JP5159595B2 - 半導体装置の製造装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造装置に関する。
半導体装置の製造工程における樹脂封止工程では、電子部品(半導体チップ)を搭載した配線基板やリードフレーム(以下、単に「ストリップ」という。)を成形金型のパーティング面に搭載する。次いで、ランナーを介してゲートから成形金型のキャビティに溶融樹脂を供給し、電子部品を樹脂封止する。しかし、離型時に樹脂が成形金型に付着する場合があり、その状態で樹脂封止を続ければ歩留まりが低下する。特にパッケージの軽薄化と共に樹脂成分が接着性の増加したものに変わりつつあり、樹脂が成形金型に付着し易くなっている。このため、特許文献1はレーザーを使用して樹脂の成形金型のパーティング面への付着を防止する方法を開示している。
一方、特許文献2は、配線基板に複数のチップを搭載した後に、配線基板と樹脂との密着性を高める真空プラズマ処理を行い、その後、各チップの周りに大気圧プラズマ処理を行って配線基板と樹脂との密着性を低下する方法を提案している。これにより、注入された樹脂が隣のチップにまで拡がることを防止することができる。
その他の従来技術としては特許文献3〜6がある。
特開2008−149705号公報 特開2007−142297号公報 特開2002−83829号公報 特開2005−246667号公報 特開2002−240046号公報 特開2004−235419号公報
しかしながら、特許文献1が提案するレーザーを使用したクリーニングは高価である。このため、樹脂の成形金型への付着による歩留まりの低下を比較的安価に防止する需要がある。
この点、特許文献2は、樹脂をディスペンサーノズルから滴下しており、成形金型もゲートブレイクの必要もないためランナー部には金メッキ自体を必要としない。このため、成形金型を使用しないため樹脂の形状が一定とならないし、樹脂内のボイドを効率よく圧縮又は排出することができない。また、樹脂密度を高くすることができないため、樹脂の架橋密度が低く水分の浸入が容易となり劣化しやすいという問題がある。
そこで、本発明は、成形金型を使用して樹脂封止工程の歩留まりを比較的安価に高めることができる半導体装置の製造装置を提供することを例示的な目的とする。
本発明の一側面としての半導体装置の製造装置は、被成形品から半導体装置を製造する半導体装置の製造装置であって、前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型と、大気圧プラズマ処理によって前記成形金型のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置と、前記被成形品を前記成形金型のパーティング面に搭載するローダーと、を有し、前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、前記大気圧プラズマ処理装置の前記ノズルは、前記ローダーの前記被成形品を保持する保持部よりも前記成形金型側に設けられていることを特徴とする。また、本発明の別の側面としての半導体装置の製造装置は、被成形品から半導体装置を製造する、半導体装置の製造装置であって、前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型と、大気圧プラズマ処理によって前記成形金型のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置と、前記成形金型のパーティング面から成形品を取り出すアンローダーと、を有し、前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、前記大気圧プラズマ処理装置の前記ノズルは、前記アンローダーの前記成形品を保持する保持部よりも前記成形金型側に設けられていることを特徴とする。
かかる半導体装置の製造装置は、大気圧プラズマ処理装置が、成形金型のパーティング面を疎水性に改質するので、樹脂の付着を防止又は低減することができる。また、大気圧プラズマ処理装置は、一般に、レーザーよりも小型かつ安価で経済性に優れる。更に、レーザーを使用すると、成形金型内面が荒れる場合があるが大気圧プラズマ処理装置はそのような虞がない
