成形金型および樹脂封止装置

【課題】リリースフィルムの破れを可及的に防止できる成形金型を提供する。
【解決手段】型開閉方向に形成された収納孔１６および収納孔１６に続く拡径孔１７を有するクランパ１８と、クランパ１８の収納孔１６内に収納されたキャビティブロック２０とを有し、キャビティ凹部２４が、キャビティブロック２０の底面２０ａ、段差壁面１６ａおよび拡径孔１７の内壁面１７ａをキャビティ面とする空間で形成され、キャビティ凹部２４に連通して、キャビティ凹部２４に沿って供給されるリリースフィルム３８をキャビティ凹部２４面に吸着する吸引孔４０が形成された成形金型において、キャビティブロック２０の底面２０ａの周縁部に、キャビティ凹部２４内方向に突出して、キャビティ凹部２４の深さを浅くする突周部５０が設けられていることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形金型および樹脂封止装置に関し、より詳細にはリリースフィルムの破れを可及的に防止することのできる成形金型および樹脂封止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子を樹脂封止して半導体装置に形成するには、半導体素子を1個乃至はマトリクス状に複数個搭載した回路基板（リードフレームを含む）を樹脂封止装置内にインサートして、半導体素子を一括して樹脂封止し、封止後ダイシングして個片に分離するようにしている。この場合に、キャビティ凹部面からの成形品の剥離を容易にするために、キャビティ凹部面にリリースフィルムを吸着保持して、キャビティ凹部内に樹脂を充填する方法がある。
【０００３】
ところで、例えばメモリー素子の場合には、メモリー容量を増加させるために、メモリー素子を積層してスタック構造にするものがある。このようなスタック構造のメモリー素子を樹脂封止すると、必然的に全体が厚くなってしまう。
しかしながら一方では、薄型化の要請がある。
スタック構造のメモリー素子を樹脂封止したものであって、かつ薄型化のものにすると、メモリー素子を覆う樹脂そのものを薄肉化せざるを得ない。しかしながら、樹脂を薄肉化するということは、金型のキャビティ凹部内での樹脂通路がそれだけ狭くなるということであり、樹脂が半導体チップ上面にまで回りにくく、樹脂未充填が起きやすく、また未充填から来る加圧不足及びウエルドライン発生という課題が生じた。
【０００４】
上記課題を解決すべく、特許文献１に記載されたトランスファーコンプレッションモールド（Transfer Compression Mold：以下ＴＣＭという）方法が考案されている。
図１１〜図１４は、このＴＣＭ方法に用いる樹脂封止装置１０である。
１２は上型、１４は下型である。
上型１２は、型開閉方向に形成された収納孔１６および該収納孔１６に続く拡径孔１７を有するクランパ１８と、該クランパ１８の収納孔１６内に収納されたキャビティブロック２０とを有する。
【０００５】
下型１４は、下型チェイスブロック２１に下型インサートブロック２２が挿入、固定されてなる。
キャビティブロック２０の底面２０ａ、該キャビティブロック２０の底面２０ａと拡径孔１７との間の、収納孔１６の内壁面の一部をなす段差壁面１６ａおよび拡径孔１７の内壁面１７ａをキャビティ面とする空間でキャビティ凹部２４が形成される。
クランパ１８は、金型ベース２６との間に所要の隙間２７ができるようにスプリング２８を介して金型ベース２６側に支持されている。３０はモールドベースであり、スプリング２８は、金型ベース２６に設けられた貫通孔３１内に配置され、モールドベース３０の下面とクランパ１８上面とに当接して、クランパ１８を下方に付勢している。
【０００６】
３２は下型１４を貫通して設けられたポット、３３はポット３２内を図示しない駆動装置によって上下動するプランジャーである。ポット３２内には樹脂タブレット３４が装填される。３５はゲート、３６はランナーである。ランナー３６、ゲート３５、キャビティ凹部２４壁面にはリリースフィルム３８が吸着保持される。リリースフィルム３８は、図１５に示すように、収納孔１６内壁面とキャビティブロック２０外壁面との間等に、キャビティ凹部２４に連通して形成された吸引孔４０によって、キャビティ凹部２４内の空気が吸引されることによって、キャビティ凹部に沿って吸引保持される。
【０００７】
なお、ポット３２は、図１１上、紙面に垂直な方向に所定の間隔をおいて複数個配設され、また、キャビティ凹部２４は、各ポット３２の両側に１つづつそれぞれ形成される。
