JP2001024016A - 半導体パッケージのための樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形樹脂材料の切断に起因する種々の問題を
引き起こすことなく、また効率的に半導体パッケージを
製造し得る樹脂封止装置を提供する。 【解決手段】 樹脂封止装置１０は、それぞれの対向面
が相互に相近づきまたは相離れる方向へ移動可能に配置
される第１、第２および第３の部材１１、１２、１３を
備える。第１および第２の部材１１、１２のパーティン
グ面１５、１７間に樹脂成形のためのキャビティ２２が
形成されている。各キャビティ２２のそれぞれに樹脂材
料３１を案内するためのガイド部３０が、キャビティ２
２が規定される第２の部材１２の一方の面１５と反対側
に位置する他方の面１６の側に形成されている。このガ
イド部３０に形成された樹脂成形部からなる不要部分３
４ａ、３５ａ、３６ａは、第２の部材１２と、該部材に
対向する第３の部材１３との分離により、容易に取り出
し可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ＩＣのよう
な半導体電子部品を樹脂封止して形成される半導体パッ
ケージの製造に好適な樹脂封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体パッケージの製造には、一般的
に、上型部および下型部からなる金型を備える樹脂封止
装置が用いられている。両型部の対向面であるパーティ
ング面間に樹脂成形のための複数のキャビティが形成さ
れており、例えばリードフレーム板あるいはフィルム状
のテープ基板に保持された各半導体部品が前記キャビテ
ィ内に保持された状態で、溶融した樹脂材料が一方の型
部に組み込まれたプランジャーの押し出しにより、樹脂
パレットが配置されたポットから、カル、ランナーおよ
びゲートからなるガイド部を経て、各キャビティに案内
される。

【０００３】キャビティ内の樹脂材料の硬化により、パ
ッケージが成形され、このパッケージが金型から取り出
され、また、前記ガイド部で硬化した樹脂材料の不要物
分が金型から除去される。この不要部分の金型からの取
り出しを可能とするために、前記したガイド部は、成形
用の前記キャビティと同様に、両型部の前記パーティン
グ面間、すなわち、両型部の相互に対向する両パーティ
ング面の少なくともいずれか一方に、形成されている。

【０００４】ところで、効率的なパッケージの製造のた
めには、金型の樹脂成形用の各キャビティを相互に整列
してかつ相互に近接して配置することが望ましい。しか
しながら、例えばマトリクス状に配置された多数のキャ
ビティに、溶融する前記樹脂材料を適正に案内するため
には、前記パーティング面間に形成される前記ガイド部
を、整列するキャビティ間に配置する必要があることか
ら、このガイド部の形成のために、該ガイド部が設けら
れる両側のキャビティ間隔を３〜４ミリ以下にすること
はできなかった。

【０００５】前記パッケージがＣＳＰと称されるチップ
サイズパッケージでは、フィルム状のテープ基板とし
て、比較的高価なポリイミドテープが用いられているこ
とから、特に、このテープ基板上に高密度での多数のパ
ッケージの形成を可能とすべく、キャビティの高密度配
置化が望まれている。ＣＳＰで前記した高密度配置を可
能とすべく、複数のパッケージを一括的に連続した一個
のモールド部として形成した後、このモールド部を多数
のパッケージに分離すべく、切断することが提案されて
いるが、これによれば、樹脂材料の切断に起因する種々
の経済的および環境衛生上の問題が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、前記したような成形樹脂材料の切断に起因する種々
の問題を引き起こすことなく、また効率的に半導体パッ
ケージを製造し得る樹脂封止装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の点を解
決するために、次の構成を採用する。 〈構成〉本発明は、基本的に、第１、第２および第３の
部材であって中間位置にある第２の部材の両側に前記第
１および第３の各部材がそれぞれ当接可能に配置されか
つそれぞれの対向面が相互に相近づきまたは相離れる方
向へ移動可能に配置される第１、第２および第３の部材
と、前記第２の部材および第１の部材の相互に対向する
対向面間に規定され、樹脂封止すべき電子部品がそれぞ
れに配置される複数のキャビティと、前記第３の部材お
よび第１の部材の相互に対向する面間に規定され、前記
電子部品を封止すべく溶融した樹脂材料を前記キャビテ
ィのそれぞれに案内するためのガイド部とを含むことを
特徴とする。

