半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、及び治具
【課題】配線基板に実装される半導体装置に設けるバンプの高さを揃える半導体装置の製造装置、製造方法、及び治具を提供することを課題とする。
【解決手段】配線基板にバンプ５を介して実装される半導体装置２を製造する装置１であって、バンプ５を複数載置した半導体装置２に載せる、バンプ５の先端と接触する接触面６を有する治具４と、各バンプ５を溶かして先端を接触面６に揃える加熱手段３と、を備え、接触面６は、半導体装置２が常温の状態で各バンプ５の高さが揃うように、各バンプ５を溶かす際の半導体装置２の熱変形量に応じて湾曲している。
【解決手段】配線基板にバンプ５を介して実装される半導体装置２を製造する装置１であって、バンプ５を複数載置した半導体装置２に載せる、バンプ５の先端と接触する接触面６を有する治具４と、各バンプ５を溶かして先端を接触面６に揃える加熱手段３と、を備え、接触面６は、半導体装置２が常温の状態で各バンプ５の高さが揃うように、各バンプ５を溶かす際の半導体装置２の熱変形量に応じて湾曲している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、及び治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を配線基板に実装する技術としては、例えば、半田バンプを用いたものがある（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４１２７号公報
【特許文献２】特開平１０−１３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バンプが設けられる半導体装置の表面は、平坦でない場合がある。例えば、基板に載置した半導体チップを樹脂で固めた半導体パッケージのように、材質の相違する部材で構成されるような半導体装置では、温度変化に起因した反りを不可避的に有する場合がある。平坦でない面にバンプを設けても各バンプの高さは揃わないため、半導体装置をそのまま配線基板に実装すると、配線基板と各バンプとの間で接触不良を起こす場合がある。そこで、バンプをリフローする際に治具で各バンプの高さを調整することも試みられているが、各バンプの高さが完全に揃うまでには至っていない。
【０００５】
そこで、本願は、配線基板に実装される半導体装置に設けるバンプの高さを揃える半導体装置の製造装置、製造方法、及び治具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、以下の装置を開示する。
配線基板にバンプを介して実装される半導体装置を製造する装置であって、
前記バンプを複数載置した前記半導体装置に載せる、該バンプの先端と接触する接触面を有する治具と、
各バンプを溶かして先端を前記接触面に揃える加熱手段と、を備え、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲している、
半導体装置の製造装置。
【０００７】
なお、上記半導体装置の製造装置を、製造方法あるいは治具としての側面から捉えることも可能である。
【発明の効果】
【０００８】
配線基板に実装される半導体装置に設けるバンプの高さを揃える半導体装置の製造装置、製造方法、及び治具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】半導体装置の製造装置の構成図である。
【図２】半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図３】半導体装置の状態変化を示す図である。
【図４】反対側に反っている半導体装置の状態変化を示す図である。
【図５】半導体装置を配線基板に実装する際の状態を示す図である。
【図６】反対側に反っている半導体装置を配線基板に実装する際の状態を示す図である。
【図７】治具の接触面の形状を決定する際のプロセスを示す図である。
【図８】治具の接触面の形状を決定する際の一例を示す図である。
【図９】治具の接触面の形状を決定する際の一例を示す図である（反対側に反っている場合）。
【図１０】従来例に係る治具を使った場合の半導体装置の状態変化を示す図である。
【図１１】従来例に係る治具を使った場合の半導体装置を配線基板に実装する際の状態を示す図である。
【図１２】半導体装置の内部構造を示した図である。
【図１３】フリップチップＢＧＡの組み立て図である（その１）。
【図１４】フリップチップＢＧＡの組み立て図である（その２）。
【図１５】変形例に係る搬送キャリアの上面図である。
【図１６】変形例に係る搬送キャリアのＦ−Ｆ断面図である。
【図１７】変形例に係る搬送キャリアのＧ−Ｇ断面図である。
【図１８】変形例に係る治具の上面図である。
【図１９】変形例に係る治具のＨ−Ｈ断面図である。
【図２０】変形例に係る治具のＩ−Ｉ断面図である。
【図２１】搬送キャリアに半導体装置を載せた状態を示す図である。
【図２２】搬送キャリアに治具を載せた状態を示す図である。
【図２３】支柱と半導体装置の部分を拡大した図である（加熱前）。
【図２４】支柱と半導体装置の部分を拡大した図である（加熱中）。
【図２５】支柱と半導体装置の部分を拡大した図である（加熱後）。
【図２６】各半田ボールの高さを調整し終えた半導体装置を示す図である。
【図２７】支柱の部分の寸法を示した図である。
【図２８】変形例に係る搬送キャリアの上面図である。
【図２９】変形例に係る搬送キャリアのＪ−Ｊ断面図である。
【図３０】変形例に係る搬送キャリアのＫ−Ｋ断面図である。
【図３１】搬送キャリアに半導体装置を載せた状態を示す図である。
【図３２】変形例に係る治具の上面図である。
【図３３】変形例に係る治具のＬ−Ｌ断面図である。
【図３４】変形例に係る治具のＭ−Ｍ断面図である。
【図３５】搬送キャリアに半導体装置を載せた状態を示す図である。
【図３６】搬送キャリアに治具を載せた状態を示す図である。
【図３７】接触面を段差状にした場合の状態を示す図である。
【図３８】接触面を段差状にした場合の状態を示す図である。
【図３９】半導体装置の反る部位を示した図である。
【図４０】上側に反る半導体装置のＮ−Ｎ断面図である。
【図４１】下側に反る半導体装置のＮ−Ｎ断面図である。
【図４２】中空部分を設けた治具の一例を示す図である（上側に反る場合）。
【図４３】中空部分を設けた治具の一例を示す図である（下側に反る場合）。
【図４４】中空部分を設けた段差を有する治具の一例を示す図である（上側に反る場合）。
【図４５】中空部分を設けた段差を有する治具の一例を示す図である（下側に反る場合）。
【図４６】半導体装置の反る部位を示した図である。
【図４７】上側に反る半導体装置のＯ−Ｏ断面図である。
【図４８】下側に反る半導体装置のＯ−Ｏ断面図である。
