JP2006303119A - Method of manufacturing semiconductor device and semiconductor sealing resin sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回路基板上に接合された半導体素子を加圧しないか又は低い圧力を加えながら効率的に封止することができる半導体装置の製造方法及びそれに用いる半導体封止用樹脂シートに関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of efficiently sealing a semiconductor element bonded on a circuit board while applying no low pressure or applying a low pressure, and a semiconductor sealing resin sheet used therefor.
モールド樹脂、アンダーフィル、加圧成型シート樹脂等の不透明な樹脂で受光素子等の全面を封止すると光半導体素子の機能を阻害することとなるような場合、半導体素子の機能を確保するように一部に開口部を設けて半導体素子と回路基板の接合部を選択的に封止していた。 If the entire surface of the light-receiving element or the like is sealed with an opaque resin such as mold resin, underfill, or pressure-molded sheet resin, the function of the optical semiconductor element should be secured. An opening is provided in a part to selectively seal the junction between the semiconductor element and the circuit board.
このように部分的に開口した形で封止する方法としては、半導体素子の周囲をあらかじめレジストで枠状に印刷したり、ダム枠を貼り付ける等した後、液状の封止樹脂で封止する方法があった（例えば、特許文献１参照。）。また、あらかじめ開口部を形成したガラスクロス入りプリプレグを使用し、半導体素子をその開口部に合わせて回路基板上に積層してプリプレグで半導体素子の周囲を囲い、受光部の機能を損なわないように封止して成型する方法も知られていた。
しかしながら、前者の方法は工程が複雑であるためコストアップの原因となってしまい、後者の方法は打ち抜いて形成した開口部が成型時の高い圧力による樹脂フローで埋まってしまう等の問題があった。 However, the former method has a complicated process and causes a cost increase, and the latter method has a problem that an opening formed by punching is filled with a resin flow due to a high pressure during molding. .
そこで、本発明は、これらの課題を解消して、常圧下、全く加圧しないか又は低い圧力での加圧による硬化工程を用いるという簡便な工程により、半導体素子の周囲を樹脂で取り囲み、かつ、受光部を覆わないように開口部を保持することができる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves these problems, surrounds the semiconductor element with a resin by a simple process of using no curing under normal pressure, or using a curing process under pressure at a low pressure, and An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can hold an opening so as not to cover a light receiving portion.
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体封止のために加熱溶融させたときの溶融粘度が１０〜３００Ｐａ・ｓである熱硬化型樹脂シートの所定の箇所に開口部を設ける工程と、開口部を回路基板に固定された半導体素子に位置を合わせながら、回路基板上に熱硬化型樹脂シートを積層する工程と、積層した熱硬化型樹脂シートを、０〜０．５ＭＰａの圧力で加圧して加熱硬化させる工程と、を有することを特徴とするものである。 The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of providing an opening at a predetermined portion of a thermosetting resin sheet having a melt viscosity of 10 to 300 Pa · s when heated and melted for semiconductor encapsulation, The step of laminating the thermosetting resin sheet on the circuit board while aligning the position with the semiconductor element fixed to the circuit board, and pressurizing the laminated thermosetting resin sheet with a pressure of 0 to 0.5 MPa And heat curing.
また、本発明の半導体封止用樹脂シートは、半導体封止に用いられる熱硬化型樹脂製のシートであって、加熱溶融させたときの溶融粘度が１０〜３００Ｐａ・ｓであり、所定の箇所に開口部を有することを特徴とするものである。 Moreover, the resin sheet for semiconductor encapsulation of the present invention is a sheet made of a thermosetting resin used for semiconductor encapsulation, and has a melt viscosity of 10 to 300 Pa · s when heated and melted. It is characterized by having an opening.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、あらかじめ形状を加工しておいた所定の溶融粘度範囲を有する封止用樹脂シートを用いることで、常圧下、加圧しないか又は低い圧力で加圧した加熱硬化により充分に封止することができ、このとき、形成した開口部の形状は崩れにくく、かつ、ボンディングワイヤや回路基板と半導体素子のすきまには充分に樹脂を含浸・充填できるため、所望の場所に開口部を設けた半導体装置を簡便に得ることができる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, by using a sealing resin sheet having a predetermined melt viscosity range whose shape has been processed in advance, no pressure is applied under normal pressure or low pressure. It can be sufficiently sealed by heat curing, and at this time, the shape of the formed opening is difficult to collapse, and the gap between the bonding wire and the circuit board and the semiconductor element can be sufficiently impregnated and filled with resin, A semiconductor device in which an opening is provided at a desired place can be easily obtained.
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、常圧下、全く加圧しないか又は低い圧力で加圧して成形するものであるため、ボンディングワイヤを用いて接続している場合は、ワイヤーの変形を生じさせることなく成形することができ、半導体素子の基板への接続を効率よく行うことで、半導体装置を歩留まり良く得ることができる。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, since molding is performed by applying no pressure or a low pressure at normal pressure, when connecting using a bonding wire, The semiconductor device can be formed without causing deformation, and the semiconductor device can be obtained with high yield by efficiently connecting the semiconductor element to the substrate.
さらに、本発明の半導体封止用樹脂シートは、ハンドリング性が良好で、シートに形成した開口部により半導体の受光部等を覆うことなく半導体を封止でき、このときこのシートを積層し、加熱加圧成形するだけであるので、封止工程が簡略化でき、この加熱加圧成形では、大掛かりな設備も必要としないため、製造コストの低減を図ることができる。 Furthermore, the resin sheet for semiconductor encapsulation of the present invention has good handling properties, and can seal the semiconductor without covering the light receiving part of the semiconductor with the opening formed in the sheet. At this time, this sheet is laminated and heated. Since only the pressure molding is performed, the sealing process can be simplified, and this heating and pressure molding does not require large-scale equipment, so that the manufacturing cost can be reduced.
