JP4075986B2

JP4075986B2 - Resin sealing device and mold

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Publication number: JP4075986B2
Application number: JP2002213926A
Authority: JP
Inventors: 邦弘青木
Original assignee: Apic Yamada Corp
Current assignee: Apic Yamada Corp
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2008-04-16
Anticipated expiration: 2022-07-23
Also published as: JP2004050738A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂等の封止物によってチップがマウントされたリードフレームなどの被封止体を封止する樹脂封止装置に係る。本発明は、例えば、薄型の半導体を樹脂によって封止する樹脂封止装置、当該樹脂封止装置に使用される金型、及び、かかる樹脂封止装置を有する半導体製造装置に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子機器の小型化及び多機能化の要請から、電子機器に搭載される半導体の薄型化及び高品位化が望まれている。かかる薄型の半導体の例としては、ポリミイド基板、ガラスエポキシ基板及びリードフレーム基板等を使用し、マトリクス状に実装された複数のＩＣチップを一括樹脂封止したＭｏｌｄｅｄＡｒｅａＰａｃｋａｇｅタイプのパッケージ（以下、「ＭＡＰタイプ」という。）がある。
【０００３】
半導体装置の製造工程の一例として、ＩＣチップをリードフレームの所定の位置に固着するマウント工程と、リードフレームとＩＣチップの電極をボンディングワイヤーで電気的に接続するワイヤーボンディング工程と、ワイヤーボンディングされたリードフレーム及びＩＣチップ（以下、「半導体基板」という。）を外部衝撃から保護するために樹脂封止するパッケージ工程とを有する。
【０００４】
樹脂封止の際には、予め加熱された金型の下型上に半導体基板を載置し、真空ポンプなどの負圧発生装置によって下型に設けられた半導体基板の四隅に対応する孔から半導体基板を吸着する。これによって、半導体基板は、下型上の凹部（キャビティ）に固定される。次に上型を下型クランプして金型内部に封止空間を形成し、かかる封止空間に熱硬化性樹脂を注入・充填して樹脂封止を行う。吸着手段が半導体基板を下型上の凹部に固定するので、樹脂封止時に半導体基板の移動を防止することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＭＡＰタイプの半導体装置に使用する基板は、その特徴の一つである薄さのために高温の下型上に載置すると熱膨張してチップ側に反り返ってしまい、半導体基板と下型の間にエアが溜まり易く、また、かかるエアが抜ける前に吸着手段によって半導体基板の周囲が下型と直ちに接触するためにエアが抜けにくく、その結果、半導体基板と下型の間にエアを残留させてしまうという問題があった。
【０００６】
かかる様子を図１７に示す。ここで、図１７は、従来の封止空間の部分概略断面図である。同図に示すように、半導体基板１０００は、下型２２００の熱によりチップ１２００側に反り返り、周囲を下型２２００に形成された吸着孔２２１０を介して吸着手段によって下型２２００の表面に接触させるため、半導体基板１０００の中央部と下型２２００との間にはエアＡＲが残留する。半導体基板１０００は、リードフレーム１１００の中央にチップ１２００を配置し、リードフレーム１１００とチップ１２００とをボンディングワイヤー１３００によってボンディングしている。
【０００７】
この状態で上型２１００が下型２２００にクランプされ、矢印方向から樹脂が導入されると、樹脂の圧力によってエアＡＲが集まり、半導体基板１０００の変形は局所的に更に増大する。この結果、ボンディングワイヤー１３００が上型２１００の下面に部分的に接触し、封止後にパッケージ表面に露出して樹脂封止が不良となったり、ボンディングワイヤー１３００が断線して不良製品となったりする問題があった。また、成形品の底部が変形するために高品位な半導体を製造できないという問題もあった。
【０００８】
かかるエアＡＲは、従来は封止空間の容積に対して無視できるものであったが、近年の半導体の薄型化の要請によって上型２１００及び下型２２００の間隔が狭くなるにつれて、上述の問題が無視できなくなってきた。そこで、金型の下型に複数の吸着孔を設けて下型に半導体基板を吸着固定して半導体基板の反り返りを防止する方法が特開２００２−７９５４７号公報において提案されている。しかし、特開２００２−７９５４７号公報では、複数の吸着孔を下型の中央に配置して半導体基板中央下部に強い吸着圧が加わるため基板が陥没変形し、その吸着孔部分の上部のパッケージ表面に吸着孔痕を発生させて樹脂封止が不良となってしまう。更に、チップに直接に吸着力（即ち、衝撃）を付加することになり好ましくない。また、例えば、半導体基板の搬送ミスなどで半導体基板が載置されていない状態の金型内に樹脂を注入してしまうと樹脂が吸着孔に流入、付着する。吸着孔内部に付着した樹脂は熱硬化性樹脂であるため加熱によって溶解させることができず、吸着孔のクリーニングは下金型の分解清掃となり困難を極める。また、金型は、加工が困難な超鋼材であるため複数の吸着孔を設けることは加工工数の増加を生じコストの増加を招くことになる。
【０００９】
そこで、本発明は、薄型の半導体基板などの被封止体と下型との間に溜まるエアを減少又は除去することによって、高品位に被封止体を封止可能な樹脂封止装置及び金型を提供することを例示的目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面としての樹脂封止装置は、上金型と下金型からなる金型で封止空間を規定し、被封止体を前記金型に吸着して固定する吸着手段と、前記封止空間内に封止樹脂を導入して前記被封止体を封止する封止手段を有する樹脂封止装置において、前記被封止体と前記被封止体を吸着固定した前記下金型との前記封止空間内前記被封止体裏面に残留したエアを排気するための排気孔が、前記下金型封止空間側の端部が前記封止空間の外周と重なる領域を有するように形成された前記金型を有することを特徴とする。かかる樹脂封止装置によれば、吸着手段が被封止体を封止空間に固定する際に、排気孔が被封止体と金型との間に溜まるエアを減少又は除去して被封止体の局所的な更なる変形を防止する。前記金型は、前記封止樹脂が導入される第１の辺と、当該第１の辺に対向して前記排気孔が形成される第２の辺を有する、ほぼ断面矩形形状を有してもよい。これにより、被封止体と金型との間に溜まるエアを封止物が封止空間に充填するために封止物に加えられる圧力を利用して除去することができる。また、かかる金型自体も本発明の一側面を構成する。
【００１３】
本発明の更なる目的又はその他の特徴は添付図面を参照して説明される好ましい実施例において明らかにされるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の例示的一態様としての樹脂封止装置について説明する。ここで、図１は、本発明に係る樹脂封止装置１を示す概略側面図、図２は、図１に示す樹脂封止装置１の概略正面図である。
【００１５】
樹脂封止装置１は、リードフレーム１２に半導体チップ１４をボンディングワイヤー１６によりボンディングした半導体基板１０（被封止体）に熱硬化性樹脂（封止物）を供給して樹脂封止をする樹脂封止装置である。樹脂封止装置１は、図１及び図２に示すように、上型１１０と下型１２０で構成される金型１００と、上型１１０を支持する固定プラテン１３０と、下型１２０を支持する可動プラテン１４０と、可動プラテン１４０を昇降駆動して金型１００を型締めする型締め機構１５０と、半導体基板１０を吸着して下型１２０に固定する図示しない吸着手段と、金型１００へ樹脂を導入する封止手段２００とを備えるプレス部Ａと、金型１００をクリーニングするクリーナー部Ｂと、半導体基板１０と樹脂タブレットＴを整列してプレス部Ａに供給するインローダ部Ｃと、樹脂封止後の半導体基板１０をプレス部Ａから取り出すアンローダ部Ｄと、ディゲート後の半導体基板１０を保管する保管部Ｅとを有する。
【００１６】
樹脂封止装置１のプレス部Ａ、クリーナー部Ｂ、インローダ部Ｃ、アンローダ部Ｄ及び保管部Ｅの動作は従来の樹脂封止装置の動作と同様であり、半導体基板１０と樹脂タブレットＴとをプレス部Ａでの封止手段２００の位置及び半導体基板１０のセット位置（金型１００の位置）の配置に合わせてピックアップしたインローダ部Ｃを、金型１００を型開きした状態でプレス部Ａに進入させ、封止手段２００に樹脂タブレットＴを投下し、下型１２０には図示しない吸着手段を接続し、半導体基板１０を吸着固定して金型１００を型締めし、封止手段２００により金型１００に樹脂を導入して樹脂封止する。樹脂封止した後、金型１００を型開きし、アンローダ部Ｄにより半導体基板１０をプレス部Ａから搬出し、ディゲートした後、保管部Ｅに保管する。クリーナー部Ｂは、半導体基板１０を搬出した後、プレス部Ａに進入し金型１００面に付着しているバリ等をクリーニングする。
【００１７】
本発明の樹脂封止装置１は、プレス部Ａ、特に、金型１００の構成に大きな特徴を有する。以下では、樹脂封止装置１のプレス部Ａ、特に、金型１００について説明する。図３は、上型１１０と下型１２０により半導体基板１０をクランプしたプレス部Ａの要部概略断面図である。
【００１８】
図３を参照するに、金型１００は、上型１１０及び下型１２０を型締めした際に封止空間１１２ａを規定する。封止空間１１２ａは、主として上型１１０に形成された半導体基板１０の半導体チップ１４を収納する収納部１１２により形成され、かかる収納部１１２と下型１２０に配置された半導体基板１０のリードフレーム１２との間に形成される空間により定義される。上型１１０の収納部１１２は、半導体基板１０に形成される樹脂封止形状（パッケージ）の外形寸法に合わせて凹形状に形成される。本実施形態では便宜上半導体チップ１４は図３（ｂ）のように配置しているが、実使用においては１０個以上の半導体チップ１４をマトリクス状に配置することが多い。
【００１９】
上型１１０のゲート１１４には、封止空間１１２ａ（収納部１１２）に樹脂を導入して半導体基板１０を封止する封止手段２００が接続されている。ゲート１１４は、封止手段２００が導入する樹脂を封止空間１１２ａに供給する部位であり、封止空間１１２ａと封止手段２００を接続する。
【００２０】
封止手段２００は、ポット２１０と、プランジャ２２０と、ランナー２３０とを有し、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を封止空間１１２ａに導入する。封止手段２００は、ポット２１０に供給された樹脂タブレットＴをポット２１０内で溶融し、プランジャ２２０により加圧して溶融した樹脂を所定の樹脂圧で押し出す。押し出された樹脂は、ポット２１０に連結されたランナー２３０を介して上型１１０のゲート１１４に供給され、封止空間１１２ａに注入、充填される。
【００２１】
下型１２０の上面（即ち、封止空間１１２ａの底面）には、上型１１０に形成される収納部１１２の配置にあわせて、半導体基板１０のリードフレーム１２を載置する載置部１２２を有する。なお、載置部１２２は、半導体基板１０の外形形状に合わせた凹形状の溝として形成してもよい。下型１２０の載置部１２２は、載置する半導体基板１０の四隅に対応する位置に４つの吸着孔１２４を有する。
【００２２】
吸着孔１２４は、吸着手段３００が載置部１２２に載置された半導体基板１０を吸着するために設けられている。吸着孔１２４は、下型１２０に形成された吸着路１２４ａにそれぞれ連通され、プレス部Ａの外部に配置した吸着手段３００にエアチューブ３２０及び開閉バルブ３３０を介して接続される。なお、吸着路１２４ａを介さずに、４つの吸着孔１２４それぞれを直接、吸着手段３００に接続してもよい。
