JP2003060121A - 半導体集積回路パッケージおよびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路パッケージおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半田ボールの表面の酸化を抑制し得る半導体
集積回路パッケージを提供する。 【解決手段】 複数の電気端子２７が設けられた半導体
チップ２６と、電気端子に電気的にそれぞれ接続される
複数の導電部材１７ｂと、対応する導電部材に電気的に
接続された球状の半田からなる接続端子１４と、半導体
チップおよび導電部材を封止しかつ接続端子の部分的な
露出を許すべく該接続端子を覆う封止部材２９とを含む
半導体集積回路パッケージ３０。導電部材１７には、球
状接続端子１４との半田結合を促進する結合促進部２５
が設けられ、該結合促進部で導電部材１７ｂとこれに対
応する各球状接続端子１４とが接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路パ
ッケージおよびその製造方法に関し、特に、接続端子が
格子状に配置されたボールグリッドアレイパッケージと
称される半導体集積回路パッケージおよびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平１１−２７４３６７号公報は、ボ
ール状の接続端子が格子状に配置されたボールグリッド
アレイパッケージの製造方法を開示する。この従来技術
では、接続端子となる半田ボールを受け入れる円形横断
面を有する半球状の凹所が型面に設けられた第１の金型
部材と、該金型部材と共同して半導体チップおよび該チ
ップの電気端子に電気的に接続される各リードが設けら
れたリードフレームを封止する合成樹脂材料のような樹
脂材料のためのキャビティを規定する第２の金型部材と
が用いられる。
【０００３】前記した従来技術では、前記半田ボールを
受け入れる凹所に、変形可能な材料が予め配置される。
予め半田ボールがそれぞれに結合された複数のリードを
備えるリードフレームは、前記凹所内の前記した変形可
能な材料上に半田ボールが位置するように、両金型部材
間に配置される。前記凹所内に配置された前記変形可能
な材料は、樹脂封止工程の両金型部材のクランプ時に前
記凹所の壁面と該凹所内の前記半田ボールとの空隙を充
填することにより、この樹脂封止工程で前記キャビティ
内の樹脂材料が半田ボールのほぼ全表面を覆うように各
半田ボール表面に回り込むことを防止する。
【０００４】従って、前記樹脂材料の一部が、加熱成形
時に半田ボールにバリとして付着することを防止するこ
とができ、バリ取り作業が不要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような従来の製造方法によれば、各リードと各半田ボ
ールとの確実な電気的接続を得るために、前記した樹脂
封止工程に先立って、各半田ボールが、予め、リードフ
レームの対応する各リードに接続されている。
【０００６】この半田ボールと各リードとの接続作業に
より、両者は確実に接続される。ところが、この半田ボ
ールの接続は、加熱による半田ボールの溶着であり、半
田ボールは、高温に晒されることにより、その表面が酸
化を受ける。しかも、従来の前記方法によれば、各半田
ボールは、さらに、前記した樹脂封止工程でも両金型部
材を経て加熱を受ける。この２度の加熱により、接続端
子となる各半田ボールの表面には酸化膜が成長し易く、
このような酸化膜の成長は、半導体パッケージを例えば
プリント配線ボードに搭載するとき、半田ボールとプリ
ント配線との確実かつ容易な半田作業の妨げとなる。そ
のため、確実かつ容易な半田作業を可能とするために、
この半田作業に先立って、半田ボールの表面から酸化膜
を除去する工程が必要になることがある。
【０００７】また、従来の前記方法によれば、前記第１
の金型部材の凹所と前記半田ボールとの空隙への樹脂材
料の回り込みを防止するために、前記したように、変形
可能でありかつ樹脂材料および半田ボールに接着しない
特殊な材料を充填材料として用いる必要があり、また、
この充填材料を凹所内に配置する工程および充填材料を
はがす工程が付加されることから、材料費の上昇および
製造工程の複雑化を招き、そのために、コストアップを
もたらす虞があった。
【０００８】従って、本発明の目的は、半田ボールの表
面の酸化を抑制し得る半導体集積回路パッケージおよび
その製造方法を提供することにある。さらに、本発明の
他の目的は、従来のような充填材料を使用することなく
樹脂封止工程での樹脂材料の半田ボールへの回り込みを
防止し得る、半導体集積回路パッケージの製造方法を提
供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、次の構成を採用する。 〈構成１〉本発明に係る半導体集積回路パッケージは、
複数の電気端子が設けられた半導体チップと、前記電気
端子に電気的にそれぞれ接続される複数の導電部材と、
対応する前記導電部材に電気的に接続された球状の半田
からなる接続端子と、前記半導体チップおよび前記導電
部材を封止しかつ前記接続端子の部分的な露出を許すべ
く該接続端子を覆う樹脂材料から成る封止部材とを含む
半導体集積回路パッケージであって、前記導電部材に
は、前記球状接続端子との半田結合を促進する結合促進
部が設けられ、該結合促進部で前記導電部材と対応する
各前記球状接続端子とが接続されていることを特徴とす
る。
【００１０】本発明に係る前記半導体集積回路パッケー
ジによれば、前記導電部材に設けられた結合促進部で前
記導電部材と前記球状の接続端子とが確実に結合される
ことから、従来のような樹脂封止工程に先立って、予め
導電部材と前記接続端子とを半田付しておく必要はな
く、樹脂成形時の金型部材の熱およびクランプ力を利用
