JP5121238B2 - 樹脂封止方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ等を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止の技術分野に関する。

従来、特許文献１に記載される圧縮封止方法が公知である。この方法を概略的に図３に示しつつ説明する。

まず、樹脂封止金型１の構成について説明する。樹脂封止金型１は、上型（第１の金型）１０と、上型１０に対向して配置され上型１０に対して接近・離反可能な下型（第２の金型）２０とを有し、下型２０が貫通孔２２Ａを備えた枠状金型２２と当該貫通孔２２Ａに嵌合して配置される圧縮金型２４とを有した構成とされている。上型１０及び下型２０には図示せぬプレス機構が連結され、所定のタイミングで両金型１０、２０を接近・離反可能な構成とされている。又、下型２０の対向面２８には、図示せぬ供給機構（リリースフィルム供給機構）によって、リリースフィルム（離型フィルム）５０が供給されている。このリリースフィルム５０は、下型２０から封止後の被成形品６０を取り出し易くするために設けられており、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を主原料とするものである。又、上型１０及び下型２０には、ヒータ（図示しない）が内蔵されており、所定のタイミングで金型を加熱することが可能な構成とされている。又、上型１０には被成形品６０を吸着保持するための吸着機構（被成形品吸着機構：図示しない）が備わっている。又、下型２０にはリリースフィルム５０を自身の対向面２８に吸着可能な吸着機構（リリースフィルム吸着機構：図示しない）が備わっている。このような構成により、下型２０の対向面２８に形成されるキャビティ７０において被成形品６０を樹脂４０にて圧縮封止することが可能である。なお符号１２は、上型１０に備わるリリースフィルム５０の押え機構である。

次に、当該樹脂封止金型１の作用について説明する。図２（Ａ）〜（Ｅ）は樹脂封止装置１における樹脂封止工程を工程順に示しており、（Ａ）が準備工程、（Ｂ）第１型閉じ工程、（Ｃ）が第２型閉じ工程、（Ｄ）がクランプ工程、（Ｅ）が圧縮工程を示している。

当初、図３（Ａ）に示すように、樹脂封止金型１は、図示せぬプレス機構によって上型１０と下型２０とが離反され、所定の間隔に開いた状態で配置されている。この状態で、図示せぬ供給機構（リリースフィルム供給機構）によって、リリースフィルム５０が下型２０の対向面２８上に供給される。このリリースフィルム５０は、その状態により複数回の封止に使用される場合もあれば、封止毎に常に新しいリリースフィルム５０が供給される場合もある。リリースフィルム５０が供給された後、下型２０に備わるリリースフィルム吸着機構によって、リリースフィルム５０が下型２０の対向面２８に吸着保持される。このとき、下型２０の対向面２８は水平の状態となっている。即ち、枠状金型２２の対向面２８Ａと、圧縮金型２４の対向面２８Ｂとが段差なく水平の状態とされている。その後下型２０におけるキャビティ７０相当部分に、図示せぬ投入機構によって樹脂４０が投入される。一方、上型１０側には、図示せぬ供給機構（被成形品供給機構）によって搬送された被成形品６０が、上型１０の対向面に吸着機構（図示しない）によって吸着保持される。

続いて図３（Ｂ）に示すように、プレス機構の作用によって下型２０が上型１０側へと移動する。この移動は、下型２０の対向面２８が水平の状態のまま移動する。即ち、枠状金型２２の対向面２８Ａと、圧縮金型２４の対向面２８Ｂとが段差なく水平の状態のまま移動する。この下型２０の移動により、上型１０に備わるリリースフィルム押え機構１２によって下型対向面２８上のリリースフィルム５０が押えられる。

続いて図３（Ｃ）に示すように、更に下型２０が上型１０側へと移動する。かかる際にも、下型２０の対向面２８は水平の状態のまま移動する。即ち、枠状金型２２の対向面２８Ａと、圧縮金型２４の対向面２８Ｂとが段差なく水平の状態のまま移動する。なお、上型１０及び下型２０にはヒータが備わっているため、当該ヒータの作用によってキャビティ７０内に投入された樹脂４０は流動可能な状態となっている。

