JP2003282613A - 半導体装置の製造方法および樹脂封止装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法および樹脂封止装置

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JP2003282613A
JP2003282613A JP2002078706A JP2002078706A JP2003282613A JP 2003282613 A JP2003282613 A JP 2003282613A JP 2002078706 A JP2002078706 A JP 2002078706A JP 2002078706 A JP2002078706 A JP 2002078706A JP 2003282613 A JP2003282613 A JP 2003282613A
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resin
elastic body
sealing
lead frame
semiconductor device
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Seiji Kato
清治 加藤
Yoshiyuki Mishima
由幸 三島
Itaru Matsuo
至 松尾
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Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Engineering Co Ltd
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 モールド時に露出成形させる各部露出面のシ
ール機能を低面圧で達成し、プレス荷重を軽減し、動力
の利用効率及び生産効率の高い半導体装置の樹脂封止装
置を提供する。 【解決手段】 互いに型締めをする上型キャビティブロ
ックと、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビテ
ィを互いに対向させ、型締め状態において、キャビティ
に注入された封止樹脂で、リードフレームと、リードフ
レーム上に実装された半導体チップと、リードフレーム
の端子部に重ね配設されるナットを一体的に樹脂封止す
る半導体装置の樹脂封止方法において、ナットの上下両
面に弾性体押圧によるシール構造をとる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造技
術に関し、特に、半導体装置の樹脂封止を行うときに用
いる樹脂封止用モールド金型における樹脂封止体の成形
において、封止樹脂のシール構造の改善に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えば、樹脂封止パッケージを備
えたパワーモジュール等の半導体チップの樹脂封止体を
成形するには、一般に、トランスファ成形装置が使用さ
れ、トランスファ成形装置は互いに型合わせされる上型
および下型からなる成形金型を備え、上型および下型の
合わせ面には樹脂封止体を成形するためのキャビティが
没設されている。上型または下型のいずれか一方の合わ
せ面にはランナを介してポットに連通されたゲートが没
設され、キャビティに成形材料としての液状樹脂が注入
される。
【０００３】上型と下型の合わせ面間にリードフレーム
が挟み込まれた後、液状樹脂がランナおよびゲートを通
じてキャビティに充填されることにより、リードフレー
ムに樹脂封止体が成形される。このリードフレームに樹
脂封止体が成形される際に、リードフレームと上型およ
び下型の合わせ面間から液状樹脂が漏れ出して樹脂バリ
が発生するのを防止するために、樹脂シール部が構成さ
れている。
【０００４】従来の半導体装置のモールド金型は樹脂を
シールする部分が金属製であり、金属フレームやガラス
エポキシ樹脂製フレーム等の直材表面のモールド樹脂の
漏れを防止するために、高面圧をかけてシールを行い成
形処理していた。そのため、モールド処理には非常に大
きな型締め荷重が必要となり、プレスも大型化し、大き
なエネルギーを要していた。また、パッケージ表面にフ
レーム等の直材を露出させる場合は、高面圧をかけるた
めにはその荷重を受け止める部材を配置するか、または
大きな剛性を得るフレーム構造にする必要があった。
【０００５】面圧の調整は、金型表面の逃がし加工後に
おいてはプレスの型締め力に依存しており、一定の型締
め力のもとでは面圧の調整は金型追加工によってしかで
きなかった。また、一つの直材内で高さにバラツキがあ
る場合、面圧の不均一が発生し、このような不均一を解
消するために、直材や金型部品の精度を非常に高くしな
ければならず、直材や金型の高コスト化や長納期化が必
要であった。
【０００６】弾性体のシール構造を採用した場合には、
弾性体を金型のインサートエッジ（挿入端部）に接触さ
せると損傷が発生し、その部分に樹脂圧がかかると変形
し、破壊してしまうことがあり、弾性体の寿命も短かっ
た。弾性体を金型のインサートエッジに接触させないよ
うに隙間を形成して弾性体を具備する構成とした場合
は、樹脂がこの隙間に侵入して製品にバリとなって不良
発生の原因となっていた。
【０００７】一方、金型内にシール用部材を設置した場
合は、その交換においては、金型チェイスブロックを分
解し、再度組立て直す必要があった。このとき、金型は
温度を常温まで下げる必要があり、再度加熱昇温させる
必要があり、これらの処理時間を含めると部品交換に長
時間要していた。
【０００８】シングルポットの大きなタブレットを用い
てランナーを介して大きなパッケージの複数箇所のゲー
トから樹脂を注入した場合は、樹脂注入が均等になら
ず、上記ポットからのランナーの長さに差ができるた
め、樹脂が受ける熱量にも差が発生し、注入特性に悪影
響を及ぼしていた。
【０００９】また、ヒートシンク（放熱板）を露出させ
る部分に封止樹脂が染み出してバリが発生するといった
不具合もあった。ヒートシンクの裏面の露出部分に凹凸
