TWI603403B - 模具 - Google Patents

Description

模具

本發明之實施形態係關於一種模具。

有例如將積層之複數個半導體元件藉由樹脂等密封之半導體裝置等。此種半導體裝置係例如藉由使用模具之轉注成型裝置製造。例如，若未適當地填充樹脂，則發生成型不良。期望成型性良好之模具。

本發明之實施形態提供一種成型性良好之模具。 根據本發明之實施形態，模具包含基板夾固面、模穴部、吸引部、排氣口部、第1中間模穴、第2中間模穴、及開閉部。上述基板夾固面與被處理基板之表面相接。上述模穴部自上述基板夾固面退縮。上述吸引部自上述基板夾固面退縮。上述排氣口部係設置於上述模穴部與上述吸引部之間之路徑上，與上述模穴部連結，成為上述模穴部內之氣體之排出路徑，且自上述基板夾固面以排氣口部深度退縮。上述第1中間模穴係於上述路徑上設置於上述排氣口部與上述吸引部之間，與上述排氣口部連結，自上述基板夾固面退縮，且具有相對於與連結上述吸引部與上述模穴部之最短距離路徑對應之線段垂直、且沿著上述基板夾固面之方向之第1寬度。上述第2中間模穴係於上述路徑上設置於上述第1中間模穴與上述吸引部之間，與上述第1中間模穴連結，以較上述排氣口部深度深之第2中間模穴深度自上述基板夾固面退縮，且具有相對於與連結上述吸引部與上述模穴部之最短距離路徑對應之線段垂直、且沿著上述基板夾固面之方向之第2寬度。上述第2寬度較上述第1寬度更窄。上述開閉部係於上述路徑上設置於上述第2中間模穴與上述吸引部之間且開閉上述路徑。

