JP5386937B2 - 樹脂封止方法 - Google Patents

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Description

本発明は樹脂封止方法に関し、特に基板に搭載された複数個の半導体素子を封止用樹脂により封止する樹脂封止方法に関する。
半導体装置の製造においては、大判の支持基板上に搭載された複数個の半導体素子を、封止用金型のキャビティ内に配置し、トランスファ成形法を用いて一括して樹脂封止した後、当該封止用樹脂と支持基板を半導体素子単位にダイシングして分離し、複数の半導体装置を得る方法(MAP(Molded Array Package)法)が行われている。
この方法は、半導体装置の生産性を高めることができ、例えば、FBGA(Fine pitch Ball Grid Array)型またはFLGA(Fine pitch Land Grid Array)型の半導体装置の製造には好適である。
近年、半導体装置の更なる生産性向上のため、支持基板の寸法(平面寸法)をより大型化(大面積化)して、当該支持基板に搭載する半導体素子の数を増加させる方法が採られている。これに伴い、一括封止を行うための封止用金型のキャビティの大きさも大型化(大面積化)する傾向にある。
上記支持基板は、配線基板、回路基板あるいはインターポーザーとも称される。
また、近年の電子機器の小型化、薄型化ならびに高機能化に伴い、当該電子機器に搭載される半導体装置もより高機能化、高集積化が図られつつある。
このため、前記FBGA型あるいはFLGA型の半導体装置においても、樹脂封止部の薄型化が要求され、これに対応するため、樹脂封止用金型におけるキャビティの深さもより浅くなる傾向にある。
一方、前記半導体装置の高集積化・高機能化に伴い、半導体素子の電極と支持基板に設けられた電極端子とを接続するボンディングワイヤの数も増加し、その配置もより高密度化されつつある。
しかしながら、前記MAP法を適用し、複数個の半導体素子が搭載された大判の支持基版を、浅くされたキャビティ内に配置して樹脂封止を行おうとすると、封止用樹脂の流動距離が長く、また流動する空間が狭いことから、キャビティ内において封止用樹脂の流動性が低下する。また、半導体素子の電極と支持基板上の電極端子とを接続するボンディングワイヤが多数且つ高密度に配設されていることによっても、充填する樹脂の流動性が阻害される。
この結果、封止用樹脂を、キャビティ内に均一に充填させることが困難となり、樹脂封止部内にボイドなどが生成されて、半導体装置の不良の一因を生じてしまう。
前記キャビティ内の樹脂の流動性を制御するために、例えば、基板上の樹脂充填領域内において、半導体装置形成領域の周辺部に、樹脂の流入を鈍らせるための流量調整部を配置することが提案されている(特許文献1参照)。
当該特許文献1により提案される方法によれば、半導体形成領域とその周辺部との封止樹脂の注入速度をほぼ均等にすることにより、キャビティ内に樹脂を均一に注入して、ボイドなどの生成を抑制して封止することができるとされている。
特開2005−167022号公報
しかしながら、前記特許文献1に開示される方法にあっては、流量調整部を配置することによって、基板における半導体素子の配設領域が減じて、MAP法による生産性向上の効果が低下してしまう。
また、一般に、半導体素子を封止するために用いられる樹脂には、封止後の固化された樹脂の機械的強度の確保及び熱膨張係数の調整のために、フィラーが含有されている。半導体装置の生産性向上のため、また半導体装置の薄型化、高集積化に伴い、大型化(大面積化)した、あるいは浅くなった(断面積が小となった)キャビティに、上記特許文献1に示されるようにキャビティの一方から樹脂を注入すると、キャビティ内での樹脂の流動性が低下して、樹脂内のフィラーが偏在してしまう。
その結果、後のダイシング処理によって得られる個々の半導体装置は、機械的強度の低下及び/あるいは吸湿・除湿特性が変化するなどして、品質の均一性を維持できず信頼性が低下してしまう。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、品質の均一性が保たれ、高い信頼性を有する半導体装置を製造することができる樹脂封止方法を提供するものである。
上記目的を達成するために、本発明によれば、被処理基板上に搭載された複数個の半導体素子を、樹脂により一括して封止する樹脂封止方法において、成形金型に形成され、平面形状が矩形であるキャビティ内に、前記複数個の半導体素子が搭載された被処理基板を、水平に配置する工程と、前記キャビティ内に、第1の樹脂を保持する第1の樹脂保持部から、前記第1の樹脂保持部に連通して配置され、前記矩形の4辺のうちの第1の辺に沿って配設された複数の第1の樹脂注入部を介して前記第1の樹脂を注入すると共に、第2の樹脂を保持する第2の樹脂保持部から、前記第2の樹脂保持部に連通して、前記第1の辺に対向する第2の辺に沿って配設された複数の第2の樹脂注入部を介して前記第2の樹脂を注入する工程と、を具備し、複数の前記第1の樹脂注入部及び複数の前記第2の樹脂注入部を介してそれぞれ注入される前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂は、前記第1の辺及び前記第2の辺のそれぞれの中央部において、前記第1の辺及び前記第2の辺のそれぞれの両端部よりも量が多いことを特徴とする樹脂封止方法が提供される。
上記の樹脂封止方法によれば、品質の均一性が保たれ、高い信頼性を有する樹脂封止型半導体装置を製造することができる。
以下、本発明による樹脂封止方法の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
<第1の実施の形態>
本発明の第1の実施の形態における、樹脂封止装置100の透視的平面模式図を、図1に示す。図2は、図1のA−A'断面における模式図である。
当該樹脂封止装置100は、対向する上部金型151及び下部金型152を備えた成形金型150を具備している。
当該樹脂封止装置100を用いての封止処理の際には、一方の主面に複数個の半導体素子110がマトリクス状に配列して搭載された配線基板120が、下部金型152と上部金型151の間に配置され、当該下部金型152と上部金型151の間に形成されたキャビティ153内に封止用樹脂が注入されることにより、前記複数個の半導体素子110の一括樹脂封止が行われる。
成形金型150には、平面形状が矩形であるキャビティ153の、対向する2辺に沿って、当該キャビティ153内に封止用樹脂を注入する第1の充填部160ならびに第2の充填部260が配設されている。
当該第1の充填部160は、上部金型151に形成され共通の空間を形成している第1のカル部161と、下部金型152に形成された円筒状の第1のポット163−1〜163−5、及びそれぞれの第1のポット163内を上下動する第1のプランジャ162−1〜162−5を備えている。前記第1のカル部161は、それぞれ第1のゲート140を具備した第1のランナ部141−1〜141−12を介して前記キャビティ153に接続されている。
