JP2009177093A - 射出成形用金型及びこれによって成形される半導体パッケージ並びに半導体パッケージの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】型閉することでキャビティを形成可能な内面を各々有する固定型61及び複数の可動型62を備え、固定型及び可動型を型閉することによりキャビティ68を形成し、キャビティ内に樹脂を射出して半導体パッケージを射出成型可能な半導体パッケージ成型用の射出成型用金型であって、固定型又は可動型は、キャビティ内に樹脂を射出するために内面と連続して形成されたゲート65を備え、複数の可動型の内面は、ゲート65に向かって徐々に距離が近くなる互いに対向した第1の金型面及び第2の金型面を有しており、第1の金型面又は第2の金型面は、ゲート65と接する部分に凹部を有する。これにより、ゲート径を大きく開口して、低い金型内圧でも溶融樹脂を金型内に供給できるので、バリの発生を抑制した安定した樹脂成形が実現できる。
【選択図】図18
Description
図3〜図7に、本発明の実施の形態1に係る半導体パッケージ100の外観を示す。これらの図において、図3は半導体パッケージ100を前方斜め上方から見た斜視図、図4は前方斜め下方から見た斜視図、図5は後方斜め上方から見た斜視図、図6は後方斜め下方から見た斜視図を、図7は(a)正面図、(b)背面図、(c)箱形ブロック状11(正面側パッケージ)の部分を断面とした側面図を、それぞれ示している。これらの図に示す半導体パッケージ100は、半導体発光素子30を用いたサイドビュータイプの発光装置であり、幅よりも薄い薄型に樹脂成形されたパッケージ本体10と、パッケージ本体10の外部に表出された正負一対の外部電極50とを備える。
パッケージ本体10の内部には、リードフレーム20が埋設され、リードフレーム20の上面すなわち半導体素子載置面を、後述する開口部KK1の底面で表出させるように、パッケージ本体10と樹脂成形などにより一体的に形成される。また、リードフレーム20のうち、パッケージ本体10の外部に表出された部分が、外部電極50となる。
半導体素子としては、LEDやLD(Laser Diode)等の半導体発光素子30が好適に利用できる。これらは、液相成長法、HDVPE法やMOCVD法により基板上にZnS、SiC、GaN、GaP、InN、AlN、ZnSe、GaAsP、GaAlAs、InGaN、GaAlN、AlInGaP、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものが好適に用いられる。半導体層の材料やその混晶度の選択により、半導体発光素子の発光波長を紫外光から赤外光まで種々選択することができる。発光層の材料としては、例えばInXAlYGa1-X-YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、X+Y≦1)等が利用できる。また、このような発光素子と、その発光により励起され、発光素子の発光波長と異なる波長を有する光を発する種々の蛍光体とを組み合わせた発光素子とすることもできる。赤色系の発光する発光素子の材料として、ガリウム・アルミニウム・砒素系の半導体やアルミニウム・インジウム・ガリウム・燐系の半導体を選択することが好ましい。なお、カラー表示装置とするためには、赤色系の発光波長が610nmから700nm、緑色が495nmから565nm、青色の発光波長が430nmから490nmの発光素子を組み合わせることが好ましい。
発光素子30等の半導体素子は、射出成形用金型60(後述)によって作製されたパッケージ本体10の表面もしくはリードフレーム20表面に接合部材を用いて固定される。このような接合部材として、例えば青及び緑発光を有し、サファイア基板上に窒化物半導体を成長させて形成された発光素子30の場合には、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。また、発光素子30からの光や熱による劣化を考慮して、発光素子裏面にAlメッキを施し、Au−Sn共晶などの半田、低融点金属等のろう材、導電性ペーストなどを接合材料として用いてもよい。さらに、GaAs等からなり、赤色発光を有する発光素子のように、両面に電極が形成された発光素子の場合には、銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト等によってダイボンディングしてもよい。
発光素子30とリードフレーム20との電気的接続は、導電部材を用いたフリップチップ実装(フェイスダウン実装)や、導電ワイヤを用いたフェイスアップ実装によって行える。
各外部電極50は、リードフレーム20の一部を外部電極50として利用し、インサート成形などによりパッケージ本体10に一部を埋設され、表出部分を折曲加工している。図6に示すように表出部分の外形をほぼT字状とした場合、このT字状の部分が、半導体パッケージ100を実装する際の接続面として機能する。なお、この例では外部電極50を2つ設けているが、実装する素子の数や種類等に応じて、3以上の外部電極を設けることもできる。この場合、箱形ブロック状11(後述)の底面にも外部電極を配置することもできる。また、表出部分の外形はT字に限定されず、適宜変更することができ、前述の接続面として機能するような形状であれば、どのような形状であってもよい。
