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KR100691676B1 - 반도체 장치의 제조 방법 및 이 방법에 사용하는 분할 금형 - Google Patents

반도체 장치의 제조 방법 및 이 방법에 사용하는 분할 금형 Download PDF

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KR100691676B1
KR100691676B1 KR1020000038877A KR20000038877A KR100691676B1 KR 100691676 B1 KR100691676 B1 KR 100691676B1 KR 1020000038877 A KR1020000038877 A KR 1020000038877A KR 20000038877 A KR20000038877 A KR 20000038877A KR 100691676 B1 KR100691676 B1 KR 100691676B1
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KR
South Korea
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mold
release sheet
resin
substrate
pressing surface
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KR1020000038877A
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신마야수히로
Original Assignee
후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

균일한 성형압을 공급하면서 반도체 소자를 수지 봉지할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법 및 이 방법에 사용하는 금형을 제공한다.
복수의 반도체 소자가 형성된 기판을, 제 1 금형과 제 2 금형으로 되는 분할 금형을 사용하여 수지 봉지한 후, 기판을 반도체 장치 단위로 분할하여 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 제 1 금형에 상기 기판을 탑재하는 기판 탑재 공정과, 기판상에 봉지용의 수지를 공급하는 수지 공급 공정과, 제 1 금형의 가압면과 상기 제 2 금형의 가압면을 근접시켜서 상기 수지에 성형압을 가할 때에, 상기 수지를 차례차례 바깥쪽으로 유동하도록 가압하여, 상기 기판을 상기 수지에 의해 봉지 하는 수지층 형성 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이다.
반도체 소자, 분할 금형, 봉지 수지, 기판, 이형 시트, 접촉벽

Description

반도체 장치의 제조 방법 및 이 방법에 사용하는 분할 금형{SPLIT-MOLD AND METHOD FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE BY USING THE SAME}
도 1은 본 발명을 적용한 실시예의 분할 금형의 개요 구성을 나타내는 도면.
도 2는 도 1에 나타낸 분할 금형의 상형(上型)의 개요 구성을 나타내는 도면.
도 3은 도 1에 나타낸 분할 금형을 사용하여 CSP 타입의 반도체 장치를 제조하는 공정을 설명하는 도면.
도 4는 종래의 반도체 장치 제조용의 분할 금형의 개요 구성을 나타내는 도면.
도 5는 도 4의 금형에 대해서 봉지 수지를 재치(載置)한 상태를 상형으로부터 본 모양을 나타내는 도면.
도 6은 도 4의 금형에 대해서 이형 시트(mold release sheet)가 상형과 제 2 하형 반체 사이에서 클램핑된 경우의 상태를 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 상태로부터 상형을 더욱 하강시킨 상태를 나타내는 도면.
[부호의 설명]
100 분할 금형
116 기판
120 상형(제 2 금형)
121 상형 이너 다이
121a 가압면
122 제 1 상형 아우터 가동부
122a 가압면
123 제 2 상형 아우터 가동부
123a 가압면
126 원주홈(흡입홈)
130 이형 시트
135 봉지용 수지
140 하형(제 1 금형)
141 하형 이너 다이
143 하형 아우터 다이
145 클램퍼(접촉벽)
147 프리텐셔너(pretensioner; 가압벽)
본 발명은 반도체 장치의 제조 방법 및 그 제조에 사용되는 분할 금형에 관한 것이며, 보다 상세하게는 칩 사이즈 패키지 구조를 가진 반도체 장치의 제조 방 법 및 이에 사용되는 분할 금형에 관한 것이다.
근년, 전자 기기 및 장치의 소형화의 요구에 수반하여, 반도체 장치의 소형화 및 고밀도화가 도모되고 있다. 이 때문에, 반도체 장치의 치수를 반도체 소자(칩)의 치수로 적극 근접시켜 소형화를 도모한, 소위 칩 사이즈 패키지 구조(이하, CSP 라함) 타입의 반도체 장치가 제안되고 있다. 이 CSP 타입의 반도체 장치는 소형화를 유지하면서 신뢰성의 향상을 도모하기 때문에, 칩이 수지에 의해 봉지된 구성으로 되어 있다.
또한, 그 한편에 있어서 반도체 장치는 그 생산성에서 높은 효율화가 요망되고 있다. 따라서, CSP 타입의 반도체 장치에서 수지를 봉지하는 공정에 있어서도, 생산성을 향상하고 고 효율화를 도모할 필요가 있다.
예를 들면, 도 4로부터 도 7에 도시된 바와 같이 CSP 타입의 반도체 장치가 제조된다. CSP 타입의 반도체 장치를 제조하기 위해서는, 반도체 소자가 복수 형성되어 있는 기판의 상부에 수지층을 형성하는 처리가 필요하다. 도 4에 도시된 반도체 장치 제조용의 분할 금형(20)은 대략 상형(21)과 하형(22)에 의해 구성되어 있다. 이 상형(21) 및 하형(22)에는, 모두 도시되지 않는 히터가 내설되어 있고, 후술하는 봉지 수지(35)를 가열 용융할 수 있는 구성으로 되어 있다.
상형(21)은 도 4 중 화살표(Z1, Z2) 방향으로 승강 동작하는 구성으로 되어 있다. 또한, 상형(21)의 하면은 봉지 수지를 가압하는 가압면(21a)으로 되어 있고, 이 가압면(21a)은 평탄면으로 되어 있다.
