JP2580996B2 - 樹脂封止装置及び樹脂封止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂封止装置及び樹脂封
止方法に係わり、特に樹脂封止金型の構造及びそれを用
いた樹脂封止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の樹脂封止装置は図７の部分断面図
に示すように、樹脂封止金型の上型１及び下型２を有
し、上型１にポット４を形成しここにプランジャーヘッ
ド３を取り付け、ポット４の下に位置する下型２の部分
に凹部形状のカル５を形成している。また、上型１と下
型２の空隙にランナ６、ゲート７およびキャビティ８を
形成して構成されている。

【０００３】ポット４は上型１に設けられた中空円筒に
より形成され、プランジャーヘッド３はポット４内に設
けられて、油圧ユニット１４（図６に示す）と射出シリ
ンダ１６（図６に示す）により上下動する。半導体ペレ
ット９を固着しその電極と金属ワイヤ１７により接続し
たリードフレーム１８をキャビティ８内に載置し、型締
めシリンダー１５（図６に示す）で上型１と下型２を加
圧当接し、また、プランジャーヘッド３下のポット４お
よびカル５に円柱状で不完全重合状態の樹脂１０のタブ
レットが投入される。この状態を図７（Ａ）に示す。

【０００４】次に投入された樹脂１０は上型１、下型２
及びプランジャーヘッド３により加熱、加圧されること
により液化し重合が促進される。この状態でプランジャ
ーヘッド３を下降させることにより液化した樹脂１０が
ランナ６、ゲート７を経て、半導体ペレット９を搭載し
たリードフレーム１８が載置されてあるキャビティ８に
注入される。この状態を図７（Ｂ）に示す。

【０００５】次に液化した樹脂１０をさらに加熱、加圧
し重合を十分に行い、これを固化することにより半導体
ペレット９が樹脂封止されリードフレーム１８に結合さ
れた状態の半導体装置が得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この従来の樹脂封止装
置ではカル５やランナ６に樹脂が残り、樹脂利用率が低
い。特に、ミニ・モールド等の小型パッケージでは樹脂
利用率が約１０％程度であり、９０％もの樹脂が不用物
として処理される。

【０００７】また、樹脂とプランジャ−ヘッドの間や樹
脂と金型の間に合成樹脂板を挿入し、半導体装置をリー
ドフレームとともに取り出す時に不用樹脂も樹脂封止さ
れた半導体装置とつながって取り出すことによりランナ
やカルに樹脂が残らないようにする方法が特開平４−６
７６３９号公報に開示されている。

【０００８】しかしながらこの方法を用いて樹脂利用率
を上げるには、挿入する板を厚くする必要があり、板を
厚くするということは樹脂流入工程でランナやカルの本
来必要な空隙を犠牲にすることであり、これにより樹脂
の流れが悪くなるという問題が発生する。

【０００９】本発明の目的は、樹脂の流れを犠牲にする
ことなく樹脂利用率を向上させた樹脂封止装置及び樹脂
封止方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴は、
半導体装置の樹脂封止装置において、樹脂封止金型に外
壁とポット間を貫通する第１の気体通路を形成し、プラ
ンジャーヘッドにその上面と側面間を貫通する第２の気
体通路を形成し、前記第１の気体通路から前記ポットを
経て前記第２の気体通路に至る気体通路により外部から
密閉した金型内部に気体を送り込むようにした樹脂封止
装置にある。

【００１１】本発明の第２の特徴は、前記気体通路から
前記密閉した金型内部に高圧気体、例えば高圧ボンベか
らの高圧窒素ガスを送り込むことにより樹脂をキャビテ
ィに注入する上記記載の樹脂封止装置を用いた樹脂封止
方法にある。

【００１２】本発明の第３の特徴は、半導体装置の樹脂
封止装置において、樹脂封止金型のランナを形成する一
面を可動面とした樹脂封止装置にある。

【００１３】本発明の第４の特徴は、プランジャーヘッ
ドにより樹脂をランナに送り込んだ後、前記ランナを形
成する前記可動面を前記ランナの容積を圧縮する方向に
動かすことにより、ランナに送り込まれた樹脂をキャビ
ティに注入する上記記載の樹脂封止装置を用いた樹脂封
止方法にある。

