JPH0870081A - Ｉｃパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明はＩＣチップと近似したサイズの、実
装性の良好なＩＣパッケージ、並びにその製造方法を提
供することを目的とする。 【構成】ＩＣパッケージ11はその表面に電極パッド121
、122 、…を備え、これら電極パッド121 、122 、…
それぞれに接続されるようにして複数のリードピン131
、132 、…が取り付けられる。そして、ＩＣチップ11
の表面に適宜保護膜14を設定し、その全周を樹脂層15に
よって封止するもので、この樹脂層15の面からリードピ
ン131 、132 、…それぞれの先端が露出あるいは突出さ
れるように設置される。この様なＩＣパッケージは、ダ
イシングシート上にウエハ工程からの半導体ウエハを接
着して所定のチップ状に切断し、その後ダイシングシー
トを引き伸ばして各ＩＣチップの相互間に型枠を設定し
た後に封止用樹脂液をポッティングし、これを硬化させ
た後に型枠部で分離することで製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、実装効率（ＩＣチッ
プ面積／ＩＣパッケージ面積）を充分に向上させるよう
にしたＩＣパッケージおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】多数の回路要素を一体的に組み込んだ半
導体集積回路チップは、通常樹脂によって封止するよう
にしてパッケージされている。具体的には、多数のリー
ド端子を一体的に形成したリードフレームに対して、半
導体ウエハからダイシングカットされた半導体チップを
搭載し、この半導体チップの電極端子とリードフレーム
のリード端子それぞれとの間を、ワイヤーボンドによっ
て接続する。そして、各リード端子部が外側に突出され
るように半導体チップ部を樹脂封止し、これをリードフ
レームから切り離して独立したＩＣパッケージが形成さ
れるようにしている。

【０００３】しかし、このようにして構成されたＩＣパ
ッケージにあっては、実装効率（すなわち半導体チップ
面積に対するＩＣパッケージの面積比）が５０％以下と
低いものであり、またＩＣの製造工程に対して各ＩＣパ
ッケージそれぞれに対応する製造コストが高いものとな
る。さらに、ＩＣチップ特性を引き出す上でスピードや
ノイズの面での問題が大きい。この様な問題に対して、
ＩＣのベアチップ実装法が検討され実用化されているも
のであるが、チップの品質保証やチップのリペアが困難
となる問題点を有している。

【０００４】マトリクス状のバンプ端子を有する半導体
チップキャリアを、ＩＣチップの周辺電極にボンディン
グして作製したチップサイズのパッケージも最近提案さ
れている。この様にした場合には、実装効率、特性面、
品質保証、さらにリペア性についての問題は解決できる
が、チップキャリアを使用することによって、ＩＣチッ
プに対するパッケージコストが大きくなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な点に鑑みなされたもので、ＩＣチップに対するパッケ
ージサイズを小さくして実装効率が向上されると共に、
特にこのパッケージ工程がウエハ工程に連続して行われ
るようにして、チップ実装工程の簡略化と共に特性上の
信頼性も確実に確保できるようにしたＩＣパッケージお
よびその製造方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＩＣパッ
ケージは、半導体集積回路チップの表面に形成された複
数の電極パッドそれぞれに一端を接合して電極リードピ
ンを植設し、この半導体集積回路チップの少なくとも電
極リードピンの設定される面および外周部を樹脂で封止
するもので、複数のリードピンそれぞれの先端部は前記
封止樹脂層の表面に露出して設定されるようにする。

【０００７】また、この様に構成されるＩＣパッケージ
の製造方法は、集積回路製造工程の終了した半導体ウエ
ハをダイシングシートに固定した後に各集積回路チップ
単位で切断し、この各切断された複数の集積回路チップ
の配設された前記ダイシングシートを引き伸ばして、各
集積回路チップを所定間隔で分離する。そして、ダイシ
ングシート上の各集積回路チップそれぞれ面に、その各
回路チップそれぞれの面に形成された電極パッドにそれ
ぞれリードピンの一端を接合して植設し、このリードピ
ンがそれぞれ植設された前記半導体回路チップの配設さ
れた前記ダイシングシートの面上に、前記各半導体回路
チップそれぞれを枠体によって区画すると共に、この枠
体によって区画された前記ダイシングシート上の前記半
導体回路チップをそれぞれ取り囲むように樹脂を充填し
硬化させる。その後、半導体回路チップそれぞれは独立
的に分離されるように前記ダイシングシートから引き剥
がす。

