JP4574059B2 - 樹脂封止システムおよび半導体装置の樹脂封止方法 - Google Patents

樹脂封止システムおよび半導体装置の樹脂封止方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置を樹脂封止成形するため等に用いられる樹脂封止システムに関し、特に、上型、中型、および下型の三型を用いる樹脂封止システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の樹脂封止システムは、半導体装置の複数の製造工程のうちの、ウエハから切り出された半導体チップをモールド樹脂で封止する工程で用いられる。半導体装置を高効率に製造するために、この樹脂封止工程のさらなる高効率化が要求されている。
【0003】
より具体的には、樹脂封止工程は、樹脂封止された被封止物離型工程、ランナーゲート離型工程、および中型クリーニング工程等に細分される。樹脂封止工程のさらなる高効率化を図るためには、これら複数の工程を自動的かつ迅速に行うことが必要である。
【0004】
図6を参照して、一般に、この種の樹脂封止システムは、上型602、中型601、および下型603を使用する。中型601は、上型602および下型603それぞれにリンク604を介して結合されている。中型601は、上型602および下型603の動作に応じて動作する。
【0005】
また、特開平9ー153506号公報および特開平6ー314717号公報には、本発明同様に、上型、中型、および下型の三型構成が開示されている。図7に、特開平6−314717号公報の代表図を引用し、その内容を説明する。
【0006】
図7は、特開平6−314717号公報の離型荷重測定用金型を説明する図であり、このうち(a)はその全体斜視図、(b)は側断面図である。
【0007】
図示のように離型荷重測定用金型は、上型701と中型702と下型703とから構成されている。
【0008】
まず、上型701には、例えば台形円錐状の樹脂注入孔704が設けられており、これはトランスファ成形機705の樹脂投入孔706に連通している。
【0009】
また中型702には、ランナ−707、ゲート708とともにキャビティ709が設けられており、ランナ−707とキャビティ709とはゲート708を介して連通している。
【0010】
ここで、この離型荷重測定用金型を用いた離型荷重測定方法について説明する。
【0011】
まず、中型702の上下面に上型701と下型703とを積層させた状態で例えばシリンダ等の加圧力により型締めし、この状態からトランスファ成形機705の樹脂投入孔706に例えば熱硬化性樹脂からなるモールド樹脂を投入する。
【0012】
さらに、この投入したモールド樹脂を加熱溶融しながらゲート708を通して、キャビティ709内に注入する。
【0013】
そして、キャビティ709と貫通孔712とにモールド樹脂716を充填し、これを加熱又は冷却などの熱的変化によって硬化させる。
【0014】
その後、上型701と下型703とを型開きして中型702をだけ取り出し、図8に示すように、貫通孔712により成形した加圧部717に対して所定方向、すなわち図中矢印Bで示すように加圧部717の露出表面からキャビティ709側に向けて、例えばばね秤等の測定器により荷重を加える。
【0015】
そして、加圧部717に加えた荷重によりキャビティ709の側面710と平面711の双方に密着したモールド樹脂716を中型702から離脱させ、このときの上記測定器の目盛りを読み取ることで、モールド樹脂716が中型702から離脱する際の荷重を測定する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
上述した例をも含め、従来のこの種の樹脂封止システムにおいては、次のような問題点がある。
【0017】
中型には中空ゲートを採用している。このため、ゲート部のイジェクト機構を成形プレスユニット内に設けるのは物理的には可能であるが、一連の樹脂封止工程の手順およびその効率(インデックスとも呼ばれる)や装置コストを考えると現実的ではない。即ち、大量生産設備には不適である。
【0018】
また、一回の樹脂封止毎に金型上に残存するバリカスを除去するために、通常、クリーニング機構を設けているが、三型構成では、このクリーニング機構が複雑化し、上記同様にインデックスや装置コストを考えると現実的ではなく、大量生産設備には不適である。
【0019】
さらに、従来の三型構成では、各々の金型を前述のごとくリンクにより固定しているため、メインテナンス作業にかなりの時間を要し、生産性が低下するというデメリットが発生する。
