JP2008153491A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージの生産効率を低下させることなく封止用樹脂のキュアベーク処理を行うことのできる技術を提供する。
【解決手段】水平方向での回転動作を行う回転動作部を有する多関節ロボットＴＫＲを備え、多関節ロボットＴＫＲを取り囲むように複数の小型構造の乾燥槽ＫＳＳ、冷却ステージＲＳＧ、マガジン供給ステージＭＫＳおよびマガジン排出ステージＭＨＳが配置されたキュアベーク処理システムとする。多関節ロボットＴＫＲは、予め設定された所定の時間で、複数の乾燥槽ＫＳＳ、冷却ステージＲＳＧ、マガジン供給ステージＭＫＳおよびマガジン排出ステージＭＨＳのそれぞれからのマガジンＭＧＺのピックアップまたはそれぞれへのマガジンＭＧＺの投入（排出）を自動的に行う。
【選択図】図１１

Description

本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、実装基板に半導体チップを搭載し、その半導体チップを樹脂封止する工程に適用して有効な技術に関するものである。

工業調査会発行「超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック ２００５年度版（非特許文献１）」のｐ．１６８−１７３には、先端プロセスを実施できるパッケージング装置、生産性を向上できるパッケージング装置、および生産コストを低減できるパッケージング装置等、種々のパッケージング装置が開示されている。
工業調査会発行「超ＬＳＩ製造・試験装置ガイドブック ２００５年度版」、ｐ．１６８−１７３

半導体パッケージの製造工程においては、半導体チップ（以下、単にチップと記す）を実装基板に搭載した後に、チップは封止用樹脂によって封止される。封止用樹脂として熱硬化性樹脂を用いている場合には、樹脂封止後にさらにキュアベーク処理が施される。

本発明者は、上記キュアベーク処理について検討している。以下は、本発明者が検討している技術およびその課題である。

すなわち、封止用樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合には、樹脂封止後のキュアベーク処理は乾燥槽に樹脂封止処理が施された実装基板を投入して所定時間の乾燥処理を施すことで行い、その後、実装基板に対して冷却処理を施す。

その乾燥槽として大型の乾燥槽を用いた場合には、異なる製品用の実装基板が投入される場合があり、ある実装基板に対しては乾燥処理が完了しても、他の実装基板に対しては乾燥処理が完了していないという状況になる。その場合、乾燥処理が完了した実装基板は、乾燥槽から取り出すことができないため、乾燥槽中で停滞することになり、乾燥処理が長引いてしまう不具合を生じることになる。

また、乾燥槽として小型の乾燥槽を用いた場合には、実装基板の乾燥槽への投入および乾燥槽からの取出しが頻繁になる。さらに、乾燥槽中の温度管理等の管理頻度も頻繁になることから、人手による作業が増加し、半導体パッケージの生産効率を低下させてしまう不具合を生じることになる。

本発明の目的は、半導体パッケージの生産効率を低下させることなく封止用樹脂のキュアベーク処理を行うことのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明による半導体装置の製造方法は、複数の乾燥槽を備えたベーク装置を用いて熱硬化性の樹脂を硬化させる工程を含むものであり、
（ａ）１つ以上の実装基板の主面に１つ以上の半導体チップを搭載する工程、
（ｂ）前記１つ以上の半導体チップを前記樹脂で覆う工程、
（ｃ）前記１つ以上の実装基板を１つのマガジンに収容して前記複数の乾燥槽のうちの１つへ投入し、前記乾燥槽内にて前記マガジンごと加熱して前記樹脂を硬化させる工程、
を含み、
前記１つ以上の実装基板が収容された前記マガジンの前記乾燥槽への投入および前記乾燥槽からの取り出しは、複数の可動部（関節部）を備えた多関節ロボットによって行うものである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。

熱硬化性の樹脂を用いて樹脂封止を行う工程を含む半導体装置の製造工程において、過熱により樹脂を硬化させる工程が停滞してしまうことを防ぐことができる。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。

また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、実施例等において構成要素等について、「Ａからなる」、「Ａよりなる」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。