があると、樹脂圧による荷重でヒートシンクに圧痕が生
じ、製品に凹凸が発生することがあった。このため、製
品裏面の絶縁相に空気層が形成されてしまい絶縁不良が
発生することがあった。
【００１０】トランスファモールド金型においてリード
フレーム端子とナットを一体的に成形した構成では、金
属シールではナットのネジ穴に封止樹脂が流入し、製品
不良となっていた。また、金属シール面でシールに要す
る面圧を得るためには高荷重を必要としていた。また、
片側のみの弾性体シール方式でナットをシールする場合
は、袋ナットを用いる必要があり、直材のコストアップ
を招くといった問題があった。
【００１１】一方、端子部品などのように突起を持つ部
品をトランスファモールドにより一体成形する場合、突
起部分が収納されるように弾性体に穴をあける。そのた
め、弾性体にシール可能な面圧をかける歪みを与える
と、剛性が不足して弾性体が変形し、樹脂が穴部に流入
して製品の不良となるとともに、金型内への樹脂の流入
が発生して分解掃除が必要となるといった問題があっ
た。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためになされたもので、モールド時に露出成
形させる部材の各部露出面のシール機能を低面圧で達成
し、プレス荷重を軽減し、動力の利用効率及び生産効率
の高い半導体装置の製造方法、樹脂封止装置を提供する
ことを目的とする。
【００１３】また、本発明は、弾性体のシール構造を採
用し、弾性体を金型のインサートエッジに接触させない
ように隙間を形成して弾性体を具備する構成において、
樹脂がこの隙間に侵入することを確実に防止し、製品に
バリとなって不良発生の原因となることを防止した半導
体装置の製造方法、樹脂封止装置を提供することを目的
とする。
【００１４】また、直材の厚みや組立ての公差、金型の
公差を吸収できる撓み量で設定可能とし、１つの直材の
中において、複数箇所パッケージから露出する部分で寸
法にバラツキがあったとしても、直材の公差を緩めるこ
とが可能となり、直材のコスト低減、政策工程の短縮が
図れる半導体装置の樹脂封止装置を提供することを目的
とする。
【００１５】さらに、溶融樹脂がヒートシンク裏面の露
出部分に染み出すのを防止でき、パッケージ裏面のバリ
取り工程が不要となり、生産効率の高い半導体装置の樹
脂封止構造、樹脂封止装置を提供することを目的とす
る。
【００１６】また、樹脂圧によるヒートシンク露出部に
凹凸が発生せず、製品のヒートシンク露出部分に絶縁層
を設けたとき、空気層の発生を防止でき、製品不良が減
少し、生産効率が向上できる半導体装置の樹脂封止装置
を提供することを目的とする。
【００１７】さらに、ナット等の穴のあいた直材を他の
部材とトランスファモールドにより一体成形する構成に
おいて、ナット穴への樹脂流入を遮蔽でき、直材のコス
ト低下が図れる半導体装置の樹脂封止装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１８】また、端子部品など突起を持つ部品をトラ
ンスファモールドで一体成形する場合、弾性体の剛性を
保持しつつ、樹脂の圧力により変形することが防げる半
導体装置の樹脂封止装置を提供することを目的とする。
【００１９】さらに、弾性体を金型のインサートエッジ
に接触させないように隙間を形成して弾性体を具備する
構成において、弾性体の寿命が延びるとともに、このよ
うな接触傷への樹脂の侵入を防止でき、弾性体の破壊や
変形を防止でき、弾性体と金型の隙間から樹脂が侵入す
ることを確実に防止できるとともに、封止構造が簡単な
半導体装置の樹脂封止装置を提供することを目的とす
る。
【００２０】また、樹脂バリの発生を低減できるだけで
なく、キャビティに応じたゲート形状の変更、注入速度
等の注入コントロールができ、モジュールなど成形する
体積の大きなパッケージに対して均等に樹脂供給がで
き、樹脂の注入条件が安定し、生産効率が向上する樹脂
封止装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様による半導体装置の製造方法
は、互いに型締めをする上型キャビティブロックと、下
型キャビティブロックのそれぞれのキャビティを互いに
対向させ、前記型締め状態において、前記キャビティに
注入された封止樹脂で、リードフレームと、該リードフ
レーム上に実装された半導体チップと、前記リードフレ
ームの端子部に重ね配設されるナットを一体的に樹脂封
止する半導体装置の樹脂封止方法において、前記ナット
の上下両面に弾性体押圧によるシール構造をとることを
特徴とする。
【００２２】上記態様によれば、ナットの両面を弾性体
シール構造としているので、ネジ穴への樹脂流入を低い
シール面圧で防止でき、ナットに袋ナット等の特殊なナ
ットが必要ではないので、半導体装置を安価に提供でき
る等の効果がある。
【００２３】上記製造方法において、前記下型キャビテ
ィ内に、その底面から突出する支柱の先端に弾性体を固
着し、該弾性体の上端面にナットの一端面を載置すると
ともに、前記ナットの他端面に前記リードフレームの端
子部(1a)を重ね、前記端子部に、前記上型キャビティブ
ロックに装着された弾性体を当接させ、前記ナットと、
前記リードフレームとを前記封止樹脂で一体化してもよ
い。
【００２４】これにより、リードフレームとナットとの
結合手段がことさら必要ではないので、生産性に優れ、
安価な半導体装置を提供できる。
【００２５】本発明の第２の態様による半導体装置の製
造方法は、互いに型締めをする上型キャビティブロック
と、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビティを
互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キャビ
ティに注入された封止樹脂で、リードフレームと、該リ
ードフレーム上に実装された半導体チップと、前記リー
ドフレームと表主面が合体した平面形状が四角形をなす
放熱板とを一体的に樹脂封止するとともに、前記放熱板
の裏主面を前記封止樹脂より露出させた半導体装置の樹
脂封止方法において、前記型締め状態において、前記上
