JP7360374B2 - 樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法に関する。
チップが実装された基板等は、一般的に樹脂封止することにより電子部品として用いられる。従来、基板等を樹脂封止するための樹脂成形装置として、ＢＧＡ（ball grid array）等の基板を樹脂封止して半導体パッケージを製造するトランスファ成形用の樹脂成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の樹脂成形装置を用いた樹脂成形品の製造方法は、基板が存在しないキャビティの内部流路の略全域に設けられた上型キャビティ駒の端面が基板のチップ接続面と面一となるように、上型キャビティ駒を圧縮コイルばねの付勢力により移動させてからキャビティに溶融樹脂を供給するものである。このとき、上型キャビティ駒の端面に作用する溶融樹脂からの力が上型キャビティ駒を付勢する圧縮コイルばねの付勢力を上回ることにより、上型キャビティ駒が次第に上昇する。次いで、上型キャビティ駒を固定した状態で下型を上昇させ、キャビティ容積を縮小させてキャビティへの溶融樹脂の充填を完了するものである。
しかしながら、特許文献１に記載の樹脂成形装置は、付勢力が予め設定された圧縮コイルばねにより上型キャビティ駒を所定位置まで移動させることから、製品の種類に応じて付勢力の異なるコイルばねを用意することを必要とする場合があり、効率的ではない。また、圧縮コイルばねの付勢力が大きい場合、型開き時に成形樹脂に負荷がかかり、樹脂成形品に欠けが生じるおそれがある。
そこで、簡便な構成で成形精度を向上させる樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法が望まれている。
本発明に係る樹脂成形装置の特徴構成は、基板上にチップが配置された成形対象物を保持し、樹脂材料が供給されるキャビティを有する成形型と、前記成形型を型締めする型締め機構と、前記成形型及び前記型締め機構の作動を制御する制御部と、を備え、前記成形型は、前記チップが配置されていない前記キャビティの内部流路の少なくとも一部を絞る可動ブロックと、当該可動ブロックを流体により駆動させる駆動機構と、を含んでおり、前記制御部は、前記成形対象物を樹脂成形するとき、前記駆動機構の駆動力を変化させる制御を実行し、前記型締め機構のクランプ力が所定値に達したとき、前記駆動機構の駆動力を上昇させる点にある。
本発明に係る樹脂成形品の製造方法の特徴は、上記に記載の樹脂成形装置を用いた樹脂成形品の製造方法であって、前記ゲートから供給された前記樹脂材料を前記キャビティに充填させることにより、前記基板上に前記チップが配置された前記成形対象物の樹脂成形を行う成形工程を含み、前記成形工程では、前記流体により駆動させる前記駆動機構により前記可動ブロックを移動させて前記チップが配置されていない前記キャビティの内部流路の少なくとも一部を絞り、前記駆動機構による駆動力を変化させ、前記型締め機構のクランプ力が所定値に達したときに前記駆動機構の駆動力を上昇させて前記成形対象物の樹脂成形を行う点にある。
本発明によれば、簡便な構成で成形精度を向上させる樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法を提供することができる。
以下に、本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法の実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。
［装置構成］
半導体チップ（以下、単に「チップ」と称する場合がある）が実装された基板等の成形対象物は樹脂封止することにより電子部品として用いられる。この電子部品は、例えば、携帯通信端末用の高周波モジュール基板、電力制御用モジュール基板、機器制御用基板等として用いられる。成形対象物を樹脂封止する技術の一つとして、ＢＧＡ（ball grid array）基板等を樹脂封止して半導体パッケージを製造するトランスファ方式がある。このトランスファ方式は、チップが実装された基板等を成形型のキャビティに収容し、成形型のポットに粉粒体状樹脂を固めた樹脂タブレットを供給して加熱，溶融した後、該成形型を型締めした状態で樹脂タブレットが溶融した溶融樹脂をキャビティに供給して硬化させ、型開きして樹脂成形品を製造する方式である。
半導体チップ（以下、単に「チップ」と称する場合がある）が実装された基板等の成形対象物は樹脂封止することにより電子部品として用いられる。この電子部品は、例えば、携帯通信端末用の高周波モジュール基板、電力制御用モジュール基板、機器制御用基板等として用いられる。成形対象物を樹脂封止する技術の一つとして、ＢＧＡ（ball grid array）基板等を樹脂封止して半導体パッケージを製造するトランスファ方式がある。このトランスファ方式は、チップが実装された基板等を成形型のキャビティに収容し、成形型のポットに粉粒体状樹脂を固めた樹脂タブレットを供給して加熱，溶融した後、該成形型を型締めした状態で樹脂タブレットが溶融した溶融樹脂をキャビティに供給して硬化させ、型開きして樹脂成形品を製造する方式である。
