(57)【要約】【課題】金型の一部を半導体チップに接触させることで半導体チップの一部をモールド樹脂から露出させた構造を製造するに際し、金型のうち半導体チップに対して接触させる部位の傾きを修正した状態でモールド樹脂を成形することができる樹脂成形装置を提供する。【解決手段】金型は、ワーク５０が配置される下型１０と、下型１０に組み合わされることで下型１０との間に形成される空間６０にワーク５０を配置する上型２０と、を備えている。また、金型は、上型２０の壁面２２から突出するように上型２０に設けられた窓部２１に配置されると共に、半導体チップ５３の露出部５６に接触する接触面３１を有する駒型３０を備えている。これによると、駒型３０が上型２０から分離されているので、駒型３０を半導体チップ５３の傾きに応じて接触させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（５１）を有する半導体チップ（５３）のうち前記一面（５１）の一部が露出部（５６）として露出するように前記半導体チップ（５３）にモールド樹脂（５７）を成形する樹脂成形装置であって、
前記半導体チップ（５３）を含んだワーク（５０）が配置されると共に、前記半導体チップ（５３）の一面（５１）側とは反対側に位置する下型（１０）と、
前記下型（１０）に組み合わされることで前記下型（１０）との間に形成される空間（６０）に前記ワーク（５０）が配置され、前記ワーク（５０）のうち前記半導体チップ（５３）の露出部（５６）に対応する部分が貫通した窓部（２１）を有する上型（２０）と、
前記上型（２０）のうち前記空間（６０）を構成する壁面（２２）から突出するように前記上型（２０）の窓部（２１）に配置されると共に、前記半導体チップ（５３）の露出部（５６）に接触する接触面（３１）を有する駒型（３０）と、
前記駒型（３０）の接触面（３１）が前記半導体チップ（５３）の露出部（５６）に均一な面圧で接触するように前記駒型（３０）を前記半導体チップ（５３）側に押し込む押し込み手段（４０）と、
を備えていることを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項２】
前記押し込み手段（４０）は、
前記駒型（３０）に油圧を印加する油圧制御手段（４１）と、
前記駒型（３０）に印加される油圧を検出する油圧検出手段（４２）と、
前記油圧検出手段（４２）によって検出された油圧に基づいて前記油圧制御手段（４１）を制御することにより、前記駒型（３０）の接触面（３１）を前記半導体チップ（５３）の露出部（５６）に均一な面圧で接触させるアクティブ制御手段（４４）と、
を有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置。
【請求項３】
前記下型（１０）、前記上型（２０）、及び前記駒型（３０）の組み合わせをキャビティ（７０）と定義すると、前記キャビティ（７０）は複数設けられており、
前記油圧制御手段（４１）は、前記複数のキャビティ（７０）の駒型（３０）それぞれに前記油圧を印加し、
前記油圧検出手段（４２）は、前記複数のキャビティ（７０）の駒型（３０）それぞれに印加される前記油圧を検出し、
前記アクティブ制御手段（４４）は、前記複数のキャビティ（７０）の駒型（３０）の接触面（３１）それぞれを当該駒型（３０）に対応する半導体チップ（５３）の露出部（５６）に均一な面圧で接触させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形装置。
【請求項４】
前記押し込み手段（４０）は、前記油圧制御手段（４１）によって前記駒型（３０）のうち前記接触面（３１）とは反対側の受圧面（３２）に対して複数箇所に前記油圧を与えることにより前記接触面（３１）に均一な面圧を発生させる第１押圧手段（４３）を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂成形装置。
【請求項５】
前記押し込み手段（４０）は、前記油圧制御手段（４１）によって前記駒型（３０）のうち前記接触面（３１）とは反対側の受圧面（３２）に対して一箇所に前記油圧を与えることにより前記接触面（３１）に均一な面圧を発生させる第２押圧手段（４７）を有していることを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂成形装置。
【請求項６】
前記アクティブ制御手段（４４）は、前記油圧制御手段（４１）によって前記油圧の大きさを変化させたときに前記油圧検出手段（４２）によって検出される油圧に基づいて前記上型（２０）に対する前記駒型（３０）の引っかかりの有無を判定する自己診断機能を有していることを特徴とする請求項２ないし５のいずれか１つに記載の樹脂成形装置。
【請求項７】
