JP2007149895A - 樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂封止後の不要樹脂を抑制する。
【解決手段】第２金型６と、第２金型６に対して接離可能な第１金型３４とを備え、両金型６，３４によって形成される平面視矩形状のキャビティ内に、ポット２１で溶融させた樹脂を、ゲートを介して充填することにより、両金型内に配設したインサート品２３をインサート成形する。ポット２１は前記金型６，３４のいずれか一方に設け、キャビティの一辺に所定間隔で隣接する縦長形状の開口を有する凹部３８で構成する。また、凹部３８の底面はプランジャ１０によって開口に向かって移動可能とする。ゲート３９は、キャビティの一辺とポット２１の長辺とを結ぶ構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂封止装置に関するものである。

従来、樹脂封止装置として、複数の半導体素子が実装された基板を一度に樹脂封止した後、各半導体素子毎に切断して半導体装置を得るＭＡＰ（MatrixArray Packaging Method）に採用した次のような構成のものが公知である。

すなわち、複数のポットで溶融させた樹脂を、その上方開口部のカルから複数のランナーを流動させ、キャビティの長辺部分に沿ったゲートを介してキャビティ内に充填し、樹脂封止を行うようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−１２５７８号公報

しかしながら、前記樹脂封止装置では、カル、ランナー、及びゲートで固化した樹脂は全て不要樹脂である。このため、破棄する樹脂量が多いという問題がある。

そこで、本発明は、樹脂封止後の不要樹脂を抑制できる樹脂封止装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、第１金型と、該第１金型に対して接離可能な第２金型とを備え、前記両金型によって形成される平面視矩形状のキャビティ内に、ポットで溶融させた樹脂を、ゲートを介して充填することにより、前記両金型内に配設した電子部品を搭載した基板を樹脂封止成形するようにした樹脂封止装置であって、前記ポットは、前記金型のいずれか一方に設けられ、前記キャビティの一辺に所定間隔で隣接する縦長形状の開口を有する凹部からなり、該凹部の底面はプランジャによって開口に向かって移動可能とし、前記ゲートは、前記キャビティの一辺と前記ポットの長辺とを結ぶ構成としたものである。

この構成により、ポットで溶融させた樹脂は、ポットの開口に向かってプランジャを移動させれば、ゲートを介してキャビティ内に直接充填させることができる。このため、不要樹脂として固化するのは、ポットとゲートのごく僅かな領域である。したがって、破棄する樹脂量を大幅に抑制することができる。

前記ポットは、前記両金型内に配設される基板に対向して設けるのが好ましい。

この構成により、固化した不要樹脂を全てインサート品からはみ出すことなく一体的に形成することができる。

前記ポットは、前記第１金型に設けられ、該第１金型には、前記ポットに樹脂材料を供給するための樹脂材料供給装置を設けるようにしてもよい。

本発明によれば、ポットで溶融させた樹脂をゲートを介して直接キャビティ内に充填するようにしたので、固化後に不要となる樹脂量を大幅に抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１乃至図４は、本実施形態に係る樹脂封止装置を示す。この樹脂封止装置は、本発明の第２金型に相当する下型チェス６を有する下金型セット１と、第１金型に相当する上型チェス３４を有する上金型セット２とを備える。

下金型セット１は、図１に示すように、大略、下型スペーサブロック３上に下型ヒータプレート４を設け、その上に固定した下型ガイドブロック５に下型チェス６を着脱可能とした構成である。

下型スペーサブロック３の間には、昇降装置７によって昇降するトランスファープレート８が設けられている。トランスファープレート８の上面には等圧装置９が設けられ、プランジャ１０を介してプランジャプレート１１を昇降可能となっている。

昇降装置７には、電動モータ、油圧シリンダ等が使用可能である。トランスファープレート８の上面には、断面略Ｔ字形のレール部１２が形成されている。等圧装置９には、前記レール部１２が係脱するレール受部１３が形成されている。これにより、トランスファープレート８の側方から等圧装置９を水平移動させながらトランスファープレート８に載置すれば、レール受部１３にレール部１２が係合し、トランスファープレート８に対して等圧装置９を正確に位置決めすることが可能である。等圧装置９には、複数のプランジャ１０が昇降可能に設けられている。各プランジャ１０は、上端部に略Ｔ字形の係合部１４が突設されている。また、各プランジャ１０は、内蔵するスプリング（図示せず）によって上方に向かって付勢され、係合部１４が所定位置で整列するようになっている。

