(57)【要約】      （修正有）【課題】有機配線基板をインターポーザーとした半導体装置を製造する際の、ゲートカット時に発生するモールド樹脂周辺の基板クラック発生を減少させ、品質の向上を図る手段を提供する。【解決手段】有機配線基板３における樹脂封止部６の領域の１または複数のコーナー部に、モールド金型の樹脂導入路に接続する樹脂導入部６ａが設定され、前記樹脂導入部６ａとの間に間隙を有するように、モールド金型の樹脂導入路が当接する部位にメッキ配線８が形成される。モールド後のゲートカット時の曲げ応力の集中部は、メッキ配線８の先端部と樹脂導入部６ａとに分散するので、配線基板３のクラックの発生をなくし、基板内部の金属配線２の断線を防止できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線パターンと、半導体素子を搭載する素子搭載領域と、前記素子搭載領域を含む樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域の周囲の非封止領域とを有した有機配線基板において、
前記樹脂封止領域の１または複数のコーナー部に、モールド金型の樹脂導入路に接続する樹脂導入部が設定され、前記樹脂導入部との間に間隙を有するように、前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路が当接する部位にメッキ部が形成されたことを特徴とする有機配線基板。
【請求項２】
樹脂封止領域の樹脂導入部に対向するメッキ部の端部が、平面視して、矩形、Ｖ形に突出した形状、あるいはＶ形に窪んだ形状であることを特徴とする請求項１記載の有機配線基板。
【請求項３】
メッキ部のメッキ材料が、Ａｕ、Ｐｄ、あるいはこれらの金属と封止樹脂に対する密着力が同等の材料であることを特徴とする請求項１記載の有機配線基板。
【請求項４】
半導体素子を有機配線基板の片面に搭載し、電気的に接続し、前記半導体素子およびその電気的接続部を樹脂モールドした半導体装置であって、
前記有機配線基板は、配線パターンと、半導体素子を搭載する素子搭載領域と、前記素子搭載領域を含む樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域の周囲の非封止領域とを有しており、前記樹脂封止領域の１または複数のコーナー部に、モールド金型の樹脂導入路に接続する樹脂導入部が設定され、前記樹脂導入部との間に間隙を有するように、前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路が当接する部位にメッキ部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
半導体素子を有機配線基板の片面に搭載し、電気的に接続し、前記半導体素子およびその電気的接続部を樹脂モールドした半導体装置の製造方法であって、
配線パターンと、半導体素子を搭載する素子搭載領域と、前記素子搭載領域を含む樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域の周囲の非封止領域と、前記樹脂封止領域の１または複数のコーナー部に設定された樹脂導入部との間に間隙を有するように前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路が当接する部位に形成されたメッキ部とを有する前記有機配線基板に、前記半導体素子を搭載し、電気的接続を行なう第１の工程と、
前記第１の工程の後に、前記有機配線基板の樹脂封止領域をモールド金型を用いて樹脂モールドする第２の工程と、
前記第２の工程の後に、前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路に残った樹脂を、前記樹脂に対して前記有機配線基板をその基板面の上下方向に相対移動させることにより分離する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、樹脂封止型の半導体装置、その製造方法、およびそのための有機配線基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路が形成された半導体チップを有する半導体装置において、その小形・多ピン化を図る構造の一例として、ＢＧＡ（Ball Grid Array,ＣＳＰ（Chip Scale PackageあるいはChip Size Package）も含む）、ＬＧＡ（Land Grid Array）等のエリアアレイパッケージが知られている。
【０００３】