前記アクティブ制御手段（４４）は、前記上型（２０）に対して前記駒型（３０）が引っ掛かっていると判定した場合、前記駒型（３０）に振動を与えることにより前記駒型（３０）の引っかかりを解除する解除機能を有していることを特徴とする請求項６に記載の樹脂成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップの一部をモールド樹脂から露出させた構造を製造するための樹脂成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、半導体チップの一部を露出させるようにモールド樹脂を成形する金型を備えた樹脂成形装置が、例えば特許文献１で提案されている。具体的に、樹脂成形装置の金型は上型と下型とで構成されていると共に、上型は当該上型のうちの一部が下型側に突出した突出部を有している。
【０００３】
そして、リードフレームに半導体チップが実装されて構成されたワークが上型と下型とで形成された内部空間に配置されると共に、上型の突出部が半導体チップに接触する。この状態で内部空間にモールド樹脂が導入されて硬化される。これにより、半導体チップのうち上型の突出部が接触した部分がモールド樹脂から露出した構造が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５０４５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、突出部は上型に一体化されているので、半導体チップのうち突出部が接触する接触面に対する突出部の傾きを修正することができない。このため、半導体チップの厚み、リードフレームの厚み、リードフレームに対する半導体チップの傾き等の機械公差の影響により、突出部が半導体チップの接触面に対して傾けられてしまうという問題がある。
【０００６】
このように、突出部が半導体チップの接触面に対して傾けられてしまうと、突出部と半導体チップの接触面との間に隙間が形成されてしまう。このため、この隙間にモールド樹脂が入り込み、樹脂バリが形成されてしまう。また、隙間を無くすために突出部を半導体チップに強く押し付けた場合、半導体チップに傷やクラック等のダメージを発生させてしまう。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、金型の一部を半導体チップに接触させることで半導体チップの一部をモールド樹脂から露出させた構造を製造するに際し、金型のうち半導体チップに対して接触させる部位の傾きを修正した状態でモールド樹脂を成形することができる樹脂成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（５１）を有する半導体チップ（５３）のうち一面（５１）の一部が露出部（５６）として露出するように半導体チップ（５３）にモールド樹脂（５７）を成形する樹脂成形装置であって、以下の点を特徴としている。
【０００９】
まず、樹脂形成装置は、半導体チップ（５３）を含んだワーク（５０）が配置されると共に、半導体チップ（５３）の一面（５１）側とは反対側に位置する下型（１０）を備えている。
【００１０】
また、樹脂形成装置は、下型（１０）に組み合わされることで下型（１０）との間に形成される空間（６０）にワーク（５０）が配置され、ワーク（５０）のうち半導体チップ（５３）の露出部（５６）に対応する部分が貫通した窓部（２１）を有する上型（２０）を備えている。
【００１１】
また、樹脂形成装置は、上型（２０）のうち空間（６０）を構成する壁面（２２）から突出するように上型（２０）の窓部（２１）に配置されると共に、半導体チップ（５３）の露出部（５６）に接触する接触面（３１）を有する駒型（３０）を備えている。
【００１２】
さらに、樹脂形成装置は、駒型（３０）の接触面（３１）が半導体チップ（５３）の露出部（５６）に均一な面圧で接触するように駒型（３０）を半導体チップ（５３）側に押し込む押し込み手段（４０）を備えていることを特徴とする。
【００１３】
これによると、上型（２０）から分離された駒型（３０）が押し込み手段（４０）によって半導体チップ（５３）に押し込まれるので、駒型（３０）の接触面（３１）が半導体チップ（５３）の厚み等の機械公差に応じて傾いた状態で露出部（５６）に接触する。したがって、駒型（３０）のうち半導体チップ（５３）に対して接触させる接触面（３１）の傾きを修正した状態でモールド樹脂（５７）が成形されるようにすることができる。
【００１４】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂成形装置の構成を示した図である。
【図２】ワークの断面図である。
【図３】図１に示された上型の平面図である。
【図４】樹脂成形装置を用いて半導体装置を製造する様子を示した断面図である。
【図５】リードに対して半導体チップが傾いた場合の駒型を示した断面図である。
【図６】樹脂成形装置によって製造された半導体装置の断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るキャビティの断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る自己診断機能を説明するための断面図である。
