JPH04353410A - 自動トランスファ成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の樹脂封止
を自動的になす自動トランスファ成形機に係り、特に樹
脂タブレットに対する断熱構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に示すような半導体装置Ｓは、半導
体素子ａをリードフレームｂ上に支持した後、これら半
導体素子ａとリードフレームｂとを金属細線ｃでボンデ
ィングする。そして、上記半導体素子ａおよびリードフ
レームｂとのボンディング部分を、たとえばエポキシ樹
脂で封止してなる。ｄは、その成形樹脂外殻である。

【０００３】特開昭５８−２１３４４号公報あるいは実
公平１−４２３４３号公報には、このような半導体装置
Ｓを製品として自動的に仕上げるための自動トランフフ
ァ成形機の概略構成が開示されている。

【０００４】すなわち、多数の樹脂タブレットを貯蔵し
、この樹脂タブレットを必要に応じて予熱しながら、も
しくは予熱せずに、整列して一個づつ供給する。この供
給先は、半導体素子とリードフレームとをボンディング
した状態で収納するマガジンである。

【０００５】上記マガジンは送り信号に基づいて上金型
と下金型との間に搬送され、下金型の表面に半導体素子
をボンディングしたリードフレームおよび樹脂タブレッ
トが給出され、載置される。

【０００６】図７に示すように、下金型１と上金型２と
が嵌合して型締めがなされるとともに、樹脂投入孔３に
投入された樹脂タブレット４は加熱され、かつプランジ
ャ５によって加圧され溶融する。溶融した樹脂は、上下
金型２，１に設けられる樹脂の供給部６と移送系路（ラ
ンナ）７およびゲート８を通って、半導体素子ａが収納
されているキャビティ９に圧入充填される。

【０００７】このような圧入後、樹脂が硬化するまでの
間、上下金型２，１は締められた状態を保持される。し
かる後、型開きをなして樹脂封止されたものを取出し、
樹脂の供給部分やランナ部分など、不要部分をカットす
ることにより、先に図６で示したような、半導体素子ａ
および半導体素子ａとリードフレームｂとのボンディン
グ部分を成形樹脂外殻ｄで樹脂封止した半導体装置Ｓが
得られる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
自動トランスファ成形機にあっては、樹脂タブレット４
を加熱し、かつ加圧して上下金型２，１のキャビテイ９
に充填し、樹脂が完全に熱硬化するまでの時間の短縮化
が、生産性の向上に大きく寄与する。

【０００９】普通、上記樹脂タブレット４は、熱硬化性
樹脂であるエポキシ樹脂が用いられる。ここで用いられ
るエポキシ樹脂の成分は、エポキシ、フェノール、着色
材、フィラ、表面処理剤、離型剤、硬化促進剤などの触
媒からなる。

【００１０】すなわち、エポキシ樹脂は、硬化促進剤（
触媒）を含有することにより、室温の影響あるいは加熱
作用で三次元化した樹脂に変えられる。上記熱硬化性樹
脂の特徴として、一旦、熱を吸収して硬化した後は、再
度熱を加えても粘度の変化がない。

【００１１】自動トランスファ成形機における、樹脂封
止に要する時間とエポキシ樹脂の粘度との関係は、図４
に示すようになる。すなわち、横軸の時間（ｓｅｃ）は
、金型プレス部の樹脂投入孔３に投入された樹脂タブレ
ット４を加熱し、かつプランジャ５によって加圧溶融す
るトランスファ時間と、溶融した樹脂が上下金型２，１
に設けられる樹脂の供給部６と移送系路（ランナ）７お
よびゲート８を通って、半導体素子ａが収納されている
キャビティ９に圧入充填される充填時間と、圧入後、樹
脂が熱硬化するまでに要するキュア時間との合計時間で
ある。

【００１２】普通、実線変化Ａで示すように、エポキシ
樹脂は、トランスファ時間の間に粘度が急速に低下（軟
化）し、充填時間が終了してキュア時間の開始付近から
粘度が上昇（硬化）しはじめ、キュア時間の完了時に所
定の硬度に戻る。

