JPS63168041A

JPS63168041A - 半導体装置とその製造方法

Info

Publication number: JPS63168041A
Application number: JP62000014A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Tanaka; 義人田中; Hiroshi Yamamoto; 博司山本; Eiji Koyama; 栄二小山; Ryutaro Arakawa; 竜太郎荒川
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1987-01-05
Filing date: 1987-01-05
Publication date: 1988-07-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＩＣカード、ＩＣカートリッジ、時計、電卓
などの電子装置に搭載される超薄形の半導体装置とその
製造方法に係り、より詳しくはｌＣチップの強度向上、
熱伝導率の低減を図った半導体装置とその製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

この種半導体装置の構成例を従来よりＩＣカードに搭載
されているものを例として説明する。

第１３図は従来知られている半導体装置の断面図であっ
て、３１は配線基板、３２はＩＣチップ、３３は封止枠
、３４は封止樹脂を示している。

配線基板３１の片面にはＩＣカードリーグライター（図
示せず）に付設された電極と電気的接続を得るための接
触端子３５がパターニングされており、また、他方の面
には所定の配線パターン３６及び後に詳述するＩＣチッ
プ３２を接続するための接合端子３７がパターニングさ
れている。また、この配線基板３１の前記配線パターン
３６及び接合端子３７の形成面には、前記ＩＣチップ３
２を埋設するためのＩＣ埋設部３８が凹設されている。

また、ＩＣチップ３２の表面の所定の位置に電極３９が
形成されている。このＩＣチップ３２は、前記ＩＣｔｌ
設部３８の底面３８ａに固定され、前記電極３９と前記
配線基板３１にパターニングされた接合端子３７をリー
ド４０で接続することによって、所要の半導体回路が構
成される。

前記封止枠３３は前記ｒｃ埋設部３８を補強するための
ものであって、例えばステンレス等の硬質金属などによ
って形成され、前記配線基板３１の前記ＩＣ埋設部３８
の周囲に配設される。

封止樹脂３４は、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性の
樹脂が用いられ、前記封止枠３３及びＩＣ埋設部３８内
に充填され、前記配線基板３１、ＩＣチップ３２、封止
枠３３、リード４０を一体に封止する。

以下、前記半導体装置の製造方法の一例を第１４図の工
程説明図、及び第１５図乃至１７図に基づいて説明する
。

まず、第１４図及び第１５図に示すように、所要の接触
端子３５、配線パターン３６、接合端子３７がパターニ
ングされ、配線パターン３６及び接合端子３７の形成面
側にＩＣ埋設部３８が凹設された配線基板３１の当該Ｉ
Ｃ埋設部３８の底面３８ａにＩＣチップ３２を固定し、
配線基板３１の接合端子３７とＩＣチップ３２の電極３
９とをリード４０により接続する。

次いで、第１６図及び第１７図に示すように、配線基板
３１に凹設されたＩＣ埋設部３８の周囲に封止枠３３を
固定し、これら封止枠３，３及びＩＣ埋設部３８によっ
て形成される空間内にエポキシ樹脂３４をやや多口にボ
ッティングする。

エポキシ樹脂３４をキユアリングしたのち、第１７図に
示すように、封止枠３３から膨出したエポキシ樹脂３４
の表面（破線部分）を研磨し、所要の厚さを有する半導
体装置を得る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術においては、封止樹脂としてエポキシ樹脂
等の熱硬化樹脂が用いられているため、設計値通りの厚
さの半導体装置を作製するためには、キユアリング時に
生ずる樹脂の熱変形を考慮して予め必要量よりもやや多
めの樹脂をボッティングし、キユアリング後封止樹脂の
表面を研磨加工しなくてはならない。このため研磨時に
作用する負荷によってＩＣチップが損傷したり、リード
が断線する不具合が生じやす（、歩留り及び製品の信頼
性を下げる問題がある。さらには、封止樹脂として光硬
化性のみの樹脂を用いると上記問題点は解決されるが、
光が透過しない未硬化部分があるため、樹脂全部が硬化
しないという問題がある。

この発明は、上記のようにＩＣ封止用として光硬化性樹
脂を用いるとき剛性が小さいと言う欠点を解決し、優れ
た高剛性の光硬化性を備えた樹脂とそれを用いた半導体
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、上記した従来技術の問題点を解消し、安価に
して信頼性及び生産性に優れた半導体装置を提供するた
め、樹脂封止によって形成される樹脂部を光硬化性樹脂
および熱硬化性樹脂にて形成し、最初に紫外線照射によ
って樹脂の大部分を硬化した後、未硬化の部分を熱硬化
によって硬化させることを特徴とするものである。

