JPH10144707A

JPH10144707A - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JPH10144707A
Application number: JP8292986A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Okuno; 敦史奥野; Noriko Fujita; 典子藤田; Kazuhiro Ikeda; 和広池田; Kouichirou Nagai; 孝一良永井; Noritaka Oyama; 紀隆大山; Tsuneichi Hashimoto; 常一橋本
Original assignee: NIPPON RETSUKU KK
Current assignee: NIPPON RETSUKU KK
Priority date: 1996-11-05
Filing date: 1996-11-05
Publication date: 1998-05-29
Anticipated expiration: 2016-11-05
Also published as: JP2928755B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低コストであり且つ高い信頼性を有する所定
の形状の電子部品を形成するための電子部品の製造方法
を提供すること。【解決手段】孔版２０はダム３０を形成するための孔
２４，２４が設けられ、その下面２０ａには半導体チッ
プ８及びリード線１０，１０と接触しないよう凹部２２
が形成されている。上記孔版２０の下面２０ａを基板２
又は基板回路４に接触させて液状樹脂２６を印刷によっ
て孔２４，２４内に充填し、孔版２０と基板２とを離す
ことによって孔２４，２４内に充填された液状樹脂を基
板２上に転写してダム３０を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子部品の製造
方法に係り、特に半導体チップ等を封止することによっ
て電子部品を製造する電子部品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、ダイオード、トランジスタ、
ＩＣ（集積回路）、及びＬＳＩ（高集積回路）等の半導
体チップはエポキシ樹脂等の封止材を用いて封止され、
電子部品として製造される。上記半導体チップは回路が
形成された基板上に直接搭載されたり、リードフレーム
上に搭載されたり、ＬＣＣ（リードレスチップキャリ
ア）等のチップキャリア上に搭載されたり、又はボール
・グリッド・アレイ等に搭載された後にエポキシ樹脂等
によって封止が行われる。

【０００３】上記エポキシ樹脂等の封止材としては液状
樹脂が用いられ、半導体チップを封止する方法にはディ
スペンサにより液状樹脂を半導体チップ上に滴下するデ
ィスペンサ方式と、複数の孔が形成された孔版を用いて
半導体チップに液状樹脂を印刷する方法とがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの方
法に用いられる液状樹脂は熱硬化性の樹脂であり、硬化
時の熱によって樹脂の粘度が低下し、樹脂が流動してし
まい硬化後の形状が封止直後（硬化前）の形状よりも外
周部が拡がってしまうという特性を有する。液状樹脂を
用いた場合、外周部形状の拡がりを防止するためには、
チクソトロピー性が高い樹脂を用いて樹脂の流れ防止を
行えば良いと考えられるが、その特性や制御性には自ず
と限界がある。

【０００５】近年、基板上の高密度実装化が進み封止エ
リアがさらに厳しく制限されており、電子部品の外形寸
法に規格が定められている。所定のエリア内に電子部品
を形成したり、定められた寸法に電子部品を形成するた
めには、封止エリアの外周部に液状樹脂の流れを防止す
るダムを形成する必要がある。このダムは、通常、半導
体チップを搭載する前に基板上に形成される。

