JP2004152994A - 半導体装置の樹脂封止装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂封止装置により半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピンに荷重が集中するのを防止することができ、フレームの変形や移動を防止することができる手段を提供する。
【解決手段】樹脂封止装置においては、スライドプレート７と固定ピン６との間に、固定ピン６を下方に押圧する押圧スプリング１４が設けられている。この押圧スプリング１４は、フレーム１２の厚さに応じて撓み、例えばフレーム１２の厚みが固定ピン６の位置毎にばらついた場合、あるいは一部の固定ピンが磨耗するなどしてその長さが短くなったでも、固定ピン６毎の押圧力のばらつきを低減する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばトランスファ成形装置のような、樹脂をプランジャ等により所定圧に加圧しつつ型内に射出して、半導体装置を樹脂封止するようになっている半導体装置の樹脂封止装置と、これを用いた半導体装置の製造方法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体装置の樹脂封止装置においては、半導体装置を伴ったフレームを、上型と下型との間に画成されたキャビティ内に配置し、該キャビティ内に液状の樹脂を注入して固化させ、半導体装置を樹脂封止するようにしている。そして、かかる樹脂封止装置では、半導体装置を樹脂封止する際、フレームがキャビティ内で移動しないように、複数の固定ピンでフレームを固定するようにしている（例えば、特許文献１〜４参照）。ここで、固定ピンは、コンタクトロッドを介して駆動機構によって駆動されるスライドプレートに連結されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−３０３１１号公報（段落［００１７］、図１）
【特許文献２】
特開平１０−３０９７３０号公報（段落［０００９］、図１）
【特許文献３】
特開平８−１９２４４６号公報（段落［００２３］、図１）
【特許文献４】
特開平４−１０２３３８号公報（第３頁左上欄、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の半導体装置の樹脂封止装置では、下記のような状態になると、ある特定の固定ピンに荷重が集中し、荷重が大きい箇所ではフレームが変形し、荷重の小さい個所ではフレームが動くといった問題があった。
（１）固定ピンの長さ、コンタクトロッドの長さなどといった、金型部品の寸法の精度が悪い場合。
（２）フレーム自体の厚みが固定ピンの位置毎にばらついている場合。
（３）機械的精度や、モーメント荷重の影響により、駆動機構がコンタクトロッドをフレームに対して均一（平行）に押圧することができない場合。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであって、樹脂封止装置により半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピンに荷重が集中するのを防止することができ、フレームの変形や移動を防止することができる手段を提供することを解決すべき課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた本発明にかかる半導体装置の樹脂封止装置は、（ｉ）半導体装置を伴ったフレームを収容しているキャビティ内に液状の樹脂を注入して固化させ、該半導体装置を樹脂封止するようになっている半導体装置の樹脂封止装置であって、（ｉｉ）キャビティを画成する第１及び第２の型部材と、（ｉｉｉ）第１及び第２の型部材のいずれか一方側からキャビティに対して進入・退去することができ、キャビティ内に進入したときにフレームを固定（ないしは位置決め）する複数の固定ピンと、（ｉｖ）固定ピンに連結され、該固定ピンをピン進入・退去方向に移動させるスライドプレートとが設けられていて、（ｖ）スライドプレートに、固定ピンをピン進入方向に押圧する圧縮ばねが設けられていることを特徴とするものである。
また、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、上記樹脂封止装置を用いて半導体装置を樹脂封止するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる樹脂封止装置（チェイスブロック）の立面断面図である。図１に示すように、この樹脂封止装置においては、固定されたバッキングプレート１の下側に枠２（上型枠）が取り付けられ、この枠２の下側に上型リテーナ３が取り付けられている。上型リテーナ３には、上型凹部４ａを備えた上型キャビティインサート４（型部材）がはめ込まれている。
【０００８】
