JP3955408B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、薄膜配線基板を用いた半導体装置における樹脂封止時のチップクラックの防止に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
小形の半導体装置の一例として、半導体チップとほぼ同じ、または、それより僅かに大きい程度の外形サイズに形成されたＣＳＰ（Chip Scale Package) と呼ばれる半導体パッケージが知られている。
【０００４】
前記ＣＳＰにおいては、種々の構造のものが考案されているが、そのうち外部端子としてはんだボール（バンプ電極）を有したファインピッチの小形のＢＧＡ（Ball Grid Array)タイプのものがある。
【０００５】
さらに、前記小形ＢＧＡタイプのＣＳＰでは、半導体チップを搭載する実装基板として、ポリイミドテープなどのテープ基材からなる薄膜配線基板を用いるものが多く、それらは、小形バンプを用いたフリップチップ接続によって半導体チップを薄膜配線基板に実装するタイプと、薄膜配線基板にマウント後、その基板電極であるリード部と半導体チップの表面電極とをワイヤボンディングによって電気的に接続するタイプとに大別される。
【０００６】
また、前記ＣＳＰの樹脂封止には、ポッティング方式とトランスファーモールド方式とがあるが、コスト低減化を狙った場合、後者のトランスファーモールド方式を用いることが多い。
【０００７】
トランスファーモールド方式は、粉末状もしくはタブレット状の封止用樹脂を加熱・加圧させた後、モールド金型のキャビティに注入し、これを硬化させてパッケージ化するものであり、金型への樹脂注入を低速で行うことにより、モールド品質を一定に保つことができ、さらに、比較的低コストで大量に生産することができるという特徴がある。
【０００８】
なお、前記ＣＳＰでは、その薄膜配線基板の裏面に外部端子としてはんだボールが取り付けられるため、薄膜配線基板のチップ支持面側にのみ封止部が形成される。すなわち、前記ＣＳＰは、片面モールドの構造となる。
【０００９】
ここで、種々のＣＳＰ（ＢＧＡを含む）については、例えば、日刊工業新聞社、１９９７年３月１日発行、「表面実装技術１９９７年３月号Ｖｏｌ.7，Ｎｏ.3」、２〜９頁に記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した技術の薄膜配線基板を用いたＣＳＰにおいて、薄膜配線基板はポリイミドテープなどの軟らかい基材によって形成されているため、片面モールドを行う際、ダイボンドを行う以前の基板単体の段階で凹凸や反りが形成されている場合があり、さらに、ダイボンド後にもこの変形が残存することがある。
【００１１】
また、ダイボンドキュア後のペースト材の収縮により、薄膜配線基板に撓みが発生する。
【００１２】
したがって、片面モールドにおいて薄膜配線基板の反りや撓みが大きいと、モールド時に、モールド金型の薄膜配線基板支持面と薄膜配線基板の外部端子取り付け面との間に隙間が形成され、その結果、封止用樹脂注入時には、この隙間が封止用樹脂の注入圧力により潰される。
【００１３】
これにより、前記隙間が無くなって薄膜配線基板が平坦に戻ろうとする応力が半導体チップの裏面（主面と反対側の面）に掛かるため、その結果、半導体チップの裏面側からチップクラックが形成されることが問題となる。
【００１４】
本発明の目的は、薄膜配線基板を用いた半導体装置のモールド時のチップクラックの発生を防止してモールドの安定化とモールド品質の向上とを図る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置の封止部に対応したキャビティを形成する薄膜配線基板支持面に格子状に、または吸引孔を中心として同心円状に複数の排気通路が設けられたモールド金型を備えるモールド装置を準備する工程と、半導体チップが搭載された前記薄膜配線基板を前記モールド金型の前記キャビティに配置する工程と、前記半導体チップが搭載された前記薄膜配線基板を、前記吸引孔を介して吸引して、前記モールド金型の前記薄膜配線基板支持面に密着させる工程と、前記薄膜配線基板を前記薄膜配線基板支持面に密着させた後、前記モールド金型を構成する第１金型と第２金型の型締めを行う工程と、型締め後、前記薄膜配線基板を前記薄膜配線基板支持面に密着させた状態で前記キャビティに封止用樹脂を供給して前記半導体チップをトランスファモールド方式によりモールドする工程と、前記封止用樹脂の硬化後、前記薄膜配線基板の吸引を解放して前記モールド金型から前記封止部が形成された前記薄膜配線基板を取り出す工程とを有するものである。
【００１９】
これにより、薄膜配線基板支持面と薄膜配線基板との間に隙間が形成されることがないため、封止用樹脂注入時に半導体チップに樹脂圧力が掛かった際にも、半導体チップが変形するような応力は掛からない。
【００２０】
したがって、モールド時のチップクラックの発生を防ぐことができる。
【００２１】
その結果、半導体装置の製造においてモールドの安定化を図ることができるとともに、半導体装置の封止部のモールド品質の向上を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明のモールド装置の構造の実施の形態の一例を示す外観斜視図、図２は図１に示すモールド装置のモールド金型および吸引制御系の構造の一例を示す部分断面図、図３は図１に示すモールド装置によって樹脂封止された半導体装置の一例であるＣＳＰの構造を示す断面図、図４は本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態の一例を示す製造プロセス図、図５は図４に示す半導体装置の製造方法におけるモールド工程の一例を示すモールドプロセス図、図６は本発明の半導体装置の製造方法に対する比較例の半導体装置の製造方法を示す図であり、（ａ）はテープ基板の断面図、（ｂ）はダイボンド後の半導体チップとテープ基板の断面図、（ｃ）は金型セット時のモールド金型とワークの部分断面図、（ｄ）はワークのチップクラック状態を示す部分断面図である。
【００２５】
図１に示す本実施の形態のモールド装置は、薄膜配線基板であるテープ基板２１を用いて製造される樹脂封止形の半導体装置の組み立て工程において、図２に示す半導体チップ２０をモールドによって樹脂封止するものであり、本実施の形態では、マルチポット形のトランスファー式のモールド装置を取り上げて説明する。
【００２６】
なお、前記モールド装置によって樹脂封止（モールド）が行われる半導体装置は、例えば、図３に示すＣＳＰ１９であり、このＣＳＰ１９は、ポリイミドテープなどからなるテープ基板２１（薄膜配線基板）を用いて組み立てられるものである。その際、ＣＳＰ１９のテープ基板２１の裏面、つまり、半導体チップ２０を搭載する面と反対側の面（以降、この面をバンプ取り付け面２１ａ（外部端子取り付け面）と呼ぶ）には、外部端子となる複数のバンプ電極２３が取り付けられる。
【００２７】
したがって、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａには、封止部２２を形成することができないため、テープ基板２１の半導体チップ２０を搭載する面側のみにおいて樹脂封止（モールド）を行う。
【００２８】
すなわち、前記モールド装置に設けられたモールド金型１１は、テープ基板２１の片面側のみにおいてモールドを行う片面モールドタイプのものである。
【００２９】
図１に示すモールド装置の構成は、上側に配置された第１金型である上金型３およびこれと一対を成す第２金型である下金型４を備えたモールド金型１１（図２参照）と、モールド金型１１が設けられた樹脂成形部５と、ワーク１２（ここでは、ダイボンディングとワイヤボンディングとを終えたテープ基板２１）を樹脂成形部５に搬入するローダ１と、ワーク１２を樹脂成形部５から取り出すアンローダ２とを備えており、前記モールド装置において、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１は、図１に示すローダ１から樹脂成形部５に搬入され、この樹脂成形部５において半導体チップ２０などが樹脂封止される。なお、モールド後、樹脂成形を終了したワーク１２は、アンローダ２に搬出されてここに収容される。
【００３０】
なお、モールド金型１１の上金型３および下金型４には、ＣＳＰ１９の封止部２２に対応したキャビティ３ａ，４ａが形成され、これらキャビティ３ａ，４ａが合わさると封止部２２の形状を成す。
【００３１】
さらに、上金型３には、そのキャビティ３ａの一部を形成するテープ基板支持面３ｂ（薄膜配線基板支持面）に開口する吸引孔３ｃが設けられている。
【００３２】
また、本実施の形態のモールド装置には、ワーク１２（半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１）をモールド金型１１のテープ基板支持面３ｂに支持した際に吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する基板吸引部１３が設けられている。
【００３３】
なお、吸引孔３ｃは、その一端が、上金型３のテープ基板支持面３ｂに排気通路１８を介して開口し、他端が基板吸引部１３に接続されている。
