JPH10135252A

JPH10135252A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH10135252A
Application number: JP8287106A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Morishita; 大介森下
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-10-29
Filing date: 1996-10-29
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】コストの低減と材料基板からの取数歩留り率
を向上して製造する。【解決手段】材料基板の主面上に互いに所定の間隔を
保持した状態で多数個の半導体チップを実装する。これ
ら半導体チップ群を絶縁樹脂部によって一括して封止す
る。半導体チップの個々の実装領域に対応して材料基板
を所定形状に切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、さらに詳しくはチップ基板の主面上に半導
体チップを実装するとともにこの半導体チップを絶縁樹
脂によって封止してなる半導体装置の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体チップ部品（半導体装置）
１００は、図８に示すように、チップ基板１０１と、半
導体チップ１０２と、リードワイヤ１０３及び絶縁樹脂
部１０４等からなる。チップ基板１０１には、その一方
主面１０１ｂに詳細を省略するが導体部や多数個のラン
ド部１０１ａ等が形成されるとともに半導体チップ１０
２が接合固定されている。この半導体チップ１０２は、
その電極部１０２ａとチップ基板１０１のランド部１０
１ａとがリードワイヤ１０３によってそれぞれ電気的に
接続されている。

【０００３】また、チップ基板１０１には、半導体チッ
プ１０２やリードワイヤ１０３を封止するようにして絶
縁樹脂部１０４が設けられている。絶縁樹脂部１０４
は、絶縁特性、耐磨耗特性或いは機械的特性を有するエ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を素材とし、後述するよう
に樹脂封止用成形金型１１１を用いてチップ基板１０１
にアウトサート成形される。この絶縁樹脂部１０４は、
図８に示すように、全体台形を呈している。半導体装置
１００は、この絶縁樹脂部１０４によって、半導体チッ
プ１０２やリードワイヤ１０３絶縁性が保持されるとと
もに機械的な保護が図られる。

【０００４】半導体装置１００には、チップ基板１０１
の他方主面１０１ｃに各ランド部１０１ａに対応して複
数個の半田ボール１０５が形成されてなる。これら半田
ボール１０５は、チップ基板１０１に設けた図示しない
スルーホールを介してそれぞれ各ランド部１０１ａと電
気的に接続されている。

【０００５】以上のように構成された半導体装置１００
は、例えば図７に示した製造工程を経て製造される。す
なわち、半導体装置１００の製造工程には、複数個の半
導体チップ１０２を実装可能とする材料基板１１０が供
給される。この材料基板１１０には、詳細を省略するが
その一方の主面１１０ａに、半導体チップ１０２がそれ
ぞれ実装される複数のチップ実装領域と、これらチップ
実装領域の周辺に延在して上述したランド部１０１ａを
構成する複数のランド部とが形成されている。また、材
料基板１１０には、各ランド部に位置して他方の主面１
１０ｂに貫通するスルーホールが形成されている。

【０００６】材料基板１１０には、第１の工程である半
導体チップ実装工程Ｓ−１００において、材料基板１１
０の主面１１０ａ上の各チップ実装領域に、半導体チッ
プ１０２がダイボンディング法によってそれぞれ接合固
定される。半導体チップ１０２は、次のワイヤボンディ
ング工程Ｓ−１０１において、その電極部１０２ａと材
料基板１１０に形成されたランド部１０１ａとがリード
ワイヤ１０３によってそれぞれ電気的に接続される。こ
のリードワイヤ１０３による接続は、材料基板１１０を
ワイヤボンディングマシン等に供給することによって自
動で行われる。

【０００７】半導体チップ１０２は、次の樹脂成形工程
Ｓ−１０２において、トランスファーモールド装置によ
って材料基板１１０にアウトサート成形される絶縁樹脂
部１０４によってそれぞれ封止される。半導体チップ１
０２は、絶縁樹脂部１０４によりリードワイヤ１０３と
ともに機械的保護と電気的な絶縁とが保持される。この
樹脂成形工程Ｓ−１０２には、樹脂封止用成形金型１１
１が用いられる。樹脂封止用成形金型１１１は、図９及
び樹脂成形工程Ｓ−１０２の図に示すように、一方の主
面にそれぞれ半導体チップ１０２を収納するに足る複数
のキャビティ１１１ａが形成されている。樹脂封止用成
形金型１１１には、図示しない樹脂供給部から溶融状態
の材料樹脂が供給されるスプルー１１１ｂと、このスプ
ルー１１１ｂから分岐して各キャビティ１１１ａへと連
通されたランナー１１１ｃ及びこれらランナー１１１ｃ
の先端に形成された図示しないゲート等が設けられて構
成されている。

