特開 2023-66527 圧縮成形装置及び圧縮成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023066527

(43)【公開日】2023-05-16

(54)【発明の名称】圧縮成形装置及び圧縮成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 43/34 20060101AFI20230509BHJP

   H01L 21/56 20060101ALI20230509BHJP

   B29C 43/18 20060101ALI20230509BHJP

   B29C 43/52 20060101ALI20230509BHJP

【ＦＩ】

B29C43/34

H01L21/56 R

B29C43/18

B29C43/52

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021177174

(22)【出願日】2021-10-29

(71)【出願人】

【識別番号】000144821

【氏名又は名称】アピックヤマダ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135677

【弁理士】

【氏名又は名称】澤井 光一

(72)【発明者】

【氏名】田上 秀作

(72)【発明者】

【氏名】柳澤 誠

【テーマコード（参考）】

4F204

5F061

【Ｆターム（参考）】

4F204AA36

4F204AC01

4F204AD19

4F204AH37

4F204FA01

4F204FA15

4F204FB01

4F204FB11

4F204FF23

4F204FN11

4F204FN15

4F204FN17

4F204FQ38

5F061AA01

5F061CA22

5F061DA02

5F061DA16

(57)【要約】

【課題】装置内に樹脂が飛散することを抑制できる圧縮成形装置及び圧縮成形方法を提供する。
【解決手段】樹脂封止装置（１）は、顆粒状の樹脂（１５）を半溶融状態に加熱するヒータ（１３）と、静電チャック（１６）を有し、加熱された半溶融状態の樹脂（Ｒ）を静電チャック（１６）に静電吸着した状態で供給する樹脂供給ユニット（１０）と、樹脂供給ユニット（１０）により樹脂（Ｒ）が供給される凹部（３２Ａ）が設けられた下型（３２）と、基材に電子部品が搭載されたワーク（Ｗ）を保持する上型（３１）とを備え、ワーク（Ｗ）を樹脂封止する金型（３０）と、を備える。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

顆粒状の樹脂を半溶融状態に加熱する加熱部と、
吸着部を有し、加熱された前記半溶融状態の樹脂を吸着部に静電吸着した状態で供給する樹脂供給部と、
前記樹脂供給部により樹脂が供給される凹部が設けられた一方の金型と、基材に電子部品が搭載されたワークを保持する他方の金型とを備え、前記ワークを樹脂封止する金型と、
を備える、
圧縮成形装置。

【請求項2】

前記凹部にフィルムを供給するフィルム供給部をさらに備え、
前記樹脂供給部は、前記フィルム供給部によりフィルムが供給された前記一方の金型の凹部に半溶融状態の樹脂を供給する、
請求項１に記載の圧縮成形装置。

【請求項3】

前記加熱部により加熱される前の顆粒状の樹脂を平滑化する樹脂処理部をさらに備える、
請求項１または２のいずれか１項に記載の圧縮成形装置。

【請求項4】

顆粒状の樹脂を半溶融状態に加熱することと、
加熱された前記半溶融状態の樹脂を供給することと、
前記半溶融状態の樹脂が供給される凹部が設けられた一方の金型と、基材に電子部品が搭載されたワークを保持する他方の金型とを備える金型を用いて、前記ワークを樹脂封止することと、
を有する、
圧縮成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮成形装置及び圧縮成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子等の部品が樹脂封止されたパッケージを製造する方法として、キャリアに部品が搭載されたワークに対して樹脂を成形し、部品が樹脂封止されたパッケージを製造する方法が知られている。そのような樹脂封止方式の一つに、圧縮成形方式がある。

【0003】

特許文献１には、基材に電子部品が搭載されたワークを保持する上型と、フィルムを介してモールド樹脂が供給される凹部が形成された下型を備えるモールド金型を用いて、ワークを樹脂モールドして成形品に加工する樹脂モールド装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１４５５４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来の技術においては、凹部にモールド樹脂を供給する際、モールド樹脂が装置内に飛散するおそれがあった。

【0006】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、装置内に樹脂が飛散することを抑制できる圧縮成形装置及び圧縮成形方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る圧縮成形装置は、顆粒状の樹脂を半溶融状態に加熱する加熱部と、吸着部を有し、加熱された半溶融状態の樹脂を吸着部に静電吸着した状態で供給する樹脂供給部と、樹脂供給部により樹脂が供給される凹部が設けられた一方の金型と、基材に電子部品が搭載されたワークを保持する他方の金型とを備え、ワークを樹脂封止する金型と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明により、装置内に樹脂が飛散することを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る樹脂封止装置の概略的な構成を示す側面図である。

