JP2002118188A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
中空パッケージに収納した半導体装置において、気密中
空パッケージの蓋体としてガラス板を用いた半導体装置
およびその製造方法に関する。 【解決手段】 本発明では、基板21aの表面側に第1
主面22aを具備する。第1主面22aにはアイランド
部26が形成され半導体チップ29等が固着される。半
導体チップ29等は、柱状部23および透明なガラス板
36により中空密閉される。そして、ガラス板36の接
着面には、全面に遮光性接着樹脂37が塗布されるが、
このことにより、レーザー印刷により遮光性接着樹脂3
7の表面に書き込むことができ、更に、ガラス板36に
て保護されているため、半導体装置の製造品名等は消え
ることがない半導体装置の製造方法を提供する。
Description
導体素子および過電流保護機能を気密中空パッケージに
収納した半導体装置およびその製造方法に関する。
半導体装置の一例を示した。この電子部品は、セラミッ
クなどからなるベース基板1、外部接続用のリード2、
同じくセラミック等からなるキャップ3からなり、リー
ド2の素子搭載部4表面に半導体チップ5を固着し、半
導体チップ5とリード2とをボンディングワイヤ6で接
続し、半導体チップ5をキャップ3が構成する気密空間
7内部に封止したものである(例えば、特開平10−1
73117号)。
リードフレームの状態で供給し、該リードフレームに対
して半導体チップ5をダイボンド、ワイヤボンドし、そ
してリードフレーム下面にベース基板1を貼り付け、そ
してリード2を挟むようにしてキャップ3をベース基板
1に貼り付け、そしてリード2を切断、整形するという
工程を経る。
半導体装置の製造方法では、半導体装置への製造品名、
ロット番号、特性等のレーザー印刷工程では、上記した
工程により個々に製造された半導体装置にそれぞれ1個
ずつ製造品名、ロット番号、特性等をレーザー印刷して
いた。
名、ロット番号、特性等のレーザー印刷工程では、基板
上に一体に複数個形成された半導体装置に対して、裏面
から個々の半導体装置の位置を自動認識し、表面から個
々の半導体装置の樹脂層に製造品名、ロット番号、特性
等をレーザー印刷する必要があり、従来の半導体装置の
製造方法には無い工程であった。
成されたものであり、本発明の半導体装置は、絶縁物よ
り成る支持基板と、該支持基板に設けた導電パターン
と、前記支持基板の前記導電パターン上に設けた回路素
子と、前記回路素子を覆い前記支持基板との間に気密中
空部を形成して接着されたガラス板と,前記ガラス板の
裏面に塗布した接着樹脂と、前記接着樹脂にレーザ印刷
されたマーキングとを有することを特徴とする。
空を形成する前記ガラス板の接着面全面にあらかじめ遮
光性接着樹脂を被覆しておくことで、半導体装置の製造
品名、ロット番号、特性を前記ガラス板の表面から前記
遮光性接着樹脂にレーザー印刷することができ、また、
印刷された前記半導体装置の製造品名、ロット番号、特
性は前記ガラス板で保護されるため消えることがないた
め、高品質の半導体装置を形成することが可能であるこ
とを特徴とする。
半導体装置の製造方法は、表面に多数個の搭載部を形成
した導電パターンを設け、裏面に外部接続端子を設けた
支持基板を準備する工程と、前記各搭載部に回路素子を
固着する工程と、前記回路素子を覆い前記支持基板との
間に前記各搭載部毎に気密中空部を形成するガラス板の
接着面全面に接着樹脂を被覆する工程と、前記ガラス板
と前記支持基板とを接着し、前記各搭載部毎に気密中空
部を形成する工程と、前記各搭載部毎の前記接着樹脂に
前記ガラス板を通してレーザー印刷する工程と、前記支
持基板と前記ガラス板との接着部をダイシングして前記
各掲載部毎に分離する工程とを有することを特徴とす
る。
好適には、レーザー印刷工程において、気密中空を形成
する前記ガラス板の接着面全面にあらかじめ遮光性接着
樹脂を被覆しておくことで、裏面から個々の前記搭載部
を自動認識し、表面から個々の前記搭載部に対応する前
記接着樹脂に半導体装置の製造品名、ロット番号、特性
