(57)【要約】【課題】従来、接着テープ材と半導体素子等とを接着する場合、両者間にボイドが発生して信頼性の問題が生じることがあった。【解決手段】接着テープ材１５をＩＣチップ１１に接着させる際に、前記接着テープ材１５をＩＣチップ１１に対して押圧するためのコレット２であって、前記コレット２の接着テープ材１５に対する当接面２１を、該コレット２により接着テープ材１５を押圧したときに、該接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成した。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接着テープ材を半導体素子に接着させる際に、前記接着テープ材を半導体素子に対して押圧するためのコレットであって、
前記コレットの接着テープ材に対する当接面を、該コレットにより接着テープ材を押圧したときに、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成した、
ことを特徴とするコレット。
【請求項２】
前記コレットは、接着テープ材に対する当接面の面粗度が、該当接面内で変化している、
ことを特徴とする請求項１に記載のコレット。
【請求項３】
前記コレットは、接着テープ材に対する当接面が、外側に向って凸の曲面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコレット。
【請求項４】
前記コレットは、接着テープ材に対する当接面が複数に分割されており、分割された当接面毎に、前記接着テープ材に対する押圧力を調節可能に構成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のコレット。
【請求項５】
半導体素子上に載置した接着テープ材をコレットにより押圧して、該接着テープ材を半導体素子に接着させるための接着テープ材の接着方法であって、
前記コレットの接着テープ材に対する当接面を、該コレットにより接着テープ材を押圧したときに、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成する、
ことを特徴とする接着テープ材の接着方法。
【請求項６】
前記コレットの接着テープに対する当接面の面粗度を、該当接面内で変化させ、
前記コレットの押圧方向を、前記接着テープ材と半導体素子との接着面に対して直交する方向とする、
ことを特徴とする請求項５に記載の接着テープ材の接着方法。
【請求項７】
前記コレットの接着テープ材に対する当接面を、外側に向って凸の曲面に形成し、
前記コレットにより接着テープ材を押圧するときに、該コレットを回動動作させて、
前記コレットの当接面が接着テープ材に当接する箇所を移動させる、
ことを特徴とする請求項５に記載する接着テープ材の接着方法。
【請求項８】
前記コレットの、接着テープ材に対する当接面を複数に分割し、分割した当接面毎に、前記接着テープ材に対する押圧力を変化させる、
ことを特徴とする請求項５に記載する接着テープ材の接着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接着テープ材を半導体素子に接着させる際に、前記接着テープ材を半導体素子に対して押圧するためのコレット、および半導体素子上に載置した接着テープ材をコレットにより押圧して、該接着テープ材を半導体素子に接着させるための接着テープ材の接着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体素子を支持基板に接合したり、半導体素子と他の電子部品とを接合したりする際に、該半導体素子と支持基板および他の電子部品等とを接合するための接合材として接着テープ材が用いられることがある。
例えば、特許文献１に示す半導体パッケージを製造する際には、支持基板上に接着したダイボンドフィルム（接着テープ材）に対して半導体チップをコレット接着により固着することで、半導体チップと支持基板とを接合している。
【０００３】
このような接着テープ材を用いて半導体素子と支持基板や他の電子部品等とを接合する場合は、加圧および加熱することにより硬化が進行する接着テープ材が用いられており、例えば半導体素子を支持基板に接合する際には、半導体素子が接着テープ材を介して載置された支持基板の下方からヒータにて接着テープ材を加熱するとともに、半導体素子を上方からコレットにより押圧することで、接着テープ材を加圧することが行われている。
【特許文献１】特開平９−２３７８４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述のごとく、加圧および加熱が行われることにより硬化が進行する接着テープ材においては、コレットにより上方から均一な圧力が加えられているが、硬化後に支持基板と接着テープ材との接着界面または半導体素子と接着テープ材との接着界面にボイド（気泡）が生じてしまうことがある。
【０００５】
これは、次のような理由による。
