CN1806323A - 树脂密封型半导体封装及其制造方法以及制造装置 - Google Patents

树脂密封型半导体封装及其制造方法以及制造装置 Download PDF

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Abstract

本发明的特征在于，将粉末状和颗粒状的树脂合成物在具有加热装置的搅拌桶内，使搅拌棒由前端突出的用于搅拌的活塞旋转，进行搅拌并使其熔化，取出被搅拌熔化过的树脂，加压形成封装形状，制作成形树脂，再将成形后的树脂安装于下型腔内的压缩活塞，将模具合模后，对压缩活塞加压，将半导体封装密封成形。使用此制造方法，可提供一种在已实施金线的细线化、高密度化时亦不易产生线偏移的树脂密封型半导体封装制造方法及制造装置。

Description

树脂密封型半导体封装及其制造方法以及制造装置
技术领域
本发明涉及一种树脂密封型半导体封装及其制造方法以及制造装置。适用于例如以树脂合成物对晶体管、IC、LSI等半导体芯片或电子元件进行密封的树脂密封型半导体封装的制造方法。
背景技术
先前，环氧树脂密封材料的传递模型法由于具有成本低、可靠性高以及生产率好等优点，如图15所示，广泛用于晶体管或IC、LSI等半导体芯片的密封、以及其他电子元件的密封。
通常在该传递模型法中，是将环氧树脂密封材料预先制成块状，将块状材料72投入模具61内的加料腔62，在加热熔化的同时使用注入用活塞67进行加压，以此使材料72通过推压部、闸口部64、浇口部65各条流路后送入模具型腔63内，在使环氧树脂密封材料硬化成形的同时，将装有半导体芯片或者电子元件的引线框架63a密封，并使半导体封装成形。
但是，此成形方法的前提是环氧树脂密封材料预先形成块状，因此需要其他工序使其成形。而块状材料根据成形产品的形状、大小各不相同，因此用于成形的压片机和模具亦需要很多。此外，还存在块状材料在运送过程中发生破损或附着于块状材料表面的细小粉末飞散到模具表面从而影响品质等问题。
进而，在传递模型法方法中，推压部、闸口部、浇口部以及其他很多部分会作为不需要的硬化树脂而被废弃，因此作为密封树脂使用的部分在整体中的比率、即树脂效率则难以提高。此外，还需要根据产品大小，库存不同大小的块状材料，因此不仅是成本方面，从资源的有效利用等方面看，也存在着需要解决的问题，例如块状材料的库存管理烦杂等。
对此，提出一种使封装压缩成形的方法，其将分割成上下型的树脂密封用模具保持于特定高温，将热硬化型树脂涂布于模具内部并使其熔化后，将装载有半导体芯片的引线框架或者TAB卷带固定于模具内部，向模具施加压力形成封装(例如参考专利文献1)。
此外，还提出一种使封装压缩成形的方法，该方法中，通过接合线连接于外部导引构造体的半导体芯片至少在能动面一侧配置包括未硬化树脂的密封用树脂片，通过向半导体芯片方向对密封用树脂片加压形成封装(例如参考专利文献2)。
还有一种使封装压缩成形的方法，此方法中，将装载有半导体芯片的引线框架或卷带框架插入模具内，将片状树脂直接提供给型腔内，使上下腔的两个底面成为成形活塞，加压后形成封装(例如参考专利文献3)。
除此之外，还提出一种使封装压缩成形的方法，其将薄板状树脂芯片提供给其中一方可以开关驱动的上下模具，通过加压使设置于载体的半导体芯片形成封装(例如参考专利文献4)。
采用专利文献1至4中提出的压缩成形方法，可以用作为能实现密封工序的自动化和在线(inline)化，且有利于封装的大型化、薄型化以及高集成化，可以满足封装的高可靠性要求的半导体密封制造方法。
然而，在该种压缩成形方法中，涂布的树脂以及树脂片或树脂芯片等是在170℃左右的高温模具上预加热特定时间后才进行压缩成形，由于密封树脂的硬化过程会导致粘度上升，因此存在金线变形、以及传递模型法中用于制造块状材料、树脂片以及树脂芯片的装置及对这些产品的需要保管等问题。
【专利文献1】日本专利特开平8-111465号公报(第2～9页)
【专利文献2】日本专利特开平6-275767号公报(第2～9页)
【专利文献3】日本专利特开平8-330342号公报(第2～6页)
【专利文献4】日本专利特开平9-187831号公报(第2～10页)
发明内容
本发明是为了解决半导体大型化、薄型化和高集成化时，容易发生线偏移以及难以取得高可靠性的问题而被研制的，目的在于提供一种即使在线已细线化、高密度化时，亦不容易产生线偏移的树脂密封型半导体封装的制造方法以及制造装置。
