ボール６が前記振込手段１５で掻き出されることを防止するため、半田ボール６の頂部はマスク１２の上面よりやや突出する程度であることが好ましく、具合的には０．８≦ｔ／ｄ＜１．０の関係にあることが望ましい。
【００２６】
図３（ｂ）に示す右方位置をマスク１２の初期位置とし、マスク移動手段１３によりマスク１２を左方に移動させれば、図４（ａ）に示すように、電極パッド８２と位置決め開口部１２３が一致することとなる。
【００２７】
［振込手段］
前記振込手段１５は、図５（ａ）に示すように、可撓性を有する複数の線状部材１５１と前記線状部材１５１を保持する保持部材１５２を備えている。前記複数の線状部材１５１は、マスク１２の上面と接触され、協動して所定の位置決め開口部１２３を包含する。さらに、振込手段１５は、図３（ａ）に示すように、マスク１２の一方端（右方端）と他方端（左方端）の間を横動可能になされている。
【００２８】
前記線状部材１５１の軸心Ｊは、図５（ａ）を上方から見た平面視である同図（ｂ）に示すように、前記振込手段１５の横動方向を示す軸線Ｓに対しほぼ揃った方向に、具体的には、前記軸線Ｓに対する交差角度θが０度より大きく１８０度より小さい角度で配設されている。なお、図５（ｂ）は理解のために、線状部材１５１は３本のみ疎に図示しているが、実際の線状部材１５１は密に配設されている。前記交差角度θは、図に示すように、前記軸線Ｓと線状部材１５１の軸心Ｊの交点をＰとした場合、その交点Ｐから眺めて前記軸心Ｊが第１象限にある場合を０度〜９０度とし、第２象限にある場合を９０度〜１８０度とする。なお、全ての線状部材１５１が上記した条件を満足する必要はなく、ほぼ全ての線状部材１５１、具体的には少なくとも半数、望ましくは８０％以上の線状部材１５１が上記条件を満足していれば、位置決め開口部１２３に半田ボール６を高い充填率で振込むことができる。
【００２９】
かかる構成の振込手段１５によれば、可撓性のある線状部材１５１をマスク１２に接触させることにより、該接触部は、マスク１２の形状に倣い略直線状に変形するとともに、複数の線状部材１５１が協動して所定の位置決め開口部１２３を包含する。さらに、略直線状に変形した前記接触部は、図５（ｃ）において符号Ａで示すように、押圧力を下方に向かい作用できる。この状態で振込手段１５を横動させれば、図に示すように、前記接触部は、半田ボール６に対しその軸心が略水平な姿勢で、その側面が半田ボール６に当接し、位置決め開口部１２３に向かい半田ボール６を移動させ、該位置決め開口部１２３に挿入する。
【００３０】
このとき、線状部材１５１は、位置決め開口部１２３の直径より充分大きな長さを有しており、さらにスキージやブラシのような尖端部を有していないので、該線状部材１５１が位置決め開口部２２３に入り込むことがない。もって、位置決め開口部１２３に一度挿入された半田ボール６を線状部材１５１で掻き出すことがない。
【００３１】
さらに、複数の線状部材１５１で半田ボール６は移動されるので、例えばある線状部材１５１が変形し出来た隙間から半田ボール６が漏れた場合（図において符号６ａで示す。）でも、その漏れた半田ボール６ａは別の線状部材１５１により保持され、マスク１２上に供給された半田ボール６は漏れなく移動されることとなる。その一方で、位置決め開口部１２３に挿入されない余分な半田ボール６は、最終的には漏れなく除去手段１６の位置まで移動され、マスク１２から全て除去することができる。
【００３２】
なお、前記線状部材１５１は、移送中に帯電する可能性のある半田ボール６を除電して該線状部材１５１やマスク１５２への半田ボール６の付着を防止するため導電性を有していれば好ましい。さらに加えて、前記線状部材１５１は、該線状部材１５１の表面に付着した水分による半田ボール６の付着を防止するため、少なくともその表面が撥水性を有していれば好ましい。
【００３３】
［加熱手段］
加熱手段１７は、図３（ａ）に示すように、マスク１２と対峙する一面（以下加熱面と称する。）１７１ａを有しマスク１２の上方に配設した加熱体１７１と、加熱体１７１を保持するとともに、マスク１２の上面に対し加熱面１７１ａを垂直方向に離合自在とする昇降部材１７２とを備えている。前記加熱面１７１ａは、半導体素子８の電極パッド８２が配置される領域を包含する大きさを有している。
【００３４】
加熱体１７１には、例えば金属ヒータやセラミックヒータなど周知の加熱機構が組込まれており、該加熱機構は、少なくとも仮固定材５の融点以上、半田ボール６の融点以下の温度領域において選択された温度で発熱可能に制御される。