【図2】加振機構の要部を拡大して示す断面図である。

【図3】一実施形態に係る樹脂封止方法の一例を模式的に示す図である。

【図4】（ａ）～（ｄ）は、一実施形態に係る樹脂封止方法の一例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、樹脂封止装置１の一実施形態について説明する。

【0011】

図１に示すように、樹脂封止装置１は、樹脂供給ユニット１０と、金型３０とを備える。樹脂供給ユニット１０は、樹脂供給部の一例である。

【0012】

樹脂供給ユニット１０は、ステージ１１と、レジンガード１２と、ヒータ１３と、搬送ヘッド１４と、加振機構２０とを備える。

【0013】

ステージ１１は、平板状をなしており、その上面に枠体状のレジンガード１２が設けられている。ステージ１１の上面のうち、レジンガード１２により囲まれた領域は、樹脂Ｒが供給される供給エリア１２Ａとして機能する。レジンガード１２は、樹脂Ｒが供給エリア１２Ａ外へ飛散することを規制して供給エリア１２Ａの外形を区画する。供給エリア１２Ａは、金型３０のキャビティの大きさより少し小さいサイズとなっている。

【0014】

樹脂Ｒは、例えば０．５ｍｍ～数ｍｍの粒径の顆粒状（紛粒を含む）の熱硬化性樹脂である。熱硬化性樹脂として、例えば、フィラー含有のエポキシ系樹脂等が挙げられるが、エポキシ系樹脂には限定されない。顆粒状樹脂は、例えば成形用の樹脂やフィラーを混錬して所定形状に押し固めた後に破砕する破砕状のものや、混錬後に円形の孔を有する型を使って押し出しながら一定長で切断して成形し円柱状のものが用いられる。これらの円柱状や破砕状の顆粒状樹脂は、レジンガード１２内への落下時に無作為な方向に飛散しやすい。

【0015】

加振機構２０は、ステージ１１の下方に設けられている。加振機構２０は、ステージ１１を立体的に加振することで、供給エリア１２Ａに供給された樹脂Ｒを広げる。加振機構２０は、ステージ１１を立体的に加振する。

【0016】

ヒータ１３は、ステージ１１の上面に設けられ、供給エリア１２Ａに供給された樹脂Ｒを半溶融状態となるように加熱する。半溶融状態とは、顆粒状樹脂の少なくとも一部を互いに融着状態とすることで、融着された顆粒状樹脂の粒子間に空孔を残す場合もあるものの、予備的融着樹脂における顆粒状樹脂の粒子間の断熱層となる空孔が減った状態を示している。半溶融状態では、樹脂の熱伝導率を向上させることができる。また、ヒータ１３は、飛散しやすい顆粒状の樹脂Ｒを半溶融状態となるように加熱して、少なくとも一部の粒子が繋がった状態とすることで、樹脂Ｒが飛散することを抑えている。加熱温度は、６０℃から８０℃が好適だが樹脂の性質により半溶融状態になる温度が変わるため限定されない。ヒータ１３はステージ１１の上面に設け樹脂Ｒの下から加熱する。また、顆粒状樹脂をレジンガード１２に蒔いた後に樹脂Ｒの上空間にヒータを搬送して、上側より加熱させてもよい。さらに樹脂Ｒの上側及び下側の双方から加熱してもよい。なお、樹脂Ｒの加熱後にレジンガード１２を外してもよい。

【0017】

搬送ヘッド１４は、ステージ１１と金型３０との間を移動可能に構成されている。搬送ヘッド１４の下面には、静電チャック１６が設けられている。搬送ヘッド１４は、静電チャック１６を供給エリア１２Ａに位置する樹脂Ｒに対して接触させた状態で、静電チャック１６の電極に電圧を印加して電極と樹脂Ｒとの間にクーロン力を発生させることで、半溶融状態の樹脂Ｒを吸着する。樹脂Ｒの搬送時には、レジンガード１２を樹脂Ｒから外した後に樹脂Ｒを移動させる方が、樹脂Ｒの上方への移動量が少なくて済むためよりよい。一例として、供給エリア１２Ａに対して相対移動が可能に構成されたヒータ１３、または、ステージ１１内に設置された平板を用いて、樹脂Ｒを押し上げて上方へ移動させてもよい。図１に破線で示すように、搬送ヘッド１４は、静電チャック１６に対して半溶融状態の樹脂Ｒを吸着させた状態で金型３０の位置まで移動し、その後、静電チャック１６の電極への電圧の印加を解除して半溶融状態の樹脂Ｒを静電チャック１６から脱離させることで、樹脂Ｒを金型３０に供給する。

