JP3956530B2

JP3956530B2 - 集積回路の製造方法

Info

Publication number: JP3956530B2
Application number: JP11413199A
Authority: JP
Inventors: 裕之山川; 崇長坂
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-04-21
Filing date: 1999-04-21
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2019-04-21
Also published as: JP2000306931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の一面上にワイヤボンド実装されたＩＣチップや半導体素子等の回路素子を樹脂にて包み込むように封止してなる集積回路（以下、樹脂封止型集積回路という）の製造方法に関し、特にその樹脂の封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、樹脂封止型集積回路の製造方法は、基板上に回路構成用の回路素子を搭載し、ワイヤボンディングを行うことにより、回路素子と基板とをワイヤにて結線した後、基板上において回路素子及びワイヤにより構成されるワイヤボンド実装部を樹脂で包み込むように封止することにより行われる。それにより、ワイヤボンド実装部におけるワイヤ接続部の機械的、化学的な保護がなされる。
【０００３】
この樹脂による封止は、一般に、印刷またはディスペンスにより行われる。図２に、従来の印刷による樹脂封止体の形成方法を概略断面図にて示す。
図２（ａ）に示す様に、回路基板Ｊ１上には、ＩＣチップ（回路素子）Ｊ２がＡｇ（銀）ペーストＪ３を介して搭載され、このＩＣチップＪ２はワイヤボンディングにより形成されたワイヤＪ４により回路基板Ｊ１と結線され電気的に接続されている。
【０００４】
ここで、回路基板Ｊ１上において、ＩＣチップＪ２及びワイヤＪ４を樹脂で封止し、他のチップ部品（チップコンデンサ等）Ｊ５を含む領域での樹脂の付着を防止するために、ワイヤボンド実装部全域に対応した開口部Ｊ６を有する板状のメタルマスクＪ７を回路基板Ｊ１上に配置する。なお、図２（ｅ）は、メタルマスクＪ７の平面形状である。
【０００５】
次に、図２（ｂ）に示す様に、スキージＪ８を用いて、メタルマスクＪ７上から樹脂Ｊ９を印刷する。この後、図２（ｃ）に示す様に、回路基板Ｊ１上からメタルマスクＪ７を外すと、その後は樹脂Ｊ９のチクソ係数（粘度）により、図２（ｄ）に示す様な形状の樹脂Ｊ９による封止体（樹脂封止体）が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、樹脂封止体の周縁部における側壁面と回路基板Ｊ１の一面との成す角度（フィレット角）、即ち図２（ｄ）に示す角度θは、樹脂材料のチクソ係数により支配される。樹脂封止体のフィレット角θが大きいほど、樹脂Ｊ９にかかるせん断応力が大きくなり、温度サイクルにより樹脂Ｊ９の回路基板Ｊ１からの剥離が発生しやすくなる。
【０００７】
しかしながら、上記図２に示す様な従来の製造方法では、メタルマスクＪ７の厚み（印刷厚み）は、最低限、非封止領域であるチップ部品の高さが必要であるため、樹脂封止体の出来上がり状態としては、図２（ｄ）に示す様に、フィレット角θが直角に近い大きいものとなる。そのため、従来においては、上記した温度サイクルによる樹脂の剥離が発生しやすいという問題があり、この問題は、樹脂との熱膨張差の大きいセラミックを基板に用いた場合、特に顕著となる。
【０００８】
本発明は上記問題に鑑み、樹脂封止型集積回路において、基板からの剥離を防止すべくフィレット角を小さくした樹脂封止体を形成する製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ワイヤボンディングを行った後、基板（１０）における樹脂（９０）の封止領域に対応する領域内に開口部（７１）を有するマスク部材（７０）を該基板上に配置し、該開口部を通して該基板上に該樹脂を注入、塗布する工程を備えており、この工程に用いる該マスク部材として、該開口部が該封止領域に対応する領域内にて離間して複数個形成され、且つ、個々の該開口部の開口面積が該封止領域の中央部側から周縁部側に行くに連れて小さくなっているものを用いることを特徴としている。
【００１０】