【0020】
また、図7で説明した特開平6−314717号公報の離型荷重測定用金型は、型を上、中、下の3つに分けて、中型にキャビティを設けているが、搬送機構が容易につかみ易いような加工は無く、搬送機構で、上型、下型の外へ出し入れすることはできない。
【0021】
それ故、本発明の課題は、低コストかつ高効率に樹脂封止を行うことができる樹脂封止システムを提供することである。
【0022】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上型、中型、及び下型を使用する成形プレスユニットを有する樹脂封止システムにおいて、前記中型を成形プレスユニットの外に出し入れする中型搬送機構を有する事を特徴とする樹脂封止システムが得られる。
【0023】
本発明によればまた、予熱ユニット、中型クリーニングユニット、エジェクトプレスユニットを有し、前記中型搬送機構を用いて中型を、前記予熱ユニット、前記中型クリーニングユニット、前記エジェクトプレスユニットのうち少くとも1つと前記成形プレスユニットとの間を循環する前記樹脂封止システムが得られる。
【0024】
本発明によればさらに、前記中型に樹脂封止をするためのキャビティ、ゲートを有すること前記樹脂封止システムが得られる。
【0025】
また、本発明によれば、前記中型搬送機構を複数有することを特徴とする前記樹脂封止システムが得られる。
【0026】
さらに、本発明によれば、前期下型にランナーを設けることを特徴とする前記樹脂封止システムが得られる。
【0027】
また、本発明によれば、前記中型を複数有することを特徴とする前記樹脂封止システムが得られる。
【0028】
また、本発明によれば、前記成形プレスユニットにエジェクト手段を有することを特徴とする前記樹脂封止システムが得られる。
【0029】
さらに、本発明によれば前記成形プレスユニットを複数有する前記樹脂封止システムが得られる。
【0030】
その上本発明によれば前記エジェクトユニットは、被封止物とランナーとを別々にエジェクトすることを特徴とする前記樹脂封止システムが得られる。
【0031】
【作用】
本発明による樹脂封止システムは、中型を上型および下型から完全フリー化して、中型クリーニング機構およびゲートイジェクト機構を成形プレスユニット外に配置し、中型を、搬送用ハンドにて、エジェクトプレスユニット、中型クリーニングユニット、および中型予熱ユニットの各ユニットを中型が循環しながら樹脂封止成形を実施することで、インデックスや装置コストを従来並に抑えることで、自動化可能な大量生産設備の実用化が可能となった。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の一形態による樹脂封止システムを説明する。
【0033】
[実施の形態1]
本発明の実施の形態1による樹脂封止システムは、上型、中型、および下型を使用する成形プレスユニットを有している。
【0034】
図1(a)を参照して、成形プレスユニット104には、上型102および下型103が固定されており、中型101は、上型102および下型103には固定されずに、フリーである。尚、図1(a)において、符号109は、ランナーを示している。
【0035】
図1(b)に中型の斜視図を示す。図1(b)を参照して、中型101には、樹脂封止部を形成するキャビティ部105および樹脂注入用のゲート部106、タブレットの通過口107が設けられている。上型は中型のキャビティ105を覆う蓋の役割を果している。下型103には、封止材としてのタブレット状のエポキシ樹脂を投入するポット108が設けられている。
【0036】
さらに、この中型には、中型搬送機構が中型を確実にキャッチし、固定するために搬送機構のハンドが確実につかめるような、例えば、切り欠き、ノッチのような加工がしてある。
【0037】
この加工は、中型の内部につめが入り込むような加工でもよいし、中型に取ってのような、部品をつけるような形でも良い。
【0038】
図1および図2を参照して、本システムは、システム全体の支持フレームと、被封止物としてのペレットとリードフレームをセットするインプットマガジンバッファユニット201と、被封止物を配列するターンテーブルユニット202と、樹脂封止材であるタブレットを供給するタブレット供給ユニット203と、ターンテーブルユニット202上の被封止物とタブレット供給部から供給されるタブレットを受け取るローダーキャリア204と、中型101を予熱する中型予熱ユニット205と、成形プレスユニット104と、中型101を搬送する中型オフローダ206と、中型101を清掃する中型クリーニングユニット207と、封止成形された被封止物を中型101から分離すると共に、ランナーゲートを中型101から分離するエジェクトプレスユニット208と、中型101から分離された封止後最終被封止物を搬送する搬送コンベア209と、最終被封止物を収納するマガジンユニット210とを有している。尚、中型オフローダ206は、中型搬送用ハンドの一部として機能する。
