JP2008235488A - 電子部品の樹脂封止方法、樹脂封止用金型及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

電子部品の樹脂封止方法、樹脂封止用金型及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】樹脂封止工程を経て製造される半導体装置の種々の外形に対応することができ、また、当該半導体装置に於ける半導体素子の所定の領域を高い精度をもって表出させることができ、更に、樹脂封止工程後に於いて当該半導体素子の破壊の発生を防止することができる半導体装置の製造方法、樹脂封止用金型、及び電子部品の樹脂封止方法を提供する。
【解決手段】電子部品の樹脂封止方法は、複数個の金型31乃至34をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、電子部品1の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該電子部品1を樹脂封止することを特徴とする。
【選択図】図6

Description

本発明は、電子部品の樹脂封止方法及び樹脂封止用金型に関し、特に指紋読み取り用半導体素子(指紋センサ)など、半導体素子の表面が選択的に表出される樹脂封止構造を有する電子部品の樹脂封止方法、ならびにかかる樹脂封止方法を実施するための樹脂封止用金型、及び半導体装置の製造方法に関する。
近年、情報管理上に於けるセキュリティの向上を図るため、パーソナルコンピュータ、携帯電話等に代表される電子機器に於いても、指紋認識装置を具備してなるものが提供されている。当該指紋認識装置は、指紋読み取り用の半導体素子(以下では、指紋センサ素子という)を具備している。
当該指紋センサを構成する半導体装置の一例を、図1に示す。
即ち、当該指紋センサを構成する半導体装置10は、指紋センサ素子1、配線基板2、封止樹脂3及び半田ボール4などから構成されている。
指紋センサ素子1としては、一般に、静電容量型センサ型或いは圧力センサ型が用いられている。
インターポーザー或いは支持基板とも称される配線基板2は、ガラスエポキシ樹脂、ガラス−BT(ビスマレイミドトリアジン)、或いはポリイミド等の有機材絶縁性樹脂、又はセラミック、ガラス等の無機絶縁材料を基材5とし、その一方の主面に銅(Cu)等からなる配線層6Aが配設されている。
当該配線層6Aは、金(Au)等からなるボンディングワイヤ7が接続される領域(電極端子)などを除いて、レジスト層8Aにより選択的に被覆されている。
また、配線基板2の他方の主面(下面)には、銅(Cu)等からなる配線層6Bが選択的に配設され、当該配線層6Bもレジスト層8Bにより選択的に被覆されている。そして、当該レジスト層8B設けられた開口に露出した配線層6B部分には、外部接続端子として半田ボール4が配設されている。
また、配線基板2の内部を貫通してビア9が形成され、当該ビア9により前記配線層6Aと配線層6Bは選択的に接続されている。
かかる構造を備えた配線基板2の、前記一方の主面上に、ダイボンディングフィルム等のダイボンディグ材11を介して指紋センサ素子1が搭載・固定され、当該指紋センサ素子1の電極と配線基板2の上面の配線層6Aはボンディングワイヤ7により電気的に接続されている。
そして、指紋センサ素子1に於ける指紋検出領域(センサ領域)1Aを除いた領域、及び配線基板2の一方の主面の露出部を覆って、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂などの封止用樹脂3が被覆されている。
この様な半導体装置10は、従来、図2に示す製造方法を用いて製造されている。尚、同図(b)は、同図(a)に続く工程を示すが、上金型の当接状態を明示する為、一個の指紋センサ素子1が実装された配線基板2部分を拡大して示している。
先ず、周知の方法により、上面に複数個の指紋センサ素子1が搭載・固定され、個々の指紋センサ素子1の電極と配線層6A上の電極とがボンディングワイヤ7により接続された配線基板2を、樹脂封止用金型の上金型20と下金型21との間に配置する。(図2(a)参照)
ここで、上金型20は、前記配線基板2と対向する側に、キャビティ部22と、当該キャビティ部22よりも突出して配設され、指紋センサ素子1のセンサ領域1Aに対向する突出部23とを具備している。
また、当該上金型20と配線基板2との間には、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系弾性シートからなる保護フィルム24が配設される。
次いで、上金型20を下降させて型閉じを行い、当該上金型20の突出部23を、保護フィルム24を介して、指紋センサ素子1のセンサ領域1Aに当接させる。(図2(b)参照)
かかる状態に於いて、上金型20と下金型21との間にシリコン系樹脂、アクリル系樹脂又はエポキシ系樹脂等の封止用樹脂3を充填する。充填完了後、型開きを行い、配線基板2の一方の主面に封止用樹脂3が選択的に被覆された形態を得る。
次いで、配線基板2の他方の主面に、半田ボール4を複数個配設する。
しかる後、当該配線基板2と樹脂封止部をその厚さ方向に切断し、図1に示した半導体装置10を得る。当該切断方法としては、ダイシングソーを用いたダイシング等が適用される。
