JP3314142B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

半導体パッケージの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体の集積度が向上するに従い、入出
力端子数が増加している。従って、多くの入出力端子数
を有する半導体パッケージが必要になった。一般に、入
出力端子はパッケージの周辺に一列配置するタイプと、
周辺だけでなく内部まで多列に配置するタイプがある。
前者は、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇ
ｅ）が代表的である。これを多端子化する場合は、端子
ピッチを縮小することが必要であるが、０．５ｍｍピッ
チ以下の領域では、配線板との接続に高度な技術が必要
になる。後者のアレイタイプは比較的大きなピッチで端
子配列が可能なため、多ピン化に適している。従来、ア
レイタイプは接続ピンを有するＰＧＡ（Ｐｉｎ Ｇｒｉ
ｄ Ａｒｒａｙ）が一般的であるが、配線板との接続は
挿入型となり、表面実装には適していない。このため、
表面実装可能なＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａ
ｙ）と称するパッケージが開発されている。
【０００３】一方、電子機器の小型化に伴って、パッケ
ージサイズの更なる小型化の要求が強くなってきた。こ
の小型化に対応するものとして、半導体チップとほぼ同
等サイズの、いわゆるチップサイズパッケージ（ＣＳ
Ｐ； Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）が提案さ
れている。これは、半導体チップの周辺部でなく、実装
領域内に外部配線基板との接続部を有するパッケージで
ある。具体例としては、バンプ付きポリイミドフィルム
を半導体チップの表面に接着し、チップと金リード線に
より電気的接続を図った後、エポキシ樹脂などをポッテ
ィングして封止したもの（ＮＩＫＫＥＩ ＭＡＴＥＲＩ
ＡＬＳ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ９４．４，Ｎｏ．
１４０，ｐ１８−１９）や、仮基板上に半導体チップ及
び外部配線基板との接続部に相当する位置に金属バンプ
を形成し、半導体チップをフェースダウンボンディング
後、仮基板上でトランスファーモールドしたもの（Ｓｍ
ａｌｌｅｓｔ Ｆｌｉｐ−Ｃｈｉｐ−Ｌｉｋｅ Ｐａｃ
ｋａｇｅ ＣＳＰ； ＴｈｅＳｅｃｏｎｄ ＶＬＳＩ
Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ ｏｆ Ｊａｐ
ａｎ，ｐ４６−５０，１９９４）などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来提
案されている半導体パッケージの多くは、小型で高集積
度化に対応でき、かつはんだリフロー時にパッケージク
ラック、剥離、ふくれ発生などの不良を防止し信頼性に
優れ、しかも生産性に優れるものではない。本発明は、
パッケージクラックなどの不良を防止し信頼性に優れる
小型の半導体パッケージの製造方法を提供するものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体パッケー
ジの製造方法は Ａ．絶縁性支持基板の一表面には複数組の配線が形成さ
れており、前記配線は少なくとも半導体チップ電極と接
続するインナー接続部及び半導体チップ搭載領域部を有
するものであり、前記絶縁性支持基板の前記半導体チッ
プ搭載領域内であって前記配線のない箇所に、少なくと
も１個の貫通穴が設けられた半導体パッケージ用チップ
支持基板を準備し、 Ｂ．前記半導体チップ搭載箇所に、裏面に絶縁性のフィ
ルム状接着剤が形成された半導体チップをフィルム状接
着剤が貫通穴を塞がないように搭載し、 Ｃ．半導体チップ搭載後、チップの電極部と前記絶縁性
支持基板のインナー接続部を電気的に接続し、さらにチ
ップ搭載面を封止材を用いて封止する工程を備えること
を特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の半導体パッケージの製造
方法は、具体的には ａ．絶縁性支持基板の一表面には複数組の配線が形成さ
れており、前記配線は少なくとも半導体チップ電極と接
続するインナー接続部及び半導体チップ搭載領域部を有
するものであり、 ｂ．前記絶縁性支持基板には、前記絶縁性支持基板の前
記配線が形成されている箇所であって前記インナー接続
部と導通するアウター接続部が設けらる箇所に、開口が
設けられており、 ｃ．前記絶縁性支持基板の前記半導体チップ搭載領域内
であって前記配線のない箇所に、少なくとも１個の貫通
穴が設けられた半導体パッケージ用チップ支持基板を用
い、 ｄ．前記半導体チップ搭載箇所に、裏面に絶縁性のフィ
ルム状接着剤が形成された半導体チップをフィルム状接
着剤が貫通穴を塞がないように搭載し、 ｅ．半導体チップ搭載後、チップの電極部と前記絶縁性
支持基板のインナー接続部をワイヤボンドにより接続
し、さらにチップ搭載面を封止材を用いて封止し、 ｆ．前記インナー接続部と導通するアウター接続部に接
