(57)【要約】【課題】半導体素子を封止する樹脂封止体を所定の形状に精度よく成形できると共に、製造コストや工数の掛からない半導体装置の製造方法を提供することである。【解決手段】発光素子２４を基板２２に実装する実装工程と、前記実装した発光素子２４を樹脂材で封止する封止工程とを備えた樹脂封止型の発光ダイオード２１の製造方法において、前記封止工程によって樹脂成形された封止体２６をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の走査制御が可能なブレード２９によって所定の形状に成形する。【選択図】　　　図３
2004095580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を基板に実装する実装工程と、前記実装した半導体素子を樹脂材で封止する封止工程とを備えた半導体装置の製造方法において、
前記封止工程によって形成された樹脂封止体の表面を切削して、所定形状に成形することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記切削は、ブレードを備えた切削本体部を樹脂封止体の水平方向及び垂直方向の少なくとも一方に沿って走査することによって行われる請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記ブレードは、樹脂封止体の成形形状に合わせて組み合わせあるいは交換が可能である請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ブレードは、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の方向を制御することによって、前記樹脂封止体を任意の立体形状に切削形成する請求項２又は３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂封止体及び切削本体部の少なくとも一方を予め設定された手順にしたがって自動走査することで樹脂封止体の切削成形が行われる請求項２乃至５のいずれか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】
本発明は、樹脂封止型の半導体装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体装置（半導体チップ１）は、図６に示すように、回路パターンや電極２が形成されたガラスエポキシ等のチップ基板３上にシリコン等の半導体素子４をダイボンドあるいはワイヤボンド５によって実装し、その上を樹脂材６で封止して形成されている。前記半導体チップ１の中でも発光ダイオードのような光デバイスは、半導体素子４に発光素子が使用され、この発光素子で発した光を拡散させるために、前記樹脂材６には透明なものが使用される。
【０００３】
前記半導体チップ１の製造は、従来、チップ基板３上に半導体素子４を実装する実装工程と、前記実装された半導体素子４を樹脂封止する封止工程によって行われている。図７は前記実装工程によって実装された半導体素子４を樹脂封止する工程を示したものである。先ず、所定の成形型１１が形成された金型１２を用意しておき、前記成形型１１内に樹脂材６を充填する（ａ）。そして、前記充填された樹脂材６が硬化しないうちにチップ基板３を下降し、半導体素子４を前記樹脂材６の中に埋設させながら金型１２をチップ基板３面に装着する（ｂ）。この状態で前記樹脂材６が固化するのを待って、前記金型１２をチップ基板３面から取り除く（ｃ）。このような工程を経ることで、図６に示したような形状の樹脂封止体７を備えた半導体チップ１が形成される。
【０００４】
このような金型１２を使用して樹脂封止体７を製造する方法は、前記金型１２を繰り返して使用することができるので、同一形状の樹脂封止体を備えた半導体チップの大量生産が可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のような金型１２を使用して樹脂封止体７を形成する方法では、図８（ａ）のようなきれいな樹脂封止体７に形成されず、（ｂ）に示すように、金型１２から樹脂材６を剥離する際に樹脂封止体７の一部が欠けてしまったり、（ｃ）に示すように、金型１２の装着位置がずれたりすると、半導体素子４が樹脂封止体７の中心に揃わない場合がある。特に、樹脂封止体７の形状によって、発光効果を得るような発光ダイオードのような光デバイスの場合は、金型１２に形成される成形型１１の形状が複雑であるため、金型１２内から取り出す際の欠損率が高くなり、製品歩留りの低下を招いていた。また、前記金型１２からの離型性を高めるために金型１２の内部表面を鏡面状に加工する場合があるが、このような金型１２を用いて製造された光デバイスにあっては、受発光面が平坦で単調な発光効果しか得られない。
【０００６】
また、様々な形状の樹脂封止体７を備えた半導体製品を製造する場合は、その製品ごとに金型１２を製作しなければならないので、製造初期に掛かるコストや製造工数が多い。このため、従来のような、金型１２を使用して樹脂成形する製法では、少量多品種の製品には不向きであった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、半導体素子を封止する樹脂封止体を所定の形状に精度よく成形できると共に、製造コストや工数の掛からない半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子を基板に実装する実装工程と、前記実装した半導体素子を樹脂材で封止する封止工程とを備えた半導体装置の製造方法において、前記封止工程によって形成された樹脂封止体の表面を切削して、所定形状に成形することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、封止工程によって大まかに形成された樹脂封止体の表面を切削することで、所定の形状に精度よく樹脂封止体を成形することができる。
