JP2007258495A - 半導体パッケージの製造方法および装置ならびに半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

【課題】半導体パッケージの薄型化に際し、離型工程での離型抵抗による半導体パッケージおよびエジェクタピンの変形や損傷を生じることなく、半導体パッケージの円滑な離型を実現できる半導体パッケージの製造方法および装置ならびに半導体パッケージを提供する。
【解決手段】半導体パッケージ１の樹脂封止部５を射出成型する樹脂成型工程において、樹脂成型用金型の上下の金型２、３の間に配置するリードフレーム４をインサート成型し、離型工程において、前記リードフレーム４における相対向する位置で前記樹脂封止部５の両側を支持する前記リードフレーム４のハンガー部２２をエジェクタピン１０により押出して前記半導体パッケージ１を前記樹脂成型用金型から離型させる。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体パッケージの製造方法および装置ならびに半導体パッケージに関し、半導体パッケージの樹脂成型技術に係るものである。

従来、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）等の半導体装置には、樹脂封止部を射出成型した半導体パッケージを用いている。
図１１（ａ）に示すように、半導体パッケージ１の樹脂成型工程では、樹脂成型用金型の上金型２と下金型３の間にリードフレーム４を配置し、射出成型によりリードフレーム４をインサート成型して樹脂封止部５を形成している。

半導体パッケージ１の樹脂封止部５は、上金型２のキャビティに形成した部位が支持体６をなし、下金型３のキャビティに形成した部位がカップ部７をなし、カップ部７に凹部８を有している。この凹部８の底部に半導体素子９を収納しており、凹部８の開口８ａの大きさが半導体素子９から発光する光束の拡散可能な範囲、最大拡散角度を規制する。

図１１（ｂ）に示すように、射出成型後に上金型２が離型した状態で、下金型３に配置したエジェクタピン１０をピン配置孔１１から突出させて樹脂封止部５のカップ部７の底面、もしくはリード電極１２を押圧して半導体パッケージ１をリードフレーム４と共に下金型３から離型させ、図１１（ｃ）に示すように、半導体パッケージ１をリード電極１２を介してリードフレーム４で支持する。
特開２００４−３６３５３７号公報

ところで、ＬＥＤ等の半導体装置は薄型化の要求が年々高まっているが、樹脂成型工程において半導体パッケージ１を下金型３から取り出す離型工程において構造的な限界要因がある。

半導体パッケージ１が薄型化（１ｍｍ以下）するほどにカップ部７の底面の幅が狭くなると、カップ部７の底面を押圧するエジェクタピン１０も小径化する必要がある。これはエジェクタピン１０がリード電極１２を押圧する場合も同様である。

しかし、下金型３において出退自在に配置するエジェクタピン１０には、その小径化可能な口径に加工限界があり、エジェクト作用を行うために必要な強度限界がある。また、エジェクタピンを配置するピン配置孔１１は金型のキャビティに臨んで開口するので、ピン配置孔１１を通して異物のコンタミネーションが生じる恐れがあり、樹脂封止時にピン配置孔に樹脂が入ると樹脂封止部５にバリが発生し、あるいはエジェクタピン１０の作動を阻害する恐れがある。

また、エジェクタピン１０により半導体パッケージ１を下金型３から離型させるときに、エジェクタピン１０が樹脂封止部５のカップ部７の底面を押圧することは、樹脂封止部５およびリードフレーム４が下金型３から離脱するときの離型抵抗を考慮すると最も適切な位置における押出し方法とは言えない。

さらに、カップ部７の底面にエジェクタピン１０に当接する領域を確保することは、半導体パッケージ１の設計における光束の最大拡散角度を規制する要因となる。つまり、カップ部７の底面において凹部８の開口８ａを広げるほどに光束の拡散角度を広げることが可能となり、半導体パッケージ１の設計において最大拡散角度を大きくできるが、カップ部７の底面にエジェクタピン１０に当接する領域を設けると、その分だけ凹部８の開口８ａを広げることができなくなり、結果として半導体パッケージ１の設計において最大拡散角度が規制される要因となる。

