JP3844195B2 - ウェハーの樹脂封止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ＩＣチップとなるＩＣの既に形成されたチップ領域を有するウェハーを、樹脂封止する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常は、ウェハーを切断して得た半導体ＩＣチップを樹脂封止する。しかし、最近では、ウェハーを切断前に一体的に樹脂封止することが試みられている。
即ち、例えば、上型と下型との対向面にキャビティを形成し、このキャビティにウェハーを配置し、上型及び下型の対向面にキャビティに連通するゲートを設け、このゲートから液状の溶融樹脂を注入することにより、ウェハーを樹脂封止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウェハーは、６インチ以上の直径を有するので、ウェハーを配置するためのキャビティは容積を大きくする必要がある。しかし、容積の大きいキャビティの一端から、上記したように上型及び下型の対向面に形成したゲートを介して溶融樹脂を注入する場合、溶融樹脂がキャビティの他端に向かって流動する間に硬化を開始するため、キャビティに確実に樹脂を充填することが困難であった。
また、溶融樹脂が加圧前に硬化すると、ボイドが生じ易く、不良品が発生する欠点がある。
ボイドを除去するために、樹脂注入圧力を高くしたり樹脂の粘度を変えることも考えられるが、ボイドの発生を完全に抑えることは困難である。
本発明の目的は、ボイドを生じさせることなくウェハーを確実に樹脂封止することが可能な樹脂封止装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した点を解決するため次の構成を有している。
即ち、本発明は、相互に接近及び離間可能に配される一方及び他方の型と、これらの型の間に配される中間型と、一方の型と中間型の対向面間に形成されてウェハーが電極を有する板面を中間型に対向させて配置されるウェハー用キャビティと、中間型と他方の型の対向面間に形成され、上記ウェハー用キャビティに向けて溶融樹脂を案内するためのランナーと、中間型に形成されてランナーに案内された溶融樹脂をウェハー用キャビティに注入するためのゲートとを含むウェハーの樹脂封止装置において、前記中間型の前記ゲートは、上記ウェハーのアライメントマーク領域と対向する位置に設けられ、上記他方の型から上記ゲートを介して上記ウェハー用キャビティ内に突出して樹脂封止された上記ウェハーを離型させるべく上記アライメントマーク領域を押圧するエジェクトピンを有することを特徴とするウェハーの樹脂封止装置。
【０００６】
更に、ウェハー用キャビティに、樹脂封止したウェハーを取り出すために離型用フィルムを配してもよく、この場合にはゲートからの溶融樹脂をキャビティへ導入するための導入穴を該フィルムに予め設けておく。
また、一方の型のウェハー用キャビティを形成する対向面に、ウェハーに対する押付力を緩衝するための緩衝材を設けてもよい。そして、この緩衝材を設けることで、ウェハーに均等に押付力を加えることができるので、ウェハーの各電極をウェハー用キャビティを形成する壁面に確実に当接させて電極が樹脂にて覆われるのを阻止することができる。
【０００７】
〈作用〉
一方の型と中間型とによりウェハー用キャビティを形成し、中間型にゲートを設けるようにしたので、該キャビティの中央位置でゲートを連通させたりキャビティの複数位置に複数のゲートを連通させることが可能となる。従って、溶融樹脂のキャビティ内での流動距離を小さくすることができるので、ボイドを発生させずにキャビティに確実に樹脂を充填し、これによりウェハーを樹脂封止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態により詳細に説明する。
図１は本発明に係るウェハーの樹脂封止装置のセット工程での断面図である。この樹脂封止装置は、上型１１、中間型１２及び下型１３から成る金型１４を備える。
中間型１２は、互いに平行な平面１５及び１６を有している。上型１１は中間型１２の平面１５に対向する平面１７を有し、下型１３は中間型１２の平面１６に対向する平面１８を有している。
上型１１、中間型１２及び下型１３は、これら対向する平面が相互に接近及び離間するように上下方向に移動可能に保持されている。
【０００９】
中間型１２の平面１５には、ウェハー１が配置されている。ウェハー１は、例えば、３００mmの直径を有し、図２に示すように、多数のチップ領域１ａを有している。即ち、各チップ領域１ａにはＩＣチップを構成するためのＩＣ回路が形成されている。そして、各チップ領域１ａには半田パンプを設けるための電極２が形成されている。これら電極２は、ウェハー１の厚さ寸法が３００μとすると、５０μ程度の厚さ（高さ）に形成されている。また、ウェハー１はアライメント領域１ｂを有している。このアライメント領域１ｂは、ウェハーを位置決めする際のマークが形成され、回路を有しない部分である。
【００１０】
