WO2006080082A1 - 積層型半導体装置用キャリア及び積層型半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

明 細 書

積層型半導体装置用キャリア及び積層型半導体装置の製造方法 技術分野

[0001] 本発明は、積層型半導体装置用キャリア及び積層型半導体装置の製造方法に関 する。

背景技術

[0002] 近年、移動体電話機のような携帯型電子機器や、 ICメモリカードのような不揮発性 半導体記憶媒体等はより小型化されており、これらの機器や媒体の部品点数の削減 及び部品の小型化が要求されている。したがって、これらの機器を構成する部品のう ちの主要部品である半導体素子を効率的にパッケージする技術の開発が望まれて いる。

[0003] そのような要求を満たすパッケージとして、半導体素子と同程度の大きさのパッケ一 ジであるチップスケールパッケージ（CSP)、や複数の半導体素子を 1つのパッケ一 ジ内に収容したマルチチップパッケージ (MCP)、さらには複数のパッケージを積層 して 1つにした積層型パッケージ（Package on Package: PoP)などがある。

[0004] 図 1は、従来の積層型半導体装置用キャリア（以下、キャリアと呼ぶ）を示す図であり 、（a)はキャリアの側面図、（b)はキャリアの上面図を示す。このキャリア 1は積層型半 導体装置の製造で用レ、るものである。キャリア 1は積層される複数の半導体装置 4を 収納する収納部 2、半導体装置 4をガイドするガイド部 3を含む。温風を積層された半 導体装置に当てて加熱して半導体装置同士を接続するリフロー工程や液体を使い 洗浄を行う洗浄工程を経て積層型半導体装置が製造される。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] しかしながら、積層型半導体装置の製造工程では、半導体装置の積層に半田を用 いて、温風リフローを通して半田を溶力、して接合する必要がある。また、積層型半導 体装置の場合、積層した半導体装置が横方向にずれる事がないように側面をガイド すること力 S必要となる。このため、側面を全てガイドしてしまうと温風リフロー内で、半 導体装置及び接合部のはんだ温度が上がらすに接合不良を起こしてしまう恐れがあ る。また、洗浄工程では、積層半導体装置の接合部の洗浄を主に目的として液体の 中に積層型半導体装置を入れる場合にも、側面をすベてガイドしてしまうと洗浄する 際に液体の通りが悪くなり、洗浄の効果が低下するという問題がある。

[0006] そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、製造歩留まり又は洗浄効 果を向上させることができる積層型半導体装置用キャリア及び積層型半導体装置の 製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 上記課題を解決するために、本発明は、積層される複数の半導体装置を収納する 収納部と、前記半導体装置をガイドするガイド部と、前記半導体装置の側面側から前 記収納部に気体又は液体を導く溝とを含む積層型半導体装置用キャリアである。本 発明のように、前記半導体装置の側面側から収納部に気体又は液体を導く第 1の溝 を設けることにより、リフロー工程においては温風を、洗浄工程においては洗浄液を 通り易くすることにより製造歩留まりと洗浄効果の向上が期待できる。

[0008] 本発明は、前記収納部の角部に設けられた穴部をさらに含む積層型半導体装置 用キャリアである。本発明によれば、収納部の下側から気体を導くことにより、半導体 装置に熱が伝わるようになり、半導体装置の積層接続部の接合不良を低減する効果 がある。本発明は、前記穴部のうち隣接する収納部に設けられている穴部間を接続 する第 2の溝をさらに含む積層型半導体装置用キャリアである。本発明は、前記穴部 を前記積層型半導体装置用キャリアの周辺側の外部に接続する第 3の溝をさらに含 む積層型半導体装置用キャリアである。本発明は、前記溝に設けられ、前記溝を前 記積層型半導体装置用キャリアの下面側の外部に接続する穴部をさらに含む積層 型半導体装置用キャリアである。

