JP2007042761A - 半導体装置用基板、半導体装置の製造方法、及び封止金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 半導体装置用基板に対する個片基板の取れ率を向上することができて、個片基板のコスト並びに生産効率向上による生産コストの低減化を図ることが可能となり、ひいては半導体装置のコスト低減を図ることができる半導体装置用基板、および半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】 配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板２をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部３を形成した半導体装置用基板１であって、回路基板領域部３が、半導体装置用基板１の外周まで形成され、回路基板領域２を外周から囲むとともに半導体素子搭載部を有しない外周フレーム部が形成されていないことを特徴とする。この構成により、半導体装置用基板１内に対する個片基板２として使用する有効領域が拡大し、個片基板２の取れ率が向上する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、半導体装置用基板、及び、この半導体装置用基板を用いた半導体装置の製造方法、並びに、この製造方法で用いる樹脂封止用の封止金型に関するものである。

近年、配線パターンを形成した有機基板などの半導体装置用基板を用い、半導体素子を半導体装置用基板上に搭載し、ワイヤボンディングなどにより、半導体素子の電極パッドと半導体装置用基板上の配線パターンとを電気的に接続した後に封止樹脂により封止し、半導体装置用基板における封止面とは逆の面に、はんだボール等の外部用接続端子を形成したＢＧＡ（Ball Grid Array）といった半導体装置が各社より提案され、生産されている。

図５、図６は有機基板などから構成される従来の半導体装置用基板の平面図を示す。図５に示すように、半導体装置用基板５０上には、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板５１をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部５２と、この回路基板領域部５２を外周から囲むように配置された外周フレーム部５３とが形成されている。なお、外周フレーム部５３には半導体素子搭載部が設けられていない。

また、図６に示す半導体装置用基板５０では、前記したと同様に配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板５１をマトリックス状に配置した回路基板領域部５２を、これらの回路基板領域部５２間に設けた連結部５４により複数連結し、さらにこれらの回路基板領域部５２および連結部５４の外周を外周フレーム部５３で一体に支持して全体形状を短冊状に形成している（例えば、特許文献１等）。なお、図６における５８は、連結部５４に設けられているスリット（貫通長孔）である。

図５、図６および図７に示すように、従来の半導体装置用基板５０では、外周フレーム部５３が、回路基板領域部５２を連結するための支持体であるだけでなく、後述するように、金型６１、６２から半導体装置用基板５０に形成した封止領域５７の封止樹脂が抜け易くするために、封止領域５７の外周端５７ａを斜めに形成するための領域や、封止樹脂が半導体装置用基板の周辺に漏れ出ることを防止するための領域、封止樹脂を金型６１、６２内に導入するためのゲート口用の形成領域等としても利用されている。

図７は上記した半導体装置用基板５０と、樹脂封止用の金型６１、６２を用いて半導体装置の製造工程の１つである封止工程を行った状態の断面構造を示している（半導体素子５６が搭載される個片基板５１の数は実際にはもっと多くあるが、図７においては簡略的に示している）。この図７における５７は、上金型６１の下面部に形成された凹部からなる封止領域で、この封止領域５７は半導体装置用基板５０上に形成される。また、下金型６２には半導体装置用基板５０が搭載される凹部が形成され、この凹部に半導体装置用基板５０が搭載される。また、５６は半導体素子である。

図７に示すように、半導体装置用基板５０上に形成される封止領域５７は、下金型６２に載せられる半導体装置用基板５０よりも小さく形成されている。また、従来の半導体装置用基板５０には封止領域５７のない外周フレーム部５３が存在する。これにより、半導体装置用基板５０の実際の厚みが設計上の厚みよりも薄くて封止領域５７外に封止樹脂が漏れ出た場合でも、封止樹脂の漏れを外周フレーム部５３上のみとすることができて、金型６１、６２内への封止樹脂の漏れを防止できるよう構成している。

また、簡略的に上記したが、図７に示すように、金型６１、６２から半導体装置用基板５０に形成した封止領域５７の封止樹脂が抜けやすくするために、封止領域５７の外周端５７ａを斜めに形成する場合が存在する。すなわち、その場合に、外周フレーム部５３が存在することで、封止領域５７の外周端５７ａを斜めに形成するための領域を確保することが可能となる。
特開平９−１２９７８１号公報

