JP4145804B2 - 積層型モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数のパッケージが縦方向に積層されてなる積層型モジュールの製造方法に関する。

近年、電子機器の小型化にともない電子部品の高集積化、高密度化が進められている。このような要求に対するアプローチとして、半導体チップやパッケージを縦方向に積層するスタックドデバイスやＰＯＰ（パッケージオンパッケージ）のような積層モジュールによる高密度化が行われている（たとえば特許文献１）。

積層モジュールを製造する場合、モジュールを構成する各段のパッケージをそれぞれ完成させた後各段を積み重ねる方法と、複数のデバイスが樹脂封止されたまま分割されない板状の形態を有する１段目デバイス群上段に、２段目以降のパッケージを積層する方法がある。前者の場合は、常に良品のパッケージを選択して完成品を作ることができるが、１個の積層型モジュールの製造にかかる時間が多くなる。後者の場合だと、１個の積層型モジュールあたりの製造時間は短くてすむが、１段目のデバイスに不良品があるとそれを使用した積層モジュール自体も不良品となる。１段目の不良デバイスの上に上段用のパッケージを設けないようにすると、１段目のデバイス群をダイシングする際、不良のデバイスはダイシングシートで固定できずに飛散し、良品部分を破壊するおそれがでてくる。
特開２００３−１８８３４２号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、良品パッケージと不良パッケージとを組み合わせる必要がなく、ダイシング時のパッケージの飛散を防止することにより、製造コストの大幅な削減に寄与できる積層型モジュールの製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、２段以上のパッケージが縦方向に装着され一体となる積層型モジュールの製造方法に関し、
積層型モジュールの２段目以降を構成するパッケージを作成する工程、
積層型モジュールの１段目を構成するデバイスが、複数個一括して樹脂封止された枚葉状のデバイス群を形成する工程、
１段目を構成するデバイス群のうち良品デバイス上に２段目以降を構成するパッケージを装着積層する工程、
１段目を構成するデバイス群のうち不良デバイス上に２段目以降を構成するパッケージと略同厚のスペーサーを積層する工程、
最上段のパッケージの上面を固定し、１段目を構成するデバイス群を各デバイス毎にダイシングしてパッケージ化する工程により積層型モジュールを製造することを特徴としている。

上記において、１段目を構成するデバイス群の端部でパッケージを構成しない部分の上面にさらにスペーサーを積層する工程を含むことが好ましい。また、本発明では、前記スペーサーが片面または両面に粘着剤層を有する発泡樹脂シートであることが好ましい。

このような本発明に係る積層型モジュールの製造方法によれば、１段目のデバイス群中の不良デバイス上に、２段目以降のパッケージを積層することなく１段目デバイス群のダイシングを行っても、不良デバイスはスペーサーを介してダイシングテープに固定されているので、不良デバイスが飛散することはない。また、１段目デバイス群の端部に、スペーサーを積層することで、１段目デバイス群の端部もスペーサーを介してダイシングテープに固定されているので、１段目デバイス群の端部の破片が飛散することもなく、ダイシングブレードやダイシング装置の破損を防止できる。さらに、１段目デバイス群の不良デバイス上に、２段目以降のパッケージを積層する代わりに、安価なスペーサーを積層しているので、製造コストの削減に寄与することができる。

以下、本発明について図面を参照しながらさらに具体的に説明する。

図１に示すように、本発明に係るの製造方法においては、まず、複数のデバイス（半導体チップ）２が一括して樹脂封止された１段目のデバイス群１の各デバイス２上に、２段目以降のパッケージ１０を順次積層する。なお、図では、２段の積層構造を示したが、２段目以降のパッケージをさらに積み重ねた３層以上の積層構造としてもよい。

１段目デバイス群１の構造は特に限定はされないが、一般的には、表面に回路が形成されたポリイミドなどの樹脂基板３上に、１次元的または２次元的に配列、固定されたデバイス２が、一体的に樹脂封止された構造を有する。封止に用いられる樹脂４としては、エポキシなどの汎用樹脂が特に制限されること無く用いられる。また、樹脂基板３の反対面（すなわちデバイス２の積層面の反対側）には、マザーボード（図示せず）との接続を行うための導電端子５が形成されており、通常導電端子はハンダボールよりなる。封止樹脂の構造中には、図示されていないが貫通孔が設けられ、上段側のパッケージと下段の導通端子とを導通する導体が充填されている。

