JP2003324117A - 半導体装置製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で未充填やボイドを低減し、高品
質な半導体装置を生産性よく製造することができる半導
体装置製造方法を提供する。 【解決手段】 予め配線パターンの形成された基板の所
定の位置に複数の電子部品を載置するマウントステップ
と、前記複数の電子部品の間の前記基板上に隔壁を形成
する隔壁形成ステップと、前記隔壁が形成された前記基
板上に樹脂を注入して封止を行う樹脂封止ステップとを
有する半導体装置製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、半導体
装置製造方法及び半導体装置に係り、特に、複数の電子
部品が搭載された基板に樹脂封止を行う半導体装置製造
方法及び半導体装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の小型化及び多機能化の
要請から、電子機器に搭載される半導体装置の高性能化
が望まれている。それに伴い、半導体産業では、１つの
基板に１つの電子部品（例えば、半導体チップ）を搭載
した半導体装置から、１つの基板に複数の電子部品を搭
載した半導体装置（「マルチチップパッケージ」と呼ば
れることもある）に生産をシフトしてきている。

【０００３】半導体装置は、基板の所定の位置に電子部
品を接着し、基板に設けられたリードと電子部品の電極
を金線などで電気的に接続した後、型締めされた金型内
に熱硬化性樹脂を圧入して（即ち、トランスファー形成
により）樹脂封止を行って製造する。ここで、基板２１
００の外周に対して整列した複数の電子部品２２００ａ
乃至２２００ｃを有する半導体装置２０００の樹脂封止
について説明する。図７は、半導体装置２０００の樹脂
封止の一例を示す概略平面図である。なお、図７におい
て、便宜上、金型は省略している。

【０００４】半導体装置２０００の樹脂封止は、図７に
よく示されるように、基板２１００の一角２１００ａに
設けられたゲート２３００から樹脂を注入（充填）する
と共に、他の角２１００ｂ乃至２１００ｄに設けられた
エアーベント２４００ｂ乃至２４００ｄから金型内の空
気を抜きながら行われる。ゲート２３００から注入され
た樹脂は、放射線状に広がり、図７に示す矢印Ａのよう
に流れる。この時、電子部品２２００ａ乃至２２００ｃ
が存在しない（即ち、金型空間が大きい）箇所は樹脂が
早く回り込み、一方、電子部品２２００ａ乃至２２００
ｃが存在する（即ち、金型空間が狭い）箇所は樹脂の注
入が遅れ、早く回り込んだ樹脂との間のエアが逃げ場を
失い、例えば、領域Ｘに未充填やボイドを発生して半導
体装置の品質の低下をもたらしていた。そして、著しく
品質の低下した半導体装置は廃棄しなければならず、生
産性（例えば、歩留まりやコスト増加など）の悪化を招
いていた。

【０００５】また、図８に示すように、ポット（「チャ
ンバー」と呼ばれることもある）３３００に収容した樹
脂をランナー３４００を通して一括基板３１００に設け
られたゲート３５００から注入（充填）して樹脂封止を
行った後、切断線Ｌ（図中破線）に沿って一括基板３１
００を切断して１つの基板３１００ａに１つの電子部品
３２００を搭載した半導体装置３０００を得る場合にお
いても、上述したように、領域Ｙにエアの巻き込みを生
じ、未充填やボイドを発生させてしまう。ここで、図８
は、樹脂封止を行った一括基板３１００から半導体装置
の個片を得る場合の一例を示す概略平面図である。

【０００６】このため、樹脂の流れを調節して未充填や
ボイドの発生を抑制する半導体装置が、例えば、公開特
許平成６年２４４３０９号公報、公開特許平成７年１３
５２７７号公報に提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】公開特許平成６年２４
４３０９号公報において提案されている半導体装置によ
れば、基板に搭載される電子部品を樹脂の流れやすい配
置にすることで樹脂の流れを調節している。しかしなが
ら、基板上の電子部品の配置位置を変更するためには基
板の配線パターンも変更する必要があり、基板の設計段
階から考慮しなければならず非常に面倒である。また、
図７及び図８に示したように、基板上の電子部品の配置
位置が制約されており、思い通りに電子部品を配置する
ことができない場合もある。

