(57)【要約】      （修正有）【課題】導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行う半導体製品の製造方法および回路基板を提供する。【解決手段】透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板１上にレーザ光を用いて半導体装置２を実装する方法において、配線パターンの端子部３に半導体装置２の電極５を直接載置して加圧し、加圧した状態のまま、回路基板１の裏面から端子部３および電極５の接合部分にレーザ光を照射して、端子部３と電極５とを溶着することを特徴とする半導体製品の製造方法としたものであり、端子部３と電極５とを直接当接させて溶着するので、端子部３と電極５を接続したときに隣接する端子間と、隣接する電極間に十分な隙間が確保され短絡しにくくなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板上にレーザ光を用いて半導体装置を実装し、半導体製品を製造する方法において、
前記配線パターンの端子部に前記半導体装置の電極を直接載置し、
前記回路基板の裏側から前記端子部および前記電極の接合部分にレーザ光を照射して、前記端子部と前記電極とを溶着することを特徴とする半導体製品の製造方法。
【請求項２】
前記端子部には孔部が形成され、レーザ光は、前記孔部を通過して前記電極に照射されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製品の製造方法。
【請求項３】
複数の前記孔部は直線状に配列され、前記回路基板は、レーザ光を照射するレーザ装置に対して、前記孔部に沿って相対移動可能に設けられ、前記回路基板または前記レーザ装置は、レーザ光が前記孔部の内側を通過するように移動することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製品の製造方法。
【請求項４】
レーザ光を照射する前に、前記端子部と前記電極とを加圧して密着させることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体製品の製造方法。
【請求項５】
透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板において、前記金属配線パターンの端子部には、孔部が形成されていることを特徴とする回路基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置を透光性を有する基板上に実装する半導体製品の製造方法および回路基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラスエポキシ製の基板にＩＣ（半導体装置）を実装する方法として、ＩＣの電極パッドと基板の端子部とを導電性接着剤を用いて接合する方法が用いられている。導電性接着剤は、基板上に印刷等の手法を用いて、所定位置に所定の厚みで塗布される。そして、この上にＩＣの電極パッドを載置してから導電性接着剤を硬化させている。
【０００３】
近年、製品の小型化の要請が高まり、半導体装置の電極と基板の端子も狭ピッチで製造されている。
【０００４】
この半導体装置の電極と基板の端子の電気的接続を行う方法として、電極を端子に導電性接着剤を用いてボンディングした後、端子の裏面からＹＡＧレーザ光を照射して、端子と導電性接着剤との間に介在するエポキシ樹脂を除去する方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１１８４３４号公報  （第２−３頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された方法では、半導体装置の実装に導電性接着剤を用いているので、導電性接着剤の印刷パターンの位置が基板の端子部のパターンに対してずれることがあり、狭ピッチの製品の場合には、位置ずれにより隣接する端子との間でショート等の不具合が発生することがある。
【０００７】
そこで本発明は、導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行う半導体製品の製造方法および回路基板を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体製品の製造方法においては、配線パターンの端子部に半導体装置の電極を直接載置して加圧し、基板の裏面からレーザ光を照射して、端子部と電極とを溶着する方法である。
【０００９】
また、本発明の回路基板は、金属配線パターンの端子部に、孔部を形成したことを特徴とする回路基板としたものである。
【００１０】
この発明によれば、導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行う半導体製品の製造方法を提供でき、また、回路基板が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本願の請求項１に記載の発明は、透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板上にレーザ光を用いて半導体装置を実装する方法において、前記配線パターンの端子部に前記半導体装置の電極を直接載置し、前記回路基板の裏面から前記端子部および前記電極の接合部分にレーザ光を照射して、前記端子部と前記電極とを溶着することを特徴とする半導体製品の製造方法としたものであり、端子部と電極とを直接当接させて溶着するので、端子部と電極を接続したときに隣接する端子間と、隣接する電極間とに十分な隙間が確保され、短絡しにくくなるという作用を有する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記端子部には孔部が形成され、レーザ光は、前記孔部を通過して前記電極に照射されることを特徴とする請求項１に記載の半導体製品の製造方法としたものであり、レーザ光を電極に照射して電極の表面