專利名稱：凸點的形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在半導體的封裝體的形態(tài)中，在BGA(球狀柵格陣列Ball Grid Array)封裝體、CSP(芯片尺寸封裝Chip Size Package或芯片比例封裝Chip Scale Package)等將焊錫球作為與安裝基板的連接材料使用的封裝體(以下簡單地稱為封裝體)上安裝以焊錫球或金球為代表的導電性球，稱為凸點(bump)的連接用的凸起的形成方法。
近年來，在輸入輸出端子多的LSI中使用的半導體封裝基板等中，在其下表面設置以柵格狀或鋸齒柵格狀配置的多個端子電極，采用通過凸點來連接與其對應的電路基板的電路電極的結構。
作為形成焊錫凸點的方法，有在特開平8-115916及特開平9-063737等中公開的方法。在該公開公報中公開了下述的技術通過將被吸附夾具以真空方式吸引的焊錫球浸在焊劑(flux)液槽中來對焊錫球供給焊劑，將該焊錫球轉移到在半導體封裝基板上形成的連接端子(pad)上，通過對利用焊劑的粘接力粘接支撐(暫時固定)焊錫球的電子電路基板進行加熱(回流reflow)來形成焊錫球。并公開了將焊錫球轉移安裝到半導體封裝基板上的裝置。此外，在加熱方面，使用市場上一般流通的回流爐即可。
但是，上述的現(xiàn)有方法存在下述問題。
最近以來，廣泛地使用帶狀的柔性基板作為半導體封裝基板。在

圖12中示出使用這樣的柔性基板的半導體封裝體的例子。在圖12中，3是柔性基板，15是焊錫凸點，4是形成焊錫凸點的連接端子(pad)，11是半導體芯片，19是將連接端子4與半導體芯片11連接起來的引線。18是封裝樹脂，用來固定半導體芯片11和柔性基板3。17是作成口字形的形狀的增強板。
在使用上述的柔性基板的半導體封裝體的情況下，在形成凸點時，為了使用對于現(xiàn)有形狀的非柔性基板的制造裝置，預先將該半導體封裝基板切割成長方形的小單位。而且，在形成凸點后的組裝半導體封裝體的最終工序中，為了將半導體封裝基板切割成最小單位，需要二次切割工序。因此，存在形成凸點的成本高的問題。
再有，為了將已切割成長方形的半導體封裝基板放入轉移安裝焊錫球的裝置、即焊錫球安裝器或加熱用的回流爐中，必須通過將剛性低且操作難的半導體封裝基板固定在剛性高的專用運載夾具上使操作變得容易。對于專用運載夾具，要求高的尺寸精度，而且固定到專用運載夾具上的操作主要用人工來進行。這樣，在以往就存在下述問題由于要準備數(shù)目與制品的生產(chǎn)量相稱且高價的專用運載夾具，以及進行將切割成長方形的半導體封裝基板固定到專用運載夾具上的操作，故形成凸點的成本很高。
為了解決這樣的問題，可考慮采取下述的措施在對焊錫球安裝器14和回流爐進行了改造，使其能分別連續(xù)地供給帶狀的半導體封裝基板的基礎上，使焊錫球安裝器和回流爐一體化，通過將結束了焊錫球的轉移安裝的半導體封裝基板直接放入回流爐中，可不需要專用運載夾具和用于形成凸點的基板切割工序。
但是，在該方法中，在進行焊錫球的轉移安裝的焊錫球安裝器中發(fā)生故障、裝置的運轉停止的情況下，要防止在回流爐中因處于加工停頓狀態(tài)中而處于高溫下的半導體封裝基板受到損傷是困難的。此外，一般來說，焊錫球的轉移安裝所需要的時間隨重試(retry)操作的有無等而變化，但加熱時間的變動與焊錫球及連接到半導體封裝基板的半導體受到的熱能的總量的變動有關，這成為凸點形成不良的原因。因此，在不容許形成凸點中的加熱時間的變動的情況下使焊錫球安裝器和回流爐一體化這一點，從兩裝置的特點來看是不合適的，目前未能實現(xiàn)這一點。
在本發(fā)明中，解決了上述問題，對于帶狀的半導體封裝基板，實現(xiàn)了不使用專用運載夾具并且不需要用于形成凸點的切割工序的凸點形成方法。
