JP2008183753A - 樹脂供給機構 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂を均一の厚さで供給する。
【解決手段】半導体チップ等が搭載された基板を樹脂３００にて圧縮封止する樹脂封止装置への供給に先立って予め樹脂を所定の形状に成形するプレ成形装置に対して樹脂３００を供給する樹脂供給機構であって、樹脂３００が、鉛直方向に伸びるシュータ１１２を介して樹脂供給先へと供給されており、シュータ１１２内に、供給される樹脂３００を拡散するための錐状の拡散機構１１４を備えて構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体チップ等が搭載された基板を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止の技術分野に関する。

近年、半導体チップ等の基板（被成形品）を樹脂にて封止する装置として、上型と、この上型に対向して配置され上型に対して接近・離反可能な下型とを有し、該下型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、下型の対向面の一部に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止するいわゆる圧縮型の樹脂封止装置に対する需要が高まっている。この需要の高まりは、溶融した樹脂をキャビティの外部から圧力によって流し込む所謂「トランスファ方式」に比べて、樹脂流れによるボンディングワイヤの断線、短絡が発生する可能性が低いこと等の利点が注目されていると考えられる。特に近年の半導体チップ等の薄肉化、小型化により、係る利点がより顕著となっている。

このような圧縮型の樹脂封止装置として、図７にて示した樹脂封止装置１が公知である（特許文献１参照）。樹脂封止装置１は、上型２と下型４とから構成されている。又、この下型４にはプレス（図示しない）が連結されており、所定のタイミングで下型４を上型２に対して接近、離反することが可能とされている。下型４は、貫通孔５を備えた枠状金型４Ｂと当該貫通孔５に嵌合して配置される圧縮金型４Ａとを有した構成とされ、下型４の対向面（上型２側表面）の一部に形成されるキャビティ４０において被成形品６０を樹脂８０にて圧縮封止する。又、下型４の対向面には、リリースフィルム５０が供給されている。このリリースフィルム５０は図示せぬ供給機構によって案内され、所定のタイミングで順次送られて使用される。被成形品６０は、上型２に備わる吸着機構（図示しない）によって吸着保持され、下型４の対向面に形成されたキャビティ４０において樹脂８０にて圧縮封止される。圧縮封止作業が終了すると、上型２と下型４とはプレス機構によって離反（型開き）される。封止された被成形品６０は、リリースフィルム５０の存在によって下型４から容易に取り外すことが可能なため、上型２に吸着保持された態様で取り出される。被成形品６０が図示せぬ搬送機構によって運びだされた後、次回の封止サイクルが行なわれる。

このような圧縮形成の場合には、被成形品６０と共に金型内に予め計量した樹脂８０を投入し圧縮して封止するため、成形品の精度（特に厚みの精度）は投入する樹脂８０の量によって変動することになる。そのため、投入される樹脂の量はできるだけ精度良く計量されて金型内へと投入されることが重要となる。

圧縮成形に用いられる樹脂は、例えば粉状、粒状のものが利用される場合が多い。このような粉状、粒状の樹脂を正確に計量して供給する装置として、図８に示す樹脂計量装置９０が知られている（特許文献２参照）。

樹脂供給装置９０は、電子天秤９６の上に配置された支柱９８に対して、樹脂が供給されるホッパ９２と、樹脂の出口となる供給ノズル９３が設置された構成とされている。又、支柱９８には振動子９５が設けられている。また、電子天秤９６及び振動子９５には、演算装置９８が接続されている。供給ノズル９３から供給された樹脂は、フィーダ９４を介して樹脂供給先であるキャビティ８０に供給される。樹脂の供給は、演算装置９７からの指令により、支柱９８に設置された振動子９５が振動することによって行なわれる。又、この供給により樹脂が樹脂供給先であるキャビティ８０へと供給されると、電子天秤９６によって計量される計量値が減少する。この減少した量を演算装置９７によって検知した上で、所定のタイミングで振動子９５の振動を止め、供給を停止させることが可能とされている。このような構成及び作用によって、当該樹脂供給装置９０は、樹脂量を正確に計量して供給することが可能とされている。