【００１４】

【実施例】以下図面を用いて本発明を説明する。

【００１５】図１および図２は本発明の第１の実施例の
樹脂封止装置および樹脂封止方法における樹脂封止金型
の部分断面図であり、図３は第１の実施例の樹脂封止金
型のカル、ランナおよびキャビティの関係を示す平面
図、図６は樹脂封止装置の全体図である。

【００１６】図１（Ａ）に示すように、樹脂封止金型の
上型１の中央部を貫通して円筒状のポット４が形成さ
れ、上型１の下面にはランナ６の上部を構成する寸法Ｈ
が４ｍｍの凹部、ゲート７の上部を構成する凹部および
キャビティ８の上部を構成する凹部が形成されている。
また、ポット４に上下動可能にプランジャーヘッド３が
取り付けられている。

【００１７】樹脂封止金型の下型２の上面の中央部すな
わちポット４の下にカル５を構成す凹部が形成され、ま
たキャビティ８の上部を構成する凹部が形成されてい
る。

【００１８】キャビティ８内に、半導体ペレット９を固
着しこの半導体ペレットの電極と金属ワイヤ１７で接続
したリ−ドフレーム１８を載置し、上型１と下型２の当
接により上記各凹部による高さＨのランナ６、ランナよ
り浅いゲート７およびキャビティ８を密閉した金型内部
として構成する。

【００１９】本発明ではさらに、上型１に気体通路１１
ｔが外壁とポット４間を貫通して形成され、プランジャ
ヘッド３に気体通路１１ｓがポット４に面する上面とポ
ット４の内壁に接する側面間を貫通して形成されてい
る。

【００２０】また、上型１の上面に上蓋１９が取り付け
られ、プランジャヘッド３の支持部２２が摺動嵌合する
開口１９ａが形成されている。支持部２２と開口１９ａ
はプランジャヘッド３の上下駆動が可能でかつポット４
を所定の気密にすることができる嵌合状態となってい
る。

【００２１】さらに切換えバルブ２０の第１のポート２
０ｊが気体通路１１ｔに接続し、この切換えバルブ２０
の第２のポート２０ｋは大気に開放され、第３のポート
２０ｍは、例えば高圧窒素ガスのボンベ２１に接続し、
第１のポート２０ｊが第２のポート２０ｋとの接続状態
になるか第３のポート２０ｍとの接続状態になるかの切
換えは弁２０ｃにより行う。

【００２２】半導体ペレット９を搭載したリードフレー
ム１８をキャビティ８内に載置し、ポット４内に円柱状
の不完全重合状態の樹脂１０のタブレット、例えばエポ
キシ系樹脂のタブレットを投入し、その上にプランジャ
ヘッド３を載置し、切換えバルブ２０により気体通路１
１ｓ、１１ｔおよびプランジャヘッド３上のポット４を
大気状態にする。

【００２３】次に図１（Ｂ）に示すように、制御部１３
（図６）の制御による型締めシリンダー１５（図６）の
動作で上型１の下面と下型２の上面を加圧当接させ固定
させた状態で、樹脂１０がプランジャーヘッド３、上型
１、下型２により加熱、加圧される。これにより樹脂１
０は液化するとともに重合が促進され、さらに制御部１
３（図６）により制御された油圧ユニット１４（図６）
で駆動される射出シリンダ１６（図６）によってプラン
ジャーヘッド３が下降すると、液化した樹脂１０がラン
ナ６に流れ出す。ここでプランジャーヘッド３の下降は
カル５の底面に接するまで行い、カル４に樹脂１０が残
らないようにする。

【００２４】従来技術の図７（Ａ）と比較して図１
（Ａ）の不完全重合状態の樹脂１０のタブレットは少量
である。したがって図１（Ｂ）に示すように、ゲート７
からキャビティ８に入り込んだ液化した樹脂はキャビテ
ィ８を完全に充填しないでゲート入口から離れた箇所は
空洞状態になっている。

