JP3924457B2 - 樹脂封止装置および樹脂封止方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体チップが搭載された基板を樹脂封止し複数の半導体装置を含む樹脂成形体を成形し、しかる後、一個の半導体チップが含む領域毎に分割分離し複数の半導体装置を製造する樹脂封止装置および樹脂封止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体装置は、電子装置の小型化に伴ってパッケ−ジ体の薄く成形できる要望が要求されるように至った。また、一つの半導体チップを搭載して樹脂封止する方法では、組立効率が悪い。そこで、一度の樹脂封止で複数の半導体チップを樹脂封止し、しかる後、樹脂封止されて樹脂成形体から一つの半導体チップを含む樹脂体に分割分離し半導体装置を製作する方法が考えられた。
【0003】
このように、複数の半導体チップを基板に搭載し樹脂封止する方法として、例えば、特開平2001−135658号公報に開示されている。この方法は、基板に複数の半導体チップを搭載し、基板を下型に載置し、上型と下型により型締めし、しかる後、金型の一方向から溶融樹脂を注入する。このことにより上型と基板との間の空間部でなるキャビティに溶融樹脂が満たされ、樹脂硬化され複数の半導体チップを包む樹脂成形体が形成される、この樹脂成形体を一つづ半導体チップを含む領域毎の領域に分割分離し複数の半導体装置を製作することを特徴としている。
【0004】
また、ワイヤが施された半導体チップを樹脂封止するのに前述した方法で試みた。図5(a)〜(c)は従来の一例における複数の半導体チップを一度の樹脂封止し半導体装置を製造する方法を説明する図である。
【0005】
この方法は、まず、図5(a)に示すように、ワイヤ30が施された複数の半導体チップ22を縦横に並べ搭載された基板23を下型24に載置し、上型21と下型24とで基板23を挟み型締めを行う。次に、図5(b)に示すように、ポット25に装填され加熱されたタブレット26をプランジャ27で加圧し、熱され溶融した溶融樹脂29はランナ−31を通り上型21と下型24との空間部であるキャビティ28に満たす。そして、時間経過に伴って溶融樹脂29が硬化する。また、この樹脂封止では上型21の内壁には、樹脂封止後の樹脂成形体が型離れし易いようにリリ−スフィルム32が貼られている。
【0006】
次に、型開きし、複数の半導体チップを含み樹脂封止された樹脂成形体を上型21から離型させ金型より取り出し、この樹脂成型体を一つづ半導体チップを含む領域毎の領域、すなわち、図5(c)に示すように、切断線30で切断し複数の半導体装置に分割分離する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法では、溶融樹脂29の流れの方向がワイヤ−30が配線方向と垂直であるため、溶融樹脂29に押し流され隣接するワイヤ−30どうしが短絡したり切断されたりするという問題がある。
【0008】
また、大きな樹脂成形体が上型21から型離れし易いようにリリ−スフィルム32を貼るわけだが、このリリ−スフィルム32は樹脂封止毎に、貼らなければならず、リリ−スフィルム32の貼る工数および資材費がかかるという欠点がある。また、貼り方が悪いと、皺が発生し、樹脂成形体にその皺が転写され、完成した半導体装置のパッケ−ジ体に皺が残るという問題がある。
【0009】
一方、このリリ−スフィルムを止め、代わりに上型にエジェクタピンを設ける方法があるが、上型にエジェクタピンを設けることは、半導体装置の種類や大きさ毎に上型を作り直さなければならず、設備コストが高くなるという問題があり、汎用性がなくなる。
【0010】
また、この種の金型で樹脂封止された樹脂成形体が大いので、ポット25の反対側に設けられたガスベント(小さい排気穴)だけでは、一方から流れてくる溶融樹脂に含むガスが抜けきらず樹脂成形体に気泡と残るという問題がある。
【0011】
従って、本発明の目的は、ワイヤの短絡やワイヤの切断および気泡の発生など起こすことなくなるとともに樹脂封止コストをより安価にしかつ汎用性を失わない樹脂封止装置および樹脂封止方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の特徴は、複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備える樹脂封止装置である。
