JP3077632B2 - 樹脂封止金型とその金型によるマトリクス型リードフレームの樹脂封止方法 - 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熱硬化
性樹脂を用いた封止方法に関し、特に、多段、多列のマ
トリクスリードフレームの封止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のマトリクス型リードフレ
ームの熱硬化性樹脂封入方法は、ボンディングが終了し
たリードフレームを、図８（Ａ）の平面略図に示すよう
に、直列に配置された第１キャビティ２５と第２キャビ
ティ２６の中に保持して、ポット１からの溶融樹脂によ
って封止を行なうスルーゲート式と、図８（Ｂ）の平面
略図に示すように、金型の中でランナ３が枝分かれし
て、併列に設けられた第１キャビティ２５と第２キャビ
ティ２６の中にリードフレームを保持して封止を行なう
ランナ式とがある。スルーゲート式及びランナ式の何れ
の場合でも、図８（Ｃ）の側面略図に示すように、一般
に金型は上下とも均一の温度、例えば約１７０℃（又は
１８０℃）に加熱されて、溶融樹脂を注入中低粘度に保
つようになっている。

【０００３】また、従来の技術として、金型の封入性を
向上させる公知例として以下のようなものがある。すな
わち第１の公知例は、封止樹脂層の厚みをダイパッドの
裏面側で肉薄に形成する樹脂封止形半導体装置におい
て、ダイパッドの裏面側に配した金型の表面温度を、ダ
イパッドの表面側に配した金型の表面温度より５℃〜１
０℃高く設定することによって、封入性を向上させる技
術がある（特開平５−３２６５９９号公報参照）。

【０００４】第２の公知例としては、樹脂成形用金型を
ブロックに分割し、ポット及びメインランナ部とキャビ
ティ部との間に予熱温度差を設けて、ポット及びメイン
ランナ部を高温に、キャビティ部を低温に設定し、両者
の温度差を１５℃以上に制御して、パッケージのボイド
発生を少なくする封入技術がある（特開昭６２−３９２
１５号公報参照）。

【０００５】第３の公知例としては、封入金型のランナ
の加熱温度をポットの加熱温度より低い温度に制御する
とともに、金型の加熱温度をランナの加熱温度より高い
温度に制御することによって、樹脂の低粘度状態を長時
間保持するようにし、金型への注入を時間を掛けてスム
ースに行なえるようにして、成型性のよい半導体装置が
得られるという技術がある（特開平３−２８０４４０号
公報参照）。

【０００６】第４の公知例としては、樹脂封止用設備に
おいて、注入樹脂の流路方向に沿って金型内を温度設定
の異なる複数の区分領域に区分けし、その各区分領域毎
に独立に温度制御可能とした制御機器を有するトランス
ファーモールド設備がある（実開平１−１２５５４０号
公報参照）。図９はその第４の公知例の部分平面略図で
ある。２１はポット部、２２はランナ部、２３はキャビ
ティ部である。点線は区分領域２４を示し、区分領域毎
に独立に制御可能な制御機器が設けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術の
うち、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すものは、第２のキャビ
ティに樹脂の充填を行なうのに要する時間は、第１のキ
ャビティの充填に要する時間よりも長く掛かるために、
第２のキャビティに注入される樹脂は、第１のキャビテ
ィに注入される樹脂よりも、注入されるまでにより多く
の熱を金型から受けるために硬化の進み方が早く、した
がって第２のキャビティにおいてはリードフレームにマ
ウントされた半導体チップのボンディングワイヤの変形
が大きくなってワイヤショートの原因となり、さらにま
たボイドや充填不良が発生し易いという欠点がある。

【０００８】さらにまた、上述した従来の技術による四
つの公知例において、ポットとランナとの間には温度差
をもたせているが、キャビティ間においては温度差を設
けてはいない。したがって、マトリクス型リードフレー
ムを樹脂封止する場合においては、上流キャビティと下
流キャビティとの間には、流路差による充填までの時間
差があるため、充填差が生じるという欠点がある。

