JP5148445B2 - Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に関し、特に、基板に実装された半導体素子を樹脂で封止して半導体装置を製造する方法及びその製造装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device by sealing a semiconductor element mounted on a substrate with a resin and the manufacturing apparatus thereof.
従来、半導体装置のうち、例えばBGA(Ball Grid Array)、CSP(Chip Size Package)等の半導体装置を製造する方法においては、一括モールド方式と呼ばれる樹脂封止技術が採用されている。 Conventionally, in a method of manufacturing a semiconductor device such as a BGA (Ball Grid Array) or a CSP (Chip Size Package) among semiconductor devices, a resin sealing technique called a batch molding method is employed.
一括モールド方式とは、半導体素子が複数実装されている複数のデバイス領域を有する基板を、成形用金型を使用して樹脂封止する方式であり、具体的には、成形用金型のキャビティに上記基板を配置し、樹脂注入ゲートを通してキャビティに樹脂を注入して基板上の各デバイス領域に配置された半導体素子を一括して樹脂封止する方式である。 The batch molding method is a method in which a substrate having a plurality of device regions on which a plurality of semiconductor elements are mounted is resin-sealed using a molding die. Specifically, a cavity of the molding die is used. The above-mentioned substrate is disposed, and a resin is injected into the cavity through a resin injection gate, and the semiconductor elements disposed in each device region on the substrate are collectively sealed with the resin.
このような一括モールド方式を採用した半導体装置の製造方法は、例えば、下記の特許文献1、特許文献2に開示されている。
A method for manufacturing a semiconductor device employing such a collective molding method is disclosed in, for example,
図8は、特許文献1による半導体装置の製造方法による樹脂封止工程において、成形用金型に基板を配置した状態を示す平面図である。図8において、100はモールド成形用金型、102はモールド樹脂タブレット注入用ポット、103はランナ、104はゲート、105はキャビティ、107はモールド成形用金型に設けられたエアーベント、120は基板、121はモールド領域、122はデバイス領域、140は半導体素子である。
FIG. 8 is a plan view showing a state in which a substrate is arranged in a molding die in a resin sealing process by a semiconductor device manufacturing method according to
図9は、特許文献1による半導体装置の製造方法による樹脂封止工程において、キャビティにおけるモールド溶融樹脂の巨視的な流れを説明するための平面図である。図9は、図8と同様の構成であるが、図8に対してモールド溶融樹脂の巨視的な(大まかな)流れ方向A’が追加されている点で異なる。
FIG. 9 is a plan view for explaining the macroscopic flow of the mold molten resin in the cavity in the resin sealing process by the semiconductor device manufacturing method according to
図8及び図9に示すように、特許文献1等の従来技術によると、先ず、複数の半導体素子140が基板120の一主面上のデバイス領域122に実装された基板120を、モールド成形用金型100のキャビティ105に配置する。
As shown in FIGS. 8 and 9, according to the prior art such as
そして、該状態で樹脂注入を行う。即ち、モールド樹脂タブレット注入用ポット102にモールド樹脂タブレットを注入し、モールド成形用金型100に設置されたプランジャ等によってモールド樹脂タブレットを押圧供給する。押圧供給されたモールド樹脂タブレットは溶融され、該溶融されたモールド溶融樹脂はモールド樹脂タブレット注入用ポット102からランナ103及びゲート104を通過した後、キャビティ105に注入される。これにより、基板120の一主面上のモールド領域121内に実装された複数の半導体素子140は、一括して樹脂封止される。
In this state, resin is injected. That is, the mold resin tablet is injected into the mold resin
また、前記樹脂封止工程において、キャビティ105内にエアーが存在する場合、該エアーは、モールド溶融樹脂の流圧によって、モールド成形用金型100に設けられたエアーベント107を介して金型外部に流出される構成となっている。
In the resin sealing step, when air is present in the
このような樹脂封止工程により、基板120上の一主面上に実装された複数の半導体素子140が一括して封止された半導体装置封止体を形成することができる。
By such a resin sealing step, it is possible to form a semiconductor device sealing body in which a plurality of
しかしながら、特許文献1などの従来技術によると、キャビティ内部におけるモールド溶融樹脂の充填時差が存在するため、粘度の経時的な増大がキャビティ内部における樹脂流速の違いを発生させ、モールド溶融樹脂の流れが滞留しやすい箇所において、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等の問題が起きやすい。
However, according to the prior art such as
以下、該問題について、図10及び11に基づいて具体的に説明する。 Hereinafter, this problem will be specifically described with reference to FIGS.
図10は、特許文献1による半導体装置の製造方法による樹脂封止工程において、モールド溶融樹脂の流れ及びエアー溜りを説明するための平面図である。また、図11は、樹脂封止工程において、図10の一部(C2 で示す部分)を拡大して示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view for explaining the flow of mold molten resin and the air pool in the resin sealing step by the semiconductor device manufacturing method according to
図10及び図11に示すように、該特許文献1によると、ゲート104に対して物理的に遠くなり且つモールド溶融樹脂供給量も少なくなる、キャビティ105内部のモールド領域121のコナー部(たとえば、図10中のC1 で示す部分)、または、キャビティ105内部でモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向(図9中の流れ方向A’)に対して垂直な方向の流路における、半導体素子140のゲート104から遠い側の側面と基板120とによって形成される角部(たとえば、図10中のC2 で示す部分、すなわち、半導体素子によって影になる部分)などにおいては、モールド溶融樹脂の流れが滞留しがちになる。
As shown in FIGS. 10 and 11, according to
このような滞留部分(たとえば、C1 、C2 で示す部分)においては、モールド溶融樹脂の粘度の経時的な増大により流動が鈍くなり、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等の問題が発生する。その結果、半導体素子を樹脂封止する際の品質が低下してしまう。 In such a staying portion (for example, a portion indicated by C 1 or C 2 ), the flow becomes dull due to the increase in the viscosity of the mold molten resin over time, and resin unfilled or voids generated by entrainment of air or the like A problem occurs. As a result, the quality at the time of resin-sealing a semiconductor element will fall.
