説明

樹脂封止装置及び樹脂封止方法

【課題】成形用樹脂の成形完了までの金型から成形用樹脂への熱の伝導特性を安定的に制御し、成形用樹脂の成形性を損なうことなく高い樹脂封止品質を実現可能とする。
【解決手段】被成形品102を樹脂封止する樹脂封止装置100において、下型110は、キャビティの底面を構成する成形部112と、成形部112の外周に嵌合し成形部112に対してY方向に移動可能な枠部114と、を有し、枠部114に離型フィルム106を吸着する吸着機構116の吸着口116Aと配管116Bとが配置され、更に、吸着機構116で離型フィルム106が吸着されると共に、離型フィルム106上に成形用樹脂104が配置された際に、離型フィルム106と成形部112の表面112Aとを非接触とするように、離型フィルム106と下型110とで構成される空隙126内の圧力を調整する圧力調整機構118を備えた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体チップ等の被成形品の樹脂封止等を行う樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の半導体チップの薄型化、積層化などの要請に従い、トランスファ成形では狭いギャップのキャビティに、半導体チップ等の被成形品を損傷させることなく均一に流し込むのが困難な場面が多くなってきた。こうした事情に鑑み、近年導入され始めてきているのが、圧縮成形による樹脂封止である。
【0003】
圧縮成形による樹脂封止装置としては、例えば特許文献1に示すものが挙げられ、上型と、該上型に対向すると共に該上型に対して進退動可能な下型と、該上型との間に配置され該下型を被覆する離型フィルムと、を有し、該離型フィルム上に成形用樹脂を配置して、該上型と下型との対抗面で形成されるキャビティで被成形品を樹脂封止することができる。
【0004】
成形用樹脂として熱硬化性樹脂が用いられており、特許文献1の樹脂封止装置では、成形用樹脂への熱の伝導特性を制御することで、短いキュア時間で樹脂封止することを提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2007−301950号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
熱硬化性樹脂を用いた成形用樹脂による樹脂封止は、一般にキャビティへの成形用樹脂の投入後(離型フィルム上への配置後)から受熱による溶融・硬化の反応が進行する。このため、キャビティに成形用樹脂を投入して上型と下型とを型閉じ及び型締めする際には、被成形品に設けられたボンディングワイヤのワイヤ流れを防ぐために、成形用樹脂の溶融速度に合わせてゆっくりと成形用樹脂を被成形品に接触させていく必要がある。そして、成形用樹脂の硬化速度に遅れないように、成形用樹脂の成形を迅速に完了させる必要がある。
【0007】
しかし、生産性の高い即硬性の樹脂は特に硬化速度が速いため、成形用樹脂が被成形品(特にボンディングワイヤの部分)に接するまでに硬化が進行すると、成形用樹脂の粘度が上昇して成形性が悪化する。特に、成形用樹脂として平板状に予備成形された予備成形樹脂を使用する場合には、予備成形時の圧縮により成形用樹脂は密度が高く且つ薄くなるので、急速に受熱し、硬化が急速に進行する。このため、被成形品に接する前の成形用樹脂の粘度が大きな問題となるおそれがあった。
【0008】
特許文献1では、成形部で離型フィルムを非吸着としているので、硬化の進行による粘度の上昇を防ぐことにある程度効果を有する。しかし、特許文献1は、必ずしも離型フィルムが成形部と接触することを回避しているものではない。このため、離型フィルムと成形部とが接触している部分では、接触していない部分と比較して熱が伝導されて成形用樹脂の部位毎に受熱レベルがばらついて樹脂封止品質に影響を与えるおそれがある。そこで、特許文献1で離型フィルムと成形部との接触するのを完全に防止しようとする場合には、成形部の表面と離型フィルムを支える枠部の表面との段差を大きくすることとなる。しかし、その際には離型フィルムの中央部が垂れ下がり成形用樹脂を配置した際には成形用樹脂の姿勢が不安定となる。結果的に、上型と下型との型閉じから樹脂封止に至る動作中に、成形用樹脂の位置ずれにより予期せぬ樹脂流動が生じてしまう。
