JP2004327726A - 半導体装置の製造装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造装置およびその製造方法 Download PDF

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潤司 居倉
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Abstract

【課題】成形金型を増やさず、投資価格を押えて処理能力を向上させ、更にPKG(パッケージ)形状を安定させる事が出来る。
【解決手段】半導体射出成形機を用いて、半導体素子およびリードフレーム11に樹脂12を覆い成形金型1に挿入した後にその樹脂の硬化させて半導体装置を製造する半導体製造装置おいて、前記成形金型1より成形した半導体パッケージを高温にして保持すると共に、そのパッケージの反り・捻りを矯正するキュア部2を設けることにより、前記半導体パッケージの樹脂の硬化を促進させ、かつそのパッケージ形状を安定させたことを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造装置およびその製造方法に関し、特に簡単な改造により処理能力を向上させた半導体装置の製造装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置を樹脂により固定してその組立を行う場合に、半導体射出成形機が用いられる。この半導体射出成形機を用いる場合に、例えば、図3の斜視図に示すように、1台の設備に金型を複数個搭載し、金型を入れ替えて設備処理能力を向上させる方法がある。
【0003】
すなわち、図3の斜視図に示すように、上金型21と下金型22とで構成した金型体20を搬送させて、複数動作させることができるもので、この金型体20を目的の箇所から目的の箇所まで自動制御搬送する搬送レールもしくは搬送ガイド等の搬送機構24と、搬送機構24により搬送された金型体20を上プラテン25と下プラテン26とのプレス部27で加圧するための加圧装置28と、下プラテン26に設けられ、下金型22内に設けられたプランジャーを押し上げるプランジャーユニット29とを有している。この上プラテン25、下プラテン26、
加圧装置28、プランジャーユニット29により樹脂封止プレスユニットを構成している。
【0004】
また、この半導体製造装置は、樹脂封止のためのプレス部27の他に金型の洗浄を行なう紫外線照射ユニット30と、洗浄ブラシ31を有したクリーニングユニット32も備えている。紫外線照射ユニット30において、水銀ランプからのUV(紫外線)照射により、金型に付着した汚れを二酸化炭素、水等に分解して除去できる。
【0005】
なお、図4に示すように、この金型体20は、その下金型22において、金型内部のポット部33にプランジャー34を備え、また金型を加熱し、樹脂12aを溶融するための熱を供給するヒーターブロック23を有した金型ホルダー35が設けられている。そしてヒーターブロック23を有した金型ホルダー35は、下金型22だけでなく、上金型21にも設けられている。なお、図3に示す下金型22には、ポット部33、プランジャー34を省略している(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
この半導体製造装置について、以下、図5の工程順動作を示す斜視図により、その動作を説明する。図5でA〜Oは半導体製造装置の工程動作を示している。
【0007】
まず、動作Aとして、樹脂封止処理開始の初期エリアにて、下金型22の定位置に成形しようとする半導体素子を搭載したリードフレーム11と、樹脂ペレット12aを装着し、樹脂ペレット12aを下金型22のポット部33に装着する。この状態では、上金型21、下金型22は、ヒーターブロック23aを有した金型ホルダー35に装填されており、封止樹脂の溶融に必要な温度に加熱されている。また樹脂ペレット11aは半導体素子を封止するための熱硬化型樹脂のペレットである。
【0008】
次に動作Bとして、上金型21を下降させ、下金型22の上にセットする。次に動作Cとして、上金型21と下金型22とを重ね、金型体20を構成した状態で、搬送機構24によりプレス部27の下プラテン26上に搬送し、設置する。次に動作Dとして、加圧装置28により、上プラテン25を下降させ、金型体20に対して、樹脂封止圧に見合った型締力を押下する。この時点で、下金型21のポット部33に装填した樹脂ペレット12aは加熱・加圧により溶融している。
【0009】
次の動作Eとして、下プラテン26のプランジャーユニット29を上昇させ、下金型22に内蔵されたプランジャー34を押し上げ、金型体20内に加熱・加圧により溶融した樹脂を封止する。次に動作Fとして、樹脂封止後、プランジャーユニット31を下降させる。この時、下金型22に内蔵したプランジャー34は、プランジャーユニット31の下降動作に追随せず、封止完了時の位置にある。次の動作Gで、封止した樹脂の熱硬化時間に到達する前に、上プラテン25を上昇させ、加圧装置28による加圧を停止し、金型体20への加圧力を解除する。
【0010】
次に動作Hとして、上金型21と下金型22とを重ね合わせた金型体20をプレス部27の外部への待機エリアに搬送機構24により搬出し、樹脂の熱硬化時間に達するまで待機させる。この待機中は、上金型21の自重により、樹脂封止された半導体リードフレームは加圧保持され、樹脂は熱硬化反応しているものである。またこの待機中に、次の半導体素子を搭載したリードフレームを他の金型体20に装着し、前記A〜Fと同様の動作を行なう。
【0011】
次に動作Iとして、樹脂の熱硬化時間に達したならば、上金型21を上昇させ、金型体20を開く。次に動作Jとして、下金型22上の樹脂成形されたリードフレーム11を取り出す。
【0012】
次に動作Kとして、搬送機構により、開いた上金型21と、下金型22とを搬送し、紫外線照射ユニット30にセットする。そして上下金型21,22の内側領域に紫外線を照射する。この紫外線(UV)の照射により、金型に付着した汚れを分解て除去できる。さらに動作Lとして、搬送機構により、紫外線照射後の上下金型21,22を洗浄ブラシ31を有したクリーニングユニット32に搬送し、これらの内側領域をブラシ洗浄し、樹脂分解残渣等を除去・洗浄する。次に動作Mとして、ブラシ洗浄後の上下金型21,22をクリーニングユニット32から外部の待機エリアに搬出する。次に動作Nとして、ブラシ洗浄後の下金型2に対して、内蔵のプランジャー34をポット部33に押し下げ、プランジャー34を樹脂封止前の状態に戻す。