同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。

また、材料等について言及するときは、特にそうでない旨明記したとき、または、原理的または状況的にそうでないときを除き、特定した材料は主要な材料であって、副次的要素、添加物、付加要素等を排除するものではない。たとえば、シリコン部材は特に明示した場合等を除き、純粋なシリコンの場合だけでなく、添加不純物、シリコンを主要な要素とする２元、３元等の合金（たとえばＳｉＧｅ）等を含むものとする。

また、本実施の形態を説明するための全図において同一機能を有するものは原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

また、本実施の形態で用いる図面においては、平面図であっても図面を見易くするために部分的にハッチングを付す場合がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施の形態の半導体パッケージ１の下面図であり、図２は半導体パッケージ１の要部断面図（部分拡大断面図）であり、図３は、半導体パッケージ１の断面図（全体断面図、側面断面図）である。図１のＡ−Ａ線の断面が図３にほぼ対応し、図３の端部近傍領域の拡大図が図２にほぼ対応する。

図１〜図３に示される本実施の形態の半導体パッケージ１は、チップ２が配線基板３に搭載（接合、接続、実装）された構造を有する。半導体パッケージ１は、たとえばＢＧＡ（Ball Grid Array）形態の半導体パッケージや、あるいはチップサイズもしくはチップ２よりわずかに大きい程度の小形の半導体パッケージであるＣＳＰ（Chip Size Package）形態の半導体パッケージである。

本実施の形態の半導体パッケージ１は、チップ２と、チップ２を支持または搭載する配線基板３と、チップ２の表面の複数の電極２Ａとこれに対応する配線基板３の複数の接続端子１５とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ４と、チップ２およびボンディングワイヤ４を含む配線基板３の上面３Ａを覆う封止樹脂５と、配線基板３の下面３Ｂに外部端子となる複数のはんだボール６とを有している。また、複数のはんだボール６は、たとえばエリアアレイ配置で設けられている。

チップ２は、その厚さと交差する平面形状が正方形であり、たとえば単結晶シリコンなどからなる半導体基板（半導体ウエハ）の主面に種々の半導体素子または半導体集積回路を形成した後、必要に応じて半導体基板の裏面研削を行ってから、ダイシングなどにより半導体基板を各チップ２に分離したものである。チップ２は、互いに対向する表面（半導体素子形成側の主面、上面）２Ｂおよび裏面（半導体素子形成側の主面とは逆側の主面、下面）２Ｃを有し、その表面２Ｂが上方を向くように配線基板３の上面（チップ支持面）３Ａ上に搭載され、チップ２の裏面２Ｃが配線基板３の上面３Ａに接着材８を介して接着され固定されている。接着材８としては、たとえば絶縁性または導電性のペースト材やフィルム状の接着材（ダイボンディングフィルム、ダイアタッチフィルム）などを用いることができる。接着材８の厚みは、たとえば２０〜３０μｍ程度とすることができる。チップ２は、その表面２Ｂに、複数の電極２Ａを有しており、電極２Ａは、チップ２内部または表層部分に形成された半導体素子または半導体集積回路に電気的に接続されている。

配線基板３は、一方の主面である上面３Ａと、上面３Ａの反対側の主面である下面３Ｂと、上面３Ａに形成された複数の接続端子１５と、下面３Ｂに形成された複数のランド１６とを有している。

配線基板３は、複数のガラス繊維を、たとえばＢＴレジン（樹脂）で固定した絶縁性の基材層１１と、基材層１１の上面１１Ａおよび下面１１Ｂ上に形成された導体層１２と、ソルダレジスト層１４とを有している。ソルダレジスト層１４は、基材層１１の上面１１Ａおよび下面１１Ｂ上に導体層１２を覆うように形成され、絶縁層として機能する。他の形態として、配線基板３を、複数の絶縁層と複数の配線層とを積層した多層配線基板により形成することもできる。