この様に、従来の製造方法にあっては、上金型20には、指紋センサ素子1のセンサ領域1Aに対応する突出部23が一体に設けられ、樹脂封止する際には、当該突出部23が保護フィルム24を介して指紋センサ素子1のセンサ領域1Aに当接する。従って、封止用樹脂が、指紋センサ素子1のセンサ領域1Aを覆うことなく、当該指紋センサ素子を含む半導体装置の樹脂封止を行うことができる。
尚、センサ部が表面に形成された半導体チップと、半導体チップを封止する封止樹脂部とを有する指紋センサ装置であって、封止樹脂部に形成された開口部の底部においてセンサ部が露出し、開口部の底部の端部とセンサ部の端部との距離を0.3mm〜1.0mmとし、センサ部の周囲の樹脂部の高さを抑え、指を移動し易くした指紋センサ装置が提案されている(特許文献1参照)。
また、ICチップ、基板等の部品を支持フレーム等を用いて支持し、これを樹脂封止してなる半導体装置を、分割部品、ゴム系樹脂硬化物付きの突起部を具備した成型金型、又は電極表面に離型剤を付着させた離型材付き基板を用いて製造することが提案されている(特許文献2参照)。
更に、上型及び下型に分割された樹脂封止用金型を所定の高温に保ち、金型の内部へ熱硬化型の樹脂を塗布して溶融させる第1の工程と、半導体チップを搭載したリードフレーム又がTABテープを金型の内部に固定し、金型に圧力をかけて樹脂を圧縮成形してパッケージを形成する第2の工程と、を有する半導体装置の製造方法が提案されている(特許文献3参照)。
特許第3766034号公報 特開平7−273246号公報 特開平8−111465号公報
このような指紋センサ素子1を含む半導体装置10は、電子機器の種類・用途によりセンサ領域の形成形態が異なる。
特に、当該電子機器の厚さ(当該機器の筐体の厚さ)が種々選択される為、これに対応して、指紋センサ素子1のセンサ領域の高さ位置、或いは封止用樹脂3からなる樹脂封止部の上面の高さ位置も種々必要とされる。
かかる状態を、図3を参照して説明する。図3に於いて、一点鎖線は、封止用樹脂3の上面が位置する高さを示し、点線は、指紋センサ素子1のセンサ領域の表面が位置する高さを示す。
図3(a)は、前記図1に示す半導体装置10に於いて、点線Sにより囲まれた部分を示す。かかる構成にあっては、指紋センサ素子1の厚さに比し、当該指紋センサ素子1上の封止用樹脂3の厚さは大である。一方、図3(b)に示す例は、封止用樹脂3の上面の高さが、図3(a)に示す場合よりも低くなっているも、指紋センサ素子1のセンサ領域が位置する高さは、図3(a)に示す場合と略同一である。かかる構成にあっては、ボンディングワイヤ7のループが低くされ、指紋センサ素子1の厚さと、当該指紋センサ素子1上の封止用樹脂3の厚さはほぼ同等されている。
また、図3(c)に示す例は、指紋センサ素子1自体の厚さが、図3(a)に示す場合よりも大であって、この為封止用樹脂3の上面が位置する高さも図3(a)に示す場合よりも高くなっている。かかる構成にあっては、指紋センサ素子1の厚さに比し、当該指紋センサ素子1上の封止用樹脂3の厚さは小である。
この様に、指紋センサ素子1を含む半導体装置10を電子機器に搭載する場合、当該電子機器の構成に対応して、指紋センサ素子1自体の厚さ、或いは封止用樹脂3の厚さが変更されてなる半導体装置を準備する必要がある。
しかしながら、前記従来の製造方法に於いて樹脂封止に適用される上金型20は、前述の如く、センサ領域に対応する突出部23とキャビティ部22とが一体構造とされている為、半導体装置の外形の変更に対する汎用性は無い。
従って、異なる形状を有する半導体装置、即ち、指紋センサ素子1のセンサ領域の高さ位置、或いは封止用樹脂の厚さが異なる半導体装置の製造にあっては、少なくとも当該半導体装置の形状・寸法に対応した形態を有する上金型を準備する必要がある。
しかしながら、異なる形態を有する金型を個々に準備することは、多大な時間・費用を必要とし、高い生産性を得ることができない。
このような指紋センサ素子1を含む半導体装置10は、携帯端末、携帯電話等、比較的安価な電子機器に使用されることから、半導体装置としてもより低コスト化が求められ、複数の金型を準備する必要があることは好ましくない。
一方、かかる指紋センサ素子1は、高い認識信頼性を確保するために、指紋を高精度に関知する機能が要求される。
しかしながら、前述の如き従来の製造方法に於いて用いられる上金型20にあっては、センサ領域に対応する突出部23とキャビティ部22とが一体構造とされている為、当該上金型20を用いて樹脂封止する際、金型精度及び/或いは封止用樹脂3の樹脂圧力等により、上金型20と下金型21との平行性が乱れ、結果として指紋センサ素子1のセンサ領域の表出度に影響を及ぼす恐れがある。
更に、センサ領域に対応する突出部23とキャビティ部22とが一体構造とされていることにより、樹脂封止工程後、上金型20と下金型21との型開きを行うと、半導体装置10に於いて反りを引き起こす応力が発生し、指紋センサ素子1の破壊を招く恐れがある。
本発明は、この様な点に鑑みてなされたものであって、樹脂封止工程を経て製造される半導体装置の種々の外形に対応することができ、また、当該半導体装置に於ける半導体素子の所定の領域を高い精度をもって表出させることができ、更に、樹脂封止工程後に於いて当該半導体素子の破壊の発生を防止することができる半導体装置の製造方法、樹脂封止用金型、及び電子部品の樹脂封止方法を提供することを目的とする。
