JP2004006657A

JP2004006657A - 半導体装置の製造方法及びその製造装置

Info

Publication number: JP2004006657A
Application number: JP2003034095A
Authority: JP
Inventors: Keiji Kuwabara; 桑原　啓二
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】半導体装置において、ハンダ端子の大きさを均一にするとともに、隣り合うハンダ端子同士のショートを回避する。
【解決手段】印刷機３０の昇降テーブル３８の上に、棒状ヒータ３９ａ及び冷却パイプ３９ｂを備えた加熱冷却ステージ３９を設け、その上面に集合体１２を載置する。載置した集合体１２をメタルマスク４４の下面側の近傍位置まで移動させた状態で、スキージ３５をスライドさせる。これにより、メタルマスク４４の開口部４４ａを介してハンダペースト４９が集合体１２の上面に塗布される。次に、集合体１２にメタルマスク４４を重ね合わせたままの状態で、棒状ヒータ３９ａを使用して集合体１２をリフローし、集合体のハンダペーストを溶融して半球状のハンダ端子を形成する。その後、冷却パイプ３９ｂを使用して集合体１２を空冷し、ハンダ端子を冷やし固める。
【選択図】　　　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造方法及びその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器等の普及により半導体装置の超小型化に対する要求が高まっており、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）が適用された半導体装置の開発が多く行われている。そして、このＣＳＰが適用された半導体装置のパッケージング法式として、ＷＬＰ（ウェハレベルパッケージ）方式が注目されている。
【０００３】
このＷＬＰ方式は、半導体ウェハレベルで樹脂封止やボンディングを行った後に、半導体ウェハを切断して半導体装置を形成する方式である。すなわち、半導体ウェハをチップ毎にダイシングしてから樹脂封止やボンディングをするという従来の方式に比較して、半導体装置をより小型化できるという利点がある。
【０００４】
そして、このＷＬＰ方式を採用した半導体装置を基板に対して実装する際には、接続端子として、狭ピッチ化に有利なハンダ端子が多く採用されている。そして、このハンダ端子の形成方法としては、印刷法やボール搭載法などがあるが、コスト低減などの目的から、印刷法が注目されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
図１４〜図１７に、この印刷法を採用した場合の半導体装置におけるハンダ端子の形成方法を示す。まず、図１４に示すように、半導体ウェハ７３の上に、それぞれ、電極７３ａ、第１及び第２の樹脂層７３ｂ，７３ｃ、配線７４が形成された半導体装置７１の集合体７５を用意し、その集合体７５を印刷機にセットする。次いで、複数箇所に開口部７６を備えるメタルマスク７７を前記集合体７５上に配置する。なお、各開口部７６は、第２の樹脂層７３ｃの開口部７８から露出している配線７４の露出部７９とオーバーラップするようにして設けておく。
【０００６】
そして、メタルマスク７７の上面にハンダペースト８１を載せて、スキージ８２をメタルマスク７７の上面に押し付けながら水平方向に動かすことにより、ハンダペースト８１を開口部７６内に埋め込む。図１５は、ハンダペースト８１の埋め込みが終了した状態を示している。
【０００７】
この後、図１６に示すように、集合体７５からメタルマスク７７を剥がす。そして、集合体７５をリフロー炉に移してリフローを行うと、図１７に示すように、ハンダペースト８１が溶融して表面張力により半球状のハンダ端子７２となる。
【０００８】
【特許文献１】
米国特許出願公開第２００２／０００８３２０号明細書
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の方法においては、ハンダペースト８１自体は密着性の高い材料であるため、メタルマスク７７とハンダペースト８１との抜け性が安定しないことがあった。例えば、図１６の右側に示すように、メタルマスクの開口部７６内に、ハンダペースト８１の付着物８１ａが残存してしまうことがあった。
【００１０】
その結果、図１７の右側に示すように、リフロー後に形成されるハンダ端子７２の形状が、小さくなってしまうことがあり、隣り合うハンダ端子７２の大きさが不均一となることがあった。そして、ハンダ端子７２が不均一になることにより、半導体装置を基板に実装する時の接合性が低下してしまうことがあった。