一方、第2の充填部260は、第2のカル部261と、第2のポット263−1〜263−5、及びそれぞれの第2のポット263内を上下動する第2のプランジャ262−1〜262−5を備えている。そして第2のカル部261は、それぞれ第2のゲート240を設けた第2のランナ部241−1〜241−12を介してキャビティ153に接続されている。
即ち、第1の充填部160からキャビティ153内へ封止用樹脂を導入する第1のゲート140、ならびに第2の充填部260からキャビティ153内へ封止用樹脂を導入する第2のゲート240は、それぞれ12個配設され、キャビティ153に接続されている。
このように、本実施の形態にあっては、前記キャビティ153内に対して、対向する2辺から封止用樹脂が注入される。
かかる構成において、第1のゲート140及び第2のゲート240は、隣りあうゲートの中心間の距離(ゲート間隔Wp)は一定とされているが、その幅は、キャビティ153の中央部に対応して位置するゲートの幅Wg1に比して、キャビティ153の端部に位置するゲート幅Wg2が狭くされている。
例えば、寸法が横195mm×縦70mmの配線基板120に対して封止を行う成形金型150で、そのキャビティ153の寸法が横191mm×縦60mm×高さ0.4mmである場合、ゲート間隔Wpは9.4mmとされ、中央部に位置するゲートの幅Wg1は4.8mm、端部に位置するゲートの幅Wg2は3.8mmに設定される。
当該ゲートの幅Wgは、中央部に位置するゲートから端部に位置するゲートに向かって、漸次段階的に狭くされている。
なお、第1のゲート140及び第2のゲート240の高さHは、それぞれ例えば0.15mmとされる。
また、成形金型150には、前記ゲート140,240が配設されない辺において、キャビティ153を挟んで対向する位置に、キャビティ153と連通する第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270が配設されている。前記の寸法の成形金型150の場合、第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270の幅wgは1mmから4mm、高さh(図示せず)は0.005mmから0.02mm、隣接するエアーベント間の間隔wpは4mmから10mmとされる。
前記成形金型150を用いての樹脂封止法にあっては、まず、被処理配線基板120が下部金型152に配置される。当該配線基板120の一方の主面(上面)には、複数個の半導体素子が所定の間隔をもってマトリクス状に搭載されている。
しかる後、上部金型151が下部金型152上に下降する。これにより、下部金型152と上部金型151との間に形成されるキャビティ153内に、前記配線基板120が配置される。
そして、第1の充填部160の第1のプランジャ162−1〜162−5のそれぞれには、固形状の第1の樹脂タブレット131がセットされ、一方、第2の充填部260の第2のプランジャ262−1〜262−5のそれぞれにも、固形状の第2の樹脂タブレット231がセットされる。
成形金型150は、予め加熱されており、セットされた第1の樹脂タブレット131及び第2の樹脂タブレット231は溶融して、第1のプランジャ162及び第2のプランジャ262の上昇に伴い、配線基板120を配置したキャビティ153内に向かって注入される。
即ち、溶融状態にある封止用樹脂は、第1のカル部161及び第2のカル部261からそれぞれ、第1のランナ部141及び第2のランナ部241においてその流路が調整され、第1のゲート140ならびに第2のゲート240を介してキャビティ153内に注入される。
当該封止用樹脂の流入に伴い、キャビティ153内にあったガスは、矩形状キャビティの他の2辺に配設された第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270から排出される。
ここで、当該樹脂封止装置100を用いた樹脂封止処理における樹脂の流れについて、図2ならびに図3乃至図6を参照して説明する。
前述の如く、複数の半導体素子110が搭載された配線基板120を下部金型152に配置し、上部金型151を下降させ、上部金型151と下部金型152とによって、配線基板120の縁部を挟持する。
これにより、図2に示すように、下部金型152と上部金型151との間のキャビティ153に、被処理配線基板120が配置される。
次いで、第1のポット163−1〜163−5における第1のプランジャ162−〜162−5上に第1の樹脂タブレット131を投入し、また第2のポット263−1〜263−5における第2のプランジャ262−1〜262−5上に、第2の樹脂タブレット231を投入する。
当該樹脂タブレット131及び樹脂タブレット231には、キャビティ153に注入して硬化させた後の機械的強度の確保及び熱膨張係数の調整のために、予めフィラーが含有されている。
フィラーとしては、一定の粒度分布をもった、例えば二酸化珪素(SiO2)、炭酸カルシウム(CaCO3)などの微細粒子が用いられる。また、フィラーの形状としては、球状または粉砕状などがあるが、フィラーを含む封止用樹脂のキャビティ153への充填率向上の観点からは球状のものがより好ましい。勿論、プロセス条件及び/あるいは形成する半導体装置の要求特性等に応じて、形状または材料が異なるフィラーを混合して用いてもよい。
成形金型150は、予め所定の温度(例えば150℃〜190℃)に加熱されており、投入された前記第1の樹脂タブレット131ならびに第2の樹脂タブレット231は、加熱されて溶融する。
第1の樹脂タブレット131が溶融した第1の樹脂131aは、第1のプランジャ162−1〜162−5により一斉に等圧で圧送されて、第1のカル部161に充填される。同様に、第2の樹脂タブレット231が溶融した第2の樹脂231aは、第2のプランジャ262−1〜262−5により、一斉に圧送されて、第2のカル部261に充填される。
第1のカル部161に充填された第1の樹脂131aは、前記複数の第1のプランジャ162によって更に圧送され、第1のランナ部141を通過して第1のゲート140からキャビティ153内へ注入される。同様に、第2のカル部261に充填された第2の樹脂231aは、複数の第2のプランジャ262によって更に圧送され、第2のランナ部241を通過して第2のゲート240からキャビティ153内へ注入される。
即ち、前記プランジャ162ならびにプランジャ262による加圧を同時に行うことにより、キャビティ153内には、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aが、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から、ほぼ同時に注入される。
