JP5776092B2 - 圧縮成形方法及び圧縮成形装置並びに樹脂供給ハンドラ - Google Patents

Description

本発明は、圧縮成形方法及び圧縮成形装置並びにこれらに用いられる樹脂供給ハンドラに関する。

近年になって半導体チップの小型化高集積化が進行し、一つのパッケージ内に複数の半導体チップや電気部品が封入されたＳｉＰ（System in Package）や半導体チップが多層に積層されるＰＯＰ（Package On Package）などの製品需要が高まっている。これによりパッケージ部における樹脂層の高さ方向の厚みが薄くなっているため、トランスファ成形では、モールド樹脂が半導体チップとキャビティ底部との狭い隙間に流れ込み難く、成形が困難になっている。トランスファ成形のように樹脂の流動量が多い成形方法では、ワイヤの変形や、樹脂の未充填などの不具合が発生し易くなる。

そこで、キャビティにモールド樹脂（粉状樹脂、顆粒樹脂、液状樹脂）を供給して予め溶融させておき、ワークを保持した状態でモールド金型をクランプしキャビティ内の容積を減少させるように金型部材を駆動させる圧縮成形を行う。これにより、パッケージ部の高さ方向に狭い隙間にも樹脂が充填できる。

例えば、キャビティの寸法、形状に合わせて打錠した樹脂をキャビティに供給したり、粒状体からなる樹脂を樹脂材料供給ユニットによって所定量キャビティに均一に堆積するように供給ユニットを水平移動させたり振動させたりしながら供給する樹脂封止装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００４−１７４８０１号公報

しかしながら、上述の特許文献の樹脂封止装置に用いられるモールド樹脂のように固形状樹脂（樹脂タブレット）は溶融するのに時間がかかり、パッケージ部の厚さが薄いパッケージなどでは使い難い。結果的に、比較的高価な顆粒状樹脂や液状樹脂を使用しなければならず、製造コストが嵩むという課題があった。
固形状樹脂を破砕することで製造する通常の顆粒樹脂を用いる場合、キャビティ容積に合わせた精密な計量が困難であり、マトリクス状の個別のキャビティ凹部に供給するのが困難であるうえに、微粉末状の樹脂が飛散しやすく、装置内に付着してクリーニングが必要になるなどメンテナンス性に課題があった。

また、液状樹脂を用いる場合には、塗布量を高精度に制御することができるが、顆粒樹脂などの固体状の樹脂に比べてフィラー含有量が少なく、難燃性が問題となる他、成形可能な形状に制限があり製品形状によっては適用できないこともある。また、環境負荷を軽減するためにハロゲン系の難燃剤を使用しない樹脂が登場しており、難燃性が課題になる場合もある。

本発明は上記従来技術の課題を解決し、大きさ及び重量が等しい粒状樹脂を計数することにより、キャビティ容量に見合った樹脂量をキャビティ毎に供給して低コストでメンテナンス性を改善し高い成形品質を維持できる圧縮成形方法及び圧縮成形装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
即ち、圧縮成形方法においては、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂を、型開きしたモールド金型に形成された複数のキャビティについて各キャビティ凹部のキャビティ容量に応じて計数されてキャビティ毎に一括して同時に供給する樹脂供給工程と、前記モールド金型に前記キャビティ凹部と対応する位置にワークを保持して前記モールド金型をクランプする工程と、前記キャビティ凹部内に供給されて溶融した樹脂を所定樹脂圧に保圧して加熱硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。
上記圧縮成形方法を用いれば、通常の顆粒樹脂のように微粉末が飛散したり液状樹脂のように加熱硬化が進行したりすることがなく充填性が向上する。また、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂を計数するだけでキャビティ凹部の容量に応じて供給できるので、通常の顆粒樹脂や液状樹脂のように樹脂量を厳密に計量する必要がなく複数のキャビティ凹部に対して各キャビティ容量に応じて樹脂を一括して供給するので、樹脂供給動作を効率がよく迅速かつ簡略にすることができ、しかもキャビティごとの樹脂供給量を高精度に均一量とすることができる。よって、フラッシュばりを防止し、成形品質を向上させることができる。

前記モールド金型をクランプする工程において、前記モールド金型内を脱気することで減圧することを特徴とする。
これにより、溶融樹脂に混入するエアを除去して成形品にボイドの発生を防ぐことができる。

前記キャビティ凹部の底部を形成する可動キャビティ駒を備えたモールド金型を使用し、前記可動キャビティ駒が退避位置で前記粒体樹脂が供給され、モールド金型クランプ後に前記可動キャビティ駒を成形位置へ移動させて所定樹脂圧に保圧して加熱硬化させることを特徴とする。
この方法によれば、キャビティ凹部に充填される樹脂量に見合った粒体樹脂を計数して供給すると粒体樹脂どうしに隙間が生じるため、キャビティ凹部の容積をはみ出して供給されることが想定されるが、キャビティ凹部の底部を予め拡大するように退避位置へ移動させておくことにより、計数して供給される粒体樹脂がキャビティ凹部の中央部に集まるように充填され樹脂フラッシュを防いで、精密な樹脂量で樹脂モールドすることができる。また、モールド金型クランプ後に可動キャビティ駒を成形位置へ移動させて加熱硬化させるので、狙い通りのパッケージ部の厚さでモールドすることができる。

更には、可動キャビティ駒を含む金型クランプ面がリリースフィルムで覆われているので、キャビティ凹部に粒体樹脂が供給されて溶融した状態で可動キャビティ駒が退避位置から成形位置へ移動しても、溶融した樹脂が金型間の隙間に漏れ出ることがないので、フラッシュばりを確実に防止することができる。

前記キャビティ凹部の底部外周を形成する可動キャビティ駒を備えたモールド金型を使用し、当該可動キャビティ駒を含む金型クランプ面をリリースフィルムで覆う工程を有し、前記可動キャビティ駒が退避位置で前記粒体樹脂が供給され、モールド金型クランプ後に前記可動キャビティ駒をキャビティ底部と面一となる成形位置へ移動させて所定樹脂圧に保圧したまま加熱硬化させることを特徴とする。
この方法によれば、キャビティ凹部に粒体樹脂を供給する際に、当該キャビティ凹部の底部外周を形成する可動キャビティ駒を退避させておくことで、キャビティ凹部に供給された粒体樹脂がキャビティ内よりこぼれ難くなり、しかも予め半導体チップのないキャビティ底部外周位置に溶融した樹脂を集めることで樹脂の流動が少ない成形が行なえる。

