JP2022065373A - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムのはみ出し部が空間部に残されない状態で樹脂成形を行うことができる半導体パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】準備工程では、上型２２０として、壁面２２２の一部が凹んだ凹部２２１が形成されたものを用意する。貼り付け工程では、フィルム２４０のうちの凹部２２１に対応する部分が凹部２２１の形状に沿わないように上型２２０にフィルム２４０を貼り付ける。型締め工程では、下型２１０と上型２２０とを固定した状態で、フィルム２４０の一部が空間部２３０の内側にはみ出したはみ出し部２４２が形成される。樹脂成形工程では、樹脂材料１２１の成形圧によってフィルム２４０のうちの凹部２２１に対応する部分を凹部２２１の底部２２４の側に押し出すことにより、空間部２３０に位置するフィルム２４０のはみ出し部２４２を引き伸ばす。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体パッケージの製造方法に関する。

従来より、半導体パッケージの製造方法が、例えば特許文献１で提案されている。具体的には、上金型の形状に沿って上金型にシート状のフィルムを設置する。下金型と、フィルムを設置した上金型と、によって構成される空間部に半導体チップ等が実装された部品を配置する。また、フィルムのうちの空間部に対応する部分の外側の部分を、上金型と下金型とで挟む。この状態で、空間部に樹脂を注入する。

特許第５９６５７０６号公報

しかしながら、上記従来の技術では、フィルムはシート状であるので、伸縮しにくく、上金型の形状に一致させることが難しい。このため、上金型と下金型とでフィルムを挟む際、空間部に位置するフィルムの一部が若干潰されてしまう。これにより、潰されたフィルムが空間部にはみ出てしまい、はみ出し部として残されてしまう。

この状態で樹脂が空間部に充填されると、フィルムのはみ出し部が樹脂に食い込んだ成形体となってしまう。このため、上金型から成形体を離型できなくなったり、はみ出し部の食い込み箇所の成形体が脱落して異物が発生してしまう。

本発明は上記点に鑑み、フィルムのはみ出し部が空間部に残されない状態で樹脂成形を行うことができる半導体パッケージ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、請求項１に記載の発明では、電子部品（１１０）と、電子部品の一部が露出するように電子部品を被覆したモールド樹脂部（１２０）と、を含む半導体パッケージの製造方法であって、以下の各工程を行う。

まず、空間部（２３０）を構成する金型（２００）として、下型（２１０）と、下型に組み合わされる上型（２２０）と、を用意する（準備工程）。次に、上型のうちの下型に対向する対向面（２２３）に対応するサイズのフィルム（２４０）を用意し、上型のうちの空間部に対応する壁面（２２２）にフィルムを貼り付ける（貼り付け工程）。

続いて、電子部品を用意し、空間部に電子部品を配置すると共に電子部品の一部をフィルムに接触させた状態、及び、フィルムのうちの空間部に対応する部分の外側の外縁部（２４１）を下型と上型とで挟んだ状態で、下型と上型とを固定する（型締め工程）。

型締め工程の後、空間部に樹脂材料（１２１）を注入して樹脂材料を硬化することにより、モールド樹脂部を形成する（樹脂成形工程）。

そして、準備工程では、上型として、対向面のうちの空間部に対応する壁面（２２２）の一部が凹んだ凹部（２２１）が形成されたものを用意する。貼り付け工程では、フィルムのうちの凹部に対応する部分が凹部の形状に沿わないように上型にフィルムを貼り付ける。

型締め工程では、下型と上型とを固定した状態で、フィルムの一部が空間部の内側にはみ出したはみ出し部（２４２）が形成される。

また、樹脂成形工程では、樹脂材料の成形圧によってフィルムのうちの凹部に対応する部分を凹部の底部（２２４）の側に押し出すことにより、空間部に位置するフィルムのはみ出し部を引き伸ばす。

これによると、樹脂材料の注入時に上型の凹部によってフィルムのうちのはみ出し部に相当する部分が収容されるので、フィルムのはみ出し部を引き伸ばすことができる。したがって、フィルムのはみ出し部が空間部に残されない状態で樹脂成形を行うことができる。

なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態に係る半導体パッケージの一部断面図である。 準備工程、貼り付け工程、及び型締め工程を説明するための断面図である。 樹脂成形工程を説明するための断面図である。 上型に凹部を設けた場合の実際の樹脂成形を示した断面図である。 上型に凹部を設けない場合の実際の樹脂成形を示した断面図である。 凹部の断面形状の変形例を示した断面図である。 凹部の断面形状の変形例を示した断面図である。 凹部の断面形状の変形例を示した断面図である。 凹部の断面形状の変形例を示した断面図である。 第２実施形態に係る準備工程、貼り付け工程、及び型締め工程を説明するための断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る半導体パッケージは、例えば、流量センサ、圧力センサ、光センサ、あるいは加速度センサ等の物理量センサとして構成される。

