JP3695177B2 - Intermediate products for semiconductor devices - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部接続端子となる溶融性ソルダー・ボールをグリッド・エリア・アレイ状に配列したBGA(Ball Grid Array)型の半導体装置を製造するのに適した半導体装置用中間製品、特に、キャリアフレームに長方形または正方形に設けた開口部に対して、片面あるいは両面に回路パターンの付いたフレキシブル回路基板シートを接着剤で貼り付ける構造の半導体装置用中間製品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、金属製または樹脂製のキャリアフレームに、片面あるいは両面に回路パターンの付いた個片の回路基板またはこれら個片の回路基板を複数個シート状に1単位としてまとめて成る回路基板シートを搭載し、片面を樹脂封止する半導体装置の製造方法として、特開平8-83866 号公報、特開平9-27563 号公報、特開平9-22963 号公報に開示されたものがある。
【0003】
特開平8-83866 号公報のものは、金属または樹脂製のキャリアフレームに矩形の貫通孔から成るフレーム開口部を設け、このフレーム開口部に対して、片面あるいは両面に回路パターンの付いた個片の回路基板を、機械的な支持手段によって位置決め支持させたものを半導体装置用中間製品として使用し、これを各工程に搬送することによって、既存の設備をそのまま利用して、半導体素子の搭載やワイヤボンディング、樹脂封止といった処理を効率的に行う半導体装置の製造方法である。キャリアフレームに回路基板を位置決め支持する支持手段としては、例えば、キャリアフレームの板材を切り起こして形成した係止片が用いられ、これにより回路基板の周辺を弾性的に支持することにより、後工程でキャリアフレームから回路基板(単体のBGA製品)を容易に取り外すことができるようになっている。
【0004】
上記半導体装置用中間製品を利用することの第1の利点は、従来の短冊状のプリント基板を使用した場合のプリント基板の無駄部分をなくすことができる点にある。即ち、従来の所定の配線パターンを設けた大判のプリント基板を短冊状に切断し、この短冊状に形成したプリント基板を、各工程に搬送して製品とする製造方法では、短冊状のプリント基板に搬送に必要な部分を設ける必要があることから、この部分は、後で切除されるので材料の無駄な部分が多くなるが、個片の回路基板を取り扱ってキャリアフレームに支持させる方法では、このような無駄が生じない。プリント基板の材料は、高価なことから、無駄な部分はできるだけ少ないほう良い。また、第2の利点は、既存の設備をそのまま利用して半導体素子の搭載やワイヤボンディング、樹脂封止といった処理を効率的に行うことができる点にある。
【0005】
次に、特開平9-27563 号公報及び特開平9-22963 号公報のものは、上記の個片の回路基板を取り扱う代わりに、個片の回路基板を複数個シート状に連結して1単位としてまとめて成る回路基板シートを取り扱うものである。
【0006】
代表的に、図10に、特開平9-22963 号公報に開示された半導体装置用中間製品(半導体回路素子搭載基板フレーム)を示す。この半導体回路素子搭載基板フレーム30は、サイドレール35に連結タブ36で連結されて順次直線的に配列された複数の単一の金属基板層31に、単一の半導体回路基板32及び単一の半導体回路素子搭載基板33を熱伝導性接着剤層であるプリプレグ層を介して設け、結果的にシート状に連接した構成となっている。なお、34はサイドレール35に設けた位置決め用規準孔である。
【0007】
この回路基板シートを取り扱った半導体装置用中間製品によれば、個片の回路基板を取り扱う場合の欠点、即ち、個別の回路基板の搬送や位置決め等の取り扱いが煩雑となり、位置ずれや損傷による品質や半導体回路素子実装の作業効率が低下し、生産性を著しく阻害するという問題を解消することができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術には、フレキシブル回路基板シートとキャリアフレームたる金属フレーム間の応力緩和について何も問題にしていない。フレキシブル回路基板シートと金属フレーム間の境界では、熱履歴により片方もしくは両方の物質に伸びや縮みが生じ、フレキシブル回路基板シート上の半導体搭載部分やワイヤボンド接続部分の平面性が悪化し、半導体搭載時やワイヤボンディング時の大きな障害となる可能性がある。この際、キャリアフレーム開口部の4辺が何らかの方法で固定されていると、伸び縮みによるフレキシブル回路基板シートの平面からの歪みは狭い範囲で急激なものとなり、半導体パッケージ製造時にテープの反りや位置ずれが発生して、生産効率を低下させるという大きな問題となる。
【0009】
そこで、本発明の目的は、従来技術による方法に比べてキャリアフレームに貼り付けるフレキシブル回路基板シート上の歪みを抑制し、フレキシブル回路基板シートの反りを低減させて、半導体搭載時、ワイヤボンド時の歩留りを向上させるフレキシブル回路基板シートタイプの半導体パッケージの製造に用いる半導体装置用中間製品を供給することにある。また、同時に工程が簡素化することができる構造として、製造時間の短縮と、キャリアフレーム上のフレキシブル回路基板シートの占有面積の低下による生産性の増加を実現することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の半導体装置用中間製品は、金属製または樹脂製の短冊状キャリアフレームに長方形または正方形からなるフレーム開口部を設け、このフレーム開口部を覆うようにして前記短冊状キャリアフレームの片面に回路パターンの付いたフレキシブル回路基板シートを接着剤で貼り付けた構造の半導体装置用中間製品において、貼り付け後に前記フレキシブル回路基板シートと重なる前記短冊状キャリアフレームの部分であって、前記フレーム開口部の4辺のうち、前記短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを接着固定した構造のものである(請求項1)。
