(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層基板に形成された端子形成面と同一面側中央部に基板有底凹部が形成され、該基板有底凹部に半導体素子を搭載され周囲の端子形成面に接続端子が形成される半導体装置の樹脂封止方法において、
樹脂封止される前記半導体素子に対向して配設されたポット内にプランジャが可動可能に装備され金型パーティング面に基板有底凹部に連通するエアベント溝が形成されたモールド金型のうち、前記積層基板の端子形成面に対向する逃げ面及び前記ポットを含むモールド金型の前記金型パーティング面に前記エアベント溝に連通するエアベント穴が形成されているリリースフィルムを張設する工程と、
前記モールド金型に前記半導体装置及び封止樹脂を供給し端子形成面を逃げ面に収容して積層基板をクランプする工程と、
前記ポット内に装填された封止樹脂を前記プランジャにより前記リリースフィルムを介して押動して対向配置された基板有底凹部に実装された半導体素子に向かって樹脂圧を印加しながら当該基板有底凹部を直接封止する樹脂封止工程と、を含み
前記封止樹脂が充填される基板有底凹部よりエアベント溝及びエアベント穴を介しフィルム吸引溝を通じてエアを金型外へ排気することを特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項２】
前記半導体装置は、前記モールド金型にクランプされてキャビティが水平方向に対して傾斜するよう保持されたまま樹脂封止されることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項３】
前記プランジャ先端のコーナー部にＲを形成したことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項４】
前記半導体装置がクランプされる際に、前記モールド金型のパーティング面に隙間を形成して一旦停止させ、その後前記半導体装置の外形高さ位置までクランプし、前記プランジャにより前記封止樹脂に樹脂圧を印加しながら樹脂封止することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の樹脂封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路基板に形成された端子形成面と同一面側に半導体素子を搭載されてなる半導体装置の樹脂封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造用の樹脂封止方法としては、製品により種々異なるが、例えばチップサイズパッケージのアンダーフィルモールドや回路基板に形成された端子形成面と同一面側に半導体素子を搭載されてなるＢＧＡタイプの半導体パッケージの樹脂封止方法としては、例えばポッティング法により樹脂封止が行われている。また、回路基板やリードフレームなどに半導体チップが搭載された通常の半導体パッケージの樹脂封止方法としては、例えばトランスファ成形による自動機が広く使用されている。このトランスファモールド装置は、モールド金型のキャビティに被成形品を搬入してクランプし、樹脂を圧送して樹脂封止を行い、樹脂封止後、成形品をモールド金型より離型して搬出するように構成されている。
【０００３】
例えば図１１はＢＧＡ用の積層基板５１のはんだボール５２形成面５３と同一面側に半導体素子５４を搭載されてなるＢＧＡタイプの半導体パッケージ５５の樹脂封止方法として、ポッティングノズル５６より半導体素子５４を搭載されたキャビティ５７へ樹脂を充填して硬化させる方法を示すものである。
このＢＧＡタイプの半導体パッケージ５５の樹脂封止方法としては、半導体素子５４の搭載面と同一面側にポッティングによる他は樹脂封止方法がないのが実情であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポッティング法により半導体パッケージ５５に封止樹脂充填後、該封止樹脂を加熱硬化させるとしても硬化時間が長く、生産性が低い。