【００２３】
吸着手段３００は、吸着孔１２４を介して載置部１２２に載置された半導体基板１０を吸着することによって下型１２０（載置部１２２）に固定する。吸着手段３００は、例えば、真空ポンプ３１０と、エアチューブ３２０と、開閉バルブ３３０とを有する。真空ポンプ３１０は、エアチューブ３２０に接続し、吸着路１２４ａを介して吸着孔１２４を減圧して、半導体基板１０を吸着する。エアチューブ３２０は、吸着路１２４ａ及び真空ポンプ３１０に接続し、吸着孔１２４と真空ポンプとを連結する。開閉バルブ３３０は、エアチューブ３２０に設けられ、吸着孔１２４と真空ポンプ３１０との連結を開閉する。
【００２４】
図４は、図１に示す金型１００の概略構成図であって、図４（ａ）は、金型１００の概略透視平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す金型１００のα−α´断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す金型１００のβ−β´断面図である。
【００２５】
図４を参照するに、金型１００は、封止空間１１２ａに樹脂が導入される第１の辺１００ａと、第１の辺１００ａに対向して排気孔１２６が形成される第２の辺１００ｂと、第１の辺１００ａ及び第２の辺１００ｂの端部を繋ぐ第３の辺１００ｃ及び第４の辺１００ｄとを有する、ほぼ断面矩形形状を有する。
【００２６】
本実施形態においては、図４（ａ）によく示されるように、上型１１０の第１の辺１００ａに封止手段２００のランナー２３０と接続するゲート１１４ａ乃至１１４ｃが形成され、ゲート１１４ａ乃至１１４ｃ各々から封止空間１１２ａに導入される樹脂の圧力及び量は均等である。従って、封止空間１１２ａに導入される樹脂は、第１の辺１００ａに平行な線Ａ´（以下、「樹脂流線Ａ」とする）を描くように矢印Ａ方向（即ち、第２の辺１００ｂに向かって）流れ、封止空間１１２ａを充填する。但し、後述するように、ゲート１１４ａ乃至１１４ｃから封止空間１１２ａに導入される樹脂の圧力、量及び方向は均等でなくてもよい。
【００２７】
排気孔１２６は、封止空間１１２ａ側の端部１２６ａが封止空間１１２ａの外周と重なる領域Ｒを有するように、下型１２０の第２の辺１００ｂに形成され、後述するように、封止空間１１２ａに導入される樹脂の圧力を用いて、下型１２０の載置部１２２に載置した半導体基板１０と封止空間１１２ａ（即ち、下型１２０の載置部１２２）との間に溜まったエアＡＲを排気するのに使用される。領域Ｒは、排気孔１２６を介して、封止空間１１２ａと外部とを連通する部位であり、半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲを外部に逃がす。換言すれば、排気孔１２６は、エアＡＲを排気して、半導体基板１０の全面に亘って平坦にさせる（下型１２０の載置部１２２に密着させる）機能を有する。但し、領域Ｒ、特に、領域Ｒの縦方向の長さＲ１が大きいと、樹脂封止を行った際に、パッケージ表面に領域Ｒに相当する窪みを発生させてしまう。従って、排気孔１２６の端部１２６ａは、できるだけ封止空間１２２ａの外周周縁近傍に、即ち、領域Ｒの縦方向の長さＲ１を小さく構成することが好ましい。しかし、領域Ｒがないと、排気孔１２６は、封止空間１１２ａと外部とを連通することができないことは言うまでもない。
【００２８】
排気孔１２６の形成位置、配置間隔、配置数及び寸法は、半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲを全て排気する上で非常に重要である。例えば、エアＡＲを全て排気する前に封止空間１１２ａに樹脂が回り込むと、それ以降の排気が行われず、エアＡＲの一部が残留することになる。
【００２９】
排気孔１２６は、図４に示すように、封止空間１１２ａに樹脂が導入される第１の辺１００ａに対向する第２の辺１００ｂに形成されている。第２の辺１００ｂは、封止空間１１２ａに導入される樹脂の流れる方向（即ち、樹脂の圧力を最も利用することができる）に位置する辺である。本実施形態では、３つのゲート１１４ａ乃至１１４ｃから封止空間１１２ａに導入される樹脂が樹脂流線Ａ´を描くように矢印Ａ方向に流れ、樹脂の圧力により半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲも樹脂流線Ａ´に沿って移動するため、排気孔１２６は第２の辺１００ｂに形成されている。
【００３０】
３つのゲート１１４ａ乃至１１４ｃから封止空間１１２ａに導入される樹脂の圧力及び量が異なり、例えば、図５に示すように、樹脂が樹脂流線Ｂ´を描くように矢印Ｂ方向に放射状に流れる場合がある。かかる場合は、樹脂の流れる方向（矢印Ｂ方向）の辺、即ち、第２の辺１００ｂ及び第３の辺１００ｃに排気孔１２６を形成する。これにより、樹脂の圧力により樹脂流線Ｂ´に沿って移動する半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲを排気することができる。即ち、排気孔１２６は、最も樹脂の圧力を利用することができるように、樹脂の流れる方向の辺に形成する。ここで、図５は、樹脂が封止空間１１２ａを放射状に流れる場合の金型１００の概略透視平面図である。
【００３１】
排気孔１２６は、図４に示すように、第２の辺１００ｂに等間隔で配置されている。封止空間１１２ａの中央部付近の領域Ｘに均一に溜まった半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間のエアＡＲは、ゲート１１４ａ乃至１１４ｃから導入される樹脂の圧力によって樹脂流線Ａ´に沿って矢印Ａ方向に均一に移動する。従って、排気孔１２６を等間隔で配置することで、第２の辺１００ｂにおけるエアＡＲの排気能力が均一となり、樹脂の回り込みを生じさせることなく、移動してきた全てのエアＡＲを均一に排気する。
【００３２】
半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間のエアＡＲが均一に溜まらず、例えば、図６に示すように、封止空間１１２ａの中央部付近の領域Ｙに局所的にエアＡＲが溜まる場合がある。かかる場合は、ゲート１１４ａ乃至１１４ｃから封止空間１１２ａに導入され、樹脂流線Ａ´を描くように矢印Ａ方向に流れていた樹脂が領域Ｙに溜まったエアＡＲによって抵抗を受け、樹脂流線Ｃ´を描くように矢印Ｃ方向に流れてしまう。従って、排気孔１２６を等間隔で配置する（即ち、第２の辺１００ｂにおけるエアＡＲの排気能力を均一とする）と、エアＡＲを全て排気する前に樹脂が回り込み、エアＡＲが残留することになる。そこで、図６に示すように、第２の辺１２０ａの中央付近が密、両端が疎となるように排気孔１２６を配置する。これにより、第２の辺１００ａにおける中央付近のエアＡＲの排気能力が両端に比べて高くなり、樹脂が回り込む前に領域ＹのエアＡＲを全て排気することができる。即ち、排気孔１２６は、半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲの分布に応じて、かかるエアＡＲを樹脂が回り込む前に全て排気するように、配置される。なお、排気孔１２６を等間隔で配置しても、ゲート１１４ａ及びゲート１１４ｃから導入される樹脂の圧力及び量よりもゲート１１４ｂから導入される樹脂の圧力及び量を多くすることで、領域Ｙに溜まったエアＡＲによる抵抗の影響を打ち消し（即ち、領域Ｙを通過した後も樹脂が樹脂流線Ａ´を描くように矢印Ａ方向に移動し）、樹脂の回り込みを生じさせることなく、移動してきた全てのエアＡＲを均一に排気することが可能である。ここで、図６は、半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間のエアＡＲが局所的に溜まった場合の金型１００の概略透視平面図である。
【００３３】
排気孔１２６は、図４に示すように、第２の辺１００ｂに８つの排気孔１２６が形成されている。本実施形態では、下型１２０の第２の辺１００ｂ側に位置あわせ用マークＭが９つ存在するために、かかるマークＭに重ならないように、間に８つの排気孔１２６を形成している。ここで、位置あわせ用マークＭとは、封止空間１１２ａに対する半導体基板１０の位置をあわせるためのものであり、例えば、リードフレーム１２の外周に形成された孔と照合させることで、半導体基板１０を下型１２０の所定の位置（即ち、載置部１２２）に載置することができる。排気孔１２６は、数が多ければ多いほど半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲを効率的に排気することができる。従って、下型１２０の第２の辺１００ｂ側にマークＭが存在しない場合など、自由に排気孔１２６を形成することが可能ならば、できるたけ多くの排気孔１２６を形成することが好ましい。但し、第２の辺１２０ａ全体を一つの排気孔１２６として形成すると、上述したように、領域Ｒが大きくなることになり、パッケージ表面に窪みを発生させてしまうために好ましくない。
【００３４】
排気孔１２６は、図４に示すように、幅ａ、深さｂの断面矩形形状を有する。本実施形態では、排気孔１２６は、樹脂流線Ａ´を描くように矢印Ａ方向に流れる樹脂の圧力によって、樹脂流線Ａ´に沿って移動する半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲを効率的に排気するために、幅ａを３ｍｍ乃至４ｍｍ、深さｂを１０μｍ乃至１５μｍの寸法の断面矩形形状とすることが好ましい。排気孔１２６の幅ａが３ｍｍ以下、深さｂが１０μｍ以下であると、効率的にエアを排気させることができず、また、幅ａが４ｍｍ以上、深さｂが１５μｍ以上であると、樹脂封止を行った際に、パッケージ表面に窪みを発生させてしまう。また、例えば、半導体基板１０の搬送ミスなどで半導体基板１０が金型内に載置されていない状態の金型１００内に樹脂Ｊを注入してしまうと樹脂Ｊが排気孔１２６に流入、付着してしまうが、排気孔１２６が幅ａを３ｍｍ乃至４ｍｍ、深さｂを１０μｍ乃至１５μｍの寸法の断面矩形形状であるため、排気孔１２６に流入する樹脂Ｊは、微量となり、排気孔１２６の入口付近のみ付着することになるため、容易にクリーニングを行うことができる。但し、排気孔１２６は、断面矩形形状に限定されず、封止空間１１２ａにおける樹脂の流れを考慮して、最も樹脂の圧力を利用して効率的に排気を行える断面形状を有し、例えば、断面半円形状や断面三角形状などとして実現されてもよい。更に、本実施形態において、排気孔１２６は、一定の断面積を有しているが、漸減する断面積を有してもよい。
【００３５】
また、排気孔１２６は、本実施形態では、全て同じ幅ａ及び深さｂの寸法で形成されている。これは、上述したように、樹脂の圧力によって樹脂流線Ａ´に沿って矢印Ａ方向に均一に移動してくる半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲを均一に排気するためである。即ち、排気孔１２６を全て同じ幅ａ及び深さｂの寸法で形成することで、第２の辺１００ａにおけるエアＡＲの排気能力を均一にしている。従って、例えば、図６に示すように、エアＡＲが局所的に領域Ｙに溜まり、かかる領域ＹのエアＡＲによって樹脂が抵抗を受け、樹脂流線Ｃ´を描くように矢印Ｃ方向に流れてしまう場合は、第２の辺１００ｂにおける中央付近のエアＡＲの排気能力を両端に比べて高くする必要がある。かかる場合には、排気孔１２６の寸法を変更し、図７に示すように、第２の辺１００ａの中央付近の排気孔１２６の幅ａ（又は深さｂ）を両端の排気孔１２６に比べて大きくしたり、第２の辺１００ａの両端の排気孔１２６の幅ａ（又は深さｂ）を中央付近の排気孔１２６に比べて小さくしたりすることで、第２の辺１００ｂにおける中央付近のエアＡＲの排気能力を両端に比べて高くすることができる。ここで、図７は、排気孔１２６の寸法が異なった場合の金型１００の概略透視平面図である。
【００３６】
以上のように、排気孔１２６の形成位置、配置間隔、配置数及び寸法は、封止空間１１２ａにおける樹脂の流れる方向、半導体基板１０と封止空間１１２ａとの間に溜まったエアＡＲの分布などによって異なる。従って、排気孔１２６は、エアＡＲを全て排気して（即ち、樹脂の回り込みによるエアＡＲの残留を防止して）半導体基板１０の全面に亘って平坦にさせる（下型１２０の載置部１２２に密着させる）ように、コンピューターシミュレーション等により形成位置、配置間隔、配置数を求め、最適に組み合わせる。また、排気孔１２６を吸着手段３００もしくは別に設けた吸着手段に接続してエアを吸引することも可能である。