【0011】
本発明においては、接着剤の塗布形状が、貼り付け以前の乾燥状態で幅0.5〜1.5mm、厚さ20〜50μmであることが好ましい(請求項3)。
【0012】
また、請求項1記載の半導体装置用中間製品において、前記フレーム開口部の周辺領域のうち、フレキシブル回路基板シートを短冊状キャリアフレームに貼り付け後にフレキシブル回路基板シートと重なる部分であって、フレーム開口部の4辺のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみに接着剤を塗布し、キャリアフレーム上のフレキシブル回路基板シートの支持部分とすると、フレキシブル回路基板シートの反りを効果的に低減させることができる(請求項2)。
【0015】
<作用>
(1)本発明の請求項1記載の半導体装置用中間製品は、金属製または樹脂製のキャリアフレームに長方形または正方形の開口部を設け、このフレーム開口部の4辺のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを接着固定するだけでよく、従来の連結タブ等は不要であるので、キャリアフレームの製造及びフレキシブル回路基板シートの取り扱いが非常に容易で、製造時間の短縮を図ることができる。また、キャリアフレーム上でフレキシブル回路基板シートが占める占有面積が小さく、生産性の増加を実現することができる。即ち、個片の回路基板を取り扱ってキャリアフレームに支持させる従来の場合と同様に、回路基板の材料の無駄が生じないという長所を有する。また、既存の設備をそのまま利用して半導体素子の搭載やワイヤボンディング、樹脂封止といった処理を効率的に行うことができるという長所も有する。
【0016】
(2)ここで、説明の便宜上、キャリアフレーム上にフレキシブル回路基板シートを接着剤で貼り付けた構造の半導体装置用中間製品において、フレーム開口部の周辺領域のうち、貼り付け後にフレキシブル回路基板シートと重なる短冊状キャリアフレームの部分であって、前記フレーム開口部の4辺のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のことを「貼り付けしろ」と定義する。
【0017】
本発明の半導体装置用中間製品においては、貼り付けしろ上に接着剤を塗布し貼り付けを行う。このような貼り付けを行うことにより、樹脂モールドの際、キャリアフレームのうち貼り付けしろの裏側の部分をモールドラインとして用いれば、フレキシブル回路基板シートとキャリアフレーム間の隙間からモールド樹脂が漏れることを防ぐことができる。また、この半導体装置用中間製品においては、開放されている2辺により応力を緩和し、狭い範囲で急激な歪みの発生を回避することができる。
【0018】
また、この半導体装置用中間製品においては、フレーム開口部の4辺のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを接着固定したので、4辺に沿って塗布する場合に必要な短冊状キャリアフレームの幅方向の塗布スペースを節約し、キャリアフレーム、フレキシブル回路基板シート、また、接着剤において材料の消費を少なくすることができる。また、塗布に要する時間を大幅に短縮することができる。
【0019】
(3)請求項3記載の半導体装置用中間製品においては、接着剤の塗布形状を、貼り付け以前の乾燥状態で幅0.5〜l.5mm、厚さ20〜50μmとする。このような貼り付けを行うことにより、良好な接着強度を得ることができるのと同時に、貼り付け時の接着剤面積の広がりを抑えることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置用中間製品は、次のようにして製造することができる。
【0022】
フレキシブル回路基板シートとキャリアフレームたる金属フレームとの間の応力を低減し、貼り付け後のフレキシブル回路基板シートの歪みを無くすために、以下に示す通りの貼り付けを行う。
【0023】
(1)金属テープの貼り付けしろの部分にプログラマブルな塗布装置を用いて接着剤を塗布する。塗布形状は、金属フレームの種類、フレキシブル回路基板シートの種類に応じて最もフレキシブル回路基板シートの歪みを低減できる塗布形状とする。この時、塗布する金属フレームを支持するステージは、接着剤の吸湿を防ぐためと、接着剤をある程度固化させて形崩れを防ぐために、ヒータで加熱する。加熱温度は、金属フレーム直下で60℃とする。
【0024】
(2)接着剤塗布後のリードフレームを乾燥用の炉を用いて乾燥する。乾燥用の炉は、任意の温度履歴を与えることができるもので、フレームを自動搬送する方式の装置を用いることで量産に対応することができる。温度履歴は、100℃、30秒+150℃、30秒とする。この条件において、接着剤は、粘着性を失い固化するが、270℃での加熱プレスにより接着剤として用いることができる。
【0025】
(3)金属フレームとフレキシブル回路基板シートとの貼り合わせには、金型プレス式の貼り付け装置を用いる。リールに巻かれたフレキシブルテープ中に存在するフレキシブル回路基板シートの部分は、フレキシブルテープの幅方向の両端に設けられたガイド穴を用いて正確に貼り付け装置に搬送する。1つのフレム開口部に対しての貼り付け動作では、貼り付けられる量だけテープを搬送する。同時に、貼り付け対象のフレーム開口部を、プレス貼り付けを行う位置まで搬送する。その後、金型を動作させ、フレキシブルテープを貼り付けのシート形状に切断する。切断されたフレキシブル回路基板シートをヒータで270℃まで熱した貼り付けヘッドで金属フレームと圧接し、接着を行う。以上で本発明の半導体装置用中間製品が完成する。