また、ポッテング法により樹脂封止するため、樹脂封止部分に樹脂圧が印加されないため、エアーが混入し易く、均一に硬化し難いため、成形部位にボイドが生じ易いという課題もあった。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、生産効率が高く、しかも樹脂封止部の成形品質の高い半導体装置の樹脂封止方法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、積層基板に形成された端子形成面と同一面側中央部に基板有底凹部が形成され、該基板有底凹部に半導体素子を搭載され周囲の端子形成面に接続端子が形成される半導体装置の樹脂封止方法において、樹脂封止される前記半導体素子に対向して配設されたポット内にプランジャが可動可能に装備され金型パーティング面に基板有底凹部に連通するエアベント溝が形成されたモールド金型のうち、前記積層基板の端子形成面に対向する逃げ面及び前記ポットを含むモールド金型の前記金型パーティング面に前記エアベント溝に連通するエアベント穴が形成されているリリースフィルムを張設する工程と、前記モールド金型に前記半導体装置及び封止樹脂を供給し端子形成面を逃げ面に収容して積層基板をクランプする工程と、前記ポット内に装填された封止樹脂を前記プランジャにより前記リリースフィルムを介して押動して対向配置された基板有底凹部に実装された半導体素子に向かって樹脂圧を印加しながら当該基板有底凹部を直接封止する樹脂封止工程と、を含み前記封止樹脂が充填される基板有底凹部よりエアベント溝及びエアベント穴を介しフィルム吸引溝を通じてエアを金型外へ排気することを特徴とする。
上記構成によれば、回路基板に形成された端子形成面と同一面側に半導体素子を搭載されてなる半導体装置（例えばＢＧＡタイプの半導体パッケージ）をトランスファー成形法により樹脂封止できるので、従来のポッティング法に比べて封止樹脂の硬化時間も短く、生産性が向上できる。また、封止樹脂に適正な樹脂圧が印加されて樹脂封止されるので、ポッティング法に比べてエアが混入するおそれがなく、ボイドの発生も少ないので、成形品質を向上させることができる。また、リリースフィルムを使用するためはんだボールなどの端子形成後であってもトランスファー成形法により容易に樹脂封止できるので、ユーザーの使い勝手が良い。
【０００７】
また、樹脂封止部のエア抜きの構成としては、封止樹脂が充填される基板有底凹部よりエアベント溝及びエアベント穴を介しフィルム吸引溝を通じてエアを金型外へ排気するのでボイドの発生も少なく、成形品質を向上させることができる。
また、半導体装置は、モールド金型にクランプされてキャビティが水平方向に対して傾斜するよう保持されたまま樹脂封止されるようにしても良い。この場合には、傾斜したモールド金型のキャビティ内の上方にエアベント部を設けることによりエアを抜け易くすることができる。また、プランジャ先端のコーナー部にＲを形成しても良く、この場合にはプランジャが封止樹脂を押圧した際にコーナー部のリリースフィルムにしわが発生するのを防止してエアを抜け易くすることができる。また、半導体装置がクランプされる際に、モールド金型のパーティング面に隙間を形成して一旦停止させ、その後半導体装置の外形高さ位置までクランプし、プランジャにより封止樹脂に樹脂圧を印加しながら樹脂封止するようにすれば、キャビティ内のエアを確実に抜いてから樹脂封止を行うことができる。
【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、ＢＧＡタイプの半導体装置を樹脂封止する樹脂封止方法ついて説明するものとする。
図１は第１実施例に係る半導体装置をクランプする工程を示す説明図、図２は第１実施例に係る半導体装置を樹脂封止工程を示す説明図、図３は樹脂封止後の半導体装置の説明図、図４は第２実施例に係る半導体装置をクランプする工程を示す説明図、図５は第２実施例に係る半導体装置を樹脂封止工程を示す説明図、図６は樹脂封止後の半導体装置の説明図、図７は従来のプランジャを用いて封止樹脂の押圧動作を行う際の課題を示す説明図、図８は他例に係るプランジャを用いて封止樹脂の押圧動作を示す説明図、図９は図１０のモールド金型の矢印Ａ−Ａ位置における樹脂封止装置の断面説明図、図１０はモールド金型のうち下型の上視図である。
【０００９】
〔第１実施例〕
先ず、樹脂封止装置の概略構成について図１並びに図９及び図１０を参照して説明する。尚、図９は図１０のモールド金型の矢印Ａ−Ａ位置における断面図である。