して前記導電部材と前記球状の接続端子とを確実に結合
することができる。
【００１１】従って、半田ボールが２度も酸化膜の成長
をもたらす高温に晒されることを防止することができ、
これにより半田ボールの表面での酸化膜の成長を従来に
比較して抑制することができることから、この酸化膜除
去作業を経ることなく確実かつ容易な半田作業が可能と
なる。
【００１２】前記導電部材は、従来におけると同様なリ
ードフレーム部材の各リードで構成することができる。
【００１３】前記結合促進部は、前記パッケージの樹脂
封止工程で前記球状接続端子と前記リードとの間に押圧
力が作用したときに前記球状接続端子に進入可能の突起
で形成することができる。この突起の高さ寸法は、前記
球状接続端子の直径の約１０〜５０％とすることが望ま
しい。
【００１４】前記結合促進部は、前記パッケージの樹脂
封止工程で前記球状接続端子と前記リードとの間に押圧
力が作用したときに前記球状接続端子に接合または結合
可能の粗面で形成することができる。
【００１５】前記結合促進部は、前記パッケージの樹脂
封止工程で前記球状接続端子と前記リードとの間に押圧
力が作用したときに前記球状接続端子に接合可能のメッ
キ面とすることができる。このメッキ面は、半田材料が
予め塗布された面で形成することができる。
【００１６】〈構成２〉本発明に係る前記半導体パッケ
ージの製造方法は、前記球状接続端子を受け入れる凹所
が形成された第１の金型部材と該第１の金型部材と共同
して前記樹脂材料のためのキャビティを規定する第２の
金型部材とを用いて前記キャビティ内に配置される樹脂
材料から成る封止材料を加熱成形するステップを含み、
前記樹脂材料の前記キャビティ内への配置に先立って、
前記凹所内に前記球状の接続端子を配置すること、予め
結合促進部が形成された導電部材を、その各結合促進部
が対応する前記接続端子に対向するように、前記両金型
部材間に配置すること、前記両金型部材を介しての加熱
下で該両金型部材のクランプ力でもって前記導電部材に
設けられた結合促進部と該結合部に対応する前記接続端
子とを結合することを特徴とする。
【００１７】本発明に係る前記製造方法によれば、前記
両金型部材を介しての加熱下で該両金型部材のクランプ
力でもって前記導電部材に設けられた結合促進部と該結
合部に対応する前記接続端子とを結合することができる
ことから、予め前記接続端子を前記導電部材に結合して
おく必要はなく、前記接続端子は、樹脂封止工程での加
熱下で前記導電部材に確実に結合される。従って、従来
に比較して、前記接続端子への熱酸化膜の成長が抑制さ
れ、これにより前記導電部材と前記球状の接続端子とが
確実に結合されかつ基板への搭載が従来に比較して容易
な半導体集積回路パッケージを比較的容易に形成するこ
とができる。
【００１８】前記凹所は、前記第１の金型部材の型面に
開放する円形横断面を有しかつ該型面へ向けて口径を漸
増させるテーパ孔とすることができる。また、前記テー
パ孔の底部に負圧を作用させることにより、前記接続端
子が前記テーパ孔の壁面に吸着された状態で前記樹脂材
料を加熱成形することができる。
【００１９】前記接続端子は、その頂部を前記凹所から
突出させて該凹所内に配置し、前記導電部材は、前記第
２の金型部材に設けられた押圧部であって前記両金型部
材のクランプ時に前記導電部材に係合可能な前記押圧部
からの押圧力により、前記結合促進部を対応する前記接
続端子に接合または結合させることができる。
【００２０】〈構成３〉さらに、本発明に係る半導体パ
ッケージの他の製造方法は、複数の電気端子が設けられ
た半導体チップと、前記電気端子に電気的にそれぞれ接
続される複数の導電部材と、対応する前記導電部材に電
気的に接続された球状の半田からなる接続端子と、前記
半導体チップおよび前記導電部材を封止しかつ前記接続
端子の部分的な露出を許すべく該接続端子を覆う樹脂材
料から成る封止部材とを含む半導体集積回路パッケージ
の製造方法であって、前記球状接続端子を受け入れる凹
所が形成された第１の金型部材と該第１の金型部材と共
同して前記封止部材のためのキャビティを規定する第２
の金型部材とを用いて前記キャビティ内に配置される樹
脂材料を加熱成形するステップを含み、前記凹所は、前
記第１の金型部材の型面に開放する円形横断面を有しか
つ該型面へ向けて口径を漸増させるテーパ孔からなるこ
とを特徴とする。
【００２１】本発明に係る前記製造方法によれば、前記
球状接続端子を受け入れる凹所がテーパ孔で形成されて
いることから、該テーパ孔の周壁と前記球状接続端子の
表面とを比較的容易に気密的に係合させることが可能と
なり、前記凹所の壁面と前記半田ボールとの空隙への樹
脂材料の回り込みを防止するための従来のような格別な
充填材料を用いることなく、樹脂材料の回り込みを防止
することができる。従って、材料費の上昇を招くことな
く、また製造工程の複雑化をも防止することができ、コ
ストアップをもたらすことなく半田ボールへの樹脂材料
の回り込みを防止することができる。
【００２２】前記接続端子は、その頂部を前記テーパ孔
から突出させて該テーパ孔に配置することができ、前記
第２の金型部材に設けられた押圧部であって前記両金型
部材のクランプ時に前記導電部材に接合または結合可能
な前記押圧部からの押圧力により、前記接続端子を前記
テーパ孔の壁面に押圧することができる。
【００２３】前記接続端子は、予め前記導電部材に結合
しておくことができる。これに代えて、前記両金型部材
を介しての加熱下で、該両金型部材のクランプ力でもっ
て、前記接続端子を前記導電部材に設けられた結合促進
部に結合することができる。
【００２４】前記接続端子は、これが前記テーパ孔に配
置されたとき、前記接続端子の直径の約１０〜２０％の
高さ寸法分を前記テーパ孔が開放する前記第１の金型部
材の型面から突出させることができる。
