JP5758823B2 - 電子部品の樹脂封止成形品の製造方法、圧縮成形用下金型及び樹脂封止装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板上にフリップチップ実装された電子部品等を圧縮成形により樹脂封止する電子部品の樹脂封止成形品の製造方法、圧縮成形用下金型、及び該圧縮成形用下金型を有する樹脂封止装置に関する。

基板上に実装されたチップ状の電子部品等を樹脂封止する方法として、トランスファ成形が多く用いられてきた。トランスファ成形は、チップが実装された基板を収容したキャビティ内に流動性樹脂を流し込んで樹脂封止する方法である。

電子部品等の高集積化が進むにつれて、配線に用いられるワイヤが細くなり、ワイヤ間の間隔も狭くなってきた。トランスファ成形では、キャビティ内に基板を載置してから樹脂を流し込むため、流れ込む樹脂によってワイヤが押され、他のワイヤと接触したりワイヤボンディングが外れてしまう、いわゆるワイヤ流れが問題となっていた。

ワイヤにより配線された基板上のチップを樹脂封止する方法として圧縮成形が用いられている（例えば特許文献１）。圧縮成形では、予め流動性樹脂が注入されたキャビティに、基板上に実装されたチップを浸漬して樹脂封止するため、ワイヤ流れを心配する必要がない。

特開２００４−１４６５５６号公報

近年、電子部品等の更なる高集積化が進められ、細線ワイヤを用いるワイヤボンディングに代わってフリップチップ実装が行われている。フリップチップ実装では、アレイ状に並んだ突起状の端子によって電子部品等と基板が接続される。ワイヤボンディングでは接続端子をチップの周辺部にしか配置できなかったのに対し、フリップチップ実装では、チップの底面にアレイ状に接続端子（バンプ）を多数設けることができるため、実装密度が高くなる。

チップ状の電子部品等がフリップチップ実装された基板も、ワイヤボンディングにより電子部品等が実装された基板と同様に、圧縮成形により樹脂封止することが行なわれている。具体的には、上型と下型とを型締めすることにより基板に装着したフリップチップを下型の圧縮成形用キャビティ内の樹脂に浸漬し、下型を上動させて加圧することにより基板とフリップチップの隙間に流動性樹脂を充填し（アンダーフィル）、流動性樹脂を硬化させてフリップチップを樹脂封止する。

しかし、このようにして基板上のフリップチップを圧縮成形すると、図１(a)に示すように、基板とチップの隙間に対してチップ側面の外周の全方向から均等な速度で流動性樹脂が浸入する。そのため、基板とチップの隙間には浸入する流動性樹脂に囲まれた閉空間が形成されて図１(b)に示すように空気が隙間に残存してしまい、基板とチップの隙間に流動性樹脂が行き渡らず基板とチップとの隙間に樹脂の未充填（残存空気によるボイドを含む）が発生し易いという問題があった。特に、チップ状の電子部品等がフリップチップ実装された基板の場合、基板とチップとの隙間にアレイ状に配置された突起状の端子（バンプ）が多数存在するために、突起間の微小空間に樹脂が入り込みにくく、基板とチップとの隙間に樹脂の未充填（残存空気によるボイドを含む）が発生し易いという問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、基板上にフリップチップ実装された電子部品等を樹脂封止する際に、フリップチップの隙間に樹脂の未充填が発生することを防止できる電子部品の樹脂封止成形品の製造方法、圧縮成形用下金型及び樹脂封止装置を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、
a) 上型の下面に電子部品がフリップチップ実装された基板を保持させる基板保持工程と、
b) 下型に形成された、平面視で多角形状のキャビティに流動性樹脂を供給する樹脂供給工程と、
c) 前記上型と前記下型を型締めして、前記流動性樹脂に前記電子部品を浸漬させる基板浸漬工程と、
d) 前記流動性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
e) 前記上型と前記下型を型開きする型開き工程と
を有する電子部品の樹脂封止成形品の製造方法であって、
前記下型には、前記キャビティの一部の辺の外側に該辺に沿って延びる樹脂受容部が、前記キャビティの角部のみに前記キャビティと前記樹脂受容部とを連通する樹脂流出路がそれぞれ形成されており、
前記基板浸漬工程において、前記流動性樹脂の一部を前記キャビティから前記樹脂流出路を通じて前記樹脂受容部に流出させることによって前記キャビティ内において流動性樹脂を流動させる
ことを特徴とする。

前記流動性樹脂としては、粉状、顆粒状、粒状、塊状、あるいはシート状の固形材料をキャビティ内で融解させたものや、常温で流動性を有する液状樹脂を使用することができる。なお、上記電子部品には、複数のフリップチップが積層されたスタックチップも含まれる。

