(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を樹脂封止する樹脂封止方法であって、
リリースフィルムを介して樹脂封止領域をエアシールすると共に、前記半導体チップ又は半導体装置とキャビティの底面とを離間して被成形品をクランプし、前記樹脂封止金型の前記被成形品の基板をクランプするクランプ面に設けたエアベント部を介してリリースフィルムをエア吸引して前記リリースフィルムを前記基板及び、前記半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させ、
エア吸引しながらポットから樹脂を圧送して、前記半導体チップ又は半導体装置と基板との接合部と、隣接する半導体チップ又は半導体装置の中間部分に樹脂を充填し、
前記エアベント部が樹脂によって塞がれた後、樹脂の注入圧力により前記リリースフィルムをキャビティ内に押し上げながらキャビティに樹脂を充填することにより前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を樹脂封止することを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項２】
基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を樹脂封止する樹脂封止方法であって、
リリースフィルムを介して樹脂封止領域をエアシールしてクランプすると共に、前記樹脂封止金型の前記被成形品の基板をクランプするクランプ面に設けたエアベント部を介してリリースフィルムをエア吸引して前記リリースフィルムを前記基板及び、前記半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させ、
前記樹脂封止金型に型開閉方向に可動に支持されると共に付勢手段により被成型品をクランプする方向に常時付勢して設けられたキャビティブロックにより前記被成形品の前記半導体チップ又は半導体装置の上面を押接すると共に、エア吸引しながら、ポットから樹脂を圧送して、前記半導体チップ又は半導体装置と基板との接合部と、隣接する半導体チップ又は半導体装置の中間部分に樹脂を充填し、
前記エアベント部が樹脂によって塞がれた後、前記付勢手段による付勢力に抗して樹脂の注入圧力により前記キャビティブロックを押し上げ、キャビティに樹脂を充填することにより前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を覆って樹脂封止することを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項３】
前記被成形品が基板上にマトリクス状に複数の半導体チップ又は半導体装置が搭載されたものであり、
前記リリースフィルムをエア吸引する際に、前記リリースフィルムを基板及び、半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させる向きに圧力を加える圧縮エアを前記キャビティに送入し、
基板の一方の面側を前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を含めて一括して樹脂封止することを特徴とする請求項１または２記載の樹脂封止方法。
【請求項４】
基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して樹脂封止する樹脂封止装置であって、
前記被成型品の一方の面を被覆するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、
前記樹脂封止金型に、前記被成形品を前記リリースフィルムを介してクランプした際に前記半導体チップ又は半導体装置の外面と離間するキャビティ底面を備えたキャビティブロックを設けると共に、前記被成型品の基板をクランプするクランプ面に、金型内部に形成される内部流路に連通するエアベント部を設け、
前記内部流路に連通して、前記リリースフィルムと基板との間から前記エアベントを介してエアを吸引するエア吸引機構を設けたことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項５】
基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置を樹脂封止する樹脂封止装置であって、
前記被成型品の一方の面を被覆するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、
前記樹脂封止金型に、型開閉方向に可動に支持されると共に付勢手段により被成型品をクランプする方向に常時付勢して設けられ、クランプ時に前記被成形品の前記半導体チップ又は半導体装置の上面をキャビティ底面が押接し、樹脂の注入圧力により前記付勢手段による付勢力に抗して前記半導体チップ又は半導体装置の上面からキャビティ底面が離間する位置にまで押し上げられるキャビティブロックを設けると共に、前記被成型品の基板をクランプするクランプ面に、金型内部に形成される内部流路に連通するエアベント部を設け、
前記内部流路に連通して、前記リリースフィルムと基板との間から前記エアベントを介してエアを吸引するエア吸引機構を設けたことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項６】
前記樹脂封止金型に、前記リリースフィルムをエア吸引する際に、前記リリースフィルムを基板及び、半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させる向きに圧力を加える圧縮エア機構を設けたことを特徴とする請求項４または５記載の樹脂封止装置。
【請求項７】
前記樹脂封止金型に、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置と基板との接合部に樹脂を充填する際に、樹脂の注入方向と平行となる半導体チップ又は半導体装置の側面を閉止し、前記接合部に樹脂が充填された後、閉止位置から樹脂封止部の外形位置まで移動するフィレットフォークを設けたことを特徴とする請求項４から６のいずれか一項記載の樹脂封止装置。
