JP3450223B2 - 半導体装置封入用金型、及び、半導体装置封入方法 - Google Patents

半導体装置封入用金型、及び、半導体装置封入方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置一部露
出封入用金型及び露出封入方法に関し、特に、PKG表
面に半導体チップ装置を露出させて封入するための半導
体装置一部露出封入用金型及び露出封入方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体チップの裏面をPKG表面に露出
させてその半導体チップを封入・封止するための方法
が、図7に示されるように知られている。この公知装置
は、ポッティング装置の試料台上に補強フレーム101
により補強されたテープ102を設置し、シリンジ10
3の側のX−Y−Zロボットの駆動、又は、試料台のX
−Y駆動により、液状樹脂が入っているシリンジ103
を予めデータ入力により指定した軌跡を描かせて、液状
樹脂の塗布を行う。液状樹脂の塗布は、ディスペンサー
ユニット104のエアー圧力の制御により、シリンジ1
03内から液状樹脂をエアー圧力で押し出す。
【0003】液状樹脂は、そのコストが高く、保管条
件、使用条件の点で、扱いにくい。液状樹脂の塗布量
は、樹脂の粘度とディスペンサーの圧力及び塗布時間に
より異なっている。この塗布量差により、モールド厚の
バラツキが発生する。更に、サンプル設置部の平面度に
よってモールド内での厚みのバラツキが発生する(平面
が出ていなければ、当然に、低い部分に樹脂が偏
る。)。このような塗布方法は、樹脂塗布時に圧力を加
えることができないため、フレームがテープのように薄
い場合、チップの有無により、ボール面側の高さにバラ
ツキが発生する。ボール配置がチップサイズから外れる
ボールがある場合、ボール付け不具合やコプラナリティ
ーの悪化が発生する。
【0004】ポッティング方式は、このように、樹脂塗
布時に圧力を加えることが不可能であるため、フレーム
樹脂との密着がトランスファーと比較して弱く、樹脂と
フレーム界面での剥離が発生しやすい。更に、ポッティ
ング方式では、シリンジを低速で(ボイド対策)移動さ
せ液状樹脂を塗布していくため、1サイクルでの塗布時
間が長く、生産能力においてトランスファー方式よりも
劣っている。また、ポッティング方式では、テープ裏面
側の半田ボール配置がチップ内に配置されない場合(フ
ァンアウト構造)は、樹脂部強度がないため、ボール不
具合(コプラナリティー不良、ボール欠落)が発生す
る。このような問題点を克服するためにトランスファー
封入方法を適用する場合、問題点として、(1)露出部
にバリが発生し、そのバリを除去する工程の追加による
製造コストの増大、(2)チップ部を直接金型でクラン
プすることによるチップへのダメージが考えられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、露出
封入のための成形がバリの発生を招かない半導体装置一
部露出封入用金型及び封入方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】その課題を解決するため
の手段が、下記のように表現される。その表現中の請求
項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号
等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応
の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1
つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にして
いるが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技
術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【0007】本発明による半導体装置一部露出封入用金
型は、第1型(1)と、第1型(1)に対して相対的に
可動な第2型(2)と、第1型(1)と第2型(2)の
うちのいずれかの間に挿入され前記第1型(1)と前記
第2型(2)の間に挿入される半導体装置の一部分(1
4,22)の面に接合し、前記型(1又は2)から離型
することができる離型体(11)とからなり、離型体
(11)は、前記面に接合する接合箇所で前記面より広
く形成されている。
【0008】離型体(11)はそれの厚さが実質的に一
様であるフィルムであることが好ましい。更に、第1型
を保持する保持体(6)からなり、第1型(1)と第2
型(2)のいずれかは第1型(1)と第2型(2)との
可動方向に弾性的に可動であるように保持体(6)に対
して弾性的に支持されていることが、射出成形圧に負け
ず、且つ、成形品を傷めない点で好ましい。
【0009】本発明による半導体装置一部露出封入方法
は、相対的に可動であるように型を形成する第1型
(1)と第2型(2)の間に半導体装置(5)を挿入す
ること、第1型(1)と第2型(2)の間に離型体(1
