(57)【要約】【課題】本発明は、基板が搬入部にない待機状態における上金型および下金型の間隔を狭くすることにより、排気部へ向かう風（気流）により、上金型および下金型の表面温度が下がることを抑制する半導体封止装置および半導体封止方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の半導体封止装置および半導体封止方法は、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するためのもので、上金型および下金型を含むプレス部と、プレス部を包囲するプレスチャンバと、基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、基板が搬入部にあるかどうかを検出する検出部とを備え、基板が搬入部にない待機状態における上金型および下金型の間隔を、基板が搬入部にある稼動状態における上金型および下金型の間隔よりも小さくして、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置において、
上金型および下金型を含むプレス部と、
プレス部を包囲するプレスチャンバと、
基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、
基板が搬入部にあるかどうかを検出する検出部とを備え、
基板が搬入部にない待機状態における上金型および下金型の間隔を、基板が搬入部にある稼動状態における上金型および下金型の間隔よりも小さくして、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制することを特徴とする半導体封止装置。
【請求項２】
半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置において、
上金型および下金型を含むプレス部と、
プレス部を包囲するプレスチャンバと、
基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、
基板が搬入部にあるかどうかを検出する検出部と、
プレスチャンバに連通し、プレスチャンバ内に浮遊する異物を排気するための排気部を備え、
基板が搬入部にない待機状態において、排気部による排気を停止して、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制することを特徴とする半導体封止装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体封止装置において、
排気部は、配管部を介して接続される排気システムを有し、
排気流量を調整する排気量調整部を配管部内に設けたことを特徴とする半導体封止装置。
【請求項４】
半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置において、
上金型および下金型を含むプレス部と、
プレス部を包囲するプレスチャンバと、
基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、
非稼動状態または稼動状態を選択するための状態選択部とを備え、
非稼動状態における上金型および下金型の非稼動表面温度は、稼動状態における上金型および下金型の稼動表面温度よりも低く、室温より高く設定され、
非稼動状態から稼動状態が選択されたとき、上金型および下金型は、稼動表面温度に達するように加熱された後、基板にモールド樹脂をパッケージ成型することを特徴とする半導体封止装置。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体封止装置において、
上金型および下金型が稼動表面温度で所定の安定化時間が経過するまで待機した後、基板にモールド樹脂をパッケージ成型することを特徴とする半導体封止装置。
【請求項６】
半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止方法において、
基板が搬入部にあるかどうかを検出するステップと、
基板が挿入部にあることを検出したとき、上金型および下金型を所定の型開位置に移動させるステップと、
基板が挿入部にないことを検出したとき、上金型および下金型を所定の待機位置に移動させるステップとを有し、
待機位置における上金型および下金型の間隔は、型開位置における上金型および下金型の間隔よりも小さくして、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制することを特徴とする半導体封止方法。
【請求項７】
半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止方法において、
基板が搬入部にあるかどうかを検出するステップと、
基板が挿入部にあることを検出したとき、上金型および下金型を含むプレス部を包囲するプレスチャンバ内に浮遊する異物を排気するステップと、
基板が挿入部にないことを検出したとき、上記排気ステップを停止して、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制するステップとを有することを特徴とする半導体封止方法。
【請求項８】
半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止方法において、
非稼動状態または稼動状態を選択するステップと、
非稼動状態における上金型および下金型の非稼動表面温度を、稼動状態における上金型および下金型の稼動表面温度よりも低く、室温より高く設定するステップと、
非稼動状態から稼動状態が選択されたとき、稼動表面温度に達するように上金型および下金型を加熱するステップと、
基板にモールド樹脂をパッケージ成型するステップとを有することを特徴とする半導体封止方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体封止方法において、
