WO2016103823A1 - 樹脂成形装置及び樹脂成形方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention is used for resin-sealing chip-like electronic components (hereinafter referred to as “chips” as appropriate) such as transistors, integrated circuits (Integrated Circuits: ICs), and light emitting diodes (Light Emitting Diodes: LEDs).
- chips chip-like electronic components
- the present invention relates to a resin molding apparatus and a resin molding method.
- resin molding technology such as transfer molding method, compression molding method (compression molding method), injection molding method (injection molding method) is used, and it is mounted on circuit boards consisting of lead frames, printed circuit boards, ceramic substrates, etc.
- An electronic component such as an IC is sealed with a cured resin.
- the need for resin sealing using a compression molding method has increased due to the trend of increasing the size and thickness of circuit boards, and further laminating circuit boards by three-dimensional mounting.
- the circuit board is referred to as “substrate” as appropriate.
- Resin sealing by compression molding is performed as follows.
- a molten resin (flowable resin) is generated by supplying a granular resin to a cavity provided in a lower mold and heating and melting the resin.
- the upper die and the lower die are clamped, and the semiconductor chip mounted on the substrate is immersed in the fluid resin.
- a predetermined resin pressure is applied to the fluid resin by the cavity bottom member to cure the fluid resin to form a cured resin.
- the semiconductor chip mounted on the substrate is resin-sealed with the cured resin.
- a three-dimensionally mounted semiconductor device called a PoP (Package on Package) type is used.
- a connection electrode portion such as a pad
- an exposed portion is formed on a part of a substrate, for example, a connection electrode portion such as a pad, in order to stack a substrate on which a semiconductor chip is mounted. It is necessary to keep.
- There has been proposed a method of forming an opening leading to a pad by irradiating a sealing resin with laser light see, for example, paragraph [0008] of FIG. 1 and FIG. 1).
- the substrate is laminated by connecting the connection electrode portion provided on the exposed portion and the connection electrode portion provided on another substrate via the protruding electrode.
- the degree of freedom of wiring can be increased and the wiring resistance can be reduced.
- the mounting area of the product can be reduced by stacking the substrates. Therefore, a high-performance and highly integrated semiconductor device can be realized.
- a resin molding apparatus capable of exposing a part of the substrate and sealing with resin.
- a compression molding method that includes a step of pressurizing and compression molding, and a step of pressing the connection electrode against the release film at the time of pressurization of the resin material in the mold cavity.
- the compression molding method disclosed in Patent Document 2 has the following problems.
- the lower mold cavity (collective large cavity) 10 includes a semiconductor chip corresponding part (medium cavity) 15 corresponding to the semiconductor chip 2 and a connection electrode 5 for stacking.
- Corresponding connection electrode corresponding portions (small cavities) 16 are provided.
- the depth of the semiconductor chip corresponding portion (concave portion) 15 is relatively deep, and the depth of the connection electrode corresponding portion (concave portion) 16 is relatively shallow.
- the molded substrate 18 is obtained by collectively compression-molding the semiconductor chip and the surrounding connection electrodes 5 in the collective resin portion 17 corresponding to the shape of the lower mold cavity (collective cavity) 10. At this time, the distal end portion 5a of the connection electrode 5 is pushed into contact with the release film 13 covered with the bottom surface 16a of the connection electrode corresponding portion 16 so that the distal end portion 5a side of the connection electrode 5 is bitten into the release film 13. Therefore, the connecting electrode can be formed in a state where the leading end portion 5 a of the connecting electrode 5 is exposed from the batch resin portion 17 without immersing the leading end portion 5 a of the connecting electrode 5 in the heat-melted resin material 14.
- the semiconductor chip corresponding part 15 and the connection electrode corresponding part 16 are clearly separated in the lower mold cavity 10. Therefore, when designing a product, there is a restriction that a region functioning as a semiconductor chip and a region where a connection electrode is formed are completely separated. Moreover, since the semiconductor chip corresponding part and the connection electrode corresponding part are separated by using the release film, it is necessary to replace the release film for each molding. Therefore, it leads to high product cost.
- the present invention solves the above-described problems.
- a resin molding apparatus by using a simple compression-molding mold, an exposed portion is provided in a predetermined region of a substrate without using a release film. It aims at providing the resin molding apparatus and resin molding method which can be sealed.
- a resin molding apparatus includes an upper mold, a lower mold provided opposite to the upper mold, a frame member provided at least on the lower mold, and at least a lower mold.
- a bottom member that is provided in the mold and can be moved up and down relative to the frame member inside the frame member, a cavity that is surrounded by the frame member and the bottom member, and a resin material supply that supplies the resin material to the cavity
- a mechanism a substrate transport mechanism for transporting a substrate having an electronic component mounted on the main surface between the lower mold and the upper mold, a first drive mechanism for lifting and lowering the frame member, and a second for lifting and lowering the bottom member
- a resin molding apparatus provided with a drive mechanism comprising: a substrate pressing member provided on a frame member or a bottom surface member; and a tip portion provided on the substrate pressing member; a first drive mechanism or a second drive Raise the board holding member using the mechanism In this state, the top end portion of the substrate pressing member is pressed against a predetermined area provided on
- the top end portion of the substrate pressing member is formed higher than the upper surface of the frame member when the upper mold and the lower mold are opened. It is characterized by.
- the resin molding apparatus according to the present invention is characterized in that in the above-described resin molding apparatus, an elastic body that supports the substrate pressing member is provided.
- the resin molding apparatus according to the present invention is the above-described resin molding apparatus, wherein one or a plurality of substrate pressing members, a mounting plate to which the one or more substrate pressing members are attached, and one or a plurality of supporting the mounting plates. And an elastic body.
- the resin molding apparatus according to the present invention is the above-described resin molding apparatus, wherein the tip of the substrate pressing member has a tapered portion, and the tip including the tapered portion closes a hole provided in a predetermined region. The fluid resin is prevented from entering the hole.
- the resin molding apparatus according to the present invention is the above-described resin molding apparatus, wherein the front end portion of the substrate pressing member has a front end surface, and the front end surface is in close contact with the predetermined region of the substrate, thereby flowing into the predetermined region. It is characterized in that the intrusive resin is prevented from entering.
- the resin molding apparatus is the above-described resin molding apparatus, wherein at least one molding module having a clamping mechanism for clamping the upper mold and the lower mold, and a resin material in one molding module.
- a resin material supply module is provided, the resin material supply module and one molding module are detachable, and one molding module is detachable from other molding modules.
- a resin molding method includes a step of placing a substrate having an electronic component mounted on a main surface between an upper mold and a lower mold opposite to the upper mold, A step of supplying a resin material to a cavity formed by a space surrounded by at least a frame member and a bottom surface member included in the lower mold, a step of moving the frame member up and down by a first drive mechanism, and a second in the frame member A step of raising and lowering the bottom member by a drive mechanism, the step of raising the substrate pressing member provided on the frame member or the bottom member, and the tip of the substrate pressing member in a predetermined region of the substrate Pressing the peripheral edge of the substrate with the frame member by raising the frame member, generating the flowable resin from the resin material in the cavity, and the bottom member
- An electronic component comprising a step of immersing the electronic component in a flowable resin and a step of forming a cured resin by curing the flowable resin, and the cured resin cured in a
- the resin molding method according to the present invention is characterized in that, in the above-described resin molding method, the tip portion of the substrate pressing member is positioned higher than the upper surface of the frame member in the step of supplying the resin material.
- the resin molding method according to the present invention is characterized in that, in the above-mentioned resin molding method, a substrate pressing member supported by an elastic body is used in the pressing step.
- the resin molding method according to the present invention uses one or more substrate pressing members attached to an attachment plate supported by one or more elastic bodies in the pressing step in the resin molding method described above. It is characterized by that.
- the resin molding method according to the present invention is the above-described resin molding method, wherein the tip portion of the substrate pressing member has a tapered portion, and in the pressing step, the tip portion including the tapered portion is used for a predetermined region. It is characterized by preventing fluid resin from entering the hole by closing the hole provided in the hole.
- the resin molding method according to the present invention is the above-described resin molding method, wherein the front end portion of the substrate pressing member has a front end surface, and in the pressing step, the front end surface is brought into close contact with a predetermined region, thereby being predetermined. The flowable resin is prevented from entering the region.
- the resin molding method according to the present invention includes a step of preparing at least one molding module having a clamping mechanism for clamping the upper mold and the lower mold in the above-described resin molding method, and one molding module.
- a step of preparing a resin material supply module for supplying a resin material to the resin material, the resin material supply module and one molding module are detachable, and one molding module is detachable from other molding modules It is characterized by being.
- an upper mold in the resin molding apparatus, an upper mold, a lower mold provided opposite to the upper mold, a frame member provided on the lower mold, and an inner side of the frame member provided on the lower mold
- a bottom member that can be moved up and down relative to the frame member, a cavity formed by a space surrounded by the frame member and the bottom member, a resin material supply mechanism that supplies a resin material to the cavity, and an electronic component on the main surface
- a substrate transport mechanism that transports the mounted substrate between a lower mold and an upper mold, a first drive mechanism that lifts and lowers the frame member, and a second drive mechanism that lifts and lowers the bottom member.
- the substrate pressing member provided on the frame member or the bottom surface member is raised using the first driving mechanism or the second driving mechanism, and the tip of the substrate pressing member is brought into close contact with a predetermined region provided on the main surface of the substrate. Press. With the upper mold and the lower mold being clamped, the electronic component is immersed in the fluid resin in the cavity. Since the predetermined region of the substrate is pressed by the substrate pressing member, it is possible to prevent the fluid resin from entering the predetermined region. Therefore, the state where the surface before resin sealing is exposed can be maintained without forming the sealing resin in a predetermined region of the substrate.
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a schematic fragmentary sectional view which shows the state which has arrange
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 1 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- (A), (b) is a general-view figure which shows the shape of the front-end
- Example 3 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 3 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a schematic fragmentary sectional view which shows the state which raised the lower mold
- Example 3 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a schematic fragmentary sectional view which shows the state which raises a bottom face member and pressurizes fluid resin and produces
- Example 3 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a general
- Example 4 of the resin molding apparatus which concerns on this invention it is a top view which shows the outline
- the lower mold 4 includes a side member 8 and a bottom member 9 that can move up and down in the side member 8.
- Substrate pressing pins 17 are provided in the bottom member 9 constituting the lower mold 4.
- a substrate 6 on which a through hole and a connection electrode portion are formed is fixed to the upper mold 3.
- the lower mold 4 (side member 8 and bottom member 9) is raised, and the tip of the substrate pressing pin 17 is brought into close contact with the through hole and the connection electrode portion and pressed. Further, the lower die 4 is raised, the substrate 6 is clamped by the upper surface of the side member 8, and the through hole and the connection electrode portion are further pressed by the substrate pressing pin 17.
- the substrate pressing pins 17 press the periphery of the through hole and the surface of the connection electrode portion, it is possible to prevent the fluid resin from entering the periphery of the through hole and the surface of the connection electrode portion. Therefore, the state where the surface before resin sealing is exposed can be maintained without forming the sealing resin in the predetermined region where the through hole and the connection electrode portion are formed.
- Embodiment 1 of a resin molding apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. Any figure in the present application document is schematically omitted or exaggerated as appropriate for easy understanding. About the same component, the same code
- a compression molding mold 2 includes an upper mold 3 and a lower mold 4 disposed opposite to the upper mold 3.
