JP2015056467A - Method and apparatus for manufacturing semiconductor device, and sheet-like resin for resin sealing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法、半導体製造装置、および樹脂封止用シート状樹脂に関する。 Embodiments described herein relate generally to a method for manufacturing a semiconductor device, a semiconductor manufacturing apparatus, and a sheet-like resin for resin sealing.
半導体チップの樹脂封止方式の一つとして圧縮成形方式が知られている。圧縮成形方式は、上型および下型に分かれた金型を用い、上型に封止する半導体チップを配置し、下型に樹脂を配置し、上型と下型とを接近させ、溶融させた下側の樹脂に上側の半導体チップを浸漬させ、圧縮成形することにより樹脂封止を行う方式である。例えば、金型の側面から樹脂を注入するトランスファ成形方式と比較して、圧縮成形方式は、半導体チップを樹脂に浸漬させる際の樹脂流動量が少ないためワイヤが変形しにくく、また、半導体チップの表面全体に樹脂を行き渡らせやすいといった利点がある。 A compression molding method is known as one of resin sealing methods for semiconductor chips. The compression molding method uses a mold divided into an upper mold and a lower mold, a semiconductor chip to be sealed in the upper mold, a resin in the lower mold, the upper mold and the lower mold are brought close to each other and melted. In this method, the upper semiconductor chip is immersed in the lower resin and the resin is sealed by compression molding. For example, compared to the transfer molding method in which resin is injected from the side of the mold, the compression molding method has less resin flow when the semiconductor chip is immersed in the resin, so that the wire is less likely to be deformed. There is an advantage that the resin is easily spread over the entire surface.
上記圧縮成形方式の際に用いられる樹脂としては、例えば顆粒状樹脂やシート状樹脂などが挙げられる。特にシート状樹脂は、顆粒状樹脂よりも樹脂の厚さの均一性を高めることができ、例えば大型の基板を封止する場合にタクト(takt time)を向上させることができるために好ましい。 Examples of the resin used in the compression molding method include granular resins and sheet resins. In particular, a sheet-like resin is more preferable than a granular resin because the uniformity of the thickness of the resin can be improved and, for example, when a large substrate is sealed, a takt time can be improved.
上記樹脂としてシート状樹脂を用いる場合、例えば圧縮成形時のシート状樹脂の溶融が不均一となったり、また圧縮成形後にシミが発生することにより外観品質が低下することがある。また、上記溶融の不均一やシミは、例えば封止する半導体チップのサイズや数が増大するにつれて発生しやすくなる。よって、圧縮成形方式では、シート状樹脂の溶融を均一にし、シミによる外観品質の低下を抑制することが求められる。 When a sheet-shaped resin is used as the resin, for example, the melting of the sheet-shaped resin at the time of compression molding may become uneven, or the appearance quality may be deteriorated due to the occurrence of spots after compression molding. Further, the non-uniformity of melting and spots are likely to occur as the size and number of semiconductor chips to be sealed increase, for example. Therefore, in the compression molding method, it is required to make the sheet-like resin evenly melted and to suppress deterioration in appearance quality due to spots.
本発明が解決しようとする課題は、シート状樹脂の溶融の不均一およびシミによる外観品質の低下の少なくとも一つを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of suppressing at least one of non-uniform melting of a sheet-like resin and deterioration of appearance quality due to spots.
