JP2005183502A - 不要樹脂除去装置及び除去方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】
半導体装置に悪影響を与えることなく不要樹脂部を残存させずに確実に除去することができる不要樹脂部除去装置を提供すること。
【解決手段】
この不要樹脂除去装置20は、リードフレーム6上に搭載された半導体素子を含む成形品2のリードフレーム6に残余した不要樹脂部4を除去する除去装置であって、成形品2を保持するための成形品保持具12と、成形品2を保持する際にリードフレ―ム6の一部分を剥離することにより成形品2と不要樹脂部4との剥離を確実にするための凸部14aとを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、一般に樹脂封止成形品に残余付着する不要樹脂を除去する装置及びその方法に係り、特にトランスファモールドによって半導体素子等の電子部品が樹脂封止されたリードフレーム等の基板に残余付着するカルやランナー等の不要樹脂を除去する除去装置及び方法に関する。
近年の電子機器の小型化及び多機能化の要請から、電子機器に搭載される半導体装置の高性能化が望まれている。それに伴い、半導体産業では、リードフレーム等の基板に複数の電子部品を搭載した半導体装置(「マルチチップパッケージ」と呼ばれることもある)に生産をシフトしてきている。
半導体装置は、基板上の所定の位置に電子部品を装着し、基板に設けられたリードと電子部品の電極とを金線等で電気的に接続した後、型締めされた金型内に熱硬化性樹脂を圧入して(即ち、トランスファモールド)により)樹脂封止を行うことにより成形される。このトランスファモールドは、一対の成形金型にキャビティ部(成形空隙部)を設け、そのキャビティ部に基板を配置し、液状の熱硬化性樹脂をランナー部(樹脂供給路)、ゲート部(樹脂供給開口)を通してキャビティ部内に流し込む成形方法である。樹脂が硬化したら金型を開いて樹脂封止されて成形品となった半導体装置を取り出す。半導体装置がマルチチップパッケージである場合には、その後取り出した成形品をさらに切断して個片化し半導体製品を得る。
ここで金型から取り出された状態の成形品には、成形装置のランナー部において樹脂が固化したランナーや成形装置のポット部分で樹脂が固化したカルが残余付着している(これらランナーやカルは、半導体装置にとって不要な樹脂部分であり、以下、総称して不要樹脂と呼ぶ。)したがって、成形品を成形金型から取り出した後に、この不要樹脂部を成形品から除去する必要がある。
近年は、半導体装置の形成にマルチゲートタイプの成形装置を用いたものも提案されている(例えば特許文献1を参照。)。マルチゲートタイプとは、半導体装置表面における樹脂の流れを均一にするために複数のゲートから樹脂を半導体装置に流し込むタイプの成形装置のことをいう。
図7は、マルチゲートタイプの成形装置によって樹脂封止された成形品100を上面から見た図である。成形直後の成形品100には、不要樹脂部102が残余付着している。不要樹脂部102は、成形装置の複数のゲートに対応して分岐されたランナー部に対応するランナー106を有する。この成形品100から不要樹脂部102除去するには、図8(a)及び図8(b)に示すように不要樹脂部102を保持したまま成形品100を回転させて不要樹脂部102をゲート位置104において折って分離する手法が用いられる。一般にゲート位置104においてはランナー106の断面積が小さくなっているので応力に対して弱く、成形品100を回転させることによって不要樹脂部102はゲート位置104において分離される。
特開2003−109983号公報
しかしながら図7及び図8(a)に示されるように、ゲート位置104が成形品100のリードフレーム101上に配置されている場合は、成形後の半導体装置リードフレーム101の端部101a近傍と不要樹脂部102とがランナー106において接着されている。この接着力は非常に強いので、上記従来の方法によれば、不要樹脂部102を保持したまま成形品100を回転させた場合に図8(b)に示すように不要樹脂部102がゲート位置104でなくランナー106の途中で折れてしまって、不要樹脂部102の一部が成形品100側に残ってしまうという問題があった。