【請求項８】
前記樹脂封止金型のクランプ面に、前記リリースフィルムを介して前記被成形品をクランプした際に、樹脂封止領域を密封するためのクランプ突起を設けたことを特徴とする請求項４から７のいずれか一項記載の樹脂封止装置。
【請求項９】
前記キャビティブロックのキャビティ底面に、前記リリースフィルムのたるみを吸収するたるみ吸収部を設けたことを特徴とする請求項４または５記載の樹脂封止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体チップをフリップチップ接続した半導体装置のようなアンダーフィル部を有する半導体装置の製造に利用する樹脂封止方法及び樹脂封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フリップチップ接続によって基板に半導体チップを搭載する半導体装置では、基板に半導体チップをフリップチップ接続した後、半導体チップと基板との隙間部分にアンダーフィル材をポッティング等により充填して、半導体チップと基板との接続部を封止する。しかしながら、アンダーフィル部は狭間隔であることと、アンダーフィル部内にはバンプが多数配置されていることから、アンダーフィル部に的確にアンダーフィル材を充填することが難しいという問題があった。
【０００３】
そこで、アンダーフィル部に確実にアンダーフィル材を充填する方法として、本出願人は先にトランスファモールド装置を利用してアンダーフィルする方法について提案した（特開平１１−２７４１９７号公報）。このトランスファモールド装置を利用してアンダーフィルする方法では、トランスファモールド装置の金型面をリリースフィルムによって被覆し、リリースフィルムを介して被加工品をクランプすると共に、ポット内で溶融した樹脂をプランジャで押し出してアンダーフィル部にアンダーフィル材を充填する。
【０００４】
トランスファモールド装置を利用してアンダーフィルする方法によれば、プランジャによってアンダーフィル部に樹脂圧を加えてアンダーフィル材を充填することにより、狭間隔でバンプが多数個配置されているアンダーフィル部に確実にアンダーフィル材を充填することができ、リリースフィルムを介して被加工品をクランプすることにより、被加工品の不要な個所にアンダーフィル材を付着させることなくアンダーフィルすることが可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体チップをアンダーフィルして形成した半導体装置では、半導体チップの側面と上面が露出しているため、製造工程あるいは実装工程中に半導体チップの縁部付近にチッピング等の損傷が発生するという問題がある。また、半導体チップと基板との熱膨張係数の相違による熱応力が半導体チップに繰り返して作用することにより、半導体チップのエッジ部に形成された傷から割れが入って、場合によっては半導体チップの破壊を招くことがある。
【０００６】
このため、高分子材料を使用して半導体チップの傷を埋めて応力集中を回避したり、作業工程中で半導体チップに傷をつけないようにしたりしている。
本発明はこのようにフリップチップ接続による搭載方法の場合に、半導体チップの外面が露出することによる問題を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、フリップチップ接続によって搭載した半導体チップのアンダーフィル部に確実にアンダーフィル材を充填できるとともに、半導体チップの外面についても樹脂材によって被覆することにより半導体チップの保護が確実にでき、信頼性の高い半導体装置を提供することができる樹脂封止方法及び樹脂封止装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を樹脂封止する樹脂封止方法であって、リリースフィルムを介して樹脂封止領域をエアシールすると共に、前記半導体チップ又は半導体装置とキャビティの底面とを離間して被成形品をクランプし、前記樹脂封止金型の前記被成形品の基板をクランプするクランプ面に設けたエアベント部を介してリリースフィルムをエア吸引して前記リリースフィルムを前記基板及び、前記半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させ、エア吸引しながらポットから樹脂を圧送して、前記半導体チップ又は半導体装置と基板との接合部と、隣接する半導体チップ又は半導体装置の中間部分に樹脂を充填し、前記エアベント部が樹脂によって塞がれた後、樹脂の注入圧力により前記リリースフィルムをキャビティ内に押し上げながらキャビティに樹脂を充填することにより前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を樹脂封止することを特徴とする。
【０００８】
また、基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を樹脂封止する樹脂封止方法であって、リリースフィルムを介して樹脂封止領域をエアシールしてクランプすると共に、前記樹脂封止金型の前記被成形品の基板をクランプするクランプ面に設けたエアベント部を介してリリースフィルムをエア吸引して前記リリースフィルムを前記基板及び、前記半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させ、前記樹脂封止金型に型開閉方向に可動に支持されると共に付勢手段により被成型品をクランプする方向に常時付勢して設けられたキャビティブロックにより前記被成形品の前記半導体チップ又は半導体装置の上面を押接すると共に、エア吸引しながら、ポットから樹脂を圧送して、前記半導体チップ又は半導体装置と基板との接合部と、隣接する半導体チップ又は半導体装置の中間部分に樹脂を充填し、前記エアベント部が樹脂によって塞がれた後、前記付勢手段による付勢力に抗して樹脂の注入圧力により前記キャビティブロックを押し上げ、キャビティに樹脂を充填することにより前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を覆って樹脂封止することを特徴とする。
