JP2018006408A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体パッケージは、最終製品時に除去する支持用平板1上に半導体チップを受容するキャビティ部8を有する銅めっきからなる支持体2を形成し、キャビティ部8内に半導体チップを収容した構造を有する。
【選択図】図1−1
Description
図4に特許文献1に記載の半導体装置の基本的な構造を示すと共に、この半導体装置について以下説明する。
図5に示したものは、一つのパッケージに3個の半導体チップ2が搭載されたパッケージを製造する方法の概要を示したものである。なお、実際には複数のパッケージを大サイズのパネル上に複数同時に組み立てるが、図5においては一つのパッケージのみを示している。
パッケージの製造方法は次の(A)、(B)及び(C)の工程からなる。
(A)半導体素子搭載工程(図5A参照)
樹脂硬化体又はステンレススチール若しくは42アロイ等の金属からなる支持板1の一方の主面に接着剤によって半導体素子2を素子回路面を上にして固着する。
(B)封止工程(図5B参照)
支持体1の半導体素子2の搭載面を絶縁樹脂4で封止する。
(C)配線層形成工程(図5C参照)
ビア導体6によって半導体チップ2の電極とビア接続された配線層5を形成する。
また、半導体チップ2の厚みが厚く、かつ隣接する半導体チップ2間の距離が近くなると、その間に絶縁樹脂が入りこまなくなるという問題がある。そしてこの問題を改善するために樹脂材料厚を厚くすると半導体パッケージ自体の薄型化ができなくなるという問題がある。
そして、半導体チップの厚みが厚くなると、支持板1と配線層5との距離が長くなるため、支持板1と配線層5を接続するためのレーザによるビア穴明け加工、銅めっき接続が困難になるという問題がある。
すなわち、本発明は以下に記載する通りの半導体パッケージ及びその製造方法に係るものである。
(2)前記キャビティの高さは、半導体チップ搭載治具と前記キャビティ部を形成するキャビティ壁との干渉を避けるために半導体チップの高さよりも低くされている、上記(1)に記載の半導体パッケージ。
(3)半導体パッケージの外周部のキャビティ壁は、上部が広がる段差部を有しており、該段差部の高さは、半導体チップ搭載治具と前記キャビティ壁との干渉を避けるために半導体チップの高さよりも低くされている、上記(1)に記載の半導体パッケージ。
(4)支持体と、
前記支持体の一方の面に接着層を介して素子回路面を上にして搭載された半導体チップと、
前記半導体チップ及びその周辺を封止する絶縁材料層と、
前記絶縁材料層において、前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上に形成された開口と、
前記半導体チップの前記電極と接続されるように前記開口内に形成された導電部と、
前記絶縁材料層上に前記導電部と接続されるように形成され、一部が前記半導体チップ
の周辺領域に延出された配線層と、
前記配線層上に形成された外部電極と
を備え、
前記支持体は、前記一方の面に半導体チップを受容するキャビティ部を有する銅めっき体からなり、半導体チップは前記キャビティ部内に収容されており、
前記支持体の他方の面に絶縁材料層を有する、
ことを特徴とする半導体パッケージ。
(5)支持用平板の一方の主面に、銅箔を積層する工程、
前記銅箔上に電気めっきにより銅めっき層を形成する工程、
前記銅めっき層上に電気めっきによってキャビティ部を形成する工程、
前記キャビティ部に半導体チップの素子回路面と反対側の面を接着剤によって固着する工程、
前記半導体チップを絶縁樹脂で樹脂封止して封止樹脂層を形成する工程、
前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上の位置で、前記絶縁材料層に開口を形成する工程、
前記絶縁材料層上に一部が前記半導体チップの周辺領域に延出された配線層を形成し、かつ前記絶縁材料層の前記開口内に前記半導体チップの前記電極と接続された導電部を形成する工程、
前記配線層上に開口部を残してソルダーレジストを形成する工程、
前記開口部の配線層上に外部電極を形成する工程、
前記支持用平板を前記銅箔から分離する工程、
分離された銅箔上に絶縁材料層を形成する工程、
の各工程をこの順に含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
(6)支持用平板の一方の主面に、銅箔を積層する工程、
前記銅箔上に電気めっきにより銅めっき層を形成する工程、
前記銅めっき層上に電気めっきによってキャビティ部を形成する工程、
前記キャビティ部に半導体チップの素子回路面と反対側の面を接着剤によって固着する工程、
前記半導体チップを絶縁樹脂で樹脂封止して封止樹脂層を形成する工程、
前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上の位置で、前記絶縁材料層に開口を形成する工程、
