JP4982085B2 - 樹脂封止装置 - Google Patents
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Description
本発明は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、モールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置に関する。
近年、半導体装置の小型化、高密度実装化が進行し、ＰＯＰ（Ｐａｃｋａｇｅ・Ｏｎ・Ｐａｃｋａｇｅ）タイプの半導体装置が製造されている。この半導体装置は、ワークの裏面のみならず半導体チップ搭載面となるワーク表面にもはんだボールを搭載する電極パッドが形成されているため、樹脂封止装置の金型にワーク面上を樹脂封止部（パッケージ部）へ樹脂を供給する樹脂路を形成することができない。
モールド金型は、上型及び下型を有し、半導体チップが収容されたキャビティ凹部へ封止樹脂を充填するためには基板上を封止樹脂が通過するランナゲートを設ける必要があり、基板面に特殊処理（例えばディゲート用金めっきの形成）が必要になり、製造工程が増えて生産効率が上がらず、製造コストも増大する。また、ワークに片面モールドを行う場合、金型クランプによりワーク面に形成されたソルダレジスト層の厚みの変動により樹脂バリが発生するおそれもある。よって、ＰＯＰタイプのワークを樹脂封止する場合には、高価な液状樹脂を用いたポッティング装置又は圧縮成形装置により行なわれていた。
ところで本件出願人は、すでにワークに特殊加工が不要で金型構造を簡素化できる樹脂封止装置として、ワークと該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートをプレス部に搬入し、これらをモールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止する樹脂封止装置を提案した（特許文献１参照）。
特開平２００４−１９３５８２号公報
近年、基板の種類、基板のサイズや厚さが異なる多種多様なワークが存在する。例えば、半導体チップが個々に基板に搭載された個片化されたワークや半導体チップがマトリクス状に基板実装された多数個取り用のワークなど様々なワークが存在する。かかる多種多様なワークごとに、モールド金型を用意して交換して使用するとすれば、段取り替えが大掛かりになり、製造コストの増大につながる。
また、ワークは、半導体装置と共に小型化、薄型化しており、樹脂供給路を確保するためのレイアウトに制約があるうえに、樹脂フラッシュを防ぐためには十分なクランプスペースを必要とする。よって、ワークにはキャビティ間にスペースを広く確保する必要があるため半導体装置を多数個取りするには限界がある。
また、薄い製品を多数個同時に樹脂封止する場合、末端の樹脂路に至るまでの樹脂圧の圧力損失が大きく、ワーク全面に渡って均一な成形品質を確保することが難しい。
そこで、本件出願人らは、特許文献１のキャビティプレートを応用して多種多様なワーク形態で多数個取りが可能な樹脂封止装置を提供することを想定して本件発明をするに至った。
また、ワークは、半導体装置と共に小型化、薄型化しており、樹脂供給路を確保するためのレイアウトに制約があるうえに、樹脂フラッシュを防ぐためには十分なクランプスペースを必要とする。よって、ワークにはキャビティ間にスペースを広く確保する必要があるため半導体装置を多数個取りするには限界がある。
また、薄い製品を多数個同時に樹脂封止する場合、末端の樹脂路に至るまでの樹脂圧の圧力損失が大きく、ワーク全面に渡って均一な成形品質を確保することが難しい。
そこで、本件出願人らは、特許文献１のキャビティプレートを応用して多種多様なワーク形態で多数個取りが可能な樹脂封止装置を提供することを想定して本件発明をするに至った。
本発明は上記従来技術の課題を解決し、多種多様なワーク形態に対して、簡易な金型構造で自由なレイアウトで樹脂路を形成して、かつ末端まで均一にしかも樹脂漏れなく封止できる樹脂封止装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
即ち、第１の手段は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、個片化された複数のワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔、キャビティ孔どうしを直列的に連絡するプレート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成され、隣り合うプレート凹溝が対向する上型面にスルーゲートが設けられていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル及びスルーゲートと、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする。
即ち、第１の手段は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、個片化された複数のワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔、キャビティ孔どうしを直列的に連絡するプレート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成され、隣り合うプレート凹溝が対向する上型面にスルーゲートが設けられていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル及びスルーゲートと、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする。
また、第３の手段は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、金型に載置されるワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔がマトリクス状に形成され上型に形成された金型ランナに対して両側一対のキャビティ孔の対向する位置に形成され各キャビティ孔へ連通するゲート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成されており、キャビティ孔間に対応する上型面に前記ゲート凹溝に対向する前記金型ランナが前記ゲート凹溝へ平面視で枝分かれして連絡するように設けられていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル及び金型ランナ、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル及び金型ランナ、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする。
