JP2010165938A - 樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】現状のトランスモールドの設備を流用でき、なおかつキャビティ内に未充填部分やボイドを生じることを防止した樹脂封止装置及び樹脂封止方法を提供すること。
【解決手段】上下に対をなす上金型と下金型との間に形成され、半導体チップを樹脂封止するためのキャビティ部と、前記下金型に形成され、樹脂を圧送するプランジャを備えたポット部と、前記上金型と前記下金型との間に形成され、前記ポット部に連通したカル部及びこのカル部に連通して前記ポット部から圧送される樹脂を前記キャビティ部に供給するランナー部からなる樹脂流路と、この樹脂流路と独立して前記上金型内に形成され、前記ポット部から前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達する圧力伝達部と、前記上下金型を加熱するヒータ部と、を備えた樹脂封止装置とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、樹脂封止装置に関する。

図８は従来の樹脂封止金型の説明図、図９は半導体チップ封止用樹脂として用いられるエポキシ樹脂の分子イメージの説明図である。
従来、図８に示すように、上金型１１０と下金型１２０とからなる金型本体１００に、キャビティ部２００と、樹脂の注入口となるもので前記キャビティ部２００の複数箇所に設けたゲート部３００と、前記各ゲート部３００毎にランナー部４００を介して接続されているカル部５００とを備えた樹脂封止金型が知られている。
そして、かかる樹脂封止金型を用いて、前記各ゲート部３００を通して前記キャビティ部２００内に樹脂を注入して半導体装置のモールドパッケージを形成する樹脂封止方法が行われていた（例えば、特許文献１参照）。

上述の半導体封止金型を用いた樹脂封止は、一般に、トランスファモールドと呼ばれている。そして、かかるトランスファモールドにおいて、金型本体１００内に樹脂を注入する場合、基板６００上に搭載した半導体チップ７００上と、上金型１１０のキャビティ部２００を形成する面との間に生じる極僅かな間隙（以下、「狭隘ギャップ部８００」という）にまで樹脂を充填する必要がある。
しかし、今後、更なる小型、薄型化が求められる半導体パッケージにおいては、前記狭隘ギャップ部８００に樹脂を十分に充填していくことが難しくなっていくことが予想される。

すなわち、一般に、トランスファモールドにおいては、図示しないポット部に樹脂塊を装填し、ヒータ等により加熱して軟化した樹脂を加圧してカル部５００に溜めるとともに、ランナー部４００及びゲート部３００を通してキャビティ部２００内に注入させている。しかし、どうしても前記狭隘ギャップ部８００に樹脂の充填がうまくいかず、図示するようなボイド部９００が発生し、不良品となってしまうおそれが十分に考えられる。

これまで、図８に示したゲート深さ３５０やゲート部３００の形状などを変更することにより、ボイド発生の回避などが図られるとともに、エポキシ樹脂のフィラー粒径が大であったもの（図９（ａ））を、図９（ｂ）に示すようなファイン化や、樹脂の均等な流動分布となるような調整などで対応してきたが、例えばフィラー粒径を小さくしすぎると樹脂特性が満足できなくなるし、ゲート部３００の細工では限界があることも分かってきている。

特開２０００−５８５７３号公報

そこで、前記狭隘ギャップ部８００への樹脂の充填性を向上させることを目的として、液状エポキシ樹脂を用いた圧縮（コンプレッション）成形が注目されている。
これは、確かに、トランスファモールドよりも狭隘ギャップ部８００への樹脂の充填性は向上しており、有力な方法と認識されているものの、設備、材料共にコスト高となるため、広く普及するまでには至っていない。

そこで、市場からは、現状のトランスモールドの設備を流用でき、なおかつキャビティ内に未充填部分やボイドを生じることを防止した樹脂封止装置及び樹脂封止方法が望まれている。

本発明は、上記課題を解決することのできる樹脂封止装置および樹脂封止方法を提供することを目的としている。

（１）本願発明では、上下に対をなす上金型と下金型との間に形成され、半導体チップを樹脂封止するためのキャビティ部と、前記下金型に形成され、樹脂を圧送するプランジャを備えたポット部と、前記上金型と前記下金型との間に形成され、前記ポット部に連通したカル部及びこのカル部に連通して前記ポット部から圧送される樹脂を前記キャビティ部に供給するランナー部からなる樹脂流路と、この樹脂流路と独立して前記上金型内に形成され、前記ポット部から前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達する圧力伝達部と、前記上下金型を加熱するヒータ部と、を備えた樹脂封止装置としている。

