JP4933774B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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本発明は、半導体製造装置及びその製造方法に関し、特に、乾式の基板切断方式によって個々に切断、分割された半導体装置の表面に付着した切断屑を除去する技術に関するものである。
一般に、プリント基板を基材としたプラスチック・ボールグリッドアレイ(Plastic Ball GridArray)(以下、PBGAと称する。)に係る半導体装置は、プリント基板上に半導体チップを搭載し、ワイヤーボンディング、モールド封止を行った後、切断装置を用いて個々の半導体装置へ切断、分離し、所定の外形寸法を得るといった工程を経て製造されている。ここで、上記切断装置はパンチ等の切断具によって基板を切断するものであるが、このような乾式の基板切断方式は生産性やコスト等の観点から広く普及している(例えば特許文献1参照)。
ここで、従来の半導体装置の製造工程と、当該製造工程の切断工程に用いられる上記切断装置の動作について説明する。図7は、従来の半導体装置の製造工程の概略を説明するための工程フロー図である。図8は、上記切断装置による半導体装置の基板切断方式を模式的に示す側面図である。
図7に示すように、従来の半導体装置の製造工程は、概して、複数の配線パターンを格子状に形成したプリント基板上面に半導体チップを搭載し、ワイヤーボンディングを行うことで、複数の半導体装置を並べて形成する組立工程(S21)と、これら複数の半導体装置の半導体チップ搭載面を樹脂封止するモールド封止工程(S22)と、これら複数の半導体装置のプリント基板下面に形成された外部端子に半田ボールを形成するボール付け工程(S23)と、これら複数の半導体装置が形成されたプリント基板の半導体装置が隣接する境界線を切断装置によって切断して個々の半導体装置を得る切断工程(S24)と、個々の半導体装置に対して通電を行い、その電気的特性をテストする電気的特性検査工程(S25)と、個々の半導体装置のプリント基板下面の外部端子に形成された半田ボールに不良がないかを検査するボール外観検査工程(S26)と、出荷工程(S27)とからなっている。
図8に示すように、上記切断工程(S24)においては、不図示の搬送手段により、切断装置500の切断金型510へ、半田ボール103付けを経たプリント基板112に連結された状態の半導体装置108が搬送され、このプリント基板112で連結された状態の半導体装置108は、切断金型510内の下型ダイ511と上型ストリッパー513によってクランプし保持され、この状態においてパンチ514が下降することで、このパンチ514によってプリント基板112が半導体装置108間の境界線において切断される。その結果、個々の半導体装置108が得られる。
特許公開平10−163408号公報
しかしながら、この切断装置500によるプリント基板112の切断の際には、プリント基板112を構成しているガラスエポキシ材の微少な切断屑(以下、基板屑109と称する。)が生じ、この基板屑109が半導体装置108の外周部や外部端子である半田ボール103や、その周辺部へ付着し、顧客での実装不良の原因となっていることが本願の発明者によって知見された。
また、このような事実から、基板屑109が付着した半導体装置108を切断工程以降の製造工程に流動させる際、半導体装置108から基板屑109が落下し、以降の製造設備を汚染する問題が生じるため、頻繁な清掃が必要になることが想定される。
また、これらの製造設備に落下、堆積した基板屑109が半導体装置108へ再転写することで、より重度な基板屑109が半導体装置108へ付着し、上述したような顧客実装不良を引き起こす原因となっていることも知見された。
また、基板屑109が付着した半導体装置108は、切断工程以降の製造工程である電気的特性検査工程(S25)においては、半導体装置108の端子と電気的テスト用ソケットピンのコンタクト性低下を招き、歩留低下を生じさせ、また、ボール外観検査工程(S26)においては、不良率悪化の要因となっていることも知見された。
本発明によれば、複数の半導体装置が形成された基板の前記半導体装置が隣接する境界線を切断具により切断して個々の半導体装置を得る半導体製造装置であって、上記複数の半導体装置の隣接する境界線を切断する切断装置と、高圧の空気を発生させる高圧空気発生装置と、上記高圧空気発生装置に連結され、上記高圧空気発生装置から供給される高圧の空気を上記切断された個々の半導体装置に向かって噴出するブローノズルとを備え、上記ブローノズルから噴出される高圧の空気によって、上記個々の半導体装置の表面に付着した上記基板の切断屑を除去するように構成されることを特徴とする半導体製造装置が提供される。
この発明によれば、ブローノズルから噴出される高圧の空気によって、個々に切断された半導体装置の表面に付着した基板の切断屑を除去することができる。
また、本発明によれば、複数の半導体装置が形成された基板の前記半導体装置が隣接する境界線を切断具により切断して個々の半導体装置に分割する工程と、上記分割された個々の半導体装置に向かって高圧の空気を噴出して、上記個々の半導体装置の表面に付着した上記基板の切断屑を除去する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