これに対し、上記の問題を解決するため、特許文献2には、以下のような製造方法が開示されている。
On the other hand, in order to solve the above problem,
図12は、特許文献2による半導体装置の製造方法による樹脂封止工程において、成形用金型に基板を配置した状態、及びモールド溶融樹脂の巨視的な流れを説明するための平面図である。
FIG. 12 is a plan view for explaining a macro flow of mold molten resin and a state in which a substrate is arranged in a molding die in a resin sealing process according to a semiconductor device manufacturing method according to
特許文献2の構成は、図12に示すように、各半導体素子140の辺が基板120の長辺及び短辺方向に対して斜めになるように配置されている点を除いて、図9に示す特許文献1の構成と同様である。
The configuration of
特許文献2の構成によると、樹脂封止工程において、各半導体素子140の辺は、キャビティ105内部におけるモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向A’に対して斜め方向になるように配置されている。このため、特許文献1で問題となった、樹脂の供給が難くかつエアーが滞留しやすい上記のようなコナー部及び角部などが顕著に減少して、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイドを少なくすることができる。
しかしながら、上記の特許文献2のように、半導体素子を斜めに配置すると、半導体装置を製造する際に、該半導体装置封止体の切断工程において樹脂封止された基板を斜めに切断する必要があり、切断方向に関して高い位置合わせ精度が要求される問題がある。また、該半導体装置封止体を斜め方向に切断する必要があるため、半導体装置封止体の辺に対する垂直および平行方向の切断に対して切断回数が増加し、その結果、半導体装置の製造コストが高まり、生産効率が落ちてしまう。また、この場合、半導体素子を斜めに配置するため、従来の基板に対して新たに基板を設計し直す必要がある上、デバイスの載り数も減少する。
However, when the semiconductor elements are arranged obliquely as in the above-mentioned
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、半導体装置の製造方法において、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイドの発生を抑制することが可能な半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and a purpose thereof is a semiconductor capable of suppressing unfilled resin and voids generated by air entrainment or the like in a semiconductor device manufacturing method. An object of the present invention is to provide a device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus.
また、本発明の他の目的は、上記半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置に関して、半導体装置封止体の生産性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device manufacturing apparatus capable of improving the productivity of a semiconductor device sealing body with respect to the semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device manufacturing apparatus. Is to provide.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記2つの目的を達成するために、半導体素子が実装された基板が載置されるキャビティと、当該キャビティに樹脂を供給可能な複数個のポットとが設けられた金型を用い、上記半導体素子を上記樹脂で封止して半導体装置を製造する方法であって、上記キャビティに上記基板を載置した後、上記複数個のポットのうちの一部を、樹脂が供給されないダミーポットとし、上記キャビティの空気を上記ダミーポットへ移動させながら、上記キャビティにおける樹脂の流れが巨視的に見て円弧状となるように、上記複数個のポットのうちの一部から上記キャビティに樹脂を供給することを特徴としている。 In order to achieve the above two objects, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a cavity on which a substrate on which a semiconductor element is mounted is placed, and a plurality of pots that can supply resin to the cavity. A method of manufacturing a semiconductor device by sealing the semiconductor element with the resin using a provided mold, wherein after placing the substrate in the cavity, a part of the plurality of pots Is a dummy pot to which no resin is supplied, and while the air in the cavity is moved to the dummy pot, the flow of the resin in the cavity is circular when viewed macroscopically. Resin is supplied to the cavity from a part.
上記の構成によれば、本発明の半導体装置の製造方法は、上記キャビティに上記基板を載置した後、上記キャビティにおける樹脂の流れが巨視的に(大まかに)見て円弧状となるように、上記複数個のポットのうちの一部から上記キャビティに樹脂を供給する。このため、金型に設けられたキャビティの一端部のポットに樹脂を集中的に配置することができる。従って、半導体素子を樹脂で封止するときに、キャビティ内における巨視的な樹脂の流れが円弧状になり、キャビティに設けられた例えば樹脂注入用のゲートに対して物理的に遠くなり且つ樹脂の供給量も少なくなる、キャビティ内部のモールド領域のコナー部、または、キャビティ内部で巨視的な樹脂流れ方向に対して垂直な方向の流路における、半導体素子の前記ゲートから遠い側の側面と基板とによって形成される角部などにおいては、樹脂の流れが滞留しにくくなり、これにより、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等を抑制することができる。さらに、上記の構成によれば、上記キャビティの空気を上記ダミーポットへ移動させながら樹脂を供給するため、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制することができる。 According to said structure, after manufacturing the said board | substrate in the said cavity, the manufacturing method of the semiconductor device of this invention is such that the flow of the resin in the said cavity becomes a circular arc shape macroscopically (roughly). The resin is supplied to the cavity from a part of the plurality of pots. For this reason, the resin can be concentrated on the pot at one end of the cavity provided in the mold. Therefore, when the semiconductor element is sealed with the resin, the macroscopic flow of the resin in the cavity becomes an arc shape, which is physically far from the resin injection gate provided in the cavity, for example. In the cavity part of the mold region inside the cavity, or the flow path in the direction perpendicular to the macroscopic resin flow direction inside the cavity, the side surface of the semiconductor element far from the gate and the substrate In the corners and the like formed by, the flow of the resin is less likely to stay, so that unfilled resin, voids, and the like generated by air entrainment can be suppressed. Furthermore, according to said structure, since resin is supplied, moving the air of the said cavity to the said dummy pot, resin unfilling, a void, etc. which generate | occur | produce by entrainment of air etc. can be suppressed further.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記半導体素子の各辺に対する樹脂の流れが巨視的に見て上記各辺に沿うように、上記樹脂を供給することがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, it is more preferable to supply the resin so that the flow of the resin with respect to each side of the semiconductor element is macroscopically along each side.
