JP4836661B2 - 電子部品の樹脂封止成形方法及び樹脂封止成形用金型 - Google Patents
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Description
即ち、基板上に装着された所要複数個の半導体チップ(電子部品)を一括して圧縮成形して樹脂封止する場合、特許文献1に開示されているように、下型側に形成されたキャビティ(キャビティ形成部)内に所要量の樹脂材料を供給後に、基板のチップ装着側を下方に向けて下型に形成された基板セット用の凹所に供給セットした状態で、上下両型を型締めする。これにより、キャビティ内に供給された樹脂材料が加熱溶融化されて溶融樹脂となる。その後、下型に装設された摺動部材が、上下両型を型締め・型開きするための型締め機構とは別のクランプ手段によって単独で上動する。これとほぼ同時に、摺動部材の天面に供給された樹脂材料(溶融樹脂)も上昇して、キャビティ内に供給(嵌装)セットされた所要複数個の半導体チップを浸漬内包する。ここまでの工程によって、キャビティ内の樹脂材料を圧縮成形して、一枚の基板に装着された複数個の半導体チップを樹脂封止することができるように構成されているものである。
つまり、一対の金型(上下両型)に対して二枚の基板を各別に且つ略同時に圧縮成形して樹脂封止する前述した装置に基づいて検討した。この装置によれば、二枚の基板に対応して下型に各別に形成された二個のキャビティ(キャビティ形成部)内に所要量の樹脂材料を各別に供給後に、二枚の基板のチップ装着側を下方に向けて下型に各別に形成された基板セット用の凹所に供給セットした状態で、上下両型を型締めする。これにより、各キャビティ内に供給された樹脂材料は加熱溶融化されて各別に溶融樹脂となる。その後、下型に各別に装設された二個の摺動部材が、上下両型を型締め・型開きするための型締め機構とは別の二個のクランプ手段にて単独で二個の摺動部材を各別に上動させる。これとほぼ同時に、二個の摺動部材の天面に供給された樹脂材料(溶融樹脂)も各別に上昇して、二個のキャビティ内に供給セットされた所要複数個の半導体チップを各別に浸漬内包する。ここまでの工程によって、二個のキャビティ内の樹脂材料を所要圧力にて各別に圧縮成形して、二枚の基板に装着された複数個の半導体チップを樹脂封止することができるように構成されている。
また、基板を圧縮成形して樹脂封止するためには、一旦上下両型を型締め後に、更に、この状態で、下型に各別に装設した二個の摺動部材をクランプ手段にて個別に制御し、且つ、二個のキャビティ内の樹脂材料(溶融樹脂)を所要圧力になるまで上下に調整を個別に行って、適正な所要圧力になるまでクランプ手段を個別に制御する必要が生じてくるので、樹脂封止工程に長時間を費やすことになる。
従って、個別にクランプ手段を介して二個の摺動部材を自動制御化しているが、自動制御化するメリットを十分に図ることができずに、一度の樹脂封止工程にて二枚の基板を圧縮成形して樹脂封止しても、樹脂封止工程における生産性の向上を十分に図ることは、従来の装置を使用する場合には困難であった。
更に、二個のキャビティ内に所定量の樹脂材料を正確に供給することが強く要求されるが、様々な大型化・薄型化した基板に対応する所定量の樹脂材料を一枚のみならず、二枚分の夫夫の所定量の樹脂材料を正確に供給することは、従来の装置を使用する場合には困難であった。
図1(1)から図1(3)は、本発明に係わる電子部品の樹脂封止成形方法にて圧縮成形して樹脂封止するマトリックス型の基板の概略平面図を示す。図2は、図1(1)に対応する基板を圧縮成形して樹脂封止する樹脂封止成形用金型(圧縮成形用金型)の概略断面図を示す。図3と図5とは、図2に対応する金型の概略断面図であって、樹脂封止工程を段階的に示す。図4は図3に対応する中間型及び下型の概略斜視図を示す。図6は、図5に対応するその他の金型の概略断面図を示す。
なお、以下の説明において使用する各図は、わかりやすくするために適宜省略し、また、誇張して模式的に描かれる。
また、図1(1)に示す二枚の基板1に限定されず、所要数の二枚を超える複数の基板1、即ち、図1(2)に示すように、三枚の基板1の隣り合う基板1における長辺部分の端面同士を互いに当接(隣接)させてもよい。その状態で、その隣接した基板1における封止成形部6間に、図1(1)の基板1と同様に、所要箇所(この場合、隣接する一対の端面当り各二箇所ずつで計四箇所)の基板間連絡路部11が形成される。その他の変形例として、図1(3)に示すように、一枚の基板1に対して封止成形部6を四個設けて、所要数の複数(この場合、二枚)の基板1を、ほぼ同時に圧縮成形して樹脂封止することもできる。この場合には、隣り合う二枚の基板1における長辺部分の端面同士を互いに当接(隣接)させた状態で、その隣接した基板1における四個の各封止成形部6間には、各封止成形部6を連絡する所要箇所(この場合、四箇所)の基板間連絡路部11が形成される。
