JPH05309687A - 半導体装置の樹脂封止用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型の合わせ面相互のなじみ性と密着性を改
善し、リードフレーム上に組立てられた半導体素子をト
ランスファモールドにて樹脂封止するに当たり、バリの
発生を確実に防止できる半導体装置の樹脂封止用金型を
提供する。 【構成】 半導体装置の樹脂封止用金型１０は、上型１
２と下型１４とを備え、リードフレーム上に組立てられ
た半導体素子をトランスファモールドするために使用さ
れる。上型１４には、カル部２２とキャビティ部２４と
を一体的に形成してなる薄板状の上型板状ブロック２０
が上型に接近自在に装着され、かつ円柱形の弾性構造体
で構成された柱２８で弾性的に上型から離れる方向に押
圧されている。上型板状ブロックが下型により押圧され
る金型型閉時、上型板状ブロックの合わせ面が下型の合
わせ面に相補する。上型ブロックの板厚は、型締め圧力
により変形できる程度の薄い板厚、好ましくは、８mm〜
２０mmの範囲の板厚に設定される。

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
用金型に関するものであり、より詳細にはリードフレー
ムにボンディングされた半導体素子をトランスファモー
ルド法により樹脂封止するに当たりリード上にフラッシ
ュ状のバリ（以下フラッシュバリと称する）が生じない
ように構成された、半導体装置の樹脂封止用金型に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止型半導体装置は、リードフレー
ムにボンディングした半導体素子を後工程において金型
を使用したトランスファモールド法により樹脂封止され
る。かかる樹脂封止に用いられる金型は、基本的には所
望の形状のキャビティを画成するように対をなす型、例
えば上型と下型とから構成され、半導体装置をボンディ
ングしたリードフレームを一方の型の凹部に配置して型
を閉じてキャビティを画成し、そこに樹脂を注入固化す
ることにより、樹脂封止するようになっている。

【０００３】ところで、トランスファモールド法により
半導体装置を樹脂封止するに際し、溶融樹脂が対の金型
の合わせ目よりはみ出して固化し、リードフレーム上
に、或いはリードフレームのリード間にフラッシュバリ
を形成する。フラッシュバリは、リードフレームに組み
立てられた半導体装置を実装するに際し、リードのはん
だ付けを困難にする。このため、形成したバリをリード
フレームから取る作業が必要となり、一般には手作業に
より行われている。バリ取り作業は、誤ってリードフレ
ーム自体或いはリードを変形させてリードの寄り、浮
き、沈みなどを生じ易く、この結果、製品の外観及び品
質を著しく損なうことがしばしばある。従って、かかる
バリの発生自体を回避することが最も肝心である故に、
従来からバリの発生を防止する種々の試みが成されてき
た。

【０００４】本来金型合わせ面は、金型間に挟持された
リードフレームとリードフレームとの間では密着してい
るべきであるが、金型の熱変形や経年変形などに起因し
て、ごく僅かな隙間が金型合わせ面に生じ、高圧で注入
された樹脂の一部がキャビティからこの隙間に流出する
ことにより、かようなバリが発生する。そこで、バリの
防止を金型の構造により解決すべく、金型の合わせ面を
均一に密着させることを意図した浮動型キャビティブロ
ックを備えた樹脂封止用金型が従来から使用されてい
る。かかる浮動型キャビティブロックを備えた従来の金
型の例が図３及び図４に示されている。

【０００５】リードフレームＬを樹脂封止するための従
来の金型５２は、図３及び図４に示すように、上型５４
と、下型５６とを備え、上型５４の下面凹部及び及び下
型５６の上面凹部には夫々上下の対になった上型キャビ
ティブロック５７及び下型キャビティブロック５８が装
着されている。上型及び下型キャビティブロック５７、
５８は、それぞれその側面で上型５４及び下型５６の凹
部側壁と摺動自在になっている。上型キャビティブロッ
ク５７は、左右に２分割されており、その間には上型キ
ャビティブロック５７とは別体に構成されたカルブロッ
ク６２が装着され、上型５４に固定されている。下型キ
ャビティブロック５８も、同じく左右に２分割されてお
り、その間には下型キャビティブロック５８とは別体に
構成されたセンタブロック６４がカルブロック５２に対
向した位置で下型５６に固定されている。カルブロック
５２の中央には上下に貫通する貫通孔がトランスファポ
ット６１として設けられている。プランジャ６０は、下
型５６の中央部を経てトランスファポット６１内に下方
から上方に進退自在に貫入している。

