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JP6525805B2 - モールド金型及びモールド装置 - Google Patents

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JP6525805B2 JP2015157899A JP2015157899A JP6525805B2 JP 6525805 B2 JP6525805 B2 JP 6525805B2 JP 2015157899 A JP2015157899 A JP 2015157899A JP 2015157899 A JP2015157899 A JP 2015157899A JP 6525805 B2 JP6525805 B2 JP 6525805B2
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Description

本発明は、矩形若しくは円形の大型キャリアを用いたチップ露出タイプのワークをモールドするモールド金型及びモールド装置に関する。
例えば複数の半導体チップが基板にフリップチップ実装されたワークをアンダーフィルモールドする場合、チップと基板間に樹脂を流し込む必要があることから一般にトランスファ成形を用いて行われる。一方、WLP(Wafer Level Package)のように半導体ウエハを用いたワークや、大型キャリアに半導体チップを支持したワークをチップ露出させて圧縮成形により樹脂モールドすることも行われている。
特開2014−231185号公報
矩形若しくは円形の大型キャリアを用いたチップ露出タイプのワークを樹脂モールド(アンダーフィルモールド)する場合、トランスファ成形によれば樹脂の流動量が大きく、圧縮成形によれば樹脂圧が作用し難いため、半導体チップ間の隙間やアンダーフィル空間にモールド樹脂が未充填となるおそれやエアを巻き込み易くなるという課題がある。また、フィルム供給も必要になるため装置構成も複雑になり、モールドエリアのワークに金型のクランプ圧が作用し難いことから半導体チップ端面を確実に露出成形させることが困難になる。
また、昨今では半導体チップ等の電子部品を封止する樹脂モールド技術の利用分野として、IoT(Internet of Things/モノのインターネットと称される)が注目を集めている。例えばモノのインターネットの一側面としてのモバイル機器に用いられる半導体パッケージや、センサデバイス用の半導体パッケージにおいては、一度に大量の製品を生産することによる低コスト生産技術や、インタポーザ基板のような部材の削減による低背化や小フットプリント化といった小型化技術が要求されると共に、更に高性能化・高機能化も求められるという複合的な要求に応えることが求められている。
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、大型のワークを用いて半導体チップを確実に露出させて成形すると共に、簡易な金型構成でアンダーフィルモールドが確実に行えるモールド金型を提供することにある。
また、上記モールド金型を備えて大判サイズの成形品の成形品質を向上させることが可能なモールド装置を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
複数の電子部品を支持するキャリアプレートを、樹脂注入機構にモールド樹脂が供給された一対の金型でクランプして樹脂モールドするモールド金型であって、前記キャリアプレートには、金属プレートに熱剥離シートを介して前記複数の電子部品が粘着支持されており、前記樹脂注入機構とキャビティ空間と連絡する互いに連通する貫通孔が形成されていることを特徴とする。
上記モールド金型を用いれば、キャリアプレートに複数の電子部品を支持したままモールド金型によりクランプして樹脂注入機構によってモールド樹脂をキャビティ空間から貫通孔を通じてキャビティ内に収容された複数の電子部品(半導体チップ)の隙間に充填することができる。よって、複数の電子部品を確実に露出させて成形すると共に、簡易な金型構成でアンダーフィルモールドを確実に行うことができる。また、樹脂モールド後にワークの熱剥離シートへの粘着面を確実に露出させて成形することができる。
また、電子部品を搭載したワークを当該電子部品が前記キャリアプレートに向けて支持されるようにしてもよい。
これにより、樹脂モールド後にワークの電子部品を支持するキャリアプレートの支持面を確実に露出させて成形することができる。
前記キャリアプレートに形成された貫通孔は、樹脂注入口側が先細り状に形成されていることが好ましい。
これにより、成形品から不要樹脂をゲートブレイクし易くして樹脂突起が形成されるのを防ぐことができる。
前記熱剥離シート上には複数の半導体チップが整列して粘着支持されている場合には、大型の成形品においてもチップ間の隙間やアンダーフィル空間部に貫通孔を通じて樹脂の流動量を抑えてモールド樹脂を充填することができる。よって、エアを巻き込みにくく未充填エリアの発生を防ぐことができる。
