JP2005085832A - 樹脂モールド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 リードフレームとともに粘着フィルムを確実にクランプし、リードフレームの露出面に樹脂ばりを生じさせずに樹脂モールドする。
【解決手段】 複数個の半導体チップが一方の面にマトリクス状に整列して搭載されたリードフレーム１０を、リードフレームの他方の面に粘着フィルムを粘着して上型と下型とでクランプし、リードフレームの一方の面を、複数の半導体チップを一括して樹脂モールドする樹脂モールド装置において、前記リードフレーム１０を樹脂モールドする上型と下型の一方に、ポット３４と前記半導体チップを一括して樹脂モールドするキャビティ１２と、キャビティとポットとを接続するゲート２０およびランナー３６が設けられ、上型と下型の他方に、前記粘着フィルムをクランプ面にエア吸着するエア吸着孔が設けられるとともに、前記キャビティ１２の前記ゲート２０が接続される辺上に、枝分かれ状に形成されたランナー３６を介して均等間隔に複数のゲート２０が配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は樹脂モールド装置に関し、より詳細にはリードフレームにマトリクス状に半導体チップが配置された被成形品を、半導体チップが搭載された片面のみを一括して樹脂モールドする樹脂モールド装置に関する。

半導体装置には、ＱＦＮ（Quad Flat None lead)、ＱＯＮ(Quad Outline None lead)といった、半導体チップを搭載したリードフレームの片面のみを樹脂モールドし、リードフレームの他方の面は外面をそのまま露出させて製品とするものがある。この半導体装置の露出面にはリードの裏面が露出するから、この露出面をはんだ付け等により実装基板の端子に接合して半導体装置を実装する。したがって、半導体チップを搭載したリードフレームを樹脂モールドした際に、リードフレームの露出面側に樹脂ばりが生じると、実装時に半導体装置と実装基板との電気的接続の信頼性を損なうという問題がある。

ＱＦＮあるいはＱＯＮといった半導体装置は、きわめて小型に形成することが可能であり、これらの半導体装置を製造する方法として、１枚のリードフレームに多数個の半導体チップをマトリクス状に搭載し、一つのキャビティを用いて半導体チップを一括して樹脂モールドし、樹脂モールド後にモールド樹脂とともにリードフレームを個片に切断して半導体装置とする方法がある。このような製造方法によって半導体装置を製造する場合は、リードの実装面（露出面）に樹脂ばりが生じないようにリードフレームでリードの露出面となる側に粘着フィルムを粘着して、樹脂モールド金型を用いて粘着フィルムとともにリードフレームをクランプして樹脂モールドする方法が提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。
特開２００１−１７０９６２号公報 特開２００３−１３３５００号公報

半導体チップを多数個搭載したリードフレームを一括して樹脂モールドする際に問題となるのが、キャビティ内への樹脂の充填性の問題と、リードフレームの露出面側に生じる樹脂ばりの問題である。
図８は、従来方法でリードフレーム１０を樹脂モールドした場合、キャビティの中途まで樹脂を充填した状態でリードフレーム１０を樹脂モールド金型から取り出した状態を示す。１２はリードフレーム１０を樹脂モールドするキャビティ１２の配置位置を示す。１４は樹脂モールド後に個片に分割されて半導体装置となる単位領域である。単位領域１４には各々リードおよびダイパッドが形成されており、半導体チップが各々のダイパッドに搭載されている。図８に示すリードフレーム１０では、半導体チップを一括して樹脂モールドするキャビティ領域をリードフレーム１０の長手方向に複数配置し、各々のキャビティ１２に一つずつ樹脂モールド金型のポットとを連通させる配置としている。

リードフレーム１０を樹脂モールドする樹脂モールド金型に設けるゲート２０を、従来はキャビティ１２の辺方向の全幅に設け、キャビティ１２の辺全体からキャビティ１２に樹脂を注入するようにしている。しかしながら、このようにキャビティ１２の一辺の全幅から樹脂２２を注入すると、図のように、キャビティ１２の辺方向の中央部分での樹脂２２の流れ性が良いために、樹脂２２の流れが均等にならず、最終的にキャビティ１２の全体に樹脂２２を充填した際に、樹脂の未充填や樹脂中にボイドが発生するといった問題が発生するおそれがある。

