JP2709035B2

JP2709035B2 - 半導体パッケージの製造方法

Info

Publication number: JP2709035B2
Application number: JP32718494A
Authority: JP
Inventors: ひとみ執行; 祐治堀田
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1998-02-04
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JPH08186141A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置を樹脂封止
してなる半導体パッケージの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばチップ状のＬＳＩ等の半導体装置
を樹脂で封止してパッケージ化する方法として、トラン
スファ−成形による方法がある。これは、粉末状または
タブレット状の樹脂を加熱・加圧して溶融させたのち金
型に注入して固化させることによりパッケージ化するも
ので、これによれば、金型への樹脂注入を低速で行うこ
とで、一定品質の半導体パッケージを比較的低コストで
大量に生産することができる。このため、半導体装置の
樹脂封止方法として、従来は、上記トランスファ−成形
による方法が最も多く用いられてきた。

【０００３】しかしながら、近年における半導体装置の
低価格化の要求に伴い、上述のような半導体装置の樹脂
封止の分野においても生産性の大幅な向上が必要となっ
てきた。その場合に、従来のトランスファ−成形方法に
おいては、封止材料である樹脂の付着等により汚れた金
型を頻繁にクリーニングする必要があること、また成形
後に金型からエジョクトピンを突き出して半導体パッケ
ージを離型させる際に半導体装置に対してダメージを与
えるおそれがあること、さらには金型にそのようなエジ
ョクトピンの突き出し機構を設けなければならならい分
だけ金型コストが高くつくこと等の問題があったことか
ら、本願発明者らは、これらの問題を解消して生産性を
大幅に向上させうる技術として、次のような半導体パッ
ケージの製造方法を提案している。

【０００４】一つは、半導体装置を樹脂封止してなる半
導体パッケージを製造するに際し、半導体パッケージ成
形用金型上に、半導体装置および封止材料を一対のフィ
ルムの間に挿入した状態でセットしたのち、金型を閉
じ、次いで同フィルム間の封止材料を加圧および加熱し
て金型キャビティ内に注入することにより、上記半導体
装置を封止するというものである。また、他の一つは、
既存のパッケージ成形装置を用いても樹脂封止を行える
ようにしたもので、半導体装置を樹脂封止してなる半導
体パッケージを製造するに際し、半導体パッケージ成形
用金型上に、半導体装置を一対のフィルムの間に挿入し
た状態でセットしたのち、金型を閉じ、次いでその一対
のフィルムのうちの一方のフィルムに予め設けられた封
止材料注入用の孔から両フィルム間に封止材料を注入し
て金型キャビティ内に充填することにより、上記半導体
装置を封止するというものである。

【０００５】これらの方法によれば、金型キャビティ面
に封止材料である樹脂を直接接触させることなく半導体
パッケージを成形することができるから金型が汚れず、
また成形後はフィルム間に保持された半導体パッケージ
を同フィルムごと金型から簡単に分離させることができ
るからエジェクトピンがなくても済む。したがって、金
型のクリーニング回数の削減による連続成形性の大幅な
向上と、エジェクトピンの不要化による金型コストの削
減、ひいては生産性の大幅な向上を図ることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような半導体
パッケージの製造方法においては、金型キャビティ内に
封止材料を注入した際にその注入圧により一対のフィル
ムが各々対応する金型の内面に沿った状態とならなけれ
ばならない。ところが、用いられるフィルムの種類によ
っては、封止材料の注入時にフィルムが金型内のランナ
部、ゲート部およびキャビティの凹凸形状に充分に沿う
ことができずに半導体パッケージが変形したり、あるい
は封止材料の流動時の圧力によってフィルムが破断して
封止樹脂が金型とフィルムとの間に回り込んだりすると
いう問題が生じる。

