JP4832486B2 - 回路装置 - Google Patents

Description

本発明は回路装置の製造方法に関し、特に、導電箔にプラズマを照射することにより、その表面に付着した残査を除去する回路装置に関する。

従来、電子機器にセットされる回路装置は、携帯電話、携帯用のコンピュータ等に採用されるために小型化・薄型化・軽量化が求められている。例えば、回路装置としての半導体装置では、このような要求を満たすために、ＣＳＰ（Chip size package）と呼ばれる
、チップサイズと同等若しくは若干大きいサイズの半導体装置が開発されている。しかしながら一般的なＣＳＰでは、装置全体を支持するために、ガラスエポキシ基板やセラミック基板等の支持基板が必須の構成要素であった。このことから、支持基板が厚い部材であるために半導体装置全体のサイズが大きくなってしまう等の問題があった。

上記のような問題を鑑みて、支持基板を不要にした回路装置が開発された（例えば、特許文献１を参照）。以下にてその回路装置の製造方法を説明する。

図１０（Ａ）を参照して、銅等の金属から成る導電箔１００を用意し、所定の電気回路が実現されるような導電パターン１００Ａを形成する。分離溝を形成する手法としては、耐エッチングマスクを用いた公知のエッチング工程で行うことができる。

図１０（Ｂ）を参照して、導電パターン１００Ａの表面に回路素子を固着する。回路素子としては、コンデンサや抵抗等のチップ部品１０３および半導体素子１０２等が固着される。更に、半導体素子１０２の電極と導電パターン１００Ａとは、金属細線を介して電気的に接続される。

図１０（Ｃ）を参照して、封止樹脂１０５による被覆を行う。前工程で固着された回路素子は被覆され、導電箔１００の分離溝１０１にも封止樹脂１０５が充填される。

図１０（Ｄ）を参照して、導電箔１００を裏面からエッチングを行い、分離溝１０１に充填された封止樹脂１０５が露出するまで、導電箔１００の除去を行う。このことにより、各導電パターン１００Ａは電気的に分離される。更に、ソルダーレジストの形成、外部電極の形成等を行う。最後に、一点鎖線の箇所で封止樹脂１０５をダイシングすることにより、各回路装置を分離する。上記のような工程で、支持基板を不要にした回路装置が製造されていた。

また、金属から成るパターンの表面に付着した汚染物質の除去等を行う技術として、プラズマ照射の技術がある。図１１を参照して、半導体装置が実装されたリードフレームにプラズマを照射して、表面に付着した汚染物質を除去する方法を説明する。

図１１（Ａ）を参照して、リードフレームの加工を行う工程および素子の実装工程等を経たリードフレーム１１０の構成を説明する。ランド状に形成されたアイランド１１４には半導体素子１１２が実装され、アイランド１１４を囲むように多数個のリード１１１が設けられている。また、リード１１１は半導体素子１１２の表面に設けた電極に対応しており、金属細線１１３を介して各電極はリード１１１と電気的に接続されている。

図１１（Ｂ）を参照して、プラズマ照射を行う工程を説明する。先ず、密閉された容器内部にリードフレーム１１０を載置する。次に、容器内部にガスを導入して、放電により
プラズマガスを生成する。そしてプラズマガス中に存在するラジカルまたはイオンが、リードフレーム１１０の表面に衝突することによりリードフレーム１１０表面の洗浄が行われる。
特開２００２−０７６２４６号公報（第７頁、第１図）

しかしながら、上記した回路装置の製造方法では、樹脂封止を行うまでの工程等の為に、導電箔１００の表面が汚染されてしまう問題があった。この汚染物質としては、分離溝１０１の形成工程で使用するエッチャントに含まれる有機性の残査や、空気中の埃等が考えられる。更に、上記のような汚染物質が導電箔１００の表面に付着したまま封止樹脂１０５の封止を行うと、封止樹脂１０５と導電箔１００との付着力が低下してしまう恐れがあった。

また、図１１に示したようなプラズマ照射によるリードフレームの洗浄方法では、アイランド１１４やリード１１１が形成されるように複雑な形状に加工されているため、プラズマ照射によりリードフレーム１１０に局所的な電位の増加が発生する。このことから、リードフレームの局所的な電位差により、金属細線１１３を介して半導体素子１１２に電流が流れ込み、半導体素子表面に形成されたＣＭＯＳ等の素子が破壊されてしまう問題があった。更に、プラズマ照射の工程でリードフレーム１１０が高温となることから、リードが変形して、金属細線１１３が断線してしまう問題があった。

