JP2000068416A

JP2000068416A - 半導体封止成形方法及び装置

Info

Publication number: JP2000068416A
Application number: JP23421498A
Authority: JP
Inventors: Hideo Ito; 英雄伊藤; Fuminari Yoshizumi; 文成吉住; Katsunori Minami; 勝則南; Eisaku Suzuki; 栄作鈴木; Kenji Hayakawa; 憲司早川
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd; Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd; Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2000-03-03
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP3436490B2

Abstract

(57)【要約】【課題】成形サイクルが短く、硬化廃棄物の量が少な
く、硬化した封止材料中の微小ボイドが少ない半導体封
止成形方法、及び、該成形方法の実施に有用であり、全
高が低く在来のクリーンルーム内への設置が容易な半導
体封止成形装置を提供する。【解決手段】半導体が接合され、ワイヤボンディングさ
れたリードフレーム又は半導体が接合されたリード線を
インサートとして固定し、これをエポキシ樹脂封止材料
にて封止する成形方法において、射出ユニットに、粉末
状又は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料を供給し、スクリ
ュー機構で均一混練・溶融し、スクリュー又はプランジ
ャでキャビティ内に射出し、射出された前記封止材料を
硬化させることにより半導体を封止する半導体封止成形
方法であって、射出ユニットとして、スクリュー有効長
Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が８〜１２であるス
クリューを使用することを特徴とする半導体封止成形方
法、及び、半導体封止成形装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止成形方
法及び装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、成形
サイクルが短く生産性に優れ、硬化廃棄物の量が少な
く、硬化したエポキシ樹脂封止材料中の微小ボイドが少
ない半導体封止成形方法、及び、該成形方法の実施に有
用であり、しかも全高が低く在来のクリーンルーム内へ
の設置が容易な半導体封止成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣ、ＬＳＩ、ディスクリート等の半導
体の封止には、従来よりエポキシ樹脂封止材料のトラン
スファ成形が、低コスト、高信頼性及び生産性に適した
方法として用いられている。トランスファ成形では、エ
ポキシ樹脂封止材料をタブレット状に賦形してから、金
型内のポットに投入し、加熱溶融させながらプランジャ
で加圧することにより、金型キャビティ内に移送し、硬
化させる。

【０００３】しかしながら、この成形方法では、エポキ
シ樹脂封止材料をタブレット状に賦形することが前提と
なるために、賦形の工程が必要である。成形される半導
体パッケージの形状・大きさにより必要なタブレットの
形状は種々異なるので、賦形のための金型も多数必要で
ある。また、成形毎にタブレットの投入と熱溶融が必要
であるために、成形サイクルを一定時間以下に短縮でき
ない。更に、ポットに投入されたエポキシ樹脂封止材料
が、金型内を流動してキャビティ内に到達する迄の流路
であるランナー部や、ポット内で残りのカル部が完全に
硬化してしまうために、必要とする半導体パッケージ部
以外に多量の硬化廃棄物が発生する等の問題があり、こ
れらの点から低コスト化、大量生産性に限界がある。

【０００４】一方、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂成
形材料の成形方法として、射出成形システムの検討が従
来より行われてきた。射出成形においては、エポキシ樹
脂成形材料は、射出成形機内に粉末状又は顆粒状にて供
給され、シリンダー内で溶融状態を保ったままスクリュ
ーにより金型に射出される。このため、タブレット状に
賦形する工程が不要であり、賦形のための装置・時間を
省略することができる。また、溶融状態で射出するため
に、トランスファ成形のようにタブレット径及び重量の
制約がなく、種々の半導体パッケージに容易に適用する
ことができる。更に、連続生産が可能であり、均一溶融
状態となり低粘度化した成形材料が金型に射出されるた
めに、硬化時間がトランスファ成形に比べ短縮され、流
路であるランナー部やスプルー部を少なくすることがで
きる等、大量生産に適した方法である。

