JP2003133350A - 樹脂封止装置及び樹脂封止方法 - Google Patents

樹脂封止装置及び樹脂封止方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マトリクス状に圧縮成形されるキャビティ凹
部への樹脂供給量を均一にして封止樹脂の無駄がなく、
成形品の成形品質を向上させた樹脂封止装置を提供す
る。 【解決手段】 キャビティ凹部４がマトリクス状に形成
されたモールド金型１のパーティング面がリリースフィ
ルム５により覆われ、該リリースフィルム５に覆われた
キャビティ凹部４にシート状樹脂６が供給され、半導体
チップ７がキャビティ凹部４と同配置のマトリクス状に
搭載された回路基板８が搬入されて、モールド金型１に
よりクランプして圧縮成形される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】本発明は、マトリクス状にキ
ャビティ凹部が形成されたモールド金型のパーティング
面がリリースフィルムにより覆われ、該リリースフィル
ムに覆われた各キャビティ凹部にシート状樹脂が装填さ
れ、半導体チップがマトリクス状に基板に搭載された被
成形品が搬入されてモールド金型をクランプして圧縮成
形される樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体パッケージには様々な種類のもの
が開発され実用化されているが、表面実装型の半導体パ
ッケージの中で例えばキャビティダウン型のＢＧＡ（Ｂ
ａｌｌ・Ｇｒｉｄ・Ａｒｒａｙ）と呼ばれるパッケージ
が用いられている。これは、半導体チップを樹脂封止し
た樹脂封止部（パッケージ部）と外部接続端子（はんだ
ボール、金属バンプなど）が同一面に形成されているパ
ッケージである。具体的には、基板の端子形成面側にキ
ャビティ凹部を形成して半導体チップを収容し、該半導
体チップとキャビティ凹部の周囲に形成された基板側の
導体パターンとワイヤボンディング接続などにより電気
的に接続されたパッケージである。このキャビティダウ
ン型のＢＧＡパッケージを製造する場合、半導体チップ
を樹脂封止する方法には一般に以下の方法がある。先
ず、ポッティング法により液状樹脂をキャビティ凹部に
流下させて封止し、熱硬化させる方法である。また、他
の方法としては、トランスファー成形する方法であり、
ポットに供給された樹脂をプランジャでキャビティ凹部
へランナ・ゲートを介して圧送りして封止する方法であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポッテ
ィング方法による場合は、キャビティ凹部に流下させて
封止するため、製造工程に時間がかかるうえに、樹脂圧
を印加できないため、封止樹脂にエアーが混入し易く、
ボイドが発生して成形品質が低下する恐れがある。ま
た、トランスファー成形法による場合には、基板の端子
形成面には樹脂路（ランナ・ゲートを形成できないた
め、キャビティ凹部へ向かってゲートを立体的に設ける
（バーチカルゲートを設ける）必要があり、モールド金
型として上型及び下型のほかに、樹脂路が形成された中
間型を用いる必要があった。このため、樹脂封止装置が
複雑になるうえに、モールド金型への中間型の出し入れ
やクリーニングなどのメンテナンスが必要となり製造コ
ストが高くなる。また、一般にトランスファー成形法
は、ポットからキャビティ凹部に至る金型カル、金型ゲ
ート・ランナなどの樹脂路に封止樹脂が充填されて封止
されるため、不要樹脂（スクラップ）が発生して歩留ま
りが低下する。特にキャビティ凹部がマトリクス状に配
置された場合には封止樹脂の無駄が顕著になり、均一な
成形品質を維持することも困難になる。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、マトリクス状に圧縮成形されるキャビティ凹部へ
の樹脂供給量を均一にして封止樹脂の無駄がなく、成形
品の成形品質を向上させた樹脂封止装置及び樹脂封止方
法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。即ち、樹脂封止装置に
おいては、キャビティ凹部がマトリクス状に形成された
モールド金型のパーティング面がリリースフィルムによ
り覆われ、該リリースフィルムに覆われたキャビティ凹