をそれぞれレーザー印刷することができるため、製造工
程が簡素であり、大量生産が可能であることを特徴とす
る工程である。
て図面を参照しながら詳細に説明する。
示す(A)断面図、(B)平面図である。大判基板21
から分離された基板21aは、セラミックやガラスエポ
キシ等の絶縁材料からなり100〜300μmの板厚
と、平面視で(図1(B)のように観測して)長辺×短
辺が2.5mm×1.9mm程度の矩形形状を有してい
る。基板21aは更に、表面側に第1主面22aを、裏
面側に第2主面22bを各々具備し、これらの表面は互
いに平行に延在する。柱状部23は基板21aの外周近
傍を高さ0.4mm、幅が0.5mm程度で取り囲むよ
うに設けられた環状の柱状部であり、柱状部23によっ
て基板21aの中央部分を凹ませた凹部24を形成して
いる。基板21aと柱状部23とは、各々別個に形成さ
れた部材を接着剤37で固着したものである。尚、基板
21aと柱状部23とがあらかじめ一体化したものであ
っても良い。
に形成されており、その表面には金メッキなどの導電パ
ターンによってアイランド部26と電極部27、28が
形成されている。そして、基板21aのアイランド部2
6には例えばショットキーバリアダイオードやMOSF
ET素子等の半導体チップ29がダイボンドされてい
る。半導体チップ29の表面に形成した電極パッドと電
極部27、28とがボンディングワイヤ30で接続され
ている。
メッキなどの導電パターンによって外部接続端子32、
33、34が形成されている。更に電極部32、33、
34には基板21aの第1主面22aから第2主面22
bを貫通するビアホール35が設けられる。ビアホール
35の内部はタングステン、銀、銅などの導電材料によ
って埋設されており、アイランド部26を外部接続端子
32に、電極部27を外部接続端子33に、電極部28
を外部接続端子34に各々電気的に接続する。外部接続
端子32、33、34は、その端部が基板21の端部か
ら0.01〜0.1mm程度後退されている。また、電
極部27、28のビアホール35上は平坦でないため、
ボンディングワイヤ30は、各々電極部27、28のビ
アホール35上を避けて接続されているのが好ましい。
外部接続端子32、33、34は、あらかじめ大判基板
21に形成されている。
が0.1〜0.3mm程度の透明なガラス板36が蓋体
として用いられる。ガラス板36は、大判基板21上に
多数形成された凹部24を被覆するため、ガラス板36
の接着面全面には、遮光性接着材37があらかじめ塗布
されている。そして、凹部24形成する柱状部23の上
部とガラス板36の接着面が接着することにより、半導
体チップ29と金属細線30は完全に気密空間内に収納
される。
6の接着面全面に塗布されることで、ガラス板36を透
過した光が遮光性接着樹脂37で遮断され、凹部24内
部の半導体チップ29等には、光が直接当たらない構造
となっている。
個々の搭載部41に対応する部分にレーザー印刷により
半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が印刷される
構造となる。そして、遮光性接着樹脂37上は、ガラス
板36により保護されているため、レーザー印刷により
印刷された半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が
消えない構造となる。
って切断された柱状部23が取り囲み、更にその上部を
切断されたガラス板36が密閉する。柱状部23と基板
21aの第1主面22aとが、及び柱状部23とガラス
板36とが接着剤37によって接着される。これによっ
て半導体チップ29と金属細線30は凹部24が構成す
る気密空間内に収納される。基板21a、柱状部23及
びガラス板36の外周端面は、ダイシングによって切断
された平坦な切断端面となる。
パターンに対して外部接続電極32、33、34を対向
接着する様にして実装される。
護装置の実施例を示す(A)断面図、(B)平面図であ
る。基板51はセラミックやガラスエポキシ等の絶縁材
料からなる。100〜300μmの板厚と、平面視で
(図2(B)のように観測して)長辺×短辺が2.5m
