JP3543742B2

JP3543742B2 - 樹脂封止成形装置

Info

Publication number: JP3543742B2
Application number: JP2000255764A
Authority: JP
Inventors: 靖詔棚橋
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2020-08-25
Also published as: JP2002067084A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂封止された半導体装置等を製造するために使用されるトランスファー成形で樹脂封止を行う樹脂封止成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を用いて半導体素子等の電子部品の封止成形を行うにあたって、従来からトランスファー成形が一般に行われている。このような場合の樹脂封止成形装置として、リードフレームに搭載した半導体素子等の部品をトランスファー成形で樹脂封止する成形金型装置と、この成形金型装置から取り出したランナー付き成形品からランナーを分離するランナー分離装置を備えている樹脂封止成形装置が知られている（例えば、本出願人が出願人である特開平１０−１８０７９２号公報）。従来の樹脂封止成形装置における、ランナー分離装置は、図６に示すように、チヤック部３０を用いて成形金型装置から取り出したランナー４付き成形品５をフレーム受け台３１の樹脂封止部支持面３２で受けて支持し、次いで支持したランナー４付き成形品５に対して、打ち抜きプレート３３を用いて外力を加えてランナー４を樹脂封止部４０から分離するようになっていて、ポットに対応する位置で形成されるカル６もランナー４と共に成形品５に付随しているが、ランナー４を分離する際に同時に成形品５から分離するようになっている。ランナー４を成形品５から分離する位置は、キャビティで形成される樹脂封止部４０とランナー４の境界部の薄肉になっているゲート部９であり、このゲート部９での分離をゲートカットと称している。なお、図６において、符号８はリードフレームを示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来の樹脂封止成形装置では、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、樹脂封止部からランナーを分離した際に、製品となる樹脂封止部側に、ゲート残りと呼ばれる不要な樹脂部分が残存する場合があった。このゲート残りが発生した場合、例えば切削や研磨等の方法でゲート残りを除去するための処理工程が必要となり、半導体装置等を製造する効率が低下するという問題があった。特に、リードフレームの端部が樹脂封止部からゲート部のある側に突出する構成であって、リードフレームの表面にゲート部が密着する構造の場合に、ゲート残りが多く発生することがあった。
【０００４】
本発明は、上記問題点を改善するために成されたもので、その目的とする所は、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、樹脂封止部からランナーを分離する際に、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減できるランナー分離装置を備えている樹脂封止成形装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の樹脂封止成形装置は、リードフレームに配設した部品をトランスファー成形で樹脂封止する成形金型装置と、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品をフレーム受け台で受けた後、フレーム受け台上のランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、ランナー付き成形品の樹脂封止部からランナーを分離するランナー分離装置を備える樹脂封止成形装置において、
前記フレーム受け台に、ランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を配設していることを特徴とする樹脂封止成形装置である。
【０００６】
請求項１に係る発明の樹脂封止成形装置では、ランナー分離装置のフレーム受け台にランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を備えているので、樹脂封止部からランナーを分離した際に、ゲート残りなしにランナーを分離することができるようになり、樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減できる樹脂封止成形装置となる。
【０００７】
請求項２に係る発明の樹脂封止成形装置は、ランナー分離装置が、打ち抜き手段を用いてランナー付き成形品のゲート部に外力を加えるランナー分離装置であることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止成形装置である。
【０００８】