【０００８】

【作用】この様に構成されるＩＣパッケージは、半導体
集積回路チップの表面に所定の電極リードピンが直接的
に植設され、このチップの外周部が封止樹脂によって取
り囲まれるように構成されるものであるため、このＩＣ
パッケージの面積は半導体集積回路チップの面積と近似
した状態とされ、その実装効率が高いものとされる。そ
して、この様なＩＣパッケージは、ウエハをダイシング
シートに接着した状態でチップ単位に切断し、ダイシン
グシートを引き伸ばすことによって各回路チップが独立
的に分離され、その各チップに電極リードピンが取り付
けられるもので、このダイシングシートに取り付けられ
た状態で樹脂封止によるパッケージがされるようにな
る。すなわち、ウエハ工程に連続した状態でパッケージ
まで完成されるもので、その製造工程は充分に簡易化さ
れて、製造コストの低減にも大きな効果を発揮する。

【０００９】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
説明する。まずＩＣパッケージの構造について説明する
と、図１はその断面構造を示すもので、内部に回路要素
並びに配線が施された半導体集積回路を構成する半導体
ＩＣチップ11の表面には、その回路要素の導出端子部が
接続される複数の電極パッド121 、122 、…が形成され
ている。そして、この各電極パッド121 、122 、…それ
ぞれには、電極リードピン131 、132 、…のそれぞれ一
端が接合されている。

【００１０】この様に複数のリードピン131 、132 、…
が植設された半導体ＩＣチップ11の表面部には、例えば
窒化シリコンや酸化シリコン等の保護膜14が適宜形成さ
れ、その全体が樹脂層15によって封止されるようになる
もので、ＩＣチップ11に植設したリードピン131 、132
、…それぞれの先端部が、この封止樹脂層15の面から
突出され、外部に露出されるようにしている。

【００１１】ここで、リードピン131 、132 、…それぞ
れは、それぞれＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の導電性材料
によって円柱状に構成されるもので、その端面には半田
付けに必要な端面処理が適宜施されている。これらのリ
ードピン131 、132 、…は、実質的に電極パッド121 、
122 、…の面積に相当する微小径（０．５ｍｍ程度以
下）に構成されるものであるため、その強度を充分にす
ることが困難である。

【００１２】このため、図２の（Ａ）で示すようにリー
ドピン本体13の外周を、樹脂層16によって被覆した構造
のものとしてもよい。この場合、この被覆樹脂層16の端
面とリードピン本体13の端面を一致させればよいもので
あるが、（Ｂ）図で示すように被覆樹脂層16の端面より
リードピン本体13が突出されるようにしてもよい。

【００１３】ＩＣチップに対して金属バンプを取り付
け、これを樹脂封止するように構成することが提案され
ているが、バンプに対する熱応力の問題や封止用のモー
ルド樹脂層が薄いものであるため、これでは充分なチッ
プ保護機能を発揮させることが困難である。

【００１４】しかし、実施例で示したようなＩＣパッケ
ージ構造にあっては、植設されるリードピン131 、132
、…の高さを通常のバンプよりも充分に高く設定し
（１ｍｍ以上）、封止樹脂層15を厚く構成することによ
って、パッケージとしての信頼性が充分に確保できる。
また、ＩＣチップ11に植設されるリードピン131 、132
、…それぞれの長さがバンプの高さに比べて充分に長
くできるものであるため、実装基板に対して装着した場
合の熱応力を効果的に緩和することができ、その信頼性
の確保が非常に容易とされる。