【0013】
そして動作Oとして、搬送機構により、上下金型21,22を前記動作Aの時の処理開始の初期エリアに搬送する。これら動作A〜Oのサイクルを複数の上金型と下金型との金型体を用いて順次繰り返すことにより、樹脂の熱硬化のために金型体20を樹脂封止ユニット内に停止させ、待機させることがなく、また金型の洗浄のための装置の停止等をなくし、連続で樹脂成形できるものである。
【0014】
【特許文献1】
特許第3165009号
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来の金型搬送方式では、金型20を複数個搭載しているため、これら金型20の切替機構が必要となり、製造設備が複雑化し、その初期投資が非常に大きくなるという問題がある。
【0016】
また、半導体パッケージが大型なものでは、パッケージの加熱時にその形状の捻りが問題となるため、そのパッケージ矯正を行なう必要がある。
【0017】
本発明の目的は、これらの問題を解決し、成形金型を増やさず、投資価格を押えて処理能力を向上させ、更にPKG(パッケージ)形状を安定させる事が出来る半導体製造装置を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成は、半導体射出成形機を用いて、半導体素子およびリードフレームに樹脂を覆い成形金型に挿入した後にその樹脂の硬化させて半導体装置を製造する半導体装置の製造装置おいて、前記成形金型により成形した半導体パッケージを高温にして保持すると共に、そのパッケージの反り・捻りを矯正するキュア部を設けることにより、前記半導体パッケージの樹脂の硬化を促進させ、かつそのパッケージ形状を安定させたことを特徴とする。
【0019】
本発明において、キュア部は、成形された半導体パッケージを保持する形状のパッケージ保持部と、このパッケージ保持部を所定温度に加熱するヒータおよび温度制御手段とを有することができ、また、パッケージ保持部は、半導体パッケージを挟み込む平面状の上下ブロックからなる本体と、前記半導体パッケージを上下からクランプするクランプ手段とを有することができ、さらに、パッケージ保持部の本体は、平面状の上下ブロックに半導体パッケージの形状に対応した形状の逃げ部を有することができる。
【0020】
本発明の他の構成は、半導体射出成形機を用いて、半導体素子およびリードフレームに樹脂を覆い成形金型に挿入した後にその樹脂の硬化させて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法おいて、前記成形金型により成形して一旦硬化した半導体パッケージを成形金型から取出し、この半導体パッケージを高温に保持するキュア部に保持して、再硬化させ、そのパッケージの反り・捻りを矯正し、前記半導体パッケージの樹脂の硬化促進と共に、そのパッケージ形状を安定させることを特徴とする。
【0021】
本発明において、半導体パッケージは、成形金型により30〜40秒で成形され、一旦硬化された後に、キュア部に保持されて再硬化されるようにできる。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の一実施形態の概略フローを説明する斜視図であり、図2は図1のキュア部の構成図である。図1の本実施形態の射出成型機の概要フローにおいて、1は成形金型、2はキュア部、3はLF(リードフレーム)加工部、4は収納部を示し、11はリードフレーム(LF)、12は樹脂(ペレット)である。
【0023】
次に、本実施形態の動作を説明する。まず、樹脂(ペレット)12とリードフレーム11とを成形金型1に搬入し、成形金型1の内部で一旦パッケージとして硬化させた後、取出してキュア部2に挿入する。
【0024】
このキュア部2にて再度パッケージの硬化を促進させるが、成形金型1で成形した後に、高温のキュアユニット(2)を設け、熱硬化の促進を成形金型1の外部にて行なう事を特徴とする。
【0025】
キュア部2にてキュア完了後、取出してリードフレーム11のランナーなどを除去する加工などをLF加工部3で行なってから、パッケージの製品を収納部4に収納する。
【0026】
このキュア部2は、図2の斜視図に示すように、平面状のブロックからなる上キュア部2aと下キュア部2bとから構成され、これら上、下キュア部2a,2bにはヒータ・熱電対2cが装着され、高温のキュアユニットとして温度制御される。これら上キュア部2aと下キュア部2bとで、製品の半導体装置を上下からクランプする為、パッケージ矯正の効果もある。パッケージ矯正に時間をかけたい時は、ユニットの数を増やしても対応可能である。
【0027】
本実施形態の構成によれば、成形金型内で実際にパッケージが成形されるのは30〜40秒で、残りの時間は樹脂の硬化待ちであるため、キュア部を外に設ける事により、成形部を効率的に稼動させることが出来る。
【0028】
本発明の他の実施形態として、例えば、キュア部2のプレートにパッケージ形状の逃げ部を入れて加工することも対応可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の構成によれば、成形金型内で実際にパッケージが成形されるのは30〜40秒で、残りの時間は樹脂の硬化待ちであるため、キュア部を外に設ける事により、成形部を効率的に稼動させることが出来、従って、小さな変更で大幅に設備処理能力を向上させることが出来るという効果があり、また、外部にてキュアを行なうことが出来るため、パッケージ成形と共に、そのパッケージ矯正を同時に行う事が出来るという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を説明する半導体製造装置の模式的構成図。
【図2】図1のキュア部を説明する構成図。
【図3】従来例の半導体製造装置を説明する模式的斜視図。
【図4】図3の半導体製造装置の部分構成図。
【図5】図3の動作工程を順に説明する斜視図。
【符号の説明】
1 成形金型
2 キュア部
2a 上キュア部
2b 下キュア部
2c ヒータ・熱電対
3 LF加工部
4 収納部
11 リードフレーム
12,12a 樹脂(ペレット)
20 金型体
21 上金型
22 下金型
23 ヒータ
24 搬送機構
25 上プラテン
26 下プラテン
27 プレス部
28 加圧装置
29 プランジャーユニット
30 紫外線照射ユニット
31 洗浄ブラシ
32 クリーニングユニット
33 ポット部
34 プランジャー
35 金型ホルダー

