JP2001127085A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の接着性を向上するためプラズマ照射す
ると不所望領域まで樹脂が拡がる。 【解決手段】 半導体ペレットと配線基板とを対向させ
電気的に接続し樹脂にて接着した半導体装置において、
配線基板の外周よりやや内側領域にプラズマ照射し、こ
のプラズマ照射面内に樹脂を配置する。絶縁基板上の複
数の分割予定線をマスクで覆い、マスク開口部に露呈し
た配線基板の導電パッドを含む領域をプラズマ照射す
る。

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およびそ
の製造方法に関し、特に多電極の半導体ペレットと配線
基板の導電パッドとを直接的に接続した構造の半導体装
置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近ではノート型パーソナルコンピュー
タやビデオカメラなど小型で可搬型の電子回路装置が普
及している。このような電子回路装置は操作性を良くす
るため軽量であることが要求され、電気回路装置を構成
する電子部品も小型、軽量のものが要求されており、半
導体装置でも電子部品本体である半導体ペレットの外形
寸法を縮小したり、外形寸法は同じでも、機能の異なる
回路ブロックを一つのペレット内に形成して集積度を高
め、実質的に小型化に対応している。また電子部品を外
部接続する電極や外装パッケージも形状、寸法を縮小
し、表面実装構造として無駄な空間が形成されないよう
にしている。このような要求に対応した構造の半導体装
置の一例を図７に示す。図において、１は半導体ペレッ
トで、内部に半導体素子や電子部品素子が多数組み込ま
れ電子回路が構成された半導体基板２の一主面に多数の
バンプ電極３を形成したものである。４は配線基板で、
セラミックなどの耐熱性絶縁基板５の両面にスルーホー
ル６を介して導電パッド７、８を形成している。一方の
導電パッド７は半導体ペレット１のバンプ電極３に対応
して形成され、他の導電パッド８は外部接続される電極
位置に対応し一方の導電パッド７より大きく形成されて
いる。半導体ペレット１と配線基板４はバンプ電極３と
導電パッド７が重合するように位置合わせされ、加熱、
加圧して熱圧着したり、各電極の弾性変形内で圧接接続
を保持して電気的に接続されている。９は半導体ペレッ
ト１と配線基板４の間に注入され、硬化により両者を接
着する樹脂で、外部から腐食性ガスが半導体ペレット１
の表面に形成された配線パターン（図示せず）へ侵入す
るのを防止し、半導体ペレット１が動作時に発生する熱
によって半導体ペレット１と配線基板４との間に熱膨張
係数の差による応力がバンプ電極３と導電パッド７の接
続部に集中するのを防止している。この半導体装置の製
造方法を図８乃至図１５から説明する。先ず、図８およ
び図９に示すように所定の形状、寸法に分割予定領域を
複数形成した配線基板１０を用意する。この配線基板１
０は図示例では平面形状が矩形状の絶縁基板１１に導電
パッド１２を形成したもので、周縁に沿う矩形状の分割
予定線１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄと、長辺側分割
予定線１１ａ、１１ｃを３分割する１１ｅ、１１ｆによ
って、３つの分割予定領域が形成されている。そして各
分割予定領域内には、図１０に示すように半導体ペレッ
ト１に形成されたバンプ電極３と対応する位置に導電パ
ッド１２が形成されている。また導電パッド１２形成面
と反対側の面にも外部接続用の導電パッド１３が形成さ
れて図示省略するがスルーホールによって導電パッド１
２に電気的に接続されている。次に配線基板１０を図１
１に示すようにヒータ１４を埋設した加熱テーブル１５
上に載置し位置決めする。そして図１２に示すように下
端に吸着口１６ａを開口し加熱ヒータ（図示せず）を備
えた吸着コレット１６で、バンプ電極３形成面を下に向
けた状態で半導体ペレット１を吸着し、バンプ電極３と
導電パッド１２とが重合するように位置決めして降下さ
せる。さらに図１３に示すようにバンプ電極３と導電パ
ッド１２とが重合した状態でテーブル１５を加熱して導
電パッド１２を加熱し、半導体ペレット１に所定の荷重
をかけ、吸着コレット１６内の加熱ヒータに通電して発
熱させ、加熱されたバンプ電極３と導電パッド１２を熱
圧着する。この作業を配線基板１０の各分割予定領域毎
に繰り返し、配線基板１０上に３個の半導体ペレット１