【０００６】下型キャビティブロック５８は、その側面
で下型５６の凹部側壁と摺動自在に接し、かつ下型キャ
ビティブロック５８の下面に当接する弾性構造の多数の
円柱状支柱６６により下型５６に対して上下動可能に支
持されている。従って、下型キャビティブロック５８
は、下位ベースに対して浮動体状に支持されている。型
締め時に上型、下型キャビティブロック５７、５８の合
わせ面に所定の型締め圧力が作用すると、支柱６４が弾
性的に歪んで応力を下型キャビティブロック５８に作用
し、その結果下型キャビティブロック５８が上型キャビ
ティブロック５７に均い、上下のキャビティブロック５
７、５８の合わせ面が密着する。この際、下型キャビテ
ィブロック５８は、センタブロック６４の側面と摺接し
つつ、センタブロック６４に対して相対変位する。

【０００７】上下のキャビティブロック５７、５８は、
型締めによりキャビティ７０を画成し、カルブロック６
２は、トランスファポット６１の上方にカル室７２を形
成する。トランスファーポット６１（図４）に装填され
た封止樹脂は、プランジャ６０によって押出され、カル
室７２及びランナー７４を介してキャビティ７０に注入
される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の従来の
樹脂封止用金型では、樹脂注入時に樹脂がキャビティブ
ロックとカルブロックとの側面間の僅かの間隙に進入
し、固化して、相互の摺動を不可能にする。このため、
キャビティブロックとカルブロックとの円滑な相対変位
が阻害され、上型キャビティブロックと下型キャビティ
ブロックとの両面で画成されたキャビティに配置された
リードフレームと隣のキャビティブに配置されたリード
フレームとの間での上下のキャビティブロックの合わせ
面が具合良く密着せず、僅かな隙間が生じる。その隙間
に高圧で注入された樹脂の一部が進入し、リードフレー
ムのリードにバリを形成させる。樹脂封止装置及び金型
の各部品を高精度に加工するとともに、これらの部品を
厳密な管理下で組立て調整し、これにより型の合わせ面
を完全になじませて密着させ、バリの発生を防止する試
みも従来からなされてきた。しかし、各部の材質及び構
造の相違、金型の経年変化、或いは温度変化による熱歪
みなどの影響を完全には除去し難く、未だバリの問題を
解消するに至っていない。

【０００９】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、金型の合わせ面相互の
なじみ性と密着性を改善し、リードフレーム上に組立て
られた半導体素子をトランスファモールドにて樹脂封止
するに当たり、バリの発生を確実に防止できる半導体装
置の樹脂封止用金型を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は上記目
的を達成するために、上下に対をなす上型と下型とを備
え、リードフレーム上に組立てられた半導体素子をトラ
ンスファモールドにて樹脂封止する半導体装置の樹脂封
止用金型において、対の一方の型には、対の他方の型と
協働してキャビティを画成するキャビティ部とキャビテ
ィに連通するカル室を形成するカル部とを一体的に形成
してなる板状ブロックが、柱状弾性部材により一方の型
から離れる方向に弾性的に押圧され、かつ一方の型に接
近自在であるように装着され、板状ブロックが他方の型
により押圧される金型型閉時、該板状ブロックの合わせ
面が他方の型の合わせ面に相補するようにされたことを
特徴とする半導体装置の樹脂封止用金型を提供する。

【００１１】本発明の上記構成によれば、金型のカル部
とキャビティ部とが一体的に形成されているので、カル
部及びキャビティ部の間に従来形成されていた隙間は存
在しない。また、かかる一体構造の金型を弾性構造体の
柱により全体的且つ弾性的に支持することにより、上下
の金型が所定の型締め圧力によって互いに相補するよう
に変位し、上下の金型の合わせ面が隙間なく密着する。
尚、弾性構造体の柱は、弾性が付与されるような形状輪
郭に形成された弾性構造柱であって、例えば中空円筒形
又は中実円筒形に形成された材質がダイス鋼又はハイス
鋼等の弾性構造柱等が既知である。本発明の好ましい実
施態様においては、上記上型および下型のカル部とキャ
ビティ部とを一体構造にした板状ブロックは、金属製で
あってその厚みは、８mm〜２０mmの範囲にある。この構
成により、金型自体が、型締め圧力によりより柔軟に弾
性的撓み変形又は歪み変形し、他方の金型に均ってより
一層隙間なく密着する。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づき本発明の好ましい実
施例について詳細に説明する。図１は樹脂封止装置に取
り付けた状態の本発明の実施例に係る樹脂封止用金型１
０の縦断面図であり、図２は図１に示す上型を上下逆に
して見た斜視図である。樹脂封止用金型１０は、上下に
対の構成で形成された上型１２と下型１４とから構成さ
れている。樹脂封止用金型１０を取り付ける半導体装置
樹脂封止装置は、既知の装置であって特に説明を要しな
いが、上型１２を取り付けるダイセット部を有する上位
固定ベースと、下型１４を取り付けるダイセット部を有
する可動の下位ベースとを備え、更に下位ベースを上位
ベースに向かって又は上位ベースから離すように上下に
昇降させて金型開閉、型閉型開を行う型閉機構及び樹脂
を注入する射出機構を備えて、ほぼ自動的に半導体装置
の樹脂封止を行う。