【００３４】
したがって、前記モールド装置は、半導体チップ２０の樹脂封止を行う際に、ワーク１２を基板吸引部１３によって吸引孔３ｃを介して吸引して、モールド金型１１のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させて樹脂封止を行うものであり、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを上金型３のテープ基板支持面３ｂに密着させるため、図６（ｃ）に示す比較例のようなテープ基板２１とテープ基板支持面３ｂとの間の隙間２６は形成されない。
【００３５】
なお、吸引孔３ｃは、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａの半導体チップ２０に対応したチップ領域２１ｆ（図３参照）を、テープ基板支持面３ｂに密着させるように上金型３に設けられていればよい。
【００３６】
したがって、上金型３の１つのキャビティ３ａに対して、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａのチップ領域２１ｆ内に開口する少なくとも１つの吸引孔３ｃが設けられていればよいが、１つのキャビティ３ａに応じて設けられる吸引孔３ｃの数は、特に限定されるものではなく、複数個設けられていてもよい。
【００３７】
本実施の形態のモールド装置のモールド金型１１では、１つのキャビティ３ａに１つの吸引孔３ｃが設けられている場合を示している。
【００３８】
さらに、吸引孔３ｃの開口部の形状は、円形であってもよく、あるいは、多角形などであってもよい。
【００３９】
また、基板吸引部１３には、図２に示すように、吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する真空排気手段である真空ポンプ１５と、真空ポンプ１５と吸引孔３ｃとの接続通路１６ｃの開閉を行う弁部材である電磁弁１６と、電磁弁１６の開閉動作を行う制御部１７とが設置されている。
【００４０】
さらに、電磁弁１６には、圧縮ばね１６ａとソレノイド１６ｂとが設けられている。
【００４１】
したがって、基板吸引部１３によってテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを吸引する際には、まず、モールド金型１１内に、ワーク１２（半導体チップ２０の搭載を終えたテープ基板２１）におけるテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを上金型３のテープ基板支持面３ｂと対向させて配置する。
【００４２】
その後、制御部１７によって接続通路１６ｃにおける電磁弁１６を開いた状態とし、この状態で真空ポンプ１５によって吸引孔３ｃを介してキャビティ３ａ，４ａの真空排気を行うことにより、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを吸引することができ、これにより、上金型３のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを密着させることができる。
【００４３】
なお、テープ基板２１の吸引を停止する際には、制御部１７によって電磁弁１６を閉じた状態に動作させ、これにより、吸引を停止させる。
【００４４】
ここで、電磁弁１６の開閉動作は、制御部１７によってソレノイド１６ｂを動作させ、さらに、予め電磁弁１６に取り付けられた圧縮ばね１６ａとの動作により、接続通路１６ｃの開閉を行うものである。
【００４５】
なお、本実施の形態では、前記弁部材として電磁弁１６の場合を取り上げて説明しているが、前記弁部材は、制御部１７の制御により接続通路１６ｃの開閉を行うものであれば、他の弁部材であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態のモールド装置における制御部１７は、電磁弁１６の開閉動作を制御するものであるが、この制御部１７は、電磁弁１６の開閉動作の制御の他に、真空ポンプ１５の排気動作を制御するものであってもよく、さらに、上金型３や下金型４の昇降動作や、封止用樹脂６の注入動作などを制御するものであってもよい。
【００４７】
また、モールド金型１１の上金型３には、吸引孔３ｃと繋がった溝状の複数の排気通路１８が形成されており、かつそれぞれの排気通路１８がテープ基板支持面３ｂに開口して形成されている。
【００４８】
ここで、図２に示すモールド金型１１における溝状の排気通路１８は、例えば、上金型３のキャビティ３ａを形成するテープ基板支持面３ｂにおいて、吸引孔３ｃを中心としてほぼ同心円上に複数個形成されており、それら排気通路１８は吸引孔３ｃに繋がっている。
【００４９】
なお、溝状の排気通路１８の形状は、前記同心円上に限定されるものではなく、上金型３のテープ基板支持面３ｂにおいて格子状に形成されていてもよく、もしくは、蜂の巣状などに形成されていてもよい。
【００５０】
また、モールド金型１１には、封止用樹脂６をキャビティ３ａ，４ａに注入する際にその封止用樹脂６の分岐点となるカル７ａに連通するランナ８が形成されたカルブロック７と、カル７ａに封止用樹脂６を押し出すプランジャ１０と、このプランジャ１０と一対を成す封止用樹脂６の供給口であるポット９と、封止用樹脂６のキャビティ３ａ，４ａへの注入口であるゲート１４とが形成されている。
【００５１】
さらに、本実施の形態のモールド装置は、マルチポット形のトランスファー式のものであるため、モールド金型１１の上金型３と下金型４との合わせ面２７には、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１であるワーク１２が配置される所定形状、つまりＣＳＰ１９の封止部２２の形状に対応したキャビティ３ａ，４ａが複数個形成されている。
【００５２】
したがって、本実施の形態のモールド装置は、１台のモールド金型１１で同時に複数個のＣＳＰ１９の封止部２２を形成することができる。
【００５３】
また、本実施の形態のモールド装置は、マルチポット形のものであるため、下金型４には、複数のシリンダ状のポット９が貫通して形成され、モールド時には、このポット９に、タブレット状の封止用樹脂６がセットされる。
【００５４】
つまり、本実施の形態のモールド装置は、下金型４が稼動側であり、型締めおよび型開きの際には、この下金型４が上下動（昇降）する。
【００５５】
次に、本実施の形態のモールド装置を用いて樹脂封止（モールド）が行われて組み立てられた半導体装置の一例であるＣＳＰ１９（図３参照）の構造について説明する。
【００５６】
なお、ＣＳＰ１９は、半導体チップ２０搭載用の基板としてテープ基板２１を用いたものであるとともに、外部端子として複数のボール状の電極すなわち複数のバンプ電極２３が設けられたファインピッチの小形のテープＢＧＡタイプのものである。
【００５７】
ＣＳＰ１９の構成は、主面２０ａに半導体集積回路が形成されかつアルミニウムからなる表面電極であるパッド２０ｂが設けられた半導体チップ２０と、半導体チップ２０を支持し、かつこの半導体チップ２０のパッド２０ｂに応じて設けられたリード部２１ｂ（基板電極）を備えたテープ基板２１（薄膜配線基板）と、ＣＳＰ１９の外部端子としてテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに複数個取り付けられたバンプ電極２３と、半導体チップ２０のパッド２０ｂとこれに対応するリード部２１ｂとを電気的に接続するボンディングワイヤ２４と、半導体チップ２０およびボンディングワイヤ２４を樹脂封止して形成した封止部２２とからなる。
【００５８】
なお、外部端子である複数のバンプ電極２３は、テープ基板２１のチップ搭載側の面と反対側の面であるバンプ取り付け面２１ａにおいて格子状に配列され、さらに、半導体チップ２０は、樹脂系のダイボンド材であるペースト材２５などによってテープ基板２１に固定されている。
【００５９】
また、半導体チップ２０には、その主面２０ａ（半導体集積回路が形成された面）の外周部全体に複数個の表面電極であるパッド２０ｂが形成されている。
【００６０】
なお、テープ基板２１は、例えば、ポリイミドフィルムなどからなるテープ基材２１ｃからなり、このテープ基材２１ｃにＮｉめっき層と金めっき層とからなるリード部２１ｂ（内部配線も含む）が形成され、リード部２１ｂの露出部２１ｅ以外の箇所の表面は、レジスト膜２１ｄによって覆われている。
【００６１】
さらに、テープ基材２１ｃに取り付けられた複数のバンプ電極２３は、例えば、半田によって形成されたものであり、また、封止部２２を形成する封止用樹脂６は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。
【００６２】
また、封止部２２は、図１に示すモールド装置を用いてモールドされて形成されたものである。
【００６３】
次に、本実施の形態のモールド方法について説明する。
【００６４】
なお、前記モールド方法は、図１に示すモールド装置を用いて行うものであり、本実施の形態では、前記モールド方法を図３に示すテープＢＧＡであるＣＳＰ１９（半導体装置）の製造方法と併せて図４および図５に示すプロセス図に基づいて説明する。
【００６５】
