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JP6981935B2 - モールド金型及びそれを備えた樹脂モールド装置 - Google Patents

モールド金型及びそれを備えた樹脂モールド装置 Download PDF

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Description

本発明は、モールド金型及びそれを備えた樹脂モールド装置に関する。
近年、ワークの薄型化が進行し、モールド樹脂が充填されるキャビティが薄くなる一方樹脂モールドエリア（ワークサイズ）が拡大する傾向にある。また、半導体装置の高速化を図る観点から半導体チップ（以下単に「チップ」と称する）を基板にワイヤを介さずにバンプにより端子接続するフリップチップ接続をする製品が多くなってきている。このため、チップと基板間の狭い隙間にアンダーフィルモールドする必要がある。また、チップの発熱を放熱する必要性から、チップ表面を露出させて樹脂モールドするニーズもある。一例として露出させた面に放熱板を接着することで放熱効果が得られる。更には製造コストを下げる狙いから、ワークサイズが例えば１００×３００ｍｍ以下のストリップ基板タイプであったものから、より大型な円形状の半導体ウエハ状の上に配線パターンが形成された基板にチップをフリップチップ接続した例等がある。なお、数々の半導体製造方法があるため、一例を挙げると熱可塑性のテープを半導体ウエハ状の円形キャリアに貼り付けて、更にテープの上にチップを貼り付け、モールド成形後にキャリアとテープを剥がした後に、チップの端子側に再配線層を接続する、所謂eWLB (embedded Wafer Level Ball Grid Array)等もある。この場合、チップ背面側を露出させて樹脂モールドする要求がある。即ち、ワークが円形状のキャリアでありチップの放熱性を高めるためチップ露出を実現した樹脂モールドを行うことが要求されている。なお、今後は更なるコストダウン要求から円形状のワークよりさらに大きな四角形大判ワークでチップ露出成形する要求も出てくると思われる。
上述したチップを熱剥離性テープを介してキャリアの上にフリップチップ接続したワークを樹脂モールドする場合、薄く狭い箇所にモールド樹脂を注入するため、樹脂圧を加えやすいトランスファ成形が用いられるが、樹脂の未充填エリアやボイドが発生し易い傾向にある。モールド樹脂の未充填やボイドを発生させないためには、キャビティ凹部内若しくはモールド樹脂から排出されるエア成分を効率よく排出させることが必要になる。このため、キャビティ凹部に接続するエアベント溝を大きく形成して吸引力を高めることが考えられるが、エアベント溝を大きくすると、樹脂漏れが発生し易くなる。そこで、エアを排出し易くかつモールド樹脂を漏れないようにする必要がある。
そこで、モールド金型からエアを排出し易くし、かつモールド樹脂を不要な箇所に漏れないようにするため、ワーク（基板）上若しくは金型上に設けられたエアベント上に可動ピン（シャットオフピン）を設けたモールド金型を提案した（特許文献１：特開２０１２−１９２５３２号公報，特許文献２：特開２０１７−２０９９０４号公報参照）。
特開２０１２−１９２５３２号公報 特開２０１７−２０９９０４号公報
しかしながら、可動ピンを金型上に配置した場合には、モールド樹脂の樹脂路がワーク端部（例えば半導体ウエハやキャリアの外周面）を跨いで形成されているため、面取りしてあるワークの外周面と金型面の隙間に漏れるおそれがある。
また、可動ピンをワーク（半導体ウエハやキャリア）上に配置した場合には、ワークの外周端部近傍までチップが配置されるため、キャビティ凹部が設けられた金型で半導体ウエハの外周端部近傍でクランプすることになり、可動ピンをワーク上に配置することができない。
以下に述べるいくつかの実施形態に適用される開示は、上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ワーク上のモールドエリアを可及的に広くすると共に、エアを排出し易くし、かつモールド樹脂を不要な箇所に漏れないようにするモールド金型を提供し、該モールド金型を備えることで樹脂充填性を改善し成形品質を向上させた樹脂モールド装置を提供することにある。
以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
即ち、第一の金型と第二の金型でワークがクランプされ、モールド樹脂が前記第一の金型及び前記第二の金型のいずれかに形成されたキャビティ凹部へ圧送りされるモールド金型であって、前記キャビティ凹部の底部を形成するキャビティ駒と、前記キャビティ駒の周囲に配置され前記キャビティ凹部の側部を形成するクランパが互いに相対移動可能に設けられ、前記クランパには、前記キャビティ凹部に接続してエア若しくはモールド樹脂或いは双方の移動通路となるエアベント溝が彫り込まれており、当該エアベント溝を開閉するシャットオフピンがワーク外周端面と金型クランプ面との境界を跨いで前記エアベント溝内に進退動可能に配置されていることを特徴とする。
