JPH08281720A - 樹脂成形装置および樹脂成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】とくに半導体装置のパッケージ等の樹脂成形品
を熱硬化性樹脂によるインジェクション成形法を利用し
て適正に成形する方法と装置の提供。 【構成】両金型２１，２２が型締め状態にあるとき、両
金型２１，２２のキャビティ溝および／またはランナ溝
の形成領域を環状に取り囲んで両金型の金型面間をシー
ルするシール手段と、両金型２１，２２が型締め状態に
あるとき、シール手段によってシールされた空間の強制
排気を行うことができる強制排気手段６０と、を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本願発明は、樹脂成形装置および樹脂成形
方法に関し、半導体装置の樹脂モールドパッケージの成
形に好適に適用可能な技術に関するものである。

【０００２】

【発明の背景】周知のように、ＩＣやＬＳＩなどの半導
体装置は、リードフレームなどの製造用フレームを用
い、これにチップボンディング工程、ワイヤボンディン
グ工程、樹脂モールド工程、検査工程、リードカット・
リードフォーミング工程等を順次施すことによって製造
される。樹脂モールド工程は、リードフレーム上にボン
ディングされた半導体チップおよびこのチップとリード
との間を結線するボンディングワイヤを封止するパッケ
ージを形成する工程であり、エポキシ樹脂等の熱硬化性
樹脂を用い、トランスファ成形法によって行われる。

【０００３】半導体装置のパッケージ材料としてエポキ
シ等の熱硬化性樹脂を採用する主な理由は、パッケージ
の耐熱性、耐薬品性、耐衝撃性、絶縁性等の、半導体装
置を周囲環境から安定的に保護しうる特性をもつ材料で
あって比較的簡便に成形しうる材料として、現在のとこ
ろ最適なものとされていることによる。また、成形法と
してトランスファ成形法が採用される理由は、熱硬化性
樹脂を用いて半導体装置のパッケージとしての性能を歩
留りよく達成する成形法として、現在のところ、最適な
方法とされているためである。

【０００４】トランスファ成形法は、予備加熱した樹脂
タブレットを金型のプランジャポットに投入し、溶融状
態となった樹脂をランナを介して１７０〜１８０℃に加
熱した金型キャビティに充填し、金型の熱によって硬化
させる樹脂成形法である。そのためには、プランジャポ
ットへのタブレットの投入、型締め、プランジャ作動に
よるキャビティへの樹脂注入、金型熱による樹脂硬化と
いった一連の工程を順次行う必要があり、とくに樹脂硬
化に時間がかかるため、成形サイクル時間が長い。ま
た、プランジャポット内やランナ内で硬化してパッケー
ジとして使用されない樹脂の割合が比較的多く、樹脂の
使用効率が悪い。さらに、タブレットの大きさがまちま
ちとなるなどして成形条件が安定せず、これが成形品の
品質、寸法等のバラツキ原因となることが多い。

【０００５】一方、熱可塑性樹脂の成形に一般に用いら
れる成形法として、射出成形法があり、この成形法は、
トランスファ成形法に比較して成形サイクル時間が短
く、しかも樹脂の無駄が少ない。このような利点を生か
して熱可塑性樹脂の成形を射出成形法で行う試みもこれ
までになされてきているが、以下の理由により、半導体
装置のパッケージの成形については、いまだ実用化され
ていない。すなわち、半導体装置のパッケージの形成を
射出成形によって行う場合、第１に、溶融樹脂が高圧で
キャビティ内に注入される際にボンディングワイヤが破
損してしまうといった不良が発生しやすい、第２に、硬
化に至る以前の樹脂をすみやかにスプルーないしランナ
を介してキャビティに到達させるために射出圧を高く設
定すると、それによる熱上昇によって樹脂が硬化してし
まい、適正な成形を行うことができず、この不具合を回
避するために射出圧を低く設定すると逆に樹脂がキャビ
ティ内に行きわたらない、いわゆるショート不良が発生
する、第３に、樹脂が硬化する際に熱による化学変化で
発生するガスにより、気泡がパッケージ内に封じ込めら
れるいわゆるボイド不良が発生する。

【０００６】本願発明は、このような事情のもとで考え
出されたものであって、とくに半導体装置のパッケージ
等の樹脂成形品を熱硬化性樹脂による射出成形法を利用
して適正に成形することができるようにした熱硬化性樹
脂の成形方法および装置を提供することをその課題とす
る。