従来のトランスファ方式は、樹脂成形品にボイド（気泡）が発生すると成形不良の原因となることから、成形型にエアベントを設けて、ボイドを防止するために基板やチップの形状等に応じてエアベント等の位置を最適なものに設計する必要がある。また、最適なエアベントを設けたとしても、チップや抵抗、コンデンサなどが存在しない基板の領域の方が、チップ等が存在する領域に比べて溶融樹脂の流動速度が相対的に大きくなり、この速度差に起因して、側方領域からチップ存在領域に溶融樹脂が回り込んで空気（溶融樹脂から発生するガスを含む）を取り囲むため、ボイドが発生し易い。特に、基板に突起状電極を介してチップを有するフリップチップ基板をモールドアンダーフィルする場合、基板とチップとの間の幅狭領域において溶融樹脂の流動速度が小さくなるため、チップが存在しない領域から幅狭領域に溶融樹脂が回り込んでボイドが発生し易い。その結果、樹脂成形品の成形不良が発生するといった問題があった。
そこで、本実施形態では、簡便な構成で成形精度を向上させる樹脂成形装置Ｄ及び樹脂成形品の製造方法を提供する。以下において、平面視矩形状のフリップチップ基板を成形対象物の一例として説明し、重力方向を下、重力方向とは反対方向を上として説明することがある。
図１には、樹脂成形装置Ｄの模式図が示されている。本実施形態における樹脂成形装置Ｄは、成形モジュール３と供給モジュール４と制御部６と搬送機構とを備えている。成形モジュール３は、成形対象物を粉粒体状樹脂又は液状樹脂で樹脂封止するための成形型Ｃを含んでいる。制御部６は、樹脂成形装置Ｄの作動を制御するソフトウェアとして、ＨＤＤやメモリ等のハードウェアに記憶されたプログラムで構成されており、コンピュータのＣＰＵにより実行される。
なお、粉粒体状樹脂は、粉粒体状の樹脂だけでなく、粉粒体状の樹脂を押し固めた固形樹脂で形成される樹脂タブレットを含んでおり、いずれも加熱により溶融して液状となる溶融樹脂となる。この粉粒体状樹脂は、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも良い。熱硬化性樹脂は、加熱すると粘度が低下し、さらに加熱すると重合して硬化し、硬化樹脂となる。本実施形態における粉粒体状樹脂は、取扱いの容易性から固形樹脂で形成される樹脂タブレットが好ましく、さらに、チップと基板との間に溶融樹脂を確実に充填するために、微粒子化したフィラーを含む高流動性の熱硬化性樹脂であることが好ましい。
成形モジュール３は、樹脂封止前基板Ｓａ（成形対象物の一例）を樹脂封止して樹脂封止済基板Ｓｂ（樹脂成形品の一例）を成形する。この成形モジュール３は、複数（本実施形態では３つ）設けられており、夫々の成形モジュール３を独立して装着又は取り外しできる。成形モジュール３の詳細は後述する。
供給モジュール４は、基板供給機構４３と基板整列機構４４と樹脂供給機構４５と基板収容部４６とを含み、搬送機構に含まれるローダ４１とアンローダ４２の待機位置になる。基板供給機構４３は、ストックしている樹脂封止前基板Ｓａを基板整列機構４４に受け渡す。樹脂封止前基板Ｓａには、１つの半導体チップが、又は複数個の半導体チップが縦方向及び／又は横方向に整列して、実装されている。基板整列機構４４は、基板供給機構４３から受け渡された樹脂封止前基板Ｓａを搬送に適した状態にする。樹脂供給機構４５は、樹脂タブレットＴをストックしており、樹脂タブレットＴを搬送に適した状態に配置する。
搬送機構は、樹脂封止前の半導体チップが実装された樹脂封止前基板Ｓａや樹脂タブレットＴを搬送するローダ４１と、樹脂封止後の樹脂封止済基板Ｓｂを搬送するアンローダ４２とを含んでいる。ローダ４１は、基板整列機構４４から複数（本実施形態では４個）の樹脂封止前基板Ｓａを受け取り、また、樹脂供給機構４５から複数（本実施形態では６個）の樹脂タブレットＴを受け取って、レール上を供給モジュール４から各成形モジュール３まで移動し、各成形モジュール３に樹脂封止前基板Ｓａと樹脂タブレットＴを受け渡すことができる。アンローダ４２は、樹脂封止済基板Ｓｂを成形モジュール３から取り出して、レール上を各成形モジュール３から基板収容部４６まで移動し、基板収容部４６に樹脂封止済基板Ｓｂを収容することができる。樹脂封止済基板Ｓｂでは、半導体チップが、溶融樹脂が固化した硬化樹脂により封止されている。
以下、成形モジュール３について詳述する。
