JP5490605B2 - 樹脂封止装置及び樹脂封止方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂封止装置及び樹脂封止方法の技術分野に関する。

特許文献１において、基板上に搭載された被成形品（半導体チップとそれに伴うボンディングワイヤなど）を熱硬化性の樹脂と共に金型のキャビティに配置させて、該金型の減圧・加熱を行い該被成形品に圧縮圧力を加え樹脂封止する樹脂封止装置が提案されている。なお、この樹脂封止装置は、第１の金型と該第１の金型に対して相対的に接近・離反可能な第２の金型とを備える金型を有している。

ここで、熱硬化性の樹脂は平板形状（固体）とされている。このため、この樹脂は、加熱により固体から一旦軟化して低粘度の液体となり再び硬化して固体に戻る。即ち、樹脂封止装置は、樹脂が固体から液体に変わり再び固体に戻るまでの時間（ゲルタイムと称する）以内で、型締めにおける金型の移動が完了するように制御される。

特開２００５−１８６４３９号公報

しかしながら、特許文献１で示すような樹脂封止装置において、例えば被成形品のボンディングワイヤが細い場合に、少ない樹脂の量に対して従来の制御で樹脂封止を行うと次のような問題が生じることを発明者は見出した。それは、薄い樹脂封止厚みに樹脂封止すると、ボンディングワイヤの変形量が大きくなり、樹脂封止不良が生ずることがあるということである。

そこで、ボンディングワイヤへかかる樹脂の圧力を低減すべく、発明者は、樹脂封止の際の第１の金型に対する第２の金型の駆動速度（接近速度）を、互いの距離が短くなるにつれ遅くし、金型の型締めを行い樹脂封止することを試みた。そして、その際にも金型の移動はゲルタイム内で完了するようにした。しかし、そのような制御を行っても樹脂封止不良が生じていた。同時に、樹脂封止のための時間が長くなってしまうという問題も出ていた。

そこで、本発明は、前記問題点を解決するべくなされたもので、樹脂の量の少ない樹脂封止厚みの薄い場合でも樹脂封止不良を回避し、更に樹脂封止のための時間を短縮可能な圧縮成形装置及び圧縮成形方法を提供することを課題とする。

本発明は、第１の金型と、駆動源により該第１の金型に対して相対的に接近・離反可能な第２の金型とを備える金型を有し、基板上に搭載された被成形品を熱硬化性の樹脂と共に前記金型のキャビティに配置させて、該金型の減圧・加熱を行い該被成形品に圧縮圧力を加え樹脂封止する樹脂封止装置において、それぞれ、前記基板の厚みと前記被成形品の樹脂封止厚みとの和が前記キャビティを構成する前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との間の距離に相当する該第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による指標位置を基準位置とし、前記樹脂と被成形品とが前記第１の金型と第２の金型にそれぞれ配置され加熱された状態で該樹脂と被成形品とが非接触であって接触直前である該第１の金型に対する該第２の金型の前記指標位置を第１の位置とし、前記第１の金型に対して前記第１の位置よりも近いが、前記基準位置よりも遠くて前記圧縮圧力が立ち上がる直前である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第２の位置とし、前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が立ち上がった直後である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第３の位置とし、前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が前記被成形品にかける最大圧縮圧力となる該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第４の位置とし、前記第２の位置から前記第３の位置への前記第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による駆動速度を、前記金型の型締めにおいて最も遅くすると共に、前記第１の位置から該第２の位置への該駆動速度及び該第３の位置から前記第４の位置への該駆動速度を該第２の位置から該第３の位置への該駆動速度よりも速くする制御手段を備え、前記第３の位置から前記第４の位置への前記駆動速度が、前記第２の位置から前記第３の位置への該駆動速度の３倍以上とされていることで、上記課題を解決するものである。

本発明は、熱硬化性の樹脂の粘度変化の解釈に新たな見識を取り入れ、樹脂封止の際の第１の金型に対する第２の金型の駆動速度を、段階的に変更したものである。図３（Ｂ）を用いてその新たな見識を以下に説明する。

図３（Ｂ）では、一定時間で熱硬化性の樹脂（単に樹脂とも称する）を加熱した際の時間ｔに対する樹脂の粘度Ｖｓの変化の様子を概略的に示している。当初発明者が推定していた樹脂の粘度を表すグラフはＧｖで表されている。この場合、第１の金型に対する第２の金型の駆動速度を互いの距離が短くなるにつれ遅くしても、ゲルタイムＴｇの広い範囲ＢＲで樹脂が低粘度を保っているので、樹脂封止不良を回避することも可能と思われる。しかし、発明者の新たな見識から、樹脂の粘度を表すグラフはＧｖ１と想定される。即ち、たとえゲルタイムＴｇ内であっても、樹脂の低粘度の領域は狭く、樹脂の最低粘度の状態はゲルタイムの前半の早いタイミングで訪れる。そして、樹脂はその最低粘度となった時点ｔｖから粘度が徐々に上昇して硬化が進むというものである。このため、単に当該駆動速度を遅くしただけでは、樹脂の粘度上昇の影響によりボンディングワイヤへの負荷が大きくなって樹脂封止不良が生ずると考えられる。特に、ボンディングワイヤの細線化に対しては僅かな樹脂の粘度上昇でも大きく影響を与えてしまう。

このため、本発明は、ゲルタイムＴｇ内のなるべく早い時期に、つまり駆動速度を遅くしても熱硬化性の樹脂がなるべく低い粘度のうちに、型締めにおける金型の移動を完了させるようにしている。