【０００８】本発明に係る樹脂封止装置では、前記キャ
ビティのそれぞれに樹脂材料を案内するための前記ガイ
ド部は、前記キャビティが規定される前記第２の部材の
一方の面と反対側に位置する他方の面の側に形成されて
いる。このガイド部に形成された樹脂成形部からなる不
要部分は、前記第２の部材と、該部材に対向する前記第
３との分離により、容易に取り出し可能である。そのた
め、キャビティが形成される第１および第２の部材間に
従来のようなガイド部を形成することなく、各キャビテ
ィに前記ガイド部を経て溶融した樹脂材料を好適に案内
することができることから、キャビティ間隔を従来に比
較して著しく小さく、例えば０．２ミリメートルにまで
小さく設定することが可能になる。

【０００９】本願発明は、ポリイミドのようなフィルム
状基板上に設けられた半導体チップを前記電子部品とす
るパッケージの製造に好適であり、前記第１および第２
の部材間に複数の前記半導体チップが前記各キャビティ
内に位置すべく、樹脂注入に先立って前記基板を前記第
１および第２の部材間で挟持することができる。

【００１０】前記各キャビティは、前記第２の部材の前
記第１の部材に対向する面に形成された凹所で形成する
ことができ、前記基板は、前記凹所の開放部を閉じるよ
うに配置される。この場合、前記第１の部材は前記基板
のための保持板として機能する。

【００１１】前記第３の部材には、各成形用キャビティ
で成形された半導体パッケージを前記第２の部材から押
し出すための第１の押し出し機構を設けることができ
る。また、前記第３の部材には、前記ガイド部に形成さ
れた樹脂成形部からなる前記不要部分を前記ガイド部か
ら押し出すための第２の押し出し機構を設けることがで
きる。

【００１２】前記第２の押し出し機構を前記第３の部材
に代えて、第１の部材に設けることができる。

【００１３】前記各キャビティは、前記第２の部材の前
記第１の部材に対向する前記対向面で見て全体に矩形と
することができ、該矩形の辺部分で前記ガイド部を前記
各キャビティに開放させることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
について詳細に説明する。 〈具体例〉図１は、本発明に係る樹脂封止装置を、ＣＳ
Ｐ（チップサイズパッケージ）と称される半導体パッケ
ージの製造に適用した例を示す。ＣＳＰでは、従来よく
知られているように、後述するフィルム状の基板１９の
表面２０に半導体チップ２１が搭載され、基板１９の裏
面に半導体チップ２１の接続端子からなるボール状の端
子群が設けられている。

【００１５】本発明に係る樹脂封止装置１０は、図１に
示されているように、第１の部材１１、第２の部材１２
および第３の部材１３からなる金型１４を備える。

【００１６】金型１４を構成する各部材１１、１２およ
び１３は、第２の部材１２を間に、該部材の両側に第１
の部材１１および第３の部材１３がそれぞれ対をなして
配置されている。中間に配置された第２の部材１２は、
互いに平行な平面１５および１６を備える。第１の部材
１１は、第２の部材１２の一方の平面１５に対向する平
面１７を備え、また第３の部材１３は、第２の部材１２
の他方の平面１６に対向する平面１８を備える。

