JP4866327B2

JP4866327B2 - 樹脂封止装置

Info

Publication number: JP4866327B2
Application number: JP2007258969A
Authority: JP
Inventors: 大福岡
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2007-10-02
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-10-02
Also published as: JP2009088402A

Description

本発明は、半導体チップを樹脂にて封止する樹脂封止の技術分野に関する。

半導体部品は、そのままでは外部からの影響を受け易いため、基板に搭載された後に、熱硬化性樹脂等により樹脂封止が行われている。

樹脂封止を行なう場合には、対向する樹脂封止金型で基板をクランプした状態で、当該金型を合わせてできるキャビティを利用して、該キャビティ内で半導体部品（半導体チップ）を封止するようにしている。

近年、携帯電話のＳＲＡＭ等の分野において、スタックドパッケージと呼ばれる半導体部品が用いられている。これは複数の半導体チップを積層化したもので、高度な機能を拡充させることができるため、需要が急拡大している。

ただ、この種の半導体部品は、前工程（半導体積層工程など）の不良などにより部品の積層数が不揃いになってしまうことがある。この場合、半導体部品が予定された積層数（規定の積層数）に達していないということであるため、キャビティ内に充填すべき樹脂量（封止に必要とされる樹脂量）も設定値からずれてしまうことになる。特に圧縮成形方法を用いた樹脂封止装置の場合、（トランスファ成形と異なって）キャビティが閉じており、圧縮の過程において樹脂量を増減することができないため、充填すべき樹脂量の決定の不適は、製品の不良に直結する。またトランスファ成形の場合であっても、積層不良により不足する可能性のある樹脂量を予め見越した上で樹脂を投入する必要があるため、必要以上に樹脂コストがかかる場合もある。

特許文献１においては、このような問題に対する技術として、レーザ光を半導体部品に照射して得られる反射光の焦点距離を読み取ることにより該半導体部品の高さを計測し、この高さ計測値からチップ積層量を判定し、不足する半導体部品に補填する樹脂量若しくは補填しない樹脂量を算出する技術が提案されている。

特開２００６−１３４９１７号公報

しかしながら、上記特許文献１に示されている方法により、１つの基板（ベース部材）上に形成されている複数の半導体チップの積層体（積層ユニット）全ての積層高さを測定していたのでは、多大な時間を要し、装置のサイクルタイムに悪影響をおよぼしてしまう。また、全ての半導体チップの積層体を計測することになれば、それぞれの計測誤差自体は僅かなものであっても、当該僅かな計測誤差が累積すれば、全体として許容値（樹脂封止自体が不良とならない範囲）を超え、折角樹脂封止した高価な半導体製品を破棄しなければならない場合も生じ得る。そのため、非常に精度の高い積層高さ検出手段を用いて累積誤差を低く抑える必要があり、高コスト要因の一つとなっている。

本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、基板やリードフレームなどの半導体チップを積層するベースとなるベース部材毎に、半導体チップの積層高さを迅速に検出し必要量の樹脂を算出すると共に、測定誤差の累積をも排除した樹脂封止装置を提供するものである。

本発明は、単一のベース部材上の複数箇所に積層された半導体チップ積層体を一括して樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、前記半導体チップ積層体のうち、規定の積層数に満たない半導体チップ積層体の前記ベース部材上の位置情報を取得する位置情報取得手段と、該位置情報取得手段が取得した位置情報に基づいて、前記規定の積層数に満たない半導体チップ積層体のみの積層高さを検出する積層高さ検出手段と、該積層高さ検出手段の検出結果に基づいて、一括して封止する樹脂量を算出する手段と、を備えることにより、上記課題を解決するものである。

即ち、規定の積層数に満たない半導体チップ積層体「のみ」の積層高さを検出することで、検出作業を迅速に行うことを可能とし、装置のサイクルタイムへの悪影響を排除している。また、規定の積層数だけ積層されている半導体チップ積層体の積層高さは検出しないため、検出数を大幅に削減でき、検出誤差の累積によって許容値を超えてしまうという不都合を排除している。更に、規定の積層数に満たない半導体チップ積層体の数は、１枚〜数枚の基板（ベース部材）に対して1つ程度であるため、積層高さ検出手段の検出精度をある程度低く設定した場合であっても、（全体の累積誤差に与える影響は小さく）不良品とはならない。即ち、積層高さ検出手段の検出精度を低くすることができるということは、低コストで該検出手段を構成できることを意味している。

ここで、前記位置情報取得手段が取得する位置情報は、例えば、当該樹脂封止工程の前工程（例えば半導体チップ積層体の積層工程）から取得してもよい。取得方法は種々考えられ、例えば、前工程にて得られた情報を外部の記憶装置に記憶させておき、基板毎に付与された製造番号を基に、当該記憶装置に必要に応じてアクセスして参照する等の種々の手法を採用可能である。

