JP2005246615A

JP2005246615A - 樹脂成形用金型

Info

Publication number: JP2005246615A
Application number: JP2004055905A
Authority: JP
Inventors: Sadanori Ito; 貞典伊藤
Original assignee: Sharp Takaya Electronic Industry Co Ltd
Current assignee: Sharp Takaya Electronic Industry Co Ltd
Priority date: 2004-03-01
Filing date: 2004-03-01
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】カル部樹脂体に形成される薄い樹脂バリを低減するようにする。
【解決手段】本発明の樹脂成形用金型１は、キャビティに注入するための流動化された樹脂を収容するポット部８と、該ポット部８内の加熱流動化された樹脂を押し出すプランジャー１０とを備え、プランジャー１０は、加熱流動化した樹脂がプランジャー１０外周面とポット部８内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部１２が外周面に形成されるとともに、キャビティ側先端から該環状凹部１２手前までの外周面がポット部８内周面に対して窪ませられてなる環状の窪み１３が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体装置の半導体素子を封止する樹脂パッケージ等の樹脂成型品を成形するための金型に関するものである。

従来の樹脂成形用金型として、特許文献１に記載された半導体装置用樹脂封止金型を例示する。この金型は、図６に示すように、リードフレーム６１を挟み互いに対応する窪みでキャビティ５８を形成する下型５１及び上型５２と、キャビティ５８に溶融される樹脂を注入するランナー部５７と通じるポット部５６に挿入される固形樹脂５９を押し出すプランジャー６０とを有している。

この金型で半導体素子を樹脂封止するには、まず、下型５１と上型５２を閉じ、半導体素子が搭載されたリードフレーム６１を挟み、固形樹脂５９をポット部５６に挿入する（図６（ａ）参照）。次に、固形樹脂５９を溶融し、ゲル状樹脂６５にし、プランジャー６０で押圧する。このことによりゲル状樹脂６５はランナー部５７を通過し、キャビティ５８内に注入される（図６（ｂ）参照）。この際、リードフレーム６１は１８０℃の高温に保たれた下型５１及び上型５２に強く挟みこまれているので、ゲル状樹脂６５は、キャビティ５８の隅々にまで充填され、下型５１及び上型５２の熱により硬化する（図６（ｃ）参照）。そして半導体素子を包む樹脂パッケージとしての樹脂外郭体６２とランナー部樹脂体６３及びカル部樹脂体６４とで構成される樹脂体が形成される。次に、この樹脂体を下型５１及び上型５２より取外し、不要なランナー部樹脂体６３及びカル部樹脂体６４を除去し、樹脂外郭体６２のみを取り出す。

ところで、ポット部５６内のゲル状樹脂６５はきれいに全て押し出す必要があり、そのためにはポット部５６の内径とプランジャー６０の外径が限りなく同一であることが望ましい。しかし、両者の径が仮に同一であると、ポット部５６とプランジャー６０とが相対的に摺動せず食いついてしまう。このため、実際には、この食いつきが起こらず、高温下でも摺動に問題が起こらないように、ポット部５６の内周面とプランジャー６０の外周面との間に、最小の隙間を設けるように加工されている。この隙間は、例えば０．００５〜０．０１１ｍｍ程度に設定される。

特開平５−２０６１８８号公報

ところが、図７に示すように、ポット部５６の内周面とプランジャー６０の外周面との隙間にもゲル状樹脂６５が流れ込むので、ここに薄い樹脂バリ６４ａが生じる（同図（ａ）参照）。この薄い樹脂バリ６４ａは、カル部樹脂体６４との接続強度が小さいため、カル部樹脂体６４の離型時に割れて落下・飛散し易く（同図（ｂ）参照）、これをクリーナーで集塵する必要がある。このとき、落下・飛散した樹脂バリ６４ａの集塵が不十分であると、例えば以下の問題が生じる。
（１）樹脂バリ６４ａが金型のパッケージ面５１ａ，５２ａに落下・付着していると、樹脂封止したときに樹脂バリ６４ａが樹脂外郭体６２表面に付着して外観検査で外観不良が発生することがある。
（２）従来例のようにリード部を備えた半導体装置の樹脂パッケージを成形する場合、樹脂バリ６４ａが金型のリード部押さえ面５１ｂ，５２ｂに落下・付着していると、金型を閉じたときにリード変形が発生することがある。
（３）ＣＳＰ(チップ・サイズ・パッケージ)、ＢＧＡ(ボール・グリッド・アレイ）等の樹脂パッケージを成形する場合、樹脂バリ６４ａが、半導体装置のボール搭載面に対峙する金型面に付着していると、樹脂封止したときにボール搭載面への圧痕が発生し、外観検査で外観不良が発生することがある。また、その樹脂バリ６４ａがボール搭載面に付着すると、ボール搭載工程でボール脱落不良が発生することがある。