所定の安定化時間が経過するまで待機するステップをさらに有することを特徴とする半導体封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置および半導体封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信機器が軽量小型化するのに従い、組み込まれる半導体デバイスに対するいっそうの小型化が強く求められている。これに応えるべく、半導体デバイスを、とりわけ厚み方向においてより薄く形成することが要求されている。薄くパッケージ成型するためには、粘度の低い樹脂が広く用いられる。一般に、低粘度の樹脂を用いてパッケージ成型するとき、極めて薄い樹脂片（以下、単に「樹脂バリ」という。）が数多く形成される。この薄い樹脂バリが、空気中の対流と相俟って、半導体封止装置（半導体パッケージングシステム）内を浮遊し、半導体チップを樹脂封止するモールド金型表面に付着することがある。この状態でパッケージ成型された半導体デバイスにおいて、アセンブリ工程で外部周辺機器に半田付けするための電極端子などに樹脂バリが付着することにより、半導体デバイスの歩留りが低下し、さらにアセンブリ工程で半田付け不良などの致命的な導通不良が生じてしまう。
【０００３】
したがって、こうした半導体封止装置および半導体封止方法において、上述の歩留り低下および導通不良を未然に防止するために、モールド金型表面に付着した樹脂バリを集塵する手段、および半導体封止装置内に浮遊する薄い樹脂バリを半導体封止装置の外部へ空気とともに排気する手段の重要性がますます増大している。
【０００４】
ここで図９および図１０を参照しながら、従来式の半導体封止装置の構成および動作について以下詳細に説明する。この半導体封止装置１０１は、概略、上側に位置する金型１１０（以下、単に「上金型」という。）および下側に位置する金型１２０（以下、単に「下金型」という。）を含むプレス部１０５と、プレス部１０５全体を包囲するプレスチャンバ１３０と、直材をプレス部１０５に搬入するローダ１４０と、モールド樹脂を用いてパッケージ成型された基板１０７をプレス部１０５からプレスチャンバ１３０の外部へ搬出するアンローダ１５０とを備える。ここで直材とは、半導体チップ（図示せず）を搭載したフレームまたは基板１０７、および樹脂タブレット（図示せず）をさす。
【０００５】
また半導体封止装置１０１は、プレスチャンバ１３０内に舞い上がった薄い樹脂バリを、空気とともにプレスチャンバ１３０から排出するための排気部１６０を有する。この排気部１６０は、一般に、配管部１６２を介して接続された、常に一定の排気量で排気する工場排気システムである。
【０００６】
上金型１１０および下金型１２０は、それぞれ、上側および下側プラテン１１２，１２２と、上側および下側共用定盤１１４，１２４と、複数のキャビティ１１５，１２５を含むキャビティブロック１１６，１２６を有する。キャビティブロック１１６，１２６は、パッケージ成型されるモールド樹脂の形状および寸法に応じて交換される。また上金型１１０および下金型１２０は、キャビティブロック１１６，１２６の表面温度が所定の成型温度になるように加熱するための電気抵抗ヒータなどのヒータ１１７，１２７と、これらの表面温度を検出するための熱電対などの温度センサ１１８，１２８とを有する。
【０００７】
プレスチャンバ１３０は、ローダ側シャッタ１３２およびアンローダ側シャッタ１３４を有し、各シャッタ１３２，１３４は、後述するように、通常は閉口し、ローダ１４０およびアンローダ１５０がプレスチャンバ１３０を出入りする際に開口する。
【０００８】
次に、この半導体封止装置１０１の動作について説明する。半導体封止装置１０１の運転スイッチ（図示せず）が押されると、上金型１１０および下金型１２０に設置されたキャビティブロック１１６，１２６は、それらの表面温度が所定の成型温度（例えば、約１８０°）になるようにヒータ１１７，１２７により加熱される。また、半導体チップを搭載したフレームまたは基板１０７は、ローダトレイ１４２上に載置され、ローダ１４０の直下まで順送りされる。上金型１１０および下金型１２０が所定の成型温度に達すると、ローダ１４０は、基板１０７を真空吸着して持ち上げ、このとき開口するプレスチャンバ１３０のローダ側シャッタ１３２を介してプレス部１０５内に進み、基板１０７を下金型１２０の上に載せた後、図９に示す元の位置に戻る。ローダ１４０は、同様に、樹脂タブレット（図示せず）をプレス部１０５に供給する。
【０００９】
次に、上金型１１０は、図１０に示すように、下金型１２０に向かって下降し、下金型１２０との間に成型キャビティ１１５，１２５を形成するように型締めする。その後、プレス部１０５内で加熱されて、溶融した樹脂タブレットが、成型キャビティ内に射出され、キュア（硬化）される。このとき、上金型１１０および下金型１２０は、所定の成型温度で安定的に維持する必要があり、成型温度より低い表面温度を有する場合、モールド成型されたパッケージに樹脂クラックや樹脂欠けが発生し、半導体デバイスの歩留りが低下する。
【００１０】
樹脂パッケージが完全にキュアされると、上金型１１０は、上昇し、型開きする。アンローダ１５０は、このとき開口するプレスチャンバ１３０のアンローダ側シャッタ１３４を介してプレス部１０５内に入り、下金型１２０上のパッケージ成型された基板１０７を真空吸着して持ち上げ、同様に、アンローダ側シャッタ１３４を介してプレス部１０５から搬出し、パッケージ成型された基板１０７をアンローダトレイ１４２上に載置する。なお、プレスチャンバ１３０のローダ側シャッタ１３２およびアンローダ側シャッタ１３４は、ローダ１４０およびアンローダ１５０がプレスチャンバ１３０を出入りするタイミングにおいてのみ開口し、それ以外のタイミングにおいて閉口したままである。
