JP2005347496A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板を用いて構成される半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device configured using a circuit board.
近年、半導体装置の高密度化・薄型化への要求が強くなっている。そのため、回路基板が用いられるBGA(BALL GLID ALLAY)タイプの半導体装置においては、回路基板の強度が低くなり基板割れが発生しやすくなるが、回路基板自体を薄くすることで、半導体装置全体の薄型化を図っている。 In recent years, there has been a strong demand for higher density and thinner semiconductor devices. For this reason, in a BGA (BALL GLID ALLY) type semiconductor device in which a circuit board is used, the strength of the circuit board is reduced and the substrate is likely to be cracked. We are trying to make it.
なお、このBGAタイプの半導体装置は、回路基板の一方の表面に半導体素子が配置されるとともに他方の表面(実装面側)にボール状の外部端子電極が碁盤目のように(格子の交差点位置に)配置されたものである。 In this BGA type semiconductor device, a semiconductor element is arranged on one surface of a circuit board, and ball-like external terminal electrodes are arranged on the other surface (mounting surface side) like a grid (at the intersection of lattices). ).
以下、この回路基板が用いられた半導体装置の製造方法について説明する。
この半導体装置の製造工程については、大きく分けて、複数個の回路基板をシート基板に纏めて形成する工程と、このシート基板に形成された各回路基板に半導体素子を配置する工程と、この半導体素子が配置された表面に封止樹脂を施す封止工程と、この封止樹脂が施された回路基板の他方の表面に外部端子電極を形成してシート基板に複数個の半導体装置を形成する工程と、このシート基板に形成された複数個の半導体装置を1個ずつ切断する切断工程とから構成されている(例えば、特許文献1参照)。
A method for manufacturing a semiconductor device using this circuit board will be described below.
The manufacturing process of this semiconductor device is roughly divided into a step of forming a plurality of circuit boards together on a sheet substrate, a step of arranging a semiconductor element on each circuit substrate formed on the sheet substrate, and this semiconductor A sealing step of applying a sealing resin to the surface on which the element is arranged, and forming a plurality of semiconductor devices on the sheet substrate by forming external terminal electrodes on the other surface of the circuit board on which the sealing resin is applied It comprises a process and a cutting process for cutting a plurality of semiconductor devices formed on the sheet substrate one by one (see, for example, Patent Document 1).
そして、上記シート基板は、絶縁シート層と配線層とが交互に重ねられて形成されたもので、各配線層同士は絶縁シート層に設けられるビアと呼ばれる金属で電気的導通が行われている。すなわち、各回路基板の所定位置には、複数個のビアホールが形成されるとともに、これら各ビアホールに導電性金属が充填されてビアが形成される。
ところで、上述した半導体装置の製造方法によると、回路基板を製造する工程から最終的に半導体素子が載置された回路基板ごとに、すなわち半導体装置ごとに切断するまでの各工程においておよび各工程間を搬送させる間に、シート基板に割れが発生する可能性がある。工程間の搬送では、シート基板の外側縁部は工程間の搬送の際に掴みしろになることから負荷がかかるため、ある工程よりも前の搬送の際に発生した基板割れが、ある工程よりも後で進展する場合もある。外側縁部で発生した割れが回路基板に達すると、歩留まりが低下してしまう。 By the way, according to the manufacturing method of the semiconductor device described above, in each process from the process of manufacturing the circuit board to each circuit board on which the semiconductor element is finally mounted, that is, for each semiconductor device, and between the processes. There is a possibility that the sheet substrate is cracked while the sheet is being conveyed. In conveyance between processes, since the outer edge of the sheet substrate becomes gripped during conveyance between processes, a load is applied, so that a substrate crack that occurred during conveyance before a certain process is more than in a certain process May evolve later. When the crack generated at the outer edge reaches the circuit board, the yield decreases.