本発明の一観点によれば、複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、電子部品の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該電子部品を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法が提供される。
本発明の別の観点によれば、複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、半導体素子の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該半導体素子を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法が提供される。
本発明の更に別の観点によれば、複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、配線基板上に搭載された指紋センサ素子のセンサ領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該指紋センサ素子及び当該指紋センサ素子が搭載された配線基板を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法が提供される。
本発明の更に別の観点によれば、第1下金型と、前記第1下金型の周囲に配置された第2下金型と、前記下金型に対向して配設される上金型と、前記上金型を貫通して配設された突出金型と、を具備し、前記第1下金型と前記第2下金型とが相対的に移動可能とされ、また前記上金型と前記突出金型とが相対的に移動可能とされてなることを特徴とする樹脂封止用金型が提供される。
本発明の更に別の観点によれば、半導体素子が搭載された配線基板を第1下金型に載置する工程と、前記下金型に対向して配設された上金型を貫通して、前記上金型より突出した突出金型を前記半導体素子に接触させる工程と、前記第1の下金型と前記上金型との間に樹脂を充填する工程と、前記上金型または前記第一下金型の周囲に配置された第2下金型を上下に移動させ前記半導体素子を前記配線基板上において樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明によれば、樹脂封止工程を経て製造される半導体装置の種々の外形に対応することができ、また、当該半導体装置の半導体素子の所定の領域を高い精度をもって表出(露出)させることができ、更に樹脂封止工程後に半導体素子の破壊の発生を防止することができる半導体装置の製造方法、樹脂封止用金型、及び電子部品の樹脂封止方法を提供することができる。
従って、半導体素子の表面の一部を表出(露出)させた状態をもって行う樹脂封止を、容易に実施することができ、当該半導体素子を具備する半導体装置をより安価に、且つ高い信頼性をもって製造することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、本発明の実施の形態に係る半導体装置封止用金型の構成について説明し、次いで、当該金型を用いた半導体装置の製造方法について説明する。
[半導体装置封止用金型]
本発明の実施の形態に係る、樹脂封止用金型の基本的構成について、図4を用いて説明する。
図4にあっては、一つの指紋センサ素子1が搭載された配線基板2を、下金型上に装着してなる状態を用いて、樹脂封止用金型の基本的構成を示している。
即ち、本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型30は、第1下金型31と、当該第1下金型31の外側に当該第1下金型31を囲んで配設された第2下金型32とを含む下金型、これら下金型の上方に配置される上金型33、並びに当該上金型33を貫通し被樹脂封止半導体素子の非樹脂被覆領域に対応して配置される柱状(或いは棒状)の突出金型34を具備する。
前記第1下金型31上には、被樹脂封止半導体素子であるところの、指紋センサ素子1が搭載された配線基板2が載置される。当該第1下金型31の平面形状は、当該配線基板2の形状に対応したものとされる。
一方、上金型33の、第1下金型31への対向面は、樹脂封止体の上面外形を画定するキャビティを構成する。
更に、前記突出金型34は、樹脂封止工程に於いて指紋センサ素子1上への封止用樹脂の流動を制限し、センサ領域が当該樹脂により被覆されることを防止する。当該突出部34の指紋センサ素子1への対向面即ちその端面は、センサ領域に対応した形状・面積とされている。そして、当該突出金型34の当該指紋センサ素子1に対向する端面の周囲には、当該端面から突出金型の側面に向かって拡大する方向をもってテーパー部34Aが配設されている。
かかる金型構成に於いて、第1下金型31と第2下金型32は、それぞれ独立して上下動(昇降)可能である。また、上金型33及び突出金型34も、それぞれ独立して上下動(昇降)可能である。即ち、これら金型は、図示されない駆動制御装置により、個々に上下動可能とされている。図面上、上下方向の矢印は、かかる上下動が可能であることを表している。
この様に、第1下金型31、第2下金型32、上金型33及び突出金型34が、それぞれ個別に昇降可能とされていることにより、指紋センサ素子1などの半導体素子の厚さ、或いは封止用樹脂3からなる樹脂封止部の厚さが異なる場合であっても、これら第1下金型31、第2下金型32、上金型33並びに突出金型34の配設位置を選択・設定することにより、対応することができる。
