(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、
隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、
前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、
この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、
前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備えることを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
前記基板の逃げ穴と接する前記上型の面に溝が形成されるとともに該溝が前記上型外に伸びることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止装置。
【請求項３】
各々の前記半導体チップの周囲を囲み前記空間部を仕切る仕切部材を備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載の樹脂封止装置。
【請求項４】
前記空間部に満たされた溶融樹脂が硬化し成形された樹脂形成体に突き当てて該樹脂成形体を前記中型より離型させるエジェクタピンを備えることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の樹脂封止装置。
【請求項５】
前記ゲートが円錐状であることを特徴とする請求項1、請求項２、または請求項３に記載の樹脂封止装置。
【請求項６】
複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備える樹脂封止装置において、前記溶融樹脂を前記空間部内に注入し前記複数の半導体チップを樹脂封止して形成される樹脂形成体を成形する工程と、型開きして前記吊りピンで引っ張り前記樹脂成形体と連結する前記ゲ−トの樹脂部材を切断する工程とを含む樹脂封止方法。
【請求項７】
前記ゲ−トの樹脂部材が切断され前記中型に残る樹脂成形体を前記エジェクタピンにより前記中型から離型する工程とを含むことを特徴とする請求項６記載の樹脂封止方法。
【請求項８】
離型された前記樹脂成形体の一つの前記半導体チップを含む領域毎に切断手段により切断分離する工程を含むことを特徴とする請求項６または請求項７記載の樹脂封止方法。
【請求項９】
前記切断手段は、ダイヤモンド砥粒を埋設し回転する砥石であることを特徴とする請求項８記載の樹脂封止方法。
【請求項１０】
前記切断手段は、高圧水流によるウォ−タ−ジェット切断装置であることを特徴とする請求項８記載の樹脂封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体チップが搭載された基板を樹脂封止し複数の半導体装置を含む樹脂成形体を成形し、しかる後、一個の半導体チップが含む領域毎に分割分離し複数の半導体装置を製造する樹脂封止装置および樹脂封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体装置は、電子装置の小型化に伴ってパッケ−ジ体の薄く成形できる要望が要求されるように至った。また、一つの半導体チップを搭載して樹脂封止する方法では、組立効率が悪い。そこで、一度の樹脂封止で複数の半導体チップを樹脂封止し、しかる後、樹脂封止されて樹脂成形体から一つの半導体チップを含む樹脂体に分割分離し半導体装置を製作する方法が考えられた。
【０００３】
このように、複数の半導体チップを基板に搭載し樹脂封止する方法として、例えば、特開平２００１−１３５６５８号公報に開示されている。この方法は、基板に複数の半導体チップを搭載し、基板を下型に載置し、上型と下型により型締めし、しかる後、金型の一方向から溶融樹脂を注入する。このことにより上型と基板との間の空間部でなるキャビティに溶融樹脂が満たされ、樹脂硬化され複数の半導体チップを包む樹脂成形体が形成される、この樹脂成形体を一つづ半導体チップを含む領域毎の領域に分割分離し複数の半導体装置を製作することを特徴としている。
【０００４】
また、ワイヤが施された半導体チップを樹脂封止するのに前述した方法で試みた。図５（ａ）〜（ｃ）は従来の一例における複数の半導体チップを一度の樹脂封止し半導体装置を製造する方法を説明する図である。
【０００５】
この方法は、まず、図５（ａ）に示すように、ワイヤ３０が施された複数の半導体チップ２２を縦横に並べ搭載された基板２３を下型２４に載置し、上型２１と下型２４とで基板２３を挟み型締めを行う。次に、図５（ｂ）に示すように、ポット２５に装填され加熱されたタブレット２６をプランジャ２７で加圧し、熱され溶融した溶融樹脂２９はランナ−３１を通り上型２１と下型２４との空間部であるキャビティ２８に満たす。そして、時間経過に伴って溶融樹脂２９が硬化する。また、この樹脂封止では上型２１の内壁には、樹脂封止後の樹脂成形体が型離れし易いようにリリ−スフィルム３２が貼られている。
【０００６】
次に、型開きし、複数の半導体チップを含み樹脂封止された樹脂成形体を上型２１から離型させ金型より取り出し、この樹脂成型体を一つづ半導体チップを含む領域毎の領域、すなわち、図５（ｃ）に示すように、切断線３０で切断し複数の半導体装置に分割分離する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法では、溶融樹脂２９の流れの方向がワイヤ−３０が配線方向と垂直であるため、溶融樹脂２９に押し流され隣接するワイヤ−３０どうしが短絡したり切断されたりするという問題がある。
