(57)【要約】【課題】  被成形品に搭載された電子部品を樹脂封止するパッケージ部にボイドを発生させずに樹脂封止することができ、信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】  被成形品２０に搭載された電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティと、該キャビティの縁部に連結して、エアをトラップするダミーキャビティが設けられた樹脂封止金型を用いて樹脂封止された半導体装置であって、前記電子部品の搭載領域が樹脂封止されたパッケージ部１２と、該パッケージ部１２の縁部に連結してダミー成形部１６が設けられたことを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂封止装置に装着され、被成形品をクランプしてキャビティに樹脂を充填することにより被成形品を樹脂封止する樹脂封止金型において、
前記被成形品に搭載された電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティと、該キャビティの縁部に連結して、エアをトラップするダミーキャビティが設けられたことを特徴とする樹脂封止金型。
【請求項２】
前記キャビティは、平面形状が矩形に形成され、
前記ダミーキャビティが、前記キャビティのコーナー部に各々連結して設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂封止金型。
【請求項３】
前記ダミーキャビティに連通してエアベントが設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂封止金型。
【請求項４】
キャビティの平面形状に合わせて形成されたキャビティブロックと、
該キャビティブロックを囲む配置に、型開閉方向に可動に設けられたクランパとを備え、被成形品を圧縮成形方法によって樹脂封止する樹脂封止金型であって、
前記クランパのクランプ面に、該クランパの内側面に一端側を臨ませて前記ダミーキャビティを構成するためのダミーキャビティ凹部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止金型。
【請求項５】
前記被成形品をクランプして樹脂封止する樹脂封止領域が、真空チェンバーによって包囲される配置に設けられ、
該真空チェンバーの内部を真空排気する真空装置が設けられていることを特徴とする請求項４記載の樹脂封止装置。
【請求項６】
被成形品に搭載された電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティと、該キャビティの縁部に連結して、エアをトラップするダミーキャビティが設けられた樹脂封止金型を用いて樹脂封止された半導体装置であって、
前記電子部品の搭載領域が樹脂封止されたパッケージ部と、該パッケージ部の縁部に連結してダミー成形部が設けられたことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂封止金型およびこの樹脂封止金型を用いて製造される半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型の半導体装置は、樹脂封止金型により被成形品をクランプし、キャビティに樹脂を充填して半導体チップを樹脂封止して製造される。図６は、基板１０上に半導体チップを搭載した被成形品を樹脂封止して形成した半導体装置の例であり、図６(a)が半導体装置の平面図、図６(b)がＡ−Ａ線断面図である。この半導体装置では、基板１０の片面上に半導体チップを樹脂封止したパッケージ部１２が形成されている。
このように被成形品を樹脂封止金型でクランプし、キャビティに樹脂を充填して樹脂封止する際には、キャビティに閉じこめられたエアが封止樹脂中に混入しないように樹脂封止金型にエアベントを設け、キャビティからエアを外部に排出させて樹脂封止する。
【０００３】