【0009】
本発明は、これらの課題を解決するべくなされたものであって、成形用樹脂の成形完了までの金型から成形用樹脂への熱の伝導特性を安定的に制御し、成形用樹脂の成形性を損なうことなく高い樹脂封止品質を実現可能とすることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、第1の金型と、該第1の金型に対向する第2の金型と、該第1の金型との間に配置され該第2の金型を被覆する離型フィルムと、を有し、該離型フィルム上に成形用樹脂を配置して、該第1の金型と第2の金型との対向面で形成されるキャビティで前記被成形品を樹脂封止する樹脂封止装置において、前記第2の金型は、前記キャビティの底面を構成する成形部と、該成形部の外周に嵌合し該成形部に対して前記第1の金型と対向する方向に移動可能な枠部と、を有し、該枠部に前記離型フィルムを吸着する吸着機構の少なくとも一部が配置され、更に、該吸着機構で該離型フィルムが吸着されると共に、該離型フィルム上に前記成形用樹脂が配置された際に、該離型フィルムと前記成形部の表面とを非接触とするように、該離型フィルムと前記第2の金型とで構成される空隙内の圧力を調整する圧力調整手段を備えたことにより、上記課題を解決するものである。
【0011】
本発明においては、離型フィルムを枠部で吸着して、第2の金型と離型フィルムとで構成される空隙内の圧力の調整を圧力調整手段で行うことで、離型フィルムと成形部の表面とを非接触としている。このため、枠部の表面と成形部の表面との段差を大きく取る必要がなく、離型フィルムの温度を成形部よりも低く且つ安定して均一に保つことができる。
【0012】
即ち、離型フィルム上に成形用樹脂を配置させても、成形用樹脂の受熱は低く且つ一様である。このため、溶融・硬化の反応を成形用樹脂の部位に係らず一様に遅延させることができる。結果として型閉じ及び型締めの際に成形用樹脂の高い成形性を保つことができ、成形用樹脂の成形を高い信頼性で行うことができる。そのため、たとえ第1及び第2の金型の温度を予め高めに設定しておいても、樹脂封止工程の早い段階における成形用樹脂の温度上昇が抑えられる。そして、所定の成形用樹脂を成形する工程が完了するまで成形用樹脂の高い成形性を維持させることができる。即ち、即硬性の成形用樹脂を用いた場合であっても、被成形品に接触するまでの受熱量を遅延させることができるので、粘度上昇を抑制し、低粘度のまま被成形品の成形が可能である。
【0013】
なお、このような作用効果は、上記樹脂封止装置だけでなく、第1の金型と、該第1の金型に対向する第2の金型と、該第1の金型との間に配置され該第2の金型を被覆する離型フィルムと、を用いて、該離型フィルム上に成形用樹脂を配置して、該第1の金型と第2の金型との対向面で形成されるキャビティで前記被成形品を樹脂封止する樹脂封止方法において、前記第2の金型は、前記キャビティの底面を構成する成形部と、該成形部の外周に嵌合し該成形部に対して前記第1の金型と対向する方向に移動可能な枠部と、を有して、該枠部で前記離型フィルムを吸着する工程と、該離型フィルム上に前記成形用樹脂を配置させた際に、該離型フィルムと前記成形部の表面とを非接触とするように、該離型フィルムと前記第2の金型とで構成される空隙内の圧力の調整を行う工程と、を含むことを特徴とする樹脂封止方法によっても実現することができる。
【0014】
この方法の発明において、前記離型フィルム上に前記成形用樹脂を配置させる際に、前記枠部を移動させて、前記成形部の表面と枠部の表面との段差を、前記被成形品が成形される際の段差以下としておく場合には、成形部への離型フィルム吸着時に、離型フィルムの伸び分が小さくなるので、離型フィルムに皺が発生するのを防ぐことができる。同時に、成形部への離型フィルムの吸着にかかる時間の短縮をすることができる。
【0015】