此外，本发明还提供一种不需要以往的树脂块，并且在线进行成形，可减少树脂废弃量、提高生产率并实现有效利用树脂的树脂密封型半导体封装的制造方法及制造装置。
本发明是：
[1]一种树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为包括：(1)将粉末状或颗粒状的树脂合成物供给计量桶进行计量的工序；(2)将上述树脂合成物从上述计量桶送入具有加热装置的搅拌桶的工序；(3)通过从用于搅拌的活塞的前端突出的搅拌棒的旋转，搅拌上述搅拌桶内的上述树脂合成物并使其熔化的工序；(4)取出被搅拌熔化过的上述树脂合成物，加压形成为封装形状的工序；(5)将装有半导体芯片或者电子元件的引线框架或卷带基板安装于具有加热装置的成形模具的上型腔的工序，(6)将成形后的上述树脂合成物安装于上述成形模具下型腔内用于压缩的活塞的工序；(7)将上述成形模具合模后，对上述压缩用活塞加压，使上述树脂合成物成形硬化，以此将上述半导体芯片或电子元件以及上述引线框架或卷带基板密封并一体成形的工序；(8)从模具中取出上述一体成形物即半导体封装的工序；
[2]如第[1]项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：在上述工序(3)中，搅拌上述树脂合成物并使其熔化时所使用的具有加热装置的搅拌桶的温度在80℃～120℃范围内；
[3]如第[1]或[2]项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：在上述工序(3)中，搅拌上述树脂合成物并使其熔化的时间在10秒～50秒范围内；
[4]如第[1]至[3]项中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：在上述工序(4)中，对上述树脂合成物加压使其成形的模具温度在50℃～100℃范围内，加压力(成形压力)在9.8KN～39.2KN范围内；
[5]如第[1]至[4]项中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：上述工序(4)中所形成的树脂合成物依据下型腔的底成形面的外形形状，形成略小的实质性相似的形状，缩小范围在0.1～0.5mm范围内；
[6]如第[1]～[4]项中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：上述工序(4)中所形成的树脂合成物一面的面积占上述下型腔的底成形面面积的90％或以上；
[7]一种树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：使用第[1]～[6]项中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法获得的树脂密封型半导体封装，在与形成于底面的压缩用活塞前端面外形形状相配合的凹凸线的框内进行切割；
[8]一种树脂密封型半导体封装的制造装置，其特征为包括：(1)将粉末状或颗粒状的树脂合成物供给计量桶进行计量的计量装置；(2)将上述树脂合成物从上述计量桶送入具有加热装置的树脂供给装置；(3)通过从搅拌用活塞前端突出的搅拌棒的旋转，搅拌上述搅拌桶内的上述树脂合成物并使其熔化的搅拌熔化装置；(4)取出被搅拌熔化过的上述树脂合成物，通过加压形成封装形状的成形装置；(5)将装有半导体芯片或者电子元件的引线框架或卷带基板安装于具有加热装置的成形模具上型腔内的被密封体安装装置；(6)将成形后的上述树脂合成物安装于上述成形模具下型腔内压缩用活塞的密封树脂安装装置；(7)将上述成形模具合模后，对上述压缩用活塞加压，使上述树脂合成物成形硬化，以此将上述半导体芯片或电子元件以及上述引线框架或卷带基板密封并一体成形的密封装置；(8)从模具中取出上述一体成形物即半导体封装的取出装置；
[9]一种树脂密封型半导体封装，其特征为：该树脂密封型半导体封装是使用上述制造方法或上述制造装置制造而成。
依据本发明所述的制造方法及制造装置，即使在已实施金线的细线化、高密度化的半导体封装中，也不容易产生线偏移，因此适宜作为用于制造大型化、薄型化、高集成化半导体封装的树脂密封型半导体封装的制造方法以及制造装置。
此外，根据本发明所述的制造方法及制造装置，不需要推压面、闸口以及浇口，因此不仅可减少树脂用量或废弃树脂，还可以实现模具的紧凑化，由于供给模具的树脂被搅拌并熔化，因此就不需要模具内的预热，且可缩短硬化时间并提高生产率。
