(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を、金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してクランプすることにより一括して樹脂モールドされるモールド金型であって、
前記キャビティ凹部が設けられたインサートブロックの底部に、基板を支持するサポートピンが樹脂モールド後に切断除去される基板の不要部分内で基板をサポート可能に固定されていることを特徴とするモールド金型。
【請求項２】
前記サポートピンの先端側外周面には、外径が先端側に向かって小径となるテーパー面が形成されていることを特徴とする請求項１記載のモールド金型。
【請求項３】
基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を、金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してクランプすることにより一括して樹脂モールドされるモールド金型であって、
前記インサートブロックを貫通してキャビティ凹部へ突設されたサポートピンが、当該キャビティ凹部にモールド樹脂の充填が完了するまでに基板の支持位置からキャビティ凹部と面一となる退避位置へ移動することを特徴とするモールド金型。
【請求項４】
サポートピンは、型開き動作に連繋してキャビティ凹部へ突出するエジェクタピンを支持するエジェクタピンプレートに支持され、エジェクタピンプレートを移動機構により金型クランプ位置から更に退避させることを特徴とする請求項３記載のモールド金型。
【請求項５】
基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を、金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してモールド金型によりクランプすることにより一括して樹脂モールドする樹脂モールド方法であって、前記モールド金型へ搬入された基板の一方の面をキャビティ凹部に突設されたサポートピンにより樹脂モールド後に切断除去される基板の不要部分内で基板を支持したままモールド樹脂をキャビティ凹部へ充填して樹脂モールドすることを特徴とする樹脂モールド方法。
【請求項６】
基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してモールド金型でクランプすることにより一括して樹脂モールドする樹脂モールド方法であって、
前記被成形品がモールド金型にクランプされエジェクタピンがキャビティ凹部から退避した後、サポートピンがキャビティ凹部内で基板を支持した状態からモールド樹脂の充填が完了するまでに、前記サポートピンを基板の支持位置からキャビティ凹部と面一となる退避位置へ退避させることを特徴とする樹脂モールド方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載された被成形品を樹脂モールドするモールド金型及び該モールド金型を用いた樹脂モールド方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体パッケージの一例として、ＢＯＣ（Ｂｏａｒｄ・Ｏｎ・Ｃｈｉｐ）タイプやＱＦＮ（Ｑｕａｄ・Ｆｌａｔ・Ｎｏｎ−ｌｅａｄｅｄ）タイプのパッケージを樹脂モールドする場合、生産性を向上や成形品質を一定にするため、基板（樹脂基板、リードフレームなど）の一方の面に半導体チップがマトリクス状に搭載され、他方の面に端子接続部が形成される被成形品をモールド金型に搬入してクランプし、半導体チップが搭載された一方の面を一括して樹脂モールドしている。樹脂モールド後、ダイシング装置により、成形品を半導体チップ毎に個片になるようにダイシングされて半導体装置が製造されている。
【０００３】
図４（ａ）はＢＯＣタイプの半導体パッケージを例示したものである。被成形品である樹脂基板５１の一方の面には半導体チップ５２がマトリクス状に搭載されている。各半導体チップ５２の中央部に設けられたスリット孔５３より他方の面に向けてワイヤボンディングされて、半導体チップ５２の電極部と端子接続面とがボンディングワイヤ５４により電気的に接続されている。樹脂基板５１の他方の面には接続パッドが形成されており、樹脂モールド後にはんだボールなどの接続端子５５が接続される。
【０００４】
図４（ｂ）はＱＦＮタイプの半導体パッケージを例示したものである。被成形品であるリードフレーム５６の一方の面にはダイパッド部５７に半導体チップ５２がマトリクス状に搭載されている。各半導体チップ５２と周囲のリード部５８とがワイヤボンディングされて、半導体チップ５２の電極部と端子接続部となるリード部５８の一方の面とがボンディングワイヤ５４により電気的に接続されている。リード部５８の他方の面は露出して樹脂モールドされ、該露出面が実装基板側の接続端子と接続可能になっている。
【０００５】