部にシート状樹脂が供給され、半導体チップが前記キャ
ビティ凹部と同配置のマトリクス状に搭載された被成形
品が搬入されて、モールド金型によりクランプして圧縮
成形されることを特徴とする。また、シート状樹脂は、
パッケージに合わせて最適に計量カットされて供給され
ることを特徴とする。また、モールド金型には、下型の
隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ラン
ナが形成されており、該金型連通ランナが交差する部位
には、残留エアーや溢れた封止樹脂を収容可能なダミー
キャビティが形成されていることを特徴とする。また、
キャビティ凹部の底部を構成するキャビティブロック
は、モールド金型をクランプした後、更に上動可能に設
けられていることを特徴する。また、キャビティブロッ
クは、弾性体を介して支持されていることを特徴とす
る。
【０００６】また、樹脂封止方法においては、モールド
金型のキャビティ凹部がマトリクス状に形成されたパー
ティング面をリリースフィルムで覆う工程と、該リリー
スフィルムに覆われたキャビティ凹部にシート状樹脂を
供給する工程と、半導体チップがキャビティ凹部と同配
置のマトリクス状に搭載された被成形品をモールド金型
へ搬入して該モールド金型をクランプして圧縮成形する
工程とを含むことを特徴とする。また、シート状樹脂
を、パッケージに合わせて最適に計量カットしてから供
給することを特徴とする。また、圧縮成形する際に、下
型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通
ランナや、該金型連通ランナが交差する部位に設けられ
たダミーキャビティへ残留エアーや溢れた封止樹脂を収
容させて樹脂封止が行われることを特徴とする。また、
モールド金型が被成形品をクランプした後、キャティ凹
部の底部を構成するキャビティブロックを更に上動させ
て圧縮成形することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る樹脂封止装置
及び樹脂封止方法の好適な実施の形態について添付図面
と共に詳述する。本実施例は、被成形品の一例として、
回路基板に半導体チップがマトリクス状に配置され、ゲ
ート・ランナを配置するスペースのない半導体パッケー
ジを圧縮成形法により製造する樹脂封止装置及び樹脂封
止方法について説明する。図１は樹脂封止装置の概略構
成を示す模式説明図、図２（ａ）（ｂ）はシート状樹脂
の搬入動作を示す説明図、図３はモールド金型の構成を
示す説明図、図４〜図８は樹脂封止プロセスを示す模式
説明図である。
【０００８】先ず、樹脂封止装置の概略構成について図
１〜図４を参照して説明する。図１において、１はモー
ルド金型であり、上型２と下型３とを有する。下型３に
はキャビティ凹部４がマトリクス状に形成されており、
上型２及び下型３のパーティング面はリリースフィルム
５により覆われている（図１では上型２側のリリースフ
ィルム５を省略した）。この下型３の各キャビティ凹部
４にはシート状樹脂６が供給され、半導体チップ７がキ
ャビティ凹部４と同配置のマトリクス状に搭載された回
路基板８が、半導体チップ７をキャビティ凹部４に向け
て搬入され、下型３と上型２とでクランプされて圧縮成
形される。本実施例では、半導体チップ７のチップ電極
部が回路基板８のチップパッドと４方向にワイヤボンデ
ィング接続されており、ゲート・ランナを配置するスペ
ースのない場合について例示する。尚、半導体チップ７
ははんだバンプなどにより回路基板８にフリップチップ
接続され、マトリクス状に配置されているものでも良
い。
【０００９】シート状樹脂６は、例えばパッケージに応
じて最適に計量カットされた状態でトレー９に積層収容
されている。このシート状樹脂６は樹脂用ローダー１０
により最上側のものから一括して吸着保持されて図１の
矢印Ａに示すように、下型３の各キャビティ凹部４内に
搬入される。また、回路基板８は、半導体チップ７を下
側に向けて下型３に搬入される。尚、本実施例では、回
路基板８を図示しない基板搬送機構により下型３に搬入
しているが、上型２側のリリースフィルム５を省略する
場合には、図1の矢印Ｂに示すように基板搬送機構によ
り搬送された回路基板８を上型２のパーティング面に吸
着保持するようにしても良い。
【００１０】図２（ａ）（ｂ）において、下型３には、