【００３７】
以下、図８を参照して、樹脂封止の際の半導体基板１０（半導体チップ１４は複数個実装するが、ここでは便宜上１個で表している。）の状態を説明する。図８は、樹脂封止の際の金型１００内の半導体基板１０の状態を示す模式図である。まず、半導体基板１０を予め加熱した金型１００の下型１２０に載置した後、吸着手段３００によって吸着孔１２４を介して半導体基板１０を吸着して下型１２０の載置部１２２に固定すると、半導体基板１０は、図８（ａ）に示すように、下型１２０の熱によって熱膨張して半導体チップ１４側に反り返り、下型１２０との間にエアＡＲが残留する。次に、上型１１０を下型１２０にクランプして金型１００内に封止空間１１２ａを形成し、封止空間１１２ａにゲート１１４を介して樹脂Ｊを導入すると、図８（ｂ）に示すように、樹脂Ｊの圧力によって、半導体基板１０と下型１２０との間のエアＡＲが樹脂の流れる方向に向かって移動を始める。更に、封止空間１１２ａへの樹脂Ｊの導入を進めると、図８（ｃ）に示すように、半導体基板１０と下型１２０との間のエアＡＲが排気孔１２６に到達し、排気孔１２６を介して外部に排気される。これにり、半導体基板１０と下型１２０との間のエアＡＲが局所的に寄せ集められることによって生じる更なる半導体基板１０の変形を防止することができる。従って、半導体チップ１４及びボンディングワイヤー１６が上型１１０の下面に部分的に接触し、樹脂封止後にパッケージ表面に露出して樹脂封止が不良となったり、ボンディングワイヤー１６が断線して不良製品となったりすることを防止することができる。樹脂Ｊが完全に封止空間１１２ａに充填されると、図８（ｄ）に示すように、半導体基板１０と下型１２０との間のエアＡＲは全て排気され、半導体基板１０の樹脂封止が完了する。即ち、半導体基板１０は、変形することなく、全面に亘って平坦な状態で樹脂封止され、高品位な薄型の半導体基板１０を製造することができる。
【００３８】
次に、図９乃至図１２を参照して、本発明の金型１００の変形例である金型５００について説明する。ここで、図９は、上型５１０と下型５２０により半導体基板１０をクランプした金型５００の概略断面図である。図９の金型５００は、図３の金型１００と比較して下型５２０の構成が異なる。その他、図３に示すものと同一の参照番号を付したものはその参照番号を表わす部材と同一であるものとし、重複説明は省略する。
【００３９】
図９を参照するに、金型５００は、上型５１０及び下型５２０を型締めした際に封止空間５１２ａを規定する。封止空間５１２ａは、主として上型５１０に形成された半導体基板１０の半導体チップ１４を収納する収納部５１２により形成され、かかる収納部５１２と下型５２０に配置された半導体基板１０のリードフレーム１２との間に形成される空間により定義される。上型５１０の収納部５１２は、半導体基板１０に形成される樹脂封止形状（パッケージ）の外形寸法（即ち、封止したい半導体チップ１４及びボンディングワイヤー１６の配置）に合わせて凹形状に形成される。本実施形態において、上型５１０の収納部５１２は、複数の半導体チップ１４を一括して封止できる空間に形成されており、金型５００が規定する封止空間１１２ａはほぼ断面矩形形状となる。
【００４０】
上型５１０のゲート５１４には、封止空間５１２ａ（収納部５１２）に樹脂を導入して半導体基板１０を封止する封止手段２００が接続されている。ゲート５１４は、封止手段２００が導入する樹脂を封止空間５１２ａに供給する部位であり、封止空間５１２ａと封止手段２００とを接続する。
【００４１】
下型５２０は、上型５１０に形成される収納部５１２の配置にあわせて、支持部５３０と、載置部５４０とを有し、半導体基板１０を封止空間５１２ａに配置する。
【００４２】
支持部５３０は、図９に示すように、上型５１０に形成した収納部５１２の真下に挿入孔５３２を有し、かかる挿入孔５３２を跨ぐように半導体基板１０の周囲を支持する。挿入孔５３２は、封止空間１１２ａの外周形状に等しい寸法で形成され、後述する載置部５４０が挿入される。本実施形態では、挿入孔５３２は、封止空間１１２ａが断面矩形形状であるため、矩形形状となっているが、例えば、封止空間１１２ａが断面円形形状であれば円形形状とする。
【００４３】
図１０は、図９に示す金型５００の概略構成図であって、図１０（ａ）は、金型５００の概略透視平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す金型５００のα−α´断面図である。図９及び図１０を参照するに、載置部５４０は、挿入孔５３２に挿入され、載置部５４０を支持する支持ブロック５４２と載置部５４０の背面との間に弾発用のスプリングＳを設けることにより、上型５１０に向けて付勢して支持される。載置部５４０には、載置部５４０が上昇する位置を規制するストッパ５４４が設けられている。ストッパ５４４は、支持部５３０に半導体基板１０を載置した状態で、半導体基板１０との間に空隙Ｋを形成するように設定されている。これにより、載置部５４０は、支持部５３０に囲まれると共に半導体基板１０との間に空隙Ｋを介して配置される。空隙Ｋは、後述するように、排気孔５４８と連通し、半導体基板１０と封止空間５１２ａ（即ち、載置部５４０）との間に溜まったエアＡＲを排気するのに利用され、吸着手段３００の吸引開始により、載置部５４０が下動して設けられる。これは、載置部５４０と支持ブロック５４２との間に設けられた吸着路の負圧により、載置部５４０が下動するようにスプリングＳのばね定数を調節しておくことにより可能となり、支持部５３０と載置部５４０との高さの寸法を研削により調整するよりも、スプリングＳにて調整する方が容易であるためである。
【００４４】
載置部５４０は、支持ブロック５４２及びスプリングＳによって支持部５３０に対して移動可能に支持されると共に、吸着手段３００が半導体基板１０を吸着するための吸着孔５４６を形成するために支持部５３０の挿入孔５３２の外周形状より若干小さい寸法で形成される。吸着孔５４６は、支持ブロック５４２に形成された吸着路５４２ａに連通し、吸着手段３００にエアチューブ３２０及び開閉バルブ３３０を介して接続されて支持部５３０に支持された半導体基板１０を吸着する。本実施形態では、吸着孔５４６を矩形枠形状に形成し、半導体基板１０を均等に吸着することで、吸着による半導体基板１０の変形を抑制している。従って、吸着孔５４６は、吸着によって半導体基板１０を著しく変形させることなく、支持部５３０に吸着することができれば、Ｌ字形状、ニ字形状などを形成するように構成されてもよい。但し、吸着孔５４６は、幅ａが小さすぎると半導体基板１０を十分に吸着することができないために半導体基板１０は支持部５３０に固定されず、幅ａが大きすぎると支持部５３０及び載置部５４０により封止空間５１２ａの内側に形成されるため、樹脂封止の際に、パッケージ表面に窪みを発生させてしまう。従って、吸着孔５４６の幅ａは、１５μｍ乃至２０μｍ程度とすることが好ましい。また、例えば、半導体基板１０の搬送ミスなどで半導体基板１０が金型内に載置されていない状態の金型５００内に樹脂Ｊを注入してしまうと樹脂Ｊが吸着孔５４６に流入、付着してしまうが、吸着孔５４６の幅ａは、１５μｍ乃至２０μｍ程度であるため、吸着孔５４６に流入する樹脂Ｊは、微量となり、吸着孔５４６の入口付近のみ付着することになるため、容易にクリーニングを行うことができる。
【００４５】
載置部５４０は、上面に排気孔５４８を有する。排気孔５４８は空隙Ｋ及び吸着孔５４６と連通するように形成される。排気孔５４８は、下型５２０の支持部５３０に支持された半導体基板１０と封止空間５１２ａ（即ち、載置部５４０）との間に溜まったエアＡＲを排気するのに使用される。即ち、吸着手段３００が吸着孔５４６を減圧して半導体基板１０を吸着すると、吸着孔５４６に連通している排気孔５４８及び空隙Ｋを介して半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間に溜まったエアＡＲが排気される。但し、空隙Ｋの深さｚが長すぎると、吸着手段３００の吸引により半導体基板１０が凹形状にへこんでしまい、一方、空隙Ｋの深さｚが小さい（又は空隙Ｋを設けない）と、排気孔５４８付近のみを吸着してしまい（即ち、半導体基板１０の中央付近との連通が確保されない）、半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間に溜まったエアＡＲを排気することができない。従って、空隙Ｋの深さｚは、５μｍ程度とすることが好ましい。
【００４６】
本実施形態では、排気孔５４８は、載置部５４０の上面の辺５４０ａ乃至５４０ｄに形成されている。従って、図１０（ａ）に示すように、領域Ｆに存在する半導体基板１０と封止空間５１２ａ（即ち、固定部５４０）との間に溜まったエアＡＲを、各辺５４０ａ乃至５４０ｄに形成された排気孔５４８を介して均一に排気する。例えば、図１１に示すように、領域ＤにエアＡＲが存在する場合は、載置部５４０の上面の辺５４０ｃ及び５４０ｄに排気孔５４８を形成することで、かかるエアＡＲを排気する。ここで、図１１は、半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間のエアＡＲが局所的に溜まった場合の金型５００の概略透視平面図である。
【００４７】
本実施形態では、排気孔５４８は、幅ｘ及び長さｙの矩形形状で形成されている。排気孔５４８の幅ｘ及び長さｙが長すぎると、樹脂封止の際に、パッケージ表面に排気孔５４８に相当する窪みを発生させ、排気孔５４８の幅ｘ及び長さｙが小さすぎると、半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間に溜まったエアＡＲを十分に排気することができない。従って、排気孔５４８の幅ｘは、１５μｍ乃至２０μｍ程度、長さｙは、３ｍｍ乃至４ｍｍ程度で形成することが好ましい。但し、排気孔５４８は、上述の機能を有するならば、矩形形状に限定されず、三角形状や円形状などとして実現されてもよい。
【００４８】
また、排気孔５４８は、本実施形態では、全て同じ幅ｘ及び長さｙの寸法でくし歯状に形成されている。これは、上述したように、領域Ｆに存在する半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間に溜まったエアＡＲを均一に排気するためである。従って、図１２に示すように、領域ＧにエアＡＲが存在する場合は、載置部５４０の上面の辺５４０ａ及び５４０ｂに形成する排気孔５４８の幅ｘ及び長さｙを他の辺５４０ｃ及び５４０ｄに比べて大きくすることで、効率的にエアＡＲを排気することができる。また、載置部５４０の上面の辺５４０ａ及び５４０ｂの排気孔５４８を密に形成することで、領域ＧのエアＡＲを効率的に排気することも可能である。ここで、図１２は、半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間のエアＡＲが局所的に溜まった場合の金型５００の概略透視平面図である。
【００４９】
以上のように、排気孔５４８の形成位置、配置間隔及び寸法は、半導体基板１０と封止空間５１２ａとの間に溜まったエアＡＲの分布などによって異なる。従って、排気孔５４８は、エアＡＲを全て排気して半導体基板１０の全面に亘って平坦にさせるように、コンピューターシミュレーション等により形成位置、配置間隔及び寸法を求め、最適に組み合わせる。
【００５０】