前記キャリアプレートには、前記熱剥離シートを介して半導体チップがマトリクス配置で粘着支持されており、前記貫通孔は、前記キャリアプレートの中心部とその中心部から対角線上に等間隔で複数箇所に形成されていることが好ましい。
これにより、各貫通孔から充填されるモールド樹脂の流動量を均一にして、ワークの中心部から外側に向かってエアを追い出しながらモールド樹脂を充填することで未充填エリアを防ぐと共に成形品質を向上させることができる。
前記貫通孔は、基板実装された半導体チップの間に連絡するように形成されていると、広い充填空間からモールド樹脂をキャビティ内に効率良く充填することができる。
モールド装置においては、上述したいずれかのモールド金型を備え、ポット内に供給されたモールド樹脂が、前記貫通孔を通じてキャリアプレートの反対側に設けられたキャビティ内に充填されるようにしてもよい。
これにより、トランスファ成形用のモールド金型を用いて大型のワークに対して半導体チップを確実に露出させて成形すると共に、簡易な金型構成でアンダーフィルモールドが確実に行え、大判サイズの成形品の成形品質を向上させることができる。
また、上述したいずれかのモールド金型を備え、金属プレート上に供給されたモールド樹脂が貫通孔を通じてキャリアプレートの反対側に設けられたキャビティ内に充填されるモールド装置であってもよい。
これにより、圧縮成形用のモールド金型を用いても、大型のワークに対して半導体チップを確実に露出させて成形すると共に、貫通孔を通じて直上のキャビティ内に樹脂圧を作用させて簡易な金型構成でアンダーフィルモールドが確実に行え、大判サイズの成形品の成形品質を向上させることができる。
上述したモールド金型を用いれば、大型のワークを用いて半導体チップを確実に露出させて成形すると共に、簡易な構成でアンダーフィルモールドが確実に行うことができる。
また、上記モールド金型を備えた樹脂モールド装置においては、大判サイズの成形品の成形品質を向上させることができる。
キャリアプレートの断面図及びワークを粘着支持する工程を示す断面説明図である。 キャリアプレートにワークを粘着支持した状態の平面図及び断面図である。である。 トランスファ成形用のモールド金型を用いた樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 図3に続く樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 図4に続く樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 図5に続く樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 図6に続く樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 図7に続く樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 図8に続く樹脂モールド工程を示す断面説明図である。 樹脂モールドの後工程を示す説明図である。 複数ポットを設けた場合のキャリアプレートにワークを粘着支持した状態の平面図及び矢印A−A’断面図である。 図11のワークをクランプしたモールド金型の矢印B−B’方向の断面図である 図12の他例に係るモールド金型の断面図である。 他例に係る圧縮成形用のモールド金型の断面図である。 キャリアプレートに粘着支持する他例に係るワークの形態を示す説明図である。 図15のワークをモールドするモールド金型の断面説明図である。
以下、本発明に係るモールド金型及びこれを備えた樹脂モールド装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。以下では、ワークとして例えば各辺が300mmや600mm程度の矩形状ワークを用いるものとし、基板に複数の半導体チップ(電子部品)がフリップチップ実装されたワークをそれ以上の大きさの矩形キャリアプレートに粘着支持したものを樹脂モールドするモールド金型及び樹脂モールド装置並びに樹脂モールド方法について説明する。尚、樹脂モールド装置は一例として下型を可動型、上型を固定型として説明するものとする。また、樹脂モールド装置は、型開閉機構を備えているが図示を省略するものとし、以下の説明では、モールド金型の構成を中心に説明する。
先ず、キャリアプレート及びこれに粘着支持されるワークについて図1及び図2を参照して説明する。
図1(A)において、キャリアプレート1は、金属プレート(超鋼合金(WC)、ステンレススチール等)が用いられ、ワークサイズより大きいものが用いられる。本実施例では、図2(A)に示すように、例えば矩形ワークに対応してそれより大きいサイズの矩形プレートが用いられる。
