壓縮成形模具及壓縮成形方法
2023-11-11 22:46:07
專利名稱：壓縮成形模具及壓縮成形方法
技術領域：
本發明涉及壓縮技術，特別是涉及用於裝著在基板上的電子零件的樹脂封止的壓縮成形模具及使用該壓縮成形模具的壓縮成形方法。
背景技術：
以往，已進行使用具備由上下兩模具構成的壓縮成形模具的樹脂封止裝置將裝著在基板上的半導體晶片等電子零件樹脂封止。將此種用於樹脂封止的壓縮成形模具的一例顯示於圖6(a)和圖6(b)。在於此圖顯示的壓縮成形模具50之例是在上模具51保持裝著有電子零件61的基板60。下模具52是由框構件55、在該框構件55內上下動的底面構件 54構成，對以前述框構件55與前述底面構件M包圍的空間(腔室53)供給樹脂25。在上述壓縮成形模具50是先於上模具51的下面將基板60固定為電子零件61的裝著面朝向下模具52。其次，使下模具52上升以使上模具51的下面與下模具52的上面密著。接著，使底面構件M上升，使電子零件61浸漬於腔室53內的已融解樹脂25之中。之後，將腔室53內的已融解樹脂25以底面構件M壓縮同時維持既定時間，使樹脂25硬化。 藉此，樹脂25的壓縮成形完成，樹脂封止基板60上的電子零件61。在如上述的壓縮成形模具50是為了底面構件M對框構件55上下動而在框構件陽與底面構件M之間有間隙存在。此種間隙雖設計為儘可能小，但若加壓腔室53內的已融解樹脂25，樹脂25會進入上述間隙。針對此問題，為了防止往框構件55與底面構件M 之間的間隙的樹脂25的浸入，一般是進行將下模具52的模具面全體以氟樹脂等脫模膜56 覆蓋(參照圖7(a)和圖7(b))。此脫模膜56是以具有比腔室53的開口更大的開口的框狀的中間板57按壓。然而，脫模膜56有在每次成形更換的必要，故有多量的廢棄物產生，對環境的負荷大。此外，其廢棄處理費用高，故製品(半導體封裝)的製造原價升高。進而，在使用脫模膜56的場合，壓縮成形模具成為上模具51、下模具52、中間板57的3片模具，且需要將脫模膜56對下模具52與中間板57之間供給的供給機構，故壓縮成形模具及具備該壓縮成形模具的樹脂封止裝置的構成變複雜。針對上述問題，本申請人以往已提案使不使用脫模膜而進行壓縮成形為可能的壓縮成形模具(參照專利文獻1)。在此壓縮成形模具是如圖8(a)和圖8(b)所示，將包圍底面構件M的框構件58在底面構件M的各邊分割，藉由彈簧等彈性構件將各框構件58往底面構件討按壓。藉此，容許底面構件討的上下動且可使框構件58與底面構件M之間的間隙極力縮小，故不需要脫模膜。進而，在專利文獻1亦有揭示如圖9所示，在底面構件M的上面的周緣部設槽部， 事先在該處嵌入氟樹脂制的密封構件59，使以彈性構件按壓的各框構件58抵接於密封構件59。藉此，在抵接面產生的摩擦力變小，底面構件M對框構件58易於上下滑動。專利文獻1 日本特開2008-296382號公報有鑑於上述現有的壓縮成形模具存在的缺陷，本發明人基於從事此類產品設計製造多年豐富的實務經驗及專業知識，配合學理的運用，積極加以研究創新，以期創設一種新型結構的壓縮成形模具以及新的壓縮成形方法，能夠改進現有的壓縮成形模具，使其更具有實用性。經過不斷的研究設計，經過反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本發明。
發明內容
