(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と、
外周をエンドブロックに囲まれかつ仕切りブロックにより仕切られてキャビティ凹部がマトリクス状に形成され、該マトリクス状に形成されたキャビティ凹部の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成され、各キャビティ凹部の底部を形成するキャビティブロックが支持プレート上に弾性体を介して各々支持された下型を有するモールド金型と、
前記支持プレートを上下動させてキャビティブロックのみを上下動させる上下動機構と、
前記モールド金型の金型パーティング面を覆うように吸着保持されるリリースフィルムを備え、
予め計量カットされたシート状樹脂がリリースフィルムに覆われた下型の各キャビティ凹部に一括して供給され、該キャビティ凹部と同配置の半導体チップが基板実装された被成形品が各半導体チップを下向きに下型へ搬入されてモールド金型にクランプされ、上下動機構を作動させてキャビティブロックのみを更に上動させて圧縮成形されることを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
上型と、外周をエンドブロックに囲まれかつ仕切りブロックにより仕切られてキャビティ凹部がマトリクス状に形成され、該マトリクス状に形成されたキャビティ凹部の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成され、各キャビティ凹部の底部を形成するキャビティブロックが支持プレート上に弾性体を介して各々支持された下型を備えたモールド金型のパーティング面をリリースフィルムで覆う工程と、
該リリースフィルムに覆われたキャビティ凹部へ予め計量カットされたシート状樹脂を一括して供給する工程と、
キャビティ凹部と同配置の半導体チップが基板実装された被成形品が各半導体チップを下向きに下型へ搬入してモールド金型をクランプして圧縮成形する工程と、
モールド金型をクランプした後、キャビティブロックのみを更に上動させて金型連通ランナを通じて残留エアー除去する工程を含むことを特徴とする樹脂封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、マトリクス状にキャビティ凹部が形成されたモールド金型のパーティング面がリリースフィルムにより覆われ、該リリースフィルムに覆われた各キャビティ凹部にシート状樹脂が装填され、半導体チップがマトリクス状に基板に搭載された被成形品が搬入されてモールド金型をクランプして圧縮成形される樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージには様々な種類のものが開発され実用化されているが、表面実装型の半導体パッケージの中で例えばキャビティダウン型のＢＧＡ（Ｂａｌｌ・Ｇｒｉｄ・Ａｒｒａｙ）と呼ばれるパッケージが用いられている。これは、半導体チップを樹脂封止した樹脂封止部（パッケージ部）と外部接続端子（はんだボール、金属バンプなど）が同一面に形成されているパッケージである。
具体的には、基板の端子形成面側にキャビティ凹部を形成して半導体チップを収容し、該半導体チップとキャビティ凹部の周囲に形成された基板側の導体パターンとワイヤボンディング接続などにより電気的に接続されたパッケージである。
このキャビティダウン型のＢＧＡパッケージを製造する場合、半導体チップを樹脂封止する方法には一般に以下の方法がある。先ず、ポッティング法により液状樹脂をキャビティ凹部に流下させて封止し、熱硬化させる方法である。また、他の方法としては、トランスファー成形する方法であり、ポットに供給された樹脂をプランジャでキャビティ凹部へランナ・ゲートを介して圧送りして封止する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポッティング方法による場合は、キャビティ凹部に流下させて封止するため、製造工程に時間がかかるうえに、樹脂圧を印加できないため、封止樹脂にエアーが混入し易く、ボイドが発生して成形品質が低下する恐れがある。
また、トランスファー成形法による場合には、基板の端子形成面には樹脂路（ランナ・ゲートを形成できないため、キャビティ凹部へ向かってゲートを立体的に設ける（バーチカルゲートを設ける）必要があり、モールド金型として上型及び下型のほかに、樹脂路が形成された中間型を用いる必要があった。このため、樹脂封止装置が複雑になるうえに、モールド金型への中間型の出し入れやクリーニングなどのメンテナンスが必要となり製造コストが高くなる。
また、一般にトランスファー成形法は、ポットからキャビティ凹部に至る金型カル、金型ゲート・ランナなどの樹脂路に封止樹脂が充填されて封止されるため、不要樹脂（スクラップ）が発生して歩留まりが低下する。特にキャビティ凹部がマトリクス状に配置された場合には封止樹脂の無駄が顕著になり、均一な成形品質を維持することも困難になる。
