半導体装置の製造方法
【課題】半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制する。
【解決手段】マトリクス基板（配線基板）１１をピックアップして保持する基板保持部ＴＲａ、基板保持部ＴＲａを支持する支持部ＴＲｂ、支持部ＴＲｂとともにマトリクス基板１１を搬送する搬送部ＴＲｃ、およびマトリクス基板１１を加熱するヒータ（基板加熱部）ＴＲｄを有する搬送装置ＴＲを用いて、半導体チップ１の複数の突起電極とボンディングリードとが電気的に接続されたマトリクス基板１１を、加熱されたアンダフィル樹脂充填ステージ（第２ステージ）に搬送する。
【解決手段】マトリクス基板（配線基板）１１をピックアップして保持する基板保持部ＴＲａ、基板保持部ＴＲａを支持する支持部ＴＲｂ、支持部ＴＲｂとともにマトリクス基板１１を搬送する搬送部ＴＲｃ、およびマトリクス基板１１を加熱するヒータ（基板加熱部）ＴＲｄを有する搬送装置ＴＲを用いて、半導体チップ１の複数の突起電極とボンディングリードとが電気的に接続されたマトリクス基板１１を、加熱されたアンダフィル樹脂充填ステージ（第２ステージ）に搬送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に基板上に半導体チップをフリップチップ実装する半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置パッケージとして、配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する技術がある。例えば、特開平１１−１２６７９６号公報（特許文献１）には、フリップチップ実装機とアンローダの間、あるいは、フリップチップ実装機と樹脂封止装置の間をヒータが配置された基板搬送コンベアを用いて搬送することが記載されている。
が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１２６７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明者は、半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装する技術について検討を行い以下の課題を見出した。
【０００４】
フリップチップ実装では、半導体チップの主面と実装する配線基板の上面とを対向させた状態で実装する。また、チップの主面に形成された複数の電極パッド上にそれぞれバンプ電極を形成し、該バンプ電極を配線基板上に形成されたボンディングリードと電気的に接続する。
【０００５】
半導体チップと配線基板とは、一般に異なる材料で構成されるため、線膨張係数が異なっている。このため、配線基板および半導体チップを加熱した状態で、バンプ電極とボンディングリードを接続した後、配線基板および半導体チップの温度が低下すると、配線基板および半導体チップが異なる収縮率で収縮するので、特にバンプ電極とボンディングリードの接合部に応力が発生する。そして、この応力が接合部の接合強度よりも強い場合、バンプ電極とボンディングリードとが破断して、半導体チップと配線基板との接続信頼性が低下することとなる。
【０００６】
そこで、半導体チップと配線基板との接続信頼性を確保するため、例えば、アンダフィル樹脂と呼ばれる樹脂材料で半導体チップの主面と配線基板の上面の間の空間（バンプ電極とボンディングリードの接合部を含む空間）を封止する技術がある。
【０００７】
アンダフィル樹脂は、例えば、半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装した後、半導体チップの主面と配線基板の上面の間にアンダフィル樹脂を充填し、その後アンダフィル樹脂を加熱硬化することにより形成する。したがって、アンダフィル樹脂を硬化させる前、特に、アンダフィル樹脂を充填する前に配線基板の温度が低下すると、配線基板の収縮によりバンプ電極とボンディングリードの接合部が破断してしまうことが判った。したがって、半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制するためには、アンダフィル樹脂を硬化させる前、特に、アンダフィル樹脂を充填する前には配線基板の温度を所定の範囲内で保温することが重要である。
【０００８】
ところで、フリップチップ実装する工程と、アンダフィル樹脂を充填する工程とは異なるプロセスであるため、各プロセスの煩雑化や装置の複雑化を回避するためそれぞれ異なるステージ（装置）で実施される。したがって、半導体チップのバンプ電極をボンディングリードと接合した後、アンダフィル樹脂を充填するまでの間に、フリップチップ実装用ステージからアンダフィル充填用ステージまで搬送する工程が必要となる。
【０００９】
ここで、前記特許文献１に記載されるように、装置間を搬送する基板搬送コンベアにヒータを配する構成とすると、基板搬送コンベア上では、配線基板の温度低下をある程度抑制することはできる。
【００１０】
しかしながら、本願発明者の検討によれば、前記特許文献１に記載される構成では以下の課題が生じる。すなわち、フリップチップ実装用ステージから基板搬送コンベアへ搬送する際、あるいは基板搬送コンベアからアンダフィル充填用ステージへ搬送する際に、バンプ電極とボンディングリードの接合部が破断してしまうという課題である。
【００１１】
前記特許文献１では、基板搬送コンベアへの搬送手段、あるいは基板搬送コンベアからの搬送手段については、記載されていない。しかし、本願発明者の検討によれば、アンダフィル樹脂を充填する前に配線基板に衝撃が印加されると、バンプ電極とボンディングリードの接合部が破断し易い。したがって、基板搬送コンベアへの搬送工程、あるいは基板搬送コンベアからの搬送工程では、配線基板に印加される衝撃を抑制する観点から、配線基板を固定した状態でピックアップして搬送することが好ましい。
【００１２】
しかし、本願発明者がさらに検討したところ、配線基板を固定した状態でピックアップする場合、加熱されたフリップチップ用ステージあるいはヒータを配した基板搬送コンベアから配線基板を引き離すこととなるため、この搬送時間によっては配線基板の温度が搬送中に低下してしまうという新たな課題が生じることが判明した。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制することができる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を含むものである。
【００１７】
（ａ）上面、前記上面の反対側に位置する下面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、および前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板を、加熱された第１ステージ上に配置する工程；
（ｂ）前記第１ステージにおいて、主面、前記主面に形成された複数の電極パッド、および前記複数の電極パッドのそれぞれに配置された複数の突起電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記上面と対向するように前記配線基板の前記上面上に配置し、前記複数の突起電極と前記複数のボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する工程；
（ｃ）前記配線基板をピックアップして保持する基板保持部、前記基板保持部を支持する支持部、前記支持部とともに前記配線基板を搬送する搬送部、および前記配線基板を加熱する基板加熱部を有する基板搬送装置を用いて、前記複数の突起電極と前記ボンディングリードとが電気的に接続された前記配線基板を、加熱された第２ステージに搬送する工程；
（ｄ）前記第２ステージにおいて、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に封止用樹脂を供給する工程。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
すなわち、半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（本願における記載形式・基本的用語・用法の説明）
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００２１】
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ（シリコン・ゲルマニウム）合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、銅層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、銅、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
【００２２】
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００２３】
（実施の形態１）
＜半導体装置の構造＞
まず、図１〜図４を用いて本実施の形態１の半導体装置の構造について説明する。図１は、本実施の形態１の半導体装置の上面側を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置の裏面側を示す平面図、図３は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図４は図１に示す半導体チップの主面側を示す平面図である。
【００２４】
図１〜図３において、本実施の形態１の半導体装置１０では、半導体チップ１は、半導体チップ１の主面１ａが配線基板２の上面（表面、第１の面）２ａと対向するように、配線基板２の上面２ａ上に搭載されている。また、半導体チップ１の主面１ａに形成された複数のパッド（電極）１ｃは、配線基板２の上面２ａに形成された複数のボンディングリード（電極）２ｃと、導電性部材であるバンプ電極（突起電極）３を介してそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、フリップチップ実装（フェイスダウン実装）である。
【００２５】
一般に、半導体チップの実装方法としては、本実施の形態１で説明するフリップチップ実装の他、半導体チップの裏面と配線基板の上面を対向させた状態で接着材を介して搭載し、半導体チップの主面に形成されたパッドと配線基板の上面に形成されたボンディングリードとをワイヤを介して電気的に接続するワイヤ実装がある。本実施の形態１のフリップチップ実装では、配線基板２のチップ搭載領域２ｅ内にボンディングリード２ｃを配置することができるので、ワイヤ実装と比較して実装面積を小さくすることができる。したがって、フリップチップ実装は、半導体装置の小型化の観点から好ましい。
【００２６】
半導体チップ１は、図１および図４に示すように、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、正方形である。ここで、半導体チップ１の材料には、シリコン（Ｓｉ）が使用されている。また、半導体チップ１は、主面１ａと、この主面１ａとは反対側に位置する裏面１ｂとを有している。そして、半導体チップ１の主面１ａには、回路素子（図示は省略）が形成されている。この回路素子は、例えば半導体装置１０の周辺に配置される外部機器（外部ＬＳＩ；図示は省略）から供給された信号（入出力データ）を変換する演算処理回路を構成する演算処理回路素子である。
【００２７】
また、半導体チップ１の主面１ａには、主面１ａの外縁を構成する各辺に沿って複数のパッド１ｃが形成されている。この複数のパッド１ｃは、上記した回路素子と電気的に接続されている。各パッド１ｃは金属で構成されており、本実施の形態１では、例えばアルミニウム（Ａｌ）から成る。
【００２８】
また、複数のパッド１ｃ上（パッド１ｃの表面）にはそれぞれバンプ電極３が配置されている。このバンプ電極３は半導体チップ１と配線基板２との間を流れる電流（信号電流、電源電流、基準電位電流など）の導電経路を構成し、導電性材料からなる。本実施の形態１では、バンプ電極３は、Ａｕ（金）からなる。
【００２９】
また、配線基板２は、図１及び図２に示すように、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、正方形である。また、配線基板２は、図３に示すように、上面２ａと、この上面２ａとは反対側に位置する下面２ｂとを有している。
【００３０】
そして、図１および図３に示すように、配線基板２の上面２ａの中央部には、半導体チップ１を搭載するためのチップ搭載領域２ｅが設けられており、このチップ搭載領域２ｅ内に、配線基板２の各辺に沿って複数のボンディングリード２ｃが形成されている。各ボンディングリード２ｃは、配線基板２の上面２ａにおいて、半導体チップ１の複数のパッド１ｃと対向する位置にそれぞれ配置されている。
【００３１】
また、複数のボンディングリード２ｃの表面には、バンプ電極３と接合する導電性接合材である半田５がそれぞれ形成されている。本実施の形態１では、Ａｕからなるバンプ電極３とボンディングリード２ｃ上に形成された半田５とを金属接合させる、所謂Ａｕ−半田接合によりバンプ電極３とボンディングリード２ｃを電気的に接続している。なお、半田５は、鉛（Ｐｂ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばＳｎ（錫）のみ、Ｓｎ（錫）‐Ｂｉ（ビスマス）、またはＳｎ（錫）‐Ａｇ（銀）‐Ｃｕ（銅）などである。ここで、鉛フリー半田とは、鉛（Ｐｂ）の含有量が０．１ｗｔ％以下のものを意味し、この含有量は、ＲｏＨｓ（Restriction of Hazardous Substances）指令の基準として定められている。
【００３２】
バンプ電極３とボンディングリード２ｃを電気的に接続する方法としては、本実施の形態１で説明するＡｕ−半田接合の他、種々の方法がある。例えば、バンプ電極３を鉛フリー半田で形成し、半田５とバンプ電極３を半田−半田接合で接続することができる。また、例えば、ボンディングリード２ｃの表面にＡｕなどの金属膜を形成し、Ａｕからなるバンプ電極３と金属膜をＡｕ−Ａｕ接合で接続することもできる。あるいは、ボンディングリード２ｃの表面に樹脂中にＡｇ（銀）などの金属フィラーを含有する、所謂、導電性樹脂を用いて接続することもできる。
【００３３】
しかし、本実施の形態１では、以下の観点から特に好ましいＡｕ−半田接合を用いている。すなわち、Ａｕ−半田接合では、半田−半田接合のように接合時に接合活性剤であるフラックスを用いることなく接続することができるので、接合後にフラックス残渣を洗浄する工程を省略することができる。また、Ａｕ−半田接合では、Ａｕ−Ａｕ接合と比較して、接合時に印加する圧力および温度を低く設定することができるので、プロセス温度全体を低く設定することができる。また、Ａｕ−半田接合は、金属接合により電気的に接続するので、金属同士の接触により電気的接続を確保する導電性樹脂を用いる場合よりも、高い接続信頼性を確保することができる。