根据本发明所述的制造方法及制造装置，供给搅拌工序的密封用树脂可以为粉末状或颗粒状，不需要是块状、树脂片状、树脂芯片状，因此不需要成形工序作为密封树脂的预处理，此外，也不需要进行使用树脂块、树脂片、树脂芯片时烦杂的库存管理等，从而可取得实用效果。
附图说明
图1是表示本发明实施方式所述的密封成形装置的下型主要部分的平面图。
图2是沿X-X线切断图1中下型的剖面图。
图3是密封成形装置的侧面概略说明图。
图4是图3中A箭头方向的图式。
图5是图3中B箭头方向的图式。
图6是表示本发明实施方式所述的密封成形装置成形的主要部分的正面图。
图7是本发明实施方式所述的密封成形装置的成形工序中，成形树脂FR状况的说明图。
图8是从剖面说明本发明实施方式所述的密封成形装置的密封工序中成形树脂安装工序的说明图。
图9是从剖面说明本发明实施方式所述的密封成形装置的密封工序中压缩成形工序的说明图。
图10是为说明图9中成形的成形品形状，而通过平面说明下型1为打开时的状态的说明图。
图11是说明本发明实施方式所述的密封成形装置的密封工序中的取出工序的说明图。
图12是本发明实施例所述的密封成形装置的成形树脂FR的外形形状与树脂密封型半导体封装的密封部形状的对比说明图。
图13是本发明实施例所述的密封成形装置的成形树脂FR的外形形状与树脂密封型半导体封装的密封部形状的对比说明图。
图14是本发明实施例所述的密封成形装置的成形树脂FR的外形形状与树脂密封型半导体封装的密封部形状的对比说明图。
图15是从剖面说明先前密封成形装置的密封工序的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图说明实施本发明的具体实施方式。且，与先前技术中说明的装置相同以及均等的部位构件，使用相同的符号进行说明。
在本发明中，与先前传递模型法方法或投入片状树脂的压缩成形方法相比，作为不易发生线偏移的成形方法及成形装置之较佳例，可使用例如日本专利特开2001-341155号公报中详细说明的发明『树脂材料的供给装置及方法』。
上述专利公开公报中揭示的树脂材料的供给装置具备将树脂供给计量桶进行计量的计量单元，将上述树脂材料从该计量单元送入具有加热装置的搅拌桶的输送装置，通过从搅拌用活塞前端突出的搅拌棒的旋转而将搅拌桶内的树脂材料搅拌并使其熔化的搅拌熔化装置，以及，可将搅拌熔化后的树脂材料向成形模具的模具桶挤压并供给的供给单元。
此处，在本发明中，如图1、图2所示，是使用以活塞3的前端面3a作为成形面，并将树脂接受部7设置于前端面3a之上进行压缩成形的密封装置(压缩成形装置)，以此取代上述成形模具的模具桶。
并且，在本发明中，还具备装载机，通过该装置，上述供给单元中被加热搅拌过的树脂合成物进而在组装于下述制造装置中的成形装置内被加压，在已成形的状态下供给树脂接受部7。密封装置(压缩成形装置)在该成形后的树脂合成物从装载机进入树脂接受部7后，将模具合模，使压缩用活塞3上升到特定位置，从而在树脂合成物加热硬化的期间内，被密封体可被密封。这种树脂密封型半导体封装的制造方法及制造装置与先前方法中的传递模型法方法或投入片状、树脂芯片的压缩成形方法相比，可获得不易发生线偏移的效果。
以下，详细说明在上述树脂材料的供给装置以及方法装置中，可将搅拌后成形为封装形状的树脂合成物提供给密封装置(压缩成形装置)并进行压缩成形的本发明的树脂密封型半导体封装的制造方法及制造装置。
本发明所述的树脂密封型半导体封装的制造装置如图3至图6所示，具有密封成形装置20，其大致由计量单元(图4)、搅拌单元(图5)、成形单元(图6)构成，并具备粉末状或颗粒状树脂合成物R(以下称粉末状树脂R)的供给装置。
图4所示的计量单元21通过旋转螺杆24将料斗22中储存的粉末状树脂R导入计量管24a内，并通过螺杆24在此计量管24a内旋转而进行计量，将粉末状树脂R依次分别装填到并列的多个计量桶25中。
图5所示的搅拌单元31在计量桶25与具有加热装置的搅拌桶32之间接受被计量过的粉末状树脂R，并于搅拌桶32中安装活塞37，活塞37的前端突出有搅拌棒37a，通过旋转搅拌棒37a进行搅拌和熔化。
图6所示的成形单元83用于将被搅拌熔化过的树脂合成物MR(以下称为熔化树脂MR)取出并投入成形臼80，通过杵81利用油压机82加压，使熔化树脂MR成形为封装形状。
