JP5975086B2 - 金型および成形品の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基体に搭載された電子部品がキャビティ内に配置されると共に、基体が挟み込まれた状態で、樹脂通路を通じて封止用樹脂をキャビティ内に注入して、電子部品を封止する金型および成形品の製造方法に関するものである。
半導体素子や抵抗素子、コンデンサなどの電子部品は、保護を目的として封止用樹脂により封止される。
例えば、DIP((Dual Inline Package)やQFP(Quad Flat Package)、PLCC(Plastic leaded chip carrier)などのリードフレームに半導体素子を搭載した半導体装置、BGA(Ball grid array)やLGA(Land grid array)などのサブストレート等の樹脂製基板に半導体素子を搭載した半導体装置は、封止用樹脂により封止される。
リードフレームに搭載された半導体素子を封止用樹脂にて封止するときには、リードフレームを上型と下型とで挟み込んだ状態で、半導体素子が位置するキャビティに封止用樹脂を注入する。
リードフレームを上型と下型とで挟み込んで、キャビティに封止用樹脂を注入すると、リードフレームの端面と、この端面に対向する金型の壁面との間の隙間に、封止用樹脂の樹脂通路であるランナーから封止用樹脂が浸入して、リードフレームの端面に封止用樹脂が付着する。リードフレームの端面に付着した封止用樹脂は、ランナー内の固化した封止用樹脂を除去する際に、ランナー内の封止用樹脂と一緒に取れるが、一部はリードフレームの端面に残ってしまうことがあり、残った封止用樹脂が樹脂バリとなることがある。
リードフレームの端面に樹脂バリが発生すると、封止後の後工程で、成形品を搬送する際に、例えば、封止後の工程の搬送レール等で搬送不良を発生させるおそれがある。
このような電子部品の封止に際して、樹脂バリを防止する技術が、特許文献1,2に記載にされている。
特許文献1に記載のリードフレームのモールド金型は、図8にて、キャビティインサート1010と、キャビティ部1012と、ゲートインサート1014と、センターインサート1016として示している。
ゲートインサート1014には、キャビティ部1012に連絡するゲート1018が設けられる。図中の想像線L1は、キャビティインサート1010にリードフレーム1020をセットした際の側縁位置を示している。
ゲートインサート1014とセンターインサート1016との境界位置には、リードフレーム1020の側縁にそって弾性体1022が設置される。この弾性体1022が、リードフレーム1020をクランプした際に潰れることにより、リードフレーム1020の側縁とモールド金型とのクリアランス部分が、閉止される。そして、クリアランス部分の閉止により、樹脂モールドの際にリードフレームの側縁に沿って、ゲート1018から樹脂が流れ出すことを防止する。
図9に示す特許文献2に記載のモールド成形方法及びモールド成形装置では、プランジャ1112を摺動させて樹脂タブレットを押し出すためのポット1114と、このポット1114の外周に配置され、下キャビティ1115を形成する下キャビティブロック1116によって支持される下センターブロック1117とを有する下側のモールド金型1111を備えている。
下キャビティブロック1116の上面には、モールド用樹脂のキャビティ内への注入口となるゲート1118が形成されている。下センターブロック1117の上面には、ポット1114からゲート1118へのモールド用樹脂の流路の一部を形成するランナー1119が形成されている。ポット1114の上端面は開口しており、この開口の縁部に樹脂の流出口1120が形成されている。流出口1120は、ランナー1119に通じている。
パッケージの際に使用されるリードフレーム1131は、リードフレーム部1131aのポット1114側の端面に、ポット1114の開口、並びにランナー1119、更にはゲート1118を覆う大きさ、形態の延出部1131bを一体にかつ面一に設けた構成を有している。ポット1114の上端と直角に対面する上センターブロック1124の下面が平坦に形成されている。ポット1114の上面開口部、ランナー1119、ゲート1118の上面は、平坦で面一なリードフレーム1131の延出部1131bによって覆われている。