続用はんだボールを形成する工程を備えることができ
る。
【０００７】絶縁性支持基板としては、ポリイミド、エ
ポキシ樹脂、ポリイミド等のプラスチックフィルム、ポ
リイミド、エポキシ樹脂、ポリイミド等のプラスチック
をガラス不織布等基材に含浸・硬化したもの等が使用で
きる。絶縁性支持基板の一表面に複数組の配線を形成す
るには、銅箔をエッチングする方法、所定の箇所に銅め
っきをする方法、それらを併用する方法等が使用でき
る。絶縁性支持基板に外部接続部、貫通穴などの開口を
設けるには、ドリル加工やパンチングなどの機械加工、
エキシマレーザや炭酸ガスレーザなどのレーザ加工等に
より行うことができる。また、接着性のある絶縁基材等
に開口部をあらかじめ設け、それを銅箔等の配線形成用
金属箔と張り合わせる方法、銅箔付きまたはあらかじめ
配線が形成された絶縁基材に開口部を設ける方法、それ
らを併用する等が可能である。インナー接続部と導通す
るアウター接続部は、絶縁性支持基板開口部にはんだボ
ール、めっき等によりバンプ等を形成することにより作
成することができる。これは外部の基板等に接続され
る。フィルム状接着剤搭載領域は、できるだけ均一に配
線パターンが配置されていることが好ましい。具体的に
は、絶縁性フィルム状接着剤が形成される領域の絶縁性
支持基板には、任意の点からその任意の点を含む半径１
ミリメートルの範囲に少なくとも１つ以上の配線が形成
されているように配線が配置されていることが好まし
い。しかし、配線だけでこのような条件が満足できな場
合は、別に独立のダミーパターン、位置合わせ用マー
ク、文字・符号等などの金属パターンを設けても良い。
【０００８】絶縁性フィルムには、ポリイミド、エポキ
シ樹脂、ポリイミド等のプラスチックフィルムに接着剤
を片面もしくは両面に塗布したもの、または絶縁性のフ
ィルム状接着剤が使用できる。絶縁性のフィルム状接着
剤としては、例えば化２
【化２】 （ただし、ｎ＝２〜２０の整数を示す。） で表されるテトラカルボン酸二無水物（１）の含量が全
テトラカルボン酸二無水物の７０モル％以上であるテト
ラカルボン酸二無水物と、ジアミンを反応させて得られ
るポリイミド樹脂、更にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
からなるフィルム状接着剤がある。更にこれにシリカ、
アルミナ、等の無機物質フィラーを含有させることもで
きる。絶縁性のフィルム状接着剤を使用する場合の厚み
については、半導体チップと配線間の絶縁性を確保でき
る限り、薄くしたほうが絶縁性支持基板の貫通穴周辺部
に接着しにくくなる。具体的には、０．００５ｍｍ以上
かつ０．０３０ｍｍ以下が好ましく、さらには０．０１
０ｍｍ以上かつ０．０２０ｍｍ以下の範囲がより好まし
い。また、絶縁性フィルムに接着剤を塗布したものを使
用する場合は、同様に接着剤層の厚みは薄いほうが好ま
しい。裏面に絶縁性のフィルム状接着剤が形成された半
導体チップは、フィルムを融点以上の温度でウェハー裏
面に接着した後、ダイシングして作成できる。そのほか
ワニス状接着材をウェハー裏面にスピンコートし、乾燥
してからダイシングする方法もある。貫通穴は、絶縁性
フィルム搭載領域に少なくとも１個以上形成される。穴
径は特に問わないが、例えば、０．０５ｍｍ以上かつ
１．０００ｍｍ以下が好ましい。配置も特に問わない
が、なるべく均等に複数個配置されていることが好まし
く、これらの穴径および配置は、配線パターンに応じて
選択される。
【０００９】本発明では、絶縁性支持基板の半導体チッ
プ搭載箇所に、裏面に絶縁性のフィルム状接着剤が形成
された半導体チップを搭載し、チップの電極部と前記絶
縁性支持基板のインナー接続部をワイヤボンドにより接
続し、さらにチップ搭載面を封止材を用いてトランスフ
ァモールド封止し、その後、前記インナー接続部と導通
するアウター接続部の開口穴に接続用はんだボールを形
成することにより半導体パッケージを製造する。
【００１０】
【実施例】図１により、本発明の一実施例について説明
する。ポリイミド接着材をポリイミドフィルムの両面に
塗布した、厚さ０．０７ｍｍのポリイミドボンディング
シート１に、アウター接続部となる開口３及び貫通穴
（ベントホール）９をドリル加工で形成する。次に厚さ
０．０１８ｍｍの銅箔（日本電解製、商品名：ＳＬＰ−
１８）を接着後、インナー接続部及び展開配線２を通常
のエッチング法で形成する。さらに、露出している配線
に無電解ニッケルめっき（膜厚：５μｍ）、無電解金め
っき（膜厚：０．８μｍ）を順次施す（不図示）。ここ
では、無電解めっきを使用したが、電解めっきを用いて
もよい。次に打ち抜き金型を用いてフレーム状に打ち抜
き、複数組のインナー接続部、展開配線、アウター接続
部を形成した支持基板を準備する（図１ａ）。支持基板
の作製方法として市販の２層（銅／ポリイミド）フレキ
シブル基板のポリイミドを、レーザ加工によりアウター
接続部穴等を形成する方法でもよい。次にウェハー６の
裏面に、ダイボンドフィルム４（日立化成工業株式会社
製、商品名：ＤＦ−３３５、厚み０．０１５ｍｍ）を接
着する。接着の条件は、例えば温度１８０℃、時間５
秒、圧力１ｋｇｆ／ｃｍ2である。この後所定の寸法に
ダイシングしてダイボンド材付チップを作製する（図１
ｂ）。次に絶縁性支持基板の半導体チップ搭載領域に、
