JP2018152533A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体装置が小型化、軽量化しても、確実に搬送することができる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】複数の半導体素子１を基材３に搭載して一括封止する際、金型の内面側に配置するフィルム９を吸引するための吸引孔７を半導体装置形成領域に配置し、この吸引孔にフィルムを吸着させ、フィルムが凸状に変形した状態で基板に実装した半導体素子を樹脂封止する。その結果、封止樹脂部の表面に突起樹脂部が一体成形される。この突起樹脂部により、軽量化した半導体装置においても、吸着コレットでの搬送工程における離脱性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の半導体素子を基材上に搭載し、一括で樹脂封止してから、封止樹脂と共に基材を切断して、個々の半導体装置に個片化する半導体装置の製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化に伴い、電子機器に搭載される半導体装置も小型化が要求され、リードフレーム、セラミック基板や樹脂基板等の基材に複数の半導体素子を搭載して、一括樹脂封止し、封止樹脂と基材を切断して個々の半導体装置を製造するＭＡＰ（Ｍｏｌｄ Ａｒｒａｙ Ｐａｃｋａｇｅ）方式が採られている。

一般的にＭＡＰ方式においては、封止金型の内面側に樹脂フィルム等を密着させ、半導体素子を搭載した基材を封止金型でクランプして封止樹脂を注入する。ここで樹脂フィルム等は封止金型の汚染を予防し、封止金型の洗浄工程を省略することができ、また高密着タイプの封止樹脂を用いることができることから広く用いられている。

図６および図７は、従来のＭＡＰ方式の半導体装置の製造方法を説明する図である。図６に示すように、封止金型の一方となる上型４のキャビティの内面側に、図示しない外部の減圧装置が接続された減圧ライン８に連通する吸引孔７が開口している。樹脂フィルム等からなるフィルム９は、この吸引孔７を通して吸引され、上型４の内面側に密着する。上型と、上型と対になる封止金型の他方となる下型５とで、半導体素子１を搭載したリードフレーム等の基材３をクランプする。その後、キャビティ６に封止樹脂を注入して圧縮成形することにより、図７に示すように基材３に搭載した半導体素子を封止樹脂部１２で樹脂封止した半導体装置中間体１１０を形成することができる。その後、ダイシングソーを用いた切断等を行い個片化し、個々の半導体装置が完成する。

ところで、樹脂封止するときに金型内面に凹部が存在すると、凸状に変形する樹脂フィルム内に封止樹脂が入り込み、半導体装置中間体１１０の封止樹脂部１２に突起部が形成される可能性がある。半導体装置の表面上に突起部が形成されてしまうと、外観検査において外観不良等となる問題が生じる（特許文献１）。そのため、図６に示すように吸引孔７は、半導体装置が形成される領域外に配置され、吸引孔７に対向する部分の樹脂封止部１２は、個片化することで完成する半導体装置には含まれないようにしていた。

特開２００２−１９０４８８号公報

従来の製造方法によると、半導体装置の表面上に突起部が形成されると外観検査工程において外観不良となってしまう。そのため、外観不良が発生する領域を個片化工程において切断、除去し、完成品としての半導体装置に突起部が残ることはなく、半導体装置の表面は平坦な形状としていた。

ところで、半導体装置が小型化するに従い、軽量化も進み、搬送工程において確実に搬送することが困難になるという新たな問題が生じていた。

例えば、一般的な吸着コレットによる搬送方法は、ゴムやタングステンカーバイドからなる吸着コレットの先端部を、半導体装置の平坦な上面に当接し、密着させることにより、密閉空間を形成し、この密閉空間内を減圧状態にすることで半導体装置を吸着コレットに吸着させる。次に、吸着コレットを所定の位置まで移動させた後、減圧を停止する。または減圧を停止した後、さらに密閉空間に気体を送り込むことで、密閉空間の減圧状態を破り、吸着コレットから半導体装置を離脱させ、半導体装置を所定の位置に搬送していた。

このような搬送方法において半導体装置が小型化、軽量化してくると、所定の位置に半導体装置を搬送することが困難となる。これは、半導体装置が軽量化することで、吸着コレットの減圧を停止しても半導体装置が自然に離脱しなくなったり、少量の気体を密閉空間に送り込む制御が難しくなり、過剰な気体を送り込んでしまい半導体装置を吹き飛ばす虞が生じてしまうからである。