また、かかる半導体装置の製造装置は、大気圧プラズマ処理装置のノズルの移動機構を既に設けられているローダー又はアンローダーの移動手段が兼ねることができる。大気圧プラズマ処理装置に専用のノズル移動機構を設ける必要がないので、小型化とコストダウンを図ることができる。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下、添付図面を参照して説明される好ましい実施例によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、成形金型を使用して樹脂封止工程の歩留まりを比較的安価に高めることができる半導体装置の製造装置を提供することができる。
図1は、パッケージングユニット5Aの平面図である。パッケージングユニット5Aは、供給ユニット101と収納ユニット102の間に増設ユニット103a及び103bを増設及び削除可能に(即ち、着脱可能に)設けている。
各ユニットは、互いに接続されてX方向に延びる搬送レール104を有し、搬送レール104に沿って増設ユニット103aのローダー130と増設ユニット103bのアンローダー150が移動することができる。ローダー130及びアンローダー150は搬送レール104を共有している。パッケージングユニット5Aは、大気圧プラズマ処理装置160を備えている。
供給ユニット101は、ストリップ105と樹脂タブレット106をローダー130に供給する。なお、ストリップは、リードフレーム又は配線基板に電子部品(半導体チップ)が搭載された被成形品である。ストリップ105は、複数のストリップ105を収納するマガジン110からプッシャー112により一つずつ押し出されてターンテーブル114へ搭載される。ターンテーブル114は、一つのストリップ105を受け取ると180度回転してもう一つのストリップ105を受け取る。その後、ターンテーブル114は一対のストリップ105を予熱部116に送出する。予熱部116は、ストリップ105を予熱する。複数の樹脂タブレット106が、Z方向の下方に設けられた樹脂タブレット供給部118から上方に供給される。
収納ユニット102は、アンローダー150から成形品を取出部121にて取り出してマガジン125に収納する。成形品は電子部品が樹脂封止されたストリップである。取出部121にて、成形品はY方向に移動するテーブル122に受け渡される。次いで、テーブル122は成形品をディゲート部123に搬送する。ディゲート部123は、成形品を冷却すると共にゲートブレイクして不要樹脂を分離して廃棄する。ゲートブレイクされた成形品はテーブル122によって収納部124に搬送される。収納部124は、成形品をピックアップして下方のマガジン125へ姿勢を調節して収納する。また、テーブル122は取出部121に戻って次の成形品を受け取る準備をする。
ローダー130は、搬送レール104に沿ってX方向に移動可能に構成されると共にY方向にも移動可能に構成されており、一対のストリップ105と複数の樹脂タブレット106をプレス140の成形金型142のパーティング面に搭載する。ローダー130は、X方向に移動して予熱部116から一対のストリップ105を受け取り、次に、樹脂タブレット供給部118から樹脂タブレット106を受け取る。次に、ローダー130は、Y方向に移動して各プレス140に一対のストリップ105と複数の樹脂タブレット106を成形金型142に搭載する。
ローダー130は、ストリップ105を保持するストリップ保持部132、樹脂タブレット106を保持するタブレット保持部134、及び、大気圧プラズマ処理装置160のノズル162を保持するノズル保持部136を有する。ノズル保持部136は、ストリップ保持部132よりも成形金型142側に設けられている。
プレス140は、ストリップ105を樹脂封止する部分であり、本実施例では3箇所にX方向に並設されている。各プレス140は、支持部材としての四隅に設けられたポスト141、成形金型(モールド金型)142を有している。図1は、成形金型142の下型を示している。図2は、プレス140の概略部分断面図である。プレス140は、図2に示すように、樹脂注入部、加熱部149を更に有する。
成形金型142は、上型142aと下型142bから構成され、その間にキャビティ143を形成する。上型142aと下型142bの対向する内面はパーティング面である。キャビティ143は、樹脂が注入されて成形品を形成するための空隙である。本実施例では、上型142aが可動型であり、下型142bが固定型であるが、これは逆であってもよい。図2は、可動型の開閉機構を省略している。
樹脂注入部は、複数のポット144、プランジャ145、カル146、ランナー147及びゲート148を有する。