上型１１の平面１７と中間型１２の平面１５には、ウェハー１を受け入れるための凹所から成るウェハー用キャビティ２０が形成されている。
中間型１２と下型１３とは、図１で示すセット工程では相互に対向する平面１６，１８を当接させて保持されている。これら平面１６，１８間には、液化させた溶融樹脂をキャビティ２０に案内するためのガイド部３０が設けられている。また、下型１３には、例えば、シリカと結合材であるエポキシ樹脂とを含む熱硬化性樹脂から成るタブレット３１を収容するポット３２が形成されている。
【００１１】
ポット３２内で液状化されたタブレット３１は、溶融樹脂としてポット３２をシリンダとするプランジャ３３の押圧により、ポット３２からガイド部３０を経て、キャビティ２０に案内される。
ガイド部３０は、下型１３の平面１８上で開放し、ポット３２から押し出された溶融樹脂を受ける円形の凹所から成るカル３４と、カル３４から平面１８上でキャビティ２０を中心としてその下方でマトリクス状に伸びるランナー３５と、中間型１２の平面１６上に形成され、各ランナー３５からキャビティ２０に向かって中間型１２の厚さ方向に伸長し、連通するゲート３６とから成る。ゲート３６は、図２に示すように、ウェハー１のアライメント領域１ｂに対向する位置に設けられている。
【００１２】
下型１３には、エジェクト機構３７が設けられている。このエジェクト機構３７は、下型１３にその厚さ方向に伸びるガイド孔３８と、ガイド孔３８に貫挿されてランナー３５内に突出可能に配置される複数の押し出しピン３９と、各ピンをその押出位置とストッパ４０により規制されるランナー３５からの後退位置との間で動作させる作動装置４１とを備える。このエジェクト機構３７は、ガイド部３０のカル３４、ランナー３５に残留する不要な樹脂を下型１３から排出すると共に、ピン３９をゲート３６と整合させることによりウェハー１のアライメント領域１ｂを押圧させてウェハー１をキャビティ２０から排出するために用いられる。
【００１３】
上型１１の平面１７には、緩衝材４２が取付けられている。この緩衝材４２は、所望の弾性力を有するゴム材から形成されている。
【００１４】
次に、本発明に係る樹脂封止装置の動作を説明する。
図３は樹脂注入開始工程を示す断面図である。
この図３に示すように、上型１１が下動されて中間型１２に仮締めされると、上型１１に設けた図示しない吸着機構が作動され、キャビティ２０内に配されたウェハー１が緩衝材４２を介して上型１１に吸着される。
ウェハー１がこのように吸着されると、上型１１は僅かに上動する。
【００１５】
一方、下型１３は上動されて中間型１２に型締めされる。このように型締めされると、プランジャ３３が液状に溶融したタブレット３１を押圧するので、溶融樹脂がカル３４及びランナー３５に案内され、ゲート３６からキャビティ２０に注入される。
【００１６】
図４は樹脂注入完了工程を示す断面図である。
キャビティ２０に溶融樹脂が完全に注入される前に、上型１１を下動させて中間型１２に型締めし、溶融樹脂の注入を続ける。キャビティ２０に溶融樹脂が完全に注入された時点では樹脂が硬化を開始しておらず、従って、その後に一定の樹脂圧を加え、これにより注入が完了する。
この樹脂注入時には、図２に示すように、緩衝材４２を介してウェハー１に押圧力（型締力）が加わるので、この押圧力を大きくしてもウェハー１の破断を防止することができる。また、キャビティ２０を形成する壁面にミクロン単位の凹凸や傾斜が生じていてもウェハー１に緩衝材４２を介して均等な押圧力を加えることができる。従って、電極２をキャビティ２０の壁面に確実に当接させることができるので、電極２上に樹脂被膜が形成されるのを阻止することも可能である。
【００１７】
図５は不要樹脂エジェクト工程を示す断面図である。
この図５に示すように、樹脂注入後は樹脂が完全に硬化する前後に、上型１１及び中間型１２が型締め状態で上動され、下型１３から離間される。その後に樹脂が硬化すると、エジェクト機構３７が作動を開始し、ピン３９が上動してランナー３５内に突出する。これにより、カル３４及びランナー３５に残留する不要樹脂部４３を下型１３からエジェクトすることができる。
【００１８】
不要樹脂の排出が終了すると、図６で示すウェハー１のエジェクトが行われる。この工程では、中間型１２を下動させて下型１３に型締めさせる。その後、エジェクト機構３７を作動させ、ピン３９を中間型１２のゲート３６から上方へ突出させ、これにより樹脂封止したウェハー１を中間型１２から分離し、図示しないアーム手段等によりウェハー１を取り出す。この場合ピン３９はウェハー１の不要部分であるアライメント領域１ｂを押圧するので、チップ領域を押圧により犠牲にする必要がなく、従って、ウェハーの歩留りの低下を防止できる。
その後は、図７に示すように、ポット３２にペレット３１を投入し、ウェハーの配置を待つ状態に保持される。
【００１９】
図８は、他の実施例に係る樹脂封止装置のセット工程を示す断面図である。
この図８において、ウェハー用キャビティ２０を形成する中間型１２の凹所及び平面１５上には、耐熱性を有する離型フィルム（テープ）４４が配設されている。この離型フィルム４４は金型に対して離型可能な材料より形成され、ゲート３６位置に樹脂をキャビティ２０へ導入するための導入穴が設けられている。
