JPH05308087A - Semiconductor resin sealing device - Google Patents

Semiconductor resin sealing device

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JPH05308087A
JPH05308087A JP11178192A JP11178192A JPH05308087A JP H05308087 A JPH05308087 A JP H05308087A JP 11178192 A JP11178192 A JP 11178192A JP 11178192 A JP11178192 A JP 11178192A JP H05308087 A JPH05308087 A JP H05308087A
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JP
Japan
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resin
cavity
mold
semiconductor
semiconductor element
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Pending
Application number
JP11178192A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutada Nakagawa
泰忠 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To improve quality by preventing void from being generated by making uniform flow speed of a melted resin which is supplied within a cavity without changing a basic dimensional configuration for storing a semiconductor element into a cavity. CONSTITUTION:A cavity K is formed between an upper mold 10 and a lower mold 11, a semiconductor element c is placed on a lead frame a and a die pad b to be sealed with resin and at the same time is stored while being connected via a lead within the cavity, a melted sealing resin material is supplied to the cavity K for sealing the semiconductor element c with resin, and then upper and lower molds are provided with heaters which are means for setting mutually different temperatures.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体樹脂封止装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor resin sealing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図7に示すように、半導体装置Sは、リ
ードフレームaと、このリードフレームaと一体のダイ
パッドb上に半導体素子cを載設し、かつリードフレー
ムaと半導体素子cとは金ワイヤなどのリードdを介し
て接続される。そして、リードフレームaの外端部であ
るアウタリード部a1 を残した状態で、リードフレーム
aと半導体素子cとをリードdごと、樹脂で封止してな
る構造である。上記樹脂封止する樹脂材は、普通、熱硬
化性樹脂が用いられ、たとえば、エポキシ樹脂材であ
る。
2. Description of the Related Art As shown in FIG. 7, a semiconductor device S includes a lead frame a, a semiconductor element c mounted on a die pad b integral with the lead frame a, and a lead frame a and a semiconductor element c. Are connected via a lead d such as a gold wire. The lead frame a and the semiconductor element c together with the lead d are sealed with a resin while leaving the outer lead portion a1 which is the outer end of the lead frame a. A thermosetting resin is usually used as the resin material for the resin sealing, and is, for example, an epoxy resin material.

【0003】このような半導体装置は多種多用の製品に
用いられるが、いずれにしても、その製品の小型化促進
の要望が大であるところから、半導体装置S自体、薄い
型のものとなっている。
Although such a semiconductor device is used in a wide variety of products, in any case, since there is a great demand for promoting miniaturization of the product, the semiconductor device S itself is of a thin type. There is.

【0004】同図に示す半導体装置の場合、樹脂封止し
たパッケージ部Gの長手方向寸法Wが約17mmあって
も、その厚さ寸法eは1〜1.5mmでしか過ぎない。そ
して、上記半導体素子c上面部位における樹脂の厚さ寸
法fは約270μmであるのに対し、ダイパッドb下面
部位における樹脂厚さ寸法hは約170μmである。
In the case of the semiconductor device shown in the same figure, even if the longitudinal dimension W of the resin-sealed package portion G is about 17 mm, the thickness dimension e is only 1 to 1.5 mm. The resin thickness dimension f in the upper surface portion of the semiconductor element c is about 270 μm, while the resin thickness dimension h in the lower surface portion of the die pad b is about 170 μm.

【0005】このような半導体装置Sを得る際の樹脂封
止は、上金型と下金型の合わせ面に形成されるキャビテ
ィと称する空間部に、上記構成の半導体素子c等を収容
し、溶融した封止樹脂材をキャビティ内に供給する。
The resin encapsulation for obtaining such a semiconductor device S is performed by accommodating the semiconductor element c and the like having the above structure in a space called a cavity formed in the mating surface of the upper mold and the lower mold. The molten sealing resin material is supplied into the cavity.

【0006】上記上,下金型は加熱されており、溶融し
た樹脂材は、キャビティに充填されさらに加熱されるこ
とにより硬化する。必要な硬化温度で必要な硬化時間が
経過後、金型の加熱を停止して冷却する。所定時間が経
過してから、上下金型を分離して、樹脂封止された半導
体装置を取り出す。
The upper and lower molds are heated, and the molten resin material is filled in the cavity and further heated to cure. After the required curing temperature and the required curing time have elapsed, the heating of the mold is stopped and the mold is cooled. After a lapse of a predetermined time, the upper and lower molds are separated and the resin-sealed semiconductor device is taken out.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】高い品質の、樹脂封止
した半導体装置を得るには、キャビティ内に供給した溶
融樹脂を、均一に流動させなければならない。
In order to obtain a high quality resin-sealed semiconductor device, the molten resin supplied into the cavity must be made to flow uniformly.

【0008】場合によっては、樹脂封止の際に、空気溜
りであるボイド(巣)が作られてしまうことがある。こ
れを実際の製品に用いると、製品周囲の雰囲気温度が上
昇した状態で、ボイドに溜まった空気およびここに含ま
れる水分が気化膨脹して応力が発生し、ついには封止樹
脂部分にクラックが生じて、設定された機能が得られな
くなる。このようなボイドの発生メカニズムを、図8に
示す。
In some cases, voids, which are air pockets, may be created during resin sealing. When this is used in an actual product, the air accumulated in the void and the water contained therein vaporize and expand to generate stress when the ambient temperature around the product rises, and finally cracks occur in the sealing resin part. As a result, the set function cannot be obtained. The mechanism of generation of such a void is shown in FIG.

