JP2966033B2 - 成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂成形技術、特に、樹脂成形品における
ボイド（気泡）を低減させる技術に関し、例えば、半導
体装置の製造工程において、樹脂封止パッケージを成形
するのに利用して有効な技術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置の製造工程において、樹脂封止パッケージ
を成形するトランスファ成形装置として、実開昭57−12
3222号公報に記載されているように、成形材料を投入す
るためのポットが成形型に配置された樹脂封止パッケー
ジを成形する複数個のキャビティーに対し、可及的に等
距離の位置毎に設けられており、これらポット毎に樹脂
成形が実行されるように構成されているもの（以下、マ
ルチポット方式の成形装置ということがある。）、があ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなマルチポット方式の成形装置が比
較的大形の樹脂封止パッケージについての成形方法に使
用された場合、成形材料のタブレットとポットおよびカ
ルとのクリアランスに存在する空気がキャビティーに圧
送されることにより、成形材料に巻き込まれてしまうた
め、成形後の樹脂封止パッケージにボイド（気泡）が形
成されるという問題点があることが、本発明者によって
明らかにされた。

本発明の目的は、樹脂成形品におけるボイド発生を防
止することができる成形技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概
要を説明すれば、次の通りである。

すなわち、成形材料が投入されるポットと、このポッ
トに嵌入されて前記成形材料を圧送するプランジャと、
前記ポットに対向して配置されるカルと、前記カルに接
続されるランナと、前記ランナに接続されるキャビティ
ーとを備えている成形装置において、 前記カルの前記ランナとの接続部の平面形状が前記ラ
ンナに向かって細くなるように構成されていることを特
徴とする。

〔作用〕

前記した手段によれば、カルのランナに向かう通路が
キャビティー方向へ行くにしたがって細くなっているた
め、タブレットとポットおよびカルとのクリアランスに
存在する空気は、タブレットがプランジャによって潰さ
れるのにしたがって、成形材料がカルからランナに達す
る以前に、カルからランナに全て押し出されることにな
る。その結果、タブレットとポットおよびカルとのクリ
アランスに存在した空気は、キャビティーに圧送されて
来る成形材料に巻き込まれることなく、キャビティーを
通じて外部へ全て排気される。つまり、キャビティーに
よって成形される樹脂成形品にボイドが発生するのは防
止される。

〔実施例１〕 第１図は本発明の一実施例である成形装置の主要部を
示す拡大部分平面断面図、第２図は第１図のII−II線に
沿う拡大部分正面断面図、第３図はタブレットを示す斜
視図、第４図は被樹脂封止物を示す平面図、第５図は第
４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、第６図はその成形装置を
示す一部省略正面断面図、第７図は樹脂封止後を示す一
部省略正面断面図、第８図はその一部省略側面断面図、
第９図はその一部省略一部切断拡大平面図、第10図、第
11図、第12図および第13図はその作用を説明するための
各説明図、第14図は完成製品の実装状態を示す斜視図、
である。

本実施例において、本発明に係る成形装置は、樹脂封
止形デュアル・インライン・パッケージを備えている半
導体集積回路装置（以下、DIP・ICという）の樹脂封止
パッケージを成形するマルチポット方式のトランスファ
成形装置として構成されている。

本実施例において、このトランスファ成形装置のワー
クとなる被樹脂封止物14は、第４図および第５図に示さ
れているように構成されており、この被樹脂封止物14は
多連リードフレーム１を備えている。この多連リードフ
レーム１は銅系（銅またはその合金）材料からなる薄板
を用いられて、打ち抜きプレス加工またはエッチング加
工等のような適当な手段により一定成形されている。こ
の多連リードフレーム１には複数の単位リードフレーム
２が横方向に１列に並設されている。但し、図面では一
単位のみが示されている。単位リードフレーム２は位置
決め孔3aが開設されている外枠３を一対備えており、両
外枠３は所定の間隔で平行になるように配されて、多連
リードフレーム１が連続する方向へ一連にそれぞれ延設
されている。隣り合う単位リードフレーム２、２間には
一対のセクション枠４が両外枠３、３間に互いに平行に
配されて一体的に架設されており、これら外枠、セクシ
ョン枠により形成される略長方形の枠体内に単位リード
フレーム２が構成されている。

