(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置の基板表面を樹脂封止するための半導体装置の製造装置であって、
上型と、
下型と、
樹脂が注入され樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティと該樹脂を該キャビティに導くためのゲートとを含み前記上型及び下型間に挿入されるプレートと
を含み、
前記プレートは、前記基板と前記上型との間に配置され、かつ複数の薄板が積層された構成を有し、かつ外周に沿って形成された枠を含む半導体装置の製造装置。
【請求項２】
前記キャビティは、前記プレートの厚み方向に向かって開口面積が変化するように形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項３】
前記ゲートは、前記プレートの厚み方向に向かって開口面積が変化するように形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項４】
前記ゲートは、前記樹脂を前記キャビティの側面側から注入できる位置に設けられている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項５】
前記プレートは、前記半導体装置の前記基板に接触する側に設けられた樹脂フィルムをさらに含む請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項６】
前記プレートは、前記半導体装置の前記基板に接触する側に粘着及び接着の一方により固定された樹脂フィルムをさらに含む請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項７】
前記プレートは、前記半導体装置の前記基板に接触する側に配置される樹脂フィルムを含み、前記プレート及び前記樹脂フィルムは、所定のピンが挿入される穴が形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項８】
前記プレートは、前記複数の薄板が溶接により接合され積層されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項９】
前記プレートは、前記複数の薄板が積層されており、前記ゲートは、前記複数の薄板のうちの最上位の薄板に形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１０】
前記プレートは、前記複数の薄板からなり、該薄板はそれぞれ対応する位置に所定のピンが挿入される穴が形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１１】
前記プレートは、位置決めピンによって前記上型及び前記下型に固定される請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１２】
前記プレートは、樹脂を供給するための複数の供給口を含み、
前記キャビティは、前記供給口を挟んで対称的に形成されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１３】
前記プレートは、前記樹脂が接触する部位にフッ素樹脂コーティング及び金メッキの一方が施されている請求項１に記載の半導体装置の製造装置。
【請求項１４】
半導体装置の基板表面を樹脂封止するための半導体装置の製造方法であって、
上型及び下型間に前記基板及びキャビティが形成されたプレートを挿入し、
前記下型に設けられた供給口から樹脂を供給し、
前記樹脂を前記プレートに形成されたゲートを介して前記キャビティに供給し、
前記プレートは、前記基板と前記上型との間に配置され、かつ複数の薄板が積層された構成を有し、かつ外周に沿って形成された枠を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記キャビティは、前記プレートの厚み方向に向かって開口面積が大きくなるように形成されている請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ゲートは、前記プレートの厚み方向に開口面積が小さくなるように形成されている請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記プレートは、前記半導体装置の前記基板に接触する側に設けられた樹脂フィルムをさらに含む請求項１４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上下２つの金型を使用し、基板の側面方向から封止樹脂を注入し、基板をそのままの状態で金型内に設置して上下の金型でクランプするトランスファモールド法が提案されている。ここで、封止樹脂を注入するためのゲートを、配線電極面側に設ける必要があるため、その基板のサイズを大きくする必要があった。【０００３】
