CN102529002A - 压缩成形模具及压缩成形方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于压缩成形模具及压缩成形方法，具体的，提供不使用脱模膜而可进行压缩成形且具有简单的构成的压缩成形模具及使用该压缩成形模具的压缩成形方法。以密封用树脂材料形成仿真成形品与槽部填充构件。槽部具有下方切除部，槽部填充构件不能直接脱模，故从腔室将仿真成形品卸除时，仿真成形品与槽部填充构件分离。其结果，槽部填充构件残留于形成于底面构件的上面的外周缘部的槽部，底面构件及框构件之间的间隙完全阻塞。因此，之后对腔室内供给封止用树脂材料将基板上的电子零件树脂封止时，封止用树脂材料不会进入该间隙。

Description

压缩成形模具及压缩成形方法
技术领域
本发明涉及压缩技术，特别是涉及用于装着在基板上的电子零件的树脂封止的压缩成形模具及使用该压缩成形模具的压缩成形方法。
背景技术
以往，已进行使用具备由上下两模具构成的压缩成形模具的树脂封止装置将装着在基板上的半导体芯片等电子零件树脂封止。将此种用于树脂封止的压缩成形模具的一例显示于图6(a)和图6(b)。在于此图显示的压缩成形模具50之例是在上模具51保持装着有电子零件61的基板60。下模具52是由框构件55、在该框构件55内上下动的底面构件54构成，对以前述框构件55与前述底面构件54包围的空间(腔室53)供给树脂25。
在上述压缩成形模具50是先于上模具51的下面将基板60固定为电子零件61的装着面朝向下模具52。其次，使下模具52上升以使上模具51的下面与下模具52的上面密着。接着，使底面构件54上升，使电子零件61浸渍于腔室53内的已融解树脂25之中。之后，将腔室53内的已融解树脂25以底面构件54压缩同时维持既定时间，使树脂25硬化。借此，树脂25的压缩成形完成，树脂封止基板60上的电子零件61。
在如上述的压缩成形模具50是为了底面构件54对框构件55上下动而在框构件55与底面构件54之间有间隙存在。此种间隙虽设计为尽可能小，但若加压腔室53内的已融解树脂25，树脂25会进入上述间隙。针对此问题，为了防止往框构件55与底面构件54之间的间隙的树脂25的浸入，一般是进行将下模具52的模具面全体以氟树脂等脱模膜56覆盖(参照图7(a)和图7(b))。此脱模膜56是以具有比腔室53的开口更大的开口的框状的中间板57按压。
然而，脱模膜56有在每次成形更换的必要，故有多量的废弃物产生，对环境的负荷大。此外，其废弃处理费用高，故制品(半导体封装)的制造原价升高。进而，在使用脱模膜56的场合，压缩成形模具成为上模具51、下模具52、中间板57的3片模具，且需要将脱模膜56对下模具52与中间板57之间供给的供给机构，故压缩成形模具及具备该压缩成形模具的树脂封止装置的构成变复杂。
针对上述问题，本申请人以往已提案使不使用脱模膜而进行压缩成形为可能的压缩成形模具(参照专利文献1)。在此压缩成形模具是如图8(a)和图8(b)所示，将包围底面构件54的框构件58在底面构件54的各边分割，借由弹簧等弹性构件将各框构件58往底面构件54按压。借此，容许底面构件54的上下动且可使框构件58与底面构件54之间的间隙极力缩小，故不需要脱模膜。
进而，在专利文献1亦有揭示如图9所示，在底面构件54的上面的周缘部设槽部，事先在该处嵌入氟树脂制的密封构件59，使以弹性构件按压的各框构件58抵接于密封构件59。借此，在抵接面产生的摩擦力变小，底面构件54对框构件58易于上下滑动。
专利文献1：日本特开2008-296382号公报
有鉴于上述现有的压缩成形模具存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的压缩成形模具以及新的压缩成形方法，能够改进现有的压缩成形模具，使其更具有实用性。经过不断的研究设计，经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
[发明欲解决的技术问题]
在专利文献1的压缩成形模具中，需要将分割后的框构件58分别独立地往底面构件54弹性按压的弹性按压机构。此弹性按压机构在如图9所示在底面构件54嵌密封构件59的场合亦为必要。因此，专利文献1的压缩成形模具比一般的压缩成形模具构成复杂，制造成本高。