以下，一面參照圖式一面對本發明之各實施形態進行說明。 圖式係模式性或概念性者，各部分之厚度與寬度之關係、及部分間之大小之比例等未必與實物相同。即使於顯示相同部分之情形時，亦有根據圖式使彼此之尺寸或比率不同而顯示之情形。 於本案說明書與各圖中，對與已出現之圖相關性敘述者相同之要素標註相同之符號並適當省略詳細之說明。 圖1係例示實施形態之模具之模式性俯視圖。 圖2(a)及圖2(b)係例示實施形態之模具及轉注成型裝置之模式性剖視圖。 圖1係自圖2(a)之箭頭AA觀察之俯視圖。圖2(a)係與圖1之A1-A2線剖面對應之剖視圖。圖2(b)係與圖1之B1-B2線剖面對應之剖視圖。 如圖2(a)所示，實施形態之模具10M包含第1模具10、與第2模具20。第1模具10之主面10a係以與第2模具20之主面20a對向之方式配置。圖2(a)顯示2個模具彼此遠離之狀態之例。 於該例中，於第2模具20之主面20a之上，配置有被處理物70之被處理基板71。於被處理基板71之上，設置有例如半導體晶片72。被處理基板71及半導體晶片72成為所製造之半導體裝置之一部分。 於實施形態中，亦可於第1模具10之上配置被處理基板71，於其上配置第2模具20。於實施形態中，第1模具10之位置與第2模具20之位置可彼此交換。 將相對於以自第2模具20朝向第1模具10之方向為Z軸方向之Z軸方向垂直之1個方向設為X軸方向。將相對於Z軸方向及X軸方向垂直之方向設為Y軸方向。 於2個模具之間配置被處理基板71，於2個模具閉合之狀態下，基板夾固部之表面係例如與被處理基板71相接。 圖2(b)顯示2個模具閉合之狀態。 如圖2(a)及圖2(b)所示，第1模具10具有基板夾固面11(基板夾固部之表面)。如圖2(b)所示，於第1模具10與第2模具20之間配置被處理基板71(被處理物70)時，基板夾固面11係與被處理基板71之表面71a相接。藉由基板夾固面11、與第2模具20之表面(主面20a)，夾固被處理基板71。 如圖2(a)所示，於第1模具10之主面10a設置有凹部。將樹脂40導入至凹部。樹脂40係加工成與凹部之形狀相應之形狀，而製作半導體裝置。 於該例中，於第1模具10之主面10a，作為凹部，設置有剔除部10u、澆道10r、澆口部10g、模穴部10c、排氣口部10v、第1中間模穴10d、第2中間模穴10f、及吸引部10e。該等各部係自第1模具10之主面10a之平坦部(基板夾固面11)退縮之區域。該等各部相連。 於該例中，於第1模具10設置有開閉部12。開閉部12係例如阻斷銷。設置有使開閉部12動作之驅動部12d。藉由利用驅動部12d驅動之開閉部12之動作，形成例如凹部與外部連接之狀態與未連接之狀態。 吸引部10e係與吸引路徑20p之一端連接。吸引路徑20p之另一端係連接於減壓裝置(例如排氣泵等、未圖示)。 於2個模具之間配置有被處理物70，以該等模具靠近而2個模具之一部分彼此相接之方式設置。例如，開閉部12於開狀態下，模穴部10c內之氣體(例如空氣或來自樹脂40之外部氣體)係經由排氣口部10v、第1中間模穴10d、第2中間模穴10f、吸引部10e及吸引路徑20p被排出。吸引部10e係例如氣體吸引部。對內部之氣體經排出之模穴部10c導入樹脂40。於該例中，吸引路徑20p係設置於第2模具20。於實施形態中，吸引路徑20p亦可設置於第1模具10。 樹脂40係經由設置於模具10M之罐部23而導入。於該例中，罐部23係設置於第2模具20。於實施形態中，罐部23亦可設置於第1模具10。自罐部23填充樹脂40。 於實施形態中，轉注成型裝置110包含模具10M、與轉注部31。於該例中，設置有柱塞32。此外，亦可設置未圖示之控制部。控制部係例如進行經由吸引部10e自模具10M內之空間排出氣體之控制、及基於轉注部31之動作而將樹脂40向模具10M內之空間導入之控制。 罐部23之至少一部分係例如筒狀。於罐部23之內部配置柱塞32。於柱塞32之端部配置樹脂40。轉注部31例如可於上下(沿著Z軸方向)移動。藉由轉注部31之動作，柱塞32移動，將樹脂40供給至模具10M內(即、第1模具10與第2模具20之間)。 例如，開閉部12於開狀態下，將樹脂40導入至剔除部10u。通過剔除部10u之樹脂40係通過澆道10r到達澆口部10g。其後，將樹脂40導入至模穴部10c。例如，樹脂40通過排氣口部10v而到達第1中間模穴10d及第2中間模穴10f時，開閉部12設為閉狀態。模穴部10c、排氣口部10v、第1中間模穴10d及第2中間模穴10f成為大致密閉空間，於該等各部內，藉由較高之壓力填充樹脂40。此處，所謂大致密閉空間意指容許為了使開閉部12可動所需之開閉部12與第1模具10之間隙等、模具10M之構成零件間之微小之間隙。 如此，實施形態之模具10M(於該例中為第1模具10)包含基板夾固面11、模穴部10c、吸引部10e、排氣口部10v、第1中間模穴10d、第2中間模穴10f、及開閉部12。基板夾固面11與被處理基板71之表面71a相接(參照圖2(b))。模穴部10c自基板夾固面11退縮(參照圖2(a))。吸引部10e自基板夾固面11退縮(參照圖2(a))。 排氣口部10v係設置於模穴部10c與吸引部10e之間之路徑10p上(參照圖1及圖2(a))。排氣口部10v係與模穴部10c連結，成為模穴部10c內之氣體之排出路徑。模穴部10c係自基板夾固面11以排氣口部深度Dc退縮(參照圖2(a))。 第1中間模穴10d係於路徑10p上，設置於排氣口部10v與吸引部10e之間(參照圖1及圖2(a))。第1中間模穴10d與排氣口部10v連結，第1中間模穴10d自基板夾固面11退縮。第1中間模穴10d具有第1寬度W1(參照圖1)。第1寬度W1係相對於與連結吸引部10e與模穴部10c之最短距離路徑對應之線段垂直，且沿著基板夾固面11之方向(X-Y平面內之1個方向)之寬度。於該例中，第1寬度W1係X軸方向之長度。第1中間模穴10d係以第1中間模穴深度Dd，自基板夾固面11退縮(參照圖2(a))。於該例中，第1中間模穴深度Dd較排氣口部深度Dv深。 第2中間模穴10f係於路徑10p上，設置於第1中間模穴10d與吸引部10e之間(參照圖1及圖2(a))。第2中間模穴10f與第1中間模穴10d連結。第2中間模穴10f自基板夾固面11退縮。第2中間模穴10f具有第2寬度W2(參照圖1)。第2寬度W2係相對於與連結吸引部10e與模穴部10c之最短距離路徑對應之線段垂直，且沿著基板夾固面11之方向(X-Y平面內之1個方向)之寬度。於該例中，第2寬度W2係X軸方向之長度。於實施形態中，第2長度W2較第1寬度W1窄。第2中間模穴10f係以第2中間模穴深度Df，自基板夾固面11退縮。第2中間模穴深度Df較排氣口部深度Dv深(參照圖2(a))。 開閉部12(例如阻斷銷)係於路徑10p上，設置於第2中間模穴10f與吸引部10e之間。開閉部12例如進行上下動作及旋轉動作之至少一者。藉此，開閉部12可開閉第2中間模穴10f與吸引部10e之間之連通部分。 例如，有設置較淺之排氣口部10v，不設置上述之較深之中間模穴之第1參考例。於第1參考例中，將開閉部12設為開狀態，將樹脂40導入至模具10M之模穴部10c，於通過排氣口部10v後將開閉部12設為閉狀態，對樹脂40施加較高之壓力。於開閉部12自開狀態向閉狀態之切換之時序不適當之情形時，例如產生樹脂40之未填充、或樹脂40之洩漏。於該參考例中，有成型性不充分之情形。 