JP4000791B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信を行う半導体チップを有しこれに付随する外部アンテナ回路を有する小形無線通信装置の製造方法に関し、装置の電気的、機械的、化学的保護となるパッケージの構造及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来フリップチップ接続技術を用いてリードフレームやインターポーザ基板にICチップなどの半導体チップを搭載接続する場合は、例えば特開2001−015533号公報記載のようにダイシングされた半導体チップを一度真空チャックなどで粘着テープから引き剥がし、その後、反転してコレットに持ち替え、しかる後、搭載するリードフレームやインターポーザ基板に位置決めし接続する方法が一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術は、特に半導体チップが0.3mm四方程度と小さい場合に、以下のような問題を有している。
【0004】
従来方式では、ダイシングテープの粘着力で半導体チップが張り付いているので真空チャックなどでチャックしはがすときに、チップが小さい場合は周辺からの漏れが生じやすく、真空吸着力が不足しがちであり、安定した剥離が実現しがたい。
【0005】
さらに、半導体チップが小さい場合は真空チャックの吸着面寸法をチップサイズとより小さく設計すると吸着力が不足するため、チップサイズぎりぎりの吸着面を必要とする。このためチャック周辺がダイシングテープ上で隣接しているチップに接触しやすく、別なチップの配置を乱してしまうおそれがあった。
【0006】
また、従来方式ではチップの接続パッドを下向きに回転させてから接続を行うため、チップの持ち替えを生じ、特に微細なチップではチップ把持位置がずれやすく、正確な搭載が困難であった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明においては以下の手段を実施した。ダイシングフィルムに熱処理または紫外線照射により粘着力が低下する拡張可能なフィルムを用い、リードフレーム若しくは基板のチップ搭載位置を周辺より突出させ、また熱処理により接着する樹脂を予め塗布した。これによりにより、ダイシングテープに貼り付けられたウェハをダイシング後、テープ拡張によりチップ周辺のギャップを拡大して、周辺チップの干渉を低減し、またリードフレームましくは基板のチップ搭載位置を周辺より突出させたことでリードフレーム若しくは基板の周辺が接触することを回避した。その上で、搭載しようとする半導体チップをダイシングテープに貼り付けた状態のままで、リードフレーム若しくは基板に近接させ、ダイシングフィルム越しに裏面からコレットで押し上げて、チップとフレーム若しくは基板を接触させる。ここで紫外線照射または熱処理を実施し、半導体チップの固着力がダイシングテープ側よりリードフレーム若しくは基板側の方が強くなるようにする。しかる後にリードフレーム若しくは基板とダイシングテープを引き離し、半導体チップをリードフレーム若しくは基板に移し替える。この方法により、チップの持ち替えを無くし、チップ搭載精度を高めた。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態について図1乃至図8を用い以下に説明する。
【0009】
図1は本発明の半導体装置の概略構造を示す斜視図である。ポッティングレジン105は簡便のため透明に書いてある。中間基板104の基材104a上に設けられた配線104bに、半導体チップ101は搭載されており、周囲をポッティングレジン105で保護されている。
【0010】
図2に本発明の無線装置の細部詳細を説明する縦断面図を示す。なお、薄膜状の構成を明示するため、膜厚等は実際の構造より厚く強調して作図してある。半導体チップ101は、配線104bの一部に設けられたチップ搭載位置104cに搭載されている。チップ搭載位置104cは周囲の中間基板104に比べ突出した形態を有している。また、半導体チップ101は配線との接続部分であるチップ搭載位置104cとの接合によってのみ固定されているわけではなく、チップ搭載位置104c付近に設けられた接着剤104eに依っても固定されている。
【0011】
図3に本発明の半導体装置の製造に用いる中間基板104の構造を示す。中間基板104は全体として帯状の形態の薄形プリント基板であり、ポリイミドテープである基材104aの上に銅メッキによる配線104bを施してある。中間基板104の両側には送り穴104bが設けられており、製造工程で高速に安定な送りができる。中間基板104には後にチップ搭載位置104cとなる突起が設けられている。
【0012】
図4から図8に本実施例の半導体装置の製造工程を順次示す。
【0013】
