JPH08279525A - 半導体モールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂をＩＣチップの表裏にほぼ同時に供給
できることによって、薄型パッケージでも良好にな成形
ができ、そのときに廃棄する樹脂をゼロにすることがで
きる半導体モールド装置を供給する。 【構成】 対向する上下金型間の空中に配設された搬
送レールと、リードフレームを把持して搬送したり把持
固定したりするクランプユニットから成るフィーダユニ
ットが、プレス成形時にプレスユニットの金型を閉じる
動作に従って金型の動きと同期して上下動可能になって
いる。すると、樹脂を投入するスペースを確保でき、上
下樹脂の投入タイミングを容易に調整できる為、上下樹
脂の受ける熱影響の差を最小にできる。これにより、従
来のランナやポットを廃止して樹脂を直接キャビティに
投入する成型方法が可能となる。よって、従来の樹脂の
廃棄部分もできない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の樹脂封止に用
いられる半導体モールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体モールド装置を図２に示
す。以下に従来装置での樹脂封止工程を示す。樹脂封止
されるリードフレーム１は図示していないリードフレー
ムマガジンより一枚ずつ供給される。供給されたリード
フレーム１は搬送ユニット２によりプレスユニット３内
の下金型４上に搬送される。また、封止を行うための樹
脂５はそれとほぼ同時に下金型４内のポット５に供給さ
れる。ポット５内にはプランジャ７が仕込まれており、
プランジャ７はポット５内を図示しない駆動装置によっ
て上下に移動可能になっている。

【０００３】リードフレーム１と樹脂５がそれぞれ下金
型４内にセットされた後、上金型７がタイバー９に沿っ
て降下し、それぞれの金型は型閉され、プレスユニット
３によって型締めが行われる。また、上金型７と下金型
４の型合わせ面には樹脂の通り道であるランナ１０、半
導体成形品を形作るキャビティ１１、そして樹脂材料を
投入する穴で前記プランジャ７とポット５で囲まれる空
間ができるようになっている。

【０００４】そこで、型締め後プランジャ７を上昇させ
ると、金型の温度によって溶解した樹脂はランナ１０を
通ってキャビティ１１に充満し、一定時間保持すると溶
融樹脂は硬化し、その後上金型７を上昇させて成形品を
離型させる。装置から取り出した成形品は、図３に示す
ようにポット５部，ランナ１０部，キャビティ１１部が
一体となっており、搬送ユニット２によって別工程に搬
送され、ポット５部及びランナ１０部の樹脂をキャビテ
ィ１１部から分離してそれを廃棄し、キャビティ１１部
のみが半導体製品となって利用される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】昨今、ＩＣパッケージ
の薄型化にともない、封止する樹脂の厚さが薄くなる傾
向にあり、ＩＣチップと金型キャビティ間の隙間が狭く
なってきている。このような場合、従来のような樹脂の
流動による方法ではキャビティの隅やＩＣチップ上の樹
脂厚の薄い部分への安定した充填が困難になってきた。

【０００６】また、前述のように成形品のうち全樹脂量
の４０〜９０％を占めるランナ１０部とポット６部は廃
棄される。そして、半導体用の樹脂材料はリサイクルが
不可能であるため、それらは産業廃棄物として処理費用
をかけて廃棄している。これは処理費用を要するという
問題の他に地球資源及び地球環境保護の面でも最近問題
になってきており、企業の社会的責任を問われる問題と
なりつつある。

【０００７】このような半導体樹脂封止に対応する手段
の一つとして、そのパッケージ外形と同等の大きさの樹
脂をＩＣチップの表裏に合わせ、加熱溶融及び圧縮する
事により樹脂封止を行う方法がある。それによれば、金
型には従来のランナ１０やポット６がなく、キャビティ
１１部と同等の大きさのシート状の樹脂を直接キャビテ
ィ１１に投入する。このため、樹脂の流動が問題となら
なくなり、従来の廃棄部分もできない。

【０００８】しかし、この方法を実施するには、ＩＣチ
ップの表裏に供給する樹脂が金型から受ける熱影響を表
裏とも均一にしなければならないため、樹脂をＩＣチッ
プの表裏にほぼ同時に供給する必要がある。