各単位リードフレーム２において、両外枠３および３
にはタブ吊りリード７、７が直角方向にそれぞれ配され
て一体的に突設されており、両タブ吊りリード７、７の
先端間には略正方形の平板形状に形成されたタブ８が、
外枠３、３およびセクション枠４、４の枠形状と略同心
的に配されて一体的に吊持されている。タブ８は後記す
るリード９群の面よりも半導体ペレット（後記する。）
の厚み分程裏面方向に下げられている（所謂タブ下
げ）。

また、両外枠３、３間にはダム部材５が一対、タブ吊
りリード７の両脇において直角方向に延在するようにそ
れぞれ配されて、一体的に架設されており、両ダム部材
５、５には複数本のリード９が長手方向に等間隔に配さ
れて、互いに平行で、ダム部材５と直交するように一体
的に突設されている。各リード９の内側端部は先端がタ
ブ８に近接されてこれを取り囲むように配されることに
より、インナ部9aをそれぞれ構成している。他方、各リ
ード９の外側延長部分は、その先端がセクション枠４に
機械的に接続されており、アウタ部9bをそれぞれ構成し
ている。そして、ダム部材５における隣り合うリード
９、９間の部分は後述するパッケージ成形時にレジンの
流れをせき止めるダム６を実質的に構成している。

前記のように構成された多連リードフレーム１には、
各単位リードフレーム２毎にペレット・ボンディング作
業、続いて、ワイヤ・ボンディング作業が実施され（図
示せず）、これら作業により、第４図および第５図に示
されているようなワークである被樹脂封止物14としての
組立体が製造されることになる。これらのボンディング
作業は多連リードフレームが横方向にピッチ送りされる
ことにより、各単位リードフレーム２毎に順次実施され
る。

まず、ペレットボンディング作業により、半導体装置
の製造工程における所謂前工程において、バイポーラ形
の集積回路素子（図示せず）を作り込まれた半導体集積
回路構造体としてのペレット12が、各単位リードフレー
ム２におけるタブ８上の略中央部に配されて、銀ペース
ト等のような適当な材料を用いられて形成されるボンデ
ィング層11を介して固着される。銀ペーストは、エポキ
シ系樹脂接着剤、硬化促進剤、および溶剤に銀粉が混入
されて構成されているものであり、リードフレーム上に
塗布された銀ペーストにペレットが押接された後、適当
な温度により硬化（キュア）されることにより、ボンデ
ィング層11を形成するようになっている。

そして、タブ８に固定的にボンディングされたペレッ
ト12のボンディングパッド12aと、単位リードフレーム
２における各リード９のインナ部9aとの間に、銅系、金
系またはアルミニウム系材料を使用されて形成されてい
るワイヤ13が、超音波圧着式等のような適当なワイヤボ
ンディング装置（図示せず）が使用されることにより、
その両端部をそれぞれボンディングされて橋絡される。
これにより、ペレット12に作り込まれている集積回路
は、ボンディングパッド12a、ワイヤ13、リード９のイ
ンナ部9a、およびアウタ部9bを介して電気的に外部に引
き出されることになる。

このようにしてペレットおよびワイヤ・ボンディング
された被樹脂封止物としての多連リードフレームには、
各単位リードフレーム毎に樹脂封止するパッケージ群
が、次のように構成されているトランスファ成形装置を
使用されて単位リードフレーム群について同時成形され
る。

本実施例に係るトランスファ成形装置20はマルチポッ
ト方式に構成されており、シリンダ装置等（図示せず）
によって互いに型締めされる一対の上型21と下型22とを
備えている。上型21と下型22との合わせ面には上型キャ
ビティー凹部23aと下型キャビティー凹部23bとが複数
組、一対のものが互いに協働して１個のキャビティー23
を形成するように没設されている。前記構成に係るワー
クとしての被樹脂封止物14が用いられて、樹脂封止パッ
ケージがトランスファ成形される場合、上型21および下
型22における各キャビティー23は多連リードフレーム１
の各単位リードフレーム２における一対のダム６、６間
の空間にそれぞれ対応するように配列されている。

