加圧加熱装置、及び、電子部品の製造方法
【課題】加圧加熱部材からの熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制する。
【解決手段】加圧加熱装置２００は、加工対象物（例えば、積層体２）を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、を有する。劣熱伝導部材５５は、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成され、第１加圧加熱部材５６と加工対象物との間に配置される。
【解決手段】加圧加熱装置２００は、加工対象物（例えば、積層体２）を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、を有する。劣熱伝導部材５５は、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成され、第１加圧加熱部材５６と加工対象物との間に配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧加熱装置、及び、電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象物を熱圧着する装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、加工対象物に対して直接的に接触する加圧加熱部材（同文献の加圧ヘッド）を有するものがある。この装置は、加圧加熱部材とステージとの間に加工対象物を挟み込んで、該加工対象物を加圧及び加熱することにより、熱圧着を行う。
特許文献１には、加工対象物としての半導体チップとプリント配線基板との間に、熱硬化性樹脂を含有する異方性導電シートを介在させて、熱圧着を行うことによって、半導体チップをプリント配線基板に対してフリップチップ接続することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５１３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、以下のことを認識した。
加圧加熱部材の熱が加工対象物へ急激に伝達すると、熱圧着により製造される電子部品の品質に悪影響が生じる場合がある。その悪影響の具体例としては、例えば、加工対象物の半田接合が完了する前に、半田の周囲に存在する熱硬化性樹脂が硬化してしまうことによって、半田接合が阻害されてしまうことなどが挙げられる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、加圧加熱部材の熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することが可能な加圧加熱装置、及び、電子部品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加工対象物を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材と、
前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成され、前記第１加圧加熱部材と前記加工対象物との間に配置される劣熱伝導部材と、
を有することを特徴とする加圧加熱装置を提供する。
【０００７】
この加圧加熱装置によれば、第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材が、第１加圧加熱部材と加工対象物との間に配置されるので、第１加圧加熱部材の熱は、劣熱伝導部材を介することにより、緩やかに、加工対象物へと伝達される。よって、第１加圧加熱部材の熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明は、第１加圧加熱部材と加工対象物との間に、前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材を介在させて、前記第１加圧加熱部材と第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を挟み込む工程と、
前記第１加圧加熱部材と前記第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を加圧及び加熱する工程と、
を有することを特徴とする電子部品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１加圧加熱部材からの熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る加圧加熱装置の模式的な断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る加圧加熱装置の一連の動作を示す模式的な断面図である。
【図４】加圧加熱装置とは別に、電子部品の製造方法に用いられる装置の模式的な正面断面図である。
【図５】電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る加圧加熱装置の模式的な断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る加圧加熱装置の一連の動作を示す模式的な断面図である。
【図８】熱伝達部材の形状の例を示す模式的な平面図である。
【図９】分割支持台の変形例を示す模式的な平面図である。
【図１０】変形例に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【図１１】変形例に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。図２は第１の実施形態に係る加圧加熱装置２００の模式的な断面図、図３は加圧加熱装置２００の一連の動作を示す模式的な断面図である。
【００１３】
図１（Ｃ）に示すように、本実施形態に係る電子部品の製造方法は、第１加圧加熱部材５６と加工対象物（例えば積層体２）との間に、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材５５を介在させて、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とにより加工対象物を挟み込む工程と、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とにより加工対象物を加圧及び加熱する工程と、を有する。
本実施形態に係る加圧加熱装置２００は、加工対象物（例えば積層体２）を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、を有する。劣熱伝導部材５５は、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成され、第１加圧加熱部材５６と加工対象物との間に配置される。
【００１４】
具体的には、例えば、図２に示すように、第１加圧加熱部材５６は、第２加圧加熱部材５２の下方に配置されている。
第１加圧加熱部材５６は、例えば、ステンレス、鉄、銅などの金属、或いはセラミックにより構成されていることが挙げられるが、その他の材質により構成されていても良い。
第２加圧加熱部材５２は、例えば、セラミック、或いは鉄などの金属により構成されていることが挙げられるが、その他の材質により構成されていても良い。なお、第２加圧加熱部材５２をセラミックにより構成することによって、第２加圧加熱部材５２を薄く形成しても、その平坦性を容易に良好にすることができる。
【００１５】
劣熱伝導部材５５は、例えば、ガラスにより構成されていることが挙げられるが、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材質であれば、その他の材質（セラミックなど）でも良い。劣熱伝導部材５５は、例えば、板状に形成されている。
第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に、劣熱伝導部材５５を介在させて、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とにより加工対象物を加圧及び加熱することにより、第１加圧加熱部材５６からの熱が積層体２へと急激に伝達してしまうことを抑制できるようになっている。
【００１６】
加圧加熱装置２００は、例えば、第１加圧加熱部材５６から各々起立するように設けられた複数の分割部分５７を含んで構成された分割支持台５９を有している。複数の分割部分５７は、平面視において、例えば格子状に配置されている。複数の分割部分５７どうしは、平面的に相互に離間して配置されている。複数の分割部分５７は、平面視において、均等に分散して配置されていることが好ましい。分割支持台５９は、複数の分割部分５７によって劣熱伝導部材５５を下支えするとともに、第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５へ伝達する。つまり、第１加圧加熱部材５６と劣熱伝導部材５５との間には、複数の分割部分５７が介在している。
【００１７】
加圧加熱装置２００は、例えば、分割支持台５９を昇降させる昇降機構２０６を有している。昇降機構２０６は、例えば、シリンダなどにより構成されている。昇降機構２０６は、例えば、第１加圧加熱部材５６を昇降させることにより、該第１加圧加熱部材５６上に設けられている分割支持台５９を昇降させる。
加圧加熱装置２００は、昇降機構２０６により分割支持台５９を上昇させることによって、分割支持台５９上の劣熱伝導部材５５と積層体２とを上昇させて、積層体２を劣熱伝導部材５５と第２加圧加熱部材５２との間に挟み込んで加圧する（図３（ｃ）参照）。
【００１８】
加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１（図３（ｂ）、図３（ｃ））を形成するチャンバー（加圧容器）を更に有している。チャンバーは、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２とを有し、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２とが合わさることによって、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２との間に密閉空間２１１が形成される。
【００１９】
例えば、下部チャンバー２０１には、第１加圧加熱部材５６を収容する中空状の収容部２０５が形成されている。例えば、第１加圧加熱部材５６は、昇降機構２０６により昇降させられる際に、収容部２０５の内周面に対して摺動する。ただし、第１加圧加熱部材５６は、収容部２０５の内周面に対して離間していても良い。
【００２０】
例えば、下部チャンバー２０１の底部には、収容部２０５内の領域と、下部チャンバー２０１の下側の領域と、を連通させる開口２０１ａが形成され、シリンダなどの昇降機構２０６が開口２０１ａを上下に貫通している。
なお、下部チャンバー２０１が開口２０１ａを省略し、収容部２０５の底部に昇降機構２０６を設けても良い。
【００２１】
昇降機構２０６により第１加圧加熱部材５６が支持され、更に第１加圧加熱部材５６上に分割支持台５９の各分割部分５７が支持されている。
下部チャンバー２０１の上端部には、各分割部分５７を収容部２０５から下部チャンバー２０１の上側の空間へと突出させる開口５８が形成されている。
【００２２】
下部チャンバー２０１の内部には、例えば、複数のヒータ２１２が設けられている。 ヒータ２１２の熱により下部チャンバー２０１が加熱される結果、下部チャンバー２０１に接触ないしは近接している第１加圧加熱部材５６も加熱される。第１加圧加熱部材５６の熱は、分割部分５７及び劣熱伝導部材５５をこの順に経由して、積層体２に伝達される。
なお、ヒータ２１２は、第１加圧加熱部材５６の内部に設けても良いし、下部チャンバー２０１の内部と第１加圧加熱部材５６の内部との双方に設けても良い。
【００２３】
例えば、上部チャンバー２０２には、下向きに開口する凹部２０７が形成されている。上部チャンバー２０２には、第２加圧加熱部材５２と、ヒータ２０８と、が設けられている。第２加圧加熱部材５２は、凹部２０７内に露出するように、上部チャンバー２０２の天板の下面に設けられている。上部チャンバー２０２の天板内並びに側壁内には、例えば複数のヒータ２０８が設けられている。
ヒータ２１２の熱により上部チャンバー２０２が加熱される結果、上部チャンバー２０２に接触している第２加圧加熱部材５２も加熱される。
なお、ヒータ２０８は、第２加圧加熱部材５２の上面に隣接するように、該第２加圧加熱部材５２の上側に配置されていても良い。
【００２４】
上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１とが相対的に近づいて、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１とが接することにより、凹部２０７の下端の開口が下部チャンバー２０１により閉塞されて、密閉空間２１１が形成されるようになっている。
加圧加熱装置２００は、例えば、上部チャンバー２０２を昇降させるための上部チャンバー昇降機構（図示略）を有している。上部チャンバー昇降機構が上部チャンバー２０２を下降させることによって、密閉空間２１１が形成される。
【００２５】
上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１との間（例えば、下部チャンバー２０１の上面において、上部チャンバー２０２と接する部位）には、密閉空間２１１の機密を保持するためのＯリング２０３が設けられている。
なお、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１の材質としては、例えば、ステンレス、チタン、銅などの金属等が挙げられる。
【００２６】
加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１内に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、積層体２と、を収容し、積層体２の加圧及び加熱を行う。
【００２７】
加圧加熱装置２００は、更に、密閉空間２１１内に加圧流体を導入する導入部２０４を有している。
【００２８】
加圧加熱装置２００は、更に、ヒータ２０８、２１２、昇降機構２０６及び上部チャンバー昇降機構の動作制御をプログラム制御により行う制御部（図示略）を有している。
【００２９】
以下、本実施形態に係る電子部品の製造方法を詳述する。
【００３０】
先ず、加工対象物としての積層体２について詳述する。
【００３１】
積層体２は、例えば、図１（Ｃ）に示すように、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、及び、半導体チップ１６を積層することにより得られ、半導体チップ１０、１２どうし、半導体チップ１２、１４どうし、半導体チップ１４、１６どうしが半田接合されていない状態のものである。
【００３２】
積層体２は、例えば、予め、以下に説明する方法により作成される。
【００３３】
はじめに、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０を用意する。この半導体チップ１０は、基板表面に端子（半導体チップ１２への接続用の端子）１０１が設けられたものであり、基板を貫通するビアは設けられていない。接続用端子１０１は、例えば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、接続用端子１０１の構造は、これに限られるものではない。
ここで、半導体チップ１０の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ以下である。より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下である。
また、半導体チップ１０の他方の基板表面（裏面）側には、端子は設けられていない。
【００３４】
また、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１２を用意する。半導体チップ１２は、基板（シリコン基板）１２０と、基板１２０を貫通するビア１２３とを有するＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）構造の半導体素子である。基板１２０の一方の表面には、端子１２１が設けられ、他方の表面には、端子１２２が設けられている。端子１２１および端子１２２は、ビア１２３で接続されている。端子１２１は、半導体チップ１０に接続される接続用端子であり、端子１２２は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００３５】
