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発明の名称 半導体装置の製造方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−85561(P2001−85561A)
公開日 平成13年3月30日(2001.3.30)
出願番号 特願平11−260050
出願日 平成11年9月14日(1999.9.14)
代理人 【識別番号】100073221
【弁理士】
【氏名又は名称】花輪 義男
発明者 桑原 治
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 半導体基板上に形成された複数の柱状電極間の前記半導体基板上に、先鋭なスキージを往復動させるスクリーン印刷により、封止膜を前記柱状電極間で陥没するように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項2】 請求項1記載の発明において、前記スキージは、前記半導体基板に対してほぼ垂直にして往復動することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項3】 請求項1または2記載の発明において、前記スキージの先端部を前記柱状電極間に押し込んで印刷することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の発明において、前記スクリーン印刷は、前記半導体基板上に該半導体基板の周辺部を覆うマスクを載置して行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項5】 請求項4記載の発明において、前記スキージは2つであり、往動時に先行する復動用スキージを上昇させた状態で後行する往動用スキージで印刷し、復動時に先行する往動用スキージを上昇させた状態で後行する復動用スキージで印刷することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項6】 請求項5記載の発明において、前記往動用スキージによる印刷は、前記往動用スキージが、前記マスクの周辺部で、前記半導体基板の端縁から外れない位置で終了することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項7】 請求項6記載の発明において、前記往動用スキージは往動時の印刷が終了した後も前記マスクの上面に接触しており、前記復動用スキージが前記半導体基板の端縁から内側に移動してきた時点で、前記マスクの上面から上昇することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項8】 請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記スキージの先端部は側面ほぼV字状となっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項9】 請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記スキージは硬度55゜〜80゜のゴムであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項10】 請求項9記載の発明において、前記スキージはウレタン系ゴムによって形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、柱状電極を有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばCSP(Chip Size Package)と呼ばれる半導体装置を製造する場合、一例として、まず図8に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(半導体基板)1上に複数の柱状電極2が形成されたものを印刷テーブル3の上面に位置決めして載置する。次に、シリコン基板1の上面に印刷マスク4を位置合わせして載置する。印刷マスク4は、厚さが柱状電極2の高さよりもやや厚いマスク本体4aにシリコン基板1の平面サイズよりもやや小さい円形状の開口部4bが形成されたものからなっている。
【0003】次に、図9に示すように、側面短冊形状のスキージ5で液状封止樹脂を印刷マスク4の開口部4b内に印刷し、封止膜6を形成する。この状態では、柱状電極2の上面は封止膜6によって覆われている。次に、封止膜6の上面側を適宜に研磨あるいはエッチングすることにより、図10に示すように、柱状電極2の上面を露出させる。次に、図11に示すように、柱状電極2の上面に半田ボール7を形成する。次に、ダイシング工程を経ると、個々の半導体装置が得られる。
