(57)【要約】【課題】樹脂封止後に残る不要な封止樹脂を容易に除去できる配線基板を提供する。【解決手段】半導体素子を搭載し電気的に接続するための実装領域Ａ１と、実装領域Ａ１を内部に含んで一回り大きく設定された樹脂封止領域Ａ２と、樹脂封止領域Ａ２を覆う樹脂封止部をトランスファー成形法にて形成する際の樹脂通路となる樹脂通路領域Ａ３とを片面に有する配線基板１において、樹脂通路領域Ａ３に開口する貫通穴２１が形成される。樹脂通路領域Ａ３に残る不要な封止樹脂を、貫通穴２１内にピンを挿入することで容易に剥離除去できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を搭載し電気的に接続するための実装領域と、前記実装領域を内部に含んで一回り大きく設定された樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域を覆う樹脂封止部をトランスファー成形法にて形成する際の樹脂通路となる樹脂通路領域とを片面に有する配線基板において、前記樹脂通路領域に開口する貫通穴が形成されていることを特徴とする配線基板。
【請求項２】
貫通穴における樹脂通路領域に背反する側が保護基材で閉塞されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項３】
貫通穴の内面に金属めっきが施されていることを特徴とする請求項１記載の配線基板。
【請求項４】
請求項１記載の配線基板の実装領域に半導体素子を実装する工程と、前記実装領域上の半導体素子を封止する樹脂封止部を前記配線基板の樹脂封止領域を覆うようにトランスファー成形法にて形成する工程と、前記配線基板の樹脂通路領域に残った樹脂を当該樹脂通路領域に形成された貫通穴に背面側からピンを挿入することにより剥離する工程とを有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１記載の配線基板と、前記配線基板の実装領域に実装された半導体素子と、前記配線基板の樹脂封止領域を覆うようにトランスファー成形法にて形成され、前記実装領域上の半導体素子を封止している樹脂封止部とを有することを特徴とする樹脂封止型半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板、樹脂封止型半導体装置、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＡＶ機器等の電子機器の高性能化の要求に応えるために、半導体装置の高速化、多機能化が進んでいる。そのなかに、微細拡散プロセスによって作成された入出力端子が多い半導体素子に対応したＢＧＡ（Ball Grid Array）などの封止樹脂型半導体装置がある。
【０００３】
図８はこの種の封止樹脂型半導体装置の製造途中の断面を示す。配線基板１の片面に半導体素子（半導体チップ）２が搭載され、半導体素子２を封止する樹脂封止部３がトランスファー成形法により形成されている。４は配線パターン、５は内部端子、６は外部の実装基板に接続するための外部接続端子、７は保護膜、８はワイヤである。
【０００４】
樹脂封止部３の形成は、たとえば特許文献１に記載されている。図９に示すような封止金型の上型１１と下型１２との間に、半導体素子（図示せず）を搭載した配線基板１を挟み込み、上型１１の凹部により形成されるキャビティ１３にランナー部およびゲート部１４（以下、単にランナー部１４という）を通じて封止樹脂を注入して熱硬化させる。
【０００５】
上型１１のランナー部１４は、配線基板１上を通るように、つまり配線基板１の表面を通路壁面の一部とするように形成されている。このため、配線基板１のこの樹脂通路領域には、樹脂流動性の向上のために、また当該樹脂通路領域に残る封止樹脂の剥離性の向上のために、図８に示す銅めっき９などの金属めっきが施されている。樹脂流動性および剥離性は、製品の品質、生産性に関わる因子である。
【０００６】
近年では、生産性の向上のために、図１０に示すような、配線基板１の領域（仮想線で囲む）が複数列連なって（１列のみ図示する）形成された基板１５を使用するのが一般的である。配線基板１の領域ごとに、半導体素子（図８参照）を搭載し、配線基板１の端辺よりも若干内側となるように樹脂封止部３を形成し、樹脂通路領域で固化した封止樹脂３ａを剥離した後に、個片の半導体装置に分割することとなる。
【特許文献１】特開平１０−２８４６４１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のように配線基板１の樹脂通路領域に銅めっき９が施されていても、剥離工程後になお封止樹脂３ａが残り、たとえば図１１（ａ）に示す途中での折れ３ｂによる残留などの不具合が起こることがある。これは、配線基板１の領域が複数（複数列）連なった基板１５を用いることで樹脂通路領域が長くなってきたのに伴って、封止樹脂３ａと銅めっき９との密着力が上がってきたことが、原因の一つであると思われる。折れ３ｂが発生したときには、設備の停止を招き、稼働率に大きな影響を与えることもある。
