JP2000286372A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000286372A JP11089253A JP8925399A JP2000286372A JP 2000286372 A JP2000286372 A JP 2000286372A JP 11089253 A JP11089253 A JP 11089253A JP 8925399 A JP8925399 A JP 8925399A JP 2000286372 A JP2000286372 A JP 2000286372A
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frame
semiconductor device
semiconductor chip
semiconductor
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Makoto Tsubonoya
誠 坪野谷
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Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 セラミック基板を採用したチップサイズパッ
ケージに於いて、高価なセラミック基板を省略する。 【解決手段】 フレーム10に半導体チップ15を実装
し、ワイヤーボンディングした後、封止する。封止の際
は、接続片13、14の裏面が樹脂封止体の裏面に露出
するように構成し、最終的には連結体をダイシングして
取り除く。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、リードフレームの如き、Cuフレームを用いたCS
P型の半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置は、周知事項ではあるが、ウ
ェハの状態でマトリックス状にICが作り込まれ、この
ICを囲み格子状にダイシングライン部が設けられ、こ
のダイシングライン部に沿って個々にダイシングされ、
個々の半導体装置(半導体チップ)に分離形成される。
そしてリードフレームに実装し、ICとリードとをワイ
ヤボンディングしパッケージされる。
【0003】しかし携帯電話やディジタルカメラ等の軽
薄短小化を受けて、半導体装置も益々小型化が要求さ
れ、最近は限りなくチップサイズに近づく技術としてC
SP、ウェハスケールCSPが開発されている。
【0004】半導体チップを基板に実装し、ワイヤボン
ディングを採用してチップサイズを小さくするCSPと
しては、例えば、特開平10―92979号公報や特開
昭58−201347号公報がある。
【0005】これらの技術は、接続として信頼性の高い
金属細線接続を採用しつつ、金属細線から先のリードフ
レームの延在長を限りなく少なくするため、セラミック
基板を採用し、チップサイズを小さくしたものである。
【0006】図7と図8は、その概要を説明したもので
ある。図7に於いて、セラミック基板1には、半導体チ
ップ2が固着され、半導体チップ2のボンディングパッ
ドとセラミック基板1上のパッド電極3は、金属細線を
介して接続される。そしてセラミック基板1は、必要に
よりスルーホールや多層配線が施され、ロウ材を介して
実装基板と半田付けされるパッド4がセラミック基板1
裏面に設けられている。半導体チップ2のボンディング
パッドは、金属細線、パッド電極3、スルーホールまた
は多層配線を介して裏面のパッド4と電気的に接続され
る。
【0007】そして図8の如く、樹脂封止体5が形成さ
れ、矢印で示した部分でダイシングされる。このダイシ
ングは、セラミック基板の裏面側または表側どちらでも
良い。またセラミック基板には割り溝が設けられ、セラ
ミック基板の手前までダイシングし、セラミック基板は
割り溝を介してブレークされても良い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】前述した構造は、リー
ドフレームを採用したパッケージと異なり、リードがパ
ッケージ内に取り込まれず、パッド電極が極めて小さい
ため、その分小さくすることができる。
【0009】しかしながらセラミック基板1は、スルー
ホールや多層配線を施したり、パッド電極3、パッド4
にAuメッキを必要とするため、コストが上昇する問題
があった。
【0010】またセラミック基板1の電極は、一般には
印刷であり、実装基板との接続は、印刷電極の厚みが要
因で、接続強度がそれほど高くできない問題もあった。
【0011】本発明は、前記問題点を解決するものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題に鑑
みてなされ、第1に、接続片を有するフレームを用意
し、前記フレームの前記配置予定領域に前記半導体チッ
プを固着し、前記接続片と前記半導体チップとを金属細
線で接続し、前記接続片が露出するように樹脂封止し、
前記連結体を取り除き、前記接続片を個々に分離する事
で解決するものである。
【0013】第2に、連結体の内側に、一体で成るアイ
