JP3611463B2 - 電子部品の製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体チップを装着した集合基板を分割して個片電子部品を製造する電子部品の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
端面電極用のスルーホールを複数有する集合基板上に半導体チップを実装し封止して個片電子部品を製造する方法の従来例を以下に示す。
【0003】
図6に、第1の製造方法の従来例を示す。集合基板61には端面電極用のスルーホール62が形成されており、各実装位置63に半導体チップ64を実装したあと、個々の半導体チップ64に対して個別に封止樹脂材料65を供給する。この際、スルーホール62内に前記の封止樹脂65が侵入しその表面に付着すると端面電極67のはんだ付け品質に悪影響が及ぶため、スルーホール62には封止樹脂65が入り込まない様に封止樹脂材料の供給量をコントロールする必要がある。このためには、封止樹脂を印刷方式で供給するか、あるいはシリンダに詰め込んだ封止素材をディスペンスにより個別にポッティングするなどの方法がとられる。上記樹脂素材を硬化させた後に点線66に沿ってカットし個片電子部品68のデバイス形態となる。
【0004】
図7に、第2の製造方法の従来例を示す。半導体チップ74を各実装位置73に実装した集合基板71を点線75に沿って個片電子部品76にカットし、カット前はスルーホール72であった箇所が端面電極77となる。封止方法は、カット後の個片電子部品76に金属製の箱型カバー78を取り付けその表面上部を覆い隠す方法、すなわちCAN封止と呼ばれる封止方法である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
近年の電子機器の小型化が要求され、さらに高品位・高性能化、生産タクトアップ、低コスト化などデバイスの生産性に対する要求も加速的に厳しくなっている。前述の従来例1は、スルーホール内に封止樹脂が入り込まない様に個々の半導体チップに対して個別に封止樹脂を供給する手法であったが、たとえば印刷方法では印刷マスク製作上の限界から半導体チップの実装ピッチすなわちデバイスサイズに制約があり、概ね個片サイズが1cm四方程度もしくはそれ以上のサイズでないと、供給量の安定性が確保できなかった。また、個別ポッティング方式では前記のサイズの制約に加えてタクトが長くなるという問題も有していた。
【0006】
従来例2のCAN封止でも、サイズに対する制約があり、個片が3mm四方サイズ以下の超小型デバイスの製造には不適切でありかつコスト高の課題を残していた。本発明は、半導体チップを集合基板上に実装し樹脂でパッケージ化し、個片電子部品のデバイスサイズが3mm四方以下の超小型電子デバイスを、高品質、低コスト、短いタクトで製造することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、複数の導電性を有するスルーホールを備えた集合基板上に、主成分が熱硬化性の樹脂素材であり、導電性の粒子を含有する異方性導電フィルムを貼り付けて前記スルーホールの開口を塞ぎ、次いで前記異方性導電フィルム上に複数の半導体チップを装着した後、上記複数の半導体チップを加熱圧着し、次いで集合基板上に封止樹脂層を形成して半導体チップおよび基板表面を封止した後、前記スルーホールに沿って集合基板を分割して、スルーホール部に端面電極が形成された個片電子部品を製造することを特徴とする。
【0008】
本発明は、異方性導電フィルムにより封止樹脂がスルーホール内に侵入することを防いで、端面電極の保護を図ることができ、加えて生産タクト短縮、生産性向上を図ることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を、図1ないし図5を用いて説明する。
【0010】
