JP4861749B2 - モールド装置およびモールド品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は，半導体装置を樹脂によってモールド成形するモールド装置およびそれによって製造されるモールド品の製造方法に関する。さらに詳細には，半導体素子およびその両面に取り付けられた放熱板を有する半導体装置を樹脂モールド成形するためのモールド装置およびモールド品の製造方法に関するものである。

従来より，両面に放熱板が取り付けられ，その間に半導体素子や電子回路等が装着されている半導体装置に対し，樹脂モールド成形により封止することが行われている。樹脂モールド成形の際には一般に，半導体装置を挟んで上下の金型を型締めし，それらの間にプランジャで樹脂を供給する。その時，型締め力をそのまま半導体装置に加えると，半導体装置の電子回路等が破壊されるおそれがある。一方，型締めが緩いと，金型と放熱板との間に樹脂が侵入し，放熱板の外側の面に樹脂が付着して放熱性が低下するおそれがある。あるいは，樹脂圧によって放熱板が外向きに押圧されて電子回路等から剥離されるおそれがある。

これに対し，両放熱板の間に複数個のスペーサを設置し，このスペーサで型締め力を受ける技術が開示されている（特許文献１参照。）。本文献に記載の半導体装置によれば，半導体素子の損傷を防ぐとともに，放熱板の外面に樹脂が回り込むことも防止できるとされている。あるいは，放熱板の外側に弾力のある絶縁性シートを貼って型締めする製造方法も開示されている（特許文献２参照。）。本文献の製造方法によれば，絶縁性シートの弾力性によって押圧力を緩和でき，素子の損傷を防止できるとされている。
特開２００４−３０３９００号公報 特開２００２−３２４８１６号公報

しかしながら，前記した従来の技術には，それぞれ以下のような問題点があった。特許文献１の技術では，放熱板にスペーサを受ける凹部を形成する必要がある。また，成型のつど毎回複数個のスペーサを設置することが必要となる。そのため，設置のための作業が大変に煩雑である。さらには，外部への樹脂漏れ防止のために半導体装置の周辺に設けられているリードフレームの厚さとスペーサの長さとの関係を厳密に管理しないと，外部への樹脂漏れを起こすおそれがあるという問題点があった。

また，特許文献２に記載の技術では，絶縁シートを貼り付ける工程が必要である。また，絶縁シートの柔軟性が大きいと，モールド樹脂の樹脂圧によって放熱板が外向きに押され，放熱板の剥離等のおそれがあるという問題点があった。

本発明は，前記した従来のモールド装置が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，半導体装置の破損および，放熱板外面への樹脂の付着をともに防止するモールド装置およびモールド品の製造方法を提供することにある。

この課題の解決を目的としてなされた本発明のモールド装置は，第１の金型と，第１の金型とともにモールド室を構成する第２の金型と，１および第２の金型により構成されるモールド室にモールド材を供給するモールド材供給部とを有し，第２の金型は，型締め方向に移動するとともに，一方の面が，モールド対象物に接触する接触面であるスライド部材と，スライド部材のモールド対象物への押圧力を調整する調整部材とを有するものである。

本発明のモールド装置によれば，第１の金型と第２の金型とによってモールド室が構成され，そこにモールド材供給部によってモールド材が供給されるので，モールド室内に配置される対象物をモールド成形することができる。ここで，本発明では，第２の金型がスライド部材と調整部材とを有している。スライド部材は，型締め方向に移動されるものであり，その接触面が対象物に接触される。このスライド部材のモールド対象物への押圧力は，調整部材によって調整されるので，適切な押圧力で押圧することが出来る。従って，半導体装置の破損および，放熱板外面への樹脂の付着をともに防止するように，適切に押圧力を選択することができる。

さらに本発明では，スライド部材の接触面の裏面が，モールド対象物へ向かう押圧力を受ける被押圧面であり，調整部材は，スライド部材の被押圧面に摺動可能に接触する押圧面を有するとともに，型締め方向と交差する方向に移動する移動部材であり，スライド部材の被押圧面および移動部材の押圧面は，型締め方向と交差する方向に設けられており，かつ，移動部材の移動方向に対して傾斜している。このため，スライド部材の接触面の裏面が被押圧面であり，調整部材の押圧面によって押圧力を受ける。このとき，これらの面が，型締め方向と交差する方向で，かつ，移動部材の移動方向に対して傾斜しているので，移動部材を移動方向に移動させることによって接触面に型締め方向に押圧させることができる。

