(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に形成されたデバイスホール内に搭載され、前記基板の一面側に形成され且つ前記デバイスホール内に延出されたリードと電気的に接続された半導体素子が樹脂封止されて成る半導体装置を製造する際に、
該デバイスホール内に収容された前記基板よりも薄い半導体素子と前記リードとを電気的に接続し、前記デバイスホールの両開口の一方側を閉塞するように、前記基板の一面側にカバーテープを被着した後、
加熱処理によって流動化する封止樹脂から成り、前記デバイスホールの開口面積と等しい面積で且つ前記デバイスホール内を充填する量の樹脂層が一面側に形成された支持体を前記基板の他面側に載置し、且つ前記加熱処理によって流動化した前記封止樹脂から成る流動化樹脂が前記デバイスホール内に流入するように、前記樹脂層を基板のデバイスホールの開口の他方側を閉塞する位置に仮接着し、
次いで、前記支持体の樹脂層に加熱処理を施して、前記樹脂層を形成する封止樹脂を流動化して前記デバイスホール内に収容した半導体素子を樹脂封止し、表面が平坦な封止層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板及び支持体として、フィルム状の基板及び支持体を用いる請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
樹脂層を、熱硬化性樹脂から成る樹脂層とする請求項１又は請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
支持体として帯状の支持体を用い、前記帯状の支持体の長手方向に沿って位置決め穴及び樹脂層を形成する請求項１〜３のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
支持体の一面側に形成された樹脂層を、デバイスホールを覆うように載置して仮接着した後、加熱処理前に前記樹脂層から支持体を剥離する請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板に載置した支持体を、加熱処理後に形成された封止層から剥離する請求項１〜４のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
基板に形成されたデバイスホール内に搭載され、前記基板の一面側に形成され且つ前記デバイスホール内に延出されたリードと電気的に接続された半導体素子が樹脂封止されて成る半導体装置を製造する際に、
該デバイスホール内に収容された前記基板よりも薄い半導体素子と前記リードとを電気的に接続した後、
加熱処理によって流動化する封止樹脂から成り、前記デバイスホールの開口面積と等しい面積で且つ前記デバイスホール内を充填する量の１／２の樹脂層が一面側に形成された支持体を前記基板の両面側に載置し、且つ前記樹脂層を形成する封止樹脂に加熱処理を施して流動化した流動化樹脂が前記デバイスホール内に流入するように、前記支持体の各々に形成された樹脂層をデバイスホールの対応する開口を閉塞する位置に仮接着し、
次いで、前記支持体の樹脂層に加熱処理を施して、前記樹脂層を形成する封止樹脂を流動化して前記デバイスホール内に収容した半導体素子を樹脂封止し、表面が平坦な封止層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
基板及び支持体として、フィルム状の基板及び支持体を用いる請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
樹脂層を、熱硬化性樹脂から成る樹脂層とする請求項７又は請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
支持体として帯状の支持体を用い、前記帯状の支持体の長手方向に沿って位置決め穴及び樹脂層を形成する請求項７〜９のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
支持体の一面側に形成された樹脂層を、デバイスホールを覆うように載置して仮接着した後、加熱処理前に前記樹脂層から支持体を剥離する請求項７〜１０のいずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板に載置した支持体を、加熱処理後に形成された封止層から剥離する請求項７〜１０のいずれか一項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】
