(57)【要約】【課題】接合不良の発生を生じ難い半導体装置を提供すること、また、接合不良の発生を好適に防止できる半導体装置製造用治具、半導体装置製造方法を提供すること。【解決手段】半導体装置製造用治具１０Ａは、その上面に、上部半導体パッケージ３０を収納する複数の収納部１２を有している。収納部１２は、上部半導体パッケージ３０を収納するとともに、上部半導体パッケージ３０の面方向での移動を規制する機能を有している。収納部１２は、上部半導体パッケージ３０を挿入する凹部である。収納部１２には、例えば、上部半導体パッケージ３０を固定する機能を有する粘着材が設けられていてもよい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体部品搭載用基板と、板状の半導体部品とを接合してなる半導体装置の製造に用いる半導体装置製造用治具であって、
前記半導体部品を収納するとともに、前記半導体部品の面方向での移動を規制する機能を有する収納部を備えることを特徴とする半導体装置製造用治具。
【請求項２】
前記収納部は前記半導体部品を挿入する凹部である請求項１に記載の半導体装置製造用治具。
【請求項３】
前記収納部は前記半導体部品を前記収納部の底部側に向かって吸着するための吸引流路に連通している請求項１または２に記載の半導体装置製造用治具。
【請求項４】
前記収納部に、前記半導体部品を固定する機能を有する粘着材が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置製造用治具。
【請求項５】
前記半導体部品の上に載置された前記半導体部品搭載用基板を押圧する押圧手段をさらに備える請求項１ないし４のいずれかに記載の半導体装置製造用治具。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置製造用治具を用いることを特徴とする半導体装置製造方法。
【請求項７】
半導体部品搭載用基板と、板状の半導体部品とを接合してなる半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体部品の面方向での移動を規制する機能を有する収納部内に、前記半導体部品を収納した状態で、半導体部品搭載用基板と、板状の半導体部品との接合を行うことを特徴とする半導体装置製造方法。
【請求項８】
請求項１ないし５のいずれかに記載の半導体装置製造用治具を用いて製造されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
請求項６または７に記載の方法により製造されたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置製造用治具、半導体装置製造方法および半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する場合、一般に、基板上に半導体チップを搭載し、その後、半田を溶融・凝固させることにより、基板と半導体チップとを接合する処理が施される。
このような処理は、従来、特許文献１に記載されているような方法により行われていた。すなわち、マウンタを用いて、基板（半導体部品搭載用基板）上に、半導体チップ（半導体部品）を搭載し、その後、半導体チップが搭載された基板を、リフロー炉内を搬送させつつ、基板の端子部分に設けられた半田を溶融・凝固させて半導体チップと基板とを接合することにより、半導体装置を製造していた。
【０００３】
しかしながら、このような方法では、基板上に半導体チップが載置された後、リフロー炉まで搬送される際に、振動等により半導体チップの位置のずれが発生することがあった。
また、通常、基板は長板状のフレームであるが、このような場合、半導体チップと基板とを接合する際に、半田を溶融させる熱エネルギーに比べて、非常に大きな熱エネルギーを基板および半導体チップに与えることが多かった。すなわち、基板が長板状のものであると、リフロー炉を通過するのに要する時間が長くなり、結果として、基板および半導体チップが受ける熱エネルギー（熱履歴）が必要以上に大きくなり、基板に反り等を生じ易く、また、半導体チップ等にも悪影響を及ぼす可能性があった。
【０００４】
このようなずれや反り等を生じると、基板と半導体チップとの半田接合不良等が発生し易くなり、半導体装置の歩留りが低下し、また良品としての製造された半導体装置についても、その信頼性が低くなるという問題点があった。
さらに、近年、携帯電話等の電子機器における高機能化の傾向は益々強くなる傾向にある。この傾向に伴って電子機器に搭載されるＬＳＩ等の半導体装置に求められる機能も高くなる傾向にあるが、半導体装置に求められる機能の全てを１チップ化することは、半導体装置の開発期間の長期化および開発コストの増加等を招くため問題である。そこで、これらの問題を解決するため、異なる種類のＬＳＩ等の半導体パッケージ同士を積層して一体化したモジュール構造を有する半導体装置が用いられるが、このようなモジュール構造を有する半導体装置の製造においても、上記と同様な問題点を有していた。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−９７８３９号公報（第１０頁左欄第１４〜２４行目）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、接合不良の発生を生じ難い半導体装置を提供すること、また、接合不良の発生を防止できるとともにコストを抑制できる半導体装置製造用治具および半導体装置製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の半導体装置製造用治具は、半導体部品搭載用基板と、板状の半導体部品とを接合してなる半導体装置の製造に用いる半導体装置製造用治具であって、
前記半導体部品を収納するとともに、前記半導体部品の面方向での移動を規制する機能を有する収納部を備えることを特徴とする。
