JP5663785B2 - 樹脂モールド方法及び樹脂モールド装置 - Google Patents
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Description
キャリアプレートには粘着テープを用いて半導体チップが貼り付けられ樹脂モールドされる。その後、キャリアプレートと粘着テープを剥離させたあと、電極成形や研磨を行い個片化することで半導体装置が製造される(特許文献1参照)。
また、半導体ウエハや回路基板に複数の半導体チップが搭載されたまま、一括して樹脂モールドされる際に、ワークをモールド金型に搬入すると、予め昇温されているモールド金型にワークが載置或いは吸着されたときから樹脂の粘度が上昇して硬化(架橋反応)が始まり、モールド金型をクランプしても樹脂の流動性が低下するため未充填領域が発生するおそれがある。
特に、8インチや12インチなどの半導体ウエハのサイズのワークをトランスファー成形或いは圧縮成形により樹脂モールドするとすれば、モールド樹脂の流動面積が広い一方で樹脂厚が薄くなるため、金型クランプ面からのワークの加熱によりモールド樹脂の硬化が進みやすくなり成形品質が低下する。
半導体チップがキャリアプレート上に粘着保持されたワークをプレス部に搬入して一対のモールド金型により樹脂と共にクランプして樹脂モールドを行う樹脂モールド方法であって、型開きした前記モールド金型に、前記半導体チップ粘着面側に熱剥離性を有する粘着シートが貼られたた前記キャリアプレートを一方の金型クランプ面より突出させたワーク支持部により当該一方の金型クランプ面より離間させて前記粘着シートの粘着力を低下させずに支持する工程と、前記キャリアプレートに粘着保持された前記ワークを前記粘着シート上に供給された樹脂と共に前記一方の金型と他方の金型とでクランプし、前記ワーク支持部が前記一方の金型クランプ面より金型内に退避して前記キャリアプレートが前記一方の金型クランプ面に密着したまま樹脂モールドする工程と、前記モールド金型の型開き動作に伴って、前記ワーク支持部が前記一方の金型クランプ面より突出して前記キャリアプレートを前記一方の金型より離間させて支持する工程と、を含むことを特徴とする。
また、ワークに金型クランプ面から熱伝導し難くなるので、ゲルタイムの短い樹脂においては樹脂が広がる前に粘度が上昇し流動性が低下して未充填部分が発生するのを防いで成形品質を向上させることができる。
尚、ワーク支持部は金型クランプ状態において金型クランプ面より金型内に退避するので、樹脂モールドの妨げになることはない。
フロートピンは、モールド金型が非クランプ状態では常時金型クランプ面より突設されており、クランプ状態で金型内に押し戻される。よって、複雑な機構を用いずに、ワークに供給された樹脂が金型クランプ面から加熱硬化が進むのを遅らせることができる。また、ワークがフロートピンに支持されるので、ワーク搬送機構によりワーク搬入搬出時のチャックがし易くなる。
これにより、金型クランプ面からワーク支持部を介して伝わった熱によって当該ワーク支持部に当接する直上の粘着シートの粘着力が下がるのを防止すると共に、金型とワーク支持部とでキャリアプレートをクランプした際のキャリアプレートの撓みを減らすことができる。
また、ワークをロボットハンドに保持して搬送する多関節ロボットの移動範囲を囲んでワーク供給部、樹脂供給部、プレス部及びワーク収納部が各々配置され、前記樹脂供給部で液状樹脂が供給されたワークが前記プレス部のモールド金型へ搬入されて圧縮成形されることを特徴とする。
図1は、本発明に係る樹脂モールド装置の一実施形態である平面レイアウト図である。本実施形態の樹脂モールド装置は、ワーク搬送機構Hに備えた多関節ロボットの移動範囲を囲んでワーク供給部A、樹脂供給部B、プレス部C、ワーク検査部D(冷却部)、加熱硬化部E及びワーク収納部Fのような各処理工程を行う処理部と、これらの処理部の動作を制御する制御部Gが配置されている。プレス部Cの近傍には情報読取り部Iが設けられている。また、樹脂供給部Bの近傍には、表示部J及び操作部Mが設けられている。このように多関節ロボットの移動範囲を囲んで各工程を配置したことにより、移動距離が短縮されて工程間で効率の良いワーク搬送が実現できる。特に樹脂モールド装置に加熱硬化部Eを組み込まれているので、樹脂モールド後の成形品を迅速にキュア炉に搬入して加熱硬化させることができる。以下各部の構成について具体的に説明する。
