JP4484329B2 - 樹脂封止方法及び樹脂封止装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する利用分野】
本発明は、マトリクス状にキャビティ凹部が形成された下型を有するモールド金型のうち少なくとも一方のパーティング面がリリースフィルムにより覆われ、各キャビティに液状樹脂が充填されて、半導体チップがマトリクス状に基板に搭載された被成形品が搬入されてモールド金型にクランプされて圧縮成形される樹脂封止方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体パッケージには様々な種類のものが開発され実用化されているが、表面実装型の半導体パッケージの中でQFN(Quad・Flat・Non−leaded)と呼ばれるパッケージが用いられている。これは、パッケージより延出するリードが無く実装占有面積が小さくしかも実装高さも抑えられることから用いられている。
【0003】
このQFNタイプのパッケージを製造する場合、半導体チップをマトリクス状に搭載したリードフレームのリードを露出して樹脂封止する必要がある。このためトランスファ成形法による樹脂封止装置においては、モールド金型の一方のパーティング面にリリースフィルムで覆って、露出させるリード部分を押接することによりリード露出面側に樹脂を回さずに樹脂封止できる。
また、金型キャビティをマトリクス状に形成されたモールド金型の金型面をリリースフィルムで覆っておき、該モールド金型にリードフレーム及び封止樹脂を搬入してクランプすることにより半導体チップを一括して樹脂封止したり、予めリードフレームに耐熱マスキングテープ(例えばポリイミドテープ)を貼り付けておき、該リードフレームを1のキャビティを有するモールド金型でクランプして半導体チップを一括して樹脂封止した後、樹脂封止部をダイサーにて個片に切断してパッケージを製造する方法も提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
近年、パッケージサイズが小型化しており、実装面積の小さいQFNタイプの半導体パッケージが用いられるようになっている。このQFNタイプのパッケージは、リードフレームにダイパッド部及びインナーリード部がマトリクス状に配置形成されており、各ダイパッド部に半導体チップが搭載されたものを樹脂封止装置に搬入してモールド金型にクランプされてトランスファ成形される。即ち、モールド金型のポットより各金型キャビティへ金型ゲートランナを介して封止樹脂を送り込んで樹脂封止するようになっている。一例として特開平5−315514号公報が提案されている。しかしながら、モールド金型には、金型ゲートランナがリードフレームを横切るように形成されるため、金型キャビティを狭ピッチでマトリクス状に形成するのには限界がある。
また、1の金型キャビティより隣合う次の金型キャビティへスルーランナを設けて複数金型キャビティを1連にて樹脂封止することも考えられる(例えば特開平4−333272号公報参照)。しかしながら、キャビティサイズにも依存するが、途中で封止樹脂の硬化が始まるため、2連〜4連程度が限界であり封止樹脂をマトリクス状に配置された金型キャビティ全体に行き渡らせて均一に樹脂封止することは困難である。
【0005】
また、リードフレームを1のキャビティが形成されたモールド金型に搬入して一括して樹脂封止する場合、リリースフィルムの弾性力でリードをパッケージの内方に反らせ易くしかもリードフレームの中央部にはクランプ力が作用し難く、リリースフィルムとリード間に樹脂が入り込み易いので、成形品に樹脂フラッシュが発生する。この樹脂フラッシュを防止するため、予めリードフレームに耐熱マスキングテープを貼り付けておくのは該テープがリリースフィルムに比べて高価であり、しかもテープ貼り付け機などの付帯設備も必要となるため製造コストが高くなる。
また、1の金型キャビティにて一括して樹脂封止する場合、樹脂封止後のパッケージをダイサーにより個片に切断するのは時間がかかり生産性が低いという課題もあった。
【0006】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、成形品に樹脂フラッシュを生ずることなく、しかも半導体パッケージを安価に効率良く大量生産可能な樹脂封止方法及び装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
即ち、樹脂封止方法においては、下型にキャビティ凹部がマトリクス状に形成されたモールド金型のパーティング面をリリースフィルムにより覆い、キャビティ凹部に液状樹脂を供給し、半導体チップがキャビティ凹部と同配置でマトリクス状に搭載された被成形品を下型へ搬入し、該下型と上型とでクランプして圧縮成形する樹脂封止方法において、モールド金型には、下型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成されており、被成形品のリード部にリリースフィルムを押接させてクランプし、キャビティより溢れた液状樹脂及び該キャビティ内の残留エアーを金型中央部のキャビティより金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出して圧縮成形することを特徴する。