隣接するキャビティ凹部４どうしを連絡する金型連通ラ
ンナ１１が形成されており、各金型連通ランナ１１どう
しが交差する部位にダミーキャビティ１２が形成されて
いる。この金型連通ランナ１１は、モールド金型１をク
ランプする際に、キャビティ凹部４に残留するエアーの
エアーベントとして用いられる。尚、シート状樹脂６は
各キャビティ凹部４へ定量的に供給できるので、エアー
ベントが確保されていれば、ダミーキャビティ１２は省
略することも可能である。
【００１１】図３において、下型３にはキャビティ凹部
４がマトリクス状に形成されたキャビティプレートを有
している。キャビティプレートには、キャビティ凹部４
を形成する仕切りブロック１３、エンドブロック１４な
どが設けられている。また、上端側が各キャビティ凹部
４の底部を構成するキャビティブロック１５が、キャビ
ティプレートに嵌め込まれるように設けられている。各
キャビティブロック１５の下端側は、支持プレート１６
に弾性体の一例であるスプリング１７を介して各々支持
されている。支持プレート１６は電動モータ１８により
回転駆動されるねじ軸１９に連繋しており、該電動モー
タ１８を所定方向に起動することでキャビティブロック
１５は上下動可能に設けられている。
【００１２】モールド金型１をクランプした後、電動モ
ータ１８を起動させてキャビティブロック１５のみをさ
らに上動させて、キャビティ凹部４に充填された封止樹
脂６を押圧して残留エアーを追い出して圧縮成形され
る。尚、シート状樹脂６の計量をパッケージより若干多
めに設定しておいて、ダミーキャビティ１２へ溢れた樹
脂を流れ込ませても良い。
【００１３】上型２のパーティング面に吸着保持された
リリースフィルム５は、図４に示すように、モールド金
型１をクランプした際に回路基板８の裏面側を覆う。ま
た、下型３のキャビティ凹部４を含むパーティング面に
吸着保持されたリリースフィルム５は、パッケージ部以
外の基板面を覆っている。リリースフィルム５は、上型
２及び下型３のパーティング面に各々連絡するエアー吸
引路（上型は２ａ、下型は不図示）より真空吸引されて
吸着されている。
【００１４】リリースフィルム５は、モールド金型１の
加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、金型面よ
り容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有す
るフィルム材、例えば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、
ＦＥＰ、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレン、ポ
リ塩化ビニリジン等が好適に用いられる。リリースフィ
ルム５は、上型２のパーティング面に形成された図示し
ない吸着穴よりエアーを吸引することで、吸着保持され
る。リリースフィルム５は、例えば図１に示すように、
供給リール５ａと巻取りリール５ｂ間に巻回された長尺
状のものをモールド金型１へ連続して供給し巻取りする
ようになっているが、予め短冊状に切断されたものを用
いても良い。
【００１５】また、樹脂封止装置には、例えば下型３を
電動モータによりトグル機構などを用いて上下動させて
モールド金型１を開閉する公知の型開閉機構などが装備
されている。
【００１６】次に、樹脂封止プロセスについて図５〜図
８を参照して説明する。図５において、型開きしたモー
ルド金型１の上型２及び下型３のパーティング面にリリ
ースフィルム５を各々吸着保持させておく。下型３のリ
リースフィルム５は、キャビティブロック１５の周囲に
形成された吸引路３ａにより吸引されてキャビティ凹部
４にならって吸着される。
【００１７】次に、図１及び図２に示す樹脂用ローダー
１０によりトレー９より予めパッケージに合わせて最適
に計量カットされたシート状樹脂６を吸着して、下型３
のキャビティ凹部４にシート状樹脂６を搬入する。次
に、半導体チップ７が搭載され、ワイヤボンディング接
続された回路基板８を、チップ面を下向きにしてモール
ド金型１の下型３にセットする。このとき、図６に示す
ように、半導体チップ７はキャビティ凹部４に供給され
加熱溶融されたシート状樹脂６に浸漬される。
【００１８】次に、図７に示すように、図示しない型開
閉機構を作動させて下型３を上動させてモールド金型１
