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JP2010045104A - Method for producing electronic component - Google Patents

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JP2010045104A
JP2010045104A JP2008207073A JP2008207073A JP2010045104A JP 2010045104 A JP2010045104 A JP 2010045104A JP 2008207073 A JP2008207073 A JP 2008207073A JP 2008207073 A JP2008207073 A JP 2008207073A JP 2010045104 A JP2010045104 A JP 2010045104A
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JP
Japan
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adhesive layer
semiconductor chip
tape substrate
manufacturing
bump
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008207073A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Sugawara
賢一 菅原
Toshiaki Amano
俊昭 天野
Toshiaki Asada
敏明 浅田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2008207073A priority Critical patent/JP2010045104A/en
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    • H10W74/15

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Abstract

【課題】半導体チップの温度等の使用環境の変化によって半導体チップとテープ基板との間で剥離が起こりやすく、バンプ自体の酸化によって回路抵抗が増加する等、信頼性が低下するおそれがあった。
【解決手段】電極部と前記電極部に固設されたスタッドバンプとを備えた半導体チップを接続バンプが形成されたテープ基板にフリップチップ接合する電子部品の製造方法であって、テープ基板の一方の面に接着層を配置する配置工程と、スタッドバンプと接続バンプを接続するため半導体チップを所定位置に位置決めし、接着層と半導体チップの表面との間に所定の間隔を持つようにスタッドバンプを接着層に固定する固定工程と、減圧下で押圧することによって接着層と半導体チップの表面を接着する接着工程と半導体チップとテープ基板とを加熱しながら厚さ方向に押圧することでフリップチップ接合させる接合工程とを有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【選択図】図4
The semiconductor chip and the tape substrate are likely to be peeled off due to changes in the usage environment such as the temperature of the semiconductor chip, and the reliability may be lowered, for example, the circuit resistance increases due to oxidation of the bump itself.
A method of manufacturing an electronic component in which a semiconductor chip including an electrode portion and a stud bump fixed to the electrode portion is flip-chip bonded to a tape substrate on which a connection bump is formed. An arrangement step of arranging an adhesive layer on the surface of the semiconductor device, and a stud bump so that the semiconductor chip is positioned at a predetermined position to connect the stud bump and the connection bump, and a predetermined gap is provided between the adhesive layer and the surface of the semiconductor chip. Flip chip by pressing in the thickness direction while heating the semiconductor chip and the tape substrate while fixing the adhesive layer and the surface of the semiconductor chip by pressing under reduced pressure A method for manufacturing an electronic component, comprising: a bonding step of bonding.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、半導体チップを搭載する電子部品の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an electronic component on which a semiconductor chip is mounted.

近年、集積回路等の半導体素子の実装技術として、ダイシング前のウエハ状態のままでパッケージングまで行うWL−CSP(Wafer Level Chip Size Package)の実用化が進んでいる。WL−CSPは、ベアチップとほぼ同サイズで配線長が短いことから、小型・薄型・高速での実装が可能という特徴を有しており、例えば携帯電話向けのCSPとして採用されている。   In recent years, as a mounting technology for semiconductor elements such as integrated circuits, a WL-CSP (Wafer Level Chip Size Package) for performing packaging in a wafer state before dicing has been put into practical use. WL-CSP has the characteristics that it can be mounted in a small size, a thin shape, and a high speed because it is almost the same size as a bare chip and has a short wiring length. For example, WL-CSP is adopted as a CSP for mobile phones.

WL−CSPとしては、バンプ付きテープ基板をインターポーザ(半導体パッケージ基板)として用い、半導体ウエハ側に形成されたバンプと、テープ基板に形成されたバンプとを接続するフリップチップ接続方式のCSPがある(下記特許文献1)。図8は、従来のWL−CSP900の構造を示す断面図である。   As the WL-CSP, there is a flip-chip connection type CSP in which a bump-formed tape substrate is used as an interposer (semiconductor package substrate) and a bump formed on the semiconductor wafer side is connected to a bump formed on the tape substrate ( Patent Document 1) below. FIG. 8 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional WL-CSP900.

WL−CSP900は、半導体チップ910とインターポーザ920とを絶縁性樹脂で形成された絶縁層930を介して接合した構造を有している。半導体チップ910の絶縁層930に接合される面には、例えばAlからなる外部接続用の電極パッド911と、電極パッド911以外を被覆する保護層912とが備えられている。電極パッド911には、例えばAuからなるスタッドバンプ913が設けられている。   The WL-CSP 900 has a structure in which a semiconductor chip 910 and an interposer 920 are joined via an insulating layer 930 formed of an insulating resin. On the surface bonded to the insulating layer 930 of the semiconductor chip 910, an electrode pad 911 for external connection made of, for example, Al, and a protective layer 912 covering other than the electrode pad 911 are provided. The electrode pad 911 is provided with a stud bump 913 made of, for example, Au.