具体的に、本発明は、第１の金型に対する第２の金型の位置（駆動源による指標位置）について、それぞれ、基準位置、第１の位置から第４の位置を特定している。そして、圧縮圧力が立ち上がる直前である第２の位置から圧縮圧力が立ち上がった直後である第３の位置への駆動速度を、金型の型締めにおいて最も遅くしている。同時に、樹脂と被成形品とが接触直前である第１の位置から当該第２の位置への駆動速度及び第３の位置から圧縮圧力が最大圧縮圧力となる第４の位置への駆動速度を、第２の位置から第３の位置への駆動速度よりも速くしている。

即ち、本発明は、圧縮圧力が立ち上がる際だけ、金型の型締めにおいて最も駆動速度を遅くしている。そして、特に圧縮圧力が立ち上がった直後からは、従来の発想とは逆に駆動速度を速めているので、樹脂の粘度が低いうちに型締めにおける金型の移動を完了させることが可能となる。このため、これらの相乗効果により、熱硬化性の樹脂が実質的に被成形品（の例えばボンディングワイヤ）に与える影響を最小限としている。即ち、樹脂の量の少ない樹脂封止厚みの薄い場合でも樹脂封止不良を回避することができる。同時に、樹脂封止のための時間も短縮することができる。

なお、前記第１の金型に対して前記第２の金型の位置を特定するための駆動源による「指標位置」に関する具体的なパラメータは特に限定されない。しかし、該駆動源による指標位置を、例えば、前記駆動源が回転駆動源であり、該回転駆動源に取付けられたロータリーエンコーダによって確定される位置（回転数）から得られるようにすると、低コストで再現性のある指標位置が得られる。

そして、前記第３の位置から前記第４の位置への前記駆動速度は、前記第２の位置から第３の位置への該駆動速度の３倍以上とされている。このため、型締めにおける金型の移動完了の時期を従来よりも速めることができ、樹脂封止不良を回避すると共に樹脂封止のための時間を従来よりも大きく短縮することができる。或いは、互いに数値で、前記第２の位置から第３の位置への前記駆動速度が、前記第２の金型の前記第１の金型への無負荷時の接近速度に換算して最大で０．２ｍｍ／ｓｅｃとされ、且つ、前記第３の位置から前記第４の位置への該駆動速度が、該無負荷時の接近速度に換算して１ｍｍ／ｓｅｃ以上とされていてもよい。

なお、前記第３の位置における圧縮圧力が、１ＭＰａから２ＭＰａの間とされている場合には、樹脂の量に実際的な誤差があっても、第２の位置から第３の位置に至るまでの駆動速度の最も遅い間にキャビティ全体にほぼ樹脂を行き渡らせることができる。このため、樹脂封止の時間を短縮しながら、樹脂封止不良を最も安定して回避することができる。

なお、前記第１の位置における前記駆動源による指標位置から求められる前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との距離は、前記基板の厚みと前記樹脂封止厚みの４倍以上の値との和とされていることがより好ましい。なお、この数値は必ずしも厳密性が要求されるものではない。

なお、更に、前記制御手段が、前記第１の位置と第２の位置との間の前記指標位置を第５の位置とし、該第５の位置から第２の位置への前記駆動速度を前記第３の位置から第４の位置への前記駆動速度よりも遅くする場合には、第２の位置において被成形品の一部（例えば、ボンディングワイヤの一部など）が樹脂と接触している状態ならばそこに至る駆動速度を遅くすることが可能となる。即ち、熱硬化性の樹脂が被成形品に与える影響を更に低減することが可能となり、より樹脂封止不良の発生を低減することができる。

なお、前記第５の位置における前記駆動源による指標位置から求められる前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との距離は、前記基板の厚みと前記樹脂封止厚みの１．８倍以上の値との和とされていることが好ましい。なお、この数値は必ずしも厳密性が要求されるものではない。

なお、前記金型が所定の温度に加熱され、前記キャビティに前記樹脂が搭載されてから前記第２の金型が前記第３の位置に移動するまでの時間が、前記温度における前記樹脂のゲルタイムの２０％から４０％の間とされている場合には、樹脂が固体の状態であっても軟化・溶融して確実に樹脂の粘度を低くした状態にして、圧縮圧力を立ち上げることができる。同時に、従来よりも型締めにおいて金型の移動完了までを確実に短くできるので、更に樹脂封止不良を回避できるようになると共に樹脂封止のための時間も短縮することができる。

なお、本発明は、第１の金型と、駆動源による該第１の金型に対して相対的に接近・離反可能な第２の金型とを備える金型を用いて、基板上に搭載された被成形品を熱硬化性の樹脂と共に前記金型のキャビティに配置し、該金型の減圧・加熱を行い該被成形品に圧縮圧力を加え樹脂封止する樹脂封止方法において、それぞれ、前記基板の厚みと前記被成形品の樹脂封止厚みとの和が前記キャビティを構成する前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との間の距離に相当する該第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による指標位置を基準位置とし、前記樹脂と被成形品とが前記第１の金型と第２の金型にそれぞれ配置され加熱された状態で該樹脂と被成形品とが非接触であって接触直前である該第１の金型に対する該第２の金型の前記指標位置を第１の位置とし、前記第１の金型に対して前記第１の位置よりも近いが、前記基準位置よりも遠くて前記圧縮圧力が立ち上がる直前である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第２の位置とし、前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が立ち上がった直後である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第３の位置とし、前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が前記被成形品にかける最大圧縮圧力となる該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第４の位置とし、前記第２の位置から前記第３の位置への前記第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による駆動速度を、前記金型の型締めにおいて最も遅くして行う工程と、前記第１の位置から該第２の位置への該駆動速度を、該第２の位置から該第３の位置への該駆動速度よりも速くして行う工程と、該第３の位置から前記第４の位置への前記駆動速度を、該第２の位置から該第３の位置への該駆動速度の３倍以上速くして行う工程と、を含むことを特徴とする樹脂封止方法とも捉えることができる。