そのため、押し出されたモールド用樹脂は、ポット1114の流出口1120や上面の開口部、並びにランナー1119、ゲート1118を経て、延出部1131bの下面に沿って、下キャビティ1115、上キャビティ1122内に注入され、ポット1114から押し出されたモールド用樹脂は、常にリードフレーム1131の下面に沿って流れる。
従って、リードフレーム1131の端面から不要な樹脂が流れ出し、リードフレーム1131の端面に付着することが無い。その結果、従来のような付着した不要樹脂を作業者等が取り除く工程が不要である。
特開平5−111942号公報 特開平11−114989号公報
しかし、特許文献1に記載のリードフレームのモールド金型では、シリコンゴム等による弾性体1022により、リードフレーム1020の側縁とモールド金型とのクリアランス部分とを閉止しているため、モールド成形を繰り返すと、弾性体1022が劣化してしまうおそれがある。弾性体1022が劣化すると、樹脂封止が完全でなくなるため、封止用樹脂が漏れるおそれがある。
また、特許文献2に記載のモールド成形方法及びモールド成形装置では、リードフレーム1131が、延出部1131bによって、ポット1114の開口、並びにランナー1119、更にはゲート1118を覆う大きさに形成されているため、ポット1114まで延びるリードフレーム1131が必要である。従って、リードフレーム1131を形成するための金属板のサイズを大きいものとする必要がある。そのため、電子部品を搭載する基体であるリードフレームを改良することなく、樹脂バリの発生が抑えられる技術の開発が望まれている。
そこで本発明は、基体を改良することなく樹脂バリの発生を、確実に抑えることができる金型および成形品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、第1金型と第2金型を型締することで形成されるキャビティ内に、基体に搭載された電子部品が配置されると共に、前記基体が第1金型と第2金型によって挟持された状態で、封止用樹脂を、樹脂通路を通じて前記キャビティ内に注入して、前記電子部品を封止する金型において、前記基体を型締め時に押圧することで、前記基体の端面を押し出して、前記基体の端面と、前記端面に対向する前記第2金型の壁面との前記樹脂通路に通じる隙間を閉鎖する凸部が、前記第1金型に形成され、前記樹脂通路は、前記壁面の位置から上流側に拡幅部が形成され、前記凸部は、前記拡幅部の通路壁の位置より、前記拡幅部の中心側にはみ出して形成された金型であることを特徴とする。
また、本発明は、第1金型と第2金型を型締めすることにより形成されるキャビティ内に、基体に搭載された電子部品が配置されると共に、前記基体が第1金型と第2金型によって挟持された状態で、封止用樹脂を、樹脂通路を通じて前記キャビティ内に注入して、前記電子部品を封止する樹脂封止方法において、前記基体に搭載された前記電子部品を、前記第2金型内に配置する工程と、前記第1金型に形成された凸部であって、前記基体の端面に対向する前記第2金型の壁面の位置から前記樹脂通路の上流側に形成された拡幅部における通路壁の位置より、前記拡幅部の中心側にはみ出した凸部により、前記基体を型締め時に押圧することで、前記基体の端面を押し出して、前記基体の端面と、前記端面に対向する前記第2金型の壁面との前記封止用樹脂の前記樹脂通路に通じる隙間を閉鎖した状態で、前記第1金型と第2金型により前記基体を挟み込む工程と、前記封止用樹脂を、前記樹脂通路を通じて前記キャビティ内に注入して、前記電子部品を封止する工程と、前記第1金型と第2金型を型開きして前記電子部品を封止した成形品を取り出す工程とを含む成形品の製造方法であることを特徴とする。
本発明においては、第1の金型の凸部が、基体の型締め時に、基体を押圧する。この押圧により、基体の端面が押し出される。そのため、凸部により押し出された基体の端面により、樹脂通路に通じる隙間が閉鎖される。従って、基体の端面と、端面に対向する第2の金型との樹脂通路に通じる隙間が閉鎖されることで、樹脂通路からの封止用樹脂の浸入を防止することができる。よって、基体への樹脂バリの付着を防止することができるので、封止後の後工程にて、成形品をスムーズに搬送することができる。
更に、第1の金型に凸部を形成して、樹脂バリへの対策を施しているため、基体を改良することなく、問題を解決することができる。
