JP2010153525A - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形金型を使用して樹脂封止工程の歩留まりを比較的安価に高めることができる半導体装置の製造装置を提供する。
【解決手段】被成形品から半導体装置を製造する製造装置は、前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型１４２と、大気圧プラズマ処理によって成形金型１４２のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置１６０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置の製造装置に関する。

半導体装置の製造工程における樹脂封止工程では、電子部品（半導体チップ）を搭載した配線基板やリードフレーム（以下、単に「ストリップ」という。）を成形金型のパーティング面に搭載する。次いで、ランナーを介してゲートから成形金型のキャビティに溶融樹脂を供給し、電子部品を樹脂封止する。しかし、離型時に樹脂が成形金型に付着する場合があり、その状態で樹脂封止を続ければ歩留まりが低下する。特にパッケージの軽薄化と共に樹脂成分が接着性の増加したものに変わりつつあり、樹脂が成形金型に付着し易くなっている。このため、特許文献１はレーザーを使用して樹脂の成形金型のパーティング面への付着を防止する方法を開示している。

一方、特許文献２は、配線基板に複数のチップを搭載した後に、配線基板と樹脂との密着性を高める真空プラズマ処理を行い、その後、各チップの周りに大気圧プラズマ処理を行って配線基板と樹脂との密着性を低下する方法を提案している。これにより、注入された樹脂が隣のチップにまで拡がることを防止することができる。

その他の従来技術としては特許文献３〜６がある。
特開２００８−１４９７０５号公報 特開２００７−１４２２９７号公報 特開２００２−８３８２９号公報 特開２００５−２４６６６７号公報 特開２００２−２４００４６号公報 特開２００４−２３５４１９号公報

しかしながら、特許文献１が提案するレーザーを使用したクリーニングは高価である。このため、樹脂の成形金型への付着による歩留まりの低下を比較的安価に防止する需要がある。

この点、特許文献２は、樹脂をディスペンサーノズルから滴下しており、成形金型もゲートブレイクの必要もないためランナー部には金メッキ自体を必要としない。このため、成形金型を使用しないため樹脂の形状が一定とならないし、樹脂内のボイドを効率よく圧縮又は排出することができない。また、樹脂密度を高くすることができないため、樹脂の架橋密度が低く水分の浸入が容易となり劣化しやすいという問題がある。

そこで、本発明は、成形金型を使用して樹脂封止工程の歩留まりを比較的安価に高めることができる半導体装置の製造装置を提供することを例示的な目的とする。

本発明の一側面としての半導体装置の製造装置は、被成形品から半導体装置を製造する半導体装置の製造装置であって、前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型と、大気圧プラズマ処理によって前記成形金型のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置と、を有することを特徴とする。また、本発明の別の側面としての成形金型は、被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型であって、前記成形金型のパーティング面は大気圧プラズマ処理によって疎水性に改質されていることを特徴とする。

かかる半導体装置の製造装置は、大気圧プラズマ処理装置が、成形金型のパーティング面を疎水性に改質するので、樹脂の付着を防止又は低減することができる。また、大気圧プラズマ処理装置は、一般に、レーザーよりも小型かつ安価で経済性に優れる。更に、レーザーを使用すると、成形金型内面が荒れる場合があるが大気圧プラズマ処理装置はそのような虞がない。上述の成形金型も樹脂の付着を防止することができる。

前記半導体装置の製造装置は、前記被成形品を前記成形金型のパーティング面に搭載するローダー又は前記成形金型のパーティング面から成形品を取り出すアンローダーを更に有し、前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、前記ノズルは、ローダー又はアンローダーの成形金型側の端部に設けられていてもよい。

これにより、大気圧プラズマ処理装置のノズルの移動機構を既に設けられているローダー又はアンローダーの移動手段が兼ねることができる。大気圧プラズマ処理装置に専用のノズル移動機構を設ける必要がないので、小型化とコストダウンを図ることができる。

本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。

本発明によれば、成形金型を使用して樹脂封止工程の歩留まりを比較的安価に高めることができる半導体装置の製造装置を提供することができる。

図１は、パッケージングユニット５Ａの平面図である。パッケージングユニット５Ａは、供給ユニット１０１と収納ユニット１０２の間に増設ユニット１０３ａ及び１０３ｂを増設及び削除可能に（即ち、着脱可能に）設けている。

