JP2006315184A - 樹脂封止装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 被成形品あるいは樹脂等に起因する種々の樹脂成形条件がばらついた場合でも、これらの変動を補って、品質のばらつきのない樹脂成形品を得ることを可能にする樹脂封止装置を提供する。
【解決手段】 被成形品の供給部(A)と、被成形品に搭載されている半導体チップの厚さを計測する被成形品の計測部(B)と、樹脂封止に用いる液状樹脂を被成形品に供給する樹脂供給部(C)と、液状樹脂が供給された被成形品を封止金型を用いて樹脂成形する樹脂成形部(D)と、樹脂成形された成形品の樹脂封止部の厚さを計測する成形品の計測部(E)と、成形品の収納部(F)と、これら各部の動作を制御する制御部とを備える樹脂封止装置において、前記制御部が、前記計測部(B)(E)により計測した結果に基づいて前記樹脂供給部(C)で被成形品に供給する樹脂量を調節する調節手段を備えていることを特徴とする。
【選択図】 図1

Description

本発明は樹脂封止装置に関し、より詳細には樹脂封止用に被成形品に供給する樹脂量を高精度に制御して、品質のばらつきのない高精度の樹脂封止を可能にする樹脂封止装置に関する。
樹脂封止金型を用いて被成形品を樹脂封止する方法に、被成形品の上に液状樹脂、粉末・顆粒状樹脂あるいはペースト状樹脂を供給し、被成形品とともに樹脂をクランプして樹脂封止する方法がある(圧縮成形方法)。本出願人は、圧縮成形方法による樹脂封止装置として、被成形品の重量や半導体チップの厚さを計測して被成形品に供給する樹脂量を計量し、被成形品のばらつきに応じて樹脂の供給量を調節して樹脂封止する樹脂封止装置を提案している(特許文献1参照)。
特開2003−165133号公報
圧縮成形方法による場合は、被成形品に供給する樹脂量のばらつきが成形品の品質のばらつきに直接的に影響するから、上述したように、被成形品に搭載されている半導体チップの厚さ等を計測し、被成形品に供給する樹脂量を調節しながら樹脂封止する必要がある。しかしながら、被成形品に供給する樹脂量を計量して被成形品に供給したとしても、必ずしも的確な樹脂封止ができない場合が生じる。これは、半導体チップを搭載する被成形品の厚さがロットによってばらついたりして樹脂成形条件が変動すること、また、被成形品に封止用の樹脂を供給する際に、樹脂供給装置の精度ばらつきによって供給樹脂量がばらつくといったことによるものと考えられる。
最近の樹脂封止製品は、樹脂成形部分の厚さが1mm以下といったように、製品の厚さがきわめて薄くなってきている。この結果、被成形品を樹脂封止する際の樹脂成形条件のばらつきや樹脂供給量のばらつきが、成形品の品質のばらつきに大きく影響を与えるようになってきている。
本発明は、このように、樹脂成形条件の僅かなばらつきが成形品の品質のばらつきに大きな影響を及ぼすようになってきている現状に鑑みてなされたものであり、被成形品の形態あるいは樹脂の供給量等に起因する種々の樹脂成形条件がばらついた場合でも、これらの変動を補って、品質のばらつきのない樹脂成形品を得ることを可能にする樹脂封止装置を提供することを目的としている。
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、被成形品の供給部と、被成形品に搭載されている半導体チップの厚さを計測する被成形品の計測部と、樹脂封止に用いる液状樹脂を被成形品に供給する樹脂供給部と、液状樹脂が供給された被成形品を封止金型を用いて樹脂成形する樹脂成形部と、樹脂成形された成形品の樹脂封止部の厚さを計測する成形品の計測部と、成形品の収納部と、これら各部の動作を制御する制御部とを備える樹脂封止装置において、前記制御部が、前記被成形品の計測部により被成形品を計測した結果に基づいて前記樹脂供給部で被成形品に供給する樹脂量を調節する調節手段を備えていることを特徴とする。
なお、本願発明において、液状樹脂とは、液状あるいはペースト状に形成された樹脂であって、ディスペンサ装置により塗布して供給できる樹脂材をいうものとする。
