JPH01303729A - 混成集積回路における半導体チップの樹脂モールド方法 - Google Patents

混成集積回路における半導体チップの樹脂モールド方法

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JPH01303729A
JPH01303729A JP63132640A JP13264088A JPH01303729A JP H01303729 A JPH01303729 A JP H01303729A JP 63132640 A JP63132640 A JP 63132640A JP 13264088 A JP13264088 A JP 13264088A JP H01303729 A JPH01303729 A JP H01303729A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/14Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles
    • B29C45/14639Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components
    • B29C45/14655Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor incorporating preformed parts or layers, e.g. injection moulding around inserts or for coating articles for obtaining an insulating effect, e.g. for electrical components connected to or mounted on a carrier, e.g. lead frame

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  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Non-Metallic Protective Coatings For Printed Circuits (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

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】 (発明の属する技術分野) 本発明は、混成集積回路(ハイブリッドIC)の回路基
板上に実装される半導体チップの樹脂モ−ルド方法の改
良に関するものである。
(従来技術とその問題点) 近年、電子機器の高機能化・小形化・経済化の要求に対
応して、膜回路集積化、混成集積回路化が進められてき
た。この混成集積回路においては、回路基板上に集積さ
れた膜素子のほかに、受動素子としてリード付部品や面
実装部品(チップ部品)並びに能動素子として半導体ペ
アチップ等がその基板上に実装される。この半導体ペア
チップを回路基板上に直接実装する方法として、ワイヤ
ボンディング、  TAB(Tape Automat
ed Bonding)。
フリップチップボンディングなどが実用化されている。
すなわち半導体ペアチップを例えばAu−3i共晶、接
着剤、はんだ付けなどにより基板上にダイボンディング
した後、ペアチップのアルミニウム(Affi)電極と
基板の導体配線の電極とが金(Au)またはA!の細線
(ワイヤ)で熱圧着や超音波などによりボンディングさ
れる。
このようなワイヤボンディングの後、裸状の半導体とワ
イヤを保護するために、その上からペースト状樹脂を塗
布し、加熱硬化させるモールドがなされる。この樹脂モ
ールドの方法には、(I)第5図(a)、 (b)に示
すように、モールド樹脂5を直接塗布して硬化する方法
や、(II)第5図(C)、 (d)に示すように回路
基板1上にペースト状樹脂が流れて広がらないように樹
脂枠6を設けてその内側へモールド樹脂5を塗布して硬
化する方法が実施されているが、これらは次のような問
題点がある。
(1)の方法ではペースト状モールド樹脂5を塗布した
後、加熱硬化時に樹脂が一旦柔らかくなってモールド部
分の周囲に流れ広がりワイヤ4が露出する場合が多く、
それを防ぐために塗布量を多くするため出来上がった樹
脂モールドの底面積が大きくなる。
また、(n)の方法では、 ■樹脂枠6を設けるためのスペースが必要となる。
■樹脂枠6は、流動性のあるレジスト樹脂を硬化して形
成するため、そのとき用いる有機溶剤が残査となってワ
イヤ4のポンダビリティ(ボンディングの確実さ)が劣
化するという品質上の問題がある。
■樹脂枠6とモールド樹脂5の熱膨張係数の差により急
激な温度変化によってモールド樹脂5に機械的歪みが発
生して品質を低下させる危険性があるなど、耐熱衝撃性
に問題がある。
■樹脂枠6を形成した後、ワイヤボンディングするとき
枠の高さが装置の正常な動作の障害とならないように、
樹脂枠6を広げて作られるため、仕上がったモールド部
分はモールドがなされるべき面積より広い面積を占有す
ることになる。
以上の樹脂モールドの方法以外の保護方法として、セラ
ミック等により形成された底部のない箱状の保護キャッ
プを接着剤で回路基板に接合する方法が知られている。
しかし、この場合次のような欠点がある。
1)回路基板上に保護キャップの肉厚のスペースが必要
であり、さらに、接着剤を保護キャップの接合部分に塗
布して回路基板に圧接するときの接着剤がはみ出す分の
余裕のスペースが必要である。
2)回路基板と接着剤と保護キャップの熱膨張係数に差
があるため、熱衝撃性に問題がある。
3)保護キャップの厚さによって占める回路基板上の面
積および高さが実装密度を上げるだめの問題点となる。
4)保護キャップを取付ける際にワイヤを破損する恐れ
がある。
以上説明したように、混成集積回路の部品実装密度は、
回路基板上に占める搭載される実装部品の底面積の大小
の如何にかかっており、上述のような、半導体チップの
樹脂モールドを形成する従来の方法、及び保護キャップ
を用いる方法では、底面積を小さくすることができない
ので、実装密度を上げるための大きい問題点であった。
(発明の目的) 本発明の目的は、上述のような従来方法の問題点を解決
し、ワイヤの露出を確実に防止し、耐熱衝撃性に優れ、
かつ、樹脂モールドの占める底面積を小さくした高密度
実装に適した形状の樹脂モールドを形成させることので
きる混成集積回路における半導体チップの樹脂モールド
方法を提供することにある。
(発明の構成) 本発明による混成集積回路における半導体チップの樹脂
モールド方法は、混成集積回路の回路基板上の所定の位
置に接着されワイヤボンディングされた少なくとも1つ
の半導体チップと前記ワイヤボンディングされたワイヤ
とを保護する樹脂モールドを形成するために、 水平基台上の前記少なくとも一つの半導体チップが実装
された前記回路基板上に、前記少なくとも1つの半導体
チップと前記ワイヤとを保護しようとする前記樹脂モー
ルドの底面の形状と相等しい第1の穴が設けられ前記樹