【００３４】
また、配線基板２の下面（裏面）２ｂには、図３に示すように、複数のランド２ｄが形成されており、各ランド２ｄは、配線基板２の表面や内部に形成された配線（図示は省略）を介して各ボンディングリード２ｃと電気的に接続されている。
【００３５】
この複数のランド２ｄには、半導体装置１０の外部端子となる複数のバンプ電極（外部端子）４がそれぞれ接合されている。複数のランド２ｄおよびこれに接続される複数のバンプ電極４は、図２に示すように、平面形状が四角形から成る配線基板２の下面２ｂにおいて、行列状に配置されている。
【００３６】
ボンディングリード２ｃおよびランド２ｄのそれぞれは金属で構成されており、本実施の形態では、例えばＣｕ（銅）から成る。また、バンプ電極４は、半田５と同様に鉛（Ｐｂ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばＳｎ（錫）のみ、Ｓｎ（錫）‐Ｂｉ（ビスマス）、またはＳｎ（錫）‐Ａｇ（銀）‐Ｃｕ（銅）などである。
【００３７】
ここで、配線基板２は、主として樹脂および配線材料である金属材料により構成されている。したがって、主としてＳｉで構成される半導体チップ１とは、線膨張係数が異なる。このため、半導体チップ１および配線基板２が温度変化により収縮すると、線膨張係数の違いに起因して異なる収縮率で収縮する。半導体チップ１と配線基板２とが異なる収縮率で平面方向に収縮すると、パッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれてバンプ電極３と半田５の接合部が破断する場合がある。
【００３８】
特に、半導体装置１０のようにフリップチップ実装により半導体チップ１を搭載する場合には、パッド１ｃとボンディングリード２ｃを電気的に接続する接続経路が前記したワイヤ実装と比較して短いため、パッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれた場合に破断が発生し易い。
【００３９】
また、Ａｕ−半田接合は、前記した半田−半田接合、あるいはＡｕ−Ａｕ接合と比較して接合強度が低い。このため、Ａｕ−半田接合を用いる場合には、特に破断が生じ易い。
【００４０】
そこで、本実施の形態１では、半導体チップ１の主面１ａと配線基板２の上面２ａとの間に、アンダフィル樹脂（封止樹脂）６を配置している。アンダフィル樹脂６は、バンプ電極３とボンディングリード２ｃの接合部を含む、半導体チップ１の主面１ａと配線基板２の上面２ａとの間に充填されている。つまり、複数のバンプ電極３および複数のボンディングリード２ｃはアンダフィル樹脂６により封止されている。
【００４１】
このアンダフィル樹脂６は、収縮に起因してバンプ電極３と半田５の接合部に発生する応力を緩和する応力緩和層としての機能を有している。あるいは、バンプ電極３と半田５の接合部を補強する補強層としての機能を有している。このため、収縮によりパッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれた場合であっても、バンプ電極３と半田５の接合部における破断を防止ないしは抑制することができる。この結果、半導体チップ１と配線基板２との接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
＜半導体装置の製造方法＞
次に図１〜図３に示す半導体装置１０の製造方法について説明する。まず、半導体装置１０の製造工程の概要について説明する。図５は本実施の形態１の半導体装置の製造工程の概要を示すフロー図である。
【００４３】
図５において、本実施の形態１の半導体装置の製造方法は、基板準備工程、チップ準備工程、チップ搭載工程、アンダフィル樹脂充填工程、アンダフィル樹脂硬化工程、および基板切断工程を含んでいる。
【００４４】
基板準備工程では、例えば図６に示すマトリクス基板１１を準備する。図６は、基板準備工程で準備するマトリクス基板の全体構造を示す平面図である。
【００４５】
本工程で準備するマトリクス基板１１は、複数の装置形成領域（デバイス形成領域）１１ａ（図５において２点鎖線で囲まれる各領域）を有し、各装置形成領域１１ａはマトリクス状に配置されている。この装置形成領域１１ａのそれぞれが、図１〜図３に示す配線基板２の１個分に相当する。図５では列方向に２個、行方向に６個配置された合計１２個の装置形成領域１１ａを有する例を示している。
【００４６】
また、マトリクス基板１１が有する各装置形成領域１１ａには、図１〜図３を用いて説明したボンディングリード２ｃ、ランド２ｄ、および配線がそれぞれ予め形成されている。また、図６に示すように各装置形成領域１１ａはチップ搭載領域２ｅを有しており、複数のボンディングリード２ｃのそれぞれは、このチップ搭載領域２ｅ内に（または、複数のボンディングリード２ｃのそれぞれの一部がチップ搭載領域２ｅ内に位置するように）配置されている。
【００４７】
また、各チップ搭載領域２ｅのボンディングリード２ｃ上には、半田５が塗布（形成）されている。この半田５を塗布（形成）するタイミングは、少なくとも図５に示すチップ搭載工程の前であれば良い。例えば、予めボンディングリード２ｃ上に半田５が塗布されたマトリクス基板１１を準備することができる。あるいは、半田５は形成されていないマトリクス基板１１を購入し、各ボンディングリード２ｃ上に半田５を形成しても良い。
【００４８】
本実施の形態１では、後述する基板切断工程までの各工程をマトリクス基板１１に対して行うので、各工程を複数の装置形成領域１１ａに対して一括して行うことができる。このような方法は、製造効率を向上させる観点から好ましい。
【００４９】
チップ準備工程では、例えば、図４に示す半導体チップ１の複数のパッド１ｃ上にバンプ電極３がそれぞれ形成されたものを複数準備する。
【００５０】
次に、チップ搭載工程からアンダフィル樹脂硬化工程について図７および図８を用いて説明する。図７および図８は、本実施の形態１の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル硬化工程を行う各装置の構成を示す説明図であって、図７は上面図、図８は側面図である。
【００５１】
図５に示すチップ搭載工程では、まず、図７および図８に示すように、チップ搭載装置（チップ搭載部）ＦＣにおいて、マトリクス基板（配線基板）１１を、チップ搭載ステージ（第１ステージ）ＦＣＳ上に配置する。チップ搭載ステージＦＣＳは、フリップチップ実装を行うための作業ステージであって、マトリクス基板１１を保温するため、ヒータなどの熱源によって、加熱されている。チップ搭載ステージＦＣＳの温度は、例えば９５℃に設定されている。
【００５２】
次に、チップ搭載ステージＦＣＳにおいて、図１〜図４を用いて説明した半導体チップ１を、半導体チップ１の主面１ａ（図４参照）がマトリクス基板１１の上面と対向するようにマトリクス基板の上面上に配置し、複数のバンプ電極３と複数のボンディングリード２ｃ（図３参照）とをそれぞれ電気的に接続する、所謂、フリップチップ実装（フェイスダウン実装とも呼ばれる）を行う。
【００５３】
詳しくは、マトリクス基板の上面に形成された各ボンディングリード２ｃ（図３参照）上に、接合材である半田５（図３参照）をあらかじめ塗布（形成）しておく。半導体チップ１を搭載する際に、例えば、半導体チップ１の裏面１ｂ（図３参照）側からヒータなどで熱を加えると、バンプ電極３（図３参照）を介してこの熱が半田５に伝達されて、Ａｕ−半田接合により接合される。半導体チップ１の裏面１ｂ（図３参照）側を加熱する手段としては、例えば、約３００℃程度に加熱された図示しないボンディングヘッドを半導体チップ１の裏面１ｂ（図３参照）側に当接させて加熱する。
【００５４】
本工程では、マトリクス基板１１と半導体チップ１とは、Ａｕ−半田接合によって接続されており、図３に示すアンダフィル樹脂６は充填されていない。このため、半導体チップ１およびマトリクス基板１１が異なる収縮率で平面方向に収縮すると、パッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれてバンプ電極３と半田５の接合部が破断し易い。
【００５５】
このため、本実施の形態１では、マトリクス基板１１の温度低下を抑制するため、チップ搭載ステージＦＣＳを加熱している。
【００５６】
なお、図７および図８では、フリップチップ実装を行うための作業ステージＦＣＳａと、フリップチップ実装が終わったマトリクス基板１１を搬出するための払い出しステージＦＣＳｂとをそれぞれ有する構成例を示している。このように、チップ搭載装置ＦＣが作業ステージＦＣＳａとは別に、払い出しステージＦＣＳｂとを有することにより、払い出しステージＦＣＳｂでマトリクス基板１１を待機させることができるので、フリップチップ実装の作業効率を向上させることができる。
【００５７】
ただし、図７および図８に示す構成の変形例として、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂを１つのチップ搭載ステージＦＣＳで共用する構成としても良い。この場合、チップ搭載装置ＦＣを小型化することができる。また、フリップチップ実装されたマトリクス基板１１を搬送する工程（図７および図８に示す作業ステージＦＣＳａから払い出しステージＦＣＳｂに搬送する工程）を省略することができる。
【００５８】
次に、図５に示すアンダフィル樹脂充填工程を行うため、図６に示す各装置形成領域１１ａに半導体チップ１が搭載されたマトリクス基板１１を図７および図８に示すアンダフィル樹脂充填装置ＵＦの充填ステージ（アンダフィル樹脂充填ステージ、第２ステージ）にマトリクス基板１１を搬送する。
【００５９】
図７および図８に示すように、本実施の形態１では、アンダフィル樹脂充填装置ＵＦの数は、チップ搭載装置ＦＣの数よりも多い。図７および図８では、チップ搭載装置ＦＣ１台に対してアンダフィル樹脂充填装置ＵＦが２台（複数）配置されている。これは、各工程間の処理能力をバランスさせるためである。このように複数のアンダフィル樹脂充填装置ＵＦでアンダフィル樹脂充填工程を行う場合、マトリクス基板１１を各装置に振り分ける必要がある。このため、本実施の形態１では、チップ搭載装置ＦＣから複数のアンダフィル樹脂充填装置ＵＦを経由してアンローダＵＬに繋がるコンベア（第３ステージ）ＢＣを配置している。コンベアＢＣには、図７および図８に示すようにヒータ（熱源）ＢＣ１が配置され、搬送中のマトリクス基板１１を保温する機構を有している。
【００６０】
つまり、本実施の形態１では、フリップチップ実装が完了したマトリクス基板１１をチップ搭載装置ＦＣのチップ搭載ステージＦＣＳ（詳しくは払い出しステージＦＣＳｂ）からコンベアＢＣに搬送する工程（第１の搬送工程Ｃ１）を有している。また、コンベアＢＣから、複数のアンダフィル樹脂充填装置に振り分けて搬送する工程（第２の搬送工程Ｃ２）を有している。
【００６１】
第１の搬送工程Ｃ１および第２の搬送工程Ｃ２は図８に示す搬送装置ＴＲにより行う。搬送装置ＴＲは、それぞれマトリクス基板１１を加熱する基板加熱部（詳細は後述する）を有しており、半導体チップ１がフリップチップ実装されたマトリクス基板１１を、複数のアンダフィル樹脂充填装置ＵＦがそれぞれ有する充填ステージＵＦＳに加温しながら搬送する。これは、第１の搬送工程Ｃ１および第２の搬送工程Ｃ２では、マトリクス基板１１が加熱されたステージから離れるため、搬送中の温度低下を防止するためである。この搬送装置ＴＲの詳細な構造および機構については後述する。
【００６２】
なお、図７および図８では、振り分け作業のため、搬送機構を有するコンベアＢＣを用いたが、これに代えて搬送機構を有しないステージとしても良い。この場合、図８に示す搬送装置ＴＲによりマトリクス基板１１の振り分けを行う。
【００６３】
図５に示すアンダフィル樹脂充填工程では、図９に示すように、充填装置ＵＦＤのノズルＵＦＤａの先端から、硬化前のアンダフィル樹脂６を充填する。このアンダフィル樹脂６は、硬化させる前にはペースト状の性状を有し、充填装置により充填することができる。図９は、半導体チップとマトリクス基板の間にアンダフィル樹脂を充填する状態を示す断面図である。アンダフィル樹脂６は、図９に示すように、半導体チップ１の主面１ａとマトリクス基板１１の上面２ａの間に充填する。本工程では、充填するアンダフィル樹脂６の流動性（半導体チップ１とマトリクス基板１１の間の隙間への浸透性）を向上させるため、アンダフィル樹脂６を加熱する。加熱手段として、充填ステージＵＦＳを図示しないヒータなどの熱源により加熱している。また、充填ステージＵＦＳを加熱すると、マトリクス基板１１を保温することができる。この結果、マトリクス基板１１の収縮を抑制することができるので、バンプ電極３と半田５の接合部の破断を抑制することができる。本工程では、前記したチップ搭載工程のように高温に加熱されたボンディングヘッドを用いる訳ではないので、マトリクス基板１１の温度を保温する観点からは、充填ステージＵＦＳの温度はチップ搭載ステージＦＣＳの温度よりも高く設定することが好ましい。また、アンダフィル樹脂６の本硬化は、図５に示すアンダフィル樹脂硬化工程で行うため、充填ステージＵＦＳの温度はアンダフィル樹脂６の硬化温度よりも低くすることが好ましい。本実施の形態１では、充填ステージの温度は１１０℃に設定している。
【００６４】
マトリクス基板１１上に搭載された複数の半導体チップ１の主面１ａ側にそれぞれアンダフィル樹脂６を充填した後、図７および図８に示すアンローダＵＬに搬送する。詳しくは、アンローダＵＬの払い出しステージ（第４ステージ）ＵＬＳに搬送装置ＴＲを用いて搬送する（第３の搬送工程Ｃ３）。このアンローダＵＬに搬送された段階では、まだ図９に示すアンダフィル樹脂６の本硬化が完了していない。したがって、マトリクス基板１１の収縮を抑制する観点から、払い出しステージＵＬＳについても加熱しておくことが好ましい。また、払い出しステージＵＬＳの設定温度は、チップ搭載ステージＦＣＳの設定温度よりも高いことが好ましく、本実施の形態１では、例えば、１１０℃に設定している。
【００６５】
なお、図７および図８には、各充填ステージＵＦＳからコンベアＢＣに搬送した後、コンベアＢＣから払い出しステージＵＬＳに搬送する態様を例示しているが、充填ステージＵＦＳから搬送装置ＴＲを用いて払い出しステージＵＬＳに直接搬送することもできる。
【００６６】
アンローダＵＬでは、複数のマトリクス基板１１をまとめて次工程（アンダフィル樹脂硬化工程）に搬送するため、ラックＣＬに収納する。ラックＣＬは、複数のマトリクス基板１１を収納する収納スペースと、マトリクス基板１１の温度を保持する保温手段を有している。
【００６７】
ラックＣＬに収納されたマトリクス基板１１は、図５に示すアンダフィル樹脂硬化工程を行うため、硬化炉ＣＲに搬送される。硬化炉ＣＲでは、図９に示すアンダフィル樹脂６の硬化温度以上の温度、本実施の形態１では、例えば１５０℃に設定されている。また、図８では、硬化炉ＣＲ内に、複数のラックＣＬを入れた状態で加熱する例を示している。
