JP5196925B2

JP5196925B2 - 樹脂封止金型

Info

Publication number: JP5196925B2
Application number: JP2007237592A
Authority: JP
Inventors: 健小熊
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: JP2009066903A

Description

本発明は、半導体チップを搭載した被成形品を樹脂にて封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。

従来、特許文献１に示される樹脂封止金型が公知である。

この特許文献１に記載されている樹脂封止金型では、被成形品である基板の厚み誤差を吸収し、適切なクランプ（上型と下型とによるクランプ）を確保するために、一方の金型の表面の一部が上下に移動可能な所謂「可動キャビティ構造（板厚補正機構）」を採用している。この可能キャビティ構造は、皿バネによって指示された可動キャビティが、加わる圧力によって適宜沈み込むことによって実現されている。

また、樹脂封止を行なう際にキャビティ内を減圧することによって、樹脂内に生じ得るボイドの発生を抑え、樹脂封止の品質を向上させるという手法が採られることがある。例えばこの手法は、上型と下型とを閉じることによってキャビティを含めた密閉空間を形成し、当該密閉空間内の空気を吸引することで実現される。

特開平１１−１６９３２号公報

発明者は、特許文献１に記載されているような可動キャビティ構造を採用して基板の厚み誤差に対して柔軟に対応しつつ、同時に、キャビティ内を減圧することによって樹脂封止の品質向上を図るという着想を得た。

当該着想を実現するには、クランプしようとする基板の周囲に密閉空間を形成可能な密閉構造（例えば上金型と下金型との表面の周囲にシール部材を配置するなど）を採用して密閉空間を形成すると共に、当該密閉空間内を減圧した後に基板をクランプする必要がある（密閉空間を形成して減圧する以前に基板を金型によってクランプしてしまうと減圧が不十分となる場合がある。）。

しかしながら、単に基板を金型表面に載置した状態（クランプしていない状態）で密閉空間内を減圧してしまうと、当該減圧によって基板が浮き上がる場合があった。そのため、この浮き上がりを回避するべく、金型表面に載置した基板を例えば吸着固定した上で密閉空間内を減圧する必要がある。このとき、基板を吸着固定したい金型側（例えば下型側）に所謂「可動キャビティ構造」を採用している場合には、当該可動する金型表面に開口した孔からエアを吸引するべく金型外部へと通ずる吸引経路を形成しなければならない。

このような吸引経路を形成するに当たり、発明者は図３に示す構造の樹脂封止金型Ｙを開発するに至った（出願時未公知）。この樹脂封止金型Ｙは、上金型１と、下金型７とで構成されている。

上金型１は、上型ベース３と、当該上型ベース３の略中央に垂設された上型キャビティブロック２と、当該上型キャビティブロック２を取り囲むように配置された上型枠ブロック４と、当該上型枠ブロック４と上型キャビティブロック２との間に配置された上型エンドプレート５とを有している。また、上型枠ブロック４の下面側（下金型７側）には、下金型７と当接することによって上金型１と下金型７とで密閉空間を形成することが可能なシール部材６が配置されている。また、上型キャビティブロック２の表面（下金型７側表面）には、樹脂（図示していない）が充填されるキャビティ３０が形成されている。

一方、下金型７は、下型ベース９と、当該下型ベース９の略中央に配置された下型可動キャビティブロック８と、当該下型可動キャビティブロック８の周囲に設けられた下型枠ブロック１０と、当該下型枠ブロック１０と下型可動キャビティブロック８との間に配置された下型エンドプレート１１とを有している。また、当該下金型７の表面（上金型１側表面）の一部である下型可動キャビティブロック８は、板厚調整機構１３を介して下型ベース９から支持されている。この板厚調整機構１３は、複数の皿バネ１２を有しており、下型可動キャビティブロック８を常時上方向（図１において上方向）に付勢すると共に、当該下型可動キャビティブロック８に対して下方向に向かう圧力が加わった場合に、沈み込むことが可能とされている。即ち、上金型１と下金型７とでクランプする基板（被成形品）２０の厚みに応じて、当該下型可動キャビティブロック８が上下することによって、基板２０の厚み誤差を吸収することが可能とされている。