[發明欲解決的技術問題]在專利文獻1的壓縮成形模具中，需要將分割後的框構件58分別獨立地往底面構件M彈性按壓的彈性按壓機構。此彈性按壓機構在如圖9所示在底面構件M嵌密封構件 59的場合亦為必要。因此，專利文獻1的壓縮成形模具比一般的壓縮成形模具構成複雜，製造成本高。本發明是鑑於此點而為，其目的在於提供不使用脫模膜而可進行壓縮成形且具有簡單的構成的壓縮成形模具及使用該壓縮成形模具的壓縮成形方法。[解決技術問題的手段]為了解決上述技術問題而完成的本發明的壓縮成形模具是一種壓縮成形模具，具備上模具、對向配置於此上模具的由框構件及可在此框構件內上下動的底面構件構成的下模具，用於將保持於前述上模具的基板上的電子零件藉由對以前述下模具的前述框構件與前述底面構件包圍的腔室內供給的樹脂材料的壓縮成形而樹脂封止，前述底面構件具有於其上面的外周緣部涵蓋全周設置的槽部，在前述槽部的內周面形成有比前述底面構件的上面的該槽部的開口更往內周側凹設的下方切除部。在前述底面構件的上面形成有1或多個的凹部較理想。為了解決上述技術問題而完成的本發明的壓縮成形方法是一種壓縮成形方法，是使用上述壓縮成形模具將裝著於基板的電子零件以壓縮成形來樹脂封止，具有a)對前述腔室內供給密封用樹脂材料並壓縮成形而形成仿真成形品的步驟；b)將前述密封用樹脂材料壓縮成形而形成的前述仿真成形品從因進入前述槽部的前述密封用樹脂材料硬化而形成於該槽部內的槽部填充構件分離而從前述壓縮成形模具取下的步驟；c)對於前述槽部填充有前述槽部填充構件的狀態的前述腔室內供給封止用樹脂材料將基板上的電子零件以壓縮成形來樹脂封止而形成封止成形品的步驟；d)將前述封止成形品從前述槽部填充構件分離而從前述壓縮成形模具取下的步
馬聚ο在上述壓縮成形方法中，前述密封用樹脂材料為硬化後具有滑動性者較理想。此外，在上述壓縮成形方法中，前述封止用樹脂材料是在樹脂混入有添加劑者，前述密封用樹脂材料是僅由前述樹脂構成或在該樹脂以比前述封止用樹脂材料少的比例混入有前述添加劑者較理想。[發明的效果]在本發明的壓縮成形模具及壓縮成形方法是藉由對腔室內供給密封用樹脂材料並壓縮成形而形成仿真成形品同時藉由槽部中的密封用樹脂材料形成槽部填充構件。槽部具有下方切除部，槽部填充構件無法直接脫模，故從腔室卸除仿真成形品時，仿真成形品與槽部填充構件分離。其結果，槽部填充構件殘留於形成於底面構件的上面的外周緣部全周的槽部中，藉此底面構件與框構件之間的間隙完全封閉。因此，之後對腔室內供給封止用樹脂材料將基板上的電子零件樹脂封止時，封止用樹脂材料不會浸入該間隙。因此，不會為了防止樹脂材料進入前述間隙而使用脫模膜或使用複雜的構成的壓縮成形模具。在密封用樹脂材料的硬化後將仿真成形品與槽部填充構件分離時，若此等在槽部內破斷，在之後的成形時封止用樹脂材料會進入至其破斷面，在封止成形品產生樹脂毛邊。 若將此封止成形品將樹脂側的面朝下載置於載置面則容易因樹脂毛邊折斷而有樹脂屑產生。此時，若事先在底面構件的上面設凹部，將對應於該凹部的凸部形成於封止成形品，在如上述載置封止成形品時，封止成形品藉由凸部支持，因此凸部而使樹脂毛邊不易接觸載置面。因此，可防止因樹脂毛邊折斷而有樹脂屑產生。做為密封用樹脂材料使用於硬化後具有滑動性者較理想。藉此，可阻塞框構件與底面構件之間的間隙並使底面構件對框構件良好地滑動。此外，在做為封止用樹脂材料使用使添加劑混入樹脂者的場合，做為在硬化後具有滑動性的密封用樹脂材料使用僅由該樹脂構成者或使用使少量的添加劑混入該樹脂者較理想。藉此，即使密封用樹脂材料硬化而成的槽部填充構件缺損，其碎片混入封止成形品，該碎片亦與封止用樹脂材料的含有物質為相同物，故對封止成形品的特性幾乎不會影響。
