JP2683204B2 - 樹脂パッケージング方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は樹脂パッケージング方法
及びその装置に係り、例えばリードフレーム上において
半導体素子、抵抗体など所定の電子・電気素子が実装さ
れた後の状態の半完成品に対して、樹脂による樹脂パッ
ケージを行う樹脂パッケージング方法及びその装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、リードフレーム上に半導体素
子、抵抗体などが実装された後の半完成品に対して、熱
硬化性樹脂を用いたパッケージングを行う装置が種々提
案されている。

【０００３】例えば、実開昭５６−３０８４１号公報に
は、半導体素子を樹脂封入する構成例が開示されてい
る。図を参照して当該提案に付いて簡単に述べると、図
８は金型の分離面（パーティングライン）上方から見た
平面図であって、キャビティの分離面に沿う面で一部を
破断して示したものである。

【０００４】本図において、上型の中央部位にはポット
１０４と呼ばれ、予備加熱したエポキシ樹脂等の熱硬化
性樹脂を供給する材料投入部分が形成されている。この
ポット１０４には大サイズの１つのプランジャー（不図
示）が移動自在に設けられており、このプランジャーに
よる加圧動作により、ポット１０４に連通しているラン
ナー１０５Ａ〜１０５Ｅに対して熱硬化性樹脂を夫々導
入する一方、各ランナーの長手方向部位から左右に分岐
するように設けられているゲート１０６を介してキャビ
ティ１０７内に熱硬化性樹脂を夫々導入するように構成
されている。そして、キャビティ１０７はキャビティブ
ロック１１７において図示のように複数分が夫々形成さ
れている。

【０００５】以上の構成において、金型の分離面に設け
られたリードフレーム装填部に対して所定の電子素子実
装済のリードフレームを位置決めセットしてから、型締
めを行なった後に、ポット１０４に予め予備加熱された
熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂等をプランジャーによ
り加圧することにより各ランナーを介して各キャビティ
１０に導入する。この後に、樹脂硬化を待ち、型開きを
してからエジェクターピン（不図示）よりキャビティ１
０７と、各ランナー１０５Ａ〜１０５Ｅを図中の丸で示
した部分を押圧することにより、ポット１０４内で硬化
したカル部と各ランナー１０５Ａ〜１０５Ｅ内で硬化し
たランナー部とリードフレームを内蔵するようにキャビ
ティ１０７内で硬化したパッケージ部の一体物を成形型
の外に取り出すものである。以上により、所謂、多数個
取りの樹脂パッケージングを行うようにしている。

【０００６】次に、実開昭５７−５３３２４号公報に
は、半導体素子を樹脂封入するためにキャビティに対し
て直接的に樹脂導入する構成例が開示されている。図９
は、当該提案の構成をポット１１７に沿う面で破断して
示した要部断面図、また、図１０は図９の金型を分離面
に沿う面で見た平面図である。図１０において、左右の
キャビティブロックに２個のキャビティ１０７を形成す
る一方、各キャビティブロックを対向して金型内に配置
している。この各キャビティ１０７の中間部には各キャ
ビティに連通するゲ−ト１０６が図示のように放射状に
なるように設けられている。また、このゲート１０６が
集中する部位には、図９に図示のように小サイズ寸法の
ポット１１７が位置しており、このポット１１７内にお
いてプランジャー１１８が油圧装置１２３により個別に
上下駆動されるように構成されている。以上の構成にお
いて、上型と下型との分離面の所定位置に半導体素子を
実装したリードフレームをセットしてから、ポット１１
７内に加熱をしていないエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂
を供給し、型締めを行なった後に、この成形材料をプラ
ンジャー１１８で加圧してポット１０４内で可塑状態に
された熱硬化樹脂成形材料を、ゲ−ト１０６を経てキャ
ビティ１０７内に加圧注入して、半導体素子を封入した
状態で成形するものである。また、特開昭５７−１２８
９３１号になる「樹脂封止方法」によれば、樹脂封止金
型のランナーに樹脂を供給した後に、ランナーと略同形
の平面を持つプランジャーを降下させて樹脂をキャビテ
イに注入して半導体素子を樹脂封入することにより、不
要な樹脂を極力少なくする技術が開示されている。そし
て、特開平１−２３２７３３号になる「半導体樹脂封入
装置」によれば、長方形状のポットと長方壁面の底部領
域にゲートを設け、直列に接続された複数のキャビテイ
に前記ポットと同形状のプランジャーを降下させるよう
にして、樹脂をキャビテイに注入して半導体素子を樹脂
封止することにより、生産効率と製品品質の向上を両立
させることが示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明の前者においては、樹脂パッケージのための成形材料
は、キャビティ１０７内において成形されるパッケージ
部とポット１０４において形成されるカル部と各ランナ
ー１０５Ａ〜Ｅで形成されるランナー部と各ゲ−ト１０
６で形成されるゲート部が一体となった状態で型から取
り出されることになる。このために、成形材料の利用効
率であって、樹脂パッケージ用に用いられる樹脂量対全
樹脂消費量の割合は２０％以下となり、しかも樹脂パッ
ケージのための成形材料は熱硬化性であることから、熱
可塑性樹脂のように再度粉砕して再利用することは不可
能であり、カル部と各ランナー部は全て破棄しなければ
ならず、不経済である問題点が指摘されている。

