(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップの一方の面を樹脂製の第１成形体で被覆し、半導体チップの他方の面を樹脂製の第２成形体で被覆することにより、この第１成形体と第２成形体の間に半導体チップを埋設して封止する半導体装置において、
前記半導体チップの各角部にその半導体チップの厚さ方向に沿って延びる柱状あるいはリブ状のコーナ保護部を前記第１成形体と一体に設け、各コーナ保護部の外表面を前記第２成形体で被覆したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、前記半導体チップ上に通信用コイルが設けられていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の半導体装置において、前記半導体チップがベアチップであることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
第１の樹脂封止用金型に設けたチップ収納用凹部に半導体チップを挿入して、その第１の樹脂封止用金型内に樹脂を注入することにより、前記半導体チップの一方の面を被覆する第１成形体を形成し、この半導体チップを保持した第１成形体を第２の樹脂封止用金型に装着して、第２の樹脂封止用金型内に樹脂を注入することにより、前記半導体チップの他方の面を被覆する第２成形体を形成して、この第１成形体と第２成形体の間に半導体チップを埋設して封止する半導体装置の樹脂封止方法において、
前記チップ収納用凹部の半導体チップの角部と対向する位置に半導体チップの厚さ方向に沿って延びる凹部を設け、前記チップ収納用凹部に半導体チップを挿入して前記第１成形体を形成するとともに、前記半導体チップの各角部にその半導体チップの厚さ方向に沿って延びる柱状あるいはリブ状のコーナ保護部を第１成形体と一体に形成し、
その半導体チップを保持した第１成形体を前記第２の樹脂封止用金型に装着して、前記第２成形体を形成するとともに、前記コーナ保護部の外表面を第２成形体で被覆することを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項５】
請求項４記載の半導体装置の樹脂封止方法において、前記チップ収納用凹部の周面が金型本体の表面の一部で構成され、チップ収納用凹部の底面が前記金型本体とは別体に設けられたチップ受け部の表面の一部で構成されて、前記金型本体の表面とチップ受け部の表面の接合部がほぼ直角であることを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項６】
請求項４記載の半導体装置の樹脂封止方法において、前記半導体チップ上に通信用コイルが設けられ、その通信用コイル側が前記チップ収納用凹部の底面と対向するように半導体チップがチップ収納用凹部内に装着されることを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項７】
請求項４記載の半導体装置の樹脂封止方法において、前記第１の樹脂封止用金型の移動金型と、前記第２の樹脂封止用金型の移動金型が共通で、第１の樹脂封止用金型の固定金型と、前記第２の樹脂封止用金型の固体金型が交換可能になっていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項８】
チップ収納用凹部を有し、そのチップ収納用凹部内に挿入された半導体チップの一方の面を被覆する第１成形体を形成するための第１の樹脂封止用金型と、前記半導体チップを保持した第１成形体を装着して、前記半導体チップの他方の面を被覆する第２成形体を形成するための第２の樹脂封止用金型とを備え、
前記第１の樹脂封止用金型で形成された第１成形体と、前記第２の樹脂封止用金型で形成された第２成形体との間に前記半導体チップを埋設して封止する半導体装置の樹脂封止装置において、
前記チップ収納用凹部の半導体チップの角部と対向する位置に、半導体チップの厚さ方向に沿って延びる溝状の凹部を設けたことを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
【請求項９】