【0013】
また、本発明の第2の特徴は、各々の前記半導体チップの周囲を囲み前記空間部を仕切る仕切部材を備える樹脂封止装置である。
【0014】
前記第1および第2の特徴である樹脂封止装置において、前記基板の逃げ穴と接する前記上型の面に溝が形成されるとともに該溝が前記上型外に伸びることが望ましい。また、好ましくは、前記空間部に満たされた溶融樹脂が硬化し成形された樹脂形成体に突き当てて該樹脂成形体を前記中型より離型させるエジェクタピンを備えることである。
【0015】
本発明の第3の特徴は、複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備える樹脂封止装置において、前記溶融樹脂を前記空間部内に注入し前記複数の半導体チップを樹脂封止して形成される樹脂形成体を成形する工程と、型開きして前記吊りピンで引っ張り前記樹脂成形体と連結する前記ゲ−トの樹脂部材を切断する工程とを含む樹脂封止方法である。
【0016】
また、離型された前記樹脂成形体の一つの前記半導体チップを含む領域毎に切断手段によ切断分離する工程を含むことが望ましい。一方、前記切断手段は、ダイヤモンド砥粒を埋設し回転する砥石であるか、あるいは、高圧水流による水圧切断装置であることが望ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明について図面を参照して説明する。
【0018】
図1(a)および(b)は本発明の一実施の形態における樹脂封止装置を説明するための断面図である。この樹脂封止装置は、図1に示すように、複数の半導体チップ14を縦横に並べ搭載するとともに離接する半導体チップ14のそれぞれの間に複数のガスの逃げ穴11が形成される基板4と、基板4および半導体チップ14を覆うように空間部2aが形成されるとともに各々の半導体チップ14の中央部に向け樹脂注入用の複数の円錐状のゲ−ト6が形成されかつエジェクトピン10が摺動し得るように埋設される中型2と、上型1とこの中型2と共動し基板4を挟み保持し金型を型締めするとともにポット16からランナ5を介してゲ−ト6に溶融樹脂15を圧送する下型3とを備えている。
【0019】
また、溶融樹脂から発生するガスが抜けるように離接する半導体チップ14間のそれぞれにガスの逃げ穴11をもうけている。そして、この逃げ穴11からのガスが上型1外に排出されるよに上型1の面に溝12を形成した。さらに、後述するように、型開きしたとき、ランナ−5に残存する硬化樹脂部材を除去できるように、溶融樹脂15に埋設される樹脂引っかけ用のフックをもつ吊りピン7を設けている。そして、後述するが、中型2には、空間部2aに溶融樹脂が満たされ硬化した樹脂成形体を中型2より離型させるエジェクタピン10が備えられている。また、下型3には、このエジェクタピン10の対向した位置の下型3にエジェクタピン10を突き上げる駆動ピン8が設けられている。
【0020】
図2(a)および(b)は図1の樹脂封止装置による樹脂封止方法を説明するための断面図である。次に、図1および図2を参照して、本発明の樹脂封止方法を説明する。まず、図1(a)に示すように型開き状態で、複数の半導体チップ14が縦横に並べ搭載された基板4を上型1と中型2とで挟み保持し型締めする。次に、ポット16内にタブレット17を入れ、タブレットを加熱し溶かし溶融状態の樹脂にする。次に、図1(b)に示すように、プラジャ−9により加圧し溶融樹脂15はランナ−5上に流れ円錐状のゲ−ト6に溶融樹脂を満たしゲ−トの絞られた小さい口から半導体チップ14の真上に溶融樹脂を注入する。
【0021】
半導体チップ14に注入された溶融樹脂15は、半導体チップ14の頂面に当たり円形状に広がりながら半導体チップ14を包み樹脂封止する。また、ワイヤ13に平行な溶融樹脂15の流れに沿って流れるので、ワイヤ13どうし絡むことなく同じ方向に伸びる。一方隣接する半導体チップ14に注入された溶融樹脂15互いに衝突し、この流れの衝突により溶融樹脂が含むガスの気泡が破壊し、気泡の破壊で生じたガスは、逃げ穴11および溝12を経て上型1外に排出される。また、気泡が破壊されないで溶融樹脂15内に残っても、後述する切断分離工程で削り取られる。
