JPH1154556A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
く、チップの外形より小さな回路基板を容易にチップ上
に貼り付けられる半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】半導体装置の製造方法は、スクライブライ
ンで画定された領域内に電子回路が形成されたウエハ2
上に、所定のパターンの形成された導電パターンを有す
る回路基板6を貼り付ける工程と、該ウエハ2上に形成
された第1の電極8aと該導電パターンの所定の位置に
形成された第2の電極8bとをワイヤ4より接続する工
程と、該第2の電極8b上に導電ボール7を形成する工
程と、該スクライブラインに沿って、該ウエハを切断す
る工程とにより構成される。
Description
・アレイ(BGA)型半導体装置に関し、特にチップの
外形寸法より小さな回路基板をチップ上に形成したマイ
クロBGAに関する。
装置を示す。この構造は、チップ32が回路基板36上
に形成され、回路基板36の表面の電極とチップの電極
とがワイヤ34により接続され、回路基板中のスルーホ
ール等により回路基板36の裏面に電極が引き回され、
裏面の電極にハンダボール37形成され、樹脂31によ
り図のように封止されている。
を示し、米国特許第5,148,265 号に記載されているもの
である。上記図18と異なる点は、回路基板46がチッ
プ42上に形成され、チップ42の外形より小さい点で
ある。このように、チップの外形より小さな回路基板に
より構成したBGAをマイクロBGAと呼んでいる。な
お、図19にはハンダボールの図示が省略されている
が、電極43上に形成される。
BGAでは、回路基板がチップの外形より大きいため、
半導体装置の外形が大きくなり、実装基板へ搭載した際
に、高い密度で半導体装置を実装できないという問題点
がある。また、上述したマイクロBGAでは、チップの
外形より小さな回路基板をハンドリングしてチップ上に
貼り付けなければならず、この作業が煩雑で、工程の複
雑化を招くという問題点がある。
プの外形とほぼ等しく、チップの外形より小さな回路基
板を容易にチップ上に貼り付けられる工程を提供するこ
とを目的とする。
より解決することができる。請求項1記載の発明は、ス
クライブラインで画定された領域内に電子回路が形成さ
れたウエハ上に、所定のパターンの形成された導電パタ
ーンを有する回路基板を貼り付ける工程と、該ウエハ上
に形成された第1の電極と該導電パターンの所定の位置
に形成された第2の電極とをワイヤにより接続する工程
と、該第2の電極上に導電ボールを形成する工程と、該
スクライブラインに沿って、該ウエハを切断する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法により
構成される。
で画定された領域内に電子回路が形成されたウエハ上
に、所定のパターンの形成された導電パターンを有する
回路基板載置する工程と、該ウエハ上に形成された第1
の電極と該導電パターンの所定の位置に形成された第2
の電極とをワイヤにより接続する工程と、該ウエハと該
回路基板との間に樹脂を注入し、該回路基板をウエハ面
から上に持ち上げる工程と、該第2の電極上に導電ボー
ルを形成する工程と、該スクライブラインに沿って、該
ウエハを切断する工程とを有することを特徴とする半導
体装置の製造方法により構成される。
の電極及び第2の電極が樹脂で封止されることを特徴と
する請求項1または2記載の半導体装置の製造方法によ
り構成される。請求項4記載の発明は、前記樹脂で封止
された部分を含めて、前記スクライブラインに沿って前
記ウエハを切断することを特徴とする請求項3記載の半
導体装置の製造方法により構成される。
リイミドテープにより構成され、該テープ上に導電パタ
ーンが形成されていることを特徴とする請求項1〜4記
載の半導体装置の製造方法により構成される。請求項6
記載の発明は、前記回路基板がガラスエポキシ板により
構成され、該ガラスエポキシ板上に導電パターンが形成
されていることを特徴とする請求項1〜4記載の半導体
装置の製造方法により構成される。