１段目デバイス群１は、樹脂封止された後、各デバイスの動作確認が行われ、この際に不良デバイスが検出されることがある。図中、不良デバイスは「ＮＧ」と示した。

本発明では、１段目デバイス群１の不良デバイス上に、２段目以降のパッケージを積層することなく、これに代えて２段目以降のパッケージの合計厚みと略同厚となるようにスペーサー２０を積層する。図１では、スペーサー２０は、パッケージ１０と略同一厚さで示したが、本発明では、この態様に限定されず、２段目以降のパッケージの合計厚さと略同厚であれば、１枚のスペーサーであってもよく、複数枚のスペーサーを積層して２段目以降のパッケージの合計厚さと略同厚としてもよい。

２段目以降のパッケージ１０としては、従来よりＩＣパッケージとして用いられてきた種々のデバイスが特に制限されることなく用いられる。図１では、樹脂基板１３上に、デバイス１２が固定され、樹脂１４により封止されてなり、基板１３の反対面に導電端子１５が形成された構造を示したが、本発明に用いるパッケージ１０はこのような構造に限定されることはない。

スペーサー２０の平面形状は、パッケージ１０とほぼ同じであるか、またはこれよりも若干面積の小さいものを用いることが好ましい。

スペーサー２０は、好ましくは発泡樹脂成形体、特に発泡樹脂シートからなる。発泡樹脂としては、発泡ポリエチレン、発泡ウレタン、発泡ポリスチレンなどの汎用の発泡樹脂が特に制限されることなく使用される。発泡樹脂を用いることで、スペーサーの圧縮が可能になるので、スペーサーの厚み精度が低くても、スペーサーの圧縮によりスペーサーの
厚みを２段目以降のパッケージ１０の合計厚さと等しくすることが容易になる。

スペーサーの積層を容易にするために、スペーサーの片面または両面に粘着剤層２１を設けておいてもよい。

一方、１段目デバイス群１の優良デバイス上には、２段目以降のパッケージ１０が積層される。ＩＣデバイスの積層は、ハンダなどの公知の手段により行うことができる。

さらに本発明では、１段目デバイス群１の端部に、上記と同様にして、スペーサー２０を積層してもよい。

次いで、最上段のパッケージ（図１ではパッケージ１０）上にダイシングテープ３０を貼着して、１段目デバイス群１およびパッケージ１０の積層体をダイシングテープ３０上に保持する。この際、スペーサー２０の最上面もダイシングテープ３０により固定される。しかし、ダイシングテープを１段目のデバイス群に貼付けてしまうと、ボール状の導電端子５のため確実な固定ができずダイシングされた積層モジュールは飛散してしまう。このため、ダイシングテープの貼付は最上段の最上段のパッケージ面に対して行う。

ダイシングテープとしては、この種の用途に用いられている各種の粘着テープが特に制限されることなく用いられるが、特にＵＶテープと呼ばれる紫外線硬化型粘着テープが好ましく用いられる。

その後、１段目デバイス群１およびパッケージ１０をダイシングテープ３０上に保持した状態で、図中の破線で示した切断予定ラインに沿って、１段目のデバイス群１を各デバイス毎にダイシングする。