【0022】
さらに、溶融樹脂が供給されると、図2(a)に示すように、溶融樹脂15が空間部2aを満たし樹脂封止が完了する。そして、時間の経過に伴って架橋が進み溶融樹脂15が硬化する。硬化された空間部2aの溶融樹脂は、半導体チップ14の複数個を含む樹脂形成体となる。
【0023】
次ぎに、図2(b)に示すように、下型3を下降させるこによって、ゲ−ト6で成形された樹脂部材が吊りピン7で引っ張られ、ゲ−ト6の先端部の樹脂部材と樹脂成形体との連結部が破断し樹脂成形体は、上型1と中型1との空間部2aに残る。一方、ランナ−に残る樹脂部材は、吊りピン7がさらに下降することによって、樹脂部材に埋設された吊りピン7のフック部がその樹脂部材を破壊し、必要に応じて駆動ピン8を突き上げ、ランナ−部の樹脂部材を下型3より脱離させる。
【0024】
図3(a)および(b)は樹脂封止装置から取り出された樹脂形成体を分割分離し複数の半導体装置にする方法を説明するための図である。次に、図3(a)に示すように、下型3より駆動ピン11を突き上げ中型2に内蔵されたエジェクタピン10を上げ樹脂成形体18を中型2より離型させる。そして、図3(b)に示すように、ダイサ−(ダイヤモンド粒子を外周囲に埋め込んだ砥石)19で隣接する半導体チップ14の間の領域の境界を基板4を含めて切断し、個々の半導体装置に分離する。
【0025】
また、研磨材が混入した高圧水を切断線に沿って噴射し切断するウォ−タ−ジェット切断装置を使用しても良い。むしろ、この切断装置は、前述のダイサ−が粘着し易い樹脂による砥石の目詰まりが起き易く、切断するブレ−ドが無いウォ−タ−ジェット切断の方が効率良く切断できるという利点がある。
【0026】
この樹脂封止装置では、ワイヤが施された半導体チップの樹脂封止に適用し説明したが、ワイヤが直接溶融樹脂が触れない、例えば、基板の電極にボ−ルをもつボ−ルグリットアレイのような半導体装置の樹脂封止にも適用できる。また、この場合は、ワイヤが無い半導体装置の樹脂封止には、必ずしも、ゲ−トは半導体装置の真上にある必要はない。
【0027】
さらに、この実施の形態では、複数の半導体チップを搭載した基板を上型に載置し、ランナ−を下型に配設したが、逆に上型にランナ−を配設し、複数の半導体チップを搭載した基板を下型に配設しても、同様の効果が得られる。
【0028】
図4は本発明の他の実施の形態における樹脂封止装置を説明するための図である。この樹脂封止装置は、中型2と基板4との間の空間部2aに一つの半導体チップ14を囲む仕切部材20を設けている。このことにより、樹脂封止され成形された樹脂成形体における分割する際に、隣接する一つの半導体チップ14を包合する樹脂体の境界には、仕切部材20があるので、溶融樹脂が付着していない。従って、硬い基板4だけの場合、切れ味の良いダイサ−19で短時間で切断することで済むことができる。
【0029】
その他、中型2、下型3、ゲ−ト6、ランナ−5、吊りピン7、エジェクタピン10、駆動ピン8およびタブレット17を溶かしポットから溶融樹脂を圧送するプランジャ−9は、図1に示したように同じように備えられている。ただ、欠点は汎用性は失われる。
【0030】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ランナ−から連通する複数の円錐状のゲ−トをそれぞれの半導体チップの真上に配設することにより溶融樹脂の流れをワイヤの伸びる方向と平行させ成形するので、ワイヤの短絡や切断が無くなり、歩留まりが向上するという効果がある。
【0031】
また、エジェクタピンを設けることによって、従来、使用していたリリ−スフィルムが不要となり不要な工数や資材が低減され、ト−タルコストの低減が図れるという効果がある。
【0032】
さらに、複数の半導体チップを搭載した基板を包む中型に広い空間部を設けることによって、同時に半導体チップを樹脂封止することができ樹脂封止効率が向上するという効果もある。また、この広い空間部に収納される半導体チップの寸法または種類が変わっても、この空間部に収納し樹脂封止できるので中型に汎用性をもたせることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における樹脂封止装置を説明するための断面図である。