- the upper die 3 is provided with, for example, suction holes 7 for sucking and fixing the substrate 6 on which the semiconductor chip 5 is mounted to the upper die 3.
- the semiconductor chip 5 is mounted on the main surface (lower surface in the figure) of the substrate 6.
- a substrate fixing mechanism for fixing the substrate 6 to the upper mold 3 by a hook or the like may be provided.
- the lower mold 4 includes a frame-shaped side member 8 and a bottom member 9 that can move up and down relative to the side member 8 in the side member 8.
- a space surrounded by the side member 8 and the bottom member 9 constitutes a cavity 10 in the lower mold 4.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 are provided with heating means (not shown) for heating the resin material supplied to the cavity 10.
- the side member 8 is connected to the drive member 12 via an elastic member (first elastic member) 11 such as a compression spring.
- the drive member 12 moves up and down by using a drive mechanism (first drive mechanism) 13.
- the drive mechanism 13 is fixed to the base 14 of the resin molding apparatus 1.
- the bottom member 9 can be moved up and down independently in the side member 8 by using a drive mechanism (second drive mechanism) 15 provided on the drive member 12.
- the drive mechanism 15 is fixed to the drive member 12.
- the drive mechanism 15 is provided on the drive member 12.
- the drive mechanism 15 may be provided inside the drive member 12.
- the side member 8 and the bottom member 9 can be raised or lowered simultaneously. That is, the lower mold 4 can be raised and lowered by the drive mechanism 13.
- the bottom member 9 moves up and down independently in the side member 8. Further, by synchronizing the drive mechanism 13 and the drive mechanism 15, the side surface member 8 can be lifted and lowered independently in appearance, in other words, when viewed from the outside of the resin molding apparatus 1.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 are clamped by the drive mechanism 13.
- a space 16 is formed in a predetermined region of the bottom member 9 constituting the lower mold 4, and a substrate pressing pin 17 is provided in the space 16.
- the substrate pressing pin 17 is elastically supported by an elastic member (second elastic member) 18 and can move up and down in the space 16.
- the substrate pressing pin 17 is configured such that the tip portion thereof is higher than the upper surface of the side member 8, in other words, the opening surface of the cavity 10. Therefore, the substrate pressing pin 17 is provided in the bottom surface member 9 so that the tip portion protrudes from the cavity 10.
- the front end surface of the front end portion of the substrate pressing pin 17 is formed to be a flat surface.
- the number of substrate pressing pins 17 may be one or more as required.
- the substrate pressing pin 17 is pressed in close contact with a predetermined region of the substrate 6 when sealing with resin. This prevents the fluid resin from entering a predetermined region. Accordingly, a part of the substrate 6 can be exposed without forming the sealing resin in the predetermined region.
- the substrate pressing pin 17 is provided in the bottom surface member 9 so that the tip portion thereof protrudes from the cavity 10 corresponding to the product to be resin-sealed.
- the resin molding apparatus 1 shown in Example 1 is an apparatus that performs resin molding without using a release film.
- the drive mechanism (first drive mechanism) 13 and the drive mechanism (second drive mechanism) 15 shown in FIG. 1 are omitted.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 are opened.
- substrate 6 with which the semiconductor chip 5 was mounted is conveyed to the predetermined position between the upper mold
- the substrate 6 is moved up and sucked into the suction holes 7 provided in the upper mold 3. In this state, the substrate 6 is fixed to the lower surface of the upper mold 3 such that the main surface on which the semiconductor chip 5 is mounted faces downward.
- a through-hole 19 for inserting a fastener such as a mounting screw, a mounting pin, a positioning pin, or a connection electrode portion 20 such as a pad is formed in a predetermined region.
- the through hole 19 and the connection electrode portion 20 are regions that are left in a state where the surface is exposed without forming a sealing resin. Therefore, for example, the substrate pressing pins 17 are provided at predetermined positions on the bottom surface member 9 of the lower mold 4 so as to correspond to the positions of the through holes 19 and the connection electrode portions 20.
- the front end surface of the substrate pressing pin 17 presses the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20, so that the resin can be sealed while leaving the region where the surface is exposed without forming the sealing resin.
- a blind hole may be formed in a predetermined region.
- a predetermined amount of the resin material 21 is supplied to the cavity 10 provided in the lower mold 4 using a resin material supply mechanism (not shown).
- the resin material 21 it is possible to use resins such as granules, powders, granules, pastes, and jelly, or resins that are liquid at room temperature (liquid resins).
- a granular resin granular resin
- the granular resin 21 is supplied so as to substantially fill the volume of the cavity 10 by the resin material supply mechanism.
- the granule resin 21 is heated by heating means (not shown) provided in the upper mold 3 and the lower mold 4. By heating, the granule resin 21 is melted to produce a fluid resin 22. As the granular resin 21 melts, its volume is greatly reduced. Therefore, it is necessary to supply a predetermined amount of granular resin 21 to the cavity 10 in consideration of the thickness of the package to be resin-sealed. Note that when a liquid resin is supplied to the cavity 10 as the resin material 21, the liquid resin itself corresponds to the fluid resin 22.
- the drive member 12 is raised using the drive mechanism 13 (see FIG. 1).
- the drive mechanism 15 (see FIG. 1) is lifted together with the drive member 12 in a stopped state.
- the tip of the substrate pressing pin 17 provided on the bottom member 9 comes into close contact with the through hole 19 and the connection electrode portion 20 provided on the substrate 6.
- the front end surfaces of the two substrate pressing pins 17 are in close contact with the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20 to press them.
- the side member 8 and the bottom member 9 rise simultaneously.
- the upper surface of the side member 8 comes into contact with the peripheral edge portion of the main surface (lower surface in the drawing) of the substrate 6 to clamp the substrate 6.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 are clamped. Therefore, the cavity 10 is sealed by the upper mold 3 and the lower mold 4.
- the semiconductor chip 5 has not been immersed in the fluid resin 22 yet.
- the side surface member 8 and the bottom surface member 9 were raised simultaneously to clamp the substrate 6.
- the substrate 6 can also be clamped by raising only the side member 8.
- the elastic member (second elastic member) 18 that has pressed the substrate pressing pin 17 is compressed in the space 16 due to the reaction from the substrate 6.
- the substrate pressing pin 17 presses the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20 more strongly and uniformly.
- the bottom member 9 is raised using the drive mechanism 15 (see FIG. 1).
- the bottom member 9 rises in the side member 8.
- the semiconductor chip 5 is immersed in the fluid resin 22 in the cavity 10. Since the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20 are strongly pressed by the substrate pressing pin 17, the fluid resin 22 can be prevented from entering the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20.
- the fluid resin 22 is compressed with a predetermined pressure.
- the fluid resin 22 is cured by pressurizing at a predetermined temperature for a predetermined time to form a cured resin 23.
- the semiconductor chip 5 mounted on the substrate 6 in the cavity 10 and the main surface (lower surface in the figure) of the substrate 6 are cured except for a portion (predetermined region) pressed by the substrate pressing pin 17.
- the resin 23 is resin-sealed.
- the bottom member 9 can be moved up and down independently using the drive mechanism 15. After the front end portion of the substrate pressing pin 17 comes into contact with the through hole 19 and the connection electrode portion 20, the bottom surface member 9 can be raised within a range where the elastic member 18 is deformed in the space 16. Therefore, within that range, the thickness of the cured resin 23, in other words, the thickness of the package can be adjusted.
- the drive mechanism 15 ( 1) is used to lower the bottom member 9.
- the bottom member 9 is released from the resin molded product 24 by lowering the bottom member 9.
- the bottom member 9 is lowered to a position where the tip of the substrate pressing pin 17 is separated from the resin molded product 24 and released. Since only the bottom member 9 is lowered without lowering the side member 8, the bottom member 9 can be stably released from the resin molded product 24.
- the compressed elastic member 18 is released and raised to the initial position.
- a substrate pressing pin is formed on the through hole 19 and the connection electrode portion 20 formed in the substrate 6 (toward the lower side of the substrate 6 in FIG. 6) in the resin molded product 24.
- a space 25 and a space 26 corresponding to the 17 shapes are formed. Therefore, in the predetermined region in which the through hole 19 and the connection electrode portion 20 are formed, it is possible to maintain a state where the surface before resin sealing is exposed.
- the drive member 12 is lowered while synchronizing the drive mechanism 13 (see FIG. 1) and the drive mechanism 15 (see FIG. 1).
- the side member 8 and the bottom member 9 are lowered to their original positions.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 are opened.
- the resin molded product 24 is taken out from the upper mold 3.
- the removed resin molded product 24 is stored in the substrate storage portion by a substrate transport mechanism (not shown).
- the bottom member 9 was first lowered, and then the side member 8 was lowered to release the mold. Not only this but mold release can be performed by first lowering the side member 8 and then lowering the bottom member 9.
- FIGS. 8A and 8B show the shape of the tip of the substrate pressing pin 17 that presses the through hole 19 formed in the substrate 6.
- the size of the front end surface 17 a of the substrate pressing pin 17 is larger than the size of the through hole 19. Therefore, when the front end surface 17 a of the substrate pressing pin 17 presses the periphery of the through hole 19, the fluid resin 22 can be prevented from entering the through hole 19 from the periphery of the through hole 19.
- the front end surface 17a of the substrate pressing pin 17 is a flat surface or a curved surface (substantially flat surface) having a large radius of curvature.
- the substrate pressing pin 17 in FIG. 8A can also press the surface of the connection electrode portion 20 (FIGS. 2 to 7) formed on the substrate 6.
- a tapered portion 17b having a shape that enters the through hole 19 (between the front surface and the back surface of the substrate 6) is provided at the distal end portion of the substrate pressing pin 17.
- the tapered portion 17b is inserted into the through hole 19, and the through hole 19 is closed by the tapered portion 17b.
- the pressing force for pressing the substrate 6 can be made larger and more stable. Therefore, when the taper portion 17 b closes the through hole 19, the fluid resin 22 can be prevented from entering the through hole 19 from the periphery of the through hole 19.
- An engineering plastic (PTFE, PEEK, etc.) is placed on the front end surface 17a (upper surface in the figure) of the substrate pressing pin 17 in FIG. 8A and at least the surface of the tapered portion 17b of the substrate pressing pin 17 in FIG. A film may be formed. As a result, the substrate 6 is suppressed from being damaged or deformed.
- the substrate pressing pin 17 is provided in the bottom surface member 9 constituting the lower mold 4 in the resin molding apparatus 1.
- the substrate 6 on which the through hole 19 and the connection electrode portion 20 are formed is fixed to the upper mold 3.
- the tip of the substrate pressing pin 17 is in close contact with and pressed against the through hole 19 and the connection electrode portion 20.
- the upper surface of the side member 8 clamps the substrate 6, and the substrate pressing pin 17 further presses the through hole 19 and the connection electrode portion 20.
- the substrate pressing pins 17 press the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode part 20, it is possible to prevent the fluid resin 22 from entering the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode part 20. Therefore, the state where the surface before resin sealing is exposed can be maintained without forming the sealing resin in the predetermined region where the through hole 19 and the connection electrode portion 20 are formed.
- the top end portion of the substrate pressing pin 17 is configured to be higher than the upper surface of the side member 8 when the upper die 3 and the lower die 4 are opened.