記第2の電極にボンディングした後で前記第1の電極に
ボンディングすること特徴とする請求項1〜6記載の半
導体装置の製造方法により構成される。請求項8記載の
発明は、前記導電ボールは、ハンダボールにより形成さ
れることを特徴とする請求項1〜7記載の半導体装置の
製造方法により構成される。
請求項1記載の発明では、チップを個片に切断する前の
ウエハ状態で、回路基板となる部材をウエハ上に貼り付
けるため、マイクロBGAを形成する際にチップ個片に
相当する大きさの回路基板をハンドリングする必要がな
く、ウエハ上に一括して回路基板を形成することができ
るので、半導体装置の形成工程が簡略化される。
切断する前のウエハ状態で、回路基板となる部材をウエ
ハ上に貼り付けるため、チップ個片に相当する大きさの
回路基板をハンドリングする必要がなく、ウエハ上に一
括して回路基板を形成することができるとともに、回路
基板をウエハに貼り付ける接着剤が不要のため接着剤形
成工程が不要であるので、回路基板の形成工程がさらに
簡略化される。
電極及び第2の電極が樹脂で封止されるので、ワイヤボ
ンディング部分の信頼性が保たれる。請求項4記載の発
明では、樹脂封止した部分を含めてダイシングソーによ
りスクライブラインに沿ってウエハを切断するので、切
断時にチップの端部が欠けるチッピングという現象を防
ぐことができるとともに、封止樹脂の切断面と、前記ウ
エハの切断面とが同一面であるので、チップの外形と同
じサイズで半導体装置を形成することができ、半導体装
置を小型化することができる。
リイミドテープにより構成され、該テープ上に導電パタ
ーンが形成されているので、ウエハに貼り付ける際のハ
ンドリングが容易であり、また、ポリイミドテープは例
えば厚さ25〜125μmと薄く形成できるので、半導
体装置の厚さを薄くできる。請求項6記載の発明は、回
路基板がガラスエポキシ板により構成され、該ガラスエ
ポキシ板上に導電パターンが形成されているので、実装
基板、例えばFR4の線膨張係数とガラスエポキシのそ
れとをマッチングさせることにより、導電ボールの接続
部分の応力を緩和することができる。
記第2の電極にボンディングした後で前記第1の電極に
ボンディングするので、ワイヤのループの高さを逆の順
番でボンディングした場合に比べ低く抑えることがで
き、半導体装置をの厚さを薄くすることができる。請求
項8記載の発明は、導電ボールをハンダボールにより形
成するので、従来のハンダボール対応の装置を用いる
等、従来の設備で対応できるのでコストを低くできる。
により具体的に説明する。図1〜8は第1実施形態を説
明するものであり、図9,10は第2実施形態を説明す
るものであり、図11〜17は第3実施形態を説明する
ものである。
により形成された最終的な半導体装置5の断面を示す図
であり、図2は、図1の部分的な断面斜視図を示すもの
である。本発明の半導体装置5は、図1,2に示される
ように、チップ2上に接着剤3aを介して回路基板6が
設けられ、チップ上の電極パッド8aと回路基板6上の
電極8bとがワイヤ4により接続され、ワイヤ4部分が
樹脂1により封止されている。チップ上の電極パッド8
aからワイヤ4により引き出された電気信号は、回路基
板上6の電極8bに伝わり、さらにそこからハンダボー
ル7の形成される電極8cまで導電パターン9により引
き回されている。この導電パターン9は、ソルダーレジ
スト3b(図1では省略)によりその表面が保護されて
いる。なお、ハンダボール7は、図では2列分しか示さ
れていないが、複数列設けても構わない。
により形成されたものであり、チップ2上の電極パッド
8aよりその電気信号が取り出される。接着剤3aは、
主剤と可とう剤を溶解する溶剤を有している接着剤を用
いる。主剤としては、反応性熱可塑性樹脂材料、例えば
カルボキシル基を有する物質または、無水マレイン酸変
成物を用い、可とう剤としては、反応性シリコーン、例
えばエポキシ基を有するシリコーンを用いる。
スフェノールA型エポキシ樹脂を用い、これに硬化剤と
してフェノールノボラックを当量添加し、さらに希釈剤
としてブチルセルソルブアセテートを加え、ロールによ
り混合した後、ふるい分けにより得た平均粒径3〜30
