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技術 樹脂封止装置

出願人 アピックヤマダ株式会社
発明者 大坪靖高橋友一
出願日 2006年1月27日 (13年10ヶ月経過) 出願番号 2006-018779
公開日 2007年8月9日 (12年4ヶ月経過) 公開番号 2007-201227
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形 半導体または固体装置の封緘、被覆の形成
主要キーワード ポット孔 キャビティ孔 辺どうし キャビティ位置 金型メンテナンス トランスファ機構 トラック面 キャビティ間
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年8月9日)のものです。
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図面 (11)

課題

多種多様なワーク形態に対して、簡易金型構造で自由なレイアウト樹脂路を形成して、かつ末端まで均一にしかも樹脂漏れなく封止できる樹脂封止装置を提供する。

解決手段

キャビティプレート11は、個片化された複数のワーク2に対応してプレート面に複数のキャビティ孔11a及びキャビティ孔11aどうしを直列的連絡するプレート凹溝11b、ポットに連絡するポット孔11cが各々形成され、隣り合うプレート凹溝11bが対向する上型面にスルーゲート15が設けられている。

概要

背景

近年、半導体装置の小型化、高密度実装化が進行し、POP(Package・On・Package)タイプの半導体装置が製造されている。この半導体装置は、ワークの裏面のみならず半導体チップ搭載面となるワーク表面にもはんだボールを搭載する電極パッドが形成されているため、樹脂封止装置金型ワーク面上を樹脂封止部(パッケージ部)へ樹脂を供給する樹脂路を形成することができない。

モールド金型は、上型及び下型を有し、半導体チップが収容されたキャビティ凹部へ封止樹脂充填するためには基板上を封止樹脂が通過するランナゲートを設ける必要があり、基板面に特殊処理(例えばディゲート用金めっきの形成)が必要になり、製造工程が増えて生産効率が上がらず、製造コストも増大する。また、ワークに片面モールドを行う場合、金型クランプによりワーク面に形成されたソルダレジスト層厚みの変動により樹脂バリが発生するおそれもある。よって、POPタイプのワークを樹脂封止する場合には、高価な液状樹脂を用いたポッティング装置又は圧縮成形装置により行なわれていた。

ところで本件出願人は、すでにワークに特殊加工が不要で金型構造を簡素化できる樹脂封止装置として、ワークと該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートプレス部に搬入し、これらをモールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止する樹脂封止装置を提案した(特許文献1参照)。
特開平2004−193582号公報

概要

多種多様なワーク形態に対して、簡易な金型構造で自由なレイアウトで樹脂路を形成して、かつ末端まで均一にしかも樹脂漏れなく封止できる樹脂封止装置を提供する。キャビティプレート11は、個片化された複数のワーク2に対応してプレート面に複数のキャビティ孔11a及びキャビティ孔11aどうしを直列的連絡するプレート凹溝11b、ポットに連絡するポット孔11cが各々形成され、隣り合うプレート凹溝11bが対向する上型面にスルーゲート15が設けられている。

目的

近年、基板の種類、基板のサイズや厚さが異なる多種多様なワークが存在する。例えば、半導体チップが個々に基板に搭載された個片化されたワークや半導体チップがマトリクス状基板実装された多数個取り用のワークなど様々なワークが存在する。かかる多種多様なワークごとに、モールド金型を用意して交換して使用するとすれば、段取り替えが大掛かりになり、製造コストの増大につながる。
また、ワークは、半導体装置と共に小型化、薄型化しており、樹脂供給路を確保するためのレイアウトに制約があるうえに、樹脂フラッシュを防ぐためには十分なクランプスペースを必要とする。よって、ワークにはキャビティ間にスペースを広く確保する必要があるため半導体装置を多数個取りするには限界がある。
また、薄い製品を多数個同時に樹脂封止する場合、末端の樹脂路に至るまでの樹脂圧圧力損失が大きく、ワーク全面に渡って均一な成形品質を確保することが難しい。
そこで、本件出願人らは、特許文献1のキャビティプレートを応用して多種多様なワーク形態で多数個取りが可能な樹脂封止装置を提供することを想定して本件発明をするに至った。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

