JPH07120683B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、フィルムキャリアを用いた半導体装置の製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 半導体装置は、一般にリードフレームに設けたダイパッ
ドに半導体チップを取付け、半導体チップの外部電極と
リードフレームの端子とをそれぞれワイヤで接続し、半
導体チップとワイヤの周囲及び端子の一部を熱硬化性樹
脂あるいはセラミックでパッケージしたのち端子部分で
切断し、端子を適宜折曲げて製造している。このため、
パッケージが厚くなり、全体として大形になっている。

ところで、最近は電子機器の小形化、薄形化に伴なっ
て、これに使用する半導体装置も高密度実装するため、
小形で薄いものが要望されている。

このような要望に応えるべく、絶縁樹脂フィルムのデバ
イスホールに半導体チップを配設し、この半導体チップ
とデバイスホールにオーバーハングしたフィンガーとを
接続した半導体装置（TAB実装方式）を液状樹脂で封止
する方法が実用化されている。

第６図は従来のTAB実装の一例を示すもので、先ず、
（ａ）図に示すように、フィルムキャリア１のデバイス
ホール２に半導体チップ５を配設し、半導体チップ５
と、フィルムキャリア１のデバイスホール２内にオーバ
ーハングしたフィンガー３とを接続する。この状態で半
導体チップ５及びフィンガー３を含むフィルムキャリア
１に刷毛等により液状樹脂を塗布して硬化させ、あるい
は（ｂ）図に示すように、注射筒の如き樹脂供給器17に
入れられた液状樹脂16に圧力を加えてノズル18から滴下
させ、（ｃ）図に示すように、半導体チップ５及びフィ
ンガー３を被覆して硬化し、封止19をする。

また、第７図に示すように、フィンガー３を含む半導体
チップ５を封止する範囲20に対応した大きさ、形状を有
する窓21を備えたマスク22を用いる方法が提案され、実
用化されている。この方法は、第８図（ａ）、（ｂ）に
示すように、半導体チップ５が取付けられたフィルムキ
ャリア１に、窓21内に半導体チップ５が入るようにマス
ク22を重ね合せ、マスク22上に載せた液状の樹脂16を例
えばスキージ23で矢印方向に移動させて窓21内に充填
し、（ｃ）図に示すようにマスク22を除去して硬化さ
せ、封止19をするようにしたものである。

［発明が解決しようとする課題］ 第６図に示したTAB実装では、手作業又はロボット等を
使用し、半導体チップの形状に合せて１個ずつ封止して
いるので、きわめて面倒で多大の工数を要し、その上半
導体チップの形状に合わせてポッティングすること（形
状コントロール）が困難であった。さらにポッティング
の中央が盛り上って高くなり易いため薄くすることが困
難で、ときには頂面を削るようなこともあった。

さらに、第８図で説明したTAB実装では、窓に液状封止
材料を充填した際、窓の下部から基板とマスクとの間に
毛細管現象により液状樹脂が侵入し、マスクを除去する
と、（ｃ）図に示すように封止19した樹脂の外周がバリ
状に裾19aを引き、封止面積が大きくなるばかりでな
く、形状も不規則になって外観もよくないという問題が
あった。

また、特に重要なことは、何れの場合も耐湿性や耐熱衝
撃性の面で劣り、信頼性に欠けるという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決すべくなされたもので、半
導体チップを自動的に封止することができ、しかも耐湿
性や耐熱衝撃性に優れた半導体装置を得ることのできる
半導体装置の製造方法を実現することを目的としたもの
である。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体チップの
電極に合わせて配置されたフィンガーを有しかつ前記フ
ィンガーによって支持される前記半導体チップを帯状の
フィルムキャリアテープに等間隔に実装し、所定の個数
の前記半導体チップが射出成型機内に間欠的に順次移送
し、前記射出成型機に移送された個々の前記半導体チッ
プが前記射出成型機の上型と下型とのそれぞれに対応し
て設けられた前記所定の個数の凹部によって密封し、前
記下型の前記凹部に前記射出成形機内にある前記テープ
とは垂直方向に複数個設けられた樹脂注入穴から注入さ
れる樹脂によって前記半導体チップを樹脂封止し、樹脂
封止された前記半導体チップを順次巻取り用のリールに
移送することを特徴とするものである。

