JPH07283256A

JPH07283256A - 半導体部品の樹脂封止方法

Info

Publication number: JPH07283256A
Application number: JP6830794A
Authority: JP
Inventors: Junichi Saeki; 準一佐伯; Masaki Yoshii; 正樹吉井; Kazuya Oji; 一也大路; Shigeharu Tsunoda; 重晴角田; Isamu Yoshida; 勇吉田; Kenichi Imura; 健一井村; Akiro Sumiya; 彰朗角谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1994-04-06
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は、半導体を搭載した回路基板の
片側を金型を用いて樹脂封止する工程において、製品の
信頼性の確保と成形の高能率化を併せて図れる技術を提
供することにある。【構成】金型は上型８と下型１０、下型の所定部分をス
ライドするスライドブロック１１から構成される。回路
基板１はスライドブロック１１に固定され、ゲートは回
路基板１には触れない位置の上型８に形成されている。
樹脂注入完了後、スライドブロック１１と下型１０の製
品突出しピン２５が連動して動くことにより、上記目的
を達成することができる。【効果】本発明によれば、半導体を搭載した回路基板の
片側を金型を用いて樹脂封止する工程において、製品の
信頼性の確保と成形の高能率化を併せて図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体を搭載した回路
基板の片側を金型を用いて樹脂封止する方法において、
製品の信頼性の確保と高能率成形を行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体を搭載した回路基板の片側を金型
を用いて樹脂封止する方法の従来技術としては、特公昭
６１−４６０４９号公報（以下、第一の従来技術と云
う）、特開平４−１８４９４４号公報（以下、第二の従
来技術と云う）に示される技術のものがある。

【０００３】即ち、第一の従来技術のものは、上型、下
型との間に封止樹脂が施される回路基板とともに、封止
樹脂位置や形状を決めるキャビティが設けられたキャビ
ティプレートを介在させて樹脂をキャビティに充填する
ものであり、樹脂誘導用のランナはキャビティプレート
を介することにより回路基板に接触させずに配置でき、
キャビティプレートを用いない方式で生じていた、回路
基板上に残されたランナを除去する際の基板回路の損傷
を防止できるようにしている。

【０００４】第二の従来技術のものは、ＩＣチップを搭
載した回路基板をキャビティとゲート溝を有する成形金
型で挟持し、ゲート溝内にゲート溝の開口部を封鎖する
ための封鎖片をはめ込み、封鎖片とゲート溝の間からキ
ャビティ内に封止樹脂を充填するものであり、樹脂誘導
用のゲート溝は封鎖片を介することにより回路基板に接
触させずに配置でき、さらに樹脂注入完了後の離型時に
封鎖片が動いて基板回路の損傷を防止しつつ、自動的に
ゲートと製品の分離ができるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電極パターンを有する
回路基板上に半導体チップを搭載し、チップとチップ側
の回路基板のみを樹脂封止し、反対側の基板にはんだバ
ンプなどを形成したタイプのパッケージは需要が増えつ
つある。これは電子機器の高機能化に伴い半導体パッケ
ージの端子数が増加の一途を辿り、基板の下面全体に端
子を形成できるこの方式が、周辺にしか端子を設けられ
ないリードフレーム方式よりも有利になってきたためで
ある。リードフレーム方式では、通常、上型，下型の間
に半導体チップを搭載したリードフレームを挟持し、樹
脂の流路であるランナやゲートの一部をリードフレーム
上に配置し、ここからキャビティ内へ樹脂を充填させる
方式を用いる。これは金型の構造をもっとも簡単にでき
るためである。また、リードフレームは全体が均質な金
属導体であり、成形完了後、リードフレーム上のランナ
やゲートを除去する際に、リードフレームが多少変形し
ても電気的な特性に影響を及ぼすことはない。

【０００６】一方、回路基板は内部および表面に複雑な
配線、電極パターンが形成された軟らかい積層樹脂板が
主流になっており、ランナやゲートを基板上に配置する
と、成形後の除去の際のダメージで回路基板の配線、電
極パターンの切断などの重大な不良を引き起こしやすく
なる。また、半導体の特性チェックのために、基板周辺
にテストパッドを並べる場合は、構造的にランナやゲー
トを回路基板上に設置できない。上記に示す従来技術は
回路基板の樹脂封止工程特有の問題を解決するための方
法であるが、以下の点について配慮されていない。