基板金型クランプ面電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、個片化された複数のワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔、キャビティ孔どうしを直列的連絡するプレート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成され、隣り合うプレート凹溝が対向する上型面にスルーゲートが設けられていることを特徴とする樹脂封止装置。

請求項2

前記上型に形成される金型カル及びスルーゲートと、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルム張設されている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

基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、ワークに対応してプレート面に複数設けられたキャビティ孔どうしを直列的に連絡するプレート凹溝が形成されていることを特徴とする樹脂封止装置。

請求項4

前記上型に形成される金型カル、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする請求項3記載の樹脂封止装置。

請求項5

基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、金型に載置されるワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔がマトリクス状に形成され各キャビティ孔へ連通するゲート凹溝が形成されており、キャビティ孔間に対応する上型面にゲート凹溝へ平面視で枝分かれして連絡する金型ランナが設けられていることを特徴とする樹脂封止装置。

請求項6

前記上型に形成される金型カル及び金型ランナ、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする請求項5記載の樹脂封止装置。

技術分野

0001

本発明は、基板金型クランプ面電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートプレス部に搬入され、モールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置に関する。

背景技術

0002

近年、半導体装置の小型化、高密度実装化が進行し、POP(Package・On・Package)タイプの半導体装置が製造されている。この半導体装置は、ワークの裏面のみならず半導体チップ搭載面となるワーク表面にもはんだボールを搭載する電極パッドが形成されているため、樹脂封止装置の金型にワーク面上を樹脂封止部(パッケージ部)へ樹脂を供給する樹脂路を形成することができない。

0003

モールド金型は、上型及び下型を有し、半導体チップが収容されたキャビティ凹部へ封止樹脂充填するためには基板上を封止樹脂が通過するランナゲートを設ける必要があり、基板面に特殊処理(例えばディゲート用金めっきの形成)が必要になり、製造工程が増えて生産効率が上がらず、製造コストも増大する。また、ワークに片面モールドを行う場合、金型クランプによりワーク面に形成されたソルダレジスト層厚みの変動により樹脂バリが発生するおそれもある。よって、POPタイプのワークを樹脂封止する場合には、高価な液状樹脂を用いたポッティング装置又は圧縮成形装置により行なわれていた。

0004

ところで本件出願人は、すでにワークに特殊加工が不要で金型構造を簡素化できる樹脂封止装置として、ワークと該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートをプレス部に搬入し、これらをモールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止する樹脂封止装置を提案した(特許文献1参照)。
特開平2004−193582号公報

発明が解決しようとする課題

0005

近年、基板の種類、基板のサイズや厚さが異なる多種多様なワークが存在する。例えば、半導体チップが個々に基板に搭載された個片化されたワークや半導体チップがマトリクス状基板実装された多数個取り用のワークなど様々なワークが存在する。かかる多種多様なワークごとに、モールド金型を用意して交換して使用するとすれば、段取り替えが大掛かりになり、製造コストの増大につながる。
また、ワークは、半導体装置と共に小型化、薄型化しており、樹脂供給路を確保するためのレイアウト制約があるうえに、樹脂フラッシュを防ぐためには十分なクランプスペースを必要とする。よって、ワークにはキャビティ間にスペースを広く確保する必要があるため半導体装置を多数個取りするには限界がある。
また、薄い製品を多数個同時に樹脂封止する場合、末端の樹脂路に至るまでの樹脂圧圧力損失が大きく、ワーク全面に渡って均一な成形品質を確保することが難しい。
そこで、本件出願人らは、特許文献1のキャビティプレートを応用して多種多様なワーク形態で多数個取りが可能な樹脂封止装置を提供することを想定して本件発明をするに至った。