図4に搭載開始直前の状態を示す。ダイシングフィルム501に貼り付けられたウェハがダイシングされて個々の半導体チップ101となる。このままでは半導体チップ101の間隔が狭すぎるため、搭載開始前に予めダイシングフィルム501を引き延ばして、チップ間隔を拡げておく。この状態でダイシングフィルム501を下吸着ステージ702に吸着し平坦に固定しておく。一方半導体チップ101を搭載する中間基板104は上吸着ステージ701に平坦に吸着され、チップ搭載位置104cを下向きになるように下向きに保持される。ここで、下吸着ステージ702と上吸着ステージ701の相対位置を合わせることで、正に搭載しようとしている半導体チップ101aと中間基板上のチップ搭載位置104cが対向する位置に、わずかの隙間を有して配置される。
【0014】
次に図5に示すように、上コレット601、及び下コレット602が移動し、半導体チップ101と中間基板104を押しつける。実際にはダイシングテープ501の方が中間基板104の基材104aに比べ柔軟性に富み、かつ最終廃棄される部材であり永久変形しても問題とならないため、上コレット601は殆ど動く必要がなく、下コレット602が大部分の移動を行う。中間基板104のチップ搭載位置104cの突起量が少ない場合は、上コレット601の移動量をやや大きくした方が好ましい。
【0015】
また、このときダイシングフィルム501が変形させられるため、正に搭載しようとする半導体チップ101a以外に、これに隣接する半導体チップ104bなども持ち上げられるが、下吸着ステージ702の吸着力で下方向に吸着しており、近接した半導体チップ101bなどのずれは小さい。
【0016】
この状態で、両コレット601・602はヒーターにより加熱されており、半導体チップ101、中間基板104も接触部付近が加熱される。このとき接着剤104eも加熱され半溶融し、半導体チップ101を粘着する。同時に、ダイシングフィルム501の粘着力は加熱処理および、下コレット602による変形により低下する。
【0017】
次に図6に示すように、下コレット602が降下する。同時に上コレット601もわずかに上昇する。このため、チップ付近の加熱は中断する。このときより大きく変形させられているダイシングフィルム501は弾性で元の平面に戻ろうとするが、中間基板104の接着剤104eがチップ101を粘着しており、両者は殆ど動く事はない。この状態で半導体チップ101、中間基板104、接着剤104eの温度が低下し、接着剤104eの接着力が強くなる。このときダイシングフィルム501の粘着力は温度低下で殆ど復旧せず、弱いままである。
【0018】
しかる後に、図7に示すように上吸着ステージ701と上コレット601を大きく上昇させると、加熱処理を経過して既に粘着力を低下させたダイシングテープ501の固着力より、冷却により接着力が高まった接着剤104eの接着力が強いため、半導体チップ101aはダイシングテープ501から引き剥がされ、中間基板104に移動する。同時にダイシングフィルム501は下吸着ステージ702の真空吸引によって徐々に引き戻され、概ね元の形状に復帰する。
【0019】
これらの工程を順次繰り返し、中間基板104に順次半導体チップ101が搭載された後、中間基板104は次のステージであるポッティングステージ802に移動して図8に示すように吸着固定される。そしてポッティングノズル801からポッティングレジン110の滴下を受け、半導体チップ101が保護されると同時に、半導体チップ101と中間基板104の固定が強化される。その後、中間基板104から回路部分が個別に切り出され、図1に示した製品形状となる。
【0020】
この実施例では、チップ搭載位置104aの突起量が十分にあったため、隣接するチップ搭載位置104cが無関係な半導体チップ101に接触することが十分防止でき、上コレット601の移動量は最小限で済み、中間基板104に与えるダメージは最小限で済む。
【0021】
以下に、本発明のその他の実施例を示す。
【0022】
図9は、チップ搭載位置104cの突出量が設計上の制限で十分に得られなかった場合の実施例を、第1の実施例の図5の工程と対比して示した図である。このとき上コレット601は第1の実施例での移動量より大きく設定されており、代わりに下コレット602の移動量が少なくなっている。このため、搭載しようとする半導体チップ101以外の半導体チップ101b等の移動量も少なくなっており、また、搭載すべきチップ搭載位置104cは中間基板104全体から比べて十分な突出量を得ており、無関係な半導体チップ101b等が中間基板104に不用意に接触することがない。この実施例では搭載時に上コレット601を移動させることでチップ搭載位置104cを突出させるため、中間基板104の製造工程で大きな突出を設ける必要が無く、中間基板104の製造工程が簡略化できるメリットがある。
【0023】
また第1の実施例では接着剤104eに高温で溶融し中温で粘着性を示し、低温で接着剤として働く熱可塑性樹脂から成る接着剤を用いたが、初期には粘着剤としての流動性を示し、加熱処理により硬化して十分な接着強度を発揮する熱硬化性樹脂による接着剤を使用することもできる。この場合はコレット601及び602の加熱温度を熱硬化性樹脂の反応に足るだけの高温に、十分な時間保つことは困難であり、一般に熱可塑性樹脂であるダイシングフィルム501の耐熱温度を超えてしまう。そこで、チップ搭載時の熱処理はダイシングフィルム501から半導体チップ101を引き剥がすに足るだけの熱処理に留め、ポッティングレジン110の滴下工程の前に十分な熱処理をバッチで実施することで、接着剤104eの硬化時間を十分に得つつ、ダイシングフィルム501に不要な熱疲労を与えなくて澄む。この実施例では接着剤104eに低温で熱可塑性を示す樹脂を使用しなくても済むため、ポッティングレジン110との接合強度を高くすることができ、半導体装置のリフロー耐性を高くすることができるメリットがある。