【０００８】樹脂封止用成形金型１１１には、型開き状
態において、樹脂成形工程Ｓ−１０２の図に示すように
材料基板１１０が半導体チップ１０２を各キャビティ１
１１ｂに対応位置させるようにして装填される。樹脂封
止用成形金型１１１は、この状態で型締め動作が行われ
るとともに、樹脂供給部から溶融状態の材料樹脂がスプ
ルー１１１ｂへと供給される。材料樹脂は、スプルー１
１１ｂからランナー１１１ｃ内を流れ、ゲートを介して
樹脂成形工程Ｓ−１０３の図に示すようにキャビティ１
１１ａ内に射出充填される。樹脂封止用成形金型１１１
は、材料樹脂が硬化する所定の時間経過後、型開き動作
が行われて、Ｓ−１０４の図及び図１０に示す半導体装
置中間体１１２を完成させる。半導体装置中間体１１２
は、各半導体チップ１０１及びリードワイヤ１０３が絶
縁樹脂部１０４によって封止されてなる。

【０００９】この半導体装置中間体１１２には、次のボ
ールマウント工程Ｓ−１０５において材料基板１１０の
他方の主面１１０ｂに多数個の半田ボール１０５が形成
される。これら半田ボール１０５は、上述したように各
ランド部１０１ａに対応して形成される。半導体装置中
間体１１２は、次の切断工程Ｓ−１０６へと搬送され
て、切断金型１１３によって所定の形状に切断されるこ
とにより、Ｓ−１０７の図に示すように半導体装置１０
０を完成させる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体装置１００の製造方法においては、樹脂封止用成
形金型１１１を用いて材料基板１１０に絶縁樹脂１０４
をアウトサート成形するようにしている。絶縁樹脂１０
４は、半導体チップ１０２やリードワイヤ１０３を確実
に封止するとともにバリ等の発生の無い仕上がり外形が
要求される。このため、樹脂封止用成形金型１１１は、
金型材に上述した各部が高精度に形成されることから非
常に高価となる。したがって、かかる従来の半導体装置
１００の製造方法は、樹脂封止用成形金型１１１の製作
費用によって製造コストが大きくなり、特に種々の仕様
の半導体装置１００を比較的少ロットで生産する場合に
は不適当であるといった問題があった。

【００１１】また、上述したように樹脂封止用成形金型
１１１は、各キャビティ１１１ａに対して材料樹脂をス
プルー１１１ｂからランナー１１１ｃを介して射出供給
している。したがって、材料基板１１０には、図１０に
示すよう、樹脂封止用成形金型１１１のスプルー１１１
ｂやランナー１１１ｃに対応する領域１１０ｃを確保す
る必要がある。この領域１１０ｃは、半導体装置１００
が形成される領域の周囲に１０ｍｍ乃至２０ｍｍを必要
とする。材料基板１１０は、切断工程Ｓ−１０６におい
て、外周部分１１０ｄとともにこの領域１１０ｃが切断
除去されるいわゆる捨て部を構成し、１枚当たりの取数
歩留りが悪いといった問題があった。

【００１２】取数歩留り率は、材料基板１１０からより
多くの半導体装置１００を形成するにしたがってより多
くの捨て部が発生することから大きく低下する。したが
って、従来の半導体装置１００の製造方法においては、
材料基板１１０からの取り数も制限されるといった問題
点があった。

【００１３】したがって、本発明は、コストの低減と材
料基板からの取数歩留り率を向上して半導体装置を製造
するようにした半導体装置の製造方法を提供することを
目的として提案されたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明に係る半導体装置の製造方法は、材料基板の主面上に
互いに所定の間隔を保持した状態で接合固定された多数
個の半導体チップ群を絶縁樹脂によって一括して封止す
るとともに、半導体チップの個々の実装領域に対応して
材料基板を所定の寸法形状に切断することを特徴とす
る。また、半導体チップ群を絶縁樹脂によって一括して
封止する方法として、材料基板の主面上に半導体チップ
群の実装領域を囲む外周枠部材を接合固定するとともに
この外周枠部材と材料基板とによって構成される空間部
内に絶縁樹脂を供給する方法や、材料基板の主面上に、
絶縁樹脂インクを用いる印刷を施こす方法が採用され
る。