また半導体素子を開口部KK1に実装した状態で、好ましくは開口部KK1を被覆材40で充填してモールドする(図7(c)等参照)。これにより、例えば発光素子の場合は外力や水分等から発光素子30を保護すると共に、導電ワイヤを保護する。被覆材40は透光性を有することが望ましい。このような被覆材40に利用できる封止樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂等の耐候性に優れた透明樹脂又は硝子等が挙げられる。特に透明樹脂は、工程中あるいは保管中に透光性被覆材内に水分が含まれるような場合においても、100℃で14時間以上のベーキングを行うことによって、樹脂内に含有された水分を外気へ逃がすことができる。従って、水蒸気による破裂や、発光素子とモールド部材との剥がれを防止することができ、好ましい。
パッケージ本体10は、溶融状態の樹脂JSを金型内に充填して成形される(図18、図19参照)。このような樹脂材料としては、リードフレーム20を一体的に成形し、半導体素子及びリードフレーム20に対して絶縁性を確保できる材質が適宜利用できる。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等、具体的には、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂、セラミック等が挙げられる。好適には、熱可塑性樹脂を用いる。
傾斜したテーパ面15は、上側テーパ面18および下側テーパ面19を指し、上側テーパ面18および下側テーパ面19は互いに対向するように形成されている。
言い換えれば、パッケージ本体10は、正面13側から背面14側に向かって厚さを徐々に薄くするように形成されており、上側テーパ面18または下側テーパ面19に、背面14に連なるように突起部分17が形成される。(上側テーパ面18と下側テーパ面の両方に突起部分17が形成される場合も含む。)
なお、半導体パッケージの形状は、上記の構成に限られず、種々の形状のものが利用できる。一例として、外部電極の形状を変更した半導体パッケージ200の例を実施の形態2として、図12〜図15に示す。これらの図において、図12は半導体パッケージ200を前方斜め上方から見た斜視図、図13は前方斜め下方から見た斜視図、図14は後方斜め上方から見た斜視図、図15は後方斜め下方から見た斜視図を、それぞれ示している。これらの図に示す半導体パッケージ200も、実施の形態1と同様、半導体発光素子を用いたサイドビュータイプの発光装置であり、共通の部材については同様の符号を付し、詳細説明を省略する。すなわち、パッケージ本体10Bの傾斜ブロックテーパ面15Bの上側テーパ面18Bと下側テーパ面19Bの両方に、突起テーパ面16Bを有する突起部分17Bを形成している。このパッケージ本体10Bから表出する外部電極50Bは、図13などに示すように傾斜ブロック状12B側でなく、箱形ブロック状11B側に配置されている。すなわち、箱形ブロック状11Bの側面部分から突出させた外部電極50Bを、側面から底面に沿って折曲させている。これにより、傾斜ブロック状12B側に外部電極を配置しない分、実施の形態1に比べ傾斜ブロック状12Bの部分を短くできる。反面、傾斜ブロック状12Bが短い程、この部分が接地された場合の傾斜角度が大きくなる。また傾斜接地が生じる確率も高くなるので、突出部を設けて傾斜ブロック部の支持する構成が一層効果的となる。
次に、図3〜図15に示した実施の形態1に係る半導体パッケージ100を製造する際の射出成形に使用する金型構造を図16〜図21に示す。これらの図において、図16は射出成形用金型の分解斜視図、図17は図16の固定型61をXVII−XVII’線で切断した断面斜視図、図18は図16のXVIII−XVIII’線における断面図、図19は図18のキャビティ68内に樹脂JSを充填した状態を示す断面図を、図20は樹脂硬化後の半導体パッケージ100を金型の斜め下方から見た斜視図を、図21は射出成形用金型の断面図であって、図21(a)は図20のXXIa−XXIa’線における断面図、図21(b)はXXIb−XXIb’線における断面図を、それぞれ示している。これらの図に示す射出成形用金型60は、固定型61、可動型62、入れ子63で構成される。図18、図19から明らかなように、固定型61は主に傾斜ブロック状12部分を、可動型62及び入れ子63は箱形ブロック状11部分を、それぞれ形成する。なお可動型62は、この例では2つに分割しているが、3以上に分割することもできる。また固定型61も、固定型と可動型で構成するなど、複数の型に分割することもできる。
固定型61には、パッケージ本体10を樹脂成形するための樹脂成形用金型のゲート65が開口される。ゲート65は、樹脂注入方向、すなわち図18、図19において下方に向かって径が狭くなるテーパ状に形成されている。これにより、樹脂の注入側を大きく開口して樹脂を注入しやすくする。また、脱型時にはゲート65部分に充填されて固化した樹脂JS1を引き千切るように破断して、余分な樹脂形成部分を排除できる。
以上の射出成形用金型を用いた半導体パッケージの成形方法を、図18、図19に基づいて説明する。まず固定型61、稼動側金型102、入れ子63が、リードフレーム20を挟み込む形で型閉めされる。これにより、金型内部に空間としてキャビティ68が形成され、またリードフレーム20はキャビティ68内の所定の位置に、位置決めした姿勢で保持される。