上型21の合わせ面にはポット24が複数個、複数個のキ
ャビティー23に対応するように配されて開設されてお
り、各ポット24にはシリンダ装置（図示せず）によって
進退されるプランジャ25が成形材料としての樹脂（以
下、レジンという。）を送給し得るようにそれぞれ挿入
されている。下型22の合わせ面にはカル26が複数個、各
ポット24との対向位置にそれぞれ配されて没設されてい
るとともに、複数条のランナ27が１個のカル26に複数本
宛（本実施例においては、４本宛）接続するように放射
状に配されてそれぞれ没設されている。各ランナ27の他
端部は１個の下型キャビティー凹部23bにそれぞれ接続
されており、そのランナ27と下型キャビティー凹部23b
との接続部にはゲート28がレジンをキャビティー23内に
注入し得るように形成されている。また、下型22の合わ
せ面には逃げ凹所29がリードフレームの厚みを逃げ得る
ように、多連リードフレーム１の外形よりも若干大きめ
の長方形で、その厚さと略等しい寸法の一定深さに没設
されている。

本実施例において、前記カル26のそれぞれは各ランナ
27に向かう通路30が、出口方向である各下型キャビティ
ー凹部23bの方向へ行くにしたがって細くなって行くよ
うに形成されている。そして、このカル26はその側面31
が後記するタブレット41の側面42に対して可及的に点接
触するように形成されている。すなわち、このカル26の
平面図における形状はその側壁面の４箇所の形状がそれ
ぞれ、略双曲線形状である凸曲面になるように形成され
ている。また、カル26の底面32は第２図に示されている
ように、緩やかな円錐台形状に形成されている。

このマルチポット方式のトランスファ成形装置20が使
用されるトランスファ成形方法には、成形材料としての
レジンから構成されているタブレット41が使用される。
第３図に示されているように、このタブレット41は粉末
状のレジン40を円柱形状に突き固められて形成されてお
り、前記トランスファ成形装置20のポット24の内径より
も若干小径の外径に形成され、ポット24に投入されて加
熱溶融されるように構成されている。

次に作用を説明する。

トランスファ成形時において、ワークである前記構成
に係る被樹脂封止物14としての多連リードフレーム１
は、下型22に没設されている逃げ凹所29内に、各単位リ
ードフレーム２におけるペレット12が各キャビティー23
内にそれぞれ収容されるように配されてセットされる。

続いて、上型21と下型22とが型締めされるとともに、
各ポット24にタブレット41がそれぞれ投入される。ポッ
ト24に投入されたタブレット41はプランジャ25によって
押し潰されて行く。また、ポット24に投入された後、上
型21および下型22に内蔵されているヒータ（図示せず）
によって加熱されるため、タブレット41は溶融されて液
状化する。そして、液状化したレジン43はポット24に対
向して没設されているカル26からプランジャ25の押し出
し力により、各ランナ27およびゲート28を通じて各キャ
ビティー23に送給されて、それぞれ充填されて行くこと
になる。

このとき、カル26の各ランナ27に向かう通路30のそれ
ぞれがキャビティー23の方向へ行くにしたがって細くな
っているため、タブレット41と、ポット24およびカル26
とのクリアランス33に存在する空気34は、第10図および
第11図に示されているように、タブレット41がプランジ
ャ25によって潰されるのにしたがって、液状化レジン43
が各ランナ27に達する以前にランナ27に全て押し出され
ることになる。その結果、タブレット41とポット24およ
びカル26とのクリアランス33に存在した空気34は、各キ
ャビティー23に圧送されて来る液状化レジン43に巻き込
まれることなく、各キャビティー23にそれぞれ開設され
ているベント（図示せず）や、ダム６の隙間等を通じ
て、キャビティー23の外部へ全て排気される。つまり、
キャビティー23によって成形される樹脂封止パッケージ
15にボイドが発生するのは防止される。