【図９】自己診断時に検出される検出駒型圧力を説明するための図である。
【図１０】解除動作を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る樹脂成形装置の構成を示した図である。
【図１２】図１１に示された上型の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る樹脂成形装置は、半導体チップを樹脂でモールドする装置である。図１に示されるように、樹脂成形装置は、下型１０、上型２０、駒型３０、及び圧力制御装置４０を備えている。
【００１８】
下型１０は、半導体チップを含んだワークが配置されるものである。図２に示されるように、ワーク５０は、平面状の一面５１及び他面５２を有する半導体チップ５３が接着剤５４を介してリード５５に固定されたものである。このワーク５０に樹脂部材がモールドされる。また、半導体チップ５３のうち一面５１の一部が樹脂から露出する露出部５６となる。下型１０は、ワーク５０において、半導体チップ５３の一面５１側とは反対側すなわち他面５２側に位置する。なお、図２に示されたワーク５０の構成は一例である。
【００１９】
図１に示されるように、上型２０は、下型１０に組み合わされることで下型１０との間に形成される空間６０を形成するものである。この空間６０にワーク５０が配置される。また、図３に示されるように、上型２０は、ワーク５０のうち半導体チップ５３の露出部５６に対応する部分が貫通した窓部２１を有している。
【００２０】
駒型３０は、半導体チップ５３の一面５１の一部に接触することで露出部５６を形成するためのものである。図１に示されるように、駒型３０は、上型２０のうち空間６０を構成する壁面２２から突出するように上型２０の窓部２１に配置されている。駒型３０はストローク可能なクリアランスを持って窓部２１に配置されている。また、駒型３０は、半導体チップ５３の一面５１のうち露出部５６に対応する部分に接触する接触面３１を有している。接触面３１は平面である。
【００２１】
そして、下型１０、上型２０、及び駒型３０によって組み合わされた金型をキャビティ７０と定義する。１つのワーク５０は、１つのキャビティ７０に配置されることとなる。
【００２２】
圧力制御装置４０は、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の露出部５６に均一な面圧で接触するように駒型３０を半導体チップ５３側に押し込むように構成されたものである。具体的には、圧力制御装置４０は、油圧制御部４１、油圧検出部４２、第１押圧部４３、及びアクティブ制御部４４を有している。
【００２３】
油圧制御部４１は、圧力制御装置４０に設けられた油圧ポンプ４５から供給される油の油圧を駒型３０に印加するためのバルブ手段である。油圧制御部４１はアクティブ制御部４４によって制御される。これにより、駒型３０への油圧の大きさが制御される。
【００２４】
油圧検出部４２は、油圧制御部４１によって駒型３０に印加される油圧を検出する圧力検出手段である。油圧検出部４２は、油の配管等に取り付けられている。
【００２５】
第１押圧部４３は、油圧制御部４１を介して印加される油圧を駒型３０のうち接触面３１とは反対側の受圧面３２に対して複数箇所に与えることにより接触面３１に均一な面圧を発生させる押圧手段である。本実施形態では、第１押圧部４３は３本のロッド４６で構成されている。これら３本のロッド４６にそれぞれ油圧が印加される。このように、複数の押圧箇所で駒型３０が押されるので、接触面３１に均一な面圧を発生させやすくすることができる。
【００２６】
アクティブ制御部４４は、油圧検出部４２によって検出された油圧に基づいて油圧制御部４１を制御することにより、駒型３０の接触面３１を半導体チップ５３の露出部５６に均一な面圧で接触させるための制御装置である。このため、アクティブ制御部４４は、油圧ポンプ４５の制御機能、油圧制御部４１の制御機能、油圧検出部４２から信号を受け取る機能等を有している。
【００２７】
以上が、本実施形態に係る樹脂成形装置の全体構成である。なお、上型２０と下型１０で構成される空間６０に溶融した樹脂を導入する装置や上型２０や下型１０を移動させる装置は、樹脂成形装置とは別に用意されている。
【００２８】
次に、本実施形態に係る樹脂成形装置を用いて半導体装置を製造する方法について説明する。まず、図４に示されるように、下型１０と上型２０とでワーク５０のリード５５を挟む。これにより、キャビティ７０の空間６０にワーク５０を配置する。なお、上型２０の壁面２２や駒型３０のうち空間６０を形成する部分にフィルムを貼り付けても良い。
【００２９】
続いて、アクティブ制御部４４が油圧制御部４１を制御することにより駒型３０に油圧を印加する。これにより、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の一面５１の一部に接触する。
