JP5143681B2

JP5143681B2 - 樹脂封止装置

Info

Publication number: JP5143681B2
Application number: JP2008239965A
Authority: JP
Inventors: 正信遊佐; 忍柳田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2008-09-18
Filing date: 2008-09-18
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2028-09-18
Also published as: JP2010069740A

Description

本発明は、半導体チップを搭載した基板等を、予備成形した樹脂にて封止する樹脂封止装置に関する。

従来、特許文献１に記載されている樹脂封止装置が公知である。この樹脂封止装置は、１組の金型と、該金型に対して樹脂封止のための材料（被成形品たる基板や封止に使用する樹脂）を供給する材料供給機構と、を備える。

封止に使用するための樹脂として、上記特許文献１においては、いわゆる「予備成形樹脂（プリフォーム樹脂）」と称されるシート状（平板状）の樹脂を使用している。予備成形された樹脂を用いた樹脂封止は、基板上のチップを封止する際の樹脂の流れが小さく、チップの損傷が発生し難い、ということで近年注目されている。

図６に示されるように、予備成形樹脂１２は、樹脂投入ハンド１４の吸着パッド１６によって吸着された状態で金型（図７では下型のみ表示）１８内に搬入される（図６（Ａ））。樹脂投入ハンド１４が金型１８内の所定位置に到達すると、該樹脂投入ハンド１４が降下され、同時に吸着パッド１６における吸着が解放される（図６（Ｂ））。吸着の解放によって予備成形樹脂１２が金型１８上に載置されると、樹脂投入ハンド１４は上昇し（図６（Ｃ））、そのまま水平方向に移動して金型外に退避する。

特開２００７−５４９６号公報

図７に示すように、吸着パッド１６は、予備成形樹脂１２の吸着時及び金型載置時の衝撃を緩和するために弾性変形可能な素材で形成されており、吸着面１６Ａは平面ではない。また、予備成形樹脂１２の厚さｔは、０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度（多くは０．３ｍｍから０．５ｍｍ程度）しかなく、金型１８は約１７５℃の温度に加熱された状態にある。そのため、金型１８上に載置された予備成形樹脂１２は瞬時に軟化して残存する負圧によって吸着パッド１６の吸着面１６Ａの形状に沿って変形し、いわゆる「波打ち」が発生してしまうことがあるという問題があった。又、図８の右端に示すように、条件によっては該予備成形樹脂１２が吸着パッド１６から離れずに一部持ち上がってしまうことがあるという問題もあった。

図７、図８に誇大して表示するように、この波打ちが発生すると、予備成形樹脂１２と金型１８との間に空気層Ｓｐが形成され、高品質な封止ができなくなってしまう。予備成形樹脂１２が吸着パッド１６に付着したまま持ち上がってしまったような場合には、当然載置のやり直しを行わなければならない。

本発明は、これらの問題を解消するためになされたものであって、予備成形樹脂の金型への搭載を常に良好に行ない、製造のサイクルタイムが増大するのを極力抑えると共に、より高品質な封止を実現することをその課題としている。

本発明は、平板状に予備成形された予備成形樹脂を吸着・保持可能な吸着部を備え、該予備成形樹脂を前記金型内へと搬送する搬送機構と、前記吸着部を冷却する冷却手段と、を備えたことにより上記課題を解決したものである。

本発明においては、予備成形樹脂を金型内へと搬送する搬送機構が該予備成形樹脂を吸着・保持可能な吸着部を備えると共に、この吸着部を冷却する冷却手段を更に備えている。そのため、予備成形樹脂は該冷却された吸着部にて吸着された状態で金型上に載置されることになるため、即時に軟化・変形するのが防止され、予備成形樹脂を平坦な状態のまま確実に金型上に載置することができる。

なお、本発明は、平板状に予備成形された予備成形樹脂を、封止材料として金型内に投入して封止する樹脂封止装置において前記金型内に前記予備成形樹脂を搬送する方法であって、前記予備成形樹脂を吸着・保持可能な吸着部を冷却手段によって冷却する工程と、該冷却された吸着部にて、前記予備成形樹脂を吸着する工程と、該吸着した予備成形樹脂を該冷却された吸着部ごと前記金型内に進入させる工程と、金型内で、該吸着部による前記予備成形樹脂の吸着を解く工程と、を含むことを特徴とする予備成形樹脂の搬送方法と捉えることもできる。

本発明によれば、予備成形樹脂の金型への搭載を常に良好に行ない、製造のサイクルタイムが増大するのを極力抑えると共に、より高品質な封止を実現することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。