また、図８に示すように、キャビティ１２の全幅にゲート２０を配置して樹脂モールドする場合は、ゲート２０を配置した部位での上型３０と下型３２のクランプ力が十分でなくなり、リードフレーム１０の露出面側に樹脂ばりが発生する原因になる。図９は上型３０と下型３２とで粘着フィルム４０を介して、半導体チップ１１が搭載されたリードフレーム１０をクランプした状態を示す。２０が下型３２に設けたゲート部分、３４がポットである。図のように、ゲート２０が形成された部位では、リードフレーム１０にクランプ力が直接的に作用しないから、リードフレーム１０の露出面に粘着フィルム４０を粘着してもリードフレーム１０の露出面に樹脂ばりが発生することが起こり得る。

本発明は、このようにリードフレーム１０にマトリクス状に半導体チップを搭載した被成形品を一括して片面樹脂封止する際に、キャビティ１２内に均等に樹脂２２を充填することを可能にし、信頼性の高い樹脂モールドを可能にするとともに、リードフレームの露出面に樹脂ばりが生じないように樹脂モールドすることを可能にする樹脂モールド装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、複数個の半導体チップが一方の面にマトリクス状に整列して搭載されたリードフレームを、リードフレームの他方の面に粘着フィルムを粘着して上型と下型とでクランプし、リードフレームの一方の面を、複数の半導体チップを一括して樹脂モールドする樹脂モールド装置において、前記リードフレームを樹脂モールドする上型と下型の一方に、ポットと前記半導体チップを一括して樹脂モールドするキャビティと、キャビティとポットとを接続するゲートおよびランナーが設けられ、上型と下型の他方に、前記粘着フィルムをクランプ面にエア吸着するエア吸着孔が設けられるとともに、前記キャビティの前記ゲートが接続される辺上に、枝分かれ状に形成されたランナーを介して均等間隔に複数のゲートが配置されていることを特徴とする。

また、前記ゲートが、前記キャビティ内に配置される半導体チップの配列位置に位置合わせして、列ごとに一つずつ配置されていることにより、キャビティ内にさらに均等に樹脂を充填することができ、リードフレームの外面に樹脂ばりを生じさせずに樹脂モールドすることが可能になる。
また、前記キャビティが、前記リードフレームの長手方向に複数配置され、各々のキャビティに、ランナーおよびゲートを介して一つずつポットが接続されていることを特徴とする。キャビティはリードフレームの全面を一つのキャビティで一括して樹脂モールドするように配置することもできるし、リードフレームの長手方向に複数に分割して設けることもできる。キャビティを複数に分割することでキャビティ内での樹脂の充填性を良好にすることができる。

また、前記リードフレームが、樹脂モールド後に、リードとダイパッドの外面がともにリードフレームの他方の面側で露出すべく設けられ、上型と下型とで前記リードフレームをクランプした際に、前記粘着フィルムが前記リードとダイパッドの外面に粘着すべく設けられていることを特徴とする。
また、前記リードフレームが、樹脂モールド後に、リードの外面がリードフレームの他方の面側で露出し、ダイパッドの外面がリードフレームの一方の面側で露出すべく設けられ、上型と下型とで前記リードフレームをクランプした際に、前記粘着フィルムが前記リードの外面に粘着し、前記ダイパッドの外面が前記キャビティの底面に当接すべく設けられていることを特徴とする。

本発明に係る樹脂モールド装置によれば、キャビティに接続するゲートをキャビティの辺上で均等間隔で複数配置したことにより、リードフレームの側縁近傍でゲートが配置されている部位において確実にリードフレームをクランプすることが可能となり、リードフレームと粘着フィルムとの密着性が良好になることから、リードフレームの露出面に樹脂ばりが生じることを防止して、好適な樹脂モールドを可能にすることができる。

以下、本発明の好適な実施形態について添付図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本発明に係る樹脂モールド装置の一実施形態の構成を示す平面図である。本実施形態の樹脂モールド装置は、樹脂モールド用の金型を装着したプレス部Ａ、被成形品を供給する供給部Ｂ、モールド用の樹脂を供給する樹脂供給部Ｃ、樹脂タブレットと被成形品をプレス部Ａに搬入するインローダ部Ｄ、成形品をプレス部Ａから搬出するアンローダ部Ｅ、成形品の収納部Ｆを備える。