各ポット144は、成形材料である溶融樹脂の供給路を規定するシリンダ部として機能する。プランジャ145は、ポット144内に配置され、ポット144内の溶融樹脂をキャビティ143に注入、加圧保持させるピストン部である。本実施例のプランジャ145は下から上に動作するロアプランジャであるが、本発明はアッパプランジャにも適用可能である。ランナー147はカル146からゲート148までの樹脂供給路である。ゲート148は、溶融樹脂をキャビティ143に供給する供給口でありZ方向の高さは小さい。各ポット144には円柱形状の樹脂タブレット106が供給され、加熱部149によって樹脂が溶融される。 加熱部149は、上型142aと下型142bの両型に設けられている。
アンローダー150は、電子部品が樹脂封止されたストリップ105又は成形品を成形金型142のパーティング面から取り出して取出部121へ搬出する。アンローダー150は、成形品を保持する成形済ストリップ保持部151と、クリーナー158を有し、搬送レール104に沿ってX方向に移動可能に構成されると共にY方向にも移動可能に構成されている。
クリーナー158は、成形済ストリップ保持部151よりも成形金型142側に設けられ、成形金型142のパーティング面を吸引し、樹脂かすなどの塵を不図示の集塵機へ集塵する。クリーナー158は、吸引ダクト159に連結している。
大気圧プラズマ処理装置160は、成形金型142のパーティング面に疎水性大気圧プラズマ処理を行って内面を疎水性に改質する。図3は、大気圧プラズマ処理装置160の概略ブロック図である。
大気圧プラズマ処理装置160は、ノズル162、高周波電源164、ガス供給部166、移動機構168を有する。ノズル162は疎水性ガスのラジカルG2を噴射する。高周波電源164は、疎水性ガスをプラズマ化する電源である。疎水性ガスの種類は特に限定されず、例えば、CFガスを使用することができる。移動機構168は、ノズル162を移動する機構である。後述するように、移動機構168は他の部材が兼ねることによって省略される場合がある。
図4は、図1のローダー130とアンローダー150の部分拡大断面図である。
大気圧プラズマ処理装置160は、本実施例では、図4及び図1の実線で示すように、ローダー130の成形金型142側の端部(−Y方向の端部)135に設けられている。端部135は、大気圧プラズマ処理装置160の少なくともノズル162を搭載していれば足りる。また、ノズル162は端部135から成形金型142側に突出していてもよい。端部135又はノズル162はストリップ保持部132及びタブレット保持部134よりも成形金型142側に設けられている。これにより、表面処理時にローダー130の移動量が減ると共にノズル162を小型化することができ、また、表面改質が、ローダー130が保持しているストリップ105や樹脂タブレット106などに及ぶことを防止することができる。
また、ローダー130はY方向に移動する移動手段を備えており、大気圧プラズマ処理装置160のノズル162の移動機構168を兼ねることができる。大気圧プラズマ処理装置160に別個に移動機構168を設ける必要がないので、小型化とコストダウンを図ることができる。
代替的に、大気圧プラズマ処理装置160は、図4及び図1の点線で示すように、アンローダー150の成形金型142側の端部(−Y方向の端部)155に設けられてもよい。大気圧プラズマ処理装置160は、ローダー130とアンローダー150のいずれか一方に設けられていればよい。端部155は、大気圧プラズマ処理装置160の少なくともノズル162を搭載していれば足りる。また、ノズル162は端部155から成形金型142側に突出していてもよい。端部155又はノズル162は成形済ストリップ保持部151及びクリーナー158よりも成形金型142側に設けられている。これにより、表面処理時にアンローダー150の移動量が減ると共にノズル162を小型化することができる。
また、アンローダー150はY方向に移動する移動手段を備えており、大気圧プラズマ処理装置160のノズル162の移動機構168を兼ねることができる。大気圧プラズマ処理装置160に別個に移動機構168を設ける必要がないので、小型化とコストダウンを図ることができる。
大気圧プラズマ処理装置160は、ローダー130とアンローダー150と別の部材に設けられていてもよい。図5は、X方向に移動するテーブル170を有する図1及び図4の変形例の平面図である。図5においては、テーブル170は上から見るとX方向において一対の端部171a及び171bを有し、大気圧プラズマ処理装置160が両端部171a及び171bに取り付けられている。但し、各端部171a及び171bはそれぞれノズル162を搭載していれば足りる。