【０００９】
また、前記被成形品が基板上にマトリクス状に複数の半導体チップ又は半導体装置が搭載されたものであり、前記リリースフィルムをエア吸引する際に、前記リリースフィルムを基板及び、半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させる向きに圧力を加える圧縮エアを前記キャビティに送入し、基板の一方の面側を前記半導体チップ又は半導体装置の外面全体を含めて一括して樹脂封止することを特徴とする。
【００１０】
また、基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して樹脂封止する樹脂封止装置であって、前記被成型品の一方の面を被覆するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記樹脂封止金型に、前記被成形品を前記リリースフィルムを介してクランプした際に前記半導体チップ又は半導体装置の外面と離間するキャビティ底面を備えたキャビティブロックを設けると共に、前記被成型品の基板をクランプするクランプ面に、金型内部に形成される内部流路に連通するエアベント部を設け、前記内部流路に連通して、前記リリースフィルムと基板との間から前記エアベントを介してエアを吸引するエア吸引機構を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、基板の一方の面に半導体チップ又は半導体装置を搭載した被成形品を、前記一方の面をリリースフィルムにより被覆して樹脂封止金型によりクランプし、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置を樹脂封止する樹脂封止装置であって、前記被成型品の一方の面を被覆するリリースフィルムを供給するリリースフィルムの供給機構を設け、前記樹脂封止金型に、型開閉方向に可動に支持されると共に付勢手段により被成型品をクランプする方向に常時付勢して設けられ、クランプ時に前記被成形品の前記半導体チップ又は半導体装置の上面をキャビティ底面が押接し、樹脂の注入圧力により前記付勢手段による付勢力に抗して前記半導体チップ又は半導体装置の上面からキャビティ底面が離間する位置にまで押し上げられるキャビティブロックを設けると共に、前記被成型品の基板をクランプするクランプ面に、金型内部に形成される内部流路に連通するエアベント部を設け、前記内部流路に連通して、前記リリースフィルムと基板との間から前記エアベントを介してエアを吸引するエア吸引機構を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記樹脂封止金型に、前記リリースフィルムをエア吸引する際に、前記リリースフィルムを基板及び、半導体チップ又は半導体装置の外面に密着させる向きに圧力を加える圧縮エア機構を設けたことを特徴とする。
また、前記樹脂封止金型に、ポットから樹脂を圧送して前記半導体チップ又は半導体装置と基板との接合部に樹脂を充填する際に、樹脂の注入方向と平行となる半導体チップ又は半導体装置の側面を閉止し、前記接合部に樹脂が充填された後、閉止位置から樹脂封止部の外形位置まで移動するフィレットフォークを設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記樹脂封止金型のクランプ面に、前記リリースフィルムを介して前記被成形品をクランプした際に、樹脂封止領域を密封するためのクランプ突起を設けたことを特徴とする。
また、前記キャビティブロックのキャビティ底面に、前記リリースフィルムのたるみを吸収するたるみ吸収部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について図面とともに詳細に説明する。図１及び２は、本発明に係る樹脂封止装置の全体構成を示す側面図及び正面図である。図１、２で、Ａ部はプレス部であり、上型２０を支持する固定プラテン１０と下型２２を支持する可動プラテン１２、可動プラテン１２を昇降駆動して型締めする型締機構、ポットからキャビティへ樹脂を充填するトランスファ機構等を備える。
【００１５】
Ｂ部は上型２０のパーティング面を被覆するリリースフィルム３０の供給機構である。リリースフィルムの供給機構Ｂは、プレス部Ａの前後に各々配置されたリリースフィルムの供給ローラ３２とリリースフィルムの巻取りローラ３４を備え、供給ローラ３２からリリースフィルム３０を繰り出し、巻取りローラ３４によってリリースフィルム３０を巻き取るようにして順次リリースフィルム３０を供給できるように構成している。実施形態の樹脂封止装置は、リリースフィルム３０の幅寸法を上型２０のパーティング面が略全幅で被覆されるように設定している。
【００１６】
リリースフィルム３０は金型のパーティング面を被覆することによってパーティング面に封止用の樹脂が付着しないようにするためのものであり、金型の加熱温度に耐えられる耐熱性と、樹脂及び金型と剥離しやすい性質を有し、伸縮性及び柔軟性を有するフィルム材が好適に使用される。このような特性を有するフィルム材としては、たとえば、ＦＥＰフィルム、ＰＥＴフィルム、フッ素含浸ガラスクロス、ポリ塩化ビニリデン、ＥＴＦＥフィルム、ＰＴＦＥ、ポリプロピレン等がある。
【００１７】
図１、２で、Ｃ部はクリーナー、Ｄ部はインローダ部、Ｅ部はアンローダ部、Ｆ部は製品の収納部である。
クリーナーＣは、成形品を金型外へ搬出した後、プレス部Ａ内に進入し金型面に付着して残留しているバリ等をクリーニングする。上型２０の金型面はリリースフィルム３０によって被覆されているから本実施形態の樹脂封止装置では、クリーナーＣは下型２２のみをクリーニングする。
インローダ部Ｄは、被成形品と樹脂タブレットを金型の被成形品の配置とポットの配置に合致する配置で支持し、プレス部Ａに進入して金型とポットに各々被成形品と樹脂タブレットを供給する。
【００１８】
