JPH041734Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔本考案の産業上の利用分野〕 本考案は半導体装置を樹脂封止成形するトラン
スフア成形機用の金型装置に関し、特にフラツシ
ユレス構造を有する金型装置に係る。

〔従来の技術〕

現在、集積回路（IC）、超集積回路（LSI）、ダ
イオード、トランジスタ等の電子回路素子や電子
部品は樹脂封止技術の向上によりセラミツクス製
品から樹脂成形品に製品の主流が移行すると共に
樹脂封止用の金型装置も高精密化している。

しかし、他方では半導体素子を搭載したリード
フレームの板厚に不均一が有り、板厚精度の向上
が要求されている。金型装置内にリードフレーム
を載置した後に金型を閉じて型締めをし、樹脂の
注入成形の時に樹脂成形品の周辺部に樹脂バリ
（フラツシユ）が発生する等の不具合を生じ、こ
の対策として弾性摺動するフラツシユレス機構を
金型装置内に採用する提案が各種なされた。この
フラツシユレス構造はリードフレーム板厚の不均
一、上型と下型との型締め圧力の不均一、複雑・
高精密化しているキヤビテイ形状による型締めの
不均一などの問題に対応できる新規の技術であ
る。

従来のトランスフア成形機用の金型装置のフラ
ツシユレス構造に関して図面を用いて詳細に説明
する。

引用の実用新案公報、実公昭53−8712の明細書
に記載のフラツシユレス構造に係る金型装置を第
５，６図に示す。

金型のキヤビテイブロツク１の表面に半導体装
置封止用のキヤビテイ２とゲート３とを配設し、
該キヤビテイブロツク１はパツド４とバツクアツ
ププレート５とを介してブロツクホルダ６内に収
納され、さらにブロツクホルダ６とガイドピン７
とによつて横方向の移動を拘束され、皿バネ８を
取付ネジ９で弾性的に、かつ上下摺動自在に取付
ける。取付ネジ９は皿バネ８の横振れを防止する
と共にキヤビテイブロツク１内部へのネジ込み量
を調整する事でキヤビテイブロツク１とパツド４
との寸法を決定し、弾性バネ強度を微調整する事
が可能であり、キヤビテイブロツク１の部分のバ
ネ強度を変更できる。さらにパツド４とバツクア
ツププレート５とは取付ネジ込み量とバツクアツ
ププレート５の板厚とを変更する事で全体の挟持
の変位量を変更できる。

前記の考案は皿バネと取付ネジとにより、弾性
的に上下自在に取付けられている挟持機構であ
り、リードフレームを金型に多数載置した後に型
締めをしてもリードフレームの板厚のバラツキは
キヤビテイの多数を有する一体構造のキヤビテイ
ブロツクの個々が独立して上下方向に弾性的に動
くので、これに吸収され、かつ適当な型締力が得
られるので、板厚が不均一なリードフレームに搭
載した半導体素子を樹脂封止する時の樹脂洩れを
発生させないと明細書は記述している。

第７，８図は別の従来例であり、図面を用いて
説明する。引用の実公昭59−13068記載の精密成
形装置に係る金型は上型１１および下型１２につ
いてトランスフア成形機の定盤に取付ける為の取
付け板１３と受け板１４とから構成され、下型１
２は中空の筒状体１６にボルト１７で取付けられ
た構造であり、該筒状体１６の他端部はボルト１
８で取付け板１３に固定される。

下型には受け板１４に直接取付けないで、筒状
体１６の支柱に取付ける事により、成形機の金型
を型締めすると筒状体１６が弾性収縮のため寸法
Ｇだけ軸方向に圧縮され、逆に締圧を解除すると
最初の寸法に戻るので下型は寸法Ｇだけ筒状体１
６の軸方向に浮動できる。なお筒状体１６の収縮
時に下型が受け板１４に当つて浮動性を阻害され
ない様に筒状体１６は少なくとも寸法Ｇだけ受け
板１４から下型１２を浮上させている構造であ
る。