【００１１】
また、脆弱な材料で形成されている半導体装置においては、ハンダ端子の体積が小さいと、実装時にハンダ端子を介して半導体装置に大きな応力が加わってしまい、破損が生じることがあった。従って、この応力を緩和するために、ハンダ端子７２の体積を大きくしたいという要望が生じていた。しかし、上記従来のハンダ端子の形成方法において、ハンダ端子７２の体積を増大させると、リフロー後に隣り合うハンダ端子７２同士が付着しショートが発生することがあり、狭ピッチ化を阻害する原因となっていた。
【００１２】
本発明は、ＷＬＰ方式を採用した半導体装置において、ハンダ端子の大きさを均一にすると共に、隣り合うハンダ端子同士のショートを回避することのできる半導体装置の製造方法及びその製造装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハンダペーストを半導体装置本体のハンダ端子形成領域にメタルマスクにてスキージ印刷し、前記ハンダ端子形成領域に印刷されたハンダペーストを溶融することによって半導体装置本体にハンダ端子を形成するようにした半導体装置の製造方法において、前記半導体装置本体の集合体とメタルマスクとを、前記半導体装置本体のハンダ端子形成領域に前記メタルマスクに形成した開口部が相対向するように重ね合わせ、前記ハンダ端子形成領域に前記メタルマスクに形成した前記開口部を介してハンダペーストを印刷する印刷工程と、前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記開口部内のハンダペーストを溶融させて前記ハンダ端子を形成する溶融工程と、前記溶融工程後に、前記メタルマスクを前記集合体から取り去る分離工程とからなる。
【００１４】
本発明によれば、集合体にハンダペーストを印刷してすぐにメタルマスクを集合体から取り去ると、抜け性が安定せずにメタルマスクにハンダペーストが付着してしまうことがあるが、メタルマスクを取り去る前にリフローしているので、安定した抜け性でメタルマスクを抜くことができる。その結果、ハンダ端子の大きさを均一にすることができるようになるとともに、隣り合うハンダ端子同士のショートが生じないようにすることができるようになる。
【００１５】
この半導体装置の製造方法において、前記溶融工程後と前記分離工程との間に、前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記ハンダ端子を冷却させる冷却工程を備える。
【００１６】
これによれば、集合体にハンダペーストを印刷した後にリフローしたのみの場合に比較して、ハンダ端子を冷却することにより、より安定した抜け性でメタルマスクを抜くことができるようになる。その結果、ハンダ端子の大きさを均一にすることができるようになるとともに、隣り合うハンダ端子同士のショートが生じないようにすることができるようになる。
【００１７】
また、リフローと冷却とを併用することで、温度制御を容易にして温度のばらつきを抑えることができ、効率よく集合体の温度管理をすることができる。
この半導体装置の製造方法において、前記溶融工程は、前記ハンダペーストを２００℃程度までリフローする工程である。
【００１８】
これによれば、ハンダペーストを溶融できる温度にリフローすることができ、確実に半球状のハンダ端子を形成できるようになる。
この半導体装置の製造方法において、前記冷却工程は、前記ハンダペーストを１５０℃程度まで冷却する工程である。
【００１９】
これによれば、ハンダ端子とメタルマスクとが付着しない温度まで冷却することができ、付着が生じることなく安定した抜け性でハンダ端子とメタルマスクとを分離できるようになる。
【００２０】
また、この半導体装置の製造方法にいて、前記ハンダペーストは、鉛フリーハンダのペーストである。
これによれば、鉛による環境汚染を防止することができる。
【００２１】
本発明は、複数の半導体装置本体が形成された集合体を保持する保持手段と、開口部が形成されたメタルマスクと、前記集合体と前記メタルマスクとを、前記各半導体装置本体のハンダ端子形成領域に前記メタルマスクに形成した前記開口部が相対向するように重ね合わせる移動手段と、前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記メタルマスク上のハンダペーストを前記開口部に充填するスキージと、前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記開口部に充填された前記ハンダペーストを溶融する加熱手段とを備える。
