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技術 樹脂成形装置およびそれを用いたチップオンテープ型半導体装置の製造装置

出願人 エムテックスマツムラ株式会社
発明者 大滝昭浩
出願日 2014年4月30日 (6年8ヶ月経過) 出願番号 2014-093497
公開日 2015年11月24日 (5年1ヶ月経過) 公開番号 2015-211185
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 半導体装置の製造、組立て 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 樹脂成形直後 保持基体 成型機構 進退ガイド 加圧移送 トランスファー機構 製品ピッチ キャビティ列
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図面 (20)

課題

金型内中間金型キャビティから樹脂成形体離型でき、例えば連続的に供給されるテープ状基板に対しても製造効率よく樹脂成形しうる樹脂成形装置を提供する。

解決手段

上金型と、下金型と、それらの間に着脱自在に配置される中間金型とを有する金型を備えた樹脂成形装置であって、中間金型は、一方の面に設けられたキャビティと、他方の面に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を供給するためのランナと、前記キャビティと前記ランナとを上下方向に連通するゲートとを有する中間金型本体と、前記中間金型本体の前記他方の面に設けられ、前記キャビティで成形された樹脂成形体を前記中間金型本体から離型するための離型機構とを有し、前記離型機構は、離型ピンと、前記離型ピンを前記キャビティ内に進退させる進退ガイド機構とを有し、前記進退ガイド機構は、前記中間金型本体の前記他方の面の、前記ランナが設けられない位置に設けられている。

概要

背景

基板上に搭載された半導体素子などの樹脂封止は、通常、トランスファー樹脂成形装置で行われる。従来のトランスファー樹脂成形装置は、ポットと、ポット内を移動可能に構成されたプランジャとを有する下金型と、上金型とを有する。下金型と上金型の少なくとも一方には、キャビティと、ポットとキャビティとを連結するランナゲートが設けられる。ゲートのキャビティとの接続部分は先細り形状となっており、製品となる樹脂成形体と不要樹脂バリ)とを破断ゲートブレーク)できるようになっている。

そして、ポットに樹脂タブレットを配置し、かつ上金型と下金型とで構成されるキャビティ空間インサート物を配置し、上金型と下金型とを所定の圧力でクランプ型締め)する。下金型のポット内で樹脂タブレットを溶融し、プランジャで加圧移送する。それにより、溶融樹脂はポットとキャビティとを連結する空間であるランナとゲートを通過して、キャビティに進入する。キャビティに進入した樹脂は硬化されて樹脂成形部となる。このとき、キャビティ以外の空間(ポット、ランナ、ゲートを含む)にも樹脂が充填され、不要樹脂(バリ)となる。

ところで、図7Eに示されるような非接触ICカード用デバイスは、半導体素子の外周にアンテナなどの微細配線層が配置された基板を、トランスファー樹脂成形装置を用いて樹脂封止して得られる。しかしながら、従来のトランスファー樹脂成形装置では、ランナは、微細配線層を有する基板と上金型または下金型との間に形成されるため、溶融樹脂が、当該基板の微細配線層上を流れてしまう。その結果、微細配線層に樹脂が付着し、成形後のゲートブレーク時に微細配線層が剥がれやすいという懸念があった。

これに対して、上金型と、下金型と、それらの間に配置される中間金型中間プレート)とを有する3層構造を有し、キャビティに対して垂直方向(上下方向)から溶融樹脂を充填する中間プレートモールド方式の金型装置が提案されている(例えば特許文献1)。従来の中間プレートモールド方式のトランスファー樹脂成形装置は、例えば上金型1と、下金型2と、それらの間に配置される中間プレート3とを有する(図8参照)。中間プレート3は、ポット2Aと連通する貫通孔4と、上面に設けられ、該貫通孔4と連通するランナ5と、下面に設けられたキャビティ6と、ランナ5とキャビティ6とを連結する垂直ゲート7とを有する。

そして、下金型2の所定位置に基板8を配置し、ポット2A内で樹脂タブレット9を溶融させた後、溶融樹脂をプランジャ2Bで加圧移送する。それにより、溶融樹脂は、貫通孔4、ランナ5および垂直ゲート7を通過してキャビティ6に進入する。このように、溶融樹脂を、キャビティ6に垂直方向(上下方向)に充填できるので、基板8の微細配線層上に樹脂が付着するのを抑制できる。型開きした後、樹脂成形体と中間プレート3およびそれに残存する樹脂(バリ)との一体化物を、金型外に取り出す。そして、別工程において、樹脂成形体を突き上げピンなどで突き上げて、樹脂成形体を中間プレートから離型する。

概要

金型内で中間金型のキャビティから樹脂成形体を離型でき、例えば連続的に供給されるテープ状基板に対しても製造効率よく樹脂成形しうる樹脂成形装置を提供する。上金型と、下金型と、それらの間に着脱自在に配置される中間金型とを有する金型を備えた樹脂成形装置であって、中間金型は、一方の面に設けられたキャビティと、他方の面に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を供給するためのランナと、前記キャビティと前記ランナとを上下方向に連通するゲートとを有する中間金型本体と、前記中間金型本体の前記他方の面に設けられ、前記キャビティで成形された樹脂成形体を前記中間金型本体から離型するための離型機構とを有し、前記離型機構は、離型ピンと、前記離型ピンを前記キャビティ内に進退させる進退ガイド機構とを有し、前記進退ガイド機構は、前記中間金型本体の前記他方の面の、前記ランナが設けられない位置に設けられている。

目的

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金型内で中間金型から樹脂成形体を離型でき、連続的に供給される長尺状のインサート物に対しても製造効率よく樹脂成形できる樹脂成形装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