【０００８】
また、大きな樹脂成形体が上型２１から型離れし易いようにリリ−スフィルム３２を貼るわけだが、このリリ−スフィルム３２は樹脂封止毎に、貼らなければならず、リリ−スフィルム３２の貼る工数および資材費がかかるという欠点がある。また、貼り方が悪いと、皺が発生し、樹脂成形体にその皺が転写され、完成した半導体装置のパッケ−ジ体に皺が残るという問題がある。
【０００９】
一方、このリリ−スフィルムを止め、代わりに上型にエジェクタピンを設ける方法があるが、上型にエジェクタピンを設けることは、半導体装置の種類や大きさ毎に上型を作り直さなければならず、設備コストが高くなるという問題があり、汎用性がなくなる。
【００１０】
また、この種の金型で樹脂封止された樹脂成形体が大いので、ポット２５の反対側に設けられたガスベント（小さい排気穴）だけでは、一方から流れてくる溶融樹脂に含むガスが抜けきらず樹脂成形体に気泡と残るという問題がある。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ワイヤの短絡やワイヤの切断および気泡の発生など起こすことなくなるとともに樹脂封止コストをより安価にしかつ汎用性を失わない樹脂封止装置および樹脂封止方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の特徴は、複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備える樹脂封止装置である。
【００１３】
また、本発明の第２の特徴は、各々の前記半導体チップの周囲を囲み前記空間部を仕切る仕切部材を備える樹脂封止装置である。
【００１４】
前記第１および第２の特徴である樹脂封止装置において、前記基板の逃げ穴と接する前記上型の面に溝が形成されるとともに該溝が前記上型外に伸びることが望ましい。また、好ましくは、前記空間部に満たされた溶融樹脂が硬化し成形された樹脂形成体に突き当てて該樹脂成形体を前記中型より離型させるエジェクタピンを備えることである。
【００１５】
本発明の第３の特徴は、複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備える樹脂封止装置において、前記溶融樹脂を前記空間部内に注入し前記複数の半導体チップを樹脂封止して形成される樹脂形成体を成形する工程と、型開きして前記吊りピンで引っ張り前記樹脂成形体と連結する前記ゲ−トの樹脂部材を切断する工程とを含む樹脂封止方法である。
【００１６】
また、離型された前記樹脂成形体の一つの前記半導体チップを含む領域毎に切断手段によ切断分離する工程を含むことが望ましい。一方、前記切断手段は、ダイヤモンド砥粒を埋設し回転する砥石であるか、あるいは、高圧水流による水圧切断装置であることが望ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施の形態における樹脂封止装置を説明するための断面図である。この樹脂封止装置は、図１に示すように、複数の半導体チップ１４を縦横に並べ搭載するとともに離接する半導体チップ１４のそれぞれの間に複数のガスの逃げ穴１１が形成される基板４と、基板４および半導体チップ１４を覆うように空間部２ａが形成されるとともに各々の半導体チップ１４の中央部に向け樹脂注入用の複数の円錐状のゲ−ト６が形成されかつエジェクトピン１０が摺動し得るように埋設される中型２と、上型１とこの中型２と共動し基板４を挟み保持し金型を型締めするとともにポット１６からランナ５を介してゲ−ト６に溶融樹脂１５を圧送する下型３とを備えている。
【００１９】
また、溶融樹脂から発生するガスが抜けるように離接する半導体チップ１４間のそれぞれにガスの逃げ穴１１をもうけている。そして、この逃げ穴１１からのガスが上型１外に排出されるよに上型１の面に溝１２を形成した。さらに、後述するように、型開きしたとき、ランナ−５に残存する硬化樹脂部材を除去できるように、溶融樹脂１５に埋設される樹脂引っかけ用のフックをもつ吊りピン７を設けている。そして、後述するが、中型２には、空間部２ａに溶融樹脂が満たされ硬化した樹脂成形体を中型２より離型させるエジェクタピン１０が備えられている。また、下型３には、このエジェクタピン１０の対向した位置の下型３にエジェクタピン１０を突き上げる駆動ピン８が設けられている。
【００２０】
図２（ａ）および（ｂ）は図１の樹脂封止装置による樹脂封止方法を説明するための断面図である。次に、図１および図２を参照して、本発明の樹脂封止方法を説明する。まず、図１（ａ）に示すように型開き状態で、複数の半導体チップ１４が縦横に並べ搭載された基板４を上型１と中型２とで挟み保持し型締めする。次に、ポット１６内にタブレット１７を入れ、タブレットを加熱し溶かし溶融状態の樹脂にする。次に、図１（ｂ）に示すように、プラジャ−９により加圧し溶融樹脂１５はランナ−５上に流れ円錐状のゲ−ト６に溶融樹脂を満たしゲ−トの絞られた小さい口から半導体チップ１４の真上に溶融樹脂を注入する。
【００２１】
半導体チップ１４に注入された溶融樹脂１５は、半導体チップ１４の頂面に当たり円形状に広がりながら半導体チップ１４を包み樹脂封止する。また、ワイヤ１３に平行な溶融樹脂１５の流れに沿って流れるので、ワイヤ１３どうし絡むことなく同じ方向に伸びる。一方隣接する半導体チップ１４に注入された溶融樹脂１５互いに衝突し、この流れの衝突により溶融樹脂が含むガスの気泡が破壊し、気泡の破壊で生じたガスは、逃げ穴１１および溝１２を経て上型１外に排出される。また、気泡が破壊されないで溶融樹脂１５内に残っても、後述する切断分離工程で削り取られる。