また、前記位置情報が前記ベース部材にマーキングされ、該マーキングを介して前記位置情報取得手段が前記位置情報を取得するような構成を採用してもよい。このような構成とすれば、当該位置情報取得のために当該樹脂封止装置と前工程と電気的に接続して情報のやりとりをする必要がない。

例えば、前記マーキングの種類としては、ビット列、バーコード、２次元バーコードの何れかまたはその組み合わせを利用することが可能である。

また、前記積層高さ検出手段としては、前記ベース部材の表面と前記半導体チップ積層体の表面に跨って所定の角度からスリット光を照射するスリット光照射手段と、該スリット光照射手段とは異なる角度から前記ベース部材の表面および前記半導体チップ積層体の表面に照射された前記スリット光を撮像する撮像手段と、を備え、該撮像手段によって撮像された前記ベース部材の表面上のスリット光と前記半導体チップ積層体の表面上のスリット光とのズレ量から積層高さを検出したり、その他にも、前記半導体チップ積層体の積層高さ方向に移動する２つの接触部を備え、該２つの接触部が前記ベース部材および前記半導体チップ積層体の表面に接触した際の両接触部間の距離によって積層高さを検出する等の構成により実現できる。

本発明を適用することにより、必要量の樹脂を迅速に判断できる。また、積層高さ検出手段を低コストで実現できるため、装置全体のコストを抑えることが可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置Ｘの概略構成図である。

<樹脂封止装置の構成>
樹脂封止装置Ｘは、基板（ベース部材）１をチャックして搬送可能な基板搬送機構２と、当該基板搬送機構２に基板１をチャックした状態で、当該基板１に積層されている半導体チップの積層高さを検出可能な高さ検出器（積層高さ検出手段）３と、当該高さ検出器３に接続された演算部４と、当該演算部４を制御する制御部５と、を有している。制御部５は基板搬送機構２にも接続され、基板搬送機構２の制御を行うことも可能とされている。また、制御部５には外部記憶装置６が接続されている。この外部記憶装置６には、当該樹脂封止装置Ｘにて行われる樹脂封止工程の前工程（例えば、基板１に対する半導体チップの積層工程）において取得した不良半導体チップ積層体（規定の積層数にまで積層されていない半導体チップ積層体）の位置情報（基板１上の位置情報）が記憶されている。

なお図示はしていないが、当該樹脂封止装置Ｘには金型や当該金型を当接・離間させることが可能なプレス機構等、樹脂封止装置として必要な要素は全て備わっている。

なお本実施形態では、基板１が搬送される際に当該基板１の下面側に半導体チップが積層されているため、高さ検出器３が基板１の下面側に配置されているがこれに限定されない。例えば、半導体チップが基板１の上面側に積層されている場合には、高さ検出器３は基板１の上側に配置されることとなる。

なお、高さ検出器３は種々の構成を採用することができ、例えば図２乃至図４にて示す構成を採用することができる。

図２および図３に、高さ検出器３の第１の構成例を示す。この高さ検出器３は、基板１および該基板１上に載置された不良半導体チップ積層体１Ａの双方に対して跨るようなスリット光（明暗の境界が既知の照射光）αを照射可能なスリット光光源（スリット光照射手段）３Ｂを備える。スリット光光源３Ｂは、基板１の表面と直交する方向以外の方向（図２では水平方向からθ＝４５度傾いた方向）から当該スリット光αを照射する。図３を合わせて参照して、基板１の上方には、該基板１の表面と直交する方向（即ち真上若しくは真下）からこのスリット光αの照射によって基板１の表面上および不良半導体チップ積層体１Ａの表面上に投影されたスリット状の基板照射光βおよび部品照射光γ（のそれぞれの明暗の境界）を同時に撮像するＣＣＤカメラ（撮像手段）２６が配置されている。なお、撮像手段は、ＣＣＤカメラに限定されるものではなく、要は、基板照射光２０および部品照射光２２のそれぞれの明暗の境界を同時に撮像できるものならば、その種類は問われない。

スリット光αが照射された状態をＣＣＤカメラ３Ａで捉えると、例えば、図３（Ｂ）にて示すように、基板照射光βと部品照射光γとの間にズレ（ギャップ）ｄｂが生じる。このズレ量ｄｂと不良半導体チップ積層体１Ａの積層高さＨｂとには相関関係があるため、当該ズレ量を判断することで、積層高さが検出可能となる。

