JP4945346B2 - 樹脂封止装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体装置をパッケージングする樹脂封止装置に関する。

従来の半導体装置の樹脂封止法としては、半導体装置の封止位置に対応した部分に開口部を備えるマスクを介して、スキージにより樹脂供給テーブル上の封止樹脂を移動させ半導体装置を封止する方法が行われている。この方法に用いる樹脂封止装置は、マスクと樹脂供給テーブルとが一体に構成されている。
また、従来の樹脂封止装置としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

特許文献１には、複数のチップ部品を搭載している基板を載置して固定するためのテーブルと、樹脂を吐出するための複数の穴を有し、前記基板上に配置されて前記チップ部品の搭載位置に対応した部分が開口しているマスクと、複数の開口部分に、該マスクに対して垂直方向の圧力を樹脂にかけて樹脂を押し込む樹脂吐出手段と、を備える樹脂封止装置が記載されている。
特開２０００−３１１７２号公報 特開２００２−７６０３４号公報 特開２００５−１９５０３号公報 特開２００５−２１７００６号公報 特開２００５−３０５９５１号公報 特開平１０−２５６２８５号公報

しかしながら、従来のスキージを用いた半導体装置においては、印刷工程を行った場所で封止樹脂を加圧硬化する必要があり、封止工程を効率よく行うことができず、半導体装置の生産性に改良の余地があった。

また、特許文献１に記載の樹脂封止装置においては、樹脂吐出手段により圧力をかけた樹脂を開口部内に充填するが、その圧力の調節が困難な場合があり、封止工程に改善の余地があった。

本発明によれば、複数の半導体装置を載置し固定するための基板搭載テーブルと、前記基板搭載テーブル上に配置され、前記半導体装置の封止位置に対応した部分に開口部を備えるマスクと、その上面に封止樹脂が供給されるとともに、該上面が前記マスクの上面と同一平面となるように構成されている樹脂供給テーブルと、前記樹脂供給テーブルの上面に沿って摺動し、封止樹脂を前記開口部内に充填するスキージと、前記開口部内に充填された前記封止樹脂を、常圧下において上方から加熱加圧する押圧部とを備え、前記マスクと前記樹脂供給テーブルは、分離可能に構成されている樹脂封止装置が提供される。

この発明によれば、前記マスクと前記樹脂供給テーブルとが分離可能に構成されているので、マスクを硬化前の封止樹脂と共にハンドリングすることが可能となる。これにより、封止工程を効率よく行うことができるので半導体装置の生産性が向上する。

さらに、開口部内に充填された前記封止樹脂を上方から加熱加圧する押圧部を備えているので、その圧力の調節が容易である。これにより、製品の歩留まりも向上する。

本発明によれば、封止工程を効率よく行うことができるので半導体装置の生産性が向上し、さらに封止樹脂に対する圧力の調節も容易であるので製品の歩留まりも向上する樹脂封止装置が提供される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１に本実施形態の樹脂封止装置の上面概略図を示す。
図１に記載のように、本実施形態の樹脂封止装置は、基板搭載テーブル冷却部１と、マスク冷却部２と、マスククリーニング部３と、半導体装置搭載部４と、印刷部５と、加圧部６とを備える。
本実施形態においては、半導体装置搭載部４、印刷部５および加圧部６について説明する。

（第１実施形態）
図２（ｂ）に記載のように、本実施形態においては、複数の半導体装置１４を載置して固定するための基板搭載テーブル１２と、基板搭載テーブル１２上に配置され、半導体装置１４の搭載位置に対応した部分に開口部１８ａを備えるマスク１８と、その上面がマスク１８と略水平に設けられた樹脂供給テーブル２０と、樹脂供給テーブル２０の上面に沿って摺動し、封止樹脂２４を開口部１８ａ内に充填するスキージ２２と、開口部１８ａ内に充填された封止樹脂１６を、常圧下において上方から加熱加圧する押圧部１９とを備える。なお、押圧部１９は図２（ｄ）において図示する。
このマスク１８と樹脂供給テーブル２０とは、分離可能に構成されている。

図２（ａ）〜（ｄ）には、本実施形態の樹脂封止装置を用いた、封止工程を図示している。なお、図２においては、１つの半導体装置１４を封止する工程を示す。
図１の半導体装置搭載部４において、図２（ａ）に示すように、基板搭載テーブル１２に複数の片面封止タイプの半導体装置１４を載置し固定する。

まず、半導体装置１４を半導体装置搭載部４に搬送する。半導体装置搭載部４においてメカクランプ若しくは吸着等の方法を用い半導体装置１４を基板搭載テーブル１２上の所定の位置に位置決めし載置する。