ここで、圧力調整手段は、前記離型フィルムと成形部の表面とを非接触とすることができれば、前記空隙を減圧してもよいし、逆に加圧してよく、特に限定されるものではない。加圧する場合には、例えば、前記圧力調整手段は、前記空隙に圧縮気体を供給する気体供給部を有してもよい。その場合には、成形部の表面と枠部の表面との段差を可能な限り小さくすることができ、成形用樹脂の成形の際には、より高い成形性を確保できると共に、成形部への離型フィルムの吸着にかかる時間の短縮をすることができる。同時に、圧縮気体を供給することで、非接触状態を安定して維持することができ、熱の伝導特性をより安定して制御することができる。
【0016】
更に、前記成形部に前記離型フィルムを吸着させるための減圧動作を行う気体減圧部と、前記被成形品が取付けられた該第1の金型と前記第2の金型とが閉じられて前記成形用樹脂が該被成形品と接触する前に、前記圧力調整手段の動作から前記気体減圧部の動作に切替える切替手段と、を有する場合には、気体減圧部の動作により、安定した離型フィルムの吸着を実現することができる。同時に、切替手段を備えることにより、離型フィルムの成形部の表面への吸着タイミングを最適にすることが可能となる。
【0017】
なお、このような作用効果は、上記樹脂封止装置だけでなく、前記離型フィルム上に前記成形用樹脂を配置後、前記第1の金型と第2の金型とを接近させる工程と、該成形用樹脂が該第1の金型に取付けられた前記被成形品と接触する前に、前記空隙内の圧力の前記調整から減圧へ切替えて、前記離型フィルムを前記成形部の表面に吸着する工程と、を含むことを特徴とする樹脂封止方法によっても実現することができる。
【発明の効果】
【0018】
成形用樹脂の成形完了までの金型から成形用樹脂への熱の伝導特性を安定的に制御し、成形用樹脂の成形性を損なうことなく高い樹脂封止品質を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置の構成を示す断面図
【図2】樹脂封止装置において樹脂封止を行う際の手順を描写した工程図
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。
【0021】
図1は、本発明の実施形態に係る樹脂封止装置の要部を模式的に示した断面図、図2は、樹脂封止装置を用いて樹脂封止を行う際の手順を描画した工程図、である。
【0022】
最初に、樹脂封止装置の全体構成について図1を用いて説明する。
【0023】
樹脂封止装置100は、第1の金型である上型108と、上型108に対向する第2の金型である下型110と、上型108との間に配置され下型110を被覆する離型フィルム106と、を有する。そして、樹脂封止装置100は、離型フィルム106上に成形用樹脂104を配置して、上型108と下型110との対向面で形成されるキャビティで被成形品102を樹脂封止することができる。言い換えれば、キャビティ内に被成形品102が配置された際には、上型108に取り付けた被成形品102と下型110との対向面で形成される空間に樹脂が充填される。
【0024】
以下、各構成要素について図1を用いて説明する。
【0025】
上型108は、図示せぬ上プラテンに固定されている。そして、上型108の下型110に対向する面(対向面)には被成形品102が取付けられる。被成形品102は、例えば半導体チップが搭載された実装基板であり、実装基板と半導体チップとの間はワイヤーボンディングがなされている。
【0026】
離型フィルム106は、上型108と下型110との間に配置され、下型110を被覆する。離型フィルム106と下型110とで空隙126が構成される。離型フィルム106としては、特に下型110の加熱温度に耐えうる耐熱性があると共に、下型110及び成形用樹脂104の双方に対して剥離性があるフィルム材が使用される。このような特性を有するフィルム材としては、例えば、FEPフィルム、PEPフィルム、ポリ塩化ビニルゲンなどがある。フィルム厚は、例えば数十μm程度である。
【0027】
下型110は、上型108に対向して、上下動(Y方向)自在な図示せぬ可動プラテンに固定されている。下型110は、成形部112と枠部114とを備えている。成形部112は、上型108と下型110のそれぞれの対向面で形成されるキャビティの底面を構成し、上型108に対して接触・離間(進退動)可能とされている。枠部114は、成形部112の外周に嵌合し、成形部112に対して上型108と対向する方向(Y方向)に移動可能である。成形部112の進退動及び枠部114の移動は、図示せぬ制御装置により制御される。
