(57)【要約】【課題】ワークのエリア内で封止樹脂をオーバーフローさせることで、パッケージ部を均一に樹脂封止すると共にスクラップ処理を不要とした金型装置を提供する。【解決手段】上型６のクランプ面に、ワーク１のパッケージ部形成エリアＰ外であって基板エリアＱ内に、キャビティ凹部７に連通したオーバーフローキャビティを設けた。【選択図】　　　図２
2004017322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが基板上にマトリクス状に配置されたワークの片面に圧縮成形用の樹脂材を供給してクランプする金型装置において、
モールド金型のクランプ面に、前記ワークのパッケージ部形成エリア外であって基板エリア内に、キャビティ凹部に連通したオーバーフローキャビティを設けたことを特徴とする金型装置。
【請求項２】
前記オーバーフローキャビティは、キャビティ凹部よりオーバーフローした樹脂量に応じて樹脂圧でクランプ面より退避可能な可動キャビティであることを特徴とする請求項１記載の金型装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の金型装置を用いてワークをクランプして圧縮成形を行うことを特徴とする圧縮成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、ワークに圧縮成形用の樹脂材を供給してクランプする金型装置及び該金型装置を用いて圧縮成形を行う圧縮成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージを樹脂封止する樹脂封止装置には様々な種類のものが開発され実用化されている。例えば、ＱＦＮ（Ｑｕａｄ・Ｆｌａｔ・Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）などのように、片面モールドタイプの半導体パッケージを樹脂封止する場合には、半導体チップを搭載した基板や、半導体チップがシリコンウエハにマトリクス状に搭載された半導体ウエハに規定量の樹脂材を供給して圧縮成形を行う装置がある。
【０００３】
具体的には、ポッティングにより液状樹脂を塗布したり、液状樹脂を流下させてスピンコートすることにより樹脂封止が行われていた。半導体パッケージが小型で薄型化した製品の場合、成形品質を均一にするためには、加熱により硬化し易く、できるだけ封止樹脂の移動を伴わずしかも樹脂量を正確に計量して封止することが望まれる。圧縮成形によれば、被成形品に必要な樹脂量を計量して封止できるので、封止樹脂に無駄がなく、しかも樹脂の流動する範囲は限られているので薄型のパッケージを封止する場合にも均一な成形が可能となる。また、半導体チップがワイヤボンディングされている場合には、樹脂の移動を減らすことでワイヤ流れが抑制できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、圧縮成形を行う場合、成形品の厚さは樹脂量に左右され易いため正確な計量を要する。このため、均一な成形品を得るためには、各ショット毎に正確な樹脂量の計量を要する。特に、液状樹脂を吐出するディスペンサ（吐出装置）のノズルまたはシール部の摩耗や、樹脂封止を行う雰囲気温度、液状樹脂に混入しているエアー、液材の粘度自体のばらつきなどの要因により液状樹脂の吐出量がばらつき易い。
また、実際の製造工程では、被成形品である基板やシリコンウエハに規定数の半導体チップが搭載されていない場合がある。この状態で、被成形品に規定量の液状樹脂を塗布すると、不足している半導体チップの容積分の封止樹脂が足りなくなり、パッケージ部全体の厚みが薄くなって成形不良となってしまうおそれがあった。また、半導体チップの欠損部が増えた場合には、完全に樹脂封止されない半導体チップ部分が発生するおそれもあった。
【０００５】
そこで、キャビティ凹部外にオーバーフローキャビティやダミーキャビティを設けて、封止樹脂をワーク外へオーバーフローさせてエアーベントとしても利用することでキャビティ内の樹脂圧を一定に保つことで成形品質を向上させる金型装置も提案されている。しかしながら、成形後に成形品である基板より外部へ流出して硬化した不要樹脂をゲートブレイクして取り除く作業が必要になったり、金型クリーニングを要するなどメンテナンスが必要になり作業性が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、ワークのエリア内で封止樹脂をオーバーフローさせることで、パッケージ部を均一に樹脂封止すると共にスクラップ処理を不要とした金型装置及び該金型装置を用いて効率のよい成形作業が行える圧縮成形装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