請求項８記載の半導体装置の樹脂封止装置において、前記チップ収納用凹部の周面が金型本体の表面の一部で構成され、チップ収納用凹部の底面が前記金型本体とは別体に設けられたチップ受け部の表面の一部で構成されて、前記金型本体の表面とチップ受け部の表面の接合部がほぼ直角であることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
【請求項１０】
請求項８記載の半導体装置の樹脂封止装置において、前記半導体チップ上に通信用コイルが設けられ、その通信用コイル側が前記チップ収納用凹部の底面と対向するように半導体チップがチップ収納用凹部内に装着されることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
【請求項１１】
請求項８記載の半導体装置の樹脂封止装置において、前記第１の樹脂封止用金型の移動金型と、前記第２の樹脂封止用金型の移動金型が共通で、第１の樹脂封止用金型の固定金型と、前記第２の樹脂封止用金型の固体金型が交換可能になっていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＩＣチップなどの半導体チップを備えた半導体装置およびその樹脂封止方法に係り、特に通信機能を備えた半導体装置、半導体装置の樹脂封止方法およびその樹脂封止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣチップが搭載された通信機能を有する半導体装置は、豊富な情報量とセキュリティ性能を備えていることから、例えば交通、流通および情報通信など広い分野で普及が進んでいる。この半導体装置の製品形態としては、ＩＣチップや付帯する部品などの周囲を樹脂で封止して、例えばカード状、タグ状またはコイン状に形成した携帯用のものが普及している。
【０００３】
この半導体装置の樹脂封止方法して、２次成形加工の手法が通常採用されている。この２次成形加工法は、最初、ＩＣチップを下金型内のＩＣチップ収納凹部に収納し、キャビティ内に樹脂を注入して、ＩＣチップの上面側のみを成形する。その後下金型の付け替えをして、再度、キャビティ内に樹脂を注入して、冷却後に金型より樹脂封止された半導体装置を取り出すことができる。
【０００４】
図１０は従来の樹脂封止用金型におけるＩＣチップ収納凹部の平面図、図１１は図１０Ｂ−Ｂ線上の断面図である。図中の５１はＩＣチップ収納凹部、５２はそのＩＣチップ収納凹部５１に収納されるＩＣチップ、５３は下金型、矢印Ｘは溶融樹脂の注入方向である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようにＩＣチップ５２をＩＣチップ収納凹部５１に収納し、矢印Ｘ方向から溶融樹脂を注入して、ＩＣチップ５２の周囲を樹脂層で被覆する訳であるが、ＩＣチップ５２の角部周辺にクラックが生じたり、樹脂層の肉厚不足が生じ易く、そのために成形不良率が高くなり、またこのような物を使用すると封止効果が低下する。
【０００６】
本発明者らはこのＩＣチップのクラックや樹脂層の肉厚不足の発生について種々検討した結果、下金型５３の形状などに問題があることを解明した。すなわち図１０ならびに図１１に示すように、ＩＣチップ収納凹部５１の各角部に加工上、曲面５４が形成されており、この各曲面５４にＩＣチップ５２の角部が近接、対向した状態で樹脂層が形成されるため、ＩＣチップ５２の角部を覆う樹脂層が局部的に極薄となり、そのため応力が集中して、ＩＣチップ５２の角部周辺にクラックが生じたり、樹脂層の肉厚不足が生じる。
【０００７】
特に図１０ならびに図１１に示すように、溶融樹脂がＸ方向から注入された場合、溶融樹脂の流れによりＩＣチップ５２が収納凹部５１内で下流側に押されて移動するため、ＩＣチップ５２の角部が曲面５４ａに接近して、特にクラックや肉厚不足が生じ易く、封止効果の低下を助長する。