本発明は、上記問題点に鑑み、半導体装置が小型化、軽量化しても、確実に搬送することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願請求項１の発明に係る半導体装置の製造方法は、複数の半導体素子を基材に搭載して一括樹脂封止し、個片化する半導体装置の製造方法において、半導体素子を基材に搭載した半導体素子搭載基材を準備する工程と、第一の封止金型と、前記第一の封止金型と対となりキャビティに吸引孔が開口する第二の封止金型を準備する工程と、前記吸引孔から吸引することにより、前記フィルムを前記キャビティ内面側に密着させ、前記半導体素子搭載基材を前記第一の封止金型と前記第二の封止金型で挟持し、前記キャビティ内に封止樹脂を充填し、樹脂封止部を形成する工程と、前記樹脂封止部および前記基材を切断し、個々の半導体装置に個片化する工程と、を含み、前記吸引孔を前記半導体装置形成領域に配置することと、前記吸引孔に前記フィルムを吸引させ、凸状に変形して形成される前記フィルムの凸部に前記樹脂を充填することと、前記凸部に充填された封止樹脂からなる樹脂突起部を備えた半導体装置に個片化することを特徴とする。
請求項２に係る発明は、前記半導体装置の製造方法において、前記吸引孔は、連続する複数の半導体装置形成領域にわたり直線状に開口し、直線状の前記樹脂突起部を備えた前記半導体装置に個片化することを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、半導体装置の上面に凸形状の樹脂突起部を簡便に形成することができ、半導体装置が小型化、軽量化されても、半導体装置を確実に搬送することが可能となる。

本発明の製造方法による樹脂突起部の形成は、一般的なＭＡＰ方式において使用されるフィルムを上型に密着させる際、フィルムが吸引孔に相応して凸状に変形するように吸引孔の形状のみを変更し、通常通り樹脂封止すればよいので、追加の工程を必要とせず、製造コストの増加を招くこともない。

また、吸引孔を半導体装置形成領域にわたり一方向に連続した直線状に開口する形状とすることも可能で、吸引孔を形成するための複雑な金型設計や金型成型が不要になり、封止金型の製造コストを下げることも可能となる。

さらに、樹脂突起部を所望の配置、形状に変更することで、半導体装置の大きさや重さに応じて搬送工程において生じる不具合を解消することが可能となる。

また、従来の製造方法と比較して、フィルムを吸引する吸引孔の数を多く設けているため、フィルムを金型の内面側に確実に密着させることができる。その結果、フィルムが金型から剥離することや、密着が不十分となる領域がなくなり、半導体素子の接続のために形成するワイヤに接触し、ワイヤの変形、断線等が発生することも防ぐことが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法により形成した半導体装置中間体を示す図である。 本発明の第１の実施例に係る半導体装置の製造方法を示し、図４（Ａ）はダイシングソーで個片化する状態を説明する図であり、図４（Ｂ）は吸着コレットで半導体装置を吸着して持ち上げた状態を説明する図である。 本発明の第２の実施例に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。 従来の半導体装置の製造方法の一例を説明する図である。 従来の半導体装置の製造方法により形成した半導体装置中間体の一例を示す図である。

本発明の半導体装置の製造方法は、複数の半導体素子を基材に搭載して一括樹脂封止する際、金型の内面側に配置するフィルムを吸引するための吸引孔を半導体装置形成領域に配置し、この吸引孔にフィルムを吸着させて、基板に搭載した半導体素子を樹脂封止する。金型の吸引孔にフィルムを吸着させると、吸引孔にフィルムが入り込み、フィルムは凸状に変形する。このフィルム凸部にも封止樹脂が入り込み、樹脂突起部として半導体装置の上面に一体形成される。この樹脂突起部は、個片化後も個々の半導体装置に残ることになる。以下、本発明の実施例について詳細に説明する。

本発明の第１の実施例について、図１乃至図４を用いて説明する。図１に示すように、封止金型の一方となる上型４には、フィルム９を吸引する吸引孔７とこの吸引孔７に連通し、外部に設けた減圧装置（図示省略）と繋がった減圧ライン８が設けてある。上型４と対になる封止金型の他方となる下型５側には、半導体素子１を実装し、ワイヤ２等によって基材３に接続された基材３（半導体素子搭載基材に相当）を載置する。この基材３を固定するために、下型５の中に減圧ラインとそれに通じる吸引孔を設けてもよい。