をマウントする。次に、図１４に示すように半導体ペレ
ット１をマウントした配線基板１０を樹脂供給ポジショ
ンの支持テーブル１７上に移動させる。１８は液状樹脂
１９を定量供給する装置で、先端に外径０．６ｍｍ程度
の細管からなるノズル１８ａを備え、その下端が半導体
ペレット１の周壁近傍に配置され、ペレット周壁に沿っ
て移動しつつ液状樹脂１９を吐出し、毛細管現象により
半導体ペレット１と配線基板１０の間に供給する。この
ようにして配線基板１０上の全ての半導体ペレット１に
対して樹脂供給作業をした後、図示省略するが、配線基
板１０を樹脂硬化炉に供給して液状樹脂１９を硬化させ
接着を完了する。この後、図１５に示すように配線基板
１０を基板切断ポジションの支持テーブル２０上に移動
させる。この支持テーブル２０は所定の間隔で水平移動
し、また水平面内で回転可能である。図中、２１は回転
軸２２に固定された回転ブレードで、回転ブレード２１
を冷却するための冷却水と回転ブレード２１により生じ
た切削屑を洗い流す洗浄水を供給するノズルが付設され
ているが図示省略している。回転軸２２は上下動し、下
降時に回転ブレード２１が配線基板１０上の分割予定線
１１ａ〜１１ｆに沿って切削する。この結果、図７に示
すように、分割された配線基板４上に硬化した樹脂７を
介して半導体ペレット１をマウントした半導体装置が得
られる。ところで、この種半導体装置は、樹脂７が半導
体ペレット１または配線基板４から剥離すると、剥離界
面から腐食性ガスが侵入して半導体ペレット１上の配線
パターンやバンプ電極３と導電パッド７の接続を損なう
虞がある。また、バンプ電極３と導電パッド７の圧接面
が汚染していると、電気的な接続性が経時変化して劣化
し信頼性が損なわれるという問題があった。このような
問題に対して、特開平３−１７１６４３号公報（先行技
術１）には、半導体ペレット及び配線基板の対向面をＡ
ｒスパッタリングして電極表面を清浄化し電気的接続を
良好にすることが開示されている。また、特開平１０−
２７０４７６号公報（先行技術２）には、配線基板表面
をプラズマクリーニングすることにより基板表面の汚れ
を除去し、かつ基板表面を活性化させ、樹脂の接着力を
向上させることが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、先行技
術１または２に開示された技術を図８に示す配線基板１
０に適用し、図１５に示すように回転ブレード２１を用
いて個々の半導体装置に分離する場合、定量供給された
液状樹脂１９は活性化した配線基板１０上の不所望領域
までランダムに拡がるため、半導体ペレット１下面及び
周縁の樹脂の量が一定せず、また隣接する領域まで拡が
ると一方の領域の樹脂が他方の領域の樹脂を吸い込ま
れ、各半導体ペレット領域の樹脂の量がばらつくという
問題があった。また配線基板１０と樹脂１９は硬度、粘
度が著しく異なるため、硬質材料の切断に最適な回転ブ
レード２１では粘性が大きい樹脂１９の切断には不向き
で、樹脂が付着した配線基板を切断しようとすると、回
転ブレード２１の摩耗が著しく、摩耗が進行すると配線
基板１０が欠けたり、割れることがあった。この問題は
セラミックを用いた配線基板だけではなく、ガラスエポ
キシ基板のように硬質部材を含む配線基板でも発生する
ことが分かったが、各先行技術１、２に開示された配線
基板は予め個々に分割されたもので、本発明が解決しよ
うとする課題について何らの記載も示唆もなく、各先行
技術１、２から課題を解決することはできなかった。ま
た個別に分割された配線基板をプラズマクリーニングす
るとその周壁も活性化されるため、液状樹脂が配線基板
表面から周壁にはみ出して、外形形状がばらつき、配線
基板の角部を保持して移動させる場合、保持姿勢が傾い
たり位置決め精度が低下するという問題もあった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、多数の電極を有する半
導体ペレットと、平面形状が半導体ペレットの外径より
径大で半導体ペレットの電極位置に対応して導電パッド
を形成した配線基板とを微小距離離隔させて対向させ、
ペレットの電極と配線基板の導電パッドとを電気的に接
続して、半導体ペレットと配線基板との間に液状樹脂を
注入しこの樹脂を硬化させて接着一体化した半導体装置
において、上記配線基板は、その周縁と半導体ペレット
周縁の中間位置より内方の導電パッドを含む領域に、プ
ラズマ照射面が形成され、このプラズマ照射面内に樹脂
を配置したことを特徴とする半導体装置を提供する。ま