以下、図１３を参照して、樹脂封止の際の半導体基板１０の状態を説明する。図１３は、樹脂封止の際の金型５００内の半導体基板１０の状態を示す模式図である。まず、半導体基板１０を予め加熱した金型５００の下型５２０の支持部５３０に載置し、固定部５４０を支持部５２０の挿入孔５３２に挿入して空隙Ｋ、吸着孔５４６及び排気孔５４８を形成するように載置部５４０を配置させると、半導体基板１０は、図１３（ａ）に示すように、下型５２０の熱によって熱膨張して半導体チップ１４側に反り返り、下型５２０との間にエアＡＲが残留する。次に、吸着手段３００によって吸着孔５４６を介して半導体基板１０を吸着すると、図１３（ｂ）に示すように、半導体基板１０と下型１２０との間のエアＡＲが空隙Ｋ及び排気孔５４８を介して吸着孔５４６へ移動を始める。吸着孔５４６へ移動したエアＡＲは、図１３（ｃ）に示すように、吸着孔５４６を介して排気され、半導体基板１０の全面に亘って平坦になっていく。これにより、上型５１０を下型５２０にクランプした際に半導体チップ１４及びボンディングワイヤー１６が上型５１０の下面に部分的に接触し、樹脂封止後にパッケージ表面に露出して樹脂封止が不良となったり、ボンディングワイヤー１６が断線して不良製品となったりすることを防止することができる。また、封止空間５１２ａに樹脂Ｊを導入することで半導体基板１０と下型５２０との間のエアＡＲが局所的に寄せ集められることによって生じる更なる半導体基板１０の変形を防止することができる。半導体基板１０と下型１２０との間のエアＡＲが全て排気され、半導体基板１０が全面に亘って平坦になると、上型５１０を下型５２０にクランプして金型５００内に封止空間５１２ａを形成し、封止空間５１２ａにゲート５１４を介して樹脂Ｊを導入し、図１３（ｄ）に示すように、半導体基板１０の樹脂封止が完了する。即ち、半導体基板１０は、変形することなく、全面に亘って平坦な状態で樹脂封止され、高品位な薄型の半導体基板１０を製造することができる。
【００５１】
次に、図１４及び図１５を参照して、本発明の別の金型６００について説明する。図１４は、本発明に係る金型６００の概略透視平面図である。
【００５２】
金型６００は、上型６１０及び下型６２０を型締めした際に封止空間６１２ａを規定する。封止空間６１２ａは、主として上型６１０に形成された半導体基板１０の半導体チップ１４を収納する収納部６１２により形成され、かかる収納部６１２と下型６２０に配置された半導体基板１０のリードフレーム１２との間に形成される空間により定義される。上型６１０の収納部６１２は、半導体基板１０に形成される樹脂封止形状（パッケージ）の外形寸法（即ち、封止したい半導体チップ１４及びボンディングワイヤー１６の配置）にあわせて形成される。
【００５３】
上型６１０のゲート６１４には、封止空間６１２ａ（収納部６１２）に樹脂を導入して半導体基板１０を封止する図示しない封止手段が接続されている。ゲート６１４は、封止手段が導入する樹脂を封止空間６１２ａに供給する部位であり、封止空間６１２ａと封止手段とを接続する。
【００５４】
下型６２０の上面（即ち、封止空間６１２ａの底面）には、上型６１０に形成される収納部６１２の配置にあわせて、半導体基板１０のリードフレーム１２を載置する載置部６２２を有する。下型６２０の載置部６２２は、封止空間６１２ａに対応する位置に複数の吸着孔６２４を有する。
【００５５】
吸着孔６２４は、図示しない吸着手段に接続され、かかる吸着手段が載置部６２２に載置された半導体基板１０を吸着して下型６２０に固定するために設けられている。また、吸着孔６２４は、下型６２０の載置部６２２に載置した半導体基板１０と封止空間６１２ａ（即ち、下型６２０の載置部６２２）との間に溜まったエアＡＲを排気するのに使用される。換言すれば、吸着孔６２４は、半導体基板１０を吸着することによってエアＡＲを排気して、半導体基板１０の全面に亘って平坦にしながら下型６２０の載置部６２２に密着固定させる機能を有する。
【００５６】
吸着孔６２４には、図１５に示すように、下型６２０に半導体基板１０を載置した状態で、半導体基板１０との間に空隙Ｈを形成するように固定ピン６２６が挿入されている。即ち、吸着孔６２４は、後述するように、固定ピン６２６の存在しない範囲である吸着孔６２４と固定ピン６２６との間の領域で半導体基板１０を吸着する。固定ピン６２６には、金型に用いられるインデックスピンを利用することができる。ここで、図１５は、図１４に示す吸着孔６２４の概略断面図である（半導体チップ１４の数は便宜上１個にしてある）。固定ピン６２６は、吸着孔６２４を介して半導体基板１０を吸着することに起因するパッケージ表面の吸着孔６２６の痕の発生を防止する。即ち、固定ピン６２６は、空隙Ｈによって吸着孔６２４が半導体基板１０を吸着する領域（即ち、吸着孔６２４の面積）を確保すると共に、吸着による半導体基板１０の変形を抑制する。空隙Ｈの深さｚがない（又は小さい）と、半導体基板１０を吸着する領域（吸着孔６２６の開口）を確保することができないために（吸着力が小さいために）半導体基板１０を下型６２０に固定することができず、空隙の深さｚが長すぎると、吸着により半導体基板１０が凹形状にへこんでしまう。従って、空隙Ｈの深さｚは、５μｍ程度とすることが好ましい。
【００５７】
吸着孔６２４は、半導体基板１０の吸着及び半導体基板１０と封止空間６１２ａとの間に溜まったエアＡＲを排気するために、固定ピン６２６との間に間隔ｆを有する。吸着孔６２４と固定ピン６２６との間隔ｆは、広すぎると半導体基板１０を直接吸着する領域が大きくなり半導体基板１０が凹形状にへこみ、狭すぎると半導体基板１０の吸着及びエアＡＲの排気を行うことができない。従って、吸着孔６２４と固定ピン６２６との間隔ｆは、１５μｍ乃至２０μｍとすることが好ましい。また、吸着孔６２４と固定ピン６２６との間隔ｆを一定とすることで、半導体基板１０を均等に吸着することができる。
【００５８】
本実施形態では、吸着孔６２４及び固定ピン６２６は、同一形状で、下型６２０の載置部６２２に均等に形成されている。これは、上述したように、半導体基板１０と封止空間６１２ａとの間のエアＡＲを均一に排気するためと、半導体基板１０を均一に吸着して下型６２０の載置部６２２に固定するためである。また、吸着孔６２４及び固定ピン６２６は、円形形状である。但し、かかる形状は例示的であり、上述した機能を有するならばどのような形状であってもかまわない。また、例えば、矩形の吸着孔６２４に円形の固定ピン６２６を挿入するといった異なる形状の吸着孔６２４及び固定ピン６２６を組み合わせてもよい。
【００５９】
以下、図１６を参照して、樹脂封止の際の半導体基板１０の状態を説明する。図１６は、樹脂封止の際の金型６００の半導体基板１０の状態を示す模式図である。まず、予め加熱した金型６００の下型６２０に載置すると、半導体基板１０は、図１６（ａ）に示すように、下型６２０の熱によって熱膨張して半導体チップ１４側に反り返り、下型５２０との間にエアＡＲが残留する。次に、吸着手段によって吸着孔６２４を介して半導体基板１０を吸着すると、図１６（ｂ）に示すように、半導体基板１０と下型６２０との間のエアＡＲが空隙Ｈを介して吸着孔６２４と固定ピン６２６の間へ移動を始める。吸着孔６２４と固定ピン６２６の間へ移動したエアは、図１６（ｃ）に示すように、吸着孔６４６から排気され、半導体基板１０は、全面に亘って平坦になっていく。これにより、上型６１０を下型６２０にクランプした際に半導体チップ１４及びボンディングワイヤー１６が上型６１０の下面に部分的に接触し、樹脂封止後にパッケージ表面に露出して樹脂封止が不良となったり、ボンディングワイヤー１６が断線して不良製品となったりすることを防止することができる。また、封止空間６１２ａに樹脂Ｊを導入することで半導体基板１０と下型６２０との間のエアＡＲが局所的に寄せ集められることによって生じる更なる半導体基板１０の変形を防止することができる。半導体基板１０と下型６２０との間のエアＡＲが全て排気され、半導体基板１０が全面に亘って平坦になると、上型６１０を下型６２０にクランプして金型６００内に封止空間６１２ａを形成し、封止空間６１２ａにゲート６１４を介して樹脂Ｊを導入し、図１６（ｄ）に示すように、半導体基板１０の樹脂封止が完了する。即ち、半導体基板１０は、変形することなく、全面に亘って平坦な状態で樹脂封止され、高品位な薄型の半導体基板１０を製造することができる。また、例えば、半導体基板１０の搬送ミスなどで半導体基板１０が金型内に載置されていない状態の金型６００内に樹脂Ｊを注入してしまうと樹脂Ｊが吸着孔６２４に流入、付着してしまうが、吸着孔６２４には固定ピン６２６が挿入されており、吸着孔６２４に流入する樹脂Ｊは、微量となり、吸着孔６２４の入口付近のみ付着することになるため、容易にクリーニングを行うことができる。
【００６０】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれらに限定されずその要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能であり、例えば、チップをワイヤーボンディングではなく、フリップチップボンディングした基板であっても同様の効果を得られることは言うまでもない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の樹脂封止装置及び金型によれば、薄型の半導体基板などの被封止体と下型との間に溜まるエアを減少又は除去することによって、高品位に被封止体を封止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂封止装置を示す概略側面図である。
【図２】図１に示す樹脂封止装置の概略正面図である。
【図３】上型と下型により半導体基板をクランプしたプレス部の要部概略断面図である。
【図４】図１に示す金型１００の概略構成図であって、図４（ａ）は、金型の概略透視平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す金型のα−α´断面図、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す金型のβ−β´断面図である。
【図５】樹脂が封止空間を放射状に流れる場合の金型の概略透視平面図である。
【図６】半導体基板と封止空間との間のエアが局所的に溜まった場合の金型の概略透視平面図である。
【図７】排気孔の寸法が異なった場合の金型の概略透視平面図である。
【図８】樹脂封止の際の金型内の半導体基板の状態を示す模式図である。
【図９】上型と下型により半導体基板をクランプしたプレス部の要部概略断面図である。
【図１０】図９に示す金型の概略構成図であって、図１０（ａ）は、金型の概略透視平面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示す金型１００のα−α´断面図である。
【図１１】半導体基板と封止空間との間のエアが局所的に溜まった場合の金型の概略透視平面図である。
【図１２】半導体基板と封止空間との間のエアが局所的に溜まった場合の金型の概略透視平面図である。
【図１３】樹脂封止の際の金型内の半導体基板の状態を示す模式図である。
【図１４】本発明に係る金型の概略透視平面図である。
【図１５】図１４に示す吸着孔の概略断面図である。
【図１６】樹脂封止の際の金型内の半導体基板の状態を示す模式図である。
【図１７】従来の封止空間の部分概略断面図である。
【符号の説明】
１樹脂封止装置
１００金型
１１０上型
１１２収納部
１１２ａ封止空間
１２０下型
１２２載置部
１２４吸着孔
１２６排気孔
２００封止手段
５００金型
５１０上型
５１２ａ封止空間
５２０下型
５３０支持部
５３２挿入孔
５４０載置部
５４８排気孔
６００金型
６１０上型
６２０下型
６２４吸着孔
６２６固定ピン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin sealing device that seals an object to be sealed such as a lead frame on which a chip is mounted with a sealing material such as resin. The present invention is suitable, for example, for a resin sealing device that seals a thin semiconductor with a resin, a mold used in the resin sealing device, and a semiconductor manufacturing apparatus having such a resin sealing device.