端部171aに設けられたノズル162は図5の左側の成形金型142の表面処理を行うため、ノズル162の噴射口は左側にある。端部171bに設けられたノズル162は図5の右側の成形金型142の表面処理を行うため、ノズル162の噴射口は右側にある。また、図5において、ローダー130とアンローダー150は共にノズル162を搭載していない。
図5に示す構成は、図4に示す構成と比較して、移動機構168として機能するテーブル170を設けなければならないが、表面処理を行うタイミングは図4に示す構成と比較して制約が少ない。即ち、ローダー130やアンローダー150の位置に依存せずに表面処理を行うことができる。
図6は、X方向に移動する複数のテーブル175A及び175Bを有する図5の変形例の平面図である。図5においては、一つのテーブル170は両側の2つの成形金型142の処理に共有されているが、図6では、各成形金型142に対して一つのテーブル170が設けられている。右側のテーブル175Aは上から見ると端部176aを有し、大気圧プラズマ処理装置160は端部176aに取り付けられている。左側のテーブル175Bは上から見ると端部176bを有し、大気圧プラズマ処理装置160は端部176bに取り付けられている。本実施例のテーブル175Aと175Bは同一の外形寸法を有する。端部176a及び176bはそれぞれノズル162を搭載していれば足りる。
端部176aに設けられたノズル162は図6の右側の成形金型142の表面処理を行うため、ノズル162の噴射口は左側にある。端部176bに設けられたノズル162は図6の左側の成形金型142の表面処理を行うため、ノズル162の噴射口は右側にある。また、図6において、ローダー130とアンローダー150は共にノズル162を搭載していない。
図6に示す構成は、図5に示す構成と比較して、移動機構168として機能するテーブル175A、175Bを設けなければならないが、表面処理を行うタイミングは図4に示す構成と比較して制約が少ない。即ち、ローダー130やアンローダー150の位置に依存せずに表面処理を行うことができ、また、図6に示す2つの成形金型142に同時に表面処理を行うことができる。
図7(a)及び図7(b)は、一方向に疎水性ガスのラジカルG2を噴射可能なノズル162を矢印方向に走査するときの異なる位置を示す断面図である。この例では、ノズル162は一方向に噴射するため、図7に示す下型142bのパーティング面142bの表面処理が終了した後で、ノズル162の噴出部163が上を向くように回転させる。そして、矢印の向きに走査されて図7には不図示の上型142aの表面処理を行う。ノズル162の回転は移動機構168が行う。従って、この場合、ノズル162がローダー130やアンローダー150に搭載されたとしても移動機構168の回転機構は設けなければならない。
一方、図8は、二方向又はある一定の中心角を持った周方向に疎水性ガスのラジカルG2を噴射可能なノズル162を走査するときの異なる位置を示す断面図である。Lはノズル162が成形金型142内で移動可能な距離を示している。この例では、ノズル162は上型142aと下型142bを同時に表面処理する。また、ノズル162がローダー130やアンローダー150に搭載されれば移動機構168を設ける必要はなくなる。
パッケージングユニット5Aの動作において、図1を参照するに、ローダー130が一対のストリップ105と複数の樹脂タブレット106を順にピックアップしてY方向においてプレス140と対向した位置から−Y方向に移動する。
ノズル162がローダー130の先端に設けられる場合には、ローダー130がストリップ105と樹脂タブレット106を成形金型142に搭載する前にノズル162が成形金型142のパーティング面を疎水性に改質する。この時、図7に示す一方向噴射型のノズル162を使用した場合には、上型142aと下型142bの一方の型の表面改質後にノズル162を回転させて再度走査移動する。図8に示す多方向噴射型のノズル162を使用した場合には、ノズル162を一度走査移動すれば足りる。
次に、ローダー130がストリップ105と樹脂タブレット106を成形金型142に搭載する。ローダー130がY方向に移動すると成形金型142は型締めを行う。即ち、図2に示すように、接続部(ワイヤ)18によってボンディングされた電子部品17を搭載した配線基板10を下型142bのパーティング面(上型142aと合う上面)に載置した後、上型142aを閉じて型締めする。
