JP3680005B2 - 半導体装置の製造方法及び樹脂封止装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法および樹脂封止装置に関し、より詳細には、基板上に多数個の半導体チップ等が搭載された被成形品を片面樹脂封止して半導体装置とする半導体装置の製造方法及び樹脂封止装置に関する。
半導体ウエハを片面樹脂封止して半導体装置とする半導体装置の製造方法およびこれに用いる樹脂封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂封止型の半導体装置を製造する方法として、図２４に示すように、多数個の半導体チップ１０を縦横方向に所定間隔で配列した基板１２を被成形品として樹脂封止し、樹脂１４が硬化した後、個々の半導体チップ１０の配置位置に合わせて樹脂１４と基板１２とをダイシングソーあるいはレーザ等によって切断し、これによって個片の半導体装置を得る方法がある。
この半導体装置の製造方法によれば半導体チップ１０を高密度に配置することができ、きわめて小形の半導体装置を効率的に生産する上で有効であり、半導体装置の製造コストを効果的に引き下げることが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように半導体チップ１０が搭載されている面全体を樹脂封止した基板１２を個片に分離して半導体装置とする方法には次のような問題点がある。すなわち、ダイシングソーを用いて個片に切断する方法の場合は、樹脂１４と基板１２といった異なる材質のものをダイシングすることからダイシング刃が傷みやすく、切断部分に欠けやクラックがはいりやすくなる。また、レーザを用いて分離する場合は切断に時間がかかる。
また、半導体チップ１０を樹脂封止する際にポッティング法による場合は樹脂１４が硬化するまでに時間がかかり、効率的でない。また、トランスファ封止法によって樹脂封止する場合はワイヤ流れなどが生じて的確な樹脂封止ができない。また、半導体チップ１０が搭載されている面全体を単に樹脂封止することから成形品が反るといった問題がある。
【０００４】
本発明は、これらの問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、多数個の半導体チップを縦横に配列した基板を被成形品として基板の片面を樹脂封止して半導体装置とする半導体装置の好適な製造方法とその製造方法を適用した樹脂封止装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、半導体チップ等が搭載された片面を前記半導体チップ等の搭載位置に対応して樹脂封止する半導体装置の製造方法において、前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、型開閉方向に可動となる仕切り板によりキャビティ凹部が個々に区分して形成される金型を使用し、型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲にわたり、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給し、金型に被成型品を配置して、リリースフィルムを介して被成型品をクランプし、該金型の金型面と基板とによって挟まれたキャビティに樹脂を充填した後、前記仕切り板を型開閉方向に押動し前記リリースフィルムを介して前記基板上で各樹脂封止領域に合わせて区分して樹脂封止することを特徴とする。
また、前記仕切り板を型開閉方向に押動する際に、仕切り板の端面を前記リリースフィルムを介して前記基板の表面に押接して樹脂封止することを特徴とする。
【０００６】
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、半導体チップ等が搭載された片面を前記半導体チップ等の搭載位置に対応して個別に樹脂封止する半導体装置の製造方法において、前記下型として、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を使用し、型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲にわたり、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給し、該リリースフィルムにより被覆された前記下型に、所要量の樹脂を供給し、前記下型を上動させるとともに、前記上型と下型とでリリースフィルムを介して前記被成形品をクランプすることにより、前記リリースフィルムを介して前記仕切り部の端面が前記基板の表面に押接されて形成された各キャビティに樹脂を充填して樹脂封止することを特徴とする。
また、前記下型として、前記仕切り部によりキャビティ凹部が個々に区分して形成されるとともに、金型の外周に型開閉方向に可動でかつ、型開き時に下型の金型面よりも端面が突出するクランパが設けられた金型を使用し、前記下型を上動させ、前記クランパにより前記被成形品の周縁部をクランプした後、さらに前記下型を上動させるとともに、前記上型と下型とでリリースフィルムを介して前記被成形品をクランプすることにより、前記リリースフィルムを介して前記仕切り部の端面が前記基板の表面に押接されて形成された各キャビティに樹脂を充填して樹脂封止することを特徴とする。
【０００８】
片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、ポットからキャビティに樹脂を圧送して、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記一方の金型に、前記キャビティ凹部の内底面側からエア吸引して、該金型の金型面に供給されたリリースフィルムを前記キャビティ凹部の内面に吸着する吸引孔をエア吸引機構に連絡して設け、前記一方の金型に、前記仕切り部の端面側を切り欠いて隣接するキャビティ凹部を連通するランナー路を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、ポットからキャビティに樹脂を圧送して、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記各樹脂封止領域に合わせて、型開閉方向に可動に支持され樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り板によりキャビティ凹部が個々に区分して形成される金型を設け、型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、下型がクランプ位置から降下した状態で下型に所要量の封止用の樹脂を供給した後、該被成形品を上型と下型とでクランプし、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記下型として、個片の半導体装置となる各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記上型および下型の型開閉方向を、鉛直線に対して傾斜した配置としたことを特徴とする。
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、下型がクランプ位置から降下した状態で下型に所要量の封止用の樹脂を供給した後、該被成形品を上型と下型とでクランプし、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記下型として、個片の半導体装置となる各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記下型の外周に型開閉方向に可動でかつ、型開き時に下型の金型面よりも端面が突出するクランパを設けたことを特徴とする。
また、前記クランパにリリースフィルムをエア吸引してクランパの端面にリリースフィルムを吸着するエア吸着孔が設けられるとともに、前記下型にリリースフィルムをエア吸引し、下型と前記クランパとによって囲まれた凹部の内面をリリースフィルムによって被覆するエアの吸引機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法およびこの方法を適用する樹脂封止装置について添付図面とともに詳細に説明する。
図１、２は本発明に係る半導体装置の樹脂封止装置で使用する金型の構成とこの樹脂封止装置を用いて樹脂封止する方法を示す。
１６は基板１２に半導体チップ１０を搭載した被成形品である。被成形品１６は基板１２上で縦横方向に一定間隔で半導体チップ１０が配置されたものである。実施形態は２つの半導体チップ１０を単位として一つの半導体装置を構成するマルチチップモジュールを製造する例である。もちろん、個々の半導体装置で単一の半導体チップ１０を搭載する場合、３つ以上の半導体チップ１０を搭載する場合、半導体チップ１０以外の抵抗等の回路部品を搭載する場合等にも適用可能である。
【００１２】
被成形品１６は金型の上型２０と下型２１とによってクランプされ、ポット２４からキャビティ２６に樹脂を充填して樹脂封止される。２２は樹脂を圧送するプランジャである。
本実施形態では下型２１にキャビティ凹部２６ａを設け、被成形品１６の半導体チップ１０を搭載した面を下向きにして下型２１に被成形品１６をセットする。なお、上型２０にキャビティ凹部を設けて被成形品１６の半導体チップ１０の搭載面を上向きにして樹脂封止することも可能である。
【００１３】
図３に下型２１の斜視図を示す。下型２１には基板１２に搭載されている半導体チップ１０の配置位置に合わせて矩形のキャビティ凹部２６ａを形成する。２８は隣接するキャビティ凹部２６ａを仕切る仕切り部である。実施形態では仕切り部２８を格子枠状に形成して矩形に区分されたキャビティ凹部２６ａを形成した。仕切り部２８の上端面は均等高さに形成され、金型のパーティング面となる。
【００１４】
３０は隣接するキャビティ２６の間を連絡するランナー路である。ランナー路３０は仕切り部２８を部分的に切り欠いて形成し、隣接するキャビティ２６がランナー路３０を介して連通するようにする。実施形態では長手方向に配列されるキャビティ凹部２６ａが３個ずつ連通するようにランナー路３０を配置した。
図１では、ランナー路３０が通過する部位で下型２１を切断した断面を示す。
【００１５】
本実施形態の樹脂封止装置は被成形品１６を上型２０と下型２１とでクランプして樹脂封止するが、下型２１の樹脂成形面をリリースフィルム４０で被覆することにより、樹脂成形面にじかに封止樹脂が接触しないようにして樹脂封止することを特徴とする。リリースフィルム４０は金型の加熱温度に耐えられる所定の耐熱性を有するもので金型から容易に剥離するものを使用する。たとえば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰフィルム等が使用できる。また、キャビティ凹部２６ａ等の樹脂封止部の内面形状にならって容易に変形する柔軟性、伸展性を有するものを使用する。また、樹脂封止後に硬化した樹脂から容易に剥離するものを使用する。
【００１６】
実際形態の封止金型はポット２４の両側に下型２１を配置する。図１は一方側の下型２１を示している。もちろん、下型２１はポット２４の両側に配置するのでなくポット２４の一方側のみに配置するのでもよい。また、下型２１の寸法や下型２１に設けるキャビティ凹部２６ａの配置数等も被成形品１６に合わせて適宜設計する。
図１は型開きして下型２１とポット２４にリリースフィルム４０をセットした状態を示す。図のようにリリースフィルム４０はポット２４の内面と下型２１の樹脂封止面の全体を被覆するように配置する。
【００１７】
リリースフィルム４０は樹脂封止操作に合わせて、封止金型の樹脂封止部を覆うように封止金型上に搬入される。リリースフィルム４０をセットする際は封止金型の樹脂封止面に単にのせるだけでもよいが、図１に示すように、キャビティ凹部２６ａの内底面側からエア吸引し、キャビティ凹部２６ａの内面形状にならってリリースフィルム４０を吸着するのがよい。３２はリリースフィルム４０をエア吸引するための吸引孔である。吸引孔３２はたとえばキャビティ凹部２６ａの内底面でスリット状に開口させ、封止金型の外部のエア吸引機構に連絡して設ける。
【００１８】
リリースフィルム４０は柔軟性を有するから、吸引孔３２からエア吸引することにより容易にキャビティ凹部２６ａの内面形状にならってエア吸着される。これによって被成形品１６を収納するキャビティ２６が形成される。
ポット２４部分についてもポット２４の内部側からエア吸引することにより、ポット２４の内周面とプランジャ２２の上端面で構成される凹部の内面に沿ってリリースフィルム４０がエア吸着される。
【００１９】
ポット２４の内面にリリースフィルム４０をエア吸着する方法としては、ポット２４の内周面とプランジャ２２の外周面との間の隙間部分をエア流路としてポット２４の下方からエア吸引する方法、プランジャ２２の外周面に上下に連通する溝を設け、溝部分をエア流路としてエア吸引する方法等がある。ポット２４の内面をリリースフィルム４０で覆っているから、ポット２４の内面に溶融した樹脂が付着することがない。
【００２０】
リリースフィルム４０を下型２１の樹脂封止面とポット２４部分にエア吸着した後、ポット２４に樹脂タブレット３４を供給し、被成形品１６を下型２１の所定位置にセットする。ポット２４に供給する封止用の樹脂としては樹脂をタブレット状に固めて成形したものの他、顆粒状の樹脂、粉体状の樹脂、液体状の樹脂、シート状の樹脂、ゼリー状の樹脂が使用できる。また、熱硬化性樹脂であっても熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２１】
次いで、被成形品１６を上型２０と下型２１とでクランプし、ポット２４内で溶融した樹脂３４ａをプランジャ２２により圧送してキャビティ２６内に樹脂３４ａを充填する。図２はキャビティ２６に樹脂３４ａを充填した状態である。樹脂３４ａはポット２４に近い側に配置されているキャビティ２６からより遠い側のキャビティ２６へ向けて順に充填されていく。ランナー路３０は隣接するキャビティ２６間を連通して樹脂３４ａを充填する流路となる。このようにしてポット２４からすべてのキャビティ２６に樹脂３４ａが充填した後、保圧して樹脂３４ａを硬化させる。
