JPH0719146Y2 - 半導体素子の樹脂封止用金型装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、半導体素子を熱硬化性樹脂材料を用いて樹
脂封止成形する金型装置の改良に関し、特に、該金型装
置におけるキャビティブロック部分の配置構成に改善を
加えたものに関する。

（従来の技術） 半導体素子を樹脂封止する方法として、トランスファモ
ールド法を採用した金型装置（例えば、実公昭58-39889
号公報等）を用いることが、今日広く知られている。

この金型装置は、樹脂封止成形品の高品質化及び高能率
（多量）生産を主たる目的としているため、その金型の
キャビティブロックにおける樹脂成形用キャビティの形
状は全て同一の形状として成形されると共に、該キャビ
ティブロックは金型ベースに対して固着して用いるよう
に構成されている。即ち、従来の金型装置は、同一形状
の樹脂封止成形品をより多量に成形できることを主目的
としており、従って、同一形状のキャビティを形成した
キャビティブロックは金型ベースに対して他のものと頻
繁に取り換えて使用すると云った積極的な交換性を有す
るように構成されていないのが通例である。

（考案が解決しようとする問題点） ところで、上記したような従来の金型装置においては、
金型自体の加工技術の向上及び樹脂封止全工程の完全自
動化等とも相俟って、半導体素子の樹脂封止成形品の高
品質化及び高能率生産と云った目的を充分に達成してい
る。

ところが、半導体素子の樹脂封止成形に際しては、初期
的には多品種少量生産の傾向にあることから、多品種の
成形品を夫々少量生産するような場合においては、却
て、そのキャビティブロックの交換作業が面倒となると
共に、全体的な生産効率を低下させると云った弊害があ
る。

また、キャビティブロックを金型ベースに迅速に交換で
きたとしても、そのキャビティブロックを樹脂成形に使
用するためには、該キャビティブロックが金型ベース側
に設けたヒータ等の熱源からの伝導熱によって所定の高
温（例えば、約180度）に加熱昇温されていることが必
要であり、従って、キャビティブロックの上記昇温時間
（通常時、約50分間）を考慮しなければならないと云っ
た問題がある。

更に、この加熱手段によれば、そのキャビティブロック
における各キャビティ部に温度のバラ付きが発生し易い
ため、例えば、半導体素子を取付けたリードフレームの
熱膨張の度合いに応じて、該リードフレームと半導体素
子を樹脂封止した樹脂成形体とが偏心したり、或は、該
樹脂封止成形体の上下部分に位置ズレが発生する等の問
題があると共に、各キャビティ内における半導体素子の
樹脂封止作用条件が夫々異なるため、一定の品質を有す
る高精度の樹脂封止成形品を形成することができないと
云った重大な樹脂封止成形上の問題がある。

本考案は、半導体素子の樹脂封止成形品の多品種を夫々
少量生産する場合に適したキャビティブロックの交換可
能な金型装置を提供することを目的とするものである。

また、キャビティブロックの交換に際して、その加熱昇
温を迅速に行なうことにより全体的な生産効率を向上さ
せると共に、該加熱時において、キャビティブロックに
おける各キャビティ部の温度を均等化させることによ
り、該キャビティ内での半導体素子の樹脂封止作用を夫
々一定の条件下で行なうことができる金型装置を提供す
ることを目的とするものである。

（問題点が解決するための手段） 本考案に係る半導体素子の樹脂封止用金型装置は、上述
した目的を達成するために、固定側の金型と、該固定側
金型に対向配置した可動側の金型と、上記両金型のベー
スに夫々配置した所要の熱源とを備えた半導体素子の樹
脂封止用金型装置であって、上記固定側金型ベース及び
上記可動側金型ベースの夫々に対して、固定側キャビテ
ィブロック及び可動側キャビティブロックを夫々着脱自
在に嵌合装置して該両キャビティブロックを他のキャビ
ティブロックと夫々交換可能に構成すると共に、該固定
側及び可動側の両キャビティブロックに該両キャビティ
ブロックを加熱する専用の熱源を夫々配置して該専用の
熱源が固定側及び可動側の両金型ベース側に夫々配置し
た電源により夫々昇温作動するように構成し、更に、該
専用の熱源による該両キャビティブロックの加熱昇温作
用を設定温度にて停止させる温度制御器を夫々配置して
構成したことを特徴とするものである。