【0004】次に、図12は以上のようにして得られた半導体装置10を回路基板11上に搭載した状態の一部の断面図を示したものである。この場合、半導体装置10は、半田ボール7が回路基板11の上面の所定の箇所に形成された接続端子12に接合されていることにより、回路基板11上に搭載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこのような半導体装置10では、封止膜6の厚さが柱状電極2の高さと同じとなるので、柱状電極2が揺れ動きにくく、この結果、回路基板11上に搭載した後における温度サイクルテストにおいて、シリコン基板1と回路基板11との間の熱膨張係数差に起因して発生する応力を柱状電極2で吸収することができず、ひいては柱状電極2と半田ボール7との界面にクラックが発生することがあるという問題があった。この発明の課題は、柱状電極で応力を吸収することができるようにすることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体基板上に形成された複数の柱状電極間の前記半導体基板上に、先鋭なスキージを往復動させるスクリーン印刷により、封止膜を前記柱状電極間で陥没するように形成するようにしたものである。この発明によれば、封止膜を柱状電極間で陥没するように形成しているので、柱状電極を揺れ動き易くすることができ、ひいては柱状電極で応力を吸収することができる。この場合、先鋭なスキージを往復動させるスクリーン印刷により封止膜を形成しているので、スキージの先端部の柱状電極間への押し込み量を調整することにより、封止膜の厚さを容易に制御することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】図1〜図3はそれぞれこの発明の一実施形態における半導体装置の各製造工程を示したものである。そこで、これらの図を順に参照して、この実施形態における半導体装置の製造方法について説明する。まず、図1に示すように、ウエハ状態のシリコン基板(半導体基板)11上に高さ100〜300μmの複数の柱状電極12が形成されたものを印刷テーブル13の上面に位置決めして載置する。次に、シリコン基板11の上面に印刷マスク14を位置合わせして載置する。印刷マスク14は、厚さが柱状電極12の高さよりも薄いマスク本体14aにシリコン基板11の平面サイズよりもやや小さい円形状の開口部14bが形成されたものからなっている。
【0008】次に、図2に示すように、先端部が側面ほぼV字状のスキージ15で液状封止樹脂を印刷マスク14の開口部14b内に印刷し、封止膜16を形成する。この場合、液状封止樹脂の粘度は千cPS(センチポアズ)〜約30万cPS程度とし、また、スキージ15はミノウレタン(ウレタン系ゴム)によって形成され、その先端部の角度は60°程度が好ましいが、55°〜80°程度としても何ら問題はない。また、スキージ15の硬度はJIS規定の55゜〜80゜であり、印刷に際しては、スキージ15はほぼ垂直な状態で往復動され、その先端部が柱状電極12間に押し込まれることにより、封止膜16は、その厚さが柱状電極12の高さよりも薄くなり、柱状電極12間で陥没するように形成される。なお、柱状電極12の上面に封止膜16が形成された場合には、柱状電極12上及びその近傍の封止膜16を適宜に研磨あるいはエッチングして、柱状電極12の上面を露出させる。次に、図3に示すように、柱状電極12の上面に半田ボール17を形成する。次に、ダイシング工程を経ると、個々の半導体装置が得られる。
【0009】次に、図4は以上のようにして得られた半導体装置20を回路基板21上に搭載した状態の一部の断面図を示したものである。この場合、半導体装置20は、半田ボール17が回路基板21の上面の所定の箇所に設けられた接続端子22に接合されていることにより、回路基板21上に搭載されている。
【0010】ところで、以上のようにして得られた半導体装置10では、封止膜16を柱状電極12間で陥没するように形成しているので、柱状電極12を揺れ動き易くすることができる。この結果、半導体装置10を回路基板21上に搭載した後における温度サイクルテストにおいて、シリコン基板11と回路基板21との間の熱膨張係数差に起因して発生する応力を柱状電極12で吸収することができ、ひいては柱状電極12と半田ボール17との界面にクラックが発生しにくいようにすることができる。
【0011】ここで、スキージ15の押し込み量(mm)と封止膜16の厚さ(mm)との関係を調べたところ、図5に示す結果が得られた。この場合、スキージ15の押し込み量とは、高さ110μm程度の柱状電極12の上面を基準として、スキージ15の先端部を柱状電極12間に押し込んだ量のことである。また、封止膜16の厚さとは、柱状電極12間において最も陥没したところにおける厚さのことである。図5から明らかなように、封止膜16の厚さはスキージ15の押し込み量に反比例している。したがって、スキージ15の先端部の柱状電極12間への押し込み量を調整することにより、封止膜16の厚さを容易に制御することができる。
【0012】また、スキージ15を比較的柔らかいミノウレタンによって形成し、その先端部を側面ほぼV字状としているので、スキージ15を垂直な状態で柱状電極12間に押し込みながら往復動させても、柱状電極12にダメージをほとんど与えることがないようにすることができる。
