JP5143617B2

JP5143617B2 - 圧縮成形方法

Info

Publication number: JP5143617B2
Application number: JP2008100484A
Authority: JP
Inventors: 裕之石塚
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-04-08
Filing date: 2008-04-08
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-04-08
Also published as: JP2009248481A

Description

本発明は、樹脂の圧縮成形の技術分野に関する。

従来、特許文献１に記載される樹脂モールド装置が公知である。この樹脂モールド装置を概略的に図２（Ａ）に示す。

樹脂モールド装置１は、相対向して配置される上型２と下型４を備え、下型４が対向方向に沿った貫通孔６Ａを有した枠状金型６と当該貫通孔６Ａに勘合して対向方向に進退動可能な圧縮金型８とからなり、下型４の表面に離型フィルム２０が介在している。

この樹脂モールド装置１では、圧縮金型８の表面８Ａが枠状金型６の表面６Ｂよりも下方向に位置するように位置決めされた状態（即ちキャビティ４０が形成される状態）で当該キャビティ４０に封止材料としての樹脂３０が投入される。

一方上型２には、被成形品として、半導体チップ５２を複数搭載した基板５０が保持されている。

封止材料の投入等が完了すると、上型２と下型４とが図示せぬプレス機構によって接近する。このとき最初に、枠状金型６の表面６Ｂが基板５０に当接し（厳密には離型フィルム２０を介して当接し）、基板５０が上下の金型２、４によってクランプされた状態となる。

その後、圧縮金型８が上昇し、キャビティ４０の容積が減少すると共に投入された樹脂３０が圧縮され、圧縮成形が行われる。

その後、樹脂３０が硬化する程度の時間をおいて上下の金型２、４が離間し、樹脂３０にて成形（封止）された基板５０が取り出される。

特開２００５−８８３９５号公報

しかしながら、上記樹脂モールド装置１においては、枠状金型６によるクランプ後の圧縮金型８の上昇によって、離型フィルムに「皺」が生じる場合があった。これは、枠状金型６の表面６Ｂと圧縮金型８の表面８Ａとに段差をつけてキャビティ（凹部）４０を形成していることから、当該キャビティの深さ方向（図１においては上下方向）に延在する離型フィルム２０が、圧縮金型８の上昇に伴って余分となり、当該余分が「皺」となって顕在化することが原因と考えられる。特に、図２（Ｂ）にて示すように、丁度枠状金型６の表面６Ｂと圧縮金型８の表面８Ａとの段差部分周辺に「皺」が生じることがあった。

このような「皺」の存在は、成形品の表面に当該「皺」の形状を転写することは勿論、場合によって「皺」として折り込まれた一部が樹脂の中に埋入し、高価な半導体製品を破棄しなければならない場合もあった。

本発明は、この「皺」の発生を解消し、高品質な圧縮成形を行うことを目的とするものである。

本発明は、相対向して配置される第１、第２の金型を備え、当該第２の金型が前記対向方向に沿った貫通孔を有した枠状金型と当該貫通孔に勘合して前記対向方向に進退動可能な圧縮金型とからなり、前記第２の金型の表面に離型フィルムが介在する圧縮成形金型を用いた圧縮成形方法であって、前記圧縮金型の表面が前記枠状金型の表面に対して凹部となるように当該圧縮金型と枠状金型とが位置決めされる工程と、前記第１、第２の金型を接近させる工程と、当該枠状金型と第１の金型側の部材との間に所定の隙間を保った状態に当該枠状金型を位置決めする工程と、当該隙間を保ったままで、前記圧縮金型を前記第１の金型側へと移動させる工程と、該圧縮金型が所定の位置に達した段階で、前記枠状金型を前記第１の金型側の部材に当接させることにより前記所定の隙間を消滅させる工程と、更に、前記圧縮金型を前記第１の金型側へと移動させる工程を経ることにより、上記課題を解決しようとするものである。

このように、枠状金型にて第１の金型側の部材を敢えてクランプせずに所定の隙間を設けることで、枠状金型に対して圧縮金型が相対的に移動した場合（即ち、第１の金型側に移動する場合）においても、余分となった離型フィルムが当該隙間からキャビティ外部へと押し出され、結果として「皺」の発生を防止、低減することが可能となっている。