プレス部Ａでは樹脂モールド金型により被成形品をクランプして樹脂モールドする。本実施形態では被成形品の片面に粘着フィルムを粘着し、粘着フィルムとともに被成形品を上型３０と下型３２とでクランプして樹脂モールドする。このため、粘着フィルム４０を供給する供給ロール４２と、使用後の粘着フィルム４０を巻き取る巻取りロール４４をプレス部Ａの前後位置に各々配置し、これと直交する配置にインローダ部Ｄとアンローダ部Ｅを、プレス部Ａの左右位置に各々配置している。インローダ部Ｄからプレス部Ａに搬入された被成形品は、プレス部Ａで粘着フィルム４０とともにクランプされて樹脂モールドされ、成形品はアンローダ部Ｅによってプレス部Ａから搬出される。

供給ロール４２は長尺状の粘着フィルム４０をロール状に巻回したものであり、樹脂モールド操作に応じて供給ロール４２から所定長さずつ送り出され、巻取りロール４４に巻き取られる。
樹脂モールド金型は上型３０のクランプ面は略平坦面に形成され、下型３２に被成形品を樹脂モールドするキャビティ１２が設けられている。粘着フィルム４０は上型３０のクランプ面に沿って略平行に供給され、上型３０にエア吸着され、クランプ操作によって被成形品に粘着される。

なお、粘着フィルム４０は被成形品に粘着する片面側が粘着面となっているもので、粘着面に剥離用の台紙テープが貼着されて提供されている場合は、供給ロール４２側に台紙テープを巻き取る台紙巻取りローラが設けられる。なお、台紙テープを必要としない粘着フィルム４０の場合には、台紙巻取りローラを設ける必要はない。粘着フィルム４０の基材としては、所要の耐熱性、柔軟性、緩衝性を備えたフィルム材が適宜使用でき、たとえば、ＦＥＰフィルム、ＰＥＴフィルム、フッ素含浸ガラスクロス、ポリ塩化ビニリデン、ＥＴＦＥフィルム、ポリプロピレン等が使用できる。

図２はプレス部Ａに設けられる樹脂モールド金型の構成を示す断面図である。図では粘着フィルム４０を介してリードフレーム１０を上型３０と下型３２とでクランプした状態を示す。
３４がポット、３５が金型カル、３６が金型ランナーである。粘着フィルム４０は、ポット３４に対向する金型カル３５から被成形品のリードフレーム１０が配置される上型３０の金型面を覆うように配置されている。３８が粘着フィルム４０を上型３０のクランプ面にエア吸着するためのエア吸着孔である。このエア吸着孔３８は金型外に設けたエア吸引機構に連通して設けられている。３７はリードフレーム１０を金型に位置合わせしてセットするためのガイドピンである。

本実施形態の樹脂モールド装置においてもっとも特徴とする点は、樹脂モールド金型に設けたゲート２０の配置にある。
図３に、下型３２の平面図を示す。被成形品であるリードフレーム１０はポット３４の側方に配置され、リードフレーム１０を樹脂封止するキャビティ１２がリードフレーム１０の長手方向に所定間隔をあけて配置されている。ポット３４は各々のキャビティ１２に合わせて一つずつ配置され、ポット３４とキャビティ１２とがランナー３６およびゲート２０を介して接続されている。

ゲート２０はリードフレーム１０の側縁を横切ってキャビティ１２に接続されるもので、本実施形態ではリードフレーム１０に搭載されている各々の半導体装置となる単位領域１４の列ごとに、一つずつ細幅のゲート２０を配置する構成（マルチゲート）としている。すなわち、ランナー３６はポット３４に接続する基部位置から、ゲート２０の配置数に合わせて枝分かれした形状に形成され、ポット３４に対向するキャビティ１２の辺上にはキャビティ１２内に配置される半導体チップの配列位置に合わせて複数個のゲート２０が配置される。本実施形態では、単位領域１４の列位置の中央にゲート２０を配置し、キャビティ１２の辺上で等間隔にゲート２０を配置した。

図４は、本実施形態の樹脂モールド装置を用いてキャビティ１２に樹脂２２を充填している状態を示す。図のように、本実施形態の樹脂モールド装置を使用した場合は、キャビティ１２に略均等に樹脂２２が注入されるようになる。これは、キャビティ１２の辺上に、半導体チップが搭載される単位領域１４ごとに均等間隔でゲート２０を配置したことによるものと考えられる。

