JP3825014B2

JP3825014B2 - Semiconductor wafer resin sealing device and mold for manufacturing semiconductor device

Info

Publication number: JP3825014B2
Application number: JP2003121827A
Authority: JP
Inventors: 二郎松本
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-03-27
Also published as: JP2003332368A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の半導体素子が形成された半導体ウエハをウエハ状態のまま樹脂で封止する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化の要求に伴い半導体装置の小型化がますます求められている。そこで、半導体装置の小型化を実現する為の一つの方法として、半導体装置の形状を半導体素子（ＩＣチップ）に極力近づけたチップサイズパッケージ構造（ＣＳＰ構造）の半導体装置が提案されている。
【０００３】
このＣＳＰ構造の半導体装置は一般的には以下のような工程により形成されている。すなわち、複数の半導体素子を半導体ウエハ上に形成する工程の後、その半導体ウエハを金型内に装着し熱可塑性の樹脂でその半導体ウエハの半導体素子が形成された面を樹脂封止する工程、樹脂封止された半導体ウエハを金型から取り出して樹脂を所定の厚さだけ研磨し各半導体素子上の電極を露出させる工程、半導体ウエハを切断し個々の半導体装置に分離する工程が順に施されることにより、ＣＳＰ構造の半導体装置が得られる。露出した半導体素子の電極上に半田ボール等の外部電極を形成することも必要により行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＣＳＰ構造の半導体装置を得るための従来の製造方法、製造装置では、半導体ウエハを金型内に装着しウエハの表面を樹脂封止する工程において、半導体ウエハに非常に大きな力が加わり半導体ウエハにダメージが発生する可能性がある。さらに、樹脂封止された半導体ウエハを金型から取り出す際、半導体ウエハと金型とが密着し、取り出し作業が円滑に行えない等の課題が発生する可能性がある。
半導体ウエハが大口径化していくに従って、半導体ウエハと金型とが密着する面積が大きくなるので、このような課題は顕著になると思われる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本願の代表的な発明の目的は、半導体ウエハを金型内に装着しウエハの表面を樹脂封止する工程において、半導体ウエハに加わる力を可能な限り軽減させることにより、半導体ウエハへのダメージを極力低減することである。
さらに、本願の代表的な発明の他の目的は、樹脂封止された半導体ウエハを金型から取り出す際、半導体ウエハと金型との密着を防ぎ、取り出し作業を円滑かつ正確に行うことである。
【０００６】
上述の目的を達成する為、本願の代表的な発明では、下金型の下方に半導体上ウエハに加わる力を軽減するための衝撃緩和手段が設けられている。
そのような衝撃緩和手段を設けたことにより、上述のような樹脂封止工程において半導体ウエハに加わる力を緩和することができる。
上述の他の目的を達成する為、本願の他の代表的な発明では、下金型の半導体ウエハを載置する部分に凹凸形状が形成されている。
そのような凹凸形状を設けたことにより、樹脂封止された半導体ウエハを金型から取り出す際、半導体ウエハと金型との密着を防ぎ、取り出し作業を円滑かつ正確に行うことが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本欄では発明の理解を容易にする為、代表的な要素のみが説明される。この説明に供する図面は説明の都合に応じて適宜縮尺あるいは拡大されている。
図１には本発明の実施の形態に係る半導体ウエハ樹脂封止装置１００の要部断面図が示されている。この樹脂封止装置１００は下部装置２００と上部装置３００より構成される。下部装置２００内には後述される下金型が形成され、上部装置３００内には同様に後述される上金型が形成される。その為、下部装置２００を下金型或は下型、上部装置３００を上金型或は上型と呼称する場合もあるが、本実施の形態では後述の通り、協働して半導体ウエハを直接挟み込む部分を下金型及び上金型と定義して説明が記述される。
【０００８】
まず、図１に示される樹脂封止装置１００の要部断面図、図2に示される下部装置２００の上面図及び要部断面図を参照して下部装置２００について説明される。図2の要部断面図は説明の理解を容易にするため、上面図の構成を部分的に示したものである。
【０００９】
この下部装置２００には複数の半導体素子がその表面に形成された半導体ウエハ２０１を載置する下金型２０２が第1ブロック２０３の略中央部分に設けられた凹部内に収容されている。すなわち、この第1ブロック２０３は下金型２０２を図示されない手段により支持している。さらに、これら下金型２０２及び第1ブロック２０３は第2ブロック２０４の略中央部分に設けられた凹部内に格納されている。すなわち、この第2ブロック２０４は下金型２０２及び第1ブロック２０３を支持している。下金型２０２は第1ブロック２０３及び第2ブロック２０４に滑合しているとも言える。図２では、説明の理解を助けるために半導体ウエハ２０１の外周のみを実線で表わしている。従って、下金型２０２のウエハ載置領域の様子が図面から伺える。
【００１０】
本実施の形態では、これら下金型２０２、第1ブロック２０３及び第2ブロック２０４は全て同一の金属材料で形成されている。後述する樹脂封止工程では、樹脂封止装置１００は通常１７０〜１８０℃の高温雰囲気に晒されるので、樹脂封止装置１００のほとんどの構成要素は耐熱性の高い金属材料により形成されている。さらに、この金属には樹脂封止装置内では同種の物が用いられている。このことは、異種の金属を用いた場合、その熱膨張係数の違いから高温雰囲気下で互いに膨張度合いに差が生じるため、装置内で発生することが予想される歪み等を防ぐためである。樹脂封止装置においては、半導体ウエハ上に樹脂を均一に形成する為、後述される説明にもあるように装置の水平方向のバランスの維持と、各部における歪み等の除去には大きな関心が払われている。
【００１１】
もちろん、耐熱性を兼ね備えれば金属以外の材料の適用も可能であると考えられるし、各々の熱膨張係数を確実にコントロールできるならば、異種材料の適用も可能であると考えられる。本実施の形態では、装置製造のコスト及び装置設計の容易性の観点から、現段階では最良と考えられている同種金属を適用した例が示される。以降の説明においても、特に明示がない場合、上述の下金型２０２、第1ブロック２０３及び第2ブロック２０４を構成する金属材料と同種の材料により、各構成要素の主要部分が形成されているものとする。
【００１２】
下金型２０２の下側、すなわち、第２ブロック２０４と対向する側の中央部分には、下金型２０２と同一の金属材料により形成された突出部２０２ａが設けられている。この突出部２０２ａは第2ブロック２０４を貫通し、第2ブロック２０４の下面から露出している。この突出部２０２ａは主に下金型２０２の水平方向のバランスを保つために設けられている。すなわち、この突出部２０２ａを配置することにより下金型２０２の水平方向の安定性がより向上する。本実施の形態では、この突出部２０２ａは下金型２０２の下部中央に一つ形成されている例が示されているがこれに限られない。すなわち、三〜四箇所の突出部を下金型２０２の下側に設けることも考えられる。この場合、下金型２０２の中心、すなわち、半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して対称となる位置に各々配置されることが望ましい。これは上述した下金型２０２の水平方向のバランスを維持するためである。
【００１３】
この下金型２０２の近傍には半導体ウエハ２０１に樹脂を供給する樹脂供給部の孔２０５が配置されている。この孔２０５は第１ブロック２０３及び第２ブロック２０４を貫通している。
この下金型２０２の半導体ウエハ２０１を載置する領域の周囲には、複数のサポートピン２０６が設けられている。このサポートピン２０６はウエハの載置領域を定義すると共に、ウエハの表面上を樹脂封止する際、ウエハがシフトすることを防ぐ機能を有するものである。載置される半導体ウエハ２０１の形状は図２に示されるものには限定されず種々の形状のものが考えられるので、そのウエハの形状、すなわち、ウエハの外形に応じてサポートピン２０６の配置される位置は適宜設定される。
【００１４】
この下金型２０２のウエハ載置領域は、凹凸形状２０７に加工されている。そのような凹凸形状を設けたことにより、樹脂封止された半導体ウエハ２０１を金型から取り出す際、半導体ウエハと金型との密着を防ぎ取り出し作業を円滑かつ正確に行うことが可能となる。すなわち、この凹凸形状２０７は半導体ウエハ２０１を下金型から離れ易くなるする為に設けられているものである。半導体ウエハ２０１の裏面はバックグラインド法により研磨されて用いられることが多く、この研磨された裏面は鏡面状に加工された金型とは密着し易い。
【００１５】
さらに、樹脂封止工程で半導体ウエハを上金型と下金型とにより挟み込む際、半導体ウエハには大きな圧力が加わるため、金型と半導体ウエハとの密着度はより高まる。この樹脂封止装置１００には樹脂封止工程において数トン〜数十トン／ｃｍ²の圧力が加えられる。それ故、上金型及び下金型にも数トン／ｃｍ²の圧力が加わる。このような半導体ウエハと金型との密着性を低減するため、下金型の半導体が載地される領域に凹凸形状２０７が設けられるのである。この凹凸形状２０７は後述の通り樹脂封止された半導体ウエハを下金型から取り出す際、半導体ウエハと金型との密着を防ぎ、取り出し作業を円滑に行うために設けられているものである。
【００１６】
この凹凸形状２０７は放電加工により梨地状に形成されている。この梨地状とは、放電加工等の加工により金属材料の表面が粗面になっている状態を意味するものである。すなわち、下金型２０２の半導体ウエハの載置領域に無数の微細な突起部が形成され、表面がざらざらした状態を言う。本実施の形態では、この微細な突起部は８μｍから１２μｍの範囲で分布している。
【００１７】
さらに、この梨地状に加工された領域２０７は前記半導体ウエハ２０１の径より小さすることが望ましい。これは半導体ウエハ２０１の外周直下に微細な突起部の頂点が位置することを排除するためである。ウエハ２０１の外周直下に突起部が位置すると、その部分に大きな圧力が掛かる可能性があるからである。通常、樹脂封止工程では、数トンから数十トンの圧力が金型に掛かると言われているので、半導体ウエハに対して加わる局所的な圧力は極力低減した方が望ましいと考えられるからである。
【００１８】
この凹凸形状２０７は溝状に形成することも考えられる。例えば、この溝は図３に示されるように互いに平行に延在する複数のスリット２０７−１により形成することもできる。各スリットの幅及び隣接するスリット間の間隔は設計者が適宜設定できる。また、例えば、図４に示されるように連通する螺旋状の溝２０７−２により形成することもできる。螺旋状の溝２０７−２の幅及び間隔等は設計者が適宜設定できる。
【００１９】
下金型２０２の下方には、下金型と上金型により半導体ウエハ２０１を挟み込む際、下金型２０２への衝撃を緩和するため、すなわち、半導体ウエハ２０１へ加わる応力を緩和するために複数の衝撃緩和手段２０８が設けられている。図２の平面図には、この複数の衝撃緩和手段２０８が配置されている部位が模式的に示されている。本実施の形態では、図２に示されるように半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に四つの衝撃緩和手段２０８が設けられている。衝撃緩和手段２０８の数は適宜設定できるが、いずれの場合も半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に設けることが望ましい。
【００２０】
なお、図１には、説明の都合上、衝撃緩和手段２０８は一つのみ示されている。この衝撃緩和手段２０８は上述の半導体ウエハ２０１への応力を緩和する機能に加え、複数の半導体ウエハ間で発生する可能性のある半導体ウエハの厚さのバラツキも吸収できる機能を有する。
【００２１】
これら衝撃緩和手段２０８は下金型２０２等を構成する金属と同種の金属により形成された金属性の圧縮ばねである。上述した通り樹脂封止装置１００は通常１７０〜１８０℃の高温雰囲気に晒されるので、ここでも耐熱性の高い金属性の圧縮ばねが用いられている。この衝撃緩和手段２０８は所定の長さを有するボルト２０８ａを介して固定手段２０８ｂにより第３ブロック２０９に固定されている。この場合、図１に示されるようにブロック２０９との間にはボルト２０８ａが僅かに下降できる程度の隙間が設けられている。
【００２２】
このボルト２０８ａは後述される下部装置２００から下金型２０２を浮かせる工程の際、用いられるものである。ここでは、衝撃緩和手段２０８には後述の下部装置２００から下金型２０２を浮かせる工程で用いられるボルトが内蔵されているが、このボルトの有する機能を衝撃緩和手段２０８と分離して別の構成要素とすることも考えられる。
【００２３】
この第３ブロック２０９には、複数のイジェクタピン２１０をそれぞれ昇降させる駆動部２１１も設けられている。図２の平面図には、この複数の駆動部２１１が配置されている部位が模式的に示されている。本実施の形態では、図２に示されるように半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に四つの駆動部２１１が設けられている。駆動部２１１の数は適宜設定できるが、いずれの場合も半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に設けることが望ましい。
【００２４】
これらイジェクタピン２１０は、後述される通り樹脂で被覆された半導体ウエハ２０１を下金型２０２のウエハ載置領域から取り出す際、駆動部２１１により上昇させられる。それにより、半導体ウエハ２０１が下金型２０２から引き離される。イジェクトピン２１０は、第２ブロック２０４及び下金型２０２を貫通して下金型２０２の表面、すなわち、半導体ウエハを載置する面にまで達している。下金型２０２のウエハ載置領域には、図２に示されるようにイジェクタピン２１０用の穴が設けられている。イジェクタピン２１０も駆動部２１１と同様に半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に設けられている。
【００２５】
これらイジェクタピン２１０は、後述される通り樹脂で被覆された半導体ウエハ２０１を下金型２０２から引き離す際、駆動部２１１により上昇させられる。それにより、半導体ウエハ２０１が下金型２０２のウエハ載置領域から引き離される。
そして、樹脂を金型に導入する工程では、駆動部２１１が電磁弁２１２に応答してイジェクタピン２１０を降下させることにより、イジェクタピン２１０の先端が下金型２０２のウエハ載置領域と実質的に同一面を構成する位置、もしくはウエハ載置面からわずかに後退した位置（図１下方側）になるようイジェクタピン２１０は固定されている。
【００２６】
すなわち、樹脂導入工程では、イジェクタピン２１０の先端は下金型２０２内に位置していると言える。また、樹脂で封止された半導体ウエハ２０１を下金型から離型する工程において、駆動部２１１がイジェクタピン２１０を上昇させることにより、イジェクタピン２１０の先端が下金型２０２の表面から突き出す。この駆動部２１１は下金型２０２等を構成する金属と同種の金属により形成された金属性の圧縮ばね２１１ａ、シリンダー部２１１ｂ、そのシリンダー部２１１ｂを密封するＯリング２１１ｃから構成される。この駆動部２１１は固定手段２１１ｄにより第３ブロック２０９に固定されている。この駆動部２１１では、電磁弁２１２から制御管２１２ａを介して供給されるエアーによりシリンダー部２１１ｂの動作が制御され、そのシリンダー部２１１ｂの動作により圧縮ばね２１１ａの伸縮が制御される。
【００２７】
樹脂供給部２１３は第１ブロック２０３に設けられた孔２０５に連通する樹脂供給管２１３ａ、樹脂２１４を樹脂供給管２１３ａから押し出す供給棒２１３ｂか構成される。この樹脂供給管２１３ａは第１ブロック２０３、第２ブロック２０４及び第３ブロック２０９を貫通している。この樹脂２１４にはタブレット型のエポキシ樹脂が用いられている。この樹脂２１４は１７０〜１８０℃で溶融した後、供給棒２１３ｂにより孔２０５から押し出される。
【００２８】
さらに、第２ブロック２０４の下方には、下金型と上金型により半導体ウエハ２０１を挟み込む際、下金型２０２及び第２ブロック２０４への衝撃を緩和するため、すなわち、半導体ウエハ２０１へ加わる応力を緩和するために複数の衝撃緩和手段２１５が設けられている。この衝撃緩和手段２１５は応力を緩和するという機能に加え、第３ブロック２０９を定位置に保持するという機能を有する。
【００２９】
図２の平面図には、これら衝撃緩和手段２１５が配置されている部位が模式的に示されている。本実施の形態では、図２に示されるように半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に二つの衝撃緩和手段２１５が設けられている。衝撃緩和手段２１５の数は適宜設定できるが、いずれの場合も半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃに対して互いに対称な位置に設けることが望ましい。なお、図１には、説明の都合上、衝撃緩和手段２１５は一つだけ示されている。
【００３０】
この衝撃緩和手段２１５は下金型２０２等を構成する金属と同種の金属により形成された金属性の圧縮ばねである。この衝撃緩和手段２１５はボルト２１５ａを介して固定手段２１５ｂにより基盤２１６に固定されている。
以上の構成要素を備える下部装置２００は基盤２１６上に搭載されている。この基盤２１６は昇降手段２１６ａ、２１６ｂを備えており、下部装置２００を昇降させることができる。
【００３１】
次に、図１に示される樹脂封止装置１００の要部断面図、図５に示される上部装置の上面図及び要部断面図を参照して上部装置３００について説明される。図５の要部断面図は説明の理解を容易にするため、上面図の構成を部分的に示したものである。
【００３２】
この上部装置３００には下金型２０２と協働して半導体ウエハ２０１を金型内部に挟み込む上金型３０１が第1ブロック３０２に設けられた凹部内に収容されている。この上金型３０１は樹脂供給部２１３から供給される樹脂２１４を半導体ウエハ２０１上に導入する空洞部３０１ａを備える。この半導体ウエハ２０１上の空洞部３０１ａはキャビティと称される場合もある。
【００３３】
下部装置２００と同様に、これら上金型３０１及び第1ブロック３０２は下金型２０２を構成する金属材料と同一の材料で形成されている。
この上金型３０１の空洞部３０１ａは半導体ウエハ２０１の外周上に対応する位置でゲート部３０１ｂに連通する。このゲート部３０１ｂは、上金型３０１と下金型２０２とが合体してその内部に樹脂が導入された場合、半導体ウエハ２０１上に形成される樹脂の高さよりもゲート部３０１ｂでの樹脂の高さが低くなるようにその深さが設定されている。
【００３４】
さらに、カル部３０１ｃに形成される樹脂の高さよりもゲート部３０１ｂでの樹脂の高さが低くなるようにその深さが設定されている。この場合の深さとは、半導体ウエハ２０１を上金型３０１と下金型２０２で挟持した場合、半導体ウエハ２０１から上金型３０１表面までの距離のことを示す。すなわち、空洞部３０１ａでの半導体ウエハ２０１から上金型３０１の表面までの高さは、ゲート部３０１ｂでのそれよりも高くなるように設定されている。さらに、カル部３０１ｃでの半導体ウエハ２０１から上金型３０１の表面までの高さは、ゲート部３０１ｂでのそれよりも高くなるように設定されている。
【００３５】
このゲート部３０１ｂは、樹脂供給部２１３及び孔２０５の上に形成されたカル部３０１ｃに連通している。すなわち、空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃは連通した空間として上金型３０１に形成される。換言すれば、上金型３０１は連通した窪みを備えるものである。この窪みの内表面は樹脂が導入される経路を構成する。このゲート部３０１ｂはカル部３０１ｃから空洞部３０１ａに向かって扇状に広がるように形成されている、これは導入された樹脂が空洞部３０１ａ内に広がり易くするためである。
【００３６】
この上金型３０１は下金型２０２と協働して半導体ウエハ２０１を挟み込む。その場合、下金型２０２のサポートピン２０６に上金型３０１のサポートピン穴３０３が係合し、下金型２０２上に載置された半導体ウエハ２０１の外周を下金型２０２と上金型３０１とにより挟み入れるようにして、半導体ウエハ２０１を下金型２０２と上金型３０１で構成された金型内に半導体ウエハ２０１が装着される。図５の上面図に示される点線２０１’は半導体ウエハ２０１が金型内に装着された場合の半導体ウエハ２０１の外周部を示すものである。
【００３７】
この外周部（点線２０１）を上金型３０１で覆うことにより、後述される樹脂封止工程において外周部が樹脂により被覆されない。すなわち、外周部を樹脂の未充填領域とするのである。本実施形態では、この未充填領域は半導体ウエハ２０１の端部から３ｍｍに設定されている。もちろん、未充填領域は半導体ウエハ２０１の端部から３ｍｍに限定されるものではなく、適宜設定されるものである。発明者の知見によれば、未充填領域は数ミリ程度が望ましい。
【００３８】
本実施の形態では、樹脂封止工程の際、上金型３０１内に存在する空気を逃す為、上金型３０１のゲート部３０１ｂと対向する位置に空気を逃す為の複数の空気孔３０４ａが設けられている。この空気孔３０４ａは下金型２０２と上金型３０１とが合体した後、上金型３０１の空洞部３０１ａ等に溜まった空気を外部へ逃がす穴である。この空気孔３０４ａを設けたことにより、樹脂の導入をスムーズに行うことが可能になる。ここでは、空気孔３０４ａはゲート部３０１ｂと対向する位置に４個設けられているが、さらに、上金型３０１の側部３０４ｂ（図５の上下側）、ゲート部３０１ｂの近傍３０４ｃに設けることもできる。これら空気孔を設けたことと、扇状のゲート部３０１ｂの形成により、導入される樹脂は空洞部３０１ａ内、すなわち、半導体ウエハ２０１上に短時間で拡がり易くなる。
【００３９】
それぞれの空気孔の大きさ、或はその数は設計者が適宜選択できるが、ゲート部３０１ｂと対向する位置には、他の部分より多くの空気孔を配置することが望ましい。これはゲート部３０１ｂから導入される樹脂により押される空気を効率良く外部へ排出するためである。
【００４０】