上記第１の手段乃至第３の手段に係る樹脂封止装置を用いれば、多種多様なワークに対してキャビティプレートを用いた簡易な金型構造で自由なレイアウトで樹脂路を形成し末端まで均一にしかも樹脂漏れなく樹脂封止することができる。例えば、半導体チップごとに個片化されたワークを金型へ複数個近接して載置して樹脂封止することができる。また、半導体チップがマトリクス状に配置された１つのワークに対して自由なレイアウトで樹脂路を形成して樹脂封止することができ、ワークの形態によらずに製品の多数個取りが可能となる。
また、キャビティプレートに対向する上型クランプ面にリリースフィルムが張設されると、金型メンテナンスが軽減され、成形品の離型性もよく、樹脂フラッシュを防ぐことができる。
また、キャビティプレートに対向する上型クランプ面にリリースフィルムが張設されると、金型メンテナンスが軽減され、成形品の離型性もよく、樹脂フラッシュを防ぐことができる。
以下、本発明に係る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。以下の実施例では、図９において、パッケージ部１ごとに個片化され金型クランプ面にはんだボール３が搭載されるパッドが形成されたＰＯＰタイプのワーク２、或いは図１０において、複数のパッケージ部１が一体に形成され金型クランプ面にはんだボール３が搭載されるパッドが形成されたＰＯＰタイプのワーク２が用いられる。
また、後述するように、ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成され金型クランプ面と略平行なトラック面上を周回移動するキャビティプレートが用いられる。これらワーク２とキャビティプレートがプレス部に搬入され、モールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される。
[第１実施例]
図１において、下型４にはポット内に装填された樹脂材を押動するプランジャを備えた公知のトランスファ機構が設けられている。具体的には、下型チェイス５にポットインサート６、下型インサート７が設けられている。ポットインサート６にはプランジャ８が設けられたポット９が組み付けられている。プランジャ８は図示しないトランスファ機構によりポット９に装填された樹脂材１７を押動する。下型インサート７にはワーク２が複数直列的に載置される。下型インサート７には位置決めピン１０が突設されており、キャビティプレート１１の位置決め孔に挿通して上型１２の凹部１３と嵌合するようになっている。
図１において、下型４にはポット内に装填された樹脂材を押動するプランジャを備えた公知のトランスファ機構が設けられている。具体的には、下型チェイス５にポットインサート６、下型インサート７が設けられている。ポットインサート６にはプランジャ８が設けられたポット９が組み付けられている。プランジャ８は図示しないトランスファ機構によりポット９に装填された樹脂材１７を押動する。下型インサート７にはワーク２が複数直列的に載置される。下型インサート７には位置決めピン１０が突設されており、キャビティプレート１１の位置決め孔に挿通して上型１２の凹部１３と嵌合するようになっている。
図２において、キャビティプレート１１は、個片化された複数のワークＷに対応してプレート面に複数のキャビティ孔１１ａが形成され、該キャビティ孔１１ａどうしを直列的に連絡するプレート凹溝１１ｂ、ポット９に対応するポット孔１１ｃ（図１参照）が各々形成されている。キャビティプレート１１としては、金型と同様の鋼材、例えばステンレススチール、チタン、ニッケル合金などが用いられる。尚、キャビティプレート１１のプレート面（両面又は片面）やキャビティ孔１１ａ、プレート凹溝１１ｂ及びポット孔１１ｃの孔壁面には、成形品との離型性を考慮して必要に応じてテフロン（登録商標）樹脂やフッソ樹脂等がコーティングされていても良い。
図１において、上型１２には金型カル１４、プレート凹溝１１ｂどうしに対向する上型面にスルーゲート１５が設けられている。このスルーゲート１５は、ポット９から金型カル１４を経てキャビティ孔１１ａ間がプレート凹溝１１ｂを通じて直列的に連絡する樹脂路の末端まで樹脂があまねく充填されるように設けられる。特にキャビティ孔１１ａへプレート凹溝１１ｂを通じて樹脂が充填される際に樹脂路が絞られるため、樹脂圧の圧力損失が大きくなるのを緩和し、樹脂材に混入したエアを基板外へ押し出すエアベントを形成している。
また、上型１２には、金型カル１４、スルーゲート１５、プレート凹溝１１ｂ及びキャビティ孔１１ａの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム１６が張設されている。リリースフィルム１６は、樹脂材に接触する金型クランプ面を覆うものであり、本実施例では上型１２のクランプ面に吸引されて張設される。リリースフィルム１６は、モールド金型の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、上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。上記リリースフィルム１６を用いることで上型１２の樹脂封止部のエジェクタピン及び樹脂封止後に金型面をクリーニングするクリーナー部を設ける必要がない。
上記構成によれば、キャビティプレート１１に形成されるキャビティ孔１１ａは、基板サイズに合わせて設けられ、キャビティ孔１１ａどうしを連絡するプレート凹溝１１ｂはキャビティ孔１１ａどうしが対向する辺どうしの間の任意の位置に設けられる。このため、個片化されたワーク２を可能な限り近接して金型へ載置して樹脂封止することができ、キャビティプレート１１形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いため、多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート１１や上型１２の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。また、ワーク２の板厚にばらつきがあっても、下型インサート７の厚みを調整するだけで足りるので、樹脂漏れなく樹脂封止することができる。