また、前記制御部が、前記成形品の計測部により成形品を計測した結果に基づいて、前記樹脂供給部で被成形品に供給する樹脂量を調節する調節手段を備えていることにより、さらに正確にばらつきのない状態で被成形品を樹脂封止することができる。
また、前記被成形品が、基板に複数の半導体チップが搭載されたものであり、前記被成形品の計測部は、前記基板に搭載された半導体チップの各々の厚さを測定するセンサ部を備え、前記調節手段は、前記センサ部による前記半導体チップの厚さの計測結果に基づいて前記樹脂供給部で前記被成形品に供給する樹脂量を調節することを特徴とする。これによって、基板に複数の半導体チップが搭載された被成形品を的確に樹脂封止することができる。
また、前記被成形品が、基板に複数の半導体チップが搭載されたものであり、前記成形品の計測部は、前記基板に搭載された半導体チップの各々の樹脂封止部の厚さを測定するセンサ部を備え、前記調節手段は、前記センサ部による前記樹脂封止部の厚さの計測結果に基づいて前記樹脂供給部で前記被成形品に供給する樹脂量を調節することを特徴とする。
また、前記センサ部が、レーザ光を照射してその反射光から厚さを測定する少なくとも一対のセンサが、被計測品を厚さ方向に挟んで、対向して配置されたものであることにより、被成形品あるいは成形品が撓んだ状態になっている場合でも、被成形品を正確に計測することができ、被成形品を的確に樹脂封止することが可能となる。
本発明に係る樹脂封止装置によれば、被成形品の計測部において被成形品を計測した結果を樹脂供給部で被成形品に供給する樹脂量にフィードバックすることによって、被成形品に応じて的確な樹脂封止を行うことができる。また、樹脂成形部で樹脂成形した成形品の樹脂封止部を計測して、その計測結果を樹脂供給部で被成形品に供給する樹脂量にフィードバックすることによって、さらに的確に被成形品を樹脂封止することができる。
(樹脂封止装置の構成)
図1、2は、本発明に係る樹脂封止装置の全体構成を示す平面図および正面図である。以下では、図1、2にしたがって樹脂封止装置の各部の構成について説明する。
図1に示すように、樹脂封止装置は、被成形品の供給部(A)と、被成形品に搭載されている半導体チップの厚さを計測する被成形品の計測部(B)と、樹脂封止に用いる液状樹脂を被成形品に供給する樹脂供給部(C)と、液状樹脂が供給された被成形品を封止金型を用いて樹脂成形する樹脂成形部(D)と、樹脂成形された成形品の樹脂封止部の厚さを計測する成形品の計測部(E)と、成形品の収納部(F)とを備える。
図3は、本実施形態の樹脂封止装置の各部の構成をブロック図で示したものである。制御部(G)は、被成形品を樹脂封止装置に供給する操作から、封止用の樹脂を被成形品に供給し、樹脂成形後、成形品を収納するまでの一連の各部の動作を制御する。
本実施形態の樹脂封止装置において使用する被成形品10は、短冊状に形成された基板上に2列に半導体チップが搭載された製品である。
被成形品の供給部(A)は、被成形品がマガジンに収納された状態でマガジンごとセットするセット部11と、セット部11にセットされたマガジンを昇降駆動するエレベータ12およびマガジンから被成形品を切り出しするプッシャ等を備えた取り出し機構と、取り出し機構によってマガジンから取り出された2枚の被成形品を、樹脂成形部(D)における被成形品の配置に合わせて、向かい合わせに配置するターンテーブル14等を備えた切り出し機構とを備える。
ターンテーブル14の後方には、ターンテーブル14によって対向して並置された被成形品を一時的に搬出して支持するセット位置が設けられ、ターンテーブル14とセット位置との間で被成形品を搬送する2本のフィーダーレール16a、16bが設けられている。
被成形品の計測部(B)は、被成形品10を支持するX−Yテーブル20と、X−Yテーブル20に支持された被成形品10の厚さを計測するセンサ部22とを備える。X−Yテーブル20は被成形品10を2枚並列して支持するように設けられている。また、X−Yテーブル20の上方には画像処理用のカメラ21が配置されている。
なお、ターンテーブル14から搬出される被成形品10のセット位置と、X−Yテーブル20との側方には、セット位置からX−Yテーブル20へ被成形品10を搬送するインローダ36とレール18が設けられている。