特に、樹脂の封止工程においては、シート基板の外側縁部での割れが多く発生する。なぜなら、トランスファー工法により封止樹脂を施す際は、上下の金型で基板の外側縁部を挟むため、当該外側縁部で基板割れが発生しやすく、また封止工程よりも前の工程で発生した基板の割れが進展しやすくなるからである。 In particular, in the resin sealing process, many cracks occur at the outer edge of the sheet substrate. This is because when the sealing resin is applied by the transfer method, the outer edge of the substrate is sandwiched between the upper and lower molds, so that the substrate is likely to crack at the outer edge, and it occurs in the process prior to the sealing process. It is because the crack of the board | substrate which carried out becomes easy to progress.
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、シート基板での割れ発生をできるだけ少なくして、半導体装置の歩留まりを向上させ得る半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, in order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can improve the yield of the semiconductor device by reducing the occurrence of cracks in the sheet substrate as much as possible.
上記課題を解決するため、本発明の請求項1に係る半導体装置の製造方法は、一方の表面に半導体素子が配置されるとともに他方の表面に外部端子電極が形成された回路基板の上記半導体素子側に封止樹脂が施されてなる半導体装置の製造方法であって、
絶縁シート層が複数枚重ねられるとともにこれら絶縁シート層間に配線層が配置されてなるシート基板に、上記配線層同士を導通用ビアを介して接続することにより回路基板を形成する際に、
上記シート基板における回路基板の外側縁部に、所定間隔おきに割れ防止用穴を複数個形成する方法である。
In order to solve the above-described problem, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1 of the present invention provides a semiconductor device on a circuit board in which a semiconductor element is disposed on one surface and an external terminal electrode is formed on the other surface. A method for manufacturing a semiconductor device in which a sealing resin is applied to the side,
When forming a circuit board by connecting a plurality of insulating sheet layers and connecting the wiring layers via conductive vias to a sheet substrate in which wiring layers are arranged between the insulating sheet layers,
In this method, a plurality of crack prevention holes are formed at predetermined intervals on the outer edge of the circuit board in the sheet substrate.
また、請求項2に係る半導体装置の製造方法は、請求項1に記載の製造方法において、
割れ防止用穴を一列にまたは千鳥状に配置する方法である。
さらに、請求項3に係る半導体装置の製造方法は、一方の表面に半導体素子が配置されるとともに他方の表面に外部端子電極が形成された回路基板の上記半導体素子側に封止樹脂が施されてなる半導体装置の製造方法であって、
絶縁シート層が複数枚重ねられるとともにこれら絶縁シート層間に配線層が配置されてなるシート基板に、上記配線層同士を導通用ビアを介して接続することにより回路基板を形成する際に、
上記シート基板における回路基板の外側縁部に、所定間隔おきに割れ防止用ビアを複数個形成する方法である。
A method for manufacturing a semiconductor device according to
This is a method of arranging crack prevention holes in a row or in a staggered manner.
Further, in the method of manufacturing a semiconductor device according to
When forming a circuit board by connecting a plurality of insulating sheet layers and connecting the wiring layers via conductive vias to a sheet substrate in which wiring layers are arranged between the insulating sheet layers,
In this method, a plurality of crack prevention vias are formed at predetermined intervals on the outer edge of the circuit board in the sheet substrate.
また、請求項4に係る半導体装置の製造方法は、請求項3に記載の製造方法において、
割れ防止用ビアを一列にまたは千鳥状に配置する方法である。
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4 is the method for manufacturing a semiconductor device according to
This is a method of arranging crack prevention vias in a row or in a staggered manner.
上記の各構成によると、シート基板における回路基板の外側縁部に、割れ防止用穴または割れ防止用ビアを形成したので、半導体装置の製造途中においてシート基板の外側縁部を把持する際に、その把持力により、たとえ基板に割れが発生したとしても、割れ防止用穴または割れ防止用ビアの部分で、その割れの進展を止めることができ、したがって基板の外側縁部に発生した割れが回路基板に到達するのが防止されるので、半導体装置の歩留まりを向上させることができる。 According to each of the above configurations, since the crack prevention hole or the crack prevention via is formed in the outer edge portion of the circuit board in the sheet substrate, when gripping the outer edge portion of the sheet substrate during the manufacturing of the semiconductor device, Even if a crack occurs in the board due to the gripping force, the progress of the crack can be stopped at the part of the crack prevention hole or the crack prevention via. Since reaching to the substrate is prevented, the yield of the semiconductor device can be improved.