アンローダ部Ｅは、金型によって被成形品をクランプし、ポット内で溶融した樹脂をプランジャで押し出して所定の樹脂封止を行った後、型開きし、プレス部Ａに進入して成型品をプレス部Ａの外部に取り出し、ディゲートする。ディゲート後の成形品は収納部Ｆまで移送され、収納部Ｆに順次収納される。
本実施形態の樹脂封止装置は、上述したように、リリースフィルム３０を介して被成形品をクランプし、トランスファモールド方法によって所定の樹脂封止を行うことができるように構成したものである。本実施形態の樹脂封止装置において特徴とする構成は、半導体チップと基板との接合部をアンダーフィルし、かつ半導体チップの外表面を樹脂封止可能とした樹脂封止金型の構成にある。以下では、この樹脂封止金型の構成とこの樹脂封止金型を用いた樹脂封止方法について説明する。
【００１９】
図３〜６は樹脂封止装置の第１の実施形態について樹脂封止金型の構成と、樹脂封止金型を用いて被成形品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
まず、図３により、樹脂封止金型の構成を示す。なお、本実施形態で樹脂封止の対象としている被成形品５０は、基板５２に半導体チップ５４をフリップチップ接続によって搭載したもので、半導体チップ５４はマトリクス状に基板５２に配列されている。図７に被成形品５０の平面図を示す。
本実施形態の樹脂封止装置はマルチプランジャー型の樹脂封止装置であり、下型２２にはプランジャを内挿して配置した複数のポット４０が一列状に所定間隔をあけて配置されている。ポット４０を挟む両側には被成形品５０をセットするセット凹部４２が設けられ、ポット４０の両側のセット凹部４２に各々被成形品５０をセットして樹脂封止するように形成されている。
【００２０】
セット凹部４２は被成形品５０の基板５２よりも若干広幅に形成し、被成形品５０を下型２２にセットする際に、被成形品５０の基板５２の内側縁をセット凹部４２の内側縁に当接させることにより、被成形品５０の基板５２の外側縁とセット凹部４２の外側縁との間に空隙２５が形成されるようにする。この空隙２５は、金型内の残留エアを排出する流路として作用する部位であり、下型２２にはこの空隙２５に連通する内部流路２４を設ける。内部流路２４は金型外のエア吸引機構に連通し、エア吸引可能となっている。
【００２１】
上型２０は、ポット４０に対応して設置されるセンターブロック２６と、被成形品５０の配置位置に対応して設置されるキャビティブロック２８と、被成形品５０の外側縁側を支持するサイドブロック２９を有する。
センターブロック２６にはポット４０に対向して金型カル部を形成するとともに、被成形品５０に樹脂を送入するためのゲート部２６ａを形成する。ゲート部２６ａは半導体チップ５４のアンダーフィル部に樹脂を充填しやすくするため、半導体チップ５４のポット４０に面する辺の中央部に設けるか、ポット４０に面する一辺の全長にわたって設けるようにする。
【００２２】
サイドブロック２９はクランプ時に被成形品５０の側縁部を押圧するが、キャビティ側から残留エアを排出するためのエアベント部２９ａを被成形品５０の基板５２をクランプするクランプ面に部分的に形成する。エアベント部２９ａはサイドブロック２９のクランプ面をわずかに研削して樹脂を漏出させずにエアを排出できるように形成したものである。下型２２に設けた空隙２５はこのエアベント部２９ａに連通し、エアベント部２９ａを介して被成形品５０側から残留エアを排出可能とする。
２９ｂはリリースフィルム３０を介して上型２０と下型２２とで被成形品５０をクランプした際に、樹脂封止領域を密封するためのクランプ突起である。
【００２３】
本実施形態でキャビティブロック２８は被成形品５０を上型２０と下型２２とでクランプした際に、基板５２に搭載された半導体チップ５４の上面とキャビティブロック２８のキャビティ底面とが離間するように配置すると共に、キャビティブロック２８とセンターブロック２６との側面部分、及びキャビティブロック２８とサイドブロック２９との側面部分にエア流路２８ａを設け、上型２０の内部流路２０ａとエア流路２８ａとを連通させている。内部流路２０ａは金型外の圧縮エア機構に連通し、キャビティ内に圧縮エアを送入することが可能となっている。
【００２４】
本実施形態の樹脂封止装置を使用して被成形品５０を樹脂封止する操作は以下のように行われる。
まず、上型２０と下型２２とを型開きした状態で、下型２２のセット凹部４２に被成形品５０をセットする一方、上型２０のパーティング面に新しくリリースフィルム３０を送り出して、上型２０のパーティング面をリリースフィルムによって被覆する。この場合、リリースフィルム３０はエア吸着等によって上型２０のパーティング面を被覆する必要はなく、上型２０のパーティング面の全面を覆うように供給ローラ３２と巻取りローラ３４とで張るように支持すればよい。
【００２５】
次に、下型２２を上昇させて上型２０と下型２２とで被成形品５０をクランプする。リリースフィルム３０を介して被成形品５０をクランプすることにより、図３に示すように、被成形品５０の上面側がリリースフィルム３０によって被覆された状態でクランプされる。
図３は、リリースフィルム３０を介して被成形品５０をクランプした後、圧縮エア機構によって上型２０の内部流路２０ａに圧縮エアを送入すると共に、エア吸引機構により内部流路２４を介して被成形品５０側の残留エアを排出している状態を示す。樹脂封止領域を外側で囲むように上型２０のクランプ突起２９ｂと下型２２とでリリースフィルム３０がクランプされ、樹脂封止領域がエアシールされる。この状態でエア吸引機構によりエアを吸引することにより、基板５２に搭載されている半導体チップ５４の外面形状にならってリリースフィルム３０が被成形品５０を被覆し、半導体チップ５４の外面に密着するようになる。
【００２６】
上型２０の内部流路２０ａからキャビティ内へ圧縮エアを送入しているのは、圧縮エアの作用によってりリリースフィルム３０を半導体チップ５４の外面に確実に密着させるようにするためである。したがって、下型２２の内部流路２４からエア吸引することで、リリースフィルム３０が半導体チップ５４の外面に確実に密着する場合は、圧縮エアを利用しなくてもよい。