【０００８】さらに、この提案によれば、樹脂の流れ状
態は、ポット１０４の外周から各ランナーに向かって流
れるために、ポット１０４に最も近い位置に設けられて
いるキャビティ１０７に最初に樹脂が入る時間と、ポッ
ト１０４から最も遠いキャビティ１０７に樹脂が入るま
での時間差は５秒程度となる場合がある結果、キャビテ
ィ１０７への全体的な入り方は不均一となり、樹脂パッ
ケージに中空部（ボイド）などの成形不良が発生して、
歩留まり低下を招く問題点があった。

【０００９】一方、後者の提案によれば、円筒状に形成
されるポット１１７を中心にして略放射状にキャビティ
１０７を配置しており、樹脂のキャビティ内への導入が
略均一になるので樹脂パッケージ部にボイド等が発生す
る不具合は解消される。しかしながら、この提案では、
キャビティ１０７が４個と少ないことから、使用される
樹脂量も当然少なく、したがって樹脂の熱容量も小さく
なる。このために樹脂を予め十分に加熱することができ
ないために、固い状態のままの樹脂をポット１１７内に
おいてプランジャー１１８でキャビティ１０７に向けて
押すようになるために、ポット１１７とプランジャー１
１８の摩擦が顕著となる。この結果、各部品の耐久時間
は前者のものと比較すると１／３程度であり、各部品交
換に要する維持費用が莫大となる問題点があった。

【００１０】また、樹脂パッケージする品種を変更する
ために、キャビティブロック他を交換する際に、キャビ
ティに連通するポットを個別に設けている関係上、交換
する交換部品点数が非常に多くなることから、交換時間
及び部品代が嵩むという問題点があった。また、上記特
開昭５７−１２８９３１号と特開平１−２３２７３３号
によれば、樹脂パッケージング以外に使用される不要な
樹脂量を少なくできるものであるが、ランナーは型開き
後に横断面形状が矩形に形成されるので、体積が嵩むこ
とになる。さらに、各公報によればランナーをエジェク
ターピンで直に押圧する構成を採用していないことか
ら、樹脂パッケージ終了後のリードフレームの一体物を
型外に取り出す際の機械的強度を確保する必要上から、
破棄されるランナーをある程度大きくする必要があり、
依然として不経済であった。