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法を、図1〜図18に基づき説明する。
[Embodiment]
A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
なお、本実施の形態における半導体装置としては、BGAタイプのものについて説明する。
図1および図2に示すように、このBGAタイプの半導体装置1は、回路基板2の上面に半導体素子3が配置されるとともに、この半導体素子3と回路基板2とが金属細線4で接続され、そして半導体素子3が配置された非実装面(一方の表面)側に封止樹脂5にて封止されたもので、また回路基板2の実装面(他方の表面)側には、碁盤目のように(格子の交差点位置に)外部端子電極6が多数配置されたものである。
Note that a semiconductor device of the present embodiment will be described as a BGA type.
As shown in FIGS. 1 and 2, the BGA type semiconductor device 1 includes a
次に、上記半導体装置1の製造方法について説明する。
この半導体装置1の製造方法は、まず回路基板2を準備する工程から始まる。
この回路基板2は、図3に示すように、1枚のシート基板11に纏めて複数個、例えば9個(3列×3列)形成される。なお、このシート基板11を用いた半導体装置1の製造方法は、回路基板2のサイズが変わってもシート基板11の大きさを変える必要がなく、したがって設備、治具などの変更を要しないため、製造コストおよび作業時間の低減化を図り得るものとして、近年、用いられている。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device 1 will be described.
The manufacturing method of the semiconductor device 1 starts from a step of preparing the
As shown in FIG. 3, a plurality of, for example, nine (3 rows × 3 rows)
次に、シート基板11を準備した後、図4に示すように、当該シート基板11の非実装面側に、接着テープ12を用いて、半導体素子3を熱および荷重を付加して接着する。
次に、図5に示すように、半導体素子3と回路基板2との電気的導通をとるために、半導体素子3側に形成されている電極パッドと回路基板2側に形成されている電極パッドとに亘って金属細線4を設ける(張る)。
Next, after preparing the
Next, as shown in FIG. 5, in order to establish electrical continuity between the
次に、図6の(a)および(b)に示すように、半導体素子3および金属細線4の全体を覆うように封止樹脂5を施す。なお、この樹脂の封止工程は、上下の金型21,22でシート基板11を挟み、そしてシート基板11と上金型21との隙間に封止用の樹脂5をプランジャ23により圧力をかけて注入し、熱により硬化させるというトランスファー工法が用いられる。図7に、シート基板11上に封止樹脂5が施された状態の断面図を示す。
Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, a
次に、図8に示すように、各半導体素子3に対応する封止樹脂5の上面に、マーキングツール24を用いて、所定のマーキングを行なう。なお、図8では、例としてインクマーキング工法を示しており、その他、レーザーマーキング工法などを用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8, predetermined marking is performed on the upper surface of the
次に、図9に示すように、シート基板11に形成された回路基板2の実装面側に、碁盤目(格子の各交差点位置)のように外部端子電極6を複数個形成し、最後に、図10に示すように、高速回転するダイシングブレード25で、シート基板を半導体素子3、すなわち回路基板2ごとに切断することにより、図1に示すような半導体装置1が得られる。
Next, as shown in FIG. 9, a plurality of
次に、回路基板2を構成するシート基板11の製造方法、すなわち製造工程について、詳しく説明する。
回路基板2を構成するシート基板11は、絶縁シート層(後述するグリーンシートである)と配線層(後述する配線パターンで、配線部ともいう)とが交互に重ねられて形成されており、各配線層は絶縁シート層に設けられたビアと呼ばれる導電性物質(金属)で電気的導通が行われている。このビアは、半導体素子3と外部端子電極6との電気的導通をとるためのものである。
Next, a manufacturing method of the
The
ここでは、シート基板11として、セラミック基板を用いた場合の製造工程について説明する。
まず、図11に示すように、ペースト状になった絶縁性材料13をドクターブレード法により、ローラ31により駆動されるベルト32上に所定厚さでもって引き出して、絶縁シート層となるグリーンシート14を形成し、そして所定の大きさに切断して必要枚数分だけを準備する。
Here, a manufacturing process when a ceramic substrate is used as the
First, as shown in FIG. 11, the paste-like
