(57)【要約】【課題】基板と封止材料の間、あるいは基板中に異物が侵入して性能の低下を招くのを抑制できる半導体パッケージの製造方法を提供する。【解決手段】半導体パッケージの製造工程で枠フレーム２の中空部を表面が粘着性の銅箔３で被覆した保持治具１を用いることにより、半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であり、保持治具１の銅箔３表面に、多層のサブストレート２０上に半導体チップ２２が実装された半導体パッケージ用の複数の中間部品２５を隙間を介し並べて粘着保持させ、この複数の中間部品２５をモールド樹脂２６により一括モールドして各中間部品２５の下面２７以外の領域を被覆し、一括モールドされた複数の中間部品２５を保持治具１から取り外した後、一括モールドされた複数の中間部品２５をその隣接する中間部品２５と中間部品２５の間で分断する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体パッケージの製造工程でフレームの中空部を表面が粘着性の耐熱基材で被覆した保持治具を用いることにより、半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であって、
保持治具の耐熱基材表面に、多層の基板上に少なくとも半導体チップが設けられた半導体パッケージ用の複数の中間部品を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品を封止材料により一括モールドして各中間部品の下面以外の領域を被覆し、一括モールドされた複数の中間部品を保持治具から取り外した後、一括モールドされた複数の中間部品をその隣接する中間部品の間で分断す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２】
耐熱基材表面に、複数枚の基板を並べて粘着して隣接する基板間には隙間を形成し、各基板上に半導体チップを実装してこれらを接合することにより複数の中間部品を製造するとともに、この複数の中間部品を洗浄液で洗浄して乾燥させ、複数の中間部品をクリーニングして不純物を除去した後、複数の中間部品を封止材料により一括モールドする請求項１記載の半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装型等の半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図８に示すようなＦＢＧＡ等の半導体パッケージ２９を製造する場合には、様々な製法が採用されるが、例えばトレイの表面に大型のサブストレート（基板）２０を搭載し、このサブストレート２０に区画された複数の実装箇所に半導体チップ２２をそれぞれ実装し、その後、サブストレート２０と複数の半導体チップ２２とを接合することにより中間部品を製造する。
【０００３】
サブストレート２０は、図８に示すように、複数枚の配線基板２１の積層により多層構造に形成され、配線基板２１と配線基板２１の間、あるいは所定の配線基板２１上にダイオード等の電子回路部品が配設されており、最下層の配線基板２１の下面に複数の電極が配列形成されている。また、各半導体チップ２２は、電気的特性を向上させたり、複合機能を実現する観点から、複数個が積層するチップ・オン・チップ（ＣｏＣ）方式等で実装される。
【０００４】
中間部品を製造したら、中間部品を洗浄して乾燥させた後、中間部品をクリーニングして不純物を除去する。こうして中間部品の不純物を除去したら、モールド工程で中間部品の複数の半導体チップ２２をモールド樹脂２６で固め、中間部品のサブストレート２０下面の複数の電極に半田ボール２８をそれぞれ搭載し、中間部品を複数の実装箇所ごとに切断して個片にすれば、同図に示す半導体パッケージ２９を製造して出荷することができる（特許文献１、２、３、４参照）。
【０００５】
モールド樹脂２６は、例えば熱硬化性を有するフェノール硬化型のエポキシ樹脂等からなり、金型を用いた成形法により、サブストレート２０の上面のみに充填されて加圧・加熱・硬化することにより、複数の半導体チップ２２を外部から被覆保護する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８‐２４３９１４号公報
【特許文献２】特開２００８‐２１１１８７号公報
【特許文献３】特開２００６‐２６１６０３号公報
【特許文献４】特開２００７‐１２３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来における表面実装型の半導体パッケージ２９は、以上のように製造され、サブストレート２０の上面のみにモールド樹脂２６が単に充填されて半導体チップ２２を被覆保護するので、サブストレート２０の上面とモールド樹脂２６との界面、あるいはサブストレート２０を形成する配線基板２１と配線基板２１との間に、塵埃、水分等の異物（図８の矢印参照）が侵入して性能の低下を招くおそれがある。
【０００８】