【００２２】
さらに、溶融樹脂が供給されると、図２（ａ）に示すように、溶融樹脂１５が空間部２ａを満たし樹脂封止が完了する。そして、時間の経過に伴って架橋が進み溶融樹脂１５が硬化する。硬化された空間部２ａの溶融樹脂は、半導体チップ１４の複数個を含む樹脂形成体となる。
【００２３】
次ぎに、図２（ｂ）に示すように、下型３を下降させるこによって、ゲ−ト６で成形された樹脂部材が吊りピン７で引っ張られ、ゲ−ト６の先端部の樹脂部材と樹脂成形体との連結部が破断し樹脂成形体は、上型１と中型１との空間部２ａに残る。一方、ランナ−に残る樹脂部材は、吊りピン７がさらに下降することによって、樹脂部材に埋設された吊りピン７のフック部がその樹脂部材を破壊し、必要に応じて駆動ピン８を突き上げ、ランナ−部の樹脂部材を下型３より脱離させる。
【００２４】
図３（ａ）および（ｂ）は樹脂封止装置から取り出された樹脂形成体を分割分離し複数の半導体装置にする方法を説明するための図である。次に、図３（ａ）に示すように、下型３より駆動ピン１１を突き上げ中型２に内蔵されたエジェクタピン１０を上げ樹脂成形体１８を中型２より離型させる。そして、図３（ｂ）に示すように、ダイサ−（ダイヤモンド粒子を外周囲に埋め込んだ砥石）１９で隣接する半導体チップ１４の間の領域の境界を基板４を含めて切断し、個々の半導体装置に分離する。
【００２５】
また、研磨材が混入した高圧水を切断線に沿って噴射し切断するウォ−タ−ジェット切断装置を使用しても良い。むしろ、この切断装置は、前述のダイサ−が粘着し易い樹脂による砥石の目詰まりが起き易く、切断するブレ−ドが無いウォ−タ−ジェット切断の方が効率良く切断できるという利点がある。
【００２６】
この樹脂封止装置では、ワイヤが施された半導体チップの樹脂封止に適用し説明したが、ワイヤが直接溶融樹脂が触れない、例えば、基板の電極にボ−ルをもつボ−ルグリットアレイのような半導体装置の樹脂封止にも適用できる。また、この場合は、ワイヤが無い半導体装置の樹脂封止には、必ずしも、ゲ−トは半導体装置の真上にある必要はない。
【００２７】
さらに、この実施の形態では、複数の半導体チップを搭載した基板を上型に載置し、ランナ−を下型に配設したが、逆に上型にランナ−を配設し、複数の半導体チップを搭載した基板を下型に配設しても、同様の効果が得られる。
【００２８】
図４は本発明の他の実施の形態における樹脂封止装置を説明するための図である。この樹脂封止装置は、中型２と基板４との間の空間部２ａに一つの半導体チップ１４を囲む仕切部材２０を設けている。このことにより、樹脂封止され成形された樹脂成形体における分割する際に、隣接する一つの半導体チップ１４を包合する樹脂体の境界には、仕切部材２０があるので、溶融樹脂が付着していない。従って、硬い基板４だけの場合、切れ味の良いダイサ−１９で短時間で切断することで済むことができる。
【００２９】
その他、中型２、下型３、ゲ−ト６、ランナ−５、吊りピン７、エジェクタピン１０、駆動ピン８およびタブレット１７を溶かしポットから溶融樹脂を圧送するプランジャ−９は、図１に示したように同じように備えられている。ただ、欠点は汎用性は失われる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ランナ−から連通する複数の円錐状のゲ−トをそれぞれの半導体チップの真上に配設することにより溶融樹脂の流れをワイヤの伸びる方向と平行させ成形するので、ワイヤの短絡や切断が無くなり、歩留まりが向上するという効果がある。
【００３１】
また、エジェクタピンを設けることによって、従来、使用していたリリ−スフィルムが不要となり不要な工数や資材が低減され、ト−タルコストの低減が図れるという効果がある。
【００３２】
さらに、複数の半導体チップを搭載した基板を包む中型に広い空間部を設けることによって、同時に半導体チップを樹脂封止することができ樹脂封止効率が向上するという効果もある。また、この広い空間部に収納される半導体チップの寸法または種類が変わっても、この空間部に収納し樹脂封止できるので中型に汎用性をもたせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における樹脂封止装置を説明するための断面図である。
【図２】図１の樹脂封止装置による樹脂封止方法を説明するための断面図である。
【図３】樹脂封止装置から取り出された樹脂形成体を分割分離し複数の半導体装置にする方法を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施の形態における樹脂封止装置を説明するための図である。
【図５】従来の一例における複数の半導体チップを一度の樹脂封止し半導体装置を製造する方法を説明する図である。
【符号の説明】
１    上型
２    中型
２ａ    空間部
３    下型
４    基板
５    ランナ−
６    ゲ−ト
７    吊りピン
８    駆動ピン
９    プランジャ−
１０    エジェクタピン
１１    逃げ穴
１２    溝
１３    ワイヤ
１４    半導体チップ
１５    溶融樹脂
１６    ポット
１７    タブレット
１８    樹脂成形体
１９    ダイサ−
２０    仕切部材
【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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