此处，树脂密封型半导体密封部的外形形状被型腔成形部(模型部)4侧面4b的形状限制。因此，在本发明中，成形用臼80的内侧面与树脂密封型半导体封装的密封部的外部形状实质上相同。这里，所谓形状实质相同是指成形后的树脂合成物(以下称为成形树脂FR)的外形形状与树脂密封型半导体封装的密封部的外形形状(密封形状)实质上相同。在本发明中，通过使成形树脂FR的形状与树脂密封型半导体封装密封部的密封形状实质性相同，并可以最大限度避免密封工序中树脂在平面方向流动，因此可限制线偏移的现象。
图8所示的移动单元85使已被制造装置中的装载机成形的成形树脂FR向成形模具61移动，并将成形树脂FR提供给树脂接受部7。下型腔组块1以可更换的方式安装于下型61B，当成形树脂FR通过移动单元85到达此下型腔组块1的树脂接受部7上时，安装于移动单元85的吸附垫86则停止吸附，于是成形树脂FR被供给树脂接受部7。
此处，图1是说明下型腔组块1的平面图，图2是沿图1的X-X线切断时的剖面图。这些图中，在下型腔组块1的中央设有型腔成形部(模型部)4作为产品成形部。此模型部4底面4a的大致中央部呈四角形筒状贯通，该贯通部5上安装有以可上下移动的方式嵌入的压缩用活塞3。
此处，将此压缩用活塞3前端面3a设计为与产品树脂密封型半导体封装的密封部表面Pa的外形实质性相似的形状。此处，所谓实质性相似的形状包括相似的形状，还包括例如在角部形状上设计曲率(弧度)等改良设计。这样，当压缩用活塞3前端面3a与底面4a高度相同时，下型腔部便等同于模型部4。
此压缩用活塞3可通过用于压缩成形的进退机构6进退。此进退机构6没有特别限定，理想的是可通过例如伺服马达、编码器等正确控制其进退量。
此处，所谓的用于压缩成形，是指能够保持压缩成形所需压力的进退机构6。当需要控制压力时，可在任意位置设置能够通过压力传感器等压力检测器控制成形压力的机构。这种压力控制机构众所周知，例如可使称重传感器等压力检测器介于压缩用活塞3与进退机构6之间，依据压力检测器检测出的压力，保持必要的压力。
使压缩用活塞3前端面3a的位置从模型部4的下面4a处(以下称为模具找正位置)后退，从而可于该前端面3a上形成接受树脂的树脂接受部7。例如，图2中，压缩用活塞3后退，于前端面3a上形成树脂接受部7，于此处被搅拌熔化过且成形后的成形树脂FR被提供。
(1)计量工序
计量工序是指通过计量单元21，将提供给料斗22的粉末状树脂R提供给计量桶25的工序。
在此工序中，如图4所示，从树脂合成物供给口22a提供给料斗22的粉末状树脂R是在料斗22内，由计量用马达23运作旋转的螺杆24的周围有同样旋转的转盘22b上垂下捣料棒22c粉碎，从而不形成桥状，容易被螺杆24充填，可实现充分的定量供给。此螺杆24在计量管24a中，以特定旋转数旋转，从而在计量特定量粉末状树脂R的同时，将其从计量部21A装填至桶部25A的计量桶25内。
通过传送用马达27的运作，计量部21A使框体29内部移动于各计量桶的上端面25a上。这样，所有计量桶25中都装填有粉末状树脂R(参照图3、图4)。
在本发明中，粉末状树脂R的计量方法及计量装置并非仅限于使用上述计量单元21的方法及装置，只要能以特定精度将粉末状树脂R装到各计量桶25进行计量即可。例如，也可使用常用的计量进料器或螺旋进料器等定量供给装置。
(2)树脂传送工序
树脂移送工序是将粉末状树脂R从计量桶25送入具有加热装置的搅拌桶的工序。
在这个工序中，如图3～图5所示，当上述计量工序中，粉末状树脂R被装填至各计量桶25后，启动用于移动桶的汽缸28，移动桶部25A，同时启动用于移动桶的马达33，使其迎向搅拌桶32移动。接着，在计量桶25的下部，启动开关用汽缸26，打开开关26a，将被计量过的粉末状树脂R从计量桶25传送到搅拌桶32。然后，将用于移动桶的马达33移回原来位置，并使搅拌桶32位于活塞37之下。
(3)搅拌熔化工序
搅拌熔化工序是通过突出于搅拌活塞前端的搅拌棒的旋转，使搅拌桶内的粉末状树脂R熔化，并将熔化树脂MR取出的工序。
在此工序中，启动图3所示的搅拌棒用汽缸36a，如图5所示，使搅拌棒37a从活塞37前端突出，然后启动轴支传动装置38a的搅拌用马达38，通过轴支于各活塞37的各传动装置38b使活塞37旋转，搅拌具有加热装置的搅拌桶32内的粉末状树脂R并使其熔化。
搅拌单元31在搅拌的同时，迅速使通过支架58固定于移动单元51轨道56上的移动用马达52运作，驱动同步皮带54，在轨道56、57上移动，直到限制开关56a动作的位置为止。
当搅拌熔化结束后，启动搅拌棒用汽缸36a，使可动板44上升，将搅拌棒37a引入并埋进汽缸37。
接着启动上下移动用马达45，通过轴支的滑轮45a、皮带45b，使滚珠螺杆42旋转，将以下部连结板36安装的各活塞37一次性下降到向下移动的滚珠螺杆螺母43，取出在搅拌桶32内搅拌熔化后的熔化树脂MR。