한편, 하형(22)은 원통형의 제 1 하형 반체(23)와 그 외주에 환상(環狀)으로 배치되는 제 2 하형 반체(24)에 의해 구성되어 있다. 제 1 하형 반체(23)는 기판(16)의 형상에 대응한 형상으로 되어 있고, 구체적으로는 기판(16)의 직경 치수보다 약간 큰 직경 치수로 설정되어 있다. 기판(16)은 이 하형 반체(23)의 상면에 형성된 가압면(25)에 재치된다. 또한, 제 2 하형 반체(24)의 측면에는 봉지 수지(35)의 측면을 규정하기 위한 캐비티 면(26)이 형성된다.
또한, 제 2 하형 반체(24)는 제 1 하형 반체(23)를 둘러싸도록 거의 환상 형상으로 되어 있다. 이 제 2 하형 반체(24)는 제 1 하형 반체(23)에 대해서 도면 중 화살표(Z1, Z2) 방향(상형(21)의 가압면(21a)에 대해서 접촉·분리되는 방향)으로 승강 동작하는 구성으로 되어 있다.
수지층 형성 공정의 개시 직전의 상태에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 하형 반체(24)는 제 1 하형 반체(23)에 대해서 Z2 방향으로 상동(上動)한 상태로 되어 있고, 그러므로 전기한 기판(16)은 제1 및 제 2 하형 반체(23, 24)가 협동하여 형성되는 오목부내에 배치된다. 이 때, 기판(16)은 범프(12)가 형성된 면이 상측으로 되도록 공급된다. 그러므로 장착 상태에 있어서 기판(16)에 형성된 범프(돌기 전극; 12)는 상형(21)과 대향한 상태로 되어 있다.
상기와 같이 하형(22)에 기판(16)을 탑재하고, 이어서 상형(21)의 하부에 이형용의 이형 시트(30)를 부착하는 동시에, 기판(16)의 범프(12)상에 봉지 수지(35)를 재치한다. 이 봉지 수지(35)를 재치한 상태를 상형(21)으로부터 본 모양을 나타내는 도 5에 있어서, 참조 번호(11)는 분할전의 복수의 반도체 소자를 나타내고 있다.
상기와 같이 기판 탑재 공정 및 수지 공급 공정이 종료되면, 이어서 수지층 형성 공정이 실시된다. 수지층 형성 공정이 개시되면, 금형(20)에 의한 가열에 의해 봉지 수지(35)가 용융될 수 있는 온도까지 승온된 것을 확인한 다음, 상형(21)이 Z1 방향으로 하동(下動)된다.
상형(21)을 Z1 방향으로 하동시킴으로써, 먼저 상형(21)은 제 2 하형 반체(24)의 상면과 접촉한다. 이 때, 상기와 같이 상형(21)의 하부에는 이형 시트(30)가 부착되어 있기 때문에, 상형(21)이 제 2 하형 반체(24)와 접촉한 시점에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 이형 시트(30)는 상형(21)과 제 2 하형 반체(24) 사이에서 클램핑되어 협지(挾持) 상태로 된다. 또한, 도시되지 않은 진공원에 접속되어 있는 흡입홈(29)에 이형 시트(30)의 주위가 흡입됨으로써 이형 시트(30)로 일정한 장력을 부여하여 주름의 발생을 억제한다. 이 시점에서, 금형(20)내에는 전기한 가압면(21a, 25) 및 측면(26)에 의해 둘러싸인 캐비티(28)가 형성된다.
또한, 봉지 수지(35)는 하동하는 상형(21)에 의해 이형 시트(30)를 통해서 가압된다. 봉지 수지(35)는 용융될 수 있는 온도까지 승온되어 있기 때문에, 동 도면에 도시된 바와 같이 기판(16)상에 넓혀지게 된다.
상형(21)이 제 2 하형 반체(24)와 접촉하면, 그 후는 상형(21) 및 제 2 하형 반체(24)는 이형 시트(30)를 클램핑한 상태를 유지하면서 일체적으로 Z1 방향으로 하동을 한다. 즉, 상형(21) 및 제 2 하형 반체(24)는 모두 Z1 방향으로 하동한다.
이에 대해서, 하형(22)을 구성하는 제 1 하형 반체(23)는 고정된 상태를 유지하기 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이 캐비티(28)의 용적은 상형(21) 및 제 2 하형 반체(24)의 하동에 수반하여 감소한다. 그러므로, 봉지 수지(35)는 캐비티(28)내에서 더욱 강하게 가압되어 기판(16)상에 수지층이 형성된다.
그렇지만, 전술한 제조 공정에 있어서는, 단순히 하형(22)의 가압면(25)에 대해 평행 상태를 유지하도록 상형(21)의 가압면(21a)을 하동하고 있다. 즉, 제조하려고 하는 CSP 타입의 반도체 장치의 높이에 가까운 폭이 될 때까지 상형(21)을 하형(22)으로 향해서 하강시킨다. 이 하강에 의해 봉지 수지(35)에 높은 압력이 가해져 수지를 바깥쪽으로 넓히도록 하고 있다. 이러한 기판(16)에의 수지층 형성 공정에서는, 봉지 수지(35)가 재치된 부분(통상은 기판의 거의 중앙)의 성형압이 그 주위와 비교하여 과도하게 높게 된다. 그러므로, 기판의 거의 중앙에 위치하고 있던 반도체 소자는 높은 성형압으로써 봉지된다. 한편, 주변에 위치하고 있던 반도체 소자는 눌려 넓혀지고, 비교적 낮은 압력으로 수지에 의해 봉지하게 된다. 이와 같이 수지층 형성 공정에서 성형압에 불균일성이 발생하면 이 후 분할되어 제품화되는 단체(單體)의 반도체 장치에 편차가 발생할 우려가 생긴다. 또한, 향후 더욱 소형화, 박막화가 진행되면 중앙부에 존재하고 있는 반도체 소자는 과도한 압력을 받음으로써 파손의 우려가 있으며, 또한 낮은 압력을 받는 주변에 위치하고 있던 반도체 소자는 봉지 불량의 상태로 되는 우려도 있다.