【図４９】溝を設けた治具の一例を示す図である（上側に反る場合）。
【図５０】溝を設けた治具の一例を示す図である（下側に反る場合）。
【図５１】溝を設けた段差を有する治具を用いた場合の状態を示す図である（上側に反る場合）。
【図５２】溝を設けた段差を有する治具を用いた場合の状態を示す図である（下側に反る場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
半導体装置の製造装置の一態様を図１に示す。本実施形態に係る半導体装置の製造装置１は、図１に示すように、半導体装置２の半田ボールを加熱する加熱装置３と、半導体装置２の上に載せる治具４とを備える。加熱装置３は、半導体装置２に載置された複数の半田ボールをリフロー加熱するために設けられており、電気ヒータ等で加熱する。治具４は、少なくとも半導体装置２と接触する面が、溶解した半田が接触しても濡れない材料で構成されている。溶解した半田が接触しても濡れないものとしては、例えば、セラミックスで形成されたもの、或いはフッ素樹脂、クロム、めっき等で表面処理を施したものが挙げられる。
【００１１】
半導体装置の製造装置１を使って実行する半導体装置製造方法のフローチャートを図２に示す。また、この半導体装置の製造方法が実行される際の半導体装置２の状態変化を図３に示す。半導体装置の製造装置１のオペレータは、図２に示すように、加熱装置３に載せた半導体装置２に治具４を載せた後（Ｓ１０１）、半導体装置２の各半田ボール５を加熱する（Ｓ１０２）。加熱温度は、半田ボール５の組成にもよるが、例えば、Ｓｎ−３７Ｐｂであれば２１０〜２３０℃程度であり、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕであれば２３０〜２６０℃程度である。
【００１２】
ここで、加熱装置３に載せる半導体装置２には、リフロー前の半田ボール５が複数載置されている（図３（ａ））。半導体装置２は、反っているため、符号Ａに示されるように各半田ボール５の高さが揃っていない。半田ボール５は、半導体装置２を配線基板に実装するためのバンプの一態様である。半田ボール５以外のバンプの態様としては、ペースト印刷やめっき法で形成した半田バンプ、金や銅などの材料で形成したバンプなどが挙げられる。
【００１３】
治具４は、リフロー前の半田ボール５が複数載置された半導体装置２の上に載せられる（図３（ｂ））。治具４は、半導体装置２の各半田ボール５が加熱されて溶解すると、治具４の下面に形成されている接触面６が半田ボール５の先端を押す（図３（ｃ））。各半田ボール５は加熱によって溶解しても表面張力により概ね球状の形態を維持する。但し、各半田ボール５の高さは、治具４に押された分だけ低くなる。
【００１４】
なお、半導体装置２の半田ボール５が加熱されている間は、半導体装置２が熱で変形する。図３では、元々反っていた半導体装置２が、半田ボール５が加熱されている間は反りが緩和されている。しかし、半導体装置２は、半田ボール５の加熱が終わって常温になると、再び元の形に戻る（図３（ｄ））。リフロー加熱時に治具４に押された各半田ボール５は、半導体装置２が常温に戻ると、符合Ｂに示されるように先端が揃う（図３（ｅ））。なお、半田ボール５が固化する温度は、半田ボール５の組成にもよるが、例えば、Ｓｎ−３７Ｐｂであれば概ね１８３℃以下であり、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕであれば概ね２２０℃以下である。
【００１５】
なお、図３では、半導体装置２が下側に反っている場合を例に示したが、反対側に反っている場合についても図４に示すように、下側に反っている場合と同様である。
【００１６】
また、治具４と半導体装置２との間にはスペーサ等の部材を配置しておくことが好まし
い。この部材は、リフロー時に各半田ボール５が溶解しても、治具４が半導体装置２に接近しすぎないようにするものであり、リフロー時に全ての半田ボール５が治具４の接触面に接触し且つ各半田ボール５が潰れない程度に、治具４と半導体装置２との間隔を規定する。スペーサは、治具４に設けてもよい。
【００１７】
このようにして製造された半導体装置２を配線基板に実装する際の状態を図５に示す。この半導体装置２は、半田ボール５の高さが揃っているため、図５に示すように、半導体装置２を配線基板５１に載せると、全ての半田ボール５が配線基板５１に接触する。よって、配線基板５１に実装された半導体装置２の各半田ボール５と配線基板５１との間で接触不良が生じにくい。図５では、半導体装置２が上側に反っている場合を例に示したが、反対側に反っている場合についても図６に示すように、上側に反っている場合と同様である。
【００１８】
ここで、治具の接触面の形状を決定する際のプロセスを図７に示す。また、治具の接触面の形状を決定する場合のプロセスの一例を図８に示す。治具の接触面の形状を決定する際は、半導体装置を実装する配線基板の被実装面の形状を特定する（Ｓ２０１）。上記配線基板５１の被実装面は平なので、特定された形状は平面である（図８（ａ））。ここで特定した配線基板の被実装面の形状を現す関数をＹ＝Ａ（Ｘ）とする。この関数は、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理によって実現したい、各バンプの高さを表したものである。
【００１９】
次に、半田ボールをリフロー加熱する際の半導体装置の変形量を特定する（Ｓ２０２）。変形量は、次のように特定する。まず、非加熱時の半導体装置の実装面の形状を特定する（図８（ｂ））。非加熱時の半導体装置の実装面の形状を現す関数をＹ＝Ｂ（Ｘ）とする。次に、加熱時の半導体装置の実装面の形状を特定する（図８（ｃ））。加熱時の半導体装置の実装面の形状を現す関数をＹ＝Ｃ（Ｘ）とする。そして、加熱時と非加熱時の半導体装置の実装面の形状の差異から、変形量を特定する（図８（ｄ））。変形量は、Ｙ＝Ｂ（Ｘ）−Ｃ（Ｘ）で表される関数となる。この関数は、リフロー加熱時の半導体装置の変形量を表したものである。
【００２０】
次に、治具の接触面の形状を決定する（Ｓ２０３）。治具の接触面の形状は、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理によって実現したい、各半田ボールの高さを表したものから、リフロー加熱時の半導体装置の変形量を取り除いた物理量である。具体的には、Ｙ＝Ａ（Ｘ）−（Ｂ（Ｘ）−Ｃ（Ｘ））で表される関数である（図８（ｅ））。このような関数によって特定される形状の接触面を形成する治具を半導体装置に載せ、各半田ボールをリフロー加熱することで、各半田ボールの先端が配線基板の被実装面の形状に一致するものとなる。図８では、半導体装置２が下側に反っている場合を例に示したが、反対側に反っている場合についても図９に示すように、下側に反っている場合と同様である。