図2に示すように、被成形品の計測部(B)のセンサ部22は、正面形状がコ字形に形成された支持枠23と支持枠23に取り付けられたセンサ24とからなる。
図4、5にセンサ部22の構成を拡大して示す。本実施形態のセンサ部22で使用しているセンサ24は、被成形品にレーザ光を照射してその反射光から被成形品の厚さを測定するもので、図4に示すように、被成形品10を厚さ方向に挟む配置に一対のセンサ24a、24bを対向させて支持枠23に配置している。基板の厚さは、上下に対向して配置されたセンサ24a、24bから基板に照射したレーザ光により、センサ24a、24bから基板までの距離を計測し、その計測値をセンサ間の距離から減算することによって求められる。
X−Yテーブル20には所定間隔をあけて平行に2枚の被成形品10が支持されるから、これらの被成形品10の配置に合わせて、正面方向から見て左右に離間した位置に、上下に一対ずつセンサ24a、24bが設けられる。センサ24a、24bは各々スライドガイド25a、25bにガイドされ、X−Yテーブル20上における被成形品10の配置間隔に合わせて左右位置が調節可能となっている。
樹脂供給部(C)は、基板10aに搭載されている半導体チップ10bの各々の配置位置に合わせて液状樹脂を供給するためのノズル30a、30bを備えたディスペンサ装置32と、被成形品10を支持するX−Yテーブル34とを備える。
本実施形態の樹脂封止装置では、図1に示すように、基台の左右中央の前部に樹脂供給部(C)が配置されている。ノズル30a、30bはX−Yテーブル34に支持される2枚の被成形品10の各々に液状樹脂を供給するため、正面方向から見て左右一対設けられている。X−Yテーブル34はX−Y方向への移動位置が制御されるとともに、Z方向(高さ方向)の移動位置も制御可能に設けられている。
樹脂供給部(C)の後方には、被成形品の計測部(B)から樹脂供給部(C)に被成形品10を搬送し、樹脂供給部(C)から樹脂成形部(D)に被成形品10を搬送するインローダー36が配置されている。このインローダー36は対向して配置された一対の被成形品10、10をチャックするチャック機構を備え、被成形品10の向きを変えずに平行に支持して搬送する操作をなす。
樹脂成形部(D)は、被成形品10をクランプして樹脂成形する上型40および下型41と、上型40および下型41を支持するプレス部42とを備える。プレス部42は、上型40を支持する固定プラテン43と、下型41を支持する可動プラテン44と、可動プラテン44を押動して型締めする型締機構46を備える。本実施形態におけるプレス部42は、型締機構46の駆動源として電動モータを用い、トグル機構からなる押圧機構を備えている。
成形品の計測部(E)は、樹脂成形部(D)で成形された2枚の成形品50を支持するX−Yテーブル60と、成形品50の樹脂封止部を計測するセンサ部62とを備える。X−Yテーブル60は、樹脂成形部(D)の金型上における成形品50の平面配置と同一の平面配置に成形品50を支持する。
センサ部62は、前述した被成形品の計測部(B)に設けられているセンサ部22と同様に形成されたもので、X−Yテーブル60に支持されている各々の成形品50、50の配置位置に合わせて左右に離間した配置に、上下一対のセンサが対向して配置されている。X−Yテーブル60はセンサ部62に設けられた上下一対のセンサの高さ方向の中間位置でX−Y方向に移動する。また、X−Yテーブル60の上方には、X−Yテーブル20の上方に設けたと同様の画像処理用のカメラ63が搭載されている。
なお、樹脂成形部(D)の後方には、樹脂成形部(D)から成形品の計測部(E)に成形品50を搬出するアンローダー64が配置されている。アンローダー64は樹脂成形部(D)のプレス部42における成形品50、50の平面配置を維持した状態で下型41から成形品50、50をピックアップし、X−Yテーブル60に移載する操作を行う。
成形品の収納部(F)は、基台の前面の右側位置に配置されている。
