JP2006516366A - 担体上に固定した電子部品を、封入材料で封入するためのデバイス及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、担体上に固定した電子部品、特に半導体を、封入材料で封入するためのデバイスに関する。このデバイスは、封入位置と開位置との間で相互に対して変位可能な二つの共作用型部材、そして型空洞に繋がる封入材料のための供給手段からなる。型部材は、封入位置において、担体上に閉じ、少なくとも一つの型空洞を区画形成する位置を占め、開位置において、封入位置の場合よりも相互からより長距離に位置する。本発明は、また、担体上に固定した電子部品を、封入材料で封入するための方法に関する。

Description

本発明は、電子部品、特に担体上に固定した半導体を封入材料で封入するためのデバイスに関する。このデバイスは、封入位置と開位置との間で相互に対して変位可能な二つの共作用型部材と、型空洞へ繋がる封入材料の供給手段とからなり、封入位置において、担体上に閉じた型部材は、少なくとも一つの型空洞を区画形成する位置を占め、そして開位置において、型部材は、封入位置の場合よりも、相互からより長い距離に位置する。本発明は、また、電子部品、特に担体上に固定した半導体を、封入材料で封入するための方法に関する。

担体上に固定した電子部品の封入は、大規模に、特に半導体の生産において適用する技術である。環境への影響を少なくするためには、担体上に、鉛の少ない、あるいは鉛を含まないはんだ材料を使用することが大切になってきているが、そのような材料は、鉛を含むはんだ材料よりも高温度で処理しなくてはならないという欠点がある。これは、はんだ材料から封入材料を後に分離しなくてはならないという点で問題である。これに対する一つの解決策は、担体に封入材料が付着してはならない箇所では、分離エレメントを介して封入材料を供給することである。そのような技術は、国際特許出願ＰＣＴ／ＮＬ００／００４５８等から知られている。公報内に述べられた方法及びデバイスでは、封入デバイスの型部材の間に変位可能なホルダー部材を使用し、このホルダー部材で、担体の端を、ホルダー部材を超えて封入材料が供給される型部材の一つに対して付勢することが可能になっている。この提案の技術は、効果的に機能するが、デバイスの複雑な構成を必要とする。プランジャー・ハウジング（スリーブ）上の負荷に対して、十分に頑丈な形状でなければならず、且つ、そのための変位機構も装備しなくてはならない。加えて、封入処理の後に、ホルダー部材を、封入デバイスから担体を取り出す位置へ変位させると、接着性の損失が望ましくない箇所で、担体と担体に繋がる封入材料との接着性が無くなる（層間剥離）という現実的な可能性がある。もう一つの欠点は、従来の技術によるデバイスは、プランジャー・ハウジングの一側上に部品を封入する場合にのみ使用が可能であるということである。

本発明の目的は、簡略化技術と共に既存の利点を維持しながら、従来の技術に比較して簡略なデバイス及び方法を提供することである。

この目的で本発明は、序文で述べたタイプの、次の特徴を持つデバイスを提供する。封入材料のための供給手段は少なくとも一つの突出端を備え、それの下に、担体の一部に対する受容空間が位置する。デバイスは、また、突出端を持つ型部材内に受容した担体が制御可能な力で突出端に向けて付勢されるよう、その端に対して変位可能な担体のためのサポートを含む。したがって、突出端は、型部材の一つと一緒に構造上明らかに単純な静止アセンブリを形成する。ところで、変位可能な構成要素も、突出端を持つ型部材内に収容されなければならない。しかし、この構成要素は、封入材料に接触する必要がないため、重要なものではない。封入材料が突出端を超えて担体へ流れるため、関連する型部材への変位可能なサポートの連結には、空の中間スペースがあってもよい。この位相で（基板上へ封入材料が流れる位置で、あるいは液相にある封入材料がルートを覆い始めるとき）は、変位可能なサポートは全く介入しない。提案の構成の手段によって、異なる担体の厚さの相違を補うことが可能である。金属製リード・フレーム、また他の材料の、例えば合成樹脂そして／あるいはセラミックの複合リード・フレーム等に限らず、例えば、より薄いホイルのリード・フレームも、本発明によるデバイスで処理することができる。従来の技術に比較して非常に重要な、もう一つの利点は、望ましくない層間剥離の可能性をかなり減少させることができることである。