【００２１】
なお、治具の接触面の形状は、Ｘ軸とＹ軸に直交するＺ軸を含めた三軸の座標系で示しても良い。また、治具の接触面の形状は、各半田ボールの高さを配線基板の形状に合わせるにあたり、リフロー加熱による半導体装置の変形量が相殺されるようになっていればよく、上記関数によって特定される形状に限定されるものではない。
【００２２】
このようにして接触面の形状が決定された治具の寸法は、概ね次のようになる。例えば、半導体装置が、一辺が３４ｍｍ以下の正方形のＢＧＡの場合、反りは５０〜１５０μｍ程度となる。よって、治具４の接触面６の最も深い部分の深さは、５０〜１５０μｍ程度になる。また、半導体装置が、一辺が３５ｍｍ以上の正方形のＢＧＡの場合、反りは１５０〜２５０μｍ程度である。よって、治具４の接触面６の最も深い部分の深さは、１５０〜２５０μｍ程度になる。
【００２３】
上記実施形態の比較例として、リフロー加熱時の半導体装置の変形量を考慮しないで作成した治具を使った場合を考える。リフロー加熱時の半導体装置の変形量を考慮しないで作成した治具とは、換言すると、上述した治具の接触面の形状を決定するプロセスにおいてステップＳ２０２を省略して決定したものであり、具体的には、接触面がＹ＝Ａ（Ｘ）で表される関数によって特定される形状の治具である。このような治具で各半田ボールの高さを整えても、図１０の符号Ｃが示すように、各半田ボールの高さが揃わない。よって、図１１の符号Ｄや符号Ｅが示すように、配線基板に実装された半導体装置の半田ボールが該配線基板に接触せず、実装不良を引き起こす。
【００２４】
ここで、半導体装置に反りが発生するメカニズムを説明する。図１２は、６種類の半導体装置について、それぞれの内部構造を示した図である。図１２の上から順に、シングルチップのモールド樹脂タイプＢＧＡ（Ball Grid Array）（図１２（ａ））、マルチチッ
プのモールド樹脂タイプＢＧＡ（図１２（ｂ））、チップスタックのモールド樹脂タイプＢＧＡ（図１２（ｃ））、ＣＳＰ（Chip Size Package）（図１２（ｄ））、ヒートスプ
レッダを備えたフリップチップＢＧＡ（図１２（ｅ））、ヒートスプレッダと封止枠を備えたフリップチップＢＧＡ（図１２（ｆ））を示している。これらの半導体装置を構成するモールド樹脂７や基板８、チップ９、ヒートスプレッダ１０、封止枠１１は熱膨張係数やヤング率といった物性値が互いに異なり、また、このような部材同士が組み合わさることにより、各部材に加わった応力が相互に作用し、凸状の反りや凹状の反りが発生する（図１２（ｇ））。
【００２５】
例えば、ヒートスプレッダを備えたフリップチップＢＧＡを組み立てる場合、まず、図１３に示すように、基板８にチップ９を搭載する。チップ９の材質はＳｉであり、熱膨張係数は３．６ｐｐｍである。また、基板８は有機基板であり、熱膨張係数はチップ９よりも高い１６〜１８ｐｐｍである。チップ９を基板８に搭載する際は、一般的には２２０℃程度、最高で２５０℃程度になるように加熱を行ない、両者を接合する。よって、熱膨張係数の違いにより材料の伸び率が異なり、両者が常温になると図１３に示すように凸状に反る。次に、図１４に示すように、チップ９を搭載した基板８にヒートスプレッダ１０を搭載する。ヒートスプレッダ１０を搭載する場合は、約１５０〜２００℃程度に加熱して両者を接合する。Ｃｕで構成されるヒートスプレッダ１０の場合、熱膨張係数は基板８の熱膨張係数と同程度であるため、ヒートスプレッダ１０の接合により基板８の反りは若干低減する。しかしながら、それでもなお基板８に反りが不可避的に残ることとなる。
【００２６】
なお、本願で開示する半導体装置製造装置の態様としては、例えば、以下に示すような変形例もある。以下では、上述した実施形態との相違点について説明する。本変形例で用いる搬送キャリアの上面図を図１５に示す。この搬送キャリア１２は、図１５に示すように、半導体装置を搭載する搭載スペース１３を４つ設けたキャリア本体１４と、リフロー加熱時に治具がキャリア本体１４に接近しすぎるのを規制するための支柱１５を備える。搬送キャリア１２のＦ−Ｆ断面図を図１６に、Ｇ−Ｇ断面図を図１７に示す。搭載スペース１３は、図１６や図１７に示すように、半導体装置が嵌る凹状に形成されている。
【００２７】
本変形例で用いる治具の上面図を図１８に示す。本変形例で用いる治具２４は、図１８に示すように、搬送キャリア１２の各搭載スペース１３に対応する位置に接触面２６がそれぞれ形成されている。また、支柱１５が嵌合する孔１６が設けられている。治具２４のＨ−Ｈ断面図を図１９に、Ｉ−Ｉ断面図を図２０に示す。各接触面２６は、図１９や図２０に示すように、リフロー加熱時に各半田ボールの先端を揃える形状になっている。この形状は、図７や図８を使って説明した既述のプロセスによって決定したものである。
【００２８】
本変形例で半導体装置の半田ボールの先端を揃える際は、図２１に示すように、搬送キ
ャリア１２の各搭載スペース１３に、リフロー前の半田ボール２５が複数載置された半導体装置２２を搭載する。なお、半田ボール２５は、半導体装置２２が搬送キャリア１２の各搭載スペース１３に搭載された状態で半導体装置２２に載置してもよい。
【００２９】
次に、搬送キャリア１２に治具２４を載せる。搬送キャリア１２に治具２４を載せる場合は、図２２に示すように、支柱１５を孔１６に嵌める。半導体装置２２が反っているため、搬送キャリア１２に治具２４を載せると、図２３に示すように、半導体装置２２に載置されている一部の半田ボール２５が接触面２６に接触する。このため、支柱１５が孔１６に完全に嵌らずに隙間が生じ、治具２４が浮いた状態になる。
【００３０】
次に、半導体装置２２の半田ボール２５を加熱して溶解すると、治具２４の接触面２６が、図２４に示すように半田ボール２５の先端を押す。各半田ボール２５の高さは、治具２４に押された分だけ低くなる。
【００３１】
半田ボール２５の加熱を終えると、図２５に示すように、半導体装置２２が常温になって再び元の形に戻る。リフロー加熱時に治具２４に押された各半田ボール２５は、半導体装置２２が常温に戻ると、図２６で符合Ｊが示すように先端が揃う。
【００３２】
なお、支柱１５の形状や寸法は、例えば、次のようにして決定する。図２７は、支柱１５の部分を拡大した図である。搬送キャリア１２と治具２４との間の隙間を規定する支柱１５の高さＨは、搬送キャリア１２に搭載された状態の半導体装置２２の高さｈ１に半田ボール２５の高さｈ２を加算したものから、所定の値ｘを減算することにより決定する。ここで、所定の値ｘは、互いに隣接する各半田ボール２５の間隔や、半田ボール２５の大きさに応じて適宜定める値であり、例えば、５０〜２００μｍとする。
【００３３】
