(57)【要約】【課題】  本発明は、複数のベアチップを樹脂材料で封止した樹脂モールド基板の製造方法と樹脂モールド基板に関するものである。【解決手段】  本発明の樹脂モールド基板の製造方法は、ベアチップを樹脂材料で封止した樹脂モールド基板の製造方法であって、１つ以上のベアチップの周りを囲む枠を第１の樹脂材料を用いて形成する枠形成工程と、ベアチップが配置された枠の内側に、第２の樹脂材料を充填してベアチップを封止する封止工程と、を有するよう構成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベアチップを樹脂材料で封止した樹脂モールド基板の製造方法であって、
前記ベアチップの周りを囲む枠を第１の樹脂材料を用いて形成する枠形成工程と、
前記ベアチップが配置された前記枠の内側に、第２の樹脂材料を充填して該ベアチップを封止する封止工程と
を有することを特徴とする樹脂モールド基板の製造方法。
【請求項２】
前記第１の樹脂材料と前記第２の樹脂材料は同一の熱硬化樹脂である
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールド基板の製造方法。
【請求項３】
前記第１の樹脂材料の軟化温度は、前記第２の硬化温度より高い、
ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の樹脂モールド基板の製造方法。
【請求項４】
同一平面上に、接続用パッドを形成したデバイス面を揃えて配置されたベアチップと、
前記ベアチップの周りを囲んだ樹脂枠と、
前記ベアチップのデバイス面を除く面と前記樹脂枠との間に充填された封止樹脂と、
を有することを特徴とする樹脂モールド基板。
【請求項５】
前記樹脂枠と前記封止樹脂とは、同一の樹脂材料である
ことを特徴とする請求項４に記載の樹脂モールド基板。
【請求項６】
前記樹脂枠は、前記平面に対して垂直な断面形状が台形である
ことを特徴とする請求項４または５のいずれか１項に記載の樹脂モールド基板。
【請求項７】
前記樹脂枠と前記封止樹脂とは、無機材料のフィラーを含有する
ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の樹脂モールド基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のベアチップを樹脂材料で封止した樹脂モールド基板の製造方法と樹脂モールド基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯情報端末等にみられる電子機器のデジタル化の進展に伴い半導体チップにはさらなる多機能化、高性能化が要求されている。これらの要求を満たすために、半導体チップの作成技術において素子や配線の寸法をより微細化することを行なっているが、一方で実装技術において高集積化を図ることが行なわれている。その一つとして、複数のベアチップを一つのパッケージ内に収容したＭＣＭ（マルチチップモジュール）やＭＣＰ（マルチチップパッケージ）が知られている。
【０００３】
ＭＣＰの実装形態として、複数のベアチップをデバイス面（接続パッドを有する面）が同一平面となるように配置し、ベアチップのデバイス面でない面（ダイの背面と側面）を樹脂材料で封止した構造が知られている。ベアチップ間の相互配線は、樹脂モールド基板のデバイス面が露出する面に配線層を形成し接続している。このような構造を、本発明では樹脂モールド基板ということにする。
【０００４】
上記の樹脂モールド基板に関連する技術として、封止材料である樹脂を硬化するときの収縮に起因する反りを矯正する技術が知られている。この方法は、樹脂層より熱膨張係数が小さく、ヤング率が高いカーボンファイバやガラスクロス等からなる矯正部材を樹脂層内に設けて積層体とし、樹脂層において発生する反りを矯正するものである。
【０００５】
