JP2004247477A

JP2004247477A - モールド金型

Info

Publication number: JP2004247477A
Application number: JP2003035182A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Hayashi; 宏一郎林
Original assignee: Apic Yamada Corp
Current assignee: Apic Yamada Corp
Priority date: 2003-02-13
Filing date: 2003-02-13
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-13
Also published as: JP4078224B2

Abstract

【課題】有機基板を用いたワークの何れに基板段差が生じていても、樹脂フラッシュやクラックの発生が生ずることなく樹脂封止することができるモールド金型を提供する。
【解決手段】ワークをクランプするモールド金型１の樹脂封止面側と反対面側をクランプするインサートブロック３に有機基板２の逃げを許容する逃げ凹部６が形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、半導体チップが基板上に配置されたワークの片面を樹脂封止するモールド金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体パッケージの小型化、薄型化に伴って、半導体パッケージ用基板として用いられるＢＧＡ用基板などのはんだボールピッチが狭ピッチ化し、該ＢＧＡ用基板の配線密度が高密度化している。ＢＧＡ用基板には、薄型で微細配線が可能な樹脂系基板（ガラスエポキシ樹脂基板などの有機基板）が好適に用いられている。
【０００３】
一般にＢＧＡ用基板を樹脂封止するモールド金型は、ＢＧＡ用基板を平坦面に形成されたフラットインサートブロックとキャビティ凹部が形成されたキャビティインサートブロックとでクランプして樹脂封止するようになっている（特許文献１参照）。
ところで、有機基板は、リードフレームなどに比べて、基板の板厚にばらつきが生じている。例えば、図７（ａ）（ｂ）において、有機基板５１には金属の配線層５２に絶縁樹脂層５３が積層されているため凹凸部５４が生じている。また、製品にならない基板周縁部には、めっき用のバスラインなどの配線層が形成されることから、該基板周縁部に段差部５５が形成される場合があったり、樹脂封止面側に樹脂フラッシュを防ぐためのダムとしての絶縁樹脂層などを形成する場合もあった。
【０００４】
このように有機基板５１の表面の段差に対しては、モールド金型５６のキャビティインサートブロック５７にキャビティ凹部５９とは別に段差部５５を逃す逃げ凹部５８を形成して樹脂封止したり（図８（ｂ）参照）、キャビティインサートブロック５７により、段差部５５を潰してクランプしてから樹脂封止するようにしていた（図８（ａ）参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−３４０３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９（ａ）において、有機基板１の段差部５５がキャビティ凹部５９の端部にかかる場合には、モールド金型５６により段差部５５を潰してクランプすると、クラック又は白濁部が発生して、配線パターンが断線するおそれがあった。そこで、かかる場合には、図９（ｂ）においてキャビティインサートブロック５７にキャビティ凹部５９に連続して段差部５５を逃す逃げ凹部５８を形成して樹脂封止することが考えられる。
【０００７】
ところが、図１０（ａ）のように、段差部５５の段差が大きい有機基板５１の場合には有効であるが、図１０（ｂ）のように段差部５５の段差が小さい有機基板５１の場合には、樹脂フラッシュ（樹脂漏れ）が生ずるおそれがあり、製品の外観を損なうおそれがある。これに対し、モールド金型５６のクランプ力を調整して樹脂フラッシュを防ごうとしても、クラックが発生するおそれがある。このように、キャビティインサートブロック５７側に逃げ凹部５８を形成しても、有機基板５１が有する段差部の大きさや位置により、樹脂フラッシュとクラック・白濁の発生という金型クランプ力の強弱という相反する性質の調整要素を程よく調整して樹脂封止することが困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ワークに凹凸が生じていても、金型構造により樹脂フラッシュ又はクラック・白濁の発生を低減して樹脂封止することができるモールド金型を提供することにある。