【００６８】
次に、マトリクス基板１１の下面２ｂ（図９参照）側に外部端子となるバンプ電極４（図３参照）を接合する（ボールマウント工程）。本工程では、マトリクス基板１１の下面２ｂを上向きに配置して、マトリクス基板１１の各ランド２ｄ（図９参照）にフラックスを塗布する。その後、半田ボールを搭載し、さらに加熱処理（約２００℃）を行う。これにより、半田ボールとランド２ｄとが接合してバンプ電極４が形成される。なお、バンプ電極４を形成した後、必要に応じてフラックスの残渣を洗浄する工程を行う。
【００６９】
次に、マトリクス基板１１に形成された各装置形成領域１１ａを切断し、個片化する（基板切断工程）。本工程は、例えばマトリクス基板１１の上面２ａあるいは下面２ｂの一方面側をダイシングテープなどの固定手段により固定した状態で、他方面側からダイシングブレードなどの切断治具を走らせて、分割（個片化）する。ダイシングライン（切断ライン）に沿ってマトリクス基板１１を切断しながらダイシングブレードを移動させる。この工程により、図１〜図３に示す半導体装置１０を複数取得する。
【００７０】
最後に、個片化された半導体装置１０の外観を検査し、不具合が生じていないことを確認し、半導体装置１０の製造が完了する。
【００７１】
＜搬送装置＞
次に、図８に示す搬送装置ＴＲの詳細について説明する。図１０は本実施の形態１の搬送装置ＴＲの概要を示す要部側面図、図１１は、図１０に示すＢ−Ｂ線の下側を示す要部平面図、図１２は、図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００７２】
図１０〜図１２において、搬送装置ＴＲは、マトリクス基板１１を固定して保持する複数の基板保持部ＴＲａ、基板保持部ＴＲａを支持する支持部ＴＲｂ、支持部ＴＲｂとともにマトリクス基板１１を固定した状態で搬送する搬送部ＴＲｃ、およびマトリクス基板１１を加熱するヒータ（基板加熱部）ＴＲｄを有している。また、支持部ＴＲｂには、マトリクス基板１１側の端部がマトリクス基板１１の上面２ａに当接することによりマトリクス基板１１の上面２ａの位置を規定するクリアランス調整棒（基板位置調整部材）ＴＲｅが固定されている。以下、各部の構造と動作について説明する。
【００７３】
基板保持部ＴＲａは、支持部ＴＲｂに取り付けられ、マトリクス基板１１に向かって（支持部ＴＲｂの平面と交差する方向に）延在する保持ロッド（保持部材）ＴＲａ１を有している。また、保持ロッドＴＲａ１のマトリクス基板１１側の端部にそれぞれ取り付けられ、マトリクス基板１１の上面２ａを吸着保持する吸着パッドＴＲａ２を有している。保持ロッドＴＲａ１および吸着パッドＴＲａ２には、それぞれ吸気経路として貫通孔ＴＲｋが形成されており、この吸気経路は、支持部ＴＲｂの上側に配置された吸気機構部ＴＲｆに接続されている。
【００７４】
搬送装置ＴＲは、この基板保持部ＴＲａによりマトリクス基板１１をピックアップして吸着保持した状態で搬送する、基板固定搬送装置である。このため、各ステージからマトリクス基板１１をピックアップする際に、マトリクス基板１１に加わる衝撃を緩和するため、保持ロッドＴＲａ１は、衝撃緩和部材であるバネＴＲａ３などの弾性体を介して支持部ＴＲｂに固定されている。また、マトリクス基板１１の搬送中は、基板保持部ＴＲａの吸着保持力により、マトリクス基板１１を固定して、搬送装置ＴＲの下側にマトリクス基板１１を吊り下げた状態で搬送する。基板保持部ＴＲａの保持力（吸着力）を確保するには、吸着パッドＴＲａ２がマトリクス基板１１に密着することが好ましい。したがって、吸着パッドＴＲａ２は、マトリクス基板１１の上面２ａとの密着性を確保する観点から、ゴムなどの弾性体により形成されている。
【００７５】
本実施の形態１では、図１１に示すように、マトリクス基板１１の外縁に沿って、６個の基板保持部ＴＲａを配置している。この基板保持部ＴＲａの配置および個数は、図１１に示す態様には限定されない。しかし、マトリクス基板１１を固定する固定力の安定化を図る観点からは、複数の基板保持部ＴＲａを有していることが好ましい。また、同様に固定力の安定化を図る観点から、長方形の外形を有するマトリクス基板１１の２つの長辺に沿って、それぞれ複数の基板保持部ＴＲａを配置することが好ましい。
【００７６】
また、本実施の形態１では、ヒータＴＲｄがマトリクス基板１１と支持部ＴＲｂの間に配置される。したがって、図１１に示すようにヒータＴＲｄの平面とマトリクス基板の上面２ａの平面積が略同等とした場合、基板保持部ＴＲａはヒータＴＲｄを貫通させる必要がある。基板保持部ＴＲａを貫通させた領域は、ヒータＴＲｄが配置されないので、マトリクス基板１１の上面２ａにおける温度ムラが発生する懸念がある。そこで、図１１に示すように、基板保持部ＴＲａはチップ搭載領域２ｅよりも外側に配置することが好ましい。
【００７７】
次に、支持部ＴＲｂは、基板保持部ＴＲａおよびヒータＴＲｄを支持固定する部材である。また、支持部ＴＲｂは搬送部ＴＲｃに取り付けられており、基板保持部ＴＲａ（保持されたマトリクス基板１１も含む）およびヒータＴＲｄは支持部ＴＲｂとともに、搬送される。
【００７８】
また、ヒータＴＲｄは、平面板状の部材であり、内部に複数の電熱線が配置されている。また、ヒータＴＲｄは、略四角形の外形を有し、基板保持部ＴＲａやクリアランス調整棒ＴＲｅと重なる領域には、開口部が形成されている。
【００７９】
また、ヒータＴＲｄの下面側の平面積は、マトリクス基板１１の上面に形成された複数のチップ搭載領域２ｅの面積（複数のチップ搭載領域２ｅの総面積）よりも大きく、ヒータの下面は、複数のチップ搭載領域２ｅを覆っている。これにより、特に破断の懸念が高いチップ搭載領域２ｅの周辺を確実に加熱することができるので、チップ搭載領域２ｅ周辺の温度低下に起因する破断を抑制することができる。
【００８０】
また、ヒータＴＲｄの熱効率を向上させる観点から、ヒータＴＲｄの下面は、マトリクス基板１１の上面２ａよりも小さくする（ヒータＴＲｄの下面の面積を、マトリクス基板１１の上面２ａの面積よりも小さくする）ことが好ましい。換言すれば、ヒータＴＲｄの下面はマトリクス基板１１の上面２ａに覆われていることが好ましい。マトリクス基板１１からヒータＴＲｄの下面の一部を露出させると、露出した部分からの放熱量が大きくなるため、ヒータＴＲｄの温度を所定の温度に保持するために必要な熱量が高くなる。一方、本実施の形態１のように、ヒータＴＲｄの下面は、マトリクス基板１１の上面２ａよりも小さくすると、ヒータＴＲｄをマトリクス基板１１から露出させずに済むので、熱効率を向上させることができる。
【００８１】
また、ヒータＴＲｄは、ヒータ固定治具ＴＲｇにより、支持部ＴＲｂに固定されているが、ヒータＴＲｄは、断熱材ＴＲｈを介して支持部ＴＲｂに固定されている。図１０および図１１では、ヒータＴＲｄが断熱材ＴＲｈを介してヒータ固定治具ＴＲｇに固定されている例を示している。ヒータＴＲｄは、加熱治具であるため、相当程度の重量となる。このため、ヒータＴＲｄを支持部ＴＲｂに固定するためには、ヒータ固定治具ＴＲｇには、ある程度の強度が要求される。ヒータ固定治具ＴＲｇの強度を確保する観点からは、ヒータ固定治具ＴＲｇの材料に金属材料を用いることが好ましいが、金属材料を用いると、ヒータ固定治具ＴＲｇを介した放熱経路が発生してしまう場合がある。この場合、ヒータＴＲｄの熱効率が低下する、あるいは、ヒータ固定治具ＴＲｇを取り付けた領域の温度が他の領域よりも低下するので、ヒータＴＲｄの下面における温度分布にばらつきが生じる。そこで、本実施の形態１では、ヒータＴＲｄが断熱材ＴＲｈを介してヒータ固定治具ＴＲｇに固定される構造とすることにより、ヒータ固定治具ＴＲｇを介した放熱を抑制し、ヒータＴＲｄの熱効率を向上させることができる。また、ヒータＴＲｄの下面における温度分布のばらつきを抑制することができるので、マトリクス基板１１の温度を一定に保つことができる。
【００８２】
次に、クリアランス調整棒ＴＲｅは、ヒータＴＲｄの下面と、マトリクス基板１１の上面２ａの間隔距離を一定に保つための棒状部材である。マトリクス基板１１には、樹脂材料が含まれるため、上面２ａの面外方向に変形する、所謂、反りが発生し易い。マトリクス基板１１に反りが発生すると、ヒータＴＲｄとの間隔距離にばらつきが生じるため、マトリクス基板１１の温度分布にばらつきが生じる。また、マトリクス基板１１の温度分布がばらつくと、マトリクス基板１１が熱変形してしまうため、さらに反りが促進する。この結果、マトリクス基板１１の上面２ａに発生した温度ムラに起因して、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部が破断し易くなる。
【００８３】
そこで、本実施の形態１では、クリアランス調整棒ＴＲｅを配置することにより、マトリクス基板１１に反りが発生した場合であっても、ヒータＴＲｄの下面との間隔距離を一定に保つようにした。マトリクス基板１１の反りは、長方形の外縁形状をなすマトリクス基板１１において、例えば、２つの長辺の略中央部が両端部よりも上側（つまり、ヒータＴＲｄに近い側）に位置するように変形する（凸反りと呼ばれる）。この凸反りが発生した場合、クリアランス調整棒ＴＲｅを配置しなければ、ヒータＴＲｄとの距離が近くなる２つの長辺の略中央部は、両端部よりも多く加熱されて膨張するため、凸反りの程度がさらに大きくなる。
【００８４】
本実施の形態１では、図１１に示すように、マトリクス基板１１の外縁に沿って、４個のクリアランス調整棒ＴＲｅを配置している。これにより、凸反りが発生した場合であっても、クリアランス調整棒ＴＲｅがマトリクス基板１１の上面２ａに当接することにより、反りを矯正することができるので、ヒータＴＲｄの下面との間隔距離を一定に保つことができる。また、凸反りとは反対に、マトリクス基板１１において、２つの長辺の略中央部が両端部よりも下側（つまり、ヒータＴＲｄに遠い側）に位置するように変形する場合もある。この場合には、基板保持部ＴＲａの吸引力により２つの長辺の略中央部を上側に引き上げれば、クリアランス調整棒ＴＲｅとマトリクス基板１１とが当接する位置まで矯正することができるので、ヒータＴＲｄの下面との間隔距離を一定に保つことができる。このように、凸反りと反対方向の反りを矯正する観点からは、マトリクス基板１１の長辺の中央部分に搬送装置ＴＲの基板保持部ＴＲａを配置することが好ましい。
【００８５】
このクリアランス調整棒ＴＲｅの配置および個数は、図１１に示す態様には限定されない。しかし、マトリクス基板１１の上面２ａにおいてバランス良くヒータＴＲｄとの間隔距離を保つ観点からは、複数のクリアランス調整棒ＴＲｅを有していることが好ましい。また、マトリクス基板１１の反りは、マトリクス基板１１の長辺が曲がるように反ることが多いため、マトリクス基板１１の２つの長辺に沿って、それぞれ複数の基板保持部ＴＲａを配置するのが好ましい。
【００８６】
また、本実施の形態１では、ヒータＴＲｄがマトリクス基板１１と支持部ＴＲｂの間に配置される。したがって、図１１に示すようにヒータＴＲｄの平面とマトリクス基板の上面２ａの平面積が略同等とした場合、クリアランス調整棒ＴＲｅはヒータＴＲｄを貫通させる必要がある。クリアランス調整棒ＴＲｅを貫通させた領域は、ヒータＴＲｄが配置されないので、マトリクス基板１１の上面２ａにおける温度ムラが発生する懸念がある。そこで、図１１に示すように、クリアランス調整棒ＴＲｅはチップ搭載領域２ｅよりも外側に配置することが好ましい。また、このようにクリアランス調整棒ＴＲｅをチップ搭載領域２ｅよりも外側に配置すると、クリアランス調整棒ＴＲｅと半導体チップ１との接触も防止することができる。
【００８７】
ところで、搬送装置ＴＲは、クリアランス調整棒ＴＲｅの他、前記の通り基板保持部ＴＲａを有している。この基板保持部ＴＲａも端部がマトリクス基板１１と接触している。しかし、基板保持部ＴＲａは、前記の通り衝撃緩和部材であるバネＴＲａ３などの弾性体を介して支持部ＴＲｂに固定されている。また、マトリクス基板１１との接触面側に配置される吸着パッドＴＲａ２は、マトリクス基板１１の上面２ａとの密着性を確保する観点から、ゴムなどの弾性体により形成されている。このように、基板保持部ＴＲａは、マトリクス基板１１をピックアップする際の衝撃を緩和するための弾性体が配置されているので、基板保持部ＴＲａのみを基板位置調整部材として用いると十分な位置調整精度が得られない場合がある。
【００８８】
一方、図１２に示すように本実施の形態１のクリアランス調整棒ＴＲｅは、棒状部材が弾性体を介することなく支持部ＴＲｂに固定されている。このため、ヒータＴＲｄの下面とマトリクス基板１１の上面２ａとの間隔距離を精度よく一定に保つことができる。
【００８９】
なお、クリアランス調整棒ＴＲｅとマトリクス基板１１とが当接する際に、マトリクス基板１１の上面に傷が付くことを防止するため、クリアランス調整棒ＴＲｅの先端は、半球状にする、あるいは保護部材を取り付けるなどの処置を施すことが好ましい。
【００９０】
図７に示す第１〜第３の搬送工程Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３では、加熱されたステージ（あるいはコンベアＢＣ）からマトリクス基板１１を引き離すこととなる。したがって、マトリクス基板１１が加熱されたステージから離れている搬送中にマトリクス基板１１の温度が低下して接合部の破断が発生し易い。特に、アンダフィル樹脂６を充填する前の搬送工程である第１あるいは第２の搬送工程Ｃ１、Ｃ２は、第３の搬送工程Ｃ３よりも破断が発生する可能性が高い。
【００９１】
各搬送工程でのマトリクス基板１１の温度低下を防止する対応策として、チップ搭載装置ＦＣ、アンダフィル樹脂充填装置ＵＦおよびアンローダＵＬを一体化して、マトリクス基板１１が搬送されるスペースをカバーで覆い、保温する方法も考えられる。しかし、チップ搭載装置ＦＣ、アンダフィル樹脂充填装置ＵＦおよびアンローダＵＬはそれぞれ別個の機能を有する独立した装置である。したがって、これらを一体化すると、装置の機構が複雑化するばかりでなく、装置が長大化するため、製造装置レイアウト上の制約が非常に大きくなるため、現実的でない。また、保温する設定温度も異なるため、各装置をある程度離して配置することが好ましい。
【００９２】
そこで、少なくとも第１および第２の搬送工程Ｃ１、Ｃ２について、図１０〜図１２に示す搬送装置ＴＲを用いることにより、アンダフィル樹脂６を充填する前工程でのマトリクス基板１１の温度低下を防止ないしは抑制することができるので、接合部の破断を抑制することができる。
【００９３】
また、第３の搬送工程Ｃ３では、アンダフィル樹脂６は充填されているものの、まだ硬化させていない状態であるため、第３の搬送工程Ｃ３についても図１０〜図１２に示す搬送装置ＴＲを用いることが好ましい。
【００９４】
