JP2008311558A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
BGAパッケージ等の半導体装置を作製するにあたって、配線基板上に搭載された半導体素子の封止には一般的に樹脂封止が適用されている。樹脂封止工程は複数の装置形成領域を有する基板フレームを用いることによって、複数の半導体素子に対して一括して実施される。すなわち、複数の装置形成領域を有する基板フレームを用意し、基板フレームの各装置形成領域に半導体素子を搭載する。次いで、半導体素子と基板とを電気的に接続した後、複数の装置形成領域に搭載された半導体素子を一括して封止するように、基板フレームの素子搭載面に封止樹脂をモールド成形する。 In manufacturing a semiconductor device such as a BGA package, resin sealing is generally applied to sealing a semiconductor element mounted on a wiring board. The resin sealing step is performed collectively on a plurality of semiconductor elements by using a substrate frame having a plurality of device formation regions. That is, a substrate frame having a plurality of device formation regions is prepared, and a semiconductor element is mounted on each device formation region of the substrate frame. Next, after electrically connecting the semiconductor element and the substrate, a sealing resin is molded on the element mounting surface of the substrate frame so as to collectively seal the semiconductor elements mounted in the plurality of device formation regions. .
複数の半導体素子を絶縁樹脂で一括封止する場合には、一般的にトランスファ成形法が適用されている。トランスファ成形法を適用した樹脂封止工程では、成形金型のキャビティ内に複数の半導体素子を搭載した基板フレームを配置した後、基板フレームの素子搭載面上に封止樹脂を流動させるように、金型の一方向から封止樹脂を充填(サイドゲート方式)することが一般的である。この際、基板フレーム上の半導体素子の存在する部分と半導体素子が存在しない部分との間で封止樹脂の充填速度に差が生じる。 When a plurality of semiconductor elements are collectively sealed with an insulating resin, a transfer molding method is generally applied. In the resin sealing process using the transfer molding method, after placing the substrate frame on which a plurality of semiconductor elements are mounted in the cavity of the molding die, the sealing resin flows on the element mounting surface of the substrate frame. It is common to fill the sealing resin from one direction of the mold (side gate method). At this time, there is a difference in the filling speed of the sealing resin between the portion where the semiconductor element exists on the substrate frame and the portion where the semiconductor element does not exist.
封止樹脂の充填速度差は、樹脂流動方向に対して半導体素子の最終端面側またはキャビティの最終端面側(エアーベント側)で充填時差(樹脂フローフロントの不均一)を起こし、樹脂間や樹脂と半導体素子との間に巻き込まれたエアーが成形後に巣(ボイド)となるという問題が生じる。巣(ボイド)は半導体装置の外観上の品位のみならず、装置内部に発生した場合には半導体装置を実装ボード等に半田接続する際の高温雰囲気でボイド内部のエアーが膨張し、クラック等の重大な不具合を発生させる要因となる。 The difference in the filling speed of the sealing resin causes a difference in filling time (non-uniformity of the resin flow front) on the final end face side of the semiconductor element or the final end face side of the cavity (air vent side) with respect to the resin flow direction. There is a problem that air entrained between the semiconductor element and the semiconductor element becomes a void after molding. When voids are generated not only in the appearance of the semiconductor device but also inside the device, the air inside the void expands in a high temperature atmosphere when soldering the semiconductor device to a mounting board, etc. It becomes a factor which causes a serious malfunction.
