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CN111799187A - 树脂密封装置和树脂密封方法 - Google Patents

树脂密封装置和树脂密封方法 Download PDF

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CN111799187A CN202010151886.5A CN202010151886A CN111799187A CN 111799187 A CN111799187 A CN 111799187A CN 202010151886 A CN202010151886 A CN 202010151886A CN 111799187 A CN111799187 A CN 111799187A
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Abstract

本发明提供即使针对近年来较大型的半导体芯片也不会发生底部填充不充分及空隙、气泡等成型不良的树脂密封装置和树脂密封方法。该树脂密封装置具有：进退构件(11)，其能够朝向基板(1)的表面(1A)进入到模腔凹部(7)内并从该模腔凹部内退回，该进退构件将半导体芯片(2)的侧面(2A)整周的至少一部分围起来；及控制部，其在使进退构件向模腔凹部内进入至半导体芯片(2)的连接面(2C)的位置的状态下，向模腔凹部注入密封树脂(13)，将密封树脂填充到基板的表面与半导体芯片(2)的连接面(2C)之间的间隙部分以及基板的表面(1A)与进退构件之间的间隙部分，之后使进退构件从模腔凹部内退回，向半导体芯片的侧面整周填充密封树脂。

Description

树脂密封装置和树脂密封方法
技术领域
本发明涉及树脂密封装置和树脂密封方法，该树脂密封装置和树脂密封方法用于对通过在基板的表面以倒装芯片的方式连接半导体芯片所做成的成型对象进行树脂密封。
背景技术
在基板的表面以倒装芯片的方式连接半导体芯片之后，为了保护其连接部，并且为了缓和因基板与半导体芯片之间的热应力带来的影响，利用液状密封材料进行底部填充，但近年来，为了减少组装成本和工时，一直进行的是所谓的模塑底部填充(MUF)。作为现有的基于MUF的树脂密封装置，公知有例如专利文献1所述的树脂密封装置。图11的(a)是专利文献1所述的树脂密封装置的模塑模具的示意性仰视图，图11的(b)是沿图11的(a)中的A－A的剖视图，图11的(c)是表示树脂填充完成之前和之后的状态的沿图11的(a)中的B－B的剖视图。
如图11所示，该树脂密封装置具有上模104和下模103，该上模104和下模103能够夹持通过在基板102以倒装芯片的方式连接半导体芯片106所做成的成型对象，在上模104，针对半导体芯片106的两侧面部(相对于向底部填充部填充树脂的方向而言的两侧部)设有可动块(圆角叉)110，该可动块能够突出到模腔凹部107内。
就该树脂密封装置而言，如图11的(c)中的左半图所示，通过使预先在半导体芯片106的两侧面部设置的可动块110突出到模腔凹部107内，成为使脱模膜118压接在基板102上的状态，从而优先向半导体芯片106与基板102之间的间隙部分121压送密封树脂122，来进行底部填充模塑。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002－9096号公报
发明内容
发明要解决的问题
