JP2001322147A - 樹脂注型用金型およびそれを用いた半導体素子の製造方法 - Google Patents

樹脂注型用金型およびそれを用いた半導体素子の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の引けや金線破断、バリ等を生じさせず
に、低コストで半導体素子の樹脂封止を行う。 【解決手段】 キャビティ１３に対してスプール１１側
とは反対側に、エアーベント１２を設ける。さらに、ス
プール１１は、金型を樹脂の硬化温度以上の温度にした
場合に、樹脂注入中にスプール１１を樹脂注入用ノズル
で密閉しないような間隔を開けられるように、径を太く
する。ゲート１３ａを介してキャビティ１３内に自重圧
力異常２ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で液状の熱硬化性樹脂
を注入する。注入する熱硬化性樹脂の粘度は、３０００
ｃｐｓ以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の樹脂
封止を射出成形法により行うための樹脂注型用金型およ
びそれを用いた半導体素子の製造方法に関し、特に、流
動性の高い液状の熱硬化性樹脂を封止樹脂として用いる
半導体素子の製造方法およびそれに用いられる樹脂注型
用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体素子の樹脂封止は、従来、（１）
キャスティング成形方式、（２）トランスファー成形方
式および（３）インジェクション成形方式により行われ
ている。
【０００３】このうち、（１）キャスティング成形方式
は、液状熱硬化性樹脂をＰＰＳやＴＰＸ等からなる硬化
鋳型に注型し、これに半導体素子をマウントしてワイヤ
ーボンドしたリードフレームを挿入した上で、オーブン
にて加熱することにより硬化させる。
【０００４】（２）トランスファー成形方式は、熱硬化
性樹脂の反応を途中で止めた樹脂（Ｂステージ樹脂）を
用いて、成形の際に熱と圧力を加えて樹脂を液状化し、
これを加熱した成形用金型に注型して、熱硬化させる。
【０００５】（３）インジェクション成形方式は、主と
して熱可塑性樹脂を封止材料として用い、これに高い圧
力を加えて液状化したものを、加熱した成形金型に注型
した後、冷却することにより成形する。
【０００６】従来、このインジェクション成形方式は、
熱可塑性樹脂のみを用いていたが、反応速度を速めた液
状熱硬化性樹脂が開発されたことによって、この液状熱
硬化性樹脂を用いてインジェクション成形方式による成
形が可能となった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術には、以下のような問題点がある。
【０００８】（１）キャスティング成形方式において、
現在、封止樹脂として主に使用されているエポキシ樹脂
の成形を行った場合、その重付加反応のために硬化時間
が長く、その工程によって生産が律速されてしまうとい
う問題がある。最近では、硬化時間の短いラジカル反応
型樹脂も検討されているが、この樹脂は硬化収縮に起因
する引けが大きいため、実用化されるまでには至ってい
ない。
【０００９】（２）トランスファー成形方式において
は、熱硬化性樹脂の反応を途中で止めたＢステージ樹脂
を用いるため、樹脂の冷凍保存が必要であり、輸送およ
び保存にコストがかかるという問題がある。また、その
反応も重付加反応であるため、反応時間が長くなるとい
う問題もある。
【００１０】（３）インジェクション成形方式におい
て、熱可塑性樹脂を用いて半導体封止を行った場合、樹
脂の射出圧力が高いために、半導体素子とリードフレー
ムをワイヤーボンドしている金線が破断されるという問
題が生じる。これを防ぐために、低圧射出によりワイヤ
ーを保護した後に、外部形状を本成形するという方法が
提案されている（特公平４−４０８７０号公報）。しか
し、この方法では、成形タクトを要すること、および金
型面数が増加すること等の問題を有しており、量産ライ
ンに導入するには未だ至っていない。また、透明な熱可
塑性樹脂に半導体封止樹脂として要求されている耐熱性
および耐湿性を要求するのは、その樹脂特性上、困難で
ある。
【００１１】これに対して、液状熱硬化性樹脂による半
導体封止をインジェクション成形方式により行った場
合、予め樹脂を付着させてこれを硬化（プリディップ硬
化）させることにより、ワイヤーを保護することが可能
である。しかし、この方法では、金型熱により低粘度化
した樹脂が、高射出圧により押し出されるため、金型合
わせ面から樹脂漏れが生じて、バリの発生原因となって
いた。
【００１２】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたものであり、樹脂の引けや金線破
断、バリ等を生じさせずに、低コストで樹脂成形を行う
ことができる樹脂注型用金型およびそれを用いた半導体
素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これまで半導体封止用の