このように点に対して、特許文献1にはキャビティ内の半導体素子が搭載されていない隙間に流動制御部材を配置し、この流動制御部材の位置を樹脂流動方向にスライドさせることによって、流動速度差を低減することが記載されている。しかし、複数の半導体素子を同一基板上に搭載する等、半導体装置の形状やチップレイアウトは多種多様になっている。このため、金型自体に設置された流動制御部材では、多種多様な半導体装置に対応することができない。また、封止樹脂の充填速度差を軽減するようなチップレイアウトや金型レイアウトも量産性の維持の観点から適用が困難な状況にある。
本発明の目的は、モールド成形を適用して複数の半導体素子を一括して封止する際の封止樹脂の充填速度差を緩和することによって、巣(ボイド)の発生を抑制することを可能にした半導体装置の製造方法を提供することにある。 The object of the present invention is to reduce the difference in the filling speed of the sealing resin when a plurality of semiconductor elements are sealed together by applying molding, thereby suppressing the generation of voids. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
本発明の態様に係る半導体装置の製造方法は、複数の装置形成領域を有する基板フレーム上に、前記複数の装置形成領域に対してそれぞれ半導体素子を搭載する工程と、前記基板フレームの前記半導体素子の搭載領域を除く領域に、封止樹脂の流動状態を制御する突起部を形成する工程と、前記半導体素子が搭載された前記基板フレームを成形型内に配置し、前記成形型内に封止樹脂を充填することによって、前記複数の装置形成領域に搭載された前記半導体素子を一括して封止する工程と、前記基板フレームを前記封止樹脂と共に前記複数の装置形成領域に応じて切断して、個片化された半導体装置を作製する工程とを具備することを特徴としている。 A method of manufacturing a semiconductor device according to an aspect of the present invention includes a step of mounting a semiconductor element on each of a plurality of device formation regions on a substrate frame having a plurality of device formation regions, and the semiconductor element of the substrate frame A step of forming a protrusion for controlling the flow state of the sealing resin in a region excluding the mounting region, and the substrate frame on which the semiconductor element is mounted is placed in a mold and sealed in the mold A step of collectively sealing the semiconductor elements mounted in the plurality of device formation regions by filling a resin, and cutting the substrate frame together with the sealing resin according to the plurality of device formation regions; And a step of manufacturing an individualized semiconductor device.
本発明の態様に係る半導体装置の製造方法によれば、基板フレームの素子搭載領域を除く領域に封止樹脂の流動状態を調整する突起部を形成しているため、成形型やチップレイアウト等を変更することなく、複数の半導体素子を一括して封止する際の封止樹脂の充填速度差を緩和することができる。従って、各種半導体装置の製造コストを増加させることなく、巣(ボイド)の発生を抑制することが可能となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the aspect of the present invention, since the protruding portion for adjusting the flow state of the sealing resin is formed in the region excluding the element mounting region of the substrate frame, the molding die, the chip layout, etc. Without changing, it is possible to alleviate the difference in the filling rate of the sealing resin when sealing a plurality of semiconductor elements at once. Therefore, it is possible to suppress the generation of voids without increasing the manufacturing costs of various semiconductor devices.
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図1ないし図9は本発明の実施形態による半導体装置の製造方法を示す図である。これらの図に基づいて、本発明の実施形態による半導体装置の製造工程について述べる。まず、図1に示すように、複数の配線基板を多連構造とした基板パネル1を用意する。基板パネル1は1個の配線基板およびそれを用いて形成した1個の半導体装置に相当する装置形成領域2を複数有しており、これらは格子状に設けられた切断領域3で区画されている。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described. 1 to 9 are views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Based on these drawings, the manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. 1, a
