JPH0997806A - 半導体装置、その製造方法、及びダイシング用接着部材 - Google Patents

半導体装置、その製造方法、及びダイシング用接着部材

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JPH0997806A
JPH0997806A JP27634695A JP27634695A JPH0997806A JP H0997806 A JPH0997806 A JP H0997806A JP 27634695 A JP27634695 A JP 27634695A JP 27634695 A JP27634695 A JP 27634695A JP H0997806 A JPH0997806 A JP H0997806A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ICチップ10がその裏面において熱可塑性接
着剤(例えば熱可塑性ポリイミド)84によりマウント部
81に固定されている半導体装置。 【効果】 パッケージクラックをなくし或いは著しく減
少させ、マウントキュアやマウントの作業性の問題を改
善し、また、スモールダイパッドやパッドレスの特殊な
リードフレームを用いても、パッケージクラックをなく
し或いは著しく減少させ、リードフレーム上にICチッ
プを容易かつ信頼性良くマウントすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置(特に半導
体集積回路(IC)チップを樹脂封止したパッケージ構
造)、その製造方法、及びダイシング用接着部材に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来、ICチップの実装構造として、図
38〜図40に示すものが知られており、この実装に際して
図41に示すリードフレーム材1が使用されることがあ
る。
【0003】このリードフレーム材1は全体が金属(例
えば42アロイ、銅合金、銅など)で形成されており、リ
ードフレーム外枠2と、これらの内側位置に四方に放射
状に延びる多数のインナーリード7からなるリードフレ
ーム部8とがエッチング等により一体成形されている。
【0004】即ち、リードフレーム部8においては、そ
の各辺側で各アウターリード6が線状の連結部(ダムバ
ー)9によって連結されており、これらの連結部はリー
ドフレーム部8の各隅部で外枠2に一体化されている。
【0005】そして、ICチップ10は、これよりも面積
の大きい四角形状のマウントパッド(ダイパッド)11上
にマウントされている。マウントパッド11には、これを
支持するサポートピン12が連設され、上記隅部にて外枠
2に一体化されている。なお、図中の4はリードフレー
ム材位置決め用穴である。
【0006】こうしたリードフレーム材1を用いて図42
に示すようにICチップ10の固定、ワイヤボンディン
グ、更には例えばトランスファモールド法で樹脂封止さ
れた半導体パッケージ13は、図38〜図40のように、マウ
ントパッド11上に銀ペースト14でマウント(固着)さ
れ、ワイヤ15によってパッド17がインナーリード7にボ
ンディングされ、更に全体がエポキシ系等の樹脂16で封
止された構造となっている。図40中、一点鎖線は封止樹
脂16の外部ライン、二点鎖線はICチップ10の位置を示
す。
【0007】このパッケージ13を製造するには、まず、
図39に拡大図示したように、マウントパッド11上に銀ペ
ースト14によってICチップ10をマウントする。
【0008】そして次に、図42のように、ワイヤボンデ
ィング時には、マウントパッド11に対して下側からヒー
タ部材(ヒータインサート又はヒータブロック)18を接
触させ、マウントパッド11を支持すると同時にヒータの
熱がボンディング部(パッド17)に伝達されるようにし
ている。
【0009】ワイヤボンディングは、熱及び超音波エネ
ルギーを加えながら、ワイヤ15をキャピラリ19によって
ボンディングパッド17に結合し、更に矢印20のようにイ
ンナーリード7へ導き、圧着することによって行う。
【0010】上記したように、従来のパッケージ構造に
おいては、ICチップ10のマウントパッド11はICチッ
プ10よりも大きく形成されていたが、これは主として次
の如き理由によるものである。
【0011】まず、上記のボンディングに際し、図43に
示すように、仮に、マウントパッド11がICチップ10よ
りも小さくした場合、マウントパッド11の周辺部がヒー
タインサート18に接触しなくなるため、キャピラリ19に
よる超音波作用時にICチップ10が傾いてその保持が不
安定となり、超音波エネルギーが有効に使われず、ま
た、ヒータインサート18からの熱がICチップ10へ効率
よく伝達されないため、不完全なボンディングが行われ
ることになる。このため、マウントパッド11をICチッ
プ10よりも小さくすることは、当業者をして常識的に考
えつくものではなかった。
【0012】また、樹脂封止されたパッケージ13を図44
又は図45に示すようにしてプリント配線板21上の回路パ
ターン22に対しハンダ付けするに際し、ハンダ23をハン
ダリフロー(例えば赤外線照射によるIRリフロー)に
よって溶融させ、更に固化させるが、図示の如くに樹脂
16中にクラック24が入ってしまうことがある。
【0013】これまで、パッケージ13の全厚が十分であ
ると、上記の如きクラック24は入り難いが、特に近年の
ように薄型化、大チップ化が求められると、上記の如き
マウントパッド11では図44、図45のように樹脂16との界
面又は銀ペーストの部分に剥離部25が生じ易くなり、パ
ッド11のエッジ11aからクラック24が入る現象がしばし
ば観察される。
【0014】これは、パッケージが保存されている周囲
の水蒸気をモールド樹脂中に吸い込み、この水蒸気はリ
ードフレームと樹脂との間で凝縮して水となり、IRリ
フロー時にこの水が水蒸気となって急激に膨張し、所謂
水蒸気爆発を起こし、樹脂をリードフレームから剥がす
ためである。
【0015】また、上述の現象を助長させる原因として
マウントパッド、ICチップ及び樹脂の異なる熱膨張係
数の差によって、樹脂成型、硬化完了後にパッケージ内
部に歪みが残存し、反りを生じ、パッケージ自体が変形
してしまう程になることもある。
【0016】また、上記したクラックの他の原因とし
て、ICチップ10を固着する銀ペースト14は極めて吸湿
性の大きい物質であるため、その吸湿水分がIRリフロ
ー等の加熱時に水蒸気爆発を起こすことが挙げられる。
【0017】即ち、図45に示すように、銀ペースト14の
部分に上述と同様の現象によって凝縮した水が水蒸気爆
発を起こすことによってパッド11を変形させ、樹脂16に
も多大なストレスを与え、クラック24が特にパッド11の
エッジ11aから生じてしまうのである。
【0018】図38に示したパッケージ13は、図46〜図52
に示す各工程を経て作製することができる。
【0019】まず、図46に示すように、ポリエチレン又
はポリオレフィン等で形成されたテープ状の耐熱性ベー
スフィルム60上に、紫外線(UV)硬化剤を含む樹脂を
主成分とする紫外線硬化型粘着剤61を塗布し、ダイシン
グテープ72を作製する。
【0020】次いで、図47に示すように、ダイシングテ
ープ72に半導体ウエハ63を粘着剤61を介して貼付ける。
この半導体ウエハ63には、既に不純物拡散処理や絶縁被
覆処理等の半導体素子の作製に必要な処理が施されてい
る。
【0021】次いで、図48に示すように、半導体ウエハ
63に対しダイシングソーによるダイシングを行い、各半
導体素子(ICチップ)10に分割するスクライブライン
64を形成する。このスクライブライン64は、半導体ウエ
ハ63から粘着剤61を貫通し、ベースフィルム60の表面部
分にまで達している。
【0022】次いで、図49に示すように、ベースフィル
ム60側から紫外線65を粘着剤61に対して照射してこの粘
着剤を硬化させる。この紫外線硬化によって、ICチッ
プ10と粘着剤61とが互いに剥離し易くなる。
【0023】次いで、図50に示すように、各ICチップ
10の位置においてベースフィルム60の側からエジェクタ
ピン66を圧接若しくは突き刺し(同図(A))、対象と
なるICチップ10を持ち上げてスクライブライン64にお
いてICチップ10を粘着剤61(即ち、ベースフィルム6
0)から剥離する(同図(B))。そして、剥離された
ICチップ10は、真空チャック67によって吸引し、個々
に分離して取り出す。
【0024】次いで、図51に示すように、図41に示した
如きリードフレーム1の各マウントパッド11上に、マウ
ント材としての銀ペースト14をディスペンサノズル68で
滴下する。
【0025】次いで、図52に示すように、上記の真空吸
引されたICチップ10を銀ペースト14を介してマウント
パッド11上に取り付ける。このときは、ICチップ10は
仮止め状態であり、これを“ダイアタッチ”と称するこ
とがある。
【0026】次いで、昇温下で所定時間、例えば 180℃
迄の昇温を含み約4〜6時間、キュア処理(マウントキ
ュア)を行って、銀ペースト14中の樹脂(エポキシ樹脂
等)を硬化させ、ICチップ10をマウントパッド11上に
固定し、ICチップ10のマウントを終了する。
【0027】ところが、このようにしてICチップ10を
マウントする方法及びそのマウント構造においては、主
として次の(1)〜(3)の如き欠陥がある。
【0028】(1)銀ペースト14によってICチップ10
をマウントしているので、上記した理由から、銀ペース
ト14中の吸湿水分によって、IRリフロー等の加熱時に
水蒸気爆発を起こし、パッケージクラック(図45中の2
4)が生じ易い。
【0029】(2)銀ペースト14を硬化させるためのマ
ウントキュアに長時間必要であり、生産性や工程管理等
の面で不利である。
【0030】(3)上記の工程から明らかなように、ダ
イシング時に半導体ウエハ63をダイシングテープ72に固
定するのに用いる粘着剤61と、マウント時にICチップ
10をマウントパッド11に固定するのに用いる銀ペースト
14とは本来別個のものであるから、それぞれ別々に塗布
する必要がある。
【0031】
【発明に至る経過】そこで、本出願人は、平成5年特許
願第165248号において、上記した如き封止樹脂の
クラックや反りの発生を著しく減少させ或いは防止で
き、ICチップとリードとのボンディングを安定かつ効
率よく行える半導体装置、その製造方法、及びリードフ
レーム(以下、これらを先願発明と称する。)を提案し
た。
【0032】即ち、先願発明は、半導体素子がこれより
も小さいマウント部(例えばマウントパッド及び/又は
サポートピンの付加的なマウント部)上に固定された状
態で樹脂封止されている半導体装置、及び上記マウント
部を有するリードフレームに係るものである。
【0033】先願発明の半導体装置及びリードフレーム
においては、上記マウントパッドのマウント面に凹部が
形成され、この凹部に半導体素子固定用の固着剤が充填
されていることが望ましい。そして、マウントパッドの
側面が半導体素子マウント面からその反対面にかけて内
向きに傾斜していることが望ましい。
【0034】また、マウントパッドを支持するサポート
ピンの側面が半導体素子マウント側からその反対面にか
けて内向きに傾斜していることもよい。また、サポート
ピンに付加的なマウント部が設けられ、このマウント部
にも半導体素子が固定されることができる。この場合、
サポートピンの付加的なマウント部に凹部が形成され、