【００１５】また、この様なＩＣパッケージとすること
により、半導体チップ11のサイズとほぼ同等のパッケー
ジサイズとすることができる。この場合、リードピン13
1 、132 、…のサイズを短くすることにより、高速高周
波用パッケージとしても優れた特性が得られる。このた
めには、図３で示すようにリードピン131 、132 、…そ
れぞれの先端が、封止樹脂層15の外側面と一致させるよ
うに構成することもできる。

【００１６】図４は、この様に構成されるＩＣパッケー
ジの製造工程を順次示しているもので、まず（Ａ）図で
示すように、ＩＣ製造工程のウエハプロセスを終了した
半導体ウエハ21を、樹脂フィルムで構成されるダイシン
グシート22の上に接合固定する。ここで、ダイシングシ
ート22は、適宜粘着性を有するように構成されるもの
で、この粘着性を利用してウエハ21が接合固定される。
この様にダイシングシート22に半導体ウエハ21が接合固
定されたならば、ダイシングソーによってフルカットに
近い状態でこのウエハ21を切断23し、ブレーキング装置
によってＩＣチップ241 、242 、…のように完全に分離
する。

【００１７】この様にダイシングシート22の上に多数の
ＩＣチップ241 、242 、…がそれぞれ分離された状態で
接合されている状態で、（Ｂ）図で示すようにダイシン
グシート22をエキスパンダーによって均等に引き伸ば
す。この様にしてダイシングシート22が引き伸ばされる
と、このダシシングシート22に接合された多数のＩＣチ
ップ241 、242 、…それぞれの相互間に均等な間隔が設
定される。

【００１８】ダイシングシート22の上に多数のＩＣチッ
プ241 、242 、…がそれぞれ均等な間隔で配置されるよ
うな状態となったならば、（Ｃ）図で示すように各ＩＣ
チップ241 、242 、…の表面に形成されている電極パッ
ド部に対応して、それぞれ電極リードピン13の一端を接
着し、各電極リードピン13が所定のＩＣチップの所定の
位置に植立設定されるようにする。

【００１９】ここで、この電極リードピン13は導電材料
を円柱状に構成されるもので、その断面形状は一般のワ
イヤボンド線と同様に円形が基本である。しかし、適宜
多角形状の断面形状とすることもできるものであり、さ
らには図２で説明したように適宜樹脂被覆層を備えて、
強度が適宜保たれる構造とすることもできる。

【００２０】これらのリードピン13は、例えばワイヤボ
ンダで使用されるワイヤ状のリード材を、一本毎にマウ
ント装置を用いて所望の長さに切断しながら、所定のＩ
Ｃチップ241 、242 、…それぞれの所定の電極パッド部
に接合する。この場合、予めスクリーン印刷により粘着
性のはんだペーストや導電性エポキシペースト等を所定
の電極パッド部に印刷しておくことにより、各リードピ
ンのそれぞれ先端をこれらペースト部に接合することに
より、各リードピン13が所定の電極パッド部に取り付け
固定される。

【００２１】この様に各ＩＣチップ241 、242 、…それ
ぞれに対してリードピン13が固定された後、その接合に
用いられたペーストの硬化処理を施すもので、使用され
るペースト材の特性に合わせて加熱処理したりあるいは
紫外線の照射処理を行う。ここで、熱処理を施す場合は
ダイシングシート22の耐熱温度以下の温度で行うもの
で、状況に応じては仮硬化の状態であってもよい。その
加熱方法は、例えばシートエキスパンダに組み込まれた
ヒータもしくはランプ等が適宜使用でき、この様な接着
ペーストの硬化処理によってＩＣチップ241 、242 、…
それぞれの電極パッド部にリードピン13が接着固定され
る。