【０００８】
封止樹脂３ａ残りに対しては、使用する封止樹脂材料の特性を変更することで、すなわち封止樹脂材料のメタル密着性を低減することで、樹脂剥離性を向上させることが可能である。
【０００９】
しかしこの場合、図１１（ｂ）に示すように、樹脂封止部３（ゲート部付近の箇所）で剥離３ｃが起こり、擦り、傷となって表われ、湿気が溜まるなど、製品信頼性に影響が及ぶこととなる。
【００１０】
折れ３ｂに対しては、封止金型の設計を変更することで、すなわちランナー部１４の幅、高さを変更することで、樹脂剥離性を向上させて、対処できると予想される。
たとえば、図１２（ａ）（ｂ）にランナー部１４に対応する封止樹脂３ａにて示すように、元のランナー幅ｗ0よりも狭めながら、元のランナー高ｈ0と同等あるいはより高くするように設計変更することで、封止樹脂３ａと銅めっき９との接触面積を縮小させ、ランナー断面積（樹脂流量）を同等以下とすると、樹脂剥離性は向上すると予想される。
【００１１】
しかしこの場合、銅めっき９に対する樹脂接触面積の縮小に伴って封止金型に対する樹脂接触面積が大きくなると、封止金型からの熱(通常は165〜185℃)が封止樹脂材料に伝わりやすくなるため、封止樹脂材料の増粘速度が速くなり、ゲルタイムが短くなり、それにより、ワイヤとの摩擦力が大きくなり、ワイヤ流れが発生したり、或はゲルタイム内にキャビティ１３への注入が完了せず、樹脂充填性が不十分となることがある。
【００１２】
このように、樹脂特性や金型設計の変更によっては、樹脂封止後に配線基板１上に残る不要な封止樹脂３ａを半導体装置の信頼性や生産性を損なうことなく除去することは困難である。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑み、樹脂封止後に残る不要な封止樹脂を容易に除去できる配線基板を提供すること、また前記配線基板を用いた樹脂封止型半導体装置およびその製造方法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】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の配線基板は、半導体素子を搭載し電気的に接続するための実装領域と、前記実装領域を内部に含んで一回り大きく設定された樹脂封止領域と、前記樹脂封止領域を覆う樹脂封止部をトランスファー成形法にて形成する際の樹脂通路となる樹脂通路領域とを片面に有する配線基板において、前記樹脂通路領域に開口する貫通穴が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
貫通穴における樹脂通路領域に背反する側が保護基材で閉塞されているのが好ましい。また貫通穴の内面に金属めっきが施されているのが好ましい。
本発明の樹脂封止型半導体装置の製造方法は、上記の配線基板の実装領域に半導体素子を実装する工程と、前記実装領域上の半導体素子を封止する樹脂封止部を前記配線基板の樹脂封止領域を覆うようにトランスファー成形法にて形成する工程と、前記配線基板の樹脂通路領域に残った樹脂を当該樹脂通路領域に形成された貫通穴に背面側からピンを挿入することにより剥離する工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の樹脂封止型半導体装置は、上記の配線基板と、前記配線基板の実装領域に実装された半導体素子と、前記配線基板の樹脂封止領域を覆うようにトランスファー成形法にて形成され、前記実装領域上の半導体素子を封止している樹脂封止部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の配線基板は、樹脂通路領域に開口する貫通穴を形成したことにより、樹脂通路領域に残る不要な封止樹脂を容易に剥離可能となった。
よって、封止樹脂の除去不良（樹脂残留、樹脂封止部の傷等）を大幅に低減することができ、製造される樹脂封止型半導体装置の信頼性の向上、歩留まりの向上が可能である。剥離途中で折れて一部が残留する樹脂残留などの不良が低減できることにより、生産の連続性も向上できる。
【００１８】
配線基板の構造を変更する対処法であるため、使用する封止樹脂の特性の制限、封止金型の設計変更は特に要さない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の一実施形態の配線基板の断面図であり、図２は同配線基板を用いた樹脂封止型半導体装置の断面図である。
【００２０】
