JP2742638B2 - 半導体装置用の樹脂封止金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置用の樹脂封
止金型に係り、詳細には封入用樹脂を注入して極薄型半
導体装置を形成する際に、各キャビティ部間の充填時間
のバラツキを無くし、且つ各キャビティ部内の封入用樹
脂の未充填やボイドを無くして、樹脂封止の成形性を向
上させ、高品質な極薄型（例えば、封止厚み０．５〜
１．０ｍｍ）の半導体装置を形成する樹脂封止金型の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体装置の樹脂封止方法は、図
８に示すように半導体素子８０が搭載された多数のリー
ドフレーム８１を、モールドプレス機（図示せず）に固
定された上金型８２と、下金型８３との間に高圧クラン
プし、図示しないカル部に連接される中央のランナー部
８４から該ランナー部８４に接続したゲート部８５を経
由して前記半導体素子８０の位置に対応する金型のキャ
ビティ部８６内に樹脂を射出注入していた。そして、前
記樹脂は約６３℃程度に予熱されてトランスファーポッ
トに投入され、約１５０〜１９０℃に加熱されると共に
プランジャ８７によって約１５０〜１９０℃に加熱され
ると共に５０〜１００ｋｇ／ｃｍ^２のトランスファ圧力
を加えられ、５〜１０ｍｍの速度で前記ランナー部８４
を通り前記ゲート部８５を経由してキャビティ部８６内
に注入される。金型のキャビティ部８６内に樹脂が注入
されると、樹脂はリードフレームを境界として上下に分
流して、キャビティ部８６内を樹脂で充満し、キャビテ
ィ部８６の末端部で合流しエアーを排出して半導体装置
の樹脂封止が完了する。この半導体装置の樹脂封止に用
いる樹脂封止金型は、各キャビティ部８６に備えたゲー
ト部８５と、該ゲート部８５に連接したランナー部８４
とのバリエーションで構成された多連取りのスルーゲー
ト方式が一般的に採用されている。なお、図において、
８６ａは下金型のキャビティ空間、８６ｂは上金型のキ
ャビティ空間、８８はエア抜きを示す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
装置の厚みが０．５〜１．０ｍｍの極薄型になると、前
記の如くゲート部８５のゲート深さに大小を設けて（ラ
ンナー部・ゲート部のバリエーション方式）樹脂の流入
を調整して対応する従来方法では、前記極薄型の樹脂封
止に適応する注入ゲートの成形加工上の困難性及び後工
程で注入除去を行う際に、除去抵抗力にバラツキが生じ
て半導体装置の樹脂封止部を破損する場合があるという
問題点があった。また、従来方法では、ゲート部８５か
ら注入される各キャビティ部内の封入用樹脂の注入速度
が異なり、封入用樹脂の流入バランスが悪く、更に樹脂
の流れ性、成形性が各キャビティ部毎に異なる等の理由
から、各キャビティ部間の基端部分と末端部分とでは、
封入用樹脂のボイドや未充填及びワイヤの破断等の欠陥
の他に樹脂硬化にバラツキを生じる等の問題があった。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、金型内に
配列された各キャビティ部内の半導体素子を中心に上下
均等に、同一速度で封入用樹脂を充填し、更には基端部
分と末端部分との各キャビティ部間で封入用樹脂の充填
時間の差を無くし、且つ封入用樹脂の硬化のバラツキを
解消する共に、ワイヤの破断やボイドあるいは未充填を
防止し、極薄型の半導体装置を製造する成形性の良い樹
脂封止金型を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の半導体装置用の樹脂封止金型は、リードフレーム
の素子搭載部に搭載した半導体素子と内部リードとをワ
イヤで接続して電気回路を形成した後、ドッグボーン状
に配列されたキャビティ部、ランナー部及びゲート部等
を有する上金型と、下金型との間に高圧クランプし、そ
れぞれの前記キャビティ部に封入用樹脂を注入して、前
記キャビティ部内の前記半導体素子、内部リード及びワ
イヤを封止して極薄型の半導体装置を形成する樹脂封止
金型であって、前記ランナー部をその基端部の断面積に
対して、その末端部の断面積を増加して形成した截頭円
錐状ランナー部とすると共に前記各キャビティ部の樹脂
注入ゲートの断面積を同一寸法に形成し、前記各ゲート
部と前記截頭円錐状ランナー部との間に、前記ランナー
部の基端部からその末端部に向かって順次その接続部の
断面積を減少したサブランナー部を介在して構成してい
る。また、請求項２記載の半導体装置用の樹脂封止金型
は、請求項１記載の半導体装置用の樹脂封止金型におい
て、前記截頭円錐状ランナー部は、基端部の断面積に対
して、その末端部の断面積を５０〜６０％増加して形成
され、しかも前記サブランナー部は前記ランナー部の基
端部に接続したサブランナー部の断面積に対して、その
末端部に接続したサブランナー部の断面積が１５〜２０
％減少したバリエーションで構成されている。