ランドを設け、このアイランドに前記半導体チップを固
着する事で解決するものである。
【0014】第3に、連結体を、ダイシングにより取り
除く事で解決するものである。
【0015】第4に、接続片を有する単位フレームがマ
トリックス状に形成されたフレームを用意し、前記単位
フレームの前記配置予定領域に前記半導体チップを固着
し、前記接続片と前記半導体チップとを金属細線で接続
し、前記接続片が露出するように樹脂封止し、前記連結
体を取り除き、前記接続片を個々に分離し、更には単位
フレーム毎に分離し個々に前記半導体装置を分離する事
で解決するものである。
【0016】第5に、マトリックス状に配置された半導
体チップは、連続して一体で封止され、前記連結体が取
り除かれた後に、前記単位フレーム間で半導体チップを
個々に分離する事で解決するものである。
【0017】第6に、マトリックス状に配置された半導
体チップは、個々に封止され、前記連結体が取り除かれ
た後に、前記単位フレーム間を接続する手段を取り除く
ことで半導体チップを個々に分離する事で解決するもの
である。
【0018】第7、前記連結体は、ハーフカットのダイ
シングで分離され、単位フレーム間の分離はフルカット
のダイシングにより実現される事で解決するものであ
る。
【0019】請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
【0020】第7に、前記連結体は、ハーフカットのダ
イシングで分離され、単位フレーム間の分離をプレスま
たはカットにより実現する事で解決するものである。
【0021】例えば、Cuより成るフレームは、従来か
らリードフレーム技術として確立されており、また封止
も従来のトランスファーモールド技術で実現できる。従
って封止した後、たんに連結体をダイシングやエッチン
グ等で取り除けば実現でき、より安価で、チップサイズ
に近づいた半導体装置を実現できる。
【0022】また連結体を取り除くことで、この取り除
いた領域の接続片は、厚み方向に側壁が露出され、この
露出した側壁がロウ材に濡れることで接着強度を向上さ
せることができる。
【0023】また、リードフレームのリードを接続片に
変えることで実現で、且つ金属細線も従来のワイヤーボ
ンディングで実現できるため、信頼性も高く、製造も容
易である。
【0024】またリードフレームを採用して、チップサ
イズの半導体装置が実現できる。
【0025】更には、連結体をダイシングにより取り除
くことで、接続片の側辺には、凹凸ができ、ロウ材との
接着性が向上する。
【0026】
【発明の実施の形態】次に、本発明の第1の実施形態に
ついて図1〜図4を参照して説明する。図1の構成部品
は、あたかも一般的なリードフレームであり、リードフ
レームの厚みを有した金属材料(例えばCuを主材料と
する)から成るフレームである。これは、箔でも良い。
この場合、取り扱いの面を考慮して、フレキシブルシー
トにサンドウィッチしても良い。これについては後述す
る。
【0027】まずフレーム10は、半導体チップが固着
されるアイランド11がその中央に設けられ、各コーナ
ーからは、吊りリード12を介して連結体Rがアイラン
ド11を囲むように形成されている。この連結体Rに
は、アイランド11に向かう第1の接続片13が実質的
に等間隔で一体配置されている。また連結体Rから外に
向かい第2の接続片14が設けられている。
【0028】この接続片は、通常のリードフレームのリ
ードに対応し、従来のリードフレームでは、リードが樹
脂封止体から露出するものである。しかしこの接続片1
3、14は、図3の如く、樹脂封止体17と面いちで切
断されるか、または0.1〜0.2mm程度突出され
る。この突出により、実装時、接続片13、14の側面
に半田フィレットを作るためである。切断の方法は、ダ
イシング、またはT/F(トリム・アンド・フォーミン
グ)等が考えられる。
【0029】またこの接続片の数は、ICのボンディン
グパッドパッド数により決まる。つまりパッド数が少な
ければ、第1の接続片13…を採用すれば良く、更に
は、この接続片は、連結体の1側辺〜4側辺を任意に選
択して、この連結体Rと一体で設ければよい。また数が
多い場合は、更に第2の接続片14…を採用すればよ
い。更にパッド数が多ければ、図13のように外側にリ
ング状に第3の接続片22を設ければ良い。接続片のサ
イズにもよるが、連結体Rの外側に更に吊りリード12
を介して別の連結体を形成し、アイランドに向いた接続
片、外側に向いた接続片を設ければ、接続片の数を増加
できる。
【0030】つまり接続片は、アイランド11を囲むよ
うに第1の接続片郡13…、第2の接続片郡14…、…
が形成された形となる。
【0031】続いて、図2に示すように、アイランド1
1には固着材を介して半導体チップ15が固着される。
フレーム10は、例えばCuを主材料とする金属でなる
ため、固着材としては半田等のロウ材で成るが、銀ペー
スト等のペースト材、接着剤でも良い。そして半導体チ
ップ15の表面に露出されたボンディングパッドから接
続片13、14まで金属細線16を介して接続される。
この金属細線16は、Au、CuまたはAl等からな
り、通常はワイヤーボンディングで実現される。図2で
