(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチップ部品（５）を重ね合わて接着されると共に、それらチップ部品（５）のバンプ電極（４）を互いに接合して回路の導通を図ったチップ部品組立体を製造する方法において、回路を構成し、且つ両面にバンプ電極（４）を設けた基板（３）をシート（２）上で裁断して個々のチップ部品（５）に分割する工程と、この分割工程に前後してチップ部品（５）のバンプ電極（４）を含む面に封止材（８）の層を形成する工程と、分割されたチップ部品（５）をシート（２）から剥がして取り上げ、シート（２）上の他のチップ部品（５）の上に重ねて前記封止材（８）により貼り合わせる工程とを有し、この積み重ね工程を繰り返し、所望の数のチップ部品（５）を積み重ねた後、最下段のチップ部品（５）をシート（２）から剥がし、さらに上下のチップ部品（５）のバンプ電極（４）を互いに接続することを特徴とするチップ部品組立体の製造方法。
【請求項２】
封止材（８）の層は、予めシート（２）上に形成され、その上に載せた基板（３）の下面側に付着されることを特徴とする請求項１に記載のチップ部品組立体の製造方法。
【請求項３】
封止材（８）の層は、基板（３）を裁断する前後の何れかに裁断前の基板（３）または裁断後のチップ部品（５）上面側に形成されることを特徴とする請求項１に記載のチップ部品組立体の製造方法。
【請求項４】
最初にシート（２）から取り上げられるチップ部品（５）は、チップ部品組立体の基材を兼ねるインターポーザ９に貼り付けて取り上げられることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のチップ部品組立体の製造方法。
【請求項５】
シート（２）上でチップ部品（５）を重ね合わせる際に、仮圧着を行い、チップ部品（５）を重ね合わせた後、圧着ステージ（１４）で本圧着を行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のチップ部品組立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のチップ部品を重ね合わて接着すると共に、それらチップ部品のバンプ電極を互いに接合して回路の導通を図ったチップ部品組立体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２１世紀には高密度情報ネットワーク社会が実現されようとしているが、ここに用いられる情報通信機器には、音声・画像デジタル処理を含む高速・高機能化と小型軽量、低消費電力が求められている。これらの情報通信機器が取り扱う情報量は、爆発的な増加が見込まれる。これに対して、情報処理を行うＣＰＵの高速化はＬＳＩの性能向上のみでは追従できない傾向にあり、実装技術の重要性が認識されつつある。実装技術としても信号の高速化に対応して、ＤＩＰ、ＴＳＯＰ、ＢＧＡ等のパケージングを主体とした技術改良や、ビルドアップ基板のような高密度配線板の導入による技術改良で対処してきた。
【０００３】
しかし、平面上の回路パターンを前提とした従来技術の改良では数年後には改良の限界に達すると予測される。
そこで、注目されるのは、回路を形成した半導体ウエハや絶縁基板を裁断して得たチップ部品を、積み重ねてＬＳＩ化するという技術である。
【０００４】
従来において、このようなチップ部品の積み重ね技術としては、従来の積み重ね技術を適用することが考えられている。例えば、半導体ウエハや絶縁基板に回路を構成した後、これら半導体ウエハや絶縁基板をダイシングソーで裁断して個々のチップ部品に分離する。その後、これらチップ部品を整列し、積み重ね、非導電性フィルム（ＮＣＦ：Non Conductive Film）、非導電性ペースト（ＮＣＰ：Non Conductive Paste）、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）或いは異方導電性ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）で接着すると共に、封止する。同時に、チップ部品の機械的な固定と電気的な回路の導通を図る。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
しかしながら、従来のように、チップ部品をバルク状に取り扱い、積み重ねる技術の場合、チップ部品に摩擦や衝撃が加わり、チップ部品の割れ等の損傷が発生しやすく、チップ部品の反りも生じやすい。しかも、チップ部品の小形化が図られる中で、ごく小さく薄いチップ部品をハンドリングし、正確に位置決めすることも困難であり、例えば封止材の転写も非常に難しい。
【０００６】
本発明は、前記のような従来のチップ部品の積み重ね技術における課題に鑑み、薄く、小型で薄いのチップ部品でも容易にハンドリングすることができ、しかもチップ部品に損傷や反りを生じ難く、正確に積み重ねることができるチップ部品組立体の製造方法とそれにより組み立てられたチップ部品組立体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、回路を構成した半導体ウエハや絶縁基板等の基板３をシート２で保持した状態で、基板３を裁断した後、裁断することにより得られたチップ部品５を前記のシート２で保持したままハンドリングするようにしたものである。すなわち、回路を構成した半導体ウエハや絶縁基板等の基板３をシート２で保持した状態で、基板３を裁断するのに前後して、基板３やそれを裁断して得られるチップ部品５に封止材８を付与すると共に、シート２から直接チップ部品５を剥離して取り上げ、シート２上で順次チップ部品５を積み重ねていくものである。