【０００８】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、封止効果が確実で品質の安定した半導体装置、半導体装置の樹脂封止方法およびその樹脂封止装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の本発明は、例えばＩＣチップなどの半導体チップの一方の面を樹脂製の第１成形体で被覆し、半導体チップの他方の面を樹脂製の第２成形体で被覆することにより、この第１成形体と第２成形体の間に半導体チップを埋設して封止する半導体装置を対象とするものである。
【００１０】
そして前記半導体チップの各角部にその半導体チップの厚さ方向に沿って延びる柱状あるいはリブ状のコーナ保護部を前記第１成形体と一体に設け、各コーナ保護部の外表面を前記第２成形体で被覆したことを特徴とするものである。
【００１１】
前記目的を達成するため、第２の本発明は、例えば後述する第１固定金型と移動金型とからなる第１の樹脂封止用金型に設けたチップ収納用凹部に半導体チップを挿入して、その第１の樹脂封止用金型内に樹脂を注入することにより、前記半導体チップの一方の面を被覆する第１成形体を形成し、この半導体チップを保持した第１成形体を例えば後述する第２固定金型と移動金型とからなる第２の樹脂封止用金型に装着して、第２の樹脂封止用金型内に樹脂を注入することにより、前記半導体チップの他方の面を被覆する第２成形体を形成して、この第１成形体と第２成形体の間に半導体チップを埋設して封止する半導体装置の樹脂封止方法を対象とするものである。
【００１２】
そして前記チップ収納用凹部の半導体チップの角部と対向する位置に半導体チップの厚さ方向に沿って延びる凹部を設け、前記チップ収納用凹部に半導体チップを挿入して前記第１成形体を形成するとともに、前記半導体チップの各角部にその半導体チップの厚さ方向に沿って延びる柱状あるいはリブ状のコーナ保護部を第１成形体と一体に形成し、その半導体チップを保持した第１成形体を前記第２の樹脂封止用金型に装着して、前記第２成形体を形成するとともに、前記コーナ保護部の外表面を第２成形体で被覆することを特徴とするものである。
【００１３】
前記目的を達成するため、第３の本発明は、チップ収納用凹部を有し、そのチップ収納用凹部内に挿入された半導体チップの一方の面を被覆する第１成形体を形成するための第１の樹脂封止用金型と、前記半導体チップを保持した第１成形体を装着して、前記半導体チップの他方の面を被覆する第２成形体を形成するための第２の樹脂封止用金型とを備え、前記第１の樹脂封止用金型で形成された第１成形体と、前記第２の樹脂封止用金型で形成された第２成形体との間に前記半導体チップを埋設して封止する半導体装置の樹脂封止装置を対象とするものである。
【００１４】
そして前記チップ収納用凹部の半導体チップの角部と対向する位置に、半導体チップの厚さ方向に沿って延びる溝状の凹部を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は前述のように、チップ収納用凹部の半導体チップ角部と対向する位置に、半導体チップの厚さ方向に沿って延びる凹部（逃げ部）を設けているため、第１成形体を形成したときに半導体チップの各角部に肉厚状のコーナ保護部が形成される。そのため半導体チップの角部での応力集中が緩和され、クラックや肉厚不足がなくなり、そのため第１成形体の成形不良の発生が少なくなり、封止効果の向上が図れる。
【００１６】
またこのコーナ保護部は半導体チップ角部の保護に役立ち、第２成形体を形成するまでの間のハンドリング時における半導体チップ角部の損傷防止ができ、品質の安定した半導体装置が得られる。
【００１７】
次に本発明の実施の形態を図とともに説明する。図１は樹脂封止されるＩＣチップの途中の状態を示す要部拡大斜視図、図２は樹脂封止される前のＩＣチップの拡大断面図、図３は第１固定金型の斜視図、図４はその第１固定金型に設けられているＩＣチップ収納凹部の平面図、図５は図４Ａ−Ａ線上の断面図、図６は樹脂封止の第１成形工程を説明するための断面図、図７は第２成形工程を説明するための断面図である。
【００１８】
ＩＣチップ１の周囲全体が、例えばＡＢＳ樹脂などからなる樹脂封止層２（図７参照）によって被覆されている。本実施の形態では封止用樹脂としてＡＢＳ樹脂を使用したが、他の熱可塑性樹脂も使用可能である。前記ＩＣチップ１はベアチップで、図２に示すようにシリコン層３上に所定の形状をした導電パターン４が形成され、その上に通信用コイル５が渦巻状に形成されて、導電パターン４ならびに通信用コイル５の表面が保護膜６で覆われている。このベアチップは例えば一辺の長さが２ｍｍの正方形をしており、厚さが０．６ｍｍである。
