JP3604963B2 - 半導体パッケージのための樹脂封止装置 - Google Patents

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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 (1)

  1. 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。
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