各ユニットは、互いに接続されてＸ方向に延びる搬送レール１０４を有し、搬送レール１０４に沿って増設ユニット１０３ａのローダー１３０と増設ユニット１０３ｂのアンローダー１５０が移動することができる。ローダー１３０及びアンローダー１５０は搬送レール１０４を共有している。パッケージングユニット５Ａは、大気圧プラズマ処理装置１６０を備えている。

供給ユニット１０１は、ストリップ１０５と樹脂タブレット１０６をローダー１３０に供給する。なお、ストリップは、リードフレーム又は配線基板に電子部品（半導体チップ）が搭載された被成形品である。ストリップ１０５は、複数のストリップ１０５を収納するマガジン１１０からプッシャー１１２により一つずつ押し出されてターンテーブル１１４へ搭載される。ターンテーブル１１４は、一つのストリップ１０５を受け取ると１８０度回転してもう一つのストリップ１０５を受け取る。その後、ターンテーブル１１４は一対のストリップ１０５を予熱部１１６に送出する。予熱部１１６は、ストリップ１０５を予熱する。複数の樹脂タブレット１０６が、Ｚ方向の下方に設けられた樹脂タブレット供給部１１８から上方に供給される。

収納ユニット１０２は、アンローダー１５０から成形品を取出部１２１にて取り出してマガジン１２５に収納する。成形品は電子部品が樹脂封止されたストリップである。取出部１２１にて、成形品はＹ方向に移動するテーブル１２２に受け渡される。次いで、テーブル１２２は成形品をディゲート部１２３に搬送する。ディゲート部１２３は、成形品を冷却すると共にゲートブレイクして不要樹脂を分離して廃棄する。ゲートブレイクされた成形品はテーブル１２２によって収納部１２４に搬送される。収納部１２４は、成形品をピックアップして下方のマガジン１２５へ姿勢を調節して収納する。また、テーブル１２２は取出部１２１に戻って次の成形品を受け取る準備をする。

ローダー１３０は、搬送レール１０４に沿ってＸ方向に移動可能に構成されると共にＹ方向にも移動可能に構成されており、一対のストリップ１０５と複数の樹脂タブレット１０６をプレス１４０の成形金型１４２のパーティング面に搭載する。ローダー１３０は、Ｘ方向に移動して予熱部１１６から一対のストリップ１０５を受け取り、次に、樹脂タブレット供給部１１８から樹脂タブレット１０６を受け取る。次に、ローダー１３０は、Ｙ方向に移動して各プレス１４０に一対のストリップ１０５と複数の樹脂タブレット１０６を成形金型１４２に搭載する。

ローダー１３０は、ストリップ１０５を保持するストリップ保持部１３２、樹脂タブレット１０６を保持するタブレット保持部１３４、及び、大気圧プラズマ処理装置１６０のノズル１６２を保持するノズル保持部１３６を有する。ノズル保持部１３６は、ストリップ保持部１３２よりも成形金型１４２側に設けられている。

プレス１４０は、ストリップ１０５を樹脂封止する部分であり、本実施例では３箇所にＸ方向に並設されている。各プレス１４０は、支持部材としての四隅に設けられたポスト１４１、成形金型（モールド金型）１４２を有している。図１は、成形金型１４２の下型を示している。図２は、プレス１４０の概略部分断面図である。プレス１４０は、図２に示すように、樹脂注入部、加熱部１４９を更に有する。

成形金型１４２は、上型１４２ａと下型１４２ｂから構成され、その間にキャビティ１４３を形成する。上型１４２ａと下型１４２ｂの対向する内面はパーティング面である。キャビティ１４３は、樹脂が注入されて成形品を形成するための空隙である。本実施例では、上型１４２ａが可動型であり、下型１４２ｂが固定型であるが、これは逆であってもよい。図２は、可動型の開閉機構を省略している。

樹脂注入部は、複数のポット１４４、プランジャ１４５、カル１４６、ランナー１４７及びゲート１４８を有する。

各ポット１４４は、成形材料である溶融樹脂の供給路を規定するシリンダ部として機能する。プランジャ１４５は、ポット１４４内に配置され、ポット１４４内の溶融樹脂をキャビティ１４３に注入、加圧保持させるピストン部である。本実施例のプランジャ１４５は下から上に動作するロアプランジャであるが、本発明はアッパプランジャにも適用可能である。ランナー１４７はカル１４６からゲート１４８までの樹脂供給路である。ゲート１４８は、溶融樹脂をキャビティ１４３に供給する供給口でありＺ方向の高さは小さい。各ポット１４４には円柱形状の樹脂タブレット１０６が供給され、加熱部１４９によって樹脂が溶融される。 加熱部１４９は、上型１４２ａと下型１４２ｂの両型に設けられている。