这里，在本发明所述的搅拌熔化工序中，具有加热装置的搅拌桶温度较佳的是80℃～120℃范围内。此温度依据所使用的密封树脂种类、特性而各有不同，但较好的是在90℃～110℃范围内。当搅拌桶温度在80℃或以下时，会出现粉末状或颗粒状的树脂无法充分熔化，因此没有充分熔化的树脂掉落会导致无法获得特定的重量，而且，由于树脂温度低，而使得硬化时间无法缩短的问题。进而，在这种条件下实现的密封成形体会发生气泡多等问题。另一方面，当搅拌桶的温度在120℃或以上时，由于温度过高，因此硬化加速，造成树脂胶体化严重、粘度高、流动性低，热稳定性变差。这样会导致密封成形体中树脂充填不良、气泡增多、金线变形以及金线断裂等品质问题，或给连续成形造成困难。
在本发明的搅拌熔化工序中，较好的是搅拌熔化时间在10秒～50秒范围内。搅拌熔化时间与搅拌桶温度有关，但较好的搅拌熔化时间是在20秒～40秒范围内。
当搅拌熔化时间比10秒短时，粉末状树脂R无法充分熔化，因此就需要提高搅拌时搅拌棒的旋转转矩。于是，搅拌用马达电容便需要增大，结果会出现装置整体无法实现紧凑化的缺点。进而，在生产率、品质方面也会出现与搅拌桶温度低时同样的问题。另一方面，当搅拌熔化时间比50秒长时，搅拌熔化状态良好，硬化时间也能得到缩短，但是熔化树脂的热稳定性会恶化，硬化加速，胶体化严重。这样会导致密封成形体中树脂充填不良、气泡空隙增多、线偏移等现象，对确保品质和连续生产率造成困难。
(4)成形工序
成形工序是将熔化树脂MR取出后加压成为封装形状，从而形成成形树脂的工序。
在此工序中，将搅拌桶32内被搅拌熔化过的熔化树脂MR取出，如图6、图7所示，投入成形臼80以及具有加热装置的接受台84中，通过连接于油压机82的杵81加压，同时使熔化树脂MR成为半导体封装形状，从而形成成形树脂FR。
这里，在本发明所述的成形工序中，进行加压成形时使用的具有加热装置的接受台的温度较好的是在50℃～100℃范围内。此温度依据所使用的密封树脂种类、特性而各有不同，但较好的是在60℃～90℃范围内。如果是普通的块状或者粉末状、颗粒状的树脂合成物，在此温度范围内不易软化成形，但由于熔化树脂合成物MR已在搅拌桶32内被搅拌熔化，因此可以成形。当成形温度低于该范围的最低温度时，虽仍有下述加压力的作用，但成形树脂FR上会产生厚度斑、密度斑，或者无法形成封装形状。因此，在下述压缩成形时，便会出现无法均等压缩，局部出现线偏移、气泡多等问题。另一方面，当成形温度高于该温度范围时，有时杵81、成形臼80、接受台84间的空隙会产生毛刺，无法获得特定重量的成形树脂FR。此外，根据具体情况，有时还会出现杵81或接受台84上树脂附着过紧，成形树脂FR无法剥离，造成不易清洁等为连续成形性造成困难的问题。
此外，在本发明的成形工序中，加压力(成形压力)较好的是在9.8KN～39.2KN范围内。成形压力大小会受到所使用的密封树脂种类、特性或成形温度的影响，但最好的是在19.6KN～29.4KN范围内。如果是通常的粉末状、颗粒状树脂，这种范围内的成形压力一般难以使其成形，但在本发明中，由于在搅拌桶32内被搅拌熔化过的熔化树脂MR直接进入成形工序，因此可以使用如此的低成形压力进行成形。
此处，当成形压力低于下限值时，会出现难以形成封装形状，尤其在角部可能出现大面积未充填的状态。通过升高成形温度虽然可使其形成为封装形状，但升高成形温度时会产生上述问题。另一方面，当成形压力高于上限值时，则需要提高油压机的加压力，因此会妨碍紧凑化的实现。
此处，在本发明中，所谓封装形状是指由型腔成形部(模型部)4的形状所限制的树脂密封型半导体封装的密封部的密封形状。本发明中，成形树脂FR的外形形状较好的是与此树脂密封型半导体封装的密封部的密封形状实质性相同。
此处，此成形树脂FR需要可装入树脂接受部7。因此，考虑到要安装到该树脂接受部7，实际上，此成形树脂FR的外形形状需要设计为例如略小于成形活塞前端面3a外形形状。因此本发明中，与封装形状实质性相同，较好的是例如设计成为比树脂密封型半导体封装密封部略小0.1～0.5mm的实质性相似的外形形状，且成形树脂FR一面的面积占密封部表面3a’面积的90％或以上。
(5)框架安装工序
框架安装工序是指将安装有半导体芯片H(或者电子元件)的引线框架或者卷带基板F等被密封体，安装到具有加热装置的成形模具的上型腔的工序。