（作用） 本考案の構成によれば、固定側及び可動側の両金型ベー
スに対する固定側及び可動側の両キャビティブロックの
着脱が夫々容易となり、従って、キャビティブロックの
交換作業に要する時間の短縮化を図ることができるもの
である。

また、上記両キャビティブロックにおける各キャビティ
部の加熱昇温時間は、夫々に配置した専用の熱源による
迅速な加熱によって短縮化されるため、その交換後の樹
脂成形開始時間を早めることができるものである。しか
も、専用の各熱源は両金型ベース側に夫々配置した電源
により夫々昇温作動するように構成されているので、該
両キャビティブロックを両金型ベースに夫々装着するこ
とにより、該両キャビティブロックの昇温作動を自動的
に開始することができる。

また、上記両キャビティブロックにおける各キャビティ
部は、夫々に配置した熱源によって均等に加熱されるの
で、該各キャビティ内における半導体素子の樹脂封止作
用を夫々一定の条件下で行なうことができる。

（実施例） 次に、本考案を実施例図に基づいて説明する。

第１図は半導体素子の樹脂封止用金型装置の要部を示し
ており、この装置には、装置フレーム上端の固定盤（図
示なし）側に固着される固定上型（固定側金型）１と、
該上型の下方に対向配置される可動下型（可動側金型）
２と、上記両金型１・２のベース３・４側に夫々配置し
たオイル或はヒータ等の熱源５・６とが備えられてい
る。

また、上記上型１のベース３には固定側キャビティブロ
ック７が一種のアリ溝嵌合により着脱自在に嵌合装着さ
れていて、該キャビティブロック７を他のキャビティブ
ロックと交換することが可能となるように構成されてい
る。

また、上記下型２のベース４には可動側キャビティブロ
ック８が同じく一種アリ溝嵌合により着脱自在に嵌合装
着されていて、該キャビティブロック８を他のキャビテ
ィブロックと交換することが可能となるように構成され
ている。

また、上記可動側キャビティブロック８には、所要複数
個のポット９…９が上下方向に配置されており、更に、
これらのポット９の周辺には所要複数個の下型キャビテ
ィ10（図例においては、１個のポットに対して２個のキ
ャビティ）が配設されている。また、該キャビティブロ
ック８における下型キャビティ10の近傍位置には、長軸
状に形成された後述する加熱・断熱切換自在型の熱源11
が備えられている。また、該キャビティブロック８の下
方には、下型キャビティ10内にて形成される樹脂成形体
の突出用エジェクターピン12aを備えた下部エジェクタ
ープレート12と、ポット９内に供給される樹脂材料の加
圧用プランジャー13aを備えたプランジャーホルダー13
とが配置されている。また、上記各エジェクターピン12
aは、各下型キャビティ10部に穿設した上下方向の挿通
孔14に夫々嵌装されると共に、上記各プランジャー13a
は、下型ベース４及びエジェクタープレート12に穿設し
た挿通孔15・16を挿通して各ポット９に夫々嵌装されて
いる。また、該キャビティブロック８における嵌合用ア
リ部8aには少なくとも１個以上（図例では、両側のアリ
部に各３個所）のネジ孔17が上下方向に形成されてお
り、該ネジ孔17は、第２図に示すように、該キャビティ
ブロック８を下型ベース４の所定位置に嵌合させた場合
において、該下型ベースのアリ溝部4aに形成した上下方
向のボルト挿通孔18と夫々合致するように設けられてい
る。従って、該キャビティブロック８は、固定用ボルト
19を上記挿通孔18を通して各ネジ孔17に螺着させること
により、下型ベース４の所定位置に確実に固定させるこ
とができる（なお、図に示したボルト19による固定手段
に換えて、その他の適宜手段、例えば、楔止手段或は所
要の固定ブロックを介しての嵌合止着手段等を採用して
もよく、要するに、キャビティブロック８を下型ベース
４の所定位置に確実に固定できるものであればよい）。

