JP2010165890A - 半導体装置の製造方法及び樹脂封止用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】配線基板に搭載された複数の半導体素子を溶融樹脂で封止する半導体装置の製造方法であって、溶融樹脂の還流に因りボンディングワイヤのワイヤループが変形することを防止・抑制することができる半導体装置の製造方法、及び当該製造方法に適用される樹脂封止用金型を提供する。
【解決手段】配線基板３０上に搭載された複数の半導体素子３１を、樹脂封止用金型５０を用いて樹脂封止する工程に於いて、封止用樹脂７０を、注入ゲートを介して、被処理配線基板３０が配置されたキャビティ６１内に充填すると共に、キャビティ６１内を通過した封止用樹脂７０を、キャビティ６１に連通して配設され、キャビティ６１よりも大なる高さの空間を具備したキャビティ拡張部６３内へ流入せしめることを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【選択図】図１２

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び金型に関し、特に、トランスファーモールド法による一括封止方法を用いて、配線基板に搭載された複数の半導体素子を溶融樹脂で封止する半導体装置の製造方法、及び当該製造方法に適用される樹脂封止用金型に関する。

半導体装置の製造にあっては、大判の配線基板の一方の主面にマトリクス状に配設された複数の半導体素子を、トランスファーモールド法等の封止樹脂法を用いて一括で樹脂封止し、しかる後、半導体素子単位をもって樹脂封止体及び配線基板を厚さ方向に切断して、個片化された複数個の半導体装置を得る方法（ＭＡＰ：Ｍｏｌｄｅｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ方式とも称される）が採用されている。

この方法は、配線基板に搭載される半導体素子の数を複数として、一度の封止工程により当該複数の半導体素子を一括して封止することにより生産性を高めることができる。従って、ＦＢＧＡ（Ｆｉｎｅ ｐｉｔｃｈ Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置、或いはＦＬＧＡ（Ｆｉｎｅ ｐｉｔｃｈ Ｌａｎｄ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置などの製造に好適とされる。

当該一括封止方式に於いては、予め、大判の配線基板の一方の主面に、複数の半導体素子が所定の間隔を於いて行列状に搭載・配置される。

そして、当該配線基板を、樹脂封止装置に於いて成型金型を構成する上金型と下金型との間に挟持し、当該上金型と下金型の一方又は両方に形成された前記キャビティ内に位置せしめる。この時、当該配線基板上に搭載された半導体素子、ならびに当該半導体素子の外部接続端子と前記配線基板上の電極端子とを接続するボンディングワイヤ等は当該キャビティ内に位置する。

当該大判の配線基板に搭載された複数の半導体素子をトランスファーモールド法により樹脂封止するにあたり、前記金型にあっては、矩形状を有する大判の配線基板を収容したキャビティに於いて、対向する２つの辺のうちの一方の辺に、当該辺に沿って一つ又は複数個の樹脂注入用ゲートが設けられる。

封止用樹脂は、樹脂封止装置のポットに於いて溶融され、ランナ及びゲートを経由して、前記キャビティの一方の辺側から注入され、注入辺と対向する他方の辺側に向かって流動して、当該キャビティの内部に充填され、前記半導体素子ならびにボンディングワイヤ等の樹脂封止が行われる。

ところで、かかるトランスファーモールド法に於いては、キャビティの内部全体への溶融樹脂の充填が完了する過程で、樹脂注入辺（注入ゲートが設けられている辺）と対向する辺（エア・ベントが設けられている辺）の近傍に於いて、キャビティの側壁に達した溶融樹脂が還流する現象が生じる。

これについて、図１を参照して説明する。

下金型１の上面に形成された凹状の被処理基板収容部２に、上面にダイボンディングフィルム等の接着剤３を介して半導体素子４が搭載された配線基板５が載置されている。そして、上金型６に形成されたキャビティ７内には、前記配線基板５上に搭載された半導体素子４、ならびに当該半導体素子４の外部接続端子（図示せず）と配線基板５上の電極端子（図示せず）とを接続するボンディングワイヤ８等が受容されている。

そして、当該キャビティ７内に、封止用樹脂９が、注入ゲート（図示せず）を介して充填される。尚、部位１０は、エア・ベント部である。

図１に於いて、当該キャビティ７の左側に配置された注入ゲート（図示せず）から、封止用樹脂が当該キャビティ７の内部全体へ充填される過程に於いて、当該キャビティ７の右側の側壁７ａに達した溶融樹脂９は、矢印Ａにより示す方向に還流（逆流）する。

この様な溶融樹脂の還流により、前記右側の側壁７ａの近傍に位置する半導体素子に接続されたボンディングワイヤ８に於いて、そのワイヤループの変形が生じ、隣接するボンディングワイヤ間に於いて相互の接触が生じて、電気的ショート（短絡）が発生する恐れがある。

ＦＢＧＡ型半導体装置、或いはＦＬＧＡ型半導体装置等に於いては、半導体装置の高集積化の要求に伴い、半導体素子の外部接続端子も微細化され、これに対応して半導体素子と配線基板とを接続するボンディングワイヤも、直径がより小さい（細い）ワイヤが用いられる。ボンディングワイヤの直径が細くなると、ワイヤループは小さな応力によって変形し易くなり、上記ワイヤループの変形の問題はより顕著になる。