相對於此，於實施形態中，設置中間模穴(第1中間模穴10d及第2中間模穴10f)。例如，第2中間模穴深度Df較排氣口部深度Dv深。藉此，例如通過排氣口部10v之樹脂40之速度於第2中間模穴10f中變慢。藉此，用以獲得適當之成型狀態之開閉部12之切換之時序之容限擴大。例如，可抑制樹脂40之未填充、或樹脂40之洩漏。根據實施形態，可提供成型性良好之模具。 於設置較淺之排氣口部10v，不設置如上述之第1中間模穴10d及第2中間模穴10f之第1參考例中，於較淺之排氣口部10v中，由於路徑之剖面積較小，故有經由排氣口部10v之模穴部10c內之減壓變得不充分之情形。例如，於模穴部10c中，排氣容易成為局部。例如，有根據模穴部10c內之位置而脫氣變得不充分之情形。因此，有向模穴部10c之樹脂40之填充性部分變差之情形。 另一方面，有設置較淺之排氣口部10v，不設置1種中間模穴(例如寬度較窄之第2中間模穴10f)之第2參考例。由於中間模穴之寬度較窄，故例如排氣容易變得局部，而有因模穴部10c內之位置不同而脫氣變得不充分之情形。因此會有向模穴部10c填充樹脂40之填充性局部變差之情形。 於實施形態中，除較淺之排氣口部10v外，亦設置寬度較寬之第1中間模穴10d、與寬度較窄之第2中間模穴10f。於寬度較寬之第1中間模穴10d中，內部之氣壓容易於面內變得均勻。藉此，容易達到模穴部10c之內部均勻之脫氣。藉此，可於面內使填充性均勻而良好。根據實施形態，可提供成型性良好之模具。 於實施形態中，例如第2寬度W2較佳為第1寬度W1之1/100倍以上1/5倍以下。若不足1/100倍，第2寬度W2變得過窄，例如脫氣變得困難。若超過1/5倍，則第2寬度W2變得過寬，例如，容易產生樹脂洩漏。 於實施形態中，較佳為第1中間模穴10d之第1中間模穴深度Dd較排氣口部深度Dv更深。藉此，例如，通過排氣口部10v之樹脂40之速度於第2中間模穴10f變慢。藉此，用以獲得適當之成型狀態之開閉部12之切換之時序之容限擴大。例如，可抑制樹脂40未填充、或樹脂40洩漏。 於實施形態中，較佳為排氣口部10v之第3寬度W3(參照圖2(a))較第2中間模穴10f之第2寬度W2更寬。第3寬度W3係相對於與連結吸引部10e與模穴部10c之最短距離路徑對應之線段垂直、且沿著基板夾固面11之方向(X-Y平面內之1個方向)之寬度。於該例中，第3寬度W3係X軸方向之長度。藉由第3寬度W3較第2寬度W2更寬，可有效地進行自模穴部10c之脫氣。例如，第3寬度W3亦可與第1寬度W1實質上相同。 於實施形態中，較佳為例如第2寬度W2為第3寬度W3之1/100倍以上1/5倍以下。於不足1/100倍之情形時，第2寬度W2變得過窄，例如脫氣變得困難。若超過1/5倍，則第2寬度W2變得過寬，例如，容易產生樹脂洩漏。 於實施形態中，於設置澆口部10g之情形時，將澆口部10g設為較排氣口部10v之深度更深。即，模具10M(第1模具10)進而包含自基板夾固面11以澆口部深度Dg退縮之澆口部10g(參照圖2(a))。於澆口部10g與排氣口部10v之間之至少一部分設置有模穴部10c。排氣口部深度Dv較澆口部深度Dg更淺。 以下，對轉注成型裝置110之動作之例進行說明。 圖3～圖7係例示使用實施形態之模具之轉注成型裝置之動作之步驟順序之模式性剖視圖。 如圖3所示，於第1模具10與第2模具20之間，配置被處理物70，並閉合該等模具。且，將該等模具之間之空間減壓。 如圖4所示，藉由轉注部31之驅動，柱塞32朝上方移動。藉此，將樹脂40供給至模穴部10c內。 如圖5所示，樹脂40通過模穴部10c及排氣口部10v，而到達第1中間模穴10d。再者，樹脂40到達第2中間模穴10f。 如圖6所示，檢測該狀態，將開閉部12(阻斷銷)設為閉狀態。 如圖7所示，開閉部12於閉狀態下，進而供給樹脂40。將樹脂40填充至第2中間模穴10f。一面施加較高之填充壓力，一面使樹脂40熱硬化。 例如，以降低成本為目的，考慮廢止填充於含有TSV(Through Silicon Via：穿矽通孔)之晶片積層間之間隙之底部填充膠樹脂，而由塑模樹脂統一填充。例如，有一面將模具之模穴內減壓一面填充樹脂，且於即將完成填充之前使阻斷銷作動之方法。然而，於為了填充較窄之間隙而使樹脂之黏度下降之情形時，即使使用此種方法，亦容易產生樹脂洩漏或未填充。 於實施形態中，藉由於阻斷銷近前側設置攔截樹脂之部分(排氣口部10v)，可使阻斷銷作動延遲。且，藉由於排氣口部10v與阻斷銷之間，設置第1中間模穴10d及第2中間模穴10f，可擴大阻斷銷之動作之時序之容限。且，藉由設置寬度較寬之第1中間模穴10d、與寬度較窄之第2中間模穴10f，模穴部10c之內部之均勻之脫氣變得容易。藉此，可於面內使填充性均勻而良好。 圖8係例示實施形態之模具之模式性俯視圖。 如圖8所示，於實施形態於其他模具10Ma中，亦設置有第1中間模穴10d、第2中間模穴10f、吸引部10e及開閉部12。於模具10Ma中，第3寬度W3較第1寬度W1寬。除此以外，與模具10M相同。於模具10Ma中，第2寬度W2亦較第1寬度W1窄。於模具10Ma中，亦可獲得良好之成型性。 圖9係例示實施形態之模具之模式性俯視圖。 如圖9所示，於實施形態於其他模具10Mb中，亦設置有第1中間模穴10d、第2中間模穴10f、吸引部10e及開閉部12。於模具10Mb中，相對於1個模穴部10c，設置有複數個吸引部10e及複數個第2中間模穴10f。且，第1中間模穴10d係設置於複數個第2中間模穴10f之各者。於模具10Mb中，第3寬度W3亦較第1寬度W1寬。除此以外，與模具10M相同。於模具10Mb中，第2寬度W2亦較第1寬度W1窄。於模具10Mb中，亦可獲得良好之成型性。 於上述之模具10M、10Ma及10Mb中，亦可於自第2中間模穴10f朝向第1中間模穴10d之方向上擴大寬度。亦可將寬度連續地擴大。 根據實施形態，可提供成型性良好之模具。 以上，一面參照具體例，一面對本發明之實施形態進行說明。然而，本發明之實施形態並非限定於該等具體例者。例如，關於模具所包含之模穴部、排氣口部、中間模穴、吸引部、基板夾固部及開閉部、以及轉注成型裝置所包含之轉注部、感測器部及控制部等之各要素之具體之構成，只要藉由本領域技術人員自周知之範圍適當選擇而相同地實施本發明，可獲得相同之效果，則仍包含於本發明之範圍內。 又，將各具體例之任意2個以上之要素於技術上可能之範圍進行組合者，只要包含本發明之主旨則亦包含於本發明之範圍內。 此外，作為本發明之實施形態而基於上述之模型，本領域技術人員可適當設計變更而實施之所有模型，只要包含本發明之主旨，則亦屬於本發明之範圍。 此外，於本發明之思想範疇中，若為本領域技術人員，則可想到各種變更例及修正例，了解關於其等變更例及修正例亦屬於本發明之範圍。 雖已說明本發明之若干實施形態，但該等實施形態係作為例子而提示者，並非意圖限定發明之範圍。該等新穎之實施形態可以其他各種形態實施，於不脫離發明主旨之範圍內，可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態或其變形包含於發明範圍或主旨內，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等之範圍內。 [ 相關申請案 ]本申請案享有以日本專利申請案2016-48829號(申請日：2016年3月11日)為基礎申請案之優先權。本申請案係藉由參照該基礎申請案而包含基礎申請案之全部內容。