【０００９】さらにまた、デュアルインライン型パッケ
ージをスルーゲート方式で樹脂封止する場合は、スルー
ゲート部分のキャビティとキャビティの間がパッケージ
に合わせてせまくなっているために、上流キャビティ側
と下流キャビティ側に充填差が生じやすいという欠点が
ある。

【００１０】本発明の目的は、特にマトリクス型リード
フレームの樹脂封止方法において、上流側キャビティと
下流側キャビティの充填差をなくして封入性を向上さ
せ、生産性の高い樹脂封止方法およびその装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂封止金型
は、マトリクス型リードフレームの樹脂封止を行なう金
型であって、ランナにより直列に接続された少なくとも
２個のキャビティと、キャビティの１個とランナによっ
て接続し、かつ溶融樹脂を送出するためのプランジャを
具備したポットと、２個のキャビティのうちのポットに
近い上流側のキャビティと、ポットから遠い下流側キャ
ビティとの間の温度勾配が、所定の温度差になるように
加熱する、加熱装置とを有している。

【００１２】上述の加熱装置による温度勾配は、上流側
キャビティを低温に、下流側キャビティを高温になるよ
うに加熱することが好適であり、さらに温度勾配が約１
５℃とすることが好ましい。

【００１３】本発明による第２の樹脂封止金型は、マト
リクス型リードフレームの樹脂封止を行なう金型であっ
て、直列に配列された少なくとも２個のキャビティを一
体に形成した一体型キャビティと、一体型キャビティに
ランナを経由して溶融樹脂を送出するためのプランジャ
を具備したポットと、一体型キャビティの前記ポットに
近い上流側と、ポットから遠い下流側との間の温度勾配
が、所定の温度差になるように加熱する加熱装置と、一
体型キャビティに注入された樹脂を、固化前に少なくと
も２個のキャビティの形に分割するためのシャッタとを
有している。

【００１４】本発明の樹脂封止金型を使用する樹脂封止
方法は、マトリクス型リードフレームを封止する方法で
あって、樹脂封止を行なうための半導体チップがマウン
トされたリードフレームを、ランナによって直列に配置
された少なくとも２個のキャビティの中に保持し、直列
に配置されたキャビティのうち、ポットに近い上流側の
キャビティの金型温度と、ポットから遠い下流側のキャ
ビティの金型温度との間に、所定の温度差の温度勾配を
設けて封止を行なう樹脂封止方法である。

【００１５】上述の温度勾配は、上流側キャビティを低
温に、前記下流側キャビティを高温になるように加熱す
ることが好適であって、両キャビティ間の温度勾配を約
１５℃することが好ましい。

【００１６】本発明による第２の樹脂封止金型の使用方
法は、直列に配列された少なくとも２個のキャビティ
を、一体に形成した一体型キャビティの中に、半導体チ
ップがマウントされたデュアルインライン型リードフレ
ームを保持し、一体型キャビティのポットに近い上流側
と、ポットから遠い下流側との間の温度勾配が、所定の
温度差となるように一体型キャビティを加熱し、一体型
キャビティに注入された樹脂を、金型に設けられたシャ
ッタによって固化前に少なくとも２個のキャビティの形
に分割する樹脂封止方法である。

【００１７】上述のように、マトリクスリードフレーム
の樹脂封入の際に、上流側キャビティと下流側キャビテ
ィとの間に温度差を設けることにより、上流側と下流側
のキャビティの充填差を少なくする作用がある。また、
デュアルインラインパッケージの樹脂封止をする場合
に、上流側パッケージと下流側パッケージの間のランナ
を廃止して一体型となし、両パッケージを同時に封入す
ることにより、充填差をなくし、封入性を向上させる効
果がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は、本発明の２段封
入型のマトリクスリードフレームの樹脂封止に使用する
ための金型の側面の部分断面略図である。

【００１９】図１において、上型Ａと下型Ｂとに分割可
能の金型の上下の合せ目に、上流側キャビティ４と下流
側キャビティ５とが、ランナ３ｂを介して直列に設けら
れている。ポット１は金型内に設けられ、装入された封
止用樹脂を加熱溶融させる装置で、プランジャ２を備え
ており、プランジャ２は、溶融した樹脂をキャビティに
送出しそれを加圧する装置である。ランナ３ａは、プラ
ンジャ２によって押出された流動状態の樹脂をキャビテ
ィに送出するための主要通路であって、上流側キャビテ
ィ４に通じている。

