JP2005136053A - Resin sealing apparatus and method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関する。 The present invention relates to a resin sealing device and a resin sealing method for a semiconductor device in which only one surface of a substrate on which a semiconductor element is mounted is resin-sealed.
ガラスエポキシ樹脂、セラミック、ポリイミド等を材料とするインターポーザ(基板)の片面に半導体素子を搭載し、前記片面のみを樹脂封止するCSP(Chip Size Package)やBGA(Ball Grid Array)等に用いられる従来の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の例を図3に示す。図3(a)はインターポーザを一対の金型で挟持し樹脂を充填した状態を示しており、図3(b)は樹脂封止後に上金型を離型した状態を示している。 Used for CSP (Chip Size Package), BGA (Ball Grid Array), etc. in which a semiconductor element is mounted on one side of an interposer (substrate) made of glass epoxy resin, ceramic, polyimide, etc., and only one side is resin-sealed. An example of a conventional resin sealing device and resin sealing method is shown in FIG. FIG. 3A shows a state in which the interposer is sandwiched between a pair of molds and filled with resin, and FIG. 3B shows a state in which the upper mold is released after sealing with the resin.
従来の樹脂封止装置は、図3(a)に示すように、上金型1には、樹脂封止部となる製品部キャビティ2と製品部キャビティ2に樹脂を注入するためのカル部3が設けられ、下金型5には、樹脂注入用のポット6とプランジャー7、及びインターポーザ10を吸着するための吸着孔9が設けられている。
As shown in FIG. 3A, the conventional resin sealing device includes a
上記の樹脂封止装置を用いた樹脂封止方法では、まず、半導体素子を搭載したインターポーザ10を下金型5にセットして、円筒形のポット6にガイドされる円柱形のプランジャー7の頭頂部に過熱溶融した樹脂タブレットを投入する。上金型1と下金型5を合わせて締めた後、プランジャー7が上昇することにより、上金型1のカル部3から樹脂を製品部キャビティ2内に充填させる(図3(a))。冷却後、上金型1を分離し、充填した樹脂やインターポーザ10を下金型5側に残すようにする。
In the resin sealing method using the above resin sealing device, first, the
ところがこのような樹脂封止装置では、上金型1を下金型5から分離する際、図3(b)に示すように、インターポーザ10の樹脂封止されない側の面は下金型5に対してアンカーの役目をするものがないことから、吸着孔9により吸引しているにもかからず、インターポーザ10が上金型1に接着して引っ張られる現象が発生していた。
However, in such a resin sealing device, when the
また、他の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の例として、基板の片面のみを樹脂封止するタイプとは違うが、上下両方の金型にキャビティを有するタイプの樹脂封止装置で、キャビティに樹脂流路であるランナーにより連結された樹脂たまり部となるダミーキャビティを上下の金型に設けるとともに、ダミーキャビティにエジェクターピンを付設したものがある(特許文献1参照)。この樹脂封止装置では、ダミーキャビティにも樹脂を注入して、ボイドや未充填の発生を防止するとともに、エジェクターピンにより、ダミーキャビティ内の樹脂を押し出して確実に離型するようにしている。 Also, as an example of another resin sealing device and resin sealing method, it is different from the type in which only one side of the substrate is resin-sealed, but it is a type of resin sealing device having cavities in both upper and lower molds. In addition, a dummy cavity serving as a resin pool connected by a runner that is a resin flow path is provided in upper and lower molds, and an ejector pin is attached to the dummy cavity (see Patent Document 1). In this resin sealing device, resin is also injected into the dummy cavity to prevent generation of voids and unfilling, and the resin in the dummy cavity is pushed out by the ejector pins to be surely released.
また、本発明と同様の基板片面のみに樹脂パッケージが形成される半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の例として、離型時の下金型への密着力を高めるため、カル部のアンカーホール内にエジャクターピンを設け、樹脂を充填する際、アンカーホール内にも樹脂を充填してアンカー突起部を形成し、離型時に樹脂パッケージが上金型へもっていかれることを防止する方法も提案されている(特許文献2参照)。
従来のインターポーザの片面のみを樹脂封止するタイプの半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法では、プランジャーで供給される樹脂は製品部キャビティを充填して封止が完了していた。このため、上金型の離型時に樹脂封止されない側のインターポーザ面は下金型に対してアンカーとなりえるものがなく、上金型に接着して引っ張られる現象が発生して、離型不良やそれに起因するインターポーザと樹脂との剥離などの製品不良を発生させていた。 In a resin sealing device and a resin sealing method of a semiconductor device of the type in which only one side of a conventional interposer is resin-sealed, the resin supplied by the plunger fills the product portion cavity and sealing is completed. For this reason, when the upper mold is released, the interposer surface that is not sealed with resin cannot be anchored to the lower mold, causing a phenomenon in which the upper mold is attached and pulled, resulting in defective release In addition, product defects such as peeling between the interposer and the resin due to it have occurred.