しかしながら、上記従来の半導体装置用基板を用いた半導体装置の製造方法では、上記したように封止領域５７の外周端５７ａを斜めに形成するための領域を確保するなどの理由により、外周フレーム部５３の領域が増加しており、このように外周フレーム部５３の領域が増加することで、半導体装置用基板５０に対する個片基板５１として使用する有効領域が小さくなり、半導体装置用基板５０に対する個片基板５１の取れ率が減少し、その結果、個片基板５１に対するコストが上昇するという課題があった。また、半導体装置用基板５０に対する個片基板５１の取れ率が減少することで、半導体装置を生産するための効率が低下し、半導体装置の生産コストを上昇する原因となっていた。この傾向は、個片基板５１のサイズが小さくなるに従い、特に顕著に発生する傾向にあり、半導体装置のコスト低減化の取り組みへの大きな障害になっている。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、半導体装置用基板に対する個片基板の取れ率を向上することができて、個片基板のコスト並びに生産効率向上による生産コストの低減化を図ることが可能となり、ひいては半導体装置のコスト低減を図ることができる半導体装置用基板、および半導体装置の製造方法、および封止金型を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置用基板は、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部を形成した半導体装置用基板であって、回路基板領域部が、半導体装置用基板の外周まで形成されており、半導体素子搭載部を有しない外周フレーム部が回路基板領域部の外周に形成されていないことを特徴とする。

この構成により、回路基板領域部を半導体装置用基板の外周まで形成し、半導体装置用基板に外周フレーム部が形成されていないので、半導体装置用基板内に対する個片基板として使用する有効領域が拡大し、個片基板の取れ率が向上する。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部を形成した半導体装置用基板として、前記回路基板領域部が、半導体装置用基板の外周まで形成されたものを採用し、前記半導体装置用基板上に半導体素子を搭載し、半導体素子上の電極パッドと個片基板上の配線パターンとを電気的に接続した後、封止樹脂にて封止する際に、封止領域が半導体装置用基板の外周四辺よりも大きくなるように形成することを特徴とする。

この方法により、前記半導体装置用基板を用いて、半導体装置用基板上に、良好かつ効率よく半導体装置を製造することができる。
なお、前記半導体装置の製造方法としては、半導体装置用基板の少なくとも一辺において、封止領域が回路基板領域部よりも大きくなるように形成したり、半導体装置用基板の回路基板領域部の外周四辺において、封止領域が回路基板領域部よりも大きくなるように形成したり、半導体装置用基板を、複数の回路基板領域部と、回路基板領域同士を連結する連結部とから構成し、半導体装置用基板の回路基板領域部の少なくとも一辺において、封止領域が回路基板領域よりも大きくなるように形成したりする。

また、封止樹脂にて封止する工程を、上金型と下金型とからなる封止金型を用いて行い、この際に、半導体装置用基板と下金型との間、および上金型と下金型との間に、封止樹脂の漏れを防止するシール材を介装することを特徴とする。

この方法により、封止樹脂工程においてシール材が上金型と下金型との接合面に密着し、封止樹脂が封止領域外に漏れ出ることを防止することができる。
また、半導体装置を製造する封止工程で用いる封止金型としては、封止樹脂を注入させる上金型の封止領域が、半導体装置用基板を搭載する下金型の半導体装置用基板搭載領域よりも大きいものを用いるとよい。また、この場合に、上金型に、封止樹脂を封止金型内の封止領域に導入するゲート口が垂直方向に貫通して形成することで、封止樹脂を封止領域に良好に導入することができる。

本発明の半導体装置用基板によれば、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部を形成した半導体装置用基板において、回路基板領域部を、半導体装置用基板の外周まで形成し、半導体素子搭載部を有しない外周フレーム部が回路基板領域部の外周に形成されていない構成とすることにより、半導体装置用基板内に対する個片基板として使用する有効領域が拡大し、個片基板の取れ率の向上、並びに個片基板のコスト低減が可能となる。

また、この半導体装置用基板を用いて、封止樹脂にて封止する際に、封止領域が半導体装置用基板の外周四辺よりも大きくなるように形成することにより、前記半導体装置用基板から半導体装置を高い取れ率で良好に製造することができ、半導体装置の製造工程での生産効率が向上し、半導体装置の生産コストの低減が可能となる。