【０００７】

【発明の概要】本願発明の第１の側面によれば、熱硬化
性樹脂を用いる射出成形法による樹脂成形装置が提供さ
れ、この樹脂成形装置は、型締め状態と型開き状態とを
選択できる第１および第２の金型を有するとともに、い
ずれか一方または双方の金型面に形成されたキャビティ
溝、ゲート溝および／またはランナ溝が協働して所定の
キャビティ空間、ゲートおよびこれに連通してスプルー
に至るランナが形成され、かつ上記各金型を所定の温度
まで昇温させることができる金型機構と、上記両金型が
型締め状態にあるとともに所定の温度まで昇温させられ
ている状態において、上記スプルーから溶融状態の熱硬
化性樹脂を注入することができる射出機構と、上記両金
型が型締め状態にあるとき、両金型のキャビティ溝およ
び／またはランナ溝の形成領域を環状に取り囲んで両金
型の金型面間をシールするシール手段と、上記両金型が
型締め状態にあるとき、上記シール手段によってシール
された空間の強制排気を行うことができる強制排気手段
と、を備えることを特徴とする。

【０００８】上記強制排気手段は、上記シール手段によ
ってシールされた空間を負圧とし、この負圧によって射
出機構によって射出される樹脂をすみやかにキャビティ
空間に導く作用と、キャビティ空間に導入された溶融樹
脂が金型の熱によって硬化する際に化学変化によって発
生するガスを排出する作用とを行う。したがって、射出
機構から射出される段階の樹脂の粘度が比較的高くて
も、これを円滑にキャビティ空間に導入することができ
る。このことは、射出機構による射出圧力を比較的低く
設定しても、いわゆるショートモールド不良が生じる可
能性を低減しつつ樹脂をキャビティ内に充填することが
でることを意味する。そして、射出機構による射出圧力
を比較的低く設定できることはまた、溶融樹脂がキャビ
ティ空間に向けてランナを流れている間に圧力によって
不当に昇温して硬化する不具合を回避することができる
とともに、後述するように、成形品が半導体の樹脂パッ
ケージである場合に、キャビティへの溶融樹脂充填時、
ボンディングワイヤが樹脂流によって破損するといった
不具合を回避することができることにつながる。

【０００９】好ましい実施例においては、上記強制排気
手段は、上記第１および第２の金型の一方の金型面にお
ける上記シール手段によって取り囲まれる領域内におい
て、上記キャビティ空間と連通することができるように
形成されたベント溝と、このベント溝の底部に一端が連
通する排気通路と、この排気通路の他端に接続され、入
・切制御可能な負圧発生装置とを含んで構成される。

【００１０】上記ベント溝は、キャビティ空間に対し、
好ましくはゲートと反対側に配置される。このようにす
れば、強制排気手段によるキャビティ空間への樹脂導入
作用をより効果的なものとすることができる。

【００１１】また、好ましい実施例においては、上記射
出機構は、上記金型機構における上記スプルーに着脱可
能な射出ノズルを備えているとともに、ノズル内樹脂圧
力を検出可能な圧力センサを備えている。

【００１２】このようにすれば、ノズルからの樹脂射出
圧力を適宜設定する制御を適正に行うことが可能とな
る。

【００１３】さらに、好ましい実施例においては、上記
射出機構は、上記圧力センサによって検出されるノズル
内樹脂圧力が第１の設定圧となる高圧射出状態と、第２
の設定圧となる低圧射出状態とを選択できるように構成
されている。

【００１４】このようにすれば、たとえば、半導体装置
の樹脂パッケージを成形する場合において、高圧射出状
態において溶融樹脂をキャビティ空間の手前のゲートま
ですみやかに導き、低圧射出状態において溶融樹脂をキ
ャビティ空間内に導入するようにして、キャビティ内に
配置されるリードフレーム上のボンディングワイヤに対
する樹脂流による破損を防止しつつ、短い成形サイクル
時間を達成することができる。

【００１５】本願発明の第２の側面によれば、熱硬化性
樹脂を用いてインジェクション成形法によって樹脂成形
する方法が提供され、この樹脂成形方法は、基本的に、
次の各操作を行うことを特徴とする。 （ａ）第１および第２の金型を昇温状態において型締め
する操作。 （ｂ）上記射出機構による樹脂射出の開始時点またはそ
れ以前に上記強制排気手段による強制排気を開始する操
作。 （ｃ）上記射出機構により、所定量の溶融樹脂を射出す
る操作。 （ｄ）上記射出機構による射出操作終了時点もしくはそ
れより後の時点で上記強制排気を停止する操作。 （ｅ）上記射出機構による射出操作終了の後、型締め状
態を所定時間保持して射出された樹脂が硬化するのを待
った後、型開きする操作。

