JP2752691B2 - 半導体装置用樹脂封止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体チップに樹脂を滴下して半導体チップ
の電極形成面を樹脂封止する半導体装置用樹脂封止装置
に関し、特にフィルムキャリヤ半導体装置の樹脂封止に
好適の半導体装置用樹脂封止装置に関する。

［従来の技術］ 第３図は樹脂封止前のフィルムキャリヤ半導体装置を
示す平面図、第４図は同じくその断面図である。

半導体チップ２は帯状のフィルムキャリヤテープ６の
幅方向の中央部に取り付けられており、フィルムキャリ
ヤテープ６の長手方向に適長間隔をおいて複数個が配列
されている。

フィルムキャリヤテープ６はポリイミド等の絶縁フィ
ルム上に銅等の金属箔を接着し、この金属箔をエッチン
グ等により所定の形状に加工してリード４及び電気選別
のためのパッド５を設けたものである。このフィルムキ
ャリヤテープ６は、その幅方向の中央部に半導体チップ
２を挿入するためのデバイスホール３が開口されてお
り、両側縁部には搬送及び位置決め用のスプロケットホ
ール１が設けられている。なお、リード４の変形を防止
するために、デバイスホール３の周囲にサスペンダ８を
設けることもある。

一方、半導体チップ２はその上面に電極が形成されて
おり、この電極上に金属の突起物であるバンプ７が設け
られている。そして、このバンプ７がデバイスホール３
に導出したリード４の先端部とボンディング（インナー
リードボンディング）されており、これによりフィルム
キャリヤテープ６と接続されている。このボンディング
は熱圧着法又は共晶法等により行われる。

また、フィルムキャリヤ半導体装置の信頼性向上及び
機械的保護のために、第５図に示すように、少なくとも
半導体チップ２のバンプ７が設けられた面を被覆するよ
うに樹脂９を滴下（ポッティング）する。その後、半導
体チップ２をフィルムキャリヤテープ６に取り付けたま
まの状態で電気選別用パッド５に試験装置の接触子を接
触させて電気選別及びバイアス試験を行い、不良品を選
別する。

上述のフィルムキャリヤ半導体装置を実装する場合
は、リード４を所定の長さで切断した後、第６図に示す
ように、例えば半導体チップ２を接着剤10によりプリン
ト基板11上に固着して、リード４の端部をプリント基板
11に設けられたボンディングパッド12上にボンディング
（アウターリードボンディング）する。

フィルムキャリヤ半導体装置においては、全てのリー
ド４のインナーリードボンディングが同時に行われるた
め、ボンディングに要する時間が極めて短いという利点
を有している。また、フィルムキャリヤテープ６により
搬送及び位置決めができるので、作業の自動化が容易で
ある等の利点もある。

第７図は従来の半導体装置用樹脂封止装置の一例を示
す模式図である。従来の半導体装置用樹脂封止装置はデ
ィスペンサ15、シリンジ18及びニードル19等を有する樹
脂滴下部、ベーク炉16並びに樹脂厚測定部21等により構
成されている。

この樹脂封止装置においては、先ず、スプロケットホ
イール14がその周面に設けられた突起部をフィルムキャ
リヤテープ６のスプロケットホール１に嵌合させながら
回転することにより、フィルムキャリヤテープ６を供給
側リール13から引き出すと共に、樹脂封止装置内を搬送
する。

次に、樹脂を滴下する前に、フォトセンサ20によりフ
ィルムキャリヤテープ６の所定の位置に半導体チップ２
が搭載されていることを確認する。そして、半導体チッ
プ２が搭載されていないときはその箇所への樹脂９の滴
下を中止し、所定の位置に半導体チップ２が搭載されて
いるときは樹脂滴下部において半導体チップ２上に液状
の樹脂９を滴下する。この場合、液状の樹脂９が装入さ
れているシリンジ18にディスペンサ15から高圧空気を供
給することにより、ニードル19から樹脂９を押し出して
滴下するが、このときのディスペンサ15から供給する高
圧空気の圧力及び加圧時間を制御することにより、滴下
する樹脂量を制御できる。