【００２５】次に図１（Ｃ）に示すように、切換えバル
ブ２０の切換えは弁２０ｃを回転させて第１のポート２
０ｊを第３のポート２０ｍに接続することにより、高圧
窒素ガスのボンベ２１から７０−１５０ｋｇｆの高圧窒
素ガスが気体通路１１ｔ、ポット４、気体通路１１ｓを
通ってランナ６内の液化樹脂１０を加圧して、この液化
樹脂１０をキャビティ８内に押しこむ。これによりキャ
ビティ８内は液化樹脂１０で充填されランナ６は高圧窒
素ガスで充填させ、この状態で重合を十分に行なってか
ら樹脂１０を固化することにより半導体ペレット９が樹
脂１０で封止されリードフレーム１８に接続された状態
の半導体装置の中間製品となる。

【００２６】図３は第１の実施例の樹脂封止金型１，２
によるポット４、カル５、ランナ６、ゲート７およびキ
ャビティ８の関係を示す平面図である。金型１，２は寸
法Ｘが５００−１０００ｍｍ、寸法Ｙが１５０−３００
ｍｍの長方形の平面形状である。中央に直径Ｄが４０ｍ
ｍのカル５が形成され、４箇所に長方形状のキャビティ
８が形成されている。カル５から幅Ｗが６ｍｍで高さ４
ｍｍのランナ６が各キャビティ８に向って形成されてい
る。それぞれのランナ６は、キャビティ８の長辺と並行
な第１の部分６ｈと、第１の部分６ｈとカル５を接続す
る第２の部分６ｖから構成され、ランナ６の第１の部分
６ｈと各キャビティ８は複数のゲート７により接続して
いる。各キャビティ８に１枚のリードフレーム１８が載
置され、そこに搭載された複数の半導体ペレット９が樹
脂封止によりそれぞれ半導体装置を形成するためにそれ
ぞれのゲート７に対応して位置している。尚、図１およ
び図２は、図３のＡ−Ａ部のランナ６を短縮して描いた
断面図である。

【００２７】図４は本発明の第２の実施例の樹脂封止装
置および樹脂封止方法における樹脂封止金型の部分断面
図であり、図５は第２の実施例の樹脂封止金型のカル、
ランナ、ランナ部下型およびキャビティの関係を示す平
面図、図６は樹脂封止装置の全体図である。尚、図４お
よび図５において図１乃至図３と同一もしくは類似の箇
所は同じ符号を付けてあるから、重複する説明は省略す
る。

【００２８】図１（Ｂ）に対応するステップの状態を示
す図４（Ａ）に示すように、樹脂封止金型の上型１の下
面にキャビティ８の上部を構成する凹部が形成されてい
る。下型２の上面にはゲート７の下部を構成する凹部お
よびキャビティ８の下部を構成する凹部が形成されてい
る。

【００２９】また下型２にランナ６を構成する凹部が形
成されているが、ランナ６の底面（下面）は下型２と分
離したランナ部下型１２により構成されている。このラ
ンナ部下型１２は下型２に上下方向摺動可能に取り付け
られており、ランナ６の高さ（深さ）Ｈはランナ部下型
１２の上下方向の位置により決定され、図４（Ａ）の状
態では４ｍｍである。

【００３０】カル４に樹脂１０が残らないようプランジ
ャーヘッド３をカル５の底面に接するまで下降しても、
図１（Ｂ）と同様に、ゲート７からキャビティ８に入り
込んだ液化した樹脂はキャビティ８を完全に充填しない
でゲート入口から離れた箇所は空洞状態になっている。

【００３１】次に図４（Ｂ）に示すように、制御部１３
（図６）により制御された油圧ユニット１４（図６）に
結合したシリンダ−機構（図示省略）によりランナ部下
型１２を上昇させてランナ６内の液化した樹脂１０に圧
力を加える。これによりランナ６の液化樹脂１０をキャ
ビティ８内に押しこみキャビティ８内を液化樹脂１０で
充填する。そしてランナ６内の樹脂１０はランナ部下型
１２が入り込んだ分だけ減少する。この状態で重合を十
分に行なってから樹脂１０を固化することにより半導体
ペレット９が樹脂１０で封止されリードフレーム１８に
接続された状態の半導体装置の中間製品となる。