１はＢＧＡタイプの半導体装置である。この半導体装置１は、回路基板としてエポキシ樹脂などの絶縁樹脂層と銅箔等の金属層が交互に積層され、内部に信号層や電源／グランド層が形成された積層基板２に、キャビティ（凹部）３が形成されており、該キャビティ３に半導体チップ４が搭載されてワイヤボンディングなどにより電気的に接続されてなる。また、半導体装置１は積層基板２の端子形成面５と同一面側に半導体チップ４が搭載されている。端子形成面５には接続端子として例えばはんだボール６が形成されている（図１参照）。
【００１０】
７は下型であり、樹脂タブレット等の封止樹脂８を装填されるポット９、該ポット９内に装備されたプランジャ１０が装備されている。このポット９及びプランジャ１０は、樹脂封止される半導体チップ４に対向して配備されている。また、下型７のパーティング面には、半導体装置１をクランプした際に端子形成面５を収容する逃げ面（凹面）１１が形成されている。
１２はリリースフィルムであり、本実施例では下型７のパーティング面に張設されて吸引穴７ａにより吸着保持される。このリリースフィルム１２としては、モールド金型より剥離し易くしかも耐熱性を有する長尺状或いは短冊状のフィルムが用いられ、例えばＦＥＰシートフィルム、ＰＥＴシートフィルム、ポリ塩化ビリニジン、フッ素含浸ガラスクロスフィルム、ＥＴＦＥフィルム等が好適に用いられる（図９参照）。
【００１１】
また、樹脂封止部のエア抜きの構成としては、リリースフィルム１２が張設される下型７のパーティング面にはリリースフィルム１２を吸着保持するための吸引穴７ａや、樹脂封止部よりエアを外部へ逃がすためのエアベント溝１４が形成されている。リリースフィルム１２にはエアベント溝１４に連通するエアベント穴１５が形成されている（図１０参照）。また、エアベント溝１４は、吸引穴７ａを介して下型７のベース部に設けられたフィルム吸引溝１６に連通しており、吸引したエアをモールド金型外へ排気する（図９参照）。
１３は上型であり、半導体装置１の端子形成面５と反対側の積層基板２に当接して下型７との協働により半導体装置１をクランプする。上型１３のパーティング面には、半導体装置１の積層基板２を吸着保持する基板吸引穴１３ａが形成されている（図９参照）。
【００１２】
次に半導体装置１の樹脂封止方法について図１〜図３を参照して説明する。
先ず、型開きしたモールド金型の下型７のパーティング面にリリースフィルム１２を張設する。リリースフィルム１２は、長尺状の場合にはリール間に巻回されたものが定寸送りされ、下型７に設けられた吸引穴（図示せず）よりエアー吸引することにより吸着保持される。また、短冊状の場合には、半導体装置１と共にローダー（図示せず）により搬入されるか、専用のリリースフィルム供給装置（図示せず）により供給される。
【００１３】
次いで、リリースフィルム１２が吸着保持された下型７に半導体装置１及び封止樹脂８が搬入される。半導体装置１は半導体チップ搭載面（端子形成面５）を下向きにして下型７に搭載される。このとき、半導体装置１の端子形成面５にははんだボール６が形成されていてもいなくてもよいが、いずれにせよ下型７の逃げ面１１に収容されるので支障はない。また封止樹脂８としては樹脂タブレットのような固形のものや粉末樹脂、液体樹脂或いは顆粒樹脂などであっても良い。
【００１４】
次に、図１に示すように、半導体装置１を下型７及び上型１３によりクランプする。この場合、上下金型のうち、いずれが上下動しても良いが、リリースフィルム１２が長尺状であれば、上型１３が開閉可能になっている方が、装置構成上は好都合である。
【００１５】
次に、図２に示すように、プランジャ１０を上動させてポット９に供給された封止樹脂８に樹脂圧を印加してキャビティ３内へ充填して半導体チップ４を樹脂封止する。このとき、ポット９内の封止樹脂８は上方のキャビティ３内に充填される。また、キャビティ３内のエアーはリリースフィルム１２に形成されたエアーベント穴や下型７に形成されたエアーベント溝を介して金型内より除去される。
また、半導体チップ４の端子形成面５は逃げ面１１に収容され、しかもキャビティ３以外の下型７のパーティング面はリリースフィルム１２に覆われているので、封止樹脂８が端子形成面５に侵入したり、金型面に漏れ出すことはない。
【００１６】
