JP2010073915A - 半導体装置の製造方法、半導体装置、及び実装基板 - Google Patents

Abstract

【課題】実装基板と半導体チップの間に樹脂を充填するときに、ボイドが発生することを抑制する。
【解決手段】この半導体装置の製造方法は、実装基板１００の区画領域２００に、半導体チップ３００を搭載する工程と、半導体チップ３００と実装基板１００の間に樹脂４００を充填する工程とを備える。区画領域２００は、一端が半導体チップ３００の下方に位置し、他端がダイシングライン１１０に位置する第１の溝２１０を有している。第１の溝２１０は、半導体チップ３００の辺のうち第１の溝２１０が交わる辺と平行かつ半導体チップ３００の中心を通る直線Ｓを跨いでいない。樹脂４００を充填する工程において、樹脂４００は、第１の溝２１０と交わる方向に浸透する。
【選択図】図１

Description

本発明は、実装基板と半導体チップの間に樹脂を充填する半導体装置の製造方法、半導体装置、及び実装基板に関する。

半導体チップを実装基板に実装する方法の一つに、フリップチップ実装がある。フリップチップ実装は、半導体チップのバンプを直接実装基板の配線に接続し、半導体チップと実装基板の間の空間に樹脂を充填する実装方法である。この実装方法において、樹脂は、毛細管現象により半導体チップと実装基板の間の空間に浸透していくが、この浸透速度は、半導体チップの周辺部のほうが中央部と比べて速く、樹脂が周辺部に沿って回り込んでしまう。このため、樹脂の中にボイドが発生しやすい。

樹脂の中にボイドが発生することを抑制する技術に、特許文献１及び特許文献２に記載の技術がある。特許文献１に記載の技術は、第１の半導体チップを第２の半導体チップ上にフリップチップ実装するときに、第２の半導体チップに溝を形成するものである。溝は、樹脂が充填される方向に形成されているが、さらにこの方向に直交する方向にも形成されるときもある。樹脂が溝に沿って流しこまれるため、第１の半導体チップと第２の半導体チップの間にボイドが発生することを防止できる、と記載されている。また、第１の半導体チップの電極の外周位置に速度制御溝が形成されるときもある。

特許文献２に記載の技術は、実装基板上に、半導体チップの周辺部に位置する突起を設け、樹脂の回り込みを阻害するものである。これにより、周辺部での樹脂の流れは、中央部を流れる樹脂より遅延する、と記載されている。
特開２００３−３２４１８２号公報 特開平１０−５０８９２号公報

しかし、特許文献１に記載のように樹脂を溝に沿って流し込む場合、溝と溝の間に位置する領域において樹脂の流れは遅いままであるため、溝と溝の間でボイドが発生する可能性があった。

また、近年は半導体装置の小型化が進んでおり、実装基板と半導体チップの面積差が小さくなっている。このため、特許文献１に記載の速度制御溝や特許文献２に記載の突起を設けるスペースが少なくなり、その結果、樹脂の流れを十分に制御できず、樹脂の中にボイドが発生する可能性があった。

本発明によれば、ダイシングラインによって相互に区画された複数の区画領域を有する実装基板を準備し、少なくとも一つの前記区画領域に半導体チップを搭載する工程と、
前記半導体チップと前記実装基板の間に樹脂を充填する工程と、
を備え、
前記半導体チップが搭載される前記区画領域は、一端が前記半導体チップの下方に位置し、他端が前記ダイシングラインに位置する第１の溝を有し、
前記第１の溝は、前記半導体チップの辺のうち前記第１の溝が交わる辺と平行かつ前記半導体チップの中心を通る直線を跨がず、
前記樹脂を充填する工程において、前記樹脂は、前記第１の溝と交わる方向に浸透する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明によれば、実装基板と、
前記実装基板の主面に搭載された半導体チップと、
前記実装基板と前記半導体チップの間に充填された樹脂と、
前記実装基板の前記主面に設けられ、一端が前記半導体チップの下方に位置し、他端が前記ダイシングラインに位置する溝と、
を備え、
前記第１の溝は、前記半導体チップの辺のうち前記第１の溝が交わる辺と平行かつ前記半導体チップの中心を通る直線を跨がず、
前記第１の溝に前記樹脂が充填されている半導体装置が提供される。

