JPS63503265A - 集積回路の封止方法 - Google Patents

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】 集積回路の封止方法 本発明は集積回路の封止方法に関するものである。

集積回路が連続した可撓性ストリップに搭載された（ロールの）形態で供給され ることを望む集積回路のユーザーがある。

このようにすると、ユーザーは集積回路をプリント回路基板やその他の支持体に 実装する操作をより簡単に自動化できる。表面に実装される設計の集積回路の場 合に特にこのことがあてはまる。素子の表面実装は、回路基板に開けられた穴に 素子を挿入する方式の実装よりもはるかに自動化しやすい。

表面実装用機械には、素子供給源として素子を搭載したストリップがロールの形 態で供給される。このストリップは、写真用フィルムのリールのように段階的に 駆動される。個々の素子が残りのストリップと切り離されるのは、プリント回路 に実装される段階になってからである。

集積回路を搭載したス）　ＩＪツブの製造方法は大きく分けて２種類ある。

第１の製造方法においては、カッティング部を有する金属製リードフレーム（例 えば銅製リードフレーム）が支持用ストリップとして用いられる。このリードフ レームは、各素子の位置にまず第１に集積回路チップを収容するソケットを備え 、第２にこの集積回路チップの外部接続ピンとして機能する個別の導体部を備え ている。リードフレームが十分な機械的強度を保つために、外部接続ピンとして 機能する導体部がリードフレームの様々な部分を介して互いに接続され、従って 相互に短絡状態にされている。導体部を相互に接続している部分を分断すること によって上記ピンを非短絡状態にするのは実装のために各素子を分離するときで ある。

第２の製造方法においては、支持用ス）　ＩＪツブとして誘電性フィルム（一般 にはポリイミドフィルム）が用いラレる。

この支持体上には薄いフィルム状の導体パターンが形成される。ところでこの場 合にも、この導体部は、プリント回路に実装された素子の外部ピンとして機能す ることになる。導体部は誘電性フィルム上にプリントされているので、たとえこ の薄いフィルムに導体部が通過するスルーホールが開けられている場所があって も機械的強度を保証するのはこのフィルムである。導体部が機械的に堅固である ようにするために導体部間に接続要素を設ける必要はない。

実施するにあたっては大きな問題点が２つある。第１の問題点は集積回路のテス トに関するものであり、第２の問題点は集積回路の保護に関する。

テストに関しては、ストリップがカッティング部を有するリードフレームの場合 には集積回路がストリップに載っている限りは原則として実施できない。という のは、個々の素子に分割されるまではすべてのピンが短絡しているからである。

集積回路チップのテストは、この集積回路チップがリードフレームに固定され、 このリードフレームの導体部に接続される前に（ウェハ上で）実施することがで きる。テストは、プリント回路に実装されて個々の素子に分離された後に実施す ることもできるがそれでは遅すぎる。というのは、既にテスト済の素子を搭載し たロールをユーザーに供給するほうが好ましいからである。

そもそも、これが、集積回路を誘電性フィルムに実装する必要があった理由の１ つである。なぜなら、この場合にはピン同士が短絡しておらず集積回路をス）　 ＩＪツブ上でテストすることができるからである。

集積回路の保護の問題に関しては、集積回路が化学的、機械的に極めて弱いこと が知られている。従って、集積回路ツブが機械的衝撃、腐食性試薬、それに、必 要な場合には電磁放射線に対して何らかの形で保護されていないような集積回路 搭載ス）　ＩＪツブをユーザーに供給することは問題外である。

ストリップが導電性リードフレームである場合にはこのような問題がない。すな わち、熱硬化性樹脂製のパッケージ内に封止することにより集積回路が保護され る。集積回路をプラスチックパッケージ内に封止するのにこの方法がよく用いら れている。この方法はトランスファー成形という方法であり、この方法において はチップを搭載したリードフレームが成形鋳型内に配置されてこのチップの周囲 全体に熱硬化性樹脂が注入される。