なお、図７に示すチップ搭載装置ＦＣ内の作業ステージＦＣＳａから払い出しステージＦＣＳｂへの搬送についても、図１０〜図１２に示す搬送装置ＴＲを用いても良い。しかし、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂは同一装置内に配置されるため、ステージ間の距離を非常に小さくすることができる。例えば、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂを隣接させることができる。このため、作業ステージＦＣＳａから払い出しステージＦＣＳｂへの搬送については、図１０に示すヒータＴＲｄを取り外して用いることもできる。
【００９５】
あるいは、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂを一体構造として、マトリクス基板１１の下面をチップ搭載ステージの上面から離さずに搬送することもできる。
【００９６】
（実施の形態２）
図１３および図１４は、本実施の形態２の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル樹脂硬化工程を行う各装置の構成を示す説明図であって、図１３は上面図、図１４は側面図である。
【００９７】
なお、本実施の形態２で説明する半導体装置は、前記実施の形態１で説明した半導体装置１０と同じ構造である。また、本実施の形態２で説明する半導体装置の製造方法は、チップ搭載装置からアンダフィル樹脂充填装置、およびアンダフィル樹脂充填装置からアンローダまでの搬送を前記実施の形態１で説明した搬送装置ＴＲを用いて直接行う点を除き、前記実施の形態１で説明した半導体装置１０の製造方法と同様である。したがって、前記実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００９８】
図１３および図１４において、本実施の形態２の半導体装置の製造方法では、チップ搭載ステージＦＣＳからアンダフィル樹脂を充填する充填ステージＵＦＳの間、および充填ステージＵＦＳからアンローダＵＬの払い出しステージＵＬＳの間を、前記実施の形態１で説明したコンベアＢＣなどの中間ステージを介さず、搬送装置ＴＲで直接搬送している。
【００９９】
前記実施の形態１では、コンベアＢＣにより複数のアンダフィル樹脂を充填する充填ステージＵＦＳへの振り分けを行っていたが、本実施の形態２では、複数の充填ステージＵＦＳへの振り分けを搬送装置ＴＲにより行っている。
【０１００】
このように中間ステージを介することなく、複数の充填ステージＵＦＳに振り分けを行うことにより、前記実施の形態１で説明した方法と比較して、搬送装置ＴＲにより中間ステージ（コンベアＢＣ）に載置する工程と、中間ステージ（コンベアＢＣ）からピックアップする工程を省略することができるので、工程を簡略化することができる。また、これらの工程は、マトリクス基板１１に対して、衝撃を印加する可能性が少なからず存在する。このため、これらの工程を省略することにより、マトリクス基板１１に衝撃を与えるリスクを軽減し、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断を防止することができる。
【０１０１】
また、マトリクス基板１１には前記の通り反りが発生する。反りが発生したマトリクス基板１１をベルトコンベアで搬送する場合の挙動について、図１５を用いて説明する。図１５は、反りが発生したマトリクス基板をコンベアで搬送する状態を示す側面図である。図１５では、マトリクス基板１１が前記した凸反りの反対方向に反った状態を示している。
【０１０２】
図１５において、コンベアＢＣは搬送ベルトＢＣａと回転ローラＢＣｂを有し、搬送ベルトＢＣａの上側に搬送面ＢＣｃを有している。また、搬送面ＢＣｃの下側には、搬送対象であるマトリクス基板１１を加熱するヒータＢＣ１が配置されている。
【０１０３】
ここで、マトリクス基板１１が前記した凸反り状態となっている場合、マトリクス基板１１の端辺側の両端が搬送ベルトＢＣａの搬送面ＢＣｃと当接することとなるため、搬送中は比較的安定する。
【０１０４】
しかし、図１５に示すように、マトリクス基板１１が凸反りの反対方向に反っている場合、マトリクス基板１１は長辺の略中央部のみが搬送面ＢＣｃと当接するので、搬送ベルトＢＣａ上での安定性が悪い。この状態で、図１５に示す進行方向１２の方向にマトリクス基板１１を搬送すると、マトリクス基板は、矢印１３で示すように搬送面ＢＣｃの上下に揺動する。この結果、マトリクス基板１１に継続的に衝撃が印加され、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断する可能性がある。
【０１０５】
一方、前記実施の形態１で説明した搬送装置ＴＲでは、マトリクス基板１１の反りを矯正するように固定することができる（詳細は前記実施の形態１で説明したので省略する）ので、搬送中にマトリクス基板１１に加わる衝撃を大幅に低減することができる。つまり、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断を防止することができる。
【０１０６】
このように、本実施の形態２によれば、コンベアＢＣを用いることなく、マトリクス基板１１を搬送することができるので、前記実施の形態１と比較して図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断を、より確実に防止することができる。
【０１０７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０８】
例えば、前記実施の形態１、２では半導体装置の例として配線基板２上に１個の半導体チップ１がフリップチップ実装により搭載されている例について説明した。しかし、半導体装置の構造はこれに限定されるものではなく、例えば、フリップチップ実装された半導体チップ１の裏面１ｂ上に、第２の半導体チップを更に積層する構造の半導体装置に適用することができる。この場合、１層目の半導体チップ１とマトリクス基板１１との間に充填したアンダフィル樹脂６を硬化させた後、第２の半導体チップを積層することとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、基板上に半導体チップをフリップチップ実装する半導体装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の上面側を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の裏面側を示す平面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示す半導体チップの主面側を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程の概要を示すフロー図である。
【図６】図５に示す基板準備工程で準備するマトリクス基板の全体構造を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル硬化工程を行う各装置の構成を示す上面図である。
【図８】図７に示す各装置の構成を示す側面図である。
【図９】半導体チップとマトリクス基板の間にアンダフィル樹脂を充填する状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である本実施の形態１の搬送装置の概要を示す要部側面図である。
【図１１】図１０に示すＢ−Ｂ線に沿った要部平面図である。
【図１２】図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル硬化工程を行う各装置の構成を示す上面図である。
【図１４】図１３に示す各装置の構成を示す側面図である。
【図１５】反りが発生したマトリクス基板をコンベアで搬送する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 半導体チップ
１ａ 主面
１ｂ 裏面
１ｃ パッド
２ 配線基板
２ａ 上面
２ｂ 下面
２ｃ ボンディングリード
２ｄ ランド
２ｅ チップ搭載領域
３ バンプ電極（突起電極）
４ バンプ電極（外部端子）
５ 半田（導電性接合材）
６ アンダフィル樹脂（封止樹脂）
１０ 半導体装置
１１ マトリクス基板（配線基板）
１１ａ 装置形成領域
１２ 進行方向
１３ 矢印
ＦＣ チップ搭載装置（チップ搭載部）
ＦＣＳ チップ搭載ステージ（第１ステージ）
ＦＣＳａ 作業ステージ
ＦＣＳｂ 払い出しステージ
ＢＣ コンベア（第３ステージ）
ＢＣ１ ヒータ（熱源）
ＢＣａ 搬送ベルト
ＢＣｂ 回転ローラ
ＢＣｃ 搬送面
Ｃ１ 第１の搬送工程
Ｃ２ 第２の搬送工程
Ｃ３ 第３の搬送工程
ＵＦ アンダフィル樹脂充填装置
ＵＦＳ 充填ステージ（第２ステージ）
ＵＦＤ 充填装置
ＵＦＤａ ノズル
ＵＬ アンローダ
ＵＬＳ 払い出しステージ
ＣＬ ラック
ＣＲ 硬化炉
ＴＲ 搬送装置（基板搬送装置）
ＴＲａ 基板保持部
ＴＲａ１ 保持ロッド（保持部材）
ＴＲａ２ 吸着パッド
ＴＲａ３ バネ（弾性体）
ＴＲｂ 支持部
ＴＲｃ 搬送部
ＴＲｄ ヒータ（基板加熱部）
ＴＲｅ クリアランス調整棒（基板位置調整部材）
ＴＲｆ 吸気機構部
ＴＲｇ ヒータ固定治具
ＴＲｈ 断熱材
ＴＲｋ 貫通孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置の製造技術に関し、特に基板上に半導体チップをフリップチップ実装する半導体装置の製造方法に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置パッケージとして、配線基板上に半導体チップをフリップチップ実装する技術がある。例えば、特開平１１−１２６７９６号公報（特許文献１）には、フリップチップ実装機とアンローダの間、あるいは、フリップチップ実装機と樹脂封止装置の間をヒータが配置された基板搬送コンベアを用いて搬送することが記載されている。
が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１２６７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願発明者は、半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装する技術について検討を行い以下の課題を見出した。
【０００４】
フリップチップ実装では、半導体チップの主面と実装する配線基板の上面とを対向させた状態で実装する。また、チップの主面に形成された複数の電極パッド上にそれぞれバンプ電極を形成し、該バンプ電極を配線基板上に形成されたボンディングリードと電気的に接続する。
【０００５】
半導体チップと配線基板とは、一般に異なる材料で構成されるため、線膨張係数が異なっている。このため、配線基板および半導体チップを加熱した状態で、バンプ電極とボンディングリードを接続した後、配線基板および半導体チップの温度が低下すると、配線基板および半導体チップが異なる収縮率で収縮するので、特にバンプ電極とボンディングリードの接合部に応力が発生する。そして、この応力が接合部の接合強度よりも強い場合、バンプ電極とボンディングリードとが破断して、半導体チップと配線基板との接続信頼性が低下することとなる。
【０００６】
そこで、半導体チップと配線基板との接続信頼性を確保するため、例えば、アンダフィル樹脂と呼ばれる樹脂材料で半導体チップの主面と配線基板の上面の間の空間（バンプ電極とボンディングリードの接合部を含む空間）を封止する技術がある。
【０００７】
アンダフィル樹脂は、例えば、半導体チップを配線基板上にフリップチップ実装した後、半導体チップの主面と配線基板の上面の間にアンダフィル樹脂を充填し、その後アンダフィル樹脂を加熱硬化することにより形成する。したがって、アンダフィル樹脂を硬化させる前、特に、アンダフィル樹脂を充填する前に配線基板の温度が低下すると、配線基板の収縮によりバンプ電極とボンディングリードの接合部が破断してしまうことが判った。したがって、半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制するためには、アンダフィル樹脂を硬化させる前、特に、アンダフィル樹脂を充填する前には配線基板の温度を所定の範囲内で保温することが重要である。
【０００８】
ところで、フリップチップ実装する工程と、アンダフィル樹脂を充填する工程とは異なるプロセスであるため、各プロセスの煩雑化や装置の複雑化を回避するためそれぞれ異なるステージ（装置）で実施される。したがって、半導体チップのバンプ電極をボンディングリードと接合した後、アンダフィル樹脂を充填するまでの間に、フリップチップ実装用ステージからアンダフィル充填用ステージまで搬送する工程が必要となる。
【０００９】
ここで、前記特許文献１に記載されるように、装置間を搬送する基板搬送コンベアにヒータを配する構成とすると、基板搬送コンベア上では、配線基板の温度低下をある程度抑制することはできる。
【００１０】
しかしながら、本願発明者の検討によれば、前記特許文献１に記載される構成では以下の課題が生じる。すなわち、フリップチップ実装用ステージから基板搬送コンベアへ搬送する際、あるいは基板搬送コンベアからアンダフィル充填用ステージへ搬送する際に、バンプ電極とボンディングリードの接合部が破断してしまうという課題である。
【００１１】
前記特許文献１では、基板搬送コンベアへの搬送手段、あるいは基板搬送コンベアからの搬送手段については、記載されていない。しかし、本願発明者の検討によれば、アンダフィル樹脂を充填する前に配線基板に衝撃が印加されると、バンプ電極とボンディングリードの接合部が破断し易い。したがって、基板搬送コンベアへの搬送工程、あるいは基板搬送コンベアからの搬送工程では、配線基板に印加される衝撃を抑制する観点から、配線基板を固定した状態でピックアップして搬送することが好ましい。
【００１２】
しかし、本願発明者がさらに検討したところ、配線基板を固定した状態でピックアップする場合、加熱されたフリップチップ用ステージあるいはヒータを配した基板搬送コンベアから配線基板を引き離すこととなるため、この搬送時間によっては配線基板の温度が搬送中に低下してしまうという新たな課題が生じることが判明した。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制することができる技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１６】
すなわち、本発明の一つの実施の形態における半導体装置の製造方法は、以下の工程を含むものである。
【００１７】
（ａ）上面、前記上面の反対側に位置する下面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、および前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板を、加熱された第１ステージ上に配置する工程；