本発明によれば、樹脂の量の少ない樹脂封止厚みの薄い場合でも樹脂封止不良を回避し、更に樹脂封止のための時間を短縮可能となる。

本発明の実施形態に係わる樹脂封止装置の一例を示す模式図 同じく樹脂封止装置の一部動作を示すフローチャートを示す図 同じく樹脂封止装置の一部動作を示す動作線図（図３（Ａ））と樹脂の粘度変化を模式的に示す図（図３（Ｂ）） 図３の動作線図の更に一部を詳細に示した模式図 図４の動作線図の一部と圧縮圧力との関係を示す模式図 図４の動作線図において、代表的な上型と下型との位置関係を示す模式図

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

最初に、本発明の実施形態に係わる樹脂封止装置の概略構成について、図１を用いて説明する。なお、「基板１０２」は、ＰＣＢ基板やリードフレームといった半導体チップを支持するものの代表例として示したものである。また、「半導体チップ１０４」は、被成形品に含まれる。なお、本実施形態では、被成形品に、基板１０２と半導体チップ１０４とを接続するボンディングワイヤなども含まれている。また、「樹脂１０６」は、熱硬化性の樹脂を示し、本実施形態では、予め成形された平板形状（固体）とされている。なお、「樹脂１０６」の厚みは、後述する樹脂封止厚みｈ１とほぼ同一とされている。

樹脂封止装置１００は、図１に示す如く、上型１２０（第１の金型）と、図示せぬ駆動源により上型１２０に対して相対的に接近・離反可能な下型１３０（第２の金型）とを備える金型１１４を有している。樹脂封止装置１００は、基板１０２上に搭載された半導体チップ１０４を樹脂１０６と共に金型１１４のキャビティに配置させて、金型１１４の減圧・加熱を行い半導体チップ１０４に圧縮圧力を加え樹脂封止する。なお、図示せぬ駆動源は後述するモータ（回転駆動源）とされている。

以下、具体的に構成要素について説明を行う。

金型１１４は、図１に示す如く、上型１２０と下型１３０とを備える。上型１２０は、上圧縮金型１２２と上枠１２４とを備える。上圧縮金型１２２は、金型１１４の固定プラテン１１０に取付けられ固定されている。そして、上圧縮金型１２２には減圧機構１１６が設けられ、金型１１４の型締めの際に生じる閉じられた空間が減圧可能とされている。また、上圧縮金型１２２には吸着機構１１８が設けられ、上圧縮金型１２２の表面に基板１０２を吸着・保持することが可能とされている。上枠１２４は、上圧縮金型１２２の外周を囲む枠形状であり、ばね１２６を介して上圧縮金型１２２に取付けられている。このため、上枠１２４は、上圧縮金型１２２に対して相対的に移動可能とされている。上枠１２４の下型１３０に対向する面には、密封部材（Ｏリングなど）１２４Ａが設けられている。なお、上圧縮金型１２２と上枠１２４との摺動面にも図示せぬ密封部材が設けられている。

下型１３０は、下圧縮金型１３２と下枠１３４とを備える。下圧縮金型１３２は、金型１１４の可動プラテン１１２に取付けられている。このため、下型１３０は、図１の上下方向にて上型１２０に対して相対的に接近・離反可能とされている。下枠１３４は、下圧縮金型１３２の外周を囲む枠形状であり、ばね１３６を介して下圧縮金型１３２に取付けられている。このため、下枠１３４は下圧縮金型１３２に対して相対的に移動可能とされている。上型１２０と下型１３０とが接近した際には、下枠１３４は上圧縮金型１２２と共に基板１０２を挟持（クランプ）することができる。同時に下枠１３４は、上枠１２４と下枠フィルム１０８を介して当接可能とされている。なお、下型１３０には、下圧縮金型１３２に対する下枠１３４の上下動を制御するための下枠駆動機構１３８が設けられている。このため、下枠駆動機構１３８により、樹脂封止工程において適宜下枠１３４の位置を制御することができる。

また、下型１３０には図示せぬフィルム吸着機構が設けてあり、下型１３０の表面に敷設される下枠フィルム１０８を吸着・保持することができる。下枠フィルム１０８は、伸縮自在であり、加熱されても下型１３０及び樹脂封止後の成形品からの剥離性を良好としている。

下型１３０が取付けられた可動プラテン１１２には図示せぬモータ（回転駆動源）が連結されている。そして、当該モータにはその回転量を検出するための図示せぬロータリーエンコーダが設けられている。このため、下型１３０はモータにより上型１２０に対して接近・離反可能とされ、モータに取付けられたロータリーエンコーダにより、上型１２０に対する下型１３０の位置を特定するための「（駆動源による）指標位置」を求めることができる。このロータリーエンコーダに基づく「指標位置」は、下型１３０が基板１０２と樹脂１０６と下枠フィルム１０８とを介して上型１２０に接触するまで（後述する基準位置Ｙｓｔに至るまで）は、下型１３０の上型１２０に対する実際の距離（あるいは駆動速度）と相関がある。そして、下型１３０が基板１０２と樹脂１０６と下枠フィルム１０８とを介して上型１２０に接触した後は、圧縮圧力（あるいは圧縮圧力の増大速度）と相関がある。しかも、この再現性が高いことから、モータに取付られたロータリーエンコーダによって確定される位置を「指標位置」とすることが、本実施形態では最適である。なお、以下の説明で示される各指標位置間の駆動速度の具体的な値は、下型１３０の上型１２０への無負荷時の速度に換算されている。なお、当該圧縮圧力は、図示せぬ圧力を検出する機構により検出される。

