(57)【要約】【課題】バリの発生及び封止材の漏れを防止することが可能なモールド成型治具、モールド成型装置及びモールド成型方法を提供する。【解決手段】モールド成型治具１００は、リング状の部材であり、内周部材１０１と外周部材１０２によって構成される。内周部材１０１は、半導体ウェハの周囲を取り囲むことが可能な円周長を有する。外周部材１０２は、内周部材１０１の高さ未満の高さを有し、該内周部材１０１の周囲を取り囲むように形成される。【選択図】　　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を有する金型の内部に配置され、被成型品を封止材により封止した所定の大きさのモールド成型品を生成可能とするモールド成型治具において、
前記被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周が前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが前記内周の高さより低い枠材であることを特徴とするモールド成型治具。
【請求項２】
請求項１に記載のモールド成型治具において、
前記枠材は、
前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有する内周部材と、
前記内周部材の高さ未満の高さを有し、該内周部材の周囲を取り囲む外周部材と、
を備えることを特徴とするモールド成型治具。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のモールド成型治具において、
前記枠材の内周は、前記被成型品の外周に沿った形状を有することを特徴とするモールド成型治具。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のモールド成型治具において、
前記枠材の外周は、前記金型の凹部の側面に沿った形状を有することを特徴とするモールド成型治具。
【請求項５】
被成型品を封止材により封止し、所定の大きさのモールド成型品を生成するモールド成型装置において、
上面に凹部を有する第１の金型と、
前記被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周が前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが前記内周の高さより低い枠材であるモールド成型治具と、
下面が平坦な第２の金型と、
前記第１の金型及びモールド成型治具の上面と、前記第２の金型の下面とにフィルム部材が被覆され、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間に被成型品が配置された後に、前記第２の金型の該下面を前記第１の金型の上面に対向させ、該第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧するとともに、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間を封止材で満たす封止手段と、
を備えることを特徴とするモールド成型装置。
【請求項６】
被成型品を封止材により封止し、所定の大きさのモールド成型品を生成するモールド成型方法において、
上面に凹部を有する第１の金型の該凹部に、前記被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周が前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが前記内周の高さより低い枠材であるモールド成型治具を配置する工程と、
前記第１の金型及びモールド成型治具の上面と、下面が平坦な第２の金型の該下面とをフィルム部材で覆う工程と、
前記モールド成型治具に取り囲まれた空間に被成型品を配置する工程と、
前記第２の金型の下面を前記第１の金型の上面に対向させ、該第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧するとともに、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間を封止材で満たす工程と、
を備えることを特徴とするモールド成型方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凹部を有する金型の内部に配置され、被成型品、特に半導体ウェハを封止材により封止した所定の大きさのモールド成型品を生成可能とするモールド成型治具及び当該モールド成型治具を利用したモールド成型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、半導体ウェハの一方の面に、半導体チップの電極と電気的に接続された金属柱状体を多数形成し、これら金属柱状体が形成された面を、当該金属柱状体の上面が露出するように、樹脂により封止する。露出した金属柱状体の上面は、はんだボールの接合部となり、はんだボールが接合される。
【０００３】
このような方法に用いられる樹脂封止装置は、凹部を有する下部金型の上面を、当該下部金型に樹脂が付着することを防止するための封止用フィルムで覆う。次に、樹脂封止装置は、当該凹部によって形成される空間に、金属柱状体が形成された面が上面になるように半導体ウェハを配置する。更に、樹脂封止装置は、金属柱状体の上面にタブレット状の樹脂材を配置した後、下面が平坦で且つ封止用フィルムで覆われた上部金型と下部金型とを、上部金型の下面と下部金型の上面とが対向するように配置し、これら下部金型及び上部金型を加熱して樹脂材を溶解させるとともに、下部金型及び上部金型を互いに押圧することにより、下部金型の凹部及び上部金型の下面で取り囲まれた空間を樹脂で満たす。これにより、半導体ウェハが樹脂により封止される。
【０００４】
ところで、上述した方法により製造される樹脂封止された半導体ウェハ（モールド成型品）の形状は、下部金型の凹部の形状に依存する。このため、異なる大きさの半導体ウェハを用いてモールド成型品を製造する場合には、各半導体ウェハの大きさに応じた下部金型を用いなければならない。