【０００５】

【作用】請求項１、２記載の半導体装置用の樹脂封止金
型は、前記各キャビティ部に封入用樹脂を注入するそれ
ぞれのゲートの断面積が同じに構成されると共に、ラン
ナー部の断面積が基端部から末端部にかけて徐々に大き
くなり、該ランナー部に接続されるサブランナー部の断
面積は末端部ほど細くなっているので、これによって各
キャビティ部への通過抵抗が均一となり、円滑に封入用
樹脂を充填することができる。

【０００６】

【実施例】続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明
を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供す
る。ここに、図１は本発明の一実施例に係る樹脂封止金
型の下金型平面図、図２は同下金型断面図、図３は同上
金型の底面図、図４は同断面図、図５は同部分断面図、
図６はゲート部詳細図、図７はリードフレームの平面図
である。

【０００７】本発明の一実施例に係る極薄型半導体装置
に使用する樹脂封止金型１０は図１、図２に示すような
下金型１０ａと、図３、図４に示すような上金型１０ｂ
とを備え、多数のリードフレームを収納するキャビティ
部１１が進行方向に対してドッグボーン状に２列に配列
される樹脂封止金型からなって、中央に形成されたラン
ナー部１２と、該ランナー部１２と前記キャビティ部１
１とをそれぞれ連結するサブランナー部１３及びゲート
部１４と、前記キャビティ部１１の外側に形成された複
数のエアベント１５と、前記ランナー部１２の基端側に
形成されたカル部１６と、前記ランナー部１２の終端に
形成された樹脂溜まり部１７とを備えている。

【０００８】前記ランナー部１２は、基端部の断面積Ａ
が末端部の断面積Ｂの幅より大きくなって、全体として
截頭円錐状（テーパー状）となっている。該ランナー部
１２の末端部の断面積Ｂは、基端部の断面積Ａの５０〜
６０％減少して成型されている。前記ゲート部１４は各
キャビティ部１１について同一寸法となっているが、該
ゲート部に連接される各サブランナー部１３は、前記ラ
ンナー部１２に連接する部分の断面積が、前記ランナー
部１２の基端部から末端部にかけて徐々に大きくなっ
て、その終端部分のサブランナー部１３の断面積Ｂ´は
基端部のサブランナー部１３の断面積Ａ´に対して１５
〜２０％の増加となるようにして、末端部ほど低くなる
樹脂圧に対して通過抵抗を徐々に小さくし、前記ランナ
ー部１２とサブランナー部１３のバリエーション（Ａ＞
Ｂ、Ａ´＜Ｂ´）のコンビネーションによって全てのキ
ャビティ部１１に一回の射出で略同量の封入用樹脂を注
入でき、かつ同一のトランスファスピードで注入できる
ようになっている。なお、この実施例においては、（Ａ
＞Ｂ、Ａ´＜Ｂ´）の条件によってランナー部１２とサ
ブランナー部１３の大きさを調整したが、ランナー部１
２の基端部及び末端部の断面積Ａ、Ｂと、基端部及び末
端部のサブランナー部Ａ´、Ｂ´の組合せの条件が（Ａ
＜Ｂ、Ａ´＞Ｂ´）となるように、徐々にその断面積を
変えて通過抵抗を略均一にすることもできる。

【０００９】前記サブランナー部１３に連接するゲート
部１４は下金型１０ａに形成されて、図６（Ｂ）に示す
ように上り勾配となって、封入用樹脂の半分を図６
（Ａ）に二点鎖線で示すリードフレームの切欠き部１８
及びその中央よりに形成される隙間からリードフレーム
１９の上部のキャビティ部１１内に注入し、残りの半分
をリードフレーム１９の下部のキャビティ部１１内に素
子を中心にしてバランス良く振り分け注入するようにな
っており、更に、キャビティ部１１の上部及び下部を充
填した封入用樹脂の合流部分にエアベント１５及び樹脂
溜まり部１７を備えている。そして、キャビティ部１１
内に注入された樹脂の余りが入り込む樹脂溜まり部１７
には、キャビティ部１１に連接する導通部が設けられて
いるが、該導通部はリードフレーム１９に切欠き部を設
けることによって形成することも可能であり、あるいは
リードフレーム１９の表面を部分的にエッチングあるい
はレーザー処理をして溝を設け、該溝によって導通部を
形成することも可能である。

【００１０】図５は、封入用樹脂を注入する為の樹脂注
入装置２１を示すが、図に示すようにモールド金型の上
金型１０ｂ内にポット２２が形成され、該ポット２２内
に昇降するプランジャ２３を備え、下部のパッティング
面２４に向かって所定温度に加熱された封入用樹脂を押
圧し、カル部１６から前記ランナー部１２に溶融した樹
脂を送り出すようになっている。なお、図１〜図４にお
いて、２５はガイドポストを、２５ａはガイドブッシュ
を、２６はパイロットピンを、２７はエジェクトピンを
示す。

