JPH09139397A - 樹脂モールド装置及びこれを用いた半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂の使用をできるだけ少なくしながら樹脂
部４に発生した気泡４ａをポット部１ｄに溜めれるよう
にすることにより、キャビティ部１ｃ内まで移動する気
泡４ａが殆ど無くなるようにし、樹脂封止された電子部
品の電気的特性を安定に形成できるようにして、半導体
装置の生産性を向上することのできる樹脂モールド装置
を提供する。 【解決手段】 下金型１ａと上金型１ｂからなる金型１
と、上金型１ｂに形成されたポット部１ｄに挿通される
プランジャ２とから構成され、プランジャヘッド２ａの
溶融樹脂を圧送する圧送面の形状は、圧送面の略中央部
に円錐台形状の凹部２ｂが設けられ、圧送面の中央部と
これに対向する金型との距離が圧送面の周辺部とこれに
対向する金型との距離よりも大きくなるような形状に形
成されて、気泡４ａを凹部２ｂに溜めるようになってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発光ダイオードやレ
ーザダイオード等の発光素子、フォトダイオードやフォ
トトランジスタ等の受光素子及び半導体集積回路等の半
導体装置等の電子部品の樹脂モールド装置に関し、詳し
くは樹脂モールド装置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発光素子や受光素子及び半導体装
置等の電子部品は、図３に要部の断面図を示すような樹
脂モールド装置を使用して、半導体素子及びこれを搭載
するリードフレーム等を樹脂で封止することにより形成
されている。図３の樹脂モールド装置は、予め半導体素
子（図示なし）が搭載されたリードフレーム３の一部を
挟持して半導体素子等を樹脂モールドするための下金型
１ａ及び上金型１ｂとからなる金型１と、上金型１ｂに
形成されている貫通孔１ｄ（以下「ポット部」と称す）
に挿通されて溶融樹脂を圧送するためのプランジャ５と
から構成されている。金型１の衝合面には、半導体装置
の樹脂モールドの形状を型どったキャビティ部１ｃと、
キャビティ部１ｃとポット部１ｄとを連通するランナ部
１ｅと、キャビティ部１ｃに溶融樹脂を注入するゲート
部１ｆ等とが形成されていると共に、プランジャ５は、
ポット部１ｄ内で溶融樹脂を圧送するためのプランジャ
ヘッド５ａと、プランジャヘッド５ａを押し下げるため
の部分から構成されている。

【０００３】図３に基づいて半導体装置の形成方法を簡
単に説明する。リードフレーム３を下金型１ａ及び上金
型１ｂにより挟持し、ポット部１ｄに熱硬化性で固形の
樹脂タブレット（図示なし）を挿入し、プランジャ５を
上方から押し下げながら金型１を加熱することにより、
樹脂タブレットは溶融して溶融樹脂となる。プランジャ
５を更に押し下げて加圧することにより、溶融樹脂はラ
ンナ部１ｅ及びゲート部１ｆを流動しながらキャビティ
部１ｃ内に注入され、この状態で、溶融樹脂が硬化する
のを待つ。そして、樹脂が完全に硬化した後、金型１か
ら樹脂モールドされたリードフレーム３を離型し、不要
な樹脂部（樹脂バリという）を除去し、リードフレーム
３の切断や折り曲げ加工等を行って半導体装置のリード
端子を形成することにより、個々の半導体装置が完成す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
樹脂モールド装置では、ポット部１ｄでモールド樹脂４
を溶融したときに発生したガスや樹脂内に内包された空
気による気泡４ａが、プランジャ５を押し下げるのに伴
ってランナ部１ｅを移動し、場合によってはキャビティ
部１ｃ内にも移動し、半導体装置のパッケージとなる樹
脂部に窪みや空洞を形成してしまうことがある。この傾
向は、ポット部１ｄに残った樹脂（以後「カル部」と称
す）の硬化時間を短縮するためにプランジャ５を押し下
げてカルの厚みを薄くするほど更に顕著となり、気泡４
ａの多くがランナ部１ｅに移動するとともに、一部はキ
ャビティ部１ｃまで移動してしまっていた。

【０００５】半導体装置のパッケージに窪みや空洞が形
成されると、パッケージ内の半導体素子とリードフレー
ムとを接続するワイヤに不要な応力がかかる場合があり
配線が断線する原因となったり、樹脂モールドが平坦で
ないので電界が集中し易くなり半導体素子が静電破壊し
やすくなる原因となることがある。また、発光ダイオー
ドやレーザダイオードの発光素子及びフォトダイオード
やフォトトランジスタ等の受光素子のレンズ部に気泡４
ａが形成されると、発光素子や受光素子の光の指向特性
等の光学特性が所望の特性を満足しない製品となること
があるので、検査によりこれを除去しなければならなか
った。更に、半導体装置のパッケージ部を金型１から分
離するときに、気泡４ａ付近の樹脂が破断され易くな
り、その破片が金型の衝合面に飛散して付着することが
あり、再び金型を使用するときに衝合面が密着されない
で、溶融樹脂が衝合面に漏れ出してしまうので、金型を
使用する毎に衝合面を清掃しなければならないという問
題も有った。