しかし、半導体チップ２のサイズが大きいと、滴下し
た樹脂が半導体チップ２上の所定の領域に広がるまでに
時間がかかるため、不都合が発生することがある。この
ため、ニードル19を複数本設けて多点での滴下を行った
り、第８図に白抜矢印で示すように、シリンジ18全体を
水平面上で移動させながら樹脂９を滴下する方法が採用
されることがある。また、TVカメラで半導体チップ２の
位置を検知し、その位置に合わせてシリンジ18全体を自
動的に移動させて最滴位置に樹脂９を滴下する機能を有
する装置もある。

次に、樹脂９を滴下した半導体チップ２をベーク炉16
内に搬送して加熱し、樹脂９を硬化させる。その後、ベ
ーク炉16から搬出して樹脂厚測定部21において、硬化後
の樹脂の厚さをレーザ方式等で測定する。そして、封止
樹脂部の厚さが所定の範囲から外れている場合は、この
半導体装置を樹脂厚測定部21に設けられている切断金型
で切断して除去する。

次いで、収納側リール17にフィルムキャリヤテープ６
と共に良品の半導体装置を巻き取る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述の従来の半導体装置用樹脂封止装
置においては、一応の自動化がなされているものの、完
全な自動化には至っていない。また、樹脂封止された半
導体装置の製造歩留及び品質に対しても満足できるもの
ではない。以下にこの詳細を説明する。

樹脂の滴下量は前述の如くディスペンサ15により制御
されている。しかし、ディスペンサ15による高圧空気の
圧力及び加圧時間が一定であっても、シリンダ18中の樹
脂量が変化すると滴下量が異なってしまう。また、樹脂
の製造ロット並びに保管方法及び保管期間等により樹脂
の粘度が変化するため、滴下後の樹脂の広がりが均一で
なく、被覆状態にバラツキが発生する。更に、シリンジ
18内からニードル19に自然落下する樹脂の影響や、ニー
ドル19の詰まり及び滴下位置のズレ等の影響もあり、半
導体チップ２上の所定領域に樹脂９が広がるように、且
つ、過剰にならないように滴下樹脂量を制御することは
極めて困難である。

半導体チップが短冊状のリードフレームに複数個配列
されたチップ・オン・ボード（COB）の場合は、樹脂を
滴下した後に十分な時間放置して樹脂が所定領域全体に
広がった後、ベーク炉等で硬化させることにより不良品
の発生を回避できる。しかし、前述の如く、半導体装置
がフィルムキャリヤ方式の場合は、収納側リール17に連
続的に巻き取る必要上、樹脂を滴下してからベーク炉16
内で硬化するまでの極めて短い時間に、所定領域に樹脂
が広がっている必要がある。

このため、前述の如く、複数本のニードル19による多
点位置への滴下や、水平方向にシリンジ18を移動させる
方法等を組合わせて、滴下後の樹脂の広がりを制御して
いる。しかし、このような方法を使用しても樹脂の広が
り不足に起因した不良及び樹脂量が過多であることに起
因した樹脂厚不良並びに樹脂ダレ不良等が発生するた
め、ロット毎又はそれ以下の管理幅を設けて、作業者が
樹脂の広がり性を検査し、滴下条件の補正を行う必要が
ある。しかし、一般に樹脂の粘度及び滴下量の微妙な変
化を目視で判断することが困難であるため、作業者によ
る滴下条件の確認又は補正では最適な条件での樹脂封止
を行うことが極めて困難であり、不良品の発生を防止す
ることができない。このため、樹脂が硬化した後に、外
観検査により不良品を除去する工程が必要である。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであっ
て、滴下後の樹脂の広がり性及び樹脂量等、半導体装置
の樹脂封止状態を検査し、この検査結果を基に樹脂の滴
下条件を制御することにより、不良品の発生を回避でき
ると共に、作業の一層の自動化が可能な半導体装置用樹
脂装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置用樹脂封止装置は、半導体チ
ップ上に樹脂を滴下する樹脂滴下部と、樹脂滴下後の半
導体チップにおける樹脂の被覆状態を検査する検査部
と、この検査部の検査結果に基づいて前記樹脂滴下部に
おける樹脂の滴下条件を制御する制御部とを有し、前記
制御部は、前記検査部により半導体チップの角部に樹脂
不足が検出された場合に、その不足部が１又は２カ所で
あるときは、前記半導体チップに対する樹脂滴下部の相
対位置を前記不足部側に移動させ、不足部が３又は４カ
所であるときは、樹脂滴下部から滴下される樹脂の量を
増大させることを特徴とする。