m×1.9mm程度の矩形形状を有している。基板51
は更に、表面側に第1主面52aを、裏面側に第2主面
52bを各々具備する。柱状部53は基板51の外周近
傍を高さ0.4mm、幅が0.5mm程度で取り囲むよ
うに設けられた環状の側部であり、柱状部53によって
基板51の中央部分を凹ませた凹部54を形成してい
る。基板51と柱状部53とは、各々別個に形成された
部材を接着剤61固着したものである。尚、基板51と
柱状部53とがあらかじめ一体化したものであっても良
い。
形成されており、その表面には金メッキなどの導電パタ
ーンによって電極部55、56が形成されている。電極
部55、56間には例えば直径が30μmの金属細線5
7がワイヤボンドによって打たれている。金属細線57
は純度99.99%の金線や、半田の細線等からなり、
電極部55に1stボンドが打たれ凹部54の高さに収
まる様な高さのワイヤループで電極部56に2ndボン
ドされる。
ッキなどの導電パターンによって外部接続端子58、5
9が形成されている。更に電極部55、56の下部には
基板51を貫通するビアホール60が設けられる。ビア
ホール60の内部はタングステンなどの導電材料によっ
て埋設されており、電極部55を外部接続端子58に、
電極部56を外部接続端子59に各々電気的に接続す
る。外部接続端子58、59は、その端部が基板51の
端部から0.01〜0.1mm程度後退されている。ま
た、電極部27、28のビアホール35上は平坦でない
ため、ボンディングワイヤ30は、各々電極部27、2
8のビアホール35上を避けて接続されているのが好ま
しい。
が0.1〜0.3mm程度の透明なガラス板62が蓋体
として用いられる。ガラス板62は、大判基板21上に
多数形成された凹部54を被覆するため、ガラス板62
の接着面全面には、遮光性接着材61があらかじめ塗布
されている。そして、凹部54形成する柱状部53の上
部とガラス板62の接着面が接着することにより、金属
細線57は完全に気密空間内に収納される。
2の接着面全面に塗布されることで、ガラス板62を透
過した光が遮光性接着樹脂61で遮断され、凹部54内
部の金属細線57等には、光が直接当たらない構造とな
っている。
個々の搭載部63に対応する部分にレーザー印刷により
半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が印刷される
構造となる。そして、遮光性接着樹脂61上は、ガラス
板62により保護されているため、レーザー印刷により
印刷された半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が
消えずらい構造となる。
電極パターンに対して外部接続電極58、59を対向接
着する様にして実装される。外部接続端子58、59間
に定格以上の過電流が流れたとき、該過電流は金属細線
57を流れ金属細線57の固有抵抗によって急激な温度
上昇をもたらす。この発熱により、金属細線57が溶断
して過電流に対する保護機能を果たす。上記の直径30
μmの金(Au)線であれば、ワイヤ長、約0.7mm
の場合、溶断電流は約4A(1〜5秒)となる。多くの
場合、放熱性と抵抗の関係から電極部55、56に近い
箇所よりは、金属細線57の真中近傍で溶断する。この
とき、溶断箇所が樹脂などの他の素材に接していないの
で、外観上で、装置が発火、発煙、変色、変形すること
がない装置を得ることが出来る。また、金属細線27が
溶断することによって、過電流時に端子間が完全にオー
プンとなる素子とすることが出来る。
に電極部55、56を形成する導電パターンの一部をく
さび状に幅狭にして連続させたものや、ポリシリコン抵
抗体を固着すること等によっても形成することが出来
る。要は溶断箇所が凹部54内に収納されていればよ
い。また、凹部54内部は大気中で密閉するが、例えば
窒素雰囲気等の不燃性ガスを充填することも可能であ
る。
気密中空構造を形成する透明なガラス板36の接着面に
遮光性接着樹脂37が全面に塗布されることで、レーザ
ー印刷の工程での半導体装置の製造品名、ロット番号、
特性が遮光性接着樹脂37の表面に印刷される構造とな
る。そして、遮光性接着樹脂37上は、ガラス板36に