【００１６】この方法によれば、射出機構による樹脂射
出を開始する以前に強制排気を開始することができるの
で、樹脂射出を開始する時点において金型内キャビティ
空間までの樹脂通路をすでに負圧とすることができる。
したがって、この負圧により、射出機構によって射出さ
れる溶融樹脂をすみやかにキャビティに向けて流すこと
ができる。また、溶融樹脂がキャビティ空間内に充填さ
れる間に金型の熱によって発生するガスが強制的に排気
される。強制排気は、射出操作終了の時点またはそれよ
り後の時点で停止される。強制排気が射出操作終了の時
点より後に停止する場合はもちろん、射出操作終了の時
点で停止されたとしても、上述のように、シール手段に
よってキャビティ空間をとりまく領域が外部に対してシ
ールされているので、依然としてこの空間は負圧状態に
維持される。したがって、仮にキャビティ内に充填され
た樹脂が硬化する際の化学変化においてガスが発生した
としても、このガスは上記負圧によって外部に排出され
る。

【００１７】好ましい実施例においては、上記操作
（ｂ）は、高圧射出操作と、これに続く低圧射出操作と
を含む操作とされる。また、好ましい実施例において
は、上記高圧射出操作は、高圧射出操作開始後、溶融樹
脂がゲートに到達する時点まで継続するようにその期間
が設定されている。さらに、好ましい実施例において
は、上記高圧射出操作は、１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２
の設定圧によって行われ、上記低圧射出操作は７０〜１
００ｋｇ／ｃｍ^２の設定圧によって行われる。

【００１８】このようにすれば、たとえば、半導体装置
の樹脂パッケージを成形する場合において、高圧射出状
態において溶融樹脂をキャビティ空間の手前のゲートま
ですみやかに導き、低圧射出状態において溶融樹脂をキ
ャビティ空間内に導入するようにして、キャビティ内に
配置されるリードフレーム上のボンディングワイヤに対
する樹脂流による破損を防止しつつ、短い成形サイクル
時間を達成することができる。

【００１９】本願発明の第３の側面によれば、型締め状
態とするとともに昇温状態とした第１の金型および第２
の金型によって形成されるキャビティ空間に、スプル
ー、ランナないしゲートを介して溶融状態の熱硬化性樹
脂を射出注入する樹脂成形方法であって、上記キャビテ
ィ空間に、上記射出注入開始時点より前の時点から、負
圧を作用させることを特徴とする樹脂成形方法が提供さ
れる。

【００２０】好ましい実施例においては、上記熱硬化性
樹脂の射出注入は、１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２の設定
圧による１次射出注入と、７０〜１００ｋｇ／ｃｍ^２の
設定圧による２次射出注入とを含んでなされる。

【００２１】さらに好ましい実施例では、上記のように
特徴づけられた各樹脂成形方法において、チップボンデ
ィング工程およびワイヤボンディング工程を終えた半導
体製造用フレームを型締め状態にある第１および第２の
金型の間にセットすることをさらに含み、上記半導体製
造用フレーム上にボンディングされたチップないしボン
ディングワイヤが熱硬化性樹脂によって封止された樹脂
パッケージが形成される。

【００２２】このようにしても、上記と同様、とくに半
導体装置の樹脂パッケージを成形する場合に、適正な成
形を短いサイクル時間で行うことができる。

【００２３】以上の結果、本願発明の樹脂成形装置およ
び樹脂成形方法によれば、熱硬化性樹脂を用いた射出成
形を適正かつ効率的に行うことが可能となり、とくに、
半導体装置の樹脂パッケージの成形を行う場合に、ショ
ートモールド不良、樹脂射出操作時におけるランナ内で
の樹脂の不当な硬化による成形不良、ボンデイングワイ
ヤの破損、ボイド不良等の不具合を低減しつつ、しかも
短い成形サイクルによって効率的な樹脂成形を行うこと
ができる。

【００２４】

【実施例】以下、本願発明の好ましい実施例を、図面を
参照しつつ具体的に説明する。

【００２５】本願発明の樹脂成形装置１０は、第１金型
２１と、第２金型２２とを備える金型機構２０と、型締
め状態において第１金型２１と第２金型２２とによって
形成されるキャビティ空間に向けて熱硬化性樹脂を射出
することができる射出機構４０と、上記金型機構２０に
付設され、キャビティ空間を含む所定の領域の強制排気
を行うことができる強制排気手段６０とを基本的に有し
ている。

