(57)【要約】      （修正有）【課題】モールド工法によって配線母基板に封止樹脂を製造する半導体装置の製造方法において、封止樹脂と配線母基板の熱膨張係数の差が大きくても、半導体装置の反り量が小さく、配線母基板を大型化させることが可能となり、製造原価が低く、かつ、反りの個体差が少ない半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】配線母基板１に封止樹脂２１をモールド工法によって形成する工程と、配線母基板に設けられたダイシングラインに沿って封止樹脂を切断する工程と、切断した後に封止樹脂を加熱硬化する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板に封止樹脂をモールド工法によって形成する工程と、
前記配線基板に設けられたダイシングラインに沿って前記封止樹脂を切断する工程と、
切断した後に前記封止樹脂を加熱硬化する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
一面に接続パッドを有し、他面に前記接続パッドと電気的に接続された複数のランドを有した配線基板を準備する工程と、
前記配線基板の一面上に、半導体チップを搭載する工程と、
前記接続パッドと、前記半導体チップに設けられた電極パッドとを、電気的に接続する工程と、
前記配線基板に封止樹脂をモールド工法によって形成する工程と、
前記配線基板に設けられたダイシングラインに沿って前記封止樹脂を切断する工程と、
切断した後に前記封止樹脂を加熱硬化する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記配線基板に設けられたダイシングラインに沿って前記封止樹脂を切断する際に、前記封止樹脂をその厚さ方向の一部のみを切断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記配線基板に設けられたダイシングラインに沿って前記封止樹脂を切断する際に、前記ダイシングラインの一部のみに沿って前記封止樹脂を切断することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
配線基板に封止樹脂をモールド工法によって形成する工程と、
前記配線基板に設けられたダイシングラインに沿って前記配線基板及び前記封止樹脂を切断分離する工程と、
分離した後に前記封止樹脂を加熱硬化する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル機器の小型化、高速化、高機能化に伴い、ＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型半導体装置を例とする半導体装置の高密度実装化の要望が強まり、１つのパッケージに複数の半導体チップを積層するＭＣＰ（マルチチップパッケージ）化や、複数の薄型パッケージを積層するＰｏＰ（パッケージオンパッケージ）化が進んでいる。
【０００３】
このＢＧＡ型またはＬＧＡ（ランドグリッドアレイ）型半導体装置は、複数の製品形成部を整列して配置している配線母基板を利用し、製品形成部ごとに半導体チップを搭載、ボンディングし、配線母基板全体を一括して封止樹脂でモールドした後に、製品単位ごとに切断して個別分離して製造されてきた。
【０００４】
なお、特許文献１及び特許文献２には、半導体ウェハの反りを対策する技術が開示されている。また、特許文献３には、封止体に溝を形成する技術が、特許文献４には、封止体にスリットを形成する技術が開示されている。また、特許文献５には、パッケージ形状別に金型を準備し、金型に凸部を設け、モールド部に溝を形成する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２１８１４４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１８２７５号公報
【特許文献３】特開２００５−３３３０４４号公報
【特許文献４】特開２００８−１７７４４０号公報
【特許文献５】特開２００２−１１０７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、パッケージの薄型化に伴い、従来は問題にならなかった半導体装置の反りの影響を無視することができなくなった。特に、本願発明者らは、以下に説明する問題点があることを明らかにした。
【０００７】
すなわち、配線母基板の上側に位置する封止樹脂が、例えば熱膨張係数ａ１のエポキシ素材からなり、配線母基板１が、例えば熱膨張係数ａ２のポリイミド素材から形成されているとする。この場合、ａ１がａ２より大きいと、封止樹脂を加熱硬化して常温に冷却する際に、上側の封止樹脂が下側の配線母基板よりも大きく縮むことになる。
【０００８】
その結果、半導体装置単体としては、中央部が下側に凹み、周縁部が上側に反るマイナス反りとなる。そして、このマイナス反りが大きいと、半導体装置を外部基板に実装したり、他の半導体装置と積層してＰｏＰ化したりする場合に、周縁部において実装はがれ不良が生じるという不都合があった。