また、この下型可動キャビティブロック８には、基板２０を吸着固定するためのパイプ状の吸引経路８Ａが埋め込まれている。この下型可動キャビティブロック８に設けられた吸引経路８Ａは、エンドプレート１１および下型枠ブロック１０を介して当該樹脂封止金型Ｙの外部へと連通している。また当該連通先には図示せぬ吸引装置（例えば真空ポンプ）が接続されており、所定のタイミングで吸引経路８Ａ内の空気を吸引可能とされている。また、下型枠ブロック１０には、当該吸引経路８Ａの周囲を取り囲むようにＯリング１４が配置されており、吸引経路８Ａの上下方向の移動をある程度許容すると共に、密閉空間が形成された際の密閉性を維持することが可能に構成されている。

しかしながら、このような構造を採用した場合には、長期間に渡って密閉空間内の減圧状態を精度良く維持することが困難であった。即ち、当該吸引経路８ＡとＯリング１４との部分から圧力が漏れてしまう場合があった。

下型可動キャビティブロック８はクランプする基板２０の厚みに応じて上下方向（図３において上下方向）に移動するが、当該移動に伴って吸引経路８Ａも上下に移動することとなる。そうすると、吸引経路８ＡがＯリング１４を押し潰す力が発生し、特に、Ｏリング１４における当該押し潰された側の反対側の部分において密着力（吸引経路８ＡとＯリング１４との密着力）が低下する。このような押し潰しが繰り返される結果Ｏリング１４が劣化し、密着力低下部分から外気が密閉空間内へと流入するため、密閉空間内の減圧状態を精度良く維持することが困難となっているものと考えられる。またこのことは、見方を変えると、下型可動キャビティブロック８の可動範囲（板厚調整機構の調整幅）が制限されることを意味し、基板の厚み誤差への対応幅が制限されるというという問題もあった。また、適切な密閉状態を確保するためには、頻繁に当該Ｏリングを交換する必要がり、メンテナンス作業が煩雑であるという問題も生じる。

本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、板厚調整機構（可動キャビティ構造）を採用する場合においても、当該板厚調整機構の作用によって密閉空間の密閉性が阻害されず、更に、板厚調整機構の調整幅を大きく確保することができ、加えてメンテナンス性に優れた樹脂封止金型を提供することをその課題としている。

本発明は、前述した樹脂封止金型Ｙに改良を加えたものである。即ち、対向する第１、第２の金型によって被成形品をクランプし、当該被成形品の少なくとも一部を樹脂にて封止する樹脂封止金型であって、前記被成形品をクランプした状態で、当該被成形品の周囲を密閉可能な密閉構造と、当該密閉構造により密閉された密閉空間内を減圧可能な減圧機構と、前記被成形品の厚み誤差を吸収するために、前記第２の金型における前記第１の金型側の表面を前記対向方向に移動可能とする板厚調整機構と、前記第２の金型の表面に前記被成形品を吸着固定させるための吸引機構と、を備え、前記第２の金型が、ベースとキャビティブロックとで構成されると共に、該キャビティブロックが、前記板厚調整機構を介して前記ベースに対して対向方向に移動可能に支持されることによって前記第２の金型における前記第１の金型側の表面が前記対向方向に移動する構成とされ、かつ前記吸引機構における吸引経路の少なくとも一部が前記対向方向に伸縮または変形可能とすることにより、上記課題を解決するものである。

このような構造を採用したことにより、板厚調整機構が作用して第２の金型の表面が対向方向に移動した場合でも、当該移動方向に吸引経路自体が伸縮・変形することで、移動分を吸収することが可能となっている。