【００１１】したがって、本発明の樹脂パッケージング
方法及びその装置は上記の問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、樹脂パッケージング
用の樹脂の利用効率を大幅に改善でき、パッケージング
部のボイド、カケ等の不具合発生を防止でき、樹脂の予
備加熱も可能にすることにより樹脂導入関連部品の早期
摩耗を防止でき、しかも樹脂パッケージングされる品種
の交換時における交換部品点数を大幅に削減して、金型
の交換時間を短縮でき、かつまた破棄されるべきランナ
ーをエジェクターピンで直に押圧するようにして、ラン
ナーの体積を極限まで削減して経済性に優れる樹脂パッ
ケージング方法及びその装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決し、目
的を達成するために、本発明の樹脂パッケージング方法
は、所定電子素子を実装したリードフレームに対して樹
脂パッケージングを行う樹脂パッケージング方法であっ
て、下型に設けられる横に長い横長ランナーの内部形状
に略合致するように、所定体積分から成形された熱硬化
性樹脂材料を予め準備する第１の工程と、型開き後に、
前記横長ランナーの長手方向に沿うように線対称位置に
配設された複数のキャビティに対して、前記リードフレ
ームを位置決め固定する第２の工程と、前記横長ランナ
ー内に前記成形後の前記熱硬化性樹脂材料を投入する第
３の工程と、型閉め動作に伴い、前記キャビティ内に前
記熱硬化性樹脂材料を圧送するために、前記横長ランナ
ーの開口部に対向する部位においてランナー薄肉部を成
形するために上型に設けられる形状部と、ゲートとから
なる雌形状部を介して、前記熱硬化性樹脂材料を圧送す
るように可動ランナーを前記横長ランナー内で駆動する
第４の工程と、型開き動作に伴い、樹脂パッケージ終了
後の前記リードフレームの一体物を型外に取り出すため
に、前記一体物を押圧するためのエジェクターピンと前
記形状部で成形された前記ランナー薄肉部を押圧するた
めに前記形状部に配設されるエジェクターピンにより離
型する第５の工程とを具備することを特徴としている。

【００１３】また、樹脂パッケージング装置は、所定電
子素子を実装したリードフレームを金型装置に固定して
から樹脂パッケージングを行う樹脂パッケージング装置
であって、所定体積分から横長に成形された熱硬化性樹
脂材料の外形形状に略合致するとともに下型に設けられ
る横長ランナーと、前記金型装置の型開き後に、前記横
長ランナーの長手方向に沿うように線対称位置に配設さ
れた複数のキャビティに対して前記リードフレームを位
置決め固定する位置決めピンと、前記金型装置の型閉め
動作に伴い、前記キャビティ内に前記熱硬化性樹脂材料
を圧送して前記樹脂パッケージングを行うために、前記
横長ランナーの開口部に対向する部位においてランナー
薄肉部を成形するために上型に設けられる形状部と、ゲ
ートとからなる雌形状部を介して、前記熱硬化性樹脂材
料を圧送するように前記横長ランナー内において駆動さ
れる可動ランナーと、前記金型装置の型開き動作に伴
い、樹脂パッケージ終了後の前記リードフレームの一体
物を型外に取り出すために、前記一体物を押圧するため
に前記上型に設けられるエジェクターピンと、前記ラン
ナー薄肉部を押圧するために前記形状部に配設されるエ
ジェクターピンとを具備することを特徴としている。

【００１４】

【作用】上記の構成により、横長ランナー内に投入され
た熱硬化性樹脂材料が可動ランナーの圧送動作により、
各ゲートを介して各キャビティ内に均一に導入される、
また、キャビティを形成したキャビティブロックの交換
作業を簡便にするように働く。

【００１５】

【実施例】以下に本発明の各実施例について、添付の図
面を参照して説明する。図１は、樹脂パッケージング装
置の要部を破断して示した要部破断図であり、各実施例
に略共通の構成を示している。本図において、各参照番
号の後にＢを付して示した上金型関連の構成部分と、各
参照番号の後にＡを付して示した下金型関連の構成部分
は、図示のようにプレス装置の所定位置において設置さ
れており、プレス装置Ｐが開いた状態では、上下キャビ
ティブロック２Ｂ、２Ａの間に形成される分離面（パー
ティングラインＰＬ）から離間するように構成されてい
る。

【００１６】このように分離面ＰＬを境界面にして分離
可能に設けられる上下キャビティブロック２Ｂ、Ａに
は、樹脂パッケージを形成するキャビティ１５Ｂ、１５
Ａが後述のように夫々加工形成されている。また、これ
らの上下キャビティブロック２Ｂ、Ａは夫々を互いに位
置決めする上下バックアッププレート９Ａ，Ｂに固定さ
れており、また、上下バックアッププレート９Ｂ、９Ｂ
との間は、上バックアッププレート９Ｂに固定されるガ
イド１３と、下ガイドブッシュ１４に設けられたブッシ
ュ１４により相互の位置出しが行なわれている。

