JP3116925B2

JP3116925B2 - 半導体装置の樹脂封止装置及びその樹脂封止方法

Info

Publication number: JP3116925B2
Application number: JP33888398A
Authority: JP
Inventors: 健次西川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1998-11-30
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2018-11-30
Also published as: JP2000164614A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の樹脂
封止装置及び樹脂封止方法に係り、特に詳しくは、樹脂
の溶融状態が均一となり、突出ピンによって逃げ部に生
じる廃棄樹脂が必要ない半導体装置の樹脂封止装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体装置の樹脂封止装置の樹脂
封止工程において発生するボイドやワイヤー流れの要因
として、樹脂の溶融具合の不均一がある。その防止対策
として樹脂タブレットの外部からの加熱だけでなく樹脂
タブレットの内部からも加熱することにより樹脂の溶融
を促進させ、サイクルタイム短縮による生産性向上が可
能となる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述のよ
うな従来の半導体装置の樹脂封止装置では、それぞれ問
題点を有している。即ち、第１の問題点は、樹脂タブレ
ットを内部から加熱する手段として考えられている従来
の方法では、コスト増や装置の連続生産性が低下すると
云う欠点が存在した。また、従来のタブレットや従来の
設備・金型へそのまま適用するのは、困難であった。

【０００４】第２の問題点は、樹脂タブレットを内部か
ら加熱する為の突出部分に対応して金型に凹部を形成す
る必要が生じ、この部分にも樹脂が充填されるため余分
な樹脂が消費される欠点があった。その理由は、樹脂タ
ブレットを内部から加熱する為の突出部分に対応して金
型に凹部を設ける事が必要となるためである。

【０００５】また、特開平４−３２６５３０号公報に開
示された半導体装置の樹脂封止装置では、樹脂タブレッ
トの芯部を中空にし、ここに加熱用ヒーターピンを挿入
して加熱する事によりタブレットの加熱面積を増加して
急速かつ均一に加熱するものである。したがって、ここ
に開示された発明は、本発明のようにプランジャーの先
端に上下動可能な突起を設け、金型内にその突起に対す
る逃げ凹部を不要とし、無駄な樹脂の消費を防止すると
云う思想がない。また、固定突起式では、樹脂クズが付
着してしまうと云う欠点が存在した。更に、特開平６−
７９７５０号公報に開示された成形方法も、タブレット
に中空部を設け、この中空部にプランジャに設けた突起
部を嵌合して、内外から加熱してタブレットの溶融時間
の短縮を図るものである。しかし、ここに開示された方
法では、前記した発明と同様に金型内にその突起に対す
る逃げ凹部を必要とし、無駄な樹脂の消費を防止できな
いと云う欠点が存在した。

【０００６】また、特開平１−１７１２３３号公報に開
示された半導体素子用樹脂封止装置は、プランジャピン
の先端に弾性体によって付勢された補助プランジャを有
したものであり、この補助プランジャの存在によって、
ポットに投入される成形材料の量的バラツキを調整して
いる。したがって、本願発明のように固形タブレットを
使用するものではない。また、補助プランジャが上下動
しても、金型内にその突起に対する逃げ凹部を不要と
し、無駄な樹脂の消費を防止すると云う思想がない。

【０００７】本発明の目的としては、上記した従来技術
の欠点を改良し、ポット内の樹脂を外側と中心部の両方
から加熱しながら樹脂を注入することにより、樹脂の溶
融状態がより均一となり樹脂流動性の安定化、しいては
ボイド、クラック及びボンディングワイヤー（主に金
線）流れの発生の低減といった成形品質向上及び溶融時
間短縮による生産性向上を目的として提案されている突
起付きプランジャーの効果をそのままに、より汎用性・
実現性を持たせた半導体装置の樹脂封止方法及び樹脂封
止装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成する為、以下に示す様な基本的な技術構成を採用す
るものである。即ち、本発明に係る第１の態様として
は、半導体素子を樹脂で封止するためのキャビティを有
した金型と、この金型の一部に設けられた合成樹脂タブ
レットを溶融するためのポットと、該ポット内に摺動可
能に配設されたプランジャーと、該プランジャーの内部
に設けられ、当該合成樹脂タブレットが接触する一方の
端部からその先端部が突出及び後退可能となる様に配備
された突出ピンとを有し、且つ当該突出ピンは、その先
端部が、当該プランジャーの当該端部から突出する方向
にバネ付勢されている半導体装置の樹脂封止装置であ
る。