【０００８】一方、公開特許平成７年１３５２７７号公
報において提案されている半導体装置によれば、基板に
透孔を設けることで樹脂の流れを調節しているが、公開
特許平成６年２４４３０９号公報と同様に、基板の配線
パターンを避けて透孔を配置する必要があり、基板の設
計段階から考慮しなければならず非常に面倒である。ま
た、基板に透孔を設けるために、基板の片面（即ち、電
子部品を搭載する面）のみを樹脂封止することができな
い。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、この
ような従来の課題を解決する新規且つ有用な半導体装置
製造方法及び半導体装置を提供することを概括的な目的
とする。

【００１０】より特定的には、本発明は、簡易な構成で
未充填やボイドを低減し、高品質な半導体装置を生産性
よく製造することができる半導体装置製造方法を提供す
ることを例示的目的とする。

【００１１】上記目的を達成するために、本発明の一側
面としての半導体装置製造方法は、予め配線パターンの
形成された基板の所定の位置に複数の電子部品を載置す
るマウントステップと、前記複数の電子部品の間の前記
基板上に隔壁を形成する隔壁形成ステップと、前記隔壁
が形成された前記基板上に樹脂を注入して封止を行う樹
脂封止ステップとを有する。かかる製造方法によれば、
隔壁により樹脂封止の際の樹脂の流れを均一にすること
ができるので、電子部品周辺における樹脂流速の違いか
ら生じるエアの巻き込みを低減し、未充填やボイドの発
生を防止することができる。なお、隔壁形成ステップ
は、樹脂封止ステップに先駆けて行えばよく、例えば、
マウントステップや、電子部品と基板の配線パターンを
電気的に接続するボンディングステップより前に行って
もよい。

【００１２】本発明の更に別の側面としての半導体装置
は、配線パターンの形成された基板と、前記基板上に載
置され、前記配線パターンと電気的に接続される複数の
電子部品と、前記複数の電子部品の間に形成され、当該
複数の電子部品を封止する樹脂の流れを変更する隔壁と
を有する。かかる半導体装置によれば、適当に隔壁を形
成することによって樹脂の流れを均一にすることがで
き、上述の製造方法の作用と同様の作用を奏する。前記
隔壁は、柔軟性のある絶縁物から形成される。これによ
り、耐熱性の熱可塑性の材料を用いることができる。前
記隔壁は、前記封止樹脂から形成される。これにより、
隔壁を樹脂封止の一部に含めることができる。

【００１３】本発明の更なる目的又はその他の特徴は添
付図面を参照して説明される好ましい実施例において明
らかにされるであろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の例示的一態様である半導体装置製造方法及び半導体装
置について説明する。但し、本発明はこれらの実施例に
限定するものではなく、本発明の目的が達成される範囲
において、各構成要素が代替的に置換されてもよい。

【００１５】ここで、図１は、本発明に係る半導体装置
１００の概略構成図であって、図１（ａ）は、半導体装
置１００の概略平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示
す半導体装置１００のＡ−Ａ断面図である。半導体装置
１００は、例えば、コンピューター、オーディオ機器、
通信機器などの電子機器、自動車や電車の制御機器な
ど、あらゆるエレクトロ機器に組み込まれる。半導体装
置１００は、図１によく示されるように、基板１１０
と、電子部品１２０（電子部品１２０は、電子部品１２
０ａ乃至１２０ｃを総括するものとする）と、隔壁１３
０とを有する。

【００１６】基板１１０は、例えば、プリント基板（Ｐ
ＣＢ：Ｐｒｉｎｔ ＣｉｒｃｕｉｔＢｏａｒｄ）で、所
定の位置１１０ａ乃至１１０ｃに電子部品１２０を載置
して、電子部品１２０間の配線を行う。但し、所定の位
置１１０ａ乃至１１０ｃは、後述する隔壁１３０によ
り、基板１１０上に任意に設定することができる。な
お、本実施形態において、基板１１０は、３つの電子部
品１２０ａ乃至ｃを図７に示した半導体装置２０００の
基板２１００が搭載する電子部品２２００ａ乃至２２０
０ｃと同一位置に載置しているが、その配置や数を限定
するものではない。