【００２２】
樹脂３４ａが硬化した後、型開きし、樹脂封止した成形品を封止金型上から取り出す。成形品の取り出しは、封止樹脂にリリースフィルム４０が付着した状態で金型外へ取り出してからリリースフィルム４０を剥離除去するか、封止金型内で成形品をリリースフィルム４０から剥離した後、成形品とリリースフィルム４０を別々に金型外へ取り出しする。
【００２３】
図４は樹脂封止後の成形品の斜視図を示す。基板１２上に矩形の樹脂封止部３６が一定間隔をあけて縦横配列で配置されている。隣接する樹脂封止部３６の中間部分には樹脂が残留せず、基板１２が露出する。３０ａはランナー路３０内で硬化した樹脂で基板１２に付着して残留しているものである。
【００２４】
半導体装置は個々の樹脂封止部３６ごとに基板１２を分割して得られる。図でＡ−Ａ線は基板１２上での一方の分離線、Ｂ−Ｂ線はこれに直交する他方の分離線を示す。本実施形態の樹脂封止装置によって得られた成形品は、ランナー路３０内で硬化した樹脂３０ａが部分的に残留するが、隣接する樹脂封止部３６の中間領域は基板１２のみであり、基板１２のみを分割することによって容易に個片化された半導体装置を得ることができる。
【００２５】
このように基板１２のみを分割して半導体装置とする方法であれば、ダイシングソーを用いて分割する場合でも刃をいためることなく、きわめて容易に分割することができる。ダイシングソーによる分割操作を容易にするため基板１２として、ランナー路３０が通過する部位を除いてダイシングソーが通過する部位にあらかじめスリット孔を設けたものを使用すれば、さらに能率的に分割することができる。
また、基板１２の分割線に合わせてあらかじめノッチを設けた基板１２を使用し、樹脂封止後にノッチ部分で基板１２を割ることによって個片の半導体装置を得ることもできる。
【００２６】
本実施形態のようにリリースフィルム４０を用いて樹脂封止する方法は、被成形品１６を確実にクランプすることができ、的確な樹脂封止ができるという利点がある。被成形品１６の基板１２が樹脂基板であるような場合には、基板１２の厚さに若干のばらつきがあることが避けられない。しかし、リリースフィルム４０を介してクランプすれば、基板１２の厚さのばらつきを吸収して基板１２の表面に樹脂ばりを残したりせず確実に樹脂封止することができる。
【００２７】
また、成形品を離型する場合はエジェクタピンを使用して型開き時に樹脂成形部分をエジェクタピンで突き出すようにするのが従来の方法である。リリースフィルム４０を用いればエジェクタピンを用いずに離型することができ、封止金型の内部にエジェクタピンを配置するといった複雑な金型構造にする必要がないという利点がある。
【００２８】
また、リリースフィルム４０で封止金型の樹脂封止部の内面を被覆することにより、キャビティ２６の内面での樹脂の流れ性が良好となり、キャビティ２６内に樹脂３４ａが充填されやすくなって樹脂封止部３６の内部にボイドが生じることを防止し、確実に樹脂封止することができる。また、キャビティ２６内での樹脂３４ａの流れ性が良好になることから、樹脂封止部３６の厚さが０．１ｍｍといったきわめて薄厚のパッケージを形成することが容易に可能になる。
【００２９】
また、キャビティ２６内での樹脂の流れ性に関連して、従来の樹脂封止装置では成形品の離型性を考慮して、樹脂封止後の離型が容易な樹脂を使用しているが、本実施形態のようにリリースフィルム４０を使用する場合は、樹脂と封止金型とが接しないから、キャビティ２６への樹脂の充填性、半導体装置の電気的特性等のみを考慮して樹脂を選択することができる。
【００３０】
なお、リリースフィルム４０を用いて樹脂封止する方法としては、図５に示すように上型２０と下型２１の双方のパーティング面および樹脂成形面をリリースフィルム４０で被覆して樹脂封止するようにしてもよい。また、被成形品１６基板面上にポット２４を配置して樹脂封止する構成とすることもできる。
また、図６に示すように上型２０に被成形品１６の基板と同厚の段差２０ａを設けて、段差２０ａ内に被成形品１６を収容して樹脂封止することもできる。
【００３１】
上記実施形態の樹脂封止装置で使用する下型２１は仕切り部２８にランナー路２８を設けて隣接するキャビティ２６を連通していたが、ランナー路２８内で硬化した樹脂が基板１２上に残らないようにするには、たとえば、図７に示すような封止金型を使用すればよい。
図７に示す封止金型は上述した下型２１と同様に仕切り部２８によって矩形枠状にキャビティ凹部２６ａを仕切るものであるが、隣接するキャビティ２６を連絡する仕切り部２８を上下に可動となる仕切り板２８ａとして形成し、仕切り板２８ａを上下駆動される支持板３８に支持したことを特徴とする。
【００３２】
図７は被成形品１６をリリースフィルム４０を介して上型２０と下型２１とでクランプし、ポット２４からキャビティ２６に樹脂３４ａを充填している状態である。このように樹脂３４ａをキャビティ２６に充填する際には仕切り板２８ａの上端面を基板１２の表面から離間させ、隣接するキャビティ２６を相互に連通させる連通路３１とすることによってすべてのキャビティ２６に樹脂３４ａを充填することができる。そして、すべてのキャビティ２６に樹脂３４ａが充填されたところで支持板３８を上動させ、仕切り板２８ａの上端面を基板１２に当接させることによって、個々のキャビティ２６を完全に仕切ることができる。
【００３３】
このような方法によって樹脂封止すれば、基板１２上でキャビティ２６を相互に連通していた連通路３１の部位にも樹脂封止後に樹脂が残留せず、図８に示すように基板１２上で樹脂封止部３６が完全に分離した成形品を得ることができる。このように樹脂封止部３６が個々に完全に分離して形成されれば、基板１２を個片に分離する操作がさらに容易になる。
また、仕切り板２８ａを利用する場合は、下型２１で仕切り板２８ａを上下動させる上下動孔からエアを吸引してリリースフィルム４０をキャビティ凹部２６ａにならってエア吸着することができ、エア吸着用の吸引孔を別に設けなくてもよい。
【００３４】
上述した各実施形態ではいずれも下型２１にキャビティ凹部２６ａを設けた金型を使用して樹脂封止したが、上型２０にキャビティ凹部２６ａを設けた金型を使用する場合も同様に樹脂封止することができる。上型２０にキャビティ凹部２６ａを設けた場合は上型２０にキャビティ２６に連絡する樹脂路を設けるようにすればよい。
【００３５】
図９は仕切り部２８で各キャビティ凹部２６ａを完全に仕切った封止金型を示す。上述した実施形態では仕切り部２８にランナー路３０を設け、あるいは仕切り板２８ａを可動にすることによって隣接するキャビティ２６を連通したが、この例のように、ランナー路３０を有しない、固定した仕切り部２８でキャビティ凹部２６ａを形成した封止金型を使用して樹脂封止することも可能である。
【００３６】
図１０はランナー路３０を有しない固定の仕切り部２８を設けた封止金型で液状樹脂を使用して樹脂封止する樹脂封止装置の実施形態を示す。４２は下型ベースであり、下型２１を型開閉方向にガイドして支持する。４４は下型２１を型開閉方向に押動する駆動機構に連繋する支持ロッドである。下型２１はたとえば、モータによりボールねじを回転駆動し支持ロッド４４を進退動させることによって昇降させることができる。
【００３７】
本実施形態の樹脂封止装置は、図１０に示すように型開閉方向を鉛直線に対し数度傾斜させた配置とすることと、リリースフィルム４０を下型２１の樹脂成形面にエア吸着させない状態で液状樹脂５０を供給してから被成形品１６をクランプして樹脂封止することを特徴とする。図１０でθは鉛直線に対して金型を傾斜させて配置した角度を示す。
【００３８】
図１０は型開きした状態で下型ベース４２によりリリースフィルム４０の周縁部を支持してリリースフィルム４０の上に所定量の液状樹脂５０を供給した後、被成形品１６の周縁部を上型２０と下型ベース４２とでクランプした状態を示す。リリースフィルム４０がたるんでリリースフィルム４０の上に液状樹脂５０が収容されている。金型が傾斜して設置されていることにより液状樹脂５０は中心線ＣＬから左側に偏位して収容される。
【００３９】
液状樹脂５０は下型２１に設けられているすべてのキャビティを充填するに十分な樹脂量を供給する。
図１０で下型２１は下位置にある状態である。この下位置にある状態から下型２１を上型２０に向けて押し上げる。下型２１が上昇するとともに液状樹脂５０はリリースフィルム４０を介して押し上げられるが、金型が傾斜して配置されているから、下型２１の低位側にあるキャビティ２６から徐々に高位側のキャビティ２６に向けて液状樹脂５０が充填されていく。
【００４０】
図１１は下型２１を上位置まで完全に押し上げ、上型２０と下型２１とで被成形品１６をクランプした状態である。すべてのキャビティ２６でリリースフィルム４０を介して液状樹脂５０が充填されている。このように被成形品１６を上型２０と下型２１とでクランプした状態で、液状樹脂５０を硬化させて樹脂封止する。４６は上型２０と下型２１とを加熱するためのヒータである。
【００４１】
下型２１は縦横に仕切り部２８を設けた金型であるが、金型を傾斜させて配置し、液状樹脂５０を低位側のキャビティ２６から順に充填していくことによって、仕切り部２８にランナー路３０を設けずに、すべてのキャビティ２６に液状樹脂５０を充填することが可能となる。そして、仕切り部２８にランナー路３０を設けないことによって、図８に示すような、完全に樹脂封止部３６が独立した形態で樹脂封止することが可能となる。
【００４２】
上記のように液状樹脂５０を供給して樹脂封止する際には、樹脂量が不足しないように、すべてのキャビティ２６を充填するに必要な樹脂量よりも若干多目に液状樹脂５０を供給する。下型ベース４２のパーティング面に設けたオーバーフロー用のキャビティ４８は樹脂封止した際に余分となった樹脂を収容するためのものである。オーバーフロー用のキャビティ４８は下型２１で最高位のキャビティに隣接する下型ベース４２のパーティング面に設ける。これは、低位側のキャビティから順に充填していった液状樹脂５０が最後にキャビティから溢れた分を収容するためである。
【００４３】
なお、液状樹脂５０のかわりに樹脂タブレットを供給して樹脂封止することも可能である。リリースフィルム４０を下型ベース４２で支持した状態で樹脂タブレットを供給し、封止金型の熱によって樹脂タブレットを溶融した後、下型２１を押し上げることによって、液状樹脂５０と同様に徐々にキャビティ２６に樹脂が充填されて樹脂封止される。
ボイド混入量の少ない樹脂タブレットを使用すれば、液状樹脂を使用する場合と同様にボイドのない好適な樹脂封止が可能である。
【００４４】
上記図１０〜１２で示した樹脂封止装置では下型２１のクランプ面は上型２０のクランプ面と平行面に形成いているが、下型２１のクランプ面を当初設計状態で低位側から高位側にかけて全体として０．０５ｍｍ程度傾斜させ、下型２１を押し上げて上型２０との間で被成形品１６をクランプする際に、低位側から高位側に徐々にクランプされるように型クランプを制御するように構成することができる。このように金型のクランプそのものを制御することにより、最高位側からエアを抜けしやすくし、リリースフィルム４０を若干高位側へ引いて延ばすようにクランプできることから、リリースフィルム４０をしわを生じさせずに樹脂封止できるという利点がある。
【００４５】
図１２は金型を傾斜させ下型２１を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置の他の構成例を示す。本実施形態の樹脂封止装置は上型２０あるいは下型２１に樹脂の供給部として樹脂タブレット３４を加熱して溶融する溶融部６０を設け、溶融部６０で溶融した樹脂３４ａをリリースフィルム４０上に供給するように構成したことを特徴とする。図１２では上型２０にタブレット押圧板６２と押圧バネ６４を設けた溶融部６０を設け、押圧板６２により樹脂タブレット３４を押圧しつつ加熱して溶融する構成を示す。６６はヒータである。
【００４６】
上型２０および下型２１は上述した実施形態と同様に傾斜させて配置するから、溶融部６０は上型２０のパーティング面のうちで最も高位側に配置し、溶融部６０で溶融された樹脂３４ａが押圧板６２によって押し出されてリリースフィルム４０上に流入するようにする。６８は溶融部６０の基部から下型２１側に樹脂３４ａが流入するようにするためのゲートである。
【００４７】
本実施形態の樹脂封止装置による樹脂封止操作は、型開き時にリリースフィルム４０と被成形品１６をセットするとともに、溶融部６０に樹脂タブレット３４を供給して上型２０と下型ベース４２とを型閉じする。次いで、金型装置を図１２に示すように鉛直位置から所定角度まで傾斜させ、溶融した樹脂３４ａをリリースフィルム４０上に供給する。なお、リリースフィルム４０上に所要量の樹脂３４ａを供給する方法は上型２０に溶融部６０を設ける方法に限らず、たとえば下型２１にプランジャ等の押し出し機構と樹脂を供給するポットを設け、ポットに樹脂タブレット３４を供給してゲート６８から溶融した樹脂３４ａを供給するといったことも可能である。樹脂タブレット３４のかわりに顆粒状樹脂や液状樹脂を使用することも可能である。液状樹脂は樹脂フィルムで密封シールしてタブレット形状としたもの、ペンシル形状にしたもの等が使用できる。
【００４８】
また、本実施形態では下型２１を可動とし、下型２１を上昇させて被成形品１６をクランプして樹脂封止するが、上型２０と下型２１の作用を逆にして上型２０を可動とし、上型２０にキャビティ凹部２６ａを設け、半導体チップ１０を上向きにして被成形品１６をセットして樹脂封止することも可能である。本実施形態の場合は溶融部６０あるいは押し出し機構を設けて樹脂３４ａをキャビティ２６に押し出すように構成されるからである。また、本実施形態の場合も下型２１に限らず上型２０のパーティング面にもリリースフィルムを供給してパーティング面をリリースフィルムで被覆することにより、金型に樹脂を付着させずに樹脂封止することができる。
【００４９】
上記図１０〜１２に示す樹脂封止装置はポットからキャビティへ樹脂を圧送することなく、キャビティ凹部２６ａを形成したプレート状の下型２１を昇降させるだけで樹脂封止することを特徴とする。
図１３は下型２１を昇降させる方式で樹脂封止する樹脂封止装置の他の実施形態を示す。