図１は２つのＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）型パッケージを積層して形成される半導体装置において、下側パッケージの例を示す図である。パッケージ１は、中継基板２、電極パッド３、樹脂を注入するためのゲート部４、樹脂封止部５を持つ。電極パッド３は、上側パッケージの外部電極を接続するために使用される。図２は、従来のパッケージの他の例を示す図である。パッケージ１１は、中継基板１２、電極パッド１３、樹脂を注入するためのゲート部１４、封止樹脂１５を持つ。パッケージ１では、封止樹脂成形後にゲートを取り除くために、半導体素子のコーナ部分のゲート部４に対応する位置に封止樹脂と密着性の悪い金めっきエリアを設けていた。金めっきエリアを設ける場合、そのエリアには電気的に接続するための電極パッド３を配置することができないため、その分基板のサイズを大きくする必要があり、半導体装置の小型化を阻害する要因となっていた。【０００４】
このような問題を解決するために、封止樹脂の上面部にゲート部を設ける方式が提案されている。これは金型が従来の上下型の２部品構成ではなく上型、中型、下型の３つの金型で構成され、中型に成形体のキャビティと樹脂注入のためのゲート部が設けられている。しかし、この方法では、成形後に残ったゲート部とランナー樹脂の除去が金型の構造上困難であり、ゲート部に至っては、注入口が小さいために成形を行うたびに内壁のクリーニングが必要となるという問題がある。【０００５】
このような問題点を解決するものとして、図３に示すような従来のプレートモールド法が提案されている（特許文献１）。この半導体製造装置２０は、上型２１、下型２２、キャビティ２６が形成されたプレート２５を持つ。まず、上型２１及び下型２２が型開きした状態で半導体チップ（不図示）がマウントされた基板２７を基板保持部に配置する。上型２１及び下型２２間にプレート２５を配置する。下型２２に形成された供給口２４から溶融樹脂を供給する。供給口２４から供給された溶融樹脂は、ランナー２３を経由してキャビティ２６に注入される。キャビティ２６に樹脂が充填された状態で数分間おき、樹脂を硬化させる。封止部２８は、キャビティ２６の形状と同一形状に形成される。その後、下型２２を下方へ移動させると、成形品と上型２１とが離型する。不要樹脂部２９を除去し、プレート２５を外すことにより、半導体チップが樹脂封止された製品を得ることができる。【０００６】
【特許文献１】日本国公開特許公報  特開２００４−１９３５８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、ゲート残り２１０が発生しやすいという問題があった。また、半導体装置おいては不要樹脂部２９を除去した後にゲート残り２１０があった場合、製品として厚さが厚くなってしまうという。またそれとは逆にゲート部がアンダーカットされた場合、半導体デバイスが露出してしまう。【０００８】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、成形体の上面に樹脂バリのない半導体装置を提供できる半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の半導体装置の製造装置は、上型と、下型と、樹脂が注入され樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティと該樹脂を該キャビティに導くためのゲートとを含み前記上型及び下型間に挿入されるプレートとを含む。本発明によれば、プレートに樹脂が注入され硬化することによって成形品を形成するためのキャビティと樹脂をキャビティに導くためのゲートを設けることにより、成形体の端面部分の基板上において発生する樹脂バリのない半導体装置を提供できる。またゲート残りがあった場合でもモールド上面より突出しないようにできる。これにより、ゲートブレイク後の製品高さ寸法が安定する。また、また、ゲート部のアンダーカット時においても半導体デバイスが露出しない。【００１０】