【００２２】
本発明によれば、集合体にハンダペーストを印刷してすぐにメタルマスクを集合体から取り去ると、抜け性が安定せずにメタルマスクにハンダペーストが付着してしまうことがあるが、メタルマスクを取り去る前にリフローしているので、安定した抜け性でメタルマスクを抜くことができる。その結果、ハンダ端子の大きさを均一にすることができるようになるとともに、隣り合うハンダ端子同士のショートが生じないようにすることができるようになる。
【００２３】
この半導体装置の製造装置において、前記保持手段が前記集合体を保持した状態で前記集合体を冷却可能な冷却手段を備える。
これによれば、集合体にハンダペーストを印刷した後にリフローしたのみの場合に比較して、ハンダ端子を冷却することにより、より安定した抜け性でメタルマスクを抜くことができるようになる。その結果、ハンダ端子の大きさを均一にすることができるようになるとともに、隣り合うハンダ端子同士のショートが生じないようにすることができるようになる。
【００２４】
また、リフローと冷却とを併用することで、温度制御を容易にして温度のばらつきを抑えることができ、効率よく集合体の温度管理をすることができる。
この半導体装置の製造装置において、前記加熱手段は、前記保持手段に埋設されている棒状ヒータである。
【００２５】
これによれば、リフローのために、リフロー炉のような新たな設備を備えることなく、保持手段に埋設した棒状ヒータによってリフローできるようにしたので、ハンダペーストの印刷を行うための装置と兼用することができ、半導体装置を製造するための設備を簡略化することができる。
【００２６】
この半導体装置の製造装置において、前記冷却手段は、前記保持手段に埋設されている、冷却パイプに、少なくとも、空気、あるいは、水を通過させて冷却させる手段である。
【００２７】
これによれば、ハンダ端子を冷却するために、新たな装置を設けることなく、保持手段に埋設した冷却パイプによって冷却できるようにしたので、ハンダペーストの印刷を行うための装置と兼用することができ、半導体装置を製造するための設備を簡略化することができる。
【００２８】
この半導体装置の製造装置において、前記ハンダペーストは鉛フリーハンダのペーストである。
これによれば、鉛による環境汚染を防止することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１３に従って説明する。図１は、本実施形態における複数の半導体装置の集合体を示す部分断面図である。また、図２及び図３は、本実施形態における半導体装置を製造する製造装置としての印刷機の斜視図及び部分断面図であり、図４〜図１３は、同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【００３０】
図１は、半導体装置１１の集合体１２を示しており、この集合体１２を切断位置１２ａにおいて切断することによって、複数の半導体装置１１が得られるようになっている。そして、半導体装置１１は、そのパッケージサイズが半導体チップにほぼ等しいので、ＣＳＰに分類することができる。また、半導体装置１１は、半導体チップ１４と、配線１５と、ハンダ端子１６と、第１及び第２の樹脂層１７，１８とを備えている。
【００３１】
半導体チップ１４は、図１においては、半導体ウェハ１９の状態となっている。そして、半導体チップ１４は、その能動面１４ａに複数の電極２１を有する。さらに、半導体チップ１４の能動面１４ａの全体には、電極２１を避けて、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ＭｇＯなどのパッシベーション膜２２が形成されている。パッシベーション膜２２は電気的な絶縁膜である。そして、本実施形態では、半導体チップ１４、配線１５とで半導体装置本体を構成している。
【００３２】
配線１５は、電極２１に電気的に接続されており、複数の材料、例えば、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタンタングステン（ＴｉＷ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケルバナジウム（ＮｉＶ）、タングステン（Ｗ）等を積層することにより形成されている。電極２１が半導体チップ１４の端部に形成されている場合には、半導体チップ１４の中央方向に配線１５を引き込む。各電極２１に接続されて配線１５が形成されることによって、パッシベーション膜２２の上面に配線パターンが形成される。
【００３３】