キャリアプレート1には、後述するキャビティ空間と金型側樹脂路とを連絡するために表裏面を連通する貫通孔1aが形成されている。貫通孔1aは、樹脂注入口側が先細り状(スプル形状)に形成されている。貫通孔1aはキャリアプレート1の任意の位置(中心部)に穿設されている(図2(A)参照)。また、キャリアプレート1には、熱剥離シート2が重ねて設けられる。この熱剥離シート2は粘着面を有するシート材であり、所定の加熱により容易に剥離するシート材(粘着シート)である。熱剥離シート2には、半導体チップ3等の露出させたい部材を粘着させて支持する。熱剥離シート2にも、金型側樹脂路と貫通孔1aを介して連絡する貫通孔2aが穿設されている。なお、熱剥離シート2に替えて、紫外線の照射により粘度が低下するものなど、その他の粘着シートを用いてもよい。
また、ワークWは、基板4に対して複数の半導体チップ3どうしが接続端子(はんだバンプ)を介して3次元的に積層されたもの(chip on chip)がフリップチップ実装されている。図2(A)に示すように、半導体チップ3は、基板4上に縦横に整列配置されている。
ここで、キャリアプレート1に対するワークWの粘着支持させる工程について図1及び図2を参照して説明する。
図1(A)に示すように、キャリアプレート1に熱剥離シート2を貼り付ける。このとき、キャリアプレート1の貫通孔1aと熱剥離シート2の貫通孔2aとが連通するように位置合わせして貼り合わせる。
次いで、図1(B)に示すように、熱剥離シート2上に、露出させる半導体チップ3を下にしてワークWを貼り付ける。換言すれば、半導体チップ3を熱剥離シート2に貼り付ける。このとき、キャリアプレート1及び熱剥離シート2の貫通孔1a,2aは、半導体チップ3間の空間部に臨むように貼り合わせる(図1(C)参照)。
ワークWをキャリアプレート1にセットした状態の平面図及び断面図を図2(A)(B)に示す。キャリアプレート1及び熱剥離シート2の貫通孔1a,2aは、基板4の中心部に配置され、その周囲に半導体チップ3が4ブロックに分かれて整列配置されている。図2(A)で破線L1は基板4の外形線、L2はキャビティ外形線、L3は熱剥離シート2の外形線、L4はキャリアプレート1の外形線である。
モールド樹脂が注入されるゲート孔となる貫通孔1a,2aは、半導体チップ3の配置エリア(位置)に設けられていない。このように設けられたゲート孔から注入されたモールド樹脂は半導体チップ3間の空間部を利用して充填されるようになっている。なお、図1及び図2に示す工程は、樹脂モールド装置内で行ってもよいし装置外で行ってもよい。
次に、モールド金型の一例について図3を参照して説明する。尚、上型及び下型はインサートの構成を中心に説明するものとし、上型及び下型チェイスブロックや、モールド金型を型閉じするのに先立って金型空間を閉止する上型及び下型チャンバーブロックは省略するものとする。また、樹脂モールド装置は、上記モールド金型を搭載し、四隅に設けたポストに案内されてプラテンを昇降させる公知の型開閉機構を備えている。
上型5は、上型ブロック5aに上型キャビティ駒5bが固定されている。上型キャビティ駒5bの周囲には上型可動クランパ5cがコイルばね5dに吊り下げ支持されている。上型キャビティ駒5bの外周面と上型可動クランパ5cの内周面との間には、シール材5eが設けられている。上型キャビティ駒5bの下面が上型キャビティ底部を形成し、上型可動クランパ5cの内周面が上型キャビティ側部を形成している。上型可動クランパ5cには、エア吸引路5fが形成されている。上型キャビティ5gを含む上型クランプ面には、エア吸引路5fよりエア吸引されてフィルムFが吸着保持されている。フィルムFは、耐熱性を有するもので、金型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するもの、例えば、PTFE、ETFE、PET、FEPフィルム、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニリジン等を主成分とした単層膜又は複層膜が好適に用いられる。フィルムFは連続する長尺状のフィルムであっても、所定サイズに切断された枚葉フィルムであってもいずれでもよい(以下の説明において同様)。
下型6は、ワークWが載置される下型ブロック6aを備えている。下型ブロック6aには、モールド樹脂Rの樹脂注入機構が設けられている。本実施例では、ポット6bと、ポット6b内に昇降可能に設けられたプランジャ6cとが下型ブロック6aに設けられ、これらにより樹脂注入機構を構成している。なお、一例として、プランジャ6cは、公知のトランスファ機構により昇降駆動することができる。ポット6bとプランジャ6cの隙間はシール材6eによりシールされている。ポット6bには、樹脂供給装置7(例えばシリンジに連通するノズル、ローダー等)によって、モールド樹脂R(液状樹脂、粒状樹脂、粉状樹脂、固形樹脂等)が供給される。