この発明によれば、分割された個々の半導体装置に向かって高圧の空気が噴出されて、個々の半導体装置の表面に付着した基板の切断屑を除去することができる。
本発明によれば、ブローノズルから噴出される高圧の空気によって、個々に切断された半導体装置の表面に付着した基板の切断屑を除去することができる。従って、半導体装置の出荷品質を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
[第1の実施の形態]
まず、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成について説明する。当該半導体製造装置は、上記切断装置500よりも製造工程下流で、かつ、出荷工程直前の位置にパッケージクリーナ装置を配置することで、切断後の半導体装置の表面に付着した基板屑を除去して、出荷品質の向上を図るものである。図1は、本実施の形態に係る半導体製造装置による半導体装置の製造工程の概略を説明するための工程フロー図である。図2は、本実施の形態に係る半導体製造装置の一部を構成するパッケージクリーナ装置100の構成を模式的に示す斜視図である。
図1に示すように、当該半導体装置の製造工程は、概して、複数の配線パターンを格子状に形成したプリント基板上面に半導体チップを搭載し、ワイヤーボンディングを行うことで、複数の半導体装置を並べて形成する組立工程(S01)と、これら複数の半導体装置の半導体チップ搭載面を樹脂封止するモールド封止工程(S02)と、これら複数の半導体装置のプリント基板下面に形成された外部端子に半田ボールを形成するボール付け工程(S03)と、これら複数の半導体装置が形成されたプリント基板の半導体装置が隣接する境界線を切断装置によって切断して個々の半導体装置を得る切断工程(S04)と、個々の半導体装置に対して通電を行い、その電気的特性をテストする電気的特性検査工程(S05)と、個々の半導体装置のプリント基板下面の外部端子に形成された半田ボールに不良がないかを検査するボール外観検査工程(S06)と、後述するパッケージクリーナ装置によって、個々の半導体装置の表面に付着した基板屑を除去するパッケージクリーナ工程(S07)と、出荷工程(S08)とからなっている。
図2に示すように、上記パッケージクリーナ工程(S07)で使用されるパッケージクリーナ装置100は、半導体装置108のプリント基板112下面に向かって高圧のイオナイズブロー(高圧のイオン化された空気)を噴出させるイオナイザー噴出孔116が複数形成されたブローノズル115を複数備え、これら複数のブローノズル115には、イオナイザー発生装置117、エアータンク118、エアー発生装置119が、この順に連結される。また、ブローノズル115の上方には、真空装置122によって半導体装置108を吸着保持し、これを製造工程下流へ向かって搬送するための搬送アーム121が設置され、この搬送アーム121には、その駆動手段である駆動装置123、さらに、この駆動装置123の制御手段である制御装置124が連結される。さらに、複数のブローノズル115の下方には、半導体装置108から除去された基板屑109を集塵する集塵機120が設置される。
ブローノズル115は、搬送アーム121に吸着保持される半導体装置108の搬送路の下方であって、そのプリント基板112下面に向かって高圧のイオナイズブローを噴出させる位置に10〜15mm間隔で複数本配置される。このブローノズル115のイオナイザー噴出孔116は、約φ1.0mmの大きさの孔が5〜10mm間隔で複数形成される。
イオナイザー発生装置117は、エアータンク118を介してエアー発生装置119から供給される高圧の空気中に含まれる成分にイオンを発生させる。このようにイオナイザー発生装置117がイオンを発生させることで静電気の発生が低減され、静電気によって半導体装置が静電破壊されることを防止できる。
エアータンク118は、イオナイザー発生装置117とエアー発生装置119の間に設けられ、安定した高圧の空気をイオナイザー発生装置117に供給する。このエアータンク118によってエアー発生装置119から供給される高圧の空気は整流されるため、ブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から安定して高圧のイオナイズブローを噴出することができる。その結果、より多くの基板屑109を除去することができる。
エアー発生装置119は、高圧の空気を発生させて、エアータンク118に供給する。ここで、エアー発生装置119は、ブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から噴出される高圧のイオナイズドブローが、半導体装置108の1個当たりに対して、0.4MPa以上の圧力で吹き付けるように制御される。
集塵機120は、ブローノズル115の下方に配置され、ブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から噴出される高圧のイオナイズブローによって半導体装置108から除去された基板屑109を集塵する。