【0039】
本実施の形態では、中型にランナーを設けているが、下型に設けても良い。下型にランナーを設け、中型にキャビティとゲートを設けると中型の構造が簡単になり、中型を作りやすく、エジェクトプレスユニット208にランナーゲートの分離機構を設けなくても良いというメリットがある。
【0040】
次に、図1および図2を参照して、本システムによる樹脂封止工程を説明する。
【0041】
まず、被封止物であるペレットは、インプットマガジンバッファユニット201にセットされる。一方、封止材であるエポキシ樹脂のタブレットは、タブレット供給部203にセットされる。
【0042】
被封止物は、矢印F21および矢印F22のようにインプットマガジンバッファユニット201によって排出され、ターンテーブルユニット202に1枚毎に整列される。その間、タブレットは、分配され、ローダーキャリア204に装填される。
【0043】
次に、ターンテーブルユニット202に整列された一対の被封止物は、矢印F23のように中型予熱ユニット205に予めセットされている中型101上に、ローダーキャリア204によって搬送され、セットされる。
【0044】
以降、エジェクトプレスユニット208で、中型から被封止物が中型からは取り上げられるまで、被封止物は中型にセットされたまま各ユニットの中を循環する。
【0045】
中型予熱ユニット205にて180℃付近に温められた中型101および中型101上の被封止物は共に、中型オフローダ206にて矢印F24のように成形プレスユニット104の下型103に搬送され、セットされる。
【0046】
この後、ローダーキャリア204にて下型103にセットされた中型101の上方から、タブレットが投入される。
【0047】
下型103は、上昇され、上型102および中型101と共に、ある一定の圧力にクランプされる。
【0048】
下型103に装備されている図示しない射出ユニットによって射出成形される。
【0049】
樹脂封止完了後、中型101は、中型オフローダ206にて樹脂封止された被封止物(樹脂封止された被封止物)と共に、下型103から矢印F25のように取り出される。
【0050】
取り出された中型101および樹脂封止された被封止物は、矢印F26のように中型オフローダ206に移送された後に、矢印F27のように中型オフローダ206によってエジェクトプレスユニット208にセットされる。
【0051】
前記エジェクトプレスユニット208にて、先ず樹脂封止された被封止物と中型101の分離し、被封止物を図示しないアームで取り上げ、搬送コンベア209まで運び、被封止物を搬送コンベア209により収納マガジンユニット210に矢印F28および矢印F29のように収納する。その後、中型101とランナーゲートの分離が実施される。
【0052】
中型の各ユニット間の搬送ハンド(中型搬送機構)は図示していないが、フォークリフトの様に下から中型をすくいあげるタイプ、上から中型をつかんで搬送するタイプ、中型の側面に穴をあけて、棒状のものを用いて挿し込んで上げるタイプなどいろんなタイプのものでも使える。
【0053】
以上の工程を繰り返し行うことにより樹脂封止工程が実施される。
【0054】
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2による樹脂封止システムは、上型および下型ならびに2個の中型を使用する成形プレスユニットを有している。
【0055】
図1および図3を参照して、成形プレスユニット104には、上型102および下型103が固定されており、2個の中型(第1のおよび第2の中型)101(図1には、一方の中型101のみ図示)は、上型102および下型103には固定されずに、フリーである。
【0056】
第1の中型101は、中型予熱ユニット205にて待機する一方、第2の中型101はエジェクトプレスユニット208にて待機される。
【0057】
第1の中型101は、中型オフローダ206によって、中型予熱ユニット205から成形プレスユニット104に搬送セットされる。
【0058】