【０００６】上記ダムは、シリコーン樹脂をディスペン
サで描画した後、熱を加えて硬化させたり、感光性のフ
ィルムを基板上に貼付してダムの形状が描かれたマスク
を使用して露光を行って未露光部分を除去したり、紫外
線硬化性樹脂をディスペンサで描画して紫外線を用いて
硬化させたりして形成していた。上記方法によってダム
を形成した場合には、ダム形成による基板コストの上
昇、半導体素子搭載時にダム材のにじみによる接続端子
部分の汚れによるワイヤボンドの接続不良、基板運送中
のダムの欠落等の基板自体の問題があり、半導体チップ
を封止した後においては、半導体チップの封止樹脂とダ
ムの材質との違いによる信頼性の低下（剥離やクラッ
ク）が生じる等の問題があった。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、低コストであり且つ高い信頼性を有する所定の
形状の電子部品を形成するための電子部品の製造方法を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、半導体素子が搭載された基
板上であって該半導体チップ周囲にダム形成用孔版を用
いて液状樹脂を印刷してダムを形成する工程と、前記ダ
ム内部に封止用孔版を用いて液状樹脂を印刷して前記半
導体素子を封止する工程とを具備することを特徴とす
る。請求項２記載の発明は、請求項１記載の電子部品の
製造方法において、前記半導体素子封止用の液状樹脂
は、前記ダム形成用の液状樹脂と同一の液状樹脂を用い
て印刷されることを特徴とする。請求項３記載の発明
は、請求項１記載の電子部品の製造方法において、前記
ダムは、前記半導体チップに対応する位置に凹部が形成
されたダム形成用孔版を前記基板に接触させて形成され
ることを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求項１
記載の電子部品の製造方法において、前記半導体チップ
は、前記ダムに対応した位置に凹部が形成された封止用
孔版を前記基板に接触させて封止されることを特徴とす
る。請求項５記載の発明は、請求項１記載の電子部品の
製造方法において、前記ダム及び前記半導体素子を封止
した液状樹脂を印刷後に硬化させる工程を有することを
特徴とする。請求項６記載の発明は、請求項１記載の電
子部品の製造方法において、前記基板には基板回路が形
成されており、前記ダムは、前記半導体素子と該基板回
路とを電気的に接続した後に形成されることを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施形態について説明する。図２は封止対象である半導
体チップ（半導体素子）が搭載された基板の断面図であ
る。図２において、２は基板であり、その材質はガラス
・エポキシ等の有機材、セラミック、ガラス等である。
この基板２の上面には基板回路４が形成されている。上
記電子部品がリード線を有する場合には、基板２の代わ
りに金属やリードフレーム等が用いられる。

【００１０】この基板回路４上には接着剤６によって半
導体チップ８が接着されており、リード線１０，１０に
よって半導体チップ８と基板回路４とが電気的に接続さ
れている。上記リード線１０，１０は、通常、金線やア
ルミ線が用いられるが、フリップチップのように能動面
が下面に配された場合には、リード線１０，１０の代わ
りにバンプ接合によって半導体チップ８と基板回路４と
が電気的に接続される。尚、図２中では半導体チップ８
が１つのみ図示されているが、基板２上には複数の半導
体チップ８が接着されている。

【００１１】本発明の一実施形態による電子部品の製造
方法は半導体チップ８の周囲にダムを形成する工程と、
半導体チップ８を封止する工程とに大別される。まず、
本発明の一実施形態による電子部品の製造方法の第１工
程である半導体チップ８の周囲にダムを形成する方法に
ついて説明する。図１は本発明の一実施形態による電子
部品の製造方法の第１工程を示す断面図である。尚、図
１において、図２と共通する部分には同一の符号を付
し、その説明を省略する。

【００１２】図１において、２０はダムを印刷形成する
ための孔版（ダム形成用孔版）であり、その底面２０ａ
には、半導体チップ８が配される位置に応じて凹部２２
が形成されている。この凹部２２は、ダムを形成すると
きに孔版２０と半導体チップ８やリード線１０，１０と
が接触して破損が生じたり、リード線１０，１０と半導
体チップ８との電気的接続又は基板回路４とリード線１
０，１０との電気的接続が断たれたりするのを防止する
ためのものである。この凹部２２は、孔版２０が金属で
ある場合にはエッチングにより形成されたり、又は金属
板を張り合わせて形成される。金属以外の材質の場合に
は切削や金属成型によって形成される。

