JP3246037B2 - 半導体チップのトランスファーモールド用金型 - Google Patents

半導体チップのトランスファーモールド用金型

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体チップを封止
樹脂で所定の厚さ、特に薄型のパッケージに封止する
めのトランスファーモールド用金型に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図4を用いて従来技術の半導体チップの
樹脂封止方法を説明する。この図4において、半導体チ
ップ20をダイパッド21に固定したリードフレーム2
2は、トランスファーモールド用金型(以下、単に「金
型」と記す)30を構成する上金型31及び下金型32
の間に装着、締結され、その状態で前記上金型31に設
けられた注入口33から、その上金型31のパッケージ
形成キャビティ31A及び下金型32のパッケージ形成
キャビティ32Aへ、例えば、エポキシ樹脂のような熱
硬化性の封止樹脂40を溶融した状態で注入し、その樹
脂を硬化させてパッケージとし、前記半導体チップ20
を封止する方法が採られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、例えば、TS
OP型やTQFP型半導体装置のように、そのパッケー
ジの肉厚が薄くなる程、或いは前記半導体チップ20の
大きさが大きくなる程、封止樹脂40の成形が難しく、
封止樹脂40の充填不足やボイド41の発生等の問題が
多々あった。
【0004】これは封止樹脂40が注入口33から注入
される時に、リードフレーム22や半導体チップ20の
存在により、それらを境にして、溶融した封止樹脂40
の流れのバランスが崩れて、前記金型3の両パッケージ
形成キャビティ31A、32A内に存在した空気を抱き
込み、空気層がエアーベント34から抜け出ないために
発生する。
【0005】特に、パッケージの厚さを薄くするとなる
と、前記上下金型21、22の各内面との抵抗が増え、
ずり応力が増加して、益々流れ難くなり、半導体チップ
20の上方とダイパッド21の下方とを流れる封止樹脂
40の流れのバランスが崩れ易くなる。また、この時、
金型3の内面との壁面抵抗による圧力損失も加わって、
封止樹脂40の流れが乱されることがある。この発明は
上記状況に鑑みてなされたもので、薄厚化を達成しつ
つ、パッケージに生じがちであった未充填やボイド、ウ
エルドラインの融着不足、或いはその融合部におけるピ
ンホールを減少、或いは皆無にするとともに、薄型化し
たパッケージの半導体装置を多数効率よく得られるよう
にすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、この発明の請求項1に係る半導体チップのトランス
ファーモールド用金型は、注入樹脂によって半導体チッ
プをモールドしたパッケージを成形するトランスファー
モールド用金型であって、前記半導体チップを 表裏から
挟む二つの金型を有し、該二つの金型のそれぞれに、前
記半導体チップに対面する距離を任意に変更できる可動
板が設けられるとともに、前記二つの金型により構成さ
れるパッケージ形成キャビティに溶融樹脂を流し込むカ
ルと、余分な樹脂を収容する捨てキャビティと、前記カ
ルと前記パッケージ形成キャビティとを連通させる第一
ランナーと、前記パッケージ形成キャビティと前記捨て
キャビティとを連通させる第二ランナーとが設けられた
トランスファーモールド用金型において、スルーゲート
によって連通した複数の前記パッケージキャビティが前
記二つの金型に連設されていることを特徴とする。
【0007】 このトランスファーモールド用金型では、
第1段階で溶融した封止樹脂を所定の厚さよりも厚めに
して二つの金型間に配置した半導体チップを仮封止し、
次に、第2段階で前記第1段階の封止樹脂が硬化しない
内に、前記二つの金型の前記半導体チップに対面する距
離をそれぞれ任意に縮めて前記封止樹脂を圧縮し所定の
厚さのパッケージに形成する、2段階方式の樹脂封止方
法を採ることにより、多連のリードフレームを用いて一
挙に薄型パッケージを成形する場合においても、未充填
やボイド、ウエルドラインの融着不足、或いはその融合
部におけるピンホールが二つの金型の両方で減少し、或
いは皆無になって、薄型化したパッケージの半導体装置
が多数効率よく得られるようになる。
【0008】
【実施例】以下、この発明の実施例を図1乃至図3を用
いて説明する。図1はこの発明のトランスファーモール
ド用金型を用いた半導体チップの樹脂封止方法を説明す
るための、半導体チップを固定したリードフレームを
に装着して、封止樹脂で半導体チップを封止する状態