本発明は上記に鑑みなされたもので、基板と封止材料の間、あるいは基板中に異物が侵入して性能の低下を招くのを抑制することのできる半導体パッケージの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては上記課題を解決するため、半導体パッケージの製造工程でフレームの中空部を表面が粘着性の耐熱基材で被覆した保持治具を用いることにより、半導体パッケージを製造する半導体パッケージの製造方法であって、
保持治具の耐熱基材表面に、多層の基板上に少なくとも半導体チップが設けられた半導体パッケージ用の複数の中間部品を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品を封止材料により一括モールドして各中間部品の下面以外の領域を被覆し、一括モールドされた複数の中間部品を保持治具から取り外した後、一括モールドされた複数の中間部品をその隣接する中間部品の間で分断することを特徴としている。
【００１０】
なお、銅箔表面に複数の中間部品を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品の隣接する中間部品の間に隙間を形成することができる。
また、耐熱基材表面に、複数枚の基板を並べて粘着して隣接する基板間には隙間を形成し、各基板上に半導体チップを実装してこれらを接合することにより複数の中間部品を製造するとともに、この複数の中間部品を洗浄液で洗浄して乾燥させ、複数の中間部品をクリーニングして不純物を除去した後、複数の中間部品を封止材料により一括モールドすることができる。
【００１１】
ここで、特許請求の範囲における半導体パッケージには、少なくとも表面実装型（ＢＧＡ、ＰＢＧＡ、ＦＢＧＡ、ＦＬＧＡ、ＦＣＢＧＡ等）が含まれる。保持治具のフレームと耐熱基材のうち、少なくとも耐熱基材は耐熱性を有することが好ましい。フレームは枠形やリング形等を特に問うものではなく、耐熱基材は平面矩形、多角形、円形、楕円形等でも良い。また、中間部品の基板には、少なくともビルドアップ法で製造されたビルドアップ基板等が含まれる。この基板上には少なくとも単数複数の半導体チップが設けられ、基板と半導体チップとがワイヤー等で間接的に接続されたり、直接的に接続される。
【００１２】
封止材料は、特に限定されるものではなく、少なくともエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂をベース樹脂とした溶剤、エポキシ系樹脂にシリカ充填材を加えた材料等が含まれる。
【００１３】
本発明によれば、封止材料で一括モールドされた複数の中間部品を各中間部品の周縁部に沿って分断するのではなく、隣接する中間部品と中間部品との間で分断するので、半導体パッケージの下面以外の広い領域を被覆し、半導体パッケージを構成する基板の周面をも封止材料で包囲することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、基板と封止材料の間、あるいは基板中に異物が侵入して半導体パッケージの性能が低下するのを抑制することができるという効果がある。
また、請求項２記載の発明によれば、半導体パッケージの一部の製造工程で中間部品をトレイから保持治具に移し替えて粘着保持させる必要性に乏しく、トレイ等を省略することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態における保持治具を模式的に示す斜視説明図である。
【図２】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態におけるトレイにサブストレートを位置決めする状態を模式的に示す部分断面図である。
【図３】図２のトレイにカバー治具を被せて各サブストレート上に半導体チップを実装する状態を模式的に示す部分断面図である。
【図４】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態における複数の中間部品をモールド樹脂により一括してモールドした状態を模式的に示す部分断面図である。
【図５】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の実施形態における表面実装型の半導体パッケージを模式的に示す部分断面図である。
【図６】本発明に係る半導体パッケージの製造方法の第２の実施形態における保持治具にサブストレートを粘着保持させてその上に半導体チップを実装する状態を模式的に示す説明図である。
【図７】図６の保持治具に完成した複数の中間部品を粘着保持させた状態を模式的に示す説明図である。
【図８】従来における表面実装型の半導体パッケージを模式的に示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明すると、本実施形態における半導体パッケージの製造方法は、図１ないし図５に示すように、保持治具１の銅箔３に、サブストレート２０に半導体チップ２２が実装された半導体パッケージ２９用の中間部品２５を並べて粘着保持させ、この複数の中間部品２５をモールド樹脂２６によりモールドして各中間部品２５の下面２７以外の領域を被覆し、モールドされた複数の中間部品２５を分割して個々の半導体パッケージ２９を得るようにしている。
【００１７】
