JP2011192852A

JP2011192852A - 半導体装置の製造方法及び半導体装置の実装方法

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Publication number: JP2011192852A
Application number: JP2010058584A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Sadabetto; 裕康定別当
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-03-16
Filing date: 2010-03-16
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-16
Also published as: JP5544950B2

Abstract

【課題】安価な片面配線基板と、端子処理として半田ペーストの印刷法を使用した安価な半導体装置及び半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】絶縁基板２の少なくとも一方の面に設けられた配線３の一端３ｂに、半田印刷により半田端子８を形成する第１工程と、前記絶縁基板２の前記配線３が設けられた面に半導体チップ４を固定し、前記配線３の他端３ａと前記半導体チップ４の端子とを接続する第２工程と、
前記半導体チップ４を封止樹脂７により封止する第３工程と、を含む半導体装置１の製造方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置の実装方法に関する。

従来の半導体装置では、基板にチップ部品を取り付け、型に樹脂を流し込み高圧にすることによりＬＳＩ等のチップ部品を封止した樹脂モールド化が進んでいる（例えば、特許文献１参照）。半導体装置の多機能化、微細ルール化に伴い、ＬＳＩの小型化、Ｉ／Ｏ端子の増大に伴う狭ピッチ化が進行している。

特開２００３−２５８１９２号公報

ところで、チップ部品を樹脂で封止するには、以下の図１０（ａ）〜（ｄ）に示すようなプロセスが考えられる。
まず、図１０（ａ）に示すような絶縁基板１０２の上面に配線１０３を形成し、ソルダーレジスト１０６で被覆する。次に、図１０（ｂ）に示すように、絶縁基板１０２の配線１０３が設けられた面の中央部に半導体チップ１０４を接着剤等により固定する。そして、半導体チップ１０４の図示しない電極端子と配線１０３の一端部１０３ａとをボンディングワイヤー１０５により接続する。

次に、図１０（ｃ）に示すように、樹脂材料を滴下して半導体チップ１０４、ボンディングワイヤー１０５及び配線１０３の一端部１０３ａを封止する封止樹脂１０７を形成する。その後、図１０（ｄ）に示すように、配線１０３の他端部１０３ｂに半田端子１０８を搭載する。

半田端子１０８を印刷法により設けない場合、配線１０３の他端部１０３ｂに半田ボールを搭載することにより半田端子１０８を設けることになる。しかし、半田ボールを搭載する場合には、配線１０３の他端部１０３ｂに金メッキ処理を施す必要があり、工数が増え、半田ボールも高価なので、半田ペースト印刷法よりも大幅にコスト高になるという問題がある。

本発明の課題は、ローコストな半導体装置の製造方法及び半導体装置の実装方法を提供することである。

以上の課題を解決するために、本発明の一の態様によれば、絶縁基板の少なくとも一方の面に設けられた配線の一端に、半田印刷により半田端子を形成する第１工程と、前記絶縁基板の前記配線が設けられた面に半導体チップを固定し、前記配線の他端と前記半導体チップの端子とを接続する第２工程と、前記半導体チップを封止樹脂により封止する第３工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

前記第３工程において、前記半導体チップは前記封止樹脂の材料を滴下するポッティングにより封止することを特徴とするものであってもよい。
前記配線上に、前記配線の前記一端と前記他端を露出させる開口が形成されたレジストを設けることを特徴とするものであってもよい。
前記第３工程において、前記配線の前記他端及び前記レジストの一部も前記封止樹脂により封止することを特徴とするものであってもよい。
一方の面の前記半田端子と対応する位置に他の半田端子が設けられたメイン基板に対し、前記半田端子と前記他の半田端子とを融着させることにより前記絶縁基板を前記メイン基板に固定する第４工程と、を含むことを特徴とするものであってもよい。
前記メイン基板には前記封止樹脂と対応する位置に穴が設けられていることを特徴とするものであってもよい。