注入後、液状化レジン43が熱硬化されて樹脂封止パッ
ケージ15が成形されると、上型21および下型22は型開き
されるとともに、エジェクタ・ピン（図示せず）により
樹脂封止パッケージ15群が離型される。このようにし
て、第７図〜第９図に示されているように、樹脂封止パ
ッケージ15群を成形されたワークとしての多連リードフ
レーム１はトランスファ成形装置20から脱装される。

そして、このように樹脂成形された樹脂封止パッケー
ジ15の内部には、タブ８、ペレット12、リード９のイン
ナ部9aおよびワイヤ13が樹脂封止されることになる。

その後、リード切断成形工程において、多連リードフ
レーム１は、外枠３、セクション枠４およびダム６を切
り落とされるとともに、各リード９のアウタ部9bを第14
図に示されているように、下向きに屈曲成形される。

第14図はこのようにして製造されたDIP・IC16、およ
び、その実装状態を示すものである。第14図において、
DIP・IC16はリードのアウタ部9bをプリント配線基板17
のスルーホール18にそれぞれ挿入され、はんだフィレッ
ト19により電気的かつ機械的に接続されている。

ところで、第12図および第13図に示されているよう
に、カル26′がタブレット41の円形よりも若干大きめの
相似形状に形成されている従来例の場合、タブレット41
と、ポット24およびカル26′とのクリアランス33′に存
在する空気34が液状化したレジン43に巻き込まれるた
め、キャビティー23によって成形される樹脂封止パッケ
ージ15の内部にボイド35が形成されてしまう。

すなわち、ポット24に投入されたタブレット41がプラ
ンジャ25によって押し潰される時、液状化するレジン43
は不整形に押し潰されるため、クリアランス33′に存在
する空気34は、第12図に示されているように、カル26′
の内周面と液状化レジン43との間にボイド35となって取
り残されることになる。そして、この取り残されたボイ
ド35は、液状化レジン43がカル26′の出口から各ランナ
27へ押し出されて行く際、液状化レジン43に随伴してキ
ャビティー23内へ送り込まれてしまう。このボイド35は
液状化レジン43に包まれているため、キャビティー23か
ら排気されることなく、樹脂封止パッケージ15の内部へ
取り込まれた状態になる。

しかし、本実施例においては、カル26の各ランナ27に
向かう通路30がそれぞれがキャビティー23の方向へ行く
にしたがって細くなっているため、キャビティー23によ
って成形される樹脂封止パッケージ15の内部にボイド35
が形成されてしまうことはない。

すなわち、タブレット41と、ポット24およびカル26と
のクリアランス33に存在する空気34は、第10図に示され
ているように、タブレット41がプランジャ25によって潰
されるのに伴って、液状化したレジン43が各ランナ27に
達する以前に、先細りとなった各通路30の出口からラン
ナ27に全て押し出されることになる。その結果、タブレ
ット41とポット24およびカル26とのクリアランス33に存
在した空気34は、各キャビティー23に圧送されて来る液
状化レジンに巻き込まれることなく、第11図に示されて
いるように、各キャビティー23にそれぞれ開設されてい
るベント（図示せず）や、ダム６の隙間等を通じて、キ
ャビティー23の外部へ全て排気される。つまり、キャビ
ティー23によって成形される樹脂封止パッケージ15にボ
イドが発生するのは防止される。

前記実施例によれば次の効果が得られる。

（１） カルの各ランナに向かう通路をキャビティーの
方向へ行くにしたがって細くなるように形成することに
より、タブレットとポットおよびカルとのクリアランス
に存在する空気を、タブレットがプランジャによって潰
されるのに伴って、液状化レジンが各ランナに達する以
前に、各通路の出口からランナに全て押し出させること
ができるため、タブレットとポットおよびカルとのクリ
アランスに存在した空気を各キャビティーに圧送されて
来る液状化レジンに巻き込まさせることなく、各キャビ
ティーにそれぞれ開設されているベント（図示せず）や
ダムの隙間等を通じて、キャビティーの外部へ全て排気
させることができ、その結果、キャビティーによって成
形される樹脂封止パッケージにボイドが発生するのを防
止することができる。