- the tip of the substrate pressing pin 17 is provided in the bottom member 9 so as to protrude from the cavity 10.
- the side member 8 and the bottom member 9 can be driven separately.
- the drive mechanism (first drive mechanism) 13 the side member 8 and the bottom member 9 can be raised and lowered simultaneously.
- the drive mechanism (second drive mechanism) 15 only the bottom member 9 can be raised and lowered.
- the side member 8 can be raised and lowered independently. Therefore, after the resin molding, the bottom member 9 and the side member 8 can be separately lowered and released. Since the bottom member 9 and the side member 8 can be released separately, the release can be facilitated.
- the side member 8 and the bottom member 9 are driven separately to facilitate release. Therefore, resin sealing can be performed without using a release film. Since a release film is not used, the material cost in resin sealing can be reduced and the structure of the resin molding apparatus 1 can be simplified.
- the substrate pressing pin 17 is provided in the space 16 in the bottom member 9 in the resin molding apparatus 1.
- the substrate pressing pin 17 is elastically supported by the elastic member 18.
- the bottom surface member 9 can be raised within a range where the elastic member 18 is deformed in the space 16. Therefore, within that range, the thickness of the cured resin 23 (package thickness) can be adjusted.
- a predetermined region of the substrate 6 to be resin-sealed can be exposed by the substrate pressing pin 17. Therefore, it is not necessary to provide a new opening in the resin molded product 24 afterwards in order to laminate the substrate 6. Since the exposed portion can be easily formed in a predetermined region of the substrate 6, the degree of freedom of wiring is increased. Therefore, since the wiring resistance of the product can be reduced and the mounting area can be reduced, a high-performance and highly integrated semiconductor device can be realized.
- Example 2 of the resin molding apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.
- the difference from the first embodiment is that a large space 16 is formed in the bottom member 9 and a substrate pressing plate 27 in which a plurality of substrate pressing pins 17 are arranged is provided in the space 16. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.
- a large space 16 is formed in the bottom member 9.
- a substrate pressing plate 27 in which a plurality of substrate pressing pins 17 are arranged is provided.
- the substrate pressing plate 27 is elastically supported by one or a plurality of elastic members 18 and can move up and down in the space 16.
- the substrate pressing pin 17 is configured such that the tip end portion thereof is higher than the upper surface of the side member 8 when the upper die 3 and the lower die 4 are opened. Therefore, the substrate pressing plate 24 is provided in the space 16 of the bottom surface member 9 so that the tip end portion of the substrate pressing pin 17 protrudes from the cavity 10.
- the same effects as in the first embodiment are obtained.
- the processing of the bottom member 9 can be simplified.
- the lower mold 4 can be easily manufactured, and the cost can be reduced. Therefore, the cost of the resin molding apparatus 1 can be reduced.
- Example 3 of the resin molding apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.
- the difference from the first embodiment is that a space is formed in a predetermined region of the side member 8 and a substrate pressing pin is provided in this space. Therefore, the shape of the side member 8 and the bottom member 9 constituting the lower mold 4 is different from that in the first embodiment.
- Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment.
- the side member 8 is composed of an upper member 8a and a lower member 8b.
- the lower member 8b is formed to project inward with respect to the upper member 8a.
- the bottom member 9 includes an upper member 9a and a lower member 9b.
- the upper member 9a is formed to protrude outward from the lower member 9b.
- a space surrounded by the upper part (a part including the upper end surface) of the upper member 8 a of the side member 8 and the upper member 9 a of the bottom member 9 constitutes the cavity 10 in the lower mold 4.
- the driving member 15 moves the lower member 9 b of the bottom member 9 up and down along the side surface of the lower member 8 b of the side member 8.
- the side member 8 and the bottom member 9 can be moved up and down by separate drive mechanisms 13 and 15, respectively.
- a space 28 is formed in a predetermined region of the lower member 8 b constituting the side member 8, and a substrate pressing pin 29 is provided in this space 28.
- the substrate pressing pin 29 is elastically supported by an elastic member (third elastic member) 30 and can move up and down in the space 28.
- the substrate pressing pin 29 is formed such that the tip thereof is higher than the upper surface of the side member 8 in a state where the upper die 3 and the lower die 4 are opened. Therefore, the substrate pressing pin 29 is provided in the side member 9 so that the tip protrudes from the cavity 10.
- FIG. 11 to FIG. 13 With reference to FIG. 11 to FIG. 13, the operation of resin-sealing the substrate 6 in Example 3 of the resin molding apparatus 1 according to the present invention will be described.
- the drive mechanism (first drive mechanism) 13 and the drive mechanism (second drive mechanism) 15 shown in FIG. 10 are omitted.
- FIG. 10 the operation of fixing the substrate 6 to the upper mold 3 and the operation of supplying the granular resin 21 to the cavity 10 and heating it to generate the fluid resin 22 are the same as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
- the side member 8 and the bottom member 9 constituting the lower mold 4 are raised simultaneously.
- the tip end portion of the substrate pressing pin 29 provided on the side member 8 is pressed in close contact with the through hole 19 and the connection electrode portion 20 provided on the substrate 6.
- the side member 8 and the bottom member 9 are simultaneously raised by the drive mechanism 13.
- the upper surface of the side member 8 is in close contact with the main surface (lower surface in the figure) of the substrate 6 to clamp the substrate 6. As a result, the upper mold 3 and the lower mold 4 are clamped.
- the elastic member (third elastic member) 30 that has pressed the substrate pressing pin 29 is compressed in the space 28 due to the reaction from the substrate 6.
- the substrate pressing pin 29 presses the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20 more strongly and uniformly.
- the bottom member 9 is raised using the drive mechanism 15 (see FIG. 10).
- the semiconductor chip 5 is immersed in the fluid resin 22 in the cavity 10. Since the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20 are strongly pressed by the substrate pressing pin 29, the fluid resin 22 can be prevented from entering the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode portion 20.
- the fluid resin 22 is compressed with a predetermined pressure. By pressurizing at a predetermined temperature for a predetermined time, the fluid resin 22 is cured to form a cured resin 23.
- the semiconductor chip 5 mounted on the substrate 6 in the cavity 10 and the main surface of the substrate 6 are sealed with the cured resin 23 except for a portion (predetermined region) pressed by the substrate pressing pin 29. Stopped.
- the bottom member 9 is first lowered while the substrate 6 is clamped by the side member 8.
- the bottom member 9 is released from the resin molded product 24 by lowering the bottom member 9. Since only the bottom member 9 is lowered without lowering the side member 8, the bottom member 9 can be stably released from the resin molded product 24.
- the drive mechanism 13 see FIG. 10
- the drive mechanism 15 see FIG. 10
- the side member 8 and the bottom member 9 are lowered to their original positions.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 are opened.
- the resin molded product 24 sealed with resin is taken out from the upper mold 3.
- the substrate pressing pin 29 is provided in the side member 8 constituting the lower mold 4 in the resin molding apparatus 1.
- the substrate 6 on which the through hole 19 and the connection electrode portion 20 are formed is fixed to the upper mold 3.
- the tip of the substrate pressing pin 29 is in close contact with and pressed against the through hole 19 and the connection electrode portion 20.
- the upper surface of the side member 8 clamps the substrate 6, and the substrate pressing pin 29 further presses the through hole 19 and the connection electrode portion 20.
- the substrate pressing pin 29 presses the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode part 20, it is possible to prevent the fluid resin 22 from entering the periphery of the through hole 19 and the surface of the connection electrode part 20. Therefore, the state where the surface before resin sealing is exposed can be maintained without forming the sealing resin in the predetermined region where the through hole 19 and the connection electrode portion 20 are formed.
- the top end portion of the substrate pressing pin 29 is configured to be higher than the upper surface of the side member 8 when the upper die 3 and the lower die 4 are opened.
- the tip of the substrate pressing pin 29 is provided in the side member 8 so as to protrude from the cavity 10.
- the substrate pressing pin 29 is provided in the space 28 in the side member 8 in the resin molding apparatus 1.
- the substrate pressing pin 29 is elastically supported by the elastic member 30.
- the elastic member 30 is compressed in the space 28. keep.
- the bottom member 9 can be raised by the drive mechanism 15. Therefore, within the range in which the bottom member 9 is raised, the thickness of the cured resin 23 (the thickness of the package) can be adjusted without being restricted.
- one elastic member 30 and a substrate pressing pin 29 are provided in each space 28.
- a substrate pressing plate 27 to which a plurality of (two in FIG. 9) substrate pressing pins 17 are attached and one or more elastic members 18 that elastically support the substrate pressing plate 27 are shown in FIG. And may be used.
- the substrate pressing plate 27 to which the plurality of substrate pressing pins 17 shown in FIG. 9 are attached and the elastic member 18 elastically supporting the substrate pressing plate 27 are arranged. Is done.
- Embodiment 4 of the resin molding apparatus 1 according to the present invention will be described with reference to FIG.
- the resin molding apparatus 1 shown in FIG. 14 includes a substrate supply / storage module 31, three molding modules 32A, 32B, and 32C, and a resin material supply module 33 as components.
- the substrate supply / storage module 31, the molding modules 32 ⁇ / b> A, 32 ⁇ / b> B, and 32 ⁇ / b> C, and the resin material supply module 33, which are constituent elements, can be attached to and detached from each other and exchanged. Can.
- the substrate supply / storage module 31 includes a pre-sealing substrate supply unit 35 that supplies a pre-sealing substrate 34, a sealed substrate storage unit 37 that stores a sealed substrate 36, a pre-sealing substrate 34, and a sealing device.
- a substrate platform 38 for delivering the stopped substrate 36 and a substrate transport mechanism 39 for transporting the pre-sealing substrate 34 and the sealed substrate 36 are provided.
- the substrate platform 38 moves in the Y direction within the substrate supply / storage module 31.
- the substrate transport mechanism 39 moves in the X direction and the Y direction within the substrate supply / storage module 31 and the respective molding modules 32A, 32B, and 33C.
- the predetermined position S1 is a position to stand by when the substrate transport mechanism 39 does not operate.
- Each molding module 32A, 32B, 32C is provided with a lower mold 4 and an upper mold 3 (see FIG. 1) arranged opposite to the lower mold 4.
- the upper mold 3 and the lower mold 4 constitute the mold 2.
- the lower mold 4 includes a side member 8 and a bottom member 9 (see FIG. 1) that can be moved up and down independently.
- Each molding module 32A, 32B, 32C has a drive mechanism 13 that raises and lowers the side member 8 and a drive mechanism 15 that raises and lowers the bottom member 9 (see FIG. 1).
- a cavity 10 surrounded by the side member 8 and the bottom member 9 is provided in the lower mold 4.
- the resin material supply module 33 is loaded with the XY table 40, the resin material container 41 placed on the XY table 40, and the resin material 21 (see FIG. 2) in the resin material container 41.
- a resin material feeding mechanism 42 and a resin material supply mechanism 43 that conveys the resin material container 41 and supplies the resin material 21 to the cavity 10 are provided.
- the XY table 40 moves in the X direction and the Y direction within the resin material supply module 33.
- the resin material supply mechanism 43 moves in the X direction and the Y direction in the resin material supply module 33 and the respective molding modules 32A, 32B, and 32C.
- the predetermined position M1 is a position to stand by when the resin material supply mechanism 43 does not operate.