【００１１】
上述のように、粘性の低い樹脂を用いると、極めて薄い樹脂バリが数多く形成され、上金型１１０および下金型１２０に付着した樹脂バリは、集塵手段としてのクリーナ（図示せず）を用いて集塵される。
【００１２】
そして再び、ローダトレイ１４２上の基板１０７がプレス部１０５に搬入され、基板１０７は、パッケージ成型され、ローダトレイ１４２上へ搬出される。このように、上記ステップを反復することにより、半導体チップを搭載した基板１０７にパッケージ成型して、半導体デバイスを連続的に製造することができる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プレスチャンバ１３０内に舞い上がった薄い樹脂バリを、空気とともにプレスチャンバ１３０から排出するための排気部１６０は、一般に、常に一定の排気量で排気する工場排気システムに接続されるため、排気部１６０へ向かう風（気流）がプレスチャンバ１３０内に生じ、稼動時のみならずパッケージ成型を行わない待機時においても、上金型１１０および下金型１２０は、この風（気流）により常に強制的に空冷されていた。上述の通り、上金型１１０および下金型１２０の表面温度が所定の成型温度より低い場合、モールド成型されたパッケージに樹脂クラックや樹脂欠けが発生し、半導体デバイスの歩留りが低下する。また、上金型１１０および下金型１２０の表面温度が安定しない場合、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質にばらつきが生じてしまう。
【００１４】
同様に、上金型１１０および下金型１２０は、所定の成型温度（例えば、１８０°）に安定させる必要があるが、成型温度を安定させるためには、通常、運転開始後２４時間程度かかるため、生産計画において、次回の生産ロット投入まで数日間の非稼動時間が生じる場合であっても、上金型１１０および下金型１２０を所定の成型温度に保温して、待機させる必要があった。このように非稼動時において、上金型１１０および下金型１２０を所定の成型温度に保温することにより、莫大な電力を浪費していた。
【００１５】
そこで本発明は、こうした問題を解消するためになされたもので、基板がローダトレイにあるかどうかを検出する基板センサを新設し、基板が搬入部にない待機状態における上金型および下金型の間隔を狭くすることにより、排気部へ向かう風（気流）により、上金型および下金型の表面温度が下がることを抑制する半導体封止装置および半導体封止方法を提供することを目的とする。
【００１６】
また本発明は、基板が搬入部にない待機状態において、排気部による排気を停止することにより、排気部へ向かう風（気流）により、上金型および下金型の表面温度が下がることを抑制する半導体封止装置および半導体封止方法を提供することを目的とする。
【００１７】
さらに本発明は、非稼動状態または稼動状態を選択するための状態スイッチを新設し、非稼動状態における上金型および下金型の非稼動表面温度を、稼動状態における上金型および下金型の稼動表面温度よりも低く、室温より高く設定し、非稼動状態から稼動状態が選択されたとき、上金型および下金型を速やかに稼動表面温度に達するように加熱するとともに、非稼動状態における消費電力を極力抑えることができる半導体封止装置および半導体封止方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明によれば、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置において、上金型および下金型を含むプレス部と、プレス部を包囲するプレスチャンバと、基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、基板が搬入部にあるかどうかを検出する検出部とを備え、基板が搬入部にない待機状態における上金型および下金型の間隔を、基板が搬入部にある稼動状態における上金型および下金型の間隔よりも小さくして、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制する半導体封止装置を提供することができる。すなわち、待機状態において、上金型および下金型を実質的に接近、あるいは接触させることにより、排気部へ向かう風（気流）により金型が強制的に空冷される程度をできるだけ抑えることができる。こうして、金型温度の低下による樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００１９】
請求項２に記載の本発明によれば、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置において、上金型および下金型を含むプレス部と、プレス部を包囲するプレスチャンバと、基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、基板が搬入部にあるかどうかを検出する検出部と、プレスチャンバに連通し、プレスチャンバ内に浮遊する異物を排気するための排気部を備え、基板が搬入部にない待機状態において、排気部による排気を停止して、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制する半導体封止装置を提供することができる。こうして、排気部へ向かう風（気流）を直接的に止めることにより、基板が搬入部にない待機状態にある半導体封止装置の上金型および下金型の表面温度の低下を実質的に抑制することができ、樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、ひいては半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の本発明によれば、排気部は、配管部を介して接続される排気システムを有し、排気流量を調整する排気量調整部を配管部内に設けた半導体封止装置を提供することができる。半導体封止装置に個別に取り付けられた排気モータだけでなく、常に一定の排気量で排気する工場排気システムに接続された配管部に設けられた排気停止ダンパを用いて、待機状態において、排気部へ向かう風（気流）を止めることができる。これにより、同様に、半導体デバイスの歩留りを向上させるとともに、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００２１】
