JP4023966B2 - 半導体パッケージの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体パッケージの製造方法に関し、特にＬＧＡ（Land Grid Array）やＢＧＡ（Ball Grid Array）等のフィルム状回路基板を備えたパッケージの製造において、同時に製造できるパッケージ数を飛躍的に向上することができる方法及びこの方法で用いられる絶縁フィルムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話、携帯型コンピュータその他の小型電子機器の普及に伴って、これらに搭載する半導体パッケージの小型化の要求が高まっている。ＬＧＡやＢＧＡ構造の半導体パッケージは、外部基板へのインタフェースとしての外部接続端子を、パッケージの底面に２次元的に配することができるので、その小型化に適している。その一方で、これらの半導体パッケージは、ＱＦＰ（Quad Flat Package）等の従来構造のパッケージに比して、一般的にその単位パッケージ当りの製造コストが高いという問題がある。
【０００３】
ＬＧＡやＢＧＡ構造のパッケージの製造においては、ポリイミド樹脂その他からなる可撓性の絶縁フィルムを用いる。この絶縁フィルムの行及び列方向に同一の回路パターンを複数形成し、各回路パターン上に半導体チップを実装し、モールドにより封止して同時並列的に複数の半導体パッケージを製造する。
【０００４】
図６は、この種のパッケージを製造するために用いる可撓性絶縁フィルムの一例を示している。絶縁フィルム６０は、その巻き取り及び搬送が可能なように長手方向の両側にスプロケット用の孔６０ａを有している。絶縁フィルム６０の上記孔６０ａの列の内側に、銅その他の金属による複数の回路パターン６１が形成される（図では具体的な回路パターンを省略し、その領域のみを示している）。絶縁フィルム６０の面上には、上記回路パターン６１と共に、導体パターン６２及び該導体パターン６２と各回路パターン６１とをつなぐブリッジ６３が形成される。導体パターン６２及びブリッジ６３は、各回路パターン６１にめっきを施すための給電用のパターンである。上記導体パターン６２に直流電源の陰極を接続し、めっき金属イオンを含む溶液中で直流電解することによって、回路パターン６１を含む絶縁フィルム上のパターンをめっきする。各回路パターン６１にめっきを施すことは、回路パターン６１の耐腐食性、はんだ濡れ性を向上させるために必須の技術である。上記絶縁フィルム６０への回路パターン６１、給電用の導体パターン６２及びブリッジ６３の形成は、最初にフィルムの全域に金属箔を貼り付け、次いでリソグラフィ技術を用いて不要部分、すなわち回路パターン内及び各回路パターンの周囲の領域を除去することによって達成される。
【０００５】
図７は、上記絶縁フィルム６０を用いた従来の半導体パッケージの製造工程を示している。従来の半導体パッケージの製造工程において、めっきを施された上記絶縁フィルム６０の各回路パターン６１上に、半導体チップ７１が搭載され（同図（Ａ））、各チップ７１の電極パッドと回路パターンとがワイヤボンディング７２により接続される（同図（Ｂ））。次いで、絶縁フィルム６０は、金型内に収められ、各半導体チップ７１はモールド７３される（同図（Ｃ））。ここで、金型は、各半導体チップ７１に対応したキャビティを有しており、該各キャビティ内にモールドコンパウンド７３が注入され、これによって半導体チップ７１が封止されると共に、該モールドコンパウンド７３によって半導体パッケージの外形が形成される。同図（Ｄ）に示す次の工程で、絶縁フィルム６０の裏面側に、外部接続端子としてのはんだバンプ７４が形成された後に、同図（Ｅ）に示すように、打ち抜き治具７５を用いて、絶縁フィルム６０から各半導体パッケージ７６が順次打ち抜かれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の絶縁フィルムを用いた半導体パッケージの製造においては、以下のような幾つかの問題があった。
（１）従来の半導体パッケージの製造においては、各半導体パッケージに対応して樹脂をモールドし、打ち抜き治具を用いて個々にその切り出しを行っているため、絶縁フィルム上の各回路パターンの間隔を小さくすることが困難であった。そのため、１枚の絶縁フィルムから製造可能な半導体パッケージの個数が制限されると共に、絶縁フィルム上に、半導体パッケージの基板として使用されない領域が多く生じてしまい、これらがその製造コストを引き上げ、また生産性を向上する上での妨げとなっていた。