【０００９】
特に、配線母基板１全体で考えると、図１０（ａ）ないし（ｃ）に示すように、配線母基板１の周縁領域５ではセンターライン６側からの硬化収縮力が累積されるため、封止樹脂２の硬化収縮力α１と配線母基板１の硬化収縮力β１の差が大きくなり、反り発生量が大きくなる。また、配線母基板１のセンターライン６周辺の中央領域４では、封止樹脂２の硬化収縮力α２と配線母基板１の硬化収縮力β２の差は小さいが、逆にプラス反りになるという不都合もあった。
【００１０】
以上より、配線母基板１を大型化すると、周縁領域５で形成される半導体装置３ｂの反りが大きくなるという不都合があった。その結果、例えばＰｏＰ製品などのように反りの製造許容範囲が厳しい製品を製造する際には、大型化した配線母基板１を用いることができず、原価を低減することができないという問題があった。
なお、引用文献１ないし引用文献５に開示された技術は、いずれも上記課題を解決するものではない。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の半導体装置の製造方法は、配線基板に封止樹脂をモールド工法によって形成する工程と、前記配線基板に設けられたダイシングラインに沿って前記封止樹脂を切断する工程と、切断した後に前記封止樹脂を加熱硬化させることで封止体を形成する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、封止樹脂をモールド工法によって形成した後に、封止樹脂をダイシングラインに沿って切断してから加熱硬化させている。これにより、封止樹脂を加熱硬化して常温に冷却させる際に、硬化収縮力が蓄積されることがなくなり、封止樹脂と配線基板の熱膨張係数の差が大きくても、配線基板の周縁領域の反り量が小さくなる。その結果、配線基板を大型化させることが可能となり、製造原価が低く、かつ、反りの個体差が少ない半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に用いられる配線母基板を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施形態に用いられる配線母基板を示す平面図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の一部を示す断面工程図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法に用いられる配線母基板を示す平面図であり、図７（ｂ）は、本発明の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の一部を示す断面工程図である。
【図８】図８は、本発明の第３の実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面工程図である。
【図９】図９は、本発明の第３の実施形態の半導体装置の製造フローを示す図である。
【図１０】図１０は、従来の半導体装置の製造方法の一部を示す断面工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態である半導体装置の製造方法について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において、封止樹脂とは加熱硬化する前のものをさし、封止体とは加熱硬化した後のものをさす。
【００１５】
まず、本実施形態の半導体装置の製造方法によって製造される半導体装置の一例について説明する。
図６に示すように、半導体装置１１は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）型半導体装置であり、一面１２ａに複数の接続パッド１３を有し、他面１２ｂに接続パッド１３と電気的に接続された複数のランド１４を有する配線基板１２と、配線基板１２の一面１２ａに搭載された半導体チップ１５と、配線基板１２に設けられた接続パッド１３と半導体チップ１５に設けられた電極パッド１６を接続するワイヤ１７と、少なくとも半導体チップ１５とワイヤ１７とを覆う絶縁性樹脂からなる封止体１８と、ランド１４上に設けられた半田ボール等の外部端子１９と、を有した構成となっている。
【００１６】
なお、本実施形態で製造される半導体装置１１は、配線母基板１を利用して製造されるものであればよく、上記構造のものに限らない。例えば半導体チップを複数搭載するマルチチップ構造、ワイヤボンディングの代わりにバンプにより接続する構造、外部接続用半田ボールがないＬＧＡ型構造であっても構わない。
【００１７】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について説明する。
まず、図２に示すような配線母基板１を準備する。配線母基板１は、ＭＡＰ（Ｍｏｌｄ  Ａｒｒａｙ  Ｐｒｏｃｅｓｓ）方式で処理されるものであり、平面視略矩形状の板状で、複数の製品形成部２０がマトリクス状に配置されている。