また、キャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが交差する部位にはダミーキャビティが形成されており、キャビティより溢れた液状樹脂を収容して樹脂封止することを特徴とする。
また、下型にマトリクス状に形成されたキャビティ凹部の底部を構成するキャビティブロックは可動に設けられており、モールド金型をクランプする際に、先ず金型中央側のキャビティブロックを金型周辺部側のキャビティブロックより先に押し上げて樹脂封止することを特徴とする。
また、下型にマトリクス状に形成されたキャビティ凹部のうち金型中央部のキャビティ凹部に液状樹脂を溢れるように供給してモールド金型をクランプすることにより、液状樹脂を金型中央部のキャビティより金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出すように樹脂封止することを特徴とする。
また、被成形品は半導体チップがマトリクス状にリードフレームに搭載されており、インナーリードの一部が上型のパーティング面を覆うリリースフィルムに押接されて露出して樹脂封止されることを特徴とする。
【0008】
また、樹脂封止装置においては、モールド金型のパーティング面がリリースフィルムにより覆われ、下型にマトリクス状に形成されたキャビティ凹部に液状樹脂が供給されると共に、半導体チップがキャビティ凹部と同配置のマトリクス状に搭載された被成形品が搬入されて下型と上型とで圧縮成形される樹脂封止装置において、モールド金型には、下型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成されており、被成形品のリード部にリリースフィルムを押接させてクランプし、キャビティより溢れた液状樹脂及び該キャビティ内の残留エアーを金型中央部のキャビティより金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出して圧縮成形することを特徴とする。
また、モールド金型のキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが交差する部位には、溢れた液状樹脂を収容可能なダミーキャビティが形成されていることを特徴とする。
また、キャビティ凹部の底部を構成するキャビティブロックは、モールド金型がクランプした後、更に上動可能に設けられていることを特徴する。
また、金型中央部のキャビティブロックは金型周辺部のキャビティブロックより先に上動可能に設けられていることを特徴とする。
また、被成形品は半導体チップがマトリクス状にリードフレームに搭載されており、インナーリードの一部が上型のパーティング面を覆うリリースフィルムに押接されて露出して樹脂封止されることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る樹脂封止方法及び樹脂封止装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
本実施例は、被成形品として、リードフレームに半導体チップがマトリクス状に配置されたQFNタイプの半導体パッケージを圧縮成形により製造する樹脂封止方法及び樹脂封止装置について説明する。
図1〜図5は樹脂封止プロセスを示す模式説明図、図6及び図7は下型のキャビティブロックの移動構成を示す説明図、図8(a)(b)モールド金型に液状樹脂を充填する前後の状態を示す上視図、図9はリードフレームの平面図、図10は樹脂封止後のパッケージを示す平面図、図11は図10のパッケージの裏面側を示す平面図、図12は他例に係るモールド金型の平面図、図13は他例に係るリードフレームの平面図である。
【0010】
先ず、樹脂封止装置の概略構成について図1〜図8を参照して説明する。
図1において、1はモールド金型であり、上型2と下型3とを有する。下型3にはキャビティ凹部4がマトリクス状(本実施例では4行4列)に形成されており(図8(a)参照)、上型2及び下型3のパーティング面はリリースフィルム5により覆われている。
この下型3の各キャビティ凹部4には液状樹脂6が供給され(図8(b)参照)、半導体チップ7がキャビティ凹部4と同配置のマトリクス状(本実施例では4行4列)搭載されたリードフレーム8が、半導体チップ7をキャビティ凹部4に向けて搬入され、下型3と上型2とでクランプされて圧縮成形される。
【0011】
