JP2006294832A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、MAP(Mold Array Package)方式を用いる半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a manufacturing technique of a semiconductor device using a MAP (Mold Array Package) method.
MAP方式は、配線基板に搭載された複数の半導体チップを樹脂により一括して封止した後、成形樹脂および配線基板を個々の半導体装置領域毎に切断することで半導体装置を製造する方式である。一般的なモールド方式の場合、パッケージサイズが異なる度に成型金型を変えなければならないのに対して、MAP方式の場合は、1つの成型金型でパッケージサイズが異なる複数種類の製品のモールドに対応できるので、モールド工程の簡略化や時間短縮が可能であるとともに、半導体装置のコスト低減も可能である、という優れた利点を有している。 The MAP method is a method of manufacturing a semiconductor device by collectively sealing a plurality of semiconductor chips mounted on a wiring board with a resin and then cutting the molding resin and the wiring board into individual semiconductor device regions. . In the case of a general mold method, the mold must be changed every time the package size is different, whereas in the case of the MAP method, a single mold can be used to mold multiple types of products with different package sizes. Therefore, the molding process can be simplified and the time can be shortened, and the cost of the semiconductor device can be reduced.
MAP方式を用いた半導体装置の製造方法については、例えば特開2003−249512号公報(特許文献1)および特開2003−249607号公報(特許文献2)に記載があり、放熱板を金型に落とし込んで一括モールドするMAP方式が開示されている。いずれの特許文献1,2でもモールド樹脂は金型に接するようになっている。また、上記特許文献1には、放熱板に多数の貫通穴を形成した構成も開示されている。
ところが、パッケージに金属板を設ける構成を有する半導体装置のMAPモールド技術においては、以下の課題があることを本発明者は見出した。 However, the present inventor has found that the MAP molding technology for a semiconductor device having a configuration in which a metal plate is provided in a package has the following problems.
第1に、パッケージサイズが異なる複数種類の製品のモールドに対応可能であるというMAP方式の利点を損なう、という問題がある。上記特許文献1では、モールド工程中における放熱板の固定についての充分な考慮がなされておらず、個々のパッケージ用の放熱板部分に合わせて、成型金型に固定用の吸引口を設けなければならなくなる結果、パッケージサイズが変わる度に、それに対応可能な吸引口が設けられた成型金型を用意しなければならず、上記MAP方式の利点を損なう。
First, there is a problem that the advantage of the MAP method that it can be applied to molds of a plurality of types of products having different package sizes is impaired. In
第2に、パッケージの成型金型に対する離型性と、パッケージの金属板に対する密着性とは相反する関係にある、という問題である。上記特許文献1,2では、成型金型にモールド樹脂が接するので、モールド樹脂には成型金型に対する離型性が必要である。離型性が充分でないと、成型金型をモールド樹脂から離そうとするときにモールド樹脂の一部が成型金型に残されたり、モールド樹脂の大半がパッケージから剥がれてしまったりする問題が生じる。しかし、離型性のみを考慮すると、モールド樹脂と放熱板用の金属板との密着性が保てなくなり、放熱板用の金属板がモールド樹脂から剥がれ易くなってしまうという問題が生じる。すなわち、モールド樹脂には成型金型に対する離型性と、放熱板用の金属板に対する密着性の相反する性質が要求されることになるので、モールド樹脂成分の調整、材料選択あるいはモールド条件の設定が難しくなる、という問題が生じる。
Secondly, there is a problem in that the mold releasability of the package with respect to the mold and the adhesion of the package to the metal plate are in a contradictory relationship. In the
そこで、本発明の目的は、MAP方式の利点を損なうことなく、パッケージに金属板を設けることのできる技術を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of providing a metal plate in a package without impairing the advantages of the MAP method.
また、本発明の他の目的は、MAP方式によるモールド工程時にパッケージに金属板を設ける工程を有する場合に、パッケージの成型金型に対する離型性の向上と、パッケージの金属板に対する密着性の向上との相反する2つの要求に対応することのできる技術を提供することにある。 Another object of the present invention is to improve the mold releasability of the package with respect to the mold and improve the adhesion of the package to the metal plate when the metal plate is provided on the package during the molding process using the MAP method. It is to provide a technology capable of meeting two conflicting requirements.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、本発明は、MAP方式のモールド工程において複数の半導体チップを一括して封止するパッケージ(樹脂封止体)の上面に接合する金属板に製品部と固定部とを設けたものである。 That is, according to the present invention, a product part and a fixing part are provided on a metal plate that is bonded to the upper surface of a package (resin sealing body) that collectively seals a plurality of semiconductor chips in a MAP molding process. .
また、本発明は、MAP方式のモールド工程において複数の半導体チップを一括して封止するパッケージ(樹脂封止体)の上面に接合する金属板をフィルムにより成型金型に供給するものである。 Further, the present invention is to supply a metal plate, which is bonded to the upper surface of a package (resin sealing body) that collectively seals a plurality of semiconductor chips in a MAP molding process, to a molding die by a film.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
すなわち、MAP方式のモールド工程において複数の半導体チップを一括して封止するパッケージ(樹脂封止体)の上面に接合する金属板に製品部と固定部とを設けたことにより、金属板の固定は専ら固定部で行えば良く、製品部に合わせて固定用の吸引口を設ける必要が無くなるので、MAP方式の利点を損なうことなく、パッケージに金属板を設けることができる。 That is, the metal plate is fixed by providing the product portion and the fixing portion on the metal plate to be bonded to the upper surface of the package (resin sealing body) that collectively seals a plurality of semiconductor chips in the MAP type molding process. Can be performed exclusively by the fixing part, and it is not necessary to provide a fixing suction port in accordance with the product part, so that a metal plate can be provided in the package without impairing the advantages of the MAP method.
また、MAP方式のモールド工程において複数の半導体チップを一括して封止するパッケージ(樹脂封止体)の上面に接合する金属板をフィルムにより成型金型に供給することにより、成型金型とパッケージとの間および成型金型と金属板との間にフィルムが介在されるのでパッケージの成型金型に対する離型性の向上と、パッケージの金属板に対する密着性の向上との相反する2つの要求に対応できる。 In addition, a metal plate that is bonded to the upper surface of a package (resin sealing body) that collectively seals a plurality of semiconductor chips in a MAP molding process is supplied to the molding die by a film, thereby forming the molding die and the package. Since the film is interposed between the mold and the metal plate, there are two contradictory requirements for improving the mold releasability of the package from the metal mold and improving the adhesion of the package to the metal plate. Yes.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは同一の符号を付すようにし、その繰り返しの説明は可能な限り省略するようにしている。以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like. Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number. Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say. Similarly, in the following embodiments, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components, etc., the shapes are substantially the same unless otherwise specified, or otherwise apparent in principle. And the like are included. The same applies to the above numerical values and ranges. Also, components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments, and the repetitive description thereof is omitted as much as possible. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施の形態1)
本実施の形態1の半導体装置の製造方法は、例えば基板に搭載された複数の半導体チップ(以下、単にチップという)を一括して封止するMAP(Mold Array Package)方式を用いる半導体装置の製造方法である。図1は本発明の一実施の形態である半導体装置の製造フロー図を示している。以下、この製造フロー図に沿って本実施の形態の半導体装置の製造方法の一例を説明する。
(Embodiment 1)
The manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment is, for example, manufacturing a semiconductor device using a MAP (Mold Array Package) system that collectively seals a plurality of semiconductor chips (hereinafter simply referred to as chips) mounted on a substrate. Is the method. FIG. 1 shows a manufacturing flow diagram of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, an example of the manufacturing method of the semiconductor device of the present embodiment will be described with reference to this manufacturing flowchart.