上記の構成によれば、上記半導体素子の各辺に沿って樹脂が流れるので、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制することができる。 According to said structure, since resin flows along each edge | side of the said semiconductor element, resin unfilling, a void, etc. which generate | occur | produce by the entrainment of air etc. can be suppressed further.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記金型には、ダミーポットの空気を金型外部へ排出する第1のエアーベントが設けられており、当該第1のエアーベントを介して空気を排出しながら樹脂を供給することがより好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the mold is provided with a first air vent for discharging the air in the dummy pot to the outside of the mold, and the air is discharged through the first air vent. It is more preferable to supply the resin while discharging.
上記の構成によれば、第1のエアーベントを介してダミーポットの空気を排出しながら樹脂を供給するため、ダミーポット内においてエアーが滞留することを防ぐことができる。 According to said structure, since resin is supplied, discharging the air of a dummy pot via a 1st air vent, it can prevent that an air retains in a dummy pot.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記ポットのうちの複数個をダミーポットとし、上記金型には、ダミーポット間を相互に連通する第1の連通路が設けられていることがより好ましい。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a plurality of the pots may be dummy pots, and the mold may be provided with a first communication path that allows the dummy pots to communicate with each other. preferable.
上記の構成によれば、ダミーポット間を相互に連通する第1の連通路が設けられているため、ダミーポット内の圧力を均等化することができる。 According to said structure, since the 1st communicating path which mutually connects between dummy pots is provided, the pressure in a dummy pot can be equalized.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記ポットのうちの複数個がキャビティに樹脂を供給するポットであり、上記金型には、樹脂を供給する当該ポット間を相互に連通する第2の連通路が設けられていることが好ましい。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a plurality of the pots are pots that supply resin to the cavity, and the mold is provided with a second one that communicates between the pots that supply resin. It is preferable that a communication path is provided.
上記の構成によれば、樹脂を供給する当該ポット間を相互に連通する第2の連通路が設けられているため、樹脂を供給するポット内の圧力及び金型の流路内の圧力を均等化させることができる。 According to said structure, since the 2nd communicating path which mutually connects between the said pots which supply resin is provided, the pressure in the pot which supplies resin, and the pressure in the flow path of a metal mold | die are equalized. It can be made.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記金型には、キャビティの空気を金型外部へ排出する第2のエアーベントが設けられており、当該第2のエアーベントを介して空気を排出しながら樹脂を供給することがより好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the mold is provided with a second air vent for discharging the air in the cavity to the outside of the mold, and the air is discharged through the second air vent. More preferably, the resin is supplied.
上記の構成によれば、第2のエアーベントを介してキャビティの空気を排出しながら樹脂を供給するため、キャビティ内においてエアーが滞留することを防ぎ、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制することができる。 According to the above configuration, since resin is supplied while discharging air from the cavity via the second air vent, it is possible to prevent air from staying in the cavity, Voids and the like can be further suppressed.
本発明に係る半導体装置の製造方法において、上記金型には、上記キャビティが複数個形成されていることがより好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is more preferable that a plurality of the cavities are formed in the mold.
上記の構成によれば、複数個のキャビティに対して同時に樹脂の供給を行うことができる。 According to said structure, resin can be simultaneously supplied with respect to a some cavity.
本発明に係る半導体装置の製造方法においては、半導体素子をモールド成形することができる。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a semiconductor element can be molded.
本発明に係る半導体装置の製造装置は、上記2つの目的を達成するために、半導体素子が実装された基板が載置されるキャビティと、当該キャビティに樹脂を供給可能な複数個のポットとが設けられた金型を備え、上記半導体素子を上記樹脂で封止する半導体装置の製造装置であって、上記複数個のポットのうちの一部は、樹脂が供給されないダミーポットであり、上記金型には、ダミーポットの空気を金型外部へ排出する第1のエアーベントが設けられていることを特徴としている。 In order to achieve the above two objects, a semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention includes a cavity on which a substrate on which a semiconductor element is mounted and a plurality of pots capable of supplying resin to the cavity. An apparatus for manufacturing a semiconductor device comprising a provided mold and sealing the semiconductor element with the resin, wherein a part of the plurality of pots is a dummy pot to which no resin is supplied, The mold is characterized in that a first air vent for discharging the air in the dummy pot to the outside of the mold is provided.
上記の構成によれば、本発明の半導体装置の製造装置は、上記複数個のポットのうちの一部が、樹脂が供給されないダミーポットであり、上記金型には、ダミーポットの空気を金型外部へ排出する第1のエアーベントが設けられているため、第1のエアーベントを介してダミーポットの空気を排出しながら樹脂を供給することができ、これによりダミーポット内においてエアーが滞留することを防ぐことができる。 According to the above configuration, in the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, a part of the plurality of pots is a dummy pot to which resin is not supplied, and the mold is filled with air from the dummy pot. Since the first air vent for discharging to the outside of the mold is provided, the resin can be supplied while discharging the air from the dummy pot via the first air vent, so that the air stays in the dummy pot. Can be prevented.