なお、符号１２８は、上型１２０に設けられた移動可能な突状部材である。下圧縮金型１３２に対する下枠１３４の移動に応じて、下枠１３４上の凹部１３４Ａに突状部材１２８を突出させることで、下枠フィルム１０８の伸縮変形量を最小限にしている。また、図１では図示されていないが、上型１２０と下型１３０には複数のヒータが埋め込まれている。当該ヒータにより、金型１１４が樹脂封止のための所定の温度（例えば１７５度）に加熱されている。

樹脂封止装置１００の一連の操作は、図示せぬ操作画面から行われる。操作画面からの操作に基づいて図示せぬ処理装置（制御手段）で、金型１１４等の動作が制御される。

次に、樹脂封止装置１００の動作について、図２〜図６を用いて説明する。なお、図３、図４のグラフの縦軸Ｙは、モータに取付けられたロータリーエンコーダによって確定される下圧縮金型１３２（若しくは可動プラテン１１２）の指標位置（以降、単に指標位置若しくは下型１３０の指標位置と称する）を示している。即ち、指標位置Ｙが大きいほど、上型１２０に対して下型１３０をより接近させようとする駆動がなされていることを示している。なお、図３、図４のグラフＧｊは従来の制御によるものであり、グラフＧｈが本実施形態によるものである。また、図６（Ｃ）に示す如く、基板１０２の厚みｈと半導体チップ１０４の樹脂封止厚みｈ１との和がキャビティを構成する上型１２０の上圧縮金型１２２の表面と下型１３０の下圧縮金型１３２の表面との間の距離に相当する。このときの上型１２０に対する下型１３０の指標位置Ｙを基準位置Ｙｓｔとしておく。

まず、上型１２０と下型１３０が離反された型開き状態において、基板１０２が図示せぬ搬送機構により、上圧縮金型１２２に吸着・固定される。そして、図示せぬ樹脂搭載ハンドが金型１１４内に移動する（図３で時間ｔ０）。また、下枠フィルム１０８が下型１３０上に配置されて吸着される。このとき、下枠駆動機構１３８により、下枠１３４の上面と下圧縮金型１３２の上面の位置はそれぞれ同一とされている。なお、金型１１４は圧縮封止する際の一定の温度（例えば１７５度）に加熱されている。

次に、可動プラテン１１２を上昇させて、下型１３０の指標位置ＹをＹ０からＹ１とする。そして、樹脂１０６を下枠フィルム１０８上に搭載する（図３で時間ｔ１）。そして、可動プラテン１１２を下降させて、下型１３０の指標位置Ｙを位置Ｙ０に戻す（図２でステップＳ２、図３で時間ｔ２）。そして、樹脂搭載ハンドを金型１１４の領域から外部へ退避させる（図２でステップＳ４）。

次に、可動プラテン１１２を上方に移動させて下型１３０を上型１２０に接近させていく。そして、下型１３０の指標位置Ｙが位置Ｙ２（減圧位置）になった段階（図２でステップＳ６、図３で時間ｔ３）で可動プラテン１１２の上昇を止めて、金型１１４に対して減圧動作を開始する（減圧時間の開始）。なお、この時点で、下型１３０上の樹脂１０６と上型１２０に吸着された基板１０２とは接触していない。

次に、可動プラテン１１２を上方に移動させて下型１３０の指標位置Ｙを減圧位置Ｙ２からモータによる駆動速度Ｖ２（例えば４４ｍｍ／ｓ以下）で再び上昇させる（図３、図４で時間ｔ４）。そして、下型１３０の指標位置Ｙを、樹脂１０６とボンディングワイヤ及び基板１０２とが上型１２０と下型１３０にそれぞれ配置され加熱された状態で樹脂１０６とボンディングワイヤ及び半導体チップ１０４とが非接触であって接触直前である位置（ファーストタッチ位置）Ｙ３にする（図２でステップＳ８、図３、図４で時間ｔ５、図６（Ａ）の状態）。そして、ファーストタッチ位置Ｙ３から駆動速度Ｖ２を駆動速度Ｖ３と遅くする（例えば２ｍｍ／ｓ程度）。そして、下枠駆動機構１３８により下枠１３４の上昇を開始させる。なお、ファーストタッチ位置Ｙ３以前において、突状部材１２８は突出して図１に示す如く下枠フィルム１０８を凹部１３４Ａに押し込む。そして、上枠１２４が下枠フィルム１０８を介して下枠１３４と当接状態となり、下枠フィルム１０８が固定される。即ち、この当接状態により、ファーストタッチ位置Ｙ３以前に上型１２０と下型１３０とによる閉じられた空間（図６（Ａ）の状態）は密封状態となり、減圧が行われている。そして、下枠１３４の上昇が終了する段階で減圧が終了する（減圧時間の終了と圧縮時間の開始）。