さらに、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、テープ基板２１の半導体チップ２０を搭載する面側において樹脂封止を行ってチップ支持面側にのみ封止部２２を形成するものである。
【００６６】
まず、図４に示すステップＳ１により、主面２０ａに半導体集積回路が形成された半導体チップ２０を準備する。
【００６７】
一方、ステップＳ２により、所定箇所にダイボンド用のペースト材２５が予め塗布され、かつ半導体チップ２０を搭載可能なテープ基板２１を準備する。
【００６８】
続いて、ステップＳ３により、ペースト材２５上に半導体チップ２０を配置して所定温度に加熱してダイボンディングを行う。
【００６９】
その後、半導体チップ２０のパッド２０ｂ（表面電極）とこれに対応するテープ基板２１のリード部２１ｂ（基板電極）の露出部２１ｅとを、ステップＳ４に示すワイヤボンディングによって電気的に接続する。
【００７０】
なお、ここで用いるボンディングワイヤ２４は、例えば、金線であり、このボンディングワイヤ２４によって半導体チップ２０のパッド２０ｂとテープ基板２１のリード部２１ｂとを電気的に接続する。
【００７１】
その後、ステップＳ５に示すモールドを行う。
【００７２】
その際、まず、ＣＳＰ１９（半導体装置）の封止部２２に対応したキャビティ３ａ，４ａを備えかつこのキャビティ３ａの一部を形成するテープ基板支持面３ｂに開口した吸引孔３ｃが設けられたモールド金型１１を備えるモールド装置を準備する。
【００７３】
すなわち、図１および図２に示すモールド装置を準備する。
【００７４】
なお、前記モールド装置は、吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する基板吸引部１３を有しているものであり、この基板吸引部１３には、吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する真空ポンプ１５と、真空ポンプ１５と吸引孔３ｃとの接続通路１６ｃの開閉を行う電磁弁１６と、電磁弁１６の開閉動作を行う制御部１７とが設置されている。
【００７５】
一方、ダイボンディングとワイヤボンディングとを終了したテープ基板２１であるワーク１２を準備する。
【００７６】
続いて、ワーク１２をモールド装置のローダ１にセットした後、図５に示すモールド工程におけるステップＳ１１により、ワーク１２を、モールド金型１１における一対の上金型３と下金型４のうちの下金型４のキャビティ４ａ上に配置する。
【００７７】
その際、図２に示すように、半導体チップ２０の主面２０ａを下方に向け、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａ（図３参照）を上方に向けて下金型４のキャビティ４ａにワーク１２を配置する。
【００７８】
続いて、ステップＳ１２により、テープ基板２１の吸引を開始する。
【００７９】
まず、制御部１７によって電磁弁１６を開けた状態とし、この状態で真空ポンプ１５によって吸引孔３ｃを介してキャビティ４ａの真空排気を行い、これにより、テープ基板２１を吸引する。
【００８０】
その結果、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１であるワーク１２を吸引孔３ｃを介して吸引して、モールド金型１１の上金型３のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させる。
【００８１】
本実施の形態のモールド装置では、１つの吸引孔３ｃが、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａの半導体チップ２０に対応したチップ領域２１ｆを、テープ基板支持面３ｂに密着させるように１つのキャビティ３ａに対応して設けられている。
【００８２】
さらに、吸引孔３ｃは、上金型３において同心円状に形成された複数の排気通路１８に連通し、これら排気通路１８がテープ基板支持面３ｂに開口しているため、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａのチップ領域２１ｆを、図６（ｃ）に示す隙間２６を形成することなくテープ基板支持面３ｂに密着させることができる。
【００８３】
その後、テープ基板２１をテープ基板支持面３ｂに密着させた状態で、ステップＳ１３により、稼動側である下金型４を上金型３（第１金型）に向けて上昇させて、上金型３と下金型４の型締め（金型クランプ）を行う。
【００８４】
モールド金型１１の型締め後、キャビティ３ａ，４ａに封止用樹脂６（レジン）を供給して半導体チップ２０のモールドを行う。
【００８５】
その際、まず、ステップＳ１４により、下金型４（第２金型）のポット９にタブレット状の封止用樹脂６を投入してタブレットセットを行う。
【００８６】
なお、モールド金型１１は、予め、所定温度に加熱しておく。
【００８７】
その後、ポット９内のタブレット状の封止用樹脂６を溶融し、続いて、プランジャ１０によって封止用樹脂６を押し出して、ステップＳ１５に示すレジン加圧注入を行う。
【００８８】
その際、所定の圧力でプランジャ１０を押すことにより、ポット９から封止用樹脂６が押し出され、ランナ８やゲート１４などを介して上金型３と下金型４のキャビティ３ａ，４ａの内部に封止用樹脂６を注入し、これにより、半導体チップ２０やボンディングワイヤ２４のモールドを行う。
【００８９】
この時、上金型３および下金型４のキャビティ３ａ，４ａの内部には、封止用樹脂６が充填していくが、吸引孔３ｃを介した真空ポンプ１５による真空排気によってテープ基板２１が上金型３側に吸引されているため、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａと上金型３のテープ基板支持面３ｂとは密着しており、図６（ｃ）に示すような隙間２６は形成されていない。
【００９０】
したがって、テープ基板２１のチップ領域２１ｆがレジン注入圧力によって変形することがなく、このテープ基板２１の変形による応力が半導体チップ２０に加わることもない。
【００９１】
これにより、レジン注入時のチップクラックの発生を防ぐことができる。
【００９２】
封止用樹脂６の充填完了後、モールド金型１１を所定の温度まで冷やし、これにより、キャビティ３ａ，４ａの内部の封止用樹脂６を硬化させてモールドを完了させる（ステップＳ１６）。
【００９３】
その後、ステップＳ１７により、テープ基板２１の吸引を停止する。すなわち、制御部１７によって電磁弁１６を閉状態とし、接続通路１６ｃにおける真空ポンプ１５からの真空排気（吸引）を停止させる。
【００９４】
これにより、テープ基板２１は吸引状態から解放される。
【００９５】
その後、ステップＳ１８により、稼動側の下金型４を下降させて型開きを行う。
【００９６】
さらに、ステップＳ１９により、モールド金型１１から封止部２２が形成されたテープ基板２１であるワーク１２を取り出す。
【００９７】
これにより、ステップＳ５のモールド工程を終了し、ワーク１２をアンローダ２を介してモールド装置の外部に搬出する。
【００９８】
その後、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに半導体チップ２０のパッド２０ｂと電気的に接続させてバンプ電極２３（外部端子）を取り付ける。
【００９９】
ここでは、まず、ステップＳ６により、ワーク１２のテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａの所定箇所にはんだボールを供給するバンプ転写を行い、各バンプ電極２３の仮固定を行う。
【０１００】
続いて、ステップＳ７により、ワーク１２に対してリフローによるバンプ形成を行う。つまり、ワーク１２を所定温度のリフロー炉などに通して外部端子である所定数のバンプ電極２３をテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに取り付ける。
【０１０１】
これにより、各バンプ電極２３は、それぞれに半導体チップ２０のパッド２０ｂと電気的に接続されて取り付けられる。
【０１０２】
その後、種々の検査を行って図３に示すＣＳＰ１９（半導体装置）の完成とする（ステップＳ８）。
【０１０３】
本実施の形態のモールド方法および装置ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法によれば、以下のような作用効果が得られる。
【０１０４】
すなわち、樹脂封止（モールド）を行う際に、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１をモールド金型１１の上金型３に設けられた吸引孔３ｃを介して吸引し、これにより、モールド金型１１のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させて樹脂封止を行うことが可能になる。
【０１０５】
その結果、上金型３のテープ基板支持面３ｂとワーク１２のテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａとの間に隙間２６が形成されることをなくすことができる。
【０１０６】
ここで、図６に示す比較例に、モールド時（レジン注入時）のチップクラックの発生のメカニズムを表す。
