JP6069960B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Description
ィル)工法、あるいは、多層配線基板上の半導体素子の接合位置の近傍にあらかじめ常温の封止樹脂を塗布した後に半導体素子を接合するPAM(Pre Applied Material;プリアプライドマテリアル)工法が一般的に知られている。
CUF工法では、図1に示すように半導体素子をフェースダウン方式で多層配線基板に実装した後、フリップチップ実装部にある半導体素子の近傍に封止樹脂を滴下し、図2で示した間隙に毛細管現象を利用して樹脂を流し込むものである。封止樹脂の充填後、加熱硬化を行ない、図3に示す構造を得る。
変更すると、物性値、硬化樹脂の組成などが変化するため、封止樹脂の充填方法や硬化方法を変更することが必要となる。また、半導体素子と半導体パッケージ基板の接続部位の間隙における毛細管現象をより円滑となるようにするため、封止樹脂に混合されるフィラーの量などを減らした場合には、耐湿性や応力吸収性、耐衝撃性が劣化する等の問題も生じてしまう。
多層配線基板に半導体素子をフリップチップ実装する工程と、
多層配線基板の表面絶縁層に対して表面活性処理を施す工程と、
表面絶縁層の半導体素子が実装される部位より外側の所定領域と半導体素子上の所定領域に対して表面不活性処理を施す工程と、
半導体素子と多層配線基板の間隙に樹脂を充填する工程と、を有し、
前記表面絶縁層の表面不活性処理が、加熱押圧素子を用いた絶縁層の加圧と加熱であ
ることを特徴とする半導体パッケージの製造方法としたものである。
さらに詳しい部分については、図1、図2、図5、および、図7のCUF実装方式の工程フローに基づき説明する。
本実施形態においては、図1に示すように、先ず半導体素子1の複数の電極2(以下、素子電極2と記す。)と、多層配線基板5(以下、基板とも記す。)表面に素子電極2と同じピッチと同じ配置態様で形成された電極3(以下、基板電極と記す。)とが1:1接触するようにフェースダウン方式で搭載する。素子電極2と基板電極3のそれぞれの表面に形成してあるはんだバンプ4(以下、単にバンプと記す。)が加熱溶融され冷却されることで、半導体素子1が基板5上にフリップチップ実装される。基板5、半導体素子1それぞれの電極配置については、ここに示されるものに限定されるものではない。
吸湿した水分を半導体パッケージ基板5から蒸発させるプリベーク処理を行った後、一般にプラズマ処理を用いて表面状態の改質、表面のクリーニングなどを施して、樹脂の流動性を高めておく。プラズマ活性処理を施すと、表面に凹凸ができ、さらに極性基を形成する。これにより表面エネルギーが増える化学的不安定化によって、表面積拡大と濡れ性の効果を得ることができる。プラズマ処理以外では、薬品処理、ウエットブラスト処理でも表面積を拡大し分散性を増すことができる。
尚、コレット9先端部の形状は問わないが、材質としては位置精度、荷重精度、温度応答性がよく、基板5への材料の転写などがない材料を選択することが望ましい。加熱押圧素子に関しては、上記の性質が備わったものならばその形態を問わず使用することができる。
次に、加熱したディスペンサ・ステージ(図示せず。)に半導体パッケージ基板5を搭載し昇温する。これは、封止樹脂8の流動性を上げる目的で行なう処理であり、前記基板5の昇温温度については、樹脂の性能が最も発揮される推奨条件を選択して何ら問題はない。本実施形態では、封止樹脂8を、ディスペンサによりフリップチップ実装部の所定の一辺近傍に供給し、毛細管現象により半導体素子1と基板5との間隙に封止樹脂が行き渡り、充填が完了するまでステージ上に放置して行った(図2)。
尚、本発明では、使用する半導体素子1に対しての表面処理、基板の材質、表層絶縁層5の材質、半導体素子電極2、基板電極3の材質、電極の配置、およびこれらの形成方法や材質、バンプ4のメタル構造、ならび樹脂8の種類、コレットの材質、形成方法、形状、サイズなどは、本実施形態に示すものに限定されるものではない。
半導体素子(15mm×15mm×0.8mm)を多層配線基板(40mm×40mm×1.2mm)に実装した。実装工程の概略図は、図1に示すフェースダウン方式である。半導体素子とモジュール用基板のそれぞれの接続用電極の上には、Sn/Ag/Cuはんだからなるバンプ4が予め形成されている。実装前のバンプ高さは、概ね0.035mm前後であり、バンプの配列ピッチは0.180mm程度であった。実装後の半導体素子1
と基板4の間隙7は0.070mm程度である(図2参照)。半導体素子を基板上にフェースダウン方式で搭載した後、最大温度250℃のリフロー炉に通してはんだを溶融してから室温まで冷却し、半導体素子をモジュール基板にフリップチップ実装した。
外周部に濡れ広がったフィレットを含む封止樹脂のブリード部分について、図6に示すように半導体素子4辺から垂直に伸びた最長距離であるブリード距離を測定し、その測定値の平均値を算出した。その結果、
A群 1.2mm (不活性領域の水の接触角60°、測定温度 23℃、以下同様)
B群 1.7mm (不活性領域の水の接触角30°)
C群 2.5mm (表面の水の接触角10°)
という結果になり、加熱押圧により、表面活性部に不活性部分をパターンニングすることで表層絶縁層での濡れ広がりを制御することが確認された。また、半導体素子の上面への這い上がりについては、A群のみに効果が確認された。また、A群については押圧をそのままにして、コレットの温度を下げて実験をしたところ、不活性領域の接触角が45°以上の時、同じ効果が得られた。
2・・・半導体素子電極
3・・・基板電極
4・・・バンプ
5・・・多層配線基板(又は半導体パッケージ基板)
6・・・導体層
7・・・間隙
8・・・封止樹脂
9 ・・・コレット
10 ・・・ブリード
11 ・・・受動部品搭載パターン
12 ・・・ブリード距離(フィレット部も含む)
13 ・・・不活性処理パターン
Claims (2)
- 表面に絶縁層を有する多層配線基板に半導体素子を実装する半導体パッケージの製造方法であって、
多層配線基板に半導体素子をフリップチップ実装する工程と、
多層配線基板の表面絶縁層に対して表面活性処理を施す工程と、
表面絶縁層の半導体素子が実装される部位より外側の所定領域と半導体素子上の所定領域に対して表面不活性処理を施す工程と、
半導体素子と多層配線基板の間隙に樹脂を充填する工程と、を有し、
前記表面絶縁層の表面不活性処理が、加熱押圧素子を用いた絶縁層の加圧と加熱であ
ることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 前記表面不活性処理後の絶縁層表面における接触角が45°以上であることを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージの製造方法。
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