第９図は他の実施例を示す図面であり、引用す
る特公昭60−36100の図面に基づいて説明する。
図示の金型の下型２０のキヤビテイブロツク２１
はキヤビテイ２２、エジエクタピン穴２３を配設
し、キヤビテイインサート２４を嵌合する。該キ
ヤビテイインサート２４の下方に圧力スリーブ２
５を配置している為に、当圧力スリーブ２５の弾
性収縮の変位量相当の寸法だけキヤビテイブロツ
ク２１から浮いて、該キヤビテイインサート２４
はキヤビテイブロツクと嵌合している。

金型の上型と下型２０とが型締めされて型締圧
力を受けると、それぞれのキヤビテイインサート
２４は圧力スリーブ２５の圧縮変形量のみキヤビ
テイブロツク２１内を嵌合面に沿つて下方に降下
する。すなわち、成形機の型締時には圧力スリー
ブ２５の弾性変形によつてリードフレームとキヤ
ビテイインサート２４とが良好に密着する様に金
型の上型と下型２０との互いの型締めが均一な圧
力に分散され、よつて樹脂成形製品に関する樹脂
バリを発生させない成形が可能である。また逆に
強すぎる型締め圧力に対しては大きく下方に降下
する為にリードフレームに搭載した半導体装置の
挟持面に損傷を与える事はないと説明している。

〔本考案が解決しようとする問題点〕

従来技術の実施例でのフラツシユレス機能に係
る弾性バネ体８、筒状体１６もしくは圧力スリー
ブ２５等を半導体装置の封止用金型に採用してト
ランスフア成形を長期間続けていると多種多様の
問題が発生してフラツシユレス機能を発揮できに
くくなり、成形品の樹脂バリを発生させていた。
また金型の上型と下型との相対位置のずれを生じ
させるミスマツチ発生などの欠点があつた。

すなわち、前記の実施例の第１例では弾性バネ
体である皿バネ８の耐久性又は耐用性が期待する
程度に発揮できない欠点をもつ。たとえば全体の
型締め圧力が120トン級のトランスフア成形機に
当金型を搭載した場合、長期間の連続使用に耐用
できる様な皿バネを入手できない。皿バネ８の設
置数を増加させる事で弾性バネの耐用を向上させ
る改善策でも逆にキヤビテイブロツク自身の機械
強度を低下させる欠点になる。さらに皿バネ８は
それ自身の占有容積の割合には弾性強度値が小さ
い事と、精度又は精密仕上の皿バネ８の製作と寸
法又は皿バネ８の重ね組立寸法精度が得にくい
事、皿バネ８の耐久性などの種々の問題解消を必
要とする。

前記の実施例の第２例では筒状体１６を用いて
下型を取付ボルトで取付け板に固定する事でフラ
ツシユレス機能を得ようとする提案である。各々
のキヤビテイに載置したリードフレームの板厚に
関してはリードフレームそれぞれの板厚の差に応
じてのフラツシユレス機構が働くが、図中の金型
に載置したリードフレーム板厚に、左右の板厚の
差が有る場合には２本の筒状体１６の収縮ではフ
ラツシユレス機能を発揮できない。リードフレー
ムそれぞれを載置するキヤビテイブロツク（チエ
スブロツク）そのものにフラツシユレス機能を発
揮させる構造が必要となる。

前記の実施例の第３例は圧力スリーブの弾性伸
縮作用によるフラツシユレス機能について、キヤ
ビテイ、エジエクタピン穴、エジエクタピン逃げ
穴を順次下方に形成するキヤビテイインサート２
４がキヤビテイブロツク２１内で上下方向に弾性
伸縮するフラツシユレス機能の提案である。本提
案はエジエクタピン周辺のみで弾性伸縮する圧力
スリーブを配置するためにキヤビテイインサート
２４の各々にフラツシユレス機能をもつが、リー
ドフレーム載置したキヤビテイブロツクそれ自身
のフラツシユレス機能がなく、リードフレーム全
体を挟持する型締圧の均一化には貢献できない。
さらにキヤビテイインサート２４の下部に配置す
る圧力スリーブの形状、大きさ、又は配置数に
は、いずれも限度があり、圧力スリーブの弾性伸
縮を発揮させるためには同じキヤビテイブロツク
内の圧力スリーブの寸法精度を厳密に管理しなけ
ればならない。これはキヤビテイインサート２４
の外側のキヤビテイブロツク、特にランナー部の
樹脂洩れの原因となる。