μmのアルミナ粉末を、接着剤乾燥後に全体の30vo
l%となるように添加して更に混合し、混練終了間際
に、硬化促進剤としてトリフェニルフォスフィンを、エ
ポキシ樹脂100重量部に対して2重量部添加し、接着
剤を得た。
たはアルミニウム線を用いることができ、通常のワイヤ
ボンディング装置により形成できる。本発明の場合、こ
のワイヤボンディングは半導体装置5全体の高さを低く
するために、まずチップ2上の電極8aに対して第1の
ボンディングを行い、その後回路基板6上の電極8bに
対して第2のボンディングを行う。
ド等により形成され、上記接着剤3aによりチップ2上
に貼り付けられている。この回路基板6上には、図2に
示されるようにワイヤボンディングのパッドとなる電極
8bからハンダボールの形成される電極8cまでの間を
銅箔パターンにより形成した導電パターン9が設けられ
ている。この導電パターン9は、エッチングにより所望
のパターンに形成されている。
%の合金により形成されている。このハンダボールの組
成は、必要とする特性により適宜変えればよく、またS
n,Pb以外の物質が入っていても構わない。例えばC
uや樹脂のコアの周囲にハンダをメッキしたようなバン
プであっても最終的に導電性のボールを構成できれば構
わない。
装置の製造方法を説明する。まず、図3に示されるよう
に、スクライブライン51で画定された領域内に電子回
路が形成されたウエハ10上に、接着剤3aを形成す
る。この接着剤の形成方法は、所定の形状に形成したメ
タルマスクやスクリーンマスクを用いた印刷や、ポッテ
ィング等により行う。
に形成された回路基板6を位置合わせしてウエハ10上
に貼り付ける。この後、接着剤をキュアし、樹脂を完全
に反応させ接着力を得る。なお、上述の説明では、接着
剤3aをウエハ10上に先に形成したが、回路基板6側
に先に形成しておき、その後上ウエハ10上に接着して
もよい。
プ上の電極パッド(不図示)と回路基板上の電極(不図
示)とを一般的なワイヤボンディング装置によりワイヤ
ボンディングを行う。この時、まずチップ上の電極パッ
ドにキャピラリを圧着して第1のボンディングを行い、
続いて回路基板上の電極にキャピラリを圧着して第2の
ボンディングを行うことにより、ワイヤ4のループ高を
低く抑えたワイヤ4を形成することができる。
イヤのループ高をさらに低くするために、回路基板6上
の電極8bにワイヤをボンディングすると同時に、ボン
ディングツールを電極8b部周辺を回路基板6表面より
低く押さえ込むことにより、回路基板6を部分的に変形
させ、ワイヤのループ高を低く抑えることができる。こ
れにより、図5(c)に示されるように、封止樹脂1の
高さも低く抑えることができる。
の部分を樹脂1により封止する。この樹脂封止は、所定
の形状に形成したメタルマスクやスクリーンマスクを用
いた印刷や、ポッティング等により充填する。樹脂は、
第2図に示されるように、ソルダーレジスト3bがダム
の役目を果たし、バンプ7の形成領域に広がるのが防止
される。
の電極上にハンダボール7を形成する。これは、チップ
の電極パッド配列に整列させたハンダボールの底面にフ
ラックスを塗り、これをチップ上の電極パッドに転写し
た後、溶融させることによりにより形成される。最後
に、図8に示されるように、スクライブラインに沿っ
て、ダイシングソー50により個片のチップに切り分け
られる。樹脂1とウエハ10とは同時にダイシングソー
50により切断されるので、樹脂1の断面とウエハ10
の断面とは同一面を有しており、この切断で半導体装置
5の外形寸法が確定する。また、切断される部分は、樹
脂1で覆われているため、個片に切り分ける際にチップ
の端部が欠けるチッピングという現象を防ぐことができ
る。
2を個片に切断する前のウエハ10の状態で、回路基板
6をウエハ10上に貼り付けるため、マイクロBGAを
形成する際にチップ個片に相当する大きさの回路基板を
ハンドリングする必要がなく、ウエハ10上に一括して
回路基板6を形成することができるので、回路基板の形
成工程が簡略化される。 〔第2実施形態〕次に、本発明の第2実施形態を、図
9,10(a),10(b)により具体的に説明する。