【０００９】従って、本発明の目的は前述のような樹脂
封止方法において、樹脂をＩＣチップの表裏にほぼ同時
に供給できることによって、薄型パッケージでも良好に
な成形ができ、そのときに廃棄する樹脂をゼロにするこ
とができる半導体モールド装置を供給するにある。（請
求項１） また、成型部を金型内から押し出す時、リードフレーム
部と成型部が同期した良好なエジェクト方法を提供す
る。（請求項２） さらに成型部を離型する際、成型部の良好な離型ができ
るとともに金型の汚れを取ることのできる離型方法を提
供する。（請求項３）

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の請求項１
は、リードフレームを供給するリードフレーム供給ユニ
ットと、リードフレームを搬送するフィーダ部と、ＩＣ
チップ部を樹脂封止する金型プレスユニットと、樹脂を
提供する樹脂供給ユニットを有する半導体モールド装置
に於いて、対向する上下金型間の空中に配設された搬送
レールと、リードフレームを把持して搬送したり把持固
定したりするクランプユニットから成るフィーダユニッ
トが、プレス成形時にプレスユニットの金型を閉じる動
作に従って金型の動きと同期して上下動可能になってい
る。

【００１１】請求項２は、前記請求項１の半導体モール
ド装置に於いて、金型にはリードフレームの上下に供給
された樹脂を加圧・成形するための下プランジャがあ
り、荷重検出手段を介して下プランジャ駆動装置で駆動
され、成形後型開き時に搬送レール及びクランプユニッ
トで把持されたリードフレームの上昇動作と同期して成
型部を押し出して離型させるようになっている。

【００１２】請求項３は、前記請求項２の半導体モール
ド装置に於いて、成形後の型開き前に、下プランジャを
反圧縮方向に後退させてから型開き動作にともなった成
型部の押し出しによる離型を行うようになっている。

【００１３】

【作用】請求項１は、搬送レールを上下金型間の空中に
配設することにより、上下の樹脂を投入するスペースを
確保でき、上下樹脂の投入タイミングを容易に調整でき
るため、上下樹脂の受ける熱影響の差を最小にできるよ
うになる。即ち、比較的低い温度のリードフレームに置
かれる上用樹脂を投入してから、高温の下金型に直接置
かれる下用樹脂の投入タイミングを遅らせることによっ
て、上下樹脂の受ける熱影響の差を最小にできるように
なるのである。これにより、従来のランナやポットを廃
止して樹脂を直接キャビティに投入する成型方法が可能
となる。よって、従来の樹脂の廃棄部分もできない。

【００１４】請求項２は、圧縮成型工程の完了後に型開
きした時、下プランジャは荷重検出手段によって樹脂に
所定の圧力が加わるように下プランジャ駆動装置で駆動
され、成形後の型開き時に搬送レール及びクランプユニ
ットで把持されたリードフレームの上昇動作と同期して
成型部を押し出して離型させる。但し、その時の速度は
最大でも型開き速度に制限されるようにする。そして、
成型部が下金型から完全に抜けたところまで下プランジ
ャが上昇したら、下プランジャは停止する。一方上金型
は上昇を続ける。搬送レールは上金型と共にもとの搬送
高さまで上昇するとそこで停止するが、上金型は上金型
の成型部を離型しながらさらに所定の型開き位置まで上
昇する。

【００１５】請求項３は圧縮成型工程の完了後型開き前
に、下プランジャ駆動装置によって下プランジャを反圧
縮方向に後退させてから、型開き動作にともなう成型部
の押し出し離型を行うようにする。これにより更に、下
プランジャを一度下降してさらにエジェクト動作によっ
て上昇動作を行う事によってキャビティの側壁面に付い
た樹脂カスやバリによる汚れをそぎ取る事ができる。こ
れによって、離型と同時に金型の汚れを取れるため、金
型のクリーニング作業頻度を少なくできる事による生産
性の向上を期待できるという効果も得る事ができる。