【0024】
【発明の効果】
本発明によれば、従来のフリップチップ接続による手法と比較してチップを上下反転する必要がないため、搭載精度を高めやすく、例えば0.5mm以下の微細なチップをダイシングフィルムから直接基板に搭載できるメリットがあり、より微細な半導体チップを用いた半導体装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の概略構造を示す斜視図。
【図2】本発明の半導体装置の細部詳細を説明する縦断面図。
【図3】本発明に用いる中間基板104の構造を示す斜視図。
【図4】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図5】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図6】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図7】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図8】製造工程の途中に本発明の半導体装置の状態を示す立面図。
【図9】その他の実施例を示す図。
【符号の説明】
100…パッケージ(全体)、101…ICチップ、104…中間基板、104a…基材、104b…配線、104c…チップ搭載位置、104d…送り穴、104e…接着剤、110…保護レジン、501…ダイシングテープ、601…上コレット、602…下コレット、701…上吸着ステージ、702…下吸着ステージ、801…ポッティングノズル、802…ポッティングステージ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a small wireless communication device having a semiconductor chip for performing wireless communication and an external antenna circuit associated therewith, and a package structure for electrical, mechanical, and chemical protection of the device and its manufacture. Regarding the method.
[0002]
[Prior art]
When a semiconductor chip such as an IC chip is mounted and connected to a lead frame or an interposer substrate using a conventional flip chip connection technique, for example, a diced semiconductor chip as described in JP-A-2001-015533 is once used with a vacuum chuck or the like. A method of peeling off from the adhesive tape, then inverting and holding it to the collet, and then positioning and connecting to the lead frame or interposer substrate to be mounted has been common.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems especially when the semiconductor chip is as small as about 0.3 mm square.
[0004]
In the conventional method, the semiconductor chip is stuck with the adhesive force of the dicing tape, so when peeling off with a vacuum chuck, etc., if the chip is small, leakage from the surroundings tends to occur and the vacuum adsorption force tends to be insufficient. Stable peeling is difficult to achieve.