ビア１２３は、例えば、銅等の金属や、不純物がドープされた導電性のポリシリコンで構成される。
端子１２２は、例えば、端子１０１と同様の層構成で構成される。
端子１２１は、表面に半田層１２１Ａを有するものである。接続用端子１２１は、例えば、銅層上にニッケル層を積層し、更にこのニッケル層を被覆するように半田層１２１Ａを設けた構造である。
半田層１２１Ａの材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウム及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金が好ましい。半田層１２１Ａの融点は、１１０〜２５０℃、好ましくは１７０〜２３０℃である。
【００３６】
半導体チップ１２の基板１２０の端子１２１が設けられた側の表面には、樹脂層１１が設けられている。
樹脂層１１は、端子１２１を被覆している。樹脂層１１は、詳しくは後述するが熱硬化性樹脂を含む層であり、必要に応じてフラックス活性化合物を含む。
【００３７】
更に、半導体チップ１４、半導体チップ１６を用意する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。
ここで、半導体チップ１４、１６は、半導体チップ１２と同様のものである。すなわち、半導体チップ１４、半導体チップ１６は、半導体チップ１２と同様、ＴＳＶ構造の半導体素子であり、半導体チップ１４は、基板（シリコン基板）１４０と、この基板１４０を貫通するビア１４３と、ビア１４３に接続された一対の端子１４２、１４１とを備える。端子１４２は、半導体チップ１６に接続される接続用端子であり、端子１４１は、半導体チップ１２に接続される接続用端子である。
半導体チップ１６は、基板（シリコン基板）１６０と、この基板１６０を貫通するビア１６３と、ビア１６３に接続された一対の端子１６２、１６１とを備える。端子１６２は、基材１８に接続される接続用端子であり、端子１６１は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００３８】
ビア１４３、１６３は、ビア１２３と同様の材料で構成される。端子１４２、１６２は、端子１２２と同様の構成および材料であり、端子１４１、１６１は、端子１２１と同様の構成および材料である。なお、符号１４１Ａ、１６１Ａは、半田層１２１Ａと同様の半田層である。
半導体チップ１４には、端子１４１を被覆する樹脂層１３が設けられている。また、半導体チップ１６には、端子１６１を被覆する樹脂層１５が設けられている。
【００３９】
ここで、各半導体チップ１２、１４、１６に、樹脂層１１、１３、１５をそれぞれ設ける方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
各半導体チップ１２、１４、１６に対し、それぞれ、樹脂層１１、１３、１５を貼り付ける。
また、予め、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、樹脂層１１、１３、１５が一体化した樹脂シートを貼り付ける。その後、樹脂シート、ウェハをダイシングすることにより、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
更に、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、スピンコートで樹脂層１１、１３、１５が一体化した樹脂層を形成し、その後、ダイシングすることにより、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
【００４０】
なお、例えば、半導体チップ１０、１２、１４、１６は、平面視（基板面側から見た場合の平面視）における大きさが同一である。また、半導体チップ１２、１４、１６の基板１２０、１４０、１６０の厚みは１０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下、更には、５０μｍ以下で、非常に薄いものとなっている。
【００４１】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６で構成される積層体２を作成する。
先ず、半導体チップ１０の端子１０１が形成された面と、半導体チップ１２に設けられた樹脂層１１とを対向させ、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して半導体チップ１２を積層する。
このとき、半導体チップ１０に形成されたアライメントマークと半導体チップ１２に形成されたアライメントマークとを確認し位置合わせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を挟むことにより、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱するとともに、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることにより、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着することができる。例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、樹脂層１１を介して半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１１の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１０に対する半導体チップ１２の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００４２】
次に、半導体チップ１２の端子１２２が設けられた面と、樹脂層１３とを対向させて、半導体チップ１２上に樹脂層１３を介して半導体チップ１４を積層する。
このとき、半導体チップ１２に形成されたアライメントマークと半導体チップ１４に形成されたアライメントマークとを確認し位置合わせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１３を介して、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることにより、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着することができる。例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１３の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１２に対する半導体チップ１４の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００４３】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１４の端子１４２が設けられた面と、樹脂層１５とを対向させて、半導体チップ１４上に樹脂層１５を介して半導体チップ１６を積層する。
このとき、半導体チップ１４に形成されたアライメントマークと半導体チップ１６に形成されたアライメントマークとを確認し位置合わせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１５を介して、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることにより、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着することができる。例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１５の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１４に対する半導体チップ１６の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００４４】
以上により積層体２が得られる。このようにして得られた積層体２において、樹脂層１１、１３、１５は、半硬化状態であり、完全には硬化していない。
【００４５】
なお、ここまでの工程では、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａは溶融しておらず、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしは、半田接合していない。また、端子１０１、１２１どうしは物理的に接触していてもよく、また、端子１０１、１２１間に樹脂層１１の樹脂が介在していてもよい。端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしにおいても、同様である。また、積層体２において、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６の各側面は上面から見て面一となっていてもよく、また、樹脂層１１、１３、１５が半導体チップ１０、１２、１４、１６側面からはみ出していてもよい。更に、例えば、半導体チップ１６や、半導体チップ１０が他の半導体チップよりも小さくてもよい。
また、樹脂層１１、１３、１５の厚みは、例えば、５μｍ以上、１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上、５０μｍ以下である。５μｍ以上とすることにより、樹脂層が半田層を確実に被覆でき、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしを容易に接続させることができる。また、１００μｍ以下とすることにより、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしを容易に接続させることができる。更には、１００μｍ以下とすることにより樹脂層の硬化収縮による半導体チップ１２、１４、１６の反りを抑制することができる。
【００４６】
ここで、樹脂層１１、１３、１５について説明する。樹脂層１１、１３、１５は、それぞれ半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間の隙間を埋めるためのものである。
樹脂層１１、１３、１５は、それぞれ熱硬化性樹脂である。
熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等を用いることができる。これらは、単独または２種以上を混合して用いることができる。
中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。樹脂層１１、１３、１５における熱硬化性樹脂の含有量は、３０重量量％以上、７０重量％以下が好ましい。
樹脂層１１、１３、１５は、フラックス活性化合物を含有し、フラックス活性を有していることが好ましい。樹脂層１１、１３、１５に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
【００４７】
以上の工程により、加工対象物としての積層体２を得ることができる。
【００４８】
次に、図１（Ｃ）に示すように、以上の工程で得られた積層体２を加熱して、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合を行う。
ここで、端子間が半田接合されるとは、以下のことをいう。積層体２が半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上に加熱され、半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間の接合に使用される各半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａが溶融するとともに、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしが物理的に接触し、少なくとも一部が合金を形成している状態である。
【００４９】
より具体的には、例えば、ここでの半田接合は、図２及び図３に示した加圧加熱装置２００を使用する。
第２加圧加熱部材５２の温度は、第１加圧加熱部材５６の温度と同等以上の温度に設定されている。
ヒータ２０８とヒータ２１２の温度制御を行うことによって、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１の温度を調節することで、第２加圧加熱部材５２と第１加圧加熱部材５６の温度をそれぞれ設定する。
上部チャンバー２０２の温度は、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上の温度に設定されている。
上部チャンバー２０２の温度は、例えば、２８０以上３００℃以下とすることができる。具体的には、例えば、上部チャンバー２０２の温度は２８５℃とすることができる。
また、下部チャンバー２０１の温度は、室温以上、且つ、上部チャンバー２０２の温度以下に設定されている。具体的には、例えば、下部チャンバー２０１の温度は１８５℃とすることができる。
【００５０】
第２加圧加熱部材５２と第１加圧加熱部材５６の温度を適宜に設定することにより、半田接合を行う際の劣熱伝導部材５５の温度を１分以上の間、６０℃以下に維持することができる。
その結果、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａを介して端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合がなされる前に、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの周囲に存在する樹脂層１１、１３、１５が硬化してしまうことを抑制できる。よって、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合を確実に行うことができる。
【００５１】
この半田接合の工程を、以下、詳細に説明する。
はじめに、予め、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２（下部チャンバー２０１、上部チャンバー２０２）を所定の温度まで加熱しておく。そして、図３（ａ）に示すように、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１とが上下に分離した状態において、複数の分割部分５７により劣熱伝導部材５５を支持させ、該劣熱伝導部材５５上に積層体２を載置する。
【００５２】
次に、図３（ｂ）に示すように、下部チャンバー２０１を上昇させることによって、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２との間に密閉空間２１１を形成する。
【００５３】
次に、導入部２０４を介して、加圧流体を密閉空間２１１内に導入する。流体としては、気体が好ましく、例えば、空気、不活性ガス（窒素ガス、希ガス）等が挙げられる。
【００５４】
その後、積層体２を加圧流体によって加圧した状態を維持しながら、図３（ｃ）に示すように、昇降機構２０６によって分割支持台５９を上昇させる。これにより、分割支持台５９上の劣熱伝導部材５５と、劣熱伝導部材５５上の積層体２も上昇させて、積層体２を第２加圧加熱部材５２に対して押し付ける。すなわち、積層体２を劣熱伝導部材５５と第２加圧加熱部材５２とにより加圧する。
積層体２は、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上に加熱され、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間で半田接合が行われる。つまり、半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間が半田接合される。
なお、この段階では、樹脂層１１、１３、１５は未硬化（半硬化の場合を含む）であり、未だ流動性を維持している。つまり、樹脂層１１、１３、１５が未硬化の状態で、半田接合を行う。
【００５５】