上金型と、下金型と、前記上金型と前記下金型との間に着脱自在に配置される中間金型とを有する金型を備えた樹脂成形装置であって、中間金型は、一方の面に設けられたキャビティと、他方の面に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を供給するためのランナと、前記キャビティと前記ランナとを上下方向に連通するゲートとを有する中間金型本体と、前記中間金型本体の前記他方の面に設けられ、前記キャビティで成形された樹脂成形体を前記中間金型本体から離型するための離型機構とを有し、前記離型機構は、離型ピンと、前記離型ピンを前記キャビティ内に進退させる進退ガイド機構とを有し、前記進退ガイド機構は、前記中間金型本体の前記他方の面の前記ランナが設けられない位置に設けられている、樹脂成形装置。

請求項2

前記キャビティは、前記ランナの延びる方向に一以上設けられてキャビティ列を形成し、かつ前記キャビティ列は複数設けられており、前記離型機構は、前記キャビティ列ごとに互いに独立して設けられている、請求項1に記載の樹脂成形装置。

請求項3

前記進退ガイド機構は、前記離型ピンを保持し、かつ前記中間金型本体に対して昇降可能に設けられた保持基体を有し、前記保持基体が前記中間金型本体の上方から下降することによって、前記保持基体に保持された前記離型ピンが前記中間金型本体の前記キャビティ内に突き出すようになっている、請求項1または2に記載の樹脂成形装置。

請求項4

前記中間金型の前記キャビティと前記下金型または前記上金型との間にテープ状基板を連続的に搬送しながら前記テープ状基板上に樹脂成形を行うものである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂成形装置。

請求項5

連続的に搬送される、導線を有するテープ状基板上に半導体素子を載置するダイボンディング装置と、前記半導体素子の電極と前記テープ状基板の導線とを電気的に接続するワイヤボンディング装置と、前記半導体素子を樹脂封止する請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂成形装置と、を備えたチップオンテープ型半導体装置製造装置

技術分野

0001

本発明は、樹脂成形装置およびそれを用いたチップオンテープ型半導体装置製造装置に関する。

背景技術

0002

基板上に搭載された半導体素子などの樹脂封止は、通常、トランスファー樹脂成形装置で行われる。従来のトランスファー樹脂成形装置は、ポットと、ポット内を移動可能に構成されたプランジャとを有する下金型と、上金型とを有する。下金型と上金型の少なくとも一方には、キャビティと、ポットとキャビティとを連結するランナゲートが設けられる。ゲートのキャビティとの接続部分は先細り形状となっており、製品となる樹脂成形体と不要樹脂バリ)とを破断ゲートブレーク)できるようになっている。

0003

そして、ポットに樹脂タブレットを配置し、かつ上金型と下金型とで構成されるキャビティ空間インサート物を配置し、上金型と下金型とを所定の圧力でクランプ型締め)する。下金型のポット内で樹脂タブレットを溶融し、プランジャで加圧移送する。それにより、溶融樹脂はポットとキャビティとを連結する空間であるランナとゲートを通過して、キャビティに進入する。キャビティに進入した樹脂は硬化されて樹脂成形部となる。このとき、キャビティ以外の空間(ポット、ランナ、ゲートを含む)にも樹脂が充填され、不要樹脂(バリ)となる。

0004

ところで、図7Eに示されるような非接触ICカード用デバイスは、半導体素子の外周にアンテナなどの微細配線層が配置された基板を、トランスファー樹脂成形装置を用いて樹脂封止して得られる。しかしながら、従来のトランスファー樹脂成形装置では、ランナは、微細配線層を有する基板と上金型または下金型との間に形成されるため、溶融樹脂が、当該基板の微細配線層上を流れてしまう。その結果、微細配線層に樹脂が付着し、成形後のゲートブレーク時に微細配線層が剥がれやすいという懸念があった。

0005

これに対して、上金型と、下金型と、それらの間に配置される中間金型中間プレート)とを有する3層構造を有し、キャビティに対して垂直方向(上下方向)から溶融樹脂を充填する中間プレートモールド方式の金型装置が提案されている(例えば特許文献1)。従来の中間プレートモールド方式のトランスファー樹脂成形装置は、例えば上金型1と、下金型2と、それらの間に配置される中間プレート3とを有する(図8参照)。中間プレート3は、ポット2Aと連通する貫通孔4と、上面に設けられ、該貫通孔4と連通するランナ5と、下面に設けられたキャビティ6と、ランナ5とキャビティ6とを連結する垂直ゲート7とを有する。

0006

そして、下金型2の所定位置に基板8を配置し、ポット2A内で樹脂タブレット9を溶融させた後、溶融樹脂をプランジャ2Bで加圧移送する。それにより、溶融樹脂は、貫通孔4、ランナ5および垂直ゲート7を通過してキャビティ6に進入する。このように、溶融樹脂を、キャビティ6に垂直方向(上下方向)に充填できるので、基板8の微細配線層上に樹脂が付着するのを抑制できる。型開きした後、樹脂成形体と中間プレート3およびそれに残存する樹脂(バリ)との一体化物を、金型外に取り出す。そして、別工程において、樹脂成形体を突き上げピンなどで突き上げて、樹脂成形体を中間プレートから離型する。

先行技術

0007

特開2003−133348号公報
特開2002−353260号公報

発明が解決しようとする課題

0008

このように、従来の中間プレートモールド方式では、金型外の別工程で樹脂成形体を離型する必要があり、金型内で樹脂成形体を中間プレートから離型できるものではなかった。そのため、製造効率が低下しやすい傾向があった。

