(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面的に異なる位置に複数配列された半導体チップを１つのキャビティ内に配置して、該キャビティ内に予備成形樹脂を供給した上で圧縮成形する樹脂封止方法であって、
平面的に組み合わせることで前記予備成形樹脂とするための樹脂個片の集合であって、少なくとも２種類以上の容量が揃えられた樹脂個片の集合を予め準備する工程と、
該準備された樹脂個片の集合の中から、前記半導体チップの積層情報に従って特定の樹脂個片群を選択的に抽出して平面的に組み合わせ、仮置きする工程と、
該仮置きした前記樹脂個片群をその組み合わせ関係を保ったままで前記キャビティに前記予備成形樹脂として供給する工程と、を含む
ことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記樹脂個片の集合の１個１個が、２辺が共通且つ１辺が容量に応じて変化する直方体によって構成されている
ことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記キャビティ内に供給された樹脂個片群の１個１個が、前記半導体チップと１対１の対応関係にある
ことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
圧縮時の樹脂の流れ方向が、前記半導体チップに接続されるワイヤの配線方向に沿うように前記樹脂個片群を仮置きし、その位置関係を保ったままで前記キャビティに供給する
ことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項５】
平面的に異なる位置に複数配列された半導体チップを１つのキャビティ内に配置して、該キャビティ内に予備成形樹脂を供給した上で圧縮成形する樹脂封止装置であって、
平面的に組み合せることで前記予備成形樹脂となる樹脂個片の集合であって、少なくとも２種類以上の容量が揃えられた樹脂個片の集合の中から、前記半導体チップの積層情報に従って特定の樹脂個片群を選択的に抽出して平面的に組み合わせる整列機構と、
該整列機構により抽出された前記樹脂個片群を仮置きする仮置き部と、
該仮置きした前記樹脂個片群をその組み合わせ関係を保ったままで前記キャビティに前記予備成形樹脂として供給する供給機構と、を備える
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップが搭載された被成形品（基板、リードフレームなど）を、樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図４に示したように、基板１４上の平面的に異なる位置に複数配列された半導体チップ１５を１つのキャビティ５内に配置して、該キャビティ５内に樹脂１７を投入した上で圧縮成形する樹脂封止装置１が公知である（特許文献１参照）。この樹脂封止装置１では、数十個の半導体チップを大型基板上にマトリクス状に配列し、一括封止（ＭＡＰ封止）後に各パッケージにダイシングするという生産方式が前提となっている。
【０００３】
また、圧縮成形の場合、樹脂封止後の成形品のサイズ（特に厚み方向のサイズ）は、キャビティ内に供給する樹脂の量によって左右される。そのため、樹脂の供給にあたっては基板上に搭載されている半導体チップの数や積層高さ等を検出した上で、必要量を厳密に計量し供給されている。
【０００４】
例えばより上流の工程において半導体チップの積層不良が確認されたような場合には、基板に半導体チップが搭載されない場合や半導体チップの積層が途中で終了している場合があり、このような場合にはキャビティ全体として必要となる樹脂の量が変化し得るからである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１７４８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
たとえ如何に樹脂量を調整してキャビティ内に樹脂を供給しても従来の方式では圧縮時に「樹脂流れ」が発生し、ボンディングワイヤ（金線）の切断や短絡を招くことがあった。これは、必要とされる樹脂１７の量を正確にキャビティ５に供給した場合でも、その量は「キャビティ全体として」の総量が一致しているというに過ぎず、キャビティ５を区画化した場合に、区画ごとに最適な樹脂量が供給されていないためと考えられる。即ち、ある区画では、半導体チップが全量搭載されているために、他の区画と比べて必要とされる樹脂量が少ないにも関らず、キャビティ全体で均等割りした量に相当する樹脂が供給されていたり、一方、半導体チップが欠損しているために相対的に必要とされる樹脂量が多いにも関らず、キャビティ全体で均等割りした量に相当する樹脂が供給されている結果、圧縮により樹脂１７が過剰な区画Ａ（図５参照）から樹脂が不足している区画Ｂへと流動するためである。