また、上記した可動側キャビティブロック８の熱源11
は、下型ベース４に嵌合装着した後に、該下型ベース４
側に配置した電源（図示なし）によって昇温作動するよ
うに構成されている。

更に、上記熱源11により昇温した該キャビティブロック
におけるキャビティ10部の温度が任意に設定した温度、
例えば、約180度に達した場合はその熱源11によるキャ
ビティ10の積極的且つ直接的な加熱昇温作用は停止され
ると共に、その後は下型ベース４側の熱源６の伝導熱に
よる加熱作用のみが継続されるように構成されている。

このような、加熱・断熱切換自在型の熱源11としては、
例えば、上記熱源11に電気ヒータを採用すればよい。

即ち、この場合は、上記キャビティブロック８の側面か
ら熱源11の軸端部11aを突設し、また、下型ベース４側
には、第６図に示すように、該軸端部11aとの電気的接
続部（即ち、電源側との接続部）を兼ねた挿入孔4bを配
設し、更に、該挿入孔4b部に、上記キャビティ10部の温
度検出器から検出信号に基づいて、上記軸端部11aと挿
入孔4bとを電機的に接続・遮断させる温度制御器（図示
なし）を配置して構成すればよい。

従って、この場合、常温のキャビティブロック８を下型
ベース４の所定位置に嵌合させると、まず、上記制御器
によって長軸状の熱源11が加熱され、次に、その熱量に
て該キャビティブロック８が加熱されることになる。更
に、該熱源11による加熱作用によって該キャビティブロ
ックにおけるキャビティ10部が前記設定温度にまで達す
ると、上記制御器が熱源11自体の加熱昇温作用を停止す
るため、該キャビティブロック８に対する加熱は下型ベ
ース４側との接合面等から伝えられる下型ベース４の熱
源６からの伝導熱のみとなる。

このとき、下型ベース４の温度は、通常、上記した設定
温度（約180度）と等しく設定されているので、結局、
上記キャビティブロックにおけるキャビティ10部は、下
型ベース４側の温度にまで迅速に加熱昇温されると共
に、それ以上の高温とはならないため、該キャビティ10
部を予め設定した適正な樹脂成形温度状態に維持すると
云った該キャビティ10部の温度コントロールが確実とな
るのである。

ところで、上記長軸状の熱源11に電気ヒータを用いる場
合は、例えば、その中間部分と両端部分との発熱量が一
定しないことがあり、従って、この場合は、キャビティ
ブロック８における各キャビティ10部の加熱にバラ付き
を発生させる要因となる。このような加熱時における温
度のバラ付きを解消するためには、上記熱源11に、その
全体にわたって均等に発熱し、且つ、その熱量により上
記各キャビティ10部を均等に加熱することができるサー
モパイプ（超熱伝導素子）を応用することが好ましい。

即ち、このサーモパイプは、上記熱源（11）を、例え
ば、ステンレス等から成る中空パイプ状の容器本体と、
該容器本体内に収容した水銀等の熱媒体から構成（図示
なし）したものであり、この熱媒体を下型ベース４側の
電源により加熱するもので、この場合は、該熱源11自体
を約180度乃至約500度の範囲で加熱することができる。
このようなサーモパイプを用いるときは、熱源11自体に
温度のバラ付きが発生せず、従って、キャビティブロッ
ク８の各キャビティ10部に対する均等加熱ができるた
め、上記した電気ヒータにおける温度勾配による弊害を
是正できると云った利点がある。