即ち、第1下金型31、第2下金型32、及び上金型33を、それぞれ独立して上下に移動(昇降)させることにより、要求される封止用樹脂3からなる樹脂封止部の厚さ、即ち厚さ方向の外形寸法に対応することができる。
また、上金型33の位置に対し、突出金型34の突出量が独立して設定可能であることにより、半導体素子の厚さ並びに封止用樹脂3の厚さ、即ち第2下金型32上端面の高さ、上金型33の位置に関わらず、半導体素子の表出部(センサ領域)の高さに対応することができる。
この様な樹脂封止用金型を用いることにより、前記指紋センサ素子を具備する半導体装置10の製造に際しても、指紋センサ素子1の厚さ、或いは封止用樹脂3の厚さなどが異なる種々の形態に対し、容易に対応することができる。
従って、樹脂封止用金型30を構成する部材の削減、並びに樹脂封止工程の単純化を図ることでき、半導体装置の製造コストを大幅に低減すると共に、生産性を向上させることができる。
図4に示す基本的構造を有する樹脂封止用金型30のより詳細な構成について、当該樹脂封止用金型30を用いての樹脂封止方法と共に、図5を参照して説明する。
樹脂封止処理に際しては、図5に示される様に、第1下金型31並びに第2下金型32上を連続して覆って、リリース(離型)フィルム41が配置され、第1下金型31上の当該リリースフィルム41上に、被樹脂封止体であるところの指紋センサ素子1が搭載された配線基板2が載置されている。尚、当該指紋センサ素子1の電極と配線基板2上の電極は、ボンディングワイヤ7により予め接続されている。
また、前記リリースフィルム41の両端は、リール40により巻回支持されている。
そして、第2下金型32は、その上面が、前記第1下金型31上の指紋センサ素子2の厚さを越え、更に前記ボンディングワイヤ7のループ高を越えた位置に設定される。
これらの位置の設定は、前述の如く、第1下金型31と第2下金型32とが、別個に昇降(上下動)可能とされていることにより可能である。
一方、前記上金型33は、その外周部が前記第2下金型32に支持され、キャビティ部を構成するところの第1下金型31への対向部は、第2下金型32との間に、ゲート部45Aを有して対向している。
また、当該上金型33の第1下金型31への対向部表面と、当該上金型33を貫通し、上下動可能に配設された突出金型34の表面には、これらを連続して覆う保護フィルム43が配設されている。当該保護フィルム43は、例えばPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等のフッ素系弾性フィルムからなり、その両端は、リール42により、巻回支持されている。
そして、当該突出金型34は、その上部に配設された並行ベアリング44により押圧され、保護フィルム43を介して、前記指紋センサ素子1のセンサ領域に当接する。当該平行ベアリング44の適用により、突出金型34の下端面と指紋センサ1のセンサ領域との平行性が確保される。平行ベアリング44としては、例えばスラストベアリングを用いることができる。
この様な構成を有する樹脂封止用金型30に対し、上金型33に設けられた樹脂注入孔45から封止用樹脂を導入し、更に当該封止用樹脂をプランジャ46により加圧して、ゲート部45Aを介して前記キャビティ内に圧入せしめる。これにより、前記指紋センサ素子1並びに配線基板2の露出表面を、樹脂用樹脂により被覆する。
キャビティ内に注入された封止用樹脂は、当該キャビティ内に充填され、更にプランジャ48を具備する余剰樹脂収容部47内にベント部47Aを介して流動する様に注入されることにより、指紋センサ素子1並びに配線基板2の露出表面への樹脂被覆が有効になされる。
この時、当該封止用樹脂への加圧量は、前記プランジャ46、48並びに上金型33にそれぞれ設けられた圧力センサ50、51、52により検出される。当該加圧量は、かかる検出結果に基づき、プラジジャ46による加圧、及びプランジャ48の上昇或いは下降により調整され、指紋センサ素子1並びに配線基板2の露出表面への樹脂被覆がより有効になされる。
かかる樹脂封止工程に於いて、前記指紋センサ素子1のセンサ領域上には、突出金型34の先端面が(保護フィルム43を介する状態をもって)当接していることにより、当該センサ領域表面には、封止用樹脂が被着されない。
一方、当該突出金型34の先端面の周囲には、テーパー部34Aが設けられていることから、封止用樹脂は、指紋センサ素子1上に、そのセンサ領域を囲繞する傾斜面を有して被着・形成される。かかる傾斜面は、当該指紋センサ素子1のセンサ領域に対して、使用者の指が触れる際、そのセンサ領域への接触を容易にならしめる。
尚、当該傾斜面を有して被着・形成された封止用樹脂は、指紋センサ素子1の電極から導出されたれボンディングワイヤ7のループ状部を効果的に被覆し、当該指紋センサ素子1のより小形化を可能としている。
樹脂封止処理後、前記金型が開放されることにより、被樹脂封止物は当該金型から取り出される。この時、前記リリースフィルム41並びに保護フィルム43の存在により、かかる離型作業を効率的に行うことができる。
しかる後、前記ベント部などに対応して残っている余剰樹脂を除去して、前記配線基板上に、指紋センサ素子1がそのセンサ部を表出して樹脂封止されてなる構造を有する半導体装置が形成される。