0006

本発明は上記従来技術の課題を解決し、多種多様なワーク形態に対して、簡易な金型構造で自由なレイアウトで樹脂路を形成して、かつ末端まで均一にしかも樹脂漏れなく封止できる樹脂封止装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

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、第1の手段は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、個片化された複数のワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔、キャビティ孔どうしを直列的連絡するプレート凹溝及びポットに連絡するポット孔が各々形成され、隣り合うプレート凹溝が対向する上型面にスルーゲートが設けられていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル及びスルーゲートと、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルム張設されていることを特徴とする。

0008

また、第2の手段は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、ワークに対応してプレート面に複数設けられたキャビティ孔どうしを直列的に連絡するプレート凹溝が形成されていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする。

0009

また、第3の手段は、基板の金型クランプ面に電極パッドが形成されたワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成されたキャビティプレートがプレス部に搬入され、これらとモールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、前記キャビティプレートは、金型に載置されるワークに対応してプレート面に複数のキャビティ孔がマトリクス状に形成され各キャビティ孔へ連通するゲート凹溝が形成されており、キャビティ孔間に対応する上型面にゲート凹溝へ平面視で枝分かれして連絡する金型ランナが設けられていることを特徴とする。
また、前記上型に形成される金型カル及び金型ランナ、キャビティプレートに形成されるキャビティ孔、プレート凹溝及びポット孔の対向面を含む上型クランプ面にリリースフィルムが張設されていることを特徴とする。

発明の効果

0010

上記第1の手段乃至第3の手段に係る樹脂封止装置を用いれば、多種多様なワークに対してキャビティプレートを用いた簡易な金型構造で自由なレイアウトで樹脂路を形成し末端まで均一にしかも樹脂漏れなく樹脂封止することができる。例えば、半導体チップごとに個片化されたワークを金型へ複数個近接して載置して樹脂封止することができる。また、半導体チップがマトリクス状に配置された1つのワークに対して自由なレイアウトで樹脂路を形成して樹脂封止することができ、ワークの形態によらずに製品の多数個取りが可能となる。
また、キャビティプレートに対向する上型クランプ面にリリースフィルムが張設されると、金型メンテナンスが軽減され、成形品離型性もよく、樹脂フラッシュを防ぐことができる。

発明を実施するための最良の形態

0011

以下、本発明に係る樹脂封止装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。以下の実施例では、図9において、パッケージ部1ごとに個片化され金型クランプ面にはんだボール3が搭載されるパッドが形成されたPOPタイプのワーク2、或いは図10において、複数のパッケージ部1が一体に形成され金型クランプ面にはんだボール3が搭載されるパッドが形成されたPOPタイプのワーク2が用いられる。

0012

また、後述するように、ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が形成され金型クランプ面と略平行なトラック面上を周回移動するキャビティプレートが用いられる。これらワーク2とキャビティプレートがプレス部に搬入され、モールド金型を位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される。

0013

[第1実施例]
図1において、下型4にはポット内に装填された樹脂材押動するプランジャを備えた公知のトランスファ機構が設けられている。具体的には、下型チェイス5にポットインサート6、下型インサート7が設けられている。ポットインサート6にはプランジャ8が設けられたポット9が組み付けられている。プランジャ8は図示しないトランスファ機構によりポット9に装填された樹脂材17を押動する。下型インサート7にはワーク2が複数直列的に載置される。下型インサート7には位置決めピン10が突設されており、キャビティプレート11の位置決め孔挿通して上型12の凹部13と嵌合するようになっている。