以下、実施の形態及び実施例を参照しながら本発明について詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments and examples.
本発明者らは上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、半導体封止用樹脂シートとして、加工を施す常温では固形であり、半導体封止のために加熱溶融させたときの溶融粘度が１０〜３００Ｐａ・ｓである熱硬化型樹脂シートを用いることで、常圧下、加圧を全くしないか又は低い圧力での加圧で開口部を設けた状態で簡便に封止することができることを見出し本発明を完成したものである。 As a result of intensive research to achieve the above object, the inventors of the present invention have a solid resin at a normal temperature for processing as a resin sheet for semiconductor encapsulation, and a melt viscosity when heated and melted for semiconductor encapsulation. By using a thermosetting resin sheet having a pressure of 10 to 300 Pa · s, it can be easily sealed with no opening under normal pressure or with an opening provided by pressing at a low pressure. And the present invention has been completed.
以下、図面を参照しながら本発明を最良の実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の半導体封止用樹脂シートの概念図であり、図２は、回路基板上に積層した半導体封止用樹脂シートの開口部における加熱硬化工程の前後を示した一部拡大断面図である。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the best embodiment with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of a resin sheet for semiconductor encapsulation according to the present invention, and FIG. 2 is a partially enlarged view showing before and after a heat curing step in an opening of a resin sheet for semiconductor encapsulation laminated on a circuit board. It is sectional drawing.
本発明の半導体封止用樹脂シート１は、半導体素子の受光部を封止することがないように、その受光部に対応した位置に開口部２を有して構成されるものである。
The resin sheet 1 for semiconductor encapsulation of the present invention has an
この半導体封止用樹脂シートは、半導体封止のために加熱溶融させたときの溶融粘度が１０〜３００Ｐａ・ｓである熱硬化型樹脂組成物からなるものであり、その溶融粘度が５０〜２００Ｐａ・ｓであることが好ましい。 This semiconductor sealing resin sheet is composed of a thermosetting resin composition having a melt viscosity of 10 to 300 Pa · s when heated and melted for semiconductor sealing, and the melt viscosity is 50 to 200 Pa. -It is preferable that it is s.
このような粘度範囲とすることによって、シートに形成した開口部が、封止時の加熱硬化により流れ出すことを抑え、開口を有したまま硬化させることができる。そのため、光半導体の機能を阻害することなく封止することができ、かつ、回路基板と半導体素子やボンディングワイヤとのすきまにも充分に充填することができるのである。この溶融粘度は、フローテスターや回転式溶融粘度計により測定したものである。 By setting it as such a viscosity range, it can suppress that the opening part formed in the sheet | seat flows out by the heat curing at the time of sealing, and can make it harden | cure with an opening. Therefore, the optical semiconductor can be sealed without hindering the function of the optical semiconductor, and the gap between the circuit board and the semiconductor element or the bonding wire can be sufficiently filled. This melt viscosity is measured by a flow tester or a rotary melt viscometer.
また、この半導体封止用樹脂シートの厚さは、半導体素子の封止に用いることができるものであればよく、例えば、０．０３〜３ｍｍの範囲で適宜決定すればよい。このとき、使用する半導体封止用樹脂シートの厚さによって、回路基板上に一枚積層してもよいし、複数枚を重ねて積層して用いてもよい。 Moreover, the thickness of this resin sheet for semiconductor sealing should just be what can be used for sealing of a semiconductor element, for example, should just be suitably determined in the range of 0.03-3 mm. At this time, depending on the thickness of the semiconductor sealing resin sheet to be used, one sheet may be stacked on the circuit board, or a plurality of sheets may be stacked and used.
複数枚積層する場合には、全て同じ溶融粘度の半導体封止用樹脂シートを用いても良いが、厚さ方向に溶融粘度が異なる樹脂を積層させるようにしてもよい。異なる溶融粘度の樹脂シートを積層する場合には、回路基板側により柔らかい樹脂を用い、表面側はそれよりも硬い樹脂となるようにして、開口部の残存と半導体素子細部への充填性を補うようにすることが好ましい。すなわち、溶融粘度が基板側から順番に高くなるように、半導体封止用樹脂シートが、その回路基板側に接触する半導体封止用樹脂シートよりも溶融粘度が高くなるように積層することがより好ましい。なお、半導体封止のために加熱溶融させたときの加熱温度は、通常、１００〜１８０℃であり、１４０〜１６０℃であることが好ましく、１５０℃であることが特に好ましい。 When laminating a plurality of sheets, a semiconductor sealing resin sheet having the same melt viscosity may be used, but resins having different melt viscosities may be laminated in the thickness direction. When laminating resin sheets with different melt viscosities, use a softer resin on the circuit board side and a harder resin on the surface side to compensate for the remaining openings and filling of semiconductor element details. It is preferable to do so. That is, it is more preferable to laminate the semiconductor sealing resin sheet so that the melt viscosity is higher than the semiconductor sealing resin sheet in contact with the circuit board side so that the melt viscosity becomes higher in order from the substrate side. preferable. The heating temperature when heated and melted for semiconductor encapsulation is usually 100 to 180 ° C, preferably 140 to 160 ° C, and particularly preferably 150 ° C.
この半導体封止用樹脂シートに用いる熱硬化型の樹脂組成物は、常温で開口部を安定に形成することができ、半導体封止のために加熱溶融させたときの溶融粘度が既に説明した範囲内のものであれば、特に限定されず、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミドトリアジン変性樹脂、熱硬化型ポリフェニレンエーテル樹脂等をベースとする樹脂であればよく、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。 The thermosetting resin composition used for this resin sheet for semiconductor encapsulation can form an opening stably at room temperature, and the melt viscosity when heated and melted for semiconductor encapsulation has already been described. As long as it is within the range, the resin is not particularly limited and may be a resin based on an epoxy resin, a polyimide resin, a bismaleimide triazine-modified resin, a thermosetting polyphenylene ether resin, etc., and these may be used alone or in combination of two or more. Can be used.