本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記金型には、キャビティにおける樹脂の流れが巨視的に見て円弧状となるような位置に、上記ダミーポットが配置されていることがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, it is more preferable that the dummy pot is disposed in the mold at a position where the flow of the resin in the cavity becomes an arc shape when viewed macroscopically.
上記の構成によれば、本発明の半導体装置の製造装置において、上記金型には、キャビティにおける樹脂の流れが巨視的に見て円弧状となるような位置に、上記ダミーポットが配置されている。従って、半導体素子を樹脂で封止するときに、キャビティ内における巨視的な樹脂の流れが円弧状になり、キャビティに設けられる例えば樹脂注入用のゲートに対して物理的に遠くなり且つ樹脂の供給量も少なくなる、キャビティ内部のモールド領域のコナー部、または、キャビティ内部で巨視的な樹脂流れ方向に対して垂直な方向の流路における、半導体素子の前記ゲートから遠い側の側面と基板とによって形成される角部などにおいては、樹脂の流れが滞留しにくくなり、これにより、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等を抑制することができる。 According to the above configuration, in the semiconductor device manufacturing apparatus of the present invention, the dummy pot is disposed at a position where the flow of the resin in the cavity becomes an arc shape when viewed macroscopically. Yes. Therefore, when the semiconductor element is sealed with resin, the macroscopic resin flow in the cavity becomes an arc shape, and is physically distant from the resin injection gate provided in the cavity and the resin is supplied. Depending on the side surface of the semiconductor element that is far from the gate and the substrate in the flow path in the direction perpendicular to the macroscopic resin flow direction inside the cavity, or the corner portion of the mold region inside the cavity, the amount of which is reduced In the formed corners and the like, the flow of the resin is less likely to stay, and thereby it is possible to suppress unfilled resin, voids, and the like that are generated by air entrainment.
本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記半導体素子の各辺に対して、樹脂の流れが巨視的に見て前記各辺に沿うような位置に、樹脂を供給するポットが配置されていることがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, for each side of the semiconductor element, a pot for supplying the resin is disposed at a position where the flow of the resin is macroscopically along the side. It is more preferable.
上記の構成によれば、上記半導体素子の各辺に沿って樹脂が流れるので、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制することができる。 According to said structure, since resin flows along each edge | side of the said semiconductor element, resin unfilling, a void, etc. which generate | occur | produce by the entrainment of air etc. can be suppressed further.
本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記ポットのうちの複数個がダミーポットであり、上記金型には、ダミーポット間を相互に連通する第1の連通路が設けられていることがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, a plurality of the pots are dummy pots, and the mold is provided with a first communication path that allows the dummy pots to communicate with each other. More preferred.
上記の構成によれば、ダミーポット間を相互に連通する第1の連通路が設けられているため、ダミーポット内の圧力を均等化することができる。 According to said structure, since the 1st communicating path which mutually connects between dummy pots is provided, the pressure in a dummy pot can be equalized.
本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記ポットのうちの複数個がキャビティに樹脂を供給するポットであり、上記金型には、樹脂を供給する当該ポット間を相互に連通する第2の連通路が設けられていることがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, a plurality of the pots are pots that supply resin to the cavity, and the mold is provided with a second one that communicates between the pots that supply resin. More preferably, a communication path is provided.
上記の構成によれば、樹脂を供給する当該ポット間を相互に連通する第2の連通路が設けられているため、樹脂を供給するポット内の圧力及び金型の流路内の圧力を均等化させることができる。 According to said structure, since the 2nd communicating path which mutually connects between the said pots which supply resin is provided, the pressure in the pot which supplies resin, and the pressure in the flow path of a metal mold | die are equalized. It can be made.
本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記金型には、キャビティの空気を金型外部へ排出する第2のエアーベントが設けられていることがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, it is more preferable that the mold is provided with a second air vent for discharging the air in the cavity to the outside of the mold.
上記の構成によれば、第2のエアーベントを介してキャビティの空気を排出しながら樹脂を供給するため、キャビティ内においてエアーが滞留することを防ぎ、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制することができる。 According to the above configuration, since resin is supplied while discharging air from the cavity via the second air vent, it is possible to prevent air from staying in the cavity, Voids and the like can be further suppressed.
本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記金型には、上記キャビティが複数個形成されていることがより好ましい。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, it is more preferable that a plurality of the cavities are formed in the mold.
上記の構成によれば、複数個のキャビティに対して同時に樹脂の供給を行うことができる。 According to said structure, resin can be simultaneously supplied with respect to a some cavity.
本発明に係る半導体装置の製造方法は、上記キャビティに上記基板を載置した後、上記複数個のポットのうちの一部を、樹脂が供給されないダミーポットとし、上記キャビティの空気を上記ダミーポットへ移動させながら、上記キャビティにおける樹脂の流れが巨視的に見て円弧状となるように、上記複数個のポットのうちの一部から上記キャビティに樹脂を供給することを特徴としている。 In the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, after placing the substrate in the cavity, a part of the plurality of pots is a dummy pot to which no resin is supplied, and the air in the cavity is used as the dummy pot. The resin is supplied to the cavity from a part of the plurality of pots so that the flow of the resin in the cavity becomes an arc shape when viewed macroscopically.
