(57)【要約】【課題】離型性に優れた液状エポキシ樹脂組成物を用いることにより、離型フィルムを用いずにＣＤＩ−Ｍプロセスを効率的に行うことができる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。【解決手段】配線基板が配置される下型２と、樹脂封止部を形成するためのキャビティ凹部１８を有する上型３とからなる一対の樹脂封止用金型を用い、下型２に半導体チップ４が搭載された配線基板５を配置する工程と、半導体チップ４を被覆するように液状エポキシ樹脂組成物１を塗布する工程と、液状エポキシ樹脂組成物１が塗布された配線基板５に離型フィルムを介さずに上型３を被せて型締した後、加熱保持して硬化させて樹脂封止部１０を形成する硬化工程と、上型３を型開きして形成された樹脂封止部１０を離型する工程と、を備え、液状エポキシ樹脂組成物が離型剤を含有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に搭載された半導体チップを樹脂封止して半導体装置を製造する方法であって、配線基板が配置される下型と、樹脂封止部を形成するためのキャビティ凹部を有する上型とからなる一対の樹脂封止用金型を用い、
前記下型の所定の位置に少なくとも一つの半導体チップが搭載された配線基板を配置する配置工程と、
前記配線基板に、前記半導体チップを被覆するように液状エポキシ樹脂組成物を塗布する塗布工程と、
前記液状エポキシ樹脂組成物が塗布された配線基板に離型フィルムを介さずに前記上型を被せて型締した後、加熱保持して硬化させることにより樹脂封止部を形成する工程と、
上型を型開きして形成された樹脂封止部を離型する離型工程と、を備え、
前記液状エポキシ樹脂組成物が離型剤を含有する液状熱硬化性エポキシ樹脂組成物であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記液状熱硬化性エポキシ樹脂組成物が、前記液状エポキシ樹脂１００質量部に対して、離型剤を０．１〜５質量部含有する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記離型剤がカルナバワックス及びモンタン酸ワックスからなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法に用いられる、液状エポキシ樹脂１００質量部に対して、離型剤を０．１〜５質量部含有することを特徴とする液状熱硬化性エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法によって得られることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＤＩ−Ｍ（Cavity Direct Injection Molding）を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、液状エポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を製造する方法としては、配線基板上に搭載された半導体チップをポッティング法を用いて樹脂封止してパッケージを形成する方法が知られている。
【０００３】
ポッティング法は、配線基板に搭載された半導体チップを被覆するように液状エポキシ樹脂組成物を滴下して塗布した後、これを硬化させて半導体チップを封止する方法である。しかし、ポッティング法においては、配線基板上に滴下された液状エポキシ樹脂組成物は形状が整えられずに不定形なまま硬化されるために、外形寸法が規格化された半導体装置の製造には不向きであるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決した半導体パッケージの封止成形法として、例えば、下記特許文献１に開示されているような、パッケージ形状のキャビティを備えた上型で液状エポキシ樹脂を押圧して、外形を規定した状態で硬化させ離型することにより、外形寸法が規格化された半導体を製造する方法である、ＣＤＩ−Ｍ（Cavity Direct Injection Molding）が知られている。ＣＤＩ−Ｍについて、引用文献１に開示された図を参照しながら説明する。
【０００５】