示したように、ICのボンディングパッド数が多いた
め、第1の接続片13…と第2の接続片14…は、連結
体Rの側辺を中心に交互に突出して形成されている。別
の表現をすれば、隣り合う2つの第1の接続片13、1
3の間に第2の接続片14が入り、連結体Rを中心に所
定ピッチで左右に交互に飛び出している。この構造を採
用することにより金属細線のショート防止を実現してい
る。
【0032】続いて、図3の如く、樹脂封止体17が設
けられる。この樹脂封止体17は、一例としてトランス
ファーモールド、インジェクションモールド等で実現で
きる。但し、接続片13、14の裏面は、樹脂封止体1
7と同一面を成すか、あるいは樹脂封止体17よりも若
干突出して設けられる。またこの際、アイランドの絶縁
を考慮する場合は、図3右図で見れば、アイランド11
が接続片に対して若干上に押し上げられ、完全に埋め込
まれていても良い。
【0033】更に、図4で第1の接続片13…、第2の
接続片14…を個々に分離する。図4では、半導体装置
18の裏面を示したものであり、ここでは第1の接続片
13…、第2の接続片14…、吊りリード12およびア
イランド11の裏面が露出している状態を示し、ハッチ
ングで示す所が除去領域と成っている。
【0034】ここでは連結体Rを取り除くことで接続片
13…、14…を個々に分離している。しかし本フレー
ムは、フレーム単位をマトリックス状に形成しているの
で、予定のチップパッケージ側辺で接続片が切断され
る。
【0035】分離の簡単な方法として、ここではハッチ
ングで示す方向に、ハッチングで示すブレード幅のダイ
シングを施している。
【0036】このダイシングでは、フレーム10の厚み
より若干深い溝を形成すれば簡単に分離でき、また少し
でも連結体Rが残るとショートの原因となるため、連結
体Rの幅よりも広い幅で除かれている。また他の除去方
法として、エッチングが考えられる。第2の接続片14
は、樹脂封止体端まで、もしくは0.1〜0.2mm出
した位置で切断する。切断方法は、従来のT/Fまたは
連結体Rを切断するのと同じダイシングで行う。
【0037】生産性を考慮するなら、図11、図14お
よび図15のように、マトリックス状に半導体チップ1
5が実装できるフレーム10を用意し、まとめてダイシ
ングすればよい。この方法は、後述する。
【0038】以上、本発明は、安価なフレーム10を採
用し、最後にダイシング等で連結体Rを取り除けば、樹
脂封止体17の裏面には、チップの側辺に接続片から成
る電極が形成されることになる。この接続片は、従来の
リードフレームを採用したパッケージと比較して、リー
ドに相当する接続片が短く、また外部に露出しない分全
体のサイズを小さくすることができる。
【0039】また接続片のサイズは、金属細線がボンデ
イングできるさいずであれば良いので、そのサイズも小
さくできる。また連結体Rの幅は、ダイシングブレード
のサイズおよび精度で決まるが、最近のダイシング装置
はブレードも薄く、非常に高精度であるため、前記幅も
狭くできる。従って半導体装置としてサイズの小さいも
のが簡単に実現できる。
【0040】またハッチングで示した溝には、接続片1
3、14の切断面が露出される。このまま実装基板に半
田等のロウ材で固着した場合、この切断面がロウ材が濡
れてフィレットが形成されるため、接着強度も増強す
る。またダイシングでは、その切断面に細かい筋が形成
されるためロウ材との食いつきも向上する。
【0041】一方、ダイシングにより形成される溝は、
別途樹脂で埋めても良い。特にダイシングにより形成さ
れた溝に於いて、半導体チップと連続している界面は、
吊りリードである。そのため、耐湿性が考慮されて、ダ
イシング溝のコーナー部分に樹脂が塗布されても良い。
また全ての溝を埋めても良い。この時もダイシングによ
る筋が切断面に細かく形成されるの樹脂の喰い付きが良
い。
【0042】溝を絶縁樹脂で埋める場合には、接続片の
裏面を樹脂封止体17よりも突出させることで、接続片
13、14と実装基板とのロウ付け強度が増強する。突
出させることで露出した側面にはフィレットが形成さ
れ、ロウ材の固着性強度が増す。
【0043】図5、図6は、図1のフレーム10を単位
とし、この単位がマトリックス状に形成されたものを示
している。
【0044】図5は、図3のパッケージ後を示し、マト
リックス状に形成されたフレームの各アイランドには半
導体チップが固着され、金属細線が接続されている。そ
して樹脂封止体は、マトリックス状のフレーム全域に設
けられている。ここでアイランドは、チップよりも大き
く形成されているが、小さくても良い。
【0045】そして図6の2種類の矢印で示した所で、
ダイシングが施され、接続片の分離および半導体装置と
してフレームからの分離が実現される。
【0046】図4で説明したように、フレーム全域にあ
る連結体の部分がダイシングにより削り取られる。この
場所を図6では4本の小さい矢印で示した。そしてフレ
ームから半導体装置を分離するために、フルカットを行
う。この場所は、3本の大きい矢印で示した。
【0047】本方法は、通常のトランスファーモールド
の如く、マトリックス状にキャビティーが構成されるよ