前述の如く、リリースフィルム41或いは保護フィルム43は、それぞれ両端がリールにより巻回支持されている。従って、当該フィルム41,43の長さは、金型の形態、被樹脂封止物の形態、或いは突出金型34の突出形態などに対応して、適宜変更することができ、この点からも、効率的な樹脂封止処理を行うことができる。
この様に、図4及び図5に示す本発明の実施の形態に係る封止用金型30にあっては、第1下金型31、第2下金型32、及び上金型33を、それぞれ個別に昇降移動可能とすることによって、要求される封止用樹脂3の厚さ、即ち厚さ方向の外形寸法に対応することができる。
また、上金型33の位置に対し、突出金型34の突出量が独立して設定可能であることにより、封止用樹脂3の厚さ、即ち第2下金型32上端面の高さ、上金型33の位置に関わらず、半導体素子の表出部、即ち指紋センサ素子1のセンサ領域を容易に画定することができる。
即ち、指紋センサ1の厚さ、或いは封止用樹脂3の厚さ寸法などが異なる半導体装置に対しても、1組の樹脂封止用金型30により樹脂封止処理を施すことができる。よって、樹脂封止用金型30を構成する部材、並びに樹脂封止工程の統一化を図ることでき、半導体装置の製造コストを削減することできると共に、生産性を向上させることができる。
[樹脂封止用金型を用いた半導体装置の製造方法]
次に、上述の樹脂封止用金型を用いた半導体装置の製造方法について、図6乃至図12を参照して説明する。
ここでは、比較的大判の配線基板上に複数個(3個)の指紋センサ素子が搭載された状態の被樹脂封止物に対し、一括して樹脂封止処理を行う工程を掲げている。勿論、実際の製造工程にあっては、当該配線基板の寸法・形態、指紋センサの数などが必要に応じて選択される。尚、各図において、配線基板2の構造については、図1に示す構造と同じであるため、詳細な図示及びその説明を省略する。
先ず、第1下金型31と第2下金型32、並びに上金型33と突出金型34を型開きした状態に於いて、第1下金型31及び第2下金型32上を共通に覆う如く、2つのリール40間に巻回・保持された長尺状リリースフィルム41を配置する。また上金型33の下金型への対向面には、2つのリール42間に巻回・保持された長尺状保護フィルム43を配置する。当該上金型33には、当該上金型33を貫通して、3本(個)の突出金型34が配設されている。(図6(a)参照)
そして、前記第2下金型32上に位置して、リリースフィルム41と保護フィルム43との間に、大判の配線基板2を配置する。当該大判の配線基板2は、その一方の主面(上面)に、指紋センサ1が複数個(図示される状態にあっては3個)搭載・固定されており、それぞれの指紋センサ1の電極と配線基板2上の電極との間は、ボンディングワイヤ7により電気的に接続されている。
前記上金型33に配設された3本(個)の突出金型34の配設位置、端面の形状・面積などは、当該指紋センサ1のセンサ領域に対応するものである。
次いで、駆動装置(図示せず)により第2下金型32を下降させるか、又は第1下金型31を上昇させることにより(或いは両金型を同時に移動させることにより)、第1下金型31の上面を第2下金型32の上面よりも上方に位置せしめ、下金型に於けるキャビティを形成する。(図6(b)参照)
そして、かかるキャビティ内に於いて、第1下金型31上に、リリースフィルム41を介して前記配線基板2が収容・配置される。
このとき、リリースフィルム41は、リール40によりその繰り出す長さが調整され、また第1下金型31及び第2下金型32に設けられたフィルム吸着部(図示せず)により、当該第1下金型31上及び第2下金型32上に吸着・保持される。
一方、前記保護フィルム43は、リール42によりその繰り出す長さが調整され、上金型33に設けられたフィルム吸着部(図示せず)により、当該上金型33に吸着・固定される。
前記第1下金型31と第2下金型32とにより形成されていた下金型のキャビティの深さは、当該第1下金型31及び第2下金型32の相対的高さを選択することにより変更され、当該キャビティの深さは配線基板2上に配設され指紋センサ1を被覆する樹脂被覆層の厚さとほぼ同等の値とされる。また、前記上金型33から下金型方向に突出する突出金型34の突出量は、当該樹脂被覆層の上表面からの指紋センサ1のセンサ領域の位置(指紋センサ1の厚さ、当該指紋センサ1上の樹脂被覆層の厚さ)に対応して選択される。(図7(c)参照)
これら複数個の金型の移動(相対的上下動)は、前述の如く、駆動装置(図示せず)によりなされる。尚、突出金型34の端面は、平行ベアリング44により、指紋センサ1のセンサ領域と並行とされる。
一方、リリースフィルム41並びに保護フィルム43は、リールにより巻回・保持され、金型の移動に対応してその長さが適宜変更されて、少なくとも樹脂が導入される領域に於いて撓み、縮み、或いは切断などを生じることの無いよう調整される。
次いで、第1下金型31、第2下金型32、上金型33並びに突出金型34の型締めを行う。(図7(d)参照)
即ち、第1下金型31及び第2下金型32を上昇移動させ、一方、上金型33及び突出金型34を下降移動させて、これらの金型間に空間即ち封止用樹脂が導入されるキャビティを形成する。当該キャビティの高さ(深さ)は、配線基板2上及び指紋センサ1上を覆う封止用樹脂の厚さに対応して選択される。