図２に示すように、はじめに、配線基板が配置される下型２と樹脂封止部を形成するためのキャビティ凹部１８を有する上型３とからなる一対の樹脂封止用金型を用意する。そして、図２（ａ）に示すように、下型２の上面の配線基板搭載面２０に半導体チップ４が搭載された配線基板５を配置する。そして、半導体チップ４を被覆するように配線基板５に液状エポキシ樹脂組成物１１をディスペンサ７により塗布する。次に、図２（ｂ）に示すように、液状エポキシ樹脂組成物１１が塗布された配線基板５に上型３を被せて型締する。この際においては、上型３のキャビティ内面１９は離型フィルム８で被覆される。そして、図２（ｃ）に示すように、型締めした後、所定の時間加熱保持することにより液状エポキシ樹脂組成物１１を熱硬化させる。そして、図２（ｄ）に示すように型開きする。これにより、外形寸法が規格化された半導体パッケージ３０が形成される。そして、図２（ｅ）に示すように、型から取り出すことにより半導体装置１６が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３６５６６２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したＣＤＩ−Ｍにおいては、上型３と成形された半導体パッケージ３０との離型性を維持するために、離型フィルム８が用いられていた。このような離型フィルムを用いたＣＤＩ−Ｍプロセスにおいては、離型フィルムを張る工程及び離型フィルムを取り除く工程が必要になるために生産効率が悪かった。また、離型フィルムとしては、通常、シリコーンシートやフッ素シートのような比較的高価な材料が用いられるために経済性の点からも好ましくなかった。さらに、使用後の離型フィルムは再利用できず廃棄物となるために環境面からも好ましくなかった。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、離型性に優れた液状エポキシ樹脂組成物を用いることにより、離型フィルムを用いずにＣＤＩ−Ｍプロセスを効率的に行うことができる半導体装置の製造方法等を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、配線基板上に搭載された半導体チップを樹脂封止して半導体装置を製造する方法であって、配線基板が配置される下型と、樹脂封止部を形成するためのキャビティ凹部を有する上型とからなる一対の樹脂封止用金型を用い、前記下型の所定の位置に少なくとも一つの半導体チップが搭載された配線基板を配置する配置工程と、前記配線基板に、前記半導体チップを被覆するように液状エポキシ樹脂組成物を塗布する塗布工程と、前記液状エポキシ樹脂組成物が塗布された配線基板に離型フィルムを介さずに前記上型を被せて型締した後、加熱保持して硬化させることにより樹脂封止部を形成する工程と、上型を型開きして形成された樹脂封止部を離型する離型工程と、を備え、前記液状エポキシ樹脂組成物が離型剤を含有する液状熱硬化性エポキシ樹脂組成物であることを特徴とするものである。上記製造方法によれば、ＣＤＩ−Ｍプロセスにより半導体装置を製造する際に、半導体パッケージの離型性を維持するための離型フィルムを用いなくとも、充分な離型性を維持することができる。これにより、ＣＤＩ−Ｍプロセスにおいて生産効率を向上させることができるとともに、離型フィルムに関わるコストを削減することができる。さらに、使用後の離型フィルムの処理問題も解決できる。
【００１０】
また、前記液状熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、液状エポキシ樹脂１００質量部に対して、離型剤を０．１〜５質量％含有することが、充分な離型性を付与することができる点から好ましい。
【００１１】
また、前記離型剤はカルナバワックス及びモンタン酸ワックスからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る液状熱硬化性エポキシ樹脂組成物は、上記いずれかの半導体装置の製造方法に用いられる、液状エポキシ樹脂１００質量部に対して、離型剤を０．１〜５質量部含有することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明に係る半導体装置は、上記いずれかの半導体装置の製造方法によって得られることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＣＤＩ−Ｍプロセスにより半導体装置を製造する際に、半導体パッケージの離型性を維持するための離型フィルムを用いなくとも、充分な離型性を維持することができる。これにより、ＣＤＩ−Ｍプロセスにおいて生産効率を向上させることができるとともに、離型フィルムに関わるコストを削減することができる。さらに、使用後の離型フィルムの処理問題も解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るＣＤＩ−Ｍプロセスによる半導体装置の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｆ）は各工程の断面図である。
