(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠状金型と、この枠状金型の枠内に稼動に嵌合する圧縮金型と、前記枠状金型及び圧縮金型に対向して配置された対向金型とにより周囲を規定されるキャビティＣ内に、樹脂タブレットを前記圧縮金型の上面に載置し、
被成形品を前記キャビティＣ内で前記樹脂タブレットに向き合うように配置し、
位置検出手段により検出した前記圧縮金型の位置検出値と少なくとも３種類の速度算出をする連続関数を持つ所定の数式とに基づいて流動先端速度を算出し、前記所定の数式は前記位置検出値により使用関数を変更するものであり、前記算出結果に従って押圧手段による前記圧縮金型の昇降速度を制御することを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項２】
前記被成形品が半導体素子を搭載し電気的接続を施した配線基板またはリードフレームであることを特徴とする請求項１に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、例えば半導体素子を搭載した基板（基板、リードフレーム）等を樹脂で封止する樹脂封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の方法について図５乃至図７を用いて説明する。
【０００３】
従来の樹脂封止方法は、固定上金型と、上下に可動する枠状金型と、この枠状金型の枠内に可動に嵌合する圧縮金型とからなる下型とから構成される金型の、上型と枠状金型との間に、半導体素子を搭載し、電気的接続をした配線板を挟み込む。
【０００４】
上型および枠状金型、圧縮金型はヒータにより加熱されており、枠状金型と圧縮金型は昇降機構で昇降自在となっている。
【０００５】
タブレット状に成形した熱硬化性樹脂（以下、樹脂タブレットという）を圧縮金型の上面に載置し、加熱溶融させ、圧縮金型で配線板方向に押し潰すことにより配線板と枠状金型と圧縮金型で形成されるキャビティＣ内に樹脂を充満させることで樹脂成形を成す。
【０００６】
樹脂タブレットが圧縮される際の平面的な流動先端部の動きを図７に示す。
【０００７】
また、圧縮金型を等速度で上昇させた際の流動先端部の流速変化を図５に示す。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これらの図５及び図７からも明らかな様に、溶融状態の樹脂は最終段階で成形品の角部付近で急激に流速を増すことが判明している。半導体素子が図８に示すように一様に配置されている場合、角部付近の半導体素子は大きなせん断応力を受けることになり、素子と配線板との接合強度の低下や、電気的接合部の破壊を生じる問題があった。
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、半導体素子と配線板との接合強度の低下および電気的接合部の破壊を生じることなく、キャビティＣ内に配置された樹脂タブレットを加熱溶融させ、最適の昇降速度で圧縮金型を押圧することができる半導体樹脂封止方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る樹脂封止方法は、枠状金型と、この枠状金型の枠内に稼動に嵌合する圧縮金型と、前記枠状金型及び圧縮金型に対向して配置された対向金型とにより周囲を規定されるキャビティＣ内に、樹脂タブレットを前記圧縮金型の上面に載置し、
被成形品を前記キャビティＣ内で前記樹脂タブレットに向き合うように配置し、
位置検出手段により検出した前記圧縮金型の位置検出値と少なくとも３種類の速度算出をする連続関数を持つ所定の数式とに基づいて流動先端速度を算出し、前記所定の数式は前記位置検出値により使用関数を変更するものであり、前記算出結果に従って押圧手段による前記圧縮金型の昇降速度を制御することを特徴とする。
【００１１】
上記の所定の数式は、少なくとも３種類の速度算出をする連続関数を持ち、前記位置検出値により使用関数を変更するものとする。前記位置検出手段（ギャップセンサ）は、上昇時に圧縮金型の変位を検出することにより、圧縮金型の位置を常に監視しており、予め計算されたデータテーブルとの比較により、流動先端速度が規定値に達する位置に変速点を設け、圧縮金型の上昇速度を変更する。その変速点は次式（１）〜（３）に従って決定する。すなわち、予め設定した初期の圧縮金型上昇速度ｖｐから算出した流動先端速度ｖが予め規定した流動先端速度の許容値に達する圧縮金型の位置を変速点とする。この変速点以降はｖｐに予め設定した第２の圧縮金型上昇速度を代入し、同様の計算を進め前記流動先端速度の規定値に達したなら、同様に予め設定した第３の圧縮金型上昇速度を代入し、計算を進める。