中でもエポキシ樹脂をベース樹脂とすることが好ましく、エポキシ樹脂をベース樹脂としたときは、（Ａ）エポキシ樹脂と、（Ｂ）エポキシ樹脂用硬化剤と、（Ｃ）無機充填剤と、（Ｄ）硬化促進剤と、（Ｅ）エラストマーと、を配合した樹脂組成物とすることが好ましい。 Among them, it is preferable to use an epoxy resin as a base resin. When the epoxy resin is used as a base resin, (A) an epoxy resin, (B) a curing agent for epoxy resin, (C) an inorganic filler, and (D) It is preferable to make the resin composition which mix | blended the hardening accelerator and (E) elastomer.
ここで（Ａ）エポキシ樹脂としては、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂が好適に用いられる。このようなものとしては、例えばビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂等があげられ、これらは単独又は２種以上混含して使用することができる。 Here, as the epoxy resin (A), a glycidyl ether-based epoxy resin is preferably used. As such a thing, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, novolak type epoxy resin etc. are mention | raise | lifted, for example, These can be used individually or in mixture of 2 or more types.
このグリシジルエーテル系エポキシ樹脂にはグリシジルエーテル系の変性エポキシ樹脂も含まれ、変性エポキシ樹脂としては例えばＢＴ樹脂（ビスマレイミドトリアジン樹脂）、ウレタン変性樹脂、リン変性エポキシ樹脂等を使用することができる。 The glycidyl ether-based epoxy resin also includes a glycidyl ether-based modified epoxy resin. As the modified epoxy resin, for example, a BT resin (bismaleimide triazine resin), a urethane-modified resin, a phosphorus-modified epoxy resin, or the like can be used.
ここで（Ｂ）エポキシ樹脂用硬化剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化に使用されている化合物であれば特に制限なく使用でき、例えばアミン硬化系としてジシアンジアミド、芳香族ジアミン等が挙げられ、フェノール硬化系としてフェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡ型ノボラック樹脂、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。 Here, (B) a curing agent for epoxy resin can be used without particular limitation as long as it is a compound usually used for curing epoxy resins. Examples of amine curing systems include dicyandiamide and aromatic diamine. Examples of the curing system include phenol novolak resin, cresol novolak resin, bisphenol A type novolak resin, triazine-modified phenol novolak resin, and the like, and these can be used alone or in combination.
この（Ｂ）エポキシ樹脂用硬化剤の配合量は、（Ａ）エポキシ樹脂に対する当量比で０．５〜１．５とすることが好ましい。（Ｂ）エポキシ用硬化剤の含有量が（Ａ）エポキシ樹脂に対する当量比で０．５未満となると硬化が不十分となり、１．５を超えると溶融粘度の上昇が早くなり、充填が不十分となってしまう。 It is preferable that the compounding quantity of this (B) epoxy resin hardening | curing agent shall be 0.5-1.5 by the equivalent ratio with respect to (A) epoxy resin. (B) When the content of the epoxy curing agent is less than 0.5 in terms of the equivalent ratio to the (A) epoxy resin, curing is insufficient, and when it exceeds 1.5, the rise in melt viscosity is accelerated and filling is insufficient. End up.
ここで（Ｃ）無機充填剤としては、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、溶融シリカ、合成シリカ、金属水和物、酸化チタン、カーボンブラック等の通常用いられている無機充填剤であれば特に限定されずに用いることができ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。 Here, (C) inorganic fillers are usually used inorganic fillers such as talc, alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, fused silica, synthetic silica, metal hydrate, titanium oxide, and carbon black. If there is no particular limitation, these can be used, and these can be used alone or in combination of two or more.
この（Ｃ）無機充填材は、熱膨張係数やチキソ性の調整を目的として用いることもでき、この使用される無機充填材は特に限定されることなく使用できるが、その使用量は、樹脂組成物に対して０以上６０質量％未満の割合で配合されることが好ましい。ただし、バインダー樹脂の添加量が少なく５質量％未満の場合、シート化した際にタックが高くなり、ハンドリング性が悪くなり、シート化自体が困難となってしまうため、無機充填材は５質量％以上添加することが望ましい。 The inorganic filler (C) can also be used for the purpose of adjusting the thermal expansion coefficient and thixotropy, and the inorganic filler used can be used without any particular limitation. It is preferable to mix | blend in the ratio of 0-60 mass% with respect to a thing. However, when the addition amount of the binder resin is small and less than 5% by mass, the tackiness becomes high when the sheet is formed, the handling property is deteriorated, and the sheeting itself becomes difficult. It is desirable to add more.
ここで（Ｄ）硬化促進剤としては、通常、エポキシ樹脂の硬化促進剤として使用されているものであればよく、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、三フッ化ホウ素アミン錯体、トリフェニルホスフィン等が挙げられる。これらの硬化促進剤は単独又は２種類以上混合して使用することができる。この（Ｄ）硬化促進剤は、（Ａ）エポキシ樹脂１００質量部に対して、０．０１〜５質量部とすることが好ましい。 Here, the (D) curing accelerator may be any one that is usually used as a curing accelerator for epoxy resins, and imidazoles such as 2-ethyl-4-methylimidazole and 1-benzyl-2-methylimidazole. Examples thereof include compounds, boron trifluoride amine complexes, and triphenylphosphine. These curing accelerators can be used alone or in combination of two or more. The (D) curing accelerator is preferably 0.01 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the (A) epoxy resin.
