JP4388789B2

JP4388789B2 - 半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法

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Publication number: JP4388789B2
Application number: JP2003368813A
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Inventors: 一孝今泉
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Description

本発明は、半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関する。

ガラスエポキシ樹脂、セラミック、ポリイミド等を材料とするインターポーザ（基板）の片面に半導体素子を搭載し、前記片面のみを樹脂封止するＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）やＢＧＡ（ＢａｌｌＧｒｉｄＡｒｒａｙ）等に用いられる従来の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の例を図３に示す。図３（ａ）はインターポーザを一対の金型で挟持し樹脂を充填した状態を示しており、図３（ｂ）は樹脂封止後に上金型を離型した状態を示している。

従来の樹脂封止装置は、図３（ａ）に示すように、上金型１には、樹脂封止部となる製品部キャビティ２と製品部キャビティ２に樹脂を注入するためのカル部３が設けられ、下金型５には、樹脂注入用のポット６とプランジャー７、及びインターポーザ１０を吸着するための吸着孔９が設けられている。

上記の樹脂封止装置を用いた樹脂封止方法では、まず、半導体素子を搭載したインターポーザ１０を下金型５にセットして、円筒形のポット６にガイドされる円柱形のプランジャー７の頭頂部に過熱溶融した樹脂タブレットを投入する。上金型１と下金型５を合わせて締めた後、プランジャー７が上昇することにより、上金型１のカル部３から樹脂を製品部キャビティ２内に充填させる（図３（ａ））。冷却後、上金型１を分離し、充填した樹脂やインターポーザ１０を下金型５側に残すようにする。

ところがこのような樹脂封止装置では、上金型１を下金型５から分離する際、図３（ｂ）に示すように、インターポーザ１０の樹脂封止されない側の面は下金型５に対してアンカーの役目をするものがないことから、吸着孔９により吸引しているにもかからず、インターポーザ１０が上金型１に接着して引っ張られる現象が発生していた。

また、他の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の例として、基板の片面のみを樹脂封止するタイプとは違うが、上下両方の金型にキャビティを有するタイプの樹脂封止装置で、キャビティに樹脂流路であるランナーにより連結された樹脂たまり部となるダミーキャビティを上下の金型に設けるとともに、ダミーキャビティにエジェクターピンを付設したものがある（特許文献１参照）。この樹脂封止装置では、ダミーキャビティにも樹脂を注入して、ボイドや未充填の発生を防止するとともに、エジェクターピンにより、ダミーキャビティ内の樹脂を押し出して確実に離型するようにしている。

また、本発明と同様の基板片面のみに樹脂パッケージが形成される半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の例として、離型時の下金型への密着力を高めるため、カル部のアンカーホール内にエジャクターピンを設け、樹脂を充填する際、アンカーホール内にも樹脂を充填してアンカー突起部を形成し、離型時に樹脂パッケージが上金型へもっていかれることを防止する方法も提案されている（特許文献２参照）。
特開平１１−２６４８８号公報特開平１１−１５０１３９号公報

従来のインターポーザの片面のみを樹脂封止するタイプの半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法では、プランジャーで供給される樹脂は製品部キャビティを充填して封止が完了していた。このため、上金型の離型時に樹脂封止されない側のインターポーザ面は下金型に対してアンカーとなりえるものがなく、上金型に接着して引っ張られる現象が発生して、離型不良やそれに起因するインターポーザと樹脂との剥離などの製品不良を発生させていた。

また、上金型表面に離型用のフィルムを用いて、有機基板であるインターポーザを高い圧力でクランプした場合は、インターポーザとフィルムの間に貼りつきが発生し、離型時にインターポーザを含む半導体装置は上金型へカル部は下金型へ引っ張られる状態となり、結果として半導体装置が上金型に貼りついたり、半導体装置の樹脂封止部とカル部がゲート部分で分断し、樹脂封止装置が運転ができなくなる等の問題があった。