つまり、図１０（ａ）に示すように、接着テープ材を硬化させるときに、該接着テープ材を加熱および加圧すると、該接着テープ材においては、硬化反応が進行するのに十分なエネルギーが加わった箇所から硬化反応が開始されて硬化が進行していくが、この硬化反応の開始は不定箇所にて散発的に生じることとなる。
次に、さらに熱および圧力が加えられると、図１０（ｂ）に示すように、硬化反応が開始地点から次第に周囲に広がっていく。
この場合、硬化範囲が各箇所で広がっていくと、各箇所における硬化部分が互いに接続されて環状になり、その内部に空気がトラップされることがある。
このようにトラップされた空気は、図１０（ｃ）に示すように、接着テープ材が全体的に硬化した後でも残り、硬化した接着テープ材内にボイドとして存在することとなる。
【０００６】
接着テープ材と支持基板または半導体装置との間にボイドが存在すると、半導体素子と支持基板との接着力の低下や半導体素子と支持基板との間の熱伝導性の低下等といった信頼性の問題が生じることから、前記接着テープは、支持基板および半導体装置と全面的に接着されていることが好ましい。
そこで、本発明においては、加熱およびコレットによる加圧を行って接着テープ材を硬化させる際に、接着テープ材と半導体装置等との間にボイドを発生させることなく接着テープ材と半導体装置等とを全面的に接着することができるコレットおよび接着テープ材の接着方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するコレットおよび接着テープ材の接着方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、接着テープ材を半導体素子に接着させる際に、前記接着テープ材を半導体素子に対して押圧するためのコレットであって、前記コレットの接着テープ材に対する当接面を、該コレットにより接着テープ材を押圧したときに、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成した。
これにより、接着テープ材の硬化の進行に方向性を付与することが可能となり、接着テープ材と半導体素子との接着界面に存在する空気が接着テープ材の硬化後にボイドとして残留することがなくなる。
従って、接着テープ材の半導体素子に対する接着力や、該接着テープ材と半導体素子との間の熱伝導性が、ボイドの存在により低下することがなく、接着テープ材と半導体素子との接着の信頼性を向上することができる。
【０００８】
また、請求項２記載の如く、前記コレットは、接着テープ材に対する当接面の面粗度が、該当接面内で変化している。
このように構成することで、当接面の加工が容易であり、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状の当接面を有したコレットを、低コストで作成することが可能となる。
【０００９】
また、請求項３記載の如く、前記コレットは、接着テープ材に対する当接面が、外側に向って凸の曲面に形成されている。
このように構成することで、当接面の加工が容易であり、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状の当接面を有したコレットを、低コストで作成することが可能となる。
【００１０】
また、請求項４記載の如く、前記コレットは、接着テープ材に対する当接面が複数に分割されており、分割された当接面毎に、前記接着テープ材に対する押圧力を調節可能に構成されている。
これにより、接着テープ材の仕様や、該接着テープ材と半導体素子との接着面の加熱温度などに応じて、各当接面の接着テープ材に対する押圧力を個別に調節することができ、最適な接着条件で接着テープ材と半導体素子との接着を行うことができる。
【００１１】
また、請求項５記載の如く、半導体素子上に載置した接着テープ材をコレットにより押圧して、該接着テープ材を半導体素子に接着させるための接着テープ材の接着方法であって、前記コレットの接着テープ材に対する当接面を、該コレットにより接着テープ材を押圧したときに、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成する。
これにより、接着テープ材の硬化の進行に方向性を付与することが可能となり、接着テープ材と半導体素子との接着界面に存在する空気が接着テープ材の硬化後にボイドとして残留することがなくなる。
従って、接着テープ材の半導体素子に対する接着力や、該接着テープ材と半導体素子との間の熱伝導性が、ボイドの存在により低下することがなく、接着テープ材と半導体素子との接着の信頼性を向上することができる。
【００１２】
また、請求項６記載の如く、前記コレットの接着テープに対する当接面の面粗度を、該当接面内で変化させ、前記コレットの押圧方向を、前記接着テープ材と半導体素子との接着面に対して直交する方向とする。
これにより、このように構成することで、当接面の加工が容易であり、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状の当接面を有したコレットを、低コストで作成することが可能となる。