インターポーザ920は、絶縁性の基材921上に導体パターン922が形成されたテープ基板から形成されており、導体パターン922の絶縁層930に接合される面にはSnAgバンプ923が設けられている。また、導体パターン922の反対の面には、基材921を貫通する突起状電極部924が設けられている。突起状電極部924は、内部に絶縁層930を形成している樹脂と同じ樹脂が充填されている。   The interposer 920 is formed from a tape substrate in which a conductor pattern 922 is formed on an insulating base material 921, and SnAg bumps 923 are provided on the surface of the conductor pattern 922 that is bonded to the insulating layer 930. In addition, on the opposite surface of the conductor pattern 922, a protruding electrode portion 924 that penetrates the base material 921 is provided. The protruding electrode portion 924 is filled with the same resin as the resin forming the insulating layer 930 therein.

上記のような構造のWL−CSP900は、以下のように作製される。まず、半導体チップ910が形成された半導体ウエハとインターポーザ920が形成されたテープ基板とを所定の絶縁性接着剤で張り合わせ、スタッドバンプ913が未硬化の絶縁性接着剤を貫通してSnAgバンプ923に接触するまで押し付ける。そして、スタッドバンプ913とSnAgバンプ923とをフリップチップ接合する。その後、未硬化の絶縁性接着剤を硬化して絶縁層930が形成される。最後に、テープ基板と張り合わせられた半導体ウエハを、チップ単位に切断(ダイシング)することで、WL−CSP900が作製される。WL−CSP900は、突起状電極部924に配置された半田ボール940を介して、実装基板であるマザーボードに接続されて実装される。   The WL-CSP 900 having the above structure is manufactured as follows. First, the semiconductor wafer on which the semiconductor chip 910 is formed and the tape substrate on which the interposer 920 is formed are bonded to each other with a predetermined insulating adhesive, and the stud bump 913 penetrates the uncured insulating adhesive to form the SnAg bump 923. Press until it touches. Then, the stud bump 913 and the SnAg bump 923 are flip-chip bonded. Thereafter, the uncured insulating adhesive is cured to form the insulating layer 930. Finally, the WL-CSP 900 is manufactured by cutting (dicing) the semiconductor wafer bonded to the tape substrate into chips. The WL-CSP 900 is connected to and mounted on a mother board, which is a mounting board, via solder balls 940 disposed on the protruding electrode portions 924.

また、WL−CSP900を製造する別の方法として、半導体チップ910が形成された半導体ウエハを切断して個片化された半導体チップ910を先に作製し、これをインターポーザ920が形成されたテープ基板上に搭載して作製する方法がある(以下では、個片搭載による製造方法という)。この製造方法では、未硬化の絶縁性接着剤の上に個片化された半導体チップ910を搭載し、スタッドバンプ913が絶縁性接着剤を貫通してSnAgバンプ923に接触するまで押し付ける。その後、スタッドバンプ913とSnAgバンプ923とをフリップチップ接合する。そして、個片化された半導体チップ910が搭載されたテープ基板をチップ単位に切断することで、WL−CSP900を作製することができる。
特許第3445441号公報
As another method for manufacturing the WL-CSP 900, the semiconductor wafer on which the semiconductor chip 910 is formed is cut to produce individual semiconductor chips 910, and this is a tape substrate on which the interposer 920 is formed. There is a method of mounting on top (hereinafter referred to as a manufacturing method by mounting individual pieces). In this manufacturing method, the separated semiconductor chip 910 is mounted on an uncured insulating adhesive and pressed until the stud bump 913 penetrates the insulating adhesive and contacts the SnAg bump 923. Thereafter, the stud bump 913 and the SnAg bump 923 are flip-chip bonded. Then, the WL-CSP 900 can be manufactured by cutting the tape substrate on which the separated semiconductor chip 910 is mounted into chips.
Japanese Patent No. 3445441

しかし、従来の半導体パッケージの製造方法には、以下のような問題があった。すなわち、半導体ウエハには電気的接続のためのスタッドバンプが形成されているため、半導体ウエハとテープ基板とを接合する際、スタッドバンプの凸形状によって、スタッドバンプの周辺に空気が入り込んで間隙が形成される。この間隙のため、半導体チップの使用温度の変化によって半導体チップとテープ基板との間で剥離が起こりやすくなり、また、バンプ自体の酸化によって回路の抵抗が増加する等、信頼性が低下するおそれがあった。   However, the conventional method for manufacturing a semiconductor package has the following problems. In other words, since stud bumps for electrical connection are formed on the semiconductor wafer, when the semiconductor wafer and the tape substrate are joined, air enters the periphery of the stud bumps due to the convex shape of the stud bumps, and a gap is formed. It is formed. Due to this gap, peeling between the semiconductor chip and the tape substrate is likely to occur due to a change in the operating temperature of the semiconductor chip, and the reliability of the circuit may be reduced, such as an increase in circuit resistance due to oxidation of the bump itself. there were.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、半導体ウエハとテープ基板と間に間隙を生じることなく接着することができ、高い信頼性を有する半導体パッケージの製造方法を提供するものである。   The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for manufacturing a highly reliable semiconductor package that can be bonded without causing a gap between a semiconductor wafer and a tape substrate. It is.