好ましい変形例では、突出端は、型部材に組み付けた材料ストリップによって区画形成され、この材料ストリップが、型部材に解除可能に組み付けられることが好ましい。このような材料ストリップは、単純に、そして非常に限られたコストで製造することができる。解除可能な変形例における型の損耗、損傷あるいは（例えば、異なる製品を処理するための）交換の際は、材料ストリップ、または（型部材が複数の材料ストリップを備える場合は）複数の材料ストリップを交換することができる。ここで注目すべきは、材料ストリップは型部材に固定する必要はないが、型部材と材料ストリップとの相対的な位置を持つ別個の配置が、既に相互連結に関する十分な構成を提供しているということである。材料ストリップは、さらに、複数の側面上に突出端を形成することができる。そうすれば、複数の担体を同時に配置して複数の側面上で（例えば、材料ストリップの二つの反対側面上で）注入することができる。

その実施例に応じて、変位可能なサポートは、担体の一部に対する受容空間の側面を形成する。担体は、結局、変位可能なサポート上に位置し、このサポートは、通常、突出端とサポートとの間で担体を締め付ける目的で、突出端の下の位置へ延びる。

デバイスは、また、変位可能なサポートの方向へ担体を変位させるための解放手段を備えることが好ましい。封入材料の供給及び硬化の後、解放手段が、（変位可能なサポートと突出端との間の相対距離が少なくとも増加したときに）突出端に対して担体を変位させることによって、封入材料の硬化した流れを、突出端から担体への移行の位置で切断することができる。流れを絶ち切る（ゲートを切断する）ことを型の中で行うため、封入材料は、完全に硬化していない状態であってもよい。分離の際、封入材料は、例えば、まだ「ゴム相」のようであってもよい。その方が分離には有利である。加えて、流れを分離するための追加のデバイス（ディゲータ）が不要となる。型と、そのようなディゲータの間の転送装置も含め不要になる。代替案としては、二つのステージで、封入製品のゲートを切断することである。第一のゲート切断ステージで、より厚い流れを、例えば、型内で離し、そして第二のステージで、より細かな流れを型の外で離すことができる。

特定な好適実施例においては、解放手段は、付勢下での変位のために、第二の型部材内に設けた少なくとも一つの圧力エレメントによって形成される。この圧力エレメントは、型部材を一緒に閉じた状態で、圧力エレメントが担体から離れる位置へ、圧力エレメントを付勢する制御部材に繋ぐことができる。このような解放手段は、別個の駆動装置を必要としない。これは、型部材の分離移動が解放手段を作動させるためである。解放手段は、必要に応じて、担体上の、あるいは担体上に注入した（少なくとも部分的に硬化した封入材料によって形成された）封入部品上の所望の位置において係合することができる。

変位可能なサポートのための駆動手段は、担体上にサポートが加える付勢を最大にするための圧力リミッタを備えることが好ましい。このため、サポートと突出端との間の担体の締め付け力は、担体の厚さ（相違）に拘わらず正確に制御することができる。これによって、担体の突出端への不適切な連結の可能性、そして過度の締め付け力が適用されることによる担体への損傷の可能性を最小にすることができる。

さらに、もう一つの好ましい変形例では、デバイスは、型部材の相互変位のための型部材駆動装置を備え、この型部材駆動装置が、型部材間の距離を調節するためのコントロールを含む。型部材を相互に近づけた後、型部材は、下記に説明する方法を可能にするために、限定した距離に渡って再び分離移動させてもよい。