不要樹脂部102の一部が成形品100に残ってしまうと、後の工程で成形品100を搬送する際に不要樹脂部102が引っかかってしまい、搬送不良の原因となる場合がある。搬送途中で不要樹脂部102が落下してしまう虞もあり、搬送装置の故障の原因となる可能性もある。そのため、わざわざその残余した不要樹脂部102の一部を成形品100から除去しなければならず、そのための工程が増えてしまい成形品100の生産効率が低下してしまう。
また、不要樹脂部102と半導体装置100とが接着された状態で分離することから、分離の際に無理な応力が作用して半導体装置100が欠損したり、リードフレーム101が変形してしまう場合もある。
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、樹脂封止成形品としての半導体装置に悪影響を与えることなく不要樹脂部を残存させずに確実に除去することができる不要樹脂部除去装置を提供することを例示的目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の例示的側面としての除去装置は、樹脂封止した樹脂封止成形品の基板上に残余した不要樹脂部を除去する除去装置であって、樹脂封止成形品を保持するための保持手段と、基板の端部の一部分を不要樹脂と剥離するための剥離手段と、樹脂封止成形品を不要樹脂部に対して回転させる手段とを有することを特徴とする。
かかる構成によれば、基板と不要樹脂部とを剥離手段により剥離するので、その後に樹脂封止成形品と不要樹脂部とを分離する際に不要樹脂部が樹脂封止成形品に残存することなく、確実に樹脂封止成形品から不要樹脂部を除去することができる。その結果、その後の工程において樹脂封止成形品の搬送不良や搬送装置の故障等の不具合が発生することもなく、樹脂封止成形品の生産効率を向上させることができる。分離の際に、樹脂封止成形品に無理な応力が作用することもなく、樹脂封止成形品を欠損したり変形させてしまったりすることもない。剥離手段が、例えば保持手段に設けられている場合には、わざわざ別途剥離のための工程を行う必要がなく、保持手段による保持を行うと同時に自動的に剥離を行うこともできる。
不要樹脂部をエア吸着するエア吸着部をさらに有している場合には、より不要樹脂部を保持することが可能となる。例えば剥離や分離の際に不要樹脂部をエア吸着すれば、それらの工程を安定して確実に行うことができる。さらに、エア吸着の機能により、分離後の不要樹脂部の廃棄動作を行うことが可能となる。移送手段と組み合わせて用いることで、例えば成形後の樹脂封止成形品をエア吸着により除去装置へと移送したり、分離後の不要樹脂部をエア吸着して廃棄位置まで移送し、そこでエア吸着を停止して不要樹脂部を廃棄することも可能となる。
本発明の他の側面としての除去方法は、樹脂封止した樹脂封止成形品の基板上に残余した不要樹脂部を除去する除去方法であって、樹脂封止成形品を保持するとともにその保持の際に剥離手段により基板の一部分と不要樹脂部とを剥離するステップと、剥離後に樹脂封止成形品を不要樹脂部に対して回転させることにより樹脂封止成形品と不要樹脂部とを分離するするステップとを有することを特徴とする。
かかる構成によれば、樹脂封止成形品と不要樹脂部との分離前に弾性基板と不要樹脂部とを剥離するので、その後の分離の際に不要樹脂部が樹脂封止成形品に残存することなく、確実に樹脂封止成形品から不要樹脂部を除去することができる。その結果、その後の工程において樹脂封止成形品の搬送不良や搬送装置の故障等の不具合が発生することもなく、樹脂封止成形品の生産効率を向上させることができる。分離の際に、樹脂封止成形品に無理な応力が作用することもなく、樹脂封止成形品を欠損したり変形させてしまったりすることもない。剥離手段が、例えば保持手段に設けられている場合には、わざわざ別途剥離のための工程を行う必要がなく、保持手段による保持を行うと同時に自動的に剥離を行うこともできる。
この発明によれば、基板と不要樹脂部とを剥離手段により予め部分的に剥離することができるので、その後に樹脂封止成形品と不要樹脂部とを分離する際に不要樹脂部が樹脂封止成形品に残存することなく、確実に樹脂封止成形品から不要樹脂部を除去することができる。その結果、その後の工程において樹脂封止成形品の搬送不良や搬送装置の故障等の不具合が発生することもなく、樹脂封止成形品の生産効率を向上させることができる。分離の際に、樹脂封止成形品に無理な応力が作用することもなく、樹脂封止成形品を欠損したり変形させてしまったりすることもない。剥離手段が、例えば保持手段に設けられている場合には、わざわざ別途剥離のための工程を行う必要がなく、保持手段による保持を行うと同時に自動的に剥離を行うこともできる。