【0028】
枠部114には、離型フィルム106を吸着する吸着機構116の一部が配置されている。吸着機構116は、吸着口116Aと配管116Bと第1減圧部116Cとを有する。吸着口116Aは枠部114の表面114Aに複数設けられて、吸着口116Aにつながる配管116Bは枠部114の内部に配管されている。第1減圧部116Cは配管116Bと連通し、第1減圧部116Cの動作により、吸着口116Aが設けられた枠部114の表面114Aで離型フィルム106を吸着することができる。
【0029】
下型110には圧力調整機構(圧力調整手段)118が設けられている。圧力調整機構118は、隙間118A、配管118B、気体供給部120、気体減圧部である第2減圧部122、及び切替弁124を備える。隙間118Aは、枠部114と成形部112との間に設けられており、配管118Bに連通している。配管118Bは、枠部114の内部に形成されているが、配管116Bとは別系統で構成されている。このため、吸着機構116と圧力調整機構118とは独立して合理的に機能させることができる。気体供給部120は、圧縮空気を供給する機能を有する。第2減圧部122は負圧を供給することができる。切替弁124は気体供給部120から供給される圧縮空気と第2減圧部122から伝わる負圧とを切替えることができる。切替弁124は配管118Bに連通している。このため、気体供給部120を動作させた際には、隙間118A、配管118B及び切替弁124を介して成形部112の表面側に圧縮空気を供給することができる。一方、第2減圧部122を動作させた場合には、切替弁124を切替えて、隙間118A、配管118B、及び切替弁124を介して成形部112の表面側に負圧を発生させることができる。
【0030】
次に、図2を用いて本実施形態における樹脂封止方法について説明する。
【0031】
最初に、枠部114を成形部112に対して移動させて、枠部114の表面114Aと成形部112の表面112Aとの段差Hを、被成形品102が樹脂封止される際の枠部114の表面114Aと成形部112の表面112Aとの段差H1以下(H≦H1)とする。そして、下型110(枠部114と成形部112)に離型フィルム106を被覆し、第1減圧部116Cを動作させて、離型フィルム106を吸着口116Aで吸着する。
【0032】
次に、離型フィルム106と下型110とで構成された空隙126内に、隙間118A、配管118B、及び切替弁124を介して気体供給部120から供給される圧縮空気を送り込む。そして、空隙126において、離型フィルム106と成形部112の表面112Aとが非接触状態を保つようにする。
【0033】
次に、図2(A)に示す如く、離型フィルム106上に成形用樹脂104を配置する。このとき、離型フィルム106と成形部112の表面112Aとが非接触を保てるように、必要に応じて気体供給部120から圧縮空気の供給量を調整する。このため、成形用樹脂106の重みで離型フィルム106がたるんで成形部112の表面112Aと接触することを防止できるので、成形用樹脂104の一部が溶融することを回避できる。
【0034】
次に、図2(B)に示す如く、上型108に対して下型110を接近させていく。なお、被成形品102は、離型フィルム106を枠部114の表面114Aに吸着する以前に上型108の表面に取付けておく。
【0035】
次に、図2(C)に示す如く、成形用樹脂104が上型108に取付けられた被成形品102と接触する前に、空隙126内の圧力を切替えて減圧を行い、離型フィルム106を成形部112の表面112Aに吸着させる。減圧を行う際には、第2減圧部122を動作させ、切替弁124で配管118Bと気体供給部120との連通を遮断して、配管118Bと第2減圧部122との連通を行う。離型フィルム106が成形部112の表面112Aに吸着されることで、成形用樹脂104は急速に溶融していく。
【0036】
次に、図2(D)に示す如く、下型110を上昇させる。それと共に枠部114を上昇させて段差Hを段差H2に拡大させる(H=H2、H2>H1)。そして、枠部114の表面114Aで成形品102をクランプする。
