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図面 (7)

課題

ウエハ上に形成した多数の半導体チップをウエハから分離する前に、ウエハ上で実装する方法を提供する。

解決手段

多数のチップを形成した半導体ウエハの上面に絶縁材料を介して可撓性基板接着し、多数のチップを、基板ワイヤーボンディングをして接続し、基板のチップ相互間の空間をカプセル材料充填し、チップと外部電極とを接続するために、ハンダボールを基板上に植設して、チップと電気的に接続し、次いで、半導体ウエハをダイシングして、多数のチップを分離して、個々のパッケージを得る。

概要

背景

パッケージ技術は、以前より重要に且つ厳しくなっている。半導体パッケージの機能は、外部環境から隔離し、チップを保護し、半導体装置放射効率を高め、寿命を長くすることに他ならない。

集積回路の製造は、大別すると、(1)集積回路の設計、(2)シリコンウエハの製造、(3)集積回路のパッケージがある。一般に、約100個以上の集積回路は、6インチウエハ上で組立てている。集積回路は、ウエハから1個づつサイジングされ、その後に、最終製品にパッケージされている。

半導体技術の動向として、半道体装置の組立てには、製造コストを低減し、歩留まりを向上し、処理速度を高め、さらに、市場要求を満たすことが重要となっている。それにも拘わらず、集積回路の製造条件は、以前より厳しくなっており、半導体装置の寸法は、一層小さくなっている。集積回路の設計の条件を満たすために、製造技術を発展させること以外には、従来のパッケージ技術では将来の要求に対処できない。

種々のパッケージ技術には、それぞれ利点がある。ボールグリッドアレイ(Ball Grid Allay)(BGA)パッケージ法は、この分野で良く知られたパッケー技術である。その利点は、半導体装置の配置を容易にすること、半導体装置を小さくし得ること、さらに、半導体装置から発生する熱を放散する能力が大きいことである。この方法は、また、歩留まりを改善でき、生産速度を高くできる。それゆえ、ボールグリッドアレイ(BGA)を他のクリティカルな技術と組み合わせることによって、生産速度を高め、製造コストを低減できる。

従来技術による製造方法では、ICの製造の後にウエハからダイスまたはチップが直接分離され、ウエハから分離されたダイスないしチップ上でパッケージ処理がされていた。従来の半導体パッケージでは、ウエハは、パッケージレベルに属していない。

発明の上述の背景に鑑み、本発明の目的は、半導体チップを、ウエハ上で実装する方法を提供しようとするものである。ウエハ上に直接にパッケージ処理ができて、ボールグリッドアレイ(BGA)パッケージ技術を通じて、ウエハのダイシングができれば、従来の半導体パッケージと比べて、各半導体装置基板との間の一層良好な接続を確保できるであろう。

概要

ウエハ上に形成した多数の半導体チップをウエハから分離する前に、ウエハ上で実装する方法を提供する。

多数のチップを形成した半導体ウエハの上面に絶縁材料を介して可撓性基板接着し、多数のチップを、基板にワイヤーボンディングをして接続し、基板のチップ相互間の空間をカプセル材料充填し、チップと外部電極とを接続するために、ハンダボールを基板上に植設して、チップと電気的に接続し、次いで、半導体ウエハをダイシングして、多数のチップを分離して、個々のパッケージを得る。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

多数のチップを形成した半導体ウエハの上面に絶縁材料を介して可撓性基板接着し、多数のチップを、基板ワイヤーボンディングをして接続し、基板のチップ相互間の空間をカプセル材料充填し、チップと外部電極とを接続するために、ハンダボールを基板上に植設して、チップと電気的に接続し、次いで、半導体ウエハをダイシングして、多数のチップを分離することから成る半導体基板上で半導体パッケージする方法。

請求項2

可撓性基板がアラミド紙エポキシ樹脂である請求項1に記載の方法。

請求項3

絶縁材料が熱可塑性又は熱硬化性である請求項1に記載の方法。

請求項4

カプセル材料が、エポキシモールドコンパウンド又は液体コンパウンドから成る請求項1に記載の方法。

請求項5

ワイヤーボンディングが、金線又は銅線を使用することを特徴とする請求項1に記載の方法。

請求項6

ハンダボールが、基板上の表面に配置されたボールグリッドアレイに接続される請求項1に記載の方法。

請求項7

多数のチップを形成した半導体ウエハの上面に絶縁材料を介してアラミド紙エポキシより成る可撓性基板を接着し、多数のチップを基板にワイヤーボンディングをして接続し、基板のチップ相互間の空間をカプセル材料で充填し、チップと外部電極とを接続するために、ハンダボールを基板上に植設して、チップと電気的に接続し、次いで、半導体ウエハをダイシングして、多数のチップを分離することから成る半導体基板上で半導体をパッケージする方法。