【００２５】前記テーパ孔の底部に負圧を作用させ、こ
の負圧により、前記接続端子を前記テーパ孔の壁面に吸
着させた状態で、前記樹脂材料を加熱成形することがで
きる。
【００２６】〈構成４〉本発明に係る半導体パッケージ
の形成方法は、球状端子が設けられたリードフレームを
準備する工程と、底面に貫通孔が形成されたキャビティ
を有する第１の成形金型を準備する工程と、前記第１の
成形金型とかみ合う第２の成形金型を準備する工程と、
前記キャビティ内に前記球状端子が配置されるように、
前記第１および第２の成形金型で前記リードフレームを
挟む工程と、前記貫通孔を介して前記球状端子を吸引す
る工程と、前記第１と第２の成形金型の間に成形組成物
を注入する工程とを有することを特徴とする。
【００２７】〈構成５〉更に本発明に係る半導体パッケ
ージの他の形成方法は、球状端子が設けられたリードフ
レームを準備する工程と、底面に貫通孔が形成されたキ
ャビティを有する第１の成形金型を準備する工程と、前
記第１の成形金型とかみ合う第２の成形金型を準備する
工程と、前記キャビティの壁面と前記球状端子とが押圧
力で密着するように、前記第１および第２の成形金型で
前記リードフレームを挟む工程と、前記第１と第２の成
形金型の間に成形組成物を注入する工程とを有すること
を特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例１〉図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明に係る
半導体集積回路パッケージの製造方法を示す。本発明に
係る前記製造方法では、図１（ａ）に示されているよう
に、上成形金型部材１０ａと、該上成形金型部材と共同
して後述する半導体集積回路パッケージのためのキャビ
ティ１１（図１（ｂ）参照）を規定する下成形金型部材
１０ｂとを備える金型１０が用いられる。金型１０を構
成する両金型部材１０ａおよび１０ｂは、従来よく知ら
れているように、互いに対向して配置されるそれぞれの
型面１３ａおよび１３ｂが相近づく方向および相離れる
方向へ移動可能に保持され、図示しないクランプ機構に
より、相互に締め付け可能に保持されている。
【００２９】第１の金型部材たる下成形金型部材１０ｂ
の型面１３ｂには、前記パッケージの接続端子となる半
田ボール１４を収容する半球状の凹所１５がキャビティ
１１内に開放すべく形成されており、また第２の金型部
材たる上成形金型部材１０ａの型面１３ａには、前記凹
所１５が設けられた位置に対応した位置に、押圧部１６
が形成されている。押圧部１６は、キャビティ１１内
で、両金型部材１０ａおよび１０ｂの接合面に達するよ
うに立ち上がる突起により、構成されている。
【００３０】また、両金型部材１０ａおよび１０ｂの型
面１３ａおよび１３ｂ間には、前記半導体集積回路パッ
ケージのための導電部材たるリードフレーム部材１７を
金型１０に位置決めるための位置決め機構１８が設けら
れている。
【００３１】図示の例では、位置決め機構１８は、位置
決めピン１９を下成形金型部材１０ｂの型面１３ｂから
突出可能に収容すべく、下成形金型部材１０ｂに設けら
れるるガイド孔２０と、該ガイド孔内に配置された前記
ピン１９にその突出位置へ向けての偏倚力を付与するた
めのコイルスプリングからなる弾性部材２１と、前記ピ
ン１９の減径する先端部１９ａを受け入れるべく上成形
金型部材１０ａの型面１３ａに設けられた受入孔２２と
を備える。
【００３２】前記リードフレーム部材１７は、従来よく
知られた金属材料から成り、後述する半導体チップが搭
載される支持部１７ａ（図２参照）と、前記半導体チッ
プから伸びる複数のボンディングワイヤ２３（図２参
照）のそれぞれに接続される複数のリード１７ｂと、こ
れらのリード１７ｂを相互に連結する周辺部分１７ｃと
を備え、該周辺部分には、前記ピン１９の先端部１９ａ
の貫通を許す整合穴２４が形成されている。また、リー
ドフレーム部材１７の一方の面には、先細りの突起２５
が形成されている。
【００３３】先細りすなわちくさび状の突起２５は、図
１（ａ）には、その一つが示されているに過ぎないが、
各リード１７ｂの前記凹所１５に対応する部分に、各突
起２５がそれぞれ形成されている。各突起２５の高さ寸
法Ｈは、後述する半田ボール１４への貫入時に、該半田
ボールに損傷を与えることなくかつ確実に結合されるよ
うに、半田ボール１４の直径の約１０〜５０％の寸法と
することが望ましい。
【００３４】両金型部材１０ａおよび１０ｂの開放位置
では、図１（ａ）に示されているように、半田ボール１
４が下成形金型部材１０ｂに設けられた凹所１５に配置
される。この半田ボール１４は、従来におけると同様な
錫および鉛から成る球状の共晶半田あるいは錫、銀およ
び銅の合金からなるいわゆる鉛フリー半田のような球状
合金で形成することができる。前記した半田ボール１４
の配置の後、前記リードフレーム部材１７は、その整合
穴２４が位置決め機構１８の前記ピン１９を受け入れる
ように、両金型部材１０ａおよび１０ｂ間に配置され
る。前記した位置決め機構１８を用いたリードフレーム
部材１７の配置により、リードフレーム部材１７の各リ
ード１７ｂに設けられた突起２５は、対応する半田ボー
ル１４に向き合うように、両金型部材１０ａおよび１０
ｂ間に、位置決められる。
【００３５】図面の簡素化のために、図１（ａ）では省
略されているが、半田ボール１４およびリードフレーム
部材１７の両金型部材１０ａおよび１０ｂ間への配置に
先立ち、リードフレーム部材１７の支持部１７ａには、
図２に示されているように、予め、半導体チップ２６が
固定され、該チップの電気端子であるパッド２７がそれ
ぞれの対応するボンディングワイヤ２３を経て、対応す
るリード１７ｂに接続されている。
【００３６】また、図１（ａ）に示す例では、金型１０
への前記した半田ボール１４およびリードフレーム部材