【００１３】図１に示すように、樹脂封止用金型１０
（以下、金型１０と称する）は、上位固定ベースのダイ
セット部に取り付けられる上型１２と、下位ベースのダ
イセット部に取り付けられる下型１４とを有する。下位
ベースに取り付けれた下型１４は、樹脂封止装置の型閉
機構（図示せず）によって駆動され、上型１２に向かっ
て或いは上型１２から離れるように自在に昇降する。下
型１４は上部に凹部を備え、その凹部の中央にはセンタ
ブロック１６が、その両側には下型キャビティブロック
１８が嵌着して装着されている。下型キャビティブロッ
ク１８は、後述の上型板状ブロック２０と協働してキャ
ビティ４０を画成するために所定の形状の多数の凹部を
備えている。

【００１４】センタブロック１６の中央部には、多数の
貫通孔が離隔して１列に設けられていて、トランスファ
ポット２６を形成している。プランジャ３０は、樹脂封
止時、下型１４の中央部を経て、封止樹脂が装填されて
いるトランスファポット２６に貫入し、溶融樹脂をキャ
ビティ４０に圧入する。更に、センタブロック１６の上
面にはキャビティ４０に樹脂を案内するランナー４４が
溝状に形成されていて、後述の上型板状ブロック２０の
カル部４２とキャビティ４０とを連通させている。

【００１５】下型１４の下方に設けられたエジェクタ機
構４１は、下型キャビティブロック１８の上面から上方
に突出可能な複数のエジェクトピン４３を備えて、樹脂
封止完了時エジェクトピン４３を上方に突出させて樹脂
封止された半導体装置をキャビティ４０から放出する。
上型１２には、上型板状ブロック２０を嵌着させるため
に下向きの開放された凹部が形成されている。上型板状
ブロック２０は、複数の係止ボルト３８によって上型１
２から上型１２と僅かな間隔を隔てて上下動可能に懸吊
されている。言わば、上型板状ブロック２０は、上型１
２の下面に浮動式に取付けられている。上型板状ブロッ
ク２０は、トランスファポット２６に対向して配置され
たカル部２２とカル部２２の両側に配置されたキャビテ
ィ部２４とが一体的に形成された比較的厚さの薄い板状
体である。上型板状ブロック２０の材質は金属製であっ
て、その板厚は型締め圧力により弾性変形する程度の薄
い板厚、好ましくは、８mmから２０mmの範囲にある板厚
に設定される。

【００１６】上型板状ブロック２０は、上型１２及びエ
ジェクタ機構３２を貫通する複数の円柱状支柱２８によ
り下方に押圧されている。支柱２８は、材質がダイス鋼
の直立の円筒中空体をなし、その形状及び輪郭により弾
性を備えた圧縮部材であって、その下端が上型１２の下
面から僅かに突出し、上型板状ブロック２０の上面に弾
力的に当接している。支柱は、中空円筒形にする必要は
なく弾性を備える限り中実円筒形或いは他の形状でもよ
い。尚、かかる構造の支柱は、従来の半導体装置用の樹
脂封止装置にも使用されていて既知である。

【００１７】キャビティ部２４は、下型キャビティブロ
ック１８と協働してキャビティ４０を画成するために下
型キャビティブロック１８の凹部と対向する位置にそれ
ぞれ所定の形状の凹部を備えている。カル部２２は、カ
ル室４２としてトランスファポット２６の上方の対向す
る位置に形成された凹部を備えている。カル室４２は、
型閉時、ランナー４４を介してキャビティ４０と連通
し、プランジャ３０によってトランスファポット２６か
ら押出された樹脂をランナー４４を経てキャビティ４０
に注入するための通路を形成する。

【００１８】上型１２の上方に設けてあるエジェクタ機
構３２は、上型ブロック８の下面から下方に突出可能な
複数のエジェクトピン３４を備え、樹脂封止完了時エジ
ェクトピン３４を突出させて樹脂封止された半導体装置
をキャビティ４０から放出する。図１は、型締めされた
状態にある金型１０を示し、プランジャ３０は、上昇し
てトランスファーポット１１に貫入し、樹脂をキャビテ
ィ４０に圧入した状態で示されている。