本発明は上記した課題を解決するものであり、半導体パッケージの薄型化に際し、離型工程での離型抵抗による半導体パッケージおよびエジェクタピンの変形や損傷を生じることなく、半導体パッケージの円滑な離型を実現できる半導体パッケージの製造方法および装置ならびに半導体パッケージを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体パッケージの製造方法は、半導体パッケージの樹脂封止部を射出成型する樹脂成型工程において、樹脂成型用金型の上下の金型の間に配置するリードフレームをインサート成型し、離型工程において、前記リードフレームにおける相対向する位置で前記樹脂封止部の両側を支持する前記リードフレームのハンガー部をエジェクタピンにより押出して前記半導体パッケージを前記樹脂成型用金型から離型させることを特徴とする。

また、エジェクタピンがハンガー部における樹脂封止部の外周縁に隣接する部位に対応することを特徴とする。
本発明の半導体パッケージの製造装置は、インサート成型するリードフレームを樹脂成型用金型の上下の金型の間に配置し、前記樹脂成型用金型で半導体パッケージの樹脂封止部を射出成型するものであって、前記樹脂成型用金型に前記半導体パッケージを押出して離型させるエジェクタピンを備え、前記リードフレームにおける相対向する位置で前記樹脂封止部の両側を支持する前記リードフレームのハンガー部に対向して前記エジェクタピンを設け、離型時に前記エジェクタピンが前記ハンガー部における前記樹脂封止部の外周縁に隣接する部位に対応することを特徴とする。

本発明の半導体パッケージは、樹脂成型用金型で樹脂封止部を射出成型したものであって、射出成型時に前記樹脂成型用金型の上下の金型の間に配置する前記リードフレームをインサート成型してなり、前記リードフレームが相対向する位置に配置したハンガー部で前記樹脂封止部の両側を支持し、前記ハンガー部が表裏の一方の面において前記樹脂成型用金型に設けたエジェクタピンに対向するとともに、前記ハンガー部の表裏の他方の面に形成した前記樹脂封止部の外周縁に隣接する位置でエジェクタピンに対応することを特徴とする。

また、前記樹脂封止部は、前記エジェクタピンに対向する前記ハンガー部の一方の面に形成した外周縁よりも、前記ハンガー部の他方の面に形成した外周縁が前記エジェクタピンの側に向けて迫り出していることを特徴とする。

また、前記樹脂封止部は、前記エジェクタピンに対向する前記ハンガー部の一方の面側がカップ部をなし、前記カップ部が前記樹脂封止部に封止した半導体素子が発光する光束を拡散するための凹部を有し、カップ部の底面の全域において凹部の開口を形成可能であることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、半導体パッケージを樹脂成型用金型から離型させるエジェクタピンが樹脂封止部を支持するリードフレームのハンガー部に当接することで、半導体パッケージの薄型化に伴って樹脂封止部の底面の幅が狭くなることに影響されることなく、エジェクタピンが当接するのに必要な十分な領域を半導体パッケージに設定することができるとともに、エジェクタピンは十分な強度を確保するのに必要な口径とすることができる。よって、離型工程において離型抵抗による半導体パッケージおよびエジェクタピンの変形や損傷を生じることなく、半導体パッケージの円滑な離型を実現できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に図１１で説明したものと同様の構成要素には同符号を付して説明する。また、本実施の形態における半導体パッケージの製造方法は、半導体パッケージの樹脂成型工程が先に図１１で説明したものと同様であるので、離型工程を主として説明する。

図１（ａ）〜（ｂ）において、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称す）等の半導体装置をなす半導体パッケージ１は樹脂成型工程において樹脂封止部５にリードフレーム４をインサート成型したものである。樹脂成型工程においてリードフレーム４は樹脂成型用金型の上金型２（図９参照）と下金型３の間に配置する。

半導体パッケージ１の樹脂封止部５は、上金型２のキャビティに形成した部位が支持体６をなし、下金型３のキャビティに形成した部位がカップ部７をなし、カップ部７に凹部８を有している。この凹部８の底部に半導体素子９を収納しており、凹部８の開口８ａの大きさが半導体素子９から発光する光束の最大拡散角度に影響を与える。

図１（ｂ）に示すように、リードフレーム４にはリード電極２１とハンガー部２２を設けている。リード電極２１は樹脂封止部５の所定位置に平行に配置し、ハンガー部２２は樹脂封止部５を隔てて相対向する位置に配置しており、リードフレーム４はハンガー部２２で樹脂封止部５の両側を支持している。このハンガー部２２は各半導体パッケージ１をリードフレーム４から切り離して単体に個片化する際に樹脂封止部５から剥離される。