また、上下両方の金型にキャビティを有するタイプの樹脂封止装置では、樹脂たまり部となるダミーキャビティを上下の金型に設け、ボイドや未充填の発生を防止するとともに、ダミーキャビティにエジェクターピンを設けることでダミーキャビティ内の樹脂を押し出して離型する方法が行なわれている。しかし、これをインターポーザの片面のみを樹脂封止するタイプの半導体装置に適用しても、ボイドや未充填の発生は防止できるものの、インターポーザと下金型の接着力は弱いため、離型不良をなくすことは出来なかった。

また、基板片面にのみ樹脂パッケージが形成される半導体装置で、カル部のアンカーホール内にエジャクターピンを設け、樹脂を充填する際、アンカーホール内にも樹脂を充填してアンカー突起部を形成し下金型への密着力を高める方法では、半導体装置の樹脂封止部の片側にのみアンカー突起部があるためバランスが悪く、離型不良をなくすことは難しかった。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、対面する一対の金型のうち一方の金型に樹脂封止部となるキャビティを有し、前記一対の金型のうち少なくともどちらかの金型に、前記キャビティへ樹脂を注入するためのカル部と、前記キャビティから流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティとを備え、前記キャビティに樹脂を充填することにより半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止するための半導体装置の樹脂封止装置であって、前記キャビティを有しない他方の金型には、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に、前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔がそれぞれアンカーホールとして設けられていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、該樹脂封止装置は、離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する手段と、樹脂を前記カル部から前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填する手段とが設けられ、前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔としてそれぞれ設けられた前記アンカーホールは、前記充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、前記充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２いずれか１つに係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３いずれか１つに係る発明において、該樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する手段と、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記ポットと前記エジャクター孔とに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す手段と、前記プランジャー及び前記エジェクターピンが、それぞれ前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出す動作をすることで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す手段とを含むことを特徴とする。

請求項５に係る発明は、対面する一対の金型のうち一方の金型に樹脂封止部となるキャビティを有し、前記一対の金型のうち少なくともどちらかの金型に、前記キャビティへ樹脂を注入するためのカル部と、前記キャビティから流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティとを備えた樹脂封止装置を用い、半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法であって、離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する工程と、樹脂を前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填するとともに、前記キャビティを有しない他方の金型に設けられ、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に配設された前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔としてそれぞれ設けられた前記アンカーホールにも所定の体積の前記樹脂を充填する工程と、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記アンカーホールに充填した樹脂が該アンカーホール内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、前記他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項５に係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられ、前記樹脂押し出し機構により、前記アンカーホールに充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程を含むことを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項５又は請求項６いずれか１つに係る発明において、前記樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する工程と、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、前記プランジャー及びエジェクターピンの動作により、前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする。

請求項８に係る発明は、請求項５乃至請求項７いずれか１つに係る発明において、樹脂封止する前記基板は、複数の半導体装置を形成する集合基板であり、１つの前記キャビティで前記集合基板上の前記複数の半導体装置を一括封止することを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、キャビティを有しない他方の金型には、対面する一方の金型のキャビティを間にして対向する位置に、カル部に通じるポットとダミーキャビティに通じるエジェクター孔がそれぞれアンカーホールとして設けられているので、上金型の離型時、キャビティを挟んで対向した側にあるカル部とダミーキャビティの樹脂が、下金型へのアンカーとなる部分がない基板部分の上金型への接着による引っ張りを抑えるとともに、アンカーホール内の樹脂が下金型へのアンカーとして作用して、上金型による剥離方向の負荷に基板の両側からバランス良く対抗できる為、離型不良に起因する樹脂剥がれや離型フィルムの貼りつき等の問題の発生を抑制でき、安定した品質の半導体装置が生産できる。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明において、前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔としてそれぞれ設けられた前記アンカーホールは、前記一方の金型を離す際に、充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えているので、上金型による引張り力が作用しても、インターポーザの両側からバランス良く対抗し、下金型からの剥離を抑えることが出来る。一方、アンカーホール内の樹脂は実際の半導体装置には使用されないため、あまり大きすぎて樹脂の無駄が増えないように所定の体積とすることで樹脂の使用量を抑制出来る。このように、片面に樹脂封止するタイプの半導体装置の樹脂封止工程において、確実に離型することができ樹脂封止不良の発生を防止し信頼性の高い半導体パッケージ形成が出来る。