また、同電力で使用する場合は、明るくなることで、より色再現性の高い液晶ユニットに組み込むことが可能となる。
100、100’、200、600、700…半導体パッケージ
10、10B、610、710…パッケージ本体
11、11B、611、711…箱形ブロック状
12、12B、612、712…傾斜ブロック状
13…正面
14…背面
15、15B…傾斜ブロックテーパ面
16、16B…突起テーパ面
17、17B、17’…突起部分
18、18B…上側テーパ面
19、19B…下側テーパ面
20…リードフレーム
30、730…発光素子;630…半導体発光素子
40…被覆材
50、50B、550…外部電極
60…射出成形用金型
61…固定型
62…可動型
63…入れ子
64…ランナ
65…ゲート
66…傾斜ブロックテーパ面用彫り込み
67…突起テーパ面用彫り込み
68…キャビティ
69…薄壁部
KK1、KK5、KK6、KK7…開口部;JS、JS1…樹脂
dD…背面の厚さ;D1…背面側の厚さ;D2…正面側の厚さ
D3…突起部分の厚さ;D4…半導体パッケージの厚さ
φd、φd1…ゲート径;dt…リードフレーム端縁部分の厚さ
h…キャビティ高さ;Dl1、Dl2…箱形ブロック状の奥行き幅
Claims (10)
- 型閉することでキャビティを形成可能な内面を各々有する固定型及び複数の可動型を備え、
前記固定型及び可動型を型閉することによりキャビティを形成し、前記キャビティ内に樹脂を射出して半導体パッケージを射出成型可能な半導体パッケージ成型用の射出成型用金型であって、
前記固定型又は可動型は、前記キャビティ内に樹脂を射出するために前記内面と連続して形成されたゲートを備え、
前記複数の可動型の内面は、前記ゲートに向かって徐々に距離が近くなる互いに対向した第1の金型面及び第2の金型面を有しており、
前記第1の金型面又は第2の金型面は、前記ゲートと接する部分に凹部を有することを特徴とする射出成型用金型。 - 請求項1に記載の射出成型用金型において、
前記固定型と前記可動型との間にリードフレームを配置可能であり、
前記リードフレームの端面と前記可動型の内面との隙間の内で最も狭い箇所が、前記可動型により形成されるキャビティの高さの1/4以下であることを特徴とする射出成形用金型。 - 請求項1または2に記載の射出成型用金型において、
前記可動型側のキャビティ内に入れ子を配置してなることを特徴とする射出成形用金型。 - 請求項3に記載の樹脂成型用金型において、
前記内面と入れ子との距離の最も近い部分の距離が、0.1mm以下となるように前記入れ子を配置してなることを特徴とする射出成形用金型。 - 請求項1から4のいずれか一に記載の射出成型用金型で成型された半導体パッケージ。
- 半導体部品を実装した半導体パッケージであって、
各々対向するパッケージ上面およびパッケージ下面、並びにパッケージ正面及びパッケージ背面を有し、前記パッケージ正面及びパッケージ背面は前記パッケージ上面およびパッケージ下面に隣接しており、
前記パッケージ正面側からパッケージ背面側に向かって厚さを薄くするように、前記パッケージ上面およびパッケージ下面が形成されており、
前記パッケージ下面において、前記パッケージ背面に連なるように突起部を形成してなることを特徴とする半導体パッケージ。 - 請求項6に記載の半導体パッケージにおいて、
前記突起を設けた部分の半導体パッケージの最大厚さは、前記パッケージ正面側のパッケージの最大厚さと略等しい又はこれよりも薄いことを特徴とする半導体パッケージ。 - 請求項6又は7に記載の半導体パッケージにおいて、
前記パッケージ背面の略中央を凹状に窪ませた段差を形成すると共に、前記凹状段差の底面から前記突起を突出させ、かつ前記突起の頂部が凹状段差内に収まるように構成してなることを特徴とする半導体パッケージ。 - 請求項6から8のいずれか一に記載の半導体パッケージにおいて、さらに、
凹部を有するパッケージ本体と、
一端を前記凹部内に露出させ、他端を前記パッケージ本体の表面から突出させると共に前記パッケージ本体の表面に沿うよう折曲させた一対の外部電極と、
前記凹部に収納されて前記一対の外部電極と電気的に接続される半導体発光素子と、
を備え、
前記半導体パッケージが半導体発光装置を構成していることを特徴とする半導体パッケージ。 - パッケージ正面側からパッケージ背面側に向かって厚さを徐々に薄くするようにパッケージ上面及およびパッケージ下面が形成された半導体パッケージを成型する半導体パッケージの製造方法であって、
固定型と、前記固定型と対向する可動型との間の所定の位置に、半導体パッケージのリードフレームを配置する工程と、
パッケージ背面側に開口される、金型に溶融樹脂を注入するゲートの、前記半導体パッケージの厚さ方向におけるゲート径が、前記背面におけるゲートが設けられていない部分のパッケージの最大厚さよりも大きく、かつ、前記正面におけるパッケージの最大厚さと略等しい又はこれよりも小さくした固定型を、型閉めしてキャビティを形成する工程と、
ゲートから前記キャビティ内に溶融樹脂を、前記固定型から前記可動型に向かって充填する工程と、
溶融樹脂の硬化後に脱型する工程と、
を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
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