また、図４に示した高さ検出器４０の構成を採用することも可能である。

ここでは、半導体チップの積層高さ方向に移動する２つの接触部を接触させることによって不良半導体チップの積層高さを検出する。具体的に説明すると、基板１の上面側に配置されたバックアッププレート（接触部）４０Ｂと、当該バックアッププレート４０Ｂを上下に移動させることが可能なバックアッププレート用シリンダ４０Ａと、基板１の下面側に配置されたリニアスケール（接触部）４０Ｃと、当該リニアスケール４０Ｃを上下方向に移動させることが可能なリニアスケール用シリンダ４０Ｄと、当該リニアスケール用シリンダ４０Ｄおよびリニアスケール４０Ｃ全体を特定の方向（本実施形態においては基板搬送機構２の移動方向Ｘと直交する方向Ｙ）に移動させることが可能なリニアスケール移動軸４０Ｅを備えている。また、バックアッププレート用シリンダ４０Ａおよびバックアッププレート４０Ｂにおいても、当該リニアスケール移動軸４０Ｅの動きに連動して移動する。これら全体で高さ検出器（積層高さ検出手段）４０を構成している。

この高さ検出器４０では、取得した位置情報に基づいて不良半導体チップ積層体の所まで移動した後、両シリンダ４０Ａ、４０Ｄの作用によってバックアッププレート４０Ｂとリニアスケール４０Ｃが基板１を不良半導体チップ積層体ごと狭持する。具体的には、バックアッププレート４０Ｂが基板１に当接し、リニアスケール４０Ｃが不良半導体チップ積層体の表面に当接する。この時点での距離（バックアッププレート４０Ｂとリニアスケール４０Ｃの先端の距離）によって、不良半導体チップ積層体の積層高さを検出する。なお、この場合には、基板１の厚みを含めて検出することとなるが、予め基板１の厚みを測定して減算する等により処理可能である。

通常、半導体チップは非常にデリケートな部品であり、このような直接的な測定は本来不可能であるが、本発明では「不良な半導体チップ」のみを計測するという発想に基づいているためこのような直接的な測定が可能となっている。

<樹脂封止装置の作用>
基板１には、複数の箇所に半導体チップが積層されて複数の積層体が形成されている。樹脂封止装置Ｘでは、当該基板１を金型に搬送するに先立って、当該基板１上に積層されている半導体チップ積層体の積層高さを検出する。この検出作業は、高さ検出器３によって実行される。この際高さ検出器３は、基板１上に積層されている全ての積層体の積層高さを検出するのではなく、不良半導体チップ積層体のみの積層高さを検出する。いずれの積層体が不良半導体チップ積層体であるか否かは、制御部５が外部記憶装置６にアクセスすることによって判断される。この外部記憶装置６には、前工程（例えば、半導体チップの積層工程）において積層不良等の不具合が発生した際に、当該不具合が発生した積層体の位置情報（基板１上のどの位置の積層体に不具合があるのか）が記憶されている。制御部５は、例えば基板１毎に付与されている精巣番号に基づいて、外部記憶装置６にアクセスすることで当該位置情報を取得し、当該取得した位置情報に基づいて、不良半導体チップ積層体だけを高さ検出器３によって検出する。

一方で、規定の積層数だけ積層されている場合に投入すべき樹脂量（以下「基準樹脂量」という）は既知である。また、積層される半導体チップそれぞれの体積も既知である。その結果、高さ検出器３によって不良半導体チップ積層体の積層高さを検出することによって、どの程度の（どの程度の体積に相当するだけの）半導体チップが積層されていないかが算出できる。即ち、基準樹脂量との差分を算出することができる。

ここで算出された「差分」が基準樹脂量に加算された上で、金型に対して樹脂が供給され、樹脂封止が行われる。

このように、本実施形態においては、不良半導体チップ積層体「のみ」の積層高さを検出することで、基板単位の検出作業を迅速に行うことを可能とし、当該高さ検出作業に起因する樹脂封止装置Ｘのサイクルタイムへの悪影響を排除している。また、不良半導体チップ積層体以外の積層体（即ち正常な積層体）の積層高さは検出しないため、検出数自体を大幅に削減でき、検出誤差の累積によって樹脂量が許容値を超えてしまうという不都合を排除している。更に、不良半導体チップ積層体の数は、１枚〜数枚の基板（ベース部材）に対して1つ程度であるため、高さ検出器３の検出精度をある程度低く（例えば、全ての積層体を検出する場合と比較して１／１０程度）設定した場合であっても、検出誤差の累積により不良品となることはない。即ち、高さ検出器３の検出精度を低くすることができるため、低コストで該検出器３を構成できる。