【００２７】
リリースフィルム３０をエア吸引し、また、圧縮エアを作用させて被成形品５０の半導体チップ５４の外面にリリースフィルム３０を密着させた状態で、ポット４０内で溶融した樹脂６０をプランジャによって押し出す。図３は、ポット４０から樹脂６０を押し出し開始した状態である。
ポット４０から樹脂６０を押し出すと、ポット４０に近い側から遠い側へ向けて徐々に樹脂が充填されていく。
【００２８】
図４は、ポット４０から樹脂６０を押し出して、ポット４０に近い側から樹脂を充填している状態を示す。エア吸引機構によりリリースフィルム３０がエア吸引されるとともに、圧縮エア機構によってリリースフィルム３０が半導体チップ５４の外面に密着するように被覆されているから、ポット４０から押し出された樹脂６０は、半導体チップ５４のアンダーフィル部に進入し、図４に示すように、まず、各半導体チップ５４のアンダーフィル部を充填していく。エア吸引機構により内部流路２４及びエアベント部２９ａを介してアンダーフィル部及びリリースフィルム３０と被成形品５０との被覆範囲からエアを吸引することにより、樹脂６０は優先的に半導体チップ５４のアンダーフィル部に充填されて移動する。
【００２９】
そして、マトリクス状に配列された半導体チップ５４のうち、基板５２の外側縁側の半導体チップ５４のアンダーフィル部を樹脂６０が充填し、エアベント部２９ａまで樹脂６０が達すると、樹脂６０によってエアベント部２９ａが塞がれ、樹脂圧力が上昇しはじめ、プランジャからの押し出し圧力によってリリースフィルム３０をキャビティ内に押し上げるようになる。
図５は、エアベント部２９ａが樹脂６０によって塞がれ、リリースフィルム３０が樹脂圧力に押し上げられるようにしてキャビティ内に樹脂６０が充填されはじめた状態を示す。キャビティ内に樹脂６０が充填開始される際には、上型２０の内部流路２０ａからキャビティ内に圧縮エアを送入することを停止してキャビティ内に樹脂６０が充填されやすくする。図５に示すように、樹脂６０はポット４０に近い側からリリースフィルム３０を徐々に押し上げるようにしてキャビティ内に充填されていく。
【００３０】
なお、キャビティに樹脂６０を充填する場合、上型２０の内部流路２０ａにエア吸引機構を接続し、エア流路２８ａを介してキャビティ内からエア吸引するようにしてもよい。
こうして、プランジャ６２によりポット４０からキャビティに向けて樹脂圧力を加えて樹脂６０を押し出すことによって、キャビティ内を完全に樹脂６０によって充填することができる。図６が、樹脂６０によってキャビティが完全に充填された状態である。キャビティブロック２８の内底面（天井面）の位置が半導体チップ５４の上面から上方に離間した位置に設定されていることから、樹脂６０が半導体チップ５４の上面と隣接する半導体チップ５４の中間部分に充填され、半導体チップ５４の外面全体が樹脂６０によって覆われた状態になる。
【００３１】
キャビティに完全に樹脂６０が充填され、樹脂６０が硬化した後、上型２０と下型２２とを型開きし、リリースフィルム３０から成型品を離して金型内から成形品を取り出し、ディゲートして収納部へ収納する。
本実施形態の被成形品５０は基板５２にマトリクス状に半導体チップ５４を配置したものであり、成型後、ダイシング加工により半導体チップ５４の配置位置に合わせて樹脂６０及び基板５２を切断することによって個片の半導体装置を得ることができる。得られた半導体装置は、基板５２に半導体チップ５４がフリップチップ接続によって搭載されると共に、樹脂６０によって半導体チップ５４の外面全体が封止され、保護されていることによって、半導体チップ５４が損傷したりすることを防止し、半導体チップ５４に作用する熱応力等を緩和して、より信頼性の高い半導体装置として提供することが可能となる。
【００３２】
とくに、本実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止方法によれば、トランスファモールド方法によることから、フリップチップ接続によって基板５２に搭載された半導体チップ５４のアンダーフィル部に確実に樹脂６０を充填することができ、半導体チップ５４と基板５２との接続部を樹脂６０によって確実に封止することが可能となる。本実施形態の方法によれば、バンプが小型になることによって半導体チップ５４と基板５２との間隔がきわめて狭くなった場合でも確実にアンダーフィルすることができ、バンプが高密度に配置されて通常のポッティング方法ではアンダーフィルできないような製品の場合にも確実にアンダーフィルすることが可能となる。
また、本実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止方法によれば、半導体チップ５４のアンダーフィル部に樹脂を充填する操作に引き続いた一連の操作として半導体チップ５４の外面を樹脂封止することから、きわめて確実で、かつ効率的な樹脂封止を行うことが可能になるという利点がある。
【００３３】
図８〜１１は樹脂封止装置の第２の実施形態について樹脂封止金型の構成と、樹脂封止金型を用いて被成形品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
本実施形態の樹脂封止金型において特徴的な構成は、キャビティブロック２８を型開閉方向に可動に設けるとともに、付勢手段４３によって常時型締め方向に付勢して設けた点である。その他上型２０及び下型２２についての構成は、上述した第１の実施形態の樹脂封止金型の構成と基本的に変わらない。
【００３４】
図８に示すように、キャビティブロック２８は上型２０の内部に設けたキャビティブロック収納穴４４に型開閉方向に摺動可能に設置する。キャビティブロック収納穴４４の内壁面にはストッパ段差４６が設けられ、キャビティブロック２８の上部にこのストッパ段差４６と係合するフランジ部４８が設けられている。キャビティブロック２８はスプリング等の付勢手段４３により、下型２２側に突出する向きに付勢され、常時は、ストッパ段差４６にフランジ部４８が当接してキャビティブロック２８は突出位置にある。
【００３５】