請求項３に係る発明によれば、請求項１又は請求項２いずれか１つに係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられているので、アンカーホール内の樹脂を押し出すことで、連結している前記カル部と前記ダミーキャビティの両側から前記製品部キャビティの樹脂に力が掛かり、直接半導体装置に力を掛けずに前記他方の金型から樹脂や半導体装置を離すことが出来る。また、アンカーホール内を進退動作するので樹脂残り量を可変することが出来る。このように、エジェクターとアンカーの機能を共用でき、金型を小型化出来る。

請求項４に係る発明によれば、請求項２又は請求項３いずれか１つに係る発明において、
カル部のアンカーホールをプランジャーが進退動作するポットとすることで、１つのホールで樹脂注入と離型時のアンカーという２つの役割を担うことが出来、金型を小型簡略化出来る。

請求項５に係る発明によれば、基板を一対の金型で挟持する工程と、樹脂を前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填するとともに、前記アンカーホールにも所定の体積の前記樹脂を充填する工程と、樹脂を硬化した後、充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、該他方の金型から、充填した樹脂及び前記基板を離す工程を含んでいる為、上金型の離型時、キャビティを挟んで対向した側にあるカル部とダミーキャビティの樹脂が、下金型へのアンカーとなる部分がない基板やキャビティの樹脂の上金型への接着による引っ張りを抑えるとともに、カル部に通じるポットとダミーキャビティに通じるエジェクター孔としてそれぞれ設けられたアンカーホール内の樹脂が下金型へのアンカーとして作用して、上金型による剥離方向の負荷に基板の両側からバランス良く対抗できる為、離型不良に起因する樹脂剥がれや離型フィルムの貼りつき等の問題の発生を抑制でき、安定した品質の製品が生産できる。

請求項６に係る発明によれば、請求項５に係る発明において、前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられ、前記樹脂押し出し機構により、前記アンカーホールに充填した樹脂を他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、充填した樹脂及び基板を離す工程を含んでいる為、連結している前記カル部と前記ダミーキャビティの両側から前記製品部キャビティの樹脂に力が掛かり、直接半導体装置に力を掛けずに前記他方の金型から樹脂や半導体装置を離すことが出来る。また、アンカーホール内を進退動作することで充填する樹脂の体積を可変出来るので、使用する樹脂の種類に応じて最適な樹脂残り量を設定することが出来る。

請求項７に係る発明によれば、請求項５又は請求項６いずれか１つに係る発明において、カル部のアンカーホールがプランジャーが進退動作するポットなので、ポット内の樹脂をプランジャーで圧入して充填する際に、プランジャーの頭頂部をポット内の所定の位置に停止させることで、ポット内にアンカー効果を有する所定の体積の樹脂を正確かつ容易に残すことが出来る。

請求項８に係る発明によれば、請求項５乃至請求項７いずれか１つに係る発明において、樹脂封止する基板は、複数の半導体装置を形成する集合基板であり、１つのキャビティで前記集合基板上の前記複数の半導体装置を一括封止するので、１回の樹脂封止で1枚の基板から多数の半導体装置を剥離不良の発生もなく高い信頼性で形成できる。

図１は本発明の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂方法の一実施形態を示す断面の概略図であり、図２は本発明の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の一実施形態を示す上面からの概略図である。図１、図２は樹脂封止装置のうち特に本発明に関係する上金型１と下金型５からなる一対の金型付近を表したものあり、それ以外の部分は従来の一般的な樹脂封止装置と同様である為省略している。

図１（ａ）はインターポーザ１０を一対の金型で挟持し樹脂を充填した状態を示しており、図１（ｂ）は樹脂封止後に上金型を離型した状態を示している。図２は、図１（ｂ）の下金型５側のインターポーザ１０や充填した樹脂の上面からの概略図である。図２では、充填した樹脂に、わかりやすいように、製品部キャビティ２、カル部３、ダミーキャビティ４の符号を付けている。そして、製品部キャビティ２の樹脂を間にして対向する側にそれぞれカル部３とダミーキャビティ４の封止樹脂が連結して形成された状態となっている。