図１に示されるように、半導体パッケージ１００は、電子部品１１０及びモールド樹脂部１２０を含む。電子部品１１０は、リードフレーム１３０、半導体チップ１４０、及び回路チップ１５０を含む。

リードフレーム１３０は、半導体チップ１４０及び回路チップ１５０の固定部、及び、回路チップ１５０と外部とを電気的に接続するための端子として機能する金属製の板状の部品である。リードフレーム１３０は、アイランド部１３１及び図示しない複数の端子を有する。

アイランド部１３１は、半導体チップ１４０及び回路チップ１５０が実装される。複数の端子は、回路チップ１５０と外部装置とを電気的に接続する。複数の端子は、一部がモールド樹脂部１２０から露出するようにモールド樹脂部１２０にインサート成形される。

半導体チップ１４０は、表面１４１及び裏面１４２を有する板状の半導体基板を元に形成されている。半導体チップ１４０は、裏面１４２が接着剤１４３によってアイランド部１３１に実装される。

また、半導体チップ１４０は、表面１４１を構成する第１領域１４４及び第１領域１４４に連結された第２領域１４５のうちの第１領域１４４の側に物理量を検出するセンシング部１４６を有する。物理量として圧力や流量を検出する場合、センシング部１４６は半導体チップ１４０の一部が薄肉化されたダイヤフラムに形成される。物理量として加速度を検出する場合、センシング部１４６は例えばＭＥＭＳ構造として構成される。物理量として光を検出する場合、センシング部１４６は例えばフォトダイオードとして構成される。

回路チップ１５０は、半導体チップ１４０から入力する検出信号に対して予め設定された演算を行うための信号処理回路を備える。回路チップ１５０は、接着剤１５１によってアイランド部１３１に実装される。

半導体チップ１４０及び回路チップ１５０は、図示しないパッドを複数有する。また、半導体チップ１４０と回路チップ１５０とは、各パッドに接合されたボンディングワイヤ１５２によって電気的に接続される。回路チップ１５０及びリードフレーム１３０の各端子も図示しないボンディングワイヤによって電気的に接続される。

モールド樹脂部１２０は、半導体チップ１４０の表面１４１のうち第１領域１４４が露出するように、リードフレーム１３０の一部、半導体チップ１４０の第２領域１４５及び側面、回路チップ１５０を被覆した部品である。モールド樹脂部１２０の樹脂材料として、例えばエポキシ樹脂等が採用される。以上が、本実施形態に係る半導体パッケージ１００の全体構成である。

次に、半導体パッケージ１００の製造方法について説明する。まず、実装工程を行う。リードフレーム１３０、半導体チップ１４０、及び回路チップ１５０を用意する。そして、リードフレーム１３０のアイランド部１３１に半導体チップ１４０及び回路チップ１５０を実装し、ワイヤボンディングを行う。これにより、電子部品１１０を用意する。

続いて、図２に示されるように、金型２００を用意する準備工程を行う。金型２００は、下型２１０と、下型２１０に組み合わされる上型２２０と、を有する。下型２１０と上型２２０とが組み合わされることにより、金型２００は空間部２３０を構成する。

空間部２３０は、カル２３１、通路２３２、キャビティ２３３を含む。カル２３１は、樹脂材料の充填経路となる空間部分である。通路２３２は、カル２３１とキャビティ２３３とを繋ぐ空間部分である。キャビティ２３３は、電子部品１１０が配置される空間部分である。

下型２１０として、カル２３１に樹脂材料を導入するための導入部２１１を有するものを用意する。

上型２２０として、凹部２２１が形成されたものを用意する。凹部２２１は、上型２２０のうちの空間部２３０に対応する壁面２２２の一部が凹んだ部分である。凹部２２１の数は、１つでも複数でも構わない。本実施形態では、凹部２２１は、上型２２０の壁面２２２のうちのカル２３１に対応する部分に形成されている。

凹部２２１の断面形状は、例えば半円形状である。凹部２２１は、幅が狭く、深い形状であることが望ましい。これは、上型２２０にシート状のフィルム２４０を吸着させた際に、フィルム２４０が凹部２２１の形状に倣ってしまうことを防止するためである。つまり、フィルム２４０が凹部２２１に沿って配置されないようにするためである。

フィルム２４０は、半導体チップ１４０の第１領域１４４と上型２２０との間に介在させられる緩衝材である。フィルム２４０は、例えばフッ素系樹脂によって形成されたものである。フッ素系樹脂のフィルム２４０は、離型の容易さ、成形温度において柔らかく伸びやすい特徴を持つ。なお、フッ素系樹脂のフィルム２４０に限らず、一般的に、フィルム２４０は通常の状態では伸縮しにくい。