ダイボンド材付チップ６を接着する。接着条件は、例え
ば温度１８０℃、時間５秒、圧力１ｋｇｆ／ｃｍ2であ
る。この後１８０℃、１時間加熱し、ダイボンド材中の
熱硬化性樹脂分を硬化させるとともに揮発分を除去す
る。さらに、半導体チップ電極とインナー接続部を、金
ワイヤ５をボンディングして電気的に接続する（図１
ｃ）。このようにして形成したものをトランスファモー
ルド金型に装填し、半導体封止用エポキシ樹脂７（日立
化成工業（株）製、商品名：ＣＬ−７７００）を用いて
各々封止する（図１ｄ）。その後、アウター接続部とな
る開口部にはんだボール８を配置し溶融させ（図１
ｅ）、パンチにより個々のパッケージに分離し半導体パ
ッケージが得られる（図１ｆ）。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、リフロー時に発生する水蒸気
による内部圧を貫通穴を利用して緩和し、パッケージク
ラックなどの不良を防止する信頼性の高い小型半導体パ
ッケージの製造方法を提供するものである。一般的に
は、ダイボンド材としてはペーストが使用されペースト
を支持基板に塗ってからチップ付けを行う。しかしこの
方法では貫通穴を埋めてしまうため、パッケージクラッ
クが多発する。ダイボンド材としてフィルム状を使用
し、予め支持基板に貼付しておき、そのあとチップ付け
する方法も考えられるが、この方法は貼付条件やフィル
ム材質などを最適化した場合、貫通穴を塞がないため有
効ではある。しかし条件や材質によっては、予め支持基
板に貼付する時に下に垂れ下がり貫通穴を塞いでしまう
ことがある。本発明は、半導体チップ裏面に予めフィル
ム状ダイボンド材を接着しておき、この後支持基板へチ
ップ付けする製造法であるためにダイボンド材が下へ垂
れ下がり、貫通穴を塞いでしまう現象が全く発生しな
い。したがって、確実に水蒸気を逃がすことができるた
めに、リフロー時にパッケージクラック、剥離、膨れな
どの不良が発生しない、信頼性の高い小型半導体パッケ
ージの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するための、半導体パ
ッケージ製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ポリイミドボンディングシート ２ インナー接続部及び展開配線 ３ アウター接続部 ４ ダイボンドフィルム ５ 金ワイヤ ６ 半導体チップ ７ 半導体封止用エポキシ樹脂 ８ はんだボール ９ 貫通穴 １０ 外部基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯佐 正己 茨城県つくば市和台48 日立化成工業株 式会社 筑波開発研究所内 (56)参考文献 特開 平８−167678（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−256325（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−46242（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/12 H01L 21/52

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａ．絶縁性支持基板の一表面には複数組
    の配線が形成されており、前記配線は少なくとも半導体
    チップ電極と接続するインナー接続部及び半導体チップ
    搭載領域部を有するものであり、前記絶縁性支持基板の
    前記半導体チップ搭載領域内であって前記配線のない箇
    所に、少なくとも１個の貫通穴が設けられた半導体パッ
    ケージ用チップ支持基板を準備し、 Ｂ．前記半導体チップ搭載箇所に、裏面に絶縁性のフィ
    ルム状接着剤が形成された半導体チップをフィルム状接
    着剤が貫通穴を塞がないように搭載し、 Ｃ．半導体チップ搭載後、チップの電極部と前記絶縁性
    支持基板のインナー接続部を電気的に接続し、さらにチ
    ップ搭載面を封止材を用いて封止する工程を備える半導
    体パッケージの製造方法。
  2. 【請求項２】 Ｂ工程の絶縁性のフィルム状接着剤が、
    化１ 【化１】 （ただし、ｎ＝２〜２０の整数を示す。） で表されるテトラカルボン酸二無水物（１）と、ジアミ
    ンを反応させて得られるポリイミド樹脂と熱硬化性樹脂
    からなるフィルム状接着剤である請求項１記載の半導体
    パッケージの製造方法。
  3. 【請求項３】 Ｂ工程の絶縁性のフィルム状接着剤が、
    厚さ０．００５ｍｍ以上かつ０．０３０ｍｍ以下のもの
    である請求項１又は２記載の半導体パッケージの製造方
    法。
  4. 【請求項４】 Ｃ工程において、半導体チップ搭載後、
    絶縁性のフィルム状接着剤を加熱により硬化させ、チッ
    プ搭載面を封止材を用いて封止する請求項１ 、２又は３
    記載の半導体パッケージの製造方法。
  5. 【請求項５】 請求項１〜４何れか記載の製造方法で製
    造された半導体パッケージ。
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