本発明は半導体装置の製造方法に関し、更に詳細には基板に形成されたデバイスホール内に搭載され、前記基板の一面側に形成され且つ前記デバイスホール内に延出されたリードと電気的に接続された半導体素子が樹脂封止されて成る半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置には、図４に示す様に、樹脂フィルム１２の一面側に銅箔から形成されたリード１４が接着剤１６によって接着されていると共に、デバイスホール１８が樹脂フィルム１２に穿設された基板１０が用いられ、且つデバイスホール１８内に搭載された樹脂フィルム１２よりも薄い半導体素子２０の電極端子とリード１４の先端部とが電気的に接合されて成る半導体装置が存る。この半導体装置では、リード１４に外部接続端子としてのはんだボール３２，３２・・が接続され、はんだボール３２，３２・・の接続個所を除くリード１４の表面はレジスト３４によって覆われている。
また、図５に示す様に、樹脂フィルム１２の一面側に銅箔から形成されたリード１４の半導体素子２０側（インナーリード１４ａ）が接着剤１６によって接着されていると共に、リード１４の樹脂フィルム１２から外方に突出しているアウターリード１４ｂが外部接続端子として用いられる半導体装置も存在する。
かかる図４及び図５に示す半導体装置では、デバイスホール１８内に搭載された半導体素子２０を水分等から保護すべく、半導体素子２０を樹脂封止する。
この樹脂封止する手段としては、従来は、図６に示す如く、液状の封止樹脂を容器１００からデバイスホール１８内に注入した後、デバイスホール１８内に注入された液状の封止樹脂を固化するポッティング法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このポッティング法によれば、デバイスホール１８に搭載された半導体素子２０を簡易な手段によって樹脂封止できる。
しかし、ポッティング法では、液状の封止樹脂を用いるためにハンドリング性に問題があり、リード１４が高密度に形成された基板１０の場合、そのデバイスホール１８内に封止樹脂を充填する充填時間も長時間となる。しかも、デバイスホール１８に注入する液状の封止樹脂の定量的管理が困難であるため、封止層の厚さの制御が困難である。
【０００４】
また、図７に示す一対のモールド金型１２２，１２４を用いて樹脂封止する方法によれば、ポッティング法による問題点を解消できるものの、高価なモールド金型１２２，１２４を用いることが必要となり、最終的に得られる半導体装置の製造コストが高くなる。更に、基板１０のデバイスホール１８の大きさや形状等が変更された場合には、デバイスホール１８の形状等の変更に応じてモールド金型１２２，１２４も変更する必要があるため、基板１０の設計上の自由度を制限することにもなる。
尚、基板１０のデバイスホール１８内に、印刷によって封止樹脂を充填する方法もあるが、封止樹脂の滲み出しが発生し易い。
【０００５】
この様に、従来の樹脂封止方法によれば、簡易な方法で封止樹脂層の厚さを制御しつつデバイスホール内に搭載された半導体素子を封止樹脂することは困難であった。
そこで、本発明の課題は、簡易な方法で封止層の厚さを制御しつつデバイスホール内に搭載された半導体素子を樹脂封止して半導体装置を製造し得る半導体装置の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、加熱処理によって流動化する樹脂から成る樹脂層を一面側に形成した支持体を基板に載置し、加熱処理を施して流動化した流動化樹脂をデバイスホール内に流入させることによって、封止層の厚さを制御しつつデバイスホール内に搭載された半導体素子を樹脂封止できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、基板に形成されたデバイスホール内に搭載され、前記基板の一面側に形成され且つ前記デバイスホール内に延出されたリードと電気的に接続された半導体素子が樹脂封止されて成る半導体装置を製造する際に、該デバイスホール内に収容された前記基板よりも薄い半導体素子と前記リードとを電気的に接続し、前記デバイスホールの両開口の一方側を閉塞するように、前記基板の一面側にカバーテープを被着した後、加熱処理によって流動化する封止樹脂から成り、前記デバイスホールの開口面積と等しい面積で且つ前記デバイスホール内を充填する量の樹脂層が一面側に形成された支持体を前記基板の他面側に載置し、且つ前記加熱処理によって流動化した前記封止樹脂から成る流動化樹脂が前記デバイスホール内に流入するように、前記樹脂層を基板のデバイスホールの開口の他方側を閉塞する位置に仮接着し、次いで、前記支持体の樹脂層に加熱処理を施して、前記樹脂層を形成する封止樹脂を流動化して前記デバイスホール内に収容した半導体素子を樹脂封止し、表面が平坦な封止層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法にある。