また、ここで（Ｅ）エラストマーとしては、アクリルゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、カルボキシ含有アクリロニトリルブタジエンゴム等の各種合成ゴム、ゴム変性の高分子化合物、高分子エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。このとき、これらの質量平均分子量が７０００以上であることが好ましい。 Examples of the elastomer (E) include various synthetic rubbers such as acrylic rubber, acrylonitrile butadiene rubber and carboxy-containing acrylonitrile butadiene rubber, rubber-modified polymer compounds, polymer epoxy resins, silicone resins, and the like. They can be used alone or in combination of two or more. At this time, it is preferable that these mass average molecular weights are 7000 or more.
また、（Ｅ）エラストマーの含有量は樹脂組成物中に５〜６０質量％含有することが好ましい。樹脂組成物における（Ｅ）エラストマーの含有量が５質量％未満であると、シート化が困難となり、また粘着力が高くなり、タックフリー化も困難となってしまい、８０質量％を超えると、溶融時の流れが悪くなり、硬化時の充填性が低下してしまうため好ましくない。 Moreover, it is preferable to contain 5-60 mass% of content of (E) elastomer in a resin composition. When the content of the (E) elastomer in the resin composition is less than 5% by mass, it becomes difficult to form a sheet, the adhesive strength becomes high, and tack-free becomes difficult, and when it exceeds 80% by mass, Since the flow at the time of melting is deteriorated and the filling property at the time of curing is lowered, it is not preferable.
これらエラストマーは、通常、溶剤に溶解して使用することができ、この溶剤としては、樹脂組成物として配合する各成分を溶解するものであればよく、半導体封止用樹脂シートを製造する際の塗布乾燥工程において溶剤が残留しないように沸点１６０℃以下の溶剤であることが好ましい。具体的には、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ、シクロヘキサノン等が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使用することができる。 These elastomers can usually be used after being dissolved in a solvent, and as this solvent, any solvent can be used as long as it dissolves each component to be blended as a resin composition. A solvent having a boiling point of 160 ° C. or lower is preferable so that the solvent does not remain in the coating and drying step. Specific examples include methyl ethyl ketone, toluene, acetone, ethyl cellosolve, methyl cellosolve, and cyclohexanone, and these can be used alone or in combination of two or more.
このように（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂用硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材及び（Ｅ）エラストマーの各成分を配合して得られる樹脂組成物は、本発明の半導体封止用樹脂シートに適したものであるが、このシートとしてはチキソ指数も開口部形状保持に重要な因子であり、その数値は１以上であることが望ましい。 Thus, the resin composition obtained by blending each component of (A) epoxy resin, (B) epoxy resin curing agent, (C) curing accelerator, (D) inorganic filler, and (E) elastomer, Although it is suitable for the resin sheet for semiconductor encapsulation of the present invention, the thixo index is also an important factor for maintaining the shape of the opening of the sheet, and the numerical value is preferably 1 or more.
また、この樹脂組成物は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂用硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材及び（Ｅ）エラストマーの成分の他に、必要に応じて、また本発明の目的に反しない限度において他の微粉末の無機質又は有機質の充填材、顔料及び劣化防止剤等を添加配合することができる。 In addition to (A) an epoxy resin, (B) a curing agent for epoxy resin, (C) a curing accelerator, (D) an inorganic filler, and (E) an elastomer component as necessary. In addition, other fine powder inorganic or organic fillers, pigments, deterioration inhibitors and the like can be added and blended to the extent that they do not contradict the object of the present invention.
このような樹脂組成物の調製は、（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）エポキシ樹脂用硬化剤、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）無機充填材、（Ｅ）エラストマー及び必要に応じてその他添加剤を、ＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）、メチルエチルケトン、トルエン、アセトン、エチルセロソルブ、メチルセロソルブ、シクロヘキサノン等の溶剤に添加し、均一に混合、溶解させることにより容易に行うことができる。 Preparation of such a resin composition includes (A) epoxy resin, (B) epoxy resin curing agent, (C) curing accelerator, (D) inorganic filler, (E) elastomer, and other additions as necessary. It can be easily carried out by adding the agent to a solvent such as NMP (N-methylpyrrolidone), methyl ethyl ketone, toluene, acetone, ethyl cellosolve, methyl cellosolve, cyclohexanone, and uniformly mixing and dissolving.
この半導体封止用樹脂シートは、まず、所定の厚さ、引っ張り強度を有するベースフィルム上にロールコータ等で、上述したような溶剤に溶解させた樹脂組成物を乾燥後の厚さが所望の厚さとなるように塗布、乾燥させて熱硬化型樹脂シートとすることができ、次いで、所望の位置に開口部を設けることで製造することができる。 The semiconductor sealing resin sheet has a desired thickness after drying a resin composition dissolved in a solvent as described above with a roll coater or the like on a base film having a predetermined thickness and tensile strength. It can be applied and dried to a thickness to obtain a thermosetting resin sheet, and then it can be produced by providing an opening at a desired position.
この半導体封止用樹脂シートは、そのハンドリング性、加工性の観点から、常温では固形であることが求められ、その融点は５０℃以上であることが好ましく、８０℃以上であることがより好ましい。 This resin sheet for encapsulating a semiconductor is required to be solid at room temperature from the viewpoint of handling properties and processability, and its melting point is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher. .
次に、本発明の半導体封止用樹脂シートを用いて半導体装置を製造する方法について説明する。 Next, a method for producing a semiconductor device using the semiconductor sealing resin sheet of the present invention will be described.
本発明の半導体装置の製造方法においては、まず、熱硬化型樹脂シートの所定の箇所に開口部を設ける工程を行う。このとき用いる熱硬化型樹脂シートは、既に説明した半導体封止用樹脂シートに開口部がまだ設けられていないものであり、この工程により、半導体封止用樹脂シートを製造するものである。なお、この工程には、開口部を有しない熱硬化型樹脂シートに開口部を設けるものの他、樹脂シートを作ると同時に開口部を設ける場合も含まれる。 In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, first, a step of providing an opening at a predetermined portion of the thermosetting resin sheet is performed. The thermosetting resin sheet used at this time is one in which an opening has not yet been provided in the semiconductor sealing resin sheet already described, and the semiconductor sealing resin sheet is manufactured by this process. In addition, this process includes the case where the opening is provided at the same time as the resin sheet is made, in addition to the case where the opening is provided in the thermosetting resin sheet having no opening.