をクランプする。次いで、図８に示すように、電動モー
タ１８を作動させてキャビティブロック１５を所定量上
動させ、このとき、キャビティ凹部４内の残留エアーは
周辺部の金型連通ランナ１１を通してダミーキャビティ
１２に向かって押し出して圧縮成形が行われる。シート
状樹脂６は正確に計量されているのでキャビティ凹部４
より溢れることなく封止樹脂の無駄がない。
【００１９】圧縮成形後、モールド金型１を型開きして
回路基板８がリリースフィルム５より分離して取出され
る。この後、マトリクス状に形成された半導体パッケー
ジは、回路基板８に接続されたままダイシング装置に搬
入され、半導体パッケージが個片に分離される。
【００２０】上記樹脂封止装置及び樹脂封止方法によれ
ば、リリースフィルム５に覆われたキャビティ凹部４に
シート状樹脂６が供給され、半導体チップ７がキャビテ
ィ凹部４と同配置のマトリクス状に搭載された回路基板
８が搬入されて、モールド金型１をクランプして圧縮成
形するので、液状樹脂をしようする場合に比べて、封止
樹脂の計量精度が高く、計量カットされた複数のシート
状樹脂６を一括してキャビティ凹部４に搬入できるの
で、一度に複数の成形品を樹脂封止する場合にも封止樹
脂の無駄がなく早く安価に大量生産でき、しかも成形品
の成形品質を向上させることができる。また、モールド
金型１には、下型３の隣接するキャビティ凹部４どうし
を連絡する金型連通ランナ１１や該金型連通ランナ１１
どうしが交差する部位にダミーキャビティ１２が形成さ
れている場合には、残留エアーや稀ではあるが溢れた封
止樹脂を収容でき、キャビティ凹部４の底部を構成する
キャビティブロック１５を、モールド金型１がクランプ
した後、更に上動させることにより残留エアーを除去し
てボイドの発生を防止でき、樹脂の粘度が落ちてから最
終的に圧縮するので半導体チップ７がワイヤボンディン
グ接続されている場合でも、ワイヤがつぶれたり切断さ
れたりすることが無い。
【００２１】以上本発明の好適な実施例について種々述
べてきたが、樹脂封止装置及び樹脂封止方法は上述した
各実施例に限定されるのではなく、例えばリリースフィ
ルム５は上型２側を省略して回路基板８を吸着するよう
にしても良い。また、半導体チップは回路基板８に対し
てワイヤボンディング接続されている場合に限らずフリ
ップチップ接続されていても良く、成形品はキャビティ
ダウン型のＢＧＡタイプの半導体パッケージやゲート・
ランナを配置するスペースのないマトリクス状に配置さ
れたＱＦＮ（Ｑｕａｄ・Ｆｌａｔ・Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅ
ｄ）タイプなど他の半導体パッケージであっても良い
等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得
るのはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】本発明に係る樹脂封止装置及び樹脂封止
方法によれば、リリースフィルムに覆われたキャビティ
凹部にシート状樹脂が供給され、半導体チップがキャビ
ティ凹部と同配置のマトリクス状に搭載された被成形品
が搬入されて、モールド金型をクランプして圧縮成形す
るので、液状樹脂をしようする場合に比べて、封止樹脂
の計量精度が高く、計量カットされた複数のシート状樹
脂を一括してキャビティ凹部に搬入できるので、一度に
複数の成形品を樹脂封止する場合にも封止樹脂の無駄が
なく早く安価に大量生産でき、しかも成形品の成形品質
を向上させることができる。また、モールド金型には、
下型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連
通ランナや該金型連通ランナどうしが交差する部位にダ
ミーキャビティが形成されている場合には、残留エアー
や稀ではあるが溢れた封止樹脂を収容でき、キャビティ
凹部の底部を構成するキャビティブロックを、モールド
金型がクランプした後、更に上動させることにより残留
エアーを除去してボイドの発生を防止でき、樹脂の粘度
が落ちてから最終的に圧縮するので半導体チップがワイ
ヤボンディング接続されている場合でも、ワイヤがつぶ
れたり切断されたりすることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止装置の概略構成を示す模式説明図であ