まず、基板およびヒートスプレッダ用フレームを用意する(図1の工程100A,100B)。図2は基板1の部品搭載面の全体平面図、図3は図1の基板1の側面図、図4は図1のX1−X1線の拡大断面図をそれぞれ示している。
First, a substrate and a heat spreader frame are prepared (
基板1は、後述の半導体装置の配線基板の母体であり、その外観は、例えば平面長方形の薄板状とされている。基板1は、その厚さ方向に沿って互いに反対側に位置する主面(第1面)と裏面(第2面)とを有している。基板1の主面は、後述のようにチップが搭載される部品搭載面であり、基板1の裏面は、後述のようにバンプ電極が形成されるバンプ電極形成面である。この基板1の中央には、製品領域DRが配置されている。製品領域DRには、同一の寸法および形状の複数の単位製品領域DR1が図1の上下左右方向に隣接して配置されている。各単位製品領域DR1は、1つの半導体装置を構成するのに必要な配線基板構成を有する単位領域である。
The
この基板1は、多層配線構造を有している。図4では4層配線構成を例示している。図4において基板1の上面は上記部品搭載面を示し、基板1の下面は上記バンプ電極形成面を示している。基板1は、絶縁層2および配線層3を交互に積み重ねることで形成された積層体と、その積層体の上下面(部品搭載面およびバンプ電極形成面)に被着されたソルダレジスト4とを有している。
The
絶縁層2は、例えば耐熱性の高いガラス・エポキシ樹脂からなる。絶縁層2の材料は、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばBTレジンまたはアラミド不織布材等を用いても良い。絶縁層2の材料としてBTレジンを選択した場合には、熱伝導性が高いので、放熱性を向上させることができる。 The insulating layer 2 is made of glass / epoxy resin having high heat resistance, for example. The material of the insulating layer 2 is not limited to this, and can be variously changed. For example, a BT resin or an aramid nonwoven fabric material may be used. When BT resin is selected as the material of the insulating layer 2, the heat conductivity is high, so that the heat dissipation can be improved.
基板1の各配線層3には各種の導体パターン3a〜3eが形成されている。導体パターン3a〜3eは、例えば銅(Cu)箔をエッチングすることによりパターニングされている。部品搭載面の配線層3の導体パターン3aはチップ搭載用のパターンであり、導体パターン3bはボンディングワイヤが接続される電極パターンであり、導体パターン3eは後述の封止用の樹脂の剥離を容易にするためのパターンである。部品搭載面の配線層3には、信号配線や電源配線用の導体パターンが形成されている。部品搭載面の導体パターン3a,3b,3e等の一部は、ソルダレジスト4から露出されており、その露出表面には、例えばニッケル(Ni)および金(Au)メッキ処理が施されている。バンプ電極形成面の配線層3の導体パターン3dは、バンプ電極接合用の電極パターンである。バンプ電極形成面の配線層3にも、信号配線や電源配線用の導体パターンが形成されている。バンプ電極形成面の導体パターン3d等の一部も、ソルダレジスト4から露出されており、その露出表面には、例えばニッケルおよび金メッキ処理が施されている。上記積層体中の配線層3の導体パターン3cは、信号および電源用の配線パターンである。
各配線層3はスルーホールTH内の導体(銅箔等)を通じて電気的に接続されている。上記ソルダレジスト4は、ソルダマスク(solder mask)またはストップオフ(stop-off)とも呼ばれ、半田付けの時に、半田付け不要な導体パターンに溶融半田が接触することを防ぎ、半田付け部以外の導体パターンを溶融半田から保護する保護膜としての機能を有する他、導体間の半田ブリッジの防止、汚染や湿気からの保護、損傷防止、耐環境性、マイグレーション防止、回路間の絶縁の維持および回路と他の部品(チップやプリント配線基板等)との短絡防止の機能等も有している。このソルダレジスト4は、例えばポリイミド系樹脂からなり、基板1の主面および裏面の特定領域に形成されている。ここでは、4層配線構造の基板1を例示したが、これに限定されるものではなく、半導体装置のモールド工程には、4層より少ない2層配線構造の基板1や4層より多い6層配線構造の基板1等、種々な配線層構成(様々な品種)の基板1がロット単位で流れてくる。
Each
次に、図5は上記ヒートスプレッダ用フレーム(金属板:以下、単にフレームという)7の全体平面図、図6は図5のフレーム7の側面図、図7は図5のX2−X2線の断面図をそれぞれ示している。なお、図5ではフレーム7を見易くするためにフレーム7にハッチングを付した。
Next, FIG. 5 is an overall plan view of the heat spreader frame (metal plate: hereinafter simply referred to as a frame) 7, FIG. 6 is a side view of the
フレーム7は、後述の半導体装置のパッケージ反り対策および放熱性向上を目的とする部材であり、その外観は、例えば上記基板1とほぼ同一の平面寸法(若干小さい)および平面形状(長方形状)を持つ薄板状とされている。フレーム7の材料は、その熱膨張係数が、後述の封止樹脂の熱膨張係数よりも高く、基板1の熱膨張係数(上記の場合で18ppm/℃程度)に近いまたは同一の材料が好ましい。ここでは、フレーム7の主材料は、例えば銅(Cu:熱膨張係数は17〜18ppm/℃程度)等のような熱伝導性の高く安い金属からなり、その表面には、例えばニッケル(Ni)メッキ処理が施されている。
The
フレーム7は、中央の製品領域と、その外周を取り囲む幅広の枠状の固定部7Fとを有している。フレーム7の中央の製品領域には、複数のスプレッダ(製品部)7Sおよび吊り部7Tが固定部7Fと一体的に形成されている。このスプレッダ7Sおよび吊り部7Tは、フレーム7の一部にその主裏面間を貫通するような開口部7Hが形成されることでパターン形成されている。
The
各スプレッダ7Sは、上記基板1の単位製品領域DR1の各々に対応するように配置されており、吊り部7Tを通じて互いに接続(支持)されているとともに、固定部7Fに接続(支持)されている。各スプレッダ7Sは、例えば平面四角形状に形成されている。各スプレッダ7Sの平面寸法は、チップの平面寸法より若干小さい程度であり、パッケージサイズやチップサイズに応じて変わるので一概には言えないが、例えば15mm×15mm程度である。各スプレッダ7Sの四隅に当たる部分に上記吊り部7Tが一体的に接続されている。吊り部7Tをスプレッダ7Sの四隅に接続することにより、各スプレッダ7Sを安定した状態で支持できる。また、吊り部7Tが後述のチップの四隅に位置するようになるのでボンディングワイヤの邪魔にならない。すなわち、ボンディングワイヤのループ高さの設定が容易になる。さらに、スプレッダ7Sの四隅に角が形成されないので、その角が他の部材に引っかかり曲がってしまったり、反対に他の部材に傷をつけてしまったりするような不具合も回避できる。ここでは、スプレッダ7S、固定部7Fおよび吊り部7Tの厚さを同一としているが、吊り部7Tの厚さを、スプレッダ7Sおよび固定部7Fの厚さよりも薄くしても良い。これにより、後述の一括封止体の切断工程時に吊り部7Tをより切断し易くすることができる。
Each
固定部7Fは、フレーム7を後述の成型金型に固定するのに用いられる領域である。すなわち、後述のように成型金型においてフレーム7の固定部7Fが対向する位置にフレーム7を吸引し固定するためのフレーム吸引口が配置される。このようにフレーム7の固定部7Fと製品領域とを分けたことにより、後述のように、成型金型へのフレーム7の固定は専ら固定部7Fで行えば良く、スプレッダ7Sに合わせてフレーム吸引口を配置する必要がなくなる。このため、1つの成型金型でパッケージサイズが異なる複数種類の製品のモールドに対応できるので、モールド工程の簡略化や時間短縮が可能であるとともに、半導体装置のコスト低減も可能である、というMAP方式の利点を損なうことなく、パッケージ(樹脂封止体、封止体)にスプレッダ7Sを設けることができる。
The fixing
また、上記スプレッダ7S、固定部7Fおよび吊り部7Tの表面(特に後述の封止樹脂(一括封止体、封止体)が接する面)に粗面化処理を施すことにより微細な凹凸を形成しても良い。これにより、スプレッダ7S、固定部7Fおよび吊り部7Tと封止樹脂との接着性や密着性を向上させることができる。
Further, the surface of the