【０００７】即ち、第一の従来技術では、上型，下型の
間にキャビティプレートを介在させるため、樹脂封止を
終えた回路基板はキャビティプレートを一緒に金型の外
に取り出し、そこで両者を分離する必要があった。この
ため、工程が複雑になり、装置の自動化が困難であり、
大量生産には対応できないという問題があった。さら
に、電子機器の小型化に伴い、半導体パッケージも薄型
化の方向に進んでおり、薄型製品ではキャビティプレー
トも薄くなり、プレートの変形により樹脂封止部の外形
保持が困難になったり、樹脂の洩れによるバリ発生など
の問題も生じやすくなる。

【０００８】第二の従来技術は、ゲート溝に可動式の封
鎖片をはめ込み、樹脂注入時には封鎖片の上から樹脂を
キャビティ内に導くためゲートが回路基板と接触するこ
とはない。そして、樹脂注入完了後の離型時に封鎖片が
動いて自動的にゲートと製品を分離する。これは、構造
上は自動化が容易であるが、封鎖片はまわりが樹脂の流
路となっているため、摺動部に樹脂が容易に浸入する。
封鎖片はゲート寸法の確保と基板の押えというもっとも
精度を要する箇所であり、摺動部への樹脂の浸入により
動作不良を生じると安定生産が困難になるという問題が
ある。

【０００９】本発明の目的は、上記事情に鑑み、基板に
損傷を与えずにゲートの自動分離ができ、かつ、安定し
て連続自動成形ができる半導体部品の樹脂封止方法を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では、金型は樹脂
注入装置に固定される上型と下型、ならびに下型の所定
部分を移動するスライドブロックから構成される。スラ
イドブロックは半導体チップを搭載した回路基板を固定
するための位置決め手段を有し、所定の動作を繰り返す
ための補助機構を用いて樹脂注入装置の金型開閉動作に
連動して移動する。下型にはキャビティの一部が加工さ
れるとともに、樹脂注入完了後の硬化樹脂の離型とゲー
トの切断を円滑に行う手段を有している。上型には樹脂
の投入部であるポット、流路であるランナ，ゲート、な
らびにキャビティの一部が加工されるとともに、スライ
ドブロックの動作の補助機構が設けられている。

【００１１】

【作用】本発明では、上述の手段により次の作用があ
る。まず工程の最初において、上型と下型、ならびに下
型キャビティ部とスライドブロックの回路基板搭載部の
間は開いており、半導体チップを搭載した回路基板を位
置決め手段によりスライドブロックの所定部分に固定す
る。そして、樹脂注入装置の型締め動作を行い、補助機
構によりスライドブロックは型締め動作に連動して下型
キャビティ面に近づく。型締め完了時にはスライドブロ
ックの動きも止まり、上型，下型ならびにスライドブロ
ックの所定部分が接して、ランナ，ゲート，キャビティ
部からなる樹脂注入用流路が形成される。このときラン
ナ，ゲートは回路基板と向い合う位置にあり、ランナ，
ゲートを流れる樹脂は回路基板と接触することなくキャ
ビティへ流入する。樹脂の充填完了後、樹脂は硬化し、
樹脂注入装置の型開き動作を行う。上型，下型が離れる
動きに連動して補助機構が働き、スライドブロックは下
型キャビティ部から離れるとともに、下型に設けられた
突出し手段が基板をスライドブロック側に押し付けて、
位置決め手段からの基板の脱落防止とゲートの自動切断
を行う。回路基板とゲートとは接触していないため、回
路基板を損傷せずにゲートの切断が可能となる。そし
て、スライドブロックは最初の位置に戻り、型開き動作
の最後にランナ，ゲートの離型手段が働き、樹脂封止さ
れた基板とランナ，ゲートが取り出される。スライドブ
ロックの摺動部は樹脂の流路とは異なる位置にあるた
め、バリの浸入による動作不良の問題を生じることはな
い。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１３】図１は樹脂封止される前の状態の回路基板
１の平面図、図２はその側面図である。回路基板１の表
面および内部には電極および配線パターンがあらかじめ
形成されており、半導体チップ２が基板上の所定部に接
着され、チップ上の電極と基板上の電極とが金線３で結
線されている。回路基板１は吊り部４を介して外枠５と
繋がり、外枠５には位置決め穴６が形成されている。