請求項２に係る発明の樹脂封止成形装置のランナー分離装置は、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品のゲート部に打ち抜き手段を用いて外力を加えて、樹脂封止部からランナーを分離するものであり、フレーム受け台に、ランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を備えているので、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減することができるようになる。
【０００９】
請求項３に係る発明の樹脂封止成形装置は、ランナー分離装置が、フレーム受け台上で支持しているランナー付き成形品のゲート部に対応するフレーム受け台の表面位置を支点として、ランナーのある側と反対側のフレーム受け台の端部が持ち上がるように、フレーム受け台を回動させて、ランナー付き成形品のゲート部に外力を加えるランナー分離装置であることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止成形装置である。
【００１０】
請求項３に係る発明の樹脂封止成形装置のランナー分離装置は、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品に対して、ランナーのある側と反対側のフレーム受け台の端部が持ち上がるように、フレーム受け台を回動させて、ランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、樹脂封止部からランナーを分離するものであり、フレーム受け台にランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を備えているので、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減することができるようになる。
【００１１】
請求項４に係る発明の樹脂封止成形装置では、加熱手段の形状が丸棒状又は板状であるため、ランナー付き成形品の樹脂封止部が接するフレーム受け台の樹脂封止部支持面を均一に加熱することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂封止成形装置は、リードフレームに配設した半導体素子等の部品をトランスファー成形で樹脂封止する成形金型装置と、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品をフレーム受け台で受けた後、フレーム受け台上のランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、ランナー付き成形品の樹脂封止部からランナーを分離するランナー分離装置とを備えている。
【００１３】
まず、成形金型装置について説明する。図１、図２は成形金型装置の一実施形態を説明するための断面図である。なお、この成形金型装置は、特開平１０−１８０７９２号公報で開示されているものとほぼ同様のものである。
【００１４】
この成形金型装置Ａの金型は、下型１１と上型１２とから形成され、上下型１１、１２間に樹脂封止部を形成するためのキャビティ２が複数個形成してある。下型１１には円筒状のスリーブ１１ａが取着してあり、このスリーブ１１ａ内には上面を開口するポット３を形成してある。このポット３と対向して上型１２の下面にカル凹部１３が凹設してある。下型１１の上面にキャビティ２に連通される下ランナー部１４が、上型１２の下面にカル凹部１３の周囲から延長した上ランナー部１５がそれぞれ設けてあり、上下型１１、１２を型締めする際に、端部同士が重なって一連になる下ランナー部１４と上ランナー部１５によって樹脂流路１０が形成されるようにしてある。この樹脂流路１０によって、ポット３とキャビティ４が連通するようになっている。そして、樹脂流路１０がキャビティ４に接続する部分には厚みが薄いゲート２９が形成されている。
【００１５】
また、上型１２を挿通してエジェクターピン１６が上下駆動自在に取り付けてある。エジェクターピン１６はその下端を樹脂流路１０の上ランナー部１５に面するような位置に配設してあり、エジェクターピン１６を前進（下動）させることによって上ランナー部１５内にエジェクターピン１６の先端部が突入し、上ランナー部１５の一部を塞いで樹脂流路１０を閉塞するようになっている。エジェクターピン１６を後退（上動）させることによって、上ランナー部１５内からエジェクターピン１６の先端部を抜き樹脂流路１０を開くようになっている。
【００１６】
上下型１１，１２よりなる金型には複数のキャビティ２を設けると共に各キャビティ２を樹脂流路１０を介してポット３に接続させることによって、多数個取りの成形が行えるようにしてある。この成形金型装置Ａでは、ポット３を中央にして対向する位置に２本のリードフレームをセットし、それぞれのリードフレームに配設された部品を各キャビティ２内に収納し、トランスファー成形で樹脂封止するようにしている。従って、成形が終わった段階では、１対の成形品がランナーを介して接続されている状態のものが成形されることになる。ここでいう成形品とは樹脂封止部を複数形成した１本のリードフレームを１個の成形品と称しているので、２本のリードフレームをセットして成形した場合、２個の成形品が得られることになる。