続いて、上記基板1の主面の各単位製品領域DR1にチップを搭載する(図1のダイボンディング工程101)。図8はダイボンディング工程後の基板1の主面の全体平面図、図9は図8の基板1の側面図をそれぞれ示している。基板1の主面には複数のチップ10が搭載されている。各チップ10は基板1の単位製品領域DR1毎に搭載されている。各チップ10の主面には所望の集積回路が形成されている。チップ10の裏面は、例えば樹脂ペースト等のような接着材を介して基板1の上記導体パターン3aと接合されている。ここでは、各単位製品領域DR1に1つのチップ10を搭載する場合を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば各単位製品領域DR1に複数のチップ10を並べて搭載したり、各単位製品領域DR1に複数のチップ10を積層した状態で搭載したりする場合もある。
Subsequently, a chip is mounted on each unit product region DR1 on the main surface of the substrate 1 (die
その後、上記各チップ10と基板1とをボンディングワイヤにより接続する(図1のワイヤボンディング工程102)。図10はワイヤボンディング工程後の基板1の主面の全体平面図、図11は図10のX3−X3線の断面図をそれぞれ示している。チップ10のボンディングパッドと基板1の上記導体パターン3bとは、ボンディングワイヤ11により電気的に接続されている。ボンディングワイヤ11は、例えば金(Au)等からなり、例えば超音波振動と熱圧着とを併用した周知のワイヤボンディング法により接合されている。
Thereafter, the
次いで、上記ワイヤボンディング工程後の複数のチップ10を封止樹脂により一括してする(図1のモールド工程103)。このモールド工程を図12〜図18により説明する。図12は本実施の形態1の半導体装置のモールド工程の断面図、図13は図12のモールド工程中の成型金型12の下型12Aの平面図、図14は図12に続く半導体装置の製造工程中の図13のX4−X4線に相当する箇所の断面図、図15は図14に続く半導体装置の製造工程中の図13のX4−X4線に相当する箇所の断面図、図16は図15に続く半導体装置の製造工程中の図13のX4−X4線に相当する箇所の断面図をそれぞれ示している。なお、図12は図13のX4−X4線の断面図を示している。また、図12の矢印Aは基板1およびフレーム7の吸引方向を示している。また、図13では説明が分かり易くなるように下型12Aのフレーム吸引口12A1を透かして見せている。また、図17では説明が分かり易くなるようにフレーム7および一括封止体に異なるハッチングを付した。
Next, the plurality of
成型金型12の下型12Aおよび上型12Bは、各々の成型面を対向させた状態で設置されている。下型12Aの成型面の中央には、下型キャビティ形成用の凹部12A2が形成されている。この凹部12A2は、下型12A側の封止樹脂成型領域であり、基板1の複数のチップ10を一括して封止可能なような大きさで形成されている。凹部12A2の底部の外周近傍には、上記フレーム7の固定部7Fの対向する位置に複数のフレーム吸引口12A1が配置されている。また、下型12Aのカルブロック12ACには、カルおよびランナ用の溝12A3が、フレーム7の長手方向に沿って延在した状態で配置されている。この溝12A3と上記凹部12A2との間には、それらを繋ぐように複数のゲート12A4が形成されている。ゲート12A4は、溝12A3から流れてきた封止用の溶融樹脂を上記凹部12A2に流し込むときの注入口である。一方、凹部12A2の他方の長辺からは、複数のエアベント12A5が凹部12A2から離間する方向に向かって延在されている。このエアベント12A5は、凹部12A2への樹脂注入時に樹脂充填部の空気を外部に送り出すための溝である。このようにエアベント12A5を複数にして配置することにより、樹脂注入時に樹脂充填部の空気を外部に良好に送り出すことができるので、封止用の樹脂を上記凹部12A2内に良好に充填することが可能となっている。一方、上型12Bの成型面は平坦になっている。上型12Bの成型面には、複数の基板吸引口12B1が配置されている。
The
まず、図12に示すように、上記ワイヤボンディング工程後の基板1を成型金型12の上型12Bの平坦な成型面に固定する。基板1は、上記チップ10の搭載面を下型12Aの成型面に向けた状態で、上型12Bの成型面に形成された複数の基板吸引口12B1を通じて真空吸着されている。
First, as shown in FIG. 12, the
また、図12および図13に示すように、上記フレーム7を成型金型12の下型12Aの成型面の凹部(すなわち、下型キャビティ)12A2内に落とし込み固定する。フレーム7を成型金型の上型に固定する方式の場合、フレーム7を位置合わせ良く上型に固定するためにハンドラー等が必要となる。これに対して、フレーム7を下型12Aに落とし込む方式の場合、上記ハンドラー等が不要または必要でも位置合わせ等が簡単で機構が複雑にならない。すなわち、フレーム7を下型12Aに落とし込む方式の方が、フレーム7の搬入機構および搬入工程を簡単化できる。
Further, as shown in FIGS. 12 and 13, the
また、フレーム7は、下型12Aの成型面の複数のフレーム吸引口12A1を通じて真空吸着されている。ここで、フレーム7に上記のような固定部7Fが無い場合、下型12Aのフレーム吸引口12A1をスプレッダ7Sに合わせて配置しなければならなくなる。その場合、パッケージサイズが変わる度にスプレッダ7Sの大きさや位置も変わるので、それに応じてフレーム吸引口12A1の位置を変えなければならず、パッケージサイズに応じて下型12Aも変えなければならなくなる。このため、1つの成型金型でパッケージサイズの異なる複数種類の製品のモールドに対応できるというMAP方式の利点を損なうことになってしまう。したがって、モールド工程が複雑になり手間や時間のかかる面倒な工程となるとともに、半導体装置のコストが増大するという問題が生じる。これに対して、本実施の形態1では、フレーム7の固定部7Fと製品領域とを分けたことにより、成型金型12へのフレーム7の固定は専ら固定部7Fで行えば良い。すなわち、パッケージサイズに応じてスプレッダ7Sの位置や大きさが変わってもそれに応じてフレーム吸引口12A1の配置を変える必要も無く、下型12A自体を変える必要も無い。したがって、上記MAP方式の利点を損なうことなく、一括モールドが可能となる。
The
次いで、上記基板1およびフレーム7を成型金型12に固定した後、上型12Bの温度を、例えば175〜180℃程度に設定したまま基板1に対して20秒程度のプリヒート処理を施す。この処理は、熱による基板1の変形を抑制するために行う。続いて、下型12Aおよび上型12Bの温度を、例えば175〜180℃程度に設定した後、図14に示すように、下型12Aと上型12Bとで基板1を挟み込むようにして保持する。この時、基板1の外周部は、下型12Aの凹部12A2の外側の外周部に押し付けられ、基板1の総厚の数%程度潰された状態とされる。このようにして、下型12Aの凹部12A2と基板1の主面とで囲まれる実質的なキャビティCBを形成する。
Next, after fixing the
その後、上記温度を維持したまま、図15に示すように、キャビティCB内に、例えばエポキシ系樹脂等のような熱硬化性の封止樹脂(モールド樹脂)を流し込み、基板1の主面の複数のチップ10およびボンディングワイヤ11を一括して封止する。これにより、基板1の主面側に複数のチップ10およびボンディングワイヤ11を内包する一括封止体(樹脂封止体)14を形成するとともに、その一括封止体14の表面(上面)に上記フレーム7を接合する。
Thereafter, while maintaining the above temperature, as shown in FIG. 15, a thermosetting sealing resin (mold resin) such as an epoxy resin is poured into the cavity CB, and a plurality of main surfaces of the
その後、上記封止樹脂のキュアが完了した後、図16に示すように、一括封止体14が形成された基板1を下型12Aから離す。ここで、図17はモールド工程後の半導体装置の全体平面図、図18は図17のX5−X5線の断面図をそれぞれ示している。上記のように一括封止体14の上面にはフレーム7が接合されている。フレーム7は、その開口部7Hに一括封止体14の樹脂が入り込むことで一括封止体14の上部にめり込んだ状態で接合されている。一括封止体14の上面とフレーム7の上面とはほぼ一致しており平坦になっている。一括封止体14の上面内においてフレーム7の上面が外部に露出されている。一括封止体14はフレーム7と基板1との間に挟まれた状態で設けられている。フレーム7の各スプレッダ7Sは、単位製品領域毎に、各チップ10の上方に配置されている。このように本実施の形態1では、上記MAP方式のモールド工程において、MAP方式の利点を損なうことなく、フレーム7の個々のスプレッダ7Sを、基板1側の個々の単製品領域毎に位置合わせした状態で、フレーム7を一括封止体14の上面に容易に接合することができる。
Thereafter, after the sealing resin is cured, as shown in FIG. 16, the