実験によると、集積回路をプラスチックパッケージ内に封止するのに一般に用い られているこの保護方法は、誘電性ストリップ上に実装された集積回路の封止に はまったく役立たない。なぜなら、熱硬化性樹脂は高温で注入されるため誘電性 ス）　ＩＪツブの形状を不可逆的に変化させてしまうからである。変形したスト リップは外観が好ましくなく、ロール状にきつく巻くには適していない。

誘電性ストリップに実装された集積回路をシールドするためにはトランスファー 成形よりも簡単な方法が用いられる。

すなわち、重合可能な樹脂を一滴チツブ上に垂らして、この樹脂液滴でチップと このチップに接続されたプリント導体部の端部を包み込む。しかし、この結果得 られる機械的保護と放射線に対する保護の特性は熱硬化性樹脂の場合と比べると はるかに劣る。場合によっては、チップのある部分（例えば後部や側部）が被覆 されないままに残る。さらに、樹脂の液滴の場合には成形パッケージの場合とは 異なり素子の大きさを規格化することがまったくできない。これは、樹脂は形が 定まらず様々な拡がり方をするうえ、滴下されだ液滴の全量がまちまちになるな どの理由による。

テストのためにはプリント導体部を有する誘電ストリップを用いる必要があり、 保護のためにはカッティング部を有する金属製ストリップを用いる必要があると いう互いに矛盾した条件を妥協させるため、既に従来から複雑でコストのかかる 方法が提案されている。この従来の方法においては金属製リードフレームが用い られており、熱硬化性樹脂を用いた成形操作の際には接続部により相互に短絡さ れた外部接続ピンを突出させた状態で集積回路チップを包み込むプラスチックパ ッケージだけでなく、このパッケージのまわりに周辺プラスチック環部を形成す る。このとき、外部接続ピンはパッケージと周辺環部の間に延びている。外部接 続ピンは、パッケージと周辺環部とによりしっかりと保持されているため、接続 部を分断することによりストリップの機械的強度に影晋を与えることなく外部接 続ピンを非短絡状態にすることができる。周辺環部の外側では、これら外部接続 ピンに接続されたテスト用パッドがこの周辺環部により所定の位置に保持される 。テスト用パッドがあるために、各素子を別々にテストすることが容易にできる 。しかし、このテストは素子を個々に分割して初めて実施することができるので あって、素子がストリップ上に搭載されている限りはテストは不可能である。

なお、硬化性樹脂による成形のため、保護特性は優れている。

この方法の欠点は、使用する成形鋳型が複雑であるためコストがかかると同時に 、周辺環部を用いるためにサイズが極めて大きくなることである。さらに、テス トをストリップ上で実施することはできない。

本発明は、誘電性ス）　ＩＪツブが変形するために熱硬化性樹脂のトランスファ ー成形法を実施することは原則として不可能であるが、従来とは異なる成形操作 を実施することによりこの変形が起こらないようにすることができるという実験 結果に基づいている。

集積回路を熱硬化性樹脂で封止するという従来から知られている方法を用いる際 には、分離可能な２枚の成形板の間にチップを搭載したリードフレームを配置し た後にこの２枚の板を封鎖するという成形法が相変わらず用いられている。熱硬 化性樹脂は、２枚の成形板の間の接合面から注入する。このようにすると、成形 操作を実施し成形鋳型から封止された素子搭載ストリップを取り出した後に成形 板と樹脂注入穴を容易に清掃することができる。

本発明ではオフセット注入成形法と呼ばれる成形法を実施することを提案する。

この成形法は一般に熱硬化性樹脂よりも熱可塑性樹脂を成形するのに用いられて いるが、ここでは熱硬化性樹脂に対してこの成形法を用いる。オフセット注入成 形法は、これら成形板の間の接合面には位置していない穴を通じて成形板の間に 形成された成形用空洞内に樹脂を注入する方法である。

このタイプの成形法を用いると従来の成形法の欠点を解決することができる。

一般に熱硬化性樹脂を接合面から注入するのは、この樹脂が冷却により不可逆的 に硬化し、しかもこの成形鋳型に対して開放していない穴から注入すると各成形 操作後に穴の清掃がはるかに難しくなるからであることをはっきりと認識してお く必要がある。これとは逆に熱可塑性樹脂は成形板に対して開放していない穴か ら注入される。というのは、この樹脂は冷却により硬化しても再度加熱すること により新たに溶解させることができるからである。本発明では成形鋳型に対して 開放していない穴から注入するオフセット注入成形法を用いるが、使用するのは 熱硬化性樹’ＡＦＱである。