図１に示すように、配線基板１は、多層の配線パターン４が形成されているもので、半導体素子搭載領域と内部端子５が配置された領域とよりなる実装領域Ａ１と、実装領域Ａ１よりも一回り大きい樹脂封止領域Ａ２と、樹脂封止領域Ａ２に連続する樹脂通路領域Ａ３とが表面に設定されており、裏面に、内部端子５に電気的に接続する、外部の実装基板に接続するための複数の外部端子６が設けられている。
【００２１】
樹脂通路領域Ａ３上には、銅めっき９が施されるとともに、基板厚み方向に貫通する貫通穴２１が形成されている。貫通穴２１の内面には銅めっき２２（Ｎｉ／Ａｕめっきでもよい）が施されている。樹脂封止領域Ａ２と樹脂通路領域Ａ３と外部端子６とを除く配線基板１の両面は保護膜７としてのソルダーレジストで覆われている。貫通穴２１の裏面側部分は保護膜７材料で深さ半ばまで埋められている。
【００２２】
図２に示す封止樹脂型半導体装置においては、配線基板１の表面に半導体素子２が固着され（実装領域Ａ１上）、半導体素子２上の複数の電極２ａと対応する配線基板１上の複数の内部端子５とがワイヤ８にて電気的に接続され、半導体素子２とワイヤ８と内部端子５とを覆う樹脂封止部３がトランスファー成形法にて形成されている（樹脂封止領域Ａ２上）。
【００２３】
図３に示す短冊状基板１５は、配線基板１の領域が連結部１６によって複数に連ねられているもので（一列のみ図示している）、最終的に、スリット１７の箇所で分割されて、配線基板１の領域ごとに個片化される。図１はこの図中のＸ−Ｘ線での断面を示している。
【００２４】
各配線基板１の領域には、その端辺よりも若干内側に上述の樹脂封止領域Ａ２（実装領域Ａ１は図示せず）が設けられている。樹脂通路領域Ａ３およびその上の銅めっき９は、連結部１６内で複数の配線基板１の領域の配列方向に沿って幹状に延びるとともに、各配線基板１の領域内の樹脂封止領域Ａ２に連続するように枝状に延びている。
【００２５】
貫通穴２１は、各配線基板３の領域に対して、樹脂封止領域Ａ２の近傍（銅めっき９の枝状部分）とそれより遠位（銅めっき９の幹状部分）とに形成されている。このような各位置に少なくとも１個ずつ配置することが好ましい。ただし樹脂封止領域Ａ２の近傍の貫通穴２１は、ゲート前であればよく、製品全体設計に応じて、銅めっき９の枝状部分と幹状部分との交差部に形成してもよいし、幹状部分に形成してもよい。
【００２６】
以下、図２の半導体装置の製造方法を説明する。
まず、先に図３を用いて説明した短冊状基板１５を準備する。図示を簡略にするために、図４に配線基板１の領域の近傍のみ示している。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、ビルドアップ基板（片面基板、両面基板でもよい）１′の樹脂通路領域Ａ３に貫通穴２１をドリル（レーザ或いはパンチでもよい）により形成し、その貫通穴２１に外層銅めっき２２を施し、その後に露光現像で微細の配線パターン４の回路形成を行う。基板１′の総板厚は、０．１mm〜２mmの範囲が望ましい。
【００２８】
図４（ｂ）に示すように、基板１′の両面全面に保護膜７となるソルダーレジスト（以下、保護膜材料という）を塗布する。この際に保護膜材料は貫通穴２１内に入り込むように塗布する。保護膜材料は塗布するのでなく、ドライフィルムを用いても構わない。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、露光現像法にて、内部端子５と外部接続端子６と樹脂通路領域Ａ３とが少なくとも露出するように保護膜材料を除去する。貫通穴２１の裏面側部分は露光せず、保護膜材料を残す。
【００３０】
次に、以上のように準備した短冊状基板１５を用いて半導体装置を組み立てる。図示を簡略にするために、図５に配線基板１の領域の近傍のみ示している。
図５（ａ）に示すように、配線基板１の領域に半導体素子２を搭載し、半導体素子２上の電極２ａと配線基板１の領域の内部端子５とをワイヤ８にて電気的に接続する。
【００３１】
半導体素子２の実装済みの短冊状基板を上述の封止金型にセットし、配線基板１の領域の半導体素子２とワイヤ８と内部端子５（および実装領域Ａ１に存在している配線パターン）とを一括にモールドして、図５（ｂ）に示すような樹脂封止部３を形成する。銅めっき９上に封止樹脂３ａが残り、貫通穴２１内にも入り込んだ状態となる。
【００３２】
この状態で、図５（ｃ）に示すように貫通穴２１に裏面側からエジェクトピン（eject pin：EP）２３を挿入して、図５（ｄ）に示すように銅めっき９，２２に対する封止樹脂３ａの密着性を緩め、この封止樹脂３ａを図５（ｅ）に示すように剥離除去する。エジェクトピン２３は、貫通穴２１の径が０．５mm〜３mm範囲内にあるときは、φ（ピン径）０．５mm〜３mmの範囲が望ましく、また突上げ量は基板厚よりも大きいことが望ましい。
【００３３】
