説明

半導体パッケージの製造方法

【課題】 基板と封止材料の間、あるいは基板中に異物が侵入して性能の低下を招くのを抑制できる半導体パッケージの製造方法を提供する。
【解決手段】 内リング2と外リング3との間に粘着シート4の周縁部が挟まれたグリップリング1を半導体パッケージの製造工程で用いることにより、半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であり、粘着シート4の表面に、多層のサブストレート20上に半導体チップ22が実装された半導体パッケージ用の複数の中間部品25を隙間を介し並べて粘着保持させ、この複数の中間部品25をモールド樹脂26により一括モールドして各中間部品25の下面27以外の領域を被覆し、一括モールドされた複数の中間部品25をグリップリング1から取り外した後、一括モールドされた複数の中間部品25をその隣接する中間部品25と中間部品25の間で分断する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面実装型等の半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、図8に示すようなFBGA等の半導体パッケージ29を製造する場合には、様々な製法が採用されるが、例えばトレイの表面に大型のサブストレート(基板)20を搭載し、このサブストレート20に区画された複数の実装箇所に半導体チップ22をそれぞれ実装し、その後、サブストレート20と複数の半導体チップ22とを接合することにより中間部品を製造する。
【0003】
サブストレート20は、図8に示すように、複数枚の配線基板21の積層により多層構造に形成され、配線基板21と配線基板21の間、あるいは所定の配線基板21上にダイオード等の電子回路部品が配設されており、最下層の配線基板21の下面に複数の電極が配列形成されている。また、各半導体チップ22は、電気的特性を向上させたり、複合機能を実現する観点から、複数個が積層するチップ・オン・チップ(CoC)方式等で実装される。
【0004】
中間部品を製造したら、中間部品を洗浄して乾燥させた後、中間部品をクリーニングして不純物を除去する。こうして中間部品の不純物を除去したら、モールド工程で中間部品の複数の半導体チップ22をモールド樹脂26で固め、中間部品のサブストレート20下面の複数の電極に半田ボール28をそれぞれ搭載し、中間部品を複数の実装箇所ごとに切断して個片にすれば、同図に示す半導体パッケージ29を製造して出荷することができる(特許文献1、2、3、4参照)。
【0005】
モールド樹脂26は、例えば熱硬化性を有するフェノール硬化型のエポキシ樹脂等からなり、金型を用いた成形法により、サブストレート20の上面のみに充填されて加圧・加熱・硬化することにより、複数の半導体チップ22を外部から被覆保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2008‐243914号公報
【特許文献2】特開2008‐211187号公報
【特許文献3】特開2006‐261603号公報
【特許文献4】特開2007‐123454号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
従来における表面実装型の半導体パッケージ29は、以上のように製造され、サブストレート20の上面のみにモールド樹脂26が単に充填されて半導体チップ22を被覆保護するので、サブストレート20の上面とモールド樹脂26との界面、あるいはサブストレート20を形成する配線基板21と配線基板21との間に、塵埃、水分等の異物(図8の矢印参照)が侵入して性能の低下を招くおそれがある。
【0008】
本発明は上記に鑑みなされたもので、基板と封止材料の間、あるいは基板中に異物が侵入して性能の低下を招くのを抑制することのできる半導体パッケージの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明においては上記課題を解決するため、内リングと外リングとの間に粘着シートの周縁部が挟まれたグリップリングを半導体パッケージの製造工程で用いることにより、半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であって、
グリップリングの中空部を覆う粘着シートの表面に、多層の基板上に少なくとも半導体チップが設けられた半導体パッケージ用の複数の中間部品を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品を封止材料により一括モールドして各中間部品の下面以外の領域を被覆し、一括モールドされた複数の中間部品をグリップリングから取り外した後、一括モールドされた複数の中間部品をその隣接する中間部品の間で分断することを特徴としている。
【0010】
なお、粘着シートの表面に複数の中間部品を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品の隣接する中間部品の間に隙間を形成することができる。
また、粘着シートの表面に、複数枚の基板を並べて粘着して隣接する基板間には隙間を形成し、各基板上に半導体チップを実装してこれらを接合することにより複数の中間部品を製造し、この複数の中間部品を洗浄液で洗浄して乾燥させるとともに、複数の中間部品をクリーニングして不純物を除去した後、複数の中間部品を封止材料により一括モールドすることができる。
【0011】