[0002]
[Prior art]
Due to the recent demand for downsizing and multi-functionality of electronic devices, it is desired to reduce the thickness and quality of semiconductors mounted on electronic devices. As an example of such a thin semiconductor, a molded area package type package (hereinafter referred to as “a package of a plurality of IC chips mounted in a matrix shape) using a polyimide substrate, a glass epoxy substrate, a lead frame substrate, and the like. MAP type ”).
[0003]
As an example of a semiconductor device manufacturing process, a mounting process for fixing an IC chip to a predetermined position of a lead frame, a wire bonding process for electrically connecting an electrode of the lead frame and the IC chip with a bonding wire, and wire bonding A package process for sealing the lead frame and the IC chip (hereinafter referred to as “semiconductor substrate”) with resin in order to protect them from external impacts.
[0004]
At the time of resin sealing, a semiconductor substrate is placed on the lower mold of a preheated mold, and from holes corresponding to the four corners of the semiconductor substrate provided on the lower mold by a negative pressure generator such as a vacuum pump. Adsorb the semiconductor substrate. As a result, the semiconductor substrate is fixed in a recess (cavity) on the lower mold. Next, the upper mold is clamped by the lower mold to form a sealed space inside the mold, and a resin is sealed by injecting and filling a thermosetting resin into the sealed space. Since the suction means fixes the semiconductor substrate to the recess on the lower mold, the movement of the semiconductor substrate can be prevented during resin sealing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The substrate used for the MAP type semiconductor device is one of the thin features, and when it is placed on a high temperature lower die, it thermally expands and warps to the chip side, and between the semiconductor substrate and the lower die. In addition, air easily accumulates, and the air around the semiconductor substrate immediately comes into contact with the lower mold by the suction means before the air is released. As a result, the air remains between the semiconductor substrate and the lower mold. There was a problem that.
[0006]
Such a state is shown in FIG. Here, FIG. 17 is a partial schematic cross-sectional view of a conventional sealed space. As shown in the figure, the semiconductor substrate 1000 is warped toward the chip 1200 side by the heat of the lower mold 2200, and the periphery is brought into contact with the surface of the lower mold 2200 by suction means through suction holes 2210 formed in the lower mold 2200. Therefore, air AR remains between the central portion of the semiconductor substrate 1000 and the lower mold 2200. In the semiconductor substrate 1000, a chip 1200 is arranged at the center of the lead frame 1100, and the lead frame 1100 and the chip 1200 are bonded by a bonding wire 1300.
[0007]
In this state, when the upper mold 2100 is clamped to the lower mold 2200 and resin is introduced from the direction of the arrow, the air AR is collected by the pressure of the resin, and the deformation of the semiconductor substrate 1000 further increases locally. As a result, the bonding wire 1300 partially contacts the lower surface of the upper mold 2100 and is exposed on the package surface after sealing, resulting in defective resin sealing, or the bonding wire 1300 is disconnected and becomes a defective product. There was a problem. There is also a problem that a high-quality semiconductor cannot be manufactured because the bottom of the molded product is deformed.
[0008]
Conventionally, the air AR has been negligible with respect to the volume of the sealed space. However, as the distance between the upper die 2100 and the lower die 2200 becomes narrow due to the recent demand for thinning of the semiconductor, the above-described problem occurs. It can no longer be ignored. Therefore, there is a method for preventing warpage of the semiconductor substrate by providing a plurality of suction holes in the lower mold of the mold and suction fixing the semiconductor substrate to the lower mold. JP 2002 − No. 79547 is proposed. But, JP 2002 − In the 79547 publication, a plurality of suction holes are placed in the center of the lower mold, and a strong suction pressure is applied to the lower center of the semiconductor substrate, causing the substrate to collapse and generate suction hole marks on the package surface above the suction hole. As a result, resin sealing becomes poor. Furthermore, an adsorption force (ie, impact) is directly applied to the chip, which is not preferable. In addition, for example, if resin is injected into a mold in which the semiconductor substrate is not placed due to a mistransfer of the semiconductor substrate, the resin flows into and adheres to the suction holes. Since the resin adhering to the inside of the suction hole is a thermosetting resin, it cannot be dissolved by heating, and the cleaning of the suction hole becomes extremely difficult because it is an exploded cleaning of the lower mold. In addition, since the mold is a super steel material that is difficult to process, providing a plurality of suction holes increases the number of processing steps and causes an increase in cost.
[0009]
Accordingly, the present invention provides a resin sealing device capable of sealing a sealed body with high quality by reducing or removing air accumulated between the sealed body such as a thin semiconductor substrate and the lower mold, and It is an exemplary purpose to provide a mold.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Book A resin sealing device according to one aspect of the invention defines a sealing space by a mold composed of an upper mold and a lower mold, and an adsorbing unit that adsorbs and fixes an object to be sealed to the mold, In the resin sealing device having sealing means for introducing the sealing resin into the sealing space and sealing the object to be sealed, the object to be sealed and the object to be sealed are fixed by suction. under With mold The back side of the object to be sealed in the sealing space There is an exhaust hole for exhausting air remaining in The lower mold sealing space side end has a region overlapping the outer periphery of the sealing space. It has the said metal mold | die formed. According to such a resin sealing device, when the adsorbing means fixes the object to be sealed in the sealing space, the air accumulated in the exhaust hole between the object to be sealed and the mold is reduced or removed, and the object to be sealed is sealed. Prevent further local deformation of the stop. The mold has a substantially rectangular cross-section having a first side into which the sealing resin is introduced and a second side in which the exhaust hole is formed opposite to the first side. Also good. Thereby, the air which accumulates between a to-be-sealed body and a metal mold | die can be removed using the pressure added to a sealing material in order that a sealing material fills a sealing space. Such a mold itself also constitutes one aspect of the present invention.
[0013]
Further objects or other features of the present invention will become apparent in the preferred embodiments described with reference to the accompanying drawings.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a resin sealing device as an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Here, FIG. 1 is a schematic side view showing a resin sealing device 1 according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic front view of the resin sealing device 1 shown in FIG.
[0015]
The resin sealing device 1 is a resin that performs resin sealing by supplying a thermosetting resin (sealing material) to a semiconductor substrate 10 (sealed body) in which a semiconductor chip 14 is bonded to a lead frame 12 by a bonding wire 16. It is a sealing device. As shown in FIGS. 1 and 2, the resin sealing device 1 supports a mold 100 including an upper mold 110 and a lower mold 120, a fixed platen 130 that supports the upper mold 110, and a lower mold 120. A movable platen 140, a mold clamping mechanism 150 that drives the movable platen 140 up and down to clamp the mold 100, a suction means (not shown) that sucks and fixes the semiconductor substrate 10 to the lower mold 120, and a resin to the mold 100 A press part A including a sealing means 200 for introducing a mold, a cleaner part B for cleaning the mold 100, an inloader part C for aligning the semiconductor substrate 10 and the resin tablet T and supplying them to the press part A, a resin seal The unloader part D which takes out the semiconductor substrate 10 after a stop from the press part A, and the storage part E which stores the semiconductor substrate 10 after a degate are included.
[0016]
The operations of the press part A, the cleaner part B, the inloader part C, the unloader part D, and the storage part E of the resin sealing device 1 are the same as those of the conventional resin sealing device, and the semiconductor substrate 10 and the resin tablet T are connected. The inloader part C picked up in accordance with the position of the sealing means 200 in the press part A and the setting position of the semiconductor substrate 10 (position of the mold 100) is transferred to the press part A with the mold 100 opened. Then, the resin tablet T is dropped on the sealing means 200, an unillustrated suction means is connected to the lower mold 120, the semiconductor substrate 10 is sucked and fixed, and the mold 100 is clamped. Resin is introduced into the mold 100 and sealed. After the resin sealing, the mold 100 is opened, the semiconductor substrate 10 is unloaded from the press part A by the unloader part D, and after delegation, it is stored in the storage part E. After the semiconductor substrate 10 is unloaded, the cleaner unit B enters the press unit A and cleans burrs and the like attached to the surface of the mold 100.
[0017]
The resin sealing device 1 of the present invention has a great feature in the configuration of the press part A, particularly the mold 100. Below, the press part A of the resin sealing apparatus 1, especially the metal mold | die 100 is demonstrated. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the main part of the press part A in which the semiconductor substrate 10 is clamped by the upper mold 110 and the lower mold 120.
[0018]
Referring to FIG. 3, the mold 100 defines a sealed space 112a when the upper mold 110 and the lower mold 120 are clamped. The sealing space 112 a is formed mainly by a storage portion 112 that stores the semiconductor chip 14 of the semiconductor substrate 10 formed in the upper mold 110, and the lead frame 12 of the semiconductor substrate 10 disposed in the storage portion 112 and the lower mold 120. Defined by the space formed between the two. The housing portion 112 of the upper mold 110 is formed in a concave shape in accordance with the outer dimensions of the resin sealing shape (package) formed on the semiconductor substrate 10. In the present embodiment, the semiconductor chips 14 are arranged as shown in FIG. 3B for convenience, but in actual use, ten or more semiconductor chips 14 are often arranged in a matrix.
[0019]
The gate 114 of the upper mold 110 is connected to a sealing means 200 for sealing the semiconductor substrate 10 by introducing a resin into the sealing space 112a (housing portion 112). The gate 114 is a part that supplies the resin introduced by the sealing means 200 to the sealing space 112 a and connects the sealing space 112 a and the sealing means 200.
[0020]
The sealing unit 200 includes a pot 210, a plunger 220, and a runner 230, and introduces a thermosetting resin such as an epoxy resin into the sealing space 112a. The sealing means 200 melts the resin tablet T supplied to the pot 210 in the pot 210, pressurizes it with the plunger 220, and pushes out the melted resin with a predetermined resin pressure. The extruded resin is supplied to the gate 114 of the upper mold 110 through the runner 230 connected to the pot 210, and is injected and filled into the sealing space 112a.
[0021]
On the upper surface of the lower mold 120 (that is, the bottom surface of the sealing space 112a), a mounting portion 122 for mounting the lead frame 12 of the semiconductor substrate 10 is arranged in accordance with the arrangement of the storage portion 112 formed in the upper mold 110. Have. The mounting portion 122 may be formed as a concave groove that matches the outer shape of the semiconductor substrate 10. The placement part 122 of the lower mold 120 has four suction holes 124 at positions corresponding to the four corners of the semiconductor substrate 10 to be placed.