本発明はこのような問題を鑑みて成されたものであり、本発明の主な目的は、導電箔の表面にプラズマを照射することにより導電箔表面の洗浄および粗化を行う回路装置の製造方法を提供することにある。更に、本発明の主な目的は、プラズマを用いて導電性材料の表面に付着した汚染物質を除去する際に発生する半導体素子の破壊等の問題を解決する回路装置の製造方法を提供することにある。

本発明の回路装置の製造方法は、表面から分離溝が形成されることにより凸状の導電パターンが設けられた導電箔を導電部材の材料として用いる回路装置の製造方法に於いて、前記導電箔の上方から前記分離溝を含む前記導電箔の表面にプラズマを照射して、前記分離溝の側面を粗化することを特徴とする。

更に、本発明の回路装置の製造方法は、導電箔に表面から分離溝を形成して凸状の導電パターンを形成する工程と、前記導電パターンに回路素子を電気的に接続する工程と、前記導電箔の上方から前記分離溝を含む前記導電箔の表面にプラズマを照射して、前記分離溝の側面を粗化する工程と、前記回路素子を被覆し且つ前記分離溝に充填されるように封止樹脂で封止する工程とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、導電箔の上方から進入するプラズマのイオンにより、分離溝の側面を粗化することができる。従って、この導電箔から形成される導電パターンと封止樹脂との密着強度を向上させて、品質に優れた回路装置を製造することができる。

本発明の回路装置の製造方法は、導電箔１０に表面から分離溝１１を形成して底部で一体に連結された導電パターン２１を形成する工程と、導電パターン２１の所望の箇所に回路素子２２を実装する工程と、回路素子２２を被覆し且つ分離溝１１に充填されるように封止樹脂２８で封止する工程とを有し、導電箔１０の表面にプラズマを照射することによ
り回路装置を製造する。プラズマの照射には２つの方法があり、第１の方法は回路素子２２の実装を行う前にプラズマ照射を行う方法であり、第２の方法は回路素子２２の実装を行った後にプラズマ照射を行う方法である。以下に上記した各工程の詳細を説明する。

本発明の第１の工程は、図１から図３に示すように、導電箔１０に表面から分離溝１１を形成して底部で一体に連結された導電パターン２１を形成する工程である。

本工程では、まず図１（Ａ）の如く、シート状の導電箔１０を用意する。この導電箔１０は、ロウ材の付着性、ボンディング性、メッキ性が考慮されてその材料が選択され、材料としては、Ｃｕを主材料とした導電箔、Ａｌを主材料とした導電箔またはＦｅ−Ｎｉ等の合金から成る導電箔等が採用される。

具体的には、図１（Ｂ）に示す如く、短冊状の導電箔１０に多数の搭載部が形成されるブロック１２が４〜５個離間して並べられる。各ブロック１２間にはスリット１３が設けられ、モールド工程等での加熱処理で発生する導電箔１０の応力を吸収する。また導電箔１０の上下周端にはインデックス孔１４が一定の間隔で設けられ、各工程での位置決めに用いられる。続いて、ブロック毎の導電パターン２１を形成する。

まず、図２に示す如く、導電箔１０の上に、ホトレジスト（耐エッチングマスク）ＰＲを形成し、導電パターン２１となる領域を除いた導電箔１０が露出するようにホトレジストＰＲをパターニングする。そして、図３（Ａ）に示す如く、ホトレジストＰＲを介して導電箔１０を選択的にエッチングする。エッチングにより形成された分離溝１１の深さは、例えば５０μｍであり、その側面は、粗面となるため封止樹脂２８との接着性が向上される。

またこの分離溝１１の側壁は、除去方法により異なる構造となる。この除去工程は、ウェットエッチング、ドライエッチング、レーザによる蒸発、ダイシングが採用できる。ウェットエッチングの場合、エッチャントは、塩化第二鉄または塩化第二銅が主に採用され、導電箔１０は、このエッチャントの中にディッピングされるか、このエッチャントでシャワーリングされる。ここでウェットエッチングは、一般に非異方性にエッチングされるため、側面は湾曲構造になる。

図３（Ｂ）に具体的な導電パターン２１を示す。本図は図１（Ｂ）で示したブロック１２の１個を拡大したものに対応する。点線で囲まれた部分の１個が１つの搭載部１５であり、導電パターン２１を構成し、１つのブロック１２には５行１０列のマトリックス状に多数の搭載部１５が配列され、各搭載部１５毎に同一の導電パターン２１が設けられている。