上金型３０１及び第１ブロック３０２は駆動部３０５により第２ブロック３０６に連結されている。この第２ブロック３０６は基盤３０６に固定されている。この駆動部３０５は複数のイジェクタピン３０８をそれぞれ昇降させる機能を有している図５の平面図には、この駆動部３０５が配置されている部位が模式的に示されている。本実施の形態では、図５に示されるように半導体ウエハ２０１を載置する領域の中心２０２ｃの直上に位置する中心２０２ｃ’に対して互いに対称な位置に二つの駆動部３０５が設けられている。駆動部３０５の数は適宜設定できるが、いずれの場合も中心２０２ｃ’に対して互いに対称な位置に設けることが望ましい。
【００４１】
これらイジェクタピン３０８は、後述される通り導入された樹脂を上金型３０１の空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃから引き離す際、駆動部３０５により下降させられる。それにより、半導体ウエハ２０１上の樹脂、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの樹脂が上金型３０１の内表面から引き離される。
【００４２】
これらイジェクトピン３０８は第２ブロック３０６に固定手段３０８ａによりそれぞれ固定されている。上金型３０１の内表面には、図５に示されるようにイジェクタピン３０８用の穴が設けられている。イジェクトピン３０８は、第２ブロック３０６、第１ブロック３０２及び上金型３０１を貫通して上金型３０１の内表面にまで達している。
【００４３】
そして、樹脂を金型に導入する工程では、駆動部３０５が第１ブロック３０２を下降させることにより、イジェクタピン３０８の先端が内表面と実質的に同一面を構成する位置、もしくは内表面からわずかに後退した位置（図１上方側）になるようイジェクタピン３０８は固定されている。すなわち、樹脂導入工程では、イジェクタピン３０８の先端は上金型３０１の空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの連通する窪みの外側に位置していると言える。
【００４４】
また、樹脂で封止された半導体ウエハ２０１を金型から離型する工程において、駆動部３０５が第１ブロック３０２を上昇させることにより、イジェクタピン３０８の先端が上金型３０１の内表面から突き出す。すなわち、離型工程では、イジェクタピン３０８の先端は上金型３０１の空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの連通する窪み内に位置していると言える。
【００４５】
この駆動部３０５は他の要素と同様に同種の金属により形成された金属性の圧縮ばねで構成され、固定手段３０５ａにより基盤３０７に固定されている。すなわち、この上部装置３００は基盤３０７に固定され、下部装置２００のように昇降可能に駆動するものではない。駆動部３０５はイジェクタピン３０８を昇降するためのものであるので、大きな駆動能力を要しない。
【００４６】
次に、この樹脂封止装置１００の動作が図面を参照して説明される。
まず、図１に示されるように下部装置２００と上部装置３００とが離間した状態で半導体ウエハ２０１が下金型２０２のウエハ載置領域、すなわち、凹凸領域２０７上に搭載される。さらに、樹脂２１４が樹脂供給部２１３の樹脂供給管２１３ａ内に投入される。ここでは、上部装置３００及び下部装置２００は図示されない加熱手段により１７０〜１８０℃の温度に加熱される。この温度は樹脂２１４を溶融するための温度である。厳密に言えば、樹脂供給部２１３の樹脂供給管２１３ａにおける温度が樹脂２１４の溶融温度である１７０〜１８０℃の温度になるように上部装置３００及び下部装置２００が昇温されるということになる。従って、樹脂供給管２１３ａに投入された樹脂２１４は溶融化される。
【００４７】
この際、イジェクタピン２１０は駆動部２１１により下金型２０２内に格納されている。イジェクタピン３０８は駆動部３０５により任意の場所に位置する。図１では、イジェクタピン３０８は上金型３０１の内表面から突き出した状態で保持されている。
【００４８】
次に、図６に示されるように昇降手段２１６ａ、２１６ｂにより下部装置２００は上昇し、上部装置３００と下部装置２００とが合体する。これにより、下金型２０４上に載置された半導体ウエハ２０１の外縁が上金型３０１と下金型２０４により挟み込まれる。上金型３０１と下金型２０４とにより構成される金型内に半導体ウエハが装着されると言うこともできる。これにより、樹脂供給部２１３からカル部３０１ｃ、ゲート部３０１ｂを介して空洞部３０１ａまでの連通する空間、すなわち、樹脂の導入経路が確保される。この時、半導体ウエハ２０１の外周部、厳密には、空気孔３０４を除いた半導体ウエハ２０１の外縁が上金型３０１により押さえられ、下金型２０２のサポートピン２０６と上金型３０１のサポートピン穴３０３とが係合している。
【００４９】
この際、駆動部３０５が第１ブロック３０２を下降させることにより、イジェクタピン３０８の先端が内表面と実質的に同一面を構成する位置、もしくは内表面からわずかに後退した位置（図６上方側）になるようイジェクタピン３０８が保持される。
すなわち、イジェクタピン３０８の先端は上金型３０１の空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの連通する窪みの外側に位置している。
【００５０】
上部装置３００と下部装置２００とが合体する工程において、下金型２０２上の半導体ウエハ２０１と上金型３０１とが接触する時、半導体ウエハ２０１に加わる応力は衝撃緩和手段２０８により緩和される。すなわち、下部装置２００が上昇して半導体ウエハ２０１の表面が上金型３０１に押し当たった時、衝撃緩和手段２０８を構成する金属性のばねが縮むことによりその応力が低減される。その時、第２ブロック２０４を支える衝撃緩和手段２１５も同様に半導体ウエハ２０１に加わる応力を緩和するように機能する。
【００５１】
この上部装置３００と下部装置２００とが合体する工程において、固定された上部装置３００に下部装置２００が上昇して合体する理由は以下の通りである。すなわち、上部装置及び下部装置の重さは数百ｋｇにも及ぶものであり、それら自体を駆動する駆動手段は必然的に大きな駆動力を要求されると共に大型化する傾向にある。それ故、そのような大型化した駆動手段を上部装置の上方に設けることは非常に困難性が高いと共に装置コストにも影響を及ぼす。さらに、水平方向のバランスが特に要求される樹脂封止装置において、装置上方に大型かつ重量の大きい駆動手段を設けることは樹脂封止装置全体の水平バランスの保持にも少なからずの影響を与える可能性がある。このようなことは装置設計の困難性をも高めることになる可能性がある。
【００５２】
このような大型かつ重量の大きい駆動手段を本実施の形態では、下部装置２００の下方のみに設け、上部装置３００は固定されている。そして、固定された上部装置３００に下部装置２００が上昇して、両者が合体して一体化される。
従って、大型で重量の大きい駆動手段は樹脂封止装置が設置される基準面上に載置されることになるので、樹脂封止装置の重心が低くなり装置全体の水平バランスの保持も容易になると共に装置設計の容易化も図れる。このようなことは装置を製造するコストにも反映されてくる。
【００５３】
その後、図７に示されるように供給棒２１３ｂが図示されない駆動手段により上昇させられて、溶融化された樹脂２１４が樹脂供給部２１３より押し出される。押し出された樹脂２１４は孔２０５を介してカル部３０１ｃに与えられる。カル部３０１ｃに与えられた樹脂２１４’は供給棒２１３ｂの上昇によりさらに圧力を加えられ、ゲート部３０１ｂを介して空洞部３０１ａ内、すなわち、半導体ウエハ２０１上に充填される。この際、上述した通り空洞部３０１ａ内の空気は空気孔３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃから外部へ排出される。半導体ウエハ２０１上に形成された樹脂２１４’、すなわち、空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの空間を充填した樹脂は所定時間、供給棒２１３ｂにより圧力を加え続けられる。この所定時間とは、樹脂が硬化するまでの時間を言う。本実施の形態では、充填された樹脂は約１００秒間保圧される。
【００５４】
このようにして半導体ウエハ２０１の表面上は樹脂２１４’により被覆される。ここでは、半導体ウエハ２０１の外周部は上述の通り上金型３０１と下金型２０２で覆われているので、外周部が樹脂により被覆されない。すなわち、半導体ウエハ２０１の外周部は樹脂の未充填領域と言える。本実施の形態では、この工程のことを樹脂封止工程と称する場合がる。
【００５５】
その後、図８に示されるように昇降手段２１６ａ、２１６ｂにより下部装置２００が降下する。これにより半導体ウエハ２０１が上金型３０１と下金型２０２とにより挟み込まれた状態、すなわち、半導体ウエハ２０１が金型内に装着された状態が開放される。ここで、下部装置２００の降下開始と同時に、駆動部３０５により上部装置３００の第１ブロック３０２が上昇することにより、イジェクタピン３０８の先端が上金型３０１の内表面から突き出す。すなわち、この工程では、イジェクタピン３０８の先端は上金型３０１の空洞部３０１ａ、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの連通する窪み内に位置するように飛び出す。
【００５６】
それにより、半導体ウエハ２０１上の樹脂、ゲート部３０１ｂ及びカル部３０１ｃの樹脂が上金型３０１の内表面から引き離される。下部装置２００の降下開始と同時に、樹脂供給部２１３の供給棒２１３ｂも降下し初期の状態に戻る。すなわち、図１及び図６に示される押圧を開始する前、つまり樹脂封止工程の前の状態に供給棒２１３ｂは降下する。
【００５７】
ここで樹脂２１４’で被覆された半導体ウエハ２０１及びゲート部３０１ｂに形成された樹脂３０１ｂ’の形状が図９（ａ）の上面図及び図９（ｂ）の断面図に示されている。ゲート部３０１ｂに形成された樹脂３０１ｂ’は溶融された樹脂２１４がゲート部３０１ｂを通過した痕跡とも言える。図９（ｂ）から明らかなように半導体ウエハ２０１上に形成される樹脂２１４’の高さよりも半導体ウエハの外周部２０１’上におけるゲート部３０１ｂの樹脂３０１ｂ’の高さは低い。さらに、前出の説明及び図面から明らかな通り、カル部３０１ｃに形成される樹脂３０１ｃ’の高さよりも半導体ウエハの外周部２０１’上におけるゲート部３０１ｂの樹脂３０１ｂ’の高さは低い。
【００５８】
さらに、ゲート部３０１ｂはカル部３０１ｃから空洞部３０１ａに向かって扇状に広がるように形成されているので、ゲート部３０１ｂの樹脂３０１ｂ’もそれを反映した形状を有する。
上述の通り下金型２０２上に載置された半導体ウエハ２０１の外周を下金型２０２と上金型３０１とにより挟み入れるようにして、半導体ウエハ２０１を下金型２０２と上金型３０１で構成された金型内に半導体ウエハ２０１が装着されるので、外周部２０１’は樹脂により被覆されない。すなわち、外周部２０１’は樹脂の未充填領域となっている。
【００５９】
その後、図１０に示されるように下部装置２００は昇降手段２１６ａ及び２１６ｂにより更に降下される。そして、下部装置２００の降下が所定の位置を超えた時、すなわち、衝撃緩和手段２１５のボトル２１５ａで定義された距離を越えた場合、第１ブロック２０３及び第２ブロック２０４はボルト２１５ａが制約となり、それ以上降下することができなくなる。同時に、下金型２０２はボルト２０８ａが制約となり、それ以上降下することができなくなる。さらに下部装置２００の降下が続けられると、下金型２０２が第１ブロック２０３及び第２ブロック２０４から押し上げられ、所定距離だけ離間する。
【００６０】
この時、樹脂供給部２１３の供給棒２１３ｂもカル部３０１ｃに形成された樹脂３０１ｃ’及びゲート部３０１ｂに形成された樹脂３０１ｂ’を押し上げるように再び上昇する。この供給棒２１３ｂの上昇は下金型２０２の上昇と同期するものである。すなわち、下金型２０２がボルト２０８ａにより上昇を開始すると同時に、供給棒２１３ｂも樹脂３０１ｂ’及び３０１ｃ’を押し上げる。この下金型２０２の上昇及び供給棒２１３ｂの上昇は基盤２１６に設けられた図示されない制御手段によりそのタイミングが制御されている。
【００６１】
ここで下金型２０２の上昇に併せて供給棒２１３ｂを上昇させる理由が図１１の部分的に拡大された断面図を参照して述べられる。
図１１（ａ）には、下金型２０２上に半導体ウエハ２０１を載置した状態が部分的に拡大されて示されている。図示されるように半導体ウエハ２０１を下金型２０２のウエハ載置領域に搭載した際、半導体ウエハ２０１と第１ブロック２０３との間には微小な隙間Ｇが形成される。ここで下金型２０２と上金型３０１とを合体させる、すなわち、半導体ウエハ２０１を金型内に装着すると、隙間Ｇはゲート部３０１ｂの空間と連通する。
【００６２】
なお、図１１（ａ）において半導体ウエハ２０１の上面と第１ブロック２０３の上面との間には段差が生じていたが、下金型２０２と上金型３０１とを合体させる時にその段差は解消される。この段差が解消される際に生じる半導体ウエハ２０１への下方向への応力も前述した衝撃緩和手段２０８及び２１５により緩和されている。
【００６３】
その後、樹脂封止工程において、ゲート部３０１ｂ、空洞部３０１ａに樹脂２１４が導入されると、図１１（ｃ）に示されるようにこの隙間Ｇにも同様に樹脂が導入される。この隙間Ｇは概ね半導体ウエハ２０１の全周に形成されているので、樹脂封止工程の直後、隙間Ｇに形成された樹脂で半導体ウエハ２０１が取り囲まれていることになる。この状態はゲート部３０１ｂの樹脂３０１ｂ’の半導体ウエハ２０１及び第１ブロック２０３への密着力に加え、半導体ウエハ２０１の側壁と第１ブロック２０３への密着力が存在していることを示している。当然、この密着力はゲート部３０１ｂの周辺において特に顕著である。
【００６４】
このような状態のまま、例えば下金型２０２のみを上昇させて半導体ウエハ２０１を下金型２０２から引き離そうとすると、上述の密着力によりゲート部３０１ｂに近い半導体ウエハ２０１の一部に過大な応力が発生する可能性がある。この過大な応力は半導体ウエハ２０１を破損する可能性、破損しないまでもウエハの反り等の何らかの影響を半導体ウエハに与える可能性がある。
【００６５】
そこで、ゲート部３０１ｂの樹脂３０１ｂ’及びカル部３０１ｃ’の樹脂３０１ｃ’と第１ブロック２０３との密着を主に供給棒２１３ｂの上昇により剥離しつつ、隙間Ｇの樹脂の密着を主に下金型２０２の上昇により剥離するようにした。このように下金型２０２と供給棒２１３ｂを同時に上昇させるので、半導体ウエハ２０１の外周部２０１’に樹脂の密着による局部的な応力が集中するのを防ぐことが可能となる。すなわち、この下金型２０２と供給棒２１３ｂの上昇工程は、半導体ウエハを取り囲む樹脂及びゲート部及びカル部の樹脂と第１ブロック２０３との密着を下金型の上昇力と供給棒の上昇力により破壊するものである。
【００６６】
再び樹脂封止装置１００の動作の説明が述べられる。
下金型２０２が第１ブロック２０３及び第２ブロック２０４から押し上げられ、所定距離だけ離間した後、電磁弁２１２に応答して駆動部２１１がイジェクトピン２１０を上昇させる。これにより、イジェクタピン２１０の先端が下金型２０２の表面から突き出し、半導体ウエハ２０１は下金型２０２のウエハ載置領域から引き離される。下部装置２００は図１に示されるように初期の状態まで上昇する。
【００６７】
同時に供給棒２１３ｂは再び下降して初期の状態に戻る。この半導体ウエハ２０１を下金型２０２から離型した後、半導体ウエハ２０１及びウエハを被覆する樹脂２１４’、ゲート部の樹脂３０１ｂ’及びカル部の樹脂３０１ｃ’は、複数のイジェクトピン２１０によりのみ支持された状態となる。図１２には、イジェクタピン２１０が下金型２０２の表面より突き出して、半導体ウエハ２０１を支持している様子が拡大されて示されている。
【００６８】
上述の通り、下金型２０２のウエハ載置領域は、凹凸形状２０７に加工されているので、樹脂封止された半導体ウエハを下金型から取り出す際、半導体ウエハと金型との密着を防ぎ取り出し作業を円滑かつ正確に行うことが可能となる。
この後、イジェクタピン２１０により下金型２０２から浮かされた半導体ウエハ２０１は図１４（ａ）に示されるように樹脂封止装置１００から搬出する。続いて、ゲート部の樹脂３０１ｂ’及びカル部の樹脂３０１ｃ’を半導体ウエハの外周（例えば、線分Ｘ−Ｘ’）に沿って切断する。それにより、図１４（ｂ）に示されるような樹脂２１４’で被覆された半導体ウエハ２０１を得る。
【００６９】
ゲート部３０１ｂに形成された樹脂３０１ｂ’の厚さは半導体ウエハ２０１上の樹脂２１４’及びカル部３０１ｃに形成された樹脂３０１ｃ’より薄いので、この切断工程は正確かつ容易に実施するすることが可能となる。すなわち、半導体ウエハ２０１の外周２０１’上でゲート部の樹脂３０１ｂ’の厚さが薄くなっているので、その部分の樹脂層は他の部分の樹脂層に比べ脆くなっている。従って、その脆くなった部分に機械的な力を加えれば、正確かつ容易に切断が行える。カッター等で切断する場合においても、切断に要する時間が短くなると共に、切断時に発生する樹脂の塵埃も低減することができる。
【００７０】
ゲート部の位置が半導体ウエハの外周から離間した位置、すなわち半導体ウエハの外縁よりさらに内側或は外側（カル部側）に設置された場合、図１４（ａ）に示される切断工程が実施されると、上述のような効果は得られないことは明らかであろう。さらには、ゲート部に近接する半導体ウエハ上の樹脂の部分的な剥がれ、或は半導体ウエハの外側にゲート部の樹脂の残留などが発生する可能性もある。これらは、その後の工程に影響を及ぼすものであり、発生を防止することが望ましい。
【００７１】
続いて、図１４（ｃ）に示されるように樹脂２１４’の表面を研磨装置Ｐにより研磨する。この研磨により半導体ウエハ上に形成された複数の回路素子にそれぞれ接続される複数の電極が露出される。この研磨工程の実施には、樹脂２１４’が半導体ウエハ２０１上に均一に形成されていることが前提であるので、上述した通りこの樹脂封止装置では装置の水平方向のバランスの維持に特に着目されている。
【００７２】
続いて、必要により露出した電極上に外部電極Ｅが形成される。図１４（ｄ）には、この外部電極としてボール状の電極が示されているが、その形状はこれに限らない。例えば、平面状の電極パッド等を用いることも可能である。ここでダイシングカッターＤＣを用いて半導体ウエハ２０１から図１４（ｅ）に示されるように個々の半導体装置ＳＤを分離する。この半導体装置ＳＤはチップサイズパッケージ構造（ＣＳＰ構造）と呼ばれる小型化された装置である。詳述した本実施の形態は、このＣＳＰ構造を有する半導体装置を製造する方法に適用されることが望ましい。
【００７３】
半導体ウエハ２０１上の全面が樹脂で覆われている場合、切断箇所の特定が難しいのでこの分離は困難な工程になることが予想される。一方、本実施の形態では、上述通り半導体ウエハ２０１の外周部２０１’は樹脂により被覆されていないので、図１５に示されるように半導体ウエハ２０１上で複数の回路素子ＩＣを互いに分離するグリッドラインＧＬが外周部２０１’に露出している。このグリッドラインＧＬは半導体ウエハ２０１上に縦横に延在している。
【００７４】
従って、外周部２０１’に露出されたグリッドラインＧＬを目印にすれば、半導体ウエハを縦横に、すなわち、個々の半導体装置ＳＤに正確に切断することが可能となる。すなわち、上述の工程を経て形成された半導体ウエハ２０１は、ウエハから個々の半導体装置を分離するダイシング工程を正確にし、かつ、容易に実施することを可能とするものである。
【００７５】
本発明は例証的な実施態様を用いて説明されたが、この説明は限定的な意味に受け取られてはならない。この例証的な実施態様の様々な変更、並びに本発明のその他の実施態様は当業者にはこの説明を参考にすることによって明らかになるであろうと考えられる。従って、特許請求の範囲はそれら全ての変更または実施態様を本発明の真の範囲に含むものであろうと考えられる。
【００７６】
【発明の効果】
本願の代表的な発明では、下金型の下方に半導体上ウエハに加わる力を軽減するための衝撃緩和手段が設けられているので、樹脂封止工程において半導体ウエハに加わる力を緩和することができる。
本願の他の代表的な発明では、下金型の半導体ウエハを載置する部分に凹凸形状が形成されているので、樹脂封止された半導体ウエハを金型から取り出す際、半導体ウエハと金型との密着を防ぎ取り出し作業を円滑かつ正確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止装置に半導体ウエハが搭載された工程を示す断面図である。
【図２】下金型を部分的に示す上面図及び断面図である。
【図３】下金型の半導体ウエハ載置領域の第１変形例を示す上面図である。
【図４】下金型の半導体ウエハ載置領域の第２変形例を示す上面図である。
【図５】上金型を部分的に示す上面図及び断面図である。
【図６】半導体ウエハが金型内に装着された工程を示す断面図である。
【図７】半導体ウエハ上に樹脂を封止する工程を示す断面図である。
【図８】上部装置から下部装置を引き離す工程を示す断面図である。
【図９】半導体ウエハ上及びゲート部に形成された樹脂層の形状を部分的に示す上面図及び断面図である。
【図１０】半導体ウエハ上、ゲート部及びカル部に規制された樹脂を第１ブロックより引き離す工程を示す断面図である。
【図１１】半導体ウエハの外周部及びゲート部との関係を説明する部分的な断面図である。
【図１２】樹脂で被覆された半導体ウエハを下金型から引き離す工程を示す断面図である。
【図１３】半導体ウエハを下金型から引き離す工程における半導体ウエハとイジェクトピンとの関係を部分的に示す断面図である。
【図１４】樹脂封止された半導体ウエハから半導体装置を製造するまでの工程を順に示す断面図である。
【図１５】樹脂封止された半導体ウエハを示す上面図である。
【符号の説明】
１００樹脂封止装置
２００下部装置
３００上部装置
２０１半導体ウエハ
２０１’半導体ウエハの外周部
２０２下金型
２０７凹凸形状領域（半導体ウエハ載置領域）
２０８衝撃緩和手段
２１３樹脂供給部
２１４樹脂
３０１上金型
３０１ａ空洞部（キャビティ部）
３０１ｂゲート部
３０１ｃカル部
２１０、３０８イジェクトピン
Ｐ研磨装置
ＤＣダイシングカッター
ＳＤチップサイズパッケージ型の半導体装置
ＧＬグリッドライ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a technique for sealing a semiconductor wafer formed with a plurality of semiconductor elements with a resin in the wafer state.
[0002]
[Prior art]