この凹部に半導体素子固定用の固着剤が充填されている
のがよい。
【0035】先願発明の半導体装置は、上記したリード
フレーム(特に、半導体素子よりも小さいマウントパッ
ドを有するリードフレーム)に対し、ヒータ部材に形成
された嵌入凹部にマウントパッド及び/又はサポートピ
ンを嵌入させ、この状態で、前記マウントパッド及び/
又はサポートピンに固定された半導体素子の裏面に前記
ヒータ部材を接触させ、前記半導体素子と前記リードフ
レームのインナーリード部とをボンディングする方法に
よって製造することが望ましい。
【0036】この製造方法に用いる上記ヒータ部材に
は、上記マウントパッドのサポートピンの嵌入凹部も形
成するのがよい。そして、マウントパッド嵌入凹部をマ
ウントパッドよりも大きくすることが望ましい。
【0037】図53〜図62は、先願発明の実施例を示すも
のであって、図38〜図52に示した従来例と共通する部分
には共通符号を付してその説明を省略することがある。
【0038】先願発明の実施例の半導体パッケージ53及
びリードフレーム41によれば、ICチップ10をマウント
(固定)する四角形状のマウントパッド(ダイパッド)
31が、既述した当業者の常識に反し、ICチップ10より
も小さく形成されていることが大きな特徴である(この
マウントパッド31はいわば“スモールダイパッド”と称
されてよい)。
【0039】また、もう一つの重要な特徴は、マウント
パッド31のチップマウント面に四角形状の凹部30が形成
され、この凹部内に銀ペースト等の固着剤34が充填され
てICチップ10の固着に供されると共に、マウントパッ
ド31とICチップ10との接合面50には固着剤34が付着し
ていないこと(即ち、固着剤34による固着面はマウント
パッド31のマウント面とほぼ同一平面内に存在するこ
と)である。
【0040】マウントパッド31の面積は、ICチップ10
のチップサイズの15〜40%としてよいが、後述するハン
ドリング時にICチップ10が位置ずれしたり或いは銀ペ
ースト量による影響や応力を考慮すると、小さい程好ま
しいと考えられる。例えば、ICチップ10のサイズを8
mm×8mmとしたとき、マウントパッド31は4mm×4mm程
度(ICチップ10の約25%の面積)が適当であると思わ
れる。
【0041】このようなマウントパッド31はこのサポー
トピン32(更には各リード6、7等)と共に、図57のよ
うにリードフレーム41としてエッチング等により一体成
形されるものである。そして、マウントパッド31の凹部
30は、図54に斜線で示すようにハーフエッチングで形成
可能であるが、その深さdは図55に示すように、銀ペー
スト34の厚み分(例えば約30μm程度)としてよい。
【0042】なお、上記のリードフレーム41において
は、リードフレーム部8の4つの隅部のうち1つの隅部
(図57では右上の隅部)のみが図41のものと同様にリー
ドフレーム外枠2に直接的に固定されるが、他の3つの
隅部はそれぞれ3つの蛇行状折曲部22、23、24を介して
リードフレーム外枠2に連結されている。
【0043】このリードフレーム41によれば、ワイヤボ
ンディングの如き熱工程においてリードフレーム部8に
熱膨張が生じても、上下、左右等の方向に生じ得る歪み
応力が折曲部22、23、24の弾性変形によって効果的に吸
収されることになる。この結果、リードフレーム部8自
体の寸法位置精度(リードの間隔等)が向上し、またリ
ードフレーム材自体の歪みがなくなるので、搬送性が良
くなり、スムーズな搬送が可能となる。
【0044】しかも、ICチップのマウント後に樹脂封
止したとき、樹脂の収縮によってリード6、7を引っ張
ろうとする力が生じても、これは折曲部22、23、24の変
形によって吸収され、このためにリードフレーム材の歪
みや変形を防止でき、耐湿性等の信頼性も向上する。
【0045】次に、上記のリードフレーム41を使用して
ICチップ10をマウント及びボンディングする工程を説
明する。
【0046】まずICチップ10を図55の如くにマウント
パッド31上に銀ペースト34によって固着(マウント)す
る。銀ペースト34は予めマウントパッド31の凹部30内に
充填されており、マウントキュアによりICチップ10を
固着する。
【0047】次に図58及び図59に示すように、マウント
パッド31及びサポートピン32を嵌入させるための四角形
状の凹部51及び放射状の線状凹部(溝)52を設けたヒー
タ部材(ヒータインサート)38を用意する。図59では、
凹部51、52を斜線で図示している。
【0048】そして、図60のように、ヒータ部材(ヒー
タインサート又はヒータブロック)38に設けられた各凹
部51及び52にマウントパッド31及びサポートピン32を嵌
入させると、ICチップ裏面はヒータ部材に接触するこ
とになる。
【0049】また、ICチップの周囲では、インナーリ
ード7の先端領域部は、ヒータ部材表面の段差39が設け
られているため、インナーリードクランプ70(図58参
照)により押圧されると確実にヒータ部材に接触するこ
とになり、既述のように熱的にも機械的にも安定した接
触が確保され、安定したボンディングが行われることに
なる。
【0050】ICチップ周囲では、ヒータ部材の各凹部
51及び52とマウントパッド31及びサポートピン32との間
には約 500μm弱の隙間を設けておくのがよい。
【0051】ワイヤボンディングは、既述したと同様
に、熱及び超音波エネルギーを加えながら、ワイヤ15を
キャピラリ19によってパッド17に結合し、更に矢印20の
ようにインサートリード7へ導き、圧着する。
【0052】この際、マウントパッド31が上記したよう
に小さく形成されていてもヒータインサート38に十分に
支持されるため、安定にワイヤボンディングを行え、か
つ、ヒータの熱をヒータインサート38からICチップ10
へ直接伝達でき、熱効率が損なわれることはない。
【0053】なお、ヒータインサート38に破線で示すよ
うな貫通孔54を設け、この貫通孔を通して真空吸引する
ことによってICチップ10をヒータインサート38上に吸
着させ、安定に支持することができる。また、これ以外
にも、ICチップ10をヒータインサート38に対しクラン
パ(図示せず)等によって機械的に固定してもよい。
【0054】ワイヤボンディング終了後は、常法に従っ
て、図53に示したように樹脂16によって封止し、アウタ
ーリード6の不要部分を切断し、半導体パッケージ53を
作製する。
【0055】上記したことから明らかなように、パッケ
ージ53及びリードフレーム41は、マウントパッド31がI
Cチップ10よりも小さく形成され、かつ、凹部30内に銀
ペースト34を充填しているため、次の(a)〜(e)の
如き顕著な作用効果を得ることができる。
【0056】(a)マウントパッド31が小さいため、そ
の分だけパッド31の近傍での水分が少なくなり、かつパ
ッド31による熱膨張、収縮の差による歪みも少なくな
り、加熱したとき(例えばIRリフローや樹脂封止時)
に図44で説明したような水蒸気爆発によるパッド31−樹
脂16間の剥離がなく、クラックが樹脂に入ることがな
く、或いはクラックが大幅に減少する。
【0057】(b)この場合、パッド31の周囲において
ICチップ10に対し樹脂16が直接接着しているので、一
般にシリコン(ICチップ10)とエポキシ樹脂(封止樹
脂16)との接着性が非常に良好であることによって、樹
脂16とICチップ10の界面剥離が起き難く、既述の水が
この界面に集まり、水蒸気爆発を起こすチャンスを一層
減ずることになる。
【0058】(c)しかも、銀ペースト34はパッド31の
凹部30内に充填され、ICチップ10−パッド31の接合面
50上にはみ出すことがなく、また、銀ペースト量も減少
させることができるため、コストダウンを図れる上に、
銀ペーストに寄因する水分の放出、拡散、更には吸蔵ガ
スの放出が少なく、図45で示した如き水蒸気爆発により
樹脂16にクラックが入ることがなく、或いはクラックが
大幅に減少する。そして、樹脂16として低応力のエポキ
シ樹脂を使用しなくてすみ、これによって銀ペーストか
ら放出されようとするガス量を更に少なくできる。
【0059】(d)銀ペースト34が凹部30に充填される
ため、マウントパッド31と銀ペースト34とICチップ10
との合計厚みが、図38の従来例に比べて銀ペーストの厚
み分だけ(例えば、約30μm)小さくなり、パッケージ
化したときの全厚を薄くすることができる。
【0060】(e)マウントパッド31が小さいために、
その上にマウントするICチップ10のサイズはマウント
パッド31のサイズに依存しないことになり、マウントで
きるチップサイズの自由度が大きくなる。
【0061】また、このパッケージ53の製造方法は、マ
ウントパッド嵌入凹部51を設けたヒータインサート38を
使用し、かつ、ICチップ10を周辺で直接支持してボン
ディングを行うものであるため、次の(f)〜(g)の
顕著な作用効果を奏する。
【0062】(f)ワイヤボンディングに際しては、図
58〜図59に示したように、マウントパッド31が小さくて
もこれをヒータインサート38上に確実に支持でき、しか
も、ヒータインサート38の凹部51及び52内にパッド31及
びピン32を嵌入させているために支持が一層安定する。
従って、ワイヤボンディングを安定に行えることにな
る。
【0063】(g)また、この場合、ヒータインサート
38に対してICチップ10が直接接しているので、ヒータ
からICチップ(特にパッド17)への熱伝達、そして超
音波エネルギーが損なわれず、ボンディング強度は良好
に保たれ、ヒータの熱やキャピラリ19の超音波エネルギ
ーを低くしても、十分なボンディングを行えることにも
なる。
【0064】なお、図53〜図60に示した如きマウントパ
ッド31に代えて、図61に示す各種のマウントパッドを採
用することができる。
【0065】図61(a)の例は、図56の例に比べて、マ
ウントパッド31及び凹部30を円形としたものである。図
61(b)では、マウントパッド31に対するICチップ10
の接着強度が仮に不十分である場合、サポートピン32に
付加的なマウント部62を円形状に設け、このマウント部
62でもICチップ10を固定することによって、リードフ
レーム上でのICチップ10の接着強度を向上させてい
る。この場合、マウント部62には、チップ固定用の銀ペ
ーストを充填する凹部63をハーフエッチング等によって
形成することが望ましい。
【0066】更に、図61(c)、(d)、(e)に示す
ものがあるが、これらは図61(b)と比較した場合に中
央部のマウントパッドが無い。上述したマウント部62は
円形状とは限らず、三角形、四角形、その他の多角形、
または楕円等、種々の形状をとることができる。
【0067】図61(b)〜(e)の如く、サポートピン
32にマウント部62を設ける例では、マウント部62の個数
はICチップ及びパッケージのサイズにより決め(ここ
では4個とし)、ICチップ10に十分な接着強度を持た
せている。また、チップサイズが小さい場合は図61
(a)のようにマウントパッド31のみでもマウント可能
であるが、チップサイズが大きなICチップをマウント
するときには、図61(b)〜(e)の如くにサポートピ
ン32にもマウント部62を設け、各マウント部62−62間の
ピッチ(距離)を大きくしている。
【0068】このようにマウント部62の数を4個にした
り、マウント部間のピッチをチップサイズによって変え
るのは、図62(A)に示すようにチップ10の固定位置と
ダムバー9との間の距離lをできるだけ短くするためで
ある。
【0069】即ち、樹脂モールド時に、上型と下型との