続いて図３（Ｄ）に示すように、下型２０が上型１０に対して所定の位置まで移動した時点を見計らって、下型２０における圧縮金型２４の位置はそのままに、枠状金型２２のみが上型１０側へと移動し始める。なお、このとき圧縮金型２４の移動が継続されていてもよく、かかる場合には、枠状金型２２が圧縮金型２４よりも速い速度で上型１０側へと移動し始める。これにより、枠状金型２２の枠状金型対向面２８Ａが、上型１０に吸着保持されている被成形品６０の一部をクランプする。この枠状金型２２の動きによって、枠状金型対向面２８Ａの位置と圧縮金型対向面２８Ｂの位置との間にずれが生じ、段差Ｄが生じる。かかる際にも、リリースフィルム５０は吸着機構によって下型２０の対向面２８へと吸着され続けているため、当該段差Ｄが生じることによってリリースフィルム５０に引張力が生じることとなる。

最後に図３（Ｅ）に示すように、圧縮金型２４が上型１０側へと移動することによって、キャビティ７０内の樹脂が圧縮されつつ被成形品６０を封止することとなる。

その後、樹脂４０に対して所定の圧力が印加された状態で、内蔵されたヒータによって金型が加熱され、樹脂４０の硬化が促進される。更に後、樹脂４０が硬化した頃合いを見計らって、プレス機構によって上型１０と下型２０とが離反（型開き）される。その後、図示せぬ搬送機構によって上型１０側から被成形品が取出されて搬出され、次回の封止作業へと移行する。

特開２００５−１８６４３９号公報

上記説明した従来からの樹脂封止方法では、リリースフィルム５０が損傷したり、圧縮過程においてリリースフィルム５０が樹脂内に噛み込む等の不具合が有った。これは以下の理由によるものと考えられる。

従来の樹脂封止の工程においては、下型２０の対向面２８が水平の状態でリリースフィルム５０を吸着した後で、枠状金型対向面２８Ａの位置を圧縮金型対向面２８Ｂの位置に対して変位させ（即ち上型１０側に移動させ）ていた。このとき、リリーフィルム５０は下型２０の対向面２８に吸着され続けているため、当該変位により生じる段差Ｄに対して追従しようとし、リリースフィルム５０に部分的に強い引張力が生じてしまう。その結果、当該強い引張力が生じた部分において、リリースフィルム５０の自体の強度が低下し、圧縮時（圧縮工程時）に当該部分に引裂けや穴開きが生じ易くなっていたと考えられる。又、引裂けや穴開きまで生じなくとも、強い引張力が生じた部分が降伏点を超えて塑性変形した（伸びた）場合には、当該塑性変形分（伸び分）が圧縮時において復元されない結果、樹脂に噛み込んでしまうことがあったものと考えられる。

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、離型フィルムの損傷を防止すると共に、成形品の成形精度を向上させることを目的とするものである。

本発明は、第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され該第１の金型に対して接近・離反可能な第２の金型とを有し、該第２の金型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、該第２の金型の対向面に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止方法であって、前記第２の金型の対向面上に離型フィルムを供給する工程と、前記枠状金型における対向面の位置と前記圧縮金型における対向面の位置に段差を設けた状態で、前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する工程と、前記段差を拡大させて前記被成形品をクランプする工程と、該段差を縮小させて該被成形品を前記樹脂にて封止する工程と、を含むことによって、上記課題を解決するものである。

例えば、前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際に、前記枠状金型における対向面の位置を前記圧縮金型における対向面の位置よりも前記第１の金型側にする手法や、前記圧縮金型における対向面の位置を前記枠状金型における対向面の位置よりも前記第１の金型側にする手法が考えられる。

このような方法によって樹脂封止を行うことで、予め圧縮時のキャビティの形状に沿う量（長さ）に近い量の離型フィルムを第２の金型の対向面に吸着することが可能となり、離型フィルムに生じる引張力を低減させることができる。これにより、引裂けや穴開きを防止できると共に、更に、塑性変形を防止できる結果、離型フィルムが樹脂に噛み込む等の不具合の発生を防止することができる。

特に、前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際の前記段差を、樹脂封止後の前記被成形品における封止厚さ以下とすることで、圧縮工程が終了した段階での最終的な必要量（長さ）以上に離型フィルムを吸着することを防止でき、圧縮時に離型フィルムが余剰して樹脂に噛み込むことを防止できる。

なお、前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際の前記段差を、所定のパラメータに応じて変更可能（可変）としてもよい。このようにすれば、例えば封止厚さ（即ち、パッケージの厚さ、キャビティ厚さ）や使用する離型フィルムの種類、性質、更には封止温度等によって、最適な段差を形成することが可能となる。