In recent years, along with the demand for downsizing of electronic devices, downsizing of semiconductor devices is increasingly required. Therefore, as one method for realizing miniaturization of a semiconductor device, a semiconductor device having a chip size package structure (CSP structure) in which the shape of the semiconductor device is as close as possible to a semiconductor element (IC chip) has been proposed.
[0003]
The semiconductor device having this CSP structure is generally formed by the following process. That is, after the step of forming a plurality of semiconductor elements on a semiconductor wafer, the step of mounting the semiconductor wafer in a mold and sealing the surface of the semiconductor wafer on which the semiconductor elements are formed with a thermoplastic resin, The steps of removing the resin-sealed semiconductor wafer from the mold, polishing the resin to a predetermined thickness to expose the electrodes on each semiconductor element, and cutting the semiconductor wafer and separating it into individual semiconductor devices are performed in order. Thus, a semiconductor device having a CSP structure is obtained. It is also necessary to form an external electrode such as a solder ball on the exposed electrode of the semiconductor element.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional manufacturing method and manufacturing apparatus for obtaining a semiconductor device having a CSP structure, a very large force is applied to the semiconductor wafer in the process of mounting the semiconductor wafer in a mold and sealing the surface of the wafer with a resin. Damage to the wafer may occur. Furthermore, when taking out the resin-sealed semiconductor wafer from the mold, there may be a problem that the semiconductor wafer and the mold are in close contact with each other and the removal operation cannot be performed smoothly.
As the diameter of the semiconductor wafer increases, the area where the semiconductor wafer and the mold are brought into close contact with each other increases.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is to reduce damage to the semiconductor wafer by reducing the force applied to the semiconductor wafer as much as possible in the process of mounting the semiconductor wafer in the mold and sealing the surface of the wafer with resin. It is to reduce as much as possible.
Furthermore, another object of the representative invention of the present application is to prevent the semiconductor wafer and the mold from being in close contact with each other when the resin-encapsulated semiconductor wafer is removed from the mold, and to perform the removal operation smoothly and accurately. .
[0006]
In order to achieve the above object, in the representative invention of the present application, an impact relaxation means for reducing the force applied to the wafer on the semiconductor is provided below the lower mold.
By providing such impact mitigation means, the force applied to the semiconductor wafer in the resin sealing process as described above can be mitigated.
In order to achieve the other object described above, in another representative invention of the present application, a concave / convex shape is formed in a portion on which a lower mold semiconductor wafer is placed.
By providing such a concavo-convex shape, when taking out the resin-sealed semiconductor wafer from the mold, it becomes possible to prevent the semiconductor wafer and the mold from coming into close contact with each other and to perform the take-out operation smoothly and accurately.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In this section, only representative elements are described to facilitate understanding of the invention. The drawings provided for this description are appropriately scaled or enlarged for convenience of description.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a main part of a semiconductor wafer resin sealing device 100 according to an embodiment of the present invention. The resin sealing device 100 includes a lower device 200 and an upper device 300. A lower mold described later is formed in the lower apparatus 200, and an upper mold described later is similarly formed in the upper apparatus 300. For this reason, the lower device 200 may be referred to as a lower die or a lower die, and the upper device 300 may be referred to as an upper die or an upper die. The description is described by defining the part directly sandwiched as a lower mold and an upper mold.
[0008]
First, the lower device 200 will be described with reference to a main part sectional view of the resin sealing device 100 shown in FIG. 1, a top view of the lower device 200 shown in FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the top view for easy understanding of the description.
[0009]
In the lower device 200, a lower mold 202 on which a semiconductor wafer 201 having a plurality of semiconductor elements formed thereon is placed is housed in a recess provided in a substantially central portion of the first block 203. That is, the first block 203 supports the lower mold 202 by means not shown. Further, the lower mold 202 and the first block 203 are stored in a recess provided at a substantially central portion of the second block 204. That is, the second block 204 supports the lower mold 202 and the first block 203. It can be said that the lower mold 202 slides on the first block 203 and the second block 204. In FIG. 2, only the outer periphery of the semiconductor wafer 201 is represented by a solid line to help understand the explanation. Therefore, the state of the wafer placement area of the lower mold 202 can be seen from the drawing.
[0010]
In the present embodiment, the lower mold 202, the first block 203, and the second block 204 are all formed of the same metal material. In the resin sealing step to be described later, the resin sealing device 100 is usually exposed to a high temperature atmosphere of 170 to 180 ° C. Therefore, most of the components of the resin sealing device 100 are made of a metal material having high heat resistance. Further, the same type of metal is used in the resin sealing device. This is because, when different types of metals are used, the degree of expansion is different from each other in a high temperature atmosphere due to the difference in the thermal expansion coefficient thereof, so that distortion that is expected to occur in the apparatus is prevented. In the resin sealing device, since the resin is uniformly formed on the semiconductor wafer, great attention is paid to maintaining the horizontal balance of the device and removing distortion and the like in each part as described later. It has been broken.
[0011]
Of course, it is considered that materials other than metal can be applied if they have heat resistance, and different materials can be applied if the respective thermal expansion coefficients can be reliably controlled. In the present embodiment, an example in which the same kind of metal considered to be the best at the present stage is applied from the viewpoint of device manufacturing cost and device design ease is shown. Also in the following description, unless otherwise specified, the main part of each component is formed of the same material as the metal material constituting the lower mold 202, the first block 203, and the second block 204 described above. Shall.
[0012]
A protrusion 202 a made of the same metal material as that of the lower mold 202 is provided on the lower side of the lower mold 202, that is, on the center portion on the side facing the second block 204. The protrusion 202 a penetrates the second block 204 and is exposed from the lower surface of the second block 204. This protrusion 202a is provided mainly to maintain the horizontal balance of the lower mold 202. That is, the horizontal stability of the lower mold 202 is further improved by disposing the protruding portion 202a. In the present embodiment, an example is shown in which one protrusion 202a is formed at the lower center of the lower mold 202, but the present invention is not limited to this. That is, it is conceivable to provide three to four protruding portions on the lower side of the lower mold 202. In this case, it is desirable that the lower mold 202 is disposed at a position symmetrical with respect to the center of the lower mold 202, that is, the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed. This is to maintain the horizontal balance of the lower mold 202 described above.
[0013]
In the vicinity of the lower mold 202, a hole 205 of a resin supply unit that supplies resin to the semiconductor wafer 201 is disposed. The hole 205 passes through the first block 203 and the second block 204.
A plurality of support pins 206 are provided around the area where the semiconductor wafer 201 of the lower mold 202 is placed. The support pins 206 define a wafer mounting area and have a function of preventing the wafer from shifting when the wafer surface is sealed with resin. The shape of the semiconductor wafer 201 to be placed is not limited to that shown in FIG. 2, and various shapes are conceivable. Therefore, the support pins 206 are arranged according to the shape of the wafer, that is, the outer shape of the wafer. The position to be set is appropriately set.
[0014]
The wafer placement area of the lower mold 202 is processed into a concavo-convex shape 207. By providing such a concavo-convex shape, when taking out the resin-sealed semiconductor wafer 201 from the mold, it becomes possible to prevent the semiconductor wafer and the mold from coming into close contact with each other and to perform the take-out operation smoothly and accurately. That is, the uneven shape 207 is provided to make it easier to separate the semiconductor wafer 201 from the lower mold. The back surface of the semiconductor wafer 201 is often used after being polished by a back grinding method, and the polished back surface is likely to be in close contact with a mold processed into a mirror surface.
[0015]
