JP4519762B2 - 樹脂封止型半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
半導体素子のパッケージング法としては、デバイスを実装したリードフレーム(板金、TABテープ等)を金型にセットし、金型内に溶融した樹脂を充填固化し封止を行う方法が一般的であった。しかし、この方法ではパッケージの薄肉化に限界がある。この理由は、厚み精度の高い金型の作成が困難であることと、たとえこのような金型を作成できたとしても、狭小空間に圧入される樹脂の流動圧力によって、デバイスの微細構造(回路、ワイヤ等)が破損する虞があるためである。また金型を使用しての樹脂封止では、小ロット品でも量産品でも同等の金型が必要になり、小ロット品では金型作成のコストが問題となる。
たとえば特許文献1には、「配線パターンを有する回路基板上に搭載された半導体素子および前記半導体素子と前記配線パターンの接続部を樹脂によって封止する半導体パッケージの製造方法において、前記半導体素子のサイズに応じた量の樹脂を前記半導体素子の形状に応じたパターンで基材テープの表面に形成し、前記半導体素子および前記接続部の機械的強度に応じて前記樹脂を溶融化し、前記回路基板と前記基材テープの位置調整によって前記半導体素子と溶融化された前記樹脂を位置合わせし、位置合わせされた前記樹脂と前記半導体素子に所定の圧力を付加して溶融化された前記樹脂の中に前記半導体素子を埋没させて前記半導体素子と前記接続部を損傷させずに封止することを特徴とする半導体パッケージの製造方法」が開示されている。
(1)上記方法では、封止される半導体素子のサイズに応じた量の樹脂を半導体素子の形状に応じたパターンで基材テープの表面に予め形成しておく必要がある。このため、封止される半導体素子の形状に応じて、種々のテープを準備する必要があり、汎用性に劣ることになる。
(2)基材上に所定形状で形成された樹脂層は溶融化された状態で圧力を加えられ、半導体素子を埋没する。この際に樹脂層の端面も溶融、流動化するため、得られるパッケージの側端面が不規則に変形することがある。パッケージ側端面の形状が不規則であると、熱履歴や機械的衝撃などによりパッケージが破損しやすくなる。
(3)また、上記方法によりパッケージ構造は、特許文献1図4に示されるように、回路基板端部が封止樹脂層よりも突出した構造となる。したがって、半導体装置の小型化を図る上では不利になる。
(1)複数の半導体チップが搭載された回路基板を準備する工程、
支持シートと、該支持シートの片面全面に剥離可能に積層されてなる熱硬化性の封止樹脂層とからなる半導体封止用樹脂シートの封止樹脂層を、該回路基板の半導体チップ搭載面の凹凸、隙間に埋め込み、封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程、および
該回路基板を封止樹脂層とともに半導体チップ毎に切断する工程を含み、
封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程後および/または回路基板を封止樹脂層とともに半導体チップ毎に切断する工程後に、封止樹脂層の熱硬化を行う工程を含む半導体装置の製造方法。
回路基板に搭載された半導体チップを加熱しつつ、半導体封止用樹脂シートの封止
樹脂層を半導体チップ最上面に密着させ、次いで
回路基板全体を加熱しつつ、封止樹脂層を、該回路基板の半導体チップ搭載面の凹凸、
隙間に埋め込み、封止樹脂層面を回路基板面に接触させる(1)に記載の半導体装置の製
造方法。
前記封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程に先立ち、回路基板のチップ搭載面の反対面に粘着シートを貼付する工程をさらに含む(1)に記載の半導体装置の製造方法。
(6)上記(1)〜(4)のいずれかの製造方法によって製造した半導体装置。
本発明の製法においては、まず、半導体チップ11が搭載されている回路基板10を用意する。回路基板としては、たとえば、銅あるいは銅合金の板材を所定のパターンに打ち抜いた硬質のリードフレームの使用も考えられるが、リール巻きによる簡便な取り扱い性等を考慮するときには、ポリイミドのような可撓性フィルムの表面に銅箔を貼り付け、この銅箔をフォトエッチングすることによって所定の配線パターンを形成した可撓性回路基板の使用が好適である。
本発明では、複数の半導体チップ11が搭載された回路基板10のチップ搭載面を半導体封止用樹脂シート1により封止する。以下、この工程を封止工程と呼ぶ。
ワイヤボンドされたチップにおいては、チップ11を加熱することで、ワイヤ12も加熱される。加熱されたチップ11およびワイヤ12に樹脂シート1を垂直に加圧すると、まずワイヤ12に封止樹脂層3が接触し、ワイヤ近傍の封止樹脂層3のみが局部的に粘度が低下する。このため、封止樹脂層3中にワイヤ12が速やかに埋め込まれ、ワイヤ12の損傷が低減される。しかし、加熱されたワイヤやチップから遠い樹脂は熱伝導が遅れ封止樹脂層3がチップ11に接触して充分な時間が経過するまでは、実質的な粘度の低下は起こらない。なお、樹脂シート1をチップ11の上面に接触させる際には、チップと略同サイズの押圧コテ5を用いて、チップ最上面近傍のみにおいて局所的に加圧することが好ましい。
