专利名称：树脂材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及对基板上的电子元器件进行树脂封装的树脂封装方法等。
技术背景对制造作为在基板上搭载电子元器件的树脂成形品的一例的半导体组件时使 用的以往的树脂封装方法进行简单说明。以往的树脂封装方法中，首先准备作为电子元器件的装有半导体晶片(以下简 称为晶片)的印刷线路板(以下简称为基板)。然后，将基板安装于一个金属模和另 一金属模对置而形成的金属模对中的一个金属模，合上金属模对。接着，经由树 脂流路，在金属模对中的另一金属模中设置的模腔中注入熔融树脂。此时对熔融 树脂加压。然后，使注入的熔融树脂固化，这样就形成了树脂成形品。接着，打开金属 模对，从一个金属模中取出树脂成形品，将该树脂成形品分别切割成多个半导体 组件，这样就获得了作为最终产品的半导体组件。近年与以往相比，半导体晶片的端子数有所增加，还采用半导体晶片在基板 上层叠的结构，因此希望实现半导体组件的薄型化。此外，使半导体晶片和基板通电连接的金属丝也比以往的长，且相邻的金属 丝之间的间隔变窄，其结果是，利用上述以往的树脂成形方法可能会出现以下所 述的问题。首先，因为注入模腔内的熔融树脂的流动，金属丝的变形或切断的可能性有 所增加。此外，相邻金属丝之间的接触也可能增加。作为解决这些问题的方法， 提出了减慢熔融树脂注入模腔内的速度的方案。但是，如果熔融树脂的注入速度 变慢，则被注入的熔融树脂的粘性将增大。因此，熔融树脂内的气体很难排到外 部。其结果是，成形的固化树脂内部容易产生空隙(气泡)或未填充部。近年，为了降低半导体产品的成本，对基板大型化的要求越来越强烈。在大 型基板上对电子元器件进行树脂封装的情况与在小型基板上对电子元器件进行树 脂封装的情况相比，熔融树脂的流动距离变长。因此，容易出现上述产生空隙或
未填充部的问题。此外，树脂流路中有时会出现树脂固化的情况，这样在树脂流路中固化的树 脂会被废弃。因此，采用以往的树脂封装方法会出现浪费树脂材料的现象。发明内容本发明是为了解决上述问题而完成的发明，其目的是对装载于基板的电子元 器件进行树脂封装时，在减少树脂成形品出现不良情况的可能性的同时有效利用 树脂材料。为了达到上述目的，本发明的树脂封装方法包括以下2种，任一方法都采用 了上型和下型组成的金属模对，对装载于基板主表面的电子元器件进行树脂封装。 以下，对本发明的这2种方法进行说明。本发明的树脂封装方法之一包括以下步骤。首先，将基板安装于上型，然后， 在设置于下型的模腔内生成熔融树脂，合上金属模对，使电子元器件浸入熔融树 脂内。接着，使模腔内的熔融树脂固化，形成树脂成形品。利用上述方法能够使熔融树脂在与基板平行的整个面几乎均一地流动，同时 在非常短的时间内向模腔的深度方向流动。因此，能够防止固化树脂内残存空隙 以及树脂成形品中出现固化树脂的未填充部。在生成熔融树脂的步骤中，可对设置于模腔内的固形树脂材料加热而形成熔 融树脂。利用该方法就不需要树脂流路。因此，不会在树脂流路中形成固化树脂。 其结果是，能够有效利用树脂材料。前述方法能够用于基板的电极和电子元器件的电极在规定的平面内由成形为 环状的导电性材料连接的情况。这种情况下，将电子元器件浸入熔融树脂的步骤 中，希望规定的平面能够在与熔融树脂的主表面几乎垂直的状态下移动。利用上述方法，由熔融树脂向导电性材料施加的力不是使导电性材料易于变 形的方向的力。因此，对导电性材料造成损伤的可能性下降。本发明的另一树脂封装方法使用了固形树脂材料，其步骤如下所述。首先，在下型上设置基板。然后，在基板主面上设置树脂材料使树脂材料与 连接基板的电极和电子元器件的电极的导电性材料不接触，合上金属模对。接着， 加热树脂材料，籍此在基板主面上生成熔融树脂。此外，电子元器件包含在熔融 树脂内。然后，使熔融树脂固化，形成树脂成形品。采用这一方法能够获得与上述第1种树脂封装方法同样的效果。本发明的树脂封装装置具备实施上述2种树脂封装方法所需的装置。本发明