【0018】

金型３０は、上型３１及び下型３２により構成されている。図示した例では、下型３２にキャビティ凹部３２Ａ（以下、凹部３２Ａと略す）が形成されている。具体的には、下型３２は、平板状に形成された下型プレート３３と、下型プレート３３に固定されたキャビティ駒３４と、キャビティ駒３４を囲むように複数配置されたばね３５を介して下型プレート３３に接続されたクランパ３６と、を含んでいる。クランパ３６は、ばね３５の弾性力に基づいて、上型３１に接近する方向に付勢されている。

【0019】

クランパ３６は、キャビティ駒３４に対して摺動可能に構成されているが、部分的に凹部３２Ａから空気を吸引する吸引孔（不図示）が設けられている。クランパ３６は、キャビティ駒３４よりも上型３１に向かって突出し、キャビティ駒３４とともに樹脂Ｒを成形する空間である凹部３２Ａを構成している。下型３２には、凹部３２Ａの内面に沿うようにリリースフィルムＦが被覆されている。リリースフィルムＦは、前出の凹部３２Ａを吸引する吸引孔およびクランパ３６の上面に設けられた吸引孔（不図示）により、下型３２のパーティングライン面を被覆する。

【0020】

リリースフィルムＦは、例えば、耐熱性、剥離容易性、柔軟性、伸展性に優れたフィルム材である。そのようなフィルム材として、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン重合体）、ＰＥＴ、ＦＥＰ、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリジン等が挙げられる。

【0021】

下型３２の凹部３２Ａには、リリースフィルムＦが被覆された状態で、搬送ヘッド１４により搬送された半溶融状態の樹脂Ｒが供給される。

【0022】

上型３１の下面には、ワークＷが配置されている。ワークＷは、例えば、基材に複数の電子部品がマトリクス状に搭載された構成を有している。基材として、例えば、樹脂基板、セラミックス基板、金属基板、キャリアプレート、リードフレーム、ウエハ等が挙げられる。電子部品として、例えば、半導体チップ、ＭＥＭＳチップ、受動素子、放熱板、導電部材、スペーサ等が挙げられる。

【0023】

そして、金型の上型および下型にはヒータが設けられ、金型は１００℃から２００℃程度に加熱されている。樹脂Ｒを凹部３２Ａ内に供給した後、上型３１と下型３２とが型締めを開始し、クランパ３６の上面と上型３１の下面が当接した後、樹脂の溶融と共にばね３５が撓み、所定の厚さの樹脂ＲによりワークＷが樹脂封止される。

【0024】

図２は、樹脂供給ユニット１０が備える加振機構２０の要部を拡大して示す断面図である。図２に示すように、加振機構２０は、上方に開口したボックス状に形成されたフレーム２１と、平板状に形成され、フレーム２１の開口に蓋をするプレート２２と、プレート２２の下面に固定された少なくとも一つの振動サポート２３と、各々の振動サポート２３に配置された少なくとも一つのアクチュエータ２４と、を備えている。

【0025】

図示した例では、プレート２２が略矩形の平板状に形成され、プレート２２の四隅に振動サポート２３が配置されている。各々のアクチュエータ２４は、いずれかの振動サポート２３とフレーム２１との間に配置されて両者を接続している。アクチュエータ２４は、例えばボイスコイルモータであり、内蔵されたコイルボビン及びヨークのいずれか一方が他方に対して微小移動する。各モータに固有の移動方向においてコイルボビン等が往復運動することにより振動サポート２３に振動を加えることができる。

【0026】

アクチュエータ２４は、ボイスコイルモータに限定されず、他種の振動子であってもよい。各々の振動サポート２３には、当該振動サポート２３を鉛直方向であるＺ方向に加振するアクチュエータ２４が配置されている。図示した例では、振動サポート２３が略直方体に形成され、当該振動サポート２３の一端がプレート２２の下面に接続され、一端とは反対側の他端がアクチュエータ２４に接続されている。

【0027】

図示した例では、鉛直方向Ｚのアクチュエータ２４Ｚに加えて、水平方向であるＸ方向及びＹ方向に振動サポート２３を加振するアクチュエータ２４Ｘ，２４Ｙが更に配置されている。Ｘ方向の一例は、樹脂封止装置１のオペレータから見て左右方向であり、Ｙ方向の一例は、オペレータから見て前後方向である。加振機構２０は、振動サポート２３の設置箇所において、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸の振動を発生させることができるため、プレート２２に載置された供給エリア１２Ａを立体的に加振することができる。本構造ではステージ１１の下に加振機構２０を別に設けたが、ステージ１１が加振機構２０を兼ねてもよい。一例として、加振機構２０のプレート２２がヒータ１３を兼ねてもよいし、プレート２２の上にヒータ１３を重ねて設けてもよい。