Further, when the semiconductor wafer is sandwiched between the upper mold and the lower mold in the resin sealing step, a large pressure is applied to the semiconductor wafer, so that the degree of adhesion between the mold and the semiconductor wafer is further increased. The resin sealing device 100 has several tons to several tens of tons / cm in the resin sealing step. ² The pressure of is applied. Therefore, several tons / cm for the upper and lower molds. ² Pressure is applied. In order to reduce the adhesion between the semiconductor wafer and the mold, the uneven shape 207 is provided in the region where the semiconductor of the lower mold is placed. The concave / convex shape 207 is provided in order to prevent the semiconductor wafer and the mold from being in close contact with each other when the resin-sealed semiconductor wafer is taken out from the lower mold, as will be described later, and to perform the removal operation smoothly.
[0016]
The uneven shape 207 is formed in a satin shape by electric discharge machining. The textured surface means a state in which the surface of the metal material is roughened by processing such as electric discharge machining. In other words, it means a state in which countless fine protrusions are formed on the mounting region of the semiconductor wafer of the lower mold 202 and the surface is rough. In the present embodiment, the fine protrusions are distributed in the range of 8 μm to 12 μm.
[0017]
Furthermore, it is desirable that the area 207 processed into a satin finish is smaller than the diameter of the semiconductor wafer 201. This is to eliminate the position of the fine apex of the protrusion just below the outer periphery of the semiconductor wafer 201. This is because if the protrusion is positioned directly under the outer periphery of the wafer 201, a large pressure may be applied to that portion. Usually, in the resin sealing process, it is said that a pressure of several tons to several tens of tons is applied to the mold, so it is considered desirable to reduce the local pressure applied to the semiconductor wafer as much as possible. is there.
[0018]
It is conceivable that the uneven shape 207 is formed in a groove shape. For example, the groove may be formed by a plurality of slits 207-1 extending in parallel to each other as shown in FIG. The designer can appropriately set the width of each slit and the interval between adjacent slits. Further, for example, as shown in FIG. 4, it can be formed by a spiral groove 207-2 that communicates. The designer can appropriately set the width and interval of the spiral groove 207-2.
[0019]
Below the lower mold 202, there are a plurality of pieces in order to reduce the impact on the lower mold 202 when the semiconductor wafer 201 is sandwiched between the lower mold and the upper mold, that is, to reduce the stress applied to the semiconductor wafer 201. The impact mitigating means 208 is provided. The plan view of FIG. 2 schematically shows a portion where the plurality of impact relaxation means 208 are arranged. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, four impact relaxation means 208 are provided at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed. Although the number of impact relaxation means 208 can be set as appropriate, in any case, it is desirable to provide them at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region where the semiconductor wafer 201 is placed.
[0020]
In FIG. 1, only one impact mitigating means 208 is shown for convenience of explanation. In addition to the above-described function of relieving stress on the semiconductor wafer 201, the impact relaxation means 208 has a function of absorbing variations in the thickness of semiconductor wafers that may occur between a plurality of semiconductor wafers.
[0021]
These impact mitigating means 208 are metallic compression springs formed of the same kind of metal as that constituting the lower mold 202 and the like. Since the resin sealing device 100 is usually exposed to a high temperature atmosphere of 170 to 180 ° C. as described above, a metal compression spring having high heat resistance is also used here. The impact relaxation means 208 is fixed to the third block 209 by a fixing means 208b via a bolt 208a having a predetermined length. In this case, as shown in FIG. 1, a gap is provided between the block 209 and the bolt 208 a so that the bolt 208 a can be slightly lowered.
[0022]
The bolt 208a is used in the process of floating the lower mold 202 from the lower device 200 described later. Here, the impact mitigating means 208 incorporates a bolt used in the process of floating the lower mold 202 from the lower device 200, which will be described later, but the function of this bolt is separated from the impact mitigating means 208 to have another configuration. It can be considered as an element.
[0023]
The third block 209 is also provided with a drive unit 211 that moves the plurality of ejector pins 210 up and down. In the plan view of FIG. 2, a part where the plurality of driving units 211 are arranged is schematically shown. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, four driving units 211 are provided at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed. The number of the drive units 211 can be set as appropriate, but in any case, it is desirable to provide the drive units 211 at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region where the semiconductor wafer 201 is placed.
[0024]
These ejector pins 210 are raised by the drive unit 211 when the semiconductor wafer 201 coated with resin is taken out from the wafer placement area of the lower mold 202 as will be described later. Thereby, the semiconductor wafer 201 is separated from the lower mold 202. The eject pin 210 passes through the second block 204 and the lower mold 202 and reaches the surface of the lower mold 202, that is, the surface on which the semiconductor wafer is placed. As shown in FIG. 2, holes for ejector pins 210 are provided in the wafer placement region of the lower mold 202. The ejector pins 210 are also provided at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed, like the drive unit 211.
[0025]
These ejector pins 210 are raised by the drive unit 211 when the semiconductor wafer 201 covered with resin is pulled away from the lower mold 202 as described later. As a result, the semiconductor wafer 201 is separated from the wafer placement area of the lower mold 202.
In the step of introducing the resin into the mold, the drive unit 211 lowers the ejector pin 210 in response to the electromagnetic valve 212, so that the tip of the ejector pin 210 is substantially equal to the wafer placement area of the lower mold 202. The ejector pins 210 are fixed so that they are located on the same surface or slightly retracted from the wafer mounting surface (lower side in FIG. 1).
[0026]
That is, it can be said that the tip of the ejector pin 210 is located in the lower mold 202 in the resin introduction process. Further, in the process of releasing the semiconductor wafer 201 sealed with resin from the lower mold, the drive unit 211 raises the ejector pin 210, so that the tip of the ejector pin 210 protrudes from the surface of the lower mold 202. The drive unit 211 includes a metallic compression spring 211a formed of the same kind of metal as that constituting the lower mold 202 and the like, a cylinder portion 211b, and an O-ring 211c that seals the cylinder portion 211b. The driving unit 211 is fixed to the third block 209 by fixing means 211d. In the drive unit 211, the operation of the cylinder part 211b is controlled by the air supplied from the electromagnetic valve 212 via the control pipe 212a, and the expansion and contraction of the compression spring 211a is controlled by the operation of the cylinder part 211b.
[0027]
The resin supply unit 213 includes a resin supply pipe 213a that communicates with a hole 205 provided in the first block 203, and a supply rod 213b that pushes out the resin 214 from the resin supply pipe 213a. The resin supply pipe 213a passes through the first block 203, the second block 204, and the third block 209. The resin 214 is a tablet type epoxy resin. The resin 214 is melted at 170 to 180 ° C. and then extruded from the hole 205 by the supply rod 213b.
[0028]
Further, below the second block 204, when the semiconductor wafer 201 is sandwiched between the lower mold and the upper mold, the impact on the lower mold 202 and the second block 204 is reduced, that is, the semiconductor wafer 201 is added. In order to relieve the stress, a plurality of impact relieving means 215 are provided. The impact relaxation means 215 has a function of holding the third block 209 in a fixed position in addition to a function of relaxing stress.
[0029]
In the plan view of FIG. 2, a portion where these impact relaxation means 215 are arranged is schematically shown. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, two impact relaxation means 215 are provided at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed. The number of impact relaxation means 215 can be set as appropriate, but in any case, it is desirable to provide them at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed. In FIG. 1, only one impact relaxation means 215 is shown for convenience of explanation.
[0030]
The impact relaxation means 215 is a metallic compression spring formed of the same kind of metal as that constituting the lower mold 202 or the like. The impact relaxation means 215 is fixed to the base 216 by fixing means 215b via bolts 215a.
The lower device 200 including the above components is mounted on the base 216. The base 216 includes lifting means 216a and 216b, and the lower device 200 can be lifted and lowered.
[0031]
Next, the upper device 300 will be described with reference to a main part sectional view of the resin sealing device 100 shown in FIG. 1, a top view of the upper device shown in FIG. The main part sectional view of FIG. 5 partially illustrates the configuration of the top view in order to facilitate understanding of the description.
[0032]