【０００９】また、第２の態様としては、半導体素子を
樹脂で封止するためのキャビティを有した一対の金型
と、当該一方の金型の一部に設けられた合成樹脂タブレ
ットを溶融するためのポットと、該ポット内に摺動可能
に配設されたプランジャーと、該プランジャーの内部に
設けられ、当該合成樹脂タブレットが接触する一方の端
部からその先端部が突出及び後退可能となる様に配備さ
れた突出ピンとを有し、且つ当該突出ピンは、その先端
部が、当該プランジャーの当該端部から突出する方向に
バネ付勢されている半導体装置の樹脂封止装置に於て、
当該ポット内に合成樹脂タブレットを挿入して当該ポッ
ト内に配設された突出ピンと係合させる工程と、挿入さ
れた合成樹脂タブレットを溶融し流動性を有する溶融樹
脂にする溶融工程と、溶融樹脂をポット内に摺動可能に
配設されたプランジャーで押し出し、金型に形成された
キャビティに載置された半導体素子の周囲を樹脂で充填
する充填工程と、当該金型内に注入された樹脂を硬化さ
せる硬化工程と、樹脂の硬化後に半導体装置を金型から
取り外す工程とを有し、且つ当該充填工程において、当
該プランジャーの上昇に伴って突出ピンが当該対向する
他方の金型に当接した後は、当該突出ピンは、相対的に
プランジャー内に後退する半導体装置の樹脂封止方法で
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の樹脂封止方
法は、上記した従来技術に於ける問題点を解決する為、
ポット内に配設された突出ピンに樹脂タブレットを挿入
する工程と、挿入された樹脂タブレットを溶融し流動性
を有する溶融樹脂にする溶融工程と、溶融樹脂をポット
内に摺動可能に配設されたプランジャーで押し出し、金
型に形成されたキャビティに載置された半導体素子の周
囲を樹脂で充填する充填工程と、前記金型内に注入され
た樹脂を硬化させる硬化工程と、樹脂の硬化後に半導体
装置を金型から取り外す工程とを有し、前記充填工程に
おいてプランジャーの上昇に伴って突出ピンがプランジ
ャー内に後退するので、樹脂タブレットの溶融を均一化
すると共に、余分な樹脂の消費を抑える事が出来る。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明に係る半導体装置の樹脂封止
装置の具体的構成を図面を用いながら説明する。図１
は、本発明の半導体装置の樹脂封止装置の一実施例によ
る樹脂充填前の状態を示す要部断面図である。本実施例
において樹脂成形装置は上金型１０と下金型１１によっ
て形成されるキャビティ部１２と、下金型１１内に設け
られ中空円柱状の樹脂タブレット１３を格納・溶融する
ポット１４と、溶融した樹脂をキャビティ１２に案内す
るカル部１５、ランナー・ゲート１６と、ポット１４内
を自在に摺動し、溶融樹脂を押し出すプランジャー１７
等から構成されている。

【００１２】ここで、プランジャー１７はポット１４の
上縁と略同程度まで上昇する事が出来る。また、プラン
ジャー１７の頭部に突出及び後退可能に突出ピン１８が
取り付けられている。突出ピン１８は、プランジャー先
端部からの最大突出長が樹脂タブレット１３とほぼ同一
長さを有しており、スプリング１９によって突出方向に
付勢されている。これによって、樹脂タブレット１３を
中心からまんべん無く溶融する事が出来る。

【００１３】突出ピン１８は、プランジャー１７の内部
に設けられ、プランジャー先端に形成された孔１７ａか
ら突出可能に装着されており、大径の基端部１８ｂは円
孔１７ｂ内にスライド可能にスプリング１９で付勢され
ている。円孔１７ｂは、突出ピン１８を収納できるだけ
の長さを有している。

【００１４】次に、以上のように構成された樹脂封止装
置を使用して、本発明の半導体装置の樹脂封止方法につ
いて説明する。まず、樹脂タブレットを挿入する工程に
おいて、ポット１４内に突出自在に配設された突出ピン
１８に樹脂タブレット１３を挿入する。ここで上金型１
０と下金型１１はヒーター（図示せず）により１７０〜
２００℃の設定値に加熱されており、プランジャー１７
及びの突起ピン１８はその伝熱によりほぼ同一温度まで
温度上昇した状態のもとで使用される。樹脂タブレット
１３は、中空状に形成されており、この中空部分を突出
ピン１８に挿入する。

【００１５】溶融工程は、挿入された樹脂タブレット１
３を外側と内側から溶融し流動性を有する溶融樹脂とす
る。ポット１４内の樹脂タブレット１３は装填されると
同時に外周面をポット内周面、下端面をプランジャー１
７の上面、中空部内周をプランジャー１７から延びた突
出ピン１８の外周面で加熱される。この際、樹脂タブレ
ット１３は、外側と内側から同時に加熱されるので、樹
脂の溶融状態がより均一となり樹脂の流動性が安定化す
る。