また、本実施形態の樹脂モールド装置によってリードフレーム１０を樹脂モールドすると、リードフレーム１０の露出面となる側に樹脂ばりを生じさせずに確実に樹脂モールドすることが可能となる。
これは、ポット３４に面するリードフレーム１０の側縁部分については、ゲート２０が所定間隔をあけて配置されるから、隣接するゲート２０の中間部分２１についてはリードフレーム１０が上型３０と下型３２によってクランプされリードフレーム１０の露出面側に樹脂２２が侵入することを防止するからである。

図５は、図３におけるＡ−Ａ線断面を示し、リードフレーム１０を粘着フィルム４０を介して上型３０と下型３２とでクランプした状態を示す。リードフレーム１０のゲート２０が配置される側の側縁で隣接するゲート２０の中間部分２１では、図のように、上型３０と下型３２とで粘着フィルム４０とともにリードフレーム１０がクランプされ、粘着フィルム４０とリードフレーム１０に確実にクランプ力が作用するから、リードフレーム１０の側縁部分で露出面側に樹脂２２が侵入することが防止され、これによってリードフレーム１０の露出面側に樹脂ばりが生じることが防止される。図３に示すように、ゲート２０を細幅に形成して隣接するゲート２０の中間のクランプ面積を十分に確保するようにすることで、リードフレーム１０および粘着フィルム４０に対する十分なクランプ力を確保することが可能となる。

図６、７は、本実施形態の樹脂モールド装置を用いてＱＯＮ（(Quad Outline None lead)タイプのリードフレームと、ＱＦＮ（Quad Flat None lead)タイプのリードフレームを樹脂モールドした状態を拡大して示す。
図６に示すＱＯＮタイプのリードフレーム１０は、リード１０ａに対してダイパッド１０ｂが低位に形成され、リード１０ａの外面に粘着フィルム４０を粘着するとともに、キャビティ１２にリードフレーム１０をセットした際に、キャビティ１２の底面にダイパッド１０ｂの外面が当接するように設けられている。リード１０ａの外面に粘着した粘着フィルム４０はリード１０ａと粘着フィルム４０との粘着力によってリード１０ａの外面に樹脂２２が侵入することを防止するように作用する。

このＱＯＮタイプのリードフレーム１０を樹脂モールドする際には、リードフレーム１０に作用するクランプ力がダイパッド１０ｂの反力によって、リード１０ａに粘着フィルム４０を押接させるように作用するから、リード１０ａと粘着フィルム４０との粘着表面積は小さいが、リード１０ａの外面に粘着フィルム４０が密着してリード１０ａに樹脂ばりを生じさせずに樹脂モールドすることができる。
本実施形態の樹脂モールド装置ではゲート２０が配置されるリードフレーム１０の側縁部分についても、粘着フィルム４０を介してリードフレーム１０を確実にクランプするからリード１０ａの露出面に樹脂ばりが生じることをさらに確実に防止して樹脂モールドすることができる。

図７に示すＱＦＮタイプのリードフレーム１０では、リード１０ａとダイパッド１０ｂとが同じ側に設けられている。したがって、粘着フィルム４０はリード１０ａとダイパッド１０ｂの外面に密着する。粘着フィルム４０とリード１０ａとダイパッド１０ｂとの粘着表面積を比較するとリード１０ａの粘着表面積の方がダイパッド１０ｂの粘着表面積よりも小さく、ダイパッド１０ｂにくらべてリード１０ａと粘着フィルム４０との密着力が弱くなっている。

本実施形態の樹脂モールド装置においては、ゲート２０の位置を被成形品の半導体チップ１１の列位置に位置合わせしたことにより、粘着表面積の大きな半導体チップ１１が搭載された位置から樹脂が注入され、粘着表面積の小さなリード１０ａに樹脂２２が直接的にあたらないようになるから、リード１０ａと粘着フィルム４０との密着性を確保して樹脂モールドすることができ、ＱＦＮタイプのリードフレーム１０についても好適な樹脂モールドが可能となる。
また、ＱＦＮタイプのリードフレーム１０の場合もリードフレーム１０のゲート２０が配置された側縁部分が確実にクランプされ、これによってもリードフレーム１０の露出面側で樹脂ばりが生じることを効果的に防止している。
また、図６に示すＱＯＮタイプのリードフレーム１０の場合もキャビティ１２に注入される樹脂２２はリード１０ａに直接的にあたらず、これによってリード１０ａと粘着フィルム４０との密着性を確保して樹脂ばりが生じないように作用する。