１７の配置に先立って、各金型部材１０ａおよび１０ｂ
の各型面１３ａおよび１３ｂは、例えばフッ化エチレン
共重合体のような熱変形可能のプラスチック層２８ａお
よび２８ｂで覆われている。
【００３７】金型１０の開放位置で前記した半田ボール
１４およびリードフレーム部材１７が配置された両金型
部材１０ａおよび１０ｂは、図１（ｂ）に示されている
ように、クランプ工程で、それらの型面１３ａおよび１
３ｂが相互に締め付けられるクランプ位置に移動され、
このクランプ位置で前記クランプ機構により、保持され
る。
【００３８】各両金型部材１０ａおよび１０ｂは、従来
よく知られているように、予熱により例えば１５０〜２
２０℃に加熱されており、前記クランプ機構による両金
型部材１０ａおよび１０ｂの締め付けにより、上成形金
型部材１０ａに設けられた押圧部１６がリード１７ｂの
突起２５を対応する各半田ボール１４を凹所１５内に向
けて押圧する。前記した予熱による高温雰囲気下にある
各半田ボール１４は、これと同様な高温雰囲気下にある
リード１７ｂの突起２５で押圧されると、この突起２５
の貫入を許す。
【００３９】従って、前記したクランプ工程では、前記
した高温雰囲気下で、各リード１７ｂは、その突起２５
が対応する半田ボール１４内に貫入し、主として前記突
起２５で半田ボールに半田付されることにより、電気的
および機械的に強固に結合される。
【００４０】また、前記したクランプ工程では、半田ボ
ール１４は、このボール１４と該ボールを受け入れる凹
所１５との間に位置するプラスチック層２８ｂを部分的
に凹所１５から押し出す。従って、半田ボール１４によ
り押し出されずに該ボールと凹所１５との間に残るプラ
スチック層２８ｂの残存部分は、半田ボール１４の表面
と、凹所１５の壁面との空隙を充填する。
【００４１】前記したクランプ工程に引き続く封止工程
では、図１（ｃ）に示されているように、両金型部材１
０ａおよび１０ｂの型面１３ａおよび１３ｂ間に規定さ
れたキャビティ１１内に、従来よく知られているよう
に、樹脂材料が供給される。前記した封止工程では、リ
ード１７ｂは、その突起２５で、該突起が対応する半田
ボール１４に強固に結合された状態で、図２に示すよう
に、半田ボール１４の一部、半導体チップ２６およびボ
ンディングワイヤ２３と共に、覆われ、この樹脂材料の
硬化により、封止部材２９が形成される。
【００４２】また、前記した封止工程では、前記樹脂材
料は、半田ボール１４と凹所１５壁面との空隙を充填す
るプラスチック層２８ｂの前記残存部分により、半田ボ
ール１４の表面と、凹所１５との空隙への回り込みを防
止されることから、従来におけると同様に、半田ボール
１４を覆うバリすなわちフラッシュの発生が防止され
る。前記プラスチック層２８ａおよび２８ｂは、樹脂材
料の硬化により形成される封止部材２９を両金型部材１
０ａおよび１０ｂの開放位置でこれから取り外す際に、
両金型部材１０ａおよび１０ｂからの剥離を容易とす
る。
【００４３】前記した封止部材２９が両金型部材１０ａ
および１０ｂから取り出された後、封止部材２９から露
出するリードフレーム部材１７の周辺部分１７ｃが切除
され、これにより、各リード１７ｂが電気的に分離さ
れ、これにより、図２に示されているように、本発明に
係るボールグリッドアレイパッケージ３０が形成され
る。
【００４４】本発明に係る前記した製造方法によれば、
前記したように、リードフレーム部材１７を両金型部材
１０ａおよび１０ｂ間に配置するに先立って、その各リ
ード１７ｂと各半田ボール１４とを結合させておく必要
はなく、各リード１７ｂに結合促進部である突起２５を
予め形成しておき、両金型部材１０ａおよび１０ｂのク
ランプ工程で、両者を強固に結合することができる。
【００４５】そのため、半田ボール１４は、前記したク
ランプ工程で高温雰囲気下に晒されるのみであることか
ら、従来に比較して、半田ボール１４の表面に従来のよ
うな酸化膜が成長することが抑制される。その結果、半
導体集積回路パッケージ３０の半田ボール１４を例えば
プリント配線基板３１の接続部３１ａに半田付すると
き、半田ボール１４の例えば濡れ不足による接続不良を
防止することができる。従って、本発明に係る前記方法
によれば、半田ボール１４をリード１７ｂに確実かつ強
固に結合し、しかも半田ボール１４に半田付けの妨げと
なる酸化膜の成長を抑制することができる半導体集積回
路パッケージ３０を比較的容易に製造することができ
る。
【００４６】前記したプラスチック層２８ａおよび２８
ｂを不要とすることができるが、両金型部材１０ａおよ
び１０ｂからの封止部材２９の剥離を容易とし、半田ボ
ール１４を覆うバリの発生を防止する上で、前記したと
おり、各金型部材１０ａおよび１０ｂの型面１３ａおよ
び１３ｂを覆うプラスチック層２８ａおよび２８ｂを用
いることが望ましい。
【００４７】〈具体例２〉図１（ａ）〜図１（ｃ）に
は、クランプ工程に半田ボール１４をリード１７ｂに確
実かつ強固に結合するための結合促進部として、リード
１７ｂに突起２５を形成した例を示したが、図３（ａ）
〜図３（ｃ）に示されているように、結合促進部とし
て、各リード１７ｂに、半田層から成るメッキ面１２５
を形成しておくことができる。
【００４８】図３（ａ）〜図３（ｃ）の図１（ａ）〜図
１（ｃ）におけると同一部分には、それぞれ同一参照符
号が付されている。図３（ａ）に示されているように、
リードフレーム部材１７のリード１７ｂにおける前記凹
所１５に対応する部分には、半田ボール１４の半田材料
と同様な材料が塗布され、これにより前記メッキ面１２
５が形成されている。
【００４９】このような半田材料によるメッキ面１２５
は、図３（ｂ）に示されているように、クランプ工程で
両金型部材１０ａおよび１０ｂが締め付けられたとき、
前記した具体例１におけると同様に、上成形金型部材１
０ａに設けられた押圧部１６により、リード１７ｂを通