【００１７】各部材１１、１２および１３は、相互に対
向するそれらの平面１５および１７、平面１６および１
８が相互に相近づく方向および相離れる方向へ向けて移
動可能に保持されている。第２の部材１２の前記一方の
平面１５には、例えばポリイミドフィルムからなる基板
１９の表面２０に搭載された多数の半導体チップ２１を
受け入れるそれぞれのキャビティ２２が、相互に間隔Ｔ
をおいて形成されている。各キャビティ２２は、図示の
例では、一方の平面１５で見て全体に矩形形状（図３参
照）をなし、該平面に開放する凹所からなる。

【００１８】図１は、封止されるべき電子部品である半
導体チップ２１がそれぞれのキャビティ２２内にあるよ
うに、基板１９が第２の部材１２の一方の平面１５上に
配置されるセット工程を示す。このセット工程では、前
記したように、半導体チップ２１が対応するキャビティ
２２内に位置するように、一方の平面１５上への基板１
９の配置を許すべく、第１の部材１１および第２の部材
１２は、相互に離反する位置に保持されている。

【００１９】この第１の部材１１と第２の部材１２との
間には、後述する注入工程等、必要に応じて両部材１１
および１２の強固な結合を図るために、図示の例では、
例えば枢動ピン２３を介して第１の部材１１に枢着され
たクランプ部材２４と、該クランプ部材の先端部を解除
可能に受け入れる係止溝２５とを備える第１のクランプ
機構２６が設けられている。

【００２０】第２の部材１２と第３の部材１３とは、図
１に示したセット工程では、相互に対向面する平面１６
および平面１８を当接させて保持されている。図示の例
ではこのセット工程等、必要に応じて両部材１２および
１３の強固な結合を図るための前記したと同様な第２の
クランプ機構２７が設けられている。クランプ機構２７
は、枢動ピン２８を介して第３の部材１３に枢着された
クランプ部材２９を備える。第１のクランプ機構２６の
クランプ部材２４および第２のクランプ機構２７のクラ
ンプ部材２９のいずれか一方が、選択的に係止溝２５に
係合可能である。

【００２１】第２の部材１２および第３の部材１３の両
平面１６および１８間には、可塑化した溶融樹脂を各キ
ャビティ２２に案内するためのガイド部３０が設けられ
ている。また、第３の部材１３には、例えばシリカと結
合材であるエポキシ樹脂とを含む熱硬化性樹脂材料から
なるタブレット３１を収容するポット３２が形成されて
いる。ポット３２内で可塑化された熱硬化性樹脂材料３
１は、従来よく知られているように、ポット３２をシリ
ンダとするプランジャー３３の押し出し作用により、ポ
ット３２からガイド部３０を経て、各キャビティ２２に
案内される。

【００２２】本発明に係る樹脂封止装置１０の金型１４
では、可塑化した熱硬化性樹脂材料３１を各キャビティ
２２に案内するガイド部３０は、第２の部材１２のキャ
ビティ２２が設けられた一方の平面１５とは反対側に位
置するその他方の平面１６と、該平面に対向する第３の
部材１３の平面１８との間に規定されている。

【００２３】ガイド部３０は、図示の例では、第３の部
材１３の前記平面１８に形成され、ポット３２から押し
出された熱硬化性樹脂材料３１を受けるべく平面１８上
に開放する円形の凹所からなるカル３４と、該カルから
平面１８上を該平面に沿ってキャビティ２２の配列に応
じてマトリクス状に伸びるランナー３５と、第２の部材
１２の平面１６上に形成され、各ランナー３５から対応
する各キャビティ２２に向けて第２の部材１２の板厚方
向に伸長し、それぞれのキャビティ２２に開放するゲー
ト３６とからなる。図示の例では、各ゲート３６は、そ
れぞれのキャビティ２２の矩形の一辺部分に沿った底縁
部２２ａで対応するキャビティ２２に開放する。各キャ
ビティ２２内に可塑化した熱硬化性樹脂材料３１を円滑
に導くために、各キャビティ２２のそれぞれのゲート３
６が開放する底縁部２２ａと反対側に位置する各底縁部
の両端部に、図示しない空気抜き孔をそれぞれ形成する
ことが望ましい。