図２に示すように、成形モジュール３は、平面視矩形状の下部固定盤３１の四隅にタイバー３２が立設されており、タイバー３２の上端付近には平面視矩形状の上部固定盤３３が設けられている。下部固定盤３１と上部固定盤３３の間には平面視矩形状の可動プラテン３４が設けられている。可動プラテン３４は、四隅にタイバー３２が貫通する孔が設けられており、タイバー３２に沿って上下に移動可能である。下部固定盤３１の上には、可動プラテン３４を上下に移動させる装置である型締め機構３５が設けられている。この型締め機構３５は、駆動源としてサーボモータ等で構成される電動モータＭａと、成形型Ｃの型締め力（以下、「クランプ力」と称する）を計測するためのひずみゲージやロードセル等で構成される荷重センサＷａとを含んでいる。型締め機構３５は、可動プラテン３４を上方に移動させることにより成形型Ｃの型締めを行い、可動プラテン３４を下方に移動させることにより成形型Ｃの型開きを行うことができる。
成形型Ｃは、下型ＬＭと上型ＵＭとを有する。下型ＬＭ及び上型ＵＭは、互いに対向して配置される金型等で構成されている。
下型ＬＭには、樹脂封止前基板Ｓａを、半導体チップ等が実装されている面を上にして載置する基板セット部が形成されている。また、下型ＬＭには、樹脂封止前基板Ｓａ及び樹脂タブレットＴを加熱する下側ヒータ３６が内蔵されている。さらに、下型ＬＭには、樹脂タブレットＴ（加熱により溶融する樹脂）が充填される円筒状のポット２１が焼き嵌め等により固定されている。ポット２１の円柱状の空間の下方には、サーボモータ等の電動モータＭｂにより駆動されるプランジャ２５が上下移動可能に内挿されている。また、下型ＬＭは、プランジャ２５が溶融樹脂Ｔａ（樹脂材料の一例）を押し出す力（以下、「トランスファ力」と称する）を計測するためのひずみゲージやロードセル等で構成される荷重センサＷｂを有している。
上型ＵＭには、溶融樹脂Ｔａが供給される平面視矩形状のキャビティＭＣが形成されており、このキャビティＭＣを加熱する上側ヒータ３７が内蔵されている。上型ＵＭは、キャビティＭＣが形成されたキャビティブロックと、ポット２１からキャビティＭＣに向けて溶融樹脂Ｔａを流動させるランナ２２を有するカルブロックとを含み、キャビティブロックにはキャビティＭＣから空気を排出するエアベント２６が設けられている。キャビティブロックとカルブロックは別部材として上型ＵＭに固定されている。カルブロックには、溶融樹脂Ｔａがランナ２２からキャビティＭＣへ流入する入り口であるゲート２３が設けられている。なお、キャビティブロックとカルブロックとを一体部材として構成しても良い。また、エアベント２６は、キャビティブロックとは別体のエアベントブロックとして構成しても良い。
図３～図４を用いて成形型Ｃを詳述する。図３には、上方から見たキャビティＭＣの概略平面図が示されている。図４は、図３の紙面に垂直な方向（上下方向）でのIV－IV線概略断面図である。なお、本実施形態では、チップ１３の表面を露出成形する場合について記載しているが（図４参照）、チップ１３の表面を樹脂封止する場合であっても良い。
図３に示すように、ゲート２３は、キャビティＭＣの一辺Ｓの中央部分に設けられており、このゲート２３を介して、上述したポット２１からランナ２２へと流動する溶融樹脂ＴａがキャビティＭＣに供給される。キャビティＭＣの一辺Ｓに対向する他辺Ｅには、エアベント２６が設けられており、このエアベント２６を介してキャビティＭＣから空気を排出することができる。図３～図４に示すように、本実施形態における樹脂封止前基板Ｓａは、基板１１上で二次元アレイ状に配置された複数の突起状電極１２にチップ１３が電気的に接続された基板（フリップチップ基板）で構成されている。突起状電極１２及びチップ１３は、平面視において、基板１１の中央領域に実装されており、基板１１の中央領域がチップ存在領域となっており、基板１１の中央領域を囲む周辺領域がチップ不存在領域となっている。チップ１３は、半導体上に多数の電子素子や配線を実装したＩＣチップ等で構成されている。
このようなフリップチップ基板では、ゲート２３から供給された溶融樹脂Ｔａは、キャビティＭＣの一辺Ｓ（流動始端）から他辺Ｅ（流動終端）に向けて流動する。このとき、チップ１３が配置されていない基板１１の側方領域（キャビティＭＣの一辺Ｓから他辺Ｅまでを接続する両側辺に沿った領域）では、チップ１３が存在するチップ存在領域（基板１１の中央領域）に比べて溶融樹脂Ｔａの流動速度が相対的に大きくなり、この速度差に起因して、側方領域からチップ存在領域に溶融樹脂Ｔａが回り込んで空気（溶融樹脂Ｔａから発生するガスを含む）を取り囲むため、ボイドが発生し易い。特に、基板１１に突起状電極１２を介してチップ１３を有するフリップチップ基板の場合、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域（突起状電極１２が存在する領域）において、チップ１３が存在しない側方領域より溶融樹脂Ｔａの流動速度が相対的に小さくなるため、側方領域から幅狭領域に溶融樹脂Ｔａが回り込んでボイドが発生し易い。