0009

また、バッチ的に供給される枚葉状のインサート物ではなく、例えば連続的に供給されるテープ状基板上に樹脂成形を行う場合は、型開き後、樹脂成形されたテープ状基板と中間プレートの一体化物を金型外に取り出すために、テープ状基板の取り出し機構と中間プレートの搬送機構とを同期させる必要があった。さらに、金型のテープ状基板の搬送方向の両端部には、通常、成形に関与しない非成形部(スペース)が設けられる。そのため、無駄の少ない樹脂成形を行うためには、金型の非成形部のピッチ極限まで小さくするなどして、テープ状基板の搬送方向の金型長を樹脂成形が完了した中間プレートと干渉しない長さにしたり;中間プレートのキャビティの搬送方向のピッチを、非成形部の搬送方向のピッチと同じ程度まで大きくしたりする必要があった。キャビティの搬送方向のピッチを大きくすると、テープ状基板の利用効率が低下するという問題があった。

0010

これらの問題は、金型外の離型位置で中間プレートから樹脂成形体を離型した後、テープ状基板を金型内に戻して次回の樹脂成形を行うことで解決できる。しかしながら、金型外の離型位置でゲートブレークした後、樹脂成形体を離型し、テープ状基板を金型内に戻す動作を行う間は、次回の樹脂成形が開始できない。そのため、サイクルタイムが長くなり、製造効率が低下するという問題があった。

0011

さらに、上下いずれかの金型に離型機構を一体的に設けて、金型内で中間プレートから樹脂成形体を離型する方法も提案されている(例えば特許文献2)。しかしながら、この方法では、樹脂成形体の離型を行う際に、上下いずれかの金型に設けられた離型機構の離型ピンを中間プレートのピン孔に差し込む必要があり、その際に離型ピンの破損を生じやすいなどの問題があり、現実的な方法ではなかった。

0012

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、金型内で中間金型から樹脂成形体を離型でき、連続的に供給される長尺状のインサート物に対しても製造効率よく樹脂成形できる樹脂成形装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

[1]上金型と、下金型と、前記上金型と前記下金型との間に着脱自在に配置される中間金型とを有する金型を備えた樹脂成形装置であって、中間金型は、一方の面に設けられたキャビティと、他方の面に設けられ、前記キャビティに溶融樹脂を供給するためのランナと、前記キャビティと前記ランナとを上下方向に連通するゲートとを有する中間金型本体と、前記中間金型本体の前記他方の面に設けられ、前記キャビティで成形された樹脂成形体を前記中間金型本体から離型するための離型機構とを有し、前記離型機構は、離型ピンと、前記離型ピンを前記キャビティ内に進退させる進退ガイド機構とを有し、前記進退ガイド機構は、前記中間金型本体の前記他方の面の前記ランナが設けられない位置に設けられている、樹脂成形装置。
[2] 前記キャビティは、前記ランナの延びる方向に一以上設けられてキャビティ列を形成し、かつ前記キャビティ列は複数設けられており、前記離型機構は、前記キャビティ列ごとに互いに独立して設けられている、[1]に記載の樹脂成形装置。
[3] 前記進退ガイド機構は、前記離型ピンを保持し、かつ前記中間金型本体に対して昇降可能に設けられた保持基体を有し、前記保持基体が前記中間金型本体の上方から下降することによって、前記保持基体に保持された前記離型ピンが前記中間金型本体の前記キャビティ内に突き出すようになっている、[1]または[2]に記載の樹脂成形装置。
[4] 前記中間金型の前記キャビティと前記下金型または前記上金型との間にテープ状基板を連続的に搬送しながら前記テープ状基板上に樹脂成形を行うものである、[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂成形装置。
[5] 連続的に搬送される、導線を有するテープ状基板上に半導体素子を載置するダイボンディング装置と、前記半導体素子の電極と前記テープ状基板の導線とを電気的に接続するワイヤボンディング装置と、前記半導体素子を樹脂封止する[1]〜[3]のいずれかに記載の樹脂成形装置とを備えたチップオンテープ型半導体装置の製造装置。

発明の効果

0014

本発明によれば、金型内で中間金型から樹脂成形体を離型でき、連続的に供給される長尺状のインサート物に対しても製造効率よく樹脂成形できる樹脂成形装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0015

本発明の樹脂成形装置の一例を示す概要図である。
図1の樹脂成形装置の側面側から見た上下金型の断面図であり、樹脂成形装置の要部を示す図である。
中間金型の一例を示す斜視図である。
図3の中間金型の上面図である。
樹脂成形工程において、中間金型が中間金型搬送機構によって所定位置に待機し、樹脂タブレットも投入直前待機状態を示す。
下金型を上昇させて、中間金型を受渡し位置タブレットをポットに投入、テープ状基板を下型上の所定位置にそれぞれセットした状態を示す図である。
下金型をさらに上昇させた状態を示す図である。
下金型をさらに上昇させて、中間金型が上金型と下金型の間でクランプ完了し、型締めした状態を示す図である。
下金型のプランジャを上昇させて、溶融樹脂をキャビティに移送する状態を示す図である。
下金型を下降させて型開きするとともに、樹脂成形体を中間金型から離型した状態を示す図である。
下金型をさらに下降させて、中間金型を上金型から離型した状態を示す図である。
下金型をさらに下降させて、中間金型から不要樹脂を離型した状態を示す図である。
下金型を下端まで下降させて、中間金型と不要樹脂を中間金型搬送機構Yの搬送位置に待機している状態を示す図である。
チップオンテープ型半導体装置の製造装置の一例を示す概要図である。
チップオンテープ型半導体装置の製造工程における、ダイボンディング工程後のテープ状基板の状態を示す図である。
チップオンテープ型半導体装置の製造工程における、ワイヤボンディング工程後のテープ状基板の状態を示す図である。
チップオンテープ型半導体装置の製造工程における、樹脂成形工程後の金型内のテープ状基板の状態を示す図である。
チップオンテープ型半導体装置の製造工程における、樹脂成形工程後のテープ状基板の状態を示す図である。
製造されたチップオンテープ型半導体装置の一例を示す図である。
従来の中間プレートモールド方式の樹脂成形装置の例を示す図である。