型キャビティブロックに配設されたピンを、少なくとも
前記放熱板の表主面の互いに対向する辺の近傍それぞれ
に当接させ、前記放熱板の裏主面を、前記下型キャビテ
ィブロックのキャビティの底面に圧接させることを特徴
とする。これにより、放熱板の裏面の樹脂バリ付着を低
減できる効果がある。
【００２６】上記製造方法において、前記ピンを付勢す
る手段を用いて、前記ピンの先端を、リードフレームの
放熱板の表主面との合体領域または放熱板の表主面に圧
接させてもよい。
【００２７】これにより、ピン等の関連部品の加工精度
を高精度とする必要がないだけでなく、直材寸法のバラ
ツキを吸収することができ、その結果、電力用半導体装
置用の樹脂封止装置の生産性を高め、コスト低減ができ
る。
【００２８】本発明の第３の態様による半導体装置の製
造方法は、互いに型締めをする上型キャビティブロック
と、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビティを
互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キャビ
ティに注入された封止樹脂で、リードフレームと、該リ
ードフレーム上に実装された半導体チップを一体的に樹
脂封止する半導体装置の樹脂封止方法において、前記リ
ードフレーム側から上型キャビティブロックに向って突
出する棒状電極を、前記上型キャビティブロックから前
記下型キャビティブロックに向って突出する筒体で覆う
とともに、該筒体の少なくとも先端に設けた弾性部を前
記棒状電極の埋設された面に当接させた後で、前記封止
樹脂の注入を行うことを特徴とする。
【００２９】これにより、キャビティ内に配設された電
極を封止樹脂に対し簡単な構成で非封止とできる効果が
ある。
【００３０】上記製造方法において、前記筒体を、弾性
筒体と該弾性筒体内に嵌入する剛性筒体とで構成しても
よい。これにより、弾性筒体の圧縮時の逃げが剛性筒体
で防止され、弾性筒体の先端を棒状電極の埋設面に効果
的に圧接させることができる。また、筒体をその長さ方
向に剛体と弾性体とを継ぎ合わせて剛性を高める継ぎ合
わせ構造でないため、継ぎ合わせ不良の発生がなく、信
頼性の高い半導体装置用の樹脂封止装置を提供できる。
【００３１】本発明の第４の態様による半導体装置の樹
脂封止装置は、互いに型締めをする上型キャビティブロ
ックと、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビテ
ィを互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キ
ャビティに注入された封止樹脂で、リードフレームと、
該リードフレーム上に実装された半導体チップを一体的
に樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置において、前
記上型キャビティブロックと前記下型キャビティブロッ
クの少なくとも一方に貫通孔を設け、該貫通孔内に弾性
体を配設し、前記型締め状態において前記弾性体を変形
させ、該弾性体の先端の当接する非封止領域への前記封
止樹脂の浸入を阻止するとともに、前記貫通孔の内面に
当接させることにより、前記貫通孔からの前記封止樹脂
の漏出を阻止することを特徴とする。
【００３２】これにより、弾性体で非封止領域への封止
樹脂の浸入を阻止するとともに、弾性体を配設した貫通
孔からの封止樹脂の漏出を阻止することができ、構造が
簡単で安価な樹脂封止装置を提供できる。
【００３３】上記樹脂封止装置において、弾性体が貫通
孔から突出しないようにしてもよい。これにより、弾性
体が貫通孔の開口縁で損傷するのを防止できる。
【００３４】また、上記樹脂封止装置において、弾性体
を貫通孔から突出させるとともに、その先端が非封止領
域に当接したときに、前記貫通孔の開口端縁と前記弾性
体との間に隙間が形成されるようにしてもよい。
【００３５】これにより、直材の厚み寸法のバラツキが
大きいもので弾性体の圧縮幅を大きくする必要があるも
のにおいて、貫通孔の深さを深くする必要がないので、
装置の小型化およびコストの低減ができるとともに、貫
通孔の開口端縁と弾性体との接触による損傷等も防止で
きる。
【００３６】また、上記樹脂封止装置において、弾性体
の鍔を、押圧ブロックとキャビティブロックとで挟みこ
んだ構成としてもよい。これにより、被封止体の配置ミ
ス等のミスショットにおいて、封止樹脂が貫通孔から漏
出するのを防止できる。
【００３７】また、上記樹脂封止装置において、同一キ
ャビティに対しマルチチャンバを備えてもよい。これに
より、樹脂の注入圧を低くできるので、樹脂バリの発生
を低減できるだけでなく、キャビティに応じたゲート形
状の変更、注入速度等の注入コントロールができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】以下、添付の図１乃至図５を用い
て本発明の実施例について説明する。なお、各図におい
て共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明に
ついては省略している。
【００３９】
【実施例１】図１（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施例１
による半導体装置の樹脂封止構造及び樹脂封止工程を模
式的に示した断面図である。同図において、１はリード
フレーム、２はナット、３は端子ピン４を有する半導体
装置等の端子部、５ａ，５ｂ，５ｃは弾性体、６は端子
ピン４を受納するための穴、７及び７’はそれぞれ下型
及び上型キャビティ、８は上型キャビティインサート
（挿入ブロック）、９は上型リテーナ用のキャビティブ
ロック、１０は下型リテーナ用のキャビティブロック、
２０は下型キャビティインサート（挿入ブロック）であ
る。弾性体５ａ，５ｂは上型キャビティインサート８内
に具備され、弾性体５ｃは下型キャビティ７内に配置さ
れた複数個の支柱１６内の上部に具備されている。リー
ドフレーム１は、端子部３や他の半導体装置（不図示）
が装着されたヒートシンク１１に連結されている。
【００４０】以下、その動作について説明する。先ず、