搬送アーム121は、ブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から噴出される高圧のイオナイズドブローが、半導体装置108の1個当たりに対して、約1秒から2秒間吹き付けるような搬送速度に制御される。
次に、このパッケージクリーナ装置100の動作を説明する。図3は、このパッケージクリーナ装置100の動作を説明するための斜視図である。
図3に示すように、半導体装置108は、上記切断装置500によって個々に切断、分離された後に、搬送アーム121によって吸着保持され、ブローノズル115の上方を通過する。その際、ブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から高圧のイオナイズドブローが噴出され、半導体装置108下面の外部端子に形成された半田ボール103やその付近に付着した基板屑109は吹き飛ばされ、除去される。除去された基板屑109は、集塵機120によって集塵される。なお、半導体装置108は、真空装置122の吸引力によって搬送アーム121に吸着保持される。また、搬送アーム121は、制御装置124によって制御された駆動装置123によって、半導体装置108を搬送路に沿って搬送するように駆動される。また、ブローノズル115は、エアー発生装置119からエアータンク118及びイオナイザー発生装置117を介して供給される高圧のイオナイズドブローをイオナイザー噴出孔116から噴出する。
なお、本願の発明者によって、上述した電気的特性検査工程(S05)における歩留や、ボール外観検査工程(S06)における不良率等の統計結果から、ブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から噴出される高圧のイオナイズドブローは、半導体装置108の1個当たりに対して、0.4MPa以上の圧力で、約1秒から2秒間という条件で吹き当てることが好ましいという知見が得られている。
次に、本実施の形態に係る半導体製造装置の効果を説明する。この構成によれば、切断工程(S04)において、切断装置500による切断によって半導体装置108の下面に付着した基板屑109は、出荷工程(S08)の直前であるパッケージクリーナ工程(S07)において、パッケージクリーナ装置100のブローノズル115のイオナイザー噴出孔116から噴出される高圧イオナイズドブローによって吹き飛ばされ、除去されるので、半導体装置108の出荷品質が飛躍的に向上される。
[第2の実施の形態]
まず、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成について説明する。当該半導体製造装置は、基本的には、第1の実施の形態と同様であるが、当該半導体製造装置の一部を構成するパッケージクリーナ装置において、半導体装置の上面に向かって高圧のイオナイズドブローを噴出するブローノズルが追加配置されることで、半導体装置の上面に付着した基板屑をも除去し、より出荷品質の向上を図るものである。図4は、本実施の形態に係る半導体製造装置の一部を構成するパッケージクリーナ装置200の動作を説明するための斜視図である。
図4に示すように、当該パッケージクリーナ装置200の基本構成は、図1及び図3に示すパッケージクリーナ装置100と同様であるが、半導体装置108の上面に付着した基板屑109を除去するために、上面ブローノズル214を半導体装置108の搬送経路の上方に追加配置した構成となっている。この上面ブローノズル214には、下面ブローノズル215と同様に、イオナイザー発生装置217、エアータンク218、エアー発生装置219が、この順に連結される。
次に、当該パッケージクリーナ装置200の動作について説明する。半導体装置108は、上記切断装置500によって個々に切断、分離された後に、搬送アーム221によって吸着保持され、下面ブローノズル215の上方、かつ、上面ブローノズル214の下方を通過する。その際、下面ブローノズル215のイオナイザー噴出孔216から高圧のイオナイズドブローが噴出され、半導体装置108下面の外部端子に形成された半田ボール103やその付近に付着した基板屑109は吹き飛ばされ、除去される。また一方で、上面ブローノズル214のイオナイザー噴出孔213から高圧のイオナイズドブローが噴出され、半導体装置108上面の半導体チップ搭載部分に付着した基板屑109は吹き飛ばされ、除去される。除去された基板屑109は、集塵機220によって集塵される。なお、下面ブローノズル215と上面ブローノズル214は、エアー発生装置219からエアータンク218及びイオナイザー発生装置217を介して供給される高圧のイオナイズドブローをそれぞれイオナイザー噴出孔216とイオナイザー噴出孔213から噴出する。
次に、当該半導体製造装置の効果について説明する。第1の実施の形態では、切断工程において、切断装置による切断によって半導体装置の下面に付着した基板屑は、パッケージクリーナ工程において、パッケージクリーナ装置のブローノズルのイオナイザー噴出孔から噴出される高圧イオナイズドブローによって吹き飛ばされ、除去されるので、半導体装置の出荷品質が飛躍的に向上されることを説明した。この点については、本実施の形態に係る半導体製造装置においても同様である。