この際に、第2の中型101は、矢印F35のように動作し、専用の中型クリーニングユニット207にセットされ、中型クリーニングユニット207内を矢印F36および矢印F37のように前後に動かされ、清掃される。
【0059】
清掃後に、矢印F38のように動作し、中型予熱ユニット205に中型オフローダ206により搬送セットされ、ローダーキャリア204に搬送される被封止物を受け取り待機する。
【0060】
第1の中型101によって樹脂封止完了後、矢印F32〜矢印F34の通りに、エジェクトプレスユニット208へ移動し、樹脂封止された被封止物が第1の中型101から分離されると共に、ランナーゲートが第1の中型101から分離される。
【0061】
一方、第2の中型101は、第1の中型101が成形プレスユニット104より中型オフローダ206により取り出されエジェクトプレスユニット208に受け渡した後に、矢印F31のように中型オフローダ206により成形プレスユニット104に搬入セットされる。
【0062】
第2の中型101が成形プレスユニット104にて樹脂封止されている最中に、第1の中型101は、矢印F35のように動作し、専用の中型クリーニングユニット207にセットされ、矢印F36および矢印F37のように前後に動作し、清掃される。
【0063】
清掃後、第1の中型101は、矢印F38のように動作し、中型予熱ユニット205に待機し、被封止物をローダーキャリア204より受け取る。
【0064】
以上の工程の繰り返しにより、第1および第2の中型101がシステム内を循環しながら、交互に樹脂封止を実施していく。
【0065】
図1および図4を参照して、以上説明した樹脂封止工程中の、成形プレスユニット104の詳細な動作を説明する。
【0066】
矢印F41に示すように、成形プレスユニット104の下型103に予めセットされている中型101を中型オフローダ206によりセットした後に、被封止物が予めセットされた中型101を下型にセット後に、タブレット401を下型103のポットブロック402に投入する。
【0067】
矢印F42に示すように、下型103が上昇して中型101を介して上型102に対して所定の圧力にて押圧保持された後に、プランジャー403が上昇することによりタブレット401を射出して中型101に設けられたランナー405およびゲート406を介して中型101に形成されているキャビティ部404へ樹脂の充填およびキュアが実施される(射出成形)。
【0068】
矢印F43に示すように、上記動作後、下型103および中型101が下降して金型が開いた状態となる。
【0069】
矢印F44に示すように、型開き後に、下型103に設けられたエジェクター機構407により中型101およびランナー405およびゲート406が下型103より同時に引き剥がされ離型が実施される。
【0070】
以上の工程の繰り返しにより、成形プレスユニット104での成形動作が第1および第2の中型101にて交互に実施される。
【0071】
図1および図5を参照して、以上説明した樹脂封止工程中の、エジェクトプレスユニット208の詳細な動作を説明する。
【0072】
成形プレスユニット104で下型103より離型された中型101はランナー405およびゲート406と被封止物506が密着した状態で中型オフローダ206により、エジェクトプレスユニット208へ搬送され下型502へセットされる(矢印F51)。
【0073】
セットされた中型101からイジェクター機構505により先ず被封止物506のみを引き剥がし離型させる(矢印52)。
【0074】
次に、離型させた被封止物506を取り出す(矢印F53)。
【0075】
次に、ゲート抜きピン504およびパンチ503を備えた上型501により中型101に形成されているゲート部406およびランナー部405を突き落としにより排出する。
【0076】
以上の工程の繰り返しによりイジェクトプレスユニットでの動作を第1および第2の中型101にて交互に実施される。
【0077】
また、以上の実施の形態は、1つの成形プレスユニットに対して、1つの中型あるいはニつの中型を使用していたが、本発明はこれらの実施例に限定させるものではなく、複数の成形ユニットと複数の中型を用いて、それらを重複することなく搬送ハンドで搬送することにより、より効率的に樹脂封止作業を自動で行うことができる。
【0078】
【発明の効果】
本発明による樹脂封止システムは、インデックスや装置コストを従来並に抑えることができ、自動的大量生産を実現できる。よって、低コストかつ高効率に樹脂封止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)ならびに(b)は、本発明の実施の形態による樹脂封止システムのうちの成形プレスユニットを示す側面図ならびに中型の斜視図である。