ここで、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とによって積層体２を挟圧することにより、端子１０１、１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）に樹脂が挟まっていた場合でも、樹脂を排除して、端子１０１、１２１どうし（端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうし）を確実に接触させることができ、安定的に半田接合することができる。
【００５６】
ここで、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材５５が、第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に介在しているので、第１加圧加熱部材５６の熱は、劣熱伝導部材５５を介することにより、緩やかに、積層体２へと伝達される。よって、第１加圧加熱部材５６の熱が積層体２へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
具体的には、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合が完了する前に、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの周囲の樹脂層１１、１３、１５が硬化してしまうことを抑制できる。よって、それらの硬化により半田接合が阻害されてしまうという不具合を抑制できる。つまり、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２によって積層体２を加圧することにより、確実に、端子１０１、１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）の樹脂を排除して、端子１０１、１２１どうし（端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうし）を接触させることができる。
【００５７】
なお、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、加圧流体によって積層体２を十分に加圧することができるので、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減させる（或いは消滅させる）ことができるという効果も得られる。
【００５８】
ここで、加圧流体によって積層体２を加圧する際の加圧力は、０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下が好ましく、より好ましくは０．５ＭＰａ以上、５ＭＰａ以下である。加圧流体によって積層体２を加圧することにより、樹脂層１１、１３、１５内のボイド発生を抑制することができる。とくに、０．１ＭＰａ以上とすることにより、この効果が顕著となる。また、１０ＭＰａ以下とすることにより、装置の大型化、複雑化を抑制できる。なお、流体で加圧するとは、積層体２の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力１０ＭＰａとは、大気圧よりも、積層体２にかかる圧力が１０ＭＰａ大きいことを示す。
【００５９】
ここでは、積層体２を半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上、例えば、２４０℃〜２６０℃で１０分程度加熱する。これにより、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａを溶融させて半田接合を行うことができる。なお、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点が異なる場合には、最も融点の高い半田層の融点以上に積層体２を加熱すればよい。
その後、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とを離間させ、更に、加圧流体を密閉空間２１１から排出する。加圧流体による積層体２への加圧を停止し、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２とを分離させ、積層体２を劣熱伝導部材５５上から搬出する。
【００６０】
ここで、以上の工程において、未だ樹脂層１１、１３、１５が完全には硬化していない。このため、本実施形態では、その後の工程で、図４に示す装置６を使用して、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進める。この装置６は、容器５１を有し、導入部５１１を介して容器５１内に導入される加圧流体によって積層体２を加圧しながら加熱して、樹脂層１１、１３、１５の硬化を行なうものである。
積層体２を加熱する方法としては、導入部５１１から、加熱した流体を容器５１内に入れ、積層体２を加熱加圧する方法が挙げられる。また、導入部５１１から流体を容器５１内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器５１を加熱することにより、積層体２を加熱することもできる。
容器５１内に積層体２を配置し、流体を導入し、積層体２を樹脂層１１、１３、１５の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して、樹脂層１１、１３、１５の硬化を行なう。例えば、１８０℃で１時間の加熱を行なう。ここで、硬化温度とは、樹脂層の硬化温度であり、樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が、ＪＩＳＫ６９００に準ずるＣ−ステージとなる温度のことをいう。
なお、装置６の容器５１内に複数の積層体２を入れて、樹脂層１１、１３、１５の硬化を行なってもよい。このようにすることにより生産性を向上させることができる。
以上のようにして、半導体チップ１０、１２どうし、半導体チップ１２、１４どうし、半導体チップ１４、１６どうしが半田接合された積層体２を得る（図５（Ａ））。
なお、上述のように、本実施形態に係る加圧加熱装置２００により半田接合を行うことによって、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減できる。このため、その後、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進める工程では、必ずしも加圧を行う必要がない。従って、加圧加熱装置２００により半田接合を行った後、例えば大気圧下で積層体２を加熱することにより、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進めても良い。
【００６１】
次に、図５（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０、１２どうし、半導体チップ１２、１４どうし、半導体チップ１４、１６どうしが半田接合された積層体２を、基材１８上に載せ、積層体２と基材１８とを半田接合する。
はじめに、基材１８を用意する。ここでは、基材１８は、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板やセラミック基板等であってもよい。
【００６２】
基材１８の表面には、端子（積層体接続用端子）１８１が形成されている。端子１８１は、端子１０１と同様の構造、材料で構成され、表面に半田層１８１Ａを有する。端子１８１は、半導体チップ１６に接続されるものである。
次に、この基材１８の表面に樹脂層１７を設ける。この樹脂層１７は、端子１８１を被覆するように設けられる。樹脂層１７としては、樹脂層１１、１３、１５と同様のものであってもよいが、例えば、ペースト状のノーフロー型アンダーフィル材（ＮＵＦ）を使用してもよい。基材１８の表面の一部に、樹脂層１７を設けるため、ペースト状のアンダーフィル材をディスペンスやインクジェット等で塗布することが好ましい。
【００６３】
このようなノーフロー型アンダーフィル材は、例えば、常温で液状の第一エポキシ樹脂と、第一エポキシ樹脂よりも硬化温度が高い第二エポキシ樹脂と、シリコーン変性エポキシ樹脂と、無機充填材と、硬化剤とを含む樹脂組成物で構成される。この樹脂組成物は、溶剤を含まない。なお、この樹脂組成物を構成する硬化剤は、フラックス活性化合物を含有している（従ってフラックス活性を有する）ことが好ましいが、フラックス活性化合物を含有していなくても良い。
第一エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。
第二エポキシ樹脂としては、アリル基を有するエポキシ樹脂（例えば、ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）が好ましい。
第一エポキシ樹脂は樹脂組成物中で５〜５０重量％であることが好ましく、第二エポキシ樹脂は、０．１〜４０重量％であることが好ましい。
シリコーン変性エポキシ樹脂としては、ジシロキサン構造を有するシリコーン変性（液状）エポキシ樹脂が挙げられる。
【００６４】
基材１８上に樹脂層１７を設けた後、樹脂層１７上に積層体２を搭載する。積層体２の端子１６２が、樹脂層１７側に位置するように、積層体２を樹脂層１７上に設置する。
その後、一対の挟圧部材４１、４２で積層体２、樹脂層１７、基材１８を積層方向に沿って挟圧しながら、積層体２、樹脂層１７、基材１８を半田層１８１Ａの融点以上に加熱する。このとき、積層体２、樹脂層１７、基材１８を、一対の挟圧部材４１、４２で挟圧するとともに、一対の挟圧部材４１、４２を加熱することにより、積層体２、樹脂層１７、基材１８が半田層１８１Ａの融点以上に加熱されることとなる。これにより、端子１８１と端子１６２とが半田接合される。この接合工程では、例えば、フリップチップボンダーを使用し、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合する。
このようにして、基材１８上には、複数の積層体２が設置され、基材１８と複数の積層体２が半田接合され、構造体３が得られる（図５（Ｃ）参照）。
【００６５】
その後、必要に応じて、構造体３の樹脂層１７を硬化させる。ここでは、前述した図４の装置６を使用して、樹脂層１７の硬化を行なう。硬化の方法は、前述した方法と同様であり、構造体３を流体で加圧しながら、樹脂層１７の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に構造体３を加熱して、樹脂層１７の硬化を行なう。
このようにすることにより、樹脂層１７でのボイドの発生を防止できるとともに、発生したボイドを消滅させることができる。
【００６６】
次に、構造体３の封止を行なう。封止の方法は、ポッティング、トランスファー成形、圧縮成形のいずれであってもよい。
その後、積層体２ごとに切断して、図５（Ｄ）に示す半導体装置１を複数得ることができる。なお、図５（Ｄ）において、符号１９は、封止材を示し、符号１８Ａはダイシングされた基材１８を示す。また、半導体装置１が複数の積層体２を有する場合には、半導体装置１の単位ごとに切断すればよい。なお、切断には、ダイシングブレード、レーザ、ルーター等を使用することができる。
【００６７】
以上のような第１の実施形態によれば、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材５５が、第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に配置されるので、第１加圧加熱部材５６の熱は、劣熱伝導部材５５を介することにより、緩やかに、積層体２へと伝達される。よって、第１加圧加熱部材５６の熱が積層体２へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
具体的には、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合が完了する前に、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの周囲の樹脂層１１、１３、１５が硬化してしまうことを抑制できる。よって、それらの硬化により半田接合が阻害されてしまうという不具合を抑制できる。つまり、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２によって積層体２を加圧することにより、確実に、端子１０１、１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）の樹脂を排除して、端子１０１、１２１どうし（端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうし）を接触させることができる。
【００６８】
また、加圧加熱装置２００は、複数の分割部分５７を含んで構成された分割支持台５９を有し、これら分割部分５７によって劣熱伝導部材５５を下支えするとともに第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５へ伝達する。
よって、複数の分割部分５７に荷重を分散させて、バランス良く劣熱伝導部材５５及びその上の積層体２を支持することができる。
また、第１加圧加熱部材５６の熱を複数箇所に分散して劣熱伝導部材５５へ伝達できるので、第１加圧加熱部材５６から劣熱伝導部材５５を介した積層体２への熱伝達を平面的に均一化することができる。
また、複数の分割部分５７どうしは、平面的に相互に離間して配置されているので、複数の分割部分５７と劣熱伝導部材５５との総接触面積が、劣熱伝導部材５５の下面の面積よりも小さい。よって、複数の分割部分５７が劣熱伝導部材５５の下面の全面に接触する場合と比べて、複数の分割部分５７が劣熱伝導部材５５との接触面積を低減できる。これにより、第１加圧加熱部材５６からの熱が、複数の分割部分５７を介して積層体２へと急激に伝達してしまうことを、一層抑制できるようになっている。
【００６９】
また、加圧加熱装置２００は、分割支持台５９を昇降させる昇降機構２０６を有しているので、昇降機構２０６により分割支持台５９を上昇させることによって、分割支持台５９上の劣熱伝導部材５５と積層体２とを上昇させて、積層体２を劣熱伝導部材５５と第２加圧加熱部材５２との間に挟み込んで加圧することができる。
【００７０】
また、加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１を形成するチャンバーを更に有し、密閉空間２１１内に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、積層体２と、を収容し、積層体２の加圧及び加熱を行う。
また、加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１に加圧流体を導入する導入部２０４を有するので、導入部２０４を介して密閉空間２１１内に加圧流体を導入することができる。密閉空間２１１内に加圧流体を導入することにより、その加圧流体で積層体２を加圧し、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減させる（或いは消滅させる）ことができる。
すなわち、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、加圧流体によって積層体２を十分に加圧することができるので、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減させる（或いは消滅させる）ことができる。つまり、樹脂層１１、１３、１５が急激に硬化することによって樹脂層１１、１３、１５中にボイドが残留してしまうことを抑制できる。
【００７１】
なお、上記の第１の実施形態において、加圧加熱装置２００を用いて積層体２を加圧及び加熱する工程では、半田接合を行いながら、樹脂層１１、１３、１５の熱硬化を進めるようにしても良い。そして、加圧加熱装置２００による加熱によって、樹脂層１１、１３、１５を熱硬化させて、樹脂層１１、１３、１５により半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間を接着させるようにしても良い。
【００７２】
〔第２の実施形態〕
図６は第２の実施形態に係る加圧加熱装置３００の模式的な断面図、図７は加圧加熱装置３００の一連の動作を示す模式的な断面図である。
本実施形態に係る加圧加熱装置３００は、以下に説明する点でのみ、上記の第１の実施形態に係る加圧加熱装置２００と相違し、その他の点では、加圧加熱装置２００と同様に構成されている。