実施形態の半導体装置の製造方法は、少なくとも貫通孔または非貫通穴の一方を含む凹部を有するシート状樹脂を用意する工程と、圧縮成形用の第1の型内に半導体チップが設けられた回路基材を配置する工程と、圧縮成形用の第2の型内に凹部を有するシート状樹脂を半導体チップと対向するように配置する工程と、凹部を有するシート状樹脂を加熱する工程と、第1の型と第2の型とを接近させ、加熱されて溶融した溶融樹脂に半導体チップを浸漬させて圧縮成形を行うことにより、半導体チップを前記溶融樹脂の硬化物で封止する工程と、を具備する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment includes a step of preparing a sheet-like resin having a recess including at least one of a through hole and a non-through hole, and a circuit in which a semiconductor chip is provided in a first mold for compression molding A step of disposing a base material, a step of disposing a sheet-shaped resin having a recess in the second mold for compression molding so as to face the semiconductor chip, a step of heating the sheet-shaped resin having a recess, A step of sealing the semiconductor chip with a cured product of the molten resin by bringing the semiconductor chip into a molten resin that has been heated and melted by pressing the
以下、実施形態の半導体装置について、図面を参照して説明する。 The semiconductor device of the embodiment will be described below with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、実施形態の半導体製造装置および半導体装置の製造方法を示す模式図である。図1に示す半導体製造装置は、樹脂加工部31と、圧縮成形部32と、基板(回路基材)搬送部33と、樹脂搬送部34と、を具備する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a semiconductor manufacturing apparatus and a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment. The semiconductor manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a
樹脂加工部31では、半導体チップ18の封止に必要な樹脂の量を計量し、計量した樹脂の量に基づいて供給源となる樹脂10の一部を分離する。さらに、樹脂加工部31では、分離したシート状樹脂1に凹部を形成することにより凹部2を有するシート状樹脂1を形成する。
The
供給源となる樹脂10としては、例えば板状樹脂またはロール状樹脂を用いることができる。板状樹脂またはロール状樹脂の場合、分離する樹脂の長さによって樹脂の量を調整することができる。図1では、一例としてロール状樹脂を用いた場合について図示している。樹脂10としては、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、ポリイミド樹脂組成物等が挙げられる。なお、封止に必要な樹脂量に加工された板状樹脂を樹脂10として樹脂加工部31に供給してもよい。
As the
シート状樹脂1の凹部2は、例えば凹部形成器20を用いて形成される。凹部形成器20は、例えば図1に示すように、凸部が設けられた構造であって該凸部でシート状樹脂1を押圧することにより凹部2を形成してもよい。なお、これに限定されず、例えば凹部形成器20を複数の凸部を有するローラーとし、ローラーでシート状樹脂1を延伸させつつ該凸部で押圧することにより凹部2を形成してもよい。また、凹部形成器20の構造を、シート状樹脂1の一部をくり抜くことができる構造にし、シート状樹脂1の一部をくり抜くことにより凹部を形成してもよい。例えば、多品種の半導体装置を製造する場合、半導体チップのサイズや数によって封止に必要な樹脂量が変化する。このような場合、シート状樹脂1の一部をくり抜いて凹部を形成することにより、必要な樹脂の量になるようにシート状樹脂1の量を調節してもよい。加工されたシート状樹脂1を樹脂加工部31に供給する場合、凹部2により樹脂量を調整することは有効である。シート状樹脂1を加工して樹脂量を調整することにより、シート状樹脂1の量の微調整が可能になるため、封止の際に余分な樹脂を少なくすることができ、また製造コストを抑えることができる。
The
凹部2は、特に限定されないが、例えば貫通孔または非貫通穴の少なくとも一方を有することが好ましい。圧縮成形時において、シート状樹脂1の溶融が不均一となったり、また圧縮成形後に大きなシミが発生することにより外観品質が低下する現象が、シート状樹脂1と圧縮成形用の型との間に残存する比較的大きな気泡に起因することが明らかとなった。これに対し、例えば凹部2として貫通孔を設けることにより、圧縮成形の際にシート状樹脂1の下の気泡を逃がすことができる。凹部2として非貫通穴を設けることにより、圧縮成形の際にシート状樹脂1の下に残存する気泡を分散させることができる。図1では、一例として非貫通穴である複数の凹部2を有する場合について図示している。
Although the