図６では、樹脂封止金型に設けられたエアベント部分にエアとともに排出された樹脂１４ａがパッケージ部１２のコーナー部の外方に基板１０に付着する様子を説明的に示している。エアベントは樹脂封止金型のクランプ面を僅かに研削してエアのみを通過させるように形成したもので、キャビティの縁部から外方に延出させるように形成する。図６に示す例では、キャビティのコーナー部にエアベントの一端を接続し、エアベントの他端を基板１０の外縁位置まで引き出すように形成している。これによって、キャビティに樹脂を充填する際に、キャビティ内のエアをエアベント部分から外部に排出して樹脂封止することができる。
【特許文献１】特開２０００−２６０７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図６に示す半導体装置は、基板１０に搭載した半導体チップを圧縮成形方法によって樹脂封止した片面樹脂封止製品であるが、樹脂封止金型にエアベントを設けて樹脂封止する方法は、圧縮成形方法に限らずトランスファモールド方法によって樹脂封止する場合にも同様に適用することができる。また、片面樹脂封止製品に限らず、リードフレームに半導体チップを搭載して樹脂封止する両面樹脂封止製品にも適用される。
【０００５】
しかしながら、樹脂封止金型に設けるエアベントは、キャビティ内から樹脂を排出させないようにする必要があり、実際には樹脂封止金型のクランプ面を極薄い深さ０．０３ｍｍ程度研削して形成している。キャビティに樹脂が充填される際に、キャビティ内では樹脂によってエアが加圧されて圧縮され、エアベントからキャビティ内のエアが排出されるのであるが、樹脂封止金型に設けたエアベントはエアの排出路としては抵抗が大きく、必ずしも確実にエアが排出されるとは限らず、パッケージ部１２に残留エアによるボイドが生じることがある。とくに、エアベントは被成形品の基板面（クランプ面）に設けるから、パッケージ部１２の厚さとエアベントの深さに差があるため、パッケージ部１２の外面近傍やコーナー部にエアがトラップされやすく、パッケージ部１２のコーナー部にボイド１２ａが生じるといった問題があった。
【０００６】
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、パッケージ部の本体にボイドが発生することを防止し、信頼性の高い製品として提供できる樹脂封止金型およびこの樹脂封止金型を用いて製造される半導体装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、樹脂封止装置に装着され、被成形品をクランプしてキャビティに樹脂を充填することにより被成形品を樹脂封止する樹脂封止金型において、前記被成形品に搭載された電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティと、該キャビティの縁部に連結して、エアをトラップするダミーキャビティが設けられたことを特徴とする。ダミーキャビティは、樹脂封止時にキャビティ内に徐々に樹脂が充填される際にエアが追い込まれてトラップされ、キャビティにボイドが発生することを防止する。
【０００８】
また、前記キャビティは、平面形状が矩形に形成され、前記ダミーキャビティが、前記キャビティのコーナー部に各々連結して設けられていることにより、樹脂封止時にダミーキャビティにエアをトラップして樹脂封止部にボイドを発生させずに樹脂封止することが可能になる。
また、前記ダミーキャビティに連通してエアベントが設けられていることにより、ダミーキャビティにエアをトラップする作用がさらに好適に作用し、ボイドを発生させずにさらに好適に樹脂封止することができる。
【０００９】
また、キャビティの平面形状に合わせて形成されたキャビティブロックと、該キャビティブロックを囲む配置に、型開閉方向に可動に設けられたクランパとを備え、被成形品を圧縮成形方法によって樹脂封止する樹脂封止金型であって、前記クランパのクランプ面に、該クランパの内側面に一端側を臨ませて前記ダミーキャビティを構成するためのダミーキャビティ凹部が設けられていることを特徴とする。
また、前記被成形品をクランプして樹脂封止する樹脂封止領域が、真空チェンバーによって包囲される配置に設けられ、該真空チェンバーの内部を真空排気する真空装置が設けられていることにより、樹脂封止部にボイドが発生することを抑制して好適な樹脂封止を行うことができる。
【００１０】