成形品50を計測操作する際に、X−Yテーブル60が前部側に移動した位置の上方には、成形品50をピックアップするピックアップ機構70が配置されている。このピックアップ機構70は、X−Yテーブル60から成形品50をピックアップし、成形品50をマガジン(不図示)に挿入して収納する作用をなす。図2において、74は成形品50を収納するマガジンをマガジンの収納部72に収納するためのエレベータである。
(樹脂封止装置の作用)
続いて、上述した樹脂封止装置の作用について説明する。
まず、セット部11に収納されたマガジンはエレベータ12により下位置から1段ずつ持ち上げられ、取り出し機構によってマガジンから被成形品10が1枚ずつターンテーブル14上に送出される。ターンテーブル14は、取り出し機構によって供給される1枚目の被成形品10を一方の支持位置で受けた後、平面内で180°反転して2枚目の被成形品10を他方の支持位置で受け、これによって2枚の被成形品10を対向させた配置とする。
ターンテーブル14上で向かい合わせに整列して支持された被成形品10、10は、フィーダーレール16a、16bによりターンテーブル14の後方のセット位置に移送される。
この移送位置からインローダ36により被成形品の計測部(B)に設けられているX−Yテーブル20に2枚の被成形品10が移載される。X−Yテーブル20に被成形品10を移載する際には、インローダ36によってフィーダーレール16a、16bから被成形品10、10をピックアップした後、インローダ36を横移動させX−Yテーブル20に被成形品10を移載する。
X−Yテーブル20に被成形品10を移載した後、カメラ21により被成形品10の画像を取り込み、画像処理によって、半導体チップの未搭載、欠けを調べる。
被成形品の計測部(B)では、X−Yテーブル20を被成形品10の長手方向に移動させ、1列目の各々の半導体チップ10bの厚さを計測した後、X−Yテーブル20を左右方向に移動して2列目に移動し、2列目の各々の半導体チップ10bの厚さを計測する。図6に、X−Yテーブル20を移動させ、被成形品10に搭載されている半導体チップ10bの厚さを測定している様子を示す。
センサ24a、24bを被成形品10を厚さ方向に挟む配置で対向させて配置して計測することによって、被成形品10の基板10aが撓んでいたような場合でも、被成形品10の基板10aの厚さを差し引いて半導体チップ10bの厚さを正確に計測することができる。またこの時、センサ24a、24bによる計測データから、半導体チップの未搭載のチェックも行う。
この計測部による計測結果は、基板10aに搭載されている個々の半導体チップ10bについて、すべて次工程の樹脂供給部(C)における供給樹脂量にフィードバックされる。すなわち、制御部(G)では、半導体チップ10bの厚さを計測した結果に基づき、個々の半導体チップ10bに供給する樹脂量が演算され、樹脂供給部(C)において個々の半導体チップ10bに供給する樹脂量が制御される。基板10a上で半導体チップ10bが搭載されるべき位置に半導体チップ10bが搭載されていない場合でも、当該搭載位置で必要となる樹脂量を求め、次工程の樹脂供給部(C)で所要量の樹脂が供給される。
被成形品10の厚さを計測した後、インローダー36によりX−Yテーブル20から被成形品10がピックアップされ、樹脂供給部(C)のX−Yテーブル34に移載される。樹脂供給部(C)では、ディスペンサ装置32のノズル30a、30bから被成形品10の上に液状樹脂が供給される。本実施形態ではノズル30a、30bからX−Yテーブル34に支持されている2枚の被成形品10に、各々液状樹脂が供給される。
前述した計測部(B)におけると同様に、X−Yテーブル34を被成形品10の長手方向にピッチ移動させ、X−Yテーブル34に支持されている被成形品10の半導体チップ10bの上に次々と液状樹脂を供給する。1列目の半導体チップ10bに液状樹脂を供給した後、2列目の半導体チップ10bに液状樹脂を供給する。なお、液状樹脂を供給する方法は、この方法に限定されるものではなく、全ての列について同時に液状樹脂を供給するといったことも可能である。