熱硬化性樹脂として用いられてきたエポキシ樹脂は、重
付加反応のために硬化時間が長かったが、ラジカル反応
型樹脂またはカチオン重合型樹脂を用いることにより、
反応時間を大幅に短縮することができる。さらに、この
樹脂は、一定以上の熱を加えなければ反応しないため、
Ｂステージ樹脂のように冷凍保存する必要もない。
【００１４】この樹脂をキャスティング成形により成形
すると、硬化収縮に起因する引けが発生するが、インジ
ェクション成形によれば、樹脂が連続的に供給されるた
め、樹脂がその都度補われて引けが生じない。このた
め、インジェクション成形は速硬化樹脂の成形に適した
成形方法であるが、液状熱硬化性樹脂を半導体封止に用
いるためには高射出圧によるバリの発生等が問題とな
る。
【００１５】そこで、本願発明者らは、液状熱硬化性樹
脂を低射出圧で金型内に注入する手法について鋭意検討
を行った結果、本発明に至った。
【００１６】本発明の樹脂注型用金型は、液状の樹脂を
キャビティに注入した後、硬化させて樹脂を成形する樹
脂注型用金型であって、該キャビティに対して少なくと
も樹脂注入口側とは反対側に、樹脂注入時に空気が金型
外部に抜ける空気抜き部を有しており、そのことにより
上記目的が達成される。
【００１７】前記空気抜き部は、金型を熱硬化性樹脂の
硬化温度以上の温度にした場合に、空気は金型外部に抜
け、かつ、樹脂は硬化して金型外部に抜けないような間
隔を有していてもよい。
【００１８】本発明の樹脂注型用金型は、液状の樹脂を
キャビティに注入した後、硬化させて樹脂を成形する樹
脂注型用金型であって、該キャビティに対して樹脂注入
口側とは反対側に、注入された樹脂が自重またはその近
傍の圧力で流れる程度の空気抜き部を有しており、その
ことにより上記目的が達成される。
【００１９】前記空気抜き部は、前記キャビティに樹脂
が充填されると共に注入された樹脂によりキャビティ内
の空気が該空気抜き部に押し出され、かつ、樹脂は該空
気抜き部内で硬化して金型外部に漏れないような間隔を
有するのが好ましい。
【００２０】前記樹脂注入口は、金型を熱硬化性樹脂の
硬化温度以上の温度にした場合であっても、樹脂注入中
に、該樹脂注入口を樹脂注入ノズルで密閉しないように
間隔を開けられる寸法に設定してあってもよい。
【００２１】本発明の半導体素子の製造方法は、本発明
の樹脂注型用金型のキャビティ内に半導体素子をセット
して、樹脂注型用ノズルから金型の樹脂注入口およびゲ
ートを介してキャビティ内に自重圧力以上２ｋｇ／ｃｍ
2以下の圧力で液状の熱硬化性樹脂を注入した後、樹脂
を硬化させることにより該半導体素子を樹脂封止する工
程を含み、そのことにより上記目的が達成される。
【００２２】注入する熱硬化性樹脂の粘度を、前記ゲー
トを自重圧力以上２ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で通過でき
るように、３０００ｃｐｓ以下にするのが好ましい。
【００２３】金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度
にして樹脂を注入してもよい。
【００２４】金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以下の温度
にして樹脂を注入した後、該金型を熱硬化性樹脂の硬化
温度以上の温度にしてもよい。
【００２５】金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度
にした場合であっても、樹脂注入中に、前記樹脂注入口
を樹脂注入ノズルで密閉しないように、該樹脂注入口と
該樹脂注入用ノズルとの間に間隔を開けるのが好まし
い。
【００２６】樹脂注入用ノズルを、熱硬化性樹脂の硬化
温度よりも十分低温に保つために冷却してもよい。
【００２７】熱硬化性樹脂として液状エポキシ樹脂、液
状ビニルエステル樹脂、アリル樹脂または低粘度不飽和
ポリエステル樹脂を主成分とし、ラジカル重合またはカ
チオン重合の開始剤を添加したものを用いることができ
る。
【００２８】熱硬化性樹脂として透明樹脂を用いて、受
発光素子を製造することができる。
【００２９】以下、本発明の作用について説明する。
【００３０】一般的な金型成形技術として、トランスフ
ァー成形方式やインジェクション（モールド）方式等が
挙げられるが、これらは、（１）強力な型締め圧（３０
ｔｏｎ〜４０ｔｏｎ程度）、（２）強力な射出圧（φ４
０ｍｍ程度のタブレットにて１ｔｏｎ程度）、（３）高
精度な金型等が要求される。
【００３１】また、半導体素子等に使用される樹脂とし
ては一般にエポキシ樹脂が用いられており、硬化時間に
ついても５分〜１０分程度（パッケージによる）と反応
が遅い。樹脂の硬化速度が遅いと、金型隙間（金型パー
ティング面や空気抜き部等）が広いと硬化が完了するま
で樹脂がだらだらと流れやすく、さらに、射出圧が高い
こともこれを加速させる。
【００３２】さらに、樹脂硬化特性と金型内各部の寸法