これにより、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子を樹脂で封止するときに、キャビティ内における巨視的な樹脂の流れが円弧状になる。従って、キャビティに設けられる例えば樹脂注入用のゲートに対して物理的に遠くなり且つ樹脂の供給量も少なくなる、キャビティ内部のモールド領域のコナー部、または、キャビティ内部で巨視的な樹脂流れ方向に対して垂直な方向の流路における、半導体素子の前記ゲートから遠い側の側面と基板とによって形成される角部などにおいては、樹脂の流れが滞留しにくくなり、これにより、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等を抑制することができる。 Thus, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, when the semiconductor element is sealed with the resin, the macroscopic flow of the resin in the cavity becomes an arc shape. Therefore, for example, the corner of the mold region inside the cavity, which is physically far from the resin injection gate provided in the cavity and the amount of resin supplied is small, or in the macroscopic resin flow direction inside the cavity. The flow of the resin is less likely to stay at the corner portion formed by the side surface of the semiconductor element far from the gate and the substrate in the flow path in the direction perpendicular to the semiconductor element. Resin unfilling and voids that occur can be suppressed.
本発明に係る半導体装置の製造装置は、上記複数個のポットのうちの一部は、樹脂が供給されないダミーポットであり、上記金型には、ダミーポットの空気を金型外部へ排出する第1のエアーベントが設けられていることを特徴としている。 In the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, a part of the plurality of pots is a dummy pot to which resin is not supplied, and the mold is configured to discharge air from the dummy pot to the outside of the mold. 1 air vent is provided.
これにより、本発明に係る半導体装置の製造装置において、上記複数個のポットのうちの一部は、樹脂が供給されないダミーポットであり、上記金型には、ダミーポットの空気を金型外部へ排出する第1のエアーベントが設けられているため、第1のエアーベントを介してダミーポットの空気を排出しながら樹脂を供給することができ、これによりダミーポット内においてエアーが滞留することを防ぐことができる。 Accordingly, in the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention, a part of the plurality of pots is a dummy pot to which no resin is supplied, and air in the dummy pot is transferred to the mold outside the mold. Since the first air vent for discharging is provided, the resin can be supplied while discharging the air from the dummy pot through the first air vent, so that the air stays in the dummy pot. Can be prevented.
本発明の実施の形態を、図1乃至図7に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明を省略する。 The embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 7 as follows. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiments of the present invention, and the repetitive description thereof is omitted.
〔実施の形態1〕
図1は、本発明の実施の形態1に係る半導体装置の製造装置による樹脂封止工程(半導体素子を樹脂で封止する工程)において、モールド成形用金型(金型)に基板を配置した状態を示す平面図であり、図2は、上記樹脂封止工程において、モールド成形用金型に基板を配置した状態を示す図1のX−X線矢視断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 shows a substrate placed in a mold for molding (mold) in a resin sealing process (a process of sealing a semiconductor element with a resin) by a semiconductor device manufacturing apparatus according to
図1及び図2に示すように、半導体装置の製造に際しては、先ず、例えばウェハからチップ状に切り出された複数の半導体素子40と、これら複数の半導体素子40を実装する基板20と、前記の複数の半導体素子40を樹脂封止して樹脂封止体(半導体装置封止体)を形成するためのモールド成形用金型1とを準備する。半導体素子40には、例えば、集積回路を内蔵することができる。なお、基板20に実装される半導体素子40は、1個であっても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, when manufacturing a semiconductor device, first, for example, a plurality of
基板20は、例えば、絶縁層及び導電層の各々を順次積み重ねた多層配線構造となっている。また、図1に示すように、本実施の形態においては、基板20の平面形状が長方形になっているが、正方形またはほかの適当な形状に形成されてもよい。
The
また、基板20の一主面には、複数のモールド領域21が設けられ、それぞれのモールド領域21の中には、複数のデバイス領域22が設けられ、かつ、各デバイス領域22の中には、半導体素子40が実装されている。また、各デバイス領域22に実装された半導体素子40は、基板20の長辺及び短辺に対して、前記半導体素子40の辺が平行になるように配置されている。
Further, a plurality of
モールド成形用金型1は、図1及び図2に示すように、上型1A、下型1Bを備えており、上型1Aと下型1Bとにより、これらの間にキャビティ5が形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the molding die 1 includes an