図１３は固定プラテン７０に上型２０を支持し、可動プラテン７２に下型２１を支持して下型２１を昇降可能としたものである。図１０〜１２に示す樹脂封止装置では下型２１を鉛直線に対し傾けて昇降させたが、本実施形態では鉛直方向に昇降させる。下型２１はベースブロック７４を介して下型ベース４２に固定し、下型ベース４２を可動プラテン７２に固設する。こうして下型２１は可動プラテン７２によって押動されることになる。
【００５０】
７６は被成形品１６を樹脂封止する際に封止範囲の外周囲をクランプするクランパである。クランパ７６は弾発スプリング７８により上型２０に向けて常時付勢され、可動プラテン７２に対し鉛直方向に可動である。なお、クランパ７６を付勢する手段として、エアシリンダ等の制御手段を用いることができる。エアシリンダ等の制御手段を用いる場合は、被成形品１６をセットする際に、キャビティの底面位置にクランパ７６のクランプ端面を下げておくことにより、フラットな状態で被成形品１６を支持できるという利点がある。大型の半導体ウエハ等を被成形品１６とする場合に破損等を防止できて有用である。
８０ａはリリースフィルム４０の供給ロール、８０ｂはリリースフィルム４０の巻取ロールである。樹脂封止操作に合わせてリリースフィルム４０は供給ロール８０ａから下型２１上に定寸送りされ、巻取ロール８０ｂに巻き取られる。８２はリリースフィルム４０を搬送するための送り出しローラ、８４は巻取りローラである。
【００５１】
本実施形態の樹脂封止装置による樹脂封止操作は以下のとおりである。
まず、下型２１が下位置にある状態で新たにリリースフィルム４０が下型２１の上に供給される。クランパ７６は弾発スプリング７８の付勢力により、下型２１が下位置にある状態で下型２１の樹脂成形面よりも上方にクランプ面が突出する。リリースフィルム４０はクランパ７６の端面を覆っており、クランパ７６に設けたエア吸着孔７６ａからエア吸引することによってクランプ面に吸着支持される。
次に、下位置にある下型２１の内底面側からエア吸引し、図１３に示すように、下型２１とクランパ７６によって囲まれた凹部の内面がリリースフィルム４０によって被覆された樹脂収容凹部を形成する。この状態で樹脂収容凹部に所定量の液状樹脂５０を供給する。
【００５２】
被成形品１６は基板１２の片面に複数個の半導体チップ１０を搭載したものである。被成形品１６は上型２０に位置決めしてセットしてもよいし、リリースフィルム４０を配置した状態でクランパ７６の上に位置決めしてセットしてもよい。
被成形品１６をセットした後、可動プラテン７２を上動させ上型２０とクランパ７６および下型２１とで被成形品１６をクランプする。可動プラテン７２が上動する際には、まずクランパ７６と上型２０とで被成形品１６の周縁部がクランプされ、さらに可動プラテン７２が上動して下型２１と上型２０とで被成形品１６がクランプされる。クランパ７６が停止した後、下型２１が上昇する際には弾発スプリング７８が縮む。
【００５３】
８６、８７は下型２１が上動した際の上位置を規制するストッパである。下型２１はストッパ８６、８７の端面が当接する高さまで上昇して停止する。ストッパ８６、８７はクランプ時に可動プラテン７２が過度に被成形品１６をクランプして被成形品を傷めないようにするためのものである。
クランパ７６によって被成形品１６の周縁部をクランプした状態で下型２１を押し上げることにより、液状樹脂５０はワイヤ、半導体チップ、基板の順で浸漬していく。デバイスが液状樹脂５０に浸漬されるにしたがって樹脂はリリースフィルム４０を押し広げるようにして個々のキャビティ２６内に押し出され、各キャビティごと半導体チップ１０が樹脂封止される。
【００５４】
下型２１を完全に上位置に押し上げた状態で液状樹脂５０を加熱して硬化させる。上型２０および下型２１はヒータ４６によって加熱されている。
樹脂硬化後、可動プラテン７２を下降させて型開きする。型開き時には、まずクランパ７６で被成形品１６をクランプした状態で下型２１が下動し、次いで成形品を支持した状態でクランパ７６が下動する。型開きしたところで成形品を金型外に取り出し、クランパ７６によるリリースフィルム４０の吸着支持を解除して、リリースフィルム４０を新たに引き出しする。こうして、次回の樹脂封止状態となる。
【００５５】
本実施形態のように複数のキャビティ凹部２６ａを設けたプレート状の下型２１を可動プラテン７２で押動して樹脂封止する方法は、被成形品１６に対して樹脂成形圧力が効果的に作用するから、従来のトランスファモールドによる場合にくらべて小出力のプレス装置で樹脂封止することが可能である。従来の樹脂封止装置では１２０トン程度のプレス装置で、３トンのプランジャの推力を有するものといったものを使用しているが、本実施形態の装置であれば１５トン程度のプレス装置で十分である。
【００５６】
また、Ａ３サイズ、Ａ４サイズといった大型のプレート状の被成形品を樹脂封止することが可能となる。上型２０と下型２１にヒータ４６を内蔵し、被成形品１６を両面から加熱して樹脂硬化時間を速め、これによって樹脂封止作業を効率化できる。なお、加熱によって成形品が反らないように中心から硬化するよう上型２０と下型２１のヒータを中心の発熱量が大きくなるように調節するのがよい。また、被成形品１６を金型にセットするインローダにヒータを設けておき、被成形品１６を金型にセットする前にあらかじめ被成形品１６を加熱しておくと、被成形品１６を金型にセットした際の反りをかなり減少させることができる。
【００５７】
また、本実施形態のように下型２１を昇降操作して上型２０との間で被成形品１６をクランプして樹脂封止する方法によると、ワイヤ流れのない好適な樹脂封止が可能である。また、樹脂に内部ストレスが生じないから、反りのない成形品が得られる。
また、リリースフィルム４０を介して樹脂封止することで、基板１２の厚さがばらついたりした場合でもキャビティの境界部分で基板１２が確実にクランプでき、基板１２の表面に樹脂ばりを生じさせずに樹脂封止することができる。また、下型２１をリリースフィルム４０で被覆したことにより樹脂が下型２１やクランパ７６の表面に付着せず、これらの可動部分に樹脂が入り込むことを防止して円滑な可動動作を可能とする。
【００５８】
図１４、１５は下型２１を昇降させる方式で樹脂封止する樹脂封止装置の応用例として半導体ウエハ９０の片面を樹脂成形する装置を示す。
半導体ウエハ９０の片面上には外部接続端子を接合するピラー９２が多数本立設されており、このピラー９２を立設した面をピラー９２の端面が露出するように樹脂成形する。樹脂成形後、この半導体ウエハ９０は個片に分割されて製品となる。
図１４に示すように、下型２１を可動プラテン７２に支持し、弾発スプリング７８によりクランパ７６を可動に支持すること、下型２１にリリースフィルム４０を供給する構成は上記実施形態と同様であり、被成形面を上向きにして半導体ウエハ９０を下型２１にセットすること、上型２０の樹脂成形面にリリースフィルム４１を供給するようにした点が異なる。リリースフィルム４１は上型２０に樹脂が付着することを防止する。８１ａがリリースフィルム４１の供給ロール、８１ｂが巻取ロールである。
【００５９】
本実施形態の樹脂封止装置では、まず、型開きの状態で上型２０のクランプ面にリリースフィルム４１を供給してセットするとともに、下型２１にリリースフィルム４０を供給し、クランパ７６にリリースフィルム４０を吸着支持する。
次に、下型２１の内底面からリリースフィルム４０をエア吸引し、クランパ７６と下型２１によって囲まれた凹部内面にリリースフィルム４０を吸着し、凹部内に半導体ウエハ９０をセットする。
次に、樹脂９４を半導体ウエハ９０の略中央部にセットする。図１４は樹脂９４をセットした状態である。
【００６０】
次いで、可動プラテン７２を上動し、クランプを開始する。まず、樹脂９４がクランプされ、次にクランパ７６が上型２０に当接する。
クランパ７６が上型２０に当接し、さらに可動プラテン７２が上動することによって下型２１が半導体ウエハ９０を押し上げるようになる。下型２１が半導体ウエハ９０を押し上げる動作は、上型２０と下型２１のストッパ８６、８７が当接したところで停止する。この停止位置は樹脂９４が溶融され、各ピラー９２間を樹脂９４ａが充填する状態であり、この位置で製品の厚さが規定される。
下型２０が押し上げられる際には樹脂９４は徐々に溶融し、浸漬半径が徐々に大きくなるように中央部分から周囲に浸漬していき、最終的にピラー９２の間に充填される。
【００６１】
図１５はストッパ８６、８７が当接して下型２１が上位置に押し上げられた状態である。半導体ウエハ９０に立設されたピラー９２の間に樹脂９４ａが充填され、ピラー９２の端面がリリースフィルム４１内に若干入り込んでピラー９２の端面に樹脂９４ａが付着しないよう樹脂成形される。ピラー９２の高さ寸法に若干ばらつきがあってもリリースフィルム４１を介して樹脂成形することによって、ばらつきを吸収してピラー９２の端面を確実に露出させて樹脂成形することができる。９６はリリースフィルム４１を上型２１で吸着支持するためのエア吸着孔、９８はオーバーフロー用のキャビティである。
【００６２】
図１６は図１５に示す樹脂封止金型の上型２０の平面図、図１７は下型２１の平面図である。図１６で２０ｃは上型２０のパーティング面に設けた被成形品の半導体ウエハ９０を押接する円形の押接面を示す。押接面２０ｃの周囲に上型２０にリリースフィルム４１をエア吸着するエア吸着孔９６を所定間隔で配置する。図示例ではエア吸着孔９６を四角形状に配置しているが、押接面２０ｃの形状にあわせて同心の円形状に配置することもできる。
【００６３】
上型２０および下型２１側のパーティング面（キャビティの底面を含む）で、エア吸着孔９６、７６ａで各々囲まれた領域を放電加工、サンドブラスト等によって梨地等の粗面に形成すると、表面のわずかな凹凸によって摩擦抵抗が小さくなりリリースフィルムが移動しやすくなってリリースフィルムの位置決めが確実にできるようになる。また、表面の凹凸によって金型からの熱が伝わりにくくなり、リリースフィルムがいっきに伸びないことからリリースフィルムをエア吸引した際にフィルム全体を吸引しやすくなる。また、エア抜きがしやすくなることから、リリースフィルムを吸引した際にしわが生じてもエア吸引を続けると徐々にしわが解消される。
なお、表面の粗面形状としては梨地の他、溝を設けるといった方法もある。クランプエリアについては平滑面に仕上げる場合もある。
【００６４】
図１７に示すように半導体ウエハ９０を支持する下型２１は半導体ウエハ９０の径寸法に合わせて平面形状を円形に形成される。クランパ７６は下型２１の外側に下型２１に対して摺動可能に設けられる。７６ｂは下型２１の外周に沿ってクランパ７６の表面に設けたクランプ突起である。クランプ突起７６ｂは樹脂封止領域の境界部分で確実にクランプ力が作用するようパーティング面から僅かに突出するように設けたものである。７６ｃはクランプ突起７６ｂを溝状に切り欠いたオーバーフローゲートである。
【００６５】
オーバーフロー用のキャビティ９８はクランプ突起７６ｂの外側に一周するように配置する。オーバーフロー用のキャビティ９８の底面にエアベント孔９８ａを開口し、エア吸引機構に連絡してオーバーフロー用のキャビティ９８内にリリースフィルム４０を吸引可能とする。上型２０にも下型２１と同様にオーバーフロー用のキャビティ９８を設ける。
下型２１で７７はオーバーフロー用のキャビティ９８のさらに外側に配置した吸引溝である。実施形態では吸引溝７７を均等配置で４か所に設けている。７７ａは吸引溝７７の底面に開口させた吸引孔である。この吸引孔７７ａもエア吸引機構に連絡し、リリースフィルム４０を吸引溝７７に引き込み可能とする。吸引溝７７にリリースフィルム４０のたるみを引き込み、しわを取ることが可能となる。吸引溝７７は分断した形状でなく周方向に連通させた形状としてもよい。なお、オーバーフロー用のキャビティ９８の深さを部分的に深くすることによって吸収溝７７と同様なリリースフィルム４０のたるみを引き込む作用をもたせることができる。
【００６６】
図１８はピラー９２を立設した面を下型２１に向けて半導体ウエハ９０を樹脂成形する樹脂封止装置の実施形態を示す。上型２０と下型２１にリリースフィルム４０、４１を供給すること、クランパ７６を用いること、可動プラテン７２で下型２１を支持すること等の基本的な構成は上記実施形態と同様である。１０１は下型２１の底面側からエア吸引するために設けたシールリングである。
本実施形態での樹脂封止装置では、上型２０と下型２１にリリースフィルム４０、４１をセットした後、クランパ７６の上面で周縁部を支持するようにして半導体ウエハ９０を下型２１にセットし、クランパ７６と下型２１とで形成された凹部内に液状樹脂５０を注入する。図１８は液状樹脂５０を注入した状態である。
【００６７】
次いで、可動プラテン７２を上動させ半導体ウエハ９０の周縁部をクランパ７６で上型２０との間でクランプし、さらに下型２１を上動させる。下型２１はストッパ８６、８７が当接したところで上動が停止する。下型２１の上動とともに液状樹脂５０が半導体ウエハ９０のピラー９２の形成面の全面で浸漬する。下型２１の押し上げ位置ではピラー９２の端面が若干リリースフィルム４０に入り込むように液状樹脂５０の充填厚が設定されているから、ピラー９２の端面から樹脂が排除され、ピラー９２を露出した形状で樹脂成形される。
【００６８】
本実施形態および上記実施形態で説明したように、半導体ウエハ９０でピラー９２を形成した面を樹脂封止する際に、上型２０および下型２１をリリースフィルム４０、４１で被覆して樹脂成形する方法は、ピラー９２の端面を露出させた状態で樹脂成形する方法として好適に用いられる。そして、上型２０と下型２１の樹脂成形面をリリースフィルム４０、４１で被覆することによって、樹脂成形面に樹脂が付着せず、したがって金型面をクリーニングする必要がなくなるとともに、きわめてクリーンな状態での樹脂成形が可能となって、信頼性の高い製品の製造に好適に利用することが可能となる。
【００６９】
上述した図１３、１４、１８で示す樹脂封止装置はいずれも下型２１を可動プラテン７２で支持して下型２１を可動としたが、下型２１を昇降させるかわりに上型２０を昇降させて被成形品１６をクランプして樹脂封止することも可能である。すなわち、上型２０と下型２１によって被成形品１６をクランプする操作は相対的な型締め、押圧操作であればよい。