【0026】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
【0027】
<実施形態1>
図1に本発明の第1の実施形態を示す。この半導体装置用中間製品は、キャリアフレームとしての金属フレーム1上に長方形または正方形にフレーム開口部2(図2参照)を設け、このフレーム開口部2に対して、片面あるいは両面に回路パターンの付いたフレキシブルテープ4(図4参照)から切り出したフレキシブル回路基板シート7を、接着剤8(図3参照)で貼り付けたものから成る。このフレキシブル回路基板シート7の貼り付けは、フレーム開口部2の周辺領域のうち、貼り付け後にフレキシブル回路基板シートと重なる短冊状キャリアフレームの部分であって、フレーム開口部の4辺のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺、つまり「貼り付けしろ」の部分を対象として行い、この部分に対して接着剤8(図3参照)を塗布し、以て金属フレーム1のフレーム開口部2にフレキシブル回路基板シート7を貼り付ける。この半導体装置用中間製品は、次のようにして作製する。
【0028】
まず、図2に示すように、キャリアフレームたる金属フレーム1については、160mm×40mm、厚さ200μmの銅合金にエッチングを施して、フレーム開口部2としての30mm×30mmの四角い穴を4個直線的に形成し、配列したものを作製し、これを金属フレーム1とする。このフレーム開口部2を形成することにより、金属フレーム1の長手方向に沿った2辺(両側部)には、各フレーム開口部2に共通にサイドレール領域1a、1aが残され、また、各フレーム開口部2間には、区画領域1bが残される。このうち、金属フレーム1のサイドレール領域1aには、送り方向に所定のピッチ寸法で、この実施形態では、各フレーム開口部2に1個宛の間隔で、複数の位置決め用のガイド穴3が穿設されている。
【0029】
次に、図4に示すように、フレキシブル回路基板シート7については、片面または両面に回路パターンを設けたコイル状の厚さ50μmのフレキシブルテープ4から、図示していない金型を用いたプレス加工法により、30mm×34mmの長方形を金型で打ち抜き、得られたフレキシブルテープ切断部をフレキシブル回路基板シート7とする。このフレキシブル回路基板シート7の寸法はフレーム開口部2と長さが同一で、幅が4mmだけ大きい。フレキシブル回路基板シート7の幅をフレーム開口部2より若干長くしたのは、そのフレキシブル回路基板シート7の短辺のはみ出し部分を上記貼り付けしろに対する被接着部分7bとして利用するためである。なお、フレキシブルテープ4の側部には、送り位置決め用のガイド穴5が所定のピッチで穿設されている。
【0030】
フレキシブル回路基板シート7は、この実施形態の場合、フレキシブルテープ4の配線パターン部である単一の導体回路基板6を、「田」の字状の枠が連接部7aとして残る形で4枚連接したものから成る。しかし、フレキシブル回路基板シート7は、単一の導体回路基板6を所要数だけ連接した所要の任意の形状とすることができる。
【0031】
次に、図3に示すように、金属フレーム1の貼り付けしろの部分に接着剤8を塗布する。即ち、フレーム開口部2の周辺領域である各穴の周縁のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺に、機械制御のディスペンサを用いて、一直線状に、熱硬化性の接着剤8を塗布する。フレキシブル回路基板シート7が金属フレーム1と重なる部分の長さは30mmであり、接着剤8は、それより若干短めに、即ち、その部分の内側に長さ28mmの塗布を行い、金属フレーム1とフレキシブル回路基板シート7の重なる部分以外に接着剤8が漏れないようにした。ここで用いている接着剤8の硬化温度は、250℃である。そこで、リフロー炉を用いてl00℃、30秒+150℃、30秒の加熱を行い不完全な硬化を施す。
【0032】
その後、図4に示すフレキシブルテープ4を30mm×34mmの長方形に金型で打ち抜いて得た上述のフレキシブル回路基板シート7の被接着部分7bを金属フレーム1の接着剤塗布部に重ね、270℃に加熱した貼り付け金型を用いて6kg/平方センチの圧力で1秒加圧し、フレキシブル回路基板シート7と金属フレーム1とを貼り付けた。
【0033】
これらを金属フレーム1の1枚分繰り返し、半導体パッケージ装置用の中間製品を完成した。
【0034】
次に、上記半導体装置用中間製品を使用した応用システムについて述べる。
【0035】
本発明の半導体装置用中間製品は、主に小型のグリッド・エリア・アレイ型半導体装置の生産に使用される。
【0036】
図5は、本発明の半導体装置用中間製品から製造される半導体パッケージの1例として、この小型のグリッド・エリア・アレイ型半導体装置を示したものである。図において、フレキシブル導体回路基板60は、フレキシブル回路基板シート7に単一の導体回路基板6(図1、図4)として田の字状に4つ連続して形成されていたものの一つであり、その片面側の銅箔13により回路パターンが形成されている。
【0037】
まず、金属フレーム1にフレキシブル回路基板シート7が貼付された状態で、導体回路基板6上には、その回路パターンの表面にレジスト樹脂14が塗布され、半導体チップ9が搭載される。
【0038】
次いで、半導体チップ9の電極9aと回路パターンの接続パッド(金めっき12b)との間が、ボンディングワイヤ11によりワイヤボンディングされる。
【0039】