〔考案の目的〕

前記述の従来技術においてリードフレームの樹
脂バリを防止するためにフラツシユレス構造の金
型装置が提案されているが、いずれも長期に使用
しているとキヤビテイブロツクの摺動面の隙間に
樹脂が固着、あるいは弾性作用の劣化等のため、
フラツシユレス機能を発揮し得なくなるなどの各
種の問題がある。

本考案は従来の半導体封止用の金型装置におけ
る前記問題点を解消し、長期間の繰り返し使用に
対してフラツシユレス機能が円滑に発揮すること
のできる半導体装置封止用の金型装置を提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は前記した問題点を解決するための技術
的手段として半導体装置封止用の金型装置につい
て、次の様な構造にした。すなわち、少なくとも
下型、もしくは上型にフラツシユレス機能を具備
させるために、キヤビテイを配設しているキヤビ
テイブロツクと、該キヤビテイブロツクを上下方
向に摺動自在に保持するブロツクホルダと、該キ
ヤビテイブロツクとブロツクホルダとの間に配置
された保持板と、該保持板に配設されている収納
穴に保持される弾性円管体とから構成された半導
体装置封止用の金型装置に関し、弾性伸縮する弾
性円管体の働きでキヤビテイブロツクをブロツク
ホルダ内で上下方向に摺動させて、前記のあい対
向する上型と下型とのキヤビテイブロツクのおの
おのを相対的に弾性圧接させるフラツシユレス金
型構成であり、弾性円管体はキヤビテイブロツク
の内側の保持板で保持され、長手方向に対して一
定の間隔で対称的に２列又は１列に配設する事に
よつて、上型と下型との弾性圧接の弾性定数を調
整し、さらに弾性円管体の座屈を防止する構成で
ある。

〔作用〕

本考案による半導体装置封止用の金型装置は前
記の様に構成されているので、トランスフア成形
機で型締め成形時にキヤビテイブロツク上に載置
されたリードフレームの板厚にバラツキが有つて
も、弾性円管体の弾性収縮によつてキヤビテイブ
ロツクがそれぞれ相対的に弾性圧接ができるため
に、金型の合せ面（PL面）はほぼ均一的な面圧
となり、キヤビテイ内への樹脂の注入時に発生す
る樹脂バリの原因である金型の合せ面の隙間、さ
らにリードフレーム挟持面の隙間は皆無となり、
フラツシユレス機能を発揮する。また長期間の繰
り返し使用後に発生する金型装置の受け板の変形
による金型の合せ面（PL面）中心部に発生しや
すい隙間をこのキヤビテイブロツクの上下方向の
弾性的な微小変位によつて吸収できる。

〔実施例〕

以下、本件考案にもとづく半導体装置封止用の
金型装置を図面を参照しながら詳細に説明する。

第３図は本考案の金型装置を用いたトランスフ
ア成形機であり、その金型装置を第４図に図示す
る。第１図と第２図は保持板に配設された収納穴
に保持される弾性円管体一部切断面を含む斜視図
およびキヤビテイブロツク収納を示す同斜視図で
ある。第１図ｂは別の実施例を示す同種の斜視図
である。

トランスフア成形機３０は金型装置３１を可動
盤３２固定盤３３に取付け、樹脂を金型装置３１
内へ押圧するためのプランジヤ３４と駆動用油圧
シリンダ３７、さらに上死点と下死点のリミツト
スイツチ３５，３６を配して油圧シリンダー３７
の上下位置ぎめを行う。