（ｂ）前記第１ステージにおいて、主面、前記主面に形成された複数の電極パッド、および前記複数の電極パッドのそれぞれに配置された複数の突起電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記上面と対向するように前記配線基板の前記上面上に配置し、前記複数の突起電極と前記複数のボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する工程；
（ｃ）前記配線基板をピックアップして保持する基板保持部、前記基板保持部を支持する支持部、前記支持部とともに前記配線基板を搬送する搬送部、および前記配線基板を加熱する基板加熱部を有する基板搬送装置を用いて、前記複数の突起電極と前記ボンディングリードとが電気的に接続された前記配線基板を、加熱された第２ステージに搬送する工程；
（ｄ）前記第２ステージにおいて、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に封止用樹脂を供給する工程。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１９】
すなわち、半導体チップのバンプ電極と、配線基板のボンディングリードとの接合部における破断を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（本願における記載形式・基本的用語・用法の説明）
本願において、実施の態様の記載は、必要に応じて、便宜上複数のセクション等に分けて記載するが、特にそうでない旨明示した場合を除き、これらは相互に独立別個のものではなく、記載の前後を問わず、単一の例の各部分、一方が他方の一部詳細または一部または全部の変形例等である。また、原則として、同様の部分は繰り返しの説明を省略する。また、実施の態様における各構成要素は、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、必須のものではない。
【００２１】
同様に実施の態様等の記載において、材料、組成等について、「ＡからなるＸ」等といっても、特にそうでない旨明示した場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、Ａ以外の要素を主要な構成要素のひとつとするものを排除するものではない。たとえば、成分についていえば、「Ａを主要な成分として含むＸ」等の意味である。たとえば、「シリコン部材」等といっても、純粋なシリコンに限定されるものではなく、ＳｉＧｅ（シリコン・ゲルマニウム）合金やその他シリコンを主要な成分とする多元合金、その他の添加物等を含む部材も含むものであることはいうまでもない。また、金めっき、銅層、ニッケル・めっき等といっても、そうでない旨、特に明示した場合を除き、純粋なものだけでなく、それぞれ金、銅、ニッケル等を主要な成分とする部材を含むものとする。
【００２２】
さらに、特定の数値、数量に言及したときも、特にそうでない旨明示した場合、理論的にその数に限定される場合および文脈から明らかにそうでない場合を除き、その特定の数値を超える数値であってもよいし、その特定の数値未満の数値でもよい。
【００２３】
（実施の形態１）
＜半導体装置の構造＞
まず、図１〜図４を用いて本実施の形態１の半導体装置の構造について説明する。図１は、本実施の形態１の半導体装置の上面側を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置の裏面側を示す平面図、図３は図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。また、図４は図１に示す半導体チップの主面側を示す平面図である。
【００２４】
図１〜図３において、本実施の形態１の半導体装置１０では、半導体チップ１は、半導体チップ１の主面１ａが配線基板２の上面（表面、第１の面）２ａと対向するように、配線基板２の上面２ａ上に搭載されている。また、半導体チップ１の主面１ａに形成された複数のパッド（電極）１ｃは、配線基板２の上面２ａに形成された複数のボンディングリード（電極）２ｃと、導電性部材であるバンプ電極（突起電極）３を介してそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、フリップチップ実装（フェイスダウン実装）である。
【００２５】
一般に、半導体チップの実装方法としては、本実施の形態１で説明するフリップチップ実装の他、半導体チップの裏面と配線基板の上面を対向させた状態で接着材を介して搭載し、半導体チップの主面に形成されたパッドと配線基板の上面に形成されたボンディングリードとをワイヤを介して電気的に接続するワイヤ実装がある。本実施の形態１のフリップチップ実装では、配線基板２のチップ搭載領域２ｅ内にボンディングリード２ｃを配置することができるので、ワイヤ実装と比較して実装面積を小さくすることができる。したがって、フリップチップ実装は、半導体装置の小型化の観点から好ましい。
【００２６】
半導体チップ１は、図１および図４に示すように、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、正方形である。ここで、半導体チップ１の材料には、シリコン（Ｓｉ）が使用されている。また、半導体チップ１は、主面１ａと、この主面１ａとは反対側に位置する裏面１ｂとを有している。そして、半導体チップ１の主面１ａには、回路素子（図示は省略）が形成されている。この回路素子は、例えば半導体装置１０の周辺に配置される外部機器（外部ＬＳＩ；図示は省略）から供給された信号（入出力データ）を変換する演算処理回路を構成する演算処理回路素子である。
【００２７】
また、半導体チップ１の主面１ａには、主面１ａの外縁を構成する各辺に沿って複数のパッド１ｃが形成されている。この複数のパッド１ｃは、上記した回路素子と電気的に接続されている。各パッド１ｃは金属で構成されており、本実施の形態１では、例えばアルミニウム（Ａｌ）から成る。
【００２８】
また、複数のパッド１ｃ上（パッド１ｃの表面）にはそれぞれバンプ電極３が配置されている。このバンプ電極３は半導体チップ１と配線基板２との間を流れる電流（信号電流、電源電流、基準電位電流など）の導電経路を構成し、導電性材料からなる。本実施の形態１では、バンプ電極３は、Ａｕ（金）からなる。
【００２９】
また、配線基板２は、図１及び図２に示すように、厚さ方向と交差する面の平面形状が四角形から成り、本実施の形態では、正方形である。また、配線基板２は、図３に示すように、上面２ａと、この上面２ａとは反対側に位置する下面２ｂとを有している。
【００３０】
そして、図１および図３に示すように、配線基板２の上面２ａの中央部には、半導体チップ１を搭載するためのチップ搭載領域２ｅが設けられており、このチップ搭載領域２ｅ内に、配線基板２の各辺に沿って複数のボンディングリード２ｃが形成されている。各ボンディングリード２ｃは、配線基板２の上面２ａにおいて、半導体チップ１の複数のパッド１ｃと対向する位置にそれぞれ配置されている。
【００３１】
また、複数のボンディングリード２ｃの表面には、バンプ電極３と接合する導電性接合材である半田５がそれぞれ形成されている。本実施の形態１では、Ａｕからなるバンプ電極３とボンディングリード２ｃ上に形成された半田５とを金属接合させる、所謂Ａｕ−半田接合によりバンプ電極３とボンディングリード２ｃを電気的に接続している。なお、半田５は、鉛（Ｐｂ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばＳｎ（錫）のみ、Ｓｎ（錫）‐Ｂｉ（ビスマス）、またはＳｎ（錫）‐Ａｇ（銀）‐Ｃｕ（銅）などである。ここで、鉛フリー半田とは、鉛（Ｐｂ）の含有量が０．１ｗｔ％以下のものを意味し、この含有量は、ＲｏＨｓ（Restriction of Hazardous Substances）指令の基準として定められている。
【００３２】
バンプ電極３とボンディングリード２ｃを電気的に接続する方法としては、本実施の形態１で説明するＡｕ−半田接合の他、種々の方法がある。例えば、バンプ電極３を鉛フリー半田で形成し、半田５とバンプ電極３を半田−半田接合で接続することができる。また、例えば、ボンディングリード２ｃの表面にＡｕなどの金属膜を形成し、Ａｕからなるバンプ電極３と金属膜をＡｕ−Ａｕ接合で接続することもできる。あるいは、ボンディングリード２ｃの表面に樹脂中にＡｇ（銀）などの金属フィラーを含有する、所謂、導電性樹脂を用いて接続することもできる。
【００３３】
しかし、本実施の形態１では、以下の観点から特に好ましいＡｕ−半田接合を用いている。すなわち、Ａｕ−半田接合では、半田−半田接合のように接合時に接合活性剤であるフラックスを用いることなく接続することができるので、接合後にフラックス残渣を洗浄する工程を省略することができる。また、Ａｕ−半田接合では、Ａｕ−Ａｕ接合と比較して、接合時に印加する圧力および温度を低く設定することができるので、プロセス温度全体を低く設定することができる。また、Ａｕ−半田接合は、金属接合により電気的に接続するので、金属同士の接触により電気的接続を確保する導電性樹脂を用いる場合よりも、高い接続信頼性を確保することができる。
【００３４】
また、配線基板２の下面（裏面）２ｂには、図３に示すように、複数のランド２ｄが形成されており、各ランド２ｄは、配線基板２の表面や内部に形成された配線（図示は省略）を介して各ボンディングリード２ｃと電気的に接続されている。
【００３５】
この複数のランド２ｄには、半導体装置１０の外部端子となる複数のバンプ電極（外部端子）４がそれぞれ接合されている。複数のランド２ｄおよびこれに接続される複数のバンプ電極４は、図２に示すように、平面形状が四角形から成る配線基板２の下面２ｂにおいて、行列状に配置されている。
【００３６】
ボンディングリード２ｃおよびランド２ｄのそれぞれは金属で構成されており、本実施の形態では、例えばＣｕ（銅）から成る。また、バンプ電極４は、半田５と同様に鉛（Ｐｂ）を実質的に含まない、所謂、鉛フリー半田であり、例えばＳｎ（錫）のみ、Ｓｎ（錫）‐Ｂｉ（ビスマス）、またはＳｎ（錫）‐Ａｇ（銀）‐Ｃｕ（銅）などである。
【００３７】
ここで、配線基板２は、主として樹脂および配線材料である金属材料により構成されている。したがって、主としてＳｉで構成される半導体チップ１とは、線膨張係数が異なる。このため、半導体チップ１および配線基板２が温度変化により収縮すると、線膨張係数の違いに起因して異なる収縮率で収縮する。半導体チップ１と配線基板２とが異なる収縮率で平面方向に収縮すると、パッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれてバンプ電極３と半田５の接合部が破断する場合がある。
【００３８】
特に、半導体装置１０のようにフリップチップ実装により半導体チップ１を搭載する場合には、パッド１ｃとボンディングリード２ｃを電気的に接続する接続経路が前記したワイヤ実装と比較して短いため、パッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれた場合に破断が発生し易い。
【００３９】
また、Ａｕ−半田接合は、前記した半田−半田接合、あるいはＡｕ−Ａｕ接合と比較して接合強度が低い。このため、Ａｕ−半田接合を用いる場合には、特に破断が生じ易い。
【００４０】
そこで、本実施の形態１では、半導体チップ１の主面１ａと配線基板２の上面２ａとの間に、アンダフィル樹脂（封止樹脂）６を配置している。アンダフィル樹脂６は、バンプ電極３とボンディングリード２ｃの接合部を含む、半導体チップ１の主面１ａと配線基板２の上面２ａとの間に充填されている。つまり、複数のバンプ電極３および複数のボンディングリード２ｃはアンダフィル樹脂６により封止されている。
【００４１】
このアンダフィル樹脂６は、収縮に起因してバンプ電極３と半田５の接合部に発生する応力を緩和する応力緩和層としての機能を有している。あるいは、バンプ電極３と半田５の接合部を補強する補強層としての機能を有している。このため、収縮によりパッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれた場合であっても、バンプ電極３と半田５の接合部における破断を防止ないしは抑制することができる。この結果、半導体チップ１と配線基板２との接続信頼性を向上させることができる。
【００４２】
＜半導体装置の製造方法＞
次に図１〜図３に示す半導体装置１０の製造方法について説明する。まず、半導体装置１０の製造工程の概要について説明する。図５は本実施の形態１の半導体装置の製造工程の概要を示すフロー図である。
【００４３】
図５において、本実施の形態１の半導体装置の製造方法は、基板準備工程、チップ準備工程、チップ搭載工程、アンダフィル樹脂充填工程、アンダフィル樹脂硬化工程、および基板切断工程を含んでいる。
【００４４】
基板準備工程では、例えば図６に示すマトリクス基板１１を準備する。図６は、基板準備工程で準備するマトリクス基板の全体構造を示す平面図である。
【００４５】
本工程で準備するマトリクス基板１１は、複数の装置形成領域（デバイス形成領域）１１ａ（図５において２点鎖線で囲まれる各領域）を有し、各装置形成領域１１ａはマトリクス状に配置されている。この装置形成領域１１ａのそれぞれが、図１〜図３に示す配線基板２の１個分に相当する。図５では列方向に２個、行方向に６個配置された合計１２個の装置形成領域１１ａを有する例を示している。
【００４６】
また、マトリクス基板１１が有する各装置形成領域１１ａには、図１〜図３を用いて説明したボンディングリード２ｃ、ランド２ｄ、および配線がそれぞれ予め形成されている。また、図６に示すように各装置形成領域１１ａはチップ搭載領域２ｅを有しており、複数のボンディングリード２ｃのそれぞれは、このチップ搭載領域２ｅ内に（または、複数のボンディングリード２ｃのそれぞれの一部がチップ搭載領域２ｅ内に位置するように）配置されている。
【００４７】
また、各チップ搭載領域２ｅのボンディングリード２ｃ上には、半田５が塗布（形成）されている。この半田５を塗布（形成）するタイミングは、少なくとも図５に示すチップ搭載工程の前であれば良い。例えば、予めボンディングリード２ｃ上に半田５が塗布されたマトリクス基板１１を準備することができる。あるいは、半田５は形成されていないマトリクス基板１１を購入し、各ボンディングリード２ｃ上に半田５を形成しても良い。
【００４８】
本実施の形態１では、後述する基板切断工程までの各工程をマトリクス基板１１に対して行うので、各工程を複数の装置形成領域１１ａに対して一括して行うことができる。このような方法は、製造効率を向上させる観点から好ましい。
【００４９】
チップ準備工程では、例えば、図４に示す半導体チップ１の複数のパッド１ｃ上にバンプ電極３がそれぞれ形成されたものを複数準備する。
【００５０】
次に、チップ搭載工程からアンダフィル樹脂硬化工程について図７および図８を用いて説明する。図７および図８は、本実施の形態１の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル硬化工程を行う各装置の構成を示す説明図であって、図７は上面図、図８は側面図である。
【００５１】