図１（ａ）に示すように、離型工程において、上金型２が離型した状態で、下金型３に配置したエジェクタピン１０をピン配置孔１１から突出させてリードフレーム４のハンガー部２２を押出して半導体パッケージ１を下金型３から離型させる。

ハンガー部２２は表裏の一方の面２２ａにおいてエジェクタピン１０に対向するとともに、ハンガー部２２の表裏の他方の面２２ｂに形成した樹脂封止部５の外周縁５ｂに隣接する位置でエジェクタピン１０に対応する。

樹脂封止部５は、エジェクタピン１０に対向するハンガー部２２の一方の面２２ａに形成した外周縁５ａよりも、ハンガー部２２の他方の面２２ｂに形成した外周縁５ｂがエジェクタピン１０の側に向けて迫り出している。

したがって、半導体パッケージ１を樹脂成型用金型の下金型３から離型させる際に、エジェクタピン１０が樹脂封止部５を支持するリードフレーム４のハンガー部２２に当接することで、半導体パッケージ１の薄型化に伴って樹脂封止部５の底面の幅が狭くなることに影響されることなく、エジェクタピン１０が当接するのに必要な十分な領域を半導体パッケージ１に設定することができる。このため、エジェクタピン１０は、樹脂封止部５の形状、大きさに影響を受けることなく任意の口径に設定することができ、半導体パッケージ１を離型させるのに十分な強度を確保することができる。

また、エジェクタピン１０がハンガー部２２における樹脂封止部５の外周縁５ｂに隣接する位置に対応することで、離型抵抗が発生する位置の近傍、つまり金型のキャビティの開口縁の近傍において、エジェクタピン１０による押出し力を半導体パッケージ１に作用させることができる。

しかも、樹脂封止部５は、ハンガー部２２の端縁を上下方向において挟持するとともに、エジェクタピン１０に対向するハンガー部２２の一方の面２２ａに形成したカップ部７の外周縁５ａよりも、ハンガー部２２の他方の面２２ｂに形成した支持体６の外周縁５ｂがエジェクタピン１０の側に向けて迫り出しているので、エジェクタピン１０による押出し力がハンガー部２２を介して樹脂封止部５に確実に伝わる。

さらに、樹脂封止部５は、ハンガー部２２を挟持する部位を除いて、カップ部７の両側部間の距離が短く、カップ部７の両側部とエジェクタピン１０との間を大きく設定する形状をなす。このため、下金型３においてエジェクタピン１０のピン配置孔１１とキャビティとの間に十分な肉厚を確保して金型強度を確保できる。

また、エジェクタピン１０およびピン配置孔１１が下金型３のキャビティの外に位置し、ピン配置孔１１がキャビティに臨んで開口せず、ハンガー部２２に臨んで開口しているので、樹脂封止時にピン配置孔１１に樹脂が入ることがなく、異物によってエジェクタピン１０の作動が阻害されることがなく、ピン配置孔１１を通して異物のコンタミネーションが生じる恐れはない。

よって、離型工程において離型抵抗による半導体パッケージ１およびエジェクタピン１０の変形や損傷を生じることなく、半導体パッケージ１の円滑な離型を実現できる。
本発明を適用可能な半導体パッケージ１の形態としては種々ものがあり、以下に説明する。図２において、樹脂封止部５は、ハンガー部２２を挟持する部位を除いて、カップ部７の両側部が底部側に向けて傾斜する形状をなす。この形状においても、下金型３においてエジェクタピン１０のピン配置孔１１とキャビティとの間に十分な肉厚を確保して金型強度を確保できる。また、図３に示すように、樹脂封止部５は、カップ部７の両側部がハンガー部２２を挟持する部位から底部まで同じ幅を有する形状とすることも可能である。

図４に示すように、樹脂封止部５は、両側部においてハンガー部２２を挟持するのではなく、両側部において支持体６のみがハンガー部２２の上に覆い被さる形状とすることも可能である。この場合には、各半導体パッケージ１をリードフレーム４から切り離して単体に個片化する際に、ハンガー部２２を樹脂封止部５から容易に剥離できる。