【００１７】基板１１０は、厚さ１ｍｍ乃至２ｍｍ程度
の絶縁板（例えば、ベークライト、エポキシ樹脂など）
に配線パターンが形成された（即ち、配線が張り付けら
れた）構造を有する。配線パターンは、電子部品１２０
を電気的に接続し、一般には、エッチングによって、厚
さ３０μｍ乃至４０μｍ程度の鉄系又は銅系の合金で形
成される。

【００１８】電子部品１２０は、基板１１０の所定の位
置１１０ａ乃至１１０ｃに載置され、基板１１０の配線
パターンと電気的に接続される。電子部品１２０は、半
導体チップ（ＬＳＩやＶＬＳＩなど）、抵抗器、コンデ
ンサ、トランジスタ等を含む。電子部品１２０の基板１
１０（所定の位置１１０ａ乃至１１０ｃ）への載置
（「マウント」と呼ばれる）は、例えば、導電性エポキ
シ樹脂による接着や半田付けによって行われ、電子部品
１２０と基板１１０の配線パターンとの電気的な接続
（「ボンディング」と呼ばれる）は、例えば、３０μｍ
程度の金線などによって行われる。

【００１９】隔壁１３０は、電子部品１２０の間に形成
され、電子部品１２０を封止する樹脂の流れを変更す
る。隔壁１３０は、図１（ｂ）に示すように、上型５１
０と下型５２０によって型締めされた金型５００内に熱
硬化性樹脂を圧入して（即ち、トランスファー形成によ
り）樹脂封止を行う際に、圧入した熱硬化性樹脂の流れ
を調節して基板１１０上を放射線状に広がらせる。

【００２０】隔壁１３０は、電子部品１２０ａ乃至１２
０ｃが存在しない（即ち、金型５００空間が大きい）箇
所に樹脂が早く回りこむことを防止するように樹脂の流
れを変更する箇所に配置する。即ち、隔壁１３０は、電
子部品１２０ａ乃至１２０ｃが存在しない箇所における
樹脂の流れと電子部品１２０ａ乃至１２０ｃが存在する
（即ち、金型５００空間が小さい）箇所における樹脂の
流れを均一にして、樹脂が基板１１０上を放射状に広が
るように配置する。

【００２１】隔壁１３０は、図２によく示されるよう
に、略四角柱（即ち、板状）の形状を有する。但し、図
２に示す隔壁１３０の形状は、例示的であり、上述した
機能を有するならばどのような形状であってもかまわな
い。ここで、図２は、図１に示す隔壁１３０の概略斜視
図である。図２を参照するに、隔壁１３０は、樹脂の流
れを変更するため、且つ、樹脂の流圧に耐える十分な強
度を有するように、縦径ａ及び横径ｂを設定する。従っ
て、隔壁１３０の縦径ａ及び横径ｂは、基板１１０上に
載置される電子部品１３０の載置位置や大きさに基づい
て設定される。しかし、隔壁１３０の縦径ａ及び横径ｂ
を大きく設定してしまうと、電子部品１２０と同様に、
隔壁１３０の周りにエアの巻き込みを生じてしまうので
好ましくない。隔壁１３０の高さｃは、電子部品１２０
と同じ高さに設定することが好ましい。なお、隔壁１３
０の配置位置、縦径ａ、横径ｂ及び高さｃは、例えば、
コンピューターシミュレーションにより求めることがで
きる。

【００２２】ここで、図６を参照して、コンピューター
シミュレーションにより隔壁１３０の配置位置、縦径
ａ、横径ｂ及び高さｃを求める方法を説明する。図６
は、隔壁１３０の配置位置及び寸法（縦径ａ、横径ｂ及
び高さｃ）を求める方法を説明するためのフローチャー
トである。まず、所定の位置１１０ａ乃至１１０ｃに複
数の電子部品１２０ａ乃至１２０ｃを載置した基板１１
０に樹脂を流し、基板上１１０の樹脂の流れが不均一な
領域、即ち、エアの巻き込みが発生する領域を確認する
（ステップ２００２）。次に、基板１１０上の適当な位
置に適当な縦径ａ、横径ｂ及び高さｃで隔壁１３０を形
成する（ステップ２００４）。そして、隔壁１３０が形
成された基板１１０に樹脂を流し、かかる樹脂の流れが
均一となり基板１１０上にエアの巻き込みが発生しない
かどうか判断する（ステップ２００６）。エアの巻き込
みが発生しない場合は、ステップ２００４で設定した隔
壁１３０の配置位置及び寸法（縦径ａ、横径ｂ及び高さ
ｃ）が最適となる。エアの巻き込みが発生する場合は、
エアの巻き込みが発生しなくなるまで隔壁１３０の配置
位置及び縦径ａ、横径ｂ及び高さｃを変更してステップ
２００４以下を繰り返し行う。但し、本実施形態では、
ステップ２００６の判断基準を基板１１０上にエアの巻
き込みが発生しなくなるまでとしたが、半導体装置１０
０を劣化させない程度のエアの巻き込み以下になるまで
としてもよい。