【０００５】
しかし、金型は高価であるため、大きさの異なる半導体ウェハ毎に下部金型を用意したのではコストが増大する。このため、半導体ウェハの大きさに応じてモールド成型治具を用意し、当該モールド成型治具を下部金型の凹部に配置する方法が提案されている。
【０００６】
図１は、従来のモールド成型治具の斜視図である。同図に示すモールド成型治具２００は、半導体ウェハの周囲を取り囲むことが可能なリング状の部材である。モールド成型治具２００の材質は、例えばＳＵＳ，４２合金（鉄、ニッケルの合金）である。このモールド成型治具２００の高さは、モールド成型品に要求される厚さより若干低くなっている。
【０００７】
図２は、図１に示したモールド成型治具を利用した樹脂封止工程を示す断面図である。図２（Ａ）に示す第１工程では、樹脂封止装置は、下部金型を構成する内枠金型２０１及び当該内枠金型２０１を取り囲むように配置された外枠金型２０２の高低差によって形成される凹部２０４にモールド成型治具２００を配置した後、これら内枠金型２０１、外枠金型２０２及びモールド成型治具２００の表面を封止用フィルム２０６で覆う。次に、樹脂封止装置は、モールド成型治具２００によって取り囲まれた空間に、一方の面に金属柱状体２５１が形成された半導体ウェハ２５０を、当該金属柱状体２５１が上面になるように配置する。更に、樹脂封止装置は、半導体ウェハ２５０の上面にタブレット状の樹脂材２６０を配置する。
【０００８】
その後、図２（Ｂ）に示す第２工程では、樹脂封止装置は、下面が平坦で且つ封止用フィルム２１０で覆われた上部金型２０８と、内枠金型２０１及び外枠金型２０２とを、上部金型２０８の下面と、内枠金型２０１及び外枠金型２０２の上面とが対向するように配置し、これら上部金型２０８と内枠金型２０１及び外枠金型２０２とを加熱して樹脂材２６０を溶解させるとともに、内枠金型２０１を上方に移動させる。
【０００９】
そして、図２（Ｃ）に示す第３工程では、樹脂封止装置は、上部金型２０８を覆う封止用フィルム２１０と、内枠金型２０１を覆う封止用フィルム２０６との距離がモールド成型品に要求される高さになった時点で内枠金型２０１を停止させる。これにより、内枠金型２０１の上面、上部金型２０８の下面及びモールド成型治具２００で取り囲まれた空間が溶解した樹脂材２６０で満たされる。この際、モールド成型治具２００の高さが凹部２０４の深さより若干低くなっているために、モールド成型治具２００の上面と上部金型２０８の下面との間に隙間２７０が生じ、モールド成型品を構成しない余分な樹脂材２６０は、この隙間２７０に流れ込む。その後、樹脂材２６０が硬化し、当該樹脂材２６０によって半導体ウェハ２５０が封止される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したモールド成型治具２００を用いた方法では、隙間２７０に流れ込んだ樹脂材２６０が硬化すると、当該樹脂材２６０によってモールド成型品の外周にバリが発生する。このため、バリを削り取る工程が必要となってしまう。また、隙間２７０の容積が十分でないために、上部金型２０８と内枠金型２０１及び外枠金型２０２とを互いに押圧する際に、逃げ場を失った樹脂材２６０の圧力によって封止用フィルム２０６の曲折している部分が破れて樹脂漏れが生じる場合がある。この場合には、金型に付着した樹脂材２６０を取り除く必要がある。一方、このような樹脂漏れを防止するためには、樹脂材２６０の量を厳密に調整すれば良いが、工程が煩雑になるため、必ずしも適切な対応ではない。
【００１１】
本発明は、上記問題点を解決するものであり、その目的は、バリの発生及び封止材の漏れを防止することが可能なモールド成型治具、モールド成型装置及びモールド成型方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は請求項１に記載されるように、凹部を有する金型の内部に配置され、被成型品を封止材により封止した所定の大きさのモールド成型品を生成可能とするモールド成型治具において、前記被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周が前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが前記内周の高さより低い枠材であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は請求項２に記載されるように、前記モールド成型治具において、前記枠材は、前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有する内周部材と、前記内周部材の高さ未満の高さを有し、該内周部材の周囲を取り囲む外周部材とを備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は請求項３に記載されるように、前記モールド成型治具において、前記枠材の内周は、前記被成型品の外周に沿った形状を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は請求項４に記載されるように、前記モールド成型治具において、前記枠材の外周は、前記金型の凹部の側面に沿った形状を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は請求項５に記載されるように、被成型品を封止材により封止し、所定の大きさのモールド成型品を生成するモールド成型装置において、上面に凹部を有する第１の金型と、前記被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周が前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが前記内周の高さより低い枠材であるモールド成型治具と、前記第１の金型及びモールド成型治具の上面と、前記第２の金型の下面とにフィルム部材が被覆され、