專利名稱：電路板平面化方法和制造半導體器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電路板平面化方法和制造半導體器件的方法。
半導體器件縮小了信息通信設備、辦公電子設備、家用電子設備、工業(yè)電子設備(例如測量儀器和組裝機器人)、醫(yī)學電子設備和電子玩具的尺寸，并且便于微型化。
半導體器件的制造需要半導體元件和固定元件的接線板。作為接線板上半導體元件的固定技術，引線連接通常是主流技術。但是近年來能夠縮小半導體元件安裝面積的倒裝芯片技術正在成為主流技術。對于安裝半導體元件的接線板，在利用引線連接方法安裝半導體元件的過程中，半導體元件上的電極向外通過引線連接到半導體元件外部的接線板電極上，并且接線板上電極的嚙合點可大于半導體元件電極的嚙合點。相反，在利用倒裝芯片方法安裝半導體元件過程中，半導體元件的電極必需與接線板上的電極一一對應。因此作為利用倒裝芯片安裝半導體元件的接線板，需要高密度電路板，即板上的線應是精細的。而且半導體器件尺寸的縮小要求引線層同內(nèi)部通孔與電路板相連。
陶瓷多層印刷電路板可以滿足上述要求。但是與注入玻璃環(huán)氧樹脂板之類的樹脂板相比，陶瓷平板的成本下降有限，因此限制了其在消費電子產(chǎn)品中的應用。
由于與陶瓷平板的制造方法不同，所以樹脂平板更有可能大幅度降低成本。但是樹脂平板的剛性不如陶瓷平板，因而引線密度不能一致，且當板的厚度減小時將發(fā)生變形，因而難于在半導體元件倒裝芯片方法中采用。
針對上述情況，本發(fā)明的目標是提供一種穩(wěn)定地制造半導體器件的方法。
按照本發(fā)明的電路板平面化方法，其特征在于包括以下步驟利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的板上，其中電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。
按照本發(fā)明的半導體器件制造方法，其特征在于包括以下步驟利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的板上；將半導體元件固定為使得其上多個電極一一對應地向下面朝固定電路板暴露引線連接；用絕緣樹脂涂膠填入電路板與半導體元件之間的縫隙；使絕緣樹脂涂膠凝固并使其中電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。
按照本發(fā)明的半導體器件制造方法，其特征在于包括以下步驟利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的母板上；將半導體元件固定為使得其上多個電極一一對應地向下面朝固定電路板暴露引線連接；用絕緣樹脂涂膠填入電路板與半導體元件之間的縫隙；使絕緣樹脂涂膠凝固；以及將安裝半導體元件的電路板從與具有平整表面的板交界的粘合層處剝離下來，其中電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。


圖1為按照本發(fā)明第一實施例的制造過程第一步中半導體器件的剖面示意圖；圖2為按照本發(fā)明第一實施例的制造過程第二步中半導體器件的剖面示意圖；圖3為按照本發(fā)明第一實施例的制造過程第三步中半導體器件的剖面示意圖；圖4為按照本發(fā)明第一實施例的制造過程第四步中半導體器件的剖面示意圖；圖5為按照本發(fā)明第一實施例的制造過程第五步中半導體器件的剖面示意圖；圖6為按照本發(fā)明第三實施例的一個制造過程中半導體器件的剖面示意圖；圖7為在平板上制造半導體器件的一步過程中制造多個半導體器件的剖面示意圖；以及圖8(a)和8(b)為按照本發(fā)明第四實施例的制造過程不同階段中半導體器件的剖面示意圖。
以下通過結(jié)合附圖的實施例描述本發(fā)明。
(實施例1)圖1-5示出了按照本發(fā)明第一實施例的制造過程不同步驟中半導體器件的剖面圖。
第一步兩面帶有引線層121的電路板12的結(jié)構(gòu)為兩面上的引線層121通過內(nèi)部通孔電學連接，并且板體材料為環(huán)氧樹脂，其中將芳族聚酰胺纖維分散在環(huán)氧樹脂內(nèi)。值得指出的是，可以用玻璃纖維代替芳族聚酰胺纖維。電路板12的尺寸為12mm×12mm×0.4mm，而區(qū)域12mm×12mm內(nèi)的平整度約為30微米。接著制作平整度小于0.5微米的玻璃平板11。玻璃平板11的尺寸為40mm×40mm×1.5mm。主要由半凝固狀態(tài)的環(huán)氧樹脂構(gòu)成的粘合片13(Nitto Shinko制造的B-EL10)堆疊在電路板12與玻璃平板11之間。粘合片13的尺寸為13mm×13mm×0.04mm。將堆疊結(jié)構(gòu)加熱至50℃可以得到更好的工作特性。