なお、本願で開示する半導体装置製造装置の態様としては、例えば、以下に示すような変形例もある。以下では、上述した変形例との相違点について説明する。本変形例で用いる搬送キャリアの上面図を図２８に示す。本変形例で用いる搬送キャリア３２は、図２８に示すように、半導体装置を搭載する搭載スペース３３を設けたキャリア本体３４と、リフロー加熱時に治具がキャリア本体３４に接近しすぎるのを規制するための支柱３５を備える。搬送キャリア３２のＪ−Ｊ断面図を図２９に、Ｋ−Ｋ断面図を図３０に示す。搭載スペース３３は、図２９や図３０に示すように、半導体装置が嵌る凹状に形成されている。この搭載スペース３３に嵌める半導体装置は、上述した変形例に係る搬送キャリア１２の搭載スペース３３と異なり、図３１に示すように、半導体装置であるＢＧＡを多数並べたシート１７を嵌める。このシート１７は、既述した実施形態に係る半導体装置２や変形例に係る半導体装置２２等を複数個まとめてシート状にしたものであり、本変形例では１０個の半導体装置を１枚のシート１７にしている。なお、搬送キャリア１２に載せる半導体装置は１０個に限られるものでなく、如何なる数量であってもよい。
【００３４】
本変形例で用いる治具の上面図を図３２に示す。本変形例で用いる治具４４は、図３２に示すように、搬送キャリア３２の搭載スペース３３に対応する位置に接触面４６が形成されている。この接触面４６は、１０個の半導体装置にそれぞれ対応した形になっている。すなわち、接触面４６は、図３３や図３４に示すように、リフロー加熱時、シート１７に設けられている各半導体装置のそれぞれについて半田ボールの先端を揃える形状になっている。この形状は、図７や図８を使って説明した既述のプロセスによって決定したものである。なお、この治具４４には、シート１７の反りを防ぐためのシート押さえ１８が設けられている。
【００３５】
本変形例でシート１７の各半導体装置の半田ボールの先端を揃える際は、図３５に示すように、搬送キャリア３２の搭載スペース３３に、リフロー前の半田ボール４５が複数載
置された半導体装置を１０個並べたシート１７を搭載する。
【００３６】
次に、搬送キャリア３２に治具４４を載せる。搬送キャリア３２に治具４４を載せる場合は、図３６に示すように、支柱３５を孔３６に嵌める。
【００３７】
次に、シート１７の各半導体装置の半田ボールを加熱して溶解すると、上記実施形態や変形例と同様、治具４４の接触面４６が半田ボールの先端を押す。なお、このとき、シート１７は、シート押さえ１８によって押さえられて反りが防止される。半導体装置４２が常温になって再び元の形に戻ると、シート１７の各半導体装置の半田ボールの先端が揃う。シート１７の各半導体装置をダイシングすれば、各半導体装置を配線基板に実装できる。
【００３８】
なお、治具の接触面は、上記実施形態や各変形例のように、連続的な円弧によって各半田ボールを全面的に押さえる構造としてもよいが、例えば、次のような形状としてもよい。以下、接触面の各変形例について説明する。
【００３９】
半田ボールのサイズやピッチによっては、隣接する半田ボール同士が接触し、回路がショートする可能性も考えられる。このような場合に備えて、図３７や図３８に示すように、治具の接触面の形状を円弧ではなく段差状とする。これにより、半田ボール同士の接触を防ぐことができる。なお、接触面の半田ボールと触れる部分は、図７や図８を使って説明した既述のプロセスによって決定した形状とする。
【００４０】
また、半導体装置の構造によっては、例えば図３９に示すように、中心部分が硬い故にその周辺部分のみが反る場合が有り得る。例えば、中心に硬いチップが埋まっているような場合である。このような半導体装置の場合、Ｎ−Ｎ断面が図４０や図４１に示すように反る。半導体装置が周辺部分のみ反る場合、治具の接触面は、中央部分を開口させてもよい。この場合の治具の構造を図４２や図４３に示す。半導体装置の一部のみが反る場合、このように反らない部分を開口にすることで接触面の一部を省いても良い。なお、このように周辺部分のみが反る場合の治具としては、図４２や図４３に示したようなもののみならず、図４４や図４５に示すように、半田ボールが接触する部分を段差状にしたものであってもよい。
【００４１】
また、半導体装置の構造によっては、例えば図４６に示すように、周辺部分が硬い故にその内側である中心部分のみが反る場合が有り得る。例えば、ヒートスプレッダを支える封止枠を周辺部分に有するような場合である。このような半導体装置の場合、Ｏ−Ｏ断面が図４７や図４８に示すように反る。このように、半導体装置が中心部分のみ反る場合、治具の接触面は、周辺部分に溝が設けられていても良い。この場合の治具の構造を図４９や図５０に示す。半導体装置の一部のみが反る場合、このように反らない部分を溝にすることで接触面の一部を省いても良い。なお、このように中央部分のみが反る場合の治具としては、図４９や図５０に示したようなもののみならず、図５１や図５２に示すように、半田ボールが接触する部分を段差状にしたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１・・半導体装置の製造装置
２，２２，４２・・半導体装置
３・・加熱装置
４，２４，４４・・治具
５，２５，４５・・半田ボール
６，２６，４６・・接触面
７・・モールド樹脂
８・・基板
９・・チップ
１０・・ヒートスプレッダ
１１・・封止枠
１２，３２・・搬送キャリア
１３，３３・・搭載スペース
１４，３４・・キャリア本体
１５，３５・・支柱
１６，３６・・孔
１７・・シート
１８・・シート押さえ
５１・・配線基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置、半導体装置の製造方法、及び治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を配線基板に実装する技術としては、例えば、半田バンプを用いたものがある（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４１２７号公報
【特許文献２】特開平１０−１３００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バンプが設けられる半導体装置の表面は、平坦でない場合がある。例えば、基板に載置した半導体チップを樹脂で固めた半導体パッケージのように、材質の相違する部材で構成されるような半導体装置では、温度変化に起因した反りを不可避的に有する場合がある。平坦でない面にバンプを設けても各バンプの高さは揃わないため、半導体装置をそのまま配線基板に実装すると、配線基板と各バンプとの間で接触不良を起こす場合がある。そこで、バンプをリフローする際に治具で各バンプの高さを調整することも試みられているが、各バンプの高さが完全に揃うまでには至っていない。
【０００５】
そこで、本願は、配線基板に実装される半導体装置に設けるバンプの高さを揃える半導体装置の製造装置、製造方法、及び治具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願は、以下の装置を開示する。