前記絶縁材料層上に一部が前記半導体チップの周辺領域に延出された配線層を形成し、かつ前記絶縁材料層の前記開口内に前記半導体チップの前記電極と接続された導電部を形成する工程、
前記配線層上に開口部を残してソルダーレジストを形成する工程、
前記開口部の配線層上に外部電極を形成する工程、
の各工程をこの順に含むことを特徴とする前記支持用平板を有する半導体パッケージの製造方法。
(7)前記キャビティ部は、レジストを用いたパターンめっきによって銅めっきを析出しない部分を形成することによって形成されることを特徴とする上記(5)又は(6)に記載の半導体パッケージの製造方法。
(8)支持用平板の両面のそれぞれに、
銅箔を積層する工程、
前記銅箔上に電気めっきにより銅めっき層を形成する工程、
前記銅めっき層上に電気めっきによってキャビティ部を形成する工程、
前記キャビティ部に半導体チップの素子回路面と反対側の面を接着剤によって固着する工程、
前記半導体チップを絶縁樹脂で樹脂封止して封止樹脂層を形成する工程、
前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上の位置で、前記絶縁材料層に開口を形成する工程、
前記絶縁材料層上に一部が前記半導体チップの周辺領域に延出された配線層を形成し、かつ前記絶縁材料層の前記開口内に前記半導体チップの前記電極と接続された導電部を形成する工程、
前記配線層上に開口部を残してソルダーレジストを形成する工程、
前記開口部の配線層上に外部電極を形成する工程、
を行って支持用平板の両面のそれぞれにパッケージ部を形成し、
前記支持用平板を前記それぞれのパッケージ部の銅箔から分離して、二つのパッケージ部を得る工程、
前記二つのパッケージ部の銅箔上に絶縁材料層を形成する工程、
の各工程をこの順に含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
・キャビティ部を有する銅めっきからなる支持体のキャビティ部に半導体チップを収容するため、封止樹脂で封止する体積が小さくなり、半導体チップの厚みや隣接する半導体チップ間の距離が狭くても樹脂埋め込みが容易となる。
・最終製品が銅めっきからなる支持体で支持された構造となるため、通常の層間接続ビアで銅めっきからなる支持体とグランド接続し、EMIシールド効果を向上させることができる。
・半導体パッケージの最終製品が支持用平板を含まない構造とすることができるため、半導体パッケージを薄くすることができ、モバイル製品等の製品適用範囲が広がる。
以下では、上記の構造を有する半導体パッケージの具体例を図面に基づいて説明する。
本実施形態を図1−1、図1−2、図1−3に基づいて説明する。
図1Aは支持用平板1を示す図である。支持用平板1は均一な厚さを有する平坦な板であり、絶縁樹脂を硬化させた樹脂硬化体、SUSや42アロイ等の剛性の高い金属を用いることができる。支持用平板1は、パネルに剛性を与え製造工程中の反り防止の役割を果たすので、支持用平板1の厚さは反りが発生しない程度の厚さであればよい。
また、支持用平板を最終製品に残す場合においては、支持用平板1は、スティフナ、放熱板、および電磁シールドとしての機能を果たすと共に、製造工程内においては製品搬送キャリアとしての役割をも担うので、パネルのハンドリング容易性、反り抑制、個片化の容易性の目的からステンレススチールを用いることが好ましい。
図1BのX部分の拡大図に示すように銅箔6は一般的なキャリア付き銅箔であり、極薄銅箔6aと銅箔キャリア6bとの2層構造となっている。
キャリア面は用途に応じて積層時に裏表変えることができ、支持用平板1を最終製品まで残す場合には銅箔キャリアをこの工程で剥してもよい。
以下では、支持用平板1を最終的に製品から剥がす場合について説明する。
一般的な電気めっきによる配線形成プロセスとは、例えば、銅めっき層7に感光性ドライフィルムレジストをラミネートし、露光、現像を施してパターニングを行い、パターニングによって形成された開口部に電気めっきによって銅めっきからなるキャビティ壁8aを形成した後、レジストを除去するプロセスである。
前記キャビティ部8の高さは、半導体チップ9の高さよりも低くすることが好ましい。
なお、本発明ではキャビティ部8の深さをキャビティの高さという。
半導体チップ9の搭載は、半導体チップ9の裏面又はキャビティ部8のキャビティ底面に接着剤を塗布し、ダイアタッチ装置によって半導体チップ9をピックアップしてキャビティ底面8bに固着することによって行われる。この時、キャビティ部8の高さが半導体チップ9の高さよりも高いと半導体チップ搭載用の治具(コレット等)がキャビティ壁8aに接触する虞がある。このため、キャビティ部8の高さは、半導体チップ9の高さ以下とすることが好ましい。
封止方法としてはラミネート方式、トランスファーモールド方式、コンプレッションモールド方式等を用いることができる。
