JP2005081695A - 樹脂成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の樹脂成形用金型を用いて、柔軟性を有し且つ電子部品と外部接続電極部とを形成された基板をパッケージ基板として樹脂成形する場合、両型の型締時に、パッケージ部分が嵌装されたキャビティ内に樹脂材料を注入充填すると、金型面と基板との間に隙間が生じて、樹脂ばり等の樹脂成形不良が発生する。
【解決手段】本発明の樹脂成形用金型１１・１２は、柔軟性を有するパッケージ基板１の特性を活用した、金型面１３・１６に形成された樹脂ばり防止用の凸起１５（１５ａ・１５ｂ）を設けたことにより、両型１１・１２の型締時に、両型１１・１２に嵌装された基板２に凸起１５が嵌入して、基板２と金型面１３・１６との間に隙間を生じることなく、樹脂材料１９が各キャビティ１４・１７内に注入充填されるので、樹脂材料１９がキャビティ外周部分（パッケージ外周部分）への漏出を効率良く防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、柔軟性を有し且つ電子部品と外部電極接続部とを装着した基板をパッケージ基板として樹脂成形するのに用いられる樹脂成形用金型の改良に関するものである。

従来から、半導体チップである電子部品を装着された基板をパッケージ基板として樹脂成形するのには、この各パッケージ部分を樹脂成形用金型（上型・下型）の各金型面に形成された各キャビティ内に嵌装して型締時に加熱溶融化された樹脂材料（溶融樹脂）を樹脂通路を介して注入充填する、トランスファー成形法が実施されている。
即ち、前記した電子部品を装着された基板は、従来の金属板であるリードフレームに代えて、ガラスエポキシ板等の樹脂板をベース材にした多層のプリント基板（以下、基板という。）と、この基板にはソルダーレジストと呼ばれる柔軟性を有する絶縁膜と、半導体チップと、該チップと基板とを固定する接着テープと、基板に設けられた開口部分に半導体チップと基板とを接続するワイヤとから構成されている。
また、前述した基板をパッケージ基板として樹脂成形するのには、前記した上キャビティにワイヤ部分を嵌装すると共に、前記した下キャビティに半導体チップ部分を嵌装した状態で、両型を型締めして、樹脂通路を介して加熱溶融化された樹脂材料をキャビティ内に注入充填することになる。
このとき、基板に装着された半導体チップは、型締めした状態で、完全に下キャビティ形成面とは離間して嵌装される。このことにより、パッケージ基板の樹脂成形時には、樹脂材料の注入方法を工夫することで、半導体チップに対して、基板の側からの圧力（鉛直方向の下向き）が印加されないように考慮されている。
この前述した樹脂材料の注入方法として、第一に、樹脂材料を下キャビティに注入後に上キャビティに注入すること、第二に、下キャビティへの注入圧力を上キャビティへの注入圧力よりも大きくして注入充填するように実施されてきた。
特開２００１−５３０９４号公報

ところで、近年、前述したパッケージ基板の基板自体が薄型化していること、この基板に装着されている半導体チップも薄小化していること、これに加えて、一枚の基板上に大量の開口部分が形成され且つこの開口部分に大量の半導体チップを装着するマトリクス状のパッケージ基板における基板自体が大型化していることもあいまって、このような様々なパッケージ基板に応じて、従来の樹脂成形用金型にて樹脂成形することが要求されている。例えば、マトリクス状のパッケージ基板に対応する樹脂成形用金型は、大量の半導体チップ部分を一括して嵌装する大型化したキャビティにて樹脂成形する金型構造でパッケージ基板におけるパッケージ部分を樹脂成形することが行われている。

しかしながら、前述した従来の単数個の半導体チップを装着したパッケージ基板、或いは、複数個の半導体チップを装着したマトリクス状のパッケージ基板における、半導体チップ側のパッケージ部分を嵌装するキャビティは、近年における基板自体の薄型化・大型化及び半導体チップの薄小化に伴って、キャビティ自体の厚みも薄型化すること、一括して半導体チップを嵌装する樹脂成形領域が大型化すること、さらに、薄型化・大型化したキャビティに樹脂材料を注入するためには高密度な樹脂材料が使用されること等の様々な諸条件を踏まえたうえで、前述した従来の樹脂成形用金型におけるキャビティに樹脂材料を注入して樹脂成形することになるわけだが、キャビティと嵌装された半導体チップやワイヤとの僅かな隙間を介して上下両キャビティに各別に樹脂材料を注入する場合、或いは、上下両キャビティに各別に設定された樹脂圧で樹脂材料を注入する場合においても、金型構造を複雑にするという欠点がある。