基板パネル1は樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板の内部や表面による配線網(図示せず)を設けたものであり、具体的にはガラス−エポキシ樹脂やBT樹脂(ビスマレイミド・トリアジン樹脂)等を使用したプリント配線基板が適用される。基板パネル1は複数個の半導体装置を一括して形成することが可能なように、複数の配線基板(装置形成領域2)を連結した構造を有している。ここでは6個の装置形成領域2が切断領域3を介して連結された基板パネル1を用いているが、装置形成領域2の数は特に限定されるものではなく、製造工程や製造装置等を考慮して適宜に設定することができる。
The
上述した基板パネル1の各装置形成領域2、2…に対し、図2および図3に示すように半導体素子4をそれぞれ搭載する。半導体素子4は接着剤フィルムや接着剤樹脂等を用いて装置形成領域2に接着される。次いで、基板パネル1上に搭載された半導体素子4に対してワイヤボンディングを施し、金属ワイヤ5を介して半導体素子4の各電極と装置形成領域(配線基板)2に設けられた接続パッド(図示せず)とを電気的に接続する。ここでは装置形成領域2に1個の半導体素子4を搭載した状態を示しているが、半導体素子4の搭載数はこれに限られるものではなく、2個もくしはそれ以上であってもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
例えば、半導体装置として半導体記憶装置を作製する場合、2個もしくはそれ以上のメモリ素子を装置形成領域(配線基板)2上に積層して搭載した構造、さらにはその最上段にコントローラ素子を積層した構造等を適用することができる。SIP(System in Package)型の半導体装置を作製する場合には、装置形成領域(配線基板)2にメモリ素子とロジック素子とを積層して搭載した構造等が適用される。また、半導体素子4の接続構造はワイヤ接続に限らず、フリップチップ接続を適用してもよい。
For example, when a semiconductor memory device is manufactured as a semiconductor device, a structure in which two or more memory elements are stacked on a device formation region (wiring board) 2 and a controller element is stacked on the uppermost stage. Structure etc. can be applied. In the case of manufacturing a SIP (System in Package) type semiconductor device, a structure in which a memory element and a logic element are stacked and mounted on the device formation region (wiring substrate) 2 is applied. Further, the connection structure of the
複数の装置形成領域2にそれぞれ半導体素子4を搭載した基板パネル1に対してトランスファ成形法等のモールド成形を適用して封止工程を実施するにあたって、従来構造では半導体素子4が搭載されている部分の流路が搭載されていない部分(隣接する半導体素子4間の切断領域3に相当する部分)に比べて狭いために流動抵抗が大きくなる。このため、図10に示すように半導体素子4が搭載されていない部分の封止樹脂6の流動速度が速くなり、その部分を流れた封止樹脂6が回り込むようにして合流することによって、半導体素子4上に封止樹脂6の未充填部分が巣(ボイド)として残留することになる。
In performing a sealing process by applying molding such as transfer molding to the
そこで、この実施形態では図2および図3に示したように、基板パネル1上の半導体素子4が搭載されている部分と半導体素子4が搭載されていない部分との樹脂流動速度(封止樹脂の充填速度)を調整するように、予め基板パネル1の素子搭載領域を除く領域、具体的には装置形成領域2間に設定される切断領域3に封止樹脂の流動状態を制御する突起部7を形成している。ここでは、封止樹脂の流動方向と平行な方向に延在する半導体素子4間の空間が問題となるため、隣接する半導体素子4間の空間の一部を埋めるように封止樹脂の流動方向(後述する矢印X方向)と平行な方向に突起部7を配置している。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the resin flow rate (sealing resin) between the portion on the
突起部7の形成材料は特に限定されるものではないが、半導体装置に与える影響や形成のしやすさや等の点から絶縁樹脂で形成することが好ましい。突起部7を形成する樹脂としては、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいは紫外線硬化型のような光硬化性樹脂が用いられる。熱硬化性や光硬化性等を有する樹脂組成物(液状樹脂)を基板プレート1上に塗布し、この液状樹脂の塗布層を硬化させて突起部7を形成する。突起部7の形成工程は、封止工程前であればどの段階(例えば基板パネル1の製造工程、半導体素子4の搭載工程前あるいは搭載工程後)で実施してもよい。
The material for forming the
次に、図4および図5に示すように、半導体素子4を搭載した基板プレート1をトランスファ成形用金型等の成形型8のキャビティ9内に配置する。突起部7は基板プレート1が配置された成形型8内の樹脂流動速度(封止樹脂の充填速度)を調整するように配置されている。すなわち、基板プレート1を成形型8内に配置した状態において、図6に示すように半導体素子4が搭載されていない部分(隣接する半導体素子4間の切断領域3に相当する部分)の流路面積が半導体素子4上の流路面積に近似するように、封止樹脂の流動方向(充填方向)と平行な半導体素子4間の樹脂流路に突起部7が配置されている。
Next, as shown in FIGS. 4 and 5, the