導体層１２はパターン化されており、配線基板３の端子、配線または配線層となる導体パターンである。導体層１２は、導電性材料からなり、たとえばめっき法で形成された銅薄膜などにより形成することができる。基材層１１の上面１１Ａの導体層１２により、ボンディングワイヤ４を接続するための接続端子１５が複数形成され、基材層１１の下面１１Ｂの導体層１２により、はんだボール６を接続するための導電性のランド１６が複数形成されている。また、基材層１１には複数の開口部１７が形成されており、各開口部１７の側壁上にも導体層１２が形成されている。基材層１１の上面１１Ａの接続端子１５は、基材層１１の上面１１Ａの導体層１２（導体層１２からなる引き出し配線）、開口部１７の側壁上の導体層１２、および基材層１１の下面１１Ｂの導体層１２を介して、基材層１１の下面１１Ｂのランド１６に電気的に接続されている。従って、チップ２の複数の電極２Ａは、複数のボンディングワイヤ４を介して配線基板３の複数の接続端子１５に電気的に接続され、さらに配線基板３の導体層１２を介して配線基板３の複数のランド１６に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ４は、たとえば金線などの金属細線からなる。

ソルダレジスト層１４は、導体層１２を保護する絶縁層としての機能を有しており、たとえば有機系樹脂材料などの絶縁体材料からなる。また、ソルダレジスト層１４は、基材層１１の上面１１Ａおよび下面１１Ｂ上に導体層１２を覆うように形成されており、ソルダレジスト層１４が基材層１１の開口部１７の内部を埋めている。ソルダレジスト層１４が基材層１１の開口部１７を埋めているので、チップ２を配線基板３に接合するための接着材８が開口部１７から配線基板３の下面３Ｂ側に漏れてしまうのを防止することができ、また、開口部１７からチップ２の裏面２Ｃが露出してしまうのを防止することができる。また、配線基板３の導体層１２のうち、接続端子１５とランド１６とは、ソルダレジスト層１４の開口部１９Ａ、１９Ｂから露出されている。また、基材層１１の上面１１Ａおよび下面１１Ｂ上のソルダレジスト層１４の厚みは、たとえば２０〜３０μｍ程度とすることができる。チップ２は、配線基板３の上面３Ａ側のソルダレジスト層１４上に、接着材８を介して搭載され接着されている。

複数のランド１６は、配線基板３の下面３Ｂにアレイ状に配置されている。各ランド１６の隣または近くに開口部１７が形成されている。また、各ランド１６にははんだボール６が接続（形成）されている。このため、配線基板３の下面３Ｂに複数のはんだボール６がアレイ状に配置されている。はんだボール６は、半導体パッケージ１の外部端子（外部接続用端子）として機能することができる。このため、本実施の形態の半導体パッケージ１は、配線基板３の下面３Ｂの複数のランド１６上にそれぞれ形成された複数の外部接続用端子（ここでははんだボール６）を有している。従って、チップ２の複数の電極２Ａは、複数のボンディングワイヤ４を介して配線基板３の複数の接続端子１５に電気的に接続され、更に配線基板３の導体層１２を介して配線基板３の複数のランド１６および複数のランド１６に接続された複数のはんだボール６に電気的に接続されている。また、チップ２の電極２Ａと電気的に接続していないはんだボール６は、放熱用に用いることもできる。

配線基板３の上下両面にソルダレジスト層１４が形成されているが、配線基板３の上面３Ａに形成されたソルダレジスト層１４は、接続端子１５を露出するための開口部１９Ａを有している。ソルダレジスト層１４の開口部１９Ａから露出する接続端子１５に、ボンディングワイヤ４が接続されている。接続端子１５へのボンディングワイヤ４の接続を容易かつ確実にするために、ソルダレジスト層１４の開口部１９Ａから露出する接続端子１５の上面（ボンディングワイヤ４の接続面）には金めっき層（またはニッケルめっき層（下層側）と金めっき層（上層側）の積層膜）などが形成されている。配線基板３の下面３Ｂに形成されたソルダレジスト層１４は、ランド１６を露出するための開口部１９Ｂを有している。ソルダレジスト層１４の開口部１９Ｂから露出するランド１６に、はんだボール６が接続されている。

封止樹脂５は、たとえば熱硬化性樹脂材料などの樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。たとえば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂５を形成することもできる。封止樹脂５は、配線基板３の上面３Ａ上にチップ２およびボンディングワイヤ４を覆うように形成されている。すなわち、封止樹脂５は、配線基板３の上面３Ａ上に形成され、チップ２およびボンディングワイヤ４を封止する。封止樹脂５により、チップ２およびボンディングワイヤ４が封止され、保護される。