保持治具１は、図１や図４に示すように、多数の中間部品２５を収容可能な大きさの枠フレーム２を備え、この枠フレーム２に、表面が弱粘着性の薄い銅箔３が接着されており、半導体パッケージ２９のモールド工程で使用される。枠フレーム２は、特に限定されるものではないが、ガラエポ、銅合金、４２アロイ等のＦｅ-Ｎｉ合金により細長く形成され、銅箔３を緊張させてその撓みを防止するよう機能する。
【００１８】
銅箔３は、半導体チップ２２の線膨張係数や作業時の耐熱性等を考慮し、ある程度の剛性や耐熱性等が付与されて保持治具１に用いられる。この銅箔３は、例えば３５μｍ程度の厚さで平面矩形に形成され、２０μｍ程度の厚さを有する両面粘着層（各種の両面粘着テープ等）が積層して一体化されることにより、表面に弱粘着性が付与される。このような銅箔３は、枠フレーム２の下面に表面周縁部が粘着されることにより、枠フレーム２の中空部を被覆し、中間部品２５を着脱自在に粘着保持する。
【００１９】
上記構成において、ＦＢＧＡ等からなる表面実装型の半導体パッケージ２９を製造する場合には、先ず、耐熱性を有する専用のトレイ１０を用意し、このトレイ１０の表面に多層のサブストレート２０を並べて位置決め配置（図２参照）するとともに、トレイ１０の表面にカバー治具１２を被せて各サブストレート２０上に必要数の半導体チップ２２を実装（図３参照）し、その後、各サブストレート２０と半導体チップ２２とを電気的に接合することにより半導体パッケージ２９用の中間部品２５を複数製造する。
【００２０】
トレイ１０は、例えば平面矩形の板に形成され、表面のＸＹ方向に平面矩形の位置決め穴１１が複数配列形成されており、各位置決め穴１１にサブストレート２０や中間部品２５が僅かな隙間を介し着脱自在に遊嵌される。カバー治具１２は、トレイ１０に略対応する形に形成され、トレイ１０の複数の位置決め穴１１に対向する箇所が中間部品２５を露出させる観点から開口形成されており、トレイ１０から中間部品２５やその部品が脱落するのを防止するよう機能する。また、サブストレート２０と半導体チップ２２とは、必要に応じ、ワイヤボンディングで間接的に接続されたり、直接的に接続される。
【００２１】
サブストレート２０は、複数枚（２枚以上）の薄い配線基板２１の積層により多層構造に形成され、隣接する配線基板２１と配線基板２１の間、あるいは所定の配線基板２１上にダイオードや抵抗素子等の電子回路部品が配設されており、最下層の配線基板２１の下面に複数の電極が所定のパターンで配列形成される。また、半導体チップ２２は、電気的特性を向上させたり、複合機能を実現する観点から、ベースチップ２３にサブチップ２４が積層されるチップ・オン・チップ方式等で実装される。ベースチップ２３とサブチップ２４とは、必要に応じ、ワイヤボンディングにより接続されたり、直接接続（フリップチップ接続）される。
【００２２】
次いで、フラックスクリーン工程でトレイ１０と共に複数の中間部品２５を洗浄液に浸漬して精密洗浄し、ベーキング゛工程でトレイ１０と共に複数の中間部品２５を加熱乾燥させて除湿した後、クリーニング工程でトレイ１０と共に複数の中間部品２５をプラズマクリーニングして不純物を除去する。
【００２３】
カバー治具１２は、ベーキング゛工程の作業終了時、あるいはクリーニング工程の作業終了時にトレイ１０の表面から取り外される。ベーキング゛工程では、例えば１２５℃、３０分の条件で中間部品２５を加熱することにより、中間部品２５内の水分を排湿する。また、中間部品２５から不純物を除去するクリーニング法には、様々な方法があるが、プラズマクリーニング法によれば、洗浄液による汚染やウォーターマークを回避し、排水設備等を省略してクリーニング作業を単純化することが可能となる。
【００２４】
次いで、複数の中間部品２５をトレイ１０から順次取り外して保持治具１の銅箔３表面のＸＹ方向に並べて粘着保持させ、この並んだ複数の中間部品２５を耐吸湿性に優れるエポキシ樹脂等のモールド樹脂２６により一括モールディングして複数の中間部品２５の下面２７以外の領域、すなわち中間部品２５の半導体チップ２２を搭載した上面及び前後左右の周面をそれぞれ被覆し、モールド樹脂２６を所定の形に整えて硬化させる（図４参照）。
【００２５】
複数の中間部品２５を並べる際、個々の中間部品２５に対するモールド樹脂２６の被覆範囲を拡大する観点から、複数の中間部品２５をマトリックスに配列（例えば、５×５、５×１０、１０×１０、６×２２等）し、隣接する中間部品２５と中間部品２５との間に多少の隙間、あるいは僅かな隙間を区画することが好ましい。
【００２６】
各中間部品２５の下面２７以外の領域を被覆したら、一括モールドで一体化された複数の中間部品２５を保持治具１の銅箔３から取り外し、銅箔３の表面から剥離された各中間部品２５の下面２７、すなわちサブストレート２０下面の複数の電極に半田ボール２８をそれぞれ搭載する。半田ボール２８は、特に限定されるものではないが、例えばコアが樹脂のタイプ等を使用することができる。
【００２７】
そして、一体化された複数の中間部品２５を個々の中間部品２５にダイシングブレードでダイシング等して切断し、電気的な試験等を実施すれば、完成品である半導体パッケージ２９を得ることができる（図５参照）。ダイシングブレードで分割する際、各中間部品２５の周縁部に沿って切断するのではなく、隣接する中間部品２５と中間部品２５との間の隙間を切断する。こうすれば、サブストレート２０の全周面がモールド樹脂２６で被覆されることとなる。