【０００９】
【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、半導体チップが基板上に配置されたワークの片面を樹脂封止するモールド金型において、ワークをクランプするモールド金型のうち、樹脂封止面側と反対面側をクランプするインサートブロックに基板の逃げを許容する逃げ凹部が形成されていることを特徴とする。
また、逃げ凹部は、有機基板の樹脂フラッシュ防止用の逃げ凹部であることを特徴とする。この場合、樹脂フラッシュ防止用の逃げ凹部はキャビティ凹部の外周に形成されたクランプエリアより外側に形成されていることを特徴とする。
また、逃げ凹部は、有機基板のクラック発生部に対応して形成されたクラック防止用の逃げ凹部であることを特徴とする。この場合、クラック防止用の逃げ凹部は、キャビティ凹部の外周ラインが溝幅中心となるようにインサートブロックに形成されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモールド金型の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
図１（ａ）（ｂ）は段差部の異なる有機基板をクランプした場合のモールド金型の模式断面図、図２（ａ）〜（ｃ）はシングル基板用の樹脂フラッシュ低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、図３（ａ）〜（ｃ）はマトリクス基板用の樹脂フラッシュ低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、図４（ａ）〜（ｃ）はシングル基板用のクラック・白濁低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、図５（ａ）〜（ｃ）はマトリクス基板用の樹脂フラッシュ低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、図６はモールド金型の一例を示す断面図である。
【００１１】
先ず、モールド金型の概略構成について図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
図１（ａ）は段差部が大きい有機基板をクランプした場合、図１（ｂ）は段差部が小さい有機基板をクランプした場合のモールド金型を示す。
本実施例では、モールド金型１は、ワークである有機基板２を支持する下型インサートブロック（フラットインサートブロック）３とキャビティ凹部４が形成された上型インサートブロック（キャビティインサートブロック）５とを有している。樹脂封止面側と反対面側をクランプする下型インサートブロック３には有機基板２の逃げ凹部６が所定位置に形成されている。有機基板２には、半導体チップ７が搭載されており、該半導体チップ７搭載面側が樹脂封止面となる。一方半導体チップ７搭載面側と反対面側ははんだボール搭載面となる。また、有機基板２の周縁部にはめっき用のバスラインなどの配線層の集中などにより、例えば４０〜６０μｍ程度の段差部８が形成される場合が多い。
【００１２】
このように、樹脂封止面側と反対面側の下型インサートブロック３に逃げ凹部６が形成されているので、モールド金型１で有機基板２をクランプした際に、段差部８がキャビティ凹部４の端部にかかったとしても、有機基板２が有する弾性により段差部８の厚み分を逃げ凹部６へ逃がすことができる。したがって、有機基板２に段差部８が形成されていても、金型側でクランプ力を調整して樹脂フラッシュ又はクラック・白濁の発生を低減することができる。
【００１３】
以下、下型インサートブロック３の逃げ凹部６の形成エリアは、樹脂フラッシュ低減用とクラック・白濁低減用とで形成箇所や形成エリアが異なるため場合に分けて説明する。
【００１４】
先ず、樹脂フラッシュの発生を低減させるためのモールド金型１の構成について、図２及び図３を参照して説明する。図２はシングル基板、図３はマトリクス基板を樹脂モールドした場合の金型構造（下型インサートブロック３の構造）を示す。
図２（ａ）〜（ｃ）に示すシングルタイプの有機基板２のうち、樹脂封止部（パッケージ部）９の周囲のみに、上型インサートブロック５によるクランプエリア１０が形成され、該クランプエリア１０の外側に逃げ凹部６が縦横に形成されている（斜線部参照）。
また、図３（ａ）〜（ｃ）に示すマトリクスタイプの有機基板２のうち、樹脂封止部（パッケージ部）９の周囲のみに、上型インサートブロック５によるクランプエリア１０が形成され、該クランプエリア１０の外側に逃げ凹部６が縦横に形成されている。即ち、何れの場合も有機基板２でめっき用の配線パターンが形成される樹脂封止部（パッケージ部）９の外周に逃げ凹部６が形成されている。