（２）半導体チップのモールドの工程においては、各半導体パッケージに対応したキャビティを有する金型が用いられるので、モールドコンパウンドを上記各キャビティに導くための長いランナーが必要になる。モールドコンパウンドを各キャビティに注入した後に、上記長いランナー内には、大量のモールドコンパウンドが残る。このようなモールドコンパウンドの無駄な消費は、半導体パッケージの製造コストを引き上げる一因となる。
（３）回路パターンの平面的サイズが異なる複数種類の絶縁フィルムを設計する場合、該回路パターンのサイズによって、その周囲のめっき用導体パターンの形状を個々に変える必要が生じ、導体パターンの設計の効率が悪かった。
【０００７】
従って本発明の目的は、１枚の絶縁フィルムから製造し得る半導体パッケージの個数を飛躍的に高めてその生産性を向上し、絶縁フィルム上の廃棄される領域及び使用されるモールドコンパウンドの量を最小限に抑えてその製造コストを引き下げることにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、複数種類の絶縁フィルムの設計を容易にする導体パターンを有する絶縁フィルムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半導体パッケージにおいて半導体チップを実装する絶縁基板を提供するための絶縁フィルムに関する。本発明の絶縁フィルムは、上記絶縁フィルムの主面に行及び列方向に複数形成された回路パターンと、複数の上記回路パターンの周囲を囲むように配置された主線と、上記各回路パターン間に延びて上記各回路パターンと上記主線とを電気的に接続する副線とを含む上記回路パターンのめっき給電用導体パターンとを有する。
【００１０】
好ましくは、上記導体パターンの主線は、上記絶縁フィルムの長さ方向における所定数の回路パターンからなるパターン群毎に形成されている。
【００１１】
また、好ましくは上記導体パターンの主線が、上記絶縁フィルムの長さ方向における両側に延びる一対の第１の線と、上記パターン群間に延びてその両端が上記一対の第１の線につながる第２の線とを備える。
【００１２】
また、好ましくは上記導体パターンの副線が、上記主線内で、各回路パターンの周囲を囲むように配置された格子状の線を備える。
【００１３】
更に、好ましくは上記導体パターンの副線が、上記格子状の線と各回路パターンとをつなぐ複数のブリッジを備える。
【００１４】
本発明において、上記導体パターンの副線の線幅は、少なくとも上記絶縁フィルムを切断するダイシングブレードの刃幅よりも狭いもの、特に１００μｍ以下であることが好ましい。一方、上記導体パターンの主線の線幅は、０．６ｍｍ以上であることが好ましい。
【００１５】
また、好ましくは、上記絶縁フィルムは、上記各回路パターンの下に、該回路パターンと外部基板とを電気的に接続するための外部接続端子を実装するビアホールを備える。
【００１６】
本発明はまた、半導体パッケージの製造方法に関する。本発明の製造方法は、上記構成の絶縁フィルムを用意する工程と、上記絶縁フィルム上の導体パターンを用いて、上記各回路パターンをめっきする工程と、上記絶縁フィルムの各回路パターンの所定の領域に、半導体チップを実装すると共に、該回路パターンと該半導体チップとを電気的に接続する工程と、上記導体パターンの主線で囲まれた領域毎に区画してモールド樹脂を金型内に注入し、各半導体チップを封止する工程と、上記各回路パターンに、半導体パッケージを外部基板へ実装するための外部接続端子を電気的に接続する工程と、上記絶縁フィルムを、上記副線の位置で、上記モールド樹脂と共にダイシングし、個々の半導体パッケージに切り離す工程とを備えて構成される。
【００１７】
この場合において、上記絶縁フィルムをダイシングする工程は、少なくとも上記導体パターンの副線の線幅よりも広い刃幅を有するダイシングブレードを用いることによって、該絶縁フィルムの切断後に上記副線が残らないようにする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に沿って説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る絶縁フィルム上のパターン構成を示した図である。図において絶縁フィルム１０は、その両側に沿って搬送スプロケット用の孔１０ａを備える。絶縁フィルム１０は、最初、長尺状のフィルムとして供給され、図１に示すような所望の寸法に切断されて使用される。絶縁フィルム１０は、好適には厚さ５０μｍ程度のポリイミド樹脂フィルムである。本図では省略しているが、絶縁フィルム１０は、後述する回路パターンの領域において外部接続端子実装用の複数のビアホールを有している。該ビアホールを介して、回路パターンにおけるランドの領域と外部接続端子とが電気的に接続される。
【００１９】