[0005]
Furthermore, when the semiconductor chip is small, the suction force is insufficient when the suction surface size of the vacuum chuck is designed to be smaller than the chip size. For this reason, the periphery of the chuck tends to come into contact with adjacent chips on the dicing tape, and there is a possibility that the arrangement of another chip may be disturbed.
[0006]
Further, in the conventional method, since the connection is performed after the connection pad of the chip is rotated downward, the chip is changed. In particular, in a fine chip, the chip gripping position is liable to shift, and accurate mounting is difficult.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the following means are implemented in the present invention. An expandable film whose adhesive strength is reduced by heat treatment or ultraviolet irradiation is used for the dicing film, the chip mounting position of the lead frame or substrate is protruded from the periphery, and a resin to be bonded by heat treatment is applied in advance. As a result, after dicing the wafer affixed to the dicing tape, the gap around the chip is expanded by expanding the tape to reduce the interference of the peripheral chip, and the chip mounting position of the lead frame or the substrate can be changed from the periphery. By projecting, contact with the periphery of the lead frame or the substrate was avoided. Then, with the semiconductor chip to be mounted attached to the dicing tape, the semiconductor chip is brought close to the lead frame or the substrate, and is pushed up from the back surface with a collet through the dicing film to bring the chip and the frame or the substrate into contact with each other. Here, ultraviolet irradiation or heat treatment is performed so that the fixing force of the semiconductor chip is stronger on the lead frame or substrate side than on the dicing tape side. Thereafter, the lead frame or substrate and the dicing tape are separated, and the semiconductor chip is transferred to the lead frame or substrate. This method eliminates the need to change the chip and increases the chip mounting accuracy.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0009]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a semiconductor device of the present invention. The
[0010]
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating details of the wireless device of the present invention. In order to clearly show the thin film configuration, the film thickness and the like are drawn to be thicker than the actual structure. The
[0011]
FIG. 3 shows the structure of the
[0012]
4 to 8 sequentially show the manufacturing steps of the semiconductor device of this embodiment.
[0013]
FIG. 4 shows a state immediately before the start of mounting. The wafer attached to the
[0014]
Next, as shown in FIG. 5, the
[0015]
Further, since the
[0016]
In this state, both the
[0017]
Next, as shown in FIG. 6, the
[0018]
After that, when the
[0019]
These steps are sequentially repeated, and after the
[0020]
In this embodiment, since the protrusion amount at the
[0021]
Other examples of the present invention will be shown below.
[0022]
FIG. 9 is a diagram showing an example in which the protrusion amount of the
[0023]
In the first embodiment, an adhesive made of a thermoplastic resin that melts at a high temperature and shows adhesiveness at an intermediate temperature and works as an adhesive at a low temperature is used in the adhesive 104e. It is also possible to use an adhesive made of a thermosetting resin that is cured by heat treatment and exhibits sufficient adhesive strength. In this case, it is difficult to maintain the heating temperature of the
[0024]
【The invention's effect】
According to the present invention, since it is not necessary to flip the chip upside down as compared with the conventional flip chip connection method, it is easy to improve the mounting accuracy. For example, a fine chip of 0.5 mm or less is directly mounted on the substrate from the dicing film. Therefore, a semiconductor device using a finer semiconductor chip can be provided at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic structure of a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view illustrating details of a semiconductor device according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a structure of an