この時、前記第1のゲート140−1〜140−12は、互いに等間隔Wpで配置されるも、中央部におけるゲートの幅Wg1が端部におけるゲートの幅Wg2よりも広くされ、中央部に位置するゲートから端部におけるゲートに向かい、その幅が漸次段階的に狭くされている。即ち、中央部におけるゲート部は、端部におけるゲートに比べ大きな断面積を有する。
このため、当該第1のゲート140からキャビティ153内へ注入される第1の樹脂131aは、図3に示すように、当該キャビティ153の中央部において、端部よりも多くの量が注入される。なお、図4は、図3のA−A'断面を示す模式図である。当該図3のA−A'断面は、前記図1のA−A'断面に対応している。
この時、当該第1の樹脂131aは、半導体素子110の存在により流動が遅れる箇所が生じるため、その先端部形状が波形を有して、キャビティ153内に注入されていく。
同様に、第2のゲート240から注入される第2の樹脂231aも、当該キャビティ153の中央部において端部よりも多くの量が注入され、且つ半導体素子110の存在によりその先端部形状が波形を有して、キャビティ153内に注入されていく。
この様な注入状態から、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、まずキャビティ153のほぼ中央部において衝突する(かかる衝突状態は図示せず)。
衝突後、中央部の第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、一体となりつつ横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流れる。
また、より外側のゲートから注入された第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aも、衝突後同様に一体となりつつエアーベント方向に流れる。
即ち、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入された第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、キャビティ153のほぼ中央部において衝突後、一体となりつつキャビティ153の中央部から横方向(第1のエアーベント170方向ならびに第2のエアーベント270方向)へ流動していく(図示せず)。
このように、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aがキャビティ153内に注入されることにより、当該キャビティ153内は封止用樹脂130によって充填される。
かかる状態を図5及び図6に示す。なお、図6は、図5のA−A'断面における模式図である。当該図5のA−A'断面も、前記図1のA−A'断面に対応している。
本実施の形態にあっては、成形金型150の、キャビティ153を挟んで対向する第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から樹脂用樹脂を注入して、キャビティ153内を当該封止用樹脂130により充填する。
従って、従来技術の如く、キャビティ153の片側のみから封止用樹脂を注入した場合に比べ、その流動距離を短くすることができる。また、封止用樹脂130がキャビティ153の中央部から第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270方向に向かって充填されるため、キャビティ153内のガスをその中央部から次第に押し出していくことができ、封止用樹脂130中へのボイドの混入を防止することができる。
キャビティ153への封止用樹脂130の充填後、成形金型150における熱により当該封止用樹脂130を硬化する。
当該封止用樹脂130の硬化後、例えば上部金型151を上昇させ、被処理基板、即ち複数の半導体素子110が封止用樹脂130により一括して封止された配線基板120を、下部金型152から取り出す。
しかる後、恒温槽等を用い、当該配線基板120を例えば150℃〜190℃に加熱して、封止用樹脂130を完全硬化せしめる。
ここで、前記複数の半導体素子110が封止用樹脂130により一括して封止された配線基板120を、図7に示す。同図において、半導体素子110の存在位置を点線で示している。
そして、当該図7において破線により囲んだ領域121を拡大して図8に示す。当該図8では、封止用樹脂130の表示を省略している。
即ち、配線基板120の一方の主面上には、複数個の半導体素子110がマトリスク状に搭載され、半導体素子110のそれぞれは、配線基板120上に接着剤122により固定されている。そして当該半導体素子110の電極111と配線基板120上の電極端子112とがボンディングワイヤ113により接続されている。
そして、複数個の半導体素子110ならびにボンディングワイヤ113は、封止用樹脂130(図示せず)により一括して封止されている。
前述の如く、封止用樹脂130が完全に硬化された後、当該配線基板120の他方の主面(裏面)に配設された電極端子には、外部接続用電極としてはんだボールが配設される(図示せず)。
しかる後、当該配線基板120及び封止用樹脂130を、その厚さ方向に、個々の半導体素子110単位に切断・分離(ダイシング)することにより、図9に示す半導体装置180が形成される。なお、当該図9にあっては、半導体装置180の構成を具示するために、断面構造を開示している。
当該半導体装置180は、配線基板120の他方の主面に形成されたはんだボール115を介して、電子機器の回路基板などに実装される。
前述の如く、本実施の形態にあっては、成形金型150において、キャビティ153を挟んで対向する第1のゲート140、及び第2のゲート240の双方から樹脂用樹脂を注入して、キャビティ153内に当該封止用樹脂130を充填する。
これにより、キャビティ153内において、特定粒径のフィラー132の偏在を生ずることがなく、図10に示すように、半導体装置180において、封止用樹脂130内には粒径の異なるフィラー132を混在させることができる。
即ち、前記第1の実施の形態における封止方法によれば、キャビティ153に対し、その対向する辺において配置された第1のゲート140ならびに第2のゲート240から、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aをそれぞれ注入するため、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aの流動距離は当該キャビティのほぼ中央部に至る距離であって短い。
従って、当該第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aに含有されるフィラー132の偏在が防止され、当該フィラーを封止用樹脂130内に均一に分布させることができる。
この結果、キャビティ153内の部位に関わらず、個々の半導体装置180における封止用樹脂130の品質は均一となり、当該半導体装置の信頼性を高めることができる。