絶縁フィルム１０は、その一方の面に、回路パターン１１、並びに比較的太めの主線１２及び比較的細め副線１３を含んで構成されるめっき用導体パターン１４を備える。これらのパターンは、絶縁フィルム１０上の全域に、一旦金属箔（好ましくは銅箔）を蒸着し、リソグラフィ技術（すなわち、レジストを塗布した後、必要部分又は不必要部分をマスクして露光し、エッチングする）を用いて不必要な金属部分を除去することによって形成される。
【００２０】
絶縁フィルム１０には、その行及び列方向に多数の回路パターン１１が規則正しく配列されている。各回路パターン１１は、後述する導体パターンの副線１３で区画された領域内に１つ形成される。図の例で、絶縁フィルム１０上に２７０個の回路パターン１１が作られている。本図では、該回路パターン１１をハッチングにより省略して示しているが、実際には、各回路パターン１１は、図２に示すように、絶縁フィルム上に形成したビアホールに対応する複数のランド１１ａ、半導体チップからのワイヤボンディングのための複数の接続ランド１１ｂ及び両ランドを結ぶ複数の線分１１ｃを含んで構成されている。
【００２１】
めっき用導体パターン１４は、主線１２及び副線１３を含んで構成される。導体パターンの主線１２は、絶縁フィルム１０上の回路パターン１１を複数のブロック（図１の例では３つのブロック１５Ａ〜１５Ｃ）に区画するよう形成された比較的太めの線からなる枠状配線である。すなわち主線１２は、絶縁フィルム１０の両側に沿って形成される横線１２ａと、絶縁フィルム１０の長手方向において所定間隔、すなわち所定回路パターン数毎に形成された縦線１２ｂで構成されている。一つの好適な実施例において、この横線１２ａの線幅は、０．６〜１．０ｍｍ、縦線１２ｂの線幅は、０．３〜２．０ｍｍである。回路パターン１１のめっきの工程において、直流電源の陰極は直接的にこの主線１２に接続される。
【００２２】
導体パターンの副線１３は、上記主線１２によって囲まれた各ブロック１５Ａ〜１５Ｃ内に形成される比較的細めの線からなる格子状配線である。すなわち副線１３は、その両端が上記主線の横線１２ａにつながれる縦線１３ａと、その両端が上記主線の縦線１２ｂにつながれる横線１３ｂで構成されている。そして該縦線１３ａと横線１３ｂで形成される格子の升目内に、上記各回路パターン１１が配置されている。
【００２３】
副線１３の線幅は、後述する本絶縁フィルムを用いた半導体パッケージの製造工程において用いられるダイシングブレードの刃幅との関係で決定される。各半導体パッケージの切り離しの際に、絶縁フィルム１０は、ダイシングブレードを用いてこの副線１３の位置で切断分離される。本製造工程において切断後の絶縁フィルム１０上に、この副線１３が残らないようにしなければならない。副線１３は、各回路パターン１１内の配線同士の短絡を引き起こす。副線１３の除去は、副線１３の線幅よりも広い刃幅を有するダイシングブレードを用いることによって達成される。図３は、このような目的に沿った、副線１３と本製造工程で用いられるダイシングブレードの刃幅との関係を示した図である。線幅Ｗ１の副線１３に対して、刃幅Ｗ２のダイシングブレードを用い、該副線１３に沿って絶縁フィルム１０を切断する。これによって、回路パターン１１の各線路１１ａ〜１１ｄは、相互に電気的に分離する。刃幅Ｗ２のダイシングブレードによって切断される絶縁フィルム１０の幅は、実際には該刃幅よりも広いものとなる。一つの好適な実施例において、ダイシングブレードの刃幅が、１５０〜２５０μｍ程度であるとき、この副線１３は、１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍの細線である。
【００２４】
図２は、図１の一部を拡大して回路パターン１１と導体パターン１４の接続関係を示したものである。本図に示すように、各回路パターン１１の周囲に、上記導体パターンの副線の縦線１３ａ及び横線１３ｂが延びている。また、この図には、前述したように回路パターン１１の具体的構成、すなわちランド１１ａ、接続ランド１１ｂ及び線分１１ｃが示されている。図の例では、回路パターン１１のランド１１ａのうち、周囲のランドのみが半導体チップと外部基板との電気的導通のために寄与し、内側の複数のランドは放熱その他の目的のために用いられるダミーのランドである。本実施形態において該ダミーのランドは、めっきの対象とされない。
【００２５】
本図で明らにされるように、導体パターン１４は、更に、上記副線の各縦線１３ａ及び横線１３ｂから延びるブリッジ１３ｃを備えている。各ブリッジ１３ｃは、回路パターン１１の上記各接続ランド１１ｂにつながっている。この結果、回路パターン１１は、導体パターンの副線１３（副線１３は主線１２につながっている）に電気的に接続される。従って、導体パターン１４を用いて絶縁フィルム１０の全ての回路パターン１１に対するめっき処理が可能となる。なお、図２において、仮想線で示される領域１６は、半導体チップの載置領域である。
【００２６】