【０００７】
かかる問題点を解決するべく出願人は、平面的に異なる位置に複数配列された半導体チップを１つのキャビティ内に配置して、該キャビティ内に樹脂を供給した上で圧縮成形する樹脂封止装置であって、前記キャビティが、該キャビティの平面視における所定の区画に仮想的に分割され、前記樹脂が、前記所定の区画に対応するように区分管理され、該区分管理された樹脂の樹脂量を、前記所定の区画毎に所定のパラメータに基づいて決定するという発明を提案済みである（特願２００７−１５２４５２号：本願出願時未公知）。即ちこの提案済みの発明は、平面視したキャビティを仮想的にいくつかの区画に分割し、当該区画毎に必要な樹脂を供給することで、圧縮時における樹脂の流動を抑えるというものである。
【０００８】
しかしながら、半導体チップの積層状態の情報（所定のパラメータ）を受けた後に区画毎の樹脂を計量し、更には予備成形する場合、当該計量や予備成形に相当程度の時間を要し、装置全体のサイクルタイムに影響を与えてしまう。
【０００９】
そこで本発明は、かかる問題点を解決するべくなされたものであって、樹脂の計量や予備成形に要する時間が装置のサイクルタイムに与える影響を低減した樹脂封止方法および樹脂封止装置を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、平面的に異なる位置に複数配列された半導体チップを１つのキャビティ内に配置して、該キャビティ内に予備成形樹脂を供給した上で圧縮成形する樹脂封止方法であって、平面的に組み合わせることで前記予備成形樹脂とするための樹脂個片の集合であって、少なくとも２種類以上の容量が揃えられた樹脂個片の集合を予め準備する工程と、該準備された樹脂個片の集合の中から、前記半導体チップの積層情報に従って特定の樹脂個片群を選択的に抽出して平面的に組み合わせ、仮置きする工程と、該仮置きした前記樹脂個片群をその組み合わせ関係を保ったままで前記キャビティに前記予備成形樹脂として供給する工程と、を経ることにより上記課題を解決するものである。
【００１１】
換言すると、半導体チップの積層情報を受けた後に樹脂を計量して予備成形するのではなく、予め予備成形樹脂を「容量の異なる樹脂個片の集合」として用意しておき、半導体チップの積層情報を受けた後は、この樹脂個片の集合の中から特定の樹脂個片を選択抽出すると同時に平面的な組み合わせをパズル的に並べ替えて「樹脂個片群」を形成し、その樹脂個片群を予備成形樹脂としてキャビティに投入するという手法である。即ち、半導体チップの積層情報を受けてから樹脂の計量、更には予備成形を必要としていない。その結果、迅速に予備成形樹脂をキャビティへと供給することができると同時に、容量の異なる樹脂個片の平面的な組み合せにより圧縮時の樹脂流れを防止することも可能となっている。
【００１２】
また、前記樹脂個片の集合の１個１個を、２辺が共通且つ１辺が容量に応じて変化する直方体によって構成すれば、個々の樹脂個片の（例えば厚み以外の）大きさを共通化でき、樹脂個片単体でのハンドリングはもとより、樹脂個片群としてのハンドリング（例えばローダによる搬送作業）を画一化できる。
【００１３】
また、前記キャビティ内に供給された樹脂個片群の１個１個を、前記半導体チップと１対１の対応関係にあるように構成すれば、基板上に多数存在する半導体チップ個々の積層状態に応じて最適容量の（最適樹脂量の）樹脂個片を最適な位置に供給できるため、圧縮時の樹脂流れを最大限に抑制することができる。
【００１４】
また、圧縮時の樹脂の流れ方向が、前記半導体チップに接続されるワイヤの配線方向に沿うように前記樹脂個片群を仮置きし、その位置関係を保ったままで前記キャビティに供給すれば、仮に樹脂流れが生じた場合でもワイヤに無理な力が作用する可能性が低くなり、ワイヤの断線や短絡を防止することが可能となる。
【００１５】
