JP2560975B2 - 樹脂封止用金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を樹脂で封
止するための樹脂封止用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の樹脂封止用金型を示すもの
であり、同図に基づいてこれを説明する。２および３は
リードフレーム７を加圧締めする上型および下型、４は
製品となるパッケージを形成するキャビティー、５は樹
脂の流路および注入口を形成するゲート、６はリードフ
レーム７を位置決めセットするゲージピン、８は樹脂９
の投入口であるポット、１０は射出シリンダー１１と射
出サブシリンダー１２によって上昇するプランジャーで
ある。１３はサブプレート１４に固定されたノックアウ
トロッド、１６はエジェクタープレート１７に保持され
成形品を突き上げるエジェクターピン、１８は前記上・
下型２，３を金型加熱機構を有する樹脂封止装置２３に
搭載固定する主型、１９はムービングプラテン、２０は
連結シャフト、２１はスライドフレーム、２２は型締め
シリンダー２２である。

【０００３】次に、このような構成の樹脂封止用金型の
封止動作を説明する。先ず、上型２と下型３とが開いた
状態でリードフレーム７をゲージピン６によってセット
し、樹脂９をポット８内に投入する。次に、型締めシリ
ンダー２２を上昇させ、ムービングプラテン１９、連結
シャフト２０およびスライドフレーム２１を介して上型
２と下型３との型締めを行う。型締め完了後、射出シリ
ンダー１１と射出サブシリンダー１２によりプランジャ
ー１０を上昇させ、樹脂９のキャビティー４への圧入を
開始する。プランジャー１０は、樹脂圧と均衡を保ち、
キャビティー４に圧入された樹脂９が硬化するまで一定
期間放置され、樹脂９の硬化後に上型２と下型３を開
く。その後、再度射出シリンダー１１を上昇させてサブ
プレート１４に固定されたノックアウトロッド１３でエ
ジェクタープレート１７を突き上げることにより、エジ
ェクタピン１６を突出させて成形品を離型させる。

【０００４】ところで、近年のＱＦＰのリードフレーム
は高密度化にともない、図５に示すように、多ピンフィ
ンピッチ化・薄型化に進んでいる。ここで、３０はイン
ナーリード、３１はアイランド、３２は半導体素子、３
３は半導体素子３２とリードフレーム７とを電気的に接
続するワイヤーである。また、ＴＳＯＰ等においては、
大容量化のため半導体素子３２の基板占有率が増加する
傾向にある。図６はこのような半導体装置におけるキャ
ビティー４への樹脂の充填過程を示す図である。ゲート
５より流入する樹脂は、矢印Ａで示すように下型キャビ
ティー４ａ内に充填されるととともに、矢印Ｂで示すよ
うにインナーリード３１の隙間およびアイランド３１の
周囲を通って、上型キャビティー２ｂ内に回り込んで流
入し充填される。このとき、多ピンＱＦＰではインナー
リード３０の隙間が小で、またＴＳＯＰ等では、アイラ
ンド３１が大きいため、樹脂がインナーリード３０の隙
間およびアイランド３１の周囲を通り抜けるときの抗力
が大となり、成形の際に、インナーリード３０の変形や
アイランド３１の浮沈あるいは樹脂の通り抜けが不完全
であった場合の未充填等が発生していた。このため、ワ
イヤー３３のショート・断線、半導体素子３２・ワイヤ
ー３３の露出等の製品不良が発生するといった問題点が
あった。

【０００５】この問題を解決するために、図７に示すよ
うな上・下ゲート方式が提案されている。すなわち、下
ゲートブロック３５に形成された下ゲート５ａと、上型
ゲートブロック３６に形成された上ゲート５ｂによりゲ
ートが構成され、リードフレーム７に形成された窓３４
よりキャビティー４内に連通している。この方式によれ
ば、上述した問題は解決するが、下型キャビティー４ａ
と上型キャビティー４ｂへ均等に樹脂を充填できるゲー
ト寸法を設定する上で、数種類のゲートブロックを試作
しなければならず、コストアップとなる欠点がある。ま
た、下型キャビティー４ａと上型キャビティー４ｂとに
ともにゲートが形成され、かつ連結されているためゲー
トブレークが問題となる。