かかる型締めによって、突出金型34の下端面は、平行ベアリング44により、指紋センサ1のセンサ領域と平行状態を維持しつつ、保護フィルム43を介して、当該センサ領域に当接する。
次いで、上金型33に設けられた樹脂注入孔45から封止用樹脂3を導入し、当該封止用樹脂3を溶融させつつ樹脂注入用プランジャ46により押圧して移動させ、溶融状態にある封止用樹脂3を第1下金型31及び第2下金型32と上金型33及び突出金型34により形成されている前記キャビティ内に注入する。(図8(e)参照)
このとき、突出金型34の下面は、保護フィルム43を介して、指紋センサ1のセンサ領域と当接している。従って、当該センサ領域上を除いて、指紋センサ1並びに配線基板2上面が封止用樹脂3により被覆される。
キャビティ内に導入された封止用樹脂3は、当該キャビティ内空間を充填しつつ流れ、その余剰分(余剰樹脂)は、ベント部を通して余剰樹脂除去用孔47内へ至る。(図8(f)参照)
これにより、当該金型内に形成されていたキャビティの内部は、封止用樹脂3により充填される。
当該封止用樹脂3の導入後、充填された封止用樹脂3に対し、前記樹脂注入用プランジャ46により加圧すると共に、必要に応じて前記余剰樹脂除去用孔47内に配設されたプランジャ48によっても加圧する。(矢印参照)
即ち、キャビティ内に導入・充填された封止用樹脂3に対して、その導入・流通経路の上流側及び下流側から同時に加圧することにより、十分な成形圧を印加する。
この時、上金型に配設された圧力センサ50などにより加圧力を検出し、適切な成形圧を印加する。この様にして、配線基板2上に、封止用樹脂3を高い成形精度をもって被覆形成することができる。
樹脂充填工程の終了後、突出金型34の下端面を、保護フィルム43を介して指紋センサ1のセンサ領域に当接した状態に於いて、先ず、上金型33を型開きする。(図9(g)参照)
即ち、同図に上向き矢印にて示すように、上金型33を上昇させる。
このとき、樹脂注入孔45内に於ける樹脂注入用プランジャ46、並びに余剰樹脂除去用孔47内に於けるプランジャ48も後退させる。
次に、突出金型34の下端面を、保護フィルム43を介して指紋センサ1のセンサ領域に当接させた状態のまま、第2下金型32を型開きする。(図9(h)参照)
この時、第1下金型31は当然その位置が維持され、第2下金型32のみを下降せしめる。
次いで、突出金型34の型開きを行う。(図10(i)参照)
即ち、当該突出電極34を上昇せしめ、指紋センサ1のセンサ領域への当接を解除する。この時、両者の間に在った保護フィルム43も、指紋センサ1のセンサ領域から離れ、上金型33の表面側に位置する。
この様にして、第1下金型31、第2下金型32、上金型33並びに突出金型34からなる樹脂封止金型構成の型開きがなされる。
即ち、本発明の実施の形態にあっては、突出金型34の下面が保護フィルム43を介して指紋センサ1のセンサ領域に当接した状態に於いて、型開きが段階的になされている。即ち、樹脂成型物は、その全体が樹脂封止用金型30から同時に開放されるものではなく、段階的に開放される。従って、当該樹脂成型物に於いては反り応力の瞬時の開放が発生せず、被樹脂封止体である指紋センサ1の破壊が防止される。
しかる後、前記第1下金型31、第2下金型32、上金型33及び突出金型34を、初期状態に戻す。
即ち、第1下金型31及び第2下金型32を下降させる。一方、上金型33及び突出金型34を上昇させて、第1下金型31及び第2下金型32と上金型33及びセンサ領域形成用金型34を、初期状態(図6(a)参照)に戻す。
そして、指紋センサ1のセンサ領域を除く部分が樹脂封止された配線基板2を、当該樹脂封止用金型30から取り出す。(図10(j)参照)
次いで、図11(k)に示すように、前記配線基板2の他方の主面に、半田ボールからなる外部接続端子4を配設する。
しかる後、当該配線基板2をダイシングテープ70上に配置し、配線基板2、封止用樹脂3により樹脂封止された指紋センサ1及び当該指紋センサ1から導出されたボンディングワイヤ4を1つの単位として、ダイシングソー71を用いたダイシング等によりダイシングし、個片化する。(図11(l)参照)
この時、配線基板2の周囲に在った樹脂バリも当然除去される。
この様な製造工程を経て、配線基板2の一方の主面に指紋センサ1が搭載され、当該指紋センサ1のセンサ領域が表出した状態をもって樹脂封止されてなる半導体素子10が形成される。(図12参照)
以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
例えば、前記被樹脂封止半導体素子として、指紋センサ素子を掲げて説明したが、本発明による半導体装置の製造方法の適用は、勿論当該指紋センサ素子の樹脂封止に限られるものではない。即ち、半導体素子などの電子部品の表面の一部を選択的に表出し、他の領域を樹脂被覆する必要がある場合に適用することができる。
例えば、半導体基板の一方の主面に受光領域を備えた半導体素子に対し、当該受光領域を除いて、即ち当該受光領域上を覆うことなく、樹脂被覆を選択的に施す場合などに適用することができる。
以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
(付記1)
複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、電子部品の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該電子部品を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