製品形成部２０は、各製品形成部２０間に設けられたダイシングライン２２に沿って切断分離した後に、配線基板１２となる部位である。
【００１８】
また、配線母基板１は、例えば厚さ０．２５ｍｍのガラスエポキシ基板からなっており、配線母基板１の両面には、所定の配線が設けられ、その配線の外側の一部に図示略の絶縁膜、例えばソルダーレジストが積層された構成となっている。
【００１９】
配線母基板１の製品形成部２０の一面の配線のソルダーレジストから露出された部位には、それぞれ複数の接続パッド１３（図６参照）が配置されている。
また、製品形成部２０の他面の配線のソルダーレジストから露出された部位には、それぞれ複数のランド１４（図６参照）が格子状に配置されている。
そして、接続パッド１３とこれに対応するランド１４は、内部配線８（図６参照）によりそれぞれ電気的に接続されている。
【００２０】
また、マトリクス状に配置された製品形成部２０の周囲の領域には、枠部２３が設けられている。枠部２３には所定の間隔で位置決め孔２４が設けられ、搬送・位置決めが可能に構成されている。
【００２１】
次に、配線母基板１のそれぞれの製品形成部２０の一面の略中央位置に、それぞれ半導体チップ１５（図６参照）を、例えば絶縁性の接着材あるいはＤＡＦ（Ｄｉｅ  Ａｔｔａｃｈｅｄ  Ｆｉｌｍ）等の固定部材９（図６参照）を介して接着固定する。
【００２２】
半導体チップ１５を製品形成部２０に接着固定した後は、半導体チップ１５の一面１５ａに形成された電極パッド１６（図６参照）と、配線母基板１の接続パッド１３とを導電性のワイヤ１７（図６参照）により結線する。
【００２３】
次に、配線母基板１上に封止樹脂２１をモールド工法によって形成する。モールド工法としては、従来知られているものであれば、いずれの方法でも構わない。例えば、配線母基板１を圧縮モールド装置の上型に吸着保持させ、圧縮モールド装置の下型に液状の封止樹脂を供給し、上型を下降させることで、配線母基板を下型に形成された液状の封止樹脂に浸漬し、上型と下型により加熱圧縮することで形成する方法を用いても構わない。
以上のようにして、図１（ａ）及び図３に示すように、モールド工法によって封止樹脂２１が形成された配線母基板１が得られる。なお、図１，図４（ａ），図７（ｂ）及び図８は、図３のＡ−Ａ’間断面図である。
【００２４】
次に、封止樹脂２１を加熱硬化させない状態で、配線母基板１に設けられた全てのダイシングライン２２に沿って、封止樹脂２１を切断する。この際、図１（ｂ），図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、封止樹脂２１には、切断溝２５が形成される。
切断溝２５の深さは、封止樹脂２１の厚さｌと同一の深さとすることが最も好ましいが、切断溝２５に伴う強度低下や破断の影響を考慮して、反り軽減効果が見込まれる範囲で切断溝２５の深さを、封止樹脂２１の厚さｌよりも浅く設定しても構わない。例えば、図４（ｂ）に示すように、封止樹脂２１の厚さｌの５０％程度の深さｍとして設計しても構わない。
なお、この工程においては、配線母基板１を個別分離しないので、配線母基板１を切断しないようにする。
【００２５】
また、切断する設備は、後の配線母基板１のダイシング工程で利用するダイシング装置及びダイシングブレード２６を利用することが好ましい。
これにより、追加の設備費用を抑制することができる。また、同一のダイシングブレード２６によって切断するので、配線母基板１のダイシング工程を経た際に、封止樹脂２１と配線母基板１の切断面（側面）に段差が発生するのを抑制することができる。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示すように、封止樹脂２１を切断した後に、封止樹脂２１を加熱硬化させることで、封止体２７を形成する。具体的には、配線母基板１を、例えば１７５℃で５時間加熱保持し、封止樹脂２１を完全に硬化させてから、加熱を解除して常温に冷却する（キュアベーク）。
【００２７】
配線母基板１に封止体２７を形成した後は、図１（ｄ）に示すように、ボールマウント工程（半田ボール付け）に移行する。すなわち、配線母基板１の製品形成部２０の他面に格子状に配置された複数のランド１４上に、導電性の半田ボールを搭載し、外部端子１９となるバンプ電極を形成する。
【００２８】
具体的には、配線母基板１上のランド１４の配置に合わせて複数の吸着孔が形成されたボールマウントツール２８を用いて、半田ボールを吸着孔に吸着保持し、保持された半田ボールにフラックスを転写形成し、配線母基板１のランド１４上に一括搭載する。そして、全ての製品形成部２０への半田ボール搭載後、配線母基板１をリフローすることで、半田ボールを固着させ、外部端子１９となるバンプ電極を形成する。
【００２９】
その後、図１（ｅ）及び（ｆ）に示すように、半田ボールの搭載された配線母基板１は、ダイシング工程（個片切断）に移行され、配線母基板１をダイシングライン２２で切断し、製品形成部２０毎に分離する。