尚、本実施例では、上型１２に金型カル１４を凹部として形成したが、樹脂溶融状態によっては、ポット孔１１ｃとキャビティ孔１１ａの間にプレート凹溝を設けるだけで足りるため、必ずしも上型１２にカル凹部を設ける必要はない。
尚、本実施例では、上型１２に金型カル１４を凹部として形成したが、樹脂溶融状態によっては、ポット孔１１ｃとキャビティ孔１１ａの間にプレート凹溝を設けるだけで足りるため、必ずしも上型１２にカル凹部を設ける必要はない。
[第２実施例]
次に樹脂封止装置の他例について、図３及び図４を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
以下では、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のワーク２は、基板上に半導体チップが複数直列的に搭載されているものが用いられる。半導体チップは複数列設けられていてもよい。図４において、キャビティプレート１１は、上記ワーク２に対応してプレート面に複数設けられたキャビティ孔１１ａどうしを直列的に連絡するプレート凹溝１１ｂが形成されている。
また、上型１２には、金型カル１４、プレート凹溝１１ｂ及びキャビティ孔１１ａの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム１６が張設されている。
上記構成によっても、ワーク２に搭載される半導体チップの間隔が狭くなっても、樹脂路のレイアウトの自由度が高く、１枚のワーク２であっても可能な限り半導体チップを近接して搭載して樹脂封止することができ、多数個取りに対応できる。
次に樹脂封止装置の他例について、図３及び図４を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
以下では、第１実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のワーク２は、基板上に半導体チップが複数直列的に搭載されているものが用いられる。半導体チップは複数列設けられていてもよい。図４において、キャビティプレート１１は、上記ワーク２に対応してプレート面に複数設けられたキャビティ孔１１ａどうしを直列的に連絡するプレート凹溝１１ｂが形成されている。
また、上型１２には、金型カル１４、プレート凹溝１１ｂ及びキャビティ孔１１ａの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム１６が張設されている。
上記構成によっても、ワーク２に搭載される半導体チップの間隔が狭くなっても、樹脂路のレイアウトの自由度が高く、１枚のワーク２であっても可能な限り半導体チップを近接して搭載して樹脂封止することができ、多数個取りに対応できる。
[第３実施例]
次に樹脂封止装置の他例について、図５及び図６を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例のワーク２は、半導体チップが搭載された個片化された基板が用いられ、下型インサート７にマトリクス状に近接して載置される。図６（ａ）（ｂ）において、キャビティプレート１１は、個片化されたワーク２が下型インサート７上で近接してマトリクス状に載置されるのに対応してプレート面に複数のキャビティ孔１１ａがマトリクス状に形成され、各キャビティ孔１１ａへ連通するゲート凹溝１１ｂが形成されている。図６（ａ）はキャビティ孔１１ａの対向する辺に垂直にゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示し、図６（ｂ）はキャビティ孔１１ａのコーナー部へゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示している。
次に樹脂封止装置の他例について、図５及び図６を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例のワーク２は、半導体チップが搭載された個片化された基板が用いられ、下型インサート７にマトリクス状に近接して載置される。図６（ａ）（ｂ）において、キャビティプレート１１は、個片化されたワーク２が下型インサート７上で近接してマトリクス状に載置されるのに対応してプレート面に複数のキャビティ孔１１ａがマトリクス状に形成され、各キャビティ孔１１ａへ連通するゲート凹溝１１ｂが形成されている。図６（ａ）はキャビティ孔１１ａの対向する辺に垂直にゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示し、図６（ｂ）はキャビティ孔１１ａのコーナー部へゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示している。
図５において、上記キャビティプレート１１のキャビティ孔１１ａ間に対応する上型面には金型ランナ１８が設けられている。キャビティ孔１１ａがマトリクス配置されている場合には、末端側まで樹脂供給量が多く途中で樹脂圧の圧力損失が大きい。このため、樹脂材１７を円滑に供給するため金型ランナ１８が設けられる。この金型ランナ１８は、図６（ａ）（ｂ）においてゲート凹溝１１ｂへ平面視で枝分かれして連絡するようになっている。また、上型１２には、金型カル１４、金型ランナ１８、ゲート凹溝１１ｂ及びキャビティ孔１１ａの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム１６が張設されている。
上記構成によっても、個片化されたワーク２どうしを可能な限り近接してマトリクス状に金型へ載置して樹脂封止することができ、キャビティプレート１１に形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いためゲート位置を任意に形成して多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート１１や上型１２の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。
上記構成によっても、個片化されたワーク２どうしを可能な限り近接してマトリクス状に金型へ載置して樹脂封止することができ、キャビティプレート１１に形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いためゲート位置を任意に形成して多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート１１や上型１２の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。
