JP2787907B2 - 半導体装置用樹脂封止金型 - Google Patents

半導体装置用樹脂封止金型

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップがリ
ードフレームに搭載されワイヤリングされた構成体を樹
脂封止する半導体装置用樹脂封止金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、樹脂封止型半導体装置は、プリン
ト配線板への実装の高密度化や軽量短小化に伴ないパッ
ケージの薄型化が要求されるようになった。このような
薄いパッケージに成形するには種々の問題があった。
【０００３】従来、この種の金型では、パッケージの外
郭体を成形するキャビティへ溶融樹脂を注入するゲート
は下型に形成されているので、樹脂注入時の注入圧によ
るキャビテイ内の半導体チップが上側に押され半導体チ
ップが傾いて樹脂封止され、半導体チップを含む構成体
の一部がパッケージより露出したり、露出しないまでも
内部のワイヤを曲げ隣接するワイヤが短絡したり上述し
た種々の問題を起していた。
【０００４】図３（ａ）および（ｂ）は従来の半導体装
置用樹脂封止金型の一例を示す下型の部分平面図および
型閉めされた状態の主要部の断面図である。かかる問題
を解消するために、種々の金型が提案されている。例え
ば、特開平２一９１４２号に開示されている。この金型
は、図３に示すように、従来、設けられている下型１３
のゲート１３ａ以外に、上型１２にもゲート１３ｂを設
け、このゲート１３ｂから溶融樹脂がキャビティ１１内
に常時途切れなく円滑に注入されるように、ランナ１７
から供給されリードフレーム２２の穴２３を経て供給さ
れる溶融樹脂を一時的に蓄える樹脂溜まり部１５を形成
している金型であった。
【０００５】このように、上型１２と下型１３とにゲー
ト１３ａ，１３ｂを設けることにより、矢印に示すよう
に、半導体チップ２１の上下面に与える溶融樹脂の注入
圧を均等にし、半導体チップ２１の傾きやワイヤの短絡
あるいはリードフレーム２２の曲りなどを防止する。
【０００６】図４（ａ）〜（ｃ）は樹脂封止後の半導体
装置のパッケージ体の樹脂ばりを除去する過程を説明す
るための図である。上述した金型により、半導体チップ
を搭載したリードフレームを樹脂封止した後は、図４
（ａ）に示すように、キャビティにより成形されたパッ
ケージ体２０と、ランナからゲートに至る湯通部で成形
されるランナ部樹脂ばり２４と、上型のゲートと樹脂溜
まり部とで成形される溜まり部樹脂ばり２５とが繋がっ
た状態になる。金型より樹脂封止体を取外すとき、図４
（ｂ）に示すように、ランナ部樹脂ばり２４はゲートの
ところから折れパッケージ体２０より外れ、溜まり部樹
脂ばり２５をリードフレーム２２に乗せた状態で次工程
へ送っていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、次工程
のタイバ切断工程に送られたパッケージ体２３の溜まり
部樹脂ばり２５がリードフレームのタイバ側に移動し、
切断金型のポンチと衝突しポンチが折れたり、隣接する
リードに傷をつけたりする問題点があった。
【０００８】そこで、溜まり部樹脂ばり２５が移動しな
いように成形したらこの問題を解消するではないかの発
想のもとに、図４（ｃ）に示すように、ランナ部樹脂ば
り２４の一部を溜まり部樹脂ばり２５に被着させ、樹脂
残り２６を形成し溜まり部樹脂ばり２５が固定されるよ
うに金型の改造を試みた。すなわち、図３（ｂ）の点線
で示すように、樹脂溜まり部１５の惻壁に対応するラン
ナ１７に突起１６を設け第２のゲートとした。そして、
樹脂封止後に、溜まり部樹脂ばり２５を樹脂残り２６で
固定し一体となった樹脂ばりを取除くように図った。
【０００９】しかし、この改造された樹脂封止用金型に
新たな問題が生じた。それは下型よりパッケージ体を離
型する際、突起１６のゲート側の窪み部分に被着する樹
脂残りの型離れが悪く連続した封止作業が困難になると
いう問題である。また、下型の突起部の窪み部分に残っ
た樹脂を除去するのに、この突起が邪魔になるだけでは
なく、表面が研磨されたランナの面に傷をつけないよう
に真鋳等の柔かい材質の除去用治工具等を用いても、残
留した樹脂を下金型より除去する多大な工数を浪費する
という問題もあった。
【００１０】更に、封止後に下型からパッケージ体を分
離する際、所望する位置で分離されず、ランナの樹脂ば
り２４の長さが長くなり、封止以降の工程で使用する金
型にて樹脂を噛み込み金型を破損させるという問題があ
った。