本发明是鉴于此点而为，其目的在于提供不使用脱模膜而可进行压缩成形且具有简单的构成的压缩成形模具及使用该压缩成形模具的压缩成形方法。
[解决技术问题的手段]
为了解决上述技术问题而完成的本发明的压缩成形模具是一种压缩成形模具，具备上模具、对向配置于此上模具的由框构件及可在此框构件内上下动的底面构件构成的下模具，用于将保持于前述上模具的基板上的电子零件借由对以前述下模具的前述框构件与前述底面构件包围的腔室内供给的树脂材料的压缩成形而树脂封止，前述底面构件具有于其上面的外周缘部涵盖全周设置的槽部，在前述槽部的内周面形成有比前述底面构件的上面的该槽部的开口更往内周侧凹设的下方切除部。
在前述底面构件的上面形成有1或多个的凹部较理想。
为了解决上述技术问题而完成的本发明的压缩成形方法是一种压缩成形方法，是使用上述压缩成形模具将装着于基板的电子零件以压缩成形来树脂封止，具有：
a)对前述腔室内供给密封用树脂材料并压缩成形而形成仿真成形品的步骤；
b)将前述密封用树脂材料压缩成形而形成的前述仿真成形品从因进入前述槽部的前述密封用树脂材料硬化而形成于该槽部内的槽部填充构件分离而从前述压缩成形模具取下的步骤；
c)对于前述槽部填充有前述槽部填充构件的状态的前述腔室内供给封止用树脂材料将基板上的电子零件以压缩成形来树脂封止而形成封止成形品的步骤；
d)将前述封止成形品从前述槽部填充构件分离而从前述压缩成形模具取下的步骤。
在上述压缩成形方法中，前述密封用树脂材料为硬化后具有滑动性者较理想。
此外，在上述压缩成形方法中，前述封止用树脂材料是在树脂混入有添加剂者，前述密封用树脂材料是仅由前述树脂构成或在该树脂以比前述封止用树脂材料少的比例混入有前述添加剂者较理想。
[发明的效果]
在本发明的压缩成形模具及压缩成形方法是借由对腔室内供给密封用树脂材料并压缩成形而形成仿真成形品同时借由槽部中的密封用树脂材料形成槽部填充构件。槽部具有下方切除部，槽部填充构件无法直接脱模，故从腔室卸除仿真成形品时，仿真成形品与槽部填充构件分离。其结果，槽部填充构件残留于形成于底面构件的上面的外周缘部全周的槽部中，借此底面构件与框构件之间的间隙完全封闭。因此，之后对腔室内供给封止用树脂材料将基板上的电子零件树脂封止时，封止用树脂材料不会浸入该间隙。因此，不会为了防止树脂材料进入前述间隙而使用脱模膜或使用复杂的构成的压缩成形模具。
在密封用树脂材料的硬化后将仿真成形品与槽部填充构件分离时，若此等在槽部内破断，在之后的成形时封止用树脂材料会进入至其破断面，在封止成形品产生树脂毛边。若将此封止成形品将树脂侧的面朝下载置于载置面则容易因树脂毛边折断而有树脂屑产生。此时，若事先在底面构件的上面设凹部，将对应于该凹部的凸部形成于封止成形品，在如上述载置封止成形品时，封止成形品借由凸部支持，因此凸部而使树脂毛边不易接触载置面。因此，可防止因树脂毛边折断而有树脂屑产生。
做为密封用树脂材料使用于硬化后具有滑动性者较理想。借此，可阻塞框构件与底面构件之间的间隙并使底面构件对框构件良好地滑动。此外，在做为封止用树脂材料使用使添加剂混入树脂者的场合，做为在硬化后具有滑动性的密封用树脂材料使用仅由该树脂构成者或使用使少量的添加剂混入该树脂者较理想。借此，即使密封用树脂材料硬化而成的槽部填充构件缺损，其碎片混入封止成形品，该碎片亦与封止用树脂材料的含有物质为相同物，故对封止成形品的特性几乎不会影响。
附图说明
图1是本发明的一实施形态的压缩成形模具的剖面图。
图2是说明本发明的一实施形态的压缩成形方法的图，(a)是密封用树脂材料的成形前的压缩成形模具的剖面图，(b)是密封用树脂材料的成形中的压缩成形模具的剖面图，(c)是密封用树脂材料的成形后的压缩成形模具的剖面图，(d)是封止用树脂材料的成形前的压缩成形模具的剖面图，(e)是封止用树脂材料的成形中的压缩成形模具的剖面图，(f)是封止用树脂材料的成形后的压缩成形模具的剖面图。
图3是说明槽部填充构件的破断面的图，(a)是破断面全体位于比槽部的上部开口低的位置的场合的破断面附近的扩大剖面图，(b)是破断面的中央位于比槽部的上部开口低的位置的场合的破断面附近的扩大剖面图，(c)是破断面的缘部位于比槽部的上部开口低的位置的场合的破断面附近的扩大剖面图，(d)是破断面全体位于比槽部的上部开口高的位置的场合的破断面附近的扩大剖面图。