次に、ワークWをキャリアプレート1と共にモールド金型に供給して樹脂モールドする工程を図3乃至図10を参照して説明する。
図3において、型開きしたモールド金型の下型6のポット6bに樹脂供給装置7によりモールド樹脂Rを供給する。尚、フィルムFは、上型5の上型キャビティ5gを含む上型クランプ面に吸着保持されているものとする。
次いで、図4に示すように、下型6に、キャリアプレート1に熱剥離シート2を介して粘着保持されたワークWが図示しないローダー、ロボットハンド等により搬入される。キャリアプレート1は、貫通孔1a(2a)がポット6bの上端開口(金型側樹脂路)と位置合わせして下型ブロック6a上に載置される。尚、キャリアプレート1は、下型ブロック6a上に吸着保持されるようになっていてもよい。これによれば、プランジャ6cによる圧力でキャリアプレート1の浮き上がりや樹脂漏れを防止することができる。
次いで、図5に示すように、モールド金型を型閉じする。可動型である下型6を上動させると、先ずキャリアプレート1及び熱剥離シート2が外周縁部で上型可動クランパ5cと下型ブロック6aとでクランプされる。尚、これに先立って上型及び下型チャンバーブロックが閉じて閉鎖された金型空間内に減圧空間が形成されるようにしてもよい。
次いで、図6に示すように、型閉じ動作が更に進行すると、上型可動クランパ5cのコイルばね5dが押し縮められて、上型キャビティ5gの容積が縮小され、上型キャビティ駒5bがフィルムFを介してワークW(基板4)に押し当てられてワークWがクランプされる。これにより、上型キャビティ5gの内部において基板4とキャリアプレート1との間にキャビティ空間が構成される。また、ワークWの裏面(半導体チップ3の搭載されていない面)がフィルムFで覆われ保護されることで、この面を確実に露出させることができる。また、ワークWとキャリアプレート1が重なった状態でクランプされることで、キャリアプレート1を下型ブロック6aに押し付けることができ、樹脂漏れが防止される。
次いで、図7に示すように、プランジャ6cを上昇させて、ポット6b内で溶融したモールド樹脂Rを貫通孔1a,2a(ゲート孔)を通じてキャリアプレート1の反対側に形成された上型キャビティ5g内に充填する(アンダーフィルモールド)。換言すれば、樹脂注入機構とキャビティ空間とを連絡する互いに連通する貫通孔1a,2a(ゲート孔)を介してモールド樹脂Rが充填される。この場合、細い貫通孔1a,2a(ゲート孔)を介してモールド樹脂Rを充填するため、拡縮する経路を通過させてモールド樹脂Rが供給されることになり、混錬された均質なモールド樹脂Rを供給することができる。また、モールド樹脂Rの充填経路のための面積を最小限に抑えて、モールド金型内における成形面積を広めることができ、効率的な成形を行うことができる。更に、貫通孔1a,2a(ゲート孔)の位置を後述するダイシング用の切断刃(ブレード)による切断位置と重ねることで、貫通孔1a,2aの跡を残さないように成形することもできる。
モールド樹脂Rは、ワークW(基板4)の中心部から周辺部に向かって充填され、加熱硬化される。具体的には、隣接した半導体チップ3の間に樹脂が充填されることで、半導体チップ3の側面が樹脂封止されることになる。この際に、バンプ接続されたチップ間またはチップと基板との間に樹脂が充填されることにより、アンダーフィルモールドすることもできる。また、モールド金型の上型キャビティ5gにおいて中心部からモールド樹脂Rを注入して充填することで、モールド樹脂Rの流動距離を短縮(半減)することができ、成形品質を向上することができる。
樹脂モールドが完了すると、図8に示すようにモールド金型を型開きする。下型6を下動させると、フィルムFと成形品8が剥離する。またフィルムFは、図示しないフィルム供給装置によりテンションを付与するか、上型のフィルム吸着孔よりエアを噴出させるか、これらを併用することにより上型クランプ面より剥離される。
また、図9に示すように、成形品8をキャリアプレート1と共に下型6から図示しないアンローダー、ロボットハンド等により取り出す。成形品8の下型6からの離型は、プランジャ6cをポット6bから押し上げてもよいし、図示しないエジェクタピンを下型ブロック6aから突き出させてキャリアプレート1を押し上げてもよく、これらを併用してもよい。
図10(A)において、キャリアプレート1から成形品8を分離する。成形品8は、キャリアプレート1と熱剥離シート2を介して粘着支持されているため、例えばキャリアプレート1を所定の加熱状態とする(例えば所定温度に加熱する)だけで、粘着力が低下して成形品8を熱剥離シート2から剥離させることができる。また、熱剥離シート2もキャリアプレート1から容易に剥離させることができる。尚、キャリアプレート1から成形品8及び熱剥離シート2を分離しても、ゲート孔である貫通孔1aには、ゲート樹脂8a(不要樹脂)が残存している。