図８は、下型２２に被成形品５０をセットし、リリースフィルム３０を介して被成形品５０をクランプし、ポット４０から樹脂６０を充填開始した状態である。図示するように、キャビティブロック２８はその突出位置が、被成形品５０をクランプした際にリリースフィルム３０を介して被成形品５０の半導体チップ５４の上面をキャビティ底面が押接する位置となるように設定されている。
樹脂６０を押し出し開始する際に、エア吸引機構を介して下型２２の内部流路２４及びエアベント部２９ａを介して被成形品５０側からエアを吸引し、また上型２０の内部流路２０ａ、エア流路２８ａを介してキャビティ内に圧縮エアを送入することにより、半導体チップ５４の外面にリリースフィルム３０を密着させるようにすることは上記実施形態と同様である。
【００３６】
図９は、ポット４０から徐々に樹脂６０を押し出して、半導体チップ５４のアンダーフィル部を樹脂充填している状態である。ポット４０側の半導体チップ５４から順次、基板５２の外側縁側の半導体チップ５４に向けて樹脂が注入されてアンダーフィルされる。そして、エアベント部２９ａまで樹脂６０が達し、エアベント部２９ａが樹脂６０によって塞がれると、キャビティ内の樹脂圧力が高まり、リリースフィルム３０を押し上げるようにして樹脂６０が充填されはじめる。
図１０は、半導体チップ５４のアンダーフィル部が樹脂６０によって充填され、隣接する半導体チップ５４の中間部分が樹脂６０によって充填されている状態を示す。本実施形態の場合は、付勢手段４３によってキャビティブロック２８が下方に押圧されているから、キャビティブロック２８が押し下げられた状態で半導体チップ５４の周囲に樹脂６０が充填される。
【００３７】
図１１は、隣接する半導体チップ５４の中間部分に完全に樹脂６０が充填された後、さらに樹脂の注入圧力により、付勢手段４３の付勢力に抗してキャビティブロック２８が押し上げられ、半導体チップ５４の上面を覆うように樹脂封止した状態である。キャビティブロック２８は樹脂の注入圧力によってキャビティブロック収納穴４４の内底面（天井面）に背面が当接する位置まで押し上げられて停止し、規定のキャビティ容積が確保されて樹脂封止される。
【００３８】
この状態で樹脂６０を硬化させ、硬化後に型開きして成形品を取り出しする。得られた成形品は図６に示すと同様に、基板５２にマトリクス状に半導体チップ５４が搭載され、半導体チップ５４と基板５２との接続部が樹脂６０によってアンダーフィルされると共に、半導体チップ５４の外面全体が樹脂６０によって封止されたものとなる。成形品を個片にダイシングすることにより個別の半導体装置が得られる。なお、本実施形態では半導体チップ５４の側面と上面とを樹脂６０によって被覆したが、半導体チップ５４の上面を露出させ、半導体チップ５４の側面を封止するように樹脂封止することももちろん可能である。
【００３９】
上記実施形態で図１０から図１１へ移行する際には、キャビティブロック２８が樹脂の注入圧力によって押し上げられ、半導体チップ５４の上面に樹脂６０が入り込んで最終的に樹脂封止されるが、キャビティブロック２８が樹脂圧力によって移動して樹脂封止される作用を図１２〜１５に示す例により説明する。
図１２〜１５は基板５２に単一の半導体チップ５４を搭載した被成形品５０を樹脂封止する例である。図１２は、リリースフィルム３０を介して上型２０と下型２２とで被成形品５０をクランプした状態である。被成形品５０の半導体チップ５４の上面には付勢手段４３によって下方に押し下げられたキャビティブロック２８のキャビティ底面が弾性的に押接する。
【００４０】
本実施形態の樹脂封止装置では、半導体チップ５４の下面をアンダーフィルする際に、アンダーフィル部に確実に樹脂が充填されるように、半導体チップ５４の側面を閉止するフィレットフォーク７０を設けている。図１４はこのフィレットフォーク７０の作用を示す説明図であり、アンダーフィル時にフィレットフォーク７０が半導体チップ５４の側面を閉止し、アンダーフィル後にはフィレットフォーク７０を上昇させて半導体チップ５４の側面まで樹脂封止している様子を示す。図は半導体チップ５４に樹脂を注入する端面側から見た状態で、フィレットフォーク７０は樹脂を注入する半導体チップ５４の側面を開口させ、樹脂の注入方向と平行な両側面部分を閉止するように設置される。
【００４１】
図１６にフィレットフォーク７０を配置した上型２０の平面図を示す。図は上型２０の片側を示したものである。８０が金型カルであり、被成形品５０の半導体チップ５４の配置位置に合わせて列状にフィレットフォーク７０が配置され、フィレットフォーク７０の中間位置にキャビティブロック２８が配置されている。フィレットフォーク７０に挟まれた中間位置にゲート部２６ａが配置され、各々のゲート部２６ａから樹脂が圧入される。
エア流路２８ａ、エアベント部２９ａ、クランプ突起２９ｂ等の配置は他の実施形態の金型においても図１６に示す配置と同様である。
【００４２】
同図で中心線の左半部はアンダーフィル状態、右半部はアンダーフィル後に半導体チップ５４の外面を樹脂封止している状態を示す。図のように、半導体チップ５４にアンダーフィルする際に、樹脂の注入方向と平行となる半導体チップ５４の側面をフィレットフォーク７０によって閉止しておくことにより、半導体チップ５４の前端（注入側の辺）から後端（樹脂が押し出される側の辺）へ樹脂を注入する際に側方に樹脂が漏出せず、確実にアンダーフィルできるようにすることができる。７２はフィレットフォーク７０を上下動させるエアシリンダ等の駆動部である。なお、フィレットフォーク７０の駆動機構として電動モータを使用することもできる。
【００４３】
図１２は、リリースフィルム３０をエア吸引し、かつリリースフィルム３０に圧縮エアを作用させて半導体チップ５４をアンダーフィル開始した状態である。図１３は、中心線の左半部に半導体チップ５４をアンダーフィルし、半導体チップ５４の側面部まで樹脂６０を充填した状態、中心線の右半部に樹脂圧力によりキャビティブロック２８を押し上げて半導体チップ５４の外面全体を樹脂封止した状態を示す。
【００４４】