【００２０】金型内には、上流側キャビティ４と下流側
キャビティ５とを加熱するための不図示の加熱装置が設
けられ、キャビティとランナの表面をそれぞれ所定の温
度に加熱するようになっている。

【００２１】キャビティ４、５内には、マトリクスリー
ドフレームが上下の金型Ａ、Ｂに保持されている。リー
ドフレームには、キャビティ４及び５によって樹脂封止
される位置に、それぞれ半導体チップがマウントされて
いるが図示していない。

【００２２】次に本発明の図１に示した樹脂封止金型を
使用して、２段封入型のマトリクスリードフレームの樹
脂封止を行う場合の動作を説明する。図１において、上
流側キャビティ４と下流側キャビティ５との金型温度
に、約１５℃の温度勾配を設けるように金型加熱装置に
よって温度の調節を行なう。この場合、図示したよう
に、上流側キャビティ４の溶融樹脂入口側（ランナ３ａ
側）の温度を、ランナ３ａを含み約１６０℃に、下流側
キャビティ５のランナから遠い終端側の温度を約１７５
℃となるように金型を加熱する。したがって、入口側と
終端側の間に約１５℃の温度勾配が保持される。

【００２３】ポット１内で溶融された樹脂は、プランジ
ャ２によって押し出され、図２（Ａ）に示すように、ラ
ンナ３ａを通って樹脂流れ１３となり、上流側キャビテ
ィ４の中へ流入する。樹脂は硬化特性に従って、約１６
０℃に加熱されたキャビティ４の中において表面側から
硬化が始まるが、キャビティ４の中央部の樹脂は依然と
して低粘度を保っており、その中を通って樹脂が流動し
て、図２（Ｂ）に示すように、約１７５℃に加熱された
下流側キャビティ５の中に充填される。このように約１
５℃の温度差を設けたキャビティ４とキャビティ５に樹
脂を流動させて充填することにより、キャビティ５への
溶融樹脂が低粘度を保つことができ、樹脂の硬化特性に
従って両キャビティ間に均等に充填差がないように封入
される。

【００２４】次に、本発明による樹脂封止用金型を使用
して、３段封入型のマトリクスリードフレームの樹脂封
入を行う場合について説明する。図３は、３段封入型マ
トリクスリードフレームを封入するための金型の側面の
部分断面略図である。

【００２５】図３において、上型Ａ１と下型Ｂ１とに分
割可能の金型の合せ目に、上流側キャビティ６、中流の
キャビティ７、下流側キャビティ８が、ランナ３ｂ、３
ｃによって連絡されて直列に設けられ、さらに図１にお
いて説明した２段封入型装置と同様に、ポット１に連絡
するランナ３ａが設けられている。リードフレームに
は、キャビティ６、７、８によってそれぞれ樹脂封止さ
れる位置に、不図示の半導体チップがマウントされてい
る。

【００２６】金型の加熱温度は、上述の２段封入型の場
合と同様に、上流側キャビティ６側を約１６０℃とし、
下流側キャビティ８に向かって温度勾配を設けて、下流
側キャビティ８の終端部を約１７５℃とする。このよう
に直列の三つのキャビティ及びランナ間に温度勾配を設
けることにより、各キャビティ間に充填差がないように
樹脂を封入できる。

【００２７】図４は、本発明による４段封入型のマトリ
クスリードフレームに樹脂を封入するための金型側面の
部分断面略図である。

【００２８】図４において、上型Ａ２と下型Ｂ２とに分
割可能な金型の合せ目に、上流側に上流側第１のキャビ
ティ１４、上流側第２のキャビティ１５が設けられ、下
流側に下流側第１のキャビティ１６、下流側第２のキャ
ビティ１７が設けられている。これらのキャビティは、
直列に配設され、各キャビティはランナ３ｂ、３ｃ、３
ｄ、３ｅにより直列に接続され、さらに図１、３におい
て説明したのと同様に、ポット１との間にランナ３ａが
設けられる。リードフレームには、各キャビティ１４、
１５、１６、１７によってそれぞれ樹脂封止される位置
に、不図示の半導体チップがマウントされている。