従来のＢＧＡ型の半導体装置を図７（ａ）（ｂ）に示す。素子搭載領域１および金属配線２を形成した有機配線基板３（以下、配線基板３という）の片面に半導体素子（半導体チップ）４を搭載し、半導体素子４の電極端子と配線基板３上の金属配線２の接続端子とを金属細線５で接続し、半導体素子４および金属細線５を保護する封止樹脂部６をトランスファー成形法により形成している。配線基板３の周縁部には封止樹脂部６を設けないタイプである。
【０００４】
配線基板３のもう片面には、外部の実装基板などに接続するために、前記半導体素子４が接続する電極端子にスルーホール等を介して電気的に接続した複数の接続端子を配し、各接続端子上にハンダボール７などの外部接続電極を設けている。図示を一部省略しているが、金属配線２は配線基板３の両面に形成しており、金属配線３の酸化等を防止するための絶縁性の保護膜を前記接続端子の部分を除いて形成している。
【０００５】
上記の半導体装置を製造する際には、生産性向上のために、図８に示したような、複数の配線基板３の領域（仮想線で囲む）を繋げた短冊状の基板を用いることが多い。各配線基板３の領域に上述の半導体素子４を搭載し、電気的接続を行ない、その後にこの短冊状の基板を加熱したモールド金型にセットし、樹脂封止部６の領域に各々対応する前記金型の複数のキャビティにコーナー部から樹脂を注入する所謂コーナーゲート方式で、複数の配線基板３の樹脂封止部６の領域を個別にかつ一括にモールドし、その後に配線基板３の領域ごとに個片化する。
【０００６】
モールド工程後には、図９（ａ）に示すように封止樹脂部６外に不要な樹脂Ｒが残る（金型のポット部，ランナー部（およびゲート部）で硬化した樹脂をそれぞれポット痕樹脂Ｒ１，ランナーゲート痕樹脂Ｒ２として示す）。この不要な樹脂Ｒを取り外すために、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、配線基板３を樹脂Ｒに対して上方向または下方向に折り曲げることにより、封止樹脂部６に連続したランナーゲート痕樹脂Ｒ２に曲げ応力を発生させ、その応力を利用して樹脂Ｒを分離させるのが最も一般的である。このようにして樹脂Ｒを分離することをゲートカットと呼んでいる。
【０００７】
図９（ｂ）は配線基板３を樹脂Ｒに対して下方向に曲げてゲートカットする状態を示している。ランナーゲート痕樹脂Ｒ２は、樹脂導入部６ａ（モールドラインの一部）上に仮想される封止樹脂部６との境界面の上部、同境界面の下部、基板表面との接続部で順に曲げ応力が発生し、この順に各部から分離されることになり、不要な樹脂Ｒは配線基板３，封止樹脂部６から取り除かれる。図９（ｃ）は配線基板３を樹脂Ｒに対して上方向に曲げてゲートカットする状態を示している。曲げ応力の伝わる順番が配線基板３を下方向に曲げる上述の場合の逆となり、ランナーゲート痕樹脂Ｒ２は、基板表面⇒樹脂導入部６ａ上に仮想される封止樹脂部６の境界面の下部⇒同境界面の上部から順に分離され、取り除かれる。
【０００８】
この際に樹脂Ｒが配線基板３から容易に剥離するように、配線基板３のコーナー部に、すなわち金型の溝状のランナー部およびゲート部が当接する位置に、メッキ配線８を形成するのが一般的である（図７、図８参照）。図１０（ａ）（ｂ）に示すように、メッキ配線８は通常、封止樹脂部６の領域内に幾分入り込むように形成される。その理由は、樹脂Ｒと配線基板３上の上述の保護膜とは非常に密着力が強く、図１１（ａ）に示すようにメッキ配線がない場合には、ゲートカット時に、図１１（ｂ）に示すように半導体装置側に樹脂Ｒが残るからである。メッキ配線８を存在させることで、配線基板３上への樹脂Ｒ残りを抑えることが可能である。
【特許文献１】特開2000-114427公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし上記した従来の半導体装置の構造では、ゲートカット時に、図１２（ａ）に示す樹脂導入部６ａに曲げ応力が集中する。配線基板３を、図１２（ｂ）に示すように樹脂Ｒに対して下方向に曲げる場合も、図１２（ｃ）に示すように上方向に曲げる場合も、同様である。そのため、配線基板３における樹脂導入部６ａとの境界部や周辺のモールドライン６ｂに沿って、またその延長線上に、図１２（ｄ）に示すようにクラックＣが発生することがある。このクラックＣは、時には、配線基板３内部の金属配線２やコア材まで達し、最悪の場合、金属配線２が切断してしまうこともある。
【００１０】
金属配線２の切断が起こると、電気特性不良が発生し、半導体装置として致命的な欠陥となる。ゲートカット後の初期に半導体装置に電気特性不良が発生しなくても、半導体装置を外部基板へ実装した際にクラックが進行し、断線することも懸念される。
【００１１】