就上述现有的树脂密封装置而言，可动块110仅在半导体芯片106的两侧面部(相对于向底部填充部填充树脂的方向而言的两侧部)进行升降，通过将该半导体芯片106的两侧面部封闭，从而能够期待优先向半导体芯片106与基板102之间的间隙部分121压送密封树脂122。然而，存在这样的问题：在为近年来做得较大型的半导体芯片的情况下，当半导体芯片的两侧面部封闭时，大面积的半导体芯片与基板之间的连接电极就会成为树脂流动的阻力，密封树脂仅从单向流动的话，无法充分地流向间隙部分，发生底部填充不充分。而且，存在这样的问题：若打开两侧面部而要向剩余空间填充树脂的话，树脂压力也会同时施加于已经树脂填充的部位，填充树脂会被向两侧面侧推挤，这会对从浇口侧向通气孔侧去的单向的树脂流动形成阻力，导致流动平衡变差，在重叠的树脂彼此的间隙处会产生空隙、气泡等，导致整体的成型品质变差。
因此，本发明的目的在于，提供树脂密封装置和树脂密封方法，采用该树脂密封装置和树脂密封方法，即使是针对近年来做得较大型的半导体芯片，也能够避免发生底部填充不充分以及空隙、气泡等成型不良。
用于解决问题的方案
本发明的树脂密封装置利用第一模具和第二模具夹持成型对象，该成型对象是通过在基板的表面借助连接电极以倒装芯片的方式连接半导体芯片所做成的，将密封树脂注入到包含基板的表面与半导体芯片的连接面之间的间隙部分在内的模腔凹部，来进行树脂密封成型，其中，该树脂密封装置具有：进退构件，其能够朝向基板的表面进入到模腔凹部内并从模腔凹部内退回，该进退构件将半导体芯片的侧面整周的至少一部分围起来；及控制部，该控制部在使进退构件向模腔凹部内进入至半导体芯片的连接面的位置的状态下，向模腔凹部注入密封树脂，将密封树脂填充到基板的表面与半导体芯片的连接面之间的间隙部分以及基板的表面与进退构件之间的间隙部分，之后使进退构件从模腔凹部内退回，并向半导体芯片的侧面整周填充密封树脂。
本发明的树脂密封方法利用第一模具和第二模具夹持成型对象，该成型对象是通过在基板的表面借助连接电极以倒装芯片的方式连接半导体芯片所做成的，将密封树脂注入到包含基板的表面与半导体芯片的连接面之间的间隙部分在内的模腔凹部，来进行树脂密封成型，其中，该树脂密封方法包括：使进退构件向模腔凹部内进入至半导体芯片的连接面的位置，向模腔凹部注入密封树脂，将密封树脂填充到基板的表面与半导体芯片的连接面之间的间隙部分以及基板的表面与进退构件之间的间隙部分，其中，该进退构件能够朝向基板的表面进入到模腔凹部内并从模腔凹部内退回，该进退构件将半导体芯片的侧面整周的至少一部分围起来；以及使进退构件从模腔凹部内退回，并向半导体芯片的侧面整周填充密封树脂。
采用上述发明，在使将半导体芯片的侧面整周的至少一部分围起来的进退构件向模腔凹部内进入至半导体芯片的连接面的位置的状态下，即，不将半导体芯片的侧面整周封闭，而是在不仅在基板的表面与半导体芯片之间存在间隙部分，也在基板的表面与进退构件之间存在间隙部分的状态下，向模腔凹部内注入密封树脂，因此，被注入进来的密封树脂不仅直接被填充到基板的表面与半导体芯片之间的间隙部分，还在基板与进退构件之间的间隙部分迂回地被填充到基板的表面与半导体芯片之间的间隙部分，密封树脂充分地流到基板的表面与半导体芯片的连接面之间的间隙部分。
而且，优选为，从基板的表面侧来看，进退构件被分割成多个部分，控制部单独控制进退构件的多个部分的进退。由此，通过单独控制被分割成多个部分的进退构件的进退，能够使被注入进来的密封树脂的流动为最佳。
发明的效果
(1)采用本发明，被注入进来的密封树脂在基板与进退构件之间的间隙部分迂回地被填充到基板的表面与半导体芯片之间的间隙部分，密封树脂充分地流到基板的表面与半导体芯片的连接面之间的间隙部分，即使是针对近年来做得较大型的半导体芯片，也能够避免发生底部填充不充分，能够避免发生因底部填充不充分导致的空隙，而且，树脂从浇口侧向通气孔侧单向流动，因此，树脂流动平衡较佳，能够实现无空隙、气泡等的高品质成型。
(2)从基板的表面侧来看，进退构件被分割成多个部分，控制部单独控制进退构件的多个部分的进退，由此，能够使被注入进来的密封树脂的流动为最佳，能够减少未被填充的情况，能够减少空隙的产生、气泡的产生，能够实现更高品质的成型。
