(57)【要約】【課題】作業効率を低下させずに、圧縮成形工程において基板上に相互に離間して複数配置された半導体素子同士の間への圧縮成形用樹脂の流動などを最小限に低減することで、樹脂封止不良を低減する。【解決手段】圧縮成形工程前において、被成形品（１０２、１０４）の凹凸（１０４Ａ）に対応して凸凹形状（１２０Ａ）が形成されている。又、基板１０２上に相互に離間して複数配置された半導体素子１０４を圧縮成形工程によって封止する際に用いる圧縮成形用樹脂１００であって、前記圧縮成形工程前において、前記各半導体素子１０４の配置位置１０４Ａに対応して複数の凹部１２０Ａが形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮成形工程前において、被成形品の凹凸に対応して凸凹形状が形成された
ことを特徴とする圧縮成形用樹脂。
【請求項２】
基板上に相互に離間して複数配置された半導体素子を圧縮成形工程によって封止する際に用いる圧縮成形用樹脂であって、
前記圧縮成形工程前において、前記各半導体素子の配置位置に対応して複数の凹部が形成されている
ことを特徴とする圧縮成形用樹脂。
【請求項３】
請求項１又は２において、
自身が予備成形されていることを特徴とする圧縮成形用樹脂。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記複数の凹部のうち、少なくとも１つの凹部に、該凹部を埋める埋込み樹脂が配置されたことを特徴とする圧縮成形用樹脂。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかの圧縮成形用樹脂を用いることを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項６】
半導体素子が複数配置された基板がセットされる工程と、
該基板上に複数配置された半導体素子による凹凸に対応して凸凹形状の形成された圧縮成形用樹脂が所定の位置に配置される工程と、
該圧縮成形用樹脂を用いて、前記基板が圧縮成形される工程と、
を備えることを特徴とする樹脂封止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が配置された基板（リードフレームなどを含む）などの被成形品を、圧縮成形用樹脂にて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、基板上に相互に離間して複数配置された半導体素子を圧縮成形工程によって封止する樹脂封止装置が知られている。図５、図６を用いて以下にその説明をする。この樹脂封止装置１では、数十個の半導体素子４を相互に離間してマトリクス状に複数配列した基板２（被成形品；図５参照）を図示しない上型に固定して、例えば特許文献１に示す装置により予備成形された平板状の圧縮成形用樹脂２０を、枠状金型１２と圧縮金型１４とを備える下型によって形成されたキャビティ１０内に載置（図６（ａ）の状態）して、圧縮成形工程において、加熱して基板２及び半導体素子４に向かって圧縮し（図６（ｂ）の状態）、成形して圧縮成形用樹脂の硬化を行い、封止を行っている。封止された成形品（樹脂封止品）を、各パッケージに分割することで、半導体モジュールが出来上がる。
【０００３】
このような製造方法では、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１０内に供給する圧縮成形用樹脂の量によって左右される。そのため、圧縮成形用樹脂の供給にあたっては基板２上に配置されている半導体素子４の数等を検出した上で、必要量が計量されて供給されている。このような圧縮成形による樹脂封止方法は、トランスファーモールド法に比べて圧縮時の樹脂の流れが少ないというメリットを有している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４２６７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の圧縮成形用樹脂の供給量は全体として総量が適切であるに過ぎず、局所的な圧縮成形用樹脂の流れまでをも良好に低減し得るものでは必ずしもなかった。