本発明を適用することにより、離型フィルムの損傷を防止すると共に、成形品の成形精度が向上する。

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。

本発明に係る樹脂封止方法が行われる金型の構成自体は、従来例として説明した樹脂封止金型１と同じである。ここでは説明のため、図１を参照しつつ構成について説明する。図１は、本発明にかかる樹脂封止方法で封止した際の封止工程を示した図である。樹脂封止金型１は、上型（第１の金型）１０と、上型１０に対向して配置され上型１０に対して接近・離反可能な下型（第２の金型）２０とを有し、下型２０が貫通孔２２Ａを備えた枠状金型２２と当該貫通孔２２Ａに嵌合して配置される圧縮金型２４とを有した構成とされている。上型１０及び下型２０には図示せぬプレス機構が連結され、所定のタイミングで両金型１０、２０を接近・離反可能な構成とされている。又、下型２０の対向面２８には、図示せぬ供給機構によって、リリースフィルム（離型フィルム）５０が供給されている。このリリースフィルム５０は、下型２０から封止後の被成形品６０を取り出し易くするために設けられており、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等を主原料とするものである。又、上型１０及び下型２０には、ヒータ（図示しない）が内蔵されており、所定のタイミングで金型を加熱することが可能な構成とされている。又、上型１０には被成形品６０を吸着保持するための吸着機構（図示しない）が備わっている。又、下型２０にはリリースフィルム５０を自身の対向面２８に吸着可能な吸着機構（図示しない）が備わっている。このような構成により、下型２０の対向面２８に形成されるキャビティ７０において被成形品６０を樹脂４０にて圧縮封止することが可能である。なお符号１２は、上型１０に備わるリリースフィルム５０の押え機構である。

次に、本発明に係る樹脂封止方法について図１に加えて図２を参照しつつ説明する。

図２は、樹脂封止工程におけるリリースフィルム５０の吸着時（下型２０の対向面２８への吸着時）の下型２０の状態を示した図である。図２（Ａ）は、枠状金型２２における対向面２８Ａの位置が圧縮金型２４における対向面２８Ｂの位置よりも上側（図２において上側：上型１０側）にあるパターンであり、図２（Ｂ）は逆に、圧縮金型２４における対向面２８Ｂの位置が枠状金型２２における対向面２８Ａの位置よりも上側（図２において上側：上型１０側）にあるパターンである。ここでは、図２（Ａ）で示したパターンを用いて説明する。

本実施形態においては、図１（Ａ）に示すように、準備工程においてリリースフィルム５０を吸着する際に、枠状金型２２と圧縮金型２４とが僅かにずれた状態で吸着される。即ち、枠状金型２２の枠状金型対向面２８Ａの位置を、圧縮金型２４の圧縮金型対向面２８Ｂの位置よりも上側にし、段差Ｄ１が生じた状態（段差Ｄの高さＨ１）でリリースフィルム５０の吸着が行なわれる。その結果、枠状金型対向面２８Ａと圧縮金型対向面２８Ｂとが水平である場合に比べて、理論的にはＨ１×２に相当する分だけ、多くの量（長さ）のリリースフィルム５０が吸着されていることになる（以下「リリーフィルム吸着増加分」という）。

準備工程においてこのような状態で吸着されたリリースフィルム５０は、その状態のまま、第１型閉じ工程（図１（Ｂ）参照）、及び、第２型閉じ工程（図１（Ｃ）参照）を経る。

続いて、クランプ工程（図１（Ｄ）参照）において、圧縮金型２４の位置はそのままに、枠状金型２２のみが上型１０側へと移動し始める。その結果、枠状金型対向面２８Ａと圧縮金型対向面２８Ｂとの段差Ｄ１の高さがＨ３となる（Ｈ３＞Ｈ１）。このとき、本実施形態においては予め枠状金型対向面２８Ａの位置と圧縮金型対向面２８Ｂの位置とをずらし、段差Ｄ１を有した状態でリリースフィルム５０が吸着されているため、当該クランプ工程においてリリースフィルム５０に生じる引張力は従来の場合（水平な場合）と比べて低減する。即ち、リリーフィルム吸着増加分だけ、引張力が低減する。その結果、封止時（圧縮工程）におけるリリースフィルム５０の引裂けや穴開きを防止できる。更に、引張力が低減していることから、リリースフィルム５０が塑性変形することも防止することができる。その結果、伸びたリリースフィルム５０が圧縮工程において樹脂４０に噛み込む等の不具合の発生を防止することができる。