なお、ファーストタッチ位置Ｙ３は、上型１２０に対する下型１３０の指標位置Ｙで言う第１の位置と特定される。本実施形態では、ファーストタッチ位置Ｙ３においてモータによる指標位置Ｙから求められる上圧縮金型１２２の表面から下圧縮金型１３２の表面までの距離は、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１の４倍以上の値との和とすることが望ましい。正確に言えば、上記距離が基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１の３倍以上の値と樹脂１０６の厚みとの和であり、且つ、樹脂封止厚みｈ１と樹脂１０６の厚みとがほぼ同一であることによる。これは、半導体チップ１０４の基板１０２との電気的な接続をするボンディングワイヤが、例えば半導体チップ１０４よりも下型側にある程度の高さで張り出す。そのような場合に、ボンディングワイヤと樹脂１０６との非接触状態を確保することが可能となる。なお、樹脂封止厚みｈ１は、図６（Ａ）に示す如く、樹脂封止後の基板１０２を含めた成形品の厚みから基板１０２の厚みｈを除いた値である。なお、本実施形態では、下圧縮金型１３２に対する下枠１３４の変位量が最大で４．５ｍｍとされている。このため、ファーストタッチ位置Ｙ３で規定される上圧縮金型１２２の表面から下圧縮金型１３２の表面までの最大の距離は、（４．５ｍｍ＋基板１０２の厚みｈ）となる。

次に、可動プラテン１１２を上方に移動させ下型１３０をファーストタッチ位置Ｙ３から上型１２０に駆動速度Ｖ３で接近させていく。そして、下型１３０の指標位置Ｙを位置Ｙ４（低速切替位置）とする（図２でステップＳ１０、図４で時間ｔ６、図６（Ｂ）の状態）。低速切換位置Ｙ４で駆動速度Ｖ３から低速の駆動速度Ｖ４（例えば０．５ｍｍ／ｓ程度）へ変更する。低速切換位置Ｙ４では、図６（Ｂ）に示す如く、下枠１３４の上昇が終了し、下枠１３４と上圧縮金型１２２とで基板１０２を挟持する態様となる。このため、基板１０２がしっかり固定される。低速切換位置Ｙ４は、上型１２０に対する下型１３０の位置で言う第５の位置と特定される。本実施形態では、低速切換位置Ｙ４においてモータによる指標位置Ｙから求められる上圧縮金型１２２の表面から下圧縮金型１３２の表面までの距離は、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１の１．８倍以上の値との和とされていることが望ましい。正確に言えば、上記距離が、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１の０．８倍以上の値と樹脂１０６の厚みとの和であり、且つ樹脂封止厚みｈ１と樹脂１０６の厚みとがほぼ同一であることによる。或いは、上圧縮金型１２２の表面から下圧縮金型１３２の表面までの距離は、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１と半導体チップ１０４の厚みｈ０との和とされていてもよい。なお、必要に応じてファーストタッチ位置Ｙ３と低速切換位置Ｙ４との間の位置で、駆動速度を変更してもよい。

次に、可動プラテン１１２を上方に移動させ下型１３０を低速切換位置Ｙ４から上型１２０に駆動速度Ｖ４で接近させていく。そして、下型１３０の指標位置Ｙを、上型１２０に対してファーストタッチ位置Ｙ３（第１の位置）と低速切換位置Ｙ４（第５の位置）よりも近いが、基準位置Ｙｓｔよりも遠くて圧縮圧力が立ち上がる直前である位置Ｙ５（最低速切替位置）とする（図２でステップＳ１２、図３、図４で時間ｔ７）。最低速切換位置Ｙ５で駆動速度Ｖ４から最低速の駆動速度Ｖ５（例えば０．０５ｍｍ／ｓｅｃ程度で最大でも０．２ｍｍ／ｓｅｃ）へ変更する。最低速切換位置Ｙ５は、上型１２０に対する下型１３０の位置で言う第２の位置と特定される。本実施形態では、最低速切換位置Ｙ５においてモータによる指標位置Ｙから求められる上圧縮金型１２２の表面から下圧縮金型１３２の表面までの距離は、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１と０．１ｍｍから０．３ｍｍの間の値との和とされていることが望ましい。

次に、可動プラテン１１２を上方に移動させ下型１３０を最低速切換位置Ｙ５から上型１２０に駆動速度Ｖ５で接近させていく。そして、下型１３０の指標位置Ｙを、上型１２０に対して基準位置Ｙｓｔよりも近く、圧縮圧力が立ち上がった直後である位置Ｙ６（加速位置）とする（図２でステップＳ１４、図４で時間ｔ８）。加速位置Ｙ６で、駆動速度Ｖ５から加速された速度の駆動速度Ｖ６（例えば１ｍｍ／ｓｅｃ以上）へ変更する。加速位置Ｙ６は、上型１２０に対する下型１３０の位置で言う第３の位置と特定される。本実施形態では、加速位置Ｙ６においてモータによる指標位置Ｙから求められる上圧縮金型１２２の表面から下圧縮金型１３２の表面までの距離は、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１と（−０．０５ｍｍから−０．１５ｍｍ）の間の値との和とされていることが望ましい。なお、加速位置Ｙ６（第３の位置）では、図５に示す如く、１ＭＰａから２ＭＰａの圧縮圧力が生じている。また、本実施形態では、キャビティを構成する下型１３０に樹脂１０６が搭載されてから下型１３０が加速位置Ｙ６（第３の位置）に移動するまでの時間（時間ｔ１から時間ｔ８までの時間）は、図３（Ｂ）に示す如く、ゲルタイムＴｇの２０％（Ｔｇ１）から４０％（Ｔｇ２）の間とされている。即ち、本実施形態によれば、発明者の新たな見識に基づいたグラフＧｖ１にあっても樹脂１０６の低粘度領域ＡＲで金型１１４の移動を完了させることができる。なお、可動プラテン１１２を上方に移動させ下型１３０を最低速切換位置Ｙ５から上型１２０に駆動速度Ｖ５で接近させていく過程において、図６（Ｃ）の状態が生じている。