圧縮成形部32は、圧縮成形用の型12および型13を用いた圧縮成形型と、圧縮成形型を加熱するヒーター14と、を有する。型12および型13によりキャビティが形成される。また、キャビティ部分の側面にはキャビティブロック16が設けられる。圧縮成形部32では、型12と型13とを接近させて圧縮成形を行うことにより、半導体チップ18をシート状樹脂1で封止する。なお、図1では、型12内に半導体チップ18が設けられた基板19を配置し、型13内に凹部2を有するシート状樹脂1を配置する例について示しているが、これに限定されず、型12内に凹部2を有するシート状樹脂1を配置し、型13内に半導体チップ18が設けられた基板19を配置してもよい。
The
基板搬送部33では、半導体チップ18が設けられた基板19を型12および型13の一方(第1の型)内に配置する。なお、基板19としては、例えば配線基板やリードフレーム等の回路基材を用いることができる。また、半導体チップ18は、内部配線を介して回路基材と金属ワイヤ等に電気的に接続されていてもよい。基板搬送部33には、例えば基板19の搬送が可能なロボットアーム等を設けてもよい。
In the
樹脂搬送部34では、半導体チップ18に対向するように、凹部2を有するシート状樹脂1を型12および型13の他方(第2の型)内に配置する。なお、凹部2が貫通孔を有する場合、第2の型に接する面がシート状樹脂1のどちらの面であってもよく、また、凹部2が非貫通穴を有する場合も、第2の型に接する面がシート状樹脂1のどちらの面であってもよい。例えば、第2の型とシート状樹脂1との間に残存する気泡に基づくシート状樹脂1の溶融の不均一化やシミの発生等を抑制するためには、シート状樹脂1の凹部2が形成された面が第2の型に接するように配置されることが好ましい。樹脂搬送部34には、例えばシート状樹脂1の搬送が可能なロボットアーム等を設けてもよい。
In the
次に、半導体装置の製造方法例について図1を参照して説明する。本実施形態の半導体装置の製造方法は、計量・加工工程、搬送工程、圧縮成形工程に大きく分けることができる。なお、上記半導体製造装置を用いて半導体装置を製造する場合には、該半導体製造装置に制御部を設け、制御部により各工程の動作を制御するものとする。 Next, an example of a method for manufacturing a semiconductor device will be described with reference to FIG. The manufacturing method of the semiconductor device according to the present embodiment can be roughly divided into a weighing / processing step, a conveying step, and a compression molding step. When a semiconductor device is manufactured using the semiconductor manufacturing apparatus, a control unit is provided in the semiconductor manufacturing apparatus, and the operation of each process is controlled by the control unit.
まず、計量・加工工程では、半導体チップ18の封止に必要な樹脂の量を計量し、供給源となる樹脂10から樹脂の一部を分離する。分離したシート状樹脂1に凹部2を形成することにより、凹部2を有するシート状樹脂1を形成する。このとき、凹部形成器20によりシート状樹脂1の一部をくり抜くことにより樹脂の量を調節してもよい。なお、樹脂加工部31を設けずに別で凹部2を有するシート状樹脂を予め用意してもよい。
First, in the weighing / processing step, the amount of resin necessary for sealing the
次に、搬送工程では、基板搬送部33を経由して半導体チップ18が設けられた基板19を圧縮成形部32における第1の型(型12および型13の一方)内に配置する。樹脂搬送部34までは例えばベルトコンベア等を用いてシート状樹脂1を搬送してもよい。樹脂搬送部34を経由してシート状樹脂1を圧縮成形部32における第2の型(型12および型13の他方)内に配置する。このとき、凹部2を有する面を下にし、かつシート状樹脂1が半導体チップ18に対向するように、シート状樹脂1を第2の型に配置する。
Next, in the transporting process, the
次に、圧縮成形工程では、ヒーター14により型12および型13を加熱し、シート状樹脂1を溶融することにより溶融樹脂を形成する。さらに、型12と型13とを接近させることにより半導体チップ18を溶融樹脂に浸漬させて圧縮成形を行う。半導体チップ18を溶融樹脂の硬化物で封止する。樹脂による封止後、ダイシングを行うことで半導体チップ18毎に個片化することにより半導体装置を得ることができる。
Next, in the compression molding step, the mold 12 and the mold 13 are heated by the
搬送工程でシート状樹脂1を第2の型に配置した際、図1に示すように、第2の型とシート状樹脂1との間に空気の気泡50が残存する場合がある。シート状樹脂1を溶融させる際の加熱により気泡50が膨張してしまうと、圧縮成形時に気泡50により熱伝導が変化しシート状樹脂1の溶融が不均一となり、また圧縮成形後に大きなシミが発生することにより外観品質が低下する。本実施形態では、シート状樹脂1に凹部2を形成しているため、貫通孔により気泡50を外部に逃がしたり、非貫通穴により気泡50を複数の凹部2に分散し、気泡50を小さくすることができる。よって、圧縮成形後に生じるシミによる影響を小さくすることができるため、外観品質を向上させることができる。
When the sheet-shaped
(第2の実施形態)
図2ないし図6は、圧縮成形による樹脂封止用シート状樹脂としての凹部2を有するシート状樹脂1の例を示す図である。なお、凹部2を有するシート状樹脂1は、例えば第1の実施形態の凹部2を有するシート状樹脂1として用いることができる。
(Second Embodiment)
2-6 is a figure which shows the example of the sheet-