10 第1模具 10a 主面 10c 模穴部 10d 第1中間模穴 10e 吸引部 10f 第2中間模穴 10g 澆口部 10M 模具 10Ma 模具 10Mb 模具 10p 路徑 10r 澆道 10u 剔除部 10v 排氣口部 11 基板夾固面 12 開閉部 12d 驅動部 20 第2模具 20a 主面 20p 吸引路徑 23 罐部 31 轉注部 32 柱塞 40 樹脂 70 被處理物 71 被處理基板 71a 表面 72 半導體晶片 110 轉注成型裝置 AA 箭頭 Dc 排氣口部深度 Dd 第1中間模穴深度 Df 第2中間模穴深度 Dg 澆口部深度 Dv 排氣口部深度 W1 第1寬度 W2 第2寬度 W3 第3寬度 X 方向 Y 方向 Z 方向

圖1係例示實施形態之模具之模式性俯視圖。 圖2(a)及(b)係例示實施形態之模具及轉注成型裝置之模式性剖視圖。 圖3係例示使用實施形態之模具之轉注成型裝置之動作之步驟順序之模式性剖視圖。 圖4係例示使用實施形態之模具之轉注成型裝置之動作之步驟順序之模式性剖視圖。 圖5係例示使用實施形態之模具之轉注成型裝置之動作之步驟順序之模式性剖視圖。 圖6係例示使用實施形態之模具之轉注成型裝置之動作之步驟順序之模式性剖視圖。 圖7係例示使用實施形態之模具之轉注成型裝置之動作之步驟順序之模式性剖視圖。 圖8係例示實施形態之其他模具之模式性俯視圖。 圖9係例示實施形態之其他模具之模式性俯視圖。