的半导体器件的制造方法采用了上述2种树脂封装方法。此外，本发明的半导体 器件由前述制造方法制得。以下，对本发明的树脂材料进行说明。本发明的树脂材料在使设置于金属模对的模腔内生成的熔融树脂固化、对装 载于基板的主表面的电子元器件进行树脂封装时使用。此外，树脂材料作为熔融 树脂的原料使用时为固形材料。另外，树脂材料具有对应于模腔尺寸和形状的尺 寸及形状。树脂材料从构成模腔的模面传递热量。因此，如果采用前述第2种的树脂封 装方法，则可以有效利用从模面传递的热量，在非常短的时间内生成熔融树脂。此外，前述树脂材料的构成是该树脂材料被装载于基板的主面上时，形成于 基板和树脂材料之间的空间内包裹着电子元器件。这种情况下，前述空间的大小 按照树脂材料不与连接基板的电极和电子元器件的电极的导电性材料接触的要求 设定。如果采用上述构成，则在采用前述第2种树脂封装方法时，能够防止因导电 性材料与树脂构件接触而产生导电性材料内的应力。其结果是，树脂封装时，能 够防止因产生内部应力而损伤导电性材料。通过加热使树脂材料熔融时，为将空间内的气体导向树脂材料的外部，最好 在树脂材料中设置切口部。本发明的上述及其他目的、特征、形式和优点从附图和以下对本发明的详细 说明中会更加明了。
图1A为实施方式1的树脂封装装置的部分截面图，表示树脂材料被设置于模 腔前的状态。图1B为实施方式1的树脂封装装置的部分截面图，表示在模腔内生成熔融树脂后、合上金属模对前的状态。图2A为实施方式1的树脂封装装置的部分截面图，表示通过合上金属模对而 使装载于基板的晶片浸入熔融树脂内的状态。图2B为实施方式1的树脂封装装置的部分截面图，表示在模腔内形成了固化 树脂的状态。图3A为实施方式1的树脂封装装置的部分截面图，表示打开金属模对后从上 型取出树脂成形品前的状态。 图3B为实施方式1的树脂封装装置的部分截面图，表示金属模对合上时的模 具合闭部的状态。图4A为实施方式2的树脂封装装置的部分截面图，表示树脂材料设置于基板前的状态。图4B为实施方式2的树脂封装装置的部分截面图，表示树脂材料设置于基板 的状态。图5A为实施方式2的树脂封装装置的部分截面图，表示通过上型与树脂材料 的接触，树脂材料被加热的状态。图5B为实施方式2的树脂封装装置的部分截面图，表示通过在金属模对合上 的状态下使树脂材料熔融而在模腔内填充熔融树脂的状态。
具体实施方式
以下，通过附图对本发明的实施方式的树脂封装方法、用于该方法的树脂封 装装置、采用了该方法的半导体器件的制造方法，利用该制造方法制得的半导体 器件以及其中采用的树脂材料进行说明。(实施方式1)参考图1A 图3B对实施方式1的树脂封装方法进行说明。 如图1A及图1B所示，用于本实施方式的树脂封装方法的树脂封装装置中设 置了下型1和上型2互相对置的金属模对。此外，树脂封装装置中还设置了用于 合上及打开下型1和上型2的加压装置(未图示)。图1A表示下型1和上型2之间的空间设置了搬运单元3的状态。