また、上金型表面に離型用のフィルムを用いて、有機基板であるインターポーザを高い圧力でクランプした場合は、インターポーザとフィルムの間に貼りつきが発生し、離型時にインターポーザを含む半導体装置は上金型へカル部は下金型へ引っ張られる状態となり、結果として半導体装置が上金型に貼りついたり、半導体装置の樹脂封止部とカル部がゲート部分で分断し、樹脂封止装置が運転ができなくなる等の問題があった。 In addition, when a release film is used on the upper mold surface and the interposer, which is an organic substrate, is clamped at a high pressure, sticking occurs between the interposer and the film, and the semiconductor device includes the interposer when released. The upper die part is pulled to the lower die. As a result, the semiconductor device is stuck to the upper die, or the resin sealing part and the cull part of the semiconductor device are divided at the gate part, and the resin sealing There was a problem that the device could not be operated.
また、上下両方の金型にキャビティを有するタイプの樹脂封止装置では、樹脂たまり部となるダミーキャビティを上下の金型に設け、ボイドや未充填の発生を防止するとともに、ダミーキャビティにエジェクターピンを設けることでダミーキャビティ内の樹脂を押し出して離型する方法が行なわれている。しかし、これをインターポーザの片面のみを樹脂封止するタイプの半導体装置に適用しても、ボイドや未充填の発生は防止できるものの、インターポーザと下金型の接着力は弱いため、離型不良をなくすことは出来なかった。 Also, in the type of resin sealing device that has cavities in both the upper and lower molds, dummy cavities that serve as resin pools are provided in the upper and lower molds to prevent voids and unfilling, and ejector pins in the dummy cavities A method of extruding the resin in the dummy cavity to release the mold is provided. However, even if this is applied to a semiconductor device in which only one side of the interposer is sealed with resin, the occurrence of voids and unfilling can be prevented. I couldn't lose it.
また、基板片面にのみ樹脂パッケージが形成される半導体装置で、カル部のアンカーホール内にエジャクターピンを設け、樹脂を充填する際、アンカーホール内にも樹脂を充填してアンカー突起部を形成し下金型への密着力を高める方法では、半導体装置の樹脂封止部の片側にのみアンカー突起部があるためバランスが悪く、離型不良をなくすことは難しかった。 In addition, in a semiconductor device in which a resin package is formed only on one side of the substrate, an ejector pin is provided in the anchor hole in the cull part, and when the resin is filled, the anchor hole is also filled with resin to form an anchor protrusion. However, in the method for increasing the adhesion to the lower mold, the anchor protrusion is provided only on one side of the resin sealing portion of the semiconductor device, so that the balance is poor and it is difficult to eliminate the mold release failure.