さらに本発明では，スライド部材が，モールド対象物に接触する接触面を有するスイベル部材と，スイベル部材の裏面の一箇所に接するとともに，裏面の複数箇所をバネで押圧するバック部材とを有するモールド装置である。このため，スライド部材は，接触面と傾斜面とのなす角をある程度の範囲内で変えることができる。従って，対象物がある程度傾斜していても，接触面を対象物に確実に接触させることができる。

さらに本発明は，第１および第２の金型により構成されるモールド室にモールド対象物を配置し，モールド室内にモールド材を供給するモールド品の製造方法であって，第２の金型として，型締め方向に移動するとともに，一方の面が，モールド対象物に接触する接触面であるスライド部材と，スライド部材のモールド対象物への押圧力を調整する調整部材とを有するものを用い，第１の金型のモールド室にモールド対象物の一面を接触させて載置し，第１および第２の金型をモールド対象物の一部を挟んで型締めし，調整部材によりスライド部材をモールド対象物の他面のうち一部以外の箇所に接触するまで移動させることによって，モールド対象物に押し付けて密着させ，その状態でモールド室内にモールド材を供給するモールド品の製造方法にも及ぶ。

さらに本発明は，第１および第２の金型により構成されるモールド室にモールド対象物を配置し，モールド室内にモールド材を供給するモールド品の製造方法であって，第２の金型として，型締め方向に移動するとともに，一方の面が，モールド対象物に接触する接触面であるスイベル部材と，スイベル部材の裏面の一箇所に接し，裏面の複数箇所をバネで押圧するとともに，スイベル部材の側の面の裏側の面が，モールド対象物へ向かう押圧力を受ける被押圧面であるバック部材と， バック部材の被押圧面に摺動可能に接触する押圧面を有するとともに，型締め方向と交差する方向に移動することによりスイベル部材のモールド対象物への押圧力を調整する調整部材とを有し，バック部材の被押圧面および調整部材の押圧面は，型締め方向と交差する方向に設けられており，かつ，調整部材の移動方向に対して傾斜しているものを用い，第１の金型のモールド室にモールド対象物を載置し，第１および第２の金型を型締めし，調整部材によりスライド部材をモールド対象物に押し付けて密着させ，その状態でモールド室内にモールド材を供給するモールド品の製造方法にも及ぶ。

本発明のモールド装置およびモールド品の製造方法によれば，半導体装置の破損および，放熱板外面への樹脂の付着をともに防止することができる。

「第１の形態」
以下，本発明を具体化した第１の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，半導体素子を含む電子回路とその両側に放熱板が配置された装置をモールド成形して，半導体装置を製造するモールド装置に本発明を適用したものである。

本形態のモールド装置１は，図１に示すように，下金型１１と上金型１２とでモールド室１３が構成され，そのモールド室１３内にモールド樹脂Ｍを供給するプランジャ１４を有している。さらに，上金型１２は，その内側（モールド室１３側）にスライド部材２１と移動部材２２とを有している。移動部材２２の図中右面にはネジ２３が螺合されている。ネジ２３は上金型１２を回転可能に貫通して，その頭部は上金型１２の図中右外部に突出されている。

上金型１２は，下金型１１に対して接離する方向（図１中上下方向）に移動する。モールド成形時には，これらの間にモールドされる対象物Ｗを挟んで型締めされ，モールド室１３内にモールド樹脂Ｍが供給される。従って，図中上下方向が型締め方向である。なお，対象物Ｗは一般にその上下面が平行なものであり，下金型１１上に配置されると上面は水平面となる。また，型締めのために上金型１２が上下に移動されると，スライド部材２１と移動部材２２とは，上金型１２とともに図中上下方向に移動される。

スライド部材２１は，上金型１２に対して，図中上下方向，すなわち型締めと平行な方向にスライド可能に取りつけられている。スライド部材２１は，その図中下面が対象物Ｗの上面に接する接触面である。その接触面は，上下金型１１，１２の型締め方向に対して垂直な面（図中水平面）となっている。スライド部材２１の図中上面は接触面に対して傾斜しており，図中では右上から左下へと向かう傾斜面となっている。この傾斜面が，対象物Ｗへ向かう押圧力を受ける被押圧面である。