<他の構成例>
本発明の実施形態の他の構成例を図２に示す。なお、上記樹脂封止装置Ｘと同一または類似する部分には同一の符号を付し重複した説明は省略する。

この樹脂封止装置Ｙでは、制御部５にマーキング検出器１１が接続されている。一方、樹脂封止装置Ｘのように、外部記憶装置は接続されていない。このマーキング検出器１１は、例えばＣＣＤカメラ等で構成されており、基板１に付された不良マーキング１Ｂを検出するための検出器である。図２（Ｂ）に示すように、本実施形態においては前工程（例えば基板１に対する半導体チップの積層工程）において積層不良が発生した場合、基板１上のどの位置の積層体に不良が生じたかの位置情報を記憶装置に記憶させるのではなく、基板１そのものに対して当該情報をマーキングにより記録している。例えば、図２（Ｂ）に示すように、基板１上に上下２列に半導体チップ積層体が配置されている場合には、それぞれの列（縦列）に対応する位置にマーキング部位ＭＫが設定されている。例えば、このマーキング部位ＭＫのうち、右側が上段、下側が下段と設定しておけば、当該列に対応するマーキング部位ＭＫの右側がマーキングされていることで、当該マーキングされた列の上段の位置に相当する半導体チップが不良半導体チップであると判断できる。マーキング検出器１１は、この不良マーキング１Ｂを検出し、不良半導体チップ積層体の基板１上の位置情報を制御部５へと送信する。この位置情報に基づいて、制御部５は、高さ検出器３によって不良半導体チップ積層体のみの積層高さを検出する。なお、マーキングの種類は、例えば、ドッド列、バーコード、２次元バーコード等広く利用することが可能である。その他にも基板１における不良半導体チップ１Ａの位置（位置情報）を特定できる限りにおいてマーキングの種類は問わない。

このような構成とすれば、位置情報取得のために樹脂封止装置Ｙと前工程と電気的に接続して情報のやりとりをする必要がないというメリットがある。

本発明は、半導体チップを樹脂封止装置、特に、複数の半導体チップを一括して封止する一括封止（マップ封止）を行う樹脂封止装置として好適である。

本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置Ｘの概略構成図積層高さ検出手段の第１の構成例を示した図図２で示す積層高さ検出手段の第１の構成例を異なる角度から捉えた図積層高さ検出手段の第２の構成例を示した図本発明の他の実施形態の一例を示す樹脂封止装置Ｙの概略構成図

符号の説明

Ｘ、Ｙ、Ｚ…樹脂封止装置
１…基板（ベース部材）
２…基板搬送機構
３…高さ検出器（積層高さ検出手段）
４…演算部
５…制御部
６…外部記憶装置

Claims

単一のベース部材上の複数箇所に積層された半導体チップ積層体を一括して樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、
前記半導体チップ積層体のうち、規定の積層数に満たない半導体チップ積層体の前記ベース部材上の位置情報を取得する位置情報取得手段と、
該位置情報取得手段が取得した位置情報に基づいて、前記規定の積層数に満たない半導体チップ積層体のみの積層高さを検出する積層高さ検出手段と、
該積層高さ検出手段の検出結果に基づいて、一括して封止する樹脂量を算出する手段と、を備える
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１において、
前記一括して封止する樹脂量を算出する手段は、前記積層高さ検出手段の検出結果に基づいて、前記規定の積層数が積層されている場合に投入すべき樹脂量との差分を算出し、該差分を当該規定の積層数が積層されている場合に投入すべき樹脂量に加算することで一括して封止する樹脂量を算出する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１又は２において、
前記位置情報取得手段が、前記半導体チップ積層体の積層工程から前記位置情報を取得している
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項３において、
前記ベース部材毎に付与された製品番号と、前記積層工程から得られる情報を参照することで前記位置情報を取得する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記位置情報が前記ベース部材にマーキングされ、該マーキングを介して前記位置情報取得手段が前記位置情報を取得する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項５において、
前記マーキングが、ビット列、バーコード、２次元バーコードの何れかまたはその組み合わせである
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記積層高さ検出手段が、前記ベース部材の表面と前記半導体チップ積層体の表面に跨って所定の角度からスリット光を照射するスリット光照射手段と、該スリット光照射手段とは異なる角度から前記ベース部材の表面および前記半導体チップ積層体の表面に照射された前記スリット光を撮像する撮像手段と、を備え、
該撮像手段によって撮像された前記ベース部材の表面上のスリット光と前記半導体チップ積層体の表面上のスリット光とのズレ量から積層高さを検出する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記積層高さ検出手段が、前記半導体チップ積層体の積層高さ方向に移動する２つの接触部を備え、
該２つの接触部が前記ベース部材および前記半導体チップ積層体の表面に接触した際の両接触部間の距離によって積層高さを検出する
ことを特徴とする樹脂封止装置。