上記課題を解決するために、本発明の樹脂成形用金型は、
キャビティに注入するための流動化された樹脂を収容するポット部と、該ポット部内の樹脂を押し出すプランジャーとを備え、
前記プランジャーは、樹脂が前記プランジャー外周面と前記ポット部内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部が外周面に形成されるとともに、キャビティ側先端から該環状凹部手前までの外周面が前記ポット部内周面に対して窪ませられてなる環状の窪みが形成されている。

この構成によれば、前記プランジャーは、キャビティ側先端から該環状凹部手前までの外周面が前記ポット部内周面に対して窪ませられることにより、前記プランジャー外周面と前記ポット部内周面との隙間が広くなるように構成されている。この隙間には、前記プランジャーの近傍に形成されるカル部樹脂体との接続強度が大きい、肉厚の樹脂バリが形成され、その分薄い樹脂バリの長さを短くすることができる。このため、薄い樹脂バリの落下・飛散による問題を大幅に低減することができる。

また、本発明の樹脂成形用金型は、
キャビティに注入するための流動化された樹脂を収容するポット部と、該ポット部内の樹脂を押し出すプランジャーとを備え、
前記ポット部は、樹脂が前記プランジャー外周面と前記ポット部内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部が内周面に形成されるとともに、キャビティ側開口から該環状凹部手前までの内周面が前記プランジャー外周面に対して窪ませられてなる環状の窪みが形成されている。

この構成によれば、前記ポット部は、キャビティ側開口から該環状凹部手前までの内周面が前記プランジャー外周面に対して窪ませられることにより、前記プランジャー外周面と前記ポット部内周面との隙間が広くなるように構成されている。この隙間には、前記プランジャーの近傍に形成されるカル部樹脂体との接続強度が大きい、肉厚の樹脂バリが形成され、その分薄い樹脂バリの長さを短くすることができる。このため、薄い樹脂バリの落下・飛散による問題を大幅に低減することができる。

本発明に係る樹脂成形用金型によれば、カル部樹脂体に形成される薄い樹脂バリを低減するという優れた効果を奏する。

図１〜図４は本発明を具体化した第一実施形態の樹脂成形用金型１を示している。この金型１は、半導体装置における樹脂成形体としての樹脂パッケージを成形するためのものであり、図１〜図３に示すように、リードフレーム３を挟み互いに対応する窪みでキャビティ（図示略）を形成する下型５及び上型６と、キャビティに注入するための流動化された樹脂を収容するポット部８と、該ポット部８内の樹脂を押し出すプランジャー１０とを備えている。

ポット部８は、上下に延びる円柱形の穴を有しており、該穴内に挿入された固形樹脂を加熱し流動化させるための加熱手段（図示略）が設けられている。

プランジャー１０は、流動化された樹脂がプランジャー１０外周面とポット部８内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部１２が外周面に形成されるとともに、キャビティ側先端から該環状凹部１２手前までの外周面がポット部８内周面に対して窪ませられてなる環状の窪み１３が形成されている。本例では、プランジャー１０のキャビティ側先端における外周縁部コーナーが断面斜状に省かれることにより窪み１３が形成されている。

金型１各部のサイズとしては、特に限定されないが、以下のように設定することを例示する（図２参照）。
・ポット部８の内径Ｄ１：１４．６００ｍｍ
・プランジャー１０の外径Ｄ２：１４．５９５ｍｍ
・プランジャー１０先端から環状凹部１２までの距離Ｌ１：２．０ｍｍ
・キャビティ側先端における外周縁部コーナーの断面を斜状に省く斜線の角度Ａ：１０°
・環状の窪み１３と環状凹部１２との間隔Ｌ２：０．４ｍｍ

この金型１による樹脂パッケージの成形方法については、背景技術で説明した従来の金型と同様であり、図３（ａ）に示すように、樹脂パッケージ（図示略）、ランナー部樹脂体１５、及びカル部樹脂体１６からなる樹脂体２が成形される。この成形時に、流動化された樹脂は、プランジャー１０外周面とポット部８内周面との隙間にも流れ込むが、環状凹部１２のところで樹脂がとまるようになっている。このため、カル部樹脂体１６には、環状の窪み１３によって該カル部樹脂体１６との接続強度が大きい、肉厚の樹脂バリ１６ａが形成され、さらに、該肉厚の樹脂バリ１６ａの先端側に、薄い樹脂バリ１６ｂが短く形成され、さらに、該薄い樹脂バリ１６ｂの先端側に、環状凹部１２による環状樹脂体１６ｃが形成される。

そして、図３（ｂ）に示すように、下型５及び上型６を互いに開き、環状凹部１２がポット部８外へ露出する手前までプランジャー１０を上昇させる（例えば、１．５ｍｍ上昇させる）。ここで、「環状凹部１２がポット部８外へ露出する手前まで」としているのは、それ以上プランジャー１０を上昇させると、樹脂体２の離型時に、環状樹脂体１６ｃまでが、薄い樹脂バリ１６ｂとともに持ち上げられ、割れたり落下・飛散したりして薄い樹脂バリ１６ｂと同様の問題を起こすからである。