【００１７】
また、上記金型にはポット３を複数設けることでマルチポット構造にしてある。図１において、１７は上型１２を取り付ける上取付板、１８は下型１１を取り付ける下型取付板であり、夫々加熱手段であるヒータを通す孔１９が設けてある。上型１２を取り付けた上取付板１７は上基台２０で、下型１１を取り付けた下型取付板１８は下基台２１で夫々支持するようにしてあり、上基台２０と下基台２１の少なくとも一方を駆動機構で上下駆動させるようになっている。図１において２２は注入プランジャー７を駆動するための駆動シリンダ、２３は各キャビティ２に設けたキャビティ用エジェクターピン、２４はキャビティ用エジェクターピン２３を作動させるエジェクタープレートである。また樹脂流路１０に設けた上記のエジェクターピン１６の後端はエジェクタープレート２５に結合してあり、このエジェクタープレート２５はエジェクターピン駆動装置２６のロッド２７の先端に取着してある。従って、エジェクターピン駆動装置２６を作動させることによって、エジェクターピン１６を前進後退駆動させることができる。図１で２８はバネである。
【００１８】
上記のように構成された成形金型装置Ａを用いて成形を行うにあたっては、上下型１１，１２を開いた状態で部品を搭載したリードフレーム８（図示せず）をセットすると共に、計量して送られてきた定量の熱硬化性樹脂などの粉粒状の樹脂材料１をポット３内に供給し、図２（ａ）のように上下型１１，１２を型締めする。このように型締めしたとき、樹脂流路１０はエジェクターピン１６で閉じられている。また金型の上下型１１，１２は加熱手段で加熱されており、ポット３内に供給された樹脂材料１を加熱するようになっている。このようにポット３内に樹脂材料１を供給した後、注入プランジャー７を図２（ｂ）のように前進させる。このとき、樹脂流路１０はエジェクターピン１６で閉じられており、ポット３内の樹脂材料１は樹脂流路１０へと流れ出すことができないので、ポット３内の樹脂材料１は注入プランジャー７の前進に伴って加圧されて圧縮される。樹脂材料１をこのように圧縮することによって、粉粒状の樹脂材料１の粒子間の空気は追い出されることとなり、またポット３内の空気も追い出すことができる。
【００１９】
上記のように樹脂材料１を圧縮した後、図２（ｃ）のようにエジェクターピン１６を後退（上動）させて樹脂流路１０を開き、そして注入プランジャー７をさらに前進させる。この時点では、ポット３内の樹脂材料１は加熱と加圧によって完全な溶融状態となっており、上記のように樹脂流路１０が開かれると、注入プランジャー７による加圧でポット３内の樹脂材料１が樹脂流路１０に流入し、樹脂流路１０を通って、ゲート２９からキャビティ２内に注入される。そして注入プランジャー７の先端が上下型１１、１２のパーティングライン面から少し突出するまで注入プランジャー７を前進させることによって、図２（ｄ）のようにキャビティ２への樹脂材料１の注入が完了するようにしてある。このようにキャビティ２に溶融した樹脂材料１を注入した後、キャビティ２内で樹脂材料１を硬化させる。硬化が完了した後、上下型１１，１２を型開きし、キャビティ用エジェクターピン２３で上下型１１，１２間にある、ランナー付き成形品を突き出して金型から取り出すことができるようになっている。
【００２０】
このようにして、図３に示すような、カル６及びランナー４付きの成形品５を成形することができる。図３に示すランナー４付き成形品５では、リードフレーム８の端部が、樹脂封止部４０からゲート部９のある側に突出する構成であって、ゲート部９はリードフレーム８の下側に形成されている。ここでいうゲート部９とは、ゲート２９の位置で形成される樹脂材料の硬化物を表している。
【００２１】
以上、本発明の成形金型装置についての実施形態を説明したが、本発明における成形金型装置は、上記の成形金型装置Ａに限定されるものではなく、リードフレームに配設した部品をトランスファー成形で樹脂封止して、ランナー付き成形品が得られる成形金型装置であればよく、各種の成形金型装置とすることができる。
【００２２】
次に、ランナー分離装置について説明する。図３はランナー分離装置の第１実施形態を説明するための断面図である。図３に示すように、この第１実施形態は、従来技術の欄で説明した従来例のランナー分離装置と同様に、成形金型装置から取り出したランナー４付き成形品５をフレーム受け台３１で受けて支持し、次いで支持したランナー４付き成形品５に対して、打ち抜き手段である打ち抜きプレート３３をエアーシリンダー等を用いて駆動して、ゲート部９に外力を加えて樹脂封止部４０からランナー４とカル６を分離するようにしている。そして、この実施形態のランナー分離装置では、フレーム受け台３１上のランナー４付き成形品５の樹脂封止部４０を加熱するための加熱手段３４として、棒状のカートリッジヒーターを樹脂封止部支持面３２の下部に配設している。この加熱手段３４については、樹脂封止部支持面３２を均一に加熱するものであればよく、例えば棒状のカートリッジヒーターの他に板状のバンドヒーター等とすることもできる。また、樹脂封止部支持面３２の加熱状態を効率よく保持できるように、断熱板３８をフレーム受け台３１の中央に配置している。