In the upper device 300, an upper die 301 for sandwiching the semiconductor wafer 201 inside the die in cooperation with the lower die 202 is accommodated in a recess provided in the first block 302. The upper mold 301 includes a cavity 301 a for introducing the resin 214 supplied from the resin supply unit 213 onto the semiconductor wafer 201. The cavity 301a on the semiconductor wafer 201 may be referred to as a cavity.
[0033]
Similar to the lower device 200, the upper mold 301 and the first block 302 are formed of the same material as the metal material that constitutes the lower mold 202.
The cavity 301 a of the upper mold 301 communicates with the gate portion 301 b at a position corresponding to the outer periphery of the semiconductor wafer 201. When the upper mold 301 and the lower mold 202 are merged and the resin is introduced into the gate portion 301b, the resin in the gate portion 301b is higher than the height of the resin formed on the semiconductor wafer 201. The depth is set so that the height is lowered.
[0034]
Further, the depth is set so that the resin at the gate portion 301b is lower than the resin formed at the cull portion 301c. The depth in this case indicates the distance from the semiconductor wafer 201 to the surface of the upper mold 301 when the semiconductor wafer 201 is sandwiched between the upper mold 301 and the lower mold 202. That is, the height from the semiconductor wafer 201 to the surface of the upper mold 301 in the hollow portion 301a is set to be higher than that in the gate portion 301b. Further, the height from the semiconductor wafer 201 to the surface of the upper mold 301 at the cull portion 301c is set to be higher than that at the gate portion 301b.
[0035]
The gate portion 301 b communicates with a cull portion 301 c formed on the resin supply portion 213 and the hole 205. That is, the hollow portion 301a, the gate portion 301b, and the cull portion 301c are formed in the upper mold 301 as a communicating space. In other words, the upper mold 301 is provided with a communicating recess. The inner surface of this recess constitutes a path through which resin is introduced. The gate portion 301b is formed so as to spread in a fan shape from the cull portion 301c toward the cavity portion 301a. This is to facilitate introduction of the introduced resin into the cavity portion 301a.
[0036]
The upper mold 301 sandwiches the semiconductor wafer 201 in cooperation with the lower mold 202. In that case, the support pin hole 303 of the upper mold 301 is engaged with the support pin 206 of the lower mold 202, and the outer periphery of the semiconductor wafer 201 placed on the lower mold 202 is placed on the lower mold 202 and the upper mold. The semiconductor wafer 201 is mounted in a mold constituted by the lower mold 202 and the upper mold 301 so that the semiconductor wafer 201 is sandwiched between the lower mold 202 and the upper mold 301. A dotted line 201 ′ shown in the top view of FIG. 5 shows the outer peripheral portion of the semiconductor wafer 201 when the semiconductor wafer 201 is mounted in the mold.
[0037]
By covering this outer peripheral portion (dotted line 201) with the upper mold 301, the outer peripheral portion is not covered with the resin in the resin sealing step described later. That is, the outer peripheral portion is set as an unfilled region of resin. In this embodiment, this unfilled region is set to 3 mm from the end of the semiconductor wafer 201. Of course, the unfilled region is not limited to 3 mm from the end of the semiconductor wafer 201, and is set as appropriate. According to the inventor's knowledge, the unfilled region is preferably about several millimeters.
[0038]
In the present embodiment, in the resin sealing process, in order to escape air existing in the upper mold 301, a plurality of air holes 304a for releasing air are provided at positions facing the gate portion 301b of the upper mold 301. Is provided. The air hole 304a is a hole through which the air accumulated in the cavity 301a of the upper mold 301 is released to the outside after the lower mold 202 and the upper mold 301 are combined. By providing the air holes 304a, it is possible to smoothly introduce the resin. Here, four air holes 304a are provided at positions facing the gate portion 301b, but are further provided in the side portion 304b (upper and lower sides in FIG. 5) of the upper mold 301 and in the vicinity 304c of the gate portion 301b. You can also. Due to the provision of these air holes and the formation of the fan-shaped gate portion 301b, the introduced resin easily spreads in the cavity portion 301a, that is, on the semiconductor wafer 201 in a short time.
[0039]
The size or number of each air hole can be selected as appropriate by the designer, but it is desirable to arrange more air holes than the other parts at a position facing the gate portion 301b. This is to efficiently discharge the air pushed by the resin introduced from the gate portion 301b to the outside.
[0040]
The upper mold 301 and the first block 302 are connected to the second block 306 by the driving unit 305. The second block 306 is fixed to the base 306. The drive unit 305 has a function of moving the plurality of ejector pins 308 up and down. The plan view of FIG. 5 schematically shows a portion where the drive unit 305 is disposed. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, two drive units 305 are provided at positions symmetrical to each other with respect to a center 202c ′ located immediately above the center 202c of the region on which the semiconductor wafer 201 is placed. . The number of driving units 305 can be set as appropriate, but in any case, it is desirable to provide the driving units 305 at positions symmetrical to each other with respect to the center 202c ′.
[0041]
The ejector pins 308 are lowered by the drive unit 305 when the introduced resin is pulled away from the cavity 301a, the gate 301b, and the cull 301c of the upper mold 301 as described later. Thereby, the resin on the semiconductor wafer 201 and the resin on the gate part 301 b and the cull part 301 c are separated from the inner surface of the upper mold 301.
[0042]
These eject pins 308 are fixed to the second block 306 by fixing means 308a. As shown in FIG. 5, holes for the ejector pins 308 are provided on the inner surface of the upper mold 301. The eject pin 308 passes through the second block 306, the first block 302 and the upper mold 301 and reaches the inner surface of the upper mold 301.
[0043]
In the step of introducing the resin into the mold, the drive unit 305 lowers the first block 302 so that the tip of the ejector pin 308 is substantially flush with the inner surface or slightly from the inner surface. The ejector pin 308 is fixed so as to be in a position retracted to the upper side (upper side in FIG. 1). That is, in the resin introduction process, it can be said that the tip of the ejector pin 308 is located outside the hollow where the cavity 301a, the gate 301b, and the cull 301c communicate with each other.
[0044]
Further, in the step of releasing the resin-sealed semiconductor wafer 201 from the mold, the drive unit 305 raises the first block 302 so that the tip of the ejector pin 308 protrudes from the inner surface of the upper mold 301. . That is, in the mold release process, it can be said that the tip of the ejector pin 308 is located in a recess communicating with the cavity 301a, the gate 301b, and the cull 301c of the upper mold 301.
[0045]
The drive unit 305 is composed of a metallic compression spring formed of the same kind of metal as the other elements, and is fixed to the base 307 by a fixing means 305a. That is, the upper device 300 is fixed to the base 307 and is not driven to be moved up and down like the lower device 200. Since the drive unit 305 is for raising and lowering the ejector pin 308, a large drive capability is not required.
[0046]
Next, the operation of the resin sealing device 100 will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 1, the semiconductor wafer 201 is mounted on the wafer placement region of the lower mold 202, that is, the uneven region 207 with the lower device 200 and the upper device 300 being separated from each other. Further, the resin 214 is put into the resin supply pipe 213a of the resin supply unit 213. Here, the upper device 300 and the lower device 200 are heated to a temperature of 170 to 180 ° C. by a heating means (not shown). This temperature is a temperature for melting the resin 214. Strictly speaking, the upper device 300 and the lower device 200 are heated so that the temperature in the resin supply pipe 213a of the resin supply unit 213 is 170 to 180 ° C. which is the melting temperature of the resin 214. . Therefore, the resin 214 put into the resin supply pipe 213a is melted.
[0047]
At this time, the ejector pin 210 is stored in the lower mold 202 by the drive unit 211. The ejector pin 308 is positioned at an arbitrary position by the drive unit 305. In FIG. 1, the ejector pin 308 is held in a state of protruding from the inner surface of the upper mold 301.
[0048]
Next, as shown in FIG. 6, the lower device 200 is lifted by the lifting means 216a and 216b, and the upper device 300 and the lower device 200 are combined. As a result, the outer edge of the semiconductor wafer 201 placed on the lower mold 204 is sandwiched between the upper mold 301 and the lower mold 204. It can also be said that the semiconductor wafer is mounted in a mold constituted by the upper mold 301 and the lower mold 204. Thereby, a space communicating from the resin supply part 213 to the cavity part 301a via the cull part 301c and the gate part 301b, that is, a resin introduction path is secured. At this time, the outer periphery of the semiconductor wafer 201, strictly speaking, the outer edge of the semiconductor wafer 201 excluding the air holes 304 is pressed by the upper mold 301, and the support pins 206 of the lower mold 202 and the support pins of the upper mold 301 are pressed. The hole 303 is engaged.
[0049]