そこで、本実施形態の成形型Ｃ（上型ＵＭ）は、キャビティＭＣの一辺Ｓ及び他辺Ｅと交わる両側辺の側にキャビティＭＣの内部を流動する溶融樹脂Ｔａの側方流路１５（キャビティＭＣの内部流路の少なくとも一部の一例）を絞る可動ブロック１６と、可動ブロック１６をエア（流体の一例）により駆動させるエアシリンダ等で構成される駆動機構Ｄｓと、可動ブロック１６を上方向に付勢する圧縮スプリングＳｐとを含んでいる。本実施形態における可動ブロック１６は、上型ＵＭに上下移動自在に備えられており、キャビティＭＣの一対の側方流路１５におけるチップ１３と対向する領域に設けられている。この可動ブロック１６は、溶融樹脂Ｔａの供給開始から所定時間、側方流路１５を絞る（側方流路１５の流路断面積を小さくする）ことにより、側方流路１５を流動する溶融樹脂Ｔａの流量を低下させる。本実施形態における可動ブロック１６は直方体で、可動ブロック１６の幅Ｗ２は、側方流路１５の幅Ｗ１（すなわちチップ１３の側辺からキャビティＭＣの壁面までの最小幅）の約９０％である。側方流路１５の幅Ｗ１の幅に対する可動ブロック１６の幅Ｗ２の割合は、溶融樹脂Ｔａの粘度やチップ１３と基板１１の隙間のサイズ、突起状電極１２の大きさと数などを考慮して適宜設定すれば良いが、約５０％以上であることが好ましい。側面視において、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域（基板１１とチップ１３との間の間隙領域）がある高さに夫々の可動ブロック１６の先端１６ａ（下側の端面）が位置することにより、側方流路１５を絞った状態にする。換言すると、可動ブロック１６は、側方流路１５を絞った状態において、側面視で基板１１とチップ１３との間の幅狭領域に先端１６ａが重なっている。
この可動ブロック１６は、駆動機構Ｄｓの駆動力（以下、「シリンダ駆動力」と称する）によりキャビティＭＣ内に挿入され、駆動機構Ｄｓの駆動力をゼロにすることで圧縮スプリングＳｐの付勢力により、上型ＵＭのキャビティＭＣに隣接する内面と可動ブロック１６の先端１６ａ（下側の端面）とが面一となるようにキャビティＭＣ内から抜去することが可能となっている。また、可動ブロック１６は、圧縮スプリングＳｐの付勢力とキャビティＭＣを流動する溶融樹脂Ｔａから可動ブロック１６に作用する力との合計が、駆動機構Ｄｓの駆動力よりも上回ったとき、上型ＵＭのキャビティＭＣに隣接する内面と可動ブロック１６の先端１６ａとが面一となるように移動する。つまり、可動ブロック１６は、キャビティＭＣの側方流路１５を絞った状態と、側方流路１５を全開にした状態との間で変化することができる。
このように、キャビティＭＣの一辺Ｓ及び他辺Ｅと交わる両側辺の側でキャビティＭＣの内部に流動する溶融樹脂Ｔａの側方流路１５を絞る可動ブロック１６により、側方流路１５における溶融樹脂Ｔａの流量を低下させる。その結果、溶融樹脂Ｔａの流動抵抗となるチップ１３や突起状電極１２が樹脂封止前基板Ｓａに実装されている場合であっても、チップ１３が存在しないキャビティＭＣの外方側における溶融樹脂Ｔａの流動速度と、チップ１３が存在するキャビティＭＣの内方側における溶融樹脂Ｔａの流動速度とを近付けることができる。これにより、キャビティＭＣの内部を流動する溶融樹脂Ｔａの流動終端（他辺Ｅ）において、キャビティＭＣの外方側とキャビティＭＣの内方側とにおける溶融樹脂Ｔａの先頭部分が近付き、外方側から内方側に溶融樹脂Ｔａが回り込んで空気を取り囲むことが防止される。よって、樹脂封止済基板Ｓｂ（樹脂成形品）にボイドが発生し難く、成形精度を向上させることができる。
［樹脂成形品の製造方法及び樹脂成形の制御形態］
図１～図６を用いて樹脂成形品の製造方法について説明する。樹脂成形品（樹脂封止済基板Ｓｂ）の製造方法は、樹脂封止前基板Ｓａ及び樹脂タブレットＴを成形型Ｃに供給する供給工程と、成形型Ｃを型締めする型締工程と、ゲート２３から供給された溶融樹脂ＴａをキャビティＭＣに充填させることにより、樹脂封止前基板Ｓａの樹脂成形を行う成形工程とを含んでいる。この成形工程は、樹脂封止前基板Ｓａの成形モジュール３への搬入から樹脂封止済基板Ｓｂの成形モジュール３からの搬出までの間において、成形モジュール３が樹脂封止前基板Ｓａを樹脂成形する工程であり、当該成形工程には、型締工程が含まれている。成形工程において、制御部６は、成形型Ｃ及び型締め機構３５の作動を制御する。以下、制御部６の制御形態については、主に図５～図６を用いて説明する。
図１～図６を用いて樹脂成形品の製造方法について説明する。樹脂成形品（樹脂封止済基板Ｓｂ）の製造方法は、樹脂封止前基板Ｓａ及び樹脂タブレットＴを成形型Ｃに供給する供給工程と、成形型Ｃを型締めする型締工程と、ゲート２３から供給された溶融樹脂ＴａをキャビティＭＣに充填させることにより、樹脂封止前基板Ｓａの樹脂成形を行う成形工程とを含んでいる。この成形工程は、樹脂封止前基板Ｓａの成形モジュール３への搬入から樹脂封止済基板Ｓｂの成形モジュール３からの搬出までの間において、成形モジュール３が樹脂封止前基板Ｓａを樹脂成形する工程であり、当該成形工程には、型締工程が含まれている。成形工程において、制御部６は、成形型Ｃ及び型締め機構３５の作動を制御する。以下、制御部６の制御形態については、主に図５～図６を用いて説明する。