前記キャビティ凹部内には、外周側に比較的大径の粒体樹脂を供給し、それより内側に比較的小径の粒体樹脂を組み合わせて供給し、全体の供給量がキャビティ容量に応じて計数されて供給されることを特徴とする。
これによれば、キャビティ凹部内に供給されたに臨むワーク（半導体チップ若しくは基板）との間隔が広い領域には比較的大径の粒体樹脂を供給し、間隔が狭い領域には小径の粒体樹脂を供給して充填される樹脂容量に応じたサイズの粒体樹脂を効率よく供給して樹脂の移動量を極力減らすことができる。

圧縮成形装置においては、ワークを保持する一方の金型と、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂がキャビティ容積に応じて計数されて供給される複数のキャビティ凹部と、前記キャビティ凹部の底部を形成する可動キャビティ駒と、当該可動キャビティ駒を含む金型クランプ面を覆うリリースフィルムと、を有する他方の金型と、を有するモールド金型と、を備え、型開きした前記モールド金型において前記可動キャビティ駒が退避位置で、計数された前記粒体樹脂が前記リリースフィルムに覆われた前記複数のキャビティ凹部に一括して同時に供給され、前記ワークを保持する前記一方の金型と前記他方の金型とでワークをクランプして前記可動キャビティ駒を成形位置へ移動させて溶融樹脂を所定樹脂圧に保圧したまま加熱硬化させることを特徴とする。
上記圧縮成形装置を用いれば、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂を計数するだけでキャビティ凹部の容量に応じて供給できるので、通常の顆粒樹脂や液状樹脂のように樹脂量を厳密に計量する必要がなく、樹脂粉が飛散することもなく、複数のキャビティ凹部に粒体樹脂が一括して同時に供給されるので、樹脂供給動作を効率良く迅速かつ簡略にすることができ、しかもキャビティごとの樹脂供給量を高精度に均一量とすることができる。よって、フラッシュばりを防止し、成形品質を向上させることができる。また、金型内に外部と遮断された減圧空間を形成してモールドするので、ボイドが発生せず成形品質を高めることができる。
更には、可動キャビティ駒を含む金型クランプ面がリリースフィルムで覆われており、キャビティ凹部に粒体樹脂が供給されて溶融した状態で可動キャビティ駒が退避位置から成形位置へ移動しても、溶融した樹脂が金型間の隙間に漏れ出ることがないので、パッケージ部の樹脂量を精密に維持したまま狙い通りの厚さで樹脂モールドすることができる。

前記一方の金型が他方の金型に型閉じする際に金型内部空間を外部と遮断された減圧空間が形成される減圧機構を備えたことを特徴とする。
これにより、溶融樹脂に混入するエアを除去して成形品にボイドの発生を防ぐことができる。

ワークを保持する一方の金型と、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂がキャビティ容積に応じて計数されて供給される複数のキャビティ凹部と、前記キャビティ凹部の底部外周を形成する可動キャビティ駒と、当該可動キャビティ駒を含む金型クランプ面を覆うリリースフィルムと、を有する他方の金型と、を備えたモールド金型と、を備え、型開きした前記モールド金型において前記可動キャビティ駒が退避位置で、計数された前記粒体樹脂が前記リリースフィルムに覆われた前記複数のキャビティ凹部に一括して同時に供給され、前記ワークを保持する前記一方の金型と前記他方の金型とでワークをクランプして前記可動キャビティ駒をキャビティ底部と面一となる成形位置へ移動させて所定樹脂圧に保圧したまま加熱硬化させることを特徴とする。
上記構成によれば、キャビティ凹部に粒体樹脂を供給する際に、当該キャビティ凹部の底部外周を形成する可動キャビティ駒を退避させておくことで、キャビティ凹部に供給された粒体樹脂がキャビティ内よりこぼれ難くなり、しかも予め半導体チップのないキャビティ底部外周位置に溶融した樹脂を集めることで樹脂の流動が少ない成形が行なえる。

前述した型開きしたモールド金型の一方に形成された各キャビティ凹部に供給する樹脂供給ハンドラにおいては、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂をキャビティ容量に応じて計数されてキャビティ毎に個別に収容するホッパーと、当該ホッパーの下方に開閉可能に配置されて開放することで前記キャビティに前記粒体樹脂を供給するシャッターと、を備え、前記シャッターが一括して開放することにより前記ホッパーに収容された粒体樹脂がキャビティ毎に供給されることを特徴とする。
この樹脂供給ハンドラを用いれば、各キャビティ凹部に供給する粒体樹脂がホッパーに個別に収容されているため、粒体樹脂の供給数を確実に同数にすることができ、各キャビティにおける個別の樹脂供給量を均一にして一括して供給することができる。

上記圧縮成形方法及び装置を用いれば、大きさ及び重量が等しい粒体樹脂を計数することにより、キャビティ容量に見合った樹脂量をキャビティ毎に供給することができ、低コストでメンテナンス性を改善し高い成形品質を維持できる圧縮成形方法及び圧縮成形装置を提供することができる。

実施例１に係る圧縮成形装置の金型断面図である。 実施例１に係る圧縮成形動作を説明する金型断面図である。 実施例１に係る圧縮成形動作を説明する金型断面図である。 実施例２に係る圧縮成形装置の成形動作を説明する金型断面図である。 実施例２に係る圧縮成形装置の成形動作を説明する金型断面図である。 実施例２に係る圧縮成形装置の下型平面図である。 実施例３に係る圧縮成形装置の成形動作を説明する金型断面図である。 実施例３に係る圧縮成形装置の成形動作を説明する金型断面図である。 他例に係る樹脂供給方法の断面図である。 実施例４に係る圧縮成形装置の成形動作を説明する金型断面図である。 実施例４に係る圧縮成形装置の成形動作を説明する金型断面図である。