更に、これら半導体チップ9とボンディングワイヤ11上にモールド樹脂10またはポッティング材を施す。このとき、上述の接着剤8の部分は、この樹脂が開口部2の4辺のうち、金属フレームの長手方向に沿った2辺の領域外に流出するのを阻止する堰として働く。
【0040】
樹脂封止した後、回路基板60の下面に実装基板などと接続する外部接続端子として半田ボール15を取り付ける。なお、回路パターンの一部は、回路基板60を貫く金めっき12aを施したビアホールを通して他側の片面に導出されており、その導出部に半田ボール15が接続される。なお、BGAの場合は、外部接続端子として半田ボールを使用するが、片面樹脂封止型半導体装置として半田ボールの他にリードピン等を外部接続端子として使用することも可能である。
【0041】
最後に、金属フレーム1からフレキシブル回路基板シート7をまたはフレキシブル回路基板シート7から回路基板60を取り外すことにより、単体のBGA製品として小型のグリッド・エリア・アレイ型半導体装置が得られる。
【0042】
通常、上記のような小型のグリッド・エリア・アレイ型半導体装置向けのフレキシブルテープは、リードフレームパッケージを作製する装置を用いての生産はできず、新たな装置の導入等の投資が必要となる。しかし、本発明の半導体装置用中間製品を用いると、これまでの大型のリードフレームパッケージ用の装置を流用しての半導体パッケージ作製が可能となる。
【0043】
<実施形態2>
図6に本発明の参考例に係る金属フレーム1の部分形状を示す。
【0044】
これは、上記フレーム開口部2の周辺領域のうち、金属フレームの幅方向に沿った2辺の一部(ここではほぼ中央)に、フレーム開口部2内に向かって延びる突出部16を形成し、ここに接着剤8を塗布し、金属フレーム1上のフレキシブル回路基板シートの支持部分とした形態のものである。即ち、接着剤8を塗布した突出部16に、実施形態1と同じ条件でフレキシブル回路基板シート7の貼り付けを行うことで、フレキシブル回路基板シート7のまだ接着剤8で止められていない2辺(長辺)7cの中央部を、金属フレーム1上に止めることができ、フレキシブル回路基板シート7の貼り付け後の弛みを低減することができる。
【0045】
<実施形態3>
図7に本発明の参考例に係る金属フレーム1の部分形状を示す。
【0046】
これは、フレームの開口部2内に、配線パターン部分(回路基板の部分)を避けて十字形にブリッジ部17を形成し、この十字形のブリッジ部17上に接着剤8を塗布し、金属フレーム1上のフレキシブル回路基板シートの支持部分として機能するように構成したものである。即ち、接着剤8を塗布したブリッジ部17に、実施形態1と同じ条件でフレキシブル回路基板シート7の貼り付けを行うことで、フレキシブル回路基板シート7のまだ接着剤8で止められていない中央部を金属フレーム1上に止めることができ、フレキシブル回路基板シート7の貼り付け後の弛みを低減することができる。
【0047】
<実施形態4>
図8に本発明の参考例に係る金属フレーム1の部分形状を示す。
【0048】
これは、フレームの開口部2内に、配線パターン部分を避けて金属フレーム1の幅方向に直線状のブリッジ部18を形成し、このブリッジ部18上に接着剤8を塗布し、金属フレーム1上のフレキシブル回路基板シートの支持部分として機能するように構成したものである。即ち、接着剤8を塗布したブリッジ部18に、実施形態1と同じ条件でフレキシブル回路基板シート7の貼り付けを行うことで、フレキシブル回路基板シート7のまだ接着剤8で止められていない中央部を金属フレーム1上に止めることができ、フレキシブル回路基板シート7の貼り付け後の弛みを低減することができる。
【0049】
<実施形態5>
図9に本発明の参考例に係る金属フレーム1の部分形状を示す。
【0050】
これは、フレームの開口部2内に、配線パターン部分を避けて金属フレーム1の長手方向に直線状のブリッジ部19を形成し、このブリッジ部19上に接着剤8を塗布し、金属フレーム1上のフレキシブル回路基板シートの支持部分として機能するように構成したものである。即ち、接着剤8を塗布したブリッジ部19に、実施形態1と同じ条件でフレキシブル回路基板シート7の貼り付けを行うことで、フレキシブル回路基板シート7のまだ接着剤8で止められていない中央部を金属フレーム1上に止めることができ、フレキシブル回路基板シート7の貼付後の弛みを低減することができる。
【0051】
本発明は、上記の実施形態1〜5を採ることができる他、次のように変形することも可能である。
【0052】
<変形例1>
上記実施形態1〜5において、金属フレームの材料として42アロイを用いることができる。この場合、42アロイの熱膨張係数が低いことより、貼り付け時の熱履歴による応力を低減することができる。
【0053】
<変形例2>
上記実施形態1〜5において、金属フレームの代わりにプラスチック等の有機材料を用いることができる。この場合、プラスチックの熱膨張係数が低いことより、貼り付け時の熱履歴による応力を低減することができる。有機材料の熱伝導率は概して金属材料より低いので、貼り付け時に接着剤が接着に必要な温度に達しないことより、100℃〜150℃程度の低温での貼り付けが可能な接着剤を用いる。
【0054】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。
【0055】