图4是封止成形品的剖面图。
图5是凹部及封止成形品的变形例的剖面图。
图6是说明以往的压缩成形模具的图，(a)是成形前的剖面图，(b)是成形中的剖面图。
图7是说明使用脱模膜的以往的压缩成形模具的图，(a)是成形前的剖面图，(b)是成形中的剖面图。
图8是说明使用分割的框构件的以往的压缩成形模具的图，(a)是框构件及底面构件的俯视图，(b)是压缩成形模具的剖面图。
图9是使用分割的框构件的以往的压缩成形模具的密封构件附近的扩大剖面图。
【主要元件符号说明】
10、50    压缩成形模具                       11、51    上模具
111       基板固定机构                       12、52    下模具
13、53        腔室                14、54    底面构件
141           槽部                142       下方切除部
143           凹部                144       底面构件的上面
145           内周面              146       上部开口
15、55、58    框构件              20        密封用树脂材料
21            仿真成形品          22        封止用树脂材料
23            封止成形品          24        槽部填充构件
231           凸部                232       树脂毛边
25            融解树脂            56        脱模膜
57            中间板              59        密封构件
60            基板                61        电子零件
63            仿真基板
具体实施方式
为进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段以及其功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的压缩成形模具及压缩成形方法的具体实施方式、结构、特征、步骤及其功效，详细说明如后。
以下，参照图面针对本发明的一实施形态的压缩成形模具及压缩成形方法说明。
本实施形态的压缩成形模具10具备将装着有半导体芯片等电子零件的基板以下面保持的上模具11、对向配置于此上模具11的下模具12(参照图1)。下模具12是由框构件15及可在此框构件15内上下动的底面构件14构成，以前述框构件15与前述底面构件14包围的空间成为腔室13。
在上模具11的下面设有为了保持基板的基板固定机构111。基板固定机构111在本实施形态虽是以钩将基板卡着于上模具11的机构，但为借由将基板从上方吸引而吸着固定的机构等亦可。
在底面构件14的上面的外周缘部涵盖全周设有槽部141。因此，槽部141是存在于底面构件14与框构件15的滑动面。在槽部141的内周面145的下部形成有比前述底面构件14的上面的该槽部141的开口(以下称为「上部开口146」)更往内周侧凹入的下方切除部142。借此，可防止从腔室13浸入槽部141并在该处硬化的树脂材料(后述的槽部填充构件24)往腔室13侧穿透。另外，下方切除部142要设于槽部141的内周面145的上端以外的位置即可，例如设于内周面145的中央部亦可。此外，下方切除部142并不限于如图1所示的凹形状者，为使槽部141的内周面145倾斜为逆锥状者等亦可。
在前述底面构件14的上面设有凹部143。凹部143的深度是设定为比因浸入槽部141的上部开口146附近的封止用树脂材料而产生的树脂毛边的突出高度大。关于树脂毛边或其突出高度的详细虽是后述，但树脂毛边的突出高度可借由实际进行成形测试来确认。
其次，针对使用压缩成形模具10的压缩成形方法说明(参照图2)。首先，将压缩成形模具10分离，将没有装着电子零件的仿真基板63以基板固定机构111固定于上模具11的下面(参照图2(a))。同时，对腔室13内供给密封用树脂材料20。做为密封用树脂材料20，使用硬化后的滑动性或脱模性优良者较理想。密封用树脂材料20在对腔室13的供给时为粉末状或液状皆可，但在粉末状的场合是在腔室13内使融解为液状。