次いで、上記モールド工程後の基板1Sの裏面に半田ボールを接続する(図1の半田ボール付け工程104)。この半田ボール付け工程を図19〜図21により説明する。図19は半田ボール付け工程中の基板1の断面図、図20は半田ボール付け工程後の基板1の裏面の全体平面図、図21は図20のX6−X6線の断面図をそれぞれ示している。
Next, solder balls are connected to the back surface of the substrate 1S after the molding step (solder
まず、図19に示すように、バンプ保持ツール16に保持された複数の球状の半田バンプ17をフラックス槽に浸漬して、半田バンプ17の表面にフラックスを塗布した後、その複数の半田バンプ17をフラックスの粘着力を利用して基板1のバンプ電極形成面の導体パターン3dに同時に仮付けする。上記半田バンプ17は、例えば鉛(Pb)/錫(Sn)半田からなる。半田バンプ17の材料として、例えば錫/銀(Ag)系半田等のような鉛フリー半田を用いても良い。半田バンプ17は、1個分の単位製品領域DR1毎に一括接続しても良いが、半田バンプ接続工程のスループットを向上させる観点からは、複数の単位製品領域DR1の半田バンプ17を一括して接続する方が好ましい。続いて、半田バンプ17を、例えば220℃程度の温度で加熱リフローすることで導体パターン3dに固着させて、図20および図21に示すように、バンプ電極17Aを形成する。その後、基板1の表面に残されたフラックス残渣等を中性洗剤等を使って除去する。
First, as shown in FIG. 19, a plurality of spherical solder bumps 17 held by the
次いで、上記半田ボール付け工程後の基板1Sを単位製品領域DR1毎に切断する(図1の個片切断工程105)。この個片切断工程を図22および図23により説明する。図22は切断ラインを示す基板1の主面の全体平面図、図23は基板1の切断中の様子を示す一部破断断面図をそれぞれ示している。
Next, the substrate 1S after the solder ball attaching step is cut for each unit product region DR1 (individual
ここでは、基板1を裏返し、基板1の主面側の一括封止体14を粘着テープ等で固定した後、ダイシングと同じ要領で、基板1の裏面からダイシングブレード19を当てて基板1および一括封止体14を切断線CLに沿って切断する。これにより、例えばBGA(Ball Grid Array)型の半導体装置を複数同時に取得する。図24は上記のようして製造されたBGA型の半導体装置20の斜視図、図25は図24のBGA型の半導体装置20の上面の平面図、図26は図25のX7−X7線の断面図をそれぞれ示している。
Here, after turning the
配線基板1Aは、上記基板1を切断することで得られた部材である。配線基板1Aの部品搭載面の導体パターン3a上には上記銀入りペースト等のような接着材21によりチップ10が主面を上に向けた状態で搭載されている。チップ10の主面上の上記ボンディングパッドは、上記ボンディングワイヤ11を通じて配線基板1Aの部品搭載面の導体パターン3bと電気的に接続されている。配線基板1Aの部品搭載面上には封止体(パッケージ)14Aが成型されており、この封止体14Aにより上記チップ10やボンディングワイヤ11が封止されている。この封止体14Aは、上記一括封止体14を切断することで得られた部材である。
The
封止体14Aの上面には上記スプレッダ7Sおよび吊り部7Tが露出された状態で接合されている。スプレッダ7Sはチップ10の主面直上に配置されている。チップ10の主面の集積回路の動作時等に生じた熱は、上記スプレッダ7Sおよび吊り部7Tを通じて外部に放散させることができる。このため、半導体装置20の放熱性を向上させることができる。したがって、半導体装置20の動作速度の向上に対応できるとともに、機能の向上(素子集積度の向上とそれに伴う多ピン化)にも対応できる。
The
さらに、上記スプレッダ7Sが無い構成の場合、半導体装置を配線基板に搭載するための加熱(半田リフロ加熱)時に、配線基板1Aの熱膨張係数(例えば18ppm/℃程度)と封止体14Aの熱膨張係数(例えば10ppm/℃程度)またはチップ10の熱膨張係数(例えば4ppm/℃)との差に起因して、半導体装置が反ってしまう問題がある。この問題は半導体装置の平面積が大きくなるにつれ問題になり、特に半導体装置20の平面寸法が20mm角以上になると顕著になる。これに対して本実施の形態1では、封止体14Aを配線基板1Aとスプレッダ7Sおよび吊り部7Tとで挟み込むことにより、封止体14Aの剛性を高めることができるので、上記半導体装置20の加熱時の反りを低減できる。特に、スプレッダ7Sおよび吊り部7Tを熱膨張係数が配線基板1Aの熱膨張係数に近い銅(熱膨張係数:17〜18ppm/℃程度)により形成したことにより、封止体14Aを、互いに熱膨張係数の近いまたは同じ部材(基板1とスプレッダ7Sおよび吊り部7T)で挟み込むような構成とすることができるので、上記半導体装置20の加熱時の反りをさらに低減できる。したがって、半導体装置20の実装歩留まりを向上させることができる。また、半導体装置20の大面積化に対応できる。
Further, in the case of the configuration without the
一方、配線基板1Aのバンプ電極形成面の導体パターン3dにはバンプ電極17Aが接続されている。上記部品搭載面の導体パターン3a等は、配線基板1Aの導体パターン3cおよびスルーホールTHを通じてバンプ電極形成面の導体パターン3dおよびバンプ電極17Aと電気的に接続されている。
On the other hand, a
(実施の形態2)
本実施の形態2では、上記成型金型の構成において、上型と下型との構成が逆の場合のモールド工程を図27〜図31により説明する。図27〜図31は本実施の形態2の半導体装置のモールド工程103の断面図を示している。
(Embodiment 2)
In the second embodiment, a molding process when the configuration of the upper mold and the lower mold is reversed in the configuration of the molding die will be described with reference to FIGS. 27 to 31 are sectional views showing the
本実施の形態2では下型12Cの成型面は平坦に形成され、その成型面内には、複数の基板吸引口12C1が配置されている。一方、上型12Dの成型面のフレーム吸引口12D1は、その成型面の中央に形成されたキャビィティ形成用の凹部12D2の底面の外周に沿ってフレーム7の固定部7Fに対応する位置に複数配置されている。なお、上記カルおよびランナ用の溝、ゲートおよびエアベント等は、上型12D側に形成されている。
In the second embodiment, the molding surface of the
まず、図27に示すように、上記ワイヤボンディング工程後の基板1を成型金型12の下型12Cの平坦な成型面に固定する。基板1は、上記チップ10の搭載面を上型12Dの成型面に向けた状態で、下型12Cの成型面に形成された複数の基板吸引口12C1を通じて真空吸着されている。基板1は平面積が大きく反りの問題が生じ易い上、配線層の多層化やチップ10の搭載等により重いので上型に固定することが難しくなる傾向にある。そこで、基板1を下型12Cの平坦な成型面に固定することにより、基板1の固定を容易にすることができる。このため、基板1の落下や位置ずれが生じる可能性を低くすることができるので、基板1の大面積化や多層化等に柔軟に対応できる。
First, as shown in FIG. 27, the
また、本実施の形態2の場合は、上記フレーム7をハンドラー25により成型金型12の上型12Dの成型面の凹部(すなわち、上型キャビティ)12D2内に固定する。上記上型12Dの凹部12D2は、上型12D側の封止樹脂成型領域であり、基板1の複数のチップ10を一括して封止可能なような大きさで形成されている。フレーム7は、図28に示すように、その固定部7Fに対応する位置に配置された複数のフレーム吸引口12D1を通じて真空吸着されている。このように本実施の形態2においても、前記実施の形態1と同様に、成型金型12へのフレーム7の固定は専ら固定部7Fで行えば良く、パッケージサイズに応じてスプレッダ7Sの位置や大きさが変わってもそれに応じてフレーム吸引口12D1の配置を変える必要も無く、上型12D自体を変える必要も無いので、上記MAP方式の利点を損なうことなく、一括モールドが可能となる。
In the case of the second embodiment, the