また、本発明は、樹脂封止によって形成される樹脂部に
０．１〜１０μｍ好ましくは５〜１０μｍのＦ。２０３
１Ｃｒｚ０３１カーボンブラツク、リン酸カルシウム等
のフィラーを１０〜８０重量％好ましくは２０〜６０重
量％さらに好ましくは５０〜６０重景％混合し、樹脂部
を光および熱の両方で硬化する光・熱硬化樹脂にて形成
したことを特徴とするものである。

さらに本発明は、配線基板にＩＣチップの電極とをリー
ドを介して接続し、その後、これら配線基板及びＩＣチップ及びリードを一体に樹脂
封止する工程を含む半導体装置の製造方法において、前
記樹脂封止によって形成される樹脂部として光硬化性樹
脂および熱硬化性樹脂を用い、この光熱硬化性樹脂の表
面を透明部材にて所定の形状に成形したのち、該透明部
材の外部より紫外線を照射して前記樹脂を硬化した後、
さらに未硬化の部分を熱で硬化するようにしたことを製
造上の特徴とするものである。

〔作用〕

ＩＣチップを配線基板に封止する封止樹脂として、光及
び熱の両方で硬化する光・熱硬化樹脂を用いることによ
って、封止樹脂の表面性が良く、封止樹脂全体を完全に
硬化させた半導体装置を効率よく製造でき、また該樹脂
中にフィラーを混入させることによって剛性の高い封止
を行い、信鯨性の高い半導体装置を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図乃至第５図は、本発明の第１実施例の説明図であ
る。

第１図は本発明による半導体装置の第１実施例を示す断
面図であって、１は配線基板、２はＩＣチップ、３は封
止枠、４は封止樹脂を示す。

配線基板１は、例えばガラスエポキシやポリイミドなど
の絶縁性フィルムによって形成されており、片面にはＩ
Ｃカードリーダライターに付設された電極（図示せず）
と電気的接続を得るための接触端子５がパターニングさ
れ、また、他方の面には所定の配線パターン６及び後に
詳述するＩＣチップ２を接続するための接合端子７がパ
ターニングされている。これら接触端子５、配線パター
ン６及び接合端子７は、前記配線基板１上にラミネート
された銅箔をエツチングすることによって形成される。

尚、図中の符号８はＩＣチップ２を埋設するためのＩＣ
埋設部を示す。

ＩＣチップ２は、その表面の所定の位置に電極９が形成
されている。この電極９は、アルミニウムパッドのまま
用いても良いし、また、アルミニウムパッド上にメタラ
イズを施して最上層を金めつき層にして形成されたバン
プとすることもできる。このＩＣチップ２は、前記ＩＣ
埋設部８の底面８ａに固定され、前記電極９と前記配線
基板１にパターニングされた接合端子７をリード１０で
接続することによって、所要の半導体回路が構成される
。

リード１０としては、金線、銅線、アルミニウム線のほ
か、銅箔にて形成されたテープ状リードの表面に錫めっ
きしたもの、または、はんだめっきしたもの等を用いる
ことができる。またリード１０の形成手段としては、ポ
ールボンディング。

ウェッジボンディング、ギヤングボンディング等を用い
ることができる。封止枠３は、前記第１９図に示した従
来の半導体装置のものと全く同様であるので、詳細なる
説明は省略する。封止樹脂４としては、光（紫外線）及
び熱の両方で硬化する光・熱硬化性樹脂が適用される。

以下、前記半導体装置の製造方法の一例を第２図の製造
工程図、及び第３図乃至第５図に基づいて説明する。

まず、第３図に示すように、所要の接触端子５、配線パ
ターン６、接合端子７がバターニングされ、配線パター
ン６及び接合端子７の形成面側にｒｃ埋設部８が凹設さ
れた配線基板１の当該ＩＣ埋設部８の底面８ａにＩＣチ
ップ２を固定し、配線基板１の接合端子７とＩＣチップ
２の電極９とをリード１０により接続する。

次いで、第２図、第４図に示すように、配線基板１のｒ
ｃ埋設部８の周囲に封止枠３を固定し、これら封止枠３
及びＩＣＣ埋設部外よって形成される空間内に光・熱硬
化性樹脂をボッティングする。

その後、前記封止枠３の上面に平板状の透明部材を押圧
し、余剰の樹脂を前記空間内より排出する。この場合、
第４図に示すように、前記透明部材としてガラス板１３
を用いても良いし、また、第５図に示すように、当該半
導体装置が搭載されるＩＣカードのカード本体１２を構
成する透明なカードパーツ１３゛を用いても良い。透明
部材としてカードパーツ１３゛を用いた場合には、ＩＣ
チップ２を封止すると同時に、カード本体１２への半導
体装置の埋設を完了することができるので、ＩＣカード
の生産工程が簡略化され、ＩＣカードの生産性を格段に
向上することができる。