【０００５】しかしながら、従来エポキシ樹脂封止材料
の成形方法として、射出成形は実用化されていなかっ
た。その理由としては、従来のエポキシ樹脂封止材料
は、７０〜１１０℃に加熱されたシリンダー内での溶融
状態では、エポキシ樹脂封止材料中の樹脂の硬化反応の
進行によって粘度が増大し、５〜１０分間で流動性を失
う性質を有しており、溶融したエポキシ樹脂封止材料の
熱安定性が著しく低いためである。このために、低圧で
の射出成形は不可能であり、高圧での射出成形を必要と
し、その結果半導体上のボンディングワイヤの変形や切
断、あるいはダイオード等では内部素子への加圧による
電気性能の低下等、得られる半導体パッケージの信頼性
を著しく損なう結果となった。また、金型の掃除等のた
めに成形を一定時間中断する場合には、エポキシ樹脂封
止材料はシリンダー内で硬化し、再度の射出が不可能と
なるために、連続生産にも支障をきたしてしまうという
問題もあった。

【０００６】熱硬化性樹脂射出成形機の射出ユニット内
のスクリュー形状は、各成形機メーカーにより種々異な
るが、スクリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／
Ｄ）は、均一な可塑化溶融、シリンダーの温調ゾーンの
構成と長さのバランス、計量ストローク等の関係より、
一般的にはＬ／Ｄ＝１４〜１８である。このために、材
料をキャビティ内に射出して硬化させる金型、その金型
を開閉する型締め機構を含んだ装置全体の寸法は、竪型
締め・竪射出の全高として３,０００mmを超えるのが普
通である。竪射出の場合、成形メーカーの天井高さは２
階まで吹き抜けの場合が多い。しかしながら、半導体成
形の場合は、半導体の保護の観点から環境が重視され、
恒温・恒湿・クリーン化が求められるので、全室クリー
ンルームとなっている。そのために、成形装置の設置ス
ペースには制約があり、トランスファ成形装置の全高は
全て３,０００mm以下となっている。射出成形装置の場
合は、特に射出ユニットの長さにより成形装置の全高が
高くなり、クリーンルーム内に設置できないという問題
が生じていた。