ここで、特許請求の範囲におけるグリップリングの内リング、外リング、粘着シートには、必要に応じ、耐熱性を付与することができる。半導体パッケージには、少なくとも表面実装型(BGA、PBGA、FBGA、FLGA、FCBGA等)が含まれる。また、中間部品の基板には、少なくともビルドアップ法で製造されたビルドアップ基板等が含まれる。この基板上には少なくとも単数複数の半導体チップが設けられ、基板と半導体チップとがワイヤー等で間接的に接続されたり、直接的に接続される。
【0012】
封止材料は、特に限定されるものではなく、少なくともエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂をベース樹脂とした溶剤、エポキシ系樹脂にシリカ充填材を加えた材料等が含まれる。
【0013】
本発明によれば、封止材料で一括モールドされた複数の中間部品を各中間部品の周縁部に沿って分断するのではなく、隣接する中間部品と中間部品との間で分断するので、半導体パッケージの下面以外の広い領域を被覆し、半導体パッケージを構成する基板の周面をも封止材料で包囲することができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、基板と封止材料の間、あるいは基板中に異物が侵入して半導体パッケージの性能が低下するのを抑制することができるという効果がある。
また、請求項2記載の発明によれば、半導体パッケージの一部の製造工程で中間部品をトレイからグリップリングに移し替えて粘着保持させる必要性に乏しく、トレイ等を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態におけるグリップリングを模式的に示す斜視説明図である。
【図2】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態におけるトレイにサブストレートを位置決めする状態を模式的に示す部分断面図である。
【図3】図2のトレイにカバー治具を被せて各サブストレート上に半導体チップを実装する状態を模式的に示す部分断面図である。
【図4】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態における複数の中間部品をモールド樹脂により一括してモールドした状態を模式的に示す部分断面図である。
【図5】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態における表面実装型の半導体パッケージを模式的に示す部分断面図である。
【図6】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の第2の実施形態におけるグリップリングにサブストレートを粘着保持させてその上に半導体チップを実装する状態を模式的に示す説明図である。
【図7】図6のグリップリングに完成した複数の中間部品を粘着保持させた状態を模式的に示す説明図である。
【図8】従来における表面実装型の半導体パッケージを模式的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における半導体パッケージの製造方法は、図1ないし図5に示すように、グリップリング1の粘着シート4に、サブストレート20に半導体チップ22が実装された半導体パッケージ29用の中間部品25を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品25をモールド樹脂26によりモールドして各中間部品25の下面27以外の領域を被覆し、モールドされた複数の中間部品25を分割して個々の半導体パッケージ29を得るようにしている。
【0017】
グリップリング1は、図1や図4に示すように、多数の中間部品25を搭載可能な大きさの内リング2と外リング3とを備え、これら内リング2と外リング3との間に、弱粘着性の薄い粘着シート4の周縁部が挟持されており、半導体パッケージ29のモールド工程で使用される。内リング2と外リング3とは、特に限定されるものではないが、例えば、耐熱性を有するガラス、ステンレス等の金属、PPSや液晶ポリマー等からなる結晶性樹脂、フェノール樹脂等によりそれぞれ形成され、内リング2の外周面に外リング3が着脱自在に密嵌されており、粘着シート4を緊張させてその撓みを防止するよう機能する。
【0018】
粘着シート4は、例えば耐熱性、粘着性、剥離性、耐候性、電気絶縁性等に優れるシリコーンゴム等のシートからなり、透明、不透明、半透明を特に問うものではない。このような粘着シート4は、平面円形に形成された後、内リング2と外リング3との対向する周面間に着脱自在に挟持されることにより、グリップリング1の中空部、換言すれば、内フレームの中空部を上方から被覆し、中間部品25を着脱自在に粘着保持する。
【0019】
上記構成において、FBGA等からなる表面実装型の半導体パッケージ29を製造する場合には、先ず、耐熱性を有する専用のトレイ10を用意し、このトレイ10の表面に多層のサブストレート20を並べて位置決め配置(図2参照)するとともに、トレイ10の表面にカバー治具12を被せて各サブストレート20上に必要数の半導体チップ22を実装(図3参照)し、その後、各サブストレート20と半導体チップ22とを電気的に接合することにより半導体パッケージ29用の中間部品25を複数製造する。
【0020】
トレイ10は、例えば平面矩形の板に形成され、表面のXY方向に平面矩形の位置決め穴11が複数配列形成されており、各位置決め穴11にサブストレート20や中間部品25が僅かな隙間を介し着脱自在に遊嵌される。カバー治具12は、トレイ10に略対応する形に形成され、トレイ10の複数の位置決め穴11に対向する箇所が中間部品25を露出させる観点から開口形成されており、トレイ10から中間部品25やその部品が脱落するのを防止するよう機能する。また、サブストレート20と半導体チップ22とは、必要に応じ、ワイヤボンディングで間接的に接続されたり、直接的に接続される。