次いで、第２図、第４図に示すように、前記樹脂のボッ
ティング部に波長３８０〜４００ｎｍの紫外光１５を約
６０秒間照射して光・熱硬化性樹脂を硬化する。この場
合、第４図に示したように、封止枠３の上面にガラス板
１３を被着した場合には、同図に示すように、前記ガラ
ス板１３の表面に前記封止枠３の開口部の大きさと略等
しい大きさの開口部が形成されたマスク１４を被着し、
該マスク１４の開口部を通して紫外光１５を照射して前
記空間内の光・熱硬化性樹脂４を硬化する。このとき、
前記ガラス板１３の上方より紫外光１５を照射した場合
、リード１０等の影により樹脂４に光が照射されずに未
硬化の部分が生じてくる。そこで紫外線照射後に樹脂４
を８００Ｃ〜１５０°Ｃの温度で加熱することにより、
未硬化部分の樹脂を完全に硬化することができる。最後
に、前記マスク１４及びガラス板１３を外すことによっ
て、所要の半導体装置を得る。

第６図乃至第１０図は本発明の第二実施例の説明図であ
る。

第６図は本発明の第二実施例により得られた半導体装置
の断面図、第７図はその製造工程図、第８図乃至第１０
図はその製造工程を説明するための断面図であって、配
線基板へのｔＣチップの搭載構造及び製造時における封
止枠の固定までは前記本発明の第一実施例と同様である
ので説明は省略する。

第６図に示すように、半導体装置は、その配線基板１に
ＩＣチップ２を封止する封止樹脂として、遷移性酸化物
等のフィラー１１を混合した光（紫外光）及び熱の両方
で硬化する光・熱硬化性樹脂４”を用いている。

以下、前記半導体装置の製造方法の一例を第７図の製造
工程図、及び第８図乃至第１０図に基づいて説明する。

まず、第７図及び第８図に示すように、所要の接触端子
５、配線パターン６、接合端子７がバターニングされ、
配線パターン６及び接合端子７の形成面側にＩＣＣ埋設
部外凹設された配線基板１の当該ＩＣ埋設部８の底面８
ａにＩＣチップ２を固定し、配線基板１の接合端子７と
ＩＣチップ２の電極９とをリード１０により接続する。

次いで、第７図に示すように、配線基板１のＩＣＣ埋設
部外周囲に封止枠３を固定し、これら封止枠３及びＩＣ
Ｃ埋設部外よって形成される空間内に光・熱硬化性樹脂
４゛をボッティングする。

その後、第７図、第９図に示すように、前記封止枠３の
上面に平板状の透明部材を押圧し、余剰の樹脂４゛を前
記空間内より排出する。この場合、第９図に示すように
、前記透明部材としてガラス板１２を用いても良いし、
また、第１０図に示すように、当該半導体装置が搭載さ
れるＩＣカードのカード本体１２を構成する透明なカー
ドパーツ１３”を用いても良い。透明部材としてカード
パ−ツ１３°を用いた場合には、ＩＣチップ２を封止す
ると同時に、カード本体１２への半導体装置の埋設を完
了することができるので、ＩＣカードの生産工程が簡略
化され、ＩＣカードの生産性を格段に向上することがで
きる。

次いで、第７図に示すように、前記樹脂４”の中にフィ
ラー１１を混合する。フィラーを入れることによって硬
化した樹脂の線膨張係数を低減させることができ、樹脂
にクラックが発生しなくなる。

本発明ではフィラー１１はできるだけ小さくした方がよ
＜、０．１〜１０μｍ好ましくは５〜１０μｍの粒度と
し、フィラー材はチタン酸＋　　Ｆ　ｅｘ　Ｏ３ｒ　Ｃ
ｒｇ０３、リン酸カルシウム、カーボンブラック等を用
いることができる。なお、封止枠３の上面にガラス板１
２を被着した場合には、第９図に示すように、前記ガラ
ス板１２の表面に前記封止枠３の開口部の大きさと略等
しい大きさの開口部が形成されたマスク１４を被着し、
該マスク１４の開口部を通して紫外光１５を照射して前
記空間内の光・熱硬化性樹脂４゛を硬化する。

このとき、前記ガラス板１２の上方より紫外線１５を照
射した場合、リード１０およびフィラー１１の影により
樹脂４゛に光が照射されずに未硬化の部分が生じてくる
。そこで紫外線を１〜２分照射した後、樹脂４″を８０
６Ｃ〜１５０°Ｃの温度で加熱することにより、未硬化
部分の樹脂を完全に硬化することができる。