【０００６】
より具体的に説明すると、上記樹脂封止装置１による圧縮成形工程においては、被成形品である半導体素子４が配置された基板２上の凹凸に合わせて、加熱により溶けた圧縮成形用樹脂が流動して圧縮成形用樹脂が充填されることとなる。
【０００７】
一方、半導体素子４と基板２を電気的に接続するワイヤ６は、半導体パターンの微細化に伴って、細線化（線径２５ｕｍ未満）が進み、変形しやすくなっている。そのため、前記圧縮成形用樹脂の流動がワイヤ６の変形などを引き起こし、これが樹脂封止不良の原因となっていた可能性がある。このような不良は、例えば予備成形された平板状の圧縮成形用樹脂２０を用いた場合には、各半導体素子４の間の離間寸法が小さいときほど生じやすく、また、同時に、そのような箇所においては圧縮成形後の内部ボイドの問題なども生じやすいと推察される。
【０００８】
上記樹脂封止不良（内部ボイド発生箇所などを含む）の発生を低減するために、上記の圧縮成形用樹脂の圧縮速度を遅くして、その圧縮成形工程の時間を長くすることも考えられる。しかし、この場合には、樹脂封止装置１で使用される圧縮成形用樹脂は、例えば加熱時間と共に粘度が上昇するため、圧縮成形用樹脂の完全な充填を行うためには、粘度の上昇が早くなり過ぎないように樹脂のロングゲル化、あるいは金型を温度制御することとなる。したがって、圧縮成形用樹脂を硬化させるためのサイクルタイムが長くなり、作業効率が低下する要因となる。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、作業効率を低下させずに、圧縮成形工程において基板上に相互に離間して複数配置された半導体素子同士の間への圧縮成形用樹脂の流動などを最小限に低減することで、樹脂封止不良を低減することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、圧縮成形工程前において、被成形品の凹凸に対応して凸凹形状が形成されていることで、上記課題を解決するものである。
【００１１】
このような構成を採用した結果、凹部のない平板状の圧縮成形用樹脂に比べて、圧縮成形工程において圧縮成形用樹脂が加熱された後でも、その圧縮成形用樹脂の表面には被成形品の凹凸のうちの凸位置（単に凸位置とも称する）に対応して（角が丸くなっているものの、）意図的に形成した凸凹形状における凹部（単に凹部とも称する）が存在する。そのため、圧縮成形工程において加熱して圧縮成形用樹脂を圧縮していく際に、被成形品に圧縮成形用樹脂が接近していき、被成形品の凸位置に、圧縮成形用樹脂の凹部が接触したときと前後して、被成形品の凹凸のうち凹位置（単に凹位置とも称する）に圧縮成形用樹脂の凸凹形状における凸部（単に凸部とも称する）を接触させることが可能となる。このとき、上記被成形品の凹位置と圧縮成形用樹脂の凸部との接触は、前記凹部が形成されていない平板状の圧縮成形用樹脂を用いた場合に比べて、短い圧縮距離で行われる。このため、被成形品の凹位置に、被成形品の凸位置で余分となった圧縮成形用樹脂が流れることを最小限にすることが可能であり、同一圧縮速度でも圧縮成形用樹脂の流速をより小さくすることができるため、ワイヤの変形や未充填等の問題を生じさせることなく、圧縮成形工程にかかる時間を短くすることができ、むしろ硬化速度を早めることができる。
【００１２】
なお、被成形品が相互に離間して半導体素子が複数配置された基板である場合には、上述してきた構成において、半導体素子の配置位置が被成形品の凹凸のうちの凸位置に相当して、半導体素子の配置位置に対応して、圧縮成形用樹脂に複数の凹部が形成されることとなる。このため、被成形品が相互に離間して半導体素子が複数配置された基板である場合においても、上述の作用効果を得ることができる。
【００１３】
又、予備成形されている圧縮成形用樹脂を用いた場合には、キャビティ内への圧縮成形用樹脂の載置が容易であり、作業性を高くすることができる。
【００１４】