従って、この基板間連絡路部11によって、二枚の基板を離間状態で取り付ける従来例に比べて従来の複雑なクランプ手段を用いず、二枚の基板1をほぼ同時に効率良く圧縮成形して樹脂封止することができる。この圧縮成形して樹脂封止するための金型50については、後述する。
そして、この基板1としては、任意の金属製リードフレームやPCボードと呼ばれる任意のプラスチック・セラミック・ガラス・その他の材質等のプリント回路板、等が採用される。
即ち、上型12と、上型12に対向配置した下型13と、上型12と下型13との間に配置した中間型14との三型(上型12・下型13・中間型14)の構成を備えた金型50と離型フィルム15とを用いて、図1(1)に示す二枚の封止前基板3を圧縮成形して樹脂封止することにより二枚の封止済基板を形成する。つまり、従来の二型構造ではなく、三型(上型12・下型13・中間型14)構造に加えて、離型フィルム15を用いることにより、大型化・薄型化した封止成形部6を有する所要数の基板1でも、金型50の所定位置から効率良く離型させて、効率良く圧縮成形して樹脂封止することができる。
従って、このキャビティ部材34における一体型構造だけではなく分離型構造を採用する背景には、封止済基板10(製品)における多品種少量生産化に伴って、同品種を多数枚だけではなく、異品種を多数枚、本実施形態の金型50にてほぼ同時に圧縮成形して樹脂封止することができるようにしたいという要請がある。
従って、各フィルム用通気性部材37の上面側の所定位置(少なくとも各下型キャビティ面29)においてフィルム用吸着固定部35にて強制的に離型フィルム15を吸引することにより、離型フィルム15を効率良く吸着固定することができる。また、下型13のみが下動して中間型14と下型13とが型開きするのとほぼ同時に、吸引と同様の経路を用いて、離型フィルム15を介して、硬化樹脂9に高圧気体を噴射する。これにより、各下型キャビティ面29から樹脂封止後の二枚の封止済基板10を離型することができる。
最終的に、金型50の完全型締め時において、キャビティ26内に基板間連絡路27を介して均等に行きわたった溶融樹脂5は、硬化するための所要時間経過後に、硬化樹脂9となる。ここまでの工程によって、図1(1)に示す二枚の封止済基板10がほぼ同時に圧縮成形されて完成する。
なお、樹脂封止後の二枚の封止済基板10については、樹脂封止成形装置を使用する工程の後に続くシンギュレーション装置を使用する工程を行うまでに、例えば、樹脂封止成形装置において、二枚の封止済基板10を、適宜なディゲート手段(図示なし)を用いることにより、金型50内部或は外部にて、基板間連絡路部11に形成された硬化樹脂9を切断分離して、夫夫一枚の封止済基板として完成させてもよい。また、基板間連絡路部11における硬化樹脂9を形成したままの二枚の封止済基板10の状態で、後工程におけるシンギュレーション装置を使用して、基板間連絡路部11における硬化樹脂9を切断分離すること等、適宜に変更して実施可能である。
なお、上型12側及び下型13側の型面に上側シール部材45及び下側シール部材46を夫夫装設しているが、上型12側のみの構成で実施するように適宜に変更可能である。この上側シール部材45及び下側シール部材46は、基板固定機構17及びフィルム固定機構33よりも外周囲に着脱自在に構成された上側シール固定部47及び下側シール固定部48に、夫夫突出状態で装設される。例えば、上側シール部材45及び下側シール部材46として、中空シール・Oリング等の弾性・耐熱性・耐久性に優れた材料を採用する。この金型50における真空引きの実施方法は、次の通りである。まず、中間型14の上面(上型金型面22)が上動して上側シール部材45に当接することにより、上側シール部材45がつぶれかけた状態となる。これと共に、上型12と中間型14と下型13と上側シール部材45とによって、少なくともキャビティ26内を外気遮断状態にして外気遮断空間部を形成する。そして、これとほぼ同時に、外気遮断空間部と連通した経路(図示なし)から配管やバルブを介して、キャビティ26内から空気・水分・ガス類等を強制的に吸引排出する。
従って、本発明によれば、三型(上型12・下型13・中間型14)構造の金型50及び離型フィルム15を使用する成形に加えて、更に、真空引き成形を併用実施する。このことにより、マトリックス型の複数、この場合、二枚の基板1に装着されたチップ2を、樹脂材料4(溶融樹脂5)を使用して、ボイド等を発生させずにほぼ同時に圧縮成形してより一層効率良く樹脂封止できる。
ここまでの工程における、上型12側の型面に二枚の封止前基板3を装着固定すること、型締めしてキャビティ26を形成すること、金型50全体を予備加熱すること、或は、キャビティ26内に樹脂材料4を供給すること、等における実施順序については、後述する真空引き工程までに実施できれば、適宜に変更可能である。
また、本実施形態の金型50の真空引き工程では、中間型締め状態で真空引きを実施するようにしている。これに限らず、前述した中間型締め状態で型締めを断続的に停止させて真空引きを実施し、その後型締めが完了した完全型締め状態にしてもよい。或は、金型50の型締めを停止させることなく、前述した中間型締め状態から完全型締め状態に至るまでの間、型締めの速度(金型50の型締め速度)を遅くしながら真空引きを連続的に行うように適宜に変更して実施可能である。