【００２４】前記したカル３４、ランナー３５およびゲ
ート３６からなるガイド部３０は、第２の部材１２のキ
ャビティ２２が設けられた一方の平面１５と反対側の平
面１６および該平面に対向する第３の部材１３の平面１
８間に規定されている。そのため、ガイド部３０が一方
の平面１５上でキャビティ２２間に位置することがない
ことから、各キャビティ２２を一方の平面１５上で相互
の間隔Ｔを例えば１００μｍのような小さな値に設定す
ることが可能となる。

【００２５】第３の部材１３には、後述するパッケージ
排出工程で、各パッケージをそれぞれのキャビティ２２
から排出するための第１の排出機構３７と、後述するカ
ル部排出工程で、ガイド部３０に残留する不要な成形部
を第３の部材１３から排出するための第２の排出機構３
８が設けられている。

【００２６】第１の排出機構３７は、第２の部材１２お
よび第３の部材１３にそれらの板厚方向へ伸びるガイド
孔３９に沿って、各キャビティ２２内に突出可能に配置
される複数の押し出しピン４０と、該ピンをその押出位
置とストッパ４１により規定されるキャビティ２２から
の後退位置との間で動作させる例えばピストンシリンダ
からなる作動装置４２とを備える。また、第２の排出機
構３８は、第３の部材１３にその板厚方向へ伸びるガイ
ド孔４３に沿って、ランナー３５内に突出可能に配置さ
れる複数の押し出しピン４４と、該ピンをその押出位置
とストッパ４５により規定されるランナー３５からの後
退位置との間で動作させる前記作動装置４２と同様な作
動装置４６を備える。

【００２７】各排出機構３７および３８の各ピン４０お
よび４４は、各ガイド孔３９および４３に気密的に受け
入れられていることから、このガイド孔３９およびガイ
ド孔４３を経る漏れがキャビティ２２およびランナー３
５に生じることはない。

【００２８】図１に示されているように、セット工程
で、ポット３２に熱硬化性樹脂材料３１が配置され、封
止されるべき半導体チップ２１がそれぞれのキャビティ
２２内に位置するように、これら半導体チップ２１が搭
載された基板１９がその表面２０を第２の部材１２の一
方の平面１５上に配置されると、図２に示されているよ
うに、第１の部材１１がその平面１７を基板１９に当接
させる型締め位置に保持される。

【００２９】この型締め後、図２に示す樹脂注入工程で
は、ポット３２内で可塑化された熱硬化性樹脂材料３１
がプランジャー３３の作動により、カル３４、ランナー
３５およびゲート３６からなるガイド部３０を経て、各
キャビティ２２内にその底縁部２２ａから注入される。

【００３０】この注入樹脂の硬化により、金型１４内に
は、図３に示すように、それぞれの半導体チップ２１を
覆う多数の半導体パッケージ４７と、これらに連なりゲ
ート３６に対応するゲート成形部３６ａ、ランナー３５
に対応するランナー成形部３５ａおよびカル３４に対応
するカル成形部３４ａを含む不要な成形部とが一体的に
形成される。

【００３１】これら一体的な成形部のうち、半導体パッ
ケージ４７を第２の部材１２から排出するためのエジェ
クト工程では、第１の部材１１が図１に示したセット工
程での型開き位置に戻される。その後、図４に示されて
いるように、第１の排出機構３７の作動装置４２の動作
により、ピン４０が押出位置に押し上げられると、半導
体パッケージ４７とゲート成形部３６ａとが分離される
ことにより、各半導体パッケージ４７が基板１９と一体
的に第２の部材１２から離反する押し上げ位置に押し出
される。