これにより、半導体装置の製造において接合不良の発生を防止できるとともにコストを抑制できる半導体装置製造用治具を提供することができる。特に、半導体部品には半導体部品搭載用基板の重量が負荷され、さらに半導体部品の移動が規制されるので、半導体部品の位置のずれの発生を防止できるとともに、負荷された半導体部品搭載用基板の重量によって加熱等に起因する半導体部品の反りの発生を防止でき、これにより、半導体装置の製造において接合不良の発生を好適に防止できるとともにコストを抑制できる半導体装置製造用治具を提供することができる。
【０００８】
本発明の半導体装置製造用治具では、前記収納部は前記半導体部品を挿入する凹部であることが好ましい。
これにより、半導体装置製造用治具における半導体部品の位置合わせを容易かつ確実に行うことができ、得られる半導体装置の信頼性を特に優れたものとすることができる。
本発明の半導体装置製造用治具では、前記収納部は前記半導体部品を前記収納部の底部側に向かって吸着するための吸引流路に連通していることが好ましい。
これにより、半導体部品の反りの発生を容易かつ確実に防止することができ、得られる半導体装置の信頼性をさらに優れたものとすることができる。
【０００９】
本発明の半導体装置製造用治具では、前記収納部に、前記半導体部品を固定する機能を有する粘着材が設けられていることが好ましい。
これにより、デバイスを追加することなく、より確実に半導体部品を固定することができ、これにより、半導体装置の製造コストをより効果的に抑制できる半導体装置製造用治具を提供することができる。
【００１０】
本発明の半導体装置製造用治具では、前記半導体部品の上に載置された前記半導体部品搭載用基板を押圧する押圧手段をさらに備えることが好ましい。
これにより、高温雰囲気による半導体部品搭載用基板の反りの発生を、より効果的に防止することができ、結果として、半導体装置における半導体部品と半導体部品搭載用基板との接合の信頼性をさらに高めることができる。
【００１１】
本発明の半導体装置製造方法は、本発明の半導体装置製造用治具を用いることを特徴とする。
これにより、接合不良の発生等を生じ難い、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
本発明の半導体装置製造方法は、半導体部品搭載用基板と、板状の半導体部品とを接合してなる半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体部品の面方向での移動を規制する機能を有する収納部内に、前記半導体部品を収納した状態で、半導体部品搭載用基板と、板状の半導体部品との接合を行うことを特徴とする。
これにより、半導体装置の製造において接合不良の発生を防止できるとともにコストを抑制できる半導体装置製造方法を提供することができる。特に、半導体部品には半導体部品搭載用基板の重量が負荷され、さらに半導体部品の移動が規制されるので、半導体部品の位置のずれの発生を防止できるとともに、負荷された半導体部品搭載用基板の重量によって加熱等に起因する半導体部品の反りの発生を防止でき、これにより、半導体装置の製造において接合不良の発生を好適に防止できるとともにコストを抑制できる。
【００１２】
本発明の半導体装置は、本発明の半導体装置製造用治具を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、接合不良の発生等を生じ難い、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
本発明の半導体装置は、本発明の半導体装置製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、接合不良の発生等を生じ難い、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の半導体装置、半導体装置製造用治具および半導体装置製造方法の好適な実施形態について説明する。
まず、本発明の第１実施形態に係る半導体装置および半導体装置製造用治具について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図１（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図１（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示し、図２は、半導体部品搭載用基板（下部半導体パッケージ）の構成の一例を示す図であり、図２（ａ）は、半導体部品搭載用基板（下部半導体パッケージ）の断面図、図２（ｂ）は、半導体部品搭載用基板（下部半導体パッケージ）の平面図を示し、図３は、半導体部品（上部半導体パッケージ）の構成の一例を示す図であり、図３（ａ）は、半導体部品（上部半導体パッケージ）の断面図、図３（ｂ）は、半導体部品（上部半導体パッケージ）の平面図を示し、図４は、本発明の半導体装置の構成の一例を示す断面図である。
【００１４】
半導体装置の説明に先立ち、本実施形態で用いる下部半導体パッケージ（半導体部品搭載用基板）、上部半導体パッケージ（半導体部品）について説明する。
下部半導体パッケージ（半導体部品搭載用基板）２０は、板状の基板２１と、ＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film、異方性導電膜）を用いて実装されたドライバＩＣ２２と、端子である複数個のランド２３とを有している（図２参照）。
基板２１は、例えば、Ｓｉ等の半導体材料や、アラミド樹脂等の樹脂材料等で構成されたものである。基板２１の厚さ（平均）は、特に限定されないが、通常、０．０５〜１ｍｍ程度とされる。また、基板２１は、単層で構成されたもののみならず、複数の層の積層体で構成されたものでもよい。
【００１５】
ランド２３は、後述する上部半導体パッケージ（半導体部品）３０の半田ボール３２に対応するパターンで、上部半導体パッケージ３０との接合面に設けられている。