そして、前記複数の凹部のうち、少なくとも１つの凹部に、該凹部を埋める埋込み樹脂が配置されるならば、基板の半導体素子が配置されるはずの位置に半導体素子が配置されない場合（配置ミス、ロット切替時など）に、迅速に圧縮成形用樹脂の量の最適化ができる。同時に、当該凹部に樹脂が入り込むという流れが生じないため、樹脂流れの最小化を実現することができる。又、圧縮成形用樹脂の扱いが容易であり、第１樹脂と第２樹脂の数量管理も容易で、製造や在庫にかかるコストを低減することができる。
【００１５】
そして、上述してきた圧縮成形用樹脂を樹脂封止装置で用いることにより、高品質な成形品（樹脂封止品）を、短い圧縮成形工程によって製造することができる。
【００１６】
又、本発明は、半導体素子が複数配置された基板がセットされる工程と、該基板上に複数配置された半導体素子による凹凸に対応して凸凹形状の形成された圧縮成形用樹脂が所定の位置に配置される工程と、該圧縮成形用樹脂を用いて、前記基板が圧縮成形される工程と、を備えることを特徴とする樹脂封止方法とも言える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明を適用することにより、作業効率を損なわずに樹脂封止不良を低減することが可能であり、高品質な成形品（樹脂封止品）を安定して供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施形態に係る樹脂封止装置を表わす概略断面図、図２は基板上の半導体素子配置の一例を示す模式図、図３は樹脂封止装置の概略動作フロー図、である。
【００２０】
最初に、本発明の第１実施形態に係わる樹脂封止装置の概略構成について以下に、図１（ａ）、図２を用いて説明する。
【００２１】
樹脂封止装置１００は、下型と、図示せぬ上型とを有した構成とされ、上型と下型との間に基板１０２がクランプされる。
【００２２】
前記上型は、基板１０２を固定する。図２に示す如く、基板１０２上には、マトリックス状に半導体素子１０４が規則的に相互に離間して複数配置されている。この複数の半導体素子１０４は全て、下型と基板１０２とで形成される１つのキャビティ１１０に収まるように配置されている。即ち、この実施形態での被成形品は、半導体素子１０４と半導体素子１０４が配置された基板１０２とで構成されている。ここで、半導体素子１０４は、基板１０２上の電極と半導体素子１０４の電極とが、金やアルミニウムなどのワイヤ１０６によって接続されている。なお、基板１０２は、リードフレームなどであってもよい。
【００２３】
前記下型は、図１（ａ）に示す如く、枠状金型１１２と、圧縮金型１１４とを備える。枠状金型１１２は、基板１０２を上型とクランプする。そして、圧縮金型１１４は、枠状金型１１２の内側で基板１０２及び上型に向かって圧縮移動する。なお、下型上には離型フィルム１１６が被せられる。離型フィルム１１６は、圧縮成形用樹脂１２０が圧縮成形された際に、下型から容易に成形品（樹脂封止品）を離型することができるようにするためのものである。
【００２４】
キャビティ１１０内に投入される圧縮成形用樹脂１２０には、図１（ａ）に示す如く、基板１０２上の半導体素子１０４の配置位置１０４Ａに対応して複数の凹部１２０Ａが形成されている。即ち、圧縮成形用樹脂１２０には、例えば、半導体素子１０４と基板１０２とからなる被成形品の凹凸に対応して凸凹形状が形成されている。なお、圧縮成形用樹脂１２０は、例えば、打錠成型によって板状に予備形成することができる。
【００２５】
次に、本実施形態の樹脂封止装置１００の動作について、図３を用いて説明する。
【００２６】
最初に、樹脂封止装置１００の上型に、図示せぬ基板供給機構によって基板１０２がセットされる（ステップＳ２）。次に、下型に形成されたキャビティ１１０内に、圧縮成形用樹脂１２０が、図示せぬ樹脂投入機構によって投入（所定の位置に配置）される（ステップＳ４）。次に、キャビティ１１０内に投入された圧縮成形用樹脂１２０が加熱される（ステップＳ６；圧縮成形工程の開始）。
【００２７】