そして、半導体装置１４が搭載された基板搭載テーブル１２を、印刷部５に搬送し、印刷工程を行う。印刷部５には、樹脂供給テーブル２０と基板搭載テーブル１２とを並列して載置可能に構成されている。
まず、印刷部５に、半導体装置１４が搭載された基板搭載テーブル１２を搬送し、基板搭載テーブル１２と並列に載置する。

そして、図２（ｂ）に示すように、基板搭載テーブル１２上にマスク１８を配置する。マスク１８は開口部１８ａを備えており、半導体装置１４の封止位置に開口部１８ａを配置する。マスク１８の上面と、樹脂供給テーブル２０の上面とは同一平面となるように構成されている。

樹脂供給テーブル２０の上面に封止樹脂２４が供給され、スキージ２２が樹脂供給テーブル２０の上面に沿って摺動して開口部１８ａ内に封止樹脂１６を充填する。

そして、図２（ｃ）に示すように、基板搭載テーブル１２は、半導体装置１４と、マスク１８と、半硬化の封止樹脂１６とを搭載した状態で加圧部６に搬送される。

次いで、加圧部６において、大気中で、所定の時間、板状の押圧部１９により半硬化の封止樹脂１６を上方から加熱加圧する（図２（ｄ）。加熱加圧が完了した後、押圧部１９およびマスク１８を取り外して封止された半導体装置（製品）を取り出し、さらに収納を行う。
以下に、本実施形態の効果を説明する。

本実施形態の樹脂封止装置は、半導体装置１４の封止位置に対応した部分に開口部１８ａを備えるマスク１８と、上面がマスク１８の上面と同一平面となるように構成されている樹脂供給テーブル２０とを備え、マスク１８と樹脂供給テーブル２０とが分離可能に構成されている。

この発明によれば、マスク１８の上面と樹脂供給テーブル２０の上面とが同一平面であるので、スキージ２２により封止樹脂２４を開口部１８ａ内に充填することができる。

さらに、マスク１８と樹脂供給テーブル２０とが分離可能に構成されているので、基板搭載テーブル１２を、マスク１８を搭載した状態で加熱加圧ステージに進めることができる。
そのため、硬化工程を行う際に、別の半導体装置が印刷工程に進むことが可能となり、封止工程を効率よく行うことができることとなり、ひいては半導体装置の生産性が向上する。

さらに、マスク１８の開口部１８ａが、開口部１８ａ内に充填された封止樹脂１６の外形を保持した状態で加熱加圧工程を行うことができる。
これにより、パッケージ上面の平坦性を向上させることができ、外形精度も非常に高く、製品の歩留まりが向上する。また、押圧部１９により、封止樹脂１６を圧密するため、液状樹脂だけでなく、粒状樹脂及び粉状樹脂でも同様に使用することができる。

さらに、本実施形態の樹脂封止装置は、開口部１８ａ内に充填された封止樹脂１６を上方から加熱加圧する押圧部１９を備えている。
そのため、封止樹脂１６に対する圧力の調節が容易であるので、製品の歩留まりが向上する。

一方、従来の樹脂封止装置は、樹脂を大気中の常圧下で樹脂塗布された半製品を、次工程において高気圧雰囲気で加圧成形するため、樹脂をある程度圧密可能であるが、樹脂圧力を強く印加すると外形を厳密に保持することは非常に困難である。更に加圧下で樹脂に内包された内部ボイドの逃げ道を遮断した状態で熱硬化させる工程を有するため、内包された内部ボイドを逃がすことができない。

これに対して、本実施形態においてはマスク１８の開口部１８ａ内において半硬化状態の封止樹脂の外形が保持された状態で加熱加圧するので、外形精度の高い製品形成が可能である。さらに、封止樹脂１６から内部ボイドを容易に逃がすことができる。
本実施形態においては板状の押圧部１９を用いているため、パッケージ上面が平面形状となるため、パッケージ高さ精度が得られる。

特許文献２（特開２００２−７６０３４号公報）および特許文献３（特開２００５−１９５０３号公報）に記載の樹脂封止装置は、真空下で成形することが特徴であり、本実施形態の樹脂封止装置とは異なる。

さらに、特許文献２および３に記載の樹脂封止装置は、加圧部で加圧する効果は、パッケージ表面を平坦化する点であり、本実施形態の樹脂封止装置とは効果が異なる。

特許文献４（特開２００５−２１７００６号公報）および特許文献５（特開２００５−３０５９５１号公報）に記載の樹脂封止装置は、真空下で成形することが特徴であり、本実施形態の樹脂封止装置とは異なる。さらに、特許文献４の実施例２においては、ディスペンサされた樹脂を金型で押し広げながら加圧成型するものであり、本実施形態とは方式が異なる。