(1)請求項1に記載の半導体装置用中間製品によれば、金属製または樹脂製の短冊状キャリアフレームに長方形または正方形からなるフレーム開口部を設け、このフレーム開口部を覆うようにして前記短冊状キャリアフレームの片面に回路パターンの付いたフレキシブル回路基板シートを接着剤で貼り付けた構造の半導体装置用中間製品において、貼り付け後に前記フレキシブル回路基板シートと重なる前記短冊状キャリアフレームの部分であって、前記フレーム開口部の4辺のうち、前記短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを接着固定したので、キャリアフレームの製造及びフレキシブル回路基板シートの取り扱いが非常に容易で、製造時間の短縮を図ることができる。加えて、キャリアフレーム上でフレキシブル回路基板シートが占める占有面積が小さく、個片の回路基板をキャリアフレームに支持させる従来の場合と同様に、回路基板の材料の無駄が生じないという長所が得られると共に、既存の設備をそのまま利用して半導体素子の搭載やワイヤボンディング、樹脂封止といった処理を効率的に行うことができるという長所を有する。
【0056】
また、キャリアフレームとフレキシブル回路基板シートを接着剤で貼り付けた構造の半導体装置用中間製品において、貼り付け後にフレキシブル回路基板シートと重なる部分であって、フレーム開口部の4辺のうち、短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを接着固定する構成としたので、フレーム開口部の4辺のうち短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを用いて接着を行うことより、解放されている2辺により応力を緩和し、狭い範囲で急激な歪みの発生を回避することができる。従って、シートの反りを低減させて、半導体搭載時、ワイヤボンド時の歩留りを向上させることができる。
【0057】
更に、この半導体装置用中間製品においては、開口部の4辺のうち短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを用いて接着を行うことより、塗布を行うスペースを節約し、キャリアフレーム、フレキシブル回路基板シート、また、接着剤において材料の消費を少なくし、且つ塗布に要する時間を大幅に短縮することができる。
【0058】
(2)請求項3記載の半導体装置用中間製品によれば、接着剤を塗布する寸法形状を特定の幅及び厚さとしたので、良好な接着強度を得ることができるのと同時に、貼り付け時の接着剤面積の広がりも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置用中間製品を示す平面図である。
【図2】 本発明の半導体装置用中間製品の一例に使用される金属フレームを示す平面図である。
【図3】 本発明の半導体装置用中間製品の一例に使用される金属フレームの一部である開口部を示す図である。
【図4】 本発明の半導体装置用中間製品の一例に使用されるフレキシブルテープを示す図である。
【図5】 本発明の半導体装置用中間製品から製造される半導体パッケージの一例を示す断面図である。
【図6】 本発明の参考例に係る金属フレームの一部を示す図である。
【図7】 本発明の参考例に係る金属フレームの一部を示す図である。
【図8】 本発明の参考例に係る金属フレームの一部を示す図である。
【図9】 本発明の参考例に係る金属フレームの一部を示す図である。
【図10】 従来の半導体装置用中間製品を示す図である。
【符号の説明】
1 金属フレーム(短冊状キャリアフレーム)
2 フレーム開口部
4 フレキシブルテープ
6 単一の導体回路基板(フレキシブルテープの配線パターン部)
7 フレキシブル回路基板シート(フレキシブルテープの切断部)
8 接着剤
16 突出部(金属フレーム上のフレキシブルテープ支持部分)
17 ブリッジ部(金属フレーム上のフレキシブルテープ支持部分)
18、19 直線状のブリッジ部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an intermediate product for a semiconductor device suitable for manufacturing a BGA (Ball Grid Array) type semiconductor device in which meltable solder balls serving as external connection terminals are arranged in a grid area array. The present invention relates to an intermediate product for a semiconductor device having a structure in which a flexible circuit board sheet having a circuit pattern on one side or both sides is attached to an opening provided in a rectangle or square in a frame with an adhesive.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, mounted on a metal or resin carrier frame is a single circuit board with a circuit pattern on one or both sides, or a circuit board sheet in which a plurality of these circuit boards are combined into one sheet. As a method for manufacturing a semiconductor device in which one surface is resin-sealed, there are those disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 8-83866, 9-27563, and 9-22963.
