(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップが搭載された基板を保持したまま下型へ搬送する基板保持手段と、
基板にヒータブロックを押し当てて下型との間でクランプして加熱する上型と、
前記半導体チップを樹脂封止するための封止樹脂を充填する成形凹部が形成された剥離性金型と、該剥離性金型を支持し成形凹部を重点的に加熱するヒータを有するベースプレートを備えた前記下型を有する樹脂封止手段を備え、
前記基板が基板保持手段に保持されたまま前記半導体チップを封止樹脂が充填された成形凹部に埋没させて下型に搭載され、ヒータブロックを備えた上型が下動して当該基板を下型との間でクランプすることでヒータブロック及びヒータにより成形凹部を重点的に加熱することにより前記封止樹脂を硬化させて樹脂封止が行われることを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
前記基板には複数の半導体チップが搭載されており、前記樹脂封止手段には複数の前記モールド金型を備えた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】
前記基板保持手段には、ヒータが装備されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の樹脂封止装置。
【請求項４】
前記剥離性金型は、フッ素樹脂製又はフッ素樹脂により表面処理されたインサートブロックであることを特徴とする請求項１、２又は請求項３記載の樹脂封止装置。
【請求項５】
前記フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン重合体）が用い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】
前記剥離性金型を成形凹部と反対側より基板に押動可能な駆動源を備えていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は請求項５記載の樹脂封止装置。
【請求項７】
一方の面に半導体チップが搭載された長尺状の基板を下型へ定寸送りする基板搬送手段と、
基板を下型との間でクランプして加熱するヒータブロックを備えた上型と、
前記半導体チップを樹脂封止するための封止樹脂を充填する成形凹部の底面を形成するセンターブロック及び側面を形成する周囲のブロックと、該センターブロック及び周囲のブロックを支持し、成形凹部を重点的に加熱するヒータを有するベースプレートを備えた前記下型を有する樹脂封止手段と、
下型に形成された成形凹部を含むパーティング面にリリースフィルムを定寸送りして張設するリリースフィルム搬送手段を備え、
前記基板搬送手段により定寸送りされた基板が、前記リリースフィルムを介して封止樹脂が充填された成形凹部に前記半導体チップを埋没させて下型に搭載され、ヒータブロックを備えた上型が下動して当該基板を下型との間でクランプすることでヒータブロック及びヒータにより成形凹部を重点的に加熱することにより前記封止樹脂を硬化させて樹脂封止が行われることを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項８】
前記基板には複数の半導体チップが搭載されており、前記樹脂封止手段には複数のモールド金型を備えたことを特徴とする請求項７記載の樹脂封止装置。
【請求項９】
モールド金型のうち、成形凹部を形成するインサートブロックには周囲のブロックより高熱伝導性を有するセンターブロックが装備されていることを特徴とする請求項７又は請求項８記載の樹脂封止装置。
【請求項１０】
前記センターブロックは、前記成形凹部の底部を含む銅製のブロックが用いられ、周囲のブロックは前記成形凹部の側面を含むスチール製のブロックが用いられていることを特徴とする請求項７乃至９のうちいずれか１項に記載の樹脂封止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方の面に半導体チップが搭載された基板を該半導体チップが封止樹脂を充填された成形凹部に埋没させながら、該成形凹部を重点的に加熱することにより該封止樹脂を硬化させて樹脂封止を行う樹脂封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトランスファモールド装置などの樹脂封止装置は、開閉可能な可動プラテン及び固定プラテンを備えた樹脂封止部にモールド金型が上下に装備されている。被成形品として半導体チップが搭載されたリードフレームや基板などをローダー等の搬入装置により型開きしたモールド金型へ搬入して、該モールド金型により高圧にてクランプされ、ポットに装填された樹脂タブレット等の封止樹脂をプランジャーによりキャビティに圧送りして樹脂封止が行われている。樹脂封止された成形品は型開きしたモールド金型よりエジェクタピンを突き上げて離型されてアンローダー等の搬出装置により取り出され、ゲートブレイクされて成形品のみが回収される。そして、成形品は、後工程でＴ／Ｆ（Ｔｒｉｍｍｉｍｇ  ａｎｄ  Ｆｏｒｍｉｎｇ）装置において樹脂バリ等が除去されて個片に切断されていた。