附图说明
图1是本发明的实施方式的树脂密封装置的模具的示意性正面剖视图。
图2是图1中的上模的仰视图。
图3是表示本实施方式的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
图4是表示本实施方式的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
图5是表示本实施方式的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
图6的(a)～(c)分别是表示进退构件的变形例的上模的仰视图。
图7的(a)和(b)分别是表示进退构件的其他变形例的上模的仰视图。
图8是图7的(b)的例子的树脂密封装置的模具的示意性正面剖视图。
图9是表示图7的(b)的例子的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
图10是表示图7的(b)的例子的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
图11是现有的树脂密封装置的模塑模具的示意性仰视图，图11的(b)是沿图11的(a)中的A－A的剖视图，图11的(c)是表示树脂填充完成之前和之后的状态的沿图11的(a)中的B－B的剖视图。
附图标记说明
1、基板；2、半导体芯片；3、连接电极；4、成型对象；5、上模；6、下模；7、模腔凹部；7B、底部填充空间；8A、浇口；8B、冷料井；10、贯通孔；11、17、18、19、进退构件；12、基板载置部；13、密封树脂；14、加热容器；15、推杆；16、脱模膜；20、驱动部；21、控制部；22、表；30、31、32、40、41、42、进退构件。
具体实施方式
图1是本发明的实施方式的树脂密封装置的模具的示意性正面剖视图，图2是图1中的上模的仰视图，图3～图5是表示本实施方式的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
如图1和图2所示，本发明的实施方式的树脂密封装置是对通过在基板1的表面借助连接电极3以倒装芯片的方式连接半导体芯片2所做成的成型对象4进行树脂密封成型的装置。树脂密封装置具有作为第一模具的上模5和作为第二模具的下模6，该上模5和下模6能够夹持成型对象4。
在上模5形成有：模腔凹部7，其收纳安装于基板1的半导体芯片2；及浇口8A和冷料井8B等树脂路径，它们与模腔凹部7相连通。而且，在上模5的、隔着模腔凹部7在与浇口8A所在侧相反的那侧形成有用于排气的通气孔9。在模腔凹部7的底面7A具有与半导体芯片2的侧面2A的外周以及树脂密封成型品的外周相对应的贯通孔10。
而且，上模5具有与贯通孔10相对应的进退构件11。进退构件11通过被驱动部20驱动，从而像图3所示的那样，朝向基板1的表面1A进入到模腔凹部7内或从该模腔凹部7内退回。驱动部20由控制部21控制。进退构件11在进入到模腔凹部7内时，从基板1的表面1A侧来看，呈将半导体芯片2的侧面2的整周都围起来的大致日文假名ロ字形状。
下模6具有：基板载置部12，其载置基板1；加热容器14，其对密封树脂13加热，使之熔融；及推杆15，其将密封树脂13从加热容器14经浇口8A和冷料井8B向模腔凹部7压送。另外，在对30mm～40mm大小的呈方形的半导体芯片2进行树脂密封的情况下，密封树脂13的注入压力为7MPa～8MPa。
就基于上述树脂密封装置的树脂密封方法而言，如图1所示，将借助连接电极3以倒装芯片的方式连接有半导体芯片2的基板1(成型对象4)放入到下模6的基板载置部12，向加热容器14中倒入密封树脂13之后，利用上模5和下模6，隔着脱模膜16夹持基板1。此时，模腔凹部7的底面7A对半导体芯片2的表面2B进行推压，以防止半导体芯片2的表面2B被树脂浸到(参照图3。)。