【０１０７】
まず、図６（ａ）は、ダイボンディング前のテープ基板２１を示したものであり、両端が外枠部２１ｇによって支持されたテープ基板２１には、ダイボンディング前に、すでに局部的な凹凸や反りが形成されている。
【０１０８】
そこで、図６（ｂ）に示すように、ダイボンディング（ペレットボンディングまたはぺ付けともいう）後には、テープ基板２１の変形が残存し、さらに、ペースト材２５の硬化収縮によってテープ基板２１には撓みが発生する。
【０１０９】
続いて、図６（ｃ）に示すように、モールド金型１１のキャビティ３ａ，４ａに配置した後、型締めが行われると、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａと上金型３のテープ基板支持面３ｂとの間に隙間２６が形成される。
【０１１０】
この状態で、図６（ｄ）に示すように、樹脂（レジン）注入が行われると、樹脂注入圧力により、テープ基板２１とテープ基板支持面３ｂとの間の隙間２６が押しつぶされ、これにより、半導体チップ２０にテープ基板２１の上金型３側への変形による応力が加わる。
【０１１１】
その結果、チップクラックに到る。
【０１１２】
本実施の形態のモールド方法およびモールド装置ならびにＣＳＰ１９の製造方法では、上金型３にテープ基板２１を密着させるため、上金型３のテープ基板支持面３ｂとテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａとの間に図６（ｃ）に示すような隙間２６が形成されることはない。
【０１１３】
したがって、封止用樹脂６の注入時にテープ基板２１が上金型３側に変形することはない。
【０１１４】
これにより、封止用樹脂６の注入時に、半導体チップ２０に対してテープ基板２１の変形による応力が加わることはないため、モールド時のチップクラックの発生を防ぐことができる。
【０１１５】
その結果、ＣＳＰ１９（半導体装置）の製造においてモールドの安定化を図ることができ、さらに、ＣＳＰ１９の封止部２２のモールド品質の向上を図ることができる。
【０１１６】
また、モールド金型１１のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させて樹脂封止を行うことにより、テープ基板２１の平坦度を向上させて樹脂封止を行うことができ、その結果、ＣＳＰ１９組み立て後のＣＳＰ１９におけるテープ基板２１の平坦度を高精度にすることができる。
【０１１７】
これにより、ＣＳＰ１９において、そのテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに取り付けられた外部端子であるバンプ電極２３の高さのばらつきも抑えることができ、その結果、ＣＳＰ１９の実装性を向上させることができる。
【０１１８】
また、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａのチップ領域２１ｆに対応した箇所に開口する吸引孔３ｃが上金型３に設けられ、この吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を上金型３のテープ基板支持面３ｂに密着させることにより、様々な大きさの半導体チップ２０に対してもそれらの半導体チップ２０を密着させることができる。
【０１１９】
すなわち、吸引孔３ｃを、テープ基板２１のチップ領域２１ｆ内に対応した箇所に開口するように設けておくことにより、この吸引孔３ｃを様々な大きさの半導体チップ２０に対応させることができ、その結果、モールド金型１１を加工する際の加工費を最小限に留めることができる。
【０１２０】
したがって、モールド金型１１の金型加工費を低減できる。
【０１２１】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２２】
例えば、前記実施の形態においては、モールド装置がマルチポット式のトランスファーモールド装置の場合を説明したが、前記モールド装置は、必ずしもマルチポット式に限定されるものではなく、シングルポット式のトランスファーモールド装置であってもよい。
【０１２３】
また、前記実施の形態においては、第１金型を上金型３とし、第２金型を下金型４としたが、両者の関係は、その反対であってもよい。
【０１２４】
つまり、第１金型を下金型４とし、第２金型を上金型３としてもよい。
【０１２５】
さらに、前記実施の形態においては、上金型３に吸引孔３ｃが設けられている場合を説明したが、吸引孔３ｃは下金型４に設けられていてもよい。
【０１２６】
すなわち、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａが下方を向いて配置される場合には、下金型４に吸引孔３ｃを設けることになる。
【０１２７】
また、前記実施の形態では、半導体装置の一例としてＣＳＰ１９を取り上げて説明したが、前記半導体装置は、ＣＳＰ１９に限定されるものではなく、薄膜配線基板（テープ基板２１）を用いて組み立てられ、かつ樹脂封止が行われる半導体装置であれば、ＣＳＰ１９より大形のＢＧＡなどの他の半導体装置であってもよい。
【０１２８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０１２９】
（１）．樹脂封止の際に、モールド金型に設けられた吸引孔を介して薄膜配線基板を吸引し、モールド金型の薄膜配線基板支持面に薄膜配線基板を密着させて樹脂封止を行うことにより、薄膜配線基板支持面と薄膜配線基板との間に隙間が形成されることがないため、薄膜配線基板が変形することはない。これにより、封止用樹脂注入時に半導体チップに対して薄膜配線基板の変形による応力が加わることはないため、モールド時のチップクラックの発生を防ぐことができる。その結果、半導体装置の製造においてモールドの安定化を図ることができ、さらに、半導体装置の封止部のモールド品質の向上を図ることができる。
【０１３０】
（２）．モールド金型の薄膜配線基板支持面に薄膜配線基板を密着させて樹脂封止を行うことにより、薄膜配線基板の平坦度を向上させて樹脂封止を行うことができ、その結果、半導体装置組み立て後の薄膜配線基板の平坦度を高精度にすることができる。これにより、半導体装置において、その薄膜配線基板の外部端子取り付け面に取り付けられた外部端子の高さのばらつきも抑えることができ、その結果、半導体装置の実装性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモールド装置の構造の実施の形態の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すモールド装置のモールド金型および吸引制御系の構造の一例を示す部分断面図である。
【図３】図１に示すモールド装置によって樹脂封止された半導体装置の一例であるＣＳＰの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態の一例を示す製造プロセス図である。
【図５】図４に示す半導体装置の製造方法におけるモールド工程の一例を示すモールドプロセス図である。
【図６】（ａ),（ｂ),（ｃ),（ｄ）は本発明の半導体装置の製造方法に対する比較例の半導体装置の製造方法を示す図であり、（ａ）はテープ基板の断面図、（ｂ）はダイボンド後の半導体チップとテープ基板の断面図、（ｃ）は金型セット時のモールド金型とワークの部分断面図、（ｄ）はワークのチップクラック状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ ローダ
２ アンローダ
３ 上金型（第１金型）
３ａ キャビティ
３ｂ テープ基板支持面（薄膜配線基板支持面）
３ｃ 吸引孔
４ 下金型（第２金型）
４ａ キャビティ
５ 樹脂成形部
６ 封止用樹脂
７ カルブロック
７ａ カル
８ ランナ
９ ポット
１０ プランジャ
１１ モールド金型
１２ ワーク
１３ 基板吸引部
１４ ゲート
１５ 真空ポンプ（真空排気手段）
１６ 電磁弁（弁部材）
１６ａ 圧縮ばね
１６ｂ ソレノイド
１６ｃ 接続通路
１７ 制御部
１８ 排気通路
１９ ＣＳＰ（半導体装置）
２０ 半導体チップ
２０ａ 主面
２０ｂ パッド（表面電極）
２１ テープ基板（薄膜配線基板）
２１ａ バンプ取り付け面（外部端子取り付け面）
２１ｂ リード部（基板電極）
２１ｃ テープ基材
２１ｄ レジスト膜
２１ｅ 露出部
２１ｆ チップ領域
２１ｇ 外枠部
２２ 封止部
２３ バンプ電極（外部端子）
２４ ボンディングワイヤ
２５ ペースト材
２６ 隙間
２７ 合わせ面
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に、薄膜配線基板を用いた半導体装置における樹脂封止時のチップクラックの防止に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
以下に説明する技術は、本発明を研究、完成するに際し、本発明者によって検討されたものであり、その概要は次のとおりである。
【０００３】
小形の半導体装置の一例として、半導体チップとほぼ同じ、または、それより僅かに大きい程度の外形サイズに形成されたＣＳＰ（Chip Scale Package) と呼ばれる半導体パッケージが知られている。