請求項４に記載の本発明によれば、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止装置において、上金型および下金型を含むプレス部と、プレス部を包囲するプレスチャンバと、基板をプレスチャンバ内に搬入する搬入部、およびこれを搬出する搬出部と、非稼動状態または稼動状態を選択するための状態選択部とを備え、非稼動状態における上金型および下金型の非稼動表面温度は、稼動状態における上金型および下金型の稼動表面温度よりも低く、室温より高く設定され、非稼動状態から稼動状態が選択されたとき、上金型および下金型は、稼動表面温度に達するように加熱された後、基板にモールド樹脂をパッケージ成型する半導体封止装置を提供することができる。すなわち、上金型および下金型の表面温度を稼動温度よりも低い非稼動温度で保温するので、従来、次回生産ロットが投入されるまで、上金型および下金型の表面温度を成型温度または稼動温度で保温するために必要であった消費電力と比較して、その消費電力を格段に低減することができるとともに、非稼動表面温度が室温より高く設定されるので、次回生産ロットを投入するとき、表面温度をより速やかに稼動表面温度まで上昇させることができる。
【００２２】
請求項５に記載の本発明によれば、上金型および下金型が稼動表面温度で所定の安定化時間が経過するまで待機した後、基板にモールド樹脂をパッケージ成型する半導体封止装置を提供することができる。ユーザが生産計画に基づいて、この半導体封止装置を非稼動状態から稼動状態に設定変更した後、基板をローダトレイに準備しておけば、自動的に、上金型および下金型が稼動温度まで加熱され、さらに稼動温度で所定の熱的安定時間が経過した後、一連のパッケージ成型プロセスが自動的に実施されるので、従来、稼動温度が安定していることを人手により確認して、あらためて運転スイッチを押す必要があった場合と比べて、成型プロセスを操作する人手を大幅に省くことができる。
【００２３】
請求項６に記載の本発明によれば、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止方法において、基板が搬入部にあるかどうかを検出するステップと、基板が挿入部にあることを検出したとき、上金型および下金型を所定の型開位置に移動させるステップと、基板が挿入部にないことを検出したとき、上金型および下金型を所定の待機位置に移動させるステップとを有し、待機位置における上金型および下金型の間隔は、型開位置における上金型および下金型の間隔よりも小さくして、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制する半導体封止方法を提供することができる。すなわち、待機状態において、上金型および下金型を実質的に接近、あるいは接触させることにより、排気部へ向かう風（気流）により金型が強制的に空冷される程度をできるだけ抑えることができる。こうして、金型温度の低下による樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００２４】
請求項７に記載の本発明によれば、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止方法において、基板が搬入部にあるかどうかを検出するステップと、基板が挿入部にあることを検出したとき、上金型および下金型を含むプレス部を包囲するプレスチャンバ内に浮遊する異物を排気するステップと、基板が挿入部にないことを検出したとき、上記排気ステップを停止して、上金型および下金型の表面温度の下降を抑制するステップとを有する半導体封止方法を提供することができる。こうして、排気部へ向かう風（気流）を直接的に止めることにより、基板が搬入部にない待機状態にある半導体封止装置の上金型および下金型の表面温度の低下を実質的に抑制することができ、樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、ひいては半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００２５】
請求項８に記載の本発明によれば、半導体チップを搭載した基板にモールド樹脂をパッケージ成型するための半導体封止方法において、非稼動状態または稼動状態を選択するステップと、非稼動状態における上金型および下金型の非稼動表面温度を、稼動状態における上金型および下金型の稼動表面温度よりも低く、室温より高く設定するステップと、非稼動状態から稼動状態が選択されたとき、稼動表面温度に達するように上金型および下金型を加熱するステップと、基板にモールド樹脂をパッケージ成型するステップとを有する半導体封止方法を提供することができる。すなわち、上金型および下金型の表面温度を稼動温度よりも低い非稼動温度で保温するので、従来、次回生産ロットが投入されるまで、上金型および下金型の表面温度を成型温度または稼動温度で保温するために必要であった消費電力と比較して、その消費電力を格段に低減することができるとともに、非稼動表面温度が室温より高く設定されるので、次回生産ロットを投入するとき、表面温度をより速やかに稼動表面温度まで上昇させることができる。
【００２６】