下型ヒータプレート４には、ヒータ１５が内蔵されている。ヒータ１５は、図示しない電源からの供給電力により発熱して下型チェス６を加熱する。

下型ガイドブロック５は、下型ヒータプレート４の上面に固定され、側方より下型チェス６を着脱可能となっている。下型ガイドブロック５の対向面には溝部１６が形成され、後述する下型チェス６の下型補助ブロック２０の両側側縁部をガイドする。

下型チェス６は、下型端板１７と、下型ガイドブロック５の間に挿入される下型チェス本体１８とを備える。下型チェス本体１８は矩形状の開口部を備え、そこには下型クランプ部材１９と下型補助ブロック２０が配設されている。そして、下型チェス本体１８と下型クランプ部材１９によりポット２１を形成し、下型補助ブロック２０によりポット２１に配設したプランジャプレート１１の下方への脱落を防止する。

下型端板１７には、下型チェス６を下型ガイドブロック５に着脱する際に把持するための把手２２が設けられている。下型クランプ部材１９には、載置されるリードフレーム２３を位置決めするための位置決めピン（図示せず）が設けられている。リードフレーム２３にはマトリックス状に半導体素子２４が実装されている。ポット２１は、前記下型クランプ部材１９に載置されるリードフレーム２３の占有領域内に開口している。

ポット２１の底面はプランジャプレート１１の上端面によって構成されている。プランジャプレート１１は板状で、幅広部２５、幅狭部２６及び係止受部２７を備える。

幅広部２５には、その上端面から所定範囲で底面構成部２８が形成されている。底面構成部２８は、ポット２１の内面にほぼ隙間無く配設され、その上端面がポット２１の底面を構成する。幅広部２５の底面構成部２８を除く部分は若干厚み及び幅寸法を抑えた逃がし部２９となっている。これにより、ポット２１でのガイドを底面構成部２８のみで行うことができ、スムーズな挿入及び往復移動が可能となる。また、後述する樹脂封止時に、ポット２１の内面と底面構成部２８の外面と間から、ポット２１の溶融樹脂が流入したとしても、逃がし部２９に至り、プランジャプレート１１の昇降の妨げとなることがない。また、逃がし部２９に至った溶融樹脂が固化しても、逆に、この固化した樹脂がプランジャプレート１１のスムーズな動作を可能とする。

幅狭部２６は、幅広部２５から湾曲面を介して連続し、下型補助ブロック２０に形成したガイド凹部３０に昇降可能に配設されている。

係止受部２７は、断面略コ字形に形成されており、前記プランジャ１０の係止部が側方から係脱可能となっている。

下型補助ブロック２０は、前記各プランジャプレート１１に対応して連通孔が形成され、連通孔の上方側はプランジャプレート１１が摺動するガイド凹部３０となっている。ガイド凹部３０により形成されるガイド受面３０ａに、幅狭部２６の下端面縁部が当接し、プランジャプレート１１の下方への移動が規制されている。

上金型セット２は、図２に示すように、上型モールドベース３１の下面に上型ヒータプレート３２を介して上型ガイドプレート３３を固定し、側方から上型チェス３４を着脱可能としたものである。

上型ヒータプレート３２及び上型ガイドプレート３３は、前記下型ヒータプレート４及び前記下型ガイドブロック５とほぼ同様な構成である。

上型チェス３４は、前記下型チェス６と同様に、上型端板３５及び上型チェス本体３６を略Ｔ字形とし、上型チェス本体３６の矩形状の開口部内に上型クランプ部材３７を配設した構成である。

上型クランプ部材３７には、型締めした際、リードフレーム２３との間にキャビティを構成する凹部３８と、この凹部３８に樹脂を充填するために、リードフレーム２３とでゲートを構成するゲート溝３９とが形成されている。凹部３８は、平面視矩形状で、リードフレーム２３に実装した複数の半導体素子２４を全て覆うように形成されている。ゲート溝３９は、凹部３８の一辺に連続する、いわゆるフィルムゲートで構成されている。したがって、凹部３８内への溶融樹脂の流入を広い範囲でスムーズに行わせることが可能である。

次に、前記構成の樹脂封止装置の動作について説明する。

まず、下型チェス６にリードフレーム２３を供給し、このリードフレーム２３を下型チェス６に設けた位置決めピン（図示せず）によって位置決めする。また、ポット２１に樹脂材料Ｍを供給する。樹脂材料Ｍは、ポット２１とほぼ同形状の直方体である。但し、長手方向に複数に分割したサイズで構成したり、粉末状あるいは顆粒状としたりすることも可能である。