このとき開口部は、半導体素子を封止しながらも不透明な樹脂により封止すると半導体の機能を阻害する箇所、例えば受光部等、に対応した位置に設けられるものであり、対象となる部分に応じて、その大きさを調整すれば良い。 At this time, the opening is provided at a position corresponding to a location where the function of the semiconductor is hindered by sealing with an opaque resin while sealing the semiconductor element, for example, a light receiving portion. The size may be adjusted accordingly.
この開口部を設けるには、レーザー加工、機械加工、金型加工等の加工方法により行うことができるが、その他の加工方法でも特に制限されずに用いることができる。この中でも、開口を設ける際に、開口部断面に熱を生じさせて硬化させ溶融しにくくさせる加工方法、例えば、レーザー加工やドリル等による機械加工であることが好ましい。 The opening can be provided by a processing method such as laser processing, machining, or mold processing, but other processing methods can also be used without particular limitation. Among these, when the opening is provided, it is preferable to use a processing method for generating heat in the cross section of the opening to harden it and make it difficult to melt, for example, machining by laser processing or a drill.
また、このときの開口部の形状は、次の、加熱硬化させたときに開口部が閉じることないような形状であれば特に限定されないが、細かい形状の開口であると樹脂フローにより開口を設けられなくなる場合があるので、その平面が円形、三角形、四角形等の多角形の形状であることが好ましく、その大きさは最終的に開口とした大きさにあわせて設ければよい。 In addition, the shape of the opening at this time is not particularly limited as long as the opening does not close when heated and cured next time. However, if the opening has a fine shape, the opening is provided by a resin flow. In some cases, the plane is preferably a polygonal shape such as a circle, a triangle, or a quadrangle, and the size may be set in accordance with the size of the opening.
次に、このように設けた開口部を半導体素子に位置を合わせて、回路基板上に熱硬化型樹脂シートを積層する工程を行うが、これは、開口部を設ける工程により得られた熱硬化型樹脂シート、すなわち半導体封止用樹脂シート、を半導体素子の封止のために回路基板上に積層する工程である。このとき、半導体封止用樹脂シートの開口部を、半導体素子の受光部等の封止したくない部分に位置を合わせて積層する。 Next, the opening portion thus provided is aligned with the semiconductor element, and a step of laminating a thermosetting resin sheet on the circuit board is performed. This is the thermosetting obtained by the step of providing the opening portion. This is a step of laminating a mold resin sheet, that is, a semiconductor sealing resin sheet, on a circuit board for sealing a semiconductor element. At this time, the opening portion of the semiconductor sealing resin sheet is laminated in alignment with a portion of the semiconductor element that is not to be sealed, such as a light receiving portion.
また、この工程において、半導体封止用樹脂シートを複数枚重ねて積層する場合もあるが、それぞれの樹脂シートの溶融粘度が異なる場合は、回路基板上に１５０℃の溶融粘度の低いものから高いものを順番に積層することが好ましい。このような順番で積層すると、次の加熱硬化させる工程において、回路基板に近い樹脂シートは、溶融粘度が低いため流れ出し易く、半導体素子の接続部となるボンディングワイヤや半田ボール等の間に入り込んでいき、回路基板と半導体素子とのすきまにもうまく入り込むことができる。また、回路基板に遠い、表面側の樹脂シートは、溶融粘度が高いために内側に比べて流れ出しにくく、開口部の形状を保持し易いため半導体素子の機能を阻害しないようにすることができ好ましい。 Also, in this step, there may be a case where a plurality of semiconductor sealing resin sheets are stacked and laminated. However, when the resin sheets have different melt viscosities, the circuit board has a low melt viscosity at 150 ° C. It is preferable to stack things in order. When laminated in this order, in the next heat curing step, the resin sheet close to the circuit board is easy to flow out because of its low melt viscosity, and enters between the bonding wires and solder balls that become the connection parts of the semiconductor element. In fact, the gap between the circuit board and the semiconductor element can be well entered. Further, the resin sheet on the surface side that is far from the circuit board is less likely to flow out than the inside because of its high melt viscosity, and it is easy to maintain the shape of the opening, so that it is possible to prevent the function of the semiconductor element from being hindered. .
この工程で、半導体封止用樹脂シートと回路基板との位置決めする際には、開口部と受光素子等の半導体素子との位置を正確に合わせなければならないため、それぞれ金型で固定して位置を決定してもよい。その際、金型は離型剤の塗布等の離型処理を施されていることが好ましい。 In this step, when positioning the semiconductor sealing resin sheet and the circuit board, the positions of the opening and the semiconductor element such as the light receiving element must be accurately aligned. May be determined. At that time, the mold is preferably subjected to a release treatment such as application of a release agent.
次に、この積層した半導体封止用樹脂シートを、０〜０．５ＭＰａの圧力で加圧して加熱硬化させる工程を行うが、この工程により樹脂シートが半導体素子の一部を封止し、他の一部は開口により開放されたままとすることができ、所望の封止状態とした半導体装置を得ることができる。図２には、この工程を行う前後の開口部の封止状態の一部拡大図を示した。 Next, the laminated resin sheet for semiconductor encapsulation is subjected to a step of heating and curing by pressurizing at a pressure of 0 to 0.5 MPa. By this step, the resin sheet encapsulates a part of the semiconductor element, and the like. Can be left open by the opening, and a semiconductor device in a desired sealed state can be obtained. FIG. 2 shows a partially enlarged view of the sealed state of the opening before and after performing this step.