上記課題を解決するため、本発明の第1の態様に係る電子部品の製造方法は、電極部と前記電極部に固設されたスタッドバンプとを備えた半導体チップを接続バンプが形成されたテープ基板にフリップチップ接合する電子部品の製造方法であって、前記テープ基板の一方の面に接着層を配置する配置工程と、前記スタッドバンプと前記接続バンプを接続するため前記半導体チップを所定位置に位置決めし、前記接着層と前記半導体チップの表面との間に所定の間隔を持つように前記スタッドバンプを前記接着層に固定する固定工程と、 減圧下で押圧することによって、前記接着層と前記半導体チップの表面を接着する接着工程と前記半導体チップと前記テープ基板とを加熱しながら厚さ方向に押圧することでフリップチップ接合させる接合工程とを有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a method for manufacturing an electronic component according to a first aspect of the present invention is a tape in which a connection bump is formed on a semiconductor chip including an electrode portion and a stud bump fixed to the electrode portion. A method of manufacturing an electronic component that is flip-chip bonded to a substrate, comprising: an arranging step of arranging an adhesive layer on one surface of the tape substrate; and the semiconductor chip at a predetermined position for connecting the stud bump and the connection bump Positioning, fixing the stud bump to the adhesive layer so as to have a predetermined interval between the adhesive layer and the surface of the semiconductor chip, and pressing the adhesive layer under reduced pressure Bonding process for bonding the surface of a semiconductor chip and flip chip bonding by pressing the semiconductor chip and the tape substrate in the thickness direction while heating And having a degree.

本発明の電子部品の製造方法の他の態様は、前記固定工程において、前記スタッドバンプは前記接着層を貫通し、前記接続バンプに接触させる工程をさらに有することを特徴とする。 Another aspect of the method for manufacturing an electronic component according to the present invention is characterized in that, in the fixing step, the stud bump further includes a step of passing through the adhesive layer and contacting the connection bump.

本発明の電子部品の製造方法の他の態様は、前記接着工程は、前記接着層の粘度を10〜10Pa・sとさせた状態で押圧することを特徴とする。 Another aspect of the method for producing an electronic component of the present invention is characterized in that the bonding step is performed in a state where the viscosity of the adhesive layer is set to 10 3 to 10 5 Pa · s.

本発明の電子部品の製造方法の他の態様は、前記配置工程は、減圧下で配置することを特徴とする。 Another aspect of the electronic component manufacturing method of the present invention is characterized in that the arranging step is arranged under reduced pressure.

本発明の電子部品の製造方法の他の態様は、前記配置工程において、前記接着層は複数の接着層部からなり、少なくとも前記テープ基板上に配置された前記接着層部をあらかじめ温調し、所定のヤング率以上となるまで反応を行うことを特徴とする。 In another aspect of the method for producing an electronic component of the present invention, in the arranging step, the adhesive layer is composed of a plurality of adhesive layer portions, and at least the adhesive layer portion arranged on the tape substrate is pre-conditioned, The reaction is carried out until a predetermined Young's modulus or higher is reached.

本発明によれば、半導体ウエハとテープ基板と間に間隙を生じることなく接着することができ、気泡の残留を防止し、信頼性の高い接着を実現させた半導体パッケージの製造方法を提供するものである。 According to the present invention, there is provided a semiconductor package manufacturing method capable of bonding without generating a gap between a semiconductor wafer and a tape substrate, preventing air bubbles from remaining, and realizing highly reliable bonding. It is.

以下に、本発明の半導体パッケージの製造方法にかかる実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る半導体パッケージの製造方法の一例を示すものであり、これに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Embodiments according to a method for manufacturing a semiconductor package of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the description in the present embodiment shows an example of a method for manufacturing a semiconductor package according to the present invention, and the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the spirit of the present invention. .

図1〜図5は第1の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図である。半導体チップ200、は図1(a)に示すように、半導体素子211と、半導体素子211に固設されている例えば、Alからなる電極パッド(電極部)212と、電極パッド212に固設されている例えばAuやCuからなるスタッドバンプ214で構成されている。このとき、電極パッド212の少なくとも一部を露出するように半導体素子211の一方の面を被覆する保護層213を有していてもよい。   1 to 5 are schematic sectional views showing a method for manufacturing a semiconductor package according to the first embodiment. As shown in FIG. 1A, the semiconductor chip 200 is fixed to the semiconductor element 211, an electrode pad (electrode part) 212 made of, for example, Al fixed to the semiconductor element 211, and the electrode pad 212. The stud bump 214 is made of, for example, Au or Cu. At this time, a protective layer 213 that covers one surface of the semiconductor element 211 may be provided so that at least a part of the electrode pad 212 is exposed.

テープ基板100は、図1(b)のように、絶縁性の基材120上に導体パターン110が形成されたテープ状の基板から形成されており、導体パターン110の図2記載の接着層150に接合される面には例えばSnAg等のSn系合金からなる接続用バンプ130が設けられている。また、導体パターン110が形成されている面の反対の面には、基材120を貫通する突起状電極部140が設けられている。 As shown in FIG. 1B, the tape substrate 100 is formed from a tape-like substrate in which a conductor pattern 110 is formed on an insulating base material 120. The adhesive layer 150 shown in FIG. A connection bump 130 made of, for example, a Sn-based alloy such as SnAg is provided on the surface to be bonded to the surface. Further, on the surface opposite to the surface on which the conductor pattern 110 is formed, a protruding electrode portion 140 that penetrates the base material 120 is provided.