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間に被成型品が配置された後に、前記第２の金型の該下面を前記第１の金型の上面に対向させ、該第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧するとともに、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間を封止材で満たす封止手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は請求項６に記載されるように、被成型品を封止材により封止し、所定の大きさのモールド成型品を生成するモールド成型方法において、上面に凹部を有する第１の金型の該凹部に、前記被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周が前記モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが前記内周の高さより低い枠材であるモールド成型治具を配置する工程と、前記第１の金型及びモールド成型治具の上面と、下面が平坦な第２の金型の該下面とをフィルム部材で覆う工程と、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間に被成型品を配置する工程と、前記第２の金型の下面を前記第１の金型の上面に対向させ、該第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧するとともに、前記モールド成型治具に取り囲まれた空間を封止材で満たす工程とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、モールド成型治具の内周がモールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有するため、第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧させたときに、モールド成型治具の内周部の上面を覆うフィルム材と第２の金型の下面を覆うフィルム材とを密着させることができる。このため、モールド成型品の外周にバリが発生することを防止することができる。
【００１９】
また、モールド成型治具の外周の高さを内周の高さ未満とすることにより、モールド成型治具の外側に、第１の金型、第２の金型及びモールド成型治具によって取り囲まれた十分な空間を形成し、モールド成型品を構成しない余分な樹脂の逃げ場として確保することができる。このため、樹脂漏れが生じることを防止することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明は、上面に凹部を有する第１の金型の該凹部に、被成型品の周囲を取り囲むことが可能であり、内周がモールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有し、外周の高さが内周の高さより低い枠材であるモールド成型治具を配置し、第１の金型及びモールド成型治具の上面と、下面が平坦な第２の金型の該下面とをフィルム部材で覆うとともに、モールド成型治具に取り囲まれた空間に被成型品を配置して、第２の金型の下面を第１の金型の上面に対向させ、該第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧するとともに、モールド成型治具に取り囲まれた空間を封止材で満たすことにより、モールド成型品を生成することを特徴とする。
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図３は本実施形態におけるモールド成型治具の斜視図、図４は断面図である。これらの図に示すモールド成型治具１００は、リング状の部材であり、内周部材１０１と外周部材１０２によって構成される。このモールド成型治具１００は、凹部を有する金型（下部金型）の内部に配置され、被成型品である半導体ウェハを樹脂により封止した所定の大きさのモールド成型品を生成可能とするものである。
【００２３】
内周部材１０１は、半導体ウェハの周囲を取り囲むことが可能な円周長を有する。この内周部材１０１は、モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有する。また、内周部材１０１の内周は、半導体ウェハの外周に沿った形状を有する。
【００２４】
一方、外周部材１０２は、内周部材１０１の高さ未満の高さを有し、該内周部材１０１の周囲を取り囲むように形成される。この外周部材１０２の外周は、金型の凹部の側面に沿った形状を有する。
【００２５】
以下、このモールド成型治具１００を利用した樹脂封止工程を説明する。図４は、本実施形態のモールド成型治具を利用した樹脂封止工程を示す断面図である。
【００２６】
図５（Ａ）に示す第１工程では、内枠金型１１１と当該内枠金型１１１を取り囲むように配置され、下部金型を構成する外枠金型１１２によって下部金型が構成される。樹脂封止装置は、これら内枠金型１１１と外枠金型１１２とに高低差をつけて、凹部１１４を構成する。
【００２７】
次に、樹脂封止装置は、この凹部１１４にモールド成型治具１００を配置する。上述したように、モールド成型治具１００を構成する外周部材１０２の外周は、凹部１１４の側面に沿った形状を有する。このため、モールド成型治具１００は、凹部１１４の側面を構成する外枠金型１１２によって外縁が支持されて、固定される。
【００２８】
次に、樹脂封止装置は、内枠金型１１１、外枠金型１１２及びモールド成型治具１００の表面を封止用フィルム１１３で覆う。封止用フィルム１１３は、金型の加熱温度に耐えられるものであって、且つ、後述する半導体ウェハ１５０上に形成された金属柱状体１５１の頂部が樹脂封止後に露出するように、一定の柔軟性を有するものが用いられる。封止用フィルム１１３の材料は、例えばＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰ、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリジン等である。