次いで、上記基板1およびフレーム7を成型金型12に固定した後、前記実施の形態1と同様に、下型12Cの温度を、例えば175〜180℃程度に設定したまま基板1に対して20秒程度のプリヒート処理を施す。続いて、図29に示すように、前記実施の形態1と同様に、下型12Cと上型12Dとで基板1を挟み込むようにして保持して、上型12Dの凹部12D2と基板1の主面とで囲まれる実質的なキャビティCBを形成する。その後、上記温度を維持したまま、図30に示すように、前記実施の形態1と同様に、キャビティCB内に封止樹脂を流し込み、基板1の主面の複数のチップ10およびボンディングワイヤ11を一括して封止して、一括封止体14を形成するとともに、その一括封止体14の表面(上面)に上記フレーム7を接合する。その後、上記封止樹脂のキュアが完了した後、図30に示すように、一括封止体14が形成された基板1を上型12Dから離す。一括封止体14の構成は前記実施の形態1と同じである。また、これ以降の工程も前記実施の形態1で説明したのと同じなので説明を省略する。
Next, after fixing the
(実施の形態3)
本実施の形態3では、前記フレーム7の変形例について説明する。図32は本実施の形態3の半導体装置の製造方法で用いるフレーム7の全体平面図、図33は図32のX8−X8線の断面図、図34は図32のX9−X9線の断面図それぞれ示している。
(Embodiment 3)
In the third embodiment, a modified example of the
本実施の形態3では、フレーム7の各スプレッダ7Sは前記実施の形態1,2と同様に四角形状に形成されているが、吊り部7Tが各スプレッダ7Sの四辺のほぼ中央に一体的に接続されている。これにより、各スプレッダ7Sを安定した状態で支持することができる。また、前記実施の形態1,2のように吊り部7Tをスプレッダ7Sの四隅に接続する構成の場合、前記個片切断工程105の際に各吊り部7Tに対して互いに直交する2方向から切断することになるために半導体装置の角部に吊り部7Tの切り屑(バリ)が残されてしまう場合がある。このため、ダイシングブレードの切断条件(回転速度、移動速度等)の調整が難しくなる場合がある。これに対して本実施の形態3の場合は、個片切断工程105の際に各吊り部7Tに対して1方向からの切断で済むので、上記のような吊り部7Tの切り屑の発生を回避できる。したがって、ダイシングブレードの切断条件の調整が容易であり、切断速度の向上を図ることができる。これ以外は、前記実施の形態1,2と同様の効果を得ることができる。
In the third embodiment, each
(実施の形態4)
本実施の形態4では、前記フレーム7のさらに他の変形例について説明する。図35は本実施の形態4の半導体装置の製造方法で用いるフレーム7の全体平面図、図36は図35のフレーム7の要部拡大平面図をそれぞれ示している。なお、図35のX10−X10線の断面は前記図33と同じであり、同図のX11−X11線の断面は前記図34と同じである。
(Embodiment 4)
In the fourth embodiment, still another modification of the
本実施の形態4では、フレーム7の各スプレッダ7Sは前記実施の形態1〜3と同様に四角形状に形成されているが、吊り部7Tが各スプレッダ7Sの四隅と四辺中央との間に一体的に接続されている。特に吊り部7Tは、スプレッダ7Sの四辺中央よりも四隅に近い位置に接続されている。これにより、各スプレッダ7Sを前記実施の形態3の場合よりもより安定した状態で支持することができる。また、前記実施の形態3と同様に、個片切断工程105の際に各吊り部7Tに対して1方向からの切断で済むので、上記のような吊り部7Tの切り屑の発生を回避できる。したがって、ダイシングブレードの切断条件の調整が容易であり、切断速度の向上を図ることができる。さらに、吊り部7Tをスプレッダ7Sの1辺に2つ設けたことにより、各吊り部7Tの幅D1を、前記実施の形態3の吊り部7Tの幅よりも細くすることができるので、前記個片切断工程105の際の各吊り部7Tの切断を容易にすることができる。これ以外は、前記実施の形態1,2と同様の効果を得ることができる。
In the fourth embodiment, each
(実施の形態5)
本実施の形態5では、モールドラミネートフィルム(以下、単にフィルムという)を用いた前記一括モールド工程の一例を図37〜図43により説明する。
(Embodiment 5)
In the fifth embodiment, an example of the batch molding process using a mold laminate film (hereinafter simply referred to as a film) will be described with reference to FIGS.
図37〜図43は本実施の形態5の半導体装置のモールド工程中の断面図を示している。本実施の形態5のモールド装置28は、供給リール29Aから供給された上記フィルム30を、フレーム貼付部31および成型金型12を介して巻き取りリール29Bにより巻き取ることが可能な構成とされている。フィルム30は、例えばフッ素系の樹脂等のような耐熱性が高く柔軟な絶縁フィルムからなり、その平面的な大きさは、成型金型12の上型12Dの凹部12D2の内壁面をほぼ全体的に覆える大きさに形成されている。上記フィルム貼付部31は、供給リール29Aから供給されたフィルム30に、前記図5、図32および図35等に示したフレーム7を貼り付ける機構部であり、貼付治具31A,31Bを有している。フィルム30は、貼付治具31A,31Bの間に介在される。上記成型金型12は前記実施の形態2で説明したのと同じである。フィルム30は、成型金型12の下型12Cと上型12Dの間に介在される。
37 to 43 are sectional views showing the semiconductor device of the fifth embodiment during the molding process. The
まず、図37に示すように、フレーム7を下側の貼付治具31Aの上に載せる。また、ワイヤボンディング工程102後の基板1を成型金型12の下型12Cの平坦な成型面上に前記実施の形態2と同様に載せ真空吸着して固定する。本実施の形態5の場合も基板1を下型12Cの平坦な成型面に固定することにより、基板1の固定を容易にすることができるので、基板1の落下や位置ずれが生じる可能性を低くすることができ、基板1の大面積化や多層化等に柔軟に対応できる。
First, as shown in FIG. 37, the
続いて、図38に示すように、フィルム30の裏面を貼付治具31Bにより押さえた状態で、貼付治具31Aのフレーム7をフィルム30の主面に加熱圧着により、図39に示すように、フィルム30の主面にフレーム7を貼り付ける。また、このようなフレーム7の貼付工程の際に、前記実施の形態2と同様に、下型12Cの温度を、例えば175〜180℃程度に設定したまま基板1に対して20秒程度のプリヒート処理を施した後、下型12Cおよび上型12Dの温度を、例えば175〜180℃程度に設定する。
Subsequently, as shown in FIG. 38, with the back surface of the
その後、図40に示すように、供給リール29Aおよび巻き取りリール29Bを回転させて、フィルム30のフレーム7が貼り付けられた箇所が成型金型12の下型12Cと上型12Dとの成型面(すなわち、基板1の主面直上)に位置するようにフィルム30を移動する。この段階ではフィルム30のフレーム7が貼り付けられた主面が、基板1の主面に対向した状態とされている。このように本実施の形態5では、フレーム7をフィルム30により成型金型12に供給するので、フレーム7を位置合わせ良く比較的容易に成型金型12に搬入することができる。すなわち、基板1およびフレーム7の両方を成型金型12に容易に供給することができる。なお、この段階で新たなフレーム7を貼付治具31A上に載せておいても良い。
Thereafter, as shown in FIG. 40, the
続いて、図41に示すように、フィルム30を上型12D側に真空吸引して上型12Dの凹部12D2内に密着させた後、下型12Cと上型12Dとで基板1を挟み込むようにして保持する。この時、基板1の外周部は、フィルム30を介して上型12Dの凹部12D2の外側外周部に押し付けられ、基板1の総厚の数%程度潰された状態とされる。このようにして、上型12Dの凹部12D2と基板1の主面とで囲まれる実質的なキャビティCBを形成する。このように本実施の形態3の場合、上記のようにフィルム30を真空吸引することでフレーム7を上型12D側に保持することができるので、スプレッダ7Sに合わせてフレーム吸引口を設ける必要がない。このため、前記したMAP方式の利点を損なうことなく、パッケージ(樹脂封止体、封止体)にスプレッダ7Sを設けることができる。また、本実施の形態3の場合、フィルム30を真空吸引することでフレーム7を上型12D側に保持することができるので、フレーム7に幅広の固定部7Fを設けなくても良い。このため、フレーム7における製品領域DRの使用面積を大きくすることができる。したがって、製品取得個数を増やすことができる。また、対応可能なパッケージサイズを増やすことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 41, after the