【００７０】
図１９は樹脂封止装置の他の実施形態として、クランパ７８にオーバーフロー用のキャビティ１０２を設けた構成と、ストッパ８６、８７の突出長さを調節可能とした構成を示す。
オーバーフロー用のキャビティ１０２は通気孔１０４を介してエア機構に連絡する。１０６はオーバーフローゲート、１０８はエアベントである。図１９(b) にオーバーフロー用のキャビティ１０２、オーバーフローゲート１０６、エアベント１０８の平面図を示す。オーバーフロー用のキャビティ１０２は周方向に連通し、その内周側にオーバーフローゲート１０６を配置する。エアベント１０８はオーバーフロー用のキャビティ１０２の外周に所定間隔をおいて複数個配置する。１１０はリリースフィルム４０、４１をクランプするクランプ面である。
【００７１】
樹脂成形部からオーバーフローした樹脂はリリースフィルム４０で内面が被覆されたオーバーフロー用のキャビティ１０２に進入する。この状態で通気孔１０４からオーバーフロー用のキャビティ１０２にエア圧を加えることでキャビティ内に供給されている樹脂に樹脂圧を加えることができ、樹脂成形部での樹脂圧の低下を防止することができる。また、通気孔１０４からのエア圧を制御することによって、オーバーフロー用のキャビティ１０２へ樹脂が排出される際の抵抗を制御することができる。オーバーフロー用のキャビティ１０２への樹脂のオーバーフロー量を制御することによりパッケージの厚さを正確に制御することも可能である。
【００７２】
１１６は上型２０側のストッパ８６の突出長さを制御するモータである。ストッパ８６をガイドロッドに対して突出入自在に支持し、モータ１１６の出力軸にストッパ８６と嵌合するたとえば楕円カムを取り付け、楕円カムの回動位置によってストッパ８６の突出量を調節する。被成形品は製品あるいはロットによって厚さが若干変動する。たとえば、半導体ウエハ９０の場合にはウエハの厚さ、保護用の膜の厚さ、ピラー９２の寸法等にばらつきがある。したがって、このようなばらつきに対応して適切にクランプできるようストッパの高さを調節できるようにしておくのがよい。実際にストッパ８６の調節高さとしては±０．１ｍｍ程度あればよい。
【００７３】
前述したように、下型２１を昇降させて樹脂封止する方法によれば、樹脂圧が効果的に作用することから下型２１としてかなり大型の金型を使用することが可能となる。しかしながら、金型が大型になると、キャビティ内で樹脂が硬化する度合いが場所によって異なることが問題となる。下型２１全体を大きなキャビティとして見た場合、樹脂の硬化は下型の中央から徐々に周辺に及んでいくようにすることが好ましい。これは、ボイドをキャビティの外側に追い出し、キャビティ内にできるだけボイドが残らないようにするためである。このように下型２１全体で中央部の樹脂から先に硬化するようにするためには、金型の中央部での熱容量を大きくし周辺部の熱容量を小さくする方法、ヒータの容量を中央部で大きくし周辺部で小さくする方法等がある。なお、金型全体の平面形状を円形にすると温度分布を均等にできるといった利点がある。
【００７４】
図２０は金型の熱容量の分布をコントロールするため金型内に断熱空間１０８を設けた例である。
また、樹脂は硬化する際に収縮する性質があるから、キャビティの中央部で樹脂を過充填とし、樹脂が収縮した際に所定の厚さが得られるようにする構成とすることも可能である。すなわち、樹脂圧を受けた際にキャビティの中央部で金型が外に若干押し広げられるようにし、樹脂が収縮する際に元位置に復帰するようにする。図２０で１１０は金型の中央部で０．０２ｍｍ程度の隙間に形成した部位である。これにより金型が樹脂圧によって若干押し広げられる。
【００７５】
以上、各実施形態で説明したように、本発明に係る樹脂封止装置はリリースフィルム４０を介して樹脂封止することを特徴としている。このようにリリースフィルム４０を介して樹脂封止した場合は、個々のキャビティで見ると、キャビティ内に残留している空気の圧力とリリースフィルム４０の弾性力とによってキャビティ内に充填された樹脂に適度の保圧力を作用して樹脂封止されるという利点がある。
【００７６】
図２１は上型２０と下型２１とでリリースフィルム４０を介して被成形品１６をクランプした状態である。キャビティ凹部２６ａは下型２１に設けた仕切り部２８によって個々に区分されているから、リリースフィルム４０を介して被成形品１６をクランプすると、キャビティ凹部２６ａに空気が閉じ込められて圧縮される。このキャビティ凹部２６ａに閉じ込められた空気はリリースフィルム４０を介して樹脂３４ａ、５０を押圧するように作用し、同時にリリースフィルムの弾性力も樹脂を押圧するように作用する。これは、硬化時に樹脂の体積が減少する場合に、キャビティに充填された樹脂に適度の保圧力を加えて樹脂封止する作用としてはたらく。
【００７７】
図２１に示す例では、下型２１にキャビティ凹部２６ａの内底面に通じるエア送入孔３３を設け、エア送入孔３３から圧縮空気を送入して保圧力を加えるようにしている。エア送入孔３３を設けるかわりに、リリースフィルム４０をキャビティ凹部２６ａの内面にエア吸着する吸引孔３２を利用して保圧力を加えるようにしてもよい。
【００７８】
図２２、２３はキャビティ凹部２６ａを仕切る仕切り部２８の端面にランナー路を設けて樹脂封止する金型の構成例を示す。実施形態では隣接するキャビティ２６の中間にある仕切り部２８にキャビティ２６同士を連絡するランナー路２９ａ、仕切り部２８が交差する位置で対角位置にあるキャビティ２６同士を連絡するランナー路２９を設けた。仕切り部２８にランナー路を設けることにより、キャビティ２６に残留したエアをキャビティ２６間で連通させることができ、キャビティ２６間で保圧力をバランスさせることができる。また、ランナー路は前述したランナー路３０等と同様にキャビティ２６間で樹脂量を平均化させる作用がある。
【００７９】
なお、被成形品としては樹脂基板に半導体チップ１０を搭載したものはもちろん、樹脂基板に各種回路部品を搭載したモジュール製品、半導体ウエハを基板とするもの、半導体ウエハの表面に電極を形成したもの、半導体ウエハに回路を形成したもの等、さまざまな製品が対象となる。また、基板も多層基板、テープ基板が使用できる。
また、前記実施形態ではリール状に卷回した長尺のリリースフィルムを使用したが、短冊状のリリースフィルムを使用してもよい。
また、樹脂成形に使用する金型の寸法を、Ａ３、Ａ４、Ａ５といった特定の規格寸法に設定しておくことにより、樹脂封止装置を共通に使用することが可能となり装置を効率的に使用することができるようになる。
【００８０】
また、樹脂成形部を含む上型２０、２１のパーティング面の処理として、ニッケル−ホウ素−タングステンの三元合金による無電解めっきを施したものは樹脂の離型性が良好であることから、樹脂成形時の樹脂漏れ対策用として好適に使用できる。また、金型の表面をシリコン系の超撥水性有機めっきにより処理したもの、また、金型の表面をフッ素化テフロン、オリゴマーを分散粒子とした分散めっきにより処理したものは、金型可動による樹脂封止装置では樹脂の流動が少ないことから好適に使用でき、樹脂漏れ対策用としても有効な処理である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、上述したように、基板に複数個の半導体チップまたは回路部品を搭載した被成形品の片面を樹脂封止することを容易にかつ確実に行うことが可能となる。また、リリースフィルムを用いて樹脂封止することにより、金型の構造を簡素化することができるとともに、樹脂ばりを生じさせずに樹脂封止することができ、信頼性の高い半導体装置の製造が可能となる。また、本発明に係る樹脂封止装置によれば、半導体チップ等を搭載した被成形品を樹脂封止領域ごとに樹脂封止することを容易にまた確実に行うことが可能である等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止装置に被成形品をセットする状態の断面図である。
【図２】被成形品をクランプして樹脂封止した状態の樹脂封止装置の断面図である。
【図３】樹脂封止装置で用いる下型の斜視図である。
【図４】被成形品を樹脂封止した成形品の斜視図である。
【図５】樹脂封止装置の他の構成を示す断面図である。
【図６】樹脂封止装置のさらに他の構成を示す断面図である。
【図７】樹脂封止装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図８】被成形品を樹脂封止した樹脂成形品の斜視図である。
【図９】被成形品を樹脂封止する下型の斜視図である。
【図１０】下型を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置を示す断面図である。
【図１１】被成形品を樹脂封止した状態の断面図である。
【図１２】下型を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置を示す断面図である。
【図１３】下型を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置の説明図である。
【図１４】半導体ウエハの樹脂封止装置の構成を示す説明図である。
【図１５】半導体ウエハを樹脂封止した状態を拡大して示す断面図である。
【図１６】樹脂封止装置の上型の構成を示す平面図である。
【図１７】樹脂封止装置の下型の構成を示す平面図である。
【図１８】半導体ウエハの樹脂封止装置の構成を示す説明図である。
【図１９】樹脂封止装置のクランパの構成を示す断面図および平面図である。
【図２０】金型の内部構造を示す説明図である。
【図２１】樹脂封止した状態のキャビティ内の構成を示す断面図である。
【図２２】ランナー路を形成した状態を示す断面図である。
【図２３】ランナー路を形成した状態を示す平面図である。
【図２４】基板上に多数個の半導体チップを搭載した被成形品を樹脂封止した状態の断面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体チップ
１２ 基板
１４ 樹脂
１６ 被成形品
２０ 上型
２１ 下型
２２ プランジャ
２４ ポット
２６ キャビティ
２６ａ キャビティ凹部
２８ 仕切り部
２８ａ 仕切り板
３０ ランナー路
３２ 吸引孔
３３ エア送入孔
３４ 樹脂タブレット
３４ａ 樹脂
３６ 樹脂封止部
４０、４１ リリースフィルム
４２ 下型ベース
４６ ヒータ
５０ 液状樹脂
６０ 溶融部
７０ 固定プラテン
７２ 可動プラテン
７６ クランパ
８０ａ、８１ａ 供給ロール
８０ｂ、８１ｂ 巻取ロール
８６、８７ ストッパ
９０ 半導体ウエハ
９２ ピラー
９４ 樹脂
１０２ オーバーフロー用のキャビティ
１０４ 通気孔
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の製造方法および樹脂封止装置に関し、より詳細には、基板上に多数個の半導体チップ等が搭載された被成形品を片面樹脂封止して半導体装置とする半導体装置の製造方法及び樹脂封止装置に関する。
半導体ウエハを片面樹脂封止して半導体装置とする半導体装置の製造方法およびこれに用いる樹脂封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂封止型の半導体装置を製造する方法として、図２４に示すように、多数個の半導体チップ１０を縦横方向に所定間隔で配列した基板１２を被成形品として樹脂封止し、樹脂１４が硬化した後、個々の半導体チップ１０の配置位置に合わせて樹脂１４と基板１２とをダイシングソーあるいはレーザ等によって切断し、これによって個片の半導体装置を得る方法がある。
この半導体装置の製造方法によれば半導体チップ１０を高密度に配置することができ、きわめて小形の半導体装置を効率的に生産する上で有効であり、半導体装置の製造コストを効果的に引き下げることが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように半導体チップ１０が搭載されている面全体を樹脂封止した基板１２を個片に分離して半導体装置とする方法には次のような問題点がある。すなわち、ダイシングソーを用いて個片に切断する方法の場合は、樹脂１４と基板１２といった異なる材質のものをダイシングすることからダイシング刃が傷みやすく、切断部分に欠けやクラックがはいりやすくなる。また、レーザを用いて分離する場合は切断に時間がかかる。
また、半導体チップ１０を樹脂封止する際にポッティング法による場合は樹脂１４が硬化するまでに時間がかかり、効率的でない。また、トランスファ封止法によって樹脂封止する場合はワイヤ流れなどが生じて的確な樹脂封止ができない。また、半導体チップ１０が搭載されている面全体を単に樹脂封止することから成形品が反るといった問題がある。
【０００４】
本発明は、これらの問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、多数個の半導体チップを縦横に配列した基板を被成形品として基板の片面を樹脂封止して半導体装置とする半導体装置の好適な製造方法とその製造方法を適用した樹脂封止装置を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、半導体チップ等が搭載された片面を前記半導体チップ等の搭載位置に対応して樹脂封止する半導体装置の製造方法において、前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、型開閉方向に可動となる仕切り板によりキャビティ凹部が個々に区分して形成される金型を使用し、型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲にわたり、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給し、金型に被成型品を配置して、リリースフィルムを介して被成型品をクランプし、該金型の金型面と基板とによって挟まれたキャビティに樹脂を充填した後、前記仕切り板を型開閉方向に押動し前記リリースフィルムを介して前記基板上で各樹脂封止領域に合わせて区分して樹脂封止することを特徴とする。
また、前記仕切り板を型開閉方向に押動する際に、仕切り板の端面を前記リリースフィルムを介して前記基板の表面に押接して樹脂封止することを特徴とする。