して半田ボール１４に押し付けられる。
【００５０】前記クランプ工程では、リードフレーム部
材１７および半田ボール１４は、予熱を受ける両金型部
材１０ａおよび１０ｂにより、前記したと同様な高温雰
囲気下におかれる。そのため、リード１７ｂに設けられ
たメッキ面１２５は、前記した高温雰囲気下で半溶融状
態におかれることから、リード１７ｂは、そのメッキ面
１２５で対応する半田ボール１４に半田付けされ、これ
により確実かつ強固に該半田ボールに結合される。
【００５１】前記したクランプ工程に引き続く封止工程
では、図３（ｃ）に示されているように、両金型部材１
０ａおよび１０ｂの型面１３ａおよび１３ｂ間に規定さ
れたキャビティ１１内に、具体例１におけると同様に、
樹脂材料が供給される。前記した封止工程では、リード
１７ｂは、その突起２５で、該突起が対応する半田ボー
ル１４に強固に結合された状態で、図４に示すように、
半田ボール１４の一部、半導体チップ２６およびボンデ
ィングワイヤ２３と共に、覆われ、この樹脂材料の硬化
により、封止部材２９が形成される。
【００５２】その後、封止部材２９から露出するリード
フレーム部材１７の周辺部分１７ｃが切除され、これに
より、各リード１７ｂが電気的に分離され、これによ
り、図４に示されているように、本発明に係るボールグ
リッドアレイパッケージ３０が形成される。
【００５３】図３（ａ）〜図３（ｃ）に示す具体例２で
は、具体例１におけるとに、両金型部材１０ａおよび１
０ｂの型面１３ａおよび１３ｂを覆うプラスチック層２
８ａおよび２８ｂを用いた例が示されているが、具体例
１におけると同様に、これを不要とすることができる。
【００５４】メッキ面１２５からなる結合促進部は、前
記クランプ工程で、リードフレーム部材１７のリード１
７ｂとこれに対応する半田ボール１４との結合を確実か
つ強固になす。このようなメッキ面１２５は、具体例１
に示した突起２５に比較して、これよりも大きく突出さ
せる必要がないことから、リードフレーム部材１７の金
型１０への配置作業等において、前記した結合促進部が
設けられたリードフレーム部材１７の取扱が容易とな
る。
【００５５】〈具体例３〉図５には、具体例２における
と同様なリードフレーム部材１７の取扱を容易とする結
合促進部２２５の他の例が示されている。
【００５６】図５は、図３（ａ）に示されたメッキ面１
２５が設けられたリード１７ｂの一部と同様なリード１
７ｂを部分的に拡大して示す。図５に示された具体例３
の結合促進部２２５は、リード１７ｂの一方の面に形成
された粗面２２５からなる。このような粗面は、リード
１７ｂへのスクラッチ傷の付与、微粒子のたたきつけに
よる機械的な加工または例えば硫酸のような薬液での部
分的な腐食のような化学的な加工により、形成すること
ができる。
【００５７】前記した粗面２２５からなる結合促進部
は、メッキ面１２５におけると同様に、前記したクラン
プ工程で、リードフレーム部材１７のリード１７ｂとこ
れに対応する半田ボール１４との結合を確実かつ強固に
なす。また、粗面２２５は、メッキ面１２５におけると
同様に、具体例１に示した突起２５に比較して、これよ
りも大きく突出させる必要がないことから、具体例３に
よれば、リードフレーム部材１７の金型１０への配置作
業等において、前記した結合促進部が設けられたリード
フレーム部材１７の取扱が容易となる。
【００５８】〈具体例４〉図６（ａ）〜図６（ｂ）に示
される具体例４では、金型１０を構成する両金型部材１
０ａおよび１０ｂのうち、第１の金型部材たる下成形金
型部材１０ｂに形成される半田ボール１４を受け入れる
ための凹所１５は、テーパ孔からなる。このテーパ孔１
５内には、前記したプラスチック層２８ｂは配置されな
い。
【００５９】テーパ孔１５は、図６（ａ）に示されてい
るように、半田ボール１４の直径よりも小さな直径を有
する円形の底面１５ａと、該底面から、下成形金型部材
１０ｂの型面１３ｂへ向けて口径を漸増すべく、角度θ
で立ち上がる傾斜周面１５ｂとで規定されている。テー
パ孔１５は、該孔内に半田ボール１４が収容されたと
き、その型面１３ｂからキャビティ１１上に、半田ボー
ル１４の直径の１０〜２０％の高さ寸法Ｂで、半田ボー
ル１４の頂部が露出するように、底面１５ａの直径、傾
斜周面１５ｂのテーパ角θおよびテーパ孔１５の深さ寸
法が、適宜設定される。
【００６０】テーパ孔１５内には、前記半田ボール１４
が前記したプラスチック層２８ｂを介することなく、テ
ーパ孔１５の傾斜周面１５ｂに接するように、該テーパ
孔内に直接的に配置される。この半田ボール１４は、そ
の表面をテーパ孔１５の傾斜周面１５ｂに接することに
より、この傾斜周面１５ｂとの間を気密的に封止する。
図６（ａ）に示す例では、半田ボール１４と、該ボール
を受け入れるテーパ孔１５の傾斜周面１５ｂとの気密性
を一層高めるために、テーパ孔１５の底面１５ａには、
図示しない負圧源に接続される負圧接続路３２が開放す
る。
【００６１】前記負圧接続路３２を経てテーパ孔１５の
底部に作用する負圧によりテーパ孔１５の傾斜周面１５
ｂに半田ボール１４が確実に吸着される。また、前記し
たと同様な位置決め機構１８により、リードフレーム部
材１７が、そのリード１７ｂに結合促進部として設けら
れた突起２５を対応するテーパ孔１５に向けて、すなわ
ち該テーパ孔１５内の半田ボール１４に向けて位置決め
られる。
【００６２】金型１０内への半田ボール１４およびリー
ドフレーム部材１７の前記した配置後、図６（ｂ）に示
されているように、クランプ工程で、両金型部材１０ａ
および１０ｂは、そのクランプ位置に保持される。この
クランプ位置では、前記した例におけると同様に、突起
２５および半田ボール１４が高温雰囲気下におかれ、上
成形金型部材１０ａに設けられた押圧部１６により、突
起２５がリード１７ｂを経て半田ボール１４へ向けての