集積回路を搭載した誘電性ス）　ＩＪツブを傷めることなく熱硬化性樹脂を使用 するには温度が高すぎるという考えにとられれることなく、本発明では、この樹 脂を同じ温度ではあるが集積回路に対しては普通ではなく、しかもこの熱硬化性 樹脂に対しては原則として望ましくない方法で注入することを提案する。

本発明の他の特徴および利点は、添付の図面を参照した以下の詳細な説明を読む ことによりはっきりとするであろう。

第１図は、プリントされた導体部を有する誘電性ストリップの斜視図である。

第２図は、チップの位置におけるこのス）ＩＪツブの拡大断面概略図である。

第３図、第４図、第５図、第６図は、従来の様々な封止方法を示す図である。

第７図は、本発明に従って封止された素子搭載ス）　ＩＪツブの側面図である。

第８図は、この封止法を実施することのできる成形鋳型の構成の概略図である。

第９図は、この成形鋳型の別の例を示す図である。

第１図には、集積回路を搭載するための可撓性のある誘電性材料からなる連続ス トリップ１０が図示されている。このストリップは巻かれてロールの形態でユー ザーに供給される。

ストリップ１０は例えば厚さ約０．１２５ｍｍのポリイミド製である。

このストリップは、写真用フィルムの縁部に設けられているような側方送り穴１ ２を備えている。これら送り穴は、集積回路を実装したス）　ＩＪツブを製造す る際ならびにプリント回路基板上に素子を搭載する機械に素子を供給するのに用 いる際にス）　ＩＪツブ１０を連続的または段階的に前進させる操作を自動化で きるようにするためのものである。このストリップ１０は、別の穴も備えている が、これらの穴の機能に関しては後に説明する。

ストリップ１０はさらに、上面に薄いフィルム状のプリントされた導体部１４を 備えている。プリントされた導体部とは、フォトエツチングまたは他の任意の手 段で所定の、＜ターンにされてス）　ＩＪツブの表面に付着している導体部のこ とを意味する。

この導体部は誘電性フィルムの表面に付着しているが、場所によってはこの誘電 性フィルムに形成された穴を通過して延びている。このような場所では導電性フ ィルムの自然の固さのために導体部が破損することなく導体部が穴を通過するこ とができる（導電性フィルムの厚さはこれに合わせて選択される）。

導体パターン１４とこの導体パターンが通過する穴のパターンはストリップ１０ に沿って規則的な間隔で繰り返されている。

各パターンはこのストリップに実装される集積回路の位置に対応している。

導体部１４はきれいに分離しており、ストリップがカッティング部を有する金属 製リードフレームである場合と同様相互に短絡してはいない。

各導体部は主として以下の３つの部分を含んでいる。

−導体部パターンの中央の側の内側端部。この内側端部はこのパターンの中央に 配置されることになる集積回路チップ上に設けられた接続パッドに接続される。

この内側端部はストリップ１０上の導体パターンの中央に形成された中央穴１６ 内に突起している。集積回路チップは、原則としてこのストリップの裏側（プリ ントされた導体部を備える側を前面とした場合）でこの中央穴内に配置されてい る。

−誘電性ストリップに付着しており、テスト用パッドと呼ばれるパッド１８を備 えていることが好ましい外側端部。テスト用パッドでは、集積回路をストリップ に固定した後にテストするために電気信号の印加または受信が行われる。

−ストリップに形成された周辺穴２２の上を通過する中央部分２０゜この中央部 分は、集積回路が封止されたときに外部接続ピンとして利用される部分である。

第１図の実施例では、誘電性材料からなるストリップの中央穴１６と周辺穴２２ は連結部２４により分離されている。連結部２４は、誘電性ストリップの外側（ 周辺穴２２の外側のテスト用パッドの側）と内側（連結部２４の上で導体部の内 側端部の側）に同時に付着している導体部１４の機械的抵抗力を改善するのに役 立つ。