樹脂成形部(D)における樹脂成形操作は、プレス部42の可動プラテン44を下動させ、型開きした状態で下型41上にインローダー36により被成形品10、10を搬入してセットし、下型41を上動させ、被成形品10、10を上型40と下型41とでクランプすることによってなされる。本実施形態の樹脂成形方法は、液状樹脂を供給した被成形品10を液状樹脂とともに上型40と下型41とでクランプして樹脂封止するもので、いわゆる圧縮成形方法による樹脂封止方法である。
上型40と下型41とで、液状樹脂とともに被成形品10をクランプして一定時間保持することにより、樹脂が硬化して樹脂成形される。
樹脂硬化した時点で、下型41を下動させて型開きし、アンローダー64により成形品50を金型内から搬出する。アンローダー64は2枚の成形品50、50を金型からピックアップし、成形品の計測部(E)のX−Yテーブル60に成形品50、50を移載する。
成形品の計測部(E)においては、被成形品の計測部(B)において被成形品10の半導体チップ10bの厚さを計測した方法とまったく同様にして、成形品50を厚さ方向に挟む配置に設けられたレーザ光を用いたセンサにより、成形品50の樹脂封止部の厚さを計測する。X−Yテーブル60を移動させることにより成形品50のすべての樹脂封止部についてその厚さを計測する。また、カメラ63により、成形品の画像を取り込み、樹脂の未充填や成形部の欠けがあるかを画像処理によって判別する。
この成形品の計測部(E)による樹脂封止部の厚さや画像処理のの計測結果は、樹脂供給部(C)における液状樹脂の供給量にフィードバックされる。樹脂供給部(C)においては被成形品10に搭載されている半導体チップ10bの厚さを計測し、的確な樹脂成形を行うに必要な樹脂量を演算で求めて、樹脂供給部(C)から被成形品10に液状樹脂を供給している。したがって、成形品50の樹脂封止部は所定の厚さ公差内におさまるように樹脂成形される筈である。
しかしながら、被成形品10の性質や金型の構成、プレス部42の特性等によって、実際に被成形品10を樹脂封止した際に、樹脂封止部の厚さが想定した厚さ公差内から外れる場合が起こり得る。このような場合には、成形品の計測部(E)での計測結果に基づいて樹脂供給部(C)での供給樹脂量を調節する(フィードバックする)ことによって、樹脂封止部の厚さを所定の公差内に合わせることが可能である。
たとえば、樹脂封止装置で新製品を樹脂封止するような場合には、被成形品10における半導体チップ10b等の厚さを計測して、樹脂供給部(C)における樹脂供給量を設定するとともに、実際の成形品の計測結果に基づいて樹脂供給部(C)における樹脂供給量を増減調節することによって、樹脂供給部(C)における樹脂供給量の適切値を効率的にかつ確実に設定することができる。すなわち、樹脂封止装置によって樹脂封止品を生産する際のセッティングを容易にすることができる。
また、ロットによって被成形品10の性状が変動したり、液状樹脂の性状が変動したような場合には、成形品50の計測値に基づいて樹脂供給部(C)における樹脂供給量を調節することで、ランニング時におけるその変動を補完して成形品50の樹脂封止部のばらつきを抑えることができる。すなわち、成形品50の計測を常時、連続的に行い、成形品50における樹脂封止部の厚さのばらつきを連続的に監視することにより、その計測結果の傾向から、樹脂供給部(C)における樹脂供給量を事前に増減調節することが可能である。
すなわち、成形品の計測部(E)における計測結果の傾向を樹脂供給部(C)の樹脂供給量にフィードバックして樹脂封止することにより、種々の樹脂封止条件の変動によって生じる成形品の樹脂封止部の形状のばらつきが公差内に収まるように事前に樹脂供給部(C)における樹脂供給量を制御することができる。また、樹脂封止部の形状が公差外になってしまった場合でも、樹脂供給部(C)にその計測結果をフィードバックすることによって大量に不良品が発生することを未然に防止することができる。
このように成形品50の樹脂封止部の計測結果を樹脂供給部(C)の樹脂供給量にフィードバックして制御する方法によれば、きわめて高精度でばらつきの小さい樹脂封止を行うことが可能になる。樹脂封止部の厚さが1mm以下といった樹脂封止部がきわめて薄い製品の場合には、このように成形品の樹脂封止部の厚さを常時、監視し、その監視結果に基づいて樹脂供給部(C)を制御する方法は的確な樹脂封止を可能にする上できわめて有効である。