複数個のナット２を弾性体５ｃの上面部と当接するよう
に支柱１６の上部に搭載し、ヒートシンク１１と連結さ
れたリードフレーム１を下型キャビティ７内に載置す
る。このとき、リードフレーム１には樹脂封止される前
の半導体装置が複数個搭載されている。
【００４１】次に、下型リテーナ１０内に形成されたチ
ャンバー１３にエポキシ樹脂１７ａを投入し、上下金型
を合わせて型締め力をかける。このとき、上型キャビテ
ィインサート８内に装着された弾性体５ａはナット２上
に露出するリードフレーム１の上面部（接続端子部）１
ａを押圧し、弾性体５ｂは端子ピン４を囲んだ端子部３
の上面を押圧する。ここで、弾性体５ｂには端子ピン４
を逃がす（受納する）ための端子ピン受納穴６が形成さ
れており、その内周面には枠体６ａが設けられ、弾性体
５ｂの剛性を保つように構成されている。
【００４２】また、上型キャビティインサート８内には
圧縮バネ部２２が固定され、その下端部にはヒートシン
ク１１を押圧する複数個の押えピン１９が装着されてお
り、型締め工程において、この押えピン１９はヒートシ
ンク１１の上面を押圧し、圧縮バネ部２２の反力によ
り、ヒートシンク１１を下型キャビティ７の底面に押圧
する。また、下型キャビティ７の底面はヒートシンク１
１が接触し、注入される樹脂圧によってヒートシンク１
１が変形しないように、下型キャビティ７の底面及びヒ
ートシンク１１の裏面は平滑な面に形成されている。
【００４３】型締め工程において、リードフレーム１の
露出上面部１ａを押圧接触した弾性体５ａは弾性体自身
の弾性により歪みを発生し、その反力によりリードフレ
ーム１の露出上面部１ａに対し面圧を与え、溶融したエ
ポキシ樹脂１７ｂからのシール作用を行っている。同様
に、弾性体５ｂは端子部３の上面に押圧され、弾性体自
身の弾性により歪みを発生し、その反力により端子部３
の上面に対し面圧を与え、溶融したエポキシ樹脂１７ｂ
からのシール作用を発揮する構造としている。
【００４４】このとき、支柱１６の上部に設置され、ナ
ット２と当接する弾性体５ｃも、リードフレーム１とナ
ット２を介して弾性体５ａの反力を受け、弾性体５ｃ自
体の弾性により歪みを発生し、その反力によりナット２
の裏面（下側面）に対し面圧を与え、溶融したエポキシ
樹脂１７ｂからのシールを確保する。
【００４５】図１（ｃ），（ｄ）に示すように、型締め
完了後、チャンバー１３内に投入されたエポキシ樹脂１
７ａを、射出用プランジャー１４により上型リテーナ９
に形成されたカル１２から、ゲート１５を通して下型キ
ャビティ７に注入し加圧される。注入された溶融エポキ
シ樹脂１７ｂは下型キャビティ７内を流れるが、弾性体
５ａ，５ｂ，５ｃにより押圧された各部表面と、押えピ
ン１９により押圧されたヒートシンク１１の裏面（下
面）へは溶融エポキシ樹脂１７ｂは浸入しない。
【００４６】型締め中に、熱硬化性であるエポキシ樹脂
１７ｂは硬化し、型開き後、図１（ｅ）に示すように、
エジェクタ（不図示）等を用いて硬化エポキシ樹脂は下
型キャビティ７から取り外される。これが樹脂封止後の
半導体装置２１となり、樹脂封止工程が完了となる。
【００４７】本実施例によれば、溶融樹脂に対するシー
ル用部材として弾性体を使用し、モールド金型のパーテ
ィング面に弾性体を備え、モールド時に露出成形させる
部材を樹脂シール可能な面圧で押圧して成形することに
より、各部露出面のシール機能が低面圧で達成される。
また、同サイズの成形品１個当たりのプレス荷重が少な
くてすみ、動力の利用効率が上がり高い生産効率が得ら
れる。また、プレス荷重が小さくてすむため、生産プレ
スを小さくでき、生産パッケージ１個当たりの設備占有
面積が縮小でき、工場のフロア利用効率がよくなる。ま
た、高面圧をかけられない部品や強度の低い直材を利用
した露出一体成形が可能となる。
【００４８】さらに、弾性体によるシール面圧を弾性体
自体を歪ませたその反力により発生させているので、弾
性体に付加するシール面圧を弾性体自身の形状で調整す
ることもできる。なお、ある一定以上の型締め力を発生
するプレスにおいて、そのシール面圧をプレス荷重によ
らず弾性体形状の変更による歪み率の変更により、所望
のシール面圧を得るようにしてもよい。
【００４９】また、弾性体の歪み率をシール可能面圧と
弾性体の破壊面圧との間の荷重を発生するように弾性体
の高さを設定して使用し、さらに、シールする直材及び
弾性体自体の公差を弾性体の歪み量で吸収するストロー
クをもち、公差内の部材に対してシール可能面圧を発生
する加重を得るように弾性体の歪み率と高さを設定して
使用してもよい。なお、金型のパーティング面に具備す
る弾性体の材料として、例えば、フッソ系ゴムを用いる
ことにより、耐熱性、弾性、モールド樹脂との非接着性
に優れた弾性体シール構成が得られる。
【００５０】上記のように構成することにより、弾性体
の形状をシール面に対して高くすることにより歪み量を
大きく設定でき、直材の厚みや組立ての公差、金型の公
差を吸収できる撓み量で設定可能となる。また、１つの
直材の中において、複数箇所パッケージから露出する部
分がある場合、それぞれの部分で寸法にバラツキがあっ
たとしても、弾性体が独立して歪み、それぞれの弾性体
がシール可能面圧を発生してシール材として機能するこ
とができる。また、弾性体によるシール構造の採用によ
り、直材の公差を緩めることが可能となり、直材のコス
ト低減、政策工程の短縮が図れる。
【００５１】さらに、押えピンでヒートシンクをキャビ
ティ底面に押圧することにより、溶融樹脂がヒートシン
ク裏面の露出部分に染み出すのを防止でき、よって、パ
ッケージ裏面のバリ取り工程が不要となり、生産効率の
上昇が図れる。
【００５２】キャビティ底面のヒートシンクとの接触部
を平滑にすることで、樹脂圧によるヒートシンク露出部
（ヒートシンク下面）に凹凸が発生しない。よって、製
品のヒートシンク露出部分に絶縁層を設けたとき、空気
層の発生を防止でき、製品不良が減少し、生産効率が向
上できる。
【００５３】ナット等の穴のあいた直材を他の部材とト
ランスファモールドにより一体成形する構成において、
ナットの上下両面に弾性体シール部材（５ａ，５ｃ）を