【００１６】

【実施例】

（第１実施例）以下に、本発明の請求項１に対応する第
１実施例を図１を参照して説明する。

【００１７】図１は半導体モールド装置を示している。
図に示すようにプレスユニット３内で下金型４と上金型
８が上下に対向状態に配置され、固定の下金型４に対し
て上金型８はタイバー９に沿って上下に移動可能になっ
ている。尚、上金型８の上下移動は図示しない上金型駆
動装置によって行なわれ、その駆動装置は上金型８の上
下移動に加え、上下型の型閉，型締めを行えるようにな
っている。下金型４にはその中央部を貫通して上下に移
動可能なように下プランジャ１２が仕込まれており、図
示しない下プランジャ駆動装置によって上下に移動可能
になっている。

【００１８】また、上下金型間の空中には搬送レール１
３がガイド１４に沿って上下移動可能なように配設さ
れ、常時ばね１５によって上方向に持ち上げられてい
る。そして、上金型８の下降動作によって押し上げられ
るようになっている。搬送レール１３にはリードフレー
ム１をガイドする溝１３ａがあり、リードフレーム１は
その溝１３ａ内を左右に移動可能になっている。また、
搬送レール１３に沿って左右に移動可能でリードフレー
ム１を把持可能な機構になっているクランプユニット１
６が配設されており、図示しないクランプユニット駆動
装置によって左右に動作させるようになっている。

【００１９】次に装置の操作を説明する。まず、上金型
８と下金型４が型開き状態にあるとき、図示しないリー
ドフレーム供給ユニットからリードフレーム１が搬送レ
ール１３の溝１３ａ内に供給されると、リードフレーム
１はクランプユニット１６によって把持され、図示しな
いクランプユニット駆動装置によって上下金型間の所定
の位置に搬送される。上下金型間に搬送されたリードフ
レーム１の片面にはＩＣチップが実装されており、次に
図示しない樹脂供給ユニットによってリードフレーム１
のＩＣチップ部の表裏に樹脂５が供給される。

【００２０】このとき、リードフレーム１は搬送レール
１３とクランプユニット１６で上下金型間の空中に把持
されているので、リードフレーム１の下側用の樹脂５
は、下プランジャ１２上面と下金型４で成形されるキャ
ビティ１１に供給される。上側用の樹脂５はリードフレ
ームまたはＩＣチップの上に載せられる。樹脂５が供給
された後、上金型８がダイバー９に沿って下降を始め
る。

【００２１】この時、搬送レール１３は上下動可能な構
造の為、上金型８の下降動作によって把持されているリ
ードフレーム１と共に下金型４まで同時に押し上げられ
る。すると、図示しない上金型駆動装置の作用により上
下金型がリードフレーム１を挾んで、型閉，型締めした
後に図示しない下プランジャ駆動装置によって下プラン
ジャ１２による圧縮成型工程が行われる。圧縮成型工程
が完了すると上金型８は上昇し、その動作と共にバネ１
５で押し上げられることにより、搬送レール１３は下金
型４のキャビティ１１を離型しながら上金型８と同期し
て上昇する。搬送レール１３は上金型８と共にもとの搬
送高さまで上昇すると搬送レール１３はそこで停止する
が、上金型８は上金型８の成型部が離型されながらさら
に上昇する。

【００２２】次いで、図示しない樹脂供給ユニットによ
って、リードフレーム１のＩＣチップ部の表裏に樹脂５
を供給する必要があり、さらに樹脂を投入してから各々
の樹脂が高温の金型から受ける熱影響の差を最小にする
必要がある。しかし、本実施例によれば、搬送レール１
３を上下金型間の空中に配設することにより、上下の樹
脂５を投入するスペースを確保でき、上下樹脂の投入タ
イミングを容易に調整できるため、上下樹脂の受ける熱
影響の差を最小にできるようになる。

【００２３】即ち、比較的低い温度のリードフレーム１
に置かれる上用樹脂５を投入してから、高温の下金型に
直接置かれる下用樹脂５の投入タイミングを遅らせるこ
とによって、上下樹脂の受ける熱影響の差を最小にでき
るようになるのである。これにより、従来のランナやポ
ットを廃止して樹脂を直接キャビティ１１に投入する成
型方法が可能となる。よって、従来の樹脂の廃棄部分も
できない。

