JP2822993B2 - 樹脂材供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の外郭
体を成形する複数のキャビティとこれらキャビティをラ
ンナを介して溶融樹脂を注入する樹脂封止金型内の前記
溶融樹脂を溜めるポットに顆粒状の樹脂を供給する樹脂
材供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の樹脂封止方法は、タ
ブレット状に固めた樹脂材料を金型に一個所のポットに
入れ溶融し、ポット内の溶融した樹脂をプランジャで押
してポットから派生する複数のランナに溶融樹脂を流し
金型のそれぞれのランナと連なるキャビティに溶融樹脂
を注入し、複数の半導体装置の外郭体を同時に成形して
いた。

【０００３】しかしながら、一つの溶融ポットからキャ
ビティまでの溶融樹脂のランナに残る樹脂は無駄となり
廃棄していた。この無駄が価格を低下できない一因とな
っていた。また、粉末状の樹脂をタブレト状に成形しな
ければならなかった。このような無駄を解消すために提
案された樹脂封止方法は、例えば、特開平２−１９２７
４２号公報に開示されている。この樹脂封止装置は、ポ
ットやランナが無く、半導体装置の外郭体を成形するキ
ャビティに直接キャビティ上の大きな穴から粉状の樹脂
を投入し溶融させて樹脂封止することを特徴としてい
る。

【０００４】また、この樹脂封止装置では、自然落下を
利用し粉末状の樹脂をキャビティ内に落下させ、リード
フレームに搭載され金属細線で配線された半導体チップ
を粉末樹脂で埋設させ、しかる後粉末樹脂を溶融させる
といったあたかもキャスティングモールドのように樹脂
封止している。このように、上述したトランスファモー
ルドに比べ金属細線を変形させる圧力を与えることが無
いという利点がある。しかも、ランナやポットが無いこ
とから無駄な樹脂が発生しない利点もある。

【０００５】しかし、この樹脂封止方法では、金属細線
の変形や樹脂の無駄の発生が無くなるものの、真空脱泡
装置を設けない限り気泡の発生は免れない。たとえ、プ
ランジャなどで金属細線を変形しない程度の圧力を溶融
樹脂に与えても、溶融樹脂の中に含む気泡はとりきれな
い。また、真空脱泡装置を設けるにしても、排気孔をど
のように設けるのか構造上の問題が起きる。さらに、排
気孔を設けることは金型の構造を複雑にし、排気孔の樹
脂詰りなど発生し信頼性の高い自動運転ができるか否か
の疑問が残る。

【０００６】そこで、樹脂の利用効率が稍劣るものの、
気泡発生を抑制し粉末樹脂をポットの中で液状にしてか
らランナを介してキャビティに溶融樹脂を圧送する方法
が従来から行なわれていた。

【０００７】図４（ａ）および（ｂ）は従来の樹脂封止
装置の一例を説明するための断面図である。従来、粉末
状樹脂材が供給され半導体装置の樹脂封止装置は、図４
に示すように、粉末状あるいは顆粒状の樹脂材が充填さ
れるポット１５とこのポット１５から派生する複数に枝
分れするランナ１７とキャビティ１６を形成する窪みと
が形成される下型１３ｂと、下型１３ｂの窪み１６ａと
でキャビティ１６を形成する窪みを有する上型１３ａ
と、ポット１５内の溶融樹脂を圧送するプランジャ１４
と、樹脂材をポット１５内に投下する樹脂ローダを具備
する樹脂材供給装置とを備えている。

【０００８】次に、この樹脂封止装置による半導体装置
の樹脂封止動作を説明する。まず、型開きした状態の図
４（ａ）の下型１３ａのポット１５上に樹脂材供給装置
の樹脂ローダ１１が位置決めされる。このとき、プラン
ジャ１４はポット１５の最下端に位置し、樹脂ローダ１
１の開口はシャッタ１２で閉じられており、樹脂ローダ
１１の中には予じめ計量装置（図示せず）により一定量
の顆粒状の樹脂材が入れてある。次に、実線で示すよう
に、シャッタ１２は矢印の方向に移動し、樹脂ローダ１
１の開口が開き、樹脂材が自然落下しポット１５の中に
投入される。

【０００９】樹脂材の投入が完了すると、樹脂ローダ１
１は金型外の元位置に退避し、図４（ｂ）に示すよう
に、型締めが行なわれると、投入された樹脂材が液状に
溶融し、プランジャ１４の上昇に伴なって、溶融樹脂は
ランナ１７を経てゲート１８からキャビティ１６に入り
込み、リードフレーム１９に搭載された半導体チップ２
０が樹脂封止される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の樹脂封
止装置では、複数取りのためにキャビティの総容量が大
きくなるのに対し、樹脂ローダの口径をポットより大き
くすることができないので、キャビティに充填される量
を考慮すると、樹脂ローダの長さが口径のわりには長く
しなければならなかった。しかも、樹脂投入が自然落下
によるため、投入すべき樹脂が樹脂ローダの途中に詰ま
ったり正常な射出動作ができないという問題がある。ま
た、樹脂投入しても、しばしば、樹脂を金型上に散らば
せ装置の自動運転を止めて排出と復帰動作を行なわけれ
ばならなかった。