更に、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aの流動距離が短いことから、キャビティ153内に封止用樹脂130を短時間で充填することができ、半導体装置180の生産性が向上する。
次に、前記第1の実施の形態の変形例として、ゲートの配列間隔またはゲートの高さを変える形態を示す。
<変形例1−1>
変形例1−1における封止装置300の透視的平面を、模式的に図11に示す。
当該封止装置300においては、キャビティ153を挟んで対向するように配列された第1のゲート140−1〜140−12の、中央部に位置するゲート140−6と140−7との間隔Wp1を例えば8mm程度とし、端部に位置するゲート140−1と140−2との間隔Wp2を、例えば11mm程度として、中央部の配列間隔Wp1を端部側の配列間隔Wp2よりも狭くしている。
他方の端部に位置するゲート140−11と140−12との間隔Wp2も、中央部の配列間隔Wp1よりも広い。
同様に、第2のゲート240−1〜240−12の中央部に位置するゲート240−6と240−7との間隔Wp1を例えば8mm程度とし、端部に位置するゲート240−1と240−2との間隔Wp2を、例えば11mm程度として、中央部の配列間隔Wp1を端部側の配列間隔Wp2よりも狭くしている。
そして、他方の端部に位置するゲート240−11と240−12との間隔Wp2も、中央部の配列間隔Wp1よりも広い。
なお、いずれのゲートも、等しい断面積を有する。
このように第1のゲート140−1〜140−12ならびに第2のゲート240−1〜240−12を、それぞれ中央部から端部側に向かって、その配列間隔を漸次段階的に広くすることにより、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方からキャビティ内に注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aの注入量は、当該キャビティの中央部において多く、端部に近づくに従ってその量が減じられる。
従って、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、まずキャビティ153のほぼ中央部において拡がり、衝突する。
衝突後は、一体となりつつ横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流動する。
また、より外側のゲートから流入した第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aも衝突し、同様に一体となりつつ横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流れて、当該キャビティ153内は封止用樹脂130によって充填される。
<変形例1−2>
変形例1−2における封止装置400の透視的平面を、模式的に図12に示す。
また、当該封止装置400の、図12における線B−B'に沿う断面を図13(A)に示し、図12における線C−C'に沿う断面を図13(B)に示す。
当該封止装置400にあっては、第1のゲート140(140−1〜140−12)ならびに第2のゲート240(240−1〜240−12)の幅Wgを、例えば、4mm程度、配列間隔Wpを、例えば、9.4mm程度とする。
そして、中央部に位置するゲート(140−6,140−7、240−6,240−7など)の高さH1を、例えば、0.17mm程度とする(図13(A)参照)。また、端部に位置するゲート(140−1,140−12、240−1,240−12など)の高さH2を、例えば、0.15mm程度とする(図13(B)参照)。
すなわち、キャビティ153に配列された複数の第1のゲート140ならびに第2のゲート240において、中央部に位置するゲートの高さは、端部側にあるゲートの高さよりも高くされている。
そして、第1のゲート140及び第2のゲート240においては、それぞれ中央部から端部側に向かって、その高さが漸次段階的に低くされている。
かかる構成によれば、中央部に位置するゲートは、端部に位置するゲートよりも大きな断面積を有する。
従って、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、中央部に位置するゲートからより多く(多量に)注入される。
このため、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、まずキャビティ153の中央部において衝突し、衝突後、一体となりつつ横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流動する。
そして、より外側のゲートから注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aも順次衝突して、一体となりつつ更に横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流動する。
このようにして、当該キャビティ153内は封止用樹脂130によって充填され、被処理配線基板120上に搭載された複数個の半導体素子は、封止用樹脂130により被覆される。
なお、ここでは、ゲートの幅、高さ(注入面積)及び配列間隔を変えた場合を示したが、それぞれを個別に変えるに止まらず、ゲートの幅、高さ、あるいは配列間隔の何れかを相互に組み合わせることもできる。
<第2の実施の形態>
本第2の実施の形態では、半導体素子が配列して搭載される配線基板が、複数の小区画に分離されている例を挙げる。
当該第2の実施の形態における、半導体素子が配列して搭載された配線基板の平面形状を、模式的に図14に示す。
当該配線基板520は矩形状の平面形状を有し、その寸法は例えば縦75mm×横250mmであって、その長手方向に直交する方向に設けられた2本のスリット521によって、配線基板領域520a,520b,520cに区切られている。
当該配線基板領域520a,520b,520cのそれぞれには、半導体素子510が複数個、マトリクス状に搭載されている。
このように配線基板に対しスリットを配して当該配線基板を小区画に分割し、それぞれの区画単位で封止樹脂部を形成することによって、樹脂封止後、当該配線基板に発生する反りの量を低減することができるが、当該スリットは必要に応じて適用されればよい。
このように矩形状を有し、その小区画毎に複数個の半導体素子が搭載された配線基板に対して樹脂封止処理を行うために、図15に示される封止装置500が適用される。
図15は、当該封止装置500の透視的平面形態を、模式的に示し、また図16は、図15におけるD−D'断面を示す。
封止装置500は、対向する上部金型151及び下部金型152を有する成形金型150を備えている。
図15に示される如く、成形金型150には、前記配線基板領域520a,520b,520cに対応して、矩形状を有する3つのキャビティ153a,153b,153cが配設されている。