た本発明は、複数の分割予定領域を有する絶縁基板の半
導体ペレットの電極と対応する位置に導電パッドを形成
した配線基板の、少なくとも分割予定線をマスクで覆
い、マスク開口部に露呈した配線基板の導電パッドを含
む領域をプラズマ照射する工程と、配線基板上の各分割
予定領域に半導体ペレットを微小距離離隔させて供給
し、その電極と導電パッドとを電気的に接続する工程
と、半導体ペレットと配線基板間に液状の樹脂を供給
し、硬化させて接着する工程と、回転ブレードを用い配
線基板上の分割予定線に沿って切断し、個々の半導体装
置に分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、配線
基板の周縁と半導体ペレット周縁の中間位置より内方の
導電パッドを含む領域にプラズマ照射面を形成して、こ
のプラズマ照射面内に樹脂を配置したことを特徴とする
が、複数の半導体ペレットを所定の間隔で整列させて一
枚の配線基板上にマウントし、各半導体ペレットを樹脂
にて配線基板に接着し、前記配線基板を各半導体ペレッ
トの配列中間位置から分割して製造される半導体装置に
適用できる。また半導体ペレットと配線基板とを接着す
る樹脂とは異なる硬質部材を含む絶縁基板に導電パッド
を形成した配線基板を用いた半導体装置に適用して多大
な効果が得られる。また本発明による半導体装置の製造
方法では、液状樹脂の供給は、半導体ペレットに沿って
半導体ペレットから露呈した配線基板上のプラズマ照射
領域に供給することにより、所定量の樹脂を所定領域か
らはみ出すことなくに供給することができる。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１及び図２から説
明する。図において、図７と同一物には同一符号を付し
重複する説明を省略する。本発明による半導体装置が図
７半導体装置と大きく相違するのは、符号２３を付し点
線で示すプラズマ照射面にあり、このプラズマ照射面２
３を配線基板４の周縁と半導体ペレット１周縁の中間位
置より内方の導電パッド７を含む領域に形成し、このプ
ラズマ照射面２３内に樹脂９を供給したことを特徴とす
る。このプラズマ照射面２３は配線基板４を構成する絶
縁基板５の表面を清浄化しかつ活性化するため、液状の
樹脂が触れると速やかに半導体ペレット１の下面に移動
するため、プラズマ照射面２３から外方にはみ出さず、
配線基板４の周壁に付着しない。そのため定量供給され
た樹脂７の拡がり面積が安定し、半導体ペレット１の外
周を囲む樹脂の量、厚みも一定し、半導体ペレット１と
配線基板４の接着を良好にできる。また配線基板４の外
形形状が一定し、半導体装置の移動、位置決めを正確に
できる。そして一枚の配線基板上に複数の半導体ペレッ
トをマウントし、各半導体ペレットを樹脂にて配線基板
に接着し、前記配線基板を各半導体ペレットの配列中間
位置から分割した半導体装置では、分割予定部にプラズ
マ照射しないことにより、配線基板の分割を良好にでき
る。本発明による半導体装置に用いる配線基板は、セラ
ミック基板だけでなく、半導体ペレットと配線基板とを
接着する樹脂とは異なる硬質部材を含む絶縁基板、例え
ば樹脂中にガラスを分散させたガラスエポキシ樹脂など
の基板に導電パッドを形成したものを用いることができ
る。本発明による半導体装置の製造方法を図３〜図６か
ら説明する。図において、図９〜図１５と同一物には同
一符号を付して、重複する説明を省略する。先ず、図８
及び図９に示す配線基板１０を用意する。次に、図３及
び図４に示すように配線基板１０をプラズマ発生装置の
支持テーブル２４上に載置する。そしてさらに配線基板
１０にマスク２５を被せる。このマスク２５は配線基板
１０周縁の分割予定線１１ａ〜１１ｄを覆う枠部２５ａ
内を分割予定線１１ｅ〜１１ｆを覆う区画部２５ｂ、２
５ｂで分割したもので、枠部２５ａと区画部２５ｂで囲
まれる開口部に配線基板１０上の導電パッド７を含む領
域が開口している。このマスク２５は各分割予定領域に
均等にプラズマ照射するために、できるだけ薄いものが
好ましいが、強度的に厚くする場合には、開口部内壁を
配線基板に向かって縮径するようにテーパ面とすること
により、プラズマ照射を均等にできる。またマスク２５
の分割予定線と対向する部分にゴムや弾性を有する樹脂
などの弾性部材を配置することにより、マスク２５と配
線基板１０の密着性を良好にできる。そして図５に示す
ように支持テーブル２４上の配線基板１０をカバー２６
で覆う。図示省略するがプラズマ発生装置は減圧された