【００２３】再び、図１に戻って、隔壁１３０は、柔軟
性のある絶縁物（例えば、耐熱性の熱可塑性の材料な
ど）から形成され、例えば、エポキシ樹脂などの接着剤
を用いて基板１１０に固定される。隔壁１３０は、液材
吐出装置を用いて樹脂封止に使われる樹脂（熱硬化性樹
脂）を基板１１０に塗布して形成することも可能であ
る。これにより、隔壁１３０を樹脂封止の一部に含める
ことができる。

【００２４】本実施形態では、隔壁１３０は、基板１１
０に載置される電子部品１２０ａ乃至１２０ｃの位置及
び大きさに基づいて、図１に示すように、基板１１０上
の２箇所に配置されている。かかる構成において、図３
に示すように、基板１１０の一角１１０ｄに設けられた
ゲート１１２から樹脂を注入（充填）すると共に、他の
角１１０ｅ乃至１１０ｇに設けられたエアーベント１１
４ｅ乃至１１４ｇから金型５００内の空気を抜きながら
樹脂封止を行うと、ゲート１１２から注入された樹脂
は、放射線状に広がり、隔壁１３０によって流れが変更
されて矢印Ｂのように流れる。即ち、電子部品１２０ａ
乃至１２０ｃが存在しない箇所と電子部品１２０ａ乃至
１２０ｃが存在する箇所の樹脂の流れが均一となり、樹
脂が基板１１０全面に充填されるまで放射線状の広がり
を維持する。従って、樹脂の流れの不均一によるエアの
巻き込みが起こらず、例えば、図７に示したように従
来、領域Ｘに発生していた未充填やボイドを抑制するこ
とができる。ここで、図３は、半導体装置１００を樹脂
封止する際の樹脂の流れを示す概略平面図である。

【００２５】以下、図４を参照して、半導体装置１００
の製造方法の実施例について説明する。図４は、半導体
装置１００の製造を説明するためのフローチャートであ
る。まず、予め配線パターンの形成された基板１１０の
所定の位置１１０ａ乃至１１０ｃに複数の電子部品１２
０ａ乃至１２０ｃを載置する（ステップ１００２）。こ
こで、基板１１０の所定の位置１１０ａ乃至１１０ｃ
は、基板１１０の設計段階で任意に定めることができる
ため、載置位置の制約はなく思い通りに電子部品１２０
ａ乃至１２０ｃを配置することができる。

【００２６】次に、基板１１０の所定の位置１１０ａ乃
至１１０ｃに載置した電子部品１２０ａ乃至１２０ｃと
基板１１０の配線パターンを電気的に接続する（ステッ
プ１００４）。

【００２７】次いで、複数の電子部品１２０ａ乃至１２
０ｃの間の基板１１０上に隔壁１３０を形成する（ステ
ップ１００６）。この際、例えば、上述したコンピュー
ター種ミュレーションにより基板１１０上の最適な配置
位置に最適な寸法（縦径ａ、横径ｂ及び高さｃ）で隔壁
１３０を形成することによって、樹脂の流れやすい箇所
（即ち、複数の電子部品１２０ａ乃至１２０ｃが存在し
ない箇所）の樹脂の流れを、樹脂の流れにくい箇所（即
ち、複数の電子部品１２０ａ乃至１２０ｃが存在する箇
所）に変更することが可能となり、樹脂封止をする際の
樹脂の流れを均一にすることができる。