【００７３】
図６に示すように、本実施形態に係る加圧加熱装置３００は、複数の分割部分５７どうしの間隙において、第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５へ伝達させる熱伝達部材２０９を更に有している。この熱伝達部材２０９は、図７（ａ）に示すように密閉空間２１１が形成された後、図７（ｂ）に示すように第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に劣熱伝導部材５５を介在させて第１及び第２加圧加熱部材５６、５２により積層体２を挟み込んだ後で、図７（ｃ）に示すように劣熱伝導部材５５において第１加圧加熱部材５６側を向く面に接触する。これにより、第１加圧加熱部材５６の熱が熱伝達部材２０９を介して劣熱伝導部材５５へ伝達される状態となる。なお、熱伝達部材２０９が劣熱伝導部材５５に接触することによって、劣熱伝導部材５５が分割支持台５９のみ（分割部分５７のみ）によって支持される場合と比べて、劣熱伝導部材５５への熱の伝達をより容易にコントロールすることができる。
【００７４】
熱伝達部材２０９は、劣熱伝導部材５５よりも熱伝導率が高い材質であることが好ましい。熱伝達部材２０９は、例えば、ステンレス、銅、アルミ、或いはその他の金属などにより構成されている。
【００７５】
熱伝達部材２０９は、例えば、複数の分割部分５７どうしの間隙において第１加圧加熱部材５６に対して昇降可能となっており、図７（ｂ）の状態の後で、図７（ｃ）に示すように第１加圧加熱部材５６に対して上昇することにより、劣熱伝導部材５５において第１加圧加熱部材５６側を向く面に接触する。
【００７６】
なお、本実施形態の場合、下部チャンバー２０１において収容部２０５の上側の部分が開放しており、当該部分が熱伝達部材２０９と干渉しないようになっている。
【００７７】
図８に示すように、熱伝達部材２０９には、該熱伝達部材２０９を表裏に貫通する複数の開口２１０が、各分割部分５７と対応する位置に形成されている。各分割部分５７は、開口２１０内に配置されている。これにより、熱伝達部材２０９は、各分割部分５７に対して干渉せずに、第１加圧加熱部材５６に対して相対的に昇降できるようになっている。
【００７８】
なお、例えば、劣熱伝導部材５５の下面と複数の分割部分５７との総接触面積と、劣熱伝導部材５５の下面と熱伝達部材２０９との接触面積との合計面積が、劣熱伝導部材５５の下面の面積に等しいことが挙げられる。
【００７９】
加圧加熱装置３００は、熱伝達部材２０９を昇降させる昇降機構（図示略）を有している。本実施形態の場合、制御部は、その昇降機構の動作制御も行う。
【００８０】
本実施形態の場合、例えば、半田接合が完了した後で、この熱伝達部材２０９を劣熱伝導部材５５において第１加圧加熱部材５６側を向く面に接触させる。これにより、半田接合が完了した後で、複数の分割部分５７どうしの間隙において、第１加圧加熱部材５６の熱を熱伝達部材２０９から劣熱伝導部材５５を介して積層体２へ伝達させることができる。これにより、例えば、半田接合が完了した後で、樹脂層１１、１３、１５を熱硬化させて、樹脂層１１、１３、１５を介して半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間を接着することができる。
【００８１】
なお、本実施形態の場合も、加圧加熱装置３００を用いて積層体２を加圧及び加熱する工程では、上記の第１の実施形態と同様に、半田接合のみを行い、樹脂層１１、１３、１５は未硬化のままとしても良い。この場合においても、熱伝達部材２０９を劣熱伝導部材５５に接触させることによって、劣熱伝導部材５５への熱の伝達をより容易にコントロールすることができる。
【００８２】
以上のような第２の実施形態によれば、第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に劣熱伝導部材５５を介在させて第１及び第２加圧加熱部材５６、５２により積層体２を挟み込んだ後で、複数の分割部分５７どうしの間隙を埋める熱伝達部材２０９が、劣熱伝導部材５５の下面に接触し、複数の分割部分５７どうしの間隙において、第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５を介して積層体２へ伝達させることができる。
よって、例えば、半田接合が完了した後で、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進めることができる。
【００８３】
なお、上記の第２の実施形態では、熱伝達部材２０９が第１加圧加熱部材５６に対して上昇することによって、熱伝達部材２０９が劣熱伝導部材５５の下面に接触する例を説明したが、熱伝達部材２０９は、図７（ｂ）の状態の後で、各分割部分５７の側方から、各分割部分５７の間隙に入り込むように動作して、劣熱伝導部材５５の下面に接触するのであっても良い。
【００８４】
また、上記の各実施形態では、第１加圧加熱部材５６が分割支持台５９の複数の分割部分５７と劣熱伝導部材５５とをこの順に介して加工対象物としての積層体２に間接的に接触する例を説明したが、加圧加熱装置は、分割支持台５９を有していなくても良い。この場合、第１加圧加熱部材５６は、劣熱伝導部材５５を介して積層体２に間接的に接触する。
【００８５】
上記の各実施形態では、分割支持台５９の複数の分割部分５７が、第１加圧加熱部材５６の昇降に伴い一括して昇降する例を説明したが、各分割部分５７が第１加圧加熱部材５６に対して個別に昇降可能となっていても良い。この場合、各分割部分５７の高さ調整を個別に行うことによって、複数の分割部分５７上に載置される劣熱伝導部材５５の平衡度を高精度に調整することが可能である。
【００８６】
上記の各実施形態では、昇降機構２０６が第１加圧加熱部材５６を介して分割部分５７を昇降させることにより、複数の分割部分５７を一括して昇降させる例を説明したが、個々の分割支持台５９がシリンダなどの昇降機構２０６により第１加圧加熱部材５６に対して昇降しても良い。或いは、各分割部分５７がシリンダにより構成されているか、シリンダを含んで構成されていても良い。
なお、これらの構成とすることにより、第１加圧加熱部材５６と劣熱伝導部材５５との距離を適宜に調節することも可能となるので、その距離の調節によって、第１加圧加熱部材５６から分割部分５７を介して劣熱伝導部材５５へ伝達する熱量の制御、ひいては劣熱伝導部材５５の温度制御を行うことができる。
【００８７】
上記の各実施形態では、分割部分５７が格子状に配置されている例を説明したが、図９に示すように、水平方向に長尺な複数の分割部分５７が横並びに（例えば互いの長手方向が平行となるように）配置されていても良い。
【００８８】
上記の各実施形態では、半導体チップ１０は、他の半導体チップと同じ大きさであったが、これに限られるものではない。例えば、図１０に示すように、複数の半導体チップ１０が作りこまれた半導体ウェハ１０Ａ上に樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６からなる構造体を複数配置し、この状態で加熱して、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしの半田接合を行ってもよい。その後、半導体ウェハ１０Ａを切断する。
【００８９】
上記の各実施形態では、樹脂層１７を基材１８上に形成した後、積層体２を基材１８上に設置していたが、これに限られるものではない。例えば、樹脂層１７を設けず、基材１８と積層体２とを半田接合し、その後、封止すると同時に、基材１８および積層体２間にアンダーフィルを充填してもよい。この場合には、いわゆるモールドアンダーフィル材を使用し、例えば、特開２００３−１２７７３号公報、特開２００３−２７７５８５号公報に開示された材料を使用すればよい。
【００９０】
上記の各実施形態では、積層体２を構成し、樹脂層１１、１３、１５を硬化させた後、基材１８と積層体２との半田接合を実施していたが、樹脂層１１、１３、１５が完全に硬化していない状態で、基材１８と積層体２との半田接合を実施してもよい。例えば、封止を行なう際に、樹脂層１１、１３、１５を完全に硬化させてもよい。
【００９１】
上記の各実施形態では、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合して、基材１８上に複数の積層体２を設けていたが、これに限られるものではない。例えば、基材１８上に複数の積層体２をのせ、その後、図２及び図３に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合してもよい。より具体的には、基材１８上に樹脂層１１、１３、１５と同様の樹脂層１７を形成する。このとき、樹脂層１７は、基材１８の端子１８１を被覆するように設けられる。その後、樹脂層１７上に積層体２を載せ、半硬化状態の樹脂層１７を介して、基材１８と積層体２とを接着する。例えば、フリップチップボンダー等を使用して、加熱し、基材１８と積層体２とを接着する。この操作を繰り返し、複数の積層体２を基材１８に接着する。その後、図２及び図３に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合する。このようにすることにより、製造効率を高めることができる。
【００９２】
上記の各実施形態では、樹脂層１１を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１１付きの半導体チップ１２を半導体チップ１０上に積層していたが、これに限られるものではない。例えば、図１１に示すように、半導体チップ１２および半導体チップ１０それぞれに樹脂層１１Ａ、１１Ｂを設け、樹脂層１１Ａ、１１Ｂにより、樹脂層１１を構成してもよい。
また、樹脂層１１を半導体チップ１０側に設け、樹脂層１３を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１５を半導体チップ１４側に設けてもよい。
【００９３】
上記の各実施形態では、半導体チップ１０、１２、１４、１６を積層して積層体２を構成したが、これに限られるものではない。例えば、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、この積層体を切断し、上記の各実施形態と同様に積層体を加圧及び加熱し、その後、基材１８上に積層してもよい。また、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、上記の各実施形態と同様に、この積層体の加圧及び加熱を行い、その後、切断する。そして、個片化された積層体を基材１８上に積層してもよい。
更に、上記の各実施形態では、半導体チップ１０は、ＴＳＶ構造を有しないものとしたが、これに限らず、ＴＳＶ構造の半導体チップとしてもよい。
【００９４】
上記の各実施形態では、半導体チップを４つ有する半導体装置１を製造したが、これに限られるものではない。
上記の各実施形態では、端子１２１、１４１、１６１、１８１が半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａ、１８１Ａを有していたが、これに限られず、端子１２２、１４２、１６２が表面に半田層を有するものであってもよい。また、端子１０１、１２１、１４１、１６１、１８１、端子１２２、１４２、１６２のすべてが表面に半田層を有していてもよい。これらの半田層を溶融させて、半導体チップ１０、１２、１４、１６間、更には、積層体２と基材１８との間の半田接合を行えばよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ 半導体装置
２ 積層体
３ 構造体
６ 装置
１０ 半導体チップ
１０Ａ 半導体ウェハ
１１ 樹脂層
１１Ａ、１１Ｂ 樹脂層
１２ 半導体チップ
１３ 樹脂層
１４ 半導体チップ
１５ 樹脂層
１６ 半導体チップ
１７ 樹脂層
１８ 基材
１８Ａ 基材
１９ 封止材
４１、４２ 挟圧部材
５１ 容器
５２ 第２加圧加熱部材
５５ 劣熱伝導部材
５６ 第１加圧加熱部材
５７ 分割部分
５８ 開口
５９ 分割支持台
１０１ 接続用端子
１２０ 基板
１２１ 接続用端子
１２１Ａ 半田層
１２２ 端子
１２３ ビア
１４０ 基板
１４１ 端子
１４１Ａ 半田層
１４２ 端子
１４３ ビア
１６０ 基板
１６１ 端子
１６１Ａ 半田層
１６２ 端子
１６３ ビア
１８１ 端子
１８１Ａ 半田層
２００ 加圧加熱装置
２０１ 下部チャンバー
２０１ａ 開口
２０２ 上部チャンバー
２０３ Ｏリング
２０４ 導入部
２０５ 収容部
２０６ 昇降機構
２０７ 凹部
２０８ ヒータ
２０９ 熱伝達部材
２１０ 開口
２１１ 密閉空間
２１２ ヒータ
３００ 加圧加熱装置
５１１ 導入部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧加熱装置、及び、電子部品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象物を熱圧着する装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、加工対象物に対して直接的に接触する加圧加熱部材（同文献の加圧ヘッド）を有するものがある。この装置は、加圧加熱部材とステージとの間に加工対象物を挟み込んで、該加工対象物を加圧及び加熱することにより、熱圧着を行う。
特許文献１には、加工対象物としての半導体チップとプリント配線基板との間に、熱硬化性樹脂を含有する異方性導電シートを介在させて、熱圧着を行うことによって、半導体チップをプリント配線基板に対してフリップチップ接続することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２５１３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者は、以下のことを認識した。
加圧加熱部材の熱が加工対象物へ急激に伝達すると、熱圧着により製造される電子部品の品質に悪影響が生じる場合がある。その悪影響の具体例としては、例えば、加工対象物の半田接合が完了する前に、半田の周囲に存在する熱硬化性樹脂が硬化してしまうことによって、半田接合が阻害されてしまうことなどが挙げられる。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたものであり、加圧加熱部材の熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することが可能な加圧加熱装置、及び、電子部品の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、加工対象物を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材と、
前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成され、前記第１加圧加熱部材と前記加工対象物との間に配置される劣熱伝導部材と、
を有することを特徴とする加圧加熱装置を提供する。
【０００７】
この加圧加熱装置によれば、第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材が、第１加圧加熱部材と加工対象物との間に配置されるので、第１加圧加熱部材の熱は、劣熱伝導部材を介することにより、緩やかに、加工対象物へと伝達される。よって、第１加圧加熱部材の熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明は、第１加圧加熱部材と加工対象物との間に、前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材を介在させて、前記第１加圧加熱部材と第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を挟み込む工程と、
前記第１加圧加熱部材と前記第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を加圧及び加熱する工程と、
を有することを特徴とする電子部品の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１加圧加熱部材からの熱が加工対象物へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【図２】第１の実施形態に係る加圧加熱装置の模式的な断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る加圧加熱装置の一連の動作を示す模式的な断面図である。