このことから、キャビティ26の周辺における突出した基板当接部位41によって、二枚の基板1における基板外周部7全体を確実にクランプする。したがって、金型50の完全型締め状態において、チップ2が装着された封止前基板3を溶融樹脂5によって圧縮成形した場合に、基板外周部7における二枚の基板1の上に溶融樹脂5が漏出することを効率良く防止することができる。
なお、上型12側の型面と中間型14の上型側金型面22とが圧接する構成について説明した。これに限らず、上側シール部材45が完全につぶれた状態となりキャビティ26が外気遮断状態になっていれば、上型12側の型面と上型側金型面22とが離間状態であってもよい。また、真空引きを解除するタイミングは、中間型締め状態から完全型締め状態になるまでの間で、適宜に変更して実施可能である。なお、金型50が完全型締め状態になっている樹脂封止完了まで真空引きを継続して、樹脂封止完了後に真空引きを解除することが望ましい。
なお、本実施形態の金型50においては、各キャビティ26内の樹脂量を調整することができるように、基板間連絡路27に加えて次の構成を採用することもできる。それは、キャビティ26の底面を形成する各下型キャビティ面29の部分を、例えば、図の垂直方向に高位置或は低位置に適宜に配置変更することができる構成である。また、下型13のフィルム用通気性部材37によって形成される各下型キャビティ面29に緊張状態で被覆固定された離型フィルム15を介して、型締め圧力をモニタリングできるように圧力センサー等の測定機器(図示なし)を、例えば夫夫キャビティ部材34に埋設することも適宜に可能である。
2 チップ(電子部品)
3 封止前基板
4 樹脂材料
5 溶融樹脂
6 封止成形部
7 基板外周部
8 非装着面
9 硬化樹脂
10 封止済基板
11 基板間連絡路部
12 上型
13 下型
14 中間型
15 離型フィルム
16 基板装着面
17 基板固定機構
18 基板用吸着固定部
19 基板用挟持固定部
20 基板用通気性部材
21 チャック爪
22 上型側金型面
23 上側収容部
24 下型側金型面
25 下側収容部
26 キャビティ
27 基板間連絡路(連絡路)
28 チャック爪収容部
29 下型キャビティ面(底面)
30 キャビティ側面
31 基板間連絡路面
32 キャビティ面
33 フィルム固定機構
34 キャビティ部材
34a・34b キャビティ部材
35 フィルム用吸着固定部
36 フィルム用挟持固定部
37 フィルム用通気性部材
38 挟持部材
39 取付棒
40・44 弾性部材
41 基板当接部位
42 載置部材
43 取付部材
45 上側シール部材(シール部材)
46 下側シール部材(シール部材)
47 上側シール固定部材
48 下側シール固定部材
50 樹脂封止成形用金型
Claims (10)
- 上型と、前記上型に対向する下型と、前記上型と前記下型との間に設けられた中間型と、電子部品が装着され前記上型と前記下型との間に置かれる複数の基板と、前記下型側において前記複数の基板に対応して各々設けられた複数のキャビティの型面を被覆する離型フィルムとを用意する工程と、前記上型側に前記複数の基板を固定する工程と、前記中間型と前記下型側に設けられた挟持部材とによって前記離型フィルムを挟持する工程と、前記離型フィルムを前記複数のキャビティの型面に被覆する工程と、前記型面が前記離型フィルムによって被覆された前記複数のキャビティを溶融樹脂又は液状樹脂によって満たされた状態にする工程と、前記上型と前記中間型と前記下型とを型締めすることにより前記離型フィルムによって被覆された前記キャビティ内の前記溶融樹脂又は前記液状樹脂に前記電子部品を浸漬する工程と、前記上型と前記中間型と前記下型とを型締めした状態で前記複数のキャビティにおける前記溶融樹脂又は前記液状樹脂を硬化させて圧縮成形することによって前記電子部品を樹脂封止する工程とを含む電子部品の樹脂封止成形方法であって、
前記離型フィルムを被覆する工程では、挟持された前記離型フィルムを前記複数のキャビティの型面に向かって強制的に吸引することにより、前記複数のキャビティの型面における全面の形状に沿って前記離型フィルムを緊張状態で被覆固定し、
前記上型と前記中間型と前記下型とを型締めすることにより前記電子部品を浸漬する工程では、前記型面における全面が前記離型フィルムによって被覆された前記複数のキャビティにおける前記溶融樹脂又は前記液状樹脂が、前記複数のキャビティ同士を連絡する連絡路を経由して流動することによって均等に収容されることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形方法。 - 請求項1に記載の電子部品の樹脂封止成形方法において、
前記複数のキャビティにおける底面を含む部材とは別の部材であってキャビティ側面を含むキャビティ部材を備え、