以下、本発明に係る圧縮成形方法及び圧縮成形装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。以下の圧縮成形方向及び装置では、熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等）であって、大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂が型開きしたモールド金型に形成されたキャビティ容量応じて計数されて保持された樹脂供給ハンドラによってキャビティ毎に供給される。また、キャビティ凹部に対応する位置にワークを保持したままモールド金型をクランプし、キャビティ凹部内に供給されて溶融した粒体樹脂を加熱硬化させる工程を含むことを共通にしている。以下、具体的な圧縮成形方法についてその装置構成と共に説明する。

［実施例１］
先ず、図１（ａ）を参照して圧縮成形装置の概略構成について説明する。
図１（ａ）において、モールド金型１を構成する上型２と下型３の概略構成について説明する。尚、以下では、上型２を固定型、下型３を上型２に対して接離動する可動型として説明するものとする。型締め機構は、可動型を駆動する駆動源に公知の電動モータを用いトグルリンクなどのリンク機構により昇降するようになっている。尚、下型３を固定型、上型２を下型３に対して接離動する可動型としてもよく、上型２及び下型３を共に可動型とすることもできる。

上型２のクランプ面（パーティング面）にはワークＷが吸着保持される。ワークＷは基板Ｋに半導体チップＴがワイヤボンディング実装或いはバンプによりフリップチップ実装されたものなどが用いられる。なお、爪状の把持部材によりワークＷの縁部を把持する構成を採用してもよく、吸着機構と把持機構とを併用する構成を採用してもよい。また、その他の保持構成を採用してもよい。
上型２には真空吸引路２ａが形成されており、その一端は上型クランプ面２ｂに開口している。上型クランプ面２ｂに開口する真空吸引路２ａより外周側にはシール材２ｃ（Ｏリング）が設けられている。真空吸引路２ａはモールド金型１内の閉鎖空間より脱気を行う真空ポンプを備えた減圧機構４に接続されている。尚、減圧機構４とコンプレッサとを切り替え可能な構成を採用してもよい。

下型３では、下型クランプ面３ａには下型キャビティ凹部３ｂが設けられている。本実施例では、図示しないベースにスプリングを介して支持されて下型キャビティ凹部３ｂの底部を形成する可動キャビティ駒３ｃと、図示しないベースにスプリングを介して支持されて基板Ｋをクランプする下型３の下型クランパ３２において当該可動キャビティ駒３ｃを含む下型クランプ面３ａを覆うリリースフィルム５が吸着保持されている。リリースフィルム５は金型クランプ面に公知の吸引機構により吸着保持されるようになっている。リリースフィルム５としては、モールド金型１の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、金型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するフィルム材、例えば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰ、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリジン等が好適に用いられる。尚、リリースフィルムとして、ロール状のリリースフィルムを用い、モールド金型１の前後に備えた繰り出しロールから所定長ずつ繰り出すと共に巻取りロールで巻き取るような構成を採用してもよく、或いは金型クランプ面を覆う程度の大きさの短冊状に切断されたものを用いる構成を採用してもよい。

粒体樹脂６としては、一例として樹脂特性（熱伝導性、色、シリカ等の含有量等）が同一であって、大きさ及び重量が均一に成形されたものが用いられる。粒体樹脂６は、樹脂供給ハンドラ７によって、型開きしたモールド金型１内に搬入される。本実施形態では、粒体樹脂６として同一径を有する球体に形成されている。例えば、直径φ１ｍｍとした粒体樹脂６では、１個供給することで0.523mm³の樹脂を供給することができる。このように粒体樹脂６の個々の体積（換言すれば、重量）が均一に成形されていれば、キャビティへ供給する粒状樹脂６を計数するだけで計量したことになる。前述した粒体樹脂６のサイズであれば、一例として下型キャビティ凹部３ｂの矩形サイズの一辺が□１２ｍｍで深さが０．２ｍｍのような微小なキャビティに対しても十分な樹脂供給精度を保ちながら成形可能である。

即ち、このような外形寸法のキャビティで半導体チップの体積を計算しない場合を仮定すると容積は28.8mm³となるが、直径φ１ｍｍとした粒体樹脂６を５５個使用することで28.77 mm³の樹脂を供給できる。この場合の成形厚の誤差は0.11μｍにすることができ、成形厚の誤差を極めて小さくすることができる。但し、キャビティの容積（１回分の樹脂モールドに必要な分量）として、実際にはキャビティの容積から封止される半導体チップ等の体積を差し引いた値として表されるパッケージ内における樹脂成分の容積が用いられる。尚、上述した例では、１個の粒体樹脂６の増減によって成形厚を約4μｍの精度で調整できるため、粒体樹脂６の供給個数によってパッケージの成形厚を成形誤差の範囲内としやすい。

また、このように粒体樹脂６の個数の増減による成形厚の変動が小さい場合には、例えば供給数が目標値から１，２粒程度離れてしまっても供給精度は高く保つことができる。このため、粒体樹脂６を計数する計数装置として、上部が開口した所定容量の容器内に粒体樹脂６をいっぱいに充填し、容器外にはみ出した部分を脱落させることで計数するような簡易な構成としてもよい。

なお、粒体樹脂６の大きさが小さければ供給精度は向上できるものの取扱いにくくなったり計数に要する時間が長くなり、逆に大きければ取扱いが容易であったり計数に要する時間は短くなるものの供給精度の向上は難しくなる。このため、粒体樹脂６の大きさは、キャビティの容積や成形品の厚みにおける誤差の許容範囲に応じて適宜選択する必要があり、成形する対象に応じて最適な大きさが異なる。なお、上述したようなサイズのＰＯＰパッケージであれば要求される成形誤差に応じて直径0.5ｍｍ〜2ｍｍ程度の粒体樹脂６が利用可能である。また、キャビティの容積が大きなパッケージであれば、粒体樹脂６の大きさはこれに応じて大きくすることができる。