前記キャビティは、前記プレートの厚み方向に向かって開口面積が変化するように形成されている。前記ゲートは、前記プレートの厚み方向に開口面積が変化するように形成されている。前記ゲートは、前記キャビティの側面側から樹脂を注入できる位置に設けられている。前記プレートは、前記半導体装置の基板に接触する側に設けられた樹脂フィルムをさらに含む。これにより、基板面上の配線凹凸を吸収し基板電極への樹脂漏れを防止できる。【００１１】
前記プレートは、前記半導体装置の基板に接触する側に粘着及び接着の一方により固定された樹脂フィルムをさらに含む。前記プレートは、前記半導体装置の基板に接触する側に配置される樹脂フィルムを含み、前記プレート及び前記樹脂フィルムは、所定のピンが挿入される穴が形成されている。【００１２】
前記プレートは、複数の薄板が積層されている。前記プレートは、複数の薄板が溶接により接合され積層されている。プレートを金属の削りだしによって作製しようとすると、板厚の均一性を保持することが難しく、反りが発生しやすくなる。このため、このプレートを半導体装置の製造で使用すると、外形寸法の規格不整合や接合不良の原因となり、半導体装置の製造歩留まりが低下する。一方、薄板は圧延加工で製造されるため、厚み精度が極めて高い。したがって、本発明のようにプレートを複数の薄板を積層させて構成することにより、板厚が均一になるだけでなく、各薄板が応力を分散させることによって反りを低減させることができる。その結果、積層型半導体の製造歩留まりの向上を図ることができる。【００１３】
前記プレートは、複数の薄板が積層されており、前記ゲートは、前記複数の薄板のうちの最上部の薄板に形成されている。前記プレートは、複数の薄板からなり、該各プレートはそれぞれ対応する位置に所定のピンが挿入される穴が形成されている。前記プレートは、位置決めピンによって前記上型及び前記下型に固定される。前記プレートは、樹脂を供給するための複数の供給口を含み、前記キャビティは、前記供給口を挟んで対称的に形成されている。前記プレートは、前記樹脂が接触する部位にフッ素樹脂コーティング及び金メッキの一方が施されている。これにより、プレートの離型性を上げることができる。前記プレートは、外周に沿って形成された枠をさらに含む。本発明によれば、プレートの外周に剛性のある枠を固定することでプレートが薄い場合でも変形を防止することができる。【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、上型及び下型間に基板及びキャビティが形成されたプレートを挿入し、前記下型に設けられた供給口から樹脂を供給し、前記樹脂を前記プレートに形成されたゲートを介して前記キャビティに供給する。本発明によれば、プレートに樹脂が注入され硬化することによって成形品を形成するためのキャビティと樹脂をキャビティに導くためのゲートを設けることにより、ゲート残りを防止できる。これにより、製品の厚さが厚くなることはない。また、ゲート部をアンダーカットする必要もないため、半導体デバイスが露出することもない。【００１５】
前記キャビティは、前記プレートの厚み方向に向かって開口面積が大きくなるように形成されている。前記ゲートは、前記プレートの厚み方向に開口面積が小さくなうように形成されている。前記プレートは、前記半導体装置の基板に接触する側に設けられた樹脂フィルムをさらに含む。前記プレートは、複数の薄板が積層されている。これにより、プレートの反りを防止できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、成形体の端面部分の基板上において発生する樹脂バリのない半導体装置を提供できる半導体装置の製造装置及び半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のパッケージを示す図である。
【図２】従来のパッケージの他の例を示す図である。
【図３】従来のプレートモールドを説明するための図である。
【図４】（ａ）は、実施例１に係る半導体装置の製造装置のキャリアのキャビティ部分の拡大図、（ｂ）は半導体装置の製造装置の要部の断面図である。
【図５】（ａ）は、実施例１に係るプレートの平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図６】半導体装置の樹脂封止工程を説明するための図である。
【図７】（ａ）は実施例２に係るプレートの平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図８】（ａ）は、実施例３に係るプレートの平面図、（ｂ）はその断面図である。
【図９】プレートをガイドピンによって上型及び下型に固定する例を示す図である。
