JP2006237275A - Process for producing semiconductor device and semiconductor device - Google Patents

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Koji Nakamura
幸二 中村
Tomoshi Jin
知史 神
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Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process for producing a semiconductor device in which the thickness of resin seal is strictly controlled by a simple method using a simple device, and also to provide a semiconductor device. <P>SOLUTION: A sealing device 10 produces a semiconductor device by pressure sealing a substrate 14 mounting a semiconductor element 12 by means of a die 16 using a sealing resin sheet 24. The die 16 has a concave cavity 18 formed to have predetermined dimensions corresponding to the dimensions of the semiconductor element 12. The die 16 is arranged while spaced apart from the substrate 14 with the semiconductor element 12 mounted thereto and the resin sheet 24 is arranged between the semiconductor element 12 and the die 16 (arranging process), the substrate 14 and the die 16 are superposed and pressed while thermally fusing the resin sheet 24 (fusing process), the fused resin sheet is hardened (hardening process) and released from the die to obtain a semiconductor device. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体素子を搭載した基板を樹脂シートを用いて封止する半導体装置の製造方法およびその製造方法で製造される半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method for sealing a substrate on which a semiconductor element is mounted using a resin sheet, and a semiconductor device manufactured by the manufacturing method.

半導体チップ等の電子部品(以下、本明細書ではこれを半導体素子と呼ぶことがある。)を搭載した基板は、半導体素子の電極と基板の電極が電気的接続手段によって電気的に接続される。電気的接続手段は、例えば、安価な製造工程でインポーザーや電子回路上に直接半導体素子を搭載する表面実装方法の場合、コスト面から、現在もボンディングワイヤが多用されている。   A substrate on which an electronic component such as a semiconductor chip (hereinafter, sometimes referred to as a semiconductor element in this specification) is mounted has an electrode of the semiconductor element and an electrode of the substrate electrically connected by an electrical connection means. . As the electrical connection means, for example, in the case of a surface mounting method in which a semiconductor element is directly mounted on an importer or an electronic circuit in an inexpensive manufacturing process, bonding wires are still widely used from the viewpoint of cost.

そして、この電気的接続手段を、半導体装置を使用する際の湿気や酸素を含む雰囲気ガスから保護するために、例えば樹脂で半導体装置を封止することが広く行われている。
樹脂による封止方法としては、流動性に優れる液状樹脂を用いる方法が、高密度の配線が求められる上記ボンディングワイヤ間にも確実に樹脂を充填できることから、従来、広く採用されてきた。
この液状樹脂を用いる方法は、液状樹脂を基板の表面に塗布して、あるいは、基板を覆う金型のキャビティに流し込んだ後、液状樹脂を硬化させるものである。
And in order to protect this electrical connection means from atmospheric gas containing moisture and oxygen when using the semiconductor device, for example, the semiconductor device is widely sealed with a resin.
As a sealing method using a resin, a method using a liquid resin having excellent fluidity has been widely used since the resin can be reliably filled between the bonding wires that require high-density wiring.
This method using a liquid resin is one in which the liquid resin is applied to the surface of the substrate or poured into a cavity of a mold that covers the substrate, and then the liquid resin is cured.

しかしながら、半導体装置の小型軽量化、薄型化の進行により、チップサイズパッケージの成形、封止工程においても精密な寸法制御技術の要求が高まり、上記の液状樹脂を用いる封止方法ではこの要求に対応できなくなってきている。
また、液状樹脂を、基板を覆う金型のキャビティに流し込んで樹脂封止する方法の場合、型締め後のチップ上のキャビティのクリアランスが約0.15mm以下になると、そのクリアランス箇所への樹脂の回りこみが十分に行われず、充填不十分の状態を生じる不具合もある。
However, with the progress of miniaturization and weight reduction of semiconductor devices, the demand for precise dimensional control technology in the molding and sealing process of chip size packages has increased, and the sealing method using the above liquid resin meets this requirement. It is no longer possible.
Also, in the case of the resin sealing method in which the liquid resin is poured into the mold cavity covering the substrate, if the clearance of the cavity on the chip after clamping is about 0.15 mm or less, the resin to the clearance location There is also a problem that the wraparound is not sufficiently performed and the state of insufficient filling is generated.