この工程は、積層した半導体封止用樹脂シート１を加熱して溶融させ、受光部１１を有する半導体素子１２やボンディングワイヤ１３と回路基板１０との間に樹脂が充分に含浸するようにして硬化させて封止し、半導体装置の信頼性を高めるものである。このときの加熱は、１００〜１８０℃、好ましくは１４０〜１６０℃で、５〜６０分間、好ましくは２０〜４０分間行うようにすればよい。さらに、その後、１００〜２００℃で３０〜１２０分間加熱を行い、樹脂が完全に硬化するようにすることが好ましい。
In this step, the laminated resin sheet 1 for semiconductor sealing is heated and melted so that the resin is sufficiently impregnated between the
また、この工程は、半導体封止用樹脂シート１に全く加圧せずに加熱硬化させてもよいが、樹脂が充分に含浸するように加圧しながら行っても良い。ただし、大きな圧力をかけると、せっかく設けた開口部が閉じてしまうため、このときかける圧力は０．５ＭＰａ以下であることが好ましい。 Further, this step may be performed by heating and curing the resin sheet 1 for semiconductor encapsulation without applying any pressure, but may be performed while applying pressure so that the resin is sufficiently impregnated. However, if a large pressure is applied, the preliminarily provided opening is closed. Therefore, the pressure applied at this time is preferably 0.5 MPa or less.
さらに、この工程は、通常、常圧下（１ａｔｍ）で行えばよいが、減圧雰囲気とすることがより効率よく脱泡し、シートと回路基板を密着することができるため好ましい。一方、加圧して行うこともできるが、やはり開口部が閉じない程度の圧力をかけるに留まるし、ボンディングワイヤを用いた場合には、加えた圧力によりワイヤーが変形してしまうため、加圧下での操作は好ましいものではない。 Furthermore, this step is usually performed under normal pressure (1 atm), but a reduced pressure atmosphere is preferable because it allows more efficient defoaming and adhesion between the sheet and the circuit board. On the other hand, it can also be performed under pressure, but it still only applies a pressure that does not close the opening, and when a bonding wire is used, the wire is deformed by the applied pressure, so under pressure This operation is not preferable.
なお、本発明の製造方法は、実施例に示したように、ワイヤーでボンディングされた半導体素子の封止に用いたが、半田ボール接続によるチップやＢＧＡ接続によるフリップチップ等でも同等の効果を得ることができる。 The manufacturing method of the present invention was used for sealing a semiconductor element bonded with a wire as shown in the embodiment, but the same effect can be obtained with a chip by solder ball connection, a flip chip by BGA connection, or the like. be able to.
また、本発明の半導体装置の製造方法により得られた半導体装置の開口部には、透明樹脂、透明板等により密閉して半導体装置としての信頼性をより高めるようにすることができる。 In addition, the opening of the semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention can be sealed with a transparent resin, a transparent plate, or the like to further improve the reliability of the semiconductor device.
以下に、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、「部」とは「質量部」を意味する。 EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. In the following examples and comparative examples, “parts” means “parts by mass”.
（実施例１）
ビスフェノールＡ型フェノキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名：エピコート１２５６；エポキシ当量 ７８００）４０部、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名：エピコート８２８；エポキシ当量 １９０）４０部、ジシアンジアミド ５．７部、２−エチル−４−メチルイミダゾール ０．１部、合成シリカ（アドマファイン株式会社製、商品名：ＳＣ ２０５０）２０部を混合し、これを支持体となる離形フィルムに塗布、乾燥した。このとき、熱硬化性樹脂シートの厚さが６００μｍ、１５０℃加熱時の溶融粘度が８０Ｐａ・ｓとなるように１２０℃で２分間程度加熱して調整した。
Example 1
40 parts bisphenol A type phenoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name: Epicoat 1256; epoxy equivalent 7800), bisphenol A type epoxy resin (Japan Epoxy Resin Co., Ltd., trade name: Epicoat 828; epoxy equivalent 190) 40 Part, 5.7 parts of dicyandiamide, 0.1 part of 2-ethyl-4-methylimidazole, 20 parts of synthetic silica (manufactured by Admafine Co., Ltd., trade name: SC 2050), and this is used as a support. The film was applied and dried. At this time, it was adjusted by heating at 120 ° C. for about 2 minutes so that the thickness of the thermosetting resin sheet was 600 μm and the melt viscosity at 150 ° C. was 80 Pa · s.
この熱硬化性樹脂シートに、ドリルマシンを用いて、それぞれ直径０．５ｍｍ，１ｍｍ，１．４ｍｍの円形の開口部を形成し、回路基板に固定した半導体素子上面の受光部にそれぞれ重なるよう配置して仮接着した。これを１５０℃の乾燥器に投入し、３０分間加熱した後、アフターキュアを１５０℃で６０分間かけて、半導体装置を製造した。 In this thermosetting resin sheet, circular openings with diameters of 0.5 mm, 1 mm, and 1.4 mm are formed using a drill machine, respectively, and arranged so as to overlap the light receiving portion on the upper surface of the semiconductor element fixed to the circuit board. And temporarily bonded. This was put into a drier at 150 ° C., heated for 30 minutes, and then after-cured at 150 ° C. for 60 minutes to produce a semiconductor device.