【００１１】従って、本発明の目的は、後工程の金型に
不具合をもたらす樹脂ばりを発生させることなく連続的
に安定して封止動作ができる半導体装置用樹脂封止金型
を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、リード
フレームに搭載された半導体チップを覆う第１の窪みと
前記リードフレームの穴を経て流れ込む前記溶融樹脂が
停留するとともに前記穴より窪みの開口が稍大きめの樹
脂溜まり室と該樹脂溜まり室から前記第１の窪みに前記
溶融樹脂が注入される第１のゲートとが形成される上型
と、この上型の前記第１の窪みと対応し半導体装置の外
郭を成形する第２の窪みと該第２の窪みに前記溶融樹脂
を注入する第２のゲートとが形成されるとともに溶融樹
脂源からランナを経て前記第２のゲートに向って伸びる
溶融樹脂流路途中で前記上型面に向け立ち上り前記ラン
ナ側の前記溶融樹脂溜まり室の内壁近くから前記第２の
ゲートまでが平坦であってかつこの平坦な溶融樹脂流路
の長さが前記穴よりやや長く形成されている下型とを備
える半導体装置用樹脂封止金型である。
【００１３】また、前記平坦な溶融樹脂流路の幅が前記
ランナの幅より狭くくびれるように連なることが望まし
い。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【００１５】図１（ａ）および（ｂ）は本発明の一実施
の形態の半導体装置用樹脂封止金型を説明するための主
要部の断面図および樹脂封止後のパッケージの状態を示
す図である。この半導体装置用樹脂封止金型は、図１
（ａ）に示すように、下型７の樹脂供給源から上型の樹
脂溜まり部４に向って立ち上る段差８をランナ５に形成
し樹脂溜まり部４に連通する流路９の狭い口１を設けた
ことである。それ以外は前述した従来例と同じである。
【００１６】なお、流路９はゲート２ａへの溶融樹脂の
流れの速度が穴２３を通し樹脂溜まり部４を経てゲート
２ｂに流れ込む速度と等しくなるように狭くしてある。
勿論、この狭い口１の開口面積は、溶融樹脂の流れが円
滑になるように、ゲート２ａの開口面積と略同じか大く
してある。また、この流路９を狭くすることにより、型
開きしてパッケージ体を取り出すときに、流路９にある
体積の小さい溶融樹脂がいち早く硬化され狭い口１付近
で折れ易くする狙いもある。さらに、流路９および樹脂
溜まり部４は、樹脂が離型し易いように、ステンレス鋼
に硬質クロムメッキを施すことが望ましい。
【００１７】ここで、後述するが、樹脂溜まり部４の樹
脂ばりがリードフレームに固定されるように、ケート２
ａから狭い口１の間の距離Ｙは穴２３より若干大きくす
る必要がある。しかし、あまり大きくすると溶融樹脂の
流れの抵抗になり、パッケージ本体内に気泡や樹脂残り
の発生などの新たな問題を起す恐れがあるので、樹脂溜
まり部４の側壁と略同じ程度で良い。経験的には、金型
の大小にかかわらず、１．８ｍｍから２ｍｍ程度が良
い。
【００１８】次に、この樹脂封止金型による半導体装置
の樹脂封止動作を説明する。まず、予じめ半導体チップ
２１が搭載されワイヤリングされたリードフレーム２２
の構成体を金型のステージに搬送され、型開きされた下
型７のキャビティを形成する窪みに半導体チップ２１が
入るように載置する。次に、図１（ａ）に示すように、
型締めし上型６と下型７とでリードフレーム２２を挟持
し、加熱溶融された樹脂がランナ５に流れ供給される。
【００１９】次に、溶融樹脂はランナ１５の段差８を立
ち上り、狭い口１から入り流路９を通じてゲート２ａか
らキャビティ３に入り込むと同時に、リードフレーム２
２の穴２３を通じて樹脂溜まり部４を経てキャビティ２
ｂを通じキャビティ３に入り込む。このとき、流路９は
狭いので、多くの溶融樹脂は穴２３を通し樹脂溜まり部
４に流れ込み遅れがあるものの、ゲート２ａ，２ｂから
注入される溶融樹脂の圧力は略同じになり、半導体チッ
プ２１は安定した状態を保つ。
【００２０】キャビティ３に溶融樹脂が充填されると、
溶融樹脂圧でキャビテイ３内に残留するガスは、ベント
部から外部に押し出される。そして、溶融樹脂は硬化さ
れた後、型開きし、半導体チップが封入された樹脂パッ
ケージ体を取出す。このとき、下型７の狭い口１付近で
折れ、図１（ｂ）に示すような状態で取出される。
【００２１】取出されたパッケージ体２０のゲート２
ａ，２ｂに対応する溜まり部樹脂ばり２５と樹脂残り２
６ａは、リードフレーム２２の穴２３を通しリベット止
めのように互にリードフレーム２２に固定されている。
【００２２】このように固定された溜まり部樹脂ばり２
