JP2964967B2 - リードフレーム及び樹脂成形方法並びにその装置 - 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、半導体素子を搭載
するリードフレーム及びリードフレームに搭載された半
導体素子を樹脂封止しリードフレームの不要な部分や樹
脂ばりを除去する樹脂成形方法並びにその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造における半導体チップ
作製後の組立工程は、リードフレームに半導体チップを
搭載し、ワイヤボンディング装置による金属細線による
配線をを施してから樹脂封止を行ない半導体装置として
の組立を完成していた。しかしながら、樹脂封止したば
かりの半導体装置の外郭体には、リードフレームの構成
部であるが、半導体装置として不要なタイバーや吊りピ
ンが突出したり、あるいは樹脂封止後に発生する樹脂ば
りが樹脂外郭体の周囲に被着したままである。従って、
樹脂成形装置には、これら除去したりする仕上げする金
型が設けられていた。

【０００３】図７（ａ）および（ｂ）は従来の樹脂封止
金型の一例を示す平面図および断面図である。従来、半
導体チップの樹脂封止には、図７に示す金型で行なわれ
ていた。この金型でリードフレーム３０に搭載された半
導体チップ３２を樹脂封止するには、まず、下型２５に
リードフレーム３０を載置し、ポット２３内に樹脂タブ
レット３１を入れる。

【０００４】次に、上型２４と下型２５とを閉じて型締
めし溶融した樹脂タブレット３１を図示しないプランジ
ャで押し、溶融樹脂をカル部２６を経てランナ２２に流
し込み、ランナ２２からゲート経てキャビティ２１に溶
融樹脂が注入される。キャビテイ２１に充填された溶融
樹脂は半導体チップ３２とリードフレーム３０の載置面
部およびタイバーならびにリードを含む構成体を包み樹
脂封止する。そして、金型の熱により溶融樹脂が硬化し
半導体装置の外郭体が成形される。

【０００５】図８は樹脂封止後のリードフレームの樹脂
成形状態を示す断面図である。上述の樹脂封止により金
型より取出されるリードフレームの樹脂成形状態は、図
８に示すように、半導体チップを樹脂封止し成形された
樹脂外郭体３３と金型のカル部で成形されたカル部樹脂
３４とランナ部で成形されたランナ部樹脂３５とがリー
ドフレーム３０に付着した状態になっている。

【０００６】図９（ａ）および（ｂ）は樹脂封止後のリ
ードフレームに付着する樹脂ばりを除去する方法を説明
するための断面図である。このようにリードフレーム３
０に付着するランナ部樹脂３５やカル部樹脂３４のよう
な樹脂ばりは、後工程のためにまず除去する必要があっ
た。この樹脂ばりを除去するのに従来は、除去用の金型
を準備し、図８の樹脂外郭体３３を金型のダイで保持
し、カル部樹脂３４をパンチで叩くことによりカル部樹
脂３４とランナ部樹脂３５を同時にリードフレーム３０
より離脱させ除去していた。しかしながら、カル部樹脂
３４を単に叩くだけの衝撃では、カル部樹脂３４を離脱
することができるもののランナ部樹脂３５が離脱せず、
しばしば、図１２（ａ）に示すように、ランナ部樹脂３
５がリードフレーム３０に付着したままになる。

【０００７】このような場合、リードフレームを搬送中
に振動などにより自動化されたラインの搬送系の機構部
にランナ部樹脂３５が落ち込み、ランナ樹脂が搬送機構
に入り込み引掛り搬送ラインを停止させたりする問題が
起きていた。

【０００８】このカル部樹脂３４とランナ部樹脂３５を
同時に円滑に除去する方法として実開平５一７６０４６
号公報に開示されている。この方法は、カル部樹脂３４
を受け台で支持し、樹脂外郭体３３を支持し回転し得る
ステージとこの樹脂外郭体３３を下方に押すプランジャ
ーとを設け、プランジャーで樹脂外郭体を押し所定角度
まで外側に傾斜させ、ランナ部樹脂３５とリードフレー
ム３０とを離脱させ、さらに、樹脂外郭体３３とランナ
部樹脂３５との連結部で折り除去することを特徴として
いる。

