JP2960398B1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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尚 小林
敏弘 宮腰
幸男 築山
稔信 古川
真一郎 竹田
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松下電子工業株式会社
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Abstract

【要約】 【課題】 樹脂注入途中で、封止樹脂が途切れてしま
い、注入ムラが発生したり、封止樹脂の切れが悪く、残
余樹脂が半導体素子の裏面部分に付着するという課題が
あった。 【解決手段】 半導体素子とキャリアとの間隙Sに対し
ての樹脂注入の際、用いるノズル9は樹脂溜め部10
a,10bを有し、封止樹脂7の注入後、ノズル9を一
定の低速で上昇させ、そして封止樹脂7がノズル9の先
端部から切れた直後には、ノズル9の上昇速度を高速に
して上昇させているため、樹脂注入後の残余樹脂の悪影
響を解消し、半導体素子の裏面に残余樹脂が付着すると
いう課題を解消できる。また、ノズル動作の効率化を図
り、半導体装置の量産過程の製造タクトの向上を達成す
ることができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子を回路
基板にフェースダウン実装したチップサイズパッケージ
と称される半導体装置の製造方法に関するものであり、
特に半導体素子と回路基板との間に樹脂を封止する工法
に特徴を有する半導体装置の製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子を回路基板にフェース
ダウン実装したタイプの半導体装置の製造方法におい
て、半導体素子と回路基板との間に樹脂を封止する工法
では、針状の注入部材により、半導体素子と回路基板と
の間に封止樹脂を注入していた。
【0003】以下、従来の半導体装置の製造方法につい
て図面を参照しながら説明する。図5〜図7は従来の半
導体装置の製造方法を示す工程図である。
【0004】まず図5に示すように、半導体素子1は回
路基板などのキャリア2に対して、突起電極3により接
合され、半導体装置構成体4が形成されている。なお、
半導体素子1の突起電極3とキャリア2上の電極とは、
導電性接着剤を介して接合しているものである。
【0005】そして半導体素子1とキャリア2との間に
は突起電極3の高さ程度の間隙Sが形成される。このよ
うな状態の半導体素子1とキャリア2との間隙Sに対し
て、封止樹脂として熱硬化性のエポキシ系樹脂を注入し
て、封止するが、その際、図5に示すように、半導体装
置構成体4を台座5にセットして傾斜させる。
【0006】そして図6に示すように、半導体装置構成
体4の間隙Sに対して、注射針6により封止樹脂7を注
入する。注入された封止樹脂7は毛細管現象と、傾斜に
よる流動により間隙S内に入り、間隙Sは封止樹脂7で
充填されることになる。
【0007】図7には、間隙Sが封止樹脂7により充填
封止された半導体装置8を示す。封止樹脂7を間隙Sに
注入して充填させた後は、封止樹脂7を熱硬化させるこ
とにより封止工程は完了する。
【0008】以上のように、従来の半導体装置の製造方
法では、注射針6により間隙Sに対して封止樹脂7を注
入して封止していた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
の半導体装置の製造方法では、以下のような課題があっ
た。すなわち、半導体素子とキャリアによる間隙に対し
て、注射針で封止樹脂を注入するため、封止樹脂の供給
量には余裕が少なく、樹脂注入途中で、封止樹脂が途切
れてしまい、注入ムラが発生して封止不良となる場合が
あった。
【0010】またさらに、注入した後、ノズルからの封
止樹脂の切れが悪く、残余樹脂が半導体素子とキャリア
との間隙以外の例えば半導体素子の裏面部分に付着する
という課題もあった。これは図8に示すように、間隙S
に対して封止樹脂7を注入した後、注入を停止し、注射
針6を上昇させるが、この上昇過程で封止樹脂7の切れ
が悪く、樹脂の糸引き7aが発生することに起因するも
のである。
【0011】発明者等はこれら課題の解決に対して、研
究を繰り返すことにより、樹脂の供給も十分であり、ま
た残余樹脂による悪影響を解消した封止工法を導き出し
た。
【0012】本発明は前記従来の課題を解決するもので
あり、半導体素子とキャリアとの極狭い間隙に対して封
止樹脂を注入する効果的な封止工法を提供するものであ
り、また半導体装置の量産過程の製造タクトの向上を達
成する点に着目した半導体装置の製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は前記従来の課題
を解決するために以下の構成によりなるものである。す
なわち、半導体素子が突起電極を介してキャリアにフェ
ースダウン実装された半導体装置の製造方法であって、