ランド２３は、例えば、無電解メッキ法、電解メッキ法等の各種メッキ法等により形成されたものであるが、特に、無電解メッキ法により形成されたものであるのが好ましい。無電解メッキ法を用いてランド２３を形成することにより、ランド２３同士の間隔（ピッチ）をより小さく（例えば、５〜３０μｍ程度）なるように設定（設計）することができる。これにより、半導体装置４０や該半導体装置４０を備える電子機器（例えば、携帯電話等）の高性能化、小型化に伴って要求される、狭ピッチ化（端子の配設密度の高密度化）に好適に対応することができる。
【００１６】
ランド２３の構成材料としては、例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ａｇまたはこれらを含む合金等が挙げられるが、これらの中でも、特に、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｎまたはこれらを含む合金であるのが好ましい。これらは、導電性に優れ、また、ドライバＩＣ２２や後述する半田ボール３２の構成材料との密着性にも優れている。
ランド２３は、それぞれ、ほぼ等しい厚さ（高さ）に設定されており、その厚さ（平均）は、特に限定されないが、例えば、５〜３０μｍ程度とされる。また、ランド２３の横断面積も、特に限定されず、例えば、５×１０−３〜５×１０−２ｍｍ２程度とされる。
このようなランド２３は、例えば、基板２１における接合面上に、フォトリソグラフィー法により、所望のレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして無電解メッキを行うことにより形成することができる。
【００１７】
また、上部半導体パッケージ（半導体部品）３０は、略長方形状の板状を成しており、３層のメモリが積層されてなる上部半導体パッケージ本体３１と、下部半導体パッケージ２０の各ランド２３に対応して、下部半導体パッケージ２０との接合面に配された複数の半田ボール３２とを有している（図３参照）。
半田ボール３２の構成材料は、特に限定されないが、ろう材を主とするものであるのが好ましい。ろう材は、比較的低温で溶融するとともに、導電性に優れ、また、入手も容易である。ろう材としては、例えば、Ｐｂ−Ｓｎ系半田等のＰｂ含有半田や、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系半田、Ｓｎ−Ｚｎ系半田、Ｓｎ−Ｃｕ系半田、Ｓｎ−Ｂｉ系半田等のような、実質的にＰｂを含まない鉛フリー半田（Ｐｂ不含半田）、銀ろう、銅ろう、リン銅ろう、黄銅ろう、アルミろう、ニッケルろう等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、中でも、Ｐｂ含有半田、鉛フリー半田（Ｐｂ不含半田）等の半田が好ましい。特に、鉛フリー半田（Ｐｂ不含半田）は、接合強度と環境に対する影響との両立の観点から、特に有利である。
【００１８】
半田ボール３２の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ディッピング法、印刷法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、レーザーＣＶＤ等の化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、溶射等が挙げられるが、これらの中でも、特に、ディッピング法または印刷法が好ましい。かかる方法によれば、半田ボール３２を容易かつ確実に形成することができる。
ディッピング法を用いる場合、半田ボール３２は、例えば、溶融状態の半田ボール３２の構成材料中に、上部半導体パッケージ３０の有する端子（図示せず）の端部付近を浸漬させることにより形成することができる。
【００１９】
また、印刷法を用いる場合、半田ボール３２は、例えば、貫通孔を有するマスクを用いて、スキージで溶融状態の半田ボール３２の構成材料を掃くことにより、貫通孔を介して上部半導体パッケージ３０の上面（下部半導体パッケージ２０と接合する側の面）に供給して形成することができる。なお、このマスクには、ランド２３を無電解メッキ法により形成する際のレジストパターンを用いることもできる。
【００２０】
図４に示すように、半導体装置４０は、複数個のランド２３と、これらのランド２３に対応する部位に形成された複数個の半田ボール３２が接合することにより、１つの下部半導体パッケージ２０と２つの上部半導体パッケージ３０とが一体化したものである。このような半導体装置４０は、以下で詳述するような半導体装置製造用治具、半導体部品製造方法を用いて製造されたものである。
【００２１】
次に、半導体装置製造用治具の第１実施形態について説明する。なお、以下の説明では、図１（ｂ）中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示す半導体装置製造用治具１０Ａは、熱伝導性の高い金属からなる板状物であり、その上面において、上部半導体パッケージ３０を収納する機能を有する収納部（凹部）１２を複数個有し、さらに、第１の方向に延在する第１の辺１００ａ、１００ｂと、前記第１の辺１００ａ、１００ｂに略直交する第２の方向に延在する第２の辺１０１ａ、１０１ｂとを有している。
【００２２】
収納部（凹部）１２は、上部半導体パッケージ（半導体部品）３０を収納するとともに、上部半導体パッケージ３０の面方向での移動を規制する機能を有している。
個々の収納部１２は、上部半導体パッケージ３０の接合面が上方を向くように（実装時において下部半導体パッケージ２０側を向くように）、上部半導体パッケージ本体３１の下部を収納するが、その開口部の寸法、例えば、開口部における縦および横の長さは、上部半導体パッケージ本体３１の縦および横の長さに対して若干の隙間を確保する長さに設定されている。これにより、収納部１２は上部半導体パッケージ３０を遊嵌し、マウンタや手作業による上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ａへの載置作業の容易性を確保することができる。