場合によっては、小さな集積回路に対しては中央穴１６と周辺穴２２を単一かつ 同一の穴に合体することが可能である。このとき導体部１４は一方の側のみが支 持され、中央部と外側端部と内側端部に対応する長さにわたって突起している。

この構成はこの長さがあまり長くないときのみ可能である。

従来は、素子を搭載したストリップを製造するにはまず導体部の内側端部を導体 パターンの中央の所定の位置に配置された集積回路チップに接続していた。この 接続は、例えばチップ上に設けられた様々な接続パッドに導体部の端部を直接ハ ンダ付けすることにより実現する。ハンダ付けは原則として熱圧着ハンダ付けで ある。次に、重合可能な保護用樹脂（エポキシ樹脂）をチップの表面（接続パッ ドを有する面）に−滴垂らす。この樹脂の一滴はチップの側部をある程度覆い、 一般にはチップの裏側を包み込むことは決してない。

樹脂を重合させると素子を搭載したストリップが完成する。

個々の素子は、集積回路の外部接続ピンに対応するテスト用パッド１８を用いて テストすることができる。

このス）　ＩＪツブを供給されたユーザーは切断操作により以下のことを実行す るだけでよい。

−集積回路をス）　＋Ｊツブの残りの部分から分離する。

−封止された集積回路のまわりで誘電性ストリップを切り抜き、導体部１４をそ の外側端部と中央部の間で切り抜くことにより、封止された集積回路を得る。こ の封止された集積回路からは、前もって周辺穴２２の上を通過して延ばしである 外部接続ビンとして機能する中央部２０が飛び出している。

第２図、第３図、第４図、第５図、第６図は、このようにして得られた様々な構 成の概略図である。参照番号は第１図と同じであるが、チップは参照番号２６で 、重合可能な樹脂は参照番号２８で表示されている。

第２図は、誘電性スｌ−ＩＪツブの連結部２４が中央穴１６と周辺穴２２の間に 存在している場合に対応している。

第３図は、中央穴のみが存在していて周辺穴がない場合に対応している。

第４図は、樹脂を垂らす前にチップの裏側に裏側保護シート３０、例えばエポキ シ樹脂を含浸させたガラス繊維を配置した場合に対応する。

第５図は、誘電性ストリップ上に形成された導体部がチップの接続パッドに直接 ハンダ付けされてはおらず、導電連結部３２がプリントされた導体部１４とチッ プの接続パッドの間でハンダ付けされている場合に対応している。

第６図は、（金またはアルミニウムの）ボンディングワイヤ３４がプリントされ た導体部１４とチップの接続パッドの間でハンダ付けされている場合に対応して いる。

第５図と第６図の場合には、誘電性ストリップ１０の中央穴は無用となり、周辺 穴２２のみが残されている。第１図の連結部２４はこのとき中央穴の全体を覆い 、チップがこのストリップ上に載せられる。場合によっては、チップの位置がメ タライズ層にされていることがある。

第７図は、本発明の素子搭載ストリップが封止された状態の断面図である。

各素子は、チップ２６と薄膜状の導体部を備える誘電性ストリップ１０のまわり にトランスファー成形により形成した熱硬化性樹脂３８で包み込まれていいる。

第８図は、本発明の方法を実施する際に使用される成形鋳型の構造の概略断面図 である。

この成形鋳型は２枚の可動な板を備えており、（この成形鋳型を閉じて）両方の 板を互いに押し付けると包み込む各素子の位置に対応する成形用空洞部が形成さ れる。

第８図の成形鋳型は、第７図に示された２つの素子を同時に成形することができ る２つの空洞部４０と４２を備えている。

空洞を形成する上記の可動板は、それぞれ下部板４４といわゆる中間板４６とで ある。

中間板４６には各空洞部に達する熱硬化性樹脂注入穴が設けられている。すなわ ち、空洞部４０に対する注入穴４８と空洞部４２に対する注入穴５０が設けられ ている。

各穴は、板４４．４６の封鎖平面、すなわち成形操作中にストリップ１０が含ま れる平面（第７図が描かれている紙面に垂直であり一点鎖線５２に沿って延びる 平面）内には位置していない。