本發(fā)明的一個目的在于，提供能用簡單的制造、組裝方法在半導體襯底上形成凸點的凸點形成方法。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供可靠性良好的、在半導體襯底上形成凸點的凸點形成方法。
本發(fā)明的再一個目的在于，提供能以低成本在半導體襯底上形成凸點的凸點形成方法。
為了達到上述目的，在用卷軸將帶狀的半導體封裝基板供給焊錫球安裝器并轉移安裝了焊錫球后，將該基板暫時卷繞到卷軸上。使轉移安裝焊錫球時使用的焊劑等固定液的粘接力比焊錫球的質量和運送時焊錫球受到的各種加速度的積大，以免被轉移安裝且暫時處于固定狀態(tài)的焊錫球落下。再有，在將帶狀的半導體封裝基板卷繞到卷軸上時，在上述基板間插入隔離物來防止機械接觸，以免被轉移安裝且暫時處于固定狀態(tài)的焊錫球由于機械接觸而產(chǎn)生位置偏移。
如按照本發(fā)明，則能在不需要形成凸點用的切割工序及不使用專用運載夾具的情況下且以低成本來實現(xiàn)對于作為半導體封裝基板而廣泛使用的帶狀的柔性基板的凸點形成。而且，可將普通的焊錫球安裝器及回流爐的改造限于最小限度。
圖1是示出本發(fā)明的凸點形成流程的圖。
圖2是示出以真空方式將焊錫球吸附到安裝頭上的方法的局部剖面圖。
圖3是示出將焊劑供給以真空方式吸附到安裝頭上的焊錫球的方法的局部剖面圖。
圖4是示出在柔性基板上安裝焊錫球的方法的局部剖面圖。
圖5是示出在實施了焊錫球的安裝后的卷繞柔性基板的方法的圖。
圖6是示出隔離帶的一部分的斜視圖。
圖7是示出將實施了焊錫球的安裝后的柔性基板與隔離帶一起卷繞到基板卷繞軸上的狀態(tài)的剖面圖。
圖8是示出將形成了凸點的柔性基板和隔離帶卷繞到基板卷繞軸上的狀態(tài)的剖面圖。
圖9是示出將安裝了焊錫球的柔性基板加熱以形成凸點的方法的圖。
圖10是示出柔性基板的例子的圖。
圖11是示出柔性基板的另一個例子的圖。
圖12是示出使用了柔性基板的半導體封裝體的例子的圖。
以下，根據(jù)附圖詳細地說明本發(fā)明的實施例。再有，由于圖中的同一符號示出同一部位，故有時省略重復的說明。此外，關于使用焊錫球作為導電性球的一例及使用焊劑作為固定液的一例的凸點形成方法進行記述，但本凸點形成方法不限定于該組合，也可使用焊錫球以外的金屬制的球、用導電體覆蓋的球作為導電性球。此外，也可使用焊錫糊劑(paste)或混有導電性粒子的粘接劑作為代替焊劑的固定液。
圖1是示出本發(fā)明的凸點形成方法的基本流程的圖。在圖1中，6是在最終工序中進行了切割后對成為半導體封裝體的柔性基板進行卷繞的基板卷繞軸，16是半導體封裝體。首先，在a中，將半導體芯片連接到柔性基板上，對其進行樹脂封裝。接著，如b中所示，將柔性基板卷繞到基板卷繞軸6上。其次，在c中從基板卷繞軸6抽出柔性基板，安裝焊錫球。將安裝了焊錫球的柔性基板如d中那樣卷繞到基板卷繞軸6上。其次，在e中從該基板卷繞軸6抽出已安裝了焊錫球的柔性基板，對其進行加熱。利用加熱和冷卻，在柔性基板上形成凸點，如f所示，將其卷繞到基板卷繞軸6上。其后，通過清洗、切割柔性基板，完成半導體封裝體16。再有，在清洗中，也可在卷繞到基板卷繞軸6上的狀態(tài)下進行清洗，也可從該基板卷繞軸6抽出柔性基板來對其進行清洗。此外，也有這樣的情況根據(jù)顧客的要求，在不進行切割、即在卷繞到基板卷繞軸6上的狀態(tài)下出廠，在顧客那邊根據(jù)需要將其切割。
以下，更詳細地說明圖1中示出的流程。從圖2至圖4示出圖1c中示出的安裝焊錫球的方法。在各圖中，1是焊錫球，2是焊劑，3是柔性基板，4是在柔性基板上形成的連接端子，5是安裝頭，11是半導體芯片。
在圖2中示出將焊錫球1供給安裝頭5的方法。將焊錫球1的底面置于網(wǎng)格狀薄片的球容器上，利用通過網(wǎng)格狀薄片的向上的氣流將焊錫球1向上吹。安裝頭5位于球容器的上方，利用真空吸引將焊錫球1吸引到各個球吸引口上，這樣的球吸引口有很多個。