【００１２】
これを繰り返し、作成した圧縮金型の位置に対する速度値を格納したものが、前記データテーブルとなる。
【００１３】
実際の動作は、前記ギャップセンサにより検出した位置により、前記データテーブルを参照しながら圧縮金型の上昇速度を変更する。流動先端速度ｖは、条件によって次の（１）〜（３）式が与えられる。
【００１４】
樹脂タブレットが枠状金型に接していない時の流動先端速度ｖは下式（１）で与えられる。
【００１５】
【数１】
0003795790.tif 000002
【００１６】
樹脂タブレットが枠状金型の２辺のみに接している時の流動先端速度ｖは下式（２）で与えられる。
【００１７】
【数２】
0003795790.tif 000003
【００１８】
樹脂タブレットが枠状金型の４辺に接している時の流動先端速度ｖは下式（３）で与えられる。
【００１９】
【数３】
0003795790.tif 000004
【００２０】
上式（１）〜（３）においては、時間ｔを変数としているが、圧縮金型上昇速度ｖｐと位置ｈとを用いてｔ＝ｈ／ｖｐの関係から容易に換算することができる。従って、流動先端速度ｖに達する圧縮金型位置を求めることができる。なお、樹脂は溶融圧縮の段階で１０％程度の密度変位がある。これは、誤差として無視できるが、溶融、圧縮後の密度を使用し、タブレット体積を換算してもよい。
【００２１】
上記のように溶融樹脂の流動先端が単純に同心円に広がる状態と、長辺に接触した後の広がる状態と、短辺に達した後に角部を充たして行く状態の３つの状態に対し、それぞれ上式（１）〜（３）の速度方程式を持ち、圧縮金型の位置により使用する方程式を変更して、より微細に流動速度を制御することができる。すなわち、溶融樹脂の流動先端位置の流速が一定の値を超えないように圧縮金型の昇降速度を制御することができるので、キャビティＣ内の四隅近傍に位置する回路が損傷すること無く、円形の断面形状をもつ樹脂タブレットの溶融物を矩形の断面形状をもつキャビティＣ内の隅々に至るまで行き渡らせることができる。
【００２２】
なお、本発明の成形対象物となる被成形品は、半導体素子を搭載し電気的接続を施した配線基板またはリードフレームである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２４】
図１乃至図３に示すように、樹脂封止装置１の金型は、本体フレーム１７に固定された上型３と、昇降機構５１（９〜１２），５２（７）に可動支持された下型２とで構成されている。
【００２５】
この下型２は、図３に示すように圧縮金型２１および枠状金型２２を備えている。圧縮金型２１は枠状金型２２の枠内に可動に嵌合している。前者は昇降機構５１（９〜１２）により昇降駆動され、後者は昇降機構５２（７）により昇降駆動されるようになっている。これらの両昇降機構５１，５２は制御器５０により駆動制御されるようになっている。圧縮金型２１、枠状金型２２および配線板４２により周囲を規定されるスペースがキャビティＣとなる。このキャビティＣ内に樹脂タブレット４４が配置され、所定の加熱加圧条件下で樹脂封止成形が行われるようになっている。
【００２６】
上型３はヒータ４ａにより加熱され、下型の枠状金型２２及び圧縮金型２１はヒータ４ｂにより加熱されるようになっている。
【００２７】
上型３は被成形品４１を保持するためのレール５を備えている。枠状金型２２とベース６ａとの間にはバネ７が介在している。圧縮金型２１はベース６ａ，６ｂと断熱材８を介して可動プラテン９に取り付られている。
【００２８】
可動プラテン９はボールネジ１０とベルト１１を介してモータ１２により上下に移動されるようになっている。
【００２９】
図６に示すように、枠状金型２２の上端面の四隅には金型の外部に連通するエアベント２３がそれぞれ形成され、成形時にキャビティＣ内のエアが迅速に排出されるようになっている。樹脂タブレット４４は、キャビティＣ内において枠状金型の周壁２２ａから離して配置される。すなわち、キャビティＣのほぼ中央に置かれた樹脂タブレット４４は、底面のみが圧縮金型の上面２１ａに接触し、側周面および上面は、周囲の金型部材と被成形品の半導体素子とには非接触である。
【００３０】
制御器５０は、ギャップセンサからの情報に基づいて昇降機構５１の圧縮金型上昇速度ｖｐを制御することにより、圧縮金型２１の上昇速度を制御する。
【００３１】
なお、枠状金型２２と圧縮金型２１は微細な隙間により嵌合しているので、溶融した樹脂が金型２１，２２間の摺動面に侵入することはほとんどない。
【００３２】
次に、上記装置を用いて半導体素子を基板上に搭載した配線板を樹脂封止する場合について説明する。
【００３３】