【００２３】
収納部１２の開口部における縦および横の長さは、上述したように、上部半導体パッケージ本体３１の縦および横の長さに対して若干の隙間を確保する長さに設定されるが、ここでの若干の隙間は、通常、０．０５〜０．１ｍｍ程度とされる。これにより、上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ａへの載置作業を容易に行うことができるとともに、収納部１２は収納した上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ａに対する相対的な移動を確実に規制することができる。
【００２４】
収納部１２の深さは、収納した上部半導体パッケージ３０における半田ボール３２が半導体装置製造用治具１０Ａの上面から確実に突出可能な深さに設定されている。
収納部１２は、半導体装置４０の製造効率を考慮して半導体装置製造用治具１０Ａの上面に万遍なく配されるが、例えば、下部半導体パッケージ２０が略長方形状のフレーム状を成し、その接合面上に多数の上部半導体パッケージ３０を載置し、該多数の上部半導体パッケージ３０を載置した下部半導体パッケージ２０から複数の半導体装置４０がダイシングによって得られる場合、半導体装置製造用治具１０Ａの上面における互いに隣接する収納部１２同士の位置関係（ダイシングにより別個の半導体装置４０を構成することとなる上部半導体パッケージ３０を収納する収納部１２同士の位置関係）は、第１の辺１００ａ、１００ｂが延在する第１の方向に関し、下部半導体パッケージ２０の接合面上における多数の上部半導体パッケージ３０の位置関係に対応して設定され、第２の辺１０１ａ、１０１ｂが延在する第２の方向に関し、接合面上において隣接する下部半導体パッケージ２０同士が干渉しない位置関係に設定される。
【００２５】
収納部１２は、半導体装置製造用治具１０Ａの上面に座ぐり加工を施すことによって形成されている。この座ぐり加工は、放電加工、切削加工、溶接加工、プレス加工等の種々の加工方法から好適なものが選択されて行われる。
また、半導体装置製造用治具１０Ａを構成する素材は、熱伝導率のよい金属や輻射熱を発する材料（例えば、アルミ、チタン、銅合金、ステンレス等）から選択される。これにより、熱伝導性が改善されるため、後述するリフロー処理の際、半導体装置製造用治具１０Ａの上面に載置された上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０を短時間でかつ確実に、ろう接（半田接合）することができる。
【００２６】
次に、半導体装置製造用治具１０Ａを用いて、下部半導体パッケージ２０および上部半導体パッケージ３０から半導体装置４０を製造する方法について図面を用いて説明する。
図５は、図１に示す半導体装置製造用治具を用いた半導体装置製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、収納部１２が設けられた面を上方に向けて半導体装置製造用治具１０Ａを設置する（図５（ａ）参照）。
【００２７】
次いで、半導体装置製造用治具１０Ａにおける複数の収納部１２に、上部半導体パッケージ３０を所定の方向に収納する（図５（ｂ）参照）。
このとき、収納部１２の開口部における各辺と、該各辺に対応する上部半導体パッケージ本体３１の各辺との隙間は、通常、０．３〜０．７５ｍｍ程度とされる。これにより、上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ａへの載置作業を容易に行うことができるとともに、以降の工程において収納部１２は収納した上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ａに対する相対的な移動を確実に規制することができる。
【００２８】
その後、複数の上部半導体パッケージ３０が載置された半導体装置製造用治具１０Ａの上面に、図示しない転写治具によりフラックス５０を塗布する。塗布されるフラックスは、ロジン系フラックスまたは水溶性フラックスのいずれでもよく、ロジン系フラックスとしては、例えば、非活性ロジン(Rosin base)フラックス、弱活性ロジン(Mildly Activated Rosin base)フラックス、若しくは活性ロジン(Activated Rosin base)フラックス等が挙げられ、これらのいずれも用いることが可能であるが、特に、弱活性ロジンフラックスが半田付け性（接合性）の観点から好ましい（図５（ｃ）参照）。
【００２９】
そして、フラックス５０が塗布された半導体装置製造用治具１０Ａの上面において、複数の下部半導体パッケージ２０の各々を、それが有する複数のランド２３を対応する複数の半田ボール３２に接触させるように、上部半導体パッケージ３０に実装する。このとき、マウンタが上部半導体パッケージ３０の接合面に記された図示しない認識マーク、若しくはパッドを判別することによって、当該上部半導体パッケージ３０に対応する下部半導体パッケージ２０を実装する（図５（ｄ）参照）。
【００３０】
その後、このように下部半導体パッケージ２０を上部半導体パッケージ３０に実装した状態で、リフロー炉内へ半導体装置製造用治具１０Ａを搬送する。このとき、収納部１２によって上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ａに対する相対的な移動が規制されている。また、下部半導体パッケージ２０には比較的重量の重い上部半導体パッケージ３０の重量が負荷されている。したがって、上部半導体パッケージ３０の位置ずれの発生を効果的に防止できる。その結果、上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との半田接合不良の発生を防止することができ、得られる半導体装置４０の信頼性を優れたものとすることができるとともに半導体装置４０の製造コストを抑制できる。