【００１６】充填工程では、溶融樹脂をポット１４内に
摺動可能に配設されたプランジャー１７で押し出し、金
型に形成されたキャビティ部１２に載置された半導体素
子２０の周囲を樹脂で充填する。つまり、溶融樹脂はプ
ランジャー１７の上昇にともなってランナー・ゲート部
１６を経由して各キャビティ内に充填される。この充填
工程においてプランジャー１７の上昇に伴って突出ピン
１８がカル部１５の天井に当接してプランジャー内に相
対的に後退する（図２参照）。したがって、上金型１０
は、突出ピン１８を避けるための凹部を必要としない。
また、半導体素子２０は、リードフレーム２１によって
保持されている。この充填工程において、樹脂の流動性
が均一且つ安定していると、ボイドやクラック及びボン
ディングワイヤーの流れと云う現象の発生を未然に防止
できる。

【００１７】硬化工程では、前記金型１０，１１内に注
入された溶融樹脂をそのまま放置して硬化させる。

【００１８】取り出工程では、樹脂の硬化後にプランジ
ャー１７が突起ピン１８を押し出しつつ下降し、上金型
１０と下金型１１を開き被成形品である半導体装置を金
型から取り外す。

【００１９】以上の様に、本発明の半導体装置の樹脂封
止方法によれば、ポット内の樹脂タブレットを外側と中
心部の両方から加熱し、溶融状態がより均一となる。ま
た、流動性の安定化により、ボイド、クラック及びボン
ディングワイヤー（主に金線）流れの発生が低減する。

【００２０】図３は、顆粒状の樹脂や直径の大きい樹脂
タブレットをより均一に溶融するため、複数の可動突起
を設けたプランジャーを示す要部断面図である。本実施
例において、プランジャー３０は、３本の突出ピン３
１，３２，３３を有している。突出ピン３１は、プラン
ジャー３０の中心に同軸状に形成された穴３１ａに挿入
されており、太径の基端部３１ｂは、やはり同軸状に形
成された穴３０ａに遊嵌されている。また、下端よりス
プリング３４によって付勢されている。したがって、突
出ピン３１は、突出方向に常時付勢されている。

【００２１】また、突出ピン３１両脇には、突出ピン３
２，３３が同様にスプリング３５，３６によって突出方
向に付勢されている。したがって、突出ピン３２，３３
は、突出ピン３１と同様に垂直方向からの抵抗を受ける
と、プランジャー３０内に後退する。

【００２２】以上のように構成した場合、顆粒状の樹脂
や内径の大きい樹脂タブレットを均一かつ迅速に溶融す
る事が出来る。本実施例では、中央の突出ピン３１を長
く両脇の突出ピン３２，３３をやや短く構成したので、
穴無しの樹脂タブレットを装着した場合に中央部を早く
溶解させる事ができる。また、突出ピン３１〜３３は、
同じ高さに構成してもよい。

【００２３】尚、本発明は以上の実施例に限ることなく
本発明の技術思想に基づいて種々の設計変更が可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】第１の効果は、まず従来の固定型突起の
ついたプランジャー方式（以後固定突起式と略す）で
必要であった突出ピンに対する金型内の逃げ凹部が必要
なくなるため、無駄な樹脂の消費が防止できると共に適
用金型の制限が少なくなる。これは金型内の突起に対す
る逃げ凹部に生じる廃棄樹脂部分が必要なくなるため、
突起付きであっても現在一般的に使用されている突起な
しのプランジャー方式とほぼ同等の樹脂使用効率（使用
樹脂あたりの製品部樹脂の比）が実現可能となる。ま
た、逃げ凹部の必要性によって生じていた金型の厚さや
金型強度不足等の制限が小さくなり、設計上の自由度を
広げることが可能となる。

【００２５】次に成形後のカル部樹脂と突出ピンの接触
面積を抑えることにより、カル部樹脂の変形や破損によ
る装置トラブルを低減できる。これは従来の固定突起式
では突出ピン表面積すべてが樹脂部との接触面積となる
ため突出ピンを引き抜く際、密着力が大きな抵抗となっ
ていたが、本発明では樹脂注入後の接触面積をプランジ
ャーからの突出部のみに抑えられるからである。