また、拡幅部の中心側にはみ出した凸部の一部は、第2の金型と共に、基体を挟み込むことで、基体の端面を拡幅部に向かって膨らませることができる。従って、拡幅部の中心側にはみ出した凸部の一部が、基体の端面を拡幅部に向かうように押し出し、残余の凸部が、基体の端面を第2の金型の壁面に向かうように押し出すため、隙間の入り口の外側と内側との両方で閉鎖することができる。よって、封止用樹脂の隙間への浸入を、確実に、防止することができる。
前記凸部は、前記樹脂通路の両脇に位置して前記基体を押圧することが望ましい。
凸部が、樹脂通路の両脇に位置することで、樹脂通路から近い位置の基体の端面を押し出すことができる。従って、樹脂通路から連通する隙間の入り口で閉鎖することができるので、効果的に、封止用樹脂の隙間への浸入を防止することができる。
前記凸部は、前記基体の端面の方へ向かって突出高さが低くなるように形成されていることが望ましい。
凸部が、基体の端面の方へ向かって突出高さが低くなるように形成されていると、凸部が基体を押圧するときに、端面に対して遠い位置から近い位置まで順番に押圧することになる。従って、基体の板厚が徐々に端面まで移動させられるため、端面の押し出しを効果的に行うことができるので、膨らみ量を大きくすることができる。
前記拡幅部には、前記基体の厚みに相当する深さの前記壁面が切り欠かれた第1拡幅部と、前記第1拡幅部から深さ方向に、前記壁面を残して切り欠いた第2拡幅部とが形成されていることが望ましい。
拡幅部の中心側にはみ出した凸部の一部が、基体の端面を拡幅部に向かうように押し出し膨らませる。この膨らみの方向が、第2拡幅部にて残った壁面より規制される。従って、基体の端面の膨らみは、基体の端面の厚み分で制限され、余計な方向へ拡がらないため、端面の厚み分の隙間を確実に閉鎖することができる。よって、第2拡幅部は、封止用樹脂の隙間への浸入の防止を、更に確実なものとすることができる。
本発明は、第1の金型に形成された凸部により、基体の端面を押し出して樹脂通路に通じる隙間を閉鎖することで、基体を改良することなく樹脂バリの発生を抑えることができ、煩雑なメンテナンスが不要となる。
本発明の実施の形態に係る金型の上型を示す底面図である。 図1に示す上型と、半導体素子を搭載したリードフレームを重ね合わせた一部拡大図である。 本発明の実施の形態に係る金型の下型に、半導体素子を搭載したリードフレームを配置した状態を示す平面図である。 上型キャビティブロック、カルブロック、下型キャビティブロックおよびポットブロックを示す一部断面図である。 ランナーを説明するための平面図である。 ランナーの拡幅部を説明するための透視した状態の斜視図である。 ポットブロックの樹脂通路を下型キャビティブロック側から見た図である。 特許文献1に記載のリードフレームのモールド金型を説明するための図である。 特許文献2に記載のモールド成形方法及びモールド成形装置を説明するための図である。
本発明の実施の形態に係る金型について、図面に基づいて説明する。
図1から図4に示すように、上型10(第1金型)と、下型20(第2金型)とは、リードフレーム1(基体)に搭載された半導体素子2(電子部品)を、樹脂封止するものである。
図2および図3に示すように、リードフレーム1は、半導体素子2が搭載されるダイパッド1aと、半導体素子2とワイヤで結線され、半導体素子2と共に、樹脂封止されるインナーリード1bと、インナーリード1bからタイバー1cを介して外部に延びるアウターリード1dと、アウターリード1dの先端部同士を繋ぐフレーム枠1eとを備えている。
図1に示すように、上型10は、下型20(図3参照)と共にキャビティCVを形成する上型キャビティブロック110と、カル部121が形成されたカルブロック120と、を備えている。上型キャビティブロック110と、カルブロック120とは、上型サイドブロック130により囲まれている。
図3に示すように、下型20は、上型10と共にキャビティCVを形成する下型キャビティブロック210と、ポット221が形成されたポットブロック220と備えている。下型キャビティブロック210と、ポットブロック220とは、下型サイドブロック230により囲まれている。
図4に示すように、下型キャビティブロック210は、リードフレーム1が配置されるため、下型キャビティブロック210のブロック面211は、ポットブロック220のブロック面222より、リードフレーム1の厚みT1分低い位置となっている。