図10(B)に示すように、成形品8を1個のパッケージの領域(例えば半導体チップ3)毎に個片に分離する。半導体チップ3は、n行m列にマトリクス配置され、しかも半導体チップ3を露出させて成形される。次いで、任意に配線構造(バンプや再配線層)を成形したうえで図示しないダイシング装置によりダイシングして個片化することができる。
尚、図10(C)に示すように、成形品8から基板4を剥離して露出した半導体チップ3の接続端子に接続する再配線層3aを形成し、はんだボール3bを接続した後で、ダイシング装置によりダイシングして個片化するようにしてもよい。
次いで、図10(D)に示すように、キャリアプレート1の貫通孔1aに付着しているゲート樹脂8a(不要樹脂)を除去することで、キャリアプレート1のクリーニングを行って、次のワークWのモールド工程に再利用するようにしてもよい。
上記モールド金型を用いれば、キャリアプレート1にワークWを粘着支持したままモールド金型によりクランプしてモールド樹脂Rを金型側樹脂路から貫通孔1a,2aを通じて半導体チップ3の隙間に充填することができる。よって、半導体チップ3を確実に露出させて成形すると共に、簡易な金型構成でアンダーフィルモールドを確実に行うことができる。
また、トランスファ成形を用いて大型のワークWに対して半導体チップを確実に露出させて成形すると共に、簡易な構成でアンダーフィルモールドが確実に行え、大判サイズの成形品8の成形品質を向上させることができる。
次にモールド金型の他例について図11及び図12を参照して説明する。
上述した実施形態では、モールド樹脂Rの樹脂注入機構として、単一のポットから単一のゲート孔を通じて上型キャビティにモールド樹脂を充填していたが、ポット及びゲート孔は複数設けられていてもよい。尚、モールド金型の構成は図3と同様である。
図11(A)(B)は、キャリアプレート1及び熱剥離シート2に複数のゲート孔(貫通孔1a,2a)が設けられた場合の平面図及び矢印A−A’断面図である。キャリアプレート1には、熱剥離シート2を介して半導体チップ3がマトリクス配置で粘着支持されているのは図2と同様である。しかしながら、図11(A)に示すように、貫通孔は、キャリアプレート1の中心部の貫通孔1a1,2a1のみならず対角線上にも貫通孔1a2,2a2が複数箇所(4か所)に形成されている。また、図11(B)及び図12に示すように、キャリアプレート1の下型ブロック6a側には、金型側樹脂路(ポット6b)に連絡する樹脂路1bが彫り込まれて形成され、樹脂路1bには各貫通孔1a1,2a1及び貫通孔1a2,2a2と連絡している。なお、樹脂路1bは下型ブロック6a側に設けられてもよい。また、樹脂路1bを設けずに、貫通孔1a2毎にポット6bとプランジャ6cを含む樹脂注入機構を設けることもできる。
図11(A)に示すように、ワークW(基板4)の中心部の貫通孔1a1から四隅方向に存在する半導体チップ3までのモールド樹脂Rの流動距離はキャビティ内において最もが長くなり、充填されるタイミングが相違し易くなる。つまり、矩形のキャビティにおける四隅方向に向けて流れるモールド樹脂Rの流動距離が最大となり、矩形のキャビティにおける中心部の貫通孔1a1からキャビティの各辺の中央位置に向けて流れるモールド樹脂Rの流動距離が最小となる。よって、中心部の貫通孔1a1に対して四隅方向に前記モールド樹脂を注入する貫通孔1a2,2a2を設けることもできる。この場合、任意の充填時点において、貫通孔1a1から半径Rの同心円で描かれるモールド樹脂の充填領域の他に、その周囲の貫通孔1a2による同心円で描かれるモールド樹脂の充填領域が設けられることになる。例えば、矩形のワークW(矩形基板4)の対角線上の2カ所(合計4か所)において、貫通孔1a2から半径r(R>r)の位置に貫通孔1a2,2a2を設けることもできる。これにより、例えばワークW上で樹脂の流動量を抑えて効率良くかつエアを巻き込むことなく充填することができる。
次に、図13にモールド金型の他例を示す。上述した実施例は、トランスファ機構により駆動されるプランジャ6cとポット6bとを含む注入機構を設ける場合について説明したが、圧縮成形用の金型と同様の構成を用いて金型の内部構造で樹脂溜め部からモールド樹脂を注入する注入機構を設けるようにしてもよい。尚、上型5の構成は図3と同様であり、キャリアプレート1は図11(A)と同様のレイアウトで複数ゲート孔を有するものが用いられる。よって、以下では下型9の構成を中心に説明する。
下型ブロック9aには、樹脂加圧ブロック9bが複数箇所に固定されている。また下型ブロック9aには、樹脂加圧ブロック9bを挿通可能な貫通孔が形成されたクランパ9cがコイルばね9dによりフローティング支持されている。これにより、樹脂加圧ブロック9bとクランパ9cとによって樹脂溜め部となる下型ポット部9gが構成される。この下型ポット部9gは、型締めによりコイルばね9dを押し縮めて深さを変更可能となっている。以上のような構成により、モールド金型の上型キャビティ5gにおいて中心部からモールド樹脂Rを注入する樹脂注入機構が構成される。