ハンダ端子１６は、電極２１の真上を避けて、配線１５上に半球状に形成されている。詳しくは、ハンダ端子１６は、鉛フリーハンダにより形成されており、配線１５の例えばランド部２３に形成されている。ハンダ端子形成領域としてのランド部２３は、電極２１から引き出される部分（ライン）よりも面積が大きく形成されている。ハンダ端子１６は、電極２１の真上を避けているので、ハンダ端子１６に加えられた応力が電極２１に直接加えられないようになっている。ハンダ端子１６は、回路基板との電気的な接合に使用される。
【００３４】
第１の樹脂層１７は、複数層で形成されてもよいが、図１に示す例では１層で形成されている。第１の樹脂層１７は、応力緩和機能を有してもよく、例えば、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂で形成することができる。また、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等で形成することもできる。
【００３５】
第１の樹脂層１７は、配線１５の下を含む領域に形成されている。詳しくは、第１の樹脂層１７はパッシベーション膜２２の上に形成され、第１の樹脂層１７の上に、ランド部２３及びそれに接続されるラインが形成されている。言い換えれば、第１の樹脂層１７は、少なくとも配線１５と半導体チップ１４との間に形成されている。
【００３６】
第２の樹脂層１８は、１層又は複数層で形成されている。第２の樹脂層１８は、配線１５の上を含む領域に形成されている。第２の樹脂層１８は、上述の第１の樹脂層１７と同様の材料からなっていてもよく、少なくとも１層が応力緩和機能を有してもよい。あるいは、第２の樹脂層１８は、第１の樹脂層１７とは異なる材料で形成されてもよい。
【００３７】
図１に示す例では、第２の樹脂層１８は、最上層２４と最下層２５とを含む。最下層２５は、配線１５のうちランド部２３を避けて形成されている。また、最下層２５は、第１の樹脂層１７の上に形成されていてもよい。
【００３８】
第２の樹脂層１８が１層からなる場合には、最上層２４が最下層２５に代わって配線１５を覆うように形成されていてもよい。最上層２４は、ハンダ端子１６の根元周囲に形成されている。あるいは、ハンダ端子１６の先端部を除いて、ハンダ端子１６の側部を覆うまで形成されていもよい。いずれにしても、最上層２４の一部が除去されることによって、ハンダ端子１６は少なくとも先端部が露出している。
【００３９】
本実施の形態に係る半導体装置１１は、第１の樹脂層１７が、その平面形状が半導体チップ１４の外周よりも内側に位置するように形成されている。詳しくは、第１の樹脂層１７が、半導体チップ１４の端部を避けて形成されている。その場合、図１に示すように、第２の樹脂層１８も、半導体チップ１４の端部を避けて形成されてもよい。
【００４０】
次に、本実施形態における半導体装置１１に前記ハンダ端子１６を形成するための製造装置としての印刷機３０について説明する。
図２に示すように、印刷機３０は、基台３１と、位置決めブロック３２と、スクリーンマスク３３と、同スクリーンマスク３３を保持するマスク保持部３４と、スキージ３５と、同スキージ３５を保持するスキージ保持部３６とを備える。
【００４１】
位置決めブロック３２は、前記半導体装置１１の集合体１２（半導体ウェハ１９）を保持しながら、同集合体１２を、図２の矢印Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向に位置決めするためのものである。そして、位置決めブロック３２は、基台３１上に載置されているＸＹテーブル３７と、同ＸＹテーブル３７の上に設けられている昇降テーブル３８と、昇降テーブル３８の上に設けられている保持手段としての加熱冷却ステージ３９とを備える。
【００４２】
ＸＹテーブル３７は、図示しないモータにより駆動され、図２の矢印Ｘ方向及びＹ方向に移動可能となっており、ＸＹテーブル３７の上に設けられた昇降テーブル３８や加熱冷却ステージ３９の、矢印Ｘ方向及びＹ方向の位置決めをするようになっている。また、昇降テーブル３８は、図示しないモータにより駆動され、図２の矢印Ｚ方向に移動するようになっており、昇降テーブル３８の上に設けられた加熱冷却ステージ３９の、矢印Ｚ方向の位置決めをするようになっている。そして、これらＸＹテーブル３７及び昇降テーブル３８によって移動手段を構成するようになっている。
【００４３】
加熱冷却ステージ３９は、昇降テーブル３８の上に設けられ、その上面の凹部４１に、図示しない搬送コンベア等を介して集合体１２が搬送され、載置されるようになっている。そして、図３に示すように、この加熱冷却ステージ３９の内部には、棒状ヒータ３９ａ及び冷却パイプ３９ｂが備えられており、加熱冷却ステージ３９の上面に載置された集合体１２をリフローするとともに冷却できるようになっている。なお、本実施形態においては、冷却パイプ３９ｂと、同冷却パイプ３９ｂを通過する空気によって空冷の冷却手段が構成されている。