【００１３】
また、請求項７記載の如く、前記コレットの接着テープ材に対する当接面を、外側に向って凸の曲面に形成し、前記コレットにより接着テープ材を押圧するときに、該コレットを回動動作させて、前記コレットの当接面が接着テープ材に当接する箇所を移動させる。
これにより、このように構成することで、当接面の加工が容易であり、該接着テープ材と半導体素子との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状の当接面を有したコレットを、低コストで作成することが可能となる。
【００１４】
また、請求項８記載の如く、前記コレットの、接着テープ材に対する当接面を複数に分割し、分割した当接面毎に、前記接着テープ材に対する押圧力を変化させる。
これにより、接着テープ材の仕様や、該接着テープ材と半導体素子との接着面の加熱温度などに応じて、各当接面の接着テープ材に対する押圧力を個別に調節することができ、最適な接着条件で接着テープ材と半導体素子との接着を行うことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、接着テープ材の硬化の進行に方向性を付与することが可能となり、接着テープ材と半導体素子との接着界面に存在する空気が接着テープ材の硬化後にボイドとして残留することがなくなるため、接着テープ材と半導体素子との接着の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
【００１７】
図１には半導体装置である加速度センサ装置１を示しており、該加速度センサ装置１は、ケーシング１３内に接着材１４を介して半導体素子となるＩＣチップ１１が接着されており、該ＩＣチップ１１上に接着テープ材１５を介して他の電子部品となるセンサチップ１２が接着されている。
前記接着テープ材１５は、例えばシリコン樹脂にて構成されており、加熱および加圧することにより脱水反応が進行して硬化するように構成されている。
【００１８】
前記加速度センサ装置１を製造するときには、まず接着材１４によりケーシング１３内にＩＣチップ１１を接着し、ケーシング１３に接着されたＩＣチップ１１の上面に接着テープ材１５を接着し、その後、該接着テープ材１５の上面にセンサチップ１２を接着するようにしている。
【００１９】
図２に示すように、ケーシング１３に接着されたＩＣチップ１１の上面に接着テープ材１５を接着する場合には、ＩＣチップ１１上に載置した接着テープ材１５を、コレット２により上方から押圧しつつ、ケーシング１３の下方にヒータ３を配置して、該ＩＣチップ１１と接着テープ材１５との接着界面を加熱するようにしている。
このように、前記接着テープ材１５を、前記コレット２により加圧するとともに、前記ヒータ３により加熱することで、該接着テープ材１５の硬化が進行し、ＩＣチップ１１と接着テープ材１５とが接着される。
【００２０】
次に、前記コレット２について説明する。
前記接着テープ材１５を上方から押圧するためのコレット２における、接着テープ材１５との当接面（下面）２１は、その面粗度が該当接面２１内で変化するように構成されている。
【００２１】
図３、図４に示すコレット２においては、前記当接面２１が長方形に形成されており、該当接面２１の長手方向において面粗度が変化し、例えば左端側の面粗度が最も大きく、左端側から右端側へいくに従って面粗度が小さくなるように構成されている。
なお、前記当接面２１における面粗度の変化は段階的であってもよいし、連続的であってもよい。
【００２２】
図５に示すように、当接面２１の面粗度を変化させたコレット２により前記接着テープ材１５を押圧した場合、該接着テープ材１５の上面と前記当接面２１との単位面積当たりの接触面積は、当接面２１の面粗度が小さい程大きくなり、逆に当接面２１の面粗度が大きくなる程小さくなる。
また、コレット２により前記接着テープ材１５を押圧すると、該接着テープ材１５に圧力が加わるが、接着テープ材１５と前記当接面２１との単位面積当たりの接触面積が大きいほど接着テープ材１５に加わる圧力が大きくなり、逆に前記接触面積が小さいほど接着テープ材１５に加わる圧力が小さくなる。
【００２３】
従って、前述のように当接面２１の面粗度を変化させたコレット２にて前記接着テープ材１５をＩＣチップ１１側に押圧すると、面粗度が小さい右端側で接着テープ材１５に加わる圧力が最も大きくなり、前記右端側から面粗度が大きい左端側へいくに従って、接着テープ材１５に加わる圧力が小さくなっていくといったように、接着テープ材１５に加わる圧力に傾斜が生じることとなる。
また、接着テープ材１５に加わる圧力が大きいほど、該接着テープ財１５とＩＣチップ１１との密着度合いが高くなって両者間の熱伝達度合いが高くなるため、該接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着界面における熱伝達度合いは、右端側にいくほど高く、左端側にいくほど低くなる。
【００２４】