即ち、半導体チップが基板上にマトリクス状に配置されたワークの片面に圧縮成形用の樹脂材を供給してクランプする金型装置において、モールド金型のクランプ面に、前記ワークのパッケージ部形成エリア外であって基板エリア内に、キャビティ凹部に連通したオーバーフローキャビティを設けたことを特徴とする。また、オーバーフローキャビティは、キャビティ凹部よりオーバーフローした樹脂量に応じて樹脂圧でクランプ面より退避可能な可動キャビティであることを特徴とする。
また、圧縮成形装置においては、上記金型装置を用いてワークをクランプして圧縮成形を行うことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る金型装置及び圧縮成形装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。本実施例はワークとして樹脂基板を用いた場合の金型装置について説明するものとする。
図１は上型の断面説明図、図２は図１に示す上型のクランプ面の平面図、図３は下型の断面説明図、図４は図３に示す下型のクランプ面の平面図、図５（ａ）〜（ｇ）は圧縮成形動作の説明図である。
【０００９】
先ず、圧縮成形装置の概略構成について図５（ａ）〜（ｇ）を参照しながらその圧縮成形動作と共に説明する。
ワーク１は基板１ａに半導体チップ１ｂがマトリクス状に搭載された片面モールドされる一括封止タイプのものが用いられている。図示しないワーク供給部より供給されたワーク１は、液材吐出装置（ディスペンサ）２により、液材（液状樹脂）３を定量的に吐出供給される。ディスペンサ２はワーク１上をＸ−Ｙ−Ｚ方向に走査しながら液状樹脂３を吐出する。（図５（ａ）参照）。尚、ワーク１には液状樹脂３が塗布されてから金型装置４に搬送されても良いし、型開きした金型装置４に搬入された状態で液状樹脂３が塗付されても良い。
【００１０】
金型装置４は、液状樹脂２が供給されたワーク１を下型５と上型６とでクランプして圧縮成形する。上型６には、キャビティ凹部７が形成されており、そのパーティング面にはリリースフィルム８が張設されている（図５（ｂ）参照）。
上型６は、キャビティ凹部７の底部を形成する上型インサートブロック９とその側壁を構成する可動ブロック（クランパ）１０とを備えている。リリースフィルム８は、ワーク１をクランプする前に、上型インサートブロック９と可動ブロック１０との隙間１１を通じて図示しない吸引装置により吸引されてキャビティ凹部７に沿って吸着される（図５（ｃ）参照）。また、下型５は、基板１ａを吸引することによりワーク１を位置決め固定している。
【００１１】
このリリースフィルム８は長尺状のフィルムが用いられ、例えばフィルム搬送機構により図示しない供給リールから送り出されて上型６を経て巻取りリールへ巻き取られるようになっている。リリースフィルム８は、モールド金型の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、上型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するフィルム材、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が好適に用いられる。
【００１２】
本実施例では、上型６が固定で下型５が昇降するようになっており、下型５を上動させてワーク１をクランプする。クランプするにしたがって、ワーク１に塗付された液状樹脂３はキャビティ凹部７に充填され（図５（ｄ）参照）、可動ブロック１０が基板１ａを押えた型締め状態でキュアー（加熱硬化）させてパッケージ部１２が形成される（図５（ｅ）参照）。
【００１３】
下型５が下動して型開きが行なわれると、上型６に吸着されていたリリースフィルム８の吸引が停止され、リリースフィルム８を上型面より離間させ（図５（ｆ）参照）、更に基板１ａが吸着されたまま下型５が下動することで、リリースフィルム８とワーク１とを分離する。下型５に吸着された成形品（ワーク１）は、型開きが終了すると金型外へ取り出される。また、リリースフィルム８は、次の成形動作に備えて一定量巻取りロール１３に巻き取られる（図５（ｇ）参照）。半導体チップ１ｂが一括封止された成形品（ワーク１）は、ダイシング装置によりダイシングされて個片に切断される。