【００２２】次に、（Ｄ）図で示すように分離されてい
るＩＣチップ241 、242 、…それぞれを取り囲むように
型枠25をダイシングシート22の上にセットする。この型
枠25は上方から見ると井桁形状に構成されるもので、Ｉ
Ｃチップ241 、242 、…それぞれの周囲に、これらをそ
れぞれ取り囲む枠が設定されるもので、この型枠25の内
部に封止用樹脂液26をディスペンサ等によって滴下する
（ポッティング）。この場合、不良ＩＣチップは適宜マ
ークしておき、封止用樹脂液がその部分には滴下されな
いようにしている。

【００２３】ここで、型枠25は一般的にトランスファモ
ールドで使用されている金属枠が用いられるもので、封
止用樹脂液26のポッティング後に、この型枠25の取り外
しを容易にするため、適宜離型材を塗布しておくことが
望ましいもので、この型枠25に対して封止用樹脂液26を
滴下した後は、この樹脂液26を仮硬化処理（熱処理）す
る。

【００２４】ダイシングシート22は、熱を加えることに
よってＩＣチップ241 、242 、…それぞれを固定保持す
る粘着力が低減する（４５〜５０℃以上）ので、この状
態で（Ｅ）図で示すようにダイシングシート22が、ＩＣ
チップ241 、242 、…さらに型枠25から容易に引き剥が
される。その後、ＩＣチップ241 、242 、…の裏面側
（この図では上下反転して示している）に別の型枠27
を、型枠25に重ねるようにして設定する。そして、この
型枠27内に再度封止用樹脂液28をポンティングし、最終
熱硬化処理を施す。

【００２５】この様にして封止用樹脂液26および28が完
全に硬化されたならば、型枠25および27を取り外すこと
により、図１に示したようなＩＣパッケージが完成され
る。この様にして作製されたＩＣパッケージにあって
は、パッケージ外寸法が内蔵されるＩＣチップサイズに
近くされるものであり、充分に小型化される。

【００２６】なお、このＩＣパッケージを実装基板に対
して実装するに際して、はんだ付け性を良好にするた
め、リードピンそれぞれの端面に対してはんだペースト
を印刷しておくことが望ましい。

【００２７】この様にしてＩＣパッケージが製造できる
ものであるため、従来の樹脂モールドによるパッケージ
と比較して、使用する材料や部材を確実に低減すること
が可能とされ、さらに工程数の低減が可能とされるもの
で、半導体チップのダイシング工程に連続して、ＩＣチ
ップサイズに充分に近似した形状でパッケージすること
ができる。したがって、量産性に富むものとすることが
容易であり、低コストのパッケージ製造が可能となっ
て、ベアチップ実装並の実装効率が得られる。

【００２８】しかもこの様なパッケージは、いわゆるフ
リップチップのようなフェースダウンで実装基板に対し
て装着できる。したがって、この様にして製造されたＩ
Ｃパッケージによれば、フリップチップ型のベアチップ
実装と同様にリード長が短くなるものであるため、従来
の樹脂モールドパッケージと比較して高周波の伝送特性
が良好に保たれる。

【００２９】一般に、ベアチップ実装においては、ベア
チップをバーンイン試験を実行する場合にチップを傷付
けることがあり、またそのための治具が高価となるよう
な問題を有するもので、チップレベルでの品質保証が困
難である。さらに不良チップを実装した場合にリペアが
困難となることが多く、実際には基板を廃棄することに
なってコストアップの要因となっていた。

【００３０】しかしながら、実施例で示したようなＩＣ
パッケージによれば、専用のＩＣソケット等を使用する
ことによりバーンイン試験が容易に実行できるようにな
るものであるため、ベアチップ実装において問題となる
ような品質保証の問題が回避することができ、取扱いも
容易となってリペア性も向上される。

【００３１】図５はＩＣパッケージの第３の実施例を示
すもので、ＩＣチップ11の裏面に対して放熱板18を取り
付け、この放熱板18の面を除いて封止樹脂層15が形成さ
れるようにしている。この場合、図６で示す第４の実施
例のように、放熱板18の面にも封止樹脂層15を形成する
ようにしてもよい。