一方、第７図かられかるように、各空洞部への注入穴はストリップ１０を含む平 面とははっきりと離れた位置にある。

中間板４６と下部板４４は、成形鋳型が封鎖されたときに誘電性ス）　＋Ｊツブ の各部分（スｌ−ＩＪツブそのもの、連結部２４、プリントされた導体部、チッ プ２６など）をつぶさないように配置されている。

最後に、成形鋳型は、中間板の各注入穴（４８と５０）と対向する位置に穴（５ ６と５８）を備え、さらに、ピストン６０と６２で表した樹脂注入手段を備えた 上部板５４を有している。この樹脂注入手段を用いると、上部板５４の穴５６と ５８の液体状熱硬化性樹脂を中間板の穴４８と５０に向けて押し出し、その結果 として空洞４０と４２の中に押し入れることができる。

上部板５４の穴は円筒形であることが好ましい。中間板４６の穴は円錐形にして 、成形操作後の「にんじん」状の樹脂の取り出し、すなわち成形鋳型を冷却した 後に穴４８と５０の中に残る硬化した樹脂の取り出しが容易にできるようにする ことが好ましい。本発明のこの方法により、再現性がよいパッケージ内に保護さ れ封止された素子を得ることができる。しかも、この方法により可撓性のある誘 電性ストリップ上に素子を搭載してこのス）　ＩＪツブ上で素子のテストを個別 に実施することができる。

別の実施例によると、注入穴は鉛直方向、すなわち板の封鎖面に垂直な方向を向 いておらず、ストリップ１０の面に平行で水平な方向を向いている。

第９図はこのような穴を備える成形鋳型の構成を示す図である。この成形鋳型は 上部板６４と下部板６６を主構成要素として備えており、両者は封鎖されたとき に成形用空洞６８を形成する。

樹脂の注入には、熱硬化性樹脂を一般に板の封鎖平面（この平面は一点鎖線７４ で示されている）と平行な方向を向いた円錐形の穴７２内に押し込む１本（また は複数本）の水平ピストン７０を用いる。穴７２はしかしこの平面とはずれてお り、この実施例では一方の側が下部板６６に、他方の側が中間板７６により規定 されている。中間板７６は、成形鋳型内に設置されたときに誘電性フィルム１０ と接触するため、注入穴７２とこのフィルムは離れる。

本発明の方法は、様々なプリント導体部の配置、ストリップの穴の配置、プリン ト導体部とチップの間の接続配置、特に、特に第２図〜第６図の素子に対応する 配置に対して応用することができる。

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Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．集積回路の外部接続ピン（２０）を構成する導電性プリント導体部を備える 可撓性のある誘電性ストリップ（１０）上に固定されている集積回路の封止方法 であって、成形鋳型の第１の板（４４）と第２の板（４６）の間に上記誘電性ス トリップを平らにして配置し、このとき、この２枚の板は上記ストリップと接触 したときに互いの間に接合面（５２）を形成してこの接合面には上記ストリップ と、１個の集積回路とこの集積回路のまわりに位置するプリントされた導体部の 一部分とを取り囲む少なくとも１つの空洞部（４０）とが配置され、この空洞部 には上記接合面の外に位置する樹脂注入穴（４８）が備えられており、次に、上 記空洞部に上記穴を通じて熱硬化性樹脂を注入することを特徴とする集積回路の 封止方法。
2. ２．上記穴が上記板の一方（４６）に設置されていることを特徴とする請求の範 囲第１項に記載の方法。
3. ３．上記誘電性ストリップ（１０）が上記成形鋳型内に配置されているときに、 上記穴が、１枚の板（６６）と、この穴を上記誘電性ストリップと分離する中間 板（７６）の間に設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の集 積回路の封止方法。
4. ４．集積回路と外部接続ピン（２０）を構成するプリント導体部とを備える可撓 性のある導電性ストリップであって、各集積回路が、熱硬化性樹脂を成形鋳型の 接合面からはすれた位置から注入する成形操作により形成された熱硬化性樹脂の パッケージ内に封止されていることを特徴とする導電性ストリップ。