JP2011151104A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の中間構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 パッケージの組立プロセスにおいて所定のボディ厚を確保し、反りや曲げに対する抗折強度の向上を図る。
【解決手段】 複数の単位配線基板101から構成された多連配線基板100と、単位配線基板101の表面にそれぞれ搭載された複数の半導体チップ102を有する半導体装置の中間構造体であって、単位配線基板101間の境界領域(個片切断ライン104)における中間構造体の厚さ(t2)が、半導体チップ102の周囲の中間構造体の厚さ(t1)よりも厚い。
【選択図】 図1

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置の中間構造体に関し、特に、MAP(Mold Array Process)方式を使用した半導体装置の製造方法及び半導体装置の中間構造体に関する。
BGA(Ball Grid Array)型の半導体装置は、複数の単位配線基板から構成された多連配線基板を準備し、単位配線基板のそれぞれに半導体チップを搭載し、多連配線基板の複数の単位配線基板を一体的に覆う樹脂封止体を形成し、多連配線基板を個々の単位配線基板毎に分割するMAP(Mold Array Process)方式が用いられている。
しかし、近年、パッケージ厚の薄型化に伴いボディを薄くする要求があり、従来の半導体装置では、パッケージの組立プロセスにおいて、多連配線基板に反りが生じてしまうという問題がある。例えば、パッケージの組立プロセスにおいて、機械的及び熱的ストレスによる反りで、内部のチップクラック等を誘発する不良が発生してしまう。
このような問題を解決するための一つの方法として、特開2003−258158号(特許文献1)には、多連配線基板を構成する単位配線基板の周囲に反り防止孔を開設し、多連配線基板の反りを防止する方法が開示されている。
特開2003−258158号公報
しかしながら、上記特許文献1は、多連配線基板を構成する単位配線基板の周囲に反り防止孔を開設する構成なので、パッケージの組立プロセスにおいて所定のボディ厚を確保できず、反りや曲げに対する抗折強度が低下してしまう。本発明は、上記従来技術の問題点を解決するものである。
本発明の一態様である半導体装置の製造方法は、
複数の単位配線基板で構成された多連配線基板を準備し、
前記単位配線基板の表面にそれぞれ半導体チップを搭載することにより中間構造体を形成し、
前記単位配線基板間の境界領域における中間構造体の厚さを、前記半導体チップの周囲の中間構造体の厚さよりも厚く形成し、
前記単位配線基板間の境界領域を切断することを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、複数の単位配線基板から構成された多連配線基板と、前記単位配線基板の表面にそれぞれ搭載された複数の半導体チップを有する半導体装置の中間構造体であって、前記単位配線基板間の境界領域における中間構造体の厚さが、前記半導体チップの周囲の中間構造体の厚さよりも厚いことを特徴とする。
本発明によれば、パッケージの組立プロセスにおいて所定のボディ厚を確保でき、反りや曲げに対する抗折強度の向上を図ることができる。
本発明の第1の実施形態の半導体装置の中間構造体の概略構成を説明するための断面図であり、(a)は既存の中間構造体の概略構成であり、(b)は本発明の第1の実施形態の中間構造体の概略構成である。 本発明の第1の実施形態の半導体装置の製造に用いる多連配線基板の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´断面図である。 ダイボンディング工程を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B´断面図である。 第1の実施の形態に係る半導体装置の封止工程に用いる成型装置(トランスファモールド装置)の概略構成を示す断面図である。 ボールマウント工程を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のD−D´断面図である。 基板ダイシング工程を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のE−E´断面図である。 基板ダイシング工程後に得られた半導体装置を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態の半導体装置の製造に用いる多連配線基板の概略構成を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の半導体装置の製造に用いる多連配線基板の概略構成を示す断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1を参照して、本発明の第1の実施形態の半導体装置の中間構造体の概略構成を説明する。ここで、(a)は既存の中間構造体の概略構成であり、(b)は本発明の第1の実施形態の中間構造体の概略構成である。
図1(a)に示す既存の中間構造体は、複数の単位配線基板101から構成された多連配線基板100と、単位配線基板101の表面にそれぞれ搭載された複数の半導体チップ102と、複数の半導体チップ102を一括的に封止する樹脂封止体103を有する。
既存の中間構造体では、パッケージのボディ厚(中間構造体の厚さ:t1)が薄い場合でも、多連配線基板100をそのまま薄い状態で組立工程を行っていた。このため機械的及び熱的ストレスによる反りが、半導体チップ102へダメージを及ぼすことがあった。