次に、可動プラテン１１２を上方に移動させ下型１３０を加速位置Ｙ６から上型１２０に駆動速度Ｖ６で接近させていく。そして、下型１３０の指標位置Ｙを、上型１２０に対して基準位置Ｙｓｔよりも近く、圧縮圧力が半導体チップ１０４にかける最大圧縮圧力となる位置Ｙ７（保圧位置）とする（図２でステップＳ１６、図３、図４で時間ｔ９）。保圧位置Ｙ７で駆動速度Ｖ６から駆動速度をゼロにする（圧縮時間の終了とキュア時間の開始）。保圧位置Ｙ７は、上型１２０に対する下型１３０の指標位置Ｙで言う第４の位置と特定される。なお、最大圧縮圧力が保圧圧力となる。保圧圧力は、キュア（硬化）の際に成形品に「ひけ（樹脂の硬化収縮による成形異常）」を生じさせないように定められ、本実施形態では８ＭＰａから１２ＭＰａの間に設定されている。

次に、キュア時間の経過後、可動プラテン１１２を固定プラテン１１０から離反させる。そして、上型１２０と下型１３０の型開きをし、樹脂封止された基板１０２（単に成形品と称する）が、図示せぬ搬送装置にて取り出される。

このように、本実施形態は、樹脂１０６の粘度変化の解釈に新たな見識を取り入れ、樹脂封止の際の上型１２０に対する下型１３０の駆動速度を段階的に変更したものである。図３（Ｂ）を用いてその新たな見識を以下に説明する。

図３（Ｂ）では、一定時間で熱硬化性の樹脂１０６を加熱した際の時間ｔに対する樹脂１０６の粘度Ｖｓの変化の様子を概略的に示している。当初発明者が推定していた樹脂１０６の粘度を表すグラフはＧｖで表されている。この場合、上型に対する下型の駆動速度を互いの距離が短くなるにつれ遅くしても、ゲルタイムＴｇの広い範囲ＢＲで樹脂１０６が低粘度を保っているので、樹脂封止不良を回避することも可能と思われる。しかし、発明者の新たな見識から、樹脂１０６の粘度を表すグラフはＧｖ１と想定される。即ち、たとえゲルタイムＴｇ内であっても、樹脂１０６の低粘度の領域は狭く、樹脂１０６の最低粘度の状態はゲルタイムの前半の早いタイミングで訪れる。そして、樹脂１０６はその最低粘度となった時点ｔｖから粘度が徐々に上昇して硬化が進むというものである。このため、単に当該駆動速度を遅くしただけでは、樹脂１０６の粘度上昇の影響によりボンディングワイヤへの負荷が大きくなって樹脂封止不良が生ずると考えられる。特に、ボンディングワイヤの細線化に対しては僅かな樹脂１０６の粘度上昇でも大きく影響を与えてしまう。

このため、本実施形態は、ゲルタイムＴｇ内のなるべく早い時に、つまり駆動速度を遅くしても樹脂１０６がなるべく低い粘度のうちに、型締めにおける金型１１４の移動を完了させるようにしている。

具体的に、本実施形態は、最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）から加速位置Ｙ６（第３の位置）への駆動速度Ｖ５を、金型１１４の型締めにおいて最も遅くしている。同時に、ファーストタッチ位置Ｙ３（第１の位置）から低速切換位置Ｙ４（第５の位置）への駆動速度Ｖ３、低速切換位置Ｙ４（第５の位置）から最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）への駆動速度Ｖ４、及び加速位置Ｙ６（第３の位置）から保圧位置Ｙ７（第４の位置）への駆動速度Ｖ６を、最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）から加速位置Ｙ６（第３の位置）への駆動速度Ｖ５よりも速くしている。

即ち、本実施形態は、圧縮圧力が立ち上がる際だけ、金型１１４の型締めにおいて最も駆動速度Ｖ５を遅くしている。そして、特に圧縮圧力が立ち上がった直後からは、従来の発想とは逆に駆動速度Ｖ６を速めているので、樹脂１０６の粘度が低いうちに型締めにおける金型１１４の移動を完了させることが可能となる。このため、これらの相乗効果により、樹脂１０６が実質的に半導体チップ１０４のボンディングワイヤに与える影響を最小限としている。即ち、樹脂１０６の量の少ない樹脂封止厚みｈ１の薄い場合でも樹脂封止不良を回避することができる。同時に、樹脂封止のための時間も短縮することができる。実際に、本実施形態の条件においてボンディングワイヤ径２０μｍや１８μｍで半導体チップ上の樹脂厚み０．３ｍｍであっても樹脂封止不良を回避することができる。

また、可動プラテン１１２が取付けられている下型１３０の駆動源がモータであり、駆動源による指標位置Ｙがモータに取付けられたロータリーエンコーダによって確定される位置である。このため、低コストで再現性のある指標位置が得られる。より詳しく説明するならば、樹脂１０６の相変化による体積変化を伴いながらも下型１３０の実際の位置が同じ若しくは僅かにしか変化せずに、モータの回転量の大部分が圧縮圧力の増大を担う状態となる加速位置Ｙ６（第３の位置）、保圧位置Ｙ７（第４の位置）であっても、ロータリーエンコーダの出力、即ち、指標位置には連続性があり、高精度に且つ高い再現性で、下型１３０の位置情報および圧縮圧力情報を求めることができる。図５を参照して以下に説明する。