【0021】
サブストレート20は、複数枚(2枚以上)の薄い配線基板21の積層により多層構造に形成され、隣接する配線基板21と配線基板21の間、あるいは所定の配線基板21上にダイオードや抵抗素子等の電子回路部品が配設されており、最下層の配線基板21の下面に複数の電極が所定のパターンで配列形成される。また、半導体チップ22は、電気的特性を向上させたり、複合機能を実現する観点から、ベースチップ23にサブチップ24が積層されるチップ・オン・チップ方式等で実装される。ベースチップ23とサブチップ24とは、必要に応じ、ワイヤボンディングにより接続されたり、直接接続(フリップチップ接続)される。
【0022】
次いで、フラックスクリーン工程でトレイ10と共に複数の中間部品25を洗浄液に浸漬して精密洗浄し、ベーキング゛工程でトレイ10と共に複数の中間部品25を加熱乾燥させて除湿した後、クリーニング工程でトレイ10と共に複数の中間部品25をプラズマクリーニングして不純物を除去する。
【0023】
カバー治具12は、ベーキング゛工程の作業終了時、あるいはクリーニング工程の作業終了時にトレイ10の表面から取り外される。ベーキング゛工程では、例えば125℃、30分の条件で中間部品25を加熱することにより、中間部品25内の水分を排湿する。また、中間部品25から不純物を除去するクリーニング法には、様々な方法があるが、プラズマクリーニング法によれば、洗浄液による汚染やウォーターマークを回避し、排水設備等を省略してクリーニング作業を単純化することが可能となる。
【0024】
次いで、複数の中間部品25をトレイ10から順次取り外してグリップリング1の粘着シート4表面のXY方向に並べて粘着保持させ、この並んだ複数の中間部品25を耐吸湿性に優れるエポキシ樹脂等のモールド樹脂26により一括モールディングして複数の中間部品25の下面27以外の領域、すなわち中間部品25の半導体チップ22を搭載した上面及び前後左右の周面をそれぞれ被覆し、モールド樹脂26を所定の形に整えて硬化させる(図4参照)。
【0025】
複数の中間部品25を並べる際、個々の中間部品25に対するモールド樹脂26の被覆範囲を拡大する観点から、複数の中間部品25をマトリックスに配列(例えば、5×5、5×10、10×10、6×22等)し、隣接する中間部品25と中間部品25との間に多少の隙間、あるいは僅かな隙間を区画することが好ましい。
【0026】
各中間部品25の下面27以外の領域を被覆したら、一括モールドで一体化された複数の中間部品25をグリップリング1の粘着シート4から取り外し、粘着シート4の表面から剥離された各中間部品25の下面27、すなわちサブストレート20下面の複数の電極に半田ボール28をそれぞれ搭載する。
【0027】
一体化された複数の中間部品25を取り外す場合には、グリップリング1の粘着シート4から一体化された複数の中間部品25をそのまま引き剥がして剥離しても良いし、グリップリング1を分解して粘着シート4を取り外し、この粘着シート4を一体化された複数の中間部品25の裏面から徐々に剥離しても良い。また、半田ボール28は、特に限定されるものではないが、例えばコアが樹脂のタイプ等を使用することができる。
【0028】
そしてその後、一体化された複数の中間部品25を個々の中間部品25にダイシングブレードでダイシング等して切断し、電気的な試験等を実施すれば、完成品である半導体パッケージ29を得ることができる(図5参照)。ダイシングブレードで分割する際、各中間部品25の周縁部に沿って切断するのではなく、隣接する中間部品25と中間部品25との間の隙間を切断する。こうすれば、サブストレート20の全周面がモールド樹脂26で被覆されることとなる。
【0029】
上記によれば、一括モールドされた複数の中間部品25の隣接する中間部品25の間を切断して個々の半導体パッケージ29を得るので、半導体パッケージ29の下面27以外の広い領域を被覆し、サブストレート20の周面をもモールド樹脂26で包囲(図5参照)して外部に露出しないようにすることができる。
【0030】
したがって、半導体パッケージ29のサブストレート20上面とモールド樹脂26との界面、あるいはサブストレート20を形成する配線基板21と配線基板21との間に、塵埃、水分等の異物が横方向から侵入するのを有効に防止することができる。これにより、半導体パッケージ29の性能が低下するおそれを排除し、信頼性や品質を著しく向上させることができる。
【0031】
また、トレイ10の凹凸のある表面ではなく、粘着シート4の平坦な表面でモールディングするので、モールド樹脂26の硬化後、まとめて一体化された複数の中間部品25を取り外す作業が実に簡単、かつ容易となる。また、内リング2と外リング3、粘着シート4を取り外し可能な関係にするので、少なくとも内リング2と外リング3を廃棄することなく再度使用することができ、コスト削減や省資源化が大いに期待できる。さらに、リングに粘着シート4の周縁部を接着するのではなく、内リング2と外リング3との間に粘着シート4の周縁部を着脱自在に挟持させているので、リングに対する粘着シート4の接着性や構造に特に留意する必要がない。
【0032】
次に、図6及び図7は本発明の第2の実施形態を示すもので、この場合には、モールド工程のみでグリップリング1を使用するのではなく、中間部品25の製造工程からモールド工程までグリップリング1を使用するようにしている。