本発明によれば、ダイシングラインによって相互に区画され、それぞれに半導体チップが搭載される複数の区画領域と、
前記複数の区画領域それぞれに設けられ、一端が前記半導体チップの下方に位置し、他端が前記ダイシングラインに位置する第１の溝と、
前記ダイシングラインに設けられ、前記第１の溝に繋がる第２の溝を備え、
前記第１の溝は、前記半導体チップの辺のうち前記第１の溝が交わる辺と平行かつ前記半導体チップの中心を通る直線を跨がない実装基板が提供される。

本発明によれば、半導体チップの周辺部を浸透してきた樹脂は、第１の溝に充填されて半導体チップより外側に排出される。この間、周辺部における樹脂の浸透が一時的に中断し、かつ半導体チップの中央部における樹脂の浸透が進む。この中断期間は、第１の溝の他端がダイシングラインに位置しているため、長い。また、第１の溝は、半導体チップの４辺のうち第１の溝が交わる辺と平行かつ半導体チップの中心を通る線を跨いでいないため、樹脂が第１の溝に沿って回り込むことが抑制される。従って、樹脂にボイドが発生することが抑制される。

本発明によれば、樹脂にボイドが発生することが抑制される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、本実施の形態における半導体装置の製造方法に用いられる実装基板１００の平面拡大図であり、図２は実装基板の平面概略図である。図１に示された構成のうち一部は図２において図示が省略されている。

実装基板１００は、ダイシングライン１１０によって相互に区画された複数の区画領域２００を有する。本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、少なくともひとつの区画領域２００に半導体チップ３００を搭載する工程と、半導体チップ３００と実装基板１００の間に樹脂４００を充填する工程とを備える。樹脂４００を充填する工程において、樹脂４００は、第１の溝２１０と交わる方向に浸透するが、この浸透速度は、半導体チップ３００の周辺部のほうが中央部と比べて速い。

区画領域２００は第１の溝２１０を有する。第１の溝２１０は、一端が半導体チップ３００の下方に位置しており、他端がダイシングライン１１０に位置している。このため、半導体チップ３００の周辺部を浸透してきた樹脂４００は、第１の溝２１０に充填されて半導体チップ３００より外側に排出される。この間、周辺部における樹脂４００の浸透が一時的に中断し、かつ半導体チップ３００の中央部における樹脂４００の浸透が進む。この中断期間は、第１の溝２１０の他端がダイシングライン１１０に位置しているため、長い。

また、第１の溝２１０は、半導体チップ３００の４辺のうち第１の溝２１０が交わる辺３０２，３０４と平行かつ半導体チップ３００の中心を通る直線Ｓを跨いでいないため、樹脂４００が第１の溝２１０に沿って回り込むことが抑制される。

従って、半導体チップ３００の周辺部に沿って樹脂４００が回り込むことが抑制され、この結果、樹脂４００にボイドが発生することが抑制される。以下、詳細に説明する。

図１に示すように、半導体チップ３００は、例えば正方形又は長方形などの四角形である。第１の溝２１０は、半導体チップ３００の４つの辺３０２，３０４，３０６，３０８のうち、互いに対向する２辺３０２，３０４それぞれに対応して設けられている。第１の溝２１０は辺３０２，３０４を跨ぐように設けられている。辺３０２を跨ぐ第１の溝２１０と辺３０４を跨ぐ第１の溝２１０は、直線Ｓを基準として線対称に設けられており、互いに繋がっていない。本図において第１の溝２１０は、辺３０２，３０４それぞれの下方に一つずつ設けられているが、各辺の下方に複数設けられていてもよい。第１の溝２１０が辺３０２，３０４を跨ぐ位置は、例えば辺３０２，３０４の中央部よりも辺３０８側に寄っている。