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、対面する一対の金型のうち一方の金型に樹脂封止部となるキャビティを有し、前記一対の金型のうち少なくともどちらかの金型に、前記キャビティへ樹脂を注入するためのカル部と、前記キャビティから流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティとを備え、前記キャビティに樹脂を充填することにより半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止するための半導体装置の樹脂封止装置であって、前記キャビティを有しない他方の金型には、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に、前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じるアンカーホールが設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において、該樹脂封止装置は、離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する手段と、樹脂を前記カル部から前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填する手段とが設けられ、前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じる前記アンカーホールは、前記充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、前記充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えていることを特徴とする。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は請求項2いずれか1つに係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられていることを特徴とする。
The invention according to
請求項4に係る発明は、請求項2又は請求項3いずれか1つに係る発明において、該樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する手段と、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記ポットと前記エジャクター孔とに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す手段と、前記プランジャー及び前記エジェクターピンが、それぞれ前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出す動作をすることで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す手段とを含むことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the second or third aspect, the plunger for resin press-fitting into the cull portion is provided on the other mold side of the resin sealing device. And a pot serving as the anchor hole communicating with the cull portion where the plunger moves forward and backward, an ejector hole serving as the anchor hole communicating with the dummy cavity, and an ejector pin moving forward and backward inside and outside the ejector hole, When the resin in the pot is press-fitted with the plunger to fill the cavity and the dummy cavity from the cull portion, the top of the plunger is stopped at a predetermined position in the pot, and the predetermined portion is placed in the pot. And the top of the ejector pin is stopped in the ejector hole. The resin filled in the predetermined volume of resin, the cull part, the cavity, the dummy cavity, the pot, and the ejector hole are cured, and then the one mold is separated. When molding, the resin filled in at least the pot and the ejector hole provided in the other mold stays in the pot and the ejector hole, so that the cull part, the cavity, and the dummy The resin filled in the cavity and the substrate are kept fixed to the other mold, and the means for releasing only the one mold, the plunger and the ejector pin are respectively in the pot and the By performing the operation of extruding the resin filled in the ejector hole from the other mold, the cull portion and the die are removed from the other mold. Characterized in that it comprises a means for separating the resin and the substrate was filled with the over cavity and the anchor hole.
請求項5に係る発明は、対面する一対の金型のうち一方の金型に樹脂封止部となるキャビティを有し、前記一対の金型のうち少なくともどちらかの金型に、前記キャビティへ樹脂を注入するためのカル部と、前記キャビティから流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティとを備えた樹脂封止装置を用い、半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法であって、離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する工程と、樹脂を前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填するとともに、前記キャビティを有しない他方の金型に設けられ、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に配設された前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じるアンカーホールにも所定の体積の前記樹脂を充填する工程と、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記アンカーホールに充填した樹脂が該アンカーホール内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、前記他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする。
In the invention according to
請求項6に係る発明は、請求項5に係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられ、前記樹脂押し出し機構により、前記アンカーホールに充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程を含むことを特徴とする。
The invention according to
請求項7に係る発明は、請求項5又は請求項6いずれか1つに係る発明において、前記樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する工程と、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、前記プランジャー及びエジェクターピンの動作により、前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする。
The invention according to
請求項8に係る発明は、請求項5乃至請求項7いずれか1つに係る発明において、樹脂封止する前記基板は、複数の半導体装置を形成する集合基板であり、1つの前記キャビティで前記集合基板上の前記複数の半導体装置を一括封止することを特徴とする。 The invention according to an eighth aspect is the invention according to any one of the fifth to seventh aspects, wherein the substrate to be resin-sealed is a collective substrate for forming a plurality of semiconductor devices, and the single cavity includes the cavity. The plurality of semiconductor devices on the collective substrate are collectively sealed.
請求項1に係る発明によれば、キャビティを有しない他方の金型には、対面する一方の金型のキャビティを間にして対向する位置に、カル部とダミーキャビティとにそれぞれ通じるアンカーホールが設けられているので、上金型の離型時、キャビティを挟んで対向した側にあるカル部とダミーキャビティの樹脂が、下金型へのアンカーとなる部分がない基板部分の上金型への接着による引っ張りを抑えるとともに、アンカーホール内の樹脂が下金型へのアンカーとして作用して、上金型による剥離方向の負荷に基板の両側からバランス良く対抗できる為、離型不良に起因する樹脂剥がれや離型フィルムの貼りつき等の問題の発生を抑制でき、安定した品質の半導体装置が生産できる。 According to the first aspect of the present invention, the other mold having no cavity has anchor holes that respectively communicate with the cull portion and the dummy cavity at positions facing each other with the cavity of the one mold facing each other. When the upper mold is released, the resin of the cull part and the dummy cavity on the opposite side across the cavity is transferred to the upper mold of the substrate part where there is no part to be an anchor to the lower mold. In addition to suppressing pulling due to adhesion of the resin, the resin in the anchor hole acts as an anchor to the lower mold, and can counterbalance the load in the peeling direction from the upper mold from both sides of the substrate in a balanced manner. The occurrence of problems such as resin peeling and release film sticking can be suppressed, and a semiconductor device with stable quality can be produced.