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、ゲートカット時の基板クラックの発生を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の有機配線基板は、配線パターンと、半導体素子を搭載する素子搭載領域と、前記素子搭載領域を含む樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域の周囲の非封止領域とを有した有機配線基板において、前記樹脂封止領域の１または複数のコーナー部に、モールド金型の樹脂導入路に接続する樹脂導入部が設定され、前記樹脂導入部との間に間隙を有するように、前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路が当接する部位にメッキ部が形成されたことを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体装置は、半導体素子を有機配線基板の片面に搭載し、電気的に接続し、前記半導体素子およびその電気的接続部を樹脂モールドした半導体装置であって、前記有機配線基板は、配線パターンと、半導体素子を搭載する素子搭載領域と、前記素子搭載領域を含む樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域の周囲の非封止領域とを有しており、前記樹脂封止領域の１または複数のコーナー部に、モールド金型の樹脂導入路に接続する樹脂導入部が設定され、前記樹脂導入部との間に間隙を有するように、前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路が当接する部位にメッキ部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子を有機配線基板の片面に搭載し、電気的に接続し、前記半導体素子およびその電気的接続部を樹脂モールドした半導体装置の製造方法であって、配線パターンと、半導体素子を搭載する素子搭載領域と、前記素子搭載領域を含む樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域の周囲の非封止領域と、前記樹脂封止領域の１または複数のコーナー部に設定された樹脂導入部との間に間隙を有するように前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路が当接する部位に形成されたメッキ部とを有する前記有機配線基板に、前記半導体素子を搭載し、電気的接続を行なう第１の工程と、前記第１の工程の後に、前記有機配線基板の樹脂封止領域をモールド金型を用いて樹脂モールドする第２の工程と、前記第２の工程の後に、前記非封止領域における前記モールド金型の樹脂導入路に残った樹脂を、前記樹脂に対して前記有機配線基板をその基板面の上下方向に相対移動させることにより分離することを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、有機配線基板に、樹脂封止領域の樹脂導入部との間に間隙を有するようにメッキ部を形成しているので、樹脂モールド後に封止樹脂外に残る不要な樹脂を分離するゲートカットの際に発生する曲げ応力を、前記樹脂導入部とメッキ部の端部とに分散させることができ、基板クラックの発生を抑えることができる。
【００１６】
上記の有機配線基板において、樹脂封止領域の樹脂導入部に対向するメッキ部の端部は、平面視して、矩形、Ｖ形に突出した形状、あるいはＶ形に窪んだ形状であってよい。メッキ部のメッキ材料は、Ａｕ、Ｐｄ、あるいはこれらの金属と封止樹脂に対する密着力が同等の材料であってよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、有機配線基板に、樹脂封止領域の樹脂導入部との間に間隙を有するようにメッキ部を形成することにより、樹脂モールド後に封止樹脂外に残った不要な樹脂を分離するゲートカットの際に発生する曲げ応力を、前記樹脂導入部とメッキ部の端部とに分散させることができるので、従来、樹脂導入部への応力集中で発生していた基板クラック、断線を防止することができる。よって、断線に起因する電気特性不良を回避し、品質の安定を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
本発明の実施の形態１の半導体装置は、先に図７を用いて説明した従来のものと概ね同様の構成を有しているので、図７を援用して説明する。
【００１９】
図７（ａ）（ｂ）に示すＢＧＡ型の半導体装置において、素子搭載領域１および金属配線２を形成した有機配線基板３（以下、配線基板３）の片面に半導体素子４を搭載し、半導体素子４の電極端子と配線基板３上の金属配線２の接続端子とを金属細線５で接続し、半導体素子４および金属細線５を保護する封止樹脂部６をトランスファー成形法により設けている。配線基板３の周縁部には封止樹脂部６を設けないタイプである。
【００２０】