【０００９】図１０（ａ）および（ｂ）は従来の一例に
おけるリードフレームのタイバー切断金型を説明するた
めの断面図および下型の平面図である。上述したカル部
樹脂およびランナ部樹脂を除去した後は、リードフレー
ムはタイバー切断金型に送られる。そして、図１０に示
すように、搬送レール２８を通り下型２７ｂの上に載置
される。リードフレーム３０の樹脂外郭体３３が下型２
７ｂの逃げ部に入り込むと、上型２７ａが下降しパンチ
２９が逃げ部２７ｃに入り込みリードフレーム３０のタ
イバーを切断する。このとき、タイバーとリードに囲ま
れた樹脂ばり（通常、樹脂ダムと呼ばれている。）も除
去される。

【００１０】タイバーが切断されたリードフレームの樹
脂外郭は吊りピン３７によってリードフレーム本体に支
えられている状態で、次工程のリード切断およびリード
曲げ工程に送られ、リードフレームの樹脂外郭体の周囲
から派生するリードが適切な長さに切断され、切断され
たリードは曲げられ所望の形状に成形される。そして、
最終段階で図１０の吊りピン３７が金型で切断され仕上
げ工程が終了し半導体装置の組立を完了していた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した樹脂封止方法
および仕上げ工程では、パンチ衝撃によりランナ部樹脂
とカル部樹脂の除去を行っているので、図９（ａ）のよ
うにランナ部樹脂の除去不良が発生した場合には、図１
０のタイバー切断金型内の搬送レール２８にランナ部樹
脂が引っかかり装置が停止する。このため、装置の復帰
に多大な工数を費やすだけではなく停止時間が長く稼働
率を低下させるという問題がある。

【００１２】また、ランナ部樹脂の根元を曲げ除去する
方法にしても、図１０（ｂ）に示すように僅かであるが
ゲート残り３５ｂが残ることがしばしば起きる。このよ
うな僅かな樹脂ばりは、タイバー切断装置内の搬送レー
ルに引っかかることがないものの、タイバー切断時に樹
脂外郭体をタイバー切断金型の型締固定する際に、この
僅かな樹脂ばりによって下型の刃先を破損することにな
る。下型の刃先は一つでも破損すると、下型のダイ全体
を作り直さなければならず、修理コストが高くなるとい
う問題がある。

【００１３】また、樹脂封止金型による工程以後は、樹
脂ばり除去工程、タイバー切断除去工程、リード切断曲
げ成形工程、メッキ工程および吊りピン切断除去工程
と、金型および搬送機構が並べ配置され、床面積が広く
床面積が効率良く利用できない欠点がある。

【００１４】従って、本発明の目的は、樹脂封止後のラ
ンナ部樹脂の除去を完全なものとし樹脂封止後における
装置の停止や故障を無くすリードフレームおよび樹脂成
形方法並びに床面積を有効に利用できる装置を提供する
ことにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本願発明のリードフレー
ムは、半導体チップが載置される四角形状の載置面部と
この載置面部の外周囲から伸び前記載置面部を囲む外周
囲部と連結する複数のリード部とこれらリード部に交差
し該リード部を連結するタイバー部と前記載置面部から
派生する前記リード部の間にあって該載置面部から外方
に伸び前記外周囲部と連結する複数の吊りピン部とで構
成される四角形状の領域であるリード構成体部の複数個
が二列に並べて形成される長尺な板状のリードフレーム
において、短尺方向に並ぶ前記リード構成体部の間に樹
脂タブレットが挿入される円形状の穴と短尺方向に並ぶ
前記リード構成体部のそれぞれの領域のいずれかの角部
と前記円形状の穴とを結ぶ領域に少なくとも一つの穴が
形成され、前記載置面に搭載された前記半導体チップの
周囲を包む空間部に樹脂を注入し樹脂封止するとともに
前記円形状の穴および前記穴とを樹脂で貫通しかつ該リ
ードフレームの表裏面をリベット状に固定する樹脂塊に
成形することを特徴とする。また、前記円形状の穴と前
記穴とが繋がっていてもよい。