【0013】次に、封止膜16の形成方法の他の例について、図6を参照して説明する。まず、図6(A)に示すように、所定の間隔をおいて配置された2つのスキージ15a、15bを有するスクリーン印刷機を用意する。この場合、左側のスキージ15aは往動用であり、右側のスキージ15bは復動用である。そして、両スキージ15a、15bを左方向移動限位置に位置させ、且つ、往動用スキージ15aを下降させて印刷マスク14の上面に接触させ、また復動用スキージ15bを上昇位置に位置させる。この場合、往動用スキージ15aの下降量は、予め設定されたスキージ押し込み量に対応したものである。
【0014】そして、両スキージ15a、15b間における印刷マスク14の上面に液状封止樹脂16aを供給し、両スキージ15a、15bを右方向に移動させ、図6(B)に示すように、往動用スキージ15aによって印刷マスク14の開口部14b内に液状封止樹脂16aを印刷する。そして、両スキージ15a、15bが左方向移動限位置に位置した後に、図6(C)に示すように、復動用スキージ15bを下降させて印刷マスク14の上面に接触させる。この場合も、復動用スキージ15bの下降量は、予め設定されたスキージ押し込み量に対応したものである。
【0015】次に、両スキージ15a、15bを左方向にやや移動させ、図6(D)に示すように、復動用スキージ15bがシリコン基板11上に位置する状態となった時点で、往動用スキージ15aを上昇させる。そして、両スキージ15a、15bをさらに左方向に移動させ、図6(E)に示すように、復動用スキージ15bによって印刷マスク14の開口部14b内に液状封止樹脂16aを印刷する。かくして、液状封止樹脂16aの印刷工程が終了する。
【0016】ここで、図6(C)に示すように、復動用スキージ15bを下降させて印刷マスク14の上面に接触させ、図6(D)に示すように、復動用スキージ15bがシリコン基板11上に位置する状態となった時点で、換言すれば、復動用スキージ15bがマスク14の上面に接触しながら左方向に移動を開始し、シリコン基板11の端縁よりも内側に位置する状態となった時点で、往動用スキージ15aを上昇させている理由について説明する。図6(B)に示す状態において、まず往動用スキージ15aを上昇させ、次いで復動用スキージ15bを下降させて印刷マスク14の上面に接触させた場合には、復動用スキージ15bの印刷マスク14の上面への接触力により、印刷マスク14が浮き上がり、すでに印刷された液状封止樹脂16aが印刷マスク14の下面側に回り込み、連続印刷が不可能となることがある。そこで、このようなことを回避するためである。
【0017】なお、硬化後の封止膜の粘度は50万〜150万cPSと高い方が望ましいが、液状封止樹脂16aの粘度がこのように高い場合には、スキージによる印刷時、液状封止樹脂が波打つように形成された、膜厚が一様とならない。そこで、このような場合には、印刷前に予め液状封止樹脂を加熱しておくか、あるいは、シリコン基板11を加温しておくことにより、液状封止樹脂の粘度を適当な値、例えば、数万〜数十万cPSに下げた状態で印刷するようにすればよい。
【0018】また、上記実施形態において、柱状電極12は、シリコン基板11上に直接形成した図となっているが、この発明に記載した封止膜の形成方法は、シリコン基板11上に絶縁膜を介して配線を形成し、該配線上に柱状電極を形成することによりシリコン基板11上に柱状電極をマトリクス状に配列した半導体装置に極めて好適に適用し得るものである。
【0019】さらに、図6に示す場合には、両スキージ15a、15bとして先端部が側面ほぼV字状のものを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、図7に示すように、往動用スキージ15aとして先端部の左側面が垂直面で右側面が傾斜面となったものを用い、復動用スキージ15bとして先端部の右側面が垂直面で左側面が傾斜面となったものを用いるようにしてもよい。図7において、シリコン基板11の上面に対してスキージ15a、15bを垂直に維持した状態で、往動印刷及び復動印刷を行うが、スキージ15a、15bをシリコン基板11の上面に対する垂直線に対してその先端部が均等となる角度に傾斜して往動印刷及び復動印刷を行うようにしてもよい。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば、封止膜を柱状電極間で陥没するように形成しているので、柱状電極を揺れ動き易くすることができ、ひいては柱状電極で応力を吸収することができる。この場合、先鋭なスキージを往復動させるスクリーン印刷により封止膜を形成しているので、スキージの先端部の柱状電極間への押し込み量を調整することにより、封止膜の厚さを容易に制御することができる。




 

 


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