- the unsealed substrate 34 is sent from the unsealed substrate supply unit 35 to the substrate mounting unit 38.
- the substrate transport mechanism 39 is moved in the ⁇ Y direction from the predetermined position S 1 to receive the pre-sealing substrate 34 from the substrate platform 38.
- the substrate transport mechanism 39 is returned to the predetermined position S1.
- the substrate transport mechanism 39 is moved in the + X direction to the predetermined position P1 of the molding module 32B.
- the substrate transport mechanism 39 is moved in the ⁇ Y direction to stop at a predetermined position C1 on the lower mold 4.
- the substrate transport mechanism 39 is moved up to fix the pre-sealing substrate 34 to the upper mold 3 (see FIG. 1).
- the substrate transport mechanism 39 is returned to the predetermined position S1 of the substrate supply / storage module 31.
- the XY table 40 is moved in the ⁇ Y direction, and the resin material accommodating portion 41 is stopped at a predetermined position below the resin material charging mechanism 42.
- the XY table 40 is moved in the X direction and the Y direction while charging the resin material 21 (see FIG. 2) from the resin material loading mechanism 42 to the resin material container 41.
- a predetermined amount of the resin material 21 is charged from the resin material loading mechanism 42 into the resin material container 41.
- the XY table 40 is moved in the + Y direction to return to the original position.
- the resin material supply mechanism 43 is moved in the ⁇ Y direction from the predetermined position M1 to receive the resin material accommodation portion 41 placed on the XY table 40.
- the resin material supply and feeding mechanism 43 is returned to the original position M1.
- the resin material supply mechanism 43 is moved in the ⁇ X direction to the predetermined position P1 of the molding module 32B.
- the resin material supply mechanism 43 is moved in the ⁇ Y direction to stop at a predetermined position C1 on the lower mold 4.
- the resin material supply mechanism 43 is lowered to supply the resin material 21 accommodated in the resin material accommodation portion 41 to the cavity 10.
- the resin material supply mechanism 43 is returned to the predetermined position M1.
- the upper die 3 and the lower die 4 are clamped by raising the side member 8 and the bottom member 9 (see FIGS. 3 to 5). After a predetermined time has elapsed, the upper mold 3 and the lower mold 4 are opened (see FIGS. 6 and 7).
- the substrate transport mechanism 39 is moved from the predetermined position S1 of the substrate supply / storage module 32 to the predetermined position C1 on the lower mold 4 to receive the sealed substrate 36.
- the substrate transport mechanism 39 is moved to above the substrate platform 38 via the predetermined position S ⁇ b> 1, and the sealed substrate 36 is delivered to the substrate platform 38.
- the sealed substrate 36 is stored in the sealed substrate storage portion 37 from the substrate mounting portion 38. In this way, resin sealing is completed.
- three molding modules 32A, 32B, and 32C are mounted side by side in the X direction between the substrate supply / storage module 31 and the resin material supply module 33.
- the substrate supply / storage module 31 and the resin material supply module 33 may be combined into one module, and one molding module 32A may be mounted in the module in the X direction.
- molding module 32A, 32B, ... can be increased / decreased. Therefore, the configuration of the resin molding apparatus 1 can be optimized in accordance with the production form and the production amount, so that the productivity can be improved.
- the object to be resin-sealed may be a semiconductor chip such as an IC or a transistor, or a passive element chip.
- the present invention can be applied when one or a plurality of chips mounted on a substrate such as a lead frame, a printed circuit board, or a ceramic substrate is sealed with a cured resin. Therefore, the present invention can also be applied when manufacturing a multichip package, a multichip module, a hybrid IC, a power control module, and the like.
- the number of products manufactured using one substrate 6 may be one or more.
- the sealed substrate 36 is separated at a predetermined boundary line in the sealed substrate 36. As a result, the sealed substrate 36 is singulated to produce a plurality of products.
- the drive mechanism 13 and the drive mechanism 15 and the side member 8 and the bottom member 9 As the relationship between the drive mechanism 13 and the drive mechanism 15 and the side member 8 and the bottom member 9, the following configuration may be adopted.
- the drive member 12 is raised and lowered using the drive mechanism 13 fixed to the base 14 of the resin molding apparatus 1 as shown in FIG.
- the following configuration is not shown in FIG.
- the bottom member 9 is raised and lowered by raising and lowering the drive member 12 using a drive mechanism 13 (second drive mechanism) via an appropriate connecting member provided on the drive member 12 and connected to the bottom member 9.
- the drive mechanism (first drive mechanism) 15 fixed to the drive member 12 is driven.
- the side member 8 is moved up and down via an appropriate connecting member provided on the side member 8 and connected to the drive mechanism (first drive mechanism) 15.
- the first drive mechanism 13 is fixed to the base 14 of the resin molding apparatus 1, and the drive member 12 is moved up and down using the first drive mechanism 13.
- the following configuration is not shown in FIG.
- a frame-like gantry is fixed to the base 14, and the first drive mechanism 13 is arranged inside the gantry.
- the bottom member 9 and the side member 8 can be lifted and lowered completely independently by any one of the following modes.
- the side member 8 is moved up and down by the drive member 12 that is lifted and lowered using the drive mechanism (first drive mechanism) 13, and the bottom member 9 is used by using the drive mechanism (second drive mechanism) 15. Raise and lower.
- the bottom member 9 is moved up and down using a drive mechanism (second drive mechanism) 13 and the side member 8 is moved up and down using a drive mechanism (first drive mechanism) 15.
- the cavity 10 may be provided in the upper mold 3 without being limited to this configuration, and the cavity 10 may be provided in both the lower mold 4 and the upper mold 3.
- a resin material such as a paste or jelly having a high viscosity is used.