10c 模穴部 10d 第1中間模穴 10e 吸引部 10f 第2中間模穴 10g 澆口部 10M 模具 10r 澆道 10u 剔除部 10v 排氣口部 12 開閉部 W1 第1寬度 W2 第2寬度 W3 第3寬度 X 方向 Y 方向 Z 方向

Claims (3)

1. 一種模具，其包含： 基板夾固面，其與被處理基板之表面相接； 模穴部，其自上述基板夾固面退縮； 吸引部，其自上述基板夾固面退縮； 排氣口部，其設置於上述模穴部與上述吸引部之間之路徑上，與上述模穴部連結，成為上述模穴部內之氣體之排出路徑，且自上述基板夾固面以排氣口部深度退縮； 第1中間模穴，其係於上述路徑上設置於上述排氣口部與上述吸引部之間，與上述排氣口部連結，自上述基板夾固面退縮，且具有相對於與連結上述吸引部與上述模穴部之最短距離路徑對應之線段垂直、且沿著上述基板夾固面之方向之第1寬度； 第2中間模穴，其係於上述路徑上設置於上述第1中間模穴與上述吸引部之間，與上述第1中間模穴連結，以較上述排氣口部深度更深之第2中間模穴深度自上述基板夾固面退縮，且具有相對於與連結上述吸引部與上述模穴部之最短距離路徑對應之線段垂直、且沿著上述基板夾固面之方向之第2寬度，且上述第2寬度較上述第1寬度更窄；及 開閉部，其係於上述路徑上設置於上述第2中間模穴與上述吸引部之間且開閉上述路徑。
2. 如請求項1之模具，其中上述第1中間模穴係以較上述排氣口部深度更深之第1中間模穴深度自上述基板夾固面退縮。
3. 如請求項1或2之模具，其中上述排氣口部具有相對於與連結上述吸引部與上述模穴部之最短距離路徑對應之線段垂直且沿著上述基板夾固面之方向之第3寬度，且 上述第3寬度較上述第2寬度更寬。