(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料によって可撓性を有する短冊状に形成され、かつその表面に所定の導電パターンが形成された領域が長手方向に繰り返し形成された半導体装置製造用基板に対して、補強部材を取り付けて上記製造用基板を補強した状態で、半導体チップの実装を行う工程を含んだ半導体装置の製造方法であって、
上記製造用基板として、その適部に複数の貫通孔が予め形成されたものを用い、
上記補強部材としては、上記製造用基板の貫通孔に対応するとともに、当該貫通孔に係合される突起が予め複数形成されたものを用いることを特徴とする、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
上記各突起は、その頂部の径が基部の径よりも大とされており、上記各突起の頂部の周縁部が対応する各貫通孔の周縁部に係止された状態で上記製造用基板に対して上記補強部材が取り付けられる、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
上記補強部材として、上記製造用基板に対して取り付ける前に予め、上記各突起の上面に対してポンチあるいはくさび状部材などの治具を打ち込んでその頂部を半径方向の外方側に膨出させることによって上記各突起の頂部の径をその基部の径よりも大とされたものを用いる、請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、その表面に所定の導電パターンが形成された領域が長手方向に繰り返し形成された半導体装置製造用基板に対して、補強部材を取り付けて上記製造用基板を補強した状態で、半導体チップの実装を行う工程を含んだ半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年においては、金属板を打ち抜き形成するなどして得られる、いわゆるリードフレームから半導体装置を製造する方法に代えて、ポリイミド樹脂フィルムなどによって短冊状に形成された半導体装置製造用基板を用いて半導体装置を製造する方法が採用されてきている。この製造用基板としては、たとえば図８に示したように個別の半導体装置となるべき導電パターン２０がその表面の長手方向に繰り返し形成されたものが採用されている。この製造用基板２Ａ自体は、ポリイミド樹脂などによって形成されているために面剛性が低くく、リードフレームと同様にして取り扱うことが困難である。すなわち、リードフレームのように、これを自動搬送しつつ、同一の製造ラインにおいてダイボンディング工程、ワイヤボンディング工程、および樹脂パッケージング工程などの各種の工程を行うことができず、また導電パターン２０と製造用基板２Ａの熱膨張係数の相違に起因して各工程において製造用基板２Ａが反ってしまうといった不具合も生じる。
【０００３】
そこで、銅やステンレス鋼などの金属板を打ち抜き形成した補強部材を製造用基板２Ａに貼り付け、製造用基板２Ａの実質的な面剛性を高めるとともに加熱時における製造用基板２Ａの反りを回避する方法が採用されている。このようにすれば、製造用基板２Ａを用いた製造方法においても例示した各工程を同一の製造ラインによって行うことができ、しかもリードフレームを用いて行われる製造方法に採用されていた既存の製造ラインを利用できるため、製造方法の変更に際して多大な設備投資を必要とはしないといった利点が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
補強部材は、粘着テープ８０や接着剤を用いて製造用基板２Ａに貼り付けられる。このため、製造用基板２Ａと補強部材との間に粘着テープ８０などを介在させる工程が別途必要となるばかりか、粘着テープ８０などが必要となりコスト的には不利である。とくに、接着剤として熱硬化性樹脂を用いる場合には、接着剤を熱硬化させる必要があり作業効率的にもコスト的にも不利である。
【０００５】
また、半導体装置の製造が終了した際には、補強部材に残された製造用基板２Ａの不要部分を補強部材から分離する必要があるが、粘着テープなどを用いる方法では、分離するときに補強部材に比較的に大きな応力が作用してしまいかねない。補強部材が銅などの金属によって形成されていることから、補強部材に大きな応力が作用したならば補強部材が折り曲げられ、あるいは歪んでしまいかねない。これでは、補強部材を再使用するのが困難となり、この点においてもコスト的に不利である。