本製造方法によれば、マスク部材（７０）における個々の開口部（７１）の開口面積が上記封止領域の中央部側から周縁部側に行くに連れて小さくなっているため、該開口部を通して基板（１０）上に樹脂（９０）を注入する際に、その注入量を上記封止領域の中央部側では多く、周縁部側に行くに連れて少ないものとできる。
【００１１】
よって、該基板上に形成される該樹脂の封止形状（樹脂封止体の形状）は、該基板から突出する厚さが中央部で厚く周縁部に向かって次第に薄くなるというなだらかな形状となるため、従来に比べて樹脂封止体のフィレット角を鈍角にできる。
このように、本製造方法によれば、樹脂封止型集積回路において、基板からの剥離を防止すべくフィレット角を小さくした樹脂封止体を形成する製造方法を提供することができる。
【００１２】
また、請求項２記載の発明では、マスク部材（７０）における複数個の開口部（７１）として、個々の平面形状が円形もしくは角部にＲを有する四辺形であるものを用いることを特徴としている。ここで、円形とは、楕円、扁平の円を含む。
もし、開口部の平面形状において、角があると、基板上に塗布されたときに樹脂にも角部が形成されやすく、その角部において樹脂に余分な応力がかかる可能性があり、好ましくない。本発明では、開口部の平面形状において、角が無いものとでき、樹脂封止体に余分な応力がかからず、いっそう確実な剥離防止がなされる。
【００１３】
なお、上記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一例である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示す実施形態について説明する。本実施形態は、ワイヤボンド実装された回路構成用のＩＣチップあるいは半導体素子、及び、コンデンサ等のチップ部品が搭載された混成集積回路に適用したものとして説明する。図１は、最終的に図１（ｃ）にて概略断面で示される混成集積回路１００を製造する製造方法を示す説明図であり、（ａ）、（ｂ）は製造工程の途中状態を示す概略断面図、（ｄ）は本製造方法に用いられるマスク部材の概略平面図である。
【００１５】
図１（ｃ）に示す様に、混成集積回路（本発明でいう集積回路）１００は、例えば樹脂製のプリント基板やセラミック基板等に対して図示しない電極部（配線部）が形成されてなる回路基板１０を有する。
回路基板１０の一面上には、回路を構成する素子としてのＩＣチップ（本発明でいう回路素子）２０がＡｇペースト３０を介して接着することにより搭載され、ワイヤボンディングにより形成された金やアルミニウム等よりなるワイヤ４０により、ＩＣチップ２０と回路基板１０の上記電極部とは結線され電気的に接続されている。
【００１６】
また、回路基板１０の一面上には、回路素子としてのチップ部品（コンデンサや抵抗等）５０が、回路基板１０の上記電極部と電気的に接続するように、Ａｇペースト等により搭載されている。そして、これらＩＣチップ２０、ワイヤ４０、チップ部品５０は、回路基板１０の上記電極部とともに、電気的に回路を構成し、混成集積回路として機能するようになっている。
【００１７】
また、回路基板１０の一面上において、ＩＣチップ２０及びワイヤ４０より構成されるワイヤボンド実装部は、エポキシ樹脂等よりなる樹脂封止体６０により、包み込むように封止され、外部から保護されている。なお、チップ部品５０は樹脂で封止されていない。
かかる混成集積回路１００の製造方法について、図１（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）も参照して述べる。本製造方法は、上記図２にて示したスキージを用いた印刷による樹脂形成方法に用いるマスク部材を改良したものである。
【００１８】
まず、一面上に、Ａｇペースト３０を介して接着され且つワイヤボンド実装されたＩＣチップ２０と、Ａｇペースト等で接着されたチップ部品５０とを搭載した回路基板１０を用意する。
また、この用意された回路基板１０上に、板状のメタルマスク（本発明でいうマスク部材）７０を設置する。このメタルマスク７０は、回路基板１０における樹脂の封止領域（回路基板１０の一面において最終的に樹脂封止体６０が配置される領域）Ｋに対応する領域内にて、メタルマスク７０の表裏両面に貫通する複数個の開口部（図１（ｄ）中のハッチングされていない部分）７１が、互いに離間して形成されたものである。
【００１９】
さらに、図１（ｄ）に示す様に、個々の開口部７１の平面形状は円形状であり、また、個々の開口部７１の開口面積（径）は、上記封止領域Ｋの中央部側から周縁部側に行くに連れて小さくなるように形成されている。このメタルマスク７０は、例えば、ＳＵＳ（ステンレス）等の板材をエッチングしたり、型で打ち抜く等によって、形成することができる。