より保護されているため、レーザー印刷により印刷され
た半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が、消える
ことを防止することができる。
プ29、ボンディングワイヤ30等を気密中空するのに
透明なガラス板36を用いることで、ガラス板36と柱
状部23との接着部の状態を外観検査において確認する
ことができる。また、ガラス板36の接着面には、遮光
性接着樹脂37が全面に塗布されているため、ガラス板
36を透過した光が凹部24内に入射し、半導体チップ
29等に直接当たり、半導体チップ29等の特性が劣化
することを抑制することができる。
を詳細に説明する。
ミックやガラスエポキシ等の絶縁材料からなり、100
〜300μmの板厚を具備する。大判基板21は更に、
表面側に第1主面22aを、裏面側に第2主面22bを
各々具備する。符号23は高さ0.1〜0.5mm、幅
が0.25〜0.5mm程度の一定幅で設けられた格子
状の柱状部であり、柱状部23によって基板21の中央
部分を凹ませた凹部24を形成している。基板21と柱
状部23とは、あらかじめ一体化成形され、柱状部23
を含めて上記した板厚となっている。尚、基板21と柱
状部23とを個別に形成して接着固定したものを準備し
ても良い。
8mm×0.6mmの大きさを持ち、基板21に縦横に
等間隔で配置されている。凹部24の第1主面22aに
は多数組のアイランド部26と電極部27、28が金メ
ッキなどの導電パターンにより描画されている。各凹部
24とその周囲を囲む第2基板21bの柱状部23の一
部が素子搭載部41を構成することになる。
ランド部26に半導体チップ29をダイボンドし、ボン
ディングワイヤ30をワイヤボンドする。そして、半導
体チップ29にワイヤボンドしたボンディングワイヤ3
0の片側は、電極部27、28に接続される。このとき
のボンディングワイヤ30のループ高さは、柱状部23
の高さ以下に収まる高さとする。
準備し、ガラス板36の接着面全面に遮光性接着樹脂3
7を塗布する。そして、ガラス板36は、例えば、大判
基板21と柱状部23とを用いることで形成される複数
の凹部24を含めた搭載部41上に気密中空構造を構成
する蓋体として接着される。これによって半導体チップ
29とボンディングワイヤ30は完全に気密空間内に収
納される。このとき、上記したように、ガラス板36に
は、全面に遮光性接着樹脂37が塗布されているため、
一度に大量の半導体素子を形成することができる。
後から柱状部23を接着してもいいし、あらかじめ一体
となって形成されていても良い。また、大判基板21を
掘削することによって凹部24を形成しても良い。
着不良を起こしているかどうかを目視によるチェックが
行われる。
上には多数の半導体素子が形成された。そして、個々の
半導体素子に対応する遮光性樹脂37部分にレーザー印
刷により半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が印
刷される。
6が接着された後、大判基板21の裏面が自動認識され
る。このとき、まず、行および列ごとに複数の分割パタ
ーン71が認識され、分割パターン71間の距離を測定
し、分割パターン71間を等間隔に分割する。ここで、
この分割パターン71の幅は搭載部41間の幅と同じ幅
で形成されており、図5(B)に示したように行および
列間にそれぞれ1ずつ設けられている。そして、1列ご
との分割ライン72が形成され、行および列方向の複数
の分割ライン72とを組み合わせることで個々の搭載部
41の位置が認識される。その結果、搭載部41間の境
界を認識することのできない表面から個々の搭載部41
に対応して、遮光性接着樹脂37の表面に製造品名、ロ
ット番号、特性等が連続してレーザー印刷にてそれぞれ
形成される。
識する作業において、複数の搭載部41を有する基板の
4角には基準マーク73が4点設けられ、基準マーク7
3の中心を結ぶ線が分割ライン72の水平および垂直ラ
インの基準ライン74となっている。その結果、分割ラ
イン72が形成される際、この基準ライン74と比較さ
れることで分割ラインの精度が向上し、搭載部41上か