請求項９に記載の本発明によれば、所定の安定化時間が経過するまで待機するステップをさらに有することを特徴とする半導体封止方法を提供することができる。ユーザは、生産計画に基づいて、この半導体封止装置を非稼動状態から稼動状態に設定変更した後、基板をローダトレイに準備しておけば、自動的に、上金型および下金型が稼動温度まで加熱され、さらに稼動温度で所定の熱的安定時間が経過した後、一連のパッケージ成型プロセスが自動的に実施されるので、従来、稼動温度が安定していることを人手により確認して、あらためて運転スイッチを押す必要があった場合と比べて、成型プロセスを操作する人手を大幅に省くことができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る半導体封止装置の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上側」、「下側」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。
【００２８】
実施の形態１．
図１ないし図４を参照しながら、本発明の実施の形態１による半導体封止装置の構成および動作について以下に説明する。この実施の形態１の半導体封止装置１は、概略、上側に位置する金型１０（以下、単に「上金型」という。）および下側に位置する金型２０（以下、単に「下金型」という。）を含むプレス部５と、プレス部５全体を包囲するプレスチャンバ３０と、直材をプレス部５に搬入するローダ４０と、モールド樹脂を用いてパッケージ成型された基板７をプレス部５からプレスチャンバ３０の外部へ搬出するアンローダ５０とを備える。ここで直材とは、半導体チップ（図示せず）を搭載したフレームまたは基板７、および樹脂タブレット（図示せず）をさす。
【００２９】
また半導体封止装置１は、プレスチャンバ３０内に舞い上がった薄い樹脂バリ、すなわちプレスチャンバ３０内に浮遊する異物を、空気とともにプレスチャンバ３０から排出するための排気部６０を有する。この排気部６０は、例えば、配管部６２を介して接続された、常に一定の排気量で排気する工場排気システムである。
【００３０】
本発明の半導体封止装置１には、ローダトレイ４２上に基板７が載置されているかどうかを検出するためのフォトインタラプタなどの基板センサ７０が取り付けられている。
【００３１】
上金型１０および下金型２０は、それぞれ、上側および下側プラテン１２，２２と、上側および下側共用定盤１４，２４と、複数のキャビティ１５，２５を含むキャビティブロック１６，２６を有する。キャビティブロック１６，２６は、パッケージ成型されるモールド樹脂の形状および寸法に応じて交換される。ここでは、キャビティブロック１６，２６のそれぞれが、キャビティ１５，２５を有するように図示したが、いずれか一方のキャビティブロックだけが、キャビティを有していてもよい。また上金型１０および下金型２０は、キャビティブロック１６，２６の表面温度が所定の成型温度になるまで加熱するための電気抵抗ヒータなどのヒータ１７，２７と、これらの表面温度を検出するための熱電対などの温度センサ１８，２８とを有する。
【００３２】
プレスチャンバ３０は、ローダ側シャッタ３２およびアンローダ側シャッタ３４を有し、各シャッタ３２，３４は、後述するように、通常は閉口し、ローダ４０およびアンローダ５０がプレスチャンバ３０を出入りする際に開口する。
【００３３】
次に、図３のフローチャートを参照しながら、実施の形態１の半導体封止装置１の動作について説明する。図３のステップＳ０１において、半導体封止装置１の運転スイッチ（図示せず）が押されると、ステップＳ０２において、上金型１０および下金型２０に取り付けられたキャビティブロック１６，２６は、それらの表面温度が所定の成型温度（例えば、約１８０°）で安定するまでヒータ１７，２７により加熱される。そしてステップＳ０３において、半導体チップを搭載したフレームまたは基板７がローダトレイ４２上に載置されているかどうか、基板センサ７０を用いて検出する。
【００３４】
ステップＳ０３において、基板７がローダトレイ４２上にあるとき（ＹＥＳの場合）、ステップＳ０４において、上金型１０が図１に示す型開位置に移動し、ステップＳ０５において、プレスチャンバ３０のローダ側シャッタ３２が開口し、ローダ４０は、基板７を真空吸着して持ち上げ、ローダ側シャッタ３２を介してプレス部５内に進み、基板７を下金型２０の上に載せた後、図１に示す元の位置に戻る。このときローダ４０は、同様に、樹脂タブレット（図示せず）をプレス部５に供給する。ステップＳ０６において、上金型１０は、図２に示すように、下金型２０に向かって下降して、型締めし、上金型１０および下金型２０と、基板７との間に、モールド樹脂を射出成型すべき空間（以下、「成型キャビティ１５，２５」という。）を形成する。そしてステップＳ０７において、樹脂タブレットがプレス部５内で加熱され、溶融し、成型キャビティ１５，２５内に射出され、キュア（硬化）される。
【００３５】
ステップＳ０８において、樹脂パッケージが完全に硬化すると、上金型１０が型開位置に移動して、ステップＳ０９において、プレスチャンバ３０のアンローダ側シャッタ３４が開口し、アンローダ５０は、これを介してプレス部５内に入り、下金型２０上のパッケージ成型された基板７を真空吸着して持ち上げ、同様に、アンローダ側シャッタ３４を介してプレス部５から搬出し、パッケージ成型された基板７をアンローダトレイ４２上に載置する。なお、プレスチャンバ３０のローダ側シャッタ３２およびアンローダ側シャッタ３４は、ローダ４０およびアンローダ５０がプレスチャンバ３０を出入りするタイミングにおいてのみ開口し、それ以外のタイミングにおいて、閉口したままである。
【００３６】
アンローダ５０が基板７をプレス部５の外へ搬出した後、上金型１０が型開位置にある（型開状態にある）とき、ステップＳ０３に戻って、基板センサ７０は、再び、基板７がローダトレイ４２上に載置されているかどうか検出する。同様に、基板７がローダトレイ４２上にあるとき（ＹＥＳの場合）、この半導体封止装置１は、ステップＳ０４ないしステップＳ０９を反復して、基板７を連続してパッケージ成型する。