本発明にかかる粒体樹脂６は、一例として、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤（フィラー）等を配合した原料を溶融混練装置で混練し押出した後、成形用ロールを通過させるなどの成形工程を経ることで製造可能である。また、粒体樹脂６は、大きさ又は重量が均一に成形されている必要があるが、その精度は成形過程で所定の平均粒径を目標値として製造することでこの平均粒径に対して大きく外れていなければ成形は可能である（ただし、粒体樹脂６を個別に計量し粒を揃えておいたほうが好ましい）。即ち、粒体樹脂６の１個１個に誤差があってもそれぞれの平均粒径に対する誤差が互いに相殺される。このため、全体として誤差を問題にならない程度に小さくすることができる。

樹脂供給ハンドラ７の内部には粒体樹脂６が充填されるホッパー７ａが内蔵されており、シャッター７ｂを開放することでホッパー７ａの底部を開口して下型キャビティ凹部３ｂに粒体樹脂６を供給することができるようになっている。ホッパー７ａは、下型３の下型キャビティ凹部３ｂのレイアウトに応じて樹脂供給ハンドラ７に設けられている。各ホッパー７ａには、下型キャビティ凹部３ｂの容積に応じて１回分の樹脂モールドに必要な分量の粒体樹脂６が収容可能となっている。このように、各下型キャビティ凹部３ｂに供給する粒体樹脂６が各ホッパー７ａに個別に収容されているため、粒体樹脂６の供給数を確実に同数にすることができ、各キャビティにおける個別の樹脂供給量を均一にすることができる。なお、１回分の樹脂モールドに必要な分量の粒体樹脂６を各ホッパー７ａに投入するための構成として、粒体樹脂６の貯留装置から管路を介して各ホッパー７ａに供給する構成を採用できる。この場合、管路内において粒体樹脂６の吐出数を計数し、供給数が所定値に達したときに管路を閉じれば、正確な個数の計数が可能である。このように、上述した粒体樹脂６を用いた場合、１個のキャビティ凹部３ｂに供給する粒体樹脂６の計量は短時間で済むため、キャビティ凹部３ｂが多いモールド金型１を用いたときには樹脂計量に要する時間を大幅に短縮することができる。

また、各ホッパー７ａには、その下方開口にシャッター７ｂが開閉可能に設けられている。シャッター７ｂは一対の板体が開口中央部において接離動することでホッパー７ａの下方開口を開閉する。シャッター７ｂは、粒体樹脂６の供給時に開口中央部から開放することで下型キャビティ凹部３ｂの中央に対して粒体樹脂６を供給可能となっている。

また、１回分の樹脂モールドに必要な樹脂量を計数しながらシャッター７ｂの開閉によって供給するようになっていても良い。さらに、シャッター７ｂとしてはホッパー７ａからの粒体樹脂６の供給を止められる構成であれば他の構成を採用してもよい。
尚、樹脂供給ハンドラ７は、粒体樹脂６のみを供給するだけでなく、ワークＷを上型２に供給するようになっていてもよい。また、ホッパー７ａ上方において粒体樹脂６の充填時に開放可能な蓋体を備えることで上型２からの輻射熱により粒体樹脂６のホッパー７ａ内での溶融を防止する構成を採用することもできる。また、樹脂供給前に粒体樹脂６がホッパー７ａ内で溶融するのを防止するために、ペルチェ素子のような冷却素子やその他の冷却手段を用いてホッパー７ａ内を冷却する冷却機構を備えてもよく、樹脂供給ハンドラ７を断熱構造としてもよい。

次に、圧縮成形方法について図１乃至図３を参照して説明する。なお、以下の説明において、粒体樹脂６が溶融した樹脂を「溶融樹脂６」と称する場合がある。
図１（ａ）において、型開きしたモールド金型１には、図示しない搬送装置によってワークＷが半導体チップ搭載面を下向きにして上型クランプ面２ｂに吸着保持されている。
樹脂供給ハンドラ７によって粒体樹脂６が下型３に搬入される。下型クランプ面３ａにはリリースフィルム５が吸着保持されている。尚、下型キャビティ凹部３ｂの底部を構成する可動キャビティ駒３ｃはキュア時のキャビティ底部の位置（成形位置）より退避した退避位置にある。同図に示すように、リリースフィルム５は、下型キャビティ凹部３ｂの形状に沿うように吸着しておくことが好ましい。これにより、下型キャビティ凹部３ｂ内で粒体樹脂６を収容できる容積がリリースフィルム５を張ることで減少するのを最小限にして粒体樹脂６を供給し易くすると共に、粒体樹脂６を加熱し易くして成形時間を短縮することができる。

図１（ａ）に示すように、ホッパー７ａと下型キャビティ凹部３ｂとを位置合わせした状態で、図１（ｂ）に示すようにシャッター７ｂを同期して開放することでホッパー７ａより粒体樹脂６が下型キャビティ凹部３ｂに一括して供給される。ホッパー７ａには１回分の成形に必要な粒体樹脂６が予め計数されて収容されている。粒体樹脂６は、可動キャビティ３ｃが退避位置にあるため、下型キャビティ凹部３ｂから零れ出すことはない。また、シャッター７ｂを一括して開放し粒体樹脂６を同時に供給することにより、下型キャビティ凹部３ｂにおいて同時に加熱を開始させて均一に加熱することができ、溶融及び硬化の状態を均一にすることができる。また、シャッター７ｂが中央から外側に離れるように動作して開放することで中央に優先的に供給することができる。このため、例えばシャッターを一方向に向けて開放するような構成と比較して、下型キャビティ凹部３ｂに均一に供給することができるほか、下型キャビティ凹部３ｂの外側に投下されてしまうような事態を確実に防止することができる。

樹脂供給ハンドラ７がモールド金型１より退避移動すると、図２（ａ）に示すように上型２に接続する減圧機構４を作動させながら、下型３を上昇させて型閉じを行う。上型クランプ面２ｂに設けられたシール材２ｃが下型クランプ面３ａにリリースフィルム５を介して当接したときから金型空間を外部から遮断して脱気しながら減圧空間が形成される。このように、減圧空間内で昇温するため、粒体樹脂６に含まれる余剰成分を十分に排出した上で成形するので溶融樹脂６にボイドの少ない高い成形品質を維持することができる。また、図２（ｂ）に示すように、下型キャビティ凹部３ｂに供給された粒体樹脂６は、昇温された金型に加熱されて溶融状態となる。