図５に圧縮圧力と上型１２０に対する下型１３０の指標位置Ｙとの関係を示す。縦軸Ｐは圧縮圧力を示し、縦軸ＤＹは上型１２０と下型１３０との指標位置ベースの距離を示す。図５に示す如く、圧縮圧力は、最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）までは生じずに、加速位置Ｙ６（第３の位置）以降急激に上昇する。即ち、加速位置Ｙ６（第３の位置）以降は、可動プラテン１１２の移動のためのモータの出力の大半が圧縮圧力を生じさせるのに用いられ、ロータリーエンコーダによる位置検出は実際の位置とはかけ離れることとなる。しかし、ロータリーエンコーダにおいては、その出力が連続で且つ高精度であるので、可動プラテン１１２による下型１３０の位置を高い精度で再現することができる。しかし、必ずしもロータリーエンコーダに限定されるものではない。例えば、トグルリンクで可動プラテンを移動させ、そのトグルリンクを駆動するボールねじの回転数を元に指標位置Ｙを求めてもよい。

また、最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）から加速位置Ｙ６（第３の位置）への駆動速度Ｖ５が下型１３０の上型１２０への無負荷時の接近速度に換算して最大で０．２ｍｍ／ｓｅｃとされ、且つ、加速位置Ｙ６（第３の位置）から保圧位置Ｙ７（第４の位置）への駆動速度Ｖ６が下型１３０の上型１２０への無負荷時の接近速度に換算して１ｍｍ／ｓｅｃ以上とされていている。加えて、加速位置Ｙ６（第３の位置）から保圧位置Ｙ７（第４の位置）への駆動速度Ｖ６は、最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）から加速位置Ｙ６（第３の位置）への駆動速度Ｖ５の３倍以上ともされていている。このため、型締めにおける金型の移動完了の時期を従来よりも速めることができ、樹脂封止不良を回避すると共に樹脂封止のための時間を従来よりも大きく短縮することができる。

又、加速位置Ｙ６（第３の位置）における圧縮圧力が、１ＭＰａから２ＭＰａの間とされているので、樹脂１０６の量に実際的な誤差（±１００ｍｇ程度）があっても、最低速切替位置Ｙ５（第２の位置）から加速装置Ｙ６（第３の位置）に至るまでの最も駆動速度の遅いＶ５の間にキャビティ全体にほぼ樹脂１０６を行き渡らせることができる。このため、樹脂封止の時間を短縮しながら樹脂封止不良を最も安定して回避することができる。しかし、必ずしもこれに限定されない。

また、ファーストタッチ位置Ｙ３（第１の位置）におけるモータによる指標位置Ｙから求められる上型１２０（の上圧縮金型１２２）の表面と下型１３０（の下圧縮金型１３２）の表面との距離は、基板１０２の厚みｈと前記樹脂封止厚みｈ１の４倍以上の値との和とされているが必ずしも厳密性が要求されるものではない。また、必ずしもこれに限定されない。

また、更に、処理装置（制御手段）が、ファーストタッチ位置Ｙ３（第１の位置）と最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）との間の位置を低速切換位置Ｙ４（第５の位置）とし、低速切換位置Ｙ４（第５の位置）から最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）への駆動速度Ｖ４を加速位置Ｙ６（第３の位置）から保圧位置Ｙ７（第４の位置）への駆動速度Ｖ６よりも遅くしている。このため、最低速切換位置Ｙ５（第２の位置）において半導体チップ１０４における例えば、ボンディングワイヤの一部などが樹脂１０６と接触している状態ならばそこに至る駆動速度を遅くすることが可能となる。即ち、熱硬化性の樹脂１０６が半導体チップ１０４やボンディングワイヤなどに与える影響を更に低減することが可能となり、より樹脂封止不良の発生を低減することができる。しかし、必ずしもこれに限定されない。

また、低速切換位置Ｙ４（第５の位置）におけるモータによる指標位置Ｙから求められる上型１２０の表面と下型１３０の表面との距離は、基板１０２の厚みｈと樹脂封止厚みｈ１の１．８倍以上の値との和とされていたが、必ずしもこれに限定されない。また、この数値は必ずしも厳密性が要求されるものではない。

また、金型１１４が所定の温度（１７５度）に加熱され、キャビティに樹脂１０６が搭載されてから下型１３０が加速位置Ｙ６（第３の位置）に移動するまでの時間（時間ｔ１から時間ｔ８まで）が、図３（Ｂ）に示す如く、所定の温度における樹脂１０６のゲルタイムの２０％から４０％の間とされている。このため、樹脂１０６を固体の状態から軟化・溶融して確実に樹脂１０６の粘度を低くした状態にして、圧縮圧力を立ち上げることがでできる。同時に、従来よりも型締めにおいて金型１１４の移動完了までを確実に短くできるので、更に樹脂封止不良を回避できるようになると共に樹脂封止のための時間も短縮することができる。

本実施形態では、実際に従来の制御で２０秒かかっていた圧縮時間を１０秒以下に短縮すると共に、ボンディングワイヤ変形量が３％以上あったものを１〜２％程度に改善できた。

即ち、本実施形態によれば、樹脂１０６の量の少ない樹脂封止厚みｈ１の薄い場合でも樹脂封止不良を回避し、更に樹脂封止のための時間を短縮可能となる。

本発明について本実施形態を挙げて説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。

例えば、本実施形態においては、ボンディングワイヤが存在していたが、本発明はこれに限定されず、ボンディングワイヤのない半導体チップのフリップチップボンディングなどの場合でもよい。また、樹脂封止厚みの比較的厚い場合であってもよい。いずれであっても、本発明は相応に樹脂封止不良を回避し、更に樹脂封止のための時間が短縮可能となる。