【００２６】図１に示すように、支持ベース２３に対
し、上方に固定側ダイプレート２４が取付けられるとと
もに、下方に可動側ダイプレート２５が上下方向往復移
動可能に支持される。この可動側ダイプレート２５は、
たとえば油圧シリンダ２６によって上下駆動されるよう
になっている。固定側ダイプレート２４の下面には、第
１金型である上金型２１が所定の位置決め状態において
固定支持される。可動側ダイプレート２５の上面には、
所定厚みのスペーサブロック２７を介して第２金型であ
る下金型２２が所定の位置決め状態において固定支持さ
れる。可動側ダイプレート２５が下動位置をとるとき、
上記両金型２１，２２の型開き状態が選択され、可動側
ダイプレート２５が上動位置をとるとともに固定側ダイ
プレート２４に向けて所定の圧力で押し付けられると
き、上記両金型２１，２２の型締め状態が選択される。
なお、型締め状態においては、図示しない型締め機構に
より、両金型２１，２２が強く合わされた状態が維持さ
れるようになっている。

【００２７】上記固定側ダイプレート２４の中央部に
は、後述する射出機構４０の射出ノズル４１の先端が密
着嵌合する凹部２８が形成されるとともに、この凹部の
底部位置に、スプルーブッシュ２９が貫通状に取付けら
れている。そして、このスプルーブッシュ２９は、上金
型２１に貫通状に形成されるスプルー孔３０（図４）に
連通させられる。この上記スプルーブッシュ２９、およ
び上スプルー孔３０は、射出機構４０から射出される樹
脂を型締め状態にある両金型２１，２２によって形成さ
れるキャビティ空間に導くためのものである。

【００２８】上金型２１および下金型２２の金型面（合
わせ面）には、型締め状態において、所定形状のキャビ
ティ空間が形成され、かつ、上記スプルー孔３０に連通
するランナないしゲートが各キャビティ空間に連通する
ように、それぞれ、キャビティ溝３１ａ、ゲート溝３
２、ランナ溝３３等が形成される。通常、キャビティ溝
３１ａは上下両金型２１．２２に形成され、ゲート溝３
２およびランナ溝２２は下金型２２に形成される。

【００２９】本願発明は、半導体装置の樹脂パッケージ
の形成に好適に適用することができる。この場合におけ
る金型面の構成例を図２および図３に示す。図２は、下
金型２２の金型面の構成を模式的に示している。長手方
向中央に走るランナ溝３３を挟んで両側に、パッケージ
形状と対応した複数のキャビティ溝３１ａがゲート溝３
２を介して配列されている。各キャビティ溝３１ａに対
してゲート溝３２と反対側に隣接する部位には、浅溝部
３４を介してベント溝３５が形成されている。また、各
ベント溝３５の底部には、ベント孔３６が開口してお
り、このベント孔３６は、図４に示すように下金型２２
を貫通している。図４に示すように、上記浅溝部３４の
深さは、キャビティ空間Ｃからベント溝３５を介して排
気を行うに必要十分な深さに設定されるが、できるだけ
浅状に形成することが、バリ形成を抑制する上で好まし
い。具体的には、上記浅溝部３４の深さは０．２〜０．
３ｍｍの範囲とし、上記ベント溝３５の深さは０，５ｍ
ｍ以上に設定するのが望ましい。

【００３０】図２、図４および図５に表れているよう
に、下金型２２の金型面には、上記ランナ溝３３、各キ
ャビティ溝３１ａ、各ベント溝３５の形成領域を環状に
取り囲むようにして、シール手段としての耐熱性をもっ
た環状ゴム部材３７が埋設されている。この環状ゴム部
材３７は、型締め状態において上金型２１の金型面に密
着して、この環状ゴム部材３７によって平面的に囲まれ
る空間を外部に対してシールする（図５参照）。なお、
上記環状ゴム部材３７としては、Ｏリングを用いること
ができる。

【００３１】図３は、上金型２１の金型面の構成を模式
的に示している。下金型２２に形成した各キャビティ溝
３１ａと対応する複数のキャビティ溝３１ｂが形成され
るとともに、下金型２２のランナ溝３３に平面的に重な
る位置に、上記スプルー孔３０の下端が開口させられて
いる。