【0009】同図の最上部に示したように、ゲートiか
らキャビティK内に供給される溶融した樹脂Jは、リー
ドフレームaとダイパッドbとの間を介して、半導体素
子cの上面部空間mに導かれ、あるいはダイパッドbの
下面部空間nに導かれて、流動する。
As shown in the uppermost part of the figure, the molten resin J supplied from the gate i into the cavity K passes through the space between the lead frame a and the die pad b, and the upper surface space of the semiconductor element c. m or flow to the lower surface space n of the die pad b.

【0010】以下、順に、半導体素子上面部空間mの断
面積が、ダイパッド下面部空間nの断面積よりも大きく
て封止樹脂Jの流動性が良く、かつゲートiから供給さ
れる溶融樹脂Jの粘度が、キャビティK内において同一
であるところから、半導体素子上面部空間mにおける溶
融樹脂Jの流動速度は、ダイパッド下面部空間nのそれ
よりも速い。
Hereinafter, in order, the cross-sectional area of the semiconductor element upper surface space m is larger than the cross-sectional area of the die pad lower surface space n, the flowability of the sealing resin J is good, and the molten resin J supplied from the gate i. Since the viscosity of C is the same in the cavity K, the flow velocity of the molten resin J in the upper surface space m of the semiconductor element is faster than that in the lower space n of the die pad.

【0011】したがって、先にこの部分の完全充填がな
され、ついで溶融樹脂Jはダイパッド下面部空間nに進
出する。ここで、直接ダイパッド下面部空間nに導かれ
た溶融樹脂Jと対向するのであるが、それぞれの部位に
おける流動速度の相違や、互いの流動先端部位の温度差
などの不可避の条件が重なると、対向部位にボイドPが
発生する。
Therefore, this portion is completely filled first, and then the molten resin J advances into the space n of the lower surface of the die pad. Here, the molten resin J directly faces the die pad lower surface space n, but when the unavoidable conditions such as the difference in the flow velocity at each portion and the temperature difference between the respective flow tip portions overlap, A void P is generated at the facing portion.

【0012】半導体素子上面部空間mの断面積と、ダイ
パッド下面部空間nの断面積を同一にすれば、上記ボイ
ドPの発生を抑制できるが、リードフレームaと半導体
素子cとをワイヤボンディングする関係上、上記寸法を
変更できない。
If the cross-sectional area of the upper surface space m of the semiconductor element and the cross-sectional area of the lower surface space n of the die pad are made the same, the generation of the void P can be suppressed, but the lead frame a and the semiconductor element c are wire-bonded. Due to this, the above dimensions cannot be changed.

【0013】また、ボイドP発生の別の要因として、樹
脂の粘性がある。すなわち、熱硬化性樹脂の特性とし
て、それ自体の温度が高いほど、粘度が低くなって、流
動し易くなる反面、樹脂温度が低温になれば、粘度が高
くなって流動し難くなる。
Another factor causing the void P is the viscosity of the resin. That is, as a characteristic of the thermosetting resin, the higher the temperature of the resin itself, the lower the viscosity and the easier it is to flow. On the other hand, when the temperature of the resin is low, the viscosity is high and the resin is hard to flow.

【0014】図9に示すように、キャビティK内に収容
された当初のリードフレームa、ダイパッドbおよび半
導体素子cは、上金型1と下金型2自体の温度よりも低
い温度である。
As shown in FIG. 9, the initial lead frame a, die pad b, and semiconductor element c housed in the cavity K are lower than the temperatures of the upper die 1 and the lower die 2 themselves.

【0015】このため、ゲートiよりキャビティK内に
流入する溶融樹脂Jは、リードフレームa等により冷却
されて、温度が低下し、粘性が上昇する。すなわち、溶
融樹脂Jの流動性が悪くなる。
Therefore, the molten resin J flowing from the gate i into the cavity K is cooled by the lead frame a, etc., and its temperature is lowered and its viscosity is increased. That is, the fluidity of the molten resin J deteriorates.

【0016】そして、上金型1が形成するキャビティK
内である半導体素子cの上面部空間mの断面積よりも、
下金型2が形成するキャビティK内であるダイパッドb
の下面部空間nの断面積が小さいので、このダイパッド
bの下面部空間nを流動する溶融樹脂Jがより冷却され
て、さらに流動性が悪くなる。したがってボイドP発生
の要因となる。
The cavity K formed by the upper mold 1
Than the cross-sectional area of the upper surface space m of the semiconductor element c inside
The die pad b inside the cavity K formed by the lower mold 2.
Since the cross-sectional area of the lower surface space n is smaller, the molten resin J flowing in the lower space n of the die pad b is further cooled, and the fluidity is further deteriorated. Therefore, it becomes a factor of generating void P.

【0017】また、このような半導体樹脂封止装置にお
いては、複数のキャビティを備え、同時に溶融樹脂を導
いて樹脂封止をなすのが普通である。したがって、ポイ
ドP発生の要因は、個々のキャビティ内でのみ考慮する
ばかりでなく、装置全体の問題としても追及しなければ
ならない。
Further, in such a semiconductor resin sealing device, it is usual that a plurality of cavities are provided and the molten resin is guided at the same time to perform resin sealing. Therefore, the cause of the generation of the void P must be considered not only in the individual cavities but also as a problem of the entire device.