具体的には、配線母基板１の封止体２７側をダイシングテープ２９に接着し、ダイシングテープ２９によって配線母基板１を支持する。その後、配線母基板１を図示略のダイシング装置のダイシングブレード２６により、縦横にダイシングライン２２に沿って切断し、製品形成部２０毎に切断分離する。切断分離後、ダイシングテープ２９からピックアップすることで、半導体装置１１が得られる。
【００３０】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、封止樹脂２１をモールド工法によって配線母基板１上に形成した後に、封止樹脂２１をダイシングライン２２に沿って切断してから加熱硬化させて封止体２７を形成している。
すなわち、図５に示すように、従来封止樹脂２１をモールド工法によって形成した直後に、封止樹脂２１を加熱硬化して常温に冷却し（キュアベーク）、その後にボールマウント工程（半田ボール付け）及びダイシング工程（個片切断）を行っていた。これに対し、本実施形態では、封止樹脂２１をモールド工法によって形成した後、硬化していない状態の封止樹脂２１をダイシングライン２２に沿って切断し、その後に封止樹脂２１を加熱硬化して常温に冷却し、ボールマウント工程及びダイシング工程を行っている。
【００３１】
これにより、加熱硬化して常温に冷却させる際には、封止樹脂２１は個別化されており、図４（ａ）に示すように、封止樹脂２１の硬化収縮力αが配線母基板１の周縁領域に蓄積されることがなくなる。その結果、封止樹脂２１と配線母基板１の熱膨張係数の差が大きくても、配線母基板１の周縁領域の反り量が小さくなる。これにより、配線母基板１を大型化させることが可能となり、製造原価が低く、かつ、反りの固体差が少ない半導体装置１１を製造することができる。
なお、封止樹脂２１を加熱硬化して常温に冷却する際には、封止樹脂２１は個別化されているので、配線母基板１の中央領域でプラス反りになることも防ぐことができる。
【００３２】
また、本実施形態の半導体装置の製造方法は、新たな素材や製造治具を用いず、標準的な部材と製造装置によって製造することができるので、製造コストを低減することができる。
【００３３】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態である半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、第１の実施形態の変形例であり、同様な部分については適宜説明を省略する。
【００３４】
まず、本実施形態でも第１の実施形態と同様に配線母基板１を準備し、製品形成部２０に半導体チップ１５を搭載し、半導体チップ１５に形成された電極パッド１６と配線母基板１の接続パッド１３を導電性のワイヤ１７によって結線する。その後、配線母基板１に封止樹脂３１（図７参照）をモールド工法によって形成する。
【００３５】
次に、封止樹脂３１を加熱硬化させない状態で、配線母基板１に設けられたダイシングライン２２に沿って、封止樹脂３１を切断する。この際、第１の実施形態では、配線母基板１に設けられた全てのダイシングライン２２の全てに沿って切断したが、本実施形態では、ダイシングライン２２の一部に沿って切断する。
例えば、図７（ａ）に示すように、ダイシングライン２２の１ラインまたは２ライン間隔に間引いて切断する。すなわち、ダイシングライン２２には、封止樹脂３１を加熱硬化させない状態で切断する切断ライン３３と、加熱硬化させた後に切断する切断ライン３４とがあることになる。なお、切断するダイシングライン２２を間引く間隔は、用いる封止樹脂３１や配線母基板１の熱膨張係数等の関係から、適宜設定すればよい。
【００３６】
その後は、第１の実施形態と同様に、封止樹脂３１を切断した後に、封止樹脂３１を加熱硬化させることで、封止体３２を形成し、ボールマウント工程及びダイシング工程を行うことで、半導体装置１１が得られる。
【００３７】
本実施形態の半導体装置の製造方法も、第１の実施形態と同様に、封止樹脂３１を加熱硬化して常温に冷却する際には、封止樹脂３１は個別化されており、硬化収縮力が蓄積されることがなくなる。その結果、封止樹脂３１と配線母基板１の熱膨張係数の差が大きくても、配線母基板１の周縁領域の反り量が小さくなる。これにより、配線母基板１を大型化させることが可能となり、製造原価が低く、かつ、反りの固体差が少ない半導体装置１１を製造することができる。
また、新たな素材や製造治具を用いることなく、標準的な部材と製造装置によって、製造することができるので、製造コストを低減することができる。
【００３８】
また、第１の実施形態と比較すると、加熱硬化されていない封止樹脂３１を切断する際の作業時間を低減することができる。加えて、第１の実施形態と比較すると、ダイシングブレード２６の使用時間も低減するので、ダイシングブレード２６のメンテナンス間隔を長くすることができる。
【００３９】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態である半導体装置の製造方法について説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、ダイシング工程を経てから封止樹脂を加熱硬化させている点で第１の実施形態と異なっており、第１の実施形態と同様な部分については、適宜説明を省略する。