【００３２】なお、図２および図３は、あくまでも模式
的に示しているのであり、半導体装置のパッケージを成
形する場合、リードフレーム等の製造用フレームを適正
に保持するための位置決め段部や凹部が主として下金型
２２の金型面に形成されることになるが、ここでは省略
してある。そして、半導体装置のパッケージを形成する
場合、このようにして下金型２２上にセットされた製造
用フレームを上金型２１との間に挟圧した恰好で型締め
状態とする。また、リードフレームの形態によってはゲ
ート溝あるいはランナ溝を上金型２２に形成する場合も
あるし、両金型に形成する場合もある。

【００３３】以上により、型締め状態において、上金型
２１に貫通形成されたスプルー孔３０の下端が下金型２
２に形成されたランナ溝３３によって形成されるランナ
３３ａに連通させられ、このランナ３３ａは、下金型２
２に形成されたゲート溝３２によって形成されるゲート
３２ａに連通させられ、かつ、このゲート３２ａは、上
下金型２１，２２のキャビティ溝３１ａ，３１ｂによっ
て形成される各キャビティ空間Ｃにそれぞれ連通させら
れることになる（図５参照）。したがって、後述するよ
うに、スプルー２９を介して射出注入された溶融樹脂
は、ランナ３３ａおよびゲート３２ａを介して各キャビ
ティ空間Ｃに充填されることになる。

【００３４】図４および図５に示すように、上記スペー
サブロック２７は、上下貫通孔よりなる中空部３８を有
しており、下金型２２において各ベント溝３５の底部に
開口させたベント孔３６の下端が上記中空部３８に開口
している。そうして、このスペーサブロック２７の側壁
には、中空部３８と連通する接続ポート３９が取付けら
れ、この接続ポート３９には、負圧発生装置６１につな
がるホース６２が接続される。なお、スペーサブロック
２７の上面と上金型２１の下面との間、および、スペー
サブロック２７の下面と可動側ダイプレート２５の上面
との間は、グリスまたはＯリング等のシール手段が介在
させられ、したがって、上記スペーサブロック２７の中
空部３８は、外部に対して気密シールされている。その
結果、負圧発生装置６１によって発生させられた負圧
は、スペーサブロック２７の中空部３８、ベント孔３６
を介して、上記シール手段としての環状ゴム部材３７に
よって囲まれた領域に、外部から遮断した恰好で作用さ
せられる。

【００３５】負圧発生装置６１は、たとえば−５００〜
−７００ｍｍＨｇ、好ましくは−６００〜−６５０ｍｍ
Ｈｇ程度の真空圧を発生させることができるものが好適
に用いられ、適宜入・切制御される。

【００３６】図１に戻り、上記射出機構４０は、上記金
型機構２０の上方において、上下方向に進退動可能なシ
リンダ４２と、このシリンダ４２の下端部に接続された
射出ノズル４１と、上記シリンダ４２内に配置され、軸
転可能であるとともにシリンダ４２の軸線方向に進退動
可能なスクリュ４３と、上記シリンダ４２の側部に取付
けられ、材料樹脂を蓄えるとともに材料樹脂をシリンダ
内に重力投入することができるホッパ４４とを備えて大
略構成されている。上記スクリュ４３は、モータ４５に
よって軸転してホッパ４４から導入された樹脂を加圧混
練しながら前方ノズル室４１ａに送りこむ役割を果たす
とともに、油圧アクチュエータ４６等によって前進させ
られて、ノズル室４１ａの溶融樹脂をノズル先端から射
出する役割を果たす。射出ノズル４１の周囲、ないしシ
リンダ４２の周囲には、それらの内部の樹脂温度を所定
の温度に保つためのヒータ４７が取付けられている。ま
た、ノズル室４１ａには、その内部の樹脂圧力を検出す
るための圧力センサ４８が取付けられている。また、射
出ノズル４１の先端には、固定側ダイプレート２４に当
接することによって開弁する弁機構（図示略）が付設さ
れている。

【００３７】上記射出機構４０は、大略次のように作動
する。まず、スクリュ４３全体を前方に向けて一定の圧
力で押圧しながら軸転させることによって、ホッパ４４
から導入される樹脂が加圧混練されながらノズル室４１
ａに向けて送られる。射出ノズル４１の先端ノズル孔は
閉じられているので、スクリュ４３の軸転を継続させる
と、ノズル室４１ａに蓄積される樹脂量が増えるにした
がってスクリュ４３は次第に後退する。このスクリュ４
３の後退距離を計測することによってノズル室４１ａに
蓄積される樹脂量が計量される。具体的には、樹脂を送
りつつ軸転するスクリュ４３が所定距離後退したことを
たとえばリミットスイッチで検知してスクリュ４３の軸
転作動を停止することにより、ノズル室４１ａに蓄積さ
れる樹脂量が計量される。