このように、シャットオフピンを金型クランプ面とワーク外周端面との境界を跨いでエアベント溝内に進退動可能に配置されていると、ワーク上に形成されるモールドエリアを可及的に広くすることができる。また、シャットオフピンを開放してキャビティ凹部内からエアベント溝を通じてエアを排出しながらモールド樹脂をキャビティ凹部内に充填し、モールド樹脂がキャビティ凹部よりエアベント溝に溢れ出すとシャットオフピンを閉鎖することでモールド樹脂を不要な箇所に漏れないようにすることができる。
前記エアベント溝には吸引孔が接続されており、当該吸引孔より前記キャビティ凹部内のエアが吸引されて減圧されることが好ましい。
これにより、モールド金型が型閉じされるとキャビティ凹部内に減圧空間を形成して樹脂モールドすることができ、モールド金型からエアを排出し易くすることができる。
円形状の前記ワークの外形である円弧線上に前記シャットオフピンの中心が配置され、前記クランパに対して相対移動可能に設けられていてもよい。
これにより、ワーク外形線上に沿ってシャットオフピンの中心が配置されるので、シャットオフピンはワークとクランパのクランプ面との境界を跨いでクランパに対して相対移動可能に配置されるので、ワーク上のモールドエリアを可及的に広くするとともにモールド樹脂がワーク端面とモールド金型の隙間に漏れるのを防ぐことができる。
前記キャビティ凹部及び前記エアベント溝を含む金型クランプ面にはリリースフィルムが吸着保持されていてもよい。
これにより、フィルムによる金型メンテナンスの簡略化と、シャットオフピンの押圧によりフィルムが弾性変形してワーク外周端面とクランパのクランプ面との境界を押さえるので、樹脂漏れを確実に防ぐことができる。
他のモールド金型においては、第一の金型及び第二の金型のいずれかに形成されたキャビティ凹部に連なるエア若しくはモールド樹脂或いは双方の移動通路となるようにワーク端部に重なり配置される架橋部を備えかつ金型クランプ面に対して金型開時は離間するように上動支持された可動駒を具備し、前記可動駒は、型開放状態で金型クランプ面より離間しており、型閉じ動作により前記可動駒が押し下げられて前記架橋部により前記ワーク端部が挟み込まれてクランプされ、前記架橋部と金型ランナゲート又はエアベントとの間で樹脂路又はエアベント路が形成されることを特徴とする。
これにより、キャビティ凹部に連なるエア若しくはモールド樹脂の移動通路に可動駒が配置され、様々な金型のレイアウトを採用しても、ワーク上のモールドエリアを可及的に広くすると共に、エアを排出し易くし、かつモールド樹脂を不要な箇所に漏れないようにすることができる。
この場合、可動駒は、キャビティ凹部に架橋部が接続するように形成されたポット駒、ランナゲート駒、エアベント駒のいずれであってもよい。
また、少なくとも一つのポット孔が形成されたポット駒が金型クランプ面に対して金型開時に離間するように支持されており、前記ポット駒は前記ワーク端部に重なり配置される架橋部を備え、型閉じ動作によりクランパにより前記ポット駒が押し下げられて前記架橋部により前記ワーク端部が挟み込まれてクランプされ、前記架橋部と金型ランナゲート又はエアベントとの間で樹脂路又はエアベント路が形成されるようになっていてもよい。
これにより、トランスファ成形を行うにあたり、ポットからキャビティ凹部にモールド樹脂を圧送りする際に、架橋部上を樹脂が通過するのでワーク端面で樹脂漏れするおそれがなくなる。
上述したいずれかのモールド金型を備えた樹脂モールド装置においては、ポット内に装填されたモールド樹脂をキャビティ凹部に圧送りするプランジャの高さ位置に応じて、シャットオフピンがエアベント溝を開放位置から閉鎖位置へ切り替えてトランスファ成形することを特徴とする。
或いは、金型の高さ位置に応じて、シャットオフピンがエアベント溝を開放位置から閉鎖位置へ切り替えてトランスファ成形若しくは圧縮成形することを特徴とする。
これにより、高さが低くて広いモールドエリアに樹脂圧を加えながらボイドや未充填エリアが発生することなくモールド樹脂を充填することができ、樹脂充填性を向上させると共に樹脂漏れも発生しないので成形品質を向上させることができる。
ワーク上のモールドエリアを可及的に広くすると共に、エアを排出し易くし、かつモールド樹脂を不要な箇所に漏れないようにするモールド金型を提供することができる。
また、上記モールド金型を備えることで樹脂充填性を改善し成形品質を向上させた樹脂モールド装置を提供することができる。
トランスファ成形による樹脂モールド装置のモールド金型を中心とした断面説明図である。 図１に続く樹脂モールド工程の説明図である。 図２に続く樹脂モールド工程の説明図である。 図３に続く樹脂モールド工程の説明図である。 図５（ａ）は上型平面図、図５（ｂ）は下型平面図である。 シャットオフピンとワーク外形位置とのレイアウト構成を示す拡大説明図である。 図７（ａ）（ｂ）はポット駒とワーク外周端部との重なり配置を示す平面図及び断面図である。 他例に係る樹脂モールド装置の断面説明図である 図９（ａ）はランナゲートを可動駒とした樹脂モールド装置の断面説明図、図９（ｂ）はエアベントとランナゲートを可動駒とした樹脂モールド装置の断面説明図である。 エアベントを可動駒とした圧縮成形用の樹脂モールド装置の断面図である。