【００１９】次に、上記金型１０の作動について説明す
る。型開きした金型１０の下型キャビティブロック１８
の凹部内の所定位置に半導体素子がボンディングされた
リードフレームＬを位置決め配置する。下型１４を上昇
させ、所定の型締め圧力にて金型１０を型締めする。下
型キャビティブロック１８の上面は、上型板状ブロック
２０の下面に当接し、上型板状ブロック２０を上方に押
圧する。型締め圧力により弾性変形可能な上型板状ブロ
ック２０は、各支柱２８の圧縮歪みに伴う弾性反発力に
より弾力的に下型キャビティブロック１８により押圧さ
れるとともに、下型キャビティブロック１８の上面と相
補するように変位且つ変形して、下型キャビティブロッ
ク１８の上面と均一に隙間なく密着する。また、上型板
状ブロック２０は、キャビティ部２４とカル部２２とを
一体化してなる一体構造のものであり、樹脂射出工程に
おいて樹脂が流入し得る隙間が存在しないので、従来の
樹脂封止用金型のように上型板状ブロック２０の挙動が
隙間への樹脂の流入により妨げられることもない。

【００２０】かくして型締めが完了すると、プランジャ
３０を駆動してトランスファポット２６からカル４２に
樹脂を注入する。樹脂はランナー４４を介してキャビテ
ィ４０に流入し、キャビティ４０に充填される。樹脂の
冷却後に金型１０を型開きし、エジェクタ３２及び４１
を起動して、樹脂封止された半導体装置を金型１０から
取り出す。かくして樹脂封止された半導体装置には、上
型板状ブロック２０の構造的な一体性と良好ななじみ性
により、バリのない優れた封止が施されている。なお、
上記実施例では、金型は上下の対で構成されていが、必
ずしもそうである必要はなく、例えば左右に対の金型で
構成されていてもよく、またトランスファポットを上型
に設け、板状ブロックを下型に設けることも可能であ
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の樹脂封止用金型によれば、カル
部及びキャビティ部の間の隙間を解消するとともに、金
型を弾性構造の柱により全体的且つ弾力的に支持するこ
とにより、所定の型締め圧力で上型及び下型を隙間なく
密着させることができる。従って、樹脂封止すべきリー
ドフレームを隙間なく金型間に挟持し、半導体装置にバ
リが付着するのを確実に防止できる。また、本発明の樹
脂封止用金型は、一体構造の金型の厚みを８mm〜２０mm
の範囲に設定したことにより、型締め圧力により金型自
体を弾性変形させ、金型同志を隙間なく密着させること
ができる。従って、樹脂封止用金型は、金型の経年変化
や、熱歪みの影響を受け難く、半導体装置にバリが付着
するのをより一層確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る樹脂封止用金型の縦断面
図である。

【図２】図１に示す上型を上下逆にして見た斜視図であ
る。

【図３】従来の樹脂封止用金型の縦断面図である。

【図４】図３に示す下型の斜視図である。

【符号の説明】

１０ 本発明に係る半導体装置の樹脂封止用金型の実施
例 １２ 上型 １４ 下型 １６ センタブロック １８ 下型キャビティブロック ２０ 上型板状ブロック ２２ カル部 ２０ 上型ブロック ２４ キャビティ部 ２６ トランスファポット ２８ 支柱 ３０ プランジャ ３８ 係止ピン ４０ キャビティ ４２ カル室 ４４ ランナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 31:34 4Ｆ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に対をなす上型と下型とを備え、リ
   ードフレーム上に組立てられた半導体素子をトランスフ
   ァモールドにて樹脂封止する半導体装置の樹脂封止用金
   型において、 前記対の一方の型には、前記対の他方の型と協働してキ
   ャビティを画成するキャビティ部と前記キャビティに連
   通するカル室を形成するカル部とを一体的に形成してな
   る板状ブロックが、柱状弾性部材により前記一方の型か
   ら離れる方向に弾性的に押圧され、かつ前記一方の型に
   接近自在であるように装着され、 前記板状ブロックが前記他方の型により押圧される金型
   型閉時、該板状ブロックの合わせ面が前記他方の型の合
   わせ面に相補するようにされたことを特徴とする半導体
   装置の樹脂封止用金型。
2. 【請求項２】 前記板状ブロックの厚さが、８mm〜２０
   mmの範囲にあるあることを特徴とする請求項１に記載の
   半導体装置の樹脂封止用金型。