図8(a)において、下型3には、隣接するキャビティ凹部4どうしを連絡する金型連通ランナ9が形成されており、各金型連通ランナ9どうしが交差する部位にダミーキャビティ10が形成されている。この金型連通ランナ9は、モールド金型1をクランプする際に、キャビティより溢れた液状樹脂6が金型中央部のキャビティより金型連通ランナ9を通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出される際の樹脂路及びキャビティに残留するエアーのエアーベントとして用いられる。各キャビティより溢れ出した液状樹脂6は金型連通ランナ9及びダミーキャビティ10へ収容可能になっている。
【0012】
図1において、下型3にはキャビティ凹部4がマトリクス状に形成されたキャビティプレート11を有している。キャビティプレート11には、キャビティ凹部4を形成する仕切りブロック12及びキャビティブロック13が設けられている。各キャビティ凹部4の底部を構成するキャビティブロック13は上動可能に設けられている。即ち、図6及び図7に示すように、各キャビティブロック13はベース部14に一体に支持されており、該ベース部14は駆動源であるサーボモータ15などに回転駆動されるボールネジ16に連繋して上下動するようになっている。尚、駆動源は電動モータに限らずシリンダ等の他の手段を用いてもよい。また、各キャビティブロック13は個々に上下動可能に支持されていても良い。
【0013】
また、図6に示すように、中央側のキャビティブロック13はベース部14に対してコイルスプリング17により上方に付勢されている。これにより、モールド金型1をクランプする際に、先ず金型中央部のキャビティブロック13を金型周辺部のキャビティブロック13より先に押し上げて金型中央部から金型周辺部へ向かう樹脂の流れを形成するためである。また、図7に示すように、モールド金型1をクランプした後、キャビティブロック13のみをさらに上動させて、キャビティ凹部4に充填された液状樹脂6を金型中央部より金型周辺部へ押し出して圧縮成形される。尚、このコイルスプリング17は省略することも可能である。この場合には、下型3の金型中央部に液状樹脂6を予め多く供給しておいて金型周辺部に向かって溢れ出させるようにするのが好ましい。
【0014】
上型2のパーティング面に吸着保持されたリリースフィルム5は、モールド金型1をクランプした際にリードフレーム8の裏面側を覆い、リード部(インナーリード)8aに押接して露出させて樹脂封止する(図9参照)。また、下型3のキャビティ凹部4を含むパーティング面にもリリースフィルム5が吸着保持されている。下型側のリリースフィルム5は、キャビティ形状が角形状である場合には仕切りブロック12とキャビティブロック13間の隙間を塞ぐため必要があるが、キャビティ形状が丸形状の場合にはリリースフィルム5を省略することも可能である。リリースフィルム5は、上型2及び下型3のパーティング面に各々連絡するエアー吸引路2a、3aより真空吸引されて吸着されている。図9において、リードフレーム5は、半導体チップ7が搭載されるダイパッド部8bの周囲をインナーリード部8aにより囲まれたものがマトリクス状に形成されている。リリースフィルム5は、モールド金型1の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、金型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するフィルム材、例えば、PTFE、ETFE、PET、FEP、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリジン等が好適に用いられる。リリースフィルム5は、上型2のパーティング面に形成された図示しない吸着穴よりエアーを吸引することで、吸着保持される。リリースフィルム5は、リール間に巻回された長尺状のものをリリースフィルム供給機構(図示せず)により連続してモールド金型1へ供給するようになっていても、或いは予め短冊状に切断されたものを用いても良い。
【0015】
また、樹脂封止装置には、例えば下型3を電動モータによりトグル機構などを用いて上下動させてモールド金型1を開閉する公知の型開閉機構が装備されている。また、液状樹脂6は公知のディスペンサを用いて型開きしたモールド金型1へ進入して各キャビティ凹部4に供給するか、或いは下型3の金型中央部へ所定量供給するものとする。
【0016】
次に、樹脂封止プロセスについて図1〜図5を参照して説明する。型開きしたモールド金型1の上型2及び下型3のパーティング面にリリースフィルム5を各々吸着保持させておく。次に、図2に示すように、図示しないディスペンサにより、下型3のキャビティ凹部4に液状樹脂6を充填する。次に、図3に示すように、半導体チップ7が搭載され、該チップの電極部とインナーリード部8aとがワイヤボンディングされたリードフレーム8を、チップ面を下向きにしてモールド金型1の下型3にセットする。このとき、半導体チップ7はキャビティ凹部4に供給された液状樹脂6に浸漬される。
【0017】
次に、図4に示すように、図示しない型開閉機構を作動させて下型3を上動させてモールド金型1をクランプする。このとき、図6に示すように、下型3の中央部のキャビティブロック13はベース部14より上方に付勢されているので、キャビティ内の余剰の液状樹脂6や残留エアーは金型中央部のキャビティより金型周辺部のキャビティに向かって押し出される。