その量産工程における半導体素子とキャリアとの間隙に
樹脂を供給する工程において、ノズルにより前記間隙に
樹脂を供給した後、樹脂の供給を停止し、前記ノズルを
樹脂が前記ノズルの先端部から自然に離れる作用に影響
を与えない低速の第1の速度で上昇させ、前記ノズルか
ら供給されている樹脂が供給箇所から切れた直後に前記
第1の速度で上昇させているノズルを前記第1の速度よ
りも高速の第2の速度で上昇させる半導体装置の製造方
法である。
【0014】また、ノズルにより半導体素子とキャリア
との間隙に樹脂を供給する際、前記ノズル先端部近傍に
樹脂溜め部を有したノズルを用いて前記間隙に樹脂を連
続供給する半導体装置の製造方法である。
【0015】また、第2の速度は第1の速度よりも10
倍以上の速度差である半導体装置の製造方法である。
【0016】また、樹脂を供給するノズルは、各樹脂供
給動作後にそのノズル先端部をクリーニングし、ノズル
先端部の余分な残余樹脂を除去する工程を有する半導体
装置の製造方法である。
【0017】前記構成により、ノズルがその先端部の近
傍に樹脂溜め部分を有しているので、樹脂注入の際に樹
脂が途切れることはなく、樹脂の連続供給が可能とな
り、注入ムラをなくし、封止不良を解消することができ
る。
【0018】またノズルの上昇スピードを段階的にする
ことにより、樹脂注入後の残余樹脂の切れの影響をなく
し、半導体素子の裏面に残余樹脂が付着するという課題
を解消できるものである。また、樹脂の供給が停止した
後の樹脂が切れた直後に高速で上昇させることにより、
半導体装置の量産過程の製造タクトの向上を達成するこ
とができる。また、各樹脂の供給動作後には、ノズルの
先端部をクリーニングし、先端部の余分な樹脂を除去す
ることにより、樹脂の切れを向上させ、残余樹脂による
影響を低減できるものである。
【0019】本発明は、このようなノズルの移動動作1
つを改善することにより、量産工程における製造タク
ト、製造コストを改善できるものであり、本発明は半導
体装置の量産工程でのより効率的かつ効果的な製造方法
を実現できるものである。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の製造
方法の一実施形態について説明する。
【0021】本発明は、半導体素子が突起電極を介して
キャリアにフェースダウン実装された半導体装置の製造
方法であって、半導体素子とキャリアとの間隙に樹脂を
供給する工程において、樹脂溜め部を有したノズルによ
り半導体素子とキャリアとの間隙に樹脂を供給するもの
である。また、半導体素子が突起電極を介してキャリア
にフェースダウン実装された半導体装置の製造方法であ
って、半導体素子とキャリアとの間隙に樹脂を供給する
工程において、ノズルにより間隙に樹脂を供給した後、
そのノズルを一定速度で上昇させ、ノズルから供給され
ている樹脂が供給箇所である間隙部分から途切れた直後
にノズルをそれまでの一定速度よりも高速で上昇させる
ものである。また、半導体素子が突起電極を介してキャ
リアにフェースダウン実装された半導体装置の製造方法
であって、半導体素子とキャリアとの間隙に樹脂を供給
する工程において、ノズルにより間隙に樹脂を供給した
後、そのノズルを一定速度で上昇させ、ノズルから供給
されている樹脂が供給箇所である間隙部分から途切れる
直前にノズルをそれまでの一定速度よりも高速で上昇さ
せるものである。また、樹脂を供給するノズルは、各樹
脂供給動作後にそのノズル先端部をクリーニングし、ノ
ズル先端部の余分な残余樹脂を除去する工程を有するも
のである以下、具体的に図面を参照しながら説明する。
【0022】まず図1に示すように、半導体素子1は回
路基板などのキャリア2に対して、突起電極3によりフ
ェースダウンで接合され、半導体装置構成体4が形成さ
れている。なお、半導体素子1の突起電極3とキャリア
2上の電極とは、導電性接着剤を介して接合しているも
のである。
【0023】そして半導体素子1とキャリア2との間に
は突起電極3の高さ程度の間隙Sが形成される。このよ
うな状態の半導体素子1とキャリア2との間隙Sに対し
て、封止樹脂として熱硬化性のエポキシ系樹脂を注入し
て、封止するが、その際、図1に示すように、半導体装
置構成体4を台座5にセットして傾斜させる。傾斜角度
は15度である。
【0024】そして図2に示すように、半導体装置構成
体4の間隙Sに対して、ノズル9により封止樹脂7を注
入する。注入された封止樹脂7は毛細管現象と、傾斜に
よる流動により間隙S内に入り、間隙Sは封止樹脂7で
充填されることになる。本実施形態では、ノズル9とし
て、第1の樹脂溜め部10aと、ノズル9の先端部近傍
に第2の樹脂溜め部10bを有したノズルを用い、樹脂
の連続供給を可能にし、供給途中で樹脂の注入量にムラ
が発生することを防止している。これにより、従来の注
射針のような樹脂供給部材とは異なり、樹脂注入の際に
樹脂が途切れることはなく、樹脂の連続供給が可能とな
り、注入ムラをなくし、封止不良を解消することができ
る。なお、樹脂の供給は、非常に狭い間隙に対する少量