搬运单元3 处于利用未图示的驱动装置的功能而插入下型1和上型2之间的空间的状态。利 用驱动装置的功能能够将搬运单元3从下型1和上型2之间的空间转移到外部。 此外，成形为板状的树脂材料4通过真空吸附作用被固定于搬运单元3。在驱动 装置的作用下，搬运单元3能够在支承树脂材料4的状态向下方移动。因此，本 实施方式的树脂封装装置能够利用搬运单元3将树脂材料4供给到下型1的模腔 5内。下型l中设置了嵌入树脂材料4的模腔5。如后所述，该模腔5中填入了熔融 树脂。此外，下型l中设置了树脂储存部6。树脂储存部6和模腔5连通。树脂 储存部6与气体流路7连通。该气体流路7通过配管和真空管与减压泵(都未图示) 连接。根据需要，气体流路7可与压縮空气箱这样的加压源(未图示)连接。在下
型1的内部的模腔5的近旁设置了用于加热模腔5周边部的加热器8。树脂材料4由加热固化的热固性树脂构成。此外，树脂材料4的形状及尺寸 与模腔5的尺寸及形状相对应。即，模腔5的模面的形状和树脂材料4的外形几 乎一致。换言之，模腔5的整个模面与树脂材料4的表面处于接触或接近的状态。 此外，如图1A所示，在模腔5的上部的模具合闭部9设置了阶梯部10。树脂材 料4形成对应于阶梯部10的形状。因此，为使树脂材料4和模腔5之间不形成空 隙，树脂材料4被嵌入模腔5中。即，图1A所示的树脂材料4的整个侧面和下 面与模腔5的整个模面实质性接触。上型2中设置了凹状的基板支承部11。在基板支承部11的底面(图1A中的上 面)设置了吸附用凹部12。吸附用凹部12与气体流路13连通。气体流路13通过 配管及真空管与减压泵(都未图示)连接。利用减压泵的作用通过气体流路13，吸 附用凹部12内的空气被吸入减压泵内，这样吸附用凹部12内就形成负压。其结 果是，基板14被吸附于吸附基板支承部11。考虑将基板14的主表面利用格子状的临时线分割成多个临时区域的状态。在 这多个临时区域内的基板14上分别装载1个晶片15。此外，基板14和多个晶片 15的电极(都未图示)分别与金属丝16通电连接。因此，如后所述，通过切断临时 线，形成1个晶片15搭载于被分割的基板14的1个切片的多个半导体组件。以下，对本实施方式的树脂封装方法进行说明。首先如图1A所示，打开下型 l和上型2。然后，利用基板搬运装置(未图示)在基板支承部11设置基板14。接 着，利用减压泵通过气体流路13吸去吸附用凹部12内的空气，籍此将基板14吸 附于基板支承部ll。此外，搬运单元3以树脂材料4被吸附于搬运单元3的状态移动到模腔5的 正上方。然后，将树脂材料4从搬运单元3卸下，这样树脂材料4就落入模腔5 内。其结果是，树脂材料4被嵌入模腔5内。也可以在搬运单元3从模腔5的上 方下降至模腔5的近旁后，从搬运单元3中释放出树脂材料4，使树脂材料4嵌 入模腔5内。接着，利用加热器8对下型1进行加热，籍此将在下型1内传递的热量从下 型1传递到树脂材料4，因此树脂材料4被加热，其结果是，树脂材料4熔融， 这样如图1B所示，生成熔融树脂17。然后，使上型2下降直至使金属丝16位于 熔融树脂17的表面附近。接着，通过气体流路7—边将下型1和上型2之间的空 间的空气送入减压泵内，即进行下型1和上型2之间的空间的减压， 一边进行上 述一系列的树脂成形步骤。