【００１０】
前記切削は、樹脂封止体に対して水平方向や垂直方向に走査可能な切削本体部に備えるブレードによって行われるので、所定の形状に容易に成形することができる。
【００１１】
また、前記ブレードは、刃の形状及びサイズの異なったものを複数本揃え、前記切削本体部に交換可能に取り付けることで、樹脂封止体を様々な形状に成形することができると共に、切削面の表面粗さを微妙に変化させることができるので、成形物が光デバイスの封止体である場合は、光の散乱効果を得ることができる。また、前記ブレードによる切削面には、密着性の高いメッキを施すことができるので、前記光デバイスの封止体の一部をメッキでマスクするなどといった発光効果を得ることができる。
【００１２】
また、前記ブレードは、Ｘ軸及びＹ軸を方向制御することによって、平面形状に切削形成すると共に、Ｚ軸の方向制御で任意の立体形状に切削形成が可能である。
【００１３】
前記切削本体部及び樹脂封止体が形成された半導体装置の少なくとも一方の水平方向及び垂直方向の移動量を予め設定された手順で自動制御することによって、樹脂封止体を所定の形状に精度よく切削成形することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る半導体装置の製造方法の実施形態を詳細に説明する。本実施形態では、半導体装置として表面実装型の発光ダイオードを取り上げた。図１は本発明の半導体装置の製造方法によって製造される発光ダイオードの斜視図、図２は前記発光ダイオードの製造工程を示す工程図、図３は樹脂封止体の成形例を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明の半導体装置の製造方法によって製造される発光ダイオード２１は、ガラスエポキシやＢＴレジン（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ　Ｔｒｉａｚｉｎｅ　Ｒｅｓｉｎ）などからなる基板２２と、この基板２２上に載置される発光素子２４と、該発光素子２４を基板２２上に封止する封止体２６とで構成されている。前記基板２２には、発光素子２４との導通及びマザーボード等の外部基板に実装するための電極２３ａ，２３ｂが設けられている。発光素子２４は、一対の素子電極部（アノード電極，カソード電極）を上下面に備えた微小な四角形状のシリコンチップであり、下面が前記基板２２に設けられた一方の電極２３ａ上に導電性接着剤を介して固定され、また、上面の素子電極部が基板２２に設けられた他方の電極２３ｂにボンディングワイヤ２５で接続されている。
【００１６】
封止体２６は、発光素子２４、ボンディングワイヤ２５及び基板２２上に露出している一対の電極２３ａ，２３ｂの上方を覆う透明な樹脂材であり、後述する製造方法によって所定の形状に形成される。この封止体２６の形状は、ピラミッド型をしており、発光素子２４から発せられた光を中心部に向けて集光するレンズ作用を備えている。また、発光したときに光の散乱効果を出すために、段差を持たせて形成されている。
【００１７】
前記封止体２６は、発光素子２４から発せられる光をそのまま透過させる場合は、着色のない透明なプラスチックやガラス等の基材が使用されるが、発光色や輝度を変化させたい場合は、前記基材の内部に微粒状のＹＡＧ等の蛍光材や各色の着色材を適量混入させて形成される。前記蛍光材を混入した場合は、白色発光し、着色材を混入した場合は、所望の色の発光が得られる。また、封止体２６の表面にＳｉＯ２やＴｉＯ２のような有機膜を形成した場合は、特定の波長を選択的に通過させるといったフィルタ効果を得ることができる。
【００１８】
次に、前記構造の発光ダイオード２１の製造方法を図２に基づいて説明する。この製造方法は、発光素子２４を基板２２に実装する実装工程と、前記発光素子２４の上に樹脂材を充填する封止工程と、前記充填した樹脂材を所定の形状に成形する成形工程とを備えている。
【００１９】
前記実装工程は、図２（ａ）に示されるように、予め回路パターン及び電極（図示せず）が形成された基板２２の上に発光素子２４の一方の素子電極部をダイボンドし、他方の電極部と基板２２に形成された電極とをワイヤ２５でボンディングして実装される。前記発光素子２４のダイボンドは、チップマウンタを用い、また、ワイヤボンディングは、ボンディングマシンを用いて一括且つ自動で行われる。
【００２０】
前記封止工程は、図２（ｂ）に示されるように、最初に前記基板２２に実装した発光素子２４を個別に仕切る仕切壁２７を一定間隔ごとに装着する。次に、図２（ｃ）に示すように、前記仕切壁２７で区切られた空間内に樹脂材６を充填して硬化させる。この樹脂材６の充填は、発光素子２４及びワイヤ２５が完全に埋設するようにして行われる。しばらくして、前記樹脂材６が完全に硬化したら、図２（ｄ）に示すように、仕切壁２７を取り除いて封止体２６を露出させる。
【００２１】
前記成形工程は、図２（ｅ）に示すように、ブレード２９を前記露出させた封止体２６の表面に沿って移動させて切削する。図１に示したような段差のあるピラミッド状に形成する場合は、封止体２６の外周部から中心部に向かってブレード２９を移動させながら切削していく。