[0003]
In JP-A-8-83866, a metal or resin carrier frame is provided with a frame opening made of a rectangular through-hole, and an individual piece with a circuit pattern on one or both sides of the frame opening. The circuit board is positioned and supported by mechanical support means as an intermediate product for semiconductor devices, and this is transported to each process, so that existing equipment can be used as it is, This is a method for manufacturing a semiconductor device that efficiently performs processes such as wire bonding and resin sealing. As the support means for positioning and supporting the circuit board on the carrier frame, for example, a locking piece formed by cutting and raising the plate material of the carrier frame is used, thereby elastically supporting the periphery of the circuit board, thereby enabling a post process. Thus, the circuit board (single BGA product) can be easily removed from the carrier frame.
[0004]
A first advantage of using the intermediate product for a semiconductor device is that a useless portion of the printed circuit board can be eliminated when a conventional strip-shaped printed circuit board is used. That is, in a manufacturing method in which a conventional large-sized printed board provided with a predetermined wiring pattern is cut into strips, and the printed board formed in this strip shape is transported to each step to obtain a product, the strip-shaped printed board Since it is necessary to provide a part necessary for transportation in this part, this part is cut later, so that a wasteful part of the material increases, but in a method of handling a circuit board of a piece and supporting it on a carrier frame, Such waste does not occur. Since the material of the printed circuit board is expensive, it is better that there are as few unnecessary parts as possible. The second advantage is that the existing equipment can be used as it is to efficiently perform processes such as mounting of semiconductor elements, wire bonding, and resin sealing.
[0005]
Next, in JP-A-9-27563 and JP-A-9-22963, instead of handling the above-mentioned individual circuit boards, a plurality of individual circuit boards are connected in a sheet form to form one unit. It handles the circuit board sheet formed as a group.
[0006]
Typically, FIG. 10 shows an intermediate product (semiconductor circuit element mounting substrate frame) disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-22963. The semiconductor circuit element mounting substrate frame 30 is connected to the side rails 35 by connection tabs 36 and is arranged on a plurality of single metal substrate layers 31 that are sequentially arranged linearly. The semiconductor circuit element mounting substrate 33 is provided via a prepreg layer which is a heat conductive adhesive layer, and as a result, the semiconductor circuit element mounting substrate 33 is connected in a sheet form. Reference numeral 34 denotes a positioning reference hole provided in the side rail 35.
[0007]
According to the intermediate product for semiconductor devices that handles this circuit board sheet, the disadvantages of handling individual circuit boards, that is, handling of individual circuit boards such as transportation and positioning becomes complicated, and quality due to misalignment and damage. In addition, it is possible to solve the problem that the work efficiency of the semiconductor circuit element mounting is lowered and the productivity is significantly hindered.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described prior art has nothing to do with stress relaxation between the flexible circuit board sheet and the metal frame as the carrier frame. At the boundary between the flexible circuit board sheet and the metal frame, one or both substances are stretched or shrunk due to thermal history, and the planarity of the semiconductor mounting part and wire bond connection part on the flexible circuit board sheet deteriorates, and the semiconductor mounting Time and wire bonding can be a major obstacle. At this time, if the four sides of the carrier frame opening are fixed by any method, the distortion from the plane of the flexible circuit board sheet due to expansion and contraction becomes abrupt in a narrow range, and the warp and position of the tape during semiconductor package manufacture. Deviation occurs and becomes a big problem of reducing production efficiency.
[0009]
Therefore, the object of the present invention is to suppress distortion on the flexible circuit board sheet to be affixed to the carrier frame as compared with the method according to the prior art, and to reduce the warp of the flexible circuit board sheet. An object of the present invention is to supply an intermediate product for a semiconductor device used for manufacturing a flexible circuit board sheet type semiconductor package for improving the yield. Further, as a structure capable of simplifying the process at the same time, it is to realize a reduction in manufacturing time and an increase in productivity due to a decrease in the occupation area of the flexible circuit board sheet on the carrier frame.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the intermediate product for a semiconductor device of the present invention is made of metal or resin.StripCareer frameToRectangular or squareFrame consisting ofThis frame opening is provided with an openingOn one side of the strip-shaped carrier frameIntermediate product for semiconductor devices with a structure in which a flexible circuit board sheet with a circuit pattern is attached with an adhesiveIn the above, a portion of the strip-shaped carrier frame that overlaps with the flexible circuit board sheet after being pasted, and of the four sides of the frame opening, only two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frame are bonded and fixed.(Structure 1).
[0011]
In this invention, it is preferable that the application | coating shape of an adhesive agent is width 0.5-1.5mm and thickness 20-50micrometer in the dry state before sticking (claim).3).
[0012]
Claims1In the intermediate product for a semiconductor device described above, of the peripheral region of the frame opening,A portion that overlaps the flexible circuit board sheet after the flexible circuit board sheet is attached to the strip-shaped carrier frame, and of the four sides of the frame opening, only two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frameWhen the adhesive is applied to the support frame to support the flexible circuit board sheet on the carrier frame, the warp of the flexible circuit board sheet can be effectively reduced.2).
[0015]
<Action>
(1) An intermediate product for a semiconductor device according to
[0016]
(2) Here, for convenience of explanation, in an intermediate product for a semiconductor device having a structure in which a flexible circuit board sheet is bonded to a carrier frame with an adhesive,A portion of the strip-shaped carrier frame that overlaps with the flexible circuit board sheet after being pasted, and of the four sides of the frame opening, two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frameThis is defined as “Paste me”.