【００２０】
次に、図１（ｂ）に示す様に、回路基板１０上にメタルマスク７０を設置した状態で、スキージ８０を用いて樹脂９０を印刷する（樹脂印刷工程）。
具体的には、メタルマスク７０上に溶剤等に溶かした液状の樹脂９０を配置し、スキージ８０を図１（ｂ）中の矢印方向にメタルマスク７０を押し付けながら滑らすことにより、メタルマスク７０の複数個の開口部７１を通して回路基板１０上に樹脂９０を注入する。すると、樹脂９０は各開口部７１において、開口面積に応じた量が回路基板１上に滴下されて塗布される。
【００２１】
このとき、上記封止領域の中央部側に位置する径（開口面積）の大きい開口部からは、多量の樹脂が供給され、上記封止領域の周縁部側に位置する径（開口面積）の小さい開口部からは、少量の樹脂が供給されるため、回路基板１０上への樹脂９０の注入量を上記封止領域の中央部側では多く、周縁部側に行くに連れて少ないものとできる。
【００２２】
よって、回路基板１０上に形成される樹脂９０の封止形状は、図１（ｃ）に示す様な、回路基板１０から突出する厚さが中央部で厚く周縁部に向かって次第に薄くなるというなだらかな形状となる。この後、熱処理等により樹脂９０を硬化させ、樹脂封止体６０を形成する。
このように、上記製造方法によれば、メタルマスク７０の開口部構成を工夫することにより、樹脂印刷工程後の樹脂９０の封止形状を、図１（ｃ）に示す様な中央部から周縁部（エッジ部）に向かってなだらかに薄くなる形状とできるため、上記図２に示したような従来の樹脂封止型集積回路に比べて樹脂封止体６０のフィレット角θを鈍角にできる。
【００２３】
また、一般に、ワイヤが密集しているような場合、封止領域のうちワイヤと回路基板の一面との間に比較的樹脂が入り込みにくいため、封止体内部に気泡が発生しやすいのであるが、上記製造方法によれば、ワイヤ４０の部分には径（開口面積）の小さい開口部７１によって細い樹脂９０が滴下できるため、気泡の発生を抑制することができる。
【００２４】
ちなみに、本発明者等の検討によれば、各開口部７１のサイズは例えば径が０．５ｍｍ〜数ｍｍの範囲とできる。また、開口部７１は、上記樹脂印刷工程時に隣の開口部７１に対して空気を巻き込まない程度の間隔を開けて配置することが好ましく、開口部７１の個数は特に限定しない。
更に、個々の開口部７１の平面形状は、特に限定しないが、上記円形以外にも楕円、扁平の円あるいは角部にＲを有する四辺形とすることができる。該平面形状については、もし、角があると、回路基板１０上に塗布されたときに樹脂９０にも角部が形成されやすく、その角部において樹脂９０に余分な応力がかかる可能性がある。そのためにも、角のない平面形状が好ましい。
【００２５】
なお、上記製造方法は、上記混成集積回路１００に限定されるものではなく、基板上に回路構成用の回路素子（ＩＣチップや半導体素子等）を搭載し、ワイヤボンディングを行うことにより、回路素子と基板とをワイヤ（一本でも良い）にて結線した後、基板上において回路素子及びワイヤを樹脂で包み込むように封止してなる集積回路であるならば、適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る集積回路の製造方法を示す説明図である。
【図２】従来の印刷による樹脂封止方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１０…回路基板、２０…ＩＣチップ、４０…ワイヤ、７０…メタルマスク、
７１…複数個の開口部、９０…樹脂。

Claims

基板（１０）上に回路構成用の回路素子（２０）を搭載し、ワイヤボンディングを行うことにより、前記回路素子と前記基板とをワイヤ（４０）にて結線した後、前記基板上において前記回路素子及び前記ワイヤを樹脂（９０）で包み込むように封止してなる集積回路の製造方法において、
前記ワイヤボンディングを行った後、前記基板における前記樹脂の封止領域に対応する領域内に開口部（７１）を有するマスク部材（７０）を、前記基板上に配置し、前記開口部を通して前記基板上に前記樹脂を注入、塗布する工程を備え、
前記マスク部材として、前記開口部が前記封止領域に対応する領域内にて離間して複数個形成され、且つ、個々の前記開口部の開口面積が前記封止領域の中央部側から周縁部側に行くに連れて小さくなっているものを用いることを特徴とする集積回路の製造方法。
前記複数個の開口部（７１）として、個々の平面形状が円形もしくは角部にＲを有する四辺形であるものを用いることを特徴とする請求項１に記載の集積回路の製造方法。