【０００７】封止材料投入から射出までの射出ユニット
の構成は、一般的な熱硬化性樹脂の場合、シリンダ及び
水冷回路を有するシリンダ取り付け部に区分されてい
る。シリンダ取り付け部の材質は鋳物が多く、単純な機
械加工を行った材料投入口の表面粗さは、通常５０〜１
００μｍＲaであり、仕上げ加工を行っても１２.５〜２
５μｍＲaである。シリンダの材質は熱処理された特殊
鋼材が多く、シリンダに設けられた材料流入部の表面粗
さは３.２〜２５μｍＲaである。また、投入口と流入部
の接続部には、段差が生じている場合が多い。このよう
な表面粗さでかつ組立時に段差が生じていると、熱可塑
性樹脂のペレット状成形コンパウンドの場合は材料投入
箇所での流動性に問題は発生しにくいが、粉末状又は顆
粒状で供給されるエポキシ樹脂封止材料の場合は流動性
が悪く、投入口及び流入部でブリッジが発生し、計量バ
ラツキや、ひいては材料が供給されない等の問題が発生
しやすい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、成形サイク
ルが短く生産性に優れ、硬化廃棄物の量が少なく、硬化
したエポキシ樹脂封止材料中の微小ボイドが少ない半導
体封止成形方法、及び、該成形方法の実施に有用であ
り、しかも全高が低く在来のクリーンルーム内への設置
が容易な半導体封止成形装置を提供することを目的とし
てなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、射出ユニットと
してスクリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／
Ｄ）が８〜１２であるスクリューを使用することによ
り、粉末状又は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料による封
止成形を円滑に行うことができ、さらに、スクリュー有
効長を２５０〜４００mmとし、射出ユニット内の材料投
入口及び流入部の表面粗さを０.４０〜６.３μｍＲaと
し、投入口と流入部の接続部分に段差のない形状とする
ことにより、一層効率的に封止成形を行い得ることを見
いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明は、（１）半導体が接合され、ワイヤ
ボンディングされたリードフレーム又は半導体が接合さ
れたリード線をインサートとして固定し、これをエポキ
シ樹脂封止材料にて封止する成形方法において、射出ユ
ニットに、粉末状又は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料を
供給し、スクリュー機構で均一混練・溶融し、スクリュ
ー又はプランジャでキャビティ内に射出し、射出された
前記封止材料を硬化させることにより半導体を封止する
半導体封止成形方法であって、射出ユニットとして、ス
クリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が８
〜１２であるスクリューを使用することを特徴とする半
導体封止成形方法、（２）半導体が接合され、ワイヤボ
ンディングされたリードフレーム又は半導体が接合され
たリード線をインサートとして固定し、これをエポキシ
樹脂封止材料にて封止する成形装置において、粉末状又
は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料を供給し、スクリュー
機構で均一混練・溶融し、スクリュー又はプランジャで
キャビティ内に射出する射出ユニットを有し、射出され
た前記封止材料を硬化させることにより半導体を封止す
る半導体封止成形装置であって、射出ユニット内のスク
リューが、スクリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比
（Ｌ／Ｄ）が８〜１２であることを特徴とする半導体封
止成形装置、（３）スクリュー有効長Ｌが２５０〜４０
０mmである第(２)項記載の半導体封止成形装置、及び、
（４）射出ユニット内の材料投入部において、投入口及
び流入部の表面粗さがいずれも０.４０〜６.３μｍＲa
であり、かつ投入口と流入部の接続部に段差がない形状
である第(２)項記載の半導体封止成形装置、を提供する
ものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体封止成形方法は、
半導体が接合され、ワイヤボンディングされたリードフ
レーム又は半導体が接合されたリード線をインサートと
して固定し、これをエポキシ樹脂封止材料にて封止する
成形方法において、射出ユニットに、粉末状又は顆粒状
のエポキシ樹脂封止材料を供給し、スクリュー機構で均
一混練・溶融し、スクリュー又はプランジャでキャビテ
ィ内に射出し、射出された前記封止材料を硬化させるこ
とにより半導体を封止する半導体封止成形方法であっ
て、射出ユニットとして、スクリュー有効長Ｌとスクリ
ュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が８〜１２であるスクリューを
使用するものである。本発明の半導体封止成形装置は、
半導体が接合され、ワイヤボンディングされたリードフ
レーム又は半導体が接合されたリード線をインサートと
して固定し、これをエポキシ樹脂封止材料にて封止する
成形装置において、粉末状又は顆粒状のエポキシ樹脂封
止材料を供給し、スクリュー機構で均一混練・溶融し、
スクリュー又はプランジャでキャビティ内に射出する射
出ユニットを有し、射出された前記封止材料を硬化させ
ることにより半導体を封止する半導体封止成形装置であ
って、射出ユニット内のスクリューが、スクリュー有効
長Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が８〜１２である
ものである。

【００１１】図１は、本発明の半導体封止成形装置の一
態様の概略正面図であり、図２は、その成形要部の概略
平面図であり、図３は、その射出ユニットの要部断面図
である。図１に示す態様の半導体封止成形装置は、半導
体が接合され、ワイヤボンディングされたリードフレー
ムを封止する成形装置であり、射出ユニット１、スクリ
ューコンプリート２、駆動部３、成形金型４及び型締め
ユニット５を有する。図１及び図２に示されるように、
その成形要部は、半導体が接合され、ワイヤボンディン
グされたリードフレームを収納し、次工程へ移送するイ
ンマガジン６、移送されたリードフレームを整列・金型
へ搬送するフレームシュータ７、粉末状又は顆粒状で供
給されるエポキシ樹脂封止材料を混練・溶融しキャビテ
ィ内に射出する射出ユニット１、リードフレームをイン
サートとして半導体を封止成形する成形金型４、成形金
型を開閉する型締めユニット５、成形金型のキャビティ
表面をクリーニングするクリーニングユニット８、成形
されたリードフレームとランナー・ゲートを分離するゲ
ートブレイク９、成形されたリードフレームを搬送・集
積するアウトカセット１０で構成されている。半導体が
接合されたリード線を封止する成形装置も、図１に示す
成形装置と実質的に同じである。