【図４】加圧加熱装置とは別に、電子部品の製造方法に用いられる装置の模式的な正面断面図である。
【図５】電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る加圧加熱装置の模式的な断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る加圧加熱装置の一連の動作を示す模式的な断面図である。
【図８】熱伝達部材の形状の例を示す模式的な平面図である。
【図９】分割支持台の変形例を示す模式的な平面図である。
【図１０】変形例に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【図１１】変形例に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。
【００１２】
〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る電子部品の製造方法の工程を示す模式的な断面図である。図２は第１の実施形態に係る加圧加熱装置２００の模式的な断面図、図３は加圧加熱装置２００の一連の動作を示す模式的な断面図である。
【００１３】
図１（Ｃ）に示すように、本実施形態に係る電子部品の製造方法は、第１加圧加熱部材５６と加工対象物（例えば積層体２）との間に、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材５５を介在させて、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とにより加工対象物を挟み込む工程と、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とにより加工対象物を加圧及び加熱する工程と、を有する。
本実施形態に係る加圧加熱装置２００は、加工対象物（例えば積層体２）を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、を有する。劣熱伝導部材５５は、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成され、第１加圧加熱部材５６と加工対象物との間に配置される。
【００１４】
具体的には、例えば、図２に示すように、第１加圧加熱部材５６は、第２加圧加熱部材５２の下方に配置されている。
第１加圧加熱部材５６は、例えば、ステンレス、鉄、銅などの金属、或いはセラミックにより構成されていることが挙げられるが、その他の材質により構成されていても良い。
第２加圧加熱部材５２は、例えば、セラミック、或いは鉄などの金属により構成されていることが挙げられるが、その他の材質により構成されていても良い。なお、第２加圧加熱部材５２をセラミックにより構成することによって、第２加圧加熱部材５２を薄く形成しても、その平坦性を容易に良好にすることができる。
【００１５】
劣熱伝導部材５５は、例えば、ガラスにより構成されていることが挙げられるが、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材質であれば、その他の材質（セラミックなど）でも良い。劣熱伝導部材５５は、例えば、板状に形成されている。
第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に、劣熱伝導部材５５を介在させて、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とにより加工対象物を加圧及び加熱することにより、第１加圧加熱部材５６からの熱が積層体２へと急激に伝達してしまうことを抑制できるようになっている。
【００１６】
加圧加熱装置２００は、例えば、第１加圧加熱部材５６から各々起立するように設けられた複数の分割部分５７を含んで構成された分割支持台５９を有している。複数の分割部分５７は、平面視において、例えば格子状に配置されている。複数の分割部分５７どうしは、平面的に相互に離間して配置されている。複数の分割部分５７は、平面視において、均等に分散して配置されていることが好ましい。分割支持台５９は、複数の分割部分５７によって劣熱伝導部材５５を下支えするとともに、第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５へ伝達する。つまり、第１加圧加熱部材５６と劣熱伝導部材５５との間には、複数の分割部分５７が介在している。
【００１７】
加圧加熱装置２００は、例えば、分割支持台５９を昇降させる昇降機構２０６を有している。昇降機構２０６は、例えば、シリンダなどにより構成されている。昇降機構２０６は、例えば、第１加圧加熱部材５６を昇降させることにより、該第１加圧加熱部材５６上に設けられている分割支持台５９を昇降させる。
加圧加熱装置２００は、昇降機構２０６により分割支持台５９を上昇させることによって、分割支持台５９上の劣熱伝導部材５５と積層体２とを上昇させて、積層体２を劣熱伝導部材５５と第２加圧加熱部材５２との間に挟み込んで加圧する（図３（ｃ）参照）。
【００１８】
加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１（図３（ｂ）、図３（ｃ））を形成するチャンバー（加圧容器）を更に有している。チャンバーは、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２とを有し、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２とが合わさることによって、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２との間に密閉空間２１１が形成される。
【００１９】
例えば、下部チャンバー２０１には、第１加圧加熱部材５６を収容する中空状の収容部２０５が形成されている。例えば、第１加圧加熱部材５６は、昇降機構２０６により昇降させられる際に、収容部２０５の内周面に対して摺動する。ただし、第１加圧加熱部材５６は、収容部２０５の内周面に対して離間していても良い。
【００２０】
例えば、下部チャンバー２０１の底部には、収容部２０５内の領域と、下部チャンバー２０１の下側の領域と、を連通させる開口２０１ａが形成され、シリンダなどの昇降機構２０６が開口２０１ａを上下に貫通している。
なお、下部チャンバー２０１が開口２０１ａを省略し、収容部２０５の底部に昇降機構２０６を設けても良い。
【００２１】
昇降機構２０６により第１加圧加熱部材５６が支持され、更に第１加圧加熱部材５６上に分割支持台５９の各分割部分５７が支持されている。
下部チャンバー２０１の上端部には、各分割部分５７を収容部２０５から下部チャンバー２０１の上側の空間へと突出させる開口５８が形成されている。
【００２２】
下部チャンバー２０１の内部には、例えば、複数のヒータ２１２が設けられている。 ヒータ２１２の熱により下部チャンバー２０１が加熱される結果、下部チャンバー２０１に接触ないしは近接している第１加圧加熱部材５６も加熱される。第１加圧加熱部材５６の熱は、分割部分５７及び劣熱伝導部材５５をこの順に経由して、積層体２に伝達される。
なお、ヒータ２１２は、第１加圧加熱部材５６の内部に設けても良いし、下部チャンバー２０１の内部と第１加圧加熱部材５６の内部との双方に設けても良い。
【００２３】
例えば、上部チャンバー２０２には、下向きに開口する凹部２０７が形成されている。上部チャンバー２０２には、第２加圧加熱部材５２と、ヒータ２０８と、が設けられている。第２加圧加熱部材５２は、凹部２０７内に露出するように、上部チャンバー２０２の天板の下面に設けられている。上部チャンバー２０２の天板内並びに側壁内には、例えば複数のヒータ２０８が設けられている。
ヒータ２１２の熱により上部チャンバー２０２が加熱される結果、上部チャンバー２０２に接触している第２加圧加熱部材５２も加熱される。
なお、ヒータ２０８は、第２加圧加熱部材５２の上面に隣接するように、該第２加圧加熱部材５２の上側に配置されていても良い。
【００２４】
上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１とが相対的に近づいて、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１とが接することにより、凹部２０７の下端の開口が下部チャンバー２０１により閉塞されて、密閉空間２１１が形成されるようになっている。
加圧加熱装置２００は、例えば、上部チャンバー２０２を昇降させるための上部チャンバー昇降機構（図示略）を有している。上部チャンバー昇降機構が上部チャンバー２０２を下降させることによって、密閉空間２１１が形成される。
【００２５】
上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１との間（例えば、下部チャンバー２０１の上面において、上部チャンバー２０２と接する部位）には、密閉空間２１１の機密を保持するためのＯリング２０３が設けられている。
なお、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１の材質としては、例えば、ステンレス、チタン、銅などの金属等が挙げられる。
【００２６】
加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１内に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、積層体２と、を収容し、積層体２の加圧及び加熱を行う。
【００２７】
加圧加熱装置２００は、更に、密閉空間２１１内に加圧流体を導入する導入部２０４を有している。
【００２８】
加圧加熱装置２００は、更に、ヒータ２０８、２１２、昇降機構２０６及び上部チャンバー昇降機構の動作制御をプログラム制御により行う制御部（図示略）を有している。
【００２９】
以下、本実施形態に係る電子部品の製造方法を詳述する。
【００３０】
先ず、加工対象物としての積層体２について詳述する。
【００３１】
積層体２は、例えば、図１（Ｃ）に示すように、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、及び、半導体チップ１６を積層することにより得られ、半導体チップ１０、１２どうし、半導体チップ１２、１４どうし、半導体チップ１４、１６どうしが半田接合されていない状態のものである。
【００３２】
積層体２は、例えば、予め、以下に説明する方法により作成される。
【００３３】
はじめに、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１０を用意する。この半導体チップ１０は、基板表面に端子（半導体チップ１２への接続用の端子）１０１が設けられたものであり、基板を貫通するビアは設けられていない。接続用端子１０１は、例えば、基板側から銅層、ニッケル層、金層の順に積層された構造となっている。ただし、接続用端子１０１の構造は、これに限られるものではない。
ここで、半導体チップ１０の厚みは、１０μｍ以上１５０μｍ以下である。より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下である。
また、半導体チップ１０の他方の基板表面（裏面）側には、端子は設けられていない。
【００３４】
また、図１（Ａ）に示すように、半導体チップ１２を用意する。半導体チップ１２は、基板（シリコン基板）１２０と、基板１２０を貫通するビア１２３とを有するＴＳＶ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）構造の半導体素子である。基板１２０の一方の表面には、端子１２１が設けられ、他方の表面には、端子１２２が設けられている。端子１２１および端子１２２は、ビア１２３で接続されている。端子１２１は、半導体チップ１０に接続される接続用端子であり、端子１２２は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００３５】
ビア１２３は、例えば、銅等の金属や、不純物がドープされた導電性のポリシリコンで構成される。
端子１２２は、例えば、端子１０１と同様の層構成で構成される。
端子１２１は、表面に半田層１２１Ａを有するものである。接続用端子１２１は、例えば、銅層上にニッケル層を積層し、更にこのニッケル層を被覆するように半田層１２１Ａを設けた構造である。
半田層１２１Ａの材料は、特に制限されず、錫、銀、鉛、亜鉛、ビスマス、インジウム及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金等が挙げられる。これらのうち、錫、銀、鉛、亜鉛及び銅からなる群から選択される少なくとも１種以上を含む合金が好ましい。半田層１２１Ａの融点は、１１０〜２５０℃、好ましくは１７０〜２３０℃である。
【００３６】
半導体チップ１２の基板１２０の端子１２１が設けられた側の表面には、樹脂層１１が設けられている。
樹脂層１１は、端子１２１を被覆している。樹脂層１１は、詳しくは後述するが熱硬化性樹脂を含む層であり、必要に応じてフラックス活性化合物を含む。
【００３７】
更に、半導体チップ１４、半導体チップ１６を用意する（図１（Ａ）、（Ｂ）参照）。
ここで、半導体チップ１４、１６は、半導体チップ１２と同様のものである。すなわち、半導体チップ１４、半導体チップ１６は、半導体チップ１２と同様、ＴＳＶ構造の半導体素子であり、半導体チップ１４は、基板（シリコン基板）１４０と、この基板１４０を貫通するビア１４３と、ビア１４３に接続された一対の端子１４２、１４１とを備える。端子１４２は、半導体チップ１６に接続される接続用端子であり、端子１４１は、半導体チップ１２に接続される接続用端子である。
半導体チップ１６は、基板（シリコン基板）１６０と、この基板１６０を貫通するビア１６３と、ビア１６３に接続された一対の端子１６２、１６１とを備える。端子１６２は、基材１８に接続される接続用端子であり、端子１６１は、半導体チップ１４に接続される接続用端子である。
【００３８】
ビア１４３、１６３は、ビア１２３と同様の材料で構成される。端子１４２、１６２は、端子１２２と同様の構成および材料であり、端子１４１、１６１は、端子１２１と同様の構成および材料である。なお、符号１４１Ａ、１６１Ａは、半田層１２１Ａと同様の半田層である。
半導体チップ１４には、端子１４１を被覆する樹脂層１３が設けられている。また、半導体チップ１６には、端子１６１を被覆する樹脂層１５が設けられている。
【００３９】
ここで、各半導体チップ１２、１４、１６に、樹脂層１１、１３、１５をそれぞれ設ける方法としては、例えば、以下の方法が挙げられる。
各半導体チップ１２、１４、１６に対し、それぞれ、樹脂層１１、１３、１５を貼り付ける。
また、予め、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、樹脂層１１、１３、１５が一体化した樹脂シートを貼り付ける。その後、樹脂シート、ウェハをダイシングすることにより、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
更に、半導体チップ１２、１４、１６が一体化したウェハを用意し、このウェハに、スピンコートで樹脂層１１、１３、１５が一体化した樹脂層を形成し、その後、ダイシングすることにより、樹脂層１１付きの半導体チップ１２、樹脂層１３付きの半導体チップ１４、樹脂層１５付きの半導体チップ１６を用意してもよい。
【００４０】
なお、例えば、半導体チップ１０、１２、１４、１６は、平面視（基板面側から見た場合の平面視）における大きさが同一である。また、半導体チップ１２、１４、１６の基板１２０、１４０、１６０の厚みは１０μｍ以上１５０μｍ以下、より好ましくは、２０μｍ以上、１００μｍ以下、更には、５０μｍ以下で、非常に薄いものとなっている。
【００４１】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６で構成される積層体２を作成する。
先ず、半導体チップ１０の端子１０１が形成された面と、半導体チップ１２に設けられた樹脂層１１とを対向させ、半導体チップ１０上に、樹脂層１１を介して半導体チップ１２を積層する。