請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る発明において、前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じる前記アンカーホールは、前記一方の金型を離す際に、充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えているので、上金型による引張り力が作用しても、インターポーザの両側からバランス良く対抗し、下金型からの剥離を抑えることが出来る。一方、アンカーホール内の樹脂は実際の半導体装置には使用されないため、あまり大きすぎて樹脂の無駄が増えないように所定の体積とすることで樹脂の使用量を抑制出来る。このように、片面に樹脂封止するタイプの半導体装置の樹脂封止工程において、確実に離型することができ樹脂封止不良の発生を防止し信頼性の高い半導体パッケージ形成が出来る。
According to the invention according to
請求項3に係る発明によれば、請求項1又は請求項2いずれか1つに係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられているので、アンカーホール内の樹脂を押し出すことで、連結している前記カル部と前記ダミーキャビティの両側から前記製品部キャビティの樹脂に力が掛かり、直接半導体装置に力を掛けずに前記他方の金型から樹脂や半導体装置を離すことが出来る。また、アンカーホール内を進退動作するので樹脂残り量を可変することが出来る。このように、エジェクターとアンカーの機能を共用でき、金型を小型化出来る。
According to the invention according to
請求項4に係る発明によれば、請求項2又は請求項3いずれか1つに係る発明において、
カル部のアンカーホールをプランジャーが進退動作するポットとすることで、1つのホールで樹脂注入と離型時のアンカーという2つの役割を担うことが出来、金型を小型簡略化出来る。
According to the invention according to
By making the anchor hole in the cull portion a pot in which the plunger moves forward and backward, one hole can serve two roles of resin injection and anchor at the time of mold release, and the mold can be simplified and simplified.
請求項5に係る発明よれば、基板を一対の金型で挟持する工程と、樹脂を前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填するとともに、前記アンカーホールにも所定の体積の前記樹脂を充填する工程と、樹脂を硬化した後、充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、該他方の金型から、充填した樹脂及び前記基板を離す工程を含んでいる為、上金型の離型時、キャビティを挟んで対向した側にあるカル部とダミーキャビティの樹脂が、下金型へのアンカーとなる部分がない基板やキャビティの樹脂の上金型への接着による引っ張りを抑えるとともに、カル部とダミーキャビティにそれぞれ通じるアンカーホール内の樹脂が下金型へのアンカーとして作用して、上金型による剥離方向の負荷に基板の両側からバランス良く対抗できる為、離型不良に起因する樹脂剥がれや離型フィルムの貼りつき等の問題の発生を抑制でき、安定した品質の製品が生産できる。
According to the invention of
請求項6に係る発明によれば、請求項5に係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられ、前記樹脂押し出し機構により、前記アンカーホールに充填した樹脂を他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、充填した樹脂及び基板を離す工程を含んでいる為、連結している前記カル部と前記ダミーキャビティの両側から前記製品部キャビティの樹脂に力が掛かり、直接半導体装置に力を掛けずに前記他方の金型から樹脂や半導体装置を離すことが出来る。また、アンカーホール内を進退動作することで充填する樹脂の体積を可変出来るので、使用する樹脂の種類に応じて最適な樹脂残り量を設定することが出来る。
According to the invention of
請求項7に係る発明によれば、請求項5又は請求項6いずれか1つに係る発明において、カル部のアンカーホールがプランジャーが進退動作するポットなので、ポット内の樹脂をプランジャーで圧入して充填する際に、プランジャーの頭頂部をポット内の所定の位置に停止させることで、ポット内にアンカー効果を有する所定の体積の樹脂を正確かつ容易に残すことが出来る。
According to the invention according to
請求項8に係る発明によれば、請求項5乃至請求項7いずれか1つに係る発明において、樹脂封止する基板は、複数の半導体装置を形成する集合基板であり、1つのキャビティで前記集合基板上の前記複数の半導体装置を一括封止するので、1回の樹脂封止で1枚の基板から多数の半導体装置を剥離不良の発生もなく高い信頼性で形成できる。
According to the invention according to