【０００４】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、マトリクス状に圧縮成形されるキャビティ凹部への樹脂供給量を均一にして封止樹脂の無駄がなく、成形品の成形品質を向上させた樹脂封止装置及び樹脂封止方法を提供することにある。
【０００５】
【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、樹脂封止装置においては、上型と、外周をエンドブロックに囲まれかつ仕切りブロックにより仕切られてキャビティ凹部がマトリクス状に形成され、該マトリクス状に形成されたキャビティ凹部の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成され、各キャビティ凹部の底部を形成するキャビティブロックが支持プレート上に弾性体を介して各々支持された下型を有するモールド金型と、前記支持プレートを上下動させてキャビティブロックのみを上下動させる上下動機構と、前記モールド金型の金型パーティング面を覆うように吸着保持されるリリースフィルムを備え、予め計量カットされたシート状樹脂がリリースフィルムに覆われた下型の各キャビティ凹部に一括して供給され、該キャビティ凹部と同配置の半導体チップが基板実装された被成形品が各半導体チップを下向きに下型へ搬入されてモールド金型にクランプされ、上下動機構を作動させてキャビティブロックのみを更に上動させて圧縮成形されることを特徴とする。
【０００６】
また、樹脂封止方法においては、上型と、外周をエンドブロックに囲まれかつ仕切りブロックにより仕切られてキャビティ凹部がマトリクス状に形成され、該マトリクス状に形成されたキャビティ凹部の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナが形成され、各キャビティ凹部の底部を形成するキャビティブロックが支持プレート上に弾性体を介して各々支持された下型を備えたモールド金型のパーティング面をリリースフィルムで覆う工程と、該リリースフィルムに覆われたキャビティ凹部へ予め計量カットされたシート状樹脂を一括して供給する工程と、キャビティ凹部と同配置の半導体チップが基板実装された被成形品が各半導体チップを下向きに下型へ搬入してモールド金型をクランプして圧縮成形する工程と、モールド金型をクランプした後、キャビティブロックのみを更に上動させて金型連通ランナを通じて残留エアー除去する工程を含むことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る樹脂封止装置及び樹脂封止方法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、被成形品の一例として、回路基板に半導体チップがマトリクス状に配置され、ゲート・ランナを配置するスペースのない半導体パッケージを圧縮成形法により製造する樹脂封止装置及び樹脂封止方法について説明する。
図１は樹脂封止装置の概略構成を示す模式説明図、図２（ａ）（ｂ）はシート状樹脂の搬入動作を示す説明図、図３はモールド金型の構成を示す説明図、図４〜図８は樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【０００８】
先ず、樹脂封止装置の概略構成について図１〜図４を参照して説明する。
図１において、１はモールド金型であり、上型２と下型３とを有する。下型３にはキャビティ凹部４がマトリクス状に形成されており、上型２及び下型３のパーティング面はリリースフィルム５により覆われている（図１では上型２側のリリースフィルム５を省略した）。
この下型３の各キャビティ凹部４にはシート状樹脂６が供給され、半導体チップ７がキャビティ凹部４と同配置のマトリクス状に搭載された回路基板８が、半導体チップ７をキャビティ凹部４に向けて搬入され、下型３と上型２とでクランプされて圧縮成形される。本実施例では、半導体チップ７のチップ電極部が回路基板８のチップパッドと４方向にワイヤボンディング接続されており、ゲート・ランナを配置するスペースのない場合について例示する。尚、半導体チップ７ははんだバンプなどにより回路基板８にフリップチップ接続され、マトリクス状に配置されているものでも良い。
【０００９】
シート状樹脂６は、例えばパッケージに応じて最適に計量カットされた状態でトレー９に積層収容されている。このシート状樹脂６は樹脂用ローダー１０により最上側のものから一括して吸着保持されて図１の矢印Ａに示すように、下型３の各キャビティ凹部４内に搬入される。また、回路基板８は、半導体チップ７を下側に向けて下型３に搬入される。尚、本実施例では、回路基板８を図示しない基板搬送機構により下型３に搬入しているが、上型２側のリリースフィルム５を省略する場合には、図1の矢印Ｂに示すように基板搬送機構により搬送された回路基板８を上型２のパーティング面に吸着保持するようにしても良い。