（２）本発明は、上記（１）の樹脂封止装置において、前記圧力伝達部は、前記カル部と前記キャビティ部とを連通させた連通路に、前記カル部と前記キャビティ部とに臨むように、フロート体をそれぞれ吊下状態に配設するとともに、両フロート体間に作動油を封入して構成されている。

（３）本発明は、上記（２）の樹脂封止装置において、前記カル部に臨設したフロート体を圧縮バネにより支持するとともに、前記キャビティ部に臨設したフロート体を引っ張りバネにより支持した。

（４）本発明は、上記（２）又は（３）の樹脂封止装置において、前記キャビティ部に臨設したフロート体は、前記半導体チップ上方の一部の領域に複数個配設されている。

（５）本発明は、上記（２）又は（３）の樹脂封止装置において、前記キャビティ部に臨設したフロート体は、前記半導体チップ上方の全領域にかけて単独で配設されている。

（６）本発明は、上記（１）〜（５）のいずれかの樹脂封止装置において、前記ヒータ部は、少なくとも前記カル部と前記キャビティ部とを個別に加熱可能であり、当該ヒータ部の温度制御を行う制御部をさらに備えている。

（７）本発明は、上記（１）〜（５）のいずれかの樹脂封止装置において、前記プランジャにピン体の基端を取り付け、当該ピン体の先端で前記カル部に臨設したフロート体を押し上げ可能としている。

（８）本発明では、下金型に形成されたポット部に樹脂塊を装填する樹脂装填工程と、前記下金型と当該下金型と対をなす上金型との間に形成されたキャビティ部内に、半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、ヒータにより前記ポット部内の樹脂塊を溶融させるとともに、前記ボット部に昇降自在に配設したプランジャを上昇させ、溶融した樹脂を、前記上金型と前記下金型との間に形成された樹脂流路を介して少なくとも前記キャビティ部の一部が充填されるまで供給する第一次樹脂注入工程と、前記ヒータの温度制御を行いながら、前記樹脂流路の上流部をなすカル部内の溶融樹脂の粘度が前記キャビティ部内の溶融樹脂の粘度よりも所定のレベル上昇するまで前記プランジャの上昇動作を停止する樹脂注入待機工程と、前記カル部内の溶融樹脂の粘度が前記キャビティ部内の溶融樹脂の粘度よりも所定のレベル上昇したことを条件に、前記プランジャを再上昇し、前記樹脂流路と独立して前記上金型内に形成された圧力伝達部を介して、前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達し、樹脂を前記キャビティ部の全体に充填する第二次樹脂注入工程と、を有する樹脂封止方法とした。

本発明によれば、一般的に採用されているトランスモールドの設備を流用しながら、キャビティ内に未充填部分やボイドを生じさせることなく樹脂を充填することができるため、コスト増を抑制しつつ半導体装置の製造歩留を大きく向上させることができる。

第１の実施形態に係る樹脂封止装置を示す説明図である。 熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）の硬化現象を示す説明図である。 第１の実施形態に係る樹脂封止方法を示す封止工程説明図である。 第１の実施形態に係る樹脂封止方法を示す封止工程説明図である。 第１の実施形態に係る樹脂封止方法を示す封止工程説明図である。 第１の実施形態に係る樹脂封止装置の変形例を示す説明図である。 第２の実施形態に係る樹脂封止装置の封止工程説明図である。 従来の樹脂封止装置を示す説明図である。 エポキシ樹脂の分子イメージを示す説明図である。

本実施形態に係る樹脂封止装置は、上下に対をなす上金型と下金型との間に形成され、半導体チップを樹脂封止するためのキャビティ部と、前記下金型に形成され、樹脂を圧送するプランジャを備えたポット部と、前記上金型と前記下金型との間に形成され、前記ポット部に連通したカル部及びこのカル部に連通して前記ポット部から圧送される樹脂を前記キャビティ部に供給するランナー部からなる樹脂流路と、この樹脂流路と独立して前記上金型内に形成され、前記ポット部から前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達する圧力伝達部と、前記上下金型を加熱するヒータ部と、を備えている。

また、上記ヒータ部は、少なくとも前記カル部と前記キャビティ部とを個別に加熱可能であり、当該ヒータ部の温度制御を行う制御部をさらに備えた構成としている。

こうして、上金型内に圧力伝達部を形成すれば、既設のトランスファモールド装置と、従来から広く使用されているエポキシ樹脂とを、そのまま流用することが可能である。そのため、コスト増を抑制しつつ、半導体装置の樹脂封止時におけるボイドの発生を可及的に防止することが可能となる。