本発明の第２の工程は、図４に示す如く、導電パターン２１の所望の箇所に回路素子２２を実装することにある。回路素子２２としては、トランジスタ、ダイオード、ＩＣチップ等の半導体素子、チップコンデンサ、チップ抵抗等の受動素子である。また厚みが厚くはなるが、ＣＳＰ、ＢＧＡ等のフェイスダウンの半導体素子も実装できる。

ここでは、ベアの半導体素子２２Ａが導電パターン２１にダイボンディングされ、半導体素子２２Ａの電極と導電パターン２１とが金属細線を介して電気的に接続されている。また２２Ｂは、チップコンデンサまたは受動素子等のチップ部品２２Ｂであり、半田等のロウ材２４等の導電ペーストで固着される。 本発明の第３の工程は、図５を参照して、導電箔１０表面に回路素子２２を含めてプラズマを照射することにより洗浄を行うことにある。図５（Ａ）はプラズマ洗浄を行う概要を示す図であり、図５（Ｂ）は１つの搭載部１５にプラズマ照射を行う様子を示す断面図である。

図５（Ａ）を参照して、プラズマ照射による洗浄を説明する。プラズマ洗浄機３０は、密閉容器３４の内部に設けた上段電極３１と、上段電極３１に対向して設けられて上部に導電箔１０が載置される下段電極３２とを有している。また、ガスを容器内部に供給する注入口３５と、その排気を行う排気口３６が設けられている。上段電極３１と下段電極３２のどちらかは、高周波電源と接続されており、電源と接続されない電極は接地されている。

導電箔表面の汚染物質を行うプラズマ洗浄は、化学的エッチングと物理的エッチングの２つの方法がある。化学的エッチングにはＤＰ（Direct Plazma）またはＰＥ（Plazma Etching）が含まれ、ガスとして酸素を使用することができる。物理・化学的エッチングにはＲＩＥ（Reactive Ion Etching）が含まれ、ガスとしてアルゴン、ネオンまたはヘリウムを使用することができる。化学的エッチングでは化学的効果を使用して有機物の汚染物質を除去することができ、物理的エッチングではスパッタ効果で有機物および無機物の汚染物質を除去することができる。本発明では、どちらの手法も用いることが可能である。

図５（Ｂ）を参照して、プラズマによる洗浄の詳細を説明する。本発明では、プラズマの照射は、導電箔１０の全域に渡って行われる。具体的には、放電により生成されたプラズマ３３の中のイオンを、導電箔１０の表面全域に衝突させている。従って、導電パターン２１の表面、分離溝１１、回路素子２２および金属細線２５にイオンが衝突して、それらの表面に付着した有機性または無機性の汚染物質が除去される。

分離溝１１の側面には、エッチングの工程に用いたエッチャントの残査や空気中の埃等の汚染物質が付着しており、これらの汚染物質もプラズマ洗浄により除去される。また、分離溝１１はエッチングにより形成されているのでその側面は曲面と成っている。従って、上方から進入したイオンは、分離溝１１の側面で反射されるので、１つのイオンが幾度も分離溝１１の側面に衝突する。このことから、分離溝１１の側面では、イオンによる表面の洗浄の効果が大きいので、分離溝１１の側面に付着した有機性および無機性の汚染物質は除去される。

また、各導電パターン２１は、１枚の金属箔である導電箔１０に浅い分離溝１１を形成することによりパターン化されおり、一体に連結されている。従って、各導電パターン２１は、電気的にも一体化した導電箔１０の状態で保持されているので、プラズマの影響下に晒されても各導電パターンによる電位差の発生は抑制される。このことから、半導体素子２２Ａが電圧破壊し易いＣＭＯＳ等であっても、半導体素子２２Ａに与えるダメージを最小に抑制することができる。

更に、プラズマ洗浄により、分離溝１１の側面は粗化される。従って、後の工程で形成される封止樹脂２８と分離溝１１の側面との密着性は向上される。ここで、分離溝１１の側面は導電パターン２１側面であるので、導電パターン２１と封止樹脂２８との密着性は向上し、導電パターン２１の剥離等を防止することができる。

更にまた、プラズマ洗浄により、導電パターン２１は加熱されるが、導電パターン２１は導電箔１０として一体に成っているので、導電パターン２１の局所的な熱膨張や変形は防止される。従って、導電パターン２１の膨張や変形による金属細線２５の折れ曲がりや断線を抑止することができる。