に接着剤13aを介して回路基板16が設けられ、チッ
プ12上の電極パッド18aと回路基板16上の電極1
8bとがワイヤ14により接続され、ワイヤ14部分が
樹脂11により封止されている。チップ上の電極パッド
18aからワイヤ14により引き出された電気信号は、
回路基板上16の電極18bに伝わり、さらにそこから
ハンダボール17の形成される電極18cまで導電パタ
ーン19により引き回されている。導電パターン19
は、その表面がソルダーレジスト13bによって保護さ
れている。
の相違点は、第1実施形態のワイヤ4が図1に示される
ようにチップ2の周囲でボンディングされているのに対
し、本実施形態ではワイヤ14が図10(a)に示され
るようにチップ12の中央部で千鳥状に配置された電極
パッド18aにボンディングされている点である。ま
た、本実施形態では、ワイヤ14部分以外に半導体装置
15の周囲も封止樹脂11で覆っている。
が第1実施形態とは異なる点と、また、個片に切り分け
る際のダイシングソー50の切断位置も第9図に示され
るように、第1実施形態とは異なっている点である。そ
の他の製造方法は、上記第1実施形態とほぼ同じであ
る。本実施形態によれば、ワイヤボンディングを行なう
ためのチップ上のマージンが、第1実施形態に比べチッ
プの中央部分に集約されているので小さな面積でボンデ
ィングでき、半導体装置の外形を小さくすることができ
る。 〔第3実施形態〕次に、本発明の第3実施形態を、図1
1〜17により具体的に説明する。
れた最終的な半導体装置25の断面図を示すものであ
る。本発明の半導体装置25と上述した第1実施形態と
の相違点は、図11に示されるように、チップ2上に接
着剤を介すことなく回路基板26が設けられている点で
ある。本実施形態では、回路基板26としてポリイミド
テープを用いており、この上に所望の導電パターンが一
般的なエッチング手法によりパターニングされている。
その他の部分は、第1実施形態のものとほぼ同じであ
る。
により説明する。まず、図12に示されるように、スク
ライブライン51で画定された領域内に電子回路が形成
されたウエハ10上に、所定の形状に形成された回路基
板26を位置合わせする。次に、図13に示されるよう
に、回路基板6を位置合わせしてウエハ10上にクリッ
プ等の治具により仮固定する。
の電極パッド(不図示)と回路基板上の電極(不図示)
とを一般的なワイヤボンディング装置によりワイヤボン
ディングを行う。この時、ワイヤ24は後述する所定量
だけ長くマージンを残してボンディングする。次に、第
15図に示されるように、ウエハ10の周囲から樹脂2
1を注入し、回路基板26を上に持ち上げる。この時、
ワイヤ24は回路基板26が上に持ち上がる分だけの所
定量のマージンをもってボンディングされていなければ
ならない。この樹脂注入工程は、フリップチップ実装や
BGAタイプのパッケージの実装の際に、実装基板とチ
ップやBGAタイプのパッケージとの間にアンダーフィ
ルレジンを注入する装置と同様の装置を用いれば可能で
ある。
板の電極上にハンダボール27を第1実施形態と同様な
方法で形成する。最後に、図17に示されるように、ス
クライブラインに沿って、ダイシングソー50により個
片のチップに切り分けられる。樹脂21とウエハ10と
は同時にダイシングソー50により切断されるので、樹
脂21の断面とウエハ10の断面とは同一面を有してお
り、この切断で半導体装置25の外形寸法が確定する。
また、ダイシングする部分は、樹脂21で覆われている
ため、個片に切り分ける際にチップの端部が欠けるチッ
ピングという現象を防ぐことができる。
22を個片に切断する前のウエハ10の状態で、回路基
板26をウエハ10上に設けるため、チップ個片に相当
する大きさの回路基板をハンドリングする必要がなく、
ウエハ10上に一括して回路基板26を形成することが
できるとともに、回路基板をウエハ10に貼り付ける接
着剤が不要のため接着剤形成工程が不要であるので、第
1実施形態に比べさらに半導体装置の形成工程が簡略化
される。
り説明したが、本発明はこれらに限られるわけではな
い。例えば、ワイヤボンディングを行なう位置は、チッ