しかし、本実施の形態に係る半導体製造装置によれば、パッケージクリーナ装置200において、上面ブローノズル214のイオナイザー噴出孔213から噴出される高圧イオナイズドブローによって、半導体装置108の上面に付着した基板屑109をも除去することができる。したがって、半導体装置108の下面に比べるとわずかな付着量ではあるが半導体装置108の上面に付着した基板屑109をも確実に除去することができるので、より出荷品質が向上される。
[第3の実施の形態]
まず、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成について説明する。当該半導体製造装置は、上記切断装置の製造工程下流であって、かつ、電気的特性検査工程やボール外観検査工程などの検査工程の直前位置、さらに出荷工程の直前位置にパッケージクリーナ装置をそれぞれ配置することで、切断後の半導体装置の表面に付着した基板屑を除去し、各検査工程での歩留改善、不良率の改善を図るとともに、出荷品質の向上を図るものである。図5は、本実施の形態に係る半導体製造装置による半導体装置の製造工程の概略を説明するための工程フロー図である。図6は、本実施の形態に係る半導体製造装置の一部を構成する切断装置500及びパッケージクリーナ装置100(或いは、パッケージクリーナ装置200であってよい。)の配置位置を模式的に示す上面図である。
図5に示すように、当該半導体装置の製造工程は、概して、複数の配線パターンを格子状に形成したプリント基板上面に半導体チップを搭載し、ワイヤーボンディングを行うことで、複数の半導体装置を並べて形成する組立工程(S11)と、これら複数の半導体装置の半導体チップ搭載面を樹脂封止するモールド封止工程(S12)と、これら複数の半導体装置のプリント基板下面に形成された外部端子に半田ボールを形成するボール付け工程(S13)と、これら複数の半導体装置が形成されたプリント基板の半導体装置が隣接する境界線を切断装置によって切断して個々の半導体装置を得る切断工程(S14)と、パッケージクリーナ装置によって、個々の半導体装置の表面に付着した基板屑を除去する第1のパッケージクリーナ工程(S15)と、個々の半導体装置に対して通電を行い、その電気的特性をテストする電気的特性検査工程(S16)と、個々の半導体装置のプリント基板下面の外部端子に形成された半田ボールに不良がないかを検査するボール外観検査工程(S17)と、再度、パッケージクリーナ装置によって、個々の半導体装置の表面に付着した基板屑を除去する第2のパッケージクリーナ工程(S18)と、出荷工程(S19)とからなっている。
図6に示すように、上記切断工程(S14)と第1のパッケージクリーナ工程(S15)においては、上記切断装置500の製造工程下流にパッケージクリーナ装置100(或いは、パッケージクリーナ装置200であってよい。)が配置され、半導体装置108の搬送経路に組み込まれている。この他、切断装置500の製造工程の直前位置には、当該装置500に対して、半田ボール103付けを経たプリント基板112に連結された状態の半導体装置108を供給する供給部300が配置され、パッケージクリーナ装置100(或いは、パッケージクリーナ装置200であってよい。)の製造工程直後には、当該装置100(或いは、200。)から搬送される個々の半導体装置108を収納する収納部400が配置される。
次に、当該半導体製造装置の効果について説明する。第1の実施の形態では、切断工程において、切断装置による切断によって半導体装置の下面に付着した基板屑は、パッケージクリーナ工程において、パッケージクリーナ装置のブローノズルのイオナイザー噴出孔から噴出される高圧イオナイズドブローによって吹き飛ばされ、除去されるので、半導体装置の出荷品質が飛躍的に向上されることを説明した。この点については、本実施の形態に係る半導体製造装置においても同様である。また、第2の実施の形態では、パッケージクリーナ装置において、上面ブローノズルのイオナイザー噴出孔から噴出される高圧イオナイズドブローによって、半導体装置の上面に付着した基板屑をも除去することで、より出荷品質が向上されることを説明した。この点についても同様である。
しかし、本実施の形態に係る半導体製造装置によれば、切断工程(S14)直後の第1のパッケージクリーナ工程(S15)において、半導体装置108の基板屑109を除去することが可能となるため、以降の製造設備を汚染することなくなる。従って、電気的特性検査工程(S16)での歩留改善、ボール外観検査工程(S17)での不良率改善が可能となり、また、製造設備の半導体装置108流動部の清掃頻度を緩和することができる。
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、イオナイザー発生装置やエアータンクは省かれた構成としても、多少の低減は考えられるが、上述した第1乃至第3の実施の形態と同様の効果をある程度得られることは明白である。
また、切断装置や半導体回路を搬送する搬送アーム及び真空装置の構成は、他の構成であっても同様の動作を行うものであればよい。