また、下型キャビティブロック210は、ポットブロック220側のリードフレーム1の板厚面である端面1fが、ポットブロック220に隙間なく対向するように形成されている。
ポットブロック220には、ポット221にて溶融させた封止用樹脂R0を、カル部121へ押し出すためのプランジャ240が配置されている。
図3および図4に示すように、ポットブロック220の端部および下型キャビティブロック210には、上型10および下型20を型締めしたときに、カルブロック120のカル部121に、一端部が連通すると共に、他端部がキャビティCVに連通するランナー300が形成されている。
ここで、上型キャビティブロック110に形成された凸部111と、カル部121およびランナー300による樹脂通路とについて、図面に基づいて詳細に説明する。
カル部121は、図4に示すように、ポットブロック220のポット221の上方に位置している。図2に示すように、カル部121は、円形空間部121aから2本の細長空間121bが互いに反対の方向に延びている。その細長空間121bの先端部が、ランナー300のポットブロック220に位置するポットブロック側ランナー310(図4参照)に連通している。
図4から図7に示すように、ポットブロック側ランナー310は、カルブロック120との対向面であるポットブロック220のブロック面222から、下型キャビティブロック210側に向かって、ポットブロック220の端部に形成された溝である。
ポットブロック側ランナー310には、封止用樹脂R0が流れる下流方向F1に向かうに従って通路底が深くなる第1通路部311が形成されている。ポットブロック側ランナー310には、第1通路部311を過ぎると通路底の深さが一定となる第2通路部312が形成されている。第2通路部312は、下型キャビティブロック210の下型キャビティブロック側ランナー320に連通する。
第2通路部312には、下型キャビティブロック210と対向するポットブロック220の壁面223から上流側となる位置であって、壁面223に面した位置に、拡幅部313が形成されている。
拡幅部313は、第2通路部312の下型キャビティブロック側ランナー320への出口部分において、リードフレーム1の端面1fと対向する第2通路部312の対向するそれぞれの通路壁が台形状に切り欠かれて形成されている。この切り欠かれた部分により、拡幅部313の対向する通路壁313wの間隔W1は、第2通路部312の拡幅部313以外の間隔W2より、幅広く形成されている。
拡幅部313には、フレーム枠1eの厚みに相当する深さのポットブロック220の壁面223が切り欠かれて、第1拡幅部313aとして形成されている。また、拡幅部313には、第1拡幅部313aから深さ方向に、壁面223を残して切り欠いた第2拡幅部313bが形成されている。
下型キャビティブロック側ランナー320は、ポットブロック220と接する下型キャビティブロック210の端面(壁面212(図4参照))の位置から、キャビティCVまで、繋がった溝である。
上型キャビティブロック110には、金型の一部を突出させた凸部111が一体的に形成されている。凸部111は、型締め時にリードフレーム1のフレーム枠1eを押圧するものである。凸部111は、樹脂通路(ランナー300の下型キャビティブロック側ランナー320)の両脇に位置している。本実施の形態では、凸部111は、下型キャビティブロック側ランナー320の両脇となる位置であって、ポットブロック220の壁面223に沿った方向(図5においては、方向F2にて示す。)が拡幅部313の通路壁313wの位置より、拡幅部313の通路幅の中心側にはみ出している。
凸部111は、リードフレーム1のフレーム枠1eの端面1fの方へ向かって突出高さが低くなるように形成されている。
以上のように構成された本発明の実施の形態に係る金型を用いて成形品を製造する方法を、図面に基づいて説明する。
図3に示すように、半導体素子2が搭載されたリードフレーム1を、図示しない搬送装置が下型20に搬送して配置する。次に、上型10が下降、または下型20が上昇して、上型10と下型20とによりリードフレーム1を型締めすることで挟持する。
次に、ポット221で溶融した封止用樹脂R0をプランジャ240の突き上げにより押し出す。そうすることで、封止用樹脂R0は、カルブロック120のカル部121と、ポットブロック220のポットブロック側ランナー310と、下型キャビティブロック210の下型キャビティブロック側ランナー320とから成るランナー300を、リードフレーム1に沿って通過して、キャビティCV(図1および図4参照)に注入される。封止用樹脂R0がキャビティCVへ流れ込むことで、半導体素子2が封止される。