具体的には、例えば、前記平行部分が、前記対向方向に延在する中空部を有する筒状部材と、該中空部に嵌合する嵌合部材と、前記筒状部材に対する前記嵌合部材の前記対向方向の摺動を許容しつつ前記吸引経路の密閉性を維持可能なシール部材と、を備えるような構成とすれば、板厚調整機構が作用した場合においてもシール部材の一部を押し潰す力が加わることがなく、シール部材のシール性能を長期間に渡って維持できる。またこれに伴い、シール部材を頻繁に交換する必要がなくなるため、メンテナンス性も向上する。

また、前記シール部材を、前記筒状部材と前記嵌合部材との間に配置されるＯリングとすれば、簡易且つ低コストに実現できる。

また、その他にも、前記平行部分の少なくとも一部を蛇腹として構成することで、同様の効果を発揮し得る。

また、前記減圧機構により減圧される前記密閉空間の減圧後の圧力よりも、前記吸引機構による吸引後の前記吸引経路内の圧力のほうが低くなるように設定すれば、被成形品（基板）の浮き上がりを確実に防止することができる。

本発明を適用することにより、板厚調整機構（可動キャビティ構造）を採用する場合においても、当該板厚調整機構の作用によって密閉空間の密閉性が阻害されず、更に、板厚調整機構の調整幅を大きく確保することができ、加えてメンテナンス性に優れた樹脂封止金型を提供することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型Ｘの即断面図である。図２は、図１における、アダプタ周辺の拡大図である。

<樹脂封止金型の構成>
樹脂封止金型Ｘは、上金型１と、下金型７とで構成されている。

上金型１は、上型ベース３と、当該上型ベース３の略中央に垂設された上型キャビティブロック２と、当該上型キャビティブロック２を取り囲むように配置された上型枠ブロック４と、当該上型枠ブロック４と上型キャビティブロック２との間に配置された上型エンドプレート５とを有している。また、上型枠ブロック４の下面側（下金型７側）には、下金型７と当接することによって上金型１と下金型７とで密閉空間を形成することが可能なシール部材６が配置されている。このシール部材６、上型枠ブロック４および後述する下型枠ブロック１０によって「密閉構造」が実現される。また、上型キャビティブロック２の表面（下金型７側表面）には、樹脂（図示していない）が充填されるキャビティ３０が形成されている。

一方、下金型７は、下型ベース９と、当該下型ベース９の略中央に配置された下型可動キャビティブロック８と、当該下型可動キャビティブロック８の周囲に設けられた下型枠ブロック１０と、当該下型枠ブロック１０と下型可動キャビティブロック８との間に配置された下型エンドプレート１１とを有している。また、当該下金型７の表面（上金型１側表面）の一部である下型可動キャビティブロック８は、板厚調整機構１３を介して下型ベース９から支持されている。この板厚調整機構１３は、複数の皿バネ１２を有しており、下型可動キャビティブロック８を常時上方向（図１において上方向）に付勢すると共に、当該下型可動キャビティブロック８に対して下方向に向かう圧力が加わった場合に、沈み込むことが可能とされている。即ち、上金型１と下金型７とでクランプする基板（被成形品）２０の厚みに応じて、当該下型可動キャビティブロック８が沈み込むことによって、基板２０の厚み誤差を吸収することが可能とされている。

また、この下型可動キャビティブロック８には、基板２０を吸着固定するための吸引経路８Ａが形成されている。この下型可動キャビティブロック８に設けられた吸引経路８Ａは、当該下型可動キャビティブロック８の側面（図１において左側面）に開口している。当該側面には、アダプタ（嵌合部材）１５が設けられている。また当該アダプタ１５の下面側には小径部１５Ｂが設けられている（図２参照）。また、このアダプタ１５には貫通孔１５Ａが設けられている。この貫通孔１５Ａは、当該アダプタ１５内で９０度方向転換されており、一方が、小径部１５Ｂの略中央部に開口している。更に、アダプタ１５は、下型可動キャビティブロック８の側面に開口した吸引経路８Ａと、当該アダプタ１５の貫通孔１５Ａとが連通する態様で設けられている。その結果、下型可動キャビティブロック８内を略水平方向に延在してきた吸引経路８Ａを、真下方向に変換している。