【００１４】図３から図９は図１，図２に示した回路基
板を金型を用いて樹脂封止するときの装置とプロセスを
示したものである。図３は回路基板を取り付ける前の金
型の側面と必要部分の断面を示したものである。金型は
成形装置（図示せず）の上プラテン７に固定される上形
８、下プラテン９に固定される下型１０、下型１０と接
しこの上を摺動するスライドブロック１１から構成され
る。上型８とスライドブロック１１の間には斜めに取り
付けたガイドポスト１２があり、上部にピストン１３が
ついている。上型８にはピストン１３の摺動用の上シリ
ンダ１４が加工され、この中に圧縮ばね１５が入ってい
る。さらに上型８には樹脂投入部であるポット１６、流
動部であるランナ１７、ゲート１８とキャビティの一部
となる上型キャビティ１９が加工されている。スライド
ブロック１１にはガイドポスト１２の摺動用下シリンダ
２０が加工されるとともに、回路基板の外枠５の固定溝
２１と位置決め穴６に差し込むための位置決めピン２２
が設けられている。下型１０には下型キャビティ２３が
加工され、位置決めピン２２に対応した箇所に位置決め
ピンガイド穴２４が設けられている。さらに、樹脂の離
型を円滑に行うための製品突出しピン２５、流路突出し
ピン２６が設けられている。

【００１５】図４はスライドブロック１１に図１，図２
に示した回路基板１を取り付けた状態を示す。回路基板
の外枠５が固定溝２１に嵌め込まれ、位置決め穴６に位
置決めピン２２が差し込まれている。

【００１６】図５は成形機の駆動装置（図示せず）によ
り下プラテン９が上方に移動し、下型１０と上型８が接
した状態を示す。このときスライドブロック１１はガイ
ドポスト１２の方向に沿って移動し、下型１０ならびに
上型８と接する。ガイドポスト１２の下端は下シリンダ
２０の下端に当たり、圧縮ばね１５はピストン１３によ
り圧縮されている。この状態でポット１６、ランナ１
７、ゲート１８、上型キャビティ１９、下型キャビティ
２３からなる樹脂注入用の流路が形成される。

【００１７】図６は樹脂２７をポット１６内に投入した
後、プランジャ２８を成形機の駆動装置（図示せず）に
より降下させ、樹脂２７を注入中の状態を示す。樹脂２
７はランナ１７、ゲート１８、上型キャビティ１９を通
り、下型キャビティ２３へ流入する。なお、この図から
図９までは、回路基板１，半導体チップ２は長手方向中
央部の断面を示している。

【００１８】図７は樹脂２７の充填が完了した状態を示
す。この状態で回路基板１の上面、半導体チップ２、金
線３（この断面では見えていない）を樹脂２７で封止し
た形ができる。

【００１９】図８は所定時間経過後、樹脂２７の硬化が
完了し、プランジャ２８が上昇するとともに、下プラテ
ン９が下降を開始した状態を示す。このとき、下型１０
が上型８から離れるとともに、圧縮ばね１５が戻りピス
トン１３を押すためガイドポスト１２が下シリンダ２０
の底面を押し、スライドブロック１１はガイドポスト１
２の移動方向に沿って動き、スライドブロック１１は下
型１０から見て左方に移動するとともに、上型８からも
離れる。この動きと同期して、製品突出しピン２５が作
動（動作機構は図示せず）し、キャビティ部樹脂２９を
左方に押すため、ゲート部樹脂３０とキャビティ部樹脂
２９とを自動的に分離するとともに、キャビティ部樹脂
２９を回路基板１に押し付ける。ゲート部樹脂３０は回
路基板とは接していないので、この部分の分離の際に回
路基板１に損傷を与えることはない。また、回路基板１
のスライドブロック１１からの脱落も起きない。さら
に、スライドブロック１１の摺動部は樹脂の流動する箇
所とは離れており、摺動部に樹脂が詰まり動作を妨げる
という問題も生じない。