（ランナーやゲート、エアーベント）によって成形物の
出来栄えが大きく左右され、各条件を調整しながら成形
物と樹脂のバリの発生とのバランスを取ることが非常に
困難であり、最悪の場合には金型の改造や再製作が必要
となることも有り得る。
【００３３】従来の成形技術においても、本願発明と同
様の空気抜き（エアーベント）が設けられているもの
の、そのサイズは幅で１ｍｍ程度、深さで０．０１ｍｍ
程度（パッケージによる）である。
【００３４】そこで、本発明にあっては、成形に使用す
る樹脂注型金型に、キャビティに対して樹脂注入口側と
は反対側に、樹脂注入時に空気が金型外部に抜ける空気
抜き部を設ける。これにより、低圧射出（低圧注型、キ
ャスティング）により金型内に樹脂を注入することが可
能となる。また、低圧射出であるので、金型からの樹脂
漏れ対策（パーティング面の樹脂バリを防ぐ）ための強
力な型締めが不要となり、従来のような高精度な金型を
必要としない。よって、設備構造を簡素化し、金型加工
精度を低くして低コスト化を図ることが可能となる。
【００３５】この空気抜き部は、後述する実施形態に示
すように、スプールと同じような形状のものを金型に設
けて開放系としてもよく、上金型と下金型との間に隙間
を開けてもよい。
【００３６】この空気抜き部として、上下金型間に隙間
を開けた場合、金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温
度にした場合に、空気は金型外部に抜け、かつ、樹脂は
硬化して金型外部に抜けないような間隔にすることがで
きる。これにより、低圧射出によって金型内に樹脂を注
入することが可能となる。また、従来に比べて断面積と
しては大きくしても、Ｚ方向寸法を狭くすることによ
り、上下金型の隙間を狭くすることができるので、熱効
率良く樹脂を硬化させてキャビティ外でバリを発生させ
ることができる。さらに、バリを発生させることによ
り、隙間から空気を金型外部に抜いた後で、金型外部へ
の樹脂漏れが生じるのを防止することができる。
【００３７】一方、スプールと同じ形状の空気抜き部を
設けた場合には、空気抜き部の間隔（径）をあまり大き
くしない方が好ましい。空気抜き部の間隔が大きすぎる
と、製品部に対して空気抜き部の樹脂量が多くなって、
これが金型硬化時間を律速してしまうことになり、ま
た、使用樹脂量（廃棄される樹脂量）が増大してしまう
からである。
【００３８】具体的には、成型に使用する樹脂注型用金
型は、キャビティに対して樹脂注入口側とは反対側に、
注入された樹脂が自重またはその近傍の圧力で流れる空
気抜き部を設ける。これにより、この空気抜き部が樹脂
通路として機能し、注入された樹脂が自重またはその近
傍の圧力でキャビティから空気抜き部に流れ出し、低圧
射出により金型内に樹脂を注入することが可能となる。
【００３９】この空気抜き部のサイズ（間隔）は、従来
技術におけるエアーベントのサイズとは明らかに異なる
大きなサイズである。例えば従来技術では図７（ａ）の
ようなエアーベントが設けられるが、本発明では図７
（ｂ）のように大きなエアーベントやゲートを設けてラ
ンナーの一部までを製品化することも可能である。
【００４０】なお、ここで示した製品部の形状は一例で
あり、本発明は多品種に適用可能であるため、これらの
形状に限られるものではない。例えば発光ダイオードの
形状としては、砲弾型のリードフレームタイプや基板型
の表面実装タイプ等、様々な形状が挙げられる。またラ
ンナー、ゲート、エアーベント（空気抜き部）について
も、製品部の形状に応じて位置や形状が異なる。特に、
基板型の製品について樹脂封止を行う場合には、上述の
図７（ｂ）に示したように製品部と断面形状のゲートや
エアーベントを作製し、後工程において製品部をカット
して製品化することが可能になる。
【００４１】さらに、この空気抜き部は、キャビティに
樹脂が充填されると共に注入された樹脂によりキャビテ
ィ内の空気が空気抜き部に押し出され、かつ、樹脂は空
気抜き部内で硬化して金型外部に漏れないような間隔
（例えば断面積が０．２ｍｍ2以上（形状は求められる
パッケージ形状によって異なる）にすることができる。
これにより、キャビティ内から空気抜き部へ空気を押し
出しながら低圧射出によって金型内に樹脂を注入するこ
とが可能となる。また、樹脂を空気抜き部で効率良く硬
化させてバリを発生させ、金型外部への樹脂漏れが生じ
るのを防止することができる。
【００４２】上記空気抜き部のサイズは、製品形状によ
る。図８に、製品に応じた空気抜き部の構造を示す。こ
こでは、パーティング面に空気抜き部を設けた例を示し
ている。本発明では、この空気抜き部に流れた樹脂が結
果的にバリになる。従来技術ではバリを止めるためにサ
イズを設計していたのに対して、本発明ではバリをわざ
と生じさせるようにサイズを設計する。本発明におい
て、従来技術よりも空気抜き部の間隔が広くても金型外
部へ樹脂が漏れない理由は、硬化速度が速い樹脂を用い
ているためである。なお、空気抜きのサイズの上限は本
発明では特に限定しない。