うに金型を作っても良い。しかし本発明は、図5のよう
に、金型は1つのキャビティーにし、端から端までのフ
レーム単位が全て一体で連続してモールド形成され、後
にダイシングして個々に分離されている。ダイシング
は、ハーフカットとフルカットの2タイプを採用し、接
続片の分離と半導体装置の分離をしている。金型にマト
リックス状にキャビティを形成するとなると、金型側に
はキャビティとキャビティとの間にスペースが必要とな
る。しかしダイシングでフルカットをするならば、図6
で示したフルカット領域(大きい矢印)の領域は、ブレ
ードの間隔ですむため、その分単位フレームの実装密度
を増やすことができる。
【0048】ここでアイランドは省略し、Xリードでも
良い。
【0049】また図4の符号Fは、樹脂封止体の角部ま
たはその近傍に位置し、吊りリード12の幅よりも広く
形成した固定手段である。この部分は、ダイシングによ
り完全に分離されるので、ここでは歪み吸収手段として
活用している。
【0050】つまり樹脂封止体の歪みの加わる部分は、
図4の4コーナーである。そのためこのFの部分に対応
する第2の固定手段を実装基板に設け、この固定手段F
と実装基板の第2の固定手段を、ロウ材、銀ペースト、
接着剤等で固定する。その結果、半田ボールや半田バン
プにクラックが発生するような大きな歪みが加わって
も、まず固定手段にその応力が加わり、これ以外の接続
部分に応力が加わらない構造となっている。具体的に
は、Fは、リードであり、実装基板の第2の固定手段も
Cuを主材料とするパターンが形成され、その間を半田
付けされている。
【0051】続いて、第2の実施の形態を図9、図10
を参照しながら説明する。ここでは、半導体チップ15
をフレームに対してフェイスダウンで実装し、チップサ
イズと同じサイズの半導体装置を提供している。
【0052】半導体チップ15は、表面に半田バンプま
たは半田ボールが形成され、これが黒丸の所で示され、
接続片13、14と接続されている。図2では、フェイ
スアップのため、アイランドが必要となり、また吊りリ
ードも必要となったが、図9では、フェイスダウンで実
現されるため、2点差線で示すアイランド、吊りリード
を省略しても良い。また半田は、他のロウ材でよい。ま
た銀ペースト等の導電ペーストでも良い。
【0053】またチップが実装された後に、半導体チッ
プとフレームの間に樹脂が充填されても良い。
【0054】図10は、前図の裏面を示したものであ
り、やはり点線で示す部分の連結体Rをダイシング等で
削除し、接続片13、14を個々に分離している。アイ
ランド11や吊りリード12は、省略も可能なので点線
で示してある。
【0055】また本フレームは、マトリックス状に形成
され、第2の接続片14が図6と同じようにフルカット
される。フルカットは、ダイシングやT/F等で良い。
【0056】本構造は、図11に示すようにウェハサイ
ズのCSPに応用できる。
【0057】つまりウェハ20全面にマトリックス状の
ICを形成した後、パッシベーション膜を介して半田バ
ンプや半田ボールを形成しておく。そしてこの上に、マ
トリックス状に構成されたフレーム21を配置し、接続
片と接続する。
【0058】その後、必要によりウェハとフレームとの
間に樹脂を充填し、図6のように連結体Rをダイシング
して接続片を個々に分離し、フレーム単位間に設けられ
た連結体rをフルカットして個々に分離する。
【0059】ここで第1、第2の両実施例は、色々なフ
レームが採用できる。図11は、図12の如く、対向す
る2側辺に接続片13が設けられ、これがマトリックス
状に成ったフレームである。また図13の如く、アイラ
ンドを囲むように、第1の接続片13…、第2の接続片
14…、第3の接続片22が設けられても良い。
【0060】一方、全実施例で用いられるフレームは、
フレキシブルシートにサンドウィッチされた金属箔を用
いても良い。この場合、接続ポイント(接続片、アイラ
ンド)を除いてサンドウィッチされる。
【0061】図16、図17は、第1の実施例、第2の
実施例の断面図である。接続片13、14は、サイズも
小さくダイシング時に剥がれる可能性があるため、接続
片から樹脂食いつき手段Tが設けられている。この食い
つき手段Tは、図4で説明すると、ダイシングラインと
一致しない接続片の3側辺のどれかに設けられ、更には
接続片の側面から突出して設けられ、樹脂で完全にカバ
ーされ、アンカー効果により固定される。このアンカー
効果により、連結体がダイシングで削られる時でも、接
続片は樹脂から剥がれることなく固定される。
【0062】また図16では、半導体チップ15とフレ
ームとの間には所定の間隔が設けられてあるため、接続
片13の一部は、半導体チップ15の下に配置できる。
これにより接続片の配置領域全域をシュリンクでき、全
体のサイズを小さくすることができる。
【0063】
【発明の効果】本発明によれば、金属から成るフレーム
を採用し、封止された後でフレームの一構成要素である
連結体を取り除くことで、接続片を個々に分離できる。
また接続片のサイズは、金属細線を接続できるサイズで
よく、全体としての半導体装置のサイズを小さくするこ
とができる。
【0064】またフレームを樹脂に埋め込み、封止体の