圖1是本發明的一實施形態的壓縮成形模具的剖面圖。圖2是說明本發明的一實施形態的壓縮成形方法的圖，(a)是密封用樹脂材料的成形前的壓縮成形模具的剖面圖，(b)是密封用樹脂材料的成形中的壓縮成形模具的剖面圖，(c)是密封用樹脂材料的成形後的壓縮成形模具的剖面圖，(d)是封止用樹脂材料的成形前的壓縮成形模具的剖面圖，(e)是封止用樹脂材料的成形中的壓縮成形模具的剖面圖， (f)是封止用樹脂材料的成形後的壓縮成形模具的剖面圖。圖3是說明槽部填充構件的破斷面的圖，(a)是破斷面全體位於比槽部的上部開口低的位置的場合的破斷面附近的擴大剖面圖，(b)是破斷面的中央位於比槽部的上部開口低的位置的場合的破斷面附近的擴大剖面圖，(c)是破斷面的緣部位於比槽部的上部開口低的位置的場合的破斷面附近的擴大剖面圖，(d)是破斷面全體位於比槽部的上部開口高的位置的場合的破斷面附近的擴大剖面圖。圖4是封止成形品的剖面圖。圖5是凹部及封止成形品的變形例的剖面圖。圖6是說明以往的壓縮成形模具的圖，(a)是成形前的剖面圖，(b)是成形中的剖面圖。圖7是說明使用脫模膜的以往的壓縮成形模具的圖，(a)是成形前的剖面圖，(b) 是成形中的剖面圖。圖8是說明使用分割的框構件的以往的壓縮成形模具的圖，(a)是框構件及底面構件的俯視圖，(b)是壓縮成形模具的剖面圖。圖9是使用分割的框構件的以往的壓縮成形模具的密封構件附近的擴大剖面圖。主要元件符號說明
10,50壓縮成形模具11、51 上模具
111基板固定機構12,52 下模具
13,53腔室14,54底面構件
141槽部142下方切除部
143凹部144底面構件的上面
145內周面146上部開口
15、55、58框構件20密封用樹脂材料
21仿真成形品22封止用樹脂材料
23封止成形品24槽部填充構件
231凸部232樹脂毛邊
25融解樹脂56脫模膜
57中間板59密封構件
60基板61電子零件
63仿真基板
具體實施例方式為進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段以及其功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的壓縮成形模具及壓縮成形方法的具體實施方式
、結構、特徵、步驟及其功效，詳細說明如後。以下，參照圖面針對本發明的一實施形態的壓縮成形模具及壓縮成形方法說明。本實施形態的壓縮成形模具10具備將裝著有半導體晶片等電子零件的基板以下面保持的上模具11、對向配置於此上模具11的下模具12 (參照圖1)。下模具12是由框構件15及可在此框構件15內上下動的底面構件14構成，以前述框構件15與前述底面構件 14包圍的空間成為腔室13。在上模具11的下面設有為了保持基板的基板固定機構111。基板固定機構111在本實施形態雖是以鉤將基板卡著於上模具11的機構，但為藉由將基板從上方吸引而吸著固定的機構等亦可。在底面構件14的上面的外周緣部涵蓋全周設有槽部141。因此，槽部141是存在於底面構件14與框構件15的滑動面。在槽部141的內周面145的下部形成有比前述底面構件14的上面的該槽部141的開口(以下稱為「上部開口 146」)更往內周側凹入的下方切除部142。藉此，可防止從腔室13浸入槽部141並在該處硬化的樹脂材料(後述的槽部填充構件24)往腔室13側穿透。另外，下方切除部142要設於槽部141的內周面145的上端以外的位置即可，例如設於內周面145的中央部亦可。