そして、それぞれのキャビティにおいては、対向する辺に位置して、第1の充填部160及び第2の充填部260が配設されている。
キャビティ153aに配設された第1の充填部160は、上部金型151に形成され共通の空間を形成している第1のカル部161−1と、下部金型152に形成された円筒状の第1のポット163−1,163−2、及びそれぞれの第1のポット163内を上下動する第1のプランジャ162−1,162−2を備えている。前記第1のカル部161は、第1のランナ部141−1〜141−6からライン状ゲート140を介して前記キャビティ153に接続されている。
一方、第2の充填部260は、第2のカル部261と、第2のポット263−1,263−2、及びそれぞれの第2のポット263内を上下動する第2のプランジャ262−1,262−2を備えている。そして第2のカル部261は、第2のランナ部241−1〜241−6からライン状ゲート240を介してキャビティ153aに接続されている。
また、上部金型151において、第1のゲート140と第1のランナ部141との間には第1のダミーキャビティ142が、また第2のゲート240と第2のランナ部241との間に第2のダミーキャビティ242が、それぞれ前記キャビティ153a,153b,153cの辺に沿ってライン状に配置されている(図16参照)。
なお、第1のダミーキャビティ142、第2のダミーキャビティ242、ならびに第1のライン状ゲート140、第2のライン状ゲート240の長さは、キャビティの樹脂注入辺(第1のゲート140及び第2のゲートが設けられる辺)の長さよりも短く設定され、前記キャビティの樹脂注入辺の両端近傍にはゲートは配置されない。
例えば、配線基板520の1つ小区画に対応するキャビティ153aの寸法を、縦65mm、横78mm、高さ0.33mmとする場合、当該小区画の縦辺に対応する第1のダミーキャビティ142、第2のダミーキャビティ242、及び第1のライン状ゲート140、第2のライン状ゲート240の長さはそれぞれ62mmとされる。
そして、前記キャビティ153a,153b,153cには、それぞれにおいて、前記ライン状ゲートが配置されない辺、即ち、前記スリットに平行な辺には、エアーベントが配設されている(図示せず)。
当該成形金型150を用いての樹脂封止処理にあっては、まず、下部金型152に被処理配線基板520が配置され、例えば上部金型151がその下部金型152側に下降される。
これにより、下部金型152と上部金型151との間に配線基板520が挟まれる。
この時、配線基板520における小区画の配線基板領域520a,520b,520cは、キャビティ153a,153b,153c内にそれぞれ配置される。
そして、第1のプランジャ162及び第2のプランジャ262により圧送された第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、それぞれ第1のダミーキャビティ142内及び第2のダミーキャビティ242内に一旦充填され、第1のライン状のゲート140及び第2のライン状のゲート240を介して、それぞれのキャビティ153a,153b,153cに注入される。
即ち、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、配線基板領域520a,520b,520cが配置されたそれぞれのキャビティ153a,153b,153cに向かって、第1のライン状ゲート140及び第2のライン状ゲート240の双方から圧送され、それぞれのキャビティ153は封止用樹脂130によって充填される。
かかる樹脂の注入の際、第1のダミーキャビティ142、第2のダミーキャビティ242及び第1のライン状のゲート140、第2のライン状のゲート240が、キャビティ153の樹脂注入辺の長さよりも短く設定されていることから、当該樹脂は、まず各小区画におけるキャビティの中央部に対して注入されて扇状に拡がり、当該キャビティの中央部において衝突する。
そして、当該樹脂は、一体となりつつ前記エアーベントが配置された方向に流動して、キャビティの周縁部にまで至り、配線基板上の複数の半導体素子を被覆する。
次に、第2の実施の形態の変形例として、樹脂の充填部の変形例を示す。
<変形例2−1>
本変形例2−1における封止装置500aは、上部金型及び下部金型を有する成形金型550aを具備している。
当該成形金型550aは、図17に示す如く、3つのキャビティ553a,553b,553cを具備している。
そして、それぞれのキャビティには、当該キャビティの対向する2辺に、第1のライン状ゲート540及び第2のライン状ゲート640が配設されている。
即ち、キャビティ553a,553b,553cのそれぞれにあっては、第1の充填部560が、第1のランナ部541、第1のダミーキャビティ542、及び第1のライン状ゲート540を介して当該キャビティに連通し、また第2の充填部660が、第2のランナ部641、第2のダミーキャビティ642、及び第2のライン状ゲート640を介してキャビティに連通している。
ここで、第1の充填部560は、上部金型に形成された空間である第1のカル部、下部金型に形成された円筒状の第1のポット563、及び第1のポット563内を上下動する第1のプランジャを備えている。また上部金型の第1のカル部は、第1のライン状ゲート540を設けた第1のランナ部541を介してキャビティ553a,553b,553cに連通している。
同じく、第2の充填部660は、第2のカル部、第2のポット663、及び第2のポット663内を上下動する第2のプランジャを備えており、一方、第2のカル部は第2のライン状ゲート640を設けた第2のランナ部641を介してキャビティ553a,553b,553cに連通している。
そして、前記キャビティ553a,553b,553cには、それぞれにおいて、前記ゲートが配置されない辺、即ち、前記スリットとは直交する方向の2辺に、エアーベントが配設されている(図示せず)。
かかる構成によれば、第1の充填部560及び第2の充填部660の全てが、キャビティ553a,553b,553cに対して同一の側(図17では紙面の左側)に一列状に配置される。
従って、成形金型550aはより小型化されて、封止装置500aは、前記封止装置500に比べ、小型化が可能となる。
当該封止装置500aを用いての樹脂封止処理にあっては、まず、第1のポット563の第1のプランジャ上に第1の樹脂タブレットを投入し、また第2のポット663の第2のプランジャ上に第2の樹脂タブレットを投入する。
第1の樹脂タブレット及び第2の樹脂タブレットには、フィラーが含まれている。
第1の樹脂タブレット及び第2の樹脂タブレットの投入後、成形金型550aによって加熱が行われ、第1の樹脂タブレットが溶融した第1の樹脂は、第1のプランジャによって圧送されて、第1のカル部に充填される。同様に、第2の樹脂タブレットが溶融した第2の樹脂は、第2のプランジャによって圧送されて、第2のカル部に充填される。