在此工序中，如图8所示，通过将安装有半导体芯片H(或者电子元件)的卷带基板F(或者引线框架)进行集成、排列、搬出的装载机(未图示)，将被密封体即卷带基板F安装于上型61A上的上型腔组块2表面。此时卷带基板F(或者引线框架63a)的固定机构没有特别限制，例如可利用未图示的真空吸引或者机械设备等。
(6)成形树脂安装工序
成形树脂安装工序是将成形树脂FR安装于下型腔内压缩用活塞的工序。
于此工序中，如图8所示，移动单元85使成形树脂FR向成形模具61移动，当成形树脂FR位于可替换的安装于下型61B的下型腔组块1的树脂接受部7时，启动安装于移动单元85的上述吸附垫86将成形树脂FR安装于树脂接受部7。
(7)压缩工序
压缩工序是在将模具合模后，对压缩用活塞实行加压，使成形树脂FR成形硬化，以此将半导体芯片或电子元件以及卷带基板或引线框架密封，使其一体成形的工序。
在此工序中，使用使上型腔组块2或者下型腔组块1中至少一方升降且合模的合模机构，关闭模具后，如图9所示，驱动进退机构6，使成形活塞3前端面3a上升到模合位置(成形面)，并进行压缩成形。
依据本发明所述的压缩成形，投入到树脂接受部7中的成形树脂FR在加热加压的条件下成形后，直接进行适度的预热，因此投入树脂接受部7后，立即可以获得最适合密封的流动性。
此处，在此实施例中，如图8至图11所示，使用了将半导体芯片H固定在卷带基板F的一面上，并将金线W接合的CSP，但由于是从需要密封的半导体芯片H下方密封，因此可以缩短熔化树脂在包括金线W的密封元件中流动的流动距离。除此之外，由于成形树脂FR是形成为封装形状，因此成形树脂FR熔化后流动的速度迟缓，当使金线W变细或采用精细线距时，亦可减少线偏移。
此外，通过此压缩工序，由已得的半导体封装(产品)P(参照图11)的压缩用活塞3而形成的成形面3a’上，形成有凹凸标记3ab’，其形状与压缩用活塞3的前端面3a的形状相配，上述压缩用活塞3依据成形树脂FR的重量差异而上下移动。
此处，在此实施例中，如图8、图10所示，由于压缩用活塞3前端面3a的外形形状设计为仅比型腔成形部4底面4a的外形形状小0.1mm～0.5mm，因此只要将装填的成形树脂FR重量差异适当控制在±0.1g左右的范围内，该凹凸标记3ab′就不会对产品性能造成实质影响。
尤其在CSP、BGA的一次性成形(通称为MAP)的封装中，脱模后会在此凹凸标记3ab’的框内被切割成单独的单片，因此切割后，各单片上不会显示这些凹凸标记3ab’，对产品的形状、性能没有实质性的影响。
(8)取出工序
取出工序是将一体成形物即半导体封装从模具取出的工序。
通过此工序，在硬化结束后，使用模具合模机构将上下型61打开，并通过任意方法将密封成形体即产品P取出(参照图11)。要取出产品P时，可使用例如吸附垫等吸附装置，也可以使用顶出棒或者顶出板取出。
另外，如图11所示，可使用进退机构6，使压缩用活塞3下降(后退)，取出产品P。从而，即使下型腔组块1上没有用于取出产品的突出棒等取出装置，也可以取出产品P。
已取得的产品P通过卸载机等适当搬出、集成后，传送到下一工序。然后，使用清洁机等装置对模具分割面上的毛刺、污渍等进行清洁，为下一个成形周期工序作准备。
使用以上所说明的本发明的树脂密封型半导体封装的制造方法及制造装置，可获得当实施金线的细线化、高密度化时，也不容易产生线偏移的半导体封装。
此外，不需要复式传递模型法中使用的树脂块，并且在线进行成形，可减少树脂废弃量、提高生产率并实现树脂有效利用，如同先前的树脂密封体，可不经过将残留于闸口部等的闸口、浇口树脂等不需要的树脂与成形品分离、即浇口脱离工序，就获得已脱离浇口的成形品。
以下，通过实施例说明本发明的效果，但本发明并不仅限于以下实施例。
实施例
实施例1
使用图1至图11所示的密封成形方法以及装置的1处搅拌桶，形成密封形成体。使用住友百力(BAKELITE)株式会社生产的环氧树脂成形材料SUMICON『EME-7730』(商品名)。
在以下成形条件下实施成形：搅拌桶32的温度为100℃、搅拌时间为30秒、成形臼80与成形用的接受台84的温度为80℃，成形压力24.5KN，压缩用活塞3的射出压力为9MPa，射出时间达12秒，硬化时间达100秒，模具温度为175℃。
使用以12芯片/1框架的封装、一次性使12个芯片成形的模具，将金线接合于具有8mm×6mm的1段芯片、3.5mm×3.5mm的2段芯片的堆叠芯片，充填厚度为200μm的卷带基板安装于模具上进行成形，对密封后的成形品进行未充填、外部气泡、内部气泡、线偏移、树脂废弃率的评测。
比较例1