【図２】従来のＣＤＩ−Ｍプロセスによる半導体装置の製造方法の一例を示すものであり、（ａ）〜（ｅ）は各工程の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
はじめに本実施形態で用いられる液状エポキシ樹脂組成物について説明する。
【００１８】
本実施形態で用いられる液状エポキシ樹脂組成物は、常温で液状である熱硬化性のエポキシ樹脂組成物であって、液状エポキシ樹脂、硬化剤、離型剤、無機充填材を含有するものである。
【００１９】
液状エポキシ樹脂としては、常温で液状であるものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、例えば、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ、ブロム含有エポキシ樹脂、O-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
【００２０】
また硬化剤としては、上記液状のエポキシ樹脂を硬化させる化合物であれば特に限定なく用いられる。その具体例としては、例えば、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系硬化剤や、アミン系硬化剤、フェノール系硬化剤等が挙げられる。
【００２１】
液状エポキシ樹脂に対する硬化剤の配合割合としては、０．８〜１．３当量程度であることが好ましい。硬化剤が少なすぎる場合には硬化が不充分になり、硬化剤が多すぎる場合には、硬化が速くなりすぎて取り扱い性がわるくなる傾向がある。
【００２２】
また、硬化を促進させる目的で硬化促進剤を配合してもよい。硬化促進剤の具体例としては、例えば、イミダゾール類等が挙げられる。硬化促進剤の配合割合としては液状エポキシ樹脂１００質量部に対して０．２〜５質量部、さらには１〜３質量部配合することが好ましい。
【００２３】
また、本実施形態における液状エポキシ樹脂組成物には、離型性を向上させる目的等でシリコーン樹脂を配合したり、弾性を付与する目的でウレタン樹脂を配合したり、その他、所望の特性を付与する目的で、ポリイミド樹脂やフェノール樹脂等を樹脂成分の１０質量％以下の範囲で配合してもよい。なお、これらの樹脂は、常温で液状のものが好ましい。
【００２４】
本実施形態における液状エポキシ樹脂組成物には、通常、無機充填材が配合される。無機充填材の具体例としては、例えば、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウムなどが挙げられる。
【００２５】
液状エポキシ樹脂組成物中の無機充填材の含有割合としては、４０〜９０質量％、さらには、５０〜７０質量％であることが好ましい。
【００２６】
本実施形態における液状エポキシ樹脂組成物には、離型剤が含有される。このように離型剤を配合することにより、ＣＤＩ−Ｍプロセスにおいて離型フィルムを用いずに離型を効率的に行うことを可能にする。
【００２７】
離型剤としては、従来から樹脂に離型目的で配合されているワックス類であれば特に限定なく用いられる。その具体例としては、例えば、天然カルナバワックス、モンタン酸ワックス、パラフィンワックス、フィッシャートロプシュワックス、直鎖・分岐ポリエチレンワックス、エチレン／プロピレン共重合体ワックス、マイクロクリスタリンワックス、等が挙げられる。これらの中では、天然カルナバワックス、モンタン酸ワックスが融点が比較的高く、半導体装置を搭載する配線基板をリフロー処理するときにも、接点等に悪影響を与えにくい点から好ましい。
【００２８】
液状エポキシ樹脂組成物中の離型剤の配合割合としては、液状エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．１〜５質量部、さらには、１〜３質量部程度であることが好ましい。離型剤の配合割合が少なすぎる場合には、充分に離型効果を発揮しなくなり、多すぎる場合には、配線基板にさらに電子部品を表面実装するような場合において、離型剤が昇華したり滲み出てきたりすることなどにより、金属回路に接点不良等を引き起こす原因になったりするおそれがある。