【０００８】
本発明によるチップ部品組立体の製造方法は、回路を構成し、且つ両面にバンプ電極４を設けた基板３をシート２上で裁断して個々のチップ部品５に分割する工程と、この分割工程に前後してチップ部品５のバンプ電極４を含む面に封止材８の層を形成する工程と、分割されたチップ部品５をシート２から剥がして取り上げ、シート２上の他のチップ部品５の上に重ねて前記封止材８により貼り合わせる工程とを有し、この積み重ね工程を繰り返し、所望の数のチップ部品５を積み重ねた後、最下段のチップ部品５をシート２から剥がし、さらに上下のチップ部品５のバンプ電極４を互いに接続するものである。
【０００９】
このようなチップ部品組立体の製造方法では、シート２上で裁断されて分割されたチップ部品５を、シート２上に保持された状態のままでハンドリングするので、バルク状のチップ部品５をハンドリングするのに比べて、チップ部品５の整列搬送等の工程が不要となり、薄いチップ部品５でも容易にハンドリングすることができる。また、チップ部品５は、シート状で整列されているので、バルク状のチップ部品５を整列搬送するような工程も不要となる。これにより、チップ部品５に外力や衝撃を与えることがなく、薄いチップ部品５であっても、その割れや反りの発生を無くすことができる。さらに、シート２上に所定の位置関係で保持されたチップ部品５をハンドリングするため、位置決めも容易となり、小さなチップ部品５を精度良く位置決めし、積み重ねることができる。
【００１０】
封止材８の層は、予めシート２上に形成され、その上に載せた基板３の下面側に付着しても、また基板３を裁断する前後の何れかに裁断前の基板３または裁断後のチップ部品５上面側に形成してもよい。封止材８としては、例えば非導電性フィルム（ＮＣＦ：Non Conductive Film）、非導電性ペースト（ＮＣＰ：Non Conductive Paste）或いは、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）や異方導電性ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）等を使用する。
【００１１】
最初にシート２から取り上げられるチップ部品５は、チップ部品組立体の基材を兼ねるインターポーザ９に貼り付けて取り上げるようにしてもよい。またこの逆に、所望の数のチップ部品５を積み重ねた後、インターポーザ９に貼り付けてもよい。
シート２上で所望の数のチップ部品５を重ね合わせた後、それらを圧着ステージ１４で本圧着する。或いは、チップ部品５を仮圧着しながら積み重ね、最後に圧着ステージ１４で本圧着を行うこともできる。
【００１２】
このような製造方法により得られるチップ部品組立体は、複数のチップ部品５を重ね合わて接着すると共に、それらチップ部品５のバンプ電極４を互いに接合して回路の導通を図ったチップ部品組立体において、重ね合わせられた複数のチップ部品５と、これらチップ部品５の主面に形成され、重ね合わせられた他のチップ部品５の電極と接合されたバンプ電極４と、重ね合わせられた複数のチップ部品５を互いに接着した封止材８とを有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図１は、封止材８を介してシート２が貼り付けられた半導体ウエハ等の基板３を平坦なステージ１の上に置き、これをダイシングソー等のカッタ６で縦横に裁断する工程を示す。図２に示すように、基板３を個々のチップ部品５に分割する工程を示す。
【００１４】
図１に示すように、シート２側がステージ１の上に載せられ、その上に封止材８を介して基板３が載せられている。封止材８としては、例えば非導電性フィルム（ＮＣＦ：Non Conductive Film）を使用し、このＮＣＦを予めシート２の上にＮＣＦ貼り付け、その上に基板３を圧着する。或いは、封止材８としては、例えば非導電性ペースト（ＮＣＰ：Non Conductive Paste）を使用し、予めシート２の上にＮＣＰを塗布し、その上に基板３を圧着する。
基板３には、複数個分の回路が縦横に配列されて構成されており、その回路の端子となるバンプ電極４が両面に形成されている。
【００１５】
図１に示すように、基板１は隣接する回路部分の境界がダイシングソー等のカッタ６で縦横に切断され、図２に示すように、個々のチップ部品５に分離される。この状態では、チップ部品５は封止材８を介してシート２の上に保持されており、その各チップ部品５の位置関係は、基板１に形成されたままである。
【００１６】
図３に示すように、下面にチップ部品組立体の基材となるインターポーザ１１を取り付けたチャッキングヘッド９が一つのチップ部品５の上に配置される。このチャッキングヘッド９は、例えば吸着孔１０により負圧としたチャッキングヘッド９の下面にインターポーザ１１を真空吸着し、保持する。
【００１７】
インターポーザ１１にも回路が構成されており、その下面には、チップ部品５のバンプ電極４に対応してバンプ電極１２が設けられている。このバンプ電極１２が設けられたインタポーザ１１の下面には、予め封止材８が塗布されており、この封止材８としても、前述のようなＮＣＦが使用され、予めインタポーザ１１の下面に貼り付けておく。
【００１８】
チャッキングヘッド９は、図３に示す位置から図４に示すように下降し、その下面のインターポーザ１１をチップ部品５の上面に押し付ける。これにより、インターポーザ１１に塗布された封止材８を介してインターポーザ１１の下面にチップ部品５が接着される。
【００１９】