（第２実施形態）
本実施形態の樹脂封止装置は、マスクが第１実施形態と異なるため、マスクの構造を説明する。

本実施形態の樹脂封止装置は、図３（ａ）に示すように、半導体装置１４上に載置される第１マスク部３２と、弾性部材３６を介して第１マスク部３２上に搭載されるとともに開口部１８ａの内壁を構成する第２マスク部３４と、からなるマスク部を備える。

図３（ｂ）に示すように、第２マスク部３４は押圧部１９により押圧されることにより、下方に移動する。この際、弾性部材３６により、押圧部１９により封止樹脂１６に印加される押圧力を調整することができる。

以下に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態の樹脂封止装置は、第１実施形態の効果を得ることができ、さらに、マスク部が可動構造となっているので、パッケージ相互間における樹脂塗布量のバラツキや基板厚みのばらつきに起因する封止樹脂に対する圧力差を抑制することができる。

さらに、第２マスク部３４の高さを変えることができるので、パッケージの厚みを変化させることが可能となり、所望のパッケージ厚の半導体装置を製造することができる。

（第３実施形態）
本実施形態の樹脂封止装置は、押圧部が第１実施形態と異なるため、押圧部の構造を説明する。

本実施形態の樹脂封止装置は、図４（ａ）に示すように、封止樹脂１６を押圧する断面凸状の第１押圧部４０と、弾性部材４４を介して第１押圧部４０の下面に搭載されるとともにマスク上面を押圧する第２押圧部４２とからなる押圧部を備える。

図４（ｂ）に示すように、第２押圧部４２は第１押圧部４０に押圧されることにより、下方に移動し、マスク１８上面に当接する。そのまま押圧を継続し、第１押圧部４０の下面の凸部により封止樹脂１６を押圧する。この際、弾性部材４４により、第１押圧部４０から封止樹脂１６に印加される押圧力を調整することができる。

以下に、本実施形態の効果を説明する。
本実施形態の樹脂封止装置は、パッケージ相互間における樹脂塗布量のバラツキや基板厚みのばらつきに起因する封止樹脂に対する圧力差を抑制することができる。

さらに、第１押圧部４０の凸部の高さを変えることができるので、パッケージの厚みを変化させることが可能となり、所望のパッケージ厚の半導体装置を製造することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
例えば、第２実施形態において、第１マスク部３２を基板搭載テーブル１２上に載置することもできる。

本実施形態に係る樹脂封止装置の概略上面図である。 第１実施形態に係る樹脂封止装置を用いた封止工程の断面図である。 第２実施形態に係る樹脂封止装置を用いた封止工程の断面図である。 第３実施形態に係る樹脂封止装置を用いた封止工程の断面図である。

符号の説明

１ 基板搭載テーブル冷却部
２ マスク冷却部
３ マスククリーニング部
４ 半導体装置搭載部
５ 印刷部
６ 加圧部
１２ 基板搭載テーブル
１４ 半導体装置
１６ 封止樹脂
１８ マスク
１８ａ 開口部
１９ 押圧部
２０ 樹脂供給テーブル
２２ スキージ
２４ 封止樹脂
３２ 第１マスク部
３４ 第２マスク部
３６ 弾性部材
４０ 第１押圧部
４２ 第２押圧部
４４ 弾性部材

Claims (3)

1. 複数の半導体装置を載置し固定するための基板搭載テーブルと、
   前記基板搭載テーブル上に配置され、前記半導体装置の封止位置に対応した部分に開口部を備えるマスクと、
   その上面に封止樹脂が供給されるとともに、該上面が前記マスクの上面と同一平面となるように構成されている樹脂供給テーブルと、
   前記樹脂供給テーブルの上面に沿って摺動し、封止樹脂を前記開口部内に充填するスキージと、
   前記開口部内に充填された前記封止樹脂を、常圧下において上方から加熱加圧する押圧部と、
   を備え、
   前記マスクと前記樹脂供給テーブルは、分離可能に構成されていることを特徴とする樹脂封止装置。
2. 請求項１に記載の樹脂封止装置において、
   前記マスクは、前記半導体装置または前記基板搭載テーブル上に載置される第１マスク部と、前記第１マスク部上に搭載されるとともに前記開口部の内壁を構成する第２マスク部とを備え、
   前記第２マスク部は前記第１マスク部と弾性部材を介して接続され、前記押圧部により前記封止樹脂に印加される押圧力を調整可能に構成されていることを特徴とする樹脂封止装置。
3. 請求項１または２に記載の樹脂封止装置において、
   前記押圧部は、前記封止樹脂を押圧する第１押圧部と、前記マスク上面を押圧する第２押圧部とを備え、
   前記第２押圧部は前記第１押圧部と弾性部材を介して接続され、前記第１押圧部の押圧力を調整可能に構成されていることを特徴とする樹脂封止装置。

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