第二步層疊在一起的電路板12、粘合片13和玻璃平板13在加熱的同時還受到壓迫，從而使電路板12平整以使半凝固狀態(tài)下的粘合片13凝固。該工藝條件為150℃和20g/cm2。值得指出的是，下壓凝固粘合片13可以使電路板12與玻璃平板12粘合緊密而不夾雜氣泡。在粘合片13凝固之后，電路板12與玻璃平板11緊密粘合在一起，并且電路板12的平整度達到10微米以下。而且電路板12由上往下壓確保了平面化。
第三步半導體元件14面朝下安裝在平面化電路板12上。以下安裝方法被采用。即，在半導體元件電極上形成金凸緣，并且金凸緣端部上涂敷導電粘合劑，金凸緣與電路板12上的引線電極通過導電粘合劑粘合在一起。導電粘合劑是內(nèi)部自制產(chǎn)品，含有作為導電材料的銀，并且凝固溫度為120℃。
第四步絕緣樹脂涂膠15被填入半導體元件14與電路板12之間的縫隙，隨后加熱凝固絕緣樹脂涂膠15。絕緣樹脂涂膠15完全是室內(nèi)制造產(chǎn)品，其含有主成份的環(huán)氧樹脂和作為填充劑的二氧化硅，并且凝固溫度為150℃。這使得半導體器件16通過粘合片13粘合到玻璃平板11上。在凝固之后，該絕緣樹脂平板15擔當起防止半導體器件彎曲的作用。
第五步為了將半導體器件16從玻璃平板11上取下，凝固的粘合片13被加熱至100℃左右。凝固的粘合片13的玻璃過渡溫度為70℃左右，因此加熱溫度在70℃以上，使粘合片13的結(jié)構(gòu)軟化，便于移開半導體器件16。
在該實施例中，采用的是玻璃平板，但是只要有良好的平整度，也可以采用煅燒氧化鋁或SUS板。而且由于該板具有平整度，所以也可以作為母板。在這種情況下，無需在最后的步驟中將電路板12和半導體元件14從板上取下，這提供了方便。在這種工藝中，需要采用各向異性導電粘合劑作為粘合層材料。
而且對于比較實例也作了同樣的實驗，但是其粘合片與熱塑粘合片的粘合力小于上述實施例中所用粘合片。表1示出了結(jié)果。
表1
每種粘合片的粘合力采用下述方法測量。即，用粘合片固定不銹鋼制的直徑5mm圓柱體下方。隨后測量沿垂直方向?qū)⒉讳P鋼制品拔離粘合片所施加的力。通過對在上述實施例1的半導體元件固定方法中所實現(xiàn)的半導體元件與電路板之間的連接的判定確定固定能力。
而且在該實施例中，只有一塊12mm×12mm的電路板粘合在50mm×50mm的玻璃平板上。但是毫無疑問，即使是多塊電路板如圖7所示進行粘合，也可以達到同樣的效果。
而且在本實施例中，形成于電路板兩面上的引線通過內(nèi)部通孔相連。但是毫無疑問，所謂的多層印刷電路板(通過內(nèi)部層實現(xiàn)連接)可以提供同樣的結(jié)果。
(實施例2)在實施例2中，不采用粘合片而采用粘合膠。粘合膠為Lockite制造的3016，它是一種少溶劑性熱定型絕緣樹脂涂膠，主要成份為環(huán)氧樹脂。
首先利用絲網(wǎng)印刷的方法在玻璃平板一塊13mm×13mm的區(qū)域內(nèi)上涂敷粘合膠。在該步驟中，薄膜厚度約為50微米。在該狀態(tài)下，在大約50℃下進行熱處理以使粘合膠處于半凝固狀態(tài)，從而層疊在電路板上。隨后按照與實施例1相同的工藝制造半導體器件以獲得與實施例1相同的結(jié)果。
而且經(jīng)過證實，如果不用半凝固狀態(tài)的粘合膠將電路板與玻璃平板層疊在一起也能獲得同樣的結(jié)果。
(實施例3)
以下借助圖6描述按照本發(fā)明第三實施例的半導體器件制造方法。圖6示出了第三實施例其中一個制造工藝中半導體器件的剖面圖。
電路板22通過粘合層23與平整的玻璃平板21粘合在一起，從而使電路板22獲得良好的平整度。半導體元件24固定在電路板22上，并且絕緣樹脂填充在半導體元件24與電路板22之間的縫隙內(nèi)。
與第一實施例不同之處是粘合層的材料成份。即，本實施例粘合層內(nèi)包含熱膨脹指數(shù)大于粘合層材料的填充劑26。所用粘合層完全是內(nèi)部自制產(chǎn)品，材料成份為大約70ppm/℃的環(huán)氧樹脂和大約150ppm/℃的玻璃珠作為填充劑26。
利用具有這種材料成份的粘合層23使得粘合層23中具有較大熱膨脹系數(shù)的填充劑26在為將半導體器件27從玻璃平板21上移開而加熱時膨脹。這便于移開半導體器件27。
(實施例4)以下借助圖8描述按照本發(fā)明第四實施例的半導體器件制造方法。圖8示出了第四實施例制造過程中半導體器件的剖面圖。
電路板42是平整的，并且與設有開孔46的煅燒氧化鋁板41粘合在一起，從而通過粘合層13與電路板42的各個電極對應，由此得到良好的平整度。半導體元件44固定在平整度良好的電路板42上。煅燒的氧化鋁板41包含開孔46，并且可以在這種狀態(tài)下檢查半導體元件44與電路板42引線層121之間的電學連接。