接着，如图3所示，使进退构件11向模腔凹部7内进入至半导体芯片2的连接面2C的位置，使进退构件11的顶端面11A与半导体芯片2的连接面2C处于同一平面。由此，由基板1的表面1A与半导体芯片2的连接面2C之间的间隙部分以及基板1的表面1A与进退构件11之间的间隙部分构成的、模腔凹部7的底部填充空间7B变为厚度与连接电极3的高度(0.05mm～0.1mm)相当的、大致均匀的薄板状空间。
然后，如图4所示，使推杆15上升，将密封树脂13从加热容器14经冷料井8B和浇口8A向模腔凹部7注入，将密封树脂13填充到由基板1的表面1A与半导体芯片2的连接面2C之间的间隙部分以及基板1的表面1A与进退构件11之间的间隙部分构成的、模腔凹部7的底部填充空间7B，来进行底部填充成型。由于底部填充空间7B几乎无凸凹，因此，流体阻力较小，被注入进来的密封树脂13能顺畅地流进去。
在底部填充成型之后，如图5所示，使进退构件11从模腔凹部7内退至规定位置(图示例中，使进退构件11的顶端面11A退至模腔凹部7的底面7A)，并进一步注入密封树脂13，对半导体芯片2的侧面2A整周填充密封树脂，来完成树脂密封。上述树脂密封装置的动作由控制部21来控制。
如上所述，在本实施方式的树脂密封装置和树脂密封方法中，使包围半导体芯片2的侧面2A整周的进退构件11向模腔凹部7内进入至半导体芯片2的连接面2C的位置，在该状态下，注入密封树脂13。由此，被注入进来的密封树脂13不仅能直接被填充到基板1的表面1A与半导体芯片2之间的间隙部分，还能够在基板1与进退构件11之间的间隙部分迂回地被填充到基板1的表面1A与半导体芯片2之间的间隙部分，密封树脂能够充分地流到基板1的表面1A与半导体芯片2的连接面2C之间的间隙部分，即使是针对近年来做得较大型的半导体芯片，也能够避免发生底部填充不充分，而且，树脂从浇口侧向通气孔侧单向流动，因此，树脂流动平衡较佳，能够实现无空隙、气泡等的高品质成型。
另外，上述实施方式中，如图3所示，在使进退构件11向模腔凹部7内进入至半导体芯片2的连接面2C的位置时，使进退构件11的顶端面11A与半导体芯片2的连接面2C处于同一平面，但也可以是，未必使它们处于同一平面。关键是做成下述结构即可：也可以不将半导体芯片2的侧面2A整周封闭，而是在不仅在基板1的表面1A与半导体芯片2之间存在间隙部分，也在基板1的表面1A与进退构件11之间存在间隙部分的状态下，向模腔凹部7内注入密封树脂13。
接着，参照图6，说明进退构件11的变形例。图6的(a)～(c)分别是表示进退构件的变形例的上模的仰视图。
图6的(a)所示的例子中，从进退构件17的进退方向来看时的进退构件17的外周角部17A、以及该进退构件17的外周角部17A所对应的模腔凹部10的内周角部10A都为曲面。曲面的半径R为1mm以上，更优选为2mm以上，进一步优选为3mm以上。由此，在利用上模5和下模6隔着脱模膜16夹持基板1时，能够防止脱模膜16的被进退构件17的外周角部17A和模腔凹部10的内周角部10A夹着的部分破损。
图6的(b)所示的例子中，从基板1的表面1A侧来看，进退构件18呈将半导体芯片2的侧面2A整周中的除了浇口8A侧部分之外的部分围起来的大致日文假名コ字形状。即使采用该结构，在使进退构件18向模腔凹部7内进入至半导体芯片2的连接面2C的位置的状态下注入密封树脂13时，被注入进来的密封树脂13也是不仅直接被填充到基板1的表面1A与半导体芯片2之间的间隙部分，还在基板1与进退构件18之间的间隙部分迂回地被填充到基板1的表面1A与半导体芯片2之间的间隙部分，密封树脂能够充分地流到基板1的表面1A与半导体芯片2的连接面2C之间的间隙部分。而且，由于在模腔凹部7的面对浇口8A的部分不存在进退构件18，因此，通过增加浇口8A的厚度，能够增加每单位时间的密封树脂13的注入量。