【００３２】このエジェクト工程により金型１４から半
導体パッケージ４７が取り出されると、その後、図５に
示される不要な樹脂部の排出工程では、第２の部材１２
が第１の部材１１に向けて押し上げられることにより、
第２の部材１２が第３の部材１３から離反される。その
後、第２の排出機構３８の作動装置４６の動作により、
ピン４４が押出位置に押し上げられると、ゲート成形部
３６ａ、該ゲート成形部に連なるランナー成形部３５ａ
および該ランナー成形部に連なるカル成形部３４ａから
なる不要な成形部３４ａ〜３６ａが第３の部材１３から
排出される。

【００３３】前記したように、樹脂成型品である半導体
パッケージ４７のためのキャビティ２２が設けられる第
２の部材１２の一方の平面１５と反対側に位置する該第
２の部材の他方の平面１６と、第３の部材１３の平面１
６とをガイド部３０のためのパーティング面とすること
により、ガイド部３０をキャビティ２２が設けられる一
方の平面１５上に位置させることなく、各キャビティ２
２への良好な熱硬化性樹脂材料３１の注入を可能とし、
かつガイド部３０で硬化する不要な成形部３４ａ〜３６
ａの金型１４からの容易な排出を可能とすることができ
る。

【００３４】従って、キャビティ２２が設けられる半導
体パッケージ４７のためのパーティング面上での各キャ
ビティ２２間にガイド部３０を配置する必要が無くなる
ことから、キャビティ２２間の間隔Ｔを従来に比較して
著しく小さな値にすることが可能となり、これにより、
キャビティ２２の高密度での配置およびそれに伴う基板
１９の有効利用が可能となる。

【００３５】前記したところでは、樹脂注入工程で、基
板１９がキャビティ２２を封止するように配置され、第
１の部材１１は基板１９を支持する保持板として機能す
る例を示したが、この例に代えて、第１の部材１１を金
型の一部として直接的に機能させるべく、第１の部材１
１の平面１７にも、キャビティの一部を構成する凹所を
形成し、第１の部材１１の平面１７とこれに接合される
第２の部材１２の一方の平面１５とをキャビティのため
のパーティング面として作用させることができる。

【００３６】また、図示の例では、ガイド部３０を第２
の部材１２の平面１６および第３の部材１３の平面１８
の両者に形成した例を示したが、ガイド部３０を第２の
部材１２の平面１６に形成される凹所のみで形成するこ
とができる。また、ガイド部３０をキャビティ２２の底
縁部２２ａで該キャビティに開放させたが、これに代え
て、必要に応じて、例えばキャビティ底部の中央部分で
ガイド部３０をキャビティ２２に開放させることができ
る。さらに、第１の排出機構３７および第２の排出機構
３８は、必要に応じて、第１の部材１１または第３の部
材１３のいずれにも、適宜、組み分けることができる。

【００３７】前記したところでは、本発明に係る樹脂封
止装置を、半導体チップがその表面に搭載され、その裏
面に半導体チップの接続端子からなるボール状の端子群
が設けられたフィルム状基板を備えるＣＳＰ（チップサ
イズパッケージ）の製造に適用した例を示したが、本発
明は、前記したＣＳＰ以外の種々の電子部品の封止パッ
ケージに適用することができ、これにより１つの金型に
多数のキャビティを高密度に配置することが可能となる
ことから、パッケージ製品を効率的に製造することがで
きる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、前記したように、樹脂
成形のためのキャビティが形成される第２の部材の一方
のパーティング面と反対側に位置する他方のパーティン
グ面に関連して溶融した樹脂材料を各キャビティに案内
する前記ガイド部が形成されていることから、各キャビ
ティが設けられる前記パーティング面に従来のようなガ
イド部を形成する必要はなく、これにより成形用キャビ
ティ間にガイド部が割り込むことがないことから、この
樹脂成形のためのキャビティの間隔を従来に比較して著
しく小さく設定することができる。従って、樹脂材料の
切断に起因する種々の問題を引き起こすことなく、１つ
の金型で多数のキャビティを高密度に配置することが可
能となることから、効率的な樹脂成形が可能となる。