【０００６】
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、半導体チップ等が搭載された片面を前記半導体チップ等の搭載位置に対応して個別に樹脂封止する半導体装置の製造方法において、前記下型として、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を使用し、型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲にわたり、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給し、該リリースフィルムにより被覆された前記下型に、所要量の樹脂を供給し、前記下型を上動させるとともに、前記上型と下型とでリリースフィルムを介して前記被成形品をクランプすることにより、前記リリースフィルムを介して前記仕切り部の端面が前記基板の表面に押接されて形成された各キャビティに樹脂を充填して樹脂封止することを特徴とする。
また、前記下型として、前記仕切り部によりキャビティ凹部が個々に区分して形成されるとともに、金型の外周に型開閉方向に可動でかつ、型開き時に下型の金型面よりも端面が突出するクランパが設けられた金型を使用し、前記下型を上動させ、前記クランパにより前記被成形品の周縁部をクランプした後、さらに前記下型を上動させるとともに、前記上型と下型とでリリースフィルムを介して前記被成形品をクランプすることにより、前記リリースフィルムを介して前記仕切り部の端面が前記基板の表面に押接されて形成された各キャビティに樹脂を充填して樹脂封止することを特徴とする。
【０００８】
片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、ポットからキャビティに樹脂を圧送して、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記一方の金型に、前記キャビティ凹部の内底面側からエア吸引して、該金型の金型面に供給されたリリースフィルムを前記キャビティ凹部の内面に吸着する吸引孔をエア吸引機構に連絡して設け、前記一方の金型に、前記仕切り部の端面側を切り欠いて隣接するキャビティ凹部を連通するランナー路を設けたことを特徴とする。
【０００９】
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、ポットからキャビティに樹脂を圧送して、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記各樹脂封止領域に合わせて、型開閉方向に可動に支持され樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り板によりキャビティ凹部が個々に区分して形成される金型を設け、型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、下型がクランプ位置から降下した状態で下型に所要量の封止用の樹脂を供給した後、該被成形品を上型と下型とでクランプし、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記下型として、個片の半導体装置となる各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記上型および下型の型開閉方向を、鉛直線に対して傾斜した配置としたことを特徴とする。
また、片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、下型がクランプ位置から降下した状態で下型に所要量の封止用の樹脂を供給した後、該被成形品を上型と下型とでクランプし、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記下型として、個片の半導体装置となる各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記下型の外周に型開閉方向に可動でかつ、型開き時に下型の金型面よりも端面が突出するクランパを設けたことを特徴とする。
また、前記クランパにリリースフィルムをエア吸引してクランパの端面にリリースフィルムを吸着するエア吸着孔が設けられるとともに、前記下型にリリースフィルムをエア吸引し、下型と前記クランパとによって囲まれた凹部の内面をリリースフィルムによって被覆するエアの吸引機構が設けられていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法およびこの方法を適用する樹脂封止装置について添付図面とともに詳細に説明する。
図１、２は本発明に係る半導体装置の樹脂封止装置で使用する金型の構成とこの樹脂封止装置を用いて樹脂封止する方法を示す。
１６は基板１２に半導体チップ１０を搭載した被成形品である。被成形品１６は基板１２上で縦横方向に一定間隔で半導体チップ１０が配置されたものである。実施形態は２つの半導体チップ１０を単位として一つの半導体装置を構成するマルチチップモジュールを製造する例である。もちろん、個々の半導体装置で単一の半導体チップ１０を搭載する場合、３つ以上の半導体チップ１０を搭載する場合、半導体チップ１０以外の抵抗等の回路部品を搭載する場合等にも適用可能である。
【００１２】
被成形品１６は金型の上型２０と下型２１とによってクランプされ、ポット２４からキャビティ２６に樹脂を充填して樹脂封止される。２２は樹脂を圧送するプランジャである。
本実施形態では下型２１にキャビティ凹部２６ａを設け、被成形品１６の半導体チップ１０を搭載した面を下向きにして下型２１に被成形品１６をセットする。なお、上型２０にキャビティ凹部を設けて被成形品１６の半導体チップ１０の搭載面を上向きにして樹脂封止することも可能である。
【００１３】
図３に下型２１の斜視図を示す。下型２１には基板１２に搭載されている半導体チップ１０の配置位置に合わせて矩形のキャビティ凹部２６ａを形成する。２８は隣接するキャビティ凹部２６ａを仕切る仕切り部である。実施形態では仕切り部２８を格子枠状に形成して矩形に区分されたキャビティ凹部２６ａを形成した。仕切り部２８の上端面は均等高さに形成され、金型のパーティング面となる。
【００１４】
３０は隣接するキャビティ２６の間を連絡するランナー路である。ランナー路３０は仕切り部２８を部分的に切り欠いて形成し、隣接するキャビティ２６がランナー路３０を介して連通するようにする。実施形態では長手方向に配列されるキャビティ凹部２６ａが３個ずつ連通するようにランナー路３０を配置した。
図１では、ランナー路３０が通過する部位で下型２１を切断した断面を示す。
【００１５】
本実施形態の樹脂封止装置は被成形品１６を上型２０と下型２１とでクランプして樹脂封止するが、下型２１の樹脂成形面をリリースフィルム４０で被覆することにより、樹脂成形面にじかに封止樹脂が接触しないようにして樹脂封止することを特徴とする。リリースフィルム４０は金型の加熱温度に耐えられる所定の耐熱性を有するもので金型から容易に剥離するものを使用する。たとえば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰフィルム等が使用できる。また、キャビティ凹部２６ａ等の樹脂封止部の内面形状にならって容易に変形する柔軟性、伸展性を有するものを使用する。また、樹脂封止後に硬化した樹脂から容易に剥離するものを使用する。
【００１６】
実際形態の封止金型はポット２４の両側に下型２１を配置する。図１は一方側の下型２１を示している。もちろん、下型２１はポット２４の両側に配置するのでなくポット２４の一方側のみに配置するのでもよい。また、下型２１の寸法や下型２１に設けるキャビティ凹部２６ａの配置数等も被成形品１６に合わせて適宜設計する。
図１は型開きして下型２１とポット２４にリリースフィルム４０をセットした状態を示す。図のようにリリースフィルム４０はポット２４の内面と下型２１の樹脂封止面の全体を被覆するように配置する。
【００１７】
リリースフィルム４０は樹脂封止操作に合わせて、封止金型の樹脂封止部を覆うように封止金型上に搬入される。リリースフィルム４０をセットする際は封止金型の樹脂封止面に単にのせるだけでもよいが、図１に示すように、キャビティ凹部２６ａの内底面側からエア吸引し、キャビティ凹部２６ａの内面形状にならってリリースフィルム４０を吸着するのがよい。３２はリリースフィルム４０をエア吸引するための吸引孔である。吸引孔３２はたとえばキャビティ凹部２６ａの内底面でスリット状に開口させ、封止金型の外部のエア吸引機構に連絡して設ける。
【００１８】
リリースフィルム４０は柔軟性を有するから、吸引孔３２からエア吸引することにより容易にキャビティ凹部２６ａの内面形状にならってエア吸着される。これによって被成形品１６を収納するキャビティ２６が形成される。
ポット２４部分についてもポット２４の内部側からエア吸引することにより、ポット２４の内周面とプランジャ２２の上端面で構成される凹部の内面に沿ってリリースフィルム４０がエア吸着される。
【００１９】
ポット２４の内面にリリースフィルム４０をエア吸着する方法としては、ポット２４の内周面とプランジャ２２の外周面との間の隙間部分をエア流路としてポット２４の下方からエア吸引する方法、プランジャ２２の外周面に上下に連通する溝を設け、溝部分をエア流路としてエア吸引する方法等がある。ポット２４の内面をリリースフィルム４０で覆っているから、ポット２４の内面に溶融した樹脂が付着することがない。
【００２０】
リリースフィルム４０を下型２１の樹脂封止面とポット２４部分にエア吸着した後、ポット２４に樹脂タブレット３４を供給し、被成形品１６を下型２１の所定位置にセットする。ポット２４に供給する封止用の樹脂としては樹脂をタブレット状に固めて成形したものの他、顆粒状の樹脂、粉体状の樹脂、液体状の樹脂、シート状の樹脂、ゼリー状の樹脂が使用できる。また、熱硬化性樹脂であっても熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２１】
次いで、被成形品１６を上型２０と下型２１とでクランプし、ポット２４内で溶融した樹脂３４ａをプランジャ２２により圧送してキャビティ２６内に樹脂３４ａを充填する。図２はキャビティ２６に樹脂３４ａを充填した状態である。樹脂３４ａはポット２４に近い側に配置されているキャビティ２６からより遠い側のキャビティ２６へ向けて順に充填されていく。ランナー路３０は隣接するキャビティ２６間を連通して樹脂３４ａを充填する流路となる。このようにしてポット２４からすべてのキャビティ２６に樹脂３４ａが充填した後、保圧して樹脂３４ａを硬化させる。
【００２２】
樹脂３４ａが硬化した後、型開きし、樹脂封止した成形品を封止金型上から取り出す。成形品の取り出しは、封止樹脂にリリースフィルム４０が付着した状態で金型外へ取り出してからリリースフィルム４０を剥離除去するか、封止金型内で成形品をリリースフィルム４０から剥離した後、成形品とリリースフィルム４０を別々に金型外へ取り出しする。
【００２３】
図４は樹脂封止後の成形品の斜視図を示す。基板１２上に矩形の樹脂封止部３６が一定間隔をあけて縦横配列で配置されている。隣接する樹脂封止部３６の中間部分には樹脂が残留せず、基板１２が露出する。３０ａはランナー路３０内で硬化した樹脂で基板１２に付着して残留しているものである。
【００２４】
半導体装置は個々の樹脂封止部３６ごとに基板１２を分割して得られる。図でＡ−Ａ線は基板１２上での一方の分離線、Ｂ−Ｂ線はこれに直交する他方の分離線を示す。本実施形態の樹脂封止装置によって得られた成形品は、ランナー路３０内で硬化した樹脂３０ａが部分的に残留するが、隣接する樹脂封止部３６の中間領域は基板１２のみであり、基板１２のみを分割することによって容易に個片化された半導体装置を得ることができる。
【００２５】
このように基板１２のみを分割して半導体装置とする方法であれば、ダイシングソーを用いて分割する場合でも刃をいためることなく、きわめて容易に分割することができる。ダイシングソーによる分割操作を容易にするため基板１２として、ランナー路３０が通過する部位を除いてダイシングソーが通過する部位にあらかじめスリット孔を設けたものを使用すれば、さらに能率的に分割することができる。
また、基板１２の分割線に合わせてあらかじめノッチを設けた基板１２を使用し、樹脂封止後にノッチ部分で基板１２を割ることによって個片の半導体装置を得ることもできる。
【００２６】
本実施形態のようにリリースフィルム４０を用いて樹脂封止する方法は、被成形品１６を確実にクランプすることができ、的確な樹脂封止ができるという利点がある。被成形品１６の基板１２が樹脂基板であるような場合には、基板１２の厚さに若干のばらつきがあることが避けられない。しかし、リリースフィルム４０を介してクランプすれば、基板１２の厚さのばらつきを吸収して基板１２の表面に樹脂ばりを残したりせず確実に樹脂封止することができる。
【００２７】
また、成形品を離型する場合はエジェクタピンを使用して型開き時に樹脂成形部分をエジェクタピンで突き出すようにするのが従来の方法である。リリースフィルム４０を用いればエジェクタピンを用いずに離型することができ、封止金型の内部にエジェクタピンを配置するといった複雑な金型構造にする必要がないという利点がある。
【００２８】
また、リリースフィルム４０で封止金型の樹脂封止部の内面を被覆することにより、キャビティ２６の内面での樹脂の流れ性が良好となり、キャビティ２６内に樹脂３４ａが充填されやすくなって樹脂封止部３６の内部にボイドが生じることを防止し、確実に樹脂封止することができる。また、キャビティ２６内での樹脂３４ａの流れ性が良好になることから、樹脂封止部３６の厚さが０．１ｍｍといったきわめて薄厚のパッケージを形成することが容易に可能になる。
【００２９】
また、キャビティ２６内での樹脂の流れ性に関連して、従来の樹脂封止装置では成形品の離型性を考慮して、樹脂封止後の離型が容易な樹脂を使用しているが、本実施形態のようにリリースフィルム４０を使用する場合は、樹脂と封止金型とが接しないから、キャビティ２６への樹脂の充填性、半導体装置の電気的特性等のみを考慮して樹脂を選択することができる。