[第４実施例]
次に樹脂封止装置の他例について、図７及び図８を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例のワーク２は、半導体チップがマトリクス状に搭載された基板が用いられ、下型インサート７に該ワーク２が単数又は複数箇所に近接して載置される。図８（ａ）（ｂ）において、キャビティプレート１１は、半導体チップがマトリクス状に搭載されたワーク２に対応してプレート面に複数のキャビティ孔１１ａがマトリクス状に形成され、各キャビティ孔１１ａへ連通するゲート凹溝１１ｂが形成されている。図８（ａ）はキャビティ孔１１ａの対向する辺に垂直にゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示し、図８（ｂ）はキャビティ孔１１ａのコーナー部へゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示している。
次に樹脂封止装置の他例について、図７及び図８を参照して説明する。第１実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例のワーク２は、半導体チップがマトリクス状に搭載された基板が用いられ、下型インサート７に該ワーク２が単数又は複数箇所に近接して載置される。図８（ａ）（ｂ）において、キャビティプレート１１は、半導体チップがマトリクス状に搭載されたワーク２に対応してプレート面に複数のキャビティ孔１１ａがマトリクス状に形成され、各キャビティ孔１１ａへ連通するゲート凹溝１１ｂが形成されている。図８（ａ）はキャビティ孔１１ａの対向する辺に垂直にゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示し、図８（ｂ）はキャビティ孔１１ａのコーナー部へゲート凹溝１１ｂが形成される場合を例示している。
図７において、上記キャビティプレート１１のキャビティ孔１１ａ間に対応する上型面には金型ランナ１８が設けられている。キャビティ孔１１ａがマトリクス配置されている場合には、末端側まで樹脂供給量が多く途中で樹脂圧の圧力損失が大きい。このため、樹脂材１７を円滑に供給するため金型ランナ１８が設けられる。この金型ランナ１８は、図８（ａ）（ｂ）においてゲート凹溝１１ｂへ平面視で枝分かれして連絡するようになっている。また、上型１２には、金型カル１４、金型ランナ１８、ゲート凹溝１１ｂ及びキャビティ孔１１ａの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム１６が張設されている。
上記構成によっても、半導体チップがマトリクス配置され、キャビティ位置が近接するワーク２に対して、キャビティプレート１１に形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いため、ゲート位置を任意に形成して多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート１１や上型１２の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。
上記構成によっても、半導体チップがマトリクス配置され、キャビティ位置が近接するワーク２に対して、キャビティプレート１１に形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いため、ゲート位置を任意に形成して多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート１１や上型１２の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。
１ パッケージ部
２ ワーク
３ はんだボール
４ 下型
５ 下型チェイス
６ ポットインサート
７ 下型インサート
８ プランジャ
９ ポット
１０ 位置決めピン
１１ キャビティプレート
１１ａ キャビティ孔
１１ｂ プレート凹溝
１１ｃ ポット孔
１２ 上型
１３ 凹部
１４ 金型カル
１５ スルーゲート
１６ リリースフィルム
１７ 樹脂材
１８ 金型ランナ
２ ワーク
３ はんだボール
４ 下型
５ 下型チェイス
６ ポットインサート
７ 下型インサート
８ プランジャ
９ ポット
１０ 位置決めピン
１１ キャビティプレート
１１ａ キャビティ孔
１１ｂ プレート凹溝
１１ｃ ポット孔
１２ 上型
１３ 凹部
１４ 金型カル
１５ スルーゲート
１６ リリースフィルム
１７ 樹脂材
１８ 金型ランナ
Claims (4)
- 基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、
前記キャビティプレートは、個片化された複数のワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔、キャビティ孔どうしを直列的に連絡するプレート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成され、隣り合うプレート凹溝が対向する上型面にスルーゲートが設けられていることを特徴とする樹脂封止装置。 - 上型に形成される金型カル及びスルーゲートと、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止装置。
- 基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、
前記キャビティプレートは、金型に載置されるワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔がマトリクス状に形成され上型に形成された金型ランナに対して両側一対のキャビティ孔の対向する位置に形成され各キャビティ孔へ連通するゲート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成されており、キャビティ孔間に対応する上型面に前記ゲート凹溝に対向する前記金型ランナが前記ゲート凹溝へ平面視で枝分かれして連絡するように設けられていることを特徴とする樹脂封止装置。 - 上型に形成される金型カル及び金型ランナ、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする請求項３記載の樹脂封止装置。
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