を加熱することができ、電極と端子部の界面が溶着されるという作用を有する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、複数の前記孔部は直線状に配列され、前記回路基板は、レーザ光を照射するレーザ装置に対して、前記孔部に沿って相対移動可能に設けられ、前記回路基板または前記レーザ装置は、レーザ光が前記孔部の内側を通過するように移動することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製品の製造方法としたものであり、レーザ光を連続的に照射した状態で、複数の接合部分を順に溶着するという作用を有する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、レーザ光を照射する前に、前記端子部と前記電極とを加圧して密着させることを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の半導体製品の製造方法としたものであり、溶着前後の厚みを一定に保持するとともに、端子部と電極との間に隙間があいた状態でレーザ光が照射されることを防止するという作用を有する。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板において、前記金属配線パターンの端子部には、孔部が形成されていることを特徴とする回路基板としたものであり、前記孔部にレーザ光を通過させ、電極にレーザ光を照射するという作用を有する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施の形態の半導体製品の製造方法を示す説明図、図２（Ａ）は同半導体製品の製造方法に用いる回路基板の電極の斜視図、（Ｂ）は同回路基板の電極の平面図である。図１に示すように、本実施の形態の半導体製品の製造方法は、透光性を有して、表面に金属配線パターンを形成した回路基板１上にレーザ光を用いて半導体装置２を実装する方法である。
【００１８】
回路基板１は、基材として、ソーダライムガラス、無アルカリガラス、石英ガラスおよび高い光透過性を持つ有機材料等の光透過性材料が用いられる。この基材の表面には、厚みが数μｍ以下の導電性膜からなる配線パターンが形成されており、配線パターンには、表面を露出させた複数の端子部３が形成されている。端子部３は、基材の表面に直線状に配列されている。
【００１９】
端子部３および配線パターンの材質としては、例えば、金、銀、銅等の金属の他、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の導電性材料を用いることができる。
【００２０】
図２に示すように、端子部３には、複数の円形の孔部４が貫通して形成されている。各孔部４の中心は直線状に配置されている。また、他の端子部３の孔部４の中心も同じ直線上に配置されている。なお、ビーム径が孔部４の直径よりも大きい場合には、必ずしも直線上に配置されていなくてもよい。
【００２１】
孔部４は、配線パターンを形成するときに同時に形成することができ、その内部には基材の表面が露出している。配線パターンおよび孔部４は、エッチングにより形成されるので、その表面は平滑に形成されており、光の透過性がよくなっている。
【００２２】
図１に示すように、半導体装置２は、ＩＣ表面に突起状の電極５（バンプ）を形成している。電極５は、加圧により変形可能な程度の剛性を有している。電極５および端子部３は同じ材質で形成することが好ましい。
【００２３】
回路基板１は、厚みのある平板状のステージ６上に載置されている。ステージ６は、石英ガラス等の剛性を有する材料で形成され、表面は平滑に形成されている。また、ステージ６は透光性を有することが好ましいが、透光性を有しない材料で形成する場合には、電極５に重なる位置に貫通孔を形成して使用することができる。
【００２４】
半導体装置２を加圧する工具７は、ステンレス等の剛性を有する材料で形成されている。工具７は、その下面を、ステージ６の上面に平行に調整する機能を有している。かかる構成によって、半導体装置２の上面を回路基板１に平行に配置して半導体装置２を押圧でき、複数の電極５を略同じ圧力で端子部３に押圧することができる。
【００２５】
レーザ装置８は、例えば、エキシマレーザを用いている。エキシマレーザは、紫外線を発生するパルス幅が狭いレーザである。エキシマレーザの利点として、微細な加工が可能で加工深さの調整が容易であることが挙げられる。
【００２６】
なお、レーザ装置としてＹＡＧレーザを用いることも可能である。ＹＡＧレーザは、赤外線を発生するレーザで、高いピーク出力を得ることができる。また、基板１を透過して電極５および端子部３を溶着できるものであれば、他の光源を用いても良い。
【００２７】
次に、半導体装置２を実装するときの手順について説明する。
【００２８】
（準備工程）
図３は準備工程の一例を示す説明図である。
【００２９】
（Ａ）、（Ａ’）に示すように基材１０は、ガラス材で形成されている。
【００３０】
回路基板１を形成するときは、まず、（Ｂ）、（Ｂ’）に示すように、基材１０の表面にレジスト膜１１を形成する。
【００３１】
次いで、（Ｃ）、（Ｃ’）に示すように、マスク部材１２でレジスト膜１１を覆い、マスク部材１２の上方から光を照射して露光を行う。マスク部材１２には、配線パターンに合わせた孔部が形成されており、レジスト膜１１には可溶性を有する潜像が形成される。
【００３２】
次に、（Ｄ）、（Ｄ’）に示すようにエッチングを行い、レジスト膜１１に形成された可溶部を溶解除去する。
【００３３】
続いて、（Ｅ）、（Ｅ’）に示すように蒸着またはスパッタにより表面にＡｕを成膜する。Ａｕの薄膜１３は、レジスト膜１１の表面と、基材１０の表面に薄く形成される。
【００３４】
そして、（Ｆ）、（Ｆ’）に示すようにレジスト膜１１を除去することにより、基材１０にＡｕの薄膜１３による配線パターンが形成された回路基板１が形成される。
【００３５】
（押圧工程）
