JP2005324341A - 樹脂モールド方法および樹脂モールド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮成形による樹脂モールド方法において、成形品の成形厚がばらつくことを防止し、金型の製作を容易にする樹脂モールド方法を提供する。
【解決手段】 樹脂モールド金型のキャビティの内面をリリースフィルム５０により被覆し、圧縮成形によって被成形品１０を樹脂モールドする樹脂モールド方法において、前記樹脂モールド金型に、成形品の樹脂成形部を成形するに必要な分量を上回る分量の樹脂４０を供給し、圧縮成形時に、被成形品１０に対向して配置されたキャビティブロック３０の側面と、キャビティブロック３０を囲む配置に設けたクランパ３２の内側面との間に形成された空間内に、リリースフィルム５０により樹脂が内包された状態で、余剰分の樹脂４０を膨出させて樹脂モールドする。
【選択図】 図１

Description

本発明は樹脂モールド方法および樹脂モールド装置に関し、より詳細には圧縮成形による樹脂モールド方法および樹脂モールド装置に関する。

樹脂モールドタイプの半導体装置を製造する方法として、半導体チップが多数個搭載されている基板の半導体チップ搭載面を全面にわたって樹脂モールドし、樹脂モールド後に、成形品を個片に分割して半導体装置とする方法がある（特許文献１参照）。圧縮成形はこのような基板等の被成形品を略全面にわたって樹脂モールドする際に使用される方法であり、被成形品を樹脂モールドする領域に所定量の樹脂を供給しておき、樹脂とともに被成形品を圧縮するようにクランプすることにより、被成形品を略全面にわたって樹脂モールドするものである。
この圧縮成形によって樹脂モールドする方法では、耐熱性、柔軟性および樹脂との剥離性を備えたリリースフィルムを用いる樹脂モールド方法が好適に利用される。

図９、１０は、圧縮成形によって被成形品１０を樹脂モールドする従来方法を示す説明図である。図９は、上型２０で被成形品１０を支持し、型開きした状態で下型側に樹脂４０を供給した状態を示す。この例では、キャビティブロック３０を囲む配置で、型開閉方向に可動にクランパ３２を配置し、スプリング３４によりクランパ３２を上型２０に向け付勢して支持している。型開きした状態でクランパ３２の上端面（クランプ面）がキャビティブロック３０の金型面よりも若干上方に突出し、キャビティブロック３０の金型面とクランパ３２の内側面とによってキャビティ凹部が形成される。リリースフィルム５０はキャビティ凹部とクランパ３２のクランプ面を覆うように配置される。

図１０は、上型２０とキャビティブロック３０とクランパ３２とで被成形品１０を圧縮成形した状態を示す。リリースフィルム５０を介してクランパ３２で被成形品１０をクランプすることによりキャビティが外部からシールされ、上型２０とキャビティブロック３０とで樹脂４０が圧縮成形位置まで圧縮されることにより、キャビティ内に樹脂４０が充填され被成形品１０の半導体チップ搭載面が一括して樹脂モールドされる。
特開２０００−２７７５５１号公報

ところで、図９、１０に示すように、圧縮成形によって樹脂モールドする際には、樹脂モールド領域に樹脂４０を供給し、樹脂４０をキャビティ内に充填させて樹脂モールドするから、樹脂モールド領域に供給する樹脂４０の供給量がばらつくと成形品の樹脂部分の厚さがばらつくという問題が生じる。図１０には、圧縮成形によって樹脂モールドした後、個片に切断した製品７０ａ、７０ｂを説明的に示している。金型に供給した樹脂量が多い場合は製品７０ａのように樹脂部分の厚さが厚くなり、金型に供給した樹脂量が少ないと製品７０ｂのように樹脂部分の厚さが薄く成形される。

このように金型に供給する樹脂量がばらつくことによって成形品の厚さ（樹脂部分の厚さ）がばらつくことを吸収する方法として、金型にオーバーフローキャビティを設け、金型に供給する樹脂量を所要量よりも若干多くし、樹脂の余剰分をオーバーフローキャビティにオーバーフローさせて樹脂モールドするという方法も考えられているが、この場合には金型に多数個のオーバーフローキャビティを彫り込まなければならず、金型の製作にコストがかかるという問題があった。