らはみ出すことなく製造品名、ロット番号、特性等がレ
ーザー印刷にて遮光性樹脂37上に形成される。
して、各搭載部41毎に分割して図6(B)に示したよ
うな個別の装置を得る。分割にはダイシングブレード4
2を用い、基板21の裏面側にダイシングシートを貼り
付け、基板21とガラス板36とをダイシングライン4
3に沿って縦横に一括して切断する。尚、ダイシングラ
イン43は柱状部23の中心に位置する。また、ダイシ
ングシートをガラス板36側に貼り付けて第2主面22
b側からダイシングしても良い。
例を説明する。柱状部23を個別部品として構成した場
合である。
1はセラミックやガラスエポキシ等の絶縁材料からな
り、100〜300μmの板厚を具備する。大判基板2
1は更に、表面側に第1主面22aを、裏面側に第2主
面22bを各々具備する。第1主面22aの表面には多
数組のアイランド部26と電極部27、28が金メッキ
などの導電パターンにより描画されている。アイランド
26と電極部27、28の周囲を囲む領域が素子搭載部
41を構成し、該素子搭載部41が等間隔で縦横に多数
個配置される。
に、アイランド部26に半導体チップ29をダイボンド
し、ボンディングワイヤ30をワイヤボンドする。そし
て、半導体チップ29にワイヤボンドしたボンディング
ワイヤ30の片側は、電極部27、28に接続される。
このときのボンディングワイヤ30のループ高さは、凹
部24深さ以下に収まる高さとする。
て、素子搭載部41に対応する箇所に凹部24(貫通
穴)を持つ第2基板21aを第1主面22a表面に接着
固定する。接着にはエポキシ系等の接着剤を用いる。
mm×0.6mmの大きさを持ち、第2基板21bに縦
横に等間隔で配置されている。凹部24と凹部24との
間には、柱状部23が高さ0.1〜0.2mm、幅が
0.2〜0.5mm程度の一定幅で格子状に取り囲む。
これで凹部24にアイランド26、半導体チップ29、
電極パット27、28等が露出し、これで図3(B)の
状態と等価になる。この手法であれば、平板状の基板2
1に対してダイボンド、ワイヤボンドが出来るので、吸
着コレットやボンディングツールと柱状部23との接触
がなく、凹部24の寸法を縮小できる。
準備し、ガラス板36の接着面全面に遮光性接着樹脂3
7を塗布する。そして、ガラス板36は、例えば、大判
基板21と柱状部23とを用いることで形成される複数
の凹部24を含めた搭載部41上に気密中空構造を構成
する蓋体として接着される。これによって半導体チップ
29とボンディングワイヤ30は完全に気密空間内に収
納される。このとき、上記したように、ガラス板36に
は、全面に遮光性接着樹脂37が塗布されているため、
一度に大量の半導体素子を形成することができる。
着不良を起こしているかどうかを目視によるチェックが
行われる。
上には多数の半導体素子が形成された。そして、個々の
半導体素子に対応する遮光性樹脂37部分にレーザー印
刷により半導体装置の製造品名、ロット番号、特性が印
刷される。
6が接着された後、大判基板21の裏面が自動認識され
る。このとき、まず、行および列ごとに複数の分割パタ
ーン71が認識され、分割パターン71間の距離を測定
し、分割パターン71間を等間隔に分割する。ここで、
この分割パターン71の幅は搭載部41間の幅と同じ幅
で形成されており、図5(B)に示したように行および
列間にそれぞれ1ずつ設けられている。そして、1列ご
との分割ライン72が形成され、行および列方向の複数
の分割ライン72とを組み合わせることで個々の搭載部
41の位置が認識される。その結果、搭載部41間の境
界を認識することのできない表面から個々の搭載部41
に対応して、遮光性接着樹脂37の表面に製造品名、ロ
ット番号、特性等が連続してレーザー印刷にてそれぞれ
形成される。
識する作業において、複数の搭載部41を有する基板の
4角には基準マーク73が4点設けられ、基準マーク7
3の中心を結ぶ線が分割ライン72の水平および垂直ラ
インの基準ライン74となっている。その結果、分割ラ
イン72が形成される際、この基準ライン74と比較さ
れることで分割ラインの精度が向上し、搭載部41上か