アンローダー１５０は、電子部品が樹脂封止されたストリップ１０５又は成形品を成形金型１４２のパーティング面から取り出して取出部１２１へ搬出する。アンローダー１５０は、成形品を保持する成形済ストリップ保持部１５１と、クリーナー１５８を有し、搬送レール１０４に沿ってＸ方向に移動可能に構成されると共にＹ方向にも移動可能に構成されている。

クリーナー１５８は、成形済ストリップ保持部１５１よりも成形金型１４２側に設けられ、成形金型１４２のパーティング面を吸引し、樹脂かすなどの塵を不図示の集塵機へ集塵する。クリーナー１５８は、吸引ダクト１５９に連結している。

大気圧プラズマ処理装置１６０は、成形金型１４２のパーティング面に疎水性大気圧プラズマ処理を行って内面を疎水性に改質する。図３は、大気圧プラズマ処理装置１６０の概略ブロック図である。

大気圧プラズマ処理装置１６０は、ノズル１６２、高周波電源１６４、ガス供給部１６６、移動機構１６８を有する。ノズル１６２は疎水性ガスのラジカルＧ２を噴射する。高周波電源１６４は、疎水性ガスをプラズマ化する電源である。疎水性ガスの種類は特に限定されず、例えば、ＣＦ_４ガスを使用することができる。移動機構１６８は、ノズル１６２を移動する機構である。後述するように、移動機構１６８は他の部材が兼ねることによって省略される場合がある。

図４は、図１のローダー１３０とアンローダー１５０の部分拡大断面図である。

大気圧プラズマ処理装置１６０は、本実施例では、図４及び図１の実線で示すように、ローダー１３０の成形金型１４２側の端部（−Ｙ方向の端部）１３５に設けられている。端部１３５は、大気圧プラズマ処理装置１６０の少なくともノズル１６２を搭載していれば足りる。また、ノズル１６２は端部１３５から成形金型１４２側に突出していてもよい。端部１３５又はノズル１６２はストリップ保持部１３２及びタブレット保持部１３４よりも成形金型１４２側に設けられている。これにより、表面処理時にローダー１３０の移動量が減ると共にノズル１６２を小型化することができ、また、表面改質が、ローダー１３０が保持しているストリップ１０５や樹脂タブレット１０６などに及ぶことを防止することができる。

また、ローダー１３０はＹ方向に移動する移動手段を備えており、大気圧プラズマ処理装置１６０のノズル１６２の移動機構１６８を兼ねることができる。大気圧プラズマ処理装置１６０に別個に移動機構１６８を設ける必要がないので、小型化とコストダウンを図ることができる。

代替的に、大気圧プラズマ処理装置１６０は、図４及び図１の点線で示すように、アンローダー１５０の成形金型１４２側の端部（−Ｙ方向の端部）１５５に設けられてもよい。大気圧プラズマ処理装置１６０は、ローダー１３０とアンローダー１５０のいずれか一方に設けられていればよい。端部１５５は、大気圧プラズマ処理装置１６０の少なくともノズル１６２を搭載していれば足りる。また、ノズル１６２は端部１５５から成形金型１４２側に突出していてもよい。端部１５５又はノズル１６２は成形済ストリップ保持部１５１及びクリーナー１５８よりも成形金型１４２側に設けられている。これにより、表面処理時にアンローダー１５０の移動量が減ると共にノズル１６２を小型化することができる。

また、アンローダー１５０はＹ方向に移動する移動手段を備えており、大気圧プラズマ処理装置１６０のノズル１６２の移動機構１６８を兼ねることができる。大気圧プラズマ処理装置１６０に別個に移動機構１６８を設ける必要がないので、小型化とコストダウンを図ることができる。