図1に示すように、表示部L及び操作部Mは一体的に配置されている。作業者は、表示部Lに表示された情報を確認しながら、必要に応じて操作部Mを操作して装置内部における各部(例えば多関節ロボット2)の動作を制御可能となっている。また、後述する各種情報の入力や変更を行なうことも可能となっている。なお、通信回線を用いることで装置から離れた位置に表示部と操作部を設けて遠隔操作する構成としてもよい。
図1において、ワーク搬送機構Hは、ワークWをロボットハンド1に吸着保持して各工程間を搬送する回転及び直線移動可能な多関節ロボット2を備えている。多関節ロボット2は、折りたたみ可能な垂直リンクによる上下動と、回転可能な水平リンクとの組み合わせにより構成されている。上記各リンクは、図示しないサーボモータに備えたエンコーダにより回転量が検出されてフィードバック制御が行われる。ロボットハンド1は、キャリアプレートKを載置して吸着保持するようになっている。尚、ロボットハンド1は、ワークWを吸着保持するほかに、機械的にチャックする方式でも良い。また、ロボットハンド1は垂直軸を中心に回転する他に、水平軸を中心に回転(反転)するようになっていても良い。
図1において、多関節ロボット2が往復動する直動ガイドレール4の手前側には、ワーク供給部Aとワーク収納部Fが併設されている。具体的には、ワークW(被成形品)を収納した供給マガジン9と、ワークW(成形品)を収納可能な収納マガジン10が2セットずつ併設されている。尚、供給マガジン9と収納マガジン10とは構造が同様であるので、以下では供給マガジン9の構造を代表して説明するものとする。また、2セット設けられた供給マガジン9は、同じ種類のワークWを収納する場合でも、異なる種類のワークWを収納する場合でもいずれでも良い。収納マガジン10についても同様である。また、供給マガジン9及び収納マガジン10を1列ずつ設ける構成としてもよく、或いはそれぞれを3列以上設ける構成としてもよい。
図1において、情報読取り部Iには、コード情報読取り装置16とアライナ16aとが設けられており、供給マガジン9から搬送されたワークWを受け取ったアライナ16aを回転させることでワークWの情報コードをコード情報読取り装置16の直下に移動させる。この際に、ワークWは一定の方向に統一される。コード情報読取り装置16は、ワークWに付与された製品に関する情報コード(QRコード、バーコード等)を読み取る。この情報コードに対応して、記憶部47には、樹脂供給情報(樹脂種別、樹脂供給量、供給時間など)やモールド条件(プレス番号、プレス温度、プレス時間、成形厚など)、キュア情報(キュア温度、キュア時間など)、冷却情報(冷却時間)、などの成形条件が記憶されている。コード情報読取り装置16が読み取った情報コードに対応した成形条件情報に基づいて、搬送しているワークWに対して後述する各工程の処理を行う。多関節ロボット2は成形条件の読み取りが完了したワークWを樹脂供給部Bからワーク収納部Fに至る後の各処理工程へ順次搬送する。
図1において、ワーク供給部Aに隣接して樹脂供給部Bが設けられている。樹脂供給部Bには液状樹脂供給装置が設けられている。液状樹脂供給装置には、複数のシリンジ19を回転可能に保持したリボルバ式のシリンジ供給部17を挟んで両側に一対のディスペンスユニット18が設けられている。樹脂供給部B内は、液状樹脂の品質維持のため、室内を冷却し除湿する空調装置が設けられている。また、後述するように装置側面には扉が設けられており、作業者がシリンジを交換可能となっている。
次に図1及び図3を参照してプレス部Cの構成について説明する。