図３は、本発明の実施形態の一例である樹脂封止装置１の全体概略正面図である。図４は同平面図を示している。いずれも、便宜上透視図的なスケルトン表示がなされている。

樹脂封止装置１は、いわゆる圧縮型の樹脂封止装置であり、ケーシング８２、樹脂供給部７０、封止部８４、及び搬送部８６とで主に構成される。なお、符号８８は足部である。

封止部８４は、上下に開閉するプレス１０を備える。プレス１０の固定プラテン１１には上金型２１が配置され、可動プラテン１３側には下金型２２が配置されている。この上金型２１と下金型２２は、樹脂封止する被成形品の種類に応じて適宜取替え可能である。又、固定プラテン１１と可動プラテン１３は上下が逆とされていても良い。

下金型２２の表面上にはリリースフィルム３が供給されており、フィルム供給機構３０によって該リリースフィルム３の供給・巻取りが可能である。

搬送部８６には、封止前の被成形品を複数在庫しておくことが可能な被成形品ストック用マガジン５１ａと、封止後の成形品を収納可能な成形品収納用マガジン５１ｂとが上下に重なって配置されている。両マガジン５１ａ、５１ｂは、マガジン昇降機５０によって必要に応じて昇降（上下動）可能である。

又、両マガジン５１ａ、５１ｂと、前述した封止部８４との間には、封止部８４に被成形品を供給する被成形品供給機構と封止部８４から封止後の成形品を取り出すことが可能な成形品取出し機構とが一体化された供給取出し機構４０が配置されている。供給取出し機構４０は、プレス１０が可動して上金型２１と下金型２２が開いた際に、両金型２１、２２の間に進入可能である。又、この供給取出し機構４０は、両金型２１、２２間に進入した状態で、上金型２１側に被成形品ストック用マガジン５１ａから取り出した被成形品を位置決め・載置可能な載置部４１を備えると共に、封止後の成形品を吸着・保持可能な取出し部４２を備える。

樹脂供給部７０は、封止部８４を挟んで前述した搬送部８６の反対側に位置している。樹脂供給部７０は、平板状に成形された予備成形樹脂１２をストックしておく樹脂ストッカ７１と、予備成形樹脂１２を計量可能な計量部７３と、計量後の予備成形樹脂１２がセットされる樹脂セット部７４とを備える。予備成形樹脂１２は、樹脂搬送準備機構７５により樹脂ストッカ７１から樹脂セット部７４まで搬送可能である。図示の例では、便宜上、予備成形樹脂１２は、２個のみ描写してある。樹脂供給部７０は、樹脂セット部７４にセットされた予備成形樹脂１２を封止部８４に投入可能な樹脂投入ハンド（予備成形樹脂の搬送機構）９２を備える。

図３、図４に図１を合わせて参照して、樹脂投入ハンド９２は、プレート状の部材で構成された吸着部９３を備え、該吸着部９３によって予備成形樹脂１２を吸着可能である。樹脂投入ハンド９２は、レール４０に沿って金型２１、２２内に進入・退避可能である。図２に示されるように、吸着部９３は、「平面部」を構成する底面９３Ａを備える。該底面９３Ａは、予備成形樹脂１２の表面積以上の投影面積を有し、且つ矩形格子状のパターン溝９４が穿設されている。このパターン溝９４は、吸引孔９５と連通しており、吸引孔９５は更に負圧発生手段９６と連結されている。パターン溝の形成幅は１ｍｍ以下で、予備成形樹脂１２が吸着によって変形しない幅が好ましい。吸着部９３は、ボルト９７及びばね（弾性手段）９８を介して若干上下動できるように樹脂投入ハンド９２に組み込まれている。ばね９８は吸着部９３を下金型２２上に載置した予備成形樹脂１２ごと押付け可能である。

図１の想像線及び図４に示されるように、吸着部９３は、金型２１、２２から退避しているときに、冷却ステージ（冷却手段）９９の熱交換面９９Ａと当接可能とされており（冷風を吹き付ける構成でも可）、そこで１４℃〜２５℃に冷却されるように構成されている。即ち、この実施形態では、冷却ステージ９９は、樹脂投入ハンド（予備成形樹脂の搬送手段）４５とは、別部材として分かれていて金型外に設置されている。吸着部９３の熱容量は、搬送する予備成形樹脂１２と比較して十分に大きく、予備成形樹脂１２を載置して離れるまでの間の該予備成形樹脂１２の温度上昇を低く抑えることが可能である。逆に言うならば、吸着部９３は、予備成形樹脂１２を金型２１に載置して離れるまでの間の該予備成形樹脂１２の温度上昇を低く抑えることができるような熱容量に設定されている。この構成は、樹脂投入ハンド９２自体の構成を簡素化でき、樹脂投入ハンド９２の可動質量を小さくできるため、駆動系を小型化できると共に、可動質量が小さい分、金型２１、２２内での載置位置の精度を容易に向上させることができる。