また、図示しないが、下型１４および上型１２を相対的に接離動して型開閉する駆動装置が設けられている。なお、４２はストッパである。
【０００８】
次に、ＴＣＭ（トランスファコンプレッションモールド）方法による樹脂封止について説明する。
キャビティ凹部２４に対応する、下型１４面上に、複数の半導体素子４３がマトリクス状に搭載された回路基板４４を配置する（図１１）。
型開きされている下型１４、上型１２の空間内に、図示しない供給装置によりリリースフィルム３８を供給する。次いで、吸引孔４０から上記空間内の空気を吸引し、リリースフィルム３８をキャビティ凹部２４面に密着するように吸着する。
ポット３２内に樹脂タブレット３４を供給し、図示しない駆動部によって下型１４もしくは上型１２を駆動し、第１の型締めを行う。
【０００９】
第１の型締めの段階では、下型１４および上型１２のパーティング面がリリースフィルム３８を介して当接し、なおかつ、スプリング２８が若干圧縮されて、樹脂がキャビティ凹部２４内から漏出しない型締力でもって型締めがなされる（図１２）。
ポット３２内に供給された樹脂タブレット３４は、金型内に組み込まれたヒーターによって加熱されて溶融された状態となる。この段階で、駆動部によってプランジャー３３を駆動し、溶融樹脂を押圧して、ランナー３６、ゲート３５を介してキャビティ凹部２４内に注入する。
【００１０】
第１の型締めの段階では、半導体素子の上面とキャビティ凹部２４内底面（リリースフィルム３８面）との間には充分な隙間があり、溶融樹脂はキャビティ凹部２４内の隅々まで良好に充填される（図１３）。
次いで、更に上型１２と下型１４が接近し、第２の型締めを行う。
第２の型締めの段階では、スプリング２８の付勢力に抗して、ストッパ４２が下型インサートブロック２１の上面に当接するまで両金型がさらに接近するように型締めがなされる（図１４）。これにより図１４に示されるように、クランパ２０が下型１４に接近し、キャビティ凹部２４内空間が狭められるから、キャビティ凹部２４内の溶融樹脂がポット３２内に押し戻される。
この状態で保圧されることによって、熱硬化性の樹脂が硬化し、樹脂封止が完了する。
型開きし、成形品を取り出し、ダイシングすることによって、半導体素子が樹脂によって封止された個片の半導体装置を得ることができる。
上記のＴＣＭ方法によって、樹脂の未充填の無い、かつ薄型の半導体装置を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−１９０４００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記ＴＣＭ方法でも次のような課題が発生した。
すなわち、ＴＣＭ方法では、第１の型締めと第２の型締めとの２段階に亘って型締めを行う。第２の型締めによって、キャビティ凹部２４の内底面が所要の高さとなるように設定される。そのため、第１の型締めの段階では、図１５に示すように、キャビティブロック２０と拡径部１７との間に段差ｍ（段差壁面１６ａ）が生じることが避けられない。また、リリースフィルム３８は、キャビティ凹部２４内に供給された当初では、各段差のコーナー部には当接せず、図１５に示すように、コーナー部との間に隙間が生じた状態となる。
【００１３】
そして、吸引孔４０から隙間内の空気を吸引することによって、図１６に示すように、リリースフィルム３８がコーナー部内壁にまで密着するのであるが、その際に、リリースフィルム３８が無理して伸ばされることになり、リリースフィルム３８に破れが生じる恐れがある。リリースフィルム３８に破れが生じると、溶融樹脂が漏れ、図１７〜図１９の漏れた樹脂５１に示すように、漏れた樹脂が金型内壁に付着したり、吸引孔４０が漏れた樹脂により詰まってしまうという課題が生じた。
【００１４】
上記課題は、特開２００３−２９１１４７号公報に示される成形金型でも生じる。
この成形金型は、種々の厚さの被成形品を共通の金型で成形できるように、キャビティインサートの収納孔内に、キャビティブロックを移動可能に収納して、キャビティブロックの底面とキャビティインサートを支持する金型ベースとの間に、キャビティ凹部の深さ寸法を規定する調整ライナーを交換可能に取り付けた成形金型である。この成形金型の場合でも、キャビティブロックがキャビティ凹部内で移動される状態となるから、ＴＣＭ金型の場合と同様に段差が生じ、リリースフィルムの破れが生じる恐れがあった。