実施例

0016

1.樹脂成形装置
本発明の樹脂成形装置は、好ましくはトランスファー樹脂成形装置であり、上金型と、下金型と、それらの間に着脱自在に配置された中間金型とを有する金型を具備する。中間金型は、中間金型本体と、離型機構とを有する。

0017

中間金型本体は、一方の面に設けられたキャビティと、他方の面に設けられ、キャビティに溶融樹脂を供給するためのランナ(溝)と、キャビティとランナとを上下方向に連通するゲート(孔)とを有する。

0018

キャビティは、中間金型本体の上金型と接する面に設けられてもよいし、下金型と接する面に設けられてもよいが、下金型と接する面に設けられることが好ましい。キャビティは、ランナの延びる方向に一以上設けられてキャビティ列を形成し、かつ該キャビティ列は複数設けられうる。例えば、長尺状のテープ状基板などを連続的に搬送しながら樹脂成形する場合、キャビティ列は、通常、テープ状基板の搬送方向と略直交する方向に形成されうる。ランナは、中間金型本体のキャビティが設けられた面とは反対側の面に設けられる。

0019

中間金型本体は、必要に応じてランナと下金型または上金型の樹脂流路(ポットを含む)とを連通するカル(孔または凹部)をさらに有しうる。

0020

離型機構は、キャビティで成形された樹脂成形体を、中間金型本体から離型するものである。具体的には、離型機構は、離型ピンと、該離型ピンを中間金型本体のキャビティ内に進退させる進退ガイド機構とを有する。

0021

離型ピンは、中間金型本体に設けられたキャビティと連通する孔内を上下方向に摺動可能に設けられている。進退ガイド機構は、離型ピンを保持し、かつ中間金型本体に対して昇降可能に設けられた保持基体を有する。進退ガイド機構は、中間金型本体のキャビティが設けられた面とは反対側の面上で、かつランナが設けられない位置に設けられる。そして、保持基体が中間金型本体の上方から下降することで、離型ピンが中間金型本体のキャビティ内に突き出し、キャビティ内の樹脂成形体を離型できるようになっている。

0022

前述の通り、従来の離型機構は、上金型または下金型に一体的に設けられており、複数のキャビティを有する中間金型の全面を覆う一つの保持基体と、キャビティごとに設けられた離型ピンとを有しうる。そのような離型機構を、中間金型本体上に組み込むと、成形後の中間金型本体のランナなどから不要樹脂を取り出す際に、中間金型本体上の保持基体が邪魔となり、不要樹脂が取り出せない。そこで本発明では、成形後の中間金型本体から不要樹脂を容易に取り出せるようにするために、離型機構、特に離型機構の進退ガイド機構は、中間金型本体を平面視したときに、中間金型本体の少なくともランナを避ける位置、好ましくはランナとカルを避ける位置に設けられる。

0023

本発明の樹脂成形装置は、半導体素子や電子部品などの樹脂成形工程;具体的には、図7Eに示されるような半導体素子の樹脂封止工程に好ましく用いられる。

0024

図1は、本発明の樹脂成形装置の一例を示す概要図である。図1に示されるように、樹脂成形装置30は、成型機構Xと、中間金型搬送機構Yと、樹脂タブレット搬送機構(不図示)とを有する。

0025

成型機構Xは、上金型50と、下金型70と、中間金型90とを有する金型と、上金型50と下金型70を移動させるプレス機構X5と、金型のキャビティ空間に樹脂を移送するトランスファー機構X6とを有する。

0026

具体的には、成形機構Xは、上プラテンX1と、下プラテンX2と、移動プラテンX3とを有し、これらがダイバーX4によって連結されている。移動プラテンX3は、ダイバーX4に沿って移動可能に構成されている。上プラテンX1と移動プラテンX3との間に、上金型50と下金型70とを有する金型が配置されている。移動プラテンX3と下プラテンX2との間に、プレス機構X5が配置されている。プレス機構X5が移動プラテンX3を移動させることによって、下金型70を移動させる。

0027

図2は、図1の樹脂成形装置の側面側から見た金型の断面図であり、樹脂成形装置の要部を示す断面図である。図2に示されるように、樹脂成形装置は、上金型50と、下金型70と、それらの間に配置される中間金型90とを有する金型を具備する。

0028

上金型50は、中間金型90の離型機構130を収納するための凹部51と、凹部51に設けられたキャビティエジェクタストップピン53と、上プレートエジェクタピン55Aとを有する。

0029

凹部51は、上金型50の内面に設けられており、中間金型90の離型機構130を収納できるようになっている。キャビティエジェクタストップピン53は、中間金型90を保持固定するためのものであり、その先端部が凹部51の底面から若干突出し、かつ上金型50に固定されている。上プレートエジェクタピン55Aは、中間金型90の離型機構130と離型ピン131を下降させるためのものであり、その先端部が凹部51の底面から上下方向に移動可能に設けられている。そして、上プレートエジェクタピン55Aは、型開きと同時に、中間金型90の離型機構130を下方向に押し出し、離型ピン131を下降させる。

0030

上金型50は、上ランナリターンピン57Bと、上プレートリターンピン59Aとをさらに有しうる。上ランナリターンピン57Bは、上金型50に上下方向に移動可能に設けられている。上プレートリターンピン59Aと上プレートエジェクタピン55Aは、上金型50内部において図示しない連繋機構によって連繋され、上下に連動するように設けられている。

0031

下金型70は、ポット71と、その内部を上下に移動可能に構成されたプランジャ73と、浅溝75とを有する。

0032

ポット71は、樹脂タブレットを配置するための領域である。プランジャ73は、ポット71の内面を摺動して、ポット71の内部を上下に移動する。プランジャ73は、トランスファー機構X6によって移動可能にされている。トランスファー機構X6とは、図示されない油圧機構ネジ送り機構カム送り機構などでありうる。また、プランジャ73は加熱されうる。浅溝75は、下金型70の表面に設けられ、インサート物であるテープ状基板を配置するための溝である。