なお、樹脂モールド後に、粘着フィルム４０と成形品とを剥離させる方法としては、たとえば、樹脂モールド後に下型３２が下降する際に、成形品を下型３２でチャックして下型３２とともに成形品を下降させ、同時に上型３０では粘着フィルム４０をエア吸着して上型３０の金型面に粘着フィルム４０を支持して、型開きとともに、成形品から粘着フィルム４０が剥離されるようにすればよい。下型３２に成形品をチャックする方法としては、下型３２にクランプ爪等のクランプ機構を設ける方法、下型３２に成形品をエア吸着して支持する方法等が可能である。

また、本実施形態の樹脂モールド装置は、樹脂モールド装置内に粘着フィルム４０の供給機構を設けたことにより、粘着フィルム４０を用いた樹脂モールド操作を自動化して効率的な樹脂モールドが可能となる。
また、上述した樹脂モールド装置では上型３０を固定側とし下型３２を可動側としたが、上型３０を可動側、下型３２を固定側とする樹脂モールド装置の場合もまったく同様に適用できる。
また、上述した樹脂モールド装置では、複数個の半導体チップを一括して樹脂モールドするキャビティをリードフレームの長手方向に複数配置したが、リードフレームに配置するキャビティの個数やキャビティの大きさ等は適宜選択することが可能である。

本発明に係る樹脂モールド装置の全体構成を示す説明図である。 樹脂モールド金型の構成を示す断面図である。 樹脂モールド金型の構成を示す平面図である。 本発明に係る樹脂モールド装置によりリードフレームを樹脂モールドする状態を示す説明図である。 樹脂モールド金型によりリードフレームを樹脂モールドする状態を示す断面図である。 ＱＯＮタイプのリードフレームを樹脂モールドする状態を示す断面図である。 ＱＦＮタイプのリードフレームを樹脂モールドする状態を示す断面図である。 従来の樹脂モールド装置によりリードフレームを樹脂モールドする状態を示す説明図である。 リードフレームを樹脂モールドする従来の樹脂モールド金型を示す断面図である。

符号の説明

１０ リードフレーム
１０ａ リード
１０ｂ ダイパッド
１１ 半導体チップ
１２ キャビティ
１４ 単位領域
２０ ゲート
２１ 中間部分
２２ 樹脂
３０ 上型
３２ 下型
３４ ポット
３５ 金型カル
３６ ランナー
３８ エア吸着孔
４０ 粘着フィルム

Claims (5)

1. 複数個の半導体チップが一方の面にマトリクス状に整列して搭載されたリードフレームを、リードフレームの他方の面に粘着フィルムを粘着して上型と下型とでクランプし、リードフレームの一方の面を、複数の半導体チップを一括して樹脂モールドする樹脂モールド装置において、
   前記リードフレームを樹脂モールドする上型と下型の一方に、ポットと前記半導体チップを一括して樹脂モールドするキャビティと、キャビティとポットとを接続するゲートおよびランナーが設けられ、
   上型と下型の他方に、前記粘着フィルムをクランプ面にエア吸着するエア吸着孔が設けられるとともに、
   前記キャビティの前記ゲートが接続される辺上に、枝分かれ状に形成されたランナーを介して均等間隔に複数のゲートが配置されていることを特徴とする樹脂モールド装置。
2. 前記ゲートが、前記キャビティ内に配置される半導体チップの配列位置に位置合わせして、列ごとに一つずつ配置されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
3. 前記キャビティが、前記リードフレームの長手方向に複数配置され、各々のキャビティに、ランナーおよびゲートを介して一つずつポットが接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂モールド装置。
4. 前記リードフレームが、樹脂モールド後に、リードとダイパッドの外面がともにリードフレームの他方の面側で露出すべく設けられ、
   上型と下型とで前記リードフレームをクランプした際に、前記粘着フィルムが前記リードとダイパッドの外面に粘着すべく設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の樹脂モールド装置。
5. 前記リードフレームが、樹脂モールド後に、リードの外面がリードフレームの他方の面側で露出し、ダイパッドの外面がリードフレームの一方の面側で露出すべく設けられ、
   上型と下型とで前記リードフレームをクランプした際に、前記粘着フィルムが前記リードの外面に粘着し、前記ダイパッドの外面が前記キャビティの底面に当接すべく設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の樹脂モールド装置。

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