また、本発明は、基板に形成されたデバイスホール内に搭載され、前記基板の一面側に形成され且つ前記デバイスホール内に延出されたリードと電気的に接続された半導体素子が樹脂封止されて成る半導体装置を製造する際に、該デバイスホール内に収容された前記基板よりも薄い半導体素子と前記リードとを電気的に接続した後、加熱処理によって流動化する封止樹脂から成り、前記デバイスホールの開口面積と等しい面積で且つ前記デバイスホール内を充填する量の１／２の樹脂層が一面側に形成された支持体を前記基板の両面側に載置し、且つ前記樹脂層を形成する封止樹脂に加熱処理を施して流動化した流動化樹脂が前記デバイスホール内に流入するように、前記支持体の各々に形成された樹脂層をデバイスホールの対応する開口を閉塞する位置に仮接着し、次いで、前記支持体の樹脂層に加熱処理を施して、前記樹脂層を形成する封止樹脂を流動化して前記デバイスホール内に収容した半導体素子を樹脂封止し、表面が平坦な封止層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法でもある。
【０００７】
かかる本発明において、基板及び支持体として、フィルム状の基板及び支持体を用いることによって、薄形の半導体装置を得ることができる。
また、支持体の一面側に形成した樹脂層として、熱硬化性樹脂から成る樹脂層を用いることにより、基板のデバイスホールを樹脂封止する際に、樹脂封止とキュアとを同時に行うことができる。
かかる支持体として帯状の支持体を用い、その長手方向に沿って位置決め穴及び樹脂層を形成することにより、支持体の取り扱い性を向上でき且つ位置決め等を容易とすることができる。
尚、支持体の一面側に形成された樹脂層を、デバイスホールを覆うように載置して仮接着した後、加熱処理前に前記樹脂層から支持体を剥離すること、或いは基板に載置した支持体を、加熱処理後に形成された半導体素子を樹脂封止する封止層から剥離することが好ましい。
【０００８】
本発明によれば、一面側に封止樹脂から成る樹脂層が形成された支持体を用いるため、支持体の取り扱い性は良好である。
しかも、基板のデバイスホール内に充填する量の封止樹脂を、予め支持体の一面側に樹脂層として形成しておくため、封止樹脂量の定量的な管理を厳格に行うことができる。このため、基板のデバイスホールを封止する封止層の厚さも充分に管理できる。
また、基板のデバイスホールのサイズや形状等が変更されても、支持体に形成された樹脂層の形状や厚さ等を変更することによって容易に追随できるため、基板の設計上の自由度を確保でき、且つ半導体装置の製造コストの低減も図ることができる。
更に、基板よりも薄い半導体素子を用いるため、薄型の半導体装置を得ることができ、デバイスホールの両開口の各々に樹脂層を配設した場合には、得られる半導体装置の反り等を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を図１に示す。図１に示す基板１０はフィルム基板であって、基板１０には、樹脂フィルム１２の一面側に銅箔から形成されたリード１４が接着剤１６によって接着されていると共に、デバイスホール１８が樹脂フィルム１２を貫通して形成されている。この基板１０のデバイスホール１８には、樹脂フィルム１２の厚さよりも薄い半導体素子２０が搭載され、半導体素子２０の電極端子とリード１４の先端部とが電気的に接合されている。
かかる基板１０を形成する樹脂フイルム１２の他面側には、図１（ａ）に示す様に、ポリエチレンやポリイミドから成るカバーテープ２２を被着し、デバイスホール１８の開口の一方側を閉塞する。更に、図１（ａ）に示す様に、一面側に樹脂層２４が形成された支持板としてのポリエチレン又はポリイミドから成る支持フィルム２６を、両開口の一方側が閉塞されたデバイスホール１８の他方側の上方に位置するように位置決めする。
【００１０】
この樹脂層２４は、デバイスホール１８を樹脂封止するエポキシ等の熱硬化性樹脂から成る封止樹脂によって形成されており、その封止樹脂量はデバイスホール１８を樹脂封止し得る量である。また、樹脂層２４のデバイスホール１８の開口に対向する面積は、デバイスホール１８の開口面積と略等しい。
かかる樹脂層２４を形成する熱硬化性樹脂は、室温下で固体を維持し得る程度に予め硬化されている。但し、その熱硬化性樹脂の硬化程度は、後述する加熱処理によって流動化した後に硬化が完了する程度のものである。
樹脂層２４は、支持フィルム２６の一面側に、熱硬化性樹脂から成る所定厚さの樹脂層を印刷等によって形成した後、形成した樹脂層が室温下では固体が維持される程度に熱硬化性樹脂の硬化を進行させるべく、短時間の加熱を施すことによって得ることができる。
【００１１】