このように、当接面２１の面粗度を変化させたコレット２を用いて、前記接着テープ材１５をＩＣチップ１１に接着させる場合、接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着界面が前記ヒータ３により均一に加熱されるとともに、前記接着界面の右端側から左端側へいくに従って加わる圧力が小さくなっていて、該接着界面における熱伝達度合いも右端側にいくほど高く左端側にいくほど低くなっている。
これにより、接着テープ材１５が硬化するために必要なエネルギーは、接着界面における熱伝達度合いが高い接着テープ材１５の右端側に最も多く加えられ、該右端部１５から、接着界面における熱伝達度合いが低い左端部へいくに従って少なくなる。
【００２５】
そして、前記接着テープ材１５は、硬化反応が進行するのに十分な量のエネルギーが加えられた箇所から硬化反応が開始されていくので、前述のように当接面２１の面粗度を変化させたコレット２を用いた場合は、加えられるエネルギーが大きくなる右端側から硬化反応が開始され（図６（ａ）参照）、その後接着テープ材１５の右端側から左方へ向けて順に硬化反応が進行していくこととなる（図６（ｂ）、図６（ｃ）参照）。
【００２６】
このように、コレット２の当接面２１を、接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成して、該接着テープ材１５において硬化反応が開始される箇所が時間とともに右端側から左端側へ移動するように構成することで、つまり、接着テープ材１５の硬化の進行に右端側から左端側への方向性を付与することで、接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着界面に存在する空気は、硬化の進行とともに、硬化が進行する方向へ移動していき外部へ排出されることとなるので、硬化した部分に囲まれてトラップされ、該接着テープ材１５が全面的に硬化した後にボイドとして残留することがなくなる。
これにより、接着テープ材１５のＩＣチップ１１に対する接着力や、該接着テープ材１５とＩＣチップ１１との間の熱伝導性が、ボイドの存在により低下することがなく、接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着の信頼性を向上することができる。
【００２７】
また、コレット２の当接面２１を、接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状に形成する場合には、当接面２１の面粗度を該当接面２１内で変化させることで行うことができるので、当接面２１の加工が容易であり、低コストでこのようなコレット２を作成することが可能となる。
【００２８】
また、本例では、前記当接面２１を、該当接面２１の右端側から左端側へ向けて面粗度が大きくなっていくように形成しているが、これに限るものではなく、方向を問わず当接面２１の一端側から他端側へ向けて面粗度が大きくなるように形成することができる。
さらに、図７に示すように、面粗度が当接面２１の中心部で最も小さく、中心部から外側へ向うに従って放射状に面粗度が大きくなっていくように構成することもできる。
つまり、前記当接面２１は、接着テープ材１５が硬化する前に該接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着界面に存在する空気が、該接着テープ材１５の硬化の進行によりトラップされることなく外部に放出されるような形状に形成されていればよい。
【００２９】
また、前記コレット２は、次のように構成することもできる。
つまり、図８に示すコレット２は、前記当接面２１が、外側（図８においては下側）に向って凸の曲面に形成されている。本例の場合は、例えば左右方向に下に凸の円弧形状が形成される曲面となっている。
【００３０】
このように形成されるコレット２を用いて前記接着テープ材１５をＩＣチップ１１に接着する場合は、例えば最初に当接面２１の右端側が接着テープ材１５に当接するようにコレット２を回動させた状態で、該コレット２を接着テープ材１５に押圧させ、その後当接面２１の接着テープ材１５への当接箇所が左方へ移動するようにコレット２を回動動作させることで、該接着テープ材１５を右端側から順に左端部まで硬化させていき、ボイドを発生させることなく接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着を行うことができる。
【００３１】
なお、本例においては、当接面２１は、左右方向に下側に凸の円弧形状が形成される曲面となっているが、下側に凸の円弧形状が形成される方向は特に限定するものではなく、前後方向等に下側に凸の円弧形状が形成される曲面とすることもできる。
さらに、当接面２１は、下側に凸の半球面形状に形成することも可能である。
【００３２】
また、本例の場合、コレット２の当接面２１が、接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着面に加わる圧力に傾斜が生じる形状となるように、該当接面２１を外側に向って凸の曲面となるような形状に形成しているので、該当接面２１の加工が容易であり、低コストでコレット２を作成することが可能となる。