次に、チャッキングヘッド９は、図４に示す位置から図５に示すように上昇する。このとき、インターポーザ１１の下面にチップ部品５が接着されたままでチップ部品５が取り上げられると共に、チップ部品５の下面に封止材８の層の一部が切り取られる形でチップ部品５の下面に付着した状態が維持される。その後、チャッキングヘッド９は、次に積み重ねる別のチップ部品５の真上に移動する。
【００２０】
続いて、チャッキングヘッド９が前記と同様の下降と上昇を行い、インターポーザ１１の下面に貼り付けたチップ部品５の下に次のチップ部品５を重ねると共に、封止材８で貼り付ける。以下、この動作を繰り返し、必要なチップ部品５を積み重ね、それらを封止材８を介して貼り付ける。
【００２１】
必要なチップ部品５を積み重ねた後、図７に示すように、チャッキングヘッド９が積み重なったチップ部品５を保持したまま圧着ステージ１４に移動し、この圧着ステージ１４に重なり合ったチップ部品５を載せる。この圧着ステージ１４において、１８０℃前後の加熱温度で重なり合ったチップ部品５とインターポーザ１１とを２０秒前後の時間加圧し、圧着する。圧着時の圧力は、１００μｍ四方のバンプ電極４の１個当たり８０ｇ前後である。
【００２２】
この圧着により、チップ部品５の間の部分は、例えば図８（Ａ）に示す状態から、図（Ｂ）に示す状態となり、バンプ電極４同士が接触すると共に、封止材８であるＮＦＣが硬化する。これにより、上下のチップ部品４及びインターポーザ１１のバンプ電極４、１２が互いに導通すると共に、それら上下のチップ部品４及びインターポーザ１１との間の封止が完了する。これにより、チップ部品組立体が完成する。
【００２３】
このような工程を経て完成したチップ部品組立体は、基本的には、両面にバンプ電極４が設けられている複数のチップ部品５を重ね合わて接着すると共に、それらチップ部品５のバンプ電極４を互いに接合して回路の導通を図ったものである。
【００２４】
図９〜図１４は、本発明によるチップ部品組立体の製造方法の他の実施形態を示すものである。図１に示すように、シート２に保持された状態のまま、ステージ１の上で両面にバンプ電極４が設けられている基板３を縦横に裁断し、個々のチップ部品５に分離することは前述の実施形態と同じである。
【００２５】
この実施形態では、この裁断工程に前後して基板３またはチップ部品５の上にＮＣＰからなる封止材８を塗布する。図９と図１０では、まず図９に示すように、シート２に保持された状態のまま、ステージ１の上で基板３を縦横に裁断し、個々のチップ部品５に分離した後、図１０に示すように、分離されたチップ部品５の上に封止材８を塗布している。もちろん、この逆に、裁断する前の基板１の上に封止材８を塗布し、その後基板３を裁断して個々のチップ部品５に分離してもよい。封止材８の塗布は、例えばローラやディスペンサを用いて塗布するか、或いはスクリーン印刷法等の手段で塗布する。
【００２６】
その後は、前述の工程と同様にしてチャッキングヘッド９によりチップ部品５を積み重ねていく。
すなわち、図１１に示すように、下面にチップ部品組立体の基材となるインターポーザ１１を取り付けたチャッキングヘッド９が一つのチップ部品５の上に配置される。但し、インタポーザ１１の下面には、封止材が塗布されていない点で前述の実施形態と異なる。
【００２７】
チャッキングヘッド９は、図１１に示す位置から図１２に示すように下降し、その下面のインターポーザ１１をチップ部品５の上面に押し付ける。これにより、チップ部品５に塗布された封止材８を介してインターポーザ１１の下面にチップ部品５が接着される。
【００２８】
次に、チャッキングヘッド９は、図１２に示す位置から図１３に示すように上昇する。このとき、インターポーザ１１の下面にチップ部品５が接着されたままでチップ部品５が取り上げられる。その後、チャッキングヘッド９は、次に積み重ねる別のチップ部品５の真上に移動する。
【００２９】
続いて、チャッキングヘッド９が前記と同様の下降と上昇を行い、インターポーザ１１の下面に貼り付けたチップ部品５の下に次のチップ部品５を重ねると共に、封止材８で貼り付け、且つ封止する。以下、この動作を繰り返すことで、必要な数のチップ部品５を積み重ね、それらを封止材８を介して貼り付ける。
【００３０】
必要なチップ部品５を積み重ねた後、図７により前述したのと同様にして、チャッキングヘッド９がチップ部品５の重なりを保持したまま圧着ステージ１４に移動し、この圧着ステージ１４に重なり合ったチップ部品５を載せ、加熱、加圧し、圧着する。これにより、チップ部品組立体が完成する。
【００３１】
図１５と図１６は、本発明によるチップ部品組立体の製造方法の他の実施形態を示すものである。この実施形態によるチップ部品組立体の製造方法は、基本的に前述の実施形態と同様であって、前者の実施形態のように、シート２上の封止材８を使用して両面にバンプ電極４が設けられているチップ部品５を貼り付けるものである。
【００３２】
但し、この実施形態では、予めチャッキングヘッド９の下面に保持したインターポーザ１１にチップ部品５を貼り付けていくのとは異なり、チャッキングヘッド９で直接最初のチップ部品５を吸着、保持し、その後前述と同様にしてチップ部品５を積み重ねていく。そして、必要なチップ部品５を積み重ねた後、図１４に示すように、チャッキングヘッド９が積み重なったチップ部品５を保持したまま仮圧着ステージ１６に移動し、この仮圧着ステージ１６の上に載置されたインターポーザ１１の上に重なり合ったチップ部品５を載せる。そしてこの仮圧着ステージ１６で加圧、加熱し、仮圧着を行う。その後、チャッキングヘッド９によりインターポーザ１１の上に重なり合ったチップ部品５を、本圧着を行うための圧着ステージに移動し、図７により前述したのと同様にして本圧着を行う。
【００３３】