配線基板にバンプを介して実装される半導体装置を製造する装置であって、
前記バンプを複数載置した前記半導体装置に載せる、該バンプの先端と接触する接触面を有する治具と、
各バンプを溶かして先端を前記接触面に揃える加熱手段と、を備え、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲している、
半導体装置の製造装置。
【０００７】
なお、上記半導体装置の製造装置を、製造方法あるいは治具としての側面から捉えることも可能である。
【発明の効果】
【０００８】
配線基板に実装される半導体装置に設けるバンプの高さを揃える半導体装置の製造装置、製造方法、及び治具を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】半導体装置の製造装置の構成図である。
【図２】半導体装置の製造方法のフローチャートである。
【図３】半導体装置の状態変化を示す図である。
【図４】反対側に反っている半導体装置の状態変化を示す図である。
【図５】半導体装置を配線基板に実装する際の状態を示す図である。
【図６】反対側に反っている半導体装置を配線基板に実装する際の状態を示す図である。
【図７】治具の接触面の形状を決定する際のプロセスを示す図である。
【図８】治具の接触面の形状を決定する際の一例を示す図である。
【図９】治具の接触面の形状を決定する際の一例を示す図である（反対側に反っている場合）。
【図１０】従来例に係る治具を使った場合の半導体装置の状態変化を示す図である。
【図１１】従来例に係る治具を使った場合の半導体装置を配線基板に実装する際の状態を示す図である。
【図１２】半導体装置の内部構造を示した図である。
【図１３】フリップチップＢＧＡの組み立て図である（その１）。
【図１４】フリップチップＢＧＡの組み立て図である（その２）。
【図１５】変形例に係る搬送キャリアの上面図である。
【図１６】変形例に係る搬送キャリアのＦ−Ｆ断面図である。
【図１７】変形例に係る搬送キャリアのＧ−Ｇ断面図である。
【図１８】変形例に係る治具の上面図である。
【図１９】変形例に係る治具のＨ−Ｈ断面図である。
【図２０】変形例に係る治具のＩ−Ｉ断面図である。
【図２１】搬送キャリアに半導体装置を載せた状態を示す図である。
【図２２】搬送キャリアに治具を載せた状態を示す図である。
【図２３】支柱と半導体装置の部分を拡大した図である（加熱前）。
【図２４】支柱と半導体装置の部分を拡大した図である（加熱中）。
【図２５】支柱と半導体装置の部分を拡大した図である（加熱後）。
【図２６】各半田ボールの高さを調整し終えた半導体装置を示す図である。
【図２７】支柱の部分の寸法を示した図である。
【図２８】変形例に係る搬送キャリアの上面図である。
【図２９】変形例に係る搬送キャリアのＪ−Ｊ断面図である。
【図３０】変形例に係る搬送キャリアのＫ−Ｋ断面図である。
【図３１】搬送キャリアに半導体装置を載せた状態を示す図である。
【図３２】変形例に係る治具の上面図である。
【図３３】変形例に係る治具のＬ−Ｌ断面図である。
【図３４】変形例に係る治具のＭ−Ｍ断面図である。
【図３５】搬送キャリアに半導体装置を載せた状態を示す図である。
【図３６】搬送キャリアに治具を載せた状態を示す図である。
【図３７】接触面を段差状にした場合の状態を示す図である。
【図３８】接触面を段差状にした場合の状態を示す図である。
【図３９】半導体装置の反る部位を示した図である。
【図４０】上側に反る半導体装置のＮ−Ｎ断面図である。
【図４１】下側に反る半導体装置のＮ−Ｎ断面図である。
【図４２】中空部分を設けた治具の一例を示す図である（上側に反る場合）。
【図４３】中空部分を設けた治具の一例を示す図である（下側に反る場合）。
【図４４】中空部分を設けた段差を有する治具の一例を示す図である（上側に反る場合）。
【図４５】中空部分を設けた段差を有する治具の一例を示す図である（下側に反る場合）。
【図４６】半導体装置の反る部位を示した図である。
【図４７】上側に反る半導体装置のＯ−Ｏ断面図である。
【図４８】下側に反る半導体装置のＯ−Ｏ断面図である。
【図４９】溝を設けた治具の一例を示す図である（上側に反る場合）。
【図５０】溝を設けた治具の一例を示す図である（下側に反る場合）。
【図５１】溝を設けた段差を有する治具を用いた場合の状態を示す図である（上側に反る場合）。
【図５２】溝を設けた段差を有する治具を用いた場合の状態を示す図である（下側に反る場合）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
半導体装置の製造装置の一態様を図１に示す。本実施形態に係る半導体装置の製造装置１は、図１に示すように、半導体装置２の半田ボールを加熱する加熱装置３と、半導体装置２の上に載せる治具４とを備える。加熱装置３は、半導体装置２に載置された複数の半田ボールをリフロー加熱するために設けられており、電気ヒータ等で加熱する。治具４は、少なくとも半導体装置２と接触する面が、溶解した半田が接触しても濡れない材料で構成されている。溶解した半田が接触しても濡れないものとしては、例えば、セラミックスで形成されたもの、或いはフッ素樹脂、クロム、めっき等で表面処理を施したものが挙げられる。
【００１１】
半導体装置の製造装置１を使って実行する半導体装置製造方法のフローチャートを図２に示す。また、この半導体装置の製造方法が実行される際の半導体装置２の状態変化を図３に示す。半導体装置の製造装置１のオペレータは、図２に示すように、加熱装置３に載せた半導体装置２に治具４を載せた後（Ｓ１０１）、半導体装置２の各半田ボール５を加熱する（Ｓ１０２）。加熱温度は、半田ボール５の組成にもよるが、例えば、Ｓｎ−３７Ｐｂであれば２１０〜２３０℃程度であり、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕであれば２３０〜２６０℃程度である。
【００１２】
ここで、加熱装置３に載せる半導体装置２には、リフロー前の半田ボール５が複数載置されている（図３（ａ））。半導体装置２は、反っているため、符号Ａに示されるように各半田ボール５の高さが揃っていない。半田ボール５は、半導体装置２を配線基板に実装するためのバンプの一態様である。半田ボール５以外のバンプの態様としては、ペースト印刷やめっき法で形成した半田バンプ、金や銅などの材料で形成したバンプなどが挙げられる。
【００１３】
治具４は、リフロー前の半田ボール５が複数載置された半導体装置２の上に載せられる（図３（ｂ））。治具４は、半導体装置２の各半田ボール５が加熱されて溶解すると、治具４の下面に形成されている接触面６が半田ボール５の先端を押す（図３（ｃ））。各半田ボール５は加熱によって溶解しても表面張力により概ね球状の形態を維持する。但し、各半田ボール５の高さは、治具４に押された分だけ低くなる。