圖3示出對于已真空吸引的焊錫球1的焊劑供給方法。預先將焊劑2涂敷在焊劑板上。以真空方式吸引了焊錫球1的安裝頭5接近并接觸該焊劑板上的焊劑面。由此，將焊劑2供給各焊錫球1。
圖4示出將焊錫球1安裝在柔性基板上的方法。以真空方式吸引了焊錫球1的安裝頭5接近與半導體芯片11連接的柔性基板3，按壓各焊錫球1，通過向大氣開放或相反地給予正壓來截斷真空，利用焊劑2的粘接力將焊錫球1安裝在柔性基板3上的連接端子4上。再者，在沒有正確地將焊錫球1安裝在連接端子4上的情況下，可預先在安裝頭5的內部設置頂出各焊錫球1的銷釘和推出該銷釘?shù)臋C構，通過利用這些銷釘和機構，能實現(xiàn)焊錫球1的可靠的安裝。
焊劑2的供給，也可在安裝焊錫球1之前在連接端子4上通過一般的絲網(wǎng)印刷法、儲存斗轉移法或散布(dispensing)法來進行。作為焊劑2，必須使用其粘接力比焊錫球的質量和將焊錫球1安裝在柔性基板3上后可能受到的加速度的積大的焊劑，以免焊錫球因其后的運送中的沖擊及操作者的操作不良等而落下。
必要的焊劑粘接力隨所使用的裝置或焊錫球尺寸的變化而變化，但通過選擇100gf以上的值，在一般的環(huán)境下可完全防止焊錫球的落下。再有，此時的焊劑2的粘接力的測定，可用例如MALCOM社制的糊劑粘接試驗機來測定。如果焊劑2是導電型糊劑，則可以使用其它類型的糊劑，例如可以使用焊錫糊劑、包含混有導電性粒子的粘接劑的固定液。
在這里，在圖10和圖11中示出本實施例中的柔性基板3。柔性基板3用聚酰亞胺材料等的耐熱性及電絕緣性優(yōu)良的材料制成，在其上形成了金屬布線及連接端子4。此外，12是半導體芯片連接部，13是柔性基板3運送中使用的穿孔。圖10中示出的柔性基板3是在寬度方向配置了1個半導體芯片連接部12的例子，圖11中示出的柔性基板3是在寬度方向配置了2個半導體芯片連接部12的例子。
在圖1的c中，如圖1的d及圖5所示，將安裝了焊錫球1的柔性基板3連續(xù)地卷繞到基板卷繞軸6上。此時，為了防止因焊錫球1與其它部件的接觸而使其位置在連接端子4上發(fā)生偏移，或焊錫球1從連接端子4上脫落，在柔性基板3間卷繞隔離帶7，以防止與焊錫球1的機械接觸。將隔離帶7卷繞到隔離帶卷軸8上，與基板卷繞軸6同步地送出隔離帶7。圖6中以斜視圖示出隔離帶7的一部分。此外，在圖7中以用圖5的A-B切斷的局部剖面圖示出在基板卷繞軸6上交替地卷繞了安裝了焊錫球1的柔性基板和隔離帶7的情況。這樣，隔離帶7的寬度與柔性基板3大致相同，在與柔性基板3重疊的狀態(tài)下，在隔離帶7的兩面上及在避開柔性基板3上的焊錫球1的位置上具有多個凸起9，該隔離帶7具有「H」字形的剖面。此外，該凸起9的高度比焊錫球1的高度及與柔性基板3的相對的面連接的半導體芯片11的從柔性基板3的面伸出的量高。因此，隔離帶7不與柔性基板3的焊錫球1接觸，可防止焊錫球1從柔性基板3上的連接端子4發(fā)生偏移或脫落。再有，由于隔離帶的材料用廉價的塑料等就足夠了，也不會處于高溫下，故可重復使用。在擔心發(fā)生靜電的情況下，也可使用導電型塑料作為上述材料。
在圖1的d中，連續(xù)地對卷繞到基板卷繞軸6的柔性基板3進行加熱。在圖9中示出的加熱工序中，在安裝了焊錫球1后，從卷繞了柔性基板3和隔離帶7的基板卷繞軸6抽出柔性基板3，送到回流爐等加熱爐中進行加熱，使焊錫球1熔融。然后，通過其后的放置冷卻，使熔融了的焊錫球1固化，形成凸點。如圖9所示，在從基板卷繞軸6抽出柔性基板3時，與柔性基板3一起卷繞的隔離帶7由隔離帶卷軸8來卷繞。從加熱爐10出來的形成了凸點的柔性基板3與下面的工序的情況相一致，可以再次卷繞到基板卷繞軸6上，也可以每隔一定尺寸進行切割，但在本實施例中，如圖1的f及圖9所示，示出了再次卷繞到與剛才的基板卷繞軸6不同的另一個基板卷繞軸6b上的例子。在所形成的凸點及柔性基板3的損傷成為問題的情況下，在卷繞到基板卷繞軸6b上時也使用隔離帶7b是有效的。在圖8中示出圖9的用C-D線切斷的局部剖面圖，該圖示出在形成凸點后將形成了凸點15的柔性基板3卷繞到另外的基板卷繞軸6b上的狀態(tài)。該隔離帶7b基本上與將焊錫球1安裝在柔性基板3上后使用的隔離帶相同，但凸起9的高度必須大于所形成的凸點15的高度。