前記モールド成形用金型1の下型1Bには、複数のポットが設けられている。前記複数のポットは、前記キャビティの一端部に配置されて、樹脂封止に用いられるモールド樹脂タブレット(樹脂)を集中的に注入するための複数のモールド樹脂タブレット注入用ポット(ポット)2を含む。そして、前記複数のポットのうち、前記モールド樹脂タブレット注入用ポット2以外のポットは、ダミーポット6とする。
A plurality of pots are provided in the
また、前記モールド成形用金型1には、前記上型1Aと下型1Bとの間に形成され、かつ前記モールド樹脂タブレット注入用ポット2または前記ダミーポット6に接続して、樹脂封止工程において、モールド樹脂タブレット注入用ポット2にて押圧供給されたモールド溶融樹脂を通過させるか、または、前記キャビティ5から流出されるエアーまたはモールド溶融樹脂を通過させるランナ3が設けられている。また、ランナ3の先端にはゲート4が設けられており、該ゲート4が前記キャビティ5と接続されている。
The molding die 1 is formed between the
前記モールド樹脂タブレット注入用ポット2は、モールド溶融樹脂がキャビティ5内部の外周辺に沿ってキャビティ内部全域にわたって均一に充填されるように、例えばモールド成形用金型1の中央部に集中的に配置されており、前記ダミーポット6は、キャビティ5内部の外周辺に沿って流れてきたモールド溶融樹脂が流入されるように、モールド成形用金型1の端部に集中的に配置されている。
The mold resin
以下、上記半導体素子40、基板20及びモールド成形用金型1を用いて、半導体装置を製造する方法について、図1乃至図4に基づいて説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device using the
本実施の形態に係る半導体装置の製造方法には、一括モールド方式が採用される。すなわち、図1に示すように、基板20として、一主面に複数のデバイス領域22を有する基板を用い、後述の樹脂封止工程において、この基板20の各デバイス領域22に配置された半導体素子40を一括して1つの樹脂封止体に封止し、その後、樹脂封止体と共に基板20の複数のデバイス領域22を個々に分割することによって、複数の半導体装置が製造される。
The semiconductor device manufacturing method according to the present embodiment employs a batch molding method. That is, as shown in FIG. 1, as a
まず、上記の半導体素子40、基板20及びモールド成形用金型1を準備し、その後、図2に示すように、半導体素子40を実装した基板20をモールド成形用金型1の上型1Aと下型1Bとの間に位置決めし、セットする。このとき、図1に示すように、モールド成形用金型1のキャビティ5の4辺の長さ方向と基板20の4辺の長さ方向とが一致するように位置決めする。次に、モールド成形用金型1にセットされた基板20に対して樹脂封止を行う。
First, the
図3は、本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法における樹脂封止工程において、モールド溶融樹脂の巨視的な(大まかな)流れを説明するための平面図であり、図1に対してモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向Aが追加されている点を除いて図1と同様の構造となっている。図4は、図3中のBで示すデバイス領域22部分を拡大した平面図である。
FIG. 3 is a plan view for explaining the macroscopic (rough) flow of the mold molten resin in the resin sealing step in the method of manufacturing a semiconductor device according to the embodiment of the present invention. The structure is the same as that of FIG. 1 except that a macroscopic flow direction A of the mold molten resin is added. FIG. 4 is an enlarged plan view of the
図3に示すように、樹脂封止工程において、モールド成形用金型1をモールド樹脂タブレットが溶融する温度に加熱した後、モールド成形用金型1の中央部に集中的に配置されたモールド樹脂タブレット注入用ポット2に、モールド樹脂タブレットを注入する。そして、モールド成形用金型1に設置されているプランジャ(図示しない)等によって、モールド樹脂タブレットをモールド成形用金型1に押圧供給する。
As shown in FIG. 3, in the resin sealing step, after the
押圧供給されたモールド樹脂タブレットは溶融し、モールド樹脂タブレット注入用ポット2からランナ3及びゲート4を通過した後、キャビティ5の内部にモールド溶融樹脂として注入される。
The pressed mold resin tablet melts, passes through the
モールド溶融樹脂が注入されることによって前記キャビティ5から流出したエアー及び余分なモールド溶融樹脂は、キャビティ5に接続されたゲート4及びゲート4の先端に接続されたランナ3を通過した後、ダミーポット6の内部に流入する。
After the mold molten resin is injected, the air flowing out of the
モールド溶融樹脂は、所定時間が経過した後、硬化する。これにより、樹脂封止体が得られる。つまり、基板20の一主面上のモールド領域21内に実装された複数の半導体素子40が一括して封止された樹脂封止体が形成される。
The mold molten resin is cured after a predetermined time has elapsed. Thereby, the resin sealing body is obtained. That is, a resin sealing body in which a plurality of
その後、樹脂封止体はモールド成形用金型1から取り出され、デバイス領域22の区画ラインに沿って、基板20を、例えばダイシング装置によって分割することにより、複数の半導体装置が得られる。
Thereafter, the resin sealing body is taken out from the
上記のように、モールド樹脂タブレット注入用ポット2がモールド成形用金型1の中央部に集中的に配置され、ダミーポット6がモールド成形用金型1の端部に集中的に配置されており、かつ、複数個のポットのうちの一部(つまり、モールド樹脂タブレット注入用ポット2)からキャビティ5に樹脂を供給するため、樹脂封止工程において、キャビティ5の内部に注入されたモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向Aは、図3に示すように、モールド樹脂タブレット注入用ポット2から延びるランナ3に接続されたゲート4の位置から、ダミーポット6から延びるランナ3に接続されたゲート4の位置に向かって円弧状となる。
As described above, the
また、図3に示すように、各デバイス領域22に実装された半導体素子40は、キャビティ5の長辺及び短辺に対して、前記半導体素子40の辺が平行になるように配置される一方、キャビティ5の内部におけるモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向Aは、キャビティ5の長辺に対して斜めになる方向に円弧状になっているため、各デバイス領域22に実装された半導体素子40の辺の方向は、キャビティ5の内部におけるモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向Aに対して斜めになる。
As shown in FIG. 3, the