請求項8

絶縁材料が、熱可塑性又は熱硬化性材料から選ばれる請求項7に記載の方法。

請求項9

カプセル材料が、モールドコンパウンド又は液体コンパウンドから成る請求項7に記載の方法。

請求項10

ワイヤーボンディングが、金線又は銅線を使用することを特徴とする請求項7に記載の方法。

請求項11

ハンダボールが、基板上の表面に配置されたボールグリッドアレイに接続される請求項7に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体パッケージに関し、特に、ウエハ上で実施するパッケージ方法に関する。

背景技術

0002

パッケージ技術は、以前より重要に且つ厳しくなっている。半導体パッケージの機能は、外部環境から隔離し、チップを保護し、半導体装置放射効率を高め、寿命を長くすることに他ならない。

0003

集積回路の製造は、大別すると、(1)集積回路の設計、(2)シリコンウエハの製造、(3)集積回路のパッケージがある。一般に、約100個以上の集積回路は、6インチウエハ上で組立てている。集積回路は、ウエハから1個づつサイジングされ、その後に、最終製品にパッケージされている。

0004

半導体技術の動向として、半道体装置の組立てには、製造コストを低減し、歩留まりを向上し、処理速度を高め、さらに、市場要求を満たすことが重要となっている。それにも拘わらず、集積回路の製造条件は、以前より厳しくなっており、半導体装置の寸法は、一層小さくなっている。集積回路の設計の条件を満たすために、製造技術を発展させること以外には、従来のパッケージ技術では将来の要求に対処できない。

0005

種々のパッケージ技術には、それぞれ利点がある。ボールグリッドアレイ(Ball Grid Allay)(BGA)パッケージ法は、この分野で良く知られたパッケー技術である。その利点は、半導体装置の配置を容易にすること、半導体装置を小さくし得ること、さらに、半導体装置から発生する熱を放散する能力が大きいことである。この方法は、また、歩留まりを改善でき、生産速度を高くできる。それゆえ、ボールグリッドアレイ(BGA)を他のクリティカルな技術と組み合わせることによって、生産速度を高め、製造コストを低減できる。

0006

従来技術による製造方法では、ICの製造の後にウエハからダイスまたはチップが直接分離され、ウエハから分離されたダイスないしチップ上でパッケージ処理がされていた。従来の半導体パッケージでは、ウエハは、パッケージレベルに属していない。

0007

発明の上述の背景に鑑み、本発明の目的は、半導体チップを、ウエハ上で実装する方法を提供しようとするものである。ウエハ上に直接にパッケージ処理ができて、ボールグリッドアレイ(BGA)パッケージ技術を通じて、ウエハのダイシングができれば、従来の半導体パッケージと比べて、各半導体装置基板との間の一層良好な接続を確保できるであろう。

課題を解決するための手段

0008

本発明は、半導体パッケージ法を改良する方法を提供する。本発明の特徴は、ウエハに形成したチップを、ウエハから分離する前に、ウエハ上で直接にパッケージし、その後に、パッケージしたチップをウエハから個々に分離することである。このパッケージング工程は、基板をウエハ上に接着すること、ワイヤーボンディングにより、チップと基板を接続すること、及び、ハンダボールを基板上に接続することを含んでいる。

0009

本発明の方法においては、詳しくは、半導体ウエハ上に多数のチップを形成した後で、最初の工程は、ウエハの寸法とほぼ等しい寸法を備えた可撓性基板を、ウエハ上に接合する。基板は、絶縁性接着材料によってそのウエハ上に接着される。

0010

次の工程は、ワイヤーボンディングにより、ウエハ上のチップと基板との間の電気接続を行ない、接着材料グローブトップを介して基板上に広げる。次いで、ハンダボールを基板上に植設し、チップとの電気的接続を行なう。最後の工程では、ウエハをチップ間で切断して、チップを取り出せば、多数の単一チップパッケージを完成させる。

発明を実施するための最良の形態

0011

本発明の実施例を以下に詳細に述べる。図1を参照して、可撓性の基板10は、ウエハのサイズと同じサイズを備えている。基板用の材料には、例えば、アラミド紙エポキシが利用できる。この材料は、熱膨張係数が、シリコンウエハと似ているので好ましい。これにより、可撓性基板がウエハに接着された場合の熱応力の発生を回避できる。

0012

図2に示すように、基板10を、絶縁性材料30によりウエハ20に接着させる。絶縁性材料30は、熱硬化性又は熱可塑性材料であり、接合後に硬化させて、基板とウエハを一体化する。