【００２９】
本実施形態における液状エポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、さらに、カップリング剤、顔料、染料、消泡剤、改質剤、等の各種添加剤を配合してもよい。
【００３０】
上述した各種成分を用いて、液状エポキシ樹脂組成物を調製する方法は、特に限定されないが、例えば、液状エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材、離型剤、その他の成分を配合し、これをミキサーやブレンダー等で均一に混合した後に、ロールで混練することによって得られる。
【００３１】
次に、本実施形態で用いられる半導体チップが搭載された配線基板について説明する。
【００３２】
半導体チップを搭載するための配線基板としては、各種有機基板が挙げられる。有機基板の具体例としては、例えば、ポリイミド等のフィルムをベース材料に用いたフレキシブル基板や、ＦＲ−４等のグレードのガラスエポキシ基板などを用いることができる。
【００３３】
本実施形態に用いられる配線基板の表面には半導体チップを実装するための所定の回路が形成されている。そして、その半導体チップ実装部に半導体チップが実装されている。半導体チップの実装は、公知のワイヤボンディングやフリップチップ法を用いた実装等、特に限定されない。
【００３４】
以上説明した、液状エポキシ樹脂組成物及び半導体チップが搭載された配線基板を用いて、半導体装置を製造する方法について、図１を参照して、以下に詳しく説明する。
【００３５】
本実施形態の半導体装置を製造方法においては、はじめに、図１（ａ）に示すような、配線基板が配置される下型２と、樹脂封止部を形成するためのキャビティ凹部１８を有する上型３とからなる一対の樹脂封止用金型を用意し、ＣＤＩ−Ｍ成形機に搭載する。下型２と上型３とは互いに対向しており、成形機の型締工程及び型開工程により上下方向に近接及び離間する一対の金型構造を形成している。上型３には、型締めしたときに、得られる半導体パッケージ１０の外形寸法を規定するキャビティ凹部１８が形成されている。
【００３６】
そして、図１（ｂ）に示すように、下型２の予め規定されている配線基板搭載面２０に上述したような配線基板５を半導体チップ４が搭載された面を上面にして配置する（配置工程）。この際、下型２及び上型３は成形に備えて、予め１２０〜１８０℃程度に加熱しておくことが好ましい。
【００３７】
そして、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、半導体チップ４を被覆するように配線基板５に液状エポキシ樹脂組成物１をディスペンサ７によりポッティングして塗布する（塗布工程）。なお、塗布には、ディスペンサの他、シリンジ等も用いられうる。
【００３８】
次に、図１（ｄ）に示すように、型締することにより、液状エポキシ樹脂組成物１が塗布された配線基板５に上型３を被せて液状エポキシ樹脂組成物１を硬化させる（硬化工程）。この際においては、上型３には図２（ｂ）で示したような離型フィルムは配置しない。型締圧は特に限定されないが、例えば、０．１〜１５ＭＰａ程度である。また、型温は、液状エポキシ樹脂組成物１が硬化する温度であれば特に限定されないが、例えば、１２０〜１８０℃程度である。そして、型締めした状態で、３〜５分間加圧保持することにより、液状エポキシ樹脂組成物１が硬化して半導体パッケージ１０が形成される。そして、型締めした後、所定の時間、加熱保持することにより液状エポキシ樹脂組成物１を熱硬化させる。
【００３９】
そして、図２（ｅ）に示すように型開し、離型する（離型工程）。これにより、外形寸法が規格化された半導体パッケージ１０が形成される。なお、離型工程においては、本実施形態に用いられる液状エポキシ樹脂組成物１には離型剤が配合されているために、従来のように離型フィルムを介在させなくとも、容易に離型が可能になる。
【００４０】
そして、最後に、図１（ｆ）に示すように、型から取り出すことにより半導体装置６が得られる。得られた半導体装置６は、必要に応じて、アフターキュアすることにより硬化を完成させることが好ましい。アフターキュアの条件としては、例えば、１５０〜１８０℃で３時間程度の加熱条件が用いられる。このようにして、配線基板５に半導体チップ４を実装・封止した半導体装置６が得られる。