このようにして、樹脂封止された半導体装置１は、リリーフフィルム１２を介して樹脂封止されているため容易に離型し、モールド金型を型開きして図示しないアンローダー等により図３に示すように取り出される。
【００１７】
上記構成によれば、積層基板２に形成された端子形成面５と同一面側に半導体チップ４を搭載されてなる半導体装置１をトランスファー成形法により樹脂封止できるので、従来のポッティング法に比べて封止樹脂８の硬化時間も短く、生産性が向上できる。
また、封止樹脂８に適正な樹脂圧が印加されて樹脂封止されるので、ポッティング法に比べてエアーが混入するおそれがなく、ボイドの発生も少ないので、成形品質を向上させることができる。
また、リリースフィルム１２を使用するためはんだボール６などの端子形成後であってもトランスファ成形法により容易に樹脂封止できるので、ユーザーの使い勝手が良い。
【００１８】
〔第２実施例〕
次に半導体装置の樹脂封止方法の他例について図４〜図６を参照して説明する。第１実施例と同一の部材には同一の番号を付して説明を援用する。
第１実施例は、下型７側にポット９及びプランジャ１０を装備した場合について説明したが、図４及び図５に示すように、上型１３にポット９及びプランジャ１０を装備していても良い。上型１３のパーティング面には半導体チップ４の端子形成面５を収容する逃げ面１１が形成されており、該パーティング面に形成された吸引穴（図示せず）よりリリースフィルム１２が吸着保持される。
本実施例では、半導体装置１は、半導体チップ搭載面（端子形成面５）を上向きにして下型７に搭載される。
【００１９】
次に半導体装置１の樹脂封止方法について図４〜図６を参照して説明する。
先ず、型開きしたモールド金型の上型１３のパーティング面にリリースフィルム１２を張設する。リリースフィルム１２は、長尺状の場合にはリール間に巻回されたものが定寸送りされ、上型１３に設けられた吸引穴（図示せず）よりエアー吸引することにより吸着保持される。また、短冊状の場合には、半導体装置１と共にローダー（図示せず）により搬入されるか、専用のリリースフィルム供給装置（図示せず）により供給される。
【００２０】
次に、下型７に半導体装置１及び封止樹脂８が搬入される。半導体装置１は半導体チップ搭載面（端子形成面５）を上向きにして下型７に搭載される。また封止樹脂８はポット９内に充填できるものであっても良いが、顆粒状や粉末状の樹脂や液体状の樹脂をキャビティ３に充填するようにしても良い。
【００２１】
次に、図４に示すように、半導体装置１を下型７及び上型１３によりクランプする。この場合、上下金型のうち、いずれが上下動しても良いが、リリースフィルム１２が長尺状であれば、下型７が開閉可能になっている方が、装置構成上は好都合である。
【００２２】
次に、図５に示すように、プランジャ１０を下動させて封止樹脂８に樹脂圧を印加してキャビティ３内へ充填し半導体チップ４を樹脂封止する。このとき、キャビティ３内のエアーはリリースフィルム１２に形成されたエアベント穴や上型１３に形成されたエアベント溝を介して金型内より除去される。尚、プランジャ１０の直径は、樹脂封止部の外径より大きいものを用いても良い。
【００２３】
このようにして、樹脂封止された半導体装置１は、リリーフフィルム１２を介して樹脂封止されているため容易に離型し、モールド金型を型開きして図示しないアンローダー等により図６に示すように取り出される。
【００２４】
また、樹脂封止部からエア抜きを行う他の手段としては、例えば特開平１−１２５８３５号公報の第５図に示すように、半導体装置１がモールド金型にクランプされか該モールド金型をキャビティが水平方向に対して所定角度傾斜するよう保持されたまま樹脂封止されるようにしても良い。この場合には、傾斜したモールド金型のキャビティ内の上方にエアーベント部を形成しておくことでキャビティ内のエアを抜け易くすることができる。
【００２５】
また、他の手段としては、図８（ａ）（ｂ）に示すようにプランジャ１０先端のコーナー部にＲを形成しても良い。図８（ａ）はプランジャ１０が待機位置にある状態を示すもので、図８（ｂ）はプランジャ１０が上動した状態を示す。
プランジャ１０は、通常図７（ａ）（ｂ）に示すように円柱状をしており、図７（ａ）の待機位置から図７（ｂ）のように封止樹脂８を押圧する上動位置へ移動してコーナー部に樹脂圧が加わると、下型７の壁面に上下に張設されたリリースフィルム１２にしわ１２ａが生じ易くなる。このリリースフィルム１２のしわ１２ａの隙間にエアが溜まり易く、成形品質が低下するおそれがある。