【０００７】本発明は、これらの問題を解消することに
より、上記のような一対のフィルムを用いて半導体パッ
ケージを製造するに際し、パッケージの変形やフィルム
の破断を起こすことなく良好に成形を行えるようにする
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
願の第１発明（請求項１に記載の発明）は、半導体パッ
ケージ成形用金型上に、半導体装置および封止材料を一
対のフィルムの間に挿入した状態でセットしたのち、金
型を閉じ、次いで同フィルム間の封止材料を加圧および
加熱して金型キャビティ内に注入することにより、上記
半導体装置を封止する半導体パッケージの製造方法にお
いて、上記フィルムとして、上記封止工程における高温
時の引張強さが０．５〜１５．０ｋｇｆ／ｍｍ²であ
り、かつ、その高温時の伸び率が押出方向および直角方
向のいずれにおいても２００％以上であるフィルムを用
いることを特徴とする。

【０００９】また、本願の第２発明（請求項２に記載の
発明）は、半導体パッケージ成形用金型上に、半導体装
置を一対のフィルムの間に挿入した状態でセットしたの
ち、金型を閉じ、次いでその一対のフィルムのうちの一
方のフィルムに予め設けられた封止材料注入用の孔から
両フィルム間に封止材料を注入して金型キャビティ内に
充填することにより、上記半導体装置を封止する半導体
パッケージの製造方法において、上記フィルムとして、
上記封止工程における高温時の引張強さが０．５〜１
５．０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、かつ、その高温時の伸び
率が押出方向および直角方向のいずれにおいても２００
％以上であるフィルムを用いることを特徴とする。

【００１０】以上の場合において、フィルムの高温時の
引張強さおよび伸び率は、ＪＩＳＣ２３１８に準拠して
測定した値である。また、高温時とは、金型内に封止材
料を注入すべく当該フィルムのセットされた金型を所定
温度（１５０〜２００°Ｃ）まで加熱したときを意味す
る。

【００１１】上記両発明で用いるフィルムの材料として
は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリスチレン
（ＰＳ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
ナイロン等をあげることができる。また、上述した性能
を有するフィルムであれば、その厚みは任意であるが、
一般的には、６μｍ〜１ｍｍ厚のものが使用できる。な
お、封止材料との離型性を向上させるため、フィルム表
面に離型処理を施してもよい。

【００１２】また、上記第２発明を実施する場合、使用
する金型によっては封止材料（樹脂）をポット（加熱
室）に注入する際に、例えば金型のランナ部にある上側
のフィルム部分が同ランナ部の底面側に沿ってしまうた
めに、そのフィルムと金型との間の空隙に封止材料が入
るという問題が若干発生するおそれがある。このような
問題を解消するには、金型における封止材料注入孔の近
傍において、ランナ部に位置するフィルム部分がランナ
部の底面側に沿って弛んでしまわないように、ある程度
コシのある耐熱性材料をランナ部を横断する状態で挿入
し、その状態で金型を閉じるようにすればよい。このよ
うにすると、ランナ部において一対のフィルムの間に封
止材料の通路となる隙間を確保できるから、封止材料の
注入時に同封止材料がフィルムと金型との間に入ること
を防止することができる。なお、この種の耐熱性材料
は、半導体装置を挟む一対のフィルムのうちの少なくと
も一方に予め貼着しておいてもよい。

【００１３】上述の耐熱性材料としては、封止工程の高
温（１５０〜２００°Ｃ）において大きく変形すること
のない材料を使用する。具体的には、例えばポリイミド
樹脂やエポキシ樹脂などがあげられる。この種の耐熱性
材料の形状は任意である。したがって、金型の各ランナ
部にこれらを直線的に横断するような形で耐熱性材料を
設けてもよいし、ポットを囲むようにリング状に耐熱性
材料をセットしてもよい。