なお本発明は、見方を変えると、平面的に異なる位置に複数配列された半導体チップを１つのキャビティ内に配置して、該キャビティ内に予備成形樹脂を供給した上で圧縮成形する樹脂封止装置であって、平面的に組み合せることで前記予備成形樹脂となる樹脂個片の集合であって、少なくとも２種類以上の容量が揃えられた樹脂個片の集合の中から、前記半導体チップの積層情報に従って特定の樹脂個片群を選択的に抽出して平面的に組み合わせる整列機構と、該整列機構により抽出された前記樹脂個片群を仮置きする仮置き部と、該仮置きした前記樹脂個片群をその組み合わせ関係を保ったままで前記キャビティに前記予備成形樹脂として供給する供給機構と、を備えることを特徴とする樹脂封止装置として捉えることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明を適用することにより、圧縮時の樹脂流れを防止しつつキャビティ内への迅速な予備成形樹脂の供給を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について説明する。
【００１８】
図１は、樹脂個片の集合の展開、樹脂個片群の仮置き、樹脂個片群がキャビティに投入されるまでの流れを模式的に示した図である。図２は、半導体チップと樹脂個片（群）の位置関係の第１の例を示した図である。図３は、半導体チップと樹脂個片（群）の位置関係の第２の例を示した図である。
【００１９】
<樹脂封止装置の構成>
樹脂封止装置１００は、圧縮封止工程が行われる上型１０２と下型１０４とを有している。これらの金型１０２、１０４には図示せぬプレス機構が連結されており、所定のタイミングで当接・離反することが可能とされている。その結果、当該上型１０２と下型１０４とで基板（被成形品）１５０をクランプすることが可能とされている。また下型１０４は、主として、貫通孔１０４Ｂを有する枠状金型１０４Ａと当該貫通孔１０４Ｂに進退可能に嵌合して配置された圧縮金型１０４Ｃとから構成されている。枠状金型１０４Ａの表面（上型１０２側表面）に対して圧縮金型１０４Ｃの表面（上型１０２側表面）が凹んだ位置に設定され、当該凹みがキャビティ１０６を形成している。
【００２０】
上型１０２の表面（下型１０４側表面）には図示せぬ吸着機構（基板保持機構）が設けれており、当該吸着機構によって基板１５０を上型１０２の表面に吸着保持することが可能とされている。
【００２１】
基板１５０にはマトリクス状に、即ち平面的に異なる位置に複数の半導体チップ１５２が配列・搭載されている。この複数の半導体チップ１５２は全て、下型１０４の表面に形成される１つのキャビティ１０６に収まるようになっている。またキャビティ１０６は、平面視した状態で、８つの区画（区画Ａ〜Ｈ）に仮想的に区画されている。当該区画は、本実施形態においては、基板１５０上に搭載されている各半導体チップ１５２の搭載位置に略対応した区画とされている（図２参照）。なお、本実施形態では半導体チップ１５２が基板１５０に搭載されている例にて説明しているが、その他にも、リードフレーム上に搭載されているような場合も全く同様である。
【００２２】
また、本実施形態にかかる樹脂封止装置１００には、予備成形部１４０、整列機構１３０、仮置き部１２０が設けられている。
【００２３】
予備成形部１４０は、文字通り、金型１０２、１０４に投入するための樹脂を所定の形状に予め成形（予備成形、プレ成形、打錠）する役割を有している。ここでは、例えば、所定量の粉状、粒状、液状等の樹脂を予備成形金型にて加熱・圧縮して板状（シート状）の予備成形樹脂を製造する。この予備成形部１４０の最も特徴的な部分は、キャビティ１０６に投入する予備成形樹脂を全体として１枚の板状（シート状）の樹脂として予備成形せずに、それを複数に分割した形状の樹脂個片１６０として予備成形を行う点である。即ち、この樹脂個片１６０を複数枚（本実施形態では８枚）平面的に（パズル的に）組み合わせることによって、キャビティ１０６に投入すべき（完全な）予備成形樹脂が形成される。
【００２４】
また、この予備成形部１４０は、半導体チップ１５２の積層状態の情報に頼らずに、予め複数種類の容量（樹脂量）の樹脂個片１６０を予備形成し、準備する（樹脂個片の集合）。より具体的に説明すると、基板１５０に搭載される半導体チップ１５２の殆どは正常に積層されたものであるため、この正常に積層された半導体チップ１５２に対応する容量（樹脂量）の樹脂個片１６０を標準品として相対的に多く準備しておく。それと同時に、半導体チップ１５２の積層状態が異常（全く積層されていない場合、途中までしか積層されていない場合等）な場合に対応する容量（樹脂量）の樹脂個片１６０を非標準品として相対的に少量準備される。なお予備成形部１４０には、予備成形された樹脂個片１６０の実際の容量（樹脂量）を事後的に計測する計測機構も備わっている。
【００２５】