【００３７】
一方、ステップＳ０３において、基板７がローダトレイ４２上にないとき（ＮＯの場合）、図４に示すように、上金型１０は、下金型２０と所定の距離Δｄ（例えば、約５ｍｍ以下）を隔てた待機位置まで、下金型２０に向かって移動する。すなわち、待機位置における上金型１０および下金型２０の間隔Δｄは、約５ｍｍ以下に設定され、さらに好適には、上金型１０および下金型２０を完全に接触させる。このように、待機状態において、上金型１０および下金型２０を実質的に接近、あるいは接触させることにより、排気部６０へ向かう風（気流）により金型１０，２０が強制的に空冷される度合いをできるだけ抑えることができる。こうして、待機状態における上金型１０および下金型２０、とりわけキャビティブロック１６，２６の表面温度の低下を実質的に抑制することができ、ひいては樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型１０および下金型２０の表面温度を安定させることにより、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００３８】
実施の形態２．
図５および図６を参照しながら、本発明の実施の形態２による半導体封止装置の構成および動作について以下に説明する。実施の形態２による半導体封止装置３は、配管部６２内に自動開閉可能な排気停止ダンパ７５を有する点以外、実施の形態１による半導体封止装置２と同様の構成を有するので、構成に関する説明を省略する。
【００３９】
次に、図６のフローチャートを参照しながら、実施の形態２の半導体封止装置２の動作について説明する。図６に示すステップＳ０１ないしＳ０３は、実施の形態１の図３と同様であるので、これらに関する説明を省略する。
【００４０】
ステップＳ０３において、基板７がローダトレイ４２上にあるとき（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１１において、配管部６２内の排気停止ダンパ７５が自動的に開口し、プレスチャンバ３０内に舞い上がった薄い樹脂バリを、空気とともにプレスチャンバ３０から排気部６０へ排出する。
【００４１】
ステップＳ１２において、プレスチャンバ３０のローダ側シャッタ３２が開口し、ローダ４０は、ローダトレイ４２上の基板７を真空吸着して持ち上げ、ローダ側シャッタ３２を介してプレス部５内に進み、基板７を下金型２０の上に載せた後、図５に示す元の位置に戻る。このときローダ４０は、同様に、樹脂タブレット（図示せず）をプレス部５に供給する。ステップＳ１３において、上金型１０は、型締位置に移動し、下金型２０との間に成型キャビティ１５，２５を形成し、樹脂タブレットがプレス部５内で加熱されて、溶融し、成型キャビティ１５，２５内に射出され、キュア（硬化）される。
【００４２】
樹脂パッケージが完全に硬化すると、ステップＳ１４において、上金型１０が型開位置に移動して、プレスチャンバ３０のアンローダ側シャッタ３４が開口する。アンローダ５０がこれを介してプレス部５内に入り、下金型２０上のパッケージ成型された基板７を真空吸着して持ち上げ、同様に、アンローダ側シャッタ３４を介してプレス部５から搬出し、パッケージ成型された基板７をアンローダトレイ４２上に載置する。実施の形態１と同様、プレスチャンバ３０のローダ側シャッタ３２およびアンローダ側シャッタ３４は、ローダ４０およびアンローダ５０がプレスチャンバ３０を出入りするタイミングにおいてのみ開口し、それ以外のタイミングにおいて、閉口した状態で維持される。
【００４３】
アンローダが基板７をプレス部５外へ搬出したとき、ステップＳ０３に戻り、この半導体封止装置２は、基板センサ７０を用いて、再び、基板７がローダトレイ４２上に載置されているかどうか検出する。
【００４４】
同様に、基板７がローダトレイ４２上にあるとき（ＹＥＳの場合）、排気停止ダンパ７５は、継続的に開口し、プレスチャンバ３０内に舞い上がった薄い樹脂バリを排気部６０へ排出しながら、半導体封止装置２は、ステップＳ１１ないしステップＳ１４を反復して、連続的に基板７をパーケージ成型する。
【００４５】
一方、ステップＳ０３において、基板７がローダトレイ４２上にないとき（ＮＯの場合）、すなわち半導体封止装置２が待機状態にあるとき、排気停止ダンパ７５は、排気部６０に至る配管部６２を自動的に閉口する。こうして、排気部６０へ向かう風（気流）を止めて、待機状態にある半導体封止装置２の上金型１０および下金型２０、とりわけキャビティブロック１６，２６の表面温度の低下を実質的に抑制することができ、樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、ひいては半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型１０および下金型２０の表面温度を安定させることにより、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００４６】
以上の説明において、実施の形態２の排気部６０は、配管部６２を介して接続された、常に一定の排気量で排気する工場排気システムであるとしたが、これの代わりに半導体封止装置２に個別に取り付けられた排気モータであってもよい。この場合、排気停止ダンパ７５を開閉する代わりに、排気モータの駆動・停止を切り換えることにより、プレスチャンバ３０内を排気するか、排気モータを停止して、排気部６０へ向かう風（気流）を止めるか、選択することができる。こうすることにより、実施の形態２と実質的に同様の効果が得られる。
【００４７】
実施の形態３．
図７および図８を参照しながら、本発明の実施の形態３による半導体封止装置の構成および動作について以下に説明する。実施の形態３による半導体封止装置３は、制御ユニット８０を有する点以外、実施の形態１による半導体封止装置１と同様の構成を有するので、重複する内容について説明を省略する。