[0009] 前記溝は、前記半導体装置の各辺に対応して形成されている。本発明によれば、 半導体装置の各辺に気体又は液体を導くことができる。前記第 1及び第 3の溝は、積 層される最も下にある半導体装置の上面よりも深く形成されている。この構成により、 温風リフローを通したときの半導体装置の接合部に広範囲にわたり熱が伝わるように することができ、洗浄工程においては洗浄液がより通り易くなる事により、歩留まりと洗 浄効果の向上が期待できる。ここで、積層する最も下にある半導体装置の上面とは、 その半導体装置に積層された半導体装置と接続される面のことである。

[0010] 第 1の溝は、前記半導体装置の端に位置する接続端子の少なくとも一部が前記積 層型半導体装置用キャリアの外部に露出するように形成されている。この構成により 、温風リフローを通したとき、半導体装置の接合部の広範囲に温風を伝えることがで きるとともに、洗浄工程においては洗浄液がより通り易くなり、歩留まりと洗浄効果の 向上が期待できる。

[0011] 前記第 1の溝は、前記収納部から外側に向力、うほど広く形成されている。これにより

、リフロー工程時に温風や洗浄工程時の洗浄液の通りを良くすることができるとともに 、キャリア自体の堆積を少なくすることによってリフロー工程において、キャリアの熱容 量を抑え、リフロー炉内の温度を低い温度で半導体装置の接合部のはんだを溶かす こと力 sできる。

[0012] 前記ガイド部は、積層される最も上にある半導体装置以上の高さに形成されている

。この構成により、工程間の搬送時に積層型半導体装置の積層ズレを防ぐことができ る。前記ガイド部は、前記半導体装置に複数ある角部のうちの少なくとも 2つ上に対 応する位置に形成されている。前記積層型半導体装置用キャリアを、前記収納部、 ガイド部及び第 1の溝は、単一の部材で形成することが好ましい。

[0013] 本発明は、積層される複数の半導体装置を収納する収納部と該半導体装置をガイ ドするガイド部とを含む積層型半導体装置用キャリアの該収納部に第 1の半導体装 置及び第 2の半導体装置をセットする工程と、前記積層型半導体装置用キャリアに設 けられ、前記半導体装置の側面側から該収納部に流体を導く溝を介して、リフローす ることによって前記第 1の半導体装置及び前記第 2の半導体装置を接合する工程と を含む積層型半導体装置の製造方法である。本発明によれば、製造歩留まりの向上 が期待できる。

[0014] 本発明は、前記溝を介して、前記第 1の半導体装置及び前記第 2の半導体装置の 接合部を洗浄する工程をさらに含む積層型半導体装置の製造方法である。本発明 によれば、洗浄効果の向上が期待できる。

発明の効果 [0015] 本発明によれば、製造歩留まり又は洗浄効果を向上させることができる積層型半導 体装置用キャリア及び積層型半導体装置の製造方法を提供できる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]従来の積層型半導体装置用キャリアを示す図である。

[図 2]本発明の積層型半導体装置用キャリアを示す図である。

[図 3]本発明の積層型半導体装置用キャリアの断面図である。

[図 4] (a)は、本発明の積層型半導体装置用キャリアの上面図、（b)は正面図、（c)は 要部拡大図である。

[図 5]本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す図である。

[図 6]本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す上面図である。

[図 7]本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す図である。

[図 8]本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す図である。

[図 9]本発明の積層型半導体用キャリアの他の構成を示す図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下、添付の図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。図 2は、本発 明の積層型半導体装置用キャリアを示す図であり、（a)はキャリアの側面図、（b)はキ ャリアの上面図を示す。図 2に示すように、キャリア 10は、積層される複数の半導体装 置 4を収納する収納部 11と、半導体装置 4の周辺をガイドするガイド部 12— 12と、

1 4 半導体装置 4の側面側から収納部 11に流体である気体又は液体を導く溝（第 1の溝 ) 13一 13とを含む。矢印の方向からリフロー工程では温風力 洗浄工程では洗浄