然后，如图2A所示，使上型2下降，这样就完成了下型1和上型2的合模，这样晶片15和金属丝16就浸入熔融树脂17中。此时，基板14的装载晶片15的 部分的周围也被浸在熔融树脂17中。此外，使包含模腔5的空间减压，防止存在 于模腔5内的气体混入熔融树脂17内。由此能够抑制熔融树脂17中空隙的产生， 从模腔5溢出的熔融树脂17流入树脂储存部6内。然后，如图2B所示，使熔融树脂17固化，其结果是，在模腔5内形成固化 树脂18。利用该固化树脂18及基板14，如图2A所示的将晶片15和金属丝16 包裹在其中。其结果是，形成树脂成形品19。接着，如图3A所示，使上型2向上侧移动，籍此打开下型1和上型2。然后， 从上型2中取出树脂成形品19。再根据需要，利用加压泵通过气体流路7将压縮 空气送入树脂储存部6内，将形成于树脂储存部6内的固化树脂从下型1脱模。将树脂成形品19从上型2取出时，停止利用减压泵吸去吸附用凹部12内的 空气，籍此使被基板支承部11吸附的树脂成形品19落在插入其下方空间的搬运 单元3上。然后，搬运单元3将树脂成形品19移送至托架等装载装置所在的位置 或进行其后步骤的位置。接着，树脂成形品19被切割机切断，获得作为最终产品 的半导体组件。本实施方式的树脂封装方法的特征之一是采用了具有与模腔5的尺寸及形状 相对应的形状及尺寸的树脂材料4。这样，通过在模腔5内对树脂材料4进行加 热，能够在与以往相比非常短的时间内形成熔融树脂17。本实施方式的树脂封装方法的另一特征是下型1和上型2合上时，慢慢在熔 融树脂17中浸入装载于基板14的晶片15和金属丝16。这样，熔融树脂17在非常短的时间内沿与基板14的主表面垂直的方向、即 模腔5的深度方向流动。此外，熔融树脂17几乎是以整体均一地流动。熔融树脂 17几乎不沿与包含环状金属丝16的面垂直的方向流动。即，熔融树脂17很难沿 环状金属丝16的相反方向或易使其变形的方向流动。换言之，熔融树脂17沿与 包含环状金属丝16的面平行的方向流动。总之，熔融树脂17沿环状金属丝16最 不易变形的方向、即沿环状金属丝16的高度下降的方向流动。采用上述树脂封装方法时，由于在对包含模腔5的空间减压的同时将晶片15 和金属丝16浸入熔融树脂17内，所以熔融树脂17内很难混入气泡。因此，能够 抑制熔融树脂17内的空隙的产生。综上所述，采用本实施方式的树脂封装方法时，在维持熔融树脂17的粘性低、 即流动性高的状态的同时，在树脂成形中不会对金属丝16施加过大的外力。其结
果是，即使在大型基板上对电子元器件进行树脂封装，也能够防止树脂内空隙的 形成、树脂的未填充部的形成及金属丝16的变形等不良情况的发生。此外，采用本实施方式的树脂封装方法不需要树脂流路，所以不会残存树脂 流路不需要的固化树脂，因此可实现树脂材料的有效利用。本实施方式的树脂封装成形方法采用了具有与模腔5的尺寸及形状相对应的尺寸及形状的树脂材料4。但是，不使用树脂材料4而是向模腔5供给规定量的 粒状树脂或液状树脂的树脂封装方法，也能够获得与前述的本实施方式的树脂封 装方法同样的效果。此外，如图3B所示，为了保持上型2和下型1的夹持空间的气密性，最好在 合闭部9设置可变形的塑料片形成的密封构件20。该密封构件20可采用具有圆 形截面的框架状构件(圆环)。(实施方式2)以下，参考图4A 图5B对实施方式2的树脂封装方法进行说明。图4A 图 5B表示本实施方式的树脂封装装置的结构。图4A 图5B中的与采用图1A 图 3B说明的实施方式1的树脂封装装置的构成要素名称相同的构成要素，因具有与 实施方式1所述的同样的功能，所以对这些构成要素的功能说明不再重复。如图4A 图5B所示，本实施方式的树脂封装装置中，在下型21上放置了基 板14，基板14上放置了树脂材料22。