以下、本発明に係るモールド金型及びそれを備えた樹脂モールド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。尚、モールド金型というときは、モールドベースに各々支持された上型及び下型を指し示すものとし、型開閉機構（プレス装置）を除いたものを指し示すものとする。また、樹脂モールド装置をいうときは、モールド金型とこれを開閉する型開閉機構（一例として電動モータ及びねじ軸、又はトグルリンク機構等のプレス装置；図示せず）を少なくとも備えた装置で、さらに自動化のためには樹脂搬送装置またはワーク搬送装置、成形後のワーク搬出装置を備える装置である。トランスファ成形の場合、ポットに挿入されたプランジャを作動させるトランスファ機構、更には型閉じした際に金型内に減圧空間を形成する減圧機構等を備えているものとする。以下、モールド金型の構成を中心に説明するものとする。また、ワークＷは、チップが搭載された半導体ウエハ状の円形形状を樹脂モールドする場合を想定しているが、円形には特に限定されず、四角形や長方形であっても良い。モールド金型は、一例として下型が可動型で上型が固定型として説明するが、上型が可動型で下型が固定型であっても良く、双方が可動型であってもよい。
先ず、トランスファ成形用のモールド金型の一例について図１（ａ）及び図５（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
モールド金型１は、図示しないワーク搬送装置より搬入されたワークＷ及びモールド樹脂Ｒ１（例えば樹脂タブレットであるが、樹脂タブレットに限定されない）を上型２（第一の金型）と下型３（第二の金型）とでクランプして樹脂モールドし、成形後のワークＷ及び不要樹脂Ｒ２を図示しないワーク搬送装置により搬出されるようになっている。
先ず上型２の構成について説明する。図１（ａ）において上型ベース２ａには、その外周縁部に沿って上型ブロック２ｂが環状に吊り下げ支持されている。図５（ａ）に示すように、上型ブロック２ｂの下端面には、下型３との位置決め用の上型ロックブロック２ｃが突設されている。具体的には、矩形環状に形成された上型ブロック２ｂの２対の対向辺には、上型キャビティ凹部２ｇ（ワークＷ）の中心を通過する中心線上に上型ロックブロック２ｃ（凸型ブロック）が各々配置されている。なお、必ずしもワークＷの中心を通過する中心線上にロックブロックを配置する必要は無く、すくなくとも各辺に設ければ良い。
また、図１（ａ）に示すように、上型ブロック２ｂに囲まれた上型空間には、矩形状の上型クランパ２ｄ、円形状の上型キャビティ駒２ｅがコイルばね２ｆを介して上型ベース２ａに各々吊り下げ支持されている。上型キャビティ駒２ｅ（キャビティ底部）及びこれを囲む上型クランパ２ｄ（キャビティ側部）により上型キャビティ凹部２ｇ（図５（ａ）参照）が形成されている。
上型クランパ２ｄのクランプ面（下端面）には、上型カル２ｈ及びこれに接続する上型ランナゲート２ｉが上型キャビティ凹部２ｇに接続するように彫り込まれている。また、上型クランパ２ｄのクランプ面には、上型キャビティ凹部２ｇを介して上型ランナゲート２ｉと反対側に上型キャビティ凹部２ｇに接続する複数の上型エアベント溝２ｊが彫り込まれている。各上型エアベント溝２ｊには、シャットオフピン２ｋが開閉可能に組み付けられている。シャットオフピン２ｋは、上型ベース２ａ内にコイルばね２ｍを介して下方に向かって付勢された状態で組み付けられ、上型クランパ２ｄに上下方向に設けられた貫通孔内に挿入されている。これにより、シャットオフピン２ｋの先端（下端面）は、上型エアベント溝２ｊの溝底部と略面一となる位置で支持されている。また、上型クランパ２ｄのクランプ面には上型オーバーフローキャビティ２ｎが彫り込まれている。上型オーバーフローキャビティ２ｎは複数の上型エアベント溝２ｊと接続されている。上型オーバーフローキャビティ２ｎは、上型エアベント溝２ｊにエアを集中的に受け入れるようになっている。
また、上型キャビティ凹部２ｇやこれに接続する樹脂路を含む上型クランプ面には、リリースフィルムＦが図示しない吸引孔に吸着保持されて覆われる。ワークＷに搭載されたチップＴの表面を確実に露出成形するためには、上型キャビティ凹部２ｇに吸着保持されたリリースフィルムＦにより覆う必要があるためである。リリースフィルムＦは、リール間で長尺状に連続する長尺フィルムであっても、上型クランプ面のサイズに応じて切断された枚葉フィルムのいずれであってもよい。リリースフィルムＦは、厚さ５０μｍ程度で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、伸展性を有するもの、例えば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰフィルム、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニリジン等を主成分とした単層又は複層膜が好適に用いられる。
次に下型３の構成について説明する。
図１（ａ）において図示しない下型ベースには、その外周縁部に沿って下型ブロック３ａが環状に支持されている。下型ブロック３ａの上端面には、上型７との位置決め用の下型ロックブロック３ｂ（２個一対の直方体ブロック又は１個の凹型ブロック）が設けられている。図５（ｂ）に示すように矩形環状に形成された下型ブロック３ａの２対の対向辺には、ワークＷの中心を通過する中心線上に下型ロックブロック３ｂの凹部３ｃが各々配置されている。なお、必ずしもワークＷの中心を通過する中心線上にロックブロックを配置する必要は無く、少なくとも各辺に設ければ良く、上型ロックブロック２ｃと下型ロックブロック３ｂが組みで噛み合えば、対向辺のどこに配置しても良い。