【００１４】また、金型を閉じたときに金型が耐熱性材
料を強く押圧すると、その押圧部の金型面にダメージを
与えるおそれがあるため、このような耐熱性材料による
金型へのダメージを回避すべく、耐熱性材料のセット位
置に対応する位置に、同耐熱性材料の形状に対応する形
状を有する凹部が設けられた金型を使用してもよい。

【００１５】

【作用】本願の第１発明によれば、金型を閉じたとき
に、半導体装置が一対のフィルム間に挿入された状態で
キャビティ内に位置し、その状態で、同フィルム間に挿
入されている封止材料が加熱および加圧されてキャビテ
ィ内に注入される。また、本願の第２発明によれば、金
型を閉じたときに、半導体装置が一対のフィルム間に挿
入された状態でキャビティ内に位置し、その状態で、一
対のフィルムに予め設けられた封止材料注入用の孔から
両フィルム間に封止材料が注入されてキャビティ内に充
填される。

【００１６】これらキャビティ内への封止材料の注入・
充填時において、上記一対のフィルムは、封止材料の流
動圧を受けて金型内面の凹凸、すなわちランナ部、ゲー
ト部およびキャビティの凹凸に沿おうとするため、それ
らのフィルムには、金型内面の凹凸形状および封止材料
の注入圧に応じた引張力が作用する。したがって、フィ
ルムが当該引張力に応じて伸びないと、上記凹凸に沿う
ことができずに破断してしまうおそれがある。

【００１７】しかし、本発明によれば、上記一対のフィ
ルムとして、高温時の引張強さが０．５〜１５．０ｋｇ
ｆ／ｍｍ²であり、かつ、その高温時の伸び率が押出方
向（ＭＤ）および直角方向（ＴＤ）のいずれの方向にお
いても２００％以上であるフィルムが使用されているこ
とにより、上述のような引張力が作用したときには、同
フィルムはその引張力に応じて破断することなく伸び
る。その結果、キャビティ内においては一方のフィルム
がその対応する一方の金型（例えば上金型）のキャビテ
ィ面に、また他方のフィルムがその対応する他方の金型
（例えば下金型）のキャビティ面にそれぞれ所定の状態
に沿うこととなる。これにより、上記封止材料注入時に
おける半導体パッケージの変形やフィルムの破断、さら
には金型およびフィルム間への封止材料の回り込みが回
避されて、半導体パッケージの成形が良好に行えること
となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、本発明実施例に使用可能な半導体パッケージ製造装
置について簡単に説明する。

【００１９】図１は、そのような製造装置の一例を示す
ものである。この半導体パッケージ製造装置１は、トラ
ンスファ成型機２に取り付けられる開閉可能な上下一対
の金型３、４を有する。これらの金型３、４には、ヒー
タ５・・・５がそれぞれ設けられているとともに、半導
体パッケージ成形用のキャビティ６と、封止材料である
樹脂（封止樹脂）７がセットされるポット部８と、この
ポット部８とキャビティ６とを連通させる各ランナ部９
およびゲート部１０とが形成されている。そして、ヒー
タ５により金型３、４を所定温度に加熱した上で、例え
ば図示のようにポット部８に封止樹脂７をセットし、こ
の状態でトランスファ成型機２におけるプランジャ１１
により封止樹脂７を加圧して可塑化し、これを各ランナ
部９およびゲート部１０を介してキャビティ６内に注入
することにより半導体パッケージを成形しうるようにな
っている。

【００２０】なお、図１に示した例では、ポット部８な
いし同ポット部８と各ランナ部９との境界部分に当たる
封止樹脂注入孔の近傍において耐熱性材料１２が設けら
れている。これらの耐熱性材料１２は、同注入孔から各
ランナ部９を介してキャビティ６内に注入される封止材
料が金型３、４とそれらの間にセットされる後述のフィ
ルムとの間に入ることを防止するもので、下金型４上に
あってポット部８の近傍に位置する各ランナ部９を横断
するような所定の状態にそれぞれ配設される。