この様な、キャビティの側壁に達した溶融樹脂の還流（逆流）によるボンディングワイヤの変形を防止する手段として、キャビティのゲートとは反対側の長辺部分に沿って、ダミーキャビティを設け、キャビティとダミーキャビティとの間に、前記キャビティの長辺部分に沿ってその長さとほぼ等しくかつ長辺方向に連続した平行な隙間を設けている構成が提案されている。

また、回路基板に搭載された半導体素子の位置を、キャビティの中でゲート側に偏倚して配置させる態様が提案されている。

特開２０００−１２５７８号公報 特開２００３−２４３４３３号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の態様では、キャビティの長辺部分に沿って連続して形成された隙間からダミーキャビティに溶融樹脂が流入する前に、ゲートとは反対側のキャビティの側壁に溶融樹脂が跳ね返るため、溶融樹脂の還流は抑制されない。これについて、図２を参照して説明する。尚、図２に於いて、図１に示す構成に於ける部位と対応する部位には同じ符号を付してその説明を省略する。

特許文献１に記載された態様に従えば、図２に示すように、キャビティ７の、注入ゲート（図示せず）が設けられた辺と対向する辺に、キャビティ７の側壁７ｂを介して、ダミーキャビティ１１が設けられている。

そして、当該キャビティ７とダミーキャビティ１１との間に於いて、キャビティ７の側壁７ｂと配線基板との間には、キャビティ７の長辺部分に沿ってその長さとほぼ等しく且つ長辺方向に連続する平行な隙間１２が形成される。

溶融樹脂９は、キャビティ７の、図２の左側（前記ゲートが設けられている側）から右側（ベント１０が設けられている側）へ注入され、キャビティ６及びダミーキャビティ１１の内部全体に充填される。かかる構成にあっては、ダミィキャビティ１１、側壁７ｂの設置により、溶融樹脂の均一な充填を行なうことができるとされている。

しかしながら、この様な構成にあっても、キャビティ７及びダミーキャビティ１１の内部への溶融樹脂９の充填がなされる過程に於いて、前記側壁７ａに達した溶融樹脂９が、図２に於いて矢印Ｂにより示す方向に還流する。これにより、当該側壁７ａの近傍に位置する半導体素子４の電極に接続されたボンディングワイヤ８に於いて、そのワイヤループに変形が生じ、隣接するボンディングワイヤ間に於いて相互の接触が生じ、電気的短絡を生じてしまう恐れがある。

一方、特許文献２に記載された態様では、被処理回路基板よりも大きい平面形状を有するキャビティを設ける必要があり、金型が大形になってしまう。更に、封止用樹脂は、当該キャビティ内に於いて回路基板が位置しない箇所にも充填されることになる為、結果として、半導体装置としての小片変の際に廃棄される樹脂の量が増加してしまい、製造コストを抑えることは困難である。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、配線基板に搭載された複数の半導体素子を溶融樹脂で封止する半導体装置の製造方法であって、樹脂封止用金型の大形化を招くことなく、且つ当該金型のキャビティの樹脂注入辺（ゲートが設けられている辺）と対向する辺、即ち、ベントが設けられている側の辺の近傍に於いて、溶融樹脂の還流に因りボンディングワイヤのワイヤループが変形することを防止・抑制することができる半導体装置の製造方法、及び当該製造方法に適用される樹脂封止用金型を提供するものである。

本発明の実施の形態の一観点によれば、配線基板上に搭載された複数の半導体素子を、樹脂封止用金型を用いて樹脂封止する工程に於いて、封止用樹脂を、注入ゲートを介して、被処理配線基板が配置されたキャビティ内に充填すると共に、当該キャビティ内を通過した封止用樹脂を、当該キャビティに連通して配設され、当該キャビティよりも大なる高さの空間を具備したキャビティ拡張部内へ流入せしめるこ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。

本発明の実施の形態の別の観点によれば、下金型ならびに上金型をもって構成され、前記下金型ならびに前記上金型の型締めにより、樹脂注入ゲートと、当該注入ゲートに連通して設けられ、被処理物を受容して当該被処理物を樹脂封止するに必要な高さを有する空間を形成するキャビティと、前記キャビティに連通して設けられ、当該該キャビティよりも大なる高さの空間を具備してなるキャビティ拡張部と、が形成されることを特徴とする樹脂封止用金型が提供される。

本発明によれば、配線基板に搭載された複数の半導体素子を溶融樹脂で封止する半導体装置の製造方法であって、金型のサイズを大きくすることなく、金型のキャビティの樹脂注入辺（ゲートが設けられている側の辺）と対向する辺、即ち、ベントが設けられている側の辺の近傍に於いて、溶融樹脂の還流に因りボンディングワイヤのワイヤループが変形することを抑制することができる方法、ならびに当該半導体装置の方法に適用される樹脂封止用金型を提供することができる。