0014

図2において、キャビティプレート11は、個片化された複数のワークWに対応してプレート面に複数のキャビティ孔11aが形成され、該キャビティ孔11aどうしを直列的に連絡するプレート凹溝11b、ポット9に対応するポット孔11c(図1参照)が各々形成されている。キャビティプレート11としては、金型と同様の鋼材、例えばステンレススチールチタンニッケル合金などが用いられる。尚、キャビティプレート11のプレート面(両面又は片面)やキャビティ孔11a、プレート凹溝11b及びポット孔11cの孔壁面には、成形品との離型性を考慮して必要に応じてテフロン登録商標)樹脂やフッソ樹脂等がコーティングされていても良い。

0015

図1において、上型12には金型カル14、プレート凹溝11bどうしに対向する上型面にスルーゲート15が設けられている。このスルーゲート15は、ポット9から金型カル14を経てキャビティ孔11a間がプレート凹溝11bを通じて直列的に連絡する樹脂路の末端まで樹脂があまねく充填されるように設けられる。特にキャビティ孔11aへプレート凹溝11bを通じて樹脂が充填される際に樹脂路が絞られるため、樹脂圧の圧力損失が大きくなるのを緩和し、樹脂材に混入したエアを基板外押し出すエアベントを形成している。

0016

また、上型12には、金型カル14、スルーゲート15、プレート凹溝11b及びキャビティ孔11aの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム16が張設されている。リリースフィルム16は、樹脂材に接触する金型クランプ面を覆うものであり、本実施例では上型12のクランプ面に吸引されて張設される。リリースフィルム16は、モールド金型の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、上型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するフィルム材、例えば、PTFE、ETFE、PET、FEP、フッ素含浸ガラスクロスポリプロピレンポリ塩化ビニリジン等が好適に用いられる。上記リリースフィルム16を用いることで上型12の樹脂封止部のエジェクタピン及び樹脂封止後金型面クリーニングするクリーナー部を設ける必要がない。

0017

上記構成によれば、キャビティプレート11に形成されるキャビティ孔11aは、基板サイズに合わせて設けられ、キャビティ孔11aどうしを連絡するプレート凹溝11bはキャビティ孔11aどうしが対向する辺どうしの間の任意の位置に設けられる。このため、個片化されたワーク2を可能な限り近接して金型へ載置して樹脂封止することができ、キャビティプレート11形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いため、多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート11や上型12の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。また、ワーク2の板厚にばらつきがあっても、下型インサート7の厚みを調整するだけで足りるので、樹脂漏れなく樹脂封止することができる。
尚、本実施例では、上型12に金型カル14を凹部として形成したが、樹脂溶融状態によっては、ポット孔11cとキャビティ孔11aの間にプレート凹溝を設けるだけで足りるため、必ずしも上型12にカル凹部を設ける必要はない。

0018

[第2実施例]
次に樹脂封止装置の他例について、図3及び図4を参照して説明する。第1実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
以下では、第1実施例と異なる点を中心に説明する。本実施例のワーク2は、基板上に半導体チップが複数直列的に搭載されているものが用いられる。半導体チップは複数列設けられていてもよい。図4において、キャビティプレート11は、上記ワーク2に対応してプレート面に複数設けられたキャビティ孔11aどうしを直列的に連絡するプレート凹溝11bが形成されている。
また、上型12には、金型カル14、プレート凹溝11b及びキャビティ孔11aの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム16が張設されている。
上記構成によっても、ワーク2に搭載される半導体チップの間隔が狭くなっても、樹脂路のレイアウトの自由度が高く、1枚のワーク2であっても可能な限り半導体チップを近接して搭載して樹脂封止することができ、多数個取りに対応できる。

0019

[第3実施例]
次に樹脂封止装置の他例について、図5及び図6を参照して説明する。第1実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例のワーク2は、半導体チップが搭載された個片化された基板が用いられ、下型インサート7にマトリクス状に近接して載置される。図6(a)(b)において、キャビティプレート11は、個片化されたワーク2が下型インサート7上で近接してマトリクス状に載置されるのに対応してプレート面に複数のキャビティ孔11aがマトリクス状に形成され、各キャビティ孔11aへ連通するゲート凹溝11bが形成されている。図6(a)はキャビティ孔11aの対向する辺に垂直にゲート凹溝11bが形成される場合を例示し、図6(b)はキャビティ孔11aのコーナー部へゲート凹溝11bが形成される場合を例示している。