At this time, the drive unit 305 lowers the first block 302, so that the tip of the ejector pin 308 is substantially flush with the inner surface, or is slightly retracted from the inner surface (upper side in FIG. 6). ) To hold the ejector pin 308.
In other words, the tip of the ejector pin 308 is located outside the recess where the cavity 301a, the gate 301b, and the cull 301c communicate with each other.
[0050]
In the process of combining the upper apparatus 300 and the lower apparatus 200, when the semiconductor wafer 201 on the lower mold 202 and the upper mold 301 come into contact with each other, the stress applied to the semiconductor wafer 201 is relaxed by the impact relaxation means 208. That is, when the lower device 200 is raised and the surface of the semiconductor wafer 201 is pressed against the upper mold 301, the stress is reduced by contraction of the metallic spring constituting the impact relaxation means 208. At that time, the impact relaxation means 215 for supporting the second block 204 also functions to relieve the stress applied to the semiconductor wafer 201.
[0051]
In the process of combining the upper device 300 and the lower device 200, the reason why the lower device 200 rises and combines with the fixed upper device 300 is as follows. That is, the weight of the upper device and the lower device reaches several hundred kg, and the drive means for driving the device itself inevitably requires a large driving force and tends to be large. Therefore, it is very difficult to provide such an enlarged driving means above the upper device, and the cost of the device is also affected. Furthermore, in a resin sealing device that requires a balance in the horizontal direction, providing a large and heavy driving means above the device can have a considerable effect on maintaining the horizontal balance of the entire resin sealing device. There is sex. This may increase the difficulty of device design.
[0052]
In this embodiment, such a large and heavy driving means is provided only below the lower device 200, and the upper device 300 is fixed. Then, the lower device 200 rises to the fixed upper device 300, and both are united and integrated.
Therefore, since the large and heavy driving means is placed on the reference surface where the resin sealing device is installed, the center of gravity of the resin sealing device is lowered and the horizontal balance of the entire device can be easily maintained. In addition, the device design can be facilitated. This is also reflected in the cost of manufacturing the device.
[0053]
Thereafter, as shown in FIG. 7, the supply rod 213 b is raised by a driving means (not shown), and the melted resin 214 is pushed out from the resin supply unit 213. The extruded resin 214 is given to the cull portion 301 c through the hole 205. The resin 214 ′ applied to the cull portion 301c is further pressurized by the ascent of the supply rod 213b and is filled in the cavity portion 301a, that is, on the semiconductor wafer 201 via the gate portion 301b. At this time, as described above, the air in the cavity 301a is discharged to the outside through the air holes 304a, 304b, and 304c. The resin 214 ′ formed on the semiconductor wafer 201, that is, the resin filling the space of the cavity 301a, the gate 301b, and the cull 301c is continuously applied with pressure by the supply rod 213b for a predetermined time. The predetermined time refers to the time until the resin is cured. In the present embodiment, the filled resin is held for about 100 seconds.
[0054]
In this way, the surface of the semiconductor wafer 201 is covered with the resin 214 ′. Here, since the outer peripheral portion of the semiconductor wafer 201 is covered with the upper mold 301 and the lower mold 202 as described above, the outer peripheral portion is not covered with the resin. That is, it can be said that the outer peripheral portion of the semiconductor wafer 201 is an unfilled region of resin. In the present embodiment, this process may be referred to as a resin sealing process.
[0055]
Thereafter, as shown in FIG. 8, the lower device 200 is lowered by the lifting means 216a and 216b. As a result, the state in which the semiconductor wafer 201 is sandwiched between the upper mold 301 and the lower mold 202, that is, the state in which the semiconductor wafer 201 is mounted in the mold is released. Here, simultaneously with the start of lowering of the lower device 200, the first block 302 of the upper device 300 is raised by the driving unit 305, so that the tip of the ejector pin 308 protrudes from the inner surface of the upper mold 301. That is, in this step, the tip of the ejector pin 308 pops out so as to be positioned in a recess communicating with the cavity 301a, the gate 301b, and the cull 301c of the upper mold 301.
[0056]
Thereby, the resin on the semiconductor wafer 201 and the resin on the gate part 301 b and the cull part 301 c are separated from the inner surface of the upper mold 301. Simultaneously with the start of lowering of the lower apparatus 200, the supply rod 213b of the resin supply unit 213 is also lowered to return to the initial state. That is, the supply rod 213b is lowered to the state before the pressing shown in FIGS. 1 and 6 is started, that is, before the resin sealing step.
[0057]
Here, the shapes of the semiconductor wafer 201 covered with the resin 214 ′ and the resin 301b ′ formed on the gate portion 301b are shown in the top view of FIG. 9A and the cross-sectional view of FIG. 9B. It can be said that the resin 301b ′ formed in the gate portion 301b is a trace of the molten resin 214 passing through the gate portion 301b. As is apparent from FIG. 9B, the height of the resin 301b ′ of the gate portion 301b on the outer peripheral portion 201 ′ of the semiconductor wafer is lower than the height of the resin 214 ′ formed on the semiconductor wafer 201. Further, as is apparent from the above description and drawings, the height of the resin 301b ′ of the gate portion 301b on the outer peripheral portion 201 ′ of the semiconductor wafer is lower than the height of the resin 301c ′ formed on the cull portion 301c.
[0058]
Further, since the gate portion 301b is formed so as to expand in a fan shape from the cull portion 301c toward the cavity portion 301a, the resin 301b ′ of the gate portion 301b has a shape reflecting it.
As described above, the semiconductor wafer 201 is placed between the lower mold 202 and the upper mold 301 such that the outer periphery of the semiconductor wafer 201 placed on the lower mold 202 is sandwiched between the lower mold 202 and the upper mold 301. Since the semiconductor wafer 201 is mounted in the configured mold, the outer peripheral portion 201 ′ is not covered with the resin. That is, the outer periphery 201 ′ is an unfilled region of resin.
[0059]
Thereafter, as shown in FIG. 10, the lower device 200 is further lowered by the lifting means 216a and 216b. Then, when the lowering of the lower device 200 exceeds a predetermined position, that is, when the distance defined by the bottle 215a of the impact mitigation means 215 is exceeded, the bolts 215a are constrained in the first block 203 and the second block 204. , You can no longer descend. At the same time, the lower mold 202 is restricted by the bolt 208a and cannot be lowered further. When the lower device 200 continues to descend, the lower mold 202 is pushed up from the first block 203 and the second block 204 and separated by a predetermined distance.
[0060]
At this time, the supply rod 213b of the resin supply part 213 also rises again so as to push up the resin 301c ′ formed on the cull part 301c and the resin 301b ′ formed on the gate part 301b. The raising of the supply rod 213b is synchronized with the raising of the lower mold 202. That is, at the same time that the lower mold 202 starts to rise by the bolt 208a, the supply rod 213b also pushes up the resins 301b ′ and 301c ′. The timing of the raising of the lower mold 202 and the raising of the supply rod 213b is controlled by a control means (not shown) provided on the base 216.
[0061]
Here, the reason why the supply rod 213b is raised along with the rise of the lower mold 202 will be described with reference to a partially enlarged sectional view of FIG.
FIG. 11A shows a partially enlarged state in which the semiconductor wafer 201 is placed on the lower mold 202. As illustrated, when the semiconductor wafer 201 is mounted on the wafer placement region of the lower mold 202, a minute gap G is formed between the semiconductor wafer 201 and the first block 203. Here, when the lower mold 202 and the upper mold 301 are united, that is, when the semiconductor wafer 201 is mounted in the mold, the gap G communicates with the space of the gate portion 301b.
[0062]
In FIG. 11A, a step is formed between the upper surface of the semiconductor wafer 201 and the upper surface of the first block 203, but the step is eliminated when the lower mold 202 and the upper mold 301 are combined. Is done. The downward stress on the semiconductor wafer 201 that occurs when this step is eliminated is also alleviated by the impact mitigating means 208 and 215 described above.
[0063]
Thereafter, in the resin sealing step, when the resin 214 is introduced into the gate portion 301b and the cavity portion 301a, the resin is similarly introduced into the gap G as shown in FIG. Since this gap G is formed almost all around the semiconductor wafer 201, the semiconductor wafer 201 is surrounded by the resin formed in the gap G immediately after the resin sealing step. This state indicates that in addition to the adhesion force of the resin 301b ′ of the gate portion 301b to the semiconductor wafer 201 and the first block 203, the adhesion force between the sidewall of the semiconductor wafer 201 and the first block 203 exists. . Of course, this adhesion force is particularly remarkable around the gate portion 301b.
[0064]
In this state, for example, when only the lower mold 202 is raised and the semiconductor wafer 201 is pulled away from the lower mold 202, excessive stress is applied to a part of the semiconductor wafer 201 near the gate portion 301b due to the above-described adhesion force. May occur. This excessive stress may damage the semiconductor wafer 201 and may have some influence on the semiconductor wafer such as warpage of the wafer even if it is not damaged.