FIG. 4 is an elevation view showing a state of the semiconductor device of the present invention during the manufacturing process;
FIG. 5 is an elevation view showing a state of the semiconductor device of the present invention during the manufacturing process;
FIG. 6 is an elevation view showing a state of the semiconductor device of the present invention during the manufacturing process;
FIG. 7 is an elevation view showing the state of the semiconductor device of the present invention during the manufacturing process;
FIG. 8 is an elevation view showing a state of the semiconductor device of the present invention during the manufacturing process;
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ダイシングフィルムの第1面に貼り付けた前記ウェハをダイシングして、前記個々の半導体チップを得た後に、
前記ダイシングフィルムを引き延ばして、該ダイシングフィルムに貼り付いている前記半導体チップの間隔を拡げる第1工程、
前記引き延ばされたダイシングフィルムを、前記半導体チップの一つとこれが搭載される前記基材の前記配線の一部に設けられたチップ搭載位置との相対位置を合わせながら、該基材の前記配線が形成された面に、隙間を介して対向させる第2工程、
前記基材の前記配線が形成された面とは反対側の裏面に当てた第1コレットと、前記引き延ばされたダイシングフィルムの前記第1面とは反対側の第2面に当てた第2コレットとで、前記半導体チップの一つを前記基材の前記チップ搭載位置に押しつけ且つ該一つの半導体チップとこれに接触する該基材の該チップ搭載位置を加熱する第3工程、及び
前記第1コレットを前記基材の前記裏面から、前記第2コレットを前記引き延ばされたダイシングフィルムの前記第2面から夫々離して、前記基材の前記チップ搭載位置に接着された前記半導体チップの一つをダイシングフィルムから引き剥がす第4工程を順次繰り返して行い、
前記基材の前記一つの半導体チップの搭載位置付近に設けられた接着剤を、前記第3工程で加熱して半溶融させ且つ前記第4工程で冷却することにより、該一つの半導体チップを該チップ搭載位置に接着させ、
前記第3工程において、前記半導体チップの一つに隣接して前記引き延ばされたダイシングフィルムに貼られている該半導体チップの他が前記基材に接触しないように、前記第1コレットで該基材の前記チップ搭載位置を該ダイシングフィルムに向けて、前記第2コレットで該ダイシングフィルムの該一つの半導体チップが搭載された部分を該基材に向けて、夫々突き出させることを特徴とする半導体装置の製造方法。A method of manufacturing a semiconductor device in which individual semiconductor chips obtained by dicing a wafer are sequentially mounted on a substrate on which wiring is formed,
After dicing the wafer attached to the first surface of the dicing film to obtain the individual semiconductor chips,
A first step of extending the dicing film to widen the interval between the semiconductor chips attached to the dicing film;
The wiring of the base material is adjusted while the relative position of one of the semiconductor chips and the chip mounting position provided on a part of the wiring of the base material on which the semiconductor chip is mounted is adjusted. A second step of facing the surface on which is formed through a gap,
A first collet applied to the back surface of the substrate opposite to the surface on which the wiring is formed, and a first collet applied to the second surface opposite to the first surface of the stretched dicing film. A third step of pressing one of the semiconductor chips against the chip mounting position of the substrate and heating the chip mounting position of the substrate contacting the one semiconductor chip with two collets; and The semiconductor chip bonded to the chip mounting position of the base material by separating the first collet from the back surface of the base material and the second collet from the second surface of the stretched dicing film. The fourth step of peeling one of the films from the dicing film is sequentially repeated,
By cooling the adhesives provided on the tower the placement near position before SL single semiconductor chip, in front Symbol 且 one said fourth step with pressurized hot is semi-molten by about a third Engineering of the substrate , the one half-conductor chip is adhered to the chip mounting position,
In the third step, the first collet is used to prevent the other of the semiconductor chips attached to the stretched dicing film adjacent to one of the semiconductor chips from contacting the base material. The chip mounting position of the base material is directed toward the dicing film, and the portion where the one semiconductor chip of the dicing film is mounted by the second collet is protruded toward the base material, respectively. A method for manufacturing a semiconductor device.
第5工程の前に、前記第3工程での前記一つの半導体チップ及びこれに接する前記基材の加熱とは別の熱処理を行うことにより、該接着剤を硬化させることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。Using a thermosetting resin as the adhesive,
The adhesive is hardened by performing a heat treatment different from the heating of the one semiconductor chip and the base material in contact with the semiconductor chip in the third step before the fifth step. 4. A method for manufacturing a semiconductor device according to 3.
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