【００３０】
ここで、図４に示されるように、リード５５に対して半導体チップ５３が傾いていない場合は駒型３０に傾きは発生しない。一方、図５に示されるように、リード５５に対して半導体チップ５３が傾いている場合は、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の一面５１に接触するように駒型３０が追従して傾く。これは、駒型３０の各ロッド４６に加わる圧力が均等になっているからである。これにより、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の露出部５６に均一な面圧で接触する。
【００３１】
なお、図５ではリード５５に対する半導体チップ５３の傾きを大きく描いているが、実際の機械公差は非常に小さい。したがって、図５に示されるように駒型３０が大きく傾くということはない。
【００３２】
そして、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の一面５１に接触した状態でキャビティ７０に設けられた図示しないゲートから空間６０に溶融した樹脂を導入する。また、樹脂を硬化する。これにより、図６に示されるように、半導体チップ５３のうち一面５１の一部が露出部５６として露出するように半導体チップ５３にモールド樹脂５７を成形する。こうして、半導体装置が完成する。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態では、樹脂成形装置は、半導体チップ５３の一面５１に接触する駒型３０を上型２０から分離した構成となっていることが特徴となっている。これにより、上型２０の位置が固定された状態で駒型３０が上型２０に対して相対的に移動可能となる。すなわち、駒型３０が圧力制御装置４０によって半導体チップ５３に押し込まれる。これにより、駒型３０の接触面３１を半導体チップ５３の厚み等の機械公差に応じて傾いた状態で露出部５６に接触させることができる。
【００３４】
また、本実施形態では３本のロッド４６によって駒型３０に油圧を印加する構成となっている。このため、駒型３０の接触面３１を半導体チップ５３の露出部５６に均一な面圧で接触させることができる。
【００３５】
したがって、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の一面５１に接触するように、接触面３１の傾きを修正した状態でモールド樹脂５７が成形されるようにすることができる。
【００３６】
さらに、駒型３０の接触面３１が半導体チップ５３の一面５１と同じ傾きに修正されるので、駒型３０の接触面３１と半導体チップ５３の一面５１との間の隙間が無くなる。このため、樹脂バリの形成を抑制することができる。また、隙間を無くすために駒型３０を半導体チップ５３に強く押し付ける必要がないので、半導体チップ５３の破損を防止することができる。
【００３７】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、圧力制御装置４０が特許請求の範囲の「押し込み手段」に対応し、油圧検出部４２が特許請求の範囲の「油圧検出手段」に対応する。また、油圧制御部４１が特許請求の範囲の「油圧制御手段」に対応し、第１押圧部４３が特許請求の範囲の「第１押圧手段」に対応する。さらに、アクティブ制御部４４が特許請求の範囲の「アクティブ制御手段」に対応する。
【００３８】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７に示されるように、圧力制御装置４０は第２押圧部４７を有している。第２押圧部４７は、油圧制御部４１を介して印加される油圧を駒型３０のうち接触面３１とは反対側の受圧面３２に対して一箇所に与えることにより接触面３１に均一な面圧を発生させる押圧手段である。本実施形態では、第２押圧部４７は例えば１本のロッド４６で構成されている。
【００３９】
以上の構成によると、アクティブ制御部４４が制御すべき油圧の押圧点は１つで済むので、油圧の制御を容易にすることができる。なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、第２押圧部４７が特許請求の範囲の「第２押圧手段」に対応する。
【００４０】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、アクティブ制御部４４は、自己診断機能及び解除機能を有している。
【００４１】
自己診断機能とは、アクティブ制御部４４が油圧制御部４１によって油圧の大きさを変化させたときに油圧検出部４２によって検出される油圧に基づいて上型２０に対する駒型３０の引っかかりの有無を監視する機能である。
【００４２】