また、前記所定の隙間を、前記離型フィルムの厚みより大きくなるように構成することによって、離型フィルムに生じ得る皺の発生を効果的に防止、低減することができると共に、キャビティ内の不要なガス成分や水分を効率的に排出でき、品質の高い成形品を製造することが可能である。

また、前記第１の金型側の部材を、前記第１の金型の表面に吸着保持された半導体チップ搭載基板とすれば、半導体製品に対する高品質な樹脂封止パッケージを提供することが可能である。

本発明を適用することにより、圧縮成形金型の圧縮時に生じ得る、離型フィルムの皺の発生を防止、低減することができる。

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、本発明に係る圧縮成形方法を用いて圧縮成形を行った場合における圧縮成形金型の状態を示す側断面図である。

<圧縮成形金型の構成>
圧縮成形金型１００は、上下に対向して配置される上型（第１の金型）１０２と下型（第２の金型）１０４を備え、下型１０４が上下方向の貫通孔１０６Ａを有した枠状金型１０６と当該貫通孔１０６Ａに勘合して上下に進退動可能な圧縮金型１０８とからなる。下型１０４の表面には、図示せぬフィルム供給機構によって離型フィルム１２０が供給されている。

また、図示せぬプレス機構によって当該上型１０２と下型１０４とは互いに当接・離間可能に構成され、更に、枠状金型１０６と圧縮金型１０８とが互いに独立して上下に進退動可能とされている。

なお、上型１０２の表面（下型１０４側表面）には、半導体チップ１５２が搭載された基板１５０（第１の金型側部材）を適宜吸着保持することが可能な吸着機構が備わっている。

また、金型の内部には、金型を所定の温度に加熱するヒータが内蔵されている。

<圧縮成形金型の作用と圧縮成形方法>
最初に、上型１０２と下型１０４とが所定の間隔に離間した状態で、上型１０２には被成形品としての基板１５０が供給され、下型１０４には封止材料としての樹脂１３０が供給される。本実施形態では、樹脂１３０がキャビティ１４０の形状に沿った打錠樹脂（予備成形樹脂、プレ成形樹脂）とされているが、樹脂の形態に限定はない。例えば、粒状、粉状、液状等の様々な形態の樹脂を利用できる。また、樹脂の種類も特に制限されない。

なお、下型１０４の表面には常時離型フィルム１２０が供給されている。

また、下型１０４に吸引機構等を設け、必要時に当該離型フィルム１２０を下型１０４の表面に吸着できるような構成としておくとよい。

本実施形態では、圧縮金型１０８の表面１０８Ａと枠状金型１０６の表面１０６Ｂとが水平に一致した状態（図１（Ａ）参照）にて下型１０４上に樹脂１３０が投入され、その後、圧縮金型１０８の表面１０８Ａが枠状金型１０６の表面１０６Ｂよりも下方に位置するように位置決めされた状態が形成される。

なお、例えば、樹脂１３０投入時点において既に圧縮金型１０８の表面１０８Ａが枠状金型１０６の表面１０６Ｂに対して下方に位置するように位置決めされた状態（即ち圧縮金型１０８の表面１０８Ａが枠状金型１０６の表面１０６Ｂに対して窪んでいる状態）で供給されるような構成であっても差し支えない。

続いて、上型１０２と下型１０４とが図示せぬプレス機構によって接近する。このままプレス機構の作動を続ければ、本来であればまず最初に、枠状金型１０６の表面１０６Ｂが基板１５０に当接し（厳密には離型フィルム１２０を介して当接し）、基板１５０が上下の金型１０２、１０４によってクランプされた状態が形成されることになる。

しかしながら、本実施形態においては、枠状金型１０６の表面１０６Ｂが基板１５０に当接する前に、基板１５０との間に所定の隙間Ｇを形成して枠状金型１０６の移動が停止する。この隙間Ｇの大きさは、基板１５０の大きさや使用する樹脂１３０の量、種類、使用する離型フィルム１２０の厚み、種類などによって適宜変更可能であり、固定的なものではない。但し、少なくとも離型フィルム１２０の厚みより大きくなるように構成されている。