次に、樹脂タブレット106を搭載したポット144内のプランジャ145を上昇させ、樹脂タブレット106に熱を加えながらカル146に押し付けて溶融させ、ランナー147、ゲート148を介して溶融樹脂をキャビティ143内に注入する。この結果、溶融樹脂は配線基板10のランナー部14から注入されて基板上の電子部品17を樹脂封止する。
次に、上型142aを上昇させて型開きをする。そして、アンローダー150が成形品を成形金型142から取り出す。
ノズル162がアンローダー150の先端に設けられる場合には、アンローダー150が成形品を取り出した後でノズル162が成形金型142のパーティング面を疎水性に改質して疎水化して次回の樹脂封止に備える。
成形金型142のパーティング面は疎水性に改質されて樹脂が付着しないのでパッケージングの歩留まりがよい。
一方、アンローダー150は成形品を取出部121にてテーブル122に受け渡し、テーブル122はディゲート部123に成形品を搬送する。ディゲート部123は、成形品を冷却すると共に基板のランナー部14から不要樹脂を除去(ゲートブレイク)する。固まった樹脂をゲート148付近で折り曲げると配線基板10のランナー部14の上にある不要樹脂が剥離し、ゲート148付近で切断される。一方、配線基板10の電子部品17の上面は樹脂が剥離せず封止性能は維持される。
図9は、樹脂封止後の配線基板10の状態を示す平面図である。電子部品は樹脂Rによって封止されている。
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されないことはいうまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
パッケージングユニットの平面図である。 図1に示すプレスの断面図である。 大気圧プラズマ処理装置の構成を示す図である。 図1に示す大気圧プラズマ処理装置の搭載位置を示す平面図である。 図3とは異なる大気圧プラズマ処理装置の搭載位置を示す平面図である。 図3とは異なる大気圧プラズマ処理装置の搭載位置を示す平面図である。 図1に示す大気圧プラズマ処理装置に適用可能な、一方向から噴出するノズルの断面図である。 図1に示す大気圧プラズマ処理装置に適用可能な、多方向から噴出するノズルの断面図である。 樹脂封止された配線基板の平面図である。
符号の説明
10、10A 基板
17 電子部品(半導体チップ)
130 ローダー
140 プレス
142 金型
150 アンローダー
160 大気圧プラズマ処理装置

Claims (2)

  1. 被成形品から半導体装置を製造する、半導体装置の製造装置であって、
    前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型と、
    大気圧プラズマ処理によって前記成形金型のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置と、
    記被成形品を前記成形金型のパーティング面に搭載するローダー
    を有し、
    前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、
    前記大気圧プラズマ処理装置の前記ノズルは、前記ローダーの前記被成形品を保持する保持部よりも前記成形金型側に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。
  2. 被成形品から半導体装置を製造する、半導体装置の製造装置であって、
    前記被成形品を型締めして溶融樹脂を注入して成形する成形金型と、
    大気圧プラズマ処理によって前記成形金型のパーティング面を疎水性に改質する大気圧プラズマ処理装置と、
    記成形金型のパーティング面から成形品を取り出すアンローダー
    を有し、
    前記大気圧プラズマ処理装置は、疎水性ガスのラジカルを噴射するノズルを有し、
    前記大気圧プラズマ処理装置の前記ノズルは、前記アンローダーの前記成形品を保持する保持部よりも前記成形金型側に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。
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