従来技術の問題点（その１）を説明するための図である。 従来技術の問題点（その２）を説明するための図である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法が適用される配線基板を示す図（その１）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法が適用される配線基板を示す図（その２）である。 本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる金型の断面図である。 配線基板を配線基板搭載部に搭載し型締めした状態を示す図（その１）である。 配線基板を配線基板搭載部に搭載し型締めした状態を示す図（その２）である。 キャビティの拡張部の第１の変形例を示す図である。 キャビティの拡張部の第２の変形例を示す図である。 キャビティの拡張部の第３の変形例を示す図である。 溶融樹脂をキャビティ内に注入したときの状態を示す図（その１）である。 溶融樹脂をキャビティ内に注入したときの状態を示す図（その２）である。 溶融樹脂のキャビティへの注入が完了した状態を示す図（その１）である。 溶融樹脂のキャビティへの注入が完了した状態を示す図（その２）である。 半導体素子が搭載された主面が樹脂封止された配線基板を示す図である。 配線基板に外部接続端子を形成した状態を示す図である。 配線基板及び封止樹脂の切断箇所を示す図である。 本発明の実施の形態に係る製造方法により形成された半導体装置を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

先ず、複数の半導体素子が搭載され、本発明による半導体装置の製造方法により樹脂封止される配線基板の構成について説明する。次いで、当該前記半導体装置の製造方法に適用される樹脂封止用金型の構成について説明し、更に、当該樹脂封止用金型を用いての半導体装置の製造方法について説明する。

１．本発明の実施の形態に係る配線基板
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法が適用される配線基板を、図３及び図４に示す。

図３（ａ）に示される如く、当該配線基板３０は、その平面形状が矩形であり、その一方の主面（上面）に、複数個（此処では７２個）の半導体素子が、行列状に搭載される。尚、図３（ｂ）は、図３（ａ）に於いて破線Ｃにより囲繞した領域を拡大して示し、また、図４は、図３（ａ）に於いてＤ−Ｄで示す箇所の断面を示している。

当該配線基板３０の一方の主面上にあっては、複数個の半導体素子が搭載される領域（第１領域、点線Ｅにより囲まれた領域）と、当該半導体素子が搭載される領域の周囲に於いて半導体素子が搭載されない領域（第２領域、点線Ｅにより囲まれた領域の外側の領域）とが設けられている。

半導体素子が搭載される領域は、後に説明する製造工程を経て半導体装置が形成されることから、半導体装置形成領域（Ｚ１）と称する。一方、当該半導体素子が搭載される領域の周囲に位置して、半導体素子が搭載されず半導体装置として形成されない領域を半導体装置非形成領域（Ｚ２）とする。

尚、当該配線基板３０に於けるところの、後述する半導体装置の製造工程に於いて封止用樹脂により被覆される領域は、前記半導体装置形成領域Ｚ１を含んで当該半導体装置形成領域Ｚ１よりも広く設定される。また、図３（ａ）に於いて、点線Ｆで示す矩形状領域は、半導体素子の搭載部であり、此処では配線基板３０の一方の主面上に、最多７２個の半導体素子が搭載される形態が示されている。

当該配線基板３０の半導体装置形成領域Ｚ１に於いては、図３（ｂ）及び図４に示される様に、複数の半導体素子３１が、一定の間隔をおいて行列状（マトリクス状）に搭載される。当該半導体素子３１は、その背面（電子回路が形成されない面）に配設されたダイボンディングフィルム等の接着剤３２を介して、配線基板３０上に固着される。

そして、個々の半導体素子３１の電極端子（電極パッド）３３と配線基板３０上の電極端子３４は、金（Ａｕ）を主体とするボンディングワイヤ（線状部材）３５を介して相互に接続されている。

２．本発明による半導体装置の製造方法に適用される樹脂封止用金型
本発明による半導体装置の製造方法に適用される樹脂封止用金型の構成を、図５に示す。尚、図５（ｂ）は、図５（ａ）に於いて点線Ｇにより囲まれた部分を拡大して示している。

当該樹脂封止用金型５０は、下金型（第１の金型）５１、ならびに上金型（第２の金型）５２を具備する。

下金型５１の上面には、被処理配線基板３０が収容・配置される配線基板搭載部５３が、設けられている。当該配線基板搭載部５３の平面形状は被処理配線基板の形状・面積に対応し、またその深さは被処理配線基板の厚さに対応している。

また、当該下金型５１に於いては、前記配線基板搭載部５３から離間して貫通孔が設けられ、当該貫通孔内には中空円筒部５４が形成されている。当該中空円筒部５４は、封止用樹脂が投入されるポット部５５を構成し、当該ポット部５５内には、駆動部（図示せず）により鉛直方向に移動可能なプランジャ５６が配設されている。かかるポット部５５は、当該下金型５１に複数配設されている。

一方、上金型５２の下面、即ち下金型５１への対向面に於いて、前記下金型５１に於ける中空円筒部５４の上部開口穴、即ち、前記ポット部５５の開口面に対応した箇所に、カル部５７が形成されている。当該樹脂封止用金型５０が型閉めされた状態に於いて、ポット部５５内で加熱溶融された封止用樹脂は、前記プランジャ５６の上昇によりカル部５７に流入される。

即ち、前記ポット部５５は、カル部５７を介して、上金型５１の下面（下金型への対向面）に配設されたランナ５８に連通している。当該ランナ５８は、複数のカル部５７が共通に接続されている共通ランナ部５８ａと、上金型５１の下面に向かって先細るテーパー状の断面形状を有する複数の直線状ランナ部５８ｂとを具備する。