【００２４】（第２実施例）次に、本発明の請求項２に
対応する第２実施例を図１及び図４を参照して説明す
る。

【００２５】図４は図１の半導体モールド装置のプレス
ユニット３の詳細を示している。図に示すように、下プ
レート１７と上プレート１８とが上下に対向状態に配置
固定され、その間に上下移動可能に移動プレート１９が
設けられている。移動プレート１９の下面中央には上金
型８が配置され、下プレート１７の上面中央には上金型
８と対向して下金型４が配置されている。上金型８には
その中央部に成型部たる窪みがあり、下金型４のキャビ
ティ１１に対向している。下金型４にはキャビティ１１
を形成して下プランジャ１２が仕込まれていて、下プラ
ンジャ駆動装置２０によって上下に移動可能になってい
る。

【００２６】下プランジャ駆動装置２０は下プレート１
７の下面に配設され、サーボモータ２１の回転運動をタ
イミングベルト２２によってボールネジ２３に伝達し、
下プランジャ駆動装置２０内で上下移動可能なボールネ
ジナット２４に対してボールネジ２３が回転することに
よってボールネジナット２４が上下に直線運動するよう
になっている。ボールネジナット２４はロードセル２５
を介して下プランジャ１２に連結されており、下プラン
ジャ１２を上下に駆動すると共にロードセル２５によっ
て下プランジャ１２にかかる圧力を検出できるようにな
っている。

【００２７】また、上プレート１８の上面にはボールネ
ジ２６が固定されており、サーボモータ２７の回転がタ
イミングベルト２８でボールネジナット２９に伝達され
ると、固定のボールネジ２６に対してボールネジナット
２９が回転することによってボールネジ２６が上下に直
線運動し、移動プレート１９を上下させるようになって
いる。

【００２８】次に操作について説明する。まずサーボモ
ータ２７によって移動プレート１９を上昇させて上金型
８と下金型４を開いておく。そして、下プランジャ１２
は、樹脂５の厚み寸法とリードフレーム１の下面にある
ＩＣチップに施されているボンディングワイヤーのルー
プ高さを加えた寸法以上に下金型４の型合わせ面より後
退させておく。そして、図示しない樹脂供給装置は、下
プランジャ１２の上に成形品のキャビティ部と同量のシ
ート状樹脂５を投入する。

【００２９】一方、リードフレーム１の上側には第１実
施例で説明したようにリードフレーム１の上に樹脂５を
置く。すると、サーボモータ２７の作用により移動プレ
ート１９が下降される。このとき、第１実施例で説明し
たように搬送レール１３を押し上げながら下降し、つい
には上金型８と下金型４でリードフレーム１を挾んで型
閉、さらに型締めするようになる。

【００３０】この時、上金型８のキャビティ部分には先
程リードフレーム１上に置いた樹脂５が充満している。
次に、下プランジャ１２が上昇する。その時には、先程
投入した樹脂５は金型の温度でほぼ溶融状態になってい
る為、ボンディングワイヤーにダメージを与えることな
くキャビティ１１に樹脂５を充満することができる。そ
して下プランジャ１２は樹脂５が充満すると樹脂５に所
定の圧力を加えて保持するように駆動される。

【００３１】その時の圧力はロードセル２５で検出する
ようになっている。所定の圧力，温度を所定の時間加え
ると樹脂５は硬化するので、そうなったら移動プレート
１９を上昇させて上金型８と下金型４を型開きする。移
動プレート１９の上昇動作と共に搬送レール１３はバネ
１５で押し上げられることにより下金型４のキャビティ
１１を離型しながら上金型８と同期して上昇する。搬送
レール１３は上金型８と共にもとの搬送高さまで上昇す
ると搬送レール１３はそこで停止するが、上金型８は上
金型８の成型部が離型されながらさらに上昇する。