移動部材２２は，スライド部材２１と上金型１２とに挟まれて，その両方に接触しつつ図中左右方向へ移動可能にされている。そのために，移動部材２２の内部には，図中左右方向のネジ穴が形成されている。ネジ２３の回転によって移動部材２２は，上金型１２の内面に沿って図中左右方向に移動される。このとき，移動部材２２の図中下面は，スライド部材２１の被押圧面（傾斜面）に接触する押圧面であり，この押圧面は，スライド部材２１の被押圧面に平行な傾斜面である。これらスライド部材２１の被押圧面と移動部材２２の押圧面とは，型締め方向と交差する方向に設けられており，互いに滑らかに摺動する。さらに，移動部材２２の上面は，上金型１２の内面に対して滑らかに摺動する。

これらから，移動部材２２の移動方向は型締め方向と交差する方向であるとともに，スライド部材２１の被押圧面および移動部材２２の押圧面に対しても平行でなく傾斜している。そして，移動部材２２の移動によって，移動部材２２の下面に接触しているスライド部材２１が図中上下方向にスライドされる。移動部材２２の図中左右方向の移動量に対して，スライド部材２１の図中上下方向の移動量は小さい。従って，ネジ２３の回転による移動部材２２の移動によって，スライド部材の図中上下方向の位置を微調整することは容易である。そして，このスライド部材の微調整により，対象物Ｗへの押圧力も微調整される。

本形態のモールド装置１によってモールド成形される対象物Ｗは，図１に示すように，上部電極Ｗ１と下部電極Ｗ２とで半導体素子Ｗ３等が挟み込まれたものである。対象物Ｗの周囲には，リードフレームＷ４が設けられている。上部電極Ｗ１と下部電極Ｗ２とは，互いに平行な平板であり，放熱板として機能する。モールド成形時には，下部電極Ｗ２の図中下面が下金型１１の図中上面に接して置かれる。また，スライド部材２１の図中下面が上部電極Ｗ１の上面に接するように配置される。さらに，型締め時には図１のように，リードフレームＷ４が下金型１１と上金型１２とで挟まれる。これにより，樹脂の外部への漏れが防止されている。

次に，本形態のモールド装置１によるモールド成形方法，すなわちモールド品の製造方法について説明する。まず，図２に示すように，上下の金型１１，１２を開いた状態で，これらの間に対象物Ｗを載置する。このとき，スライド部材２１および移動部材２２は，上金型１２とともに上方に配置されている。また，ネジ２３は最もゆるめた位置とされ，移動部材２２は図中左端部に配置されている。従って，スライド部材２１は上金型１２に対する移動範囲内の上方に配置されている。

次に，図２中に矢印で示すように，上下の金型１１，１２を型締めする。すなわち，上金型１２と，スライド部材２１，移動部材２２を一体的に図中下方へ移動させる。これにより，図３に示すように，リードフレームＷ４が，上下の金型１１，１２によって挟まれて型締めされる。一方，上部電極Ｗ１の上面とスライド部材２１の下面との間にはわずかに隙間がある状態となる。図では大げさに示しているが，この隙間は１ｍｍに満たない程度あれば十分である。このとき，型締め力は，リードフレームＷ４にはかかるが対象物Ｗの本体部分にはかからない。

次に，図３中に矢印で示すように，金型１１，１２の外部からネジ２３を回転させる。それによって移動部材２２を図中右方へ移動させる。これにより，移動部材２２の押圧面がスライド部材２１の傾斜面を押し下げ，図４に示すように，スライド部材２１が図中下方へスライドされる。こうして，スライド部材２１の下面が対象物Ｗの上面に接するまでネジ２３が回転される。傾斜面を介して移動させるので，スライド部材２１の対象物Ｗへの押圧力を微調整することができる。

このとき，移動部材２２を右向きに移動させればさせるほど押圧力は大きくなるが，上記のように，移動部材２２の図中左右方向の移動量に対してスライド部材２１の図中上下方向の移動量は小さいので，押圧力の立ち上がりは緩やかなものとなる。従って，スライド部材２１の下面と対象物Ｗの上面との間に隙間が無く，かつ，対象物Ｗが損傷しない程度に押圧力を調整することは容易である。なお，このときのスライド部材による対象物Ｗへの押圧力は，型締め力の１／１００程度あるいは樹脂圧の１／１０程度で良い。

続いて，プランジャ１４を操作して，モールド室１３内へ樹脂を供給する。このとき，対象物Ｗの上面はスライド部材２１の接触面に隙間無く接しているので，樹脂が侵入するおそれはない。また，対象物Ｗの上部電極Ｗ１には樹脂圧による上向きの力が加えられるが，上面がスライド部材２１に接していることから上部電極Ｗ１の上向きの移動は防止されている。従って，上部電極Ｗ１が対象物Ｗから剥離するおそれもない。