図５に示すチップ搭載工程では、まず、図７および図８に示すように、チップ搭載装置（チップ搭載部）ＦＣにおいて、マトリクス基板（配線基板）１１を、チップ搭載ステージ（第１ステージ）ＦＣＳ上に配置する。チップ搭載ステージＦＣＳは、フリップチップ実装を行うための作業ステージであって、マトリクス基板１１を保温するため、ヒータなどの熱源によって、加熱されている。チップ搭載ステージＦＣＳの温度は、例えば９５℃に設定されている。
【００５２】
次に、チップ搭載ステージＦＣＳにおいて、図１〜図４を用いて説明した半導体チップ１を、半導体チップ１の主面１ａ（図４参照）がマトリクス基板１１の上面と対向するようにマトリクス基板の上面上に配置し、複数のバンプ電極３と複数のボンディングリード２ｃ（図３参照）とをそれぞれ電気的に接続する、所謂、フリップチップ実装（フェイスダウン実装とも呼ばれる）を行う。
【００５３】
詳しくは、マトリクス基板の上面に形成された各ボンディングリード２ｃ（図３参照）上に、接合材である半田５（図３参照）をあらかじめ塗布（形成）しておく。半導体チップ１を搭載する際に、例えば、半導体チップ１の裏面１ｂ（図３参照）側からヒータなどで熱を加えると、バンプ電極３（図３参照）を介してこの熱が半田５に伝達されて、Ａｕ−半田接合により接合される。半導体チップ１の裏面１ｂ（図３参照）側を加熱する手段としては、例えば、約３００℃程度に加熱された図示しないボンディングヘッドを半導体チップ１の裏面１ｂ（図３参照）側に当接させて加熱する。
【００５４】
本工程では、マトリクス基板１１と半導体チップ１とは、Ａｕ−半田接合によって接続されており、図３に示すアンダフィル樹脂６は充填されていない。このため、半導体チップ１およびマトリクス基板１１が異なる収縮率で平面方向に収縮すると、パッド１ｃとボンディングリード２ｃとの平面的位置関係がずれてバンプ電極３と半田５の接合部が破断し易い。
【００５５】
このため、本実施の形態１では、マトリクス基板１１の温度低下を抑制するため、チップ搭載ステージＦＣＳを加熱している。
【００５６】
なお、図７および図８では、フリップチップ実装を行うための作業ステージＦＣＳａと、フリップチップ実装が終わったマトリクス基板１１を搬出するための払い出しステージＦＣＳｂとをそれぞれ有する構成例を示している。このように、チップ搭載装置ＦＣが作業ステージＦＣＳａとは別に、払い出しステージＦＣＳｂとを有することにより、払い出しステージＦＣＳｂでマトリクス基板１１を待機させることができるので、フリップチップ実装の作業効率を向上させることができる。
【００５７】
ただし、図７および図８に示す構成の変形例として、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂを１つのチップ搭載ステージＦＣＳで共用する構成としても良い。この場合、チップ搭載装置ＦＣを小型化することができる。また、フリップチップ実装されたマトリクス基板１１を搬送する工程（図７および図８に示す作業ステージＦＣＳａから払い出しステージＦＣＳｂに搬送する工程）を省略することができる。
【００５８】
次に、図５に示すアンダフィル樹脂充填工程を行うため、図６に示す各装置形成領域１１ａに半導体チップ１が搭載されたマトリクス基板１１を図７および図８に示すアンダフィル樹脂充填装置ＵＦの充填ステージ（アンダフィル樹脂充填ステージ、第２ステージ）にマトリクス基板１１を搬送する。
【００５９】
図７および図８に示すように、本実施の形態１では、アンダフィル樹脂充填装置ＵＦの数は、チップ搭載装置ＦＣの数よりも多い。図７および図８では、チップ搭載装置ＦＣ１台に対してアンダフィル樹脂充填装置ＵＦが２台（複数）配置されている。これは、各工程間の処理能力をバランスさせるためである。このように複数のアンダフィル樹脂充填装置ＵＦでアンダフィル樹脂充填工程を行う場合、マトリクス基板１１を各装置に振り分ける必要がある。このため、本実施の形態１では、チップ搭載装置ＦＣから複数のアンダフィル樹脂充填装置ＵＦを経由してアンローダＵＬに繋がるコンベア（第３ステージ）ＢＣを配置している。コンベアＢＣには、図７および図８に示すようにヒータ（熱源）ＢＣ１が配置され、搬送中のマトリクス基板１１を保温する機構を有している。
【００６０】
つまり、本実施の形態１では、フリップチップ実装が完了したマトリクス基板１１をチップ搭載装置ＦＣのチップ搭載ステージＦＣＳ（詳しくは払い出しステージＦＣＳｂ）からコンベアＢＣに搬送する工程（第１の搬送工程Ｃ１）を有している。また、コンベアＢＣから、複数のアンダフィル樹脂充填装置に振り分けて搬送する工程（第２の搬送工程Ｃ２）を有している。
【００６１】
第１の搬送工程Ｃ１および第２の搬送工程Ｃ２は図８に示す搬送装置ＴＲにより行う。搬送装置ＴＲは、それぞれマトリクス基板１１を加熱する基板加熱部（詳細は後述する）を有しており、半導体チップ１がフリップチップ実装されたマトリクス基板１１を、複数のアンダフィル樹脂充填装置ＵＦがそれぞれ有する充填ステージＵＦＳに加温しながら搬送する。これは、第１の搬送工程Ｃ１および第２の搬送工程Ｃ２では、マトリクス基板１１が加熱されたステージから離れるため、搬送中の温度低下を防止するためである。この搬送装置ＴＲの詳細な構造および機構については後述する。
【００６２】
なお、図７および図８では、振り分け作業のため、搬送機構を有するコンベアＢＣを用いたが、これに代えて搬送機構を有しないステージとしても良い。この場合、図８に示す搬送装置ＴＲによりマトリクス基板１１の振り分けを行う。
【００６３】
図５に示すアンダフィル樹脂充填工程では、図９に示すように、充填装置ＵＦＤのノズルＵＦＤａの先端から、硬化前のアンダフィル樹脂６を充填する。このアンダフィル樹脂６は、硬化させる前にはペースト状の性状を有し、充填装置により充填することができる。図９は、半導体チップとマトリクス基板の間にアンダフィル樹脂を充填する状態を示す断面図である。アンダフィル樹脂６は、図９に示すように、半導体チップ１の主面１ａとマトリクス基板１１の上面２ａの間に充填する。本工程では、充填するアンダフィル樹脂６の流動性（半導体チップ１とマトリクス基板１１の間の隙間への浸透性）を向上させるため、アンダフィル樹脂６を加熱する。加熱手段として、充填ステージＵＦＳを図示しないヒータなどの熱源により加熱している。また、充填ステージＵＦＳを加熱すると、マトリクス基板１１を保温することができる。この結果、マトリクス基板１１の収縮を抑制することができるので、バンプ電極３と半田５の接合部の破断を抑制することができる。本工程では、前記したチップ搭載工程のように高温に加熱されたボンディングヘッドを用いる訳ではないので、マトリクス基板１１の温度を保温する観点からは、充填ステージＵＦＳの温度はチップ搭載ステージＦＣＳの温度よりも高く設定することが好ましい。また、アンダフィル樹脂６の本硬化は、図５に示すアンダフィル樹脂硬化工程で行うため、充填ステージＵＦＳの温度はアンダフィル樹脂６の硬化温度よりも低くすることが好ましい。本実施の形態１では、充填ステージの温度は１１０℃に設定している。
【００６４】
マトリクス基板１１上に搭載された複数の半導体チップ１の主面１ａ側にそれぞれアンダフィル樹脂６を充填した後、図７および図８に示すアンローダＵＬに搬送する。詳しくは、アンローダＵＬの払い出しステージ（第４ステージ）ＵＬＳに搬送装置ＴＲを用いて搬送する（第３の搬送工程Ｃ３）。このアンローダＵＬに搬送された段階では、まだ図９に示すアンダフィル樹脂６の本硬化が完了していない。したがって、マトリクス基板１１の収縮を抑制する観点から、払い出しステージＵＬＳについても加熱しておくことが好ましい。また、払い出しステージＵＬＳの設定温度は、チップ搭載ステージＦＣＳの設定温度よりも高いことが好ましく、本実施の形態１では、例えば、１１０℃に設定している。
【００６５】
なお、図７および図８には、各充填ステージＵＦＳからコンベアＢＣに搬送した後、コンベアＢＣから払い出しステージＵＬＳに搬送する態様を例示しているが、充填ステージＵＦＳから搬送装置ＴＲを用いて払い出しステージＵＬＳに直接搬送することもできる。
【００６６】
アンローダＵＬでは、複数のマトリクス基板１１をまとめて次工程（アンダフィル樹脂硬化工程）に搬送するため、ラックＣＬに収納する。ラックＣＬは、複数のマトリクス基板１１を収納する収納スペースと、マトリクス基板１１の温度を保持する保温手段を有している。
【００６７】
ラックＣＬに収納されたマトリクス基板１１は、図５に示すアンダフィル樹脂硬化工程を行うため、硬化炉ＣＲに搬送される。硬化炉ＣＲでは、図９に示すアンダフィル樹脂６の硬化温度以上の温度、本実施の形態１では、例えば１５０℃に設定されている。また、図８では、硬化炉ＣＲ内に、複数のラックＣＬを入れた状態で加熱する例を示している。
【００６８】
次に、マトリクス基板１１の下面２ｂ（図９参照）側に外部端子となるバンプ電極４（図３参照）を接合する（ボールマウント工程）。本工程では、マトリクス基板１１の下面２ｂを上向きに配置して、マトリクス基板１１の各ランド２ｄ（図９参照）にフラックスを塗布する。その後、半田ボールを搭載し、さらに加熱処理（約２００℃）を行う。これにより、半田ボールとランド２ｄとが接合してバンプ電極４が形成される。なお、バンプ電極４を形成した後、必要に応じてフラックスの残渣を洗浄する工程を行う。
【００６９】
次に、マトリクス基板１１に形成された各装置形成領域１１ａを切断し、個片化する（基板切断工程）。本工程は、例えばマトリクス基板１１の上面２ａあるいは下面２ｂの一方面側をダイシングテープなどの固定手段により固定した状態で、他方面側からダイシングブレードなどの切断治具を走らせて、分割（個片化）する。ダイシングライン（切断ライン）に沿ってマトリクス基板１１を切断しながらダイシングブレードを移動させる。この工程により、図１〜図３に示す半導体装置１０を複数取得する。
【００７０】
最後に、個片化された半導体装置１０の外観を検査し、不具合が生じていないことを確認し、半導体装置１０の製造が完了する。
【００７１】
＜搬送装置＞
次に、図８に示す搬送装置ＴＲの詳細について説明する。図１０は本実施の形態１の搬送装置ＴＲの概要を示す要部側面図、図１１は、図１０に示すＢ−Ｂ線の下側を示す要部平面図、図１２は、図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【００７２】
図１０〜図１２において、搬送装置ＴＲは、マトリクス基板１１を固定して保持する複数の基板保持部ＴＲａ、基板保持部ＴＲａを支持する支持部ＴＲｂ、支持部ＴＲｂとともにマトリクス基板１１を固定した状態で搬送する搬送部ＴＲｃ、およびマトリクス基板１１を加熱するヒータ（基板加熱部）ＴＲｄを有している。また、支持部ＴＲｂには、マトリクス基板１１側の端部がマトリクス基板１１の上面２ａに当接することによりマトリクス基板１１の上面２ａの位置を規定するクリアランス調整棒（基板位置調整部材）ＴＲｅが固定されている。以下、各部の構造と動作について説明する。
【００７３】
基板保持部ＴＲａは、支持部ＴＲｂに取り付けられ、マトリクス基板１１に向かって（支持部ＴＲｂの平面と交差する方向に）延在する保持ロッド（保持部材）ＴＲａ１を有している。また、保持ロッドＴＲａ１のマトリクス基板１１側の端部にそれぞれ取り付けられ、マトリクス基板１１の上面２ａを吸着保持する吸着パッドＴＲａ２を有している。保持ロッドＴＲａ１および吸着パッドＴＲａ２には、それぞれ吸気経路として貫通孔ＴＲｋが形成されており、この吸気経路は、支持部ＴＲｂの上側に配置された吸気機構部ＴＲｆに接続されている。
【００７４】
搬送装置ＴＲは、この基板保持部ＴＲａによりマトリクス基板１１をピックアップして吸着保持した状態で搬送する、基板固定搬送装置である。このため、各ステージからマトリクス基板１１をピックアップする際に、マトリクス基板１１に加わる衝撃を緩和するため、保持ロッドＴＲａ１は、衝撃緩和部材であるバネＴＲａ３などの弾性体を介して支持部ＴＲｂに固定されている。また、マトリクス基板１１の搬送中は、基板保持部ＴＲａの吸着保持力により、マトリクス基板１１を固定して、搬送装置ＴＲの下側にマトリクス基板１１を吊り下げた状態で搬送する。基板保持部ＴＲａの保持力（吸着力）を確保するには、吸着パッドＴＲａ２がマトリクス基板１１に密着することが好ましい。したがって、吸着パッドＴＲａ２は、マトリクス基板１１の上面２ａとの密着性を確保する観点から、ゴムなどの弾性体により形成されている。
【００７５】
本実施の形態１では、図１１に示すように、マトリクス基板１１の外縁に沿って、６個の基板保持部ＴＲａを配置している。この基板保持部ＴＲａの配置および個数は、図１１に示す態様には限定されない。しかし、マトリクス基板１１を固定する固定力の安定化を図る観点からは、複数の基板保持部ＴＲａを有していることが好ましい。また、同様に固定力の安定化を図る観点から、長方形の外形を有するマトリクス基板１１の２つの長辺に沿って、それぞれ複数の基板保持部ＴＲａを配置することが好ましい。
【００７６】
また、本実施の形態１では、ヒータＴＲｄがマトリクス基板１１と支持部ＴＲｂの間に配置される。したがって、図１１に示すようにヒータＴＲｄの平面とマトリクス基板の上面２ａの平面積が略同等とした場合、基板保持部ＴＲａはヒータＴＲｄを貫通させる必要がある。基板保持部ＴＲａを貫通させた領域は、ヒータＴＲｄが配置されないので、マトリクス基板１１の上面２ａにおける温度ムラが発生する懸念がある。そこで、図１１に示すように、基板保持部ＴＲａはチップ搭載領域２ｅよりも外側に配置することが好ましい。
【００７７】
次に、支持部ＴＲｂは、基板保持部ＴＲａおよびヒータＴＲｄを支持固定する部材である。また、支持部ＴＲｂは搬送部ＴＲｃに取り付けられており、基板保持部ＴＲａ（保持されたマトリクス基板１１も含む）およびヒータＴＲｄは支持部ＴＲｂとともに、搬送される。
【００７８】
また、ヒータＴＲｄは、平面板状の部材であり、内部に複数の電熱線が配置されている。また、ヒータＴＲｄは、略四角形の外形を有し、基板保持部ＴＲａやクリアランス調整棒ＴＲｅと重なる領域には、開口部が形成されている。
【００７９】
また、ヒータＴＲｄの下面側の平面積は、マトリクス基板１１の上面に形成された複数のチップ搭載領域２ｅの面積（複数のチップ搭載領域２ｅの総面積）よりも大きく、ヒータの下面は、複数のチップ搭載領域２ｅを覆っている。これにより、特に破断の懸念が高いチップ搭載領域２ｅの周辺を確実に加熱することができるので、チップ搭載領域２ｅ周辺の温度低下に起因する破断を抑制することができる。
【００８０】
また、ヒータＴＲｄの熱効率を向上させる観点から、ヒータＴＲｄの下面は、マトリクス基板１１の上面２ａよりも小さくする（ヒータＴＲｄの下面の面積を、マトリクス基板１１の上面２ａの面積よりも小さくする）ことが好ましい。換言すれば、ヒータＴＲｄの下面はマトリクス基板１１の上面２ａに覆われていることが好ましい。マトリクス基板１１からヒータＴＲｄの下面の一部を露出させると、露出した部分からの放熱量が大きくなるため、ヒータＴＲｄの温度を所定の温度に保持するために必要な熱量が高くなる。一方、本実施の形態１のように、ヒータＴＲｄの下面は、マトリクス基板１１の上面２ａよりも小さくすると、ヒータＴＲｄをマトリクス基板１１から露出させずに済むので、熱効率を向上させることができる。