半導体チップ３００に、辺３０２，３０４に沿って複数のバンプ３２０が設けられている場合、第１の溝２１０の一端は、バンプ３２０より半導体チップ３００の内側に位置しているのが好ましい。この場合、第１の溝２１０はバンプ３２０とバンプ３２０の間を延伸している。

実装基板１００は、第２の溝１１２を有している。第２の溝１１２は、ダイシングライン１１０に設けられており、第１の溝２１０の他端に繋がっている。第２の溝１１２は、区画領域２００ごとに互に繋がらない形状に設けられてもよい。具体的には、図９に示すように、ダイシングライン１１０を共有する区画領域２００において、第２の溝１１２の長さを区画領域２００の一辺の半分未満にして、２つの第２の溝１１２をダイシングライン１１０の延伸方向に並べてもよい。また図１０に示すように、ダイシングライン１１０に２つの第２の溝１１２をダイシングライン１１０に対して直角な方向に並べても良い。この場合、ダイシングライン１１０を太くするか、ダイシングライン１１０を第２の溝１１２それぞれごとに設けるのが好ましい。

図３は、図１のＡ−Ａ´断面図である。実装基板１００は、例えば配線層を多層有している多層基板である。実装基板１００の表層に設けられた配線層は、ソルダーレジスト層１２０によって覆われている。ソルダーレジスト層１２０の一部は、表層の配線層の一部をランドとして露出させるために、除去されている。この除去は、露光および現像により行われる。

第１の溝２１０及び第２の溝１１２は、ソルダーレジスト層１２０を除去することにより形成されている。第１の溝２１０及び第２の溝１１２は、例えばランドと同一工程で形成されるが、ランドを形成した後にエッチングにより除去されてもよい。

また実装基板１００の裏面には、ハンダボール２３０が設けられている。ハンダボール２３０は、実装基板１００のいずれかの配線に接続している。

図４の各図は、半導体装置の製造方法の詳細を説明するための平面図である。まず図４（ａ）に示すように、半導体チップ３００を実装基板１００の区画領域２００に搭載する。このとき、半導体チップ３００のバンプと実装基板１００のランドが接続される。ついで、半導体チップ３００と実装基板１００の間の空間に、樹脂４００を、半導体チップ３００の辺３０６から浸透させる。半導体チップ３００の周辺部における樹脂４００の浸透速度は、半導体チップ３００の中央部における樹脂４００の浸透速度より速い。

そして、図４（ｂ）に示すように、半導体チップ３００の周辺部に沿って浸透した樹脂４００は、第１の溝２１０に到達する。すると、半導体チップ３００の周辺部に沿って浸透してきた樹脂４００は第１の溝２１０および第２の溝１１２に流れ込み、一時的に先に進まなくなる。この間に、樹脂４００は半導体チップ３００の中央部を浸透し続ける。この結果、半導体チップ３００の中央部を浸透してきた樹脂４００が、半導体チップ３００の周辺部に沿って浸透してきた樹脂４００より先行する。

そして、図４（ｃ）に示すように、樹脂４００は、実装基板１００と半導体チップ３００の間の空間のすべてに樹脂４００が充填される。上記したように、第１の溝２１０および第２の溝１１２を設けたことにより、半導体チップ３００の中央部を浸透してきた樹脂４００が、半導体チップ３００の周辺部に沿って浸透してきた樹脂４００より先行する。このため、樹脂４００にボイドが発生することを抑制できる。この状態において、第１の溝２１０および第２の溝１１２には樹脂４００が充填されている。

その後、図４（ｄ）に示すように、実装基板１００をダイシングライン１１０に沿って分割する。これにより、実装基板１００は、区画領域２００それぞれに分割される。本工程において、第１の溝２１０および第２の溝１１２に充填された樹脂４００は除去される場合もあるし、残る場合もある。また第１の溝２１０は、実装基板１００の端面で開放される。このようにして、実装基板１００上に半導体チップ３００を実装した半導体パッケージが製造される。