1 4

液が流れる。溝 13は半導体装置 4の各辺に対応して形成されるのが好ましい。図 2 では、 4つ収納部が示されているが実際のキャリアにはさらに多数の収納部が形成さ れている。

[0018] このように、収納部 11の側面に気体又は液体が通り易いよう溝 13— 13を設けるこ

1 4 とにより、リフロー工程では温風を、洗浄工程では洗浄液を通り易くすることができ、 製造歩留まりと洗浄効果の向上が期待できる。また、リフロー工程から洗浄工程まで 一貫して同じキャリアを使用できるので、作業工数低減とコストを削減できる。

[0019] また、キャリア 10は、金属板からの削り出し、铸造又は鍛造などの製法で、一体構 造として形成されるのが好ましい。本出願と同一出願人による出願番号 PCT/JP20 04/012476、 PCT/JP2004/006265の国際出願では、幾つ力の部品で構成 されていたが、金属板の削り出し、铸造又は鍛造などの製法で、一体構造として形成 することにより、キャリアを製造する際に組み立て精度のバラツキを押さえることができ る。また、分割構造と比較すると剛性が高くなり、積層半導体装置の組み立て工程で キャリアの破損の可能性を低減することができる。

[0020] 図 3 (a)は図 2の A— A'断面図、（b)は要部拡大図である。図 3 (a)の示すように、キ ャリア 10の収納部 11に、最下段の半導体装置 42を載置した後、最下段の半導体装 置 42の上に最上段の半導体装置 41を積層する。半導体装置 41及び 42の下面側 には接続端子（半田ボール) 43が設けられている。半導体装置 42の基板上面部に は半導体装置 41の接続端子 43が接続される電極パッド（不図示）が設けられている 。リフロー加熱により溝 13及び最下段の半導体装置 42の下の開口部から熱風を送り 接続端子 43を溶かし、積層型半導体装置が製造される。例えば、半導体装置 41が ロジックデバイスで、半導体装置 42がフラッシュメモリ等のメモリデバイスの場合、ロジ ックデバイスとメモリデバイスを積層した積層型半導体装置が製造される。

[0021] また、図 3 (b)に示すように、溝 13は、積層される最も下にある半導体装置 42の上 面 Bよりも深く形成されている（参照符号 C)。このため、温風リフローを通したときの半 導体装置 41及び 42の接合部の広範囲に熱を伝えることができ、洗浄工程において は洗浄液がより通り易くなるので、製造歩留まりと洗浄効果の向上が期待できる。

[0022] 図 4 (a)は、本発明の積層型半導体装置用キャリア 10の上面図、（b)は正面図、（c )は要部拡大図である。同図（a)に示すように、半導体装置 4は、キャリア 10の収納部 11に収納されている。同図 4 (b)及び（c)に示すように、キャリア 10の側面側 Pから見 たときに、溝 13は、半導体装置 4の端の接続端子（半田ボール) 43の少なくとも一部 が露出するよう形成されている。このように、溝 13を半導体装置 4の角部の接続端子 43の一部が見えるように形成することによって、リフロー工程では温風を、洗浄工程 では洗浄液を半導体装置 41及び 42の接合部の端部にまで伝えることができるため 、製造歩留まりと洗浄効果の向上が期待できる。

[0023] 図 5は、本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成の一部を示す図である 。同図（a)は、図 2の B-B'断面図に対応する図、（b)は要部拡大図である。同図（a) に示すように、半導体装置 41及び 42から構成される積層型半導体装置は、キャリア 20の収納部 11に収納されてレ、る。積層型半導体装置用キャリアを用いた積層型半 導体装置の製造工程では、キャリアの中で半導体装置の組み立てを行う必要がある 。リフロー工程を行う前の積層型半導体装置は、半導体装置 41及び 42が積層され ているだけで接合されていなレ、。したがって、積層工程後からリフロー工程終了まで の間に、半導体装置 41及び 42がズレたり外れたりしてしまう。このため、図 5に示すよ うに、ガイド部 12を、積層される最も上にある半導体装置 41以上の高さに形成するこ とによって (参照符号 D、 E)、工程間の搬送時における積層型半導体装置の積層ズ レを防ぐことができる。