【０００４】
前記ＣＳＰにおいては、種々の構造のものが考案されているが、そのうち外部端子としてはんだボール（バンプ電極）を有したファインピッチの小形のＢＧＡ（Ball Grid Array)タイプのものがある。
【０００５】
さらに、前記小形ＢＧＡタイプのＣＳＰでは、半導体チップを搭載する実装基板として、ポリイミドテープなどのテープ基材からなる薄膜配線基板を用いるものが多く、それらは、小形バンプを用いたフリップチップ接続によって半導体チップを薄膜配線基板に実装するタイプと、薄膜配線基板にマウント後、その基板電極であるリード部と半導体チップの表面電極とをワイヤボンディングによって電気的に接続するタイプとに大別される。
【０００６】
また、前記ＣＳＰの樹脂封止には、ポッティング方式とトランスファーモールド方式とがあるが、コスト低減化を狙った場合、後者のトランスファーモールド方式を用いることが多い。
【０００７】
トランスファーモールド方式は、粉末状もしくはタブレット状の封止用樹脂を加熱・加圧させた後、モールド金型のキャビティに注入し、これを硬化させてパッケージ化するものであり、金型への樹脂注入を低速で行うことにより、モールド品質を一定に保つことができ、さらに、比較的低コストで大量に生産することができるという特徴がある。
【０００８】
なお、前記ＣＳＰでは、その薄膜配線基板の裏面に外部端子としてはんだボールが取り付けられるため、薄膜配線基板のチップ支持面側にのみ封止部が形成される。すなわち、前記ＣＳＰは、片面モールドの構造となる。
【０００９】
ここで、種々のＣＳＰ（ＢＧＡを含む）については、例えば、日刊工業新聞社、１９９７年３月１日発行、「表面実装技術１９９７年３月号Ｖｏｌ.7，Ｎｏ.3」、２〜９頁に記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記した技術の薄膜配線基板を用いたＣＳＰにおいて、薄膜配線基板はポリイミドテープなどの軟らかい基材によって形成されているため、片面モールドを行う際、ダイボンドを行う以前の基板単体の段階で凹凸や反りが形成されている場合があり、さらに、ダイボンド後にもこの変形が残存することがある。
【００１１】
また、ダイボンドキュア後のペースト材の収縮により、薄膜配線基板に撓みが発生する。
【００１２】
したがって、片面モールドにおいて薄膜配線基板の反りや撓みが大きいと、モールド時に、モールド金型の薄膜配線基板支持面と薄膜配線基板の外部端子取り付け面との間に隙間が形成され、その結果、封止用樹脂注入時には、この隙間が封止用樹脂の注入圧力により潰される。
【００１３】
これにより、前記隙間が無くなって薄膜配線基板が平坦に戻ろうとする応力が半導体チップの裏面（主面と反対側の面）に掛かるため、その結果、半導体チップの裏面側からチップクラックが形成されることが問題となる。
【００１４】
本発明の目的は、薄膜配線基板を用いた半導体装置のモールド時のチップクラックの発生を防止してモールドの安定化とモールド品質の向上とを図る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１７】
すなわち、本発明の半導体装置の製造方法は、半導体装置の封止部に対応したキャビティを形成する薄膜配線基板支持面に格子状に、または吸引孔を中心として同心円状に複数の排気通路が設けられたモールド金型を備えるモールド装置を準備する工程と、半導体チップが搭載された前記薄膜配線基板を前記モールド金型の前記キャビティに配置する工程と、前記半導体チップが搭載された前記薄膜配線基板を、前記吸引孔を介して吸引して、前記モールド金型の前記薄膜配線基板支持面に密着させる工程と、前記薄膜配線基板を前記薄膜配線基板支持面に密着させた後、前記モールド金型を構成する第１金型と第２金型の型締めを行う工程と、型締め後、前記薄膜配線基板を前記薄膜配線基板支持面に密着させた状態で前記キャビティに封止用樹脂を供給して前記半導体チップをトランスファモールド方式によりモールドする工程と、前記封止用樹脂の硬化後、前記薄膜配線基板の吸引を解放して前記モールド金型から前記封止部が形成された前記薄膜配線基板を取り出す工程とを有するものである。
【００１９】
これにより、薄膜配線基板支持面と薄膜配線基板との間に隙間が形成されることがないため、封止用樹脂注入時に半導体チップに樹脂圧力が掛かった際にも、半導体チップが変形するような応力は掛からない。
【００２０】
したがって、モールド時のチップクラックの発生を防ぐことができる。
【００２１】
その結果、半導体装置の製造においてモールドの安定化を図ることができるとともに、半導体装置の封止部のモールド品質の向上を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明のモールド装置の構造の実施の形態の一例を示す外観斜視図、図２は図１に示すモールド装置のモールド金型および吸引制御系の構造の一例を示す部分断面図、図３は図１に示すモールド装置によって樹脂封止された半導体装置の一例であるＣＳＰの構造を示す断面図、図４は本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態の一例を示す製造プロセス図、図５は図４に示す半導体装置の製造方法におけるモールド工程の一例を示すモールドプロセス図、図６は本発明の半導体装置の製造方法に対する比較例の半導体装置の製造方法を示す図であり、（ａ）はテープ基板の断面図、（ｂ）はダイボンド後の半導体チップとテープ基板の断面図、（ｃ）は金型セット時のモールド金型とワークの部分断面図、（ｄ）はワークのチップクラック状態を示す部分断面図である。
【００２５】
図１に示す本実施の形態のモールド装置は、薄膜配線基板であるテープ基板２１を用いて製造される樹脂封止形の半導体装置の組み立て工程において、図２に示す半導体チップ２０をモールドによって樹脂封止するものであり、本実施の形態では、マルチポット形のトランスファー式のモールド装置を取り上げて説明する。
【００２６】
なお、前記モールド装置によって樹脂封止（モールド）が行われる半導体装置は、例えば、図３に示すＣＳＰ１９であり、このＣＳＰ１９は、ポリイミドテープなどからなるテープ基板２１（薄膜配線基板）を用いて組み立てられるものである。その際、ＣＳＰ１９のテープ基板２１の裏面、つまり、半導体チップ２０を搭載する面と反対側の面（以降、この面をバンプ取り付け面２１ａ（外部端子取り付け面）と呼ぶ）には、外部端子となる複数のバンプ電極２３が取り付けられる。
【００２７】
したがって、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａには、封止部２２を形成することができないため、テープ基板２１の半導体チップ２０を搭載する面側のみにおいて樹脂封止（モールド）を行う。
【００２８】
すなわち、前記モールド装置に設けられたモールド金型１１は、テープ基板２１の片面側のみにおいてモールドを行う片面モールドタイプのものである。
【００２９】
図１に示すモールド装置の構成は、上側に配置された第１金型である上金型３およびこれと一対を成す第２金型である下金型４を備えたモールド金型１１（図２参照）と、モールド金型１１が設けられた樹脂成形部５と、ワーク１２（ここでは、ダイボンディングとワイヤボンディングとを終えたテープ基板２１）を樹脂成形部５に搬入するローダ１と、ワーク１２を樹脂成形部５から取り出すアンローダ２とを備えており、前記モールド装置において、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１は、図１に示すローダ１から樹脂成形部５に搬入され、この樹脂成形部５において半導体チップ２０などが樹脂封止される。なお、モールド後、樹脂成形を終了したワーク１２は、アンローダ２に搬出されてここに収容される。
【００３０】
なお、モールド金型１１の上金型３および下金型４には、ＣＳＰ１９の封止部２２に対応したキャビティ３ａ，４ａが形成され、これらキャビティ３ａ，４ａが合わさると封止部２２の形状を成す。
【００３１】
さらに、上金型３には、そのキャビティ３ａの一部を形成するテープ基板支持面３ｂ（薄膜配線基板支持面）に開口する吸引孔３ｃが設けられている。
【００３２】
また、本実施の形態のモールド装置には、ワーク１２（半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１）をモールド金型１１のテープ基板支持面３ｂに支持した際に吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する基板吸引部１３が設けられている。
【００３３】
なお、吸引孔３ｃは、その一端が、上金型３のテープ基板支持面３ｂに排気通路１８を介して開口し、他端が基板吸引部１３に接続されている。
【００３４】
したがって、前記モールド装置は、半導体チップ２０の樹脂封止を行う際に、ワーク１２を基板吸引部１３によって吸引孔３ｃを介して吸引して、モールド金型１１のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させて樹脂封止を行うものであり、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを上金型３のテープ基板支持面３ｂに密着させるため、図６（ｃ）に示す比較例のようなテープ基板２１とテープ基板支持面３ｂとの間の隙間２６は形成されない。