次に、上記絶縁フィルム１０を用いた半導体パッケージの製造工程について説明する。図４は本製造工程を示すフローチャート、図５は図４の各工程に対応した概略の側面図である。本工程に先立って、上記絶縁フィルム１０が用意され、その回路パターン１１に所望のめっきが施される。更に、各回路パターン１１の半導体チップ搭載領域上に、熱可塑性ポリイミドその他の材料からなる接着材が塗布される。
【００２７】
最初の工程４０１及び図５（Ａ）において、回路パターンを形成した面側を上にして絶縁フィルム１０を配置し、上記接着材を塗布した回路パターン上の領域に半導体チップ５１を移載する。この状態でリフロー炉を通過させ、上記接着材を溶融して半導体チップ５１を絶縁フィルム１０上に固定する。次の工程４０２及び図５（Ｂ）において、各半導体チップ５１の電極パッドと、対応する回路パターンの接続ランドの間をワイヤボンディングする（導体ワイヤ５２）。
【００２８】
次に、工程４０３及び図５（Ｃ）において、各半導体チップ５１をモールド５３により樹脂封止する。該モールドの工程においては、主線１２で区画されたブロック１５Ａ〜１５Ｃの領域（図１を参照）に対応するキャビティ（すなわち３つのキャビティ）を有する金型を用いる。金型に供給されるモールドコンパウンドは、ランナー（一つの実施例では１つのキャビティに対して２つのランナーを備える）を通して、各キャビティ内に導かれ、そのブロック内に配置された複数の半導体チップ５１を同時に覆う。モールド５３により覆われる絶縁フィルム１０上の領域には、上記導体パターンの副線１３が含まれる。また、上記導体パターンの主線１２の一部又は全部が含まれて良い。
【００２９】
次の工程４０４及び図５（Ｄ）において、絶縁フィルム１０の裏面側に外部接続端子としての、はんだバンプ５４、すなわちＬＧＡ構造のランドが形成される。各はんだバンプ５４は、絶縁フィルムに形成したビアホール５５を介して回路パターン１１のランドと電気的に接続される。ビアホール５５の位置に対応した孔を有するメタルマスクを絶縁フィルム１０の裏面に沿って配置し、スキージを用いて該孔内にはんだペーストを充填した後、リフロー炉を通して該はんだバンプ５４を形成することができる。もっとも、本発明の工程は、はんだを充填したビアホール上にはんだボールを移載し固定する、ＢＧＡ構造のパッケージの製造においても適用できることは、当業者であれば明らかであろう。
【００３０】
次に、工程４０５及び図５（Ｅ）において、ダイシングブレード５６を用いて、絶縁フィルム１０及びモールド５３をダイシングし、個々の半導体パッケージ５８に分離する。ダイシングは、図のようにダイシングテープ５７上にモールド側を下にして絶縁フィルム１０を固定し、前述のように、導体パターンの副線１３の線幅よりも刃幅の広いダイシングブレードを用い、該副線１３の位置で行う。これによって、絶縁フィルム１０及びモールド５３は、各半導体パッケージ単位に分割され、かつ各回路パターン内の各配線同士を電気的に接続していた副線１３が除去される。
【００３１】
以上により、上記絶縁フィルム１０を用いて多数の半導体パッケージ５８が同時に製造される。上記製造において、絶縁フィルム１０上の導体パターンの主線１２で囲まれた領域は、それが全て（ダイシングで除去される副線１３の領域を除く）半導体パッケージの基板の領域として用いられ、廃棄される絶縁フィルム上の領域は、主線１２の外側の僅かな領域だけになる。従来、４０〜５０％であった絶縁フィルム上の廃棄される領域は、本発明の一実施例においては６％程度にまで低減された。
【００３２】
以上、本発明の実施形態を図面に沿って説明した。本発明の適用範囲が、上記実施形態において示した事項に限定されないことは明らかである。上記実施形態においては、半導体チップを絶縁フィルム上の回路パターンにワイヤボンディングにより接続した。しかしながら、半導体チップの主面を下にして実装する、いわゆるフリップチップ実装によるパッケージにおいても、本発明の絶縁フィルム及び上記製造方法は好適に用いられる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、１枚の絶縁フィルムから製造し得る半導体パッケージの個数が飛躍的に高まり、その生産性が向上する。本絶縁フィルムを用いた半導体パッケージの製造において、絶縁フィルム上の廃棄される領域及び使用されるモールドコンパウンドの量が最小限に抑えられ、これは半導体パッケージのコストを引き下げる。
また、異なる平面的サイズの回路パターンを有する複数の絶縁フィルムを設計する場合においても、めっき用の導体パターンを基本構成を変更する必要がなく、その設計効率が改善される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る絶縁フィルム上のパターン構成を示した図である。