[0022]
The suction hole 124 is provided for the suction means 300 to suck the semiconductor substrate 10 placed on the placement unit 122. The suction holes 124 are respectively communicated with suction paths 124 a formed in the lower mold 120, and are connected to suction means 300 disposed outside the press part A via an air tube 320 and an opening / closing valve 330. Note that each of the four suction holes 124 may be directly connected to the suction means 300 without passing through the suction path 124a.
[0023]
The suction means 300 is fixed to the lower mold 120 (mounting portion 122) by sucking the semiconductor substrate 10 placed on the placement portion 122 through the suction holes 124. The adsorption means 300 includes, for example, a vacuum pump 310, an air tube 320, and an opening / closing valve 330. The vacuum pump 310 is connected to the air tube 320 and depressurizes the suction hole 124 via the suction path 124a to suck the semiconductor substrate 10. The air tube 320 is connected to the suction path 124a and the vacuum pump 310, and connects the suction hole 124 and the vacuum pump. The open / close valve 330 is provided in the air tube 320 and opens and closes the connection between the suction hole 124 and the vacuum pump 310.
[0024]
4 is a schematic configuration diagram of the mold 100 shown in FIG. 1. FIG. 4 (a) is a schematic perspective plan view of the mold 100, and FIG. 4 (b) is a mold shown in FIG. 4 (a). FIG. 4C is a β-β ′ sectional view of the mold 100 shown in FIG. 4A.
[0025]
Referring to FIG. 4, the mold 100 includes a first side 100 a in which resin is introduced into the sealing space 112 a and a second side 100 b in which an exhaust hole 126 is formed so as to face the first side 100 a. And a substantially cross-sectional rectangular shape having a third side 100c and a fourth side 100d connecting the ends of the first side 100a and the second side 100b.
[0026]
In this embodiment, as well shown in FIG. 4A, gates 114a to 114c connected to the runner 230 of the sealing means 200 are formed on the first side 100a of the upper mold 110, and the gates 114a to 114c. The pressure and amount of resin introduced from each into the sealed space 112a are equal. Therefore, the resin introduced into the sealing space 112a is drawn in the direction of the arrow A (that is, the second side) so as to draw a line A ′ parallel to the first side 100a (hereinafter referred to as “resin stream line A”). (Toward 100b) and fills the sealed space 112a. However, as will be described later, the pressure, amount, and direction of the resin introduced from the gates 114a to 114c into the sealed space 112a may not be equal.
[0027]
The exhaust hole 126 is formed in the second side 100b of the lower mold 120 so that the end portion 126a on the sealing space 112a side overlaps the outer periphery of the sealing space 112a. The pressure of the resin introduced into the space 112a is accumulated between the semiconductor substrate 10 placed on the placement part 122 of the lower mold 120 and the sealing space 112a (that is, the placement part 122 of the lower mold 120). Used to exhaust the air AR. The region R is a portion that communicates between the sealing space 112a and the outside via the exhaust hole 126, and releases the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a to the outside. In other words, the exhaust hole 126 has a function of exhausting the air AR and flattening the entire surface of the semiconductor substrate 10 (adhering to the mounting portion 122 of the lower mold 120). However, if the region R, in particular, the length R1 in the vertical direction of the region R is large, a recess corresponding to the region R is generated on the package surface when resin sealing is performed. Therefore, the end 126a of the exhaust hole 126 is preferably configured as close to the outer peripheral edge of the sealing space 122a as possible, that is, the length R1 in the vertical direction of the region R is made as small as possible. However, it goes without saying that without the region R, the exhaust hole 126 cannot communicate the sealed space 112a with the outside.
[0028]
The formation position, arrangement interval, arrangement number, and dimensions of the exhaust holes 126 are very important in exhausting all the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a. For example, if the resin enters the sealing space 112a before exhausting all of the air AR, the subsequent exhaust is not performed and a part of the air AR remains.
[0029]
As shown in FIG. 4, the exhaust hole 126 is formed on the second side 100 b facing the first side 100 a where the resin is introduced into the sealing space 112 a. The second side 100b is a side located in the direction in which the resin introduced into the sealing space 112a flows (that is, the pressure of the resin can be most utilized). In this embodiment, the resin introduced into the sealing space 112a from the three gates 114a to 114c flows in the direction of the arrow A so as to draw the resin flow line A ′, and the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a are Since the air AR accumulated during this period also moves along the resin flow line A ′, the exhaust hole 126 is formed in the second side 100b.
[0030]
The pressure and amount of resin introduced into the sealing space 112a from the three gates 114a to 114c are different. For example, as shown in FIG. 5, the resin flows radially in the direction of arrow B so as to draw a resin flow line B ′. There is a case. In such a case, the exhaust holes 126 are formed on the sides in the resin flow direction (arrow B direction), that is, on the second side 100b and the third side 100c. Thereby, the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 moving along the resin flow line B ′ and the sealing space 112a due to the pressure of the resin can be exhausted. That is, the exhaust hole 126 is formed on the side in the resin flow direction so that the resin pressure can be utilized most. Here, FIG. 5 is a schematic perspective plan view of the mold 100 when the resin flows radially through the sealing space 112a.
[0031]
As shown in FIG. 4, the exhaust holes 126 are arranged at equal intervals on the second side 100b. The air AR between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a uniformly accumulated in the region X near the center portion of the sealing space 112a becomes the resin flow line A ′ by the pressure of the resin introduced from the gates 114a to 114c. Along the direction of arrow A. Therefore, by arranging the exhaust holes 126 at equal intervals, the exhaust capability of the air AR on the second side 100b becomes uniform, and all the air AR that has moved is exhausted uniformly without causing the resin to wrap around. .
[0032]
The air AR between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a does not accumulate uniformly. For example, as shown in FIG. 6, the air AR may locally accumulate in a region Y near the center of the sealing space 112a. is there. In such a case, the resin introduced into the sealing space 112a from the gates 114a to 114c and flowing in the direction of the arrow A so as to draw the resin flow line A ′ is subjected to resistance by the air AR accumulated in the region Y, and the resin flow line It flows in the direction of arrow C so as to draw C ′. Therefore, if the exhaust holes 126 are arranged at equal intervals (that is, the exhaust capability of the air AR on the second side 100b is made uniform), the resin flows around before exhausting all the air AR, and the air AR remains. become. Therefore, as shown in FIG. 6, the exhaust holes 126 are arranged so that the vicinity of the center of the second side 120a is dense and both ends are sparse. Thereby, the exhaust capacity of the air AR in the vicinity of the center on the second side 100a becomes higher than both ends, and all of the air AR in the region Y can be exhausted before the resin wraps around. In other words, the exhaust holes 126 are arranged so as to exhaust all of the air AR before the resin wraps around in accordance with the distribution of the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a. Even if the exhaust holes 126 are arranged at equal intervals, the pressure and amount of the resin introduced from the gate 114b are made larger than the pressure and amount of the resin introduced from the gate 114a and the gate 114c. The influence of the resistance caused by the accumulated air AR is canceled (that is, the resin moves in the direction of arrow A so as to draw the resin flow line A ′ even after passing through the region Y), and the resin moves without causing the resin to wrap around. All the air AR can be exhausted uniformly. Here, FIG. 6 is a schematic perspective plan view of the mold 100 when the air AR between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a is locally accumulated.
[0033]
As shown in FIG. 4, the exhaust holes 126 are formed with eight exhaust holes 126 on the second side 100b. In the present embodiment, since there are nine alignment marks M on the second side 100b side of the lower mold 120, eight exhaust holes 126 are formed therebetween so as not to overlap the marks M. . Here, the alignment mark M is for aligning the position of the semiconductor substrate 10 with respect to the sealing space 112a. For example, the alignment mark M is collated with a hole formed in the outer periphery of the lead frame 12 to thereby match the semiconductor substrate 10. Can be placed at a predetermined position of the lower mold 120 (that is, the placement portion 122). The larger the number of the exhaust holes 126, the more efficiently the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a can be exhausted. Accordingly, it is preferable to form as many exhaust holes 126 as possible if the exhaust holes 126 can be freely formed, for example, when the mark M does not exist on the second side 100b side of the lower mold 120. However, if the entire second side 120a is formed as one exhaust hole 126, the region R becomes large as described above, which is not preferable because a recess is generated on the package surface.
[0034]
As shown in FIG. 4, the exhaust hole 126 has a rectangular cross section with a width a and a depth b. In the present embodiment, the exhaust hole 126 is formed between the semiconductor substrate 10 moving along the resin flow line A ′ and the sealing space 112a by the pressure of the resin flowing in the arrow A direction so as to draw the resin flow line A ′. In order to efficiently exhaust the air AR accumulated in the gas, it is preferable to have a rectangular cross section with a width a of 3 mm to 4 mm and a depth b of 10 μm to 15 μm. When the width a of the exhaust hole 126 is 3 mm or less and the depth b is 10 μm or less, the air cannot be efficiently exhausted, and the width a is 4 mm or more and the depth b is 15 μm or more. When resin sealing is performed, a depression is generated on the package surface. Further, for example, if the resin J is injected into the mold 100 in a state where the semiconductor substrate 10 is not placed in the mold due to a mistake in transporting the semiconductor substrate 10, the resin J flows into and adheres to the exhaust hole 126. However, since the exhaust hole 126 has a rectangular cross section with a width a of 3 mm to 4 mm and a depth b of 10 μm to 15 μm, the amount of the resin J flowing into the exhaust hole 126 becomes very small. Since only the vicinity of the entrance adheres, cleaning can be performed easily. However, the exhaust hole 126 is not limited to a rectangular cross-section, and has a cross-sectional shape that can efficiently exhaust using the pressure of the resin in consideration of the resin flow in the sealed space 112a. It may be realized as a semicircular cross section or a triangular cross section. Further, in the present embodiment, the exhaust hole 126 has a constant cross-sectional area, but may have a gradually decreasing cross-sectional area.
[0035]
In the present embodiment, the exhaust holes 126 are all formed with the same width a and depth b. As described above, this is because the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a that moves uniformly in the direction of the arrow A along the resin flow line A ′ by the pressure of the resin is uniformly exhausted. It is to do. That is, by forming all the exhaust holes 126 with the same width a and depth b, the exhaust capacity of the air AR on the second side 100a is made uniform. Therefore, for example, as shown in FIG. 6, the air AR locally accumulates in the region Y, the resin receives resistance due to the air AR in the region Y, and flows in the direction of the arrow C so as to draw the resin flow line C ′. In such a case, it is necessary to increase the exhaust capacity of the air AR near the center on the second side 100b as compared with both ends. In such a case, the size of the exhaust hole 126 is changed, and the width a (or depth b) of the exhaust hole 126 near the center of the second side 100a is compared with the exhaust holes 126 at both ends, as shown in FIG. Or by making the width a (or depth b) of the exhaust holes 126 at both ends of the second side 100a smaller than the exhaust holes 126 near the center, the vicinity of the center of the second side 100b. The air AR can have a higher exhaust capacity than both ends. Here, FIG. 7 is a schematic perspective plan view of the mold 100 when the dimensions of the exhaust holes 126 are different.
[0036]
As described above, the formation position, the arrangement interval, the arrangement number, and the dimensions of the exhaust holes 126 are the resin flow direction in the sealing space 112a, the distribution of the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 112a, and the like. It depends on. Accordingly, the exhaust hole 126 exhausts all of the air AR (that is, prevents the air AR from remaining due to the wraparound of the resin) and flattens the entire surface of the semiconductor substrate 10 (the mounting portion 122 of the lower mold 120). The formation position, the arrangement interval, and the number of arrangements are obtained by computer simulation or the like and combined optimally. Further, it is also possible to suck air by connecting the exhaust hole 126 to the suction means 300 or a separate suction means.