【０００６】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、コスト的に有利に半導体装置を製造でき、また簡易な方法によって確実に製造用基板に対して補強部材を取り付けることができるようにすることをその課題としている。
【０００７】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００８】
すなわち、本願発明により提供される半導体装置の製造方法は、絶縁材料によって可撓性を有する短冊状に形成され、かつその表面に所定の導電パターンが形成された領域が長手方向に繰り返し形成された半導体装置製造用基板に対して、補強部材を取り付けて上記製造用基板を補強した状態で、半導体チップの実装を行う工程を含んだ半導体装置を製造する方法であって、上記製造用基板として、その適部に複数の貫通孔が予め形成されたものを用い、上記補強部材としては、上記製造用基板の貫通孔に対応するとともに、当該貫通孔に係合される突起が予め複数形成されたものを用いることを特徴としている。
【０００９】
上記した製造方法では、補強部材の各突起およびこれらの突起に対応する製造用基板の各貫通孔を利用して補強部材が製造用基板に対して着脱自在とされている。すなわち、半導体装置を製造する際に製造用基板に対して半導体チップを実装し、また樹脂パッケージを形成するなどの各工程を行う場合には、製造用基板に補強部材を取り付けた状態で行い、半導体装置の製造が終了した場合には、不要となった製造用基板の一部を補強部材から取り外せばよい。
【００１０】
好ましい実施の形態においては、上記各突起は、その頂部の径が基部の径よりも大とされており、上記各突起の頂部の周縁部が対応する各貫通孔の周縁部に係止された状態で上記製造用基板に対して上記補強部材が取り付けられる。
【００１１】
このように本願発明では、補強部材の各突起およびこれらの突起に対応する製造用基板の各貫通孔を利用して補強部材が製造用基板に対して着脱自在とされているため、補強部材を製造用基板に取り付ける際に従来のように接着剤などを用いる必要はない。このため、補強部材を製造用基板に取り付けるべく接着剤をこれらの間に介在させる必要がないことから作業効率的にもコスト的にも有利である。加えて、製造用基板を補強部材から簡易に取り外すことができることから、たとえば半導体装置の製造が終了して残された製造用基板を補強部材から取り外す際に補強部材に大きな応力は作用することもない。このため、補強部材が折れ曲がったり、歪んだりすることがないため補強部材を繰り返し再使用することができるようになり、この点においてもコスト的に有利である。
【００１２】
上記補強部材としては、上記製造用基板に対して取り付ける前に予め、上記各突起の上面に対してポンチあるいはくさび状部材などの治具を打ち込んでその頂部を半径方向の外方側に膨出させることによって上記各突起の頂部の径をその基部の径よりも大とされたものを用いるのが好ましい。
【００１３】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００１５】
図１は、本願発明に係る半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の一例を表す全体斜視図、図２は、図１の半導体装置を裏面側から見た全体斜視図、図３は、図１の半導体装置の断面図である。
【００１６】
上記半導体装置１は、図１ないし図３に示すように樹脂パッケージのサイズを半導体チップのサイズにより近づけたＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ  ）形態に属するものであり、いわゆるＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ  ）と称されるものである。このＢＧＡ型の半導体装置１は、所定の導電パターン２０が形成された基板２の表面２１に、上記導電パターン２０と導通するようにしてワイヤ６を介して半導体チップ３が搭載されているとともに、その裏面２２に多数のボール状の外部端子部４が格子状に配列形成されている。
【００１７】
基板２は、図１および図２に良く表れているように絶縁性を有するポリイミドなどの樹脂フィルムによって矩形状に形成されており、その表面２１には、複数の端子部２０ａからなる導電パターン２０が形成されている。この基板２は、後述するように短冊状とされ、導電パターンが長手方向に繰り返し形成された製造用基板に対して半導体チップ３の実装などの所定の処理を施した後に、製造用基板から所定部位を切り離すことによって形成される。
【００１８】