なお、前述の実施例では、封止材８として非導電性フィルム（ＮＣＦ）や非導電性ペースト（ＮＣＰ）を使用したが、それぞれこれらに代えて、異方導電性フィルム（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）や異方導電性ペースト（ＡＣＰ：Anisotropic Conductive Paste）を封止材８として使用してもよいことはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によるチップ部品組立体とその製造方法では、小型で薄いチップ部品５を、容易に、しかもチップ部品５に外力や衝撃を与えることがなく、精度良く位置決めし、積み重ねることができる。これにより、薄く、小型のチップ部品でも容易にハンドリングすることができ、しかもチップ部品に損傷や反りを生じ難く、正確に積み重ねることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、基板の裁断工程を示す概略側面図である。
【図２】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、基板が裁断され、チップ部品が分離された後の状態を示す要部概略側面図である。
【図３】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザに最初のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図４】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザに最初のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図５】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザに最初のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図６】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、最初のチップ部品に次のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図７】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザとチップ部品とを圧着する工程を示す要部概略側面図である。
【図８】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、２つのチップ部品の圧着前と圧着後の状態を示した要部概略拡大縦断側面図である。
【図９】本発明の他の実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、基板が裁断され、チップ部品が分離された後の状態を示す要部概略側面図である。
【図１０】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、チップ部品の上に封止材を塗布した後の状態を示す要部概略側面図である。
【図１１】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザに最初のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図１２】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザに最初のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図１３】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザに最初のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図１４】本発明の同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、最初のチップ部品に次のチップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図１５】本発明の他の実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、チップ部品を積み重ねる工程を示す要部概略側面図である。
【図１６】同実施形態によるチップ部品組立体の製造方法において、インターポーザとチップ部品とを圧着する工程を示す要部概略側面図である。
【符号の説明】
４    バンプ電極
３    基板
２    シート
５    チップ部品
８    封止材
９    インターポーザ
１４  圧着ステージ
【図１】
0003822043.tif 000002
【図２】
0003822043.tif 000003
【図３】
0003822043.tif 000004
【図４】
0003822043.tif 000005
【図５】
0003822043.tif 000006
【図６】
0003822043.tif 000007
【図７】
0003822043.tif 000008
【図８】
0003822043.tif 000009
【図９】
0003822043.tif 000010
【図１０】
0003822043.tif 000011
【図１１】
0003822043.tif 000012
【図１２】
0003822043.tif 000013
【図１３】
0003822043.tif 000014
【図１４】
0003822043.tif 000015
【図１５】
0003822043.tif 000016
【図１６】
0003822043.tif 000017