【0018】図10に示すように、ポット3内に樹脂が
溶融状態で収容される。このポット3には、溶融樹脂の
流通路であるランナ4が接続されている。そしてランナ
4には、複数のゲート5…が設けられ、これらのゲート
5…に、それぞれ枝分かれ状に上記キャビティK1 ,K
2 …が連通する。
As shown in FIG. 10, the resin is accommodated in the pot 3 in a molten state. A runner 4, which is a flow path for the molten resin, is connected to the pot 3. A plurality of gates 5 ... Are provided in the runner 4, and the cavities K 1 and K are respectively branched to these gates 5.
2 ... communicate.

【0019】実際には、ポット3から溶融樹脂が供給さ
れた状態で、この供給圧が高く、ポット3に最も近い位
置にある、すなわちランナ4の最上流側のキャビティK
1 への流入圧が高い。
Actually, in the state where the molten resin is supplied from the pot 3, the supply pressure is high and the position is closest to the pot 3, that is, the cavity K on the most upstream side of the runner 4.
Inflow pressure to 1 is high.

【0020】ところが、溶融樹脂はランナ4を流動して
いる間に圧力が低下し、ランナ4端末側である下流側の
キャビティK5 …に流入するにしたがって、流入圧が低
下する。
However, the pressure of the molten resin decreases while flowing through the runner 4, and the inflow pressure decreases as it flows into the downstream cavities K 5 ...

【0021】このような流入圧の相違によって、いずれ
のキャビティK1 ,K2 …の容量も同一であるにも拘ら
ず、溶融樹脂が完全充填するまでの時間が相違する。そ
の結果、同一の品質を得ることが困難で、場合によって
はボイドPの発生がある。
Due to such a difference in the inflow pressure, the time required until the molten resin is completely filled is different although the cavities K 1 , K 2, ... Have the same capacity. As a result, it is difficult to obtain the same quality, and void P may be generated in some cases.

【0022】本発明は上記事情に着目してなされたもの
であり、その第1の目的とするところは、半導体素子を
キャビティ内に収容する、寸法的な基本構成を変えるこ
となく、キャビティ内における供給された溶融樹脂の流
動速度の均一化を図り、ボイドの発生を阻止して品質の
向上化を得られる半導体樹脂封止装置を提供するもので
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its first object is to accommodate a semiconductor element in a cavity without changing the dimensional basic structure. (EN) A semiconductor resin encapsulation device capable of achieving uniform flow rate of a supplied molten resin, preventing generation of voids, and improving quality.

【0023】第2の目的とするところは、複数のキャビ
ティを備えた装置全体としての溶融樹脂の流動性を考慮
して、全てのキャビティにおける充填時間の均一化を図
り、得られる樹脂封止品質の向上に結び付く半導体樹脂
封止装置を提供するものである。
A second object is to make the filling time uniform in all the cavities in consideration of the fluidity of the molten resin in the entire apparatus having a plurality of cavities, and to obtain the resin sealing quality obtained. The present invention provides a semiconductor resin encapsulation device that leads to improvement of

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、上金型と下金型の間にキャビティを
形成し、このキャビティ内に樹脂封止すべきリードフレ
ームおよびダイパッド上に載設されるとともにリードを
介してリードフレームに接続される半導体素子を収容
し、溶融した封止樹脂材を上記キャビティに供給して半
導体素子の樹脂封止をなす半導体樹脂封止装置におい
て、上記上金型と下金型を、互いに異なる温度に設定す
る手段を備えたことを特徴とする半導体樹脂封止装置で
ある。
In order to achieve the above object, the first invention is to form a cavity between an upper die and a lower die, and to provide a lead frame and resin to be sealed in the cavity. A semiconductor resin encapsulation device for accommodating a semiconductor element mounted on a die pad and connected to a lead frame via a lead, and supplying a molten encapsulating resin material to the cavity to perform resin encapsulation of the semiconductor element. 2. A semiconductor resin encapsulating apparatus, characterized in that it comprises means for setting the upper mold and the lower mold to temperatures different from each other.

【0025】第2の発明は、上記上金型と下金型を、互
いに異なる温度に設定する手段として、それぞれの金型
に設けられ、互いに異なる温度に金型を加熱制御する加
熱体とし、第3の発明として、上記上金型と下金型を、
互いに異なる温度に設定する手段は、互いに異なる熱伝
導率の素材で、それぞれの金型を構成した。
A second aspect of the present invention is a heating body which is provided in each mold as a means for setting the upper mold and the lower mold at different temperatures, and which controls heating of the molds at different temperatures. As a third invention, the upper die and the lower die are
As means for setting different temperatures, the respective molds are made of materials having different thermal conductivities.

【0026】第4の発明は、金型に複数のキャビティを
形成し、樹脂封止すべきリードフレームおよびダイパッ
ド上に載設されるとともにリードを介してリードフレー
ムに接続される半導体素子を各キャビティ内に収容し、
溶融した封止樹脂材をポットからランナを介して上記複
数のキャビティに同時に供給して半導体素子の樹脂封止
をなす半導体樹脂封止装置において、上記ポット近傍の
金型部位と、ポットから離間した金型部位とを互いに異
なる温度に設定する手段を備えたことを特徴とする半導
体樹脂封止装置である。
In a fourth aspect of the present invention, a plurality of cavities are formed in a mold, and a semiconductor element mounted on a lead frame and a die pad to be resin-sealed and connected to the lead frame via leads is used for each cavity. Housed inside,
In a semiconductor resin encapsulation device for encapsulating a semiconductor element by simultaneously supplying a molten encapsulating resin material from a pot to a plurality of cavities via a runner, a mold part in the vicinity of the pot is separated from the pot. It is a semiconductor resin encapsulation apparatus characterized in that it is provided with means for setting the temperature of the mold part to be different from each other.