【0037】
次に、図2(E)に示す如く、枠部114が被成形品102をクランプした状態で、成形部112を上型108に対して上昇させて、圧縮動作を行う。すると、溶融した成形用樹脂104が被成形品102の被成形部を包囲するように成形され、樹脂封止が行われる。溶融した成形用樹脂104は、溶融状態から硬化していき硬化した成形品が成形される。
【0038】
このように、成形用樹脂104を離型フィルム106上に配置後は、成形部112の表面112Aに対して離型フィルム106が確実に浮いた状態となり、空気の断熱効果により、成形用樹脂104の温度を下型110の温度まで上昇させることはない。つまり、離型フィルム106の温度を成形部112の温度よりも低く且つ安定して均一に保つことができる。即ち、離型フィルム106上に成形用樹脂104を配置しても、成形用樹脂104の受熱は低く且つ一様である。このため、溶融・硬化の反応を成形用樹脂104の部位に拘らず一様に遅延させることができる。結果として型閉じ及び型締めの際に成形用樹脂104の成形に必要な流動性(高い成形性)を保つことができ、成形用樹脂104の成形を高い信頼性で行うことができる。そのため、たとえ下型110の温度を予め高めに設定しておいても、樹脂封止工程の早い段階での成形用樹脂104の温度上昇は抑えられ、所定の樹脂封止工程が完了するまで成形用樹脂104の成形性を維持させることができる。即ち、即硬性の成形用樹脂を用いた場合であっても、被成形品102に接触するまでの受熱量を遅延させることができるので、粘度上昇を抑制し、低粘度のまま成形用樹脂104の成形が可能である。
【0039】
又、離型フィルム106と成形部112の表面112Aとが非接触となるように空隙126内の圧力が調整されるため、枠部114の表面114Aと成形部112の表面112Aとの段差Hは大きく取る必要がない。具体的には、予め枠部114を移動させ、段差Hを被成形品102が樹脂封止される際の段差H1以下(H≦H1)とすることで、成形部112の表面112Aへの離型フィルム106吸着時に、離型フィルム106の伸び分が小さくなるので、離型フィルム106に皺が発生するのを防ぐことができる。同時に、成形部112への離型フィルム106の吸着にかかる時間の短縮をすることができる。
【0040】
即ち、本発明は成形用樹脂104の成形完了までの金型(上型108と下型110)から成形用樹脂104への熱の伝導特性を安定的に制御し、成形用樹脂104の成形性(充填性)を損なうことなく高い樹脂封止品質を実現することが可能である。
【0041】
本発明について、本実施形態を挙げて説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【0042】
例えば、本実施形態においては、気体供給部120を用いて空隙126に圧縮空気を導いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、圧縮空気ではなく、他の気体を圧縮した圧縮ガスを用いてもよい。更には、離型フィルム106と下型110(枠部114と成形部112)とで構成される空隙126の密封性を向上させ、成形部112を離型フィルム106に対して接近させることにより空隙126の圧力を上昇させて、非接触状態を保ってもよい。
【0043】
又、本実施形態においては、予め枠部114を移動させ、段差Hを被成形品102が樹脂封止される際の段差H1以下(H≦H1)としていたが、本発明はこれに限定されず、枠部114を予め移動させなくてもよい。
【0044】
又、本実施形態においては、切替手段として切替弁124を設け、第2減圧部122を設けていたが、本発明はこれに限定されない。別個の配管と開閉弁とを介して気体供給部120と第2減圧部122とを空隙126に接続してもよいし、気体供給部及び第2減圧部はエジェクタとコンプレッサとを組合せて構成してもよい。
【符号の説明】
【0045】
100…樹脂封止装置
102…被成形品
104…成形用樹脂
106…離型フィルム
108…上型
110…下型
112…成形部
112A、114A…表面
114…枠部
116…吸着機構
116A…吸着口
116B、118B…配管