【００１２】本発明装置において、射出ユニット１のス
クリューコンプリート２は、図３に示すような構成を有
する。即ち、シリンダ１１、ネジで連結されるノズルチ
ップ１２、シリンダの温調を行う温調ジャケット１３、
エポキシ樹脂封止材料の移送・混練・溶融を行うスクリ
ュー１４、水冷回路を有するシリンダ取り付け部１５を
有し、シリンダ取り付け部には材料投入口１６、シリン
ダには材料流入部１７が形成されている。粉末状又は顆
粒状のエポキシ樹脂封止材料は、材料投入口１６から投
入され、材料流入部１７を経由して、シリンダ１１内に
供給される。スクリュー１４は、回転しながら後退し所
定量の材料計量を行い、材料を前方へ移送する。このと
き、スクリュー回転による内部摩擦熱及び温調ジャケッ
ト１３からの外部加熱により、エポキシ樹脂封止材料
は、可塑化混練・溶融圧縮されながら前方へ移送され、
低粘度化された状態で、ノズルチップ１２に蓄積され
る。その後、スクリュー１４の前進によってキャビティ
内に射出され、所定の硬化時間を経たのち、型開き・突
き出しすることにより、半導体の封止成形を完了する。

【００１３】本発明方法において使用するエポキシ樹脂
封止材料は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂系硬化剤、
硬化促進剤、無機質充填材を必須成分として含有するも
のであることが好ましく、その組成は特開平８−６７７
４１号公報、特開平８−６７７４２号公報、特開平８−
６７７４５号公報に示されており、その形状は粉末状又
は顆粒状であり、トランスファ成形の場合のようにタブ
レットに賦形する必要はない。そして、射出ユニットの
シリンダ内での熱安定性が良好であり、キャビティ内で
流動性が特に良好で、速やかに硬化するものであること
が好ましい。

【００１４】本発明において使用する射出ユニットに特
に制限はなく、例えば、スクリューインライン式、プラ
ンジャ式、スクリュープランジャ式等を挙げることがで
きる。これらの中で、スクリューインライン式の射出ユ
ニットを特に好適に使用することができる。材料供給か
ら射出に至るまでの射出ユニット内の工程は、材料供給
・計量・混練・圧縮・溶融・射出となっており、特に可
塑化部分である混練・圧縮・溶融部がスクリューインラ
イン式である場合は、半導体の封止成形において、最も
重要視されるボイドを少なくすることができる。スクリ
ューにより射出ユニット前方に押し出され計量されたエ
ポキシ樹脂封止材料に一定の圧力を加えることにより、
スクリューは回転しながら後退し、その際、材料の可塑
化と均一混練が行われる。さらに、スクリューの後側か
ら加圧するこの圧力を調整することにより、樹脂に含ま
れている揮発分や空気を材料投入口側に逃がすことがで
きる。また、溶融後の射出は、スクリュー、プランジャ
等を用いることができるが、構造の簡単さ、取り扱いの
容易さ、射出ユニットの省スペース化等の点から、スク
リューインライン式であることが好ましい。本発明方法
においては、射出ユニットを使用するので、従来方式の
トランスファ成形における可塑化工程であるタブレット
の高周波プレヒータを使用した予熱及び金型ポット内で
の予熱に比較し、均一溶融性に優れ、樹脂粘度の低下に
伴う流動性の向上、材料の流路であるスプルー、ランナ
ー等の短小化による硬化廃棄物の削減、硬化時間の短縮
等、生産性の向上及びボイドの減少に代表される品質の
向上の点で優れている。