上記の要求に応えるために、封止用樹脂として、液状樹脂に変えて樹脂シート(フィルム状封止樹脂)を用いる方法も採用されている。   In order to meet the above requirements, a method of using a resin sheet (film-shaped sealing resin) instead of a liquid resin as a sealing resin is also employed.

このような樹脂シートを用いる封止方法として、例えば、以下のものが開示されている。
この樹脂封止方法は、相対向する金型セットのうち一方の金型に前記基板を載置する工程と、金型セットのうち他方の金型に設けられた、凹形状のキャビティの型面に樹脂シートを載置する工程と、樹脂シートを加熱することによりキャビティにおいて溶融樹脂を生成する工程と、金型セットを型締めすることにより電子部品を溶融樹脂に浸漬する工程と、キャビティにおける溶融樹脂を硬化させることにより成形品を形成する工程と、金型セットを型開きする工程と、成形品を取り出す工程とを備える。そしてこの場合、好ましくは、樹脂シートを載置した金型に可動部材を設けて、この可動部材を昇降させることで、溶融樹脂の液面とキャビティが開口する金型の合わせ面とを面一にして、樹脂の封止高さを調整するものとされている(特許文献1参照。)。
そして、この方法によれば、基板に装着されたチップを樹脂封止する際に、ボイドやワイヤー変形等の不良を低減し、樹脂材料の容易な取扱いと有効利用とを可能にするとされている。
特開2004−146556号公報
As a sealing method using such a resin sheet, for example, the following is disclosed.
This resin sealing method includes a step of placing the substrate on one of the opposing mold sets, and a mold surface of a concave cavity provided on the other mold of the mold set. A step of placing the resin sheet on the substrate, a step of generating a molten resin in the cavity by heating the resin sheet, a step of immersing the electronic component in the molten resin by clamping the mold set, and a melting in the cavity A step of forming a molded product by curing the resin, a step of opening the mold set, and a step of taking out the molded product. In this case, preferably, a movable member is provided on the mold on which the resin sheet is placed, and the movable member is moved up and down so that the liquid level of the molten resin and the mating surface of the mold in which the cavity opens are flush with each other. Thus, the sealing height of the resin is adjusted (see Patent Document 1).
And according to this method, when the chip mounted on the substrate is resin-sealed, defects such as voids and wire deformation are reduced, and easy handling and effective use of the resin material are enabled. .
JP 2004-146556 A

しかしながら、上記の樹脂封止方法では、チップサイズパッケージの精密な寸法制御技術を実現するために、樹脂の封止厚みを厳密に制御することは難しいと考えられる。
また、上記の樹脂封止方法では、金型に可動部材を設けることが実質的に不可欠であり、この場合、可動部材による樹脂の封止厚みの調整を行う工程含むことは、工程数が多くなり、また装置が高価となり、さらにまた、可動部を有する構造上、封止の際に金型に高い圧力を加えることが難しいため適正な成形が行われないおそれもある。あるいはまた、金型内で溶融した樹脂の放置時間が長くなると、金型内で樹脂の硬化が進行してしまい、封止の際に樹脂が十分に流れ込まないなどの問題も懸念される。
また、上記の樹脂封止方法では、可動部材を収容する金型と可動部材の間に樹脂が流れ込むおそれがあり、その場合、可動部材の円滑な動作を維持するためには、装置を分解したうえで洗浄する必要があるのではないかと考えられる。
However, with the above resin sealing method, it is considered difficult to strictly control the resin sealing thickness in order to realize a precise dimensional control technique for the chip size package.
In the above resin sealing method, it is substantially indispensable to provide a movable member in the mold. In this case, including the step of adjusting the sealing thickness of the resin by the movable member includes a large number of steps. In addition, the apparatus becomes expensive, and furthermore, due to the structure having the movable part, it is difficult to apply a high pressure to the mold during sealing, so there is a possibility that proper molding may not be performed. Alternatively, if the standing time of the resin melted in the mold becomes long, the curing of the resin proceeds in the mold, and there is a concern that the resin does not flow sufficiently during sealing.
Further, in the above resin sealing method, there is a possibility that the resin may flow between the mold for housing the movable member and the movable member. In that case, in order to maintain the smooth operation of the movable member, the apparatus is disassembled. It may be necessary to clean it.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、簡易な装置を用いる簡易な方法で樹脂の封止厚みを厳密に制御することができる半導体装置の製造方法および半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device capable of strictly controlling the sealing thickness of a resin by a simple method using a simple device. With the goal.

