(57)【要約】【課題】半導体チップや実装基板と熱収縮チューブとの間の隙間を無くすことにより、半導体チップや実装基板の金属材料の腐食が進行したり、半田リフロー時の急熱による熱収縮チューブの剥離や破裂を生じない熱収縮チューブを用いた半導体パッケージを提供する。【解決手段】半導体チップ１をマウントした実装基板９を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブ３に挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ１及び実装基板９の外表面に密着させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップをマウントした実装基板を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブに挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ及び実装基板の外表面に密着させたことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項２】
半導体チップはセンサ部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
熱収縮チューブの所定位置に開口部を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
半導体チップはセンサ部を有し、熱収縮チューブの前記センサ部と対向する位置に貫通孔を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
半導体チップをマウントした実装基板を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブに挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ及び実装基板の外表面に密着させた半導体パッケージの製造方法において、凹凸部が形成された実装基板の凹部と対応する部分を熱収縮チューブの外方から押圧して熱収縮チューブを熱収縮させることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【請求項６】
半導体チップをマウントした実装基板を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブに挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ及び実装基板の外表面に密着させた半導体パッケージの製造方法において、貫通孔を形成した熱収縮チューブの貫通孔周縁をセンサ部を有する半導体チップのセンサ部周縁に押圧して熱収縮チューブを熱収縮させることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップをマウントした実装基板のパッケージに関し、特に、熱収縮チューブを用いたパッケージに有効な技術に関するものである。
【０００１】
【従来の技術】
半導体パッケージングは、ハーメチックシール、セラミック等のケース内にチップを収納する方法に始まり、現在はトランスファ成形による樹脂モールド法やインターポーザにフリップチップ接続する方法等、用途に応じて種々のパッケージが使用されている。また、実装密度向上のため半導体チップを配線基板に搭載し、アンダーフィル樹脂の注入やポッティング樹脂の塗布によって半導体チップを固定する半導体チップ実装基板も多用されている。
【０００２】
これら半導体パッケージは、電気的特性、耐湿性等の信頼性、コスト、軽薄短小の要求度等によって選択されるが、コストや薄さの要求が高い場合に適した方法に熱収縮チューブを用いたパッケージング方法がある。すなわち、熱収縮チューブ内に半導体チップをマウントした実装基板を挿入し、必要に応じ位置合わせを行った後、ドライヤ等の加熱手段によって熱収縮チューブを収縮させることにより、半導体チップをマウントした実装基板を被覆するパッケージング方法である。
【０００３】
図７において、１４は一主面に配線１５を形成した実装基板、１８は配線１５及び実装基板１４上に形成したオーバーコート樹脂、１６は配線１５に外部電極１７を介して接続された半導体チップを示す。このような電子部品に対して、ポリエチレン等の熱収縮性チューブ１９を被覆し、このチューブ１９に熱を加えて収縮密閉する方法が開示されている。（特許文献１参照）
また、別の例として図８のように、実装基板２０上に半導体チップ２１を仮固定した後、ポリカルボジイミド樹脂を主成分とする熱収縮チューブ２２で被覆し、その加熱収縮によって電気的導通をとった後、更にこれを熱硬化させる方法が開示されている。（特許文献２参照）
【特許文献１】
特開昭５９−０５６７４５公報（第１−２頁、第３図）
【特許文献２】
特開平０９−０２７５１５公報（第１−４頁、第４図）