尚、コンプレッサを備える構成とした場合には、閉鎖空間内に金型温度よりも高温の気体を吹き込んで充填し粒体樹脂の溶融を補助する構成を採用することもできる。この場合、粒体樹脂６を用いているため微粉がほとんど含まれておらず、閉鎖空間内に気体を吹き込んで対流が発生しても、微粉が金型内で舞い上がって金型内に付着しフラッシュばりの原因となったりメンテナンス上で問題となったりすることがない。

図３（ａ）に示すようにシール材２ｃがさらに圧縮されて、ワークＷが上型クランプ面２ｂと下型クランプ面３ａに挟み込まれた状態で型閉じ動作が完了する。このとき、ワークＷの半導体チップＴは下型キャビティ凹部３ｂ内の溶融樹脂６に浸漬し始める。

次に、図３（ｂ）に示すように、可動キャビティ駒３ｃを退避位置から上昇させて、キャビティの深さを基板Ｋ上に成形するパッケージ部分の厚みとなるようにキャビティ底部が溶融樹脂６を所定の樹脂圧で加圧する成形位置まで上昇させる。これによって、キャビティ内に溶融した溶融樹脂６を所定樹脂圧に保圧して加熱硬化（キュア）させる。

このように、本実施形態では、通常の顆粒樹脂のように微粉末が飛散したり液状樹脂のように加熱硬化が進行したりすることがなく容易に取り扱うことができる。また、樹脂特性が同一であって大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂を計数するだけで各キャビティ凹部の容量に応じて供給できるので、通常の顆粒樹脂や液状樹脂のように樹脂量を計量する必要がなく樹脂供給動作を迅速かつ簡略にすることができ、しかもキャビティごとの樹脂供給量を高精度に均一量とすることができる。よって、フラッシュばりを防止し、成形品質を向上させることができる。

また、粒体樹脂６を使用した場合、その形状に起因して必然的に粒体樹脂６どうしに隙間が生じるため、下型キャビティ凹部３ｂの容積をはみ出して供給されることが想定されるが、下型キャビティ凹部３ｂの底部を予め拡大するように可動キャビティ駒３ｃを退避位置へ移動させておくことにより、粒体樹脂６が下型キャビティ凹部３ｂの縁よりも低い位置に充填することにより樹脂フラッシュを防いで、精密な樹脂量で樹脂モールドすることができる。また、モールド金型クランプ後に可動キャビティ駒３ｃを成形位置へ移動させて加熱硬化させるので、狙い通りのパッケージ部の厚さでモールドすることができる。

可動キャビティ駒３ｃを含む金型クランプ面がリリースフィルム５で覆われているので、下型キャビティ凹部３ｂに粒体樹脂６が供給されて溶融した状態で可動キャビティ駒３ｃが退避位置から成形位置へ移動しても、溶融した樹脂が金型間の隙間に漏れ出ることがない。また、基板Ｋにおける微小な凹凸を塞いで成形できるので、フラッシュばりを確実に防止することができる。

［第２実施例］
次に圧縮成形方法及び装置の他例について図４乃至図６を参照して説明する。実施例１と同一部材には同一番号を付与して説明を援用するものとし、異なる構成を中心に説明する。ワークＷは、基板Ｋに半導体チップＴなどが基板実装されたものが用いられる。上述した実施例では、下型３のキャビティ底部を構成する可動キャビティ駒３ｃが設けられていた。本実施例では図６に示すように、キャビティ凹部３ｂの底部外周を形成する可動キャビティ駒３ｃを備えている。図４（ａ）に示すように可動キャビティ駒３ｃを含む下型クランプ面３ａはリリースフィルム５に覆われている点は同様である。また、粒体樹脂６がキャビティ凹部３ｂに供給される際には、可動キャビティ駒３ｃはキャビティ底部より下方に退避した退避位置にある。

図４（ａ）は、図示しない樹脂供給ハンドラ７によって粒体樹脂６が下型キャビティ凹部３ｂに供給され、モールド金型１が型閉じ動作を開始した状態を示す。キャビティ凹部３ｂに供給された粒体樹脂６は、当該キャビティ凹部３ｂの底部外周を形成する可動キャビティ駒３ｃを退避させておくことで、粒体樹脂６が積み上がったとしてもキャビティ内よりこぼれることなく供給することができる。

上型クランプ面２ｂに設けられたシール材２ｃが下型クランプ面３ａにリリースフィルム５を介して当接したときから金型空間を外部から遮断して脱気しながら減圧空間が形成される。このように、減圧空間内で成形するので溶融樹脂にボイドの少ない高い成形品質を維持することができる。また、図４（ｂ）に示すように、下型キャビティ凹部３ｂに供給された粒体樹脂６は、昇温された金型によって溶融する。

図５（ａ）に示すようにシール材２ｃがさらに圧縮されて、ワークＷが上型クランプ面２ｂと下型クランプ面３ａに挟み込まれた状態で型閉じ動作が完了する。このとき、ワークＷの半導体チップＴは下型キャビティ凹部３ｂ内の溶融樹脂６に浸漬し始める。

次に、図５（ｂ）に示すように、可動キャビティ駒３ｃを退避位置から上昇させてキャビティ底部と面一となる成形位置まで上昇させる。これにより下型キャビティ凹部３ｂ内における溶融樹脂６の充填が完了する。この際に、半導体チップＴの外周側に設けられた可動キャビティ駒３ｃ上に厚く存在する溶融樹脂６が外周側において充填の完了していない領域に充填されるため、溶融樹脂６の平面方向における流動はほとんど起こさずに溶融樹脂６の充填を完了し保圧することができる。これによって、キャビティ内に溶融した溶融樹脂６を所定樹脂圧に保圧して加熱硬化（キュア）させる。
上記構成によれば、予め半導体チップＴのないキャビティ凹部３ｂの底部外周側に溶融した樹脂を集めることで樹脂の流動が少ない成形が行なえ、ワイヤーフローを防止することができる。