【００２６】第３に従来の固定突起方式では適用できな
かった円柱状樹脂タブレットを使用しても、ある程度樹
脂溶融状態の均一性が改善できる。これは、樹脂タブレ
ットをポットに装填当初、樹脂タブレットの硬度により
突出ピンはプランジャー内に押し込まれるが、樹脂タブ
レット底面の溶融に従い、突起ピンは徐々にせり上が
り、樹脂タブレット内に入り込むため、あたかも中空の
樹脂タブレットを使用して樹脂成形したように内部から
の加熱が可能となる。

【００２７】第４に突出ピンへの樹脂クズ付着量を低減
できることにより清掃性が向上する。これは樹脂充填時
に突出ピンがプランジャー内に押し込まれる際、突出部
表面に付着していた樹脂はプランジャー先端部と突出ピ
ンの界面でこすり落とされるため、プランジャー内に押
し込まれる突出部分には樹脂は付着せず、樹脂クズが付
着する事に起因するトラブルを防止できる。

【００２８】第５に突出ピンの変形ポテンシャルを抑え
られるという利点がある。例えば予期せぬ荷重が突出ピ
ンに作用した場合、スプリングの縮みによる逃げが垂直
方向に働く。また、水平方向に作用する力に対しても突
起ピンの突出量が減少するため、これに作用するモーメ
ントを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の半導体装置の樹脂封止方法に
用いられる樹脂成形装置の一実施例による樹脂充填前の
状態を示す要部断面図である。

【図２】図２は、本発明の樹脂成形装置による樹脂充填
操作が完了した状態を示す要部断面図である。

【図３】図３は、顆粒状の樹脂や直径の大きい樹脂タブ
レットをより均一に溶融するため、複数の可動突起を設
けたプランジャーを示す要部断面図である。

【符号の説明】

１０上金型１１下金型１２キャビティ部１３樹脂タブレット１４ポット１５カル部１６ランナー・ゲート１７プランジャー１７ａ孔１７ｂ円孔１８．．．突出ピン１８ｂ基端部１９スプリング２０半導体素子２１リードフレーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/56 B29C 45/02 B29C 45/14

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体素子を樹脂で封止するためのキャ
ビティを有した金型と、この金型の一部に設けられた合
成樹脂タブレットを溶融するためのポットと、該ポット
内に摺動可能に配設されたプランジャーと、該プランジ
ャーの内部に設けられ、当該合成樹脂タブレットが接触
する一方の端部からその先端部が突出及び後退可能とな
る様に配備された突出ピンとを有し、且つ当該突出ピン
は、その先端部が、当該プランジャーの当該端部から突
出する方向にバネ付勢されていることを特徴とする半導
体装置の樹脂封止装置。
【請求項２】当該突出ピンは、プランジャーの当該端
部に複数個配設されたことを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の樹脂封止装置。
【請求項３】当該突出ピンは、プランジャーと同心円
状に配設されたことを特徴とする請求項１記載の半導体
装置の樹脂封止装置。
【請求項４】半導体素子を樹脂で封止するためのキャ
ビティを有した一対の金型と、当該一方の金型の一部に
設けられた合成樹脂タブレットを溶融するためのポット
と、該ポット内に摺動可能に配設されたプランジャー
と、該プランジャーの内部に設けられ、当該合成樹脂タ
ブレットが接触する一方の端部からその先端部が突出及
び後退可能となる様に配備された突出ピンとを有し、且
つ当該突出ピンは、その先端部が、当該プランジャーの
当該端部から突出する方向にバネ付勢されている半導体
装置の樹脂封止装置に於て、当該ポット内に合成樹脂タ
ブレットを挿入して当該ポット内に配設された突出ピン
と係合させる工程と、挿入された合成樹脂タブレットを
溶融し流動性を有する溶融樹脂にする溶融工程と、溶融
樹脂をポット内に摺動可能に配設されたプランジャーで
押し出し、金型に形成されたキャビティに載置された半
導体素子の周囲を樹脂で充填する充填工程と、当該金型
内に注入された樹脂を硬化させる硬化工程と、樹脂の硬
化後に半導体装置を金型から取り外す工程とを有し、且
つ当該充填工程において、当該プランジャーの上昇に伴
って突出ピンが当該対向する他方の金型に当接した後
は、当該突出ピンは、相対的にプランジャー内に後退す
る事を特徴とする半導体装置の樹脂封止方法。
【請求項５】当該ポット内に合成樹脂タブレットを挿
入して当該ポット内に配設された突出ピンに傾向させる
工程において、穴の無い円柱状樹脂タブレットを挿入
し、加熱された突出ピンに当接した部分が初めに溶融し
て円柱状樹脂タブレットに穴が形成されることを特徴と
する請求項４記載の半導体装置の樹脂封止方法。