第1のカル部に充填された第1の樹脂は、第1のプランジャによって更に圧送され、第1のランナ部541を通過して第1のダミーキャビティ542内に充填され、更に第1のライン状ゲート540からキャビティ553a内へ注入される。同様に、第2のプランジャにより、第2のカル部に充填された第2の樹脂は、第2のプランジャによって更に圧送され、第2のランナ部641を通過して第2のダミーキャビティ642内に充填され、更に第2のライン状ゲート640からキャビティ553a内へ注入される。
キャビティ553b,553cに対しても、同様に樹脂の注入がなされる。
即ち、キャビティ553a,553b,553cには、それぞれ独立して、第1の樹脂及び第2の樹脂が、第1のライン状ゲート540及び第2のライン状ゲート640の双方から注入される。
かかる樹脂の注入の際、第1のダミーキャビティ542、第2のダミーキャビティ642及び第1のライン状のゲート540、第2のライン状のゲート640が、キャビティ553aの樹脂注入辺の長さよりも短く設定されていることから、当該樹脂は、まず各小区画におけるキャビティの中央部に対して注入されて扇状に拡がり、当該キャビティの中央部において衝突する。
そして、当該樹脂は、一体となりつつ前記エアーベントが配置された方向に流動して、キャビティの周縁部にまで至り、配線基板上の複数の半導体素子を被覆する。
そして、キャビティ553a,553b,553c内に配置された被処理基板は、封止用樹脂によって封止される。
<変形例2−2>
本変形例2−2における封止装置500bは、図18に示す如く、上部金型及び下部金型を有する成形金型550bを備えている。
そして、当該成形金型550bは、3つのキャビティ553a,553b,553cを具備している。
それぞれのキャビティには、当該キャビティの対向する2辺に、第1のライン状ゲート540及び第2のライン状ゲート640が配設されている。
そして、前記キャビティ553a,553b,553cには、それぞれにおいて、前記ゲートが配置されない辺、即ち、前記スリットとは直交する方向の辺には、エアーベントが配設されている(図示せず)。
そして、第1の第1のランナ部541及び第2のランナ部641は、隣接するキャビティ553a,553b間、ならびにキャビティ553b,553c間に配設される場合、一体化されて、共用ランナ部741が構成されている。
当該共用ランナ部741を配設することにより、隣りあうキャビティ間の距離を小さくすることができ、封止装置500bは前記封止装置500aに比較して更に小型化することが可能となる。
すなわち、第1のプランジャ(図示を省略)によって圧送された第1の樹脂(図示を省略)は、第1のポット563から共用ランナ部741に流動する。同じくして、第2のプランジャ(図示を省略)によって第2のポット663から第2の樹脂(図示を省略)も共用ランナ部741に流動する。第1の樹脂及び第2の樹脂は共用ランナ部741で合流する。
共用ランナ部741で合流した樹脂は更に圧送され、第1のダミーキャビティ及び第2のダミーキャビティにそれぞれ分岐して流入して、第1のダミーキャビティ及び第2のダミーキャビティを充填し、更には第1のライン状ゲート540ならびに第2のライン状ゲート640からキャビティ553a,553b,553cに注入される。
かかる樹脂の注入の際、第1のダミーキャビティ542、第2のダミーキャビティ642及び第1のライン状のゲート540、第2のライン状のゲート640が、キャビティ553aの樹脂注入辺の長さよりも短く設定されていることから、当該樹脂は、まず各小区画におけるキャビティの中央部に対して注入されて扇状に拡がり、当該キャビティの中央部において衝突する。
そして、当該樹脂は、一体となりつつ前記エアーベントが配置された方向に流動して、キャビティの周縁部にまで至り、配線基板上の複数の半導体素子を被覆する。
そして、キャビティ553a,553b,553c内に配置された被処理基板は、封止用樹脂によって封止される。
<第3の実施の形態>
本第3の実施の形態にあっては、キャビティに配された複数個のプランジャを独立して制御し、動作させる。
当該第3の実施の形態における封止装置600の透視的平面形態を、模式的に図19に示す。
封止装置600は、上部金型151及び下部金型152を有する成形金型150を具備している。
成形金型150には、キャビティ153を挟んで対向する位置に、当該キャビティ153に封止樹脂を注入する第1の充填部160ならびに第2の充填部260が、それぞれ5個ずつ分離して、且つ列状に配設されている。
封止処理時には、複数個の半導体素子110が搭載された配線基板120が下部金型152と上部金型151の間にセットされ、それらの間のキャビティ153に封止用樹脂が注入されることにより、当該配線基板120上に搭載された複数個の半導体素子110は一括して樹脂封止される。
かかる封止装置600においては、第1のランナ部141ならびに第2のランナ部241は、一体的に形成されていない。
即ち、図19に示されるように、第1のランナ部141ならびに第2のランナ部241は、第1のポット163−1〜163−5毎、ならびに第2のポット263−1〜263−5毎に、互いに分離して配設されている。
従って、第1の充填部160及び第2の充填部260における加圧は、加圧圧力及び/または加圧タイミングをそれぞれ異ならせることができる。
このような封止装置600を用いた樹脂封止方法について、図20並びに図21を参照して説明する。図20は、図19におけるE−E'断面を示し、図21は、配線基板上に搭載した複数個の半導体素子の封止状態を、透視的平面をもって模式的に示す。
まず、下部金型152に、複数の半導体素子110を搭載した配線基板120を設置し、上部金型151を下降させ、上部金型151と下部金型152とによって、配線基板120の縁部を挟持する。
これにより、下部金型152と上部金型151との間のキャビティ153に、配線基板120が配置される。
次いで、第1のポット163−1〜163−5の第1のプランジャ162−1〜162−5上に、それぞれ第1の樹脂タブレット131を投入し、また第2のポット263−1〜263−5の第2のプランジャ262−1〜262−5上に、それぞれ第2の樹脂タブレット231を投入する。当該成型金型150が予め加熱されていることから、第1の樹脂タブレット131及び第2の樹脂タブレット231は溶融する。
第1の樹脂タブレット131が溶融した第1の樹脂131aは、第1のプランジャ162のそれぞれによって圧送されて、第1のカル部161−1〜161−5に充填される。同様に、第2の樹脂タブレット231が溶融した第2の樹脂231aは、第2のプランジャ262のそれぞれによって圧送されて、第2のカル部261−1〜261−5に充填される。
この時、5個の第1のプランジャ162、ならびに5個の第2のプランジャ262における加圧力は、中央部のプランジャ(162−3,262−3)における加圧力が縁部におけるプランジャ(162−1,162−5、262−1,262−5)における加圧力よりも大とされている。