【００１１】さらに、この自然落下による投入方法で
は、ポット内に投入され積み重ねられた樹脂の高さにば
らつきが生じ、この積み重ねられた樹脂中に含まれる空
気や、ポット以降における溶融樹脂の流動の乱れにより
樹脂成型後の半導体パッケージにボイトを発生させると
いう品質上の問題を起す。

【００１２】従って、本発明の目的は、顆粒状の樹脂を
確実にポット内に投入し、かつポット内における樹脂の
投入後の高さを均一化し得る樹脂材供給装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、複数の
キャビティとこれらキャビティをランナを介して溶融樹
脂を注入する樹脂封止金型内の前記溶融樹脂を溜めるポ
ットに顆粒状の樹脂を供給する樹脂材供給装置におい
て、前記樹脂の一定の所要量を間欠的に放出する計量装
置と、放出された前記樹脂を前記ポット内に誘導し落し
込む樹脂供給部材と、この樹脂供給部材の前記ポットと
接する開口に摺動するとともに前記ポット内に落し込ま
れる前記樹脂を圧縮する投入ロッドとを備える樹脂材供
給装置である。

【００１４】また、前記樹脂供給部材は、前記金型外に
配置される前記計量装置と接続する筒状のチュータと、
このチュータから落し込まれる前記樹脂を受け前記投入
ロッドで開口が塞がれ前記樹脂を一時溜める漏斗状部材
とを備えるか、あるいは、前記計量装置と直結する筒状
部材とこの筒状部材と並設し連通するとともに前記投入
ロッドと嵌合する上下端に開口を有する円筒部材とで構
成されかである。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
し説明する。

【００１６】図１（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施の形
態における樹脂材供給装置を説明するための断面図であ
る。この樹脂材供給装置は、図１（ａ）に示すように、
樹脂を貯蔵するとともにチュータ４から間欠的に一定量
の樹脂を吐出する計量装置３と、計量装置３より放出さ
れ落下する樹脂を受けて一時樹脂を溜る漏斗状のホッパ
２と、ポッパ２内を上下しホッパ２の下部の開口を開閉
する投入ロッド１とを備えている。

【００１７】また、投入ロッド１を上下動作させる駆動
部（図示せず）があり、投入ロッド１にアームを介して
つながっている。さらに、投入ロッドとホッパ２で構成
される樹脂ローダ自体は、従来の樹脂封止装置と同様に
リードフレーム（図示せず）を把持し下型１３ａ上に供
給するロボットハンド（図示せず）に取りつけられ、計
量装置３のチュータ４の下および下型１３ａのポット１
５の上に位置決めし往復移動ができるようになってい
る。

【００１８】次に、本発明の動作について図１を参照し
て説明する。まず、図１（ａ）に示す様に、投入ロッド
１をホッパ２のの開口を閉じる位置に保ち、計量装置３
のチュータ４の下部に移動させ、その後に計量装置３か
ら樹脂を供給落下させて、所定の量の樹脂をホッパ２に
充填する。次に、ホッパ５を図１（ｂ）に示すように、
下型１３ａの上面に移動し位置決めする。この際の位置
ズレ量を考慮し、ポッパ２の開口部の直径は、ポット１
５の内径より稍小さくすることが望ましい。

【００１９】次に、図１（ｃ）に示すように、投入ロッ
ド１を上昇させホッパ２の開口部を開け、樹脂１をポッ
ト１５の内部に落下させる。次に、図１（ｄ）に示すよ
うに、投入ロッド１をさらに下降させ途中に詰まった樹
脂を機械的に押し下げ、積み重ねられた所定の高さまで
樹脂を圧縮し一定の高さにする。そして、投入ロッド１
を上昇復帰させホッパ２とともに下型１３ａの上面から
離れ退避し、計量装置３のチュータ４の下に位置決めさ
れる。

【００２０】図２は従来例によるポット内の樹脂の状態
と本発明の実施の形態によるポット内の樹脂の状態を示
す図である。従来例で説明したように、単に自然落下で
ポット１５内に充填され積み重ねられた樹脂の高さＨ2
は、図２（ｂ）に示すように、ポット１５の内壁に詰ま
りブリッジを起こして内部に空間が生じその分高くなっ
ている。一方、本発明のように投入ロッドとプランジャ
１４で圧縮された樹脂は、図２（ａ）に示すように、圧
縮し高さＨ1 を低くそろえた分だけ空気の巻き込みを減
らし安定した成形条件を得ることができる。