[0024] 図 6は、本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す上面図である。

図 6に示すように、キャリア 30は、積層される複数の半導体装置 4を収納する収納部 11と、半導体装置の周辺をガイドするガイド部 12— 12と、半導体装置 4の側面から

1 4

収納部 11に気体又は液体を導く溝 13— 13と、収納部 11の角部に設けられた穴部

1 4

14一 14と、穴部 14のうち隣接する収納部に設けられている穴部間を接続する溝 1

1 4

5一 15、とを含む。穴部 14はキャリア 20の裏側まで貫通している。穴部 14は、円形

1 4

に形成されている力 四角形などのように他の形状であってもよい。

[0025] 溝 (第 2の溝） 15によって、穴部のうち隣接する収納部間に形成されている穴部 14

3

、 14、 14、 14間に気体を導き、溝 (第 3の溝） 15、 15、 15によって、穴部を積層

3 5 6 7 1 2 4

型半導体装置用キャリア 30の周辺側の外部に接続することで、半導体装置の角部 に温度が伝わるため、半導体装置を温風リフローに通した場合に生じていた、半導 体装置の角部の接続不良を低減することができる。

[0026] 図 7は、本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す図である。図 7に 示すように、キャリア 40は、積層される複数の半導体装置 4を収納する収納部 11と、 半導体装置 4の 4つの角部のうちの 2つをガイドするガイド部 32 32と、半導体装

1 4

置 4の側面側から収納部 11に気体又は液体を導く溝 33、 33と、収納部 11の角部

1 2

に設けられた穴部 34、 34と、穴部 34を外部に接続する溝 35、 35とを含む。なお

1 2 1 2

、ガイド部が半導体装置 4の角部に対して、少なくとも 2角以上に対応する位置に形 成されている必要がある。

[0027] 図 8は本発明の積層型半導体装置用キャリアの他の構成を示す図である。同図（a) は溝 13が半導体装置の側面に対して 90° の角度で形成されている例を示す図であ る。同図（b)は、溝が半導体装置の側面に対して、 45° の角度で形成されている例 である。参照符号 50はキャリア、 502はガイド部、 503は溝をそれぞれ示す。同図（b )に示すように、溝 503を、収納部 11から見て外側に向力 ほど広く形成することで、 リフロー工程時に温風や洗浄工程時の洗浄液の通りを良くすることができるとともに、 キャリア自体の堆積を少なくすることによってリフロー工程において、キャリアの熱容 量を抑え、リフロー炉内の温度を低い温度で半導体装置の接合部のはんだを溶かす こと力 Sできる。

[0028] 図 9は、本発明の積層型半導体用キャリアの他の構成を示す図である。図 9に示す ように、キャリア 60は、積層される複数の半導体装置 4を収納する収納部 11と、半導 体装置 4の周辺をガイドするガイド部 12— 12と、収納部 11の側面に設けられた溝 1

1 4

3一 13と、溝 13— 13に設けられ溝 13— 13をキャリア 60の下面側の外部に接続

1 4 1 4 1 4

する穴咅 61— 61とを含む。穴咅 61— 61は、溝 13— 13力らキャリア 60の下面ま

1 4 1 4 1 4

で貫通している。キャリア 60は実際には、図 2で説明したのと同様に、複数の収納部 が形成されている。収納部 11の側面の溝 13— 13に、気体又は液体が通り易いよう