本実施形態の半導体パッケージの製造方法では、まず、図2に示すように、テープ基板100の全面に渡って減圧下で接着層150を配置する。接着層150は、導体パターン110の上面、導体パターン110の銅等が除去されて基材120が露出した部分、および突起状電極部140の内部、のすべてに配置される。また、接着層150の表面は、導体パターン110と略平行となるようにする。 In the semiconductor package manufacturing method of the present embodiment, first, as shown in FIG. 2, the adhesive layer 150 is disposed over the entire surface of the tape substrate 100 under reduced pressure. The adhesive layer 150 is disposed on all of the upper surface of the conductor pattern 110, the portion of the conductor pattern 110 where the copper or the like is removed and the base material 120 is exposed, and the inside of the protruding electrode portion 140. Further, the surface of the adhesive layer 150 is made substantially parallel to the conductor pattern 110.

接着層150に使用する合成樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、エチレン− 酢酸ビニル共重合体(EVA)、天然ゴム、SBR、NBR、シリコーンゴム等の合成ゴムなどがあげられ、特に好ましいものとしては、ポリウレタン系樹脂(例えば、東洋紡社製:バイロンUR(商品名)、日本ポリウレタン社製:ニッポラン(商品名))があげられる。これらの合成樹脂は、2種以上混合して用いてもよい。 Examples of the synthetic resin used for the adhesive layer 150 include acrylic resins, urethane resins, urethane-modified polyester resins, polyester resins, epoxy resins, ethylene-vinyl acetate copolymers (EVA), natural rubber, SBR, NBR, Synthetic rubbers such as silicone rubber are exemplified, and particularly preferred are polyurethane resins (for example, Toyobo Co., Ltd .: Byron UR (trade name), Nippon Polyurethane Co., Ltd .: Nippon Polan (trade name)). Two or more of these synthetic resins may be mixed and used.

次に、図3に示すように、接着層150を配置したテープ基板100と、スタッドバンプ214が形成された半導体チップ200とを対向に配置し、接続用バンプ130とスタッドバンプ214とが接続される所定位置に位置決めした後、図に示す矢印X方向に半導体チップ200を降下させ、テープ基板100と半導体チップ200を固定する。   Next, as shown in FIG. 3, the tape substrate 100 on which the adhesive layer 150 is arranged and the semiconductor chip 200 on which the stud bump 214 is formed are arranged to face each other, and the connection bump 130 and the stud bump 214 are connected. Then, the semiconductor chip 200 is lowered in the direction of the arrow X shown in the figure, and the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are fixed.

テープ基板100と半導体チップ200を固定では、少なくともスタッドバンプ214の先端が接着層150に入り込むように固定する。望ましくは、接続用バンプ130とスタッドバンプ214との、少なくとも一部が接触するように固定する。この様に固定することで、固定した後にテープ基板100および半導体チップ200を移動する際、位置決めした所定位置からずれるのを防止することができる。 When the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are fixed, the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are fixed so that at least the tip of the stud bump 214 enters the adhesive layer 150. Desirably, the connection bump 130 and the stud bump 214 are fixed so that at least a part thereof is in contact. By fixing in this way, when the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are moved after being fixed, it is possible to prevent the position from being shifted from the predetermined position.

さらに減圧下でテープ基板100と半導体チップ200を位置決めし、固定する際には、図4に示すように、接着層150と半導体チップ200の表面との間に、あらかじめ間隙300を形成するようにすることが好ましい。この様に固定することによって、接着層150と半導体チップ200の間に間隙300を形成し、そして間隙部分を減圧しておくことによって、接着層150と半導体チップ200の表面の間で気泡の残留を防止し、かつ信頼性の高い接着を行うことができる。   Further, when the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are positioned and fixed under reduced pressure, a gap 300 is formed in advance between the adhesive layer 150 and the surface of the semiconductor chip 200 as shown in FIG. It is preferable to do. By fixing in this way, a gap 300 is formed between the adhesive layer 150 and the semiconductor chip 200, and by reducing the pressure of the gap portion, bubbles remain between the surface of the adhesive layer 150 and the semiconductor chip 200. In addition, it is possible to perform bonding with high reliability.

次に、図5に示すように、減圧下で、位置決めしたテープ基板100および半導体チップ200を、接着層150と半導体チップ200の表面が接触するように、更に押圧することでパッケージング工程が完了する。この様に、減圧下、好ましくは真空ポンプ等で50hPa以下とした雰囲気中で接着層150と半導体チップ200の表面の接着を行うことにより、テープ基板100および半導体チップ200表面に配置されたスタッドバンプ214等の凹凸の周辺に空気が入り込んで間隙が形成されてしまう問題を低減することができる。   Next, as shown in FIG. 5, the packaging process is completed by further pressing the positioned tape substrate 100 and semiconductor chip 200 so that the adhesive layer 150 and the surface of the semiconductor chip 200 are in contact with each other under reduced pressure. To do. In this way, the adhesive bump 150 and the surface of the semiconductor chip 200 are bonded under reduced pressure, preferably in an atmosphere of 50 hPa or less with a vacuum pump or the like, so that stud bumps disposed on the surfaces of the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are provided. It is possible to reduce the problem that air enters the periphery of unevenness such as 214 to form a gap.