【００２１】次に、本発明方法の実施例を比較例と併せ
て説明する。まず、図２の（Ａ）に示すように、２８ピ
ンＳＯＪ用オートモールドの上下の金型３、４を開いた
状態で、このうちの下金型４上に後述するフィルム（厚
み６０μｍ）２１を敷く。次いで、このフィルム２１の
上に、リードフレーム２２上に固定された半導体装置２
３（図例のものは、半導体装置２３とリードフレーム２
２とを電気的に接続する結線部分を省略した状態を示
す。以下、同様。）と、ポリイミドフィルム（５０μｍ
厚）からなる耐熱性材料３２とをセットし、さらにその
上にポット部８に相当する部分にのみ封止材料注入用の
孔２５ａを予めあけた後述のフィルム２５を敷く。この
とき、半導体装置２３については上下の金型３、４を合
わせた際にそのキャビティ６内に位置するように、また
耐熱性材料３２については金型４のポット部８の近傍に
位置する各ランナ部９を横断するように、それぞれ所定
の状態にセットする。

【００２２】次に、同図の（Ｂ）に示すように、上下の
金型３、４を閉じたのち、ポット部８に封止材料３４を
セットし、その状態で同材料３４をプランジャ１１（図
１参照）で加圧することにより、各ランナ部９における
上下のフィルム２５、２１を通じてキャビティ６内に充
填する。このとき、耐熱性材料３２が上下のフィルム２
５、２１間にあってランナ部９を横断するように設けら
れていることにより、上側のフィルム２５のランナ部９
内への垂れ下りが防止されるので、封止材料注入用の孔
２５ａから注入された封止材料３４は各ランナ部９にお
いて上下のフィルム２５、２１間を通る。

【００２３】こうしてキャビティ６内に封止材料３４を
充填した後は、封止材料３４が硬化するのを待って金型
３、４を開き、その金型内からパッケージングされた半
導体装置２３つまり半導体パッケージ２６（同図の
（Ｄ）参照）をフィルム２５、２１ごと取り出したうえ
で、同図の（Ｄ）に示すように半導体パッケージ２６の
表面から上記フィルム２５、２１を剥離させ、さらに不
要な成形部分２７をカットする。これにより、同図の
（Ｅ）に示すように封止材料３４により形成された樹脂
３４’で半導体装置２３を封止してなる半導体パッケー
ジ２６を得る。

【００２４】なお、この場合に使用した金型は、２８ピ
ンＳＯＪ用オートモールド金型（パッケージサイズ１８
ｍｍ×１０ｍｍ×３ｍｍ）であり、ダイパッドサイズは
１５ｍｍ×７ｍｍである。また、トランスファ−成形の
条件は１７５°Ｃ×２分である。

【００２５】以上の場合において、本発明の各実施例お
よび比較例では、フィルム２１、２５として下記のもの
を使用した。なお、ここに記載した高温時の引張強さお
よび伸び率は、ＪＩＳ規定のＣ２３１８に準拠して測定
した値である。〔実施例１〕ＰＴＦＥ切削フィルム（厚み：６０μｍ、
高温時の引張強さ：１．５ｋｇｆ／ｍｍ²、高温時の伸
び率：４００％）。〔実施例２〕ナイロン６フィルム（厚み：３０μｍ、高
温時の引張強さ：１１．５ｋｇｆ／ｍｍ²、高温時の伸
び率：２５０％）。〔比較例１〕ＰＥＴフィルム（厚み：３８μｍ、高温時
の引張強さ：１１．６ｋｇｆ／ｍｍ ²、高温時の伸び
率：１９０％）。〔比較例２〕ＰＴＦＥろ過用膜フィルム（厚み：９０μ
ｍ、高温時の引張強さ：０．４１ｋｇｆ／ｍｍ²、高温
時の伸び率：２７０％）。〔比較例３〕ポリイミドフィルム（厚み：１５μｍ、高
温時の引張強さ：２０．０ｋｇｆ／ｍｍ²、高温時の伸
び率：８５％）。これらのフィルムを用い、上述のようにして半導体パッ
ケージを製造し、その際に得られた半導体パッケージが
変形していないかどうか、またフィルムの破断によって
そのフィルムと金型との間に封止樹脂が回り込んでいな
いかどうか観察した。その結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】この表に示すように、比較例１、３では２
０個当たり１８〜２０個の割合でパッケージに変形が生
じ、また比較例１および２では上記フィルムおよび金型
間への封止樹脂の回り込みが２０ショット当たりそれぞ
れ５ショットおよび２０ショットあったのに対し、本発
明の各実施例では、そのようなパッケージの変形や封止
樹脂の回り込みは全く認められなかった。これにより、
本発明の各実施例については、キャビティへの封止材料
注入時においてフィルムの破断による半導体パッケージ
の変形や、金型およびフィルム間への封止材料の回り込
みが回避されて、半導体パッケージの成形が良好に行わ
れることが確認された。