本発明に係る圧縮成形方法では、キャビティ内の流動性樹脂を流動させて、チップと基板の間にある突起間の微小空間に樹脂を流し込む。そのため、樹脂未充填のボイドを生じさせることなく、基板上にフリップチップ実装された電子部品等を樹脂封止することができる。また、流動性樹脂の種類によっては、流動させなければ設計通りの樹脂特性（粘度等）が得られないものがあるが、本発明に係る圧縮成形方法ではキャビティ内で流動性樹脂を流動させてから硬化させるため、硬化後に所期の樹脂特性（粘度等）を得ることができる。

平面視で多角形状のキャビティの角部に前記樹脂流出路を形成し、該キャビティの角部から流動性樹脂を流出させている。ここでいう角部は、厳密な角位置のみに限定されず、キャビティ内の角部に滞留する流動性樹脂を流出可能な位置を含む。

上記課題を解決するためになされた本発明は、基板上にフリップチップ実装された電子部品等を流動性樹脂に浸漬して樹脂封止するために用いられる、平面視で多角形状のキャビティを有する圧縮成形用下金型であって、
a) 前記キャビティの一部の辺の外側に位置する、該辺に沿って延びる樹脂受容部と、
b) 前記キャビティの角部のみに位置する、前記キャビティと前記樹脂受容部を連通する樹脂流出路と
を備えることを特徴とする。

本発明に係る圧縮成形用下金型を用いて電子部品等の圧縮成形を行うと、チップを流動性樹脂に浸漬させる際にキャビティ内の流動性樹脂の一部が樹脂受容部に流出する。これにより、キャビティ内においてキャビティ中央から樹脂流出路を通じて樹脂受容部に向かう流動性樹脂の流れが形成される。この流れに乗って基板とチップの隙間に存在する空気も樹脂受容部に押し出されていき、流動性樹脂がこの隙間に入り込んで充填される。こうして基板とチップの隙間に空気が残存することなく樹脂が充填され、樹脂未充填のない樹脂封止成形品が製造される。また、上述したように、樹脂を流動させることで、樹脂特性（粘度等）を設計値に近い性能まで引き出すことができる。

平面視で多角形状のキャビティの角部に前記樹脂受容部を形成し、該キャビティの角部から流動性樹脂を流出させている。上述したように、角部は、厳密な角位置のみに限定されず、キャビティ内の角部に滞留する流動性樹脂を流出可能な位置を含む。

本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法では、圧縮成形時にキャビティ内において流動性樹脂を流動させてチップと基板の間にある突起間の微小空間に樹脂を流し込む。そのため、樹脂未充填のボイドを生じさせることなく、基板上にフリップチップ実装された電子部品等を樹脂封止することができる。また、本発明に係る圧縮成形用下金型を用いて圧縮成形を行うことによっても同様に、樹脂未充填のボイドを生じさせることなく、基板上にフリップチップ実装された電子部品等を樹脂封止することができる。

従来の圧縮成形方法における樹脂の流れと空気の残存を説明する図。 本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法の一実施例における各工程について説明する図。 本発明に係る圧縮成形用下金型の一実施例の平面図。 本発明に係る圧縮成形用下金型の一実施例の断面を説明する図。 本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法の一実施例の基板浸漬工程における樹脂の流れと空気の排出を説明する図。 本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法により樹脂封止した基板の一例を示す図。 本発明に係る圧縮成形用下金型の別の実施例の平面図。 本発明に係る圧縮成形用下金型のさらに別の実施例の平面図。 フリップチップが積層されたスタックチップを樹脂封止する場合の一例を示す図。

本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法の一実施例について説明する。図２に、本実施例により基板上にフリップチップ実装された電子部品を樹脂封止する各工程を示す。また、図３に、本実施例において使用する圧縮成形用下金型２１の平面図を示す。図３に示す下金型は、本発明に係る圧縮成形用下金型の一実施例でもある。

まず、図２(a)に示すように、上型１の下面に、矩形チップ状の電子部品１１がフリップチップ実装された基板１２を保持する（基板保持工程）。基板１２の保持は吸着、嵌め合わせ等、樹脂封止に係る各工程を行う間、基板１２を固定できる方法であればよい。本実施例では図示しない吸着機構により基板１２を保持しており、後述する矩形状のキャビティ２４の各辺と矩形チップ状の電子部品１１の各辺が互いに平行になるように位置合わせされている。基板上の電子部品１１は、基板１２上にアレイ状に並んだバンプ１３によって基板１２の端子に電気的に接続されている。

下型２は、圧縮成形用下金型２１、側部材２２、及び側部材２２を支え上下方向に弾性変形する弾性部材２３から構成される。圧縮成形用下金型２１には、中央にキャビティ２４、その外方に樹脂受容部２５、そしてキャビティ２４と樹脂受容部２５を連通する樹脂流出路２６が形成されている。