プランジャ５６によりポット部５５からカル部５７に流入された封止用樹脂は、共通ランナ部５８ａを充填しつつ直線状ランナ部５８ｂのそれぞれに流入する。

複数の直線状ランナ５８ｂは、当該直線状ランナ５８ｂ間を相互に結ぶ如く配設されたダミーキャビティ５９に連通し、当該ダミーキャビティ５９はライン状ゲート部（注入口）６０を介して、主（メイン）キャビティ６１に連通している。

当該ダミーキャビティ５９も直線状を有し、配線基板搭載部５３に搭載される配線基板３０の半導体装置形成領域Ｚ１よりも外側に、すなわち半導体装置非形成領域Ｚ２に位置して配置される。

また、ダミーキャビティ５９は、その深さ（鉛直方向の高さ）Ｈが、被処理配線基板３０の半導体装置形成領域Ｚ１の上方に位置する主キャビティ６１の深さ（鉛直方向の高さ）Iよりも大となるよう設定されている。そして、ライン状ゲート部６０の鉛直方向の高さJは、主キャビティ６１の形成深さ（鉛直方向の高さ）Iよりも小とされる。

主キャビティ６１は、その平面形状が被処理配線基板３０の形状、寸法に対応して設定されており、またその深さ（鉛直方向の高さ）Iは、当然半導体素子３１に接続されるボンディングワイヤ３５のループ高さを越えるものとされる。

この様な構成を有する樹脂封止用金型５０に、前記被処理配線基板３０を装着し、型締めを行なった状態を、図６ならびに図７に示す。尚、図７（ａ）は、図６に於いてK−Kで示す箇所の断面であり、また、図７（ｂ）は、図７（ａ）に於いて破線Lにより囲まれた箇所を拡大して示している。

図６に示される様に、ゲート部６０は、前述の如くラインゲート構造を有し、主キャビティ６１の一辺に沿って（図６に示す例では、左右方向に）、連続的に配設されている。そして、下金型５１の配線基板搭載部５３に受容・配置された被処理配線基板３０は、当該配線基板３０の主面（上面）に搭載された複数の半導体素子３１、ならびに当該半導体素子３１の外部接続端子３３と前記配線基板３０上の電極端子３４とを接続するボンディングワイヤ３５等が、当該主キャビティ６１内に位置する状態とされる。

そして、当該樹脂封止用金型５０の、被処理配線基板３０上の半導体装置形成領域Ｚ１の外側に位置する半導体装置非形成領域Ｚ２の上方であって、且つ主キャビティ６１の封止用樹脂の注入辺と対向する辺、即ち、エア・ベント部７１が設けられている側に於いて、当該主キャビティ６１とエア・ベント部６２との間に位置して、キャビティ拡張部６３が配設されている。

当該キャビティ拡張部６３を構成する上金型５２に於ける凹部は、主キャビティ６１に平行して直線状に配設され、且つ、被処理配線基板３０の半導体装置形成領域Ｚ１の上方側の内側面、ならびにエア・ベント部６２側の内側面は、下金型５１から離間する方向に沿って、互いに近づく直線状傾斜面を有している。

当該キャビティ拡張部６３は、その深さ（図７（ｂ）に於いて矢印Ｍで示す高さ）が、被処理配線基板３０上の半導体素子搭載領域の上方に於ける主キャビティ６１の深さ（図７（ｂ）に於いて矢印Iで示す高さ）よりも大きく設定されており、勿論前記半導体素子に接続されるボンディングワイヤ３５のループ高さＮを越える高さとされている。当該キャビティ拡張部６３の深さＭは、好ましくは、主キャビティ６１の深さIとボンディングワイヤ３５のループ高さＮとの和以上の深さを有する。そして、当該キャビティ拡張部６３の深さＭは、前記ダミーキャビティ５９の深さＨと略等しいものとされる。

当該キャビティ拡張部６３の外側、即ち前記ゲート部（注入口）６０などの配設された辺に対向する辺、ならびに他の２辺には、前記主キャビティ６１を囲繞して、複数個のエア・ベント６２が配設されている。

この様な構成を有する樹脂封止用金型５０を用いて、前記被処理配線基板３０の一方の主面に搭載された複数個の半導体素子を、当該半導体素子の電極端子に接続されたボンディングワイヤなどと共に樹脂封止処理を行なう。

即ち、複数（此処では５個）のポッド部５５から圧入された溶融樹脂は、カル部５７、共通ランナ部５８ａに於いて一部が一体化しつつ、ランナ部５８ｂを通してダミーキャビティ５９に流入し、更にゲート部６０に至る。そして、ラインゲート構造を有する当該ゲート部６０を介して、主キャビティ６１内へ注入される。当該主キャビティ６１の一方の辺側から注入された溶融樹脂は、当該主キャビティ６１内を、当該樹脂注入辺と対向する他方の辺に向かって流動する。

これにより、当該主キャビティ６１内が当該溶融樹脂によって充填され、配線基板３０上に搭載された複数の半導体素子３１及びボンディングワイヤ３５などが樹脂により被覆される。