図１（ａ）に示す様に、位置決めした支持フィルム２６を基板１０上に載置し、樹脂層２４を形成する熱硬化性樹脂が軟化する程度に加熱して仮接着する。かかる仮接着によって、樹脂層２４をデバイスホール１８の開口位置に確実に固定できる。
この熱硬化樹脂としてエポキシ樹脂を用いて樹脂層２４を形成した場合、６０℃程度に加熱することによって、樹脂層２４をデバイスホール１８の開口位置に確実に固定できる程度に軟化できる。
【００１２】
次いで、樹脂層２４を形成する熱硬化性樹脂が流動化する温度に加熱する加熱処理を施し、熱硬化性樹脂から成る流動化樹脂によってし、図１（ｂ）に示す様に、基板１０のデバイスホール１８内を封止する。流動化樹脂は、デバイスホール１８の両開口がカバーテープ２２と支持フィルム２６とによって閉塞されているため、デバイスホール１８内に搭載された半導体素子２０の電極端子と電気的に接続されたリード１４の先端部間の微小間隙にも入り込み、半導体素子２０及びリード１４の先端部等を封止できる。
更に、かかる加熱温度を継続することによって、デバイスホール１８内に充填された熱硬化性樹脂から成る流動化樹脂は次第に硬化されて固化され、半導体素子２０等が樹脂封止された封止層２８が形成される。
この様に、デバイスホール１８への熱硬化性樹脂の充填と、デバイスホール１８に充填された熱硬化性樹脂の硬化とは、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、９０℃で９０分間程度（１５０℃で３０分間程度）で行うことができる。
その後、カバーテープ２２と支持フィルム２６とを封止層２８から剥離することによって、表面が平坦面に形成された封止層２８を形成できる［図１（ｃ）］。
尚、図１（ｃ）に示すリード１４には、図１（ｄ）に示す様に、外部接続端子としてのはんだボール３２，３２・・を接続し、且つはんだボール３２，３２・・の接続個所を除くリード１４の表面にレジスト３４を塗布することによって、半導体装置を得ることができる。
【００１３】
図１に示す方法によれば、簡易な方法で容易に薄形の半導体装置を製造することができる。しかも、得られた半導体装置の封止層２８の表面を平坦面に形成できる。
唯、図１に示す方法では、基板１０に形成されたデバイスホール１８の開口の一方側のみに樹脂層２４が仮接着されるため、最終的に得られた半導体装置に反りの発生が懸念される場合がある。
このような場合には、図２に示す方法によって基板１０のデバイスホール１８内を樹脂封止することにより、最終的に得られる半導体装置に反りが発生する懸念を解消できる。
【００１４】
図２に示す方法では、先ず、一面側に樹脂層２４が形成された支持板としてのポリエチレン又はポリイミドから成る支持フィルム２６，２６の各々を、半導体素子２０が搭載されているデバイスホール１８の両開口の上方に位置するように位置決めする［図２（ａ）］。
支持フィルム２６の一面側に形成された樹脂層２４は、デバイスホール１８を樹脂封止するエポキシ等の熱硬化性樹脂から成る封止樹脂によって形成されており、その封止樹脂量はデバイスホール１８を樹脂封止する量の約半分である。従って、支持フィルム２６，２６の各々に形成された樹脂層２４の合計量が、デバイスホール１８を封止する封止樹脂量となる。また、デバイスホール１８の各々の開口に対向する樹脂層２４、２４の各面積は、デバイスホール１８の開口面積と略等しい。
かかる樹脂層２４を形成する熱硬化性樹脂は、室温下で固体である得る程度に予め硬化されている。但し、その熱硬化性樹脂の硬化程度は、後述する加熱処理によって流動化した後に硬化が完了する程度のものである。
この樹脂層２４は、支持フィルム２６の一面側に、熱硬化性樹脂から成る所定厚さの樹脂層を印刷等によって形成した後、形成した樹脂層が室温下では固体が維持される程度に熱硬化性樹脂の硬化を進行させるべく、短時間の加熱を施すことによって得ることができる。
【００１５】
図２（ａ）に示す様に、位置決めした支持フィルム２６，２６を基板１０の両面に載置し、樹脂層２４，２４の各々を形成する熱硬化性樹脂が軟化する程度に加熱して仮接着する。かかる仮接着によって、樹脂層２４，１４をデバイスホール１８の各開口位置に確実に固定できる。
ここで、熱硬化樹脂としてエポキシ樹脂を用いて樹脂層２４，２４を形成した場合、樹脂層２４を６０℃程度に加熱することによって、樹脂層２４，１４をデバイスホール１８の各開口位置に確実に固定できる程度に軟化できる。
【００１６】
次いで、樹脂層２４，２４を形成する熱硬化性樹脂が流動化する温度に加熱する加熱処理を施し、流動化樹脂によって、図２（ｂ）に示す様に、基板１０のデバイスホール１８内を封止する。流動化樹脂は、デバイスホール１８の両開口が支持フィルム２６，２６によって閉塞されているため、デバイスホール１８内に搭載された半導体素子２０の電極端子と電気的に接続されたリード１４の先端部間の微小間隙にも入り込み、半導体素子２０及びリード１４の先端部等を封止できる。