上記圧力伝達部は、前記カル部と前記キャビティ部とを連通させた連通路に、前記カル部と前記キャビティ部とに臨むように、フロート体をそれぞれ吊下状態に配設するとともに、両フロート体間に作動油を封入して構成することができる。

すなわち、あたかも油圧装置のように、カル部に加わる圧力を樹脂流路とは独立した経路でキャビティ部に伝達することができ、キャビティ部、特に半導体チップと上金型との間に形成される狭隘ギャップ間に樹脂を効果的に注入することが可能となっている。

この場合、前記カル部に臨設したフロート体を圧縮バネにより支持するとともに、前記キャビティ部に臨設したフロート体を引っ張りバネにより支持するとよい。このとき、ポット部に配設したプランジャの押上力＞圧縮バネのバネ定数＞引っ張りバネのバネ定数とすることが肝要である。

上記構成の樹脂封止装置を用いることにより、下金型に形成されたポット部に樹脂塊を装填する樹脂装填工程と、前記下金型と当該下金型と対をなす上金型との間に形成されたキャビティ部内に、半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、ヒータにより前記ポット部内の樹脂塊を溶融させるとともに、前記ボット部に昇降自在に配設したプランジャを上昇させ、溶融した樹脂を、前記上金型と前記下金型との間に形成された樹脂流路を介して少なくとも前記キャビティ部の一部が充填されるまで供給する第一次樹脂注入工程と、前記ヒータの温度制御を行いながら、前記樹脂流路の上流部をなすカル部内の溶融樹脂の粘度が前記キャビティ部内の溶融樹脂の粘度よりも所定のレベル上昇するまで前記プランジャの上昇動作を停止する樹脂注入待機工程と、前記カル部内の溶融樹脂の粘度が前記キャビティ部内の溶融樹脂の粘度よりも所定のレベル上昇したことを条件に、前記プランジャを再上昇し、前記樹脂流路と独立して前記上金型内に形成された圧力伝達部を介して、前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達し、樹脂を前記キャビティ部の全体に充填する第二次樹脂注入工程と、を有する樹脂封止方法が実現される。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る樹脂封止装置について、図面に基づき具体的に説明する。

（樹脂封止装置の構成）
図１は本実施形態に係る樹脂封止装置を示す説明図であり、図１（ａ）は断面視による説明図、図１（ｂ）は平面視による説明図である。

図示するように、本実施形態に係る樹脂封止装置は、上下に対をなす上金型２と下金型３を備える金型本体１により主たる構成がなされている。そして、上金型２と下金型３には、それぞれヒータ部４が配設されており、金型本体１を加熱可能に構成している。

また、本実施形態に係る樹脂封止装置は、図示しないが、ヒータ部４の温度制御を行う制御部を備えており、金型本体１を加熱するに際し、部分的な温度制御を可能としている。なお、制御部は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ装置を備えたコンピュータなどから構成されるもので、ＲＯＭに記憶されたプログラムに従って、ヒータ部４への通電を所定の条件に応じて制御している。

金型本体１は、ペレット状の樹脂塊５を装填可能な空間を設けたポット部１０を下金型３に形成し、上金型２の下面には断面視略台形の凹状空間を形成し、下金型３と付き合わせたときに、両者２，３の間にポット部１０に連通するカル部１１を形成している。また、上金型２の下面には、このカル部１１に連通するように複数のランナー部１２をそれぞれ形成している。

各ランナー部１２の終端部には、樹脂の注入口となるゲート部１５をそれぞれ形成しており、各ゲート部１５に連通する断面視略台形のチップ収容空間を上金型２の下面に形成して、これを樹脂封止する半導体装置７を収納するキャビティ部１７としている。図中、符号７１で示したものは半導体チップ７０を搭載した基板であり、この基板７１上に複数の個の半導体チップ７０を搭載しており、同時に複数の樹脂封止した半導体パッケージを製造可能としている。なお、７２で示したものは半導体チップ７０と基板７１の端子（図示せず）との間を導通させるボンディングワイヤである。