また、上記の接着は、接着層150の材料が軟化し、粘度が10〜10Pa・sとなる温度に加熱してから行うことが更に好ましい。この様な条件で接着を行うことにより、図5中Aの拡大図である図6に示すように半導体チップ200の端面側へ接着層150の一部が回り込むことで、半導体チップ200と接着層150との間の接着信頼性を向上させることができる。このとき、回り込みの高さ151は、5μm以上が好ましく、さらには半導体チップの厚みの1/2以上であることが望ましい。また、半導体チップ200の端面での回り込みについて説明したが、半導体チップ200の表面をハーフダイシングにより凹溝(図示しない)を形成する場合であっても、凹部に接着層の一部が回り込むことによっても同様の効果を得ることができる。 なお、本実施例では、加熱させることによって粘度が10〜10Pa・sとなる接着層材料を前提として記載しているが、材料によっては冷却することにより、粘度を10〜10Pa・sとする場合もある。 Moreover, it is more preferable to perform the above-mentioned adhesion after heating the material to the adhesive layer 150 to a temperature at which the material is softened and the viscosity is 10 2 to 10 4 Pa · s. By performing the bonding under such conditions, a part of the adhesive layer 150 goes around to the end face side of the semiconductor chip 200 as shown in FIG. 6 which is an enlarged view of A in FIG. Adhesion reliability between 150 can be improved. At this time, the wraparound height 151 is preferably 5 μm or more, and more preferably 1/2 or more of the thickness of the semiconductor chip. In addition, the wraparound at the end face of the semiconductor chip 200 has been described. Even when a groove (not shown) is formed on the surface of the semiconductor chip 200 by half dicing, a part of the adhesive layer wraps around the recess. The same effect can be obtained. In addition, in the present Example, it describes on the assumption that the adhesive layer material will become a viscosity of 10 2 to 10 4 Pa · s by heating, but depending on the material, the viscosity may be 10 2 to 10 4 by cooling. It may be Pa · s.

次に第2の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を図7を用いて以下に説明する。第1の実施形態のようにテープ基板100と半導体チップ200を接着させる際、減圧した環境下で接着する前の工程にて、接着剤150を2層構造とさせておくものであり、2層構造とした、テープ基板側の接着層150aのヤング率を半導体チップ側の接着層150bのヤング率よりも大きくしておくものである。 Next, the manufacturing method of the semiconductor package concerning 2nd Embodiment is demonstrated below using FIG. When bonding the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 as in the first embodiment, the adhesive 150 has a two-layer structure in a step before bonding in a reduced pressure environment. The Young's modulus of the adhesive layer 150a on the tape substrate side having a structure is set larger than the Young's modulus of the adhesive layer 150b on the semiconductor chip side.

図7(i)では、図2と同様に、テープ基板100の導体パターン110側に接着層150aを減圧下で配置させる。接着層150は、導体パターン110の上面、導体パターン110の銅等が除去されて基材120が露出した部分、および突起状電極部140の内部のすべてに配置される。また、接着層150の表面は、導体パターン110と略平行となるようにする。   In FIG. 7I, the adhesive layer 150a is disposed on the side of the conductor pattern 110 of the tape substrate 100 under reduced pressure, as in FIG. The adhesive layer 150 is disposed on the upper surface of the conductive pattern 110, the portion where the copper or the like of the conductive pattern 110 is removed, and the base material 120 is exposed, and the interior of the protruding electrode portion 140. Further, the surface of the adhesive layer 150 is made substantially parallel to the conductor pattern 110.

ここで、一次加熱を行い配置した接着層150の硬化を行う。この一次加熱により接着層150はある程度硬くなり接着層150aとなる。ここでの硬化は、ヤング率が10Pa以上となるように加熱すると、配置した接着層150が未硬化の状態なため流れ出てしまい、テープ基板100と半導体チップ200の間隔が小さくなって、テープ基板100と半導体チップ200の絶縁性が確保できない問題を抑えることが可能となり、接着層をある程度硬化させることによってテープ基板100と半導体チップ200を接着させる際の位置ずれを防止することができる。 Here, the adhesive layer 150 disposed by primary heating is cured. By this primary heating, the adhesive layer 150 becomes hard to some extent and becomes an adhesive layer 150a. In the curing here, when the Young's modulus is heated to 10 4 Pa or more, the arranged adhesive layer 150 flows out because it is in an uncured state, and the interval between the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 is reduced. The problem that the insulation between the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 cannot be ensured can be suppressed, and the misalignment when the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are bonded can be prevented by curing the adhesive layer to some extent.