用いているので、ナット穴への樹脂流入を遮蔽でき、穴
の一方が塞がった袋ナットを使用する必要がなく、直材
のコスト低下が図れる。
【００５４】また、端子部品など突起を持つ部品をトラ
ンスファモールドで一体成形する場合、突起部が収まる
ように弾性体に逃げ穴（６）を形成し、その穴の内壁に
枠を挿入設置しているので、弾性体の剛性を保持しつ
つ、樹脂の圧力により変形することが防げる。
【００５５】
【実施例２】図２（ａ），（ｂ）は、本発明の実施例２
による半導体装置のモールド成形構造を模式的に示した
断面図である。本実施例の基本構成において図１に示す
実施例１と類似する部分についてはその説明を省略して
いる。実施例１の構成との相違点は、本実施例２では、
上型キャビティインサート８内に具備された弾性体の側
壁外周面とキャビティインサート８の弾性体挿入穴の内
周側壁面との押圧シール機能を実現するものである。
【００５６】同図において、５ｄは上型キャビティイン
サート８内に具備された弾性体である。上金型で型締め
を行うとき、弾性体５ｄはその底面が、上型パーティン
グ面８ａより僅かに内部に凹んだ位置であって上型パー
ティング面８ａから突出しない高さに設定され、弾性体
５ｄを挿入する穴８ｂの径は、弾性体５ｄを挿入したと
きにクリアランス８ｃを持つ大きさに設定されている。
また、弾性体５ｄはリードフレーム１の露出シール面を
押圧する側と反対側（図で上面側）を押圧ブロック２３
で固定支持されている。この押圧ブロック２３は金型チ
ェイスブロック内を貫通し、パッキングプレート（不図
示）により固定されている。
【００５７】以下、本実施例２の動作について説明す
る。先ず、モールド成形するにあたって、露出するリー
ドフレーム１およびこれと連結したヒートシンク１１が
下型キャビティ７内に挿入され、上金型で型締めされ
る。このとき、弾性体５ｄは、リードフレーム１を押圧
することにより、弾性体自体の弾性により挿入穴８ｂの
径方向（図２で横方向）に膨らみ、この膨らみによりク
リアランス８ｃは塞がれ、挿入穴８ｂの内周側壁面を押
圧する。
【００５８】型締め工程の後、図２（ｂ）に示すよう
に、溶融したエポキシ樹脂１７ｂが下型キャビティ７内
に注入され、プランジャー（不図示）により射出圧を受
ける。このとき、弾性体５ｄは、上型キャビティインサ
ート８の弾性体挿入穴８ｂの内側面に対して面圧を発生
し、溶融したエポキシ樹脂１７ｂの樹脂圧に対してシー
ル作用を発揮し、クリアランス８ｃ部への樹脂の浸入を
防止している。
【００５９】上記構造において、弾性体を型締めにより
縦方向に歪ませたとき、弾性体は横方向に膨らむが、こ
の横方向の膨らみ歪みを利用して、金型の弾性体挿入穴
の内周面にシール機能に必要な面圧を発生させる歪み量
となるように、上記挿入穴の径寸法と弾性体の外径及び
高さ寸法を設定している。
【００６０】上述のように、本実施例２の構造によれ
ば、弾性体５ｄはその底面が上型パーティング面８ａか
ら突出しない高さに設定され、弾性体挿入穴８ｂの径
は、弾性体５ｄを挿入したときにクリアランスを持つ大
きさに設定されているので、弾性体は上型キャビティイ
ンサート８のエッジ部に接触せず、弾性体に傷がつかな
い。したがって、弾性体の寿命が延びるとともに、この
ような接触傷への樹脂の侵入を防止でき、弾性体の破壊
や変形を防止できる。
【００６１】また、弾性体を型締めにより縦方向に歪ま
せたとき、弾性体は横方向に膨らみ、この横方向の膨ら
み歪みを利用して、金型の弾性体挿入穴の内周面にシー
ル機能に必要な面圧を発生させる歪み量となるように、
上記挿入穴の径寸法と弾性体の外径及び高さ寸法を設定
することにより、弾性体と金型の隙間から樹脂が侵入す
ることを確実に防止できる。また、弾性体が樹脂シール
機能を兼用しているので、封止構造が簡単になる。
【００６２】また、上記構成において金型パッキングプ
レートを外すだけで弾性体が交換できるように構成して
もよい。これにより、弾性体を交換するときに、金型の
キャビティ周辺部材を分解することなく交換作業が簡単
となるとともに、弾性体交換のために生産工程を一時止
める必要がなく、生産性の向上が図れる。
【００６３】
【実施例３】図３は、本発明の実施例３による半導体装
置のモールド成形構造を模式的に示した断面図である。
本実施例は図２に示す実施例２の変形例であり、実施例
２との構成上の相違点は、本実施例３では、上型キャビ
ティインサート８内に具備された弾性体の下端面を上型
パーティング面より僅かに突出（５０）した位置に設計
し、弾性体を挿入したときのクリアランスの自由度を実
施例２に比べて大きく設定したことである。
【００６４】図３において、５ｅは上型キャビティイン
サート８内に具備された弾性体である。上金型で型締め
を行う前の段階では、弾性体５ｅはその底面が、上型パ
ーティング面８ａより僅かに外部下方に突出（５０）し
た高さに設定され、弾性体５ｅを挿入する穴８ｂの径
は、弾性体５ｅを挿入したときのクリアランス８ｃの大
きさを図２に示す実施例２の場合より大きな自由度を持
つように設定している。
【００６５】以下、本実施例３の動作について説明す
る。先ず、モールド成形するにあたって、露出するリー
ドフレーム１およびこれと連結したヒートシンク１１が
下型キャビティ７内に挿入され、上金型で型締めされ
る。このとき、弾性体５ｅは、リードフレーム１を押圧
することにより、弾性体自体の弾性により挿入穴８ｂの
径方向（図２で横方向）に膨らみ、この膨らみにより弾
性体５ｅの中間高さ部位の外周面においてクリアランス
８ｃは塞がれ、挿入穴８ｂの内周側壁面を押圧する。
【００６６】上記構造において、弾性体を型締めにより
縦方向に歪ませたとき、この横方向の膨らみ歪みを利用
して、金型の弾性体挿入穴の内周面にシール機能に必要
な面圧を発生させる歪み量となるように、上記挿入穴の
径寸法と弾性体の外径及び高さ寸法を設定してシール作
用することは実施例２の場合と同様である。
【００６７】特に、本実施例３では、型締め工程におい
て、弾性体５ｅは縦方向の歪みによりその底面が上型パ
ーティング面８ａと同じ面レベルまたは上型パーティン
グ面８ａから突出しない高さとなるように設定されてい
る。このとき、弾性体５ｅの突出部５０の底面が被封止