【００２８】なお、図２に示した例では、金型３、４間
へのフィルム２１、２５のセット時にそれらのフィルム
２１、２５間の所定位置に耐熱性材料３２をセットした
が、このような耐熱性材料３２は適宜省略することが可
能である。

【００２９】また、図２に示した例では、一方のフィル
ム２５に予め封止材料注入用の孔２５ａを設けておき、
その孔２５ａからフィルム２１、２５間に封止材料３４
を注入したが、図３に本発明の他の実施例として示すよ
うに、金型３、４への上下一対のフィルム４１、４５の
セット時にこれらのフィルム４１、４５間に封止材料４
４を挿入しておき、これを加熱・加圧してキャビティ６
内に注入するようにしてもよい。この図３の例では、以
下のような方法で半導体パッケージを製造する。

【００３０】まず、同図の（Ａ）に示すように、上下の
金型３、４を開いた状態で、このうちの下金型４上に本
発明に係る所定のフィルム４１を敷いたのち、そのフィ
ルム４１の上に、リードフレーム４２上に固定された半
導体装置４３と封止材料４４とを所定状態にセットし、
さらにその上に同じく本発明に係る所定のフィルム４５
を敷く。

【００３１】次に、同図（Ｂ）に示すように上下の金型
３、４を閉じたのち、同図（Ｃ）に示すように封止材料
４４を加熱しつつ上側のフィルム４５を介して加圧する
ことによりキャビティ６内に注入・充填する。そして、
この封止材料４４の充填により半導体装置４３を封止し
たのち、その封止材料４４が硬化するのを待って金型
３、４を開き、その金型内からパッケージングされた半
導体装置４３つまり半導体パッケージ４６（同図（Ｄ）
参照）を金型３、４外に取り出す。

【００３２】次いで、同図（Ｄ）に示すように、金型
３、４外に取り出した半導体パッケージ４６の表面から
上記フィルム４１、４５を剥離させ、さらに不要な成形
部分４７をカットして除去する。これにより、同図の
（Ｅ）に示すように封止材料４４により形成された樹脂
４４’で半導体装置４３を封止してなる半導体パッケー
ジ４６を得る。

【００３３】この図３に示した例においても、高温時の
引張強さが０．５〜１５．０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、か
つ、その高温時の伸び率が押出方向および直角方向のい
ずれにおいても２００％以上であるフィルムを用いるこ
とで、キャビティへの封止樹脂注入時におけるフィルム
の破断による半導体パッケージの変形や、金型およびフ
ィルム間への封止材料の回り込みを回避することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、金型上
にセットされた一対のフィルムの間に半導体装置を挿入
した状態で、そのフィルム間の半導体装置の周囲に封止
材料を充填することにより半導体パッケージを製造する
場合において、高温時の引張強さが０．５〜１５．０ｋ
ｇｆ／ｍｍ²であり、かつ、その高温時の伸び率が押出
方向および直角方向のいずれにおいても２００％以上で
あるフィルムを使用したので、上記封止材料の注入時に
はフィルムが破断することなく所定方向に伸びて金型の
ランナ部やゲート部さらにはキャビティ等の凹凸に所定
の状態に沿うこととなる。これにより、フィルムの破断
による半導体パッケージの変形や金型およびフィルム間
への封止材料の回り込みが回避されるから、半導体パッ
ケージの成形を良好に行うことができ、ひいては生産性
を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で使用する半導体パッケージの
製造装置の一例をその一部を破断した状態で示す斜視図
である。