配線基板３のもう片面には、外部の実装基板などに接続するために、前記半導体素子４が接続する電極端子にスルーホール等を介して電気的に接続した複数の接続端子を配し、各接続端子上にハンダボール７などの外部接続電極を設けている。つまりこの配線基板３はインターポーザーとして機能する。図示を一部省略しているが、金属配線２は配線基板３の両面に形成しており、金属配線３の酸化等を防止するための絶縁性の保護膜を前記接続端子の部分を除いて形成している。
【００２１】
ただし、この半導体装置では、従来のものと異なって、図１（ａ）（ｂ）に示すように、配線基板３における封止樹脂部６の領域への樹脂導入路に形成されたメッキ配線８が、前記封止樹脂部６の領域との間に間隙Ｌを有している。
【００２２】
つまり、配線基板３における封止樹脂部６の領域の１つ（複数でもよい）のコーナー部に樹脂導入部６ａが設定されており、この樹脂導入部６ａに接続するモールド金型の溝状のゲート部，ランナー部が当接する基板表面にメッキ配線８が形成されているのであるが、このメッキ配線８が樹脂導入部６ａとの間に間隙Ｌを有するように形成されているのである。
【００２３】
図示したメッキ配線８は、端部の形状が平面視で矩形であって、メッキ配線８への対向辺は、樹脂導入部６ａに平行であり、かつ樹脂導入部６ａとの間隙Ｌは５０〜５００ミクロン程度である。メッキ配線８の効果については後述する。
【００２４】
なお配線基板３において、有機基材はガラスエポキシ基板、ポリィミドテープ等が用いられ、金属配線２として、銅線が形成され、そのボンディングパッド部にニッケル＋金のメッキが施される。金属細線５は金線、アルミニウム線等が用いられ、封止樹脂部６にはエポキシ樹脂が用いられる。メッキ配線８は、金やパラジウムなど、封止樹脂部６の樹脂材料との密着力が弱い材料で形成される。
【００２５】
図２を参照して、上記の半導体装置の製造方法を説明する。
図２（ａ）に示すように、生産性向上のために、先に図８を用いて説明したのと同様の、複数の配線基板３の領域（仮想線で囲む）を繋げた短冊状の基板１１を用いる。各配線基板３の領域は上述の構造を有している。この基板１１の各配線基板３の素子搭載領域１に半導体素子４を搭載し、図２（ｂ）に示すように、半導体素子４と金属配線２とを金属細線５で電気的に接続する。
【００２６】
次に、図２（ｃ）に示すように、電気的接続を終えた短冊状の基板１１を加熱したモールド金型１２にセットし、モールド金型１２の複数のキャビティ１６にコーナー部から樹脂を注入する所謂コーナーゲート方式で、各配線基板３上の樹脂封止部（６）の領域を個別にかつ一括にモールドする。形成される樹脂封止部６は、図２（ｄ）に示すように、配線基板３の端辺よりも若干内側に位置することとなる。
【００２７】
その後に、図２（ｅ）に示すように、各配線基板３の領域の反対面に、ハンダボール７などの外部接続電極を搭載する。また配線基板３の領域の外周縁部をクランプ金型１５でクランプし、切断刃１９により配線基板３の領域ごとに切断して、図２（ｆ）に示すような、個片の半導体装置を得る。
【００２８】
上記のモールドの際に用いる封止金型１２は、短冊状の基板を挟みこむ上型１３と下型１４とを有しており、上型１３に、樹脂封止部６に相応するキャビティ１６を形成する凹部が形成されている。図示を省略するが、上型１３のキャビティ１６の１つのコーナー部に、ゲート部およびランナー部が連絡しており、ゲート部と対角のコーナー部にエアベント部が連絡している。
【００２９】
このため、キャビティ１６内に樹脂を注入する際に、キャビティ１６内のエアはエアベント部を通じてスムーズに排出され、キャビティ１６内に樹脂の未充填箇所が生じることなく、樹脂封止部６が良好な成形性で形成される。
【００３０】
一方、モールドが終了した時点では、先に図９を用いて説明したように、封止樹脂部６は不要な樹脂Ｒ（ポット痕樹脂Ｒ１，ランナーゲート痕樹脂Ｒ２）に繋がった状態なので、配線基板３を樹脂Ｒに対して上方向または下方向に折り曲げることによってランナーゲート痕樹脂Ｒ２に曲げ応力を発生させ、その応力を利用して樹脂Ｒを分離させる、所謂ゲートカットを行う。
【００３１】
その際に、上述のように、メッキ配線８の端部を、樹脂導入部６ａ（モールドライン６ｂの一部）から５０〜５００ミクロン程度の間隙６８となるように離し、且つ樹脂導入部６ａに平行な方向としているため、ゲートカットの際の曲げ応力の集中部はメッキ配線８の先端部と樹脂導入部６ａとの二ヶ所となり、従来のように曲げ応力が一箇所に集中しないことから、配線基板３のクラックの発生をなくすことができ、基板内部の金属配線２の断線を防止できる。
【００３２】
