JP5386937B2 - 樹脂封止方法 - Google Patents
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Description
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。
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)。
<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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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。
<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。
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。
なお、いずれのゲートも、等しい断面積を有する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。 - 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。
- 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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