整列機構１３０は、ＸＹステージに装着された吸着部１３２によって構成されている。吸着部１３２は、展開ステージ１３６上に展開されて配置される樹脂個片の集合１６２の中から特定の樹脂個片１６０を選択的に抽出して吸着保持し、仮置き部１２０へと搬送（整列）することが可能とされている。この整列機構１３０によって選択・抽出されて仮置き部１２０に仮置きされている複数の樹脂個片１６０が「樹脂個片群１６４」を形成する。またこの整列機構１３０は、基板１５０に搭載されている半導体チップ１５２の積層状態の情報を（例えば前工程から）受け取ることが可能な構成とされている。
【００２６】
また、図示していないが、仮置き部１２０に仮置きされた樹脂個片群１６４をその組み合せ関係を保ったままでキャビティ１０６へと供給可能な供給機構（例えば８つの吸着パッドを備えており８つの樹脂個片１６０（即ち樹脂個片群１６４）を一度に吸着保持可能な供給機構）が備わっている。
【００２７】
<樹脂封止装置の作用>
予備成形部１４０は、予め樹脂個片１６０を「樹脂個片の集合」として準備する。例えば、少しずつ容量（樹脂量）の異なる樹脂個片１６０を数パターン予備成形し（少なくとも「標準品」と「非標準品」の２つのパターンが必要であり、必要により更に「非標準品」を複数のパターンとして予備成形し）、展開ステージ１３６にこれらの樹脂個片の集合１６２を展開しておく。予備成形された個々の樹脂個片１６０は、それぞれ計測機構にて実際の容量（樹脂量）が計測され、その計測結果に応じて展開ステージ１３６上の所定の位置へと載置・展開される。
【００２８】
一方で、金型（上型１０２と下型１０４）が開いている状態で、図示せぬ基板供給機構によって、上型１０２の表面に基板１５０が供給される。この基板１５０は、上型１０２の表面に備わっている吸着機構によって吸着されて保持される。当該基板１５０が上型１０２へと供給されるに当たって、事前に、パラメータ（所定の情報）として当該基板１５０上に搭載されている半導体チップ１５２の積層数や位置（半導体チップの積層状態の情報）が検出される。当該検出は、例えば画像処理により検出してもよいし、当該樹脂封止装置１００を含めた上位の生産情報システム（例えばＣＩＭ）が構築されている場合には当該システムの情報を利用することも可能である。また、１枚１枚の半導体チップの容積は既知であるため、積層数（積層高さ）情報を基に、基板１５０上に搭載される半導体チップ１５２全体の体積を求めることができる。その結果、キャビティ１０６内に投入すべき樹脂の量（全体量）を算出することが可能となる。
【００２９】
更に、本実施形態においては、キャビティ１０６を仮想的に区画しているため、当該区画毎に必要となる樹脂量も同時に把握することが可能である。
【００３０】
この区画毎の情報（区画毎の必要樹脂量の情報）は、整列機構１３０へと伝達される。当該情報を受け取った整列機構１３０は、当該情報に基づいて区画毎に最適な量の樹脂個片１６０を展開ステージ１３６上に展開された樹脂個片の集合１６２の中から選び出し、仮置き部１２０へと整列させる（本実施形態では８枚の樹脂個片１６０が仮置き部１２０に仮置きされて樹脂個片群１６４となる）。
【００３１】
この整列された樹脂個片群１６４における個々の樹脂個片１６０の位置関係とそれぞれの容量は、基板１５０上に搭載されている半導体チップ１５２の位置関係と積層数に完全に対応している。例えば、図１を参照して、基板１５０上に本来搭載されるべき半導体チップ１５２が８つである場合に、そのうちの１つの半導体チップ１５２のみが全く積層されていない（半導体チップ欠損部１５４）場合であれば、当該半導体チップ欠損部１５４に対応する位置に所謂「非標準品β」の樹脂個片１６０が対応し、それ以外の位置に所謂「標準品α」の樹脂個片１６０が対応する。
【００３２】
その後、仮置き部１２０に仮置きされた樹脂個片群１６４（８枚の樹脂個片１６０）は、その位置関係を保ったままで、供給機構によってキャビティ１０６へと供給（投入）される。
【００３３】
このように、樹脂封止装置１００では、半導体チップ１５２の積層情報を受けた後に樹脂を計量して予備成形するのではなく、予め予備成形樹脂を「容量の異なる樹脂個片１６０の集合１６２」として用意しておき、半導体チップ１５２の積層情報を受けた後は、この樹脂個片１６０の集合１６２の中から特定の樹脂個片１６０を選択・抽出すると同時に平面的な組み合わせをパズル的に並べ替えて「樹脂個片群１６４」を形成し、その樹脂個片群１６４を予備成形樹脂としてキャビティ１０６に投入している。即ち、半導体チップ１５２の積層情報を受けてから樹脂の計量、更には予備成形をする必要がないため、迅速に予備成形樹脂（樹脂個片群１６４：８枚の樹脂個片１６０）をキャビティ１０６へと供給することができる。また同時に、各区画毎に最適な容量（樹脂量）の樹脂が供給されるため、圧縮時の樹脂流れを最大限防止することが可能となっている。