図1は本発明の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂方法の一実施形態を示す断面の概略図であり、図2は本発明の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の一実施形態を示す上面からの概略図である。図1、図2は樹脂封止装置のうち特に本発明に関係する上金型1と下金型5からなる一対の金型付近を表したものあり、それ以外の部分は従来の一般的な樹脂封止装置と同様である為省略している。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a resin sealing device and resin method for a semiconductor device of the present invention, and FIG. 2 is one embodiment of a resin sealing device and resin sealing method for a semiconductor device of the present invention. It is the schematic from the upper surface which shows a form. FIG. 1 and FIG. 2 show the vicinity of a pair of molds composed of an
図1(a)はインターポーザ10を一対の金型で挟持し樹脂を充填した状態を示しており、図1(b)は樹脂封止後に上金型を離型した状態を示している。図2は、図1(b)の下金型5側のインターポーザ10や充填した樹脂の上面からの概略図である。図2では、充填した樹脂に、わかりやすいように、製品部キャビティ2、カル部3、ダミーキャビティ4の符号を付けている。そして、製品部キャビティ2の樹脂を間にして対向する側にそれぞれカル部3とダミーキャビティ4の封止樹脂が連結して形成された状態となっている。
FIG. 1A shows a state in which the
図2のA−A断面の概略図が図1にあたるが、A−A断面は、カル部3と製品部キャビティ2の間が樹脂流路により連結していることが図1でわかるように樹脂流路部分の断面を選択しているため、一部直線上にはない。また、図1では上金型1も含んで示している。
A schematic view of the AA cross section of FIG. 2 corresponds to FIG. 1, and the AA cross section is a resin as can be seen from FIG. 1 that the
図1(a)により、本発明の半導体装置の樹脂封止装置を説明する。上金型1には樹脂が充填され樹脂封止部となる製品部キャビティ2と、製品部キャビティ2に樹脂を注入するためのカル部3、製品部キャビティ2から流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティ4が形成されている。一方、下金型5側にはインターポーザ10を吸着する為の真空引き用の吸着孔9、カル部3に連結した円筒形のポット6とそれにガイドされる進退動作可能な円柱形のプランジャー7、ダミーキャビティ4に連結したエジェクター孔11とエジェクター孔11内を進退動作可能なエジャクターピン8が設けられている。
With reference to FIG. 1A, a resin sealing device for a semiconductor device of the present invention will be described. The
ポット6とエジャクター孔11は、充填した樹脂を硬化した後、上金型1を離型する際に、充填した樹脂及びインターポーザ10が下金型5に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えているので、上金型1による引張り力が作用しても、インターポーザ10の両側からバランス良く対抗し、下金型5からの剥離を抑える。このように、ポット6とエジャクター孔11は下金型5へのアンカー効果を有するアンカーホールと言い換えることが出来る。
The
一方、アンカーホール内の樹脂は実際の半導体装置には使用されないため、あまり大きすぎて樹脂の無駄が増えないように所定の体積とすることで樹脂の使用量を抑えることが出来る。これは、金型の設計段階でアンカーホールの開口部の面積や深さ(エジャクターピン8の長さなど)を上記範囲内で自由に調整することで実現できる。また、アンカー効果は、アンカーホールの形状や位置を変えることや、内面を梨地にしたり横溝を形成することで効果が大きくなる。 On the other hand, since the resin in the anchor hole is not used in an actual semiconductor device, the use amount of the resin can be suppressed by setting the volume so as not to increase the waste of the resin because it is too large. This can be realized by freely adjusting the area and depth of the opening of the anchor hole (such as the length of the ejector pin 8) within the above range at the mold design stage. Further, the anchor effect is enhanced by changing the shape and position of the anchor hole, making the inner surface matte or forming a lateral groove.