金型装置３１はトランスフア成形機３０に固定
するための取付け板３８、受け板３９から成り、
下型４０と上型４１とはガイド４２とガイドピン
４３によつて相対的な型調整がなされる。第１図
に示したキヤビテイ４４を配設するキヤビテイブ
ロツク４５とセンターブロツク４６はブロツクホ
ルダ４７に収納され、キヤビテイブロツク４５の
内側には裏板４８と、保持板４９および弾性円管
体５０を配置し、さらに保持板４９には弾性円管
体５０を収納する収納穴５１が２列に配設され
る。これ等はブロツクホルダ４７を含めてチエス
ブロツク５２と呼ばれる。キヤビテイブロツク４
５のPL面には前記のキヤビテイ４４以外にラン
ナ５３、ゲート５４を配設して成形樹脂の供給路
を形成する。

キヤビテイブロツク４５をブロツクホルダ４７
に収納するにはブロツクホルダ４７の内底面にセ
ンタブロツク４６およびその両側に裏板４８をは
めこむ。さらその上に保持板４９をはめ入れる。
保持板４９に配設された２列（１例もあり得る）
の収納穴５１の内部には寸法5.10mmに仕上られた
弾性円管体５０をそれぞれ挿入してからキヤビテ
イブロツク４５をはめ入れる。第１図ｂに示す様
にボルト５５，５６でキヤビテイブロツク４５、
センタブロツク４６をブロツクホルダ４７に取り
付ける。

収納穴５１に挿入する弾性円管体５０は、たと
えば外径3.5mm、内径2.10mmの冷間金型用鋼
SKD11からなる円筒体を焼入硬化して両端面を
研削し、規定の長さ、例えば5.10mm精度に正確に
仕上げたものである。そしてその弾性円管体５０
は前記の仕上寸法5.10mmは前記の保持板４９の厚
味mmよりもΔだけ長くされているので、弾性
円管体５０の上端はキヤビテイブロツク４５に、
下端は裏板４８にそれぞれ当接している。

したがつてトランスフア成形機３０の駆動で型
締めすると、金型内の弾性円管体５０は上下軸方
向の型締圧力で寸法Δに圧縮されて収縮し、締
付圧力を解除すると元の寸法に戻るので、チエス
ブロツク５２の基準面に対してキヤビテイブロツ
ク４５は寸法Δだけ元の寸法に戻り、この寸法
Δで弾性円管体５０の上下軸方向に浮動できる
事になる。従つて弾性円管体５０の圧縮時に保持
板４９に当つて浮動性を阻害されないように弾性
円管体５０は少なくとも寸法Δだけは保持板４
９から突出させ、チエスブロツク５２内でキヤビ
テイブロツク４５を浮上させた構造になつてい
る。

弾性円管体５０の代用に中実の円柱を用いて型
締め圧力を加えると限界値を越えるものは座屈し
たが、本考案の弾性円管体５０では円管体の軸心
に対して対称形に外側へ膨らむので座屈を起こす
ことを回避し、円管体の柱に支障をきたすことな
しに弾性変位を得ることができる利点がある。