【0027】[0027]

【作用】第1ないし第3の本発明においては、上金型と
下金型とを互いに異なる温度に制御することにより、キ
ャビティを構成する各金型空間部を流通する溶融樹脂の
流動速度が均一化する。
In the first to third aspects of the present invention, by controlling the upper mold and the lower mold at different temperatures from each other, the flow rate of the molten resin flowing through the mold spaces forming the cavity is controlled. Homogenize.

【0028】第4の発明においては、金型のポットの近
傍部位と、ポットから離間した部位とで樹脂封止成形温
度を変えたから、各キャビティに導かれる際の、溶融樹
脂の温度を各キャビティで均一化する。
In the fourth aspect of the present invention, since the resin sealing molding temperature is changed between the portion near the pot of the mold and the portion separated from the pot, the temperature of the molten resin when being introduced into each cavity is set to the temperature of each cavity. To homogenize.

【0029】[0029]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面にもとづいて
説明するに、先に図7で示したような、完成した半導体
装置Sが得られる。先に、第1の発明の一実施例につい
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings, and a completed semiconductor device S as shown in FIG. 7 can be obtained. First, an embodiment of the first invention will be described.

【0030】図1に示すように、上金型10と下金型1
1とから構成され、寸法的なものは従来と同一であるキ
ャビティK内に、ダイパッドbに載設された半導体素子
cと、この半導体素子cとワーヤボンディング手段によ
り接続されるリードフレームaが収容される。これら半
導体素子c等のキャビティKに対する寸法的な構成は、
先に説明した従来のものと全く同一である。
As shown in FIG. 1, an upper die 10 and a lower die 1
1. A semiconductor element c mounted on a die pad b and a lead frame a connected to this semiconductor element c by a wire bonding means are provided in a cavity K which is composed of 1 and has the same dimension as the conventional one. Be accommodated. The dimensional configuration of the semiconductor device c and the like with respect to the cavity K is
It is completely the same as the conventional one described above.

【0031】上記上金型10の所定部位には、加熱体で
ある第1の加熱ヒータ12が埋設される。この加熱ヒー
タ12は、上金型10を所定温度に加熱保温する発熱容
量を有している。そして、加熱ヒータ12は、上金型1
0外部に配置される温度制御器13を介して、上金型1
0のキャビティK近傍に設けられる温度センサ14に電
気的に接続される。
A first heater 12, which is a heating body, is embedded in a predetermined portion of the upper mold 10. The heater 12 has a heat generating capacity for heating and retaining the upper mold 10 at a predetermined temperature. The heater 12 is used as the upper mold 1.
0 upper mold 1 through temperature controller 13 arranged outside
It is electrically connected to the temperature sensor 14 provided in the vicinity of the zero cavity K.

【0032】温度センサ14が上金型10の特にキャビ
ティK近傍温度を検知して、温度制御器13にその検知
信号を送り、予め設定記憶された温度と比較して、その
温度差に対応する温度になるよう加熱ヒータ12の発熱
容量を制御できる。
The temperature sensor 14 detects the temperature of the upper mold 10, especially in the vicinity of the cavity K, sends a detection signal to the temperature controller 13, compares it with a preset temperature, and responds to the temperature difference. The heat generation capacity of the heater 12 can be controlled so as to reach the temperature.

【0033】一方、上記下金型11の所定部位には、加
熱体である第2の加熱ヒータ15が埋設される。この加
熱ヒータ15は、下金型11を所定温度に加熱保温する
発熱容量を有している。そして、加熱ヒータ15は、下
金型11外部に配置される温度制御器16を介して、下
金型11のキャビティK近傍に設けられる温度センサ1
7に電気的に接続される。
On the other hand, a second heater 15 which is a heating body is embedded in a predetermined portion of the lower mold 11. The heater 15 has a heat generating capacity for heating and keeping the lower mold 11 at a predetermined temperature. The heater 15 is provided with a temperature sensor 1 provided near the cavity K of the lower mold 11 via a temperature controller 16 arranged outside the lower mold 11.
7 electrically connected.

【0034】温度センサ17が下金型11の特にキャビ
ティK近傍温度を検知して、温度制御器16にその検知
信号を送り、予め設定記憶された温度と比較して、その
温度差に対応する温度になるよう加熱ヒータ15の発熱
容量を制御できる。
The temperature sensor 17 detects the temperature of the lower die 11, especially in the vicinity of the cavity K, sends a detection signal to the temperature controller 16, compares it with a preset temperature, and responds to the temperature difference. The heat generation capacity of the heater 15 can be controlled to reach the temperature.

【0035】なお、これら上下金型10,11は、それ
ぞれ加熱ヒータ12,15を埋設する関係上、できるだ
け熱伝導率の高い材料から構成するとよい。たとえば、
アルミニューム合金材料や、銅合金材料が最適である。
The upper and lower molds 10 and 11 are preferably made of a material having a high thermal conductivity in order to embed the heaters 12 and 15, respectively. For example,
Aluminum alloy material and copper alloy material are most suitable.

【0036】しかして、ゲートiからここでは図示しな
い、溶融した熱硬化性の封止樹脂、たとえばエポキシ樹
脂がキャビティK内に流入して、内部に配置した半導体
素子c等の樹脂封止をなす。
A molten thermosetting encapsulating resin (not shown here), such as an epoxy resin, flows into the cavity K from the gate i to encapsulate the semiconductor element c and the like disposed therein. ..