【００４０】
まず、本実施形態でも第１の実施形態と同様に配線母基板１を準備し、製品形成部２０に半導体チップ１５を搭載し、半導体チップ１５に形成された電極パッド１６と配線母基板１の接続パッド１３を導電性のワイヤ１７によって結線する。
次に、図８（ａ）に示すように、配線母基板１に封止樹脂４１をモールド工法によって形成する。
【００４１】
その後、図８（ｂ）に示すように、封止樹脂４１を加熱硬化させない状態で、ボールマウント工程に移行する。すなわち、配線母基板１の製品形成部２０の他面に配置された複数のランド１４上に、導電性の半田ボールを搭載し、外部端子１９となるバンプ電極を形成する。
【００４２】
配線母基板１に半田ボールを搭載した後は、図８（ｃ）及び（ｄ）に示すように、ダイシング工程に移行し、配線母基板１をダイシングライン２２で切断することで、製品形成部２０ごとに分離する。
具体的には、配線母基板１の封止樹脂４１側をダイシングテープ２９に接着し、ダイシングテープ２９によって配線母基板１を支持する。その後、配線母基板１を図示略のダイシング装置のダイシングブレード２６により、縦横にダイシングライン２２に沿って切断し、製品形成部２０ごとに切断分離する。切断分離後、ダイシングテープ２８からピックアップする。
【００４３】
その後、図８（ｅ）に示すように、ダイシング工程を経て個別分離した後に、封止樹脂４１を加熱硬化して常温に冷却する。具体的には、個別化された封止樹脂４１が加熱硬化される前の半導体装置１１を図示略の搭載治具に搭載する。その後、例えば１７５℃で５時間の加熱保持を実施し、加熱を解除して常温に冷却する。これにより、封止樹脂４１は完全に硬化収縮され、封止体４２が形成される。
以上のようにして、半導体装置１１が得られる。
【００４４】
本実施形態の半導体装置の製造方法は、封止樹脂４１をモールド工法によって配線母基板１上に形成した後に、加熱硬化させない状態で、配線母基板１を製品形成部２０ごとに切断分離し、その後に封止樹脂４１を加熱硬化して常温に冷却することで、封止体４２を形成している。
すなわち、図９に示すように、従来封止樹脂４１をモールド工法によって形成した直後に、封止樹脂４１を加熱硬化して常温に冷却し、その後にボールマウント工程及びダイシング工程を行っていた。これに対し、本実施形態では、封止樹脂４１をモールド工法によって形成した後、封止樹脂４１を加熱硬化させない状態でボールマウント工程及びダイシング工程を行い、その後に封止樹脂４１を加熱硬化して常温に冷却することで、封止体４２を形成している。
【００４５】
これにより、加熱硬化して冷却する際には、封止樹脂４１は個別化されており、硬化収縮力が蓄積されることがなくなる。その結果、封止樹脂４１と配線母基板１の熱膨張係数の差が大きくても、配線母基板１の周縁領域の反り量が小さくなる。これにより、配線母基板１を大型化させることが可能となり、製造原価が低く、かつ、反りの固体差が少ない半導体装置１１を製造することができる。
【００４６】
また、本実施形態の半導体装置の製造方法は、第１の実施形態と異なり、封止樹脂４１に切断溝を形成する作業がなく、標準的な半導体装置１１の製造工程を入れ替えただけなので、総製造時間の増加を防止することができる。また、切断作業は１回のみなので、半導体装置１１の切断面（側面）に段差は発生しない。
【００４７】
また、新たな素材や製造治具を用いることなく、標準的な部材と製造装置によって、製造することができるので、製造コストを低減することができる。
【００４８】
なお、本実施形態では、封止樹脂４１を加熱硬化させない状態で、複数の工程にわたって作業を行うため、柔軟案状態の封止樹脂４１の損傷や異物付着などの外形不良が増加しないように監視・対応する必要がある。
【００４９】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、半導体装置の製造に関するものなので、半導体装置を製造する製造業において幅広く利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１・・・配線母基板、１２・・・配線基板、１２ａ・・・配線基板の一面、１２ｂ・・・配線基板の他面、１３・・・接続パッド、１４・・・ランド、１５・・・半導体チップ、２１，３１，４１・・・封止樹脂、２２・・・ダイシングライン、
【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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【図９】
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【図１０】
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