또한, 상기 이형 시트의 부착에 관해서, 전술한 반도체 제조 장치에 있어서는, 단순히 진공 작용만을 이용하여 이형 시트를 흡착하도록 하고 있었다. 그러나, 진공력으로 이형 시트를 유지하기에는 한계가 있고, 상기 수지층 형성 공정에서 이형 시트가 상형(21)의 표면으로부터 이탈하는 우려가 있다. 또한, 수지층 형성 공정에서는 봉지 수지의 변형에 수반하여 이형 시트에도 변형력이 가해져 주름이 발생되고, 이것을 확실하게 제거하지 않으면 안 되지만 진공 작용을 이용해 이형 시트를 흡착하고 있는 경우에는 이 주름을 완전하게 제거하는 것이 곤란하다.
따라서, 본 발명의 과제는 균일한 성형압을 공급하면서 반도체 소자를 수지봉지할 수 있는 반도체 장치 제조의 방법 및 이 방법에 사용하는 금형을 제공하는 것, 및 반도체 장치 제조 공정에서 사용되는 이형 시트의 장력을 확실하게 얻을 수 있는 금형을 제공하는 것이다.
본 발명은, 복수의 반도체 소자가 형성된 기판상에 봉지용의 수지를 재치하고, 제 1 금형과 제 2 금형으로 되는 분할 금형을 사용하여 압축성형법에 의해 수지 봉지한 후, 상기 기판을 반도체 장치 단위로 분할하여 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서,
삭제
상기 제 1 금형에 상기 기판을 탑재하는 기판 탑재 공정과,
상기 제 1 금형의 가압면과 상기 제 2 금형의 가압면을 근접시켜 상기 수지에 성형압을 가할 때에, 상기 수지를 차례차례 바깥쪽으로 유동하도록 가압하여 상기 기판을 상기 수지에 의해 봉지하는 수지층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법에 의해 달성된다.
삭제
본 발명에 의하면, 제 1 금형의 가압면과 상기 제 2 금형의 가압면이 상대적으로 접근함에 따라서, 제 2 금형에 접하는 측의 수지로부터 차례차례 바깥쪽으로 유동된다. 그러므로, 수지가 당초 재치되어 있던 주변에 과도한 압력이 가해지지 않고 균일한 형성압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서,
상기 제 2 금형은 이너부 및 상기 이너부의 주위에 설치되어 독립적으로 가동하는 1개 이상의 아우터 가동부를 가지고,
상기 이너부에서 상기 수지를 가압하여 바깥쪽으로 유동시키고, 상기 유동된 수지를 상기 아우터 가동부에서 더욱 가압함으로써 상기 수지를 차례차례 바깥쪽으로 유동시키는 구성으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 먼저 이너부에서 수지를 가압하여 바깥쪽에 방사상으로 유동시키고, 다음에 이 이너부측으로부터 유동해 온 수지를 아우터 가동부에서 가압하므로, 수지를 원활하게 바깥쪽으로 유도할 수 있다. 그러므로, 균일한 성형압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있다. 또한, 이 아우터 가동부는 하나에 한정하지 않고, 동심상으로 확대하도록 복수 설치해도 좋다.
또한, 본 발명의 반도체 장치를 제조하는 방법은 상기 수지층 형성 공정 전에, 상기 제 2 금형의 가압면에 이형 시트를 부착하는 이형 시트 부착 공정을 더 포함하는 구성으로서도 좋다.
삭제
또한, 본 발명에 있어서, 제 2 금형에 의한 가압은 이형 시트를 통해서 행해진다. 그러므로, 수지가 제 2 금형의 가압면에 부착되는 것을 방지하면서 균일한 성형압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명의 반도체 장치를 제조하는 방법에 있어서, 상기 분할 금형은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 형성되어 이형 시트를 흡착하는 흡입홈과, 상기 제 1 금형의 가압면의 외측에 형성되어 상기 흡입홈 내에 진퇴 가능해져 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 가압벽과, 상기 가압벽의 외측에서 상기 제 2 금형을 향해 서있고 제 2 금형과의 사이에서 이형 시트를 클램핑하는 접촉벽을 가지고,
삭제
상기 수지층 형성 공정에서, 상기 접촉벽과 제 2 금형 사이에서 이형 시트를 협지하면서 상기 가압벽을 상기 흡입홈 내에 진입시킴으로써 이형 시트에 장력을 부여하고, 이형 시트에 발생하는 주름을 제거하면서 상기 수지층 형성 공정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명은 수지층 형성 공정에 있어서, 접촉벽과 제 2 금형 사이에서 이형 시트를 협지하면서 가압벽을 흡입홈 내에 진입시키므로, 이형 시트를 유지하면서 이형 시트의 장력을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 수지층 형성 공정에서의 이형 시트의 이탈이나 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 과제는 제 1 금형 및 제 2 금형을 가지고, 복수의 반도체 소자가 형성된 기판을 수지에 의해 봉지하여 반도체 장치를 제조하는 분할 금형에 있어서, 상기 제 2 금형은 상기 제 1 금형의 가압면에 대해서 접촉·분리하는 방향으로 상대적으로 이동 가능해지는 동시에, 이너부 및 상기 이너부의 주위에 설치되어 독립적으로 가동하는 1개 이상의 아우터 가동부를 가짐으로써 달성할 수 있다.