よって、上型ロックブロック２ｃが下型ロックブロック３ｂの凹部３ｃと噛み合うことで、上型２（上型キャビティ凹部２ｇ）と下型３（ワークＷ）を位置合わせしてクランプするようになっている。
下型ブロック３ａのクランプ面には、シール材３ｄ（Ｏリング等）が環状に嵌め込まれている。下型ブロック３ａは、対向する上型ブロック２ｂのクランプ面と当接して金型内空間をシールする。下型ブロック３ａには、ポット駒３ｅ（可動駒）の下側に設けられたコイルばね３ｒにより下型ベースに対して常時上方に付勢されてフローティング支持されている。ポット駒３ｅは、モールド樹脂Ｒ１が装填されるポット孔３ｆを有しており、ポット孔３ｆ内にはプランジャ３ｇが昇降可能に挿入されている。また、ポット駒３ｅの上型ランナゲート２ｉとの対向面には、外周端部ほど板厚が薄く形成された架橋部３ｈが形成されている。この架橋部３ｈは張り出し部となっていて、セット凹部３ｊにセットされるワークＷの外周端部に一部重なり合うように（覆い被さるように）オーバーハング配置され、後述するように、ワーク外周端部上面をクランプするようになっている。ポット駒３ｅの上端は平坦な金型パーティング面と架橋部３ｈからなり略中央にポット孔３ｆが形成されている。
また、下型ブロック３ａに囲まれた金型空間には、円形状のワーク支持ブロック３ｉが下型ベースに支持固定されている。ワーク支持ブロック３ｉの上端面は、その周囲の下型ブロック３ａの上端面より高さが、ワークＷの板厚に相当する高さ分だけ低くなるように支持されている。これにより、ワークＷは、ワーク支持ブロック３ｉとこれを囲む下型ブロック３ａにより形成されたセット凹部３ｊに載置される。
図５（ｂ）に示すように、ポット駒３ｅの上端部には、セット凹部３ｊに載置されるワークＷの外周端部上に架橋部３ｈがオーバーハング状に重なり配置される。架橋部３ｈは、上型ランナゲート２ｉ（図５（ａ）参照）に対向する位置に設けられており、ワーク側外周縁部ほど板厚が薄くなるようにくさび状に形成されている。これにより、モールド樹脂Ｒ１はポット駒３ｅの上端面である架橋部３ｈと上型ランナゲート２ｉとの間を通過して上型キャビティ凹部２ｇに充填されるため、モールド樹脂Ｒ１がワークＷの外周端部上を直接通過せずにモールドすることができ、ワーク端部形状に拠らず樹脂漏れが発生することがない。
また、図５（ｂ）に示すように、ワークＷは円形のワーク端部近傍までフリップチップ接続されたチップＴが多数マトリクス配置されている。モールドエリアは薄く面積が広いためチップＴ間の水平方向の隙間やチップＴ下の隙間にモールド樹脂Ｒ１の未充填エリアを生じないように樹脂の注入バランスを確保する必要がある。このため、モールド樹脂Ｒ１の充填性を考慮すると、できるだけキャビティに接続される先端側のランナゲート幅Ｇ（図５（ａ）又は図７参照）を広く確保したい。矩形状のポット駒３ｅを円形のワークＷに重ね合わせると、架橋部３ｈのオーバーハング量Ｌ（ポット駒３ｅのワーク重なり端部よりワーク外周端部までの重なりの長さ：図７参照）が大きくなりすぎる。よって、上下型が型閉じされると、ポット駒３ｅの上端面と上型ランナゲート２ｉとの間に樹脂路が形成される。図５（ａ）及び図７のランナゲート幅Ｇ区間はポット駒３ｅ端を直線にしたが、より多くのチップＴを成形する為にはキャビティ円形状の曲線をそのまま延長した曲線凹部形状としても良い。また、ランナゲート幅Ｇは、上型カル２ｈより広がる方向に開いた拡幅形状（末広がり形状）の上型ランナゲート２ｉとなっている。
更には、ポット駒３ｅの架橋部３ｈは、型開放状態で下型クランプ面より離間しており（図１（ａ）参照）、図示しないワーク搬送装置により保持されたワークＷが架橋部３ｈの下方でセット凹部３ｊに位置決めされた後（図２（ｂ）参照）、架橋部３ｈを当該ワークＷの外周端部にオーバーラップするように重ね合わせてワークＷがモールド金型１にクランプされる。このように、ワークＷを金型構成だけではなくワーク搬送装置Ｗにより位置決めする構成としたのは、ワークＷが円形であるがゆえに、従来の矩形基板の幅寄せ機構のように移動駒等を用いてワーク端部をポット側に押動しようとしてもワークＷが大型であるがゆえに移動量（架橋部３ｈのオーバーハング量Ｌ）が多く、位置ずれやワークＷの回転が生じやすいためである。なお、下型３には、ワークＷに設けられた位置決め用のＶノッチに対応する位置決めピン３ｓを設けることで回り止め兼位置決めを行っても良い（図５（ｂ）参照）。
図１（ａ）において、ワーク支持ブロック３ｉにはセット凹部３ｊに載置されるワークＷを吸着保持する吸着孔３ｋが複数箇所に設けられている。吸着孔３ｋは図示しない吸引装置に接続されている。また、ワーク支持ブロック３ｉを貫通して移動可能な支持ピン３ｍが設けられている。支持ピン３ｍはセット凹部３ｊの底部よりピン先端部が突設された位置と、ピン先端部がワーク支持ブロック３ｉ内に退避する位置とで移動可能に設けられている。図示しないワーク搬送装置に保持されたワークＷがセット凹部３ｊに受け渡される際に複数の支持ピン３ｍのピン先端部をセット凹部３ｊより突設させておくことで、ワークＷは支持ピン３ｍに受け渡される。これにより、ワークＷをモールド金型に位置決めする際に金型面と摺動することにより傷つくことがない。尚、支持ピン３ｍを省略してもよい。