[0065]
Therefore, the resin 301b ′ of the gate portion 301b and the resin 301c ′ of the cull portion 301c ′ are peeled off mainly by the ascent of the supply rod 213b, and the resin adhesion in the gap G is mainly used as a lower metal. The mold 202 was peeled off when the mold 202 was raised. As described above, since the lower mold 202 and the supply rod 213b are raised simultaneously, it is possible to prevent local stress due to the adhesion of the resin from concentrating on the outer peripheral portion 201 ′ of the semiconductor wafer 201. That is, in the ascending process of the lower mold 202 and the supply rod 213b, the resin surrounding the semiconductor wafer, the resin of the gate portion and the cull portion, and the first block 203 are brought into close contact with the ascending force of the lower die and the ascending force of the supply rod. It will be destroyed by.
[0066]
The operation of the resin sealing device 100 will be described again.
After the lower mold 202 is pushed up from the first block 203 and the second block 204 and separated by a predetermined distance, the drive unit 211 raises the eject pin 210 in response to the electromagnetic valve 212. As a result, the tip of the ejector pin 210 protrudes from the surface of the lower mold 202, and the semiconductor wafer 201 is pulled away from the wafer placement area of the lower mold 202. The lower apparatus 200 is raised to the initial state as shown in FIG.
[0067]
At the same time, the supply rod 213b descends again and returns to the initial state. After the semiconductor wafer 201 is released from the lower mold 202, the resin 214 ′ covering the semiconductor wafer 201 and the wafer, the resin 301b ′ of the gate portion, and the resin 301c ′ of the cull portion are supported only by the plurality of eject pins 210. It will be in the state. FIG. 12 shows an enlarged view of the ejector pins 210 protruding from the surface of the lower mold 202 and supporting the semiconductor wafer 201.
[0068]
As described above, since the wafer mounting area of the lower mold 202 is processed into the concavo-convex shape 207, when the resin-sealed semiconductor wafer is taken out from the lower mold, the semiconductor wafer and the mold are prevented from coming into close contact with each other. It is possible to perform the take-out operation smoothly and accurately.
Thereafter, the semiconductor wafer 201 lifted from the lower mold 202 by the ejector pins 210 is unloaded from the resin sealing device 100 as shown in FIG. Subsequently, the resin 301b ′ in the gate portion and the resin 301c ′ in the cull portion are cut along the outer periphery (for example, the line segment XX ′) of the semiconductor wafer. Thereby, the semiconductor wafer 201 covered with the resin 214 ′ as shown in FIG. 14B is obtained.
[0069]
Since the thickness of the resin 301b ′ formed on the gate portion 301b is thinner than the resin 214 ′ on the semiconductor wafer 201 and the resin 301c ′ formed on the cull portion 301c, this cutting step can be performed accurately and easily. It becomes possible. That is, since the thickness of the resin 301b ′ in the gate portion is thin on the outer periphery 201 ′ of the semiconductor wafer 201, the resin layer in that portion is more fragile than the resin layer in other portions. Therefore, if a mechanical force is applied to the fragile portion, cutting can be performed accurately and easily. Even when cutting with a cutter or the like, the time required for cutting is shortened, and resin dust generated during cutting can be reduced.
[0070]
When the gate portion is installed at a position separated from the outer periphery of the semiconductor wafer, that is, on the inner side or the outer side (the cull portion side) of the outer edge of the semiconductor wafer, the cutting step shown in FIG. It will be clear that the above-mentioned effects cannot be obtained. Furthermore, there is a possibility that the resin on the semiconductor wafer adjacent to the gate portion is partially peeled or the resin of the gate portion is left outside the semiconductor wafer. These affect the subsequent processes and are desirably prevented from occurring.
[0071]
Subsequently, the surface of the resin 214 ′ is polished by the polishing apparatus P as shown in FIG. By this polishing, a plurality of electrodes connected to a plurality of circuit elements formed on the semiconductor wafer are exposed. Since this polishing step is based on the premise that the resin 214 ′ is uniformly formed on the semiconductor wafer 201, as described above, this resin sealing device pays particular attention to maintaining the horizontal balance of the apparatus. Has been.
[0072]
Subsequently, an external electrode E is formed on the exposed electrode as necessary. FIG. 14D shows a ball-like electrode as the external electrode, but the shape is not limited to this. For example, a planar electrode pad or the like can be used. Here, the individual semiconductor devices SD are separated from the semiconductor wafer 201 using the dicing cutter DC as shown in FIG. The semiconductor device SD is a miniaturized device called a chip size package structure (CSP structure). The present embodiment described in detail is preferably applied to a method of manufacturing a semiconductor device having this CSP structure.
[0073]
If the entire surface of the semiconductor wafer 201 is covered with a resin, it is expected that this separation will be a difficult process because it is difficult to specify the cutting location. On the other hand, in the present embodiment, since the outer peripheral portion 201 ′ of the semiconductor wafer 201 is not covered with resin as described above, a grid line that separates a plurality of circuit element ICs from each other on the semiconductor wafer 201 as shown in FIG. GL is exposed on the outer periphery 201 ′. The grid lines GL extend vertically and horizontally on the semiconductor wafer 201.
[0074]
Therefore, if the grid line GL exposed at the outer peripheral portion 201 ′ is used as a mark, the semiconductor wafer can be accurately cut vertically and horizontally, that is, into individual semiconductor devices SD. That is, the semiconductor wafer 201 formed through the above-described steps makes it possible to accurately and easily carry out a dicing step for separating individual semiconductor devices from the wafer.
[0075]
While this invention has been described using illustrative embodiments, this description should not be taken in a limiting sense. Various modifications of this illustrative embodiment, as well as other embodiments of the invention, will be apparent to those skilled in the art upon reference to this description. It is therefore contemplated that the following claims will cover all such modifications or embodiments within the true scope of the invention.
[0076]
【The invention's effect】
In the representative invention of the present application, since the impact relaxation means for reducing the force applied to the wafer on the semiconductor is provided below the lower mold, the force applied to the semiconductor wafer in the resin sealing process can be reduced. it can.
In another typical invention of the present application, since the concave / convex shape is formed on the portion where the semiconductor wafer of the lower mold is placed, the semiconductor wafer and the mold are removed when the resin-sealed semiconductor wafer is taken out of the mold. It becomes possible to carry out the removal work smoothly and accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a process of mounting a semiconductor wafer on a resin sealing device.
FIG. 2 is a top view and a cross-sectional view partially showing a lower mold.
FIG. 3 is a top view showing a first modification of the semiconductor wafer placement region of the lower mold.
FIG. 4 is a top view showing a second modification of the semiconductor wafer placement region of the lower mold.
FIG. 5 is a top view and a cross-sectional view partially showing an upper mold.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a process in which a semiconductor wafer is mounted in a mold.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a process of sealing a resin on a semiconductor wafer.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a process of pulling the lower device away from the upper device.
FIGS. 9A and 9B are a top view and a cross-sectional view partially showing a shape of a resin layer formed on a semiconductor wafer and a gate portion. FIGS.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a step of separating the resin restricted by the gate portion and the cull portion from the first block on the semiconductor wafer.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view for explaining a relationship between an outer peripheral portion of a semiconductor wafer and a gate portion.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a step of separating a semiconductor wafer coated with a resin from a lower mold.
FIG. 13 is a cross-sectional view partially showing a relationship between the semiconductor wafer and the eject pin in the step of separating the semiconductor wafer from the lower mold.
FIGS. 14A and 14B are cross-sectional views sequentially showing steps from a resin-sealed semiconductor wafer to manufacturing a semiconductor device. FIGS.
FIG. 15 is a top view showing a resin-sealed semiconductor wafer.
[Explanation of symbols]
100 Resin sealing device
200 Lower device
300 Upper device
201 Semiconductor wafer
201 'outer periphery of semiconductor wafer
202 Lower mold
207 Uneven shape area (semiconductor wafer placement area)
208 Impact mitigation means
213 Resin supply section
214 resin
301 Upper mold
301a Cavity (Cavity)
301b Gate part
301c Cal part
210, 308 Eject pin
P polishing equipment
DC dicing cutter
SD chip size package type semiconductor device
GL Grid Lay

