(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁板上に半導体素子が搭載可能な複数の回路パターンが形成され、液状樹脂による樹脂封止後個別の半導体装置に分割可能に構成された半導体装置用基板において、
前記液状樹脂との接触角が前記絶縁板よりも小さい材料からなり、前記複数の回路パターンを枠状に囲む膜が被着され、該膜上に重畳または該膜に外接してダムが形成され、該ダム内側に前記膜が露出していることを特徴とする半導体装置用基板。
【請求項２】
絶縁板上に半導体素子が搭載可能な複数の回路パターンが形成され、液状樹脂による樹脂封止後個別の半導体装置に分割可能に構成された半導体装置用基板であって、前記液状樹脂との接触角が前記絶縁板よりも小さい材料からなり、前記複数の回路パターンを枠状に囲む膜が被着され、該膜上に重畳または該膜に外接してダムが形成され、該ダム内側に前記膜が露出した半導体装置用基板に、
前記半導体素子を搭載し、該半導体素子を被覆するよう前記ダムで囲まれた領域に前記液状樹脂を滴下し、該液状樹脂が硬化した後、前記膜を組み込まないように個別の半導体装置に分割することを特徴とした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、半導体装置用基板及びこれを用いた半導体装置の製造方法に関し、特に、半導体素子を封止する封止樹脂を所望の領域内にせき止めることのできるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
リードフレームや配線基板上に搭載された半導体素子を腐食等から保護するため、従来からトランスファモールドやポッティングモールドによる樹脂封止が行われている。前者は金型にて一度に大量のパッケージを形成するもので、リードフレーム上に搭載された半導体素子の樹脂封止に適している。一方、後者のポッティングモールドは、半導体素子上に液状樹脂を滴下し、硬化させてパッケージを形作るものであり、トランスファモールドより量産性は劣るが、過度の熱履歴や注入圧を与えない分、素子の特性変化などの虞がない。また、携帯機器などには、いわゆるチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）が求められているように、パッケージの小型化は今後ますます進む方向にある。しかるにそのような小型のパッケージをトランスファモールドで形成すると、キャビティの微細化に伴ってゲート等の樹脂流路も狭小化するため、かなりの注入圧力を要する。そのため樹脂の未充填やボイドの混入、更にはワイヤの破断等種々の問題を引き起こす虞がある。その点、ポッティングモールドによれば確実に樹脂を塗布することができ、しかも素子や配線に余分な応力を与えずに済むため、物理的な問題が殆どなく、その意味では極めて小さいパッケージを形成するのに適していると言える。
【０００３】
以下に、ポッティングモールドに用いられる半導体基板と、該半導体基板を用いた半導体装置の製造方法について、図３を用いて説明する。なお、（ａ）は半導体装置の製造過程におけるポッティングモールド完了後の状態を示す断面図を、（ｂ）は（ａ）の上面図を、（ｃ）は最終的に得られた半導体装置の斜視図をそれぞれ示している。本図において、１は基板、２ａはメタル配線、２ｂはダイパッド、２ｃは電極、３はスルーホール、４はボンディングワイヤ、５は半導体素子、６は封止樹脂、７はレジスト膜、８は単位半導体素子形成領域、１０はサイドスルー、１１はダム、３０は集合基板、３１は半導体装置を示す。
【０００４】
図３（ｃ）に示す半導体装置のパッケージは、ＬＣＣ（Lead-less Chip Carrier）構造のＣＳＰであり、側面にスルーホール３が分割されて形成されたサイドスルー１０を有するものである。その製造には集合基板３０が用いられ、図３（ａ）の断面図に示すように、絶縁性の基板１の表面にメタル配線２ａやダイパッド２ｂからなる回路パターンが、裏面に電極２ｃがそれぞれ形成され、メタル配線２ａと電極２ｃを電気的に接続するスルーホール３が形成されている。また、スルーホール３内への樹脂侵入を防ぐために図示のようなレジスト膜７等が必要に応じて設けられている。