又、本実施形態においては、樹脂１０６が予め成形された平板形状とされていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、粉状や粒状の樹脂であってもよい。

本発明の樹脂封止装置は、特に半導体チップにボンディングワイヤなどがあり、樹脂の量の少ない樹脂封止厚みの薄い場合において顕著な効果を有するが、これらに限らず、その利用可能性を更に広げることができる。

１００…樹脂封止装置
１０２…基板
１０４…半導体チップ
１０６…樹脂
１０８…下枠フィルム
１１０…固定プラテン
１１２…可動プラテン
１１４…金型
１１６…減圧機構
１１８…吸着機構
１２０…上型
１２２…上圧縮金型
１２４…上枠
１２６、１３６…ばね
１２８…突状部材
１３０…下型
１３２…下圧縮金型
１３４…下枠
１３８…下枠駆動機構

Claims (9)

1. 第１の金型と、駆動源により該第１の金型に対して相対的に接近・離反可能な第２の金型とを備える金型を有し、
   基板上に搭載された被成形品を熱硬化性の樹脂と共に前記金型のキャビティに配置させて、該金型の減圧・加熱を行い該被成形品に圧縮圧力を加え樹脂封止する樹脂封止装置において、
   それぞれ、前記基板の厚みと前記被成形品の樹脂封止厚みとの和が前記キャビティを構成する前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との間の距離に相当する該第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による指標位置を基準位置とし、
   前記樹脂と被成形品とが前記第１の金型と第２の金型にそれぞれ配置され加熱された状態で該樹脂と被成形品とが非接触であって接触直前である該第１の金型に対する該第２の金型の前記指標位置を第１の位置とし、
   前記第１の金型に対して前記第１の位置よりも近いが、前記基準位置よりも遠くて前記圧縮圧力が立ち上がる直前である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第２の位置とし、
   前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が立ち上がった直後である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第３の位置とし、
   前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が前記被成形品にかける最大圧縮圧力となる該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第４の位置とし、
   前記第２の位置から前記第３の位置への前記第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による駆動速度を、前記金型の型締めにおいて最も遅くすると共に、前記第１の位置から該第２の位置への該駆動速度及び該第３の位置から前記第４の位置への該駆動速度を該第２の位置から該第３の位置への該駆動速度よりも速くする制御手段を備え、
   前記第３の位置から前記第４の位置への前記駆動速度は、前記第２の位置から前記第３の位置への該駆動速度の３倍以上とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 請求項１において、
   前記駆動源が回転駆動源であり、該駆動源による指標位置が該回転駆動源に取付けられたロータリーエンコーダによって確定される位置である
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第２の位置から前記第３の位置への前記駆動速度が前記第２の金型の前記第１の金型への無負荷時の接近速度に換算して最大で０．２ｍｍ／ｓｅｃとされ、且つ、
   前記第３の位置から前記第４の位置への該駆動速度が該無負荷時の接近速度に換算して１ｍｍ／ｓｅｃ以上とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第３の位置における圧縮圧力は、１ＭＰａから２ＭＰａの間とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記第１の位置における前記駆動源による指標位置から求められる前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との距離は、前記基板の厚みと前記樹脂封止厚みの４倍以上の値との和とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、更に、
   前記制御手段は、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記指標位置を第５の位置とし、
   該第５の位置から前記第２の位置への前記駆動速度を前記第３の位置から前記第４の位置への前記駆動速度よりも遅くする
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
7. 請求項６において、
   前記第５の位置における前記駆動源による指標位置から求められる前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との距離は、前記基板の厚みと前記樹脂封止厚みの１．８倍以上の値との和とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記金型が所定の温度に加熱され、
   前記キャビティに前記樹脂が搭載されてから前記第２の金型が前記第３の位置に移動するまでの時間が、前記温度における前記樹脂のゲルタイムの２０％から４０％の間とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
9. 第１の金型と、駆動源による該第１の金型に対して相対的に接近・離反可能な第２の金型とを備える金型を用いて、
   基板上に搭載された被成形品を熱硬化性の樹脂と共に前記金型のキャビティに配置し、該金型の減圧・加熱を行い該被成形品に圧縮圧力を加え樹脂封止する樹脂封止方法において、
   それぞれ、前記基板の厚みと前記被成形品の樹脂封止厚みとの和が前記キャビティを構成する前記第１の金型の表面と前記第２の金型の表面との間の距離に相当する該第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による指標位置を基準位置とし、
   前記樹脂と被成形品とが前記第１の金型と第２の金型にそれぞれ配置され加熱された状態で該樹脂と被成形品とが非接触であって接触直前である該第１の金型に対する該第２の金型の前記指標位置を第１の位置とし、
   前記第１の金型に対して前記第１の位置よりも近いが、前記基準位置よりも遠くて前記圧縮圧力が立ち上がる直前である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第２の位置とし、
   前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が立ち上がった直後である該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第３の位置とし、
   前記第１の金型に対して前記基準位置よりも近く、前記圧縮圧力が前記被成形品にかける最大圧縮圧力となる該第１の金型に対する前記第２の金型の前記指標位置を第４の位置とし、
   前記第２の位置から前記第３の位置への前記第１の金型に対する前記第２の金型の前記駆動源による駆動速度を、前記金型の型締めにおいて最も遅くして行う工程と、
   前記第１の位置から該第２の位置への該駆動速度を、該第２の位置から該第３の位置への該駆動速度よりも速くして行う工程と、
   該第３の位置から前記第４の位置への前記駆動速度を、該第２の位置から該第３の位置への該駆動速度の３倍以上速くして行う工程と、
   を含むことを特徴とする樹脂封止方法。

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