裏面に接続片を露出させるので、従来のようにセラミッ
ク基板採用することなく実現できる。従ってセラミック
基板を採用した従来の半導体装置に比べコストを下げら
れる。
【0065】またフレームにフェイスダウンするタイプ
では、チップサイズの半導体装置を実現できる。
【0066】またダイシングで連結体を取り除くので、
この領域に露出する接続片の側面をロウ材の接続領域と
して活用でき、実装基板との接続強度を増強できる。
【0067】また連結体は、ダイシングで簡単に取り除
けるので、工程も簡略化できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する図である。
【図4】 本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の
製造方法を説明する図である。
【図5】 図1の単位フレームをマトリックス状に形成
したときの図である。
【図6】 図5を個々に分離するときの分離方法を説明
する図である。
【図7】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図8】 従来の半導体装置の製造方法を説明する図で
ある。
【図9】 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造方
法を説明する図である。
【図10】 第2の実施の形態に係る半導体装置の製造
方法を説明する図である。
【図11】 マトリックス状のフレームの説明をする図
である。
【図12】 フレームの説明をする図である。
【図13】 フレームの説明をする図である。
【図14】 フレームの説明をする図である。
【図15】 フレームの説明をする図である。
【図16】 第1の実施の形態に於いて、接続片に食い
つき手段を設けた図である。
【図17】 第1の実施の形態に於いて、接続片に食い
つき手段を設けた図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップの配置予定領域を囲んだ連
    結体と、前記連結体と一体で、前記連結体からアイラン
    ドに向かい及び/または前記連結体から外側に向かって
    形成された接続片とを有するフレームを用意し、 前記フレームの前記配置予定領域に前記半導体チップを
    固着し、 前記接続片と前記半導体チップとを金属細線で接続し、 前記接続片が露出するように樹脂封止し、前記連結体を
    取り除き、前記接続片を個々に分離する事を特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記連結体の内側には、一体で成るアイ
    ランドが設けられ、このアイランドに前記半導体チップ
    が固着される請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記連結体は、ダイシングにより取り除
    かれる請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 半導体チップの配置予定領域を囲んだ連
    結体と、前記連結体と一体で、前記連結体からアイラン
    ドに向かい及び/または前記連結体から外側に向かって
    形成された接続片とを有する単位フレームがマトリック
    ス状に形成されたフレームを用意し、 前記単位フレームの前記配置予定領域に前記半導体チッ
    プを固着し、 前記接続片と前記半導体チップとを金属細線で接続し、 前記接続片が露出するように樹脂封止し、前記連結体を
    取り除き、前記接続片を個々に分離し、更には単位フレ
    ーム毎に分離し個々に前記半導体装置を分離する事を特
    徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 マトリックス状に配置された半導体チッ
    プは、連続して一体で封止され、前記連結体が取り除か
    れた後に、前記単位フレーム間で半導体チップが個々に
    分離される請求項4に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 マトリックス状に配置された半導体チッ
    プは、個々に封止され、前記連結体が取り除かれた後
    に、前記単位フレーム間を接続する手段を取り除くこと
    で半導体チップが個々に分離される請求項4に記載の半
    導体装置の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記連結体は、ハーフカットのダイシン
    グで分離され、単位フレーム間の分離はフルカットのダ
    イシングにより実現される請求項5に記載の半導体装置
    の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記連結体は、ハーフカットのダイシ
    ングで分離され、単位フレーム間の分離はプレスまたは
    カットにより実現される請求項6に記載の半導体装置の
    製造方法。
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