そして、突起部7を有する基板プレート1が配置された成形型8内に、図7および図8に示すように、樹脂注入口8aからエポキシ樹脂等の封止樹脂6を注入して充填することによって、装置形成領域2に搭載された複数の半導体素子4を一括して封止する。封止樹脂6は基板プレート1上を流動して成形型8内に充填される。図中矢印Xは封止樹脂6の充填方向(流動方向)を示している。封止樹脂6は半導体素子4上をキャビティ9の最終端面側(エアーベント側)に向けて流動すると同時に、隣接する半導体素子4間の空間も流動して成形型8内に充填される。
Then, as shown in FIGS. 7 and 8, a
この際、隣接する半導体素子4間の空間には突起部7が形成されているため、半導体素子4上の流路と半導体素子4が搭載されていない部分の流路との間の充填速度差が緩和される。このように、半導体素子4の有無に基づく封止樹脂6の充填速度差を緩和すすることによって、キャビティ9内を流動する封止樹脂6のフローフロントを揃えることができる。従って、封止樹脂6の充填時差に伴う巣(ボイド)の発生を抑制することが可能となる。すなわち、複数の半導体素子4をそれぞれ良好に樹脂封止することができる。
At this time, since the
例えば、複数の半導体素子4を基板プレート1上に間隔を開けて配置する場合において、幅0.8mm×長さ13mm×高さ0.5mmとなるように液状樹脂を塗布して突起部7を形成する。この場合、半導体素子4上の流路断面積と半導体素子4間の流路断面積とはほぼ1対1となる。このような突起部7を有する基板プレート1上に封止樹脂6を流動させて半導体素子4を封止することによって、封止樹脂6中の巣(ボイド)の発生を抑制することが可能となる。
For example, when a plurality of
上述したように、封止樹脂6の充填速度差に伴う巣(ボイド)の発生は、基板プレート1上に直接形成した突起部7に基づいて抑制される。突起部7の形状は基板プレート1上に搭載される半導体素子4の大きさや個数等に応じて任意に設定することができる。また、突起部7の形成位置も基板プレート1上の装置形成領域2や切断領域3に応じて任意に設定することができる。従って、半導体素子4の大きさや個数、また各領域の形状等に基づいて突起部7の大きさや位置を設定することによって、成形型やチップレイアウト等を変更することなく、複数の半導体素子4を一括して良好に封止することが可能となる。
As described above, the formation of voids due to the difference in filling speed of the sealing
この後、基板パネル1を封止樹脂6と共に装置形成領域2の形状に応じて切断する。基板パネル1の切断工程はブレードダイシング法等を適用して実施される。この際、例えば図9に示すように、突起部7を避けるようにして各装置形成領域2の外形に沿ってダイシングして、個片化された半導体装置10を作製する。突起部7は切断領域3に形成されているため、切断後の半導体装置10に残存することはない。また、突起部7を絶縁樹脂で形成した場合には、突起部7の一部が半導体装置10に残存しても特に問題はない。従って、基板パネル1の切断は突起部7を切断するように実施してもよい。
Thereafter, the
この実施形態の半導体装置10の製造方法によれば、基板プレート1上に直接形成した突起部7に基づいて封止樹脂6の充填速度差、ひいては充填速度差に起因する巣(ボイド)の発生を抑制している。従って、成形型の構成やチップレイアウト、また半導体装置自体の形状等を変更することなく、複数の半導体素子4を一括して良好に封止することが可能となる。このような製造方法は各種形状の半導体装置の製造工程に適用することができるため、形状やチップレイアウト等が多種多様化している半導体装置の製造に好適である。言い換えると、成形型やチップレイアウト等の変更に伴うコスト増を招くことなく、各種半導体装置の製造歩留りや信頼性を高めることが可能となる。
According to the method for manufacturing the
上述した実施形態の製造方法においては、突起部7を封止樹脂の流動方向と平行な方向に延在するように形成したが、突起部7の形状はこれに限られるものではない。突起部7は半導体素子4上と半導体素子4間(切断領域3)における封止樹脂6の充填速度差を調整するように設けられるものであればよく、具体的な形状は実際の充填速度差に基づいて適宜設定することができる。例えば、封止樹脂6の回り込みを阻止するような突起部7、また封止樹脂6の流動を一部堰き止めるような突起部7であってもよい。
In the manufacturing method of the above-described embodiment, the
本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、それぞれ素子搭載基板としての配線基板に相当する装置形成領域を複数有する基板プレート上に搭載された複数の半導体素子を一括して樹脂封止する工程を有する各種半導体装置の製造工程に適用することができる。そのような製造方法も本発明に含まれるものである。本発明の実施形態は本発明の技術的思想の範囲内で拡張もしくは変更することができ、この拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれるものである。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and a plurality of semiconductor elements mounted on a substrate plate each having a plurality of device formation regions corresponding to wiring boards as element mounting substrates are collectively sealed with a resin. The present invention can be applied to various semiconductor device manufacturing processes having a process of stopping. Such a manufacturing method is also included in the present invention. Embodiments of the present invention can be expanded or modified within the scope of the technical idea of the present invention, and these expanded and modified embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