【００２９】
更に、樹脂封止装置は、モールド成型治具１００によって取り囲まれた空間に、半導体ウェハ１５０を配置する。この際、半導体ウェハ１５０は、金属柱状体１５１が形成された面が上面になるように配置される。
【００３０】
その後、樹脂封止装置は、半導体ウェハ１５０の上面に、封止材としてのタブレット状の樹脂材１６０を配置する。なお、タブレット状の樹脂１６０の代わりに、顆粒状や液体状の樹脂材を用いるようにしてもよい。
【００３１】
その後、図５（Ｂ）に示す第２工程では、樹脂封止装置は、下面が平坦で且つ当該下面に封止用フィルム１１９で覆われた上部金型１１８と、内枠金型１１１及び外枠金型１１２とを、上部金型１１８の下面と、内枠金型１１１及び外枠金型１１２の上面とが対向して当接するように配置する。
【００３２】
次に、樹脂封止装置は、これら上部金型１１８と内枠金型１１１及び外枠金型１１２とを加熱して樹脂材１６０を溶解させるとともに、封止手段としての駆動モータ等を内蔵する駆動機構１１４により内枠金型１１１を上方に移動させる。これにより、内枠金型１１１及び外枠金型１１２よりなる下部金型と上部金型１１８は、互いに押圧する。この際、樹脂材１６０は、内枠金型１１１が上方へ移動することにより、上部金型１１８と内枠金型１１１とによって上下方向に押圧される。このため、樹脂材１６０は、徐々に溶解しながら外側に広がっていき、モールド成型治具１００の内周部材１０１の内側の空間が所定以上狭くなると、一部の樹脂材１６０がモールド成型治具１００の内周部材１０１を超えて外側に流出する。
【００３３】
そして、図５（Ｃ）に示す第３工程では、樹脂封止装置は、上部金型１１８を覆う封止用フィルム１１９と、内枠金型１１１を覆う封止用フィルム１１３との距離がモールド成型品に要求される高さになった時点で、駆動機構１１４による内枠金型１１１の上方への移動を停止する。
【００３４】
上述したように、モールド成型治具１００の内周部材１０１は、モールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有する。このため、上部金型１１８を覆う封止用フィルム１１９と、内枠金型１１１を覆う封止用フィルム１１３との距離がモールド成型品に要求される高さになった時点で、内周部材１０１の上面を覆う封止用フィルム１１３と上部金型１１８の下面を覆う封止用フィルム１１９とが密着する。
【００３５】
この際、内枠金型１１１の上面、上部金型１１８の下面、及び、内周部材１０１の内側面によって取り囲まれた空間が樹脂材１６０によって満たされ、半導体ウェハ１５０の上面が樹脂材１６０により封止されたモールド成型品が生成される。
【００３６】
このとき、内周部材１０１の外側面、外周部材１０２の上面、外枠金型１１２の内側面、及び、上部金型１１８の下面によって取り囲まれた空間１７０が形成される。この空間１７０には、内周部材１０１を超えて外側に流出した樹脂材１６２が滞留する。
【００３７】
但し、空間１７０は十分な容積を有するため、全体が樹脂材１６２で満たされることはない。従って、樹脂材１６２の圧力によって、封止用フィルム１１３，１１９が破れ、樹脂漏れが生じることを防止することができる。また、内周部材１０１の上面を覆う封止用フィルム１１３と上部金型１１８の下面を覆う封止用フィルム１１９とが密着しているため、樹脂材１６０と樹脂材１６２とは、分離された状態となる。このため、モールド成型品の外周にバリが発生することを防止することができる。
【００３８】
樹脂封止装置は、上述した工程に続いて、樹脂材１５０を硬化させた後、上部金型１１８を上方に移動させ、半導体ウェハ１５０の上面が樹脂材１６０により封止されたモールド成型品を取り出す。
【００３９】
なお、上述した実施形態では、モールド成型治具１００は、内周部材１０１と、当該内周部材１０１の高さ未満の高さを有し、該内周部材１０１の周囲を取り囲むように形成された外周部材１０２とによって構成されているが、図６の断面図に示すように、内周部材と外周部材とが一体に形成されて、内周側から外周側に向かって徐々に低くなる傾斜を有するモールド成型治具１００ａを用いることもできる。
【００４０】
【発明の効果】
上述の如く、本発明によれば、モールド成型治具の内周がモールド成型品に要求される厚さと略等しい高さを有するため、第１及び第２の金型の少なくとも一方を他方に押圧させたときに、モールド成型治具の内周部の上面を覆うフィルム材と第２の金型の下面を覆うフィルム材とを密着させることができる。このため、モールド成型品の外周にバリが発生することを防止することができる。
【００４１】
また、モールド成型治具の外周の高さを内周の高さ未満とすることにより、モールド成型治具の外側に、第１の金型、第２の金型及びモールド成型治具によって取り囲まれた十分な空間を形成し、モールド成型品を構成しない余分な樹脂の逃げ場として確保することができる。このため、樹脂漏れが生じることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のモールド成型治具の斜視図である。
【図２】従来のモールド成型治具を利用した樹脂封止工程を示す断面図である。
【図３】本実施形態のモールド成型治具の斜視図である。
【図４】本実施形態のモールド成型治具の断面図である。
【図５】本実施形態のモールド成型治具を利用した樹脂封止工程を示す断面図である。
【図６】モールド成型治具の変形例の断面図である。
【符号の説明】
１００、１００ａ　モールド成型治具
１０１　内周部材
１０２　外周部材
１１１　内枠金型
１１２　外枠金型
１１３、１１９　封止用フィルム
１１４　駆動機構
１１８　上部金型
１５０　半導体ウェハ
１５１　金属柱状体
１６０、１６２　樹脂材
【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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