【０００３】
また、本件出願人が特開平８−１４２１０５号、特開平８−１４２１０６号等で提案したように、モールド金型の樹脂成形部を含むパーティング面にリリースフィルムを張設することにより、成形品のモールド金型からの離型を容易にすることも実現されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の樹脂封止装置においては、プランジャにより封止樹脂をキャビティに圧送りして樹脂封止していたため、パッケージの大小に関わらず、ワイヤー流れやボイドが発生し易くパッケージの成形品質を低下させる要因となっていた。また、リリースフィルムを用いた樹脂封止装置によれば、通常モールド金型に装備したエジェクタピンを省略できるため、該モールド金型の構成を簡略化できると共に、成形品が離型し易く、しかもモールド金型に生ずる樹脂バリを減少させることは可能となったが、パッケージの成形品質には同様の課題があった。
また、モールド金型の表面にフッ素樹脂をコーティングしたものにあっては、樹脂の流れ性を向上させて成形品質の向上を一時的に向上させることはできるが、耐久性が低下しやすく、フッ素樹脂のコーティングが剥がれると、樹脂の流れ性や成形品の離型性が低下する。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、成形品の成形品質の向上させると共に、成形品のモールド金型からの離型を容易にした樹脂封止装置を提供することにある。
【０００６】
【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、半導体チップが搭載された基板を保持したまま下型へ搬送する基板保持手段と、基板にヒータブロックを押し当てて下型との間でクランプして加熱する上型と、前記半導体チップを樹脂封止するための封止樹脂を充填する成形凹部が形成された剥離性金型と、該剥離性金型を支持し成形凹部を重点的に加熱するヒータを有するベースプレートを備えた下型を有する樹脂封止手段を備え、前記基板が基板保持手段に保持されたまま前記半導体チップを封止樹脂が充填された成形凹部に埋没させて下型に搭載され、ヒータブロックを備えた上型が下動して当該基板を下型との間でクランプすることでヒータブロック及びヒータにより成形凹部を重点的に加熱することにより前記封止樹脂を硬化させて樹脂封止が行われることを特徴とする。
また、基板には複数の半導体チップが搭載されており、樹脂封止手段には複数のモールド金型を備えていても良く、基板保持手段には、ヒータが装備されているのが好ましい。
また、剥離性金型は、フッ素樹脂製又はフッ素樹脂により表面処理されたインサートブロックであるのが好ましく、この場合フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン重合体）が用いられているのが望ましい。
また、剥離性金型を成形凹部と反対側より基板に押動可能な駆動源を備えていても良い。
【０００７】
また、他の手段としては、一方の面に半導体チップが搭載された長尺状の基板を下型へ定寸送りする基板搬送手段と、基板を下型との間でクランプして加熱するヒータブロックを備えた上型と、前記半導体チップを樹脂封止するための封止樹脂を充填する成形凹部の底面を形成するセンターブロック及び側面を形成する周囲のブロックと、該センターブロック及び周囲のブロックを支持し、成形凹部を重点的に加熱するヒータを有するベースプレートを備えた前記下型を有する樹脂封止手段と、下型に形成された成形凹部を含むパーティング面にリリースフィルムを定寸送りして張設するリリースフィルム搬送手段を備え、前記基板搬送手段により定寸送りされた基板が、前記リリースフィルムを介して封止樹脂が充填された成形凹部に前記半導体チップを埋没させて下型に搭載され、ヒータブロックを備えた上型が下動して当該基板を下型との間でクランプすることでヒータブロック及びヒータにより成形凹部を重点的に加熱することにより前記封止樹脂を硬化させて樹脂封止が行われることを特徴とする。
また、基板には複数の半導体チップが搭載されており、樹脂封止手段には複数のモールド金型を備えていても良い。
また、モールド金型のうち、成形凹部を形成するインサートブロックには周囲のブロックより高熱伝導性を有するセンターブロックが装備されているのが好ましい。