図１５は、キャビティブロック２８を押し上げて樹脂封止する際の作用を説明的に示す。図の中心線（Ｓ−Ｓ線）の左半部は、キャビティブロック２８を押し上げはじめた状態、中心線の右半部はキャビティブロック２８が上位置に押し上げられた状態で樹脂６０が完全に充填される直前の状態である。
半導体チップ５４の側面に樹脂６０が充填され、エアベント部２９ａが樹脂６０によって塞がれて樹脂圧力が高まると、付勢手段４３の押し下げ圧力に抗してキャビティブロック２８が押し上げはじめられる。
キャビティブロック２８が押し上げられる作用は、半導体チップ５４の側面部での樹脂６０の押し上げ力によるから、押し上げ開始時には、図１５に示すようにキャビティブロック２８のキャビティ底面の中央付近でリリースフィルム３０との間に空隙Ｐが生じる。樹脂６０の充填側では、半導体チップ５４の側面から樹脂６０が徐々に盛り上がるように充填されていき、半導体チップ５４の上面の中央部側（Ｑ部分）へ樹脂が入り込みながら、キャビティブロック２８が押し上げられて樹脂が充填されていく。
【００４５】
こうして、樹脂が充填されていくことにより、キャビティ内では、キャビティブロック２８のキャビティ底面に形成されている空隙Ｐ（凹み部分）に対応する部位に、徐々に樹脂６０が入り込んでいき、キャビティブロック２８が上位置に当接し、最終的にこの凹み部分に対応する部位に樹脂６０が充填されて完全に樹脂充填が完了する。
図１５の中心線の右半部の状態で、最終的に凹み部分に対応する部位に樹脂６０を充填する際には、キャビティブロック２８とリリースフィルム３０とに挟まれた凹み部分のエアを排出する必要があるが、キャビティブロック２８のキャビティ底面を梨地面とすればエアの排出は容易で、樹脂６０は制約を受けることなく容易に空隙Ｐに対応する部位を充填することができる。樹脂６０を充填するキャビティ内については、あらかじめエア吸引機構によってエア抜きをしているから、半導体チップ５４の上方で最後に樹脂６０が充填される際もボイドを生じさせることなく高品質の樹脂封止ができる。図１５でｅは最終的に半導体チップ５４の上面を被覆する樹脂厚を示す。この樹脂厚はキャビティブロック２８のキャビティ底面の移動位置の設計によって適宜設定することができる。
【００４６】
図１７は、上述した各実施形態において説明したように、半導体チップ５４をアンダーフィルし、隣接する半導体チップ５４の中間部分に樹脂６０を充填した後、リリースフィルム３０を押し上げるようにして半導体チップ５４の外面に樹脂６０を充填する際に、リリースフィルム３０が伸びてしまってしわが生じるような場合に対処する方法を示すものである。すなわち、７４はキャビティブロック２８のキャビティ底面にリリースフィルム３０のたるみを吸収するためのたるみ吸収溝を設けた例、７６はキャビティブロック２８のキャビティ底面に突起を設け、リリースフィルム３０のたるみ分を突起部分で吸収するように設けた例である。たるみ吸収溝７４及び突起７６とも、製品の最終形状に影響を与えないように成形品をダイシングする際に除去する部位に合わせて形成してある。
【００４７】
図１８、１７は、基板５２にマトリクス状に搭載された半導体チップ５４を一括樹脂封止するのではなく、個別に樹脂封止する形式の樹脂封止装置の例である。この場合は、キャビティブロック２８のキャビティ底面に各半導体チップ５４の搭載位置に合わせてキャビティ凹部７８を形成し、上型２０と下型２２とで被成形品５０をクランプした際に、各半導体チップ５４ごとにキャビティが形成され、個別に樹脂封止される。なお、各キャビティ凹部７８を形成する仕切り壁には、隣接するキャビティを連通するための連通溝７８ａを形成して、ポット４０から押し出された樹脂６０が順次各キャビティに充填されるようにする。
【００４８】
図１９で、Ｔ−Ｔ線の左半部は、被成形品５０をリリースフィルム３０により被覆してエア吸引し、リリースフィルム３０を半導体チップ５４の外面に密着させ、半導体チップ５４にアンダーフィルしている状態、Ｔ−Ｔ線の右半部は、樹脂圧力によりリリースフィルム３０が押し上げられ、キャビティの形状にならって樹脂封止している状態である。２８ａは圧縮エアを送入するためのエア流路である。
本実施形態の樹脂封止装置によれば、基板５２上の半導体チップ５４が個別に樹脂封止されると共に、半導体チップ５４がアンダーフィルされ、半導体チップ５４の外面全体が樹脂６０によって封止される。
【００４９】
上記各実施形態の被成形品５０は基板５２に半導体チップ５４をフリップチップ接続によって搭載したものであるが、基板５２に搭載する製品としては、半導体チップ５４をフリップチップ接続によって搭載したものに限らずＳＯＪ、ＰＬＣＣ、ＳＯＰ、ＱＦＰ等の半導体装置、チップ抵抗、チップコンデンサ等の電子部品等であってもよい。また、被成形品５０は、単一の種類のものであってもよいし、異種製品を複合させたモジュール形式のものであってもよい。異種製品を搭載した被成形品５０を樹脂封止する際は、製品によって高さ寸法が異なることから、キャビティ内での高さ方向の隙間間隔が異なり、樹脂の流れが変わってしまう場合がある。このような場合には、個々の電子部品に応じてキャビティの高さ寸法を変えて樹脂の流れ性が一定になるようにするとよい。また、製品によって被覆する樹脂厚を変えるようにすることもできる。
【００５０】
図２０〜２２は、基板５２に半導体チップ５４と半導体装置５４ａ、５４ｂを搭載したものを被成形品５０とした例である。図２０は上型２０と下型２２とで被成形品５０をクランプし、エア吸引機構によって下型２２の内部流路２４からエアを吸引し、樹脂６０を押し出し開始した状態である。図２１は、ポット４０から押し出された樹脂６０が半導体チップ５４と半導体装置５４ａ、５４ｂの中間部分に充填開始された状態である。リリースフィルム３０には圧縮エア機構により背面側から圧縮エアが作用している。図２２は、キャビティ内の樹脂圧力が高まり、リリースフィルム３０を押し上げて半導体チップ５４及び半導体装置５４ａ、５４ｂの外面に樹脂６０を充填している状態である。
【００５１】