図１に示すように、予め、ローダ４１を、樹脂タブレットＴの収容空間を断熱した状態で加熱しておく。また、予めヒータ３６，３７に通電して、成形型Ｃを加熱しておく（図２も参照）。そして、基板供給機構４３から取り出した複数の樹脂封止前基板Ｓａをローダ４１に載置する。また、樹脂供給機構４５により整列された樹脂タブレットＴを、ローダ４１の樹脂タブレットＴの収容空間に収容する。そして、ローダ４１は、樹脂封止前基板Ｓａを成形モジュール３まで搬送し、樹脂封止前基板Ｓａを、半導体チップが実装された側を上方に向けて下型ＬＭの基板セット部に載置すると共に、樹脂タブレットＴをポット２１内に収容する（図２参照、図５の♯５１）。樹脂タブレットＴをポット２１内に収容することにより、下型ＬＭに内蔵された下側ヒータ３６が樹脂タブレットＴを加熱して、溶融樹脂Ｔａとなる。なお、後述する型締め機構３５による可動プラテン３４の上昇前に、上型ＵＭの下方の型面に不図示の離型フィルムを吸着させた状態としておく。
次いで、図２に示すように、型締め機構３５により可動プラテン３４を上方に移動させて下型ＬＭを上型ＵＭの方向に相対的に移動させ、下型ＬＭと上型ＵＭとを密着させる。次いで、制御部６は、駆動機構Ｄｓの駆動力をＭｉｄｄｌｅ（例えば１ｔ）に設定して可動ブロック１６を下降させ、可動ブロック１６により側方流路１５を絞った状態（ほぼ可動ブロック１６が下型ＬＭに当接した状態）にしておくと共に、エアベント２６を介してキャビティＭＣから空気を排出する（図３～図４参照、図５の♯５２、図６の「シリンダ駆動力」Ｔ０時点）。そして、制御部６は、型締め機構３５を作動させてクランプ力を所定値まで上昇させる（図５の♯５３、図６の「クランプ力」Ｔ０～Ｔ１時点）。本実施形態では、成形型Ｃの型締めを開始する前（図６のＴ０～Ｔ１時点）、駆動機構Ｄｓの駆動力を比較的小さい力に設定しているため、可動ブロック１６による成形型Ｃの変形を防止することができる。また、クランプ力を上昇させる所定値は、型締めをするクランプ力として予め設定することができ、クランプ力は荷重センサＷａで計測することができる。なお、本実施形態におけるクランプ力は、後述する図６のＴ７まで所定値で保持するが、図６のＴ１の時点で所定値未満まで上昇させた後、図６のＴ１～Ｔ５の間で所定値まで上昇させても良い。
次いで、制御部６は、駆動機構Ｄｓの駆動力をＭｉｄｄｌｅからＨｉｇｈ（例えば１．５ｔ）に上昇させて保持する（図５の♯５４、図６の「シリンダ駆動力」Ｔ１時点）。また、電動モータＭｂによりプランジャ２５を上方に移動させて、溶融樹脂Ｔａを、ポット２１からランナ２２を介してゲート２３へ流通させる（図２参照、図５の♯５５、図６の「トランスファ位置」Ｔ１～Ｔ２時点）。その結果、溶融樹脂ＴａがキャビティＭＣに供給される。
図３に示すように、ゲート２３から供給された溶融樹脂Ｔａは、キャビティＭＣの一辺Ｓから他辺Ｅに向けて流動する。そして、チップ存在領域に到達した溶融樹脂Ｔａは、基板１１の中央領域において基板１１とチップ１３との間の幅狭領域に入り込んで流量が低下する。チップ１３と基板１１との間の突起状電極１２も溶融樹脂Ｔａの流れを塞ぐため、流量を低下させる。このとき、基板１１の側方領域において、所定時間、可動ブロック１６により側方流路１５を絞ることにより溶融樹脂Ｔａの流量を低下させる。その結果、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域と側方流路１５とにおいて、溶融樹脂Ｔａの流動速度が近付いて、キャビティＭＣの内部を流動する溶融樹脂Ｔａの流動終端側では溶融樹脂Ｔａの先頭部分がキャビティＭＣの他辺Ｅに略平行になる。これにより、流動終端（他辺Ｅ）において外方側から内方側に溶融樹脂Ｔａが回り込んで、空気を取り囲むことが防止される。
次いで、キャビティＭＣに溶融樹脂Ｔａが充填されると、プランジャ２５の上方移動に伴って、プランジャ２５が溶融樹脂Ｔａを押し出す力が上昇する（図６の「トランスファ力」Ｔ２～Ｔ４時点）。そして、圧縮スプリングＳｐの付勢力とキャビティＭＣを流動する溶融樹脂Ｔａから可動ブロック１６に作用する力との合計が、駆動機構Ｄｓの駆動力よりも上回ったとき、可動ブロック１６の先端１６ａが上型ＵＭのキャビティＭＣに隣接する内面と面一となるまで、可動ブロック１６が自然と上昇する（図５の♯５６、図６の「可動ブロック位置」Ｔ３時点）。本実施形態では、駆動機構Ｄｓの駆動力を一定にした状態で、キャビティＭＣを流動する溶融樹脂Ｔａの力によって可動ブロック１６を上昇させているため、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域に滞留している空気は、側方流路１５の方向に流動して、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域より外部に排出される。これにより、基板１１とチップ１３との間にある空気を除去することが可能となり、樹脂封止済基板Ｓｂにボイドが発生し難く、成形精度を向上させることができる。