結果として、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、樹脂導入部６ａに沿って線状の僅かな樹脂Ｒ３が残る。意識的に僅かな樹脂Ｒ３を残しながら、樹脂導入部６ａにかかる曲げ応力を緩和し、モールドライン６ｂに沿った基板クラックを回避する構造である。従来品と外観上の差は殆どないので、従来使用していた電気特性検査用治具や出荷用トレイを使用できる。
【００３３】
なお間隙６８を５０〜５００ミクロン程度としたのは、曲げ応力の集中箇所がメッキ配線８の先端部から若干ずれた場合を考慮してのことである。５０ミクロン未満であれば、従来と同様にモールドラインへ応力が到達する可能性があり、応力分散の効果が得られず、５００ミクロンを超えると、樹脂残りが多い外観上不良になる可能性がある（１mmの樹脂残りは外観不良と扱われるのが一般的である）。
【００３４】
図４（ａ）は本発明の実施の形態２の半導体装置を示す。配線基板３上のメッキ配線８の端部は、上記の実施の形態１の半導体装置と同様に樹脂導入部６ａから間隙６８だけ離す一方、平面視で、樹脂導入部６ａに向けてＶ形に突出した形状としている。ここで言う間隙６８は、Ｖ形の最も突出した箇所と樹脂導入部６ａとの距離であり、５０〜５００ミクロン程度である。
【００３５】
この半導体装置では、ゲートカットの際の曲げ応力の集中部は樹脂導入部６ａとメッキ配線８の先端部とに分散し、モールドライン６ｂへの曲げ応力は線でなく点となることになり、実施の形態１の半導体装置と同様に、配線基板３のクラックの発生をなくし、基板内部の金属配線４の断線を防止できる。
【００３６】
結果として、図４（ｂ）（および図３（ａ）（ｂ））に示すように、樹脂導入部６ａに沿って２つの三角柱が繋がった形状の僅かな樹脂Ｒ３が残るが、従来品と外観上の差はないので、従来使用していた電気特性検査用治具や出荷用トレイを使用できる。
【００３７】
図５（ａ）は本発明の実施の形態３の半導体装置を示す。配線基板３上のメッキ配線８の端部は、上記の実施の形態１の半導体装置と同様に樹脂導入部６ａから間隙６８だけ離す一方、平面視で、樹脂導入部６ａに向けてＶ形に窪んだ形状としている。ここで言う間隙６８は、Ｖ形の最も窪んだ箇所と樹脂導入部６ａとの距離であり、５０〜５００ミクロン程度である。
【００３８】
この半導体装置では、ゲートカットの際の曲げ応力の集中部は樹脂導入部６ａとメッキ配線８の先端部とに分散し、モールドライン６ｂへの曲げ応力は線でなく点となることになり、実施の形態１の半導体装置と同様に、配線基板３のクラックの発生をなくし、基板内部の金属配線４の断線を防止できる。
【００３９】
結果として、図５（ｂ）（および図３（ａ）（ｂ））に示すように、樹脂導入部６ａに沿って三角柱状の僅かな樹脂Ｒ３が残るが、従来品と外観上の差はないので、従来使用していた電気特性検査用治具や出荷用トレイを使用できる。
【００４０】
以上、配線基板３にハンダボール７などのボール状の外部接続電極を設けるとして説明したが、図６（ａ）（ｂ）に示すように、ランド７ａを外部接続のために設けても構わない。
【００４１】
また、複数の配線基板３の領域を繋げた短冊状の基板を用いるとして説明したが、生産効率の点では劣るものの、独立した配線基板３を用いてもよいのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の配線基板部分を拡大して示す平面図
【図２】図１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図
【図３】図１の半導体装置を製造する際のゲートカットを説明する断面図および平面図
【図４】本発明の実施の形態２の半導体装置の一部拡大平面図
【図５】本発明の実施の形態３の半導体装置の一部拡大平面図
【図６】本発明の実施の形態４の半導体装置の断面図および一部拡大断面図
【図７】従来よりある半導体装置の全体構成を示す断面図および平面図
【図８】図７の半導体装置の製造に用いる基板の平面図
【図９】図７の半導体装置を製造する際のゲートカットを説明する断面図
【図１０】図７の半導体装置の一部を拡大して示す断面図および平面図
【図１１】従来よりある他の半導体装置を製造する際のゲートカットを説明する断面図
【図１２】図７の半導体装置を製造する際のゲートカット時の基板クラック発生を説明する断面図および平面図
【符号の説明】
【００４３】
１    素子搭載領域
２    金属配線
３    配線基板
４    半導体素子
６    封止樹脂部
６ａ  樹脂導入部
６ｂ  モールドライン
７    ハンダボール
８    メッキ配線
Ｌ    間隙
Ｒ    樹脂
【図１】
2008244026.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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