【００１４】
なお、半導体装置２の半田ボール５が加熱されている間は、半導体装置２が熱で変形する。図３では、元々反っていた半導体装置２が、半田ボール５が加熱されている間は反りが緩和されている。しかし、半導体装置２は、半田ボール５の加熱が終わって常温になると、再び元の形に戻る（図３（ｄ））。リフロー加熱時に治具４に押された各半田ボール５は、半導体装置２が常温に戻ると、符合Ｂに示されるように先端が揃う（図３（ｅ））。なお、半田ボール５が固化する温度は、半田ボール５の組成にもよるが、例えば、Ｓｎ−３７Ｐｂであれば概ね１８３℃以下であり、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕであれば概ね２２０℃以下である。
【００１５】
なお、図３では、半導体装置２が下側に反っている場合を例に示したが、反対側に反っている場合についても図４に示すように、下側に反っている場合と同様である。
【００１６】
また、治具４と半導体装置２との間にはスペーサ等の部材を配置しておくことが好まし
い。この部材は、リフロー時に各半田ボール５が溶解しても、治具４が半導体装置２に接近しすぎないようにするものであり、リフロー時に全ての半田ボール５が治具４の接触面に接触し且つ各半田ボール５が潰れない程度に、治具４と半導体装置２との間隔を規定する。スペーサは、治具４に設けてもよい。
【００１７】
このようにして製造された半導体装置２を配線基板に実装する際の状態を図５に示す。この半導体装置２は、半田ボール５の高さが揃っているため、図５に示すように、半導体装置２を配線基板５１に載せると、全ての半田ボール５が配線基板５１に接触する。よって、配線基板５１に実装された半導体装置２の各半田ボール５と配線基板５１との間で接触不良が生じにくい。図５では、半導体装置２が上側に反っている場合を例に示したが、反対側に反っている場合についても図６に示すように、上側に反っている場合と同様である。
【００１８】
ここで、治具の接触面の形状を決定する際のプロセスを図７に示す。また、治具の接触面の形状を決定する場合のプロセスの一例を図８に示す。治具の接触面の形状を決定する際は、半導体装置を実装する配線基板の被実装面の形状を特定する（Ｓ２０１）。上記配線基板５１の被実装面は平なので、特定された形状は平面である（図８（ａ））。ここで特定した配線基板の被実装面の形状を現す関数をＹ＝Ａ（Ｘ）とする。この関数は、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理によって実現したい、各バンプの高さを表したものである。
【００１９】
次に、半田ボールをリフロー加熱する際の半導体装置の変形量を特定する（Ｓ２０２）。変形量は、次のように特定する。まず、非加熱時の半導体装置の実装面の形状を特定する（図８（ｂ））。非加熱時の半導体装置の実装面の形状を現す関数をＹ＝Ｂ（Ｘ）とする。次に、加熱時の半導体装置の実装面の形状を特定する（図８（ｃ））。加熱時の半導体装置の実装面の形状を現す関数をＹ＝Ｃ（Ｘ）とする。そして、加熱時と非加熱時の半導体装置の実装面の形状の差異から、変形量を特定する（図８（ｄ））。変形量は、Ｙ＝Ｂ（Ｘ）−Ｃ（Ｘ）で表される関数となる。この関数は、リフロー加熱時の半導体装置の変形量を表したものである。
【００２０】
次に、治具の接触面の形状を決定する（Ｓ２０３）。治具の接触面の形状は、上述したステップＳ１０１〜Ｓ１０２の処理によって実現したい、各半田ボールの高さを表したものから、リフロー加熱時の半導体装置の変形量を取り除いた物理量である。具体的には、Ｙ＝Ａ（Ｘ）−（Ｂ（Ｘ）−Ｃ（Ｘ））で表される関数である（図８（ｅ））。このような関数によって特定される形状の接触面を形成する治具を半導体装置に載せ、各半田ボールをリフロー加熱することで、各半田ボールの先端が配線基板の被実装面の形状に一致するものとなる。図８では、半導体装置２が下側に反っている場合を例に示したが、反対側に反っている場合についても図９に示すように、下側に反っている場合と同様である。
【００２１】
なお、治具の接触面の形状は、Ｘ軸とＹ軸に直交するＺ軸を含めた三軸の座標系で示しても良い。また、治具の接触面の形状は、各半田ボールの高さを配線基板の形状に合わせるにあたり、リフロー加熱による半導体装置の変形量が相殺されるようになっていればよく、上記関数によって特定される形状に限定されるものではない。
【００２２】
このようにして接触面の形状が決定された治具の寸法は、概ね次のようになる。例えば、半導体装置が、一辺が３４ｍｍ以下の正方形のＢＧＡの場合、反りは５０〜１５０μｍ程度となる。よって、治具４の接触面６の最も深い部分の深さは、５０〜１５０μｍ程度になる。また、半導体装置が、一辺が３５ｍｍ以上の正方形のＢＧＡの場合、反りは１５０〜２５０μｍ程度である。よって、治具４の接触面６の最も深い部分の深さは、１５０〜２５０μｍ程度になる。
【００２３】
上記実施形態の比較例として、リフロー加熱時の半導体装置の変形量を考慮しないで作成した治具を使った場合を考える。リフロー加熱時の半導体装置の変形量を考慮しないで作成した治具とは、換言すると、上述した治具の接触面の形状を決定するプロセスにおいてステップＳ２０２を省略して決定したものであり、具体的には、接触面がＹ＝Ａ（Ｘ）で表される関数によって特定される形状の治具である。このような治具で各半田ボールの高さを整えても、図１０の符号Ｃが示すように、各半田ボールの高さが揃わない。よって、図１１の符号Ｄや符号Ｅが示すように、配線基板に実装された半導体装置の半田ボールが該配線基板に接触せず、実装不良を引き起こす。
【００２４】
ここで、半導体装置に反りが発生するメカニズムを説明する。図１２は、６種類の半導体装置について、それぞれの内部構造を示した図である。図１２の上から順に、シングルチップのモールド樹脂タイプＢＧＡ（Ball Grid Array）（図１２（ａ））、マルチチッ
プのモールド樹脂タイプＢＧＡ（図１２（ｂ））、チップスタックのモールド樹脂タイプＢＧＡ（図１２（ｃ））、ＣＳＰ（Chip Size Package）（図１２（ｄ））、ヒートスプ
レッダを備えたフリップチップＢＧＡ（図１２（ｅ））、ヒートスプレッダと封止枠を備えたフリップチップＢＧＡ（図１２（ｆ））を示している。これらの半導体装置を構成するモールド樹脂７や基板８、チップ９、ヒートスプレッダ１０、封止枠１１は熱膨張係数やヤング率といった物性値が互いに異なり、また、このような部材同士が組み合わさることにより、各部材に加わった応力が相互に作用し、凸状の反りや凹状の反りが発生する（図１２（ｇ））。
【００２５】