【００１５】上述した本発明に係る半導体装置の製造方
法によれば、高価な樹脂封止用成形金型を用いることな
く、材料基板の主面上に実装した半導体チップ群を一括
して絶縁樹脂によって封止するとともに所定形状に切断
して半導体装置を形成することから、製造コストの低減
が図られ、また各半導体チップ間に捨て部を不要として
材料基板からの取数歩留り率が向上される。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。半導体装置１は、
上述した従来の半導体装置１００と基本的な構成をほぼ
同一としており、図２に示すように、チップ基板２と、
半導体チップ３と、リードワイヤ４及び絶縁樹脂部５等
からなる。チップ基板２は、例えばガラスエポキシ、セ
ラミックや液晶ポリマー等によって形成され、その一方
主面２ｂに詳細を省略するが回路導体部や多数個のラン
ド部２ａ等が形成される。チップ基板２は、各ランド部
２ａの中央領域が半導体チップ３の実装領域として構成
されている。半導体チップ３は、このチップ基板２の実
装領域に、ダイボンディング法等によって接合固定され
る。この半導体チップ３は、その電極部３ａとチップ基
板２のランド部２ａとがリードワイヤ４によってそれぞ
れ電気的に接続されている。

【００１７】また、チップ基板２には、半導体チップ３
やリードワイヤ４を封止するようにして絶縁樹脂部５が
設けられている。絶縁樹脂部５は、絶縁特性、耐磨耗特
性或いは機械的特性を有するエポキシ樹脂やフェノール
樹脂等の熱硬化性樹脂を素材とする。絶縁樹脂部５は、
図２に示すように、全体矩形体を呈している。半導体装
置１は、この絶縁樹脂部５によって、絶縁性が保持され
るとともに機械的に保護される。

【００１８】半導体装置１には、チップ基板２の他方主
面２ｃに各ランド部２ａに対応して複数個の半田ボール
６が形成されてなる。これら半田ボール６は、チップ基
板２に設けた図示しないスルーホールを介してそれぞれ
各ランド部２ａと電気的に接続されている。半導体装置
１は、主基板に実装される際に、この主基板に施される
リフロー処理によって半田ボール６が溶融して電気的に
接続された状態で実装される。

【００１９】以上のように構成された半導体装置１は、
図１に示した製造工程を経て製造される。すなわち、半
導体装置１の製造工程には、ガラスエポキシ、セラミッ
クや液晶ポリマー等によって形成され複数個の半導体チ
ップ３を実装可能とする材料基板１０が供給される。こ
の材料基板１０には、詳細を省略するがその一方の主面
１０ａに、半導体チップ３がそれぞれ実装される複数の
チップ実装領域と、これらチップ実装領域の周辺に延在
して上述したランド部２ａを構成する複数のランド部と
が形成されている。また、材料基板１０には、各ランド
部２ａに対応位置して他方の主面１０ｂに貫通する図示
しないスルーホールが形成されている。

【００２０】半導体装置１の製造工程においては、第１
の半導体チップ実装工程Ｓ−１において、材料基板１０
の一方主面１０ａ上に形成された各チップ実装領域に、
半導体チップ３が位置決めした状態でダイボンド法等に
よってそれぞれ接合固定される。半導体装置１の製造工
程は、後述するように樹脂封止用成形金型１１１を用い
ずに絶縁樹脂部５を形成することから、この樹脂封止用
成形金型１１１の構成上の特徴に基づく捨て部領域を材
料基板１０に設けることを不要とする。材料基板１０
は、従来の製造方法と比較してこの捨て部領域部分につ
いて面積比で７０％乃至８０％の低減が図られている。
材料基板１０には、各半導体チップ３が、所定の厚み寸
法を有する絶縁樹脂部５を構成するに足る間隔を確保さ
れて各チップ実装領域に実装される。

【００２１】半導体装置１の製造工程においては、第２
のワイヤボンディング工程Ｓ−２において、各半導体チ
ップ３が、その電極部３ａと材料基板１０の各ランド部
２ａとをリードワイヤ４によってそれぞれ電気的に接続
される。このリードワイヤ４の接続方法は、材料基板１
０をワイヤボンディングマシン等に供給し、ボンディン
グツールによりリードワイヤ４を加圧した状態で超音波
を印加する等によって自動的に行われる。これら半導体
チップ実装工程Ｓ−１及びワイワボンディング工程Ｓ−
２は、従来の製造工程と同様である。

