JP3604963B2

JP3604963B2 - 半導体パッケージのための樹脂封止装置

Info

Publication number: JP3604963B2
Application number: JP19697999A
Authority: JP
Inventors: 秀次小原; 英夫坂本
Original assignee: 株式会社多加良製作所; 有限会社テクノクリエイト
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2019-07-12
Also published as: JP2001024016A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ＩＣのような半導体電子部品を樹脂封止して形成される半導体パッケージの製造に好適な樹脂封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージの製造には、一般的に、上型部および下型部からなる金型を備える樹脂封止装置が用いられている。両型部の対向面であるパーティング面間に樹脂成形のための複数のキャビティが形成されており、例えばリードフレーム板あるいはフィルム状のテープ基板に保持された各半導体部品が前記キャビティ内に保持された状態で、溶融した樹脂材料が一方の型部に組み込まれたプランジャーの押し出しにより、樹脂パレットが配置されたポットから、カル、ランナーおよびゲートからなるガイド部を経て、各キャビティに案内される。
【０００３】
キャビティ内の樹脂材料の硬化により、パッケージが成形され、このパッケージが金型から取り出され、また、前記ガイド部で硬化した樹脂材料の不要物分が金型から除去される。
この不要部分の金型からの取り出しを可能とするために、前記したガイド部は、成形用の前記キャビティと同様に、両型部の前記パーティング面間、すなわち、両型部の相互に対向する両パーティング面の少なくともいずれか一方に、形成されている。
【０００４】
ところで、効率的なパッケージの製造のためには、金型の樹脂成形用の各キャビティを相互に整列してかつ相互に近接して配置することが望ましい。しかしながら、例えばマトリクス状に配置された多数のキャビティに、溶融する前記樹脂材料を適正に案内するためには、前記パーティング面間に形成される前記ガイド部を、整列するキャビティ間に配置する必要があることから、このガイド部の形成のために、該ガイド部が設けられる両側のキャビティ間隔を３〜４ミリ以下にすることはできなかった。
【０００５】
前記パッケージがＣＳＰと称されるチップサイズパッケージでは、フィルム状のテープ基板として、比較的高価なポリイミドテープが用いられていることから、特に、このテープ基板上に高密度での多数のパッケージの形成を可能とすべく、キャビティの高密度配置化が望まれている。
ＣＳＰで前記した高密度配置を可能とすべく、複数のパッケージを一括的に連続した一個のモールド部として形成した後、このモールド部を多数のパッケージに分離すべく、切断することが提案されているが、これによれば、樹脂材料の切断に起因する種々の経済的および環境衛生上の問題が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、前記したような成形樹脂材料の切断に起因する種々の問題を引き起こすことなく、また効率的に半導体パッケージを製造し得る樹脂封止装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の点を解決するために、次の構成を採用する。
〈構成〉
本発明は、フィルム状の基板の一方の面に多数の電子部品が高密度で配されている半導体の樹脂封止装置であって、それぞれの対向面が相互に接近及び離間する方向へ移動可能に配置される第１、第２及び第３の金型部材と、前記第２の金型部材の前記第１の金型部材と対向する面に密接して設けられて前記多数の電子部品が配される多数のキャビティと、前記各キャビティの縁部に連通して前記第２の金型部材の前記第３の金型部材と対向する面で開口する多数のゲートと、前記第２及び第３の金型部材の対向面で形成され、前記各ゲートに連通して該第３の金型部材の一側に設けたポットまで延びる多数のランナーと、前記ポットに服容されて溶融した樹脂材料を前記各キャビティに充填すべく前記各ランナーに押し出すプランジャーと、先端が前記各キャビティの中央で突出可能に前記前記第３の金型部材内から伸びる複数のエジェクトピンと、先端が前記各ランナーに対し残留樹脂を押し出すべく突出可能に前記第３の金型部材内から伸びる複数の押し出しピンと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る樹脂封止装置では、前記キャビティのそれぞれに樹脂材料を案内するための前記ガイド部は、前記キャビティが規定される前記第２の部材の一方の面と反対側に位置する他方の面の側に形成されている。このガイド部に形成された樹脂成形部からなる不要部分は、前記第２の部材と、該部材に対向する前記第３との分離により、容易に取り出し可能である。
そのため、キャビティが形成される第１および第２の部材間に従来のようなガイド部を形成することなく、各キャビティに前記ガイド部を経て溶融した樹脂材料を好適に案内することができることから、キャビティ間隔を従来に比較して著しく小さく、例えば０．２ミリメートルにまで小さく設定することが可能になる。
【０００９】
本願発明は、ポリイミドのようなフィルム状基板上に設けられた半導体チップを前記電子部品とするパッケージの製造に好適であり、前記第１および第２の部材間に複数の前記半導体チップが前記各キャビティ内に位置すべく、樹脂注入に先立って前記基板を前記第１および第２の部材間で挟持することができる。
【００１０】
前記各キャビティは、前記第２の部材の前記第１の部材に対向する面に形成された凹所で形成することができ、前記基板は、前記凹所の開放部を閉じるように配置される。この場合、前記第１の部材は前記基板のための保持板として機能する。
【００１１】
前記第３の部材には、各成形用キャビティで成形された半導体パッケージを前記第２の部材から押し出すための第１の押し出し機構を設けることができる。
また、前記第３の部材には、前記ガイド部に形成された樹脂成形部からなる前記不要部分を前記ガイド部から押し出すための第２の押し出し機構を設けることができる。
【００１３】
前記各キャビティは、前記第２の部材の前記第１の部材に対向する前記対向面で見て全体に矩形とすることができ、該矩形の辺部分で前記ガイド部を前記各キャビティに開放させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態について詳細に説明する。
〈具体例〉
図１は、本発明に係る樹脂封止装置を、ＣＳＰ（チップサイズパッケージ）と称される半導体パッケージの製造に適用した例を示す。ＣＳＰでは、従来よく知られているように、後述するフィルム状の基板１９の表面２０に半導体チップ２１が搭載され、基板１９の裏面に半導体チップ２１の接続端子からなるボール状の端子群が設けられている。
【００１５】
本発明に係る樹脂封止装置１０は、図１に示されているように、第１の部材１１、第２の部材１２および第３の部材１３からなる金型１４を備える。
【００１６】
金型１４を構成する各部材１１、１２および１３は、第２の部材１２を間に、該部材の両側に第１の部材１１および第３の部材１３がそれぞれ対をなして配置されている。
中間に配置された第２の部材１２は、互いに平行な平面１５および１６を備える。第１の部材１１は、第２の部材１２の一方の平面１５に対向する平面１７を備え、また第３の部材１３は、第２の部材１２の他方の平面１６に対向する平面１８を備える。
【００１７】
各部材１１、１２および１３は、相互に対向するそれらの平面１５および１７、平面１６および１８が相互に相近づく方向および相離れる方向へ向けて移動可能に保持されている。
第２の部材１２の前記一方の平面１５には、例えばポリイミドフィルムからなる基板１９の表面２０に搭載された多数の半導体チップ２１を受け入れるそれぞれのキャビティ２２が、相互に間隔Ｔをおいて形成されている。各キャビティ２２は、図示の例では、一方の平面１５で見て全体に矩形形状（図３参照）をなし、該平面に開放する凹所からなる。
【００１８】