【００４３】さらに、樹脂注入口は、金型を熱硬化性樹
脂の硬化温度以上の温度にした場合であっても、樹脂注
入中に、樹脂注入口を樹脂注入用ノズルで密閉してしま
わないように、間隔を開けられる寸法に設定してもよ
い。これにより、金型内の空気が樹脂により押し出され
て、注入口側からも、樹脂注入口と樹脂注入用ノズルと
の間から空気が金型外部に抜けることが可能となる。よ
って、低圧射出により金型内に樹脂を注入することが可
能となる。
【００４４】この樹脂注型金型を用いた半導体素子の封
止方法としては、樹脂注型用ノズルから金型の樹脂注入
口およびゲートを介してキャビティ内に自重圧力以上２
ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で液状の熱硬化性樹脂を注入す
る。低圧で押し出された樹脂は、注入速度が遅く、金型
に設けた上記空気抜き部から金型外部に抜ける前に硬化
するため、バリの発生を防ぐことが可能である。さら
に、低圧で金型内に樹脂を注入するため、インジェクシ
ョン成形の問題点である金線破断を防止するためのプリ
ディップ硬化は不要である。
【００４５】注入する熱硬化性樹脂がゲートを自重圧力
以上２ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で通過できるように、樹
脂の粘度を例えば３０００ｃｐｓ以下にするのが好まし
い。
【００４６】金型の温度を、常に注入される熱硬化性樹
脂の硬化温度以上に保つことにより、金型の急加熱、急
冷却を行う必要が無く、温度コントロールが容易であ
る。
【００４７】または、金型の温度を熱硬化性樹脂の硬化
温度以下の温度にして樹脂を注入した後、金型を熱硬化
性樹脂の硬化温度以上に上げることにより、１つのノズ
ルから多数のキャビティに安定して樹脂を注入すること
が可能である。この場合には、樹脂の粘度をある程度ま
で高くして、樹脂注入時に樹脂が金型外部に抜けないよ
うにするのが好ましい。但し、後述するように金型の隙
間から空気を抜く場合には、隙間の間隔が狭いために熱
効率が良く、樹脂がすぐ硬化するので、樹脂粘度が低く
てもよく、隙間部に薄いバリを形成して後で除去するこ
とができる。なお、本発明は、基本的にはインジェクシ
ョン成型であるので、樹脂の注入量は予め設定してお
き、毎回樹脂を計量して注入する。設定量は、例えば注
入口（スプール）／ランナー／製品部の設計値＋α（設
計値×２０％程度）とする。さらに、注入口側が密閉さ
れていなければ、ある圧力以上で注入しても、ノズル径
や樹脂粘度等のファクターにより逆流して注入口から樹
脂が出てくる。
【００４８】樹脂注入用ノズルと樹脂注入口とは、金型
を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度にしても、樹脂注
入中に樹脂注入口を樹脂注入用ノズルで密閉してしまわ
ないように、間隔を開けておくのが好ましい。これによ
り、金型内の空気が樹脂により押し出されて、注入口側
からも、樹脂注入口と樹脂注入用ノズルとの間から金型
外部に抜けることが可能となる。
【００４９】さらに、繰り返し連続して注型を行って
も、樹脂注入用ノズル部分で樹脂が硬化しないように、
樹脂注入用ノズルは熱硬化性樹脂の硬化温度よりも十分
低温に保つように冷却するのが好ましい。
【００５０】本発明において用いられる熱硬化性樹脂と
しては、（１）グリシジルエーテル系、グリシジルエス
テル系、グリシジルアミン系、線状脂肪族エポキサイド
および脂環族エポキサイド等の液状エポキシ樹脂、
（２）アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル
系ビニルエステル樹脂等の液状ビニルエステル樹脂、
（３）ポリスチレン等のアリル樹脂、（４）低粘度不飽
和ポリエステル樹脂等が挙げられる。これらの樹脂にラ
ジカル重合開始剤またはカチオン重合開始剤を添加した
ラジカル反応型樹脂またはカチオン重合型樹脂を用いる
ことにより、反応時間を大幅に短縮することができる。
さらに、このラジカル反応型樹脂またはカチオン重合型
樹脂は、一定以上の熱を加えなければ反応しないため、
輸送や保存に適している。
【００５１】このような熱硬化性樹脂として透明樹脂を
用いて、高品質の受発光素子を低コストで作製すること
が可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施形態につい
て説明する。
【００５３】ここでは、熱硬化性樹脂として、下記組成
の液状ビニルエステル樹脂を主成分とする液状樹脂を用
いた例について説明するが、液状エポキシ樹脂、アリル
樹脂、液状ビニルエステル樹脂および低粘度不飽和ポリ
エステル樹脂等、他の液状熱硬化性樹脂を用いてもよ
い。なお、下記表において、３０００ＭおよびＢＰ−２
ＥＭは各々ビニルエステル樹脂である。
【００５４】
【表１】 図１（ａ）および図１（ｂ）は本実施形態で使用する樹
脂注型金型と各部材の配置を示す断面図であり、図１
（ｃ）はその上面図である。この樹脂注型金型は、３枚