各内側空間(上下の各キャビティ部)での樹脂の流動バ
ランスが一定でないと、マウント部(即ち、チップ固定
位置)は上下方向に力を受け、マウント部が浮いてしま
う“浮き上がり”の原因となるが、この際、図62(B)
から明らかなように、サポートピンのたわみは両支点
(ここではダムバー9とチップ固定位置)間の長さl’
に大きく支配される。この長さl’(即ち、上記の距離
lに相当)が短い方がサポートピンのたわみが小さくな
り、従ってマウント部の浮き上がりが小さくなって有利
である。
【0070】このように、長さlをできるだけ短くする
ためには、サポートピン32の対角線上でチップ10をより
ダムバー9に近い場所でサポートピン32に接着するのが
望ましい。図61(b)〜(e)のリードフレームはいず
れも、そのことを考慮して設計される。
【0071】本発明者は、上記した先願発明について検
討を加えたところ、上記した種々の特長を有している
が、なお改善すべき点が存在することを見出した。先願
発明の改善されるべき問題点を次の(1)〜(6)に示
す。
【0072】(1)マウントパッド31又はマウント部62
が小さいスモールダイパッド構造であるため、チップ10
の裏面とモールド樹脂16とが直接接着され、クラック性
に対し有利である。しかしながら、チップ裏面の表面粗
さは半導体ウエハ毎に差があり、表面粗さが粗いもの
は、ダイシングテープ62の有機物がチップ裏面に転着し
易く、これによってチップ裏面とモールド樹脂との接着
力を弱めるので、耐クラック性が悪くなることがある。
【0073】(2)マウントパッド31又はマウント部62
が小さいため、ダイアタッチ時のプロセスコントロー
ル、特に銀ペースト34の量のコントロールが困難とな
り、銀ペースト34がはみ出てパッド裏面へ洩れ、これに
よるパッケージクラックの発生等のおそれがある。この
ために、マウントパッド31又はマウント部62の上面にハ
ーフエッチングで凹部30又は63を付け、銀ペースト34の
ダムを作っている。しかし、コストダウンを図るために
リードフレームの製造工程をエッチングからスタンピン
グに変更する際に、マウントパッド上面に凹部を付ける
ことはスタンピングでは難しい。
【0074】(3)サポートピン32のマウント部62の浮
き上がり(パッドドリフト)を改善するためにマウント
部の数を4つにしたり、幾つかのマウント部間ピッチを
変更したりするので、リードフレーム上にマウントでき
るチップの最小サイズがマウント部間のピッチにより制
約を受けることになる。
【0075】(4)リードフレームをスタンピングで製
作する際に用いる金型を作るとき、マウント部の数、マ
ウント部間のピッチ毎に個別に金型を作る必要がある。
【0076】(5)マウント部の浮き上がりを軽減し若
しくは無くすには、サポートピン上でチップコーナー部
をできる限りダムバーに近付けてサポートピンにチップ
を接着するのが望ましいが、これは、現状のスモールダ
イパッドの構造ではインナーリード部の配置の関係から
限界がある。
【0077】(6)ワイヤボンディング時のヒータブロ
ック38(図58参照)やダイアタッチ時のディスペンサノ
ズル68(図51参照)をマウント部62の数、マウント部間
のピッチ毎に作製し、交換する必要がある。
【0078】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第1の目的
は、半導体素子のマウント構造に工夫を加えて上記した
如きパッケージクラックをなくし或いは著しく減少さ
せ、マウントキュアやマウントの作業性の問題を改善す
ることにある。
【0079】また、本発明の第2の目的は、特殊なリー
ドフレームを用いても、上記した如きパッケージクラッ
クをなくし或いは著しく減少させ、かつ、そうしたリー
ドフレーム上に半導体素子を容易かつ信頼性良くマウン
トすることにある。
【0080】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、半導体
素子がその裏面において熱可塑性接着剤(例えば熱可塑
性ポリイミド:以下、同様)によりマウント部に固定さ
れている半導体装置に係るものである。
【0081】本発明の半導体装置によれば、半導体素子
がその裏面(被マウント面)において熱可塑性接着剤に
よりマウント部(例えばマウントパッド)に固定されて
いるので、マウント材が熱可塑性接着剤を主成分として
いて既述したような銀ペースト14又は34からなっていな
い。熱可塑性接着剤は、シリコン又はエポキシとの接着
力が甚だ高く、またガラス転移点をリフロー温度より高
く設定することにより、凝集破壊を阻止でき(吸湿性自
体はポリイミドの方が高いがそれ以上に接着力が強
い。)、マウント材として銀ペーストを使用した場合に
生じ得る吸湿水分による加熱時の水蒸気爆発が生じるこ
とはないため、パッケージクラックのない(若しくは著
しく減少させた)信頼性の良いパッケージを提供するこ
とができる。
【0082】そして、半導体素子をマウントするマウン
ト部が既述したスモールダイパッド31のような特殊なも
のであっても、ウエハ裏面に予め良好な状態に熱可塑性
接着剤が供給されているため、接着剤がパッド裏面に洩
れる問題は生じず、このために、マウント材のディスペ
ンスによる量的コントロールも不要となり、マウント部
自体が無くても半導体装置の組み立てが可能となる。
【0083】また、マウント材である熱可塑性接着剤
は、半導体素子のマウント時に極めて短時間の加熱処理
をするだけで半導体素子をマウント部に加熱圧着するこ
とができるものであるから、既述した銀ペーストを使用
するときのようなマウントキュアに比べて生産性が向上
し、工程管理が非常に容易となる。
【0084】更に、マウント材としての熱可塑性接着剤
は、半導体素子に分割するダイシングの際に用いる既述
した如き半導体ウエハのダイシングテープに予め設けて
おき、分割後の半導体素子と共にその裏面に転写し、そ
のままマウント材としてマウント工程に供することがで
きるため、マウント用の接着剤とダイシング時の接着剤
とを共用でき、マウント材を別に塗布する工程を省略す
ることができ、非常に有利となる。
【0085】本発明の半導体装置においては、半導体素
子の裏面に配される熱可塑性接着剤は、半導体素子の裏
面に部分的に存在していてよく、例えばストライプ状、
点状等のパターンに間欠的に存在している。或いは、こ
の熱可塑性接着剤は半導体素子の裏面のほぼ全域に存在
していてもよい。
【0086】いずれの場合も、熱可塑性接着剤はマウン
ト部に対して十分な接着力を呈していれば問題はない。
そして、この接着力は上記したように、スモールダイパ
ッド31の如き特殊なマウント部を用いるときにも十分で
ある。
【0087】この場合、マウント部の周囲において、半
導体素子の裏面と封止樹脂とが直接接着されて耐クラッ
ク性に有利である。特に、半導体素子の裏面のほぼ全域
に熱可塑性接着剤を設けると、この接着剤を介して半導
体素子と封止樹脂とが接着されるため、得られる接着力
は半導体素子(例えばシリコン)と封止樹脂とが直接接
着する場合に比べて向上する。しかも、半導体素子の裏
面の表面粗さは熱可塑性接着剤によって各半導体ウエハ
(又は各半導体素子)間においてあまり差がなくなる。
これは、表面粗さの差や表面粗さ自体が小さくなること
を意味するので、ダイシング時にダイシングテープから
有機物が半導体素子に転着し難くなり、半導体素子と封
止樹脂との接着力を一層向上させ、耐クラック性が更に
向上する。
【0088】本発明の半導体装置においてはまた、半導
体素子が熱可塑性接着剤によりサポートピンに固定され
た状態で樹脂封止されていてよい。
【0089】この場合は、半導体素子がサポートピンに
直接マウントされるので、上記したマウントパッド11又
はスモールダイパッド31を設ける必要はない。即ち、上
記したマウント構造では、サポートピンと一体に、十分
な面積を有するマウントパッド又はダイパッド(アイラ
ンド)を必ず付加しているが、このような付加的なパッ
ドをなくしてサポートピンのみによって半導体素子をマ
ウントするものであり、これは熱可塑性接着剤をマウン
ト材として使用することによって可能となり、作業性良
く、容易にマウントを行うことができる。
【0090】従って、このマウント構造は、パッド自体
が無い特殊なリードフレームを用いて構成されるので、
上記したと同様に銀ペーストを用いたダイアタッチは不
要であり、マウント材の洩れによるパッケージクラック
の問題は生じない。しかも、サポートピンに固定するた
めに、半導体素子のコーナー部又は周辺部を十分に固定
でき、既述した如きマウント部の浮き上がりは改善され
る。この場合、半導体素子のコーナー部を可能な限りダ
ムバーに近付けることができるので、樹脂モールド時の
樹脂圧によるマウント部の浮き上がりを十二分に防止す
ることができる。
【0091】また、マウントパッドを設けないでサポー
トピンのみでマウントするために、リードフレームをス
タンピングによって容易に作製できると共に、マウント
可能な半導体素子のサイズが制約を受けることがなく、
例えばワイヤボンディングのワイヤ長だけで決めればよ
いことになる。
【0092】しかも、パッドが存在しないため、マウン
ト部(パッド)の数やピッチに応じて個別にスタンピン
グ用の金型を作製する必要がなく、金型をすべてのリー
ドフレームに共用することができる。これと同様に、ワ
イヤボンディング時のヒータブロックをマウント部の数
やピッチ、パッケージサイズ、ピン数に応じて個々に作
製する必要はなく、すべてに共用でき、また、ダイアタ
ッチも不要であってディスペンサノズルの作製上の既述
した問題が生じることがない。
【0093】このようにサポートピンに直接半導体素子
を固定することによる効果は、半導体素子が熱可塑性接
着剤によりインナーリード部に固定された状態で樹脂封
止されたマウント構造においても同様に得ることができ
る。
【0094】本発明はまた、本発明の半導体装置を製造
する方法として、少なくとも熱可塑性接着剤(例えば熱
可塑性ポリイミド:以下、同様)を介在せしめて半導体
ウエハとダイシング用接着部材(例えばダイシングテー
プ)とを接着する工程と、この接着状態で前記半導体ウ
エハをダイシングして半導体素子に分割する工程と、こ
の半導体素子を前記熱可塑性接着剤と共に前記ダイシン
グ用接着部材から分離する工程と、この分離された熱可
塑性接着剤付きの半導体素子をリードフレームのマウン
ト部に熱圧着する工程とを有する、半導体装置の製造方
法を提供するものである。
【0095】この製造方法によれば、マウント材として
熱可塑性接着剤を半導体素子へのダイシングの際に用い
る半導体ウエハのダイシングテープ等のダイシング用接
着部材に予め設けておき、分割後の半導体素子と共にそ
の裏面に転写し、そのままマウント材としてマウント工
程に供することができるため、マウント用の接着剤とダ
イシング時の接着剤とを共用でき、マウント材を別に塗
布する工程を省略することができ、非常に有利となる。
【0096】また、マウント材である熱可塑性接着剤
は、半導体素子のマウント時に極めて短時間の加熱処理
をするだけで半導体素子をマウント部に加熱圧着するこ
とができるものであるから、既述した銀ペーストを使用
するときのようなマウントキュアに比べて生産性が向上
し、工程管理が非常に容易となる。
【0097】この製造方法においては、上記の熱可塑性
接着剤と共に硬化性粘着剤(例えば、紫外線硬化剤を含
む樹脂を主成分とする紫外線硬化型粘着剤)とをそれぞ
れ例えばストライプ状、点状等のパターンに間欠的に介