領域であるリードフレーム上面の露出パーティング面と
当接したときに、挿入穴８ｂの開口端縁と弾性体の下端
縁との間に隙間８ｄが形成されるように、挿入穴８ｂと
弾性体５ｅの径を設定している。
【００６８】型締め工程の後、図３（ｂ）に示すよう
に、溶融したエポキシ樹脂１７ｂが下型キャビティ７内
に注入され、プランジャー（不図示）により射出圧を受
ける。このとき、弾性体５ｅは、上型キャビティインサ
ート８の弾性体挿入穴８ｂの内側面に対して面圧を発生
し、溶融したエポキシ樹脂１７ｂの樹脂圧に対してシー
ル作用を発揮し、クリアランス８ｃ部への樹脂の浸入を
防止している。
【００６９】上述のように、本実施例３の構造によれ
ば、弾性体５ｅはその突出底面が型締め工程時に上型パ
ーティング面８ａと同じレベルまたは上型パーティング
面８ａから突出しない高さとなるように設定され、弾性
体挿入穴８ｂの径は、型締め工程を行う前の段階におい
て弾性体５ｅを挿入したときに大きな自由度のクリアラ
ンスを持つ大きさに設定される。したがって、弾性体は
上型キャビティインサート８のエッジ部に接触せず、弾
性体に傷がつかないとともに、弾性体の寿命が延びると
ともに、このような接触傷への樹脂の侵入を防止でき、
弾性体の破壊や変形を防止できる。
【００７０】また、弾性体を型締めにより縦方向に歪ま
せたとき、弾性体は横方向に膨らみ、この横方向の膨ら
み歪みを利用して、金型の弾性体挿入穴の内周面にシー
ル機能に必要な面圧を発生させる歪み量となるように、
上記挿入穴の径寸法と弾性体の外径及び高さ寸法を設定
することにより、弾性体と金型の隙間から樹脂が侵入す
ることを確実に防止できるとともに、弾性体が樹脂シー
ル機能を兼用しているので、封止構造が簡単になる。
【００７１】また、直材の寸法公差など吸収すべき寸法
に合わせて弾性体のストロークを設定できるとともに、
リードフレーム等の露出上面が金型パーティング面より
突出していなくてもシールに必要な面圧を得ることがで
き、吸収すべき寸法に合わせて弾性体の歪み量を確保で
きる。
【００７２】また、型締め工程時には、弾性体５ｅの突
出部５０の底面が露出パーティング面と当接したとき
に、挿入穴８ｂの開口端縁と弾性体の下端縁との間に隙
間８ｄが形成されるように上型パーティング面８ａと弾
性体５ｅの径を設定しているので、直材の厚み寸法のバ
ラツキが大きいもので弾性体の圧縮幅を大きくする必要
がある場合において、挿入穴８ｂの深さを深く形成する
必要がなくなり、装置の小型化、コスト低減が図れるだ
けでなく、挿入穴８ｂの開口端縁と弾性体の下端縁との
接触による損傷も防止できる等の効果がある。
【００７３】
【実施例４】図４は、本発明の実施例４による半道体装
置のモールド成形構造を模式的に示した断面図である。
本実施例は図２に示す実施例２のさらに別の変形例であ
り、その基本構成は図３に示す実施例３と同様である。
実施例３との構成上の相違点は、本実施例４では、上型
キャビティインサート８内に具備された弾性体５ｆの鍔
部５ｇを押圧ブロック２３ｂと上型キャビティインサー
ト８の底部８ｆとで挟みこんで保持したことである。
【００７４】図４に示すように、弾性体５ｆ及び鍔部５
ｇの上面を押圧する押圧ブロック２３ｂの底面は２段構
成であり、第１の底面２３ｃは鍔部５ｇの上面を、第２
の底面２３ｄは弾性体５ｆの上面をそれぞれ押圧してい
る。特に、第１の底面２３ｃは、弾性体５ｆを上型キャ
ビティインサート８内に装着する際に、キャビティイン
サート８の弾性体挿入穴の内周面にシール機能に必要な
面圧を発生させる予圧機能として第１のシール機能部Ｓ
１を形成し、第２の底面２３ｄは、リードフレーム１の
上部露出面を押圧したときの反力を受けて、弾性体５ｆ
の底部の横方向の膨らみにより、上型キャビティインサ
ート８の底部８ｆの弾性体挿入穴の内周側壁面を押圧す
る第２のシール機能部Ｓ２を形成する構造となってい
る。
【００７５】このように第２のシール機能部Ｓ２を形成
することにより、弾性体５ｆがリードフレーム１を押圧
するとき、弾性体自体の弾性により横方向に膨らみ、弾
性体５ｆが上型キャビティインサート８の底部８ｆの弾
性体挿入穴の内周側壁面を押圧して、溶融したエポキシ
樹脂１７ｂの樹脂圧に対してシール可能な面圧を発生し
て、樹脂の侵入を防止している。
【００７６】なお、弾性体挿入穴８ｂの径は、弾性体５
ｆを挿入したときにクリアランスを持つ大きさに設定さ
れ、弾性体は上型キャビティインサート８のエッジ部に
接触せず、弾性体に傷がつかないようにしていること
は、実施例２及び実施例３の場合と同様である。
【００７７】本実施例によれば、押圧ブロック２３ｂの
底面を２段構成とし、第１の底面２３ｃは鍔部５ｇの上
面を、第２の底面２３ｄは弾性体５ｆの上面をそれぞれ
押圧する構成とし、予圧機能を有した第１のシール機能
部Ｓ１と、弾性体５ｆの底部の横方向の膨らみにより、
上型キャビティインサート８の底部８ｆの内周側壁面を
押圧する第２のシール機能部Ｓ２を形成する構造とする
ことにより、弾性体と金型との間に隙間をもつ金型構造
において、フレームセットミスなどにより、弾性体が正
規の歪み量を発生していないことによりミスショットが
起こった場合であっても、第１のシール機能部Ｓ１によ
り、金型の内部への樹脂流入を確実に防止できる。ま
た、弾性体の歪み量が小さく、押圧による横方向の膨ら
みが不充分な場合であっても、第１のシール機能部Ｓ１
が機能するため、金型の内部への樹脂流入を確実に防止
できる。
【００７８】
【実施例５】図５は、本発明の実施例５によるパワーモ
ジュールの樹脂封止構造であって、同一キャビティに対
しマルチチャンバを備えた半導体装置の樹脂封止装置の
下金型と製品のレイアウト図を示す。
【００７９】図５に示すように、トランスファモールド
成形時に、図示のようにレイアウトされた複数のチャン
バ１３に対して、それぞれエポキシ樹脂タブレット（不
図示）を同量ずつ投入し、上型により型締めを行った
後、樹脂の射出を行う。
【００８０】型締め完了後、複数のチャンバー１３内に
投入された溶融エポキシ樹脂を、図１に示す射出用プラ
ンジャー１４により上型リテーナ９に形成されたカル１
２から、ゲート１５を通してキャビティインサート２０