図2(A)は、シート状樹脂1の一例の上面を示す上面図であり、図2(B−1)ないし図2(B−5)のそれぞれは、図2(A)における線分A−Bの断面の一例を示す断面図である。
2A is a top view showing an upper surface of an example of the sheet-
図2(A)に示すように、シート状樹脂1は、複数の凹部2を有する。凹部2は、図2(B−1)に示すように、貫通孔であってもよい。また、図2(B−2)に示すように、凹部2が貫通孔であって貫通孔の径が深さ方向に小さくなっていてもよい。また、図2(B−3)に示すように、凹部2が非貫通穴であって非貫通穴の径が深さ方向に狭くなっていてもよい。また、図2(B−4)に示すように、凹部2が非貫通穴であって非貫通穴の径が深さ方向に狭くなり、かつ非貫通穴の周縁が***していてもよい。また、図2(B−5)に示すように、凹部2は、非貫通穴であって非貫通穴の底面が曲面であってもよい。
As shown in FIG. 2A, the sheet-
また、凹部2の体積は、シート状樹脂1を圧縮成形部32の型13に配置した際に残存する空気の気泡の体積よりも小さいことが好ましい。また、複数の凹部2の間隔は、空気の気泡の幅よりも狭いことが好ましい。これにより、残存する空気の気泡が一つの凹部2のみに溜まらずに複数の凹部2に分散しやすくなり、残存する空気の気泡を小さくすることができる。よって、圧縮成形後に生じるシミによる影響を小さくすることができるため、外観品質を向上させることができる。
The volume of the
さらに、図2(A)において、複数の凹部2の形状および配置間隔が均一であるがこれに限定されない。図3(A)ないし図3(C)のそれぞれは、シート状樹脂1における上面の他の例を示す上面図である。
Further, in FIG. 2A, the shape and arrangement interval of the plurality of
図3(A)に示すように、複数の凹部2の位置は不均一であってもよい。また、図3(B)に示すように、複数の凹部2の径は不均一であってもよく、例えば中心部の凹部2aの径を周縁部の凹部2bの径よりも大きくしてもよい。これによって、中心部に残存しやすい空気の気泡を凹部2aおよび凹部2bに逃がしやすくすることができるため、残存する空気の気泡を分散させて気泡を小さくすることができる。また、図3(C)に示すように、中心部の凹部2の数を周縁部の凹部2の数よりも多くしてもよい。これによって、中心部に発生しやすい残存する空気の気泡を凹部2に逃がしやすくすることができるため、気泡による影響を小さくすることができる。また、周縁部の凹部2の数が少ない分、シート状樹脂1の熱伝導性を高めることができる。
As shown in FIG. 3A, the positions of the plurality of
また、シート状樹脂1は、図2および図3に示す構成に限定されない。図4(A)は、シート状樹脂1の他の例の上面を示す上面図であり、図4(B−1)ないし図4(B−3)のそれぞれは、図4(A)における線分C−Dの断面の一例を示す断面図である。
Moreover, the sheet-
図4(A)に示すように、シート状樹脂1は、縦横に交差するように延在する格子状に設けられた凹部2を有する。凹部2は、図4(B−1)に示すように、溝であって溝の幅が深さ方向に狭くなっていてもよい。また、図4(B−2)に示すように、凹部2が溝であって溝の幅が深さ方向に狭くなり、かつ溝の周縁が***してもよい。また、図4(B−3)に示すように、凹部2が溝であって溝の底面が曲面であってもよい。なお、溝の幅は不均一であってもよい。
As shown in FIG. 4A, the sheet-
さらに、図4(A)において、凹部2が縦横に交差する格子状に形成されているがこれに限定されない。図5(A)ないし図5(C)のそれぞれは、シート状樹脂1における上面の他の例を示す上面図である。図5(A)に示すように、凹部2を縦方向に延在する格子状に複数設けてもよい。また、図5(B)に示すように、斜め方向に延在する格子状に複数設けてもよい。また、図5(C)に示すように、斜め方向に延在する2方向の直線が交差する格子状に凹部2を設けてもよい。
Further, in FIG. 4A, the
シート状樹脂1に凹部を設けることにより、圧縮成形部の型に配置する際に発生する残存気泡を分散させ、気泡を小さくすることができる。よって、圧縮成形後に生じるシミによる影響を小さくすることができるため、外観品質を向上させることができる。
By providing the concave portion in the sheet-
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施し得るものであり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 In addition, although several embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1…シート状樹脂、2…凹部、2a…凹部、2b…凹部、10…樹脂、12…型、13…型、14…ヒーター、18…半導体チップ、19…基板、20…凹部形成器、31…樹脂加工部、32…圧縮成形部、33…基板搬送部、34…樹脂搬送部、50…気泡。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
圧縮成形用の第1の型内に半導体チップが設けられた回路基材を配置する工程と、
圧縮成形用の第2の型内に前記凹部を有するシート状樹脂を前記半導体チップと対向するように配置する工程と、
前記凹部を有するシート状樹脂を加熱する工程と、
前記第1の型と前記第2の型とを接近させ、加熱されて溶融した溶融樹脂に前記半導体チップを浸漬させて圧縮成形を行うことにより、前記半導体チップを前記溶融樹脂の硬化物で封止する工程と、
を具備する半導体装置の製造方法。 Preparing a sheet-like resin having a recess including at least one of a through hole or a non-through hole;