また、被成形品に搭載された電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティと、該キャビティの縁部に連結して、エアをトラップするダミーキャビティが設けられた樹脂封止金型を用いて樹脂封止された半導体装置であって、前記電子部品の搭載領域が樹脂封止されたパッケージ部と、該パッケージ部の縁部に連結してダミー成形部が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る樹脂封止金型によれば、被成形品の電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティに連結してダミーキャビティを設けたことにより、樹脂封止時にキャビティ内に残留するエアをダミーキャビティに追い込むようにして樹脂封止することができ、ダミーキャビティがエアのトラップとして作用することによって、電子部品の搭載領域にボイドを発生させないようにして被成形品を樹脂封止することができる。また、本発明に係る半導体装置は、信頼性の高い製品として提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る半導体装置およびこの半導体装置の製造に用いる樹脂封止金型の実施の形態について詳細に説明する。
（半導体装置の構成）
図１(a)は、本発明に係る半導体装置の一実施形態の構成を示す平面図、図１(b)は図１(a)のＢ−Ｂ線断面図である。
本実施形態の半導体装置２０は基板１０の一方の面に、半導体チップ等の電子部品が搭載された領域を樹脂封止するパッケージ部１２が設けられ、パッケージ部１２の４つのコーナー部にダミー成形部１６が連結して形成されている。図１(b)に示すように、本実施形態においては、ダミー成形部１６はパッケージ部１２の厚さの１／２程度の厚さに設けられ、パッケージ部１２と同様に、基板１０の一方の面に被着している。
【００１３】
図１(a)に示すように、ダミー成形部１６は、パッケージ部１２のコーナー部から対角線方向に所定長さ延出して形成される。ダミー成形部１６はパッケージ部１２を樹脂成形する際に同時に樹脂成形されるもので、パッケージ部１２を樹脂成形するキャビティと、ダミー成形部１６を樹脂成形するダミーキャビティを備えた樹脂封止金型を使用して樹脂成形することによって得られる。
【００１４】
本実施形態の半導体装置２０は、パッケージ部１２のコーナー部から外方にダミー成形部１６を延出させた形状に樹脂成形部を設けたことにより、樹脂封止時にキャビティ内に残留するエアをダミー成形部１６の側へ移動させ、ダミー成形部１６へボイドを追い込むようにして樹脂封止することができ、これによって半導体チップが搭載されているパッケージ部１２内には少なくともボイドを生じさせずに樹脂封止することが可能となり、信頼性の高い半導体装置として提供することが可能になる。
【００１５】
（樹脂封止装置の構成）
図２〜４は上述した半導体装置２０の製造に使用する樹脂封止装置の主要構成部分である樹脂封止金型の構成と、この樹脂封止金型を使用して樹脂封止する工程を示す。
以下では、まず、図２、３にしたがって樹脂封止金型の構成について説明する。
本実施形態の樹脂封止金型は、被成形品３０がセットされる下型４０と、下型４０に対向して上型側に配置されたキャビティブロック４２と、キャビティブロック４２を囲む配置の矩形枠状に形成されたクランパ４４とを備える。キャビティブロック４２は上型ベース４６に支持され、クランパ４４は上型ベース４６に支持された弾発スプリング４８により、キャビティブロック４２の端面よりもクランプ面を下型４０に向けて突出させて支持されている。
【００１６】
キャビティブロック４２は被成形品３０に搭載される半導体チップ等の電子部品の搭載領域を樹脂封止するキャビティの平面配置に合わせて形成されている。
なお、本実施形態においては、被成形品３０をクランプして樹脂封止する樹脂封止領域は真空チェンバー５０によって包囲される形態に設けられ、真空チェンバー５０はチェンバー排気路５２を介して真空装置５４に接続されている。
【００１７】
本実施形態の樹脂封止金型において特徴的な構成は、クランパ４４のクランプ面にダミーキャビティ凹部４５ａを形成したことにある。このダミーキャビティ凹部４５ａは、下型４０との間で被成形品３０をクランプした際に、被成形品３０を樹脂封止するキャビティに連通してダミーキャビティ４５を形成するためのものである。