特開２００５−２１９２９７号公報 特開平９−５１４８号公報

しかしながら、上記で示した樹脂供給装置９０のように、単に供給ノズル９３及びフィーダ９４を介して樹脂供給先であるキャビティ８０に対して樹脂を供給する手法では、供給すべき樹脂の量自体は正確な計量が行なえたとしても、樹脂の供給態様としては必ずしも最適なものではなかった。即ち、単にフィーダ９４からの自由落下に頼った場合、供給された樹脂は、供給先（例えばキャビティ８０）の一部分に山のような状態（山盛り状態）で供給されてしまうこととなる。このような状態のままで、仮に樹脂封止装置において封止を行なったとすれば、特に樹脂を圧縮する過程において、当該山盛り状態の部分からそれ以外の部分へと樹脂が流動することとなる。これでは折角樹脂の流動が少ないという利点を持つ圧縮成形のメリットを十分に生かすことができない。更に、樹脂が山盛りとなっている部分では内部にまで熱が伝達され難いことから、ヒータによって樹脂を加熱して流動性を確保するまでの時間を要することとなり、装置のサイクルタイムへの影響も無視できない。

本発明は、これらの問題点を解消するべくなされたものであって、樹脂供給先に対して樹脂の厚みを均一化して供給することを可能とするものである。

本発明は、第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され該第１の金型に対して接近・離反可能な第２の金型とを有し、該第２の金型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、該第２の金型の対向面に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置への供給に先立って予め前記樹脂を所定の形状に成形するプレ成形装置に対して樹脂を供給する樹脂供給機構であって、前記樹脂が、鉛直方向に伸びるシュータを介して樹脂供給先へと供給されており、前記シュータ内に、供給される樹脂を拡散するための錐状の拡散機構を備えて構成することにより、上記課題を解決するものである。

又、本発明は、第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され該第１の金型に対して接近・離反可能な第２の金型とを有し、該第２の金型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、該第２の金型の対向面に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置に対して樹脂を供給する樹脂供給機構であって、前記樹脂が、鉛直方向に伸びるシュータを介して樹脂供給先へと供給されており、前記シュータ内に、供給される樹脂を拡散するための錐状の拡散機構を備えて構成することにより、同様に上記課題を解決するものである。

本発明では、計量された樹脂を直接樹脂供給先（例えばプレ成形部やキャビティ）に供給するのではなく、鉛直方向に延びるシュータを介して供給している。更に、鉛直方向に伸びるシュータ内を通過する樹脂が、拡散機構により拡散されつつ樹脂供給先へと供給されることから、供給された樹脂の厚みが均一化されることとなる。その結果、厚みが均一の状態で供給された樹脂を用いて樹脂封止を行うことができ、封止の際の樹脂の流動を抑えることが可能となる。

又、前記樹脂供給先として、樹脂封止装置への供給に先立って予め樹脂を所定の形状に成形するプレ成形装置に供給するような構成とすれば、プレ成形の時間を短縮することが可能となる。圧縮成形においては、例えば直接キャビティへと計量された樹脂を供給するのではなく、一旦粉状若しくは粒状の樹脂をキャビティの形状に合わせてプレ成形（打錠）した上でキャビティへと供給する手法を採ることがある。これは、予めキャビティの形状に合った形状とすることで圧縮時の樹脂の流動を最小限に抑える目的がある。又、樹脂が粉状や粒状のままでは熱が内部まで伝達され難い場合や伝達むらが生じる場合があるが、プレ成形を行うことで熱の伝達を均一化し、樹脂封止時において全体として素早く樹脂を溶融させることが可能となるからである。粉状や粒状の樹脂のプレ成形は、専用の金型によって樹脂をある程度の温度にまで加熱して樹脂が流動する状態で行われる。しかしながらプレ成形の段階においては、樹脂封止時に比べて樹脂の温度を高くすることができない（使用される樹脂は熱硬化性樹脂であるため、温度を高くすると樹脂の硬化が始まってしまう）。樹脂自体の温度が低ければ当然に樹脂の流動性能が低くなってしまう。その結果、プレ成形が完了するまでにかなりの時間を要することとなる。なお、樹脂が均一の厚みで供給されないことに起因するサイクルタイムの延長は、樹脂の流動性が低いことからより顕著に現れるため、本発明を適用するのに最も効果的である。