最後に、前記マスク１４及びガラス板１２を外すことに
よって所要の半導体装置を得る。

第１１図は本発明の第三実施例を示す半導体装置の断面
図であって、配線基板とＩＣチップとをテープオートメ
−ティドボンディング法（ＴＡＢ法）で接続した場合の
例を示す。

同図において、配線基板１の配線パターン６と接続した
接合端子７゛とＩＣチップ２のパッド上に設けられた金
バンプ９”　とを、錫をメッキした銅リード１０゛でＴ
ＡＢ法により接続する。

その後、封止枠３を固定し、ｒｃ理設部８を含む封止枠
３で形成される空間にフィラー１１を混入した光・熱硬
化性樹脂４゛をボッティングし、前記実施例と同様に、
ガラス板等を用いて紫外線照射し、さらに、加熱を行っ
て該樹脂を完全に硬化させる。この実施例によれば、半
導体装置自体の厚みをさらに薄くすることができる。

また、上記第１１図に示した実施例では、封止部に充て
んする封止樹脂をフィラーを混入した光・熱硬化性樹脂
としているが、これに替えて、当該封止部の下層すなわ
ち配線基板１のＩＣチップ埋設用凹かん部８付近に熱硬
化性樹脂を用い、封止枠３で形成される空間の上層部の
みをフィラーを混入した光・硬化性樹脂としてもよい。

第１２図は前記第二、第三実施例において封止樹脂中に
混入するフィラーの充てん量と熱膨張係数との関係を示
す特性図である。

同図において、フィラーの充てん量とともに線膨張係数
は低下していくことがわかる。線膨張係数を低下させる
ためには、フィラーを樹脂に多く含有させた方がよいが
、ＩＣチップの封止のためには、樹脂が必要となるので
、本発明ではフィラーの充てん量を１０〜８０重景％好
ましくは２０〜６０重盪％さらに好ましくは５０〜６０
重量％とした。樹脂の線膨張係数をＩＣチップに近づけ
ることによって、熱によって樹脂に生じる応力を低減す
ることができる。

〔発明・考案の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ＩＣチップ封止
部の樹脂を光及び熱の両方で硬化する光熱硬化樹脂で形
成し、最初に紫外線照射で樹脂の大部分を短時間（１〜
２分内）で硬化させ、後で光の到達しない未硬化の部分
を熱で硬化させる構成をとったから、硬化時にほとんど
膨張または収縮することもなく、かつ樹脂の外形を所望
の形状に成形することができ、硬化後の研磨加工を省略
することができる。樹脂の大部分は光で硬化するため、
封止樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合に比べて樹脂
の硬化時間をいちじるしく短縮することができる。

また、本発明ではＩＣチップ封止部を０．１〜１０μｍ
好ましくは５〜１０μｍ程度の粒度の遷移性酸化物等の
フィラーを１０〜８０重量％好ましくは２０〜６０重量
％さらに好ましくは５０〜６０重四％混合した樹脂とし
、かつ光及び熱の両方で硬化する光熱硬化性樹脂で形成
し、最初に紫外線照射で樹脂の大部分を１〜２分内の短
時間で硬化させた後、フィラーの介在によって光の到達
しない未硬化の部分を熱で硬化させる構成をとったから
、封止樹脂の線膨張係数を低減することができ、硬化時
にほとんど膨張または収縮することもなく樹脂にクラッ
クが生じることもなくなる。