なお、上述した実施形態では、基板10a上に半導体チップ10bを縦横に整列させて配置した被成形品10を対象として説明したが、本発明に係る樹脂封止装置は、このような被成形品10に限らず、複数個の半導体チップをグループ化して樹脂封止するような製品、あるいは半導体ウエハの片面を一括樹脂封止する場合についても同様に適用することができる。半導体ウエハの片面を一括樹脂封止する場合は、被成形品についての計測を省略し、成形品の厚さのみを計測して、その計測結果を樹脂供給部(C)にフィードバックして制御する方法、被成形品の表面の凹凸が樹脂供給量のばらつきに影響するような場合には被成形品の表面状態を計測して、その計測結果に基づいて樹脂供給部(C)における樹脂供給量を制御すればよい。
本発明に係る樹脂封止装置の一実施形態の全体構成を示す平面図である。 本発明に係る樹脂封止装置の一実施形態の全体構成を示す正面図である。 本発明に係る樹脂封止装置の各部の構成を示すブロック図である。 樹脂封止装置の一実施形態におけるセンサ部の正面図である。 樹脂封止装置の一実施形態におけるセンサ部の平面図である。 センサ部により被成形品を計測する状態を示す説明図である。
符号の説明
10 被成形品
10a 基板
10b 半導体チップ
12 エレベータ
14 ターンテーブル
16a、16b フィーダーレール
18 レール
20、34、60 X−Yテーブル
22 センサ部
23 支持枠
24、24a、24b センサ
30a、30b ノズル
32 ディスペンサ装置
36 インローダー
40 上型
41 下型
42 プレス部
43 固定プラテン
44 可動プラテン
46 型締機構
50 成形品
62 センサ部
64 アンローダー
70 ピックアップ機構
72 収納部
A 被成形品の供給部
B 被成形品の計測部
C 樹脂供給部
D 樹脂成形部
E 成形品の計測部
F 成形品の収納部

Claims (5)

  1. 被成形品の供給部と、被成形品に搭載されている半導体チップの厚さを計測する被成形品の計測部と、樹脂封止に用いる液状樹脂を被成形品に供給する樹脂供給部と、液状樹脂が供給された被成形品を封止金型を用いて樹脂成形する樹脂成形部と、樹脂成形された成形品の樹脂封止部の厚さを計測する成形品の計測部と、成形品の収納部と、これら各部の動作を制御する制御部とを備える樹脂封止装置において、
    前記制御部が、前記被成形品の計測部により被成形品を計測した結果に基づいて前記樹脂供給部で被成形品に供給する樹脂量を調節する調節手段を備えていることを特徴とする樹脂封止装置。
  2. 前記制御部が、前記成形品の計測部により成形品を計測した結果に基づいて、前記樹脂供給部で被成形品に供給する樹脂量を調節する調節手段を備えていることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止装置。
  3. 前記被成形品が、基板に複数の半導体チップが搭載されたものであり、
    前記被成形品の計測部は、前記基板に搭載された半導体チップの各々の厚さを測定するセンサ部を備え、
    前記調節手段は、前記センサ部による前記半導体チップの厚さの計測結果に基づいて前記樹脂供給部で前記被成形品に供給する樹脂量を調節することを特徴とする請求項1記載の樹脂封止装置。
  4. 前記被成形品が、基板に複数の半導体チップが搭載されたものであり、
    前記成形品の計測部は、前記基板に搭載された半導体チップの各々の樹脂封止部の厚さを測定するセンサ部を備え、
    前記調節手段は、前記センサ部による前記樹脂封止部の厚さの計測結果に基づいて前記樹脂供給部で前記被成形品に供給する樹脂量を調節することを特徴とする請求項2記載の樹脂封止装置。
  5. 前記センサ部は、レーザ光を照射してその反射光から厚さを測定する少なくとも一対のセンサが、被計測品を厚さ方向に挟んで、対向して配置されたものであることを特徴とする請求項3または4記載の樹脂封止装置。
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