又、前記拡散機構の上部に、該拡散機構の中心に前記樹脂を集中可能な漏斗部を備えた構成とすれば、シュータを経由する樹脂を漏れなく拡散機構にて拡散させることが可能となり、樹脂の均一化を一層促進することが可能となる。

又、前記シュータの鉛直方向と直交する方向の断面形状を、前記キャビティの形状と相似形に構成すれば、樹脂封止装置における封止の際の樹脂の流動を最小限に抑えることが可能となる。

又、前記シュータの下端部が鉛直方向と直交する方向に拡張した構成とすれば、シュータの内壁に沿って樹脂が集中することをより防止でき、樹脂の均一化を一層促進することが可能となる。

又、前記拡散機構を、円錐体として構成すれば、シュータの形状がどのような形状であっても、樹脂をシュータ内に均一に拡散させることが可能となる。

本発明を適用することにより、樹脂供給先に均一な厚さで樹脂を供給することが可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例である樹脂供給機構１００の概略構成図である。図２は、シュータ１１２の断面図である。図３は、図２における矢示III‐III線に沿う断面図である。図４は、シュータ１１２内の樹脂の動きを示した模式図である。

本実施形態に係る樹脂供給機構１００は、鉛直方向に延びるシュータ１１２を有している。このシュータ１１２の上部（図１において上部）には、漏斗部１１０が設けられている。この漏斗部１１０に向かってホッパ１０２に備わる樹脂３００がフィーダ１０４を介して計量された上で供給される。即ち、樹脂３００は漏斗部１１０及びシュータ１１２を介して樹脂供給先へと供給されることとなる。図２に示すように、シュータ１１２の内部には、支持部１１６によって支持された拡散機構１１４が備わっている。この拡散機構１１４は、円錐形状（錐状）で構成されている。又、シュータ１１２内へ投入される樹脂は、漏斗部１１０の存在によって、全て拡散機構１１４の中心Ｏに向けて投入されることが可能な構成とされている。又、図３に示すように、シュータ１１２の鉛直方向と直交する方向の断面形状は樹脂封止装置におけるキャビティ（図示しない）の形状と相似の形状とされている。具体的には、樹脂封止装置におけるキャビティの形状よりも僅かに小さな形状とされている。又、拡散機構１１４は円錐形状であるため、シュータ１１２の形状が図３に示すように四角形状である場合にも、当該形状に合わせて万遍なく樹脂３００を拡散させることが可能となっている。勿論、シュータ１１２内に均一に樹脂３００を拡散できる限りにおいて、三角錐や四角錐等の多角錐形状のものであっても良い。又、場合によっては、錘状の拡散機構１１４を中心Ｏを基準に積極的に回転させるような構成を採用してもよい。なお支持部１１６は、例えば細い金属等で構成されており、投入される樹脂３００の拡散が妨げられたり、樹脂３００が積もることがないような構成とされている。

図４は、拡散機構１１４によって拡散された樹脂３００のシュータ１１２内での動きを模式的に表わしたものである。拡散機構１１４によって拡散された樹脂３００は、シュータ１１２の内壁１１２Ａに当接（反射）しながらシュータ１１２内を落下していく。このような過程を経て樹脂３００が均一に供給されるメカニズムは、カレイドスコープの現象に例えることで説明できる。具体的には、シュータ１１２の内壁１１２Ａに複数回反射するという現象を、カレイドスコープ内で光子が複数回反射する現象に例えることができる。カレイドスコープはこの複数回の反射により、光源の像（虚像）を複数作り出し、複数の光源によって照明することにより照射面を均一にしている。即ち、樹脂３００をシュータ１１２の内壁１１２Ａに複数回当接（反射）させることで、シュータ１１２内に複数の樹脂供給装置が設置されているのと同様の状態を作り出し、シュータ１１２内に投入された樹脂３００の分布を均一化しているのである。

次に、図５を用いてプレ成形部２００のプレ成形工程について簡単に説明する。図５は、本発明の実施形態の一例である樹脂供給機構１００の樹脂供給先をプレ成形部２００として適用した場合のプレ成形工程図である。