【００３０】
なお、リリースフィルム４０を用いて樹脂封止する方法としては、図５に示すように上型２０と下型２１の双方のパーティング面および樹脂成形面をリリースフィルム４０で被覆して樹脂封止するようにしてもよい。また、被成形品１６基板面上にポット２４を配置して樹脂封止する構成とすることもできる。
また、図６に示すように上型２０に被成形品１６の基板と同厚の段差２０ａを設けて、段差２０ａ内に被成形品１６を収容して樹脂封止することもできる。
【００３１】
上記実施形態の樹脂封止装置で使用する下型２１は仕切り部２８にランナー路２８を設けて隣接するキャビティ２６を連通していたが、ランナー路２８内で硬化した樹脂が基板１２上に残らないようにするには、たとえば、図７に示すような封止金型を使用すればよい。
図７に示す封止金型は上述した下型２１と同様に仕切り部２８によって矩形枠状にキャビティ凹部２６ａを仕切るものであるが、隣接するキャビティ２６を連絡する仕切り部２８を上下に可動となる仕切り板２８ａとして形成し、仕切り板２８ａを上下駆動される支持板３８に支持したことを特徴とする。
【００３２】
図７は被成形品１６をリリースフィルム４０を介して上型２０と下型２１とでクランプし、ポット２４からキャビティ２６に樹脂３４ａを充填している状態である。このように樹脂３４ａをキャビティ２６に充填する際には仕切り板２８ａの上端面を基板１２の表面から離間させ、隣接するキャビティ２６を相互に連通させる連通路３１とすることによってすべてのキャビティ２６に樹脂３４ａを充填することができる。そして、すべてのキャビティ２６に樹脂３４ａが充填されたところで支持板３８を上動させ、仕切り板２８ａの上端面を基板１２に当接させることによって、個々のキャビティ２６を完全に仕切ることができる。
【００３３】
このような方法によって樹脂封止すれば、基板１２上でキャビティ２６を相互に連通していた連通路３１の部位にも樹脂封止後に樹脂が残留せず、図８に示すように基板１２上で樹脂封止部３６が完全に分離した成形品を得ることができる。このように樹脂封止部３６が個々に完全に分離して形成されれば、基板１２を個片に分離する操作がさらに容易になる。
また、仕切り板２８ａを利用する場合は、下型２１で仕切り板２８ａを上下動させる上下動孔からエアを吸引してリリースフィルム４０をキャビティ凹部２６ａにならってエア吸着することができ、エア吸着用の吸引孔を別に設けなくてもよい。
【００３４】
上述した各実施形態ではいずれも下型２１にキャビティ凹部２６ａを設けた金型を使用して樹脂封止したが、上型２０にキャビティ凹部２６ａを設けた金型を使用する場合も同様に樹脂封止することができる。上型２０にキャビティ凹部２６ａを設けた場合は上型２０にキャビティ２６に連絡する樹脂路を設けるようにすればよい。
【００３５】
図９は仕切り部２８で各キャビティ凹部２６ａを完全に仕切った封止金型を示す。上述した実施形態では仕切り部２８にランナー路３０を設け、あるいは仕切り板２８ａを可動にすることによって隣接するキャビティ２６を連通したが、この例のように、ランナー路３０を有しない、固定した仕切り部２８でキャビティ凹部２６ａを形成した封止金型を使用して樹脂封止することも可能である。
【００３６】
図１０はランナー路３０を有しない固定の仕切り部２８を設けた封止金型で液状樹脂を使用して樹脂封止する樹脂封止装置の実施形態を示す。４２は下型ベースであり、下型２１を型開閉方向にガイドして支持する。４４は下型２１を型開閉方向に押動する駆動機構に連繋する支持ロッドである。下型２１はたとえば、モータによりボールねじを回転駆動し支持ロッド４４を進退動させることによって昇降させることができる。
【００３７】
本実施形態の樹脂封止装置は、図１０に示すように型開閉方向を鉛直線に対し数度傾斜させた配置とすることと、リリースフィルム４０を下型２１の樹脂成形面にエア吸着させない状態で液状樹脂５０を供給してから被成形品１６をクランプして樹脂封止することを特徴とする。図１０でθは鉛直線に対して金型を傾斜させて配置した角度を示す。
【００３８】
図１０は型開きした状態で下型ベース４２によりリリースフィルム４０の周縁部を支持してリリースフィルム４０の上に所定量の液状樹脂５０を供給した後、被成形品１６の周縁部を上型２０と下型ベース４２とでクランプした状態を示す。リリースフィルム４０がたるんでリリースフィルム４０の上に液状樹脂５０が収容されている。金型が傾斜して設置されていることにより液状樹脂５０は中心線ＣＬから左側に偏位して収容される。
【００３９】
液状樹脂５０は下型２１に設けられているすべてのキャビティを充填するに十分な樹脂量を供給する。
図１０で下型２１は下位置にある状態である。この下位置にある状態から下型２１を上型２０に向けて押し上げる。下型２１が上昇するとともに液状樹脂５０はリリースフィルム４０を介して押し上げられるが、金型が傾斜して配置されているから、下型２１の低位側にあるキャビティ２６から徐々に高位側のキャビティ２６に向けて液状樹脂５０が充填されていく。
【００４０】
図１１は下型２１を上位置まで完全に押し上げ、上型２０と下型２１とで被成形品１６をクランプした状態である。すべてのキャビティ２６でリリースフィルム４０を介して液状樹脂５０が充填されている。このように被成形品１６を上型２０と下型２１とでクランプした状態で、液状樹脂５０を硬化させて樹脂封止する。４６は上型２０と下型２１とを加熱するためのヒータである。
【００４１】
下型２１は縦横に仕切り部２８を設けた金型であるが、金型を傾斜させて配置し、液状樹脂５０を低位側のキャビティ２６から順に充填していくことによって、仕切り部２８にランナー路３０を設けずに、すべてのキャビティ２６に液状樹脂５０を充填することが可能となる。そして、仕切り部２８にランナー路３０を設けないことによって、図８に示すような、完全に樹脂封止部３６が独立した形態で樹脂封止することが可能となる。
【００４２】
上記のように液状樹脂５０を供給して樹脂封止する際には、樹脂量が不足しないように、すべてのキャビティ２６を充填するに必要な樹脂量よりも若干多目に液状樹脂５０を供給する。下型ベース４２のパーティング面に設けたオーバーフロー用のキャビティ４８は樹脂封止した際に余分となった樹脂を収容するためのものである。オーバーフロー用のキャビティ４８は下型２１で最高位のキャビティに隣接する下型ベース４２のパーティング面に設ける。これは、低位側のキャビティから順に充填していった液状樹脂５０が最後にキャビティから溢れた分を収容するためである。
【００４３】
なお、液状樹脂５０のかわりに樹脂タブレットを供給して樹脂封止することも可能である。リリースフィルム４０を下型ベース４２で支持した状態で樹脂タブレットを供給し、封止金型の熱によって樹脂タブレットを溶融した後、下型２１を押し上げることによって、液状樹脂５０と同様に徐々にキャビティ２６に樹脂が充填されて樹脂封止される。
ボイド混入量の少ない樹脂タブレットを使用すれば、液状樹脂を使用する場合と同様にボイドのない好適な樹脂封止が可能である。
【００４４】
上記図１０〜１２で示した樹脂封止装置では下型２１のクランプ面は上型２０のクランプ面と平行面に形成いているが、下型２１のクランプ面を当初設計状態で低位側から高位側にかけて全体として０．０５ｍｍ程度傾斜させ、下型２１を押し上げて上型２０との間で被成形品１６をクランプする際に、低位側から高位側に徐々にクランプされるように型クランプを制御するように構成することができる。このように金型のクランプそのものを制御することにより、最高位側からエアを抜けしやすくし、リリースフィルム４０を若干高位側へ引いて延ばすようにクランプできることから、リリースフィルム４０をしわを生じさせずに樹脂封止できるという利点がある。
【００４５】
図１２は金型を傾斜させ下型２１を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置の他の構成例を示す。本実施形態の樹脂封止装置は上型２０あるいは下型２１に樹脂の供給部として樹脂タブレット３４を加熱して溶融する溶融部６０を設け、溶融部６０で溶融した樹脂３４ａをリリースフィルム４０上に供給するように構成したことを特徴とする。図１２では上型２０にタブレット押圧板６２と押圧バネ６４を設けた溶融部６０を設け、押圧板６２により樹脂タブレット３４を押圧しつつ加熱して溶融する構成を示す。６６はヒータである。
【００４６】
上型２０および下型２１は上述した実施形態と同様に傾斜させて配置するから、溶融部６０は上型２０のパーティング面のうちで最も高位側に配置し、溶融部６０で溶融された樹脂３４ａが押圧板６２によって押し出されてリリースフィルム４０上に流入するようにする。６８は溶融部６０の基部から下型２１側に樹脂３４ａが流入するようにするためのゲートである。
【００４７】
本実施形態の樹脂封止装置による樹脂封止操作は、型開き時にリリースフィルム４０と被成形品１６をセットするとともに、溶融部６０に樹脂タブレット３４を供給して上型２０と下型ベース４２とを型閉じする。次いで、金型装置を図１２に示すように鉛直位置から所定角度まで傾斜させ、溶融した樹脂３４ａをリリースフィルム４０上に供給する。なお、リリースフィルム４０上に所要量の樹脂３４ａを供給する方法は上型２０に溶融部６０を設ける方法に限らず、たとえば下型２１にプランジャ等の押し出し機構と樹脂を供給するポットを設け、ポットに樹脂タブレット３４を供給してゲート６８から溶融した樹脂３４ａを供給するといったことも可能である。樹脂タブレット３４のかわりに顆粒状樹脂や液状樹脂を使用することも可能である。液状樹脂は樹脂フィルムで密封シールしてタブレット形状としたもの、ペンシル形状にしたもの等が使用できる。
【００４８】
また、本実施形態では下型２１を可動とし、下型２１を上昇させて被成形品１６をクランプして樹脂封止するが、上型２０と下型２１の作用を逆にして上型２０を可動とし、上型２０にキャビティ凹部２６ａを設け、半導体チップ１０を上向きにして被成形品１６をセットして樹脂封止することも可能である。本実施形態の場合は溶融部６０あるいは押し出し機構を設けて樹脂３４ａをキャビティ２６に押し出すように構成されるからである。また、本実施形態の場合も下型２１に限らず上型２０のパーティング面にもリリースフィルムを供給してパーティング面をリリースフィルムで被覆することにより、金型に樹脂を付着させずに樹脂封止することができる。
【００４９】
上記図１０〜１２に示す樹脂封止装置はポットからキャビティへ樹脂を圧送することなく、キャビティ凹部２６ａを形成したプレート状の下型２１を昇降させるだけで樹脂封止することを特徴とする。
図１３は下型２１を昇降させる方式で樹脂封止する樹脂封止装置の他の実施形態を示す。
図１３は固定プラテン７０に上型２０を支持し、可動プラテン７２に下型２１を支持して下型２１を昇降可能としたものである。図１０〜１２に示す樹脂封止装置では下型２１を鉛直線に対し傾けて昇降させたが、本実施形態では鉛直方向に昇降させる。下型２１はベースブロック７４を介して下型ベース４２に固定し、下型ベース４２を可動プラテン７２に固設する。こうして下型２１は可動プラテン７２によって押動されることになる。
【００５０】
７６は被成形品１６を樹脂封止する際に封止範囲の外周囲をクランプするクランパである。クランパ７６は弾発スプリング７８により上型２０に向けて常時付勢され、可動プラテン７２に対し鉛直方向に可動である。なお、クランパ７６を付勢する手段として、エアシリンダ等の制御手段を用いることができる。エアシリンダ等の制御手段を用いる場合は、被成形品１６をセットする際に、キャビティの底面位置にクランパ７６のクランプ端面を下げておくことにより、フラットな状態で被成形品１６を支持できるという利点がある。大型の半導体ウエハ等を被成形品１６とする場合に破損等を防止できて有用である。
８０ａはリリースフィルム４０の供給ロール、８０ｂはリリースフィルム４０の巻取ロールである。樹脂封止操作に合わせてリリースフィルム４０は供給ロール８０ａから下型２１上に定寸送りされ、巻取ロール８０ｂに巻き取られる。８２はリリースフィルム４０を搬送するための送り出しローラ、８４は巻取りローラである。
【００５１】
本実施形態の樹脂封止装置による樹脂封止操作は以下のとおりである。
まず、下型２１が下位置にある状態で新たにリリースフィルム４０が下型２１の上に供給される。クランパ７６は弾発スプリング７８の付勢力により、下型２１が下位置にある状態で下型２１の樹脂成形面よりも上方にクランプ面が突出する。リリースフィルム４０はクランパ７６の端面を覆っており、クランパ７６に設けたエア吸着孔７６ａからエア吸引することによってクランプ面に吸着支持される。
次に、下位置にある下型２１の内底面側からエア吸引し、図１３に示すように、下型２１とクランパ７６によって囲まれた凹部の内面がリリースフィルム４０によって被覆された樹脂収容凹部を形成する。この状態で樹脂収容凹部に所定量の液状樹脂５０を供給する。
【００５２】
被成形品１６は基板１２の片面に複数個の半導体チップ１０を搭載したものである。被成形品１６は上型２０に位置決めしてセットしてもよいし、リリースフィルム４０を配置した状態でクランパ７６の上に位置決めしてセットしてもよい。
被成形品１６をセットした後、可動プラテン７２を上動させ上型２０とクランパ７６および下型２１とで被成形品１６をクランプする。可動プラテン７２が上動する際には、まずクランパ７６と上型２０とで被成形品１６の周縁部がクランプされ、さらに可動プラテン７２が上動して下型２１と上型２０とで被成形品１６がクランプされる。クランパ７６が停止した後、下型２１が上昇する際には弾発スプリング７８が縮む。
【００５３】
８６、８７は下型２１が上動した際の上位置を規制するストッパである。下型２１はストッパ８６、８７の端面が当接する高さまで上昇して停止する。ストッパ８６、８７はクランプ時に可動プラテン７２が過度に被成形品１６をクランプして被成形品を傷めないようにするためのものである。
クランパ７６によって被成形品１６の周縁部をクランプした状態で下型２１を押し上げることにより、液状樹脂５０はワイヤ、半導体チップ、基板の順で浸漬していく。デバイスが液状樹脂５０に浸漬されるにしたがって樹脂はリリースフィルム４０を押し広げるようにして個々のキャビティ２６内に押し出され、各キャビティごと半導体チップ１０が樹脂封止される。