【００４４】
なお、この加熱冷却ステージ３９に、凹部４１内と外部とを連通する図示しない小孔等を設けるようにしてもよい。このようにすれば、集合体１２を凹部４１に載置した状態で、小孔を介して真空で引いて固定することができ、集合体１２の位置決めを容易にすることができる。
【００４５】
以上により、集合体１２は、加熱冷却ステージ３９上で固定された状態で、ＸＹテーブル３７及び昇降テーブル３８によって図２のＸ，Ｙ，Ｚ方向のいずれかの位置に位置決めできるようになっている。
【００４６】
図２に示すように、スクリーンマスク３３は、枠型のホルダ４３の下面に金属製のメタルマスク４４を装着して構成される。このメタルマスク４４には、図３に示すように、開口部４４ａが複数形成されている。なお、この開口部４４ａの大きさは、メタルマスク４４全体の大きさに比して小さいため、図２においてはその図示を省略している。
【００４７】
図２に示すように、マスク保持部３４は、枠型のフレーム４５と、同フレーム４５を前記基台３１に対して支持する４本の支柱４６とを備える。そして、フレーム４５のうち、図２の矢印Ｙ方向に沿って設けられている、向かい合う２辺は、ガイド部４７，４８となっており、そのガイド部４７，４８に設けられた係止部４７ａ，４８ａに、前記スクリーンマスク３３が係止されている。
【００４８】
スキージ保持部３６は、前記ガイド部４７，４８の上に載置され、図示しないモータによって図２の矢印Ｙ方向に移動可能となっている。また、スキージ保持部３６には、図２の矢印Ｘ方向に延びるようにしてスキージ３５が保持されており、スキージ３５の下側の先端部は前記メタルマスク４４に接するようになっている。すなわち、スキージ３５は、スキージ保持部３６の矢印Ｙ方向の移動に伴って、メタルマスク４４に接しながらスライドするようになっている。
【００４９】
そして、図３に示すように、加熱冷却ステージ３９に固定された集合体１２を前記メタルマスク４４の下面側の近傍位置まで移動させた状態で、前記スキージ３５をスライドさせると、メタルマスク４４の前記開口部４４ａを介して、ハンダペースト４９が集合体１２の上面に塗布されるようになる。なお、本実施形態においては、ハンダペースト４９は、鉛フリーハンダのペーストとなっている。
【００５０】
次に、以上のような印刷機３０を使用して、半導体装置１１を製造する製造方法について説明する。
まず、図４に示すように、半導体ウェハ１９に、各半導体チップ１４の電極２１の少なくとも一部を避けてパッシベーション膜２２を形成し、集合体１２とする。その後、この集合体１２に、各半導体チップ１４の配線１５を形成するための第１の樹脂層１７を露光技術等によって形成する。
【００５１】
次に、開口５１，５２が形成されたマスク５３を、集合体１２の第１の樹脂層１７の上方に配置して、エネルギー５４を照射する。そしてその後、現像を行い、図５に示すように、開口５１，５２のそれぞれに対応する位置に穴５５及び開口部５６を形成する。
【００５２】
穴５５は、電極２１を露出させるためのもので、電極２１ごとに形成する。開口部５６は、切断位置１２ａに沿って一体的に開口させて形成する。言い換えると、隣接する半導体装置１１の境界線に沿って、開口部５６が形成される。
【００５３】
次に、図６に示すように、集合体１２の電極２１から第１の樹脂層１７上にかけて、配線１５を形成する。配線１５は、フォトリソグラフィ、スパッタ又はめっき処理等によって形成してもよい。配線１５の一部にランド部２３を形成する場合には、ランド部２３を第１の樹脂層１７の上に形成する。配線１５は、第１の樹脂層１７の穴５５の内面にも形成する。
【００５４】
その後、集合体１２の第１の樹脂層１７及び配線１５上に最下層２５を全面に形成する。そしてこのとき、第１の樹脂層１７に形成した開口部５６にも、最下層２５の材料を充填する。
【００５５】
次に、開口５７，５８が形成されたマスク５９を、集合体１２の最下層２５の上方に配置して、エネルギー６１を照射する。そしてその後、現像を行い、図７に示すように開口５７，５８それぞれに対応する位置に開口部６２及び穴６３を形成する。開口部６２は、切断位置１２ａに沿って、すなわち、前記開口部５６と重なる位置に形成される。また、穴６３は、配線１５の一部（ランド部２３）を露出させるものである。
【００５６】