此外，下方切除部142並不限於如圖1所示的凹形狀者，為使槽部141的內周面145傾斜為逆錐狀者等亦可。在前述底面構件14的上面設有凹部143。凹部143的深度是設定為比因浸入槽部 141的上部開口 146附近的封止用樹脂材料而產生的樹脂毛邊的突出高度大。關於樹脂毛邊或其突出高度的詳細雖是後述，但樹脂毛邊的突出高度可藉由實際進行成形測試來確認。其次，針對使用壓縮成形模具10的壓縮成形方法說明(參照圖2~)。首先，將壓縮成形模具10分離，將沒有裝著電子零件的仿真基板63以基板固定機構111固定於上模具
611的下面(參照圖2(a))。同時，對腔室13內供給密封用樹脂材料20。做為密封用樹脂材料20，使用硬化後的滑動性或脫模性優良者較理想。密封用樹脂材料20在對腔室13的供給時為粉末狀或液狀皆可，但在粉末狀的場合是在腔室13內使融解為液狀。其次，如圖2 (b)所示使框構件15及底面構件14上升，使框構件15的上面密著於仿真基板63的下面且將腔室13以密封用樹脂材料20填滿。在此狀態下，藉由底面構件14 壓縮密封用樹脂材料20同時以既定溫度維持既定時間，使密封用樹脂材料20硬化。藉此， 形成由仿真基板63與硬化後的密封用樹脂材料20構成的仿真成形品21。此時，密封用樹脂材料20是進入槽部141，在將框構件15及底面構件14之間的間隙完全填滿的狀態下硬化。藉此，在槽部141內形成槽部填充構件M。密封用樹脂材料20硬化後，在以基板固定機構111將仿真成形品21固定於上模具11的狀態下使下模具12下降，將仿真成形品21從腔室13卸除(參照圖2(c))。此時， 因在槽部141之中密封用樹脂材料20硬化而形成的槽部填充構件M是從仿真成形品21 扯斷並分離，殘留於槽部141。藉此，腔室13成為槽部141藉由槽部填充構件M阻塞的狀態。之後，使上模具11的基板固定機構111動作解除仿真成形品21的固定，將仿真成形品 21從上模具11卸除。其次，如圖2(d)所示，在上模具11的下面將裝著有電子零件61的基板60以基板固定機構111固定為電子零件裝著面朝向下模具12。此外，同樣如圖2(d)所示，在於槽部 141有槽部填充構件M殘留的狀態下對腔室13供給封止用樹脂材料22。封止用樹脂材料 22是將電子零件61樹脂封止的樹脂，為例如環氧樹脂。封止用樹脂材料22亦與密封用樹脂材料20同樣在對腔室13的供給時為粉末狀或液狀皆可，但在粉末狀的場合是在腔室13 內使融解為液狀。其次，如圖2(e)所示使框構件15及底面構件14上升使框構件15的上面密著於基板60的下面且使電子零件61浸漬於腔室13內的封止用樹脂材料22中。在此狀態下， 以底面構件14壓縮封止用樹脂材料22。此時，由於槽部141是以槽部填充構件24填滿，故封止用樹脂材料22不會進入槽部141的深處。但隨著槽部填充構件M的上面即破斷面的位置不同，封止用樹脂材料22可能進入比槽部141的上部開口 146下方。例如，在圖3(a) 所示槽部填充構件M的破斷面全體位於比槽部141的上部開口 146(底面構件14的上面 144)低的位置的場合，封止用樹脂材料22會從上部開口 146進入至下方的破斷面。此外， 在如圖3(b)、(c)所示槽部填充構件M的一部分(中央部或周緣部)位於比槽部141的上部開口 146低的位置的場合，封止用樹脂材料22亦可能進入比槽部141的上部開口 146下方。