図３に示すように、キャビティ２４は平面視で矩形状を有している。キャビティ２４の対向する長辺の外方にはそれぞれ樹脂受容部２５が形成されており、キャビティ２４の各角部近傍には、それぞれ該キャビティ２４と樹脂受容部２５を連通する樹脂流出路２６が形成されている。さらに、樹脂受容部２５の両端部にはエアベント２７が設けられている。なお、図２に示した工程図の圧縮成形用下金型２１の形状は、図３のA-A'断面に相当する。

次に、下型２の圧縮成形用下金型２１に形成されているキャビティ２４に離型フィルム（図示無し）を被覆し、図２(b)に示すように、その上に流動性樹脂であるエポキシ樹脂３を供給する（樹脂供給工程）。エポキシ樹脂３は、キャビティ２４内で成形する樹脂成形体（パッケージ）の容積に対応する量よりも数％多く、樹脂成形体（パッケージ）の容積に対応する量と樹脂受容部２５の容量の合計よりも少ない量を供給する。

続いて、図２(c)に示すように上型１と下型２を型締めしてエポキシ樹脂３に電子部品を浸漬させる（基板浸漬工程）。図２(c)に示す基板浸漬工程を図３のB-B'断面で示すと図４のようになっており、キャビティ２４内部は樹脂流出路２６が形成された箇所を除いて閉空間になっている。基板浸漬工程では、まず、図５(a)に示すように、キャビティ２４内に余分に供給したエポキシ樹脂３がキャビティ２４から樹脂流出路２６を通って樹脂受容部２５に流れ出し、キャビティ２４中央から樹脂受容部２５に向かうエポキシ樹脂３の流れが形成される。この流れに乗って、図５(b)に示すように基板１２とチップ状電子部品１１の隙間１４に存在する空気も樹脂受容部２５に押し出されていき、エポキシ樹脂３がこの隙間１４に入り込んで充填される。こうして基板１２とチップ状電子部品１１の隙間１４に空気が残存することなくエポキシ樹脂３が充填される。このため、電子部品１１と基板１２の隙間１４に空気が残留することがなく、樹脂硬化後の成形品に樹脂の未充填箇所が生じない。

上述した流動性樹脂の供給量は、樹脂成形体の容積に対応する量（電子部品１２及びバンプ１３が浸漬する部分を除いたキャビティ２４の容量）よりも1％〜20％多くしておく。キャビティ２４の大きさや使用する樹脂の粘性等を考慮し、より少ない量でもキャビティ２４内で流動性樹脂を十分に流動させて隙間１４の空気を排出させることができる場合には、この割合を1％〜10％としてもよい。

続いてキャビティ２４内を加熱してエポキシ樹脂３を硬化させ、電子部品１１を樹脂封止する（樹脂硬化工程）。最後に、図２(d)に示すように、上型１と下型２（図示せず）を型開きして（型開き工程）、上型１から樹脂封止済基板を取り外す。こうして硬化樹脂４により電子部品を樹脂封止する。以上のように、本実施例の圧縮成形方法を用いると、樹脂硬化後の成形品の電子部品１１と基板１２の隙間１４に樹脂の未充填箇所が生じることがない。

本実施例の圧縮成形用下金型２１において、樹脂流出路２６の幅が広すぎると、キャビティ２４内においてエポキシ樹脂３が流動しすぎてエポキシ樹脂３の無駄が多くなる。一方、樹脂流出路２６の幅が狭すぎると、キャビティ２４内においてエポキシ樹脂３を十分に流動させることができない。そこで、キャビティ２４の外周のうち、樹脂流出路２６に接続される部分の長さの割合を0.5％〜10％の範囲内とすることが望ましい。キャビティ２４の大きさや使用する樹脂の粘性を考慮し、より少ない割合でもキャビティ２４内で流動性樹脂を十分に流動させて隙間１４の空気を排出させることができる場合には、この割合を0.5％〜5％としてもよい。この比率は使用する流動性樹脂の粘性を考慮して適宜調整する。

図３の圧縮成形用下金型２１を用いて電子部品１１を樹脂封止した樹脂封止済基板を図６に示す。上述した各工程を経て硬化樹脂４により樹脂封止した基板上には、樹脂流出路２６に相当する箇所に硬化樹脂４が付着して残るが、この部分は図６に二点破線で示すラインでカットして成形することにより成形品から取り除かれる。