【００１９】
図１に示すように、ＩＣチップ１の各角部と対向する位置にＩＣチップ１の厚さ方向のほぼ全長に沿って延びる４本の肉厚のコーナ保護部７が形成され、このコーナ保護部７によりＩＣチップ１の各角部が被覆、保護されている。
【００２０】
次にＩＣチップ１の封止方法につてい説明する。樹脂封止の第１成形工程でＩＣチップ１は図６に示すように第１固定金型８と移動金型９の間に形成される円形のキャビティ１０内にセットされる。第１固定金型８のほぼ中央部には、ＩＣチップ収納凹部１１が形成され（図４，図５参照）、そのＩＣチップ収納凹部１１の底部は第１固定金型８とは別体のチップ受け部１２で構成されている。第１固定金型８とチップ受け部１２を別体で構成することにより、図５に示すようにＩＣチップ収納凹部１１の周面となる第１固定金型８の側面８ａと、ＩＣチップ収納凹部１１の底面となるチップ受け部１２の側面１２ａとが接合する部分は、図１１に示す従来のように曲面にはならず、ＩＣチップ１の角部と同じように直角にすることができる。
【００２１】
図５と図６に示すようにチップ受け部１２のほぼ中央部に、ＩＣチップ１を吸引固定するための吸引孔１３が設けられている。また図６に示すように、第１固定金型８にはキャビティ１０に連通した樹脂注入口１４が形成されている。
【００２２】
図３と図４に示すように、第１固定金型８におけるＩＣチップ収納凹部１１の各角部に相当する位置に、ＩＣチップ収納凹部１１の深さ方向、すなわちＩＣチップ１の厚さ方向に沿って延びる溝状の保護部形成用凹部１５が形成されている。
【００２３】
ＩＣチップ１の前記通信用コイル５（図２参照）側がチップ受け部１２と対向するようにＩＣチップ１をＩＣチップ収納凹部１１内に挿入して、チップ受け部１２の真空吸着によりＩＣチップ１を固定したとき、図４に示すようにＩＣチップ１の各角部は前記保護部形成用凹部１５と対向する。このようにしてＩＣチップ１がキャビティ１０内に位置決めされる。
【００２４】
そして第１固定金型８に対して移動金型９を密着して、第１固定金型８と移動金型９の間にキャビティ１０を形成する。この状態で図６に示す如く樹脂注入口１４から高温の溶融樹脂１６を高圧で注入する。キャビティ１０内に溶融樹脂１６が十分に行き渡り、コーナ保護部７なども確実に形成されるために、射出圧は６００〜９００ｋｇｆ／ｃｍ2 程度が好ましいが、射出圧は例えば封止樹脂の材料や金型寸法，形状などによって適宜変更可能である。
【００２５】
保圧，冷却後に移動金型９を成形体とともに第１固定金型８から離す。このようにして形成された第１成形体１７の形状が、図１と図６に示されている。ＩＣチップ１の部分は第１成形体１７の他の表面より若干突出しており、ＩＣチップ１のコイル５に近い側の上面が露出し、他の周面ならびに底面は第１成形体１７によって覆われている。また、ＩＣチップ１の各角部と対向する位置にＩＣチップ１の厚さ方向に沿って延びる肉厚でほぼ円柱状をした４本のコーナ保護部７が第１成形体１７と一体に形成され、この４本のコーナ保護部７によりＩＣチップ１が確実に固定されている。
【００２６】
次に第１固定金型８を取外し、図７に示すような断面形状を有する２次成形用の第２固定金型１８を取り付け、前記第１成形体１７を装着している前記移動金型９を第２固定金型１８に密着することにより、第１成形体１７と第２固定金型１８の間にキャビティ１９が形成されるとともに、そのキャビティ１９内でのＩＣチップ１の位置決めが自動的になされる。
【００２７】
この状態で図７に示す如く第２固定金型１８に形成されている樹脂注入口２０から第１成形体１７と同材質の高温の溶融樹脂１６を高圧で注入し、溶融樹脂１６をキャビティ１９内に充填する。そして保圧，冷却して、ＩＣチップ１のコイル側表面、４本のコーナ保護部７ならびに第１成形体１７の表面を覆った第２成形体２１を形成する。しかる後に移動金型９を第２固定金型１８から離し、第２固定金型１８に設けられているイジェクトピン（図示せず）によりコインタイプの半導体装置を第２固定金型１８から取り外す。