【００３５】
なお、吸引孔３ｃは、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａの半導体チップ２０に対応したチップ領域２１ｆ（図３参照）を、テープ基板支持面３ｂに密着させるように上金型３に設けられていればよい。
【００３６】
したがって、上金型３の１つのキャビティ３ａに対して、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａのチップ領域２１ｆ内に開口する少なくとも１つの吸引孔３ｃが設けられていればよいが、１つのキャビティ３ａに応じて設けられる吸引孔３ｃの数は、特に限定されるものではなく、複数個設けられていてもよい。
【００３７】
本実施の形態のモールド装置のモールド金型１１では、１つのキャビティ３ａに１つの吸引孔３ｃが設けられている場合を示している。
【００３８】
さらに、吸引孔３ｃの開口部の形状は、円形であってもよく、あるいは、多角形などであってもよい。
【００３９】
また、基板吸引部１３には、図２に示すように、吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する真空排気手段である真空ポンプ１５と、真空ポンプ１５と吸引孔３ｃとの接続通路１６ｃの開閉を行う弁部材である電磁弁１６と、電磁弁１６の開閉動作を行う制御部１７とが設置されている。
【００４０】
さらに、電磁弁１６には、圧縮ばね１６ａとソレノイド１６ｂとが設けられている。
【００４１】
したがって、基板吸引部１３によってテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを吸引する際には、まず、モールド金型１１内に、ワーク１２（半導体チップ２０の搭載を終えたテープ基板２１）におけるテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを上金型３のテープ基板支持面３ｂと対向させて配置する。
【００４２】
その後、制御部１７によって接続通路１６ｃにおける電磁弁１６を開いた状態とし、この状態で真空ポンプ１５によって吸引孔３ｃを介してキャビティ３ａ，４ａの真空排気を行うことにより、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを吸引することができ、これにより、上金型３のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａを密着させることができる。
【００４３】
なお、テープ基板２１の吸引を停止する際には、制御部１７によって電磁弁１６を閉じた状態に動作させ、これにより、吸引を停止させる。
【００４４】
ここで、電磁弁１６の開閉動作は、制御部１７によってソレノイド１６ｂを動作させ、さらに、予め電磁弁１６に取り付けられた圧縮ばね１６ａとの動作により、接続通路１６ｃの開閉を行うものである。
【００４５】
なお、本実施の形態では、前記弁部材として電磁弁１６の場合を取り上げて説明しているが、前記弁部材は、制御部１７の制御により接続通路１６ｃの開閉を行うものであれば、他の弁部材であってもよい。
【００４６】
また、本実施の形態のモールド装置における制御部１７は、電磁弁１６の開閉動作を制御するものであるが、この制御部１７は、電磁弁１６の開閉動作の制御の他に、真空ポンプ１５の排気動作を制御するものであってもよく、さらに、上金型３や下金型４の昇降動作や、封止用樹脂６の注入動作などを制御するものであってもよい。
【００４７】
また、モールド金型１１の上金型３には、吸引孔３ｃと繋がった溝状の複数の排気通路１８が形成されており、かつそれぞれの排気通路１８がテープ基板支持面３ｂに開口して形成されている。
【００４８】
ここで、図２に示すモールド金型１１における溝状の排気通路１８は、例えば、上金型３のキャビティ３ａを形成するテープ基板支持面３ｂにおいて、吸引孔３ｃを中心としてほぼ同心円上に複数個形成されており、それら排気通路１８は吸引孔３ｃに繋がっている。
【００４９】
なお、溝状の排気通路１８の形状は、前記同心円上に限定されるものではなく、上金型３のテープ基板支持面３ｂにおいて格子状に形成されていてもよく、もしくは、蜂の巣状などに形成されていてもよい。
【００５０】
また、モールド金型１１には、封止用樹脂６をキャビティ３ａ，４ａに注入する際にその封止用樹脂６の分岐点となるカル７ａに連通するランナ８が形成されたカルブロック７と、カル７ａに封止用樹脂６を押し出すプランジャ１０と、このプランジャ１０と一対を成す封止用樹脂６の供給口であるポット９と、封止用樹脂６のキャビティ３ａ，４ａへの注入口であるゲート１４とが形成されている。
【００５１】
さらに、本実施の形態のモールド装置は、マルチポット形のトランスファー式のものであるため、モールド金型１１の上金型３と下金型４との合わせ面２７には、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１であるワーク１２が配置される所定形状、つまりＣＳＰ１９の封止部２２の形状に対応したキャビティ３ａ，４ａが複数個形成されている。
【００５２】
したがって、本実施の形態のモールド装置は、１台のモールド金型１１で同時に複数個のＣＳＰ１９の封止部２２を形成することができる。
【００５３】
また、本実施の形態のモールド装置は、マルチポット形のものであるため、下金型４には、複数のシリンダ状のポット９が貫通して形成され、モールド時には、このポット９に、タブレット状の封止用樹脂６がセットされる。
【００５４】
つまり、本実施の形態のモールド装置は、下金型４が稼動側であり、型締めおよび型開きの際には、この下金型４が上下動（昇降）する。
【００５５】
次に、本実施の形態のモールド装置を用いて樹脂封止（モールド）が行われて組み立てられた半導体装置の一例であるＣＳＰ１９（図３参照）の構造について説明する。
【００５６】
なお、ＣＳＰ１９は、半導体チップ２０搭載用の基板としてテープ基板２１を用いたものであるとともに、外部端子として複数のボール状の電極すなわち複数のバンプ電極２３が設けられたファインピッチの小形のテープＢＧＡタイプのものである。
【００５７】
ＣＳＰ１９の構成は、主面２０ａに半導体集積回路が形成されかつアルミニウムからなる表面電極であるパッド２０ｂが設けられた半導体チップ２０と、半導体チップ２０を支持し、かつこの半導体チップ２０のパッド２０ｂに応じて設けられたリード部２１ｂ（基板電極）を備えたテープ基板２１（薄膜配線基板）と、ＣＳＰ１９の外部端子としてテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに複数個取り付けられたバンプ電極２３と、半導体チップ２０のパッド２０ｂとこれに対応するリード部２１ｂとを電気的に接続するボンディングワイヤ２４と、半導体チップ２０およびボンディングワイヤ２４を樹脂封止して形成した封止部２２とからなる。
【００５８】
なお、外部端子である複数のバンプ電極２３は、テープ基板２１のチップ搭載側の面と反対側の面であるバンプ取り付け面２１ａにおいて格子状に配列され、さらに、半導体チップ２０は、樹脂系のダイボンド材であるペースト材２５などによってテープ基板２１に固定されている。
【００５９】
また、半導体チップ２０には、その主面２０ａ（半導体集積回路が形成された面）の外周部全体に複数個の表面電極であるパッド２０ｂが形成されている。
【００６０】
なお、テープ基板２１は、例えば、ポリイミドフィルムなどからなるテープ基材２１ｃからなり、このテープ基材２１ｃにＮｉめっき層と金めっき層とからなるリード部２１ｂ（内部配線も含む）が形成され、リード部２１ｂの露出部２１ｅ以外の箇所の表面は、レジスト膜２１ｄによって覆われている。
【００６１】
さらに、テープ基材２１ｃに取り付けられた複数のバンプ電極２３は、例えば、半田によって形成されたものであり、また、封止部２２を形成する封止用樹脂６は、例えば、エポキシ系の熱硬化性樹脂である。
【００６２】
また、封止部２２は、図１に示すモールド装置を用いてモールドされて形成されたものである。
【００６３】
次に、本実施の形態のモールド方法について説明する。
【００６４】
なお、前記モールド方法は、図１に示すモールド装置を用いて行うものであり、本実施の形態では、前記モールド方法を図３に示すテープＢＧＡであるＣＳＰ１９（半導体装置）の製造方法と併せて図４および図５に示すプロセス図に基づいて説明する。
【００６５】
さらに、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、テープ基板２１の半導体チップ２０を搭載する面側において樹脂封止を行ってチップ支持面側にのみ封止部２２を形成するものである。
【００６６】
まず、図４に示すステップＳ１により、主面２０ａに半導体集積回路が形成された半導体チップ２０を準備する。
【００６７】
一方、ステップＳ２により、所定箇所にダイボンド用のペースト材２５が予め塗布され、かつ半導体チップ２０を搭載可能なテープ基板２１を準備する。
【００６８】
続いて、ステップＳ３により、ペースト材２５上に半導体チップ２０を配置して所定温度に加熱してダイボンディングを行う。