【０００５】
ここで、基板１は、ガラスエポキシやテフロンガラスクロス等のガラス繊維強化プラスチック系やアルミナ等のセラミック系の電気的絶縁性を示す板状物である。メタル配線２ａ、ダイパッド２ｂ及び電極２ｃは、銅箔の被着・エッチングや導電性ペーストの印刷等で形成され、スルーホール３はメッキ等により形成されている。メタル配線２ａ及びダイパッド２ｂからなる回路パターンは、半導体装置を一度に多数形成できるよう、複数個形成されている。この回路パターンを含む半導体装置となる部分（単位半導体形成領域８）を除く部分は後に廃棄されるため、コストパフォーマンスを上げる意味でも最小限に留められている。また、回路パターンは、単位半導体形成領域８毎に切断分離し易いようマトリクス状に並べて形成される（図３（ｂ））。そのため、基板１が矩形の平面形状を有していることが一般的である。
【０００６】
このような集合基板３０を使用した半導体装置の製造方法は、まず最初に半導体素子５を搭載し、第２にダム１１を形成し、第３に封止樹脂６を形成し、最後に単体の半導体素子３１に個別化するといった工程を踏む。
【０００７】
まず最初の半導体素子５を搭載する工程は、ダイパッド２ｂ上への銀ペーストの塗布、チップマウンタによる半導体素子５のダイボンディング、ワイヤボンダーによる半導体素子５とメタル配線２ａ間のボンディングワイヤ４を介した電気的接続が主に行われる。但し、半導体素子５をフリップチップとし、フリップチップボンディングによる方法が採用される場合もある。
【０００８】
第２のダム１１を形成する工程では、ディスペンサーやスクリーン印刷等によるダム材の塗布・硬化が主である。即ち、ダム材を最外郭にある単位半導体形成領域８から所定距離離間させて基板１外周に沿って塗布し、これを所定の温度で硬化させ、ダム１１を形成する。
【０００９】
第３の封止樹脂６の形成工程では、液状樹脂をダム１１で囲まれた領域に塗布して硬化させる、いわゆるポッティングモールドを行う。
【００１０】
最後の個別化工程では、図３（ｂ）に示すように単位半導体装置形成領域８（未だ分割されていない１個の半導体装置）毎に区画するようマトリクス状にダイシングラインを決め、そのダイシングラインに沿ってブレード等で切断し、図３（ｃ）に示すような個片の半導体装置３１を得る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記第２の工程で形成したダム１１で囲まれる領域に第３の工程でポッティングモールドを行うと、図１（ａ）に点線で示したように、液状樹脂がダムの内側全体に広がらず、封止樹脂６の厚さが設計値からずれることがある。これは、液状樹脂が表面張力によって、より表面積の少ない形状になろうとするため、ダム１１の角部で濡れが悪くなることが原因である。
【００１２】
そのため、ダム１１に近い単位半導体形成領域８から分離されてできた半導体装置３１は、図３（ｃ）に示したように、一様な樹脂厚みにならず、不良となってしまう。さらには、樹脂のはじかれた部分３３が大きくなると半導体装置３１の厚みが設定値より厚くなり、基板一枚ごと全て不良となることもある。
【００１３】
これを解決するために、ダム１１に角部を作らないようにすることが考えられるが、そのためには基板１に余計な面積を確保する必要が生じ、それだけコストパフォーマンスが低下する。例えば、ダム１１の角部を丸めるためには基板１の大きさを拡大するか単位半導体装置形成領域８の個数を下げねばならず、基板１の平面形状を矩形から円形にしたり、矩形の角部を丸めたり面取りしたりすると、同じように半導体装置の取れ個数が少なくなってしまう。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本願に係る半導体装置用基板の発明は、絶縁板上に半導体素子が搭載可能な複数の回路パターンが形成され、液状樹脂による樹脂封止後個別の半導体装置に分割可能に構成された半導体装置用基板において、前記液状樹脂との接触角が前記絶縁板よりも小さい材料からなり、前記複数の回路パターンを枠状に囲む膜が被着され、該膜上に重畳または該膜に外接してダムが形成され、該ダム内側に前記膜が露出していることを特徴とする半導体装置用基板。
【００１５】