【００１３】上記トランスファ時間およびキュア時間は
、要求される半導体装置Ｓの仕様によって決定され、ほ
ぼ固定と見なされる。しかるに、生産性の向上を得るに
は、上記キュア時間（現在、９０〜１２０ｓｅｃもかか
っている）の短縮を目標としなければならない。

【００１４】そのため、エポキシ樹脂に含まれる上記硬
化促進剤（触媒）の含有量を増量することにより、図４
に二点鎖線変化Ｂで示すように、早期の熱硬化を生じせ
しめ、結果としてキュア時間の短縮を図ることができる
。

【００１５】しかるに、硬化促進剤の増量化は、約４０
℃の温度の雰囲気中に樹脂を放置しても、熱影響を容易
に受けることになる。すなわち、図５に示すように、横
軸に一定温度の雰囲気中に樹脂を放置した時間（Ｈ）、
縦軸に樹脂の粘度変化をとり、エポキシ樹脂を放置する
。

【００１６】同図における実線変化Ｃは、約４０°Ｃの
雰囲気中に、従来の、硬化促進剤の含有量が通常の低い
場合のエポキシ樹脂の場合の粘度変化である。すなわち
、この程度の温度の雰囲気中に長時間さらしても、硬化
促進剤の含有量が低いので粘度変化が少く、金型プレス
工程にかかる以前の貯蔵時間の範囲ではほとんど影響が
ない。

【００１７】ところが、熱硬化促進剤を増量したエポキ
シ樹脂の場合は、同温度の雰囲気中で、同図に一点鎖線
変化Ｄで示すように、粘度変化がすこぶる大になってし
まう。これでは、実際に金型プレス工程にかかる以前に
、熱影響を受けて樹脂の架橋反応が促進され、樹脂溶融
粘度の上昇を引き起こす。このような粘度上昇は、パッ
ケージ未充填や、ボンディングワイヤの変形を招く結果
となり、信頼性の低下につながる。

【００１８】上記上下金型２，１の樹脂加熱温度は１６
５〜１８０℃に設定されていて、しかも樹脂タブレット
４の貯蔵供給部に近接して配置されている。したがって
、上下金型２，１から直接もしくは間接的な熱伝達の影
響を受けて、周辺の雰囲気温度が上昇し易い構成になっ
ている。

【００１９】本発明は、上記事情に着目してなされたも
ので、エポキシ樹脂に含有する硬化促進剤を増量してキ
ュア時間を短縮し、生産性の大幅向上を得、かつ樹脂ス
トッカ部の雰囲気温度を低く保持して、金型プレス工程
以前における樹脂の架橋反応の促進および樹脂溶融粘度
上昇を阻止し、半導体装置の品質および信頼性の向上を
図った自動トランスファ成形機を提供することを目的と
するものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の樹脂タ
ブレットを貯蔵し、この樹脂タブレットを整列して一個
づつ供給する樹脂ストッカ部と、この樹脂ストッカ部か
ら供給される樹脂タブレットおよび半導体素子をボンデ
ィングしたリードフレームを受け入れ上記樹脂タブレッ
トを加熱・加圧して溶融させ半導体素子および半導体素
子とリードフレームとのボンディング部を樹脂封止する
金型プレス部とを具備し、上記樹脂タブレットは、エポ
キシ樹脂からなり、上記樹脂ストッカ部は、断熱構造と
したことを特徴とする自動トランスファ成形機である。

【００２１】

【作用】樹脂タブレットを構成するエポキシ樹脂は、含
有する硬化促進剤を増量したので、キュア時間が短縮す
る。また、上記金型プレス部の熱影響を受けない断熱構
造の樹脂ストッカ部で樹脂タブレットを貯蔵するので、
樹脂タブレットが金型プレス部に供出されるまでの間を
低い温度に保持でき、樹脂の架橋反応の促進による粘度
上昇を抑制する。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の自動トランスファ成形機の一
実施例を、図１ないし図３を参照して説明する。

【００２３】この自動トランスファ成形機は、クリーン
ルームＲ内に配置される。成形機本体Ａは、平面矩形状
であり、前後方向に２列、幅方向に３つの複数（６つ）
の後述するユニットから構成されている。なお、各ユニ
ットを構成する主要部品は一部を除いて図示しない。