銅箔11は封止樹脂層10の表面に配線層を形成するために設けられる。しかしながら、銅箔11を用いることに代えて、封止樹脂層10の表面に無電解めっき、スパッタ、PVD等でシード層を設けたのち、電気めっきによって銅めっき膜を形成してもよい。
この配線層12は、例えば、銅箔11に対して必要に応じて黒化処理やエッチング処理等の前処理を施した後、レーザによる開口形成処理、デスミア処理等を施した後、一般的な電気めっきによる配線形成プロセスを用いて形成することができる。
熱硬化性エポキシ樹脂等の絶縁材料を用いて、半田付けが必要な配線部分だけを開口15によって露出させ、半田付けが不要な部分を絶縁材料で被覆してソルダーレジスト13を形成する。
本実施形態では最終製品である半導体パッケージは支持用平板を有しない構造であるため、パッケージ部20と支持用平板部21とを分離する。具体的には、ソルダーレジスト13の面側から銅箔6の材料端に切り込みを入れて、極薄銅箔6aと銅箔キャリア6bとの間で分離する。
切り込みは、切断設備、銅箔貼り合せ精度を考慮して銅箔材料サイズより内側を切ることによって行う。
必要に応じて、開口部15の配線層12上に金めっき等の表面処理を実施し、個片化することで半導体パッケージ30を得ることができる。
本実施形態を図2に基づいて説明する。本実施形態は実施形態1の応用例である。
本実施形態においては、実施形態1の図1Bで示したものにおいて、支持用平板1の両面に樹脂5を介して銅箔6を積層して支持用平板部21を得る。
図2Aは、支持用平板1の両面に対して実施形態1において行ったと同様の工程を実施して支持用平板部21の両面にパッケージ部20、20’を形成した状態を示す図である。
この場合、実施形態1におけるように、半導体チップ1の高さより低いキャビティ壁8aを有するキャビティ部16を形成すると、裏側面に半導体チップ9を搭載するとき、先に表側面に搭載した半導体チップ9の表面が装置テーブルに接触して歩留悪化の要因となる。
このため、本実施形態では半導体チップ9の高さ以上の高さを有するキャビティ16を形成する。
図3は図2Aに示したパッケージ部におけるキャビティ16の部分を拡大して示した図である。
キャビティ部16のキャビティ壁は段差部17を有しており、キャビティ部16は幅の狭いキャビティ16aと幅の広いキャビティ16bの2段構造となっている。
また、キャビティ部16aの高さは、半導体チップ搭載時の治具がキャビティ16bのキャビティ壁に干渉しない高さとし、キャビティ16bの開口サイズは半導体チップ搭載時の治具がキャビティ16bのキャビティ壁に干渉しないサイズとする。
なお、このような2段構造のキャビティ部は実施形態1のキャビティ部においても採用することができる。
次いで、必要に応じて、開口部15の配線層12上に金めっき等の表面処理を実施し、個片化することで半導体パッケージ30、30’を得ることができる。
・半導体パッケージの最終製品が支持用平板を含まない構造とすることができるため、半導体パッケージを薄くすることができ、モバイル製品等の製品適用範囲が広がる。
・最終製品として支持用平板を剥すことができるため、半導体パッケージが薄くなっても製造中のパネル反りを抑制することができる。
・キャビティ部に半導体チップを埋め込むことができるため、絶縁樹脂で埋め込む体積が小さくなり、半導体チップ厚みや隣接する半導体チップ間の距離が狭くても樹脂埋め込みが容易になる。また、半導体チップ上の樹脂厚のばらつきが低減され、通過特性や特性インピーダンス等の電気特定に優れる。
・銅めっきでキャビティ部が形成されているため、エッチング工法とは異なり深さ方向の寸法精度が優れる。
・最終製品が銅めっき体を支持体とする構造となるため、通常の層間接続ビアで銅めっき支持板とグランド接続し、EMIシールド効果を向上させることができる。
・キャビティ構造とすることで半導体チップ厚が厚くても、銅めっきからなる支持体と配線層との距離を縮めることが可能であるため、レーザビア穴明け加工、銅めっきによる接続が容易になる。
1 支持用平板
2 銅めっきからなる支持体
5 接着層
6 銅箔
6a 極薄銅箔
6b 銅箔キャリア
7 銅めっき層
8 キャビティ部
8a キャビティ壁
8b キャビティ底面
9 半導体チップ
10 封止樹脂層
11 銅箔
12 配線層
13 ソルダーレジスト
14 ソルダーレジスト、絶縁材料層
15 開口部
16 キャビティ部
16a キャビティ
16b キャビティ
17 外部電極、半田ボール
20、20’ パッケージ部
21 支持用平板部
30、30’ 半導体パッケージ
1 支持板
2 半導体チップ
3 接着剤
4 絶縁材料層
5 配線層
6 導電部
7 はんだボール
20 半導体装置
Claims (8)
- 半導体チップを受容するキャビティ部を有する銅めっきからなる支持体の前記キャビティ部内に半導体チップを収容した構造を有することを特徴とする半導体パッケージ。
- 前記キャビティの高さは、半導体チップ搭載治具と前記キャビティ部を形成するキャビティ壁との干渉を避けるために半導体チップの高さよりも低くされている、請求項1に記載の半導体パッケージ。