【００１７】一方、キャビティ１５Ｂ内で形成されたパ
ッケージと、ランナー５を上キャビティブロック２Ｂか
ら外部に押し出すエジェクターピン１１Ｂはエジェクタ
ーピン１１Ｂを保持するエジェクターピン受け上ベース
１２Ｂの移動動作により押し出し力を得るようにしてい
る。また、下キャビティ１５Ａ内で形成されたパッケー
ジを下キャビティブロック２Ａから外部に押し出すエジ
ェクターピン１１Ａはエジェクターピン１１Ａを保持す
るエジェクターピン受け下ベース１２Ａの移動動作によ
り押し出し力を得るようにしている。

【００１８】また、上下エジェクターピン受けベース１
２Ｂ、１２Ａはプレス装置Ｐの開動作時のプレス力及び
上下スプリング２５Ｂ、Ａにより動作するように構成さ
れている。そして以上の構成の金型は上下ベース１０
Ａ，Ｂを介してプレス装置Ｐに取り付けられている。

【００１９】次に、下キャビティブロック２Ａの下キャ
ビティ１５Ａの間には、ゲート６がランナー５に連通す
るように形成されており、このランナー５の下方におい
て可動ランナー１がアクチュエ−タ８から駆動力を得て
図中の矢印Ｆ、Ｊ方向に移動自在に設けられている。

【００２０】この可動ランナー１の形状は、キャビティ
の配設状態を考慮して、従来の円筒状に限定されず、例
えば長方形に加工形成されている。

【００２１】図２は、図１の分離面ＰＬから下キャビテ
ィブロック２Ａを見た平面図であって、下キャビティ１
５Ａの配置例を示したものであり、本発明において最も
特徴をなす部分である。即ち、本図において、下キャビ
ティ１５Ａは下キャビティブロック２Ａの長手方向に沿
うように「Ｎ」個分が形成されており、各下キャビティ
１５Ａに連通するゲート６を介して横長のランナー５に
連通するように形成されている。このように設けられる
ランナー５の下方にはこの、ランナー５の外形形状に近
い破断形状を有する樹脂であって、上記の可動ランナー
１内に投入される樹脂材料が位置されるようにしてい
る。また、この下キャビティブロック２Ａにはリードフ
レーム３に穿設されている位置決め孔３Ｅを挿入してリ
ードフレーム３をキャビティブロックに対して相対位置
決めする位置決めピン２０が設けられている。そして、
上キャビティブロック２Ｂには、下キャビティ１５Ａに
対向する位置に上キャビティ１５Ｂが夫々形成される一
方、下キャビティブロック２Ａのランナー５に対向する
位置に形状部２Ｃが図１に図示のように形成されてお
り、内部をエジェクターピン１１Ｂが通過するようにし
て、ランナー５内で形成された形成部を押し出すように
している。

【００２２】以上説明の構成の動作説明を図３乃至図５
の動作説明図を参照して述べると、先ず型開きされて、
図３に示される状態になる。この時に、アクチュエ−タ
８の動作によりランナー５内において可動ランナーは退
避しているので、熱硬化樹脂１９を投入できる状態にな
っていることから熱硬化樹脂１９を自動投入する。これ
に合前後して、リードフレーム３を下キャビティブロッ
ク２Ａに設けられている位置決めピン２０に対して不図
示のチャッキングハンド装置を用いてセットしてから上
キャビティブロック２Ｂを分離面ＰＬにおいて接合する
ように型閉めする。

【００２３】この後に、図４に図示のように、可動ラン
ナー１がアクチエータ８の動作により矢印Ｆ方向に駆動
されて、熱硬化樹脂１９が図中の矢印Ｍ方向にゲート６
を介して上下キャビティ１５Ａ、１５Ｂに次第に導入さ
れる。この後に、図５に示されるように上下キャビティ
１５Ａ、１５Ｂ内への樹脂充填が完了して、可動ランナ
ー１は最終位置にて停止する。