【００８１】
また、ヒータＴＲｄは、ヒータ固定治具ＴＲｇにより、支持部ＴＲｂに固定されているが、ヒータＴＲｄは、断熱材ＴＲｈを介して支持部ＴＲｂに固定されている。図１０および図１１では、ヒータＴＲｄが断熱材ＴＲｈを介してヒータ固定治具ＴＲｇに固定されている例を示している。ヒータＴＲｄは、加熱治具であるため、相当程度の重量となる。このため、ヒータＴＲｄを支持部ＴＲｂに固定するためには、ヒータ固定治具ＴＲｇには、ある程度の強度が要求される。ヒータ固定治具ＴＲｇの強度を確保する観点からは、ヒータ固定治具ＴＲｇの材料に金属材料を用いることが好ましいが、金属材料を用いると、ヒータ固定治具ＴＲｇを介した放熱経路が発生してしまう場合がある。この場合、ヒータＴＲｄの熱効率が低下する、あるいは、ヒータ固定治具ＴＲｇを取り付けた領域の温度が他の領域よりも低下するので、ヒータＴＲｄの下面における温度分布にばらつきが生じる。そこで、本実施の形態１では、ヒータＴＲｄが断熱材ＴＲｈを介してヒータ固定治具ＴＲｇに固定される構造とすることにより、ヒータ固定治具ＴＲｇを介した放熱を抑制し、ヒータＴＲｄの熱効率を向上させることができる。また、ヒータＴＲｄの下面における温度分布のばらつきを抑制することができるので、マトリクス基板１１の温度を一定に保つことができる。
【００８２】
次に、クリアランス調整棒ＴＲｅは、ヒータＴＲｄの下面と、マトリクス基板１１の上面２ａの間隔距離を一定に保つための棒状部材である。マトリクス基板１１には、樹脂材料が含まれるため、上面２ａの面外方向に変形する、所謂、反りが発生し易い。マトリクス基板１１に反りが発生すると、ヒータＴＲｄとの間隔距離にばらつきが生じるため、マトリクス基板１１の温度分布にばらつきが生じる。また、マトリクス基板１１の温度分布がばらつくと、マトリクス基板１１が熱変形してしまうため、さらに反りが促進する。この結果、マトリクス基板１１の上面２ａに発生した温度ムラに起因して、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部が破断し易くなる。
【００８３】
そこで、本実施の形態１では、クリアランス調整棒ＴＲｅを配置することにより、マトリクス基板１１に反りが発生した場合であっても、ヒータＴＲｄの下面との間隔距離を一定に保つようにした。マトリクス基板１１の反りは、長方形の外縁形状をなすマトリクス基板１１において、例えば、２つの長辺の略中央部が両端部よりも上側（つまり、ヒータＴＲｄに近い側）に位置するように変形する（凸反りと呼ばれる）。この凸反りが発生した場合、クリアランス調整棒ＴＲｅを配置しなければ、ヒータＴＲｄとの距離が近くなる２つの長辺の略中央部は、両端部よりも多く加熱されて膨張するため、凸反りの程度がさらに大きくなる。
【００８４】
本実施の形態１では、図１１に示すように、マトリクス基板１１の外縁に沿って、４個のクリアランス調整棒ＴＲｅを配置している。これにより、凸反りが発生した場合であっても、クリアランス調整棒ＴＲｅがマトリクス基板１１の上面２ａに当接することにより、反りを矯正することができるので、ヒータＴＲｄの下面との間隔距離を一定に保つことができる。また、凸反りとは反対に、マトリクス基板１１において、２つの長辺の略中央部が両端部よりも下側（つまり、ヒータＴＲｄに遠い側）に位置するように変形する場合もある。この場合には、基板保持部ＴＲａの吸引力により２つの長辺の略中央部を上側に引き上げれば、クリアランス調整棒ＴＲｅとマトリクス基板１１とが当接する位置まで矯正することができるので、ヒータＴＲｄの下面との間隔距離を一定に保つことができる。このように、凸反りと反対方向の反りを矯正する観点からは、マトリクス基板１１の長辺の中央部分に搬送装置ＴＲの基板保持部ＴＲａを配置することが好ましい。
【００８５】
このクリアランス調整棒ＴＲｅの配置および個数は、図１１に示す態様には限定されない。しかし、マトリクス基板１１の上面２ａにおいてバランス良くヒータＴＲｄとの間隔距離を保つ観点からは、複数のクリアランス調整棒ＴＲｅを有していることが好ましい。また、マトリクス基板１１の反りは、マトリクス基板１１の長辺が曲がるように反ることが多いため、マトリクス基板１１の２つの長辺に沿って、それぞれ複数の基板保持部ＴＲａを配置するのが好ましい。
【００８６】
また、本実施の形態１では、ヒータＴＲｄがマトリクス基板１１と支持部ＴＲｂの間に配置される。したがって、図１１に示すようにヒータＴＲｄの平面とマトリクス基板の上面２ａの平面積が略同等とした場合、クリアランス調整棒ＴＲｅはヒータＴＲｄを貫通させる必要がある。クリアランス調整棒ＴＲｅを貫通させた領域は、ヒータＴＲｄが配置されないので、マトリクス基板１１の上面２ａにおける温度ムラが発生する懸念がある。そこで、図１１に示すように、クリアランス調整棒ＴＲｅはチップ搭載領域２ｅよりも外側に配置することが好ましい。また、このようにクリアランス調整棒ＴＲｅをチップ搭載領域２ｅよりも外側に配置すると、クリアランス調整棒ＴＲｅと半導体チップ１との接触も防止することができる。
【００８７】
ところで、搬送装置ＴＲは、クリアランス調整棒ＴＲｅの他、前記の通り基板保持部ＴＲａを有している。この基板保持部ＴＲａも端部がマトリクス基板１１と接触している。しかし、基板保持部ＴＲａは、前記の通り衝撃緩和部材であるバネＴＲａ３などの弾性体を介して支持部ＴＲｂに固定されている。また、マトリクス基板１１との接触面側に配置される吸着パッドＴＲａ２は、マトリクス基板１１の上面２ａとの密着性を確保する観点から、ゴムなどの弾性体により形成されている。このように、基板保持部ＴＲａは、マトリクス基板１１をピックアップする際の衝撃を緩和するための弾性体が配置されているので、基板保持部ＴＲａのみを基板位置調整部材として用いると十分な位置調整精度が得られない場合がある。
【００８８】
一方、図１２に示すように本実施の形態１のクリアランス調整棒ＴＲｅは、棒状部材が弾性体を介することなく支持部ＴＲｂに固定されている。このため、ヒータＴＲｄの下面とマトリクス基板１１の上面２ａとの間隔距離を精度よく一定に保つことができる。
【００８９】
なお、クリアランス調整棒ＴＲｅとマトリクス基板１１とが当接する際に、マトリクス基板１１の上面に傷が付くことを防止するため、クリアランス調整棒ＴＲｅの先端は、半球状にする、あるいは保護部材を取り付けるなどの処置を施すことが好ましい。
【００９０】
図７に示す第１〜第３の搬送工程Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３では、加熱されたステージ（あるいはコンベアＢＣ）からマトリクス基板１１を引き離すこととなる。したがって、マトリクス基板１１が加熱されたステージから離れている搬送中にマトリクス基板１１の温度が低下して接合部の破断が発生し易い。特に、アンダフィル樹脂６を充填する前の搬送工程である第１あるいは第２の搬送工程Ｃ１、Ｃ２は、第３の搬送工程Ｃ３よりも破断が発生する可能性が高い。
【００９１】
各搬送工程でのマトリクス基板１１の温度低下を防止する対応策として、チップ搭載装置ＦＣ、アンダフィル樹脂充填装置ＵＦおよびアンローダＵＬを一体化して、マトリクス基板１１が搬送されるスペースをカバーで覆い、保温する方法も考えられる。しかし、チップ搭載装置ＦＣ、アンダフィル樹脂充填装置ＵＦおよびアンローダＵＬはそれぞれ別個の機能を有する独立した装置である。したがって、これらを一体化すると、装置の機構が複雑化するばかりでなく、装置が長大化するため、製造装置レイアウト上の制約が非常に大きくなるため、現実的でない。また、保温する設定温度も異なるため、各装置をある程度離して配置することが好ましい。
【００９２】
そこで、少なくとも第１および第２の搬送工程Ｃ１、Ｃ２について、図１０〜図１２に示す搬送装置ＴＲを用いることにより、アンダフィル樹脂６を充填する前工程でのマトリクス基板１１の温度低下を防止ないしは抑制することができるので、接合部の破断を抑制することができる。
【００９３】
また、第３の搬送工程Ｃ３では、アンダフィル樹脂６は充填されているものの、まだ硬化させていない状態であるため、第３の搬送工程Ｃ３についても図１０〜図１２に示す搬送装置ＴＲを用いることが好ましい。
【００９４】
なお、図７に示すチップ搭載装置ＦＣ内の作業ステージＦＣＳａから払い出しステージＦＣＳｂへの搬送についても、図１０〜図１２に示す搬送装置ＴＲを用いても良い。しかし、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂは同一装置内に配置されるため、ステージ間の距離を非常に小さくすることができる。例えば、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂを隣接させることができる。このため、作業ステージＦＣＳａから払い出しステージＦＣＳｂへの搬送については、図１０に示すヒータＴＲｄを取り外して用いることもできる。
【００９５】
あるいは、作業ステージＦＣＳａと払い出しステージＦＣＳｂを一体構造として、マトリクス基板１１の下面をチップ搭載ステージの上面から離さずに搬送することもできる。
【００９６】
（実施の形態２）
図１３および図１４は、本実施の形態２の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル樹脂硬化工程を行う各装置の構成を示す説明図であって、図１３は上面図、図１４は側面図である。
【００９７】
なお、本実施の形態２で説明する半導体装置は、前記実施の形態１で説明した半導体装置１０と同じ構造である。また、本実施の形態２で説明する半導体装置の製造方法は、チップ搭載装置からアンダフィル樹脂充填装置、およびアンダフィル樹脂充填装置からアンローダまでの搬送を前記実施の形態１で説明した搬送装置ＴＲを用いて直接行う点を除き、前記実施の形態１で説明した半導体装置１０の製造方法と同様である。したがって、前記実施の形態１と重複する説明は省略する。
【００９８】
図１３および図１４において、本実施の形態２の半導体装置の製造方法では、チップ搭載ステージＦＣＳからアンダフィル樹脂を充填する充填ステージＵＦＳの間、および充填ステージＵＦＳからアンローダＵＬの払い出しステージＵＬＳの間を、前記実施の形態１で説明したコンベアＢＣなどの中間ステージを介さず、搬送装置ＴＲで直接搬送している。
【００９９】
前記実施の形態１では、コンベアＢＣにより複数のアンダフィル樹脂を充填する充填ステージＵＦＳへの振り分けを行っていたが、本実施の形態２では、複数の充填ステージＵＦＳへの振り分けを搬送装置ＴＲにより行っている。
【０１００】
このように中間ステージを介することなく、複数の充填ステージＵＦＳに振り分けを行うことにより、前記実施の形態１で説明した方法と比較して、搬送装置ＴＲにより中間ステージ（コンベアＢＣ）に載置する工程と、中間ステージ（コンベアＢＣ）からピックアップする工程を省略することができるので、工程を簡略化することができる。また、これらの工程は、マトリクス基板１１に対して、衝撃を印加する可能性が少なからず存在する。このため、これらの工程を省略することにより、マトリクス基板１１に衝撃を与えるリスクを軽減し、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断を防止することができる。
【０１０１】
また、マトリクス基板１１には前記の通り反りが発生する。反りが発生したマトリクス基板１１をベルトコンベアで搬送する場合の挙動について、図１５を用いて説明する。図１５は、反りが発生したマトリクス基板をコンベアで搬送する状態を示す側面図である。図１５では、マトリクス基板１１が前記した凸反りの反対方向に反った状態を示している。
【０１０２】
図１５において、コンベアＢＣは搬送ベルトＢＣａと回転ローラＢＣｂを有し、搬送ベルトＢＣａの上側に搬送面ＢＣｃを有している。また、搬送面ＢＣｃの下側には、搬送対象であるマトリクス基板１１を加熱するヒータＢＣ１が配置されている。
【０１０３】
ここで、マトリクス基板１１が前記した凸反り状態となっている場合、マトリクス基板１１の端辺側の両端が搬送ベルトＢＣａの搬送面ＢＣｃと当接することとなるため、搬送中は比較的安定する。
【０１０４】
しかし、図１５に示すように、マトリクス基板１１が凸反りの反対方向に反っている場合、マトリクス基板１１は長辺の略中央部のみが搬送面ＢＣｃと当接するので、搬送ベルトＢＣａ上での安定性が悪い。この状態で、図１５に示す進行方向１２の方向にマトリクス基板１１を搬送すると、マトリクス基板は、矢印１３で示すように搬送面ＢＣｃの上下に揺動する。この結果、マトリクス基板１１に継続的に衝撃が印加され、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断する可能性がある。
【０１０５】
一方、前記実施の形態１で説明した搬送装置ＴＲでは、マトリクス基板１１の反りを矯正するように固定することができる（詳細は前記実施の形態１で説明したので省略する）ので、搬送中にマトリクス基板１１に加わる衝撃を大幅に低減することができる。つまり、図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断を防止することができる。
【０１０６】
このように、本実施の形態２によれば、コンベアＢＣを用いることなく、マトリクス基板１１を搬送することができるので、前記実施の形態１と比較して図３に示すバンプ電極３と半田５の接合部の破断を、より確実に防止することができる。
【０１０７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１０８】
例えば、前記実施の形態１、２では半導体装置の例として配線基板２上に１個の半導体チップ１がフリップチップ実装により搭載されている例について説明した。しかし、半導体装置の構造はこれに限定されるものではなく、例えば、フリップチップ実装された半導体チップ１の裏面１ｂ上に、第２の半導体チップを更に積層する構造の半導体装置に適用することができる。この場合、１層目の半導体チップ１とマトリクス基板１１との間に充填したアンダフィル樹脂６を硬化させた後、第２の半導体チップを積層することとなる。
【産業上の利用可能性】
【０１０９】
本発明は、基板上に半導体チップをフリップチップ実装する半導体装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の一実施の形態である半導体装置の上面側を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の裏面側を示す平面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図４】図１に示す半導体チップの主面側を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程の概要を示すフロー図である。