【００３５】
加熱体１７１の初期位置を図３（ｂ）に示す上方位置とし、初期位置から加熱体１７１を昇降部材１７２で下降すれば、加熱体１７１の加熱面１７１ａは、半田ボール６の頂部に当接し、半田ボール６を所定の温度で加熱する。
【００３６】
上記構成の加熱手段１７によれば、半田ボール６に加熱体１７１を直接接触し、該半田ボール６を介して熱を仮固定材５に伝熱するので、その熱による仮固定材５の溶解は、局所的な領域に、すなわち、半田ボール６との接触部近傍に限定することができる。もって、該接触部近傍以外の仮固定材５は溶融することがなく、溶融した仮固定材５がマスク１２に付着することがない。
【００３７】
【製作例】
上記構成の製造装置５により、所定のパターンで配列された複数の接続バンプ有するエリアアレイ型の半導体素子であって、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された接続バンプを有する半導体素子８を製作した例を以下説明する。
図１０に示す半導体素子８を準備した。この半導体素子８は、周知の半導体製造プロセスで製造されたウエハから分割されたものであり、その大きさは８ｍｍ×９ｍｍである。半導体素子８の接続側面に形成された電極パッド８２は、５０〜２００μｍのピッチで５０００個配列されている。また、本実施例において使用する半田ボール６は、融点が１８７度で、接続バンプ７３の大きさに対応した５０μｍの公称直径で、直径の分布が４９〜５１μｍの範囲のものを採用した。
【００３８】
［仮固定材塗布工程］
仮固定材５としてドデシルアルコールを使用し、図６（ａ）に示すように、仮固定材供給部２で、半導体素子８の少なくとも電極パッド８２に液体状の仮固定材５を塗布し、仮固定材５を固化させるため所定の時間放置した。仮固定材５がマスク１２に付着することを防ぐため、仮固定材５は、ごく薄く、具体的には１〜１０μｍ程度の厚みで塗布することが好ましい。なお、必要に応じ、仮固定材５の固化を早めるため、仮固定材５を冷却する冷却工程を仮固定材塗布工程の後に設けてもよい。
【００３９】
［マスク装着工程］
上記電極パッド８２の配列パターンに対応した位置決め開口部１２３を有するマスクを準備し、図３（ｂ）に示すようにマスク移動手段１３で支持させた。ここで、前記位置決め開口部１２３の形状は、図４（ｂ）に示す略テーパ孔状とし、その上部開口１２３ａの大きさは、半田ボール６の直径よりやや大きく５５μｍとした。
図３（ｂ）に示すように、ホルダ１１とマスク１２が初期位置にあり装着凹部１１２が露出した状態で、電極パッド８２を上方に向け水平な状態とした半導体素子８を挿着凹部１１２に挿着し、負圧発生手段で負圧を発生させて挿着凹部１１２に固定した。その後、図３（ａ）に示すように、昇降テーブル１９でホルダ１１を所定位置まで上昇させ、マスク移動手段１３でマスク１２を左方に移動させて位置決めし、図６（ｂ）に示すように、半導体素子８の上方にマスク１２を装着した。マスク吸着手段１１３で半導体素子８の接続側面にマスク１２を密着させた。
【００４０】
［半田ボール搭載工程］
図３（ａ）に示すように、所定の位置決め開口部１２３の個数より多い個数の半田ボール６をマスク１２の右側端の上面に供給手段１４で供給した。振込手段１５を横動させ、図６（ｃ）に示すように、供給された半田ボール６を位置決め開口部１２３に挿入し、仮固定材５を介して電極パッド８２に搭載した。位置決め開口部１２３に挿入されない残余の半田ボール６を、図３（ａ）に示すように、マスク１２の左側端部に集積し、除去手段１６で除去した。
【００４１】
［仮固定工程］
図３（ｂ）に示す初期位置から加熱体１７１を下降させ、図６（ｄ）に示すように、その加熱面１７１ａを半田ボール６の頂部に当接させるとともに、半田ボール６を５０度で加熱して仮固定材５を局所的に溶解させた。その後適宜な時間放置し溶融した仮固定材５を固化させ、該仮固定材５を介して電極パッド８２に半田ボール６を仮固定した。加熱体１７１を上昇させ、初期位置へ復帰させた。
【００４２】
［マスク取外工程］
図３（ｂ）に示すように、ホルダ１１を初期位置に復帰させ、マスク１２を初期位置に復帰させ、図６（ｅ）に示すように、半田ボール６が搭載された半導体素子８を露出した状態とした。この際、半田ボール６は仮固定材５で仮固定されているので、マスク１２の取外しの際にマスク１２とともに離脱することがない。次に、負圧発生手段の負圧を切り、挿着凹部１１２から半導体素子８を取外した。
【００４３】
［加熱工程］