次に、一次加熱して硬化した接着層150aの上面に、接着層150bを配置する。この時の接着層150bは接着層150と同じものでも構わないが、接着層150aよりもヤング率が低いものを使用する必要がある。このようにすることによって、テープ基板100側に近いほど接着層が硬くなり、半導体チップ200を固定する時に、信頼の高い接着を可能とすることができる。 Next, the adhesive layer 150b is disposed on the upper surface of the adhesive layer 150a cured by the primary heating. The adhesive layer 150b at this time may be the same as the adhesive layer 150, but it is necessary to use a layer having a Young's modulus lower than that of the adhesive layer 150a. By doing so, the closer to the tape substrate 100 side, the harder the adhesive layer becomes, and it is possible to achieve highly reliable adhesion when the semiconductor chip 200 is fixed.

また、この接着層は多層構造とすることができ、多層構造とすることで、テープ基板100と半導体チップ200の柔軟な接着を実現することができる。この多層構造は、接着層の材料や、スタッドバンプの高さなどにより、適宜選択することができる。ここで各接着層は減圧下で順次積層して配置してもよい。また、あらかじめ多層構造として接着層を作製しておき、作製したものをテープ基板100に配置してフリップチップ接合させてもよい。このように減圧下で接着層を配置することによって、気泡の残留を防止し、かつ信頼性の高い接着を行うことができる。 In addition, the adhesive layer can have a multilayer structure, and by adopting the multilayer structure, flexible adhesion between the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 can be realized. This multilayer structure can be appropriately selected depending on the material of the adhesive layer, the height of the stud bump, and the like. Here, the adhesive layers may be sequentially stacked and arranged under reduced pressure. Alternatively, an adhesive layer having a multilayer structure may be prepared in advance, and the manufactured adhesive layer may be placed on the tape substrate 100 and flip-chip bonded. Thus, by disposing the adhesive layer under reduced pressure, it is possible to prevent bubbles from remaining and perform highly reliable adhesion.

更に、図7(ii)に示すように、図7(i)で作成した接着層150bの上面に半導体チップ200を下降させ固定する。テープ基板100と半導体チップ200の固定は、少なくともスタッドバンプ214の先端が接着層150aに入り込むように固定する。望ましくは、接続用バンプ130とスタッドバンプ214との、少なくとも一部が接触するように固定する。この様に固定することで、固定後にテープ基板100および半導体チップ200を移動する際、位置決めした所定位置からずれるのを防止することができる。   Further, as shown in FIG. 7 (ii), the semiconductor chip 200 is lowered and fixed on the upper surface of the adhesive layer 150b created in FIG. 7 (i). The tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are fixed so that at least the tip of the stud bump 214 enters the adhesive layer 150a. Desirably, the connection bump 130 and the stud bump 214 are fixed so that at least a part thereof is in contact. By fixing in this manner, it is possible to prevent the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 from being displaced from the predetermined positions when the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are moved after the fixing.

次に、減圧下で、位置決めしたテープ基板100および半導体チップ200を、接着層150bと半導体チップ200の表面が接触するように、更に加熱しながら厚さ方向に押すことでフリップチップ接合させパッケージング工程が完了する。この様に、減圧下、好ましくは50hPa以下の雰囲気中で接着層150bと半導体チップ200の表面の接着を行うことにより、テープ基板100および半導体チップ200表面に配置されたスタッドバンプ214等の凹凸の周辺に空気が入り込んで間隙が形成されてしまう問題を低減することができる。 Next, under reduced pressure, the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 that have been positioned are flip-chip bonded by pressing in the thickness direction while further heating so that the adhesive layer 150b and the surface of the semiconductor chip 200 are in contact with each other. The process is complete. As described above, by bonding the adhesive layer 150b and the surface of the semiconductor chip 200 under reduced pressure, preferably in an atmosphere of 50 hPa or less, the unevenness of the stud bumps 214 and the like disposed on the surfaces of the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 is achieved. It is possible to reduce the problem that air enters the periphery and a gap is formed.

さらに減圧下でテープ基板100と半導体チップ200を位置決めし、固定する際には、接着層150bと半導体チップ200の表面との間に、あらかじめ間隙300を形成するようにすることが好ましい。この様に固定することによって、接着層150bと半導体チップ200の間に間隙300を形成し、間隙部分を減圧しておくことによって、接着層150bと半導体チップ200の表面の間で気泡の残留を防止し、かつ信頼性の高い接着を行うことができる。   Further, when the tape substrate 100 and the semiconductor chip 200 are positioned and fixed under reduced pressure, it is preferable that a gap 300 is formed in advance between the adhesive layer 150 b and the surface of the semiconductor chip 200. By fixing in this way, a gap 300 is formed between the adhesive layer 150b and the semiconductor chip 200, and by reducing the pressure in the gap portion, bubbles remain between the surface of the adhesive layer 150b and the semiconductor chip 200. Preventing and highly reliable adhesion can be performed.