삭제
삭제
또한, 본 발명에 의하면, 제 2 금형의 이너부와 아우터 가동부는 제 1 금형의 가압면에 대해서 그 수직 방향에 있어서, 각각 독립적으로 가동할 수 있다. 먼저 이너부에서 수지를 가압함으로써 바깥쪽으로 유동시키고, 다음에 이너부로부터 유동해 온 수지를 아우터 가동부에서 더욱 바깥쪽으로 유동시키도록 할 수 있다. 그러므로, 수지의 일부에 과도한 가압이 걸리는 것이 방지되고, 균일한 형성압에 의해 기판에 수지층을 형성할 수 있는 금형으로 된다.
또한, 본 발명의 분할 금형에 있어서,
상기 이너부는 원형상의 가압면을, 상기 아우터 가동부는 환상의 가압면을 가지는 구성으로 할 수 있다.
본 발명은 원형상의 가압면을 가지는 이너부에서 수지를 가압함으로써 방사 방향으로 유동시키고, 이것을 환상의 가압면을 가지는 아우터 가동부에서 더욱 바깥쪽으로 유동시킬 수 있으므로, 균일한 형성압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있는 금형으로 된다.
또한, 본 발명의 분할 금형에 있어서, 상기 제 2 금형은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 이형 시트를 유지하면서 장력을 부여하는 이형 시트 유지 수단을 가지는 구성으로서도 좋다.
삭제
또한, 제 2 금형은 제 2 금형의 가압면에 이형 시트가 부착될 수 있고, 이 이형 시트를 유지하면서 장력을 부여하는 분할 금형으로 된다. 그러므로, 이형 시트에 발생하는 주름을 확실하게 억제하여 수지층 형성 공정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명의 분할 금형에 있어서, 상기 이형 시트 유지 수단은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 형성되어 이형 시트를 흡착하는 흡입홈과, 상기 제 1 금형의 가압면의 외측에 형성되어 상기 흡입홈 내에 진퇴 가능해져 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 가압벽과, 상기 가압벽의 외측에서 상기 제 2 금형을 향해 서있고 제 2 금형과의 사이에서 이형 시트를 클램핑하는 접촉벽에 의해 구성되는 것으로서도 좋다.
삭제
이는 접촉벽과 제 2 금형 사이에서 이형 시트를 협지하면서 가압벽을 흡입홈 내에 진입시키므로, 이형 시트를 유지하면서 이형 시트의 장력을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 이형 시트의 이탈과 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 분할 금형으로 된다.
또한, 본 발명은 제 1 금형, 제 2 금형 및 상기 제 2 금형의 가압면에 이형 시트를 부착하고, 복수의 반도체 소자가 형성된 기판을 수지에 의해 봉지하여 반도체 장치를 제조하는 분할 금형에 있어서,
삭제
상기 제 2 금형은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 이형 시트를 유지하면서 장력을 부여하는 이형 시트 유지 수단을 가지는 구성으로 할 수도 있다.
이와 같은 구성에 의해, 이형 시트의 이탈이나 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 분할 금형으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 분할 금형에 있어서,
상기 이형 시트 유지 수단은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 형성되어 이형 시트를 흡착하는 흡입홈과, 상기 제 1 금형의 가압면의 외측에 형성되어 상기 흡입홈 내에 진퇴 가능해져 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 가압벽과, 상기 가압벽의 외측에서 상기 제 2 금형을 향해 서있고 제 2 금형과의 사이에서 이형 시트를 클램핑하는 접촉벽에 의해 구성할 수 있다.
이에 의해, 이형 시트의 이탈이나 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 분할 금형으로 된다.
그리고, 상기 접촉벽은 이형 시트를 클램핑하는 협지 압력이 변경 가능한 협지 압력 압착 기구를 가지는 구성으로서도 좋다. 이 경우, 필요에 따라 이형 시트를 클램핑하는 협지 압력을 조정할 수 있다. 또한, 상기 가압벽은 이형 시트를 가압하는 가압력이 변경 가능한 압장력 압착 기구를 가지는 구성으로서도 좋다. 이 경우, 필요에 따라 이형 시트를 가압하는 가압력을 조정할 수 있다.
이하 도면에 기초하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명을 적용한 분할 금형(100)의 개요 구성을 나타내는 도면이다.
분할 금형(100)은 제 1 금형(140)(이하, 하형(140)으로 함)과 제 2 금형(120)(이하, 상형(120)으로 함)을 가지고 있다.
하형(140)은 봉지용의 수지(135)에 압력(형성압)을 가하는 가압면(141a)을 가지는 하형 이너 다이(inner die; 141)와, 이 하형 이너 다이(141)의 주위를 둘러 싸도록 하형 아우터 다이(outer die; 143)가 배치되어 있다. 하형(140)은 도시되지 않은 구동원에 의해 Z1, Z2 방향으로 상하이동 가능하게 되어 있다. 그러므로, 상대적으로 보면 상형(120)은 하형(140)의 가압면(141a)에 대해서 접촉·분리되는 방향으로 이동 가능해진다. 또한, 아우터 다이(143)는 하형 이너 다이(141)에 대해서 단독으로 Z1, Z2 방향으로 상하 이동이 가능하다.
하형 이너 다이(141)는 거의 원통 형상이고, 그 가압면(141a)은 거의 원형상이다. 하형 이너 다이(141)외측의 하형 아우터 다이(143)는 환상형이다. 가압면(141a)상의 거의 중앙 위치에는 복수의 반도체 소자가 형성되어 있는 기판(116)이 재치된다. 그리고, 기판(116)의 거의 중앙 위치에는 봉지용의 수지(135)가 재치된다.