【００１４】
次に、金型装置の概略構成について図１〜図４を参照して説明する。
先ず、図３及び図４を参照して下型５の構成について説明する。
図３において、下型ベース１４上には下型チェイス１５が支持ブロック１６及びサポートピラー１７により支持されている。下型チェイス１５には下型インサートブロック１８が支持されている。下型インサートブロック１８には、基板１ａの位置決めを行う位置決めピン１９が嵌め込まれており、先端がブロック表面より突出している。
図４において、下型インサートブロック１８の基板１ａが搭載される基板エリアＱには複数の吸引孔１８ａ及び該吸引孔１８ａどうしを連通する吸引路１８ｂが形成されている。吸引路１８ｂは、下型チェイス１５に形成された吸引路１５ａに連絡するようになっている。
【００１５】
また、図３において、下型ベース１４と下型チェイス１５との間にはエジェクタピン２１が立設されたエジェクタピンプレート２０が設けられている。このエジェクタピンプレート２０は、下型チェイス１５の裏面側に図示しない固定ボルトにより吊下げ支持されている。この固定ボルトと下型チェイス１５との間にはコイルスプリングが弾装されており、下型チェイス１５及び下型インサートブロック１８に挿入されたエジェクタピン２１が下型面より突出しないように下方に付勢している。エジェクタピンプレート２０は、金型装置４が型開きして下型５が下動した際に、下型ベース１４を挿通して設けられた突き当てピン（図示せず）に突き上げられて、エジェクタピン２１が下型面（下型インサートブロック１８）より突出して基板１ａを離型させるようになっている。
【００１６】
次に、上型６の構成について図１及び図２を参照して説明する。
図１において、上型ベース２２には、上型チェイス２３が支持ブロック２４を介して吊下げ支持されている。上型チェイス２３には、上型インサートブロック９及び可動ブロック１０が吊下げ支持されている。また、上型ベース２２と上型チェイス２３との間には、可動プレート２５が設けられている。上型インサートブロック９は、可動プレート２５及び上型チェイス２３を挿通して設けられたストッパピン２６の先端部がねじ嵌合して支持されている。また、可動ブロック１０は支持ブロック２４及び上型チェイス２３を挿通して設けられた固定ボルト２７の先端部がねじ嵌合して支持されている。可動ブロック１０は、上型チェイス２３を挿通して嵌め込まれた押えボルト２８と可動ブロック１０との間に弾装されたコイルスプリング２９により下方に付勢されており、可動ブロック１０は上型チェイス２３との間に僅かな隙間が形成されて吊り下げ支持されている。コイルスプリング２９は、型閉じした際に可動ブロック１０が基板１ａに圧接してから増大するクランプ力を吸収するように設けられている。
【００１７】
また、可動プレート２５は、上型チェイス２３に取付ボルト３０によりねじ嵌合させて固定されている。可動プレート２５と取付ボルト３０との間にはコイルスプリング３１が弾装されている。
可動プレート２５の下面には、上端部がＴ字状に形成された押圧プレート等の押圧部材３２の上端面が突き当てられて上型チェイス２３の上面との間で挟み込まれている。この押圧部材３２の上端面と上型チェイス２３との間には、Ｏリング３３が嵌め込まれており気密性を保持している。また、押圧部材３２の下端面は、上型チェイス２３を挿通して可動ブロック１０側へ延設されている。可動ブロック１０と上型インサートブロック９との界面部には可動キャビティプレート３４が設けられており、該可動キャビティプレート３４の上端面は、押圧部材３２の下端面と当接している。可動キャビティプレート３４の下端面は、キャビティ凹部７の短手方向の側面部を形成している。可動キャビティプレート３４と押圧部材３２との当接部分の周囲にはＯリング３５が嵌め込まれており、気密性を保持するようになっている。
【００１８】
図２において、可動キャビティプレート３４は、ワーク１のパッケージ部形成エリアＰ（キャビティ凹部７）外であって基板エリアＱ内に、キャビティ凹部７に連通したオーバーフローキャビティを形成することができる。
即ち、オーバーフローキャビティは、キャビティ凹部７よりオーバーフローした液状樹脂３の樹脂圧で、クランプ面より可動キャビティプレート３４が退避した際に可動キャビティが形成されるようになっている。可動キャビティプレート３４に樹脂圧が加わると、押圧部材３２を介して可動プレート２５がコイルスプリング３１が圧縮するように上方へ僅かに押し戻される。この可動キャビティプレート３４の上動によりオーバーフローキャビティが樹脂量に応じて形成されるようになっている。