脂モールドの半液状の樹脂が付着しないような材質で前
記樹脂モールドの所望の高さにほぼ等しい厚さのシート
状弾性体を前記第1の穴と前記底面の位置が合うように
載せる工程と、 該シート状弾性体の上に前記第1の穴よりやや大きい第
2の穴を有し前記第1の穴の周辺が押さえられるような
構造の押さえ板を前記第1の穴と前記第2の穴の位置が
合うように載せて前記第1の穴が変形しないような力で
加圧して前記シート状弾性体を前記回路基板に圧接する
工程と、前記半液状の樹脂を前記第1および第2の穴に
前記半導体チップと前記ワイヤとが被われるまで滴下注
入する工程と、 室温あるいは高温で前記樹脂を硬化させた後、前記シー
ト状弾性体と前記押さえ仮を取り除くことにより前記半
導体チップと前記ワイヤとを保護する樹脂モールドを形
成する工程 を含むことを特徴とするものである。
以下図面により、本発明の詳細な説明する。
第1図(a)(b)は、本発明の詳細な説明するための
部分断面図と平面図であり、(a)は(b)のA−AI
gr面を示している。図において、半導体チップ2は混
成集積回路の回路基板1の所定の位置に接着され、金(
Au)線などのワイヤ4で半導体チップ2の電極と回路
基板1に配設された配線導体電極3とがワイヤボンディ
ングされている。第1図(b)の平面図では回路基板1
は図示を省略してあり、ワイヤボンディングの数も4箇
所の例を示しである。
7はシート状弾性体で、モールド樹脂が付着したり、例
えばエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの半液状モール
ド樹脂と化学反応を起こさない材質、例えばシリコンシ
ートなどが用いられ、実装された半導体チップ2とワイ
ヤ4とをモールドする部分に穴9があけられている。こ
の穴9の横断面の大きさと形状は、実装された半導体チ
ップ2とワイヤ4とを保護し得る範囲で、できるだけ小
さい底面積を有する形成予定のモールドの横断面形状に
一致する。この穴9の横断面の形状は、第1図(b)で
は角を落とした四角形の例を示しであるが、円形あるい
は四角形など、加工や作業が容易でモールド仕上りが良
くなるように任意に決定される。また、シート状弾性体
7の厚さは、半導体チップ2とワイヤ4がモールド樹脂
で充分波われる高さ、例えば1mm程度に設定されてい
る。このようなシート状弾性体7を水平に保持された回
路基板1の上にモールド部分と穴9の位置を合わせて載
せられる。
8は、シート状弾性体7の上から圧力Pで回路基板1に
圧接するための押さえ板であり、押さえ板8には、シー
ト状弾性体7に設けられた穴9よりやや大きく、しかも
穴9の周囲が均一な圧力がかかるような形状、例えば第
1図(a)の凸部11のような形状を有する穴10が設
けられている。この押さえ板8は、シート状弾性体7の
上から穴9.10の位置が互いにずれないように載せら
れ、穴9が変形しないような圧力Pで上から押さえられ
る。
しかも、シート状弾性体7は、回路基板1上に圧接され
たとき回路基板1との間にペースト状モールド樹脂が入
り込む隙間があかないように例えば、硬さが30〜35
(JIS)程度の弾力性を有している。
この状態で、穴9.10の上から半液状のモールド樹脂
をシート状弾性体7の厚さにほぼ等しくなるまで滴下注
入する。次に、その状態のまま室温あるいは高温でモー
ルド用樹脂を硬化させた後、シート状弾性体7と押さえ
仮8とを取り去る。
第2図(b)は、このようにして形成された樹脂モール
ドの状態を示す平面図であり、(a)はそのA−A断面
図である。5は硬化の完了したモールド樹脂であり、本
発明の方法によって、側面が回路基板1の面に対して垂
直に近い立方形のモールド形状が得られることがわかる
一般の混成集積回路では、半導体チップ7が複数個搭載
される場合が多く、第2図(C)は、2個の半導体チッ
プ2が隣接して実装された場合の樹脂モールド5の形状
を示す断面図である。
第3図(a)(b)は本発明の方法で多数のワイヤ4を
有する半導体チップ2が実装された混成集積回路の例を
示す斜視図である。第3図(a)は、隣接する3個の半
導体チップ2が他の電子部品と同一面に実装された完成
品の斜視図を示し、第3図(+))は隣接する2個の半
導体チップ2が上面に実装され、他の電子部品は裏面(
図示省略)に実装された完成品の斜視図である。
第4図は、本発明による方法が実際の生産に適用される
場合の概要を示す斜視図である。
一般に、混成集積回路は、品種毎に量産される場合が多
いので、約50mm平方のアルミナ回路基板上に同一品
種の単位基板を複数個、例えば5〜10個同時に作業が
できるように配置して生産能率を上げ、工程の後半で個
別加工、例えばリード付は工程に至る直前で、単位基板
に分割されている。
第4図では、水平に置かれた基台15の上に、上述の回
路基板1が固設される。この例では、8個の単位基板が
配置されている。各単位基板に半導体チップ2が2個ず
つ隣接して実装されている。
図ではポンディングワイヤ、配線導体などは省略しであ
る。この回路基板1の上から、シート状弾性体7と押さ
え板8を矢印の方向に載せて圧接し、位置合わせされた
それぞれの穴9.工0内に半液状モールド樹脂が滴下注
入される。図では、8個の単位基板毎に実装された2個
の半導体チップを一つの樹脂モールドで固めるために、
シート状弾性体7と押さえ板8には単位基板の数に対応
してそれぞれ8個の穴9および10が設けられている。
このようにして能率よく本発明による方法が実施される
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明の樹脂モールド方法
を実施することにより、次のような大きい効果がある。
1)樹脂モールドの側面が基板の面に対して垂直に近い
形状になるため、ワイヤが露出する危険が少ない上にモ
ールドの底面積が小さいので混成集積回路の実装密度を
さらに高めることができる。
2)肉厚の樹脂モールドを従来のような枠を設けること
なく実現できるため、枠を形成する他の樹脂との熱膨張
係数の差による機械的歪が発生する恐れは全くなく、熱
衝撃に強い製品を提供することができる。
3)保護キャップを用いる方法に比べて、実装密度をさ
らに上げることができ、熱衝撃性に優れている。
4)本発明に用いられるシート状弾性体、押さえ板のい
ずれも安価であり、繰り返し使用できるので、金型を用
いるトランスファーモールドに比べて極めて経済的であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の詳細な説明するための部分断面図と部
分平面図、第2図は第1図により説明された実施例によ
って形成された製品の部分断面図と部分平面図、第3図
は本発明により形成された製品の斜視図、第4図は本発
明を生産に適用した場合の概要を示す斜視図、第5図は
従来の方法により形成された製品の部分断面図と部分平
面図である。 1・・・回路基板、 2・・・半導体チップ、3・・・
配線導体、  4・・・ワイヤ、 5・・・樹脂モール
ド、 6・・・樹脂枠、 7・・・シート状弾性体、8
・・・押さえ板、 9,10・・・穴、 11・・・凸
部、15・・・基台。 蛸1図 +b+ U 納2図 (bl 治3図 摺4図 第50