そして、バッキングプレート１を上下方向に貫通する複数のコンタクトロッド５が設けられ、このコンタクトロッド５は、サーボモータ（図示せず）を駆動源とする駆動装置（図示せず）によって、上下方向に移動させられるようになっている。コンタクトロッド５の下端部は、複数の固定ピン６を上下方向（ピン進入・退去方向）に移動させるためのスライドプレート７と係合している。スライドプレート７には、固定ピン押さえ８が設けられ、固定ピン６はこの固定ピン押さえ８によって上下方向に移動可能に保持されている。ここで、スライドプレート７は、リターンスプリング９によって、常時、上向きに付勢されている。また、スライドプレート７には、各固定ピン６毎にこれを下向き（ピン進入方向）に付勢する、圧縮コイルばねからなる押圧スプリング１４が設けられている。
【０００９】
また、上型リテーナ３の下側には下型リテーナ１１が密接して配置され、この下型リテーナ１１には、下型凹部１０ａを備えた下型キャビティインサート１０（型部材）がはめ込まれている。そして、上型キャビティインサート４と下型キャビティインサート１０との間には、上型凹部４ａと下型凹部１０ａとによってキャビティが画成され、樹脂封止を行う際には、このキャビティ内に、半導体装置を伴ったフレーム１２が配置される。
【００１０】
後で詳しく説明するように、半導体装置を伴ったフレーム１２を収容しているキャビティ内には、液状の樹脂が注入され、この樹脂が固化して半導体装置が樹脂封止される。その際、固定ピン６は下向きに移動してキャビティ内に進入し、フレーム１２を固定ないし位置決めする。なお、樹脂の注入が終了すれば、固定ピン６は上向きに移動してキャビティから退去する。
【００１１】
この樹脂封止装置においては、半導体装置ないしフレーム１２の樹脂封止は、およそ次のような手順で行われる。すなわち、まず、固定ピン６をキャビティから退去させた状態で、上型キャビティインサート４と下型キャビティインサート１０との間に、半導体装置を伴ったフレーム１２をはさみ、両キャビティインサート４、１０を型締めする。
【００１２】
続いて、サーボモータを駆動源とする駆動装置により、コンタクトロッド５を介して、スライドプレート７をリターンスプリング９の付勢力に抗して下降させる。これに伴って、固定ピン６が下降し、キャビティ内に進出してフレーム１２に当接し、フレーム１２を固定ないし位置決めする。駆動装置の駆動源としてサーボモータを用いているので、サーボモータのトルクを制御することにより、固定ピン６のフレーム１２への押圧力を精密に調整ないし制御することができ、フレーム１２の位置決め精度を高めることができる。
【００１３】
次に、プランジャ（図示せず）等により、液状の樹脂を、上型キャビティインサート４と下型キャビティインサート１０との間のキャビティに注入（ないしは射出）する。樹脂の注入が終了した後、該樹脂が固化する前に、駆動装置によりコンタクトロッド５を上昇させる。これにより、スライドプレート７はリターンスプリング９によって上昇させられ、これに伴って固定ピン６が上昇してキャビティから退去する。そして、樹脂を固化させた後、下型リテーナ１１を上型リテーナ３から取り外し、半導体装置が樹脂封止されたフレーム１２を取り出す。
【００１４】
このように、半導体装置を樹脂封止するためにキャビティ内に樹脂を注入する際には、樹脂の流れによってフレーム１２が移動するのを防止するため、フレーム１２を固定ピン６で押圧して固定ないし位置決めするようにしている。しかし、従来の樹脂封止装置では、例えば、フレーム１２の厚みがばらついたり、一部の固定ピン６が磨耗してその長さが短くなったりすると、固定ピン６が均一にフレーム１２を押圧することができなくなり、押圧力不足によるフレーム１２の移動（フレームシフト）や、過大な押圧力によるフレーム１２の変形が生じるおそれがあった。
【００１５】
これに対して、実施の形態１にかかる樹脂封止装置においては、スライドプレート７と固定ピン６との間に、固定ピン６を下方に押圧する押圧スプリング１４が設けられ、この押圧スプリング１４は、フレーム１２の厚さ（当接位置）に応じて撓む。したがって、例えばフレーム１２の厚みが固定ピン６の位置毎にばらついた場合、あるいは一部の固定ピンが磨耗するなどしてその長さが短くなった場合でも、押圧スプリング１４が撓むので、固定ピン６毎の押圧力のばらつきは少ない。また、押圧スプリング１４を取り替えることにより、固定ピン６毎に押圧力を変えることができる。このため、半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピン６に荷重が集中するのを防止することができ、フレーム１２の変形や移動を有効に防止することができる。
【００１６】
なお、実施の形態１にかかる樹脂封止装置では、固定ピン６を下向きに押圧する手段として圧縮コイルばねからなる押圧スプリング１４を用いているが、これに代えて、皿ばねやガスダンパなどを用いてもよい。また、この樹脂封止装置では、上型側にフレーム押圧機構を設けているが、下型側に押圧機構を設けてもよい。
【００１７】
実施の形態２．
以下、図２を参照しつつ、本発明の実施の形態２を説明する。しかしながら、実施の形態２にかかる樹脂封止装置は、図１に示す実施の形態１にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図２において、図１と共通の部材ないし構成要素には、図１と同一の参照番号が付されている。
【００１８】