【００１３】また、凹部２２の周囲であって、ダムが形
成される位置には孔２４，２４が形成されている。尚、
上記凹部２２及び孔２４，２４は図１中には１つのみが
記載されているが、孔版２０に所定間隔をもって複数設
けられている。２６はダムを形成するための液状樹脂で
あり、孔版２０の上面２０ｂに滴下される。この液状樹
脂２６は後述する半導体チップ８を封止する際に用いら
れる液状樹脂と同一の材質が用いられる。例えば、半導
体チップ８を封止する際に用いられる液状樹脂が熱硬化
性樹脂であれば、液状樹脂２６も熱硬化性樹脂が用いら
れ、紫外線硬化性樹脂であれば、液状樹脂２６も紫外線
硬化性樹脂が用いられる。

【００１４】また、上記液状樹脂２６と半導体チップ８
の封止に用いられる樹脂は、好ましくは同一の樹脂及び
硬化性系の組成が良い。但し、ダムの形状はその断面積
が小さく、且つ高さが高い方が好ましいので、液状樹脂
２６はチクソトロピー性が高く（２．０以上、好ましく
は３．０以上）、制御性が良いものを用いる必要があ
る。２８は平板状に形成されたスクイージであり、孔版
２０の上面２０ｂ近傍に設けられ、孔版２０の上面２０
ｂに沿って移動可能である。このスクイージ２８の移動
方向はスクイージ２８の面と垂直な方向に設定される。

【００１５】上記構成において、孔版２０に設けられた
凹部２２の位置と半導体チップ８との位置を一致させた
後、つまり、半導体チップ８が孔版２０の真下に位置す
るよう調整した後、基板２を孔版２０へ接近させ又は孔
版２０を基板２へ接近させて基板２と孔版２０とを接触
させる。その後、液状樹脂２６を孔版２０の上面２０ｂ
に滴下する（図１（ａ）参照）。

【００１６】次に、スクイージ２８を孔版２０に沿って
移動させ、孔版２０の上面２０ｂに滴下された液状樹脂
２６を孔版２０に形成された孔２４，２４へ流し込んで
充填する（図１（ｂ）参照）。上記充填が終了した後、
孔版２０と基板２とを離して孔版２０の孔２４，２４内
に充填された液状樹脂を基板２や基板回路４上に転写し
てダム３０を形成する（図１（ｃ）参照）。

【００１７】上述したダム３０を形成する工程が終了す
ると、半導体チップ８を封止する工程に移行する。図３
は本発明の一実施形態による電子部品の製造方法の第２
工程を示す断面図であり、図１又は図２と共通する部分
には同一の符号を付し、その説明を省略する。図３にお
いて５０は半導体チップ８を印刷封止するための孔版
（封止用孔版）であり、半導体チップ８に対応する位置
には孔５２が設けられる。また、孔版５０の底面５０ａ
であって、孔５２の周囲にはダム３０に対応した位置に
凹部５４，５４が形成されている。この凹部５４，５４
の幅はダム３０の幅よりも大に形成されるとともに、そ
の深さはダム３０の高さよりも大となるよう形成され
る。この凹部５４，５４は孔版５０とダム３０とが接触
して、ダム３０が損傷するのを防止するために設けられ
る。

【００１８】上記凹部５４，５４は前述した孔版２０
（図１参照）と同様に、孔版５０が金属である場合には
エッチングにより形成されたり、又は金属板を張り合わ
せて形成される。金属以外の材質の場合には切削や金属
成型によって形成される。５６は液状樹脂であり、ダム
３０と同一の硬化性樹脂である。５８は平板状に形成さ
れたスクイージであり、孔版５０の上面５０ｂ近傍に設
けられ、孔版５０の上面５０ｂに沿って移動可能であ
る。このスクイージ５８の移動方向はスクイージ５８の
面と垂直な方向に設定される。