【００５４】
下型２１を完全に上位置に押し上げた状態で液状樹脂５０を加熱して硬化させる。上型２０および下型２１はヒータ４６によって加熱されている。
樹脂硬化後、可動プラテン７２を下降させて型開きする。型開き時には、まずクランパ７６で被成形品１６をクランプした状態で下型２１が下動し、次いで成形品を支持した状態でクランパ７６が下動する。型開きしたところで成形品を金型外に取り出し、クランパ７６によるリリースフィルム４０の吸着支持を解除して、リリースフィルム４０を新たに引き出しする。こうして、次回の樹脂封止状態となる。
【００５５】
本実施形態のように複数のキャビティ凹部２６ａを設けたプレート状の下型２１を可動プラテン７２で押動して樹脂封止する方法は、被成形品１６に対して樹脂成形圧力が効果的に作用するから、従来のトランスファモールドによる場合にくらべて小出力のプレス装置で樹脂封止することが可能である。従来の樹脂封止装置では１２０トン程度のプレス装置で、３トンのプランジャの推力を有するものといったものを使用しているが、本実施形態の装置であれば１５トン程度のプレス装置で十分である。
【００５６】
また、Ａ３サイズ、Ａ４サイズといった大型のプレート状の被成形品を樹脂封止することが可能となる。上型２０と下型２１にヒータ４６を内蔵し、被成形品１６を両面から加熱して樹脂硬化時間を速め、これによって樹脂封止作業を効率化できる。なお、加熱によって成形品が反らないように中心から硬化するよう上型２０と下型２１のヒータを中心の発熱量が大きくなるように調節するのがよい。また、被成形品１６を金型にセットするインローダにヒータを設けておき、被成形品１６を金型にセットする前にあらかじめ被成形品１６を加熱しておくと、被成形品１６を金型にセットした際の反りをかなり減少させることができる。
【００５７】
また、本実施形態のように下型２１を昇降操作して上型２０との間で被成形品１６をクランプして樹脂封止する方法によると、ワイヤ流れのない好適な樹脂封止が可能である。また、樹脂に内部ストレスが生じないから、反りのない成形品が得られる。
また、リリースフィルム４０を介して樹脂封止することで、基板１２の厚さがばらついたりした場合でもキャビティの境界部分で基板１２が確実にクランプでき、基板１２の表面に樹脂ばりを生じさせずに樹脂封止することができる。また、下型２１をリリースフィルム４０で被覆したことにより樹脂が下型２１やクランパ７６の表面に付着せず、これらの可動部分に樹脂が入り込むことを防止して円滑な可動動作を可能とする。
【００５８】
図１４、１５は下型２１を昇降させる方式で樹脂封止する樹脂封止装置の応用例として半導体ウエハ９０の片面を樹脂成形する装置を示す。
半導体ウエハ９０の片面上には外部接続端子を接合するピラー９２が多数本立設されており、このピラー９２を立設した面をピラー９２の端面が露出するように樹脂成形する。樹脂成形後、この半導体ウエハ９０は個片に分割されて製品となる。
図１４に示すように、下型２１を可動プラテン７２に支持し、弾発スプリング７８によりクランパ７６を可動に支持すること、下型２１にリリースフィルム４０を供給する構成は上記実施形態と同様であり、被成形面を上向きにして半導体ウエハ９０を下型２１にセットすること、上型２０の樹脂成形面にリリースフィルム４１を供給するようにした点が異なる。リリースフィルム４１は上型２０に樹脂が付着することを防止する。８１ａがリリースフィルム４１の供給ロール、８１ｂが巻取ロールである。
【００５９】
本実施形態の樹脂封止装置では、まず、型開きの状態で上型２０のクランプ面にリリースフィルム４１を供給してセットするとともに、下型２１にリリースフィルム４０を供給し、クランパ７６にリリースフィルム４０を吸着支持する。
次に、下型２１の内底面からリリースフィルム４０をエア吸引し、クランパ７６と下型２１によって囲まれた凹部内面にリリースフィルム４０を吸着し、凹部内に半導体ウエハ９０をセットする。
次に、樹脂９４を半導体ウエハ９０の略中央部にセットする。図１４は樹脂９４をセットした状態である。
【００６０】
次いで、可動プラテン７２を上動し、クランプを開始する。まず、樹脂９４がクランプされ、次にクランパ７６が上型２０に当接する。
クランパ７６が上型２０に当接し、さらに可動プラテン７２が上動することによって下型２１が半導体ウエハ９０を押し上げるようになる。下型２１が半導体ウエハ９０を押し上げる動作は、上型２０と下型２１のストッパ８６、８７が当接したところで停止する。この停止位置は樹脂９４が溶融され、各ピラー９２間を樹脂９４ａが充填する状態であり、この位置で製品の厚さが規定される。
下型２０が押し上げられる際には樹脂９４は徐々に溶融し、浸漬半径が徐々に大きくなるように中央部分から周囲に浸漬していき、最終的にピラー９２の間に充填される。
【００６１】
図１５はストッパ８６、８７が当接して下型２１が上位置に押し上げられた状態である。半導体ウエハ９０に立設されたピラー９２の間に樹脂９４ａが充填され、ピラー９２の端面がリリースフィルム４１内に若干入り込んでピラー９２の端面に樹脂９４ａが付着しないよう樹脂成形される。ピラー９２の高さ寸法に若干ばらつきがあってもリリースフィルム４１を介して樹脂成形することによって、ばらつきを吸収してピラー９２の端面を確実に露出させて樹脂成形することができる。９６はリリースフィルム４１を上型２１で吸着支持するためのエア吸着孔、９８はオーバーフロー用のキャビティである。
【００６２】
図１６は図１５に示す樹脂封止金型の上型２０の平面図、図１７は下型２１の平面図である。図１６で２０ｃは上型２０のパーティング面に設けた被成形品の半導体ウエハ９０を押接する円形の押接面を示す。押接面２０ｃの周囲に上型２０にリリースフィルム４１をエア吸着するエア吸着孔９６を所定間隔で配置する。図示例ではエア吸着孔９６を四角形状に配置しているが、押接面２０ｃの形状にあわせて同心の円形状に配置することもできる。
【００６３】
上型２０および下型２１側のパーティング面（キャビティの底面を含む）で、エア吸着孔９６、７６ａで各々囲まれた領域を放電加工、サンドブラスト等によって梨地等の粗面に形成すると、表面のわずかな凹凸によって摩擦抵抗が小さくなりリリースフィルムが移動しやすくなってリリースフィルムの位置決めが確実にできるようになる。また、表面の凹凸によって金型からの熱が伝わりにくくなり、リリースフィルムがいっきに伸びないことからリリースフィルムをエア吸引した際にフィルム全体を吸引しやすくなる。また、エア抜きがしやすくなることから、リリースフィルムを吸引した際にしわが生じてもエア吸引を続けると徐々にしわが解消される。
なお、表面の粗面形状としては梨地の他、溝を設けるといった方法もある。クランプエリアについては平滑面に仕上げる場合もある。
【００６４】
図１７に示すように半導体ウエハ９０を支持する下型２１は半導体ウエハ９０の径寸法に合わせて平面形状を円形に形成される。クランパ７６は下型２１の外側に下型２１に対して摺動可能に設けられる。７６ｂは下型２１の外周に沿ってクランパ７６の表面に設けたクランプ突起である。クランプ突起７６ｂは樹脂封止領域の境界部分で確実にクランプ力が作用するようパーティング面から僅かに突出するように設けたものである。７６ｃはクランプ突起７６ｂを溝状に切り欠いたオーバーフローゲートである。
【００６５】
オーバーフロー用のキャビティ９８はクランプ突起７６ｂの外側に一周するように配置する。オーバーフロー用のキャビティ９８の底面にエアベント孔９８ａを開口し、エア吸引機構に連絡してオーバーフロー用のキャビティ９８内にリリースフィルム４０を吸引可能とする。上型２０にも下型２１と同様にオーバーフロー用のキャビティ９８を設ける。
下型２１で７７はオーバーフロー用のキャビティ９８のさらに外側に配置した吸引溝である。実施形態では吸引溝７７を均等配置で４か所に設けている。７７ａは吸引溝７７の底面に開口させた吸引孔である。この吸引孔７７ａもエア吸引機構に連絡し、リリースフィルム４０を吸引溝７７に引き込み可能とする。吸引溝７７にリリースフィルム４０のたるみを引き込み、しわを取ることが可能となる。吸引溝７７は分断した形状でなく周方向に連通させた形状としてもよい。なお、オーバーフロー用のキャビティ９８の深さを部分的に深くすることによって吸収溝７７と同様なリリースフィルム４０のたるみを引き込む作用をもたせることができる。
【００６６】
図１８はピラー９２を立設した面を下型２１に向けて半導体ウエハ９０を樹脂成形する樹脂封止装置の実施形態を示す。上型２０と下型２１にリリースフィルム４０、４１を供給すること、クランパ７６を用いること、可動プラテン７２で下型２１を支持すること等の基本的な構成は上記実施形態と同様である。１０１は下型２１の底面側からエア吸引するために設けたシールリングである。
本実施形態での樹脂封止装置では、上型２０と下型２１にリリースフィルム４０、４１をセットした後、クランパ７６の上面で周縁部を支持するようにして半導体ウエハ９０を下型２１にセットし、クランパ７６と下型２１とで形成された凹部内に液状樹脂５０を注入する。図１８は液状樹脂５０を注入した状態である。
【００６７】
次いで、可動プラテン７２を上動させ半導体ウエハ９０の周縁部をクランパ７６で上型２０との間でクランプし、さらに下型２１を上動させる。下型２１はストッパ８６、８７が当接したところで上動が停止する。下型２１の上動とともに液状樹脂５０が半導体ウエハ９０のピラー９２の形成面の全面で浸漬する。下型２１の押し上げ位置ではピラー９２の端面が若干リリースフィルム４０に入り込むように液状樹脂５０の充填厚が設定されているから、ピラー９２の端面から樹脂が排除され、ピラー９２を露出した形状で樹脂成形される。
【００６８】
本実施形態および上記実施形態で説明したように、半導体ウエハ９０でピラー９２を形成した面を樹脂封止する際に、上型２０および下型２１をリリースフィルム４０、４１で被覆して樹脂成形する方法は、ピラー９２の端面を露出させた状態で樹脂成形する方法として好適に用いられる。そして、上型２０と下型２１の樹脂成形面をリリースフィルム４０、４１で被覆することによって、樹脂成形面に樹脂が付着せず、したがって金型面をクリーニングする必要がなくなるとともに、きわめてクリーンな状態での樹脂成形が可能となって、信頼性の高い製品の製造に好適に利用することが可能となる。
【００６９】
上述した図１３、１４、１８で示す樹脂封止装置はいずれも下型２１を可動プラテン７２で支持して下型２１を可動としたが、下型２１を昇降させるかわりに上型２０を昇降させて被成形品１６をクランプして樹脂封止することも可能である。すなわち、上型２０と下型２１によって被成形品１６をクランプする操作は相対的な型締め、押圧操作であればよい。
【００７０】
図１９は樹脂封止装置の他の実施形態として、クランパ７８にオーバーフロー用のキャビティ１０２を設けた構成と、ストッパ８６、８７の突出長さを調節可能とした構成を示す。
オーバーフロー用のキャビティ１０２は通気孔１０４を介してエア機構に連絡する。１０６はオーバーフローゲート、１０８はエアベントである。図１９(b) にオーバーフロー用のキャビティ１０２、オーバーフローゲート１０６、エアベント１０８の平面図を示す。オーバーフロー用のキャビティ１０２は周方向に連通し、その内周側にオーバーフローゲート１０６を配置する。エアベント１０８はオーバーフロー用のキャビティ１０２の外周に所定間隔をおいて複数個配置する。１１０はリリースフィルム４０、４１をクランプするクランプ面である。
【００７１】
樹脂成形部からオーバーフローした樹脂はリリースフィルム４０で内面が被覆されたオーバーフロー用のキャビティ１０２に進入する。この状態で通気孔１０４からオーバーフロー用のキャビティ１０２にエア圧を加えることでキャビティ内に供給されている樹脂に樹脂圧を加えることができ、樹脂成形部での樹脂圧の低下を防止することができる。また、通気孔１０４からのエア圧を制御することによって、オーバーフロー用のキャビティ１０２へ樹脂が排出される際の抵抗を制御することができる。オーバーフロー用のキャビティ１０２への樹脂のオーバーフロー量を制御することによりパッケージの厚さを正確に制御することも可能である。
【００７２】
１１６は上型２０側のストッパ８６の突出長さを制御するモータである。ストッパ８６をガイドロッドに対して突出入自在に支持し、モータ１１６の出力軸にストッパ８６と嵌合するたとえば楕円カムを取り付け、楕円カムの回動位置によってストッパ８６の突出量を調節する。被成形品は製品あるいはロットによって厚さが若干変動する。たとえば、半導体ウエハ９０の場合にはウエハの厚さ、保護用の膜の厚さ、ピラー９２の寸法等にばらつきがある。したがって、このようなばらつきに対応して適切にクランプできるようストッパの高さを調節できるようにしておくのがよい。実際にストッパ８６の調節高さとしては±０．１ｍｍ程度あればよい。
【００７３】
前述したように、下型２１を昇降させて樹脂封止する方法によれば、樹脂圧が効果的に作用することから下型２１としてかなり大型の金型を使用することが可能となる。しかしながら、金型が大型になると、キャビティ内で樹脂が硬化する度合いが場所によって異なることが問題となる。下型２１全体を大きなキャビティとして見た場合、樹脂の硬化は下型の中央から徐々に周辺に及んでいくようにすることが好ましい。これは、ボイドをキャビティの外側に追い出し、キャビティ内にできるだけボイドが残らないようにするためである。このように下型２１全体で中央部の樹脂から先に硬化するようにするためには、金型の中央部での熱容量を大きくし周辺部の熱容量を小さくする方法、ヒータの容量を中央部で大きくし周辺部で小さくする方法等がある。なお、金型全体の平面形状を円形にすると温度分布を均等にできるといった利点がある。
【００７４】
図２０は金型の熱容量の分布をコントロールするため金型内に断熱空間１０８を設けた例である。
また、樹脂は硬化する際に収縮する性質があるから、キャビティの中央部で樹脂を過充填とし、樹脂が収縮した際に所定の厚さが得られるようにする構成とすることも可能である。すなわち、樹脂圧を受けた際にキャビティの中央部で金型が外に若干押し広げられるようにし、樹脂が収縮する際に元位置に復帰するようにする。図２０で１１０は金型の中央部で０．０２ｍｍ程度の隙間に形成した部位である。これにより金型が樹脂圧によって若干押し広げられる。