また、ベアチップの側面に１００ＭＰａ程度の低ヤング率の樹脂を設けておき、ベアチップ間を１４，０００ＭＰａ程度の高ヤング率の樹脂で接着する方法が知られている。低ヤング率の樹脂が変形することで、高ヤング率の樹脂が硬化時に発生する応力を吸収するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０７−７１３４号公報
【特許文献２】特開２００４−１０３９５５号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４１１７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記したように、半導体チップの高集積化を図るために複数のベアチップを一つのパッケージに収容することが行なわれており、その実装技術の一つとしてベアチップのデバイス面を同一面になるように配置し、ベアチップのデバイス面を除いた面を樹脂材料で封止する構造（樹脂モールド基板）とすることが知られている。
【０００８】
樹脂モールド基板の製造においては、ベアチップのデバイス面を下方に向けて仮接着剤を塗布した支持基板に配置し、例えば全体のベアチップを囲う枠を設けてその枠の中に封止剤である樹脂を流し込み充填する。充填した樹脂が硬化した後に、デバイス面に配線層を形成するため樹脂モールド基板を支持基板から剥すが、そのとき硬化収縮によって生じた応力により樹脂モールド基板に反りが発生する、と言う問題がある。また、樹脂モールド基板全体が収縮する、という問題もある。
【０００９】
配線層の形成にはホトリソグラフィ技術を用いて行なうが、樹脂モールド基板に大きな反りがあると樹脂モールド基板上に投影される配線パターンがボケてファインパターンの形成が困難となる。また、樹脂モールド基板のハンドリングに真空吸着を用いているが、この反りのために吸着不良が発生し、樹脂モールド基板をハンドリング中に落下してしまうこともある。樹脂モールド基板の収縮も、６インチ〜１２インチある基板では大きな値となり、フォトマスクとの位置合わせが困難となる。
【００１０】
上記した反りを抑制するために矯正部材と樹脂とを積層体構造とする方法は、半導体チップの薄膜化を阻害し、高集積化が困難になると言う問題がある。
【００１１】
また、上記したヤング率の異なる樹脂を用いる方法は、一般に大きくヤング率が異なる材料は熱膨張係数も大きく異なる。樹脂モールド基板のプロセスにおいては、室温から２００℃位までの温度変化が生じ、熱膨張係数による応力がベアチップにかかることになり、ベアチップの損傷が懸念される、という問題がある。
【００１２】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、反りや収縮を抑制する樹脂モールド基板の製造方法と、反りや収縮を抑制した樹脂モールド基板とを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
発明の一観点によれば、本発明の樹脂モールド基板の製造方法は、ベアチップを樹脂材料で封止した樹脂モールド基板の製造方法であって、１つ以上のベアチップの周りを囲む枠を第１の樹脂材料を用いて形成する枠形成工程と、ベアチップが配置された枠の内側に、第２の樹脂材料を充填してベアチップを封止する封止工程と、を有する樹脂モールド基板の製造方法が提供される。
【００１４】
発明の他の一観点によれば、本発明の樹脂モールド基板は、同一平面上に接続用パッドを形成したデバイス面を揃えて配置された１つ以上のベアチップと、ベアチップの周りを囲んだ樹脂枠と、ベアチップのデバイス面を除く面と樹脂枠との間に充填された封止樹脂と、を有する樹脂モールド基板が提供される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、ベアチップの周りに樹脂枠を設け、その中に封止樹脂を流し込んで硬化させることで、封止樹脂の硬化による収縮を基板上に形成したそれぞれの樹脂枠内に止めることができる。これによって基板全体の反りと収縮とを抑制する樹脂モールド基板の製造方法と樹脂モールド基板とを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一般的なマルチチップパッケージの構造例を示す図である。