【００３３】
さらに、前記コレット２は、次のように構成することもできる。
図９に示すコレット２は、左右方向に並設される複数のブロック２ａ・２ｂ・・・にて構成されており、各ブロック２ａ・２ｂ・・・はそれぞれ接着テープ材１５に当接する当接面２１ａ・２１ｂ・・・を備えている。
また、前記各ブロック２ａ・２ｂ・・・は、それぞれ単独で接着テープ材１５に対して押圧可能であり、その押圧力の大きさも単独で適宜値に設定することが可能となっている。
つまり、前記コレット２は、当接面２１ａ・２１ｂ・・・が複数に分割されており、分割された当接面２１ａ・２１ｂ・・・毎に、前記接着テープ材１５に対する押圧力を調節可能に構成されている。
【００３４】
このように構成されるコレット２を用いて前記接着テープ材１５をＩＣチップ１１に接着する場合は、例えば複数のブロック２ａ・２ｂ・・・のうち、最も右方に配置されるブロック２ａの当接面２１ａの押圧力が最も大きく、左方のブロック２ｂ・２ｃ・・・へいくに従ってその当接面２１ｂ・２１ｃ・・・の接着テープ材１５に対する押圧力が小さくなっていくように、つまり、各当接面２１ａ・２１ｂ・・・の接着テープ材１５に対する押圧力が、２１ａ＞２１ｂ＞２１ｃ＞２１ｄ＞２１ｅ、となるように、各ブロック２ａ・２ｂ・・・に対する押圧力を調整することで、該接着テープ材１５を右端側から順に左端部まで硬化させていき、ボイドを発生させることなく接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着を行うことができる。
【００３５】
なお、本例においては、複数の当接面２１ａ・２１ｂ・・・は、左右方向に並設されているが、複数の当接面２１ａ・２１ｂ・・・が並設される方向を特に限定するものではなく、前後方向等に並設することもできる。
さらに、複数の当接面２１ａ・２１ｂ・・・は、前記当接面２１の中心部分に略円形状または略楕円形状の当接面２１ａを配置し、その外周部に、順に径が大きくなっていく円環形状の当接面２１ｂ・２１ｃ・・・を配置するように構成することも可能である。
【００３６】
また、本例の場合、コレット２の当接面２１は複数の当接面２１ａ・２１ｂ・・・に分割され、分割された当接面２１ａ・２１ｂ・・・毎に、前記接着テープ材１５に対する押圧力を調節可能に構成されているので、接着テープ材１５の仕様や、該接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着面の加熱温度などに応じて、各当接面２１ａ・２１ｂ・・・の接着テープ材１５に対する押圧力を個別に調節することができ、最適な接着条件で接着テープ材１５とＩＣチップ１１との接着を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】接着テープ材が接着されたＩＣチップを有する半導体装置としての加速度センサ装置を示す側面断面図である。
【図２】加速度センサ装置のケーシングに接着されたＩＣチップに接着テープ材を接着する際に、接着テープ材をコレットにより押圧するとともに、ＩＣチップと接着テープ材との接着面をヒータにより加熱する様子を示す側面断面図である。
【図３】当接面の面粗度を当接面内で変化させたコレットを示す側面図である。
【図４】当接面の面粗度を当接面内で変化させたコレットを示す底面図である。
【図５】ＩＣチップと接着テープ材との接着時における、コレットの当接面と接着テープ材との接触面積の場所による変化、および前記当接面の接着テープ材に対する押圧力の場所による変化を示す側面図である。
【図６】右端側から左端側へいくに従って、当接面から接着テープ材に対する押圧力が小さくなるコレットにより接着テープ材を押圧して、接着テープ材とＩＣチップとを接着する場合における、接着テープ材の硬化反応の進行の様子を示す平面図である。
【図７】当接面の面粗度を当接面内で変化させたコレットの第２の実施形態を示す側面図である。
【図８】接着テープ材に対する当接面を、外側に向って凸の曲面に形成したコレットを示す側面図である。
【図９】接着テープ材に対する当接面を複数に分割したコレットを示す側面図である。
【図１０】従来のコレットにより接着テープ材を押圧しながら、接着テープ材と半導体素子とを接着させた場合における、接着テープ材の硬化反応の進行の様子を示す平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    加速度センサ装置
２    コレット
３    ヒータ
１１    ＩＣチップ
１２    センサチップ
１３    ケーシング
１４    接着材
１５    接着テープ材
２１    当接面
【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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【図１０】
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