カバー２６内にプラズマ発生用ガスを導入し高周波電圧
を印加してプラズマを発生させ、イオンや電子をマスク
２５の開口部から配線基板１０に衝突させ、配線基板１
０上の絶縁基板１１の露呈部及び導電パッド７の表面の
汚れを除去し、かつ配線基板１０の表面を活性化させ
る。このようにして配線基板１０の清浄化が完了する
と、カバー２６を開いて配線基板１０を取り出し、図１
１〜図１３で説明した内容の作業を行い、配線基板１０
上に半導体ペレット１を所定の間隔でマウントする。こ
のとき、導電パッド７はプラズマ処理により表面が清浄
化されているため、バンプ電極３と導電パッド７の接続
が良好に行われる。このようにして配線基板１０上に半
導体ペレット１をマウントした後、図６に示すように液
状樹脂定量供給装置１８を用い、その下端のノズル１８
ａから半導体ペレット１の周縁に樹脂１９を供給する。
このとき、半導体ペレット１と対向し導電パッド７を含
む領域よりやや大きく、分割予定線１１ａ〜１１ｆを含
まない配線基板１０上の領域はプラズマ照射され活性化
しているため液状樹脂１９との接触角が小さく、液状樹
脂１９の濡れ性が良好であるのに対して、分割予定線１
１ａ〜１１ｆ部分は液状樹脂１９との接触角が大きく樹
脂１９に対する濡れ性が劣る。そのため半導体ペレット
１の配列間隔が狭く、ノズル１８ａ下端の一部が分割予
定線１１ａ〜１１ｆ部分にかかるような場合、ノズル１
８ａ下端から吐出された配線基板１０に接触した液状樹
脂１９は、接触角が大きい分割予定線１１ａ〜１１ｆ部
分では進行が停止させられ、その場で膨れ上がるが、樹
脂１９の一部がプラズマ照射領域に接触すると、樹脂１
９は半導体ペレット１と配線基板１０の間に引き込まれ
て拡がり、分割予定線１１ａ〜１１ｆ部分での樹脂１９
の膨出が解消されるため、ノズル１８ａから定量吐出さ
れた樹脂１９はプラズマ照射領域からはみ出しにくく、
はみ出したとしてもこの部分を越えて隣接するプラズマ
照射領域まで拡がりにくい。このように樹脂１９の拡が
り領域を一定にでき、樹脂１９の吐出量も一定にするこ
とにより、各半導体ペレット１の下面及び周縁の樹脂の
被覆厚を十分な厚みで一定にでき、耐湿性を良好にでき
る。次に、図１５で説明した作業と同様に、配線基板１
０上の分割予定線１１ａ〜１１ｆに沿って回転ブレード
２１を用いて切断し図１に示す個々の半導体装置を得
る。この時、分割予定線１１ａ〜１１ｆには配線基板１
０と硬度や粘度が異なる樹脂１９が付着しないため、切
断がスムーズにでき、回転ブレード２１の摩耗も少な
く、良好な切断性を長期間にわたって保つことができ
る。また回転ブレード２１を用いて分割された配線基板
５は側壁に樹脂１９即ち樹脂９が付着しないため、外形
形状、寸法が一定する。そのため配線基板の角部を保持
して移動、位置決めする場合、保持姿勢が安定し位置決
め精度が向上する。尚、上記実施例では半導体ペレット
１の電極３をバンプ電極としたが、導電パッド７、１２
に突起を形成することにより平坦電極とすることもでき
る。また絶縁基板４、１０として両面に導電パッド７、
８、１２、１３を形成したものを用いたが、一方の導電
パッド７、１２のみでもよい。またバンプ電極３と導電
パッド７、１２の接続は熱圧着だけでなく、半導体ペレ
ット１を加圧した状態で樹脂９、１９を硬化させ、バン
プ電極３や導電パッド７、１２の弾性により電気的接続
を保つ圧接でもよい。さらには、樹脂９、１９は、半導
体ペレット１を配線基板４、１０にマウントした後に供
給するだけでなく、予め液状樹脂を供給した配線基板
４、１０に半導体ペレット１をマウントしてもよい。ま
た樹脂９、１９は熱硬化性樹脂だけでなく紫外線硬化型
の樹脂でもよい。さらには配線基板１０は３分割するも
のだけでなく、より多くの分割予定領域を設定すること
ができる。例えば一辺が４０ｍｍの方形アルミナセラミ
ック基板に、周縁から０．５ｍｍの位置に分割予定線を
設定し、さらにその領域内を１６分割して一辺が９．７
５ｍｍの分割予定領域を設定し、５×６ｍｍの半導体ペ
レットをマウントする場合、各分割予定領域の外周から
０．５ｍｍ内側領域をプラズマ照射面とすることによ
り、半導体ペレットの外壁とプラズマ照射面の外周との
間隔をペレットの長辺側では１．８７５ｍｍ、短辺側で
は２．３７５ｍｍとすることができ、先端の外形が０．
６ｍｍのノズルを用いて十分な余裕を持って樹脂を供給
することができ、隣り合うプラズマ照射面の間隔を１．
０ｍｍにできるため、定量供給した液状樹脂が分割予定
線を越えて隣接するプラズマ照射面の樹脂と連通するこ
とはない。