また、同図に示すように、複数の下型ポット部9gを設ける構造とすることが好ましい。この場合、例えば下型ポット部9gを1個だけ設ける構造と比較して、1個の下型ポット部9gに供給するモールド樹脂Rの供給量を少なくすることができる。これによれば、一体的に構成された大面積の下型ポット部9gを設ける場合と比較して、モールド樹脂Rの加圧によるキャリアプレート1における変形を防止でき、また、下型ポット部9gの深さを抑制してフィルムFの破れを防止することもできる。
下型ポット部9gは、キャリアプレート1に形成されたゲート孔(貫通孔1a,2a)に対応して形成されている。下型ポット部9gの容積は、中心部とそれ以外とで、樹脂容量が異なっていてもよい。
また、下型ポット部9gを含む下型クランプ面には樹脂漏れの防止を目的としてフィルムFが吸着保持されているのが好ましい。
モールド金型が型開きした状態で、フィルムFに覆われた下型ポット部9gにモールド樹脂R(液状樹脂、顆粒樹脂、粉状樹脂、固形樹脂等)を供給し、ワークWが熱剥離シート2を介して粘着支持したキャリアプレート1を下型9に搬入する。キャリアプレート1は、貫通孔1aが、下型ポット部9g(金型側樹脂路)と連絡するように位置合わせして下型クランプ面に載置される。尚、上型5のクランプ面には、フィルムFが吸着保持されている。
モールド金型を型閉じすると、先ずキャリアプレート1及び熱剥離シート2が上型可動クランパ5cとクランパ9cとでクランプされる。尚、これに先立って上型及び下型チャンバーブロックが閉じて閉鎖された金型空間内に減圧空間が形成されるようにしてもよい。
次いで、型閉じ動作が更に進行すると、上型可動クランパ5cのコイルばね5dが押し縮められて、上型キャビティ容積が縮小され、上型キャビティ駒5bがフィルムFを介してワークW(基板4)に押し当てられてワークWがクランプされる。また、クランパ9cは、上型可動クランパ5cに押圧されてコイルばね9dが押し縮められることで、樹脂加圧ブロック9bが相対的に上昇する。このため、下型ポット部9g内に供給されたモールド樹脂Rが、ゲート孔(貫通孔1a,2a)を通じてキャリアプレート1の反対側に形成された上型キャビティ5g内に充填される。即ち、このような樹脂注入機構を用いることで金型の型締め動作だけで別途の駆動機構を設けることなく、モールド樹脂Rの充填が可能となる。
このとき、中心の貫通孔1a1だけでなく周囲に設けた貫通孔1a2からもモールド樹脂Rを注入することで、ワークW上で樹脂の流動量を抑えて効率良くかつエアを巻き込むことなく上型キャビティ5g内に充填することができる。このため、例えば高品質なアンダーフィルモールドも可能となる。モールド樹脂Rは、ワークW(基板4)の中心部から周辺部に向かって充填され、加熱硬化される。このとき、キャリアプレート1には貫通孔1a1,1a2以外の樹脂路を経由させないため、不要樹脂を減らすことができたり、樹脂の流動量を低減させたりすることもできる。
これにより、圧縮成形用の金型と同様の構成を樹脂注入機構として用いることができるため、安価な構成により上述した構成例と同様の作用効果を奏することができる。
図14にモールド金型の他例を示す。同図に示すモールド金型は図13に示す圧縮成形用の金型を反転させた構成と同様である。一方、キャリアプレート1等も含めて全体を反転させた構成としたうえで、キャリアプレート1上にモールド樹脂Rを搭載して搬送することで、外段取りでのモールド樹脂Rの供給ができるほか搬送構造を簡素化できる点で異なる。
下型ブロック10aには、下型キャビティ駒10bが固定支持されている。下型キャビティ駒10bの周囲には、下型可動クランパ10cがコイルばね10dによりフローティング支持されている。下型キャビティ駒10bの外周面と下型可動クランパ10cとの隙間は、シール材10eによりシールされている。下型キャビティ10gは、キャビティ底部を形成する下型キャビティ駒10bと、キャビティ側部を形成する下型可動クランパ10cにより形成されている。下型可動クランパ10cには、フィルムFを吸着保持するエア吸引路10fが設けられている。また、下型キャビティ10gを含む下型クランプ面にはエア吸引路10fを通じた吸引動作によりフィルムFが吸着保持される。
キャリアプレート1に熱剥離シート2を介してワークWを粘着支持し、ワークWを下向き(半導体チップ3を下向き)にした状態で、キャリアプレート1上に予めモールド樹脂R(液状樹脂、顆粒樹脂、粉状樹脂、固形樹脂、シート樹脂等)を供給する。尚、熱剥離シート2には貫通孔1aに対応する開口孔ではなくスリットが形成されていてもよい。このように、モールド樹脂Rをモールド金型の外で供給することで、金型への直接のモールド樹脂Rの供給が不要となり、型開きした時間を短縮することもできる。