プレ成形部２００は、樹脂供給機構１００から供給された樹脂３００を、樹脂封止装置（図示しない）のキャビティの形状に合わせて予め成形（プレ成形）することを目的としている。プレ成形部２００は、ヒータ（図示しない）が備わった打錠プレス２０２と、当該打錠プレス２０２に隣接して配置される冷却部２０４とから構成される。この打錠プレス２０２と冷却部２０４とは、それぞれ上下２つの型から構成されており、図示せぬプレス機構によって所定のタイミングで開閉可能とされている。又、打錠プレス２０２と冷却部２０４との下型の位置と略同じ高さの位置に第１支持ローラ２０８Ａが設けられている。又、打錠プレス２０２と冷却部２０４との上型の位置と略同じ高さの位置に第２支持ローラ２０８Ｂが設けられている。さらにこの第１支持ローラ２０８Ａ及び第２支持ローラ２０８Ｂは水平方向（図５において左右方向）に位置が異なるように配置されている。その上で、第１支持ローラ２０８Ａより上側且つ第２支持ローラ２０８Ｂより下側の位置に駆動ローラ２１０が設けられている。この駆動ローラ２１０は、自身が水平方向（図５において左右方向）に移動することが可能とされており、開いた状態の打錠プレス２０２と冷却部２０４の間に進入することが可能とされている。又、第１ローラ２０８Ａ、第２ローラ２０８Ｂ及び駆動ローラ２１０にはフィルム２０６が係合している。このフィルム２０６は、例えば、ポリプロピレンフイルムが使用される。このフィルム２０６は、プレ成形部２００に対する樹脂３００の搬送機構及び当該樹脂３００がプレ成形部２００に付着すること等を防止する機能を発揮する。

図５（Ａ）に示すように、樹脂供給機構１００からシュータ１１２を介して樹脂３００がフィルム２０６上に供給されると、駆動ローラ２１０がプレ成形部２００側（図５において右側）に移動する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、フィルム２０６上に供給された樹脂３００が、打錠プレス２０２の位置にまで移動する。このとき樹脂３００は、フィルム２０６によって上下が包まれた状態で移動する。樹脂３００が打錠プレス２０２の位置まで運ばれると、打錠プレス２０２がプレス機構によって型閉じされ、目的とする形状（例えば、樹脂封止装置のキャビティの形状と相似する形状）へとプレ成形される。更に図５（Ｃ）に示すように、駆動ローラ２１０がプレ成形部２００側（図５において右側）に移動し、打錠プレス２０２によって成形された樹脂３００が冷却部２０４の位置へと移動する。続いて当該冷却部２０４が閉じられ、樹脂３００を必要な程度にまで冷却する。続いて図５（Ｄ）に示すように、冷却が終った段階で駆動ローラ２１０が第１支持ローラ側（図５において左側）に戻り、プレ成形及び冷却後の樹脂３００を搬送機構４００によって搬送することが可能な位置にまで運び出す。

本発明を適用した樹脂供給機構１００は、樹脂３００がプレ成形の形状（即ち樹脂封止装置のキャビティの形状）に応じて均一の厚みで供給されるため、打錠プレス２０２において樹脂を溶融させプレ成形する際に、樹脂全体に熱が均一に伝わり易く、樹脂温度がそれほど高くない場合においても素早く樹脂を所定の状態へとプレ成形することが可能となっている。その結果、プレ成形に要する時間を短縮することができる。なお、プレ成形部においては樹脂の流動性が低いことから、樹脂が均一の厚みで供給されないことに起因するサイクルタイムの延長がより顕著に現れるため、本発明を適用する場所として最も効果的なものの一つである。

又、上述したように、プレ成形においてはフィルムで樹脂を上下から包んだ状態で成形される。よって、プレ成形時に樹脂が大きく流動すると、当該流動によってフィルムに変形が生じ、当該変形によってプレ成形後の樹脂自体にしわ、窪み、溝等が生じてしまうという問題がある。しかし本実施形態においては、樹脂を均一の厚みで供給してプレ成形が行われるため、フィルムを変形させるほどの樹脂の流動が発生する可能性を大幅に低減している。