另外，在如圖3(d)所示槽部填充構件M的破斷面全體位於比槽部141的上部開口 146 高的位置的場合，封止用樹脂材料22不會進入槽部141。接著，將如圖2(e)所示的狀態以既定溫度維持既定時間使封止用樹脂材料22硬化。藉此，形成電子零件61以封止用樹脂材料22樹脂封止的封止成形品23。封止用樹脂材料22硬化後，在以基板固定機構111將封止成形品23固定於上模具11的狀態下使下模具12下降，將封止成形品23從腔室13卸除。此時，槽部141之中的槽部填充構件M從封止成形品23分離，殘留於槽部141。其後，使基板固定機構111動作解除封止成形品23的固定，將封止成形品23從上模具11卸下(參照圖2(f))。在取出的封止成形品23的樹脂側的面的中央部是如圖4所示形成有比周緣部隆起的部分(凸部231)。此凸部231是底面構件14的凹部143的形狀轉印於封止用樹脂材料22而形成者。另外，圖中的虛線是顯示封止成形品23的對應於底面構件14的上面144 的面。此外，在如圖3(a)、(b)、(c)所示封止用樹脂材料22進入比槽部141的上部開口 146 下方的場合，在與凸部231的突出方向相同方向形成樹脂毛邊232。在此，凸部231的高度是對應於凹部143的深度，且凹部143的深度是如上述設定為比樹脂毛邊232的突出高度更深，故凸部231的高度比樹脂毛邊232的突出高度更高。亦即，樹脂毛邊232的前端不會比凸部231更往下方突出。藉此，在將封止成形品23將樹脂側的面朝下載置於載置面時， 樹脂毛邊232不會接觸載置面。因此，可防止樹脂毛邊232折斷而產生樹脂屑。若將本實施形態的壓縮成形方法與使用脫模膜的以往的壓縮成形方法比較，在使用脫模膜的以往的壓縮成形方法若使底面構件的衝程增大，在脫模膜便容易產生縐折或破裂。因此，不適於較厚的半導體封裝(例如內藏有控制大電流的功率電晶體的厚度5mm程度的半導體封裝)的製造。相對於此，在本實施形態的壓縮成形方法由於不使用脫模膜，故上述麻煩不會產生。因此，除了厚度Imm程度的一般的半導體封裝的製造當然適合外，亦適於厚度5mm以上的較厚的半導體封裝的製造。另外，上述實施形態是一例，顯然可依本發明的主旨適當進行變形或修正。例如， 在底面構件14的上面設置的凹部143如圖5所示為多個亦可。在此場合，亦藉由形成於封止成形品23的凸部231產生防止樹脂毛邊232的折斷的效果。此外，在此場合，可使封止用樹脂材料22的使用量比上述實施形態的封止成形品23減少。一般做為電子零件的封止用樹脂材料是使用於樹脂將添加劑以高比例(例如 70 90%)混入者，但做為密封用樹脂材料僅使用於封止用樹脂材料使用的樹脂亦可。此外，做為密封用樹脂材料，使用於前述樹脂以少比例(例如5%以下的比例)使添加劑混入
者亦可。具體而言，例如，在做為封止用樹脂材料而使用混入有添加劑的環氧系的樹脂的場合，做為密封用樹脂材料可使用於該環氧系的樹脂不混入添加劑的樹脂材料(不含添加劑的封止用樹脂材料)。或者，在做為封止用樹脂材料而使用環氧系的樹脂的場合，做為密封用樹脂材料可使用環氧樹脂(基本樹脂)。做為密封用樹脂材料，使用與包含於封止用樹脂材料的樹脂相異者(例如氟系的密封劑等)亦可。由於樹脂毛邊232的突出高度最大也只有槽部141的深度，故將凹部143的深度設定為槽部141的深度以上亦可。在此場合，可不進行成形測試便設定凹部143的深度。壓縮成形模具10為金屬制的模具(金屬模具)或金屬制以外的模具(例如樹脂模具或陶瓷模具)皆可。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的方法及技術內容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