また、センターブロックは、成形凹部の底面を含む銅製のブロックが用いられ、周囲のブロックは成形凹部の側面を含むスチール製のブロックが用いられていても良い。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の態様を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施の態様は、片面モールドタイプの半導体装置を樹脂封止する樹脂封止装置について説明するものとする。
図１（ａ）（ｂ）は第１の実施例に係る樹脂封止装置を正面から見た説明図及びモールド金型の上視図、図２はマルチキャビィティタイプの樹脂封止装置の説明図、図３は図１（ａ）の樹脂封止装置の他例を示す正面から見た説明図、図４（ａ）（ｂ）は第２の実施例に係る樹脂封止装置を正面から見た説明図及びモールド金型の上視図である。
【０００９】
先ず、第１の実施例に係る樹脂封止装置の概略構成について図１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。１は基板保持手段の一例であるハンドラーであり、半導体チップ２が一方の面（図１（ａ）では下面側）に搭載されたリードフレームや配線基板などの短冊状の基板３をハンド４により保持したまま図１の左右方向に往復動して搬送する。このハンドラー１の内部には、封止樹脂１４を加熱硬化させるための補助ヒータ５が内蔵されている。
【００１０】
６は樹脂封止手段としての樹脂封止部であり、基板３がハンドラー１により保持されたまま搬送されモールド金型７に搭載される。モールド金型７は、下型側に設けられた固定プラテン上に装備されたベースプレート８に、剥離性金型である成形凹部９が形成されたインサートブロック１０及び該インサートブロック１０を位置決めするチェイスブロック１１が支持されている。このインサートブロック１０は、樹脂剥離性が良好な材質、例えばフッ素樹脂製のブロック体であっても、或いはフッ素樹脂により表面処理されたインサートブロック体であっても良い。この、フッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）又はＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン重合体）などが好適に用いられる。フッ素樹脂は、高温での強度に優れ（ＰＴＦＥの場合最高連続使用温度は２６０°Ｃ程度）かつ摩擦係数も低いことから、樹脂の流れ性も良く、かつ耐候性、耐薬品特性にも優れていることから、耐久性が極めて良いので、インサートブロック１０として好適である。また、ベースプレート８には、成形凹部９を重点的に加熱するためのヒータ１２が内蔵されている。また、上型側に設けられた可動プラテン（図示せず）上には成形凹部９を重点的に加熱するためのヒータブロック１３が上下動可能に設けられている。
【００１１】
インサートブロック１０の成形凹部９には、封止樹脂として液体樹脂１４がポッティングにより供給されている。液体樹脂１４は、予め液状の樹脂を供給してもよいし、或いは顆粒状若しくは粉末状の樹脂を供給して予備加熱により液状化したものを用いても良い。ハンドラー１により保持された基板３をインサートブロック１０に載置すると、半導体チップ２が液体樹脂１４を充填された成形凹部９に埋没し上型に装備したヒータブロック１３が下動して基板３の上面側に押当てて該基板３を下型との間で軽くクランプする。このとき、成形凹部９をヒータ１２及びヒータブロック１３により重点的に加熱することにより液体樹脂１４を硬化させて樹脂封止が行われる。
【００１２】
上記構成によれば、成形凹部９に充填された液体樹脂１４に半導体チップ２を埋没させて該成形凹部９が重点的に加熱されることにより該液体樹脂１４を硬化させて樹脂封止されるので、半導体チップ２のワイヤ流れや成形品にボイドが発生するおそれはなく、半導体装置の成形品質の向上を図ることができる。特に、フッ素樹脂製のインサートブロック１０を用いて樹脂封止が行われるので、成形品のモールド金型７からの離型が極めて容易になり、エジェクタピンを不要として離型性を高めることができ、しかもモールド金型７の耐久性も向上させることができる。また、基本的にモールド金型７にポットインサートやプランジャは不要であるので、該モールド金型７の小型化を実現できる。
また、ハンドラー１により基板３を保持したままモールド金型７により軽くクランプするだけで樹脂封止が行えるので、基板３を定寸送りしながら樹脂封止することができるので樹脂封止用とＴ／Ｆ用とでプレス装置を兼用することができ、しかも樹脂封止装置とＴ／Ｆ装置と連結することにより樹脂封止後の成形品を連続してＴ／Ｆ工程に移行して樹脂バリを除去して半導体装置を個片にすることができ、従来のように専用機で樹脂封止工程を行い、専用機でＴ／Ｆ工程を行う場合に比べて、装置構成を小型化、合理化することができ、製造コストを著しく削減することができる。