次に、図12および図13に示すように、所定の大きさに切断されたグリーンシート14上に且つ各回路基板2における電気的導通位置に対応してパンチングによりビアホール(ビア用穴)15をそれぞれ複数箇所に形成し、そしてこれらビアホール15にモリブデンなどの導電性物質を充填して、各絶縁シート層14間での電気的導通をとるための導通用ビア16を形成する。
Next, as shown in FIGS. 12 and 13, via holes (via holes) 15 are punched on the
そして、このとき、グリーンシート14の回路基板2の外周縁部(端材部ともいう)14aに、例えば上記ビアホール15と同様のビアホール17を、全周に亘って且つ所定間隔おきに複数個形成するとともに、例えばモリブデンなどの導電性物質を充填して割れ防止用ビア18を形成する。
At this time, for example, a plurality of
次に、図14および図15に示すように、各グリーンシート14上に配線層としての配線パターン19を印刷する。
次に、図16に示すように、配線パターン19が印刷された複数のグリーンシート14を積層し、そして焼成を行うことにより、複数の回路基板2が形成されたシート基板11が完成する。図16においては、互いに上下に隣接するグリーンシート14の外側縁部14aに形成されるビアホール17(割れ防止用ビア18)の位置が、水平方向で、例えば外周方向で少しずらされている。
Next, as shown in FIGS. 14 and 15, a
Next, as shown in FIG. 16, a plurality of
なお、上記ビア16,18および配線パターン19の製造工程においては、各層ごとに所定パターンが形成された印刷マスクを用意してあり、各層ごとに一括して配線パターン19を形成することができる。
In the manufacturing process of the
ここで、具体的な寸法例について説明しておく。
シート基板11の大きさについては、縦および横をそれぞれ50.8mmに、回路基板2については、縦および横をそれぞれ13mmにするとともに、1個のシート基板11に9個の回路基板2を形成した。
Here, a specific example of dimensions will be described.
The size of the
また、シート基板11の外側縁部11a(14a)に、9個の回路基板2の全周囲を囲むようにビアホール17(割れ防止用ビア18)を配置した。
なお、ビアホール17の間隔はおよそ5mmにするとともにその穴径(直径)を約80μmとした。
In addition, via holes 17 (breaking prevention vias 18) are arranged on the
The interval between the via holes 17 was about 5 mm, and the hole diameter (diameter) was about 80 μm.
そして、ビアホール17すなわち割れ防止用ビア18がその外側縁部11aに配置されたシート基板11を100枚用いて半導体装置1を製造した。
なお、半導体装置1の製造を行なう前に、基板割れがないことを確認した。
Then, the semiconductor device 1 was manufactured using 100
In addition, before manufacturing the semiconductor device 1, it confirmed that there was no board | substrate crack.
そして、半導体装置1の製造工程ごとに、外側縁部11aに基板割れが発生した基板の個数を調査した結果、樹脂の封止工程までの搬送時においては、2枚であったが、全て割れ防止用ビア18でその進展が止まっていた。
And as a result of investigating the number of substrates in which the substrate crack occurred in the
また、封止工程においては、上金型21と下金型22とでシート基板11の外側縁部11aが挟まれるために基板割れが28枚発生したが、そのうち18枚については、割れ防止用ビア18で割れの進展を止めることができた。なお、封止工程以降においては、外側縁部11aでの基板割れは発生しなかった。
In the sealing process, 28 substrate cracks occurred because the
このように、割れ防止用ビア18を設けることにより、半導体装置1の製造工程で、シート基板11の外側縁部11aに発生した割れが割れ防止用ビア18で止まり(より、詳しく説明すれば、ビアホール17の切欠きにより応力集中が起こり、すなわち割れがビアホールに集り、ここで割れが止まる)、回路基板2に到達するのを効果的に防止することができる。
As described above, by providing the crack prevention via 18, the crack generated in the
また、割れ防止用ビア18を設けることは、基板の製造工程において、殆ど、コストの増加を招くことはなかった。
また、今回、割れ防止用ビア18の配置は、回路基板2を囲むように四角形状に沿って、すなわち各辺において一列に配置したが、図17に示すように、千鳥状に配置してもよい。
Further, providing the crack prevention via 18 hardly caused an increase in cost in the manufacturing process of the substrate.