大気圧プラズマ処理装置１６０は、ローダー１３０とアンローダー１５０と別の部材に設けられていてもよい。図５は、Ｘ方向に移動するテーブル１７０を有する図１及び図４の変形例の平面図である。図５においては、テーブル１７０は上から見るとＸ方向において一対の端部１７１ａ及び１７１ｂを有し、大気圧プラズマ処理装置１６０が両端部１７１ａ及び１７１ｂに取り付けられている。但し、各端部１７１ａ及び１７１ｂはそれぞれノズル１６２を搭載していれば足りる。

端部１７１ａに設けられたノズル１６２は図５の左側の成形金型１４２の表面処理を行うため、ノズル１６２の噴射口は左側にある。端部１７１ｂに設けられたノズル１６２は図５の右側の成形金型１４２の表面処理を行うため、ノズル１６２の噴射口は右側にある。また、図５において、ローダー１３０とアンローダー１５０は共にノズル１６２を搭載していない。

図５に示す構成は、図４に示す構成と比較して、移動機構１６８として機能するテーブル１７０を設けなければならないが、表面処理を行うタイミングは図４に示す構成と比較して制約が少ない。即ち、ローダー１３０やアンローダー１５０の位置に依存せずに表面処理を行うことができる。

図６は、Ｘ方向に移動する複数のテーブル１７５Ａ及び１７５Ｂを有する図５の変形例の平面図である。図５においては、一つのテーブル１７０は両側の２つの成形金型１４２の処理に共有されているが、図６では、各成形金型１４２に対して一つのテーブル１７０が設けられている。右側のテーブル１７５Ａは上から見ると端部１７６ａを有し、大気圧プラズマ処理装置１６０は端部１７６ａに取り付けられている。左側のテーブル１７５Ｂは上から見ると端部１７６ｂを有し、大気圧プラズマ処理装置１６０は端部１７６ｂに取り付けられている。本実施例のテーブル１７５Ａと１７５Ｂは同一の外形寸法を有する。端部１７６ａ及び１７６ｂはそれぞれノズル１６２を搭載していれば足りる。

端部１７６ａに設けられたノズル１６２は図６の右側の成形金型１４２の表面処理を行うため、ノズル１６２の噴射口は左側にある。端部１７６ｂに設けられたノズル１６２は図６の左側の成形金型１４２の表面処理を行うため、ノズル１６２の噴射口は右側にある。また、図６において、ローダー１３０とアンローダー１５０は共にノズル１６２を搭載していない。

図６に示す構成は、図５に示す構成と比較して、移動機構１６８として機能するテーブル１７５Ａ、１７５Ｂを設けなければならないが、表面処理を行うタイミングは図４に示す構成と比較して制約が少ない。即ち、ローダー１３０やアンローダー１５０の位置に依存せずに表面処理を行うことができ、また、図６に示す２つの成形金型１４２に同時に表面処理を行うことができる。

図７（ａ）及び図７（ｂ）は、一方向に疎水性ガスのラジカルＧ２を噴射可能なノズル１６２を矢印方向に走査するときの異なる位置を示す断面図である。この例では、ノズル１６２は一方向に噴射するため、図７に示す下型１４２ｂのパーティング面１４２ｂ_１の表面処理が終了した後で、ノズル１６２の噴出部１６３が上を向くように回転させる。そして、矢印の向きに走査されて図７には不図示の上型１４２ａの表面処理を行う。ノズル１６２の回転は移動機構１６８が行う。従って、この場合、ノズル１６２がローダー１３０やアンローダー１５０に搭載されたとしても移動機構１６８の回転機構は設けなければならない。

一方、図８は、二方向又はある一定の中心角を持った周方向に疎水性ガスのラジカルＧ２を噴射可能なノズル１６２を走査するときの異なる位置を示す断面図である。Ｌはノズル１６２が成形金型１４２内で移動可能な距離を示している。この例では、ノズル１６２は上型１４２ａと下型１４２ｂを同時に表面処理する。また、ノズル１６２がローダー１３０やアンローダー１５０に搭載されれば移動機構１６８を設ける必要はなくなる。

パッケージングユニット５Ａの動作において、図１を参照するに、ローダー１３０が一対のストリップ１０５と複数の樹脂タブレット１０６を順にピックアップしてＹ方向においてプレス１４０と対向した位置から−Ｙ方向に移動する。