なお、本発明では、封止工程後またはダイシング工程後、あるいはこれら両工程後に、封止樹脂層3を熱硬化する。熱硬化の条件は封止樹脂層3を構成する熱硬化性樹脂を完全に硬化する条件であればよい。また、熱硬化を封止工程後およびダイシング工程後の二度に分けて行う場合には、前段でプレキュアを行いBステージ化し、後段で完全硬化を行う。
ダイシング方法は、特に限定はされず、ダイシングブレードを用いた方法でもよく、またレーザー光線を使用したレーザーダイシングであってもよい。
樹脂シート1と回路基板10との積層体にダイシングシートを貼着し、これを通常のダイシング方法によって切断することで、所望の樹脂封止された半導体装置が得られる。この際、ダイシングシートを樹脂シートの支持シート面に貼着してもよく、回路基板面にダイシングシートを貼着してもよい。この場合、支持シートを、ダイシング工程後の任意の段階で剥離除去する。また、支持シートを剥離した後に露出した封止樹脂層面または回路基板面にダイシングシートの貼着を行ってもよい。
下であることが望ましい。このような表面張力が低いフィルムは、材質を適宜に選択して得ることが可能であるし、またフィルムの表面に、シリコーン樹脂やアルキッド樹脂などの剥離剤を塗布して剥離処理を施すことで得ることもできる。さらに、支持シート2と封止樹脂層3との間に、弱粘着剤層あるいはエネルギー線硬化型粘着剤層を介在させることで、支持シート2と封止樹脂層3とを剥離可能に積層することもできる。封止樹脂層3は、最終的には熱硬化され樹脂硬化物となる。したがって、硬化後には弱粘着剤層から容易に剥離できる。また、エネルギー線硬化型粘着剤層は、エネルギー線の照射を受けると硬化し粘着力を喪失または激減する。このため、硬化された封止樹脂層3の剥離をさらに容
易に行えるようになる。
は3〜300μm程度である。
前述したように、樹脂シート1の封止樹脂層3は、回路基板10のチップ搭載面に転写され、最終的には硬化されチップおよび回路を封止する。すなわち、本発明においては、樹脂シート1の封止樹脂層3を、チップ搭載面の凹凸、隙間に埋め込み、封止樹脂面を回路基板面に接触させ、最終的には封止樹脂層3を硬化させる。封止樹脂層3の厚み精度は、最終的に形成されるパッケージの厚み精度に影響を与える。このため、保管、移送条件において厚み精度に変動が少ないものが好ましい。
達するまでの時間は、好ましくは60秒以下、さらに好ましく50秒以下、特に好ましくは40秒以下である。組成に高分子を含む封止樹脂は、高温になっても全体が均一な粘度を示すまで時間がかかる。従って、封止樹脂は昇温の後一定温度とすると徐々に粘度が低下していく。しかし、封止樹脂は熱硬化性を有するので、時間の経過とともに熱硬化による粘度の上昇が起こる。なお、封止樹脂層3の120℃における溶融粘度が最小値に達する時間は
、動的粘弾性測定装置により測定周波数1Hzにて測定される。
以下、上記成分(A)〜(C)を説明する。
バインダー成分(A)としては、接着性を有するポリマーであれば特に制限なく使用できるが、通常アクリル系重合体が好ましく使用される。アクリル系重合体の繰り返し単位としては、(メタ)アクリル酸エステルモノマーおよび(メタ)アクリル酸誘導体から導
かれる繰り返し単位が挙げられる。ここで(メタ)アクリル酸エステルモノマーとしては、(メタ)アクリル酸シクロアルキルエステル、(メタ)アクリル酸ベンジルエステル、アルキル基の炭素数が1〜18である(メタ)アクリル酸アルキルエステルが用いられる。これらの中でも、特に好ましくはアルキル基の炭素数が1〜18である(メタ)アクリル酸アルキルエステル、たとえばアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、メタクリル酸プロピル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸ブチル等が用いられる。また、(メタ)アクリル酸誘導体としては、たとえば(メタ)アクリル酸グリシジル等を挙げることができる。
アクリル系重合体の重量平均分子量は、好ましくは10万以上、さらに好ましくは15万〜100万である。
熱硬化性成分(B)は、加熱を受けると三次元網状化し、被着体を強固に接着する性質を有する。このような熱硬化性成分(B)は、一般的にはエポキシ、フェノール、レゾルシノール、ユリア、メラミン、フラン、不飽和ポリエステル、シリコーン等の熱硬化性樹脂と、適当な硬化促進剤とから形成されている。このような熱硬化性成分は種々知られており、本発明においては特に制限されることなく従来より公知の様々な熱硬化性成分を用いることができる。このような熱硬化性成分の一例としては、(B−1)エポキシ樹脂と(
B−2)熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤とからなる接着成分を挙げることができる。
キサン−m−ジオキサンなどのように、分子内の炭素−炭素二重結合をたとえば酸化することによりエポキシが導入された、いわゆる脂環型エポキシドを挙げることができる。また分子内にジシクロペンタジエン骨格と、反応性のエポキシ基を有するジシクロペンタジエン骨格含有エポキシ樹脂を用いても良い。
ールノボラック型エポキシ樹脂およびフェノールノボラック型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。
熱活性型潜在性エポキシ樹脂硬化剤(B−2)とは、室温ではエポキシ樹脂と反応せず、ある温度以上の加熱により活性化し、エポキシ樹脂と反応するタイプの硬化剤である。