【００１６】本願発明の樹脂形成方法は、前記リードフ
レームの該載置面に搭載された前記半導体チップの周囲
を包む空間部に樹脂を注入し樹脂封止するとともに前記
円形状の穴および前記穴とを前記樹脂で貫通しかつ該リ
ードプレームの表裏面をリベット状に固定する樹脂塊に
成形することを特徴とする。また、前記円形状の穴およ
び前記穴をパンチで突き抜けして前記樹脂塊を叩き落す
工程を含むことが望ましい。さらに、 前記タイバー部
切断除去あるいは前記吊りピン部の切断除去と同時に前
記タイバー部の切断除去を行なうことが望ましい。

【００１７】

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施例について図面
を参照して説明する。

【００１９】図１は本発明の第１の実施の形態を説明す
るためのリードフレームを示す平面図である。このリー
ドフレームは、図１に示すように、長尺な板状部材１ａ
であって、半導体チップが載置される四角形状の載置面
部３とこの載置面部３の外周囲から伸び載置面部３を囲
む外周囲部と連結する複数のリード部５とこれらリード
部５に交差しリード部５を連結するタイバー部４とで構
成される四角形状の領域であるリード構成体部２の複数
個が二列に並べて板状部材１ａに形成されている。

【００２０】また、この板状部材１ａの短尺方向に並ぶ
前記リード構成体部の間に後述する樹脂タブレットが挿
入される円形状の樹脂タブレット投入穴６と短尺方向に
並ぶリード構成体部２のそれぞれの領域のいずれかの角
部と樹脂タブレット投入穴６とを結ぶ領域に穴７ａ，７
ｂ，７ｃが形成されている。なお、載置面部２の角部か
ら吊りピン８が外方に伸びリード構成体部２の外周囲部
と連結している。

【００２１】すなわち、このリードフレームは、後述す
るが、樹脂封止時に金型により成形され穴を貫通しリベ
ット状のランナ部樹脂とカル部樹脂とでなる樹脂塊をパ
ンチで抜き落すために、パンチが挿入されるようにパン
チと同形状の樹脂タブレット投入穴６および穴７ａ，７
ｂ，７ｃを設けたことである。また、ランナ部で形成さ
れる樹脂塊を抜き落す穴７ａおよび７ｂならびに７ｃを
ランナ部の形状と相似の一つの穴でも良い。

【００２２】図２は図１のリードフレームの変形例を示
す図である。このリードフレームは、図２に示すよう
に、樹脂タブレット投入穴６と連なりリード構成部２の
角部領域まで伸びる長い穴７ｄを設けたことである。そ
れ以外は、図１のリードフレームと同じである。このリ
ードフレームを使用すれば、前述のリードフレームと比
べより確実に樹脂塊をリードフレームに固定させるとと
もに樹脂タブレット投入穴６と長い穴７ｄとなす形状の
一つのパンチで除去が行なえ得る利点がある。

【００２３】なお、上述したリードフレームは短尺方向
に並ぶ二つのリード構成体の間に樹脂タブレット投入穴
６を一個設けているが、短尺および長尺方向に並ぶ四つ
のリード構成部２の領域の中心に一つの樹脂タブレット
投入穴６を設けても良い。この場合は、図１の穴７ａ，
７ｂ，７ｃあるいは図２の穴７ｄは、それぞれの隣り合
うリード構成体部２の樹脂タブレット投入穴６に近い角
部領域と樹脂タブレット投入穴６と結ぶ領域に形成する
ことである。

