JP2005158873A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形枠や金型の材料費を低減し、作業工数を削減できる半導体装置の好適な製造方法を提供する。
【解決手段】 有底箱形の型内に電子部品を搭載した複数枚の基板を平面状に配置する。封止用樹脂を前記型内に注入して前記複数枚の基板を一括封止し、その後、個々の基板に分割する。基板を個片化する際、個々の基板の繋ぎ目に沿って折り曲げて分割する。この製造方法によれば、高価な成形枠や金型は不要であって、材料費が削減できると共に、樹脂封止後の基板面や樹脂面の分割溝形成工程が不要となり、工数低減が図れる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電子部品が搭載された複数枚の基板を一度に樹脂封止して、その後、個々の基板に分割する半導体装置の製造方法に関するものである。

従来より、半導体素子を始めとする各種電子部品を搭載した基板の部品搭載面側を樹脂封止した信頼性の高い半導体装置が知られている。

通常、このような樹脂封止タイプの半導体装置は、成型された枠体を個々の基板に接着剤等で固定した後、この枠体内に熱硬化性の樹脂を注入したり、或いは、型締めされた金型内に部品搭載基板を配置してトランスファ成形等により、樹脂封止していた。

また、近年では、量産化のため、１枚の基板に多数組みの電子部品を一括搭載して全面樹脂封止した後、個々の基板に分割する（個片化）といった生産性の高い製造工法が実用化されており、一括樹脂封止された基板は、ダイヤモンドカッター等を用いて所定の位置で切断したり、レーザー照射やダイヤモンドカッター等で樹脂面と基板面のブレーキング位置に溝を設け、その溝に沿って折り曲げて割ることにより分割していた。

尚、このような工法による半導体装置の先行技術として、特許文献１〜３が開示されている。
特開２００３−１３３２６２号公報 特開２００３−１８８１９９号公報 特開平６−１２５００１号公報

ところで、上記した成形枠を用いて基板を個々に樹脂封止する工法は、枠体を形成するための金型を必要とすると共に、枠体を基板に固定するための接着剤等を必要とすることから材料費が嵩むこと、基板毎に樹脂封止を行うため、作業工数が増すこと、また、成形においては、使用する金型が高価であると共に、高額な成形機が必要であること等の理由から、コスト高になるという問題を有していた。
加えて、成形枠や成形金型等は、樹脂封止する基板の形状や寸法に合わせて個々に作製する必要があるため、汎用性に欠け、不経済であるという問題を有していた。

一方、基板を一括樹脂封止した後に個々の基板に分割する工法は、ブレーキングを良好に行うための分割溝を形成する工程を必要とし、製造工程の削減が図れないという問題を有していた。

本発明は、このような従来工法の問題点に鑑みて成されたもので、成形枠や金型に要する費用を低減すると共に、作業工数を削減することのできる半導体装置の好適な製造方法を提供することを目的としている。

すなわち、請求項１に記載の本発明は、基板に搭載した電子部品を樹脂封止して成る半導体装置の製造方法において、有底箱形の型内に電子部品を搭載した複数枚の基板を平面状に配置し、封止用樹脂を前記型内に注入して前記複数枚の基板を一括封止し、その後、個々の基板に分割することを特徴としている。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記複数枚の基板を前記型内に配置する際に、個々の基板の状態で配置することを特徴としている。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の何れかに記載の半導体装置の製造方法において、一括樹脂封止された前記多数枚の基板を分割する際、個々の基板の繋ぎ目に沿って分割することを特徴としている。

上記請求項１〜請求項３に記載の製造方法では、多数の基板を一括して平面状に配置できる単純な有底箱形の型で成形枠や金型を代用するため、高価な成形枠や金型を不要として材料費の削減が図れると共に、隣り合う基板同士の繋ぎ目が分割溝の役目を果たし、そのままの状態で基板を簡単に個片化できるため、従来、封止後に基板面や樹脂面に行う分割溝の形成工程が不要となり、工数低減が図れる。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３までの何れかに記載の半導体装置の製造方法において、枠部の内壁に弾性板材を固着して成る有底箱形の型を使用することを特徴としている。

この製造方法では、弾性板材（ゴム板が好適）の弾性により、型内で隣り合う基板同士の密着性が向上し、各基板の繋ぎ目からの樹脂漏れを防止できると共に、樹脂注入後の熱硬化処理により生じる基板や型の熱膨張を吸収することができる。