トランスファ力が設定値に達すると、制御部６は、トランスファ力を保持して、所定時間、キュアを実行する（図６の「トランスファ力」Ｔ４～Ｔ７時点）。この設定値は、キュアを開始するトランスファ力として予め設定することができ、トランスファ力は荷重センサＷｂで計測することができる。キュアを開始してから、第一設定時間を経過したとき、制御部６は、駆動機構Ｄｓの駆動力をＨｉｇｈからＬｏｗ（例えば、０ｔ）に低下させる（図５の♯５７，図６の「シリンダ駆動力」Ｔ５時点）。この第一設定時間は、トランスファ力が設定値に達してからの経過時間（キュア開始してから数秒後）として予め設定することができる。駆動機構Ｄｓの駆動力をＬｏｗ（例えば、０ｔ）に低下させることにより、仮に可動ブロック１６がキャビティＭＣを流動する溶融樹脂Ｔａの力によって上昇していなかったとしても、圧縮スプリングＳｐの付勢力により、確実に上昇させることができる。
キュアを開始してから、第二設定時間を経過したとき、制御部６は、駆動機構Ｄｓの駆動力をＬｏｗからＭｉｄｄｌｅ（例えば１ｔ）に上昇させる（図５の♯５８，図６の「シリンダ駆動力」Ｔ６時点）。この第二設定時間は、第一設定時間より長く、キュアを終了する前の時間（数秒前）として予め設定することにより、キュアを実行する所定時間から設定された時間を減算したものである。なお、本実施形態では、キュア終了前の駆動機構Ｄｓの駆動力をＭｉｄｄｌｅに設定しているが、樹脂封止済基板Ｓｂに欠けが生じない駆動力であれば良い。
キュアを終了した後、制御部６は、型締め機構３５のクランプ力を低下させることにより可動プラテン３４を下方に移動させて成形型Ｃの型開きを行う（図２参照、図６の「クランプ力」Ｔ７時点）。そして、樹脂封止済基板ＳｂをキャビティＭＣから離型させて、樹脂成形を終了する（図５の♯５９）。本実施形態では、キュアを終了する前に駆動機構Ｄｓの駆動力をＭｉｄｄｌｅに上昇させているので、下降する可動ブロック１６により樹脂封止済基板Ｓｂの離型をアシストすることができる（図６の「可動ブロック位置」Ｔ７以降）。この樹脂封止済基板Ｓｂをアンローダ４２により基板収容部４６に収容する（図１も参照）。
［別実施形態］
以下、上述した実施形態と同様の部材については、理解を容易にするため、同一の用語、符号を用いて説明する。
以下、上述した実施形態と同様の部材については、理解を容易にするため、同一の用語、符号を用いて説明する。
＜１＞図７に示すように、本実施形態における成形対象物は、基板１１の中央領域にチップ１３が実装されており、基板１１の側方領域にコンデンサ、コイル、抵抗等の複数の個別受動部品１４が実装されている。この場合、側方流路１５を絞る複数の可動ブロック１６Ａが、個別受動部品１４を回避する位置に設置されることとなる。この可動ブロック１６Ａは、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度と、個別受動部品１４の流動抵抗や実装面積等を加味して、サイズや配置が決定される。つまり、シミュレーションにより、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域と側方流路１５とにおいて、溶融樹脂Ｔａの流動速度が近付くように、可動ブロック１６Ａのサイズや配置を決定すれば良い。
＜２＞図８に示すように、本実施形態における成形対象物は、基板１１の中央領域にチップ１３が実装されており、チップ１３の両側方全域にコンデンサ、コイル、抵抗等の複数の個別受動部品１４が密集して実装されている。この場合、チップ１３の側方領域に可動ブロック１６Ｂを配置できないため、側方流路１５を絞る一対の可動ブロック１６Ｂが、基板１１の側方領域のうちチップ１３よりもゲート２３側に配置されている。その結果、ゲート２３からチップ１３までの間で、基板１１の側方領域における溶融樹脂Ｔａの流路が絞られ、チップ１３が存在しないキャビティＭＣの外方側における溶融樹脂Ｔａの流動速度と、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度とを、近付けることができる。本実施形態における可動ブロック１６Ｂにおいても、基板１１とチップ１３との間の幅狭領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度と、個別受動部品１４の流動抵抗や実装面積等を加味して、サイズや配置が決定される。
＜３＞可動ブロック１６を駆動させる駆動機構Ｄｓの流体は、液体を用いても良い。また、制御部６により駆動機構Ｄｓの駆動力を変化させる制御形態は、上述した実施形態に限定されない。例えば、キュア開始後の駆動機構Ｄｓの駆動力を低下させる制御を省略したり、キュア終了前の駆動機構Ｄｓの駆動力を上昇させる制御を省略したりしても良い。