図1に示すように、本実施形態では複数のプレス部Cが直動ガイドレール4より奥側に併設されている。一例としてプレス部Cを2台設けたが、1台であっても3台以上であっても良い。またプレス部Cは同じ製品を樹脂モールドするモールド金型を備えていても、異なる製品を樹脂モールドするモールド金型を備えていてもいずれでも良い。プレス部Cの搬送エリア11に臨む側には仕切り壁24が設けられており、該仕切り壁24には開口部(図示せず)が設けられている。開口部は開閉可能なシャッター25によって通常は閉塞されている。シャッター25は、シリンダ、ソレノイドなどの駆動源により開閉するように設けられる。
また、フロートピン37の数や配置は適宜増減変更してもよく、例えば中心角で120°ずつ間隔をあけた位置に3か所に設けてもよい。また、下型クランプ面からの熱伝導を抑えることができれば、断面円形や矩形や管形などの棒状、板状、枠状といった任意の形状を採用することができる。
また、ワークWに下型クランプ面から熱伝導し難くなるので、ゲルタイムの短い樹脂においては樹脂が広がる前に粘度が上昇し流動性が低下して未充填部分が発生するのを防いで成形品質を向上させることができる。
次にワーク検査部Dの構成について図1を参照して説明する。ベース部39には直動レール39aが設けられている。この直動レール39aには可動ステージ40がレール長手方向に往復動可能に設けられている。可動ステージ40は例えば公知の駆動機構、ナット部がボールねじに連繋し、該ボールねじをモータにより正逆回転駆動することにより直動レール39a上を往復動するようになっている。可動ステージ40は、加熱硬化後のワークWの冷却部を兼用している。
尚、異常(想定を上回る未充填など)が検出されたときには表示部Jにその旨を通知し、装置全体の動作を止めてメンテナンスすることで、不良品が連続生産されるのを防ぐことができる。
次に加熱硬化部Eの構成について図1を参照して説明する。加熱硬化部Eにはキュア炉43が設けられており、検査後のワークWをロボットハンド1によりキュア炉43に収納してモールド樹脂を120℃から150℃程度で加熱硬化(ポストキュア)することで加熱硬化を完了させる。キュア炉43内には、対向配置されたスリット43aが高さ方向に所定ピッチで形成されこのピッチでワークWが保持されるようになっている。ワークWをキュア炉43に収納するときには、いずれかに形成されたスリット43aに沿ってワークWを挿入して保持するようになっている。
これにより、キュア炉43に対して開閉扉46を開閉するだけでワークをキュア炉内に搬入搬出することができるので、炉内の温度の低下を防ぎ、かつ搬送エリア11側への放熱を抑制することができる。
冷却部Nは、ワーク検査部Dの上方における空間に、冷却用マガジン(図示せず)が設けられている。冷却用マガジン内の両側壁には、対向配置されたスリットが高さ方向に所定ピッチで形成されておりこのピッチでワークWを保持可能に構成されている。この場合、ロボットハンド1を任意の高さに移動可能な多関節ロボット2によって、所定のスリットに対してワークWを受渡し可能となっている。成形品の加熱硬化が完了したワークWはロボットハンド1により吸着保持されたまま冷却部Nのスリット(受け渡し位置)へ搬送されて吸着を解除されて受け渡される。この状態で所定時間放置することでワークWが自然冷却される。尚、冷却部Nは、ワーク検査部Dとは別個に設けることも可能であるが、ワーク検査部Dの空いているエリアを利用することで装置をコンパクトに構成することができる。
ワーク収納部Dの構成は前述したようにワーク供給部Aの構成と同様である。ロボットハンド1は、冷却部で冷却されたワークWを可動ステージ40より受け取って隣接する収納マガジン10へ搬送して収納する。
図1において、制御部Gは、CPU(中央演算処理装置)やROM、RAMなどの記憶部47を備え、前述した装置各部の動作を制御する。ROMには各種制御動作プログラムが記憶されているほかに、ワーク搬送対象候補リストや搬送順序情報やワークWに付されたコード情報が記憶されている。CPUは、ROMより必要な制御動作プログラムをRAMに読み出して実行させ、RAMを用いて入力情報を一次的に記憶させたり入力情報に応じた演算処理を行ったりして制御プログラムに基づいて各部にコマンドを出力する。