［実施例３］
次に圧縮成形方法及び装置の他例について図７及び図８を参照して説明する。実施例１と同一部材には同一番号を付与して説明を援用するものとし、異なる構成を中心に説明する。本実施例では、ワークＷは、半導体チップが積層されたもののように厚みの大きな半導体チップＴなどが基板Ｋに基板実装されたものが用いられる。上述した各実施例では、下型３に可動部（可動キャビティ駒３ｃ）が設けられていたが、本実施例では下型３には可動キャビティ駒３ｃのような可動部は設けられておらず、下型クランプ面３ａを覆うリリースフィルム５も省略されており、構成が簡素化されている分だけ安価な成形が可能となっている。

図７（ａ）において、型開きしたモールド金型１には、ワークＷが半導体チップ搭載面を下向きにして上型クランプ面２ｂに吸着保持されている。樹脂供給ハンドラ７によって粒体樹脂６が下型３の下型キャビティ凹部３ｂに供給される。

樹脂供給ハンドラ７がモールド金型１から退避すると、モールド金型１が型閉じ動作を開始する。図７（ｂ）に示すように、減圧機構４を作動したまま上型クランプ面２ｂに設けられたシール材２ｃが下型クランプ面３ａに当接したときから金型空間を外部から遮断して脱気しながら減圧空間が形成される。このように、減圧空間内で成形するので溶融樹脂にボイドの少ない高い成形品質を維持することができる。また、図８（ａ）に示すように、下型キャビティ凹部３ｂに供給された粒体樹脂６は、昇温された金型によって溶融する。

図８（ｂ）に示すようにシール材２ｃがさらに圧縮されて、ワークＷが上型クランプ面２ｂと下型クランプ面３ａに挟み込まれた状態で型閉じ動作が完了する。このとき、ワークＷの半導体チップＴは下型キャビティ凹部３ｂ内の溶融樹脂６に浸漬する。この状態で、更に金型のクランプ力を上昇させることで、基板Ｋの弾性により下型キャビティ凹部３ｂの容積を減少させることでキャビティ内に溶融した溶融樹脂６を所定樹脂圧に保圧して加熱硬化（キュア）させる。尚、本実施形態のように厚みが大きく下型キャビティ凹部３ｂ内の容積において大きな部分を占めるような半導体チップＴを封止する際には、可動キャビティ駒３ｃを設けない構成であっても下型キャビティ凹部３ｂ内に溶融樹脂６を充填し保圧することができる。

尚、加熱硬化後の成形品は、下型３に公知のエジェクタピン機構を設けて基板Ｋをエジェクタピンで突き上げることで、下型３から離型させることができる。本実施例のような構成では、可動キャビティ駒３ｃを用いる上述した実施例とは異なり、下型キャビティ凹部３ｂ内の容積を変化させられる量が少ないため、体積が均一な半導体チップＴを基板実装したワークＷを使用するのが好ましい。

図９（ａ）〜（ｃ）は他例に係る樹脂供給方法の断面図である。
樹脂供給ハンドラ７には同一粒径の粒体樹脂６だけでなく異なる粒径の複数種類の粒体樹脂６を供給するようにしても良い。そして、下型キャビティ凹部３ｂ内には、粒径の異なる粒体樹脂６を組み合わせて全体の容積又は重量がキャビティ容量に合わせて計数されて供給されるようにしても良い。

例えば、図９（ａ）において、下型キャビティ凹部３ｂ内に供給されたに臨むワーク（半導体チップＴ若しくは基板Ｋ）との間隔が広い領域には比較的大径の粒体樹脂６ａを供給し、間隔が狭い領域には小径の粒体樹脂６ｂを供給して充填される樹脂容量に応じたサイズの粒体樹脂６を効率よく供給するようにしても良い。この場合、例えば同図に示すように外側に比較的大径の粒体樹脂６ａを配置し内側に比較的小径の粒体樹脂６ｂを配置するようなときには、この配置に応じて複数の粒体樹脂６ａ，６ｂをそれぞれ吸着可能な吸着部を粒体樹脂６ａ，６ｂの個数だけ備えた樹脂供給ハンドラを使用し、下型キャビティ凹部３ｂ上において吸着解除することで供給する構成を採用すればよい。

図９（ｂ）は、下型キャビティ凹部３ｂに供給された粒体樹脂６ａ，６ｂが下型３によって溶融し、溶融樹脂６に凹状のメニスカスが形成された状態を示す。この状態で上型２と下型３がワークＷをクランプした状態を図９（ｃ）に示す。半導体チップＴが、溶融樹脂６に浸漬され、所定樹脂圧に保圧されたまま加熱硬化される。
これにより、圧縮成形の際に溶融樹脂６の移動量を極力減らすことができる。このように複数種類の粒体樹脂６を使用する場合にもそれぞれを計数するだけの簡易な構成で高精度に樹脂供給することができる。

［第４実施例］
次に圧縮成形方法及び装置の他例について図１０乃至図１１を参照して説明する。実施例１と同一部材には同一番号を付与して説明を援用するものとし、異なる構成を中心に説明する。上述した実施例では、下型３にキャビティ凹部３ｂが設けられていた。本実施例では図１０に示すように、キャビティ凹部３ｂの側壁を形成するキャビティプレート４０を備え、下型３０に載置されたワークＷとキャビティプレート４０とによって下型３０側にキャビティ凹部３ｂが形成される。上型２０は、キャビティの配置に対応して複数設けられて個別に昇降可能に構成された可動キャビティ駒２１と、可動キャビティ駒２１が挿入可能な挿入孔が形成された上型クランパ２２とを備えている。可動キャビティ駒２１及び上型クランパ２２は、図示しないベースにスプリングを介して別個に支持されている。上型２０のパーティング面にはその形状に倣うようにリリースフィルム５が吸着保持されている。