【図１０】プレートに外枠を設けた場合の例を示す図である。
【図１１】（ａ）は実施例４に係るプレートの平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１９】
図４（ａ）は、実施例１に係る半導体装置の製造装置のキャリアのキャビティ部分の拡大図、（ｂ）は半導体装置の製造装置の要部の断面図である。図５（ａ）は、実施例１に係るプレート３０の平面図、（ｂ）はその断面図である。半導体装置の製造装置４０は、上型２１、下型２２及びプレート３０を含む。上型２１及び下型２２は、ランナー２３を持つ金型であり、キャビティは形成されていない。半導体装置の製造装置４０は、上型２１及び下型２２を型締め又は型開きするプレス手段（不図示）を備える。半導体装置は、基板２７の樹脂封止面側に電極パッドを有する構造である。【００２０】
プレート３０は、上型２１及び下型２２間に挿入されるものであり、樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ３１と樹脂をキャビティ３１に導くためのゲート３２とを含む。プレート３０は、例えばステンレススチール、チタン、ニッケル合金などの材料で形成されている。キャビティ３１は、板の厚み方向に向かって開口面積が大きくなる（変化する）よう形成されている。【００２１】
ゲート３２は、板の厚み方向に掘り込み（ポケット）が形成されており、板の厚み方向に向かって開口面積が小さくなる（変化する）よう形成されている。ゲート３２は、樹脂をキャビティ３１の側面側から注入できる位置に設けられている。このゲート３２は、ゲートブレイク時にクラックの起点箇所をポケットとモールド側面の交差する線より発生させる。これにより、モールド上面に、ゲート残りが突出するのを少なくできる。【００２２】
図６は半導体装置の樹脂封止工程を説明するための図である。まず、上型２１及び下型２２が型開きした状態で半導体チップがマウントされた基板２７を基板保持部に配置する（ａ）。上型２１及び下型２２間にプレート３０を配置する。下型２２に形成された供給口２４から溶融樹脂を供給する。供給口２４から供給された溶融樹脂は、ランナー２３、プレート３０に形成されたゲート３２を経由してキャビティ３１に注入される（ｂ）。キャビティ３１に樹脂が充填された状態で数分間おき、樹脂を硬化させる。樹脂封止部３５は、キャビティ３１の形状と同一形状に形成される。その後、下型２２を下方へ移動させ、成形品と上型２１とを離型させる（ｃ）。不要樹脂部３６を除去し（ｅ）、プレート３０を外すことにより、半導体チップが樹脂封止された製品を得ることができる（ｆ）。【００２３】
なお、樹脂封止部の外形の大きさが異なる半導体装置を製造する場合には、上型２１及び下型２２は同じものを使用して、プレートのみを交換することにより、上述の方法により樹脂封止部の外形が異なる半導体装置を製造できる。このため、上型及び下型からなる従来のモールド装置をそのまま使用できる。【００２４】
本実施例によれば、プレート３０に樹脂が注入され硬化することによって成形品を形成するためのキャビティ３１と樹脂をキャビティ３１に導くためのゲート３２を設けることで、成形体の上面において発生する樹脂バリのない半導体装置を提供できる。またゲート残りがあった場合でもモールド上面より突出しないようにできる。これにより、ゲートブレイク後の製品高さ寸法が安定する。また、また、ゲート部のアンダーカット時においても半導体デバイスが露出しない。プレートを再利用できるため製造コストが安価である。また従来の金型よりも構造が簡素である。
【実施例２】
【００２５】
次に、実施例２について説明する。図７（ａ）は実施例２に係るプレートの平面図、（ｂ）はその断面図である。プレート１３０は、上記上型２１及び下型２２間に挿入されるものであり、プレート本体１３１及び基板電極に接触する側に位置する樹脂フィルム１３２から構成される。樹脂フィルム１３２を設けることにより、基板面上の配線凹凸を吸収し樹脂漏れを防止できる。プレート本体１３１及び樹脂フィルム１３２は、樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ１３３が形成されている。キャビティ１３３は、板の厚み方向に向かって開口面積が大きくなる（変化する）よう形成されている。【００２６】
さらに、プレート本体１３１は、樹脂をキャビティ１３３に導くためのゲート１３４が形成されている。ゲート１３４は、板の厚み方向に掘り込みが形成されており、板の厚み方向に向かって開口面積が小さくなる（変化する）よう形成されている。ゲート１３４は、樹脂をキャビティ１３３の側面側から注入できる位置に設けられている。【００２７】