在せしめて半導体ウエハとダイシング用接着部材とを接
着し、ダイシング後に前記硬化性粘着剤を硬化させ、こ
の硬化した粘着剤を前記ダイシング用接着部材に残すよ
うにして半導体素子を前記熱可塑性接着剤と共に前記ダ
イシング用接着部材から分離することができる。
【0098】この場合には、ダイシング時には前記硬化
性粘着剤によって半導体ウエハをダイシング用接着部材
に接着して保持した状態でダイシングを行い、ダイシン
グ後は硬化性粘着剤を硬化させて半導体素子から剥離し
易くし、熱可塑性接着剤のみを半導体素子側に転写し、
その後のマウント工程へそのまま送ることができる。従
って、熱可塑性接着剤はダイシング時だけでなくマウン
ト時にも存在し、マウント材として使用することができ
る。
【0099】但し、ダイシング時に前記硬化性接着剤は
使用せず、熱可塑性接着剤のみを例えば半導体素子の裏
面のほぼ全域に介在せしめて半導体ウエハとダイシング
用接着部材とを接着してもよいが、この場合は、熱可塑
性接着剤のみがダイシング時に半導体ウエハを接着部材
に固定する作用があり、ダイシング後はマウント材とし
て機能することになる。この両機能を充たすように熱可
塑性接着剤の物性(ガラス転移温度等)を選択すること
が望ましい。
【0100】半導体素子のマウント時は、熱可塑性接着
剤のガラス転移温度以上の温度にして接着性を十分に出
し、半導体素子をリードフレームのマウント部に熱圧着
するのがよい。
【0101】また、半導体素子をリードフレームのイン
ナーリード部に例えばワイヤボンディングでボンディン
グする際、熱可塑性接着剤を介して前記半導体素子がヒ
ータ部材に接着しないように、前記熱可塑性接着剤のガ
ラス転移温度をヒータ温度よりも高くしておくのがよ
い。
【0102】なお、本発明の製造方法においても、半導
体素子よりも小さいマウントパッドを設け、前記半導体
素子を熱可塑性接着剤により前記マウントパッドに固定
した状態で樹脂封止してよい。
【0103】或いは、半導体素子を熱可塑性接着剤によ
りサポートピンに固定した状態で樹脂封止することが望
ましい。半導体素子を熱可塑性接着剤によりインナーリ
ード部に固定した状態で樹脂封止してもよい。
【0104】また、本発明は、上記した製造方法に使用
するダイシング用接着部材として、少なくとも熱可塑性
接着剤(例えば熱可塑性ポリイミド:以下、同様)が基
材上に設けられているダイシング用接着部材も提供する
ものである。
【0105】このダイシング用接着部材においては、熱
可塑性接着剤と硬化性粘着剤(例えば、紫外線硬化剤を
含む樹脂を主成分とする紫外線硬化型粘着剤)とが基材
上に例えばストライプ状、点状等のパターンに間欠的に
塗布又は印刷されていてよい。或いは、熱可塑性接着剤
のみが基材上に塗布されていてもよい。
【0106】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【0107】図1〜図17は、本発明の第1の実施例を示
すものである。本実施例においては、図38〜図62に示し
た例と共通する部分には共通符号を付してその説明を省
略することがある。
【0108】本実施例の半導体パッケージ83及びリード
フレーム91によれば、図1〜図5に示すように、ICチ
ップ10をマウント(固定)する四角形状のマウントパッ
ド(ダイパッド)81が、上述したマウントパッド31と同
様にICチップ10よりも小さく、スモールダイパッドと
して形成されているが、マウント材として熱可塑性ポリ
イミド84が使用されていること、及びマウントパッド81
にはマウント材充填用の凹部が設けられていないことが
大きな特徴である。
【0109】即ち、具体的には、ICチップ10がその裏
面において、熱可塑性ポリイミドを主成分とする接着剤
84によりマウントパッド(スモールダイパッド)81に固
定されていることである。この熱可塑性ポリイミド84
は、後述するダイシングテープから転写されたものであ
って、例えばストライプ状のパターンに配されている。
こうしたマウント材を用いたマウント構造は、次の
(A)〜(F)の如き顕著な作用効果を奏するものであ
る。
【0110】(A)この熱可塑性ポリイミド84はマウン
ト材として、既述した如き銀ペースト14又は34とは異な
り、リフロー温度よりもガラス転移点が高いという物性
を有し、又、シリコン、モールド樹脂に対する接着強度
も甚だ高いため、吸湿水分による加熱時の水蒸気爆発で
チップ、モールド樹脂間の界面剥離が生じることはな
く、パッケージクラックのない(若しくは著しく減少さ
せた)信頼性の良いパッケージを提供することができ
る。
【0111】(B)そして、ICチップ10をマウントす
るマウント部81が既述したスモールダイパッド31のよう
な特殊なものであるが、ウエハ裏面に予め良好な状態に
熱可塑性接着剤が供給されているため、接着剤がパッド
裏面に洩れる問題は生じず、このために、マウント材の
ディスペンスによる量的コントロールが不要となり、マ
ウント部自体が無くても半導体装置の組み立てが可能と
なる。
【0112】(C)また、マウント材である熱可塑性接
着剤84は、ICチップ10のマウント時に極めて短時間の
加熱処理(例えば 300℃で1〜2秒)をするだけでIC
チップ10をマウント部81に加熱圧着することができるも
のであるから、既述した銀ペーストを使用するときのよ
うなマウントキュアに比べて生産性が向上し、工程管理
が非常に容易となる。
【0113】(D)更に、マウント材としての熱可塑性
接着剤84は、ICチップ10に分割するダイシングの際に
用いる後述する如き半導体ウエハのダイシングテープに
予め設けておき、分割後のICチップ10と共にその裏面
に転写し、そのままマウント材としてマウント工程に供
することができるため、マウント用の接着剤とダイシン
グ時の接着剤とを共用でき、マウント材を別に塗布する
工程を省略することができ、非常に有利となる。
【0114】(E)本実施例の半導体パッケージ83にお
いては、ICチップ10の裏面に配される熱可塑性接着剤
84はICチップ10の裏面に部分的に存在していてよく、
例えばストライプ状に間欠的に存在しているが、熱可塑
性接着剤84はマウント部81に対して十分な接着力を呈し
ているので問題はない。この接着力は、スモールダイパ
ッドの如き特殊なマウント部81に対しても十分である。
【0115】(F)この場合、マウント部81の周囲にお
いて、ICチップ10の裏面と封止樹脂16とが直接接着さ
れて耐クラック性に有利である。そして、その直接の接
着領域だけでなくマウント部81においても、封止樹脂16
がICチップ10の裏面において熱可塑性ポリイミド84の
パターン間に入り込み、この熱可塑性ポリイミド84を介
してICチップ10と封止樹脂16とが接着されるため、得
られる接着力はICチップ10のシリコン基板と封止樹脂
16とが直接接着する場合に比べて向上する。
【0116】なお、マウントパッド81の面積は、ICチ
ップ10のチップサイズの15〜40%としてよいが、後述す
るハンドリング時にICチップ10が位置ずれしたり或い
は銀ペースト量による影響や応力を考慮すると、小さい
程好ましいと考えられる。例えば、ICチップ10のサイ
ズを8mm×8mmとしたとき、マウントパッド81は4mm×
4mm程度(ICチップ10の約25%の面積)が適当である
と思われる。
【0117】このようなマウントパッド81はこのサポー
トピン32(更には各リード6、7等)と共に、図5のよ
うにリードフレーム91としてエッチング等により一体成
形されるものである。そして、マウントパッド81は平坦
な形状であるから、このマウントパッドを含めてリード
フレーム91をスタンピングで形成可能であり、コストダ
ウンを実現できる。
【0118】なお、上記のリードフレーム91において
は、リードフレーム部8の4つの隅部のうち1つの隅部
(図5では右上の隅部)のみが図57のものと同様にリー
ドフレーム外枠2に直接的に固定されるが、他の3つの
隅部は夫々3つの蛇行状折曲部22、23、24を介してリー
ドフレーム外枠2に連結されている。
【0119】このリードフレーム91によれば、ワイヤボ
ンディングの如き熱工程においてリードフレーム部8に
熱膨張が生じても、上下、左右等の方向に生じ得る歪み
応力が折曲部22、23、24の弾性変形によって効果的に吸
収されることになる。この結果、リードフレーム部8自
体の寸法位置精度(リードの間隔等)が向上し、またリ
ードフレーム材自体の歪みがなくなるので、搬送性が良
くなり、スムーズな搬送が可能となる。
【0120】しかも、ICチップのマウント後に樹脂封
止したとき、樹脂の収縮によってリード6、7を引っ張
ろうとする力が生じても、これは折曲部22、23、24の変
形によって吸収され、このためにリードフレーム材の歪
みや変形を防止でき、耐湿性等の信頼性も向上する。
【0121】図1に示したパッケージ83は、図6〜図16
に示す各工程を経て作製することができる。
【0122】まず、図6に示すように、ポリエチレンテ
レフタレート等で形成されたテープ状の耐熱性ベースフ
ィルム90上に、紫外線(UV)硬化剤を含む樹脂を主成
分とする紫外線硬化型粘着剤92と熱可塑性ポリイミド84
とを交互にストライプ状に塗布若しくはスクリーン印刷
し、ダイシングテープ102 を作製する。
【0123】ここで、通常、ベースフィルム90の厚みt
1 は20〜120 μm又はそれ以上、熱可塑性ポリイミド層
84及び紫外線硬化型粘着剤層92の厚みt2 はそれぞれ5
〜30μm、熱可塑性ポリイミド層84の幅w1 は5〜500
μm、紫外線硬化型粘着剤層92の幅w2 は5〜500 μ
m、これら両層間の間隔w3 は5〜500 μmとする。
【0124】次いで、図7に示すように、ダイシングテ
ープ102 に半導体ウエハ63を粘着剤層92及びポリイミド
層84、特に粘着剤92を介して貼付ける。この際、貼付け
温度がポリイミド層84のガラス転移温度よりずっと低い
ので、このポリイミド層84は接着性がなく、粘着剤層92
のみがウエハ63と接着する。この半導体ウエハ63には、
既に不純物拡散処理や絶縁被覆処理等の半導体素子の作
製に必要な処理が施されている。
【0125】次いで、図8に示すように、半導体ウエハ
63に対しダイシングソーによるダイシングを行い、各半
導体素子(ICチップ)10に分割するスクライブライン
64を形成する。このスクライブライン64は、半導体ウエ
ハ63からポリイミド層84及び粘着剤層92を貫通し、ベー
スフィルム90の表面部分にまで達している。
【0126】次いで、図9に示すように、ベースフィル
ム60側から紫外線65を照射して粘着剤92を光硬化させ
る。この紫外線硬化によって、ICチップ10と粘着剤92
とが互いに剥離し易くなる(図中の矢印はその様子を示
している)。
【0127】次いで、図10に示すように、例えば120 ℃
程度で圧力を加えながら1〜2秒でキュア(加熱)を行
い、矢印で示すように熱可塑性ポリイミド84をICチッ
プ10の裏面に転写させる。これは、このキュアによっ
て、熱可塑性ポリイミド84がシリコンに対して十分な接
着性を示すからである。
【0128】次いで、図11に示すように、各ICチップ
10の位置においてベースフィルム90の側からエジェクタ
ピン66を圧接若しくは突き刺し(同図(A))、対象と
なるICチップ10を持ち上げてスクライブライン64にお
いてICチップ10を熱可塑性ポリイミド84と共に粘着剤
92(即ち、ベースフィルム90)から剥離する(同図
(B))。
【0129】そして、剥離されたICチップ10は、図12
に示すように真空チャック67によって吸引し、個々に分