【００３２】図５は第２の実施例の樹脂封止金型１，２
によるポット４、カル５、ランナ６、ゲート７およびキ
ャビティ８ならびにランナ部下型１２の関係を示す平面
図である。

【００３３】図５において右上斜線で示すランナ部下型
１２は、ランナ６の第１の部分６ｈの底面を構成する第
１のランナ部下型部分１２ｈとランナ６の第２の部分６
ｖの底面を構成する第２のランナ部下型部分１２ｖとか
ら構成されている。ここで構造を簡素化するために、キ
ャビティ８の長辺に対向する第１のランナ部下型部分１
２ｈのみからランナ部下型１２を構成しても樹脂利用率
向上に関するそれなりの効果が得られる。尚、図４は、
図５のＡ−Ａ部のランナ６およびランナ部下型１２を短
縮して描いた断面図である。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、プランジ
ャーヘッドをカルの底面に接するまで下降させ、樹脂を
ランナまで送り出した後、ランナに送られた樹脂を第１
の実施例では気体で圧力をかけることにより、第２の実
施例ではランナ部下型を上昇させて圧力をかけることに
より、キャビティに注入しているのでカルやランナに残
る樹脂が低減でき、樹脂利用率が向上する。特にミニモ
ールド等のパッケージにおいては、従来の樹脂利用率が
約１０％であったものが本発明により５０％以上に向上
するという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の樹脂封止装置および樹
脂封止方法における樹脂封止金型を示す断面図である。

【図２】図１の続きのステップを示す断面図である。

【図３】第１の実施例の樹脂封止金型のカル、ランナ、
ゲートおよびキャビティの関係を示す平面図である。

【図４】本発明の第２の実施例の樹脂封止装置および樹
脂封止方法における樹脂封止金型を示す断面図である。

【図５】第２の実施例の樹脂封止金型のカル、ランナ、
ゲートおよびキャビティならびにランナ部下型の関係を
示す平面図である。

【図６】樹脂封止装置の全体図である。

【図７】従来技術の樹脂封止装置および樹脂封止方法に
おける樹脂封止金型を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ３ プランジャヘッド ４ ポット ５ カル ６ ランナ ６ｈ ランナの第１の部分 ６ｖ ランナの第２の部分 ７ ゲート ８ キャビティ ９ 半導体ペレット １０ 樹脂 １１（１１ｔ，１１ｓ） 気体通路 １２ ランナ部下型 １２ｈ 第１のランナ部下型部分 １２ｖ 第２のランナ部下型部分 １３ 制御部 １４ 油圧ユニット １５ 型締めシリンダ １６ 射出シリンダ １７ 金属ワイヤ １８ リードフレーム １９ 上蓋 １９ａ 上蓋の開口 ２０ 切換えバルブ ２０ｊ 切換えバルブの第１のポート ２０ｋ 切換えバルブの第２のポート ２０ｍ 切換えバルブの第３のポート ２０ｃ 切換えバルブの弁 ２１ ボンベ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置の樹脂封止装置において、樹
   脂封止金型に外壁とポット間を貫通する第１の気体通路
   を形成し、プランジャーヘッドにその上面と側面間を貫
   通する第２の気体通路を形成し、前記第１の気体通路か
   ら前記ポットを経て前記第２の気体通路に至る気体通路
   により外部から密閉した金型内部に気体を送り込むよう
   にしたことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 【請求項２】 前記気体通路から前記密閉した金型内部
   に高圧気体を送り込むことにより樹脂をキャビティに注
   入することを特徴とする請求項１記載の樹脂封止装置を
   用いた樹脂封止方法。
3. 【請求項３】 半導体装置の樹脂封止装置において、樹
   脂封止金型のランナを形成する一面を可動面としたこと
   を特徴とする樹脂封止装置。
4. 【請求項４】 プランジャーヘッドにより樹脂をランナ
   に送り込んだ後、前記ランナを形成する前記可動面を前
   記ランナの容積を圧縮する方向に動かすことにより、ラ
   ンナに送り込まれた樹脂をキャビティに注入することを
   特徴とする請求項３記載の樹脂封止装置を用いた樹脂封
   止方法。