このようにして、半導体素子2を封止した成形品が作製される。そして、成形品は、上型10および下型20が型開きされた後に、図示しない搬送装置により取り出され、ランナー300の形状に成形された余分な封止用樹脂を除去するディゲーターに搬送される。
リードフレーム1が上型キャビティブロック110に配置されると、リードフレーム1の端面1fがポットブロック220の壁面223と対向する。しかし、リードフレーム1の公差などにより、リードフレーム1の端面1fと、ポットブロック220の壁面223との間に隙間S1(図4参照)が生じることがある。
リードフレーム1の端面1fと、ポットブロック220の壁面223との間に隙間S1(図4参照)が生じると、封止用樹脂R0が、ポットブロック側ランナー310から下型キャビティブロック側ランナー320に流れ込む際に、隙間S1に浸入して、リードフレーム1の端面1fに沿って拡がる。この隙間S1への封止用樹脂R0の浸入が、リードフレーム1の端面1fに付着する樹脂バリとなる。
しかし、本実施の形態に係る金型では、上型キャビティブロック110の凸部111が、リードフレーム1の型締め時に、リードフレーム1を押圧する。リードフレーム1が凸部111と下型キャビティブロック210との間で挟まれて、リードフレーム1の端面1fが押し出される。そのため、凸部111により押し出されたリードフレーム1の端面1fにより、隙間S1は閉鎖される。
従って、リードフレーム1の端面1fと、端面1fに対向するポットブロック220の壁面223との、樹脂通路であるランナー300に通じる隙間が閉鎖されることで、ランナー300からの封止用樹脂R0の浸入を防止することができる。よって、リードフレーム1への樹脂バリの付着を、リードフレーム1を改良することなく、確実に防止することができるので、封止後の後の工程にて、成形品をスムーズに搬送することができる。
また、凸部111が、上型キャビティブロック110の一部として形成され、凸部111がリードフレーム1を押圧している。そのため、特許文献1に記載のリードフレームのモールド金型のように、弾性体1022(図8参照)により、リードフレーム1020の側縁とモールド金型とのクリアランス部分を閉止した場合と異なり、凸部111は、堅牢である。従って、上型キャビティブロック110のメンテナンスの頻度を、かなり削減することができる。
上型キャビティブロック110の凸部111は、ランナー300の両脇に位置してリードフレーム1を押圧するため、ランナー300から近い位置のリードフレーム1の端面1fを押し出すことができる。従って、ランナー300から連通する隙間S1の入り口で閉鎖することができるので、効果的に、封止用樹脂R0の隙間S1への浸入を防止することができる。
また、拡幅部313がポットブロック220の壁面223の位置から上流側に形成され、凸部111が、拡幅部313の通路壁313wの位置より、拡幅部313の中心側にはみ出して形成されている。そのため、拡幅部313の中心側にはみ出した凸部111の一部は、下型キャビティブロック210と共に、リードフレーム1を挟み込みことで、リードフレーム1の端面1fを拡幅部313に向かって膨らませることができる。
従って、拡幅部313の中心側にはみ出した凸部111の一部が、リードフレーム1の端面1fを拡幅部313に向かうように押し出し、残余の凸部111が、リードフレーム1の端面1fをポットブロック220の壁面223に向かうように押し出すため、隙間S1の入り口の外側と内側との両方で閉鎖することができる。よって、封止用樹脂R0の隙間S1への浸入を、確実に、防止することができる。
更に、拡幅部313には、リードフレーム1の厚みに相当する深さのポットブロック220の壁面223が切り欠かれた第1拡幅部313aと、第1拡幅部313aから深さ方向に、壁面223を残して切り欠いた第2拡幅部313bとが形成されている。
拡幅部313の中心側にはみ出した凸部111の一部が、リードフレーム1の端面1fを拡幅部313に向かうように押し出し膨らませる。この膨らみの方向が、一方ではカルブロック120により規制され、他方では第2拡幅部313bにて、残ったポットブロック220の壁面223より規制される。従って、端面1fの膨らみは、リードフレーム1の端面1fの厚み分で制限され、余計な方向へ拡がらないため、端面1fの厚み分の隙間S1を確実に閉鎖することができる。よって、第2拡幅部313bは、封止用樹脂R0の隙間S1への浸入の防止を、更に確実なものとすることができる。