モールド金型が型開きした状態で、フィルムFに覆われた下型クランプ面に、ワークWが熱剥離シート2を介して粘着支持したキャリアプレート1を搬入する。ここで、キャリアプレート1に予めモールド樹脂Rを供給してモールド金型へ搬入することで搬送構造を簡素化することができる。キャリアプレート1は、半導体チップ3の粘着側を下型キャビティ10g内に向け、貫通孔1aが下型キャビティ10g(金型側樹脂路)と連絡するように位置合わせして下型可動クランパ10cに載置される。尚、上型5のクランプ面には、フィルムFが吸着保持されている。
モールド金型を型閉じすると、先ずキャリアプレート1が上型可動クランパ5cと下型可動クランパ10cとでクランプされる。尚、これに先立って上型及び下型チャンバーブロックが閉じて閉鎖された金型空間内に減圧空間が形成されるようにしてもよい。
次いで、型閉じ動作が更に進行すると、上型可動クランパ5cのコイルばね5dが押し縮められて、上型キャビティ駒5bが相対的に下降してモールド樹脂Rに押し当てられる。また、下型可動クランパ10cは、上型可動クランパ5cに押圧されて下型キャビティ10gが所定容積となるようにコイルばね10dが押し縮められる。これにより、上型キャビティ駒5bが相対的に下降するため、キャリアプレート1に供給されたモールド樹脂Rはゲート孔(貫通孔1a,2a)を通じてキャリアプレート1の反対側に形成された下型キャビティ10g内に充填される。このように、同図に示す構成では、上型5側に樹脂注入機構が設けられることになる。
尚、上型キャビティ駒5bは、キャリアプレート1をクランプする上型可動クランパ5cと同一高さまで下降することが可能であるが、キャリアプレート1上にゲート樹脂と共にモールド樹脂(不要樹脂)が残存していてもよい。後にキャリアプレート1を成形品より分離した後で、ゲート樹脂と共に除去すれば足りるからである。
次に、トランスファ成形用のモールド金型を用いた圧縮成形について図15及び図16を参照して説明する。上述したワークWは複数の半導体チップ3が基板4にフリップチップ実装されていたが、基板4を省略することも可能である。尚、キャリアプレート1の構成は図1と同様である。
図15(A)(B)は、キャリアプレート1に対するワークWの粘着支持する工程の説明図である。図15(A)に示すように、キャリアプレート1に熱剥離シート2を粘着させた状態で、ワークWを熱剥離シート2に粘着させる。具体的には、フリップチップ実装可能な半導体チップ3のチップ面を熱剥離シート2に粘着させて端子形成面を上にして粘着支持する。ワークWを熱剥離シート2に粘着支持させた状態を図15(B)に示す。各半導体チップ3は、マトリクス配置であっても或いはマップ配置であってもいずれの形態で粘着支持されていてもよい。
図15(B)でワークWを粘着支持したキャリアプレート1をモールド金型に搬入する。モールド金型の構成は図3と同様である。
図16において、型開きしたモールド金型の下型6のポット6bに樹脂供給装置7によりモールド樹脂Rを供給する(図3参照)。尚、フィルムFは、上型5の上型キャビティ5gを含む上型クランプ面に吸着保持されているものとする。
次いで、下型6に、キャリアプレート1に粘着保持されたワークWが搬入される。キャリアプレート1は、貫通孔1a(2a)がポット6bの上端開口(金型側樹脂路)と位置合わせして下型ブロック6a上に載置される。尚、キャリアプレート1は、下型ブロック6a上に吸着保持されるようになっていてもよい。
次いで、モールド金型を型閉じする。可動型である下型6を上動させると、先ずキャリアプレート1及び熱剥離シート2が上型可動クランパ5cと下型ブロック6aとでクランプされる。尚、これに先立って上型及び下型チャンバーブロックが閉じて閉鎖された金型空間内に減圧空間が形成されるようにしてもよい。
次いで、型閉じ動作が更に進行すると、上型可動クランパ5cのコイルばね5dが押し縮められて、上型キャビティ駒5bが相対的に下動して上型キャビティ5gの容積が縮小され、上型キャビティ駒5bがフィルムFを介してワークW(半導体チップ3の端子面)に押し当てられる。
次いで、図16に示すように、プランジャ6cを上昇させて、ポット6b内で溶融したモールド樹脂Rを貫通孔1a,2a(ゲート孔)を通じてキャリアプレート1の反対側に形成された上型キャビティ5g内に充填する(アンダーフィルモールド)。モールド樹脂Rは、ワークWの中心部から周辺部に向かって充填され、加熱硬化される。
これにより、成形品は、熱剥離シート2に粘着していた半導体チップ3を露出させることができるうえに、フィルムFに端子形成面が押し当てられているため、接続端子を露出させて成形することができる。すなわち、半導体チップ3の両面を露出しながら側面を封止することができる。このような構成では、例えばTSV構造の半導体チップ3のように両面に端子を設けて再配線層を構成可能な場合や、一面では電気的接続を行いながら他面では受発光を行うような場合などに利用可能であり、薄型化も可能となる。
上述した各実施形態では。キャリアプレート1及びこれを粘着支持するワークWは矩形の場合を例示したが、これに限らず半導体ウエハのように円形のワークや多角形(六角形や八角形等)のワークであってもよい。また、キャリアプレート1も多角形(六角形や八角形等)とすることができる。