[0037]
Hereinafter, a state of the semiconductor substrate 10 (a plurality of semiconductor chips 14 are mounted, but are represented by one for convenience) will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram showing a state of the semiconductor substrate 10 in the mold 100 at the time of resin sealing. First, after the semiconductor substrate 10 is placed on the lower mold 120 of the preheated mold 100, the semiconductor substrate 10 is sucked through the suction holes 124 by the suction means 300 and fixed to the placement portion 122 of the lower mold 120. As shown in FIG. 8A, the semiconductor substrate 10 is thermally expanded by the heat of the lower mold 120 and warps toward the semiconductor chip 14, and air AR remains between the lower mold 120 and the semiconductor substrate 10. Next, when the upper mold 110 is clamped to the lower mold 120 to form a sealed space 112a in the mold 100, and the resin J is introduced into the sealed space 112a via the gate 114, FIG. 8B shows. Thus, the pressure of the resin J causes the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 120 to start moving in the resin flow direction. When the resin J is further introduced into the sealing space 112a, the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 120 reaches the exhaust hole 126 as shown in FIG. It is exhausted to the outside through. Thus, further deformation of the semiconductor substrate 10 caused by locally gathering the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 120 can be prevented. Accordingly, the semiconductor chip 14 and the bonding wire 16 are partially in contact with the lower surface of the upper mold 110 and exposed to the package surface after resin sealing, resulting in defective resin sealing, or the bonding wire 16 is disconnected and defective product. Can be prevented. When the resin J is completely filled in the sealing space 112a, as shown in FIG. 8D, all the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 120 is exhausted, and the resin sealing of the semiconductor substrate 10 is performed. Is completed. That is, the semiconductor substrate 10 is resin-sealed in a flat state over the entire surface without being deformed, and a high-quality thin semiconductor substrate 10 can be manufactured.
[0038]
Next, with reference to FIG. 9 thru | or FIG. 12, the metal mold | die 500 which is a modification of the metal mold | die 100 of this invention is demonstrated. Here, FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a mold 500 in which the semiconductor substrate 10 is clamped by the upper mold 510 and the lower mold 520. The mold 500 of FIG. 9 differs in the structure of the lower mold | type 520 compared with the metal mold | die 100 of FIG. In addition, what attached | subjected the same reference number as what is shown in FIG. 3 shall be the same as the member showing the reference number, and duplication description is abbreviate | omitted.
[0039]
Referring to FIG. 9, the mold 500 defines a sealing space 512a when the upper mold 510 and the lower mold 520 are clamped. The sealed space 512 a is formed mainly by a storage portion 512 that stores the semiconductor chip 14 of the semiconductor substrate 10 formed in the upper mold 510, and the lead frame 12 of the semiconductor substrate 10 disposed in the storage portion 512 and the lower mold 520. Defined by the space formed between the two. The housing part 512 of the upper mold 510 is formed in a concave shape in accordance with the outer dimensions of the resin sealing shape (package) formed on the semiconductor substrate 10 (that is, the arrangement of the semiconductor chip 14 and the bonding wire 16 to be sealed). The In the present embodiment, the storage portion 512 of the upper mold 510 is formed in a space in which a plurality of semiconductor chips 14 can be collectively sealed, and the sealing space 112a defined by the mold 500 is substantially rectangular in cross section. .
[0040]
The gate 514 of the upper mold 510 is connected to a sealing means 200 for sealing the semiconductor substrate 10 by introducing a resin into the sealing space 512a (housing portion 512). The gate 514 is a part that supplies the resin introduced by the sealing unit 200 to the sealing space 512 a and connects the sealing space 512 a and the sealing unit 200.
[0041]
The lower mold 520 includes a support section 530 and a placement section 540 in accordance with the arrangement of the storage section 512 formed in the upper mold 510, and arranges the semiconductor substrate 10 in the sealed space 512a.
[0042]
As shown in FIG. 9, the support portion 530 has an insertion hole 532 directly below the storage portion 512 formed in the upper mold 510, and supports the periphery of the semiconductor substrate 10 so as to straddle the insertion hole 532. The insertion hole 532 is formed with a dimension equal to the outer peripheral shape of the sealing space 112a, and a mounting portion 540 described later is inserted therein. In the present embodiment, the insertion hole 532 has a rectangular shape because the sealing space 112a has a rectangular cross section. For example, if the sealing space 112a has a circular cross section, the insertion hole 532 has a circular shape.
[0043]
10 is a schematic configuration diagram of the mold 500 shown in FIG. 9. FIG. 10 (a) is a schematic perspective plan view of the mold 500, and FIG. 10 (b) is a mold shown in FIG. 10 (a). FIG. 6 is a cross-sectional view of the mold 500 taken along the line α-α ′. Referring to FIGS. 9 and 10, the mounting portion 540 is inserted into the insertion hole 532, and an elastic spring S is interposed between the support block 542 that supports the mounting portion 540 and the back surface of the mounting portion 540. By being provided, it is biased toward the upper mold 510 and supported. The placement portion 540 is provided with a stopper 544 that regulates the position where the placement portion 540 is raised. The stopper 544 is set so that a gap K is formed between the stopper 544 and the semiconductor substrate 10 in a state where the semiconductor substrate 10 is placed on the support portion 530. As a result, the mounting portion 540 is surrounded by the support portion 530 and disposed between the semiconductor substrate 10 and the gap K. As will be described later, the gap K communicates with the exhaust hole 548 and is used to exhaust air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512a (that is, the mounting portion 540). When the suction of 300 is started, the placement unit 540 is moved down and provided. This can be achieved by adjusting the spring constant of the spring S so that the mounting portion 540 moves down by the negative pressure of the suction path provided between the mounting portion 540 and the support block 542. This is because it is easier to adjust the height of the support portion 530 and the placement portion 540 with the spring S than to adjust the height by grinding.
[0044]
The placement unit 540 is supported by the support block 542 and the spring S so as to be movable with respect to the support unit 530, and the support unit 530 is used to form the suction hole 546 for the suction unit 300 to suck the semiconductor substrate 10. The insertion hole 532 is formed with a size slightly smaller than the outer peripheral shape. The suction hole 546 communicates with the suction path 542 a formed in the support block 542 and is connected to the suction means 300 via the air tube 320 and the opening / closing valve 330 to suck the semiconductor substrate 10 supported by the support portion 530. In the present embodiment, the suction holes 546 are formed in a rectangular frame shape, and the semiconductor substrate 10 is evenly sucked to suppress deformation of the semiconductor substrate 10 due to the suction. Therefore, the suction hole 546 may be configured to form an L shape, a Ni shape, or the like as long as the suction hole 546 can be sucked to the support portion 530 without significantly deforming the semiconductor substrate 10 by suction. However, since the suction hole 546 cannot sufficiently suck the semiconductor substrate 10 if the width a is too small, the semiconductor substrate 10 is not fixed to the support portion 530, and if the width a is too large, the support portion 530 and the mounting portion 546 are placed. Since the portion 540 is formed inside the sealing space 512a, a recess is generated on the surface of the package during resin sealing. Therefore, the width a of the suction hole 546 is preferably about 15 μm to 20 μm. Further, for example, if the resin J is injected into the mold 500 in a state where the semiconductor substrate 10 is not placed in the mold due to a mistake in transporting the semiconductor substrate 10, the resin J flows into and adheres to the suction holes 546. However, since the width “a” of the suction hole 546 is about 15 μm to 20 μm, the resin J flowing into the suction hole 546 becomes a very small amount, and only the vicinity of the inlet of the suction hole 546 adheres. Cleaning can be performed.
[0045]
The mounting portion 540 has an exhaust hole 548 on the upper surface. The exhaust hole 548 is formed so as to communicate with the gap K and the suction hole 546. The exhaust hole 548 is used to exhaust the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 supported by the support part 530 of the lower mold 520 and the sealing space 512a (that is, the placement part 540). That is, when the suction means 300 depressurizes the suction hole 546 and sucks the semiconductor substrate 10, it accumulates between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512 a through the exhaust hole 548 and the gap K communicating with the suction hole 546. Air AR is exhausted. However, if the depth z of the gap K is too long, the semiconductor substrate 10 is dented by the suction of the suction means 300, while the depth z of the gap K is small (or the gap K is not provided). Only the vicinity of the exhaust hole 548 is adsorbed (that is, communication with the vicinity of the center of the semiconductor substrate 10 is not ensured), and the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512a cannot be exhausted. Therefore, the depth z of the gap K is preferably about 5 μm.
[0046]
In the present embodiment, the exhaust holes 548 are formed in the sides 540 a to 540 d on the upper surface of the mounting portion 540. Accordingly, as shown in FIG. 10A, air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 existing in the region F and the sealing space 512a (that is, the fixing portion 540) is formed on each side 540a to 540d. The air is exhausted uniformly through the exhaust holes 548. For example, as shown in FIG. 11, when the air AR is present in the region D, the air AR is exhausted by forming the exhaust holes 548 in the sides 540 c and 540 d on the upper surface of the mounting portion 540. Here, FIG. 11 is a schematic perspective plan view of the mold 500 when the air AR between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512a is locally accumulated.
[0047]
In the present embodiment, the exhaust hole 548 is formed in a rectangular shape having a width x and a length y. If the width x and length y of the exhaust hole 548 are too long, a recess corresponding to the exhaust hole 548 is generated on the surface of the package during resin sealing, and if the width x and length y of the exhaust hole 548 are too small. The air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512a cannot be exhausted sufficiently. Accordingly, the width x of the exhaust hole 548 is preferably about 15 μm to 20 μm, and the length y is preferably about 3 mm to 4 mm. However, the exhaust hole 548 is not limited to a rectangular shape as long as it has the above-described function, and may be realized as a triangular shape or a circular shape.
[0048]
In the present embodiment, the exhaust holes 548 are all formed in a comb shape with the same width x and length y. This is because the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 existing in the region F and the sealing space 512a is uniformly exhausted as described above. Therefore, as shown in FIG. 12, when the air AR is present in the region G, the width x and the length y of the exhaust holes 548 formed in the sides 540a and 540b on the upper surface of the mounting portion 540 are set to the other sides 540c and By making it larger than 540d, the air AR can be efficiently exhausted. Further, by forming the exhaust holes 548 in the sides 540a and 540b on the upper surface of the mounting portion 540, the air AR in the region G can be efficiently exhausted. Here, FIG. 12 is a schematic perspective plan view of the mold 500 when the air AR between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512a is locally accumulated.
[0049]
As described above, the formation position, the arrangement interval, and the dimension of the exhaust holes 548 differ depending on the distribution of the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 512a. Therefore, the exhaust holes 548 are obtained by combining the optimally by obtaining the formation position, the arrangement interval, and the dimensions by computer simulation or the like so that all the air AR is exhausted and flattened over the entire surface of the semiconductor substrate 10.