상기 하형 아우터 다이(143)측에는, 후술하는 이형 시트(130)를 유지하고, 또한 장력을 부여해 주름의 발생을 막는 이형 시트 유지 수단이 설치되어 있다. 이 이형 시트 유지 수단은 상형(120)에 형성되어 있는 후술하는 원주홈(126)내로 진퇴 가능해져 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 환상의 가압벽(이하, 프리텐셔너; 147)과, 이 프리텐셔너(147)의 외측에서 상형(120)을 향해 서있고 상형(120)과의 사이에서 이형 시트(130)를 클램핑하는 환상의 접촉벽(이하, 클램퍼; 145)으로 구성된다. 프리텐셔너(147)의 베이스부는 압착 기구(148)에 의해 지지되어 있다. 이 압착 기구(148)는 예를 들면 스프링력, 공기압, 유압, 자력을 통해서 프리텐셔너(147)를 Z2 방향으로 압착하고 있다. 그러므로, 압착 기구(148)내의 설정압을 변경함으로써 이형 시트(130)로부터 주름을 제거하는데 필요한 가압력을 얻을 수 있다. 마찬가지로 클램퍼(145)의 베이스부는 압착 기구(146)에 의해 지지되어 있고, 압착 기구(146)내의 설정압을 변경함으로써 이형 시트(130)를 확실하게 협지하는데 필요한 협지 압력을 얻을 수 있다.
또한, 하형 아우터 다이(143)에는, 압착 기구(148)의 내측을 향해 경사져 있는 환상의 테이퍼부(144)가 형성되어 있다. 이 테이퍼부(144)는 수지층 형성에 수반하여 바깥쪽으로 압출된 여분의 수지(135)의 수용부로 되고, 또 그 상단부(144a)는 수지층 형성 공정의 최후에 제품측과 바리측(여분의 수지측)을 절단하는데 사용된다.
다음에 상형(120)에 대해서 설명한다. 상형(120)은 거의 중앙에 위치하는 상형 이너부(121), 그 외주에 설치되는 제 1 상형 아우터 가동부(122), 또한 그 외주에 더 설치되는 제 2 상형 아우터 가동부(123) 및 상형 아우터 다이(125)를 가지고 있다. 본 실시예에서는 상형(120)은 고정 상태이고 상형 이너부(121)는 하우징(131)을 통해서 고정되어 있다. 상형 이너부(121)는 고정 상태로 되지만, 전술한 바와 같이 하형(140)이 Z1, Z2 방향으로 가동하므로, 상대적으로 보아 상형 이너부(121)는 하형(140)의 가압면(141a)에 대해서 수직한 방향으로 가동된다. 상형 이너부(121)는 거의 원통 형상이고, 그 하면에는 수지(135)를 가압하는 거의 원형상의 가압면(121a)을 가지고 있다. 상형 이너부(121)는 하형 이너 다이(141)와 서로의 중앙 위치가 거의 일치하도록 배치되어 있다.
상형 이너부(121)의 외주에 접하여, 제 1 상형 아우터 가동부(122)가 환상으로 배치되어 있다. 단, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 상형 아우터 가동부(122)는 유압 실린더(132)에 접속되어 있고, 상형 이너부(121) 및 제 2 상형 아우터 가동부(123)에 대해서 독립적으로 상하 이동할 수 있도록 되어 있다. 이 제 1 상형 아우터 가동부(122)의 외주에 접하여, 제 2 상형 아우터 가동부(123)가 환상으로 배치되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 상형 아우터 가동부(123)도 유압 실린더(133)에 접속되어 있고, 상형 이너부(121) 및 제 1 상형 아우터 가동부(122)에 대해서 독립적으로 상하 이동할 수 있도록 되어 있다.
제 1 상형 아우터 가동부(122)의 하면에는 환상의 가압면(122a)이 또 제 2 상형 아우터 가동부(123)의 하면에는 환상의 가압면(123a)이 형성되어 있다. 그리고, 상형 이너부의 가압면(121a) 및 가압면(122a, 123a)이 동일면 상에 존재하고 있을 때에는 실질적으로 1개의 원형상을 이루도록 각 가압면은 평면성을 가지고 있다.
또한 제 2 상형 아우터 가동부(123)의 외주측에는, 상형 아우터 다이(125)가 환상으로 배치되어 있다. 이 상형 아우터 다이(125)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상형(120)의 하우징(131)에 고정되어 있고, 상형 이너부(121)와 일체적으로 상하 이동하도록 되어 있다. 또한, 도 2에서는 좌우에서 제 1 상형 아우터 가동부(122)와 제 2 상형 아우터 가동부(123)가 다른 위치에 있고, 이것을 중심선으로 합성하여 나타내고 있다. 좌측은 제 1 상형 아우터 가동부(122) 및 제 2 상형 아우터 가동부(123)의 양방이 하동하고 있지 않고 상형 이너부보다 상방에 있는 초기 상태, 우측은 제 1 상형 아우터 가동부(122)가 단독으로 하동하여 상형 이너부와 동일 위치로 되고, 제 2 상형 아우터 가동부(123)는 하동하고 있지 않고 상형 이너부보다 상방에 있는 중간 상태를 나타내고 있다.
상형 아우터 다이(125)의 하면(125a)은 상형 이너부(121)의 가압면(121a)과 대략 동일한 면내에 형성되어 있다. 하면(125a)도 환상이고, 그 표면에는 환상의 흡입홈(이하, 원주홈; 126)이 형성되어 있다. 원주홈(126)은 도시되지 않은 진공원에 접속되어 있고, 그 내부는 부압 상태로 되어 있다.
또한 Z1, Z2 방향에서, 전술한 하형(140)의 프리텐셔너(147)는 이 원주홈(126)에 대응하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 클램퍼(145)는 원주홈(126)의 외측의 하면(125a)에 접촉할 수 있는 위치에 배치되어 있다.