例えば、ヒートスプレッダを備えたフリップチップＢＧＡを組み立てる場合、まず、図１３に示すように、基板８にチップ９を搭載する。チップ９の材質はＳｉであり、熱膨張係数は３．６ｐｐｍである。また、基板８は有機基板であり、熱膨張係数はチップ９よりも高い１６〜１８ｐｐｍである。チップ９を基板８に搭載する際は、一般的には２２０℃程度、最高で２５０℃程度になるように加熱を行ない、両者を接合する。よって、熱膨張係数の違いにより材料の伸び率が異なり、両者が常温になると図１３に示すように凸状に反る。次に、図１４に示すように、チップ９を搭載した基板８にヒートスプレッダ１０を搭載する。ヒートスプレッダ１０を搭載する場合は、約１５０〜２００℃程度に加熱して両者を接合する。Ｃｕで構成されるヒートスプレッダ１０の場合、熱膨張係数は基板８の熱膨張係数と同程度であるため、ヒートスプレッダ１０の接合により基板８の反りは若干低減する。しかしながら、それでもなお基板８に反りが不可避的に残ることとなる。
【００２６】
なお、本願で開示する半導体装置製造装置の態様としては、例えば、以下に示すような変形例もある。以下では、上述した実施形態との相違点について説明する。本変形例で用いる搬送キャリアの上面図を図１５に示す。この搬送キャリア１２は、図１５に示すように、半導体装置を搭載する搭載スペース１３を４つ設けたキャリア本体１４と、リフロー加熱時に治具がキャリア本体１４に接近しすぎるのを規制するための支柱１５を備える。搬送キャリア１２のＦ−Ｆ断面図を図１６に、Ｇ−Ｇ断面図を図１７に示す。搭載スペース１３は、図１６や図１７に示すように、半導体装置が嵌る凹状に形成されている。
【００２７】
本変形例で用いる治具の上面図を図１８に示す。本変形例で用いる治具２４は、図１８に示すように、搬送キャリア１２の各搭載スペース１３に対応する位置に接触面２６がそれぞれ形成されている。また、支柱１５が嵌合する孔１６が設けられている。治具２４のＨ−Ｈ断面図を図１９に、Ｉ−Ｉ断面図を図２０に示す。各接触面２６は、図１９や図２０に示すように、リフロー加熱時に各半田ボールの先端を揃える形状になっている。この形状は、図７や図８を使って説明した既述のプロセスによって決定したものである。
【００２８】
本変形例で半導体装置の半田ボールの先端を揃える際は、図２１に示すように、搬送キ
ャリア１２の各搭載スペース１３に、リフロー前の半田ボール２５が複数載置された半導体装置２２を搭載する。なお、半田ボール２５は、半導体装置２２が搬送キャリア１２の各搭載スペース１３に搭載された状態で半導体装置２２に載置してもよい。
【００２９】
次に、搬送キャリア１２に治具２４を載せる。搬送キャリア１２に治具２４を載せる場合は、図２２に示すように、支柱１５を孔１６に嵌める。半導体装置２２が反っているため、搬送キャリア１２に治具２４を載せると、図２３に示すように、半導体装置２２に載置されている一部の半田ボール２５が接触面２６に接触する。このため、支柱１５が孔１６に完全に嵌らずに隙間が生じ、治具２４が浮いた状態になる。
【００３０】
次に、半導体装置２２の半田ボール２５を加熱して溶解すると、治具２４の接触面２６が、図２４に示すように半田ボール２５の先端を押す。各半田ボール２５の高さは、治具２４に押された分だけ低くなる。
【００３１】
半田ボール２５の加熱を終えると、図２５に示すように、半導体装置２２が常温になって再び元の形に戻る。リフロー加熱時に治具２４に押された各半田ボール２５は、半導体装置２２が常温に戻ると、図２６で符合Ｊが示すように先端が揃う。
【００３２】
なお、支柱１５の形状や寸法は、例えば、次のようにして決定する。図２７は、支柱１５の部分を拡大した図である。搬送キャリア１２と治具２４との間の隙間を規定する支柱１５の高さＨは、搬送キャリア１２に搭載された状態の半導体装置２２の高さｈ１に半田ボール２５の高さｈ２を加算したものから、所定の値ｘを減算することにより決定する。ここで、所定の値ｘは、互いに隣接する各半田ボール２５の間隔や、半田ボール２５の大きさに応じて適宜定める値であり、例えば、５０〜２００μｍとする。
【００３３】
なお、本願で開示する半導体装置製造装置の態様としては、例えば、以下に示すような変形例もある。以下では、上述した変形例との相違点について説明する。本変形例で用いる搬送キャリアの上面図を図２８に示す。本変形例で用いる搬送キャリア３２は、図２８に示すように、半導体装置を搭載する搭載スペース３３を設けたキャリア本体３４と、リフロー加熱時に治具がキャリア本体３４に接近しすぎるのを規制するための支柱３５を備える。搬送キャリア３２のＪ−Ｊ断面図を図２９に、Ｋ−Ｋ断面図を図３０に示す。搭載スペース３３は、図２９や図３０に示すように、半導体装置が嵌る凹状に形成されている。この搭載スペース３３に嵌める半導体装置は、上述した変形例に係る搬送キャリア１２の搭載スペース３３と異なり、図３１に示すように、半導体装置であるＢＧＡを多数並べたシート１７を嵌める。このシート１７は、既述した実施形態に係る半導体装置２や変形例に係る半導体装置２２等を複数個まとめてシート状にしたものであり、本変形例では１０個の半導体装置を１枚のシート１７にしている。なお、搬送キャリア１２に載せる半導体装置は１０個に限られるものでなく、如何なる数量であってもよい。
【００３４】
本変形例で用いる治具の上面図を図３２に示す。本変形例で用いる治具４４は、図３２に示すように、搬送キャリア３２の搭載スペース３３に対応する位置に接触面４６が形成されている。この接触面４６は、１０個の半導体装置にそれぞれ対応した形になっている。すなわち、接触面４６は、図３３や図３４に示すように、リフロー加熱時、シート１７に設けられている各半導体装置のそれぞれについて半田ボールの先端を揃える形状になっている。この形状は、図７や図８を使って説明した既述のプロセスによって決定したものである。なお、この治具４４には、シート１７の反りを防ぐためのシート押さえ１８が設けられている。
【００３５】
本変形例でシート１７の各半導体装置の半田ボールの先端を揃える際は、図３５に示すように、搬送キャリア３２の搭載スペース３３に、リフロー前の半田ボール４５が複数載
置された半導体装置を１０個並べたシート１７を搭載する。
【００３６】
次に、搬送キャリア３２に治具４４を載せる。搬送キャリア３２に治具４４を載せる場合は、図３６に示すように、支柱３５を孔３６に嵌める。
【００３７】
次に、シート１７の各半導体装置の半田ボールを加熱して溶解すると、上記実施形態や変形例と同様、治具４４の接触面４６が半田ボールの先端を押す。なお、このとき、シート１７は、シート押さえ１８によって押さえられて反りが防止される。半導体装置４２が常温になって再び元の形に戻ると、シート１７の各半導体装置の半田ボールの先端が揃う。シート１７の各半導体装置をダイシングすれば、各半導体装置を配線基板に実装できる。
【００３８】
なお、治具の接触面は、上記実施形態や各変形例のように、連続的な円弧によって各半田ボールを全面的に押さえる構造としてもよいが、例えば、次のような形状としてもよい。以下、接触面の各変形例について説明する。