＜４＞上述した実施形態における可動ブロック１６，１６Ａ，１６Ｂは、側方流路１５のみに配置したが、キャビティＭＣの内部流路のうち、ゲート２３又はエアベント２６に隣接して配置しても良い。
＜５＞成形モジュール３は、離型フィルム供給機構（不図示）を有していても良い。この離型フィルム供給機構は、離型フィルムを上型ＵＭに供給し、供給された離型フィルムを上型ＵＭの型面に吸着させる。離型フィルムを上型ＵＭの型面に吸着させることにより、離型が容易となり、上型ＵＭにおいて可動ブロック１６が移動するための隙間に溶融樹脂Ｔａが流入することを防止できる。
＜５＞成形モジュール３は、離型フィルム供給機構（不図示）を有していても良い。この離型フィルム供給機構は、離型フィルムを上型ＵＭに供給し、供給された離型フィルムを上型ＵＭの型面に吸着させる。離型フィルムを上型ＵＭの型面に吸着させることにより、離型が容易となり、上型ＵＭにおいて可動ブロック１６が移動するための隙間に溶融樹脂Ｔａが流入することを防止できる。
＜６＞可動ブロック１６の先端１６ａに凹凸部位を施しても良い。この場合、可動ブロック１６を基板１１に密着させたとき、凹凸部位により側方流路１５を絞ることができる。先端１６ａや凹凸部位が基板１１に当接するので、可動ブロック１６と基板１１との間の間隙を精緻に制御する必要がない。
＜７＞上記実施形態では、突起状電極１２は格子状に配置されている例を示したが、二次元アレイ状に配置されていればよく、例えば、２本のアレイが配置された形態でも良い。
＜８＞ポット２１、キャビティブロック及びカルブロックは、上型ＵＭ又は下型ＬＭの何れに設けても良い。また、ゲート２３をキャビティＭＣの一辺Ｓ全域に亘って設けても良く、ゲート２３の配置や数量は特に限定されない。また、樹脂封止前基板Ｓａ等の成形対象物を上型ＵＭに固定し、キャビティＭＣを下型ＬＭに設けても良い。
＜９＞樹脂封止される成形対象物はフリップチップ基板に限定されず、半導体チップが実装された基板であればどのようなものであっても良い。また、複数の半導体チップが実装された基板を一括して樹脂封止するＭＡＰ（molded array packaging）を製造するために、上述した樹脂成形装置Ｄを用いても良い。
＜１０＞上述した実施形態では、チップ１３の表面を露出成形する形態で説明したが、チップ１３の表面を樹脂封止する形態であっても良い。この場合、ゲート２３からエアベント２６に向けてチップ１３の上面を流れる溶融樹脂Ｔａの流れを一時的に止める可動ブロック１６が、チップ１３の上方に備えられていても良い。
［上記実施形態の概要］
以下、上述の実施形態において説明した樹脂成形装置Ｄ及び樹脂成形品の製造方法の概要について説明する。
以下、上述の実施形態において説明した樹脂成形装置Ｄ及び樹脂成形品の製造方法の概要について説明する。
（１）樹脂成形装置Ｄの特徴構成は、基板１１上にチップ１３が配置された樹脂封止前基板Ｓａ（成形対象物）を保持し、ゲート２３から溶融樹脂Ｔａ（樹脂材料）が供給されるキャビティＭＣを有する成形型Ｃと、成形型Ｃを型締めする型締め機構３５と、成形型Ｃ及び型締め機構３５の作動を制御する制御部６と、を備え、成形型Ｃは、チップ１３が配置されていないキャビティＭＣの内部流路の少なくとも一部（側方流路１５）を絞る可動ブロック１６と、可動ブロック１６をエア（流体）により駆動させる駆動機構Ｄｓと、を含んでおり、制御部６は、樹脂封止前基板Ｓａ（成形対象物）を樹脂成形するとき、駆動機構Ｄｓの駆動力を変化させる制御を実行する。
本構成では、チップ１３が配置されていないキャビティＭＣの内部流路の少なくとも一部を絞る可動ブロック１６を設けている。その結果、キャビティＭＣのチップ１３が存在しない領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度と、キャビティＭＣのチップ１３が存在する領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度とを近付けることができる。これにより、キャビティＭＣのチップ１３が存在しない領域からチップ１３側に溶融樹脂Ｔａが回り込んで空気を取り囲むことが防止される。さらに、本構成では、樹脂封止前基板Ｓａ（成形対象物）を樹脂成形するとき、エアにより駆動させる駆動機構Ｄｓの駆動力を変化させる。これにより、例えば、可動ブロック１６の付勢力を一定にする場合に比べて、状況に応じて駆動機構Ｄｓの駆動力を変化させるため、簡便な構成で成形精度を向上させることができる。
（２）制御部６は、型締め機構３５のクランプ力が所定値に達したとき、駆動機構Ｄｓの駆動力を上昇させても良い。
本構成のように、型締め機構３５のクランプ力が所定値に達したとき、駆動機構Ｄｓの駆動力を上昇させれば、型締め前に可動ブロック１６が成形型Ｃに強く当接して、成形型Ｃが変形するといった不都合を防止することができる。