押圧力を受ける。
【００６３】従って、前記したクランプ工程で、前記し
た例におけると同様に、各リード１７ｂは、その突起２
５が対応する半田ボール１４内に貫入することにより、
電気的および機械的に強固に結合される。
【００６４】前記したクランプ工程に引き続く封止工程
では、図６（ｃ）に示されているように、両金型部材１
０ａおよび１０ｂの型面１３ａおよび１３ｂ間に規定さ
れたキャビティ１１内に、樹脂材料（２９）が供給され
る。前記した封止工程では、リード１７ｂは、その突起
２５で、該突起が対応する半田ボール１４に強固に結合
された状態で、前記した例におけると同様に、半田ボー
ル１４の一部、前記したと同様な半導体チップおよびボ
ンディングワイヤと共に、覆われ、この樹脂材料の硬化
により、封止部材２９が形成される。
【００６５】前記した封止工程では、半田ボール１４
は、テーパ孔１５の傾斜周面１５ｂに気密的に接触し、
また前記した負圧により、該傾斜周面に確実に吸着保持
されていることから、前記樹脂材料がテーパ孔１５の傾
斜周面１５ｂと半田ボール１４との間隙を経て該半田ボ
ールの下部に回り込むことはない。このことから、従来
のようなプラスチック層２８ｂを凹所１５内に配置する
ことなく、前記した樹脂材料の半田ボール１４の下部へ
の回り込みを防止することができる。
【００６６】従って、具体例４に示す前記製造方法によ
れば、半田ボール１４をリード１７ｂに確実かつ強固に
結合し、しかも半田ボール１４に半田付けの妨げとなる
酸化膜の成長を抑制することができる半導体集積回路パ
ッケージを比較的容易に製造することができる。しか
も、凹所１５の壁面と、該凹所に収容される半田ボール
１４との間隙を経る樹脂材料の前記半田ボールの下部へ
の回り込みを防止するための前記したプラスチック層か
ら成る充填材を用いることなく、半田ボール１４を覆う
バリの発生を防止することができる。
【００６７】前記した例では、各金型部材１０ａおよび
１０ｂの型面１３ａおよび１３ｂは、いずれもプラスチ
ック層（２８ａおよび２８ｂ）で覆われていないが、必
要に応じて、上成形金型部材１０ａの型面１３ａに封止
部材２９の剥離を容易とする前記したと同様なプラスチ
ック層を配置することができ、また下成形金型部材１０
ｂの型面１３ｂのテーパ孔１５を除く面に、封止部材２
９の剥離を容易とする前記したと同様なプラスチック層
を配置することができる。
【００６８】〈具体例５〉図６（ａ）〜図６（ｃ）に示
した具体例４では、リード１７ｂに結合促進部が設けら
れた例を示したが、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示されて
いるように、従来におけると同様に、リードフレーム部
材１７のリード１７ｂに前記したような結合促進部を形
成することなく、リード１７ｂの所定箇所に半田ボール
１４を予め半田付しておくことができる。
【００６９】図７（ａ）に示されているように、第１の
金型部材たる下成形金型部材１０ｂには、具体例４に示
したと同様なテーパ孔からなる凹所１５が形成されてい
る。テーパ孔１５には、負圧接続路３２を経て負圧が導
入可能である。
【００７０】具体例５では、リード１７ｂに予め半田ボ
ール１４が結合されていることから、リードフレーム部
材１７が位置決め機構１８を介して金型１０内に配置さ
れることにより、半田ボール１４が所定のテーパ孔１５
内に対応すべく位置決められる。
【００７１】クランプ工程では、図７（ｂ）に示されて
いるように、前記した具体例６におけると同様に、半田
ボール１４が、第２の金型部材たる上成形金型部材１０
ａに設けられた押圧部１６により、テーパ孔１５の傾斜
周面１５ｂに向けて押圧され、また、負圧接続路３２か
らの負圧により、確実に傾斜周面１５ｂに吸着保持され
る。
【００７２】従って、図７（ｃ）に示されている封止工
程では、前記具体例６におけると同様に、半田ボール１
４は、テーパ孔１５の傾斜周面１５ｂに気密的に接触
し、また前記した負圧により、該傾斜周面に確実に吸着
保持されていることから、前記樹脂材料がテーパ孔１５
の傾斜周面１５ｂと半田ボール１４との間隙を経て該半
田ボールの下部に回り込むことはなく、前記した樹脂材
料の半田ボール１４の下部への回り込みを防止すること
ができる。
【００７３】負圧接続路３２を経てテーパ孔１５に導入
される負圧の吸着力によって半田ボール１４を確実に傾
斜周面１５ｂに吸着保持できるとき、上成形金型部材１
０ａに設けられた押圧部１６を不要とすることができ
る。
【００７４】前記したように、具体例７によれば、凹所
１５の壁面と、該凹所に収容される半田ボール１４との
間隙を経る樹脂材料の前記半田ボールの下部への回り込
みを防止するための前記したプラスチック層から成る充
填材を用いることなく、半田ボール１４を覆うバリの発
生を防止することができる。しかしながら、半田ボール
１４は、樹脂封止工程に先立ってリード１７ｂに予め半
田付されており、さらに前記した樹脂封止工程で、さら
に高温雰囲気下に晒されることから、半田ボール１４の
表面に酸化膜が生じ易い。
【００７５】そのため、半田ボール１４に表面酸化を抑
制し、半田ボール１４による半田付けを容易とする上
で、具体例６に示したとおり、半田ボール１４を予めリ
ード１７ｂに半田付けすることなく、リード１７ｂに前
記したような突起２５メッキ面１２５あるいは粗面２２
５からなる結合促進部を形成し、クランプ工程でリード
１７ｂと半田ボール１４とを結合することが望ましい。
【００７６】前記したところでは、半導体チップとリー
ドとがボンディングワイヤを介して接続されたボールグ
リッドアレイパッケージについて説明したが、本発明
は、これに限らず、フリップチップタイプおよびその他
のボールグリッドアレイパッケージに適用することがで
きる。
【００７７】
【発明の効果】本発明に製造方法では、前記したよう