［作用］ 本発明に係る半導体装置用樹脂封止装置は、検査部が
樹脂滴下後の半導体チップにおける樹脂の被覆状態を検
査し、この検査結果に基づいて制御部が樹脂の滴下条件
を制御する。これにより、常に最適の状態で半導体装置
の樹脂封止を行うことができる。以下に詳細を説明す
る。

作業開始時に最適条件で樹脂の滴下量を設定しても、
長時間に亘って作業を行うと、樹脂の粘度が変化する等
の原因により、滴下後の樹脂の広がりが最適状態と異な
ってしまう。ところで、本発明においては、検査部が半
導体チップにおける樹脂の被覆状態を検査している。そ
して、制御部はこの検査結果に基づいて、高圧空気の圧
力又は加圧時間等の滴下条件を変化させて樹脂滴下条件
を変更する。そして、この新たな滴下条件で樹脂を滴下
した半導体装置の樹脂の広がり性を前述の検査部により
検査する。この検査結果が最適状態と異なるときは、制
御部によって再度樹脂の滴下条件を変更する。

本発明においては、上述の如く、半導体装置における
樹脂の被覆状態を検査し、この検査結果をフィードバッ
クして樹脂の滴下条件を変更する。これにより、常に最
適な状態で半導体装置を樹脂封止できるため、不良品の
発生を防止できる。また作業者が滴下条件を設定する必
要がなく、完全な自動化が達成できる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して
説明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す模式図である。
本実施例に係る半導体装置用樹脂封止装置は、前述した
従来の装置と同様に、スプロケットホイール14が設けら
れており、このスプロケットホイール14によりフィルム
キャリヤテープ６を供給側リール13から引き出すと共
に、装置内を搬送する。

シリンジ18の前方にはフォトセンサ20が設けられてお
り、半導体チップの欠落を監視している。

シリンジ18は制御部（図示せず）からの信号により駆
動されるＸ・Ｙステージ（図示せず）上に設置されてお
り、水平面の限定された範囲を移動できるようになって
いる。また、シリンジ18内には液状の樹脂が装入されて
おり、ディスペンサ15から供給される高圧空気により、
所定量の樹脂をその先端部に接続されたニードル19から
滴下する。ディスペンサ15は前記制御部からの信号によ
り、シリンジ18へ供給する高圧空気の圧力又は加圧時間
が変化するようになっている。

シリンジ18の後方には、従来と同様にベーク炉16が設
けられているが、本実施例においては、このベーク炉16
の直前に検査用TVカメラ22が設置されている。このTVカ
メラ22はTVモニタ23及び前記制御部に接続されている。

ベーク炉16の後方には切断金型を有する樹脂厚測定部
21が配置されており、樹脂封止された半導体装置はこの
樹脂厚測定部で樹脂の厚さを測定された後、所定の範囲
の樹脂厚から外れる不良品は切断金型で取り除かれて、
良品のみが収納側リール17に巻き取られるようになって
いる。この樹脂厚測定部21も前記制御部と接続されてい
る。

次に、本実施例装置の動作について説明する。

先ず、供給側リール13から引き出されたフィルムキャ
リヤ半導体装置（第３図及び第４図参照）をフォトセン
サ20で検査して、半導体チップが所定の位置に搭載され
ていることを確認する。所定の位置に半導体チップが搭
載されている場合は、シリンジ18の下方にこの半導体チ
ップが搬送されたときに、半導体チップ上に樹脂を滴下
する。滴下する樹脂の量はディスペンサ15により制御さ
れており、予め設定された量の樹脂がニードル19の先端
から半導体チップ上に滴下される。この場合、シリンジ
18は、前述の如くＸ・Ｙステージ上に設置されており、
制御部からの信号により水平面を設定された順路で移動
できるため、前述した従来の装置と同様に、１点又は多
点位置での滴下の他に、第８図に示すようにシリンジ18
を移動しながら滴下を行うこともできる。