また、下型ブロック３ａのシール材３ｄより径方向内側であって、上型オーバーフローキャビティ２ｎに対向する位置に吸引孔３ｎが設けられている。吸引孔３ｎは図示しない吸引装置に接続されている。モールド金型１がシール材３ｄをクランプした状態で、吸引孔３ｎよりエア吸引することで、上型キャビティ凹部２ｇ内に残留するエアを上型エアベント溝２ｊ、上型オーバーフローキャビティ２ｎを通じて排出しながら樹脂モールドすることで、未充填エリアやボイドの発生を防いでいる。
図６にシャットオフピン２ｋとワークＷの外形位置とのレイアウト構成を示す。
上型キャビティ凹部２ｇには、エアベント溝２ｊが複数箇所（例えば３箇所）に接続され、これらは上型オーバーフローキャビティ２ｎに接続されている。シャットオフピン２ｋは、上型クランパ２ｄ内に設けられて、各エアベント溝２ｊに進退動することで各エアベント溝２ｊを各々開閉するようになっている。
シャットオフピン２ｋは、ワークＷの外周端部を跨いで配置されている。円形状のワークＷの外形である円弧線ＷＬ上にシャットオフピン２ｋの中心（円の中心）が位置するように配置され、上型クランパ２ｄに対して相対移動可能に設けられている。これにより、ワークＷ上のモールドエリアをワーク外周端部近傍まで可及的に広くするとともにモールド樹脂Ｒ１がワークＷの外周端面（セット凹部３ｊ）と下型ブロック３ａとの界面（隙間）に漏れるのを防ぐことができる。他の従来例として、ワークＷ上のエアベント溝の途中にエアベントピンを配置した例があるが、ワークＷにエアベントピンのスペースが必要になり、より多くのチップＴを封止することができない。また、ワークＷ外までエアベント溝を設けてエアベント溝の途中にシャットオフピンを配置した例があるが、樹脂をワーク外に出さなければならないため、ワークセット凹部とワーク間に樹脂が漏れる可能性が高いため、シャットオフピン２ｋをワークWに跨るように配置した。
また、シャットオフピン２ｋを開放して上型キャビティ凹部２ｇ内からエアベント溝２ｊを通じてエアを排出しながらモールド樹脂Ｒ１を上型キャビティ凹部２ｇ内に流入させ、モールド樹脂Ｒ１が上型キャビティ凹部２ｇより上型エアベント溝２ｊ、上型オーバーフローキャビティ２ｎに溢れ出し始めるとシャットオフピン２ｋを閉鎖してモールド樹脂Ｒ１をそれ以上流出させないようにすることができる。
上型エアベント溝２ｊが接続する上型オーバーフローキャビティ２ｎ（図５（ａ）参照）に対向する下型３には吸引孔３ｎ（図５（ｂ）参照）が接続されており、当該吸引孔３ｎより上型キャビティ凹部２ｇ内のエアが吸引されて減圧される。これにより、モールド金型１が型閉じしてシール材３ｄがクランプされると上型キャビティ凹部２ｇ内に減圧空間が形成されたままモールド樹脂Ｒ１が充填されるため、モールド金型１からエアを排出し易くすることができる。
上型キャビティ凹部２ｇ及び上型エアベント溝２ｊを含む上型クランプ面には図示しない吸引孔によりリリースフィルムＦが吸着保持されている。これにより、シャットオフピン２ｋの押圧によりリリースフィルムＦが弾性変形してワーク端面とモールド金型との界面を押さえるので樹脂漏れを確実に防ぐことができると共に、モールド後の樹脂との離型が容易にできる。
ここで、図１乃至図４を参照して樹脂モールド装置による樹脂モールド動作例について説明する。尚、図１（ｂ）以降には、上型ロックブロック２ｃ及び下型ロックブロック３ｂの図示が省略されている。以降特に説明に必要ない場合は、図面省略した。図１（ａ）は、モールド金型１が型開きした状態を示す。上型２のクランプ面にはリリースフィルムＦ（長尺フィルム若しくは枚葉フィルム）が供給される。また下型３においては、下型ブロック３ａより架橋部３ｈが離間するようにポット駒３ｅがコイルばね３ｒにより上方に付勢された状態にある。
図１（ｂ）は、型開きしたモールド金型１に図示しないワーク搬送装置によりワークＷ及びモールド樹脂Ｒ１（タブレット樹脂）が搬入された工程を示す。ワークＷ及びモールド樹脂Ｒ１は、ワーク搬送装置に保持され、ワークＷは下型３のセット凹部３ｊに突き出した支持ピン３ｍに受け渡され、モールド樹脂Ｒ１はポット駒３ｅのポット孔３ｆ内に装填される。尚、ワークＷとモールド樹脂Ｒ１は同一の搬送装置ではなく、別の搬送装置によりモールド金型１に搬入するようにしてもよい。
図示しないワーク搬送装置がモールド金型１外へ退避した後、図２（ａ）に示すように、上型２のクランプ面には、リリースフィルムＦが吸着保持される。また、支持ピン３ｍがワーク支持ブロック３ｉ内に退避することで、ワークＷは、セット凹部３ｊ内に収納され、吸着孔３ｋに吸着保持される。また、下型３の吸引孔３ｎからエア吸引を開始する。
図２（ｂ）に示すように、型閉じ動作が進行して、上型ブロック２ｂと下型ブロック３ａがシール材３ｄを挟み込むと、吸引孔３ｎ、上型オーバーフローキャビティ２ｎ、上型エアベント溝２ｊを通じて上型キャビティ凹部２ｇ内に減圧空間が形成される。また、ワークＷは、上型クランパ２ｄにより半導体ウエハがクランプされチップＴの表面は、リリースフィルムＦを介して上型キャビティ駒２ｅに押し当てられる。また、ポット駒３ｅは、上型クランパ２ｄにより押し下げられ、架橋部３ｈがセット凹部３ｊに供給されたワークＷの外周端部とオーバーラップするようにワーク上面端部と一部重ね合わせてクランプされる。