図２は、実施の形態２にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図２に示すように、実施の形態２にかかる樹脂封止装置では、スライドプレート７に、押圧スプリング１４の固定ピン６への押圧力（ないしは押圧スプリング１４の圧縮状態）を調整する調整ねじ１６（ばね調整ねじ）が設けられている。その他の点は、実施の形態１にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００１９】
実施の形態２にかかる樹脂封止装置では、調整ねじ１６で押圧スプリング１４の固定ピン６に対する押圧力を自在に調整することができるので、押圧スプリング１４を交換することなく、固定ピン６毎に押圧力を調整することができる。このため、半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピン６に荷重が集中するのをより有効に防止することができる。
【００２０】
実施の形態３．
以下、図３を参照しつつ、本発明の実施の形態３を説明する。しかしながら、実施の形態３にかかる樹脂封止装置は、図２に示す実施の形態２にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態２と異なる点を説明する。なお、図３において、図２と共通の部材ないし構成要素には、図２と同一の参照番号が付されている。
【００２１】
図３は、実施の形態３にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図３に示すように、実施の形態３にかかる樹脂封止装置では、スライドプレート７に、固定ピン６にかかっている荷重ないし押圧力を検出するロードセル１７（荷重検出手段）が設けられている。その他の点は、実施の形態２にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００２２】
実施の形態３にかかる樹脂封止装置では、調整ねじ１６で押圧スプリング１４の固定ピン６に対する押圧力を自在に調整することができ、かつ固定ピン６にかかっている荷重ないし押圧力をモニタリング（監視）することができるので、固定ピン６に対して押圧力の調整を正確に行うことができ、また異常な押圧力を検出することができる。このため、半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピン６に荷重が集中するのを一層有効に防止することができる。
【００２３】
実施の形態４．
以下、図４を参照しつつ、本発明の実施の形態４を説明する。しかしながら、実施の形態４にかかる樹脂封止装置は、図１に示す実施の形態１にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図４において、図１と共通の部材ないし構成要素には、図１と同一の参照番号が付されている。
【００２４】
図４は、実施の形態４にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図４に示すように、実施の形態４にかかる樹脂封止装置では、固定ピン６が、スライドプレート７を上下方向（ピン進入・退去方向）に貫通してバッキングプレート１に当接することができるようになっている。その他の点は、実施の形態１にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００２５】
実施の形態４にかかる樹脂封止装置では、固定ピン６はスライドプレート７を上下方向に貫通している。このため、樹脂をキャビティ内に完全に充填させるために固定ピン６を上昇させたとき、固定ピン６の上端面がバッキングプレート１の下面に当接する。したがって、樹脂の射出圧によって押圧スプリング１４が撓むことはなく、固定ピン６はその位置を保持される。その結果、製品に残る固定ピン穴が所定寸法となり、ショット毎にばらつくことはない。なお、固定ピン６の部位に応じて、固定ピン上端面のバッキングプレート１との当接位置（ストッパ高さ）を変えれば、製品表面の固定ピン痕の凸部高さないし凹部深さを任意に変更することができる。
【００２６】
実施の形態５．
以下、図５を参照しつつ、本発明の実施の形態５を説明する。しかしながら、実施の形態５にかかる樹脂封止装置は、図４に示す実施の形態４にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態４と異なる点を説明する。なお、図５において、図４と共通の部材ないし構成要素には、図４と同一の参照番号が付されている。
【００２７】
図５は、実施の形態５にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図５に示すように、実施の形態５にかかる樹脂封止装置では、バッキングプレート１に、固定ピン６のバッキングプレート１との当接位置を調整する調整ねじ１８（位置調整ねじ）が設けられている。その他の点は、実施の形態４にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００２８】
実施の形態５にかかる樹脂封止装置では、樹脂をキャビティ内に完全に充填させるために固定ピン６を上昇させたとき、固定ピン６の上端面は調整ネジ１８に当接する。そして、調整ネジ１８により固定ピン６のバッキングプレート１への当接位置を調整するができる。例えば、製品に残る固定ピン穴深さないし凸部高さを調整するには、調整ネジ１８を回して、固定ピン６と調整ネジ１８とが当接する位置（高さ）を変えればよい。