【００１９】上記構成において、孔版５０に設けられた
孔５２の位置と半導体チップ８との位置、及びダム３０
の位置と凹部５４，５４との位置を一致させた後、つま
り、図３に示されたように半導体チップ８が孔版５０の
孔５２の真下に位置し、且つ、ダム３０が凹部５４，５
４の真下に位置するよう調整した後、基板２を孔版５０
へ接近させ又は孔版５０を基板２へ接近させて基板２と
孔版５０とを接触させる。その後、液状樹脂５６を孔版
５０の上面５０ｂに滴下する（図３（ａ）参照）。

【００２０】次に、スクイージ５８を孔版５０に沿って
移動させ、孔版５０の上面５０ｂに滴下された液状樹脂
５６を孔版５０に形成された孔５２へ流し込んで充填す
る（図３（ｂ）参照）。上記充填が終了した後、孔版５
０と基板２とを離すことにより孔５２内に充填された液
状樹脂を基板２や基板回路４上に転写する（図３（ｃ）
参照）。

【００２１】以上の工程が終了すると、液状樹脂を硬化
する工程に移行する。この工程では使用した液状樹脂に
あわせて、熱を加えて硬化させたり紫外線を照射して硬
化させる。ダム３０内に転写された液状樹脂は硬化時に
流動するが、ダム３０によって堰止められるため、ダム
３０外に流出することなくレベリングし、ダム３０とと
もに硬化する。ダム３０の樹脂と半導体チップ８を封止
するための液状樹脂は同一硬化系の樹脂、又は類似した
組成の樹脂が用いられているため、相互に密着して欠陥
部位のない一体封止物が形成される。図４は本発明の一
実施形態による電子部品の製造方法によって製造された
電子部品を示す断面図である。図４に示されたように、
半導体チップ８を封止するための樹脂がダム３０外に流
出することなくレベリングがなされてダム３０と一体に
なっている。

【００２２】

【実施例】発明者は、前述した本発明の一実施形態によ
る電子部品の製造方法によって作成した電子部品（以
下、試作品と称する）の耐久性と、従来の電子部品の製
造方法によって作成された電子部品の耐久性との比較を
行った。

【００２３】まず、図２に示された封止対象である半導
体チップ８等について具体的数値を挙げて説明する。図
２に示された基板２としては厚み０．６ｍｍを有する市
販のＦＲ−４基板を用い表面メッキをエッチングして基
板回路４を形成し、形成した基板回路４上に金メッキを
施した。半導体チップ８は厚みが０．６ｍｍであり、１
０ｍｍ×１０ｍｍの四角形の外形寸法を有し、電子回路
が形成されたＩＣチップを用いた。この半導体チップ８
を接着剤ＤＰ−５００（日本レック株式会社製）を用い
て上記基板回路４上に接着し、上記基板回路４と半導体
チップ８とを電気的に接続するリード線１０，１０は直
径が２３μｍである金線を用いた。

【００２４】図１に示されたダム３０を形成するための
孔版２０は１．２ｍｍの厚みを有するステンレス板を用
い、エッチングにより０．８ｍｍの深さを有し、内周の
形状が四角形であって１辺の長さが１５ｍｍである凹部
２２を形成するとともに、この凹部２２の周囲に０．５
ｍｍの幅を有し、形状が四角形の孔２４，２４を形成し
た。また、図３に示された半導体チップ８の封止用の孔
版５０は１．２ｍｍの厚さを有するステンレス板を用
い、エッチングによって内周の形状が四角形であって１
辺の長さが１５ｍｍである孔５２を形成するとともに、
孔５２の周囲に深さが０．８ｍｍであり０．８ｍｍの幅
を有する四角形状の凹部５４，５４を形成した。

【００２５】本発明の一実施形態による電子部品の製造
方法によって作成された電子部品は、図１に示されたダ
ム３０用の液状樹脂２６としては熱硬化性を有する樹脂
ＮＰＲ−１８（エポキシ樹脂配合物：日本レック株式会
社製）を用い、半導体チップ８を封止するための液状樹
脂５６には、熱硬化性を有する樹脂ＮＰＲ−７８５Ｎ
（エポキシ樹脂配合物：日本レック株式会社製）を用い
た。