【００２４】図３（ａ）および（ｂ）は本発明の第２の
実施の形態における樹脂封止金型を説明するための下型
の平面図および樹脂封止金型の断面図である。上述した
樹脂タブレット投入穴や穴が形成されたリードフレーム
に半導体チップを搭載し樹脂封止する金型は、図３に示
すように、キャビティ２１を形成する窪みとリードフレ
ーム１の樹脂タブレット投入穴６および穴７ａ，７ｂ，
７ｃに対向する浅い窪みであるカル部９と凹み９ａとが
形成される上型２４と、樹脂タブレット３１が挿入され
るポット２３とこのポット２３から溶融樹脂が流れるラ
ンナ１０と上型２４の窪みとで溶融樹脂が注入されるキ
ャビティ２１を形成する窪みとが形成される下型２５と
を備えている。

【００２５】この金型を使用して半導体チップ３２が搭
載された図１のリードフレーム１を樹脂封止するには、
まず、図３（ａ）に示すように、下型２５にリードフレ
ーム１を位置決めし、樹脂タブレット３１をリードフレ
ーム１の樹脂タブレット投入穴６を介してポット２３内
に入れる。

【００２６】次に、図３（ｂ）に示すように、型締め
し、金型の熱によって樹脂タブレット３１が溶解する。
そして、図に示していないプランジャの上昇により溶融
樹脂はポット２３よりランナ１０に流れ、さらに、プラ
ンジャの上昇によりランナ１０からキャビティ２１内に
溶融樹脂が注入される。キャビティ２１内に溶融樹脂が
充填されると、溶融樹脂の硬化が開始されやがては完全
に固形化される。

【００２７】図４（ａ）および（ｂ）は樹脂封止後の状
態を示すリードフレームの平面図および断面図である。
上述したように、半導体チップが樹脂封止された状態の
リードフレーム１は、図４に示すように、半導体チップ
が樹脂封止で形成される樹脂外郭体３３の間のリードフ
レーム１の中央には、カル部樹脂３４ａが形成され、こ
のカル部樹脂３４ａと樹脂外郭体３３との間には金型の
ランナで成形されるカル部樹脂３５ａがリードフレーム
１に付着している。また、ランナ部樹脂３５ａおよびカ
ル部樹脂３４ａはともにリードフレーム１の予じめ開け
られた穴を通しリベット状に固定され、従来、リードフ
レームを搬送途中で欠落するようなことなく樹脂ばり除
去する金型まで送ることができる。

【００２８】図５（ａ）および（ｂ）は本発明の第３の
実施の形態における樹脂ばり除去用の金型を示すダイの
平面図および部分断面図である。上述した樹脂が付着し
たリードフレームのランナ部樹脂およびカル部樹脂を除
去する金型は、図５に示すように、ガイドポスト４３の
案内により上昇下降し得るとともにリードフレーム１の
樹脂タブレット投入穴を通しカル部樹脂３４ａを叩き落
すパンチ４１とリードフレーム１の穴を通しランナ部樹
脂３５ａを叩き落すパンチ４０ａ，４０ｂ，４０ｃとを
具備する上型２９と、リードフレーム１の樹脂外郭体３
３を入れ込む窪み２６が形成されるとともにカル部樹脂
３４ａおよびランナ部樹脂３５ａが接触しないよう大き
い穴に形成される逃げ穴２８とを有するダイ２７を固定
する下型４２とを備えている。

【００２９】次に、この樹脂ばり除去用の金型による図
４のランナ部樹脂３５ａおよびカル部樹脂３４ａの除去
動作について説明する。まず、樹脂封止金型からハンド
ラーにより送られるリードフレーム１を下型４２のダイ
２７に載置する。そして、上型２９が下降し、パンチ４
１でカル部樹脂３４ａを叩くと同時にパンチ４０ａ，４
０ｂ，４０ｃがランナ部樹脂３５ａを叩く、このことに
よりランナ部樹脂３５ａとカル部樹脂３４ａは樹脂片３
６として下型４２の下方に突き落される。

【００３０】このように、リードフレーム１のランナ部
樹脂３５ａおよびカル部樹脂３４ａが除去されたリード
フレーム１はタイバー切断金型に送られ図４のタイバー
部４が切断される。そして、リード部４がはんだメッキ
された後、リードフレーム１はリード部４は曲げられリ
ードフレームから切り離され、最後に吊りピン部８が切
断され樹脂外郭体をもつ半導体装置がリードフレームか
ら切離される。