図２０〜２２に示すように、半導体チップ５４と半導体装置５４ａ、５４ｂが混在している場合でも、本発明に係る樹脂封止装置及び樹脂封止方法によれば、半導体チップ５４のアンダーフィル部に樹脂を確実に充填して樹脂封止することができ、半導体装置５４ａ、５４ｂについても基板５０と半導体装置５４ａ、５４ｂの樹脂部との隙間部分に確実に樹脂が充填され、基板５０との接合部を確実に樹脂によって被覆して樹脂封止することができる。
【００５２】
上述したように、基板に複合的に製品を搭載したモジュール製品の場合には、樹脂封止した状態で製品となるもので、樹脂封止後にダイシングして個片に分割するものではない。前述した各実施形態においても、被加工品５０は樹脂封止後に基板をダイシングして個片に分離するものに限らず、基板ごと樹脂封止して製品とする場合にももちろん適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明に係る樹脂封止方法及び樹脂封止装置によれば、上述したように、樹脂封止金型を用いて被成形品をクランプすると共に、リリースフィルムにより被成形品の半導体チップを搭載した面を被覆し、リリースフィルムと被成形品との被覆部分をエア吸引した状態で、ポットから樹脂を圧送してキャビティに樹脂を充填することにより、半導体チップのアンダーフィル部にも確実に樹脂を充填することができ、また、同一の樹脂充填工程で半導体チップの外面を被覆するように樹脂封止することができる。これにより、半導体チップのアンダーフィルと半導体チップの外面の樹脂封止が効率的に行えて、半導体チップの保護が確実になされる信頼性の高い半導体装置を提供することができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂封止装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明に係る樹脂封止装置の全体構成を示す正面図である。
【図３】樹脂封止装置を用いて被成形品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図４】樹脂封止装置を用いて被成形品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図５】樹脂封止装置を用いて被成形品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図６】キャビティに樹脂を充填した状態の断面図である。
【図７】被成型品の例を示す平面図である。
【図８】キャビティブロックを可動に設けた樹脂封止装置を用いて被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図９】キャビティブロックを可動に設けた樹脂封止装置を用いて被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図１０】キャビティブロックを可動に設けた樹脂封止装置を用いて被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図１１】キャビティに樹脂を充填した状態の断面図である。
【図１２】基板に単一の半導体チップを搭載した被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図１３】基板に単一の半導体チップを搭載した被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図１４】基板に単一の半導体チップを搭載した被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図１５】基板に単一の半導体チップを搭載した被成型品を樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図１６】フィレットフォークを配置した上型の平面図である。
【図１７】リリースフィルムのたるみを吸収する構成を設けた樹脂封止金型の構成を示す断面図である。
【図１８】半導体チップを個別に樹脂封止可能に形成した樹脂封止金型の構成を示す断面図である。
【図１９】半導体チップを個別に樹脂封止可能に形成した樹脂封止金型を用いて樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図２０】基板に異種製品を搭載して樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図２１】基板に異種製品を搭載して樹脂封止する方法を示す断面図である。
【図２２】基板に異種製品を搭載して樹脂封止する方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  固定プラテン
１２  可動プラテン
２０  上型
２０ａ  内部流路
２２  下型
２４  内部流路
２６  センターブロック
２６ａ  ゲート部
２８  キャビティブロック
２８ａ  エア流路
２９  サイドブロック
２９ａ  エアベント部
２９ｂ  クランプ突起
３０  リリースフィルム
３２  供給ローラ
３４  巻取りローラ
４０  ポット
４２  セット凹部
４３  付勢手段
４６  ストッパ段差
４８  フランジ部
５０  被成形品
５２  基板
５４  半導体チップ
６０  樹脂
６２  プランジャ
７０  フィレットフォーク
７８  キャビティ凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0003569224.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0003569224.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
0003569224.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
0003569224.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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