【００２９】金型の加熱温度は、上述の３段封入型の場
合と同様に、上流側の第１キャビティ１４の側を約１６
０℃とし、下流側の第２キャビティ１７を約１７５℃に
設定し、両者の間にあるキャビティ及びランナを上述の
二つの温度の勾配に沿って加熱して保持する。このよう
に４個のキャビティ及びランナ間に上述の温度勾配を設
けることにより、各キャビティ間に充填差がないように
樹脂が封入できる。

【００３０】次に、本発明の請求項４に示した第２の樹
脂封止金型により、デュアルインライン型マトリクスリ
ードフレームを封止する方法について説明する。図５
は、第２の樹脂封止金型を用いた封止方法の一実施の形
態を示す、金型側面の部分断面略図である。

【００３１】図５（Ａ）において、上型Ａ３と下型Ｂ３
とに分割可能の金型の合せ目に、図１において説明した
上流側キャビティと下流側キャビティとを、一体にした
キャビティ９が設けられている。上下の金型Ａ３、Ｂ３
には、金型の合せ面およびキャビティの直列の中心線に
対して直角に、上下に摺動することのできるシャッタ１
２ａと１２ｂが設けられており、シャッタ１２ａと１２
ｂの各一つの端面は、金型の合せ面上の対向する位置に
おいてお互いに当接することができる。

【００３２】キャビティ９には、図１において説明した
ものと同一の２段封入型のマトリクスリードフレームが
保持される。キャビティ９に保持されたデュアルインラ
イン型マトリクスリードフレームには、上流側と下流側
に直列にそれぞれ半導体チップがマウントされている。

【００３３】キャビティ９の上流側の加熱温度は、ラン
ナ３ａを含んで約１６０℃とし、下流側は約１７５℃と
する。このように形成されたキャビティ９の中へ、シャ
ッタ１２ａ、１２ｂを開いた状態で、図６に示すよう
に、ランナ３ａから溶融樹脂２０を導入し、樹脂が硬化
しないうちにシャッタ１２ａ、１２ｂを閉じることによ
り、図５（Ｂ）に示すように、キャビティ９の中の樹脂
は上流側キャビティ１０と下流側キャビティ１１とに分
断されて、１個のキャビティ９から２個のパッケージが
得られることになる。

【００３４】このように１個のキャビティの中に温度勾
配を持たせ、かつ２個分のパッケージの樹脂を注入でき
るようにキャビティを設ければ、２個のキャビティの間
を結ぶランナを拡大したのと同様の効果があり、かつ金
型から受ける単位体積当りの熱量も小となり、樹脂を低
粘度に保って注入できるため、ワイヤの変形、ボイド、
充填不良を防止する上で効果がある。

【００３５】図７は、３段型マトリクスリードフレーム
を一体型キャビティ１８の中に保持して、樹脂を注入後
樹脂が硬化しないうちに２組のシャッタ１９ａ、１９ｂ
によってキャビティ１８の樹脂を３分割し、上流・中流
・下流の３個のパッケージを得る方法を示す断面の略図
である。

【００３６】図７に示す方法においても、一体型キャビ
ティ１８の上流側加熱温度は約１６０℃、下流側の加熱
温度を約１７５℃とし、その間の温度勾配を保つことに
より、図５に示す２段型の場合と同様の効果が得られ
る。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、金型内に
直列に配置した複数のキャビティの上流側を低温とし、
下流側を高温として上流側と下流側のキャビティの間に
約１５℃の温度勾配を設けたため、上流側キャビティと
下流側キャビティの間の樹脂の充填差がなくなり、ま
た、直列に配置し、かつ約１５℃の温度勾配を与えた上
流側キャビティと下流側キャビティとの間におけるラン
ナを廃して両キャビティを一体型とし、さらに一体型キ
ャビティを上流側と下流側とに分割するためのシャッタ
を設けたため、デュアルインライン型マトリクスリード
フレームを封止した樹脂を、硬化途中でシャッタで分割
して２個のパッケージすることにより、充填差の無いパ
ッケージが得られる。