0013

次の工程は、図3(A、B)に示すように、ボンディングワイヤー50でウエハ20上のチップの電極と基板上の電極(不図示)とを接続する。この処理は、ウエハの個々のチップ40が、ワイヤーボンディング装置32を使用して、ワイヤーボンディング法により、基板上の電極に電気的に結合される。ワイヤーには、好ましくは、金若しくはその合金又は銅が利用される。

0014

ワイヤーボンディング処理の後には、図4に示すように、チップ間の隙間を樹脂充填する処理がなされる。この処理は、ボンディングワイヤーが樹脂で覆われるので、ワイヤーが露出して短絡するのを防止することができる。ボールトップ60により、隣接するチップ間の隙間が、ウエハ上にカプセル材料60で充填される。これにより、ワイヤーボンディングが外力から保護される。

0015

次いで、図5に示すように、多数のハンダボール70が、基板10上に配列されて取着されて、基板上の電極と熱的電気的接続がなされる。ハンダボール70は、ボールグリッドアレー(GBA)法により形成される。

0016

今日、ボールグリッドアレー(BGA)パッケージと組立て技術の発展に大きな関心が払われている。この理由は、デジタル装置クロック高速度化に伴い、大規模な電気接続への要請により、高密度ハイブリッドの要求が高いからである。しかし、従来のリードフレームパッケージでは、パッケージのリード数が著しく増加するという障害がある。こうして、操作速度の条件から、そのようなパッケージには、限界があった。この産業界は、上記の理由で、また、ピンの限界から、半導体パッケージの接続の入力/出力ピンを使用するの避けている。その結果、現在と将来の要請に合致するように、ハンダボール70が利用されてきており、そのハンダボール電気接続技術の1つが、ピン法よりも優れたボールグリッドアレー(BGA)半導体パッケージとして知られている。BGA法は、ハンダボールI/Oのような従来のパッケージ法より優れた利点を有し、短い信号伝送経路が実現できて、半導体装置の高速処理が可能である。

0017

ハンダボールの組成は、鉛37%とスズ63%の共晶ハンダから選ばれる。好ましくは、米国特許USP5591941に開示のように、高温ハンダとして、10%鉛と90%スズが利用できる。

0018

最後の工程では、図6に示すように、ウエハをダイシングして各単一のチップパッケージ80に分離する。上記技術を使用する半導体パッケージは、半導体装置が1つのチップと同様なスケールを持っている。このような半導体パッケージは、チップスケールパッケージ(CSP)と呼ばれている。パッケージ形式は、通常は、フリップチップボンディングベアチップ法とを組み合わせて、高密度で高効率の小型パッケージが完成する。これは、チップを設計するのに余分な制限を生じないし、パッケージの機能試験でも高温試験でも、チップのノウグッドダイ(Know Good Die)を確実にする。この理由で、好ましいパッケージを得るために、最後の工程で、ウエハを切断する。当業者に理解できるように、本発明の実施例は、説明のためであって、これに制限されるものではない。

発明の効果

0019

本発明の半導体チップのパッケージ法は、ウエハ上の形成された多数のチップに、ウエハと分離する前に予めパッケージをするので、パッケージ工程を高速で実施でき、さらに、パッケージした後でダイシングをするので、半導体装置の量産性に優れている。

0020

本発明の方法は、ウエハ上に直接にパッケージ処理ができて、ボールグリッドアレイ(BGA)パッケージ技術を通じて、ウエハのダイシングができるので、従来の半導体パッケージと比べて、各半導体装置と基板との間の一層良好な接続を確保することができる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明の実施例に使用する可撓性基板の上面図。
図2本発明の実施例において、可撓性基板(A)と、この基板を接着するウエハ(B)と、さらに、可撓性基板を接着しウエハ(C)の斜視図を示す。
図3本発明の実施例において、ウエハ上の可撓性基板に行なわれるワイヤーボンディングを示す斜視図(A)と、ワイヤーボンディングを行なうウエハと可撓性基板との断面図(B)を示す。
図4本発明の実施例において、基板上にグロブトップを通じてカプセル接着剤展開する過程の斜視図(A)と、その断面図(B)を示す。
図5本発明の実施例において、基板上にハンダボールを配置する基板の斜視図(A)と、その断面図(B)を示す。
図6本発明の実施例の実施例において、基板とウエハをダイシングする際の基板斜視図(A)とダイシングされた単一のウエハパッケージの断面図(B)を示す。

--

0022

10 可撓性基板
20ウエハ
30絶縁材料
40チップ
50ボンディングワイヤー
60 カプセル材料

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