更に、かかる加熱温度を継続することによって、デバイスホール１８内に充填された熱硬化性樹脂から成る流動化樹脂は次第に硬化されて固化され、半導体素子２０等が樹脂封止された封止層２８が形成される。
この様に、デバイスホール１８への熱硬化性樹脂の充填と、デバイスホール１８に充填された熱硬化性樹脂の硬化とは、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いた場合、９０℃で９０分間程度（１５０℃で３０分間程度）で行うことができる。
その後、支持フィルム２６，２６とを封止層２８から剥離することによって、表面が平坦面の封止層２８を形成できる［図２（ｃ）］。
図２に示す方法によれば、簡易な方法で容易に薄形で且つ反りのない半導体装置を製造することができる。しかも、得られた半導体装置の封止層２８の表面を平坦面に形成できる。
【００１７】
図１及び図２に示す方法によって用いられる支持体としての支持フィルム２６は、図３に示す様に、帯状の支持フィルム２６を用い、その長手方向に樹脂層２４，２４・・が形成されていると共に、樹脂層２４を挟んで支持フィルム２６の長手方向に位置決め穴で且つ送り用としてのスプロケットホール３０，３０・・が形成されているものを用いることができる。図３に示す支持フィルム２６を用いることによって、支持フィルム２６をキャリア又はリール等によるハンドリングを可能とすることができ、取り扱い性を更に向上できる。
また、図１及び図２に示す方法では、支持フィルム２６の基板１０からの剥離を、樹脂層２４を形成する熱硬化性樹脂を流動化させる加熱処理後で且つ熱硬化性樹脂の硬化が完了し固化してから行っているが、封止層２８の表面の平坦性が問題とならないならば、仮接着した後で且つ加熱処理前に支持フィルム２６を剥離してもよい。
【００１８】
更に、図１に示す方法で用いたカバーテープ２２としては、支持フィルム２６と同一フィルムであってもよいが、所定温度で剥離する熱剥離性フィルムを用いることができる。かかる熱剥離性フィルムには、所定温度で発泡する発泡剤が含有されており、発泡剤の種類や配合量を調整して剥離時期を調整した熱剥離性フィルムをカバーテープ２２として用いることによって、加熱処理の際に、封止樹脂としての熱硬化性樹脂の硬化が完了した時点でカバーテープ２２を自動的に剥離させることができる。
尚、これまでの説明では、封止樹脂として熱硬化性樹脂を用いて説明してきたが、熱可塑性樹脂であっても用いることができる。
【００１９】
以上の説明は、図４に示す半導体装置、すなわち外部接続端子としてはんだボール３２，３２・・がリード１４に設けられている半導体装置について行ってきたが、図４に示す様に、樹脂フィルム１２の一面側にリード１４の半導体素子２０側（インナーリード１４ａ）が接着剤１６によって接着されていると共に、リード１４の樹脂フィルム１２から外方に突出しているアウターリード１４ｂが外部接続端子として用いられる半導体装置にも、本発明を適用できることは勿論のことである。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、簡易な方法で封止層の厚さを制御しつつデバイスホール内に搭載された半導体素子を樹脂封止した半導体装置を製造することができる。その結果、デバイスホールの大きさや形状等の変更に容易に対応でき、半導体装置の設計の自由度を樹脂封止の面から制限することがなく、且つ半導体装置の製造コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る半導体装置の製造方法の一例を説明するための工程図である。
【図２】  本発明に係る半導体装置の製造方法の他の例を説明するための工程図である。
【図３】  本発明に用いる支持体の一例を説明する部分正面図である。
【図４】  半導体装置の一例を説明する断面図である。
【図５】  半導体装置の他の例を説明する断面図である。
【図６】  従来の樹脂封止方法の一例を説明する部分断面図である。
【図７】  従来の樹脂封止方法の他の例を説明する部分断面図である。
【符号の説明】
１０  基板
１２  樹脂フィルム
１４  リード
１４ａ  インナーリード
１４ｂ  アウターリード
１６  接着剤
１８  デバイスホール
２０  半導体素子
２２  カバーテープ
２４  樹脂層
２６  支持フィルム（支持体）
２８  封止層
３０  スプロケットホール
【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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