- the resin material can be supplied into the cavity 10 provided in the upper mold 3.
- a resin material may be supplied onto the substrate 6 disposed to face the cavity 10 provided in the upper mold 3.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be arbitrarily combined, modified, or selected and adopted as necessary within the scope not departing from the gist of the present invention. It is.
- 1 resin molding device 2 molding die, 3 upper die, 4 lower die, 5 semiconductor chip (electronic component), 6 substrate, 7 suction hole, 8 side member (frame member), 8a upper member, 8b lower member, 9 bottom surface Member, 9a upper member, 9b lower member, 10 cavity, 11 elastic member, 12 drive member, 13 drive mechanism (first drive mechanism, second drive mechanism), 14 base, 15 drive mechanism (second drive) Mechanism, first drive mechanism), 16 space, 17 substrate pressing pin (substrate pressing member), 17a tip surface, 17b taper portion (tip portion), 18 elastic member (elastic body), 19 through hole (hole), 20 Connection electrode part, 21 resin material, 22 fluid resin, 23 cured resin, 24 resin molded product, 25 space, 26 space, 27 substrate holding plate (mounting plate), 28 space 29 substrate pressing pin (substrate pressing member), 30 elastic member (elastic body), 31 substrate supply / storage module, 32A, 32B, 32C molding module, 33 resin material supply module, 34 pre-sealing substrate, 35 pre-sealing substrate Supply
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Abstract
樹脂成形装置(1)において、下型(4)は、側面部材(8)と側面部材(8)内において昇降可能な底面部材(9)とを備える。底面部材(9)内に基板押さえピン(17)を設ける。上型(3)に、貫通穴及び接続電極部が形成された基板(6)を固定する。下型(4)を上昇させて、基板押さえピン(17)の先端部を貫通穴及び接続電極部が形成されている所定の領域に密着させ押圧する。下型(4)を上昇させて、側面部材(8)の上面によって基板(6)をクランプし、基板押さえピン(17)によって所定の領域を更に押圧する。基板押さえピン(17)が、貫通穴の周囲及び接続電極部の表面を押圧するので、貫通穴の周囲及び接続電極部の表面に流動性樹脂が入り込むことを防止できる。したがって、所定の領域において封止樹脂を形成することなく、樹脂封止する前における表面が露出している状態を維持することができる。
Description
本発明は、トランジスタ、集積回路(Integrated Circuit :IC)、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)などのチップ状の電子部品(以下適宜「チップ」という。)を樹脂封止する場合などに使用される、樹脂成形装置及び樹脂成形方法に関するものである。
従来から、トランスファモールド法、圧縮成形法(コンプレッションモールド法)、射出成形法(インジェクションモールド法)などの樹脂成形技術を使用して、リードフレーム、プリント基板、セラミック基板などからなる回路基板に装着されたICなどの電子部品を硬化樹脂によって樹脂封止することが行われている。近年は回路基板の大型化や薄膜化、更に3次元実装による回路基板の積層化などの傾向から、圧縮成形法を利用した樹脂封止の必要性が高まっている。本出願書類では、回路基板を適宜「基板」と呼ぶ。
圧縮成形法による樹脂封止は次のようにして行われる。樹脂成形装置において、下型に設けられたキャビティに顆粒樹脂を供給し加熱して溶融させることによって溶融樹脂(流動性樹脂)を生成する。次に、上型と下型とを型締めして基板に装着された半導体チップを流動性樹脂中に浸漬させる。キャビティ底面部材によって流動性樹脂に所定の樹脂圧を加えて、流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する。このことによって、基板に装着された半導体チップを硬化樹脂によって樹脂封止する。
携帯電話、デジタルカメラなどではPoP(Package on Package)型と呼ばれる3次元実装された半導体装置が使用される。3次元実装技術では、半導体チップが装着された基板を積層するために基板の一部、例えば、パッドなどの接続電極部に封止樹脂を形成しない露出部(開口)を事後的に形成しておく必要がある。封止樹脂にレーザ光を照射することによって、パッドに通じる開口部を形成する、という方法が提案されている(例えば、特許文献1の段落〔0008〕、図1参照)。この露出部に設けられた接続電極部と他の基板に設けられた接続電極部とを突起電極を介して接続することによって、基板を積層していく。基板を積層することによって、配線の自由度が増し配線抵抗を小さくすることができる。また、基板を積層することによって製品の実装面積を小さくすることができる。したがって、高性能で高集積な半導体装置を実現することができる。このような需要に対応するため、基板の一部を露出して樹脂封止することが可能な樹脂成形装置が要望されている。
半導体チップの圧縮成形方法として、「(略)半導体チップの圧縮成形方法であって、(略)半導体チップの周囲に所要数個の接続電極を配設する工程と、前記した金型キャビティ内に所要の厚さを有する離型フィルムを被覆する工程と、(略)離型フィルムを被覆した金型キャビティ内に所要量の樹脂材料を供給して加熱溶融化する工程と、(略)加熱溶融化された樹脂材料中に前記した半導体チップとその周囲の接続電極とを浸漬する工程と、(略)加熱溶融化された樹脂材料を前記した金型キャビティの底面に設けたキャビティ底面部材にて加圧して圧縮成形する工程と、前記した金型キャビティ内の樹脂材料への加圧時に、前記した離型フィルムに前記した接続電極を押接する工程とを含む」圧縮成形方法が提案されている(例えば、特許文献2の段落〔0014〕、図1~図5参照)。
しかしながら、特許文献2に開示された圧縮成形方法では、次のような課題が発生する。特許文献2の図1、図5に示されるように、下型キャビティ(一括大キャビティ)10は、半導体チップ2に対応した半導体チップ対応部(中キャビティ)15と、積層用の接続電極5に対応した接続電極対応部(小キャビティ)16とが設けられて構成されている。下型キャビティ(凹部)10内において、半導体チップ対応部(凹部)15の深さは比較的に深く、接続電極対応部(凹部)16の深さは比較的に浅く形成されている。
下型キャビティ(一括キャビティ)10の形状に対応した一括樹脂部17内に半導体チップとその周囲の接続電極5とを一括して圧縮成形することによって成形済基板18を得る。このとき、接続電極対応部16の底面16aに被覆した離型フィルム13にて接続電極5の先端部5aを押接することにより、接続電極5の先端部5a側を離型フィルム13に食い込ませる。したがって、接続電極5の先端部5aを加熱溶融化した樹脂材料14に浸漬させることなく、一括樹脂部17から接続電極5の先端部5aを露出させた状態で接続電極を成形することができる。
このような圧縮成形装置では、下型キャビティ10において半導体チップ対応部15と接続電極対応部16とを明確に分離する。したがって、製品を設計する際に半導体チップとして機能する領域と接続電極を形成する領域とを完全に分離して設計するという制約が発生する。また、離型フィルムを使用することによって半導体チップ対応部と接続電極対応部とを分離するので、成形毎に離型フィルムを取り換える必要がある。したがって、製品のコスト高につながる。
本発明は上記の課題を解決するもので、樹脂成形装置において、簡単な圧縮整形用の金型を用いることによって、離型フィルムを使用することなく基板の所定の領域に露出部を設けて樹脂封止することができる樹脂成形装置及び樹脂成形方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形装置は、上型と、該上型に相対向して設けられた下型と、少なくとも下型に設けられた枠部材と、少なくとも下型に設けられ枠部材の内側において枠部材に対して相対的に昇降可能な底面部材と、枠部材と底面部材とによって囲まれた空間からなるキャビティと、キャビティに樹脂材料を供給する樹脂材料供給機構と、主面に電子部品が装着された基板を下型と上型との間に搬送する基板搬送機構と、枠部材を昇降させる第1の駆動機構と、底面部材を昇降させる第2の駆動機構とを備えた樹脂成形装置であって、枠部材又は底面部材に設けられた基板押さえ部材と、基板押さえ部材に設けられた先端部とを備え、第1の駆動機構又は第2の駆動機構を用いて基板押さえ部材を上昇させることによって基板押さえ部材の先端部を基板の主面に設けられた所定の領域に密着させて押圧し、枠部材と底面部材とを上昇させて上型と下型とが型締めされた状態において、キャビティにおいて樹脂材料から生成された流動性樹脂の中に電子部品が浸漬し、流動性樹脂が硬化して形成された硬化樹脂によって、所定の領域を硬化樹脂から露出させて電子部品が樹脂封止されることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、上型と下型とが型開きされた状態において、基板押さえ部材の先端部が枠部材の上面より高く形成されていることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、基板押さえ部材を支持する弾性体を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、1又は複数の基板押さえ部材と、1又は複数の基板押さえ部材が取り付けられた取付板と、取付板を支持する1又は複数の弾性体とを備えることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、基板押さえ部材の先端部はテーパ部を有し、テーパ部を含む先端部が所定の領域に設けられた穴を塞ぐことによって、穴に流動性樹脂が入り込むことが防止されることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、基板押さえ部材の先端部は先端面を有し、先端面が基板の所定の領域に密着することによって、所定の領域に流動性樹脂が入り込むことが防止されることを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、上型と下型とを型締めする型締め機構を有する少なくとも1個の成形モジュールと、1個の成形モジュールに樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールとを備え、樹脂材料供給モジュールと1個の成形モジュールとが着脱可能であり、1個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする。
上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形方法は、主面に電子部品が装着された基板を上型と該上型に相対向する下型との間に配置する工程と、少なくとも下型に含まれる枠部材と底面部材とによって囲まれた空間からなるキャビティに樹脂材料を供給する工程と、第1の駆動機構によって枠部材を昇降させる工程と、枠部材内において第2の駆動機構によって底面部材を昇降させる工程とを備えた樹脂成形方法であって、枠部材又は底面部材に設けられた基板押さえ部材を上昇させる工程と、基板の所定の領域に基板押さえ部材の先端部を密着させて押圧する工程と、枠部材を上昇させることにより枠部材によって基板の周縁部を押圧する工程と、キャビティ内において樹脂材料から流動性樹脂を生成する工程と、底面部材を上昇させ流動性樹脂に電子部品を浸漬させる工程と、流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する工程とを備え、基板の主面において所定の領域以外の領域において硬化した硬化樹脂によって電子部品を樹脂封止することを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、樹脂材料を供給する工程においては、基板押さえ部材の先端部が枠部材の上面よりも高く位置することを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、押圧する工程においては、弾性体によって支持された基板押さえ部材を使用することを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、押圧する工程においては、1又は複数の弾性体によって支持された取付板に取り付けられた1又は複数の基板押さえ部材を使用することを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、基板押さえ部材の先端部はテーパ部を有し、押圧する工程においては、テーパ部を含む先端部を使用して所定の領域に設けられた穴を塞ぐことによって、穴に流動性樹脂が入り込むことを防止することを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、基板押さえ部材の先端部は先端面を有し、押圧する工程においては、先端面を所定の領域に密着させることによって、所定の領域に流動性樹脂が入り込むことを防止することを特徴とする。