【００１５】従来のトランスファ成形装置は、半導体が
接合され、ワイヤボンディングされたリードフレーム又
は半導体が接合されたリード線をインサートとして封止
成形するための成形金型、成形金型を開閉するための型
締めユニット、材料を供給するタブレット供給装置、タ
ブレットを加圧するプランジャ機構、リードフレーム又
はリード線及びタブレットの集積・整列・搬送を行うイ
ンローダユニット、金型分割面のバリ・汚れ等を清掃す
るクリーニングユニット、成形物の取り出し・カルラン
ナーと成形品の分離を行うゲートブレイクユニット、分
離後のリードフレーム又はリード線を搬送・集積するア
ンローダで構成されるのが一般的である。本発明の半導
体封止成形装置は、従来のトランスファ成形システムの
中で、タブレット供給装置の代わりに、粉末状又は顆粒
状のエポキシ樹脂封止材料を、空輸方式、カセット方式
等の材料供給装置で供給し、更に、キャビティ内にタブ
レットを予備加熱して移送するプランジャ機構の代わり
に、材料を均一混練し溶融した状態で射出する射出ユニ
ットで構成されている。

【００１６】本発明の半導体封止成形装置によれば、エ
ポキシ樹脂封止材料の供給から成形までの形態が粉末状
又は顆粒状であり、射出ユニットにより、エポキシ樹脂
封止材料を供給し、スクリュー機構で均一混練・溶融
し、射出するので、タブレットの賦形が不要であり、材
料の流動性の向上や硬化廃棄物の削減が可能となる。更
に、硬化時間の短縮、ボイドの低減等の生産性・品質の
向上において優れている。

【００１７】本発明の半導体封止成形装置においては、
金型として、スプルーレス金型を使用することができ
る。即ち、金型のスプルー部の温度を、エポキシ樹脂封
止材料の硬化が起こり難い温度、つまりシリンダ内の温
度とほぼ同等か、エポキシ樹脂封止材料の溶融粘度によ
っては硬化が進行する温度よりやや低い温度にコントロ
ールすることにより、成形品を取り出した後に、次のサ
イクルでスプルー部の未硬化のエポキシ樹脂封止材料を
キャビティ内へ射出して成形することができる。この方
式を実施することにより、通常の成形方式より、更に硬
化廃棄物の量を大きく低減することができる。

【００１８】本発明装置において、射出ユニット内のス
クリューは、スクリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比
（Ｌ／Ｄ）が８〜１２であり、より好ましくは（Ｌ／
Ｄ）が９〜１１である。可塑化工程に要求される射出ユ
ニットの機能のうち、成形されるエポキシ樹脂封止材料
の溶融特性により、スクリューの可塑化性能、即ちスク
リュー形状が決定される。一般的には、この性能を判断
する形状の特徴として、スクリューの有効長Ｌとスクリ
ュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）、スクリューのネジ溝ピッチＰ
とスクリュー径Ｄの比（Ｐ／Ｄ）、スクリューの材料供
給部のネジ溝面積と計量部のネジ溝面積の比である圧縮
比等がある。本発明装置において、射出ユニット内のス
クリューは、（Ｐ／Ｄ）及び圧縮比については特に制限
はなく、一般的な熱硬化性樹脂射出成形機のスクリュー
と同等とすることができる。（Ｌ／Ｄ）が８未満である
と、エポキシ樹脂封止材料に対する可塑化能力が不足
し、封止材料の溶融が不均一となるおそれがある。（Ｌ
／Ｄ）が１２を超えると、成形装置の全高が高くなりす
ぎるおそれがある。