【図６】図５に示す基板準備工程で準備するマトリクス基板の全体構造を示す平面図である。
【図７】本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル硬化工程を行う各装置の構成を示す上面図である。
【図８】図７に示す各装置の構成を示す側面図である。
【図９】半導体チップとマトリクス基板の間にアンダフィル樹脂を充填する状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施の形態である本実施の形態１の搬送装置の概要を示す要部側面図である。
【図１１】図１０に示すＢ−Ｂ線に沿った要部平面図である。
【図１２】図１１に示すＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態である半導体装置の製造方法のうち、チップ搭載工程からアンダフィル硬化工程を行う各装置の構成を示す上面図である。
【図１４】図１３に示す各装置の構成を示す側面図である。
【図１５】反りが発生したマトリクス基板をコンベアで搬送する状態を示す側面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ 半導体チップ
１ａ 主面
１ｂ 裏面
１ｃ パッド
２ 配線基板
２ａ 上面
２ｂ 下面
２ｃ ボンディングリード
２ｄ ランド
２ｅ チップ搭載領域
３ バンプ電極（突起電極）
４ バンプ電極（外部端子）
５ 半田（導電性接合材）
６ アンダフィル樹脂（封止樹脂）
１０ 半導体装置
１１ マトリクス基板（配線基板）
１１ａ 装置形成領域
１２ 進行方向
１３ 矢印
ＦＣ チップ搭載装置（チップ搭載部）
ＦＣＳ チップ搭載ステージ（第１ステージ）
ＦＣＳａ 作業ステージ
ＦＣＳｂ 払い出しステージ
ＢＣ コンベア（第３ステージ）
ＢＣ１ ヒータ（熱源）
ＢＣａ 搬送ベルト
ＢＣｂ 回転ローラ
ＢＣｃ 搬送面
Ｃ１ 第１の搬送工程
Ｃ２ 第２の搬送工程
Ｃ３ 第３の搬送工程
ＵＦ アンダフィル樹脂充填装置
ＵＦＳ 充填ステージ（第２ステージ）
ＵＦＤ 充填装置
ＵＦＤａ ノズル
ＵＬ アンローダ
ＵＬＳ 払い出しステージ
ＣＬ ラック
ＣＲ 硬化炉
ＴＲ 搬送装置（基板搬送装置）
ＴＲａ 基板保持部
ＴＲａ１ 保持ロッド（保持部材）
ＴＲａ２ 吸着パッド
ＴＲａ３ バネ（弾性体）
ＴＲｂ 支持部
ＴＲｃ 搬送部
ＴＲｄ ヒータ（基板加熱部）
ＴＲｅ クリアランス調整棒（基板位置調整部材）
ＴＲｆ 吸気機構部
ＴＲｇ ヒータ固定治具
ＴＲｈ 断熱材
ＴＲｋ 貫通孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
（ａ）上面、前記上面の反対側に位置する下面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、および前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板を、加熱された第１ステージ上に配置する工程；
（ｂ）前記第１ステージにおいて、主面、前記主面に形成された複数の電極パッド、および前記複数の電極パッドのそれぞれに配置された複数の突起電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記上面と対向するように前記配線基板の前記上面上に配置し、前記複数の突起電極と前記複数のボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する工程；
（ｃ）前記配線基板をピックアップして保持する基板保持部、前記基板保持部を支持する支持部、前記支持部とともに前記配線基板を搬送する搬送部、および前記配線基板を加熱する基板加熱部を有する基板搬送装置を用いて、前記複数の突起電極と前記複数のボンディングリードとが電気的に接続された前記配線基板を、加熱された第２ステージに搬送する工程；
（ｄ）前記第２ステージにおいて、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に封止用樹脂を供給する工程。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板搬送装置の前記支持部は、前記配線基板の前記上面側に配置され、
前記基板搬送装置は、複数の前記基板保持部を有し、
前記複数の基板保持部は、それぞれ前記支持部に取り付けられ、前記配線基板に向かって延在する保持部材、および前記保持部材の前記配線基板側の端部にそれぞれ取り付けられ、前記配線基板の前記上面を吸着保持する吸着パッドを有し、
前記基板加熱部は、上面および前記上面の反対側に位置する下面を有し、前記支持部に取り付けられる板状部材であって、前記支持部と前記配線基板との間に前記下面が前記配線基板の前記上面と対向するように配置されてい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２において、
前記保持部材は、前記支持部に弾性体を介して固定され、
前記基板搬送装置は、前記支持部に固定され、前記配線基板側の端部が前記配線基板の前記上面に当接して前記配線基板の前記上面の位置を規定する基板位置調整部材を有してい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３において、
前記配線基板は、複数の装置形成領域を有し、
前記複数の装置形成領域のそれぞれは、前記複数のボンディングリードが配置されたチップ搭載領域、および前記複数のランドを有し、
前記基板加熱部の下面は、前記複数の装置形成領域がそれぞれ有する複数の前記チップ搭載領域を覆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５】
請求項４において、
前記基板加熱部の下面は、前記配線基板の上面よりも小さい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２において、
前記基板加熱部は、断熱材を介して前記支持部に固定されてい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１において、
前記（ｃ）工程には、
（ｃ１）前記基板搬送装置を用いて、前記半導体チップと前記複数のボンディングリードとが電気的に接続された前記配線基板を、前記第１ステージから加熱された第３ステージに搬送する工程、
（ｃ２）前記基板搬送装置を用いて、前記配線基板を、前記第３ステージから前記第２ステージに搬送する工程、が含まれ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７において、
前記（ｃ２）工程では、前記第３ステージから複数の前記第２ステージに振り分けて搬送す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８において、
前記第３ステージは、前記配線基板を加熱した状態で搬送する搬送機構を有してい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７において、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に前記封止用樹脂が充填された前記配線基板を、前記搬送装置を用いて加熱されたアンローダに搬送する工程、を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１において、
前記（ｃ）工程では、前記基板搬送装置を用いて、前記第１ステージから前記第２ステージまで搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に前記封止用樹脂が充填された前記配線基板を、前記搬送装置を用いて前記第２ステージから加熱されたアンローダに搬送する工程、を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記（ｃ）工程では、前記第１ステージから複数の前記第２ステージに前記搬送装置を用いて振り分けて搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１において、
前記（ａ）工程で前記第１ステージ上に配置される前記配線基板の前記複数のボンディングリード上には、それぞれ半田が形成され、
前記（ｂ）工程では、金からなる前記半導体チップの前記複数の突起電極と、前記半田とを接合することにより、電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法：
（ａ）上面、前記上面の反対側に位置する下面、前記上面に形成された複数のボンディングリード、および前記下面に形成された複数のランドを有する配線基板を、加熱された第１ステージ上に配置する工程；
（ｂ）前記第１ステージにおいて、主面、前記主面に形成された複数の電極パッド、および前記複数の電極パッドのそれぞれに配置された複数の突起電極を有する半導体チップを、前記半導体チップの前記主面が前記配線基板の前記上面と対向するように前記配線基板の前記上面上に配置し、前記複数の突起電極と前記複数のボンディングリードとをそれぞれ電気的に接続する工程；
（ｃ）前記配線基板をピックアップして保持する基板保持部、前記基板保持部を支持する支持部、前記支持部とともに前記配線基板を搬送する搬送部、および前記配線基板を加熱する基板加熱部を有する基板搬送装置を用いて、前記複数の突起電極と前記複数のボンディングリードとが電気的に接続された前記配線基板を、加熱された第２ステージに搬送する工程；
（ｄ）前記第２ステージにおいて、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に封止用樹脂を供給する工程。
【請求項２】
請求項１において、
前記基板搬送装置の前記支持部は、前記配線基板の前記上面側に配置され、
前記基板搬送装置は、複数の前記基板保持部を有し、
前記複数の基板保持部は、それぞれ前記支持部に取り付けられ、前記配線基板に向かって延在する保持部材、および前記保持部材の前記配線基板側の端部にそれぞれ取り付けられ、前記配線基板の前記上面を吸着保持する吸着パッドを有し、
前記基板加熱部は、上面および前記上面の反対側に位置する下面を有し、前記支持部に取り付けられる板状部材であって、前記支持部と前記配線基板との間に前記下面が前記配線基板の前記上面と対向するように配置されてい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２において、
前記保持部材は、前記支持部に弾性体を介して固定され、
前記基板搬送装置は、前記支持部に固定され、前記配線基板側の端部が前記配線基板の前記上面に当接して前記配線基板の前記上面の位置を規定する基板位置調整部材を有してい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３において、
前記配線基板は、複数の装置形成領域を有し、
前記複数の装置形成領域のそれぞれは、前記複数のボンディングリードが配置されたチップ搭載領域、および前記複数のランドを有し、
前記基板加熱部の下面は、前記複数の装置形成領域がそれぞれ有する複数の前記チップ搭載領域を覆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５】
請求項４において、
前記基板加熱部の下面は、前記配線基板の上面よりも小さい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２において、
前記基板加熱部は、断熱材を介して前記支持部に固定されてい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１において、
前記（ｃ）工程には、
（ｃ１）前記基板搬送装置を用いて、前記半導体チップと前記複数のボンディングリードとが電気的に接続された前記配線基板を、前記第１ステージから加熱された第３ステージに搬送する工程、
（ｃ２）前記基板搬送装置を用いて、前記配線基板を、前記第３ステージから前記第２ステージに搬送する工程、が含まれ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７において、
前記（ｃ２）工程では、前記第３ステージから複数の前記第２ステージに振り分けて搬送す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８において、
前記第３ステージは、前記配線基板を加熱した状態で搬送する搬送機構を有してい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７において、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に前記封止用樹脂が充填された前記配線基板を、前記搬送装置を用いて加熱されたアンローダに搬送する工程、を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１において、
前記（ｃ）工程では、前記基板搬送装置を用いて、前記第１ステージから前記第２ステージまで搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１において、
（ｅ）前記（ｄ）工程の後、前記半導体チップの前記主面と前記配線基板の前記上面との間に前記封止用樹脂が充填された前記配線基板を、前記搬送装置を用いて前記第２ステージから加熱されたアンローダに搬送する工程、を有していることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１において、
前記（ｃ）工程では、前記第１ステージから複数の前記第２ステージに前記搬送装置を用いて振り分けて搬送することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１において、
前記（ａ）工程で前記第１ステージ上に配置される前記配線基板の前記複数のボンディングリード上には、それぞれ半田が形成され、
前記（ｂ）工程では、金からなる前記半導体チップの前記複数の突起電極と、前記半田とを接合することにより、電気的に接続することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１４１０１０（Ｐ２０１０−１４１０１０Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１４３６５（Ｐ２００８−３１４３６５）
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１０日（２００８．１２．１０）
【出願人】（５０３１２１１０３）株式会社ルネサステクノロジ (4,790)
【Ｆターム（参考）】
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