本発明は、また、担体上に固定した電子部品、特に半導体を、封入材料で封入するための、次の処理ステップからなる方法を提供する。Ａ）第一の型部材に繋がった少なくとも一つの突出端が、第一の型部材上に支持された担体の側面に対して反対側の側面上に位置するよう、担体を第一の型部材上に配置するステップ。Ｂ）突出端と、担体を支持する第一の型部材の一部との間の距離を減少させて、担体を支持する第一の型部材の一部と突出端との間で、担体の一部を締め付けるステップ。Ｃ）担体上に閉じて少なくとも一つの型空洞を形成するよう、第一の型部材上に第二の型部材を閉じるステップ。そしてＤ）型空洞へ液体封入材料を供給するステップ。この方法によって、本発明によるデバイスを参照して上記に既に説明したような利点を実現することができる。

この場合、ステップＤ）による液体封入材料の供給は、第一の型部材の突出端によって少なくとも部分的に決定される。この決定は、封入材料上に突出端を直接的に区画形成することを意味するが、間接的な（例えば、ホイル材料を介しての）区画形成をも意味する。しかし、ホイル材料の適用は、実際は不可欠ではない。

処理ステップＤ）の後、封入材料は、処理ステップＥ）の間に硬化する。これは、この方法の好ましい変形例において、担体とその上に設けた封入材料とを突出端に対して変位させて、突出端から担体へ延びる封入材料の硬化ストリップを、変位によって絶ち切ることを可能にする。この目的のために、担体が、担体を支持する第一の型部材の部分の方向へ、突出端に対して変位されることが望ましい。この場合は、突出端が、（部分的に）硬化した封入材料を分割する刃として機能する。択一的に、封入材料を切断するために、担体を突出端に対して回転させることも可能である。

第一の、そして第二の型部材を分離移動させて、封入材料が載った担体と、硬化して封入材料の残部とを、相互から分離した状態で第一の型部材から取り除くことができる。したがって、封入及びゲート切断が単一のデバイス内で行われ、非常に良い最終結果が得られる。

本発明による方法の特定な変形実施例では、処理ステップＣ）において第一の型部材上へ第二の型部材を閉じた後、型部材を１から５０μｍの距離で分離移動させる。その後、突出端と担体を支持する第一の型部材の一部との間の距離を減少させて、担体を支持する第一の型部材の一部と突出端との間で、担体の一部を制御可能な力で締め付ける。この好適変形例では、型部材を閉じる力は、本方法のこの好ましい変形例に応じて適用する微妙な締め付け結果に対しては、もはや重要なものではない。もう一つの利点は、非常に圧力に敏感な担体（例えば、セラミック、またはホイル材料等の柔らかな材料）も、注目に値するような問題がない状態で、この方法で処理することができることである。

次の図に示す、本発明によるデバイスの、非限定的な実施例を参照して、本発明をさらに説明する。

図１Ａは、下型部材２及び上型部材３を備える封入デバイス１の概略図である。ここに示す位置では、両型部材は、電子部品５（このケースでは、いわゆるフリップ・チップ）を固定した担体４を受け入れるために分離されている。部品５にハウジングを製造するために注入する封入材料のペレット６も、下型部材２内に配置されている。下型部材３内への担体４の配置は、手作業で行うが、機械化することも可能である。

封入材料のペレット６は、プランジャー・ハウジング７内に配置され、そして変位可能なプランジャー８上に支持されている。担体４が変位可能なサポート９上に配置されるため、下型部材２の一部を形成する材料ストリップ１０の一部分１１が、担体４の上方の位置に部分的に突出している。このため、担体４は、下型部材２内へ、非線形の動きで配置しなくてはならない。

上型部材３は、製造すべきハウジングの寸法が定まる型空洞１２を備える。上型部材３から突出するのは、イジェクタ・ベッド１４上に設置したイジェクタ・ピン１３である。イジェクタ・ベッド１４には、また、図示の状態では何も機能しない、突出プッシャ１５及び１５’が設けられている。このプッシャ１５’は、それに加わる力の影響を受けて、その長さが可変であるように構成されている。この図では、プッシャ１５’には全く力が加えられていないため、その最大長を持つ。イジェクタ・ベッド１４が、上型部材３内に圧縮ばね１６を介して変位可能に設置されているため、圧縮ばね１６は、図示の位置へイジェクタ・ピン１３を付勢する。