【００１９】スクリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比
（Ｌ／Ｄ）が大きく、材料供給部の長さが大きければ、
可塑化能力が高く、混練状態も向上するので、通常は
（Ｌ／Ｄ）は１４〜１８程度に設定されている。材料の
計量の段階では、スクリューが回転しながら後退し、材
料の可塑化が行われるが、（Ｌ／Ｄ）が小さすぎる場合
は、材料の可塑化に必要なスクリュー長さが短く、スク
リューが後退するとき、シリンダの温度制御ゾーンに対
するスクリューの位置関係が常に変化し、溶融温度バラ
ツキや混練状態のバラツキが発生しやすい。本発明装置
においては、（Ｌ／Ｄ）を８〜１２と従来より小さくす
ることにより、スクリュー有効長Ｌも短くすることが可
能となる。本発明装置においては、スクリュー有効長Ｌ
は２５０〜４００mmであることが好ましく、２８０〜３
５０mmであることがより好ましい。スクリュー有効長Ｌ
を２５０〜４００mmとすることにより、エポキシ樹脂封
止材料に対する十分な可塑化能力を維持したまま、成形
装置全体の高さを３,０００mm以下として、在来のクリ
ーンルーム内への設置が可能となる。

【００２０】本発明の半導体封止成形装置においては、
射出ユニット内の材料投入部における投入口及び流入部
の表面粗さがいずれも０.４０〜６.３μｍＲaであるこ
とが好ましく、１.６０〜４.０μｍＲaであることがよ
り好ましい。また、投入口と流入部の接続部に段差がな
い形状であることが好ましい。射出ユニット部のシリン
ダ構成は、水冷回路を有するシリンダ取り付け部及びシ
リンダに区分され、図３に示されるように、水冷回路を
有するシリンダ取り付け部には材料投入口１６が、シリ
ンダには材料流入部１７が形成されている。粉末状又は
顆粒状のエポキシ樹脂封止材料は、空輸、カセット等に
より、材料投入口から投入される。投入口の壁面が水平
面となす角度は、粉末状又は顆粒状のエポキシ樹脂封止
材料の流動特性の指標である安息角より大きいことが好
ましいが、シリンダ取り付け部と射出ユニットの駆動機
構部との位置関係より、安息角より大きい角度とするこ
とが困難な場合が多く、通常は４５度程度である。この
程度の角度では、熱可塑性樹脂成形機の材料投入部で一
般的な表面粗さ、即ち３.２〜１００μｍＲaであると、
粉末状又は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料は流動性が悪
いため、投入口又は流入部で材料のブリッジが発生し、
計量バラツキ、計量時間のバラツキ及び材料供給不足等
の問題が発生し、連続運転が困難となるおそれがある。
本発明装置においては、投入口及び流入部の表面粗さを
０.４０〜６.３μｍＲaとし、特に水冷回路を有するシ
リンダ取り付け部の流入部を１.６〜６.３μｍＲaに加
工し、かつ投入口と流入部の接続部に段差がない形状と
することにより、エポキシ樹脂封止材料のブリッジの発
生を防止し、粉末状又は顆粒状の材料の連続供給性及び
連続生産性に優れた封止成形が可能となる。投入口及び
流入部の表面粗さは０.４０μｍＲaであれば、粉末状又
は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料を十分に安定して供給
することができ、表面粗さを０.４０μｍＲa未満とする
ことは通常は不必要であり、いたずらに加工コストが高
くなるのみである。投入口及び流入部の表面粗さが６.
３μｍＲaを超えると、粉末状又は顆粒状のエポキシ樹
脂封止材料にブリッジが発生し、供給が不安定となるお
それがある。