更に、プラズマ洗浄行うためのガスに酸素を混入させることにより、導電箔１０の表面を酸化させることができる。このように表面を酸化させることにより、封止樹脂２８と導電パターン２１との密着力を更に向上させることができる。

図５（Ｃ）を参照して、以上の本工程の説明では、回路素子２２が実装された導電箔１０に対してプラズマ照射を行ったが、回路素子２２の実装を行う前に導電箔１０に対してプラズマ照射を行うことも可能である。回路素子２２が実装されていない状態でプラズマ照射を行うことにより、導電箔１０の表面全域に渡ってプラズマの照射を行うことができる。即ち、図示されたような状態では、プラズマ照射を行う導電箔１０の表面および分離溝１１と、上段電極３１との間にプラズマ照射を遮断するものがない。このことから、導電箔１０の表面および分離溝１１は全面的にプラズマ照射が行われ、それらの表面の汚染物質の除去および表面の粗化が行われる。

本発明の第４の工程は、図６を参照して、回路素子２２を被覆し、分離溝１１に封止樹脂２８が充填されるように封止樹脂２８による封止を行うことにある。

図６（Ａ）を参照して、樹脂封止が行われた後の状態を説明する。封止樹脂２８は回路素子２２および複数の導電パターン２１を被覆し、導電パターン２１間の分離溝１１には封止樹脂２８が充填されて各導電パターン２１の側面の湾曲構造と嵌合して強固に結合する。そして封止樹脂２８により導電パターン２１が支持されている。また本工程では、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いてトランスファーモールドを行うことができる。本工程によるメリットは、封止樹脂２８を被覆するまでは、導電パターン２１となる導電箔１０が支持基板となることである。そのため、構成材料を極力省いて作業できるメリットを有し、コストの低下も実現できる。

次に図７を参照して、分離溝１１を設けていない厚み部分の導電箔１０を除去することにより、各導電パターン２１を電気的に分離する。具体的には、分離溝１１を設けていない厚み部分の導電箔１０のブロック１２の少なくとも導電パターン２１を設けた領域を除去する。本工程では、図７に示すように封止樹脂２８が露出するまで、導電箔１０の裏面を全面的にエッチングを行う。その結果、封止樹脂２８に導電パターン２１の裏面が露出する構造となる。

本発明の第５の工程は、図８に示す如く、ブロック１２の封止樹脂２８を各搭載部１５毎にダイシングにより分離することにある。

本工程では、粘着シートに貼り付けられた複数個のブロック１２をダイシング装置の載置台に真空で吸着させ、ダイシングブレード４１で各搭載部１５間のダイシングライン４０に沿って分離溝１１の封止樹脂２８をダイシングし、個別の回路装置に分離する。

図９を参照して、上記のような工程で製造される回路装置の構成を説明する。同図に示す回路装置は、導電パターン２１と、導電パターン２１上に固着された回路素子２２と、半導体素子２２Ａと導電パターン２１とを電気的に接続する金属細線２５と、導電パターン２１の裏面を露出させて全体の支持および封止を行う封止樹脂２８とから構成されている。また、封止樹脂２８の裏面から露出する導電パターン２１はレジスト２６で被覆され、所望の箇所には半田等のロウ材から成る外部電極２７が形成されている。

本発明の回路装置の製造方法によると、以下に示すような効果を奏することができる。

第１に、導電パターン２１を分離する分離溝１１が形成された導電箔１０の表面にプラズマの照射を行うので、表面に付着した汚染物質の除去および表面の粗化を行うことができる。このことから、導電パターン２１と封止樹脂２８との密着を向上させることができる。

第２に、プラズマ照射を回路素子２２の実装を行う前に行うことにより、導電箔１０の表面および分離溝１１に全面的にプラズマ照射を行うことが可能となり、汚染物質の除去および表面粗化の効果を更に向上させることができる。

第３に、回路素子２２の実装を行った後にプラズマ照射を行うことも可能である。導電パターン２１が導電箔１０として電気的にも一体化された状態でプラズマ洗浄を行うので、プラズマの影響により導電パターン２１に局所的な電位差が発生するのを抑制することができる。従って、プラズマの影響で発生した電位差により半導体素子２２Ａに与えるダメージを抑制することができる。また、金属細線２５および回路素子２２の表面の洗浄および粗化を行うこともできる。