図１Ｂにおいて、型半体２及び３が相互に向かって移動し、そして変位可能なサポート９が、矢印Ｐ１が示すように上方へ移動するため、担体４は、変位可能なサポート９と、担体４の上方へ突出する材料ストリップ１０の一部分１１との間で締め付けられる。下型半体２内の変位可能なサポート９の嵌め合いは重要なものではないので、実際は、摩擦抵抗のない状態で変位が可能である。型半体２及び３が一緒に閉じると、イジェクタ・ベッド１４のプッシャ１５が、下型部材２のサポート９に接触するため、イジェクタ・ベッド１４は、上型部材３内で、圧縮ばね１６の付勢に反した方向Ｐ２へ変位することになる。プッシャ１５に加わる力がプッシャ１５’上の圧力を和らげるため、この場合、これもその最大長となる。その結果、イジェクタ・ピン１３は、上型部材３からもはや突出しない位置へと変位する。

担体４を締め付け、型半体２及び３を一緒に閉じた後、プランジャー８を矢印Ｐ３の方向へ変位させる。これは、通常、封入材料のペレット６の加熱（図示せず）と組み合わせて行う。温度及び圧力の影響下で液体となった封入材料１７は、担体４の上に突出する材料ストリップ１０の一部分１１を超えて、型空洞１２内へ流入する。

図１Ｃは、封入材料１７が少なくとも部分的に硬化した状態を示す。型半体２及び３を、限定した距離に渡って分離移動させ、そしてサポート９を、ある距離だけ下方へ移動させると、プッシャ１５は、矢印Ｐ４が示す方向へイジェクタ・ベッド１４を、上型部材３内へより低度に押すことになる。その結果として、圧縮ばね１６が、上型部材３内でイジェクタ・ベッド１４を変位させる。さて、プッシャ１５’は、より短い長さを持つ。これは、プッシャ１５’を圧縮する力が、圧縮ばね１６が加える力よりも小さくなるように選択されているためである。外方へ移動するイジェクタ・ピン１３は、電子部品５の周りに注入されたハウジング１８に係合する。また、変位可能なサポート９を同時に（あるいはより早く）下方へ、すなわち矢印Ｐ５で示す方向へ変位させることによって、空間を形成して、イジェクタ・ピン１３による、封入材料の流れの分離を保証している。型半体の限定開放は、硬化封入材料との、流れのゲートを切断するという結果になる。型半体２及び３をさらに分離移動させた後、封入材料１９の残部と、結果として生じた製品２０とを、分離した状態で取り出すことができる。

最後に、図２は、型半体２に（解放可能に）固定するための固定孔２２を備えた材料ストリップ２１を示す（図１Ａから図１Ｃを参照）。材料ストリップ２１は、封入材料が流れるための凹部２３を持ち、この凹部は、封入材料のペレット６を配置する開口２４に繋がっている。

封入すべき部品と一緒に担体を配置した、本発明による封入デバイスを示す概略的な断面図である。 供給した封入材料が硬化するときの、図１Ａに示す封入デバイスの断面図である。 型部材が部分的に分離した後の、図１Ａ及び図１Ｂに示す封入デバイスの断面図である。 本発明による封入デバイスの部品として、解除可能なエレメントとして具現化した突出端の立体図である。

Claims (17)