図では省略しているが、カル部3と製品部キャビティ2との間、及び製品部キャビティ2とダミーキャビティ4との間には樹脂流路となるランナーやゲートが設けられている。
Although omitted in the drawing, runners and gates serving as resin flow paths are provided between the
また、図1及び図2では、1個の製品部キャビティ2等を示しているが、1つの金型に複数の製品部キャビティ2、カル部3、ダミーキャビティ4の組み合わせを設けること等で、同時に複数のインターポーザ10の樹脂封止を行なっても良い。また、実際のインターポーザ10は集合基板として1枚の基板上に例えばマトリックス状に多数の半導体素子をバンプ接続等により実装搭載し、一括で樹脂封止した後に、封止樹脂とインターポーザ10をダイサー等により縦横に切断し、複数の半導体装置を同時に形成する。
1 and 2 show one
インターポーザ10の材料としては、ガラスエポキシ、セラミックなどの絶縁基板や、ポリイミドなどのテープ基板など用途に応じて種々用いることが出来る。
As a material of the
本発明による半導体装置の樹脂封止方法を図1により工程順に説明する。まず、半導体素子を搭載したインターポーザ10を下金型5に載せ、吸着孔9からの真空引きによりインターポーザ10を下金型5に吸着固定する。樹脂封止前に上金型1に離型しやすいように離型用のフィルムを取り付けて樹脂封止しても良い。
A resin sealing method of a semiconductor device according to the present invention will be described in the order of steps with reference to FIG. First, the
下金型5側に設けられた円筒形のポット6にガイドされる円柱形のプランジャー7の頭頂部に過熱溶融した樹脂タブレットを投入し、上金型1と下金型5を合わせて締めた後、プランジャー7の頭頂部に樹脂が置かれた状態からプランジャー7が上昇することで、樹脂はカル部3から製品部キャビティ2を通り、更に樹脂の一部によりダミーキャビティ4が充填される。そして、注入される樹脂の先頭部は空気を多く巻き込んでいるが、この部分はダミーキャビティ4に封入され、製品部キャビティ2には空気を巻き込んでいない樹脂が充填される。
A superheated and melted resin tablet is placed on the top of a
ここで、ポット6内の樹脂をプランジャー7で圧入する際、プランジャー7を前記ポット6内の所定の位置に停止させポット6内に樹脂を残すとともに、ダミーキャビティ4に連結したエジェクター孔11内にも所定の量の樹脂を流入させる(図1(a))。
Here, when the resin in the
ポット6内及びエジェクター孔11内への樹脂の充填量は、樹脂封止後、上金型1が離型する際、ポット6内及びエジェクター孔11内に充填された樹脂が下金型5へのアンカーの役割をしてインターポーザ10や充填された樹脂と下金型5との密着力が十分になるような量をそれぞれ適宜設定する。
The filling amount of the resin in the
樹脂硬化の後、上金型1と下金型5が離れ金型が開くと同時に、充填された樹脂とインターポーザ10等からなる半導体装置が上金型1から離れる。金型が開く際、充填された樹脂と上金型1の間の密着力よりも、充填された樹脂及びインターポーザ10と下金型5との間の密着力が強くなければ正常な離型動作ができない。これまで、インターポーザ10の片面のみに樹脂成形を行なう半導体装置の樹脂封止装置では、離型の際インターポーザ10と充填された樹脂の間の剥離が発生し、重大な品質問題になっていた。
After the resin is cured, the
しかし、本発明では、製品部キャビティ2の両側に連結して配置されているカル部3とダミーキャビティ4、及びポット6内とエジェクター孔11内の樹脂が下金型5に対して十分な接着力をもたらし、下金型5と製品が剥がれることなく、安定した離型動作を行なうことができる(図1(b))。
However, in the present invention, the
また、これまで、上金型表面に離型用のフィルムを用いて、有機基板であるインターポーザを高い圧力でクランプした場合は、インターポーザとフィルムの間に貼りつきが発生していたが、本発明では、ダミーキャビティ4と製品部キャビティ2が繋がっていることで、底部にアンカーの無いインターポーザ10上の製品部キャビティ2を間にして、下金型に対するアンカー効果を有するカル部3側の樹脂とダミーキャビティ4側の樹脂が配置されている為、下金型への接着力が、カル部3側とダミーキャビティ4側の両側の樹脂を通してインターポーザ10上の樹脂にも直接かかり、上金型1の引張り力に対抗するため半導体装置が上金型1に貼りついて引っ張られてしまうことはなくなる。また、上記のアンカー効果を大きくすることで上金型1の離型時に吸着孔9による吸引をしなくても良くなる。
In addition, until now, when using a release film on the upper mold surface and clamping the interposer, which is an organic substrate, with high pressure, sticking has occurred between the interposer and the film. Then, since the
インターポーザ10への吸着孔9による吸引を停止し、プランジャー7とエジェクターピン8に対して、下金型5が下降することによって充填された樹脂及びインターポーザ10が下金型5から離される。離型が完了した半導体装置はカル部3、ダミーキャビティ4共に製品部キャビティ2側の樹脂封止部分が細くなっているので、この不要な部分は後の工程で容易に切り離すことができる。
The suction by the
以上、本発明について説明したが、各部の形状は種々変更してよく、例えば図1では上金型1に形成されているカル部3やダミーキャビティ4は下金型5に形成することも出来る。
Although the present invention has been described above, the shape of each part may be variously changed. For example, in FIG. 1, the
また、アンカーホールとして、ポット6の代わりにカル部3側にダミーキャビティ4側と同様のアンカー効果を有するエジェクター孔11とエジェクターピン8を設けてそこに樹脂を残す方法や、下金型5のカル部3側とダミーキャビティ4側にそれぞれアンカー効果を有する溝を形成してそこに樹脂を充填して食い込ませる方法でも良い。また、アンカーホールは、カル部3とダミーキャビティ4に直接形成するのではなく、カル部3とダミーキャビティ4に通じるランナーやゲートに形成しても良いし、それぞれ複数形成することも可能である。
Further, as an anchor hole, instead of the
また、図1と図2では製品部キャビティ2を間にして直線上に、カル部3とダミーキャビティ4の樹脂が連結して形成されているが、アンカーホールとなる例えばポット6とエジェクター孔11は直線上の位置に拘らず、充填した樹脂及びインターポーザ10が上金型1に持っていかれないように製品部キャビティ2(あるいはインターポーザ10)を間にして、対向する側(両側)にあれば良い。また、カル部3とダミーキャビティ4の位置も直線上になくても良い。
Further, in FIGS. 1 and 2, the resin of the
1 上金型
2 製品部キャビティ
3 カル部
4 ダミーキャビティ
5 下金型
6 ポット
7 プランジャー
8 エジェクターピン
9 吸着孔
10 インターポーザ
11 エジェクター孔
1
Claims (8)
前記キャビティを有しない他方の金型には、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に、前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じるアンカーホールが設けられていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。 A cull part for injecting resin into the cavity in at least one of the pair of molds having a cavity serving as a resin sealing part in one of the pair of molds facing each other And a dummy cavity serving as a resin pool portion of the resin flowing out of the cavity, and filling the cavity with resin to seal only one side of the substrate on which the semiconductor element is mounted with resin sealing of the semiconductor device Stopping device,