またこの小径部１５Ｂは、下型ベース９から立設された筒状部材１６の中空部１６Ａに遊嵌（嵌合）している。更に、当該筒状部材１６とアダプタ１５の小径部１５Ｂとの間には、Ｏリング（シール部材）１４が設けられており、筒状部材１６の中空部１６Ａと外部との密閉性を保っている。その結果、アダプタ１５の小径部１５Ｂは、Ｏリング１４を介して密閉性を保ったままで筒状部材１６に対して上下方向に摺動可能とされている。

また、下型ベース９には、当該筒状部材１６の立設位置から当該樹脂封止金型Ｘの外部に向って吸引経路９Ａが形成されている。その結果、当該吸引経路９Ａ、筒状部材１６の中空部１６Ａ、アダプタ１５における貫通孔１５Ａおよび下型可動キャビティブロック８に設けられた吸引経路８Ａとが全て連通し、当該連通した経路全体が１つの吸引経路として機能するように構成されている。なお、吸引経路９Ａには、例えば真空ポンプなどの吸引装置が接続されている。なお、当該吸引装置と吸引経路（吸引経路８Ａ、貫通孔１５Ａ、中空部１６Ａ、吸引経路９Ａ）とで吸引機構を構成している。

このような構成を採用したことによって、下型可動キャビティブロック８の上下方向の移動に伴って、小径部１５ＢがＯリング１４に密着しつつ上下に摺動する結果、吸引経路（吸引経路８Ａ、貫通孔１５Ａ、中空部１６Ａ、吸引経路９Ａ）における上金型１と下金型７との対向方向と平行に配置された部分が、伸縮可能となっている。勿論伸縮の態様は上記のものに限定されるものではなく、例えば、平行部分の一部に「蛇腹」を配置することによって吸引経路の伸縮を実現することも可能である。

また、図示していないが、樹脂封止金型Ｘには、上金型１と下金型７とをシール部材６を介して当接することにより形成した密閉空間内を減圧する減圧機構が備わっている。この減圧機構は、前述した吸引経路（吸引経路８Ａ、貫通孔１５Ａ、中空部１６Ａ、吸引経路９Ａ）とは別の独立した経路により構成されている。

<樹脂封止金型の作用>
上金型１と下金型７とが開いた（離間した）状態で、図示せぬ搬送機構によって基板（被成形品）２０が、下型可動キャビティブロック８上へと搬送される。当該搬送が完了すると、真空ポンプなどの吸引装置によって吸引経路（吸引経路８Ａ、貫通孔１５Ａ、中空部１６Ａ、吸引経路９Ａ）内の空気が吸引され、基板２０を下型可動キャビティブロック８上に吸着固定する。当該吸着と同時もしくは吸着後、上金型１と下金型７とが接近する。この接近によって、上金型１と下金型７とがシール部材６を介して接触する。この接触より、基板２０を含む周辺が密閉空間となる。

密閉空間形成後、減圧機構によって、当該密閉空間内が所定の圧力まで減圧される。本実施形態では、この段階で既に基板２０は下型可動キャビティブロック８の表面上に吸着固定されているので、当該減圧によっても基板２０が浮き上がることはない。特に、本実施形態では、減圧機構により減圧される密閉空間の減圧後の圧力よりも、真空ポンプによる吸引後の吸引経路（吸引経路８Ａ、貫通孔１５Ａ、中空部１６Ａ、吸引経路９Ａ）内の圧力のほうが低く設定されているため、基板２０の浮き上がりを確実に防止している。

その後、上金型１と下金型７とが更に接近し、基板２０をクランプする。当該クランプに伴って、基板２０の厚みに応じて下型可動キャビティブロック８が沈み込む。即ち、基板２０の厚み誤差が当該「沈み込み」よって吸収・調整される。本実施形態では、上述したような構成（特に吸引経路の構成）を採用しているため、下型可動キャビティブロック８が上下に移動した場合でも、当該移動方向に吸引経路自体が伸縮することで、移動分を吸収することが可能となっている。このとき、Ｏリング１４の一部を押し潰す力が加わることがないため、Ｏリング１４と小径部１５Ｂとの機密性が悪化することなはい。即ち、下型可動キャビティブロック８が上下に移動した場合でも、当該移動によってＯリング１４に無理な力が加わることが無いため、Ｏリング１４のシール性能を長期間に渡って維持できる。またこれに伴い、Ｏリング１４を頻繁に交換する必要がなくなるため、メンテナンス性も向上する。