【００２２】半導体装置１の製造工程においては、第３
の外枠部材組付工程Ｓ−３において、材料基板１０の一
方主面１０ａに外枠部材１１の組み付けが行われる。こ
の外枠部材１１は、例えば耐熱特性、加工特性を有する
合成樹脂材料等によって矩形枠体として形成され、図３
に示すように、材料基板１０の外形寸法とほぼ等しい外
形寸法を有するとともに、半導体チップ３の厚み寸法よ
りもやや大きな高さ寸法を有している。外枠部材１１
は、材料基板１０の外周縁に沿って当てがわれて接着剤
等によって一体に組み合わされる。材料基板１０と外枠
部材１１とは、これによって主面１０ａ上に実装された
半導体チップ３群を囲む樹脂充填空間部１２を構成す
る。

【００２３】外枠部材１１は、さほど寸法精度が要求さ
れずまた構造も極めて簡易であって簡単に製作され、さ
らに材料も廉価である。したがって、半導体装置１の製
造工程は、この外枠部材１１を用いることによって、従
来の樹脂封止用成形金型１１１を用いる製造工程に比較
して、期間の短縮と製造コストの大幅な低減が図られ
る。また、外枠部材１１は、外形仕様等を異にする多種
類の半導体装置についても極めて容易に対応可能とす
る。

【００２４】半導体装置１の製造工程においては、第４
の樹脂充填工程Ｓ−４において、樹脂充填空間部１２内
に樹脂材料１３が充填される。樹脂材料１３としては、
例えば接着特性、機械的特性或いは電気的絶縁特性等を
有するエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等が用いられる。
材料樹脂１３は、例えば図示しないポッティング装置内
でタブレットから溶融された状態で材料基板１０と外枠
部材１１とによって構成された樹脂充填空間部１２内へ
と充填される。この場合、材料樹脂１３は、図４に示す
ように半導体チップ３群やリードワイヤ４とが確実に埋
設された状態となるように外枠部材１１の上縁部近傍に
達するまで樹脂充填空間部１２内に充填される。

【００２５】この第４の樹脂充填工程Ｓ−４において
は、上述した材料樹脂１３の充填を行った後この材料樹
脂１３の硬化促進を図るためにアフタキュア処理が施さ
れ、硬化した材料樹脂１３が絶縁樹脂部５を構成する。
半導体装置１の製造工程は、この第４の樹脂充填工程Ｓ
−４によって半導体装置中間体１４を完成させる。半導
体装置中間体１４は、材料基板１０の主面１０ａ上に実
装された各半導体チップ３及びリードワイヤ４が一括し
て絶縁樹脂部５によって封止されて構成される。

【００２６】半導体装置１の製造工程においては、第５
のボールマウント工程Ｓ−５において、この半導体装置
中間体１４に対して材料基板１０の他方の主面１０ｂに
多数個の半田ボール６を形成する。これら半田ボール６
は、上述したように各ランド部２ａに対応して主面１０
ｂに形成される。

【００２７】半導体装置１の製造工程においては、第６
の切断工程Ｓ−６において、例えばダイヤモンドブレー
ド１５によって半導体装置中間体１４を所定の形状に切
断する処理が施される。すなわち、半導体装置中間体１
４は、図４の鎖線に示す切断線に沿って各半導体チップ
３を実装した領域に対応した絶縁樹脂部５から材料基板
１０までの切断処理が施されることによって、図２に示
した半導体装置１が１個ずつ分離形成される。なお、半
導体装置中間体１４は、この切断工程Ｓ−６において、
ダイヤモンドブレード１５によって外周部の外枠部材１
１の内壁に沿った領域も切断される。

【００２８】半導体装置１は、上述したようにダイヤモ
ンドブレード１５によって半導体装置中間体１４から切
断形成されることから、図２に示すように外周部が精度
のよい垂直面として構成される。

【００２９】上述した半導体装置１の製造工程において
は、材料基板１０の捨て部領域が削減されることによっ
てより多くのチップ基板２を形成することが可能とさ
れ、取り数歩留り率の向上が図られる。また、この半導
体装置１の製造工程は、上述したように硬化な樹脂封止
用成形金型１１１を不要とすることによって製造コスト
の大幅な低減を図るとともに多種少量の半導体装置１を
製造する場合に適用して極めて好適である。

【００３０】本発明は、上述した外枠部材１１を用いた
製造方法に限定されるものではなく、例えば図５及び図
６に示すように材料樹脂１３を材料基板１０の主面１０
ａ上に印刷することによって絶縁樹脂部５を形成するよ
うにしてもよい。なお、以下の説明において、上述した
第１の実施の形態と同一若しくは同等部分には、同一符
号を付すことによってその詳細な説明を省略する。