【００６９】
その後、半導体チップ２０のパッド２０ｂ（表面電極）とこれに対応するテープ基板２１のリード部２１ｂ（基板電極）の露出部２１ｅとを、ステップＳ４に示すワイヤボンディングによって電気的に接続する。
【００７０】
なお、ここで用いるボンディングワイヤ２４は、例えば、金線であり、このボンディングワイヤ２４によって半導体チップ２０のパッド２０ｂとテープ基板２１のリード部２１ｂとを電気的に接続する。
【００７１】
その後、ステップＳ５に示すモールドを行う。
【００７２】
その際、まず、ＣＳＰ１９（半導体装置）の封止部２２に対応したキャビティ３ａ，４ａを備えかつこのキャビティ３ａの一部を形成するテープ基板支持面３ｂに開口した吸引孔３ｃが設けられたモールド金型１１を備えるモールド装置を準備する。
【００７３】
すなわち、図１および図２に示すモールド装置を準備する。
【００７４】
なお、前記モールド装置は、吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する基板吸引部１３を有しているものであり、この基板吸引部１３には、吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を吸引する真空ポンプ１５と、真空ポンプ１５と吸引孔３ｃとの接続通路１６ｃの開閉を行う電磁弁１６と、電磁弁１６の開閉動作を行う制御部１７とが設置されている。
【００７５】
一方、ダイボンディングとワイヤボンディングとを終了したテープ基板２１であるワーク１２を準備する。
【００７６】
続いて、ワーク１２をモールド装置のローダ１にセットした後、図５に示すモールド工程におけるステップＳ１１により、ワーク１２を、モールド金型１１における一対の上金型３と下金型４のうちの下金型４のキャビティ４ａ上に配置する。
【００７７】
その際、図２に示すように、半導体チップ２０の主面２０ａを下方に向け、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａ（図３参照）を上方に向けて下金型４のキャビティ４ａにワーク１２を配置する。
【００７８】
続いて、ステップＳ１２により、テープ基板２１の吸引を開始する。
【００７９】
まず、制御部１７によって電磁弁１６を開けた状態とし、この状態で真空ポンプ１５によって吸引孔３ｃを介してキャビティ４ａの真空排気を行い、これにより、テープ基板２１を吸引する。
【００８０】
その結果、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１であるワーク１２を吸引孔３ｃを介して吸引して、モールド金型１１の上金型３のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させる。
【００８１】
本実施の形態のモールド装置では、１つの吸引孔３ｃが、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａの半導体チップ２０に対応したチップ領域２１ｆを、テープ基板支持面３ｂに密着させるように１つのキャビティ３ａに対応して設けられている。
【００８２】
さらに、吸引孔３ｃは、上金型３において同心円状に形成された複数の排気通路１８に連通し、これら排気通路１８がテープ基板支持面３ｂに開口しているため、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａのチップ領域２１ｆを、図６（ｃ）に示す隙間２６を形成することなくテープ基板支持面３ｂに密着させることができる。
【００８３】
その後、テープ基板２１をテープ基板支持面３ｂに密着させた状態で、ステップＳ１３により、稼動側である下金型４を上金型３（第１金型）に向けて上昇させて、上金型３と下金型４の型締め（金型クランプ）を行う。
【００８４】
モールド金型１１の型締め後、キャビティ３ａ，４ａに封止用樹脂６（レジン）を供給して半導体チップ２０のモールドを行う。
【００８５】
その際、まず、ステップＳ１４により、下金型４（第２金型）のポット９にタブレット状の封止用樹脂６を投入してタブレットセットを行う。
【００８６】
なお、モールド金型１１は、予め、所定温度に加熱しておく。
【００８７】
その後、ポット９内のタブレット状の封止用樹脂６を溶融し、続いて、プランジャ１０によって封止用樹脂６を押し出して、ステップＳ１５に示すレジン加圧注入を行う。
【００８８】
その際、所定の圧力でプランジャ１０を押すことにより、ポット９から封止用樹脂６が押し出され、ランナ８やゲート１４などを介して上金型３と下金型４のキャビティ３ａ，４ａの内部に封止用樹脂６を注入し、これにより、半導体チップ２０やボンディングワイヤ２４のモールドを行う。
【００８９】
この時、上金型３および下金型４のキャビティ３ａ，４ａの内部には、封止用樹脂６が充填していくが、吸引孔３ｃを介した真空ポンプ１５による真空排気によってテープ基板２１が上金型３側に吸引されているため、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａと上金型３のテープ基板支持面３ｂとは密着しており、図６（ｃ）に示すような隙間２６は形成されていない。
【００９０】
したがって、テープ基板２１のチップ領域２１ｆがレジン注入圧力によって変形することがなく、このテープ基板２１の変形による応力が半導体チップ２０に加わることもない。
【００９１】
これにより、レジン注入時のチップクラックの発生を防ぐことができる。
【００９２】
封止用樹脂６の充填完了後、モールド金型１１を所定の温度まで冷やし、これにより、キャビティ３ａ，４ａの内部の封止用樹脂６を硬化させてモールドを完了させる（ステップＳ１６）。
【００９３】
その後、ステップＳ１７により、テープ基板２１の吸引を停止する。すなわち、制御部１７によって電磁弁１６を閉状態とし、接続通路１６ｃにおける真空ポンプ１５からの真空排気（吸引）を停止させる。
【００９４】
これにより、テープ基板２１は吸引状態から解放される。
【００９５】
その後、ステップＳ１８により、稼動側の下金型４を下降させて型開きを行う。
【００９６】
さらに、ステップＳ１９により、モールド金型１１から封止部２２が形成されたテープ基板２１であるワーク１２を取り出す。
【００９７】
これにより、ステップＳ５のモールド工程を終了し、ワーク１２をアンローダ２を介してモールド装置の外部に搬出する。
【００９８】
その後、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに半導体チップ２０のパッド２０ｂと電気的に接続させてバンプ電極２３（外部端子）を取り付ける。
【００９９】
ここでは、まず、ステップＳ６により、ワーク１２のテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａの所定箇所にはんだボールを供給するバンプ転写を行い、各バンプ電極２３の仮固定を行う。
【０１００】
続いて、ステップＳ７により、ワーク１２に対してリフローによるバンプ形成を行う。つまり、ワーク１２を所定温度のリフロー炉などに通して外部端子である所定数のバンプ電極２３をテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに取り付ける。
【０１０１】
これにより、各バンプ電極２３は、それぞれに半導体チップ２０のパッド２０ｂと電気的に接続されて取り付けられる。
【０１０２】
その後、種々の検査を行って図３に示すＣＳＰ１９（半導体装置）の完成とする（ステップＳ８）。
【０１０３】
本実施の形態のモールド方法および装置ならびにそれを用いた半導体装置の製造方法によれば、以下のような作用効果が得られる。
【０１０４】
すなわち、樹脂封止（モールド）を行う際に、半導体チップ２０が搭載されたテープ基板２１をモールド金型１１の上金型３に設けられた吸引孔３ｃを介して吸引し、これにより、モールド金型１１のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させて樹脂封止を行うことが可能になる。
【０１０５】
その結果、上金型３のテープ基板支持面３ｂとワーク１２のテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａとの間に隙間２６が形成されることをなくすことができる。
【０１０６】
ここで、図６に示す比較例に、モールド時（レジン注入時）のチップクラックの発生のメカニズムを表す。
【０１０７】
まず、図６（ａ）は、ダイボンディング前のテープ基板２１を示したものであり、両端が外枠部２１ｇによって支持されたテープ基板２１には、ダイボンディング前に、すでに局部的な凹凸や反りが形成されている。
【０１０８】
そこで、図６（ｂ）に示すように、ダイボンディング（ペレットボンディングまたはぺ付けともいう）後には、テープ基板２１の変形が残存し、さらに、ペースト材２５の硬化収縮によってテープ基板２１には撓みが発生する。
【０１０９】
続いて、図６（ｃ）に示すように、モールド金型１１のキャビティ３ａ，４ａに配置した後、型締めが行われると、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａと上金型３のテープ基板支持面３ｂとの間に隙間２６が形成される。