そして、図３（ｃ）に示すように、下型５から樹脂体２を離型させる。すると、図３（ｃ）に示すように、環状樹脂体１６ｃは環状凹部１２に係止されるので、強度の弱い薄い樹脂バリ１６ｂのところが割れて、カル部樹脂体１６には、肉厚の樹脂バリ１６ａと、薄い樹脂バリ１６ｂとが残ることになる。

なお、プランジャー１０の窪み１３としては、上記態様に特に限定されず、プランジャー１０のキャビティ側先端における外周縁部コーナーが、例えば、断面凸円弧状に省かれた態様（図４（ａ）参照）、断面凹円弧状に省かれた態様（図４（ｂ）参照）、断面段状に省かれた態様（図４（ｃ）参照）にする等、適宜変更することができる。

以上のように構成された本例の樹脂成形用金型１によれば、プランジャー１０は、キャビティ側先端から該環状凹部１２手前までの外周面がポット部８内周面に対して窪ませられてなる環状の窪み１３が形成されることにより、プランジャー１０外周面とポット部８内周面との隙間が広くなるように構成されている。この隙間には、カル部樹脂体１６との接続強度が大きい、肉厚の樹脂バリ１６ａが形成され、その分薄い樹脂バリ１６ｂの長さを短くすることができる。このため、薄い樹脂バリ１６ｂの落下・飛散による問題を大幅に低減することができる。

次に、図５は本発明を具体化した第二実施形態の樹脂成形用金型３１を示している。本例の金型３１は、以下に示す点において、主に第一実施形態と相違している。従って、第一実施形態と共通する部分については、同一符号を付することにより重複説明を省く。

本例の金型３１では、ポット部３８は、加熱流動化した樹脂がプランジャー４０外周面とポット部３８内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部４２が内周面に形成されるとともに、キャビティ側開口から該環状凹部４２手前までの内周面がプランジャー４０外周面に対して窪ませられてなる環状の窪み４３が形成されている。この環状の窪み４３の態様としては、特に限定されないが、ポット部３８のキャビティ側開口における内周縁部コーナーが、断面斜状に省かれた態様（図５（ａ）参照）、断面凸円弧状に省かれた態様（図５（ｂ）参照）、断面凹円弧状に省かれた態様（図５（ｃ）参照）、断面段状に省かれた態様（図５（ｄ）参照）とすることを例示する。なお、プランジャー４０には、環状凹部や環状の窪みが設けられていない。

以上のように構成された本例の樹脂成形用金型によれば、ポット部３８は、キャビティ側開口から該環状凹部４２手前までの内周面がプランジャー４０外周面に対して窪ませられてなる環状の窪み４３が形成されることにより、プランジャー４０外周面とポット部３８内周面との隙間が広くなるように構成されている。この隙間には、第一実施形態と同様にカル部樹脂体との接続強度が大きい、肉厚の樹脂バリが形成され、その分薄い樹脂バリの長さを短くすることができる。このため、薄い樹脂バリの落下・飛散による問題を大幅に低減することができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

本発明を具体化した第一実施形態に係る樹脂成形用金型のポット部及びプランジャーを示す斜視図である。同ポット部及びプランジャーを示す断面図である。同金型から樹脂成形品を離型するときの一例を動作順に示す断面図である。同ポット部及びプランジャーの変更例を示す断面図である。本発明を具体化した第二実施形態に係る樹脂成形用金型のポット部及びプランジャーを示す断面図である。従来の樹脂成形用金型の一例を動作順に示す断面図である。同金型から樹脂成形品を離型するときの一例を動作順に示す断面図である。

符号の説明

１樹脂成形用金型
２樹脂体
３リードフレーム
５下型
６上型
８ポット部
１０プランジャー
１２環状凹部
１３窪み
１５ランナー部樹脂体
１６カル部樹脂体
１６ａ樹脂バリ
１６ｂ樹脂バリ
３１樹脂成形用金型
３８ポット部
４０プランジャー
４２環状凹部
４３窪み

Claims

キャビティに注入するための流動化された樹脂を収容するポット部と、該ポット部内の樹脂を押し出すプランジャーとを備え、
前記プランジャーは、樹脂が前記プランジャー外周面と前記ポット部内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部が外周面に形成されるとともに、キャビティ側先端から該環状凹部手前までの外周面が前記ポット部内周面に対して窪ませられてなる環状の窪みが形成された樹脂成形用金型。
キャビティに注入するための流動化された樹脂を収容するポット部と、該ポット部内の樹脂を押し出すプランジャーとを備え、
前記ポット部は、樹脂が前記プランジャー外周面と前記ポット部内周面との隙間へ所定量以上流れ込むことを防止するための周方向に延びる環状凹部が内周面に形成されるとともに、キャビティ側開口から該環状凹部手前までの内周面が前記プランジャー外周面に対して窪ませられてなる環状の窪みが形成された樹脂成形用金型。