第４に、導電箔１０の上方から進入するイオンが、分離溝１１の側面で反射するので、プラズマ照射による汚染物除去の効果を更に向上させることができる。

第５に、プラズマにより分離溝１１の側面を粗化させることができるので、封止樹脂２８と導電パターン２１との密着性を更に向上させることができる。

第６に、分離溝１１の表面の付着物をプラズマ照射により除去できることから、分離溝１１に充填されて裏面に露出する封止樹脂２８の露出面に付着物が除去しない。従って、分離溝１１から露出する封止樹脂２８とレジスト２６との付着強度を強くすることができる。

尚、上記した実施の形態に含まれる本願発明は以下のものもある。

本発明は、導電箔に表面から分離溝を形成して底部で一体に連結された導電パターンを形成する工程と、前記導電パターンの所望の箇所に回路素子を実装する工程と、前記回路素子を被覆し且つ前記分離溝に充填されるように樹脂層で封止する工程とを有し、前記導電箔の表面にプラズマを照射する。導電箔の表面にプラズマを照射することにより、導電箔の表面に付着した汚染物質を除去することが可能となり、更に、導電箔の表面を粗化して絶縁性樹脂との密着を向上させることが可能となる。

更に本発明は、前記回路素子を実装する工程に先行して、前記プラズマの照射を行う。このように導電箔上に回路素子が実装されていない状態でプラズマ照射を行うことにより、導電箔全域に渡ってプラズマ照射を行うことができる。従って、回路素子が載置される予定の導電箔および分離溝の領域にプラズマ照射を行うことが可能となる。

更に、本発明は、導電箔に表面から分離溝を形成して底部で一体に連結された導電パターンを形成する工程と、前記導電パターンの所望の箇所に回路素子を実装する工程と、前記導電箔表面に前記回路素子を含めてプラズマを照射する工程と、前記回路素子を被覆し且つ前記分離溝に充填されるように樹脂層で封止する工程とを有する。本発明の導電パターンは、底部で連結されているので、プラズマを照射する工程に於いて局所的な電位差が発生せず、半導体素子等の回路素子が破壊されるのを抑制することができる。また、導電パターンが導電箔として一体に成っているので、プラズマ照射を行う工程で加熱されることによる変形が少ない。従って、回路素子と導電パターンとを接続する金属細線の変形・断線を抑制することができる。

更に本発明は、前記プラズマにより、前記分離溝の表面に付着した汚染物質を除去する。照射されたプラズマは分離溝表面で反射するので、反射されたプラズマにより、その洗浄の効果は更に向上される。また、プラズマ照射により導電箔の表面は粗化され、導電パターンと絶縁性樹脂との密着性は向上される。

本発明では、導電箔の表面にプラズマを照射することにより導電箔表面の洗浄および粗化を行うことができる。更に、プラズマを用いて導電性材料の表面に付着した汚染物質を除去する際に発生する半導体素子の破壊等の問題を解決することができる。

本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、断面図（Ｃ）である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）、平面図（Ｂ）である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する平面図である。 本発明の回路装置の製造方法を説明する断面図である。 従来の回路装置の製造方法を説明する断面図（Ａ）−（Ｄ）である。 従来の回路装置の製造方法を説明する平面図（Ａ）、断面図（Ｂ）である。

符号の説明

１０ 導電箔
１１ 分離溝
１２ ブロック
２２Ａ 半導体素子
２２Ｂ チップ部品
２５ 金属細線
３０ プラズマ洗浄機
３１ 上段電極
３２ 下段電極
４０ ダイシングライン
４１ ブレード

Claims (3)

1. 表面から分離溝を形成することにより半導体素子を実装する凸状の導電パターンが設けられた導電箔からなる導電部材を備えた回路装置において、
   前記導電箔に設けられた前記分離溝の側面は粗化された表面であり、該分離溝には前記半導体素子を含む前記導電箔を封止する封止樹脂が充填されており、前記導電箔の裏面側において該分離溝内の前記封止樹脂が前記導電パターンから突出しており、
   前記導電箔の裏面側において、前記半導体素子と電気的に接続された外部電極を備えており、更に、レジストが、前記導電パターン及び前記導電パターンから突出した前記封止樹脂を被覆しているとともに、
   前記レジストの表面は平坦であり、その表面は前記外部電極の頂部よりも低いことを特徴とする回路装置。
2. 前記分離溝の断面は、上端部が内側にオーバーハングする湾曲形状であることを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
3. 前記導電パターンから突出した封止樹脂の表面は凹凸形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回路装置。

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