【０１１０】
この状態で、図６（ｄ）に示すように、樹脂（レジン）注入が行われると、樹脂注入圧力により、テープ基板２１とテープ基板支持面３ｂとの間の隙間２６が押しつぶされ、これにより、半導体チップ２０にテープ基板２１の上金型３側への変形による応力が加わる。
【０１１１】
その結果、チップクラックに到る。
【０１１２】
本実施の形態のモールド方法およびモールド装置ならびにＣＳＰ１９の製造方法では、上金型３にテープ基板２１を密着させるため、上金型３のテープ基板支持面３ｂとテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａとの間に図６（ｃ）に示すような隙間２６が形成されることはない。
【０１１３】
したがって、封止用樹脂６の注入時にテープ基板２１が上金型３側に変形することはない。
【０１１４】
これにより、封止用樹脂６の注入時に、半導体チップ２０に対してテープ基板２１の変形による応力が加わることはないため、モールド時のチップクラックの発生を防ぐことができる。
【０１１５】
その結果、ＣＳＰ１９（半導体装置）の製造においてモールドの安定化を図ることができ、さらに、ＣＳＰ１９の封止部２２のモールド品質の向上を図ることができる。
【０１１６】
また、モールド金型１１のテープ基板支持面３ｂにテープ基板２１を密着させて樹脂封止を行うことにより、テープ基板２１の平坦度を向上させて樹脂封止を行うことができ、その結果、ＣＳＰ１９組み立て後のＣＳＰ１９におけるテープ基板２１の平坦度を高精度にすることができる。
【０１１７】
これにより、ＣＳＰ１９において、そのテープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａに取り付けられた外部端子であるバンプ電極２３の高さのばらつきも抑えることができ、その結果、ＣＳＰ１９の実装性を向上させることができる。
【０１１８】
また、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａのチップ領域２１ｆに対応した箇所に開口する吸引孔３ｃが上金型３に設けられ、この吸引孔３ｃを介してテープ基板２１を上金型３のテープ基板支持面３ｂに密着させることにより、様々な大きさの半導体チップ２０に対してもそれらの半導体チップ２０を密着させることができる。
【０１１９】
すなわち、吸引孔３ｃを、テープ基板２１のチップ領域２１ｆ内に対応した箇所に開口するように設けておくことにより、この吸引孔３ｃを様々な大きさの半導体チップ２０に対応させることができ、その結果、モールド金型１１を加工する際の加工費を最小限に留めることができる。
【０１２０】
したがって、モールド金型１１の金型加工費を低減できる。
【０１２１】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１２２】
例えば、前記実施の形態においては、モールド装置がマルチポット式のトランスファーモールド装置の場合を説明したが、前記モールド装置は、必ずしもマルチポット式に限定されるものではなく、シングルポット式のトランスファーモールド装置であってもよい。
【０１２３】
また、前記実施の形態においては、第１金型を上金型３とし、第２金型を下金型４としたが、両者の関係は、その反対であってもよい。
【０１２４】
つまり、第１金型を下金型４とし、第２金型を上金型３としてもよい。
【０１２５】
さらに、前記実施の形態においては、上金型３に吸引孔３ｃが設けられている場合を説明したが、吸引孔３ｃは下金型４に設けられていてもよい。
【０１２６】
すなわち、テープ基板２１のバンプ取り付け面２１ａが下方を向いて配置される場合には、下金型４に吸引孔３ｃを設けることになる。
【０１２７】
また、前記実施の形態では、半導体装置の一例としてＣＳＰ１９を取り上げて説明したが、前記半導体装置は、ＣＳＰ１９に限定されるものではなく、薄膜配線基板（テープ基板２１）を用いて組み立てられ、かつ樹脂封止が行われる半導体装置であれば、ＣＳＰ１９より大形のＢＧＡなどの他の半導体装置であってもよい。
【０１２８】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【０１２９】
（１）．樹脂封止の際に、モールド金型に設けられた吸引孔を介して薄膜配線基板を吸引し、モールド金型の薄膜配線基板支持面に薄膜配線基板を密着させて樹脂封止を行うことにより、薄膜配線基板支持面と薄膜配線基板との間に隙間が形成されることがないため、薄膜配線基板が変形することはない。これにより、封止用樹脂注入時に半導体チップに対して薄膜配線基板の変形による応力が加わることはないため、モールド時のチップクラックの発生を防ぐことができる。その結果、半導体装置の製造においてモールドの安定化を図ることができ、さらに、半導体装置の封止部のモールド品質の向上を図ることができる。
【０１３０】
（２）．モールド金型の薄膜配線基板支持面に薄膜配線基板を密着させて樹脂封止を行うことにより、薄膜配線基板の平坦度を向上させて樹脂封止を行うことができ、その結果、半導体装置組み立て後の薄膜配線基板の平坦度を高精度にすることができる。これにより、半導体装置において、その薄膜配線基板の外部端子取り付け面に取り付けられた外部端子の高さのばらつきも抑えることができ、その結果、半導体装置の実装性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモールド装置の構造の実施の形態の一例を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示すモールド装置のモールド金型および吸引制御系の構造の一例を示す部分断面図である。
【図３】図１に示すモールド装置によって樹脂封止された半導体装置の一例であるＣＳＰの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法の実施の形態の一例を示す製造プロセス図である。
【図５】図４に示す半導体装置の製造方法におけるモールド工程の一例を示すモールドプロセス図である。
【図６】（ａ),（ｂ),（ｃ),（ｄ）は本発明の半導体装置の製造方法に対する比較例の半導体装置の製造方法を示す図であり、（ａ）はテープ基板の断面図、（ｂ）はダイボンド後の半導体チップとテープ基板の断面図、（ｃ）は金型セット時のモールド金型とワークの部分断面図、（ｄ）はワークのチップクラック状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ ローダ
２ アンローダ
３ 上金型（第１金型）
３ａ キャビティ
３ｂ テープ基板支持面（薄膜配線基板支持面）
３ｃ 吸引孔
４ 下金型（第２金型）
４ａ キャビティ
５ 樹脂成形部
６ 封止用樹脂
７ カルブロック
７ａ カル
８ ランナ
９ ポット
１０ プランジャ
１１ モールド金型
１２ ワーク
１３ 基板吸引部
１４ ゲート
１５ 真空ポンプ（真空排気手段）
１６ 電磁弁（弁部材）
１６ａ 圧縮ばね
１６ｂ ソレノイド
１６ｃ 接続通路
１７ 制御部
１８ 排気通路
１９ ＣＳＰ（半導体装置）
２０ 半導体チップ
２０ａ 主面
２０ｂ パッド（表面電極）
２１ テープ基板（薄膜配線基板）
２１ａ バンプ取り付け面（外部端子取り付け面）
２１ｂ リード部（基板電極）
２１ｃ テープ基材
２１ｄ レジスト膜
２１ｅ 露出部
２１ｆ チップ領域
２１ｇ 外枠部
２２ 封止部
２３ バンプ電極（外部端子）
２４ ボンディングワイヤ
２５ ペースト材
２６ 隙間
２７ 合わせ面
Claims (2)
- ポリイミドテープまたはポリイミドフィルムからなる薄膜配線基板を用いて組み立てられる樹脂封止形の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置の封止部に対応したキャビティを形成する薄膜配線基板支持面に格子状に、または吸引孔を中心として同心円状に複数の排気通路が設けられたモールド金型を備えるモールド装置を準備する工程と、
半導体チップが搭載された前記薄膜配線基板を前記モールド金型の前記キャビティに配置する工程と、
前記半導体チップが搭載された前記薄膜配線基板を、前記吸引孔を介して吸引して、前記モールド金型の前記薄膜配線基板支持面に密着させる工程と、
前記薄膜配線基板を前記薄膜配線基板支持面に密着させた後、前記モールド金型を構成する第１金型と第２金型の型締めを行う工程と、
型締め後、前記薄膜配線基板を前記薄膜配線基板支持面に密着させた状態で前記キャビティに封止用樹脂を供給して前記半導体チップをトランスファモールド方式によりモールドする工程と、
前記封止用樹脂の硬化後、前記薄膜配線基板の吸引を解放して前記モールド金型から前記封止部が形成された前記薄膜配線基板を取り出す工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１記載の半導体装置の製造方法であって、前記薄膜配線基板のチップ支持面側において樹脂封止を行って前記チップ支持面側にのみ前記封止部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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