0033

下金型70は、中間金型エジェクタロッド77Bをさらに有しうる。中間金型エジェクタロッド77Bは、上金型50の上ランナリターンピン57Bと対向し、かつ上ランナリターンピン57Bと同期して上下方向に移動可能に設けられている。そして、中間金型エジェクタロッド77Bは、上金型50の上ランナリターンピン57Bとともに、中間金型90の中間金型本体110を保持固定しうる。

0034

図3は、中間金型90の一例を示す斜視図であり;図4は、図3の中間金型90の上面図である。図2の中間金型90は、図4におけるA−A’線断面図である。図2では、説明の便宜上、キャビティ、ゲートおよびピンの数を省略している。図4における矢印は、テープ状基板の搬送方向を示す。図2および図3に示されるように、中間金型90は、中間金型本体110と、離型機構130とを有する。

0035

中間金型本体110は、キャビティ111と、ランナ113と、キャビティ111とランナ113とを上下方向に連通するゲート115と、カル117とを有する(図2および図4参照)。

0036

キャビティ111は、中間金型本体110の下金型70と接する面(下面)に設けられ、下金型70の上面との間に樹脂成形するための空間を形成する(図2参照)。キャビティ111は、ランナ113が延びる方向;即ち、テープ状基板11の搬送方向と略直交する方向に一以上設けられ、キャビティ列を構成しうる(図4参照)。キャビティ列は、テープ状基板11の搬送方向に複数設けられうる。

0037

ランナ113は、中間金型本体110のキャビティ111が設けられた面とは反対側の面;即ち、上金型50と接する面(上面)に設けられた溝であり、上金型50の下面と中間金型本体110の上面との間に溶融樹脂が流通する流路を形成する(図2参照)。ランナ113は、キャビティ列ごとに設けられることが好ましい(図3および図4参照)。

0038

ゲート115は、キャビティ111とランナ113とを上下方向(垂直方向)に連通し、ランナ113を流れる溶融樹脂を上下方向(垂直方向)にキャビティ111に流入させる流路を形成する(図2参照)。ゲート115は、キャビティ111ごとに所定の箇所に設けられる(図3および図4参照)。

0039

カル117は、ランナ113と連通する貫通孔であり(図2参照)、下金型70のポット71と直接または他の流路を介して連通している(図2および図4参照)。

0040

それにより、下金型70のポット71から移送された溶融樹脂は、カル117、ランナ113およびゲート115を通過してキャビティ111に進入する。それにより、キャビティ111内で樹脂成形できるようになっている(図2参照)。

0041

離型機構130は、キャビティ111内で成形された樹脂成形体を中間金型本体110のキャビティ111から離型するものであり、中間金型本体110のキャビティ111が設けられた面とは反対側の面(ランナ113が設けられた面)に、キャビティ列ごとに設けられうる(図3参照)。

0042

離型機構130は、離型ピン131と、中間金型本体リターンピン137と、それらを保持するエジェクタピンホルダ133(保持基体)および中間金型バッキングプレート135とを有する(図2参照)。中間金型本体リターンピン137、エジェクタピンホルダ133および中間金型バッキングプレート135は、離型ピン130の進退ガイド機構を構成しうる。

0043

離型ピン130は、エジェクタピンホルダ133および中間金型バッキングプレート135によって保持されており、進退ガイド機構によって中間金型本体110のキャビティ111内に上下方向に進退可能に設けられている。

0044

中間金型本体リターンピン137は、エジェクタピンホルダ133および中間金型バッキングプレート135によって保持されており、中間金型本体110内の孔内を上下方向に摺動可能に設けられている。中間金型本体リターンピン137は、エジェクタピンホルダ133の下面と中間金型本体110とが接した状態で、その先端部が中間金型本体110の下面から所定量突き出すように設けられている(図2参照)。それにより、中間金型本体リターンピン137は、例えば型締め時に、離型機構130(または離型ピン131)を中間金型本体110に対して上昇させ;型開き時に、離型機構130(または離型ピン131)を中間金型本体110に対して下降させうる。

0045

エジェクタピンホルダ133は、中間金型本体110のランナ113が設けられた面と接するように配置されうる。中間金型バッキングプレート135は、エジェクタピンホルダ133上に配置されうる。そして、エジェクタピンホルダ133と中間金型バッキングプレート135は、中間金型本体リターンピン137の上下動作によって、中間金型本体110に対して上下方向に移動可能となっている。

0046

離型機構130、特に中間金型本体リターンピン137、エジェクタピンホルダ133および中間金型バッキングプレート135で構成される進退ガイド機構は、樹脂成形後に、金型内でランナ113、カル117およびゲート115に充填された不要樹脂を上方向に取り出せるようにするために、中間金型本体110を平面視したときに、ランナ113とカル117が設けられた位置を避けるように設けられている(図3および図4参照)。図3および図4では、複数の離型機構130が互いに完全に独立して設けられた例を示したが、これに限定されない。要は、離型機構130が中間金型本体110から不要樹脂を上方向に取り出す際に邪魔にならないように設けられていればよく、複数の離型機構130の一部が連結していてもよい。

0047

中間金型搬送機構Yは、成形後の中間金型90から不要樹脂を除去するための不要樹脂排出機構Y1と、中間金型を清掃するためのクリーナー機構Y2と、中間金型を予熱プリヒート)するためのプリヒート機構Y3とを有する(図1参照)。

0048

不要樹脂排出機構Y1は、中間金型搬送機構Yにより金型外に搬出された中間金型90から離型した不要樹脂(ランナ113、ゲート115、カル117等に充填されていた樹脂)を廃棄および排出する機構である。