次に、上記本実施の形態の半導体パッケージの製造方法（製造工程）について説明する。図４〜図１０は、本実施の形態の半導体パッケージの製造工程を説明する断面図である。なお、図４〜図１０には、同じ領域の各工程段階の断面が示され、図面を見やすくするために、断面図であるがハッチングの付与は省略している。

なお、本実施の形態では、複数の配線基板３がアレイ状に繋がって形成された多数個取りの配線基板（実装基板）３１を用いて個々の半導体パッケージ１を製造する。この配線基板３１は、上記配線基板３の母体であり、配線基板３１を後述する切断工程で切断し、分離したものが半導体パッケージ１の配線基板３に対応する。配線基板３１は、そこから１つの半導体パッケージ１が形成される領域がマトリクス状に複数配列した構成を有している。

まず、図４に示すように、ガラスエポキシ系樹脂で構成された配線基板３１を準備する。配線基板３１は、そこからそれぞれ半導体パッケージ１が製造される単位基板領域を複数の有し、上面３１Ａと、上面３１Ａの反対側の下面３１Ｂとを有し、各単位基板領域の上面３１Ａに複数の接続端子１５を、各単位基板領域の下面３１Ｂに複数のランド１６を有する配線基板３１が準備される。

上記配線基板３１を準備した後、図５に示すように、ダイボンディング工程（配線基板３１の上面３１Ａ上にチップ２を搭載する工程）を行って、配線基板３１の上面３１Ａの各単位基板領域上に、チップ２を上記接着材８（図２および図３参照）を介して搭載して接合（ダイボンディング、チップマウント）する。接着材８としては、ペースト状の接着材やフィルム状の接着材などを用いることができる。

次に、ワイヤボンディング工程を行って、チップ２の各電極２Ａと、これに対応する配線基板３１に形成された接続端子１５とをボンディングワイヤ４を介して電気的に接続する。すなわち、配線基板３１の上面３１Ａの各単位基板領域の複数の接続端子１５とその単位基板上に接合されたチップ２の複数の電極２Ａとを複数のボンディングワイヤ４を介して電気的に接続する。

次に、図６に示すように、モールド工程（たとえばトランスファモールド工程）による樹脂封止を行って、配線基板３１の上面３１Ａ上にチップ２およびボンディングワイヤ４を覆うように封止樹脂５Ａを形成し、チップ２およびボンディングワイヤ４を封止樹脂５Ａによって封止する。封止樹脂５Ａは、たとえば熱硬化性樹脂材料などからなり、フィラーなどを含むこともできる。たとえば、フィラーを含むエポキシ樹脂などを用いて封止樹脂５Ａを形成することができる。封止樹脂５Ａとして熱硬化性樹脂材料を用いている場合には、封止樹脂５Ａを形成した後に封止樹脂５Ａに対して所定時間のキュアベーク処理（乾燥処理）を施す。このキュアベーク処理の詳細については後述する。

配線基板３１および配線基板３１上の封止樹脂５Ａ（封止樹脂５Ａ内に封止されたチップ２およびボンディングワイヤ４も含む）により、封止体４１が形成される。すなわち、本実施の形態では、多数個取りの配線基板３１上に封止樹脂５Ａが形成された構造体を封止体４１と呼ぶ。

次に、図７に示すように、配線基板３１の下面３１Ｂのランド１６にはんだボール６を接続（接合、形成）する。このはんだボール６接続工程では、たとえば配線基板３１の下面３１Ｂを上方に向け、配線基板３１の下面３１Ｂの各単位基板領域の複数のランド１６上にそれぞれはんだボール６を配置（搭載）してフラックスなどで仮固定し、リフロー処理を行ってはんだを溶融することによって、はんだボール６と配線基板３１の下面３１Ｂのランド１６とを接合することができる。その後、必要に応じて洗浄工程を行い、はんだボール６の表面に付着したフラックスなどを取り除くこともできる。このようにして、半導体パッケージ１の外部端子（外部接続用端子）としてのはんだボール６が接合（形成）される。