この場合、半導体パッケージ29の製造に際しては、トレイ10の代わりに耐熱性を有するグリップリング1を用意し、粘着シート4の平坦な表面のXY方向にサブストレート20を配列して位置決め粘着(図6参照)し、隣接するサブストレート20とサブストレート20との間に隙間を区画する。
【0033】
グリップリング1の粘着シート4表面に複数のサブストレート20を配列したら、各サブストレート20上に必要数の半導体チップ22を実装し、その後、各サブストレート20と半導体チップ22とを電気的に接合することにより、半導体パッケージ29用の中間部品25を製造する(図7参照)。こうして製造された複数の中間部品25は、粘着シート4の表面に並べて粘着保持され、隣接する中間部品25と中間部品25との間に隙間が区画されることとなる。
【0034】
次いで、フラックスクリーン工程でグリップリング1ごと複数の中間部品25を洗浄液に浸漬して精密洗浄し、ベーキング゛工程で複数の中間部品25をグリップリング1ごと加熱乾燥させて除湿し、クリーニング工程で複数の中間部品25をグリップリング1ごとプラズマクリーニングして不純物を除去する。そして、グリップリング1の粘着シート4表面に並んだ複数の中間部品25をモールド樹脂26により一括モールドして各中間部品25の下面27以外の領域を被覆する。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【0035】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、専用のトレイ10やカバー治具12を省略することができるので、コストや部品点数の削減を図ることができるのは明らかである。
【0036】
なお、上記実施形態では内リング2と外リング3との間に粘着シート4の周縁部を単に挟持させたが、内リング2の対向面に平面リング形の凹部を、外リング3の対向面に平面リング形の凸部をそれぞれ形成し、これら対向する内リング2の凹部と外リング3の凸部とを粘着シート4の周縁部を介し嵌合させることにより、粘着シート4の脱落を防止するようにしても良い。また、内リング2の対向面に平面リング形の凸部を、外リング3の対向面に平面リング形の凹部をそれぞれ形成し、対向する凸部と凹部とを粘着シート4の周縁部を介し嵌合させ、粘着シート4の脱落を防止しても良い。
【0037】
また、上記実施形態では半導体チップ22をチップ・オン・チップ方式で実装したが、これに限定されるものではなく、チップ・オン・基板方式等で実装しても良い。また、プラズマクリーニングには、物理的洗浄と化学的洗浄(表面改質)とがあるが、いずれの方法を採用することもできる。さらに、上記実施形態では一体化された複数の中間部品25に複数の半田ボール28をそれぞれ搭載した後、一体化された複数の中間部品25を個々に分割したが、一体化された複数の中間部品25を個々の中間部品25に分割した後、各中間部品25の複数の電極に半田ボール28をそれぞれ搭載することもできる。
【産業上の利用可能性】
【0038】
本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、エリアアレイ型等の半導体パッケージの製造分野で使用することができる。
【符号の説明】
【0039】
1 グリップリング
2 内リング
3 外リング
4 粘着シート
10 トレイ
12 カバー治具
20 サブストレート(基板)
21 配線基板
22 半導体チップ
23 ベースチップ
24 サブチップ
25 中間部品
26 モールド樹脂(封止材料)
27 下面
29 半導体パッケージ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
内リングと外リングとの間に粘着シートの周縁部が挟まれたグリップリングを半導体パッケージの製造工程で用いることにより、半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であって、
グリップリングの中空部を覆う粘着シートの表面に、多層の基板上に少なくとも半導体チップが設けられた半導体パッケージ用の複数の中間部品を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品を封止材料により一括モールドして各中間部品の下面以外の領域を被覆し、一括モールドされた複数の中間部品をグリップリングから取り外した後、一括モールドされた複数の中間部品をその隣接する中間部品の間で分断することを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項2】
粘着シートの表面に、複数枚の基板を並べて粘着して隣接する基板間には隙間を形成し、各基板上に半導体チップを実装してこれらを接合することにより複数の中間部品を製造し、この複数の中間部品を洗浄液で洗浄して乾燥させるとともに、複数の中間部品をクリーニングして不純物を除去した後、複数の中間部品を封止材料により一括モールドする請求項1記載の半導体パッケージの製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2013−74108(P2013−74108A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−212034(P2011−212034)
【出願日】平成23年9月28日(2011.9.28)
【出願人】(000190116)信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Fターム(参考)】