図３に、キャビティブロック４２とクランパ４４を下型４０側から見た状態を示す。前述したように、クランパ４４はキャビティブロック４２を囲む枠体状に形成され、ダミーキャビティ凹部４５ａはキャビティブロック４２の各々のコーナー部に、クランパ４４の内側面に一端側を臨ませるようにして設けられている。なお、キャビティブロック４２はコーナー部を面取りして形成されており、ダミーキャビティ凹部４５ａはこの面取り位置に一端側を合わせて形成されている。
【００１８】
クランパ４４のクランプ面にはリリースフィルム６０をエア吸着するためのエア吸着孔４４ａが形成され、ダミーキャビティ凹部４５ａの内面にもエア吸着孔４４ｂが形成される。これらのエア吸着孔４４ａ、４４ｂはクランパ４４の内部に形成されたエア流路４４ｃに連通して設けられ、エア流路４４ｃはエア吸引機構５６に接続される。
また、キャビティブロック４２の外側面にはスリット溝が設けられ、キャビティブロック４２をクランパ４４の内側面に摺接するように装着した状態で、クランパ４４の内側面との間でスリット孔４２ａが形成され、スリット孔４２ａはクランパ４４の内部に形成されたエア流路４４ｃに連通するように設けられる。
【００１９】
なお、本実施形態では、エア吸着孔４４ａ、４４ｂとスリット孔４２ａとを共通のエア流路４４ｃに連通させているが、エア吸着孔４４ａ、４４ｂとスリット孔４２ａとを別のエア流路に連通させ、エア吸着孔４４ａ、４４ｂとスリット孔４２ａとを別個にエア吸引機構に接続して、エア吸着孔４４ａ、４４ｂとスリット孔４２ａによるエア吸引操作を個別に制御するように構成することも可能である。
【００２０】
（樹脂封止工程）
続いて、上述した樹脂封止金型を備えた樹脂封止装置により被成形品３０を樹脂封止する工程について説明する。
まず、樹脂封止金型を型開きした状態（図２）で、下型４０に被成形品３０をセットし、被成形品３０の上にモールド用の樹脂３２を供給する。本実施形態では圧縮成形方法によって被成形品３０を樹脂封止する。したがって、所要量の樹脂３２を計量して被成形品３０の上に供給する。樹脂３２としては液状樹脂、ペースト状樹脂等が使用できる。樹脂３２は被成形品３０を下型４０にセットした後に供給してもよいし、金型外で被成形品３０にあらかじめ樹脂３２を供給して、樹脂３２とともに被成形品３０を金型内に搬入してセットしてもよい。
【００２１】
図２では、説明を簡略化するため、被成形品３０を一つのキャビティによって樹脂封止する例を示すが、基板に搭載された複数の半導体チップごと、もしくは半導体チップをグループ化して樹脂封止するような場合には、各チップごとまたは各グループごとにキャビティを設け、各キャビティごとに所定量の樹脂３２を供給して樹脂封止する。
【００２２】
一方、上型には、クランパ４４のクランプ面とキャビティ凹部の内側面および内底面にリリースフィルム６０をエア吸着して支持する。クランパ４４のクランプ面にはエア吸着孔４４ａによりリリースフィルム６０がエア吸着され、ダミーキャビティ凹部４５ａにはエア吸着孔４４ｂによりリリースフィルム６０がエア吸着される。キャビティ凹部では、キャビティ凹部の底面側からキャビティブロック４２の側面に位置するスリット孔４２ａによりリリースフィルム６０がエア吸引され、キャビティ凹部の内面にならってリリースフィルム６０がエア吸着される。
なお、リリースフィルム６０には、樹脂３２と容易に剥離し、金型の加熱温度に十分に耐えられる耐熱性を有し、エア吸引操作によってキャビティ凹部の内面に沿って容易にエア吸着される可撓性、伸縮性を備えているものが用いられる。
【００２３】
下型４０に被成形品３０と樹脂３２をセットし、上型にリリースフィルム６０を支持した後、樹脂封止領域は外部から閉鎖された真空領域（真空チェンバー）に設定され、真空装置５４が作動されて、チェンバー排気路５２から真空チェンバー５０内が真空排気される。
図２は、真空チェンバー５０内が真空排気され、キャビティ凹部の内面にリリースフィルム６０がエア吸着された状態を示す。クランパ４４とキャビティブロック４２とによって形成されたキャビティ凹部の内面に、リリースフィルム６０を確実にエア吸着できるように、エア吸引機構５６の真空度を真空チェンバー５０の真空度よりも高真空に設定する。
【００２４】
真空チェンバー５０内が所定の真空度に達したら、下型と上型のいずれか可動型側を被成形品３０をクランプする位置まで移動させ、下型と上型とで被成形品３０をクランプする。図４は、クランパ４４のクランプ面が被成形品３０の表面に当接した状態を示す。