なお、本実施の形態では、半導体パッケージ１の外部端子としてはんだボール６を接合する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、たとえばはんだボール６の代わりに印刷法などによりランド１６上にはんだを供給してはんだからなる外部端子（バンプ電極、はんだバンプ）を形成することもできる。この場合、配線基板３１の下面の各単位基板領域の複数のランド１６上にそれぞれはんだを供給してから、はんだリフロー処理を行って、複数のランド１６上にそれぞれはんだからなる外部端子を形成することができる。

また、半導体パッケージ１の外部端子（本実施の形態でははんだボール６）の材質は、鉛含有はんだや鉛を含有しない鉛フリーはんだを用いることができ、また、めっきにより半導体パッケージ１の外部端子（バンプ電極）を形成することもできる。

次に、図８に示すように、マーキングを行って、封止樹脂５Ａの上面（表面）５Ｂに製品番号などのマークを付す。本実施の形態では、レーザー照射器ＬＺＫを用いてレーザーＬＺを封止樹脂５Ａの上面（表面）５Ｂに照射することによりマーキングを行うレーザーマーキングを例示することができる。レーザーマーキングの代わりに、インクによりマーキングを行うインクマーキングとしてもよい。また、はんだボール６の接続工程とマーキング工程の順番とを入れ換え、マーキング工程を行った後に、はんだボール６の接続工程を行うこともできる。また、不要であれば、マーキング工程を省略してもよい。

次に、図９に示すように、封止樹脂５Ａの上面（表面）５Ｂに固定テープＫＴを貼付した状況下で、ダイシングブレードＤＣＢを用い、配線基板３１の下面の各単位基板領域間の切断領域に沿って、封止体４１（配線基板３１）の切断を行う。この切断工程により、図１０に示すように、封止体４１（図９参照）が切断領域に沿って切断されて、それぞれの単位基板領域が個々の（個片化された）半導体パッケージ１に切断分離（個片化）される。すなわち、封止体４１が各単位基板領域に分割され、各単位基板領域から半導体パッケージ１が形成することができる。

ここで、前述の封止樹脂５Ａに対するキュアベーク処理について詳しく説明する。図１１は、本実施の形態のキュアベーク処理工程で用いるキュアベーク処理システム（加熱手段）の平面図であり、図１２は、そのキュアベーク処理システムの要部側面図である。また、図１３〜図１５には、配線基板３１上に封止樹脂５Ａが形成された封止体４１に対してキュアベーク処理を施す際に、１つ以上の封止体４１が収容されるマガジン（収容治具）ＭＧＺを示しており、図１３にはマガジンＭＧＺの「縦置き状態」での斜視図、図１４にはマガジンＭＧＺの「横置き状態」の斜視図、図１５は複数の封止体４１を収容したマガジンＭＧＺの縦置き状態での断面図を示している。

図１１に示すように、本実施の形態のキュアベーク処理システムにおいては、封止体４１を収容したマガジンＭＧＺを収容してキュアベーク処理を行う複数の乾燥槽（加熱室）ＫＳＳが設置されている。また、マガジンＭＧＺの搬送を行う多関節ロボット（ピックアップ手段）ＴＫＲと、キュアベーク処理前のマガジンＭＧＺを多関節ロボットＴＫＲがピックアップできる位置へ供給するマガジン供給ステージＭＫＳと、キュアベーク処理後のマガジンＭＧＺに対して冷却処理を行う冷却ステージＲＳＧと、冷却処理後のマガジンＭＧＺが多関節ロボットＴＫＲによって排出されるマガジン排出ステージＭＨＳとが設置されている。複数の乾燥槽ＫＳＳ、冷却ステージＲＳＧ、マガジン供給ステージＭＫＳおよびマガジン排出ステージＭＨＳは、多関節ロボットＴＫＲを平面で取り囲むように配置されている。