【００３８】上記のようにしてノズル室４１ａに蓄積さ
れた樹脂は、射出ノズル４１を金型側、すなわち固定側
ダイプレート２４にタッチさせた上、油圧アクチュエー
タ４６によって上記スクリュ４３を前進させることによ
り、射出される。油圧アクチュエータ４６は、上記圧力
センサ４８によって検出されるノズル室内樹脂圧力が所
定の圧力となるように、サーボ制御しつつ上記射出作動
をすることができる。たとえば、後述するように、圧力
センサ４８によって検出されるノズル室内圧力が設定さ
れた高圧の１次圧力となるように射出する１次射出に引
き続いて、ノズル室内圧力が設定された低圧の２次圧力
となるように射出する２次射出を行うといった操作が可
能である。

【００３９】次に、以上の構成を備える樹脂成形装置を
用いた樹脂成形操作の一例について図６のタイムチャー
トを参照して説明する。

【００４０】前提として、材料樹脂としては、たとえば
エポキシ系の熱硬化性樹脂が採用される。この熱硬化性
樹脂の溶融温度はたとえば約１２０℃であり、硬化温度
はたとえば１５０〜２００℃、好ましくは１７０℃〜１
８０℃である。したがって、型締め後の樹脂射出時点で
は、金型２１，２２は少なくともたとえば１５０〜２０
０℃、好ましくは１７０℃〜１８０℃の範囲に昇温させ
られる。また、この熱硬化性樹脂は、溶融温度付近での
粘性が比較的低いもの、すなわち、溶融温度付近での流
動性がよいものが好適に用いられる。また、射出機構４
０では、前述した樹脂の計量が終了しているものとす
る。

【００４１】型開き状態の両金型２１，２２間に所定の
半導体装置製造用フレームをセットした上で、両金型２
１，２２を型締めする（Ｓ１）。この型締め操作時点で
射出機構４０の射出ノズル４１が固定側ダイプレート２
４のスプルーブッシュ２９に気密接触させられる（図５
参照）。型締め操作が終了すると同時に負圧発生装置６
１をＯＮとして強制排気操作を開始する（Ｓ２）。この
強制排気は後述する２次射出操作が停止するまで継続す
る。前述したように、強制排気操作が開始すると、シー
ル手段３７で囲まれた領域がたとえば−６００ｍｍＨｇ
の負圧となる。次いで、高圧の１次射出が所定期間行わ
れ（Ｓ３）、次いで低圧の２次射出が所定期間行われる
（Ｓ４）。

【００４２】１次射出の圧力は限定されないが、たとえ
ば１５０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２、好ましくは１６０〜１
８０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲で適正な圧力に設定されて行わ
れる。また、１次射出の期間は、射出された樹脂がスプ
ルー孔３０を経てゲート３２ａに到達するまでを目処に
設定される。ただしここで留意を要するは、射出ノズル
４１の周囲に配したヒータ４７による熱と、上記１次射
出圧によって発生する熱とのかねあいにおいて、溶融樹
脂温度が１２０℃程度に維持されるようにするべきとい
うことである。射出操作中に樹脂が不当に硬化してしま
うことを防止するためである。この１次射出操作におい
て、樹脂は、射出圧による押し込み力と、キャビティ空
間Ｃ側の負圧の引き込み力との相互作用によってスプル
ー孔３０ないしランナ３３ａをキャビティ空間に向けて
送られる。強制排気操作が１次射出操作の開始より前に
始まっているので、上記負圧による引き込み力は、１次
射出操作開始当初から作用する。したがって、かりに溶
融樹脂の粘度が比較的高くとも、すなわち溶融樹脂の流
動性が比較的悪くとも、すみやかに溶融樹脂を金型内の
ゲート３２ａ付近まで到達させることができる。しか
も、この比較的高圧の１次射出は樹脂がゲート付近に到
達することを目処に停止され、引き続いて比較的低圧の
２次射出に移行するので、キャビティ空間Ｃ内に配置さ
れているフレーム上のチップあるいはボンデイングワイ
ヤが１次射出操作時に樹脂の高圧噴流によって破損する
といった問題が発生することはない。