さらに、前述した樹脂材料の注入方法で、半導体チップに対して基板の側からの圧力（鉛直方向の下向き）が印加されないように考慮されているが、樹脂材料が上下両キャビティに注入充填完了した後に、キャビティ内に充填された樹脂材料が、完全に両型を型締めした状態であるにもかかわらず、基板と各金型面との間に隙間が生じて、キャビティ内に注入充填されていた樹脂材料が、キャビティ外周部分（パッケージ外周部分）に漏出する、特に、基板に形成された外部電極接続部にまで樹脂材料が漏出する樹脂ばり等の樹脂成形不良が頻繁に発生していた。

従って、解決しようとする問題点は、樹脂成形用金型を用いて、柔軟性を有し且つ電子部品と外部電極接続部とを形成された基板をパッケージ基板として樹脂成形するのには、この各パッケージ部分を樹脂成形用金型（上型・下型）の各金型面に形成された各キャビティ内に嵌装して型締時に加熱溶融化された樹脂材料（溶融樹脂）を樹脂通路を介して注入充填すると、基板と各金型面との間に隙間が生じて、外部電極接続部にも樹脂ばり等の樹脂成形不良が発生するという点である。

前記した技術的課題を解決するための本発明に係る樹脂成形用金型は、一方の型１１と、該一方の型１１に対向配置する他方の型１２と、柔軟性を有し且つ電子部品４と外部電極接続部９とを少なくとも装着した基板２をパッケージ基板１として成形する、前記パッケージ７・８部分を嵌装して樹脂成形する前記両型１１・１２の少なくとも一方の金型面１３・１６に形成されたキャビティ１４・１７と、前記キャビティ１４・１７に連通して樹脂材料１９を注入する樹脂通路とを含む樹脂成形用金型であって、前記した両型１１・１２の型締時に、少なくとも、前記した外部電極接続部９を装着した基板２側の金型面１３・１６に形成され、且つ、前記した基板２におけるパッケージ７・８部分と外部電極接続部９との間の外周部に嵌入する、樹脂ばり防止用の凸起１５を設けたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、柔軟性を有し且つ電子部品４と外部電極接続部９とを少なくとも装着した基板２を樹脂成形用金型１１・１２にて樹脂成形する場合、基板２と金型面１３・１６との間に隙間を生じることなく、樹脂ばり等の樹脂成形不良を効率良く防止することができるという利点がある。

即ち、本発明の樹脂成形用金型１１・１２は、柔軟性を有するパッケージ基板１の特性を活用した、金型面１３・１６に形成された樹脂ばり防止用の凸起１５（１５ａ・１５ｂ）を設けたことにより、両型１１・１２の型締時において、両型１１・１２に嵌装された基板２に凸起１５が嵌入して、基板２と金型面１３・１６との間に隙間を生じることなく、樹脂材料１９が各キャビティ１４・１７内に注入充填されるので、樹脂材料１９がキャビティ外周部分（パッケージ外周部分）への漏出を効率良く防止することができる。

図１は、本発明の樹脂成形用金型にて樹脂成形された外部電極を含んだパッケージ基板（製品）の断面図を示している。また、図２（Ａ）は、本発明に係わる樹脂成形用金型を用いて、図１で示す樹脂成形前基板を前記金型間に供給した状態の断面図を示している。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）で示す金型が型締して樹脂材料を注入した状態の断面図を示している。

即ち、図１で示すように、このパッケージ基板１（樹脂成形済基板）は、例えば、ガラスエポキシ板等の樹脂板をベース材にした多層のプリント基板（以下、基板という。）と、この基板にはソルダーレジストと呼ばれる柔軟性を有する絶縁膜（図示なし）と、この基板２の下側には接着テープ３等の適宜な接着材料を介して半導体チップ４（電子部品）と、基板２の上側には基板２の略中央部分に形成された開口部５と、この開口部５から基板２の上側と半導体チップ４とを接続するワイヤ６とが少なくとも装着して構成されている。
また、図例のとおり、少なくとも、ワイヤ６部分を樹脂成形する上パッケージ７と、半導体チップ４・接着テープ３部分を樹脂成形する下パッケージ８と、が基板２の上下に成形される、即ち、ＢＯＣ（Board On Chip）型のパッケージ基板１を構成している。
この樹脂成形されたＢＯＣ型のパッケージ基板１における上側部分、つまりは、上パッケージ７の外周囲にあたる所定の場所に、所要複数個の外部端子９が形成されており、この外部端子９（外部電極接続部）には半田バンプ１０等の適宜な外部電極が接続することができるように構成されている。