次に、ベーク炉16内に搬入する直前の半導体チップ上
の樹脂の広がり性を検査用TVカメラ22で検査する。この
検査結果は前記制御部に送られて、予め制御部に設定さ
れている最適状態と比較される。そして、この比較結果
に基づいて、制御部は樹脂の滴下条件を変更する。

滴下条件を変更する方法としては以下に説明する方法
がある。即ち、半導体チップを樹脂封止する場合、通常
樹脂を被覆する領域は矩形である。一方、液状の樹脂は
円形状に広がるので角部が最も被覆しにくい。そこで、
樹脂不足が発生した角部が１又は２箇所であれば、Ｘ・
Ｙステージを制御してシリンジ18を樹脂不足が発生した
角部方向に移動し、次回の樹脂の滴下を行う。樹脂不足
が発生した角部が３若しくは４箇所の場合又は上述の如
く滴下位置を変更して樹脂を滴下した半導体チップを検
査用TVカメラ22で検査した結果樹脂不足が発生している
場合は、シリンジ18に印加する高圧空気の圧力又は加圧
時間を増加することにより滴下する樹脂の量を増加す
る。

このようにして、自動的に滴下条件を補正することが
できるが、補正方法の手順を詳細に設定しておくことに
より、細かい条件補正が可能であり、例えば、マイクロ
コンピュータを使用して樹脂が不足である領域の面積を
測定し、この面積が大きいときはシリンジ18の移動と滴
下量の増加とを同時に行うことにより、一層適正な補正
を行うことができる。

次いで、半導体チップをベーク炉16内に搬送して所定
の温度に加熱し、樹脂を硬化させる。その後、ベーク炉
16から半導体装置を搬出して樹脂厚測定部21により樹脂
の厚さを測定し、所定値と異なる場合はその半導体装置
を除去する。この樹脂厚測定部21は制御部と接続されて
おり、制御部は硬化後の樹脂の厚さも考慮して、前述の
補正の際の滴下樹脂量を決定する。

本実施例においては、上述の如くTVカメラ22により半
導体チップ上面における実際の樹脂の広がり性及び硬化
後の樹脂の厚さを検査して、樹脂の滴下量及び滴下する
位置を補正し、自動的に最適条件を求めながら樹脂封止
を行うため、不良品の発生を防止できる。

なお、上述した補正方法と、樹脂適下部の直前に設け
た第２のTVカメラ（図示せず）により半導体チップの位
置を検出し、その結果に基づいてシリンジを移動させて
樹脂を滴下する前述の従来方法とを組合わせて樹脂の滴
下位置を決定することもできる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す模式図である。

本実施例が第１の実施例と異なる点はベーク炉16の直
後に外観検査用TVカメラ24が設けられていることにあ
り、その他の構成は基本的には第１の実施例と同様であ
るので、第２図において第１図と同一物には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。

本実施例においては、ベーク炉16の前方に検査用TVカ
メラ22が設けられており、ベーク炉16の後方に外観検査
用TVカメラ24が設けられている。検査用TVカメラ22は、
第１の実施例と同様に、半導体チップにおける樹脂の広
がり性を検査する外に、TVカメラ22の焦点深度を利用し
て樹脂の厚さも測定する。そして、これらの結果に基づ
いて、制御部（図示せず）は次回の樹脂滴下条件を決定
する。

外観検査用TVカメラ24は、制御部及びTVモニタ23aに
接続されている。制御部はTVカメラ24からの映像信号を
基に半導体装置における樹脂の被覆状態を検査して良又
は不良の判定を行い、その結果を樹脂厚測定部21に出力
する。樹脂厚測定部21は切断金型を有しており、制御部
からの信号に基づいてこの切断金型を駆動して不良と判
定された半導体装置をフィルムキャリヤテープ６から切
断して除去する。なお、樹脂厚測定部21は樹脂の厚さを
測定する手段を有しており、各半導体装置の樹脂の厚さ
を測定して、樹脂の厚さが所定値から外れる半導体装置
も不良品として切断除去する。