【００３９】また、本発明によれば、前記したように、
キャビティを高密度で配置することが可能となることか
ら、高価なポリイミドのようなフィルム状基板を用いる
ＣＳＰの製造に適用することにより、該基板に高密度で
半導体パッケージを製造することができ、製品の製造単
価を効果的に引き下げることができることから、より安
価な半導体パッケージを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る樹脂封止装置を封止されるべき電
子部品が配置されるセット工程で概略的に示す断面図で
ある。

【図２】図１に示した樹脂封止装置をその樹脂注入工程
で概略的に示す図１と同様な図面である。

【図３】樹脂硬化後の成型品を概略的に示す斜視図であ
る。

【図４】図１に示した樹脂封止装置をパッケージエジェ
クト工程で概略的に示す図１と同様な図面である。

【図５】図１に示した樹脂封止装置を不要な成形樹脂部
分の排出工程で概略的に示す図１と同様な図面である。

【符号の説明】

１０ 樹脂封止装置 １１ 第１の部材 １２ 第２の部材 １３ 第３の部材 １４ 金型 １５、１７ 対向面 １６、１８ 対向面 ２１ （半導体チップ）電子部品 ２２ キャビティ ３０ ガイド部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 英夫 岩手県花巻市高松第２地割105 有限会社 テクノクリエイト内 Ｆターム(参考） 4F202 AH37 CA12 CB12 CB17 CK02 CK42 CK52 CK89 CM02 5F061 AA01 BA05 CA21 DA01 DA07 DA15 EA13

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１、第２および第３の部材であって中
   間位置にある前記第２の部材の両側に前記第１および第
   ３の各部材がそれぞれ当接可能に配置されかつそれぞれ
   の対向面が相互に相近づきまたは相離れる方向へ移動可
   能に配置される第１、第２および第３の部材と、前記第
   ２の部材および第１の部材の相互に対向する対向面間に
   規定され、樹脂封止すべき電子部品がそれぞれに配置さ
   れる複数のキャビティと、前記第３の部材および第１の
   部材の相互に対向する面間に規定され、前記電子部品を
   封止すべく前記キャビティのそれぞれに溶融した樹脂材
   料を案内するためのガイド部とを含む、半導体パッケー
   ジのための樹脂封止装置。
2. 【請求項２】 前記電子部品は、フィルム状基板上に設
   けられた半導体チップであり、前記第１および第２の部
   材間に複数の前記半導体チップが前記各キャビティ内に
   位置すべく樹脂注入に先立って前記基板が前記第１およ
   び第２の部材間で挟持される請求項１記載の樹脂封止装
   置。
3. 【請求項３】 前記各キャビティは、前記第２の部材の
   前記第１の部材に対向する面に形成された凹所からな
   り、前記基板は、前記凹所の開放部を閉じるように配置
   され、前記第１の部材は前記基板のための保持板として
   機能する請求項２記載の樹脂封止装置。
4. 【請求項４】 前記第３の部材には、各キャビティで成
   形された半導体パッケージを前記第２の部材から該部材
   に間隔をおく前記第１の部材に向けて押し出すための第
   １の押し出し機構が設けられている請求項１記載の樹脂
   封止装置。
5. 【請求項５】 前記第３の部材には、前記ガイド部に形
   成された樹脂成形部からなる不要部分を前記ガイド部か
   ら押し出すための第２の押し出し機構が設けられている
   請求項４記載の樹脂封止装置。
6. 【請求項６】 前記第１の部材には、前記ガイド部に形
   成された樹脂成形部からなる不要部分を前記ガイド部か
   ら押し出すための第２の押し出し機構が設けられている
   請求項４記載の樹脂封止装置。
7. 【請求項７】 前記各キャビティは、前記第２の部材の
   前記第１の部材に対向する前記対向面で見て全体に矩形
   を呈し、該矩形の辺部分で前記ガイド部は各キャビティ
   に開放する請求項１記載の樹脂封止装置。