に形成された下型キャビティ７に注入し加圧する。注入
された溶融エポキシ樹脂１７ｂは下型キャビティ７内を
流れ、製品を樹脂封止する。
【００８１】型締め中に、熱硬化性であるエポキシ樹脂
１７ｂは硬化し、型開き後、エジェクタ（不図示）等を
用いて硬化エポキシ樹脂は下型キャビティ７から取り出
され、これが樹脂封止後の半導体装置２１となる。
【００８２】上記構成により、樹脂の注入圧を低くでき
るので、樹脂バリの発生を低減できるだけでなく、キャ
ビティに応じたゲート形状の変更、注入速度等の注入コ
ントロールができる。また、モジュールなど成形する体
積の大きなパッケージに対して均等に樹脂供給ができ、
樹脂の注入条件が安定し、生産効率が向上する。また、
各チャンバからパッケージまでのランナー長を均等にで
きるので、注入樹脂が受ける熱量のバラツキが少なく、
成形工程の条件が安定し、生産効率が向上する。
【００８３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、モール
ド時に露出成形させる部材の各部露出面のシール機能を
低面圧で達成し、プレス荷重を軽減し、動力の利用効率
及び生産効率の高い半導体装置の製造方法、樹脂封止装
置および成形方法を提供することができる。
【００８４】また、本発明は、弾性体のシール構造を採
用し、弾性体を金型のインサートエッジに接触させない
ように隙間を形成して弾性体を具備する構成において、
樹脂がこの隙間に侵入することを確実に防止し、製品に
バリとなって不良発生の原因となることを防止できる。
【００８５】また、直材の厚みや組立ての公差、金型の
公差を吸収できる撓み量で設定可能とし、１つの直材の
中において、複数箇所パッケージから露出する部分で寸
法にバラツキがあったとしても、直材の公差を緩めるこ
とが可能となり、直材のコスト低減、政策工程の短縮が
図れる。
【００８６】さらに、溶融樹脂がヒートシンク裏面の露
出部分に染み出すのを防止でき、パッケージ裏面のバリ
取り工程が不要となり、生産効率の高い半導体装置の樹
脂封止構造、樹脂封止装置、成形方法を提供することが
できる。
【００８７】また、樹脂圧によるヒートシンク露出部に
凹凸が発生せず、製品のヒートシンク露出部分に絶縁層
を設けたとき、空気層の発生を防止でき、製品不良が減
少し、生産効率が向上できる。
【００８８】さらに、ナット等の穴のあいた直材を他の
部材とトランスファモールドにより一体成形する構成に
おいて、ナット穴への樹脂流入を遮蔽でき、直材のコス
ト低下が図れる。
【００８９】また、端子部品など突起を持つ部品をトラ
ンスファモールドで一体成形する場合、弾性体の剛性を
保持しつつ、樹脂の圧力により変形することが防げる。
【００９０】さらに、弾性体を金型のインサートエッジ
に接触させないように隙間を形成して弾性体を具備する
構成において、弾性体の寿命が延びるとともに、このよ
うな接触傷への樹脂の侵入を防止でき、弾性体の破壊や
変形を防止でき、弾性体と金型の隙間から樹脂が侵入す
ることを確実に防止できるとともに、封止構造が簡単な
半導体装置の樹脂封止構造、樹脂封止装置、成形方法を
提供することができる。
【００９１】また、樹脂バリの発生を低減できるだけで
なく、キャビティに応じたゲート形状の変更、注入速度
等の注入コントロールができ、モジュールなど成形する
体積の大きなパッケージに対して均等に樹脂供給がで
き、樹脂の注入条件が安定し、生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施例１による
半導体装置の樹脂封止構造及び樹脂封止工程を模式的に
示した断面図
【図２】 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施例２による
半導体装置のモールド成形構造を模式的に示した断面図
【図３】 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施例３による
半導体装置のモールド成形構造を模式的に示した断面図
【図４】 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施例４による
半導体装置のモールド成形構造を模式的に示した断面図
【図５】 本発明の実施例５による半導体装置の樹脂封
止装置の下金型と製品のレイアウト図。
【符号の説明】
１ リードフレーム，２ ナット，３ 端子部，４ 端
子ピン，５ａ、５ｂ、５ｃ 弾性体，６ ピン受納穴，
７、７’ キャビティ，８ 上型キャビティインサー
ト，９ 上型リテーナ，１０ 下型リテーナ，１１ ヒ
ートシンク，１６支柱，２０ 下型キャビティインサー
ト
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｂ２９Ｌ 31:34 (72)発明者 三島 由幸 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 松尾 至 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA39 AD02 AD35 AH37 AM33 CA12 CA30 CB17 CK86 CL42 CQ05 4F206 AA39 AD02 AD35 AH37 AK07 AM33 JA02 JB17 JB20 JF05 JN34 JQ81 4M109 AA01 BA01 CA21 DB03 GA05 5F061 AA01 BA01 CA21 DA01 DA06 DA13 FA05

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 互いに型締めをする上型キャビティブロ
    ックと、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビテ
    ィを互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キ
    ャビティに注入された封止樹脂で、リードフレーム(1)
    と、該リードフレーム上に実装された半導体チップと、