図３（ａ）に示すように、プランジャ３ｇを上昇させてポット孔３ｆ内で溶融したモールド樹脂Ｒ１を上型カル２ｈ、上型ランナゲート２ｉを通じて上型キャビティ凹部２ｇ内に圧送させる。このとき、モールド樹脂Ｒ１は上型ランナゲート２ｉと架橋部３ｈとの間に形成された樹脂路を通過して上型キャビティ凹部２ｇ内に圧送され、架橋部３ｈを介しているためワークＷと下型ブロック３ａとの界面（隙間）に樹脂漏れすることは無い。モールド金型１をさらにクランプすると最終樹脂圧となり、図３（ｂ）に示すようにシャットオフピン２ｋの先端が上型クランパ２ｄより相対的に突出して上型エアベント溝２ｊを遮断してモールド樹脂Ｒ１が加熱加圧されたまま保圧され硬化する。
このようにポット駒３ｅ内に装填されたモールド樹脂Ｒ１を上型キャビティ凹部２ｇに圧送りするプランジャ３ｇの高さ位置に応じて、シャットオフピン２ｋがエアベント溝２ｊを開放位置から閉鎖位置へ切り替わる。なお、プランジャ３ｇの高さ位置の他、金型のクランプ高さによりシャットオフピン２ｋの位置を切り替えても良い。これにより、高さが低くて広いモールドエリアに樹脂圧を加えながらボイドや未充填エリアが発生することなくモールド樹脂を充填することができ、樹脂充填性を向上させると共に樹脂漏れも発生しないので成形品質を向上させることができる。
樹脂モールドが完了すると、図４（ａ）に示すように、モールド金型１を型開きする。ポット駒３ｅがコイルばね３ｒの付勢によって架橋部３ｈがワークＷより離間するように上方に移動する。ワークＷはセット凹部３ｊに吸着保持されたままであるため、ポット駒３ｅ上の不要樹脂Ｒ２（成形品カル）が成形後のワークＷ（パッケージ部）よりゲートブレイクされて分離する。上型２クランプ面にはリリースフィルムＦが吸着保持されている。なお、プランジャ３ｇは高さ位置が変わっていないため、ポット駒３ｅの上動と共にプランジャ先端より不要樹脂Ｒ２が離型される。さらに、ポット駒３ｅ上の不要樹脂Ｒ２は、プランジャ３ｇが不要樹脂Ｒ２を下から突上げるまで上動させて離型させても良い。
図４（ｂ）に示すように、セット凹部３ｊの吸着孔３ｋの吸着を解除して支持ピン３ｍが上昇してセット凹部３ｊからワークＷをピン先端に支持したまま押し上げる。この状態で図示しないワーク搬送装置によりワークＷを保持すると共に、ポット駒３ｅより不要樹脂Ｒ２（成形品カル）を吸着保持して、モールド金型１外へ搬出する。なお、ワークＷと不要樹脂Ｒ２は同時に金型より排出しても良いが、別々の装置で排出しても良い。このとき、ワーク搬送装置に設けられたクリーニングブラシ（図示せず）を下型クランプ面に下降してブラシを回転させて下型面を擦りながらエア吸引（集塵）することで樹脂カスを除去しながら退避することが好ましい。また、上型２のクランプ面に吸着保持されていたリリースフィルムＦは、吸着を解除され剥離されて新たなリリースフィルムＦと交換される。
尚、ワーク搬送装置によりモールド金型１から搬出されたワークＷ及び不要樹脂Ｒ２は各々分別されて回収される。また、ワークＷと不要樹脂Ｒ２の取り出し動作は別の搬送装置によって行ってもよい。
上述した実施例では、ワークＷは円形の半導体ウエハを想定していたが、必ずしも円形に限らず、短冊状の基板や大判サイズ（正方形又は長方形）の基板であってもよい。また、下型３に備えたポットはポット駒に対して１か所設けたが、１つのポット駒に複数のポットを配列しても良いし、複数行列で設けても良い。更にポット駒３ｅを１か所のみ図示したが、ポット駒はワークＷに対して複数設けられていてもよい。
また、上述した実施例は、上型２に上型キャビティ凹部２ｇ、シャットオフピン２ｋ等を設け、下型３にポット駒３ｅ、セット凹部３ｊ等が設けられていた。図８に示すように、上型２と下型３の構成を反転させてもよい。図８は図１（ａ）に示す上型２と下型３が反転した構造であるので、符号をそのまま援用し´を付与して上下反転したことを示す。上型３´にはポット駒３ｅ´、セット凹部３ｊ´、吸着孔３ｋ´、支持ピン３ｍ´等が設けられ、下型２´には下型キャビティ凹部２ｇ´、下型エアベント溝２ｊ´、下型オーバーフローキャビティ２ｎ´、シャットオフピン２ｋ´等が設けられている。
図９（ａ）は、他の実施例であり、可動駒としてポット駒３ｅに替えて、ポット３ｔは固定とし、可動のランナゲート駒３ｕ（可動駒）を備えた樹脂モールド装置の断面説明図である。上述した実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする、上型２の構成は同様であるので、下型３の構成を中心に説明する。
下型３の下型ブロック３ａには、筒状の固定されたポット３ｔが組み付けられ、プランジャ３ｇが挿入されている。また、ポット３ｔとセット凹部３ｊとの間には、下型ランナゲート駒３ｕが昇降可能に設けられている。下型ランナゲート駒３ｕは下型ブロック３ａを貫通する昇降ロッド３ｖの上端に連結支持されている。下型ランナゲート駒３ｕは図示しないコイルばね等により金型開時は上方に付勢されている。