The other mold having no cavity is provided with an anchor hole that communicates with the cull portion and the dummy cavity on the opposite side of the one mold facing each other with the cavity therebetween. A resin sealing device for a semiconductor device.
該樹脂封止装置は、
離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する手段と、
樹脂を前記カル部から前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填する手段とが設けられ、
前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じる前記アンカーホールは、
前記充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、前記充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。 In the resin sealing device of the semiconductor device according to claim 1,
The resin sealing device is
Means for sandwiching the substrate between the pair of molds after setting the substrate so that the mounting surface of the semiconductor element faces the cavity side in the pair of molds in a separated state;
Means for filling the cavity, the dummy cavity and the anchor hole with resin from the cull portion;
The anchor holes leading to the cull part and the dummy cavity are respectively
After curing the filled resin, when releasing the one mold, the anchor effect is sufficient to keep the filled resin and the substrate fixed to the other mold. A resin sealing device for a semiconductor device, comprising an opening area and a depth filled with a predetermined volume of resin.
前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。 In the resin sealing device of the semiconductor device according to claim 1 or 2,
A resin sealing device for a semiconductor device, wherein the anchor hole is provided with a resin push-out mechanism that moves forward and backward in the anchor hole.
該樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、
前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する手段と、
前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記ポットと前記エジャクター孔とに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す手段と、
前記プランジャー及び前記エジェクターピンが、それぞれ前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出す動作をすることで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す手段とを含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。 In the resin sealing device of the semiconductor device according to claim 2 or 3,
On the other mold side of the resin sealing device, a plunger for resin press-fitting into the cull part, a pot serving as the anchor hole leading to the cull part in which the plunger moves forward and backward, and the dummy cavity An ejector hole serving as the anchor hole that leads to and an ejector pin that moves back and forth inside and outside the ejector hole,
When the resin in the pot is press-fitted with the plunger to fill the cavity and the dummy cavity from the cull portion, the top of the plunger is stopped at a predetermined position in the pot, and the pot is placed in the pot. Means for leaving a predetermined volume of resin and stopping the top of the ejector pin in the ejector hole and filling the predetermined volume of resin in the ejector hole; and
After the resin filled in the cull part, the cavity, the dummy cavity, the pot, and the ejector hole is cured, the mold is provided at least on the other mold when releasing the one mold. The resin filled in the pot and the ejector hole stays in the pot and the ejector hole, so that the resin filled in the cull part, the cavity, and the dummy cavity and the substrate are the other mold. Means for keeping only the one mold and keeping the state fixed to,
The plunger and the ejector pin operate to push out the resin filled in the pot and the ejector hole from the other mold, respectively, so that the cull part and the dummy cavity are removed from the other mold. And a resin filled in the anchor hole and a means for separating the substrate.