多関節ロボットＴＫＲは、マガジンＭＧＺのピックアップ時にマガジンＭＧＺと接触および保持する物品保持部ＢＨＢ、床に固定された台座部ＤＺＢ、およびアーム部ＡＭＢ１、ＡＭＢ２、ＡＭＢ３等から形成されている。物品保持部ＢＨＢ、台座部ＤＺＢおよびアーム部ＡＭＢ１、ＡＭＢ２、ＡＭＢ３は、関節動作を行う複数の関節部（可動部）ＫＳＢ１、ＫＳＢ２、ＫＳＢ３、ＫＳＢ４によって連結されている。また、台座部ＤＺＢには、水平方向での回転動作を行う回転動作部ＫＤＢが設けられ、物品保持部ＢＨＢを複数の乾燥槽ＫＳＳ、冷却ステージＲＳＧ、マガジン供給ステージＭＫＳおよびマガジン排出ステージＭＨＳへ対向させ、それぞれからのマガジンＭＧＺのピックアップまたはそれぞれへのマガジンＭＧＺの投入（排出）を可能としている。本実施の形態において、このような構造の多関節ロボットＴＫＲは、予め設定された所定の時間で、複数の乾燥槽ＫＳＳ、冷却ステージＲＳＧ、マガジン供給ステージＭＫＳおよびマガジン排出ステージＭＨＳのそれぞれからのマガジンＭＧＺのピックアップまたはそれぞれへのマガジンＭＧＺの投入（排出）を自動的に行うものである。

本実施の形態において、複数の乾燥槽ＫＳＳの各々は、１つまたは少数（たとえば２つ）のマガジンＭＧＺのみが投入できる小型構造となっている。また、１つの乾燥槽ＫＳＳに複数のマガジンＭＧＺを投入する場合には、複数のマガジンＭＧＺに収容された複数の封止体４１から製造される半導体パッケージ１が同一製品、または複数のマガジンＭＧＺに収容された複数の封止体４１（封止樹脂５Ａ）に対するキュアベーク処理温度およびキュアベーク処理時間が同じであるものとする。

ところで、キュアベーク処理システムにおける乾燥槽を大型とした場合には、乾燥槽の設置面積に制限があると多くの台数の乾燥槽を設置できないことになる。そのため、異なる仕様の封止体４１が収容された複数のマガジンＭＧＺが同時に乾燥槽に投入される状況が発生することが考えられ、その場合には、ある封止体４１（封止樹脂５Ａ）に対してはキュアベーク処理が完了しても、他の封止体４１（封止樹脂５Ａ）に対してはキュアベーク処理が完了していないという状況になる。その場合、キュアベーク処理が完了したマガジンＭＧＺ（封止体４１）は、乾燥槽から取り出すことができないため、乾燥槽中で停滞することになり、キュアベーク処理工程が停滞してしまう不具合を生じることになる。

一方、本実施の形態では、上記のように小型構造の乾燥槽ＫＳＳを複数配置し、１つの乾燥槽ＫＳＳに複数のマガジンＭＧＺを投入する場合には、複数のマガジンＭＧＺに収容された複数の封止体４１から製造される半導体パッケージ１が同一製品、または複数のマガジンＭＧＺに収容された複数の封止体４１（封止樹脂５Ａ）に対するキュアベーク処理温度およびキュアベーク処理時間が同じであるものとしている。それにより、キュアベーク処理が完了したマガジンＭＧＺ（封止体４１）を乾燥槽ＫＳＳから取り出すことができないという状況が発生することを防ぐことができ、キュアベーク処理工程が停滞してしまう不具合を防ぐことが可能となる。

また、上記のように複数の小型構造の乾燥槽ＫＳＳを用いた場合には、マガジンＭＧＺ（封止体４１）の乾燥槽ＫＳＳへの投入および乾燥槽ＫＳＳからの取出しが頻繁になる。さらに、乾燥槽ＫＳＳ中の温度管理等の管理頻度も頻繁になる。これらの処理を人手によって行う場合には、作業数の増加に伴って半導体パッケージ１の生産効率を低下させてしまう不具合を生じることになる。しかしながら、本実施の形態では、前述のようにこれらの処理は、予め設定された所定の時間で、多関節ロボットＴＫＲによって自動的に行う。それにより、半導体パッケージ１の生産効率を低下させてしまう不具合を防ぐことが可能となる。