根據(jù)需要，在卷繞到基板卷繞軸6b上的原有狀態(tài)下將已卷繞的柔性基板3放入到批量式的清洗機中，除去焊劑等的殘余。
此外，為了在用加熱形成了凸點后直接進行柔性基板3的清洗，也可在圖3中示出的加熱爐10后插入市場上出售的連續(xù)清洗裝置。此外，如圖1的f、g、h所示，也可從基板卷繞軸6抽出柔性基板3，對其連續(xù)地進行清洗，其后再次卷繞到基板卷繞軸6上。在這些情況下，都在清洗后將柔性基板3切割成小單位。
相反，也可考慮在將形成了凸點后的柔性基板切割成小單位后用批量式的清洗裝置對焊劑等殘余進行清洗。
用本實施例可解決現(xiàn)有的凸點形成中的問題，對于帶狀的半導體封裝基板，可實現(xiàn)不使用專用運載夾具等并且不需要形成凸點用的基板的切割工序的凸點形成方法。
權利要求
1．一種半導體封裝體的凸點形成方法，其特征在于，包括下述步驟將半導體芯片安裝到柔性基板上的步驟；使用從焊劑、焊錫焊劑、包含混有導電性粒子的粘接劑的固定液的任一種中選擇的導電性糊劑，將導電性球暫時固定在與設置在上述柔性基板上的半導體芯片進行電連接的連接端子上的步驟；將暫時固定了上述導電性球的上述柔性基板卷繞到卷軸上的步驟；從卷軸抽出暫時固定了上述導電性球的上述柔性基板，對暫時固定了上述導電性球的上述柔性基板進行加熱，以形成凸點的步驟；將形成了上述凸點的上述柔性基板卷繞到卷軸上的步驟；以及通過清洗、切割上述柔性基板形成半導體封裝體的步驟。
2．如權利要求1所述的凸點形成方法，其特征在于在將暫時固定了上述導電性球的上述基板卷繞到卷軸上時，在上述基板間插入隔離物。
3．如權利要求2所述的凸點形成方法，其特征在于從上述已卷繞的卷軸將上述基板與上述隔離物分離，將上述基板供給加熱工序。
4．如權利要求3所述的凸點形成方法，其特征在于在加熱工序后，將上述基板卷繞到上述卷軸上。
5．如權利要求4所述的凸點形成方法，其特征在于在加熱工序后將上述基板卷繞到上述卷軸上時，在上述基板間插入上述隔離物。
6．如權利要求4所述的凸點形成方法，其特征在于在加熱工序后而且在將上述基板卷繞到上述卷軸上前，清洗上述基板。
7．如權利要求4所述的凸點形成方法，其特征在于在加熱工序后，在已將上述基板卷繞到上述卷軸上的狀態(tài)下進行清洗。
8．如權利要求3所述的凸點形成方法，其特征在于在加熱工序后，將上述基板切割成小單位。
9．如權利要求8所述的凸點形成方法，其特征在于在切割了上述基板后進行清洗。
10．如權利要求2所述的凸點形成方法，其特征在于將上述隔離物的剖面形狀大體作成「H」狀，使與導電性粒子相對的凹部的深度大于導電性球的直徑。
11．如權利要求5所述的凸點形成方法，其特征在于將上述隔離物的剖面形狀大體作成「H」狀，使與加熱工序中形成的凸點相對的凹部的深度大于上述凸點的高度。
全文摘要
在半導體封裝體的凸點形成方法中,將半導體芯片安裝到柔性基板上。使用導電性糊劑將導電性球暫時固定在與設置在上述柔性基板上的半導體芯片進行電連接的連接端子上。將暫時固定了上述導電性球的上述柔性基板卷繞到卷軸上。其次,從卷軸抽出柔性基板,對暫時固定了導電性球的柔性基板進行加熱,以形成凸點。將形成了凸點的柔性基板卷繞到卷軸上。通過清洗、切割柔性基板形成半導體封裝體。
文檔編號H01L21/68GK1205543SQ9811595
公開日1999年1月20日 申請日期1998年7月10日 優(yōu)先權日1997年7月11日
發(fā)明者井上康介, 米田達也, 木本良輔, 鈴木高道, 鈴木順一 申請人:株式會社日立制作所, 日立東京電子株式會社, 株式會社日立超大規(guī)模集成電路系統(tǒng)