続いて、印刷工程に移り、集合体１２の前記ランド部２３の上に、ハンダ端子１６を形成する。詳しくは、まず、図２に示す前記印刷機３０の位置決めブロック３２の前記加熱冷却ステージ３９の上に集合体１２を載置する。そして、前記ＸＹテーブル３７及び昇降テーブル３８を駆動させて、図３に示すように、集合体１２をメタルマスク４４の真下の位置まで移動させる。このとき、図８に示すように、メタルマスク４４に形成されている開口部４４ａと、前記穴６３（ランド部２３）との位置が重なるようにする。
【００５７】
なお、この開口部４４ａは、形成されるハンダ端子１６の体積をなるべく大きくする目的で、水平方向の断面形状が四角形となるように形成されている。また、ハンダ端子１６とメタルマスク４４との抜け性の安定性を向上させるために、この開口部４４ａは、抜け方向に向かって、水平方向の断面積が小さくなるようなテーパ形状となっていてもよい。
【００５８】
そして、印刷機３０のスキージ３５を、図２の矢印Ｙ方向に移動させ、図８に示すように、ハンダペースト４９をメタルマスク４４の開口部４４ａに押し込む。これにより、ハンダペースト４９が開口部４４ａを介して集合体１２の穴６３（ランド部２３）に供給され、ハンダペースト４９が集合体１２に印刷される（図９参照）。
【００５９】
次に、溶融工程に移り、集合体１２にメタルマスク４４を重ね合わせたままの状態で、図３に示した前記棒状ヒータ３９ａを使用して、集合体１２を２００℃程度まで加熱リフローする。すると、図１０に示すように、ハンダペースト４９が溶融し、表面張力により形状が半球状に変化して、ハンダ端子１６が形成される。さらに、この状態で冷却工程に移り、図３に示した冷却パイプ３９ｂを使用して集合体１２を１５０℃程度まで空冷し、ハンダ端子１６を冷やし固める。
【００６０】
この結果、メタルマスク４４の開口部４４ａの内壁面とハンダ端子１６との間の抜け性が良好になる。そして、分離工程に移り、前記ＸＹテーブル３７及び昇降テーブル３８（図２参照）を駆動させて、集合体１２とメタルマスク４４とを分離させる。すると、ハンダ端子１６は開口部４４ａに付着することなくメタルマスク４４から分離される。
【００６１】
続いて、図１１に示すように、非感光性の樹脂からなる最上層２４を、最下層２５及びハンダ端子１６の上の全面に設ける。この場合に、開口部５６，６２にも最上層２４の材料を充填する。
【００６２】
その後、図１に示すように、プラズマ等を用いたドライエッチングによって、一部を物理的に除去することによって、ハンダ端子１６の少なくとも先端部を露出させる。同様にして開口部５６，６２に充填された部分も除去し、さらに開口部６４を形成する。
【００６３】
続いて、図１２及び図１３に示すように、切断位置１２ａに沿って、集合体１２を個片に切断する。すなわち、集合体１２が個片化されて複数の半導体装置１１を形成される。詳しくは、集合体１２が、電極２１が形成された面の側からブレード６５を使用して切断しされることにより半導体装置１１が形成される。
【００６４】
上記実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）集合体１２にメタルマスク４４を重ね合わせてハンダペースト４９を印刷した後に、そのままの状態でリフローしてハンダペースト４９を溶融させ、冷却させてハンダ端子１６を形成するようにした。そして、冷却後にメタルマスク４４を集合体１２から取り去るようにした。
【００６５】
従って、ハンダペースト４９を印刷してすぐにメタルマスク４４を集合体１２から取り去ると、抜け性が安定せずに、メタルマスク４４へのハンダペースト４９の付着が生じることがあったが、メタルマスク４４を取り去る前に、リフローと冷却を行うようにしたので、抜け性を安定させることができる。
【００６６】
その結果、ハンダ端子１６の大きさを均一にすることができるようになるとともに、隣り合うハンダ端子１６同士のショートが生じないようにすることができる。また、リフローと冷却とを併用することで、温度制御を容易にして温度のばらつきを抑えることができ、効率よく集合体１２の温度管理をすることができる。
【００６７】
（２）集合体１２にメタルマスク４４を重ね合わせてハンダペースト４９を印刷した後に、位置決めブロック３２（加熱冷却ステージ３９）に埋設されている棒状ヒータ３９ａによってリフローしてハンダ端子１６を形成するようにした。
【００６８】
従って、ハンダ端子１６を形成するためのリフローのために、リフロー炉のような新たな設備を備えることがない。その結果、加熱冷却ステージ３９に埋設した棒状ヒータ３９ａによってリフローできるようにしたので、印刷機３０をリフロー用の装置と兼用することができ、半導体装置１１を製造するための設備を簡略化することができる。
【００６９】