【0028】

図３は、樹脂封止装置１を用いた樹脂封止方法の一例を模式的に示す図である。

【0029】

図３に示すように、本実施形態に係る樹脂封止方法では、例えば、加振機構２０のプレート２２の上面に矩形枠状の金属部材であるレジンガード１２を配置する（工程Ｓ１）。

【0030】

レジンガード１２の枠内である供給エリア１２Ａの所定の位置に所定量の顆粒状等の樹脂Ｒを供給する（工程Ｓ２）。加振機構２０を用いて加振すると、樹脂Ｒは供給エリア１２Ａ内を転がり速やかに広がる。

【0031】

また、広がった樹脂Ｒを鉛直方向の振動で供給エリア１２Ａの隅々まで均一に広げることで、供給された樹脂Ｒが平滑化される（工程Ｓ３）。また、平滑化された樹脂Ｒを加熱して樹脂Ｒを半溶融状態とする（工程Ｓ４）。そして、樹脂Ｒの加熱後にレジンガード１２を樹脂Ｒから外す。その後、半溶融状態となった樹脂Ｒを金型３０に供給し、金型３０内で樹脂Ｒを成形してワークＷを樹脂封止する。

【0032】

次に、本実施形態に係る樹脂封止装置１による樹脂封止の処理の流れについて説明する。

【0033】

まず、図４（ａ）に示すように、樹脂封止装置１は、図３（ｄ）において、ステージ１１の供給エリア１２Ａにおいて半溶融状態となった樹脂Ｒに対し、搬送ヘッド１４を接近させる。

【0034】

次に、図４（ｂ）に示すように、樹脂封止装置１は、静電チャック１６を供給エリア１２Ａに供給された樹脂Ｒに接触させた状態で、静電チャック１６の電極に電圧を印加して半溶融状態の樹脂Ｒを静電チャック１６に静電吸着させる。

【0035】

次に、図４（ｃ）に示すように、樹脂封止装置１は、静電チャック１６に半溶融状態の樹脂Ｒを静電吸着させた状態で、搬送ヘッド１４を金型３０に搬送する。そして、樹脂封止装置１は、静電チャック１６が下型３２の凹部３２Ａに対して上下方向において対向する位置まで搬送ヘッド１４を移動させる。

【0036】

次に、図４（ｄ）に示すように、樹脂封止装置１は、下型３２の凹部３２ＡにリリースフィルムＦを供給した状態で、静電チャック１６の電極への電圧の印加を解除することで、静電チャック１６から脱離させた樹脂Ｒを下型３２の凹部３２Ａに供給する。下型３２の凹部３２Ａに対するリリースフィルムＦの供給タイミングは、静電チャック１６から樹脂Ｒを脱離させるタイミングよりも前のタイミングであればよい。なお、リリースフィルムＦは前出の様にクランパ３６上面の吸引孔とクランパ３６とキャビティ駒３４間の吸引孔により凹部形状に被覆されている。

【0037】

その後、樹脂封止装置１は、上型３１と下型３２とを型締めし、金型３０の内部において樹脂Ｒを成形することで、樹脂ＲによりワークＷが樹脂封止される。

【0038】

以上説明したように、本実施形態によれば、搬送ヘッド１４が静電チャック１６を有し、加熱された半溶融状態の樹脂Ｒを静電チャック１６に静電吸着させた状態で金型３０に供給する。これにより、搬送ヘッド１４が樹脂Ｒを事前に加熱することなく金型３０に供給する場合に比して、樹脂Ｒが樹脂封止装置１の装置内部において飛散することを抑制できる。

【0039】

なお、上記実施形態は、以下のような別の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態において、樹脂封止装置１は、加熱前の顆粒状の樹脂Ｒを上方からプレート等で押圧することにより、顆粒状の樹脂Ｒを平滑化してもよい。

【0040】

・上記実施形態において、樹脂封止装置１は、加熱前の顆粒状の樹脂Ｒを平滑化する樹脂処理部を省略してもよい。

【0041】

・上記実施形態においては、キャビティ凹部が設けられた下型が可動に構成された圧縮成形装置のキャビティ凹部に半溶融状態の樹脂を静電チャックの下側に吸着して搬送するために使用したが、キャビティ凹部が設けられた上型が可動に構成された圧縮成形装置のキャビティ凹部において位置ずれ防止のために樹脂の加熱を実施し、静電チャックの上に半溶融状態の樹脂を載せて搬送を実施してもよい。

【0042】

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。

【符号の説明】

【0043】

１…樹脂封止装置、１０…樹脂供給ユニット、１１…ステージ、１２…レジンガード、１３…ヒータ、１４…搬送ヘッド、１６…静電チャック、２０…加振機構、３０…金型、３１…上型、３２…下型、３２Ａ…キャビティ凹部、３３…下型プレート、３４…キャビティ駒、ばね…３５、３６…クランパ、Ｒ…樹脂、Ｗ…ワーク。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】