【0037】なお詳細に説明すると、ゲートiからキャ
ビティK内に流入した溶融樹脂は、リードフレームa下
部に沿って流れ、さらにリードフレームaとダイパッド
bとの間を介して半導体素子上面部空間mに流れるもの
と、直接ダイパッド下面部空間nに流れるものとに分流
する。
More specifically, the molten resin flowing from the gate i into the cavity K flows along the lower portion of the lead frame a, and further the space m of the upper surface of the semiconductor element through the space between the lead frame a and the die pad b. And those flowing directly into the die pad lower surface space n.

【0038】上記第1,第2の加熱ヒータ12,15は
発熱しており、各金型10,11を加熱する。したがっ
て、キャビティK内は加熱されて、ここに導かれる溶融
樹脂の流動性が良い。
The first and second heaters 12 and 15 generate heat, and heat the respective molds 10 and 11. Therefore, the inside of the cavity K is heated and the fluidity of the molten resin introduced therein is good.

【0039】ただし、この熱硬化性樹脂の特性を利用し
て、第1の加熱ヒータ12の加熱設定温度を下げ、第2
の加熱ヒータ15の加熱設定温度を上げるよう、各温度
制御器13,16に記憶させる。
However, by utilizing the characteristics of this thermosetting resin, the heating set temperature of the first heater 12 is lowered and
The temperature controllers 13 and 16 are stored so as to raise the heating set temperature of the heater 15.

【0040】このことから、半導体素子上面部空間mに
導かれる溶融樹脂の流動速度が遅くなり、ダイパッド下
面部空間nに導かれる溶融樹脂の流動速度が速くなる。
これらの断面積の相違にも拘らず、溶融樹脂は各空間部
m,nに同時に充填される。溶融樹脂の流動性が改善さ
れる結果、ボイドの発生が見られなくなる。なお、キャ
ビティK内の溶融樹脂の流動速度は、長方形の流量式に
より、以下の(1)式のように近似できる。 V = 1/μβ・dP/dx ……(1) V:樹脂流動速度、μ:樹脂粘度、dP/dx:流動方
向の圧力勾配。ただし、βは、(2)式に示すように、
As a result, the flow rate of the molten resin introduced into the upper surface space m of the semiconductor element becomes slower and the flow rate of the molten resin introduced into the lower space n of the die pad becomes faster.
Despite the difference in these cross-sectional areas, the molten resin is simultaneously filled in each space m, n. As a result of the improved fluidity of the molten resin, the occurrence of voids is not seen. The flow rate of the molten resin in the cavity K can be approximated by the following equation (1) using a rectangular flow rate equation. V = 1 / μβ · dP / dx (1) V: resin flow velocity, μ: resin viscosity, dP / dx: pressure gradient in the flow direction. However, β is, as shown in the equation (2),

【0041】[0041]

【数1】 a:パッケ−ジ部G(キャビティK)の幅寸法 の1/
2、b:パッケージ部G(キャビティK)厚さ寸法 の
1/2。上記キャビティK内における半導体素子上面部
空間mにおいて、V=V1 、β=β1 、μ=μ1 とし、
ダイパッド下面部空間nにおいて、V=V2 、β=
β2 、μ=μ2 とすると、β1 =79.2、β2 =29
5.0となる。樹脂粘度として、実験値を基に計算した
結果を用いて、V1 /V2 が上記実施例では本発明がど
のように改善されたかを、表1に示す。
[Equation 1] a: 1 / the width of the package G (cavity K)
2, b: 1/2 of the thickness of the package G (cavity K). In the space m of the upper surface of the semiconductor element in the cavity K, V = V 1 , β = β 1 , and μ = μ 1 ,
In the space n on the lower surface of the die pad, V = V 2 , β =
If β 2 and μ = μ 2 , then β 1 = 79.2 and β 2 = 29
It becomes 5.0. Table 1 shows how V 1 / V 2 was improved in the above-described Examples by using the result calculated based on the experimental value as the resin viscosity.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】このようにして、第2の加熱ヒータ15で
ある下金型11に対する加熱温度を高めに設定すること
により、V1 /V2 が3.72から、2.55に低下し
て、半導体素子上面部空間mとダイパッド下面部空間n
における溶融樹脂の流動速度差、すなわち充填速度の差
が減少したことが認められる。
In this way, by setting the heating temperature for the lower die 11 which is the second heater 15 to be higher, V 1 / V 2 is lowered from 3.72 to 2.55, Space m on the upper surface of the semiconductor element and space n on the lower surface of the die pad
It can be seen that the difference in the flow rate of the molten resin, that is, the difference in the filling rate, was reduced.

【0044】図2に示すように、キャビティKの近傍
で、かつ上下金型10,11の合わせ面近傍の各金型1
0,11に、それぞれ複数本の加熱ヒータ12A…,1
5A…を設けてもよい。
As shown in FIG. 2, each die 1 near the cavity K and near the mating surfaces of the upper and lower dies 10, 11.
0 and 11 have a plurality of heaters 12A ...
5A may be provided.

【0045】これら加熱ヒータ12A…,15A…は、
各金型10,11ごとに温度制御する。この温度制御
は、先に図1で述べたのと同様にして行う。したがっ
て、同様の作用効果を奏する。ここで、熱硬化性樹脂の
粘度は温度の関数として、(3)式のように定義でき
る。
These heaters 12A ..., 15A ...
The temperature of each mold 10 and 11 is controlled. This temperature control is performed in the same manner as described above with reference to FIG. Therefore, the same effect is obtained. Here, the viscosity of the thermosetting resin can be defined as a function of temperature as shown in equation (3).