５は、タイバ切断金型によっても動くことなく、吊りピ
ンとともに樹脂残り２６ａを伴ない切断分離される。ま
た、段差８は滑らかな表面をもっているので、封止作業
中に流路９に樹脂が残留しても、真鋳等の材質よりでき
ている除去用治工具で簡単に除去できる。
【００２３】図２は図１の本発明の実施の形態の半導体
装置用樹脂封止金型の変形例を説明するための下型の部
分平面図である。この半導体装置用樹脂封止金型は、図
２に示すように、上型の窪みと窪み１８とで形成される
キャビティに溶融樹脂が注入されるゲート１４と連なる
流路１０の横方向を絞るために、下型のランナ５に平面
くびれ部１９を設けたことである。ゲート１４と狭い口
１１の流路１０の長さは前述の実施の形態と同じであ
る。狭い口１１の開口面積が同じになるように幅を狭く
してある。そして、その分だけ流路１０の深さは深くし
てある。
【００２４】この金型の場合は、平面くびれ部１９が切
欠き効果がより発揮され、前述の実施の形態の場合に比
べ、図１（ｂ）の樹脂残りの長さのばらつきがより少な
くなり、０．０４ｍｍ以内に留めることができた。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、リードフ
レームの穴を経て供給される溶融樹脂を停留させる上型
の樹脂溜まり室と対向し前記穴より長くゲートと略同じ
かやや大きい開口面積をもつ流路を下型のランナの立上
り段差上に設け、必要に応じて流路の幅をランナよりく
びらせることや型離れし易いように表面処理を施すこと
によって、樹脂封止後に封入材を金型より取外す際に、
金型内に残る樹脂部材が少なくて済みしかも容易に除去
できることから連続的に樹脂封止動作できるという効果
がある。
【００２６】また、リードフレーム上の樹脂溜まり室に
よる樹脂ばりは、流路で形成された樹脂残りであたかも
リベットで固定されたようにリードフレームに固定され
るので、タイバ切断時の前や搬送によって前記樹脂ばり
が移動しないので、樹脂ばりの移動による後工程の処理
装置の不具合を発生させることが無くなるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の半導体装置用樹脂封止
金型を説明するための主要部の断面図および樹脂封止後
のパッケージの状態を示す図である。
【図２】図１の本発明の実施の形態の半導体装置用樹脂
封止金型の変形例を説明するための下型の部分平面図で
ある。
【図３】従来の半導体装置用樹脂封止金型の一例を示す
下型の部分平面図および型閉めされた状態の主要部の断
面図である。
【図４】樹脂封止後の半導体装置のパッケージ体の樹脂
ばりを除去する過程を説明するための図である。
【符号の説明】
１，１１ 狭い ２ａ，２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ ゲート ３，１１ キャビティ ４，１５ 樹脂溜まり部 ５，１７ ランナ ６，１２ 上型 ７，１３ 下型 ８ 段差 ９，１０ 流路 １６ 突起 １８ 窪み １９ 平面くびれ部 ２０ パッケージ体 ２１ 半導体チップ ２２ リードフレーム ２３ 穴 ２４ ランナ部樹脂ばり ２５ 溜まり部樹脂ばり ２６，２６ａ 樹脂残り

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 リードフレームに搭載された半導体チッ
    プを覆う第１の窪みと前記リードフレームの穴を経て流
    れ込む前記溶融樹脂が停留するとともに前記穴より窪み
    の開口が稍大きめの樹脂溜まり室と該樹脂溜まり室から
    前記第１の窪みに前記溶融樹脂が注入される第１のゲー
    トとが形成される上型と、この上型の前記第１の窪みと
    対応し半導体装置の外郭を成形する第２の窪みと該第２
    の窪みに前記溶融樹脂を注入する第２のゲートとが形成
    されるとともに溶融樹脂源からランナを経て前記第２の
    ゲートに向って伸びる溶融樹脂流路途中で前記上型面に
    向け立ち上り前記ランナ側の前記溶融樹脂溜まり室の内
    壁近くから前記第２のゲートまでが平坦であってかつこ
    の平坦な溶融樹脂流路の長さが前記穴よりやや長く形成
    されている下型とを備えることを特徴とする半導体装置
    用樹脂封止金型。
  2. 【請求項２】 前記平坦な溶融樹脂流路の幅が前記ラン
    ナの幅より狭くくびれるように連なることを特徴とする
    請求項１記載の半導体装置用樹脂封止金型。
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