この時点において、投入された樹脂１３０は、金型に内蔵されたヒータによって加熱されるため膨張状態にあるが、隙間Ｇは、当該膨張によっても樹脂１３０がキャビティ１４０の外へと不用意に漏れ出てしまうことがない程度に調整されており問題ない。

その後、圧縮金型１０８が上昇しキャビティ１４０の容積が減少すると共に、投入された樹脂１３０が圧縮され圧縮成形が開始される。このとき、隙間Ｇは離型フィルム１２０の厚みよりも大きくなるように構成されているため（例えば離型フィルムの厚みが５０μであれば当該隙間Ｇ＞５０μ）、キャビティ１４０内の不要なガス成分や水分（例えば樹脂１３０が含有していた成分など）を効率的にキャビティ１４０の外部へと排出でき、品質の高い成形品を製造することが可能である。

また、枠状金型１０６にて基板１５０を敢えてクランプせずに所定の隙間Ｇを設けることで、枠状金型１０６に対して圧縮金型１０８が相対的に移動した場合（即ち、基板１５０側に移動する場合）においても、余分となった離型フィルム１２０が当該隙間Ｇからキャビティ１４０の外部へと押し出され、結果として「皺」の発生を防止、低減することが可能となっている。

その後、圧縮金型１０８が所定の位置まで上昇したタイミングを見計らって、枠状金型１０６が上昇し、隙間Ｇを消滅させる。これにより、樹脂１３０に対して圧力が加わった段階においても、樹脂１３０が当該隙間Ｇから漏れ出ることを効果的に防止することができる。

その後、更に圧縮金型１０８が上昇し、樹脂１３０に対して規定の圧力を付与し、基板１５０に搭載されている半導体チップ１５２が樹脂１３０にて封止される。

その後、樹脂１３０が硬化する程度の時間をおいて上下の金型１０２、１０４が離間し、成形後の基板１５０が取り出される。

なお、金型に樹脂１３０を投入するタイミングやその時の金型の状態、および、基板１５０を投入するタイミングやそのときの金型の状態は本発明では特に限定されない。

本発明は、例えば、半導体チップを搭載した基板を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置に好適である。

本発明に係る圧縮成形方法を用いて圧縮成形を行った場合における圧縮成形金型の状態を示す側断面図特許文献１に記載される圧縮成形方法を用いて圧縮成形を行った場合における圧縮成形金型の状態を示す側断面図

符号の説明

１００…圧縮成形金型
１０２…上型
１０４…下型
１０６…枠状金型
１０６Ａ…貫通孔
１０６Ｂ…枠状金型表面
１０８…圧縮金型
１０８Ａ…圧縮金型表面
１２０…離型フィルム
１３０…樹脂
１４０…凹部（キャビティ）
１５０…基板
１５２…半導体チップ
Ｇ…隙間

Claims

相対向して配置される第１、第２の金型を備え、当該第２の金型が前記対向方向に沿った貫通孔を有した枠状金型と当該貫通孔に勘合して前記対向方向に進退動可能な圧縮金型とからなり、前記第２の金型の表面に離型フィルムが介在する圧縮成形金型を用いた圧縮成形方法であって、
前記圧縮金型の表面が前記枠状金型の表面に対して凹部となるように当該圧縮金型と枠状金型とが位置決めされる工程と、
前記第１、第２の金型を接近させる工程と、
当該枠状金型と第１の金型側の部材との間に所定の隙間を保った状態に当該枠状金型を位置決めする工程と、
当該隙間を保ったままで、前記圧縮金型を前記第１の金型側へと移動させる工程と、
該圧縮金型が所定の位置に達した段階で、前記枠状金型を前記第１の金型側の部材に当接させることにより前記所定の隙間を消滅させる工程と、
更に、前記圧縮金型を前記第１の金型側へと移動させる工程を含む
ことを特徴とする圧縮成形方法。
請求項１において、
前記所定の隙間が、前記離型フィルムの厚みより大である
ことを特徴とする圧縮成形方法。
請求項１または２において、
前記第１の金型側の部材が、前記第１の金型の表面に吸着保持された半導体チップ搭載基板である
ことを特徴とする圧縮成形方法。