尚、制御部Gはワーク搬送機構Hを囲むように配置されているが、例えばコントローラのように有線若しくは無線により遠隔操作できるものであっても良い。
図5乃至図7はモールド金型内に減圧空間を形成して圧縮成形を行う樹脂モールド装置及びその動作について説明する。
図5(A)において、上型28は、加熱された上型キャビティ駒28aの周囲に上型クランパ28bが上型キャビティ駒28aの下面より下がった位置に設けられている。この上型キャビティ駒28aと上型クランパ28bによって形成された凹部が上型キャビティ28cとなる。上型クランパ28bは、図示しない上型ベースにばねでフローティング支持されることで上型キャビティ駒28aに対して上下動可能に設けられている。また、上型キャビティ駒28aを図示しない上型ベースにばねでフローティング支持し、このばねによって上型キャビティ駒28aで樹脂圧を加える構成を採用してもよい。尚、上型キャビティ駒28aは図示しないくさび機構を用いた可動機構により下動可能に設けることもできる。上型キャビティ28cを含む上型クランプ面にはリリースフィルム36が吸着保持されている。
本実施形態は、下型キャビティ駒30bにはフロートピン37が設けられておらず、ワーク支持部を下型ベース部30aにフローティング支持された下型クランパ30cにより代用している点が異なっている。下型クランパ30cはキャリアプレートKの外周縁部を支持することでワークWを下型クランプ面より離間させて支持するようになっている。
図8では下型30に対してワークWを搬入する構成になっていたが、上型28に対してワークWを搬入する構成としてもよい。たとえば、該ロボットハンド1が液状樹脂の塗布されたワークWをチャックハンドにより掴んで反転して上型28に供給する構成とすることができる。この場合、ある程度チクソ性が高く樹脂モールド前の状態で反転させても樹脂が落下しない程度の粘度を有するエポキシ樹脂等を用いるのが好ましい。
この場合には、プレス部Cに設けたローダー32を省略して、ロボットハンド1を反転させた状態で直接型開きしたプレス装置26に進入させてワークWを上型28に吸着保持させ、成形後のワークWを上型28より受け取ってプレス装置26から取り出すことが可能になる。
図10は、ワークW及びキャリアプレートKを載置する下型30の平面図である。下型キャビティを形成する下型キャビティ駒30c及びその周囲に配置された下型クランパ30cが矩形状(角型)に形成されている。下型クランパ30cのクランプ面には、コーナー部にエアベント溝30gが放射状に形成されている。また、下型キャビティ駒30cのコーナー部近傍であってワークWの半導体チップの基板実装エリアV外にはフロートピン37が図示しないコイルばねに付勢されてフローティング支持されている。
また、プレス装置26は圧縮成形装置に限らずトランスファモールド装置であってもよい。
また、ワーク搬送機構は、多関節ロボットによらず、通常のローダー及びアンローダーを用いた樹脂モールド装置であっても良い。
B 樹脂供給部
C プレス部
D ワーク検査部
E 加熱硬化部
F ワーク収納部
G 制御部
H ワーク搬送機構
I 情報読取り部
W ワーク
K キャリアプレート
L 表示部
M 操作部
N 冷却部
S 粘着シート
T 半導体チップ
V 基板実装領域
1 ロボットハンド
2 多関節ロボット
3,39 ベース部
4 直動ガイドレール
5 液状樹脂
9 供給マガジン
10 収納マガジン
11 搬送エリア
16 コード情報読取り装置
16a アライナ
17 シリンジ供給部
17a 保持部本体
17b 回転ホルダー
17c フランジ部
17d 凹部
17e 樹脂受け部
17f,18f ピンチバルブ
18 ディスペンスユニット
18a ユニット本体
18b ピストン保持部
18c ピストン
18d チャック
18e ガイド部
19 シリンジ
19a チューブノズル
20 モータ
20a モータ軸
21 捨て打ちカップ
22 ワーク載置部
22a 支持突起
23 重量計
24 仕切り壁
25 シャッター
26 プレス装置
28 上型
28a 上型キャビティ駒
28b 上型クランパ
28c 上型キャビティ
30 下型
30a 下型ベース
30b 下型キャビティ駒