基材３は、複数の半導体素子が搭載できるリードフレーム、有機基板、セラミック基板等が用いられる。図１又は図２では、上型４に２列のキャビティ６が形成されている。

フィルム９を上型４に密着させる際には、例えば１６０℃に加熱した上型４にフィルム９を当接させて、フィルム９を軟化状態にしながら、減圧ライン８を通じて吸引孔７から吸引することにより、フィルム９を上型４の内面側の形状に追従させて密着させることができる。

上記工程において用いるフィルム９は、上型４への追従性、熱可塑性や樹脂封止工程における耐熱性等の熱特性、フィルムが破断しない等の機械特性、または半導体素子１への電気的破壊を生じさせない電気絶縁性等を有することが好ましい。さらには、上型４または封止樹脂部１２との離型性をも併せ持つシリコーン系やフッ素樹脂系のフィルムが好ましい。

吸引孔７は、ブロック状の部材を組み合わせて上型４を形成すると、直線状に延出する形状とすることができる。例えば、図１に示すように列状にキャビティ６を形成する場合、キャビティ６内の延出方向に沿って、略平行に連続して開口する吸引孔７を形成すればよい。

特に本発明では、フィルム９は上型４の内面側の形状に追従して密着し、吸引孔７の中にフィルム９が入り込んで、フィルム凸部１０を形成する。このフィルム凸部１０は、フィルム９の厚さ、軟化する温度、フィルム強度や吸引孔７の開口寸法等を適宜選択することにより、所望の高さ、幅に設定することができる。例えば、３０μｍの厚さのフィルム９を１６０℃に加熱した上型４に当接させ、吸引孔７の開口寸法を２０μｍとすることにより、高さ２０μｍ程度、幅５０μｍ程度のフィルム凸部１０を形成することができる。なお、フィルム凸部１０は、後述する樹脂封止工程において封止樹脂が充填され、半導体装置に樹脂突起部を形成するために形成するので、単に吸引孔７に入り込み、フィルム凸部１０の高さがほとんどない状態となることは好ましくない。

次に、フィルム９を介して上型４と下型５で、半導体素子１を搭載し、ワイヤ２で接続を形成した基材３を挟持する。図２に示すように、フィルム凸部１０は、半導体装置が形成される領域に配置されている。

続いて、キャビティ６に封止樹脂を注入し、圧縮成形を行う。このときに、フィルム凸部１０の中にも封止樹脂が入り込む。その結果、図３に示すように樹脂封止部１２の上面に、樹脂突起部１３が一体形成される。

本実施例では、樹脂突起部１３の形状が２本の連続する直線状となっている。樹脂突起部１３の形状は、種々変更可能で、図３に示す形状に限定されず、２列に限らず、また連続する形状とせずに断続的な形状としてもよいし、直線状とせず湾曲等していても構わない。ただし、後述するように、搬送時に半導体装置１１１の表面と搬送用の吸着コレット１６表面との間に間隙２０が生じることにより、密閉空間を形成しない形状とするのが好ましい。

必要に応じて半導体装置中間体１１０の樹脂封止部１２の上面にマーキングを行う。半導体装置中間体１１０の上面に形成された樹脂突起部１３は、高さが２０μｍ程度となる。また、樹脂突起部１３は、樹脂封止部１２の端部からそれぞれ５７５μｍ程度の位置に形成可能であるので、従来通りのレーザーによるマーキングを行うことができる。

その後、半導体装置中間体１１０の封止樹脂部１２と基材３を周知の方法により切断し、個片化し、半導体装置が完成する。図４（Ａ）は、２列の樹脂封止部１２の両端の基材３を切断した状態を示しており、各樹脂封止部１２をダイシングソー１５を用いて図面矢印方向に切断することで、個々の半導体装置に個片化できる。なお、１４はダイシングシートである。また、個片化の方法は、ダイシングソーを用いる代わりにレーザー光を照射して切断する等、変更可能である。

以上説明したように、本発明の半導体装置１１１は、樹脂封止部１２の上面に樹脂突起部１３を備えた形状となる。このような形状の半導体装置は、次のように搬送することが可能となる。