【００２８】
上記によれば、一括モールドされた複数の中間部品２５の隣接する中間部品２５の間を切断して個々の半導体パッケージ２９を得るので、半導体パッケージ２９の下面２７以外の広い領域を被覆し、サブストレート２０の周面をもモールド樹脂２６で包囲（図５参照）して外部に露出しないようにすることができる。
【００２９】
したがって、半導体パッケージ２９のサブストレート２０上面とモールド樹脂２６との界面、あるいはサブストレート２０を形成する配線基板２１と配線基板２１との間に、塵埃、水分等の異物が横方向から侵入するのを有効に防止することができる。これにより、半導体パッケージ２９の性能が低下するおそれを排除し、信頼性や品質を著しく向上させることができる。
【００３０】
また、トレイ１０の凹凸のある表面ではなく、銅箔３の平坦な表面でモールディングするので、モールド樹脂２６の硬化後、まとめて一体化された複数の中間部品２５を取り外す作業が実に簡単、かつ容易となる。また、枠フレーム２と銅箔３とを固定ではなく、着脱自在とすれば、少なくとも枠フレーム２を廃棄することなく再度使用することができ、コスト削減や省資源化が大いに期待できる。さらに、枠フレーム２を摘むことにより、保持治具１の操作性を向上させることが可能になる。
【００３１】
次に、図６及び図７は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、モールド工程のみで保持治具１を使用するのではなく、中間部品２５の製造工程からモールド工程まで保持治具１を使用するようにしている。
この場合、半導体パッケージ２９の製造に際しては、トレイ１０の代わりに保持治具１を用意し、銅箔３の平坦な表面のＸＹ方向にサブストレート２０を配列して位置決め粘着（図６参照）し、隣接するサブストレート２０とサブストレート２０との間に隙間を区画する。
【００３２】
保持治具１の銅箔３表面に複数のサブストレート２０を配列したら、各サブストレート２０上に必要数の半導体チップ２２を実装し、その後、各サブストレート２０と半導体チップ２２とを電気的に接合することにより、半導体パッケージ２９用の中間部品２５を製造する（図７参照）。こうして製造された複数の中間部品２５は、銅箔３の表面に並べて粘着保持され、隣接する中間部品２５と中間部品２５との間に隙間が区画されることとなる。
【００３３】
次いで、フラックスクリーン工程で保持治具１ごと複数の中間部品２５を洗浄液に浸漬して精密洗浄し、ベーキング゛工程で複数の中間部品２５を保持治具１ごと加熱乾燥させて除湿し、クリーニング工程で複数の中間部品２５を保持治具１ごとプラズマクリーニングして不純物を除去する。そして、保持治具１の銅箔３表面に並んだ複数の中間部品２５をモールド樹脂２６により一括モールドして各中間部品２５の下面２７以外の領域を被覆する。その他の部分については、上記実施形態と略同様であるので説明を省略する。
【００３４】
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、専用のトレイ１０やカバー治具１２を省略することができるので、コストや部品点数の削減を図ることができるのは明らかである。
【００３５】
なお、上記実施形態では枠フレーム２に銅箔３を接着したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、耐熱基材として、ポリイミド製のフィルム等からなる基材を接着しても良い。また、上記実施形態では半導体チップ２２をチップ・オン・チップ方式で実装したが、これに限定されるものではなく、チップ・オン・基板方式等で実装しても良い。また、プラズマクリーニングには、物理的洗浄と化学的洗浄（表面改質）とがあるが、いずれの方法を採用しても良い。
【００３６】
また、上記実施形態では一体化された複数の中間部品２５に複数の半田ボール２８をそれぞれ搭載した後、一体化された複数の中間部品２５を個々に分割したが、一体化された複数の中間部品２５を個々の中間部品２５に分割した後、各中間部品２５の複数の電極に半田ボール２８をそれぞれ搭載することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明に係る半導体パッケージの製造方法は、エリアアレイ型等の半導体パッケージの製造分野で使用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１        保持治具
２        枠フレーム（フレーム）
３        銅箔（耐熱基材）
１０      トレイ
１２      カバー治具
２０      サブストレート（基板）
２１      配線基板
２２      半導体チップ
２３      ベースチップ
２４      サブチップ
２５      中間部品
２６      モールド樹脂（封止材料）
２７      下面
２９      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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