【００１５】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、リリースフィルムの破れを可及的に防止できる成形金型および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】
【００１６】
本発明に係る成形金型は、上金型および下金型からなり、挿入された被成形品を一括して樹脂封止する樹脂封止装置に用いる成形金型であって、前記上下金型のうちの一方の金型が、型開閉方向に形成された収納孔および該収納孔に続く拡径孔を有するクランパと、該クランパの前記収納孔内に収納されたキャビティブロックとを有し、前記一括して樹脂封止する領域に対応して金型に設けられるキャビティ凹部が、前記キャビティブロックの底面、該キャビティブロックの底面と前記拡径孔との間の、前記収納孔の内壁面の一部をなす段差壁面および前記拡径孔の内壁面をキャビティ面とする空間で形成され、前記収納孔内壁面と前記キャビティブロック外壁面との間に、前記キャビティ凹部に連通して、前記キャビティ凹部に沿って供給されるリリースフィルムをキャビティ凹部面に吸着する吸引孔が形成された成形金型において、前記キャビティブロックの底面の周縁部に、前記キャビティ凹部内方向に突出して、前記段差壁面の一部を覆うことにより前記キャビティ凹部の深さを浅くする突周部が設けられていることを特徴とする。
【００１７】
前記突周部の内壁面と前記キャビティブロックの底面とのなす角が鈍角となるように前記突周部を設けると好適である。
前記拡径部の内壁面を、前記段差壁面の端部から延びるテーパー面に形成することができる。
【００１８】
また、前記クランパが金型ベースとの間に所要の隙間を空けてスプリングを介して前記金型ベース側に支持され、前記キャビティブロックが前記金型ベース側に固定されて、該金型ベースおよびキャビティブロックが、前記スプリングの付勢力に抗して前記クランパに対して接離動可能に設けられて成り、前記金型ベースおよびキャビティブロックと共に、前記スプリングを介して前記クランパが他方の金型方向に相対的に移動して、該クランパが他方の金型面に当接する第１の型締めと、該第１の型締めから、前記スプリングが圧縮されて、前記キャビティブロックがさらに他方の金型方向に接近して前記キャビティ凹部の空間を狭める第２の型締めとの２段の型締めが可能になっていることを特徴とする。
【００１９】
また、前記被成形品が、回路基板上に複数の半導体素子がマトリクス状に搭載され、該複数の半導体素子が一括して回路基板上に樹脂封止され、封止後ダイシングされて、半導体素子が個片に分離されるものであって、前記突周部は、樹脂封止部領域であって、最外ダイシング位置よりも外側となる位置に設けられていることを特徴とする。
本発明に係る樹脂封止装置は、上記いずれかの成形金型が装着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、リリースフィルムの破れを可及的に防止できる成形金型および樹脂封止装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ＴＣＭ成形金型における上型の部分断面図を示す。
【図２】ＴＣＭ成形金型における上型の他の実施形態の部分断面図を示す。
【図３】被成形体のダイシング箇所を示す説明図である。
【図４】ＴＣＭ成形金型における上型の第２の型締め時の状態を示す説明図である。
【図５】ＴＣＭ成形金型における上型の第２の型締め時の他の状態を示す説明図である。
【図６】ＴＣＭ成形金型における上型の第２の型締め時のさらに他の状態を示す説明図である。
【図７】ＴＣＭ成形金型における上型のさらに他の実施形態の部分断面図を示す。
【図８】ＴＣＭ成形金型における上型のまたさらに他の実施形態の部分断面図を示す。
【図９】突周部の高さ、樹脂圧力と実測樹脂漏れ面積との関係を示すグラフである。
【図１０】突周部の高さ、樹脂圧力と実測樹脂漏れ面積との他の関係を示すグラフである。
【図１１】ＴＣＭ金型の型開時の断面図である。
【図１２】ＴＣＭ金型の第１の型締め時の状態を示す断面図である。
【図１３】ＴＣＭ金型の第１の型締め時における樹脂注入状態の断面図である。
【図１４】ＴＣＭ金型の第２の型締め時の状態を示す断面図である。
【図１５】段差のコーナー部においてリリースフィルムとの間に隙間が生じた状態を示す説明図である。
【図１６】リリースフィルムを吸引してキャビティ凹部面に密着させた状態を示す説明図である。