上記実施例は一例であって、本願発明の趣旨に沿って適宜変更や修正を行うことが可能である。
図５に示したように、本発明に係る圧縮成形用下金型２１を用いた圧縮成形では、基板浸漬工程において、樹脂受容部２５が設けられていない側から流動性樹脂が電子部品１１と基板１２の間の隙間１４に流入し、樹脂受容部２５が設けられた側に流れ出すという樹脂の流れが形成され、隙間１４に存在する空気を樹脂受容部２５に向かって排出しつつ流動性樹脂３が充填される。つまり、キャビティ２４内において流動性樹脂３の流れを形成するためには、例えば矩形状を有するキャビティ２４の場合には１〜３辺の外方に樹脂受容部２５と樹脂流出路２６を形成しておけばよい。図７に、隣接する２辺の外方に樹脂受容部２５と樹脂流出路２６、エアベント２７を形成した圧縮成形用下金型の一例を示す。また、複数のキャビティ２４を有する圧縮成形用下金型２１の一例を図８に示す。

上記実施例では、１つのチップ状の電子部品がフリップチップ実装された基板を樹脂封止する場合について説明したが、図９に示すように複数のフリップチップが積層されたスタックチップを樹脂封止する場合にも同様に用いることができる。この場合にも、本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法及び圧縮成形用下金型を用いることによってキャビティ２４内において樹脂の流れを形成させ、基板とチップの間やチップ間の隙間に存在する空気を排出させて、樹脂硬化後の成形品に樹脂未充填の箇所が生じることを防ぐことができる。また、ワイヤボンディングにより電子部品が電気的に接続された基板や、ワイヤボンディングとフリップチップ実装の両方を用いて電子部品等が実装された基板を樹脂封止する場合にも、本発明に係る電子部品の樹脂封止成形品の製造方法及び圧縮成形用下金型を用いることができる。

上記実施例では、樹脂供給工程においてキャビティ２４に離型フィルムを被覆し、その上に流動性樹脂であるエポキシ樹脂３を供給した。離型フィルムはキャビティ２４だけでなく、樹脂受容部２５及び樹脂流出路２６を含む領域全体に被覆してもよい。離型フィルムを用いたキャビティ等の被覆は本願発明の必須要件ではないが、離型フィルムを用いることにより、圧縮成形後の型開き工程において樹脂封止済基板を下型２から容易に取り出すことができるようになる。

１…上型
２…下型
４…硬化樹脂
３…エポキシ樹脂
１１…電子部品
１２…基板
１３…バンプ
１４…隙間
２１…圧縮成形用下金型
２２…側部材
２３…弾性部材
２４…キャビティ
２５…樹脂受容部
２６…樹脂流出路
２７…エアベント

Claims (8)

1. a) 上型の下面に電子部品がフリップチップ実装された基板を保持させる基板保持工程と、
   b) 下型に形成された、平面視で多角形状のキャビティに流動性樹脂を供給する樹脂供給工程と、
   c) 前記上型と前記下型を型締めして、前記流動性樹脂に前記電子部品を浸漬させる基板浸漬工程と、
   d) 前記流動性樹脂を硬化させる樹脂硬化工程と、
   e) 前記上型と前記下型を型開きする型開き工程と
   を有する電子部品の樹脂封止成形品の製造方法であって、
   前記下型には、前記キャビティの一部の辺の外側に該辺に沿って延びる樹脂受容部が、前記キャビティの角部のみに前記キャビティと前記樹脂受容部とを連通する樹脂流出路がそれぞれ形成されており、
   前記基板浸漬工程において、前記流動性樹脂の一部を前記キャビティから前記樹脂流出路を通じて前記樹脂受容部に流出させることによって前記キャビティ内において流動性樹脂を流動させる
   ことを特徴とする電子部品の樹脂封止成形品の製造方法。
2. 前記基板浸漬工程において、前記流動性樹脂から分離したキャビティ内の空気を前記樹脂流出路から排出することを特徴とする請求項１に記載の電子部品の樹脂封止成形品の製造方法。
3. 前記樹脂供給工程において、樹脂封止に必要な量よりも1％〜20％多くの流動性樹脂を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の樹脂封止成形品の製造方法。
4. 前記電子部品が、複数のフリップチップが積層されたスタックチップであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子部品の樹脂封止成形品の製造方法。
5. 基板上にフリップチップ実装された電子部品を流動性樹脂に浸漬して樹脂封止するために用いられる、平面視で多角形状のキャビティを有する圧縮成形用下金型であって、
   a) 前記キャビティの一部の辺の外側に位置する、該辺に沿って延びる樹脂受容部と、
   b) 前記キャビティの角部のみに位置する、前記キャビティと前記樹脂受容部を連通する樹脂流出路と
   を備えることを特徴とする圧縮成形用下金型。
6. 外部と前記樹脂受容部とを連通するエアベントが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の圧縮成形用下金型。
7. 前記キャビティの外周のうちの0.5％〜10％の位置に前記樹脂流出路が形成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の圧縮成形用下金型。
8. 請求項５から７のいずれかに記載の圧縮成形用下金型を有する樹脂封止装置。

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