このキャビティ部１７の前記ゲート部１５とは反対側端部には、当該キャビティ部１７と連通する所定の容積の空間からなるダミーキャビティ１８を形成している。

本実施形態では、前記カル部１１とランナー部１２とから樹脂流路１４を形成しており、この樹脂流路１４がポット部１０からキャビティ部１７に溶融樹脂を流すための通路となる。なお、カル部１１は、ポット部１０に装填した樹脂塊５をヒータ部４により溶解させたときに溶融樹脂を一時滞留させる機能を有する。

また、図示するように、ポット部１０内には、樹脂塊５を上面に載置可能としたプランジャ６を昇降自在に配設している。符号６０で示したものは、プランジャ６の下面に一端を連接し、他端を図示しない昇降駆動装置に連動連結した連結杆である。

また、本実施形態に係る樹脂封止装置は、前記樹脂流路１４と独立して前記上金型２内に形成された圧力伝達部８を備えている。この圧力伝達部８により、ヒータ部４で樹脂塊５を溶融させた後、前記プランジャ６を上昇させたときにポット部１０からカル部１１に加わる圧力をキャビティ部１７に伝達することができる。

圧力伝達部８は、図示するように、カル部１１とキャビティ部１７とを連通させた略逆Ｕ字状の連通路８０の両端に、それぞれ、カル部１１とキャビティ部１７とに臨むように、第１のフロート体８１と第２のフロート体８２とを吊下状態に配設し、これら第１、第２のフロート体８１，８２の間に作動油８３を封入して構成している。

本実施形態では、キャビティ部１７に臨設した前記第２のフロート体８２は、図１（ｂ）に示すように、半導体チップ７０の上方の一部の領域に複数個配設しているが、その数などは特に限定されるものではない。

こうして、圧力伝達部８は、あたかも油圧装置のように機能し、カル部１１に加わる圧力を、樹脂流路１４とは独立した経路でキャビティ部１７に伝達することができる。

ところで、カル部１１に臨設する第１のフロート体８１は、圧縮バネ９１により支持する一方、キャビティ部１７に臨設した第２のフロート体８２は、引っ張りバネ９２により支持している。

しかも、ここでは、ポット部１０に配設した前記プランジャ６の押上力は、第１のフロート体８１を支持する圧縮バネ９１のバネ定数よりも大きく、かつこの圧縮バネのバネ定数は、第２のフロート体８２を支持する引っ張りバネ９２のバネ定数よりも大きくしている。

すなわち、以下の関係式が成立するようにしている。
プランジャ６の押上力＞圧縮バネ９１のバネ定数＞引っ張りバネ９２のバネ定数

また、図示するように、キャビティ部１７に半導体装置７が収容された場合、上金型２の下面と半導体装置の半導体チップ７０の上面との間には狭隘なギャップ部１７ａが形成される。

半導体装置７の樹脂封止を行う場合、このギャップ部１７ａへ樹脂を十分に充填させることが肝要である。そこで、本実施形態では、第２のフロート体８２は、初期状態においては、図示するように、連通路８０内に引き込まれた状態に位置させており、第２のフロート体８２の下方に、ギャップ部１７ａの容積を拡大する拡張空間１９を形成している。

樹脂封止装置を上述した構成とすることにより、かかる状態で樹脂塊５を溶融し、溶融樹脂をプランジャ６で押し込んだ場合、樹脂流路１４を通過した溶融樹脂はギャップ部１７ａへも回り込みやすくなる。

そして、その上で、樹脂の硬化現象を利用し、圧力伝達部８によってキャビティ部１７に二次的な圧力を加えることにより、金型本体１を用いた圧縮成型が可能となる。そのため、キャビティ部１７における、特に半導体チップ７０と上金型２との間に形成される狭隘なギャップ部１７ａに、樹脂を効果的に注入することが可能となり、ボイドなどが発生することを可及的に防止することが可能となる。

（樹脂封止方法）
ここで、上述した樹脂封止装置を用いた樹脂封止方法について、図２〜図５を参照しながら説明する。図２は熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂）の硬化現象を示す説明図、図３〜図５は本実施形態における樹脂封止方法を示す封止工程の説明図である。なお、図３〜図５でドットで表わされた樹脂の粘度の状態は、図２で示した粘度のレベルと対応している。

先ず、図２を参照して、半導体装置７の封止用樹脂として用いる熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂の熱による粘度の挙動を説明する。

図示するように、エポキシ樹脂は、例えば加熱を開始して所定温度で熱分解し、溶融したコロイド状態から時間が経過するに従い粘度が高まって行き、例えば４０秒程度経過するとゲル化し、流動性を失って固化する。