图6的(c)所示的例子中，从基板1的表面1A侧来看，进退构件19呈将半导体芯片2的侧面2A整周中的除了通气孔9侧部分之外的部分围起来的大致反コ字形状。即使采用该结构，在使进退构件19向模腔凹部7内进入至半导体芯片2的连接面2C的位置的状态下注入密封树脂13时，被注入进来的密封树脂13也是不仅直接被填充到基板1的表面1A与半导体芯片2之间的间隙部分，还在基板1与进退构件19之间的间隙部分迂回地被填充到基板1的表面1A与半导体芯片2之间的间隙部分，密封树脂能够充分地流到基板1的表面1A与半导体芯片2的连接面2C之间的间隙部分。另外，在像上述这样的通气孔9侧开放的情况下，底部填充空间7B中，因连接电极3造成的树脂流动阻力使各位置的填充速度不均匀时，在密封树脂13向通气孔9侧的空间填充的期间，对填充速度较慢的位置进行填充，从而能够解决未被填充的问题。
接着，说明进退构件11的其他变形例。图7的(a)和(b)分别是表示进退构件的其他变形例的上模的仰视图，图8是图7的(b)的例子的树脂密封装置的模具的示意性正面剖视图，图9和图10是表示图7的(b)的例子的树脂密封装置进行的树脂密封成型工序的示意性正面剖视图。
图7的(a)和(b)所示的例子中，从基板1的表面1A侧来看，进退构件30、进退构件40被分割成多个部分。图7的(a)所示的进退构件30具有：第一进退构件31，其与上述进退构件18(参照图6的(b)。)同样地，从基板1的表面1A侧来看，呈将半导体芯片2的侧面2A整周中的除了浇口8A侧部分之外的部分围起来的大致日文假名コ字形状；及第二进退构件32，其填补该第一进退构件31的开放的部分。
另一方面，图7的(b)所示的进退构件40具有：第一进退构件41，其与上述进退构件19(参照图6的(c)。)同样地，从基板1的表面1A侧来看，呈将半导体芯片2的侧面2A整周中的除了通气孔9侧部分之外的部分围起来的大致反コ字形状；及第二进退构件42，其填补该第一进退构件41的开放的部分。
拿图7的(b)所示的例子进行说明，如图8所示，第一进退构件41和第二进退构件42分别被单独的驱动部20A、驱动部20B驱动，从而朝向基板1的表面1A进入到模腔凹部7内或从模腔凹部7内退回。利用控制部21控制驱动部20A、驱动部20B，从而对第一进退构件41和第二进退构件42单独地控制进退。
该例中，与上述同样地，将借助连接电极3以倒装芯片的方式连接有半导体芯片2的基板1(成型对象4)放入到下模6的基板载置部12，向加热容器14中倒入密封树脂13之后，利用上模5和下模6，隔着脱模膜16夹持基板1，之后使第一进退构件41和第二进退构件42向模腔凹部7内进入至半导体芯片2的连接面2C的位置，使第一进退构件41的顶端面41A和第二进退构件42的顶端面42A与半导体芯片2的连接面2C处于同一平面。
接着，如图9所示，使推杆15上升，将密封树脂13从加热容器14经冷料井8B和浇口8A向模腔凹部7注入，将密封树脂填充到由基板1的表面1A与半导体芯片2的连接面2C之间的间隙部分以及基板1的表面1A与第一进退构件41和第二进退构件42之间的间隙部分构成的、模腔凹部7的底部填充空间7B，来进行底部填充成型。
然后，在经过规定时间A之后，仅使第二进退构件42退回至规定位置，再经过规定时间B之后，如图10所示，使第一进退构件41和第二进退构件42都从模腔凹部7内退至规定位置(使第一进退构件41的顶端面41A和第二进退构件42的顶端面42A退至模腔凹部7的底面7A的位置)，并进一步注入密封树脂13，对半导体芯片2的侧面2A整周填充密封树脂，来完成树脂密封。