【０００６】この問題点を解決するものとして、特公昭
６１−２４２４１号に開示されたものがある。これを図
８に基づいて説明すると、金型４０内にゲートブロック
４２ａ，４２ｂが具備されている。同図（ａ）に示すよ
うにゲートブロック４２ａ，４２ｂは開いた状態でゲー
ト４３を形成し、同図（ｂ）に示すように樹脂４４がキ
ャビティー４１に充填された後に（ｃ）に示すようにリ
ードフレーム７を挟み込む状態でゲート４３を閉じるも
のである。しかしながら、このような構造であると、リ
ードフレーム７をゲートブロック４２ａ，４２ｂで挟み
込むときの負荷が樹脂注入圧力よりも高くリードフレー
ム７を変形させる問題がある。また、パッケージの側面
を形成しているゲートブロック４２ａ，４２ｂに抜き勾
配がなく離型不良が発生する問題もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の樹
脂封止用金型においては、製品不良を防止する最適なゲ
ート寸法を設定するためにコストアップとなったり、ゲ
ートブレイクに問題があった。また、ゲートブレイクを
改善してもリードフレームの変形や離型不良といった問
題があった。したがって、本発明は上記した従来の問題
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、ワイヤーショート、アイランド浮沈あるいは未充填
等の製品不良を低減するためのゲート設定を容易とした
樹脂封止用金型を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る樹脂封止用金型は、半導体素子が搭載
され、ワイヤーボンディングされたリードフレームをキ
ャビティー内で樹脂封止する樹脂封止用金型であって、
前記キャビティーと樹脂をキャビティー内に注入するゲ
ートとの境界部にこの境界部を開閉するシャッターゲー
トピンを対向して一対配設するとともに、これらシャッ
ターゲートピンの開閉の幅を個々に調整する調整手段を
設け、前記シャッターゲートピンの閉動作を樹脂射出終
了後に行い、開動作を型開き動作と連動させたものであ
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、キャビティーと樹脂をキャビ
ティー内に注入するゲートとの境界部にこの境界部を開
閉するシャッターゲートピンを上下に一対配設するとと
もに、これらシャッターゲートピンの開閉の幅を個々に
調整する調整手段を設けたので、上・下のゲート深さを
任意に設定できて、上・下パッケージの充填差が少なく
なる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。図１は本発明に係る樹脂封止用金型の正断面図、
図２は同じくパッケージ部の詳細図、図３は同じくシャ
ッターゲートピンと樹脂圧入の動作を示す状態図であ
る。これらの図において、従来技術と同一の構成につい
ては同一の符号を付し詳細な説明は省略する。本発明の
特徴とするところは、ゲート５とキャビティー４との境
界部に上下一対のシャッターゲートピン２７（２７ａ，
２７ｂ）と、これらシャッターゲートピン２７を固定す
る一対のシャッタープレート２６（上方のシャッタープ
レートは図示を省略）と、サブプレート１４に固定され
たシャッタープレート用ノックアウトピン２５と、シャ
ッッタープレート２６のねじ孔に螺合し樹脂注入口の大
きさである上下のゲート深さｙ、すなわち、シャッター
ゲートピン２７の開閉の幅を調整する支持ボルト２４と
が設けられている点にある。

【００１１】なお、図示を省略しているが支持ボルト２
４は、シャッターゲートピン２７ｂ用として上型２にも
設けられている。これら支持ボルト２４のねじ込み量を
個々に変えることにより、シャッタープレート２６（シ
ャッターゲートピン２７ｂ用のシャッタープレートは図
示を省略）を上下動させてシャッターゲートピン２７
ａ，２７ｂを個々に任意の位置に移動させることによ
り、上下のゲート深さｙを変化させ、ゲート５を通過
し、リードフレーム７の上下を通過する樹脂の流速を調
整して均等の流速とするものである。なお、シャッター
プレート２６は戻しスプリング１５によって常時下方に
位置するように付勢されている。

【００１２】次に、このような構成の樹脂封止用金型の
動作を説明する。シャッターゲートピン２７は戻しスプ
リング１５により下降限、すなわち、ゲート５が開いた
状態にある。金型の上型２と下型３が開いた状態で、リ
ードフレーム７がゲージピン６により金型内にセットさ
れ、樹脂９がポット８内に投入される。次に、型締めシ
リンダー２２により、上型２と下型３との型締めを行
う。しかるのち、図３（ａ）に示すように、射出シリン
ダー１１によりプランジャー１０を上昇させ、同図
（ｂ）に示すように、樹脂９をキャビティー４に流入さ
せる。このとき、シャッターピン２７は動作せずに、ゲ
ート５は開いている。