また、上記の接着は、半導体チップ200側の接着層150bの材料が軟化し、粘度が10〜10Pa・sとなる温度に加熱して行うことが更に好ましい。この様な条件で接着を行うことにより図6と同様に、半導体チップ200の端面側へ接着層150の一部が回り込むことで、半導体チップ200と接着層150との間の接着信頼性を向上させることができる。 The bonding is more preferably performed by heating to a temperature at which the material of the bonding layer 150b on the semiconductor chip 200 side is softened and the viscosity is 10 2 to 10 4 Pa · s. By performing bonding under such conditions, a part of the adhesive layer 150 wraps around the end surface side of the semiconductor chip 200 as in FIG. 6, thereby improving the adhesion reliability between the semiconductor chip 200 and the adhesive layer 150. Can be made.

後述するように、半導体チップとテープ基板を加熱し接着層の粘度を上げた後、半導体チップと接着層を接着、フリップチップ接合をさせた。   As will be described later, the semiconductor chip and the tape substrate were heated to increase the viscosity of the adhesive layer, and then the semiconductor chip and the adhesive layer were bonded and flip chip bonding was performed.

(半導体チップ)
用いた半導体チップは、10mm×10mmの面積を有し、厚さ0.2mmの半導体素子の一方の表面を被覆する保護層を有し、Alからなる電極パッドに、Auからなるスタッドバンプが設けられている。
(Semiconductor chip)
The used semiconductor chip has an area of 10 mm × 10 mm, has a protective layer covering one surface of a semiconductor element having a thickness of 0.2 mm, and a stud bump made of Au is provided on an electrode pad made of Al. It has been.

(接着剤)
用いた絶縁性接着剤は、エポキシを主成分とした熱硬化型の接着剤シート(厚さ10〜40μm)を用いた。
(adhesive)
The insulating adhesive used was a thermosetting adhesive sheet (thickness 10 to 40 μm) mainly composed of epoxy.

(テープ基板)
テープ基板は、感光性カバーレイ(例えば、日立化成工業:FR−5550(商品名))を露光、現像、UVキュア、加熱キュアさせた絶縁性の基材上に、Cuめっきにより形成された導体パターンを有し、導体パターンにはSnAgからなる半田バンプが設けられている。また、導体パターンが形成されている面の反対の面には、突起状電極部が設けられている。
(Tape substrate)
The tape substrate is a conductor formed by Cu plating on an insulating base material obtained by exposing, developing, UV curing, and heat curing a photosensitive coverlay (for example, Hitachi Chemical: FR-5550 (trade name)). The conductor pattern has solder bumps made of SnAg. A projecting electrode portion is provided on the surface opposite to the surface on which the conductor pattern is formed.

(接着工程)
半導体チップのスタッドバンプとテープ基板の接続用バンプの位置合わせを行い、半導体チップのスタッドバンプを接着層上に固定する。ここで、スタッドバンプの先端が、接続用バンプに接触させるように固定した。その後減圧下において、表1に記載する粘度になるように加熱しながら厚さ方向に押圧し、半導体チップとテープ基板を接着した。また、粘度と加熱温度の関係をあらかじめ測定しておくことで所定の粘度になるように設定した。
(Adhesion process)
The stud bumps of the semiconductor chip and the bumps for connecting the tape substrate are aligned, and the stud bumps of the semiconductor chip are fixed on the adhesive layer. Here, it fixed so that the front-end | tip of a stud bump might contact a bump for connection. Thereafter, under reduced pressure, the semiconductor chip and the tape substrate were bonded together by pressing in the thickness direction while heating so as to have the viscosity shown in Table 1. Moreover, it set so that it might become a predetermined | prescribed viscosity by measuring the relationship between a viscosity and heating temperature beforehand.

(フリップチップ接合)
貼り合わせた半導体チップとテープ基板の両者を、230℃で数十秒程度加熱し、その後、180℃で60分程度加熱し接着層を本硬化させ半導体チップをテープ基板にフリップチップ接合させた。
(Flip chip bonding)
Both the bonded semiconductor chip and the tape substrate were heated at 230 ° C. for several tens of seconds, and then heated at 180 ° C. for about 60 minutes to fully cure the adhesive layer, and the semiconductor chip was flip-chip bonded to the tape substrate.

このようにして得られた半導体パッケージについて下記の特性評価を行った。   The semiconductor package thus obtained was evaluated for the following characteristics.

(評価方法)
(1)接着層の厚さ
接着層の厚さを測定した。
(2)接着不良発生数
得られた半導体パッケージについて、環境温度を−65℃から150℃で3000回変化させる温度サイクル試験を実施し、接着層と半導体チップ間で剥離の発生数を確認した。
(Evaluation methods)
(1) Thickness of adhesive layer The thickness of the adhesive layer was measured.
(2) Number of occurrences of adhesion failure The obtained semiconductor package was subjected to a temperature cycle test in which the environmental temperature was changed 3000 times from −65 ° C. to 150 ° C. to confirm the number of occurrences of peeling between the adhesive layer and the semiconductor chip.