【００３１】
そして、リフロー炉内へ搬送された上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０をリフロー処理によって接合させる。リフローの処理条件は、特に限定されないが、例えば、雰囲気の温度が１５０〜３００℃程度、好ましくは２００〜２６０℃程度とされ、リフローの時間が、例えば、１〜３０分程度、好ましくは３〜１０分程度とされる。また、必要に応じて、例えば、高周波、超音波等を付与しつつ行うようにしてもよい。
【００３２】
このとき、上述したように下部半導体パッケージ２０には比較的重量の重い上部半導体パッケージ３０の重量が負荷されるため、リフロー炉内の高温雰囲気による上部半導体パッケージ本体３１の反りの発生を防止することができる。その結果、下部半導体パッケージ２０の上部半導体パッケージ３０への精度の高い実装が可能になり、上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との半田接合不良の発生を効果的に防止することができる。
その後、半導体装置製造用治具１０Ａをリフロー炉内から取り出し、さらに、半導体装置製造用治具１０Ａから、リフローによって上部半導体パッケージ３０が接合された下部半導体パッケージ２０、すなわち、半導体装置４０を取り出す。
【００３３】
このようにして得られた半導体装置４０は、例えば、携帯電話、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンタ）、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニタ、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレータ等に適用することができる。
【００３４】
以下、本発明の第２実施形態に係る半導体装置製造用治具および半導体装置製造方法について説明するが、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図６（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図６（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。なお、以下の説明では、図６（ｂ）中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００３５】
まず、本実施形態の半導体装置製造用治具の構成について説明する。
図６に示す半導体装置製造用治具１０Ｂは、図１の半導体装置製造用治具１０Ａに比して、さらに、収納部１２の各々における底部において開口する減圧穴（吸引流路）６０を有している。各減圧穴６０は、半導体装置製造用治具１０Ｂ内部において、半導体装置製造用治具１０Ｂの上面と平行に配された連通管（吸引流路）６１に連通し、該連通管６１は半導体装置製造用治具１０Ｂにおける第１の辺１００ａに対応する側面においてバルブ６２を介して図示しない減圧ポンプ、例えば、ロータリーポンプ等に接続される。そして、減圧ポンプが作動することによって各減圧穴６０は、収納部１２に収納された上部半導体パッケージ本体３１の下面側を減圧して上部半導体パッケージ３０を吸着する。これにより、上部半導体パッケージ３０の反り等の発生を容易かつ確実に防止することができ、得られる半導体装置４０の信頼性をさらに優れたものとすることができる。
【００３６】
なお、図６の半導体装置製造用治具１０Ｂにおける収納部１２の形状、数、およびそれらが配置される位置等は、図１の半導体装置製造用治具１０Ａと同様である。したがって、収納部１２は収納した上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ｂに対する相対的な移動を効果的に規制する。
【００３７】
次に、半導体装置製造用治具１０Ｂを用いて下部半導体パッケージ２０および上部半導体パッケージ３０から半導体装置４０を製造する方法について図面を用いて説明する。
図７は、図６に示す半導体装置製造用治具を用いた半導体装置製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、収納部１２が設けられた面を上方に向けて半導体装置製造用治具１０Ｂを設置する（図７（ａ）参照）。
【００３８】
次いで、半導体装置製造用治具１０Ｂの収納部１２に、上部半導体パッケージ３０を所定の方向に収納する（図７（ｂ）参照）。
第２実施形態でも、以降の工程において収納部１２は収納した上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ｂに対する相対的な移動を確実に規制する。
そして、複数の上部半導体パッケージ３０が載置された半導体装置製造用治具１０Ｂの上面に、第１実施形態と同様にフラックス５０を塗布する（図７（ｃ）参照）。
なお、上述した図７（ａ）から（ｃ）の状態においてバルブ６２は開放されている。
【００３９】
その後、フラックス５０が塗布された半導体装置製造用治具１０Ｂの上面において、複数の下部半導体パッケージ２０の各々を、それが有する複数のランド２３を対応する複数の半田ボール３２に接触させるように、対応する上部半導体パッケージ３０に実装する。このとき、マウンタが上部半導体パッケージ３０に対応する下部半導体パッケージ２０を実装する方法は、第１実施形態と同様である。
【００４０】
次いで、減圧ポンプを作動させて減圧穴６０により、収納部１２に収納された上部半導体パッケージ本体３１の下面側を減圧して上部半導体パッケージ３０を収納部１２の底面に吸着させる。そして、所定時間の減圧ポンプの作動によって減圧穴６０および連通管６１の内圧が所定の圧力まで減圧されると、バルブ６２を閉鎖して減圧穴６０および連通管６１の内圧を減圧された状態に維持する（図７（ｄ）参照）。