（実施例２）
カルボキシル基含有アクリロニトリルブタジエンゴム（日本ゼオン株式会社製、商品名：ニポール１０７２）４５部、ビスフェノールＡ型臭素化エポキシ樹脂（東都化成株式会社製、商品名：ＹＤＢ−４００；エポキシ当量 ４００）２３部、臭素化ノボラックエポキシ樹脂（日本化薬株式会社製、商品名：ＢＲＥＮ Ｓ；エポキシ当量 ２８４）２３部、４，４’−ジアミノジフェニルスルホン（アミン当量６２）５．７部、２−エチル４−メチルイミダゾール ０．２部、水酸化アルミニウム １０部及び老化防止剤のＮ，Ｎ’−ジ−２−ナフチル−ｐ−フェニレンジアミン １部を、メチルエチルケトン／トルエン＝６／４の混合溶剤に溶解希釈し、これを支持体となる離形フィルムに塗布、乾燥した。
この際、樹脂の厚さが７００μｍ、１６０℃加熱時溶融粘度が８０Ｐａ・ｓになるよう、加熱温度及び時間を調整した。
(Example 2)
45 parts of carboxyl group-containing acrylonitrile butadiene rubber (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: Nipol 1072), 23 parts of bisphenol A type brominated epoxy resin (trade name: YDB-400; epoxy equivalent 400) produced by Toto Kasei Co., Ltd. Brominated novolac epoxy resin (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: BREN S; epoxy equivalent 284), 23 parts, 4,4′-diaminodiphenylsulfone (amine equivalent 62) 5.7 parts, 2-ethyl 4-methyl 0.2 parts of imidazole, 10 parts of aluminum hydroxide and 1 part of N, N′-di-2-naphthyl-p-phenylenediamine as an anti-aging agent are dissolved and diluted in a mixed solvent of methyl ethyl ketone / toluene = 6/4, This was applied to a release film as a support and dried.
At this time, the heating temperature and time were adjusted so that the resin thickness was 700 μm and the melt viscosity when heated at 160 ° C. was 80 Pa · s.
この熱硬化性樹脂シートに、ドリルマシンを用いてそれぞれ直径０．５ｍｍ，１ｍｍ，１．４ｍｍの円形の開口部を形成し、受光素子上面の受光部にそれぞれ重なるよう配置し、仮接着した。これを１６０℃の乾燥器に投入し、１５分間加熱して半導体装置を製造した。 In this thermosetting resin sheet, circular openings having diameters of 0.5 mm, 1 mm, and 1.4 mm were formed using a drill machine, respectively, arranged so as to overlap the light receiving part on the upper surface of the light receiving element, and temporarily bonded. This was put into a dryer at 160 ° C. and heated for 15 minutes to manufacture a semiconductor device.
（実施例３）
実施例２において、熱硬化性樹脂シートの１６０℃での溶融粘度が２２０Ｐａ・ｓとなるようにした以外は、同様の操作を行い半導体装置を製造した。
(Example 3)
A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 2, except that the melt viscosity at 160 ° C. of the thermosetting resin sheet was 220 Pa · s.
（比較例１）
実施例２において、熱硬化性樹脂シートの１６０℃での溶融粘度が３５０Ｐａ・ｓとなるようにした以外は、同様の操作を行い半導体装置を製造した。
(Comparative Example 1)
A semiconductor device was manufactured in the same manner as in Example 2 except that the thermosetting resin sheet had a melt viscosity at 160 ° C. of 350 Pa · s.
（比較例２）
エポキシ樹脂（住友化学株式会社製、商品名：ＥＳＸ−２２１；エポキシ当量 ２２０、軟化点 ８５℃）を７０部、難燃性エポキシ樹脂として臭素化エポキシ樹脂（旭化成株式会社製、商品名：ＡＥＲ−７４５）を３０部、フェノール樹脂としてフェノールアラルキル樹脂（三井東圧化学株式会社製、商品名：ＸＬ−２２５Ｌ；軟化点 ８４℃、水酸基当量 １８０）を５６部、シランカップリング剤（ＵＣＣ社製、商品名：Ａ−１８７）を３．５部、着色剤としてカーボンブラックを１．５部、硬化促進剤としてヘプタデシルイミダゾール（四国化成工業株式会社製、商品名：Ｃ１７Ｚ）を２部、シリコーンゲルとして加熱硬化タイプ付加型シリコーンゲルを１４部、平均粒径３０μｍのＭＢＳ粉末（日本合成ゴム株式会社製、商品名：６８Ｋ４）を４５部、離型剤としてエステルワックス（カルナバワックス）を２部、難燃剤として三酸化アンチモンを１４部、充填材として溶融シリカ（東芝セラミックス株式会社製、商品名：ＧＲ−８０ＡＫ）を３７０部用いた。
(Comparative Example 2)
70 parts of epoxy resin (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., trade name: ESX-221; epoxy equivalent 220, softening point 85 ° C.), brominated epoxy resin (manufactured by Asahi Kasei Corporation, trade name: AER-) as a flame-retardant epoxy resin 745) as a phenol resin, phenol aralkyl resin (product name: XL-225L; softening point 84 ° C., hydroxyl group equivalent 180) as a phenol resin, 56 parts, a silane coupling agent (manufactured by UCC, 3.5 parts of trade name: A-187), 1.5 parts of carbon black as a colorant, 2 parts of heptadecylimidazole (manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd., trade name: C17Z) as a curing accelerator, silicone gel As an MBS powder (manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd., trade name: 68K) ), 2 parts of ester wax (carnauba wax) as a release agent, 14 parts of antimony trioxide as a flame retardant, and 370 of fused silica (manufactured by Toshiba Ceramics Co., Ltd., trade name: GR-80AK) as a filler. Used.
すなわち、万能混合機中でフェノール樹脂を軟化点以上の温度で加熱溶融し、シリコーンゲル及びＭＢＳ粉末を添加した後、撹拌・混合し、さらに３本ロールにて混練し、均一に分散させ、最大粒子径を小さくした。その後、各成分を２本ロールで混練して、未硬化の樹脂組成物を得た。これをプレスで所定の厚さのシートに圧延し、さらに６００μｍの厚さまで圧延して一枚のシート状封止樹脂を得た。 That is, the phenol resin is heated and melted at a temperature above the softening point in a universal mixer, and after adding the silicone gel and MBS powder, the mixture is stirred and mixed, further kneaded with three rolls, uniformly dispersed, and the maximum The particle size was reduced. Thereafter, each component was kneaded with two rolls to obtain an uncured resin composition. This was rolled into a sheet having a predetermined thickness by a press, and further rolled to a thickness of 600 μm to obtain one sheet-shaped sealing resin.