如此，从基板1的表面1A侧来看，使进退构件40被分割成第一进退构件41和第二进退构件42这些多个部分，由控制部21单独控制进退构件40的多个部分的进退，从而能够使被注入进来的密封树脂13的流动为最佳，能够减少未被填充的情况，能够减少空隙的产生、气泡的产生，能够实现更高品质的成型。
另外，也可以做成下述结构：就控制部21对驱动部20A、驱动部20B的控制而言，与成型对象的构造相应地，预先将确定第一进退构件41和第二进退构件42的进退条件的表存储至树脂密封装置，在树脂密封时，使用该表来确定条件。
产业上的可利用性
本发明的树脂密封装置和树脂密封方法作为针对在基板的表面以倒装芯片的方式连接半导体芯片所做成的成型对象进行树脂密封的装置和方法是有效的，特别是，优选作为下述这样的树脂密封装置和树脂密封方法：即使是针对近年来做得较大型的半导体芯片，也能够避免发生底部填充不充分以及空隙、气泡等成型不良。

Claims (7)

1.一种树脂密封装置，该树脂密封装置利用第一模具和第二模具夹持成型对象，该成型对象是通过在基板的表面借助连接电极以倒装芯片的方式连接半导体芯片所做成的，将密封树脂注入到包含所述基板的表面与所述半导体芯片的连接面之间的间隙部分在内的模腔凹部，来进行树脂密封成型，其中，
该树脂密封装置具有：
进退构件，其能够朝向所述基板的表面进入到所述模腔凹部内并从所述模腔凹部内退回，该进退构件将所述半导体芯片的侧面整周的至少一部分围起来；及
控制部，该控制部在使所述进退构件向所述模腔凹部内进入至所述半导体芯片的连接面的位置的状态下，向所述模腔凹部注入所述密封树脂，将所述密封树脂填充到所述基板的表面与所述半导体芯片的连接面之间的间隙部分以及所述基板的表面与所述进退构件之间的间隙部分，之后使所述进退构件从所述模腔凹部内退回，并向所述半导体芯片的侧面整周填充所述密封树脂。
2.根据权利要求1所述的树脂密封装置，其中，
从所述进退构件的进退方向来看时的所述进退构件的外周角部和所述模腔凹部的内周角部都为曲面。
3.根据权利要求1或2所述的树脂密封装置，其中，
从所述基板的表面侧来看，所述进退构件呈将所述半导体芯片的侧面整周的全部都围起来的大致日文假名ロ字形状。
4.根据权利要求1或2所述的树脂密封装置，其中，
从所述基板的表面侧来看，所述进退构件呈将所述半导体芯片的侧面整周的除了浇口侧部分之外的部分围起来的大致日文假名コ字形状。
5.根据权利要求1或2所述的树脂密封装置，其中，
从所述基板的表面侧来看，所述进退构件呈将所述半导体芯片的侧面整周的除了通气孔侧部分之外的部分围起来的大致反コ字形状。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的树脂密封装置，其中，
从所述基板的表面侧来看，所述进退构件被分割成多个部分，
所述控制部单独控制所述进退构件的多个部分的进退。
7.一种树脂密封方法，在该树脂密封方法中，利用第一模具和第二模具夹持成型对象，该成型对象是通过在基板的表面借助连接电极以倒装芯片的方式连接半导体芯片所做成的，将密封树脂注入到包含所述基板的表面与所述半导体芯片的连接面之间的间隙部分在内的模腔凹部，来进行树脂密封成型，其中，
该树脂密封方法包括：
使进退构件向所述模腔凹部内进入至所述半导体芯片的连接面的位置，向所述模腔凹部注入所述密封树脂，将所述密封树脂填充到所述基板的表面与所述半导体芯片的连接面之间的间隙部分以及所述基板的表面与所述进退构件之间的间隙部分，其中，该进退构件能够朝向所述基板的表面进入到所述模腔凹部内并从所述模腔凹部内退回，该进退构件将所述半导体芯片的侧面整周的至少一部分围起来；以及
使所述进退构件从所述模腔凹部内退回，并向所述半导体芯片的侧面整周填充所述密封树脂。
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