また、上記のように、水平方向での回転動作を行う回転動作部ＫＤＢを有する多関節ロボットＴＫＲを備え、多関節ロボットＴＫＲを取り囲むように複数の乾燥槽ＫＳＳ、冷却ステージＲＳＧ、マガジン供給ステージＭＫＳおよびマガジン排出ステージＭＨＳが配置されたキュアベーク処理システムとすることにより、多関節ロボットＴＫＲは動作範囲を最小としつつマガジンＭＧＺを取り扱うことが可能となる。それにより、本実施の形態のキュアベーク処理システムの設置面積を最小とすることができる。

マガジンＭＧＺは、多関節ロボットＴＫＲの物品保持部ＢＨＢによってピックアップされて搬送される際には、マガジンＭＧＺへの封止体４１の出し入れが行われる開口部ＫＫＢが側面に向かって開口する横置き状態（図１４参照）となる。このような横置き状態とすることにより、物品保持部ＢＨＢ上にてマガジンＭＧＺが倒れる等の好ましくない状況が発生することを防ぐことができ、安定した搬送を行うことが可能となる。

また、乾燥槽ＫＳＳにおけるキュアベーク処理時および冷却ステージＲＳＧにおける冷却処理時には、マガジンＭＧＺは開口部ＫＫＢが上面に向かって開口する縦置き状態（図１３参照）となる。キュアベーク処理時および冷却処理時には、封止体４１を形成する配線基板３１および封止樹脂５Ａのそれぞれ熱膨張率の差によって、封止体４１に好ましくない反りが生じる虞があるが、マガジンＭＧＺを縦置き状態とし、さらにマガジンＭＧＺ中の構造体を上部から金属製の押さえ治具ＯＳＪによって押さえることにより、封止体４１の自重および押さえ治具ＯＳＪの重さによって、封止体４１の反りの発生を防ぐことが可能となる。

多関節ロボットＴＫＲにおいては、マガジンＭＧＺの横置き状態もしくは縦置き状態に合わせて関節部ＫＳＢ４が動作し、物品保持部ＢＨＢの向きが変わる構造となっている。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本発明の半導体装置の製造方法は、熱硬化性樹脂材料を用いた樹脂封止工程を含む半導体装置の製造工程に広く適用することができる。

本発明の一実施の形態である半導体装置の下面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の要部断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造方法を説明する要部断面図である。 図４に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図５に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図６に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図７に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図８に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 図９に続く半導体装置の製造工程中の要部断面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中にて用いるキュアベーク装置の構成を示す平面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中にて用いるキュアベーク装置の構成を示す要部側面図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中にて用いるマガジンの縦置き状態での斜視図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中にて用いるマガジンの横置き状態での斜視図である。 本発明の一実施の形態である半導体装置の製造工程中にて用いるマガジンに配線基板を収容した状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 半導体パッケージ
２ チップ
２Ａ 電極
２Ｂ 表面
２Ｃ 裏面
３ 配線基板
３Ａ 上面
３Ｂ 下面
４ ボンディングワイヤ
５ 封止樹脂
５Ａ 封止樹脂
５Ｂ 上面（表面）
６ はんだボール
８ 接着材
１１ 基材層
１１Ａ 上面
１１Ｂ 下面
１２ 導体層
１４ ソルダレジスト層
１５ 接続端子
１６ ランド
１７ 開口部
１９Ａ、１９Ｂ 開口部
３１ 配線基板（実装基板）
３１Ａ 上面
３１Ｂ 下面
４１ 封止体
ＡＭＢ１、ＡＭＢ２、ＡＭＢ３ アーム部
ＢＨＢ 物品保持部
ＤＣＢ ダイシングブレード
ＤＺＢ 台座部
ＫＤＢ 回転動作部
ＫＳＢ１、ＫＳＢ２、ＫＳＢ３、ＫＳＢ４ 関節部（可動部）
ＫＳＳ 乾燥槽（加熱室）
ＬＺ レーザー
ＬＺＫ レーザー照射器
ＭＧＺ マガジン（収容治具）
ＭＨＳ マガジン排出ステージ
ＭＫＳ マガジン供給ステージ
ＯＳＪ 押さえ治具
ＲＳＧ 冷却ステージ
ＴＫＲ 多関節ロボット（ピックアップ手段）

Claims (5)