【００１５】
有機基板２の周縁部に段差部８が生じていても、有機基板２の弾性変形により当該段差に相当する板厚を逃げ凹部６で吸収して平坦度を維持してクランプでき、モールド金型１のクランプ力を必要以上に弱めることなく所定の大きさに設定して樹脂フラッシュを生ずることなく樹脂モールドすることが可能である。
逃げ凹部６はフライス加工等で彫り込んでも良いが、下型インサートブロック３のゲート側端面３ａと、有機基板２のゲート側端面２ａとをほぼ一致させておくと（図６参照）、逃げ凹部６を研磨加工で形成することが可能となる。この場合、ゲート側、ベント側、キャビティ間及び縦横両端部に形成される逃げ凹部６の深さを適宜変えることも可能となり、樹脂基板の各部の厚さにばらつきがあっても金型側で容易に対応できる。また、逃げ凹部６の深さの調整も行い易い。
【００１６】
次に、クラック・白濁の発生を低減させるためのモールド金型１の構成について、図４及び図５を参照して説明する。図４はシングル基板、図５はマトリクス基板を樹脂モールドした場合の金型構造（下型インサートブロック３の構造）を示す。
図４（ａ）〜（ｃ）に示すシングルタイプの有機基板２のうち、上型インサートブロック５のキャビティ凹部４の端部である外周ライン（パッケージライン）１１を溝幅中心となるように逃げ凹部６が矩形状に形成されている（斜線部参照）。
また、図５（ａ）〜（ｃ）に示すマトリクスタイプの有機基板２のうち、上型インサートブロック５のキャビティ凹部４の端部である外周ライン（パッケージライン）１１が溝幅中心となるように逃げ凹部６が矩形状に形成されている。即ち、何れの場合も有機基板２の段差部８がキャビティ凹部４の外周ライン１１にかかった場合にクラックが発生し易いエリアに逃げ凹部６が形成されている。
【００１７】
例えば、有機基板２に配線パターンによる３０μｍ程度の段差部８が生じていても、段差部８を潰しすぎないよう逃げ凹部６で段差を吸収することでクランプ力を必要以上に強めることなく、モールド金型１のクランプ力を所定の大きさに設定してクラック・白濁を低減させて樹脂モールドすることが可能である。
逃げ凹部６は、フライス加工等で彫り込んでも良いが、放電加工を行うと加工用の電極を逃げ凹部６の平面形状に合わせて平らに形成して放電加工できるので、溝深さを均一にすることが可能である。放電加工で逃げ凹部６を設ける場合には梨地面に形成される。
【００１８】
次に、モールド金型の一例について図６を参照して説明する。
下型インサートブロック３は、下型チェイスブロック１２に弾性材１３によりフローティング支持されている。下型チェイスブロック１２には、センターインサートブロック１４が搭載されており、センターインサートブロック１４にはポット１５が設けられている。ポット１５には、プランジャ２０が昇降可能に設けられている。ポット１５に装填された樹脂タブレット等が加熱されて溶融し、該溶融樹脂をプランジャ２０が押し上げて、金型カル１８、金型ランナゲート１９を通じてキャビティに向けて圧送りする。下型チェイスブロック１２は、図示しない下型ベースブロックに支持されている。
【００１９】
上型インサートブロック５は、上型チェイスブロック１６に一体に支持されている。上型チェイスブロック１６には、カルインサートブロック１７が一体に支持されている。カルインサートブロック１７に形成された金型カル１８から上型インサートブロック５のキャビティ凹部４に連通する金型ランナゲート１９が各々形成されている。上型チェイスブロック１６は、図示しない上型ベースブロックに支持されている。
【００２０】
下型インサートブロック３に有機基板２を搬入し、ポット１５に樹脂タブレットなどを装填した後、モールド金型１をクランプする。このとき、有機基板２が有する段差部は前述した逃げ凹部６により吸収して樹脂封止が行われる。この場合、カルインサートブロック１７とセンターインサートブロック１４は当接しており、モールド金型１の有機基板２のクランプ力は弾性材１３の弾性力を調整することにより行われる。例えば、弾性材１３の直下のワッシャーの板厚を変更したり、調整駒などを用いて弾性材１３の撓みを調整することにより行われる。また、クランプ力を調整して樹脂封止した結果、有機基板２に樹脂フラッシュが発生する場合とクラック・白濁が発生する場合とで、逃げ凹部６の形成パターンが異なる下型インサートブロック３を使い分けて樹脂モールドが行われる。尚、弾性材１３としては、皿ばね、コイルばねなどが好適に用いられる。
【００２１】