このような問題を解決するため、図1(b)に示す本発明の第1の実施形態の中間構造体では、多連配線基板100の境界領域の個片切断ライン(ダイシングライン)104上に樹脂(モールド)で形成された突起部(凸部)105を設ける。このような構成により、パッケージの組立プロセスにおいて所定のボディ厚を確保でき、反りや曲げに対する抗折強度の向上を図ることが可能となる。
具体的には、パッケージのボディ厚が薄いと、組立工程における機械的及び熱的ストレスによる反りがチップにダメージを与える場合がある。一般に、パッケージは組立工程では多連配線基板100を使用するが、その多連配線基板100多に突起部(凸部)105を設けることでボディ厚が増し、抗折強度を向上させる。
ボディ厚と抗折強度は比例するので、組立プロセスにおける多連配線基板100に突起部(凸部)105を設けることにより、見かけ上ボディ厚が厚くなり、反りに対し強固な効果を持たせることが可能となる。具体的には、単位配線基板101間の境界領域(個片切断ライン104)における中間構造体の厚さ(t2)が、半導体チップ102の周囲の中間構造体の厚さ(t1)よりも厚くなっている。
尚、突起部(凸部)105は個片切断ライン104上に設けられているので、パッケージ個片時(単位配線基板101間の個片切断ライン104(境界領域)を切断する際)に切り落とされる。
次に、図2〜図7を参照して、本発明の第1の実施形態に係るBGA(Ball Grid Array)型半導体装置の製造方法について説明する。
図2は、第1の実施形態の半導体装置の製造に用いる多連配線基板の概略構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA−A´断面図である。
多連配線基板100は、複数の単位配線基板101から構成されている。多連配線基板100の表面には、複数の接続パッド106が形成されている。また、多連配線基板101の裏面には、複数のランド107が形成されている。そして、接続パッド106とこれに対応するランド107とは多連配線基板100の配線108によりそれぞれ電気的に接続されている。
また、単位配線基板製101間は個片切断ライン104となる。このようして、図1(a)及び(b)に示すような多連配線基板100が準備される。
次に、図3(a)及び(b)に示すように、多連配線基板100はダイボンディング工程に移行され、半導体チップ102が搭載される。
ダイボンディング工程では、図示しないダイボンディング装置を用いて、多連配線基板100の表面の単位配線基板101の略中央部に、それぞれ半導体チップ102を固定する。全ての単位配線基板101に半導体チップ102が搭載された多連配線基板100は、ワイヤボンディング工程に移行される。
次に、ワイヤボンディング工程では、半導体チップ102の一面に形成された電極パッド(図示せず)と、それに対応する単位配線基板101の接続パッド106とを導電性のワイヤ109により結線する。
全ての単位配線基板101へのワイヤ接続が完了した多連配線基板100は、図3に示すように構成されて封止工程に移行される。
次に、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の封止工程について説明する。
図4は、第1の実施の形態に係る半導体装置の封止工程に用いる成型装置(トランスファモールド装置)の概略構成を示す断面図である。
成型装置400は、図4(a)に示すように、上型401と下型402からなる成形金型を有している。上型401にはキャビティ403が形成されており、下型402には多連配線基板100を搭載する凹部404が形成されている。キャビティ403は、図4に示すように、突起部(凸部)105に対応する凸部405が形成されている。凸部405は個片切断ライン104に配置されている。
前記ワイヤボンディングの完了した多連配線基板100(図3参照)は、図4(b)に示すように、下型402の凹部404にセットされる。そして、上型401と下型402で多連配線基板100を型閉めすることで、多連配線基板100の上方に所定の大きさのキャビティ403が形成される。本実施の形態では、MAP方式で構成されているため、キャビティ403は複数の単位配線基板101を一括で覆う大きさで構成されている。
そして、図4(c)に示すように、溶融された封止樹脂をプランジャー407によりキャビティ403内に注入する。キャビティ403内に封止樹脂を充填した後、所定の温度でキュアすることで、封止樹脂4が硬化されて樹脂封止体103が形成される。
次に、多連配線基板100はボールマウント工程に移行され、図5(a)及び(b)に示すように、多連配線基板100の裏面に格子状に配置された複数のランド107上に、導電性の半田ボール500を搭載し、外部端子となるバンプ電極(外部端子)を形成する。
次に、半田ボール500の搭載された多連配線基板100は基板ダイシング工程に移行される。
図6(a)及び(b)に示すように、多連配線基板100を個片切断ライン104で切断し、単位配線基板101毎に分離する。基板ダイシング工程は、多連配線基板100の樹脂封止体側をダイシングテープ600に接着層610を介して接着し、ダイシングテープ600によって多連配線基板100を支持する。その後、多連配線基板100を図示しないダイシング装置のダイシングブレードにより縦横に個片切断ライン104を切断して単位配線基板101毎に切断分離する。切断分離後、ダイシングテープ600からピックアップすることで、図7に示すような半導体装置700が得られる。尚、多連配線基板100を個片切断ライン104で切断する際に、突起部105は除去される。
(第2の実施形態)
図8を参照して、本発明の第2の実施形態の半導体装置の中間構造体の概略構成を説明する。
図1(b)に示す第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態では、多連配線基板100の表面に樹脂(モールド)で突起部(凸部)105を設けているのに対して、第2の実施形態では、多連配線基板100の裏面の境界領域の個片切断ライン(ダイシングライン)104上に突起部(凸部)800を設けた点である。ここで、突起部(凸部)800は、例えば、導体又はソルダーレジストにより形成される。このような構成により、パッケージの組立プロセスにおいて所定のボディ厚を確保でき、反りや曲げに対する抗折強度の向上を図ることが可能となる。その他の構成は、図1(b)に示す第1の実施形態と同じなのでその説明は省略する。