下型ランナゲート駒３ｕの上面は対向する上型カル２ｈや上型ランナゲート２ｉとの間で樹脂路を形成する。特に、上型ランナゲート２ｉとの対向面は、セット凹部３ｊに載置されるワークＷの上端部にオーバーハング状に重なり配置される架橋部３ｕ１が形成されている。架橋部３ｕ１は、上型キャビティ凹部２ｇに接続する外周端部ほど、さらにポット３ｔに接続する外周端部ほど板厚が薄くなるように両端がくさび状に形成されている。
図９（ｂ）は、図９（ａ）にさらに可動駒として上型キャビティ凹部と上型エアベント溝とに接続する下型ブリッジエアベント駒３ｗを備えた樹脂モールド装置の断面説明図である。下型３の下型ブロック３ａには、筒状の固定されたポット３ｔが組み付けられ、プランジャ３ｇが挿入されている。下型ブロック３ａのポット３ｔとセット凹部３ｊとの間には、下型ランナゲート駒３ｕが昇降可能に設けられている。下型ランナゲート駒３ｕは下型ブロック３ａを貫通する昇降ロッド３ｖの上端に連結支持されている。下型ランナゲート駒３ｕは図示しないコイルばね等により金型開時は上方に付勢されている。
下型ランナゲート駒３ｕの上面は対向する上型カル２ｈや上型ランナゲート２ｉとの間で樹脂路を形成する。特に、上型ランナゲート２ｉとの対向面は、セット凹部３ｊに載置されるワークＷの上端部にオーバーハング状に重なり配置される架橋部３ｕ１が形成されている。架橋部３ｕ１は、上型キャビティ凹部２ｇに接続する外周端部ほど、さらにポット３ｔに接続する外周端部ほど板厚が薄くなるように両端がくさび状に形成されている。
さらに上型クランパ２ｄには、上型キャビティ凹部２ｇと上型エアベント溝２ｊに接続する上型ブリッジエアベント溝２ｐが彫り込まれている。下型ブロック３ａの上型ブリッジエアベント溝２ｐに対向する位置には、下型ブリッジエアベント駒３ｗ（可動駒）が昇降可能に設けられている。下型ブリッジエアベント駒３ｗは下型ブロック３ａを貫通する昇降ロッド３ｖの上端に連結支持されている。下型ブリッジエアベント駒３ｗは図示しないコイルばね等により金型開時は上方に付勢されている。下型ブリッジエアベント駒３ｗの上面は対向する上型ブリッジエアベント溝２ｐとの間でエアベント路を形成する。特に、セット凹部３ｊに載置されるワークＷの上端部にオーバーハング状に重なり配置される架橋部３ｗ１が形成されている。架橋部３ｗ１は、上型キャビティ凹部２ｇに接続する外周端部ほど、さらに上型オーバーフローキャビティ２ｎ側端部ほど板厚が薄くなるように両端がくさび状に形成されている。
このように、セット凹部３ｊの両側に下型ランナゲート駒３ｕ及び下型ブリッジエアベント駒３ｗが配置された構成においては、図示しないワーク搬送装置は、図９（ｂ）紙面に垂直方向にスライドしてワークＷとセット凹部３ｊとの位置決め及びワークＷの受け渡しが行われる。
上述した樹脂モールド装置はトランスファ成形用のモールド金型１を用いていたが、圧縮成形用のモールド金型６を備えた樹脂モールド装置であってもよい。
図１０に示す樹脂モールド装置は、図９（ｂ）のモールド金型１の構成のうち下型３の構成を上型２と入れ替えた構成となっている。即ち、図１０の上型２″の構成は、図９（ｂ）の下型３の構成を反転させたもので、符号に″を付して示してある。下型３″の構成は、下型ベース３ａ″と下型ブロック３ｂ″囲まれた構成が異なっている。以下、異なる構成について説明する。
下型３″は、下型ベース３ａ″にその外周縁部に沿って下型ブロック３ｂ″が環状に支持されている。下型ブロック３ｂ″の上端面には、上型２″との位置決め用の下型ロックブロック（図示せず）が突設されている。
また下型ブロック３ｂ″に囲まれた下型空間には、環状の下型クランパ３ｄ″がコイルばね３ｆ″を介して下型ベース３ａ″にフローティング支持されている。また、下型クランパ３ｄ″に囲まれて下型キャビティ駒３ｅ″が下型ベース３ａ″に支持固定されている。下型キャビティ駒３ｅ″（キャビティ底部）及びこれを囲む下型クランパ３ｄ″（キャビティ側部）により下型キャビティ凹部３ｘが形成されている。
下型クランパ３ｄ″のクランプ面（上端面）には下型キャビティ凹部３ｘに接続する下型ブリッジエアベント溝３ｐ″が彫り込まれている。下型ブリッジエアベント溝３ｐ″にはさらに複数の下型エアベント溝３ｊ″が接続している。各下型エアベント溝３ｊ″には、シャットオフピン３ｋ″が開閉可能に組み付けられている。シャットオフピン３ｋ″は、下型ベース３ａ″内にコイルばね３ｍ″を介して上方に向かって付勢された状態で組み付けられている。これにより、シャットオフピン３ｋ″の先端（上端面）は、下型エアベント溝３ｊ″の溝底部と略面一となる位置で支持されている。下型キャビティ凹部３ｘを含む下型クランプ面にはリリースフィルムＦが吸着保持されていることが好ましい。尚、シャットオフピン３ｋ″による下型エアベント溝３ｊ″の開閉位置の切り替えは、金型のクランプ高さにより行われる。
ワークＷは上型２″のセット凹部２ｊ″に吸着保持される。図示しないワーク搬送装置は、ワークＷの外周端部に上型ブリッジエアベント駒２ｗ″が各々オーバーハングするように重ね合わせて図１０の紙面に垂直方向に搬入する。なお、上型ブリッジエアベント駒２ｗ″の両端にはテーパ状の架橋部２ｗ１″が設けられており、ワーク搬送装置には上型ブリッジエアベント駒２ｗ″表面に樹脂残りが付着する可能性があるため、クリーニング機構は無くとも良いが、あった方が良い。