に、前記両金型部材を介しての加熱下で該両金型部材の
クランプ力でもって前記導電部材に設けられた結合促進
部と該結合部に対応する前記接続端子とを結合すること
ができることから、前記接続端子は、樹脂封止工程での
加熱下で前記導電部材に確実に結合され、しかも２度に
亘って高温雰囲気下に晒されることがないことから、前
記接続端子への熱酸化膜の成長が抑制される。従って、
本発明に係る前記製造方法によれば、前記導電部材と前
記球状の接続端子とが確実に結合されかつ基板への搭載
が従来に比較して容易な半導体集積回路パッケージを比
較的容易に形成することができる。
【００７８】また、前記製造方法により得られた半導体
集積回路パッケージによれば、接続半田の表面への酸化
膜の成長が抑制されていることから、プリント配線基板
のような基板への搭載作業が従来に比較して確実かつ容
易に行うことができる。
【００７９】さらに、本発明に係る他の製造方法では、
前記したように、前記球状接続端子を受け入れる凹所が
テーパ孔で形成されていることから、該テーパ孔の周壁
と前記球状接続端子の表面との気密性を利用して、合成
樹脂材料のような樹脂材料の回り込みを防止することが
できる。
【００８０】従って、本発明に係る前記他の製造方法に
よれば、前記凹所の壁面と前記半田ボールとの空隙への
樹脂材料の回り込みを防止するための従来のような充填
材料を用いることなく、従って、それによるコストアッ
プをもたらすことなく半田ボールへの樹脂材料の回り込
みを防止することができることから、ボール接続端子へ
の回り込みにより生じる封止部材のバリを除去するバリ
取り作業を不要とする半導体集積回路パッケージを比較
的安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）〜図１（ｃ）は、本発明に係る製造
方法の具体例１を示す工程図である。
【図２】図１に示した具体例１の製造方法により得られ
た半導体集積回路パッケージ（１）を部分的に示す断面
図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、本発明に係る製造
方法の具体例２を示す工程図である。
【図４】図３に示した具体例２の製造方法により得られ
た半導体集積回路パッケージ（２）を部分的に示す断面
図である。
【図５】本発明に係る製造方法の具体例３を部分的に示
すリードフレームの一部を拡大して示す部分拡大図であ
る。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｃ）は、本発明に係る他の
製造方法の具体例４を示す工程図である。
【図７】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、本発明に係る前記
他の製造方法についての具体例５を示す工程図である。
【符号の説明】
１０ 金型 １０ａ 上成形金型部材 １０ｂ 下成形金型部材 １１ キャビティ １３ａ、１３ｂ 型面 １４ （接続端子）半田ボール １５ 凹所（半球状凹所、テーパ孔） １６ 押圧部 １７ （導電部材）リードフレーム部材 １７ｂ リード ２５、１２５、２２５ 結合促進部 ２６ 半導体チップ ２７ 電気端子（パッド） ２９ 封止部材

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の電気端子が設けられた半導体チッ
    プと、前記電気端子に電気的にそれぞれ接続される複数
    の導電部材と、対応する前記導電部材に電気的に接続さ
    れた球状の半田からなる接続端子と、前記半導体チップ
    および前記導電部材を封止しかつ前記接続端子の部分的
    な露出を許すべく該接続端子を覆う樹脂材料から成る封
    止部材とを含む半導体集積回路パッケージであって、前
    記導電部材には、前記球状接続端子との半田結合を促進
    する結合促進部が設けられ、該結合促進部で前記導電部
    材と対応する各前記球状接続端子とが接続されている半
    導体集積回路パッケージ。
  2. 【請求項２】 前記導電部材は、リードフレーム部材の
    各リードである請求項１記載の半導体集積回路パッケー
    ジ。
  3. 【請求項３】 前記結合促進部は、前記パッケージの樹
    脂封止工程で前記球状接続端子と前記リードとの間に押
    圧力が作用したときに前記球状接続端子に進入可能の突
    起からなる請求項２記載の半導体集積回路パッケージ。
  4. 【請求項４】 前記突起の高さ寸法は、前記球状接続端
    子の直径の約１０〜５０％である請求項３記載の半導体
    集積回路パッケージ。
  5. 【請求項５】 前記結合促進部は、前記パッケージの樹
    脂封止工程で前記球状接続端子と前記リードとの間に押
    圧力が作用したときに前記球状接続端子に接合または結
    合可能の粗面からなる請求項２記載の半導体集積回路パ
    ッケージ。
  6. 【請求項６】 前記結合促進部は、前記パッケージの樹
    脂封止工程で前記球状接続端子と前記リードとの間に押
    圧力が作用したときに前記球状接続端子に接合可能のメ
    ッキ面からなる請求項２記載の半導体集積回路パッケー
    ジ。
  7. 【請求項７】 前記メッキ面は、半田材料が予め塗布さ
    れた面である請求項６の半導体集積回路パッケージ。
  8. 【請求項８】 複数の電気端子が設けられた半導体チッ
    プと、前記電気端子に電気的にそれぞれ接続される複数
    の導電部材と、対応する前記導電部材に電気的に接続さ
    れた球状の半田からなる接続端子と、前記半導体チップ
    および前記導電部材を封止しかつ前記接続端子の部分的
    な露出を許すべく該接続端子を覆う樹脂材料から成る封
    止部材とを含む半導体集積回路パッケージの製造方法で