かかる性質を利用して、本実施形態では、少なくとも、カル部１１とキャビティ部１７とで独立した状態でヒータ部４の温度制御を行いながら、プランジャ６を上昇させて溶融樹脂を樹脂流路１４からキャビティ部１７へ注入するようにしている。
そして、カル部１１内における溶融樹脂の粘度とキャビティ部１７内における溶融樹脂の粘度との差により、圧力伝達部８によってキャビティ部１７内において溶融樹脂を圧縮し、狭隘なギャップ部１７ａにまで確実に溶融樹脂を注入可能としている。

半導体装置７の樹脂封止の工程は、先ず、上金型２と下金型３とを分離した状態で、下金型３に形成されたポット部１０に、半導体装置７を封止するに適量なエポキシ樹脂を予めタブレット状にした樹脂塊５を装填する樹脂装填工程を実行する。

次に、下金型３における所定位置に半導体チップ７を載置する半導体チップ載置工程を実行し、図３（ａ）に示すように、上金型２と下金型３とを閉型する。こうして、下金型３と上金型２との間に形成されたキャビティ部１７内に、半導体チップ７が載置された状態となる。なお、半導体チップ載置工程と樹脂装填工程とは順序を入れ替えてもよい。

次に、図３（ｂ）に示すように、ヒータ部４によりポット部１０内の樹脂塊５を加熱して軟化するまで待機する。図３（ｂ）では、樹脂塊５が溶融開始して軟化した状態を示している。

そして、図４（ａ）に示すように、樹脂塊５が溶融した状態で、ポット部１０に昇降自在に配設したプランジャ６を上昇させ、溶融した樹脂（以下「溶融樹脂５０」とする）を樹脂流路１４を介してキャビティ部１７の一部に供給する第一次樹脂注入工程を実行する。このとき、溶融樹脂５０が少なくとも拡張空間１９にまで充填される程度、すなわち、キャビティ部１７の約２／３程度充填されるまで供給するとよい。なお、このときの溶融樹脂５０は最低溶融粘度となっており（図２参照）、極めて流動性に富んだ状態である。

また、この第一次樹脂注入工程において、キャビティ部１７では、第２のフロート体８２が連通路８０内に引き込まれた状態に位置し、第２のフロート体８２の下方にはギャップ部１７ａの容積を拡大する拡張空間１９が形成されているため、従来、溶融樹脂５０が充填されにくかった狭隘なギャップ部１７ａにまで溶融樹脂５０が充填される。

次に、図４（ｂ）に示すように、前記制御部（図示せず）によりヒータ部４の温度制御を行い、樹脂流路１４の上流部をなすカル部１１内の溶融樹脂５０の粘度がキャビティ部１７内の溶融樹脂５０の粘度よりも所定のレベル上昇するまでプランジャ６の上昇動作を停止する樹脂注入待機工程を実行する。

すなわち、例えば、キャビティ部１７に配設したヒータ部４を停止するか出力を低減し、カル部１１内においてはヒータ部４の加熱状態を維持して硬化を進行させることにより、キャビティ部１７内の溶融樹脂５０の粘度よりも、カル部１１における溶融樹脂５０の粘度が高い状態にする。

次に、カル部１１内の溶融樹脂５０の粘度がキャビティ部１７内の溶融樹脂５０の粘度よりも所定のレベル上昇したことを条件に、図５に示すように、プランジャ６を再上昇し、樹脂流路１４と独立して上金型２内に形成された圧力伝達部８を介して、カル部１１に加わる圧力をキャビティ部１７に伝達し、溶融樹脂５０をキャビティ部１７の全体に充填する第二次樹脂注入工程を実行する。

すなわち、キャビティ部１７内にはプランジャ６による押圧力でカル部１１内の溶融樹脂５０が樹脂流路１４から供給される。

同時に、カル部１１内の溶融樹脂５０の粘度がキャビティ部１７内の溶融樹脂５０の粘度よりも高くなっているため、カル部１１内の溶融樹脂５０を介して圧力伝達部８の第１のフロート体８１が圧縮バネ９１のバネ力に抗して連通路８０内に押し込まれる。

圧力伝達部８内の作動油８３を介して押圧力が第２のフロート体８２に伝達される。すると、引っ張りバネ９２の所定のバネ力に抗して第２のフロート体８２は上金型２の下面と面一状態になるまで拡張空間１９を下降し、拡張空間１９内の溶融樹脂５０が全て押し出される。このとき、キャビティ部１７にはダミーキャビティ１８が形成されているため、溶融樹脂５０は円滑にキャビティ部１７に充填され、従来、ボイドが形成されやすかった狭隘なギャップ部１７ａまで十分に溶融樹脂５０が行き渡る。