【図２】一般的なマルチチップパッケージのプロセス例を示す図である。
【図３】樹脂硬化による反りの発生例を示す図である。
【図４】本発明の樹脂モールド基板例を示す図である。
【図５】本発明の樹脂モールド基板のプロセス例（その１）を示す図である。
【図６】本発明の樹脂モールド基板のプロセス例（その２）を示す図である。
【図７】本発明の樹脂モールド基板を用いたマルチチップパッケージの構造例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を説明する前に、マルチチップパッケージの構造とそのプロセスの一般例を説明する。
【００１８】
図１は一般的なマルチチップパッケージの構造を示した図で、ここで示したマルチチップパッケージ１００は３個のベアチップ３０を１パッケージ化した例である。ベアチップ３０のデバイス面（接続パッドを有する面）を除いた面（即ち、背面と側面）は封止樹脂４０で封止され、一体化して樹脂モールド基板５０を形成している。ベアチップ３０間の相互接続は、デバイス面に形成した配線層６０で接続している。配線層６０の下面にはバンプ７０が形成され、他の部品との電気的接続はこのバンプ７０を介して行なわれる。
【００１９】
図２は、一般的なマルチチップパッケージのプロセス例を示した図である。まず、支持基板１０の表面に仮接着剤２０を塗布したものを用意する（図２（ａ）参照）。支持基板１０は、以降の工程でウェーハプロセスと同じ製造機器を用い行なうため、半導体チップを製作するときに用いるＳｉウェーハと同一形状である。例えば、直径８インチ、１ｍｍ厚のガラス基板が用いられる。仮接着剤２０は熱可塑性の樹脂が用いられる。
【００２０】
仮接着剤２０を塗布した支持基板１０の上の適宜の位置に、ベアチップ３０のデバイス面を下に向けた状態で配置する。ベアチップ３０の配置にはダイボンダが用いられ、配置されたベアチップ３０は仮接着剤２０により支持基板１０上に固定される。次いで、支持基板１０の周りを囲い（不図示）、上方から封止樹脂４０を流し込み硬化させる。封止樹脂４０の硬化により、ベアチップ３０は封止されることになる。ベアチップ３０を封止した樹脂板が樹脂モールド基板５０である（図２（ｂ）、（ｃ））。
【００２１】
樹脂硬化後、全体を仮接着剤２０の溶融温度まで加熱し、支持基板１０から樹脂モールド基板５０を分離する（図２（ｄ））。
【００２２】
樹脂モールド基板５０の上下面を返してベアチップ３０のデバイス面が露出する面を上に向け、配線層６０を形成する。配線層６０は、デバイス面上に絶縁膜と導電膜とを成膜しフォトリソグラフィを用いて形成する。続いて、配線層６０の所定位置にバンプ７０を形成する。例えば、半田メッキ法によりバンプ７０を形成する。続いて、ダイシングソー８０により樹脂モールド基板５０を切断して個片化し、マルチチップパッケージ１００が完成する（図２（ｅ）〜（ｈ））。
【００２３】
図２（ｄ）における支持基板１０と樹脂モールド基板５０との分離の際に、封止樹脂４０の硬化時に生じた収縮応力で樹脂モールド基板５０に反りが発生する。例えば、８インチの樹脂モールド基板５０では、２００μｍ前後の反りを生じる場合がある。２００μｍの反りは、以降のウェーハプロセスて障害となる。
【００２４】
図３はその反りを説明する図で、図３（ａ）は樹脂モールド基板５０が支持基板１０に仮接着剤２０で支持されている状態を示し、図３（ｂ）は図３（ａ）の状態から支持基板１０から樹脂モールド基板５０を分離したときに樹脂モールド基板５０に反りを発生した状態を示している（図３（ｂ）の矢印は分離の方向を表す）。樹脂モールド基板５０のベアチップ３０が露出する面と反対の面は、ベアチップ３０がない分だけ封止樹脂４０の量が多いため収縮の程度は大きく、図３（ｂ）に示すように樹脂モールド基板５０を断面で表すと両端が持ち上がるように反ることになる。樹脂モールド基板５０は円板であり、樹脂モールド基板５０上のベアチップ３０の配置状態にもよるが、実際は複雑に変形するが概ね中央部分が窪む形状になる。