【００３１】すなわち、第２の実施の形態として示す半
導体装置１の製造方法は、印刷装置２０が用いられる。
印刷装置２０は、図５に示すように、材料基板１０の外
形寸法とほぼ等しい外形寸法を有する印刷枠２１に印刷
版２２を設けてなる。印刷装置２０は、半導体チップ３
が実装された材料基板１０に当てがわれた後に印刷版２
２上に絶縁樹脂インク２３が供給される。絶縁樹脂イン
ク２３は、例えば溶融状態のエポキシ樹脂或いはシリコ
ーン樹脂等からなり、図示しないスキージによって印刷
版２２上を押し付けられることにより、材料基板１０の
主面１０ａ上へと供給されて絶縁樹脂部５を印刷形成す
る。この絶縁樹脂部５は、図６に示すように、材料基板
１０の主面１０ａ上に実装された半導体チップ３群やリ
ードワイヤ４とを一括して封止するに足る膜厚とされ
る。

【００３２】第２の実施の形態の半導体装置１の製造方
法は、上述した絶縁樹脂インク２３の印刷工程を経て半
導体装置中間体２４を形成する。この半導体装置中間体
２４には、アフタキュア処理が施されることによって絶
縁樹脂部５を形成する絶縁樹脂インクの硬化促進が図ら
れる。また、半導体装置中間体２４には、材料基板１０
の他方の主面１０ｂに、各ランド部２ａに対応して多数
個の半田ボール６が形成される。さらに、半導体装置中
間体２４には、ダイヤモンドブレード１５によって、図
６の鎖線に示す切断線に沿って各半導体チップ３を実装
した領域及び外周部領域とが絶縁樹脂部５から材料基板
１０までの切断処理が施されて半導体装置１を１個ずつ
分離形成される。なお、このボールマウント工程と切断
工程とは、上述した第１の実施の形態における、ボール
マウント工程Ｓー５及び切断工程Ｓー６と同様である。

【００３３】上述した第２の実施の形態の半導体装置１
の製造方法においても、廉価な印刷装置によって材料基
板１０の主面１０ａ上に絶縁樹脂部５を印刷形成するよ
うにしたことによって製造コストの低減が図られる。ま
た、この製造方法は、材料基板１０の捨て部領域が削減
されることによってより多くのチップ基板２を形成する
ことが可能とされ、取り数歩留り率の向上が図られる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る半導体装置の製造方法によれば、極めて高価な樹脂封
止用成形金型を用いずに絶縁樹脂部を形成することか
ら、製造コストの低減が図られるとともに、各半導体チ
ップ間に大きな捨て領域を不要として１枚の材料基板か
らより多くの半導体装置を製造することができ、多種少
量の半導体装置の製造に適用して極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造方法における製
造工程の説明図である。

【図２】同製造工程を経て製造された半導体装置の縦断
面図である。

【図３】同製造工程の外枠部材組付工程の詳細を示す説
明図である。

【図４】同製造工程を経て製作される半導体装置中間体
に施す切断工程の詳細を示す説明図である。

【図５】本発明の他の製造方法における樹脂充填工程の
詳細を示す説明図である。

【図６】同半導体装置中間体の切断工程の詳細を示す説
明図である。

【図７】従来の半導体装置の製造方法における製造工程
の説明図である。

【図８】同製造工程を経て製造された半導体装置の縦断
面図である。

【図９】同製造工程の樹脂充填工程に用いられる樹脂封
止用成形金型装置の要部底面図である。

【図１０】従来の半導体装置中間体の縦断面図である。

【符号の説明】

１半導体装置、２チップ基板、３半導体チップ、
４リードワイヤ、５絶縁樹脂部、６半田ボール、１
０材料基板、１１外枠部材、１２樹脂充填空間
部、１３材料樹脂、１４半導体装置中間体、１５
ダイヤモンドブレード、２０印刷装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料基板の主面上に互いに所定の間隔を
保持した状態で接合固定された多数個の半導体チップを
絶縁樹脂によって一括して封止するとともに、上記半導
体チップの個々の実装領域に対応して上記材料基板を所
定の寸法形状に切断することを特徴とする半導体装置の
製造方法。
【請求項２】上記材料基板の主面上に、上記半導体チ
ップ群の実装領域を囲む外周枠部材を接合固定するとと
もに、この外周枠部材と上記材料基板とによって構成さ
れる空間部内に絶縁樹脂を供給して実装された上記半導
体チップ群を一括して封止することを特徴とする請求項
１に記載の半導体製造方法。
【請求項３】上記材料基板の主面上に、絶縁樹脂イン
クを用いる印刷を施して実装された上記半導体チップ群
を一括して封止することを特徴とする請求項１に記載の
半導体製造方法。