本発明はこのような圧縮成形を用いて樹脂モールドする場合に、成形品（製品）の成形厚がばらつくという問題を解消し、ばらつきのない樹脂モールドを可能にし、金型の製作も容易にする樹脂モールド方法および樹脂モールド装置を提供するものである。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、樹脂モールド金型のキャビティの内面をリリースフィルムにより被覆し、圧縮成形によって被成形品を樹脂モールドする樹脂モールド方法において、前記樹脂モールド金型に、成形品の樹脂成形部を成形するに必要な分量を上回る分量の樹脂を供給し、圧縮成形時に、被成形品に対向して配置されたキャビティブロックの側面と、キャビティブロックを囲む配置に設けたクランパの内側面との間に形成された空間内に、リリースフィルムにより樹脂が内包された状態で、余剰分の樹脂を膨出させて樹脂モールドすることを特徴とする。

また、前記圧縮成形時に、前記キャビティブロックとクランパとによって形成される空間を気密に設け、前記空間に圧縮気体を送入し圧縮気体による成形圧を樹脂に作用させて樹脂モールドすることにより、さらに高品質の樹脂モールドが可能となる。
また、樹脂モールド金型に樹脂を供給した後、クランパによりリリースフィルムを介して被成形品をクランプしない状態で、被成形品と樹脂とを含む領域を外部からエアシールした領域とし、この領域を減圧排気した後、樹脂成形することにより、樹脂中にボイドのないさらに高品質の樹脂モールドが可能となる。

また、前記樹脂モールド方法を適用して樹脂モールドする樹脂モールド装置であって、プレス機構によって型開閉される樹脂モールド金型として、被成形品を支持する金型と、被成形品に対向して配置されるキャビティブロックと、キャビティブロックを支持する支持金型と、支持金型の外側面に沿ってエアシールした状態で型開閉方向に可動に支持されたクランパとを備え、前記クランパの内側面と前記キャビティブロックの側面との間に、余剰分の樹脂を収容する空間が設けられていることを特徴とする。
また、前記クランパの内側面と前記キャビティブロックの側面との間に形成された空間に連通して、樹脂成形時に該空間内に圧縮気体を送入する圧縮気体供給装置が設けられていることを特徴とする。

本発明に係る樹脂モールド方法および樹脂モールド装置によれば、樹脂成形時にキャビティブロックとクランパとの間に、余剰分の樹脂を収容するようにして樹脂モールドすることにより、樹脂モールド金型に供給される樹脂量がばらついても、成形品の成形厚がばらつくことがなく一定の厚さでばらつきのない成形品を得ることができる。また、樹脂成形時にキャビティブロックとクランパとの間の空間内に膨出した樹脂に、圧縮気体により成形圧を加えることによって樹脂の未充填等を防止してより高品質の樹脂成形を行うことができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１〜４は、本発明に係る樹脂モールド方法を適用して樹脂モールドする樹脂モールド装置の構成と、樹脂モールド工程を示す説明図である。なお、図では、本発明に係る樹脂モールド装置において特徴的な構成部分である樹脂モールド金型の構成を示している。樹脂モールド金型は樹脂モールド装置のプレス部に装着され、プレス部による型開閉操作にしたがって被成形品を樹脂モールドする。

図１は型開きした状態の樹脂モールド金型を示す。３０がキャビティブロック、３１がキャビティブロック３０を支持する下型、３３が下型３１を支持する下型ベースである。３１ａは下型３１に内設したヒータである。
本実施形態の樹脂モールド装置は、キャビティブロック３０の平面領域が下型３１の平面領域よりも小さくなるように設け、平面配置でキャビティブロック３０が下型３１の内側に配置されるように設けたことを特徴とする。すなわち、キャビティブロック３０の側面は下型３１の側面よりも内側に位置するように設けられている。

クランパ３２は、下型３１の外側面に沿って型開閉方向に可動に、スプリング３４により上型２０に向けて付勢されて支持されている。また、下型３１の外側面とクランパ３２の内側面との間にはシール３５が配置され、クランパ３２が型開閉方向に移動する際に、クランパ３２に包囲された内側領域が金型外部からエアシールされるように設けられている。
また、クランパ３２は型開き状態でその上端面がキャビティブロック３０の上端面よりも上型２０に向けて突出して設けられ、これによってキャビティブロック３０の側面とクランパ３２の内側面との間は空間３６が形成される。