（２） ボイドの発生を防止することにより、製造歩留
り、並びに製品の品質および信頼性を高めることができ
る。

（３） 簡単な構造によってボイドの発生を防止するこ
とができるため、コストの増加を抑制することができ
る。

〔実施例２〕 第15図は本発明の実施例２である成形装置の主要部を
示す拡大部分平面断面図、第16図はその作用を説明する
ための説明図、である。

本実施例２が前記実施例１と異なる点は、下型22Aに
形成された各カル26Aにランナ27Aが一対宛接続されてお
り、これらカル26Aにおけるキャビティー23と平行な一
対の側面31Aがポット24に外接する直線を含む平面にそ
れぞれ形成されているとともに、その側面31Aの両端部
に位置する通路30Aがランナ27Aの方向へ向かって次第に
細くなるように形成されている点、にある。

本実施例２においても、通常30Aが先細りに形成され
ているため、前記実施例１と同様に、クリアランス33に
存在する空気34は、プランジャによって押し出される液
状化レジン43がランナ27Aの入口に達する以前に、その
液状化レジン43によって通路30Aからランナ27Aに全て押
し出されることになる。したがって、クリアランス33に
存在した空気34がランナ27Aおよびキャビティー23内に
おいて液状化レジン43内に包み込まれたり、巻き込まれ
たりすることはなく、キャビティー23によって成形され
る樹脂封止パッケージ15内にクリアランス33の空気34を
原因とするボイドが発生するのは未然に防止されること
になる。

〔実施例３〕 第17図は本発明の実施例３である成形装置の主要部を
示す拡大部分正面断面図、第18図はその作用を説明する
ための拡大部分正面断面図、である。

本実施例３が前記実施例１と異なる点は、カル26Bの
底面32Bがランナ27Bに向かう通路30Bにおいて、キャビ
ティー23方向へ行くにしたがって細くなって行くように
傾斜されている点、にある。

本実施例３においては、カル26Bの底面32Bにおける通
路30Bが先細りになるように傾斜されているため、タブ
レット41とポット24およびカル26Bとのクリアランス33
に存在する空気34は、タブレット41がプランジャ25によ
って押し潰されるのに伴って、液状化したレジン43が各
ランナ27Bに達する以前に、先細りになった通路30Bの出
口からランナ27Bに全て押し出されることになる。した
がって、クリアランス33の空気34がランナ27Bおよびキ
ャビティー23内において、包み込まれたり、巻き込まれ
たりすることはなく、クリアランス33の空気34を原因と
するボイドの発生は未然に防止されることになる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

例えば、実施例１および２のそれぞれの構成と、実施
例３との構成は併用することができる。

ポットを上型に、カルを下型にそれぞれ配設するよう
に構成するに限らず、ポットを下型に、カルを上型にそ
れぞれ配設するように構成してもよい。

また、上下型、ポット、プランジャ、ランナ、ゲー
ト、キャビティー、その他の構成要素についての具体的
形状や構造は、前記構成に限らず、成形条件等々に応じ
て適宜選定することが望ましい。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発
明をその背景となった利用分野であるマルチポット方式
の成形装置に適用した場合について説明したが、それに
限定されるものではなく、通常のトランスファ成形装置
等のような成形装置全般に適用することができる。ま
た、DIP・ICの樹脂封止パッケージの成形について使用
される成形装置に限らず、その他の電子部品の樹脂封止
パッケージについて使用される成形装置等のような成形
装置全般に適用することができる。

特に、本発明は、カルに複数のランナが接続されてい
るトランスファ成形装置に適用して優れた効果が得られ
る。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、次の通りであ
る。