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでの熱収縮チューブを用いたパッケージングは、熱収縮チューブの収縮時に半導体チップや実装基板によって生ずる段差を埋めることが出来ず、半導体チップや実装基板と熱収縮チューブとの間に隙間を生ずる。この隙間は外部から侵入した水分の滞留する場所として働くため、滞留した水分によって半導体チップや実装基板の金属材料の腐食が進行したり、半田リフロー時の急熱により水分が急激に気化し熱収縮チューブの剥離や破裂を生ずるという問題がある。図４は、半導体チップ１と配線基板９の段差と熱収縮チューブ３との間に生ずる隙間を説明する断面図である。
【０００４】
また、半導体チップがセンサ部を有する半導体センサチップの場合、トランスファ成形による樹脂モールド法でパッケージングすると、樹脂からのアウトガスによってセンサ部が汚染されるという問題があった。
【０００５】
さらに、半導体チップが感光センサ、感熱センサの場合には、熱収縮チューブによって光や熱が減衰し、センサの感度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、半導体チップや実装基板の金属材料の腐食が進行したり、半田リフロー時の急熱による熱収縮チューブの剥離や破裂を生じない熱収縮チューブを用いた半導体パッケージの提供と、半導体センサチップのセンサ部を汚染すること無しにパッケージングされた半導体パッケージの提供と、センサの感度が低下しない感光センサ、感熱センサの半導体パッケージの提供のいずれか又は全てを解決することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
半導体チップをマウントした実装基板を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブに挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ及び実装基板の外表面に密着させる。
【０００８】
また、上記の半導体チップは通常の半導体チップのほか、感光センサ、感熱センサ、化学センサ等のセンサ部を有する半導体チップが用いられる。
【０００９】
また、上記の熱収縮チューブは、その所定位置に凹孔や貫通孔等の開口部を有し、熱収縮チューブの一部を肉薄にしたり内外を連通させることができる。
【００１０】
さらに、上記半導体チップはセンサ部を有し、熱収縮チューブの前記センサ部と対向する位置に貫通孔を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）　本実施形態の半導体パッケージは図１に示すように、半導体チップ１をマウントした実装基板９を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブ３に挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ１及び実装基板９の外表面に密着させた半導体パッケージ１３である。
【００１３】
また、その製造方法は、公知の技術を用いて半導体チップ１を実装基板９の所定の位置にマウントし、半導体チップ１と実装基板９の間にアンダーフィル樹脂７を注入した後硬化させる。次に、半導体チップ１をマウントした実装基板９を、管状、封筒状又はシート状の熱収縮チューブ３内に挿入し、必要な位置合わせを行った後、ホットプレート、こて等の加熱手段によって、内層の熱溶融性樹脂が溶融するが外層の熱収縮性樹脂が収縮しない温度で仮固定する。仮固定後、熱収縮チューブ３の動きを妨げないドライヤ等の加熱手段によって熱収縮チューブ３を収縮させる。この時、図５に示すように外層の熱収縮性樹脂１０の収縮力を受け、溶融によって粘度の低下した内層の熱溶融性樹脂１１が流動、変形して半導体チップ１と実装基板９との段差を被覆するため、半導体チップ１や実装基板９と熱収縮チューブ３との間に隙間が出来ない。従って、外部から侵入した水分の滞留する隙間が無いため、水分によって半導体チップや実装基板の金属材料の腐食が進行したり、半田リフロー時の急熱により水分が急激に気化し熱収縮チューブの剥離や破裂を生ずることがない。
【００１４】
また、半導体チップと実装基板との段差が大きい場合には、図６に示すように、上記仮固定又は熱収縮の際に、半導体チップ１のマウントによって凹凸が形成された実装基板９の凹部と対応する部分を熱収縮チューブ３の外方からツール１２によって押圧する。これにより、半導体チップと実装基板とのより大きな段差であっても隙間を生ずることなく被覆できるとともに、段差が同一である場合には熱溶融樹脂層を薄く設計できる効果がある。
【００１５】
アンダーフィル樹脂７の使用は必須ではないが、使用によって被覆される段差が減少する場合が多いので、使用が望ましい。
【００１６】