なお、符号８０は電装部である。

続いて、樹脂封止装置１の作用について説明する。

まず、搬送部８６の作用から簡単に説明する。被成形品供給用マガジン５１ａに予めセットされている被成形品９０の端部を基板チャック６１が把持して引き出す。引き出された被成形品９０は、供給取出機構４０の載置部４１に載置され、その後、基板チャック６１は退避する。被成形品９０が載置部４１に載置された供給取出機構４０は、上金型２１と下金型２２とが開いているときに両金型２１、２２間に進入する。このとき、既に封止が終った下金型２２上の成形品を取出部４２に吸着保持し、載置部４１の被成形品９０を上金型２１にセットした後、両金型２１、２２間から退避する。

このような搬送部８６の作用と連動して、樹脂供給部７０は以下のように作用する。

樹脂投入ハンド９２の吸着部９３の底面は、予備成形樹脂１２を搬送しているとき以外は冷却ステージ９９の熱交換面９９ａに当接しており、ここで熱交換することによって常に１４℃〜２５℃の温度に冷却されている。一方、樹脂セット部７４にセットされた予備成形樹脂１２は、負圧発生手段９６での吸引により、吸着部９３の吸引孔９５及びパターン溝９４が負圧化されることによって該吸着部の９３の底面９３Ａに吸着（吸引）・保持される。被成形品９０が上金型２１にセットされると、樹脂投入ハンド９２は予備成形樹脂１２を吸着部９３の底面９３Ａに吸着したまま、下金型２２のキャビティ部分にまで進入する。ここで、樹脂投入ハンド９２はその全体が降下し、下金型２２上の所定の位置に予備成形樹脂を載置し、負圧発生手段９６での吸引を解く。同時に樹脂投入ハンド９２は、ばね９８が若干弾性変形するほどに予備成形樹脂１２を下金型２２上に押付け、再び上昇し、更に水平に移動して金型外に退避する。退避後は、次の予備成形樹脂１２の搬送に備えて冷却ステージ９９の熱交換面９９ａに当接され、金型内への進入によって上昇した温度を再び１４℃〜２５℃程度にまで低下させる。

この実施形態によれば、ばね９８の存在により、予備成形樹脂１２は、吸着部９３の平面上の底面９３ａによって所定の圧力で押付けられるようにして下金型２２上に載置されるため、予備成形樹脂１２が軟化して波打つのを防止することができる。また、冷却された吸着部９３が下金型２２側から予備成形樹脂１２に伝達されてくる熱を効率的に吸収して該予備成形樹脂１２の温度上昇を抑えるため、吸着部９３は支障なく予備成形樹脂１２から離反することができる。従って、厚さの極めて薄い予備成形樹脂であっても、下金型２２との間に空気を抱込むことなく、平滑な平面を保ったまま予備成形樹脂１２を下金型２２上に載置することができる。

なお、本発明においては、予備成形樹脂を金型内へと搬送する具体的な搬送機構の構造は、特に上記例に限定されない。しかし、好ましくは上記例のように、冷却手段が搬送機構と分かれていて該搬送機構の外部に設置されていることである。この構成によれば、搬送機構の可動質量を小さくでき、該搬送機構の構成を単純化したままで本発明の所期の目的を達成することができる。

又、吸着部の構造も特に上記例には限定されない。しかし、好ましくは上記例のように、吸着部が平面部を有するプレート状部材で構成され、該平面部の表面にて予備成形樹脂を吸着・保持する構成とされているとよい。この構成によれば、予備成形樹脂を金型上に載置した時に予備成形樹脂が波打つのをより効果的に防止することができる。

なお、吸着部の底面に形成するパターン溝の形状も、上記例に限定されない。即ち、例えば、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示される吸着部１９３Ａ，１９３Ｂ、１９３Ｃのような種々のパターン溝１９４ａ〜１９４ｃを有する形状とすることができる。パターン溝は、底面上に密に形成されているほど、良好な吸着が可能となり、また、粗に形成されているほど、金型にセットしたときの予備成形樹脂の上面の平滑性を良好に維持することができる。状況に応じ適宜に設計されてよい。

更に、好ましくは、上記例のように吸着部の底面（平面部）の投影面積が、平板状の予備成形樹脂の表面積以上とされているとよい。これにより、吸着部によって予備成形樹脂の「全面」を金型上に押え付けるような態様で予備成形樹脂を載置することができ、波打ち現象を一層抑制することができる。なお、必ずしも吸着部の底面≧予備被成形樹脂でなくとも、該樹脂の熱を吸収でき、押し付け時に樹脂の端部が波打たなければ、吸着部の底面＜予備成形樹脂であっても構わない。