树脂材料22具有与设置于上型25的模腔(后 述)的尺寸及形状相对应的尺寸及形状。此外，树脂材料22由平板部23及边缘部 24构成。如图4A及图4B所示，按使平板部23沿与基板14平行的方向延伸， 且使边缘部24沿分别与基板14及平板部23垂直的方向延伸的要求，在基板14 上设置树脂材料22。此时，如图4B所示，在与基板14的主表面垂直的方向，如果平板部23及边 缘部24的内侧面和基板14的主表面构成的空间的高度比金属丝16的高度高，则 能够防止平板部23与金属丝16的接触。另外，通过加热使树脂材料22熔融时， 为了使前述空间内的气体释放到树脂材料22的外部，最好在边缘部24设置切口 部。如图5A所示，本实施方式的树脂封装装置的上型25的内部设置了加热器27。 此外，在上型25中设置了模腔26。在合闭部28的上型25侧可设置与实施方式1 所示的密封构件(参考图3B)同样的密封构件。在上型25及下型21的任一方可设 置与实施方式1的树脂储存部6及气体流路7(参考图1A及图1B)同样的树脂储
存部及气体流路。
以下对本实施方式的树脂封装方法进行说明。首先如图4A所示，以金属模打开的状态，在下型21上的规定位置放置基板14。在此状态下，被加热器8加热 的下型21又加热了基板14。然后，如图4B所示，在基板14上的规定位置设置树脂材料22。在此状态下， 基板14发出的热量传递到树脂材料22，籍此树脂材料22被加热。在该热处理步 骤开始前，如前所述，由于形成于树脂材料22和基板14间的空间的高度比金属 丝16的高度高，所以树脂材料22不会与金属丝16接触。接着，如图5A所示，使通过加热器27被加热的上型25接近树脂材料22的 平板部23，这样树脂材料22能够被进一步加热。其结果是，由上型25和下型21 两者加热的树脂材料22开始慢慢熔融。在此状态下，下型21和上型25还未完全 合上。然后，随着树脂材料22的熔融和熔融树脂17的生成，上型25慢慢朝向下 型21下降，通过上型25和下型21接触，完成合模。
前述一系列操作在对下型21和上型25形成的空间减压的同时进行。然后， 如图5B所示，在熔融树脂17填入模腔26的状态下继续加热熔融树脂17。以下，与实施方式l的采用图2B进行说明的步骤同样，使熔融树脂17固化， 这样就形成了树脂成形品19。然后，与实施方式l的采用图3A进行说明的步骤 同样，取出树脂成形品19后，将树脂成形品19移送至托架等装载装置所在的位 置或进行其后步骤的位置。
本实施方式的树脂封装成形方法的特征之一是树脂材料22具有与模腔26的 尺寸及形状相对应的尺寸及形状。此外，本实施方式的树脂封装成形方法的另一 特征是为使金属丝16和树脂材料22不接触，形成晶片15及金属丝16包裹于基 板14和树脂材料22构成的空间内的状态。本实施方式的树脂封装成形方法的又 一特征是装载于基板14上的树脂材料22通过与上型25的接近或接触被加热熔 融。
采用具有前述特征的本实施方式的树脂成形方法时，树脂材料22在其熔融前 的固形状态不与金属丝16接触。
由树脂材料22生成的熔融树脂17在非常短的时间内沿与基板14的主面垂直 的方向、即模腔5的深度方向流动，籍此装载于基板14的晶片15和金属丝16埋 设在熔融树脂17内。因此，利用本实施方式的树脂封装方法与实施方式1的树脂 封装方法一样，能够防止在树脂成形品的固化树脂内形成空隙、在树脂成形品中 残存树脂未填充的部分及金属丝16变形等不良情况的发生。此外，采用本实施方