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  混成集積回路の回路基板上の所定の位置に接着されワ
    イヤボンディングされた少なくとも1つの半導体チップ
    と前記ワイヤボンディングされたワイヤとを保護する樹
    脂モールドを形成するために、水平基台上の前記少なく
    とも一つの半導体チップが実装された前記回路基板上に
    、前記少なくとも1つの半導体チップと前記ワイヤとを
    保護しようとする前記樹脂モールドの底面の形状と相等
    しい第1の穴が設けられ前記樹脂モールドの半液状の樹
    脂が付着しないような材質で前記樹脂モールドの所望の
    高さにほぼ等しい厚さのシート状弾性体を前記第1の穴
    と前記底面の位置が合うように載せる工程と、 該シート状弾性体の上に前記第1の穴よりやや大きい第
    2の穴を有し前記第1の穴の周辺が押さえられるような
    構造の押さえ板を前記第1の穴と前記第2の穴の位置が
    合うように載せて前記第1の穴が変形しないような力で
    加圧して前記シート状弾性体を前記回路基板に圧接する
    工程と、前記半液状の樹脂を前記第1および第2の穴に
    前記半導体チップと前記ワイヤとが被われるまで滴下注
    入する工程と、 室温あるいは高温で前記樹脂を硬化させた後、前記シー
    ト状弾性体と前記押さえ板を取り除くことにより前記半
    導体チップと前記ワイヤとを保護する樹脂モールドを形
    成する工程 を含むことを特徴とする混成集積回路における半導体チ
    ップの樹脂モールド方法。
JP63132640A 1988-06-01 1988-06-01 混成集積回路における半導体チップの樹脂モールド方法 Granted JPH01303729A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS548680U (ja) * 1977-06-21 1979-01-20
JPS6352428A (ja) * 1986-08-22 1988-03-05 Olympus Optical Co Ltd 半導体素子の製造方法

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