離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する工程と、
樹脂を前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填するとともに、前記キャビティを有しない他方の金型に設けられ、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に配設された前記カル部と前記ダミーキャビティとにそれぞれ通じるアンカーホールにも所定の体積の前記樹脂を充填する工程と、
前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記アンカーホールに充填した樹脂が該アンカーホール内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、
前記他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。 A cull part for injecting resin into the cavity in at least one of the pair of molds having a cavity serving as a resin sealing part in one of the pair of molds facing each other And a resin sealing method including a dummy cavity that serves as a resin pool of resin that has flowed out of the cavity, and is a resin sealing method for a semiconductor device in which only one surface of a substrate on which a semiconductor element is mounted is resin sealed. And
Setting the substrate on the pair of molds in a separated state so that the mounting surface of the semiconductor element faces the cavity, and then sandwiching the substrate with the pair of molds;
The resin is filled from the cull portion into the cavity and the dummy cavity, and is provided on the other mold not having the cavity, and disposed on the opposite side with the cavity of the one mold facing each other. Filling a predetermined volume of the resin into anchor holes that respectively lead to the cull portion and the dummy cavity;
After curing the resin filled in the cull part, the cavity, the dummy cavity, and the anchor hole, when releasing the one mold, at least the anchor hole provided in the other mold When the filled resin stays in the anchor hole, the resin filled in the cull part, the cavity, and the dummy cavity and the substrate are kept fixed to the other mold, and the one mold Releasing only the mold,
A resin sealing method for a semiconductor device, comprising the step of separating the resin and the substrate filled in the cull part, the dummy cavity, and the anchor hole from the other mold.
前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられ、
前記樹脂押し出し機構により、前記アンカーホールに充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程を含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。 In the resin sealing method of the semiconductor device according to claim 5,
The anchor hole is provided with a resin push-out mechanism that moves back and forth in the anchor hole,
The resin filled in the anchor hole is pushed out from the other mold by the resin extrusion mechanism, and the resin filled in the cull part, the dummy cavity, and the anchor hole from the other mold, and the substrate. The resin sealing method of the semiconductor device characterized by including the process of releasing | separating.
前記樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、
前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する工程と、
前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、
前記プランジャー及びエジェクターピンの動作により、前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。 In the resin sealing method of the semiconductor device in any one of Claim 5 or Claim 6,
On the other mold side of the resin sealing device, a plunger for resin press-fitting into the cull part, a pot serving as the anchor hole leading to the cull part where the plunger moves forward and backward, and the dummy cavity An ejector hole serving as the anchor hole that leads to and an ejector pin that moves back and forth inside and outside the ejector hole,
When the resin in the pot is press-fitted with the plunger to fill the cavity and the dummy cavity from the cull portion, the top of the plunger is stopped at a predetermined position in the pot and the pot is placed in the pot. Leaving a predetermined volume of resin, stopping the top of the ejector pin in the ejector hole, and filling the ejector hole with the predetermined volume of resin; and
After curing the resin filled in the cull part, the cavity, the dummy cavity, and the anchor hole, when releasing the one mold, at least in the pot provided in the other mold The resin filled in the ejector hole stays in the pot and the ejector hole, so that the resin filled in the cull part, the cavity, and the dummy cavity and the substrate are fixed to the other mold. Maintaining a state where only one mold is released, and
By the operation of the plunger and the ejector pin, the resin filled in the pot and the ejector hole is pushed out from the other mold, so that the cull part, the dummy cavity and the anchor are removed from the other mold. A resin sealing method for a semiconductor device, comprising: a step of separating the resin filled in the hole and the substrate.
樹脂封止する前記基板は、複数の半導体装置を形成する集合基板であり、1つの前記キャビティで前記集合基板上の前記複数の半導体装置を一括封止することを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。 In the resin sealing method of the semiconductor device in any one of Claims 5 thru | or 7,
The substrate to be resin-sealed is a collective substrate for forming a plurality of semiconductor devices, and the plurality of semiconductor devices on the collective substrate are collectively sealed by a single cavity. Stop method.
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