【００２６】また、比較のための電子部品を作成した。
比較例１は、紫外線硬化性の樹脂ＮＵＶ−２０（エポキ
シクリアレート樹脂：日本レック株式会社製）を上記デ
ィスペンサによって描画した後、紫外線を照射して硬化
させ、上述した熱硬化性樹脂ＮＰＲ−７８５Ｎをディス
ペンサによってダムの内部に滴下して作成した電子部品
である。比較例２では、厚さが１．２ｍｍであるステン
レス板にエッチングによって内周の形状が四角形であっ
て１辺の長さが１５ｍｍである孔を形成した孔版を用い
た。比較例２は、上述した孔版を用いて熱硬化性樹脂Ｎ
ＰＲ−７８５Ｎを印刷することによって作成した電子部
品であり、上記試作品や比較例１の電子部品のようにダ
ムを形成していない。

【００２７】図５は前述した試作品、比較例１、及び比
較例２との外形形状の比較結果を表した図表である。図
５に示されたように、試作品は外形寸法が１８．２×１
８．２ｍｍと所定の形状に形成されているとともに、高
さが前述した孔版の厚みとほぼ同一であり、外形寸法及
び高さが共に所定の形状に形成された電子部品が得られ
る。

【００２８】これに対し、比較例１では、電子部品の外
形はディスペンサによって描画されているためほぼ所定
の寸法に形成されるが、高さの制御が困難であるという
欠点を有する。つまり、比較例１の電子部品は、高さに
制限がある用途（例えば、ノート型コンピュータ）には
使用することができない。また、比較例２の電子部品は
外形が２０．５×２１．２ｍｍと所望の形状とはかけ離
れているとともに、所望の高さには形成されないため高
さ及び外形寸法が制限された用途には不適切である。

【００２９】図６は温度や湿度の変化による特性の比較
結果を表した図表である。温度や湿度の変化に対する試
験は、ヒートサイクル性の試験、恒温恒湿度試験、及び
ＰＣＴ（Pressure Cooker Test）について行った。ヒー
トサイクル性の試験は、温度を−６５℃に設定して３０
分間放置する状態と温度を１２０℃に設定して３０分間
放置する状態とを繰り返す試験であり、恒温恒湿度試験
は温度及び湿度がそれぞれ８０℃，８５％に設定された
状態で放置する試験であり、ＰＣＴは試作品、比較例１
の電子部品、及び比較例２の電子部品を圧力釜の中に配
置して加湿を行い、温度が１２１℃であり圧力が２気圧
の条件下における試験である。

【００３０】図６に示されたように、試作品及び比較例
２の電子部品はヒートサイクル性の試験において５００
サイクルの試験に耐え、恒温恒湿度試験では５００時間
の耐久性があり、ＰＣＴに関しては３００時間の耐久性
を有し、極めて優れた特性を有する。しかし、比較例２
の電子部品は、ヒートサイクル性の試験では２００サイ
クルの試験に耐えられず、恒温恒湿度試験では３００時
間の耐久性を得られず、ＰＣＴに関しては１００時間の
耐久性すら得られなかった。比較例１の電子部品の耐久
性が悪いのは、ダムを形成する樹脂と半導体チップを封
止する樹脂との特性に大きな差があるためであり、比較
例１の電子部品はダムを封止用の樹脂とが分離してしま
うという問題点を有する。

【００３１】図７はポップコーンテストの結果を示す図
表である。ポップコーンテストは試作品、比較例１の電
子部品、及び比較例２の電子部品を多湿な環境下に放置
して半導体チップを封止している樹脂中に水蒸気を含ま
せた状態にして、急激な温度変化を与える試験である。
このポップコーンテストにおいてはレベル２〜レベル４
の３段階のレベルについての試験を行った。この３段階
の試験においてはレベル２が最も過酷な試験である。