離して取り出す。各ICチップ10の裏面には、図13に示
すように熱可塑性ポリイミド84がストライプ状パターン
に転写される。
【0130】次いで、図14に示すように、上記の真空吸
引されたICチップ10の裏面を熱可塑性ポリイミド84を
介してマウントパッド81上に接着する。即ち、ヒータブ
ロック58により例えば300 ℃に加熱し、1〜2秒間、2
〜4Kgの加圧下でICチップ10を熱可塑性ポリイミド84
を介してマウントパッド81上に熱圧着する。
【0131】次いで、図15及び図16に示すように、マウ
ントパッド81及びサポートピン32を嵌入させるための四
角形状の凹部51及び放射状の線状凹部(溝)52を設けた
ヒータ部材(ヒータインサート)38を用意する。図16で
は、凹部51、52を斜線で図示している。
【0132】そして、図15のように、ヒータ部材(ヒー
タインサート又はヒータブロック)38に設けられた各凹
部51及び52にマウントパッド81及びサポートピン32を嵌
入させると(図60参照)、ICチップ10の裏面は熱可塑
性ポリイミド84を介してヒータ部材38に接触することに
なる。この際、ポリイミド84のガラス転移温度をヒータ
温度よりも高く、例えばヒータ温度+(10〜20℃)に設
定しておくと、ICチップ10がヒータ部材38に接着する
ことはない。
【0133】また、ICチップ10の周囲では、インナー
リード7の先端領域部は、ヒータ部材表面の段差39が設
けられているため、インナーリードクランプ70(図15参
照)により押圧されると確実にヒータ部材に接触するこ
とになり、既述のように熱的にも機械的にも安定した接
触が確保され、安定したボンディングが行われることに
なる。
【0134】ICチップ周囲では、ヒータ部材の各凹部
51及び52とマウントパッド81及びサポートピン32との間
には約 500μm弱の隙間を設けておくのがよい。
【0135】ワイヤボンディングは、既述したと同様
に、熱及び超音波エネルギーを加えながら、ワイヤ15を
キャピラリ19によってパッド17に結合し、更に矢印20の
ようにインナーリード7へ導き、圧着する。
【0136】この際、マウントパッド81が上記したよう
に小さく形成されていてもヒータインサート38に十分に
支持されるため、安定にワイヤボンディングを行え、か
つ、ヒータの熱をヒータインサート38からICチップ10
へ直接伝達でき、熱効率が損なわれることはない。
【0137】なお、ヒータインサート38に破線で示すよ
うな貫通孔54を設け、この貫通孔を通して真空吸引する
ことによってICチップ10をヒータインサート38上に吸
着させ、安定に支持することができる。また、これ以外
にも、ICチップ10をヒータインサート38に対しクラン
パ(図示せず)等によって機械的に固定してもよい。
【0138】ワイヤボンディング終了後は、常法に従っ
て、図1に示したように樹脂16によって封止し、アウタ
ーリード6の不要部分を切断し、半導体パッケージ83を
作製する。
【0139】本実施例で使用する上記の紫外線硬化型粘
着剤92は、紫外線硬化剤を含む粘着剤であって、具体的
には、アクリル酸エステルとOH基含有重合性単量体と
を共重合してなる図17に示すアクリレート系化合物(ア
クリル系粘着剤)100 重量部と、不飽和結合を2個以上
有する紫外線重合性化合物50〜200 重量部とからなり、
かつ、紫外線硬化後における弾性率が1×109dyn/cm2
上のものであってよい。
【0140】こうした粘着剤においては、図9の工程
で、アクリル酸エステルとOH基含有重合性単量体とを
共重合してなるアクリル系粘着剤は、紫外線照射によっ
て、紫外線重合性化合物と反応して硬化反応を起こす。
この硬化反応は、アクリル系粘着剤の体積収縮をもたら
し、かつチップとの密着力を著しく低下させるため、チ
ップ10との密着力よりも大幅に高い密着力を示すポリエ
チレンテレフタレートの如きベースフィルム90を用いる
と、マウント工程のチップのピックアップ(図11及び図
12参照)の際に粘着剤92はベースフィルム90に確実に残
る。
【0141】また、上記の熱可塑性ポリイミド84は、具
体的には、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとをN
−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン等の溶
媒中で反応させて得られるポリアミド酸系のものであっ
て図17に示す如き構造を有していてよく、又は、Siと
の濡れを向上させるために、エポキシ系樹脂を5〜30%
ポリイミド系樹脂に添加してもよい。この作用により、
ガラス転移点Tgを低下させることなく濡れを向上させ
ることができる。このポリイミド系樹脂は、熱硬化後の
ガラス転移点が 200℃以上であるのがよい。ガラス転移
温度は、ポリイミドの構成成分の配合比を選択してコン
トロールできる。
【0142】このポリアミド酸系熱可塑性ポリイミド
は、図10の工程で、高温時(100℃以上)にベースフィル
ム90との密着力を低下させるが、シリコンとの密着力は
それより大幅に高いため、シリコン(ICチップ10)側
に転写される(図12参照)。
【0143】次に、上記した熱可塑性ポリイミドを使用
してICチップの裏面へ転写させた実験結果を説明す
る。
【0144】即ち、テトラカルボン酸二無水物とジアミ
ンをN−メチル−2−ピロリドン、γ−ブチロラクトン
等の溶媒中で反応させて得られるポリアミド酸系ポリイ
ミド樹脂(ガラス転移点 210℃)をベースフィルム上に
塗布し、このベースフィルムからウエハを剥離してその
裏面に転写した。この場合、ベースフィルム上にポリア
ミド酸系ポリイミド樹脂をフレキソグラフィック印刷し
た(スクリーン印刷も可能)。
【0145】ベースフィルムとしては、下記に示す各種
材料からなるものを評価した。 ポリイミド ポリエーテルイミド ポリエーテルエーテルケトン ポリアリレート ポリエチレンテレフタレート
【0146】また、熱可塑性ポリイミドが転写される側
のウエハは、2000番研磨で裏面を研磨されたサンプルを
用いた。そして、ポリアミド酸系ポリイミド樹脂はベー
スフィルムに印刷された後、赤外線で2〜3秒間、雰囲
気温度90℃で乾燥させた。
【0147】この結果、次に示すことが確認された。 (i)ポリイミドのベースフィルムは、ポリアミド酸系
ポリイミド樹脂となじみが良く、このポリイミドはウエ
ハに熱転写(120℃、2〜3秒の加熱後)するのが困難で
あった。
【0148】(ii)ポリエーテルイミド、ポリエーテル
エーテルケトン、ポリアリレートの各ベースフィルム
は、ポリアミド酸系ポリイミド樹脂をそれらの表面では
じくため、印刷するのが難しい。
【0149】(iii)ポリエチレンテレフタレートは、ウ
エハの裏面に良く熱転写(120℃、2〜3秒の加熱後)し
た。
【0150】上記の結果より、ポリアミド酸系ポリイミ
ド樹脂をポリエチレンテレフタレートのベースフィルム
に印刷した転写用テープは、マウント材として従来の銀
ペーストに代用できることが判明した。
【0151】また、モールド樹脂又はシリコンからなる
支持体上に熱可塑性ポリイミドを10μmの乾燥厚さとな
るように塗布し、ISO規格4578−1979の90°
剥離試験法に基づき、下記の測定を実施し、熱可塑性ポ
リイミドとモールド封止樹脂、及び熱可塑性ポリイミド
とシリコンチップの界面の接着力を求めた。
【0152】ここで使用されたモールド樹脂は多官能型
エポキシ樹脂であり、その物性は下記の通りである。 ガラス転移点 157℃ 弾性率 1580Kg/mm2 熱膨張率 9.5ppm/℃ 強度 14.2Kg/mm2 使用されたシリコンチップ表面の粗さは、原子間力顕微
鏡を用い、JIS B0601に基づいて測定された。
その結果は、 1618Å(Rmax)、 106Å(Ra) である。
【0153】上記の材料及び試験法に基づき、熱可塑性
ポリイミド膜(幅 2.5±0.05cm)の90°剥離の結果は、
下記のようになった。但し、5種類の熱可塑性ポリイミ
ドを用い、その物性は下記の表1に示す。
【0154】
【0155】上記の結果より、熱可塑性ポリイミドとエ
ポキシ樹脂との界面の接着力は熱可塑性ポリイミドとシ
リコンチップとの界面のそれより強いことが判明した。
このことは、熱可塑性ポリイミドをマウント材として使
用すると、特にスモールダイパッドや後述のパッドレス
のリードフレームを用いてICチップをマウントする場
合に、ICチップとモールド樹脂との接着力が熱可塑性
ポリイミドの存在によって向上することを意味してい
る。
【0156】上記した紫外線硬化型粘着剤92と熱可塑性
ポリイミド84とを図6のようにベースフィルム90上に所
定パターン、例えばストライプ状に設けるとき、ベース
フィルム90の厚みt1 、ポリイミド84の幅w1 及び厚み
2 、粘着剤92の幅w2 及び厚みt2 、ポリイミド84と
粘着剤92との間隙w3 はそれぞれ、次に述べる理由から
所定の寸法とするのがよい。
【0157】ベースフィルム90の厚みt1 :十分な強度
を持ち、かつ、ICチップ10のピックアップ時(図11参
照)にエジクタピン66を貫通させる場合に貫通できる厚
み20〜120 μm、或いはそれ以上とする。
【0158】ポリイミド84の幅w1 、粘着剤92の幅
2 :ポリイミド84及び粘着剤92が安定した幅に設けら
れる範囲であってスクリーン印刷又はノズルによる塗布
の工程能力上、できる限り細い方が良く、w1 及びw2
ともそれぞれ5〜500 μmとする。但し、図14のマウン
ト時にICチップ10がマウント部に十分に接触(接着)
し、粘着剤92との間隔を十分に保持するためには、ポリ
イミド84の幅w1 は更に20〜100 μmとするのがよい。
また、粘着剤92の幅w2 もダイシング時のICチップ10
の接着及びポリイミド84との間隔を考慮すれば、更に20
〜100 μmとするのがよい。
【0159】ポリイミド84(粘着剤92)の厚みt2 :30
0 ℃、1〜2秒で問題なくマウント部にICチップ10を
マウントするには、可能な限り薄い方が良く、5〜30μ
mとするのがよく、更に10〜20μmがよい。
【0160】ポリイミド84と粘着剤92との間隙w3 :ウ
エハ63をテープ102 に貼付つけるとき(図7)、或いは
120℃でポリイミド84を転写するとき(図10)に、ポリ
イミド84、粘着剤92が互いに混ざり合わないように、間
隙w3 を設けるが、これを5〜500 μmとするのがよ
く、更に20〜100 μmがよい。
【0161】また、上記した製造方法によれば、マウン
ト材としての熱可塑性接着剤84をICチップ10へのダイ
シングの際に用いる半導体ウエハ63のダイシングテープ
102に予め設けておき、分割後のICチップ10と共にそ
の裏面に転写し、そのままマウント材としてマウント工
程に供することができるため、マウント用の接着剤とダ
イシング時の接着剤とを共用でき、マウント材を別に塗
布する工程を省略することができ、非常に有利となる。
【0162】即ち、熱可塑性接着剤84と共に硬化性粘着
剤(紫外線硬化剤を含む樹脂を主成分とする紫外線硬化
型粘着剤)92とをそれぞれストライプ状のパターンに間
欠的に介在せしめて半導体ウエハ63とダイシングテープ
102 とを接着し(図7)、ダイシング後に硬化性粘着剤
92を光硬化させ(図9)、この硬化した粘着剤をダイシ
ングテープ102 に残すようにしてICチップ10を熱可塑
性接着剤84と共にダイシングテープ102 から分離する
(図10〜図12)ことができる。
【0163】従って、ダイシング時には硬化性粘着剤92