樹脂基板５１やリードフレーム５６は下型５９に搭載された際に、キャビティ凹部６０にマトリクス状に搭載された半導体チップ５２が収容される。樹脂基板５１やリードフレーム５６は、上型６１と下型５９とで基板周縁部がクランプされ、モールド樹脂が下型ランナゲート６２を通じてキャビティ凹部６０に充填されて一方の面が一括して樹脂モールドされる。樹脂モールド後、成形品（樹脂基板５１やリードフレーム５６）は、半導体チップ毎にダイシングされて個片に切断されて半導体装置が製造される。図４（ａ）（ｂ）において、Ｃがダイサーカットラインを示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図４（ａ）（ｂ）に示すように、半導体チップ５２がマトリクス状に搭載された樹脂基板５１やリードフレーム５６を一括して樹脂モールドする場合、上型６１と下型５９とで基板周縁部がクランプされてはいるが基板中央部では押える手段がない。このため、下型５９に形成されたキャビティ凹部６０内では樹脂基板５１やリードフレーム５６の真中部分では撓みが生じ易く、ＢＯＣタイプの半導体パッケージにおいては、樹脂基板５１の端子接続面（はんだボール搭載面）側に樹脂バリが生じ易く、ＱＦＮタイプの半導体パッケージにおいては、リード部５８の端子接続面に樹脂バリが生じ易い。これは、上型６１のクランプ面にリリースフィルムを張設したとしても、樹脂バリが生ずるおそれがある。
また、上型６１にキャビティ凹部６０が形成されたモールド金型においては、基板（樹脂基板５１やリードフレーム５６）の中央部が自重で下方へ撓むことはないが、基板周縁部以外はモールド金型によりクランプできないので基板自体に反りが生じている場合には、基板の平坦度を確保することが難しく、端子接続面に樹脂バリが生ずるおそれがある。このように、端子接続面に樹脂バリが生ずるとはんだボール等の基板接続端子を接続することができず、成形品不良となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、半導体チップがマトリクス状に搭載された被成形品を一括して樹脂モールドする際の樹脂バリを防止して成形品質を向上させることが可能なモールド金型及び樹脂モールド方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するため次の構成を備える。
即ち、基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を、金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してクランプすることにより一括して樹脂モールドされるモールド金型であって、前記キャビティ凹部が設けられたインサートブロックの底部に、基板を支持するサポートピンが樹脂モールド後に切断除去される基板の不要部分内で基板をサポート可能に固定されていることを特徴とする。
また、前記サポートピンの先端側外周面には、外径が先端側に向かって小径となるテーパー面が形成されていることを特徴とする。
或いは、基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を、金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してクランプすることにより一括して樹脂モールドされるモールド金型であって、前記インサートブロックを貫通してキャビティ凹部へ突設されたサポートピンが、当該キャビティ凹部にモールド樹脂の充填が完了するまでに基板の支持位置からキャビティ凹部と面一となる退避位置へ移動することを特徴とする。
また、サポートピンは、型開き動作に連繋してキャビティ凹部へ突出するエジェクタピンを支持するエジェクタピンプレートに支持され、エジェクタピンプレートを移動機構により金型クランプ位置から更に退避させることを特徴とする。
【０００９】
基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載され他方の面に端子形成面が形成された被成形品を、金型パーティング面に吸着保持されたリリースフィルムに基板の端子形成面を押し当て半導体チップをインサートブロックに形成されたキャビティ凹部に収納してモールド金型によりクランプすることにより一括して樹脂モールドする樹脂モールド方法であって、前記モールド金型へ搬入された基板の一方の面をキャビティ凹部に突設されたサポートピンにより樹脂モールド後に切断除去される基板の不要部分内で基板を支持したままモールド樹脂をキャビティ凹部へ充填して樹脂モールドすることを特徴とする。
或いは、前記被成形品がモールド金型にクランプされエジェクタピンがキャビティ凹部から退避した後、サポートピンがキャビティ凹部内で基板を支持した状態からモールド樹脂の充填が完了するまでに、前記サポートピンを基板の支持位置からキャビティ凹部と面一となる退避位置へ退避させることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るモールド金型及び樹脂モールド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。本実施の形態では、ＢＯＣタイプ及びＱＦＮタイプの半導体パッケージを樹脂モールドするモールド金型及び該モールド金型を用いた樹脂モールド方法について説明する。