【００４４】１次射出操作（Ｓ３）に引き続いて行われ
る２次射出操作（Ｓ４）の圧力は限定されないが、たと
えば７０〜１００ｋｇ／ｃｍ^２、好ましくは７５〜８５
ｋｇ／ｃｍ^２の範囲で適正な圧力に設定して行われる。
したがって、上記のように１次射出によってゲート付近
まで到達していた樹脂がこの２次射出操作によってさら
にキャビティ空間Ｃ内に充填されるが、２次射出圧力は
比較的低圧によって行われるので、樹脂噴流によってキ
ャビティ内のチップあるいはボンデイングワイヤが損傷
するといった事態を有効に回避することができる。ま
た、キャビティ空間Ｃ内には引き続いて負圧が作用させ
られているから、この２次射出においても、樹脂が円滑
にキャビティ空間内に充填させられ、いわゆるショート
モールド不良が発生することが効果的に回避される。さ
らには、金型の熱によって、キャビティ空間内への樹脂
充填過程において硬化反応が若干進行するが、その際に
ガスが発生しても、このガスは、すみやかに上記ベント
溝３５ないしベント孔３６を介して外部に排出され、こ
れにより、いわゆるショートモールド不良あるいは気泡
が樹脂中に残ったまま硬化するいわゆるボイド不良が回
避される。

【００４５】２次射出操作によってキャビティ空間Ｃ内
に溶融樹脂が充填されると、昇温状態としたまま型締め
状態を所定時間維持する樹脂硬化操作が行われる（Ｓ
５）。実施例では、上記強制排気操作を２次射出操作
（Ｓ４）の終了時点で停止しているが、前述のようにシ
ール手段で囲まれたキャビティ形成領域ないしスペーサ
ブロック２７内は外部に対してシールされているので、
負圧発生装置６１をＯＦＦとしても上記空間は依然とし
てある程度の負圧に維持されている。したがって、樹脂
硬化操作中（Ｓ５）、硬化反応によってガスが発生して
も、これをすみやかに外部に排出することができ、これ
により、硬化後の樹脂表面にいわゆるガス焼けが生じて
製品品位が低下することを有効に回避することができ
る。もちろん、上記強制排気操作は、図６中に破線で示
すように、この樹脂硬化操作中も継続させることができ
る。

【００４６】金型機構２０において上記のように樹脂硬
化操作（Ｓ５）を行っている間、射出機構４０において
は、次の成形サイクルに備えて、前述したような樹脂計
量操作（Ｓ６）が行われる。

【００４７】樹脂硬化操作（Ｓ５）が終了すると、型開
き操作（Ｓ７）、製品突き出し操作（Ｓ８）および金型
清掃のためのエアブロー（Ｓ９）が行われ、次サイクル
のためのリードフレームのセット（Ｓ９）が行われる。
以後、上記と同様の操作が繰り返される。

【００４８】以上のように本願発明の樹脂成形装置およ
びこれを用いた樹脂成形方法によれば、とくに半導体装
置の樹脂パッケージの成形を熱硬化性樹脂を用いた射出
成形により適正に行うことができる。このことは、従
来、半導体装置の熱硬化性樹脂によるパッケージの形成
を、成形サイクルが長く、操作が煩雑であり、成形品位
にバラツキのあるトランスファ成形法によって行わざる
を得なかったが、これに代えて射出成形による利点を享
受しつつより簡便かつ効率よく行うことができるように
なること意味し、とりわけ半導体産業上の意義がきわめ
て大きいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の樹脂成形装置の一例の全体概略構成
を示す一部断面側面図である。

【図２】下金型の平面図である。

【図３】上金型の平面図である。

【図４】型開き状態の金型機構の要部断面図である。

【図５】型締め状態の金型機構の要部断面図である。

【図６】上記樹脂成形装置を用いた樹脂成形方法の一例
を説明するためのタイムチャートである。

【符号の説明】

１０ 樹脂成形装置 ２０ 金型機構 ２１ 第１の金型（上金型） ２２ 第２の金型（下金型） ３０ スプルー孔 ３１ａ，３１ｂ キャビティ溝 ３２ ゲート溝 ３３ ランナ溝 ３４ 浅溝部 ３５ ベント溝 ３６ ベント孔 ３７ シール手段 ４０ 射出機構 ４１ 射出ノズル ４２ シリンダ ４３ スクリュ ４４ ホッパ ４６ 油圧アクチュエータ ４８ 圧力センサ ６０ 強制排気手段 ６１ 負圧発生装置