型であり、右上型１ａ、左上型１ｂおよび下型２からな
る。
【００５５】リードフレーム２０をリードフレーム位置
決めピン２１で位置決めして、右上型１ａおよび左上型
１ｂの間に挟み、２枚の上型１ａ、１ｂを締め付ける。
そして、締め付けた左右の上型１ａ、１ｂを上型位置決
めピン１５で位置決めして、下型２に締め付けている。
ここで、２２はリードフレームタイバー部分である。
【００５６】下型２には多連キャビティ（製品部）１３
を有しており、左上型１ｂに設けた樹脂注入口（スプー
ル）１１から注入された樹脂が、ランナー１４内を通
り、複数のキャビティ１３にゲート１３ａを介して注入
される。
【００５７】キャビティ１３に対して樹脂注入口（スプ
ール）１１側とは反対側には、樹脂注入時に空気が金型
外部に抜けるように、スプール１１と同じような形状の
空気抜き部（エアーベント）１２を設けている。これに
より、低圧射出により金型内に樹脂を注入することが可
能となる。このエアーベント１２の間隔（ここでは径）
は、樹脂の流れ方の点から、ランナー１４の径よりも大
きくするのが好ましい。なお、エアーベント１２の間隔
が大きくなりすぎると、樹脂量がムダになるおそれがあ
るが、注入時に樹脂を計量することにより対応すること
が可能である。
【００５８】または、図２（ａ）に示すように、キャビ
ティ１３に対してスプール１１側とは反対側に、エアー
抜き用隙間１２ａを開けてもよい。このエアー抜き用隙
間１２ａは、上型１ａおよび下型２の締め付けを調整す
ることにより間隔を調整することができる。
【００５９】エアー抜き用隙間１２ａの間隔は、金型を
熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度にした場合に、空気
はエアー抜き用隙間１２ａから金型外部に抜けるが、樹
脂は硬化して金型外部に抜けないようにするのが好まし
い。エアー抜き用隙間１２ａの間隔が狭いと熱効率が良
く、樹脂がすぐ固まってしまうため、図２（ｂ）に示す
ように、この部分に故意に薄いバリ３４ａを発生させ
て、後で除去することができる。或いは、図２（ｃ）に
示すような樹脂溜まり１２ｂを設けて、樹脂が金型外部
に抜けないようにしてもよい。
【００６０】このエアー抜き用隙間１２ａの間隔は、樹
脂の反応スピードや表面エネルギー等によって好ましい
範囲が異なる。樹脂の反応スピードが速い場合には樹脂
が硬化しやすいのでエアー抜き用隙間１２ａの間隔を大
きくすることができ、樹脂の表面エネルギーが大きい場
合にもエアー抜き用隙間１２ａの間隔を大きくすること
ができる。このエアー抜き用隙間１２ａの間隔は実験に
より求めることができ、例えば、１５０℃に熱した基板
上でのゲル化タイムが２ｓｅｃ〜５ｓｅｃ程度の樹脂で
あれば、０．２ｍｍ2程度の間隔があれば十分である。
【００６１】さらに、金型に注入される熱硬化性樹脂の
硬化温度以上の温度にした場合であっても、樹脂注入中
にスプール１１を樹脂注入用ノズルで密閉せずに隙間が
開けられるように、ノズル径よりもスプール１１の径を
太くするのが好ましい。この理由は、以下の通りであ
る。
【００６２】図３（ａ）に示すように、スプール１１と
樹脂注入用ノズル３０との間に隙間を設けないと、ノズ
ル３０でスプール１１側が密閉されることになり、ゲー
ト１３ａ付近に空気４０が残る場合がある。この場合、
図３（ｂ）に示すように、ノズル３０を後退させると空
気４０が抜ける。しかし、スプール１１側を密閉して樹
脂３１を注入し、その後でノズル３０を後退させたので
は、樹脂注入中に圧力がかかるため、低圧注入すること
ができない。
【００６３】これに対して、図４（ａ）に示すように、
スプール１１と樹脂注入用ノズル３０との間に隙間を設
けることにより、樹脂がノズル３０とスプール１１との
隙間１１ａに押し上げられるので低圧で注入することが
でき、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように樹脂３
１がキャビティ１３に入っていく。また、樹脂３１を注
入後に樹脂が硬化するまでにノズル３０を後退させる
と、キャビティ１３内に残る空気が上部に上昇してくる
ので、ノズル３０とスプール１１との隙間１１ａから空
気を抜くことができる。なお、エアーベント等の隙間に
比べてスプール側は樹脂量が格段に多いために、キャビ
ティやスプールに樹脂を充填中に樹脂が硬化することは
ない。
【００６４】なお、スプール１１を樹脂注入用ノズル３
０で密閉しないようにした場合、この部分から空気を抜
く効果以外に、実際に樹脂にかかっている注入圧力では
なく、その注入圧力により生じる樹脂注入スピードのみ
を樹脂自重に加えた圧力で樹脂を注入し、低圧成型を行
うことができるという効果がある。これは、注入口側が
密閉されていなければ、ある圧力以上で注入されても樹
脂が逆流して注入口から出てきてしまうからである。
【００６５】この隙間１１ａについても、実験により求
めることができる。例えば、１５０℃に熱した基板上で
のゲル化タイムが２ｓｅｃ〜５ｓｅｃ程度の樹脂であれ