らはみ出すことなく製造品名、ロット番号、特性等がレ
ーザー印刷にて遮光性樹脂37上に形成される。
して、各搭載部41毎に分割して図10(B)に示した
ような個別の装置を得る。分割にはダイシングブレード
42を用い、基板21の第2主面22b側にダイシング
シートを貼り付け、基板21、第2基板21b、及びガ
ラス板36とをダイシングライン43に沿って縦横に一
括して切断する。尚、ダイシングライン43は柱状部2
3の中心に位置する。また、第2主面22b側からダイ
シングする構成でも良い。
よれば、気密中空構造を形成する透明なガラス板の接着
面に遮光性接着樹脂が全面に塗布されることで、レーザ
ー印刷の工程での半導体装置の製造品名、ロット番号、
特性が遮光性接着樹脂の表面に印刷される構造となる。
そして、遮光性接着樹脂上は、ガラス板により保護され
ているため、レーザー印刷により印刷された半導体装置
の製造品名、ロット番号、特性が、消えることを防止す
ることができる。
れば、レーザー印刷工程において、基板の裏面に形成さ
れた複数の分割パターンを認識することで、個々の半導
体素子間の境界を認識することのできない基板の表面か
ら個々の半導体素子に対応して、遮光性接着樹脂の表面
に製造品名、ロット番号、特性等が連続してレーザー印
刷にてそれぞれ形成することができるので、製造コスト
が大幅に低減することができ、また、大量生産をするこ
とができる。
平面図である。
平面図である。
斜視図である。
斜視図である。
平面図である。
斜視図である。
斜視図である。
断面図、(C)斜視図である。
平面図である。
(B)斜視図である。
(B)平面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 ガラス板で少なくとも回路素子の上面を
中空封止する半導体装置において、 前記ガラス板の裏面に接着樹脂を塗布し、該接着樹脂に
マーキングを行うことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 絶縁物より成る支持基板と、 該支持基板に設けた導電パターンと、 前記支持基板の前記導電パターン上に設けた回路素子
と、 前記回路素子を覆い前記支持基板との間に気密中空部を
形成して接着されたガラス板と,前記ガラス板の裏面に
塗布した接着樹脂と、 前記接着樹脂にレーザ印刷されたマーキングとを具備す
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項3】 前記接着樹脂は、遮光性接着樹脂である
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体
装置。 - 【請求項4】 前記マーキングは、半導体装置の製造品
名、ロット番号、特性であることを特徴とする請求項1
または請求項2記載の半導体装置。 - 【請求項5】 表面に多数個の搭載部を形成した導電パ
ターンを設け、裏面に外部接続端子を設けた支持基板を
準備する工程と、 前記各搭載部に回路素子を固着する工程と、 前記回路素子を覆い前記支持基板との間に前記各搭載部
毎に気密中空部を形成するガラス板の接着面全面に接着
樹脂を被覆する工程と、 前記ガラス板と前記支持基板とを接着し、前記各搭載部
毎に気密中空部を形成する工程と、 前記各搭載部毎の前記接着樹脂に前記ガラス板を通して
レーザー印刷する工程と、 前記支持基板と前記ガラス板との接着部をダイシングし
て前記各掲載部毎に分離することを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - 【請求項6】 前記接着樹脂は、遮光性接着樹脂である
ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項7】 前記レーザー印刷工程は、裏面から個々
の前記搭載部を自動認識し、表面から個々の前記搭載部
に対応する前記接着樹脂に半導体装置の製造品名、ロッ
ト番号、特性をそれぞれレーザー印刷することを特徴と
する請求項5記載の半導体装置の製造方法。
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