作为比较，使用直径为14mm的迷你块状材料及图15所示的装置，进行4秒钟模具内预热，其他成形条件与实施例相同，进行多重传递模型法，将两者进行比较。
综合结果如表1所示。
[表1]
  实施例1   比较例1
  成形方式   本发明的成形方式   多重传递模型法
  未充填   0/3   0/3
  外部气泡   0/3   0/3
  内部气泡   0/3   0/3
  线偏移   2.6％   16.6％
  树脂废弃率   3.7％   75.7％
<测定万法>
1.未充填(缺料)：目测表面是否有未充填之处。
2.外部气泡：使用实体显微镜(×10)观察表面是否存在超过φ0.5mm大小的气泡。
3.内部气泡：将软X射线照射于成形品，观察是否存在超过φ0.3mm大小的气泡。
此外，表1所示的数值中，分母表示观察到的封装个数(将12个芯片封装一次性成形，作为1个封装)，分子表示出现异常的封装个数。
4.线偏移(金线变形)：将软X射线照射于成形品，测定接合线(直径25μm、长3.4mm的高强度金线)的变形量。以％表示最大金线变形量相对于半导体芯片端面与卷带引线端子接合位置间距离的比。此外，表1的数值表示36个芯片(将12芯片/1框架的封装数量n设为3进行评测)最大变形量的平均值。
5.树脂废弃率：以％表示与包括12芯片/1框架的封装中，必要树脂量与推压面、闸口、浇口等总树脂量的比。
实施例2
本实施例用于检查当成形树脂FR形状改变时对成形品性能造成的影响。
模具使用使12芯片/1框架的一次性成形用(MAP)的芯片大小封装CPS，密封部的表面3a’为38.70×38.35mm。此外，各个半导体装置H的芯片大小大致为5mm，接合线W是直径为25μm、长度为3.30mm的高强度金线。
为改变成形树脂FR的形状，将成形臼80的大小及形状如图12～14所示进行变化。此处，活塞3的前端面3a设计成为可将成形树脂FR投入树脂接受部7的最大面积。从而，前端面3a的外形线3ab如图中两点虚线所示，比成形树脂FR外形线(成形外形线)f大0.1+0.1mm(0.1mm～0.2mm)范围内。
这里，在图12的实施例1中，产品外形线4ab’与一点虚线所示的成形树脂FR的成形外形线f间的间隔w大致为0.3mm(活塞尺寸37.80×37.45mm)，成形树脂FR四角FRR的曲率半径设计为大致2mm，这样，成形树脂FR一个表面的面积与外形线4ab(图中是产品外形线4ab’)所包围的区域面积的比大致为96.5％(实测值)。
在图13所示的实施例2中，相同定义的间隔w设计为大致0.6mm(活塞尺寸37.70×37.35mm)，成形树脂FR四角FRR的曲率半径设计为大致10mm，于是成形树脂FR一个表面的面积与外形线4ab(图中是产品外形线4ab’)所包围的区域面积的比大致为85.2％(实测值)。
在图14所示的实验例3中，前端面3a及成形树脂FR设计成圆形，产品外形线4ab’与成形外形线f之间的最小宽度w为大致0.3mm，从而使成形树脂FR一个表面的面积与外形线4ab(图中是产品外形线4ab’)所包围的区域面积的比大致为76.5％(实测值)。
这样，在图12所示的半导体封装P中，切割线DL包括四角DLa而均位于成形树脂FR成形外形线f框内，图13中，切割线DL的四角DLa由成形树脂FR四角FRR突出，图14中，成形外形线f大幅搭于半导体封装H的金线W。
在以下成形条件下实施成形：搅拌桶32的温度为100℃、搅拌时间为30秒、成形臼80与成形用接受台84的温度为80℃，成形压力24.5KN，压缩用活塞的射出压力为9MPa，射出时间达8秒，硬化时间达100秒，模具温度(下型1、上型2的温度)为175℃。
在这种条件下，将接合有金线的卷带基板安放于模具上进行成形，与实施例1同样，对密封的产品P进行未充填、外部气泡、内部气泡、线偏移的测定，结果如表2所示。
[表2]
  项目   实验例1   实验例2   实验例3
  宽度w(mm)   0.3   0.6   0.3
  面积比   96.5％   85.2％   76.5％
  未充填   0/3   0/3   0/3
  外部气泡   0/3   0/3   0/3
  内部气泡   0/3   0/3   0/3
  线偏移   2.70％   8.50％   10.20％
由以上结果可知，通过使成形树脂FR的形状与封装形状相似，并使成形树脂的面积与下型腔的底成形面的面积(产品P一个表面的面积)的比在90％或以上，可缓解未充填、外部气泡、内部气泡和线偏移现象。