【００３４】
また上記説明した樹脂個片１６０の集合１６２に含まれる１個１個の樹脂個片１６０は、２辺が共通且つ１辺が容量に応じて変化する直方体で構成されている。即ち、容量に応じて厚みだけが異なり、縦×横の大きさ（幅×長さ）は全て共通とされている。その結果、樹脂個片１６０を整列機構１３０にて整列させたり、樹脂個片群１６４を供給機構によって仮置き部１２０からキャビティ１０６へと供給する際のハンドリングを画一化できる。
【００３５】
また上記では、キャビティ１０６内に供給された樹脂個片群１６４を構成する１個１個樹脂個片１６０が、基板１５０上に搭載された半導体チップ１５２と１対１の対応関係となっていた。このような対応関係とすれば、基板１５０上に多数存在する半導体チップ１５２それぞれの積層状態に応じて最適容量の（最適樹脂量の）樹脂個片１６０を最適な位置に供給できるため、圧縮時の樹脂流れを最大限に抑制することができる。ただしこのような「１対１の対応関係」が必須ではなく、必要に応じてその対応関係を変化させることはもちろん可能である。例えば、圧縮時の樹脂の流れ方向を考慮した対応関係としてもよい。より具体的には、圧縮時の樹脂流れが半導体チップ１５２に接続されるワイヤ（ボンディングワイヤ：金線）の配線方向に沿うように樹脂個片１６０を配置すれば、仮に圧縮時に樹脂流れが生じた場合でもワイヤに無理な力が作用する可能性が低くなり、ワイヤの断線や短絡を防止することが可能となる。例えば図３に示したように、半導体チップ１５２から配線されるワイヤが、半導体チップ１５２の左右方向（図３において左右方向：基板１５０の長手方向）にのみ存在する場合には、上下に位置する半導体チップ１５２（区画Ａと区画Ｅに位置する半導体チップ、区画Ｂと区画Ｆに位置する半導体チップ…）を跨ぐように１つの樹脂個片１６０を対応付けるような構成であってもよい。
【００３６】
このような状態で上型１０２と下型１０４とを閉じ圧縮成形することにより、区画Ａ〜Ｈを超えて大きく樹脂の流れが生じることはない。仮に樹脂流れが生じた場合でも、理論的には各区画内における僅かなものとなる。なお、区画の大きさや数、形は特に制限されるものではなく、自由に最適な設計が可能である。区画を細かく設定することによる圧縮時の樹脂流れの防止と、区画を大きく設定することによるより迅速な樹脂供給とのトレードオフ関係から最適値を設定すればよい。
【００３７】
また、上記説明した実施形態においては、予備成形部１４０が樹脂封止装置１００の一部として構成されていたが、例えば、予備成形部１４０が独立した構成とされ、トレーやカセットなどにて樹脂個片１６０が供給されてもよい。
【００３８】
また本実施形態のように、樹脂が予備成形された所謂「板状の予備成形樹脂」である場合には、予備成形樹脂を複数に分割された樹脂個片１６０としてキャビティ１０６内に供給することによって、キャビティ１０６への載置時に、樹脂下に空気を巻き込む等の可能性を低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、半導体チップを搭載した基板やリードフレーム等の被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置に広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】樹脂個片の集合の展開、樹脂個片群の仮置き、樹脂個片群がキャビティに投入されるまでの流れを模式的に示した図
【図２】半導体チップと樹脂個片（群）の位置関係の第１の例を示した図
【図３】半導体チップと樹脂個片（群）の位置関係の第２の例を示した図
【図４】特許文献１に記載される樹脂封止装置１の概略構成図
【図５】ＭＡＰ封止の例を模式的に示した図
【符号の説明】
【００４１】
１００…樹脂封止装置
１０２…上型
１０４…下型
１０４Ａ…枠状金型
１０４Ｂ…貫通孔
１０４Ｃ…圧縮金型
１０６…キャビティ
１２０…仮置き部
１３０…整列機構
１３２…吸着部
１３６…展開ステージ
１４０…予備成形部
１５０…基板
１５２…半導体チップ
１５４…半導体チップ欠損部
１６０…樹脂個片
１６２…樹脂個片の集合
１６４…樹脂個片群
【図１】
0005006844.tif 000002
【図２】
0005006844.tif 000003
【図３】
0005006844.tif 000004
【図４】
0005006844.tif 000005
【図５】
0005006844.tif 000006