枠状金型１１２と圧縮金型１１４とが上型に向かって圧縮されていき、枠状金型１１２にて基板１０２がクランプされる（図１（ａ）の状態）。さらに、圧縮金型１１４が基板１０２に向けて圧縮される。すると、圧縮成形用樹脂１２０が基板１０２上の半導体素子１０４の配置位置１０４Ａ（被成形品の凹凸のうちの凸位置）で接触する。このとき、凹部１２０Ａの無い平板状の圧縮成形用樹脂に比べて、圧縮成形用樹脂１２０は、加熱された後でもその表面には、半導体素子１０４の配置位置１０４Ａに対応して（角が丸くなっているものの、）意図的に形成した凸凹形状における凹部１２０Ａが存在する。このため、この圧縮成形工程において、半導体素子１０４に圧縮成形用樹脂１２０を接近させて半導体素子１０４の配置位置１０４Ａで圧縮成形用樹脂１２０の凹部１２０Ａを接触させることが可能となる。このとき、半導体素子１０４の配置されていない位置と圧縮成形用樹脂１２０の凸部との接触は、凹部１２０Ａが形成されていない平板上の圧縮整形用樹脂を用いた場合に比べて、短い圧縮距離で行われる（図１（ｂ）の状態）。このため、半導体素子１０４の配置されていない位置に、半導体素子１０４の配置位置１０４Ａで余分となった圧縮成形用樹脂が流れることを最小限にすることができる。
【００２８】
そして、未充填部分が無い状態まで圧縮金型１１４が基板１０２に向かって圧縮された後、温度が更に上昇されて圧縮成形用樹脂を硬化させる（ステップＳ８；圧縮成形工程の終了）。そして、上記圧縮成形用樹脂の硬化の後、下型と上型とからなる金型を開き、成型品を取り出す（ステップＳ１０）。
【００２９】
このようにして、半導体素子１０４の配置されていない位置に、圧縮成形用樹脂が流れ込むことを最小限に抑えることが可能となる。このため、圧縮成形用樹脂の流速を小さくすることができると共に、圧縮成形工程に係る時間を短くすることができる。更に、圧縮成形用樹脂１２０は予備成形されているためキャビティ１１０内への圧縮成形用樹脂１２０の置載が容易であり、作業性を高くすることができる。
【００３０】
本実施形態においては、図１に示す如く、圧縮成形用樹脂１２０上の凹部１２０Ａの掘り込み量Ｔが、半導体素子１０４の配置位置１０４Ａの段差ｔよりも小さい（Ｔ＜ｔ）。このため、圧縮成形時における空気抜けが容易であるという利点がある。但し、ワイヤ１０６の配置状況、あるいは半導体素子１０４の配置間隔等によっては、前記掘り込み量Ｔが半導体素子１０４の配置位置１０４Ａの段差ｔよりも大きくても良い（Ｔ＞ｔ）。即ち、前記掘り込み量Ｔを調整することにより、被成形品の具体的形状に応じて圧縮成形用樹脂の流れを一層低減し、また、より一層の圧縮成形工程の短縮を図ることが可能となる。
【００３１】
このようにして、本発明の圧縮成形用樹脂を用いることによって、高品質な成型品（樹脂封止品）を、短い圧縮成形工程によって製造することができる。
【００３２】
即ち、作業効率を損なわずに樹脂封止不良を低減することが可能であり、高品質な成型品を安定して供給することができる。
【００３３】
本実施形態においては、半導体素子１０４は、基板１０２上に規則的に配置されていたが、本発明はこれに限定されるものではない。即ち、半導体素子は不規則に、若しくは自在に配置されたものであってもよい。更に、半導体素子が配置されるべき場所に、その半導体素子が配置されていない状態が存在してもよい。例えば、本発明の第２実施形態に係る図４において、半導体素子１０５が配置されなかった場合について具体的に説明する。その場合には、圧縮成形用樹脂（ベース樹脂）１２１上に設けられた複数の凹部１２１Ａのうちの、半導体素子１０５が置載されない位置に対応する凹部１２１Ａに、該凹部１２１Ａを埋めるように予備成形された圧縮成形用樹脂（埋込み樹脂）１２２を配置する。即ち、半導体素子１０５が配置されるはずの位置に半導体素子１０５が配置されない場合（配置ミスやロット切替時等）には、迅速に圧縮成形用樹脂の量の最適化ができる。同時に、当該凹部１２１Ａに、圧縮成形用樹脂が入り込むという流れが生じないため、樹脂流れの最小化を実現することができる。又、圧縮成形用樹脂（ベース樹脂、埋込み樹脂）１２１、１２２の取り扱いが容易であり、圧縮成形用樹脂（ベース樹脂、埋込み樹脂）１２１、１２２の数量管理も容易であり、製造や在庫にかかるコストを低減することができる。
【００３４】
この対応は、視点を変えるならば、何らかの理由により当初の設計とは異なる形状となった被成形品の凹凸に、よりリアルタイムに対応して圧縮成形用樹脂の凸凹形状を形成している、と捉えることができる。