【００３１】図６（ａ）および（ｂ）は本発明の第４の
実施の形態におけるタイバと樹脂ばりを除去する金型の
ダイと金型を示すダイの平面図およびダイのＡＡ断面図
を含む金型の断面図である。前述の実施の形態では、樹
脂封止後の樹脂ばりの除去を独立して行なっているが、
この実施の形態では、樹脂ばりとタイバーの除去を同時
に行なうものである。

【００３２】この樹脂ばりとタイバーを除去する金型
は、図６に示すように、カル部樹脂３４ａおよびランナ
部樹脂３５ａでなる樹脂ばりを叩き落すパンチ４１、４
０ａ、４０ｂおよび４０ｃとタイバーを切断するタイバ
ー用パンチ４４が埋設されるとともにパンチのそれぞれ
の先端を保持しそれぞれのパンチを摺動させるパッド４
７を具備する上型４８と、樹脂外郭体３３を挿入し載置
する載置面５１とタイバー用パンチ４４が入り込むタイ
バーパンチ逃げ穴４６とカル部樹脂３４ａおよびランナ
部樹脂３５ａの逃げ穴５０を有するダイ４５を具備する
下型４９を備えている。

【００３３】次に、この金型によるタイバーおよび樹脂
ばりの除去動作を説明する。まず、樹脂脂封止金型より
送られてくるリードフレーム１は、下型４９のダイ４５
の面に載置される。このときリードフレーム１の樹脂外
郭体３３は窪みの中の載置面５１に置かれる。次に、上
型４８が下降しパッド４７がリードフレーム１の平坦な
部分（樹脂が付着していない部分）を押える。さらに、
上型４８の下降によりパッド４７よりパンチ４１，４０
ａ，４０ｂ，４０ｃが突出しカル部樹脂３４ａおよびラ
ンナ部樹脂３５ａを突き樹脂片３６として下方に落すと
同時にタイバー用パンチが突出し図１のタイバー部４を
切断しタイバー片４ａとして下型４９の下方に落す。こ
のとき、図１のタイバー部と載置面部３との間の樹脂ば
りもタイバー片４ａとともに除去される。

【００３４】このように、タイバーの除去と同時に樹脂
ばりの除去を行なうことによって、樹脂ばり除去工程の
一工程を省略できるとともに工程間にあるリードフレー
ムの搬送ラインも短くでき設備コストも安価で済みフロ
ーアも小さくなるという利点がある。また、リードフレ
ームの樹脂ばりおよびタイバーの除去後は、リードの曲
げ加工およびリードのはんだメッキしてから、吊りピン
を切断し、リードフレームから樹脂外郭体を分離し、半
導体装置置としての組立が完了する。

【００３５】なお、この樹脂ばりの除去を図１の吊りピ
ン部８の切断と同時に行なっても良い。この場合の金型
は、図５に示した金型に、吊りピン部８を切断するパン
チを図５の上型２９に埋設させ、ダイ２７の逃げ穴２８
以外の残りの窪み２６の二隅に吊りピン切断用のパンチ
の逃げ穴を設ければ良い。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、リードフ
レームの所要の場所に穴を予じめ開けることによって、
リードフレームに搭載される半導体チップを樹脂封止す
る際に、溶融樹脂が前記穴に流れ込みリードフレームの
表裏に跨がるようにリベット状に固定する樹脂塊に成形
し搬送や振動などで欠落しないようにし、しかる後、こ
の樹脂塊をパンチで確実に除去してから、その後の工程
へ搬送するので、樹脂塊の欠落による搬送機構の故障や
タイバー切断金型の破損が皆無となり、故障による稼働
率低下を防止しラインの生産能力を向上させるという効
果がある。

【００３７】また、前記樹脂塊の除去をタイバーの除去
あるいは吊りピンの除去などと同時に行なうことによっ
て少なくとも一工程を省略でき、樹脂封止成形装置の小
スペース化が図れ床面積を有効に使用できるとともに設
備コストを低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を説明するためのリ
ードフレームを示す平面図である。