キャビティプレート４０には、ワークＷに基板実装された半導体チップＴの配置に対応するように複数のキャビティ孔４１が設けられている。キャビティ孔４１は、その下方においてキャビティ凹部３ｂの側壁を構成する成形部４１ａと、上型２０の可動キャビティ駒２１に対してキャビティ孔４１を位置決めするための位置決め凹部４１ｂとで構成されている。位置決め凹部４１ｂは、成形部４１ａよりも断面形状（孔径）が大きく形成されており、型閉じ状態で上型２０の挿入孔の周囲に突起状に形成された位置決め凸部２２ａが位置決め凹部４１ｂに挿入される（凹凸嵌合する）ことで、上型２０の可動キャビティ駒２１に対するキャビティ孔４１（成形部４１ａ）の位置を位置決めする。下型３０は、ワークＷが載置される下型インサート３１と、下型インサート３１を囲うように配置された下型クランパ３２とを備えている。下型インサート３１及び下型クランパ３２は、図示しないベースにスプリングを介して別個に支持されている。下型クランパ３２には、キャビティプレート４０が載置される位置を避けて開口する真空吸引路３２ａが形成されており、その外周側にはシール材３２ｂが設けられている。

図１０（ａ）は、粒体樹脂６が下型キャビティ凹部３ｂに供給された状態を示す。この際に、下型３０の下型インサート３１に載置されたワークＷにキャビティプレート４０が重ねられた状態になることにより、下型３０側に粒体樹脂６を供給可能な下型キャビティ凹部３ｂが形成される。この場合、キャビティプレート４０の成形部４１ａは、キャビティ凹部３ｂに供給された粒体樹脂６が成形部４１ａの上端部の高さを越えない高さとなるように設定するのが好ましく、少なくとも粒体樹脂６が位置決め部に乗り上げない高さに設定しておくこと必要がある。これにより、粒体樹脂６がキャビティ内からこぼれ出ず、こぼれ出した粒体樹脂６を挟み込んで発生する樹脂ばりを確実に防止することができる。

図１０（ｂ）に示すように、下型クランプ面に設けられたシール材３２ｂが上型クランプ面にリリースフィルム５を介して当接したときから金型空間を外部から遮断して脱気しながら減圧空間が形成される。粒体樹脂６は、昇温された金型によって溶融させられると共に余剰成分が排出される。さらに型閉じすることで図１１（ａ）に示すようにシール材がさらに圧縮されて、キャビティプレート４０が上型クランプ面と下型クランプ面に挟み込まれた状態となり型閉じ動作が完了する。この際に、上型２０の位置決め凸部２２ａがキャビティプレート４０の位置決め凹部４１ｂに挿入されることで、上型２０の可動キャビティ駒２１に対するキャビティ孔４１（成形部４１ａ）の位置が位置決めされる。

次に、図１１（ｂ）に示すように、可動キャビティ駒２１を初期位置（上述の「退避位置」に相当）から成形位置まで下降させてキャビティ孔４１の成形部４１ａに挿入することで溶融樹脂６を加圧し、下型キャビティ凹部３ｂ内における溶融樹脂６の充填が完了する。この際に、キャビティ内にて溶融樹脂６を所定樹脂圧に保圧し加熱硬化（キュア）させる。以上の構成によれば、上記の実施例と同様に、迅速かつ簡略に樹脂供給動作を行え、樹脂供給量を高精度に均一量とすることができ、フラッシュばりも防止して成形品質を向上させることもできる。また、キャビティプレート４０の厚み（具体的には成形部４１ａの深さ）を変更することで成形品におけるパッケージ厚を簡易に変更することができる。

尚、位置決め凹部４１ｂ及び位置決め凸部２２ａを用いてキャビティ孔４１の位置を調整する構成を採用したが本発明はこれに限定されず、上型２０又は下型３０に立設した位置決めピンをキャビティプレート４０に設けた位置決め孔に挿入することで位置決めしてもよい。

尚、粒体樹脂６の供給は上述の実施形態と同様にモールド金型１内で行うことができる。また、キャビティプレート４０が重ねられたワークＷに対してモールド金型１の外部で粒体樹脂６を供給し、モールド金型１に一括して搬入する構成としてもよい。この場合、モールド金型１の外部では単に粒体樹脂６を供給するだけとしてもよく、キャビティプレート４０が重ねられたワークＷと粒体樹脂６をプリヒートして溶融させてから搬入してもよい。

尚、上型２０は、上記の可動キャビティ駒２１に替えてキャビティ孔４１に挿入することで溶融樹脂６を加圧する凸部を固定的に備える構成としてもよい。また、キャビティ凹部４１に可動キャビティ駒２１に相当する部分を挿入することなくフラットなキャビティプレート４０をクランプしキャビティプレート４０の弾性により下型キャビティ凹部３ｂの容積を減少させることで樹脂圧を加える構成としてもよい。

上述した実施例は、粒体樹脂６として球状の樹脂について説明したが、大きさ及び重量が均一ならば、球状に限らず他の形状（多面体状、非球面体、柱状体など）であっても良い。ただし、搬送や計数などの際に欠けが生じるのを防止するために鋭角部分のない形態が好ましい。また、特性の異なる複数種類の粒体樹脂６を所定の割合で混合し使用することでパッケージの特性を調整することもできる。例えば、フィラーの配合量が異なる２種類の粒体樹脂６を必要個数に対して半数ずつ使用することで、パッケージにおけるフィラーの配合量を適宜調整するといったことも可能である。このように、要求される成形品質に応じて各種配合原料の配合割合を変えることで、最適な組成を確認したうえで量産化したり、個別製品で要求される組成を装置内で指示して変更したりして対応するといった使用も可能である。

この場合、ホッパー７ａに対して粒体樹脂６を投入する際に特性の異なる複数種類の粒体樹脂６を所定の割合で投入し混合して、混合された粒体樹脂６を下型キャビティ凹部３ｂに供給すればよい。また、各ホッパー７ａ内には樹脂特性が均一な粒体樹脂６を投入し、複数のホッパー７ａから投入することで、特性の異なる複数種類の粒体樹脂６を下型キャビティ凹部３ｂに供給する構成を採用することもできる。

尚、上述した実施例においては、下型キャビティ凹部３ｂに粒体樹脂６を供給する構成について説明したが本発明はこれに限定されず上型２に設けたキャビティを用いて成形する場合に粒体樹脂６を使用する構成を採用してもよい。また、キャビティは必ずしも複数ある必要はなく単一のキャビティが設けられたモールド金型１に対して粒体樹脂６を供給し成形してもよい。この場合でも、フラッシュばりの防止など上述した各実施形態と同様の作用効果を奏することができ、成形品質を向上させることができる。