３７はクランパ３２に設けたエア流路であり、一端がクランパ３２の上端面で開口し、他端側で減圧排気装置６０に連通するように設けられている。また、３８はクランパ３２に設けたエア流路であり、一端がキャビティブロック３０と下型３１とクランパ３２とによって囲まれた空間３６に連通するクランパ３２の内側面で開口し、他端側で減圧排気装置６０に連通するように設けられている。
減圧排気装置は、クランパ３２の上端面にリリースフィルム５０をエア吸着し、キャビティの底面側からリリースフィルム５０をエア吸引する作用をなす。本実施形態では、エア流路３７とエア流路３８がクランパ３２の内部で共通流路に集束し、金型外に設けられている減圧排気装置６０と共通流路とが連通するように設けられている。

２２は上型２０の外側面を囲む配置に設けられた可動シールブロックである。可動シールブロック２２はスプリング２３により下型に向けて付勢するように支持されている。２４は可動シールブロック２２と上型２０の側面との間をエアシールするシール、２５はクランパ３２と可動シールブロック２２との間をエアシールするシールである。シール２５は可動シールブロック２２とクランパ３２の互いに対向する端面が当接した際に可動シールブロック２２とクランパ３２との端面間をエアシールする。
２６は可動シールブロック２２に設けた排気孔である。この排気孔２６は一端が可動シールブロック２２の内側面で開口し、他端側が減圧排気装置６２に連通するように設けられている。減圧排気装置６２は前記減圧排気装置６０とは別に金型外に設けられているものである。

図１は、型開きした状態で、下型にキャビティブロック３０とクランパ３２とによって形成されたキャビティ凹部を覆うリリースフィルム５０を搬入し、リリースフィルム５０の周縁部をクランパ３２の上端面にエア吸着するとともに、下型３１側からリリースフィルム５０をエア吸引してキャビティ凹部の内面形状に沿うようにリリースフィルム５０を吸着した後、キャビティ凹部に樹脂４０を供給した状態を示す。なお、リリースフィルム５０は長尺体あるいは１枚ごと、型開閉操作に合わせて搬送機構によって樹脂モールド金型内に搬入され、搬出される。
本実施形態ではペースト状の樹脂４０を供給しているが、樹脂材はこの他に液状樹脂、顆粒状樹脂、タブレット状樹脂を使用することができる。下型に供給する樹脂４０の樹脂量は最終的に製品の樹脂モールド部として使用される樹脂量よりも十分に多くなるように設定し、樹脂の余剰分が生じるようにする。
被成形品１０は上型２０にエア吸着等により支持されている。２１は上型２０に内設したヒータであり、被成形品１０は上型２０に支持されて加熱される。

図２は、上型２０を下動させ、可動シールブロック２２とクランパ３２の端面を当接させ、上型２０、可動シールブロック２２、クランパ３２、リリースフィルム５０によって囲まれた領域を減圧排気装置６２を作動させ、排気孔２６から減圧排気している状態を示す。上型２０、可動シールブロック２２、クランパ３２、リリースフィルム５０によって囲まれた領域は、シール２４、２５およびリリースフィルム５０によって外部からエアシールされているから、減圧排気装置６２を使用して効果的に減圧排気することができる。なお、下型３１側についても減圧排気装置６０によって減圧排気する。

図３は、上型２０をさらに下動させ、クランパ３２のクランプ面を被成形品１０に当接させた後、樹脂４０を若干圧縮した状態を示す。クランパ３２のクランプ面を被成形品１０に当接させることによってキャビティの外周領域がクランパ３２の内側面によって規制され、樹脂４０は被成形品１０とクランパ３２とキャビティブロック３０の上端面で囲まれた領域内で規制されて圧縮される。
本実施形態の樹脂モールド装置では、キャビティブロック３０の側面とクランパ３２の内側面との間に空間３６が形成されているから、上型２０とキャビティブロック３０とで樹脂４０が圧縮されるにしたがって、余剰の樹脂４０が空間３６に入り込む。樹脂４０はリリースフィルム５０が収縮しようとする力（テンション）に抗して空間３６内に膨出する。

図４は、上型２０を型締め位置まで下動させた状態を示す。上型２０およびキャビティブロック３０によって最終の成形位置まで樹脂４０が圧縮されて加熱硬化される。樹脂４０は、図３に示す状態よりもさらに最終の成形位置まで圧縮されることにより、空間３６内への膨出量が多くなっている。この最終成形状態では、リリースフィルム５０のテンション（弾性的な収縮力）が樹脂４０に対する成形圧として作用している。