かかる構成とすることにより、封止樹脂が前記膜上で広がるようになるので、ダムの角部で封止樹脂がはじかれた領域が無くなる。したがって、樹脂厚が設計値からずれることが無くなる。なお、前記膜として、液状やドライフィルム状等のソルダーレジストを採用することで、通常の基板作製工程で半導体装置用基板を構成できる。また、ソルダーレジストは、感光性の材料であることから所望の形状にパターンニングでき、必要な部分にのみ構成することができる。
【００１６】
また、本願に係る半導体装置の製造方法の発明は、前記した半導体装置用基板に前記半導体素子を搭載し、該半導体素子を被覆するよう前記ダムで囲まれた領域に前記液状樹脂を滴下し、該液状樹脂が硬化した後、前記膜を組み込まないように個別の半導体装置に分割することを特徴とする。
【００１７】
このような製造方法で作製した半導体装置は、樹脂厚が設計値通りになるとともに、切断面にレジストを含まないため界面数が少なくなり剥離に強くなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を図１及び図２を参照して説明する。なお、これらの図において、前に説明した図３内の符号と同一の符号のものは、同一または相当するものを示す。
【００１９】
図１（ａ）は、半導体装置用基板の発明に係る実施の形態を示す側面断面図である。図示の通り、基板１には膜１２が被着しており、その上にダム１１が、膜１２を全て覆うことなく、一部を露出させるよう重畳して形成されている。また、図１（ｂ）に平面図で示すように、膜１２は半導体装置が形成される部分を囲む枠状に形成され、ダム１１と単位半導体形成領域８との間に一定幅で露出している。
【００２０】
この膜１２は、例えば液状樹脂の界面活性力を高める高分子膜等がよく、基板１と比較して濡れ性がよい材料からなる。本例では、ソルダーレジストを採用した。ソルダーレジストは、主に電子機器に内蔵されるプリント配線板の金属配線等を保護する保護膜として用いられるが、経時劣化が少なく、半導体装置中に残しても信頼性を損なうことがない。なお、ソルダーレジストの被着方法として、液状にしたものをスプレーコーティングする方法やフィルム状にしものをラミネートする方法がある。
【００２１】
次に、このような集合基板４０を用いて半導体装置を製造する方法について説明する。なお、上記したように、ダム１１は膜１２と共に予め集合基板４０の一部として形成されているので、ダムの形成工程は省略される。また、最初に半導体素子が搭載されるが、従来と同様なので説明を省略し、封止樹脂を形成する工程から説明する。
【００２２】
図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示した集合基板４０上に封止樹脂６を形成した様子を示す側面断面図及び平面図である。封止樹脂６は、液状樹脂をディスペンサー等によりダム１１で囲まれる領域内に滴下し、所定の温度で硬化させて形成される。液状樹脂が集合基板４０の中央上に滴下されると、最初、ほぼ円上に濡れ広がり、滴下点から一番近い集合基板４０の短辺方向（図２（ｂ）の図面上下方向）にあるダム１１にまで達する。続いて長辺方向（図２（ｂ）の図面左右方向）にもさらに濡れ広がってゆくが、その途中で液状樹脂の供給が止まる。これは、パッケージの厚みを一定にするため、所定量の供給に留めねばならず、供給時間を長くすると生産性が悪くなるためである。ディスペンサーからの液状樹脂の供給が停止した後は、集合基板４０とシリンジ吐出口の落差で発生する運動エネルギーを付勢力として利用することができず、液状樹脂自体に掛かる重力により集合基板４０の平面上に広がってゆく。従って、ほぼ全面に広がりかけた頃には、液状樹脂の形状が薄い層状になっており、その表面はダム１１の角部近傍を除いてほぼ水平となるため、重力によってより薄く広がろうとする力と液状樹脂自体の表面張力が均衡してくる。この時点で完全に均衡してしまった場合、液状樹脂が更に広がるためには、液状樹脂と集合基板４０（厳密には基板１）との界面活性力のレベルが高い、即ち濡れ性がよいことが条件になる。従来はなんら対策がなされていなかったため、図３（ｂ）に示したように樹脂はじき部分３３が発生したが、本実施の形態では、その部分に液状樹脂と濡れ性がよい膜１２が被着されているので、更に濡れ広がることになる。なお、従来の樹脂はじき部分３３を膜１２が全て覆い尽くさずとも、ダム１１角部の２辺から膜１２を伝って液状樹脂が回り込むため、全面を濡らすことができる。このような効果を期待するためには、液状樹脂が一般的なエポキシ系樹脂ならば、ソルダーレジストからなる膜１２のダム１１から内側へ露出する幅を約５ｍｍ程度とすればよい。