図4は、集合基板1の外観および断面を示すものであり、図4(a)は集合基板1の表面の平面図、図4(b)は図4(a)における一点鎖線16での断面図を示す。集合基板1は表面上の配線パターン5およびスルーホール2より構成されており、点線18で示した部分に半導体チップが接合される。配線パターン5は集合基板1の面内で2次元的に同じパターンの繰り返しであり、半導体チップの実装、封止後に点線17上を切断することにより個片電子部品となる。したがって半導体チップの実装工程においては基板は個片どうしが互いにつながった構造のいわゆる集合基板1である。また、集合基板1には、スルーホール2が規則的に形成されており、その内部は中空状態であるが、その内壁は金などの金属メッキ3が施されており半導体チップの接合部と配線パターン5上の電極5aを通じて電気的に導通している。個片となった後は、スルーホール2の内壁の金属メッキ3がデバイスとしてのはんだ付け用電極すなわち端面電極となる。
【0011】
図1は、図4に示した集合基板上への半導体チップ実装から個片分割まで一連のプロセスを示したものである。図1(a)に示した工程は、集合基板1上への接合用樹脂シート4の貼り付け工程である。接合用樹脂シート4として、主成分が熱硬化性の樹脂素材であり、導電性の粒子を含有する異方性導電フィルム(ACF)を用いるのが好ましいが、実装する半導体チップ個数や基板の平坦度によっては導電粒子を含まないタイプの熱硬化性の樹脂素材からなる接合用樹脂シートでも後述のバンプ7と配線パターン5の電極5aとの間の電気的導通は可能である。この際、複数個片に対する配線パターン5ならびにスルーホール2を同時に被覆する状態で接合用樹脂シート4を貼り付ける。接合用樹脂シート4を貼り付けるためには100℃程度の温度で基板に対して接合用樹脂シート4を圧着する。ここで本発明においては、スルーホール2の開口が接合用樹脂シート4によりふさがれているので、後に示す封止材料供給時にスルーホール2内に前記封止樹脂が侵入せず、端面電極3を汚染せず、デバイスの品質を確保できるという利点がある。
【0012】
次に図1(b)で示した工程は半導体チップ6の装着工程であり、専用の装着機を用いる。半導体チップ6の電極に形成されたバンプ7と、それに相対する基板上の電極5aが向き合うように位置決めしながら、かつ、接合用樹脂シート4を貼り付けた領域内の複数の装着位置に対して一つずつ装着する。
【0013】
次に図1(c)に示した工程は加熱圧着の工程であり、その斜視図を図2に示す。表面が平坦でありなおかつ200℃程度に加熱した加熱ツール8により複数個の半導体チップ6の上から同時に荷重10を加え、約20秒間集合基板1に押しつける。これによりバンプ7と配線パターン5の電極5aは接合用樹脂シート4中の導電粒子を介して互いに電気的に導通し、それと同時に接合用樹脂シート4は硬化しバンプ7と前記電極5aは導通したまま固定され、図1(d)に示した状態となる。本発明では2次元的に装着したすべての半導体チップ6を同時に加熱圧着するので、半導体チップ6一個あたりの実装タクトは圧着時間をチップ個数で割った値となり、従来の半導体チップ一個ずつの圧着に比べて非常に短い。たとえば図2に示した10×10=100個同時圧着の場合は、半導体チップ一個あたりに換算すると20秒÷100=0.2秒のタクトになる。また、圧着時には図3に示したようにテフロンなどの弾性シート14を加熱ツール8と半導体チップ6の間に挟み込むのが望ましく、これによりバンプ高さ、基板のパターン厚み、半導体チップ厚みのそれぞれのばらつきを吸収し、接合不良を低減するという効果がある。図3に示したように弾性シート14はツールの両側で巻き取るようにしておくと、シートの使用部分の交換が可能になる。
【0014】
次に図1(e)はパッケージ化および半導体チップ6の保護を目的とした封止の工程である。封止樹脂11は熱硬化タイプのエポキシ系樹脂であり、供給段階においてはペースト状であり、完成後の高さを均一にするためには図5に示したように、マスク19をコンタクトさせスキージ20で封止樹脂11をかきとる印刷方式による供給方法が好ましい。装着した半導体チップ6全ての範囲に一括で同時に供給することになるので、半導体チップ6一個あたりの供給タクトが個別供給に比べて非常に短い。たとえば個別ポッティングの場合は半導体チップ一個あたり約1秒を要していたのに対し、上記一括同時供給の場合は1チップ当たり0.003秒となり、3桁短くなる。この後、硬化炉内で加熱し、上記封止樹脂11を硬化させる。硬化条件としては、例えば、100℃2時間加熱後、150℃1時間加熱する。