なお、キャビティ5における上記流れ方向Aは、半導体素子の各辺に対して斜めになる方向であれば特に限定がないが、例えば、上記のような円弧状(例えば、半円状)になっていても良いし、楕円弧状、または他の適当な曲線形状になっていても良い。
The flow direction A in the
具体的には、たとえば、図3中のBで示す部分(デバイス領域22および該デバイス領域22に設けられる半導体素子40)を拡大した図4に示すように、上記流れ方向Aは、半導体素子40及びデバイス領域22を囲むような方向になっていればよい。すなわち、上記モールド溶融樹脂は、上記半導体素子40の各辺に対する当該モールド溶融樹脂の流れ方向が、巨視的に見て上記各辺に沿うように供給されていればよい。
Specifically, for example, as shown in FIG. 4 in which a portion indicated by B in FIG. 3 (the
したがって、上記実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、以下の効果が得られる。 Therefore, according to the manufacturing method of the semiconductor device according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
前記キャビティ5の一端部に設けられたモールド樹脂タブレット注入用ポット2から前記キャビティ5へモールド溶融樹脂を供給して、前記半導体素子40が実装された基板20を前記モールド溶融樹脂で封止する。このため、樹脂封止工程において、キャビティ5内におけるモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向がモールド成形用金型1のキャビティ5内で斜め方向になり、キャビティ5に設けられた樹脂注入用のゲート4に対して物理的に遠くなり且つ樹脂の供給量も少なくなる、キャビティ5内部のモールド領域21のコナー部、または、キャビティ5内部での上記流れ方向に対して垂直な方向の流路における、半導体素子40の前記ゲート4から遠い側の側面と基板20とによって形成される角部などにおいては、樹脂の流れが滞留しにくくなり、これにより、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等を抑制することができる。
Mold molten resin is supplied from the mold resin
また、モールド成形用金型1の中央部にモールド樹脂タブレット注入用ポット2を配置し、モールド成形用金型1の端部にダミーポット6を集中的に配置することにより、樹脂封止工程において、樹脂が前記キャビティ5の内部の外周辺に沿ってキャビティ内部の全域にわたって均一に充填され、前記モールド樹脂タブレット注入用ポット2から前記ゲート4等を介して流入した樹脂がキャビティ5の内部の外周辺に沿ってダミーポット6に流出し、かつキャビティ5内におけるモールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向Aがモールド成形用金型1のゲート4の位置から斜め方向に(たとえば円弧状に)進むようになるので、上記のコナー部または角部における樹脂の流れの滞留をより効果的に減少し、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制することができる。
In the resin sealing step, the
また、仮に前記のコナー部または角部においてエアーの巻き込み等が発生しても、前記エアーは前記箇所に留まることなく、モールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向Aに沿ってキャビティ5内を移動し、前記ダミーポット6内に流出する。また、樹脂未充填やボイド等を抑制することができるため、一括モールド方式を採用する半導体装置の製造方法において、半導体装置の歩留りの向上を図ることができる。
Even if air is caught in the corner or corner, the air moves in the
更に、本実施の形態においては、一般的に使用されている、各半導体素子40の辺が基板の長辺及び短辺に対して平行に配置された構造を有する基板20を使用するため、新たに、半導体素子40の辺を基板20の長辺及び短辺に対して斜めになった基板を設計し直す必要がなく、半導体素子40の辺が基板の長辺及び短辺に対して斜めになった構造を有する基板と異なり、基板を斜めに切断する必要がないため、切断方向に関して高い位置合わせ精度が要求されない。加えて、本実施の形態においては、基板20を当該基板の辺に対して垂直及び平行方向に切断するため、斜め方向の切断と比べて切断回数が少なくなる。以上の結果、半導体装置の製造コストを高めることなく、樹脂未充填やボイド等を抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, since the
〔実施の形態2〕
以下、本発明の他の実施の形態に係る半導体装置の製造装置及び製造方法について、図5に基づいて説明する。
[Embodiment 2]
Hereinafter, a semiconductor device manufacturing apparatus and method according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図5は、樹脂封止工程において、モールド成形用金型1に基板20を配置した状態を示す平面図である。図5に示すように、本実施の形態における半導体装置の製造に用いられる一括モールド用のモールド成形用金型1は、基本的に上記実施の形態1のモールド成形用金型1と同様の構成になっているが、以下の点で異なる。
FIG. 5 is a plan view showing a state in which the
即ち、本実施の形態のモールド成形用金型1は、さらに、第1のエアーベント8がダミーポット6に設けられ、第2のエアーベント7がキャビティ5の辺に沿って設けられた構成となっている。
That is, the molding die 1 of the present embodiment further has a configuration in which the
したがって、ダミーポット6に第1のエアーベント8を設けることによって、ダミーポット6の中に流入されたエアーは、モールド溶融樹脂の巨視的な流れに沿って、ダミーポット6の外に効率良く排出される。
Therefore, by providing the
また、モールド成形用金型1に第2のエアーベント7を設けることによって、キャビティ5の内部においてモールド溶融樹脂中に巻き込まれたエアーは、モールド溶融樹脂の巨視的な流れに沿って、モールド領域21の外に効率良く排出される。
Also, by providing the second air vent 7 in the
ここで、モールド溶融樹脂の巨視的な流れは、実施の形態1の図3で示されるものと大体同様である。 Here, the macroscopic flow of the mold molten resin is substantially the same as that shown in FIG. 3 of the first embodiment.
上述のように、本実施の形態2の半導体装置の製造装置及び製造方法によると、エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド等をより一層抑制する効果が得られる。 As described above, according to the semiconductor device manufacturing apparatus and manufacturing method of the second embodiment, an effect of further suppressing resin unfilling, voids, and the like generated by air entrainment or the like can be obtained.