ところで、第２のフロート体８２が拡張空間１９を下降するとき、拡張空間１９よりも下方へは突出することがないようにするため、本実施形態では第２のフロート体８２の下降量を規制するストッパ部を設けている。なお、ストッパ部の構造は特に限定するものではない。

こうして、溶融樹脂５０は、カル部１１、ランナー部１２及びキャビティ部１７内全てに充填された状態となり、その後、例えば１６０〜１８０℃で数時間のキュアを行うことにより、溶融樹脂５０が安定した状態で硬化し、樹脂封止工程が終わる。

その後、脱型するとともに、ランナー部１２やカル部１１で硬化した不要な樹脂を除去し、さらにダイシングして所定数の半導体パッケージを同時に得ることができる。

以上、説明してきたように、本実施形態によれば、薄型化された半導体パッケージであっても、樹脂封止時においてボイドの発生が抑制され、半導体パッケージの製造歩留を著しく向上させることができる。

（樹脂封止装置の変形例）
図６に本実施形態に係る樹脂封止装置の変形例を示す。図示するように、変形例に係る樹脂封止装置が図１に示した樹脂封止装置と異なる点は、キャビティ部１７に臨設した第２のフロート体８２’を大型にして、これを半導体チップ７０の上方の全領域にかけて単独で配設した点にある。

図示するように、第２のフロート体８２’は、キャビティ部１７の平面投影面積と略等しい面積を有し、キャビティ部１７の略全領域の広さと同等としている。

このように、大型の第２のフロート体８２’を備えた圧力伝達部８であっても、上述してきた樹脂封止装置と同じように、樹脂封止時においてボイドの発生が抑制され、半導体パッケージの製造歩留を著しく向上させることができる。

しかも、この場合、仮に第２のフロート体８２’の下降量が大きくなりすぎても、モールド樹脂の凹み自体がキャビティ部１７の略全領域の広さと同等であるため、ダイシングして個々の半導体パッケージを得る際にはモールド樹脂が凹んでいた痕跡などは残らず、製品の仕上がりに問題を生じない。

（第２の実施形態に係る樹脂封止装置及び同樹脂封止装置による樹脂封止方法）
図７に第２の実施形態に係る樹脂封止装置の封止工程説明図を示す。

第２の実施形態に係る樹脂封止装置が第１の実施形態に係る樹脂封止装置と異なるのは、図示するように、下金型３に形成したポット部１０に昇降自在に配設されたプランジャ６に所定長さのピン体６１の基端を取り付け、当該ピン体６１の先端でカル部１１に臨設した第１のフロート体８１を押し上げ可能に構成した点にある。

かかる構成の樹脂封止装置を用いた樹脂封止方法によれば、以下の工程で半導体パッケージを製造することができる。

すなわち、第１の実施形態で説明したように、先ず、上金型２と下金型３とを分離した状態で、下金型３に形成されたポット部１０に、半導体装置７を封止するに適量なエポキシ樹脂を予めタブレット状にした樹脂塊５を装填する樹脂装填工程を実行する。なお、この場合の樹脂塊５には、ピン体６１を挿通するためのピン挿通部をその中心に貫通状態に形成しておくものとする。

次に、下金型３における所定位置に半導体チップ７を載置する半導体チップ載置工程を実行し、上金型２と下金型３とを閉型する（図７（ａ））。この場合も、半導体チップ載置工程と樹脂装填工程とは順序を入れ替えても構わない。

次に、ヒータ部４によりポット部１０内の樹脂塊５を加熱して軟化するまで待機し、樹脂塊５が溶融するとプランジャ６を上昇させる（図７（ｂ））。

すると、溶融樹脂５０が樹脂流路１４を介してキャビティ部１７に供給される。この場合も、第２のフロート体８２は、連通路８０内に引き込まれた状態に位置して第２のフロート体８２の下方にはギャップ部１７ａの容積を拡大する拡張空間１９が形成されているため、狭隘なギャップ部１７ａにまで溶融樹脂５０は円滑に充填される。

そして、やがてプランジャ６に突設されたピン体６１の先端が第１のフロート体８１に当接すると、プランジャ６の押し上げ力が直接第１のフロート体８１に作用して、これを連通路８０内に押し込んでいく（図７（ｂ））。