【図２】図１の一部を拡大して回路パターンと導体パターンの接続関係を示した図である。
【図３】副線と本製造工程で用いられるダイシングブレードの刃幅との関係を示した図である。
【図４】本発明に係る製造工程を示すフローチャートである。
【図５】図４の各工程に対応した概略の側面図である。
【図６】半導体パッケージを製造するために用いる従来構造の可撓性絶縁フィルム上のパターン構成を示した図である。
【図７】従来の半導体パッケージの製造工程を示した図である。
【符号の説明】
１０ 絶縁フィルム
１０ａ 孔
１１ 回路パターン
１１ａ ランド
１１ｂ 接続ランド
１１ｃ 線分
１２ 主線
１２ａ 横線
１２ｂ 縦線
１３ 副線
１３ａ 縦線
１３ｂ 横線
１３ｃ ブリッジ
１４ 導体パターン
１５Ａ〜１５Ｃ ブロック
５１ 半導体チップ
５２ 導体ワイヤ
５３ モールド
５４ はんだバンプ
５５ ビアホール
５６ ダイシングブレード
５７ ダイシングテープ
５８ 半導体パッケージ

Claims (12)

1. 主面上に行及び列方向に複数形成され、搭載される半導体チップにそれぞれ対応する複数の回路パターンと、
   複数の上記回路パターンの周囲を囲むように配置された主線と、上記各回路パターンを囲むように配置され、上記各回路パターンと上記主線とを電気的に接続する副線とを含む上記回路パターンのめっき給電用導体パターンと、
   を有する可撓性の絶縁フィルムを用いた半導体パッケージの製造方法であって、
   上記絶縁フィルムを用意する工程と、
   上記絶縁フィルムの各回路パターンの所定の領域に半導体チップを実装し、上記回路パターンと上記半導体チップとを電気的に接続する工程と、
   上記導体パターンの主線で囲まれた領域毎に区画してモールド樹脂を金型内に注入することにより上記半導体チップを樹脂封止する工程と、
   上記絶縁フィルムと上記モールド樹脂とを上記副線の位置で、上記導体パターンの上記副線の線幅よりも広い刃幅を有するダイシングブレードを用いて上記副線が残らないように一体的にダイシングして個々の半導体パッケージに切り離す工程と、
   を備える半導体パッケージの製造方法。
2. 上記切り離す工程において、ダイシングテープに上記樹脂が接着されて上記絶縁フィルムが固定され、上記絶縁フィルムの上記半導体チップが実装されている面と反対の面側からダイシングが行なわれる請求項１に記載の半導体パッケージの製造方法。
3. 上記樹脂封止する工程の後に、半導体パッケージを外部基板へ実装するための外部接続端子を上記各回路パターンに電気的に接続する工程を更に有する請求項１又は２に記載の半導体パッケージの製造方法。
4. 上記絶縁フィルムを用意する工程の前に、上記絶縁フィルム上の上記導体パターンを用いて各回路パターンをめっきする工程を更に有する請求項１乃至３の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法。
5. 上記導体パターンの主線が、上記絶縁フィルムの長さ方向における所定数の回路パターンからなるパターン群毎に形成されている請求項１乃至４の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法。
6. 上記導体パターンの主線が、上記絶縁フィルムの長さ方向における両側に延びる一対の第１の線と、上記パターン群間に延びてその両端が上記一対の第１の線につながる第２の線とを備える請求項５に記載の半導体パッケージの製造方法。
7. 上記導体パターンの副線が、上記主線内で、各回路パターンの周囲を囲むように配置された格子状の線を備える請求項５又は６に記載の半導体パッケージの製造方法。
8. 上記導体パターンの副線が、上記格子状の線と各回路パターンとをつなぐ複数のブリッジを備える請求項７に記載の半導体パッケージの製造方法。
9. 上記導体パターンの副線の線幅が、１００μｍ以下である請求項５乃至８の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法。
10. 上記導体パターンの主線の線幅が、０．６ｍｍ以上である請求項５乃至９の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法。
11. 上記絶縁フィルムが、上記各回路パターンの下に、該回路パターンと外部基板とを電気的に接続するための外部接続端子を実装するビアホールを備える請求項５乃至１０の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法。
12. 上記絶縁フィルムが、ポリイミド樹脂からなる請求項５乃至１１の何れかに記載の半導体パッケージの製造方法。

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