【0046】[0046]

【数2】 図4に、ダイパッド下面部空間nにおける溶融樹脂の流
動モデルを示す。このときのX方向の樹脂流動速度のZ
方向平均値は、(4)式で表される。
[Equation 2] FIG. 4 shows a flow model of the molten resin in the space n of the lower surface of the die pad. Z of the resin flow velocity in the X direction at this time
The directional average value is expressed by equation (4).

【0047】[0047]

【数3】 また、溶融樹脂の温度分布は概ね、[Equation 3] The temperature distribution of the molten resin is

【0048】[0048]

【数4】 となる。ここで、T0 を150℃に固定し、キャビティ
K内に配置される半導体素子c等温度と溶融樹脂の流動
速度の関係を比較すると、式(3)〜(5)により、
[Equation 4] Becomes Here, when T 0 is fixed at 150 ° C. and the relationship between the temperature of the semiconductor element c disposed in the cavity K and the flow rate of the molten resin is compared, equations (3) to (5) indicate that

【0049】[0049]

【数5】 となる。[Equation 5] Becomes

【0050】このように、キャビティK内の半導体素子
c等を3℃上昇させると、溶融樹脂の流動速度が10.
6%も上昇した。したがって、樹脂の流動性が向上し、
キャビティK内における未充填を防止して、ボイド発生
を抑制できる。
As described above, when the temperature of the semiconductor element c etc. in the cavity K is raised by 3 ° C., the flow rate of the molten resin becomes 10.
It rose by 6%. Therefore, the fluidity of the resin is improved,
It is possible to prevent unfilling in the cavity K and suppress the generation of voids.

【0051】図3に示すように、上下金型10,11の
合わせ面を構成する部位のみ、熱伝導率の高い金属材料
の補助上下金型10A,11Aで構成することにより、
上記加熱ヒータを備えたことと同様の結果が得られ、同
様の効果を奏する。
As shown in FIG. 3, by forming auxiliary mating molds 10A and 11A made of a metal material having a high thermal conductivity, only the portions constituting the mating surfaces of the upper and lower molds 10 and 11 are formed.
The same result as when the above heater is provided is obtained, and the same effect is obtained.

【0052】なお、上下金型10,11を互いに異なる
温度に設定する手段としては、予め、各金型10,11
を構成する素材として、互いに熱伝導率の異なるものを
採用してもよい。
As means for setting the upper and lower molds 10 and 11 at different temperatures, the respective molds 10 and 11 are previously set.
Materials having different thermal conductivities may be adopted as the materials constituting the.

【0053】すなわち、上金型10を構成する素材は熱
伝導率がある程度低いものであり、下金型11を構成す
る素材は熱伝導率が高いものから構成すれば、上記実施
例と同様の作用効果を奏する。図5に示すようにして、
半導体樹脂封止装置を構成してもよい。
That is, if the material composing the upper die 10 has a low thermal conductivity to some extent and the material composing the lower die 11 is composed of a material having a high thermal conductivity, the same as in the above embodiment. It exerts a working effect. As shown in FIG.
You may comprise a semiconductor resin sealing device.

【0054】この場合、ポット3と、これに接続される
ランナ4および、このランナ4に所定間隔を存して複数
のゲート5…が設けられ、それぞれのゲート5…を介し
てキャビティK1 ,K2 …が枝分かれ状に接続されるこ
とは、従来の装置と同一である。
In this case, the pot 3, the runner 4 connected to the pot 3, and a plurality of gates 5 are provided at predetermined intervals in the runner 4, and the cavities K 1 and The fact that K 2 ... Is connected in a branched manner is the same as in the conventional device.

【0055】ただし、ランナ4と、ゲート5…およびキ
ャビティK1 ,K2 …を構成する金型30には、ここで
は一対の加熱ヒータ18,19が設けられる。一方の加
熱ヒータ18は、ポット3から導かれた溶融樹脂が初め
に導かれるキャビティ、すなわちランナ4上流側のキャ
ビティK1 近くに配置される。他方の加熱ヒータ19
は、溶融樹脂が遅く導かれるキャビティ、すなわちラン
ナ4下流側のキャビティK5 近くに配置される。
However, a pair of heaters 18 and 19 are provided in the mold 30 constituting the runner 4, the gate 5 and the cavities K 1 and K 2 . One heater 18 is arranged near the cavity into which the molten resin introduced from the pot 3 is first introduced, that is, near the cavity K 1 on the upstream side of the runner 4. The other heater 19
Is arranged near the cavity into which the molten resin is guided slowly, that is, near the cavity K 5 on the downstream side of the runner 4.

【0056】また、それぞれの加熱ヒータ18,19
は、温度制御器20,21に電気的に接続されていて、
発熱温度の制御がなされる。各温度制御器20,21
は、それぞれに接続される加熱ヒータ18,19からさ
ほど離間していない位置に配置され、その金型30部位
の温度を検知する温度センサ22,23から検知温度信
号を受けるようになっている。
Further, the respective heaters 18, 19
Is electrically connected to the temperature controllers 20 and 21,
The heat generation temperature is controlled. Each temperature controller 20, 21
Are arranged at positions not so far apart from the heaters 18 and 19 connected to them, respectively, and receive detection temperature signals from temperature sensors 22 and 23 that detect the temperature of the mold 30 part.

【0057】各温度制御器20,21には、予め設定加
熱温度が記憶されていて、検知された温度と比較し、そ
の差に応じた発熱作用をなすよう加熱ヒータ18,19
に制御信号を送ることができる。
A preset heating temperature is stored in advance in each of the temperature controllers 20 and 21, and the heaters 18 and 19 are compared so as to compare with the detected temperature and to generate heat according to the difference.
A control signal can be sent to.