本発明によれば、ローコストな半導体装置の製造方法及び半導体装置の実装方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る半導体装置１の平面図である。図１のII−II矢視断面図である。半導体装置１の製造方法の説明図である。半導体装置１の製造方法の説明図である。半導体装置１の製造方法の説明図である。半導体装置１が実装されるメイン基板１０を示す断面図である。半導体装置１のメイン基板１０への実装方法の説明図である。半導体装置１のメイン基板１０への実装方法の説明図である。（ａ）〜（ｃ）は半導体装置１に用いられる他の形態の絶縁基板を示す断面図である。（ａ）〜（ｄ）はチップ部品を樹脂で封止するプロセスの説明図である。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の実施形態に係る半導体装置１の平面図であり、図２は図１のII−II矢視断面図である。図１、図２に示すように、半導体装置１は、絶縁基板２と、配線３と、半導体チップ４と、ボンディングワイヤー５と、ソルダーレジスト６と、封止樹脂７と、半田端子８と、等を備える。

絶縁基板２は、例えば、ガラス布基材エポキシ樹脂、ガラス布基材ポリイミド樹脂その他のガラス布基材絶縁性樹脂複合材といった繊維強化樹脂からなる。
配線３は、例えば銅等の導体からなる。複数の配線３が、絶縁基板２の一方の面に、絶縁基板２の中央側から外周側に向かって放射状に設けられている。
半導体チップ４は、シリコンの半導体基板に集積回路を設けたものである。半導体チップ４は、接着剤等により絶縁基板２の配線３が設けられた面の中央部に固定される。半導体チップ４には図示しない電極端子が設けられており、電極端子は配線３の中央側端部３ａとボンディングワイヤー５により接続される。

絶縁基板２の配線３が設けられた面は、ソルダーレジスト６により覆われている。ソルダーレジスト６には、半導体チップ４が固定される中央部分に開口６ａが設けられている。開口６ａにおいて、配線３の中央側端部３ａが露出されている。また、ソルダーレジスト６には、絶縁基板２の外周部において、配線３の外周側端部３ｂを露出させる開口６ｂが設けられている。

封止樹脂７は、開口６ａを塞ぐように設けられ、半導体チップ４、ボンディングワイヤー５及び配線３の一端部を封止する。封止樹脂７を設けることで、実装工程での汚れによる絶縁性低下を防ぎ機械強度を高めることができる。
半田端子８は、開口６ｂを塞ぐように設けられている。半田端子８は、配線３及びボンディングワイヤー５を介して半導体チップ４の電極端子と導通している。

ここで、図３〜図５を用いて半導体装置１の製造方法について説明する。
まず、図３に示すように、絶縁基板２の上面に配線３を形成し、ソルダーレジスト６をパターニングする。
次に、図４に示すように、開口６ｂを塞ぐように半田端子８を形成する。半田端子８は、フラックスにスズ等からなる半田の粉末が混ざったペースト状のものを、印刷マスクを用いてスクリーン印刷法等により設けることができる。
次に、図５に示すように、絶縁基板２の配線３が設けられた面の中央部に半導体チップ４を接着剤等により固定する。そして、半導体チップ４の図示しない電極端子と配線３の中央側端部３ａとをボンディングワイヤー５により接続する。
その後、開口６ａを塞ぐように封止樹脂７の材料を滴下する（ポッティング）。滴下した樹脂材料が固化することで、半導体チップ４、ボンディングワイヤー５及び配線３の一端部を封止する封止樹脂７が形成される。以上により、図１、図２に示す半導体装置１が完成する。

次に、半導体装置１を実装するメイン基板１０について説明する。図６は半導体装置１が実装されるメイン基板１０を示す断面図である。図６に示すように、メイン基板１０は、絶縁基板１２と、絶縁基板の一方の面に設けられた配線１３と、配線１３を被覆するソルダーレジスト１６と、等を備える。なお、メイン基板１０の半導体装置１が取り付けられる位置には、封止樹脂７が逃げるための逃げ穴１７が設けられている。また、ソルダーレジスト１６には、配線１３の端部１３ａを露出させる開口１６ａが設けられている。開口１６ａには、印刷法により半田端子１８が設けられる。