これにより，図５に示すように，モールド室１３内がモールド樹脂で満たされる。このままの状態で所定時間保持し，あるいは所定の加熱処理を行ってモールド樹脂を硬化させる。モールド樹脂の硬化が終了したら，型開きを行う。すなわち，上金型１２を図中上方へ移動させ，モールド樹脂によって固められた対象物Ｗを取り出す。これによりモールド品が得られた。これで，モールド成形方法の各工程は終了である。

以上詳細に説明したように本形態のモールド装置１によれば，対象物Ｗを間に下金型１１と上金型１２とが型締めされて構成されたモールド室に，プランジャ１４を操作して樹脂が供給される。このとき，上金型１２の内部には，上金型１２とともに上下に移動するスライド部材２１と移動部材２２とが設けられている。スライド部材２１の下面は対象物Ｗに接触し，上面は傾斜面であって，移動部材２２の押圧面に接触している。従って，移動部材２２を左右に移動させることにより，スライド部材２１の上下位置の微調整が容易にでき，スライド部材２１の下面を型締め力に比較してごく小さい圧力で対象物Ｗの上面に接触させることができる。従って，対象物Ｗを破損することなく，上面にモールド樹脂が付着することを防止できる。これにより，半導体装置の破損および，放熱板外面への樹脂の付着をともに防止するモールド装置となっている。

「第２の形態」
以下，本発明を具体化した第２の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態は，半導体素子を含む電子回路とその両側に放熱板が配置された装置をモールド成形して，半導体装置を製造するモールド装置に本発明を適用したものである。なお，本形態のモールド装置２は，第１の形態のモールド装置１と比較して，上金型１２の内部に設けられるスライド部材２１および移動部材２２の部分が変更されているのみであり，同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

本形態のモールド装置２は，図６に示すように，第１の形態におけるスライド部材２１に相当する部分に，スイベル構造を有するスライド部材３０が設けられている。スライド部材３０は，バック部材３１とスイベル部材３２とを有している。バック部材３１の下面には，中央部に凸部３３が形成されており，この凸部３３がスイベル部材３２の上面の一箇所に接している。また，凸部３３の周囲の数カ所にバネ３４が配置され，その両端部はバック部材３１とスイベル部材３２とにそれぞれ固定されている。

本形態では，スイベル部材３２の下面が対象物Ｗに接触する接触面であり，バック部材３１の上面が傾斜面である。移動部材２２は，第１の形態と同様である。バネ３４が適宜伸縮するので，接触面は，必ずしも水平面でなく，水平面に対してある程度の角度範囲内でいずれの方向へも傾くことができる。そのため，対象物Ｗの上面がもし傾いていても，接触面は対象物Ｗの上面に倣って傾き，隙間無く接触することができる。

本形態のモールド装置２によってモールド成形する方法は，第１の形態と同様である。すなわち，上金型１２を型開きした状態で対象物Ｗを配置し，型締めする。このとき，移動部材２２とスライド部材３０とは上金型１２とともに図６中上下に移動する。その後，ネジ２３を回転させて移動部材２２を図６中右方へ移動させる。これにより，バック部材３１が図中下方へ押し付けられる。さらに，凸部３３を介してスイベル部材３２も図中下向きの力を受ける。この力によってスイベル部材３２は対象物Ｗの上面に倣って押し付けられる。

これ以降の工程は第１の形態と同様である。すなわち，この状態で，第１の形態と同様に樹脂を供給し，硬化させればよい。対象物Ｗの上面はスイベル部材３２によって覆われているので，樹脂の付着は防止されている。また，樹脂圧による上部電極Ｗ１の剥離も防止されている。

以上詳細に説明したように本形態のモールド装置２によっても，対象物Ｗを破損することなく，上面にモールド樹脂が付着することを防止できる。さらに，対象物Ｗの上面が多少傾いていても，バック部材３１とスイベル部材３２との間の傾きによって対象物Ｗの上面に倣うことができる。従って，上下の電極Ｗ１，Ｗ２の平行性があまり良好でない対象物Ｗについても同様の効果が得られる。

なお，本形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，上記の形態では，移動部材２２をネジ２３の方へ引き寄せることによりスライド部材２１が対象物Ｗに押圧される構成としているが，これは逆でも良い。すなわち，押圧面と被押圧面の傾き方向を逆にしたり，あるいはネジの取り付け側を逆にすれば，移動部材をネジから遠ざけるように押してスライド部材を押圧させることもできる。