図５に示すように、樹脂封止部５は、両側部においてハンガー部２２を挟持するのではなく、両側部において支持体６のみがハンガー部２２の上に覆い被さるとともに、カップ部７の両側部間の距離が短く、両側部とエジェクタピン１０との間を大きく設定する形状をなす。

このため、下金型３においてエジェクタピン１０のピン配置孔１１とキャビティとの間に十分な肉厚を確保して金型強度を確保できるとともに、離型後においてハンガー部２２を樹脂封止部５から容易に剥離できる。

図６に示すように、エジェクタピン１０はハンガー部２２における樹脂封止部５の外周縁５ｂに隣接する位置から離れた部位を押出すことも可能である。この場合には、離型抵抗が発生する位置から遠ざかるが、エジェクタピン１０による押出し力は半導体パッケージ１に作用するので、本願発明の基本的な作用効果は発揮できる。つまり、半導体パッケージ１の薄型化に伴って樹脂封止部５の底面の幅が狭くなることに影響されることなく、エジェクタピン１０が当接するのに必要な十分な領域を半導体パッケージ１に設定することができる。このため、エジェクタピン１０は、樹脂封止部５の形状、大きさに影響を受けることなく任意の口径に設定することができ、半導体パッケージ１を離型させるのに十分な強度を確保することができる。

図７に示すように、樹脂封止部５を支持するハンガー部を設けることなく、リード電極２１をハンガー部として利用することも可能である。この場合にも図６と同様の作用効果を期待できる。

図８に示すように、樹脂封止部５を支持するハンガー部２２は、樹脂封止部５の薄型化によって狭くなる樹脂封止部５の幅方向における両側面に設けることも可能である。この場合にはエジェクタピン１０によって半導体パッケージ１に与える力のバランスを考慮して、ハンガー部２２は各側面に一対ずつ設ける対称の位置に設ける。

上述したように、本発明では、完成品の半導体パッケージ１において構成要素をなさないハンガー部２２、つまり半導体パッケージ１をリードフレーム４から切り離して単体に個片化する際に樹脂封止部５から剥離されるハンガー部２２に、離型時にエジェクタピン１０に当接する領域を確保するので、カップ部７の底面にエジェクタピン１０に当接する領域を確保する必要がない。

このため、半導体パッケージ１の設計において光束の最大拡散角度を規制する構造的な要因がなくなり、半導体パッケージ１の設計の自由度が大きくなる。
つまり、光束の拡散角度は、カップ部７の底面において凹部８の開口８ａを広げるほどにその角度を広げることが可能であるので、カップ部７の底面にエジェクタピン１０に当接する領域を設けないことで、凹部８の開口８ａをカップ部７の底面の外周縁にまで、その全域に広げることが可能となり、結果として半導体パッケージ１の設計において最大拡散角度を規制する構造的な要因がなくなり、半導体パッケージ１の設計の自由度が大きくなる。

例えば、図９（ｂ）に示すように、凹部８の開口８ａの幅Ｂが十分に大きき場合には、エジェクタピン１０に当接する領域を凹部８の内部に設定できるが、幅Ｂの寸法が０．４ｍｍ以下となると凹部８にエジェクタピン１０を挿入することはできない。この場合に、カップ部７の底面の外周縁と凹部８の開口８ａの内周縁との距離Ａを０．４ｍｍ以上に設計してエジェクタピン１０を受け止める必要があった。

しかし、本発明のように、ハンガー部２２に、離型時にエジェクタピン１０に当接する領域を確保することで、カップ部７の底面にエジェクタピン１０に当接する領域を確保する必要がなくなり、カップ部７の底面の外周縁と凹部８の開口８ａの内周縁との距離Ａを０．４ｍｍ以下とすることが可能となり、カップ部７の底面の外周縁と凹部８の開口８ａの内周縁とが一致する形状、つまりカップ部７の底面の全域が凹部８の開口８ａをなすことも可能になる。

よって、半導体パッケージ１の設計において最大拡散角度θを規制する構造的な要因がなくなり、半導体パッケージ１の設計の自由度が大きくなる。
また、図１０に示すように、半導体パッケージ１の設計において最大拡散角度θを狭めることも可能である。この場合にも当然のことに、カップ部７の底面にエジェクタピン１０に当接する領域を確保する必要がなく、カップ部７の底面の形状をフラット面のみならず、傾斜面やその他の任意の形状とすることが可能となる。