（３）制御部６は、キュア開始後に、駆動機構Ｄｓの駆動力を低下させても良い。
本構成のように、キュア開始後に駆動機構Ｄｓの駆動力を低下させれば、可動ブロック１６をキャビティＭＣ外に確実に移動させることができる。
（４）前記制御部は、キュア終了前に、駆動機構Ｄｓの駆動力を上昇させても良い。
本構成では、キュア終了前に駆動機構Ｄｓの駆動力を上昇させているので、可動ブロック１６が樹脂封止済基板Ｓｂの離型をアシストすることができる。
（５）樹脂成形品の製造方法の特徴は、ゲート２３から供給された溶融樹脂Ｔａ（樹脂材料）をキャビティＭＣに充填させることにより、基板１１上にチップ１３が配置された樹脂封止前基板Ｓａ（成形対象物）の樹脂成形を行う成形工程を含み、成形工程では、エア（流体）により駆動させる駆動機構Ｄｓにより可動ブロック１６を移動させてチップ１３が配置されていないキャビティＭＣの内部流路の少なくとも一部（側方流路１５）を絞り、駆動機構Ｄｓによる駆動力を変化させながら樹脂封止前基板Ｓａ（成形対象物）の樹脂成形を行う点にある。
本方法では、成形工程において、キャビティＭＣのチップ１３が存在しない領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度と、キャビティＭＣのチップ１３が存在する領域における溶融樹脂Ｔａの流動速度とを近付けることができる。これにより、キャビティＭＣのチップ１３が存在しない領域からチップ１３側に溶融樹脂Ｔａが回り込んで空気を取り囲むことが防止される。さらに、本方法では、樹脂封止前基板Ｓａを樹脂成形するとき、エアにより駆動させる駆動機構Ｄｓの駆動力を変化させる。これにより、例えば、可動ブロック１６の付勢力を一定にする場合に比べて、状況に応じて駆動機構Ｄｓの駆動力を変化させるため、成形精度を向上させることができる。
なお、上述した実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能である。また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
本発明は、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法に利用可能である。特に、封止樹脂の厚さが１ｍｍ以上の厚物パッケージの場合や、車載用パッケージにおいて有効であり、基板とチップの間が１００μｍ以下のフリップチップ基板をモールドアンダーフィルする場合に有効である。
１１ ：基板
１３ ：チップ
１５ ：側方流路（キャビティの内部流路の少なくとも一部）
１６ ：可動ブロック
２３ ：ゲート
３５ ：型締め機構
Ｃ ：成形型
Ｄ ：樹脂成形装置
ＭＣ ：キャビティ
Ｓａ ：樹脂封止前基板（成形対象物）
Ｓｂ ：樹脂封止済基板（樹脂成形品）
Ｔａ ：溶融樹脂（樹脂材料）
１３ ：チップ
１５ ：側方流路（キャビティの内部流路の少なくとも一部）
１６ ：可動ブロック
２３ ：ゲート
３５ ：型締め機構
Ｃ ：成形型
Ｄ ：樹脂成形装置
ＭＣ ：キャビティ
Ｓａ ：樹脂封止前基板（成形対象物）
Ｓｂ ：樹脂封止済基板（樹脂成形品）
Ｔａ ：溶融樹脂（樹脂材料）
Claims (4)
- 基板上にチップが配置された成形対象物を保持し、ゲートから樹脂材料が供給されるキャビティを有する成形型と、
前記成形型を型締めする型締め機構と、
前記成形型及び前記型締め機構の作動を制御する制御部と、を備え、
前記成形型は、前記チップが配置されていない前記キャビティの内部流路の少なくとも一部を絞る可動ブロックと、当該可動ブロックを流体により駆動させる駆動機構と、を含んでおり、
前記制御部は、前記成形対象物を樹脂成形するとき、前記駆動機構の駆動力を変化させる制御を実行し、前記型締め機構のクランプ力が所定値に達したとき、前記駆動機構の駆動力を上昇させる樹脂成形装置。 - 前記制御部は、キュア開始後に、前記駆動機構の駆動力を低下させる請求項１に記載の樹脂成形装置。
- 前記制御部は、キュア終了前に、前記駆動機構の駆動力を上昇させる請求項１又は２に記載の樹脂成形装置。
- 請求項１～３の何れか一項に記載の樹脂成形装置を用いた樹脂成形品の製造方法であって、
前記ゲートから供給された前記樹脂材料を前記キャビティに充填させることにより、前記基板上に前記チップが配置された前記成形対象物の樹脂成形を行う成形工程を含み、
前記成形工程では、前記流体により駆動させる前記駆動機構により前記可動ブロックを移動させて前記チップが配置されていない前記キャビティの内部流路の少なくとも一部を絞り、前記駆動機構による駆動力を変化させ、前記型締め機構のクランプ力が所定値に達したときに前記駆動機構の駆動力を上昇させて前記成形対象物の樹脂成形を行う樹脂成形品の製造方法。
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