また、封止樹脂にて封止する工程時に、半導体装置用基板と下金型との間、および上金型と下金型との間に、封止樹脂の漏れを防止するシール材を介装することにより、外周フレーム部を有しない半導体装置用基板を用いた場合でも、封止樹脂が封止領域外に漏れ出ることを良好に防止することができる。

また、ゲート口が垂直方向に貫通して形成されている上金型を用いることで、外周フレーム部を有しない半導体装置用基板を用いた場合でも、封止樹脂を封止領域に良好に導入することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置用基板およびこの半導体装置用基板を用いた半導体装置の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図１、図２は、それぞれ本発明の実施の形態に係る半導体装置用基板の平面図である。

図１における１は半導体装置用基板で、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板２をマトリックス状に配置した回路基板領域部３が形成されている。同図に示すように、この半導体装置用基板１においては、回路基板領域部３が、半導体装置用基板１の外周まで形成されている。すなわち、従来の半導体装置用基板５０のように回路基板領域部５２を外周から囲むとともに半導体素子搭載部を有しない外周フレーム部５３（図５参照）が、この半導体装置用基板１には形成されていない。

また、図２における１は半導体装置用基板の他の例を示すもので、この半導体装置用基板１においては、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板２をマトリックス状に配置した複数の回路基板領域部３と、これらの複数の回路基板領域部３を連結する連結部４とが設けられている。この半導体装置用基板１においても、半導体装置用基板の外周四辺の外周フレーム部５３（図５参照）を削減し（設けられておらず）、回路基板領域部３を半導体装置用基板１の外周まで形成している。なお、図２における５は、連結部４に設けられているスリット（貫通長孔）である。

本発明の半導体装置用基板１によれば、図５、図６に示した従来の半導体装置用基板５０と比較すると、回路基板領域部３を半導体装置用基板１の外周まで形成しているので、図１、図２に示すように、半導体装置用基板１に対する個片基板２の領域が拡大し、個片基板２の取れ率が向上していることがわかる。

次に、上記半導体装置用基板１を用いた半導体装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図３（ａ）は上記の半導体装置用基板１に半導体素子を搭載する工程を説明する断面図、図３（ｂ）は半導体素子上の電極パッドと個片基板上の配線パターンとを電気的に接続する工程を説明する断面図、図３（ｃ）は上記半導体装置用基板において、搭載した複数の半導体素子及び、半導体素子と個片基板との接続部を、一括して封止樹脂にて封止した工程を説明する断面図、図３（ｄ）は上記半導体装置用基板において、封止樹脂にて封止した領域を個片に分割する工程を説明する断面図、図３（ｅ）は個片基板２を分割して最終的に半導体装置を形成した工程を説明する断面図である。なお、図３（ａ）〜（ｅ）は図２に示した半導体装置用基板１を用いて半導体装置を製造する方法を、半導体装置用基板１の長手方向（長辺方向）に沿った線で切断した状態を概略的に示している。

図３（ａ）に示すように、まず、半導体装置用基板１の半導体素子搭載領域３に、導電性或いは非導電性のペーストやフィルム等を塗布或いは貼り付け、この上に半導体素子６を搭載する。なお、図３（ａ）における７は個片基板２に設けられた配線パターンである。

次に、図３（ｂ）に示すように、ワイヤボンディング工法等を用い、金やアルミニウム等の接続配線８を使用して、半導体素子６上の電極パッドと半導体装置用基板１の個片基板２上に形成された配線パターン７とを電気的に接続する。

次に、図３（ｃ）に示すように、エポキシ樹脂などの封止樹脂９を用いて、半導体装置用基板１に搭載した半導体素子６及び、半導体素子６と個片基板２上の配線パターン７との接続部を封止する。

この樹脂封止工程は、図４に示すような金型１１、１２（上金型１１および下金型１２）を用いて行い、これらの金型１１、１２によって形成される封止領域１３の外周部分が半導体装置用基板１よりも大きい形状とされている。すなわち、封止樹脂９（図３（ｃ）参照）を注入させる上金型１１の封止領域１３が、下金型１２における半導体装置用基板１を搭載する領域よりも大きく形成されている。