【００３２】この様に放熱板18を一体的に組み込むよう
にすることにより、ＩＣチップ11の許容消費電力を効果
的に向上させることが可能とされる。この場合、放熱板
18を実装基板と熱伝導性の良好なリボン状の材料（Ａ
ｕ、Ｃｕ、Ａｌ等）で接続することにより、放熱特性を
さらに向上させることが望ましい。ここで、ＩＣチップ
11の裏面を電極として用いるようにした場合には、図５
で示した第３の実施例のように外部に放熱板18を露出さ
せるように構成すると効果的である。

【００３３】この様な放熱板18を備えたＩＣパッケージ
を製造するには、図４で示す製造工程において、（Ｅ）
図で示した封止用樹脂液28をポッティングする前に、Ｉ
Ｃチップ241 、242 、…それぞれの裏面に、放熱板18を
導電性エポキシやはんだペースト等で接着すればよい。

【００３４】図７で示す第５の実施例にあっては、リー
ドピン131 、132 、…それぞれの径を、ＩＣチップ11の
表面に形成した電極パッド121 、122 、…それぞれの径
よりも大きく構成している。この様に構成すれば、リー
ドピン131 、132 、…自体の強度が効果的に向上される
と共に、このリードピン131 、132 、…部分における放
熱特性が向上させることができる。

【００３５】この様にリードピン131 、132 、…の径を
大きくすると、隣接するリードピン相互の間隔が小さく
なり、その径の大きさに限界が生ずるが、図８で示す第
６の実施例のようにリードピン131 、132 、…それぞれ
の外周に絶縁層19が被覆されるようにすると、リードピ
ン相互の電気的な接触が確実に避けられ、リードピン13
1 、132 、…それぞれの径をさらに大きくすることが可
能とされ、これらのリードピン131 、132 、…の取扱い
が容易とされて、パッケージの取り付けがより安定化し
て行われる。

【００３６】この様なＩＣパッケージの製造工程におい
て、図４を用いた説明においてはリードピン13を、例え
ばワイヤボンデイングのように１本ずつ供給するように
してＩＣチップに接続したが、このリードピン13を成形
しながらＩＣチップの所定位置に供給することもでき
る。

【００３７】例えば、図９で示すようにＩＣチップ上の
電極パッドの配置位置に合わせてホール311 、312 、…
を形成した押し出し成形型32を用い、ＩＣチップに形成
される電極パッド部に複数のリードピン13が一括成形し
て供給されるようにするものである。

【００３８】この押し出し成形型32は、箱型に構成され
てその底面にホール131 、132 、…が開口形成されてい
るもので、この箱型成形型32内に導電性エポキシや導電
性ボリマー等のペースト33を充填し、圧縮空気等によっ
て矢印で示すように圧力を加えて、ペースト33がホール
311 、312 、…それぞれから押し出されて、ＩＣチップ
の電極パッド上にリードピンが形成されるようにする。
この場合、成形されるリードピン13の長さは、成形型32
とＩＣチップとの間隔を調整することにより可能とさ
れ、押し出されたペーストを仮硬化させた後に、成形型
32の底板の外面に沿って切断することにより所定長に設
定される。この様なリードピンはスクリーン印刷法によ
っても形成可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上のようにこの発明に係るＩＣパッケ
ージによれば、ＩＣチップに対するパッケージサイズを
小さく構成できるものであり、したがって実装効率が向
上される。また、この様なＩＣパッケージはウエハ製造
工程に連続して簡単に且つ低コストで行われるようにな
るものであり、チップ実装工程の簡略化と共に特性上の
信頼性も容易に確保できて、信頼性に富む小型化した電
子機器が構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係るＩＣパッケージを説
明する断面図。

【図２】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ上記実施例に使
用されるリードピンを示すもので、それぞれその平面図
および断面図を示している。