を示し、同図Aはその封止樹脂で封止する第1段階の状
態を示した断面図であり、同図Bは同図Aの第1段階に
続く第2段階の状態を示した断面図であり、図2は図1
に示した金型に用いることができる金型のキャビティ面
を示した平面図であり、そして図3はやはり図1に示し
たトランスファーモールド用金型に用いることができる
金型の他のキャビティ面を示した平面図である。なお、
従来技術と同一の部分には同一の符号を付して説明す
る。
【0009】 先ず、この発明の一つである金型1の構成
を説明する。この上下金型(以下、単に「金型」と記
す)1は上金型2と下金型3とから構成されていること
は従来技術と同一である。上金型2のパッケージ形成キ
ャビティ4はその底面を構成し、側壁5の内面に沿って
上下方向に可動できる可動板6と前記側壁5とで構成さ
れており、一方の下金型3のパッケージ形成キャビティ
7もその底面を構成し、側壁8の内面に沿って上下方向
に可動できる可動板9と前記側壁8とで構成されてい
て、これらの可動板6、9は電動モータ、油圧、圧縮空
気などの動力源により駆動される押圧ピン10に連結さ
れている。つまり、可動板6、9は、半導体チップ20
に対面する距離を任意に変更できるようになっている。
なお、半導体チップ20に対面する距離とは、半導体チ
ップ20の表裏面と可動板6、9との間の距離をいう。
【0010】 前記上金型2及び又は下金型3のキャビテ
ィ面には、実際には図2にその一例を示したように、複
数のパッケージ形成用キャビティ4(7)と、それぞれ
に対応した外側に捨てキャビティ11とが形成されてい
いる。また、符号12で示した、溶融した封止樹脂40
の注入口であるカルも設けられており、図示の実施例で
は、このカル12は4個のパッケージ形成用キャビティ
4(7)に一つの割合で設けられている。
【0011】 これら各カル12とその近傍に存在する4
個のパッケージ形成用キャビティ4(7)とは第一ラン
ナーである各ランナー13で連結されており、また、各
パッケージ形成用キャビティ4(7)と前記各捨てキャ
ビティ11とは第二ランナーである1本のランナー14
で連結されている。
【0012】 次に、このような構成の金型1を用いて半
導体チップ20を封止樹脂40で封止する方法を説明す
る。先ず、上下金型2、3を開き、下金型3の上に、図
1及び図2に示したように、ダイパッド21に半導体チ
ップ20を固定したリードフレーム22を載置する。こ
の際、リードフレーム22の側縁は前記捨てキャビティ
11に掛からないように配置する。
【0013】 その後、上金型2を重ね、両上下金型2、
3を締結し、溶融した封止樹脂40を前記カル12から
前記各ランナー13を通じて前記各パッケージ形成用キ
ャビティ4、7に注入する。これらのパッケージ形成用
キャビティ4、7で形成されるキャビティの容積は、通
常のDIP型、SOP型、QFP型などの半導体装置用
パッケージと同様の厚さ(2〜5mm)のパッケージが
形成される程度とする。
【0014】 前記半導体チップ20やダイパッド21の
周辺に充分に行き渡る封止樹脂40が注入されると、次
に、その注入された封止樹脂40が未だ硬化しない内
に、金型1の半導体チップ20に対面する距離をそれぞ
れ縮める。即ち、ゲルタイムの範囲の時間内に、前記動
力源で前記押圧ピン10を押圧し、上金型2の可動板6
及び下金型3の可動板9を押圧し、注入された封止樹脂
40を所定の厚さ(薄さ)のパッケージに成形されるよ
うに圧縮する。図1Bの点線La、Lbは可動板6、9
が図1Aに示した状態に在る場合の位置を示している。
【0015】 押圧された封止樹脂40の余分な樹脂は前
記ランナー14を通じて捨てキャビティ11で受け留め
られる。金型1のキャビティ内に存在した空気も注入さ
れた前記封止樹脂40で押されて、これらの捨てキャビ
ティ11から外部に排出される。
【0016】 このような金型1のキャビティを可変させ
る手段は種々考えられる。例えば、図示していないが、
封止樹脂40の圧縮を成形品の剥型用イジェクターピン
で行ってもよく、またこれらの圧縮動作は上下金型の締
結動作と連動するように構成し、先ず、圧力スイッチな
どを利用して、リードフレーム22を締結し、その後ト
ランスファーのプランジャーの移動により成形して、所
定の圧力になると、更に圧力を加え、前記可動板6、9
またはイジェクターピンなどを可動させて薄型のパッケ
ージにすることができる。
【0017】 図3に、多連のリードフレームの例として
3連のリードフレーム22Aに半導体チップ20を固定
し、このような構成の半導体チップ20(図示してい
い)を樹脂封止する場合に用いて有用な上下金型2A
(3A)の実施例を示した。図3に示した実施例では、
3連のリードフレーム22Aに対応して片側3列にパッ