次に本考案に基づくフラツシユレス機構を有す
る金型装置を用いて半導体装置の樹脂封止の製造
時には、リードフレームを上型４１と下型４０と
の間に挟んでキヤビテイ４４にエポキシ系樹脂材
を注入してモールドするが、その際、上下の型締
圧を充分に加圧すると本考案の弾性円管体５０は
上下軸方向に圧縮する。その時にリードフレーム
の板厚の厚い部分の弾性円管体５０の圧縮量は大
きく、板厚の薄い部分の弾性円管体５０の圧縮量
は小さくなるためリードフレームの板厚のバラツ
キが吸収され、かつ上型４１と下型４０とのキヤ
ビテイブロツクのおのおの面が相対的に弾性圧接
される事で、ぴつたり密着される。同様に後記述
の様な取付け板３８や受け板３９の平面度の不良
による歪も吸収される。従つて従来の様な型面と
リードフレーム面との密着不良により隙間から樹
脂が流出して樹脂バリを発生する恐れがない。従
来の受け板３９に直接チエスブロツク５２を固定
搭載する構造で発生していた受け板３９のそり等
の変形による精度不良に関しては、相対的にキヤ
ビテイブロツクどうしを弾性圧接させる。しかも
平面度のバラツキ等は弾性円管体５０の弾性伸縮
力による型面の浮動で吸収されるため、従来のリ
ードフレームを押潰す圧着方法と違つてリードフ
レームを傷めることがなく、リードフレームの材
料等による制約を受けることもなく、合金鉄
42Niのリードフレームなども含めて広い範囲に
わたつて適用できる。

さら前記引用した従来技術が取付け板３８に筒
状体１６を支柱体として上型又は下型（チエスブ
ロツク）を固定して弾性伸縮させていたのに比較
して本考案ではチエスブロツク５２内のキヤビテ
イブロツク４５のみが弾性圧接する様に配慮して
いる為に、より精度よくフラツシユレス機能が発
揮できる。

第１０図に図示する様に弾性円管体５０の材料
又は外径や内径の寸法を変更する事で任意の弾性
バネ定数を選択できる。又弾性円筒体５０に多少
の精度上のバラつきが生じていても、チエスブロ
ツク５２内のキヤビテイブロツク４５の全体的な
弾性バネ定数として荷重計算ができ、筒状体１６
を支柱体とする場合より簡単であり、設計や製作
が容易となる。

なお、本考案はフラツシユレス構造をチエスブ
ロツク５２に採用しているために、上型又は下型
のいずれか一方に取付けでき、さらに場合によつ
ては両方に取付けてフラツシユレス機能を発揮さ
せる。

〔効果〕

本考案に係る半導体装置封止用の金型装置にお
いて、従来技術の金型に皿バネ８、筒状体１６、
圧力スリーブ２５などを利用した場合に比較して
封止用樹脂の浸入固化による弾性バネの減衰や弾
性体の寸法精度管理に関して利点があり、さらに
収納穴５１による円管体５０の座屈防止、保持板
４９による過大な負荷防止などの点でフラツシユ
レス機能が十分に発揮される。本件は半導体装置
の樹脂バリ防止に極めて高い効果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本考案にもとづく半導体装
置封止用の金型装置及びトランスフア成形機を示
す断面を含む斜視図；正面図であり、第５図から
第９図は従来技術を説明する金型の断面を含む斜
視図であり、第１０図、第１１図は弾性バネ特性
と減衰特性を示すグラフである。材料および構成
により特性比較を示しているが、KMS18−22製
とは18％Niマルエージング鋼を材料に用いたも
のである。 １，２１，４５……キヤビテイブロツク、８…
…皿バネ、１６……筒状体、２５……圧力スリー
ブ、１２，２０，４０……下型、１１，４１……
上型、３０……トランスフア成形機、４７……ブ
ロツクホルダ、４８……裏板、４９……保持板、
５０……弾性円管体、５１……収納穴。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. キヤビテイを配設したキヤビテイブロツクと、
   該キヤビテイブロツクを上下方向に摺動自在に保
   持するブロツクホルダと、該キヤビテイブロツク
   とブロツクホルダとの間に配置された保持板と、
   該保持板に配設した収納穴に保持された弾性円管
   体とを、少なくとも金型の下型、もしくは上型に
   具備するフラツシユレス構造に係る半導体装置封
   止用の金型装置に関し、弾性伸縮する弾性円管体
   の働きでキヤビテイブロツクを上下方向に摺動さ
   せて前記の相対向する上型と下型とのキヤビテイ
   ブロツクの各々を相対的に弾性圧接させる構成で
   ある事を特徴とする半導体装置封止用の金型装
   置。