図１は、封止されるべき電子部品である半導体チップ２１がそれぞれのキャビティ２２内にあるように、基板１９が第２の部材１２の一方の平面１５上に配置されるセット工程を示す。このセット工程では、前記したように、半導体チップ２１が対応するキャビティ２２内に位置するように、一方の平面１５上への基板１９の配置を許すべく、第１の部材１１および第２の部材１２は、相互に離反する位置に保持されている。
【００１９】
この第１の部材１１と第２の部材１２との間には、後述する注入工程等、必要に応じて両部材１１および１２の強固な結合を図るために、図示の例では、例えば枢動ピン２３を介して第１の部材１１に枢着されたクランプ部材２４と、該クランプ部材の先端部を解除可能に受け入れる係止溝２５とを備える第１のクランプ機構２６が設けられている。
【００２０】
第２の部材１２と第３の部材１３とは、図１に示したセット工程では、相互に対向面する平面１６および平面１８を当接させて保持されている。図示の例ではこのセット工程等、必要に応じて両部材１２および１３の強固な結合を図るための前記したと同様な第２のクランプ機構２７が設けられている。クランプ機構２７は、枢動ピン２８を介して第３の部材１３に枢着されたクランプ部材２９を備える。第１のクランプ機構２６のクランプ部材２４および第２のクランプ機構２７のクランプ部材２９のいずれか一方が、選択的に係止溝２５に係合可能である。
【００２１】
第２の部材１２および第３の部材１３の両平面１６および１８間には、可塑化した溶融樹脂を各キャビティ２２に案内するためのガイド部３０が設けられている。また、第３の部材１３には、例えばシリカと結合材であるエポキシ樹脂とを含む熱硬化性樹脂材料からなるタブレット３１を収容するポット３２が形成されている。
ポット３２内で可塑化された熱硬化性樹脂材料３１は、従来よく知られているように、ポット３２をシリンダとするプランジャー３３の押し出し作用により、ポット３２からガイド部３０を経て、各キャビティ２２に案内される。
【００２２】
本発明に係る樹脂封止装置１０の金型１４では、可塑化した熱硬化性樹脂材料３１を各キャビティ２２に案内するガイド部３０は、第２の部材１２のキャビティ２２が設けられた一方の平面１５とは反対側に位置するその他方の平面１６と、該平面に対向する第３の部材１３の平面１８との間に規定されている。
【００２３】
ガイド部３０は、図示の例では、第３の部材１３の前記平面１８に形成され、ポット３２から押し出された熱硬化性樹脂材料３１を受けるべく平面１８上に開放する円形の凹所からなるカル３４と、該カルから平面１８上を該平面に沿ってキャビティ２２の配列に応じてマトリクス状に伸びるランナー３５と、第２の部材１２の平面１６上に形成され、各ランナー３５から対応する各キャビティ２２に向けて第２の部材１２の板厚方向に伸長し、それぞれのキャビティ２２に開放するゲート３６とからなる。
図示の例では、各ゲート３６は、それぞれのキャビティ２２の矩形の一辺部分に沿った底縁部２２ａで対応するキャビティ２２に開放する。
各キャビティ２２内に可塑化した熱硬化性樹脂材料３１を円滑に導くために、各キャビティ２２のそれぞれのゲート３６が開放する底縁部２２ａと反対側に位置する各底縁部の両端部に、図示しない空気抜き孔をそれぞれ形成することが望ましい。
【００２４】
前記したカル３４、ランナー３５およびゲート３６からなるガイド部３０は、第２の部材１２のキャビティ２２が設けられた一方の平面１５と反対側の平面１６および該平面に対向する第３の部材１３の平面１８間に規定されている。そのため、ガイド部３０が一方の平面１５上でキャビティ２２間に位置することがないことから、各キャビティ２２を一方の平面１５上で相互の間隔Ｔを例えば１００μｍのような小さな値に設定することが可能となる。
【００２５】
第３の部材１３には、後述するパッケージ排出工程で、各パッケージをそれぞれのキャビティ２２から排出するための第１の排出機構３７と、後述するカル部排出工程で、ガイド部３０に残留する不要な成形部を第３の部材１３から排出するための第２の排出機構３８が設けられている。
【００２６】
第１の排出機構３７は、第２の部材１２および第３の部材１３にそれらの板厚方向へ伸びるガイド孔３９に沿って、各キャビティ２２内に突出可能に配置される複数の押し出しピン４０と、該ピンをその押出位置とストッパ４１により規定されるキャビティ２２からの後退位置との間で動作させる例えばピストンシリンダからなる作動装置４２とを備える。