【００２１】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、実施例及び比較例におい
て、封止成形品等の評価は下記の方法により行った。（１）材料圧縮率水中置換法にてトランスファ成形ではタブレット、射出
成形では射出物の見掛け比重を測定し、硬化物（成形
品）の真比重に対する比率を％で示す。材料圧縮率が小
さいことは、成形されたタブレット又は射出成形品の圧
縮比が小さく、空気等を多く含み、成形品中に微小ボイ
ドを多く含むことを意味する。（２）充填性成形品５０個について、倍率１０倍の実体顕微鏡を用い
て、表面の未充填箇所の有無を観察する。（３）バリ成形品５０個について、リードフレームのタイバ部のバ
リ伸び程度を観察する。（４）内部ボイド成形品５０個について、超音波を照射して直径０.５mm
以上の大きさの内部ボイドを観察する。（５）微少ボイド倍率１,０００倍の電子顕微鏡を用いて、ＩＣ素子が接
合されている面の破断面のボイドの多さの程度を観察す
る。（６）ワイヤスイープ成形品に軟Ｘ線を照射して、ボンディングワイヤ（直径
３０μｍ，長さ３.２mmのセミハード金線）の流れ（変
形）量を測定し、ＩＣ素子端面とリード端子のボンディ
ング間の距離に対する最大ワイヤ流れ量の比率を％で示
す。（７）硬化廃棄物カル及びスプルーとランナー部の廃棄物量が、全封止材
料に占める割合を重量％で示す。実施例１図１、図２及び図３に示す本発明の半導体封止成形装置
を用いて、エポキシ樹脂封止材料による半導体の封止成
形を行った。射出ユニットのスクリューの有効長Ｌは３
００mm、スクリュー径Ｄは３０mmであり、（Ｌ／Ｄ）は
１０である。また、材料投入部において、投入口及び流
入部の表面粗さは、いずれも３.２μｍＲaである。エポ
キシ樹脂封止材料としては、住友ベークライト(株)製ス
ミコン「ＥＭＥ−Ｊ００１」を使用した。シリンダ設定
温度８３℃、射出圧力１,３００kgf／cm²、射出速度５
〜１０mm／秒、金型温度１８０℃に設定し、スプルーレ
ス成形を行った。金型は、８キャビティ／１フレーム
で、４フレームの３２個取りとした。ＩＣ素子（６４ｐ
ＱＦＰ）を接合し、金線ボンディングされた銅製リード
フレームを金型にセットし、成形サイクル８７秒で全自
動成形した。射出ユニットより射出されたエポキシ樹脂
封止材料及び封止された成形品について、評価を行っ
た。材料圧縮率は９６〜９８％であり、５０個の成形品
について、未充填箇所、タイバ部のバリ伸び、内部ボイ
ドは認められなかった、また、微小ボイドは少なく、ワ
イヤスイープは５％以下であり、硬化廃棄物量は３４重
量％であった。比較例１実施例１と同じ材料を用いて、従来から実施されている
タブレットを使用したマルチ・トランスファ成形システ
ムにより、成形サイクル１０５秒で、半導体の封止成形
を行った。材料圧縮率は９２〜９４％であり、５０個の
成形品について、未充填箇所、タイバ部のバリ伸び、内
部ボイドは認められなかった、また、微小ボイドが多数
あり、ワイヤスイープは５％以下であり、硬化廃棄物量
は４２重量％であった。実施例１及び比較例１の結果
を、第１表に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】第１表に見られるように、本発明方法及び
装置を用いて成形した実施例１は、従来のマルチ・トラ
ンスファ成形による比較例１に比べて、充填性、バリ、
内部ボイド及びワイヤスイープに関しては差がないが、
材料圧縮率が高く、微小ボイドが少ない点で優れてい
る。また、成形サイクルが短く、硬化廃棄物の割合が少
ないことから、生産性及び経済性にも優れていることが
分かる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の半導体封止成形方法及び装置に
よれば、射出ユニットを使用して、エポキシ樹脂封止材
料の供給から成形までを、粉末状又は顆粒状のエポキシ
樹脂封止材料を供給し、スクリュー機構で均一混練・溶
融し、射出するので、従来のトランスファ成形のような
タブレットの賦形が不要であり、エポキシ樹脂封止材料
の粘度低下による流動性向上や、硬化廃棄物の削減が可
能であり、更には硬化時間、充填時間、予熱時間の短縮
によるサイクル短縮及び微小ボイドの低減等の生産性・
品質面において優れた半導体封止成形を行うことができ
る。また、スクリュー形状及び粉末状又は顆粒状の材料
を投入する部位を、従来の概念にとらわれずに検討した
ことにより、均一混練・溶融が可能となり、連続成形性
に優れた半導体封止成形方法及び装置を得ることができ
た。竪型締め・竪射出の成形装置では、全高も３,００
０mm以下となり、在来のクリーンルーム内への設置が可
能となった。一般的な熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹
脂の射出成形機に比較しても、射出ユニット長は大幅に
縮小され、省スペース化に大きく寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体封止成形装置の一態様
の概略正面図である。