［発明の実施例］ 第１図は本発明を実施するフィルムキャリアに半導体チ
ップを実装した状態を示す平面図、第２図はそのＡ−Ａ
断面図である。図において、１は長さ方向に等間隔で多
数のデバイスホール2,2a,2b,…が設けられたポリイミド
フィルムからなる帯状のフィルムキャリア（以下フィル
ムという）である。３はフィルム１に設けられた銅の如
き導電率の良好な金属からなる多数のフィンガーで、先
端部はデバイスホール2,2a,2b,…内にそれぞれ突出して
オーバーハングしている。４はフィルム１を搬送するた
めのスプロケット穴である。5,5a,5b,…はデバイスホー
ル2,2a,2b,…内に配設された半導体チップで、その外部
電極には各フィンガー３が直接接続されている。

上記のような半導体チップ5,5a,5b,…が実装されたフィ
ルム１は、例えばリール12に巻回され、第３図に示すよ
うに射出成型機８の一方の側に配設される。13は射出成
型機８の他方の側に設けられた巻取りリールである。

次に、フィルム１を矢印方向に送り出し、パッケージの
形状に整合した複数個の凹部が設けられた上型９と下型
10との間に、凹部に対応して半導体チップ5,5a,5b,…が
送り込まれたときは、フィルム１の送りを停止する。つ
いで、第４図に示すように上型９を下降させ、下型10を
上昇させて凹部9a,10aの間に半導体チップ5,5a,5b,…を
含むフィルム１を密封する。この状態で、下型の凹部に
キャリアテープと垂直方向に設けられた複数個の注入穴
11から各凹部9a,10a内に熱可塑性樹脂を高圧で注入し、
半導体チップ５の下面を除く周囲及びフィンガー３の一
部を封止し、パッケージ6,6a,6b,…を成型する。

パッケージ6,6a,6bが固化したときは、上型９と下型10
を開放して巻取りリール13を回転させ、成型が終ったパ
ッケージ6,6a,6b,…を上型９と下型10の外へ移動させ、
次の半導体チップを上型９と下型10の間に位置させる。
同様にして半導体チップ５を１個又は複数個ずつパッケ
ージし、順次巻取りリール13に巻取る。このようにし
て、半導体チップ5,5a,5b,…が実装された帯状のフィル
ム１は、間欠的に送られてすべての半導体チップ5,5a,5
b,…がパッケージされ、巻取りリール13に巻取られる。

パッケージされた半導体装置７を基板に実装する場合
は、フィルム１を巻取りリール13から巻戻し、第１図に
示すようにパッケージ６の１点鎖線Ｃの位置でフィンガ
ー３を切断すれば、薄くかつ小形の半導体装置７が得ら
れる。次に、第５図に示すようにこの半導体装置７を基
板14の表面に当接し、各フィンガー３を基板14に設けた
配線パターン15にそれぞれ接続すれば、実装が完了す
る。

上記のような半導体装置の製造方法において、パッケー
ジに使用する熱可塑性樹脂には、分子が一方向に配向す
る液晶ポリマやポリフェニルサルフオン（PPS）の如く
線膨張率の小さい樹脂に、フイラ（シリカ等）を混入し
て線膨張率を２×10^-5以下に調整し、かつはんだ耐熱試
験温度（260℃）によっても熱変形しないものを使用す
る。この結果大形の半導体チップ（６×9mm）にパッケ
ージを施した場合でも、クラックが生じないのである。

上記のようにして製造した半導体装置と、従来の液状封
止剤を使用して封止したTAB実装半導体装置とを、−65
℃（30分）、常温（10分）、150℃（30分）、常温（10
分）の80分サイクルで繰返して温度試験を行なった結果
を、表１に示す。

表１から明らかなように、従来のTAB実装半導体装置
は、250サイクルで約13％の不良品が発生し、1,000サイ
クルで全数不良品となったが、本発明によって製造した
半導体装置は750〜1,000サイクルで約３％の不良品が発
生したにすぎなかった。