Claims

The semiconductor wafer is sandwiched between a lower mold and an upper mold on which a semiconductor wafer having a plurality of semiconductor elements formed on the main surface is placed, and a resin is introduced into the main surface to thereby remove the main surface of the semiconductor wafer. In the semiconductor wafer resin sealing device for sealing with the resin,
An outer peripheral region is excluded from a surface of the lower mold on which the semiconductor wafer is placed so that the semiconductor wafer placed on the lower mold is easily separated from the lower mold when the semiconductor wafer is taken out. A semiconductor wafer resin sealing device characterized in that the region has an uneven shape.

The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 1, wherein the uneven shape is formed in a satin shape by electric discharge machining.

3. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 2, wherein a region of the surface of the lower mold processed into the matte shape is smaller than a diameter of the semiconductor wafer.

4. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 2, wherein the uneven shape processed into the satin finish has a range of 8 μm to 12 μm.

The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 1, wherein the uneven shape is formed by a groove.

When the semiconductor wafer is sandwiched between the lower mold and the upper mold, an impact relaxation means is provided below the lower mold in order to reduce the impact from the upper mold. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 1.

7. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 6 , wherein a plurality of the impact relaxation means are provided and are arranged at positions symmetrical to each other with respect to the center of the lower mold.

7. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 6, wherein the impact relaxation means is constituted by a metallic spring.

A plurality of grid lines extending linearly from one end of the outer edge of the semiconductor wafer to the other end facing the semiconductor element, the upper mold and the lower mold; 2. The semiconductor wafer resin sealing apparatus according to claim 1, wherein a main surface of the semiconductor wafer other than the outer edge is sealed with the resin by sandwiching an outer edge of the semiconductor wafer.

The upper mold is provided with a resin introduction part , and the resin introduction part includes a cavity on the semiconductor wafer, a gate communicating with the cavity on a part of the outer edge, and a resin supply part communicating with the gate. 10. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 9 , wherein a height of the gate is set to be equal to or lower than a height of the cavity on the semiconductor wafer.

11. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 10, wherein the gate extends in a fan shape from the resin supply unit toward the cavity.

The air hole for releasing the air in the cavity when the semiconductor wafer is sealed with the resin is provided at a position facing the gate of the upper mold. A semiconductor wafer resin sealing device according to claim 10 or claim 11 .

10. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 9 , wherein the lower mold protrudes at a central portion of a surface of the lower mold opposite to a surface on which the semiconductor wafer is placed.

2. The semiconductor wafer resin sealing apparatus according to claim 1, wherein the lower mold is provided with ejector pins that push up the semiconductor wafer after the semiconductor wafer is sealed with the resin.

15. The semiconductor wafer resin sealing device according to claim 14, wherein a plurality of the ejector pins are provided, and the plurality of ejector pins are arranged symmetrically with respect to the center of the lower mold.

In a mold for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor wafer having a plurality of semiconductor elements formed on a surface is mounted in a mold, and the surface is sealed with a resin,
The semiconductor wafer is mounted in the mold so that the back surface opposite to the front surface is in contact with the mounting portion of the mold, and unevenness is formed in a region other than the outer peripheral region of the mounting portion. A mold for manufacturing a semiconductor device.

17. The mold for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the irregularities are formed in a satin shape by electric discharge machining.

18. The mold for manufacturing a semiconductor device according to claim 17 , wherein an area of the surface of the mounting portion processed into a matte shape is smaller than a diameter of the semiconductor wafer.

19. The mold for manufacturing a semiconductor device according to claim 18 , wherein the unevenness processed into the satin finish is in a range of 8 μm to 12 μm.

17. The mold for manufacturing a semiconductor device according to claim 16, wherein the unevenness is formed by a groove.