この熱硬化性樹脂シートに、ドリルマシンを用いて、それぞれ直径０．５ｍｍ，１ｍｍ，１．４ｍｍの円形の開口部を形成し、回路基板に固定した受光素子上面の受光部にそれぞれ重なるよう積層配置して仮接着した。１８０℃の乾燥器に投入し、３０分間加熱した後、アフターキュアを１９０℃で８時間かけて半導体装置を製造した。 In this thermosetting resin sheet, circular openings with diameters of 0.5 mm, 1 mm, and 1.4 mm are formed using a drill machine, and laminated so as to overlap with the light receiving portion on the upper surface of the light receiving element fixed to the circuit board. Placed and temporarily bonded. After putting in a 180 degreeC dryer and heating for 30 minutes, the after cure was performed at 190 degreeC for 8 hours, and the semiconductor device was manufactured.
（比較例３）
比較例２の樹脂組成を有し開口部が形成された熱硬化型樹脂シートを回路基板に積層配置し、プレス金型内で、５．０ＭＰａ、１８２℃で１分間加熱圧着し、アフターキュアを１９０℃で８時間かけて半導体装置を製造した。
(Comparative Example 3)
A thermosetting resin sheet having the resin composition of Comparative Example 2 and having an opening formed thereon is laminated on a circuit board, and heat-pressed in a press mold at 5.0 MPa and 182 ° C. for 1 minute, and aftercure is performed. A semiconductor device was manufactured at 190 ° C. over 8 hours.
（比較例４）
ガラスエポキシプリプレグ（京セラケミカル株式会社製、商品名：ＴＬＰ５５１；厚さ：２００μｍ）を熱硬化型樹脂シートとして、実施例１と同様の工程を行い、半導体装置を製造した。
(Comparative Example 4)
A glass epoxy prepreg (manufactured by Kyocera Chemical Co., Ltd., trade name: TLP551; thickness: 200 μm) was used as a thermosetting resin sheet, and the same process as in Example 1 was performed to manufacture a semiconductor device.
（比較例５）
比較例２の樹脂組成を有する半導体封止用樹脂シートを回路基板上に積層配置し、５．０ＭＰａで、減圧金型を用いて圧縮成型し、アフターキュアを２００℃で２時間かけて半導体装置を製造した。
(Comparative Example 5)
The semiconductor sealing resin sheet having the resin composition of Comparative Example 2 is laminated on the circuit board, compression molded using a reduced pressure mold at 5.0 MPa, and after-curing at 200 ° C. for 2 hours. Semiconductor device Manufactured.
（試験例）
実施例１〜３、比較例１〜５で得られた半導体装置について、それぞれ封止後の開口部の形状、受光素子と基板の間の充填性、ボンディングワイヤの変形、硬化前の溶融粘度についての試験結果を表１に示す。
(Test example)
About the semiconductor devices obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5, the shape of the opening after sealing, the filling property between the light receiving element and the substrate, the deformation of the bonding wire, and the melt viscosity before curing The test results are shown in Table 1.
開口部形状：Ｏ＝加工直径の２／３以上が開口、△＝加工直径の２／３未満が開口、×＝開口が埋まる
充填性：○＝ボイドなし、×＝ボイドあり
ボンディングワイヤ変形：○＝変形なし、×＝変形あり
溶融粘度：○＝ボンディングワイヤ下部に空隙なし、×＝ボンディングワイヤ下部に空隙あり
Opening shape: O = opening of 2/3 or more of the processing diameter, Δ = opening of less than 2/3 of the processing diameter, x = filling ability to fill the opening: ○ = no void, × = with void Bonding wire deformation: ○ = No deformation, X = Deformation melt viscosity: ○ = No gap at the bottom of the bonding wire, X = There is a gap at the bottom of the bonding wire
実施例のすべてにおいて開口部形状が保たれており、かつ充填性も良好であった。また、加圧せずに常圧下で成型したことにより、ボンディングワイヤの変形も認めらなかった。一方、比較例の結果から、加圧せずに常圧で成型すれば、例え充填性が満たされずともボンディングワイヤは変形せず、形状が保たれることがわかった。 In all of the examples, the shape of the opening was maintained, and the filling property was good. Moreover, deformation of the bonding wire was not recognized by molding under normal pressure without applying pressure. On the other hand, from the result of the comparative example, it was found that if the molding was performed at normal pressure without applying pressure, the bonding wire was not deformed and the shape was maintained even if the filling property was not satisfied.
１…半導体封止用樹脂シート、２…開口部、１０…回路基板、１１…受光部、１２…半導体素子、１３…ボンディングワイヤ、１４…リード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor sealing resin sheet, 2 ... Opening part, 10 ... Circuit board, 11 ... Light-receiving part, 12 ... Semiconductor element, 13 ... Bonding wire, 14 ... Lead
Claims (9)
前記開口部を回路基板に固定された半導体素子に位置を合わせながら、回路基板上に前記熱硬化型樹脂シートを積層する工程と、
前記積層した熱硬化型樹脂シートを、０〜０．５ＭＰａの圧力で加圧して加熱硬化させる工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Providing an opening at a predetermined location of a thermosetting resin sheet having a melt viscosity of 10 to 300 Pa · s when heated and melted for semiconductor encapsulation; and
Laminating the thermosetting resin sheet on the circuit board while aligning the opening with the semiconductor element fixed to the circuit board;
And a step of pressurizing the laminated thermosetting resin sheet at a pressure of 0 to 0.5 MPa to heat cure.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080701 |