続いて、上記温度およびフィルム30の真空吸引を維持したまま、キャビティCB内に、前記実施の形態1,2と同様の封止樹脂を流し込むことにより、図42に示すように、基板1の主面の複数のチップ10およびボンディングワイヤ11等を一括して封止する。これにより、基板1の主面側に複数のチップ10を内包する一括封止体14を形成するとともに、一括封止体14の上面にフレーム7を接合する。
Subsequently, the same sealing resin as in the first and second embodiments is poured into the cavity CB while maintaining the above-described temperature and vacuum suction of the
その後、図43に示すように、上記下型12Cの温度を上記のままにした状態で、フィルム30に対する真空吸引を止めて、フィルム30の張力を利用して、モールド工程後の基板1を成型金型12の上型12Dから離す。この際、上型12Dの凹部12D2の内壁面と一括封止体14の表面との間にフィルム30が介在されおり上型12Dと一括封止体14とが直接接触してないこと、一括封止体14を凹部12D2から離す際に一括封止体14の表面の点ではなく面に対して力を加えること等から比較的小さな力で一括封止体14を上型12Dから離すことができる。
Thereafter, as shown in FIG. 43, with the temperature of the
ここで、フィルム30を介在させない方式の場合、成型金型12に封止樹脂が直接接するので、封止樹脂には成型金型12に対する離型性が必要である。離型性が充分でないと、成型金型12を封止樹脂から離そうとするときに封止樹脂の一部が成型金型に残されたり、封止樹脂の大半がパッケージから剥がれてしまったりする問題が生じる。しかし、本実施の形態のように金属で形成されたフレーム7を一括封止体14の上面に接合するような製品の場合、上記の離型性のみを考慮すると、封止樹脂とフレーム7との密着性が保てなくなり、フレーム7が封止樹脂から剥がれ易くなってしまうという問題が生じる。すなわち、金属で形成されたフレーム7を一括封止体14の上面に接合するような製品の場合、封止樹脂には成型金型12に対する離型性と、フレーム7に対する密着性の相反する性質が要求されることになるので、封止樹脂成分の調整、材料選択あるいは封止条件の設定が難しくなる、という問題が生じる。これに対して本実施の形態5では、上記のようにフィルム30が封止樹脂と上型12Dとの間に介在されるので離型性を向上できる。すなわち、一括封止体14の成型金型12に対する離型性の向上と、一括封止体14のフレーム7に対する密着性や接着性の向上との相反する2つの要求に対応できる。また、封止樹脂に対してはフレーム7との密着性や接着性の向上を考慮すれば良いので、封止樹脂成分の調整、材料選択あるいは封止条件の設定を容易にすることができる。
Here, in the case of a system in which the
また、本実施の形態5の場合、成型金型12にモールド工程後の基板1を離すためのエジェクターピンを設ける必要が無いので、成型金型12の構成の簡略化が可能な他、一括封止体14側に設けていたエジェクターピン用の余剰領域を有効活用することが可能となる。また、上型12Dと一括封止体14との離型性を向上させることができるので、さらに大型の樹脂封止が可能となる。しかも、成型金型14内の清掃頻度を低減できるので、半導体装置の製造コストを低減することも可能となる。これら以外は、前記実施の形態1で説明したのと同様の効果を得ることができる。
Further, in the case of the fifth embodiment, it is not necessary to provide the molding die 12 with an ejector pin for separating the
以上のようなモールド工程を、ワイヤボンディング工程102後の複数枚の基板1に対して繰り返し行う。なお、図43の離型工程の前に、フレーム貼付部31において新たなフレーム7をフィルム30に貼り付けておいても良い。また、モールド工程以降の半田ボール付け工程や個片切断工程については、前記実施の形態1等で説明したのと同じなので説明を省略する。
The molding process as described above is repeatedly performed on the plurality of
(実施の形態6)
本実施の形態6では、前記フィルム30を用いた前記一括モールド工程の他の一例を説明する。
(Embodiment 6)
In the sixth embodiment, another example of the batch molding process using the
図44は本実施の形態6で用いるフィルム30の要部平面図、図45は図44のX12−X12線の断面図を示している。本実施の形態6においては、フィルム30の主面に、小サイズの複数のスプレッダ7SSが、フィルム30の長手方向およびこれに直交する幅方向に沿って等間隔となるように行列状に並んで貼り付けられている。フィルム30の主面には、小サイズの複数のスプレッダ7SSのみが配置され、前記固定部や吊り部は配置されていない。すなわち、各スプレッダ7SSは、互いに分離(孤立)した状態でフィルム30の主面に配置されている。また、各スプレッダ7SSは、上記供給リール29Aに巻き取られる前に既にフィルム30に貼り付けられている。各スプレッダ7SSは、例えば銅(Cu)からなり、その表面にはニッケル(Ni)メッキ処理が施されている。スプレッダ7SSの表面(特に封止樹脂(一括封止体、封止体)が接する面)に粗面化処理を施すことにより微細な凹凸を形成しても良い。これにより、スプレッダ7SSと封止樹脂との接着性や密着性を向上させることができる。各スプレッダ7SSの平面形状は、互いに同一平面寸法の矩形状(例えば正方形状)とされている。ただし、スプレッダ7SSの平面形状は矩形状に限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば円形状、楕円形状、三角形状、長方形状または五角形以上の多角形状あるいはこれらの組み合わせでも良い。各スプレッダ7SSの平面寸法は、前記実施の形態1〜5で説明したスプレッダ7Sよりも小さく、種々変更可能なので一概には言えないが、例えば1.0mm×1.0mm程度である。このような構成のフィルム30の場合、どのようなサイズのパッケージにも対応できる。すなわち、本実施の形態6の場合、パッケージサイズ毎にフレーム7を用意しなくても良いので、モールド組立工程における標準化が可能となる。
44 is a plan view of an essential part of the
次に、図46〜図49は本実施の形態6の半導体装置のモールド工程中の断面図を示している。本実施の形態6では、フィルム30にスプレッダ7SSが貼り付けられているので、前記実施の形態5で説明したようなフレーム貼付部31を必要としない。このため、モールド装置28の構成を前記実施の形態5の場合よりも簡単化することができる。
46 to 49 are sectional views showing the semiconductor device of the sixth embodiment during a molding process. In the sixth embodiment, since the spreader 7SS is stuck to the
まず、図46に示すように、ワイヤボンディング工程102後の基板1を成型金型12の下型12Cの平坦な成型面上に前記実施の形態2と同様に載せ真空吸着して固定する。本実施の形態6の場合も基板1を下型12Cの平坦な成型面に固定することにより、基板1の固定を容易にすることができるので、基板1の落下や位置ずれが生じる可能性を低くすることができ、基板1の大面積化や多層化等に柔軟に対応できる。
First, as shown in FIG. 46, the
続いて、前記実施の形態2と同様に、下型12Cの温度を、例えば175〜180℃程度に設定したまま基板1に対して20秒程度のプリヒート処理を施した後、下型12Cおよび上型12Dの温度を、例えば175〜180℃程度に設定する。その後、供給リール29Aおよび巻き取りリール29Bを回転させて、フィルム30の小サイズの複数のスプレッダ7SSが成型金型12の下型12Cと上型12Dとの成型面(すなわち、基板1の主面直上)に位置するようにフィルム30を移動する。この段階ではフィルム30の複数の小サイズのスプレッダ7SSが貼り付けられた主面が、基板1の主面に対向した状態とされている。このように本実施の形態6においても、小サイズの複数のスプレッダ7SSをフィルム30により成型金型12に供給するので、スプレッダ7SSを容易に成型金型12に搬入することができる。特に本実施の形態6の場合、前記実施の形態5の場合よりも基板1に対するスプレッダ7SSの平面位置合わせ精度を緩和できるので、スプレッダ7SSを前記実施の形態5の場合よりも位置合わせ良く容易に成型金型12に搬入することができる。したがって、本実施の形態6の場合も、基板1およびスプレッダ7SSの両方を成型金型12に容易に供給することができる。
Subsequently, as in the second embodiment, the