【００１０】
図２（ａ）（ｂ）において、下型３には、隣接するキャビティ凹部４どうしを連絡する金型連通ランナ１１が形成されており、各金型連通ランナ１１どうしが交差する部位にダミーキャビティ１２が形成されている。この金型連通ランナ１１は、モールド金型１をクランプする際に、キャビティ凹部４に残留するエアーのエアーベントとして用いられる。尚、シート状樹脂６は各キャビティ凹部４へ定量的に供給できるので、エアーベントが確保されていれば、ダミーキャビティ１２は省略することも可能である。
【００１１】
図３において、下型３にはキャビティ凹部４がマトリクス状に形成されたキャビティプレートを有している。キャビティプレートには、キャビティ凹部４を形成する仕切りブロック１３、エンドブロック１４などが設けられている。また、上端側が各キャビティ凹部４の底部を構成するキャビティブロック１５が、キャビティプレートに嵌め込まれるように設けられている。
各キャビティブロック１５の下端側は、支持プレート１６に弾性体の一例であるスプリング１７を介して各々支持されている。支持プレート１６は電動モータ１８により回転駆動されるねじ軸１９に連繋しており、該電動モータ１８を所定方向に起動することでキャビティブロック１５は上下動可能に設けられている。
【００１２】
モールド金型１をクランプした後、電動モータ１８を起動させてキャビティブロック１５のみをさらに上動させて、キャビティ凹部４に充填された封止樹脂６を押圧して残留エアーを追い出して圧縮成形される。尚、シート状樹脂６の計量をパッケージより若干多めに設定しておいて、ダミーキャビティ１２へ溢れた樹脂を流れ込ませても良い。
【００１３】
上型２のパーティング面に吸着保持されたリリースフィルム５は、図４に示すように、モールド金型１をクランプした際に回路基板８の裏面側を覆う。また、下型３のキャビティ凹部４を含むパーティング面に吸着保持されたリリースフィルム５は、パッケージ部以外の基板面を覆っている。リリースフィルム５は、上型２及び下型３のパーティング面に各々連絡するエアー吸引路（上型は２ａ、下型は不図示）より真空吸引されて吸着されている。
【００１４】
リリースフィルム５は、モールド金型１の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、金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。リリースフィルム５は、上型２のパーティング面に形成された図示しない吸着穴よりエアーを吸引することで、吸着保持される。リリースフィルム５は、例えば図１に示すように、供給リール５ａと巻取りリール５ｂ間に巻回された長尺状のものをモールド金型１へ連続して供給し巻取りするようになっているが、予め短冊状に切断されたものを用いても良い。
【００１５】
また、樹脂封止装置には、例えば下型３を電動モータによりトグル機構などを用いて上下動させてモールド金型１を開閉する公知の型開閉機構などが装備されている。
【００１６】
次に、樹脂封止プロセスについて図５〜図８を参照して説明する。
図５において、型開きしたモールド金型１の上型２及び下型３のパーティング面にリリースフィルム５を各々吸着保持させておく。下型３のリリースフィルム５は、キャビティブロック１５の周囲に形成された吸引路３ａにより吸引されてキャビティ凹部４にならって吸着される。
【００１７】
次に、図１及び図２に示す樹脂用ローダー１０によりトレー９より予めパッケージに合わせて最適に計量カットされたシート状樹脂６を吸着して、下型３のキャビティ凹部４にシート状樹脂６を搬入する。次に、半導体チップ７が搭載され、ワイヤボンディング接続された回路基板８を、チップ面を下向きにしてモールド金型１の下型３にセットする。このとき、図６に示すように、半導体チップ７はキャビティ凹部４に供給され加熱溶融されたシート状樹脂６に浸漬される。
【００１８】
次に、図７に示すように、図示しない型開閉機構を作動させて下型３を上動させてモールド金型１をクランプする。
次いで、図８に示すように、電動モータ１８を作動させてキャビティブロック１５を所定量上動させ、このとき、キャビティ凹部４内の残留エアーは周辺部の金型連通ランナ１１を通してダミーキャビティ１２に向かって押し出して圧縮成形が行われる。シート状樹脂６は正確に計量されているのでキャビティ凹部４より溢れることなく封止樹脂の無駄がない。
【００１９】
圧縮成形後、モールド金型１を型開きして回路基板８がリリースフィルム５より分離して取出される。
この後、マトリクス状に形成された半導体パッケージは、回路基板８に接続されたままダイシング装置に搬入され、半導体パッケージが個片に分離される。
【００２０】