封止樹脂層3には、カップリング剤(C1)を配合しても良い。カップリング剤(C1)は、上記(A)または(B)成分、好ましくは成分(B)が有する官能基と反応する基を有することが望ましい。
ソシアナート、ジフェニルメタン−2,4'−ジイソシアナート、3−メチルジフェニル
メタンジイソシアナート、ヘキサメチレンジイソシアナート、イソホロンジイソシアナー
ト、ジシクロヘキシルメタン−4,4'−ジイソシアナート、ジシクロヘキシルメタン−
2,4'−ジイソシアナート、リジンイソシアナートなどがあげられる。
げることができる。上記のような架橋剤(C2)は、バインダー成分(A)100質量部に対して通常0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜10質量部の割合で配合される。
封止樹脂層3は、好ましくは前記した加熱流動性を有する。封止樹脂層3の加熱流動性を左右する第1の要因としては、上記配合物中のバインダー成分(A)と熱硬化性成分(B)との割合があげられる。バインダー成分(A)は高分子量体であるため、添加量が増えるにつれ加熱時の流動性を阻害し、添加量が少ないと流動性を発現する。一方、熱硬化性成分(B)は低分子量であり、硬化前には流動性を示す。よって、適切な流動性を示し、なお且つブリードしないような流動性を兼ね備えるためには、熱硬化性成分(B)に対するバインダー成分(A)の配合量が重要である。熱硬化性成分(B)の好ましい配合割合は、バインダー成分(A)と熱硬化性成分(B)との合計((A)+(B))100質量部中に、好ましくは10〜99質量部、さらに好ましくは50〜97質量部、特に好ましくは83〜95質量部である。
積比によりその好ましい範囲が異なり、例えば、封止樹脂層3の好ましい厚さは、40〜2000μm程度であり、より好ましくは50〜1000μm程度である。封止樹脂層3が薄い場合は、圧接の方法によりチップ部分が周囲よりも高い形状で封止することができるが、封止樹脂層3がチップよりも充分に厚い場合は、チップをすべて封止樹脂層3に埋め込み、封止樹脂層3の上面を平均に圧接して平面にすることもできる。
2…支持シート
3…封止樹脂層
4…枠体
5…押圧コテ
10…回路基板10
11…半導体チップ
12…ワイヤ
13…接着性樹脂
14…ハンダボール
15…接着性樹脂
Claims (4)
- 複数の半導体チップが搭載された回路基板を準備する工程、
支持シートと、該支持シートの片面全面に剥離可能に積層されてなる、バインダー成分(A)と熱硬化性成分(B)とを含む熱硬化性の封止樹脂層とからなる半導体封止用樹脂シートの封止樹脂層を、該回路基板の半導体チップ搭載面の凹凸、隙間に埋め込み、封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程、および
該回路基板を封止樹脂層とともに半導体チップ毎に切断する工程を含み、
封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程後および/または回路基板を封止樹脂層とともに半導体チップ毎に切断する工程後に、封止樹脂層の熱硬化を行う工程を含み、
前記封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程において、
回路基板に搭載された半導体チップを加熱しつつ、半導体封止用樹脂シートの封止樹脂層を半導体チップ最上面に密着させ、次いで
回路基板全体を加熱しつつ、封止樹脂層を、該回路基板の半導体チップ搭載面の凹凸、隙間に埋め込み、封止樹脂層面を回路基板面に接触させる、半導体装置の製造方法。 - 複数の半導体チップが搭載された回路基板を準備する工程、
支持シートと、該支持シートの片面全面に剥離可能に積層されてなる、バインダー成分(A)と熱硬化性成分(B)とを含む熱硬化性の封止樹脂層とからなる半導体封止用樹脂シートの封止樹脂層を、該回路基板の半導体チップ搭載面の凹凸、隙間に埋め込み、封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程、および
該回路基板を封止樹脂層とともに半導体チップ毎に切断する工程を含み、
封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程後および/または回路基板を封止樹脂層とともに半導体チップ毎に切断する工程後に、封止樹脂層の熱硬化を行う工程を含み、
前記封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程において、半導体チップと略同サイズの押圧コテを用いて、半導体チップ最上面近傍のみにおいて局所的に加圧する、半導体装置の製造方法。 - 前記封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程において、半導体チップと略同サイズの押圧コテを用いて、半導体チップ最上面近傍のみにおいて局所的に加圧する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 該回路基板が開口部を有し、
前記封止樹脂層面を回路基板面に接触させる工程に先立ち、回路基板のチップ搭載面の反対面に粘着シートを貼付する工程をさらに含む請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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