かかる樹脂封止用金型の構成によれば、先ず、封止用樹脂が各ランナ部５８ｂへ流入する際のタイミング及び流入圧力の均一化が図られ、封止用樹脂の注入タイミング、注入量のバラツキが低減される。これにより、ゲート部６０から、主キャビティ６１内へ注入される封止用樹脂７０の流動の均一性を向上させることができる。従って、エア・ベント６２が配設されている側の内壁の近傍に於ける、溶融樹脂の還流を低減させることができ、もってボンディングワイヤ３５のワイヤループが変形することを抑制することができる。

そして、キャビティ拡張部６３の深さ（高さ）Ｍが、前述の如く主キャビティ６１の深さ（図７（ｂ）に於いて矢印Iで示す高さ）よりも大きく設定されていることにより、当該キャビティ拡張部６３に流入・到達した溶融樹脂は、当該キャビティ拡張部６３内に受容されてその流動性が低下し、主キャビィティ６１方向への逆流が防止・低減される。従って、エア・ベント部６２側に位置する内壁に到達した溶融樹脂７０が、当該内壁に於いて跳ね返り、当該溶融樹脂７０の注入方向とは反対の方向に逆流して還流を生じても、当該還流が、エア・ベント部６２側に近接して配置された半導体素子に於けるボンディングワイヤ３５に到達することが防止・低減される。即ち、当該キャビティ拡張部６３の配設により、還流する樹脂によってボンディングワイヤ３５のワイヤループが変形させられることを防止することができる。

一方、前述の如く、当該キャビティ拡張部６３の深さＭは、前記ダミーキャビティ５９の深さＨとほぼ等しい。従って、当該ダミーキャビティ５９に充填された封止用樹脂からなる樹脂体と、キャビティ拡張部６３に充填された封止用樹脂からなる樹脂体はほぼ等しい厚さを有することとなる。

また、キャビティ拡張部６３は、配線基板３０上の半導体装置形成領域Ｚ１の外側、即ち、半導体装置非形成領域Ｚ２の上方に位置しており、当該キャビティ拡張部６３は、配線基板３０の端部よりも外側には位置しない。従って、樹脂封止用金型５０の大型化を招くことなく、溶融樹脂の還流に因るボンディングワイヤ３５のワイヤループの変形を抑制することができる。

尚、前記キャビティ拡張部６３の構成は、前記実施の形態に特定さるものではない。即ち、当該キャビティ拡張部は、図８乃至図１０に示す形態を採ることもできる。当該図８乃至図１０は、前記図７（ｂ）に示される金型部に対応する形態を示しており、当該図７（ｂ）に示される部位と対応する部位には、同じ符号を付してその説明を省略する。

図８に示す形態にあっては、キャビティ拡張部６３Ａを形成するところの、上金型５１の配線基板３０上の半導体素子搭載領域の上方側の内側面、ならびにエア・ベント部６２側の内側面が、下金型５１から離間する方向に沿って互いに漸次近づく円弧状の曲面とされている。かかるキャビティ拡張部６３Ａも、その深さ（高さ）Ｍが、被処理配線基板３０上の半導体素子搭載領域の上方に於ける主キャビティ６１の深さ（高さ）Ｉよりも大きく設定されている。

かかる形状に因り、当該キャビティ拡張部６３Ａ内に流入してエア・ベント部７１側に位置する内壁に到達した溶融樹脂７０が当該内壁で跳ね返り、その注入方向とは反対の方向に逆流する還流が発生しても、その流れの多くは内壁の曲面に沿うこととなる。従って、逆流した溶融樹脂７０が、非処理配線基板３０上に搭載され、前記内壁に近接して位置する半導体素子３１、ならびに当該半導体素子３１に接続されたボンディングワイヤ３５などに対して、大きな圧力をもって衝突することは生ぜず、当該ボンディングワイヤ３５に於けるワイヤループの変形を生じない。

尚、当該キャビティ拡張部６３Ａの内側面が円弧状の曲面を有することから、主キャビティ６１内への溶融樹脂充填後、型開を行って、樹脂封止処理された配線基板３０を当該上金型５２から抜き出す際に、これを容易に行うことができる。

また、図９に示す形態にあっては、キャビティ拡張部６３Ｂを構成する内壁であって、エア・ベント部６２側（図９に於いて右側）に位置する内壁が、下金型５１から離間する方向に沿って、主キャビティ６１から遠ざかる方向に傾斜している。当該傾斜面を呈する内壁は、上金型５２とは別個の金型部材８１の側面によって構成されている。

即ち、本態様に於ける樹脂封止用金型５０は、下金型５１、上金型５２、及び側面形成用金型部材８１から構成されている。

当該側面形成用金型部在８１は、前記キャビティ拡張部６３Ｂの形成深さ（高さ）と略同じ厚さを有し、上金型５２とは別個の部品とされ、樹脂封止用金型を形成する際、その一方の表面に配設されたエア・ベント部６２を下金型５１側として、下金型５１と上金型５２との間に配置される。

この結果、キャビティ拡張部６３Ｂは、下金型５１から離間する方向に沿って、その幅が広がっている。

尚、かかるキャビティ拡張部６３Ｂも、その深さ（高さ）Ｍが、被処理配線基板３０上の半導体素子搭載領域の上方に於ける主キャビティ６１の深さ（高さ）Ｉよりも大きく設定されている。この為、当該キャビティ拡張部６３Ｂ内に流入してエア・ベント部６２側に位置する内壁に到達した溶融樹脂７０が当該内壁で跳ね返り、その注入方向とは反対の方向に逆流する還流が発生しても、その流れの多くはキャビティ拡張部６３Ｂのエア・ベント部６２側の側面に沿って上方、即ち上金型５２方向に流動する。