次いで、図5に示すように、サーボモータ15を作動させてキャビティブロック13を所定量上動させ(図7参照)、金型中央部のキャビティより溢れ出した液状樹脂6やキャビティ内の残留エアーは金型連通ランナ9を介して金型周辺部のキャビティへ押し出される。そして、余剰樹脂は金型連通ランナ9及びダミーキャビティ10に収容され、残留エアーは金型周辺部のダミーキャビティ10より外部へ排気して、圧縮成形が行われる。
【0018】
圧縮成形後、モールド金型1を型開きしてリードフレーム8がリリースフィルム5より分離して取出される。樹脂封止後のリードフレームを図10及び図11に示す。このとき、半導体パッケージ18の裏面側はリリースフィルム5に押接されて樹脂封止されているので、インナーリード部8aを確実に露出させることができ、樹脂フラッシュを生ずることがない。
この後、マトリクス状に形成された半導体パッケージ18は、リードフレーム8に接続されたまま切断装置に搬入され、プレスによりインナリード部8a及び吊りリード部8cが切断され、半導体パッケージ18が個片に分離される。
【0019】
上記樹脂封止方法及び樹脂封止装置によれば、半導体チップ7がマトリクス状に搭載されたリードフレーム8のインナーリード部8aの一部が上型2のパーティング面を覆うリリースフィルム5に押接されて露出して樹脂封止されるため、インナリード裏面に樹脂フラッシュを生ずることなく、しかもキャビティより溢れた液状樹脂6及び該キャビティ内の残留エアーを金型中央部のキャビティより金型連通ランナ9を通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出して圧縮成形するので、高密度マトリクス状に配置されたパッケージに樹脂を十分行きわたらせて均一に樹脂封止することができ、量産性を向上させることができる。また、高価な耐熱マスキングテープを使用する必要がないので半導体パッケージを安価に生産でき、しかもモールドした後、ダイサーではなくプレスによりパッケージを個片に切断できるので生産効率が良い。
【0020】
上記実施例ではリードフレーム8及びモールド金型1(下型3)が4行4列単位で圧縮成形される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、増減するのは任意である。更にパッケージを多数個取りする例について図12及び図13を参照して説明する。図12は4行多数列の下型19を示すもので、図13は4行多数列のリードフレーム20を示すものである。このような、被成形品及び金型の形態を採用することで、一回のモールドにより製造できるパッケージの数を増大できるので、生産効率を向上させることができる。
【0021】
以上本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、樹脂封止装置及び樹脂封止方法は上述した各実施例に限定されるのではなく、例えば被成形品はQFNタイプの半導体パッケージに限らずSONタイプ等の他の種類の半導体パッケージであっても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【0022】
【発明の効果】
本発明に係る、樹脂封止方法及び樹脂封止装置によれば、半導体チップがマトリクス状に搭載された被成形品がモールド金型のパーティング面を覆うリリースフィルムにリード部が押接されて露出して樹脂封止されるため、該リード部裏面側に樹脂フラッシュを生ずることなく、しかもキャビティより溢れた液状樹脂及び該キャビティ内の残留エアーを金型中央部のキャビティより金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出して圧縮成形するので、高密度マトリクス状に配置されたパッケージに樹脂を十分行きわたらせて均一に樹脂封止することができ、量産性を向上させることができる。また、高価な耐熱マスキングテープを使用する必要がないのでパッケージを安価に生産でき、しかもモールドした後、ダイサーではなくプレスによりパッケージを個片に切断できるので生産効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図2】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図3】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図4】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図5】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図6】下型のキャビティブロックの移動構成を示す説明図である。
【図7】下型のキャビティブロックの移動構成を示す説明図である。