1 4

穴部 61— 61を設けることにより、リフロー工程においては温風を、洗浄工程におい

1 4

ては洗浄液をさらに通り易くすることができ、製造歩留まりと洗浄効果の向上が期待 できる。

[0029] 最後に、図 2及び図 3を参照しながら、本発明の積層型半導体装置の製造方法に ついて説明する。積層される複数の半導体装置を収納する収納部 11と半導体装置 をガイドするガイド部 12とを含む積層型半導体装置用キャリア 10の収納部 11に第 1 の半導体装置 41及び第 2の半導体装置 42をセットする工程と、収納部 11の側面側 力 気体を導く溝 13を介して、リフローすることによって第 1の半導体装置 41及び前 記第 2の半導体装置 42を接合する工程と、溝 13を介して、第 1の半導体装置 41及 び第 2の半導体装置 42の接合部を洗浄する工程とを含む。これにより、製造歩留まり と洗浄効果の向上が期待できる。 以上本発明の好ましレ、実施例につレ、て詳述したが、本発明は係る特定の実施例に 限定されるものではなぐ請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において 、種々の変形、変更が可能である。

Claims

請求の範囲

[I] 積層される複数の半導体装置を収納する収納部と、

前記半導体装置をガイドするガイド部と、

前記半導体装置の側面側から前記収納部に流体を導く第 1の溝とを含む積層型半 導体装置用キャリア。

[2] 前記収納部の角部に設けられた穴部をさらに含む請求項 1に記載の積層型半導体 装置用キャリア。

[3] 前記穴部のうち隣接する収納部に設けられている穴部間を接続する第 2の溝をさら に含む請求項 2に記載の積層型半導体装置用キャリア。

[4] 前記穴部を前記積層型半導体装置用キャリアの周辺側の外部に接続する第 3の溝 をさらに含む請求項 2に記載の積層型半導体装置用キャリア。

[5] 前記第 1の溝に設けられ、前記第 1の溝を前記積層型半導体装置用キャリアの下面 側の外部に接続する穴部をさらに含む請求項 1に記載の積層型半導体装置用キヤリ ァ。

[6] 前記第 1の溝は、前記半導体装置の各辺に対応して形成されている請求項 1に記載 の積層型半導体装置用キャリア。

[7] 前記第 1及び第 3の溝は、積層される最も下にある半導体装置の上面よりも深く形成 されている請求項 1又は請求項 4に記載の積層型半導体装置用キャリア。

[8] 前記第 1の溝は、前記半導体装置の端に位置する接続端子の少なくとも一部が前記 積層型半導体装置用キャリアの外部に露出するように形成されている請求項 1に記 載の積層型半導体装置用キャリア。

[9] 前記第 1の溝は、前記収納部から外側に向力 ほど広く形成されている請求項 1に記 載の積層型半導体装置用キャリア。

[10] 前記ガイド部は、積層される最も上にある半導体装置以上の高さに形成されている 請求項 1に記載の積層型半導体装置用キャリア。

[II] 前記ガイド部は、前記半導体装置の複数の角部のうちの少なくとも 2つ以上に対応す る位置に形成されている請求項 1に記載の積層型半導体装置用キャリア。

[12] 前記収納部、ガイド部及び第 1の溝は、単一の部材で形成されている請求項 1乃至 請求項 11のレ、ずれか一項に記載の積層型半導体装置用キャリア。

[13] 積層される複数の半導体装置を収納する収納部と該半導体装置をガイドするガイド 部とを含む積層型半導体装置用キャリアの該収納部に第 1の半導体装置及び第 2の 半導体装置をセットする工程と、

前記積層型半導体装置用キャリアに設けられ、前記半導体装置の側面側から該収 納部に流体を導く溝を介して、リフローすることによって前記第 1の半導体装置及び 前記第 2の半導体装置を接合する工程とを含む積層型半導体装置の製造方法。

[14] 前記溝を介して、前記第 1の半導体装置及び前記第 2の半導体装置の接合部を洗 浄する工程をさらに含む請求項 13に記載の積層型半導体装置の製造方法。