【図2】図1の樹脂封止装置による樹脂封止方法を説明するための断面図である。
【図3】樹脂封止装置から取り出された樹脂形成体を分割分離し複数の半導体装置にする方法を説明するための図である。
【図4】本発明の他の実施の形態における樹脂封止装置を説明するための図である。
【図5】従来の一例における複数の半導体チップを一度の樹脂封止し半導体装置を製造する方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 上型
2 中型
2a 空間部
3 下型
4 基板
5 ランナ−
6 ゲ−ト
7 吊りピン
8 駆動ピン
9 プランジャ−
10 エジェクタピン
11 逃げ穴
12 溝
13 ワイヤ
14 半導体チップ
15 溶融樹脂
16 ポット
17 タブレット
18 樹脂成形体
19 ダイサ−
20 仕切部材
Claims (10)
- 複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、
隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、
前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、
この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、
前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備えることを特徴とする樹脂封止装置。 - 前記基板の逃げ穴と接する前記上型の面に溝が形成されるとともに該溝が前記上型外に伸びることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止装置。
- 各々の前記半導体チップの周囲を囲み前記空間部を仕切る仕切部材を備えることを特徴とする請求項1または請求項2記載の樹脂封止装置。
- 前記空間部に満たされた溶融樹脂が硬化し成形された樹脂形成体に突き当てて該樹脂成形体を前記中型より離型させるエジェクタピンを備えることを特徴とする請求項1、請求項2または請求項3記載の樹脂封止装置。
- 前記ゲートが円錐状であることを特徴とする請求項 1 、請求項2、または請求項3に記載の樹脂封止装置。
- 複数の半導体チップを縦横に並べ搭載できる上型と、隣接する前記半導体チップの間に複数の空気の逃げ穴が形成される基板と、前記基板および前記半導体チップを覆うように空間部が形成されるとともに各々の前記半導体チップの中央部に向け樹脂注入用の複数のゲ−トが形成される中型と、この中型と前記上型と共動し前記基板を挟み型締めするとともに各前記ゲ−トのそれぞれに前記溶融樹脂をランナ−を介して前記ゲ−トに前記溶融樹脂を圧送するポットを具備する下型と、前記下型から突出し前記ランナ−に流れる溶融樹脂に埋設するとともに先端に引っかけ部をもつ吊りピンとを備える樹脂封止装置において、前記溶融樹脂を前記空間部内に注入し前記複数の半導体チップを樹脂封止して形成される樹脂形成体を成形する工程と、型開きして前記吊りピンで引っ張り前記樹脂成形体と連結する前記ゲ−トの樹脂部材を切断する工程とを含む樹脂封止方法。
- 前記ゲ−トの樹脂部材が切断され前記中型に残る樹脂成形体を前記エジェクタピンにより前記中型から離型する工程とを含むことを特徴とする請求項6記載の樹脂封止方法。
- 離型された前記樹脂成形体の一つの前記半導体チップを含む領域毎に切断手段により切断分離する工程を含むことを特徴とする請求項6または請求項7記載の樹脂封止方法。
- 前記切断手段は、ダイヤモンド砥粒を埋設し回転する砥石であることを特徴とする請求項8記載の樹脂封止方法。
- 前記切断手段は、高圧水流によるウォ−タ−ジェット切断装置であることを特徴とする請求項8記載の樹脂封止方法。
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