0049

クリーナー機構Y2は、樹脂成形後の中間金型90(特に中間金型本体110)の残滓を除去する機構であり、好ましくは真空掃除機で残滓を吸引除去する機構でありうる。必要に応じて、真空掃除機と回転ブラシスクレーパー等による機械的な残滓除去手段を併用してもよい。

0050

プリヒート機構Y3は、樹脂成形後に金型外に取り出されて冷えた中間金型90を、再び金型にセットする前に金型温度に近い温度まで加熱する機構である。

0051

このような樹脂成形装置は、半導体素子や電子部品などの樹脂成形工程に用いることができる。図5A図5Iは、図1に示される樹脂成形装置を用いた樹脂成形工程の一例を示す図である。本発明の樹脂成形工程は、テープ状基板11を金型に挿入する工程と;テープ状基板11が挿入された金型に熱硬化性樹脂を充填し、硬化させる工程と;得られる樹脂成形体を、金型内の中間金型90から離型する工程と;金型内で中間金型から不要樹脂を離型する工程とを含む(図5A図5I参照)。

0052

具体的には、以下のステップを含む。
1)下金型70のポット71の内部に、熱硬化樹脂を含む樹脂タブレット151を配置し;下金型70の所定の位置にテープ状基板11と中間金型90を配置するステップ(図5Aおよび図5B)。
2)下金型70を上昇させて、中間金型90を、上金型50の上プレートリターンピン57Bと下金型70の中間金型エジェクタロッド77Bで挟持固定するステップ(図5C
3)上金型50と下金型70とを中間金型90を介して密着させて、型閉めするステップ(図5D)。
4)プランジャ73を移動させて、樹脂タブレット151の熱硬化樹脂を中間金型90のキャビティ111内に移送し、熱硬化樹脂を硬化させるステップ(図5E)。
5)下金型70を下降させて型開きし、中間金型90から樹脂成形体153を離型するステップ(図5F
6)下金型70をさらに下降させて、上金型50から中間金型90を離型するステップ(図5G
7)下金型70をさらに下降させて、中間金型90から不要樹脂155を取り出すステップ(図5H)。

0053

ステップ1)では、樹脂タブレット151を、下金型70のポット71の内部にあるプランジャ73の上面に配置し;テープ状基板11を、下金型70の所定位置(浅溝75)に配置し;中間金型90を、下金型70の受け渡し位置に配置する(図5Aおよび図5B)。

0054

樹脂タブレット151の配置は、成形機構Xの樹脂タブレット搬送機構(不図示)によって行い;テープ状基板11の配置は、搬送ローラ31などによって行うことが好ましい(図1参照)。中間金型90の配置は、成形機構Xの中間金型搬送機構Yによって行うことが好ましい。具体的には、中間金型搬送機構Yによって、中間金型90とともに中間金型90内に残存する不要樹脂を搬送・排出した後;クリーナー機構Y2によって中間金型90内に残存する不要樹脂をさらに除去し;プリヒート機構Y3によって、金型温度に近い温度まで加熱することが好ましい。

0055

ポット71の内部に配置する樹脂タブレット151は、典型的には、熱硬化樹脂を含む打錠成形物である。熱硬化樹脂は、例えばエポキシ樹脂を含み、さらに、樹脂タブレットにはフェノール樹脂硬化剤硬化促進剤離型剤着色剤などを含有してもよい。樹脂タブレットは、熱硬化樹脂とともに無機充填材を含有する。樹脂タブレットにおける無機充填材の含有量は、50〜90質量%であることが好ましい。

0056

樹脂タブレット151は、熱硬化樹脂と無機充填材とをミキサーで混合した混合物を、ロールあるいは押出機シートとし;シートをハンマーミルなどで粉砕して粉末顆粒とし;さらに、それを打錠成形して得られる。樹脂タブレット151は、例えば円柱状の打錠成形物でありうる。円柱状の樹脂タブレットの直径は10mm〜40mmであり、高さは5mm〜40mm程度でありうる。

0057

テープ状基板11は、例えばポリイミド樹脂基板またはガラスエポキシ樹脂基板であり、その表面には導線パターン(不図示)と、半導体素子の搭載位置の外周部に設けられたコイル13とが設けられうる(後述の図7A参照)。

0058

ステップ2)では、プレス機構X5により下金型70を上昇させて、中間金型90の中間金型本体110を、上金型50の上ランナリターンピン57Bと、下金型70の中間金型エジェクタロッド77Bとで挟んで保持する(図5C)。

0059

ステップ3)では、プレス機構X5により下金型70をさらに上昇させて、型閉めする(図5D)。具体的には、上金型50の上ランナリターンピン57Bと下金型70の中間金型エジェクタロッド77Bとで挟んで保持された中間金型90を介して、上金型50と下金型70とを密着させて、下金型70の上昇を完了させる。それにより、中間金型90が上金型50と下金型70との間でクランプ完了する。このとき、中間金型90の中間金型本体リターンピン137の先端が下金型70によって上方向に突き上げられる(上昇する)。この中間金型90の中間金型本体リターンピン137の突き上げ動作により、中間金型90のキャビティエジェクタピン131とそれを保持するエジェクタピンホルダ133および中間金型バッキングプレート135が、中間金型本体110に対して所定位置まで上昇する。それにより、樹脂成形の準備が完了した状態となる。

0060

また、下金型70の上昇に伴い、下金型70の中間金型エジェクタロッド77Bは下降し、上金型50の上ランナリターンピン57Bは上金型50の上プレートエジェクタピン55Aと同期して上昇する。