また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、上型と下型とを型締めする型締め機構を有する少なくとも1個の成形モジュールを準備する工程と、1個の成形モジュールに樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールを準備する工程とを備え、樹脂材料供給モジュールと1個の成形モジュールとが着脱可能であり、1個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする。
本発明によれば、樹脂成形装置において、上型と、該上型に相対向して設けられた下型と、下型に設けられた枠部材と、下型に設けられ枠部材の内側において枠部材に対して相対的に昇降可能な底面部材と、枠部材と底面部材とによって囲まれた空間からなるキャビティと、キャビティに樹脂材料を供給する樹脂材料供給機構と、主面に電子部品が装着された基板を下型と上型との間に搬送する基板搬送機構と、枠部材を昇降させる第1の駆動機構と、底面部材を昇降させる第2の駆動機構とを備える。第1の駆動機構又は第2の駆動機構を用いて枠部材又は底面部材に設けられた基板押さえ部材を上昇させ、基板押さえ部材の先端部を基板の主面に設けられた所定の領域に密着させ押圧する。上型と下型とが型締めされた状態で、キャビティにおいて流動性樹脂の中に電子部品を浸漬させる。基板の所定の領域を基板押さえ部材によって押圧しているので、流動性樹脂が所定の領域に入り込むことを防止することができる。したがって、基板の所定の領域において封止樹脂を形成することなく、樹脂封止する前における表面が露出している状態を維持することができる。
図1に示されるように、樹脂成形装置1において、下型4は、側面部材8と側面部材8内において昇降可能な底面部材9とを備える。下型4を構成する底面部材9内に基板押さえピン17を設ける。上型3に、貫通穴及び接続電極部が形成された基板6を固定する。下型4(側面部材8及び底面部材9)を上昇させて、基板押さえピン17の先端部を貫通穴及び接続電極部に密着させ押圧する。更に、下型4を上昇させて、側面部材8の上面によって基板6をクランプし、基板押さえピン17によって貫通穴及び接続電極部を更に押圧する。基板押さえピン17が、貫通穴の周囲及び接続電極部の表面を押圧するので、貫通穴の周囲及び接続電極部の表面に流動性樹脂が入り込むことを防止できる。したがって、貫通穴及び接続電極部が形成されていた所定の領域において封止樹脂を形成することなく、樹脂封止する前における表面が露出している状態を維持することができる。
本発明に係る樹脂成形装置の実施例1について、図1~図8を参照して説明する。本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
図1に示されるように、樹脂成形装置1において、圧縮成形用の成形型2は、上型3と上型3に相対向して配置された下型4とを備える。上型3には、例えば、半導体チップ5が装着された基板6を吸着して上型3に固定する吸着孔7が設けられる。半導体チップ5は基板6の主面(図では下面)に装着される。吸着孔7に代えて、フックなどによって基板6を上型3に固定する基板固定機構を設けてもよい。
下型4は、枠状の側面部材8と、側面部材8内において側面部材8に対して相対的に昇降可能な底面部材9とを備える。側面部材8と底面部材9とによって囲まれた空間が、下型4におけるキャビティ10を構成する。上型3及び下型4には、キャビティ10に供給される樹脂材料を加熱する加熱手段(図示なし)が設けられる。
側面部材8は、圧縮スプリングなどの弾性部材(第1の弾性部材)11を介して駆動部材12に連結される。駆動部材12は、駆動機構(第1の駆動機構)13を使用することによって昇降する。駆動機構13は、樹脂成形装置1の基台14に固定される。
底面部材9は、駆動部材12に設けられた駆動機構(第2の駆動機構)15を使用することによって、側面部材8内を独立して昇降することができる。駆動機構15は駆動部材12に固定される。図においては、駆動機構15を駆動部材12の上に設けた。これに限らず、駆動部材12の内部に駆動機構15を設けてもよい。
駆動機構13を使用して駆動部材12を昇降させることによって、側面部材8と底面部材9とを同時に上昇又は下降させることができる。すなわち、駆動機構13によって、下型4を昇降させることができる。駆動機構15を使用することによって、底面部材9は側面部材8内を単独で昇降する。また、駆動機構13と駆動機構15とを同期させることによって、見かけ上、言い換えれば樹脂成形装置1の外部から見て、側面部材8を単独で昇降させることができる。駆動機構13によって、上型3と下型4とが型締めされる。
下型4を構成する底面部材9の所定の領域に空間16が形成され、この空間16内に基板押さえピン17が設けられる。基板押さえピン17は弾性部材(第2の弾性部材)18によって弾性支持され、空間16内を昇降することができる。上型3と下型4とが型開きした状態において、基板押さえピン17はその先端部が側面部材8の上面、言い換えれば、キャビティ10の開口面より高くなるように構成される。したがって、基板押さえピン17は、先端部がキャビティ10から突出するようにして底面部材9内に設けられる。図1においては、基板押さえピン17の先端部が有する先端面が平面になるように形成されている。基板押さえピン17の数は、必要に応じて1個でも複数個でもよい。
基板押さえピン17は、樹脂封止する際に基板6の所定の領域に密着して押圧する。このことによって、流動性樹脂が所定の領域に入り込むことを防止する。したがって、所定の領域において封止樹脂を形成することなく基板6の一部を露出させることができる。基板押さえピン17は、樹脂封止する製品に対応して、その先端部がキャビティ10から突出するように底面部材9内に設けられる。実施例1で示す樹脂成形装置1は、離型フィルムを使用することなく樹脂成形を行う装置である。
図2~図7を参照して、本発明に係る樹脂成形装置1において、基板6を樹脂封止する動作について説明する。図2~図7においては、図1で示した駆動機構(第1の駆動機構)13と駆動機構(第2の駆動機構)15とを省略して説明する。図2に示されるように、上型3と下型4とを型開きする。次に、基板搬送機構(図示なし)を用いて、半導体チップ5が装着された基板6を上型3と下型4との間の所定位置に搬送する。次に、基板6を上動させて上型3に設けられた吸着孔7に吸着させる。この状態で、基板6は半導体チップ5を装着した主面が下側に向くようにして上型3の下面に固定される。
基板6には、例えば、取付ねじ、取付ピン、位置決めピンなどの止着具を挿入するための貫通穴19やパッドなどの接続電極部20が所定の領域に形成される。この貫通穴19や接続電極部20は、封止樹脂を形成することなく表面が露出した状態のままで残しておく領域である。したがって、この貫通穴19や接続電極部20の位置に対応するようにして、例えば、下型4の底面部材9の所定位置に基板押さえピン17がそれぞれ設けられる。基板押さえピン17の先端面が貫通穴19の周囲や接続電極部20の表面を押圧することによって、封止樹脂を形成することなく表面が露出した領域を残したまま樹脂封止することができる。なお、貫通穴19に代えて止まり穴が所定の領域に形成されてもよい。
次に、樹脂材料供給機構(図示なし)を用いて、下型4に設けられたキャビティ10に所定量の樹脂材料21を供給する。樹脂材料21としては、顆粒状、粉状、粒状、ペースト状、ゼリー状などの樹脂、又は、常温で液状の樹脂(液状樹脂)などを使用することができる。本実施例においては、樹脂材料21として顆粒状の樹脂(顆粒樹脂)を使用する場合について説明する。樹脂材料供給機構によってキャビティ10の容積をほぼ満たすように顆粒樹脂21を供給する。
次に、図3に示されるように、上型3及び下型4に設けられた加熱手段(図示なし)によって顆粒樹脂21を加熱する。加熱することによって顆粒樹脂21を溶融し流動性樹脂22を生成する。顆粒樹脂21は溶融することによって、その体積が大きく減少する。したがって、樹脂封止するパッケージの厚さを考慮して、キャビティ10に所定量の顆粒樹脂21を供給しておく必要がある。なお、樹脂材料21としてキャビティ10に液状樹脂を供給した場合には、その液状樹脂自体が流動性樹脂22に相当する。
次に、駆動機構13(図1参照)を使用して駆動部材12を上昇させる。駆動部材12を上昇させることによって、下型4を構成する側面部材8と底面部材9とが同時に上昇する。駆動機構15(図1参照)は停止した状態のまま駆動部材12と共に上昇する。底面部材9が上昇することによって、底面部材9に設けられた基板押さえピン17の先端部が、基板6に設けられた貫通穴19及び接続電極部20に密着する。2本の基板押さえピン17の先端面が、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面にそれぞれ密着してそれらを押圧する。このことによって、樹脂封止する際に貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを防止することができる。
次に、図4に示されるように、更に駆動部材12を上昇させることによって、側面部材8と底面部材9とが同時に上昇する。側面部材8が上昇することによって、側面部材8の上面が基板6の主面(図では下面)における周縁部に接触して基板6をクランプする。このことによって、上型3と下型4とが型締めされる。したがって、キャビティ10は上型3と下型4とによって密閉される。この状態においては、半導体チップ5はまだ流動性樹脂22には浸漬していない。なお、この場合には、側面部材8と底面部材9とを同時に上昇させて基板6をクランプした。これに限らず、側面部材8だけを上昇させて基板6をクランプすることもできる。
底面部材9が上昇することによって、基板押さえピン17を押圧していた弾性部材(第2の弾性部材)18は、基板6からの反作用を受けて空間16内において圧縮される。弾性部材18が圧縮されることによって、基板押さえピン17は貫通穴19の周囲と接続電極部20の表面とを更に強く均一に押圧する。
なお、上型3と下型4と型締めする過程において、真空引き機構(図示なし)を使用してキャビティ10内を吸引して減圧することが好ましい。このことによって、キャビティ10内に残留する空気や流動性樹脂22中に含まれる気泡などを成形型2の外部に排出することができる。
次に、図5に示されるように、駆動機構15(図1参照)を使用して底面部材9のみを上昇させる。底面部材9が側面部材8内において上昇する。このことによって、キャビティ10の流動性樹脂22中に半導体チップ5を浸漬させる。貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面は基板押さえピン17によって強く押圧されているので、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを防止できる。この状態において、所定の圧力で流動性樹脂22を圧縮する。所定温度で所定時間加圧することによって流動性樹脂22を硬化させて硬化樹脂23を形成する。このことによって、キャビティ10における基板6に装着された半導体チップ5と基板6の主面(図では下面)とは、基板押さえピン17によって押圧されていた部分(所定の領域)を除いて、硬化樹脂23によって樹脂封止される。
樹脂成形装置1において、駆動機構15を使用して底面部材9のみを単独で昇降させることができる。基板押さえピン17の先端部が貫通穴19及び接続電極部20に接触した後、空間16内で弾性部材18が変形する範囲内においては、底面部材9を上昇させることができる。したがって、その範囲内においては、硬化樹脂23の厚さ、言い換えれば、パッケージの厚さを調整することができる。
次に、図6に示されるように、基板6と半導体チップ5と硬化樹脂23とを有する樹脂成形品24を形成した後に、側面部材8によって基板6をクランプした状態のまま、駆動機構15(図1参照)を使用して底面部材9を下降させる。底面部材9を下降させることによって、底面部材9を樹脂成形品24から離型する。基板押さえピン17の先端部が樹脂成形品24から離れる位置まで底面部材9を下降させて離型する。側面部材8を下降させることなく底面部材9のみを下降させるので、底面部材9を樹脂成形品24から安定して離型することができる。底面部材9が下降することによって、圧縮されていた弾性部材18は開放されて初期の位置まで上昇する。
底面部材9が離型することによって、樹脂成形品24において、基板6に形成された貫通穴19及び接続電極部20の上に(図6においては基板6の下側に向かって)基板押さえピン17の形状に対応した空間25及び空間26がそれぞれ形成される。したがって、貫通穴19及び接続電極部20が形成されていた所定の領域においては、樹脂封止する前における表面が露出している状態を維持することができる。
次に、図7に示されるように、駆動機構13(図1参照)と駆動機構15(図1参照)とを同期させながら駆動部材12を下降させる。このことによって、側面部材8と底面部材9とを当初の位置まで下降させる。この状態で、上型3と下型4とが型開きされる。次に、樹脂封止された樹脂成形品24に対する吸着を停止した後に、樹脂成形品24を上型3から取り出す。取り出された樹脂成形品24を基板搬送機構(図示なし)によって基板収納部に収納する。
下型4と樹脂成形品24とを離型する場合には、まず底面部材9を下降させ、次に側面部材8を下降させることによって離型を行った。これに限らず、まず側面部材8を下降させ、次に底面部材9を下降させることによって離型を行うことができる。
図8(a)、(b)は、基板6に形成された貫通穴19を押圧する基板押さえピン17の先端部の形状を示す。図8(a)においては、基板押さえピン17の先端面17aの大きさが貫通穴19の大きさよりも大きく形成されている。したがって、基板押さえピン17の先端面17aが貫通穴19の周囲を押圧することによって、流動性樹脂22が貫通穴19の周囲から貫通穴19の中に入り込むことを防止することができる。基板押さえピン17の先端面17aは、平面又は大きな曲率半径を有する曲面(実質的な平面)である。なお、図8(a)の基板押さえピン17は、基板6に形成された接続電極部20(図2~図7)の表面を押圧することもできる。
図8(b)においては、貫通穴19内(基板6の表面と裏面との間)に入り込むような形状のテーパ部17bを、基板押さえピン17の先端部に設けている。このテーパ部17bを貫通穴19内に挿入して、テーパ部17bによって貫通穴19を塞ぐ。テーパ部17bを設けることによって、基板6を押圧する押圧力をより大きく安定にすることができる。したがって、テーパ部17bが貫通穴19を塞ぐことによって、流動性樹脂22が貫通穴19の周囲から貫通穴19の中に入り込むことを防止することができる。
図8(a)の基板押さえピン17の先端面17a(図の上面)と、図8(b)の基板押さえピン17の少なくともテーパ部17bの面とに、エンジニアリングプラスチック(PTFE、PEEKなど)の膜を形成してもよい。これにより、基板6に傷や変形などが生じることが抑制される。