ここで、本発明に係わる樹脂成形用金型とその金型で前述したパッケージ基板１を樹脂成形する実施方法について、図２を用いて、以下に説明する。

即ち、図２に示すように、本発明に係わる樹脂成形用金型は、上型１１（一方の型）と対向配置された下型１２（他方の型）とが設けて構成されている。この上型１１の金型面（上型面１３）には、基板２における上パッケージ７を嵌装して樹脂成形するための上キャビティ１４と、上キャビティ１４と外部端子９（外部電極接続部）との間における外周囲に、樹脂ばり防止用の凸起１５ａを設けて構成されている。
また、下型１２の金型面（下型面１６）には、基板２における下パッケージ８を嵌装して樹脂成形するための下キャビティ１７と、基板２を供給セットする基板セット用の凹所１８と、下キャビティ１７と連通し且つ該下キャビティ１７に樹脂材料１９を供給するための図例における手前側から奥側に或いは奥側から手前側に形成された樹脂通路（図示なし）と、樹脂通路の形成された下キャビティ１７形成面以外の下キャビティ１７の外周囲に、上型面１３と同様に、樹脂ばり防止用の凸起１５ｂを設けて構成されている。
この凸起１５（１５ａ・１５ｂ）は、柔軟性を有するパッケージ基板１の特性を活用して、凸起１５を両型１１・１２が型締時に、基板２に嵌入して上下キャビティ１４・１７の外周囲に樹脂材料１９が漏出しないように構成されていると共に、図例における垂直方向の基板２の厚みを考慮して設けられており、基板２表面に形成されている外部端子９（外部電極接続部）等の適宜な配線部・接続部に損傷を与えることなく構成されている。
また、凸起１５を基板２に嵌入することができるパッケージ基板１には、柔軟性を有する絶縁膜を基板２に形成しているので、この基板２自体の特性を活用して、凸起１５を基板２に完全に嵌入するように構成されていると共に、前述した基板２の厚みと同様に、絶縁膜の厚みよりも、凸起１５の厚みを大きくしないように考慮されて設けられている。
なお、図２（Ａ）で示すように、上下パッケージ７・８を金型１１・１２で樹脂成形する前の電子部品４等を装着された基板２を樹脂成形前基板２０として称している。

ここで、金型１１・１２でパッケージ基板１を樹脂成形する実施方法について、図２を用いて、以下に説明する。

まず、図２（Ａ）に示すように、前述した樹脂成形前基板２０を両型１１・１２が型開きした状態で、下型面１６における所定位置の直下部に適宜な基板搬送手段（図示なし）により供給される。このとき、両型１１・１２を、樹脂材料１９を加熱溶融化して溶融樹脂となるように、樹脂成形温度近傍まで上昇させておくことが好ましい。
次に、図示していないが、樹脂成形前基板２０を所定位置である凹所１８に供給セットすると共に、下キャビティ１７に半導体チップ４（接着テープ３も含む）を嵌装させた状態で、両型１１・１２を適宜な型締め機構（図示なし）にて型締め動作を行う。
次に、図２（Ｂ）に示すように、基板２自体が凹所１８に供給セットされること、下キャビティ１７に少なくとも半導体チップ４が嵌装されること、上キャビティ１４に少なくともワイヤ６が嵌装されること、さらに、上型１１側及び下型１２側の基板２に、それぞれ凸起１５が嵌入することにより、両型１１・１２を完全に型締めした状態となる。
つまりは、両型１１・１２が完全に型締めした状態で、加熱溶融化された樹脂材料１９（溶融樹脂）を、樹脂通路を介して上下キャビティ１４・１７に注入して完全にキャビティ１４・１７内に充填される。
このとき、加熱溶融化された樹脂材料１９は、基板２に装着された半導体チップ４・ワイヤ６・接着テープ３の様々な装着状態に応じて、樹脂材料１９が上下キャビティ１４・１７内を任意的に流動したとしても、完全に基板２上に嵌入した凸起１５（１５ａ・１５ｂ）により、上下キャビティ１４・１７の外周囲、例えば、上型面１３の外部端子９（外部電極接続部）に溶融樹脂が漏出することがなく、基板２と各金型面１３・１６との間に隙間を生じることなく樹脂成形することができる、最終的に、図１に示すようなＢＯＣ型のパッケージ１となる製品が成形されることになる。

従って、基板２に装着された半導体チップ４は、下型面１６に供給セットした状態で、且つ、両型１１・１２の型締めした状態において、完全に下キャビティ１７形成面とは離間して嵌装される。しかし、金型面１３・１６に設けた凸起１５が基板２に嵌入して、基板２を凸起１５により固定することができるので、半導体チップ４に対する基板２の側からの圧力（図の垂直方向の下向き）における印加作用を効率良く防止することができる。
また、従来の樹脂注入方法で樹脂成形して発生する、金型構造の複雑化をも効率良く解決することができる。