【００３２】ここで、成形後の成型部を下金型４のキャ
ビティ１１から取り出すには、成型部のついたリードフ
レーム１を搬送レール１３で持上げるだけでは取り出せ
ず、リードフレーム１の方が曲がって搬送レール１３か
ら外れてしまう。その為、本実施例では搬送レール１３
の上昇動作に同期して下プランジャ１２で成型部を押し
出すようにする。その方法は、下プランジャ１２が樹脂
５を加圧保持後、型開きするときも加圧を継続する。型
が開かれるとロードセル２５にかかる圧力は低下するた
め、下プランジャ１２はさらに上に動き圧力を保とうと
する。

【００３３】但し、その時の速度は最大でも型開き速度
に制限されるようにする。そして、成型部がキャビティ
１１から完全に抜けたところまで下プランジャ１２が上
昇したら、下プランジャ１２は停止する一方で上金型８
は上昇続ける。搬送レール１３は上金型８と共にもとの
搬送高さまで上昇するとそこで停止するが、上金型８は
上金型８の成型部を離型しながらさらに上昇する。

【００３４】第１実施例では、金型の抜き匂配の微調整
や離型性の良い樹脂成分の開発及びその樹脂の離型性能
が最大になるような金型温度の調整が必要になるため、
非常に成型条件が苛酷になる場合があったが、本実施例
によって良好なエジェクト方法が提供できるようになっ
たので、第１実施例の半導体モールド装置の成型方法で
安定した製造が可能となった。

【００３５】（第３実施例）続いて、本発明の請求項３
に対応する第３実施例を図１及び図４を参照して説明す
る。第３実施例の構成は第２実施例と同様である。

【００３６】次に操作について図４を参照して説明す
る。まずサーボモータ２７によって移動プレート１９を
上昇させて上金型８と下金型４を開いておく。そして、
下プランジャ１２は、樹脂５の厚み寸法とリードフレー
ム１の下面にあるＩＣチップに施されているボンディン
グワイヤーのループ高さを加えた寸法以上に下金型４の
型合わせ面より後退させておく。そして、図示しない樹
脂供給装置は、下プランジャ１２の上に成形品のキャビ
ティ部と同量のシート状樹脂５を投入する。

【００３７】一方、リードフレーム１の上側には第１実
施例で説明したようにリードフレーム１の上に樹脂５を
置く。すると、サーボモータ２７の作用により移動プレ
ート１９が下降される。このとき、第１実施例で説明し
たように搬送レール１３を押し下げながら下降し、つい
には上金型８と下金型４でリードフレーム１を挾んで型
閉し、さらに型締めするようになる。このとき、上金型
８のキャビティ部分には先ほどリードフレーム１上に置
いた樹脂５が充満している。

【００３８】次に、下プランジャ１２が上昇する。その
時には、先ほど投入した樹脂５は金型の温度でほぼ溶融
状態になっているため、ボンディングワイヤーにダメー
ジを与えることなくキャビティ１１に樹脂５を充満する
ことができる。そして下プランジャ１２は樹脂５が充満
すると樹脂５に所定の圧力を加えて保持するように駆動
される。その時の圧力はロードセル２５で検出されるよ
うになっている。所定の圧力，温度を所定の時間加える
て樹脂５を硬化させて移動プレート１９を上昇させ上金
型８と下金型４を型開きする。移動プレート１９の上昇
動作と共に搬送レール１３はバネ１５で押し上げられる
ことにより、下金型４のキャビティ１１を離型しながら
上金型８と同期して上昇する。搬送レール１３は上金型
８と共にもとの搬送高さまで上昇すると搬送レール１３
はそこで停止するが、上金型８は上金型８の成型部が離
型されながらさらに上昇する。

【００３９】しかしながら、成型後の樹脂は金属に密着
しようとする力があるので、下プランジャ１２の上面を
含むキャビティ１１の表面に密着しようとする。その
為、搬送レール１３はリードフレーム１を把持して上昇
しようとするのに反して成型部は金型に付着しようと
し、成型部のついたリードフレーム１を搬送レール１３
で持ち上げるだけでは取り出せない。リードフレーム１
の方が曲がって搬送レール１３から外れてしまうのであ
る。その為、本実施例では実施例２のエジェクト動作の
前に下プランジャ１２を一定量下方向に動かして下プラ
ンジャ１２の上面に密着した成型部を引き剥すようにす
る。その後は、前記実施例２のエジェクト動作を行って
型開きを行う。