【図３】この発明の第２の実施例を示す断面図。

【図４】（Ａ）〜（Ｅ）は上記ＩＣパッケージの製造工
程を順次説明するための図。

【図５】この発明の第３の実施例を説明する断面図。

【図６】この発明の第４の実施例を説明する断面図。

【図７】この発明の第５の実施例を説明する断面図。

【図８】この発明の第６の実施例を説明する断面図。

【図９】このＩＣパッケージの製造工程におけるリード
ピンの製造手段の他の例を説明する図。

【符号の説明】

11…ＩＣパッケージ、121 、122 、…電極パッド、13、
131 、132 、…リードピン、14…保護膜、15…封止樹脂
層、16…樹脂層、18…放熱板、19…絶縁層、21…半導体
ウエハ、22…ダイシングシート、241 、242 、…ＩＣチ
ップ、25、27…型枠、26、28…封止用樹脂液。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に内蔵される回路配線素子に対応し
   て複数の電極パッドが形成された半導体集積回路チップ
   と、 この半導体集積回路チップの前記複数の電極パッドそれ
   ぞれに一端が接合して取り付けられた複数の電極リード
   ピンと、 前記半導体集積回路チップの少なくとも前記電極リード
   ピンの設定される面および外周部を取り囲み形成された
   封止樹脂層とを具備し、 前記複数のリードピンそれぞれの先端部が前記封止樹脂
   層の表面に露出して設定されるようにしたことを特徴と
   するＩＣパッケージ。
2. 【請求項２】 前記リードピンそれぞれの先端面は、前
   記封止樹脂層の表面に露出して設定されるもので、この
   露出された先端面にははんだ付けに必要な端面処理が施
   されるようにした請求項１記載のＩＣパッケージ。
3. 【請求項３】 前記リードピンそれぞれは、導電性金属
   材料を柱状に加工して構成され、この柱状体の外周面に
   は樹脂による補強層が形成されるようにした請求項１記
   載のＩＣパッケージ。
4. 【請求項４】 前記リードピンそれぞれは、前記半導体
   集積回路チップに形成された電極パッドの面積よりも大
   きい径の柱状体によって構成されるようにした請求項１
   記載のＩＣパッケージ。
5. 【請求項５】 前記複数のリードピンが表面に植設され
   た前記半導体集積回路チップの裏面部に熱伝導性の良好
   な材料で構成した放熱板を設定し、この放熱板と共に前
   記封止樹脂層でパッケージされるようにした請求項１記
   載のＩＣパッケージ。
6. 【請求項６】 集積回路製造工程の終了した半導体ウエ
   ハをダイシングシートに固定した後に各集積回路チップ
   単位で切断する第１の工程と、 前記各切断された複数の集積回路チップの配設された前
   記ダイシングシートを引き伸ばして、各集積回路チップ
   を所定間隔で分離する第２の工程と、 前記ダイシングシート上の各集積回路チップそれぞれ面
   に、その各回路チップそれぞれの面に形成された電極パ
   ッドにそれぞれリードピンの一端を接合して植設する第
   ３の工程と、 前記リードピンがそれぞれ植設された前記半導体回路チ
   ップの配設された前記ダイシングシートの面上に、前記
   各半導体回路チップそれぞれを枠体によって区画する第
   ４の工程と、 前記枠体によって区画された前記ダイシングシート上の
   前記半導体回路チップをそれぞれ取り囲むように樹脂を
   充填し硬化させる第５の工程とを具備し、 前記半導体回路チップそれぞれは独立的に分離されるよ
   うに前記ダイシングシートから引き剥がされるようにし
   たことを特徴とするＩＣパッケージの製造方法。
7. 【請求項７】 前記第５の工程の後に前記ダイシングシ
   ートを引き剥がす第６の工程と、さらにこのダイシング
   シートの引き剥がされた面にさらに前記半導体回路チッ
   プそれぞれを区画する枠体を設定し、樹脂を充填して硬
   化する第８の工程とを備え、この第８の工程で設定され
   た枠体を外すことで前記半導体回路チップそれぞれが樹
   脂封止体と共にそれぞれ分離されるようにした請求項６
   記載のＩＣパッケージの製造方法。