図６（ａ）は２枚の短冊状基板１５を同時に封止金型（図示せず）にセットして一括にモールドし、各短冊状基板１５上に複数の樹脂封止部３を形成した状態を簡略に示す。図６（ｂ）は上記の状態の短冊状基板１５をアンローダーのディゲッタに移し、カルブレイク治具２４で押さえながら（理解しやすいように短冊状基板１５から離して示している）、ディゲッタに設けられた多数のエジェクトピン２３で貫通穴２１を突上げた状態を示す。２５は突上げによって密着性が緩められた封止樹脂３ａを剥離除去するためのカル吸着治具である。
【００３４】
図７に短冊状基板１５の一部の平面図を示す。図７（ａ）は樹脂封止工程後に封止樹脂３ａが残っている状態、（ｂ）は封止樹脂３ａが剥離除去された状態である。封止樹脂３ａの折れ、残留などの不具合は発生していない。
【００３５】
剥離工程の終了後に、図示を省略するクランプ金型で配線基板１の領域の外周縁部をクランプし、配線基板１の領域ごとに切断刃で切断することにより、個片の半導体装置を得る。
【００３６】
以上のようにして、複数の樹脂封止型半導体装置を、配線基板１の領域を複数に形成した短冊状基板１５を用いて一括で樹脂封止して製造することが可能であり、生産性が大幅にアップでき、コストダウンを実現できる。
【００３７】
またその短冊状基板１５に、樹脂通路領域Ａ３に開口する貫通穴２１を形成しておくことにより、不要な封止樹脂３ａを容易に剥離できるので、除去不良（樹脂残留、樹脂封止部３の傷）を大幅に低減することができ、製品の信頼性の向上、歩留まりの向上が可能である。剥離途中での封止樹脂３ａの折れなどの不良も低減できるので、生産の連続性も向上できる。使用する封止樹脂材料の特性の制限、封止金型の設計変更は特に要さない。貫通穴２１の位置によっては、その部分は切除されずに図２に示したように製品に残ることもあるし、製品に残らないこともある。
【００３８】
不要な封止樹脂３ａを剥離するためのエジェクトピン２３での突き上げは、貫通穴２１の裏面側部分に保護膜材料が残った状態で行うので、その保護膜材料が緩衝材として働き、短冊状基板１５と封止樹脂部３へのストレスが少なく、製品の信頼性が高くなる。しかも貫通穴２１の内面にも銅めっき２２を施しているので、貫通穴２１内に入った封止樹脂３ａが剥離しやすく、これによっても基板１５と封止樹脂部３へのストレスが軽減できる。貫通穴２１の裏面側部分に保護膜材料が残った状態とすることは、樹脂注入の際に基板裏面側へ漏れ出るのを防ぐ役目もはたす。かかる閉塞構造は、保護膜材料でなくドライフィルムを用いる場合はそのフィルム残りを利用すればよく、また基板裏面の銅箔残りを利用しても構わない。
【００３９】
なお上記の実施形態では、配線基板１上に１個の半導体素子２を搭載し、ワイヤボンドするタイプの樹脂封止型半導体装置について説明したが、配線基板１上に複数個の半導体素子２を並べて或いは積層して搭載する構造や、半導体素子２をフリップチップ接続する構造であっても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の配線基板を用いることにより、樹脂封止型半導体装置を信頼性、歩留まり、生産性を高く製造することができ、かかる封止樹脂型半導体装置を用いるＡＶ機器等の電子機器に広く有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態の配線基板の断面図
【図２】図１の配線基板を用いた樹脂封止型半導体装置の断面図
【図３】図１の配線基板の平面図
【図４】図１の配線基板の加工を説明する工程断面図
【図５】図２の樹脂封止型半導体装置の製造方法を説明する工程断面図
【図６】図２の樹脂封止型半導体装置の製造方法で使用するディゲッタ装置を示す断面図
【図７】図３の樹脂封止型半導体装置の製造方法での不要な封止樹脂の除去を説明する平面図
【図８】従来の樹脂封止型半導体装置の断面図
【図９】従来および本発明で用いる封止金型の断面図
【図１０】従来の樹脂封止型半導体装置の製造方法での不要な封止樹脂の状態を示す平面図
【図１１】図１０の不要な封止樹脂を除去するときに発生する不具合を示す平面図
【図１２】図１１に示す不具合をなくすための従来の対処法を説明する断面図
【符号の説明】
【００４２】
１      配線基板
２      半導体素子
３      樹脂封止部
３ａ    不要な封止樹脂
７      保護膜
９      銅めっき
２１    貫通穴
２２    銅めっき
２３    エジェクトピン
【図１】
2009038324.tif 000003
【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】
2009038324.tif 000011
【図１０】
2009038324.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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