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型締め状態と型開き状態とを選択できる
   第１および第２の金型を有するとともに、いずれか一方
   または双方の金型面に形成されたキャビティ溝、ゲート
   溝および／またはランナ溝が協働して所定のキャビティ
   空間、ゲートおよびこれに連通してスプルーに至るラン
   ナが形成され、かつ上記各金型を所定の温度まで昇温さ
   せることができる金型機構と、 上記両金型が型締め状態にあるとともに所定の温度まで
   昇温させられている状態において、上記スプルーから溶
   融状態の熱硬化性樹脂を注入することができる射出機構
   と、 上記両金型が型締め状態にあるとき、両金型のキャビテ
   ィ溝および／またはランナ溝の形成領域を環状に取り囲
   んで両金型の金型面間をシールするシール手段と、 上記両金型が型締め状態にあるとき、上記シール手段に
   よってシールされた空間の強制排気を行うことができる
   強制排気手段と、 を備えることを特徴とする、樹脂成形装置。
2. 【請求項２】 上記強制排気手段は、上記第１および第
   ２の金型の一方の金型面における上記シール手段によっ
   て取り囲まれる領域内において、上記キャビティ空間と
   連通することができるように形成されたベント溝と、こ
   のベント溝の底部に一端が連通する排気通路と、この排
   気通路の他端に接続され、入・切制御可能な負圧発生装
   置とを含んで構成される、請求項１の樹脂成形装置。
3. 【請求項３】 上記射出機構は、上記金型機構における
   上記スプルーに着脱可能な射出ノズルを備えているとと
   もに、ノズル内樹脂圧力を検出可能な圧力センサを備え
   ている、請求項１または２の樹脂成形装置。
4. 【請求項４】 上記射出機構は、上記圧力センサによっ
   て検出されるノズル内樹脂圧力が第１の設定圧となる高
   圧射出状態と、第２の設定圧となる低圧射出状態とを選
   択できるように構成されている、請求項３の樹脂成形装
   置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかの樹脂成形
   装置を用い、次の各操作を行うことを特徴とする樹脂成
   形方法。 （ａ）第１および第２の金型を昇温状態において型締め
   する操作。 （ｂ）上記射出機構による樹脂注入の開始時点またはそ
   れ以前に上記強制排気手段による強制排気を開始する操
   作。 （ｃ）上記射出機構により、所定量の溶融樹脂を射出す
   る操作。 （ｄ）上記射出機構による射出操作終了時点もしくはそ
   れより後の時点で上記強制排気を停止する操作。 （ｅ）上記射出機構による射出操作終了の後、型締め状
   態を所定時間保持して射出された樹脂が硬化するのを待
   った後、型開きする操作。
6. 【請求項６】 上記操作（ｂ）は、高圧射出操作と、こ
   れに続く低圧射出操作とを含むものである、請求項５の
   樹脂成形方法。
7. 【請求項７】 上記高圧射出操作は、高圧射出操作開始
   後、溶融樹脂がゲートに到達する時点まで継続するよう
   にその期間が設定されている、請求項６の樹脂成形方
   法。
8. 【請求項８】 上記高圧射出操作は、１５０〜２００ｋ
   ｇ／ｃｍ^２の設定圧によって行われ、上記低圧射出操作
   は７０〜１００ｋｇ／ｃｍ^２の設定圧によって行われ
   る、請求項６または７の樹脂成形方法。
9. 【請求項９】 型締め状態とするとともに昇温状態とし
   た第１の金型および第２の金型によって形成されるキャ
   ビティ空間に、スプルー、ランナないしゲートを介して
   溶融状態の熱硬化性樹脂を射出注入する樹脂成形方法で
   あって、 上記キャビティ空間に、上記射出注入開始時点またはそ
   れより前の時点から、負圧を作用させることを特徴とす
   る、樹脂成形方法。
10. 【請求項１０】 上記熱硬化性樹脂の射出注入は、１５
    ０〜２００ｋｇ／ｃｍ^２の設定圧による１次射出注入
    と、７０〜１００ｋｇ／ｃｍ^２の設定圧による２次射出
    注入とを含む、請求項９の樹脂成形方法。
11. 【請求項１１】 チップボンディング工程およびワイヤ
    ボンディング工程を終えた半導体製造用フレームを型締
    め状態にある第１および第２の金型の間にセットするこ
    とを含み、上記半導体製造用フレーム上にボンディング
    されたチップないしボンディングワイヤを熱硬化性樹脂
    によって封止する樹脂パッケージを成形するものであ
    る、請求項５ないし１０のいずれかに記載の樹脂成形方
    法。