上述したモールド金型１を用いると、樹脂封止面側と反対面側の下型インサートブロック３に逃げ凹部６が形成されているので、モールド金型１で有機基板２をクランプした際に、段差部８がキャビティ凹部４の端部（外周ライン１１）にかかったとしても、有機基板２が有する弾性により段差部８の厚み分を逃げ凹部６へ逃がすことができる。したがって、したがって、有機基板２に段差部８が形成されていても、金型クランプ力の強弱という相反する性質の調整要素を金型構造で調整して樹脂封止することで樹脂フラッシュ又はクラック・白濁の発生を低減し、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００２２】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、上述した実施例に限定されるのではなく、例えばワークとしては、有機基板に限らず、フィルム基板など、他の基板材料も採用でき、封止樹脂も固形樹脂、粉末樹脂、顆粒樹脂、液状樹脂なども使用可能である。モールド金型１は上型インサートブロックにキャビティ凹部が形成されている場合に限らず、下型インサートブロックにキャビティ凹部が形成されていても良い。更にはモールド金型１はフローティング構造に限らずチェイスブロックにインサートブロックが直接支持されたリジッドな金型構造であっても良い等、法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。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係るモールド金型を用いれば、樹脂封止面側と反対面側の下型インサートブロックに逃げ凹部が形成されているので、モールド金型で基板をクランプした際に、段差部がキャビティ凹部の端部（外周ライン）にかかったとしても、基板の段差部の段差分を逃げ凹部へ逃がすことができる。したがって、基板に段差部が形成されていても、金型クランプ力の強弱という相反する性質の調整要素を金型構造で調整して樹脂封止することで樹脂フラッシュ又はクラック・白濁の発生を低減し、製品の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】段差部の異なる有機基板をクランプした場合のモールド金型の模式断面図である。
【図２】シングル基板用の樹脂フラッシュ低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
【図３】マトリクス基板用の樹脂フラッシュ低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】シングル基板用のクラック・白濁低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
【図５】マトリクス基板用の樹脂フラッシュ低減用のインサートブロックの平面図、Ａ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図である。
【図６】モールド金型の一例を示す断面図である。
【図７】従来のワーク及びモールド金型の説明図である。
【図８】従来のワーク及びモールド金型の説明図である。
【図９】従来のモールド金型の課題を示す説明図である。
【図１０】従来のモールド金型の課題を示す説明図である。
【符号の説明】
１モールド金型
２有機基板
３下型インサートブロック
４キャビティ凹部
５上型インサートブロック
６逃げ凹部
７半導体チップ
８段差部
９樹脂封止部
１０クランプエリア
１１外周ライン
１２下型チェイスブロック
１３コイルバネ
１４センターインサートブロック
１５ポット
１６上型チェイスブロック
１７カルインサートブロック
１８金型カル
１９金型ランナゲート
２０プランジャ

Claims

半導体チップが基板上に配置されたワークの片面を樹脂封止するモールド金型において、
ワークをクランプするモールド金型のうち、樹脂封止面側と反対面側をクランプするインサートブロックに基板の逃げを許容する逃げ凹部が形成されていることを特徴とするモールド金型。
前記逃げ凹部は、有機基板の樹脂フラッシュ防止用の逃げ凹部であることを特徴とする請求項１記載のモールド金型。
前記樹脂フラッシュ防止用の逃げ凹部はキャビティ凹部の外周に形成されたクランプエリアより外側に形成されていることを特徴とする請求項２記載のモールド金型。
前記逃げ凹部は、有機基板のクラック発生部に対応して形成されたクラック防止用の逃げ凹部であることを特徴とする請求項１記載のモールド金型。
前記クラック防止用の逃げ凹部は、キャビティ凹部の外周ラインが溝幅中心となるようにインサートブロックに形成されていることを特徴とする請求項４記載のモールド金型。