【００２５】
次に、本発明の樹脂モールド基板の構造とプロセス例の実施例について説明する。図４は、本発明の樹脂モールド基板２００の構造を説明する図である。図４（ａ）は樹脂モールド基板２００を封止樹脂２３０によって封止されたベアチップ２２０のデバイス面が露出する側から見た外観図である。左に樹脂モールド基板２００の全体図を、右に樹脂モールド基板２００の部分拡大図を示している。部分拡大図に示すように、井形に形成したそれぞれの樹脂枠２１０の中に、ここでは２個のベアチップ２２０を配置し、その周りを封止樹脂２３０で充填している。
【００２６】
図４（ｂ）は部分拡大図に示したＡ−Ａ’の断面を示した図で、２個のベアチップ２２０のそれぞれは各樹脂枠２１０内に配置され、ベアチップ２２０のデバイス面（図４（ｂ）ではベアチップ２２０の上辺の面）を除く面が封止樹脂２３０により封止されている。樹脂枠２１０は樹脂モールド基板２００の両面を貫通し、デバイス面と同一面となる辺が反対の面の辺より長い台形形状に形成されている。図４に示す樹脂モールド基板２００は、これ以降にデバイス面に配線層が形成され、ダイシングソーによる個片化が行なわれる。
【００２７】
次に、本発明の樹脂モールド基板のプロセス例を図５と図６を用いて説明する。図５において、まず仮接着剤２０を塗布した支持基板１０を用意する。支持基板１０と仮接着剤２０は図２で説明したものと同一のものである。即ち、支持基板１０は８インチ、１ｍｍ厚のガラス基板、仮接着剤２０は熱可塑樹脂である（図５（ａ））。
【００２８】
この仮接着剤２０を塗布した支持基板１０の上に、井形形状の樹脂枠２１０を形成する。支持基板１０は枡目状に複数の樹脂枠２１０が隣接して形成されることになる。１つの井形の外形寸法は１０×８ｍｍである。樹脂枠２１０の断面形状は前述したように台形である。台形形状とすることにより、封止樹脂を充填するときに空気を包み込んでボイドを作ることを抑制できる。台形の側面の角度は６０〜９５°程度が適切である。なお、樹脂枠２１０の上面の枠幅は１ｍｍ、高さは８００μｍである。樹脂枠２１０の材料は、溶剤により所定の粘度を有したエポキシ系樹脂で、スクリーン印刷により形成する。樹脂枠２１０の硬化温度は１９０℃である（図５（ｂ））。
【００２９】
樹脂枠２１０を形成した後、ベアチップ２２０の配置を行なう。ここでは、２個のベアチップ（チップサイズ３×５×０．４ｍｍ）をそれぞれの樹脂枠２１０の中に所定位置にダイボンダを用いて行なう。配置されたベアチップ２２０は予め塗布されている仮接着剤２０より支持基板１０上に接着される（図５（ｃ））。
【００３０】
次に、樹脂枠２１０の上から封止樹脂２３０を樹脂枠２１０の高さを少し超える程度に流し込む。使用する封止樹脂２３０は、樹脂枠２１０の形成に用いたエポキシ系樹脂と同一の樹脂である。本実施例では、封止樹脂２３０の流し込みを空気中で行っているが、ボイドの発生を防止するために真空中で行ってもよい（図５（ｄ））。
【００３１】
封止樹脂２３０の流し込みが終わった後に、樹脂枠２１０の高さから上の封止樹脂２３０の除去を行なう。具体的には、スキージ２４０を樹脂枠２１０の高さに合わせ、水平移動させて樹脂枠２１０の高さ以上にある封止樹脂２３０を除去する（スキージ２４０の水平移動により、樹脂枠２１０の高さを超えた封止樹脂２３０は樹脂枠２１０の外に押し出される）。この樹脂の除去は、封止樹脂２３０が樹脂枠２１０を超えて連ならないようにするためである。本プロセスでは、支持基板１０上の樹脂枠２１０の全体に対して封止樹脂２３０を流し込み、スキージ２４０で樹脂枠２１０の高さ以上の樹脂の除去を行なったが、樹脂枠２１０の一つ一つにディスペンサを用いて樹脂枠２１０から溢れない量の封止樹脂２３０を注入するようにしてもよい。この場合はスキージ２４０による除去は不要となる（図５（ｅ））。
【００３２】