上述の如く、本実施例においては、第１の実施例と同
様に、樹脂の滴下条件を自動的に補正して最適の滴下を
行うと共に、硬化後の樹脂の被覆状態を検査して不良品
を除去する自動外観検査の機能も有している。

なお、ベーク炉16の後方に外観検査用TVカメラ24を設
けずに、ベーク炉16の前方に設けた検査用TVカメラ22の
検査結果に基づいて、樹脂厚測定部21に設けられている
切断金型を駆動することもできる。しかし、検査時には
被覆不良であっても、ベーク炉16内で加熱中に樹脂が広
がる場合があるため、この方式では良品の半導体装置を
除去する可能性がある。このため、上述の如く、ベーク
炉16の後方に外観検査用TVカメラ24を設けて、樹脂が硬
化した後の被覆状態を検査することが好ましい。

また、樹脂厚測定部の設定位置はベーク炉16の後方に
限定されるものではなく、例えば、シリンジ18とベーク
炉16との間に設置することもできる。この場合、設置す
る位置により樹脂の硬化状態及び色等を考慮して、レー
ザを応用したセンサ又は機械的センサ等、使用するセン
サの種類を選択する必要がある。

更に、樹脂の広がり状態を検査するための検査用TVカ
メラをベーク炉の後方に設けることもできる。この場
合、この検査用TVカメラの検査結果に基づいて滴下量の
補正が行われる間に数十個の半導体チップの樹脂封止が
完了しているが、１台のTVカメラで樹脂の滴下条件の最
適化と外観検査とを行うことができるため、上述した第
２の実施例に比してTVカメラを１台節約できるという利
点がある。

また、上述した実施例１及び２においてはフィルムキ
ャリヤ半導体装置の場合について説明したが、本発明に
係る半導体装置用樹脂封止装置により樹脂封止が可能な
半導体装置はフィルムキャリヤ半導体装置に限定され
ず、例えばチップ・オン・ボード等、液状の樹脂を滴下
して樹脂封止する半導体装置に使用できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、検査部により半
導体チップの樹脂被覆状態を検査して、この検査結果を
基に樹脂の滴下条件を制御するから、樹脂の粘度等が変
化しても、常に最適な樹脂封止を行うことができる。こ
れにより、半導体装置の樹脂封止工程における製造歩留
が著しく向上すると共に、高品質を維持することができ
る。また、作業者による滴下条件の設定及び封止状態の
検査が不用であるため、自動化が達成できる。このた
め、半導体装置の製造コストが低減されるという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す模式図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す模式図、第３図はフィルム
キャリヤ半導体装置の樹脂封止前の状態を示す平面図、
第４図は同じくその断面図、第５図は同じくその樹脂封
止後の状態を示す断面図、第６図は同じくそのプリント
基板実装状態を示す断面図、第７図は従来の半導体装置
用樹脂封止装置を示す模式図、第８図は樹脂の滴下方法
の一例を示す斜視図である。 1;スプロケットホール、2;半導体チップ、3;デバイスホ
ール、4;リード、5;電気選別用パッド、6;フィルムキャ
リヤテープ、7;バンプ、8;サスペンダ、9;樹脂、10;接
着剤、11;プリント基板、12:ボンディングパッド、13;
供給側リール、14;スプロケットホイール、15;ディスペ
ンサ、16;ベーク炉、17;収納側リール、18;シリンジ、1
9;ニードル、20;フォトセンサ、21;樹脂厚測定部、22;
検査用TVカメラ、23,23a;TVモニタ、24;外観検査用TVカ
メラ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体チップ上に樹脂を滴下する樹脂滴下
   部と、樹脂滴下後の半導体チップにおける樹脂の被覆状
   態を検査する検査部と、この検査部の検査結果に基づい
   て前記樹脂滴下部における樹脂の滴下条件を制御する制
   御部とを有し、前記制御部は、前記検査部により半導体
   チップの角部に樹脂不足が検出された場合に、その不足
   部が１又は２カ所であるときは、前記半導体チップに対
   する樹脂滴下部の相対位置を前記不足部側に移動させ、
   不足部が３又は４カ所であるときは、樹脂滴下部から滴
   下される樹脂の量を増大させることを特徴とする半導体
   装置用樹脂封止装置。