[不要樹脂部除去原理]
本発明の実施の形態に係る不要樹脂部除去装置の不要樹脂部除去原理について図1を用いて説明する。図1(a)〜(d)は、成形品(樹脂封止成形品)2から不要樹脂部4を除去する様子を側面すなわち成形品2の断面方向から示した図である。
成形品2は、基板としてのリードフレーム6上に電子部品としての半導体素子(図示せず)が搭載され、その半導体素子が封止用樹脂8により封止されているか、若しくはリードフレーム6上に次工程にて半導体素子を搭載するための樹脂枠が形成されている。そのリードフレーム6の端部6a近傍には、カルやランナー4aを含む不要樹脂4が残余付着している。
すなわち、この成形品2は、成形後であって不要樹脂4の除去が行われる前のものである。 不要樹脂部4は、不要樹脂部保持具10に保持されている。保持手段としての成形品保持具12は、成形品2を上下から挟持するように押さえ部14と受け部16とに分かれている(図1(a)参照)。成形品2を保持するために押さえ部14と受け部16とを近づける(図1(b)参照)。押さえ部14には端部6a近傍に対応する位置に剥離手段としての凸部14aが設けられている。この凸部14aは、リードフレーム6に当接するが、不要樹脂4には当接しないような位置(例えば不要樹脂4の左右に離間した位置、図3の位置44を参照)に設けられている。成形品保持具12が成形品2を保持する際に、この凸部14aがまずリードフレーム6に当接する。
押さえ部14と受け部16とが合わさって成形品2を挟持すると、押さえ部14に設けられた凸部14aがリードフレーム6をさらに押し込んで曲げ、端部6a近傍のリードフレーム6から不要樹脂部4の一部分を剥離する(図1(c)参照)。
リードフレーム6等の基板は高弾性を有するので、凸部14aによって曲げられても弾性的に変形する。したがって、後に凸部14aが取り除かれるとリードフレーム6は元の平面状態に戻り破損することはない。凸部14aの位置や突出長は、リードフレーム6の端部6a近傍の不要樹脂部4を一部分だけ剥離させるように調整されている。
不要樹脂部4を不要樹脂部保持具10によって保持したまま、その不要樹脂部保持具10に対して成形品保持具12を各リードフレーム6の種類に対応した角度で回転させる(図1(d)参照)。
このとき、リードフレーム6の端部6a付近を回転中心として、成形品保持具12の後端12aを下げるように回転させる。それにより、不要樹脂部4はゲート位置4bの部分で折れ、成形品2と不要樹脂部4との分離が確実に行われる。
[不要樹脂部除去装置の説明]
図2〜図6を用いて本発明の実施の形態に係る不要樹脂部除去装置20について説明する。この不要樹脂部除去装置(除去装置)20は、剥離工程22(図2左半部参照)と分離工程24(図2右半部参照)を行う。
剥離工程22はリードフレーム6の端部6a近傍と不要樹脂部4の一部とを剥離する工程であり、分離工程24は前記剥離後に成形品2と不要樹脂部4とを分離する工程である。成形後の成形品2がこの不要樹脂部除去装置20にセットされ、不要樹脂部4の一部分が剥離された後に分離されるようになっている。剥離工程から分離工程への移行は、後述するディゲータ上昇用シリンダ26を中心として成形品2を回転移動させることにより行われる。
この不要樹脂部除去装置20はディゲータ上昇用シリンダ26の他に、チャック28、
PKG押さえ下降用シリンダ30、PKG押さえ戻し用スプリング32、フレーム受け戻し用シリンダ34、フレーム受け戻し用スプリング36を有して大略構成される。
ディゲータ上昇用シリンダ26は成形品2に残余する不要樹脂部4を保持するためのものである。このディゲータ上昇用シリンダ26の上下動作により、不要樹脂部保持具10の受け部10bが上下移動し、押さえ部10aとともに不要樹脂部4を保持・開放することが可能となっている。後述するエア吸着部もこの不要樹脂部保持具10に備えられており、分離後の不要樹脂部4の廃棄動作を行うことができるようになっている。図示しない移送手段とともに成形装置からの成形品2の移送、分離後の不要樹脂部4の移送等の動作を行うことも可能である。