【００２９】
実施の形態６．
以下、図６を参照しつつ、本発明の実施の形態６を説明する。しかしながら、実施の形態６にかかる樹脂封止装置は、図５に示す実施の形態５にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態５と異なる点を説明する。なお、図６において、図５と共通の部材ないし構成要素には、図５と同一の参照番号が付されている。
【００３０】
図６は、実施の形態６にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図６に示すように、実施の形態６にかかる樹脂封止装置では、固定ピン６と調整ねじ１８との間に、固定ピン６にかかる荷重すなわち押圧力を検出するロードセル２７（荷重検出手段）が設けられている。その他の点は、実施の形態５にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００３１】
実施の形態６にかかる樹脂封止装置では、調整ねじ１８で押圧スプリング１４の固定ピン６に対する押圧力（当接位置）を自在に調整することができ、かつ固定ピン６にかかっている荷重ないし押圧力をモニタリングすることができるので、固定ピン６に対して押圧力の調整を正確に行うことができ、また異常な押圧力を検出することができる。このため、半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピン６に荷重が集中するのを一層有効に防止することができる。また、固定ピン６とロードセル２７とを組み合わせれば、樹脂封止装置のスペース効率を高めることができる。
【００３２】
実施の形態７．
以下、図７を参照しつつ、本発明の実施の形態７を説明する。しかしながら、実施の形態７にかかる樹脂封止装置は、図１に示す実施の形態１にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図７において、図１と共通の部材ないし構成要素には、図１と同一の参照番号が付されている。
【００３３】
図７は、実施の形態７にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図７に示すように、実施の形態７にかかる樹脂封止装置では、下型側にも、フレーム１２を固定ないし位置決めするフレーム固定機構が設けられている。すなわち、上型側のフレーム固定機構とほぼ同様に、下型コンタクトロッド１９と、下型リターンスプリング２０と、下型スライドプレート２１と、下型固定ピン押さえ２２と、複数の下型固定ピン２３と、下型バッキングプレート２４と、下型枠２５とが設けられている。ただし、上型側のフレーム固定機構とは異なり、下型固定ピン２３を押圧する押圧スプリングは設けられていない。その他の点は、実施の形態１にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００３４】
実施の形態７にかかる樹脂封止装置では、上型側と下型側の両方にフレーム１２を押圧して固定ないし位置決めするフレーム固定機構が設けられているので、フレーム１２を、キャビティの中空部に（浮かせた状態で）固定することができる。また、上型側のフレーム固定機構のみに押圧スプリング１４が設けられているので、下型側のフレーム固定機構では、下型固定ピン押さえ２２を下型リテーナ１１に当接させて押さえつけることにより、下型固定ピン２３のキャビティへの突出量を正確に保つことができる。このため、フレーム１２を所望の位置に正確に保持することができる。
なお、この実施の形態７にかかる樹脂封止装置では、上型側に押圧スプリング１４を設けているが、下型側に設けてもよい。
【００３５】
実施の形態８．
以下、図８を参照しつつ、本発明の実施の形態８を説明する。しかしながら、実施の形態８にかかる樹脂封止装置は、図１に示す実施の形態１にかかる樹脂封止装置と多くの共通点をもつ。そこで、説明の重複を避けるため、以下では主として実施の形態１と異なる点を説明する。なお、図８において、図１と共通の部材ないし構成要素には、図１と同一の参照番号が付されている。
【００３６】
図８は、実施の形態８にかかる樹脂封止装置の立面断面図である。図８に示すように、実施の形態８にかかる樹脂封止装置では、複数の固定ピン６のうちの少なくとも一部が、キャビティに進入したときに、フレーム１２に段差をもって係合するようになっている。その他の点は、実施の形態１にかかる樹脂封止装置と同様である。
【００３７】
実施の形態８にかかる樹脂封止装置では、一部の固定ピン６がフレーム１２を押圧せず、フレーム１２を意図的に浮かせた位置に固定ないし位置決めすることができる。したがって、例えば、各固定ピン６間に適切に段差を設ければ、樹脂注入圧によってフレーム１２がダメージを受けないように、意図的にフレーム１２を傾けることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明にかかる半導体の樹脂封止装置によれば、スライドプレートと固定ピンとの間に、固定ピンを下方に押圧する圧縮ばねが設けられ、この圧縮ばねはフレームの厚さに応じて撓む。したがって、例えばフレームの厚みが固定ピンの位置毎にばらついた場合、あるいは一部の固定ピンが磨耗するなどしてその長さが短くなったでも、圧縮ばねが撓むので、固定ピン毎の押圧力のばらつきは少ない。