従って、逆流した溶融樹脂７０が、配線基板３０上に搭載された半導体素子３１、ならびにボンディングワイヤ３５などに対して、大きな圧力をもって衝突することは生ぜず、当該ボンディングワイヤ３５に於けるワイヤループの変形を生じない。

そして、主キャビティ６１への溶融樹脂充填後、型開を行う際、側面形成用金型部材８１を主キャビティ６１から遠ざかる方向に移動させることにより、樹脂封止された配線基板３０を、樹脂封止用金型５０から容易に取り出すことができる。

これら、図８、図９に示す形態にあっても、キャビティ拡張部６３Ａ、６３Ｂは、配線基板３０上の半導体装置形成領域の外側、即ち、半導体装置非形成領域の上方に位置するも、配線基板３０の端部よりも外側には形成されない。従って、樹脂封止用金型５０の大型化を防止しつつ、溶融樹脂７０の還流に因るボンディングワイヤ３５のワイヤループの変形を抑制することができる。

一方、図１０に示す形態にあっては、キャビティ拡張部６３Ｃは、配線基板３０上の半導体素子非形成領域の上方から、更に配線基板３０の端部よりも外側に延在して形成されている。

尚、当該キャビティ拡張部６３Ｃを構成する上金型５２に於ける凹部の、配線基板３０上の半導体素子搭載領域の上方側の内側面とエア・ベント部６２側の内側面は、下金型５１から離間する方向に沿って、互いに近づく直線状傾斜面を有している。かかるキャビティ拡張部６３Ｃも、その深さ（高さ）Ｍが、被処理配線基板３０上の半導体素子搭載領域の上方に於ける主キャビティ６１の深さ（高さ）Ｉよりも大きく設定されている。

この様な構成によれば、キャビティ拡張部６３Ｃのエア・ベント部６２側の側面と当該エア・ベント部６２側に最も近い位置に位置する半導体素子に於けるボンディングワイヤ３５との間の距離は、図７（ｂ）に示すキャビティ拡張部６３のエア・ベント部６２側の側面と当該エア・ベント部６２側に最も近いボンディングワイヤ３５との間の距離よりも長い。

従って、キャビティ拡張部６３Ｃのエア・ベント部６２側の側面に溶融樹脂が達し、当該側面により跳ね返ったとしても、エア・ベント部６２側に最も近いボンディングワイヤ３５にまで到着する溶融樹脂の量を減少させることができ、当該溶融樹脂の還流によってボンディングワイヤ３５が変形することを防止・抑制することができる。

尚、本発明にあっては、前記ダミーキャビティ５９の配設は、必ずしも必要としない。当該ダミーキャビティ５９が配設されない場合には、ランナ部５８に対してゲート部６０が直接連通さる。

３．本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法
前記樹脂封止用金型５０を用いた、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について、前記図６、図７、及び図１１乃至図１８を参照して説明する。

先ず、樹脂封止用金型５０の下金型５１の上面に形成された凹状の配線基板搭載部５３に、一方の主面上に複数の半導体素子３１が搭載された被処理配線基板３０を載置し、上金型５２に於けるキャビティ６０の内部に、当該被処理配線基板３０の主面上に搭載された半導体素子３１及びボンディングワイヤ３５等が受容された状態をもって型締めを行なう。

かかる状態は、図６、図７に示される。尚、この段階で、下金型５１ならびに上金型５２は、内蔵する加熱機構（ヒーター、図示せず）により加熱されている。

かかる状態に於いて、固形状の封止用樹脂タブレット７０Ａを、中空円筒部５４の開口部から落とし込み、ポット部５５内に、図示を省略する駆動部により鉛直方向に運動自在に設けられたプランジャ５６上に投入する。当該封止用樹脂タブレット７０Ａは、封止用樹脂であるエポキシ系樹脂、及び無機フィラー、硬化剤、離型剤等の添加物を含む。

前述の如く、下金型５１と上金型５２は、加熱機構により加熱されている為、プランジャ５６上に投入された封止用樹脂タブレット７０Ａは溶融する。

そして、プランジャ５６を上昇せしめ、溶融状態にある封止用樹脂７０を、前記キャビティ６０内に注入する。

当該封止用樹脂７０が、キャビティ６０内へ注入されつつある状態（注入継続状態）を、図１１ならびに図１２に示す。尚、図１２（ａ）は、図１１に於いてＫ−Ｋで示す箇所の断面であり、また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に於いて破線Ｌにより囲まれた箇所を拡大して示している。

即ち、先ず、上面に溶融樹脂７０が保持されたプランジャ５６を、前記図６及び図７に示す状態から、上金型５２に於けるカル部５７方向に上昇せしめる。

当該樹脂装置５０にあっては、５個のプランジャ５６が配設されているが、これらのプランジャ５６は同時に上昇する。尚、当該プランジャ５６の上昇は、図示されない駆動機構により行なわれる。