吸着コレット１６を用いて半導体装置１１１を搬送する場合、吸着コレット１６は、封止樹脂部１２の上面に形成された突起樹脂部１３に当接する（図４Ｂ）。突起樹脂部１３があることで、吸着コレット１６と封止樹脂部１２との間に間隙２０が生じる。この間隙２０が開いた状態でコレット１６によって半導体装置１１１を吸引する場合、コレット吸引孔１７に間隙２０を通って常に外気を入り込む構造となる。このような状態では大型の半導体装置を搬送することは難しい。しかしながら、小型化、軽量化された半導体装置は、十分に搬送することが可能である。特に小型化、軽量化された半導体装置では、間隙２０が開いた状態で吸引を停止すると、吸着コレット１６との接着面積が小さく、自然に半導体装置を離脱させることができ、有効な搬送方法となる。また、半導体装置を離脱させるために過剰な気体を送り込む必要がないので、所定の位置に確実に搬送可能となる。

次に第２の実施例について説明する。上記第１の実施例では、樹脂封止部１２が２列とした半導体装置の製造方法について説明したが、樹脂封止部１２は、列状に分離している必要はない。

図５は本発明の第２の実施例の説明図であり、１個のキャビティ６内に複数の半導体素子１を配置する構成としている。図５に示すように、上記第１の実施例の図２で説明した状態を示している。

このように複数の半導体装置を一括して樹脂封止する場合も、それぞれの半導体形成予定領域に吸引孔７が配置するようにすると、その後個片化して完成する半装置装置に樹脂突起部１３を形成することが可能となる。

以上説明したように本発明によれば、封止金型に吸引孔を形成して、フィルムを吸引し、フィルム凸部を形成することにより、封止樹脂部の上面に一体となる樹脂突起部を形成することができる。樹脂突起部は、吸引孔の形状、フィルムの厚さ等の条件により所望の形状を制御性良く形成することが可能となる。さらに、封止樹脂部の上面に形成された樹脂突起部により、搬送工程における吸着コレットから容易に離脱する構造となり、小型化、軽量化した半導体装置において特に有効になる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。例えば、半導体素子の搭載形状として、２列のものを図示したが、２列以上のものを使用しても構わない。また、樹脂突起部として、半導体装置の上面に略平行に２列に配置するものを図示したが、２列に配置する場合に限らず、半導体装置の上面に交差する構造としてもよい。さらに、樹脂突起部が連続した形状とせず、断続的な形状とする等種々変更可能である。

１…半導体素子、２…ワイヤ、３…基材、４，…上型、５…下型、６…キャビティ、７…吸引孔、８…減圧ライン、９…フィルム、１０…フィルム凸部、１１０…半導体装置中間体、１１１…半導体装置、１２…樹脂封止部、１３…樹脂突起部、１４…ダイシングシート、１５…ダイシングソー、１６…吸着コレット、１７…コレット吸引孔、２０…間隙

Claims (2)

1. 複数の半導体素子を基材に搭載して一括樹脂封止し、個片化する半導体装置の製造方法において、
   半導体素子を基材に搭載した半導体素子搭載基材を準備する工程と、
   第一の封止金型と、前記第一の封止金型と対となりキャビティに吸引孔が開口する第二の封止金型を準備する工程と、
   前記吸引孔から吸引することにより、前記フィルムを前記キャビティ内面側に密着させ、前記半導体素子搭載基材を前記第一の封止金型と前記第二の封止金型で挟持し、前記キャビティ内に封止樹脂を充填し、樹脂封止部を形成する工程と、
   前記樹脂封止部および前記基材を切断し、個々の半導体装置に個片化する工程と、を含み、
   前記吸引孔を前記半導体装置形成領域に配置することと、
   前記吸引孔に前記フィルムを吸引させ、凸状に変形して形成される前記フィルムの凸部に前記樹脂を充填することと、
   前記凸部に充填された封止樹脂からなる樹脂突起部を備えた半導体装置に個片化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において、前記吸引孔は、連続する複数の半導体装置形成領域にわたり直線状に開口し、直線状の前記樹脂突起部を備えた前記半導体装置に個片化することを特徴とする半導体装置の製造方法。
   

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