【００２３】
第１実施形態のランナー分離装置の使用方法について説明する。まず、加熱手段３４であるカートリッジヒーターをＯＮさせて、フレーム受け台３１の樹脂封止部支持面３２を加熱状態に保持する。加熱温度は、樹脂材料の種類等によって最適温度を決定すればよいが、一般的には１２０〜２００℃、より好ましくは１５０〜１８０℃の温度に加熱・保持することが望ましい。そして、上述した成形金型装置Ａで得られた、カル６及びランンナー４付きの成形品５を成形金型装置Ａから取りだし、図３に示すように、ゲート部９が、リードフレーム８の下側に位置するようにして、フレーム受け台３１の樹脂封止部支持面３２で、ランナー４付き成形品５の樹脂封止部４０を支持する。そして、エアーシリンダー等を用いて打ち抜き手段である打ち抜きプレート３３を下降させて、ゲート部９に外力を加えて樹脂封止部４０からランナー４を分離する。その際に、カル６もランナー４と共に樹脂封止部４０から分離される。
【００２４】
このように、フレーム受け台３１の樹脂封止部支持面３２を適温の加熱状態に保持していることで、ゲート部９で樹脂封止部４０とランナー４を分離した際に、ゲート残りなしに分離することができるようになる。この理由は、樹脂封止部４０を加熱することで、ゲート部９の部分も加熱されるため、外力がゲート部９に加った際に、最も厚みが薄い部分である、樹脂封止部４０との境界位置で分離しやすくなるものと考えられる。
【００２５】
次に、ランナー分離装置の第２実施形態について説明する。図４は第２実施形態のランナー分離装置にセットするランナー付き成形品の１例を示していて、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。そして、図５はランナー分離装置の第２実施形態を説明するための概略断面図である。
【００２６】
図４（ａ）、（ｂ）に示す、この第２実施形態のランナー分離装置にセットするランナー４付き成形品５は、前述した成形金型装置Ａを用いて製造される。この場合、カル６が複数個中央にあって、各カル６にランナー４を介して樹脂封止部４０が接続している。そして、（ｂ）の側面図で明かなようにランナー４と樹脂封止部４０との境界部分はランナー４側から樹脂封止部４０側に向けて次第に薄肉となるゲート部９が形成されている。この図４に示すランナー４付き成形品５を第２実施形態のランナー分離装置にセットした状態を、図５の概略断面図で説明する。この第２実施形態のランナー分離装置は、図５（ａ）に示すように、ランナー４付き成形品５のゲート部９が、リードフレーム８の上側に来るようにして、フレーム受け台３１の樹脂封止部支持面３２で樹脂封止部４０を支持する。そして、カル６を保持具（図示せず）で保持することによりランナー４を略水平に保持した状態で、支持しているランナー４付き成形品５のゲート部９に対応するフレーム受け台３１の表面位置を支点３５として、ランナー４がある側と反対側のフレーム受け台３１の端部３６が持ち上がるように、エアーシリンダー等により駆動する回動用ロッド３７を駆動させて、フレーム受け台３１を回動させて、ランナー付き成形品５のゲート部９に外力を加えて、図５（ｂ）に示すように、製品となる樹脂封止部４０からランナー４をカル６と共に分離するようにしている。フレーム受け台３１の端部３６を持ち上げる角度については任意に設定でき、製品の種類等によって、最適な角度に設定できるようにしている。
【００２７】
そして、この実施形態のランナー分離装置では、フレーム受け台３１にランナー４付き成形品５の樹脂封止部４０を加熱するための加熱手段３４として、棒状のカートリッジヒーターを樹脂封止部支持面３２の下部に配設している。この加熱手段３４については、樹脂封止部支持面３２を均一に加熱するものであればよく、例えば棒状のカートリッジヒーターの他に板状のバンドヒーター等とすることもできる。また、樹脂封止部支持面３２の加熱状態を効率よく保持できるように、断熱板３８をフレーム受け台３１の中央に配置している。
【００２８】
実際にこの第２実施形態のランナー分離装置を用いて、図４に示すランナー４付き成形品５についてのランナー分離作業を行い、樹脂封止部支持面３２を１６０℃に加熱保持した場合と、非加熱とした場合についてゲ−ト残りを比較したところ、１６０℃に加熱保持した場合は４０箇所のゲート中ゲート残りの発生は０箇所であり、非加熱とした場合は４０箇所のゲート中ゲート残りの発生は２０箇所であり、加熱保持した場合は、ゲート残りの発生が減少することを確認した。
【００２９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の樹脂封止成形装置は、ランナー分離装置のフレーム受け台にランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を備えているので、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減することができるようになる。従って、請求項１に係る発明の樹脂封止成形装置は、ゲート残りが発生することを低減できる樹脂封止成形装置となる。
【００３０】