其次，如图2(b)所示使框构件15及底面构件14上升，使框构件15的上面密着于仿真基板63的下面且将腔室13以密封用树脂材料20填满。在此状态下，借由底面构件14压缩密封用树脂材料20同时以既定温度维持既定时间，使密封用树脂材料20硬化。借此，形成由仿真基板63与硬化后的密封用树脂材料20构成的仿真成形品21。此时，密封用树脂材料20是进入槽部141，在将框构件15及底面构件14之间的间隙完全填满的状态下硬化。借此，在槽部141内形成槽部填充构件24。
密封用树脂材料20硬化后，在以基板固定机构111将仿真成形品21固定于上模具11的状态下使下模具12下降，将仿真成形品21从腔室13卸除(参照图2(c))。此时，因在槽部141之中密封用树脂材料20硬化而形成的槽部填充构件24是从仿真成形品21扯断并分离，残留于槽部141。借此，腔室13成为槽部141借由槽部填充构件24阻塞的状态。之后，使上模具11的基板固定机构111动作解除仿真成形品21的固定，将仿真成形品21从上模具11卸除。
其次，如图2(d)所示，在上模具11的下面将装着有电子零件61的基板60以基板固定机构111固定为电子零件装着面朝向下模具12。此外，同样如图2(d)所示，在于槽部141有槽部填充构件24残留的状态下对腔室13供给封止用树脂材料22。封止用树脂材料22是将电子零件61树脂封止的树脂，为例如环氧树脂。封止用树脂材料22亦与密封用树脂材料20同样在对腔室13的供给时为粉末状或液状皆可，但在粉末状的场合是在腔室13内使融解为液状。
其次，如图2(e)所示使框构件15及底面构件14上升使框构件15的上面密着于基板60的下面且使电子零件61浸渍于腔室13内的封止用树脂材料22中。在此状态下，以底面构件14压缩封止用树脂材料22。此时，由于槽部141是以槽部填充构件24填满，故封止用树脂材料22不会进入槽部141的深处。但随着槽部填充构件24的上面即破断面的位置不同，封止用树脂材料22可能进入比槽部141的上部开口146下方。例如，在图3(a)所示槽部填充构件24的破断面全体位于比槽部141的上部开口146(底面构件14的上面144)低的位置的场合，封止用树脂材料22会从上部开口146进入至下方的破断面。此外，在如图3(b)、(c)所示槽部填充构件24的一部分(中央部或周缘部)位于比槽部141的上部开口146低的位置的场合，封止用树脂材料22亦可能进入比槽部141的上部开口146下方。另外，在如图3(d)所示槽部填充构件24的破断面全体位于比槽部141的上部开口146高的位置的场合，封止用树脂材料22不会进入槽部141。
接着，将如图2(e)所示的状态以既定温度维持既定时间使封止用树脂材料22硬化。借此，形成电子零件61以封止用树脂材料22树脂封止的封止成形品23。
封止用树脂材料22硬化后，在以基板固定机构111将封止成形品23固定于上模具11的状态下使下模具12下降，将封止成形品23从腔室13卸除。此时，槽部141之中的槽部填充构件24从封止成形品23分离，残留于槽部141。其后，使基板固定机构111动作解除封止成形品23的固定，将封止成形品23从上模具11卸下(参照图2(f))。
在取出的封止成形品23的树脂侧的面的中央部是如图4所示形成有比周缘部隆起的部分(凸部231)。此凸部231是底面构件14的凹部143的形状转印于封止用树脂材料22而形成者。另外，图中的虚线是显示封止成形品23的对应于底面构件14的上面144的面。此外，在如图3(a)、(b)、(c)所示封止用树脂材料22进入比槽部141的上部开口146下方的场合，在与凸部231的突出方向相同方向形成树脂毛边232。在此，凸部231的高度是对应于凹部143的深度，且凹部143的深度是如上述设定为比树脂毛边232的突出高度更深，故凸部231的高度比树脂毛边232的突出高度更高。亦即，树脂毛边232的前端不会比凸部231更往下方突出。借此，在将封止成形品23将树脂侧的面朝下载置于载置面时，树脂毛边232不会接触载置面。因此，可防止树脂毛边232折断而产生树脂屑。