によって半導体ウエハ63をダイシングテープ102 に接着
して保持した状態でダイシングを行い、ダイシング後は
硬化性粘着剤92を光硬化させてICチップ10から剥離し
易くし、熱可塑性接着剤84のみをICチップ10側に転写
し、その後のマウント工程(図14)へそのまま送ること
ができる。このため、熱可塑性接着剤84はダイシング時
だけでなくマウント時にも存在し、マウント材として使
用することができる。
【0164】ICチップ10のマウント時は、熱可塑性接
着剤84のガラス転移温度以上の温度にして接着性を十分
に出し、ICチップ10をマウント部に熱圧着している
(図14)。
【0165】この場合、マウント材である熱可塑性接着
剤84は、ICチップ10のマウント時に極めて短時間の加
熱処理をするだけでICチップ10をマウント部に加熱圧
着することができるものであるから、既述した銀ペース
トを使用するときのようなマウントキュアに比べて生産
性や工程管理が非常に容易となる。
【0166】また、ICチップ10をインナーリード7に
ワイヤボンディングでボンディングする際(図15)、熱
可塑性接着剤84を介してICチップ10がヒータ部材38に
接着しないように、熱可塑性接着剤84のガラス転移温度
をヒータ温度よりも高くしておくのがよい。
【0167】図18は、上述した第1の実施例において、
ダイシングテープ上のポリイミドと粘着剤のパターンを
変更した実施例を示すものである。
【0168】即ち、図18(A)のように、紫外線硬化型
粘着剤112 と熱可塑性ポリイミド114 とをベースフィル
ム90上にスクリーン印刷してダイシングテープ124 を作
製する際、それらを点状又はアレイ状に交互若しくは間
欠的に印刷している。ここで使用するポリイミド114 及
び粘着剤112 は、上述したポリイミド84及び粘着剤92と
同じものであってよい。
【0169】このような点状パターンでも、図6〜図14
で述べたと同様に、ダイシングテープ124 からICチッ
プ10の裏面に図18(B)のように熱可塑性ポリイミド11
4 のみを点状に転写し、これをマウント材としてマウン
ト部にICチップ10を接着することができる。
【0170】この例の場合、ダイシングテープ124 に設
けるポリイミド114 及び粘着剤112は点状パターンをな
していればよいから、規則的な繰り返しパターンでなく
ても任意に散在させてもよく、従って、スクリーン印刷
や塗布が容易となる。なお、点状のポリイミド114 と点
状の粘着剤112 とは、厚み、径、間隔は、上述したスト
ライプ状パターンの場合と同等であってよい。
【0171】図19は、上述したマウントパッドとは異な
るマウントパッドを種々例示するものである。
【0172】図19(a)の例は、マウントパッド81に対
するICチップ10の接着強度が仮に不十分である場合、
サポートピン32に付加的なマウント部62を円形状に設
け、マウントパッド81、サポートピン32、更にはマウン
ト部62でもICチップ10を固定することができるので、
リードフレーム上でのICチップ10の接着強度が一層向
上する。この場合、マウント部62には、マウント材を充
填する凹部は不要である。
【0173】また、図19(b)、(c)、(d)に示す
ものが挙げられるが、これらは図19(a)と比較した場
合に中央部のマウントパッドが無い。上述したマウント
部62は円形状とは限らず、三角形、四角形、その他の多
角形、または楕円等、種々の形状をとることができる。
図19(c)では、マウントパッド62間を連結ピン部132
で連結している。
【0174】図19(a)〜(d)の場合、付加的なマウ
ント部62は、図61に示したマウント部62のように凹部63
は存在せず、平坦であるから、コストダウンのためにリ
ードフレーム製造プロセスをスタンピングで行うのが容
易である。
【0175】図19(e)は、上記した図19(a)の例が
サポートピン32をマウントパッド81の四隅に(合計4
本)それぞれ連設しているのに対し、マウントパッド81
の対角線上で2本連設した例を示すものである。このよ
うにサポートピン32の本数を2本としても、マウントパ
ッド81を十分に支持することができる。サポートピン32
は更に、マウントパッド81の3つの隅部に連設し、3本
としてもよい。
【0176】図19(f)の例は、マウントパッド81の形
状を上述した四角形状以外の例えば円形状又は円形に近
い丸みをもたせた形状としたものである。こうした円形
状のパッド形状によって、上述した樹脂−マウントパッ
ド間の応力を分散させ、応力集中を緩和できることがあ
り、耐クラック性が向上する場合がある。パッド形状
は、上記以外にも、他の多角形状、曲線形状等、種々で
あってよい。
【0177】但し、上記したようにワイヤボンディング
時の安定性からみて、ICチップ10の四隅は支持される
ことが望ましく、図19(a)〜(d)、(f)は望まし
いものである。
【0178】図20(a)は、図19(b)の例においてマ
ウント部62を省略し、サポートピン32のみでICチップ
10を支持し、マウントする例を示すものである。この例
では、後述の実施例と同様の構成を有しているため、同
様の作用効果を奏することができる。
【0179】図20(b)は、インナーリード7自体でI
Cチップ10をマウントする例を示すものであり、COL
(Chip on lead)タイプのマウント構造に適用可能であ
る。
【0180】これらの図20(a)及び(b)の例によれ
ば、上述したスモールダイパッド81や62を使用せず、サ
ポートピン又はインナーリード自体でICチップ10をマ
ウントするものであるから、スモールダイパッド81や62
を使用する場合に生じ得る問題点、特にそれらを設ける
位置や個数によりチップサイズが制約されること、リー
ドフレームを得るのに用いるスタンピング用金型やワイ
ヤボンディング時のヒータブロック等をチップサイズに
応じて個別に作製する必要があること等を回避すること
ができる。
【0181】図21は、図1に示した構造を変形した例を
示すものである。
【0182】即ち、マウント材として所定パターン(例
えばストライプ状)の熱可塑性ポリイミド84を使用し、
図1に示した如きパッケージを作製する場合、サポート
ピンをリード7に対して折曲する量(オフセット量)d
をコントロールすることによって、マウントパッド(ス
モールダイパッド)81の位置を図1のものより下げてい
る。
【0183】これによって、ICチップ10の裏面に接着
するモールド樹脂16の厚みt3 とICチップ10上のモー
ルド樹脂16の厚みt4 とを同じにすることができるか
ら、モールド時にICチップ10の上下に生じる応力はほ
ぼ均等となり、応力差によるパッケージの反り、ひいて
はパッケージクラックの発生を抑制することができる。
これに反し、図38に示した従来例の場合、ICチップ10
下にはこれより大きいマウントパッド11が存在している
ため、ICチップ10下のモールド樹脂16の厚みt3' とI
Cチップ10上のモールド樹脂16の厚みt4' とは同じにす
ることは困難である。
【0184】図22及び図23は、本発明の他の実施例を示
すものである。
【0185】この例の半導体パッケージ133 では、スト
ライプ状に設けられた熱可塑性ポリイミド84を介してI
Cチップ10の裏面が固定されるマウント部が、図38〜図
42に示したマウントパッド11(ICチップ10よりもサイ
ズが大きいもの)であることが、上述した各例と異なっ
ている。
【0186】このような通常のマウントパッド11を使用
しても、熱可塑性ポリイミド84を上述した実施例と同様
にダイシングテープからの転写によってそのままマウン
ト材として熱圧着することができるので、銀ペーストを
使用しないでマウントが可能であり、上述したものと同
様の作用効果を奏することができる。
【0187】図24〜図37は、本発明の他の実施例を種々
に示すものである。
【0188】図24〜図27の半導体パッケージ143 及びリ
ードフレームによれば、図1〜図5に示した実施例に比
べて、スモールダイパッド81や付加的なパッドを省略
(パッドレス)し、4本のサポートピン32を中心部で互
いに連結し、このサポートピン32のみにICチップ10を
この裏面全域に配した熱可塑性ポリイミド84によって固
定している点が大きく異なっている。
【0189】即ち、ICチップ10がサポートピン32に直
接マウントされるので、上記したマウントパッド11又は
スモールダイパッド31、81を設ける必要はない。上記し
たマウント構造では、サポートピンと一体に、十分な面
積を有するマウントパッド又はダイパッド(アイラン
ド)を必ず付加しているが、このような付加的なパッド
をなくしてサポートピン32のみによってICチップ10を
マウントするものであり、これは熱可塑性接着剤84をマ
ウント材として使用することによって可能となり、作業
性良く、容易にマウントを行うことができる。従って、
このマウント構造は、図1〜図5に示した実施例で述べ
た(A)、(B)、(C)及び(D)項の作用効果を奏
すると共に、次の(G)〜(L)の顕著な作用効果を奏
するものである。
【0190】(G)本実施例の半導体パッケージ143 に
おいては、ICチップ10の裏面に配される熱可塑性接着
剤84はICチップ10の裏面の全域に存在しているので、
ICチップ10はその対角線上の全域がサポートピン32に
接着されるが、サポートピン32に対する接着力は良好で
あるだけでなく、サポートピン32の存在しない領域では
モールド樹脂16と直接接着されるためにICチップ10の
裏面のモールド樹脂16に対する接着力が一層向上する。
【0191】(H)また、ICチップ10の裏面の全域に
熱可塑性ポリイミド84を配しているのでICチップ10の
裏面の表面粗さが半導体ウエハ又はチップ毎に差があっ
ても、これを熱可塑性ポリイミド84が緩和若しくは平均
化して表面粗さの差を減少させることになる。従って、
その表面粗さに左右されることなく、安定した接着性を
示し、耐クラック性を向上させてパッケージとしての信
頼性が向上する。
【0192】(I)リードフレームをスタンピングによ
って簡単に作製できる。その際、スモールダイパッドや
付加的なマウント部がないため、パッド部の金型を全て
共用できる。
【0193】(J)ICチップ10の四隅のコーナー部を
サポートピン32に固着させるから、このコーナー部とダ
ムバーとの距離を可能な限り小さくでき、パッドドリフ
トを抑制でき、有利である。
【0194】(K)ICチップのコーナー部をダムバー
に可能な限り近付けられるのは、付加的なパッドを設け
ず、ICチップのコーナー部は常にサポートピン32上に
固定されるからであるが、このような構造はサポートピ
ン32のみをマウントに使用することからインナーリード
部の位置まで可能であり、あまり制約を受けない。
【0195】(L)ワイヤボンディングのヒータ部材
(ヒータブロック)は、パッケージサイズやピン数に拘
らず全て共用できる。また、搭載できるチップのサイズ
は、ダイパッドが無いので、ワイヤ長だけで決められ
る。
【0196】ここで、上記のサポートピン32は、幅 1.0
mm以下であり、上述したダイパッド81と区別されるもの
である(これは、上述した実施例でも同様)。
【0197】図24及び図25に示したパッケージ83は、図
28〜図36に示す各工程を経て作製することができる。
【0198】まず、図28に示すように、ポリエチレンテ
レフタレート等で形成されたテープ状の耐熱性ベースフ
ィルム90上に、熱可塑性ポリイミド84を全面に塗布若し
くはスクリーン印刷し、ダイシングテープ142 を作製す