Figure 2010045104
Figure 2010045104

Figure 2010045104
Figure 2010045104

表1からわかるように、加熱温度が高すぎて、接着層の粘度が10Pa・sより小さくなると、接着層が流れ出て接着層の厚さが薄くなってしまい、半導体チップとテープ基板の絶縁性を確保できる10μm以上の厚さを得られなくなっている。 As can be seen from Table 1, when the heating temperature is too high and the viscosity of the adhesive layer is less than 10 3 Pa · s, the adhesive layer flows out and the thickness of the adhesive layer is reduced. It is impossible to obtain a thickness of 10 μm or more that can ensure insulation.

一方、加熱温度が低すぎて、接着層の粘度が10Pa・sより大きくなると、接着層の厚さはほとんど変化せず、半導体チップの側面側へ接着層の一部の回り込みが発生していないことがわかる。 On the other hand, if the heating temperature is too low and the viscosity of the adhesive layer exceeds 10 5 Pa · s, the thickness of the adhesive layer hardly changes, and a part of the adhesive layer wraps around the side surface of the semiconductor chip. You can see that it is not.

更に、表2から温度サイクル試験後の半導体チップと接着層の接合部の不良発生数でも10Pa・sより大きくなると、不良が発生していることが確認できる。 Furthermore, it can be confirmed from Table 2 that a defect has occurred when the number of defects at the junction between the semiconductor chip and the adhesive layer after the temperature cycle test is larger than 10 5 Pa · s.

第1の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor package concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor package concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor package concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor package concerning 1st Embodiment. 第1の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor package concerning 1st Embodiment. 図5の部分Aを示す部分拡大図である。It is the elements on larger scale which show the part A of FIG. 第2の実施形態に掛かる半導体パッケージの製造方法を示す断面模式図であるIt is a cross-sectional schematic diagram which shows the manufacturing method of the semiconductor package concerning 2nd Embodiment. 従来の半導体パッケージの構成を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows the structure of the conventional semiconductor package.

符号の説明Explanation of symbols

100 テープ基板
110 導体パターン
120 基材
130 接続用バンプ
140 突起状電極部
150 接着層
151 回り込み高さ
200 半導体チップ
211 半導体素子
212 電極パッド
213 保護層
214 スタッドバンプ
300 間隙
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Tape board | substrate 110 Conductive pattern 120 Base material 130 Connection bump 140 Protruding electrode part 150 Adhesive layer 151 Rounding height 200 Semiconductor chip 211 Semiconductor element 212 Electrode pad 213 Protective layer 214 Stud bump 300 Gap

Claims (5)

電極部と、前記電極部に固設されたスタッドバンプとを備えた半導体チップを、接続バンプが形成されたテープ基板にフリップチップ接合する電子部品の製造方法であって、
前記テープ基板の一方の面に接着層を配置する配置工程と、
前記スタッドバンプと前記接続バンプを接続するため前記半導体チップを所定位置に位置決めし、前記接着層と前記半導体チップの表面との間に所定の間隔を持つように前記スタッドバンプを前記接着層に固定する固定工程と、
減圧下で押圧することによって、前記接着層と前記半導体チップの表面を接着する接着工程と
前記半導体チップと前記テープ基板とを加熱しながら厚さ方向に押圧することでフリップチップ接合させる接合工程と、を有する
ことを特徴とする電子部品の製造方法。
A method of manufacturing an electronic component in which a semiconductor chip including an electrode portion and a stud bump fixed to the electrode portion is flip-chip bonded to a tape substrate on which a connection bump is formed,
An arranging step of arranging an adhesive layer on one surface of the tape substrate;
The semiconductor chip is positioned at a predetermined position to connect the stud bump and the connection bump, and the stud bump is fixed to the adhesive layer so as to have a predetermined distance between the adhesive layer and the surface of the semiconductor chip. Fixing process to perform,
A bonding step for bonding the adhesive layer and the surface of the semiconductor chip by pressing under reduced pressure; and a bonding step for flip-chip bonding by pressing the semiconductor chip and the tape substrate in the thickness direction while heating. The manufacturing method of the electronic component characterized by having.
前記固定工程において、前記スタッドバンプは前記接着層を貫通し、前記接続バンプに接触させる工程をさらに有する
ことを特徴とする請求項1に記載の電子部品の製造方法。
2. The method of manufacturing an electronic component according to claim 1, wherein in the fixing step, the stud bump further includes a step of penetrating the adhesive layer and contacting the connection bump.
前記接着工程は、前記接着層の粘度を10〜10Pa・sとさせた状態で押圧することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体パッケージの製造方法。 3. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 1, wherein in the bonding step, pressing is performed in a state where the viscosity of the bonding layer is set to 10 3 to 10 5 Pa · s. 前記配置工程は、減圧下で配置することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の半導体パッケージの製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 1, wherein the arranging step is arranged under reduced pressure. 前記配置工程において、前記接着層は複数の接着層部からなり、少なくとも前記テープ基板上に配置された前記接着層部をあらかじめ温調し、所定のヤング率以上となるまで反応を行うことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の半導体パッケージの製造方法。   In the arranging step, the adhesive layer is composed of a plurality of adhesive layer portions, and at least the adhesive layer portion arranged on the tape substrate is temperature-controlled in advance and reacted until a predetermined Young's modulus or higher is reached. The method of manufacturing a semiconductor package according to claim 1, wherein:
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