図１（ａ）（ｂ）はＢＯＣタイプの樹脂基板をモールド金型でクランプした状態を示す上視図及び断面図、図２（ａ）（ｂ）は、ＱＦＮタイプのリードフレームをモールド金型でクランプした状態を示す上視図及び断面図、図３はモールド金型に固定ピン若しくは可動ピンを備えたモールド金型の断面説明図である。
【００１１】
先ず、モールド金型の全体構成について、図３を参照して説明する。
図３において、１は被成形品であり、マトリクス基板（樹脂基板、リードフレーム等）が用いられる。マトリクス基板は、一方の面に複数の半導体チップ２がマトリクス状に搭載されており、他方の面に端子接続面が形成されるようになっている。３はモールド金型であり、上型４と下型５とを有する。モールド金型３には、被成形品１及びモールド樹脂が搬入され、モールド金型３はこれらをクランプし、半導体チップ２が搭載された一方の面を一括して樹脂モールドする。モールド金型３には、半導体チップ２を収容するキャビティ凹部６に、マトリクス基板を支持するサポートピン７が設けられていることを特徴とする。以下、モールド金型３の構成について説明する。
【００１２】
図３において、左半図はサポートピン７を固定ピンとした場合のモールド金型３の構成を示すものであり、右半図はサポートピン７を可動ピンとした場合のモールド金型３の構成を示すものである。本実施例では下型５が可動型で上型４が固定型の場合について説明する。
先ず、上型４は、上型ベースブロック８の下側に上型チェイスブロック９が支持されており、該上型チェイスブロック９には上型インサートブロック１０が嵌め込まれている。下型５には、下型ベースブロック１１の上側に下型チェイスブロック１２が支持されており、該下型チェイスブロック１２には下型インサートブロック１３が嵌め込まれている。
【００１３】
また、下型５には、下型チェイスブロック１２及び下型インサートブロック１３を貫通してポット１４が設けられており、該ポット１４にはプランジャ１５が上下動可能に設けられている。ポット１４には、モールド樹脂（樹脂タブレットなど）が装填され、プランジャ１５によりモールド樹脂をキャビティ凹部６へ圧送りする。また、上型４には、ポット１４に対向して上型カル１６が形成されている。
【００１４】
図３の左半図においては、下型インサートブロック１３には、キャビティ凹部６と上型カル１６とを連通する樹脂路となる下型ランナゲート１７ａが形成されている。図３の右半図においては上型インサートブロック１０には、キャビティ凹部６と上型カル１６とを連通する樹脂路となる上型ランナゲート１７ｂが形成されている。
【００１５】
上型ベースブロック８と上型チェイスブロック９との間には、上型エジェクタピンプレート１８が設けられており、上型エジェクタピン１９が上型チェイスブロック９及び上型インサートブロック１０を貫通して突出可能に設けられている。上型エジェクタピンプレート１８はコイルバネ２０が弾装された支持ボルト２１により上型チェイスブロック９に支持されている。上型エジェクタピン１９は、上型４がクランプ前は上型面より突出しており、上型４と下型５とがクランプ状態になると上型エジェクタピンプレート１８に設けられた図示しない支えピンが下型５が上昇してくると下型面に当接して押し上げられる。これにより、コイルバネ２０がたわんで上型エジェクタピンプレート１８が上動して上型エジェクタピン１９が上型面より退避するようになっている。
【００１６】
下型ベースブロック１１と下型チェイスブロック１２との間には、下型エジェクタピンプレート２２が設けられており、下型エジェクタピン２３は下型チェイスブロック１２及び下型インサートブロック１３を貫通して突出可能に設けられている。下型エジェクタピンプレート２２はコイルバネ２４が弾装された支持ボルト２５により下型チェイスブロック１２に支持されている。下型エジェクタピン２３は、上型４と下型５とがクランプ状態では下型面より退避しており、下型５が下動すると、下型ベースブロック１１を貫通して設けられた突き当てピン２６に下型エジェクタピンプレート２２は突き上げられて、コイルバネ２４がたわんで下型エジェクタピンプレート２２が上動して、下型エジェクタピン２３が下型面より突出するようになっている。
【００１７】