基板２の中央部には、多数の貫通孔２４が格子状に配列形成されており、各端子部２０ａは、基板２の周縁端から連続して、その一端部がそれぞれの対応する貫通孔２４にまで至っている。各貫通孔２４は、端子部２０ａの一端部によって上部開口が閉塞された恰好とされており、各外部端子部４が形成されていない状態においては、基板２の裏面側からは各貫通孔２４を介して各端子部２０ａの一端部が臨んでいる。もちろん、各端子部２０ａは、互いに接触ないし交差しないように独立して形成されている。
【００１９】
半導体チップ３は、図３に示すようにその上面３ａに複数の電極パッド（図示略）が形成されており、また絶縁性を有するエポキシ樹脂などの接着剤７を介して基板２に対して機械的に接合されている。なお、半導体チップ３としては、たとえばＩＣやＬＳＩなどのベアチップを用いることができ、接着剤７としては、常温硬化性のものでも、熱硬化性のものでもよい。
【００２０】
そして、半導体チップ３の電極パッドと基板２の各端子部２０ａとの間が金線などのワイヤ６を介して接続されており、このワイヤ６によって半導体チップ３と各端子部２０ａとの電気的な導通が図られている。もちろん、ワイヤ６を用いずに半導体チップ３をフェイスダウン方式で実装して半導体装置１を形成してもよい。
【００２１】
基板２の裏面２２には、図２および図３に良く表れているように各貫通孔２４に対応して複数の外部端子部４が格子状に配列形成されている。これらの外部端子部４は、たとえばハンダによってボール状に形成されているが、各端子部２０ａとは貫通孔２４を介して導通されており、結局、各外部端子部４が半導体チップ３と導通していることになる。
【００２２】
そして、基板２、半導体チップ３、およびワイヤ６を封止するようにして、たとえばエポキシ樹脂を用いた金型成形によって樹脂パッケージ６が形成されている。
【００２３】
このように構成された半導体装置１は、たとえば回路基板などに実装されて使用されるが、上記外部端子部４がハンダボールとされていることから、上記半導体装置１にはハンダリフローの手法などが好適に採用される。
【００２４】
上記半導体装置１は、図４ないし図７に示した半導体装置製造用基板２Ａと補強部材８とを利用して製造することができる。ここで、図４は、本願発明に係る製造方法において用いられる製造用基板および補強部材の一例を表す全体斜視図、図５は、製造用基板と補強部材とを結合した状態を裏面側から見た斜視図、図６は、図５の要部を拡大した図、図７は、図６のVII−VII線に沿う断面図である。なお、これらの図において、従来例を説明するために参照した図面に表された部材および要素などと同等なものには同一の符号を付してある。
【００２５】
製造用基板２Ａは、図４および図５に良く表れているようにポリイミド樹脂などによって短冊状に形成されており、幅方向の両側端部には一定間隔隔てて長手方向に並ぶ複数の矩形状の貫通孔２５がそれぞれ形成されている。そして、複数の端子部２０ａからなる導電パターン２０が長手方向に連続して繰り返し形成されている。これらの導電パターン２０は、たとえば製造用基板２Ａの表面に銅をスパッタリングし、あるいは銅箔を貼着して銅皮膜を形成した後に、これにエッチング処理を施すなどして形成することができる。導電パターン２０が形成された各領域には、複数の貫通孔２４が格子状に配列形成されており、各端子部２０ａの一端部が対応する貫通孔２４にまで至って各貫通孔２４の上部開口を閉塞している。すなわち、製造用基板２Ａの裏面側から各貫通孔２４を介して端子部２０ａの一端部が臨んでいる。
【００２６】
一方、補強部材８は、図４に良く表れているように、たとえば銅やステンレスなどの金属などによって厚さ０．２５ｍｍ程度の板状に形成されており、平面視において製造用基板２Ａよりも一回り大きな形状とされている。この補強部材８には、製造用基板２Ａの導電パターン２０が形成された領域に対応して複数の窓部８２，…が形成されている。また、補強部材８には、長手方向に並ぶようにして複数の突起８１，…が形成され、各突起８１に隣接して位置決め穴８４が形成されている。各突起８１は、図６および図７に示したように全体として円柱状とされているとともに、上面８１ｂに複数の凹部８１ａに形成されており、頂部８１Ａの径が基部８１Ｂの径よりも大きくなされている。
【００２７】
このように構成された補強部材８は、たとえば短冊状とされた金属板にプレス加工を施すことによって各窓部８２および各位置決め穴８４が形成され、たとえばエンボス加工を施すことによって各突起８１が形成される。もちろん、各突起８１を各窓部８２および各位置決め穴８４を打ち抜き形成する際に同時に形成することもできる。そして、各突起８１には、くさび状部材あるいはポンチなどの治具を突起８１の上面８１ｂに打ち込むことによって凹部８１ａが形成される。このとき、突起８１の上面８１ｂに治具が打ち込まれることによって突起８１の頂部８１Ａが半径方向に膨出し、頂部８１Ａの径が基部Ｂの径よりも大きくなされて各突起８１が貫通孔２５に係合可能とされる。