また、上型２２０は、フィルム２４０の一部を半導体チップ１４０の第１領域１４４に接触させるための段差形状や、壁面２２２にフィルム２４０を吸着するための排気孔を有する。

次に、上型２２０にフィルム２４０を貼り付ける貼り付け工程を行う。まず、上型２２０のうちの下型２１０に対向する対向面２２３に対応するサイズのフィルム２４０を用意する。フィルム２４０のサイズは壁面２２２に対応するサイズよりも大きい。これは、下型２１０と上型２２０とでフィルム２４０を挟むためである。

続いて、上型２２０の吸着孔を介して排気を行うことでフィルム２４０を上型２２０の壁面２２２に吸着する。ここで、フィルム２４０のうちの凹部２２１に対応する部分が凹部２２１の形状に沿わないように、上型２２０にフィルム２４０を貼り付ける。

この後、下型２１０と上型２２０とを固定する型締め工程を行う。具体的には、電子部品１１０を用意し、空間部２３０のうちのキャビティ２３３に電子部品１１０を配置する。そして、半導体チップ１４０の第１領域１４４をフィルム２４０に接触させた状態、及び、フィルム２４０のうちの空間部２３０に対応する部分の外側の外縁部２４１を下型２１０と上型２２０とで挟んだ状態で、下型２１０と上型２２０とを固定する。このようにして、金型２００の空間部２３０を構成する。

なお、リードフレーム１３０のうちの端子となる部分は、キャビティ２３３の外側に位置するように金型２００に配置される。

ここで、下型２１０と上型２２０とを固定した状態では、フィルム２４０の一部が空間部２３０の内側にはみ出す。すなわち、はみ出し部２４２が空間部２３０に形成される。はみ出し部２４２は、例えば、カル２３１に形成される。もちろん、はみ出し部２４２はキャビティ２３３に形成される場合もある。

はみ出し部２４２は、フィルム２４０のうちの空間部２３０に位置するたるみの部分である。シート状のフィルム２４０は伸縮しにくいので、上型２２０の壁面２２２の凹形状に沿いにくい。このため、フィルム２４０の一部が余ってしまい、この余りの部分が空間部２３０にはみ出し部２４２として残る。

次に、モールド樹脂部１２０を形成する樹脂成形工程を行う。下型２１０の導入部２１１から空間部２３０のうちのカル２３１に樹脂材料を注入する。樹脂材料はカル２３１から通路２３２を介してキャビティ２３３に流れると共に、キャビティ２３３に埋まっていく。

また、図３に示されるように、樹脂材料１２１の成形圧によってフィルム２４０のうちの凹部２２１に対応する部分を凹部２２１の底部２２４の側に押し出す。成形圧は、例えば６ＭＰａ～１０ＭＰａである。これにより、カル２３１に位置するフィルム２４０のはみ出し部２４２を引き伸ばす。したがって、凹部２２１は、はみ出し部２４２の近くに形成されていることが好ましい。

このようにして、空間部２３０に樹脂材料１２１を充填する。そして、樹脂材料１２１を硬化することにより、モールド樹脂部１２０を形成する。

続いて、モールド樹脂部１２０から金型２００及びフィルム２４０を外す離型工程を行う。この後、リードフレーム１３０のダムバー等の不要な部分を切断する切断工程を行う。こうして、半導体パッケージ１００が完成する。

発明者らは、上型２２０に凹部２２１を設けた場合と設けない場合とでモールド樹脂部１２０にフィルム２４０のはみ出し部２４２の食い込みが発生するか否かを調べた。その結果を図４及び図５に示す。

上型２２０に凹部２２１を設けた場合、図４に示されるように、フィルム２４０のはみ出し部２４２は引き伸ばされていた。よって、モールド樹脂部１２０にははみ出し部２４２の食い込みは発生しなかった。

これに対し、上型２２０に凹部２２１を設けない場合、図５に示されるように、フィルム２４０のはみ出し部２４２はそのまま残されていた。このため、モールド樹脂部１２０にはみ出し部２４２の食い込みが発生してしまった。

この結果から、上型２２０の凹部２２１がフィルム２４０のはみ出し部２４２を解消する手段として有効であることが証明された。

以上説明したように、本実施形態では、上型２２０の壁面２２２のうちのカル２３１に対応する部分に凹部２２１を設けている。これにより、樹脂材料１２１の注入時に、フィルム２４０のうちのはみ出し部２４２に相当する部分を樹脂材料１２１の成形圧によって上型２２０の凹部２２１に収容することができる。これに伴い、フィルム２４０のはみ出し部２４２を引き伸ばすことができる。したがって、フィルム２４０のはみ出し部２４２が空間部２３０に残されない状態で樹脂成形を行うことができる。