上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、
半導体素子を搭載した基板を樹脂シートを用いて封止する半導体装置の製造方法において、
該半導体素子を搭載した基板と離間して、該半導体素子の寸法に対応した所定の寸法に形成した凹形状のキャビティを有する金型を配置するとともに、該半導体素子と該金型の間に該樹脂シートを配置する配置工程と、
該樹脂シートを加熱溶融させながら該基板と該金型を重ね合わせて加圧する溶融工程と、
溶融した該樹脂シートを硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes:
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a substrate on which a semiconductor element is mounted is sealed using a resin sheet,
A mold having a concave cavity formed in a predetermined dimension corresponding to the dimension of the semiconductor element is disposed apart from the substrate on which the semiconductor element is mounted, and the mold is disposed between the semiconductor element and the mold. An arrangement step of arranging a resin sheet;
A melting step of superposing and pressing the substrate and the mold while the resin sheet is heated and melted;
A curing step for curing the molten resin sheet;
It is characterized by having.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記所定の寸法が、前記半導体素子の高さ寸法に0.15mm以下の値を加えた、前記キャビティの深さ寸法を少なくとも含むことを特徴とする。   In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, the predetermined dimension includes at least a depth dimension of the cavity obtained by adding a value of 0.15 mm or less to a height dimension of the semiconductor element. To do.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記所定の寸法が、封止状態における前記樹脂シートの溶融硬化物を含む前記半導体素子の体積の1.01〜1.2倍の前記キャビティの容積を形成する該キャビティの三次元寸法を少なくとも含むことを特徴とする。   Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the predetermined dimension of the cavity is 1.01 to 1.2 times the volume of the semiconductor element including a melt-cured product of the resin sheet in a sealed state. Including at least a three-dimensional dimension of the cavity forming the volume.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記樹脂シートが、150℃の温度で10Pa.s〜100Pa.sの溶融粘度を有するとともに、150℃〜250℃の温度範囲で30分〜180分の時間内に硬化するものであることを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the resin sheet is 10 Pa.s at a temperature of 150 ° C. s to 100 Pa. It has a melt viscosity of s and is cured within a time range of 150 to 250 ° C. within a time of 30 to 180 minutes.

また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記配置工程において、前記樹脂シートと前記キャビティ間に離型用の樹脂シートをさらに配置することを特徴とする。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that, in the arranging step, a release resin sheet is further arranged between the resin sheet and the cavity.

また、本発明に係る半導体装置は、上記の半導体装置の製造方法で製造されるとともに、封止状態における半導体素子上面の樹脂シートの溶融硬化物の厚み寸法が0.15mm以下であることを特徴とする。   In addition, a semiconductor device according to the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device, and the thickness dimension of the melt-cured product of the resin sheet on the upper surface of the semiconductor element in a sealed state is 0.15 mm or less. And

本発明によれば、金型が、半導体素子の寸法に対応した所定の寸法に形成された凹形状のキャビティを有するため、簡易な装置を用いる簡易な方法で半導体装置の樹脂の封止厚みを厳密に制御することができる。   According to the present invention, since the mold has a concave cavity formed in a predetermined size corresponding to the size of the semiconductor element, the sealing thickness of the resin of the semiconductor device can be reduced by a simple method using a simple device. It can be strictly controlled.

本発明の実施の形態について、図を参照して、以下に説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明に係る半導体装置の製造方法に用いる封止装置について、図1を参照して説明する。
図1に示すように、封止装置10は、半導体素子12を搭載した基板14を封止用の樹脂シート(図1には図示せず。図2の樹脂シート24参照。)を用いて金型16で押圧封止して半導体装置を製造するためのものである。
金型16は、半導体素子12の寸法に対応した所定の寸法に形成された凹形状のキャビティ18を有する。
First, a sealing device used in a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, the sealing device 10 uses a resin sheet (not shown in FIG. 1; see the resin sheet 24 in FIG. 2) for sealing the substrate 14 on which the semiconductor element 12 is mounted. The semiconductor device is manufactured by press-sealing with a mold 16.
The mold 16 has a concave cavity 18 formed in a predetermined dimension corresponding to the dimension of the semiconductor element 12.