尚、上述した実施例においては、粒体樹脂６を計数する構成について説明したが本発明はこれに限定されず粒体樹脂６を計量する構成を採用してもよい。即ち、液状樹脂や通常の顆粒樹脂とは異なり、粒体樹脂６を１個ずつ吐出するだけで計量装置内における微小量での吐出が可能であり、液状樹脂や顆粒樹脂と比較して簡易な構成での高精度な樹脂供給手段が構成できる。さらに、粒体樹脂６を計数したうえで計量して供給してもよい。これにより、計数後の粒体樹脂６を計量することで信頼性を向上させる構成を採用してもよい。

Ｗ ワーク １ モールド金型 ２ 上型 ２ａ 真空吸引路 ２ｂ 上型クランプ面 ２ｃ シール材 ３ 下型 ３ａ 下型クランプ面 ３ｂ 下型キャビティ凹部 ３ｃ，２１ 可動キャビティ駒 ４ 減圧機構 ５ リリースフィルム ６，６ａ，６ｂ 粒体樹脂 ７ 樹脂供給ハンドラ ７ａ ホッパー ７ｂ シャッター ２０ 上型 ２２ 上型クランパ ２２ａ 位置決め凸部 ３０ 下型 ３１ 下型インサート ３２ 下型クランパ ３２ａ 真空吸引路 ３２ｂ シール材 ４０ キャビティプレート ４１ キャビティ孔 ４１ａ 成形部 ４１ｂ 位置決め凹部

Claims (10)

1. 大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂を、型開きしたモールド金型に形成された複数のキャビティ凹部のキャビティ容量に応じて計数されて各キャビティ凹部に一括して同時に供給する樹脂供給工程と、
   前記モールド金型に前記キャビティ凹部と対応する位置にワークを保持して前記モールド金型をクランプする工程と、
   前記キャビティ凹部内に供給されて溶融した樹脂を所定樹脂圧に保圧して加熱硬化させる工程と、
   を含むことを特徴とする圧縮成形方法。
2. 前記モールド金型をクランプする工程において、前記モールド金型内を脱気することで減圧する請求項１記載の圧縮成形方法。
3. 前記キャビティ凹部の底部を形成する可動キャビティ駒を備えたモールド金型を使用し、
   前記可動キャビティ駒が退避位置で前記粒体樹脂が供給され、モールド金型クランプ後に前記可動キャビティ駒を成形位置へ移動させて所定樹脂圧に保圧して加熱硬化させる請求項１又は請求項２記載の圧縮成形方法。
4. 前記可動キャビティ駒を含む金型クランプ面をリリースフィルムで覆う工程を有する請求項３記載の圧縮成形方法。
5. 前記キャビティ凹部の底部外周を形成する可動キャビティ駒を備えたモールド金型を使用し、当該可動キャビティ駒を含む金型クランプ面をリリースフィルムで覆う工程を有し、
   前記可動キャビティ駒が退避位置で前記粒体樹脂が供給され、モールド金型クランプ後に前記可動キャビティ駒をキャビティ底部と面一となる成形位置へ移動させて所定樹脂圧に保圧したまま加熱硬化させる請求項１又は請求項２記載の圧縮成形方法。
6. 前記キャビティ凹部内には、外周側に比較的大径の粒体樹脂を供給し、それより内側に比較的小径の粒体樹脂を組み合わせて供給し、全体の供給量がキャビティ容量に応じて計数されて供給される請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の圧縮成形方法。
7. ワークを保持する一方の金型と、
   大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂がキャビティ容積に応じて計数されて供給される複数のキャビティ凹部と、前記キャビティ凹部の底部を形成する可動キャビティ駒と、当該可動キャビティ駒を含む金型クランプ面を覆うリリースフィルムと、を有する他方の金型と、を有するモールド金型と、を備え、
   型開きした前記モールド金型において前記可動キャビティ駒が退避位置で、計数された前記粒体樹脂が前記リリースフィルムに覆われた前記複数のキャビティ凹部に一括して同時に供給され、前記ワークを保持する前記一方の金型と前記他方の金型とでワークをクランプして前記可動キャビティ駒を成形位置へ移動させて溶融樹脂を所定樹脂圧に保圧したまま加熱硬化させることを特徴とする圧縮成形装置。
8. ワークを保持する一方の金型と、
   大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂がキャビティ容積に応じて計数されて供給される複数のキャビティ凹部と、前記キャビティ凹部の底部外周を形成する可動キャビティ駒と、当該可動キャビティ駒を含む金型クランプ面を覆うリリースフィルムと、を有する他方の金型と、を有するモールド金型と、を備え、
   型開きした前記モールド金型において前記可動キャビティ駒が退避位置で、計数された前記粒体樹脂が前記リリースフィルムに覆われた前記複数のキャビティ凹部に一括して同時に供給され、前記ワークを保持する前記一方の金型と前記他方の金型とでワークをクランプして前記可動キャビティ駒をキャビティ底部と面一となる成形位置へ移動させて所定樹脂圧に保圧したまま加熱硬化させることを特徴とする圧縮成形装置。
9. 前記一方の金型が他方の金型に型閉じする際に金型内部空間を外部と遮断された減圧空間が形成される減圧機構を備えた請求項７又は請求項８記載の圧縮成形装置。
10. 請求項１乃至請求項９記載の型開きしたモールド金型の一方に形成された各キャビティ凹部に供給する樹脂供給ハンドラであって、
    大きさ及び重量が均一に成形された粒体樹脂をキャビティ容量に応じて計数されてキャビティ毎に個別に収容するホッパーと、
    当該ホッパーの下方に開閉可能に配置されて開放することで前記キャビティに前記粒体樹脂を供給するシャッターと、を備え、
    前記シャッターが一括して開放することにより前記ホッパーに収容された粒体樹脂がキャビティ毎に供給されることを特徴とする樹脂供給ハンドラ。

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