中央部のプランジャと縁部のプランジャとの間に位置するプランジャ(162−2,162−4、262−2,262−4)は、両加圧力の中間の加圧力とされる(図20参照)。
第1のカル部161に充填された第1の樹脂131aは、第1のプランジャ162によって更に圧送され、第1のランナ部141を通過して第1のゲート140からキャビティ153へ注入される。
同様に、第2のプランジャ262により、第2のカル部261に充填された第2の樹脂231aは、第2のプランジャ262によって更に圧送され、第2のランナ部241を通過して第2のゲート240からキャビティ153へ注入される。
即ち、キャビティ153には、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aが第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入される。
前述の如く、プランジャの位置に対応して、当該プランジャにおける加圧力を変えることにより、第1のプランジャ162配列及び第2のプランジャ262配列の中央部に位置するプランジャの加圧力が、縁部に位置するプランジャの加圧力よりも大きいため、図21に示されるように、中央部における樹脂の注入速度は縁部側よりも速い。
同様に、第2のゲート240から注入される第2の樹脂231aも、中央部における注入速度が縁部側よりも速い。
従って、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、まずキャビティの中央部に位置する配線基板部分上において衝突し、衝突後は一体となりつつ横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流れる。
更に、より外側のゲートから注入される第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aも衝突して、同様に横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流れる。
このように、第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入された第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、キャビティ153の中央部から横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に向かって注入され、当該キャビティに収容された配線基板120上に搭載された半導体素子110を被覆する。
かかる第3の実施の形態の変形例として、封止用成形金型の第1の充填部及び第2の充填部における樹脂に対する加圧タイミング及び/あるいは加圧力を異ならしめることができる。
<変形例3−1>
ここでは、第1の充填部160及び第2の充填部260の配置された位置により、樹脂への加圧タイミングを異ならせる。
封止装置600における成形金型150においては、第1のプランジャ162−1〜162−5、ならびに第2のプランジャ262−1〜262−5における加圧圧力を全て等しくする。
一方、当該第1のプランジャ162及び第2のプランジャ262の加圧を開始する加圧タイミングを、中央部に位置するプランジャ162−3,262−3と、縁部に位置するプランジャ162−1,162−5、262−1,262−5と異ならしめ、中央部に位置するプランジャ162−3,262−3における加圧を早めるよう制御する。
即ち、5個の第1のプランジャ162のうち、まずその中央に位置するプランジャ162−3、また5個の第1のプランジャ262のうち、その中央に位置するプランジャ262−3において加圧を開始し、次いでその両隣に位置するプランジャ(162−2,162−4、262−2,262−4)において加圧を開始し、更にその後両端に位置するプランジャ(162−1,162−5、262−1,262−5)において加圧を開始する。
このような樹脂注入方法によっても、図21に示される如く、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aが第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入され、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、キャビティ153内において、まずその中央部において衝突し、一体となりつつ中央部から側端部に向かい流動を開始する。
そして当該樹脂は、横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流れ、キャビティ153内は当該封止用樹脂130によって充填される。
<変形例3−2>
ここでは、第1の充填部160及び第2の充填部260の配置位置によって注入のための加圧力、ならびに加圧タイミングを異ならしめる。
封止装置600における成形金型150においては、第1のプランジャ162−1〜162−5、ならびに第2のプランジャ262−1〜262−5の加圧圧力をその配置位置に対応して異ならしめると共に、当該第1のプランジャ162−1〜162−5及び第2のプランジャ262−1〜262−5に対する加圧開始タイミングを、中央部に位置するプランジャ162−3,262−3と、縁部に位置するプランジャ162−1,162−5、262−1,262−5と異ならしめ、中央部に位置するプランジャ162−3,262−3における加圧を早めるよう制御する。
即ち、第1のプランジャ162のうち、まずその中央に位置するプランジャ162−3、また第2のプランジャ262のうち、その中央に位置するプランジャ262−3において第1の圧力をもって加圧を開始し、次いでその両隣に位置するプランジャ162−2,162−4、262−2,262−4)において前記第1の圧力の例えば90%の圧力をもって加圧を開始する。
更にその後、両端に位置するプランジャ(162−1,162−5、262−1,262−5)において、前記第1の圧力の例えば75%の圧力をもって加圧を開始する。
このような樹脂注入方法によっても、前記図21に示される如く、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aが第1のゲート140及び第2のゲート240の双方から注入されると、第1の樹脂131a及び第2の樹脂231aは、キャビティ153内において、まずその中央部において衝突し、一体となりつつ中央部から側端部に向かい流動を開始する。
そして当該樹脂は、横方向(第1のエアーベント170及び第2のエアーベント270側)に流れ、キャビティ153内は当該封止用樹脂130によって充填される。
なお、当該第3の実施の形態においても、第1のゲート140及び第2のゲート240の幅、配列間隔、配列間隔と高さ、幅と高さ、または幅、配列間隔及び高さを変えることを実施してもよい。