又、前述した段差Ｄ１の段差高さＨ１を、樹脂封止後の被成形品６０における封止厚さＨ４（基盤表面から封止部分の表面までの高さの差）以下とすることで、圧縮工程が終了した段階での最終的な必要量（長さ）以上にリリースフィルム５０が吸着されることを防止でき、圧縮時にリリースフィルム５０が余剰して樹脂４０に噛み込むことを防止できる。なお、段差Ｄ１を、所定のパラメータに応じて変更可能（可変）としてもよい。即ち、段差高さＨ１が所定のパラメータに対応して設定された上で、樹脂封止することも可能である。例えば封止厚さＨ４や使用するリリースフィルム５０の種類、性質、更には封止温度等をパラメータ（単一のパラメータでもよいし、複数のパラメータを考慮してもよい）として、最適な段差を形成することが可能となる。

又、図２（Ｂ）で示したように、圧縮金型２４における対向面２８Ｂの位置が枠状金型２２における対向面２８Ａの位置よりも上側にある状態（段差Ｄ２：段差の高さＨ２）でリリースフィルム５０の吸着を行なった場合には、第２型閉じ工程（図１（Ｃ）参照）からクランプ工程（図１（Ｄ）参照）にかけて、金型の段差方向が逆転することとなる。その他の作用に関しては上記説明の場合と同様である。

なお、本発明においては、下型（第２の金型）の対向面に段差が生じた状態でリリースフィルムが吸着されればよく、リリースフィルムの供給が段差が生じるタイミングよりも先である必要はない。リリースフィルムが下型の対向面に供給された後に下型の対向面に段差を生じさせてもよい。

なお、本実施形態では、下型側にリリースフィルムが供給されていたが、上下の金型の構成が反転して構成されているような場合にも、上型側に供給することで、同様の効果を得ることが可能である。更に、基板の両面側を樹脂にて封止するような場合には、上下の金型の双方にリリースフィルムを供給し、両金型で同様の効果を得ることも可能である。

本発明は、半導体チップ等を搭載した基板を樹脂にて封止するための金型として好適である。

本発明にかかる樹脂封止方法で封止した際の封止工程を示した図 本発明の実施形態の一例を示す図であって、リリースフィルム吸着の際の金型（下型）の状態を示した図 樹脂封止金型による、公知の封止工程を示した図

符号の説明

１…樹脂封止金型
１０…上型（第１の金型）
１２…リリースフィルム押え機構
２０…下型（第２の金型）
２２…枠状金型
２２Ａ…貫通孔
２４…圧縮金型
２６…バネ
２８…下型対向面
２８Ａ…枠状金型対向面
２８Ｂ…圧縮金型対向面
４０…樹脂
５０…リリースフィルム（離型フィルム）
６０…被成形品
７０…キャビティ
Ｄ１、Ｄ２…段差
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３…段差高さ

Claims (5)

1. 第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され該第１の金型に対して接近・離反可能な第２の金型とを有し、該第２の金型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、該第２の金型の対向面に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止方法であって、
   前記第２の金型の対向面上に離型フィルムを供給する工程と、
   前記枠状金型における対向面の位置と前記圧縮金型における対向面の位置に段差を設けた状態で、前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する工程と、
   前記段差を拡大させて前記被成形品をクランプする工程と、
   該段差を縮小させて該被成形品を前記樹脂にて封止する工程と、を含む
   ことを特徴とする樹脂封止方法。
2. 請求項１において、
   前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際に、前記枠状金型における対向面の位置が前記圧縮金型における対向面の位置よりも前記第１の金型側にある
   ことを特徴とする樹脂封止方法。
3. 請求項１において、
   前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際に、前記圧縮金型における対向面の位置が前記枠状金型における対向面の位置よりも前記第１の金型側にある
   ことを特徴とする樹脂封止方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際の前記段差が、樹脂封止後の前記被成形品における封止厚さ以下である
   ことを特徴とする樹脂封止方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記離型フィルムを前記第２の金型の対向面に吸着する際の前記段差が、所定のパラメータに応じて可変である
   ことを特徴とする樹脂封止方法。

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