ノズル１６２がローダー１３０の先端に設けられる場合には、ローダー１３０がストリップ１０５と樹脂タブレット１０６を成形金型１４２に搭載する前にノズル１６２が成形金型１４２のパーティング面を疎水性に改質する。この時、図７に示す一方向噴射型のノズル１６２を使用した場合には、上型１４２ａと下型１４２ｂの一方の型の表面改質後にノズル１６２を回転させて再度走査移動する。図８に示す多方向噴射型のノズル１６２を使用した場合には、ノズル１６２を一度走査移動すれば足りる。

次に、ローダー１３０がストリップ１０５と樹脂タブレット１０６を成形金型１４２に搭載する。ローダー１３０がＹ方向に移動すると成形金型１４２は型締めを行う。即ち、図２に示すように、接続部（ワイヤ）１８によってボンディングされた電子部品１７を搭載した配線基板１０を下型１４２ｂのパーティング面（上型１４２ａと合う上面）に載置した後、上型１４２ａを閉じて型締めする。

次に、樹脂タブレット１０６を搭載したポット１４４内のプランジャ１４５を上昇させ、樹脂タブレット１０６に熱を加えながらカル１４６に押し付けて溶融させ、ランナー１４７、ゲート１４８を介して溶融樹脂をキャビティ１４３内に注入する。この結果、溶融樹脂は配線基板１０のランナー部１４から注入されて基板上の電子部品１７を樹脂封止する。

次に、上型１４２ａを上昇させて型開きをする。そして、アンローダー１５０が成形品を成形金型１４２から取り出す。

ノズル１６２がアンローダー１５０の先端に設けられる場合には、アンローダー１５０が成形品を取り出した後でノズル１６２が成形金型１４２のパーティング面を疎水性に改質して疎水化して次回の樹脂封止に備える。

成形金型１４２のパーティング面は疎水性に改質されて樹脂が付着しないのでパッケージングの歩留まりがよい。

一方、アンローダー１５０は成形品を取出部１２１にてテーブル１２２に受け渡し、テーブル１２２はディゲート部１２３に成形品を搬送する。ディゲート部１２３は、成形品を冷却すると共に基板のランナー部１４から不要樹脂を除去（ゲートブレイク）する。固まった樹脂をゲート１４８付近で折り曲げると配線基板１０のランナー部１４の上にある不要樹脂が剥離し、ゲート１４８付近で切断される。一方、配線基板１０の電子部品１７の上面は樹脂が剥離せず封止性能は維持される。

図９は、樹脂封止後の配線基板１０の状態を示す平面図である。電子部品は樹脂Ｒによって封止されている。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例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。

パッケージングユニットの平面図である。 図１に示すプレスの断面図である。 大気圧プラズマ処理装置の構成を示す図である。 図１に示す大気圧プラズマ処理装置の搭載位置を示す平面図である。 図３とは異なる大気圧プラズマ処理装置の搭載位置を示す平面図である。 図３とは異なる大気圧プラズマ処理装置の搭載位置を示す平面図である。 図１に示す大気圧プラズマ処理装置に適用可能な、一方向から噴出するノズルの断面図である。 図１に示す大気圧プラズマ処理装置に適用可能な、多方向から噴出するノズルの断面図である。 樹脂封止された配線基板の平面図である。

符号の説明

１０、１０Ａ 基板
１７ 電子部品（半導体チップ）
１３０ ローダー
１４０ プレス
１４２ 金型
１５０ アンローダー
１６０ 大気圧プラズマ処理装置

Claims (4)

1. 被成形品から半導体装置を製造する、半導体装置の製造装置であって、
   前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型と、
   大気圧プラズマ処理によって前記成形金型のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置と、
   を有することを特徴とする半導体装置の製造装置。
2. 前記半導体装置の製造装置は、前記被成形品を前記成形金型のパーティング面に搭載するローダーを更に有し、
   前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、
   前記大気圧プラズマ処理装置の前記ノズルは、前記ローダーの前記被成形品を保持する保持部よりも前記成形金型側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
3. 前記半導体装置の製造装置は、前記成形金型のパーティング面から成形品を取り出すアンローダーを更に有し、
   前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、
   前記大気圧プラズマ処理装置の前記ノズルは、前記アンローダーの前記被成形品を保持する保持部よりも前記成形金型側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
4. 被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型であって、
   前記成形金型のパーティング面は大気圧プラズマ処理によって疎水性に改質されていることを特徴とする成形金型。