【0058】しかして、ポット3内に集溜される溶融樹
脂がランナ4に給出され、さらにランナ4から複数のゲ
ート5…を介してそれぞれのキャビティK1 ,K2 …に
導かれる。ところで、溶融樹脂である熱硬化性樹脂は、
その特性上、温度が高いほど粘度が低くなって、流動し
易くなる。
Then, the molten resin collected in the pot 3 is supplied to the runner 4, and is further guided from the runner 4 to the respective cavities K 1 , K 2, ... Through the plurality of gates 5. By the way, the thermosetting resin which is a molten resin,
Due to its characteristics, the higher the temperature, the lower the viscosity and the easier it becomes to flow.

【0059】この特性を利用し、ランナ4上流側に配置
された加熱ヒータ18の加熱温度を低く設定し、ランナ
4下流側に配置された加熱ヒータ19の加熱温度が高く
なるよう設定する。
Utilizing this characteristic, the heating temperature of the heater 18 arranged on the upstream side of the runner 4 is set low, and the heating temperature of the heater 19 arranged on the downstream side of the runner 4 is set high.

【0060】このような金型30に対する加熱制御によ
り、特にランナ4下流側における溶融樹脂の流動速度が
速まって、いずれの部位におけるキャビティK1 ,K2
…も溶融樹脂の完全充填までの時間が同一となり、ボイ
ドの発生がなく、同一の品質を得られる。ここで、ゲー
ト5を介してキャビティKに流入する溶融樹脂の流入量
は、(6)式で近似できる。 Q = P/(β・η) ……(6)
By controlling the heating of the die 30 as described above, the flow velocity of the molten resin especially on the downstream side of the runner 4 is increased, and the cavities K 1 and K 2 at any portion are increased.
Also, the time until the complete filling of the molten resin becomes the same, voids do not occur, and the same quality can be obtained. Here, the inflow amount of the molten resin flowing into the cavity K through the gate 5 can be approximated by the equation (6). Q = P / (β · η) (6)

【0061】Q:流入樹脂量、P:ゲート入口の圧力、
β:ゲートの形状抵抗、η:抵抗。添字として、ポット
3近傍であるランナ上流側P、ランナ端であるランナ下
流側Eを採用すると、ランナ上流側と下流側のキャビテ
ィに流入する樹脂量の比は 、 QP /QE = PP ・βE ・ηE /PE ・βP ・ηP ……(7) ゲート5形状が同じの場合は、上記式(7)は、 QP /QE = PP ・ηE /PE ・ηP ……(8) となる。
Q: amount of resin flowing in, P: pressure at gate inlet,
β: gate shape resistance, η: resistance. If the runner upstream side P near the pot 3 and the runner downstream side E at the runner end are adopted as subscripts, the ratio of the resin amount flowing into the runner upstream side and downstream runners is: Q P / Q E = P P in the case of · β E · η E / P E · β P · η P ...... (7) gate 5 shape is the same, the above formula (7), Q P / Q E = P P · η E / P E・ Η P …… (8)

【0062】樹脂粘度として実験値を基に計算した値を
用いて、QP /QE が上記実施例構造を採用したことに
より、どのようにして改善されたかを、表2に示す。た
だし、PP /PE は1.2とする。
Table 2 shows how Q P / Q E was improved by adopting the structure of the above example by using the value calculated based on the experimental value as the resin viscosity. However, P P / P E shall be 1.2.

【0063】[0063]

【表2】 すなわち、ランナ下流側金型30部位の温度を高めに設
定することにより、QP /QE が1.2から1.0に低
下して、ランナ上流側とランナ下流側とのキャビティK
内の流入樹脂量が略等しくなったことが分る。
[Table 2] That is, by setting the temperature of the die 30 on the runner downstream side to be high, Q P / Q E is decreased from 1.2 to 1.0, and the cavity K between the runner upstream side and the runner downstream side is reduced.
It can be seen that the amount of inflow resin in the inside is almost equal.

【0064】図6に示すように、ランナ4の中央部を境
にして、それより上流側の金型30A素材と下流側の金
型30B素材をそれぞれ変えることにより、先に説明し
た作用効果と同様の結果を得られる。当然、ランナ下流
側金型30B素材は、ランナ上流側金型素材30Aより
も高い熱伝導率を有するものでなければならない。そし
てまた、本発明の要旨を越えない範囲内で、さらに種々
の変形例が考えられる。
As shown in FIG. 6, the mold 30A material on the upstream side and the mold 30B material on the downstream side are changed with the central portion of the runner 4 as a boundary, whereby the operation and effect described above can be obtained. Similar results can be obtained. Naturally, the material of the runner downstream die 30B must have a higher thermal conductivity than the material of the runner upstream die material 30A. Further, various modifications can be considered within the scope of the present invention.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
金型と下金型を、互いに異なる温度に設定する手段を備
えたから、半導体素子等をキャビティ内に収容する、寸
法的な基本構成を変えることなく、キャビティ内におけ
る供給された溶融樹脂の流動速度の均一化を図り、ボイ
ドの発生を阻止して品質の向上化を得られるという効果
を奏する。
As described above, according to the present invention, the upper die and the lower die are provided with means for setting the temperatures to be different from each other. There is an effect that the flow rate of the molten resin supplied in the cavity is made uniform without changing the configuration, the generation of voids is prevented, and the quality can be improved.