（第２の実施形態）　また、本発明は、感光センサ、感熱センサ、化学センサ等のセンサ部を有する半導体チップのパッケージに有用である。すなわち、図２に示すように、センサ部４を有する半導体チップ１をマウントした実装基板９を、前記センサ部４及び実装基板の貫通孔６に対応した熱収縮チューブの貫通孔５を有する熱収縮チューブ３に挿入し、位置合わせ、仮固定の後、熱収縮させる。これによりトランスファ成形による樹脂モールド法でパッケージングした場合の問題点である樹脂からのアウトガスによるセンサ部の汚染が回避でき、耐水性に優れた半導体センサのパッケージが実現できる。この場合も第１の実施形態で述べた、外部から侵入した水分の滞留する隙間が無いため、水分によって半導体チップや実装基板の金属材料の腐食が進行したり、半田リフロー時の急熱により水分が急激に気化し熱収縮チューブの剥離や破裂を生ずることがないという本発明の作用、効果を有するのは勿論である。
【００１７】
また、半導体チップが感光センサ、感熱センサの場合には、熱収縮チューブの貫通孔は一部を肉薄にした凹孔であっても良い。それにより熱収縮チューブでの減衰が減ることによるセンサ感度の向上、外界と遮断されることによるセンサ寿命の延長が可能となる。
【００１８】
（第３の実施形態）　半導体チップがセンサ部を有する場合の他の例を、図３を用いて説明する。一端部にセンサ部４を有し、他端部に外部電極２を有する半導体チップ１を外部電極２を介して実装基板９上の配線８上にマウントする。その後、半導体チップ１をマウントした実装基板９を、熱収縮チューブの貫通孔５を開口した熱収縮チューブ３に挿入し、センサ部４と熱収縮チューブの貫通孔５の位置合わせを行って仮固定、熱収縮を行う。本実施形態によれば、第２の実施形態で説明した例に比較し、貫通孔の深さがアンダーフィル樹脂と実装基板の厚さ分だけ浅くできるため、被測定気体や液体の置換が早くなり、センサの応答速度を速めることができる。
【００１９】
また、貫通孔を形成した熱収縮チューブの貫通孔周縁を、センサ部を有する半導体チップのセンサ部周縁に、第１の実施形態で説明したのと同様にツールを用いて押圧し、熱収縮チューブを熱収縮させることにより密着力が高まり、センサ部以外の部分への水分や気体の侵入を効果的に防止できる。
【００２０】
従来の技術の項で述べた特許文献１及び２の半導体パッケージは、いずれも不良チップの交換容易性を課題としており、発明が解決しようとする課題の項で述べた熱収縮チューブの段差被覆性や水分による腐食、半田リフロー時の問題についての記載はなく、本発明とは、その作用、効果において異質のものである。
【００２１】
本発明の特徴は、内層に熱溶融性樹脂、外層に熱収縮性樹脂を用いた積層構造の熱収縮チューブという、段差被覆性に優れ、耐湿性改善に有効な構成を用いたことにある。
【００２２】
尚、本発明の半導体パッケージ及びその製造方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２３】
【発明の効果】
以上、説明したように、半導体チップをマウントした実装基板を、チューブ内層が熱溶融性樹脂により、チューブ外層が熱収縮性樹脂により構成された積層構造の熱収縮チューブに挿入し、チューブ外層を熱収縮させてチューブ内層を半導体チップ及び実装基板の外表面に密着させた半導体パッケージによれば、水分の滞留する隙間が無くなり、半導体チップや配線基板の金属材料の腐食が進行したり、半田リフロー時の急熱による熱収縮チューブの剥離や破裂を生じないという優れた産業上の効果を奏し得る。
【００２４】
また、センサ部を有する半導体チップをマウントした実装基板を、前記センサ部及び実装基板の貫通孔に対応した熱収縮チューブの貫通孔を有する熱収縮チューブに挿入し、位置合わせ、仮固定の後、熱収縮させることにより、トランスファ成形による樹脂モールド法でパッケージングした場合の問題点である樹脂からのアウトガスによるセンサ部の汚染が回避でき、耐水性に優れた半導体センサのパッケージが実現できるという優れた産業上の効果を奏し得る。
【００２５】
さらに、感光センサ、感熱センサの半導体チップをマウントした実装基板を、センサ部及び実装基板の貫通孔に対応した熱収縮チューブの一部を肉薄にした凹孔を有する熱収縮チューブに挿入し、位置合わせ、仮固定の後、熱収縮させることにより、熱収縮チューブでの減衰が減ることによるセンサ感度の向上、外界と遮断されることによるセンサ寿命の延長が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である半導体パッケージの構成を説明する断面図。
【図２】本発明の他の実施形態である半導体パッケージの構成を説明する断面図。
【図３】本発明の他の実施形態である半導体パッケージの構成を説明する断面図。
【図４】従来技術での段差被覆性を説明する断面図。
【図５】本発明での段差被覆性を説明する断面図。
【図６】本発明での段差被覆性を高める方法を説明する断面図。
【図７】従来技術の公知例を説明する断面図。
【図８】従来技術の他の公知例を説明する断面図。
【符号の説明】
１　半導体チップ
２　外部電極
３　熱収縮チューブ
４　センサ部
５　熱収縮チューブの貫通孔
６　実装基板の貫通孔
７　アンダーフィル樹脂
８　配線
９　実装基板
１０　熱収縮性樹脂
１１　熱溶融性樹脂
１２　ツール
１３　半導体パッケージ
【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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