次に、図６〜図８を用いて、半導体装置１のメイン基板１０への実装方法について説明する。まず、図６に示すように、ソルダーレジスト１６の開口１６ａを塞ぐように半田端子１８を形成する。
次に、図７に示すように、メイン基板１０の上部に、半導体装置１を載置する。このとき、半導体装置１の封止樹脂７及び半田端子８が設けられた面を下に向け、半田端子８を半田端子１８の上部に載置し、かつ、封止樹脂７が逃げ穴１７の内部となるように配置する。
次に、半導体装置１及びメイン基板１０を加熱して半田端子８、１８を融かし、冷却することで図８に示すように一体化させる（リフロー法）。以上のようにして半導体装置１のメイン基板１０への実装が完了する。

このように、本発明によれば、半田端子８を設けてから封止樹脂７により半導体チップ４やボンディングワイヤー５を封止するため、封止樹脂７が半田印刷の妨げとならない。このため、あらかじめ半田端子８を印刷法により安価に設けることができる。このため、半導体装置１をローコストで製造し、実装することができる。
また、本発明によれば、配線３の他端部３ｂに半田端子８を設けてから封止樹脂７により半導体チップ４やボンディングワイヤー５を封止するため、配線３の他端部３ｂが露出したまま封止の熱に曝されることがなく、金メッキ処理を施す必要がない。このため、半導体装置１をローコストで製造し、実装することができる。
また、本発明によれば、半導体チップ４には電極端子が設けられており、電極端子は配線３の中央側端部３ａとボンディングワイヤー５により接続されるとしたが、これに限らず、半導体チップ４に設けられた電極端子と配線３の中央側端部３ａとが何らかの手段により接続されていれば良い。

なお、半導体装置１に用いられる絶縁基板の形状は、上記実施例に限られない。例えば、図９（ａ）に示すように、絶縁基板２の一方の面に配線３、ソルダーレジスト６、半田端子８が設けられるとともに、他方の面にもソルダーレジスト６により被覆されたものを用いてもよい。あるいは、図９（ｂ）に示すように、絶縁基板２の配線３が設けられた面と反対側の面にグランドレイヤー３Ａが設けられ、絶縁基板２に設けられたスルーホール３Ｂにより配線３とグランドレイヤー３Ａとが接続されたものを用いてもよい。
あるいは、図９（ｃ）に示すように、絶縁基板２の両面にべたのグランドレイヤー３Ａ、３Ａが形成され、一方のグランドレイヤー３Ａ上に層間絶縁層２Ａが形成され、層間絶縁層２Ａ上に配線３、ソルダーレジスト６、半田端子８が設けられたものを用いてもよい。
また、リフローの際に半田端子８材料であるスズ等が配線３材料である銅等に拡散しないように、配線３の他端部３ｂ上にニッケル等からなるバリア層を設けても良い。

１、１０１半導体装置
２、１２、１０２絶縁基板
３、１３、１０３配線
３ａ、３ｂ、１３ａ、１０３ａ、１０３ｂ端部
４、１０４半導体チップ
５、１０５ボンディングワイヤー
６、１０６ソルダーレジスト
６ａ、６ｂ、１６ａ、１０６ａ、１０６ｂ開口
７、１０７封止樹脂
８、１０８半田端子
１０メイン基板
１７逃げ穴

Claims

絶縁基板の少なくとも一方の面に設けられた配線の一端に、半田印刷により半田端子を形成する第１工程と、
前記絶縁基板の前記配線が設けられた面に半導体チップを固定し、前記配線の他端と前記半導体チップの端子とを接続する第２工程と、
前記半導体チップを封止樹脂により封止する第３工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記第３工程において、前記半導体チップは前記封止樹脂の材料を滴下するポッティングにより封止することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記配線上に、前記配線の前記一端と前記他端を露出させる開口が形成されたレジストを設けることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
前記第３工程において、前記配線の前記他端及び前記レジストの一部も前記封止樹脂により封止することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
一方の面の前記半田端子と対応する位置に他の半田端子が設けられたメイン基板に対し、前記半田端子と前記他の半田端子とを融着させることにより前記絶縁基板を前記メイン基板に固定する第４工程と、を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に半導体装置の実装方法。
前記メイン基板には前記封止樹脂と対応する位置に穴が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の実装方法。