さらに、前記樹脂封止によって形成される樹脂部のうち
少なくとも外層部をフィラー入り光・熱硬化樹脂にて被
覆し、該樹脂の上面を抑え込むように平坦平滑な必要部
分のみ透明としたマスク平板をかぶせ、上方から紫外線
を照射して必要部分のみ前記樹脂を硬化させてから、マ
スク平板を剥離し、前記樹脂の必要部分からあふれ出し
た未硬化部分を除去してから、加熱し、フィラーの影に
なるため未硬化の内部層を硬化させることにより光硬化
性を備えた封止樹脂の剛性を高め、樹脂層の厚さを薄く
均一にしかつ表面を平坦平滑にすることができると共に
、フィラー混入によって熱伝導性を良くすることもでき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による半導体装置の第一実施例を示す断
面図、第２図は第１図に示した半導体装置の製造方法を
説明する工程図、第３図は配線基板とＩＣチップの接続
状態を示す断面図、第４図は光・熱硬化樹脂をボッティ
ングし、透明部材としてガラス板を用いた場合の断面図
、第５図は透明部材としてＩＣカードのカードパーツを
用いた場合の断面図、第６図は本発明による半導体装置
の第二実施例を示す断面図、第７図は第１図に示した半
導体装置の製造方法を説明する工程図、第８図は配線基
板とＩＣチップの接続状態を示す断面図、第９図は光・
熱硬化樹脂をボッティングし、透明部材としてガラス板
を用いた場合の断面図、第１０図は透明部材としてＩＣ
カードのカードパーツを用いた場合の断面図、第１１図
は本発明による半導体装置の第三実施例を示す断面図、
第１２図はフィラーの充てん量と樹脂の線膨張係数の関
係を示す特性図、第１３図は従来技術による半導体装置
の一例を示す断面図、第１４図は従来技術による半導体
装置の製造方法を説明する工程図、第１５図は配線基板
とＩＣチップの接続状態を示す断面図、第１６図は熱硬
化性樹脂をボッティングした状態を示す断面図、第１７
図は余剰の熱硬化性樹脂を研磨する状態を示す断面図で
ある。１−・−配線基板、２・−・−・ＩＣチップ、３−・−
一一一一封止枠、４−・−−一−−封止樹脂、５−・・
・・−接触端子、６・−・−配線パターン、７・−−一
一−−接合端子、８・−−一−〜−ＩＣ埋設部、９−・
−・−電極、１０−・−・・−リード。 ■ 第１図！　配線基板２ＴＣ４−Ｉプ３　封止粋４　　宙守止ａ１月１５椅勉鵠乎６　配子漿ノでターン７　４娶８１晶〕＝８　　ＩＣ埋設部９電椙１０　　リード第２図１己を糺基オ反（ｌ　Ｊ　　　　　　　　　　　　　　
／Ｃチップ（２）第３図第５図第６図第７図半導体装置第８図１　　　８　　　　　８ａ　　　　　　８　　　５第１
０面１ｒ′（第ｎＦＩＪ第１２図ＸＩＯ’ 充ｚｔｔ（″＃Ｌ量％〕第１３図３５　　３８　３２　３８ａ　　　　３８第１４図牛導体装置第１５図第１６図第１７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）配線基板にＩＣチップを搭載し、前記配線基板及
びＩＣチップ、それに前記配線基板の接合端子と前記Ｉ
Ｃチップの電極とを接続するリードを一体に樹脂封止し
て成る半導体装置において、前記樹脂封止によつて形成
される樹脂部を光及び熱の両方で硬化する光・熱硬化樹
脂封止によつて形成したことを特徴とする半導体装置。
（２）特許請求の範囲第（１）項記載の半導体装置にお
いて、前記樹脂封止によつて形成される樹脂部を、Ｆｅ
＿２Ｏ＿３又はＣｒ＿２Ｏ＿３、カーボンブラック、リ
ン酸カルシウム等の微細なフィラーを混合し、光及び熱
の両方で硬化する光・熱硬化樹脂によつて形成したこと
を特徴とする半導体装置。
（３）特許請求の範囲第（２）項記載の半導体装置にお
いて、前記光・熱硬化樹脂は前記樹脂部の上層部のみに
充てんされていることを特徴とする半導体装置。
（４）配線基板の接合端子とＩＣチップの電極とをリー
ドを介して接続し、その後、これら配線基板及びＩＣチ
ップ及びリードを一体に樹脂封止する工程を含む半導体
製造方法において、前記樹脂封止によつて形成される樹
脂として、光及び熱硬化性樹脂を用い、この光・熱硬化
性樹脂の表面を透明部材にて所定の形状に成形し、該透
明部材の外部より紫外線を照射して前記光・熱硬化樹脂
を硬化したのち、熱で硬化するようにしたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
（５）特許請求の範囲第（４）項記載の半導体装置の製
造方法において、前記ＩＣチップが接続された配線基板
のＩＣチップ設定部の周囲に封止枠を被着し、該封止枠
内に光熱硬化性樹脂をポツテイングしたのち、該封止枠
の上面に透明なガラス板を被着して、前記光熱硬化性樹
脂の表面を前記封止枠と同一平面状に成形し、前記ガラ
ス板の外側より紫外光を照射した後、さらに熱で硬化す
る工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
（６）特許請求の範囲第（４）項記載の半導体装置の製
造方法において、前記樹脂封止によつて形成される樹脂
部のうち少くとも外層部をフィラー入り熱併用光硬化性
樹脂にて被覆し、紫外線を照射して該樹脂の最表層を含
む一部を硬化させた後に、加熱によつて該樹脂が未硬化
の内部を硬化させることを特徴とする半導体装置の製造
方法。