【００１１】従って、本発明の実施例に係る半導体装置
用の樹脂封止金型１０においては、まず、図７に示すよ
うに、中央に配置された素子搭載部３０と、その進行方
向前後にそれぞれ配置された内部リード３１、外部リー
ド３２及びダムバー３３と、両側のサイドレール３４に
形成されたエアー溜まり３５と、前記素子搭載部３０の
一方側のサイドレール３４に形成された切欠き部３６
と、他方側のサイドレール３４に形成された導通部３７
及び樹脂溜まり部３８とを備えるリードフレーム１９を
予め製造し、これに所定の半導体素子３９を搭載して、
内部リード３２との間のワイヤによるボンディングを行
い、図１に示す下金型１０ａの上に載せ、図３に示す上
金型１０ｂを載せる。

【００１２】そして、予め封入用樹脂を１６５〜１７５
℃に加熱してポット２２内に入れておき、プランジャ２
３を図示しないシリンダーによって押し下げる。これに
よって、封入用樹脂はランナー部１２を通って各サブラ
ンナー部１３からゲート部１４を通ってキャビティ部１
１内に充填され、樹脂溜まり部３８にその一部が流れて
射出注入を完了し、その後、外部リードを分離成型する
加工を行って、薄型半導体装置を得る。

【００１３】

【発明の効果】請求項１〜２記載の半導体装置用の樹脂
封止金型は以上の説明からも明らかなように、各キャビ
ティ部への樹脂を充填するゲート部は同一サイズで構成
しているので、従来の金型のようにゲート部毎にサイズ
の調整を行う必要がなくなり金型の製作が容易になると
共に、後工程で注入口除去を行う際に、除去抵抗力が均
一となり、除去抵抗力が均一となり、半導体装置の樹脂
封止部の破損を防止できる。また、キャビティ部に樹脂
を送るランナー部は末端を太くした截頭円錐状となっ
て、しかも各ランナー部のテーパーに対応して、それに
連結されるサブランナー部のサイズを末端部ほど小さく
して調整したランナー部とサブランナー部とのバリエー
ションによって構成されているので、それぞれの前記サ
ブランナー部内に同時に封入用樹脂が充填され、該封入
用樹脂が均等なトランスファー速度で同時に前記キャビ
ティ部内にバランス良く充填される。従って、封入用樹
脂がチップを中心に上下均等に充填され、従来技術の欠
点である各キャビティ部の不均等や硬化による反り、ク
ラック等の欠陥の少ない、歩留りの良い極薄型半導体装
置を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る樹脂封止金型の下金型
平面図である。

【図２】同下金型断面図である。

【図３】同上金型の底面図である。

【図４】同上金型の断面図である。

【図５】同部分断面図である。

【図６】ゲート部詳細図である。

【図７】リードフレームの平面図である。

【図８】従来例に係る樹脂封止金型の断面図である。

【符号の説明】

１０ 樹脂封止金型 １０ａ 下金型 １０ｂ 上金型 １１ キャビテ
ィ部 １２ ランナー部 １３ サブラン
ナー部 １４ ゲート部 １５ エアベン
ト １６ カル部 １７ 樹脂溜ま
り部 １８ 切欠き部 １９ リードフ
レーム ２１ 樹脂注入装置 ２２ ポット ２３ プランジャ ２４ パッティ
ング面 ２５ ガイドポスト ２５ａ ガイド
ブッシュ ２６ パイロットピン ２７ エジェク
トピン ３０ 素子搭載部 ３１ 内部リー
ド ３２ 外部リード ３３ ダムバー ３４ サイドレール ３５ エア溜ま
り ３６ 切欠き部 ３７ 導通部 ３８ 樹脂溜まり部 ３９ 半導体素
子

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードフレームの素子搭載部に搭載した
   半導体素子と内部リードとをワイヤで接続して電気回路
   を形成した後、ドッグボーン状に配列されたキャビティ
   部、ランナー部及びゲート部等を有する上金型と、下金
   型との間に高圧クランプし、それぞれの前記キャビティ
   部に封入用樹脂を注入して、前記キャビティ部内の前記
   半導体素子、内部リード及びワイヤを封止して極薄型の
   半導体装置を形成する樹脂封止金型であって、 前記ランナー部をその基端部の断面積に対して、その末
   端部の断面積を増加して形成した截頭円錐状ランナー部
   とすると共に前記各キャビティ部の樹脂注入ゲートの断
   面積を同一寸法に形成し、 前記各ゲート部と前記截頭円錐状ランナー部との間に、
   前記ランナー部の基端部からその末端部に向かって順次
   その接続部の断面積を減少したサブランナー部を介在し
   て構成したことを特徴とする半導体装置用の樹脂封止金
   型。
2. 【請求項２】 前記截頭円錐状ランナー部は、基端部の
   断面積に対して、その末端部の断面積を５０〜６０％増
   加して形成され、しかも前記サブランナー部は前記ラン
   ナー部の基端部に接続したサブランナー部の断面積に対
   して、その末端部に接続したサブランナー部の断面積が
   １５〜２０％減少したバリエーションで構成された請求
   項１記載の半導体装置用の樹脂封止金型。