In addition, this time, the crack prevention vias 18 are arranged along a square shape so as to surround the
また、上述した説明においては、シート基板11の断面において、割れ防止用ビア18の配置を、各層ごとにずらしたが、図18に示すように、各層における割れ防止用ビア18を同じ位置に配置してもよい。
In the above description, in the cross section of the
さらに、基板の割れを防止するものとして割れ防止用ビア18を形成したが、パンチングによりビアホール17すなわち穴を開けた状態だけでも、上述したように、穴に応力が集中することから、基板の割れをこの穴で止めることができる。この意味で、この穴17を割れ防止用ビアホール(割れ防止用穴)と呼ぶことができる。なお、この割れ防止用ビアホール内に充填する物質としては、金属以外のものであってもよい。
Furthermore, the crack prevention via 18 is formed to prevent the cracking of the substrate. However, as described above, the stress is concentrated in the hole even when the via
本発明に係る半導体装置の製造方法は、基板を用いたBGAタイプの半導体装置の製造方法に有用であり、特に、近年の高密度実装を目的に基板の薄型化を進めている半導体素子積層型タイプのものに有効である。 The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is useful for a method of manufacturing a BGA type semiconductor device using a substrate, and in particular, a semiconductor element stacked type in which the substrate is being made thinner for the purpose of recent high-density mounting. Valid for type.
1 半導体装置
2 回路基板
3 半導体素子
4 金属細線
5 封止樹脂
6 外部端子電極
11 シート基板
11a 外側縁部
14 グリーンシート
14a 外側縁部
15 ビアホール
16 導通用ビア
17 ビアホール
18 割れ防止用ビア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
絶縁シート層が複数枚重ねられるとともにこれら絶縁シート層間に配線層が配置されてなるシート基板に、上記配線層同士を導通用ビアを介して接続することにより回路基板を形成する際に、
上記シート基板における回路基板の外側縁部に、所定間隔おきに割れ防止用穴を複数個形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a sealing resin is applied to the semiconductor element side of a circuit board in which a semiconductor element is disposed on one surface and an external terminal electrode is formed on the other surface,
When forming a circuit board by connecting a plurality of insulating sheet layers and connecting the wiring layers via conductive vias to a sheet substrate in which wiring layers are arranged between the insulating sheet layers,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a plurality of crack prevention holes are formed at predetermined intervals on an outer edge of the circuit board in the sheet substrate.
絶縁シート層が複数枚重ねられるとともにこれら絶縁シート層間に配線層が配置されてなるシート基板に、上記配線層同士を導通用ビアを介して接続することにより回路基板を形成する際に、
上記シート基板における回路基板の外側縁部に、所定間隔おきに割れ防止用ビアを複数個形成したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a sealing resin is applied to the semiconductor element side of a circuit board in which a semiconductor element is disposed on one surface and an external terminal electrode is formed on the other surface,
When forming a circuit board by connecting a plurality of insulating sheet layers and connecting the wiring layers via conductive vias to a sheet substrate in which wiring layers are arranged between the insulating sheet layers,
A manufacturing method of a semiconductor device, wherein a plurality of crack prevention vias are formed at predetermined intervals on an outer edge portion of a circuit board in the sheet substrate.
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the crack prevention vias are arranged in a line or in a staggered pattern.
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2004
- 2004-06-03 JP JP2004165177A patent/JP2005347496A/en active Pending
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