作為檢查結(jié)果，當發(fā)現(xiàn)連接不良時，半導體元件44與電路板42未互相連接在一起。因此可以替換半導體元件44或電路板44以重復該工藝直到實現(xiàn)連接為止。只有在實現(xiàn)這種連接之后，才將絕緣樹脂45填充入半導體元件44與電路板42之間縫隙內(nèi)以實現(xiàn)粘合。
如上所述，本發(fā)明的半導體器件制造方法即使在樹脂板平整度較差的情況下也可以穩(wěn)定地用倒裝芯片方法固定半導體元件。
本發(fā)明的半導體器件制造方法提供的效果是，當粘合層的粘合力大于1.5kgf/5mmΦ時，即使樹脂板有較大的卷繞，也可以達到平面化從而可以穩(wěn)定地用倒裝芯片方法固定半導體元件。
本發(fā)明的半導體器件制造方法提供的效果是，當填充劑包含在粘合層的絕緣樹脂內(nèi)，并且填充劑的熱膨脹系數(shù)大于絕緣樹脂的時候，可以通過熱處理方便地從平板上取下半導體器件。
本發(fā)明的半導體器件制造方法提供的效果是，當在平板所需位置上設置開孔時，可以檢查半導體元件與電路板之間的電學連接，因此不會制造出次品。
權(quán)利要求
1．一種電路板平面化的方法，其特征在于包括以下步驟利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的板上，其中電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。
2．一種半導體器件制造方法，其特征在于包括以下步驟利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的板上；將半導體元件固定為使得其上多個電極一一對應地向下面朝固定電路板暴露引線連接；用絕緣樹脂涂膠填入電路板與半導體元件之間的縫隙；使絕緣樹脂涂膠凝固；以及將安裝半導體元件的電路板從與具有平整表面的板交界的粘合層處剝離下來，其中電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。
3．一種半導體器件制造方法，其特征在于包括以下步驟利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的母板上；將半導體元件固定為使得其上多個電極一一對應地向下面朝固定電路板暴露引線連接；用絕緣樹脂涂膠填入電路板與半導體元件之間的縫隙；使絕緣樹脂涂膠凝固并使其中的電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。
4．如權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于所述粘合層的粘合力為1.5kgf/5mmΦ或以上。
5．如權(quán)利要求2-4中任意一項所述的方法，其特征在于所述粘合層首先作熱定型涂膠，隨后通過熱處理將所述電路板與所述平板粘合在一起。
6．如權(quán)利要求2-4中任意一項所述的方法，其特征在于所述粘合層首先是半凝固狀態(tài)下的熱定型樹脂薄膜，隨后通過熱處理將所述電路板與所述平板粘合在一起。
7．如權(quán)利要求2或4中任意一項所述的方法，其特征在于所述粘合層的結(jié)構(gòu)為填充劑包含在所述粘合層的材料中，并且所述填充劑的熱膨脹系數(shù)大于所述粘合層材料的熱膨脹系數(shù)。
8．如權(quán)利要求2-7中任意一項所述的方法，其特征在于多個所述電路板通過所述粘合層固定在單塊平板上，并且所述半導體元件分別安裝在多塊所述電路板上。
9．如權(quán)利要求2-6中任意一項所述的方法，其特征在于在通過所述粘合層將所述電路板固定在具有平整表面的板上的步驟中，所述粘合層被加熱至150℃以實現(xiàn)固化和連接，而在將安裝所述半導體元件的所述電路板從從與具有平整表面的所述板交界的粘合層處剝離下來的所述步驟中，所述粘合層被加熱至100℃以使其軟化。
10．如權(quán)利要求2-9中任意一項所述的方法，其特征在于所述平板在對應所述電路板所述電極的位置上設有開孔，并且在安裝半導體元件之后而在填充所述絕緣樹脂涂膠之前，利用開孔檢查所述半導體元件與所述電路板之間的連接情況。
11．如權(quán)利要求2-10中任意一項所述的方法，其特征在于所述電路板為多層印刷電路板。
全文摘要
一種電路板平面化的方法,它包括以下步驟:利用粘合層將兩面有引線層的電路板固定在具有一平整表面的板上,其中電路板受到固定其上的平整部件的壓迫。
文檔編號H01L21/68GK1217576SQ9812266
公開日1999年5月26日 申請日期1998年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月19日
發(fā)明者板恒峰広, 戶村善広, 祐伯圣, 天見和由 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社