この第１のフロート体８１が、これを支持する圧縮バネ９１のバネ力に抗して連通路８０内に押し込まれると、圧力伝達部８内の作動油８３を介して押圧力が第２のフロート体８２に伝達される。

すると、引っ張りバネ９２の所定のバネ力に抗して第２のフロート体８２は上金型２の下面と面一状態になるまで拡張空間１９を下降し、拡張空間１９内の溶融樹脂５０が全て押し出される。このときも、先の実施形態同様に、キャビティ部１７にはダミーキャビティ１８が形成されているため、溶融樹脂５０は円滑にキャビティ部１７に充填され、狭隘なギャップ部１７ａまで十分に溶融樹脂５０が行き渡ることになる。

また、勿論この場合についても、第２のフロート体８２が拡張空間１９を下降するときに当該拡張空間１９よりも下方へは突出することがないようにするためのストッパ部を設けておくこととする。

このようにして、溶融樹脂５０は、カル部１１、ランナー部１２及びキャビティ部１７内全てに充填された状態となり、その後、例えば１６０〜１８０℃で数時間のキュアを行うことにより、溶融樹脂５０が安定した状態で硬化し、樹脂封止工程が終わる。

上述してきたように、本実施形態によれば、以下の樹脂封止装置が実現できるとともに、以下の効果が期待できる。

すなわち、上下に対をなす上金型２と下金型３との間に形成され、半導体チップ７０を樹脂封止するためのキャビティ部１７と、前記下金型３に形成され、樹脂を圧送するプランジャ６を備えたポット部１０と、前記上金型２と前記下金型３との間に形成され、前記ポット部１０に連通したカル部１１及びこのカル部１１に連通して前記ポット部１０から圧送される樹脂を前記キャビティ部１７に供給するランナー部１２からなる樹脂流路１４と、この樹脂流路１４と独立して前記上金型２内に形成され、前記ポット部１０から前記カル部１１に加わる圧力を前記キャビティ部１７に伝達する圧力伝達部８と、前記上下金型２，３を加熱するヒータ部４と、を備えた樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、キャビティ部１７内に未充填部分やボイドを生じさせることなく封止用樹脂を充填することができるため、コスト増を抑制しつつ半導体装置の製造歩留を大きく向上させることができる。また、半導体パッケージ製造検討時の自由度が高まり、余計な開発工数を減じることができる。

前記圧力伝達部８が、前記カル部１１と前記キャビティ部１７とを連通させた連通路８０に、前記カル部１１と前記キャビティ部１７とに臨むように、フロート体（例えば、第１のフロート体８１及び第２のフロート体８２）をそれぞれ吊下状態に配設するとともに、両フロート体間に作動油８３を封入して構成した樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、上金型内に圧力伝達部を形成すれば、既設のトランスファモールド装置と、従来から広く使用されているエポキシ樹脂とを、そのまま流用することが可能となる。

上記樹脂封止装置において、前記カル部１１に臨設したフロート体（例えば、第１のフロート体８１）を圧縮バネ９１により支持するとともに、前記キャビティ部１７に臨設したフロート体（例えば、第２のフロート体８２）を引っ張りバネ９２により支持した樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、あたかも油圧倍力装置のように、簡単な構成で効果的にキャビティ部１７内の樹脂を圧縮でき、トランスファモールド装置を用いながら、樹脂の圧縮成型を簡便に実現することが可能となる。

上記樹脂封止装置において、前記キャビティ部１７に臨設したフロート体（例えば、第２のフロート体８２）は、前記半導体チップ７０上方の一部の領域に複数個配設されている樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、特に薄型大面積のキャビティ部１７を有する樹脂封止装置であっても、未充填部分やボイドのないモールドパッケージを形成することができる。

上記樹脂封止装置において、前記キャビティ部に臨設したフロート体（例えば、第２のフロート体８２）は、前記半導体チップ７０上方の全領域にかけて単独で配設されている樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、仮に第２のフロート体８２’の下降量が大きくなりすぎても、モールド樹脂の凹み自体がキャビティ部１７の略全領域の広さと同等であるため、ダイシングして個々の半導体パッケージを得る際にはモールド樹脂が凹んでいた痕跡などは残らず、製品の仕上がりに問題を生じない。また、第２のフロート体８２’を単一で構成できるため、樹脂封止装置の製造が容易である。