30c 下型クランパ
30d コイルばね
30e Oリング
30f 吸引孔
30g 下型キャビティ
30h エアベントピン
32 ローダー
35 フィルム供給装置
36 リリースフィルム
37 フロートピン
38 コイルばね
39a 直動レール
40 可動ステージ
42 外観検査部
43 キュア炉
43a スリット
44 内扉
45 外扉
46 開閉扉
47 記憶部
Claims (7)
- 半導体チップがキャリアプレート上に粘着保持されたワークをプレス部に搬入して一対のモールド金型により樹脂と共にクランプして樹脂モールドを行う樹脂モールド方法であって、
型開きした前記モールド金型に、前記半導体チップ粘着面側に熱剥離性を有する粘着シートが貼られたた前記キャリアプレートを一方の金型クランプ面より突出させたワーク支持部により当該一方の金型クランプ面より離間させて前記粘着シートの粘着力を低下させずに支持する工程と、
前記キャリアプレートに粘着保持された前記ワークを前記粘着シート上に供給された樹脂と共に前記一方の金型と他方の金型とでクランプし、前記ワーク支持部が前記一方の金型クランプ面より金型内に退避して前記キャリアプレートが前記一方の金型クランプ面に密着したまま樹脂モールドする工程と、
前記モールド金型の型開き動作に伴って、前記ワーク支持部が前記一方の金型クランプ面より突出して前記キャリアプレートを前記一方の金型より離間させて支持する工程と、を含むことを特徴とする樹脂モールド方法。 - 前記樹脂モールド工程において、前記モールド金型が前記ワークをクランプする前にキャビティの外周側に設けられた上型クランパと下型クランパがクランプして形成される金型空間を真空引きして減圧空間を形成してから金型をクランプして圧縮成形される請求項1記載の樹脂モールド方法。
- 前記ワーク支持部は、下型キャビティ駒に弾性部材によりフローティング支持された複数のフロートピンを備えている請求項1又は請求項2記載の樹脂モールド方法。
- 前記ワーク支持部は、前記半導体チップの基板実装領域外に配置されている請求項3記載の樹脂モールド方法。
- 前記ワーク支持部は、下型ベース部にフローティング支持された下型クランパであり、該下型クランパは前記キャリアプレートの外周縁部を支持することでワークを金型クランプ面より離間させて支持し、金型クランプ状態では上型クランパと共にキャリアプレートの外周縁部を挟みこむ請求項1又は請求項2記載の樹脂モールド方法。
- 前述した請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の樹脂モールド方法に用いられ、半導体チップがキャリアプレート上に粘着保持されたワークをプレス部に搬入して一対のモールド金型により樹脂と共にクランプして樹脂モールドが行われる樹脂モールド装置であって、
前記ワークが支持される一方の金型と、
前記モールド金型の型閉じ動作に伴って前記一方の金型クランプ面から出没可能に設けられたワーク支持部と、
前記一方の金型クランプ面より前記ワーク支持部によって離間して支持されたワーク及び樹脂を前記一方の金型と共にクランプする他方の金型と、を具備し、
型開きした前記モールド金型に、前記半導体チップ粘着面側に熱剥離性を有する粘着シートが貼られた前記キャリアプレートを前記一方の金型クランプ面より突出させた前記ワーク支持部により当該一方の金型クランプ面より離間させて支持し、前記ワークを前記粘着シート上に供給された樹脂と共に前記他方の金型との間でクランプすることで前記ワーク支持部が前記一方の金型クランプ面より金型内に退避して前記キャリアプレートが前記一方の金型クランプ面に密着したまま樹脂モールドすることを特徴とする樹脂モールド装置。 - ワークをロボットハンドに保持して搬送する多関節ロボットの移動範囲を囲んでワーク供給部、樹脂供給部、プレス部及びワーク収納部が各々配置され、前記樹脂供給部で液状樹脂が供給されたワークが前記プレス部のモールド金型へ搬入されて圧縮成形される請求項6記載の樹脂モールド装置。
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