【００４１】
このような製造方法によれば、離型フィルムを用いずにＣＤＩ−Ｍプロセスにおいて、効率的に半導体装置のパッケージの離型を行うことができる。これにより、ＣＤＩ−Ｍプロセスにおいて、離型フィルムを配置したり、除去したりするプロセスを省略できるために連続生産性を向上させることができる。さらに、離型フィルムのコストが削減できるとともに、使用済みの離型フィルムの廃棄物の処理問題も解決できる。
【実施例】
【００４２】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００４３】
はじめに本実施例で用いた原材料をまとめて示す。
【００４４】
（液状エポキシ樹脂）
・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂：ジャパンエポキシレジン（株）製「エピコート８２８」
（硬化剤）
・アミン系硬化剤：味の素ファインテクノ（株）製「PN-23」
・酸無水物系硬化剤：ジャパンエポキシレジン（株）製「エピキュアYH-306」
（硬化促進剤）
・アミン系硬化促進剤：味の素ファインテクノ（株）製「MY-24」
（無機充填材）
・シリカ：（株）龍森製「RD-8F」
（離型剤）
・天然カルナバワックス
・モンタン酸ワックス
（着色剤）
・カーボンブラック
（離型フィルム）
・旭硝子（株）製   アフレックス100Ｎ
（半導体搭載基板）
ＦＲ−４の厚み０．３ｍｍのガラスエポキシ基板である松下電工（株）製「R1515B」に１００×１００×０．５（厚）ｍｍの半導体チップをワイヤボンディングした半導体搭載基板
［実施例１〜４、及び、比較例１〜４］
表１に記載の配合組成に従い各種成分を配合し、得られた配合物をミキサーで均一に混合した後に、ロールで混練することによって、液状のエポキシ樹脂組成物を調製した。
【００４５】
そして、実施例１〜４及び比較例１〜２については、図２に示すようなＣＤＩ成形機であるアピックヤマダ製「ＣＤＭＩ２００」を用いて成形を行った。具体的には、予め１５０℃に加熱しておいた一対の金型２，３のうち下金型２に半導体搭載基板５をセットすると共に、半導体チップを被覆するように液状エポキシ樹脂組成物を半導体搭載基板に塗布した後、これに上金型３を被せて型締圧１０ＭＰａ、型締時間５分間で加圧保持することによって、成形品を得た。いずれの成形品についても１５０℃で３時間アフターキュアーした。そして、パッケージ厚み０．８ｍｍ、パッケージ面積５０ｍｍ×１００ｍｍのパッケージを得た。なお、比較例３及び比較例４については、金型に離型フィルムを介在させて成形を行った。
【００４６】
そして、成形時における離型性、及び、液状エポキシ樹脂組成物の基板に対する密着性、生産性を以下の方法により評価した。
【００４７】
（評価方法）
・離型性
３００ショットを連続成形した後の金型汚れにより以下の基準で、目視により判定した。
優：金型に樹脂汚れが発生していた。
劣：金型に樹脂汚れが発生していなかった。
・ダイシェア強度
基板「R1515B」の表面に直径１０ｍｍ、高さ１ｍｍの円錐状成形体を形成し、ｄａｇｅ社のDS100でダイシェア強度を測定した。
・生産性
離型性評価における３００ショットの連続成形に要した総生産時間を測定した。なお、比較例１及び比較例２は連続生産性が著しく悪かったので、正確に測定できなかった。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2010199398.tif 000003
【００４９】
表１から、実施例１〜４の成形においては、いずれも離型性に問題がなかった。その結果、生産性にも優れていた。一方、離型剤を含有していない液状エポキシ樹脂を用いて成形した比較例１〜２の成形においては、いずれも、離型不良が頻発した。また、離型フィルムを用いた比較例３及び比較例４においては、離型フィルムを剥離するための時間を要するために生産時間が長かった。
【符号の説明】
【００５０】
１，１１  液状エポキシ樹脂組成物
２  下型
３  上型
４  半導体チップ
５  配線基板
６，１６  半導体装置
７  ディスペンサ
８  離型フィルム
１０，３０  半導体パッケージ
１８  キャビティ凹部
１９  キャビティ内面
２０配線基板搭載面
【図１】
2010199398.tif 000004
【図２】
2010199398.tif 000005