の樹脂の供給であり、このような場合に樹脂を連続的に
ムラのない状態で供給することは難しく、本実施形態に
示したように、ノズル+その先端部近傍に樹脂溜めの機
構を採用することは効果があり、飛躍的な発想によるも
のである。
【0025】図3には、間隙Sが封止樹脂7により充填
封止された半導体装置8を示す。封止樹脂7を間隙Sに
注入して充填させた後は、封止樹脂7を熱硬化させるこ
とにより封止工程は完了する。熱硬化条件は、段階的熱
硬化を行い、100[℃]で樹脂中の低分子成分を徐々
に反応させ、次いで150[℃]で本硬化するものであ
る。
【0026】本実施形態では、図4に示すように、ノズ
ル9により封止樹脂7を間隙Sに注入後、封止樹脂7の
供給を停止し、ノズル9を注入位置から上昇させる際、
ノズル9を一定の低速(第1の速度)で上昇させ、そし
て封止樹脂7がノズル9の先端部から切れた時には、ノ
ズル9の上昇速度を高速(第2の速度)にして、上昇さ
せるものである。ノズル9の上昇初期に低速で上昇させ
るのは、封止樹脂7がノズル9の先端部から離れる(切
れる)までの時間を考慮したものであり、このノズル9
の低速上昇は不可欠動作である。したがって、ノズル9
の低速は、封止樹脂7がノズル9の先端部から自然に離
れる作用に影響を与えない低速である。本実施形態で
は、ノズル上昇の段階的な速度動作を行い、封止樹脂7
の注入後、ノズル9を一定の低速で上昇させ、そして封
止樹脂7がノズル9の先端部から切れた時には、ノズル
9の上昇速度を高速にして、上昇させているため、樹脂
注入後の残余樹脂の影響(樹脂の糸引き)を解消し、半
導体素子の裏面に残余樹脂が付着するという課題を解消
できるものである。そして封止樹脂7の供給が停止した
後、封止樹脂7がノズル先端から切れた直後に高速で上
昇させることにより、ノズル動作の効率化を図り、半導
体装置の量産過程の製造タクトの向上を達成することが
できるものである。
【0027】また本実施形態において、一例として、ノ
ズル9の初期移動速度は、5[mm/sec]であり、
封止樹脂7がノズル9の先端部から切れた時の移動速度
は50[mm/sec]であり、好ましくはノズル9の
初期移動速度は、5[mm/sec]であり、封止樹脂
7がノズル9の先端部から切れた時の移動速度は200
[mm/sec]である。またその際の封止樹脂7の粘
度は1000[P](ポイズ)(25[℃])であり、
注入時は400[P](ポイズ)(30[℃])であ
る。したがって、通常、ノズル注入に使用する封止樹脂
7を用いる場合は、ノズル9の初期移動速度と封止樹脂
7がノズル9の先端部から切れた時の移動速度とにおい
て、10倍以上の速度差をもたせることにより、本実施
形態の効果を得ることができる。また、注入する封止樹
脂7の粘度によっては、ノズル9の初期移動速度や、封
止樹脂7がノズル9の先端部から切れた時の移動速度を
変更できるものであり、特に封止樹脂7の粘度が大きい
場合は、特別にノズル9の初期移動速度は、1[mm/
sec]であり、封止樹脂7がノズル9の先端部から切
れた時の移動速度は5[mm/sec]とするなどの条
件で効果を得ることができる。すなわち、封止樹脂7の
粘度が小さい場合は樹脂切れも容易であり、ノズル9の
移動の速度差を大きくでき、逆に封止樹脂7の粘度が大
きい場合は樹脂切れを慎重に行う必要があり、ノズル9
の移動の速度差を小さくするものである。
【0028】次に本実施形態の別の実施形態について説
明する。前記した実施形態では、封止樹脂7の注入後、
ノズル9を一定の低速で上昇させ、そして封止樹脂7が
ノズル9の先端部から切れた時には、ノズル9の上昇速
度を高速にして、上昇させているが、ノズル9から封止
樹脂7の供給を停止した後、ノズル9から供給されてい
る封止樹脂7が途切れる直前にノズル9をそれまでの低
速移動よりも高速で上昇させるものである。これはノズ
ル9から封止樹脂7が離れる直前に、ノズル9の上昇速
度の段階的な動作により、封止樹脂7をノズル先端部か
ら影響なく切り離すものであり、樹脂注入後の残余樹脂
の影響を解消し、半導体素子の裏面に残余樹脂が付着す
るという課題を解消できるとともに、積極的にノズル動
作の効率化を図り、半導体装置の量産過程の製造タクト
の向上を達成することができるものである。ノズル9の
移動速度(上昇速度)については、前記した実施形態と
同様な条件である。
【0029】本実施形態では、各樹脂注入ごとに、事前
処理として、ノズルの先端部に残った樹脂を除去するク
リーニング処理を行っている。この処理により、樹脂の
注入初期においてノズルの先端部には均一な量の樹脂玉
が形成され、均一な樹脂注入が可能となる。また、封止
樹脂の注入後、ノズル先端部からの樹脂の切れを良く
し、樹脂注入後の残余樹脂の影響を解消し、半導体素子
の裏面に残余樹脂が付着するという課題の解消に貢献で
きるものである。
【0030】
【発明の効果】本発明の半導体装置の製造方法は、半導
体素子とキャリアとの間隙に樹脂を注入するノズルが樹
脂溜め部分を有しているので、樹脂注入の際に樹脂が途
切れることはなく、樹脂の連続供給が可能となり、注入