[0017]
In the intermediate product for a semiconductor device of the present invention, the adhesive is applied on the pasting margin and pasted. By performing such affixing, if the part on the back side of the carrier frame is used as a mold line during resin molding, the mold resin leaks from the gap between the flexible circuit board sheet and the carrier frame. Can be prevented. Further, in this intermediate product for a semiconductor device, the stress is relieved by the two open sides, and abrupt distortion can be avoided in a narrow range.
[0018]
Moreover, in this intermediate product for semiconductor devices, of the four sides of the frame opening,Since only two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frame are bonded and fixed,Necessary when applying along 4 sidesWidth direction of strip-shaped carrier frameThe application space can be saved, and the consumption of materials in the carrier frame, the flexible circuit board sheet, and the adhesive can be reduced. Also, the time required for coating can be greatly shortened.
[0019]
(3) Claim3In the described intermediate product for a semiconductor device, the applied shape of the adhesive is 0.5 to 1 l in the dry state before the bonding. The thickness is 5 mm and the thickness is 20 to 50 μm. By performing such affixing, it is possible to obtain a good adhesive strength, and at the same time, it is possible to suppress the spread of the adhesive area during the affixing.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The intermediate product for a semiconductor device of the present invention can be manufactured as follows.
[0022]
In order to reduce the stress between the flexible circuit board sheet and the metal frame as the carrier frame and eliminate the distortion of the flexible circuit board sheet after the application, the application is performed as follows.
[0023]
(1) An adhesive is applied to a portion where the metal tape is pasted using a programmable coating device. The coating shape is a coating shape that can most reduce distortion of the flexible circuit board sheet according to the type of the metal frame and the type of the flexible circuit board sheet. At this time, the stage that supports the metal frame to be applied is heated by a heater in order to prevent moisture absorption of the adhesive and to solidify the adhesive to some extent to prevent deformation. The heating temperature is 60 ° C. just below the metal frame.
[0024]
(2) The lead frame after application of the adhesive is dried using a drying oven. The drying furnace can provide an arbitrary temperature history, and can be used for mass production by using an apparatus that automatically conveys the frame. The temperature history is 100 ° C., 30 seconds + 150 ° C., 30 seconds. Under this condition, the adhesive loses its tackiness and solidifies, but can be used as an adhesive by heating press at 270 ° C.
[0025]
(3) A die press type attaching device is used for attaching the metal frame and the flexible circuit board sheet. The portions of the flexible circuit board sheet present in the flexible tape wound around the reel are accurately conveyed to the affixing device using guide holes provided at both ends in the width direction of the flexible tape. In the attaching operation to one frame opening, the tape is transported by the amount to be attached. At the same time, the frame opening to be pasted is conveyed to a position where press pasting is performed. Thereafter, the mold is operated to cut the flexible tape into a pasted sheet shape. The cut flexible circuit board sheet is brought into pressure contact with a metal frame with a bonding head heated to 270 ° C. with a heater, and then bonded. Thus, the intermediate product for a semiconductor device of the present invention is completed.
[0026]
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
[0027]
<
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In this intermediate product for a semiconductor device, a rectangular or square frame opening 2 (see FIG. 2) is provided on a
[0028]
First, as shown in FIG. 2, for the
[0029]
Next, as shown in FIG. 4, the flexible
[0030]
In the case of this embodiment, the flexible
[0031]
Next, as shown in FIG. 3, an adhesive 8 is applied to a portion where the
[0032]
Thereafter, the portion to be bonded 7b of the flexible
[0033]
These were repeated for one
[0034]
Next, an application system using the intermediate product for semiconductor devices will be described.
[0035]
The intermediate product for a semiconductor device of the present invention is mainly used for production of a small grid area array type semiconductor device.
[0036]
FIG. 5 shows this small grid area array type semiconductor device as an example of a semiconductor package manufactured from the intermediate product for a semiconductor device of the present invention. In the figure, the flexible
[0037]
First, with the flexible
[0038]
Next, the bonding wire 11 is used for wire bonding between the electrode 9 a of the
[0039]
Further, a
[0040]
After the resin sealing, the solder balls 15 are attached to the lower surface of the
[0041]
Finally, by removing the flexible
[0042]
Usually, flexible tapes for small grid area array type semiconductor devices as described above cannot be produced using a device for producing a lead frame package, and investment such as introduction of a new device is required. . However, when the intermediate product for a semiconductor device of the present invention is used, a semiconductor package can be manufactured by diverting a conventional device for a large lead frame package.
[0043]
<
FIG. 6 shows the present invention.Reference exampleThe partial shape of the
[0044]
This is the area around the
[0045]
<
FIG. 7 shows the present invention.Reference exampleThe partial shape of the
[0046]
This is because the bridge portion 17 is formed in a cross shape in the
[0047]
<
FIG. 8 shows the present invention.Reference exampleThe partial shape of the
[0048]
In this case, a straight bridge portion 18 is formed in the width direction of the
[0049]
<
FIG. 9 shows the present invention.Reference exampleThe partial shape of the
[0050]
In this case, a linear bridge portion 19 is formed in the longitudinal direction of the
[0051]
The present invention can take the above-described first to fifth embodiments and can be modified as follows.