レール５内に被成形品４１を配置し、樹脂タブレット４４を圧縮金型２１の上面に載置し、昇降機構５１，５２により枠状金型２２と圧縮金型２１とを上昇させ、上型３と枠状金型２２とで配線板４２の周縁部を挟み込む。
【００３４】
配線板４２を挟み込んだ後は、バネ７が圧縮され、配線板４２の周縁部を押える。そのまま圧縮金型２１の上昇を続行し、樹脂タブレット４４を押し潰すことにより配線板４２と枠状金型２２と圧縮金型２１で形成されるキャビティＣ内に溶融樹脂を充満させることにより樹脂成形がなされる。
【００３５】
この樹脂成形中においては、ギャップセンサ１４を用いて圧縮金型２１の変位を検出し、予め計算されたデータテーブルとの比較により、樹脂流動先端速度ｖが規定値に達する位置に変速点を設け、圧縮金型上昇速度を変更する。
【００３６】
変速点は上述した数式（１）〜（３）に従って以下のように決定する。
【００３７】
樹脂が枠状金型の周壁２２ａに接していない場合は、溶融樹脂の流動先端速度ｖは上式（１）で与えられる。
【００３８】
樹脂が枠状金型の周壁２２ａの２辺（長辺）のみに接している場合は、溶融樹脂の流動先端速度ｖは上式（２）で与えられる。
【００３９】
樹脂が枠状金型の周壁２２ａの４辺（長辺及び短辺）に接している場合は、溶融樹脂の流動先端速度ｖは上式（３）で与えられる。
【００４０】
上式（１）〜（３）においては、時間ｔを変数としているが、圧縮金型上昇速度ｖｐと位置ｈを用いてｔ＝ｈ／ｖｐから容易に換算できる。従って、流動先端速度ｖに達する圧縮金型位置を求めることができる。なお、樹脂は溶融圧縮の段階で１０％程度の密度変位がある。これは、誤差としてこれは無視することができるが、溶融、圧縮後の密度を使用し、タブレット体積を換算してもよい。
【００４１】
また、より緻密な流速制御を行う方法として、上式（１）〜（３）の逆関数により、圧縮金型２２の位置毎に速度を制御し、流速がほぼ一定速度となるように制御することも可能である。ただし、最終速度は必ず無限大に漸近するため、流速を保つことには限界がある。しかし、封止対象となる製品は図８に示すように、半導体素子Ａが搭載されている領域（例えば、Ｌ１１×Ｌ１２）は、外周より内側にあり、現実に流速を制御するのは、半導体素子４３の存在する範囲まででよい。
【００４２】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体素子と配線板との接合強度の低下および電気的接合部の破壊を生じることなく、キャビティ中央に配置された樹脂タブレットを加熱下で押圧することができるので、不合格品が無くなり、製品の歩留まりが格段に向上する。特に厚さ０．５ｍｍ以下で、面積３０ｍｍ角以上の薄型大型パッケージに対してもキャビティの四隅近傍に位置する回路に損傷を生じることなく、樹脂を行き渡らせることができる。このため、不合格品がほとんど発生しない等の効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂封止方法に用いる装置の要部を切り欠いて示す部分断面図。
【図２】本発明の樹脂封止方法に用いる装置の金型及び駆動部を示す断面図。
【図３】本発明の樹脂封止方法に用いる装置の金型にセットされた成形前の配線板と樹脂タブレットを示すブロック断面図。
【図４】成形中の配線板と樹脂を示す内部透視断面図。
【図５】一定速度で圧縮した場合の樹脂の流動先端部の速度変位を示すグラフ。
【図６】金型内に投入された溶融成形樹脂タブレットを示す斜視図。
【図７】一定速度で圧縮した場合の樹脂の流動を模式的に示した図。
【図８】成形品である基板に半導体素子を搭載した状態を示す平面図。
【符号の説明】
１…樹脂封止装置、
２…下型、
２１…圧縮金型、
２２…枠状金型、
３…上型（対向金型）、
４ａ，４ｂ…ヒータ、
５…レール、
６…ベース、
７…枠状金型を押し上げるバネ、
８…断熱材、
９…可動プラテン、
１０…ボールネジ、
１１…タイミングベルト、
１２…モータ、
１３…樹脂タブレット、
１４…ギャップセンサ、
１５…固定ブロック、
１６…可動ブロック、
１７…本体フレーム、
２３…エアベント、
４１…被成形品、
４４…樹脂タブレット、
５０…制御器、
５１，５２…昇降機構、
Ｃ…キャビティ。
【図１】
0003795790.tif 000005
【図２】
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【図３】
0003795790.tif 000007
【図４】
0003795790.tif 000008
【図５】
0003795790.tif 000009
【図６】
0003795790.tif 000010
【図７】
0003795790.tif 000011
【図８】
0003795790.tif 000012