【００３８】このように本発明による金型を使用するこ
とによって、パッケージのワイヤの変形、ボイド及び充
填不良を防止することが可能となるため、封入性を向上
させ、かつ生産性を高めるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の樹脂封止金型の側面の部分断面略図で
ある。

【図２】図１の動作を説明する部分断面略図である。

【図３】本発明の別の樹脂封止金型の側面の部分断面略
図である。

【図４】図３と同様の図である。

【図５】本発明の第２の樹脂封止金型の側面の部分断面
図である。

【図６】図５と同様の図である。

【図７】図６と同様の図である。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）は従来の技術による金型の部分
平面略図、（Ｃ）は（Ａ）の側面の部分断面略図であ
る。

【図９】従来の技術による別の金型の部分平面略図であ
る。

【符号の説明１】 １ ポット ２ プランジャ ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ ランナ ４、５、６、７、８、９、１０、１１、１４、１５、１
６、１７、１８ キャビティ １２ａ、１２ｂ、１９ａ、１９ｂ シャッタ １３ 樹脂の流れ ２０ 溶融樹脂 ２１ ポット部 ２２ ランナー部 ２３ キャビティ部 ２４ 区分領域 ２５ 第１キャビティ ２５ 第２キャビティ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 H01L 21/56

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マトリクス型リードフレームの樹脂封止
   を行なう金型であって、 ランナにより直列に接続された少なくとも２個のキャビ
   ティと、 該キャビティの１個とランナによって接続し、かつ溶融
   樹脂を送出するためのプランジャを具備したポットと、 前記２個のキャビティのうちの前記ポットに近い上流側
   のキャビティと、前記ポットから遠い下流側キャビティ
   との間の温度勾配が、前記上流側キャビティを低温に、
   下流側キャビティを高温になるように加熱する加熱装置
   とを有する樹脂封止金型。
2. 【請求項２】 前記温度勾配が約１５℃である請求項２
   に記載の樹脂封止金型。
3. 【請求項３】 マトリクス型リードフレームの樹脂封止
   を行なう金型であって、 直列に配列された少なくとも２個のキャビティを一体に
   形成した一体型キャビティと、 該一体型キャビティに対してランナを経由して溶融樹脂
   を送出するためのプランジャを具備したポットと、 前記一体型キャビティの前記ポットに近い上流側と、ポ
   ットから遠い下流側との間の温度勾配が、所定の温度差
   になるように加熱する加熱装置と、 前記一体型キャビティに注入された樹脂を、固化前に前
   記少なくとも２個のキャビティの形に分割するためのシ
   ャッタとを有する樹脂封止金型。
4. 【請求項４】 マトリクス型リードフレームの樹脂封止
   方法であって、樹脂封止を行なうための半導体チップが
   マウントされたリードフレームを、ランナによって直列
   に配置された少なくとも２個のキャビティの中に保持
   し、 前記直列に配置されたキャビティのうち、ポットに近い
   上流側のキャビティの金型温度と、ポットから遠い下流
   側のキャビティの金型温度との間に所定の温度差の温度
   勾配を設けて封止を行なう樹脂封止方法。
5. 【請求項５】 前記温度勾配を、前記上流側キャビティ
   を低温に、前記下流側キャビティを高温になるように加
   熱する、請求項４に記載の樹脂封止方法。
6. 【請求項６】 前記温度勾配が約１５℃である、請求項
   ５に記載の樹脂封止方法。
7. 【請求項７】 前記直列に配列された少なくとも２個の
   キャビティを、一体に形成した一体型キャビティの中
   に、前記半導体チップがマウントされたデュアルインラ
   イン型リードフレームを保持し、 前記一体型キャビティの前記ポットに近い上流側のキャ
   ビティと、前記ポットから遠い下流側キャビティとの間
   の温度勾配が所定の温度差となるように、前記一体型キ
   ャビティを加熱し、 前記一体型キャビティに注入され
   た樹脂を、金型に設けられたシャッタによって固化前に
   前記少なくとも２個のキャビティの形に分割する、請求
   項４ないし６に記載の樹脂封止方法。