【００１３】
また、上記実施例では、半導体チップ２を１個ずつ樹脂封止する場合について説明したが、基板３には複数の半導体チップ２が搭載されているため、これらを一度に樹脂封止可能なマルチキャビティタイプの樹脂封止装置を用いることも可能である。図２において、モールド金型７のうち下型側には複数のフッ素樹脂製のインサートブロック１０がベースプレート８に支持されている。このインサートブロック１０の各成形凹部９に液体樹脂１４を各々充填しておき、基板３の一方の面に搭載された半導体チップ２を各々成形凹部９に埋没させて重点的に加熱することで一度に各液体樹脂１４を硬化させて樹脂封止するようにしても良い。この場合には、半導体装置の生産性が向上し、低コストで大量生産することができる。
【００１４】
また、図３に示すように、ベースプレート８の下部に、フッ素樹脂製のインサートブロック１０の成形凹部９と反対面側より該ブロック１０を基板３に対して押動する駆動源１９を備えていても良い。この場合には、インサートブロック１０はプラスチックのためわずかであるが弾性変形する。これを利用して成形凹部９に供給される樹脂量の微調整が可能となり、しかも樹脂封止部をわずかに加圧することでボイドを低減させしかも封止樹脂の基板３への密着性を高めることができる。この駆動源１９としては、例えば、空圧シリンダ、油圧シリンダ、電動モータ等の様々なものが適用できる。
【００１５】
次に第２の実施例に係る樹脂封止装置について図４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。尚、第１の実施例と同一部材に同一番号を付して説明を援用するものとする。
図４（ａ）において、リードフレームやポリイミドフィルムを用いたテープ基板などの長尺状の基板３の一方の面（下面側）に半導体チップ２が搭載されており、該基板３は図示しない送りアーム等の基板搬送手段により矢印方向に定寸送りされる。基板３はチェイスブロック１５に立設されたパイロットピン１６によりモールド金型７において位置決めされる。
【００１６】
モールド金型７は、下型側に設けられた固定プラテン上に装備されたベースプレート８に成形凹部９が形成されたインサートブロック１７及びその両側をガイドするチェイスブロック１５が支持されている。このインサートブロック１７の一部に、成形凹部９の底面を含むセンターブロック１７ａが固定されている。このセンターブロック１７ａは、成形凹部９の側面を含む周囲のブロック１７ｂより高熱伝導性を有するものが好適に用いられ、本実施例では、センターブロック１７ａに銅製のブロック、周囲のブロック１７ｂにスチール製のブロックが各々用いられている。
【００１７】
また、モールド金型７のうちインサートブロック１７の成形凹部９を含むパーティング面にはリリースフィルム１８が張設されている。このリリースフィルム１８は、基板３とほぼ平行に下型のインサートブロック１７のパーティング面に沿って、図示しないリリースフィルム搬送手段によりリール間を図４（ａ）の矢印方向に定寸送りされる。リリースフィルム１８は、公知のＦＥＰフィルム、ＰＥＴフィルム、ＥＴＦＥフィルム、ＰＴＦＥフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニリデンフィルム、フッ素含浸ガラスクロスフィルム等が用いられる。このリリースフィルム１８は、樹脂成形時にチェイスブロック１５の表面にインサートブロック１７を囲むように形成された吸引穴１５ａ（図４（ｂ）参照）や成形凹部９の底面の周囲設けられた隙間から吸引されて吸着される。
【００１８】
また、第１の実施例と同様にベースプレート８には、成形凹部９を重点的に加熱するためのヒータ１２が内蔵されている。また、上型側に設けられた可動プラテン（図示せず）上には、基板３をクランプしかつ成形凹部９を重点的に加熱するためのヒータブロック１３が上下動可能に設けられている。
インサートブロック１７の成形凹部９には、封止樹脂として液体樹脂１４がポッティングにより供給されている。液体樹脂１４は、予め液状の樹脂を供給してもよいし、或いは顆粒状若しくは粉末状の樹脂を供給して予備加熱により液状化したものを用いても良い。基板搬送手段により定寸送りされた基板３を、予めリリースフィルム搬送手段により定寸送りされたリリースフィルム１８が吸着されたインサートブロック１７に載置すると、半導体チップ２が液体樹脂１４を充填された成形凹部９に埋没する。そして、上型に装備したヒータブロック１３が下動して基板３の他方の面（上面側）を加圧して該基板３をクランプする。このとき、成形凹部９をヒータ１２及びヒータブロック１３により重点的に加熱することにより液体樹脂１４を硬化させて樹脂封止が行われる。
【００１９】