したがって、本発明によれば、半導体パッケージ１の製造において離型時に必須のエジェクタピン１０との当接領域に規制されることなく、半導体パッケージ１の設計において最大拡散角度θを必要な大きさにできる。

本発明は半導体パッケージの薄型化に伴って樹脂封止部の底面の幅が狭くなることに影響されることなく、エジェクタピンが当接するのに必要な十分な領域を半導体パッケージに設定することができるとともに、エジェクタピンは十分な強度を確保するのに必要な口径とすることができるので、半導体パッケージの製造方法および装置ならびに半導体パッケージに優位な技術である。

（ａ）は本発明の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の他の実施の形態における離型工程を示す断面図、（ｂ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図、（ｃ）は半導体パッケージの側面図 （ａ）は本発明の半導体パッケージにおいて最大拡散角度を広げた状態を示す断面図、（ｂ）は同半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は本発明の半導体パッケージにおいて最大拡散角度を狭めた状態を示す断面図、（ｂ）は同半導体パッケージをカップ部側から見た平面図 （ａ）は従来の樹脂成型工程を示す断面図、（ｂ）は離型工程を示す断面図、（ｃ）は半導体パッケージをカップ部側から見た平面図

符号の説明

１ 半導体パッケージ
２ 上金型
３ 下金型
４ リードフレーム
５ 樹脂封止部
５ａ、５ｂ 外周縁
６ 支持体
７ カップ部
８ 凹部
８ａ 開口
９ 半導体素子
１０ エジェクタピン
１１ ピン配置孔
１２、２１ リード電極
２２ ハンガー部
２２ａ ハンガー部２２の表裏の一方の面
２２ｂ ハンガー部２２の表裏の他方の面

Claims (6)

1. 半導体パッケージの樹脂封止部を射出成型する樹脂成型工程において、樹脂成型用金型の上下の金型の間に配置するリードフレームをインサート成型し、離型工程において、前記リードフレームにおける相対向する位置で前記樹脂封止部の両側を支持する前記リードフレームのハンガー部をエジェクタピンにより押出して前記半導体パッケージを前記樹脂成型用金型から離型させることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
2. エジェクタピンがハンガー部における樹脂封止部の外周縁に隣接する部位に対応することを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージの製造方法。
3. インサート成型するリードフレームを樹脂成型用金型の上下の金型の間に配置し、前記樹脂成型用金型で半導体パッケージの樹脂封止部を射出成型するものであって、前記樹脂成型用金型に前記半導体パッケージを押出して離型させるエジェクタピンを備え、前記リードフレームにおける相対向する位置で前記樹脂封止部の両側を支持する前記リードフレームのハンガー部に対向して前記エジェクタピンを設け、離型時に前記エジェクタピンが前記ハンガー部における前記樹脂封止部の外周縁に隣接する部位に対応することを特徴とする半導体パッケージの製造装置。
4. 樹脂成型用金型で樹脂封止部を射出成型したものであって、射出成型時に前記樹脂成型用金型の上下の金型の間に配置する前記リードフレームをインサート成型してなり、前記リードフレームが相対向する位置に配置したハンガー部で前記樹脂封止部の両側を支持し、前記ハンガー部が表裏の一方の面において前記樹脂成型用金型に設けたエジェクタピンに対向するとともに、前記ハンガー部の表裏の他方の面に形成した前記樹脂封止部の外周縁に隣接する位置でエジェクタピンに対応することを特徴とする半導体パッケージ。
5. 前記樹脂封止部は、前記エジェクタピンに対向する前記ハンガー部の一方の面に形成した外周縁よりも、前記ハンガー部の他方の面に形成した外周縁が前記エジェクタピンの側に向けて迫り出していることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ。
6. 前記樹脂封止部は、前記エジェクタピンに対向する前記ハンガー部の一方の面側がカップ部をなし、前記カップ部が前記樹脂封止部に封止した半導体素子が発光する光束を拡散するための凹部を有し、カップ部の底面の全域において凹部の開口を形成可能であることを特徴とする請求項４に記載の半導体パッケージ。

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