加えて、プレ成形においてはフィルムで樹脂を上下から包んだ状態で成形されるが、樹脂が所謂「山盛りの状態」のままで樹脂を包もうとすれば、フィルムが当該山盛り状態に沿えない部分が生じやすい。即ち、山盛り部分の周辺にフィルムの「浮き」が生じることから、事実上必要となるフィルムの長さ（量）が大となる。その結果、プレ成形においてフィルムが弛み、しわを生じ易い。しかしながら本実施形態では、樹脂が均一の厚みで供給されるため、かかる不具合の発生を防止している。

なお、上記の実施形態においては、樹脂供給機構による樹脂の供給先はプレ成形部であった。しかしながら当該樹脂供給機構はプレ成形部に対する樹脂の供給に限定されるものではない。例えば、樹脂封止装置におけるキャビティに対して直接（シュータを介して）樹脂を供給してもよい。

又、シュータ１１２の高さ方向（鉛直方向長さ）を調整することで、樹脂３００の均一状態（拡散状態）をコントロールするような構成を採用することも可能である。

又、シュータは鉛直に伸びていることが樹脂を均一に供給するという観点からは望ましいものであるが、場合によってはシュータに傾きが生じていてもよい。この場合には拡散機構の形状を最適化することで調整することが可能である。

又、図６で示したように、鉛直方向に伸びたシュータ２１２の下端部２１２Ｂを鉛直方向と直交する方向に拡張して構成することも可能である。即ち、下端部２１２Ｂの幅Ｗ２が、下端部２１２Ｂ以外の部分の幅Ｗ１よりも徐々に（ラッパ状に）大きくなるような構成である。この拡張の程度は、シュータ２１２自体の鉛直方向の長さや樹脂の種類などによって適宜最適に設計できる。このような構成とすれば、シュータ２１２の内壁２１２Ａに沿って樹脂が集中することをより防止でき、樹脂の均一化を一層促進することが可能となる。

本発明は、半導体チップ等の被成形品を樹脂にて圧縮封止するための樹脂供給機構として好適である。

本発明の実施形態の一例である樹脂供給機構の概略構成図 シュータの断面図 図２における矢示III‐III線に沿う断面図 シュータ内の樹脂の動きを示した模式図 本発明の実施形態の一例である樹脂供給機構の樹脂供給先をプレ成形部として適用した場合のプレ成形工程図 シュータ形状の他の実施形態を示した図 特許文献１に記載される樹脂封止装置の概略構成図 特許文献２に記載される樹脂供給装置の概略構成図

符号の説明

１００…樹脂供給機構
１０２…ホッパ
１０４…フィーダ
１１０…漏斗部
１１２…シュータ
１１２Ａ…内壁
１１４…拡散機構
１１６…支持部（拡散機構支持部）
２００…プレ成形部
２０２…打錠プレス
２０４…冷却部
２０６…フィルム
２０８…支持ローラ
２１０…駆動ローラ
３００…樹脂
４００…搬送機構

Claims (6)

1. 第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され該第１の金型に対して接近・離反可能な第２の金型とを有し、該第２の金型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、該第２の金型の対向面に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置への供給に先立って予め前記樹脂を所定の形状に成形するプレ成形装置に対して樹脂を供給する樹脂供給機構であって、
   前記樹脂が、鉛直方向に伸びるシュータを介して樹脂供給先へと供給されており、
   前記シュータ内には、供給される樹脂を拡散するための錐状の拡散機構が備わっている
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
2. 第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され該第１の金型に対して接近・離反可能な第２の金型とを有し、該第２の金型が貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に嵌合して配置される圧縮金型とを有した構成とされ、該第２の金型の対向面に形成されるキャビティにおいて被成形品を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置に対して樹脂を供給する樹脂供給機構であって、
   前記樹脂が、鉛直方向に伸びるシュータを介して樹脂供給先へと供給されており、
   前記シュータ内には、供給される樹脂を拡散するための錐状の拡散機構が備わっている
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
3. 請求項１又は２において、
   前記拡散機構の上部に、該拡散機構の中心に前記樹脂を集中可能な漏斗部が備わっている
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記シュータの鉛直方向と直交する方向の断面形状が、前記キャビティの形状と相似形である
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記シュータの下端部が鉛直方向と直交する方向に拡張されている
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記拡散機構が、円錐体である
   ことを特徴とする樹脂供給機構。

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