なお、上記サーモパイプ自体の加熱及び断熱による各キ
ャビティ10部の温度コントロールは、上述した温度制御
器と同様の制御器によって確実に行なうことができるも
のである。

また、上記した両ベース３・４側の熱源５・６はオイル
を用いたものであっても差支えない。

上述した下型ベース４と可動側キャビティブロック８及
びその熱源11の配置構成は、上型ベース３と固定側キャ
ビティブロック７及びその熱源21の配置構成においても
実質的に同一である。

即ち、固定側キャビティブロック７には、下型キャビテ
ィ10に対向させて所要複数個の上型キャビティ20が配設
され、また、該キャビティ20の近傍位置には長軸状の加
熱・断熱切換自在型の熱源21が備えられている。

また、該固定側キャビティブロック７の上方には、エジ
ェクターピン22aを備えた上部エジェクタープレート22
と、該上部エジェクタープレート22の支持ピン22b、該
支持ピン22bを介して上部エジェクタープレート22を押
し下げるスプリング23とが設けられている。上記各エジ
ェクターピン22aは、第１図に示すように、上型キャビ
ティ20部及び下型２側の各ポット９に対向させたカル部
24に穿設した上下方向の挿通孔25に夫々嵌装されてい
る。該エジェクタープレート22は、第１図及び第３図に
示す型開時においては、スプリング23の弾性により押し
下げられて上型キャビティ20とカル部24及び該キャビテ
ィ20とカル部24とを連通させるゲート部26内にて硬化し
た樹脂成形体を夫々突き出すものである。

このとき、前記下部エジェクタープレート12はエジェク
ターバー12bにより押し上げられて、同様に、下型キャ
ビティ10内の樹脂成形体を突き出すことになる。しかし
ながら、下型２側を上昇させて両型（１・２）をそのパ
ーティングラィン（Ｐ・Ｌ）面において型締めさせたと
きは、上記した上下のエジェクタープレート（22・12）
に対向配置した上下のリターンピン（22c・12c）が該両
エジェクタープレート（22・12）を上方及び下方に夫々
後退させることになる。

従って、リードフレーム上の半導体素子（図示なし）を
上下両キャビティ（20・10）部の所定位置にセットし、
次に、各下型ポット９内に樹脂材料（図示なし）を供給
した状態で型締めを行ない、次に、該樹脂材料を各プラ
ンジャー13aにて加圧すると、該樹脂材料は溶融化され
ながら上型カル部24及びゲート部26を通して、上下両キ
ャビティ（20・10）内に加圧注入されて該両キャビティ
内の半導体素子を樹脂封止成形すると云ったトランスフ
ァモールドを行なうことができるのである。

また、固定側キャビティブロック７には、可動側キャビ
ティブロック８及び下型ベース４におけるアリ部8aとア
リ溝部4aと同一の構成（7a・3a）が設けられており、ま
た、ネジ孔17と挿通孔18及びボルト19から成る固定手段
と同一の構成（図示なし）が設けられている。

更に、固定側キャビティブロック７の熱源21の構成と、
該熱源21と上型ベース３側の電源との配置構成関係及び
該キャビティブロック７における上型キャビティ20部の
温度コントロールについても、上述した下型２側のもの
と実質的に同一の構成（図示なし）を有している。

なお、下型２側に置ける可動側キャビティブロック８の
着脱は、例えば、各プランジャー13aを下動させた状態
で、該キャビティブロック８と下部エジェクタープレー
ト12とを一体として同時に嵌合・離脱させればよい。

また、上型１側における固定側キャビティブロック７の
着脱は、例えば、上部エジェクタープレート22とその支
持ピン22bとを取り外した状態で該キャビティブロック
７と該プレート22とを一体として同時に嵌合・離脱させ
ればよい。