る。
【0199】ここで、通常、ベースフィルム90の厚みは
50〜120 μm又はそれ以上、熱可塑性ポリイミド層84の
厚みは5〜30μm、特に10〜20μmとする。また、熱可
塑性ポリイミド84は、上述したものと同じであってよ
い。
【0200】次いで、図29に示すように、ダイシングテ
ープ142 に半導体ウエハ63をポリイミド層84を介して貼
付ける。この半導体ウエハ63には、既に不純物拡散処理
や絶縁被覆処理等の半導体素子の作製に必要な処理が施
されている。
【0201】次いで、図30に示すように、半導体ウエハ
63に対しダイシングソーによるダイシングを行い、各半
導体素子(ICチップ)10に分割するスクライブライン
64を形成する。このスクライブライン64は、半導体ウエ
ハ63からポリイミド層84を貫通し、ベースフィルム90の
表面部分にまで達している。
【0202】次いで、図31に示すように、例えば 120℃
で1〜2秒でキュア(加熱)を行い、矢印で示すように
熱可塑性ポリイミド84をICチップ10の裏面に転写させ
る。これは、このキュアによって、熱可塑性ポリイミド
84がシリコンに対して十分な接着性を示すからである。
【0203】次いで、図32に示すように、各ICチップ
10の位置においてベースフィルム90の側からエジェクタ
ピン66を圧接若しくは突き刺し(同図(A))、対象と
なるICチップ10を持ち上げてスクライブライン64にお
いてICチップ10を熱可塑性ポリイミド84と共にベース
フィルム90から剥離する(同図(B))。
【0204】そして、剥離されたICチップ10は、図33
に示すように、真空チャック67によって吸引し、個々に
分離して取り出す。各ICチップ10の裏面の全域には、
熱可塑性ポリイミド84が一様に転写される。
【0205】次いで、図34に示すように、上記の真空吸
引されたICチップ10の裏面を熱可塑性ポリイミド84を
介してサポートピン32上に接着する。即ち、ヒータブロ
ック58により例えば 300℃以上に加熱し、1秒間、2〜
4Kgの加圧下でICチップ10を熱可塑性ポリイミド84を
介してサポートピン32上に熱圧着する。
【0206】次いで、図35及び図36に示すように、サポ
ートピン32を嵌入させるための放射状の線状凹部(溝)
52を設けたヒータ部材(ヒータインサート)38を用意す
る。図36では、凹部52を斜線で図示している。
【0207】そして、図35のように、ヒータ部材(ヒー
タインサート又はヒータブロック)38に設けられた各凹
部52にサポートピン32を嵌入させると(図60参照)、I
Cチップ10の裏面は熱可塑性ポリイミド84を介してヒー
タ部材38に接触することになる。この際、ポリイミド84
のガラス転移温度をヒータ温度よりも高く、例えばヒー
タ温度+(10〜20℃)に設定しておくと、ICチップ10
がヒータ部材38に接着することはない。
【0208】ワイヤボンディングは、既述したと同様
に、熱及び超音波エネルギーを加えながら、ワイヤ15を
キャピラリ19によってパッド17に結合し、更にインナー
リード7へ導き、圧着する。
【0209】この際、サポートピン32はヒータインサー
ト38に十分に支持されるため、安定にワイヤボンディン
グを行え、かつ、ヒータの熱をヒータインサート38から
ICチップ10へ直接伝達でき、熱効率が損なわれること
はない。
【0210】なお、ヒータインサート38に破線で示すよ
うな貫通孔54を設け、この貫通孔を通して真空吸引する
ことによってICチップ10をヒータインサート38上に吸
着させ、安定に支持することができる。また、これ以外
にも、ICチップ10をヒータインサート38に対しクラン
パ(図示せず)等によって機械的に固定してもよい。
【0211】ワイヤボンディング終了後は、常法に従っ
て、図24及び図25に示したように樹脂16によって封止
し、アウターリード6の不要部分を切断し、半導体パッ
ケージ143 を作製する。
【0212】上記した製造方法によれば、ダイシング時
に半導体ウエハ63をダイシングテープ142 に接着して保
持した熱可塑性接着剤84をダイシング後にICチップ10
側に転写し、その後のマウント工程(図34)へそのまま
送ることができる。このため、熱可塑性接着剤84はダイ
シング時だけでなくマウント時にも存在し、マウント材
として使用することができる。
【0213】ICチップ10のマウント時は、熱可塑性接
着剤84のガラス転移温度以上の温度にして接着性を十分
に出し、ICチップ10をマウント部に熱圧着している
(図34)。
【0214】この場合、マウント材である熱可塑性接着
剤84は、ICチップ10のマウント時に極めて短時間の加
熱処理をするだけでICチップ10をマウント部に加熱圧
着することができるものであるから、既述した銀ペース
トを使用するときのようなマウントキュアに比べて生産
性や工程管理が非常に容易となる。
【0215】また、ICチップ10をインナーリード7に
ワイヤボンディングでボンディングする際(図35)、熱
可塑性接着剤84を介してICチップ10がヒータ部材38に
接着しないように、熱可塑性接着剤84のガラス転移温度
をヒータ温度よりも高くしておくのがよい。
【0216】次に、本実施例において、上記の熱可塑性
ポリイミドを用いるパッケージの性能評価を下記のよう
に行い、その結果を説明する。
【0217】評価サンプル: リードフレーム:銅フレーム、厚み 0.127mm、サポート
ピン幅 0.2mm パッケージ:14×14mm、1.0T、100PIN、TQF
P モールドコンパウンド:ビフェニルタイプ ICチップ:9×9mm、厚み 280μm
【0218】マウント性:ICチップのマウント状態を
次の基準で評価し、結果を下記の表2に示す。 ○ 300℃、1秒でサポートピン全体に接着したもの △ 300℃、1秒でサポートピンの一部が剥がれたもの × 300℃、1秒でサポートピンが接着しなかったもの
【0219】
【0220】耐クラック性:耐クラック性をいずれのサ
ンプルについても、85℃/85%RH、168hrsの処理後に 2
15℃でVPS(ベイパー・フェイズ・ソルダリング:気
相ハンダ付け)を3回行う基準テスト後に評価し、結果
を下記の表3に示す。
【0221】 *NA:未評価 **クラックの生じたチップ数/サンプル個数(チップ剥離は50〜100 %あり)
【0222】上記のテストにおいては、次の点を評価内
容とした。 ポリイミド厚:薄くなると接合しにくくなるが、接合可
能に適度にポリイミド厚を持たせる。厚くなると耐クラ
ック性が悪くなるため、上記の基準テストをクリアでき
る迄薄くする。
【0223】ガラス転移温度(Tg):上記の基準テス
トをクリアできる限り低くする。Tgが低くなると、耐
クラック性が悪くなるが、銅製のリードフレームを使用
するため、高いTgは望ましくない。
【0224】そこで、上記した結果から、次のことが理
解される。 1)表1より、ポリイミドの厚みは15μm以上必要であ
る。 2)Tgは 240℃程度が適当と思われる。表3からはT
gが 206℃のときは耐クラック性に問題があり、また 2
82℃のときはマウントが難しかった(ヒータ温度 300
℃)。Tgは耐クラック性とマウント性とを考慮して決
める必要があり、 210〜250 ℃の範囲内に設定するのが
よい。 3)表3から、Tg 240℃以上のポリイミドは基準テス
トをクリアした。
【0225】図37は、上述したサポートピンと共にこれ
とは異なるサポートピンを種々例示するものである。
【0226】図37(a)は上述したサポートピンを示す
が、図37(b)はサポートピン32の交差領域に四角枠状
の付加的サポートピン部132(連結ピン部)を一体に設け
たものである。
【0227】図37(c)はこうしたサポートピン部132
を格子パターンに多数設け、ICチップ10の放熱効果を
考慮した例、図37(d)は図37(b)の変形であってサ
ポートピン部132 を円形とした例、図37(e)はサポー
トピン部132 を同心円状とした例、図37(f)は4本の
サポートピン32を中央位置で分離して互いに独立させた
例を示す。
【0228】また、図37(g)は、DIP(デュアル・
インライン・パッケージ)の如きパッケージに好適であ
って、サポートピン32をICチップ10の対角線上ではな
く中心軸線上に設けた例を示す。
【0229】なお、上記のサポートピン32及びサポート
ピン部132 はすべて幅 1.0mm以下である。また、サポー
トピン32の本数は4本に限らず、2本、3本、或いは5
本又はそれ以上としてよい。
【0230】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。
【0231】例えば、上述の熱可塑性ポリイミド及び/
又は紫外線硬化型粘着剤のパターンは、ストライプ状の
ときは縦方向に限らず、横方向、斜め方向であってよ
く、また、ストライプ状、点状以外の種々のパターンで
あってよい。
【0232】また、上述の熱可塑性ポリイミドに代えて
エポキシ系樹脂等、他のマウント材を使用することがで
きる。
【0233】また、上述したマウントパッド、サポート
ピン、ヒータインサート及びそのマウントパッド嵌入凹
部のサイズや形状等は様々に変化させてよい。また、材
質的にも、リードフレーム材は42アロイ、銅合金、銅等
の金属、ヒーターインサートはステンレス鋼等、種々で
あってよい。
【0234】また、上述したリードフレームと同様の構
成は、他のタイプのリードフレーム、例えばテープキャ
リア方式に適用することもできる。ボンディングも、上
述したワイヤボンディングに限ることはない。
【0235】なお、本発明は、4方向に端子(リード)
が出ている上述のQFPパッケージのみならず、デュア
ル・インライン・パッケージ等にも適用してよい。
【0236】
【発明の作用効果】本発明は上述した如く、半導体素子
がその裏面(被マウント面)において熱可塑性接着剤に
よりマウント部に固定されているので、マウント材が熱
可塑性接着剤を主成分としており、マウント材として銀
ペーストを使用した場合に生じ得る吸湿水分による加熱
時の水蒸気爆発が生じることはないため、パッケージク
ラックのない(若しくは著しく減少させた)信頼性の良
いパッケージを提供することができる。
【0237】そして、半導体素子をマウントするマウン
ト部が小さく形成されても、マウント材である熱可塑性
接着剤がマウント部の裏面に洩れても銀ペーストを使用
する場合の如きパッケージクラックの問題は生じず、こ
のためにマウント材の量的コントロールが容易となり、
マウント部に洩れ防止対策は不要となる。
【0238】また、マウント材である熱可塑性接着剤
は、半導体素子のマウント時に極めて短時間の加熱処理
をするだけで半導体素子をマウント部に加熱圧着するこ
とができるものであるから、銀ペーストを使用するとき
のようなマウントキュアに比べて生産性や工程管理が非
常に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による半導体パッケージ(半導
体装置)の断面図(図3のI−I線断面図)である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】同パッケージのリードフレーム部にICチップ
をマウントした状態の平面図である。
【図4】同リードフレーム部の平面図である。
【図5】同リードフレームの一部分の平面図である。
【図6】同パッケージの製造プロセスの一工程段階を示
す断面図及び斜視図である。