上記樹脂封止装置及び樹脂封止方法によれば、リリースフィルム５に覆われたキャビティ凹部４にシート状樹脂６が供給され、半導体チップ７がキャビティ凹部４と同配置のマトリクス状に搭載された回路基板８が搬入されて、モールド金型１をクランプして圧縮成形するので、液状樹脂をしようする場合に比べて、封止樹脂の計量精度が高く、計量カットされた複数のシート状樹脂６を一括してキャビティ凹部４に搬入できるので、一度に複数の成形品を樹脂封止する場合にも封止樹脂の無駄がなく早く安価に大量生産でき、しかも成形品の成形品質を向上させることができる。
また、モールド金型１には、下型３の隣接するキャビティ凹部４どうしを連絡する金型連通ランナ１１や該金型連通ランナ１１どうしが交差する部位にダミーキャビティ１２が形成されている場合には、残留エアーや稀ではあるが溢れた封止樹脂を収容でき、キャビティ凹部４の底部を構成するキャビティブロック１５を、モールド金型１がクランプした後、更に上動させることにより残留エアーを除去してボイドの発生を防止でき、樹脂の粘度が落ちてから最終的に圧縮するので半導体チップ７がワイヤボンディング接続されている場合でも、ワイヤがつぶれたり切断されたりすることが無い。
【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、樹脂封止装置及び樹脂封止方法は上述した各実施例に限定されるのではなく、例えばリリースフィルム５は上型２側を省略して回路基板８を吸着するようにしても良い。また、半導体チップは回路基板８に対してワイヤボンディング接続されている場合に限らずフリップチップ接続されていても良く、成形品はキャビティダウン型のＢＧＡタイプの半導体パッケージやゲート・ランナを配置するスペースのないマトリクス状に配置されたＱＦＮ（Ｑｕａｄ・Ｆｌａｔ・Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）タイプなど他の半導体パッケージであっても良い等、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】
本発明に係る樹脂封止装置及び樹脂封止方法によれば、リリースフィルムに覆われたキャビティ凹部にシート状樹脂が供給され、半導体チップがキャビティ凹部と同配置のマトリクス状に搭載された被成形品が搬入されて、モールド金型をクランプして圧縮成形するので、液状樹脂をしようする場合に比べて、封止樹脂の計量精度が高く、計量カットされた複数のシート状樹脂を一括してキャビティ凹部に搬入できるので、一度に複数の成形品を樹脂封止する場合にも封止樹脂の無駄がなく早く安価に大量生産でき、しかも成形品の成形品質を向上させることができる。
また、モールド金型には、下型の隣接するキャビティ凹部どうしを連絡する金型連通ランナや該金型連通ランナどうしが交差する部位にダミーキャビティが形成されている場合には、残留エアーや稀ではあるが溢れた封止樹脂を収容でき、キャビティ凹部の底部を構成するキャビティブロックを、モールド金型がクランプした後、更に上動させることにより残留エアーを除去してボイドの発生を防止でき、樹脂の粘度が落ちてから最終的に圧縮するので半導体チップがワイヤボンディング接続されている場合でも、ワイヤがつぶれたり切断されたりすることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂封止装置の概略構成を示す模式説明図である。
【図２】シート状樹脂の搬入動作を示す説明図である。
【図３】モールド金型の構成を示す説明図である。
【図４】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図５】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図６】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図７】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【図８】樹脂封止プロセスを示す模式説明図である。
【符号の説明】
１  モールド金型
２  上型
３  下型
４  キャビティ凹部
５  リリースフィルム
６  シート状樹脂
７  半導体チップ
８  回路基板
９  トレー
１０  樹脂用ローダー
１１  金型連通ランナ
１２  ダミーキャビティ
１３  仕切りブロック
１４  エンドブロック
１５  キャビティブロック
１６  支持プレート
１７  スプリング
１８  電動モータ
１９  ねじ軸
【図１】
0003897565.tif 000002
【図２】
0003897565.tif 000003
【図３】
0003897565.tif 000004
【図４】
0003897565.tif 000005
【図５】
0003897565.tif 000006
【図６】
0003897565.tif 000007
【図７】
0003897565.tif 000008
【図８】
0003897565.tif 000009