(付記2)
複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、半導体素子の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該半導体素子を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
(付記3)
複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、配線基板上に搭載された指紋センサ素子のセンサ領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該指紋センサ素子及び当該指紋センサ素子が搭載された配線基板を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
(付記4)
第1下金型と、
前記第1下金型の周囲に配置された第2下金型と、
前記下金型に対向して配設される上金型と、
前記上金型を貫通して配設された突出金型と
を具備し、
前記第1下金型と前記第2下金型とが相対的に移動可能とされ、また前記上金型と前記突出金型とが相対的に移動可能とされてなることを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記5)
付記4記載の樹脂封止用金型であって、
前記突出金型は、前記半導体素子上に設けられる封止樹脂の外形形状に対応した形状を有することを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記6)
付記4又は5記載の樹脂封止用金型であって、
前記突出金型の下面は、前記第1下金型側に突出していることを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記7)
付記4乃至6いずれか一項記載の樹脂封止用金型であって、
前記突出金型の上部に、前記突出金型の平行調整機構が設けられ、
当該平行調整機構により、前記突出金型と前記半導体素子の前記所定の領域との平行性が確保された状態で、前記突出金型の下面が前記半導体素子の前記所定の領域に接触されることを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記8)
付記7記載の樹脂封止用金型であって、
前記突出金型の前記平行調整機構は、平行ベアリングであることを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記9)
付記7又は8記載の樹脂封止用金型であって、
前記突出金型の下面は、前記半導体素子の前記所定の領域に保護シートを介して接触され、
前記突出金型の下面の前記第1下金型側への突出量にあわせて、前記保護シートの配設長を調整する保護シート配設長調整機構が設けられていることを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記10)
付記4乃至9いずれか一項記載の樹脂封止用金型であって、
前記配線基板に配設される封止樹脂の量よりも多い量の樹脂が充填された場合に、キャビティからの余剰樹脂の流入を受容する余剰樹脂除去部を設けたことを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記11)
付記10記載の樹脂封止用金型であって、
前記余剰樹脂除去部に受容された前記余剰樹脂に、成型圧力と略同等の圧力を作用させる樹脂圧調整機構を設けたことを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記12)
付記11記載の樹脂封止用金型であって、
前記樹脂圧調整機構は、検出器によって検出された樹脂圧に基づいて、前記余剰樹脂に作用する前記圧力を調整することを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記13)
付記11又は12記載の樹脂封止用金型であって、
前記樹脂圧調整機構は、前記上金型に設けられたプランジャであり、前記プランジャが前進することにより前記余剰樹脂に前記圧力が作用することを特徴とする樹脂封止用金型。
(付記14)
半導体素子が搭載された配線基板を第1下金型に載置する工程と、
前記第1下金型に対向して配設された上金型を貫通して、前記上金型より突出した突出金型を前記半導体素子に接触させる工程と、
前記第1の下金型と前記上金型との間に樹脂を充填する工程と、
前記上金型又は前記第1下金型の周囲に配置された第2下金型を上下に移動させ前記半導体素子を前記配線基板上において樹脂封止する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記15)
付記14記載の半導体装置の製造方法であって、
前記樹脂を充填する工程において、
前記配線基板に配設される封止樹脂と、前記突出金型の前記半導体素子の所定の領域側への突出量に相当する量の余剰封止樹脂と、を充填し、
当該余剰樹脂を前記突出金型の余剰樹脂除去部に受容させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記16)