前記キャビティ部材は一体となっており、
前記電子部品を浸漬する工程では、前記キャビティ部材を一体として移動させることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形方法。 - 請求項1に記載の電子部品の樹脂封止成形方法において、
前記複数のキャビティにおける底面を含む部材とは別の部材であってキャビティ側面を含むキャビティ部材を備え、
前記キャビティ部材は前記複数のキャビティに各々対応して複数に分割されており、
前記電子部品を浸漬する工程では、前記複数に分割されているキャビティ部材を個別に移動させることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の電子部品の樹脂封止成形方法において、
前記複数の基板を固定する工程では、前記複数の基板を隣り合わせに互いに接して存在させることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形方法。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の電子部品の樹脂封止成形方法において、
前記電子部品を浸漬する工程では、少なくとも前記上型と前記中間型との間に外気遮断用のシール部材を介在させることによって前記複数のキャビティ内を外気遮断状態にして、前記複数のキャビティ内を真空引きすることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形方法。 - 上型と、前記上型に対向する下型と、前記上型側に設けられ電子部品が装着された複数の基板を固定する基板固定機構と、前記下型側において前記複数の基板に対応して各々設けられ溶融樹脂又は液状樹脂によって各々満たされるべき複数のキャビティとを備え、前記複数のキャビティにおける前記溶融樹脂又は前記液状樹脂に前記電子部品が浸漬された状態で前記溶融樹脂又は前記液状樹脂を硬化させて圧縮成形することによって前記電子部品を樹脂封止する際に使用される電子部品の樹脂封止成形用金型であって、
前記上型と前記下型との間に離型フィルムを張設する張設機構と、
前記複数のキャビティの型面に向かって前記離型フィルムを吸引する吸引手段と、
前記下型側に設けられ前記複数のキャビティ同士を連絡する連絡路とを備えるとともに、
前記複数のキャビティの型面が、吸引された前記離型フィルムによって前記型面における全面の形状に沿って被覆され、
前記上型と前記下型とが型締めすることによって前記溶融樹脂又は前記液状樹脂に前記電子部品が浸漬される過程において、前記型面における全面が前記離型フィルムによって被覆された前記複数のキャビティにおける前記溶融樹脂又は前記液状樹脂が、前記連絡路を経由して流動することによって前記複数のキャビティに均等に収容されることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形用金型。 - 請求項6に記載の電子部品の樹脂封止成形用金型において、
前記上型と前記下型との間に設けられた中間型と、
前記下型側に設けられた挟持部材とを備えるとともに、
前記上型と前記中間型と前記下型とが型締めされた状態において、前記中間型と前記挟持部材とによって前記離型フィルムが挟持されており、かつ、前記複数のキャビティの型面を前記離型フィルムによって被覆する目的で前記離型フィルムが吸引されていること特徴とする電子部品の樹脂封止成形用金型。 - 請求項6又は7に記載の電子部品の樹脂封止成形用金型において、
前記複数のキャビティにおける底面を含む部材と、
前記複数のキャビティにおけるキャビティ側面を含むキャビティ部材とを備えるとともに、
前記キャビティ部材が一体となっていること、又は、前記キャビティ部材が前記複数のキャビティに各々対応して複数に分割されていることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形用金型。 - 請求項6〜8のいずれかに記載の電子部品の樹脂封止成形用金型において、
前記複数の基板は隣り合わせに互いに接して固定されることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形用金型。 - 請求項6〜9のいずれかに記載の電子部品の樹脂封止成形用金型において、
少なくとも前記上型と前記中間型との間に設けられた外気遮断用のシール部材と、
前記複数のキャビティに各々接続された真空引き機構とを備えるとともに、
少なくとも前記上型と前記中間型との間に前記外気遮断用のシール部材を介在させることによって外気遮断状態になっている前記複数のキャビティ内を、前記真空引き機構によって真空引きすることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形用金型。
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