- 半導体パッケージの外周部のキャビティ壁は、上部が広がる段差部を有しており、該段差部の高さは、半導体チップ搭載治具と前記キャビティ壁との干渉を避けるために半導体チップの高さよりも低くされている、請求項1に記載の半導体パッケージ。
- 支持体と、
前記支持体の一方の面に接着層を介して素子回路面を上にして搭載された半導体チップと、
前記半導体チップ及びその周辺を封止する絶縁材料層と、
前記絶縁材料層において、前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上に形成された開口と、
前記半導体チップの前記電極と接続されるように前記開口内に形成された導電部と、
前記絶縁材料層上に前記導電部と接続されるように形成され、一部が前記半導体チップ
の周辺領域に延出された配線層と、
前記配線層上に形成された外部電極と
を備え、
前記支持体は、前記一方の面に半導体チップを受容するキャビティ部を有する銅めっき体からなり、前記半導体チップは前記キャビティ部内に収容されており、
前記支持体の他方の面に絶縁材料層を有する、
ことを特徴とする半導体パッケージ。 - 支持用平板の一方の主面に、銅箔を積層する工程、
前記銅箔上に電気めっきにより銅めっき層を形成する工程、
前記銅めっき層上に電気めっきによってキャビティ部を形成する工程、
前記キャビティ部に半導体チップの素子回路面と反対側の面を接着剤によって固着する工程、
前記半導体チップを絶縁樹脂で樹脂封止して封止樹脂層を形成する工程、
前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上の位置で、前記絶縁材料層に開口を形成する工程、
前記絶縁材料層上に一部が前記半導体チップの周辺領域に延出された配線層を形成し、かつ前記絶縁材料層の前記開口内に前記半導体チップの前記電極と接続された導電部を形成する工程、
前記配線層上に開口部を残してソルダーレジストを形成する工程、
前記開口部の配線層上に外部電極を形成する工程、
前記支持用平板を前記銅箔から分離する工程、
分離された銅箔上に絶縁材料層を形成する工程、
の各工程をこの順に含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 支持用平板の一方の主面に、銅箔を積層する工程、
前記銅箔上に電気めっきにより銅めっき層を形成する工程、
前記銅めっき層上に電気めっきによってキャビティ部を形成する工程、
前記キャビティ部に半導体チップの素子回路面と反対側の面を接着剤によって固着する工程、
前記半導体チップを絶縁樹脂で樹脂封止して封止樹脂層を形成する工程、
前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上の位置で、前記絶縁材料層に開口を形成する工程、
前記絶縁材料層上に一部が前記半導体チップの周辺領域に延出された配線層を形成し、かつ前記絶縁材料層の前記開口内に前記半導体チップの前記電極と接続された導電部を形成する工程、
前記配線層上に開口部を残してソルダーレジストを形成する工程、
前記開口部の配線層上に外部電極を形成する工程、
の各工程をこの順に含むことを特徴とする前記支持用平板を有する半導体パッケージの製造方法。 - 前記キャビティ部は、レジストを用いたパターンめっきによって銅めっきを析出しない部分を形成することによって形成されることを特徴とする請求項5又は6に記載の半導体パッケージの製造方法。
- 支持用平板の両面のそれぞれに、
銅箔を積層する工程、
前記銅箔上に電気めっきにより銅めっき層を形成する工程、
前記銅めっき層上に電気めっきによってキャビティ部を形成する工程、
前記キャビティ部に半導体チップの素子回路面と反対側の面を接着剤によって固着する工程、
前記半導体チップを絶縁樹脂で樹脂封止して封止樹脂層を形成する工程、
前記半導体チップの前記素子回路面に配置された電極上の位置で、前記絶縁材料層に開口を形成する工程、
前記絶縁材料層上に一部が前記半導体チップの周辺領域に延出された配線層を形成し、かつ前記絶縁材料層の前記開口内に前記半導体チップの前記電極と接続された導電部を形成する工程、
前記配線層上に開口部を残してソルダーレジストを形成する工程、
前記開口部の配線層上に外部電極を形成する工程、
を行って支持用平板の両面のそれぞれにパッケージ部を形成し、
前記支持用平板を前記それぞれのパッケージ部の銅箔から分離して、二つのパッケージ部を得る工程、
前記二つのパッケージ部の銅箔上に絶縁材料層を形成する工程、
の各工程をこの順に含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
Priority Applications (9)
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---|---|---|---|
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