1. 複数の加熱室を備えた加熱手段を用いて熱硬化性の樹脂を硬化させる工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）１つ以上の実装基板の主面に１つ以上の半導体チップを搭載する工程、
   （ｂ）前記１つ以上の半導体チップを前記樹脂で覆う工程、
   （ｃ）前記１つ以上の実装基板を１つの収容治具に収容して前記複数の加熱室のうちの１つへ投入し、前記加熱室内にて前記収容治具ごと加熱して前記樹脂を硬化させる工程、
   を含み、
   前記１つ以上の実装基板が収容された前記収容治具の前記加熱室への投入および前記加熱室からの取り出しは、複数の可動部を備えたピックアップ手段によって行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. 複数の加熱室を備えた加熱手段を用いて熱硬化性の樹脂を硬化させる工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）１つ以上の実装基板の主面に１つ以上の半導体チップを搭載する工程、
   （ｂ）前記１つ以上の半導体チップを前記樹脂で覆う工程、
   （ｃ）前記１つ以上の実装基板を１つの収容治具に収容して前記複数の加熱室のうちの１つへ投入し、前記加熱室内にて前記収容治具ごと加熱して前記樹脂を硬化させる工程、
   を含み、
   前記１つ以上の実装基板が収容された前記収容治具の前記加熱室への投入および前記加熱室からの取り出しは、複数の可動部を備えたピックアップ手段によって行い、
   前記複数の加熱室は、平面で前記ピックアップ手段を囲むように配置されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
3. 複数の加熱室を備えた加熱手段を用いて熱硬化性の樹脂を硬化させる工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）１つ以上の実装基板の主面に１つ以上の半導体チップを搭載する工程、
   （ｂ）前記１つ以上の半導体チップを前記樹脂で覆う工程、
   （ｃ）前記１つ以上の実装基板を１つの収容治具に収容して前記複数の加熱室のうちの１つへ投入し、前記加熱室内にて前記収容治具ごと加熱して前記樹脂を硬化させる工程、
   を含み、
   前記１つ以上の実装基板が収容された前記収容治具の前記加熱室への投入および前記加熱室からの取り出しは、複数の可動部を備えたピックアップ手段によって行い、
   前記加熱室へ投入された前記収容治具は、所定時間で前記ピックアップ手段によって前記加熱室から取り出されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. 複数の加熱室を備えた加熱手段を用いて熱硬化性の樹脂を硬化させる工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）１つ以上の実装基板の主面に１つ以上の半導体チップを搭載する工程、
   （ｂ）前記１つ以上の半導体チップを前記樹脂で覆う工程、
   （ｃ）前記１つ以上の実装基板を１つの収容治具に収容して前記複数の加熱室のうちの１つへ投入し、前記加熱室内にて前記収容治具ごと加熱して前記樹脂を硬化させる工程、
   を含み、
   前記１つ以上の実装基板が収容された前記収容治具の前記加熱室への投入および前記加熱室からの取り出しは、複数の可動部を備えたピックアップ手段によって行い、
   前記（ｃ）工程では、１つの前記加熱室に複数の前記収容治具を投入し、
   １つの前記加熱室に投入された複数の前記収容治具中の前記樹脂は、すべて同じ加熱温度かつ同じ加熱時間で硬化することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. 複数の加熱室を備えた加熱手段を用いて熱硬化性の樹脂を硬化させる工程を含む半導体装置の製造方法であって、
   （ａ）１つ以上の実装基板の主面に１つ以上の半導体チップを搭載する工程、
   （ｂ）前記１つ以上の半導体チップを前記樹脂で覆う工程、
   （ｃ）前記１つ以上の実装基板を１つの収容治具に収容して前記複数の加熱室のうちの１つへ投入し、前記加熱室内にて前記収容治具ごと加熱して前記樹脂を硬化させる工程、
   を含み、
   前記１つ以上の実装基板が収容された前記収容治具の前記加熱室への投入および前記加熱室からの取り出しは、複数の可動部を備えたピックアップ手段によって行い、
   前記（ｃ）工程では、１つの前記加熱室に複数の前記収容治具を投入し、
   １つの前記加熱室に投入された複数の前記収容治具中の前記実装基板、前記半導体チップおよび前記樹脂はすべて同一種であることを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images