図１に示すように、自動機を用いてステージ６上の所定位置に回路基板１を載置する。
【００３６】
次いで、同様に自動機を用いて半導体装置２を回路基板１上に載置する。このとき、接着剤により半導体装置２を仮固定してもよい。半導体装置２の電極５は、回路基板１の端子部３の上に、横方向の位置を合わせて直接載置される。
【００３７】
次に、ステージ６の上方に待機している工具７を降下させ、半導体装置２を下方に押圧する。押圧によって電極５は少し変形して、端子部３に密着した状態になる。
【００３８】
（溶着工程）
図４は、溶着工程の説明図である。図４に示すように、レーザ装置８は、ステージ６の下方に固定配置されている。また、レーザ装置８から照射されるレーザ光の焦点は、端子部３と電極５の界面に合わせて設定されている。
【００３９】
ステージ６および工具７は、半導体装置２および回路基板１を加圧した状態で挟持したまま、電極５の配列方向に沿って横移動する。このとき、レーザ装置８は、レーザ光を連続的に照射している。
【００４０】
レーザ装置８が孔部４の下方を通過するとき、レーザ光は、ステージ６、回路基板１および端子部３の孔部４を通過して、電極５の表面を加熱する。熱は、電極５の表面から端子部３の表面に伝達されるとともに、電極５および端子部３を溶融させて、固着する。
【００４１】
レーザ光は、孔部４から隣接する孔部４に移動する間に端子部３と回路基板１の基材との間の界面に照射される。また、隣接する端子部３の間を移動するときには、半導体装置２のＩＣの表面に照射される。
【００４２】
レーザ光の焦点は、電極５の表面に合わせている。従って、レーザ光が端子部３と基材との界面や、ＩＣの表面を照射するときには、光が広い範囲に照射されてエネルギーが分散するので、温度上昇は小さくなる。また、電極部以外は光を通さないマスクをステージ部に設けることにより、これらの影響を防ぐことができる。
【００４３】
このように、レーザ光を連続的に照射して溶着を行うことができるので、溶着時間を短縮することができる。また、製造装置に、位置を合わせて製品を送るような複雑な機構を設けなくてもよくなる。なお、レーザ光を照射するタイミングを制御することによって、電極部のみにレーザ光を照射し、電気的接続をさらに確実に行うことも可能である。
【００４４】
（被覆工程）
図５は、被覆工程の説明図である。図５に示すように、端子部３と電極５とを溶着した後に、半導体装置２のパッケージと回路基板１との間の隙間にアンダーフィル材９を塗布して硬化させる。
【００４５】
アンダーフィル材９を塗布することによって、半導体装置２と回路基板１との接着を強固にし、防湿性を向上させることができる。
【００４６】
このようにして、半導体装置２を実装することができる。
【００４７】
なお、溶着工程を行う前に、アンダーフィル材９や接着剤などで半導体装置２を回路基板に仮固定し、その後レーザ光で溶着部の接着剤層を除去しながら溶着を行うことも可能である。
【００４８】
図６は、他の溶着工程の説明図である。
【００４９】
溶着を行うときに、ステージ６と工具７とを横移動しないように固定しておき、レーザ光を横移動するように構成している。レーザ光の横移動は、例えば、レーザ装置を移動させたり、また、レーザ装置を回動させることにより実現することができる。このように構成しても、レーザ光を孔部４内に順に通過させ、電極５および端子部３を溶着することができる。
【００５０】
なお、端子部３の孔部４を省略することも可能である。この場合は、端子部３にレーザ光の焦点を合わせておき、端子部３から電極５に熱を伝達し、端子部３および電極５を溶着する。
【００５１】
また、端子部および電極を複数列に形成した場合は、レーザ装置を列に合わせて複数台配置すると、端子部および電極を１方向に１回移動させるだけで製造を行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、配線パターンの端子部に半導体装置の電極を直接載置して加圧し、加圧した状態のまま、基板の裏面から端子部および電極の接合部分にレーザ光を照射して、端子部と前記電極とを溶着するので、端子部と電極を接続したときに隣接する端子間と、隣接する電極間との間に十分な隙間を確保でき、導電性接着剤を使用せずに電気的接続を確実に行うことができる。
【００５３】
また、端子部には孔部を形成し、レーザ光を、孔部を通過して電極に照射すると、電極と端子部とを同時に溶融させることができ、電極と端子部の界面が溶着されるので、信頼性の高い電気的接続部を得ることができる。
【００５４】
また、複数の孔部を直線状に配列し、基板を、レーザ光を照射するレーザ装置に対して、孔部に沿って相対移動可能に設け、基板またはレーザ装置を、レーザ光が孔部の内側を通過するように移動させると、レーザ光を連続的に照射した状態で、複数の接合部分を順に溶着することができ、製造を短時間で行うことができる。
【００５５】
また、レーザ光を照射する前に、端子部と電極とを加圧して密着させると、溶着前後の厚みを一定に保持するとともに、端子部と電極との間に隙間があいた状態でレーザ光が照射されることを防止することができ、高さのばらつきをなくし、溶着を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体製品の製造方法を示す説明図
【図２】（Ａ）は同半導体製品の製造方法に用いる回路基板の電極の斜視図
（Ｂ）は同回路基板の電極の平面図
【図３】（Ａ）〜（Ｆ）および（Ａ’）〜（Ｆ’）は準備工程の一例を示す説明図
【図４】溶着工程の説明図
【図５】被覆工程の説明図
【図６】他の溶着工程の説明図
【符号の説明】
１  回路基板
２  半導体装置
３  端子部
４  孔部
５  電極
６  ステージ
７  工具
８  レーザ装置
９  アンダーフィル材
１０  基材
１１  レジスト膜
１２  マスク部材
１３  薄膜
【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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