本発明の第1の実施の形態における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 前記第1の実施の形態における、封止装置の構成を示す断面模式図である。 前記第1の実施の形態における、半導体素子の封止工程を示す透視的平面模式図である。 前記第1の実施の形態における、半導体素子の封止工程を示す断面模式図である。 前記第1の実施の形態において、封止装置内における半導体素子の封止形態を示す透視的平面模式図である。 前記第1の実施の形態において、封止装置内における半導体素子の封止形態を示す断面模式図である。 前記第1の実施の形態における、配線基板上の半導体素子の形態を示す平面模式図である。 前記第1の実施の形態における、配線基板上の半導体素子の要部平面拡大模式図である。 前記第1の実施の形態における、個片化された半導体装置の断面模式図である。 前記第1の実施の形態における、個片化された半導体装置の拡大断面模式図である。 前記第1の実施の形態の変形例1−1における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 前記第1の実施の形態の変形例1−2における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 前記第1の実施の形態の変形例1−2における、封止装置の構成を示す要部断面模式図である。 本発明の第2の実施の形態における、配線基板の構成を示す平面模式図である。 前記第2の実施の形態における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 前記第2の実施の形態における、封止装置の構成を示す断面模式図である。 前記第2の実施の形態の変形例2−1における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 前記第2の実施の形態の変形例2−2における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 本発明の第3の実施の形態における、封止装置の構成を示す透視的平面模式図である。 前記第3の実施の形態における、封止装置の充填部の構成を示す断面模式図である。 前記第3の実施の形態における、封止装置内における半導体素子の封止形態を示す透視的平面模式図である。
符号の説明
100 樹脂封止装置
110 半導体素子
120 配線基板
140 第1のゲート
141 第1のランナ部
150 成形金型
153 キャビティ
160 第1の充填部
161 第1のカル部
163 第1のポット
170 第1のエアーベント
240 第2のゲート
241 第2のランナ部
260 第2の充填部
261 第2のカル部
263 第2のポット
270 第2のエアーベント

Claims (8)

  1. 被処理基板上に搭載された複数個の半導体素子を、樹脂により一括して封止する樹脂封止方法において、
    形金型に形成され、平面形状が矩形であるキャビティ内に、前記複数個の半導体素子が搭載された被処理基板を、水平に配置する工程と、
    前記キャビティ内に、第1の樹脂を保持する第1の樹脂保持部から、前記第1の樹脂保持部に連通して配置され、前記矩形の4辺のうちの第1の辺に沿って配設された複数の第1の樹脂注入部を介して前記第1の樹脂を注入すると共に、第2の樹脂を保持する第2の樹脂保持部から、前記第2の樹脂保持部に連通して、前記第1の辺に対向する第2の辺に沿って配設された複数の第2の樹脂注入部を介して前記第2の樹脂を注入する工程と、
    を具備し、
    数の前記第1の樹脂注入部及び複数の前記第2の樹脂注入部を介してそれぞれ注入される前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂は、前記第1の辺及び前記第2の辺のそれぞれの中央部において、前記第1の辺及び前記第2の辺のそれぞれの両端部よりも量が多い、
    ことを特徴とする樹脂封止方法。
  2. 前記矩形を構成する第3の辺及び第4の辺にはそれぞれ、第1のエアーベント及び第2のエアーベントが配設されていることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止方法。
  3. 前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂がフィラーを含有していることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止方法。
  4. 複数の前記第1の樹脂注入部及び複数の前記第2の樹脂注入部の配設間隔を、それぞれ、前記第1の辺及び前記第2の辺の中央部から、前記第3の辺及び前記第4の辺に向かうに連れて漸次段階的に広く配設することを特徴とする請求項2記載の樹脂封止方法。
  5. 複数の前記第1の樹脂注入部及び複数の前記第2の樹脂注入部の前記キャビティ内への注入面積を、それぞれ、前記第1の辺及び前記第2の辺の中央部から、前記第3の辺及び前記第4の辺に向かうに連れて漸次段階的に小さくすることを特徴とする請求項2記載の樹脂封止方法。
  6. 複数の前記第1の樹脂注入部及び複数の前記第2の樹脂注入部に連通された前記第1の樹脂保持部及び前記第2の樹脂保持部が複数配置され、
    複数の前記第1の樹脂保持部及び複数の前記第2の樹脂保持部からの、前記第1の樹脂注入部及び前記第2の樹脂注入部を介した前記キャビティ内への前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂の注入時期を前記第1の辺及び前記第2の辺の中央部から前記第3の辺及び前記第4の辺に向かうに連れて漸次段階的に遅くすることを特徴とする請求項2記載の樹脂封止方法。
  7. 複数の前記第1の樹脂注入部及び複数の前記第2の樹脂注入部に連通された前記第1の樹脂保持部及び前記第2の樹脂保持部が複数配置され、
    複数の前記第1の樹脂保持部及び複数の前記第2の樹脂保持部からの、前記第1の樹脂注入部及び前記第2の樹脂注入部を介した前記キャビティ内への前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂の注入圧力を、前記第1の辺及び前記第2の辺の中央部から前記第3の辺及び前記第4の辺に向かうに連れて漸次段階的に小さくすることを特徴とする請求項2記載の樹脂封止方法。
  8. 前記第1の樹脂注入部及び前記第2の樹脂注入部にダミーキャビティを配置して、前記第1の樹脂及び前記第2の樹脂を、前記ダミーキャビティを通過させて前記第1の樹脂注入部及び前記第2の樹脂注入部から前記キャビティ内に注入することを特徴とする請求項1記載の樹脂封止方法。
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