【００２４】奥側左端のユニットは、樹脂ストッカ部１
０である。この樹脂ストッカ部１０は、投入された多数
の樹脂タブレット４を貯蔵するストッカ１１と、このス
トッカ１１から供出される樹脂タブレット４を一列に整
列する直線フィーダ１２と、この直線ファイーダ１２か
ら樹脂タブレット４を受け入れ所定の間隔を存して順次
一個づつ供給するタブレットフィーダ１３とから構成さ
れる。

【００２５】なお、上記樹脂ストッカ部１０に貯蔵され
る樹脂タブレット４は、エポキシ樹脂のものを用いるこ
とには変わりがないが、ここでは特に、含有する硬化促
進剤の量を増量して、先に図５で示した一点鎖線変化Ｄ
の特性のものとする。すなわち、約４０℃の雰囲気中に
放置すれば、急激な粘度変化が生じる。

【００２６】図１および図２にのみ示すように、これら
ストッカ１１と直線フィーダ１２およびタブレットフィ
ーダ１３は断熱材１４で囲繞されていて、樹脂ストッカ
部１０内は断熱構造となっている。

【００２７】再び図１ないし図３に示すように、上記樹
脂ストッカ部１０の前面側に隣接して、インローダ部１
５が設けられる。このインローダ部１５には、上記樹脂
ストッカ部１０から供給される樹脂タブレット４を受け
入れるとともに、先に図６で示しめしたような、半導体
素子ａをボンディングしたリードフレームｂが所定数ず
つマガジン内に収納される。このマガジンは、送り信号
に基づいて順次給出されるようになっている。

【００２８】再び図１および図２にのみ示すように、上
記インローダ部１５の側方に隣接する、前面中央のユニ
ットは金型プレス部１６である。この金型プレス部１６
は、先に図７で説明したような、油圧で上下駆動される
下金型２と、固定の上金型１とを備えている。これら上
下金型２，１には、ヒータや、半導体素子ａおよび半導
体素子ａをボンディングしたリードフレームｂを収容す
るキャビテイ９、樹脂タブレット４を受容する樹脂材料
投入孔３、この樹脂材料投入孔３に挿通するプランジャ
５などを備えている。

【００２９】上記金型プレス部１６の奥側には、金型ク
リーナ部１７が設けられる。この金型クリーナ部１７に
は、たとえば回転ブラシ体が収容されていて、金型プレ
ス部１６における１動作終了毎に上記回転ブラシ体が金
型プレス部１６に突出して、上下金型２，１の合わせ面
を清掃するようになっている。

【００３０】また、金型プレス部１６に隣接する側方で
ある、本体Ａの前面右端のユニットは、アウトローダ部
１８である。このアウトローダ部１８には、上記金型プ
レス部１６で成形した半導体装置Ｓを取出して搬入する
ロボットが備えられるとともに、ランナ部等の不要部分
を除去するカッタ装置が備えられる。

【００３１】つぎに、このようにして構成される自動ト
ランスファ成形機の作用について説明する。樹脂ストッ
カ部１０のホッパ１１に多数の樹脂タブレット４が投入
され、貯蔵される。この樹脂タブレット４は直線フィー
ダ１２から一列に整列して供出され、さらにタブレット
フィーダ１３から順次一こづつ、所定の間隔を存してイ
ンローダ部１５に供出される。

【００３２】上記インローダ部１５においては、半導体
素子ａをボンディングしたリードフレームｂを収容する
マガジンをマガジンストッカから供出し、かつ上記樹脂
ストッカ部１０から供出される樹脂タブレット４を上記
マガジンに受け入れる。

【００３３】そして、インローダ部１５からマガジンを
金型プレス部１６に供出し、半導体素子ａ、リードフレ
ームｂ、樹脂タブレット４を下金型１上に載置して、樹
脂タブレット４を加熱する。

【００３４】下金型１を上昇駆動して上金型２に合せ、
加熱状態にある樹脂タブレット４をプランジャ５で加圧
する。樹脂タブレット４は溶融して、ランナ７からゲー
ト８を介してキャビティ９に導かれ、これらに圧入充填
される。