【００２２】
図３は、前記成形工程におけるブレード２９の走査例を示したものである。図に示されるように、封止工程で樹脂材による封止体２６が形成された発光ダイオード２１を基板２２ごと加工台３２に固定して位置決めを行う。そして、この位置決めされた発光ダイオード２１の端部上方に切削本体部２８にセットされたブレード２９の先を合わせる。そして、このブレード２９を下降させて樹脂封止体２６の表面に押圧力を掛けた状態を維持しつつ切削本体部２８をＸ方向及びＹ方向に沿って移動させながら表面を切削していく。前記ブレード２９は、Ａを基点としてＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ａの順に走査させることによって、樹脂体２６の外周部を均一に切削することができる。なお、前記ブレード２９のＸ方向及びＹ方向の水平走査に加えてＺ方向の垂直走査を加えることで、前記図１に示したような階段状のピラミッド型に樹脂成形される。
【００２３】
前記ブレードは、切削面の形状やサイズの異なったものが数種類用意されており、前記切削本体部２８に着脱可能となっている。例えば、図４に示すような封止体３６を備えた発光ダイオード３１を成形する場合は、図中に示したような幅広のブレード３９を切削本体部２８に選択して装着することで、切削回数が少なく短時間で所定の形状に成形することができる。
【００２４】
前記図３に示したように、封止体２６を細かく複雑な形状に成形する場合は、幅の狭いブレード２９を使用して切削回数を重ねることで精密な加工が可能となり、図４に示した封止体３６のように、それほど精密な加工精度を必要としない場合は、幅の広いブレード３９を使用することで、短時間で加工することができる。
【００２５】
また、図５に示すような階段状の封止体４６を備えた発光ダイオード４１を形成する場合は、ブレード２９のＺ方向（切削深さ）の位置を定め、Ｘ方向（Ａ−Ｂ間）に沿って走査して切削する。次に、前記ブレード２９を１ステップＹ方向にスライド移動させ、Ｚ方向の位置を設定した後、Ｘ方向（Ｃ−Ｄ間）に沿って走査して切削する。このような走査を繰り返すことで、多段形状の封止体４６が形成される。
【００２６】
前記ブレード２９，３９の走査は、切削本体部２８を支持する図示しない駆動制御部によって制御される。この駆動制御部にはブレード２９，３９のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の移動量や速度を調整するための調整機構が備えられており、手動あるいは自動で操作できるようになっている。
【００２７】
上記説明した三例の製造方法は、半導体装置を加工台３２に固定した状態で、ブレード２９，３９を支持する切削本体部２８を制御可能にした構成としたが、ブレード２９，３９側を固定しておいて、加工台３２側を駆動制御する構成にしたり、ブレード２９，３９側及び加工台３２側の双方を駆動制御するような構成にすることも可能である。
【００２８】
なお、上記説明した製造方法は、封止体２６，３６，４６の形状によって様々な発光効果が得られる発光ダイオード２１，３１，４１を例にとって説明したが、このような発光ダイオードに限らず、受光デバイスのような他の光デバイス全般についても本発明の製造方法を適用するメリットがある。また、前記光デバイス以外の半導体装置についても本発明の製造方法で製造することで、一定品質の半導体装置を提供することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の樹脂封止体を所定の形状に精度よく成形することができるので、各種半導体デバイスの加工が容易となり、特に光デバイスにおいては様々な受発光効果を得ることができる。
【００３０】
また、従来のように封止体を成形する場合に専用の金型が不要となるので、初期の製造コストを大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法によって形成される半導体装置の斜視図である。
【図２】上記半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図３】上記製造方法における封止体の第１の成形方法を示す説明図である。
【図４】上記製造方法における封止体の第２の成形方法を示す説明図である。
【図５】上記製造方法における封止体の第３の成形方法を示す説明図である。
【図６】樹脂封止型の半導体装置（発光ダイオード）の構造を示す断面図である。
【図７】上記従来の半導体装置の製造方法を示す工程図である。
【図８】上記従来の製造方法によって形成された半導体装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
２１，３１，４１　発光ダイオード（半導体装置）
２２　基板
２４　発光素子
２６，３６，４６　封止体
２８　切削本体部
２９，３９　ブレード
３２　加工台
【図１】
2004095580.tif 000003
【図２】
2004095580.tif 000004
【図３】
2004095580.tif 000005
【図４】
2004095580.tif 000006
【図５】
2004095580.tif 000007
【図６】
2004095580.tif 000008
【図７】
2004095580.tif 000009
【図８】
2004095580.tif 000010