ば、１ｍｍ〜２ｍｍ程度の間隔があれば十分である。
【００６６】さらに、多連キャビティに対して樹脂を効
率良く注入するためには、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示
すように、上記スプール１１はランナーの中央部に設け
るのが好ましく、エアーベント１２はランナーの両端部
に設けるのが好ましい。この場合、図５（ｃ）〜図５
（ｅ）に示すように、中央部のスプール１１から注入さ
れた樹脂がランナー１４を通って各キャビティ１３に注
入され、両端のエアーベント１２から空気が抜ける。
【００６７】以下に、上記液状熱硬化性樹脂および樹脂
注型金型を用いて、ＬＥＤランプを樹脂封止した例につ
いて説明する。
【００６８】（実施形態１）本実施形態では、金型の温
度を樹脂の硬化温度以上にした場合について説明する。
【００６９】まず、半導体素子がマウントされてワイヤ
ボンドされたＬＥＤランプ用リードフレーム２０を、図
６（ａ）に示すように、右上型１ａのリードフレーム位
置決めピン２１によって位置決めし、左上型１ｂを取り
付けて左右から締め付ける。そして、リードフレーム２
０の先端部を下型２のキャビティ１３に挿入して、金型
の上下から締め付ける。キャビティ１３に対してスプー
ル１１側とは反対側にも、スプール１１と同じような形
状のエアーベント１２を設けておく。本実施形態１およ
び以下の実施形態２において、スプール１１の径は例え
ばφ＝５ｍｍであり、エアーベント１２の径は例えばφ
＝５ｍｍである。
【００７０】次に、図６（ｂ）に示すように、シリンダ
ータイプの樹脂注型用ノズル３０をスプール１１にセッ
トする。このとき、樹脂注入用ノズル３０とスプール１
１とは、金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温度にし
ても、樹脂注入中にスプール１１を樹脂注入用ノズル３
０で密閉してしまわないように、例えば０ｍｍ〜２ｍｍ
程度以下の隙間１１ａを開けておく。但し、樹脂注入用
ノズル３０とスプール１１とは密着させてもよい。ま
た、樹脂注入用ノズル３０の先端部は、ノズル内部での
樹脂硬化を防ぐために冷却し、熱硬化性樹脂の硬化温度
以上に加熱されないように例えば６０℃〜７０℃程度に
保つ。金型の温度は、１３０℃〜１５０℃に設定する。
【００７１】使用する樹脂は、硬化温度以下（例えば６
０℃）で加熱して３０００ｃｐｓ以下まで粘度を下げて
おく。この低粘度化した樹脂３１を、図６（ｃ）に示す
ように、注型用ノズル３０からスプール１１およびゲー
ト１３ａを介してキャビティ１３内に自重圧力以上２ｋ
ｇ／ｃｍ2以下の圧力で注入する。このとき、樹脂注入
用ノズル３０は、熱硬化性樹脂の硬化温度よりも十分に
低く保つため、冷却する。
【００７２】樹脂注入後、図６（ｄ）に示すように、注
型用ノズル３０を金型から取り外し、注入樹脂３１を金
型内で硬化させる。
【００７３】樹脂硬化後、図６（ｅ）に示すように、下
型２を離型してキャビティ１３から製品部３２を取り出
し、図６（ｆ）に示すように、左右の上型１ａ、１ｂを
離型して製品（ＬＥＤランプ）３３を取り出す。
【００７４】その後、図６（ｇ）に示すように、上型１
ａ、１ｂに残った樹脂硬化物３４を押し出しピン３５等
により除去する。
【００７５】このようにして得られる本実施形態の半導
体素子は、樹脂の反応時間を大幅に短縮することがで
き、樹脂の冷凍保存等も不要であるので、製造コストを
低廉価することができる。また、熱硬化性樹脂によれ
ば、半導体封止樹脂に必要とされる耐熱性および耐湿性
も満足させることができる。さらに、キャスティング成
形のように硬化収縮に起因する引けが生じず、高出射圧
でのインジェクション成形のようにバリも生じないた
め、高品質の半導体素子を得ることができる。
【００７６】なお、本実施形態において、低圧射出成形
に用いるＬＥＤランプ用リードフレームは、従来のイン
ジェクション成形と同様に、素子およびワイヤーの保護
のために成形用樹脂と同一の樹脂によってプリディップ
硬化を施してもよい。このことは以下の実施形態でも同
様である。また、フレームカップ内への気泡防止のため
にプリディップのみを施して、プリディップ硬化は施さ
なくてもよい。
【００７７】（実施形態２）本実施形態では、１つのノ
ズルから多数のキャビティに安定して樹脂を注入するこ
とができるように、金型の温度を樹脂の硬化温度以下の
温度にして樹脂を注入した後、金型を樹脂の硬化温度以
上に上げた場合について説明する。
【００７８】まず、半導体素子がマウントされてワイヤ
ボンドされたＬＥＤランプ用リードフレーム２０を、図
６（ａ）に示すように、右上型１ａのリードフレーム位
置決めピン２１によって位置決めし、左上型１ｂを取り
付けて左右から締め付ける。そして、リードフレーム２
０の先端部を下型２のキャビティ１３に挿入して、金型
の上下から締め付ける。
【００７９】次に、図６（ｂ）に示すように、シリンダ
ータイプの樹脂注型用ノズル３０をスプール１１にセッ