このような工程を経ることで、多段のパッケージが縦方向に装着され一体となる積層型モジュールが得られる。

このような本発明によれば、１段目のデバイス群中の不良デバイス上に、２段目以降のパッケージを積層することなく１段目デバイス群のダイシングを行っても、不良デバイスはスペーサーを介してダイシングテープに固定されているので、不良デバイスが飛散することはない。また、１段目デバイス群の端部に、スペーサーを積層することで、１段目デバイス群の端部もスペーサーを介してダイシングテープに固定されているので、１段目デバイス群の端部の破片が飛散することもなく、ダイシングブレードやダイシング装置の破損を防止できる。さらに、１段目デバイス群の不良デバイス上に、２段目以降のパッケージを積層する代わりに、安価なスペーサーを積層しているので、製造コストの削減に寄与することができる。
（実施例）
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（パッケージの作成）
ポリイミドフィルム５０μmの片面に厚さ２mmとなるようにエポキシ樹脂よりなる封止
樹脂（住友ベークライト社製、商品名：ＣＲＰ−３１５０）を流延し、１７５℃５時間加熱し硬化させた。封止樹脂の設けられない面に直径２００μｍのハンダボールを接着した。このようにして作成された材料を、170mmｘ170mmの枚葉状に切断し、１段目の模擬パッケージとした。さらに、同様にして作った同サイズの材料を別に用意し、この材料をさらに15mmｘ15mmのサイズにダイシングして２段目用の模擬パッケージとした。

なお、ハンダボールは１段目、２段目ともに15mmｘ15mmの１個のパッケージサイズに対し、各辺に１０個ずつ４０個を配列した。
（スペーサー）
スペーサーの基材として厚さ２mmのポリエチレンフォーム（積水化学工業社製、商品名：ソフトロンＳ＃１００２、発泡倍率：１０倍）を用いた。ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ３８μm）の剥離フィルムに、アクリル系粘着剤（アクリル酸ブチル／ア
クリル酸２ヒドロキシエチル＝９１／９（重量部）、イソシアナート架橋剤２．２重量部）を乾燥膜厚が２０μmとなるように塗布し、露出面を上記基材に積層した。これを16mm
ｘ16mmサイズ及び５mmｘ165mmに切断して、片面に粘着剤層を有するスペーサーを得た。
（積層モジュールの作成）
１段目の模擬パッケージの封止樹脂面に２段目用のパッケージのハンダボール側を、位置合わせし整列させて接着した。なお、１段目のパッケージ全部ではなくランダムに５個の上段のパッケージを積層しなかった。２段目のパッケージを積層しなかった位置に合わせて、16mmｘ16mmサイズのスペーサーを貼りあわせ、上段のパッケージの外周４辺に５mmｘ165mmのスペーサーを貼付した。

上段のパッケージの上面をダイシングテープ（リンテック社製、Adwill D-850T）で固
定し、ダイシング装置（東京精密社製、AWD4000B）によりダイシングし、上段のサイズが15mmｘ15mm、下段が16mmｘ16mmの２段の積層モジュールを得た。不良パッケージに相当する部分（16mmｘ16mmのスペーサーを貼付した部分）も、外周４辺の封止樹脂の残部も飛散することがなく、他を傷つけるようなことはなかった。

本発明に係る積層型モジュールの製造方法の概略を示す。

符号の説明

１…１段目デバイス群
２，１２…デバイス（半導体チップ）
３，１３…基板
４，１４…樹脂
５，１５…導電端子
１０…２段目以降のパッケージ
２０…スペーサー
２１…粘着剤層
３０…ダイシングテープ

Claims (3)

1. ２段以上のパッケージが縦方向に装着され一体となる積層型モジュールの製造方法において、
   積層型モジュールの２段目以降を構成するパッケージを作成する工程、
   積層型モジュールの１段目を構成するデバイスが、複数個一括して樹脂封止された枚葉状のデバイス群を形成する工程、
   １段目を構成するデバイス群のうち良品デバイス上に２段目以降を構成するパッケージを装着積層する工程、
   １段目を構成するデバイス群のうち不良デバイス上に２段目以降を構成するパッケージと略同厚のスペーサーを積層する工程、
   最上段のパッケージの上面を固定し、１段目を構成するデバイス群を各デバイス毎にダイシングしてパッケージ化する工程を含むことを特徴とする積層型モジュールの製造方法。
2. １段目を構成するデバイス群の端部でパッケージを構成しない部分の上面にさらにスペーサーを積層する工程を含む請求項１に記載の積層型モジュールの製造方法。
3. 前記スペーサーが片面または両面に粘着剤層を有する発泡樹脂シートである請求項１または２に記載の積層型モジュールの製造方法。