また、請求項５に記載の本発明は、請求項１から請求項４までの何れかに記載の半導体装置の製造方法において、対向する少なくとも一対の枠部に、型サイズの調整機構を設けた型を使用することを特徴としている。

この製造方法では、調整機構により基板サイズに応じて型のサイズを変えることができ、基板サイズに制約されず基板の樹脂封止が行えるようになる。

また、請求項６に記載の本発明は、請求項１から請求項５までの何れかに記載の半導体装置の製造方法において、前記基板の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する材料で構成した型を使用することを特徴としている。

この製造方法では、樹脂注入後の熱硬化の際に基板と型の熱膨張率の違いで生じる応力を低減することができる。

以上説明したように、本発明によれば、成形枠または金型の代用として、単純構造の有底箱形の型を用いることにより、高価な成形枠や金型が不要となり材料費を削減できると共に、分割の際は、隣り合う基板同士の繋ぎ目が分割溝の役目を果たし、基板を簡単に個片化できるため、樹脂封止後の基板面や樹脂面に行う分割溝の形成工程が不要となり、工数低減が図れる。

また、型の枠部内壁に弾性板材を固着することにより、その弾性によって型内で隣り合う基板同士の密着性が向上し、その繋ぎ目からの樹脂漏れを防止できると共に、基板サイズのばらつきや、樹脂注入後の熱硬化処理の際の基板や型の熱膨張を吸収し、基板に無理な力が掛からないようにすることができる。

また、枠部に、型サイズの調整機構を設けることにより、基板サイズに制約されず樹脂封止が行える汎用性ある型を得ることができ、サイズの異なる基板であっても同じ型を繰り返し使用できるため、極めて経済的である。

また、基板の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する材料で型を構成することにより、樹脂注入後の熱硬化の際に基板と型の熱膨張率の違いで生じる応力が削減でき、基板の変形や破損を防止できる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る半導体装置２０の製造に使用する型を示している。
図１において、符号２は、本実施形態に係る樹脂封止のための型を示し、板状の角形ベース３と、その周囲を囲むように当ベース３に固定された４枚の枠部４で構成された上面開放の箱状体で、型２内に、一点鎖線で示す複数の角形基板１が平面状に配置可能である。この基板１は、アルミ製の絶縁基板に電子部品を搭載したものである（図２参照）。

また、型２は、この絶縁基板と同質のアルミ材が使用されており、且つ、内壁に離型処理が施されている。型２を基板１の絶縁基板と同じ材質で構成し、双方の熱膨張率を一致させることにより、後述する樹脂注入後の熱硬化処理の際に基板１と型２の熱膨張率の違いで生じる無駄な応力を削減し、基板１の変形や破損を防止できるというメリットを生じる。

次に、図２に基づいて半導体装置２０の製造工程を説明する。

先ず、図２（ａ）において、各種実装部品５が搭載された基板１を、型２内へ複数枚配置する。基板１は、例えば、縦５０ｍｍ、横９０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミ絶縁基板を使用し、隣の基板１との繋ぎ目７が密接するように型２内の全面に隙間無く敷き詰められる。

次に、図２（ｂ）において、基板１を配置した型２内へ封止樹脂６を必要量注入し、各基板１に搭載の各種電子部品５を一括して完全に封止すると共に、所定の硬化条件（加熱条件）にて硬化させる。本実施形態では、熱硬化性樹脂材料として、硬化温度が１５０℃程度のエポキシ樹脂を使用している。
この場合、図３に示すように、型２の枠部４の内壁にゴム板のような細長弾性板材８を貼着しておくと、その弾性により敷き詰められた基板１同士の繋ぎ目７の密着性が向上し、樹脂注入の際、繋ぎ目７からの樹脂漏れを防止できると共に、熱硬化処理の際の基板１や型２の熱膨張を吸収することができ、基板１に無理な力が掛からないようにすることができる。

次に、図２（ｃ）において、樹脂硬化後、封止樹脂６によって連結され一体化された複数の基板１を型２より取り外し、樹脂封止により連結された各基板１の繋ぎ目７に沿って樹脂面から加圧しながら、矢印のように、樹脂面側に折り曲げて割り、個片化することにより、図２（Ｄ）に示すように、複数の半導体装置２０を得ることができる。尚、型２の内壁に離型処理が施されているため、樹脂封止基板の型２からの取り出しは容易で確実である。