ここで、凸部111は、リードフレーム1の端面1fの方へ向かって突出高さが低くなるように形成されているので、凸部111がリードフレーム1を押圧するときには、端面1fに対して遠い位置から近い位置まで順番に押圧することになる。従って、リードフレーム1の板厚が徐々に端面1fまで移動させられるため、端面1fの押し出しを効果的に行うことができるので、膨らみ量を大きくすることができる。
なお、本実施の形態では、基体としてリードフレームを例に説明したが、例えば、プリント配線基板や他の基板でも、本発明を適用することが可能である。
本発明は、基体に搭載された電子部品を封止する樹脂封止装置に好適である。
1 リードフレーム
1a ダイパッド
1b インナーリード
1c タイバー
1d アウターリード
1e フレーム枠
1f 端面
2 半導体素子
10 上型
110 上型キャビティブロック
111 凸部
120 カルブロック
121 カル部
121a 円形空間部
121b 細長空間
130 上型サイドブロック
20 下型
210 下型キャビティブロック
211 ブロック面
212 壁面
220 ポットブロック
221 ポット
222 ブロック面
223 壁面
230 下型サイドブロック
240 プランジャ
300 ランナー
310 ポットブロック側ランナー
311 第1通路部
312 第2通路部
313 拡幅部
313a 第1拡幅部
313b 第2拡幅部
313w 通路壁
320 下型キャビティブロック側ランナー
R0 封止用樹脂
CV キャビティ
F1 下流方向
F2 方向
W1,W2 間隔
S1 隙間

Claims (5)

  1. 第1金型と第2金型を型締することで形成されるキャビティ内に、基体に搭載された電子部品が配置されると共に、前記基体が第1金型と第2金型によって挟持された状態で、封止用樹脂を、樹脂通路を通じて前記キャビティ内に注入して、前記電子部品を封止する金型において、
    前記基体を型締め時に押圧することで、前記基体の端面を押し出して、前記基体の端面と、前記端面に対向する前記第2金型の壁面との前記樹脂通路に通じる隙間を閉鎖する凸部が、前記第1金型に形成され
    前記樹脂通路は、前記壁面の位置から上流側に拡幅部が形成され、
    前記凸部は、前記拡幅部の通路壁の位置より、前記拡幅部の中心側にはみ出して形成された金型。
  2. 前記凸部は、前記樹脂通路の両脇に位置して前記基体を押圧する請求項1記載の金型。
  3. 前記凸部は、前記基体の端面の方へ向かって突出高さが低くなるように形成された請求項1または2記載の金型。
  4. 前記拡幅部には、前記基体の厚みに相当する深さの前記壁面が切り欠かれた第1拡幅部と、前記第1拡幅部から深さ方向に、前記壁面を残して切り欠いた第2拡幅部とが形成されている請求項記載の金型。
  5. 第1金型と第2金型を型締めすることにより形成されるキャビティ内に、基体に搭載された電子部品が配置されると共に、前記基体が第1金型と第2金型によって挟持された状態で、封止用樹脂を、樹脂通路を通じて前記キャビティ内に注入して、前記電子部品を封止する樹脂封止方法において、
    前記基体に搭載された前記電子部品を、前記第2金型内に配置する工程と、
    前記第1金型に形成された凸部であって、前記基体の端面に対向する前記第2金型の壁面の位置から前記樹脂通路の上流側に形成された拡幅部における通路壁の位置より、前記拡幅部の中心側にはみ出した凸部により、前記基体を型締め時に押圧することで、前記基体の端面を押し出して、前記基体の端面と、前記端面に対向する前記第2金型の壁面との前記封止用樹脂の前記樹脂通路に通じる隙間を閉鎖した状態で、前記第1金型と第2金型により前記基体を挟み込む工程と、
    前記封止用樹脂を、前記樹脂通路を通じて前記キャビティ内に注入して、前記電子部品を封止する工程と、
    前記第1金型と第2金型を型開きして前記電子部品を封止した成形品を取り出す工程とを含む成形品の製造方法。
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