【００２８】
このコインタイプの半導体装置は、第１成形体１７と第２成形体２１は融合により実質的に一体化されており、それらの厚さ方向のほぼ中間位置にＩＣチップ１が埋設され、周囲が完全に封止されている。第１成形体１７と第２成形体２１の厚さはほぼ等しく、従って第１成形体１７の樹脂量と第２成形体２１の樹脂量はほぼ等量となっている。このように樹脂量を等分化することにより、半導体装置の反りが防止できる。
【００２９】
図８は保護部形成用凹部１５の変形例を示す図で、この例では保護部形成用凹部１５が若干長溝状に形成され、この形状に合ったリブ状のコーナ保護部７がＩＣチップ１の各角部に形成される。
【００３０】
図９は第１固定金型８とチップ受け部１２の変形例を示す図で、図５に示す例では第１固定金型８にチップ受け部１２が当接する段状のストッパー部２２が設けられているが、この例ではそのストッパー部２２が設けられていない。
【００３１】
前記実施の形態のように、ＩＣチップ１の通信用コイル５側を第１固定金型８のチップ収納凹部１１で位置決めすれば、結局、樹脂封止層２内での厚さ方向の通信用コイル５の位置が正確に確保され、通信性能のバラツキが抑制でき、信頼性の向上が図れる。
【００３２】
前記実施の形態では移動金型９が左右方向に移動する樹脂封止用金型について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、移動金型が上下方向に移動する樹脂封止用金型にも適用可能である。
【００３３】
前記実施の形態では通信機能（通信用コイル）を備えた半導体装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、通信機能を備えない他の半導体装置にも適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は前述のように、チップ収納用凹部の半導体チップ角部と対向する位置に、半導体チップの厚さ方向に沿って延びる凹部（逃げ部）を設けているため、第１成形体を形成したときに半導体チップの各角部に肉厚状のコーナ保護部が形成される。そのため半導体チップの角部での応力集中が緩和され、クラックや肉厚不足がなくなり、そのため第１成形体の成形不良の発生が少なくなり、封止効果の向上が図れる。
【００３５】
またこのコーナ保護部は半導体チップ角部の保護に役立ち、第２成形体を形成するまでの間のハンドリング時における半導体チップ角部の損傷防止ができ、品質の安定した半導体装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂封止されるＩＣチップの途中の状態を示す要部拡大斜視図である。
【図２】その樹脂封止される前のＩＣチップの拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態で用いられる第１固定金型の斜視図である。
【図４】その第１固定金型に設けられているＩＣチップ収納凹部の平面図である。
【図５】図４Ａ−Ａ線上の断面図である。
【図６】樹脂封止の第１成形工程を説明するための断面図である。
【図７】第２成形工程を説明するための断面図である。
【図８】保護部形成用凹部の変形例を示すＩＣチップ収納凹部の平面図である。
【図９】第１固定金型とチップ受け部の変形例を示す断面図である。
【図１０】従来の樹脂封止用金型におけるＩＣチップ収納凹部の平面図である。
【図１１】図１０Ｂ−Ｂ線上の断面図である。
【符号の簡単な説明】
１  ＩＣチップ
２  樹脂封止層
５  通信用コイル
７  コーナ保護部
８  第１固定金型
８ａ  第１固定金型の側面
９  移動金型
１０，１９  キャビティ
１１  ＩＣチップ収納凹部
１２  チップ受け部
１２ａ  チップ受け部の側面
１３  吸引孔
１５  保護部形成用凹部
１７  第１成形体
１８  第２固定金型
２１  第２成形体
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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