【００２８】そして、隔壁１３０が形成された基板１１
０上に樹脂を注入して封止を行う（ステップ１００
８）。注入された樹脂は、隔壁１３０によって流れを変
更され、放射線状に広がり均一に基板１１０を充填す
る。従って、複数の電子部品１２０ａ乃至１２０ｃ周辺
部（例えば、領域Ｘ）における樹脂流速の違いから生じ
るエアの巻き込みを低減し、未充填やボイドの発生を防
止することができる。

【００２９】かかる製造方法によれば、従来よりも高品
位の半導体装置１００を生産性よく製造することができ
る。なお、隔壁１３０を形成するステップ１００６は、
基板１１０を樹脂で封止するステップ１００８に先駆け
て行えばよく、例えば、電子部品１２０ａ乃至１２０ｃ
を基板１１０に載置するステップ１００２や電子部品１
２０ａ乃至１２０ｃと基板１１０の配線パターンと電気
的に接続するステップ１００４より前に行ってもよい。
但し、隔壁１３０を形成する位置が後の工程（ステップ
１００２及びステップ１００４）に影響を与えない場合
に限ることは言うまでもない。

【００３０】また、かかる製造方法は、図５に示すよう
に、ポットに収容した樹脂をランナーを通して一括基板
１８０に設けられたゲートから注入（充填）して樹脂封
止を行った後、切断線Ｌ（図中破線）に沿って一括基板
１８０を切断して１つの基板１８０ａに１つの電子部品
１２０ａを載置した半導体装置１００ａを得る場合にも
適用することができる。即ち、一括基板１８０上の適当
な位置に適当な大きさで隔壁１３０を形成することによ
って樹脂の流れが変更されて矢印Ｃのように流す（一括
基板１８０上を樹脂が均一に流れる）ことが可能とな
る。従って、図８に示したように、領域Ｙにエアの巻き
込みを生じることなく、未充填やボイドの発生が抑制さ
れた高品位な半導体装置１００ａを得ることができる。
ここで、図５は、隔壁１３０を形成した一括基板１８０
に樹脂封止を行う際の樹脂の流れを示す概略平面図であ
る。但し、図５においては、領域Ｙのみに注目して説明
しているため隔壁１３０は２つしか形成されていないこ
とに理解されたい。

【００３１】以上、本発明の好ましい実施例を説明した
が、本発明はその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可
能である。

【００３２】

【発明の効果】本発明の半導体製造方法によれば、簡易
な構成で樹脂封止の際の樹脂の流れを均一にすることが
可能となり、未充填やボイドを低減し、高品質な半導体
装置を生産性よく製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る半導体装置の概略構成図であっ
て、図１（ａ）は、半導体装置の概略平面図、図１
（ｂ）は、図１（ａ）に示す半導体装置のＡ−Ａ断面図
である。

【図２】 図１に示す隔壁の概略斜視図である。

【図３】 図１に示す半導体装置を樹脂封止する際の樹
脂の流れを示す概略平面図である。

【図４】 図１に示す半導体装置の製造を説明するため
のフローチャートである。

【図５】 隔壁を形成した一括基板に樹脂封止を行う際
の樹脂の流れを示す概略平面図である。

【図６】 隔壁の配置位置及び寸法を求める方法を説明
するためのフローチャートである。

【図７】 半導体装置の樹脂封止の一例を示す概略平面
図である。

【図８】 樹脂封止を行った一括基板から半導体装置の
個片を得る場合の一例を示す概略平面図である。

【符号の説明】

１００ 半導体装置 １１０ 基板 １２０ 電子部品 １３０ 隔壁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め配線パターンの形成された基板の所
   定の位置に複数の電子部品を載置するマウントステップ
   と、 前記複数の電子部品の間の前記基板上に隔壁を形成する
   隔壁形成ステップと、 前記隔壁が形成された前記基板上に樹脂を注入して封止
   を行う樹脂封止ステップとを有する半導体装置製造方
   法。
2. 【請求項２】 配線パターンの形成された基板と、 前記基板上に載置され、前記配線パターンと電気的に接
   続される複数の電子部品と、 前記複数の電子部品の間に形成され、当該複数の電子部
   品を封止する樹脂の流れを変更する隔壁とを有する半導
   体装置。
3. 【請求項３】 前記隔壁は、柔軟性のある絶縁物から形
   成される請求項２記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 前記隔壁は、前記封止樹脂から形成され
   る請求項２記載の半導体装置。