このキャビティ18の所定の寸法は、半導体装置の小型軽量化、薄型化の観点から有用な、封止状態における半導体装置の好適な外形寸法を得るために設定される。
キャビティ18の所定の寸法として、好ましくは、キャビティ18の深さ寸法Dを、半導体素子の高さ寸法Hよりもわずかに大きな、半導体素子12の高さ寸法Hに0.15mm以下の値を加えた寸法とする。
この半導体素子12の高さ寸法Hに0.15mm以下の値を加えることにより、半導体素子12の上面の封止厚みを0.15mm以下として、半導体装置の高さ寸法の小型化を図ることができる。ちなみに、前記のように、液状樹脂を、基板を覆う金型のキャビティに流し込んでトランスファーモールド成形法によって樹脂封止する方法の場合、上記のように封止厚みを0.15mm以下にしようとすると、封止が不十分になる。半導体素子12の高さ寸法Hに加える値の下限は特に限定するものではないが、封止を確実に行う観点からは、好ましくは、0.05mm以上とする。
なお、半導体素子12の高さ寸法Hに0.15mm以下の値を加えた寸法、すなわち、封止後の封止高さは、半導体装置の高さ寸法の小型化の観点からは、1.1mm以下であることが好ましい。
The predetermined dimension of the cavity 18 is set in order to obtain a suitable outer dimension of the semiconductor device in a sealed state, which is useful from the viewpoint of reducing the size and weight of the semiconductor device and reducing the thickness.
As the predetermined dimension of the cavity 18, preferably, the depth dimension D of the cavity 18 is slightly larger than the height dimension H of the semiconductor element, and a value of 0.15 mm or less is added to the height dimension H of the semiconductor element 12. Dimensions.
By adding a value of 0.15 mm or less to the height dimension H of the semiconductor element 12, the sealing thickness of the upper surface of the semiconductor element 12 is set to 0.15 mm or less, and the height dimension of the semiconductor device can be reduced. it can. Incidentally, as described above, when the liquid resin is poured into the mold cavity covering the substrate and sealed with the resin by the transfer molding method, the sealing thickness is set to 0.15 mm or less as described above. , Sealing becomes insufficient. The lower limit of the value added to the height dimension H of the semiconductor element 12 is not particularly limited, but is preferably 0.05 mm or more from the viewpoint of surely sealing.
Note that the dimension obtained by adding a value of 0.15 mm or less to the height dimension H of the semiconductor element 12, that is, the sealing height after sealing, is as follows from the viewpoint of downsizing the height dimension of the semiconductor device. It is preferable that it is 1 mm or less.

また、キャビティ18の所定の寸法として、好ましくは、キャビティ18の三次元寸法、すなわち、キャビティ18の深さ寸法Dおよびキャビティ18の開口を形成する2辺の寸法を、封止状態における樹脂シートの溶融硬化物を含む半導体素子の体積の1.01〜1.2倍のキャビティの容積を形成するように設定する。これにより、半導体装置の体積の小型化を図ることができる。このとき、好ましくは、上記のように、キャビティ18の深さ寸法Dを半導体素子12の高さ寸法Hに0.15mm以下の値を加えた寸法とする。   The predetermined dimension of the cavity 18 is preferably a three-dimensional dimension of the cavity 18, that is, a depth dimension D of the cavity 18 and a dimension of two sides forming the opening of the cavity 18. The cavity volume is set to be 1.01 to 1.2 times the volume of the semiconductor element including the melt-cured product. Thereby, the volume of the semiconductor device can be reduced. At this time, the depth dimension D of the cavity 18 is preferably a dimension obtained by adding a value of 0.15 mm or less to the height dimension H of the semiconductor element 12 as described above.