0020

図5において、上記キャビティプレート11のキャビティ孔11a間に対応する上型面には金型ランナ18が設けられている。キャビティ孔11aがマトリクス配置されている場合には、末端側まで樹脂供給量が多く途中で樹脂圧の圧力損失が大きい。このため、樹脂材17を円滑に供給するため金型ランナ18が設けられる。この金型ランナ18は、図6(a)(b)においてゲート凹溝11bへ平面視で枝分かれして連絡するようになっている。また、上型12には、金型カル14、金型ランナ18、ゲート凹溝11b及びキャビティ孔11aの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム16が張設されている。
上記構成によっても、個片化されたワーク2どうしを可能な限り近接してマトリクス状に金型へ載置して樹脂封止することができ、キャビティプレート11に形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いためゲート位置を任意に形成して多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート11や上型12の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。

0021

[第4実施例]
次に樹脂封止装置の他例について、図7及び図8を参照して説明する。第1実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
本実施例のワーク2は、半導体チップがマトリクス状に搭載された基板が用いられ、下型インサート7に該ワーク2が単数又は複数箇所に近接して載置される。図8(a)(b)において、キャビティプレート11は、半導体チップがマトリクス状に搭載されたワーク2に対応してプレート面に複数のキャビティ孔11aがマトリクス状に形成され、各キャビティ孔11aへ連通するゲート凹溝11bが形成されている。図8(a)はキャビティ孔11aの対向する辺に垂直にゲート凹溝11bが形成される場合を例示し、図8(b)はキャビティ孔11aのコーナー部へゲート凹溝11bが形成される場合を例示している。

0022

図7において、上記キャビティプレート11のキャビティ孔11a間に対応する上型面には金型ランナ18が設けられている。キャビティ孔11aがマトリクス配置されている場合には、末端側まで樹脂供給量が多く途中で樹脂圧の圧力損失が大きい。このため、樹脂材17を円滑に供給するため金型ランナ18が設けられる。この金型ランナ18は、図8(a)(b)においてゲート凹溝11bへ平面視で枝分かれして連絡するようになっている。また、上型12には、金型カル14、金型ランナ18、ゲート凹溝11b及びキャビティ孔11aの対向面を含むクランプ面にリリースフィルム16が張設されている。
上記構成によっても、半導体チップがマトリクス配置され、キャビティ位置が近接するワーク2に対して、キャビティプレート11に形成される樹脂路のレイアウトの自由度が高いため、ゲート位置を任意に形成して多数個取りに対応できる。また、キャビティプレート11や上型12の加工が少ないため、簡易な金型構造で生産コストも低減できる。

図面の簡単な説明

0023

第1実施例に係る樹脂封止装置の要部の断面図である。
図1のキャビティプレートを平面視した説明図である。
第2実施例に係る樹脂封止装置の要部の断面図である。
図3のキャビティプレートを平面視した説明図である。
第3実施例に係る樹脂封止装置の要部の断面図である。
図5のキャビティプレートを平面視した説明図である。
第4実施例に係る樹脂封止装置の要部の断面図である。
図7のキャビティプレートを平面視した説明図である。
個片化されたPOPタイプの半導体装置の平面図及び側面図である。
マトリクス配置されたPOPタイプの半導体装置の平面図及び側面図である。

符号の説明

0024

1パッケージ部
2 ワーク
3はんだボール
4下型
5下型チェイス
6ポットインサート
7下型インサート
8プランジャ
9ポット
10位置決めピン
11キャビティプレート
11aキャビティ孔
11bプレート凹溝
11cポット孔
12上型
13 凹部
14金型カル
15スルーゲート
16リリースフィルム
17樹脂材
18 金型ランナ

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