【０００７】

【発明の効果】以上のように本発明による半導体装置
は、半導体ペレットと配線基板の接着性が良好で、定量
供給した樹脂の半導体ペレットからのはみ出し量も安定
し、耐湿性が良好で、信頼性をの高い半導体装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による半導体装置の一例を示す側断面
図

【図２】 図１半導体装置の平面図

【図３】 図１半導体装置の製造工程を示す側断面図

【図４】 図３に示す製造工程の平面図

【図５】 図１半導体装置のプラズマ照射工程を示す側
断面図

【図６】 プラズマ照射された配線基板とその上にマウ
ントされた半導体ペレットとを樹脂で接着する工程を示
す側断面図

【図７】 本発明の前提となる半導体装置の側断面図

【図８】 図１半導体装置の製造に用いられる配線基板
の平面図

【図９】 図８に示す配線基板の側断面図

【図１０】 半導体ペレットの電極の配列状態を示す平
面図

【図１１】 配線基板を支持テーブル上に供給した状態
を示す側断面図

【図１２】 配線基板上への半導体ペレットの供給作業
を示す側断面図

【図１３】 半導体ペレットと配線基板の電気的接続作
業を示す側断面図

【図１４】 半導体ペレットと配線基板とを樹脂にて接
着する作業を示す側断面図

【図１５】 配線基板を個々の半導体装置に分離する作
業を示す側断面図

【符号の説明】

１ 半導体ペレット ３ 電極（バンプ電極） ４ 配線基板 ７ 導電パッド ９ 樹脂 １０ 配線基板 １１ａ〜１１ｅ 分割予定線 １９ 液状樹脂 ２３ プラズマ照射面 ２５ マスク

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の電極を有する半導体ペレットと、平
   面形状が半導体ペレットの外径より径大で半導体ペレッ
   トの電極位置に対応して導電パッドを形成した配線基板
   とを微小距離離隔させて対向させ、ペレットの電極と配
   線基板の導電パッドとを電気的に接続して、半導体ペレ
   ットと配線基板との間に液状樹脂を注入しこの樹脂を硬
   化させて接着一体化した半導体装置において、 上記配線基板は、その周縁と半導体ペレット周縁の中間
   位置より内方の導電パッドを含む領域に、プラズマ照射
   面が形成され、このプラズマ照射面内に樹脂を配置した
   ことを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】複数の半導体ペレットを所定の間隔で整列
   させてマウントし各半導体ペレットを樹脂にて接着した
   一枚の配線基板を各半導体ペレットの配列中間位置から
   分割したことを特徴とする請求項１に記載の半導体装
   置。
3. 【請求項３】配線基板は、半導体ペレットと配線基板と
   を接着する樹脂とは異なる硬質部材を含む絶縁基板に導
   電パッドを形成したものであることを特徴とする請求項
   １に記載の半導体装置。
4. 【請求項４】複数の分割予定領域を有する絶縁基板の半
   導体ペレットの電極と対応する位置に導電パッドを形成
   した配線基板の、少なくとも分割予定線をマスクで覆
   い、マスク開口部に露呈した配線基板の導電パッドを含
   む領域をプラズマ照射する工程と、配線基板上の各分割
   予定領域に半導体ペレットを微小距離離隔させて供給
   し、その電極と導電パッドとを電気的に接続する工程
   と、半導体ペレットと配線基板間に液状の樹脂を供給し
   硬化させて接着する工程と、回転ブレードを用い配線基
   板上の分割予定線に沿って切断し、個々の半導体装置に
   分割する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製
   造方法。
5. 【請求項５】開口部の内周壁を配線基板に向かって縮径
   させたマスクを用いることを特徴とする請求項４に記載
   の半導体装置の製造方法。
6. 【請求項６】配線基板の分割予定線と対向する部分に弾
   性部材を配置したマスクを用いることを特徴とする請求
   項４に記載の半導体装置の製造方法。
7. 【請求項７】液状樹脂を、半導体ペレットに沿って半導
   体ペレットから露呈した配線基板上のプラズマ照射領域
   に供給することを特徴とする請求項４に記載の半導体装
   置の製造方法。