チャック28は、成形品2を金型(モールドプレス)から不要樹脂部除去装置20へと移動させるためのものである。
PKG押さえ下降用シリンダ30は、成形品保持具12の押さえ部14を受け部16に対して上下動作させることにより、成形品保持具12を開閉して成形品2を保持・開放するものである。PKG押さえ下降用シリンダ30のアクチュエータ30aが下降すると押さえ部14が受け部16に押し付けられて成形品2を保持し、アクチュエータ30aが上昇するとPKG押さえ戻し用スプリング32によって押さえ部14が上方に引き戻され、成形品2を開放する。
PKG押さえ下降用シリンダ30は、さらにフレーム受け戻し用シリンダ34と協働して成形品保持具12を不要樹脂部保持具10に対して回転させる機能も有する。すなわち、剥離工程においては、フレーム受け戻し用シリンダ34のアクチュエータ34aが上昇していて成形品保持具12の後端12aを支持している。したがって、PKG押さえ下降用シリンダ30のアクチュエータ30aが上下動しても成形品保持具12は回転移動せず略水平状態に保持されており、その押さえ部14と受け部16とが開閉動作するのみである。
しかし、分離工程においては、PKG押さえ下降用シリンダ30のアクチュエータ30aが下降するとともにフレーム受け戻し用シリンダ34のアクチュエータ34aも下降し、それによりアクチュエータ34aによって支持されていた成形品保持具12の後端12aが下降する。その際、リードフレーム6の端部6a付近の回転中心Xを中心として成形品保持具12が回転するように構成されている。アクチュエータ30aが上昇するとフレーム受け戻し用スプリング36により成形品保持具12が上方へ付勢され、再び成形品保持具12は略水平状態に復帰するようになっている。
次にこの不要樹脂部除去装置20によって成形品2から不要樹脂部4を除去する動作について説明する。図3は、この成形品2を上方から見た平面図である。また、図4は成形品2を下方から見た底面図である。図に示すように、この成形品2は、リードフレーム6に図示しない半導体素子が封止用樹脂8により樹脂封止されて形成されている。リードフレーム6は鉄系若しくは銅系の金属薄板により構成されている。この成形品2はいわゆる2枚取りと呼ばれる成形装置によって成形されており、2枚のリードフレーム6が並列するようにして同時成形されている。
1枚のリードフレーム6には封止部38が4カ所配置されている。それぞれの封止部38には例えば複数の半導体素子が格子状に配置されていて、成形後に1つずつの半導体素子単位の個片に切断分離されるようになっている。また、封止部38と封止部38との間には、リードフレーム6の膨張収縮を吸収するためのスリット40が形成されている。1つの封止部38に均一に封止用樹脂8が流れるようにこの成形品2はマルチゲートタイプの成形装置によって成形されている。したがって、1つの封止部38に対して複数に分岐したランナー4aが形成されている。また、2枚取りであるので、左右2つの封止部38は1つのポット42から供給される樹脂によって成形されている。
この成形品2の成形においては、液状の樹脂がポット42からランナー部、ゲート部へとリードフレーム6上を流れて金型内に流入する。したがって、この成形品2のリードフレーム6の端部6a近傍には、ランナー4aを有する不要樹脂部4が残余付着している。
図5(a)、(b)及び図6(a)、(b)は、本発明の実施の形態に係る不要樹脂部除去装置20によってこの成形品2から不要樹脂部4を除去する様子を示したものである。なお図5及び図6は、不要樹脂部除去装置20にセットされた成形品2を図3中矢印A方向から見た様子を示している。 図5(a)及び図5(b)は、剥離工程を示している。まず成形品2が成形品保持具12の押さえ部14と受け部16との間にセットされる(図5(a)参照)。このとき、不要樹脂部4が不要樹脂部保持具10の押さえ部10aと受け部10bとの間に配置される。フレーム受け戻し用シリンダ34のアクチュエータ34aが上昇した位置で、フレーム受け戻しスプリング36と協働して受け部16を支持し、成形品保持具12を水平状態に保持している。また、PKG押さえ戻し用シリンダ30のアクチュエータ30aは押さえ部14とともに上昇した位置となっており、成形品保持具12は開いた状態となっている。また、ディゲータ上昇用シリンダ26のアクチュエータ26aは受け部10bとともに下降した位置となっており、不要樹脂部保持具10は開いた状態となっている。