請求項２に係る発明の樹脂封止成形装置のランナー分離装置は、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品のゲート部に打ち抜き手段を用いて外力を加えて、樹脂封止部からランナーを分離するものであり、フレーム受け台に、ランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を備えているので、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減することができるようになる。従って、請求項２に係る発明の樹脂封止成形装置は、ゲート残りが発生することを低減できる樹脂封止成形装置となる。
【００３１】
請求項３に係る発明の樹脂封止成形装置のランナー分離装置は、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品に対して、ランナーのある側と反対側のフレーム受け台の端部が持ち上がるように、フレーム受け台を回動させて、ランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、樹脂封止部からランナーを分離するものであり、フレーム受け台にランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を備えているので、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減することができるようになる。従って、請求項３に係る発明の樹脂封止成形装置は、ゲート残りが発生することを低減できる樹脂封止成形装置となる。
【００３２】
請求項４に係る発明の樹脂封止成形装置は、加熱手段の形状が丸棒状又は板状であるため、ランナー付き成形品の樹脂封止部が接するフレーム受け台の樹脂封止部支持面を均一に加熱することができるので、製品となる樹脂封止部側にゲート残りが発生することを低減することがより確実にできるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形金型装置に関する一実施形態の構成を説明するための断面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は同上の成形金型装置で成形する状態を説明する断面図である。
【図３】本発明のランナー分離装置に関する第１実施形態を説明するための断面図である。
【図４】本発明のランナー分離装置に関する第２実施形態の装置にセットするランナー付き成形品を説明するための図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明のランナー分離装置に関する第２実施形態を説明するための断面図であり、（ａ）はフレーム受け台を回動する前の状態、（ｂ）はフレーム受け台を回動した後の状態を示している。
【図６】ランナー分離装置に関する従来例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
Ａ成形金型装置
１樹脂材料
２キャビティ
３ポット
４ランナー
５成形品
６カル
７注入プランジャー
８リードフレーム
９ゲート部
１０樹脂流路
１１下型
１２上型
１３カル凹部
１４下ランナー部
１５上ランナー部
１６エジェクターピン
１７上取付板
１８下取付板
１９孔
２０上基台
２１下基台
２２駆動シリンダ
２３キャビティ用エジェクターピン
２４、２５エジェクタープレート
２６エジェクターピン駆動装置
２７ロッド
２８バネ
２９ゲート
３０チヤック部
３１フレーム受け台
３２樹脂封止部支持面
３３打ち抜きプレート
３４加熱手段
３５支点
３６端部
３７回動用ロッド
３８断熱板
４０樹脂封止部

Claims

リードフレームに配設した部品をトランスファー成形で樹脂封止する成形金型装置と、成形金型装置から取り出したランナー付き成形品をフレーム受け台で受けた後、フレーム受け台上のランナー付き成形品のゲート部に外力を加えて、ランナー付き成形品の樹脂封止部からランナーを分離するランナー分離装置を備える樹脂封止成形装置において、
前記フレーム受け台に、ランナー付き成形品の樹脂封止部を加熱するための加熱手段を配設していることを特徴とする樹脂封止成形装置。
ランナー分離装置が、打ち抜き手段を用いてランナー付き成形品のゲート部に外力を加えるランナー分離装置であることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止成形装置。
ランナー分離装置が、フレーム受け台上で支持しているランナー付き成形品のゲート部に対応するフレーム受け台の表面位置を支点として、ランナーのある側と反対側のフレーム受け台の端部が持ち上がるように、フレーム受け台を回動させて、ランナー付き成形品のゲート部に外力を加えるランナー分離装置であることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止成形装置。
前記加熱手段が丸棒状のヒーター又は板状のヒーターを用いたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の樹脂封止成形装置。