また、第２の排出機構３８は、第３の部材１３にその板厚方向へ伸びるガイド孔４３に沿って、ランナー３５内に突出可能に配置される複数の押し出しピン４４と、該ピンをその押出位置とストッパ４５により規定されるランナー３５からの後退位置との間で動作させる前記作動装置４２と同様な作動装置４６を備える。
【００２７】
各排出機構３７および３８の各ピン４０および４４は、各ガイド孔３９および４３に気密的に受け入れられていることから、このガイド孔３９およびガイド孔４３を経る漏れがキャビティ２２およびランナー３５に生じることはない。
【００２８】
図１に示されているように、セット工程で、ポット３２に熱硬化性樹脂材料３１が配置され、封止されるべき半導体チップ２１がそれぞれのキャビティ２２内に位置するように、これら半導体チップ２１が搭載された基板１９がその表面２０を第２の部材１２の一方の平面１５上に配置されると、図２に示されているように、第１の部材１１がその平面１７を基板１９に当接させる型締め位置に保持される。
【００２９】
この型締め後、図２に示す樹脂注入工程では、ポット３２内で可塑化された熱硬化性樹脂材料３１がプランジャー３３の作動により、カル３４、ランナー３５およびゲート３６からなるガイド部３０を経て、各キャビティ２２内にその底縁部２２ａから注入される。
【００３０】
この注入樹脂の硬化により、金型１４内には、図３に示すように、それぞれの半導体チップ２１を覆う多数の半導体パッケージ４７と、これらに連なりゲート３６に対応するゲート成形部３６ａ、ランナー３５に対応するランナー成形部３５ａおよびカル３４に対応するカル成形部３４ａを含む不要な成形部とが一体的に形成される。
【００３１】
これら一体的な成形部のうち、半導体パッケージ４７を第２の部材１２から排出するためのエジェクト工程では、第１の部材１１が図１に示したセット工程での型開き位置に戻される。
その後、図４に示されているように、第１の排出機構３７の作動装置４２の動作により、ピン４０が押出位置に押し上げられると、半導体パッケージ４７とゲート成形部３６ａとが分離されることにより、各半導体パッケージ４７が基板１９と一体的に第２の部材１２から離反する押し上げ位置に押し出される。
【００３２】
このエジェクト工程により金型１４から半導体パッケージ４７が取り出されると、その後、図５に示される不要な樹脂部の排出工程では、第２の部材１２が第１の部材１１に向けて押し上げられることにより、第２の部材１２が第３の部材１３から離反される。
その後、第２の排出機構３８の作動装置４６の動作により、ピン４４が押出位置に押し上げられると、ゲート成形部３６ａ、該ゲート成形部に連なるランナー成形部３５ａおよび該ランナー成形部に連なるカル成形部３４ａからなる不要な成形部３４ａ〜３６ａが第３の部材１３から排出される。
【００３３】
前記したように、樹脂成型品である半導体パッケージ４７のためのキャビティ２２が設けられる第２の部材１２の一方の平面１５と反対側に位置する該第２の部材の他方の平面１６と、第３の部材１３の平面１６とをガイド部３０のためのパーティング面とすることにより、ガイド部３０をキャビティ２２が設けられる一方の平面１５上に位置させることなく、各キャビティ２２への良好な熱硬化性樹脂材料３１の注入を可能とし、かつガイド部３０で硬化する不要な成形部３４ａ〜３６ａの金型１４からの容易な排出を可能とすることができる。
【００３４】
従って、キャビティ２２が設けられる半導体パッケージ４７のためのパーティング面上での各キャビティ２２間にガイド部３０を配置する必要が無くなることから、キャビティ２２間の間隔Ｔを従来に比較して著しく小さな値にすることが可能となり、これにより、キャビティ２２の高密度での配置およびそれに伴う基板１９の有効利用が可能となる。
【００３５】
前記したところでは、樹脂注入工程で、基板１９がキャビティ２２を封止するように配置され、第１の部材１１は基板１９を支持する保持板として機能する例を示したが、この例に代えて、第１の部材１１を金型の一部として直接的に機能させるべく、第１の部材１１の平面１７にも、キャビティの一部を構成する凹所を形成し、第１の部材１１の平面１７とこれに接合される第２の部材１２の一方の平面１５とをキャビティのためのパーティング面として作用させることができる。