【００３９】
半田ボールのサイズやピッチによっては、隣接する半田ボール同士が接触し、回路がショートする可能性も考えられる。このような場合に備えて、図３７や図３８に示すように、治具の接触面の形状を円弧ではなく段差状とする。これにより、半田ボール同士の接触を防ぐことができる。なお、接触面の半田ボールと触れる部分は、図７や図８を使って説明した既述のプロセスによって決定した形状とする。
【００４０】
また、半導体装置の構造によっては、例えば図３９に示すように、中心部分が硬い故にその周辺部分のみが反る場合が有り得る。例えば、中心に硬いチップが埋まっているような場合である。このような半導体装置の場合、Ｎ−Ｎ断面が図４０や図４１に示すように反る。半導体装置が周辺部分のみ反る場合、治具の接触面は、中央部分を開口させてもよい。この場合の治具の構造を図４２や図４３に示す。半導体装置の一部のみが反る場合、このように反らない部分を開口にすることで接触面の一部を省いても良い。なお、このように周辺部分のみが反る場合の治具としては、図４２や図４３に示したようなもののみならず、図４４や図４５に示すように、半田ボールが接触する部分を段差状にしたものであってもよい。
【００４１】
また、半導体装置の構造によっては、例えば図４６に示すように、周辺部分が硬い故にその内側である中心部分のみが反る場合が有り得る。例えば、ヒートスプレッダを支える封止枠を周辺部分に有するような場合である。このような半導体装置の場合、Ｏ−Ｏ断面が図４７や図４８に示すように反る。このように、半導体装置が中心部分のみ反る場合、治具の接触面は、周辺部分に溝が設けられていても良い。この場合の治具の構造を図４９や図５０に示す。半導体装置の一部のみが反る場合、このように反らない部分を溝にすることで接触面の一部を省いても良い。なお、このように中央部分のみが反る場合の治具としては、図４９や図５０に示したようなもののみならず、図５１や図５２に示すように、半田ボールが接触する部分を段差状にしたものであってもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１・・半導体装置の製造装置
２，２２，４２・・半導体装置
３・・加熱装置
４，２４，４４・・治具
５，２５，４５・・半田ボール
６，２６，４６・・接触面
７・・モールド樹脂
８・・基板
９・・チップ
１０・・ヒートスプレッダ
１１・・封止枠
１２，３２・・搬送キャリア
１３，３３・・搭載スペース
１４，３４・・キャリア本体
１５，３５・・支柱
１６，３６・・孔
１７・・シート
１８・・シート押さえ
５１・・配線基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板にバンプを介して実装される半導体装置を製造する装置であって、
前記バンプを複数載置した前記半導体装置に載せる、該バンプの先端と接触する接触面を有する治具と、
各バンプを溶かして先端を前記接触面に揃える加熱手段と、を備え、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲していることを特徴とする
半導体装置の製造装置。
【請求項２】
前記接触面の形状は、平面を示す座標量から前記熱変形量を示す座標量を減算した値に基づいて決定されることを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】
配線基板にバンプを介して実装される半導体装置を製造する方法であって、
前記バンプを複数載置した前記半導体装置に、該バンプの先端と接触する接触面を有する治具を載せる工程と、
各バンプを溶かして先端を前記接触面に揃える工程と、を有し、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲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】
配線基板に実装される半導体装置に設けられるバンプの高さを揃える治具であって、
前記半導体装置に複数載置されたバンプの先端と接触する接触面を備え、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲していることを特徴とする
治具。
【請求項１】
配線基板にバンプを介して実装される半導体装置を製造する装置であって、
前記バンプを複数載置した前記半導体装置に載せる、該バンプの先端と接触する接触面を有する治具と、
各バンプを溶かして先端を前記接触面に揃える加熱手段と、を備え、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲していることを特徴とする
半導体装置の製造装置。
【請求項２】
前記接触面の形状は、平面を示す座標量から前記熱変形量を示す座標量を減算した値に基づいて決定されることを特徴とする
請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】
配線基板にバンプを介して実装される半導体装置を製造する方法であって、
前記バンプを複数載置した前記半導体装置に、該バンプの先端と接触する接触面を有する治具を載せる工程と、
各バンプを溶かして先端を前記接触面に揃える工程と、を有し、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲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】
配線基板に実装される半導体装置に設けられるバンプの高さを揃える治具であって、
前記半導体装置に複数載置されたバンプの先端と接触する接触面を備え、
前記接触面は、前記半導体装置が常温の状態で各バンプの高さが揃うように、各バンプを溶かす際の該半導体装置の熱変形量に応じて湾曲していることを特徴とする
治具。
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【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１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【公開番号】特開２０１１−１７６０３７（Ｐ２０１１−１７６０３７Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３７６２１（Ｐ２０１０−３７６２１）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（３０８０１４３４１）富士通セミコンダクター株式会社 (2,507)
【Ｆターム（参考）】
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