ここで、半導体素子12を搭載する基板(プリント基板)14は、特に限定するものではなく、積層基板であってもよく、また、単一層からなる基板であってもよい。また、同様に、基板14は、リジッド基板であってもよく、あるいはまた、フレキシブル基板であってもよい。
本実施の形態では、基板14としてフレキシブルプリント基板を用いる場合を例にとっている。フレキシブルプリント基板は、例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、アラミド樹脂、ポリエステル系樹脂等の耐熱性絶縁樹脂層上に、銅、銅合金、アルミ、ニッケル等の金属をエッチィングなどにより回路加工した配線が形成された基板であり、その用途としてCOF、インターポーザー、多層配線基板などで使用されるものである。
基板14としてフレキシブルプリント基板を用いる場合あるいは剛性が十分に大きくないリジッド基板を用いる場合、さらにまた、剛性が十分に大きなリジッド基板を用いる場合であっても、金型による加圧成形を良好に行うためには、基板14を配置して支えるステージ20を設ける。
Here, the substrate (printed substrate) 14 on which the semiconductor element 12 is mounted is not particularly limited, and may be a laminated substrate or a substrate composed of a single layer. Similarly, the substrate 14 may be a rigid substrate or may be a flexible substrate.
In this embodiment, the case where a flexible printed circuit board is used as the substrate 14 is taken as an example. Flexible printed circuit board, for example, wiring that has been processed by etching metal such as copper, copper alloy, aluminum, nickel on a heat-resistant insulating resin layer such as polyimide resin, polyamideimide resin, aramid resin, polyester resin Is used for COF, interposer, multilayer wiring board and the like.
Even when a flexible printed circuit board is used as the substrate 14 or a rigid substrate whose rigidity is not sufficiently large is used, and even when a rigid substrate whose rigidity is sufficiently large is used, pressure molding with a mold is performed satisfactorily. For this purpose, a stage 20 on which the substrate 14 is arranged and supported is provided.

半導体素子12と基板14を電気的に接続する電気的接続手段は、特に限定するものではなく、マルチチップモジュール(MCM)あるいはベアチップの直接搭載方式であってもよく、また、インターポーザーを持つチップサイズパッケージ(CSP)として基板と接続するもの等であってもよい。また、ベアチップの電極と基板14の電極(いずれの電極も図示を省略している。)の接続方法も特に限定するものではなく、ワイヤボンディングであってもよく、TABであってもよく、あるいはまたフリップチィップ等の適宜の方法を選択して採用できる。本実施の形態では、ベアチップの電極と基板14の電極(いずれの電極も図示を省略している。)の接続方法として、図示しないインターポーザー基板に設けられたワイヤー(ボンディングワイヤ)22によって両電極を電気的に接続する場合を例にとっている。   The electrical connection means for electrically connecting the semiconductor element 12 and the substrate 14 is not particularly limited, and may be a multi-chip module (MCM) or a bare chip direct mounting system, and a chip having an interposer. A size package (CSP) connected to the substrate may be used. Further, the connection method of the bare chip electrode and the substrate 14 electrode (all of which are not shown) is not particularly limited, and may be wire bonding, TAB, or Also, an appropriate method such as flip chip can be selected and employed. In the present embodiment, as a method of connecting the bare chip electrode and the substrate 14 electrode (both electrodes are not shown), both electrodes are formed by wires (bonding wires) 22 provided on an interposer substrate (not shown). Taking the case of electrical connection as an example.

金型16およびステージ20は、図示しない適宜の加熱手段を備える。また、封止装置10は、金型16を基板14に向けて昇降させる図示しない適宜の昇降手段を備える。   The mold 16 and the stage 20 include appropriate heating means (not shown). In addition, the sealing device 10 includes appropriate lifting means (not shown) that lifts and lowers the mold 16 toward the substrate 14.

以上説明した封止装置10は、半導体素子12を搭載した基板14がステージ20上に固定して配置され、基板14と離間して上方に金型16を備え、金型16を昇降させることで、樹脂封止を行うものである。ただし、これに変えて、封止装置10の基板14および金型16を天地逆に配置して、金型16を上方に配置された基板14に向けて昇降するように封止装置を構成してもよい。   In the sealing device 10 described above, the substrate 14 on which the semiconductor element 12 is mounted is fixedly disposed on the stage 20, the mold 16 is provided above and spaced apart from the substrate 14, and the mold 16 is moved up and down. Resin sealing is performed. However, instead of this, the sealing device 10 is configured so that the substrate 14 and the mold 16 of the sealing device 10 are arranged upside down and the mold 16 is moved up and down toward the substrate 14 disposed above. May be.