【０００６】ポット部１ｄに残る樹脂の量を単純に多く
すればこの問題を解決することはできるが、樹脂の残り
量が多くなると、カルの硬化する時間が大幅に伸びると
ともに、カルの不要樹脂の分コストが上がるという問題
がある。そこで本発明はこれらの問題を解決するため
に、樹脂の使用をできるだけ少なくしながら樹脂部４に
発生した気泡４ａをポット部１ｄに溜めれるようにする
ことにより、キャビティ部１ｃ内まで移動する気泡４ａ
が殆ど無くなるようにし、樹脂封止された電子部品の電
気的特性を安定に形成できるようにして、半導体装置の
生産性を向上することのできる樹脂モールド装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに、請求項１の記載に係わる樹脂モールド装置は、半
導体装置の樹脂モールドを形成するためのキャビティ部
とキャビティ部につながるランナ部及びポット部とが形
成された金型と、ポット部内の溶融樹脂をランナ部を介
してキャビティ部へ圧送するためにポット部に嵌挿され
たプランジャとを有する樹脂モールド装置において、プ
ランジャの溶融樹脂を圧送する圧送面の略中央部とこれ
に対向する金型面との距離を圧送面の周辺部とこれに対
向する金型面との距離よりも大きくしたことを特徴とす
る。また、請求項２に記載に係わる半導体装置は、請求
項１に記載の樹脂モールド装置を用いて形成されたこと
を特徴とする。

【０００８】本発明のような樹脂モールド装置を使用す
ることにより、樹脂を溶融したときに発生する気泡がキ
ャビティ部まで移動することは殆ど無くなる。

【０００９】

【実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１及び図
２を参照しながら詳細に説明する。尚、本明細書では全
図面を通して、同一または同様の構成要素には同一の符
号を付して説明を簡略化するようにしている。図１は本
発明の樹脂モールド装置の要部の構造を示し、図１
（ａ）にその断面図、図１（ｂ）にプランジャヘッドの
みの斜視図を示している。本発明の樹脂モールド装置
は、超硬合金鋼等により形成された下金型１ａ及びＳＫ
Ｄ等の金型鋼により形成された上金型１ｂからなる金型
１と、超硬合金鋼等により形成されて上金型１ｂに形成
されている貫通孔（以下「ポット部」と称す）１ｄに挿
通されて溶融樹脂を圧送するためのプランジャ２とから
構成されている。下金型１ａ及び上金型１ｂの衝合面に
はキャビティ部１ｃ、ランナ部１ｅ及びゲート部１ｆ等
が形成されていると共に、プランジャ２にはポット部１
ｄ内の溶融樹脂をランナ部１ｅを介してキャビティ部１
ｃに圧送するための略円筒型のプランジャヘッド２ａ
と、プランジャヘッド２ａを押し下げる部分とから構成
されている。また、プランジャヘッド２ａの溶融樹脂を
圧送する面（以下「圧送面」と称す）の形状は、図１
（ｂ）に示すように、圧送面の略中央部に深さが数ｍｍ
で円錐台形状の凹部２ｂが設けられて、圧送面の中央部
とこれに対向する金型との距離が圧送面の周辺部とこれ
に対向する金型との距離よりも大きくなるような形状に
なっている。

【００１０】尚、図１（ａ）では、一つのポット部１ｄ
に対して一つのキャビティ部１ｃが連通している様子を
示しているが、実際の金型では、一つのポット部１ｄに
対して複数のキャビティ部１ｃが枝状に連通された形状
になっており、一回の操作で複数の半導体装置の樹脂モ
ールドができるようになっている。図１（ａ）に基づい
て半導体装置の形成方法を簡単に説明する。予め半導体
素子（図示なし）が搭載されたリードフレーム３の一部
を下金型１ａ及び上金型１ｂにより挟持し、ポット部１
ｄに熱硬化性で固形のエポキシ樹脂等の樹脂からなる樹
脂タブレット（図示なし）を挿入し、プランジャ２を上
方から押し下げながら金型１を１３０℃乃至１７０℃の
温度に加熱することにより、樹脂タブレットは溶融して
溶融樹脂４となる。プランジャ２を更に押し下げて溶融
樹脂４を加圧することにより、溶融樹脂４はランナ部１
ｅ及びゲート部１ｆを流動しながらキャビティ部１ｃ内
に注入され、この状態で溶融樹脂４が硬化するのを待
つ。その後、金型１から樹脂モールドされたリードフレ
ーム３を離型し、不要な樹脂（樹脂バリという）を除去
し、リードフレーム３の切断や折り曲げ加工等を行って
半導体装置のリード端子を形成することにより、個々の
半導体装置が形成される。