また例えば，上記の形態ではスライド部材２１をウェッジ形とし，移動部材２２の移動方向を水平としたが，平板状のスライド部材に対して移動部材を傾斜方向に移動させることによっても，押圧力の調整は可能である。さらに，スライド部材２１，３０の接触面は平面であるとしたが，上部電極Ｗ１の上面が平面でない対象物Ｗを対象とする場合には，適宜形状を変更すればよい。少なくとも，対象物Ｗの上面の周囲に接触するようにすればよい。また，本形態ではスライド部材および移動部材を上型に設けているが，下型に設けてもよい。また，本形態のモールド装置１，２によってモールド成形される対象物Ｗとしては，半導体装置に限らない。上下面を除いてモールドする対象物Ｗであれば使用できる。

第１の形態に係るモールド装置を示す断面図である。 モールド成形方法を示す説明図である。 モールド成形方法を示す説明図である。 モールド成形方法を示す説明図である。 モールド成形方法を示す説明図である。 第２の形態に係るモールド装置を示す断面図である。

符号の説明

１，２ モールド装置
１１ 下金型
１２ 上金型
１３ モールド室
１４ プランジャ
２１，３０ スライド部材
２２ 移動部材
３１ バック部材
３２ スイベル部材

Claims (3)

1. 第１の金型と，
   前記第１の金型とともにモールド室を構成する第２の金型と，
   前記第１および第２の金型により構成されるモールド室にモールド材を供給するモールド材供給部とを有し，
   前記第２の金型は，
   型締め方向に移動するとともに，一方の面が，モールド対象物に接触する接触面であるスイベル部材と，
   前記スイベル部材の裏面の一箇所に接し，裏面の複数箇所をバネで押圧するとともに，前記スイベル部材の側の面の裏側の面が，モールド対象物へ向かう押圧力を受ける被押圧面であるバック部材と，
   前記バック部材の被押圧面に摺動可能に接触する押圧面を有するとともに，型締め方向と交差する方向に移動することにより前記スイベル部材のモールド対象物への押圧力を調整する調整部材とを有し，
   前記バック部材の被押圧面および前記調整部材の押圧面は，型締め方向と交差する方向に設けられており，かつ，前記調整部材の移動方向に対して傾斜していることを特徴とするモールド装置。
2. 第１および第２の金型により構成されるモールド室にモールド対象物を配置し，モールド室内にモールド材を供給するモールド品の製造方法において，
   前記第２の金型として，
   型締め方向に移動するとともに，一方の面が，モールド対象物に接触する接触面であるスライド部材と，
   前記スライド部材のモールド対象物への押圧力を調整する調整部材とを有するものを用い，
   前記第１の金型のモールド室にモールド対象物の一面を接触させて載置し，
   前記第１および第２の金型を前記モールド対象物の一部を挟んで型締めし，
   前記調整部材により前記スライド部材を前記モールド対象物の他面のうち前記一部以外の箇所に接触するまで移動させることによって，モールド対象物に押し付けて密着させ，
   その状態でモールド室内にモールド材を供給することを特徴とするモールド品の製造方法。
3. 第１および第２の金型により構成されるモールド室にモールド対象物を配置し，モールド室内にモールド材を供給するモールド品の製造方法において，
   前記第２の金型として，
   型締め方向に移動するとともに，一方の面が，モールド対象物に接触する接触面であるスイベル部材と，
   前記スイベル部材の裏面の一箇所に接し，裏面の複数箇所をバネで押圧するとともに，前記スイベル部材の側の面の裏側の面が，モールド対象物へ向かう押圧力を受ける被押圧面であるバック部材と，
   前記バック部材の被押圧面に摺動可能に接触する押圧面を有するとともに，型締め方向と交差する方向に移動することにより前記スイベル部材のモールド対象物への押圧力を調整する調整部材とを有し，
   前記バック部材の被押圧面および前記調整部材の押圧面は，型締め方向と交差する方向に設けられており，かつ，前記調整部材の移動方向に対して傾斜しているものを用い，
   前記第１の金型のモールド室にモールド対象物を載置し，
   前記第１および第２の金型を型締めし，
   前記調整部材により前記スライド部材をモールド対象物に押し付けて密着させ，
   その状態でモールド室内にモールド材を供給することを特徴とするモールド品の製造方法。

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