【００３６】
また、図示の例では、ガイド部３０を第２の部材１２の平面１６および第３の部材１３の平面１８の両者に形成した例を示したが、ガイド部３０を第２の部材１２の平面１６に形成される凹所のみで形成することができる。
また、ガイド部３０をキャビティ２２の底縁部２２ａで該キャビティに開放させたが、これに代えて、必要に応じて、例えばキャビティ底部の中央部分でガイド部３０をキャビティ２２に開放させることができる。
さらに、第１の排出機構３７および第２の排出機構３８は、必要に応じて、第１の部材１１または第３の部材１３のいずれにも、適宜、組み分けることができる。
【００３７】
前記したところでは、本発明に係る樹脂封止装置を、半導体チップがその表面に搭載され、その裏面に半導体チップの接続端子からなるボール状の端子群が設けられたフィルム状基板を備えるＣＳＰ（チップサイズパッケージ）の製造に適用した例を示したが、本発明は、前記したＣＳＰ以外の種々の電子部品の封止パッケージに適用することができ、これにより１つの金型に多数のキャビティを高密度に配置することが可能となることから、パッケージ製品を効率的に製造することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、前記したように、樹脂成形のためのキャビティが形成される第２の部材の一方のパーティング面と反対側に位置する他方のパーティング面に関連して溶融した樹脂材料を各キャビティに案内する前記ガイド部が形成されていることから、各キャビティが設けられる前記パーティング面に従来のようなガイド部を形成する必要はなく、これにより成形用キャビティ間にガイド部が割り込むことがないことから、この樹脂成形のためのキャビティの間隔を従来に比較して著しく小さく設定することができる。従って、樹脂材料の切断に起因する種々の問題を引き起こすことなく、１つの金型で多数のキャビティを高密度に配置することが可能となることから、効率的な樹脂成形が可能となる。
【００３９】
また、本発明によれば、前記したように、キャビティを高密度で配置することが可能となることから、高価なポリイミドのようなフィルム状基板を用いるＣＳＰの製造に適用することにより、該基板に高密度で半導体パッケージを製造することができ、製品の製造単価を効果的に引き下げることができることから、より安価な半導体パッケージを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂封止装置を封止されるべき電子部品が配置されるセット工程で概略的に示す断面図である。
【図２】図１に示した樹脂封止装置をその樹脂注入工程で概略的に示す図１と同様な図面である。
【図３】樹脂硬化後の成型品を概略的に示す斜視図である。
【図４】図１に示した樹脂封止装置をパッケージエジェクト工程で概略的に示す図１と同様な図面である。
【図５】図１に示した樹脂封止装置を不要な成形樹脂部分の排出工程で概略的に示す図１と同様な図面である。
【符号の説明】
１０樹脂封止装置
１１第１の部材
１２第２の部材
１３第３の部材
１４金型
１５、１７対向面
１６、１８対向面
２１（半導体チップ）電子部品
２２キャビティ
３０ガイド部

Claims

フィルム状の基板の一方の面に多数の電子部品が高密度で配されている半導体の樹脂封止装置であって、
それぞれの対向面が相互に接近及び離間する方向へ移動可能に配置される第１、第２及び第３の金型部材と、
前記第２の金型部材の前記第１の金型部材と対向する面に密接して設けられて前記多数の電子部品が配される多数のキャビティと、
前記各キャビティの縁部に連通して前記第２の金型部材の前記第３の金型部材と対向する面で開口する多数のゲートと、
前記第２及び第３の金型部材の対向面で形成され、前記各ゲートに連通して該第３の金型部材の一側に設けたポットまで延びる多数のランナーと、
前記ポットに収容されて溶融した樹脂材料を前記各キャビティに充填すべく前記各ランナーに押し出すプランジャーと、
先端が前記各キャビティの中央で突出可能に前記第３の金型部材内から伸びる複数のエジェクトピンと、
先端が前記各ランナーに対し残留樹脂を押し出すべく突出可能に前記第３の金型部材内から伸びる複数の押し出しピンと、を含むことを特徴とする半導体パッケージのための樹脂封止装置。