また、解除機能とは、アクティブ制御部４４が上型２０に対して駒型３０が引っかかっていると判定した場合、駒型３０に振動を与えることにより上型２０に対する駒型３０の引っかかりを解除する機能である。
【００４３】
具体的には、図８に示されるように、キャビティ７０に自己診断治具８０を配置し、下型１０に対して上型２０を上下に振動させる。これにより、図９に示されるように、駒型３０が上型２０に引っかかっていない場合は駒型３０に印加される検出駒型圧力が変化（正常時波形）する。例えば、駒型３０が自己診断治具８０を押せば検出駒型圧力が大きくなる。
【００４４】
一方、駒型３０が上型２０に引っかかっている場合は駒型３０に印加される検出駒型圧力が一定（異常時波形）となる。このように、アクティブ制御部４４は、検出駒型圧力の変化をモニタすることにより上型２０に対する駒型３０の引っかかりの有無を判定することができる。
【００４５】
また、アクティブ制御部４４は、上型２０に対する駒型３０の引っかかりを検出した場合、この引っかかりを解除するように動作する。例えば、図１０に示されるように、アクティブ制御部４４は、駒型３０に自己診断治具８０を接触させると共に、自己診断治具８０を図示しない振動装置によって微振動させる。これにより、上型２０に対する駒型３０の引っかかりを解除する。この後、アクティブ制御部４４は再び自己診断を行って引っかかりの有無の判定を行う。
【００４６】
以上のように、本実施形態では、上型２０に駒型３０が引っかかっても、樹脂成形装置自身でその引っかかりを解除することができる。
【００４７】
（第４実施形態）
本実施形態では、第１〜第３実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、図１１に示されるように、樹脂成形装置は、キャビティ７０を２個備えている。２個のキャビティ７０は、図１２に示されるように並べられている。
【００４８】
そして、図１１に示された油圧制御部４１は、２個のキャビティ７０の駒型３０それぞれに油圧を印加することになる。また、油圧検出部４２は、２個のキャビティ７０の駒型３０それぞれに印加される油圧を検出することになる。さらに、アクティブ制御部４４は、２個のキャビティ７０の駒型３０の接触面３１それぞれを当該駒型３０に対応する半導体チップ５３の露出部５６に均一な面圧で接触させるように動作する。
【００４９】
以上の構成により、２個のキャビティ７０の駒型３０を油圧で同時に制御することができる。また、複数の半導体装置を同時に製造することができる。
【００５０】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された樹脂成形装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態では、圧力制御装置４０は油圧を制御することによって駒型３０に圧力を印加していたが、油圧は駒型３０を制御する方法の一例である。したがって、他の圧力印加方法によって駒型３０を制御しても良い。また、圧力制御装置４０の構成についても他の構成でも良い。
【００５１】
上記各実施形態では、駒型３０に油圧を印加するための第１押圧部４３及び第２押圧部４７としてロッド４６が示されているが、これは第１押圧部４３及び第２押圧部４７の一例であり、他の構成でも良い。例えば駒型３０の受圧面３２を曲面にする等の手段を用いても良い。
【００５２】
第３実施形態では、自己診断治具８０を振動させることで駒型３０の引っかかりを解除していたが、これは解除方法の一例である。例えば、上型２０を介して駒型３０に振動を与える方法、半導体チップ５３を用いて引っかかりを解除する方法、下型１０を用いて引っかかりを解除する方法等を採用しても良い。また、第３実施形態では、圧力制御装置４０は駒型３０に引っかかりが発生したことを自己診断するだけで解除機能を有していない構成でも良い。この場合は管理者が手作業で駒型３０の引っかかりを解除すれば良い。
【００５３】
第４実施形態では、２個のキャビティ７０が並べられていたが、キャビティ７０は２個に限らず数十や数百個等、複数設けられていても良い。もちろん、第４実施形態に係る圧力制御装置４０に第３実施形態で示された自己診断機能及び解除機能を追加することもできる。例えば、複数のキャビティ７０毎に油圧検出部４２が設けられていれば、歩留まりの悪い箇所を特定できるので、歩留まりの管理をしやすくすることができる。さらに、金型のメンテナンスも容易となる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  下型
２０  上型
２１  窓部
２２  壁面
３０  駒型
３１  接触面
４０  圧力制御装置（押し込み手段）
５０  ワーク
６０  空間
【図１】
2015051555.tif 000003
【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】
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