なお、上記の実施形態においては、吸引経路の一部を金型の対向方向と平行に配置し、当該平行部分が伸縮（または変形）するものであった。しかしながら、吸引経路が金型の対向方向成分の動きを吸収することができる限りにおいて平行でなくともよい。例えば、対向方向と直交する方向に吸引経路が延在して配置されていても、当該吸引経路の一部がフレキシブルパイプで構成されていれば、対向方向の動きを吸収することが可能である。

本発明は、樹脂封止金型、特にトランスファ型の樹脂封止金型として好適である。

本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止金型Ｘの即断面図図１における、アダプタ周辺の拡大図発明者が着想した改良前の樹脂封止金型Ｙの側断面図

符号の説明

Ｘ…樹脂封止金型
１…上金型
２…上型キャビティブロック
３…上型ベース
４…上型枠ブロック
５…上型エンドプレート
６…シール部材
７…下金型
８…下型可動キャビティブロック
８Ａ…吸引経路
９…下型ベース
９Ａ…吸引経路
１０…下型枠ブロック
１１…下型エンドプレート
１２…皿バネ
１３…板厚調整機構
１４…Ｏリング
１５…アダプタ
１５Ａ…貫通孔
１５Ｂ…小径部
１６…筒状部材
２０…基板（被成形品）
３０…キャビティ

Claims

対向する第１、第２の金型によって被成形品をクランプし、当該被成形品の少なくとも一部を樹脂にて封止する樹脂封止金型であって、
前記被成形品をクランプした状態で、当該被成形品の周囲を密閉可能な密閉構造と、
当該密閉構造により密閉された密閉空間内を減圧可能な減圧機構と、
前記被成形品の厚み誤差を吸収するために、前記第２の金型における前記第１の金型側の表面を前記対向方向に移動可能とする板厚調整機構と、
前記第２の金型の表面に前記被成形品を吸着固定させるための吸引機構と、を備え、
前記第２の金型が、ベースとキャビティブロックとで構成されると共に、
該キャビティブロックが、前記板厚調整機構を介して前記ベースに対して対向方向に移動可能に支持されることによって前記第２の金型における前記第１の金型側の表面が前記対向方向に移動する構成とされ、かつ
前記吸引機構における吸引経路の少なくとも一部が前記対向方向に伸縮または変形可能とされている
ことを特徴とする樹脂封止金型。
請求項１において、
前記吸引機構における吸引経路の少なくとも一部が前記対向方向と平行に配置され、該平行部分が前記対向方向に伸縮または変形可能とされている
ことを特徴とする樹脂封止金型。
請求項２において、
前記平行部分が、前記対向方向に延在する中空部を有する筒状部材と、該中空部に嵌合する嵌合部材と、前記筒状部材に対する前記嵌合部材の前記対向方向の摺動を許容しつつ前記吸引経路の密閉性を維持可能なシール部材と、を備える
ことを特徴とする樹脂封止金型。
請求項３において、
前記シール部材が、前記筒状部材と前記嵌合部材との間に配置されたＯリングである
ことを特徴とする樹脂封止金型。
請求項１において、
前記吸引経路の少なくとも一部が蛇腹である
ことを特徴とする樹脂封止金型。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記減圧機構により減圧される前記密閉空間の減圧後の圧力よりも、前記吸引機構による吸引後の前記吸引経路内の圧力のほうが低い
ことを特徴とする樹脂封止金型。
請求項１において、
前記ベースに設けられた吸引経路と前記キャビティブロックに設けられた吸引経路とを連通するアダプタを備えた
ことを特徴とする樹脂封止金型。