又、吸着部での具体的な吸引構造も特に限定されない。しかし、好ましくは上記例のように、吸着部が、前記底面（平面部）の表面に形成された所定形状のパターン溝と、該パターン溝と連通し、且つ負圧手段と連結された吸引孔と、を備える構成とされているとよい。この構成によれば、簡易な構成で搬送機構の吸着部を形成することができる。

なお、他の吸引構造としては、例えば、前記プレート状部材がその平面部の表面に、多孔質状に形成された穴を有し、該穴を介して予備成形樹脂を吸着する構成とすることも考えられる。この場合には、該多孔質状の穴を介して予備成形樹脂を吸着する構成を採用すると良い。この構成によれば、予備成形樹脂の全面にわたって完全に均等な押付け・載置を実現することができる。

更に、樹脂投入ハンド（搬送機構）について付言するならば、本発明においては、搬送機構のばね（弾性部材）も必ずしも必須ではない。しかし、上記例のように、搬送機構が吸着部を前記金型上に載置した予備成形樹脂ごと押付け可能な弾性部材を備えた構成とすると、吸着時及び載置時の衝撃を緩和できると共に、（冷却手段を備えていることから予備成形樹脂を金型上に押付けても軟化し難いという利点を活かし）金型に予備成形樹脂を所定の押し付け圧を付与しながら載置できる。そのため、金型と予備成形樹脂との間に空気層が形成されるのをほぼ完全に防止することができ、より良好な載置が可能になる。

本発明は、半導体チップを搭載した基板等を予備成形した樹脂にて封止する樹脂封止装置に適用できる。

本発明が適用された樹脂封止装置において予備成形樹脂を搬送する搬送機構を示した概略断面図上記搬送機構の吸着部の底面構造の例を示す底面図上記樹脂封止装置の全体概略正面図同全体概略平面図吸着部の他の底面構造の例を示す底面図従来の予備成形樹脂を金型内に投入する際の作用を説明するための工程図従来の吸着部の構成を示す断面図、上記従来の樹脂投入が良好に行なわれなかった時の例を誇張して示した断面図

符号の説明

１…樹脂封止装置
１２…予備成形樹脂
２１…上金型
２２…下金型
５０…マガジン昇降機
７０…樹脂供給部
７１…樹脂ストッカ
７２…樹脂ストッカ昇降機
７３…計量部
７４…樹脂セット部
７５…樹脂搬送準備機構
９２…樹脂投入ハンド（搬送機構）
９３…吸着部
９３ａ…吸着部の底面
９４…パターン溝
９５…吸引孔
９６…負圧発生手段
９７…ボルト
９８…ばね
９９…冷却ステージ
９９ａ…熱交換面

Claims

平板状に予備成形された予備成形樹脂を吸着・保持可能な吸着部を備え、該予備成形樹脂を前記金型内へと搬送する搬送機構と、
前記吸着部を冷却する冷却手段と、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、
前記冷却手段が前記搬送機構と分けられている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１または２において、
前記吸着部が平面部を有するプレート状部材で構成され、前記平面部の表面にて前記予備成形樹脂を吸着保持する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項３において、
前記プレート状部材の前記平面部の投影面積が、前記平板状の予備成形樹脂の表面積以上である
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項３または４において、
前記プレート状部材が、
前記平面部の表面に形成された所定形状のパターン溝と、
該パターン溝と連通し、且つ減圧手段と連結された吸引孔と、を備える
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項３または４において、
前記プレート状部材が、前記平面部の表面に、多孔質状に形成された穴を有し、該多孔質状の穴を介して前記予備成形樹脂を吸着する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記搬送機構が、前記吸着部を前記金型上に載置した予備成形樹脂ごと前記金型上に押付け可能な弾性部材を備えた
ことを特徴とする樹脂封止装置。
平板状に予備成形された予備成形樹脂を、封止材料として金型内に投入して封止する樹脂封止装置において前記金型内に前記予備成形樹脂を搬送する方法であって、
前記予備成形樹脂を吸着・保持可能な吸着部を冷却手段によって冷却する工程と、
該冷却された吸着部にて、前記予備成形樹脂を吸着する工程と、
該吸着した予備成形樹脂を該冷却された吸着部ごと前記金型内に進入させる工程と、
金型内で、該吸着部による前記予備成形樹脂の吸着を解く工程と、を含む
ことを特徴とする予備成形樹脂の搬送方法。