【００４１】
次いで、バルブ６２を閉鎖したまま、リフロー炉内へ半導体装置製造用治具１０Ｂを搬送する。このとき、下部半導体パッケージ２０は上部半導体パッケージ３０の重量が負荷されるだけでなく、減圧穴６０によって収納部１２の底面側に向かって吸着されるので、上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ｂに対する相対的な移動がより規制され、上部半導体パッケージ３０の位置ずれの発生をより確実に防止できる。その結果、上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との半田接合不良の発生を効果的に防止することができ、得られる半導体装置４０の信頼性をさらに優れたものとすることができるとともに半導体装置４０の製造コストを抑制できる。
【００４２】
そして、リフロー炉内へ搬送された上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０をリフロー処理によって接合させる。リフローの処理条件は、第１実施形態と同様である。
このとき、上述したように、上部半導体パッケージ３０は、収納部１２の底面側に向かって吸着されるので、リフロー炉内の高温雰囲気による上部半導体パッケージ本体３１の反り等の発生をより効果的に防止することができる。その結果、下部半導体パッケージ２０の上部半導体パッケージ３０へのより精度の高い実装が可能になり、上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との半田接合不良の発生をさらに効果的に防止することができる。また、半導体装置製造用治具１０Ｂでは、減圧によって上部半導体パッケージ３０を吸着することができるので、吸着の効果がリフロー処理の温度等によって左右されることがなく、リフロー条件が変更されても品質の安定した半導体装置４０を得ることができる。
【００４３】
その後、半導体装置製造用治具１０Ｂをリフロー炉内から取り出し、さらに、半導体装置製造用治具１０Ｂから半導体装置４０を取り出す。
なお、収納部１２に開口する減圧穴６０の数や連通管６１の本数等は、図示のものに限られず、上部半導体パッケージ３０の大きさや収納部１２の数等に応じて適切な数に設定される。
【００４４】
以下、本発明の第３実施形態に係る半導体装置製造用治具について説明するが、第１実施形態および第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図８は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図８（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図８（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。なお、以下の説明では、図８（ｂ）中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００４５】
図８に示す半導体装置製造用治具１０Ｃは、図１の半導体装置製造用治具１０Ａに比して、さらに、収納部１２の各々における底部において耐熱性の粘着シート（粘着材）８０を有している。このような該粘着シート８０が設けられることにより、上部半導体パッケージ３０を半導体装置製造用治具１０Ｃの収納部１２内により確実に固定することができる。これにより、上部半導体パッケージ３０の反り等の発生を容易かつ確実に防止することができ、得られる半導体装置４０の信頼性をさらに優れたものとすることができるとともに、デバイスを追加することなく上部半導体パッケージ３０を固定することができ、より効果的に製造コストを抑制できる。
【００４６】
なお、図６の半導体装置製造用治具１０Ｃにおける収納部１２の形状、数、およびそれらが配置される位置等は、図１の半導体装置製造用治具１０Ａと同様である。したがって、収納部１２は収納した上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具１０Ｂに対する相対的な移動を効果的に規制する。
また、図８の半導体装置製造用治具１０Ｃを用いて下部半導体パッケージ２０および上部半導体パッケージ３０から半導体装置４０を製造する方法は、図１の半導体装置製造用治具１０Ａを用いて製造する方法と同様であるため、その説明を省略する。
【００４７】
本実施形態で使用される粘着シート８０としては、例えば、ガラスファイバークロスにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）を含浸して焼成したフィルムにシリコン系粘着剤を塗布したもの等を好適に用いることができる。
なお、収納部１２内の粘着シート８０の数は、図示のものに限られず、上部半導体パッケージ３０の大きさ等に応じて適切な数に設定される。
【００４８】
以下、本発明の第４実施形態に係る半導体装置製造用治具および半導体装置製造方法について説明するが、第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
図９は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図９（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図９（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。なお、以下の説明では、図９（ｂ）中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００４９】
まず、本実施形態の半導体装置製造用治具の構成について説明する。