本実施例によれば、樹脂成形装置1において、下型4を構成する底面部材9内に基板押さえピン17を設ける。上型3には、貫通穴19及び接続電極部20が形成された基板6を固定する。下型4(側面部材8及び底面部材9)を上昇させることによって、基板押さえピン17の先端部が貫通穴19及び接続電極部20に密着して押圧する。更に、下型4を上昇させることによって、側面部材8の上面が基板6をクランプし、基板押さえピン17が貫通穴19及び接続電極部20を更に押圧する。基板押さえピン17が、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面を押圧するので、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを防止できる。したがって、貫通穴19及び接続電極部20が形成されていた所定の領域において封止樹脂を形成することなく、樹脂封止する前における表面が露出している状態を維持することができる。
また、本実施例によれば、上型3と下型4とが型開きした状態において、基板押さえピン17の先端部が側面部材8の上面より高くなるように構成する。言い換えれば、基板押さえピン17の先端部がキャビティ10から突出するようにして底面部材9内に設ける。下型4を上昇させることによって、まず基板押さえピン17が貫通穴19及び接続電極部20に密着して押圧する。次に側面部材8の上面が基板6に密着して基板6をクランプする。この状態において、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面を基板押さえピン17によって安定して強く押圧することができる。したがって、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを確実に防止することができる。
また、本実施例によれば、樹脂成形装置1において、駆動機構を2つ設け、側面部材8と底面部材9とを別々に駆動することを可能にした。駆動機構(第1の駆動機構)13を使用して側面部材8と底面部材9とを同時に昇降させることができる。駆動機構(第2の駆動機構)15を使用して底面部材9のみを昇降させることができる。更に、駆動機構13と駆動機構15とを同期させることによって、側面部材8を単独で昇降させることもできる。したがって、樹脂成形後は、底面部材9と側面部材8とを別々に下降させて離型することができる。底面部材9と側面部材8とを別々に離型することができるので、離型を容易にすることができる。
また、本実施例によれば、側面部材8と底面部材9とを別駆動にすることによって、離型を容易にしている。したがって、離型フィルムを用いることなく樹脂封止を行うことができる。離型フィルムを使用しないので、樹脂封止における材料費を低減し、樹脂成形装置1の構成を簡略化することができる。
また、本実施例によれば、樹脂成形装置1において、底面部材9内の空間16に基板押さえピン17を設ける。この空間16内において、基板押さえピン17は弾性部材18によって弾性支持される。基板押さえピン17の先端部が貫通穴19及び接続電極部20に接触した後、空間16内で弾性部材18が変形する範囲内においては、底面部材9を上昇させることができる。したがって、その範囲内においては、硬化樹脂23の厚み(パッケージの厚さ)を調整することができる。
また、本実施例によれば、樹脂封止する基板6の所定の領域を基板押さえピン17によって露出させることができる。したがって、基板6を積層するために樹脂成形品24に新たな開口を事後的に設ける必要がない。基板6の所定の領域に露出部を容易に形成することができるので、配線の自由度が増す。したがって、製品の配線抵抗を小さくし、実装面積を小さくすることができるので、高性能で高集積な半導体装置を実現することができる。
図9を参照して、本発明に係る樹脂成形装置1の実施例2について説明する。実施例1との違いは、底面部材9に大きな1個の空間16を形成し、この空間16内に基板押さえピン17を複数配置した基板押さえプレート27を設けたことである。それ以外の構成や動作については、実施例1と同じであるので説明を省略する。
図9に示されるように、底面部材9には大きな空間16が形成される。この空間16において、基板押さえピン17を複数配置した基板押さえプレート27が設けられる。基板押さえプレート27は、単数又は複数の弾性部材18によって弾性支持され、空間16内を昇降することができる。複数の弾性部材18によって基板押さえプレート27を弾性支持することにより、基板押さえプレート27に配置された複数の基板押さえピン17を均一に押圧することができる。実施例1と同様に、上型3と下型4とが型開きした状態において、基板押さえピン17はその先端部が側面部材8の上面より高くなるように構成される。したがって、基板押さえピン17の先端部がキャビティ10から突出するようにして、基板押さえプレート24は底面部材9の空間16内に設けられる。
本実施例によれば、実施例1と同様の効果を奏する。加えて、底面部材9内に大きな空間16を1個だけ形成するので、底面部材9の加工を簡単にすることができる。下型4の作製が容易になり、費用を抑制することができる。したがって、樹脂成形装置1のコストダウンを図ることができる。
図10を参照して、本発明に係る樹脂成形装置1の実施例3を説明する。実施例1との違いは、側面部材8の所定の領域に空間を形成し、この空間内に基板押さえピンを設けたことである。したがって、下型4を構成する側面部材8と底面部材9との形状が実施例1の場合とは異なる。それ以外の構成や動作については実施例1と同じである。
図10に示されるように、側面部材8は上部部材8aと下部部材8bとから構成される。上部部材8aに対して、下部部材8bは内側に張り出すように形成される。底面部材9は上部部材9aと下部部材9bとから構成される。下部部材9bに対して、上部部材9aは外側に張り出すように形成される。側面部材8の上部部材8aの上部(上端面を含む部分)と底面部材9の上部部材9aとによって囲まれた空間が、下型4におけるキャビティ10を構成する。駆動部材15によって、底面部材9の下部部材9bが、側面部材8の下部部材8bの側面に沿って昇降する。実施例1と同様に、上型3と下型4とが型開きした状態において、側面部材8及び底面部材9は、それぞれ別の駆動機構13及び駆動機構15によって昇降させることができる。
側面部材8を構成する下部部材8bの所定の領域に空間28が形成され、この空間28内に基板押さえピン29が設けられる。基板押さえピン29は弾性部材(第3の弾性部材)30によって弾性支持され、空間28内を昇降することができる。実施例1と同様に、上型3と下型4とが型開きした状態において、基板押さえピン29は、その先端が側面部材8の上面より高くなるように形成される。したがって、基板押さえピン29は先端がキャビティ10から突出するようにして側面部材9内に設けられる。
図11~図13を参照して、本発明に係る樹脂成形装置1の実施例3において、基板6を樹脂封止する動作について説明する。図11~図13においては、図10で示した駆動機構(第1の駆動機構)13と駆動機構(第2の駆動機構)15とを省略して説明する。図10において、基板6を上型3に固定する動作とキャビティ10に顆粒樹脂21を供給し加熱して流動性樹脂22を生成する動作とは実施例1と同じなので説明を省略する。
図11に示されるように、駆動機構13(図10参照)を使用して駆動部材12を上昇させることによって、下型4を構成する側面部材8と底面部材9とが同時に上昇する。まず、側面部材8に設けられた基板押さえピン29の先端部が、基板6に設けられた貫通穴19及び接続電極部20に密着して押圧する。更に、駆動機構13によって側面部材8と底面部材9とを同時に上昇させる。側面部材8の上面が基板6の主面(図では下面)に密着して基板6をクランプする。このことによって、上型3と下型4とが型締めされる。
側面部材8が上昇することによって、基板押さえピン29を押圧していた弾性部材(第3の弾性部材)30は、基板6からの反作用を受けて空間28内において圧縮される。弾性部材30が圧縮されることによって、基板押さえピン29は貫通穴19の周囲と接続電極部20の表面とを更に強く均一に押圧する。
次に、図12に示されるように、駆動機構15(図10参照)を使用して底面部材9を上昇させる。このことによって、キャビティ10の流動性樹脂22中に半導体チップ5を浸漬させる。貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面は基板押さえピン29によって強く押圧されているので、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを防止できる。この状態において、所定の圧力で流動性樹脂22を圧縮する。所定温度で所定時間加圧することによって流動性樹脂22を硬化させて硬化樹脂23を成形する。このことによって、キャビティ10における基板6に装着された半導体チップ5と基板6の主面とは、基板押さえピン29によって押圧されていた部分(所定の領域)を除いて、硬化樹脂23によって樹脂封止される。
次に、図6、図7に示された工程と同様にして、側面部材8によって基板6をクランプした状態のまま、まず底面部材9を下降させる。底面部材9を下降させることによって、底面部材9を樹脂成形品24から離型する。側面部材8を下降させることなく底面部材9のみを下降させるので、底面部材9を樹脂成形品24から安定して離型することができる。次に、駆動機構13(図10参照)と駆動機構15(図10参照)とを同期させながら、側面部材8と底面部材9とを当初の位置まで下降させる。図13に示されるように、この状態で、上型3と下型4とが型開きする。次に、樹脂封止された樹脂成形品24を上型3から取り出す。
本実施例によれば、樹脂成形装置1において、下型4を構成する側面部材8内に基板押さえピン29を設ける。上型3には、貫通穴19及び接続電極部20が形成された基板6を固定する。下型4(側面部材8及び底面部材9)を上昇させることによって、基板押さえピン29の先端部が貫通穴19及び接続電極部20に密着して押圧する。更に、下型4を上昇させることによって、側面部材8の上面が基板6をクランプし、基板押さえピン29が貫通穴19及び接続電極部20を更に押圧する。基板押さえピン29が、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面を押圧するので、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを防止できる。したがって、貫通穴19及び接続電極部20が形成されていた所定の領域において封止樹脂を形成することなく、樹脂封止する前における表面が露出している状態を維持することができる。
また、本実施例によれば、上型3と下型4とが型開きした状態において、基板押さえピン29の先端部が側面部材8の上面より高くなるように構成する。言い換えれば、基板押さえピン29の先端部がキャビティ10から突出するようにして側面部材8内に設ける。下型4を上昇させることによって、まず基板押さえピン29が貫通穴19及び接続電極部20に密着し、次に側面部材8の上面が基板6に密着してクランプする。この状態において、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面を基板押さえピン29が安定して強く押圧する。したがって、貫通穴19の周囲及び接続電極部20の表面に流動性樹脂22が入り込むことを確実に防止することができる。
また、本実施例によれば、樹脂成形装置1において、側面部材8内の空間28に基板押さえピン29を設ける。この空間28内において、基板押さえピン29は弾性部材30によって弾性支持される。基板押さえピン29の先端部が貫通穴19及び接続電極部20に密着して押圧し、側面部材8の上面が基板6をクランプした後は、弾性部材30は空間28内で圧縮された状態を保つ。この状態で、駆動機構15によって底面部材9を上昇させることができる。したがって、底面部材9が上昇する範囲内においては、制限を受けることなく硬化樹脂23の厚み(パッケージの厚さ)を調整することができる。
なお、図10に示されるように、本実施例によれば空間28にそれぞれ1個の弾性部材30と基板押さえピン29とを設けた。これに代えて、図9に示された、複数の(図9では2つの)基板押さえピン17が取り付けられた基板押さえプレート27と、基板押さえプレート27を弾性支持する単数又は複数の弾性部材18とを使用してもよい。この場合には、図10における空間28に、それぞれ図9に示された、複数の基板押さえピン17が取り付けられた基板押さえプレート27と、基板押さえプレート27を弾性支持する弾性部材18とが配置される。
図14を参照して、本発明に係る樹脂成形装置1の実施例4を説明する。図14に示される樹脂成形装置1は、基板供給・収納モジュール31と、3つの成形モジュール32A、32B、32Cと、樹脂材料供給モジュール33とを、それぞれ構成要素として備える。構成要素である基板供給・収納モジュール31と、成形モジュール32A、32B、32Cと、樹脂材料供給モジュール33とは、それぞれ他の構成要素に対して、互いに着脱されることができ、かつ、交換されることができる。
基板供給・収納モジュール31には、封止前基板34を供給する封止前基板供給部35と、封止済基板36を収納する封止済基板収納部37と、封止前基板34及び封止済基板36を受け渡しする基板載置部38と、封止前基板34及び封止済基板36を搬送する基板搬送機構39とが設けられる。基板載置部38は、基板供給・収納モジュール31内において、Y方向に移動する。基板搬送機構39は、基板供給・収納モジュール31及びそれぞれの成形モジュール32A、32B、33C内において、X方向及びY方向に移動する。所定位置S1は、基板搬送機構39が動作しない状態において待機する位置である。
各成形モジュール32A、32B、32Cには、下型4と、下型4に相対向して配置された上型3(図1参照)とが設けられる。上型3と下型4とは成形型2を構成する。下型4は、独立して昇降可能な側面部材8と底面部材9(図1参照)とから構成される。各成形モジュール32A、32B、32Cは、側面部材8を昇降する駆動機構13と底面部材9を昇降する駆動機構15とを有する(図1参照)。側面部材8と底面部材9とで囲まれたキャビティ10が下型4に設けられる。
樹脂材料供給モジュール33には、X-Yテーブル40と、X-Yテーブル40上に載置される樹脂材料収容部41と、樹脂材料収容部41に樹脂材料21(図2参照)を投入する樹脂材料投入機構42と、樹脂材料収容部41を搬送してキャビティ10に樹脂材料21を供給する樹脂材料供給機構43とが設けられる。X-Yテーブル40は、樹脂材料供給モジュール33内においてX方向及びY方向に移動する。樹脂材料供給機構43は、樹脂材料供給モジュール33及びそれぞれの成形モジュール32A、32B、32C内において、X方向及びY方向に移動する。所定位置M1は、樹脂材料供給機構43が動作しない状態において待機する位置である。