なお、本実施例では一個の半導体チップ４・ワイヤ６を上下に嵌装する構成で説明しているが、他の実施例として、上下逆に嵌装して樹脂成形する基板構造及び金型構造で実施すること、或いは、一枚の基板２に所要複数個の半導体チップ４をマトリクス状に配列して、その半導体チップ４に応じて基板２に開口部５及びワイヤ６を接続したマトリクス状のパッケージ基板１に採用することができる。
また、本実施例では半導体チップ４は完全に樹脂材料１９で被覆した状態で樹脂成形（樹脂封止）しているが、他の実施例として、半導体チップ４の一部を露出する、つまりは、金型にてその露出部分を適宜なチップ押さ部（図示なし）で押えた金型構造にて半導体チップ４の一部を露出したパッケージ基板１にも採用できる。
また、本実施例の基板２に設けた開口部５は、本実施例の図で示すように略中央部分に一個の開口部５を設けた基板２で説明しているが、他の実施例では、例えば、図例における左右に位置する各ワイヤ群をさらに左右の所定位置に離間して装着された開口部５を、所要複数個設けたパッケージ基板１にも採用することができる。
つまり、前述した様々なパッケージ基板１に対応して、金型面１３・１６に形成される上下両キャビティ１４・１７及び凸起１５についても、適宜に変更して実施できる。

また、本実施例においては、基板２と樹脂材料１９とが接触状態で連通した樹脂通路を設ける構成にしているが、キャビティ形成面に連通する構成であれば、非接触状態で樹脂通路を設ける構成でもよい。
また、マトリクス状のパッケージ基板１のような一括して大量の半導体チップ４を樹脂成形するような大型化したキャビティであれば、基板２に対応して接触状態か非接触状態で所要複数個の樹脂通路を設ける構成でもよい。

また、本実施例の凸起１５は、上下両型１１・１２の両金型面１４・１７の外周囲に設ける構成にしているが、特に、パッケージ外周部分と外部接続電極部（外部端子９）との間における外周囲にのみ設ける構成にしてもよい。つまりは、様々なパッケージ基板１に対応して、凸起１５を適宜に変更して実施することができる。
また、本実施例の図における凸起１５の断面形状は、四角型となっているが、三角型、丸型等の適宜な形状断面で形成されたものでもよく、特に、パッケージ外周部分と外部接続電極部（外部端子９）との間における外周囲に単数個の凸起１５だけでなく、所要複数個の凸起１５を幾重にも設けるような多重構造で設けることもできる。

本発明は、前述した実施例のものに限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採用することができるものである。

電子部品４の装着された柔軟性のある基板２のパッケージ部分を樹脂成形するために、樹脂成形用金型の所要部位に樹脂ばり防止用の凸起１５を設ける樹脂成形装置に限定されるものでなく、柔軟性のある被成形品をパッケージする成形用型で、及び／又は、樹脂材料１９にかわる適宜な成形材料を用いる成形材料防止用の凸起を設けるような被成形品をパッケージする半導体製造装置にも適用することができる。

図１は、本発明の樹脂成形用金型にて樹脂成形されたパッケージ基板（製品）の断面図を示している。 図２（Ａ）は、本発明に係わる樹脂成形用金型を用いて、図１で示す樹脂成形前基板を前記金型間に供給した状態の断面図を示している。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）で示す金型が型締して樹脂材料を注入した状態の断面図を示している。

符号の説明

１ パッケージ基板（樹脂成形済基板）
２ 基板（プリント基板）
３ 接着テープ（接着材料）
４ 半導体チップ（電子部品）
５ 開口部
６ ワイヤ
７ 上パッケージ
８ 下パッケージ
９ 外部端子（外部電極接続部）
１０ 半田バンプ（外部電極）
１１ 上型（一方の型）
１２ 下型（他方の型）
１３ 上型面
１４ 上キャビティ
１５、１５Ａ、１５Ｂ 凸起
１６ 下型面
１７ 下キャビティ
１８ 凹所
１９ 樹脂材料
２０ 樹脂成形前基板

Claims (1)

1. 一方の型と、該一方の型に対向配置する他方の型と、柔軟性を有し且つ電子部品と外部電極接続部とを少なくとも装着した基板をパッケージ基板として成形する、前記パッケージ部分を嵌装して樹脂成形する前記両型の少なくとも一方の金型面に形成されたキャビティと、前記キャビティに連通して樹脂材料を注入する樹脂通路とを含む樹脂成形用金型であって、
   前記した両型の型締時に、
   少なくとも、前記した外部電極接続部を装着した基板側の金型面に形成され、且つ、前記した基板におけるパッケージ部分と外部電極接続部との間の外周部に嵌入する、樹脂ばり防止用の凸起を設けたことを特徴とする樹脂成形用金型。

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