【００４８】
制御ユニット８０は、ユーザにより稼動状態および非稼動状態を選択できるタッチパネルなどの状態選択部８２と、選択された動作状態に応じて上金型１０および下金型２０のヒータ１７，２７を制御するための制御ボックス８４と、時間を測定するためのタイマ８６とを有する。ここで稼動状態とは、半導体封止装置３が基板７に連続的にパッケージ成型している状態を意味し、非稼動状態とは、生産計画において投入すべき生産ロットがなく、半導体封止装置３が休止している状態をいう。また図示しないが、制御ボックス８４は、状態選択部８２、タイマ８６、基板センサ７０、および温度センサ１８，２８と通信できるように接続されている。
【００４９】
次に、図８のフローチャートを参照しながら、実施の形態３の半導体封止装置３による動作（半導体封止方法）について説明する。図８のステップＳ２１において、１つの生産ロットのパッケージ成型が完了した時点から、実施の形態３による半導体封止方法は開始する。ステップＳ２１において、上金型１０および下金型２０のキャビティブロック１６，２６の表面温度は、稼動温度（例えば、１８０℃）で維持されている。
【００５０】
ステップＳ２２において、生産計画において、次回の生産ロットを投入すべき時期をユーザが確認する。半導体封止装置３を長期間において稼動させない場合など、ユーザの判断により、制御ユニット８０の状態選択部８２を用いて、半導体封止装置３の動作状態が稼動状態から非稼動状態に設定変更される。
【００５１】
ステップＳ２３において、半導体封止装置３は、非稼動状態が選択されたことを受けて、上金型１０および下金型２０のキャビティブロック１６，２６の表面温度を休止温度または非稼動温度（例えば、１００℃）まで下げる。非稼動温度は、室温より高く、稼動温度よりも低い任意の温度に設定することができる。半導体封止装置３は、次回生産ロットが投入される時期まで、この非稼動状態のまま維持される。したがって、実施の形態３による半導体封止方法によれば、キャビティブロック１６，２６の表面温度を稼動温度よりも低い非稼動温度で保温するので、従来、次回生産ロットが投入されるまで、キャビティブロック１６，２６の表面温度を成型温度または稼動温度（例えば、１８０℃）で保温するために必要であった消費電力と比較して、その消費電力を格段に低減することができるとともに、上記表面温度が室温より高く設定されるので、次回生産ロットを投入するとき、表面温度をより速やかに稼動温度まで上昇させることができる。
【００５２】
ステップＳ２４において、制御ボックス８４は、ユーザが状態選択部８２を操作して非稼動状態から稼動状態に設定変更したかどうかモニタする。設定変更されなければ（ＮＯの場合）、上述の通り、半導体封止装置３は非稼動状態のまま維持される。
【００５３】
ステップＳ２４において、状態選択部８２により非稼動状態から稼動状態に設定変更された場合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ２５において、制御ボックス８４は、キャビティブロック１６，２６の表面温度が稼動温度に達するようにプレス部５をヒータ１７，２７により加熱させる。
【００５４】
ステップＳ２６において、キャビティブロック１６，２６の表面温度が稼動温度に達したことを温度センサ１８，２８が検出した時点から、制御ボックス８４は、タイマ８６を用いて計時し始める。そしてステップＳ２７において、制御ボックス８４は、所定の熱的安定時間（例えば、約１時間）に亙って、表面温度が稼動温度で安定していたことを確認して、次のステップに進む。なお、所定の熱的安定時間は任意の時間に設定することができる。
【００５５】
次に、ステップＳ２８において、制御ボックス８４は、ローダトレイ４２上に基板７が載置されているかどうかを判断し、基板７がすでに設置されている場合、ステップと２９において、一連のパッケージ成型プロセスが行われ、設置されていない場合、設置されるまで待機する。
【００５６】
これまで説明したように、ユーザは、生産計画に基づいて、この半導体封止装置３を非稼動状態から稼動状態に設定変更した後、基板７をローダトレイ４２に準備しておけば、自動的に、上金型１０および下金型２０が稼動温度まで加熱され、さらに稼動温度で所定の熱的安定時間が経過した後、一連のパッケージ成型プロセスが自動的に実施されるので、従来、稼動温度が安定していることを人手により確認して、あらためて運転スイッチを押す必要があった場合と比べて、成型プロセスを操作する人手を大幅に省くことができる。
【００５７】
【発明の効果】
請求項１に記載の本発明の半導体封止装置によれば、待機状態において、上金型および下金型を実質的に接近、あるいは接触させることにより、排気部へ向かう風（気流）により金型が強制的に空冷される程度をできるだけ抑えることができる。こうして、金型温度の低下による樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００５８】
請求項２に記載の本発明の半導体封止装置によれば、排気部へ向かう風（気流）を直接的に止めることにより、基板が搬入部にない待機状態にある半導体封止装置の上金型および下金型の表面温度の低下を実質的に抑制することができ、樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、ひいては半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００５９】
請求項３に記載の本発明の半導体封止装置によれば、半導体封止装置に個別に取り付けられた排気モータだけでなく、常に一定の排気量で排気する工場排気システムに接続された配管部に設けられた排気停止ダンパを用いて、待機状態において、排気部へ向かう風（気流）を止めることができる。これにより、同様に、半導体デバイスの歩留りを向上させるとともに、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００６０】