【図２】図１のリードフレームの変形例を示す図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態における樹脂封止金
型を説明するための下型の平面図および樹脂封止金型の
断面図である。

【図４】樹脂封止後の状態を示すリードフレームの平面
図および断面図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態における樹脂ばり除
去用の金型を示すダイの平面図および部分断面図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施の形態におけるタイバと樹
脂ばりを除去する金型のダイと金型を示すダイの平面図
およびダイのＡＡ断面図を含む金型の断面図である。

【図７】従来の樹脂封止金型の一例を示す平面図および
断面図である。

【図８】樹脂封止後のリードフレームの樹脂成形状態を
示す断面図である。

【図９】樹脂封止後のリードフレームに付着する樹脂ば
りを除去する方法を説明するための断面図である。

【図１０】従来の一例におけるリードフレームのタイバ
ー切断金型を説明するための断面図および下型の平面図
である。

【符号の説明】

１，３０ リードフレーム １ａ 板状部材 ２ リード構成体部 ３ 載置面部 ４ タイバー部 ４ａ タイバー片 ５ リード部 ６ 樹脂タブレット投入穴 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 穴 ８ 吊りピン部 ９，２６ カル部 ９ａ 凹み １０，２２ ランナ ２１ キャビティ ２３ ポット ２４，２７ａ，２９，４８ 上型 ２５，２７ｂ，４２，４９ 下型 ２６ 窪み ２７，４５ ダイ ２７ｃ 逃げ部 ２８，５０ 逃げ穴 ３１ 樹脂タブレット ３２ 半導体チップ ３３ 樹脂外郭体 ３４，３４ａ カル部樹脂 ３５，３５ａ ランナ部樹脂 ３５ｂ ゲート残り ３６ 樹脂片 ３７ 吊りピン ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４１ パンチ ４３ ガイドポスト ４４ タイバー用パンチ ４６ タイバーパンチ逃げ穴 ４７ パッド ５１ 載置面

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップが載置される四角形状の載
   置面部とこの載置面部の外周囲から伸び前記載置面部を
   囲む外周囲部と連結する複数のリード部とこれらリード
   部に交差し該リード部を連結するタイバー部と前記載置
   面部から派生する前記リード部の間にあって該載置面部
   から外方に伸び前記外周囲部と連結する複数の吊りピン
   部とで構成される四角形状の領域であるリード構成体部
   の複数個が二列に並べて形成される長尺な板状のリード
   フレームにおいて、短尺方向に並ぶ前記リード構成体部
   の間に樹脂タブレットが挿入される円形状の穴と短尺方
   向に並ぶ前記リード構成体部のそれぞれの領域のいずれ
   かの角部と前記円形状の穴とを結ぶ領域に少なくとも一
   つの穴が形成され、前記載置面に搭載された前記半導体
   チップの周囲を包む空間部に樹脂を注入し樹脂封止する
   とともに前記円形状の穴および前記穴とを樹脂で貫通し
   かつ該リードフレームの表裏面をリベット状に固定する
   樹脂塊に成形することを特徴とするリードフレーム。
2. 【請求項２】 前記円形状の穴と前記穴とが繋がってい
   ることを特徴とする請求項１記載のリードフレーム。
3. 【請求項３】 前記請求項１記載のリードフレームの該
   載置面に搭載された前記半導体チップの周囲を包む空間
   部に樹脂を注入し樹脂封止するとともに前記円形状の穴
   および前記穴とを前記樹脂で貫通しかつ該リードプレー
   ムの表裏面をリベット状に固定する樹脂塊に成形するこ
   とを特徴とする樹脂成形方法。
4. 【請求項４】 前記円形状の穴および前記穴をパンチで
   突き抜けして前記樹脂塊を叩き落す工程を含むことを特
   徴とする請求項３記載の樹脂成形方法。
5. 【請求項５】 前記タイバー部切断除去あるいは前記吊
   りピン部の切断除去と同時に前記タイバー部の切断除去
   を行なうことを特徴とする請求項３記載の樹脂成形方
   法。