이형 시트(130)는 분할 금형(100)을 사용할 때에 상형(120)의 하면에 부착된다. 이 때 이형 시트(130)는 상기 가압면(121a)에 접하도록 부착되고, 원주홈(126)에서 흡입되어 하면(125a)상에 유지된다. 이형 시트(130)로서, 예를 들면 폴리이미드, 염화비닐, PC, PET, 생분해성수지, 합성종이 등의 종이, 금속박 또는 이들의 복합재료를 사용할 수 있다.
또한, 상기 봉지용의 수지(135)로서, 예를 들면 폴리이미드, 에폭시(PPS, PEEK, PES, 및 내열성 액정수지 등의 열가소성수지) 등의 수지를 사용할 수 있다. 본 실시예에서는 상기한 바와 같이 가압면이 원형상의 분할 금형을 사용하고 있으므로, 수지(135)에 대해서도 원주 형상으로 성형한 것을 준비하는 것이 바람직하다.
이상과 같은 구성을 가지는 분할 금형(100)을 사용하여 CSP 타입의 반도체 장치를 제조하는 공정이 도 3a로부터 f에 도시되어 있다. 도 3에 기초하여 CSP 타 입의 반도체 장치의 제조 공정을 설명한다. 또한, 도 3a로부터 f에 도시된 각 공정은 중심선의 좌우에서 대략 동일하므로 좌측 반쪽만을 나타내고 있다.
도 3a는 상형 이너부(121)의 가압면(121a)에 이형 시트(130)를 부착하는 이형 시트 부착 공정과, 복수의 반도체 소자가 형성되어 있는 기판(116)을 하형 이너다이(141)의 가압면(141a)상에 탑재하는 기판 탑재 공정이 완료된 상태를 나타내고 있다. 이형 시트 부착 공정에서는, 이형 시트(130)의 외주부측을 원주홈(126)에서 흡착하고 유지함으로써, 상형(120)의 하면에 세트하고, 상형 이너부(121)의 가압면(121a)에 접한 상태로 한다.
또한, 이 때, 상형 이너부(121)와 제 1 상형 아우터 가동부(122) 및 제 2 상형 아우터 가동부(123)의 위치 관계는 제 1 상형 아우터 가동부(122) 및 제 2 상형 아우터 가동부(123)가 상방(Z2) 방향으로 퇴피하여 단상의 공간을 형성하고 있다.
도 3b는 기판(116)상에 봉지용의 수지(135)를 재치하는 수지 재치 공정이다. 수지(135)가 기판(116)의 대략 중앙 위치에 재치된다. 이 위치는 상형 이너부(121)의 가압면(121a)의 대략 중앙 위치에 대응한다.
도 3c 이후의 각 도면에는, 수지(135)를 차례차례 외측으로 유동시키면서 기판(116)에 수지층을 형성해 가는 모양이 나타난다.
도 3c에서는, 하형(140)이 상형(120)을 향해 상승한다. 이 때 상형 아우터 다이의 하면(125a)에 클램퍼(147)의 상단부가 접촉하고, 이형 시트(130)의 외주부를 클램핑하기 시작한다. 그 후, 프리텐셔너(147)는 원주홈(126)내로 진입하는 상태로 된다. 이형 시트(130)는 그 외주부가 클램핑되고, 그 내측에서는 원주홈(126)내에 압입된다. 그러므로, 하형(140)이 상승함에 따라서 이형 시트(130)는 확실하게 협지되고, 더욱 강한 장력이 이형 시트(130)로 부여된다. 따라서, 이형 시트(130)의 이탈 및 주름의 발생은 확실하게 방지된다.
또한, 도 3c에서, 수지(135)에의 가압 상태를 보면, 상형 이너부(121)의 가압면(121a)이 수지(135)를 가압한다. 이 때, 제 1 상형 아우터 가동부(122) 및 제 2 상형 아우터 가동부(123)가 상방(Z2) 방향으로 퇴피한 상태로 되어 있음으로 그 아래에 단상의 공간이 확보되어 있다. 그러므로, 가압면(121a)에 의해 가압된 수지(135)는 중심 위치에서 방사상으로 유동하지만, 그 외주에는 단상의 공간이 형성되어 있으므로 상방으로 밀어내면서 밖으로 유동하게 된다. 이 수지(135)가 유동될 때에, 종래와는 다른 퇴피 공간을 설치하고 있으므로, 과도해 지기 쉬운 중앙측의 압력이 경감되어 형성압이 균일화될 수 있다.
하형(140)은 제조되는 CSP 타입의 반도체 장치의 높이에 대응한 위치가 될 때까지 상형 이너부(121)의 가압면(121a)을 향해 상승하고, 그 후 정지한다.
도 3d에서, 제 1 상형 아우터 가동부(122)는 상형 이너부(121)와 같은 위치까지 하강한다. 이 때, 가압면(122a)이 수지(135)를 가압하므로, 수지(135)는 그 외주에 형성된 제 2 상형 아우터 가동부(123)하에 형성된 단상의 공간으로 유동한다. 제 1 상형 아우터 가동부(122)는 그 가압면(122a)이 상형 이너부(121)의 가압면(121a)과 높이 위치가 일치한 시점에서 정지한다. 그러므로, 가압면(122a)과 가압면(121a)은 실질적으로 균일한 평면을 형성하게 된다.
도 3e에서, 제 2 상형 아우터 가동부(123)도 상형 이너부(121)가 정지한 위 치와 동일한 위치까지 하강한다. 이 때, 가압면(123a)이 수지(135)를 가압하므로, 수지(135)는 더욱 외측으로 압출되게 된다. 여분의 수지(135)는 하형 아우터 다이(143)의 테이퍼부(144)에 퇴적한다.