トする。このとき、樹脂注入用ノズル３０とスプール１
１とは間隔を開けてもよく、密着していてもよい。
【００８０】使用する樹脂は、硬化温度以下（例えば６
０℃）で加熱して３０００ｃｐｓ以下まで粘度を下げて
おく。この低粘度化した樹脂３１を、図６（ｃ）に示す
ように、注型用ノズル３０からスプール１１およびゲー
ト１３ａを介してキャビティ１３内に自重圧力以上２ｋ
ｇ／ｃｍ2以下の圧力で注入する。このとき、金型およ
び樹脂注入用ノズル３０は熱硬化性樹脂の硬化温度より
も十分に低く保ち、例えば金型は８０℃〜９０℃、樹脂
注入用ノズル３０は６０℃〜７０℃とする。
【００８１】樹脂注入後、図６（ｄ）に示すように、注
型用ノズル３０を金型から取り外し、金型温度を硬化温
度以上（例えば１３０℃〜１５０℃）に上げて、樹脂３
１を硬化させる。
【００８２】樹脂硬化後、図６（ｅ）に示すように、下
型２を離型してキャビティ１３から製品部３２を取り出
し、図６（ｆ）に示すように、左右の上型１ａ、１ｂを
離型して製品（ＬＥＤランプ）３３を取り出す。
【００８３】その後、図６（ｇ）に示すように、上型１
ａ、１ｂに残った樹脂硬化物３４を押し出しピン３５等
により除去する。
【００８４】このようにして得られる本実施形態の半導
体素子は、樹脂の反応時間を大幅に短縮することがで
き、樹脂の冷凍保存等も不要であるので、製造コストを
低廉価することができる。また、熱硬化性樹脂によれ
ば、半導体封止樹脂に必要とされる耐熱性および耐湿性
も満足させることができる。また、キャスティング成形
のように硬化収縮に起因する引けが生じず、高出射圧で
のインジェクション成形のようにバリも生じないため、
高品質の半導体素子を得ることができる。さらに、本実
施形態では、１つのノズルから多数のキャビティに安定
して樹脂を注入することができるので、生産タクトの向
上が期待できる。
【００８５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
樹脂の反応時間を短くすることができ、樹脂の輸送や保
存にコストがかからないので、従来に比べて半導体素子
の製造コストを低廉価することができる。また、硬化収
縮に起因する引け、高射出圧による金線破断やバリ等が
生じず、耐熱性や耐湿性等の封止樹脂に要求される特性
も満足させることができるので、高品質の半導体素子を
作製することができる。さらに、金型により樹脂部とフ
レームの位置決めができるため、製品モールド精度を安
定させて向上することができ、低圧成型が可能であるた
めにトランスファー成型で金型を実現するよりも、低コ
ストで金型を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施形態であ
る樹脂注型用金型および各部材の配置を示す断面図であ
り、（ｃ）はその上面図である。
【図２】（ａ）および（ｃ）は本発明の他の実施形態で
ある樹脂注型用金型および各部材の配置を示す断面図で
あり、（ｂ）は金型に樹脂を注入したときの状態を説明
するための斜視図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施形態であ
る樹脂注型用金型に樹脂を注入する過程を説明するため
の断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施形態である樹
脂注型用金型に樹脂を注入する過程を説明するための断
面図である。
【図５】（ａ）は本発明の他の実施形態である樹脂注型
用金型におけるスプールとエアーベントの配置を示す上
面図であり、（ｂ）および（ｃ）はその断面図であり、
（ｄ）はその部分拡大断面図であり、（ｅ）はその部分
拡大斜視図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は本発明に係る半導体素子の製
造工程を説明するための断面図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は従来技術におけるエアー
ベントと本発明におけるエアーベントの違いを説明する
ための図である。
【図８】本発明の他の実施形態である樹脂注型用金型に
おけるエアーベントの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ 右上型 １ｂ 左上型 ２ 下型 １１ スプール １１ａ 隙間 １２ エアーベント １２ａ エアー抜き用隙間 １２ｂ 樹脂溜まり １３ 多連キャビティ（製品部） １３ａ ゲート １４ ランナー １５ 上型位置決めピン ２０ リードフレーム ２１ リードフレーム位置決めピン ２２ リードフレームタイバー部分 ３０ 樹脂注入用ノズル ３１ 樹脂 ３２ 製品部 ３３ 製品 ３４ 樹脂硬化物 ３４ａ エアーベント代替として故意に発生させた薄い
バリ ３５ 押し出しピン ４０ 空気