【００４０】この結果良好な離型方法が提供できるよう
になったので、実施例１の半導体モールド装置の成型方
法で安定した製造が可能となった。更に本実施例によれ
ば、下プランジャ１２を一度下降してさらにエジェクト
動作によって上昇動作を行う事によってキャビティ１１
の側壁面に付いた樹脂カスやバリによる汚れをそぎ取る
事ができる。これによって、離型と同時に金型の汚れを
取れるため、金型のクリーニング作業頻度を少なくでき
る事による生産性の向上を期待できるという効果も得る
事ができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、搬送レールを
上下金型間の空中に配設することにより、上下の樹脂を
投入するスペースを確保でき、上下樹脂の投入タイミン
グを容易に調整できる為、上下樹脂の受ける熱影響の差
を最小にできるようになる。即ち、比較的低い温度のリ
ードフレームに置かれる上用樹脂を投入してから、高温
の下金型に直接置かれる下用樹脂の投入タイミングを遅
らせることよって、上下樹脂の受ける熱影響の差を最小
にできるようになるのである。これにより、従来のラン
ナやポットを廃止でき樹脂を直接キャビティに投入する
成型方法が可能となる。よって、薄型パッケージでも良
好な成形ができ、そのときに廃棄する樹脂をゼロにする
ことができる半導体モールド装置を提供することができ
る。

【００４２】請求項２の発明によれば、良好なエジェク
ト方法が提供できるようになったので、請求項１の半導
体モールド装置の成型方法で安定した製造が可能となっ
た。請求項３の発明によれば、良好な離型方法が提供で
きるようになってので、請求項１の半導体モールド装置
の成型方法で安定した製造が可能となった。さらに本発
明では、キャビティの側壁面に付いた樹脂カスやバリに
よる汚れをそぎ取る事ができるので、離型と同時に金型
の汚れを取れるため、金型クリーニング作業頻度を少な
くできる事による生産性の向上を期待できるという効果
も得る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による半導体モールド装置
の要部を示す斜視図、

【図２】従来の半導体モールド装置の要部を示す斜視
図、

【図３】上金型と下金型の型合わせ面で樹脂が流れる部
分を表す平面図、

【図４】図１の半導体モールド装置のプレスユニットの
詳細図。

【符号の説明】

１…リードフレーム、 ２…搬送ユニット、
４…下金型、 ５…樹脂、８…上金
型、 １２…下プランジャ、１３…
搬送レール、 １６…クランプユニット、
２０…下プランジャ駆動装置、 ２５…ロードセル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｃ 45/40 7639−4Ｆ Ｂ２９Ｃ 45/40 // Ｂ２９Ｋ 105:20 Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リードフレームを供給するリードフレー
   ム供給ユニットと、リードフレームを搬送するフィーダ
   部と、ＩＣチップ部を樹脂封止するプレス金型ユニット
   と、樹脂を供給する樹脂供給ユニットを有する半導体モ
   ールド装置に於いて、対向する上下金型間に配設された
   フィーダ部が、プレス成形時にプレス金型ユニットの金
   型を閉じる動作にしたがい金型の動きと同期して上下動
   可能なことを特徴とする半導体モールド装置。
2. 【請求項２】 請求項１の半導体モールド装置に於い
   て、金型内にはリードフレームの上下に供給された樹脂
   を加圧・成形するための下プランジャがあり、荷重検出
   手段を介して下プランジャ駆動装置で駆動され、成形後
   の型開き時に搬送レール及びクランプユニットで把持さ
   れたリードフレームの上昇動作と同期して成型部を押出
   して離型させることを特徴とする半導体モールド装置。
3. 【請求項３】 請求項２の半導体モールド装置に於い
   て、成型後型開き前に下プランジャを反圧縮方向に後退
   させてから、型開き動作にともなう成形部の押出し離型
   を行うことを特徴とする半導体モールド装置。