樹脂フィルム１３２は、プレート本体１３１の基板電極に接触する側に粘着又は接着により固定されている。樹脂フィルム１３２を予め粘着または接着によりプレート本体１３１に固定しない場合は、位置決め用のピンが挿入される穴を樹脂フィルム１３２及びプレート本体１３１に設けておき、その穴と嵌合する位置決めピンにて上型２１及び下型２２に位置合わせを行い積層するようにしてもよい。
【実施例３】
【００２８】
次に実施例３について説明する。図８（ａ）は、実施例３に係るプレート２３０の平面図、（ｂ）はその断面図である。プレート２３０は、上記上型２１及び下型２２間に挿入されるものであり、最上位プレート２３１及び中間プレート２３２を含む複数の薄板が積層されている。最上位プレート２３１及び中間プレート２３２は、スポット溶接により局所的に接合する。これにより、プレート２３０の反りを極力抑えることができる。【００２９】
さらに、中間プレート２３２の基板電極に接触する側には樹脂フィルム２３３が設けられている。最上位プレート２３１、中間プレート２３２及び樹脂フィルム２３３は、樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ２３４が形成されている。樹脂をキャビティ２３４に導くためのゲート２３５が複数の薄板のうちの最上位プレート２３１に形成されている。ゲート２３５は、樹脂をキャビティ２３４の側面側から注入できる位置に設けられている。樹脂フィルム２３３は、中間プレート２３２の基板電極に接触する側に粘着または接着により固定されている。【００３０】
樹脂フィルム２３３を予め粘着または接着により中間プレート２３２に固定しない場合は、位置決め用のピンが挿入されるガイド穴２３６を、最上位プレート２３１、中間プレート２３２及び樹脂フィルム２３３に設けておき、その穴と嵌合する位置決めピンにて上型２１及び下型２２に位置合わせを行い積層してもよい。【００３１】
図９は、プレート２３０を位置決めピンであるガイドピン２３７、２３８によって上型２１及び下型２２に固定する例を示す図である。図８で示したように、プレート２３０は、複数の薄板からなり、各薄板はそれぞれ対応する位置にガイドピン２３７、２３８が挿入されるガイド穴２３６が形成されている。これにより、複数の薄板を溶着などの方法により固定することなく、ガイドピン２３７、２３８を用いて、上型２１及び下型２２に位置決めできる。
【実施例４】
【００３２】
次に、実施例４について説明する。図１０は、プレートに外枠を設けた場合の例を示す図である。図１１（ａ）は実施例４に係るプレート３３０の平面図、（ｂ）はプレート３３０のＡ−Ａ断面図、（ｃ）はプレート３３０のＢ−Ｂ断面図である。【００３３】
近年、パッケージ厚が薄くなってきているため、プレートも薄くする必要があるが、プレートの剛性が不足し使用上変形をきたすことことがある。そこで、本実施例のプレート３３０は、外周に沿って外枠３３５を設けている。これにより、剛性の小さいプレートを使用でき、封止樹脂厚も薄くできる。図１１に示すように、プレート３３０は、下型２２から溶融樹脂を供給するための複数の供給口３３１ａ、３３１ｂが設けられており、キャビティ３３２ａ、３３２ｂ、３３３ａ、３３３ｂは、複数の供給口３３１ａ、３３１ｂを挟んで対称的に形成されている。ゲート３３４は、樹脂をキャビティ３３２、３３３の側面側から注入できる位置に設けられている。さらに、プレート３３０は、樹脂が接触する部位にはフッ素樹脂コーティング及び金メッキの一方が施されている。【００３４】
上記半導体装置の製造装置によれば、油脂や樹脂バリなどの粉塵による電極パッドの汚染の問題が解決できる。また、成形体の上面において樹脂バリの発生を防止し、製造歩留まりを向上できる。【００３５】
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【図１】
0005166870.tif 000002
【図２】
0005166870.tif 000003
【図３】
0005166870.tif 000004
【図４】
0005166870.tif 000005
【図５】
0005166870.tif 000006
【図６】
0005166870.tif 000007
【図７】
0005166870.tif 000008
【図８】
0005166870.tif 000009
【図９】
0005166870.tif 000010
【図１０】
0005166870.tif 000011
【図１１】
0005166870.tif 000012