カルの各ランナに向かう通路をキャビティーの方向へ
行くにしたがって細くなるように形成することにより、
タブレットとポットおよびカルとのクリアランスに存在
する空気を、タブレットがプランジャによって潰される
のに伴って、液状化レジンが各ランナに達する以前に、
各通路の出口からランナに全て押し出させることができ
るため、タブレットとポットおよびカルとのクリアラン
スに存在した空気を各キャビティーに圧送されて来る液
状化レジンに巻き込まされることなく、各キャビティー
にそれぞれ開設されているベント（図示せず）やダムの
隙間等を通じて、キャビティーの外部へ全て排気させる
ことができ、その結果、キャビティーによって成形され
る樹脂封止パッケージにボイドが発生するのを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である成形装置の主要部を示
す拡大部分平面断面図、 第２図は第１図のII−II線に沿う拡大部分正面断面図、 第３図はタブレットを示す斜視図、 第４図は被樹脂封止物を示す平面図、 第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、 第６図はその成形装置を示す一部省略正面断面図、 第７図は樹脂封止後を示す一部省略正面断面図、 第８図はその一部省略側面断面図、 第９図はその一部省略一部切断拡大平面図、 第10図、第11図、第12図および第13図はその作用を説明
するための各説明図、 第14図は完成製品の実装状態を示す斜視図、である。 第15図は本発明の実施例２である成形装置の主要部を示
す拡大部分平面断面図、 第16図はその作用を説明するための説明図、である。 第17図は本発明の実施例３である成形装置の主要部を示
す拡大部分正面断面図、 第18図はその作用を説明するための拡大部分正面断面
図、である。 １……多連リードフレーム、２……単位リードフレー
ム、３……外枠、４……セクション枠、５……ダム部
材、６……ダム、７……タブ吊りリード、８……タブ、
９……リード、9a……インナ部、9b……アウタ部、11…
…ボンディング層、12……ペレット、13……ワイヤ、14
……被樹脂封止物（ワーク）、15……樹脂封止パッケー
ジ、16……DIP・IC、17……プリント配線基板、18……
スルーホール、19……はんだフィレット、20……トラン
スファ成形装置、21……上型、22……下型、23……キャ
ビティー、24……ポット、25……プランジャ、26、26
A、26B……カル、27、27A、27B……ランナ、28……ゲー
ト、29……リードフレーム逃げ凹所、30、30A、30B……
カルの通路、31……カルの側面、32、32B……カルの底
面、33……クリアランス、34……空気、35……ボイド、
40……粉末状レジン（成形材料）、41……タブレット、
42……タブレットの側面、43……液状化レジン（成形材
料）。

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポットに入れた成形材料を加熱溶融してカ
   ルからランナに送り出し、前記溶融した成形材料を前記
   ランナからキャビティーに注入して、前記キャビティー
   内の被封止物を成形材料で封止する成形方法において、 前記カルとランナとの接続部分の通路が平面形状におい
   てランナに近づくほど狭くなるように構成された前記通
   路を用いて前記カルからランナへ溶融した成形材料を送
   り出すことを特徴とする成形方法。
2. 【請求項２】成形材料が投入されるポットと、このポッ
   トに嵌入されて前記成形材料を圧送するプランジャと、
   前記ポットに対向して配置されるカルと、前記カルに接
   続されるランナと、前記ランナに接続されるキャビティ
   ーとを備えている成形装置において、 前記カルの前記ランナとの接続部の平面形状が前記ラン
   ナに向かって細くなるように構成されていることを特徴
   とする成形装置。
3. 【請求項３】前記カルは、その側面が前記タブレットの
   側面に対して可及的に点接触するように形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２記載の成形装置。
4. 【請求項４】前記カルは、その側面が周方向において凸
   曲面または直線面に形成されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の成形装置。
5. 【請求項５】前記カルは、その底面が前記ランナに向か
   う通路において、キャビティー方向へ行くしたがって細
   くなって行くように傾斜されていることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の成形装置。
6. 【請求項６】前記ポットが複数個設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第２項または第３項または第
   ４項または第５項記載の成形装置。