1)を挿入すること、第1型(1)と第2型(2)のう
ちのいずれかと離型体(11)との間に半導体装置
(5)を挿入すること、型締めの際に離型体(11)が
変形する時の変形弾性力よりも弱い圧力で、離型体(1
1)と半導体装置(5)と型とで形成されるキャビティ
ーに封入材料を注入することとからなる。
【0010】離型体(11)はそれの厚さが実質的に一
様であるフィルムである。封入材料を注入することは、
型閉めの際に第1型(1)と第2型(2)のいずれかを
その型を保持する保持体(6)に対して弾性的に支持す
る支持力よりも弱い力で封入材料を注入することが好ま
しい。
【0011】
【発明の実施の形態】図に一致対応して、本発明による
半導体装置一部露出封入用金型の実施の形態は、トラン
スファー成形型が設けられている。そのトランスファー
成形型は、上型1と下型2とからなる。下型2は、下型
本体3を備えている。下型本体3の上面は、浅い凹面4
が形成されている。凹面4に、後述されるチップ保持体
5が嵌め込まれる。上型1は固定側であり、下型2は可
動側である。
【0012】上型1は、保持体6と押さえ型7をとを備
えている。押さえ型7は、保持体6に案内され、上型1
と下型2とが相対的に運動する方向に、保持体6に対し
て可動である。保持体6の下面と押さえ型7の上面との
間に弾性部材8が介設されている。弾性部材8には、皿
バネが用いられている。押さえ型7の周囲は吸引用空間
9である。吸引用空間9は、真空化される。上型1と下
型2との間に、薄く弾性的に変形するフィルム11が介
設される。フィルムは一般的にその厚み方向に変形して
僅かにでも圧縮される性質を持っている。フィルム11
は、図示されない保持体6と押さえ型7との隙間より吸
引され上型1に吸い付けられる。
【0013】図2及び図3は、半導体装置であるチップ
保持体5を示している。チップ保持体5は、枠12と、
粘着層を持つ配線パターン層13と、複数・チップ14
とから形成されている。配線パターン層13には、半田
ボールなどが附属している。図3に示されるように、配
線パターン層13は、その粘着面である上面が枠12の
裏面に接着されている。枠12には、開口15が開けら
れている。開口15を通して、複数・チップ14が並べ
られて配線パターン層13に接合している。
【0014】このようなチップ保持体5が、図1に示さ
れるように、下型2に装着されている。チップ保持体5
の配線パターン層13が下型2の凹面4にちょうど嵌ま
り込んでいる。凹面4の形状は、チップ保持体5と配線
パターン層13の形状に合わせて溝加工されている。
【0015】図4は、下型2が上昇して上型1に密着し
た型締め状態を示している。上型1と下型2に1つの閉
じられたカル16が形成されている。プランジャ17が
下型2に嵌め込まれている。カル16に固形状の樹脂2
1が挿入される。上型1には、カル16に接続するラン
ナー18が形成されている。ランナー18の末端は、保
持体6の下面で開放している。
【0016】フィルム11は、自動供給され自動排出さ
れる。その自動供給・排出装置は、図示されていない。
そのような自動供給・排出装置は、一般に慣用手段であ
る。その慣用手段は、フィルムを巻き出して供給するた
めの供給側ロールと、1回のトランスファー成形の後の
使用ずみフィルムを巻き取って排出するための排出側ロ
ールとからなり、上型1の一端部と他端部にローラが配
置され、供給排出時には一連の連続フィルムはその複数
ローラにより案内されて供給と排出が同時に行われる。
【0017】図4に示される型締め状態では、保持体6
の下面と押さえ型7の下面は、フィルム11の上面に一
致して同一平面を形成している。樹脂は熱で溶融し、溶
融した樹脂はプランジャ17により圧力を加えられて、
ランナー18から後述するキャビティーに注入され、チ
ップ保持体5の開口15に注入される。
【0018】このような型締め時の状態が、図5に詳し
く示されている。フィルム11は、チップ14と押さえ
型7との間で両側から押さえつけられ、弾性変形して、
その一部は複数・チップ14により圧縮されている。溶
融樹脂21は、複数・チップ14の上面と押さえ型7の
下面との間に入り込まないので、複数・チップ14の上
面の縁にバリが生じることがない。
【0019】両型間の異常圧力上昇及びチップ厚バラツ
キに対して、チップ14に亀裂などの損傷が生じること
を防止するように、上型1の押さえ型7はフローティン
グ状態にある。このときの押さえ型7の設定圧力は、圧
力負けを起こさないように、射出成形圧力よりも高い。
このような圧力設定は、既述のバリの発生を有効に防止
することができる。実効射出圧力が100kg/平方c
mであるのに対して、押さえ型7の設定圧力は200k
g/平方cmである。
【0020】このように、フィルム11と押さえ型7の
圧力設定により、チップの厚みのバラツキに対応して、
全チップが均等な圧力で押さえ型7により押さえられ、
露出面のバリの発生を有効に防止している。
【0021】図6は、本発明による実施の他の形態を示
している。この実施の形態の成形対象であるチップ保持
体5’は、図2のチップ保持体と異なっている。チップ
14は、リードフレーム20に固着されている。リード