図３の左半図では、下型インサートブロック１３の底部側には固定ピンであるサポートピン７が嵌め込まれており、サポートピン７の先端側はキャビティ凹部６に突設されている。また、図３の右半図では、上型エジェクタピンプレート１８に可動ピンであるサポートピン７が固定されており、サポートピン７の先端側は上型チェイスブロック９及び上型インサートブロック１０を貫通してキャビティ凹部６内へ突設されている。尚、上型エジェクタピンプレート１８に可動ピンであるサポートピン７を設けた場合には、例えば上型ベースブロック８内に可動ピン移動機構２７の駆動源（シリンダ等）を設けて、上型４がクランプ状態（上型エジェクタピン１９が上型面より退避した位置）から更に上型エジェクタピンプレート１８が上型ベースブロック８側に退避させてサポートピン７がキャビティ凹部６より退避できるように構成する必要がある。
【００１８】
サポートピン７は、下型５に被成形品１が搭載された状態で、基板面に突き当てて支持するようになっている。尚、サポートピン７が可動ピンである場合には、キャビティ凹部６にモールド樹脂の充填が完了するまでに基板に当接した支持位置からキャビティ凹部６と面一となる退避位置へ移動する必要がある。このため、上型４側に可動ピン移動機構２７を設けて上型エジェクタピンプレート１８をコイルバネ２０の付勢力に抗して積極的に上動させるようになっている。可動ピン移動機構２７は、モールド金型３がクランプ状態でサポートピン７が上動できるような構成であれば特に限定されるものではない。
【００１９】
次に、被成形品１がＢＯＣタイプの半導体パッケージである場合と、ＱＦＮタイプの半導体パッケージである場合とについて、サポートピン７の配置例について図１及び図２を参照して説明する。
図１（ａ）（ｂ）は、被成形品１がＢＯＣタイプの半導体パッケージ用の基板である場合を示す。樹脂基板３１の一方の面には半導体チップ２がマトリクス状に搭載されている。各半導体チップ２の中央部に設けられたスリット孔３２より他方の面に向けてワイヤボンディングされて、半導体チップ２の電極部と端子接続面とがボンディングワイヤ３３により電気的に接続されている。樹脂基板３１の他方の面には接続パッドが形成されており、樹脂モールド後に破線で示すはんだボールなどの接続端子３４が接続される。尚、半導体チップ２の中央部に設けられたボンディングワイヤ３３も樹脂モールドされるが、上型４側へのモールド樹脂は、半導体チップ２と樹脂基板３１との間に形成されたスリット孔３２及び樹脂基板３１の不要部分３５に設けられた貫通孔３１ａを通じてモールド樹脂が充填されるようになっている。
【００２０】
サポートピン７が固定ピン７ａである場合には、樹脂モールド後に切断除去される樹脂基板３１の不要部分３５（ダイサーカットラインＣに囲まれたエリア）をサポートするように設けられている。
また、サポートピン７が可動ピン７ｂである場合、上記制約にとらわれずに、半導体チップ２に干渉しない範囲で設けることが可能である。
【００２１】
図２（ａ）（ｂ）は、被成形品１がＱＦＮタイプの半導体パッケージ用の基板である場合を示す。リードフレーム３７の一方の面にはダイパッド部３８に半導体チップ２がマトリクス状に搭載されている。各半導体チップ２と周囲のリード部３９とがワイヤボンディングされて、半導体チップ２の電極部と端子接続部となるリード部３９の一方の面とがボンディングワイヤ３３により電気的に接続されている。リード部３９の他方の面は露出して樹脂モールドされ、該露出面が実装基板側の接続端子と接続可能になっている。
【００２２】
サポートピン７が固定ピン７ａである場合には、樹脂モールド後に切断除去されるセクションバー４０（ダイサーカットラインＣに囲まれたエリア）をサポートするように設けられている。
また、サポートピン７が可動ピン７ｂである場合、上記制約にとらわれずに、半導体チップ２に干渉しない範囲で、例えばリード部３９や吊りリード部４１などのリードフレーム３７を支持するように設けることが可能である。
【００２３】
また、図１及び図２において、固定ピンタイプのサポートピン７の先端側外周面には、外径が先端側に向かって小径となるテーパー面７ｃが形成されていてもよい。このテーパー面７ｃにより、樹脂モールド後に成形品の離型をスムーズに行うことができる。
【００２４】
尚、図１及び図２において、上型４のクランプ面には、端子接続面保護するためリリースフィルム３６を張設してあっても良い。リリースフィルム３６は、モールド金型３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３６は、上型４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３６は、リール間に巻回された長尺状のものをモールド金型３へ連続して供給し巻取りするようになっていても或いは予め短冊状に切断されたもののいずれを用いても良い。
【００２５】
ここで樹脂モールド方法について説明すると、一方の面に複数の半導体チップ２が搭載されたマトリクス基板（樹脂基板３１、リードフレーム３７など）である被成形品１及びモールド樹脂（樹脂タブレットなど）をモールド金型３へ搬入してクランプする。そして、モールド金型３へ搬入されたマトリクス基板の一方の面をキャビティ凹部６に突設されたサポートピン７により支持して基板の平坦度を保ちつつ、プランジャ１５を作動してモールド樹脂がランナゲートを通じてキャビティ凹部６へ充填されて半導体チップ２が搭載された一方の面が一括して樹脂モールドされる。樹脂モールドされた成形品は、モールド金型３より取出された後、ダイシング装置でダイサーカットラインＣに沿って半導体チップ２ごとに個片に切断される。