ケージ形成用キャビティ4(7)が形成されており、各
パッケージ形成用キャビティ4(7)と一つのカル12
とがランナー13で連結され、その列の相隣るパッケー
ジ形成用キャビティ4(7)同士はスルーゲート15で
連結され、そして、またそれら最側端部に形成された各
パッケージ形成用キャビティ4(7)とその最側縁部
で、それらの捨てキャビティ11とを連結するランナー
14とが形成された構成になっている。
【0018】 通常、このような上下金型2A(3A)を
用い、多連のリードフレームを用いて一挙に薄型パッケ
ージを成形する場合は、キャビティ内のスルーゲート1
5の存在で封止樹脂40が流れ難く、成形不良起こし易
かった。しかし、前記構成の上下金型2A(3A)を用
い、この発明の2段階方式の樹脂封止方法を採れば、こ
のような高密度リードフレーム22Aの薄型化したパッ
ケージの半導体装置を多数効率よく得ることができる。
【0019】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明の半導
体チップのトランスファーモールド用金型によれば、リ
ードフレームを二つの金型で締結した第1段階では、溶
融した封止樹脂が金型のキャビティ内の隅々まで注入す
ることができ、その後、二つの金型の半導体チップに対
面する距離をそれぞれ縮めて、注入された封止樹脂を圧
縮するので、これまでパッケージの薄型化を達成するに
際し、生じがちであった未充填やボイド、ウエルドライ
ンの融着不足、或いはその融合部におけるピンホールを
二つの金型の両方で減少、或いは皆無にすることができ
る。さらに、スルーゲートによって連通した複数のパッ
ケージ形成キャビティが上記の二つの金型に連設されて
いることにより、薄型化した半導体装置を多数効率 よく
得ることができる。
【0020】 従って、成形不良に起因する耐湿性の改善
ができ、しかも、従来通りの封止樹脂も使用することも
できるので、特別に封止樹脂の流れを改善した樹脂を使
用する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のトランスファーモールド用金型を用
いた半導体チップの樹脂封止方法を説明するための、半
導体チップを固定したリードフレームをトランスファー
モールド用金型に装着して、封止樹脂で半導体チップを
封止する状態を示し、同図Aはその封止樹脂で封止する
第1段階の状態を示した断面図であり、同図Bは同図A
の第1段階に続く第2段階の状態を示した断面図であ
る。
【図2】図1に示したトランスファーモールド用金型に
用いることができる金型のキャビティ面を示した平面図
である。
【図3】図1に示したトランスファーモールド用金型に
用いることができる金型の他のキャビティ面を示した平
面図である。
【図4】従来技術の半導体チップの樹脂封止方法を説明
するための一部断面図である。
【符号の説明】
1 トランスファーモールド用(金型) 2 上金型 3 下金型 4 パッケージ形成用キャビティ 4A パッケージ形成用キャビティ 5 側壁 6 可動板 7 パッケージ形成用キャビティ 7A パッケージ形成用キャビティ 8 側壁 9 可動板 10 押圧ピン 11 捨てキャビティ 12 カル 13 ランナー 14 ランナー 15 スルーゲート 20 半導体チップ 21 ダイパッド 22 リードフレーム 22A リードフレーム
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B29L 31:34 B29L 31:34

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 注入樹脂によって半導体チップをモール
    ドしたパッケージを成形するトランスファーモールド用
    金型であって、 前記半導体チップを表裏から挟む二つの金型を有し、 該二つの金型のそれぞれに、前記半導体チップに対面す
    る距離を任意に変更できる可動板が設けられるととも
    に、 前記二つの金型により構成されるパッケージ形成キャビ
    ティに溶融樹脂を流し込むカルと、 余分な樹脂を収容する捨てキャビティと、 前記カルと前記パッケージ形成キャビティとを連通させ
    る第一ランナーと、 前記パッケージ形成キャビティと前記捨てキャビティと
    を連通させる第二ランナーとが設けられたトランスファ
    ーモールド用金型において、 スルーゲートによって連通した複数の前記パッケージ形
    成キャビティが前記二つの金型に連設されていることを
    特徴とするトランスファーモールド用金型。
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