尚、その他の構成は図１に示す構成と同一なので、同一部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
キャビティ２０にウェハー１が配置されると、図９に示すように、樹脂注入開始工程が行われる。即ち、上型１１を下動させてウェハー１を吸着させると共に中間型に図示しない吸着機構により離型フィルム４４を吸着させると、下型１３においてプランジャ３３がタブレット３１を押圧するので、溶融樹脂がカル３４、ランナー３５を介してゲート３６に案内され、離型フィルム４４の導入穴を介してキャビティ２０に注入される。
【００２１】
次に、キャビティ２０に溶融樹脂が完全に注入される前に、図１０に示すように、上型１１を下動させて中間型１２に型締めし、キャビティ２０に溶融樹脂を一定圧力で完全に注入する。
その後、不要樹脂部４３をエジェクト機構３７により上記実施例と同様に下型１３から除去する（図５参照）。
そして、図１１に示すように、中間型１２を下動させて下型１３に型締めさせ、離型フィルム４４の両端をアーム等により把持して該フィルム４４を上動させ、中間型１２から離型させる。その後、離型フィルム４４をウェハー１から剥離する。
【００２２】
この実施例によれば、寸法若しくはアライメント領域位置の相違するウェハーに対応させてキャビティ及びゲートを設けた中間型を複数用意し、各中間型と離型フィルムを組み合わせるだけで各種ウェハーを樹脂封止することができる。即ち、上型１１及び下型１３を変更せず、中間型のみを変更するだけで各種ウェハーを樹脂封止することができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、一方の型と中間型との対向面にウェハー用キャビティを形成し、中間型と他方の型に形成したランナーにより溶融樹脂を案内し、中間型に設けたゲートからキャビティに溶融樹脂を注入するようにしたので、ウェハー寸法が大きくても溶融樹脂を硬化を開始する前にキャビティに充填することができる。
従って、ボイドを発生させずにウェハーに樹脂を確実に封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂封止装置のセット工程での断面図である。
【図２】同装置の樹脂注入完了時の要部拡大断面図である。
【図３】同装置の樹脂注入開始工程での断面図である。
【図４】同装置の樹脂注入完了工程での断面図である。
【図５】同装置の不要樹脂排出工程での断面図である。
【図６】同装置のウェハー取出し工程での断面図である。
【図７】同装置のペレットを投入した待ち工程での断面図である。
【図８】他の実施例に係る樹脂封止装置のセット工程での断面図である。
【図９】図８の実施例装置の樹脂注入開始工程での断面図である。
【図１０】図８の実施例装置の樹脂注入完了工程での断面図である。
【図１１】図８の実施例装置のウェハー取出し工程での断面図である。
【符号の説明】
１ ウェハー
１１ 上型
１２ 中間型
１３ 下型
１４ 金型
１５，１６，１７，１８ 平面
２０ キャビティ
３０ ガイド部
３１ タブレット（ペレット）
３２ ポット
３３ プランジャ
３４ カル
３５ ランナー
３６ ゲート
３７ エジェクト機構
３８ ガイド孔
３９ 押し出しピン
４０ ストッパ
４１ 作動装置
４２ 緩衝材

Claims (3)

1. 多数のチップ領域毎に板面から突出する電極が形成されているウェハーに樹脂を封止する装置であって、
   相互に接近及び離間可能に配される一方及び他方の型と、
   該一方の型と他方の型との間に配される中間型と、
   前記一方の型と前記中間型の対向面間に形成され、前記ウェハーが前記電極を有する板面を前記中間型に対向させて配置されるウェハー用キャビティと、
   前記中間型と前記他方の型の対向面間に形成され、前記ウェハー用キャビティに向けて溶融樹脂を案内するためのランナーと、
   前記中間型に形成され、前記ランナーに案内された前記溶融樹脂を前記ウェハーを封止すべく前記ウェハー用キャビティに注入するためのゲートとを含むウェハーの樹脂封止装置において、
   前記中間型の前記ゲートは、前記ウェハーのアライメントマーク領域と対向する位置に設けられ、
   前記他方の型から前記ゲートを介して前記ウェハー用キャビティ内に突出して樹脂封止された前記ウェハーを離型させるべく前記アライメントマーク領域を押圧するエジェクトピンを有することを特徴とするウェハーの樹脂封止装置。
2. 前記ウェハー用キャビティに、前記ゲートからの溶融樹脂を導入するための導入穴を有する離型用フィルムが配されることを特徴する請求項１記載のウェハーの樹脂封止装置。
3. 前記一方の型の前記ウェハー用キャビティを形成する対向面に、前記ウェハーへの押付力を緩衝し、かつ均等に加えるための緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項１記載のウェハーの樹脂封止装置。

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