クランパ４４が被成形品３０に当接することによって、キャビティ４３が形成され、クランパ４４のダミーキャビティ凹部４５ａが形成された部位ではダミーキャビティ４５が形成される。樹脂３２はキャビティ４３内に収容される。
真空チェンバー５０は真空装置５４により続けて真空排気され、リリースフィルム６０もエア吸引機構５６により続けてエア吸引される。
【００２５】
次に、図４に示す状態から、可動型側を型締め位置まで移動させ、キャビティ４３とダミーキャビティ４５に樹脂３２を充填して被成形品３０を樹脂封止する。図５は、被成形品３０を樹脂封止した状態を示す。
可動型側を型締め位置（樹脂封止位置）まで移動させることにより、キャビティ４３およびダミーキャビティ４５に樹脂３２が充填され、キャビティ４３とダミーキャビティ４５に樹脂３２が充填された状態で保圧して樹脂３２を硬化させる。
【００２６】
なお、圧縮成形では、可動型を型締め位置まで徐々に移動させていくにしたがってキャビティ４３とダミーキャビティ４５に樹脂３２が充填されていく。本実施形態では樹脂封止領域が真空チェンバー５０に収容され、キャビティ４３とダミーキャビティ４５は減圧下で樹脂封止されるから、キャビティ４３内の残留エアによって封止樹脂中にボイドが発生することを効果的に抑えることが可能である。
しかしながら、減圧下で樹脂封止した場合でも、実際には、僅かながらボイドが発生する。本実施形態の樹脂封止操作による場合は、可動型を型締め位置まで移動させる際に、樹脂３２はキャビティ４３側からダミーキャビティ４５側に移動していき、最終的にダミーキャビティ４５に樹脂３２が充填されて樹脂封止される。したがって、樹脂３２が硬化完了するまで真空チェンバー５０内を真空排気するようにすると、樹脂３２が最後に充填されるダミーキャビティ４５からエアを吸引させる作用が生じ、キャビティ４３内の残留エアがダミーキャビティ４５に追い込まれるように作用することと、ダミーキャビティ４５から残留エアが真空排気されることによって、キャビティ４３およびダミーキャビティ４５にエアが残留することを防止し、またダミーキャビティ４５に残留エアをトラップさせる作用によって、樹脂成形部の本体であるパッケージ部１２にボイドを生じさせないようにして樹脂封止することが可能となる。
【００２７】
このように、樹脂封止領域を減圧して樹脂封止する際に、キャビティ４３に連通させてキャビティ４３の外側にダミーキャビティ４５を配する方法は、キャビティ４３内の残留エアをダミーキャビティ４５に導く作用があるが、ダミーキャビティ４５にトラップされたエアをより積極的にキャビティ外に排出させる方法、あるいはダミーキャビティ４５に残留エアをより積極的に導く方法として、ダミーキャビティ４５にエアベントを接続させる方法が有効である。
【００２８】
図１に、ダミー成形部１６に接続してエアベント４５ｂを設ける例を破線によって示している。すなわち、クランパ４４にダミーキャビティ凹部４５ａを形成するとともに、ダミーキャビティ凹部４５ａに接続する配置にクランプ面にエアベント４５ｂを設けておく。このように、クランパ４４のクランプ面にダミーキャビティ凹部４５ａに連通するエアベント４５ｂを設けると、減圧下においては、被成形品３０を下型４０とクランパ４４とでクランプした際に、エアベント４５ｂからダミーキャビティ４５を介してキャビティ４３からエアを排出させることができ、ダミーキャビティ４５に残留エアを追い込む作用と同時にダミーキャビティ４５に残留エアを引き込む作用が生じて、ダミーキャビティ４５により効果的にエアをトラップさせ、ダミーキャビティ４５から残留エアを排出させることが可能になる。これによって、封止樹脂中にボイドが発生することをさらに効果的に防止することができる。
【００２９】
本実施形態のようにキャビティ４３の外側にダミーキャビティ４５を連結する構成とし、樹脂封止時にキャビティに閉じこめられたエアをダミーキャビティ４５側に移動させ、ダミーキャビティ４５にエアをトラップさせて樹脂封止する方法は、上述した減圧操作を利用して樹脂封止する場合に限られるものではない。