成形品保持具12の押さえ部14には凸部14aが設けられている。この凸部は、リードフレーム6の端部6aの近傍に対応する位置に設けられている。
具体的には、凸部14aはリードフレーム6の端部6a近傍に当接するが、不要樹脂部4には当接しない位置に設けられている。すなわち、例えば凸部14aは図3に示す隣接するランナー4a間に対応する位置44に複数設けられ、確実にリードフレーム6の端部6a近傍の一部分を不要樹脂部4から剥離することができるように構成されている。本実施の形態においてはマルチゲートタイプの成形装置による複数のランナー4aが形成されているため、ランナー4aとランナー4aとの間の位置44に凸部14aを設けているが、例えばシングルゲートタイプの成形装置の場合など、ランナー4aが1本の場合には、そのランナーの左右位置に凸部14aを設けてもよい。また、凸部14aには適度のRを設けてリードフレーム6に傷が付かない形状としている。
不要樹脂保持具10にはエア吸着部10cが設けられており、不要樹脂部4を押さえ部
10aに吸着している。したがって、不要樹脂保持具10や成形品保持具12が開いた状態でも、成形品2が落下してしまうことがないように構成されている。分離後の不要樹脂部4の廃棄等の動作が可能であるとともに剥離や分離工程における不要樹脂部4の保持安定性も向上する。
ディゲータ上昇用シリンダ26のアクチュエータ26aが受け部10bとともに上昇し、不要樹脂部4が不要樹脂部保持具10によって保持される。それとともに、PKG押さえ下降用シリンダ30のアクチュエータ30aが下降して押さえ部14が受け部16に押し付けられ、成形品2が成形品保持具12によって保持される(図5(b)参照)。このとき、押さえ部14に設けられた凸部14aによりリードフレーム6の端部6a近傍が上方から下方へと押さえ付けられて曲げられ、それにより端部6a近傍の一部分と不要樹脂部4とが剥離される。リードフレーム6は金属薄板であり高弾性を有するので、このときリードフレーム6の端部6a近傍は弾性的に変形する。
その後、分離工程24が行われる。この分離工程24においては、まず、フレーム受け戻し用シリンダ34のアクチュエータ34aが下降する(図6(a)参照)。この状態においても、受け部16フレーム受け戻し用スプリング36によって支持されているので、成形品保持具12が開いてしまったりすることはない。
そして、PKG押さえ下降用シリンダ30のアクチュエータ30aが下降すると、成形品保持具12が回転中心Xを中心として不要樹脂保持具10に対して後端12aが下降するように回転する。(図6(b)参照)。それにより、成形品2と不要樹脂部4とはゲート位置4bにおいて分離される。
この回転中心Xは、リードフレーム6の端部6a付近に設定されている。成形品2は不要樹脂部4に対してリードフレーム6の端部6a付近を中心として回転する。このとき端部6aは凸部14aにて押さえられているため、回転に伴ってリードフレーム6の端部6aが上昇して不要樹脂部4とぶつかり破損したりすることはない。また、不要樹脂部4と端部6a近傍の一部とが予め剥離されているので、ゲート位置4bにおいて確実に不要樹脂部4を分離することができる。不要樹脂部4がランナー4aの途中で破断してしまい、その一部が成形品2に残ってしまうようなこともない。分離の際にリードフレーム6や成形品2自体に無理な力が加えられることもなく、成形品2を変形させたり欠損させたりすることもない。
分離工程が終了すると、PKG押さえ戻し用シリンダ30のアクチュエータ30a及びフレーム受け戻し用シリンダ34のアクチュエータ34aが上昇し、この成形品保持具12が初期の水平状態に戻される。さらにPKG押さえ戻し用シリンダ30のアクチュエータ30aが上昇すると、押さえ部14が上昇して成形品保持具12が開き、不要樹脂部4を除去した後の成形品2が取り出し可能となる。また、ディゲータ上昇用シリンダ26のアクチュエータ26aが受け部10bとともに下降し、エア吸着部10cがエア吸着を停止すると、不要樹脂部4は不要樹脂部保持具10から開放されて落下する。その後、成形品2は再びチャック28によって図示しない収納部へと移動させられる。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定
されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
例えば、本実施例において、基板は鉄系あるいは銅系等の金属薄板であるリードフレーム基板としたが、ガラスエポキシ樹脂等の樹脂薄板基板またはポリイミド樹脂等のフレキシブルなフィルム基板でも良く、また、基板上に半導体素子を封止するものだけでなく、CCD素子を搭載するための空間を設けた樹脂封止枠のみを基板上に形成した樹脂封止成形品であっても本発明は適用できる。
本発明の実施の形態に係る不要樹脂部除去装置の不要樹脂部除去原理について説明するために成形品から不要樹脂部を除去する様子を側面から示した図であって、(a)は、成形品を保持する前の状態を示し、(b)は成形品保持具の押さえ部と受け部とが近づく様子を示し、(c)は成形品が成形品保持具によって保持されて、リードフレームの端部近傍と不要樹脂部とが剥離された状態を示し、(d)は不要樹脂部に対して成形品を回転させて不要樹脂部と成形品とを分離した状態を示す。 本発明の実施の形態に係る不要樹脂部除去装置の概略構成を示す正面図である。 図2に示す不要樹脂部除去装置に用いられ、除去されるべき不要樹脂部が残余付着した成形品を上方から見た平面図である。 図3に示す成形品を下方から見た底面図である。 図2に示す不要樹脂部除去装置によって成形品から不要樹脂部を除去する様子を示す要部拡大図であって、(a)は成形品が成形品保持具にセットされ、まだ保持されていない状態を示し、(b)は成形品保持具が成形品を保持するとともに凸部がリードフレームの端部近傍と不要樹脂部とを剥離した状態を示す。 図2に示す不要樹脂部除去装置によって成形品から不要樹脂部を除去する様子を示す要部拡大図であって、(a)はフレーム受け戻し用シリンダのアクチュエータが下降した状態を示し、(b)は不要樹脂部に対して成形品を回転させて不要樹脂部と成形品とを分離した状態を示す。 マルチゲートタイプの成形装置によって成形され不要樹脂部が残余付着した成形品を上面から見た図である。 図7に示す成形品から従来の方法によって不要樹脂部を除去する様子を側面から示す図であって、(a)は成形品を回転させる前の状態を示し、(b)は成形品を不要樹脂部に対して回転させた状態を示す。
符号の説明
2,100:成形品(樹脂封止成形品)
4,102:不要樹脂部
4a,106:ランナー
4b,104:ゲート位置
6,101:リードフレーム(基板)
6a,101a:端部
8:封止用樹脂
10:不要樹脂部保持具
10a,14:押さえ部
10b,16:受け部
10c:エア吸着部
12:成形品保持具(保持手段)
12a:後端
14a:凸部(剥離手段)
20:不要樹脂部除去装置(除去装置)
44:位置

Claims (3)

  1. 樹脂封止した樹脂封止成形品の基板上に残余した不要樹脂部を除去する除去装置であって、
    前記樹脂封止成形品を保持するための保持手段と、
    前記基板の端部の一部分を不要樹脂と剥離するための剥離手段と、
    前記樹脂封止成形品を前記不要樹脂部に対して回転させる手段とを有することを特徴とする不要樹脂部除去装置。
  2. 前記不要樹脂部をエア吸着するエア吸着部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の不要樹脂部除去装置。
  3. 樹脂封止した樹脂封止成形品の基板上に残余した不要樹脂部を除去する除去方法であって、
    前記樹脂封止成形品を保持するとともにその保持の際に剥離手段により前記基板の一部分と不要樹脂部とを剥離するステップと、
    該剥離後に前記樹脂封止成形品を前記不要樹脂部に対して回転させることにより前記樹脂封止成形品と前記不要樹脂部とを分離するするステップとを有することを特徴とする除去方法。



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JP2008118012A (ja) * 2006-11-07 2008-05-22 Apic Yamada Corp ディゲート装置及びディゲート方法
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