權利要求
1.一種壓縮成形模具，具備上模具、對向配置於此上模具的由框構件及可在此框構件內上下動的底面構件構成的下模具，用於將保持於前述上模具的基板上的電子零件藉由對以前述下模具的前述框構件與前述底面構件包圍的腔室內供給的樹脂材料的壓縮成形而樹脂封止，其特徵在於前述底面構件具有在其上面的外周緣部涵蓋全周設置的槽部，在前述槽部的內周面形成有比前述底面構件的上面的該槽部的開口更往內周側凹設的下方切除部。
2.如權利要求1所述的壓縮成形模具，其特徵在於其中，在前述底面構件的上面形成有1或多個的凹部。
3.—種壓縮成形方法，是使用壓縮成形模具將裝著於基板的電子零件以壓縮成形來樹脂封止，該壓縮成形模具具備上模具、對向配置於此上模具的由框構件及可在此框構件內上下動的底面構件構成的下模具，用於將保持於前述上模具的基板上的電子零件藉由對以前述下模具的前述框構件與前述底面構件包圍的腔室內供給的樹脂材料的壓縮成形而樹脂封止，前述底面構件具有在其上面的外周緣部涵蓋全周設置的槽部，在前述槽部的內周面形成有比前述底面構件的上面的該槽部的開口更往內周側凹設的下方切除部，其特徵在於具有a)對前述腔室內供給密封用樹脂材料並壓縮成形而形成仿真成形品的步驟；b)將前述密封用樹脂材料壓縮成形而形成的前述仿真成形品從因進入前述槽部的前述密封用樹脂材料硬化而形成於該槽部內的槽部填充構件分離而從前述壓縮成形模具取下的步驟；c)對於前述槽部填充有前述槽部填充構件的狀態的前述腔室內供給封止用樹脂材料將基板上的電子零件以壓縮成形來樹脂封止而形成封止成形品的步驟；d)將前述封止成形品從前述槽部填充構件分離而從前述壓縮成形模具取下的步驟。
4.如權利要求3所述的壓縮成形方法，其特徵在於其中，使用於前述底面構件的上面形成有1或多個的凹部的壓縮成形模具。
5.如權利要求3或4所述的壓縮成形方法，其特徵在於其中，前述密封用樹脂材料為硬化後具有滑動性者。
6.如權利要求3或4所述的壓縮成形方法，其特徵在於其中，前述封止用樹脂材料是在樹脂混入有添加劑者，前述密封用樹脂材料是僅由前述樹脂構成或在該樹脂以比前述封止用樹脂材料少的比例混入有前述添加劑者。
7.如權利要求5所述的壓縮成形方法，其特徵在於其中，前述封止用樹脂材料是在樹脂混入有添加劑者，前述密封用樹脂材料是僅由前述樹脂構成或在該樹脂以比前述封止用樹脂材料少的比例混入有前述添加劑者。
全文摘要
本發明是有關於壓縮成形模具及壓縮成形方法，具體的，提供不使用脫模膜而可進行壓縮成形且具有簡單的構成的壓縮成形模具及使用該壓縮成形模具的壓縮成形方法。以密封用樹脂材料形成仿真成形品與槽部填充構件。槽部具有下方切除部，槽部填充構件不能直接脫模，故從腔室將仿真成形品卸除時，仿真成形品與槽部填充構件分離。其結果，槽部填充構件殘留於形成於底面構件的上面的外周緣部的槽部，底面構件及框構件之間的間隙完全阻塞。因此，之後對腔室內供給封止用樹脂材料將基板上的電子零件樹脂封止時，封止用樹脂材料不會進入該間隙。
文檔編號B29C43/36GK102529002SQ201110276559
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月13日 優先權日2010年9月16日
發明者高丈明 申請人:東和株式會社