このとき、半導体チップ１０に形成されたアライメントマークと半導体チップ１２に形成されたアライメントマークとを確認し位置合わせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１１を介して、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を挟むことにより、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２を加熱するとともに、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることにより、半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着することができる。例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で、樹脂層１１を介して半導体チップ１０および半導体チップ１２を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１１の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１０に対する半導体チップ１２の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００４２】
次に、半導体チップ１２の端子１２２が設けられた面と、樹脂層１３とを対向させて、半導体チップ１２上に樹脂層１３を介して半導体チップ１４を積層する。
このとき、半導体チップ１２に形成されたアライメントマークと半導体チップ１４に形成されたアライメントマークとを確認し位置合わせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１３を介して、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることにより、半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着することができる。例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１２および半導体チップ１４を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１３の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１２に対する半導体チップ１４の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００４３】
次に、図１（Ｂ）に示すように、半導体チップ１４の端子１４２が設けられた面と、樹脂層１５とを対向させて、半導体チップ１４上に樹脂層１５を介して半導体チップ１６を積層する。
このとき、半導体チップ１４に形成されたアライメントマークと半導体チップ１６に形成されたアライメントマークとを確認し位置合わせを行なう。
その後、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を加熱して、半硬化の状態（Ｂステージ）の樹脂層１５を介して、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このとき、ヒータが内蔵された一対の挟圧部材により半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６を挟んで加熱し、前記一対の挟圧部材にて挟圧し、荷重をかけることにより、半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着することができる。例えば、フリップチップボンダーを使用して、大気圧下、大気中で半導体チップ１４および半導体チップ１６を接着する。このときの加熱温度は、樹脂層１５の熱硬化性樹脂が完全硬化しなければ、特に限定されないが、熱硬化性樹脂の硬化温度未満であることが好ましい。
接着後の半導体チップ１４に対する半導体チップ１６の位置が正確であるかどうかは、例えば、Ｘ線顕微鏡や、赤外線顕微鏡を使用して確認することができる。
【００４４】
以上により積層体２が得られる。このようにして得られた積層体２において、樹脂層１１、１３、１５は、半硬化状態であり、完全には硬化していない。
【００４５】
なお、ここまでの工程では、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａは溶融しておらず、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしは、半田接合していない。また、端子１０１、１２１どうしは物理的に接触していてもよく、また、端子１０１、１２１間に樹脂層１１の樹脂が介在していてもよい。端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしにおいても、同様である。また、積層体２において、半導体チップ１０、樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６の各側面は上面から見て面一となっていてもよく、また、樹脂層１１、１３、１５が半導体チップ１０、１２、１４、１６側面からはみ出していてもよい。更に、例えば、半導体チップ１６や、半導体チップ１０が他の半導体チップよりも小さくてもよい。
また、樹脂層１１、１３、１５の厚みは、例えば、５μｍ以上、１００μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以上、５０μｍ以下である。５μｍ以上とすることにより、樹脂層が半田層を確実に被覆でき、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしを容易に接続させることができる。また、１００μｍ以下とすることにより、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしを容易に接続させることができる。更には、１００μｍ以下とすることにより樹脂層の硬化収縮による半導体チップ１２、１４、１６の反りを抑制することができる。
【００４６】
ここで、樹脂層１１、１３、１５について説明する。樹脂層１１、１３、１５は、それぞれ半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間の隙間を埋めるためのものである。
樹脂層１１、１３、１５は、それぞれ熱硬化性樹脂である。
熱硬化性樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、フェノール樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、マレイミド樹脂等を用いることができる。これらは、単独または２種以上を混合して用いることができる。
中でも、硬化性と保存性、硬化物の耐熱性、耐湿性、耐薬品性に優れるエポキシ樹脂が好適に用いられる。樹脂層１１、１３、１５における熱硬化性樹脂の含有量は、３０重量量％以上、７０重量％以下が好ましい。
樹脂層１１、１３、１５は、フラックス活性化合物を含有し、フラックス活性を有していることが好ましい。樹脂層１１、１３、１５に含有されるフラックス活性化合物としては、半田接合に用いられるものであれば、特に制限されないが、カルボキシル基又はフェノール水酸基のいずれか、あるいは、カルボキシル基及びフェノール水酸基の両方を備える化合物が好ましい。
【００４７】
以上の工程により、加工対象物としての積層体２を得ることができる。
【００４８】
次に、図１（Ｃ）に示すように、以上の工程で得られた積層体２を加熱して、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合を行う。
ここで、端子間が半田接合されるとは、以下のことをいう。積層体２が半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上に加熱され、半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間の接合に使用される各半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａが溶融するとともに、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしが物理的に接触し、少なくとも一部が合金を形成している状態である。
【００４９】
より具体的には、例えば、ここでの半田接合は、図２及び図３に示した加圧加熱装置２００を使用する。
第２加圧加熱部材５２の温度は、第１加圧加熱部材５６の温度と同等以上の温度に設定されている。
ヒータ２０８とヒータ２１２の温度制御を行うことによって、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１の温度を調節することで、第２加圧加熱部材５２と第１加圧加熱部材５６の温度をそれぞれ設定する。
上部チャンバー２０２の温度は、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上の温度に設定されている。
上部チャンバー２０２の温度は、例えば、２８０以上３００℃以下とすることができる。具体的には、例えば、上部チャンバー２０２の温度は２８５℃とすることができる。
また、下部チャンバー２０１の温度は、室温以上、且つ、上部チャンバー２０２の温度以下に設定されている。具体的には、例えば、下部チャンバー２０１の温度は１８５℃とすることができる。
【００５０】
第２加圧加熱部材５２と第１加圧加熱部材５６の温度を適宜に設定することにより、半田接合を行う際の劣熱伝導部材５５の温度を１分以上の間、６０℃以下に維持することができる。
その結果、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａを介して端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合がなされる前に、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの周囲に存在する樹脂層１１、１３、１５が硬化してしまうことを抑制できる。よって、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合を確実に行うことができる。
【００５１】
この半田接合の工程を、以下、詳細に説明する。
はじめに、予め、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２（下部チャンバー２０１、上部チャンバー２０２）を所定の温度まで加熱しておく。そして、図３（ａ）に示すように、上部チャンバー２０２と下部チャンバー２０１とが上下に分離した状態において、複数の分割部分５７により劣熱伝導部材５５を支持させ、該劣熱伝導部材５５上に積層体２を載置する。
【００５２】
次に、図３（ｂ）に示すように、下部チャンバー２０１を上昇させることによって、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２との間に密閉空間２１１を形成する。
【００５３】
次に、導入部２０４を介して、加圧流体を密閉空間２１１内に導入する。流体としては、気体が好ましく、例えば、空気、不活性ガス（窒素ガス、希ガス）等が挙げられる。
【００５４】
その後、積層体２を加圧流体によって加圧した状態を維持しながら、図３（ｃ）に示すように、昇降機構２０６によって分割支持台５９を上昇させる。これにより、分割支持台５９上の劣熱伝導部材５５と、劣熱伝導部材５５上の積層体２も上昇させて、積層体２を第２加圧加熱部材５２に対して押し付ける。すなわち、積層体２を劣熱伝導部材５５と第２加圧加熱部材５２とにより加圧する。
積層体２は、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上に加熱され、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間で半田接合が行われる。つまり、半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間が半田接合される。
なお、この段階では、樹脂層１１、１３、１５は未硬化（半硬化の場合を含む）であり、未だ流動性を維持している。つまり、樹脂層１１、１３、１５が未硬化の状態で、半田接合を行う。
【００５５】
ここで、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とによって積層体２を挟圧することにより、端子１０１、１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）に樹脂が挟まっていた場合でも、樹脂を排除して、端子１０１、１２１どうし（端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうし）を確実に接触させることができ、安定的に半田接合することができる。
【００５６】
ここで、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材５５が、第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に介在しているので、第１加圧加熱部材５６の熱は、劣熱伝導部材５５を介することにより、緩やかに、積層体２へと伝達される。よって、第１加圧加熱部材５６の熱が積層体２へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
具体的には、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合が完了する前に、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの周囲の樹脂層１１、１３、１５が硬化してしまうことを抑制できる。よって、それらの硬化により半田接合が阻害されてしまうという不具合を抑制できる。つまり、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２によって積層体２を加圧することにより、確実に、端子１０１、１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）の樹脂を排除して、端子１０１、１２１どうし（端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうし）を接触させることができる。
【００５７】
なお、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、加圧流体によって積層体２を十分に加圧することができるので、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減させる（或いは消滅させる）ことができるという効果も得られる。
【００５８】
ここで、加圧流体によって積層体２を加圧する際の加圧力は、０．１ＭＰａ以上、１０ＭＰａ以下が好ましく、より好ましくは０．５ＭＰａ以上、５ＭＰａ以下である。加圧流体によって積層体２を加圧することにより、樹脂層１１、１３、１５内のボイド発生を抑制することができる。とくに、０．１ＭＰａ以上とすることにより、この効果が顕著となる。また、１０ＭＰａ以下とすることにより、装置の大型化、複雑化を抑制できる。なお、流体で加圧するとは、積層体２の雰囲気の圧力を、大気圧より加圧力分だけ高くすることを指す。すなわち、加圧力１０ＭＰａとは、大気圧よりも、積層体２にかかる圧力が１０ＭＰａ大きいことを示す。
【００５９】
ここでは、積層体２を半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点以上、例えば、２４０℃〜２６０℃で１０分程度加熱する。これにより、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａを溶融させて半田接合を行うことができる。なお、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの融点が異なる場合には、最も融点の高い半田層の融点以上に積層体２を加熱すればよい。
その後、第１加圧加熱部材５６と第２加圧加熱部材５２とを離間させ、更に、加圧流体を密閉空間２１１から排出する。加圧流体による積層体２への加圧を停止し、下部チャンバー２０１と上部チャンバー２０２とを分離させ、積層体２を劣熱伝導部材５５上から搬出する。
【００６０】