上記樹脂封止装置において、前記ヒータ部４は、少なくとも前記カル部１１と前記キャビティ部１７とを個別に加熱可能であり、当該ヒータ部４の温度制御を行う制御部をさらに備えた樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、樹脂の粘度挙動や圧力挙動を予め取得しておき、これに基づいた制御を実行することで、樹脂封止時に、キャビティ部１７内に未充填部分やボイドの発生をより確実に防止できる。

上記樹脂封止装置において、前記プランジャ６にピン体６１の基端を取り付け、当該ピン体６１の先端で前記カル部１１に臨設したフロート体（例えば、第１のフロート体８１）を押し上げ可能とした樹脂封止装置。

かかる樹脂封止装置によれば、コンピュータなどからなる制御部による精緻な制御を行うことなく、ボイドの発生のない樹脂封止を簡便に行える。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づく各種の変形が可能である。

１ 金型本体
２ 上金型
３ 下金型
４ ヒータ
５ 樹脂塊
６ プランジャ
７ 半導体装置
８ 圧力伝達部
１０ ポット部
１１ カル部
１２ ランナー部
１４ 樹脂流路
１５ ゲート部
１７ キャビティ部
１７ａ ギャップ部
７０ 半導体チップ
８０ 連通路
８１ 第１のフロート体
８２ 第２のフロート体
８３ 作動油
９１ 圧縮バネ
９２ 引っ張りバネ

Claims (8)

1. 上下に対をなす上金型と下金型との間に形成され、半導体チップを樹脂封止するためのキャビティ部と、
   前記下金型に形成され、樹脂を圧送するプランジャを備えたポット部と、
   前記上金型と前記下金型との間に形成され、前記ポット部に連通したカル部及びこのカル部に連通して前記ポット部から圧送される樹脂を前記キャビティ部に供給するランナー部からなる樹脂流路と、
   この樹脂流路と独立して前記上金型内に形成され、前記ポット部から前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達する圧力伝達部と、
   前記上下金型を加熱するヒータ部と、
   を備えた樹脂封止装置。
2. 前記圧力伝達部は、
   前記カル部と前記キャビティ部とを連通させた連通路に、前記カル部と前記キャビティ部とに臨むように、フロート体をそれぞれ吊下状態に配設するとともに、両フロート体間に作動油を封入して構成されている請求項１に記載の樹脂封止装置。
3. 前記カル部に臨設したフロート体を圧縮バネにより支持するとともに、前記キャビティ部に臨設したフロート体を引っ張りバネにより支持している請求項２に記載の樹脂封止装置。
4. 前記キャビティ部に臨設したフロート体は、前記半導体チップ上方の一部の領域に複数個配設されている請求項２又は３に記載の樹脂封止装置。
5. 前記キャビティ部に臨設したフロート体は、前記半導体チップ上方の全領域にかけて単独で配設されている請求項２又は３に記載の樹脂封止装置。
6. 前記ヒータ部は、少なくとも前記カル部と前記キャビティ部とを個別に加熱可能であり、当該ヒータ部の温度制御を行う制御部をさらに備える請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。
7. 前記プランジャにピン体の基端を取り付け、当該ピン体の先端で前記カル部に臨設したフロート体を押し上げ可能とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。
8. 下金型に形成されたポット部に樹脂塊を装填する樹脂装填工程と、
   前記下金型と当該下金型と対をなす上金型との間に形成されたキャビティ部内に、半導体チップを載置する半導体チップ載置工程と、
   ヒータにより前記ポット部内の樹脂塊を溶融させるとともに、前記ボット部に昇降自在に配設したプランジャを上昇させ、溶融した樹脂を、前記上金型と前記下金型との間に形成された樹脂流路を介して少なくとも前記キャビティ部の一部が充填されるまで供給する第一次樹脂注入工程と、
   前記ヒータの温度制御を行いながら、前記樹脂流路の上流部をなすカル部内の溶融樹脂の粘度が前記キャビティ部内の溶融樹脂の粘度よりも所定のレベル上昇するまで前記プランジャの上昇動作を停止する樹脂注入待機工程と、
   前記カル部内の溶融樹脂の粘度が前記キャビティ部内の溶融樹脂の粘度よりも所定のレベル上昇したことを条件に、前記プランジャを再上昇し、前記樹脂流路と独立して前記上金型内に形成された圧力伝達部を介して、前記カル部に加わる圧力を前記キャビティ部に伝達し、樹脂を前記キャビティ部の全体に充填する第二次樹脂注入工程と、
   を有する樹脂封止方法。

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