以上、本実施形態によれば、半導体チップ３００の周辺部を浸透してきた樹脂４００は、第１の溝２１０に充填されるため、一時的にせき止められる。また第１の溝２１０の他端はダイシングライン１１０に位置しているため、第１の溝２１０による樹脂４００のせき止め効果は長い。従って、半導体チップ３００の周辺部に沿って樹脂４００が回り込むことが抑制され、この結果、半導体チップ３００と実装基板１００の間に充填された樹脂４００にボイドが発生することが抑制される。

また、第１の溝２１０の他端は、ダイシングライン１１０に設けられた第２の溝１１２に繋がっているため、第１の溝２１０に流入した樹脂４００は、第２の溝１１２にも流入して充填される。従って、第１の溝２１０による樹脂４００のせき止め効果はさらに長くなる。

図５は、第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、以下の点で、第１の実施形態と異なる。実装基板１００の第１の溝２１０は、半導体チップ３００の４辺のうち一つの角を形成している２辺３０２，３０８それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられている。第２の溝１１２の位置は、第１の溝２１０の位置にあわせて移動している。樹脂４００を充填する工程において、樹脂４００を、半導体チップ３００の２辺３０２，３０８以外の２辺３０４，３０６から浸透させる。これらを除いて、第１の実施形態にかかる半導体装置の製造方法と同様である。第１の溝２１０が辺３０２，３０８を跨ぐ位置は、例えば辺３０２，３０８の中央部よりも、辺３０２，３０８が形成する角３１０側に寄っている。

本実施形態によっても、樹脂４００は第１の溝２１０と交わる方向に浸透するため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図６は、第３の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。本実施形態にかかる半導体装置の製造方法は、樹脂４００を充填する工程において、樹脂４００を、辺３０２，３０８から浸透させる点を除いて、第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法と同様である。

第１の溝２１０が辺３０２，３０８を跨ぐ位置は、例えば辺３０２，３０８の中央部よりも角３１０とは反対の角側に寄っている。本実施形態によっても、樹脂４００は第１の溝２１０と交わる方向に浸透するため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。なお本実施形態において、樹脂４００を充填する工程において、樹脂４００を、辺３０２，３０８が形成する角３１０から浸透させても良い。

図７は、第４の実施形態にかかる半導体装置を説明するための断面図であり、図８は図７に示した半導体装置における実装基板１００の平面図である。この半導体装置は、実装基板１００がランド２２０を備えている点、及び第１の実施形態に示した半導体パッケージに実装部品５００が積層されている点を除いて、第１〜第３の実施形態と同様である。なお図８においては実装部品５００を省略している。

ランド２２０は、第１の溝２１０と同一の面に複数形成されており、半導体チップ３００と重なっていない領域に位置している。第１の溝２１０は、ランド２２０と重なっていない。

実装部品５００は、例えば半導体パッケージであり、半導体チップ５２０を実装基板５１０に実装し、半導体チップ５２０と実装基板５１０をワイヤ５４０で接続したものである。半導体チップ５２０及びワイヤ５４０はモールド樹脂５３０で封止されている。実装基板５１０の下面にはハンダボール５５０が設けられている。ハンダボール５５０は実装基板１００のランド２２０に接続している。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ランド２２０を第１の溝２１０と重ならないようにしたため、第１又は第２の実施形態に示した半導体パッケージの上に実装部品５００を積層することができる。なお、本実施形態では、一つの実装部品５００を第１の実施形態に示した半導体パッケージに積層した構成を例示したが、複数の実装部品５００を積層した構成としても良い。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

第１の実施の形態における半導体装置の製造方法に用いられる実装基板の平面拡大図である。 実装基板の平面概略図である。 図１のＡ−Ａ´断面図である。 各図は、半導体装置の製造方法の詳細を説明するための平面図である。 第２の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。 第３の実施形態にかかる半導体装置の製造方法を説明するための平面図である。 第４の実施形態にかかる半導体装置を説明するための断面図である。 第４の実施形態にかかる半導体装置を説明するための平面図である。 第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例を説明するための平面図である。 第１の実施形態にかかる半導体装置の変形例を説明するための平面図である。