（３）集合体１２にメタルマスク４４を重ね合わせてハンダペースト４９を印刷し、リフローした後に、位置決めブロック３２に埋設されている冷却パイプ３９ｂを使用して、ハンダ端子１６を冷却するようにした。
【００７０】
従って、ハンダ端子１６を冷却するために、新たな設備を備えることなく、加熱冷却ステージ３９に埋設した冷却パイプ３９ｂによって冷却できるようにしたので、印刷機３０を冷却用の装置と兼用することでき、半導体装置１１を製造するための設備を簡略化することができる。
【００７１】
（４）ハンダペースト４９は、鉛フリーハンダのペーストを使用するようにした。従って、印刷工程により集合体１２の上に形成されるハンダ端子１６を、鉛フリーハンダによるものとすることができる。その結果、鉛による環境汚染を防止することができる。
【００７２】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態においては、印刷機３０の位置決めブロック３２に冷却パイプ３９ｂを備えるようにしたが、備えないようにしてもよい。
【００７３】
・上記実施形態においては、冷却パイプ３９ｂを使用して集合体１２を空冷するようにしたが、水冷するようにしてもよい。
・上記実施形態においては、集合体１２をリフローするときに、２００℃程度まで加熱するようにしたが、ハンダペースト４９が溶融する温度であれば、その他の温度でもよい。
【００７４】
・上記実施形態においては、集合体１２を冷却するときに、１５０℃程度まで冷却するようにしたが、ハンダ端子１６とメタルマスク４４の開口部４４ａの内壁面との間の抜け性が確保できるのであれば、その他の温度でもよい。
【００７５】
・上記実施形態においては、リフローは、１回のみ行うようにした。これを、複数回行うようにしてもよい。例えば、集合体１２からメタルマスク４４を分離させた後に、再度リフローを行うようにしてもよい。このようにすれば、ハンダ端子１６を再溶融させて、高さや体積の精度をより高め、表面形状の均一なものにすることができる。
【００７６】
・上記実施形態においては、加熱手段として棒状ヒータ３９ａを使用して説明した。これを、その他の加熱手段を使用するようにしてもよい。なお、その他の加熱手段として、例えば、光、赤外、近赤外或いは熱風等によるエネルギーを照射する装置をメタルマスク４４の上方に配置して使用するものとしてもよい。あるいは、これらの組み合わせでもよい。
【００７７】
・上記実施形態における、集合体１２のリフロー及び冷却は、窒素雰囲気或いはアルゴン雰囲気の無酸化状態で行うようにしてもよい。
・上記実施形態においては、ハンダペースト４９は鉛フリーハンダのペーストであるようにした。これを、鉛含有のハンダペーストとするようにしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１〜１０に記載の発明によれば、安定した抜け性でハンダ端子とメタルマスクとを分離することができる。そして、ハンダ端子の大きさを均一にするとともに、隣り合うハンダ端子同士のショートが生じないようにすることができる。
【００７９】
加えて、請求項２及び７に記載の発明によれば、効率よく集合体の温度管理をすることができる。
加えて、請求項８及び９に記載の発明によれば、半導体装置を製造するための設備を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における、複数の半導体装置の集合体を示す部分断面図である。
【図２】同じく、印刷機の斜視図である。
【図３】同じく、印刷機の部分断面図である。
【図４】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図５】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図６】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図７】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図８】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図９】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１０】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１１】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１２】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１３】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１４】従来における、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１５】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１６】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【図１７】同じく、半導体装置の製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１１　半導体装置