キャビティ内のエアをダミーキャビティ側に移動させてダミーキャビティにトラップさせる方法としては、たとえばトランスファモールド方法のように、キャビティ内における樹脂の流れ方向（充填方向）がある程度予想できるものについては、最終的に樹脂が充填される側にダミーキャビティを配置して樹脂封止すればよい。また、圧縮成形による場合も、キャビティの周縁部側にダミーキャビティを設けることによって、ダミーキャビティには最後に樹脂が充填されるようになるから、ダミーキャビティにエアをトラップさせ、半導体素子が搭載されているパッケージ部１２にはボイドを発生させずに樹脂封止することが可能になる。
【００３０】
また、減圧操作を併用しないで樹脂封止する場合においても、ダミーキャビティを設ける際に、上述したと同様に、ダミーキャビティにエアベントを連通させる配置とすることにより、エアベントからキャビティ内のエアが排出されるから、キャビティ内の残留エアがダミーキャビティに導かれる作用が生じ、エアベントを設けない場合にくらべて、より効果的にダミーキャビティにエアをトラップさせて樹脂封止することが可能になる。
【００３１】
なお、樹脂封止金型に設けるキャビティに連結してダミーキャビティを設ける場合には、図１に示すように、キャビティのコーナー部に連結する場合に限るものではなく、キャビティの辺部分の中間にダミーキャビティを連結するといったことも可能である。また、キャビティに連結して配置するダミーキャビティの数も、適宜選択可能であり、たとえばキャビティのコーナー部のいくつかを選択して設けることも可能である。
【００３２】
また、キャビティの形状も、上述した実施形態のように平面形状が正方形のものの他に、長方形のもの、窓付き形状のもの、非対称形状のものであってもよく、その形状がとくに限定されるものではない。
なお、金型のダミーキャビティに対応して形成されるダミー成形部１６は、金型のキャビティに対応して形成されるパッケージ部１２と一体的に最終製品に残留し、ダミー成形部１６が製造工程で除去されるものではない。したがって、ダミー成形部１６を除去する工程が必要ないという利点もある。
【００３３】
上述した実施形態ではリリースフィルム６０を用いて樹脂封止する例について説明したが、本発明は、リリースフィルムを使用しない樹脂封止方法にももちろん適用することができる。
また、上記実施形態は基板１０の片面に半導体チップが搭載され、基板１０の片面を樹脂封止する例であるが、本発明は、基板の両面を樹脂封止する製品についても同様に適用することが可能である。また、樹脂封止する対象である被成形品についても配線基板に半導体チップを搭載した製品の他、リードフレームに半導体チップを搭載した製品等、樹脂封止方法によって製造する製品については同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】半導体装置の一実施形態の構成を示す平面図および断面図である。
【図２】樹脂封止装置の構成を示す説明図である。
【図３】クランパとキャビティブロックの端面図である。
【図４】図２の樹脂封止装置を用いた樹脂封止工程を示す説明図である。
【図５】図２の樹脂封止装置を用いた樹脂封止工程を示す説明図である。
【図６】従来の樹脂封止方法による半導体装置の平面図および断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  基板
１２  パッケージ部
１２ａ  ボイド
１４ａ  樹脂
１６  ダミー成形部
２０  半導体装置
３０  被成形品
３２  樹脂
４０  下型
４２  キャビティブロック
４２ａ  スリット孔
４３  キャビティ
４４  クランパ
４４ａ、４４ｂ  エア吸着孔
４４ｃ  エア流路
４５  ダミーキャビティ
４５ａ  ダミーキャビティ凹部
４５ｂ  エアベント
５０  真空チェンバー
５４  真空装置
５６  エア吸引機構
６０  リリースフィルム
【図１】
2007005675.tif 000003
【図２】
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【図３】
2007005675.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007005675.tif 000007
【図６】
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