【0015】
最後の工程図1(f)に示したように点線12の部分をダイシング装置内でカットし個片に分割する。
【0016】
最終的に図1(g)に示したように、封止樹脂11により半導体チップ6が保護され、封止樹脂11で汚染されない端面電極3を備えた高品質な個片電子部品9が完成する。この個片電子部品9のサイズは1.3mm×1.3mm四方サイズ、厚みは0.5mmであり、従来品と比較してそのサイズは約1/10となり、超小型化が実現できた。又、この小型化により基板の配線長が大幅に短縮でき、従来サイズ(3×3mm□以上)のパッケージと比較して、デバイスとしての電気特性が改善できた。一例として、挿入損失が従来品と比べて、0.5dBから0.4dBに低減できた。
【0017】
図6に示した従来の封止例では、封止樹脂の上面の平坦性や個片電子部品の形態が不均一であるので、個片電子部品を実装する際、吸着エラーなどの不具合が生じ、生産性の問題点があった。一方本発明では個片電子部品上をコートした封止樹脂の上面は平坦であり、個片電子部品の高さも一定であり、形状はそろったものであるので、この個片電子部品を回路基板上に実装する際、実装機での装着率はほぼ100%を達成し、認識エラーや吸着エラーなどによる実装時の不具合は出さないという利点もある。
【0018】
【発明の効果】
以上のように本発明によると、端面電極付きの小型電子部品の製造において、その端面電極を封止樹脂で汚染することなく高品質で製造し、かつ、製造タクトの短縮、生産性の向上といった製造上の有利な効果が得られる。また同時に、個片電子部品の形状が安定しており実装機での装着率が向上できるという利点が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による半導体チップ実装および封止工程を(a)〜(g)に示す断面図。
【図2】加熱圧着工程を示す斜視図。
【図3】弾性シートを挟んだ状態での加熱圧着工程を示す断面図。
【図4】集合基板の構造を示し、(a)はその平面図、(b)はその断面図。
【図5】印刷による封止樹脂供給工程を示す断面図。
【図6】従来の製造工程を示す断面図。
【図7】従来の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
1 集合基板
2 スルーホール
3 端面電極
4 接合用樹脂シート
6 半導体チップ
8 加熱ツール
9 個片電子部品
11 封止樹脂
14 弾性シート
Claims (3)
- 複数の導電性を有するスルーホールを備えた集合基板上に、主成分が熱硬化性の樹脂素材であり、導電性の粒子を含有する異方性導電フィルムを貼り付けて前記スルーホールの開口を塞ぎ、次いで前記異方性導電フィルム上に複数の半導体チップを装着した後、上記複数の半導体チップを加熱圧着し、次いで集合基板上に封止樹脂層を形成して半導体チップおよび基板表面を封止した後、前記スルーホールに沿って集合基板を分割して、スルーホール部に端面電極が形成された個片電子部品を製造することを特徴とする電子部品の製造方法。
- 半導体チップ装着箇所が2次元的に配置され、その周辺に導電性を有するスルーホールを備えた集合基板の表面に、主成分が熱硬化性の樹脂素材であって導電性の粒子を含有する異方性導電フィルムか、あるいは、導電性の粒子を含有しない熱硬化性樹脂単体のフィルムからなる接合用樹脂シートを貼り付け、上記接合用樹脂シート上から所定の実装部分に半導体チップを装着し、上記装着された複数個の半導体チップの上方から加熱ツールで同時に加熱圧着することにより複数個の半導体チップと集合基板との接合および電気的接続を完了し、さらにペースト状の封止樹脂素材を上記接合済みの複数個の半導体チップ上に一括で供給し、この際前記ペースト状封止樹脂素材は半導体チップおよび接合用樹脂シートの表面を被覆し、前記スルーホール内部には侵入せず、前記封止樹脂素材を硬化させた後、個片にカットし個片電子部品を得ることを特徴とする電子部品の製造方法。
- 加熱ツールで加熱圧着する際に、加熱ツールと半導体チップの間に弾性シートを挟むことを特徴とする請求項2記載の電子部品の製造方法。
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