제 2 상형 아우터 가동부(123)도 그 가압면(123a)이 상형 이너부(121)의 가압면(121a) 및 제 1 상형 아우터 가동부(122)의 가압면(122a)과 높이 위치가 일치한 시점에서 정지한다. 그러므로, 가압면(123a), 가압면(122a) 및 가압면(121a)은 실질적으로 균일한 평면을 형성하게 된다. 상기와 같이 수지(135)를 가압하므로, 부분적으로 과도한 압력이 발생하지 않고 차례차례 중앙으로부터 바깥쪽(방사 방향)으로 유동한다. 그러므로, 기판(116)의 각 부분에서의 형성압을 균일한 상태로 하여 수지층을 형성할 수 있다.
그리고, 상기 적층 형성 공정 사이에, 클램퍼(145) 및 프리텐셔너(147)에 의해 이형 시트(130)에는 주름이 발생되지 않도록 강한 장력이 부여되어 있으므로, 기판(116)상에 형성된 수지층은 균일해 진다.
도 3f에서는, 하형 아우터 다이(143)가 상승하여 테이퍼부(144)가 돌출한 상태로 되고, 하형 이너 다이(141)로부터 유출한 여분의 수지(135)와 기판(116)측을 분단하도록 트리밍(trimming)을 행한다. 그리고, 마지막에 하형 이너 다이(140)를 더욱 상승시켜 수지(135)를 적절한 형성압으로 유지하여 기판(116)에의 수지 봉지를 완료한다.
상기 실시예에서는, 상형(120)의 위치를 고정한 상태로 하여 하형(140)측을 상승시키는 예에 대해서 설명했지만, 그 반대로 하형(140)의 위치를 고정한 상태로 하여 상형(120)측을 하강시키는 구성을 마찬가지로 채용할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
또한, 상기 실시예에서는 하우징(131)에 상형 이너부(121)가 고정된 상태인 예를 나타냈지만, 상형 이너부(121) 자신도 하우징(131)에 대해서 상하 가동으로 하는 구성을 채용하면, 상형(120)의 하우징(131) 및 하형(140)을 고정 상태로 하여도 상형 이너부(121), 제 1 상형 아우터 가동부(122) 및 제 2 상형 아우터 가동부(123)를 적당히 승강함으로써 마찬가지로 본 발명을 실시할 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 가압면이 원형 또는 환상인 예를 나타냈지만, 가압면의 형상은 이들의 형상에 한정하는 것이 아니다. 또한, 흡입홈(원주홈; 126), 접촉벽(클램퍼; 145) 및 가압벽(프리텐셔너; 147)에 대해서도 환상으로 형성된 경우에 한정하는 것이 아니다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상술했지만, 본 발명은 관계되는 특정의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위내에서 여러 가지 변형·변경이 가능하다.
이상 상술한 것으로부터 분명한 바와 같이,
본 발명에 의하면, 제 1 금형의 가압면과 상기 제 2 금형의 가압면이 상대적으로 접근함에 따라서, 수지가 제 2 금형에 접하는 측의 수지로부터 차례차례 바깥쪽으로 유동된다. 그러므로, 수지가 당초 배치되어 있던 부분에 과도한 압력이 가해짐이 없이 균일한 성형압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 먼저 이너부에서 수지를 가압하여 바깥쪽에 방사상으로 유동시키고, 다음에 이 이너부측으로부터 유동해 온 수지를 아우터 가동부에서 가압하므로, 수지를 원활하게 바깥쪽으로 유도할 수 있다. 그러므로, 균일한 성형압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제 2 금형에 의한 가압은 이형 시트를 통해서 행해진다. 그러므로, 수지가 제 2 금형의 가압면에 부착되는 것을 방지하면서 균일한 성형압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 수지층 형성 공정에 있어서, 접촉벽과 제 2 금형 사이에서 이형 시트를 협지하면서 가압 원주벽을 원주홈 내에 진입시키므로, 이형 시트를 유지하면서 이형 시트의 장력을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 수지층 형성 공정에서의 이형 시트의 이탈이나 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 제 2 금형의 이너부와 아우터 가동부는 제 1 금형의 가압면에 대해서 그 수직 방향에 있어서 각각 독립적으로 가동할 수 있다. 먼저 이너부에서 수지를 가압함으로써 바깥쪽으로 유동시키고, 다음에 이너부에서 유동해 온 수지를 아우터 가동부에서 더욱 바깥쪽으로 유동시키도록 할 수 있다. 그러므로, 수지의 일부에 과도한 가압이 걸리는 것이 방지되고, 균일한 형성압에 의해 기판에 수지층을 형성할 수 있는 금형으로 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 원형상의 가압면을 가지는 이너부에서 수지를 가압함으로써 방사 방향으로 유동시키고, 이것을 환상의 가압면을 가지는 아우터 가동부에서 더욱 바깥쪽으로 유동시킬 수 있으므로, 균일한 형성압을 가지고 기판에 수지층을 형성할 수 있는 금형으로 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 제 2 금형의 가압면에 이형 시트가 부착될 수 있고, 이 이형 시트를 유지하면서 장력을 부여하는 분할 금형으로 된다. 그러므로, 이형 시트에 발생하는 주름을 확실하게 억제하여 수지층 형성 공정을 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 접촉벽과 제 2 금형 사이에서 이형 시트를 협지하면서 가압 원주벽을 원주홈 내에 진입시키므로, 이형 시트를 유지하면서 이형 시트의 장력을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 이형 시트의 이탈과 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 분할 금형으로 된다.
또한, 본 발명에 의하면, 이형 시트의 이탈이나 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 분할 금형으로 할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 이형 시트의 이탈이나 주름의 발생을 확실하게 방지할 수 있는 분할 금형으로 된다.