本実施形態の樹脂モールド方法では、樹脂４０を圧縮する際に余剰の樹脂４０が空間３６に押し出されて樹脂成形されるから、樹脂モールド金型に供給する樹脂量がばらついても、圧縮成形時に空間３６に押し出される樹脂量によって樹脂量のばらつきが吸収され、樹脂モールド金型に供給される樹脂量のばらつきが製品の成形精度に影響を与えることがない。
本実施形態においては成形品の成型厚（製品の樹脂成形部の厚さ）が、型締め時における上型２０とキャビティブロック３０の離間間隔によって規定され、型締め時における上型２０とキャビティブロック３０の位置精度はきわめて高度であるから、本実施形態の樹脂モールド方法による場合は、成形厚のばらつきのない製品を得ることが可能になる。

また、本実施形態の樹脂モールド方法では、樹脂４０を圧縮成形する前工程で、圧縮成形時に樹脂が充填される領域を減圧排気して樹脂モールドすることによって、キャビティ内にエアが残留しない状態で圧縮成形するから、製品の樹脂成形部にボイドが発生したり、樹脂の未充填が発生するといったことを確実に防止して樹脂モールドすることが可能となる。樹脂が充填される領域を減圧排気して樹脂モールドする方法は、高品質の樹脂モールドを可能にし、キャビティ内のエアを排出するためのエアベントを金型に設ける必要がなく金型製作が容易になるという利点がある。

（第２の実施の形態）
図５〜８は、本発明に係る樹脂モールド方法の第２の実施の形態を示す説明図である。本実施の形態における樹脂モールド装置も第１の実施の形態における樹脂モールド装置と同一形態の樹脂モールド金型を使用するものであり、上記実施の形態と相違する点は、クランパ３２に設けたエア流路に連通させて減圧排気装置６０を設ける他に、圧縮気体供給装置として圧縮ポンプ６４をクランパ３２に設けたエア流路に連通させた点にある。圧縮ポンプ６４は樹脂モールド金型内に圧縮エアを送入させるためのもので、樹脂モールド金型の外部に配置し、クランパ３２に設けたエア流路３８に連通させるように設けている。

図５は、上記実施形態の図１の状態に対応するもので、型開きした状態で、下型にリリースフィルム５０をセットし、樹脂４０をキャビティ凹部に供給した状態を示す。減圧排気装置６０を作動させクランパ３２にリリースフィルム５０をエア吸着し、キャビティ凹部の内面形状にならってリリースフィルム５０を下型側にエア吸着している。

図６は、上記実施形態の図２の状態に対応するもので、上型２０を下動させ、クランパ３２と可動シールブロック２２の端面を当接させ、上型２０、可動シールブロック２２、クランパ３２、リリースフィルム５０によって包囲された領域を減圧排気装置６２を用いて排気している状態を示す。
図７は、上型２０をさらに下動させ、クランパ３２と上型２０とで被成形品１０をクランプし、キャビティ内に樹脂４０を充填させるようにして圧縮成形している状態を示す。このとき減圧排気装置６０、６２が作動し、圧縮ポンプ６４は作動していない。

図８は、上型２０を型締め位置まで下動させ、被成形品１０を最終的に成形している状態である。本実施形態では、この最終的に樹脂４０を成形する際に、圧縮ポンプ６４からエア流路３８を介して空間３６内に圧縮エアを送入し、リリースフィルム５０によるテンション（弾性的な収縮力）の作用に加えて、圧縮エアによる加圧力を樹脂４０に作用させ、樹脂４０に成形圧を作用させて樹脂成形する。このように樹脂４０に外部から成形圧を作用させて樹脂成形することにより、樹脂の未充填を防止し、樹脂の成形性を向上させることができる。

製品の樹脂成形部の厚さは型締め状態における上型２０とキャビティブロック３０との位置によって規定され、樹脂４０の分量によってその位置が左右されることはないから、樹脂モールド金型に供給された樹脂量がばらついても、成形品の成形厚（樹脂成形部の厚さ）がばらつくことがない。
また、本実施形態においても、樹脂４０をキャビティ内に充填させて圧縮成形する前に、樹脂が充填される領域を減圧排気するから、樹脂中にボイドが発生したりすることを防止することができ、また、金型にエアベントを設ける必要がなく、金型の構成を簡素化して金型の製作コストを低減させることが可能となる。