プランジャ５６の上昇により、当該プランジャ５６により押圧された溶融樹脂７０は、中空円筒部５４の上部開口穴、即ちポット部５５の開口部から、上金型５１に於けるカル部５７を通して、更に当該カル部５７に連通しているランナ５８（共通ランナ部５８ａ、ランナ部５８ｂ）を通してダミーキャビティ部５９に流入する。

そして、当該溶融樹脂７０は、当該ダミーキャビティ部５９内に於いて一体化されつつライン状ゲート部６０へ流入し、更に当該ライン状ゲート部６０を通して、その先端部が当該ゲート部６０とほぼ平行な直線状をなして、主キャビティ６１内へ流入する。

これにより、当該主キャビティ６１内に収容された被処理配線基板３０の上面に搭載されている複数個の半導体素子３１、ならびに当該半導体素子３１から導出されているボンディングワイヤ３５、ならびに当該被処理配線３０の上面の表出部などが、当該溶融樹脂７０により被覆されてゆく。

本発明にかかる樹脂封止用金型５０にあっては、前記封止用溶融樹脂７０は、前記主キャビティ６１内を充填しつつ、更にその先端部はキャビティ拡張部６３へ流入する。かかる状態を、図１２（ｂ）に示す。

この時、当該キャビティ拡張部６３の高さが主キャビティ６１の高さよりも高く、その縦方向の断面積が拡大されていることから、当該キャビティ拡張部６３内に流入した溶融樹脂７０は、エア・ベント６２方向へ流れるも、上方へも流れる。加えて、当該キャビティ拡張部６３の内壁面が、下金型５１から離間する方向に沿って互いに近づく直線状傾斜面を有している。

この為、前記溶融樹脂７０が、当該キャビティ拡張部６３の内壁面に於いて反射して、前記半導体素子３１の搭載部の方向へ流れることは、防止・抑制される。従って、当該半導体素子３１の電極端子に接続さているボンディングワイヤ３５のワイヤループの変形、ならびに当該変形によるボンディングワイヤ相互間の接触が防止される。

前記ゲート部６０から流入した溶融樹脂７０は、主キャビティ６１内ならびにキャビティ拡張部６３内に充填される。かかる状態を図１３及び図１４に示す。

尚、図１４（ａ）は、図１３に於いてＫ−Ｋで示す箇所の断面であり、また、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）に於いて破線Ｌにより囲まれた箇所を拡大して示している。

図示される如く、溶融樹脂７０の一部は、エア・ベント６２内へも流入する。

前記主キャビティ６１内への溶融樹脂７０の充填後、樹脂封止用金型５０に設けられている加熱機構（ヒーター）による加熱により、当該溶融樹脂７０を硬化せしめる。

しかる後、樹脂封止用金型５０の型開きを行って、一方の主面上に搭載された複数の半導体素子３１及びボンディングワイヤ３５等が樹脂封止された配線基板３０を、当該樹脂封止用金型５０から取り出す。その後、恒温槽等を用い、当該配線基板３０を例えば１５０℃〜１９０℃に加熱して、封止用樹脂７０を完全硬化せしめる。

この様な工程により、配線基板３０の一方の主面に搭載された複数個の半導体素子３１、当該半導体素子３１の電極端子から導出されたボンディングワイヤ３５、ならびに当該半導体素子の周囲に於ける配線基板３０の一方の主面の表出部は、封止用樹脂７０により被覆、即ち樹脂封止される。

前記一方の主面が樹脂封止された配線基板３０を、図１５に示す。

図１５（ａ）は、半導体素子３１が搭載された一方の主面を示し、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）に於いてＰ−Ｐで示す部位に於ける断面を示している。

当該図１５に示される様に、配線基板３０の一方の主面上には、封止用樹脂７０として前記主キャビティ６１に対応して形成された半導体装置形成領域Ｚ１を被覆する封止用樹脂部７０Ｓ１と共に、その外側に位置して、即ち半導体装置非形成領域Ｚ２に於いて、少なくとも前記ダミーキャビティ５９内に充填された封止用樹脂からなる樹脂体７０Ｓ２、ならびに前記キャビティ拡張部６３内に充填された封止用樹脂からなる樹脂体７０Ｓ３が残されている。

前述の如く、当該樹脂体７０Ｓ２ならびに樹脂体７０Ｓ３は、それぞれ直線状を有しており、また半導体装置形成領域Ｚ１を被覆する封止用樹脂部７０Ｓ１よりも高く（厚く）、且つ同等の高さを有している。

封止用樹脂７０の完全硬化後、配線基板３０の他方の主面（裏面）に、個々の半導体素子に対応して、半田ボールからなる外部接続端子９１を複数個配設する。即ち、配線基板３０の他方の主面（裏面）を上とした状態に於いて、当該配線基板３０の裏面に配設されている電極端子に、クリーム半田を介して半田ボールを配置し、加熱溶融（リフロー）することにより外部接続用端子９１を形成する。

当該外部接続用端子９１が配設された配線基板３０の形態を、図１６に示す。当該図１６は前記図１５（ｂ）に対応する部位に於ける断面であって、個々の半導体素子に対応して外部接続用端子９１が配設されている。