【００３２】レベル２…温度、湿度がそれぞれ８５℃，
６０％の環境下に１６８時間放置した後、１０秒の間に
温度を２２０℃まで変化させる処理を３サイクル繰り返
す試験レベル３…温度、湿度がそれぞれ６０℃，３０％の環境
下に１９２時間放置した後、１０秒の間に温度を２２０
℃まで変化させる処理を３サイクル繰り返す試験レベル４…温度、湿度がそれぞれ６０℃，３０％の環境
下に８４時間放置した後、１０秒の間に温度を２２０℃
まで変化させる処理を３サイクル繰り返す試験

【００３３】図７に示されたように、試作品はレベル２
の試験に耐えうる特性を有するが、比較例２の電子部品
はレベル３までの耐久性を有し、比較例１の電子部品に
あってはレベル４の耐久性すら有しないことが分かっ
た。以上、説明したように、本発明の一実施形態による
電子部品の製造方法によって作成された電子部品は、外
形形状を所望の形状に形成することができるとともに、
極めて優れた耐久性を有することが明らかになった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による電子
部品の製造方法においては、所望の形状を有する電子部
品が極めて容易に、且つ一度に大量に作成することがで
きるという効果がある。また、作成された電子部品は上
述した効果を奏するとともに、極めて優れた耐久性を有
するので種々の用途に使用することができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による電子部品の製造方
法の第１工程を示す断面図である。

【図２】封止対象である半導体チップが搭載された基
板の断面図である。

【図３】同実施形態による電子部品の製造方法の第２
工程を示す断面図である。

【図４】同実施形態による電子部品の製造方法によっ
て製造された電子部品を示す断面図である。

【図５】試作品、比較例１、及び比較例２との外形形
状の比較結果を表した図表である。

【図６】温度や湿度の変化による特性の比較結果を表
した図表である。

【図７】ポップコーンテストの結果を示す図表であ
る。

【符号の説明】

２基板４基板回路８半導体チップ（半導体素子）１０リード線２０孔版（ダム形成用孔版）２２凹部２６液状樹脂２８スクイージ３０ダム５０孔版（封止用孔版）５４凹部５６液状樹脂５８スクイージ

フロントページの続き (72)発明者永井孝一良大阪府茨木市小柳町12番16号プレシャスマンション302号 (72)発明者大山紀隆大阪府高槻市大畑町21番１号シャルマンコーポ摂津富田301号 (72)発明者橋本常一滋賀県野洲郡野洲町大字小篠原2339番７号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子が搭載された基板上であって
該半導体チップ周囲にダム形成用孔版を用いて液状樹脂
を印刷してダムを形成する工程と、前記ダム内部に封止用孔版を用いて液状樹脂を印刷して
前記半導体素子を封止する工程とを具備することを特徴
とする電子部品の製造方法。
【請求項２】前記半導体素子封止用の液状樹脂は、前
記ダム形成用の液状樹脂と同一の液状樹脂を用いて印刷
されることを特徴とする請求項１記載の電子部品の製造
方法。
【請求項３】前記ダムは、前記半導体チップに対応す
る位置に凹部が形成されたダム形成用孔版を前記基板に
接触させて形成されることを特徴とする請求項１記載の
電子部品の製造方法。
【請求項４】前記半導体チップは、前記ダムに対応し
た位置に凹部が形成された封止用孔版を前記基板に接触
させて封止されることを特徴とする請求項１記載の電子
部品の製造方法。
【請求項５】前記ダム及び前記半導体素子を封止した
液状樹脂を印刷後に硬化させる工程を有することを特徴
とする請求項１記載の電子部品の製造方法。
【請求項６】前記基板には基板回路が形成されてお
り、前記ダムは、前記半導体素子と該基板回路とを電気
的に接続した後に形成されることを特徴とする請求項１
記載の電子部品の製造方法。