即ち、上記した両キャビティブロック（７・８）は両ベ
ース（３・４）に対して嵌合と云う簡易手段によって確
実に且つ容易に着脱できるものである。

上記実施例の構成によれば、固定側及び可動側の両ベー
ス（３・４）に対する固定側及び可動側の両キャビティ
ブロック（７・８）の着脱が夫々容易となり、従って、
両キャビティブロック（７・８）の交換作業に要する時
間の短縮化を図ることができるものである。

また、上記両キャビティブロック（７・８）における各
キャビティ（20・10）部の加熱昇温時間は夫々に配置し
た熱源（21・11）による迅速な加熱によって短縮化され
るため、その交換後の樹脂成形開始時間を早めることが
できるものである。

実験によると、その各キャビティ（20・10）部を180度
まで均等に加熱昇温させる時間が約10分間以下となっ
た。

また、上記両キャビティブロック（７・８）における各
キャビティ（20・10）部は、夫々に配置した熱源（21・
11）によって均等に加熱されるので、該各キャビティ
（20・10）内における半導体素子の樹脂封止作用が夫々
一定の条件下で行なわれることになるものである。

（考案の効果） 本考案装置によれば、キャビティブロックを金型ベース
に対して頻繁に交換すると云った積極的な交換性を有す
る構成であるから、固定側及び可動側の両金型ベースに
対して固定側及び可動側の両キャビティブロックを夫々
頻繁に交換させると云う多品種少量生産に適した金型装
置を提供することができる。

また本考案の構成によれば、金型ベースに装着したキャ
ビティブロックの迅速な加熱昇温とそのキャビティ部に
おける適正な樹脂成形温度のコントロールを確実に行な
うことができると共に、該各キャビティ内における半導
体素子の樹脂封止成形を夫々一定の条件下で行なうこと
ができるので、一定の品質を有する高精度の半導体素子
の樹脂封止成形品を成形することができ、従って、前述
したような従来金型装置における問題点を確実に解消す
ることができると云った優れた実用的な効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案に係る樹脂封止用金型装置の要部を示
す一部切欠概略正面図である。 第２図は、該金型装置における下型の一部切欠拡大斜視
図である。 第３図は、該金型装置要部の一部切欠拡大縦断側面図で
ある。 第４図は、可動側キャビティブロックの平面図である。 第５図は、可動側キャビティブロックの分解斜視図であ
る。 第６図は、可動側キャビティブロックと下型ベースとの
一部切欠分解斜視図である。 （符号の説明） １……上型（固定側金型） ２……下型（可動側金型） ３……上型ベース ４……下型ベース ５……上型熱源 ６……下型熱源 ７……上型キャビティブロック ８……下型キャビティブロック 10・20……キャビティ 11・21……熱源

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側の金型と、該固定側金型に対向配置
   した可動側の金型と、上記両金型のベースに夫々配置し
   た所要の熱源とを備えた半導体素子の樹脂封止用金型装
   置であって、上記固定側金型ベース及び上記可動側金型
   ベースの夫々に対して、固定側キャビティブロック及び
   可動側キャビティブロックを夫々着脱自在に嵌合装着し
   て該両キャビティブロックを他のキャビティブロックと
   夫々交換可能に構成すると共に、該固定側及び可動側の
   両キャビティブロックに該両キャビティブロックを加熱
   する専用の熱源を夫々配置して該専用の熱源が固定側及
   び可動側の両金型ベース側に夫々配置した電源により夫
   々昇温作動するように構成し、更に、該専用の熱源によ
   る該両キャビティブロックの加熱昇温作用を設定温度に
   て停止させる温度制御器を夫々配置して構成したことを
   特徴とする半導体素子の樹脂封止用金型装置。
2. 【請求項２】固定側及び可動側の両キャビティブロック
   に夫々配置した熱源が電気ヒータであることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第（１）項に記載の半導体素
   子の樹脂封止用金型装置。
3. 【請求項３】固定側及び可動側の両キャビティブロック
   に夫々配置した熱源がサーモパイプであることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第（１）項に記載の半導体
   素子の樹脂封止用金型装置。