また、温度85℃、湿度85％の雰囲気中に半導体装置を配
設し、6Vの電圧を印加して通電耐湿試験を行なった結果
を、表２に示す。

このように、従来のTAB実装半導体装置は500時間で不良
品が発生し始め、2000時間では40％以上の不良品が発生
したが、本発明に係る半導体装置は1,500時間で不良品
が発生し、2000時間でも僅かに６〜７％に止まった。

表１、表２から明らかなように、本発明によって製造し
た半導体装置は、液状封止剤を使用して封止した従来の
TAB実装半導体装置に比べて、信頼性の面で各段に優れ
ていることが明らかになった。

本発明に係る半導体装置の製造にあたり、パッケージに
熱可塑性樹脂を使用した場合は、成型の際に成型歩留り
落ちした樹脂（20〜30％ある）を再生できるので材料費
を低減することができる。また、成型後の冷却時間も極
く短かいので全体として成型時間を大幅に短縮すること
ができ、生産性を向上させることができる。

上記の説明では、半導体チップが取付けられた帯状のフ
ィルムをリールに巻いて射出成型機の近傍に配置し、こ
れを間欠的に射出成型機に送り込んでパッケージする場
合について説明したが、必ずしもリールに巻回する必要
はなく、帯状のまゝで射出成型機に送り込んでもよい。
また、熱可塑性樹脂によりパッケージを成型する場合に
ついて説明したが、若干能率が悪く、成型歩留り落ちの
利用もできない欠点はあるけれども、熱硬化性樹脂を用
いてパッケージを成型してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、フィルムキャリア
に半導体チップを取付け、帯状のままで射出成型機によ
り樹脂封止してパッケージを成形して小形かつ薄形の半
導体装置を製造するに当たって、射出成型機の下型に１
つの凹部当たり複数個の注入穴が設けられていることに
より、上型から樹脂が注入される場合に比べて、半導体
チップ及びフィンガーへの注入樹脂の当たりを柔らかく
することができる。

また、注入穴が複数個で、かつテープと垂直方向に設け
られていることにより、樹脂を型中に均一に注入できる
と共に、半導体チップ及びフィンガーにかかる樹脂注入
の圧力を注入穴が１つの場合より均一とすることができ
る効果がある。さらに、この均一化により隙間無く注入
ができるので、注入時間の短縮が達成される。

このため、従来の液状封止剤によるTAB実装方式の半導
体装置の製造方法に比べて、生産性が大幅に向上し、ま
た耐熱衝撃性や耐湿性が著しく向上して信頼性が向上す
る等、実施面での効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るフィルムキャリアに半導体チップ
を実装した例を示す平面図、第２図はそのＡ−Ａ断面
図、第３図はパッケージの成型状態を示す模式図、第４
図は射出成型機によるパッケージの成型を説明するため
の断面図、第５図は本発明によって製造した半導体装置
の実施例を示す断面図、第６図（ａ）〜（ｃ）は従来の
ポッティングによるTAB実施例を示す説明図、第７図は
印刷用マスクの一例の説明図、第８図（ａ）〜（ｃ）は
従来の印刷によるTAB実施例の説明図である。 1:フィルム、2,2a,2b:デバイスホール、3:フィンガー、
5,5a,5b:半導体チップ、6,6a,6b:パッケージ、7:半導体
装置、8:射出成型機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップの電極に合わせて配置された
   フィンガーを有しかつ前記フィンガーによって支持され
   る前記半導体チップを帯状のフィルムキャリアテープに
   等間隔に実装し、所定の個数の前記半導体チップが射出
   成型機内に間欠的に順次移送し、前記射出成型機に移送
   された個々の前記半導体チップが前記射出成型機の上型
   と下型とのそれぞれに対応して設けられた前記所定の個
   数の凹部によって密封し、前記下型の前記凹部に前記射
   出成形機内にある前記テープとは垂直方向に複数個設け
   られた樹脂注入穴から注入される樹脂によって前記半導
   体チップを樹脂封止し、樹脂封止された前記半導体チッ
   プを順次巻取り用のリールに移送することを特徴とする
   半導体装置の製造方法。