１２　集合体
１６　ハンダ端子
２３　ハンダ端子形成領域としてのランド部
３５　スキージ
３７　移動手段を構成するＸＹテーブル
３８　移動手段を構成する昇降テーブル
３９　保持手段としての加熱冷却ステージ
３９ａ　棒状ヒータ
３９ｂ　冷却パイプ
４４　メタルマスク
４４ａ　開口部
４９　ハンダペースト

Claims

ハンダペーストを半導体装置本体のハンダ端子形成領域にメタルマスクにてスキージ印刷し、前記ハンダ端子形成領域に印刷された前記ハンダペーストを溶融することによって半導体装置本体にハンダ端子を形成するようにした半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置本体の集合体とメタルマスクとを、前記半導体装置本体のハンダ端子形成領域に前記メタルマスクに形成した開口部が相対向するように重ね合わせ、前記ハンダ端子形成領域に前記メタルマスクに形成した前記開口部を介してハンダペーストを印刷する印刷工程と、
前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記開口部内のハンダペーストを溶融させて前記ハンダ端子を形成する溶融工程と、
前記溶融工程後に、前記メタルマスクを前記集合体から取り去る分離工程とからなる半導体装置の製造方法。
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記溶融工程後と前記分離工程との間に、前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記ハンダ端子を冷却させる冷却工程を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、前記溶融工程は、前記ハンダペーストを２００℃程度までリフローする工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項２又は３に記載の半導体装置の製造方法において、前記冷却工程は、前記ハンダペーストを１５０℃程度まで冷却する工程であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法において、前記ハンダペーストが鉛フリーハンダのペーストであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
複数の半導体装置本体が形成された集合体を保持する保持手段と、
開口部が形成されたメタルマスクと、
前記集合体と前記メタルマスクとを、前記各半導体装置本体のハンダ端子形成領域に前記メタルマスクに形成した前記開口部が相対向するように重ね合わせる移動手段と、
前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記メタルマスク上のハンダペーストを前記開口部に充填するスキージと、
前記メタルマスクを前記集合体に重ね合わせた状態で、前記開口部に充填された前記ハンダペーストを溶融する加熱手段と
を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
請求項６に記載の半導体装置の製造装置において、
前記保持手段が前記集合体を保持した状態で前記集合体を冷却可能な冷却手段を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
請求項６又は７に記載の半導体装置の製造装置において、前記加熱手段は、前記保持手段に埋設されている棒状ヒータであることを特徴とする半導体装置の製造装置。
請求項７又は８に記載の半導体装置の製造装置において、前記冷却手段は、前記保持手段に埋設されている、冷却パイプに、少なくとも、空気、あるいは、水を通過させて冷却させる手段であることを特徴とする半導体装置の製造装置。
請求項６〜９のいずれか１つに記載の半導体装置の製造装置において、
前記ハンダペーストが鉛フリーハンダのペーストであることを特徴とする半導体装置の製造装置。