続いて、下金型セット１を上昇させて金型を閉じ、加圧することにより型締めする。この場合の型締め力は、キャビティ、ポット２１及びゲート部分からの樹脂漏れを防止できる程度でよい。したがって、従来のカルを備えたものに比べて大きな型締め力は必要とされない。なお、予め、ヒータ１５に通電しておき、上型チェス３４及び下型チェス６は加熱されている。これにより、ポット２１内に供給した樹脂材料Ｍが加熱され、溶融が開始される。

ここで、昇降装置７を駆動し、トランスファープレート８、等圧装置９及びプランジャ１０を介してプランジャプレート１１を上昇させる。これにより、ポット２１内の樹脂が、上型クランプ部材４０に押し付けられて完全に溶融し、リードフレーム２３の開口を介して上型チェス３４のゲートを流動し、キャビティ内に充填される。次いで、溶融樹脂をさらに加圧して加熱することにより熱硬化させる。その後、下金型セット１を降下させて型開きする。このとき、図示しないエジェクターピンによりキャビティ部分の樹脂を押圧することにより、上型チェス３４から成形品を離型させる。

このようにして形成されたインサート成形品では、キャビティ以外で固化する樹脂が、ポット２１及びゲートのごく僅かな部分である。しかも、リードフレーム２３に形成され、リードフレーム２３からはみ出すことがない。したがって、不要樹脂を除去する、特別な工程を必要とすることなく、次の切断工程へと移行することができる。

＜他の実施形態＞
図５乃至図１１は、他の実施形態に係る樹脂封止装置を示す。この樹脂封止装置では、基本的に前記実施形態に係るものとは上下逆になっている点で相違する。このため、上金型セット２には、樹脂供給装置４０が設けられている。但し、ゲート（ゲート溝３９）及びキャビティ（凹部３８）は、前記実施形態と同様に、上型チェス３４に形成されている。

樹脂供給装置４０は、樹脂供給ホルダ４１、シャッター４２を備える。

樹脂供給ホルダ４１は、ポット２１に供給する樹脂材料Ｍを一時的に保持するための樹脂保持部４３を形成され、ストッパプレート４４を備える。ストッパプレート４４は断面略Ｌ字形の平板状で、樹脂供給ホルダ４１の下面に当接し、端面に所定間隔で隣接する。また、ストッパプレート４４には矩形孔４５が形成されている。樹脂供給ホルダ４１に対してストッパプレート４４をスライドさせて矩形孔４５を移動させれば、樹脂材料Ｍを、樹脂保持部４３に保持したり、あるいは、矩形孔４５を介して下方に落下させたりすることが可能である。そして、樹脂供給ホルダ４１は、ストッパプレート４４を組み付けた状態で、上型ヒータプレート３２に引出可能に取り付けられる。

前記樹脂供給部には、図７に示すように、樹脂供給ホルダ４１及びストッパプレート４４を上型ヒータプレート３２から引き出した状態で、樹脂材料Ｍを供給して保持させることが可能である。ここでは、ホッパ４６を使用して粉末状あるいは顆粒状の樹脂材料Ｍを供給する例が示されている。

樹脂保持部４３に樹脂材料Ｍを保持させ、上型ヒータプレート３２内に樹脂供給ホルダ４１及びストッパプレート４４を挿入した後、ストッパプレート４４を移動させれば、保持させた樹脂材料Ｍを供給することができる。

シャッター４２は、樹脂供給ホルダ４１から供給された樹脂材料Ｍを一時的に保持するためのもので、上型チェス３４に挿入され、挿入位置によって樹脂供給通路を開閉する。

また、下型クランプ部材１９は、油圧装置４７を駆動してロッド４８を介してピストン４９を昇降させることにより、リードフレーム２３を挟持することができる。

次に、前記樹脂封止装置の動作について説明する。

金型を開放した状態で、リードフレーム２３を供給し、位置決めする。また、図７に示すように、樹脂供給ホルダ４１を上型ヒータプレート３２から引き出し、樹脂保持部４３に樹脂材料Ｍを供給し、再び上型ヒータプレート３２内に収容する。そして、図８に示すように、ストッパプレート４４をスライドさせて矩形孔４５を介して樹脂材料Ｍを落下させ、シャッター４２によって保持しておく。また、図９に示すように、図示しない駆動機構により下金型セット１を上昇させて金型を閉じ、プランジャプレート１１を降下させる。

続いて、図１０に示すように、シャッター４２を移動させ、さらにプランジャプレート１１を降下させることにより、樹脂材料Ｍをポット２１内に供給し、かつ、樹脂材料Ｍをリードフレーム２３へと圧接する。このとき、樹脂材料Ｍは完全に溶融状態となり、ゲートを介してキャビティ内へと充填される。