当該半田ボールからなる外部接続端子９１の配設工程にあっては、前記配線基板３０の主面がほぼ水平に保持される必要がある。

本実施の形態に於ける配線基板３０にあっては、前述の如く、その一方の主面の対向する両端近傍に位置して、同等の高さを有する前記樹脂体７０Ｓ２及び樹脂体７０Ｓ３が、互いに平行状態を呈して残されている。

従って、当該配線基板３０を、その一方の主面（上面）を下にして作業ステージ上に載置・保持し、他方の主面（裏面）に外部接続端子９１を配設する際に、樹脂体７０Ｓ２部及び樹脂体７０Ｓ３部を支持することにより、当該配線基板３０を傾斜させることなく保持することができる。これにより、当該配線基板３０の他方の主面に対する外部接続端子９１の配設を容易に行なうことができる。

尚、前記ダミィキャビティ５９が適用されず、もって樹脂体７０Ｓ２が形成されない場合には、作業ステージ上面の形態或いは支持部材の高さなどを調整して、当該配線基板３０を傾斜させることなく保持する。

この様に、他方の主面（裏面）に外部接続端子９１の配設がなされた配線基板３０に対して所謂ダイシング処理を施し、当該配線基板３０を封止用樹脂７０と共にその厚さ方向に切断・分離して、個々の半導体装置に分離（個片化）する。

即ち、ダイシングソー（図示せず）を用い、図１７に於いて破線Ｒにて描かれたダイシングラインに沿って、配線基板３０を封止用樹脂７０と共に切断して、個片化された最大７２個の半導体装置を得る。図１７（ａ）は、半導体素子３１が搭載された一方の主面を示し、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に於いてＱ−Ｑで示す部位に於ける断面を示している。

かかるダイシング処理にあっては、被処理配線基板３０を、その他方の主面（裏面）を上とし、ダイシングテープ（図示せず）を介して作業テーブル（図示せず）上に配置して、当該配線基板３０側から封止樹脂部７０Ｓ１方向にダウンカットを行う。かかるダウンカットによれば、配線基板３０と封止樹脂部７０Ｓ１との間に剥離を生ずることが防止される。

この時、前記樹脂体７０Ｓ２及び樹脂体７０Ｓ３が同等の高さを有することから、配線基板３０の主面とダイシングテーブルの表面は平行となり、当該配線基板３０及び封止樹脂部７０Ｓ１のダイシング処理は容易且つ確実に行なわれる。

前述の如く、ダミィキャビティ５９が適用されず、もって樹脂体７０Ｓ２が形成されない場合には、作業テーブル上面の形態或いは支持部材の高さなどを調整して、当該配線基板３０を傾斜させることなく保持する。

前記配線基板３０と当該配線基板３０の一方の主面を被覆する封止樹脂部７０Ｓ１が、ダイシングラインＲに沿って、その厚さ方向にダイシング処理されることにより、個片化された半導体装置１００を、図１８に示す。

即ち、当該半導体装置１００にあっては、配線基板３０Ｓの一方の主面（上面）に、接着材３２を介して半導体素子３１が搭載され、当該半導体素子３１の電極端子と前記配線基板に配設された電極端子との間はボンディングワイヤ３５により接続されており、更に当該半導体素子３１ならびにボンディングワイヤ３５は封止用樹脂７０Ｓ１により被覆されている。

そして、配線基板３０Ｓの他方の主面（下面）には、外部接続用端子９１が複数個配設されている。

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於いて、種々の変形及び変更が可能である。

３０ 配線基板
３１ 半導体素子
３５ ボンディングワイヤ
５０ 樹脂封止用金型
５１ 下金型
５２ 上金型
５９ ダミーキャビティ
６０ ゲート部
６１ キャビティ
６２ ベント部
６３ キャビティ拡張部
７０ 封止樹脂

Claims (5)

1. 配線基板上に搭載された複数の半導体素子を、樹脂封止用金型を用いて樹脂封止する工程に於いて、
   封止用樹脂を、注入ゲートを介して、被処理配線基板が配置されたキャビティ内に充填すると共に、当該キャビティ内を通過した封止用樹脂を、当該キャビティに連通して配設され、当該キャビティよりも大なる高さの空間を具備したキャビティ拡張部内へ流入せしめることを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記拡張部の形成深さは、前記半導体素子搭載領域における前記キャビティの形成深さに相当する長さと、前記半導体素子と前記配線基板とを接続する線状部材のループ高さに相当する長さとの和以上の長さを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記金型は、前記ゲート部を介して前記キャビティに連通するダミーキャビティを有し、
   前記ダミーキャビティは、前記拡張部の前記形成深さと略等しい長さの形成深さを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 請求項１乃至３いずれか一項記載の半導体装置の製造方法であって、
   前記キャビティを形成する前記金型の内壁であって、前記ベント側に位置する内壁は傾斜して設けられており、前記拡張部が上方に向かうほど前記拡張部の幅が広がっていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 下金型ならびに上金型をもって構成され、前記下金型ならびに前記上金型の型締めにより、
   樹脂注入ゲートと、
   当該注入ゲートに連通して設けられ、被処理物を受容して当該被処理物を樹脂封止するに必要な高さを有する空間を形成するキャビティと、
   前記キャビティに連通して設けられ、当該該キャビティよりも大なる高さの空間を具備してなるキャビティ拡張部と、が形成されることを特徴とする樹脂封止用金型。

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