[0052]
<
In the first to fifth embodiments, 42 alloy can be used as the material of the metal frame. In this case, since the thermal expansion coefficient of 42 alloy is low, the stress due to the thermal history at the time of pasting can be reduced.
[0053]
<
In the first to fifth embodiments, an organic material such as plastic can be used instead of the metal frame. In this case, since the thermal expansion coefficient of the plastic is low, it is possible to reduce the stress due to the thermal history during the pasting. Since the thermal conductivity of organic materials is generally lower than that of metal materials, an adhesive that can be applied at a low temperature of about 100 ° C. to 150 ° C. is used because the adhesive does not reach the temperature required for adhesion at the time of application. .
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
[0055]
(1) According to the intermediate product for a semiconductor device of the first aspect, it is made of metal or resin.StripCareer frameMuTo rectangle or squareFrame consisting ofThis frame opening is provided with an openingIn the intermediate product for a semiconductor device having a structure in which a flexible circuit board sheet with a circuit pattern attached to one side of the strip-shaped carrier frame is attached with an adhesive so as to cover the strip, the strip that overlaps the flexible circuit board sheet after being attached Since only the two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frame are bonded and fixed among the four sides of the frame opening,The manufacture of the carrier frame and the handling of the flexible circuit board sheet are very easy, and the manufacturing time can be shortened. In addition, the area occupied by the flexible circuit board sheet on the carrier frame is small, and as in the conventional case of supporting individual circuit boards on the carrier frame, there is an advantage that the material of the circuit board is not wasted. At the same time, there is an advantage that the existing equipment can be used as it is to efficiently perform processing such as mounting of semiconductor elements, wire bonding, and resin sealing.
[0056]
In addition, in an intermediate product for a semiconductor device having a structure in which a carrier frame and a flexible circuit board sheet are bonded with an adhesive,Since it is a portion that overlaps with the flexible circuit board sheet after pasting, and among the four sides of the frame opening, only two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frame are bonded and fixed.Of the four sides of the frame openingOnly two sides along the longitudinal direction of the strip carrier frameBy using the adhesive, stress can be relieved by the two released sides, and abrupt distortion can be avoided in a narrow range. Accordingly, the warpage of the sheet can be reduced, and the yield at the time of semiconductor mounting and wire bonding can be improved.
[0057]
Furthermore, in this intermediate product for semiconductor devices, of the four sides of the openingTwo sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frameBy using only the adhesive, the space for application can be saved, the consumption of materials in the carrier frame, flexible circuit board sheet, and adhesive can be reduced, and the time required for application can be greatly shortened. it can.
[0058]
(2) Claim3According to the described intermediate product for a semiconductor device, the size and shape to which the adhesive is applied are set to a specific width and thickness, so that it is possible to obtain good adhesive strength and at the same time, the adhesive area at the time of bonding is widened. Can also be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an intermediate product for a semiconductor device of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a metal frame used in an example of an intermediate product for a semiconductor device of the present invention.
FIG. 3 is a view showing an opening which is a part of a metal frame used in an example of an intermediate product for a semiconductor device of the present invention.
FIG. 4 is a view showing a flexible tape used in an example of an intermediate product for a semiconductor device of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a semiconductor package manufactured from an intermediate product for a semiconductor device of the present invention.
FIG. 6 of the present inventionReference exampleIt is a figure which shows a part of metal frame concerning.
[Fig. 7] of the present invention.Reference exampleIt is a figure which shows a part of metal frame concerning.
[Fig. 8] of the present inventionReference exampleIt is a figure which shows a part of metal frame concerning.
FIG. 9 shows the present invention.Reference exampleIt is a figure which shows a part of metal frame concerning.
FIG. 10 is a view showing a conventional intermediate product for a semiconductor device.
[Explanation of symbols]
1 Metal frame(Striped carrier frame)
2 Frame opening
4 Flexible tape
6 Single conductor circuit board (wiring pattern part of flexible tape)
7 Flexible circuit board sheet (cutting part of flexible tape)
8 Adhesive
16 Protrusion (flexible tape support on metal frame)
17 Bridge (flexible tape support on metal frame)
18, 19 Straight bridge
Claims (3)
貼り付け後に前記フレキシブル回路基板シートと重なる前記短冊状キャリアフレームの部分であって、前記フレーム開口部の4辺のうち、前記短冊状キャリアフレームの長手方向に沿った2辺のみを接着固定したことを特徴とする半導体装置用中間製品。The frame openings consisting of rectangular or square strip carrier frame made of metal or resin is provided, the flexible circuit board sheet with a circuit pattern on one surface of the strip-like carrier frame so as to cover the frame opening In an intermediate product for semiconductor devices with a structure pasted with an adhesive ,
A part of the strip-shaped carrier frame that overlaps the flexible circuit board sheet after being pasted, and only two sides along the longitudinal direction of the strip-shaped carrier frame are bonded and fixed among the four sides of the frame opening. An intermediate product for semiconductor devices.
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