Claims (6)

  1. 半導体射出成形機を用いて、半導体素子およびリードフレームに樹脂を覆い成形金型に挿入した後にその樹脂の硬化させて半導体装置を製造する半導体装置の製造装置おいて、前記成形金型により成形した半導体パッケージを高温にして保持すると共に、そのパッケージの反り・捻りを矯正するキュア部を設けることにより、前記半導体パッケージの樹脂の硬化を促進させ、かつそのパッケージ形状を安定させたことを特徴とする半導体装置の製造装置。
  2. キュア部は、成形された半導体パッケージを保持する形状のパッケージ保持部と、このパッケージ保持部を所定温度に加熱するヒータおよびその温度制御手段とを有する請求項1記載の半導体装置の製造装置。
  3. パッケージ保持部は、半導体パッケージを挟み込む平面状の上下ブロックからなる本体と、前記半導体パッケージを上下からクランプするクランプ手段とを有する請求項2記載の半導体装置の製造装置。
  4. パッケージ保持部の本体は、平面状の上下ブロックに半導体パッケージの形状に対応した形状の逃げ部を有する請求項3記載の半導体装置の製造装置。
  5. 半導体射出成形機を用いて、半導体素子およびリードフレームに樹脂を覆い成形金型に挿入した後にその樹脂の硬化させて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法おいて、前記成形金型により成形して一旦硬化した半導体パッケージを成形金型から取出し、この半導体パッケージを高温に保持するキュア部に保持して、再硬化させ、そのパッケージの反り・捻りを矯正し、前記半導体パッケージの樹脂の硬化促進と共に、そのパッケージ形状を安定させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 半導体パッケージは、成形金型により30〜40秒で成形され、一旦硬化された後に、キュア部に保持されて再硬化されるようにした請求項5記載の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010177576A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Mitsui High Tec Inc 半導体装置の製造方法及びそれに用いる半導体パッケージの変形矯正装置
CN110497577A (zh) * 2019-08-21 2019-11-26 苏州旭芯翔智能设备有限公司 一种半导体元器件封装自动化注塑系统及其工作方法

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