プ周辺や中央部以外でもよく、十文字型でもよい。ま
た、回路基板やハンダボールの材質も要求される特性に
合わせて適宜変更して構わない。
個片に切断する前のウエハ状態で、回路基板となる部材
をウエハ上に貼り付けるため、チップ個片に相当する大
きさの回路基板をハンドリングする必要がなく、ウエハ
上に一括して回路基板を形成することができるので、半
導体装置の形成工程が簡略化されるという効果を奏す
る。
である。
な断面斜視図である。
程を示す図である。
程を示す図である。
工程を示す図である。
工程の変形例を示す図である。
工程の変形例を示す図である。
程を示す図である。
程を示す図である。
程を示す図である。
程を示す図である。
面図である。
分的な断面斜視図である。
図である。
工程を示す図である。
工程を示す図である。
工程を示す図である。
工程を示す図である。
工程を示す図である。
工程を示す図である。
・・・チップ 3a,13a・・・・・接着剤 3b,13b・・・・
・・・ソルダーレジスト 4,14,24,34,44 ・・・ワイヤ 5,15,25 ・・・
・半導体装置 6,16,26,36,46 ・・・回路基板 7,17,27,37・・
・ハンダボール 8a・・・・・・・・・電極パッド 8b,8c ・・・・
・電極 9・・・・・・・・・導電パターン 10・・・・・・
・ウエハ 50・・・・・・・ダイシングソー 51・・・・・・
・・・スクライブライン 52・・・・・・・ボンディングツール
Claims (8)
- 【請求項1】スクライブラインで画定された領域内に電
子回路が形成されたウエハ上に、所定のパターンの形成
された導電パターンを有する回路基板を貼り付ける工程
と、 該ウエハ上に形成された第1の電極と該導電パターンの
所定の位置に形成された第2の電極とをワイヤにより接
続する工程と、 該第2の電極上に導電ボールを形成する工程と、 該スクライブラインに沿って、該ウエハを切断する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】スクライブラインで画定された領域内に電
子回路が形成されたウエハ上に、所定のパターンの形成
された導電パターンを有する回路基板載置する工程と、 該ウエハ上に形成された第1の電極と該導電パターンの
所定の位置に形成された第2の電極とをワイヤにより接
続する工程と、 該ウエハと該回路基板との間に樹脂を注入し、該回路基
板をウエハ面から上に持ち上げる工程と、 該第2の電極上に導電ボールを形成する工程と、 該スクライブラインに沿って、該ウエハを切断する工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記ワイヤ、第1の電極及び第2の電極は
樹脂で封止されることを特徴とする請求項1または2記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】前記樹脂で封止された部分を含めて、前記
スクライブラインに沿って前記ウエハを切断することを
特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】前記回路基板はポリイミドテープにより構
成され、該テープ上に導電パターンが形成されているこ
とを特徴とする請求項1〜4記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項6】前記回路基板はガラスエポキシ板により構
成され、該ガラスエポキシ板上に導電パターンが形成さ
れていることを特徴とする請求項1〜4記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項7】前記ワイヤは、前記第2の電極にボンディ
ングした後で前記第1の電極にボンディングすること特
徴とする請求項1〜6記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】前記導電ボールは、ハンダボールにより形
成されることを特徴とする請求項1〜7記載の半導体装
置の製造方法。
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