【００２３】
このようにして封止樹脂６を形成した後、図２（ｂ）に示す単位半導体装置形成領域８毎に区画するようマトリクス状にダイシングラインを決め、そのダイシングラインに沿ってブレード等で切断し、図２（ｃ）に示すような個片の半導体装置３１を得る。この際、半導体装置３１に前記した膜１２が組み込まれないように切断する。なお、膜１２が予め半導体装置３１となる領域を避けて被着してあるのはこのためである。
【００２４】
以上に述べた集合基板４０は、上記したような構成であるため、樹脂封止過程において液状樹脂の薄く広がる力が衰えても、その広がる範囲（ダム１１で囲まれた範囲）の外周部に液状樹脂とよく濡れる膜が存在するため、さらに隅々にまで濡れ広がり、樹脂はじき部分が発生しない。なお、濡れがよいという判断は、接触角の大小で行い、接触角が小さければ濡れ性がよいと判断する。ここで、接触角とは、水平面上に静止した液状樹脂表面が水平面と接する点における仮想接面を考えたとき、その仮想接面が水平面となす角を言う。
【００２５】
また、ディスペンサーによるダム材の定量塗布は、シリンジ内ダム材の経時による粘度変化や充填量の変動等によって圧力の変動があるため、一定の技術が必要であるが、ダムが予め形成された状態で市場に投入されるため、購入者において開発費等のコストを削減することができる。
【００２６】
また、上記集合基板４０を使用した半導体装置の製造方法においては、予めダムの形成された集合基板４０を組み立て工程に投入するため、以降のダムを形成する工程が省かれる。その上、上記した膜１２が形成されているため、液状樹脂が全面に広がり、製造歩留まりが向上する。そして、分割後には、膜１２が半導体装置３１内に残らないため、ダイシング時における封止樹脂６との界面剥離を考慮せずにすむ。即ち、膜１２の弾力性等に縛られることなく、液状樹脂との濡れ性のよいものだけを選択できる。
【００２７】
本実施例では、半導体装置用の集合基板３１について述べたが、ダム１１を半導体素子５毎に作製する必要のある半導体装置においても適用可能で、基板上に複数個のダムを設ける半導体装置についても同様である。また、ダム１１を膜１２に重畳するよう形成したが、膜１２に外接する構成としても、ダム１１で囲まれる領域の内側に膜１２が露出するので、同様である。
【００２８】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、ダム１１の内側に基板よりも接触角の小さい材料からなる膜を被着することで、液状樹脂が膜上で広がり、ダムの角部で液状樹脂がはじかれる領域が無くなる。これにより、封止樹脂の厚みが設計値からずれることが無くなり、半導体装置の製造歩留まりを向上させる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体装置用基板と半導体装置の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明に係る半導体装置用基板と半導体装置の樹脂塗布例を示す図である。
【図３】従来のＬＣＣ構造の半導体装置用基板と半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１：基板（絶縁板）、２ａ：メタル配線、２ｂ：ダイパッド、２ｃ：電極、３：スルーホール、４：ボンディングワイヤ、５：半導体素子、６：封止樹脂、７：ドライフィルム状のソルダーレジスト、８：Ａｇペースト、１０：サイドスルー、１１：ダム、１２：ソルダーレジスト、３０：集合基板、３１：半導体装置、３３：樹脂はじき部分、４０：集合基板
【図１】
0004793610.tif 000002
【図２】
0004793610.tif 000003
【図３】
0004793610.tif 000004