1…基板プレート、2…装置形成領域(配線基板)、3…切断領域、4…半導体素子、5…金属ワイヤ、6…封止樹脂、7…突起部、8…成形型、9…キャビティ、10…半導体装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基板フレームの前記半導体素子の搭載領域を除く領域に、封止樹脂の流動状態を制御する突起部を形成する工程と、
前記半導体素子が搭載された前記基板フレームを成形型内に配置し、前記成形型内に封止樹脂を充填することによって、前記複数の装置形成領域に搭載された前記半導体素子を一括して封止する工程と、
前記基板フレームを前記封止樹脂と共に前記複数の装置形成領域に応じて切断して、個片化された半導体装置を作製する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 Mounting a semiconductor element on each of the plurality of device formation regions on a substrate frame having a plurality of device formation regions;
Forming a protrusion for controlling the flow state of the sealing resin in a region excluding the mounting region of the semiconductor element of the substrate frame;
By placing the substrate frame on which the semiconductor elements are mounted in a mold and filling the mold with a sealing resin, the semiconductor elements mounted on the plurality of device forming regions are collectively sealed. A process of stopping,
Cutting the substrate frame together with the sealing resin in accordance with the plurality of device formation regions, and manufacturing a singulated semiconductor device. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
前記突起部は隣接する前記半導体素子間における前記封止樹脂の充填速度を前記半導体素子上における前記封止樹脂の充填速度に対して調節するように設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 1,
The protrusion is provided so as to adjust a filling speed of the sealing resin between adjacent semiconductor elements with respect to a filling speed of the sealing resin on the semiconductor element. Production method.
前記突起部は隣接する前記半導体素子間の空間の一部を埋めるように前記封止樹脂の充填方向と平行な方向に設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of Claim 1 or Claim 2,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the protrusion is provided in a direction parallel to a filling direction of the sealing resin so as to fill a part of a space between adjacent semiconductor elements.
前記突起部は前記基板フレームの前記複数の装置形成領域間に設定される切断領域に設けられていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claim 1 thru | or 3,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the protrusion is provided in a cutting region set between the plurality of device forming regions of the substrate frame.
前記基板フレーム上に液状樹脂を塗布して前記突起部を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor device of any one of Claims 1 thru | or 4,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the protrusion is formed by applying a liquid resin on the substrate frame.
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Cited By (3)
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---|---|---|---|---|
KR100923666B1 (en) | 2009-03-26 | 2009-10-28 | 주식회사 세웅 | Micro-fuse cover sheet and fabricating method thereof |
JP2014072304A (en) * | 2012-09-28 | 2014-04-21 | Sanken Electric Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor module and semiconductor module |
DE102017203361A1 (en) | 2016-03-18 | 2017-09-21 | Fuji Electric Co., Ltd. | METHOD FOR PRODUCING A FORM PRODUCT AND FORM PRODUCT |
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2007
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