つぎに、本発明に係る半導体装置の製造方法について、例えば上記の封止装置10を用いる場合を例にとって、図2〜図4を参照して説明する。   Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.

本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子12を搭載した基板14と離間して、半導体素子12の寸法に対応した所定の寸法に形成した凹形状のキャビティ18を有する金型16を配置するとともに、半導体素子12と金型16の間に樹脂シート24を配置する配置工程と、樹脂シート24を加熱溶融させながら基板14と金型16を重ね合わせて加圧する溶融工程と、溶融した樹脂シート24を硬化させる硬化工程と、を有する。   In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a mold 16 having a concave cavity 18 formed to have a predetermined dimension corresponding to the dimension of the semiconductor element 12 is disposed apart from the substrate 14 on which the semiconductor element 12 is mounted. In addition, a disposing step of disposing the resin sheet 24 between the semiconductor element 12 and the mold 16, a melting step of superposing and pressing the substrate 14 and the mold 16 while heating and melting the resin sheet 24, and a molten resin A curing step for curing the sheet 24.

ここで、樹脂シート(樹脂フィルム)24は、シート状接着剤として知られているものが使用可能であるが、封止の際に、溶融し、ワイヤー付近の間隙にも入り込むような低粘度性が要求される。このような樹脂シートの原料の樹脂としては、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等が挙げられ、これら中から所望の特性を有するものが選択される。すなわち、好ましくは、樹脂シート24として、150℃の温度で10Pa.s〜100Pa.sの溶融粘度を有するとともに、150℃〜250℃の温度範囲で30分〜180分の時間内に硬化するものを選択する。これにより、樹脂シート24を溶融させたときに金型との間の狭いクリアランスのキャビティ箇所等の溶融樹脂が回りにくい箇所にも確実に樹脂を充填することができ、また、半導体素子12にダメージを与えない低い温度で、溶融した樹脂を能率的に硬化させることができる。
また、これらの樹脂は複数の樹脂からなる樹脂組成物であってもよく、あるいはまた、フィラーを含有する樹脂組成物であってもよい。また、樹脂シート24の厚みは0.05mm以上1mm以下であることが、半導体素子12を封止するのに十分な樹脂量を供給し、かつ余剰の樹脂のはみ出しを避けるうえで、好ましい。
Here, as the resin sheet (resin film) 24, what is known as a sheet-like adhesive can be used, but it has a low viscosity that melts during sealing and enters into the gap near the wire. Is required. Examples of the resin as a raw material for such a resin sheet include polyimide resins, epoxy resins, polyester resins, and the like, and those having desired characteristics are selected. That is, preferably, the resin sheet 24 is 10 Pa. At a temperature of 150 ° C. s to 100 Pa. A material having a melt viscosity of s and being cured within a time range of 30 minutes to 180 minutes in a temperature range of 150 ° C. to 250 ° C. is selected. As a result, when the resin sheet 24 is melted, it is possible to reliably fill the resin with a portion where the molten resin is difficult to rotate, such as a cavity having a narrow clearance between the mold and the semiconductor element 12. The molten resin can be efficiently cured at a low temperature that does not give a low temperature.
In addition, these resins may be a resin composition composed of a plurality of resins, or may be a resin composition containing a filler. Moreover, it is preferable that the thickness of the resin sheet 24 is 0.05 mm or more and 1 mm or less in order to supply a sufficient amount of resin for sealing the semiconductor element 12 and to avoid the excessive resin from protruding.