図14を参照して、樹脂成形装置1を用いて樹脂封止する動作について説明する。まず、基板供給・収納モジュール31において、封止前基板供給部35から基板載置部38に封止前基板34を送り出す。次に、基板搬送機構39を所定位置S1から-Y方向に移動させて基板載置部38から封止前基板34を受け取る。基板搬送機構39を所定位置S1に戻す。次に、例えば、成形モジュール32Bの所定位置P1まで+X方向に基板搬送機構39を移動させる。次に、成形モジュール32Bにおいて、基板搬送機構39を-Y方向に移動させて下型4上の所定位置C1に停止させる。次に、基板搬送機構39を上動させて封止前基板34を上型3(図1参照)に固定する。基板搬送機構39を基板供給・収納モジュール31の所定位置S1まで戻す。
次に、樹脂材料供給モジュール33において、X-Yテーブル40を-Y方向に移動させて、樹脂材料収容部41を樹脂材料投入機構42の下方の所定位置に停止させる。次に、樹脂材料投入機構42から樹脂材料収容部41に樹脂材料21(図2参照)を投入しながら、X-Yテーブル40をX方向及びY方向に移動させる。このことによって、樹脂材料投入機構42から樹脂材料収容部41に所定量の樹脂材料21を投入する。X-Yテーブル40を+Y方向に移動させて元の位置に戻す。
次に、樹脂材料供給機構43を所定位置M1から-Y方向に移動させて、X-Yテーブル40上に載置されている樹脂材料収容部41を受け取る。樹脂材料供給送機構43を元の位置M1に戻す。次に、樹脂材料供給機構43を成形モジュール32Bの所定位置P1まで-X方向に移動させる。次に、成形モジュール32Bにおいて、樹脂材料供給機構43を-Y方向に移動させて下型4上の所定位置C1に停止させる。次に、樹脂材料供給機構43を下降させて、樹脂材料収容部41に収容されている樹脂材料21をキャビティ10に供給する。樹脂材料供給機構43を所定位置M1まで戻す。
次に、成形モジュール32Bにおいて、側面部材8と底面部材9とを上昇させることによって、上型3と下型4とを型締めする(図3~図5参照)。所定時間が経過した後、上型3と下型4とを型開きする(図6、図7参照)。次に、基板供給・収納モジュール32の所定位置S1から下型4上の所定位置C1に基板搬送機構39を移動させて、封止済基板36を受け取る。次に、基板搬送機構39を、所定位置S1を経由して基板載置部38の上方まで移動させ、基板載置部38に封止済基板36を受け渡す。基板載置部38から封止済基板収納部37に封止済基板36を収納する。このようにして、樹脂封止が完了する。
本実施例においては、基板供給・収納モジュール31と樹脂材料供給モジュール33との間に、3個の成形モジュール32A、32B、32CをX方向に並べて装着した。基板供給・収納モジュール31と樹脂材料供給モジュール33とを1つのモジュールにして、そのモジュールに1個の成形モジュール32AをX方向に並べて装着してもよい。これにより、成形モジュール32A、32B、・・・を増減することができる。したがって、生産形態や生産量に対応して、樹脂成形装置1の構成を最適にすることができるので、生産性の向上を図ることができる。
なお、各実施例においては、半導体チップを樹脂封止する際に使用される樹脂成形装置及び樹脂成形方法を説明した。樹脂封止する対象はIC、トランジスタなどの半導体チップでもよく、受動素子のチップでもよい。リードフレーム、プリント基板、セラミックス基板などの基板に装着された1個又は複数個のチップを硬化樹脂によって樹脂封止する際に本発明を適用することができる。したがって、マルチチップパッケージ、マルチチップモジュール、ハイブリッドIC、電力系の制御モジュールなどを製造する際にも本発明を適用することができる。
1枚の基板6を使用して製造される製品の数は1個でも複数個でもよい。1枚の基板6から複数個の製品を製造する場合には、封止済基板36における所定の境界線において封止済基板36を分離する。このことによって、封止済基板36を個片化して複数個の製品を製造する。
駆動機構13及び駆動機構15と側面部材8及び底面部材9との関係として、次の構成を採用してもよい。まず、底面部材9を昇降させるために、図1に示されたように、樹脂成形装置1の基台14に固定された駆動機構13を使用して駆動部材12を昇降させる。以下の構成は図1に示されていない。駆動部材12に設けられ底面部材9に連結された適当な連結部材を介して、駆動機構13(第2の駆動機構)を使用して駆動部材12を昇降させることによって底面部材9を昇降させる。次に、側面部材8を昇降させるために、駆動部材12に固定された駆動機構(第1の駆動機構)15を駆動する。これにより、側面部材8に設けられ駆動機構(第1の駆動機構)15に連結された適当な連結部材を介して、側面部材8を昇降させる。
樹脂成形装置1に駆動機構13及び駆動機構15を固定する態様として、次の構成を採用してもよい。図1に示されたように、樹脂成形装置1の基台14に第1の駆動機構13を固定し、第1の駆動機構13を使用して駆動部材12を昇降させる。以下の構成は図1に示されていない。基台14に枠状の架台を固定し、架台の内側に第1の駆動機構13を配置する。駆動部材12に貫通穴を設け、平面視してその貫通穴に重なるように架台を配置することによって、駆動部材12が架台に妨げられることなく昇降する。架台には取付板を設け、その取付板に駆動機構15を固定する。次のいずれかの態様によって、底面部材9と側面部材8とをまったく独立して昇降させることができる。第1の態様として駆動機構(第1の駆動機構)13を使用して昇降される駆動部材12によって側面部材8を昇降させ、駆動機構(第2の駆動機構)15を使用して底面部材9を昇降させる。第2の態様として駆動機構(第2の駆動機構)13を使用して底面部材9を昇降させ、駆動機構(第1の駆動機構)15を使用して側面部材8を昇降させる。
樹脂成形装置1において下型4にキャビティ10を設ける例を説明した。この構成に限らず、上型3にキャビティ10を設けてもよく、下型4と上型3との双方にキャビティ10を設けてもよい。上型3にキャビティ10を設ける場合には、高い粘度を有するペースト状、ゼリー状などの樹脂材料を使用する。この場合には、上型3に設けられたキャビティ10の内部に樹脂材料を供給できる。上型3に設けられたキャビティ10に対向して配置された基板6の上に樹脂材料を供給してもよい。
本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。
1 樹脂成形装置、2 成形型、3 上型、4 下型、5 半導体チップ(電子部品)、6 基板、7 吸着孔、8 側面部材(枠部材)、8a 上部部材、8b 下部部材、9 底面部材、9a 上部部材、9b 下部部材、10 キャビティ、11 弾性部材、12 駆動部材、13 駆動機構(第1の駆動機構、第2の駆動機構)、14 基台、15 駆動機構(第2の駆動機構、第1の駆動機構)、16 空間、17 基板押さえピン(基板押さえ部材)、17a 先端面、17b テーパ部(先端部)、18 弾性部材(弾性体)、19 貫通穴(穴)、20 接続電極部、21 樹脂材料、22 流動性樹脂、23 硬化樹脂、24 樹脂成形品、25 空間、26 空間、27 基板押さえプレート(取付板)、28 空間、29 基板押さえピン(基板押さえ部材)、30 弾性部材(弾性体)、31 基板供給・収納モジュール、32A、32B、32C 成形モジュール、33 樹脂材料供給モジュール、34 封止前基板、35 封止前基板供給部、36 封止済基板、37 封止済基板収納部、38 基板載置部、39 基板搬送機構、40 X-Yテーブル、41 樹脂材料収容部、42 樹脂材料投入機構、43 樹脂材料供給機構、S1、P1、C1、M1 所定位置。
Claims (14)
- 上型と、該上型に相対向して設けられた下型と、少なくとも前記下型に設けられた枠部材と、少なくとも前記下型に設けられ前記枠部材の内側において前記枠部材に対して相対的に昇降可能な底面部材と、前記枠部材と前記底面部材とによって囲まれた空間からなるキャビティと、前記キャビティに樹脂材料を供給する樹脂材料供給機構と、主面に電子部品が装着された基板を前記下型と前記上型との間に搬送する基板搬送機構と、前記枠部材を昇降させる第1の駆動機構と、前記底面部材を昇降させる第2の駆動機構とを備えた樹脂成形装置であって、
前記枠部材又は前記底面部材に設けられた基板押さえ部材と、
前記基板押さえ部材に設けられた先端部とを備え、
前記第1の駆動機構又は前記第2の駆動機構を用いて前記基板押さえ部材を上昇させることによって前記基板押さえ部材の前記先端部を前記基板の前記主面に設けられた所定の領域に密着させて押圧し、
前記枠部材と前記底面部材とを上昇させて前記上型と前記下型とが型締めされた状態において、前記キャビティにおいて前記樹脂材料から生成された流動性樹脂の中に前記電子部品が浸漬し、前記流動性樹脂が硬化して形成された硬化樹脂によって、前記所定の領域を前記硬化樹脂から露出させて前記電子部品が樹脂封止されることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1に記載された樹脂成形装置において、
前記上型と前記下型とが型開きされた状態において、前記基板押さえ部材の前記先端部が前記枠部材の上面より高く形成されていることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1に記載された樹脂成形装置において、
前記基板押さえ部材を支持する弾性体を備えることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1に記載された樹脂成形装置において、
1又は複数の前記基板押さえ部材と、
1又は複数の前記基板押さえ部材が取り付けられた取付板と、
前記取付板を支持する1又は複数の弾性体とを備えることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載された樹脂成形装置において、
前記基板押さえ部材の前記先端部はテーパ部を有し、
前記テーパ部を含む前記先端部が前記所定の領域に設けられた穴を塞ぐことによって、前記穴に前記流動性樹脂が入り込むことが防止されることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1~4のいずれか1項に記載された樹脂成形装置において、
前記基板押さえ部材の前記先端部は先端面を有し、
前記先端面が前記基板の前記所定の領域に密着することによって、前記所定の領域に前記流動性樹脂が入り込むことが防止されることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1~6のいずれか1項に記載された樹脂成形装置において、
前記上型と前記下型とを型締めする型締め機構を有する少なくとも1個の成形モジュールと、
前記1個の成形モジュールに前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールとを備え、
前記樹脂材料供給モジュールと前記1個の成形モジュールとが着脱可能であり、前記1個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする樹脂成形装置。 - 主面に電子部品が装着された基板を上型と該上型に相対向する下型との間に配置する工程と、少なくとも前記下型に含まれる枠部材と底面部材とによって囲まれた空間からなるキャビティに樹脂材料を供給する工程と、第1の駆動機構によって前記枠部材を昇降させる工程と、前記枠部材内において第2の駆動機構によって前記底面部材を昇降させる工程とを備えた樹脂成形方法であって、
前記枠部材又は前記底面部材に設けられた基板押さえ部材を上昇させる工程と、
前記基板の所定の領域に前記基板押さえ部材の先端部を密着させて押圧する工程と、
前記枠部材を上昇させることにより前記枠部材によって前記基板の周縁部を押圧する工程と、
前記キャビティ内において前記樹脂材料から流動性樹脂を生成する工程と、
前記底面部材を上昇させ前記流動性樹脂に前記電子部品を浸漬させる工程と、
前記流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する工程とを備え、
前記基板の主面において前記所定の領域以外の領域において硬化した前記硬化樹脂によって前記電子部品を樹脂封止することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項8に記載された樹脂成形方法において、
前記樹脂材料を供給する工程においては、前記基板押さえ部材の前記先端部が前記枠部材の上面よりも高く位置することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項8に記載された樹脂成形方法において、
前記押圧する工程においては、弾性体によって支持された前記基板押さえ部材を使用することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項8に記載された樹脂成形方法において、
前記押圧する工程においては、1又は複数の前記弾性体によって支持された取付板に取り付けられた1又は複数の前記基板押さえ部材を使用することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項8~11のいずれか1項に記載された樹脂成形方法において、
前記基板押さえ部材の前記先端部はテーパ部を有し、
前記押圧する工程においては、前記テーパ部を含む前記先端部を使用して前記所定の領域に設けられた穴を塞ぐことによって、前記穴に前記流動性樹脂が入り込むことを防止することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項8~11のいずれか1項に記載された樹脂成形方法において、
前記基板押さえ部材の前記先端部は先端面を有し、
前記押圧する工程においては、前記先端面を前記所定の領域に密着させることによって、前記所定の領域に前記流動性樹脂が入り込むことを防止することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項8~13のいずれか1項に記載された樹脂成形方法において、
前記上型と前記下型とを型締めする型締め機構を有する少なくとも1個の成形モジュールを準備する工程と、
前記1個の成形モジュールに前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールを準備する工程とを備え、
前記樹脂材料供給モジュールと前記1個の成形モジュールとが着脱可能であり、
前記1個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする樹脂成形方法。
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