[0050]
Hereinafter, the state of the semiconductor substrate 10 during resin sealing will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram showing a state of the semiconductor substrate 10 in the mold 500 during resin sealing. First, the semiconductor substrate 10 is placed on the support part 530 of the lower mold 520 of the mold 500 that has been heated in advance, and the fixing part 540 is inserted into the insertion hole 532 of the support part 520 to insert the gap K, the suction hole 546 and the exhaust hole 548. As shown in FIG. 13A, the semiconductor substrate 10 thermally expands due to the heat of the lower mold 520 and warps toward the semiconductor chip 14 to form the lower mold 520. Air AR remains in between. Next, when the semiconductor substrate 10 is adsorbed by the adsorbing means 300 through the adsorption hole 546, the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 120 becomes the gap K and the exhaust hole 548 as shown in FIG. The movement to the suction hole 546 is started. The air AR moved to the suction hole 546 is exhausted through the suction hole 546 and becomes flat across the entire surface of the semiconductor substrate 10 as shown in FIG. As a result, when the upper mold 510 is clamped to the lower mold 520, the semiconductor chip 14 and the bonding wire 16 are partially in contact with the lower surface of the upper mold 510 and exposed to the package surface after resin sealing, resulting in poor resin sealing. It is possible to prevent the bonding wire 16 from being broken and becoming a defective product. Further, by introducing the resin J into the sealing space 512a, it is possible to prevent further deformation of the semiconductor substrate 10 caused by locally gathering the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 520. . When all of the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 120 is exhausted and the semiconductor substrate 10 becomes flat over the entire surface, the upper mold 510 is clamped to the lower mold 520 and the sealed space 512a is placed in the mold 500. The resin J is introduced into the sealing space 512a through the gate 514, and the resin sealing of the semiconductor substrate 10 is completed as shown in FIG. That is, the semiconductor substrate 10 is resin-sealed in a flat state over the entire surface without being deformed, and a high-quality thin semiconductor substrate 10 can be manufactured.
[0051]
Next, another mold 600 of the present invention will be described with reference to FIGS. 14 and 15. FIG. 14 is a schematic perspective plan view of a mold 600 according to the present invention.
[0052]
The mold 600 defines a sealed space 612a when the upper mold 610 and the lower mold 620 are clamped. The sealed space 612a is mainly formed by a storage unit 612 that stores the semiconductor chip 14 of the semiconductor substrate 10 formed in the upper mold 610, and the lead frame 12 of the semiconductor substrate 10 disposed in the storage unit 612 and the lower mold 620. Defined by the space formed between the two. The storage part 612 of the upper mold 610 is formed in accordance with the outer dimensions of the resin sealing shape (package) formed on the semiconductor substrate 10 (that is, the arrangement of the semiconductor chip 14 and the bonding wire 16 to be sealed).
[0053]
The gate 614 of the upper mold 610 is connected to a sealing means (not shown) for sealing the semiconductor substrate 10 by introducing a resin into the sealing space 612a (housing portion 612). The gate 614 is a part that supplies the resin introduced by the sealing unit to the sealing space 612a, and connects the sealing space 612a and the sealing unit.
[0054]
On the upper surface of the lower die 620 (that is, the bottom surface of the sealing space 612a), a placement portion 622 for placing the lead frame 12 of the semiconductor substrate 10 is placed in accordance with the arrangement of the storage portion 612 formed in the upper die 610. Have. The placement portion 622 of the lower mold 620 has a plurality of suction holes 624 at positions corresponding to the sealing space 612a.
[0055]
The suction hole 624 is connected to suction means (not shown), and is provided for sucking and fixing the semiconductor substrate 10 placed on the placement portion 622 to the lower mold 620. The suction hole 624 exhausts the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 placed on the placement part 622 of the lower mold 620 and the sealing space 612a (that is, the placement part 622 of the lower mold 620). Used to. In other words, the suction hole 624 has a function of exhausting the air AR by sucking the semiconductor substrate 10, and tightly fixing it to the mounting portion 622 of the lower mold 620 while flattening the entire surface of the semiconductor substrate 10. .
[0056]
As shown in FIG. 15, fixing pins 626 are inserted into the suction holes 624 so as to form a gap H between the semiconductor substrate 10 and the semiconductor substrate 10 placed on the lower mold 620. That is, as will be described later, the suction hole 624 sucks the semiconductor substrate 10 in a region between the suction hole 624 and the fixing pin 626 that is a range where the fixing pin 626 does not exist. As the fixing pin 626, an index pin used for a mold can be used. Here, FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of the suction holes 624 shown in FIG. 14 (the number of semiconductor chips 14 is one for convenience). The fixing pins 626 prevent the generation of the traces of the suction holes 626 on the package surface due to the suction of the semiconductor substrate 10 through the suction holes 624. That is, the fixing pin 626 secures a region where the suction hole 624 sucks the semiconductor substrate 10 by the gap H (that is, the area of the suction hole 624) and suppresses deformation of the semiconductor substrate 10 due to suction. If the depth z of the gap H is not (or small), a region for adsorbing the semiconductor substrate 10 (opening of the adsorption hole 626) cannot be secured (because the adsorption force is small), the semiconductor substrate 10 is placed in the lower mold. If it cannot be fixed to 620 and the gap depth z is too long, the semiconductor substrate 10 will be dented into a concave shape due to adsorption. Therefore, the depth z of the gap H is preferably about 5 μm.
[0057]
The suction hole 624 has an interval f between the fixing pin 626 and the suction of the semiconductor substrate 10 and the air AR accumulated between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 612a. If the gap f between the suction hole 624 and the fixing pin 626 is too wide, the area for directly sucking the semiconductor substrate 10 becomes large and the semiconductor substrate 10 is recessed, and if it is too narrow, the semiconductor substrate 10 is sucked and the air AR is exhausted. I can't do it. Accordingly, the distance f between the suction hole 624 and the fixing pin 626 is preferably 15 μm to 20 μm. Further, the semiconductor substrate 10 can be evenly sucked by making the distance f between the suction hole 624 and the fixing pin 626 constant.
[0058]
In the present embodiment, the suction holes 624 and the fixing pins 626 have the same shape and are equally formed on the mounting portion 622 of the lower mold 620. As described above, this is because the air AR between the semiconductor substrate 10 and the sealing space 612a is uniformly exhausted, and the semiconductor substrate 10 is uniformly adsorbed and fixed to the mounting portion 622 of the lower mold 620. Because. Further, the suction hole 624 and the fixing pin 626 have a circular shape. However, such a shape is exemplary, and any shape may be used as long as it has the above-described function. Further, for example, the suction hole 624 and the fixing pin 626 having different shapes such as inserting the circular fixing pin 626 into the rectangular suction hole 624 may be combined.
[0059]
Hereinafter, the state of the semiconductor substrate 10 during resin sealing will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a schematic diagram showing the state of the semiconductor substrate 10 of the mold 600 during resin sealing. First, when placed on the lower mold 620 of the preheated mold 600, the semiconductor substrate 10 is thermally expanded by the heat of the lower mold 620 as shown in FIG. Air AR remains between the mold 520 and the mold 520. Next, when the semiconductor substrate 10 is sucked through the suction holes 624 by the suction means, the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 620 is sucked through the gap H as shown in FIG. Begins moving between 624 and the fixed pin 626. The air moved between the suction hole 624 and the fixing pin 626 is exhausted from the suction hole 646 as shown in FIG. 16C, and the semiconductor substrate 10 becomes flat over the entire surface. As a result, when the upper die 610 is clamped to the lower die 620, the semiconductor chip 14 and the bonding wire 16 are partially in contact with the lower surface of the upper die 610 and exposed to the package surface after resin sealing, resulting in poor resin sealing. It is possible to prevent the bonding wire 16 from being broken and becoming a defective product. Further, by introducing the resin J into the sealing space 612a, it is possible to prevent further deformation of the semiconductor substrate 10 caused by locally gathering the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 620. . When all of the air AR between the semiconductor substrate 10 and the lower mold 620 is exhausted and the semiconductor substrate 10 becomes flat over the entire surface, the upper mold 610 is clamped to the lower mold 620 and the sealed space 612a is placed in the mold 600. The resin J is introduced into the sealing space 612a through the gate 614, and the resin sealing of the semiconductor substrate 10 is completed as shown in FIG. That is, the semiconductor substrate 10 is resin-sealed in a flat state over the entire surface without being deformed, and a high-quality thin semiconductor substrate 10 can be manufactured. Further, for example, if the resin J is injected into the mold 600 in a state where the semiconductor substrate 10 is not placed in the mold due to a transport mistake of the semiconductor substrate 10, the resin J flows into and adheres to the suction holes 624. However, since the fixing pin 626 is inserted into the suction hole 624, the resin J flowing into the suction hole 624 becomes a very small amount, and only the vicinity of the inlet of the suction hole 624 adheres. It can be carried out.
[0060]
The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist thereof. For example, the chip is flip-chip bonded instead of wire bonded. It goes without saying that the same effect can be obtained even with a substrate.
[0061]
【The invention's effect】
According to the resin sealing device and the mold of the present invention, the sealed object can be sealed with high quality by reducing or removing the air accumulated between the sealed object such as a thin semiconductor substrate and the lower mold. Can be stopped.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view showing a resin sealing device according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic front view of the resin sealing device shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part of a press portion in which a semiconductor substrate is clamped by an upper die and a lower die.
4 is a schematic configuration diagram of a mold 100 shown in FIG. 1. FIG. 4 (a) is a schematic perspective plan view of the mold, and FIG. 4 (b) is a mold shown in FIG. 4 (a). FIG. 4C is a β-β ′ cross-sectional view of the mold shown in FIG. 4A.
FIG. 5 is a schematic perspective plan view of a mold when resin flows radially in a sealed space.
FIG. 6 is a schematic perspective plan view of a mold when air between a semiconductor substrate and a sealing space is locally accumulated.
FIG. 7 is a schematic perspective plan view of a mold when the dimensions of the exhaust holes are different.
FIG. 8 is a schematic view showing a state of a semiconductor substrate in a mold during resin sealing.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part of a press portion in which a semiconductor substrate is clamped by an upper die and a lower die.
10 is a schematic configuration diagram of the mold shown in FIG. 9, wherein FIG. 10 (a) is a schematic perspective plan view of the mold, and FIG. 10 (b) is a mold 100 shown in FIG. 10 (a). FIG.
FIG. 11 is a schematic perspective plan view of a mold when air between a semiconductor substrate and a sealing space is locally accumulated.
FIG. 12 is a schematic perspective plan view of a mold when air between a semiconductor substrate and a sealing space is locally accumulated.
FIG. 13 is a schematic view showing a state of a semiconductor substrate in a mold during resin sealing.
FIG. 14 is a schematic perspective plan view of a mold according to the present invention.
15 is a schematic cross-sectional view of the suction hole shown in FIG.
FIG. 16 is a schematic view showing a state of a semiconductor substrate in a mold during resin sealing.
FIG. 17 is a partial schematic cross-sectional view of a conventional sealed space.
[Explanation of symbols]
1 Resin sealing device
100 mold
110 Upper mold
112 compartment
112a Sealing space
120 Lower mold
122 Placement part
124 Adsorption hole
126 Exhaust hole
200 Sealing means
500 mold
510 Upper mold
512a Sealing space
520 Lower mold
530 support part
532 insertion hole
540 Placement section
548 exhaust hole
600 mold
610 Upper mold
620 Lower mold
624 Adsorption hole
626 Fixing pin

Claims

An adsorbing means for defining a sealing space with a mold composed of an upper mold and a lower mold, and adsorbing and fixing an object to be sealed to the mold;
In a resin sealing device having sealing means for introducing a sealing resin into the sealing space and sealing the object to be sealed,
An exhaust hole for exhausting air remaining on the back surface of the sealed body in the sealed space between the sealed body and the lower mold to which the sealed body is adsorbed and fixed is provided in the lower mold seal. A resin sealing device comprising the mold formed so that an end portion on a stop space side has a region overlapping with an outer periphery of the sealing space .

The mold has a first side into which the sealing resin is introduced;
The resin sealing device according to claim 1, further comprising a second side in which the exhaust hole is formed facing the first side.