また、フィルム２４０のはみ出し部２４２が空間部２３０に残されないので、はみ出し部２４２がモールド樹脂部１２０に食い込んで金型２００からモールド樹脂部１２０を離型できないということは起こらない。また、はみ出し部２４２がモールド樹脂部１２０に食い込んだ部分からモールド樹脂部１２０の一部が脱落して異物が発生する等の発塵も起こらない。よって、歩留まりを向上させることができる。

変形例として、図６に示されるように、凹部２２１の断面形状は、三角形状でも構わない。断面積を小さくできるので、上型２２０に凹部２２１を設ける場所が限られている場合に有効である。あるいは、図７や図８に示されるように、凹部２２１の断面形状は、台形形状でも構わない。凹部２２１を深く形成したくない場合に有効である。

あるいは、図９に示されるように、凹部２２１の断面形状は、四角形状でも構わない。つまり、凹部２２１の断面形状は、多角形状でも構わない。あるいは、図示しないが、凹部２２１の断面形状は、半楕円形状でも構わない。

（第２実施形態）
本実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明する。図１０に示されるように、準備工程では、上型２２０として、上型２２０の壁面２２２のうちのキャビティ２３３に対応する部分に凹部２２１が形成されたものを用意しても良い。

この場合、モールド樹脂部１２０は、凹部２２１の形状に対応した突起部１２２を有する形状となる。なお、切断工程において、突起部１２２を切断しても構わない。

変形例として、凹部２２１は、壁面２２２のうちのカル２３１とキャビティ２３３の両方に対応する部分に設けられていても良い。はみ出し部２４２がカル２３１とキャビティ２３３の両方に発生する場合に有効である。あるいは、凹部２２１は、壁面２２２のうちの通路２３２に対応する部分に設けられていても良い。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された半導体パッケージ１００の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、半導体パッケージ１００はアイランド部１３１や回路チップ１５０を備えない構成でも良い。また、モールド樹脂部１２０も他の形状でも良い。モールド樹脂部１２０の形状に応じて金型２００を適宜用意すれば良い。

１００ 半導体パッケージ、１１０ 電子部品、１２０ モールド樹脂部、１２１ 樹脂材料、２００ 金型、２１０ 下型、２２０ 上型、２２１ 凹部、２２２ 壁面、２２３ 対向面、２２４ 底部、２３０ 空間部、２３１ カル、２３３ キャビティ、２４０ フィルム、２４１ 外縁部、２４２ はみ出し部

Claims (3)

1. 電子部品（１１０）と、前記電子部品の一部が露出するように前記電子部品を被覆したモールド樹脂部（１２０）と、を含む半導体パッケージの製造方法であって、
   空間部（２３０）を構成する金型（２００）として、下型（２１０）と、前記下型に組み合わされる上型（２２０）と、を用意する準備工程と、
   前記上型のうちの前記下型に対向する対向面（２２３）に対応するサイズのフィルム（２４０）を用意し、前記上型のうちの前記空間部に対応する壁面（２２２）に前記フィルムを貼り付ける貼り付け工程と、
   前記電子部品を用意し、前記空間部に前記電子部品を配置すると共に前記電子部品の一部を前記フィルムに接触させた状態、及び、前記フィルムのうちの前記空間部に対応する部分の外側の外縁部（２４１）を前記下型と前記上型とで挟んだ状態で、前記下型と前記上型とを固定する型締め工程と、
   前記型締め工程の後、前記空間部に樹脂材料（１２１）を注入して前記樹脂材料を硬化することにより、前記モールド樹脂部を形成する樹脂成形工程と、
   を含み、
   前記準備工程では、前記上型として、前記壁面の一部が凹んだ凹部（２２１）が形成されたものを用意し、
   前記貼り付け工程では、前記フィルムのうちの前記凹部に対応する部分が前記凹部の形状に沿わないように前記上型に前記フィルムを貼り付け、
   前記型締め工程では、前記下型と前記上型とを固定した状態で、前記フィルムの一部が前記空間部の内側にはみ出したはみ出し部（２４２）が形成され、
   前記樹脂成形工程では、前記樹脂材料の成形圧によって前記フィルムのうちの前記凹部に対応する部分を前記凹部の底部（２２４）の側に押し出すことにより、前記空間部に位置する前記フィルムの前記はみ出し部を引き伸ばす、半導体パッケージの製造方法。
2. 前記準備工程では、前記上型として、前記壁面のうちの前記樹脂材料の充填経路を構成する空間部分であるカル（２３１）に対応する部分に前記凹部が形成されたものを用意する、請求項１に記載の半導体パッケージの製造方法。
3. 前記準備工程では、前記上型の前記壁面のうちの前記電子部品が配置される空間部分であるキャビティ（２３３）に対応する部分に前記凹部が形成されたものを用意する、請求項１または２に記載の半導体パッケージの製造方法。

Images