式的树脂封装方法能够在非常短的时间内完成树脂封装。另外，由于不需要树脂流路、不会在树脂流路形成固化树脂，所以能够有效 利用树脂材料。由于基板14没有置于上型25而是置于下型21，所以不需要吸附基板14的装置。其结果是，树脂封装装置的结构简化。前述实施方式1及2的树脂封装方法中，对树脂材料4和22由热固性树脂形 成的例子进行了说明。但是，树脂材料4和22也可由热塑性树脂形成。这种情况 下，在加热树脂材料4和22使其熔融的同时，采用合上上型2、 25和下型1、 21 后，使上型2、 25和下型1、 21的温度分别下降的方法使熔融树脂17固化。前述实施方式1及2的树脂封装方法中，在树脂封装装置中设置了减压泵(未 图示)，采用了通过减压泵对上型2、 25和下型1、 21形成的空间减压的方法。但 是为了抑制对树脂材料4和22中所含的气体量及树脂成形品19所要求的品质等 产生的不良影响，也可采用不使用减压泵的方法。此外，实施方式1及2的树脂封装的对象物采用了用于通电连接基板14的电 极和晶片15的电极的导电性材料为金属丝16的产品。但是，也可采用直接连接 基板14的电极和晶片15的电极的倒装片作为树脂封装的对象物。基板14的材质可以是引线框架这样的金属，也可以是一般的印刷基板这样的 以树脂为主的材质。此外，基板14也可以是以金属为主的基板或陶瓷基板。基板 14也可以是硅基板、化合物半导体基板或SOI(硅装载于绝缘体上)基板等半导体 基板，还可以是主表面印刷了Cu等形成的配线的所谓的晶片级封装用基板。这 种情况下，图1的树脂材料4可以是与模腔5的尺寸及形状相对应的平板状，其 厚度最好比模腔5的深度大。设置于基板14的主表面上方的图5A的树脂材料22的尺寸和形状最好和模腔 26的尺寸及形状相对应。这种情况下，树脂材料22的厚度最好比模腔26的深度 大。这样树脂材料22与基板14及上型25直接接触，树脂材料22能够从上下两 个方向被加热。因此，与以往的方法相比，能够在非常短的时间内使树脂材料22 熔融。基板14除了半导体基板之外，还可以是用于片状电容器等的制造的基板。 虽然对本发明进行了详细说明，但以上只是例示而已，本发明并不限于此， 本发明的技术思想和范围只限定于权利要求书所述的范围。
权利要求
1.固形树脂材料(22)，在使设置于金属模对(25，21)的模腔(26)中生成的熔融树脂(17)固化、对装载于基板(14)的主表面的电子元器件(15)进行树脂封装的树脂封装方法中，所述材料作为前述熔融树脂(17)的原料使用，其特征在于，前述树脂材料(22)具有与前述模腔(26)的尺寸及形状相对应的尺寸及形状，前述固形树脂材料(22)中设置了切口部。
全文摘要
本发明提供了一种固形树脂材料(22)，在使设置于金属模对(25，21)的模腔(26)中生成的熔融树脂(17)固化、对装载于基板(14)的主表面的电子元器件(15)进行树脂封装的树脂封装方法中，所述材料作为前述熔融树脂(17)的原料使用，其特征在于，前述树脂材料(22)具有与前述模腔(26)的尺寸及形状相对应的尺寸及形状，前述固形树脂材料(22)中设置了切口部。
文档编号H01L23/02GK101127313SQ200710142209
公开日2008年2月20日 申请日期2003年11月26日 优先权日2002年11月26日
发明者中川长, 德山秀树, 早坂昇, 浦上浩, 目黑弘一, 藤野欣也, 西野徹, 高濑慎二 申请人:东和株式会社;富士通株式会社