フレーム20とチップの電極とは、ボンディングワイヤ
19により接続されている。
【0022】チップ14が固着されている側と反対側の
リードフレーム20の面に、ヒートスプレッダ22が対
面している。上型1には、チップ14とリードフレーム
20が入り込む上側キャビティ24が形成されている。
下型2の側に下側キャビティ25が形成されている。こ
の実施の形態では、チップ14ではなく、ヒートスプレ
ッダ22が露出封入されることになる。
【0023】フィルム11’の挿入位置は、下型2とチ
ップ保持体5’との間である。図6の状態で型締めを行
う。フィルム11’は下側キャビティ25の底面とヒー
トスプレッダ22の下面との間で挟まれる。ランナー1
8から樹脂を注入して、ヒートスプレッダ22の下面を
露出させたままで、ヒートスプレッダ22の周囲を樹脂
で覆う。
【0024】この実施の形態においても、ヒートスプレ
ッダ22の面の縁にバリが生じることが防止されてい
る。この場合は、樹脂の注入圧力でフィルム11’をヒ
ートスプレッダ22に適正に押し当てて、バリの発生を
防止する。この実施の形態では、チップ14は圧迫され
ないので、図1の弾性部材8のようなフローティング機
構は不要である。
【0025】
【発明の効果】本発明による半導体装置一部露出封入用
金型及び封入方法は、このようにフィルムを使用するこ
とによりバリの発生を防止することができ、更には、金
型に弾性部材を用いて異常圧力を回避することにより、
トランスファー成形時に半導体(チップ)装置にかかる
負荷が小さく、損傷を与えずに、露出面へのバリの発生
を防止する。又、トランスファー成形による組立が行わ
れることにより、ポッティング封入では高価な樹脂が用
いられが、トランスファー成形によって低廉な材料を用
いることができるため、組立コストが削減される。更
に、ポッティング方式では対応できないファンアウト構
造PKGへの対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明による半導体装置一部露出封入
用金型の実施の形態を示す断面図である。
【図2】図2は、被封入対象の半導体チップ装置を示す
平面図である。
【図3】図3は、図の正面断面である。
【図4】図4は、型締め時の型を示す断面図である。
【図5】図5は、作用解説用断面図である。
【図6】図6は、本発明による半導体装置一部露出封入
用金型の実施の他の形態を示す断面図である。
【図7】図7は、公知の封入方法を示す正面図である。
【符号の説明】
1…第1型 2…第2型 5…半導体チップ保持体(半導体装置) 6…保持体 11…離型体(フィルム) 14…チップ(半導体装置の一部分) 22…ヒートスプレッダ(半導体装置の一部分)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1型と、 前記第1型に対して相対的に可動な第2型と、 前記第1型と前記第2型の間に挿入される離型体とを構
    成し、 前記第2型は第1凹部を有し、 前記第1型は、 持体と、 さえ型とを形成し、 前記保持体は、前記第1凹部に対向する位置に第2凹部
    を有し、 前記押さえ型は、前記第2凹部の中で前記保持体に対し
    て弾性的に支持され、前記押さえ型は、前記保持体に案内され前記第1型と前
    記第2型とが相対的に運動する方向に、前記保持体に対
    して可動であり、 導体装置は前記第1凹部に装着され、前記離型体の表
    面と裏面は、型締め時に、前記押さえ型と前記半導体装
    置とにそれぞれに接合する半導体装置封入用金型。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記離型体はそれの厚さが実質的に一様であるフィルム
    であることを特徴とする半導体装置封入用金型。
  3. 【請求項3】請求項2において、 前記フィルムはその厚み方向に弾性的に変形することが
    できることを特徴とする半導体装置封入用金型。
  4. 【請求項4】請求項1の半導体装置封入用金型を用いて
    半導体装置を封入する半導体装置封入方法であり、 前記第1凹部に前記半導体装置を装着するステップと、 前記押さえ型と前記半導体装置の間に離型体を挿入する
    ステップとを構成し、 型締めの際に前記離型体が変形する時の変形弾性力より
    も弱い圧力で、前記離型体と前記半導体装置と前記型と
    で形成されるキャビティーに封入材料を注入するステッ
    とを構成する半導体装置封入方法
  5. 【請求項5】請求項4において、 前記離型体はそれの厚さが実質的に一様であるフィルム
    である半導体装置封入方法。
  6. 【請求項6】請求項4において、更に、 前記離型体を前記押さえ型から離型させることを更に構
    成する半導体装置封入方法。
  7. 【請求項7】請求項4において、 前記封入材料を注入するステップは、型閉めの際に前記
    押さえ型を前記保持体に対して弾性的に支持する支持力
    よりも弱い力で前記封入材料を注入するステップを形成
    する半導体装置封入方法。
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