【図２】図２は、図１に示す成形装置の成形要部の概略
平面図である。

【図３】図３は、図１に示す成形装置の射出ユニット部
の要部断面図である。

【符号の説明】

１射出ユニット２スクリューコンプリート３駆動部４成形金型５型締めユニット６インマガジン７フレームシュータ８クリーニングユニット９ゲートブレイク１０アウトカセット１１シリンダ１２ノズルチップ１３温調ジャケット１４スクリュー１５シリンダ取り付け部１６材料投入口１７材料流入部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉住文成東京都品川区東品川２丁目５番８号住友ベークライト株式会社内 (72)発明者南勝則東京都品川区東品川２丁目５番８号住友ベークライト株式会社内 (72)発明者鈴木栄作新潟県新潟市岡山1300番地株式会社新潟鐵工所新潟精機工場内 (72)発明者早川憲司新潟県新潟市岡山1300番地株式会社新潟鐵工所新潟精機工場内Ｆターム(参考） 4F206 AA39 AH37 JA07 JC08 JD03 JF01 JF46 JQ11 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB04 EB12 GA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体が接合され、ワイヤボンディングさ
れたリードフレーム又は半導体が接合されたリード線を
インサートとして固定し、これをエポキシ樹脂封止材料
にて封止する成形方法において、射出ユニットに、粉末
状又は顆粒状のエポキシ樹脂封止材料を供給し、スクリ
ュー機構で均一混練・溶融し、スクリュー又はプランジ
ャでキャビティ内に射出し、射出された前記封止材料を
硬化させることにより半導体を封止する半導体封止成形
方法であって、射出ユニットとして、スクリュー有効長
Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が８〜１２であるス
クリューを使用することを特徴とする半導体封止成形方
法。
【請求項２】半導体が接合され、ワイヤボンディングさ
れたリードフレーム又は半導体が接合されたリード線を
インサートとして固定し、これをエポキシ樹脂封止材料
にて封止する成形装置において、粉末状又は顆粒状のエ
ポキシ樹脂封止材料を供給し、スクリュー機構で均一混
練・溶融し、スクリュー又はプランジャでキャビティ内
に射出する射出ユニットを有し、射出された前記封止材
料を硬化させることにより半導体を封止する半導体封止
成形装置であって、射出ユニット内のスクリューが、ス
クリュー有効長Ｌとスクリュー径Ｄの比（Ｌ／Ｄ）が８
〜１２であることを特徴とする半導体封止成形装置。
【請求項３】スクリュー有効長Ｌが２５０〜４００mmで
ある請求項２記載の半導体封止成形装置。
【請求項４】射出ユニット内の材料投入部において、投
入口及び流入部の表面粗さがいずれも０.４０〜６.３μ
ｍＲaであり、かつ投入口と流入部の接続部に段差がな
い形状である請求項２記載の半導体封止成形装置。