請求項４に記載の本発明の半導体封止装置によれば、上金型および下金型の表面温度を稼動温度よりも低い非稼動温度で保温するので、従来、次回生産ロットが投入されるまで、上金型および下金型の表面温度を成型温度または稼動温度で保温するために必要であった消費電力と比較して、その消費電力を格段に低減することができるとともに、非稼動表面温度が室温より高く設定されるので、次回生産ロットを投入するとき、表面温度をより速やかに稼動表面温度まで上昇させることができる。
【００６１】
請求項５に記載の本発明の半導体封止装置によれば、ユーザが生産計画に基づいて、この半導体封止装置を非稼動状態から稼動状態に設定変更した後、基板をローダトレイに準備しておけば、自動的に、上金型および下金型が稼動温度まで加熱され、さらに稼動温度で所定の熱的安定時間が経過した後、一連のパッケージ成型プロセスが自動的に実施されるので、従来、稼動温度が安定していることを人手により確認して、あらためて運転スイッチを押す必要があった場合と比べて、成型プロセスを操作する人手を大幅に省くことができる。
【００６２】
請求項６に記載の本発明の半導体封止方法によれば、待機状態において、上金型および下金型を実質的に接近、あるいは接触させることにより、排気部へ向かう風（気流）により金型が強制的に空冷される程度をできるだけ抑えることができる。こうして、金型温度の低下による樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００６３】
請求項７に記載の本発明の半導体封止方法によれば、排気部へ向かう風（気流）を直接的に止めることにより、基板が搬入部にない待機状態にある半導体封止装置の上金型および下金型の表面温度の低下を実質的に抑制することができ、樹脂クラックや樹脂欠けの不具合を最小限に抑え、ひいては半導体デバイスの歩留りを向上させることができる。さらに、上金型および下金型の表面温度が安定するので、モールド成型されたパッケージ樹脂の品質を均一にすることができる。
【００６４】
請求項８に記載の本発明の半導体封止方法によれば、上金型および下金型の表面温度を稼動温度よりも低い非稼動温度で保温するので、従来、次回生産ロットが投入されるまで、上金型および下金型の表面温度を成型温度または稼動温度で保温するために必要であった消費電力と比較して、その消費電力を格段に低減することができるとともに、非稼動表面温度が室温より高く設定されるので、次回生産ロットを投入するとき、表面温度をより速やかに稼動表面温度まで上昇させることができる。
【００６５】
請求項９に記載の本発明の半導体封止方法によれば、ユーザが生産計画に基づいて、この半導体封止装置を非稼動状態から稼動状態に設定変更した後、基板をローダトレイに準備しておけば、自動的に、上金型および下金型が稼動温度まで加熱され、さらに稼動温度で所定の熱的安定時間が経過した後、一連のパッケージ成型プロセスが自動的に実施されるので、従来、稼動温度が安定していることを人手により確認して、あらためて運転スイッチを押す必要があった場合と比べて、成型プロセスを操作する人手を大幅に省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１による半導体封止装置の概略図であって、その型開状態を示す。
【図２】図２は、実施の形態１による半導体封止装置の概略図であって、その型締状態を示す。
【図３】図３は、実施の形態１による半導体封止方法を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実施の形態１による半導体封止装置の概略図であって、その待機状態を示す。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２による半導体封止装置の概略図である。
【図６】図６は、実施の形態２による半導体封止方法を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本発明の実施の形態３による半導体封止装置の概略図である。
【図８】図８は、実施の形態３による半導体封止方法を示すフローチャートである。
【図９】図９は、従来の半導体封止装置の概略図であって、その型開状態を示す。
【図１０】図１０は、従来の半導体封止装置の概略図であって、その型締状態を示す。
【符号の説明】
１，２，３　半導体封止装置、５　プレス部、７　フレームまたは基板、１０　上金型、１２　上側プラテン、１４　上側共用定盤、１５，２５　成型キャビティ、１６，２６　キャビティブロック、１７，２７、ヒータ、１８，２８　温度センサ、２０　下金型、２２　下側プラテン、２４　下側共用定盤、３０　プレスチャンバ、３２　ローダ側シャッタ、３４　アンローダ側シャッタ、４０　ローダ、４２　ローダトレイ、５０　アンローダ、５２　アンローダトレイ、６０排気部、６２　配管部、７０　基板センサ、７５　排気停止ダンパ、８０　制御ユニット、８２　状態選択部、８４　制御ボックス、８６　タイマ。
【図１】
2004031453.tif 000003
【図２】
2004031453.tif 000004
【図３】
2004031453.tif 000005
【図４】
2004031453.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004031453.tif 000008
【図７】
2004031453.tif 000009
【図８】
2004031453.tif 000010
【図９】
2004031453.tif 000011
【図１０】
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