続いて、図47に示すように、前記実施の形態5と同様に、フィルム30の裏面を上型12D側に真空吸引して上型12Dの凹部12D2内に密着させて小サイズの複数のスプレッダ7SSを上型12D側に保持する。このように本実施の形態6においても、前記実施の形態3と同様に、フィルム30を真空吸引することで小サイズの複数のスプレッダ7SSを上型12D側に保持することができるので、スプレッダ7SSに合わせてフレーム吸引口を設ける必要がない。このため、前記したMAP方式の利点を損なうことなく、パッケージ(樹脂封止体、封止体)にスプレッダ7SSを設けることができる。また、前記実施の形態3と同様に、固定部7Fを設ける必要がないので、製品領域DRの使用面積を大きくすることができる。したがって、製品取得個数を増やすことができる。また、対応可能なパッケージサイズを増やすことができる。
Subsequently, as shown in FIG. 47, similarly to the fifth embodiment, the back surface of the
その後、下型12Cと上型12Dとで基板1を挟み込むようにして保持することにより、上型12Dの凹部12D2と基板1の主面とで囲まれる実質的なキャビティCBを形成した後、上記温度およびフィルム30の真空吸引を維持したまま、キャビティCB内に、前記実施の形態1,2と同様の封止樹脂を流し込むことにより、図48に示すように、基板1の主面の複数のチップ10およびボンディングワイヤ11等を一括して封止する。これにより、基板1の主面側に複数のチップ10を内包する一括封止体14を形成するとともに、一括封止体14の上面に小サイズの複数のスプレッダ7SSを接合する。
Thereafter, by holding the
その後、図49に示すように、上記下型12Cの温度を上記のままにした状態で、フィルム30に対する真空吸引を止めて、フィルム30の張力を利用して、モールド工程後の基板1を成型金型12の上型12Dから離す。これにより、前記実施の形態5で説明したのと同様の理由から比較的小さな力で一括封止体14を上型12Dから離すことができる。
Thereafter, as shown in FIG. 49, with the temperature of the
また、本実施の形態6においても、前記実施の形態5で説明したのと同様の理由から一括封止体14の成型金型12に対する離型性の向上と、一括封止体14の小サイズのスプレッダ7SSに対する密着性や接着性の向上との相反する2つの要求に対応できる。また、封止樹脂に対しては小サイズのスプレッダ7SSとの密着性や接着性の向上を考慮すれば良いので、封止樹脂成分の調整、材料選択あるいは封止条件の設定を容易にすることができる。
Also in the sixth embodiment, for the same reason as described in the fifth embodiment, the releasability of the
また、本実施の形態6においても、上記のようにモールド工程に際してフィルム30を真空吸引することでスプレッダ7SSを上型12D側に保持するので、前記実施の形態1,2で説明したような幅広の固定部7Fを設けなくても良い。このため、製品領域DRの使用面積を大きくすることができるので、製品取得個数を増やすことができる。また、対応可能なパッケージサイズを増やすことができる。その他、前記実施の形態1〜5で説明したのと同様の効果を得ることができる。
Also in the sixth embodiment, the spreader 7SS is held on the
以上のようなモールド工程を、ワイヤボンディング工程102後の複数枚の基板1に対して繰り返し行う。ここで、図50は本実施の形態6のモールド工程後の半導体装置20の全体平面図、図51は図50のX13−X13線の断面図をそれぞれ示している。上記のように一括封止体14の上面には小サイズの複数のスプレッダ7SSが外部に露出された状態で接合されている。各スプレッダ7SSは、その四側面が一括封止体14の樹脂に囲まれた状態で一括封止体14の上部にめり込んだ状態でしっかりと接合されている。一括封止体14の上面と各スプレッダ7SSの上面とはほぼ一致しており平坦になっている。一括封止体14は小サイズの複数のスプレッダ7SSと基板1との間に挟まれた状態で設けられている。基板1の各単位製品領域には、複数のスプレッダ7SSが配置されている。すなわち、各チップ10の主面直上には複数のスプレッダ7SSが配置されている。このように本実施の形態6では、上記MAP方式のモールド工程において、MAP方式の利点を損なうことなく、小サイズの複数のスプレッダ7SSを個々の単製品領域に位置合わせした状態で一括封止体14に容易に接合することができる。
The molding process as described above is repeatedly performed on the plurality of
次に、上記モールド工程後の工程について説明する。まず、上記モールド工程後の基板1Sの裏面に前記実施の形態1と同様に半田ボールを接続する(図1の半田ボール付け工程104)。続いて、上記半田ボール付け工程後の基板1Sを単位製品領域DR1毎に切断する(図1の個片切断工程105)。この個片切断工程を図52および図53により説明する。図52は切断ラインを示す基板1の主面の全体平面図、図53は基板1の切断中の様子を示す一部破断断面図をそれぞれ示している。切断の要領は前記実施の形態1で説明したのと同じである。すなわち、基板1を裏返し、基板1の主面側の一括封止体14を粘着テープ等で固定した後、ダイシングと同じ要領で、基板1の裏面からダイシングブレード19を当てて基板1および一括封止体14を切断線CLに沿って切断する。これにより、例えばBGA型の半導体装置を複数同時に取得する。
Next, the process after the molding process will be described. First, a solder ball is connected to the back surface of the substrate 1S after the molding step in the same manner as in the first embodiment (solder
図54は上記のようして製造されたBGA型の半導体装置20の上面の平面図、図55は図54のX14−X14線の断面図をそれぞれ示している。封止体14Aの上面には上記小サイズの複数のスプレッダ7SSが外部に露出された状態で接合されている。上記のように各スプレッダ7SSは、その四側面が封止体14Aの樹脂に囲まれた状態で封止体14Aの上部にめり込んだ状態でしっかりと接合されている。封止体14Aの上面と各スプレッダ7SSの上面とはほぼ一致しており平坦になっている。この複数のスプレッダ7SSはチップ10の主面直上に配置されている。
54 is a plan view of the top surface of the BGA
このような本実施の形態6においても、チップ10の主面の集積回路の動作時等に生じた熱を、上記複数のスプレッダ7SSを通じて外部に放散させることができるので、半導体装置20の放熱性を向上させることができる。したがって、半導体装置20の動作速度の向上に対応できるとともに、機能の向上(素子集積度の向上とそれに伴う多ピン化)にも対応できる。
Also in this sixth embodiment, heat generated during the operation of the integrated circuit on the main surface of the
また、本実施の形態6においても、封止体14Aを配線基板1Aと複数のスプレッダ7SSとで挟み込むことにより、上記半導体装置20の加熱時の反りを低減できる。特に熱膨張係数が配線基板1Aの熱膨張係数に近い銅(Cu)によりスプレッダ7SSを構成することにより、上記半導体装置20の加熱時の反りをさらに低減できる。したがって、半導体装置20の実装歩留まりを向上させることができる。また、半導体装置20の大面積化に対応できる。
Also in the sixth embodiment, warping during heating of the
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発
明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることは言うまでもない。
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
例えば前記実施の形態1〜6では、基板として多層配線構造を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、基板としてリードフレームを用いても良い。 For example, in the first to sixth embodiments, the case where the multilayer wiring structure is used as the substrate has been described. However, the present invention is not limited to this, and a lead frame may be used as the substrate.