半田ボール６を２００度で加熱し、図６（ｆ）に示すように、接続バンプ７３を形成するとともに、仮固定材５を蒸発させた。
【００４４】
【比較例】
上記と同様な半導体素子８に、下記するように従来の印刷方式で接続バンプ７３を形成した。
【００４５】
［マスク装着工程］
電極パッド８２の配列パターンに対応した開口部を有する印刷マスクを準備した。前記開口部が電極パッドと一致するよう平面方向に位置合わせし、半導体素子８の上面に印刷用マスクを載置した。
【００４６】
［印刷工程］
印刷用マスクの上面に半田ペーストを供給し、供給された半田ペーストをスキージにより前記開口部に塗布した。ここで使用した半田ペーストの半田成分は、前記半田ボール６と同じ成分系とした。
【００４７】
［加熱工程］
半田ペーストを２００度で加熱し、接続バンプ７３を形成した。
【００４８】
上記実施例と比較例で、半導体素子８をそれぞれ１００個製造し、図９を用いて説明したボイドＢの発生率、接続バンプ７３の形成率及び接続バンプ７３の体積変動を確認した。その結果を図７に示す。ここで、ボイドＢの発生率とは、形成された接続バンプ７３の個数に対しボイドＢの発生したものの割合である。さらに、図中、大ボイドとは、特に信号遅延に対し影響の大きい、接続バンプ７３の体積に対し０．２％以上の体積を有するボイドＢの発生率である。接続バンプ形成率とは、所定の電極パッド８２の個数に対する形成された接続バンプ７３の割合である。体積変動とは、所望の接続バンプ７３の体積に対する形成された接続バンプ７３の体積の比の変動量である。
比較例と比べ実施例では、ボイド発生率が低く、特に大ボイドの発生率が０％であり、さらに体積変動が１４．８％と高い品質の接続バンプ７３を有する半導体素子８を製造できることが確認された。
【００４９】
【実装例】
上記実施例で得られた半導体素子８を、図８に示すように、配線基板７に搭載して試験用のパッケージ４を作成した。本実装例で使用した配線基板７は、半導体素子８に形成された接続バンプ７３（７３ａ）に対応した電極パッド７２と、試験機との接続用の接続バンプ７３ｂを有しているものである。上記パッケージ４は次述するように製作した。前記半導体素子８の接続バンプ７３ａと配線基板７の電極パッド７２の位置を合わせ、配線基板７に半導体素子８を実装した。次に、例えば窒素雰囲気中で加熱して、接続バンプ７３ｂと電極パッド７２を接続し、パッケージ４を形成した。このパッケージ４を用いて、半導体素子８の機能を確認したところ、欠陥なく接続され、所定の速度で動作することが確認された。
【００５０】
【発明の効果】
上記説明のように本発明の所定のパターンで配列された複数の接続バンプを備えるエリアアレイ型の半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージは、２００μｍ以下のピッチで離間した少なくとも一対の、半田ボールで形成された
接続バンプを有しており、これらで電子部品を構成することにより極めて容易に小型化、多端子化の要求に応ずることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体素子、配線基板又は電子部品用パッケージを製造する製造装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の仮固定材塗布部の構成を示す図である。
【図３】図１の半田ボール搭載部の構成を示す図である。
【図４】図３の半田ボール搭載部のマスクの詳細を示す図である。
【図５】図３の振込手段の詳細を示す図である。
【図６】図１の製造装置の動作を説明する工程図である。
【図７】図１の製造装置により製造された半導体素子のボイド発生率、接続バンプ形成率を示す図である。。
【図８】エリアアレイ型のパッケージの概略構成図である。
【図９】接続バンプに発生するボイドを説明する図である。
【符号の説明】
１：半田ボール搭載部、１１：ホルダ、１２：マスク、１３：マスク移動手段
１４：供給手段、１５：振込手段、１６：除去手段
１７：加熱手段、１９：昇降テーブル
２：仮固定材塗布部
３：製造装置
４：パッケージ
５：仮固定材
６：半田ボール
７：基板、７１：基板本体、７２：電極パッド、７３：接続バンプ
８：半導体部品、８１：電極パッド
【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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