符号の説明

１００ 実装基板
１１０ ダイシングライン
１２０ ソルダーレジスト層
１１２ 第２の溝
２００ 区画領域
２１０ 第１の溝
２２０ ランド
２３０ ハンダボール
３００ 半導体チップ
３０２ 辺
３０４ 辺
３０６ 辺
３０８ 辺
３１０ 角
３２０ バンプ
４００ 樹脂
５００ 実装部品
５１０ 実装基板
５２０ 半導体チップ
５３０ モールド樹脂
５４０ ワイヤ
５５０ ハンダボール

Claims (13)

1. ダイシングラインによって相互に区画された複数の区画領域を有する実装基板を準備し、少なくとも一つの前記区画領域に半導体チップを搭載する工程と、
   前記半導体チップと前記実装基板の間に樹脂を充填する工程と、
   を備え、
   前記半導体チップが搭載される前記区画領域は、一端が前記半導体チップの下方に位置し、他端が前記ダイシングラインに位置する第１の溝を有し、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの辺のうち前記第１の溝が交わる辺と平行かつ前記半導体チップの中心を通る直線を跨がず、
   前記樹脂を充填する工程において、前記樹脂は、前記第１の溝と交わる方向に浸透する半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記実装基板は、前記ダイシングラインに設けられ、前記第１の溝に繋がる第２の溝を備える半導体装置の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体チップは四角形であり、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち互いに対向する２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられており、
   前記樹脂を充填する工程において、前記樹脂を、前記半導体チップの前記２辺以外の辺から浸透させる半導体装置の製造方法。
4. 請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体チップは四角形であり、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち一つの角を形成している２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられており、
   前記樹脂を充填する工程において、前記樹脂を、前記半導体チップの前記２辺以外の２辺から浸透させる半導体装置の製造方法。
5. 請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
   前記半導体チップは四角形であり、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち一つの角を形成している２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられており、
   前記樹脂を充填する工程において、前記樹脂を、前記半導体チップの前記一つの角から浸透させる半導体装置の製造方法。
6. 実装基板と、
   前記実装基板の主面に搭載された半導体チップと、
   前記実装基板と前記半導体チップの間に充填された樹脂と、
   前記実装基板の前記主面に設けられ、一端が前記半導体チップの下方に位置し、他端が前記ダイシングラインに位置する第１の溝と、
   を備え、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの辺のうち前記第１の溝が交わる辺と平行かつ前記半導体チップの中心を通る直線を跨がず、
   前記第１の溝に前記樹脂が充填されている半導体装置。
7. 請求項６に記載の半導体装置において、
   前記半導体チップは四角形であり、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち互いに対向する２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられている半導体装置。
8. 請求項６に記載の半導体装置において、
   前記半導体チップは四角形であり、
   前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち一つの角を形成している２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられている半導体装置。
9. 請求項６〜８のいずれか一つに記載の半導体装置において、
   前記実装基板の前記第１の溝と同一の面に設けられ、前記半導体チップと重なっていないランドを備え、
   前記ランドは前記第１の溝と重なっていない半導体装置。
10. 請求項９に記載の半導体装置において、
    前記実装基板及び前記半導体チップは半導体パッケージを構成しており、
    前記半導体パッケージに積層され、前記ランドに接続している少なくとも一つの実装部品をさらに備える半導体装置。
11. ダイシングラインによって相互に区画され、それぞれに半導体チップが搭載される複数の区画領域と、
    前記複数の区画領域それぞれに設けられ、一端が前記半導体チップの下方に位置し、他端が前記ダイシングラインに位置する第１の溝と、
    前記ダイシングラインに設けられ、前記第１の溝に繋がる第２の溝を備え、
    前記第１の溝は、前記半導体チップの辺のうち前記第１の溝が交わる辺と平行かつ前記半導体チップの中心を通る直線を跨がない実装基板。
12. 請求項１１に記載の実装基板において、
    前記半導体チップは四角形であり、
    前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち互いに対向する２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられている実装基板。
13. 請求項１１に記載の実装基板において、
    前記半導体チップは四角形であり、
    前記第１の溝は、前記半導体チップの４辺のうち一つの角を形成している２辺それぞれに、当該辺を跨ぐように設けられている実装基板。

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