図２のＡ−Ａ断面の概略図が図１にあたるが、Ａ−Ａ断面は、カル部３と製品部キャビティ２の間が樹脂流路により連結していることが図１でわかるように樹脂流路部分の断面を選択しているため、一部直線上にはない。また、図１では上金型１も含んで示している。

図１（ａ）により、本発明の半導体装置の樹脂封止装置を説明する。上金型１には樹脂が充填され樹脂封止部となる製品部キャビティ２と、製品部キャビティ２に樹脂を注入するためのカル部３、製品部キャビティ２から流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティ４が形成されている。一方、下金型５側にはインターポーザ１０を吸着する為の真空引き用の吸着孔９、カル部３に連結した円筒形のポット６とそれにガイドされる進退動作可能な円柱形のプランジャー７、ダミーキャビティ４に連結したエジェクター孔１１とエジェクター孔１１内を進退動作可能なエジャクターピン８が設けられている。

ポット６とエジャクター孔１１は、充填した樹脂を硬化した後、上金型１を離型する際に、充填した樹脂及びインターポーザ１０が下金型５に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えているので、上金型１による引張り力が作用しても、インターポーザ１０の両側からバランス良く対抗し、下金型５からの剥離を抑える。このように、ポット６とエジャクター孔１１は下金型５へのアンカー効果を有するアンカーホールと言い換えることが出来る。

一方、アンカーホール内の樹脂は実際の半導体装置には使用されないため、あまり大きすぎて樹脂の無駄が増えないように所定の体積とすることで樹脂の使用量を抑えることが出来る。これは、金型の設計段階でアンカーホールの開口部の面積や深さ（エジャクターピン８の長さなど）を上記範囲内で自由に調整することで実現できる。また、アンカー効果は、アンカーホールの形状や位置を変えることや、内面を梨地にしたり横溝を形成することで効果が大きくなる。

図では省略しているが、カル部３と製品部キャビティ２との間、及び製品部キャビティ２とダミーキャビティ４との間には樹脂流路となるランナーやゲートが設けられている。

また、図１及び図２では、１個の製品部キャビティ２等を示しているが、１つの金型に複数の製品部キャビティ２、カル部３、ダミーキャビティ４の組み合わせを設けること等で、同時に複数のインターポーザ１０の樹脂封止を行なっても良い。また、実際のインターポーザ１０は集合基板として１枚の基板上に例えばマトリックス状に多数の半導体素子をバンプ接続等により実装搭載し、一括で樹脂封止した後に、封止樹脂とインターポーザ１０をダイサー等により縦横に切断し、複数の半導体装置を同時に形成する。

インターポーザ１０の材料としては、ガラスエポキシ、セラミックなどの絶縁基板や、ポリイミドなどのテープ基板など用途に応じて種々用いることが出来る。

本発明による半導体装置の樹脂封止方法を図１により工程順に説明する。まず、半導体素子を搭載したインターポーザ１０を下金型５に載せ、吸着孔９からの真空引きによりインターポーザ１０を下金型５に吸着固定する。樹脂封止前に上金型１に離型しやすいように離型用のフィルムを取り付けて樹脂封止しても良い。

下金型５側に設けられた円筒形のポット６にガイドされる円柱形のプランジャー７の頭頂部に過熱溶融した樹脂タブレットを投入し、上金型１と下金型５を合わせて締めた後、プランジャー７の頭頂部に樹脂が置かれた状態からプランジャー７が上昇することで、樹脂はカル部３から製品部キャビティ２を通り、更に樹脂の一部によりダミーキャビティ４が充填される。そして、注入される樹脂の先頭部は空気を多く巻き込んでいるが、この部分はダミーキャビティ４に封入され、製品部キャビティ２には空気を巻き込んでいない樹脂が充填される。

ここで、ポット６内の樹脂をプランジャー７で圧入する際、プランジャー７を前記ポット６内の所定の位置に停止させポット６内に樹脂を残すとともに、ダミーキャビティ４に連結したエジェクター孔１１内にも所定の量の樹脂を流入させる（図１（ａ））。

ポット６内及びエジェクター孔１１内への樹脂の充填量は、樹脂封止後、上金型１が離型する際、ポット６内及びエジェクター孔１１内に充填された樹脂が下金型５へのアンカーの役割をしてインターポーザ１０や充填された樹脂と下金型５との密着力が十分になるような量をそれぞれ適宜設定する。