    あって、前記球状接続端子を受け入れる凹所が形成され
    た第１の金型部材と該第１の金型部材と共同して前記封
    止部材のためのキャビティを規定する第２の金型部材と
    を用いて前記キャビティ内に配置される樹脂材料を加熱
    成形するステップを含み、前記樹脂材料の前記キャビテ
    ィ内への配置に先立って、前記凹所内に前記球状の接続
    端子を配置すること、予め結合促進部が形成された導電
    部材を、その各結合促進部が対応する前記接続端子に対
    向するように、前記両金型部材間に配置すること、前記
    両金型部材を介しての加熱下で該両金型部材のクランプ
    力でもって前記導電部材に設けられた結合促進部と該結
    合部に対応する前記接続端子とを結合することを特徴と
    する半導体集積回路パッケージの製造方法。
  9. 【請求項９】 前記凹所は、前記第１の金型部材の型面
    に開放する円形横断面を有しかつ該型面へ向けて口径を
    漸増させるテーパ孔からなる請求項８記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記テーパ孔は、その底部で負圧源に
    接続可能であり、前記接続端子が前記テーパ孔の壁面に
    吸着された状態で前記樹脂材料が加熱成形を受ける請求
    項９記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記接続端子は、その頂部を前記凹所
    から突出させて該凹所内に配置され、前記導電部材は、
    前記第２の金型部材に設けられた押圧部であって前記両
    金型部材のクランプ時に前記導電部材に係合可能な前記
    押圧部からの押圧力により、前記結合促進部を対応する
    前記接続端子に接合または結合させる請求項８記載の製
    造方法。
  12. 【請求項１２】 複数の電気端子が設けられた半導体チ
    ップと、前記電気端子に電気的にそれぞれ接続される複
    数の導電部材と、対応する前記導電部材に電気的に接続
    された球状の半田からなる接続端子と、前記半導体チッ
    プおよび前記導電部材を封止しかつ前記接続端子の部分
    的な露出を許すべく該接続端子を覆う樹脂材料から成る
    封止部材とを含む半導体集積回路パッケージの製造方法
    であって、前記球状接続端子を受け入れる凹所が形成さ
    れた第１の金型部材と該第１の金型部材と共同して前記
    封止部材のためのキャビティを規定する第２の金型部材
    とを用いて前記キャビティ内に配置される樹脂材料を加
    熱成形するステップを含み、前記凹所は、前記第１の金
    型部材の型面に開放する円形横断面を有しかつ該型面へ
    向けて口径を漸増させるテーパ孔からなる半導体集積回
    路パッケージの製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記接続端子は、その頂部を前記テー
    パ孔から突出させて該テーパ孔に配置され、前記接続端
    子は、前記第２の金型部材に設けられた押圧部であって
    前記両金型部材のクランプ時に前記導電部材に接合また
    は結合可能な前記押圧部からの押圧力により、前記テー
    パ孔の壁面に押圧される請求項１２記載の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記接続端子は、予め前記導電部材に
    結合されている請求項１２記載の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記接続端子は、前記両金型部材を介
    しての加熱下で、該両金型部材のクランプ力でもって前
    記導電部材に設けられた結合促進部に結合される請求項
    １２記載の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記接続端子は、その直径の約１０〜
    ２０％の高さ寸法分を前記テーパ孔に配置されたとき前
    記テーパ孔が開放する前記第１の金型部材の型面から突
    出させる請求項１２記載の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記テーパ孔は、前記底部で負圧源に
    接続可能であり、前記接続端子が前記テーパ孔の壁面に
    吸着された状態で前記樹脂材料が加熱成形を受ける請求
    項１２記載の製造方法。
  18. 【請求項１８】 球状端子が設けられたリードフレーム
    を準備する工程と、 底面に貫通孔が形成されたキャビティを有する第１の成
    形金型を準備する工程と、 前記第１の成形金型とかみ合う第２の成形金型を準備す
    る工程と、 前記キャビティ内に前記球状端子が配置されるように、
    前記第１および第２の成形金型で前記リードフレームを
    挟む工程と、 前記貫通孔を介して前記球状端子を吸引する工程と、 前記第１と第２の成形金型の間に成形組成物を注入する
    工程とを有することを特徴とするパッケージ形成方法。
  19. 【請求項１９】 球状端子が設けられたリードフレーム
    を準備する工程と、 底面に貫通孔が形成されたキャビティを有する第１の成
    形金型を準備する工程と、 前記第１の成形金型とかみ合う第２の成形金型を準備す
    る工程と、 前記キャビティの壁面と前記球状端子とが押圧力で密着
    するように、前記第１および第２の成形金型で前記リー
    ドフレームを挟む工程と、 前記第１と第２の成形金型の間に成形組成物を注入する
    工程とを有することを特徴とするパッケージ形成方法。
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