【図8】モールド金型に液状樹脂を充填する前後の状態を示す上視図である。
【図9】リードフレームの平面図である。
【図10】樹脂封止後のパッケージを示す平面図である。
【図11】図10のパッケージの裏面側を示す平面図である。
【図12】他例に係るモールド金型の平面図である。
【図13】他例に係るリードフレームの平面図である。
【符号の説明】
1 モールド金型
2 上型
3、19 下型
4 キャビティ凹部
5 リリースフィルム
6 液状樹脂
7 半導体チップ
8、20 リードフレーム
8a インナーリード部
8b ダイパッド部
8c 吊りリード部
9 金型連通ランナ
10 ダミーキャビティ
11 キャビティプレート
12 仕切りブロック
13 キャビティブロック
14 ベース部
15 サーボモータ
16 ボールネジ
17 コイルスプリング
18 半導体パッケージ
Claims (10)
- 下型にキャビティ凹部がマトリクス状に形成されたモールド金型のパーティング面をリリースフィルムにより覆い、前記キャビティ凹部に液状樹脂を供給し、半導体チップが前記キャビティ凹部と同配置でマトリクス状に搭載された被成形品を前記下型へ搬入し、該下型と上型とでクランプして圧縮成形する樹脂封止方法において、
前記モールド金型には、前記下型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成されており、前記被成形品のリード部に前記リリースフィルムを押接させてクランプし、キャビティより溢れた前記液状樹脂及び該キャビティ内の残留エアーを金型中央部のキャビティより前記金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出して圧縮成形することを特徴する樹脂封止方法。 - 前記キャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが交差する部位にはダミーキャビティが形成されており、キャビティより溢れた液状樹脂を収容して樹脂封止することを特徴とする請求項1記載の樹脂封止方法。
- 前記下型にマトリクス状に形成されたキャビティ凹部の底部を構成するキャビティブロックは可動に設けられており、モールド金型をクランプする際に、先ず金型中央側のキャビティブロックを金型周辺部側のキャビティブロックより先に押し上げて樹脂封止することを特徴とする請求項1記載の樹脂封止方法。
- 前記下型にマトリクス状に形成されたキャビティ凹部のうち金型中央部のキャビティ凹部に液状樹脂を溢れるように供給してモールド金型をクランプすることにより、液状樹脂を金型中央部のキャビティより前記金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出すように樹脂封止することを特徴とする請求項1記載の樹脂封止方法。
- 前記被成形品は半導体チップがマトリクス状にリードフレームに搭載されており、インナーリードの一部が前記上型のパーティング面を覆うリリースフィルムに押接されて露出して樹脂封止されることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の樹脂封止方法。
- モールド金型のパーティング面がリリースフィルムにより覆われ、下型にマトリクス状に形成されたキャビティ凹部に液状樹脂が供給されると共に、半導体チップが前記キャビティ凹部と同配置のマトリクス状に搭載された被成形品が搬入されて前記下型と上型とで圧縮成形される樹脂封止装置において、
前記モールド金型には、前記下型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成されており、前記被成形品のリード部にリリースフィルムを押接させてクランプし、キャビティより溢れた前記液状樹脂及び該キャビティ内の残留エアーを金型中央部のキャビティより前記金型連通ランナを通じて金型周辺部のキャビティに向かって押し出して圧縮成形することを特徴とする樹脂封止装置。 - 前記モールド金型のキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが交差する部位には、溢れた液状樹脂を収容可能なダミーキャビティが形成されていることを特徴とする請求項6記載の樹脂封止装置。
- 前記キャビティ凹部の底部を構成するキャビティブロックは、前記モールド金型がクランプした後、更に上動可能に設けられていることを特徴する請求項6記載の樹脂封止装置。
- 金型中央部の前記キャビティブロックは金型周辺部の前記キャビティブロックより先に上動可能に設けられていることを特徴とする請求項8記載の樹脂封止装置。
- 前記被成形品は半導体チップがマトリクス状にリードフレームに搭載されており、インナーリードの一部が前記上型のパーティング面を覆うリリースフィルムに押接されて露出して樹脂封止されることを特徴とする請求項6、7、8又は9記載の樹脂封止装置。
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