これに対して、プランジャ１０先端のコーナー部にＲを形成した場合には、プランジャ１０が上動して封止樹脂８を押圧しコーナー部に樹脂圧が加わっても、Ｒ部で該樹脂圧を逃がすことができるため、リリースフィルム１２が過剰に圧縮されることがないためしわ１２ａは生じなく、しかもエアベント穴１５よりエアベント溝１４を介してエアを逃がして成形品質を向上させることができる。
【００２６】
また更に他の手段としては、図９に示すように、半導体装置１がクランプされる際に、モールド金型のパーティング面に隙間を形成して一旦停止させて樹脂封止部よりエアを抜いた後、半導体装置１の外形高さ位置までクランプし、プランジャ１０により封止樹脂８に樹脂圧を印加しながら樹脂封止する２段圧縮成形方法を採用することで、樹脂封止部のエアを確実に抜いてから樹脂封止を行うことができる。
【００２７】
本発明は、上記実施の態様に限定されるものではなく、被成形品はＢＧＡタイプの半導体装置について説明したが、他の製品であっても良く、例えば回路基板としては積層基板２に限らず通常の配線パターンが形成された回路基板を用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。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は前述したように、回路基板に形成された端子形成面と同一面側に半導体素子を搭載されてなる半導体装置をトランスファー成形法により樹脂封止できるので、従来のポッティング法に比べて封止樹脂の硬化時間も短く、生産性が向上できる。
また、封止樹脂に適正な樹脂圧が印加されて樹脂封止されるので、ポッティング法に比べてエアーが混入するおそれがなく、ボイドの発生も少ないので、成形品質を向上させることができる。
また、リリースフィルムを使用するためはんだボールなどの端子形成後であってもトランスファ成形法により容易に樹脂封止できるので、ユーザーの使い勝手が良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  第１実施例に係る半導体装置をクランプする工程を示す説明図である。
【図２】  第１実施例に係る半導体装置の樹脂封止工程を示す説明図である。
【図３】  樹脂封止後の半導体装置の説明図である。
【図４】  第２実施例に係る半導体装置をクランプする工程を示す説明図である。
【図５】  第２実施例に係る半導体装置の樹脂封止工程を示す説明図である。
【図６】  樹脂封止後の半導体装置の説明図である。
【図７】  従来のプランジャを用いて封止樹脂の押圧動作を行う際の課題を示す説明図である。
【図８】  他例に係るプランジャを用いて封止樹脂の押圧動作を示す説明図である。
【図９】  図１０のモールド金型の矢印Ａ−Ａ位置における樹脂封止装置の断面説明図である。
【図１０】  モールド金型のうち下型の上視図である。
【図１１】  従来の半導体装置の樹脂封止方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１  半導体装置
２  積層基板
３  キャビティ
４  半導体チップ
５  端子形成面
６  はんだボール
７  下型
７ａ  吸引穴
８  封止樹脂
９  ポット
１０  プランジャ
１１  逃げ面
１２  リリースフィルム
１３  上型
１３ａ  基板吸引穴
１４  エアベント溝
１５  エアベント穴
１６  フィルム吸引溝
【図１】
0004262339.tif 000002
【図２】
0004262339.tif 000003
【図３】
0004262339.tif 000004
【図４】
0004262339.tif 000005
【図５】
0004262339.tif 000006
【図６】
0004262339.tif 000007
【図７】
0004262339.tif 000008
【図８】
0004262339.tif 000009
【図９】
0004262339.tif 000010
【図１０】
0004262339.tif 000011
【図１１】
0004262339.tif 000012