【００２８】
製造用基板２Ａには、図４に示したように複数の貫通孔２５，…が形成されている一方、補強部材８には複数の突起８１が形成されており、貫通孔２５および突起８１を利用して製造用基板２Ａの裏面側（導電パターン２０が形成されていない側）に補強部材８が取り付けられる。すなわち、図６および図７に示したように、各突起８１が貫通孔２５に挿通された状態で、その頂部８１Ａの周縁部が貫通孔２５の周縁部に係止されるようになされており、突起８１が複数設けられていることから製造用基板２Ａと補強部材８とが複数の係止部分を介して結合されている。そして、製造用基板２Ａに補強部材８を取り付けた状態においては、図５に良く表れているように補強部材８の窓部８１から製造用基板２Ａにおける導電パターン２０の裏面側、すなわち格子状に配列形成された貫通孔２４が形成された領域が臨んでいる。
【００２９】
補強部材８が取り付けられた製造用基板２Ａは、製造用基板２Ａが単独の状態と比べて格段に面剛性が高められており、しかも導電パターン２０および製造用基板２Ａにおける導電パターン２０の裏側の双方が露出した状態とされている。導電パターン２０が形成された領域には、半導体チップ３が実装され、ワイヤ６がボンディングされ、また樹脂パッケージ５が形成される一方、製造用基板２Ａにおける導電パターン２０が形成された領域の裏側には外部端子部４が形成される。このため、補強部材８によって製造用基板２Ａをリードフレームと同程度の剛性を有するものとすれば、リードフレームを用いた既存の製造ラインを利用して半導体装置１を製造することができるようになる。
【００３０】
また、製造用基板２Ａと補強部材８との結合が、製造用基板２Ａの貫通孔２５および補強部材８の突起８１を利用したものであるため、補強部材８は製造用基板２Ａに対して着脱自在とされている。すなわち、半導体装置１を製造すべく製造用基板２Ａに対して半導体チップ３を実装し、また樹脂パッケージ５を形成するなどの各工程を行う場合には、製造用基板２Ａに補強部材８を取り付け、半導体装置１の製造が終了した場合には、不要となった製造用基板２Ａの一部を補強部材８から取り外せばよい。
【００３１】
このように本実施形態では、補強部材８の各突起８１およびこれらの突起８１に対応する製造用基板２Ａの各貫通孔２５を利用して補強部材８が製造用基板２Ａに対して着脱自在とされているため、補強部材８を製造用基板２Ａに取り付ける際に従来のように接着剤などを用いる必要はない。このため、補強部材８を製造用基板２Ａに取り付けるべく接着剤をこれらの間に介在させる必要がないことから作業効率的にもコスト的にも有利である。加えて、製造用基板２Ａを補強部材８から簡易に取り外すことができることから、たとえば半導体装置１の製造が終了して残された製造用基板２Ａを補強部材８から取り外す際に補強部材８に大きな応力が作用することもない。このため、補強部材８が折れ曲がったり、歪んだりすることがないため補強部材８を繰り返し再使用することができるようになり、この点においてもコスト的に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る製造方法から製造された半導体装置の一例を表す全体斜視図である。
【図２】図１の半導体装置を裏面側から見た全体斜視図である。
【図３】図１の半導体装置の断面図である。
【図４】本願発明に係る製造方法において用いる製造用基板および補強部材の一例を表す全体斜視図である。
【図５】製造用基板と補強部材とを結合した状態を裏面側から見た斜視図である。
【図６】図５の要部を拡大した図である。
【図７】図６のVII−VII線に沿う断面図である。
【図８】従来の半導体装置の製造に用いられる製造用基板および補強部材を説明するための全体斜視図である。
【符号の説明】
１  半導体装置
２  基板（半導体装置の）
２Ａ  製造用基板
３  半導体チップ
８  補強部材
２０  導電パターン
２１  表面（製造用基板の）
２４  貫通孔（製造用基板の）
８１  突起（補強部材の）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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