以上通过附图详细说明了本发明的实施例，但具体构造并非仅限于此实施例，在不脱离本发明主旨的范围内进行的设计变更也包括在本发明之内。
如上述说明，本发明所述的树脂密封型半导体封装制造方法及制造装置可实现在线化，在在线化后使树脂密封型半导体封装的制造工序全自动化的情况下，也不易产生线偏移，并且可以减少树脂废弃量，因此在实施半导体封装的大型化、薄型化、高集成化时，可确保高可靠性，此外，还可能进一步扩展作为适宜少量其他品种生产的树脂密封型半导体封装的制造方法以及制造装置。

Claims (9)

1、一种树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征在于包括：(1)将粉末状或颗粒状的树脂合成物供给计量桶进行计量的工序；(2)将上述树脂合成物从上述计量桶移送入具有加热装置的搅拌桶的工序；(3)通过从用于搅拌的活塞的前端突出的搅拌棒的旋转，搅拌上述搅拌桶内的上述树脂合成物并使其熔化的工序；(4)取出被搅拌熔化过的上述树脂合成物，加压形成为封装形状的工序；(5)将装有半导体芯片或者电子元件的引线框架或卷带基板，安装于具有加热装置的成形模具的上型腔的工序；(6)将成形后的上述树脂合成物安装于上述成形模具下型腔内用于压缩的活塞的工序；(7)将上述成形模具合模后，对上述压缩用活塞加压，使上述树脂合成物成形硬化，以此将上述半导体芯片或电子元件以及上述引线框架或卷带基板密封并一体成形的工序；(8)从模具取出上述一体成形物即半导体封装的工序。
2、根据权利要求1所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征为：在上述工序(3)中，搅拌上述树脂合成物并使其熔化时所使用的具有加热装置的搅拌桶的温度在80℃～120℃范围内。
3、根据权利要求1或2所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征在于：在上述工序(3)中，搅拌上述树脂合成物并使其熔化的时间在10秒～50秒范围内。
4、根据权利要求1至3中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征在于：在上述工序(4)中，对上述树脂合成物加压使其成形的模具温度在50℃～100℃范围内，加压力在9.8KN～39.2KN范围内。
5、根据权利要求1至4中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征在于：上述工序(4)中所形成的树脂合成物依据下型腔的底成形面的外形形状，形成略小的实质性相似形状，缩小范围在0.1～0.5mm范围内。
6、根据权利要求1至4中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征在于：上述工序(4)中所形成的树脂合成物一面的面积占上述下型腔的底成形面面积的90％或以上。
7、一种树脂密封型半导体封装的制造方法，其特征在于：利用权利要求1至6中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法所获得的树脂密封型半导体封装，在与形成于底面的压缩用活塞前端面外形形状相配合的凹凸线的框内进行切割。
8、一种树脂密封型半导体封装的制造装置，其特征在于包括：(1)将粉末状或颗粒状的树脂合成物供给计量桶进行计量的计量装置；(2)将上述树脂合成物从上述计量桶移送入具有加热装置的树脂供给装置；(3)通过从用于搅拌的活塞前端突出的搅拌棒的旋转，搅拌上述搅拌桶内的上述树脂合成物并使其熔化的搅拌熔化装置；(4)取出被搅拌熔化过的上述树脂合成物，加压形成为封装形状的成形装置；(5)将装有半导体芯片或者电子元件的引线框架或卷带基板安装于具有加热装置的成形模具的上型腔内的被密封体安装装置；(6)将成形后的上述树脂合成物安装于上述成形模具下型腔内压缩用活塞的密封树脂安装装置；(7)将上述成形模具合模后，对上述压缩用活塞加压，使上述树脂合成物成形硬化，以此将上述半导体芯片或电子元件以及上述引线框架或卷带基板密封并一体成形的密封装置；(8)从模具取出上述一体成形物即半导体封装的取出装置。
9、一种树脂密封型半导体封装，其特征在于：利用权利要求1至7中任何一项所述的树脂密封型半导体封装的制造方法或权利要求8所述的树脂密封型半导体封装的制造装置制造而成。
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