【００３５】
上記実施形態においては、半導体素子１０４、１０５に対応して、凹部１２０Ａ、１２１Ａを平面的、断面的にも矩形としていたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば半導体素子自体が矩形であったとしても、それに対応する凹部の形状は半導体素子と略同体積であれば良く、平面的に矩形でも円形でも良いし、断面的に矩形でも円弧形でも良い。要するに、「対応して形成」されていれば良く、具体的形状は完全に一致している必要はない。
【００３６】
又、上記実施形態においては、圧縮成形用樹脂１２０、１２１が予備成形されていたが、本発明は被成形品の凹凸に対応して凸凹形状が形成しうるものであれば、これに限定されるものではない。本発明においては、例えば、凹部が形成しうるような粘着度を有する粉状若しくは粒状樹脂、凹部が形成しうる粘度を有する半液状樹脂等であっても構わない。粉状若しくは粒状樹脂においては、例えば、下型に圧縮成形用樹脂を置載する場合にトレイを用いるときには、そのトレイに半導体素子の配置位置に対応して凹部が形成されるように粉状若しくは粒状樹脂を配置することができる。あるいは、一度均一に下型に粉状若しくは粒状樹脂が載置された後において、圧縮成形工程前に、何らかの型を前記粉状若しくは粒状樹脂に押圧することによって、半導体素子の配置位置に対応する凹部を設けることによっても実現することができる。半液状樹脂においては、例えば、シリンジから塗布される樹脂の量を、半導体素子の配置位置に対応して凹部が設けられるように吐出調整することによって実現することができる。
【００３７】
又、上記実施形態においては、被成形品として、基板上１０２、１０３に相互に離間して半導体素子１０４、１０５が複数配置されたものを取り扱ったが、本発明の対象となる被成形品はこれに限定されるものではない。例えば半導体素子の上に半導体素子を載せるようなスタック構造の半導体素子群が基板上に複数配置されたものであってもよいし、平面的な配置の半導体素子群で基板上に複数配置されたものあってもよい（成形品が分割された後の半導体モジュールが、ＭＣＭ（マルチチップモジュール）やＳＩＰ（システムインパッケージ）などを含む）。
【００３８】
又、上記実施形態においては、半導体素子１０４、１０５と基板１０２、１０３とがワイヤ１０６、１０７によって接続された基板１０２、１０３に対して樹脂封止を行っていたが、本発明はこれに限定されるものではない。半導体素子がワイヤによって基板と接続されていない、例えば基板と半導体素子とがフリップチップボンディングされている場合においても本発明は有効である。この場合には、圧縮成形用樹脂において内部ボイドが生じる可能性を低減することができ、圧縮成形工程の高速化や高品質化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂封止装置を示す概略断面図
【図２】同じく基板上の半導体素子配置の一例を示す模式図
【図３】同じく樹脂封止装置の概略動作フロー図
【図４】本発明の第２実施形態に係る樹脂封止装置を示す概略断面図
【図５】従来技術における基板上の半導体素子配置の一例を示す模式図
【図６】同じく樹脂封止装置を示す概略断面図
【符号の説明】
【００４０】
１、１００、１０１…樹脂封止装置
２、１０２、１０３…基板
４、１０４、１０５…半導体素子
６、１０６、１０７…ワイヤ
１０、１１０、１１１…キャビティ
１２、１１２、１１３…枠状金型
１４、１１４、１１５…圧縮金型
１６、１１６、１１７…離型フィルム
２０、１２０、１２１、１２２…圧縮成形用樹脂（ベース樹脂、埋込み樹脂）
１０４Ａ、１０５Ａ…半導体素子の配置位置
１２０Ａ、１２１Ａ…凹部
【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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【図６】
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