また、前記実施の形態6では、フィルム30の長手方向および幅方向に小サイズの複数の矩形状のスプレッダ7SSを配置した場合について説明したが、これに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えばフィルム30の長手方向に沿って連続的または断続的に延びる帯状のパターンを、フィルム30の幅方向に沿って所望の距離を隔てて複数並べて配置しても良い。
In the sixth embodiment, the case where a plurality of small-sized rectangular spreaders 7SS are arranged in the longitudinal direction and the width direction of the
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野であるBGA型の半導体装置の製造方法に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく種々適用可能であり、例えばパッケージ(封止体)の底面に平らな電極パッドをアレイ状に配置したLGA(Land Grid Array)等のような他のパッケージタイプの半導体装置の製造方法にも適用できる。 In the above description, the case where the invention made mainly by the present inventor is applied to the manufacturing method of the BGA type semiconductor device which is the field of use as the background has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied in various ways. For example, the present invention can also be applied to a method for manufacturing another package type semiconductor device such as an LGA (Land Grid Array) in which flat electrode pads are arranged in an array on the bottom surface of a package (sealing body).
本発明は、MAP方式を用いた半導体装置の製造業に適用できる。 The present invention can be applied to the manufacturing industry of semiconductor devices using the MAP method.
1 基板
2 絶縁層
3 配線層
3a〜3e 導体パターン
4 ソルダレジスト
7 ヒートスプレッダ用フレーム(金属板)
7F 固定部
7S スプレッダ(製品部)
7T 吊り部
7H 開口部
10 半導体チップ
11 ボンディングワイヤ
12 成型金型
12A 下型
12A1 フレーム吸引口
12A2 凹部
12A3 溝
12A4 ゲート
12A5 エアベント
12AC カルブロック
12B 上型
12B1 基板吸引口
12C 下型
12C1 基板吸引口
12D 上型
12D1 フレーム吸引口
12D2 凹部
14 一括封止体
17 半田バンプ
17A バンプ電極
19 ダイシングブレード
20 半導体装置
21 接着材
25 ハンドラー
28 モールド装置
29A 供給リール
29B 巻き取りリール
30 モールドラミネートフィルム
31 ヒートスプレッダ用フレーム貼付部
31A,31B 貼付治具
DR 製品領域
DR1 単位製品領域
TH スルーホール
CB キャビティ
DESCRIPTION OF
7F
Claims (18)
(b)前記基板の第1面の前記複数の単位製品領域の各々に半導体チップを搭載する工程と、
(c)前記(b)工程後の前記基板を成型金型に搬入し、前記基板の複数の半導体チップを樹脂封止体により一括して封止する工程と、
(d)前記(c)工程後の前記基板および前記樹脂封止体を前記成型金型から引き離す工程とを有し、
前記(c)工程は、
(c1)前記(b)工程後の前記基板を前記成型金型に固定する工程と、
(c2)前記成型金型の前記基板の第1面に対向する成型面に金属板を固定する工程と、
(c3)前記基板を前記成型金型の下型と上型とで挟み込むように保持する工程と、
(c4)前記成型金型と前記基板の第1面との間に形成されるキャビティに封止用樹脂を充填することにより、前記複数の半導体チップを一括して封止する前記樹脂封止体を形成するとともに、前記樹脂封止体に前記金属板を接合する工程とを有し、
前記金属板は、前記金属板を前記成型金型に固定するのに用いられる固定部と、前記基板の前記複数の単位製品領域毎に対応するように設けられた複数の製品部と、前記金属板の前記複数の製品部を、互いに接続し、かつ、前記固定部に接続するための吊り部とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) providing a substrate having a first surface and a second surface located on opposite sides along the thickness direction and having a plurality of unit product regions;
(B) mounting a semiconductor chip on each of the plurality of unit product regions on the first surface of the substrate;
(C) carrying the substrate after the step (b) into a molding die, and collectively sealing a plurality of semiconductor chips of the substrate with a resin sealing body;
(D) having the step of separating the substrate and the resin sealing body after the step (c) from the molding die,
The step (c)
(C1) fixing the substrate after the step (b) to the molding die;
(C2) fixing a metal plate to a molding surface facing the first surface of the substrate of the molding die;
(C3) holding the substrate so as to be sandwiched between a lower mold and an upper mold of the molding die;
(C4) The resin encapsulant that collectively encapsulates the plurality of semiconductor chips by filling a cavity formed between the molding die and the first surface of the substrate with a sealing resin. And bonding the metal plate to the resin sealing body,
The metal plate includes a fixing portion used to fix the metal plate to the molding die, a plurality of product portions provided to correspond to the plurality of unit product regions of the substrate, and the metal A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a plurality of product portions of a plate connected to each other and a suspension portion for connecting to the fixed portion.
(b)前記基板の第1面の前記複数の単位製品領域の各々に半導体チップを搭載する工程と、
(c)前記(b)工程後の前記基板の前記第1面を成型金型の上型に向けた状態で前記基板を前記成型金型の下型の成型面に固定する工程と、
(d)前記(c)工程後の前記基板の第1面と前記上型との間に、前記基板の前記第1面に対向するように金属板が貼り付けられたフィルムを供給した後、前記フィルムを前記上型に固定する工程と、
(e)前記上型に前記フィルムを固定したままの状態で、前記基板を前記下型と前記上型とで挟み込むように保持する工程と、
(f)前記上型の前記フィルムの前記金属板の貼付面と前記基板の第1面との間に形成されるキャビティに封止用樹脂を充填することにより、前記複数の単位製品領域の各々の前記半導体チップを一括して封止する樹脂封止体を形成するとともに、前記樹脂封止体に前記金属板を接合する工程と、
(g)前記(f)工程後の前記基板、前記樹脂封止体および前記フィルムを前記成型金型から引き離す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。 (A) providing a substrate having a first surface and a second surface located on opposite sides along the thickness direction and having a plurality of unit product regions;
(B) mounting a semiconductor chip on each of the plurality of unit product regions on the first surface of the substrate;
(C) fixing the substrate to the molding surface of the lower mold of the molding die with the first surface of the substrate after the step (b) facing the upper mold of the molding die;
(D) After supplying a film having a metal plate attached so as to face the first surface of the substrate between the first surface of the substrate after the step (c) and the upper mold, Fixing the film to the upper mold;
(E) holding the substrate so as to be sandwiched between the lower mold and the upper mold while the film is fixed to the upper mold;
(F) filling each of the plurality of unit product regions with a sealing resin in a cavity formed between the metal plate sticking surface of the upper mold film and the first surface of the substrate; Forming a resin sealing body that collectively seals the semiconductor chips, and bonding the metal plate to the resin sealing body;
(G) A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of separating the substrate, the resin sealing body, and the film after the step (f) from the molding die.
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- 2005-04-11 JP JP2005113084A patent/JP2006294832A/en active Pending
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