【００２４】この後に、プレス装置Ｐが開いて、型開き
が行われて各エジェクターピン１１Ｂ、１１Ａの押し出
し動作により樹脂パッケージ部がキャビティ１５Ｂ、１
５Ａよりエジェクトされチャッキングハンドにより把持
されて型から取り出される。図６は、以上説明の各工程
を経て得られた半完成品の外観斜視図であり、本図にお
いて二点鎖線で示されたものが、上述の可動ランナー１
により矢印Ｆ方向に圧力移動される熱硬化樹脂１９であ
る。図面から分かるように、この熱硬化樹脂１９は予め
ランナー形成部５Ｅの底面に沿う形状に加工されている
ことから、可動ランナー１の上昇にともなって、ランナ
ー５内を略均一にキャビティに向けてゲート６を介して
移動できる。また、樹脂パッケージ部１５Ｅはリードフ
レーム３の上下面において、図示のように形成される
が、リードフレーム３の下面において形成される樹脂パ
ッケージ部１５Ｅにおいてのみゲート形成部６Ｅがラン
ナー形成部５Ｅと連続形成される格好となり、一体物の
半完成品が得られる。

【００２５】この後に、この半完成品を位置決め孔３Ｅ
を称にして不図示のプレス装置にセットして、リードフ
レーム３のリード部３Ａを残すように橋渡し部３Ｂを切
断排除し、さらにリード部３Ａを所定曲げ加工して完成
品を得る。

【００２６】一方、樹脂パッケージングされる品種に変
更があり、異なる形状のキャビティを用いて樹脂パッケ
ージングする場合において、可動ランナー１を共通にし
ておくと良い。このように構成することにより、上述し
た実開昭５７−５３３２４号公報になるものとの比較に
おいて、マルチポット１１７と、マルチプランジャー１
１８と油圧ユニット１２３等の交換が不要となるので、
交換時における交換部品点数を大幅に削減して、金型の
交換時間を短縮できるようになるので、特に多品種小ロ
ット生産に最適となる。

【００２７】続いて、図７は第２実施例の封入済み製品
の斜視図（裏面より見た図）であって、可動ランナー部
１により熱硬化樹脂１９が押し込み完了した状態を表し
たものである。本実施例では可動ランナー部１の反対側
のゲ−ト以外の部分を摺動可能な凸状の形状にし、かつ
この凸部は可動ランナー部１で押されることにより凸部
が引込む構造にしており、ゲ−ト間の樹脂量がより少な
くなるので、さらなる樹脂の使用効率アップを図ること
ができる。このために、熱硬化樹脂１９は個別に可動ラ
ンナー１によりキャビティ内に導入される。以上説明し
たように、ランナー形成部５Ｅの体積が大幅に減るため
に、樹脂の利用効率が２倍以上に上がる。また、熱硬化
樹脂１９がキャビティに充填する時間差もなくなり、各
キャビティ全て同一に入れられるためボイド等の発生が
なくなり歩留まりを向上できる。また、可動ランナー１
のサイズを大きく設定できるので、樹脂に予備加熱でき
るので柔らかい状態の樹脂をランナーとゲートを介して
キャビティ内に充填できるので、金型の摩擦が少なくで
きる。また、品種交換時の交換部品点数が大幅に減り部
品代がやすくなりさらに、部品の交換時間が従来の１／
５程度になる利点を有している。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、樹
脂パッケージング用の樹脂の利用効率を大幅に改善で
き、パッケージング部のボイド、カケ等の不具合発生を
防止できる。また、パッケージング樹脂の形状を長方形
にして表面積を大きくできることから、予備加熱が容易
にできることにより樹脂導入関連部品の早期摩耗を防止
でき、しかも樹脂パッケージングされる品種の交換時に
おける交換部品点数を大幅に削減して、金型の交換時間
を短縮でき、かつまた再利用できないことから破棄され
るランナーを金型の形状部において限界まで薄肉に成形
するようにしても、確実に離型できるようにして、ラン
ナーの体積を極限まで削減することを可能にすること
で、ランニングコストを抑えて経済性に優れる樹脂パッ
ケージング方法及びその装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂パッケージング装置の実施例を示
す要部断面図である。