(第3の実施形態)
図9を参照して、本発明の第3の実施形態の半導体装置の中間構造体の概略構成を説明する。
図1(b)に示す第1の実施形態と異なる点は、第1の実施形態では、多連配線基板100の表面にのみ樹脂(モールド)で突起部(凸部)105を設けているのに対して、第2の実施形態では、多連配線基板100の表面だけでなく、多連配線基板100の裏面の境界領域の個片切断ライン(ダイシングライン)104上にも突起部(凸部)900を設けた点である。ここで、突起部(凸部)900は、例えば、導体又はソルダーレジストにより形成される。このような構成により、パッケージの組立プロセスにおいて所定のボディ厚を確保でき、反りや曲げに対する抗折強度のさらなる向上が図れる。その他の構成は、図1(b)に示す第1の実施形態と同じなのでその説明は省略する。
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。
100 多連配線基板
101 単位配線基板
102 半導体チップ
103 樹脂封止体
104 個片切断ライン
105 突起部
106 接続パッド
107 ランド
108 配線
109 ワイヤ
400 成形装置
401 上型
402 下型
403 キャビティ
404 凹部
405 凸部
500 半田ボール
600 ダイシングテープ
610 接着層
700 半導体装置
800 突起部
900 突起部

Claims (15)

  1. 複数の単位配線基板で構成された多連配線基板を準備し、
    前記単位配線基板の表面にそれぞれ半導体チップを搭載することにより中間構造体を形成し、
    前記単位配線基板間の境界領域における中間構造体の厚さを、前記半導体チップの周囲の中間構造体の厚さよりも厚く形成し、
    前記境界領域を切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記境界領域における樹脂の厚さが前記半導体チップの周囲の樹脂の厚さよりも厚くなるように前記多連配線基板上に樹脂封止体を形成することにより、前記境界領域において前記中間構造体を厚く形成することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記境界領域における樹脂は第1の突起部として形成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記樹脂封止体は、前記第1の突起部に対応した所定の形状を有するキャビティを有する成型装置を使用して、前記キャビティ内に前記樹脂を注入することにより形成されることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記多連配線基板の裏面の前記境界領域に第2の突起部を形成することにより、前記境界領域において前記中間構造体を厚く形成することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 前記第2の突起部は、導体又はソルダーレジストにより形成されることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
  7. 前記第1の突起部及び前記第2の突起部は、前記多連配線基板の反りを低減するために形成されることを特徴とする請求項3から6のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  8. 前記境界領域を切断する際に、前記第1の突起部及び前記第2の突起部は除去されることを特徴とする請求項3から7のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  9. 複数の単位配線基板から構成された多連配線基板と、前記単位配線基板の表面にそれぞれ搭載された複数の半導体チップを有する半導体装置の中間構造体であって、
    前記単位配線基板間の境界領域における中間構造体の厚さが、前記半導体チップの周囲の中間構造体の厚さよりも厚いことを特徴とする半導体装置の中間構造体。
  10. 前記複数の半導体チップを一括的に封止する樹脂封止体をさらに有し、
    前記境界領域における樹脂の厚さが、前記半導体チップの周囲の樹脂の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の中間構造体。
  11. 前記境界領域における樹脂は第1の突起部を構成していることを特徴とする請求項10に記載の半導体装置の中間構造体。
  12. 前記境界領域に対応する前記多連配線基板の裏面に第2の突起部が設けられていることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の半導体装置の中間構造体。
  13. 前記第2の突起部は、導体又はソルダーレジストであることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の中間構造体。
  14. 前記第1の突起部及び前記第2の突起部は、前記多連配線基板の反りを低減するために設けられていることを特徴とする請求項9から13のいずれか1項に記載の半導体装置の中間構造体。
  15. 前記境界領域は、前記単位配線基板を個別に切断するために設けられた切断ラインを有することを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載の半導体装置の中間構造体。
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