【0066】また、本発明によれば、上記金型のポット
の近傍部位と、ポットから離間した部位とで樹脂封止成
形温度を変えたから、複数のキャビティを備えた装置全
体としての溶融樹脂の流動性を考慮して、全てのキャビ
ティにおける充填時間の均一化を図り、得られる樹脂封
止品質の向上に結び付く効果を奏する。
Further, according to the present invention, since the resin encapsulation molding temperature is changed between the portion of the mold near the pot and the portion separated from the pot, the molten resin of the entire apparatus having a plurality of cavities is changed. In consideration of fluidity, the filling time is made uniform in all the cavities, and the effect of improving the obtained resin sealing quality is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す、半導体樹脂封止装置
の一部縦断面図。
FIG. 1 is a partial vertical cross-sectional view of a semiconductor resin sealing device showing an embodiment of the present invention.

【図2】他の実施例の、半導体樹脂封止装置の一部縦断
面図。
FIG. 2 is a partial vertical cross-sectional view of a semiconductor resin sealing device according to another embodiment.

【図3】さらに他の実施例の、半導体樹脂封止装置の一
部縦断面図。
FIG. 3 is a partial vertical cross-sectional view of a semiconductor resin sealing device of still another embodiment.

【図4】他の実施例の、流動特性を模式的に表した図。FIG. 4 is a diagram schematically showing flow characteristics of another example.

【図5】さらに他の実施例の、半導体樹脂封止装置の概
略構成を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor resin encapsulation device of still another embodiment.

【図6】さらに他の実施例の、半導体樹脂封止装置の概
略構成を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor resin encapsulation device of still another embodiment.

【図7】完成された半導体装置の縦断面図。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of the completed semiconductor device.

【図8】樹脂封止時におけるボイド発生のメカニズムを
説明する図。
FIG. 8 is a diagram illustrating a mechanism of void generation during resin sealing.

【図9】従来例の、半導体樹脂封止装置の一部縦断面
図。
FIG. 9 is a partial vertical cross-sectional view of a semiconductor resin sealing device of a conventional example.

【図10】さらに従来例の、半導体樹脂封止装置の概略
構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor resin encapsulation device of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…上金型、11…下金型、K…キャビティ、a…リ
ードフレーム、b…ダイパッド、c…半導体素子、1
2,15…加熱体(加熱ヒータ)、3…ポット、4…ラ
ンナ。
10 ... Upper mold, 11 ... Lower mold, K ... Cavity, a ... Lead frame, b ... Die pad, c ... Semiconductor element, 1
2, 15 ... Heating body (heating heater), 3 ... Pot, 4 ... Runner.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】上金型と下金型の間にキャビティを形成
し、このキャビティ内に樹脂封止すべきリードフレーム
およびダイパッド上に載設されるとともにリードを介し
てリードフレームに接続される半導体素子を収容し、溶
融した封止樹脂材を上記キャビティに供給して半導体素
子の樹脂封止をなす半導体樹脂封止装置において、上記
上金型と下金型を、互いに異なる温度に設定する手段を
備えたことを特徴とする半導体樹脂封止装置。
1. A cavity is formed between an upper die and a lower die, and the cavity is mounted on a lead frame and a die pad to be resin-sealed in the cavity and is connected to the lead frame via a lead. In a semiconductor resin encapsulation device that accommodates a semiconductor element and supplies a molten encapsulating resin material to the cavity to encapsulate the semiconductor element, the upper die and the lower die are set to different temperatures. A semiconductor resin encapsulation device comprising means.
【請求項2】上記上金型と下金型を、互いに異なる温度
に設定する手段は、それぞれの金型に設けられ、互いに
異なる温度に金型を加熱制御する加熱体であることを特
徴とする請求項1記載の半導体樹脂封止装置。
2. The means for setting the upper mold and the lower mold at different temperatures from each other is a heating body provided in each mold and heating and controlling the molds at different temperatures. The semiconductor resin sealing device according to claim 1.
【請求項3】上記上金型と下金型を、互いに異なる温度
に設定する手段は、互いに異なる熱伝導率の素材で、そ
れぞれの金型を構成したことを特徴とする請求項1記載
の半導体樹脂封止装置。
3. The means for setting the upper mold and the lower mold at different temperatures from each other, the respective molds are made of materials having different thermal conductivities. Semiconductor resin sealing device.
【請求項4】金型に複数のキャビティを形成し、樹脂封
止すべきリードフレームおよびダイパッド上に載設され
るとともにリードを介してリードフレームに接続される
半導体素子を各キャビティ内に収容し、溶融した封止樹
脂材をポットからランナを介して上記複数のキャビティ
に同時に供給して半導体素子の樹脂封止をなす半導体樹
脂封止装置において、上記ポット近傍の金型部位と、ポ
ットから離間した金型部位とを互いに異なる温度に設定
する手段を備えたことを特徴とする半導体樹脂封止装
置。
4. A plurality of cavities are formed in a mold, and a semiconductor element mounted on a lead frame and a die pad to be resin-sealed and connected to the lead frame via leads is housed in each cavity. In a semiconductor resin encapsulation apparatus for encapsulating a semiconductor element by simultaneously supplying a molten encapsulation resin material from a pot to a plurality of cavities via a runner, a mold part near the pot and a part separated from the pot A semiconductor resin encapsulating apparatus, characterized in that it comprises means for setting the temperature of the die part to different temperatures.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4889632B2 (en) * 2004-06-29 2012-03-07 プリーアムス ジステーム テヒノロギース アーゲー Method for filling at least one cavity
KR20200067625A (en) * 2018-12-04 2020-06-12 동명대학교산학협력단 Manufacturing method of ship hatch parts

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