このように、複数枚の基板１を個々に型２に敷き詰めて一括樹脂封止する工法を用いることにより、個片化の際に、隣り合う基板同士の繋ぎ目７が分割溝の役目を果たし、折り曲げ力がこの繋ぎ目７に集中的に作用するため、封止樹脂材もろとも基板１を簡単に個片化することができる。これにより、従来のような封止後に行っていた分割溝の形成工程が不要となり、分割溝の加工費用およびそれに付随する装置費用を排除することができ、装置の低価格化が図れる。

次に、図４に基づいて本発明に使用する型の別の実施形態を説明する。

図４に示すように、本実施形態の型１０は、板状のベース１１と、その周囲を囲む４枚の枠部１２で構成される上面開放の箱状体であるが、図１の構成と相違し、枠部１２にはそれぞれスライド溝１３が設けてあり、各枠部１２がこれらのスライド溝１３を介し、ボルト１４とナット１５によってそれぞれが摺動可能に連結されて、形状可変の四角状の枠体を構成している。

図４（ａ）において、縦方向の枠部１２、１２はスライド溝１３に案内されて横方向に摺動すると共に、横方向の枠部１２、１２は縦方向に摺動するようになっており、これら縦横４本の枠部１２を適宜上下左右に摺動することにより、型１０の寸法（即ち、基板１の収容可能面積）を自在に調整することができる。調整後は、各枠部１２の片端をコの字型の固定用治具１６を用いて、ベース１１に固定することができる。

このように、型１０の枠部１２に型サイズの調整機構を設け、基板サイズに応じて、適宜型１０の基板収容面積を変えることにより、基板サイズに制約されず樹脂封止が行える汎用性のある型を得ることができ、サイズの異なる基板１であっても同じ型１０を繰り返し使用できるため、極めて経済的である。

尚、本実施形態では、型サイズの調整機構として、四角状の枠体の縦方向と横方向のサイズを同時に変更可能な構成を示したが、少なくとも、対向する何れか一対の枠部にのみ上記した調整機構を設けても勿論構わない。これにより、調整機構を簡略化できる。この場合は、基板１の縦横何れか一方が同じサイズである基板を樹脂封止する場合に有効である。
尚、型サイズの調整機構は図４に示した構成に限るものではない。

また、本発明の半導体の製造方法は、上記したようなベースと枠とで構成される有底箱形の型を用いなくとも実施可能である。

例えば、図示しないが、複数枚の基板を、その端面同士が接触するように平面状に並べ、並べた各基板の隙間からの樹脂流出を防止するため、各基板の繋ぎ目に耐熱テープを貼り、さらに、平面状に並べた基板の外周に沿って枠部を形成するように、耐熱テープを貼り、その内部に封止樹脂を注入する。
注入後、所定の加熱条件にて封止樹脂を硬化させ、樹脂硬化後、耐熱テープを除去し、封止樹脂によって連結・一体化された多数取りの基板を得る。最後に、前記同様に、各基板の繋ぎ目に沿って、樹脂面から加圧しながら樹脂面側に折り曲げて割ることにより、個片化する。

本発明に係る半導体装置の製造に使用する型の構造を示す斜視図。 本発明に係る半導体装置の製造工程を示す図。 図１とは別の型の構造を示す断面図。 本発明に係る型サイズの調整機構を説明する図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図。

符号の説明

１ 基板
２、１０ 型
４、１２ 枠部
５ 電子部品
６ 封止用樹脂
７ 繋ぎ目
８ 弾性板材（ゴム板）
２０ 半導体装置

Claims (6)

1. 基板に搭載した電子部品を樹脂封止して成る半導体装置の製造方法において、
   有底箱形の型内に電子部品を搭載した複数枚の基板を平面状に配置し、
   封止用樹脂を前記型内に注入して前記複数枚の基板を一括封止し、
   その後、個々の基板に分割することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 前記複数枚の基板を前記型内に配置する際に、個々の基板の状態で配置することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 一括樹脂封止された前記多数枚の基板を分割する際、個々の基板の繋ぎ目に沿って分割することを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載の半導体装置の製造方法。
4. 枠部の内壁に弾性板材を固着して成る有底箱形の型を使用することを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の半導体装置の製造方法。
5. 対向する少なくとも一対の枠部に、型サイズの調整機構を設けた型を使用することを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の半導体装置の製造方法。
6. 前記基板の熱膨張率とほぼ同じ熱膨張率を有する材料で構成した型を使用することを特徴とする請求項１から請求項５までの何れかに記載の半導体装置の製造方法。

Images