【００１３】同図（ｃ）に示すように、プランジャー１
０をさらに上昇させてキャビティー４内に充填完了した
樹脂と均衡を保って停止状態となる。このとき、射出シ
リンダー１１が継続上昇することで、シャッタープレー
トノックアップピン２５がシャッタープレート２６を押
し上げ、下型のシャッターゲートピン２７ａが上昇を始
める。同時に、図示を省略した別の駆動源を有する上型
のシャッターゲートピン２７ｂが下降を始め、これらシ
ャッターゲートピン２７ａ，２７ｂの上昇および下降に
より、同図（ｄ）で示すように、ゲート５は完全に遮断
される。このとき、シャッターゲートピン２７ａ，２７
ｂは、樹脂９がキャビティー４内に完全に充填された後
に動作するものであり、シャッターゲートピン２７ａ，
２７ｂにより樹脂圧が完全な遮断状態になっても問題は
ない。遮断した状態でパッケージが形成され一定時間放
置し樹脂９を硬化させたのちに、金型を開く。その後、
再度射出シリンダー１１を上昇させてサブプレート１４
に固定されたノックアウトロッド１３でエジェクタープ
レート１７を突き上げることにより、エジェクタピン１
６を突出させて成形品を離型させる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、キ
ャビティーと樹脂をキャビティー内に注入するゲートと
の境界部にこの境界部を開閉するシャッターゲートピン
を対向して一対配設するとともに、これらシャッターゲ
ートピンの開閉の幅を個々に調整する調整手段を設け、
リードフレームの上下に流れ込む樹脂の流速を均等とな
るように調整可能としたので、ワイヤショート、アイラ
ンド浮沈等の製品不良の低減を図ったゲート設定を容易
に行うことができる。また、シャッターゲートピンの閉
動作を樹脂射出終了後に行い、開動作を型開き動作と連
動させたので、ゲートブレイクに問題が発生せず、製品
外観が良好となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る樹脂封止用金型の正断面図であ
る。

【図２】本発明に係る樹脂封止用金型におけるパッケー
ジ部の詳細断面図である。

【図３】本発明に係る樹脂封止用金型におけるシャッタ
ーゲートピンと樹脂圧入の動作を示す状態図である。

【図４】従来の樹脂封止用金型の正断面図である。

【図５】ＱＦＰ型の半導体装置の平面図である。

【図６】従来の樹脂封止用金型におけるパッケージ部の
樹脂圧入状態を示す詳細断面図である。

【図７】従来の樹脂封止用金型の第２の例を示し、
（ａ）は側断面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は平面図で
ある。

【図８】従来の樹脂封止用金型の第３の例を示す側断面
図で、（ａ）は樹脂封止前の状態を示し、（ｂ）は樹脂
封止中の状態を示し、（ｃ）は樹脂封止完了状態を示す
図である。

【符号の説明】

２ 上型 ３ 下型 ４ キャビティー ５ ゲート ７ リードフレーム ９ 樹脂 １５ 戻しスプリング １６ エジェクタピン ２４ 支持ボルト ２５ シャッタープレート用ノックアウトピン ２６ シャッタープレート ２７ シャッターゲートピン ３０ インナーリード ３１ アイランド ３２ 半導体素子 ３３ ワイヤ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体素子が搭載され、ワイヤーボンデ
   ィングされたリードフレームをキャビティー内で樹脂封
   止する樹脂封止用金型において、前記キャビティーと樹
   脂をキャビティー内に注入するゲートとの境界部にこの
   境界部を開閉するシャッターゲートピンを対向して一対
   配設するとともに、これらシャッターゲートピンの開閉
   の幅を個々に調整する調整手段を設け、前記シャッター
   ゲートピンの閉動作を樹脂射出終了後に行い、開動作を
   型開き動作と連動させたことを特徴とする樹脂封止用金
   型。
2. 【請求項２】 シャッターゲートピンを固定するシャッ
   タープレートと、このシャッタープレートをシャッター
   ゲートピンが開方向に移動するように付勢する戻しスプ
   リングと、この戻しスプリングに抗してシャッタープレ
   ートを移動させる支持ボルトとで調整手段を構成したこ
   とを特徴とする請求項１記載の樹脂封止用金型。