Claims (19)

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  11. 제 1 금형과 제 2 금형을 포함하는 분할 금형을 준비하는 단계;
    상기 제 1 금형상에 복수개의 반도체 소자가 형성된 기판을 탑재하는 단계;
    상기 기판상에 수지를 재치(載置)하고 상기 제 1 금형의 가압면과 상기 제 2 금형의 가압면을 상호 근접시켜 성형압을 가하여 상기 수지를 유동 (spread out) 하도록 하여 상기 기판을 봉지(encapsulating) 하는 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 반도체 소자로 분할하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2 금형은 이너부 (inner portion) 및 상기 이너부를 둘러싸고 상기 이너부에 대해 독립적으로 이동 가능한 적어도 하나의 아우터 가동부 (outer movable portion) 를 포함하고, 또한
    상기 수지는 상기 이너부 및 상기 적어도 하나의 아우터 가동부에 의해 가압되어 유동하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 제 1 금형과 제 2 금형을 포함하는 분할 금형을 준비하는 단계;
    상기 제 1 금형상에 복수개의 반도체 소자가 형성된 기판을 탑재하는 단계;
    상기 기판상에 수지를 재치하고 상기 제 1 금형의 가압면과 상기 제 2 금형의 가압면을 상호 근접시켜 성형압을 가하여 상기 수지를 유동하도록 하여 상기 기판을 봉지하는 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 반도체 소자로 분할하는 단계를 포함하고,
    상기 재치 단계는 상기 제 2 금형의 가압면에 이형 시트 (mold-release sheet) 를 부착하는 단계를 더 포함하며,
    상기 분할 금형은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 형성된 홈, 상기 홈에 대해 전후 이동 가능하고 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 가압벽, 및 상기 가압벽의 외측에 형성되어 상기 제 2 금형과 함께 상기 이형 시트를 클램프 (clamp) 하는 접촉벽을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 홈은 상기 제 2 금형의 가압면에 부착된 이형 시트를 흡입하는 흡입홈이고, 또한
    상기 재치 단계는 상기 접촉벽과 제 2 금형사이에서 이형 시트가 클램프되는 동안, 상기 가압벽을 상기 흡입홈에 들어가게 함으로써 장력이 이형 시트에 제공되고, 이에 의해 상기 이형 시트에 발생하는 주름을 제거하는 주름 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  14. 제 1 금형과 제 2 금형을 포함하는 분할 금형을 준비하는 단계;
    상기 제 1 금형상에 복수개의 반도체 소자가 형성된 기판을 탑재하는 단계;
    상기 기판상에 수지를 재치하고 상기 제 1 금형의 가압면의 일부를 상기 제 2 금형의 가압면에 근접시켜 상기 수지에 성형압을 가한 후, 상기 제 1 금형의 잔류면이 상기 제 2 금형의 가압면에 근접하여 상기 수지를 상기 기판의 전체면에 유동하도록 하여 상기 기판을 봉지하는 수지층을 형성하는 단계; 및
    상기 기판을 반도체 소자로 분할하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제 14 에 있어서, 상기 제 2 금형은 이너부 및 상기 이너부의 주위를 둘러싸고 상기 이너부에 대해 독립적으로 이동 가능한 적어도 하나의 아우터 가동부를 포함하고, 상기 이너부는 상기 제 1 금형의 가압면의 일부를 한정하고, 상기 아우터 가동부는 상기 제 1 금형의 잔류 가압면을 한정하여 상기 수지가 상기 이너부에 의해 가압된 후 상기 아우터 가동부에 의해 가압되어 유동하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 재치 단계는 상기 제 2 금형의 가압면에 이형 시트를 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 분할 금형은 상기 제 1 금형의 가압면의 외측에 형성되어 상기 제 2 금형의 가압면에 부착된 이형 시트를 흡입하는 흡입홈, 상기 흡입홈에 대해 전후 이동 가능하고 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 가압벽, 및 상기 가압벽의 외측에 형성되어 상기 제 2 금형과 상기 이형 시트를 클램프하는 접촉벽을 포함하고 있으며, 또한
    상기 재치 단계는 상기 접촉벽과 제 2 금형사이에서 이형 시트가 클램프되는 동안, 상기 가압벽을 상기 흡입홈에 들어가게 함으로써 장력이 이형 시트에 제공되고, 이에 의해 상기 이형 시트에 발생하는 주름을 제거하는 주름 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  18. 복수개의 반도체 소자가 형성되어 있는 기판을 수지로 봉지하여 반도체 장치를 제조하는 분할 금형에 있어서,
    제 1 금형; 및
    제 2 금형을 포함하고,
    상기 제 2 금형은 상기 제 1 금형의 가압면에 대해 상대적으로 접근 또는 분리되며, 또한 이너부 및 상기 이너부를 둘러싸고 상기 이너부에 대해 독립적으로 이동 가능한 적어도 하나의 아우터 가동부가 제공되는 것을 특징으로 하는 분할 금형.
  19. 복수개의 반도체 소자가 형성되어 있는 기판을 수지로 봉지하여 반도체 장치를 제조하는 분할 금형에 있어서,
    제 1 금형; 및
    제 2 금형을 포함하고,
    상기 제 2 금형은 이형 시트가 제공된 가압면을 가지며; 또한
    상기 제 2 금형은 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 이형 시트를 유지하고 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 이형 시트 기구를 갖고,
    상기 이형 시트 기구는 상기 제 2 금형의 가압면의 외측에 형성된 홈, 상기 홈에 대해 전후 이동 가능하고 상기 이형 시트에 장력을 부여하는 가압벽, 및 상기 가압벽의 외측에 형성되어 상기 제 2 금형과 함께 상기 이형 시트를 클램프하는 접촉벽을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 분할 금형.
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