スキージ２４０による樹脂の除去後、熱処理により封止樹脂２３０を硬化する。このときの硬化温度は１８０℃である。樹脂枠２１０を１９０℃で硬化しているため、樹脂枠２１０の軟化温度は封止樹脂２３０よりも高く（即ち、高剛性）、樹脂枠２１０が変形することはない。熱硬化した後の封止樹脂２３０の状態は、それぞれの樹脂枠２１０内で硬化するため図５（ｆ）に示すようなリセス（窪み）を発生する。本実施例で発生したリセスの大きさ（深さ）は２μｍであった（図５（ｆ））。
【００３３】
次に、バックグラインディングにより、樹脂枠２１０を含めた封止樹脂２３０の上面を平坦面にする。ここでのバックグラインディング量は約１００μｍ（７００μｍが残る）とした。これよりリセス部分は研削されることになる。ここまでの工程で、支持基板１０上に樹脂モールド基板２００ができたことになる（図６（ｇ））。
【００３４】
バックグラインディング後、樹脂モールド基板２００を支持基板１０から分離（デボンド）する。仮接着剤である熱可塑性の軟化温度以上に加熱し、スライドオフして分離する。ここでは、１６０〜１７０℃に加熱し、スライドオフした。樹脂枠２１０および封止樹脂２３０の硬化時に１８０℃、１９０℃の温度が仮接着剤２０にかかるが、このとき仮接着剤２０は軟化するがベアチップ２２０を剥離してしまうことはない。分離後の樹脂モールド基板２００の反りは、樹脂モールド基板２３０の寸法８インチφ（約２００ｍｍφ）に対して約１０μｍであった。この程度の反りであれば、以降のウェーハプロセスに充分耐えられる値である（図６（ｈ））。
【００３５】
次いで、樹脂モールド基板２００のベアチップ２２０のデバイス面が露出している面への配線層６０の形成、さらにバンプ７０の形成、ダイシングソー１５０による樹脂モールド基板２００の切断、個片化は前述と同様であるので説明は省略する（図６（ｉ）〜（ｌ））。
【００３６】
上記により作成した樹脂モールド基板を用いたマルチチップパッケージ３００の例を図７に示す。図７は図１のマルチチップパッケージ１００に合わせて描いた図である。マルチチップパッケージ３００がマルチチップパッケージ１００と異なる点は、ベアチップ２２０が樹脂枠２１０内に配置され、その樹脂枠２１０に流し込まれた封止樹脂２３０によって封止されている点である。それ以外の、配線層６０およびバンプ７０はマルチチップパッケージ１００と同様である。
【００３７】
上記実施例では、樹脂枠と封止樹脂にエポキシ系樹脂を用いたが、この樹脂に限らずフェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂のように熱硬化性を主成分とした樹脂を用いることもできる。
【００３８】
また、樹脂枠と封止樹脂にシリカやアルミナ、カーボンブラックなどの無機フィラーを配合させてもよい。これらの無機フィラーを配合することでベアチップを包む封止樹脂の熱伝導率が上がり、ベアチップが発熱する温度上昇を抑制できる。
【００３９】
本発明により、封止樹脂の硬化による収縮をそれぞれの樹脂枠内に止めるようにしたので、樹脂モールド基板に反りが生ずる問題を解消できる。また、樹脂モールド基板全体が収縮する、という問題も解消する。また、樹脂枠２１０と封止樹脂２３０とを同一の樹脂を用いたため、熱膨張係数に起因する変形を生じることはない。
【００４０】
以上、本発明の樹脂モールド基板とその製造方法の実施例を説明したが、これらは上記した内容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において種々なる態様で実施し得るものである。
【符号の説明】
【００４１】
１０    支持基板
２０    仮接着剤
３０    ベアチップ
４０    封止樹脂
５０    樹脂モールド基板
６０    配線層
７０    バンプ
８０    ダイシングソー
１００  マルチチップパッケージ
１５０  ダイシングソー
２００  樹脂モールド基板
２１０  樹脂枠
２２０  ベアチップ
２３０  封止樹脂
２４０  スキージ
２５０  リセス
３００  マルチチップパッケージ
【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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