付記15記載の半導体装置の製造方法であって、
前記余剰樹脂除去部に受容された前記余剰樹脂に、成型圧力と略同等の圧力をかけることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記17)
付記16記載の半導体装置の製造方法であって、
検出器によって検出された樹脂圧に基づいて、前記余剰樹脂にかける前記圧力を調整することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記18)
付記14乃至17いずれか一項記載の半導体装置の製造方法であって、
前記樹脂供給工程の終了後、
前記突出金型を前記半導体素子の前記所定の領域に接触させて押さえたままの状態で、前記第2下金型と、前記上金型と、前記突出金型とを段階的に型開きすることを特徴する半導体装置の製造方法。
(付記19)
付記18記載の半導体装置の製造方法であって、
前記突出金型を、前記半導体素子の前記所定の領域に接触させて押さえたままの状態で、前記上金型、前記第2下金型、前記突出金型の順で、段階的に型開きすることを特徴する半導体装置の製造方法。
指紋センサを備えた半導体装置の構造を示す断面図である。 図1に示す半導体装置の従来の製造方法を説明するための断面図である。 図2に示す従来の製造方法における問題点を説明するための断面図である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型の基本構造を示す断面図である。 図4に示す基本構造を有する樹脂封止用金型の詳細構造を示す図図である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その1)である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その2)である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その3)である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その4)である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その5)である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その6)である。 本発明の実施の形態に係る樹脂封止用金型を用いた樹脂封止方法を説明するための断面図(その7)である。
符号の説明
1 指紋センサ
1A センサ領域
2 配線基板
3 封止用樹脂
10 半導体装置
31 第1下金型
32 第2下金型
33 上金型
34 突出金型
40、42 リール
41 リリースフィルム
43 保護フィルム
44 平行ベアリング
45 樹脂注入孔
46 樹脂注入用プランジャ
47 余剰樹脂除去用孔
48 プランジャ
50、51、52 圧力センサ

Claims (5)

  1. 複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、電子部品の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該電子部品を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
  2. 複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、半導体素子の選択的された領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該半導体素子を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
  3. 複数個の金型をもって構成され、個々の金型が他の金型との間に於いて相対的に移動可能とされた樹脂封止用金型の一部を、配線基板上に搭載された指紋センサ素子のセンサ領域に当接させ、かかる状態に於いて、当該指紋センサ素子及び当該指紋センサ素子が搭載された配線基板を樹脂封止することを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
  4. 第1下金型と、
    前記第1下金型の周囲に配置された第2下金型と、
    前記下金型に対向して配設される上金型と、
    前記上金型を貫通して配設された突出金型と
    を具備し、
    前記第1下金型と前記第2下金型とが相対的に移動可能とされ、また前記上金型と前記突出金型とが相対的に移動可能とされてなることを特徴とする樹脂封止用金型。
  5. 半導体素子が搭載された配線基板を第1下金型に載置する工程と、
    前記下金型に対向して配設された上金型を貫通して、前記上金型より突出した突出金型を前記半導体素子に接触させる工程と、
    前記第1の下金型と前記上金型との間に樹脂を充填する工程と、
    前記上金型または前記第一下金型の周囲に配置された第2下金型を上下に移動させ前記半導体素子を前記配線基板上において樹脂封止する工程と、
    を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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