る。
【図２】シート状樹脂の搬入動作を示す説明図である。
【図３】モールド金型の構成を示す説明図である。
【図４】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図５】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図６】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図７】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図８】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【符号の説明】
１ モールド金型 ２ 上型 ３ 下型 ４ キャビティ凹部 ５ リリースフィルム ６ シート状樹脂 ７ 半導体チップ ８ 回路基板 ９ トレー １０ 樹脂用ローダー １１ 金型連通ランナ １２ ダミーキャビティ １３ 仕切りブロック １４ エンドブロック １５ キャビティブロック １６ 支持プレート １７ スプリング １８ 電動モータ １９ ねじ軸

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 キャビティ凹部がマトリクス状に形成さ
    れたモールド金型のパーティング面がリリースフィルム
    により覆われ、該リリースフィルムに覆われたキャビテ
    ィ凹部にシート状樹脂が供給され、半導体チップが前記
    キャビティ凹部と同配置のマトリクス状に搭載された被
    成形品が搬入されて、前記モールド金型によりクランプ
    して圧縮成形されることを特徴とする樹脂封止装置。
  2. 【請求項２】 前記シート状樹脂は、パッケージに合わ
    せて最適に計量カットされて供給されることを特徴とす
    る請求項１記載の樹脂封止装置。
  3. 【請求項３】 前記モールド金型には、下型の隣接する
    キャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成
    されており、該金型連通ランナが交差する部位には、残
    留エアーや溢れた封止樹脂を収容可能なダミーキャビテ
    ィが形成されていることを特徴とする請求項１記載の樹
    脂封止装置。
  4. 【請求項４】 前記キャビティ凹部の底部を構成するキ
    ャビティブロックは、前記モールド金型をクランプした
    後、更に上動可能に設けられていることを特徴する請求
    項１、２又は３記載の樹脂封止装置。
  5. 【請求項５】 前記キャビティブロックは、弾性体を介
    して支持されていることを特徴とする請求項４記載の樹
    脂封止装置。
  6. 【請求項６】 モールド金型のキャビティ凹部がマトリ
    クス状に形成されたパーティング面をリリースフィルム
    で覆う工程と、 該リリースフィルムに覆われたキャビティ凹部にシート
    状樹脂を供給する工程と、 半導体チップがキャビティ凹部と同配置のマトリクス状
    に搭載された被成形品をモールド金型へ搬入して該モー
    ルド金型をクランプして圧縮成形する工程とを含むこと
    を特徴とする樹脂封止方法。
  7. 【請求項７】 前記シート状樹脂を、パッケージに合わ
    せて最適に計量カットしてから供給することを特徴とす
    る請求項６記載の樹脂封止方法。
  8. 【請求項８】 圧縮成形する際に、下型の隣接するキャ
    ビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナや、該金型
    連通ランナが交差する部位に設けられたダミーキャビテ
    ィへ残留エアーや溢れた封止樹脂を収容させて樹脂封止
    が行われることを特徴とする請求項６又は７記載の樹脂
    封止方法。
  9. 【請求項９】 前記モールド金型が被成形品をクランプ
    した後、前記キャビティ凹部の底部を構成するキャビテ
    ィブロックを更に上動させて圧縮成形することを特徴と
    する請求項６、７又は８記載の樹脂封止方法。
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