配置工程では、上記のように、半導体素子12と16金型16の間に樹脂シート24を配置する。
すなわち、封止装置10を用いる場合は、図2に示すように、半導体素子12の上面に樹脂シート24を配置する。また、このとき、樹脂シート24をキャビティ18に配置してもよい。なお、金型16と基板14を天地逆に配置した封止装置を用いる場合においても、同様である。
なお、金型16のキャビティ18は、半導体素子12とワイヤー22が収まる大きさとされている。
In the arranging step, the resin sheet 24 is arranged between the semiconductor element 12 and the 16 mold 16 as described above.
That is, when the sealing device 10 is used, the resin sheet 24 is disposed on the upper surface of the semiconductor element 12 as shown in FIG. At this time, the resin sheet 24 may be disposed in the cavity 18. The same applies to the case of using a sealing device in which the mold 16 and the substrate 14 are arranged upside down.
The cavity 18 of the mold 16 is sized to accommodate the semiconductor element 12 and the wire 22.

溶融工程では、上記のように、樹脂シート24を加熱溶融させながら基板14と金型16を重ね合わせて加圧する。
このとき、金型16を下降させるに先立ち、金型16の温度を樹脂シート24の溶融開始温度より10℃〜80℃程度高めに設定するとともに、ステージ20の温度を金型16の温度より5℃〜60℃程度低い温度に設定する。
そして、図3に示すように、金型16を下動させて、樹脂シート24を軟化、溶融させて、キャビティ18に充填する。
ついで、硬化工程では、金型16とステージ20を基板14をはさんで密着させ、所定の圧力で型締を行い、例えば5秒〜10秒程度そのままの状態に保持する。さらに金型16を下方向に例えば0.005mm〜0.05mm移動し、例えば5秒〜60秒程度保持する。
In the melting step, as described above, the substrate 14 and the mold 16 are overlapped and pressed while the resin sheet 24 is heated and melted.
At this time, prior to lowering the mold 16, the temperature of the mold 16 is set to be about 10 ° C. to 80 ° C. higher than the melting start temperature of the resin sheet 24, and the temperature of the stage 20 is set 5 times higher than the temperature of the mold 16. Set to a temperature lower by about 60 ° C to 60 ° C.
Then, as shown in FIG. 3, the mold 16 is moved downward to soften and melt the resin sheet 24 and fill the cavity 18.
Next, in the curing step, the mold 16 and the stage 20 are brought into close contact with the substrate 14 between them, the mold is clamped with a predetermined pressure, and the state is maintained as it is for about 5 seconds to 10 seconds, for example. Further, the mold 16 is moved downward by, for example, 0.005 mm to 0.05 mm and held, for example, for about 5 seconds to 60 seconds.

最後に、金型16を上動させて、冷却して、成形物である本発明に係る半導体装置26を取り出す(図4参照。)。   Finally, the mold 16 is moved up and cooled to take out the semiconductor device 26 according to the present invention which is a molded product (see FIG. 4).

本発明に係る半導体装置26は、既にその理由を説明したとおり、好ましくは、封止状態における半導体素子上面の樹脂シートの溶融硬化物の厚み寸法が0.15mm以下である。   As described above, the semiconductor device 26 according to the present invention preferably has a thickness dimension of the melt-cured product of the resin sheet on the upper surface of the semiconductor element in a sealed state of 0.15 mm or less.

以上説明した実施の形態では、封止用の樹脂シート24のみを用いたが、このとき、より好ましくは、図5に示すように、樹脂シート24と金型16間に離型用の樹脂シート28をさらに配置する。
離型用の樹脂シート28は、樹脂シート24上に積層してもよく、あるいはまた、キャビティ18を画成する金型16の内表面に離型用の樹脂シートを設けてもよい。
離型用の樹脂シート28に用いる原料の樹脂としては、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系やPETなどのポリエステル系が挙げられる。耐熱性等を考慮するとPETフィルムがより好ましい。また、この場合、離型性を高めるために、樹脂シートの表面を離型剤などで処理してもよい。
この離型用の樹脂シート28の存在により、硬化した樹脂シート(樹脂)24と金型16の離型性を向上させることができ、樹脂封止された半導体素子を容易に金型から外すことができ、しかも封止用の樹脂と金型が直接接しないため、金型の汚染性が改善され、金型の洗浄工程が不要あるいは簡略となる。
In the embodiment described above, only the sealing resin sheet 24 is used, but at this time, more preferably, as shown in FIG. 5, the release resin sheet between the resin sheet 24 and the mold 16. 28 is further arranged.
The release resin sheet 28 may be laminated on the resin sheet 24, or a release resin sheet may be provided on the inner surface of the mold 16 that defines the cavity 18.
Examples of the raw material resin used for the release resin sheet 28 include olefins such as polyethylene and polypropylene and polyesters such as PET. In view of heat resistance and the like, a PET film is more preferable. In this case, the surface of the resin sheet may be treated with a release agent or the like in order to improve the release property.
Due to the presence of the release resin sheet 28, the mold release property between the cured resin sheet (resin) 24 and the mold 16 can be improved, and the resin-encapsulated semiconductor element can be easily removed from the mold. In addition, since the sealing resin and the mold are not in direct contact with each other, the contamination of the mold is improved, and the mold cleaning step is unnecessary or simplified.