図９に示す半導体装置製造用治具９０は、図１の半導体装置製造用治具１０Ａと同様の構成を有する半導体装置製造用基台９１および半導体装置製造用基台９１の上面に配される基台カバー（押圧手段）９２とを備えている。
半導体装置製造用基台９１は、半導体装置製造用治具１０Ａと同様の構成を有し、収納部１２’を備え、これらの形状、数、およびそれらが配置される位置等は、半導体装置製造用治具１０Ａと同様である。したがって、収納部１２’は上部半導体パッケージ３０を収納して該上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用基台９１に対する相対的な移動を効果的に規制する。
【００５０】
基台カバー９２は方形の升状を呈する蓋体物であって、その上面９３の大きさは、半導体装置製造用基台９１の上面の大きさとほぼ同じであり、下部半導体パッケージ２０等を収納する収納空間９４を内部に備え、さらに、半導体装置製造用基台９１の上面に配された複数の上部半導体パッケージ３０のそれぞれの位置に対応して上面９３において複数の貫通穴９５を備えている。
【００５１】
半導体装置４０を製造する際、基台カバー９２は収納空間９４に半導体装置製造用基台９１の上面に載置された複数の下部半導体パッケージ２０を収納するように、半導体装置製造用基台９１に載置される。このとき、収納空間９４の高さは、半導体装置製造用基台９１の上面からの半田ボール３２の突出量、ランド２３の厚さおよび基板２１の厚さの合計より、若干小さく設定されている。このため、基台カバー９２は、上面９３の裏面を介して、下部半導体パッケージ２０を押圧する。これにより、半田ボール３２およびランド２３を確実に接触させつつ、半田ボール３２を所定の量だけ潰す。
【００５２】
また、貫通穴９５は下部半導体パッケージ２０の位置に対応して設けられているので、貫通穴９５は基板２１の裏面の一部を外気に晒す。これにより、後述するリフロー処理において、リフロー炉内の高温雰囲気が直接、基板２１に接触して、効率よく下部半導体パッケージ２０の温度を昇温させる。基台カバー９２の構成材料としては、例えば、熱伝導率のよい金属や輻射熱を発する材料（例えば、アルミ、チタン、銅合金、ステンレス等）を好適に用いることができる。これにより、熱伝導性が改善されるため、後述するリフロー処理の際、半導体装置製造用基台９１の上面に載置された上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０を短時間でかつ確実に、ろう接（半田接合）することができる。
本実施形態の半導体装置製造用治具９０では、基台カバー９２が下部半導体パッケージ２０を押圧するため、高温雰囲気による下部半導体パッケージ２０の反りの発生を、効果的に防止することができ、結果として、半導体装置４０における上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との接合の信頼性をさらに高めることができる。
【００５３】
次に、半導体装置製造用治具９０を用いて下部半導体パッケージ２０および上部半導体パッケージ３０から半導体装置４０を製造する方法について図面を用いて説明する。
図１０は、図９に示す半導体装置製造用治具を用いた半導体装置製造方法の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図１０中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
まず、収納部１２’が設けられた面を上方に向けて半導体装置製造用基台９１を設置する（図１０（ａ）参照）。
【００５４】
次いで、複数の収納部１２’に、上部半導体パッケージ３０を所定の方向に収納する（図１０（ｂ）参照）。
第４実施形態でも、以降の工程において収納部１２’は収納した上部半導体パッケージ３０の半導体装置製造用治具９０に対する相対的な移動を確実に規制する。
そして、複数の上部半導体パッケージ３０が載置された半導体装置製造用基台９１の上面に、第１実施形態と同様にフラックス５０を塗布する（図１０（ｃ）参照）。
【００５５】
その後、フラックス５０が塗布された半導体装置製造用基台９１の上面において、複数の下部半導体パッケージ２０の各々を、それが有する複数のランド２３を対応する複数の半田ボール３２に接触させるように、対応する上部半導体パッケージ３０に実装する。このとき、マウンタが上部半導体パッケージ３０に対応する下部半導体パッケージ２０を実装する方法は、第１実施形態と同様である（図１０（ｄ）参照）。
【００５６】
次いで、基台カバー９２を、収納空間９４に複数の下部半導体パッケージ２０を収納するように、半導体装置製造用基台９１の上面側に載置する。これにより、基台カバー９２は、上面９３の裏面を介して上部半導体パッケージ３０を押圧し、半田ボール３２およびランド２３を確実に接触させつつ、半田ボール３２を所定の量だけ潰す（図１０（ｅ）参照）。
【００５７】
そして、基台カバー９２を半導体装置製造用基台９１の上面に載置したまま、リフロー炉内へ半導体装置製造用治具９０を搬送する。このとき、基台カバー９２は、上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０を押圧するので、上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０の半導体装置製造用基台９１に対する相対的な移動がより確実に規制され、上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０の位置ずれの発生をより確実に防止できる。その結果、上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との半田接合不良の発生をさらに効果的に防止することができ、得られる半導体装置４０の信頼性をさらに優れたものとすることができるとともに半導体装置４０の製造コストを抑制できる。
【００５８】