樹脂硬化の後、上金型１と下金型５が離れ金型が開くと同時に、充填された樹脂とインターポーザ１０等からなる半導体装置が上金型１から離れる。金型が開く際、充填された樹脂と上金型１の間の密着力よりも、充填された樹脂及びインターポーザ１０と下金型５との間の密着力が強くなければ正常な離型動作ができない。これまで、インターポーザ１０の片面のみに樹脂成形を行なう半導体装置の樹脂封止装置では、離型の際インターポーザ１０と充填された樹脂の間の剥離が発生し、重大な品質問題になっていた。

しかし、本発明では、製品部キャビティ２の両側に連結して配置されているカル部３とダミーキャビティ４、及びポット６内とエジェクター孔１１内の樹脂が下金型５に対して十分な接着力をもたらし、下金型５と製品が剥がれることなく、安定した離型動作を行なうことができる（図１（ｂ））。

また、これまで、上金型表面に離型用のフィルムを用いて、有機基板であるインターポーザを高い圧力でクランプした場合は、インターポーザとフィルムの間に貼りつきが発生していたが、本発明では、ダミーキャビティ４と製品部キャビティ２が繋がっていることで、底部にアンカーの無いインターポーザ１０上の製品部キャビティ２を間にして、下金型に対するアンカー効果を有するカル部３側の樹脂とダミーキャビティ４側の樹脂が配置されている為、下金型への接着力が、カル部３側とダミーキャビティ４側の両側の樹脂を通してインターポーザ１０上の樹脂にも直接かかり、上金型１の引張り力に対抗するため半導体装置が上金型１に貼りついて引っ張られてしまうことはなくなる。また、上記のアンカー効果を大きくすることで上金型１の離型時に吸着孔９による吸引をしなくても良くなる。

インターポーザ１０への吸着孔９による吸引を停止し、プランジャー７とエジェクターピン８に対して、下金型５が下降することによって充填された樹脂及びインターポーザ１０が下金型５から離される。離型が完了した半導体装置はカル部３、ダミーキャビティ４共に製品部キャビティ２側の樹脂封止部分が細くなっているので、この不要な部分は後の工程で容易に切り離すことができる。

以上、本発明について説明したが、各部の形状は種々変更してよく、例えば図１では上金型１に形成されているカル部３やダミーキャビティ４は下金型５に形成することも出来る。

また、アンカーホールとして、ポット６の代わりにカル部３側にダミーキャビティ４側と同様のアンカー効果を有するエジェクター孔１１とエジェクターピン８を設けてそこに樹脂を残す方法や、下金型５のカル部３側とダミーキャビティ４側にそれぞれアンカー効果を有する溝を形成してそこに樹脂を充填して食い込ませる方法でも良い。また、アンカーホールは、カル部３とダミーキャビティ４に直接形成するのではなく、カル部３とダミーキャビティ４に通じるランナーやゲートに形成しても良いし、それぞれ複数形成することも可能である。

また、図１と図２では製品部キャビティ２を間にして直線上に、カル部３とダミーキャビティ４の樹脂が連結して形成されているが、アンカーホールとなる例えばポット６とエジェクター孔１１は直線上の位置に拘らず、充填した樹脂及びインターポーザ１０が上金型１に持っていかれないように製品部キャビティ２（あるいはインターポーザ１０）を間にして、対向する側（両側）にあれば良い。また、カル部３とダミーキャビティ４の位置も直線上になくても良い。

本発明の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の一実施形態を示す断面の概略図である。本発明の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法の一実施形態を示す上面からの概略図である。従来の半導体装置の樹脂封止装置及び樹脂封止方法を示す断面の概略図である。

符号の説明

１上金型
２製品部キャビティ
３カル部
４ダミーキャビティ
５下金型
６ポット
７プランジャー
８エジェクターピン
９吸着孔
１０インターポーザ
１１エジェクター孔