116C…第1減圧部
118…圧力調整機構
118A…隙間
120…気体供給部
122…第2減圧部(気体減圧部)
124…切替弁
126…空隙

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の金型と、該第1の金型に対向する第2の金型と、該第1の金型との間に配置され該第2の金型を被覆する離型フィルムと、を有し、
該離型フィルム上に成形用樹脂を配置して、該第1の金型と第2の金型との対向面で形成されるキャビティで前記被成形品を樹脂封止する樹脂封止装置において、
前記第2の金型は、前記キャビティの底面を構成する成形部と、該成形部の外周に嵌合し該成形部に対して前記第1の金型と対向する方向に移動可能な枠部と、を有し、
該枠部に前記離型フィルムを吸着する吸着機構の少なくとも一部が配置され、更に、
該吸着機構で該離型フィルムが吸着されると共に、該離型フィルム上に前記成形用樹脂が配置された際に、該離型フィルムと前記成形部の表面とを非接触とするように、該離型フィルムと前記第2の金型とで構成される空隙内の圧力を調整する圧力調整手段を備えた
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項2】
請求項1において、
前記圧力調整手段は、前記空隙に圧縮気体を供給する気体供給部を有する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項3】
請求項1又は2において、更に、
前記成形部に前記離型フィルムを吸着させるための減圧動作を行う気体減圧部と、
前記被成形品が取付けられた該第1の金型と前記第2の金型とが閉じられて前記成形用樹脂が該被成形品と接触する前に、前記圧力調整手段の動作から前記気体減圧部の動作に切替える切替手段と、を有する
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項4】
第1の金型と、該第1の金型に対向する第2の金型と、該第1の金型との間に配置され該第2の金型を被覆する離型フィルムと、を用いて、
該離型フィルム上に成形用樹脂を配置して、該第1の金型と第2の金型との対向面で形成されるキャビティで前記被成形品を樹脂封止する樹脂封止方法において、
前記第2の金型は、前記キャビティの底面を構成する成形部と、該成形部の外周に嵌合し該成形部に対して前記第1の金型と対向する方向に移動可能な枠部と、を有して、該枠部で前記離型フィルムを吸着する工程と、
該離型フィルム上に前記成形用樹脂を配置させた際に、該離型フィルムと前記成形部の表面とを非接触とするように、該離型フィルムと前記第2の金型とで構成される空隙内の圧力の調整を行う工程と、
を含むことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項5】
請求項4において、
前記離型フィルム上に前記成形用樹脂を配置させる際に、前記枠部を移動させて、前記成形部の表面と枠部の表面との段差を、前記被成形品が成形される際の段差以下としておく
ことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項6】
請求項4又は5において、更に、
前記離型フィルム上に前記成形用樹脂を配置後、前記第1の金型と第2の金型とを接近させる工程と、
該成形用樹脂が該第1の金型に取付けられた前記被成形品と接触する前に、前記空隙内の圧力の前記調整から減圧へ切替えて、前記離型フィルムを前記成形部の表面に吸着する工程と、
を含むことを特徴とする樹脂封止方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2010−179527(P2010−179527A)
【公開日】平成22年8月19日(2010.8.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−24090(P2009−24090)
【出願日】平成21年2月4日(2009.2.4)
【出願人】(000002107)住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Fターム(参考)】