若将本实施形态的压缩成形方法与使用脱模膜的以往的压缩成形方法比较，在使用脱模膜的以往的压缩成形方法若使底面构件的冲程增大，在脱模膜便容易产生绉折或破裂。因此，不适于较厚的半导体封装(例如内藏有控制大电流的功率电晶体的厚度5mm程度的半导体封装)的制造。相对于此，在本实施形态的压缩成形方法由于不使用脱模膜，故上述麻烦不会产生。因此，除了厚度1mm程度的一般的半导体封装的制造当然适合外，亦适于厚度5mm以上的较厚的半导体封装的制造。
另外，上述实施形态是一例，显然可依本发明的主旨适当进行变形或修正。例如，在底面构件14的上面设置的凹部143如图5所示为多个亦可。在此场合，亦借由形成于封止成形品23的凸部231产生防止树脂毛边232的折断的效果。此外，在此场合，可使封止用树脂材料22的使用量比上述实施形态的封止成形品23减少。
一般做为电子零件的封止用树脂材料是使用于树脂将添加剂以高比例(例如70～90％)混入者，但做为密封用树脂材料仅使用于封止用树脂材料使用的树脂亦可。此外，做为密封用树脂材料，使用于前述树脂以少比例(例如5％以下的比例)使添加剂混入者亦可。
具体而言，例如，在做为封止用树脂材料而使用混入有添加剂的环氧系的树脂的场合，做为密封用树脂材料可使用于该环氧系的树脂不混入添加剂的树脂材料(不含添加剂的封止用树脂材料)。
或者，在做为封止用树脂材料而使用环氧系的树脂的场合，做为密封用树脂材料可使用环氧树脂(基本树脂)。
做为密封用树脂材料，使用与包含于封止用树脂材料的树脂相异者(例如氟系的密封剂等)亦可。
由于树脂毛边232的突出高度最大也只有槽部141的深度，故将凹部143的深度设定为槽部141的深度以上亦可。在此场合，可不进行成形测试便设定凹部143的深度。压缩成形模具10为金属制的模具(金属模具)或金属制以外的模具(例如树脂模具或陶瓷模具)皆可。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种压缩成形模具，具备上模具、对向配置于此上模具的由框构件及可在此框构件内上下动的底面构件构成的下模具，用于将保持于前述上模具的基板上的电子零件借由对以前述下模具的前述框构件与前述底面构件包围的腔室内供给的树脂材料的压缩成形而树脂封止，其特征在于：
前述底面构件具有在其上面的外周缘部涵盖全周设置的槽部，在前述槽部的内周面形成有比前述底面构件的上面的该槽部的开口更往内周侧凹设的下方切除部。
2.如权利要求1所述的压缩成形模具，其特征在于其中，
在前述底面构件的上面形成有1或多个的凹部。
3.一种压缩成形方法，是使用压缩成形模具将装着于基板的电子零件以压缩成形来树脂封止，该压缩成形模具具备上模具、对向配置于此上模具的由框构件及可在此框构件内上下动的底面构件构成的下模具，用于将保持于前述上模具的基板上的电子零件借由对以前述下模具的前述框构件与前述底面构件包围的腔室内供给的树脂材料的压缩成形而树脂封止，前述底面构件具有在其上面的外周缘部涵盖全周设置的槽部，在前述槽部的内周面形成有比前述底面构件的上面的该槽部的开口更往内周侧凹设的下方切除部，其特征在于具有：
a)对前述腔室内供给密封用树脂材料并压缩成形而形成仿真成形品的步骤；
b)将前述密封用树脂材料压缩成形而形成的前述仿真成形品从因进入前述槽部的前述密封用树脂材料硬化而形成于该槽部内的槽部填充构件分离而从前述压缩成形模具取下的步骤；
c)对于前述槽部填充有前述槽部填充构件的状态的前述腔室内供给封止用树脂材料将基板上的电子零件以压缩成形来树脂封止而形成封止成形品的步骤；
d)将前述封止成形品从前述槽部填充构件分离而从前述压缩成形模具取下的步骤。
4.如权利要求3所述的压缩成形方法，其特征在于其中，
使用于前述底面构件的上面形成有1或多个的凹部的压缩成形模具。
5.如权利要求3或4所述的压缩成形方法，其特征在于其中，
前述密封用树脂材料为硬化后具有滑动性者。
6.如权利要求3或4所述的压缩成形方法，其特征在于其中，
前述封止用树脂材料是在树脂混入有添加剂者，前述密封用树脂材料是仅由前述树脂构成或在该树脂以比前述封止用树脂材料少的比例混入有前述添加剂者。
7.如权利要求5所述的压缩成形方法，其特征在于其中，
前述封止用树脂材料是在树脂混入有添加剂者，前述密封用树脂材料是仅由前述树脂构成或在该树脂以比前述封止用树脂材料少的比例混入有前述添加剂者。
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