また、本発明においては下型３１の外側面でクランパ３２をガイドしてクランパ３２を型開閉方向に可動とする構成を採用したことにより、キャビティブロック３０の周囲に余剰の樹脂４０を収容する空間３６を容易に形成することができ、これによって樹脂モールド金型に供給される樹脂量のばらつきに容易に対応することが可能となる。また、圧縮成形による一括樹脂モールドによって被成形品１０を樹脂モールドする場合には、キャビティブロック３０の金型面（キャビティ凹部の底面となる面）は単なる平坦面に形成しておけばよいから、外形寸法が共通な被成形品１０については共通に樹脂モールド金型を使用して樹脂モールドすることが可能となる。

なお、上記実施形態においては、被成形品１０を上型２０に支持して樹脂モールドする構成としたが、被成形品１０を下型にセットし、被成形品１０の上に樹脂４０を供給し、上型２０にリリースフィルム５０をエア吸着して上型側にキャビティ凹部を形成して、圧縮成形によって被成形品１０を樹脂モールドすることも可能である。この場合にも、上記実施形態と同様にクランパ３２、可動シールブロック２２等を配置し、減圧排気装置、圧縮ポンプを適宜配置して樹脂モールドすることができる。

本発明に係る樹脂モールド方法の第１の実施の形態を示す説明図である。 第１の実施の形態における樹脂モールド方法を示す説明図である。 第１の実施の形態における樹脂モールド方法を示す説明図である。 第１の実施の形態における樹脂モールド方法を示す説明図である。 本発明に係る樹脂モールド方法の第２の実施の形態を示す説明図である。 第２の実施の形態における樹脂モールド方法を示す説明図である。 第２の実施の形態における樹脂モールド方法を示す説明図である。 第２の実施の形態における樹脂モールド方法を示す説明図である。 従来の樹脂モールド方法を示す説明図である。 従来の樹脂モールド方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 被成形品
２０ 上型
２２ 可動シールブロック
２４、２５、３５ シール
２６ 排気孔
３０ キャビティブロック
３１ 下型
３２ クランパ
３６ 空間
３７、３８ エア流路
４０ 樹脂
５０ リリースフィルム
６０、６２ 減圧排気装置
６４ 圧縮ポンプ

Claims (5)

1. 樹脂モールド金型のキャビティの内面をリリースフィルムにより被覆し、圧縮成形によって被成形品を樹脂モールドする樹脂モールド方法において、
   前記樹脂モールド金型に、成形品の樹脂成形部を成形するに必要な分量を上回る分量の樹脂を供給し、
   圧縮成形時に、被成形品に対向して配置されたキャビティブロックの側面と、キャビティブロックを囲む配置に設けたクランパの内側面との間に形成された空間内に、リリースフィルムにより樹脂が内包された状態で、余剰分の樹脂を膨出させて樹脂モールドすることを特徴とする樹脂モールド方法。
2. 圧縮成形時に、前記キャビティブロックとクランパとによって形成される空間を気密に設け、前記空間に圧縮気体を送入し圧縮気体による成形圧を樹脂に作用させて樹脂モールドすることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド方法。
3. 樹脂モールド金型に樹脂を供給した後、クランパによりリリースフィルムを介して被成形品をクランプしない状態で、被成形品と樹脂とを含む領域を外部からエアシールした領域とし、
   この領域を減圧排気した後、樹脂成形することを特徴とする請求項１または２記載の樹脂モールド方法。
4. 請求項１記載の樹脂モールド方法を適用して樹脂モールドする樹脂モールド装置であって、
   プレス機構によって型開閉される樹脂モールド金型として、被成形品を支持する金型と、被成形品に対向して配置されるキャビティブロックと、キャビティブロックを支持する支持金型と、支持金型の外側面に沿ってエアシールした状態で型開閉方向に可動に支持されたクランパとを備え、
   前記クランパの内側面と前記キャビティブロックの側面との間に、余剰分の樹脂を収容する空間が設けられたことを特徴とする樹脂モールド装置。
5. 前記クランパの内側面と前記キャビティブロックの側面との間に形成された空間に連通して、樹脂成形時に該空間内に圧縮気体を送入する圧縮気体供給装置が設けられていることを特徴とする請求項４記載の樹脂モールド装置。

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