樹脂充填後は、前記実施形態と同様にして金型からインサート成形品を取り出し、半導体素子毎に半導体装置が得られるようにマトリックス状に切断する。

なお、前記実施形態では、金属製のリードフレーム２３をインサート成形するようにしたが、配線パターンを形成し、半導体素子２４を実装した樹脂製基板（ＢＧＡ用基板）等をインサート成形する場合にも採用可能であり、前述のように、油圧装置４７により下型クランプ部材１９を駆動させるようにすると、樹脂製基板の厚みのばらつきを抑えることができる。
また、前記実施形態では、ポット２１をキャビティとなる凹部３８の長辺に沿って形成したが、短辺に沿って形成することも可能である。

また、前記実施形態では、上型にゲート及びキャビティを形成し、下型に設けたポット２１からリードフレーム２３に形成した開口を介して樹脂を充填するようにしたが、図１２に示すように、下型にポット２１、ゲート及びキャビティを形成するようにしてもよい。

（ａ）は本実施形態に係る樹脂封止装置の下型の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は本実施形態に係る樹脂封止装置の上型を下方より見た平面図、（ｂ）は図１（ｂ）に対応する断面図である。 図１及び図２のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態に係る上金型セットと下金型セットとを型締めし、樹脂を充填したときのキャビティ部分の拡大断面図である。 （ａ）は他の実施形態に係る樹脂封止装置の下型の平面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は他の実施形態に係る樹脂封止装置の上型を下方より見た平面図、（ｂ）は図５（ｂ）に対応する断面図である。 図５及び図６のＢ−Ｂ線断面図で、樹脂供給ホルダに樹脂材料を供給している状態を示す。 図７から樹脂供給ホルダをヒータプレートに挿入し、ストッパプレートを移動させて樹脂材料を落下させた状態を示す断面図である。 図８から金型を閉じた状態を示す断面図である。 図９からシャッターを移動させた樹脂材料をポットに供給した状態を示す断面図である。 （ａ）は他の実施形態に係る上金型セットと下金型セットを型締めし、樹脂を充填したときのキャビティ部分の拡大断面図、（ｂ）はこのキャビティによって形成されるインサート成形品の斜視図である。 他の形態を示すキャビティ部分の拡大断面図である。

符号の説明

１…下金型セット
２…上金型セット
３…下型スペーサブロック
４…下型ヒータプレート
５…下型ガイドブロック
６…下型チェス（第１金型）
７…昇降装置
８…トランスファープレート
９…等圧装置
１０…プランジャ
１１…プランジャプレート
１２…レール部
１３…レール受部
１４…係合部
１５…ヒータ
１６…溝部
１７…下型端板
１８…下型チェス本体
１９…下型クランプ部材
２０…下型補助ブロック
２１…ポット
２２…把手
２３…リードフレーム（インサート品）
２４…半導体素子
２５…幅広部
２６…幅狭部
２７…係止受部
２８…底面構成部
２９…逃がし部
３０…ガイド凹部
３１…上型モールドベース
３２…上型ヒータプレート
３３…上型ガイドプレート
３４…上型チェス（第２金型）
３５…上型端板
３６…上型チェス本体
３７…上型クランプ部材
３８…凹部
３９…ゲート溝
４０…樹脂供給装置
４１…樹脂供給ホルダ
４２…シャッター
４３…樹脂保持部
４４…ストッパプレート
４５…矩形孔
４６…ホッパ
４７…油圧装置
４８…ロッド
４９…ピストン
Ｍ…樹脂材料

Claims (3)

1. 第１金型と、該第１金型に対して接離可能な第２金型とを備え、前記両金型によって形成される平面視矩形状のキャビティ内に、ポットで溶融させた樹脂を、ゲートを介して充填することにより、前記両金型内に配設した電子部品を搭載した基板を樹脂封止成形するようにした樹脂封止装置であって、
   前記ポットは、前記金型のいずれか一方に設けられ、前記キャビティの一辺に所定間隔で隣接する縦長形状の開口を有する凹部からなり、該凹部の底面はプランジャによって開口に向かって移動可能とし、
   前記ゲートは、前記キャビティの一辺と前記ポットの長辺とを結ぶ構成としたことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 前記ポットは、前記両金型内に配設される基板に対向して設けたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
3. 前記ポットは、前記第１金型に設けられ、該第１金型には、前記ポットに樹脂材料を供給するための樹脂材料供給装置を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂封止装置。

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