そして、上金型１１の封止領域１３の外周端１１ａとなる箇所を、金型１１、１２から半導体装置用基板１に形成した封止樹脂９が抜け易くするために斜めに形成しているが、この封止領域１３の外周端１１ａの斜めに形成した箇所が、平面視して、半導体装置用基板１（すなわち、回路基板領域部３）よりも、外側となる位置に形成されている。

また、図４に示すように、樹脂封止の際には、半導体装置用基板１の下にテープ状のシートなどの弾性を有するシール材１４が載置され、樹脂が注入された際に、外部に樹脂が漏れ出ることを防止している。また、封止樹脂を注入するためのゲート口１５が、上金型１１において垂直方向に貫通するように加工されて形成されている。

これらの金型１１、１２を用いて、シール材１４を介して、下金型１２上に半導体装置用基板１を搭載させた状態で、上金型１１の下面が、シール材１４に密着するように、上金型１１を下金型１２に向けて下降させ、この後、ゲート口１５を通して封止樹脂９を封止領域１３に注入して封止する。

これにより、封止領域１３に封止樹脂９が形成される。この場合に、半導体装置用基板１には従来設けられていたような外周フレーム部５３が形成されていないが、平面視して、半導体装置用基板１、すなわち、回路基板領域部３よりも外側となる位置に封止領域１３の外周端１１ａとなる斜めに形成した箇所が設けられているので、金型１１、１２から半導体装置用基板１に形成した封止樹脂９は容易に抜けることとなる。また、半導体装置用基板１の下に載置したシール材１４により、樹脂封止の際には、シール材１４が上金型１１と下金型１２との接合面に密着するので、従来の半導体装置用基板５０に設けられていたような外周フレーム部５３を有していないにもかかわらず、封止樹脂９が封止領域１３から外側に漏れ出ることを良好に防止することができる。また、従来の樹脂封止用の金型では外周フレーム部５３に水平方向につながるようにゲート口が形成されていたが、上記実施の形態では、上金型１１から封止領域１３に上方から直接繋がるようにゲート口１５が形成されているので、従来の半導体装置用基板５０に設けられていたような外周フレーム部５３を有していないにもかかわらず、封止領域１３に封止樹脂９を良好に導入できる。

その後、封止樹脂９が硬化してから、固定用テープを用いたり、真空吸着方法を用いたりして、固定テーブル上に、樹脂封止した半導体装置用基板１を固定し、ブレード等の切断刃１６を用いて、半導体装置用基板１の外周部の封止樹脂部分及び、個片基板２の境界部を個片カットする。これにより、個片に分割された半導体装置２０を形成する。

なお、必要に応じて、半導体装置２０を個片に分割する前に、半導体装置用基板１の封止面とは逆の面に、はんだボール等の外部接続端子を形成する。
上記の構成によれば、半導体装置用基板１として、その回路基板領域部３を半導体装置用基板１の外周まで形成し、半導体装置用基板１に外周フレーム部を形成していないので、半導体装置用基板１内に対する個片基板２として使用する有効領域が拡大し、個片基板の取れ率が向上する。また、これにより、個片基板２のコスト低減が可能となる。

また、この半導体装置用基板１を用いて半導体装置を製造方法するに際して、半導体装置用基板１において、金型１１、１２を用いて、封止領域１３が回路基板領域部３よりも大きくなるように形成することにより、金型１１、１２から封止樹脂９を容易に抜くことができて、支障無くかつ効率よく、個片に分割された半導体装置２０を製造することができる。

なお、封止領域１３が回路基板領域部３よりも大きくなるように形成する箇所は、半導体装置用基板１の回路基板領域部３の外周四辺において、封止領域１３が回路基板領域部３よりも大きくなるように形成することで、最も、封止樹脂９を容易に抜くことができる利点がある。しかし、これに限るものではなく、半導体装置用基板１の回路基板領域部３の少なくとも一辺において、封止領域１３が回路基板領域３よりも大きくなるように形成すれば、封止領域１３と回路基板領域部３とが平面視して同じものと比較すると、封止樹脂９を容易に抜くことができる効果がある。また、図３（ａ）〜（ｅ）においては、図２に示すような半導体装置用基板１に連結部４を有する場合を簡略的に図示したが、これに限るものではなく、図１に示すように、連結部４を有しない半導体装置用基板１にも同様の構成を適用できることはもちろんである。また、図３（ｃ）〜（ｅ）においては、連結部４に対応する箇所には封止樹脂９が導入されていない場合を示したが、これに限るものではない。