第1の実施の形態に係る半導体製造装置による半導体装置の製造工程の概略を説明するための工程フロー図である。 第1の実施の形態に係る半導体製造装置の一部を構成するパッケージクリーナ装置の構成を模式的に示す斜視図である。 パッケージクリーナ装置の動作を説明するための斜視図である。 第2の実施の形態に係る半導体製造装置の一部を構成するパッケージクリーナ装置の動作を説明するための斜視図である。 第3の実施の形態に係る半導体製造装置による半導体装置の製造工程の概略を説明するための工程フロー図である。 第3の実施の形態に係る半導体製造装置の一部を構成する切断装置及びパッケージクリーナ装置の配置位置を模式的に示す上面図である。 従来の半導体装置の製造工程の概略を説明するための工程フロー図である。 従来の切断装置による半導体装置の基板切断方式を模式的に示す側面図である。
符号の説明
100 パッケージクリーナ装置
103 半田ボール
108 半導体装置
109 基板屑
112 プリント基板
115 ブローノズル
116 イオナイザー噴出孔
117 イオナイザー発生装置
118 エアータンク
119 エアー発生装置
120 集塵機
121 搬送アーム
122 真空装置
123 駆動装置
124 制御装置

Claims (9)

  1. 複数の半導体チップが形成された基板を用意する工程と、
    前記半導体チップが隣接する境界線に沿って当該基板を切断することで、個々の半導体装置に分割する切断工程と、
    分割された個々の前記半導体装置を上側から吸着保持して、個々の前記半導体装置を水平方向へ搬送する搬送工程と、
    前記搬送工程にて搬送される個々の前記半導体装置に向かって高圧の空気を噴出して、個々の前記半導体装置の表面に付着した前記基板の切断屑を除去する工程と
    を有し、
    前記半導体装置は、前記基板の主面に半導体チップが搭載されるとともに、前記主面と反対側の裏面に外部端子を有し、
    前記切断屑を除去する工程では、前記高圧の空気を、前記半導体装置の裏面の前記外部端子に向かって噴出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記高圧の空気を、さらに前記半導体装置の上面に向かって噴出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記切断屑を除去する工程では、前記高圧の空気を、前記半導体装置の1個当たりに対して0.4MPa以上の圧力で1秒から2秒の間、噴出することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記高圧の空気を噴出する前に、当該高圧の空気中にイオンを発生させる工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記高圧の空気によって除去された切断屑を前記高圧の空気の噴出方向とは反対側へ吸引して集塵する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記切断工程では、前記基板の前記半導体装置が隣接する境界線を、パンチングによって切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項6に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記切断工程では、前記半導体装置を切断装置のダイとストリッパーとによりクランプし保持した状態で、前記切断装置のパンチによって前記境界線に沿って前記基板を切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  8. 複数の配線パターンを格子状に形成したプリント基板の上面に複数の半導体チップを搭載し、ワイヤーボンディングを行うことで、複数の半導体装置を並べて形成する組立工程と、
    前記複数の半導体装置の半導体チップ搭載面を樹脂封止するモールド封止工程と、
    前記複数の半導体装置のプリント基板下面に形成された外部端子に半田ボールを形成するボール付け工程と、
    前記複数の半導体装置が形成された前記プリント基板の前記半導体装置が隣接する境界線を切断装置によって切断することで、個々の前記半導体装置に分割する切断工程と、
    分割された個々の前記半導体装置を上側から吸着保持して、個々の前記半導体装置を水平方向へ搬送する搬送工程と、
    パッケージクリーナ装置によって、個々の前記半導体装置に付着した前記基板の切断屑を除去するパッケージクリーナ工程と、
    を有し、
    前記パッケージクリーナ工程では、前記搬送工程にて搬送される個々の前記半導体装置の裏面の前記外部端子に向かって高圧の空気を噴出して、個々の前記半導体装置の表面に付着した前記切断屑を除去するとともに、前記高圧の空気によって除去された前記切断屑を前記高圧の空気の噴出方向とは反対側へ吸引して集塵する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記切断工程では、前記半導体装置を前記切断装置のダイとストリッパーとによりクランプし保持した状態で、前記切断装置のパンチによって前記境界線に沿って前記プリント基板を切断することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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