【図２】本発明の実施例１および実施例２における各工
程を示すもので、本発明の第２実施例における各工程を
示すもので、（Ａ）は金型を開いた状態で一対のフィル
ム間に半導体装置および耐熱性材料を挿入した状態を示
す断面図、（Ｂ）は金型間に上記フィルム等をセットし
て金型を閉じたのち同金型のポット部に封止材料をセッ
トする状態を示す断面図、（Ｃ）は封止材料を加圧等し
て上側のフィルムにおける封止材料注入用の孔からキャ
ビティ内に封止材料を注入・充填した状態を示す断面
図、（Ｄ）は成形後に金型外に取り出された半導体パッ
ケージの表面からフィルムを剥離させた状態を示す断面
図、（Ｅ）は最終的に得られる半導体パッケージを示す
断面図である。

【図３】本発明の他の実施例における各工程を示すもの
で、（Ａ）は金型を開いた状態で一対のフィルム間に半
導体装置および封止材料を挿入した状態を示す断面図、
（Ｂ）は金型間に上記フィルム等をセットした状態で同
金型を閉じた状態を示す断面図、（Ｃ）は封止材料を加
圧してキャビティ内に充填した状態を示す断面図、
（Ｄ）は成形後に金型外に取り出された半導体パッケー
ジの表面からフィルムを剥離させた状態を示す断面図、
（Ｅ）は最終的に得られる半導体パッケージを示す断面
図である。

【符号の説明】

３、４・・・半導体パッケージ成形用金型６・・・キャビティ７、３４、４４・・・封止材料（封止樹脂）２１、２５、４１、４５・・・フィルム２５ａ・・・封止材料注入用の孔２３、４３・・・半導体装置２６、４６・・・半導体パッケージ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体装置を樹脂封止してなる半導体パ
ッケージを製造するに際し、半導体パッケージ成形用金
型上に、半導体装置および封止材料を一対のフィルムの
間に挿入した状態でセットしたのち、金型を閉じ、次い
で同フィルム間の封止材料を加圧および加熱して金型キ
ャビティ内に注入することにより、上記半導体装置を封
止する半導体パッケージの製造方法において、上記フィ
ルムとして、上記封止工程における高温時の引張強さが
０．５〜１５．０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、かつ、その高
温時の伸び率が押出方向および直角方向のいずれにおい
ても２００％以上であるフィルムを用いることを特徴と
する半導体パッケージの製造方法。
【請求項２】半導体装置を樹脂封止してなる半導体パ
ッケージを製造するに際し、半導体パッケージ成形用金
型上に、半導体装置を一対のフィルムの間に挿入した状
態でセットしたのち、金型を閉じ、次いでその一対のフ
ィルムのうちの一方のフィルムに予め設けられた封止材
料注入用の孔から両フィルム間に封止材料を注入して金
型キャビティ内に充填することにより、上記半導体装置
を封止する半導体パッケージの製造方法において、上記
フィルムとして、上記封止工程における高温時の引張強
さが０．５〜１５．０ｋｇｆ／ｍｍ²であり、かつ、そ
の高温時の伸び率が押出方向および直角方向のいずれに
おいても２００％以上であるフィルムを用いることを特
徴とする半導体パッケージの製造方法。