ムラをなくし、封止不良を解消することができるもので
ある。また樹脂注入後のノズルの上昇スピードを段階的
にすることにより、樹脂注入後の残余樹脂の切れが瞬時
で起こり、半導体素子の裏面に残余樹脂が付着するとい
う課題を解消できるものである。また、樹脂の供給が停
止した後の樹脂が切れた直後に高速で上昇させることに
より、半導体装置の量産過程の製造タクトの向上を達成
することができる。さらに、樹脂の供給が停止した後の
樹脂が切れる直前に高速で上昇させることにより、樹脂
切れを良くし、半導体装置の量産過程の製造タクトの向
上を達成することができる。また、各樹脂の供給動作後
には、ノズルの先端部をクリーニングし、先端部の余分
な樹脂を除去することにより、樹脂の切れを向上させ、
残余樹脂による影響を低減できるものである。
【0031】以上、本発明は、樹脂注入工程のノズルの
移動動作1つを改善することにより、量産工程における
製造タクト、製造コストを改善できるものであり、本発
明は半導体装置の量産工程でのより効率的かつ効果的な
製造方法を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
方法を示す断面図
【図2】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
方法を示す断面図
【図3】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
方法を示す断面図
【図4】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
方法を示す断面図
【図5】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図
【図6】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図
【図7】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図
【図8】従来の半導体装置の製造方法を示す断面図
【符号の説明】
1 半導体素子 2 キャリア 3 突起電極 4 半導体装置構成体 5 台座 6 注射針 7 封止樹脂 8 半導体装置 9 ノズル 10a 第1の樹脂溜め部 10b 第2の樹脂溜め部
フロントページの続き (72)発明者 古川 稔信 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (72)発明者 竹田 真一郎 大阪府高槻市幸町1番1号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 平6−254463(JP,A) 特開 平8−203940(JP,A) 特開 昭58−11063(JP,A) 特開 昭59−225533(JP,A) 特開 平5−299451(JP,A) 特開 平6−254464(JP,A) 実開 昭62−190671(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/56 H01L 23/28 - 23/30

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子が突起電極を介してキャリア
    にフェースダウン実装された半導体装置の製造方法であ
    って、その量産工程における半導体素子とキャリアとの
    間隙に樹脂を供給する工程において、ノズルにより前記
    間隙に樹脂を供給した後、樹脂の供給を停止し、前記ノ
    ズルを樹脂が前記ノズルの先端部から自然に離れる作用
    に影響を与えない低速の第1の速度で上昇させ、前記ノ
    ズルから供給されている樹脂が供給箇所から切れた直後
    に前記第1の速度で上昇させているノズルを前記第1の
    速度よりも高速の第2の速度で上昇させることを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第2の速度は第1の速度よりも10倍以
    上の速度差であることを特徴とする請求項1に記載の
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 ノズルにより半導体素子とキャリアとの
    間隙に樹脂を供給する際、前記ノズル先端部近傍に樹脂
    溜め部を有したノズルを用いて前記間隙に樹脂を連続供
    給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。
  4. 【請求項4】 ノズルにより半導体素子とキャリアとの
    間隙に樹脂を供給する際、樹脂を供給するノズルは、各
    樹脂供給動作後にそのノズル先端部をクリーニングし、
    ノズル先端部の余分な残余樹脂を除去する工程を有する
    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。
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