【図１７】段差のコーナー部に樹脂漏れが生じた状態を示す説明図である。
【図１８】段差のコーナー部に樹脂漏れが生じた状態を示す他の説明図である。
【図１９】図１８の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、ＴＣＭ成形金型における上型１２の部分断面図を示す。
ＴＣＭ成形金型、あるいはＴＣＭ樹脂封止装置は図１１〜図１４に示すのと同じであるから、図示は省略する。
本実施の形態では、上記のように、上型１２は、型開閉方向に形成された収納孔１６および該収納孔１６に続く拡径孔１７を有するクランパ１８と、該クランパ１８の収納孔１６内に収納されたキャビティブロック２０とを有する。
【００２３】
そして、一括して樹脂封止する領域に対応して金型に設けられるキャビティ凹部２４が、キャビティブロック２０の底面２０ａ、該キャビティブロック２０の底面２０ａと拡径孔１７との間の、収納孔１６の内壁面の一部をなす段差壁面１６ａおよび拡径孔１７の内壁面１７ａをキャビティ面とする空間で形成されている。
また、収納孔１６内壁面とキャビティブロック２０外壁面との間に、吸引孔４０が形成されている。吸引孔４０は、キャビティ凹部２４に連通していて、図示しない吸引装置によりキャビティ凹部２４内の空気を吸引することにより、キャビティ凹部２４に沿って供給されるリリースフィルム３８をキャビティ凹部２４面に吸着する。
【００２４】
本実施の形態において、特徴とする点は、キャビティブロック２０の底面２０ａの周縁部に、キャビティ凹部２４内方向に突出して、キャビティ凹部２４の壁面の一部を構成する段差壁面１６ａの一部を覆うことにより、当該部位においてキャビティ凹部２４の深さを浅くする突周部５０を設けた点にある。
突周部５０の下面は平坦面に形成するのがよい。
また、突周部５０の内壁面とキャビティブロック２０の底面２０ａとのなす角が鈍角（鈍角の大きさは特に限定されないが１３５°程度が好ましい）となるように、突周部５０の内壁面をテーパー面に形成するのが好適である。このような鈍角に形成することによって、この部位におけるリリースフィルム３８の破れを防止することができる。
【００２５】
また、図２に示すように、拡径部１７の内壁面１７ａが、段差壁面１６ａの下端部から延びるテーパー面に形成すると好適である。このテーパー面の、金型パーティング面となす角は、概ね６０〜７０°程度とするのが好ましい。
【００２６】
なお、突周部５０を設ける位置は、図３に示すように、被成形品の最外ダイシング位置Ｐ、Ｑよりも外側となる位置に設けるようにする。被成形品は、半導体装置の場合、回路基板４４上に複数の半導体素子４３がマトリクス状に搭載され、該複数の半導体素子４３が一括して回路基板４４上に樹脂封止され、封止後ダイシングされて、半導体素子が個片に分離されるものである。
また、本実施の形態における樹脂封止装置は、上記成形金型が搭載された樹脂封止装置である。
【００２７】
本実施の形態に係る成形金型もしくは樹脂封止装置は上記のように構成される。
ＴＣＭ方法による樹脂封止は、図１１〜図１４に示すのと同様の方法によって行われる。
図１および図２は、下型１４と上型１２内に供給されたリリースフィルム３８を吸引孔４０から空気を吸引することによりキャビティ凹部２４面に吸着した状態を示す。
本実施の形態では、上記のように、キャビティブロック２０の底面２０ａの周縁部に、キャビティ凹部２４内方向に突出して、キャビティ凹部２４の壁面の一部を構成する段差壁面１６ａの一部を覆う突周部５０を設けている。
これにより、図１あるいは図２に示すように、当該部位のキャビティ凹部２４の深さが浅くなり、当該部位に吸着されるリリースフィルム３８の破れを可及的に少なくすることができた。
【００２８】
突周部５０の高さは、第２の型締め時に、図４に示すように、突周部５０の下面が拡径部１７の内壁面１７ａの上端と一致する高さ、あるいは、図５に示すように、拡径部１７の内壁面１７ａの上端よりも若干高い位置となる高さ、あるいは、図６に示すように、拡径部１７の内壁面１７ａの上端よりも若干低い位置となる高さ程度とすると、第２の型締め時にリリースフィルム３８に無理な力が加わらないので良い。
なお、図面では段差ｍの高さを誇張して描いているが、実際、段差ｍの高さは金型にもよるが０．５ｍｍ前後である。
突周部５０の高さは、０．０５〜０．２５ｍｍ程度がよい。
【００２９】