〔実施の形態3〕
以下、本発明のさらに他の実施の形態に係る半導体装置の製造装置及び製造方法について、図6に基づいて説明する。
[Embodiment 3]
Hereinafter, a semiconductor device manufacturing apparatus and method according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図6は、樹脂封止工程において、モールド成形用金型1に基板20を配置した状態を示す平面図である。図6に示すように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる一括モールド用のモールド成形用金型1は、基本的に上記実施の形態2と同様の構成になっているが、以下の点で異なる。
FIG. 6 is a plan view showing a state in which the
即ち、本実施の形態のモールド成形用金型1は、複数のモールド樹脂タブレット注入用ポット2の間を相互に連通する第2の連通路9と、複数のダミーポット6の間を相互に連通する第1の連通路10とが、さらに設けられた構成となっている。
That is, the
したがって、モールド成形用金型1にモールド樹脂タブレット注入用ポット2の間を相互に連通する第2の連通路9を設けることによって、個々のモールド樹脂タブレット注入用ポット2に投入されるモールド樹脂タブレットの量がばらついても、個々のモールド樹脂タブレット注入用ポット2内の圧力及びモールド成形用金型1の流路内の圧力を均等化させることができる。
Therefore, by providing the mold molding die 1 with the
また、ダミーポット6の間を相互に連通する第1の連通路10を設けることによって、個々のダミーポット6内の圧力を均等化することができる。
Moreover, the pressure in each
上述のように、本実施の形態に係る半導体装置の製造装置及び製造方法によると、モールド成形用金型1の流路内の圧力を均等化させることにより、モールド成形用金型1の流路内においてモールド溶融樹脂の流れを、スムーズかつ均一なものにする効果が得られる。 As described above, according to the semiconductor device manufacturing apparatus and manufacturing method according to the present embodiment, the flow path of the molding die 1 is equalized by equalizing the pressure in the flow path of the molding die 1. The effect of making the flow of the mold molten resin smooth and uniform inside is obtained.
以下、従来技術に対する本発明の効果について、図7に基づいて説明する。 Hereinafter, the effect of the present invention over the prior art will be described with reference to FIG.
図7は、本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造装置によって成形した一例の樹脂封止体のボイド及び樹脂未充填等の不良を合わせた欠陥発生率を、特許文献1による半導体装置の製造装置によって成形した樹脂封止体の上記欠陥発生率と比較したグラフである。
FIG. 7 shows a semiconductor device according to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-260260, in which a defect occurrence rate is determined by combining defects such as voids and resin unfilled in an example resin sealing body molded by the semiconductor device manufacturing apparatus according to
図7において、αは特許文献1の半導体装置の製造方法における樹脂封止体の欠陥発生率を示し、βは本発明の実施の形態3に係る半導体装置の製造方法における樹脂封止体の欠陥発生率を示す。図7から明らかなように、本発明による樹脂封止体の欠陥発生率β(0.1%)は、特許文献1による樹脂封止体の欠陥発生率α(50%)よりも、著しく低減していることがわかる。
In FIG. 7, α indicates a defect occurrence rate of the resin sealing body in the semiconductor device manufacturing method of
上記のとおり、実施の形態1〜3では、複数のポットのうち、前記キャビティ5の一端部のポットを、モールド樹脂タブレットを集中的に配置するためのモールド樹脂タブレット注入用ポット2とし、残りのポットをダミーポット6として取り扱う。
As described above, in
また、上記実施の形態1〜3では、モールド成形用金型1を上型1Aと下型1Bとに分割しているが、上記上型1Aおよび下型1Bは、その機能が互いに入れ代わった構成となっていてもよい。
In the first to third embodiments, the
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置の製造装置は、例えば一括モールド方式を採用する半導体装置の製造に適用することができる。 The semiconductor device manufacturing method and the semiconductor device manufacturing apparatus according to the present invention can be applied to the manufacture of a semiconductor device employing, for example, a batch molding method.
1、100 モールド成形用金型(金型)
1A 上型
1B 下型
2、102 モールド樹脂タブレット注入用ポット(ポット)
3、103 ランナ
4、104 ゲート
5、105 キャビティ
6 ダミーポット(ポット)
7 第2のエアーベント
107 エアーベント
8 第1のエアーベント
9 第2の連通路
10 第1の連通路
20、120 基板
21、121 モールド領域
22、122 デバイス領域
40,140 半導体素子
A モールド溶融樹脂の巨視的な流れ方向
B 一つのデバイス領域
C1 、C 2 エアーの巻き込み等により発生する樹脂未充填やボイド
1,100 Mold for mold (mold)
3, 103
7
Claims (15)
上記キャビティに上記基板を載置した後、
上記複数個のポットのうちの一部を、樹脂が供給されないダミーポットとし、上記キャビティの空気を上記ダミーポットへ移動させながら、
上記キャビティにおける樹脂の流れが巨視的に見て円弧状となるように、上記複数個のポットのうちの一部から上記キャビティに樹脂を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A semiconductor device using a mold provided with a cavity in which a substrate on which a semiconductor element is mounted is placed and a plurality of pots capable of supplying resin to the cavity is sealed with the resin. A method of manufacturing
After placing the substrate in the cavity,
A part of the plurality of pots is a dummy pot to which resin is not supplied, and while moving the air of the cavity to the dummy pot,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: supplying resin from a part of the plurality of pots to the cavity so that a flow of the resin in the cavity has an arc shape when viewed macroscopically.
上記複数個のポットのうちの一部は、樹脂が供給されないダミーポットであり、上記金型には、ダミーポットの空気を金型外部へ排出する第1のエアーベントが設けられていることを特徴とする半導体装置の製造装置。 A semiconductor device comprising: a mold having a cavity on which a substrate on which a semiconductor element is mounted is placed; and a plurality of pots capable of supplying resin to the cavity, wherein the semiconductor element is sealed with the resin. Manufacturing equipment,
A part of the plurality of pots is a dummy pot to which resin is not supplied, and the mold is provided with a first air vent that discharges air from the dummy pot to the outside of the mold. A semiconductor device manufacturing apparatus.
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