Claims

対面する一対の金型のうち一方の金型に樹脂封止部となるキャビティを有し、前記一対の金型のうち少なくともどちらかの金型に、前記キャビティへ樹脂を注入するためのカル部と、前記キャビティから流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティとを備え、前記キャビティに樹脂を充填することにより半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止するための半導体装置の樹脂封止装置であって、
前記キャビティを有しない他方の金型には、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に、前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔がそれぞれアンカーホールとして設けられていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
請求項１記載の半導体装置の樹脂封止装置において、
該樹脂封止装置は、
離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する手段と、
樹脂を前期カル部から前期キャビティと前期ダミーキャビティと前期アンカーホールとに充填する手段とが設けられ、
前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔としてそれぞれ設けられた前記アンカーホールは、
前記充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、前記充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保つことが出来るだけのアンカー効果を有する所定の体積の樹脂が充填される開口部面積と深さを備えていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
請求項１又は請求項２いずれか記載の半導体装置の樹脂封止装置において、
前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
請求項２又は請求項３いずれか記載の半導体装置の樹脂封止装置において、
該樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、
前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する手段と、
前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記ポットと前記エジャクター孔とに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す手段と、
前記プランジャー及び前記エジェクターピンが、それぞれ前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出す動作をすることで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す手段とを含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
対面する一対の金型のうち一方の金型に樹脂封止部となるキャビティを有し、前記一対の金型のうち少なくともどちらかの金型に、前記キャビティへ樹脂を注入するためのカル部と、前記キャビティから流出した樹脂の樹脂たまり部となるダミーキャビティとを備えた樹脂封止装置を用い、半導体素子を搭載した基板の片面のみを樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法であって、
離間した状態の前記一対の金型に、前記半導体素子の搭載面が前記キャビティ側に向くように前記基板をセットした後、該基板を前記一対の金型で挟持する工程と、
樹脂を前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填するとともに、前記キャビティを有しない他方の金型に設けられ、対面する前記一方の金型の前記キャビティを間にして対向する側に配設された前記カル部に通じるポットと前記ダミーキャビティに通じるエジェクター孔としてそれぞれ設けられた前記アンカーホールにも所定の体積の前記樹脂を充填する工程と、
前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化した後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記アンカーホールに充填した樹脂が該アンカーホール内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、
前記他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
請求項５記載の半導体装置の樹脂封止方法において、
前記アンカーホールには、該アンカーホール内を進退動作する樹脂押し出し機構が設けられ、
前記樹脂押し出し機構により、前記アンカーホールに充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程を含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
請求項５又は請求項６いずれか記載の半導体装置の樹脂封止方法において、
前記樹脂封止装置の前記他方の金型側には、前記カル部への樹脂圧入用のプランジャーと該プランジャーが進退動作する前記カル部に通じる前記アンカーホールとなるポット、及び前記ダミーキャビティに通じる前記アンカーホールとなるエジェクター孔と、該エジェクター孔内外を進退動作するエジェクターピンとが設けられ、
前記ポット内の樹脂を前記プランジャーで圧入して前記カル部から前記キャビティ及び前記ダミーキャビティに充填する際、前記プランジャーの頭頂部を前記ポット内の所定の位置に停止させ前記ポット内に前記所定の体積の樹脂を残すとともに、前記エジェクターピンの頭頂部を前記エジェクター孔内で停止させ前記エジェクター孔内にも前記所定の体積の樹脂を充填する工程と、
前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂を硬化させた後、前記一方の金型を離型する際に、少なくとも前記他方の金型に設けられた前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂が前記ポット内及び前記エジェクター孔内に留まることにより、前記カル部と前記キャビティと前記ダミーキャビティとに充填した樹脂及び前記基板が前記他方の金型に固着している状態を保ち、前記一方の金型のみを離す工程と、
前記プランジャー及びエジェクターピンの動作により、前記ポット内及び前記エジェクター孔内に充填した樹脂を前記他方の金型から押し出すことで、該他方の金型から、前記カル部と前記ダミーキャビティと前記アンカーホールとに充填した樹脂及び前記基板を離す工程とを含むことを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
請求項５乃至請求項７のいずれか一項に記載の半導体装置の樹脂封止方法において、
樹脂封止する前記基板は、複数の半導体装置を形成する集合基板であり、１つの前記キャビティで前記集合基板上の前記複数の半導体装置を一括封止することを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。