ここで、以上の工程において、未だ樹脂層１１、１３、１５が完全には硬化していない。このため、本実施形態では、その後の工程で、図４に示す装置６を使用して、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進める。この装置６は、容器５１を有し、導入部５１１を介して容器５１内に導入される加圧流体によって積層体２を加圧しながら加熱して、樹脂層１１、１３、１５の硬化を行なうものである。
積層体２を加熱する方法としては、導入部５１１から、加熱した流体を容器５１内に入れ、積層体２を加熱加圧する方法が挙げられる。また、導入部５１１から流体を容器５１内へ流入させ、加圧雰囲気下にしつつ、容器５１を加熱することにより、積層体２を加熱することもできる。
容器５１内に積層体２を配置し、流体を導入し、積層体２を樹脂層１１、１３、１５の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に加熱して、樹脂層１１、１３、１５の硬化を行なう。例えば、１８０℃で１時間の加熱を行なう。ここで、硬化温度とは、樹脂層の硬化温度であり、樹脂層に含まれる熱硬化性樹脂が、ＪＩＳＫ６９００に準ずるＣ−ステージとなる温度のことをいう。
なお、装置６の容器５１内に複数の積層体２を入れて、樹脂層１１、１３、１５の硬化を行なってもよい。このようにすることにより生産性を向上させることができる。
以上のようにして、半導体チップ１０、１２どうし、半導体チップ１２、１４どうし、半導体チップ１４、１６どうしが半田接合された積層体２を得る（図５（Ａ））。
なお、上述のように、本実施形態に係る加圧加熱装置２００により半田接合を行うことによって、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減できる。このため、その後、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進める工程では、必ずしも加圧を行う必要がない。従って、加圧加熱装置２００により半田接合を行った後、例えば大気圧下で積層体２を加熱することにより、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進めても良い。
【００６１】
次に、図５（Ｂ）に示すように、半導体チップ１０、１２どうし、半導体チップ１２、１４どうし、半導体チップ１４、１６どうしが半田接合された積層体２を、基材１８上に載せ、積層体２と基材１８とを半田接合する。
はじめに、基材１８を用意する。ここでは、基材１８は、樹脂基板であってもよく、また、シリコン基板やセラミック基板等であってもよい。
【００６２】
基材１８の表面には、端子（積層体接続用端子）１８１が形成されている。端子１８１は、端子１０１と同様の構造、材料で構成され、表面に半田層１８１Ａを有する。端子１８１は、半導体チップ１６に接続されるものである。
次に、この基材１８の表面に樹脂層１７を設ける。この樹脂層１７は、端子１８１を被覆するように設けられる。樹脂層１７としては、樹脂層１１、１３、１５と同様のものであってもよいが、例えば、ペースト状のノーフロー型アンダーフィル材（ＮＵＦ）を使用してもよい。基材１８の表面の一部に、樹脂層１７を設けるため、ペースト状のアンダーフィル材をディスペンスやインクジェット等で塗布することが好ましい。
【００６３】
このようなノーフロー型アンダーフィル材は、例えば、常温で液状の第一エポキシ樹脂と、第一エポキシ樹脂よりも硬化温度が高い第二エポキシ樹脂と、シリコーン変性エポキシ樹脂と、無機充填材と、硬化剤とを含む樹脂組成物で構成される。この樹脂組成物は、溶剤を含まない。なお、この樹脂組成物を構成する硬化剤は、フラックス活性化合物を含有している（従ってフラックス活性を有する）ことが好ましいが、フラックス活性化合物を含有していなくても良い。
第一エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。
第二エポキシ樹脂としては、アリル基を有するエポキシ樹脂（例えば、ジアリルビスフェノールＡ型エポキシ樹脂）が好ましい。
第一エポキシ樹脂は樹脂組成物中で５〜５０重量％であることが好ましく、第二エポキシ樹脂は、０．１〜４０重量％であることが好ましい。
シリコーン変性エポキシ樹脂としては、ジシロキサン構造を有するシリコーン変性（液状）エポキシ樹脂が挙げられる。
【００６４】
基材１８上に樹脂層１７を設けた後、樹脂層１７上に積層体２を搭載する。積層体２の端子１６２が、樹脂層１７側に位置するように、積層体２を樹脂層１７上に設置する。
その後、一対の挟圧部材４１、４２で積層体２、樹脂層１７、基材１８を積層方向に沿って挟圧しながら、積層体２、樹脂層１７、基材１８を半田層１８１Ａの融点以上に加熱する。このとき、積層体２、樹脂層１７、基材１８を、一対の挟圧部材４１、４２で挟圧するとともに、一対の挟圧部材４１、４２を加熱することにより、積層体２、樹脂層１７、基材１８が半田層１８１Ａの融点以上に加熱されることとなる。これにより、端子１８１と端子１６２とが半田接合される。この接合工程では、例えば、フリップチップボンダーを使用し、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合する。
このようにして、基材１８上には、複数の積層体２が設置され、基材１８と複数の積層体２が半田接合され、構造体３が得られる（図５（Ｃ）参照）。
【００６５】
その後、必要に応じて、構造体３の樹脂層１７を硬化させる。ここでは、前述した図４の装置６を使用して、樹脂層１７の硬化を行なう。硬化の方法は、前述した方法と同様であり、構造体３を流体で加圧しながら、樹脂層１７の熱硬化性樹脂の硬化温度以上に構造体３を加熱して、樹脂層１７の硬化を行なう。
このようにすることにより、樹脂層１７でのボイドの発生を防止できるとともに、発生したボイドを消滅させることができる。
【００６６】
次に、構造体３の封止を行なう。封止の方法は、ポッティング、トランスファー成形、圧縮成形のいずれであってもよい。
その後、積層体２ごとに切断して、図５（Ｄ）に示す半導体装置１を複数得ることができる。なお、図５（Ｄ）において、符号１９は、封止材を示し、符号１８Ａはダイシングされた基材１８を示す。また、半導体装置１が複数の積層体２を有する場合には、半導体装置１の単位ごとに切断すればよい。なお、切断には、ダイシングブレード、レーザ、ルーター等を使用することができる。
【００６７】
以上のような第１の実施形態によれば、第１加圧加熱部材５６よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材５５が、第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に配置されるので、第１加圧加熱部材５６の熱は、劣熱伝導部材５５を介することにより、緩やかに、積層体２へと伝達される。よって、第１加圧加熱部材５６の熱が積層体２へ急激に伝達してしまうことに起因する不具合の発生を抑制することができる。
具体的には、端子１０１、１２１間、端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間の半田接合が完了する前に、半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａの周囲の樹脂層１１、１３、１５が硬化してしまうことを抑制できる。よって、それらの硬化により半田接合が阻害されてしまうという不具合を抑制できる。つまり、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２によって積層体２を加圧することにより、確実に、端子１０１、１２１間（端子１２２、１４１間、端子１４２、１６１間）の樹脂を排除して、端子１０１、１２１どうし（端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうし）を接触させることができる。
【００６８】
また、加圧加熱装置２００は、複数の分割部分５７を含んで構成された分割支持台５９を有し、これら分割部分５７によって劣熱伝導部材５５を下支えするとともに第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５へ伝達する。
よって、複数の分割部分５７に荷重を分散させて、バランス良く劣熱伝導部材５５及びその上の積層体２を支持することができる。
また、第１加圧加熱部材５６の熱を複数箇所に分散して劣熱伝導部材５５へ伝達できるので、第１加圧加熱部材５６から劣熱伝導部材５５を介した積層体２への熱伝達を平面的に均一化することができる。
また、複数の分割部分５７どうしは、平面的に相互に離間して配置されているので、複数の分割部分５７と劣熱伝導部材５５との総接触面積が、劣熱伝導部材５５の下面の面積よりも小さい。よって、複数の分割部分５７が劣熱伝導部材５５の下面の全面に接触する場合と比べて、複数の分割部分５７が劣熱伝導部材５５との接触面積を低減できる。これにより、第１加圧加熱部材５６からの熱が、複数の分割部分５７を介して積層体２へと急激に伝達してしまうことを、一層抑制できるようになっている。
【００６９】
また、加圧加熱装置２００は、分割支持台５９を昇降させる昇降機構２０６を有しているので、昇降機構２０６により分割支持台５９を上昇させることによって、分割支持台５９上の劣熱伝導部材５５と積層体２とを上昇させて、積層体２を劣熱伝導部材５５と第２加圧加熱部材５２との間に挟み込んで加圧することができる。
【００７０】
また、加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１を形成するチャンバーを更に有し、密閉空間２１１内に、第１及び第２加圧加熱部材５６、５２と、劣熱伝導部材５５と、積層体２と、を収容し、積層体２の加圧及び加熱を行う。
また、加圧加熱装置２００は、密閉空間２１１に加圧流体を導入する導入部２０４を有するので、導入部２０４を介して密閉空間２１１内に加圧流体を導入することができる。密閉空間２１１内に加圧流体を導入することにより、その加圧流体で積層体２を加圧し、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減させる（或いは消滅させる）ことができる。
すなわち、樹脂層１１、１３、１５が熱硬化する前に、加圧流体によって積層体２を十分に加圧することができるので、樹脂層１１、１３、１５中のボイドを低減させる（或いは消滅させる）ことができる。つまり、樹脂層１１、１３、１５が急激に硬化することによって樹脂層１１、１３、１５中にボイドが残留してしまうことを抑制できる。
【００７１】
なお、上記の第１の実施形態において、加圧加熱装置２００を用いて積層体２を加圧及び加熱する工程では、半田接合を行いながら、樹脂層１１、１３、１５の熱硬化を進めるようにしても良い。そして、加圧加熱装置２００による加熱によって、樹脂層１１、１３、１５を熱硬化させて、樹脂層１１、１３、１５により半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間を接着させるようにしても良い。
【００７２】
〔第２の実施形態〕
図６は第２の実施形態に係る加圧加熱装置３００の模式的な断面図、図７は加圧加熱装置３００の一連の動作を示す模式的な断面図である。
本実施形態に係る加圧加熱装置３００は、以下に説明する点でのみ、上記の第１の実施形態に係る加圧加熱装置２００と相違し、その他の点では、加圧加熱装置２００と同様に構成されている。
【００７３】
図６に示すように、本実施形態に係る加圧加熱装置３００は、複数の分割部分５７どうしの間隙において、第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５へ伝達させる熱伝達部材２０９を更に有している。この熱伝達部材２０９は、図７（ａ）に示すように密閉空間２１１が形成された後、図７（ｂ）に示すように第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に劣熱伝導部材５５を介在させて第１及び第２加圧加熱部材５６、５２により積層体２を挟み込んだ後で、図７（ｃ）に示すように劣熱伝導部材５５において第１加圧加熱部材５６側を向く面に接触する。これにより、第１加圧加熱部材５６の熱が熱伝達部材２０９を介して劣熱伝導部材５５へ伝達される状態となる。なお、熱伝達部材２０９が劣熱伝導部材５５に接触することによって、劣熱伝導部材５５が分割支持台５９のみ（分割部分５７のみ）によって支持される場合と比べて、劣熱伝導部材５５への熱の伝達をより容易にコントロールすることができる。
【００７４】
熱伝達部材２０９は、劣熱伝導部材５５よりも熱伝導率が高い材質であることが好ましい。熱伝達部材２０９は、例えば、ステンレス、銅、アルミ、或いはその他の金属などにより構成されている。
【００７５】
熱伝達部材２０９は、例えば、複数の分割部分５７どうしの間隙において第１加圧加熱部材５６に対して昇降可能となっており、図７（ｂ）の状態の後で、図７（ｃ）に示すように第１加圧加熱部材５６に対して上昇することにより、劣熱伝導部材５５において第１加圧加熱部材５６側を向く面に接触する。
【００７６】
なお、本実施形態の場合、下部チャンバー２０１において収容部２０５の上側の部分が開放しており、当該部分が熱伝達部材２０９と干渉しないようになっている。
【００７７】
図８に示すように、熱伝達部材２０９には、該熱伝達部材２０９を表裏に貫通する複数の開口２１０が、各分割部分５７と対応する位置に形成されている。各分割部分５７は、開口２１０内に配置されている。これにより、熱伝達部材２０９は、各分割部分５７に対して干渉せずに、第１加圧加熱部材５６に対して相対的に昇降できるようになっている。
【００７８】
なお、例えば、劣熱伝導部材５５の下面と複数の分割部分５７との総接触面積と、劣熱伝導部材５５の下面と熱伝達部材２０９との接触面積との合計面積が、劣熱伝導部材５５の下面の面積に等しいことが挙げられる。
【００７９】
加圧加熱装置３００は、熱伝達部材２０９を昇降させる昇降機構（図示略）を有している。本実施形態の場合、制御部は、その昇降機構の動作制御も行う。
【００８０】
本実施形態の場合、例えば、半田接合が完了した後で、この熱伝達部材２０９を劣熱伝導部材５５において第１加圧加熱部材５６側を向く面に接触させる。これにより、半田接合が完了した後で、複数の分割部分５７どうしの間隙において、第１加圧加熱部材５６の熱を熱伝達部材２０９から劣熱伝導部材５５を介して積層体２へ伝達させることができる。これにより、例えば、半田接合が完了した後で、樹脂層１１、１３、１５を熱硬化させて、樹脂層１１、１３、１５を介して半導体チップ１０、１２間、半導体チップ１２、１４間、半導体チップ１４、１６間を接着することができる。
【００８１】
なお、本実施形態の場合も、加圧加熱装置３００を用いて積層体２を加圧及び加熱する工程では、上記の第１の実施形態と同様に、半田接合のみを行い、樹脂層１１、１３、１５は未硬化のままとしても良い。この場合においても、熱伝達部材２０９を劣熱伝導部材５５に接触させることによって、劣熱伝導部材５５への熱の伝達をより容易にコントロールすることができる。
【００８２】
以上のような第２の実施形態によれば、第１加圧加熱部材５６と積層体２との間に劣熱伝導部材５５を介在させて第１及び第２加圧加熱部材５６、５２により積層体２を挟み込んだ後で、複数の分割部分５７どうしの間隙を埋める熱伝達部材２０９が、劣熱伝導部材５５の下面に接触し、複数の分割部分５７どうしの間隙において、第１加圧加熱部材５６の熱を劣熱伝導部材５５を介して積層体２へ伝達させることができる。
よって、例えば、半田接合が完了した後で、樹脂層１１、１３、１５の硬化を進めることができる。
【００８３】
なお、上記の第２の実施形態では、熱伝達部材２０９が第１加圧加熱部材５６に対して上昇することによって、熱伝達部材２０９が劣熱伝導部材５５の下面に接触する例を説明したが、熱伝達部材２０９は、図７（ｂ）の状態の後で、各分割部分５７の側方から、各分割部分５７の間隙に入り込むように動作して、劣熱伝導部材５５の下面に接触するのであっても良い。
【００８４】
また、上記の各実施形態では、第１加圧加熱部材５６が分割支持台５９の複数の分割部分５７と劣熱伝導部材５５とをこの順に介して加工対象物としての積層体２に間接的に接触する例を説明したが、加圧加熱装置は、分割支持台５９を有していなくても良い。この場合、第１加圧加熱部材５６は、劣熱伝導部材５５を介して積層体２に間接的に接触する。
【００８５】