Placing a circuit substrate provided with a semiconductor chip in a first mold for compression molding;
Disposing a sheet-like resin having the recess in the second mold for compression molding so as to face the semiconductor chip;
Heating the sheet-shaped resin having the recesses;
The semiconductor chip is sealed with a cured product of the molten resin by bringing the first mold and the second mold close to each other and immersing the semiconductor chip in a molten resin heated and melted to perform compression molding. A process of stopping,
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記半導体チップの封止に必要な樹脂の量を計量し、計量した前記樹脂の量に基づいて供給源となる樹脂の一部を分離する工程と、
前記分離した樹脂に凹部を形成する工程と、
を具備する、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The step of preparing a sheet-like resin having the recesses is as follows:
Measuring the amount of resin required for sealing the semiconductor chip, and separating a part of the resin serving as a supply source based on the measured amount of the resin;
Forming a recess in the separated resin;
A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising:
前記凹部として前記非貫通穴を有するシート状樹脂は、前記非貫通穴が形成された面が前記第2の型と接するように、前記第2の型内に配置される、請求項1または請求項2に記載の半導体装置の製造方法。 The recess has a non-through hole;
The sheet-like resin having the non-through hole as the recess is disposed in the second mold such that a surface on which the non-through hole is formed is in contact with the second mold. Item 3. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 2.
第1の型および第2の型を有する圧縮成形型と、前記圧縮成形型を加熱する加熱部とを備え、前記第1の型と前記第2の型とを接近させて圧縮成形することにより、前記シート状樹脂で半導体チップを封止する圧縮成形部と、
前記半導体チップが設けられた回路基材を、前記第1の型内に配置する回路基材搬送部と、
前記凹部を有するシート状樹脂を、前記半導体チップと対向するように前記第2の型内に配置する樹脂搬送部と、
を具備する半導体製造装置。 A resin processed part that forms a recess including at least one of a through hole or a non-through hole in the sheet-like resin;
A compression mold having a first mold and a second mold; and a heating section for heating the compression mold; and compression molding by bringing the first mold and the second mold closer to each other , A compression molding part for sealing the semiconductor chip with the sheet-like resin,
A circuit base material transport unit for disposing the circuit base material provided with the semiconductor chip in the first mold;
A resin-conveying section that arranges the sheet-shaped resin having the concave portion in the second mold so as to face the semiconductor chip;
A semiconductor manufacturing apparatus comprising:
少なくとも一方の表面に少なくとも貫通孔または非貫通穴の一方を含む凹部を有する樹脂封止用シート状樹脂。 It is a sheet-like resin used for resin sealing of a semiconductor chip by a compression molding method,
A sheet-like resin for resin sealing having a recess including at least one of a through hole or a non-through hole on at least one surface.
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