【図２】第１実施例のキャビティブロックの平面図であ
る。

【図３】型開き時における、樹脂パッケージングの様子
を示した断面図である。

【図４】型閉め時における、樹脂パッケージングの様子
を示した断面図である。

【図５】型閉め時における、樹脂パッケージングの充填
が完了した様子を示した断面図である。

【図６】樹脂パッケージング後の半完成品の外観斜視図
である。

【図７】樹脂パッケージング後の半完成品の外観斜視図
である。

【図８】従来の金型を分離面から見た平面図である。

【図９】従来の金型の要部断面図である。

【図１０】従来の金型を分離面から見た平面図である。

【符号の説明】

１ 可動ランナー、 ２Ａ 下キャビティブロック、 ２Ｂ 上キャビティブロック、 ２Ｃ 形状部、 ３ リードフレーム、 ３Ｅ 位置決め孔、 ５ ランナー、 ６ ゲ−ト、 ８ アクチエ−タ、 ９Ａ 下バックアッププレート、 ９Ｂ 上バックアッププレート、 １９ 熱硬化樹脂、 ２０ 位置決めピンである。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定電子素子を実装したリードフレーム
   に対して樹脂パッケージングを行う樹脂パッケージング
   方法であって、 下型に設けられる横に長い横長ランナーの内部形状に略
   合致するように、所定体積分から成形された熱硬化性樹
   脂材料を予め準備する第１の工程と、 型開き後に、前記横長ランナーの長手方向に沿うように
   線対称位置に配設された複数のキャビティに対して、前
   記リードフレームを位置決め固定する第２の工程と、 前記横長ランナー内に前記成形後の前記熱硬化性樹脂材
   料を投入する第３の工程と、 型閉め動作に伴い、前記キャビティ内に前記熱硬化性樹
   脂材料を圧送するために、前記横長ランナーの開口部に
   対向する部位においてランナー薄肉部を成形するために
   上型に設けられる形状部と、ゲートとからなる雌形状部
   を介して、前記熱硬化性樹脂材料を圧送するように可動
   ランナーを前記横長ランナー内で駆動する第４の工程
   と、 型開き動作に伴い、樹脂パッケージ終了後の前記リード
   フレームの一体物を型外に取り出すために、前記一体物
   を押圧するためのエジェクターピンと前記形状部で成形
   された前記ランナー薄肉部を押圧するために前記形状部
   に配設されるエジェクターピンにより離型する第５の工
   程とを具備することを特徴とする樹脂パッケージング方
   法。
2. 【請求項２】 所定電子素子を実装したリードフレーム
   を金型装置に固定してから樹脂パッケージングを行う樹
   脂パッケージング装置であって、 所定体積分から横長に成形された熱硬化性樹脂材料の外
   形形状に略合致するとともに下型に設けられる横長ラン
   ナーと、 前記金型装置の型開き後に、前記横長ランナーの長手方
   向に沿うように線対称位置に配設された複数のキャビテ
   ィに対して前記リードフレームを位置決め固定する位置
   決めピンと、 前記金型装置の型閉め動作に伴い、前記キャビティ内に
   前記熱硬化性樹脂材料を圧送して前記樹脂パッケージン
   グを行うために、前記横長ランナーの開口部に対向する
   部位においてランナー薄肉部を成形するために上型に設
   けられる形状部と、ゲートとからなる雌形状部を介し
   て、前記熱硬化性樹脂材料を圧送するように前記横長ラ
   ンナー内において駆動される可動ランナーと、 前記金型装置の型開き動作に伴い、樹脂パッケージ終了
   後の前記リードフレームの一体物を型外に取り出すため
   に、前記一体物を押圧するために前記上型に設けられる
   エジェクターピンと、前記ランナー薄肉部を押圧するた
   めに前記形状部に配設されるエジェクターピンとを具備
   することを特徴とする樹脂パッケージング装置。