【００３５】樹脂が硬化するまでの間、上下金型２，１
は締められた状態を保持する。そして、上下金型２，１
を型開きすることにより、半導体素子ａおよび半導体素
子ａとリードフレームｂとのボンディング部分は樹脂で
封止され、樹脂供給部６およびランナ７部分が一体に接
続する半完成製品としての樹脂封止体となる。

【００３６】アウトローダ部１８からロボットが金型プ
レス部１６に搬出されて、ここで成形した半完成製品と
しての樹脂封止体を取出してアウトローダ部１８に戻る
。上記アウトローダ部１８においては、カッタ装置が樹
脂供給部６やランナ部７等の不要部分を除去する。した
がって、樹脂封止された完成品としての半導体装置Ｓが
得られる。

【００３７】なお、上記樹脂タブレット４は、硬化促進
剤を増量して含有するエポキシ樹脂としたから、先に図
４の二点鎖線変化Ｂで示すような、キュア時間が短縮（
約４０ｓｅｃ）された特性となり、生産性の向上を得ら
れるようになった。

【００３８】その一方、図５で一点鎖線変化Ｄで示すよ
うに、約４０℃の雰囲気中で、架橋反応が促進されてし
まう。しかしながら、本発明においては、上記樹脂スト
ッカ部１０を構成するホッパ１１、直線フィーダ１２お
よびタブレットフィーダ１３を断熱材１４で囲繞し、断
熱構造として、金型プレス部１６の上下金型２，１から
放散し、あるいは伝達する熱を遮断する。

【００３９】すなわち、上記樹脂ストッカ部１０内を約
３０℃の比較的低温に保持することが可能になり、図５
で示す、二点鎖線変化Ｅのような緩やかな粘度変化とな
る。この程度の粘度変化であれば、樹脂タブレット４が
樹脂ストッカ部１０に貯蔵されている間（約３時間）は
、エポキシ樹脂の架橋反応の促進による粘度上昇を抑制
する。結果として、樹脂封止して得られる半導体装置Ｓ
の品質を高く保持できる。

【００４０】なお、上記断熱材１４で囲繞した樹脂スト
ッカ部１０内に、たとえば２０℃程度の冷風を循環させ
ることにより、さらに内部の温度低下を図って、より確
実な効果を得られることになる。本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない
範囲で種々変形実施できることは勿論である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、上記樹脂タブレットを
エポキシ樹脂とし、上記樹脂ストッカ部を断熱構造とし
たから、キュア時間が短縮して生産性の大幅向上を図る
とともに、樹脂の架橋反応の促進による粘度上昇を抑制
して、高品質で信頼性の高い半導体装置を安定して得ら
れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、自動トランスファ成
形機の概略平面図。

【図２】同実施例の、自動トランスファ成形機の概略縦
断面図。

【図３】同実施例の、樹脂ストッカ部とインローダ部の
概略斜視図。

【図４】樹脂封止に必要な時間に対する樹脂粘度の変化
特性図。

【図５】所定温度の雰囲気中に放置した樹脂に対する時
間と粘度変化の特性図。

【図６】完成品としての半導体装置の一部切欠した斜視
図。

【図７】金型プレス部の一部縦断側面図。

【符号の説明】

４…樹脂タブレット、１０…樹脂ストッカ部、ａ…半導
体素子、ｂ…リードフレーム、１６…金型プレス部、１
４…断熱材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の樹脂タブレットを貯蔵し、この樹脂
   タブレットを整列して一個づつ供給する樹脂ストッカ部
   と、この樹脂ストッカ部から供給される樹脂タブレット
   および半導体素子をボンディングしたリードフレームを
   受け入れ上記樹脂タブレットを加熱・加圧して溶融させ
   半導体素子および半導体素子とリードフレームとのボン
   ディング部を樹脂封止する金型プレス部とを具備し、上
   記樹脂タブレットは、エポキシ樹脂からなり、上記樹脂
   ストッカ部は、断熱構造としたことを特徴とする自動ト
   ランスファ成形機。