また、基板実装される半導体チップ3は、フリップチップ実装に限らずワイヤボンディング実装されたものであってもよい。この場合、キャリアプレート1に凸部を設けてワイヤボンドされた位置以外(チップ中央位置)を押し付ける構成とすることもできる。
キャリアプレートで支持する電子部品は上述したような半導体チップ以外の電子部品を用いることもできる。電子部品として、センサやアクチュエータといったMEMS(Micro-Electro Mechanical Systems)チップ、抵抗や容量やインダクタといった受動素子、又は、バンプ等の配線部材などを含んだ構成とすることもできる。また、電子部品としては、電気的な機能を有するもののみならず、電子デバイスとして必要となる放熱板のような部材であってもよい。これらの電子部品を組み合わせたシステム・イン・パッケージ(SiP)構造を構築する場合にも特に有効である。
また、キャリアプレート1にワークWを支持する構成として、熱剥離シート2を用いず、キャリアプレート1上に配線層を成形したうえで半導体チップ3を実装し、樹脂モールドする構成とすることもできる。また、キャリアプレート1にワークWを支持するために熱剥離シート2を用いず、ピンなどにより位置決めして半導体チップ3を実装した基板4をキャリアプレート上に搭載する構成としてもよい。この場合、金型でクランプされることで半導体チップ3端面への樹脂漏れが抑制される。
また、半導体チップ3を粘着する熱剥離シート2において、半導体チップ3が搭載される位置の中央部分をくり抜くように加工された熱剥離シート2を用いることもできる。これにより、半導体チップ3の外周だけを熱剥離シート2に粘着させるような構成としてもよい。この場合、例えば半導体チップ3がイメージセンサのように中央に受光領域を有するときには、受光領域が粘着シート2の粘着剤の付着を防止しながら樹脂フラッシュを防止することができる。
1 キャリアプレート 1a,2a,1a1,1a2,2a1,2a2 貫通孔 1b 樹脂路 2 熱剥離シート 3 半導体チップ 3a 再配線層 3b はんだボール 4 基板 W ワーク 5 上型 5a 上型ブロック 5b 上型キャビティ駒 5c 上型可動クランパ 5d,9d,10d コイルばね 5e,6d,6e,10e シール材 5f,10f エア吸引路 5g 上型キャビティ 6,9,10 下型 6a 下型ブロック 6b ポット 6c プランジャ 7 樹脂供給装置 R モールド樹脂 F フィルム 8 成形品 8a ゲート樹脂 9a,10a 下型ブロック 9b 樹脂加圧ブロック 9c クランパ 10c 下型可動クランパ 9g 下型ポット部 10b 下型キャビティ駒 10g 下型キャビティ

Claims (8)

  1. 複数の電子部品を支持するキャリアプレートを、樹脂注入機構にモールド樹脂が供給された一対の金型でクランプして樹脂モールドするモールド金型であって、
    前記キャリアプレートには、金属プレートに熱剥離シートを介して前記複数の電子部品が粘着支持されており、前記樹脂注入機構とキャビティ空間と連絡する互いに連通する貫通孔が形成されていることを特徴とするモールド金型。
  2. 電子部品が搭載されたワークを当該電子部品が前記キャリアプレートに向けて支持される請求項1記載のモールド金型。
  3. 前記キャリアプレートに形成された貫通孔は、樹脂注入口側が先細り状に形成されている請求項1又は請求項2項記載のモールド金型。
  4. 前記熱剥離シート上には複数の半導体チップが整列して粘着支持されている請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載のモールド金型
  5. 前記キャリアプレートには、前記熱剥離シートを介して半導体チップがマトリクス配置で粘着支持されており、前記貫通孔は、前記キャリアプレートの中心部及び対角線上に複数箇所に形成されている請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のモールド金型。
  6. 前記貫通孔は、基板実装された複数の半導体チップの隙間に連絡している請求項1乃至請求項4のいずれか1項記載のモールド金型。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれかのモールド金型を備え、ポット内に供給されたモールド樹脂が、前記貫通孔を通じてキャリアプレートの反対側に設けられたキャビティ内に充填されるモールド装置
  8. 請求項1乃至請求項6のいずれかのモールド金型を備え、前記金属プレート上に供給されたモールド樹脂が貫通孔を通じてキャリアプレートの反対側に設けられたキャビティ内に充填されるモールド装置。
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