上記の各実施形態では、分割支持台５９の複数の分割部分５７が、第１加圧加熱部材５６の昇降に伴い一括して昇降する例を説明したが、各分割部分５７が第１加圧加熱部材５６に対して個別に昇降可能となっていても良い。この場合、各分割部分５７の高さ調整を個別に行うことによって、複数の分割部分５７上に載置される劣熱伝導部材５５の平衡度を高精度に調整することが可能である。
【００８６】
上記の各実施形態では、昇降機構２０６が第１加圧加熱部材５６を介して分割部分５７を昇降させることにより、複数の分割部分５７を一括して昇降させる例を説明したが、個々の分割支持台５９がシリンダなどの昇降機構２０６により第１加圧加熱部材５６に対して昇降しても良い。或いは、各分割部分５７がシリンダにより構成されているか、シリンダを含んで構成されていても良い。
なお、これらの構成とすることにより、第１加圧加熱部材５６と劣熱伝導部材５５との距離を適宜に調節することも可能となるので、その距離の調節によって、第１加圧加熱部材５６から分割部分５７を介して劣熱伝導部材５５へ伝達する熱量の制御、ひいては劣熱伝導部材５５の温度制御を行うことができる。
【００８７】
上記の各実施形態では、分割部分５７が格子状に配置されている例を説明したが、図９に示すように、水平方向に長尺な複数の分割部分５７が横並びに（例えば互いの長手方向が平行となるように）配置されていても良い。
【００８８】
上記の各実施形態では、半導体チップ１０は、他の半導体チップと同じ大きさであったが、これに限られるものではない。例えば、図１０に示すように、複数の半導体チップ１０が作りこまれた半導体ウェハ１０Ａ上に樹脂層１１、半導体チップ１２、樹脂層１３、半導体チップ１４、樹脂層１５、半導体チップ１６からなる構造体を複数配置し、この状態で加熱して、端子１０１、１２１どうし、端子１２２、１４１どうし、端子１４２、１６１どうしの半田接合を行ってもよい。その後、半導体ウェハ１０Ａを切断する。
【００８９】
上記の各実施形態では、樹脂層１７を基材１８上に形成した後、積層体２を基材１８上に設置していたが、これに限られるものではない。例えば、樹脂層１７を設けず、基材１８と積層体２とを半田接合し、その後、封止すると同時に、基材１８および積層体２間にアンダーフィルを充填してもよい。この場合には、いわゆるモールドアンダーフィル材を使用し、例えば、特開２００３−１２７７３号公報、特開２００３−２７７５８５号公報に開示された材料を使用すればよい。
【００９０】
上記の各実施形態では、積層体２を構成し、樹脂層１１、１３、１５を硬化させた後、基材１８と積層体２との半田接合を実施していたが、樹脂層１１、１３、１５が完全に硬化していない状態で、基材１８と積層体２との半田接合を実施してもよい。例えば、封止を行なう際に、樹脂層１１、１３、１５を完全に硬化させてもよい。
【００９１】
上記の各実施形態では、基材１８に対し、ひとつずつ、積層体２を半田接合して、基材１８上に複数の積層体２を設けていたが、これに限られるものではない。例えば、基材１８上に複数の積層体２をのせ、その後、図２及び図３に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合してもよい。より具体的には、基材１８上に樹脂層１１、１３、１５と同様の樹脂層１７を形成する。このとき、樹脂層１７は、基材１８の端子１８１を被覆するように設けられる。その後、樹脂層１７上に積層体２を載せ、半硬化状態の樹脂層１７を介して、基材１８と積層体２とを接着する。例えば、フリップチップボンダー等を使用して、加熱し、基材１８と積層体２とを接着する。この操作を繰り返し、複数の積層体２を基材１８に接着する。その後、図２及び図３に示した装置を使用して、複数の積層体２を同時に基材１８に対し半田接合する。このようにすることにより、製造効率を高めることができる。
【００９２】
上記の各実施形態では、樹脂層１１を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１１付きの半導体チップ１２を半導体チップ１０上に積層していたが、これに限られるものではない。例えば、図１１に示すように、半導体チップ１２および半導体チップ１０それぞれに樹脂層１１Ａ、１１Ｂを設け、樹脂層１１Ａ、１１Ｂにより、樹脂層１１を構成してもよい。
また、樹脂層１１を半導体チップ１０側に設け、樹脂層１３を半導体チップ１２側に設け、樹脂層１５を半導体チップ１４側に設けてもよい。
【００９３】
上記の各実施形態では、半導体チップ１０、１２、１４、１６を積層して積層体２を構成したが、これに限られるものではない。例えば、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、この積層体を切断し、上記の各実施形態と同様に積層体を加圧及び加熱し、その後、基材１８上に積層してもよい。また、半導体部品として、複数の半導体チップが作りこまれたウェハあるいはブロック体を用意し、これらを積層して半導体部品間が半田接合されていない状態の積層体を用意する。その後、上記の各実施形態と同様に、この積層体の加圧及び加熱を行い、その後、切断する。そして、個片化された積層体を基材１８上に積層してもよい。
更に、上記の各実施形態では、半導体チップ１０は、ＴＳＶ構造を有しないものとしたが、これに限らず、ＴＳＶ構造の半導体チップとしてもよい。
【００９４】
上記の各実施形態では、半導体チップを４つ有する半導体装置１を製造したが、これに限られるものではない。
上記の各実施形態では、端子１２１、１４１、１６１、１８１が半田層１２１Ａ、１４１Ａ、１６１Ａ、１８１Ａを有していたが、これに限られず、端子１２２、１４２、１６２が表面に半田層を有するものであってもよい。また、端子１０１、１２１、１４１、１６１、１８１、端子１２２、１４２、１６２のすべてが表面に半田層を有していてもよい。これらの半田層を溶融させて、半導体チップ１０、１２、１４、１６間、更には、積層体２と基材１８との間の半田接合を行えばよい。
【符号の説明】
【００９５】
１ 半導体装置
２ 積層体
３ 構造体
６ 装置
１０ 半導体チップ
１０Ａ 半導体ウェハ
１１ 樹脂層
１１Ａ、１１Ｂ 樹脂層
１２ 半導体チップ
１３ 樹脂層
１４ 半導体チップ
１５ 樹脂層
１６ 半導体チップ
１７ 樹脂層
１８ 基材
１８Ａ 基材
１９ 封止材
４１、４２ 挟圧部材
５１ 容器
５２ 第２加圧加熱部材
５５ 劣熱伝導部材
５６ 第１加圧加熱部材
５７ 分割部分
５８ 開口
５９ 分割支持台
１０１ 接続用端子
１２０ 基板
１２１ 接続用端子
１２１Ａ 半田層
１２２ 端子
１２３ ビア
１４０ 基板
１４１ 端子
１４１Ａ 半田層
１４２ 端子
１４３ ビア
１６０ 基板
１６１ 端子
１６１Ａ 半田層
１６２ 端子
１６３ ビア
１８１ 端子
１８１Ａ 半田層
２００ 加圧加熱装置
２０１ 下部チャンバー
２０１ａ 開口
２０２ 上部チャンバー
２０３ Ｏリング
２０４ 導入部
２０５ 収容部
２０６ 昇降機構
２０７ 凹部
２０８ ヒータ
２０９ 熱伝達部材
２１０ 開口
２１１ 密閉空間
２１２ ヒータ
３００ 加圧加熱装置
５１１ 導入部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象物を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材と、
前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成され、前記第１加圧加熱部材と前記加工対象物との間に配置される劣熱伝導部材と、
を有することを特徴とする加圧加熱装置。
【請求項２】
前記第１加圧加熱部材は、前記第２加圧加熱部材の下方に配置され、
当該加圧加熱装置は、前記第１加圧加熱部材から各々起立するように設けられた複数の分割部分を含んで構成され、これら分割部分によって前記劣熱伝導部材を下支えするとともに前記第１加圧加熱部材の熱を前記劣熱伝導部材へ伝達する分割支持台を更に有し、
前記複数の分割部分どうしが離間していることを特徴とする請求項１に記載の加圧加熱装置。
【請求項３】
前記複数の分割部分どうしの間隙において、前記第１加圧加熱部材の熱を前記劣熱伝導部材へ伝達させる熱伝達部材を更に有し、
前記熱伝達部材は、前記第１加圧加熱部材と前記加工対象物との間に前記劣熱伝導部材を介在させて前記第１及び第２加圧加熱部材により前記加工対象物を挟み込んだ後で、前記劣熱伝導部材において前記第１加圧加熱部材側を向く面に接触することを特徴とする請求項２に記載の加圧加熱装置。
【請求項４】
前記熱伝達部材は、前記複数の分割部分どうしの間隙において昇降可能となっていることを特徴とする請求項３に記載の加圧加熱装置。
【請求項５】
前記分割支持台を昇降させる昇降機構を有し、
前記昇降機構により前記分割支持台を上昇させることによって、前記分割支持台上の前記劣熱伝導部材と前記加工対象物とを上昇させて、前記加工対象物を前記劣熱伝導部材と前記第２加圧加熱部材との間に挟み込んで加圧することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の加圧加熱装置。
【請求項６】
密閉空間を形成するチャンバーと、
前記密閉空間に加圧流体を導入する導入部と、
を更に有し、
前記密閉空間内に、前記第１及び第２加圧加熱部材と、前記劣熱伝導部材と、前記加工対象物と、を収容し、前記加工対象物の加圧及び加熱を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の加圧加熱装置。
【請求項７】
第１加圧加熱部材と加工対象物との間に、前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材を介在させて、前記第１加圧加熱部材と第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を挟み込む工程と、
前記第１加圧加熱部材と前記第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を加圧及び加熱する工程と、
を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記加工対象物は、第１部分と、第２部分と、前記第１及び第２部分の間に介在する熱硬化性樹脂と、を有し、
前記第１部分における前記第２部分側の面には第１端子が形成され、
前記第２部分における前記第１部分側の面には第２端子が形成され、
前記第１端子と前記第２端子との少なくとも何れか一方に半田層が形成され、
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記半田層を溶融させて前記第１端子と前記第２端子とを半田接合することを特徴とする請求項７に記載の電子部品の製造方法。
【請求項９】
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記熱硬化性樹脂が未硬化の状態で、前記半田接合を行うことを特徴とする請求項８に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１０】
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記半田接合を行いながら、前記熱硬化性樹脂の熱硬化を進めることを特徴とする請求項８に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１１】
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記半田接合の後で、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、該熱硬化性樹脂により前記第１及び第２部分を相互に接着させることを特徴とする請求項９に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１】
加工対象物を両側から挟み込んで加圧及び加熱する第１及び第２加圧加熱部材と、
前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成され、前記第１加圧加熱部材と前記加工対象物との間に配置される劣熱伝導部材と、
を有することを特徴とする加圧加熱装置。
【請求項２】
前記第１加圧加熱部材は、前記第２加圧加熱部材の下方に配置され、
当該加圧加熱装置は、前記第１加圧加熱部材から各々起立するように設けられた複数の分割部分を含んで構成され、これら分割部分によって前記劣熱伝導部材を下支えするとともに前記第１加圧加熱部材の熱を前記劣熱伝導部材へ伝達する分割支持台を更に有し、
前記複数の分割部分どうしが離間していることを特徴とする請求項１に記載の加圧加熱装置。
【請求項３】
前記複数の分割部分どうしの間隙において、前記第１加圧加熱部材の熱を前記劣熱伝導部材へ伝達させる熱伝達部材を更に有し、
前記熱伝達部材は、前記第１加圧加熱部材と前記加工対象物との間に前記劣熱伝導部材を介在させて前記第１及び第２加圧加熱部材により前記加工対象物を挟み込んだ後で、前記劣熱伝導部材において前記第１加圧加熱部材側を向く面に接触することを特徴とする請求項２に記載の加圧加熱装置。
【請求項４】
前記熱伝達部材は、前記複数の分割部分どうしの間隙において昇降可能となっていることを特徴とする請求項３に記載の加圧加熱装置。
【請求項５】
前記分割支持台を昇降させる昇降機構を有し、
前記昇降機構により前記分割支持台を上昇させることによって、前記分割支持台上の前記劣熱伝導部材と前記加工対象物とを上昇させて、前記加工対象物を前記劣熱伝導部材と前記第２加圧加熱部材との間に挟み込んで加圧することを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の加圧加熱装置。
【請求項６】
密閉空間を形成するチャンバーと、
前記密閉空間に加圧流体を導入する導入部と、
を更に有し、
前記密閉空間内に、前記第１及び第２加圧加熱部材と、前記劣熱伝導部材と、前記加工対象物と、を収容し、前記加工対象物の加圧及び加熱を行うことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の加圧加熱装置。
【請求項７】
第１加圧加熱部材と加工対象物との間に、前記第１加圧加熱部材よりも熱伝導率が低い材料により構成された劣熱伝導部材を介在させて、前記第１加圧加熱部材と第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を挟み込む工程と、
前記第１加圧加熱部材と前記第２加圧加熱部材とにより前記加工対象物を加圧及び加熱する工程と、
を有することを特徴とする電子部品の製造方法。
【請求項８】
前記加工対象物は、第１部分と、第２部分と、前記第１及び第２部分の間に介在する熱硬化性樹脂と、を有し、
前記第１部分における前記第２部分側の面には第１端子が形成され、
前記第２部分における前記第１部分側の面には第２端子が形成され、
前記第１端子と前記第２端子との少なくとも何れか一方に半田層が形成され、
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記半田層を溶融させて前記第１端子と前記第２端子とを半田接合することを特徴とする請求項７に記載の電子部品の製造方法。
【請求項９】
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記熱硬化性樹脂が未硬化の状態で、前記半田接合を行うことを特徴とする請求項８に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１０】
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記半田接合を行いながら、前記熱硬化性樹脂の熱硬化を進めることを特徴とする請求項８に記載の電子部品の製造方法。
【請求項１１】
前記加工対象物を加圧及び加熱する工程では、前記半田接合の後で、前記熱硬化性樹脂を熱硬化させて、該熱硬化性樹脂により前記第１及び第２部分を相互に接着させることを特徴とする請求項９に記載の電子部品の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−８１９７１（Ｐ２０１３−８１９７１Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２２１０（Ｐ２０１１−２２２２１０）
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【出願人】（０００００２１４１）住友ベークライト株式会社 (2,927)
【Ｆターム（参考）】
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