上記構成によれば、成形凹部９に充填された液体樹脂１４に半導体チップ２を埋没させて該成形凹部９が重点的に加熱されることにより該液体樹脂１４を硬化させて樹脂封止されるので、半導体チップ２のワイヤ流れや成形品にボイドが発生するおそれはなく、しかもセンターブロック１７ａは周囲のブロック１７ｂより熱伝導性が高いので、成形凹部９に充填された封止樹脂の硬化速度に偏りが生ずることなく均一に硬化させることができ、成形品の成形品質を向上させることができる。また、成形品はリリースフィルム１８によりモールド金型より容易に離型することができるため、エジェクタピンを省略することも可能となる。
【００２０】
尚、上記実施例では、半導体チップ２を１個ずつ樹脂封止する場合について説明したが、基板３には複数の半導体チップ２が搭載されているため、これらを一度に樹脂封止可能な樹脂封止装置を用いることも可能である。即ち、図２と同様に、モールド金型７のうち下型側には複数のフッ素製のインサートブロック１７がベースプレート８に支持されており、このインサートブロック１７の各成形凹部９に液体樹脂１４を充填しておき、基板３の一方の面に搭載された半導体チップ２を各々成形凹部９に埋没させて重点的に加熱することで一度に各液体樹脂１４を硬化させて樹脂封止するようにしても良い。
【００２１】
本発明は、上記第１、第２の実施例に限定されるものではなく、フッ素樹脂製のインサートブロック１０の材質や、高熱伝導性を有するセンターブロック１７ａの材質は適宜変更可能であり、また、モールド金型７にはダイレクト成形を行うプランジャを備えていても良い等、発明の精神を逸脱しない範囲内でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんのことである。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は前述したように、成形凹部に充填された封止樹脂に半導体チップを埋没させて該成形凹部が重点的に加熱されることにより該封止樹脂を硬化させて樹脂封止されるので、半導体チップのワイヤ流れや成形品にボイド等が生ずるおそれはなく、半導体装置の成形品質の向上を図ることができる。特に、フッ素樹脂製の剥離性金型を用いて樹脂封止が行われるので、成形品のモールド金型からの離型が極めて容易になり、しかもモールド金型の耐久性を向上させることができる。また、基本的にモールド金型にはポットインサートやプランジャは不要であるので、該モールド金型の小型化を実現できる。
また、基板搬送手段により基板を保持したままモールド金型によりクランプするだけで樹脂封止が行えるので、基板を定寸送りしながら樹脂封止することができるので樹脂封止用とＴ／Ｆ用とでプレス装置を兼用することができ、しかも樹脂封止後の成形品を連続してＴ／Ｆ工程に移行して樹脂バリを除去して半導体装置を個片にすることができ、従来のように専用機で樹脂封止工程を行い、専用機でＴ／Ｆ工程を行う場合に比べて、装置構成を小型化、合理化することができ、製造コストを著しく削減することができる。
また、モールド金型の成形凹部が形成されたインサートブロックの一部に周囲のブロックより高熱伝導性を有するセンターブロックが装備されている場合には、成形凹部に充填された封止樹脂の硬化速度に偏りが生ずることなく均一に硬化させることができ、成形品の成形品質を向上させることができる。
複数のインサートブロックの成形凹部に各々封止樹脂を充填しておき、基板の一方の面に搭載された半導体チップを各々成形凹部に埋没させて加熱することで一度に封止樹脂を硬化させて樹脂封止する場合には、半導体装置の生産性が向上し、低コストで大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例に係る樹脂封止装置の正面から見た説明図及びモールド金型の上視図である。
【図２】マルチキャビィティタイプの樹脂封止装置の説明図である。
【図３】図１の樹脂封止装置の他例を示す正面から見た説明図である。
【図４】第２の実施例に係る樹脂封止装置を正面から見た説明図及びモールド金型の上視図である。
【符号の説明】
１  ハンドラー
２  半導体チップ
３  基板
４  ハンド
５  補助ヒータ
６  樹脂封止部
７  モールド金型
８  ベースプレート
９  成形凹部
１０，１７  インサートブロック
１１，１５  チェイスブロック
１２  ヒータ
１３  ヒータブロック
１４  液体樹脂
１５ａ  吸引穴
１６  パイロットピン
１７ａ  センターブロック
１７ｂ  周囲のブロック
１８  リリースフィルム
１９  駆動源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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