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 101:10 Ｂ２９Ｋ 101:10 Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｂ２９Ｌ 31:34 (72)発明者 ▲高▼田 敏幸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA36 AC05 AC06 AH33 AR02 AR06 CA11 CB01 CB12 CB17 CK06 CP01 CP04 4F206 AA36 AC05 AC06 AH33 AR02 AR06 JA07 JL02 JQ81 5F061 AA01 BA01 CA21 CB02 DA08 DA16 DB01 EA02 FA01

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 液状の樹脂をキャビティに注入した後、
    硬化させて樹脂を成形する樹脂注型用金型であって、該
    キャビティに対して少なくとも樹脂注入口側とは反対側
    に、 樹脂注入時に空気が金型外部に抜ける空気抜き部を有す
    る樹脂注型用金型。
  2. 【請求項２】 前記空気抜き部は、金型を熱硬化性樹脂
    の硬化温度以上の温度にした場合に、空気は金型外部に
    抜け、かつ、樹脂は硬化して金型外部に抜けないような
    間隔を有する請求項１に記載の樹脂注型用金型。
  3. 【請求項３】 液状の樹脂をキャビティに注入した後、
    硬化させて樹脂を成形する樹脂注型用金型であって、該
    キャビティに対して樹脂注入口側とは反対側に、 注入された樹脂が自重またはその近傍の圧力で流れる程
    度の間隔の空気抜き部を有する請求項１に記載の樹脂注
    型用金型。
  4. 【請求項４】 前記空気抜き部は、前記キャビティに樹
    脂が充填されると共に注入された樹脂によりキャビティ
    内の空気が該空気抜き部に押し出され、かつ、樹脂は該
    空気抜き部内で硬化して金型外部に漏れないような間隔
    を有する請求項２に記載の樹脂注型用金型。
  5. 【請求項５】 前記樹脂注入口は、金型を熱硬化性樹脂
    の硬化温度以上の温度にした場合であっても、樹脂注入
    中に、該樹脂注入口を樹脂注入ノズルで密閉しないよう
    に間隔を開けられる寸法に設定してある請求項１乃至請
    求項４のいずれかに記載の樹脂注型用金型。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
    の樹脂注型用金型のキャビティ内に半導体素子をセット
    して、樹脂注型用ノズルから金型の樹脂注入口およびゲ
    ートを介してキャビティ内に自重圧力以上２ｋｇ／ｃｍ
    2以下の圧力で液状の熱硬化性樹脂を注入した後、樹脂
    を硬化させることにより該半導体素子を樹脂封止する工
    程を含む半導体素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 注入する熱硬化性樹脂の粘度を、前記ゲ
    ートを自重圧力以上２ｋｇ／ｃｍ2以下の圧力で通過で
    きるように、３０００ｃｐｓ以下にする請求項６に記載
    の半導体素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の温
    度にして樹脂を注入する請求項６または請求項７に記載
    の半導体素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以下の温
    度にして樹脂を注入した後、該金型を熱硬化性樹脂の硬
    化温度以上の温度にする請求項６または請求項７に記載
    の半導体素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 金型を熱硬化性樹脂の硬化温度以上の
    温度にした場合であっても、樹脂注入中に、前記樹脂注
    入口を樹脂注入ノズルで密閉しないように、該樹脂注入
    口と該樹脂注入用ノズルとの間に間隔を開ける請求項６
    乃至請求項８のいずれかに記載の半導体素子の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 樹脂注入用ノズルを、熱硬化性樹脂の
    硬化温度よりも十分低温に保つために冷却する請求項６
    乃至請求項１０のいずれかに記載の半導体素子の製造方
    法。
  12. 【請求項１２】 熱硬化性樹脂として液状エポキシ樹
    脂、液状ビニルエステル樹脂、アリル樹脂または低粘度
    不飽和ポリエステル樹脂を主成分とし、ラジカル重合ま
    たはカチオン重合の開始剤を添加したものを用いる請求
    項６乃至請求項１１のいずれかに記載の半導体素子の製
    造方法。
  13. 【請求項１３】 熱硬化性樹脂として透明樹脂を用いて
    受発光素子を製造する請求項１２に記載の半導体素子の
    製造方法。
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