本発明の半導体装置用基板および半導体装置の製造方法は、配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部を形成した半導体装置用基板、ならびにこの半導体装置用基板を用いた半導体装置の製造方法として有用である。

本発明の実施の形態に係る半導体装置用基板の平面図 同実施の形態に係る他の半導体装置用基板の平面図 それぞれ同半導体装置用基板を用いた半導体装置の製造方法の各工程を示す断面図（半導体装置用基板の長手方向（長辺方向）に沿った線で切断した状態を概略的に示している）で、（ａ）は図２に示す半導体装置用基板に半導体素子を搭載する工程を説明する断面図、（ｂ）は同半導体装置用基板に載せた半導体素子上の電極パッドと個片基板上の配線パターンとを電気的に接続する工程を説明する断面図、（ｃ）は同半導体装置用基板において、搭載した複数の半導体素子及び、半導体素子と個片基板との接続部を、一括して封止樹脂にて封止した工程を説明する断面図、（ｄ）は同半導体装置用基板において、封止樹脂にて封止した領域を個片に分割する工程を説明する断面図、（ｅ）は個片基板を分割して最終的に半導体装置を形成した工程を説明する断面図 同半導体装置の製造方法における封止工程で用いる金型の断面図（半導体装置用基板の短辺方向に沿った線で切断した状態を概略的に示している） 従来の半導体装置用基板の平面図 従来の他の半導体装置用基板の平面図 従来の半導体装置の封止工程で用いる金型の断面図

符号の説明

１ 半導体装置用基板
２ 個片基板
３ 回路基板領域部
４ 連結部
６ 半導体素子
７ 配線パターン
８ 接続配線
９ 封止樹脂
１１ 金型（上金型）
１２ 金型（下金型）
１３ 封止領域
１４ シール材
１５ ゲート口
１６ 切断刃

Claims (8)

1. 配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部を形成した半導体装置用基板であって、回路基板領域部が、半導体装置用基板の外周まで形成されており、半導体素子搭載部を有しない外周フレーム部が回路基板領域部の外周に形成されていないことを特徴とする半導体装置用基板。
2. 配線パターン及び半導体素子搭載部を設けた複数の個片基板をマトリックス状に配置してなる回路基板領域部を形成した半導体装置用基板として、前記回路基板領域部が、半導体装置用基板の外周まで形成されたものを採用し、
   前記半導体装置用基板上に半導体素子を搭載し、
   半導体素子上の電極パッドと個片基板上の配線パターンとを電気的に接続した後、
   封止樹脂にて封止する際に、封止領域が半導体装置用基板の外周四辺よりも大きくなるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 半導体装置用基板の少なくとも一辺において、封止領域が回路基板領域部よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
4. 半導体装置用基板の回路基板領域部の外周四辺において、封止領域が回路基板領域部よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
5. 半導体装置用基板が、複数の回路基板領域部と、回路基板領域同士を連結する連結部とからなり、半導体装置用基板の回路基板領域部の少なくとも一辺において、封止領域が回路基板領域よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
6. 封止樹脂にて封止する工程を、上金型と下金型とからなる封止金型を用いて行い、この際に、半導体装置用基板と下金型との間、および上金型と下金型との間に、封止樹脂の漏れを防止するシール材を介装することを特徴とする請求項２〜５の何れか１項に記載の半導体装置の製造方法。
7. 半導体装置を製造する封止工程で用いる対となった封止金型であって、封止樹脂を注入させる一方の金型の封止領域が、半導体装置用基板を搭載する他方の金型の半導体装置用基板搭載領域よりも大きいことを特徴とする封止金型。
8. 上金型と下金型とからなる封止金型における上金型に、封止樹脂を封止金型内の封止領域に導入するゲート口が垂直方向に貫通して形成されていることを特徴とする請求項７記載の封止金型。

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