    前記リードフレームの端子部に重ね配設されるナットを
    一体的に樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法におい
    て、前記ナットの上下両面に弾性体押圧によるシール構
    造をとることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記下型キャビティ内に、その底面から
    突出する支柱の先端に弾性体を固着し、該弾性体の上端
    面にナットの一端面を載置するとともに、前記ナットの
    他端面に前記リードフレームの端子部を重ね、前記端子
    部に、前記上型キャビティブロックに装着された弾性体
    を当接させ、前記ナットと、前記リードフレームとを前
    記封止樹脂で一体化する請求項１記載の半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 互いに型締めをする上型キャビティブロ
    ックと、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビテ
    ィを互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キ
    ャビティに注入された封止樹脂で、リードフレームと、
    該リードフレーム上に実装された半導体チップと、前記
    リードフレームと表主面が合体した平面形状が四角形を
    なす放熱板とを一体的に樹脂封止するとともに、前記放
    熱板の裏主面を前記封止樹脂より露出させた半導体装置
    の樹脂封止方法において、前記型締め状態において、前
    記上型キャビティブロックに配設されたピンを、少なく
    とも前記放熱板の表主面の互いに対向する辺の近傍それ
    ぞれに当接させ、前記放熱板の裏主面を、前記下型キャ
    ビティブロックのキャビティの底面に圧接させることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記ピンを付勢する手段を用いて、前記
    ピンの先端を、リードフレームの放熱板の表主面との合
    体領域または放熱板の表主面に圧接させたことを特徴と
    する請求項３記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 互いに型締めをする上型キャビティブロ
    ックと、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビテ
    ィを互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キ
    ャビティに注入された封止樹脂で、リードフレームと、
    該リードフレーム上に実装された半導体チップを一体的
    に樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法において、前
    記リードフレーム側から上型キャビティブロックに向っ
    て突出する棒状電極を、前記上型キャビティブロックか
    ら前記下型キャビティブロックに向って突出する筒体で
    覆うとともに、該筒体の少なくとも先端に設けた弾性部
    を前記棒状電極の埋設された面に当接させた後で、前記
    封止樹脂の注入を行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  6. 【請求項６】 前記筒体を、弾性筒体と該弾性筒体内に
    嵌入する剛性筒体とで構成したことを特徴とする請求項
    ５記載の半導体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 互いに型締めをする上型キャビティブロ
    ックと、下型キャビティブロックのそれぞれのキャビテ
    ィを互いに対向させ、前記型締め状態において、前記キ
    ャビティに注入された封止樹脂で、リードフレームと、
    該リードフレーム上に実装された半導体チップを一体的
    に樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置において、前
    記上型キャビティブロックと前記下型キャビティブロッ
    クの少なくとも一方に貫通孔を設け、該貫通孔内に弾性
    体を配設し、前記型締め状態において前記弾性体を変形
    させ、該弾性体の先端の当接する非封止領域への前記封
    止樹脂の浸入を阻止するとともに、前記貫通孔の内面に
    当接させることにより、前記貫通孔からの前記封止樹脂
    の漏出を阻止することを特徴とする半導体装置の樹脂封
    止装置。
  8. 【請求項８】 弾性体が貫通孔から突出しないようにし
    たことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の樹脂封
    止装置。
  9. 【請求項９】 弾性体を貫通孔から突出させるととも
    に、その先端が非封止領域に当接したときに、前記貫通
    孔の開口端縁と前記弾性体との間に隙間が形成されるよ
    うにしたことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の
    樹脂封止装置。
  10. 【請求項１０】 弾性体の鍔を、押圧ブロックとキャビ
    ティブロックとで挟みこんだことを特徴とする請求項７
    〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の樹脂封止装
    置。
  11. 【請求項１１】 同一キャビティに対しマルチチャンバ
    を備えたことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１
    項に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
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