【００２０】図９は下プラテン９が所定位置まで降下
し、流路突出しピン２６が作動（動作機構は図示せず）
し、ポット部樹脂３１、ランナ部樹脂３２、ゲート部樹
脂３０を押し上げる。これにより、これらの部分の金型
外への除去が容易となる。また、下型１０とスライドブ
ロック１１の間にはキャビティ部樹脂２９で封止された
回路基板１を取り出すのに十分なスペースができ、ここ
から成形品が取り出される。そして、図３に戻り、次の
成形が行われる。

【００２１】図１０は成形後、基板外枠５を切断し、は
んだバンプ３３を回路基板１の裏面に接続した製品の最
終形態を示したものである。キャビティ部樹脂２９に
は、ゲート部樹脂切断跡３４、製品突出しピン跡３５が
残っている。

【００２２】上記実施例では、製品突出しピンは樹脂を
押すようにしているが、樹脂部が薄い場合には、回路基
板または回路基板外枠を押すような構造にすればよい。
また、回路基板の取付けおよび成形品の取り出し機構を
金型まわりに取り付ければ自動成形ができる。さらに複
数個の回路基板を動時に樹脂封止する場合には、金型の
奥行き方向に回路基板を並べ、複数の流路で樹脂を注入
すればよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば回
路基板の片面を樹脂封止する方法において、高い生産性
を確保しつつ、回路基板の損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる樹脂封止前の回路基板の平面図
である。

【図２】本発明に用いる樹脂封止前の回路基板の側面図
である。

【図３】本発明の実施例の金型の側面部分断面図であ
る。

【図４】本発明の実施例の金型に回路基板を搭載した状
態の側面部分断面図である。

【図５】本発明の実施例の金型を閉じた状態の側面部分
断面図である。

【図６】本発明の実施例の金型に樹脂を注入中の側面部
分断面図である。

【図７】本発明の実施例の金型に樹脂を注入完了したと
きの側面部分断面図である。

【図８】本発明の実施例の金型を開き始めたときの側面
部分断面図である。

【図９】本発明の実施例の金型の離型が完了したときの
側面部分断面図である。

【図１０】本発明を用いて成形した最終製品の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１…回路基板、２…半導体チップ、３…金線、４…吊り
部、５…外枠、６…位置決め穴、７…上プラテン、８…
上型、９…下プラテン、１０…下型、１１…スライドブ
ロック、１２…ガイドポスト、１３…ピストン、１４…
上シリンダ、１５…圧縮ばね、１６…ポット、１７…ラ
ンナ、１８…ゲート、１９…上型キャビティ、２０…下
シリンダ、２１…固定溝、２２…位置決めピン、２３…
下型キャビティ、２４…位置決めピンガイド穴、２５…
製品突出しピン、２６…流路突出しピン、２７…樹脂、
２８…プランジャ、２９…キャビティ部樹脂、３０…ゲ
ート部樹脂、３１…ポット部樹脂、３２…ランナ部樹
脂、３３…はんだバンプ、３４…ゲート部樹脂切断跡、
３５…製品突出しピン跡。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者角田重晴神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者吉田勇神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者井村健一東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者角谷彰朗東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路を有する金型内に半導体を搭載した回
路基板を挟持し、樹脂注入装置で樹脂を流路内に注入し
て、回路基板の片側のみを封止する方法において、金型
は樹脂注入装置に固定される上型と下型、ならびに下型
の所定部分をスライドするブロックから構成され、樹脂
注入時にこれら３つの所定部分が接してランナ，ゲート
及びキャビティ部を形成することを特徴とする半導体部
品の樹脂封止方法。
【請求項２】請求項１において、回路基板はスライドブ
ロック側に接して固定され、ランナ，ゲートは上型と下
型の所定部分から形成されて基板とは接触しないことを
特徴とする半導体部品の樹脂封止方法。
【請求項３】請求項２において、樹脂の注入、硬化後に
上型，下型ならびにスライドブロックが所定位置から移
動し、スライドブロックの動きに連動して下型の突出し
ピンが樹脂封止された回路基板または樹脂部をスライド
ブロック側に押しつけてゲート部の樹脂を自動的に切断
することを特徴とする半導体部品の樹脂封止方法。