【００２１】図３（ａ）および（ｂ）は図１の樹脂材供
給装置の変形例を説明するための断面図である。この樹
脂材供給装置は、図３に示すように、計量装置３と直結
し計量装置３から下方に伸び樹脂を放出する筒状の樹脂
供給部８とこの樹脂供給部８の下部の連通穴１０を介し
て連通し上下端に開口７，７ａを有する円筒部９とを具
備する樹脂ローダ５と、円筒部９内を摺動し開口７，７
ａを塞ぎ下降によりポット１５内に落し込まれた樹脂を
プランジャ１４と協働し圧縮する投入ロッド６とを備え
ている。

【００２２】次に、この樹脂材供給装置の動作を説明す
る。まず、図３（ａ）の投入ロッド６が位置０状態で、
下型１３ａのポット１５上に円筒部９を位置決めする。
ここで、投入ロッド６の位置が、樹脂供給部８の内壁に
付着する樹脂が金型面に落ちないように、開口７を塞ぐ
位置１でも良いが、この場合は、計量装置３から樹脂を
円筒部９内に落し込んでから、一旦、位置０に戻し樹脂
をポット１５内に落し込む動作が必要になる。

【００２３】次に、下型１３ａ上に位置決め後、計量装
置３から樹脂を樹脂供給部８を介してポット１５内に投
入し、その後、投入ロッド６を位置２まで下降させ樹脂
を押し下げ、積み重ねられた樹脂を所定の高さまで圧縮
する。以降の動作は前述の実施の形態と同じである。

【００２４】この樹脂材供給装置では、計量装置３から
ポット１５内に直接投入することが可能となり、機構の
簡略化からより高い連続生産性が得られる。また、樹脂
ローダ５は筒状部材で構成される密閉構造をもつことか
ら樹脂紛の飛散による封止装置内部の故障発生や半導体
装置への付着を抑える効果もある。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、樹脂を供
給する機構として自然落下に加え機械的に押し下げる手
段を設けることによって、顆粒状の樹脂をポット内に確
実に投入落下させることができ、封止装置の自動運転を
安定させることができるという効果がある。

【００２６】また、押し下げる手段である投入ロッドに
よりポット内に落し込まれた樹脂を押下し圧縮すること
により積み重ねた樹脂の体積を減らし一定の高さにし、
内部に含む空気を減らすことができ、空気の巻き込みを
抑え成形条件を安定化させ半導体装置の成形後の信頼性
を上げることができ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における樹脂材供給装置
を説明するための断面図である。

【図２】従来例によるポット内の樹脂の状態と本発明の
実施の形態によるポット内の樹脂の状態を示す図であ
る。

【図３】図１の樹脂材供給装置の変形例を説明するため
の断面図である。

【図４】従来の樹脂封止装置の一例を説明するための断
面図である。

【符号の説明】

１．６ 投入ロッド ２ ホッパ ３ 計量装置 ４ チュータ ５，１１ 樹脂ローダ ７，７ａ 開口 ８ 樹脂供給部 ９ 円筒部 １０ 連通穴 １２ シャッタ １３ａ 下型 １３ｂ 上型 １４ プランジャ １５ ポット １６ キャビティ １６ａ 窪み １７ ランナ １８ ゲート １９ リードフレーム ２０ 半導体チップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 H01L 21/56

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のキャビティとこれらキャビティを
   ランナを介して溶融樹脂を注入する樹脂封止金型内の前
   記溶融樹脂を溜めるポットに顆粒状の樹脂を供給する樹
   脂材供給装置において、前記樹脂の一定の所要量を間欠
   的に放出する計量装置と、放出された前記樹脂を前記ポ
   ット内に誘導し落し込む樹脂供給部材と、この樹脂供給
   部材の前記ポットと接する開口に摺動するとともに前記
   ポット内に落し込まれる前記樹脂を圧縮する投入ロッド
   とを備えることを特徴とする樹脂材供給装置。
2. 【請求項２】 前記樹脂供給部材は、前記金型外に配置
   される前記計量装置と接続する筒状のチュータと、この
   チュータから落し込まれる前記樹脂を受け前記投入ロッ
   ドで開口が塞がれ前記樹脂を一時溜める漏斗状部材とを
   備えることを特徴とする請求項１記載の樹脂材供給装
   置。
3. 【請求項３】 前記樹脂供給部材は、前記計量装置と直
   結する筒状部材とこの筒状部材と並設し連通するととも
   に前記投入ロッドと嵌合する上下端に開口を有する円筒
   部材とで構成されることを特徴とする請求項１記載の樹
   脂材供給装置。