【００１９】
また、上型インサートブロック９には、リリースフィルム８を吸着するための複数の吸引孔９ａ及び吸引孔９ａどうしを連通する吸引路９ｂが形成されている。吸引孔９ａは、上型インサートブロック９と可動ブロック１０との隙間を通じて上型チェイス２３に形成された吸引路２３ａに連絡するようになっている。
【００２０】
上述した金型装置４を用いて圧縮成形を行うと、オーバーフローした液状樹脂３は、必ず基板１ａ上に残留し、基板１ａより外部へ流出することはない。したがって、圧縮成形後に、金型から成形品を取り出す際に、不要樹脂をゲートブレークして取り出す必要はなく、しかも金型をクリーニングする必要もなくなり、メンテナンス作業も省略することができる。
また、オーバーフローキャビティは樹脂圧でクランプ面より退避可能な可動キャビティに形成されているので、樹脂圧の変動を可動キャビティで吸収してキャビティ内の樹脂圧を均一に維持することができる。
また、圧縮成形装置においては、成形品のパッケージ部１２の厚みが一定となり、成形品質を向上させることができる。尚、基板１ａ上にパッケージ部１２と並んで残存する不要樹脂は、ダイシングされる際に、基板１ａのスクラップと共に回収されるので、該不要樹脂を取り除く作業も省略できる。
【００２１】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、上述した実施例に限定されるのではなく、例えばワーク１としては、樹脂基板に限らず、フィルム基板、リードフレーム、更にはシリコンウエハなど、他の基板材料も採用でき、液状樹脂３の変わりに粉末樹脂、顆粒樹脂なども使用可能である。
また、金型装置４にはキャビティが１箇所形成された場合について例示したが、ワーク１の反りを低減させるため、キャビティが複数箇所に設けられていても良い。
また、本実施例は、上型にキャビティ凹部が形成された金型装置を例示したが、下型にキャビティ凹部が形成された金型装置であっても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る金型装置によれば、モールド金型のクランプ面に、ワークのパッケージ部形成エリア外であって基板エリア内に、キャビティ凹部に連通したオーバーフローキャビティを設けたので、オーバーフローした封止樹脂は必ず基板上に残留し、基板より外部へ流出することはない。したがって、圧縮成形後に、金型から成形品を取り出す際に、不要樹脂をゲートブレークして取り出す必要はなく、しかも金型をクリーニングする必要もなくなり、メンテナンス作業も省略することができる。
また、オーバーフローキャビティは樹脂圧でクランプ面より退避可能な可動キャビティである場合には、樹脂圧の変動を可動キャビティで吸収してキャビティ内の樹脂圧を均一に維持することができる。
また、圧縮成形装置においては、成形品のパッケージ部の厚みが一定となり、成形品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】上型の断面説明図である。
【図２】図１に示す上型のクランプ面の平面図である。
【図３】下型の断面説明図である。
【図４】図３に示す下型のクランプ面の平面図である。
【図５】圧縮成形動作の説明図である。
【符号の説明】
１　ワーク
１ａ　基板
１ｂ　半導体チップ
２　ディスペンサ
３　液状樹脂
４　金型装置
５　下型
６　上型
７　キャビティ凹部
８　リリースフィルム
９　上型インサートブロック
９ａ、１８ａ　吸引孔
９ｂ、１５ａ、１８ｂ　吸引路
１０　可動ブロック
１１　隙間
１２　パッケージ部
１３　巻取りロール
１４　下型ベース
１５　下型チェイス
１６、２４　支持ブロック
１７　サポートピラー
１８　下型インサートブロック
１９　位置決めピン
２０　エジェクタピンプレート
２１　エジェクタピン
２２　上型ベース
２３　上型チェイス
２５　可動プレート
２６　ストッパピン
２７　固定ボルト
２８　押えボルト
２９、３１　コイルスプリング
３０　取付ボルト
３２　押圧部材
３３、３５　Ｏリング
３４　可動キャビティプレート
【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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