0061

ステップ4)では、トランスファー機構X6によりプランジャ73を上昇させて、樹脂タブレット151の溶融樹脂を中間金型90のキャビティ111内に移送する(図5E)。下金型70とプランジャ73、中間金型90および上金型50は、それぞれ加熱されていることが好ましい。具体的には、それぞれ約160℃〜180℃に加熱されていることが好ましい。ポット71の内部に配置された樹脂タブレット151は、下金型70とプランジャ73によって加温されて溶融する。溶融した熱硬化性樹脂は、プランジャ73によって、中間金型90のカル117、ランナ113およびゲート115を通過し、キャビティ111内に押し出される。

0062

そして、トランスファー機構X6により中間金型90のキャビティ111に充填された熱硬化性樹脂を、加圧した状態で熱硬化させる。具体的には、所定の時間加熱を続けて、溶融した樹脂を熱硬化させる。熱硬化させる時間は、特に限定されないが、30秒〜120秒の範囲、好ましくは60秒程度でありうる。それにより、テープ状基板11上の半導体素子15が樹脂封止された樹脂成形体153が得られる。

0063

ステップ5)では、下金型70を少しだけ下降させて、型開きする(図5F)。具体的には、下金型70の中間金型エジェクタロッド77Bと上金型50の上ランナリターンピン57Bは固定したままで、下金型70のみを少しだけ下降させる。それにより、上金型50の上プレートリターンピン59Aが下金型70と同期して下降し、それと同期する上プレートエジェクタピン55Aが下降することで、離型機構130の中間金型バッキングプレート135を下方向に押し出す。それにより、中間金型バッキングプレート135およびエジェクタピンホルダ133に保持された離型ピン131が下降し、その先端部がキャビティ111内に突き出て、樹脂成形体153を下方向に押し出す。それにより、ゲート115の先端部に充填された樹脂に破断が生じ(ゲートブレークし)、樹脂成形体153がキャビティ111から離型される。中間金型90は、中間金型エジェクタロッド77Bによって押し上げられたままであるため、離型された樹脂成形体153は、中間金型90の下面と下金型70の上面との間に形成された空間に分離される。

0064

ステップ6)では、下金型70をさらに下降させて、中間金型90を上金型50から離型する(図5G)。それにより、中間金型90のランナ113、ゲート115およびカル117に充填された不要樹脂を上金型50の下面から離型する。

0065

ステップ7)では、下金型70をさらに下降させて、下金型70に設けられた不図示の離型手段により中間金型90から不要樹脂155を離型する(図5H)。本発明では、中間金型90の離型機構130;特にエジェクタピンホルダ133、中間金型バッキングプレート135および中間金型本体リターンピン137を含む進退ガイド機構が、中間金型本体110のランナ113が設けられていない位置に設けられている(図3参照)。そのため、中間金型本体110のランナ113、ゲート115およびカル117に充填された不要樹脂を上方向に離型する際に、離型機構130によって邪魔されない。それにより、金型内で中間金型90から不要樹脂を離型することができ、容易に取り出すことができる。

0066

次いで、下金型70を下端まで下降させて、中間金型90と不要樹脂を中間金型搬送機構Yの搬送位置に待機させる(図5I)。そして、離型された樹脂成形体153は、搬送ローラ31によって金型外に搬送される。具体的には、次回ショットの樹脂成形分だけテープ状基板11を送り出す。一方、中間金型90は、離型された不要樹脂とともに中間金型搬送機構Yにより金型外に搬出される。金型外に搬送された中間金型90からは、前述の通り、不要樹脂排出機構Y1によって不要樹脂を取り除いた後;クリーナー機構Y2によって中間金型90内に残存する不要樹脂をさらに除去する。そして、次回の樹脂成形工程に備えて中間金型90をプリヒート機構Y3で予熱しておく。

0067

このように、本発明の樹脂成形装置では、キャビティ111から樹脂成形体153を離型するための離型機構130を中間金型90に設けることで樹脂成形直後の金型内で、中間金型90のキャビティ111から樹脂成形体153を離型できる。それにより、金型外の離型位置で離型する工程を省略できるので、製造効率を高めうる。

0068

さらに、離型機構130を、中間金型本体110上にキャビティ列ごとに設け、カル、ランナ、ゲートの不要樹脂の抜け方向(上方向)に障害となる構成要素を排除している。それにより、不要樹脂を中間金型本体110の上方に容易に型抜き(エジェクト)できる。さらに、不要樹脂を型抜きした後の中間金型本体110のカル117、ランナ113、ゲート115は、それらの上方が開放されているので、クリーナー吸引口を当てるだけで容易に清掃できる。

0069

さらに、樹脂成形後の型開き完了時点で、ゲートブレークと、樹脂成形後のテープ状基板11と中間金型90との分離が完了している。それにより、特に、連続的に供給されるテープ状基板11を用いたCOT(チップオンテープ)型半導体装置の製造ラインでは、テープ状基板11の送り出し機構(例えば搬送ローラ31)の動作と中間金型搬送機構Yの動作を同期させる必要がない。それにより、中間金型90を金型外に取り出した直後に、不要樹脂排出機構Y1による中間金型90のカル117、ランナ113、ゲート115等からの不要樹脂の排出および廃棄や、クリーナー機構Y2による清掃などを行うことができる。

0070

さらに、連続的に搬送されるテープ状基板11を用いたチップオンテープ型半導体装置の製造ラインでは、金型が、直前回に樹脂成形が完了した中間金型本体と干渉することを考慮する必要がなく、金型構成(設計)の自由度を向上させることができる。さらに、テープ状基板11の搬送方向の製品ピッチ(キャビティ111のピッチ)を過大に大きくする必要もないので、テープ状基板11の利用効率を高めることができる。

0071

さらに、連続的に供給されるテープ状基板11を用いたチップオンテープ型半導体装置の製造ラインでは、樹脂成形完了後の中間金型90と樹脂成形体153の一体化物を、金型外の次ステージ(離型位置)に送り、ゲートブレーク、離型、分離後にテープ状基板11を金型内に戻して、次回の樹脂成形を行う必要がない。それにより、サイクルタイムを短縮でき、製造効率を高めることができる。