【図2】本発明の実施の形態1による樹脂封止システムによる樹脂封止工程を説明するための、樹脂封止システムの上面図である。
【図3】本発明の実施の形態2による樹脂封止システムによる樹脂封止工程を説明するための、樹脂封止システムの上面図である。
【図4】(a)〜(d)は、本発明の実施の形態2による樹脂封止システムによる樹脂封止工程を説明するための、樹脂封止システムのうちの成形プレスユニットの側面図である。
【図5】(a)〜(d)は、本発明の実施の形態2による樹脂封止システムによる樹脂封止工程を説明するための、樹脂封止システムのうちのエジェクトプレスユニットの側面図である。
【図6】従来の樹脂封止システムに使用される上型、中型、および下型の組み合わせを示す側面図である。
【図7】特開平6−314717号公報の離型荷重測定用金型を説明するための図である。
【図8】特開平6−314717号公報の離型荷重測定用金型を説明するための図である。
【符号の説明】
101 中型(第1の中型、第2の中型)
102、501 上型
103、502 下型
104 成形プレスユニット
105 キャビティ部
106 ゲート部
107 タブレットの通過口
108 ポット
109 ランナー
201 インプットマガジンバッファユニット
202 ターンテーブルユニット
203 タブレット供給ユニット
204 ローダーキャリア
205 中型予熱ユニット
206 中型オフローダ
207 中型クリーニングユニット
208 エジェクトプレスユニット
209 搬送コンベア
210 マガジンユニット
401 タブレット
402 ポットブロック
403 プランジャー
405 ランナー
406 ゲート
404 キャビティ部
503 パンチ
504 ピン
505 イジェクター機構
506 被封止物
601 中型
602 上型
603 下型
604 リンク
701 上型
702 中型
703 下型
704 樹脂注入孔
705 トランスファ成形機
706 樹脂投入孔
707 ランナー
708 ゲート
709 キャビティ
710 側面
711 平面
712 貫通孔
716 モールド樹脂
717 加圧部

Claims (9)

  1. 上型、中型、及び下型を使用する成形プレスユニットを有し、半導体装置を樹脂封止成形する樹脂封止システムにおいて、
    前記中型を成形プレスユニットの外に出し入れする中型搬送機構を複数し、
    前記複数の中型搬送機構によって複数の前記中型を同時に樹脂封止システム内を循環させることを特徴とする樹脂封止システム。
  2. 予熱ユニット、中型クリーニングユニット、およびエジェクトプレスユニットを有し、前記中型搬送機構を用いて前記中型を、前記予熱ユニット、前記中型クリーニングユニット、および前記エジェクトプレスユニットのうち少くとも1つと前記成形プレスユニットとの間を循環することを特徴とする請求項1に記載の樹脂封止システム。
  3. 前記中型に樹脂封止をするためのキャビティ、ゲートを有することを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂封止システム。
  4. 前記下型にランナーを設けることを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の樹脂封止システム。
  5. 前記成形プレスユニットにエジェクト手段を有することを特徴とする請求項1乃至のいずれかに記載の樹脂封止システム。
  6. 前記成形プレスユニットを複数有することを特徴とする請求項乃至のいずれかに記載の樹脂封止システム。
  7. 前記エジェクトプレスユニットは、半導体装置とランナーとを別々にエジェクトすることを特徴とする請求項2乃至のいずれかに記載の樹脂封止システム。
  8. 上型、中型、及び下型を使用する成形プレスユニットを用いて、半導体装置を樹脂封止成形する半導体装置の樹脂封止方法において、
    前記中型を成形プレスユニットの外に出し入れする中型搬送機構を複数用い、
    前記複数の中型搬送機構によって複数の前記中型を同時に循環させることを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
  9. 前記成形プレスユニットを複数用いることを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の樹脂封止方法。
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