そして、リフロー炉内へ搬送された上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０をリフロー処理によって接合させる。リフローの処理条件は、第１実施形態と同様である。
このとき、上述したように、基台カバー９２は下部半導体パッケージ２０を押圧するので、リフロー炉内の高温雰囲気による基板２１の反り等の発生をより効果的に防止することができる。その結果、下部半導体パッケージ２０の上部半導体パッケージ３０へのより精度の高い実装が可能になり、上部半導体パッケージ３０と下部半導体パッケージ２０との半田接合不良の発生をさらに効果的に防止することができる。
また、貫通穴９５は基板２１の裏面の一部を外気に晒すため、リフロー炉内の高温雰囲気が直接、基板２１に接触して効率よく下部半導体パッケージ２０（半田ボール２３）の温度を昇温させ、短時間でかつ確実に、上部半導体パッケージ３０および下部半導体パッケージ２０をろう接（半田接合）することができる。
【００５９】
その後、半導体装置製造用治具９０をリフロー炉内から取り出し、基台カバー９２を半導体装置製造用基台９１から外し、さらに、半導体装置製造用基台９１から半導体装置４０を取り出す。
なお、基台カバー９２の重量は、収納空間９４に収納する下部半導体パッケージ２０の数等に応じて適宜設定される。
【００６０】
本実施形態では、半導体装置製造用基台９１が半導体装置製造用治具１０Ａと同様の構成を有するが、例えば、半導体装置製造用基台９１として、半導体装置製造用治具１０Ｂや半導体装置製造用治具１０Ｃと同様の構成を有するものを用いてもよい。
また、基台カバー９２を半導体装置製造用基台９１の上面に単に載置するだけでなく、基台カバー９２の上面への重りの搭載、若しくは、クランプ等の荷重負荷治具による荷重負荷等によって基台カバー９２を半導体装置製造用基台９１に押圧させてもよい。
【００６１】
以上、本発明の半導体装置製造用治具、半導体装置製造方法および半導体装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態では、半導体装置製造用治具１０等の上面に載置される下部半導体パッケージ２０の数は複数としたが、載置される下部半導体パッケージ２０の数は１つであってもよい。
また、異なる実施形態における特徴的構成を併用してもよく、例えば、半導体装置製造用治具１０が収納部１２の底面において減圧穴（吸引流路）６０と粘着シート（粘着材）８０とを備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図１（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図１（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。
【図２】半導体部品搭載用基板の構成の一例を示す図であり、図２（ａ）は、半導体部品搭載用基板の断面図、図２（ｂ）は、半導体部品搭載用基板の平面図を示す。
【図３】半導体部品の構成の一例を示す図であり、図３（ａ）は、半導体部品の断面図、図３（ｂ）は、半導体部品の平面図を示す。
【図４】本発明の半導体装置の構成の一例を示す断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置製造用治具を用いた半導体装置製造方法の一例を示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図６（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図６（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。
【図７】図６に示す半導体装置製造用治具を用いた半導体装置製造方法の一例を示す図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図８（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図８（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。
【図９】本発明の第４実施形態に係る半導体装置製造用治具の構成の一例を示す図であり、図９（ａ）は、半導体装置製造用治具の平面図、図９（ｂ）は、半導体装置製造用治具の断面図を示す。
【図１０】図９に示す半導体装置製造用治具を用いた半導体装置製造方法の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、９０……半導体装置製造用治具  １２、１２’……収納部  ２０……下部半導体パッケージ  ２１……基板  ２２……ドライバＩＣ  ２３……ランド  ３０……上部半導体パッケージ  ３１……上部半導体パッケージ本体  ３２……半田ボール  ４０……半導体装置  ５０……フラックス  ６０……減圧穴  ６１……連通管  ６２……バルブ  ８０……粘着シート  ９１……半導体装置製造用基台  ９２……基台カバー  ９３……上面  ９４……収納空間  ９５……貫通穴  １００ａ、１００ｂ……第１の辺  １０１ａ、１０１ｂ……第２の辺
【図１】
2005109416.tif 000003
【図２】
2005109416.tif 000004
【図３】
2005109416.tif 000005
【図４】
2005109416.tif 000006
【図５】
2005109416.tif 000007
【図６】
2005109416.tif 000008
【図７】
2005109416.tif 000009
【図８】
2005109416.tif 000010
【図９】
2005109416.tif 000011
【図１０】
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