0072

2.本発明の樹脂成形装置の用途
本発明の樹脂成形装置は、前述の通り、半導体素子が搭載されたテープ状基板を連続的に供給しながら当該半導体素子を樹脂封止して半導体装置を製造する工程(チップオンテープ型半導体装置の製造工程)に好ましく用いられる。そのような半導体装置は、例えば非接触ICカード用デバイスなどでありうる。

0073

図6は、チップオンテープ型半導体装置の製造装置の一例を示す概要図である。図7A図7Dは、チップオンテープ型半導体装置の製造工程における、各工程を経た後のテープ状基板の状態を示す図である。図中の矢印は、テープ状基板11の搬送方向を示す。図6に示されるように、半導体装置の製造装置170は、送り出し装置171と、ダイボンディング装置173と、キュア装置175と、ワイヤボンディング装置177と、本発明の樹脂成形装置30と、巻き取り装置179とを有する。

0074

即ち、送り出し装置171により、リール状に巻き取られたテープ状基板11を送り出し、ダイボンディング装置173に搬送する。テープ状基板11は、半導体素子の搭載箇所の外周部に設けられたコイル13を有する(図7A参照)。ダイボンディング装置173により、テープ状基板11上に半導体素子15を、ダイボンディングシートなどの接着剤を介して配置する(図7A参照)。

0075

キュア装置175により、半導体素子15が配置されたテープ状基板11を加熱または光照射して接着剤を硬化させて、半導体素子15をテープ状基板11に接着固定する。ワイヤボンディング装置177により、半導体素子15とテープ状基板11の導線とをワイヤ17などで電気的に接続する(図7B参照)。そして、本発明の樹脂成形装置30により、テープ状基板11上の半導体素子15を樹脂封止する(図7C参照)。樹脂成形後、樹脂成形装置の金型内で、不要樹脂155と樹脂成形体153が離型される。中間金型搬送機構Yによって、中間金型90とともに中間金型90内に残存する不要樹脂を金型外に搬送および排出した後、不要樹脂搬送機構Y1によって中間金型90内から不要樹脂155を排出および廃棄する。不要樹脂155が取り除かれた樹脂成形体153(半導体素子15が樹脂封止部19で覆われたテープ状基板11)を、巻き取り装置179によりリール状に巻き取る(図7D参照)。そして、樹脂成形体153を切断・成形装置(不図示)により切断し、個片化する。それにより、半導体素子15が樹脂封止部19で覆われた半導体装置20(図7E)を得ることができる。

0076

前述の通り、本発明の樹脂成形装置では、溶融樹脂をキャビティに移送するための樹脂流路であるランナ113が、テープ状基板11上に形成されない(図2参照)。従って、溶融樹脂が、テープ状基板11のコイル13上を流通することがなく、樹脂成形体153において、テープ状基板11上のコイル13に樹脂が付着するのを抑制できる。

0077

送り出し装置171による送り出し工程と、本発明の樹脂成形装置30による樹脂成形工程との間には、必要に応じて半導体素子15の有無を判別したり、テープ状基板11の外観検査したりする工程をさらに設けてもよい。

0078

また、半導体装置(製品)によっては、本発明の樹脂成形装置30による樹脂成形工程と、巻き取り装置179による巻き取り工程との間に、成形樹脂完全硬化させるための後キュア工程、半導体装置(製品)にマーキングスタンプマークまたはレーザーマーク)する工程、スタンプマークを紫外線硬化させるための硬化工程、外観検査工程、電気特性検査工程、不良品選別マーキング工程などをさらに設けてもよい。なお、マーキング工程や電気特性検査工程は、基板実装メーカーが実装直前に行う場合もある。

0079

例えば、樹脂成形装置30での成形樹脂の硬化(キュア)に数時間を要する場合、樹脂成形装置30における樹脂成形が完了した後、巻き取り装置179で一旦リール状に巻き取り;巻き取られた状態で成形樹脂を完全硬化させることがある。従って、樹脂成形装置30による樹脂成形工程と、巻き取り装置179による巻き取り工程との間には、樹脂成形後の後キュア工程をさらに設けることがある。その場合、次工程以降は、再度、送り出し装置にて連続的に供給しながら行ってもよいし;各工程ごとに送り出し装置と巻き取り装置を設けてもよい。

0080

本発明によれば、金型内で中間金型から樹脂成形体を離型でき、連続的に供給される長尺状のインサート物に対しても製造効率よく樹脂成形できる樹脂成形装置を提供することができる。

0081

11テープ状基板
13コイル
15半導体素子
17ワイヤ
19樹脂封止部
20半導体装置
30樹脂成形装置
31搬送ローラ
50上金型
51 凹部
53キャビティエジェクタストップピン
55A 上プレートエジェクタピン
57B 上ランナリターンピン
59A 上プレートリターンピン
70下金型
71ポット
73プランジャ
75浅溝
77B中間金型エジェクタロッド
90 中間金型
110 中間金型本体
111 キャビティ
113 ランナ
115ゲート
117カル
130離型機構
131離型ピン
133 エジェクタピンホルダ
135 中間金型バッキングプレート
137 中間金型本体リターンピン
151樹脂タブレット
153樹脂成形体
155 不要樹脂
金型成型機構
X1 上プラテン
X2 下プラテン
X3移動プラテン
X4ダイバー
X5プレス機構
X6トランスファー機構
Y 中間金型搬送機構
Y1 不要樹脂排出機構
Y2クリーナー機構
Y3プリヒート機構
170チップオンテープ型半導体装置の製造装置
171送り出し装置
173ダイボンディング装置
175キュア装置
177ワイヤボンディング装置
179 巻き取り装置

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