本発明に係る半導体装置の製造方法に用いる封止装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the sealing device used for the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の配置工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the arrangement | positioning process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の溶融工程および硬化工程を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the melting process and hardening process of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法において、離型用の樹脂シートを用いる方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the method of using the resin sheet for mold release in the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 封止装置
12 半導体素子
14 基板
16 金型
20 ステージ
22 ワイヤー
24、28 樹脂シート
26 半導体装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Sealing device 12 Semiconductor element 14 Substrate 16 Mold 20 Stage 22 Wire 24, 28 Resin sheet 26 Semiconductor device

Claims (6)

半導体素子を搭載した基板を樹脂シートを用いて封止する半導体装置の製造方法において、
該半導体素子を搭載した基板と離間して、該半導体素子の寸法に対応した所定の寸法に形成した凹形状のキャビティを有する金型を配置するとともに、該半導体素子と該金型の間に該樹脂シートを配置する配置工程と、
該樹脂シートを加熱溶融させながら該基板と該金型を重ね合わせて加圧する溶融工程と、
溶融した該樹脂シートを硬化させる硬化工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
In a method for manufacturing a semiconductor device in which a substrate on which a semiconductor element is mounted is sealed using a resin sheet,
A mold having a concave cavity formed in a predetermined dimension corresponding to the dimension of the semiconductor element is disposed apart from the substrate on which the semiconductor element is mounted, and the mold is disposed between the semiconductor element and the mold. An arrangement step of arranging a resin sheet;
A melting step of superposing and pressing the substrate and the mold while the resin sheet is heated and melted;
A curing step for curing the molten resin sheet;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記所定の寸法が、前記半導体素子の高さ寸法に0.15mm以下の値を加えた、前記キャビティの深さ寸法を少なくとも含むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the predetermined dimension includes at least a depth dimension of the cavity obtained by adding a value of 0.15 mm or less to a height dimension of the semiconductor element. 前記所定の寸法が、封止状態における前記樹脂シートの溶融硬化物を含む前記半導体素子の体積の1.01〜1.2倍の前記キャビティの容積を形成する該キャビティの三次元寸法を少なくとも含むことを特徴とする請求項1または2記載の半導体装置の製造方法。   The predetermined dimension includes at least a three-dimensional dimension of the cavity that forms a volume of the cavity that is 1.01 to 1.2 times the volume of the semiconductor element including a melt-cured product of the resin sheet in a sealed state. 3. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein: 前記樹脂シートが、150℃の温度で10Pa.s〜100Pa.sの溶融粘度を有するとともに、150℃〜250℃の温度範囲で30分〜180分の時間内に硬化するものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   The resin sheet has a pressure of 10 Pa. s to 100 Pa. The semiconductor according to any one of claims 1 to 3, which has a melt viscosity of s and is cured within a time range of 30 minutes to 180 minutes in a temperature range of 150 ° C to 250 ° C. Device manufacturing method. 前記配置工程において、前記樹脂シートと前記キャビティ間に離型用の樹脂シートをさらに配置することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the arranging step, a resin sheet for releasing is further arranged between the resin sheet and the cavity. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法で製造されるとともに、封止状態における半導体素子上面の樹脂シートの溶融硬化物の厚み寸法が0.15mm以下であることを特徴とする半導体装置。   While manufactured with the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1-5, the thickness dimension of the molten hardened | cured material of the resin sheet of the semiconductor element upper surface in a sealing state is 0.15 mm or less. A featured semiconductor device.
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