このため、半導体装置を樹脂封止する際に、特定の固定ピンに荷重が集中するのを防止することができ、フレームの変形や移動を有効に防止することができる。
また、本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、所望の部分が正確に樹脂封止された、フレームの変形のない半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態４にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図５】本発明の実施の形態５にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図６】本発明の実施の形態６にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図７】本発明の実施の形態７にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【図８】本発明の実施の形態８にかかる半導体装置の樹脂封止装置の立面断面図である。
【符号の説明】
１ バッキングプレート、 ２ 枠、 ３ 上側リテーナ、 ４ 上側キャビティインサート、 ４ａ 上型凹部、 ５ コンタクトロッド、 ６ 固定ピン、 ７ スライドプレート、 ８ 固定ピン押さえ、 ９ リターンスプリング、 １０ 下型キャビティインサート、 １０ａ 下型凹部、 １１ 下型リテーナ、 １２ フレーム、 １４ 押圧スプリング、 １６ 調整ねじ、 １７ロードセル、 １８ 調整ねじ、 １９ 下型コンタクトロッド、 ２０ 下型リターンスプリング、 ２１ 下型スライドプレート、 ２２ 下型固定ピン押さえ、 ２３ 下型固定ピン、 ２４ 下型バッキングプレート、 ２５ 下型枠、 ２７ロードセル。

Claims (10)

1. 半導体装置を伴ったフレームを収容しているキャビティ内に液状の樹脂を注入して固化させ、上記半導体装置を樹脂封止するようになっている半導体装置の樹脂封止装置であって、
   上記キャビティを画成する第１及び第２の型部材と、
   上記第１及び第２の型部材のいずれか一方側から上記キャビティに対して進入・退去することができ、キャビティ内に進入したときに上記フレームを固定する複数の固定ピンと、
   上記固定ピンに連結され、該固定ピンをピン進入・退去方向に移動させるスライドプレートとが設けられていて、
   上記固定ピンと上記スライドプレートとの間に、上記固定ピンをピン進入方向に押圧する圧縮ばねが設けられていることを特徴とする半導体装置の樹脂封止装置。
2. 上記スライドプレートに、上記圧縮ばねの押圧力を調整するばね調整ねじが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
3. 上記スライドプレートに、上記固定ピンにかかっている荷重を検出する荷重検出手段が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
4. 上記スライドプレートの、両キャビティインサートとは反対側の位置にバッキングプレートが設けられていて、
   上記固定ピンが、上記スライドプレートをピン進入・退去方向に貫通して上記バッキングプレートに当接することができるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
5. 上記バッキングプレートに、上記固定ピンの上記バッキングプレートとの当接位置を調整する位置調整ねじが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
6. 上記固定ピンと上記位置調整ねじとの間に、上記固定ピンにかかる荷重を検出する荷重検出手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
7. もう一方の型部材側から、上記キャビティに対して進入・退去することができ、キャビティ内に進入したときに上記フレームに当接してこれを固定する複数の固定ピンと、
   上記固定ピンに連結され、該固定ピンをピン進入・退去方向に移動させるスライドプレートとが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の樹脂封止装置。
8. 上記複数の固定ピンのうちの少なくとも一部が、上記キャビティに進入したときに、上記フレームに段差をもって係合するようになっていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の半導体装置の樹脂封止装置。
9. 上記スライドプレートがサーボモータによって駆動されるようになっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の半導体装置の樹脂封止装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１つに記載の半導体装置の樹脂封止装置を用いて、半導体装置を樹脂封止するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。

Images