尚、モールド樹脂Ｒ１は固形樹脂（タブレット樹脂）に限らず、例えば顆粒状樹脂、粉体状樹脂、液状樹脂等を供給してもよい。
Ｗ ワーク １ モールド金型 ２，３´，２″ 上型 ２ａ 上型ベース ２ａ´，３ａ″ 下型ベース ２ｂ，２ｂ´，３ａ´，２ａ″ 上型ブロック ２ｃ，２ｂ″ 上型ロックブロック ２ｄ 上型クランパ ２ｄ´ 下型クランパ ２ｅ 上型キャビティ駒 ２ｅ´ 下型キャビティ駒 ２ｆ，２ｍ，２ｆ´，２ｆ″，３ｒ，３ｍ″ コイルばね ２ｇ 上型キャビティ凹部 ２ｇ´ 下型キャビティ凹部 ２ｈ 上型カル ２ｉ 上型ランナゲート ２ｊ 上型エアベント溝 ２ｊ´ 下型エアベント溝 ２ｋ，２ｋ´，３ｋ″ シャットオフピン ２ｎ 上型オーバーフローキャビティ ２ｎ´ 下型オーバーフローキャビティ ２ｐ 上型ブリッジエアベント溝 ２ｗ″ 上型ブリッジエアベント駒 ３，２´，３″ 下型 ３ａ，２ｂ´，３ｂ″ 下型ブロック ３ｂ 下型ロックブロック ３ｃ 凹部 ３ｄ，３ｄ´，２ｄ″ シール材 ３ｄ″ 下型クランパ ３ｅ，３ｅ´ ポット駒 ３ｅ″ 下型キャビティ駒 ３ｆ ポット孔 ３ｇ，３ｇ´ プランジャ ３ｈ，３ｕ１，２ｗ１″，３ｗ１ 架橋部 ３ｉ，３ｉ´，２ｉ″ ワーク支持ブロック ３ｊ，３ｊ´，２ｊ″ セット凹部 ３ｊ″ 下型エアベント溝 ３ｋ，３ｋ´，２ｋ″ 吸着孔 ３ｍ，３ｍ´，２ｍ″ 支持ピン ３ｎ，３ｎ´ 吸引孔 ３ｐ″ 下型ブリッジエアベント溝 ３ｓ 位置決めピン ３ｔ ポット ３ｕ 下型ランナゲート駒 ３v，２ｖ″ 昇降ロッド ３ｗ 下型ブリッジエアベント駒 ３ｘ 下型キャビティ凹部 Ｒ１ モールド樹脂 Ｒ２ 不要樹脂 Ｆ リリースフィルム

Claims (9)

  1. 第一の金型と第二の金型でワークがクランプされ、モールド樹脂が前記第一の金型及び前記第二の金型のいずれかに形成されたキャビティ凹部へ圧送りされるモールド金型であって、
    前記キャビティ凹部の底部を形成するキャビティ駒と、前記キャビティ駒の周囲に配置され前記キャビティ凹部の側部を形成するクランパが互いに相対移動可能に設けられ、
    前記クランパには、前記キャビティ凹部に接続してエア若しくはモールド樹脂或いは双方の移動通路となるエアベント溝が彫り込まれており、当該エアベント溝を開閉するシャットオフピンがワーク外周端面と金型クランプ面との境界を跨いで前記エアベント溝内に進退動可能に配置されていることを特徴とするモールド金型。
  2. 前記エアベント溝には吸引孔が接続されており、当該吸引孔より前記キャビティ凹部内のエアが吸引されて減圧される請求項1記載のモールド金型。
  3. 円形状の前記ワークの外形である円弧線上に前記シャットオフピンが単数又は複数設けられ、前記クランパに対して相対移動可能に設けられている請求項1又は請求項２記載のモールド金型。
  4. 前記キャビティ凹部及び前記エアベント溝を含む金型クランプ面にはリリースフィルムが吸着保持されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモールド金型。
  5. 第一の金型及び第二の金型のいずれかに形成されたキャビティ凹部に連なるエア若しくはモールド樹脂或いは双方の移動通路となるようにワーク端部に重なり配置される架橋部を備えかつ金型クランプ面に対して金型開時は離間するように上動支持された可動駒を具備し、
    前記可動駒は、型開放状態で金型クランプ面より離間しており、型閉じ動作により前記可動駒が押し下げられて前記架橋部により前記ワーク端部が挟み込まれてクランプされ、前記架橋部と金型ランナゲート又はエアベントとの間で樹脂路又はエアベント路が形成されることを特徴とするモールド金型。
  6. 前記可動駒は、前記キャビティ凹部に前記架橋部が接続するように形成されたポット駒、ランナゲート駒、エアベント駒のいずれかである請求項５記載のモールド金型。
  7. 少なくとも一つのポット孔が形成されたポット駒が金型クランプ面に対して金型開時に離間するように支持されており、前記ポット駒は前記ワーク端部に重なり配置される架橋部を備え、型閉じ動作によりクランパにより前記ポット駒が押し下げられて前記架橋部により前記ワーク端部が挟み込まれてクランプされ、前記架橋部と金型ランナゲート又はエアベントとの間で樹脂路又はエアベント路が形成される請求項５又は請求項６記載のモールド金型。
  8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のモールド金型を備え、ポット内に装填されたモールド樹脂をキャビティ凹部に圧送りするプランジャの高さ位置に応じて、シャットオフピンがエアベント溝を開放位置から閉鎖位置へ切り替えてトランスファ成形する樹脂モールド装置。
  9. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のモールド金型を備え、金型の高さ位置に応じて、シャットオフピンがエアベント溝を開放位置から閉鎖位置へ切り替えてトランスファ成形若しくは圧縮成形する樹脂モールド装置。
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