【００７５】
以上、各実施形態で説明したように、本発明に係る樹脂封止装置はリリースフィルム４０を介して樹脂封止することを特徴としている。このようにリリースフィルム４０を介して樹脂封止した場合は、個々のキャビティで見ると、キャビティ内に残留している空気の圧力とリリースフィルム４０の弾性力とによってキャビティ内に充填された樹脂に適度の保圧力を作用して樹脂封止されるという利点がある。
【００７６】
図２１は上型２０と下型２１とでリリースフィルム４０を介して被成形品１６をクランプした状態である。キャビティ凹部２６ａは下型２１に設けた仕切り部２８によって個々に区分されているから、リリースフィルム４０を介して被成形品１６をクランプすると、キャビティ凹部２６ａに空気が閉じ込められて圧縮される。このキャビティ凹部２６ａに閉じ込められた空気はリリースフィルム４０を介して樹脂３４ａ、５０を押圧するように作用し、同時にリリースフィルムの弾性力も樹脂を押圧するように作用する。これは、硬化時に樹脂の体積が減少する場合に、キャビティに充填された樹脂に適度の保圧力を加えて樹脂封止する作用としてはたらく。
【００７７】
図２１に示す例では、下型２１にキャビティ凹部２６ａの内底面に通じるエア送入孔３３を設け、エア送入孔３３から圧縮空気を送入して保圧力を加えるようにしている。エア送入孔３３を設けるかわりに、リリースフィルム４０をキャビティ凹部２６ａの内面にエア吸着する吸引孔３２を利用して保圧力を加えるようにしてもよい。
【００７８】
図２２、２３はキャビティ凹部２６ａを仕切る仕切り部２８の端面にランナー路を設けて樹脂封止する金型の構成例を示す。実施形態では隣接するキャビティ２６の中間にある仕切り部２８にキャビティ２６同士を連絡するランナー路２９ａ、仕切り部２８が交差する位置で対角位置にあるキャビティ２６同士を連絡するランナー路２９を設けた。仕切り部２８にランナー路を設けることにより、キャビティ２６に残留したエアをキャビティ２６間で連通させることができ、キャビティ２６間で保圧力をバランスさせることができる。また、ランナー路は前述したランナー路３０等と同様にキャビティ２６間で樹脂量を平均化させる作用がある。
【００７９】
なお、被成形品としては樹脂基板に半導体チップ１０を搭載したものはもちろん、樹脂基板に各種回路部品を搭載したモジュール製品、半導体ウエハを基板とするもの、半導体ウエハの表面に電極を形成したもの、半導体ウエハに回路を形成したもの等、さまざまな製品が対象となる。また、基板も多層基板、テープ基板が使用できる。
また、前記実施形態ではリール状に卷回した長尺のリリースフィルムを使用したが、短冊状のリリースフィルムを使用してもよい。
また、樹脂成形に使用する金型の寸法を、Ａ３、Ａ４、Ａ５といった特定の規格寸法に設定しておくことにより、樹脂封止装置を共通に使用することが可能となり装置を効率的に使用することができるようになる。
【００８０】
また、樹脂成形部を含む上型２０、２１のパーティング面の処理として、ニッケル−ホウ素−タングステンの三元合金による無電解めっきを施したものは樹脂の離型性が良好であることから、樹脂成形時の樹脂漏れ対策用として好適に使用できる。また、金型の表面をシリコン系の超撥水性有機めっきにより処理したもの、また、金型の表面をフッ素化テフロン、オリゴマーを分散粒子とした分散めっきにより処理したものは、金型可動による樹脂封止装置では樹脂の流動が少ないことから好適に使用でき、樹脂漏れ対策用としても有効な処理である。
【００８１】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、上述したように、基板に複数個の半導体チップまたは回路部品を搭載した被成形品の片面を樹脂封止することを容易にかつ確実に行うことが可能となる。また、リリースフィルムを用いて樹脂封止することにより、金型の構造を簡素化することができるとともに、樹脂ばりを生じさせずに樹脂封止することができ、信頼性の高い半導体装置の製造が可能となる。また、本発明に係る樹脂封止装置によれば、半導体チップ等を搭載した被成形品を樹脂封止領域ごとに樹脂封止することを容易にまた確実に行うことが可能である等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止装置に被成形品をセットする状態の断面図である。
【図２】被成形品をクランプして樹脂封止した状態の樹脂封止装置の断面図である。
【図３】樹脂封止装置で用いる下型の斜視図である。
【図４】被成形品を樹脂封止した成形品の斜視図である。
【図５】樹脂封止装置の他の構成を示す断面図である。
【図６】樹脂封止装置のさらに他の構成を示す断面図である。
【図７】樹脂封止装置の他の実施形態を示す断面図である。
【図８】被成形品を樹脂封止した樹脂成形品の斜視図である。
【図９】被成形品を樹脂封止する下型の斜視図である。
【図１０】下型を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置を示す断面図である。
【図１１】被成形品を樹脂封止した状態の断面図である。
【図１２】下型を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置を示す断面図である。
【図１３】下型を昇降させて樹脂封止する樹脂封止装置の説明図である。
【図１４】半導体ウエハの樹脂封止装置の構成を示す説明図である。
【図１５】半導体ウエハを樹脂封止した状態を拡大して示す断面図である。
【図１６】樹脂封止装置の上型の構成を示す平面図である。
【図１７】樹脂封止装置の下型の構成を示す平面図である。
【図１８】半導体ウエハの樹脂封止装置の構成を示す説明図である。
【図１９】樹脂封止装置のクランパの構成を示す断面図および平面図である。
【図２０】金型の内部構造を示す説明図である。
【図２１】樹脂封止した状態のキャビティ内の構成を示す断面図である。
【図２２】ランナー路を形成した状態を示す断面図である。
【図２３】ランナー路を形成した状態を示す平面図である。
【図２４】基板上に多数個の半導体チップを搭載した被成形品を樹脂封止した状態の断面図である。
【符号の説明】
１０ 半導体チップ
１２ 基板
１４ 樹脂
１６ 被成形品
２０ 上型
２１ 下型
２２ プランジャ
２４ ポット
２６ キャビティ
２６ａ キャビティ凹部
２８ 仕切り部
２８ａ 仕切り板
３０ ランナー路
３２ 吸引孔
３３ エア送入孔
３４ 樹脂タブレット
３４ａ 樹脂
３６ 樹脂封止部
４０、４１ リリースフィルム
４２ 下型ベース
４６ ヒータ
５０ 液状樹脂
６０ 溶融部
７０ 固定プラテン
７２ 可動プラテン
７６ クランパ
８０ａ、８１ａ 供給ロール
８０ｂ、８１ｂ 巻取ロール
８６、８７ ストッパ
９０ 半導体ウエハ
９２ ピラー
９４ 樹脂
１０２ オーバーフロー用のキャビティ
１０４ 通気孔
Claims (9)
- 片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、半導体チップ等が搭載された片面を前記半導体チップ等の搭載位置に対応して樹脂封止する半導体装置の製造方法において、
前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、型開閉方向に可動となる仕切り板によりキャビティ凹部が個々に区分して形成される金型を使用し、
型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲にわたり、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給し、
金型に被成型品を配置して、リリースフィルムを介して被成型品をクランプし、
該金型の金型面と基板とによって挟まれたキャビティに樹脂を充填した後、
前記仕切り板を型開閉方向に押動し前記リリースフィルムを介して前記基板上で各樹脂封止領域に合わせて区分して樹脂封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記仕切り板を型開閉方向に押動する際に、仕切り板の端面を前記リリースフィルムを介して前記基板の表面に押接して樹脂封止することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、半導体チップ等が搭載された片面を前記半導体チップ等の搭載位置に対応して個別に樹脂封止する半導体装置の製造方法において、
前記下型として、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を使用し、
型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲にわたり、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給し、
該リリースフィルムにより被覆された前記下型に、所要量の樹脂を供給し、
前記下型を上動させるとともに、前記上型と下型とでリリースフィルムを介して前記被成形品をクランプすることにより、前記リリースフィルムを介して前記仕切り部の端面が前記基板の表面に押接されて形成された各キャビティに樹脂を充填して樹脂封止することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記下型として、前記仕切り部によりキャビティ凹部が個々に区分して形成されるとともに、金型の外周に型開閉方向に可動でかつ、型開き時に下型の金型面よりも端面が突出するクランパが設けられた金型を使用し、
前記下型を上動させ、前記クランパにより前記被成形品の周縁部をクランプした後、さらに前記下型を上動させるとともに、前記上型と下型とでリリースフィルムを介して前記被成形品をクランプすることにより、前記リリースフィルムを介して前記仕切り部の端面が前記基板の表面に押接されて形成された各キャビティに樹脂を充填して樹脂封止することを特徴とする請求項３記載の半導体装置の製造方法。 - 片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、ポットからキャビティに樹脂を圧送して、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、
前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記基板上における各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、
型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、
前記一方の金型に、前記キャビティ凹部の内底面側からエア吸引して、該金型の金型面に供給されたリリースフィルムを前記キャビティ凹部の内面に吸着する吸引孔をエア吸引機構に連絡して設け、
前記一方の金型に、前記仕切り部の端面側を切り欠いて隣接するキャビティ凹部を連通するランナー路を設けたことを特徴とする樹脂封止装置。 - 片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、該被成形品を上型と下型とでクランプし、ポットからキャビティに樹脂を圧送して、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、
前記上型または下型の前記被成型品を樹脂封止する一方の金型面に、前記各樹脂封止領域に合わせて、型開閉方向に可動に支持され樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り板によりキャビティ凹部が個々に区分して形成される金型を設け、
型開きした状態で、前記一方の金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設けたことを特徴とする樹脂封止装置。 - 片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、下型がクランプ位置から降下した状態で下型に所要量の封止用の樹脂を供給した後、該被成形品を上型と下型とでクランプし、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、
前記下型として、個片の半導体装置となる各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、
型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、
前記上型および下型の型開閉方向を、鉛直線に対して傾斜した配置としたことを特徴とする樹脂封止装置。 - 片面に複数個の半導体チップおよび／または回路部品が搭載された基板を被成形品とし、下型がクランプ位置から降下した状態で下型に所要量の封止用の樹脂を供給した後、該被成形品を上型と下型とでクランプし、前記半導体チップ等の搭載位置に対応する各樹脂封止領域ごとに基板の片面を樹脂封止する樹脂封止装置において、
前記下型として、個片の半導体装置となる各樹脂封止領域に合わせて、樹脂封止時に端面が前記基板の樹脂封止する面を押接する仕切り部によりキャビティ凹部を個々に区分して形成した金型を設け、
型開きして下型がクランプ位置から降下した状態で、該金型の金型面に、前記被成形品の平面領域を覆う範囲に、該金型および封止用の樹脂と容易に剥離するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、
前記下型の外周に型開閉方向に可動でかつ、型開き時に下型の金型面よりも端面が突出するクランパを設けたことを特徴とする樹脂封止装置。 - 前記クランパにリリースフィルムをエア吸引してクランパの端面にリリースフィルムを吸着するエア吸着孔が設けられるとともに、前記下型にリリースフィルムをエア吸引し、下型と前記クランパとによって囲まれた凹部の内面をリリースフィルムによって被覆するエアの吸引機構が設けられていることを特徴とする請求項８記載の樹脂封止装置。
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