【図7】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図8】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図9】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図10】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図11】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図12】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図13】同製造プロセスの他の工程段階を示す平面図で
ある。
【図14】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図15】同製造プロセスの更に他の工程段階を示す断面
図である。
【図16】図15の工程段階を示す平面図及び断面図であ
る。
【図17】同パッケージに使用する紫外線硬化型粘着剤の
構成成分とマウント材である熱可塑性ポリイミドの各構
造式である。
【図18】本発明の他の実施例による半導体パッケージ
(半導体装置)の製造プロセスの工程段階を示す平面図
である。
【図19】本発明の他の実施例によるリードフレーム部の
要部平面図である。
【図20】本発明の他の実施例によるリードフレーム部の
要部平面図である。
【図21】本発明の他の実施例による半導体パッケージ
(半導体装置)の断面図である。
【図22】本発明の他の実施例による半導体パッケージ
(半導体装置)の断面図である。
【図23】ICチップを固定した同パッケージのマウント
パッドの拡大斜視図である。
【図24】本発明の他の実施例による半導体パッケージ
(半導体装置)の断面図(図26のXXIV−XXIV線断面図)
である。
【図25】同パッケージの断面図(図26の XXV−XXV 線断
面図)である。
【図26】同パッケージのリードフレーム部にICチップ
をマウントした状態の平面図である。
【図27】同リードフレーム部の平面図である。
【図28】同パッケージの製造プロセスの一工程段階を示
す断面図及び斜視図である。
【図29】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図30】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図31】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図32】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図33】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図34】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図35】同製造プロセスの更に他の工程段階を示す断面
図である。
【図36】図35の工程段階を示す平面図及び断面図であ
る。
【図37】本発明の更に他の実施例によるリードフレーム
部の要部平面図である。
【図38】従来例による半導体パッケージ(半導体装置)
の断面図である。
【図39】ICチップを固定した同パッケージのマウント
パッドの拡大斜視図である。
【図40】同リードフレームのマウントパッドにICチッ
プをマウントした状態の平面図である。
【図41】同リードフレーム部の平面図である。
【図42】ワイヤボンディング時の要部断面図である。
【図43】他のマウントパッドを用いたワイヤボンディン
グ時の要部断面図である。
【図44】半導体パッケージのハンダリフロー時の断面図
である。
【図45】半導体パッケージのハンダリフロー時の断面図
である。
【図46】同パッケージの製造プロセスの一工程段階を示
す断面図及び斜視図である。
【図47】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図48】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図49】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図50】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図51】同製造プロセスの他の工程段階を示す断面図で
ある。
【図52】同製造プロセスの更に他の工程段階を示す断面
図である。
【図53】先願発明の実施例による半導体パッケージ(半
導体装置)の断面図である。
【図54】同パッケージのリードフレーム部の拡大斜視図
である。
【図55】図53の要部拡大図である。
【図56】同リードフレーム部の平面図である。
【図57】同リードフレームの一部分の平面図である。
【図58】ワイヤボンディング時の要部断面図である。
【図59】同ワイヤボンディングに使用するヒータインサ
ートの平面図及びその各断面図である。
【図60】ワイヤボンディング時の平面図である。
【図61】先願発明の他の実施例によるリードフレーム部
の要部平面図である。
【図62】先願発明におけるマウント部の浮き上がりを説
明するための平面図及び原理図である。
【符号の説明】
1、41、91・・・リードフレーム 6、7・・・リード 8・・・リードフレーム部 9・・・ダムバー 10・・・ICチップ 11・・・マウントパッド 13、53、83、113 、143 ・・・半導体パッケージ 14、34・・・銀ペースト 15・・・ワイヤ 16・・・封止樹脂 17・・・ボンディングパッド 18、38・・・ヒータインサート(ヒータブロック) 19・・・キャピラリ 21・・・プリント配線板 22・・・回路パターン 23・・・ハンダ 24・・・クラック 25・・・剥離部 30、63・・・凹部 31、81・・・マウントパッド(スモールダイパッド) 32・・・サポートピン 39・・・段差 62・・・付加的マウント部 63・・・半導体ウエハ 64・・・スクライブライン 67・・・真空チャック 70・・・インナーリードクランプ 72、102 、142 ・・・ダイシングテープ 84、114 ・・・熱可塑性ポリイミド 90・・・ベースフィルム 92、112 ・・・紫外線硬化型粘着剤 132 ・・・付加的サポートピン部(連結ピン部)

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体素子がその裏面において熱可塑性
    接着剤によりマウント部に固定されている半導体装置。
  2. 【請求項2】 熱可塑性接着剤が半導体素子の裏面に部
    分的に存在している、請求項1に記載した半導体装置。
  3. 【請求項3】 熱可塑性接着剤が間欠的に存在してい
    る、請求項2に記載した半導体装置。
  4. 【請求項4】 熱可塑性接着剤が半導体素子の裏面のほ
    ぼ全域に存在している、請求項1に記載した半導体装
    置。
  5. 【請求項5】 半導体素子よりも小さいマウントパッド
    が設けられ、前記半導体素子が熱可塑性接着剤により前
    記マウントパッドに固定された状態で樹脂封止されてい
    る、請求項1〜4のいずれか1項に記載した半導体装
    置。
  6. 【請求項6】 半導体素子が熱可塑性接着剤によりサポ
    ートピンに固定された状態で樹脂封止されている、請求
    項1〜4のいずれか1項に記載した半導体装置。
  7. 【請求項7】 半導体素子が熱可塑性接着剤によりイン
    ナーリード部に固定された状態で樹脂封止されている、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載した半導体装置。
  8. 【請求項8】 少なくとも熱可塑性接着剤を介在せしめ
    て半導体ウエハとダイシング用接着部材とを接着する工
    程と、この接着状態で前記半導体ウエハをダイシングし
    て半導体素子に分割する工程と、この半導体素子を前記
    熱可塑性接着剤と共に前記ダイシング用接着部材から分
    離する工程と、この分離された熱可塑性接着剤付きの半
    導体素子をリードフレームのマウント部に熱圧着する工
    程とを有する、半導体装置の製造方法。
  9. 【請求項9】 熱可塑性接着剤と硬化性粘着剤とをそれ
    ぞれ介在せしめて半導体ウエハとダイシング用接着部材
    とを接着し、ダイシング後に前記硬化性粘着剤を硬化さ
    せ、この硬化した粘着剤を前記ダイシング用接着部材に
    残すようにして半導体素子を前記熱可塑性接着剤と共に
    前記ダイシング用接着部材から分離する、請求項8に記
    載した製造方法。
  10. 【請求項10】 硬化性粘着剤として、紫外線硬化剤を含
    む粘着剤を主成分とする樹脂を使用する、請求項9に記
    載した製造方法。
  11. 【請求項11】 熱可塑性接着剤と硬化性粘着剤とをそれ
    ぞれ間欠的に介在せしめる、請求項9又は10に記載した
    製造方法。
  12. 【請求項12】 熱可塑性接着剤のみを介在せしめて半導
    体ウエハとダイシング用接着部材とを接着する、請求項
    8に記載した製造方法。
  13. 【請求項13】 熱可塑性接着剤を半導体素子の裏面のほ
    ぼ全域に存在させる、請求項12に記載した製造方法。
  14. 【請求項14】 熱可塑性接着剤のガラス転移温度以上の
    温度で半導体素子をリードフレームのマウント部に熱圧
    着する、請求項8に記載した製造方法。
  15. 【請求項15】 半導体素子をリードフレームのインナー
    リード部にボンディングする際、熱可塑性接着剤を介し
    て前記半導体素子がヒータ部材に接着しないように、前
    記熱可塑性接着剤のガラス転移温度をヒータ温度よりも
    高くしておく、請求項8に記載した製造方法。
  16. 【請求項16】 半導体素子よりも小さいマウントパッド
    を設け、前記半導体素子を熱可塑性接着剤により前記マ
    ウントパッドに固定した状態で樹脂封止する、請求項8
    〜15のいずれか1項に記載した製造方法。
  17. 【請求項17】 半導体素子を熱可塑性接着剤によりサポ
    ートピンに固定した状態で樹脂封止する、請求項8〜15
    のいずれか1項に記載した製造方法。
  18. 【請求項18】 半導体素子を熱可塑性接着剤によりイン
    ナーリード部に固定した状態で樹脂封止する、請求項8
    〜15のいずれか1項に記載した製造方法。
  19. 【請求項19】 少なくとも熱可塑性接着剤が基材上に設
    けられているダイシング用接着部材。
  20. 【請求項20】 熱可塑性接着剤と硬化性粘着剤とが基材
    上に塗布又は印刷されている、請求項19に記載したダイ
    シング用接着部材。
  21. 【請求項21】 硬化性粘着剤が紫外線硬化剤を含む粘着
    剤を主成分としている、請求項20に記載したダイシング
    用接着部材。
  22. 【請求項22】 熱可塑性接着剤と硬化性粘着剤とがそれ
    ぞれ間欠的に設けられている、請求項20又は21に記載し
    たダイシング用接着部材。
  23. 【請求項23】 熱可塑性接着剤のみが基材上に塗布され
    ている、請求項19に記載したダイシング用接着部材。
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