1. 担体上に固定した電子部品、特に半導体を、封入材料で封入するためのデバイスであって、
   担体上に閉じたときに、少なくとも一つの型空洞を区画形成する位置を占める封入位置と、この封入位置の状態よりも、相互からより長距離に分離した開位置との間で、相互に対して変位可能な二つの共作用型部材、そして
   前記型空洞へと繋がる封入材料のための供給手段からなり、
   封入材料のための前記供給手段が少なくとも一つの突出端を備え、その下に、前記担体の一部に対する受容空間が位置し、そして、前記デバイスが、また、前記突出端を持つ前記型部材内に受容され、前記担体が制御可能な力で前記突出端へ向けて付勢されるよう、前記端に対して変位可能な前記担体に対するサポートからなることを特徴とする、デバイス。
2. 前記突出端が、一つの型部材に組み付けた材料ストリップによって区画形成されることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記材料ストリップが、一つの型部材に解除可能に組み付けられていることを特徴とする、請求項２に記載のデバイス。
4. 前記変位可能なサポートが、前記担体の一部に対する前記受容空間の一側を形成することを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
5. 前記デバイスが、前記変位可能なサポートの方向へ、前記担体を変位させるための解放手段を備えることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
6. 前記解放手段が、付勢下での変位のために、第二の型部材内に設けられた少なくとも一つの圧力エレメントによって形成されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
7. 前記圧力エレメントが、型部材が一緒に閉じられた状態で、前記圧力エレメントが前記担体から離れる位置へ前記圧力エレメントを付勢する制御部材に結合されていることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。
8. 前記変位可能なサポートに対する駆動手段が、前記サポートが前記担体に及ぼす付勢を最大にするために、圧力リミッタを備えることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
9. 前記デバイスが、前記型部材の相互変位のために、型部材駆動装置を備え、この型部材駆動装置が、前記型部材間の距離を調節するためのコントロールからなることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のデバイス。
10. 担体上に固定した電子部品、特に半導体を、封入材料で封入するための方法であって、
    Ａ）前記担体を第一の型部材上に、前記第一の型部材に結合した少なくとも一つの突出端が、前記第一の型部材上に支持された前記担体の側の反対側に位置するように配置する処理ステップ、
    Ｂ）前記担体の一部が、前記担体を支持する前記第一の型部材の一部と、前記突出端との間で締め付けられるよう、前記突出端と、前記担体を支持する前記第一の型部材の部分との間の距離を減少させる処理ステップ、
    Ｃ）少なくとも一つの型空洞が、前記担体を封鎖するように形成されるよう、前記第一の型部材へ第二の型部材を閉じる処理ステップ、そして
    Ｄ）前記型空洞へ液体封入材料を供給する処理ステップからなる、方法。
11. ステップＤ）による液体封入材料の供給が、前記第一の型部材の前記突出端によって（直接的に、あるいは間接的に、例えばホイル材料を介して）少なくとも部分的に制限されることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
12. 処理ステップＤ）の後、前記封入材料が、処理ステップＥ）の間に硬化することを特徴とする、請求項１０あるいは１１に記載の方法。
13. 処理ステップＥ）によって前記封入材料が少なくとも部分的に硬化した後、封入材料を盛った前記担体が前記突出端に対して変位されて、前記突出端から前記担体へ続く封入材料の硬化ストリップが、その変位によって切断されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 前記担体が、前記突出端に対して、前記担体を支持する前記第一の型部材の前記一部の方向へ変位されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記担体が前記突出端に対して回転されることを特徴とする、請求項１３あるいは１４に記載の方法。
16. 前記第一の、そして第二の型部材が分離移動され、そして前記封入を行った前記担体と、前記硬化封入材料の残部とが、相互から分離した状態で、前記第一の型部材から取り除かれることを特徴とする、請求項１０から１５のいずれかに記載の方法。
17. 処理ステップＣ）によって前記第一の型部材に第二の型部材を閉じた後、前記型部材が、１から５０μｍの距離で分離移動され、その後、前記突出端と、前記担体を支持する前記第一の型部材の前記一部との間の距離が、前記担体の一部が、前記担体を支持する前記第一の型部材の前記一部と、前記突出端との間で制御可能な力で締め付けられるよう、減少することを特徴とする、請求項１０から１６のいずれかに記載の方法。
    

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