また、突周部５０の形状は、図１あるいは図２のものに限られず、図７に示す断面階段状を成す突周部５０や、図８に示す曲凹面５０ａを有する突周部５０等であってもよい。
図９および図１０は、突周部の高さ、および樹脂圧力と、リリースフィルム３８の破れ面積との関係を実測した結果を示すグラフである。図９、図１０からわかるように、突周部５０を設けた方が、リリースフィルム３８の破れが格段に少なくなっている。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、ＴＣＭ金型およびＴＣＭ金型を用いた成形金型および樹脂封止装置で説明したが、本発明は、特開２００３−２９１１４７号公報に示すような、キャビティ凹部の内底面の高さが変動する成形金型および樹脂封止装置にも適用できることはもちろんである。
【符号の説明】
【００３１】
１０樹脂封止装置
１２上型
１４下型
１６収納孔
１８クランパ
２０キャビティブロック
２１下型チェイスブロック
２２下型インサートブロック
２４キャビティ凹部
２６金型ベース
２７隙間
２８スプリング
３０モールドベース
３１貫通孔
３２ポット
３３プランジャー
３４樹脂タブレット
３５ゲート
３６ランナー
３８リリースフィルム
４０吸引孔
４３半導体素子
４４回路基板
５０突周部
ｍ段差
Ｐ、Ｑ最外ダイシング位置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
上金型および下金型からなり、挿入された被成形品を一括して樹脂封止する樹脂封止装置に用いる成形金型であって、
前記上下金型のうちの一方の金型が、
型開閉方向に形成された収納孔および該収納孔に続く拡径孔を有するクランパと、
該クランパの前記収納孔内に収納されたキャビティブロックとを有し、
前記一括して樹脂封止する領域に対応して金型に設けられるキャビティ凹部が、前記キャビティブロックの底面、該キャビティブロックの底面と前記拡径孔との間の、前記収納孔の内壁面の一部をなす段差壁面および前記拡径孔の内壁面をキャビティ面とする空間で形成され、
前記収納孔内壁面と前記キャビティブロック外壁面との間に、前記キャビティ凹部に連通して、前記キャビティ凹部に沿って供給されるリリースフィルムをキャビティ凹部面に吸着する吸引孔が形成された成形金型において、
前記キャビティブロックの底面の周縁部に、前記キャビティ凹部内方向に突出して、前記段差壁面の一部を覆うことにより前記キャビティ凹部の深さを浅くする突周部が設けられていることを特徴とする成形金型。
【請求項２】
前記突周部の内壁面と前記キャビティブロックの底面とのなす角が鈍角となるように前記突周部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の成形金型。
【請求項３】
前記拡径部の内壁面が、前記段差壁面の端部から延びるテーパー面に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の成形金型。
【請求項４】
前記クランパが金型ベースとの間に所要の隙間を空けてスプリングを介して前記金型ベース側に支持され、
前記キャビティブロックが前記金型ベース側に固定されて、該金型ベースおよびキャビティブロックが、前記スプリングの付勢力に抗して前記クランパに対して接離動可能に設けられて成り、
前記金型ベースおよびキャビティブロックと共に、前記スプリングを介して前記クランパが他方の金型方向に相対的に移動して、該クランパが他方の金型面に当接する第１の型締めと、
該第１の型締めから、前記スプリングが圧縮されて、前記キャビティブロックがさらに他方の金型方向に接近して前記キャビティ凹部の空間を狭める第２の型締めとの２段の型締めが可能になっていることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の成形金型。
【請求項５】
前記被成形品が、回路基板上に複数の半導体素子がマトリクス状に搭載され、該複数の半導体素子が一括して回路基板上に樹脂封止され、封止後ダイシングされて、半導体素子が個片に分離されるものであって、
前記突周部は、樹脂封止部領域であって、最外ダイシング位置よりも外側となる位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の成形金型。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項記載の成形金型が装着されていることを特徴とする樹脂封止装置。

【図１】