【００２６】
上記構成によれば、半導体チップ２を収容するキャビティ凹部６に、マトリクス基板を支持するサポートピン７が設けられているので、モールド金型３によりクランプできない基板中央部においても、マトリクス基板の平坦度を維持して樹脂モールドすることができる。よって、基板の一方の面に複数の半導体チップ２がマトリクス状に搭載された被成形品１をマトリクス基板の撓みや反りに起因する樹脂バリが生ずることがなく樹脂モールドでき、成形品質を向上できる。
また、サポートピンは固定ピンであり、樹脂モールド後に切断除去されるマトリクス基板の不要部分をサポート可能に設けられていたり、或いは可動ピンであり、キャビティ凹部にモールド樹脂の充填が完了するまでにマトリクス基板の支持位置からキャビティ凹部と面一となる退避位置へ移動可能に設けられている場合には、成形品質に影響を与えることなく樹脂モールドできる。
また、サポートピンの先端側外周面に外径が先端側に向かって小径となるテーパー面が形成されている場合には、樹脂モールド後に成形品を離型する際に離型がスムーズに行うことができる。
【００２７】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、例えば、被成形品はＢＯＣタイプＱＦＮタイプの半導体パッケージを例示したが、半導体チップ２がマトリクス状に搭載された他の半導体パッケージについても適用可能である等、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。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係るモールド金型及び樹脂モールド方法を用いれば、半導体チップを収容するキャビティ凹部に、基板を支持するサポートピンが設けられているので、モールド金型によりクランプできない基板中央部においても、基板の平坦度を維持して樹脂モールドすることができる。よって、基板の一方の面に複数の半導体チップがマトリクス状に搭載された被成形品を、基板の撓みや反りに起因する樹脂バリが生ずることがなく樹脂モールドでき、成形品質を向上できる。
また、モールド金型のキャビティ凹部に設けられたサポートピンが固定ピンであり、樹脂モールド後に切断除去される基板の不要部分をサポート可能に設けられていたり、或いはサポートピンが可動ピンであり、キャビティ凹部にモールド樹脂の充填が完了するまでに基板の支持位置からキャビティ凹部と面一となる退避位置へ移動可能に設けられている場合には、成形品質に影響を与えることなく樹脂モールドできる。
また、サポートピンの先端側外周面に外径が先端側に向かって小径となるテーパー面が形成されている場合には、樹脂モールド後に成形品の離型をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＢＯＣタイプの樹脂基板をモールド金型でクランプした状態を示す上視図及び断面図である。
【図２】ＱＦＮタイプのリードフレームをモールド金型でクランプした状態を示す上視図及び断面図である。
【図３】モールド金型に固定ピン若しくは可動ピンを備えたモールド金型の断面説明図である。
【図４】従来のＢＯＣタイプの樹脂基板及びＱＦＮタイプのリードフレームをモールド金型でクランプした状態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１  被成形品
２  半導体チップ
３  モールド金型
４  上型
５  下型
６  キャビティ凹部
７  サポートピン
７ａ  固定ピン
７ｂ  可動ピン
７ｃ  テーパー面
８  上型ベースブロック
９  上型チェイスブロック
１０  上型インサートブロック
１１  下型ベースブロック
１２  下型チェイスブロック
１３  下型インサートブロック
１４  ポット
１５  プランジャ
１６  上型カル
１７ａ  下型ランナゲート
１７ｂ  上型ランナゲート
１８  上型エジェクタピンプレート
１９  上型エジェクタピン
２０、２４  コイルバネ
２１、２５  支持ボルト
２２  下型エジェクタピンプレート
２３  下型エジェクタピン
２６  突き当てピン
２７  可動ピン移動機構
３１  樹脂基板
３２  スリット孔
３３  ボンディングワイヤ
３４  接続端子
３５  不要部分
３６  リリースフィルム
３７  リードフレーム
３８  ダイパッド部
３９  リード部
４０  セクションバー
４１  吊りリード部
【図１】
0003955215.tif 000002
【図２】
0003955215.tif 000003
【図３】
0003955215.tif 000004
【図４】
0003955215.tif 000005