【００１１】尚、溶融樹脂４をキャビティ部１ｃ内に注
入するとき、プランジャヘッド２ａの圧送面に圧送面の
略中央部に図１（ｂ）に示すような円錐台形状の凹部２
ｂが設けられているので、溶融樹脂４に含まれる気泡４
ａは圧送面の凹部２ｂに多く残るようになるとともに、
キャビティ部１ｃへ向かった気泡４ａもキャビティ部１
ｃまで到達し難くなる。また、ポット部１ｄに残った溶
融樹脂（以後「カル」と称す）を金型１から離型する場
合も、本発明の凹部２ｂは円錐台形状に形成されている
ので、カルの厚みが従来に比べて厚くなっても容易に離
型できるようになっている。

【００１２】次に、図２に基づいて、本発明の樹脂モー
ルド装置の他の形状例について説明する。図２にその要
部の断面図を示す樹脂モールド装置は、図１と同様な材
質の金型１′と従来と同様な形状及び材質のプランジャ
５とから構成され、図１の場合とは逆に、下方からプラ
ンジャ２を押し上げながら溶融樹脂４をキャビティ部１
ｃへ圧送するようになっている。そして、プランジャヘ
ッド５ａの圧送面は平面に形成され、プランジャヘッド
５ａの圧送面の略中央部に対向する部分の上金型１ｈに
円錐台形状の凹部１ｇが設けられ、上金型１ｈの圧送面
の中央部と対向する金型との距離が圧送面の周辺部とこ
れに対向する金型との距離よりも大きくなるような形状
に形成され、気泡４ａの多くを凹部１ｇ内に溜めるよう
になっている。

【００１３】尚、凹部の形状は円錐台形状だけでなく、
レンズ状や四角錘等の多角錘を台形状に切断した形状に
したり、プランジャの圧送面に凹部を形成するとともに
金型の対向する面にも凹部を同時に設けたり、これらを
組み合わせるようにしたりしても構わない。また、プラ
ンジャヘッドの形状は略円柱形だけでなく、ポット部の
形状に応じた形状であれば楕円柱や多角柱で構わない。
更に、本発明は半導体装置だけでなく、発光ダイオード
やレーザダイオード等の発光素子及びフォトダイオード
やフォトトランジスタ等の受光素子の樹脂モールド装
置、抵抗やコンデンサ等の受動素子を組み合わせた混成
集積回路等の樹脂モールド装置等にも同様な構成で使用
できる。

【００１４】

【発明の効果】本発明のようなプランジャヘッド形状及
び金型の樹脂モールド装置を使用することにより、溶融
樹脂に含まれる気泡がキャビティ部まで移動することは
殆ど無くなるので、樹脂モールド内の半導体素子とリー
ドフレームとを接続するワイヤ配線が断線したり、半導
体素子が静電破壊しやすくなったりすることが殆ど無く
なり、半導体装置の歩留りが向上して生産性を向上する
ことができるようになるという効果がある。

【００１５】また、本発明の樹脂モールド装置を発光ダ
イオードやレーザダイオードの発光素子及びフォトダイ
オードやフォトトランジスタ等の受光素子に用いれば、
そのレンズ部に気泡が形成され難くなるので、発光素子
や受光素子の光の指向特性等の光学特性の悪い製品が殆
ど無くなって製品で光学特性を検査するのを一部省略す
ることも可能になり、検査時間の短縮及び検査費用の削
減が可能になるという効果がある。

【００１６】尚、前述したように、カルが多くなる分だ
け樹脂の量が多く必要になるとともにカルの硬化に多少
時間がかかるようになるものの、カルの残り量を単純に
多くするのに比べて、不要樹脂の増加によるコスト上昇
を抑えながら比較的短時間で樹脂モールドを行うことが
できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の樹脂モールド装置の要部を示す構造
図、

【図２】 本発明の樹脂モールド装置の他の形状例の要
部を示す断面図、

【図３】 従来の樹脂モールド装置例を示す断面説明図
である。

【符号の説明】

１ ：金型 １ａ：下金型 １ｂ：上金型 １ｃ：キャビティ部 １ｄ：ポット部 １ｅ：ランナ部 １ｆ：ゲート部 ２ ：プランジャ ２ｂ：凹部 ３ ：リードフレーム ４ ：モールド樹脂（溶融樹脂） ４ａ：気泡

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体装置の樹脂モールドを形成するた
   めのキャビティ部と前記キャビティ部につながるランナ
   部及びポット部とが形成された金型と、前記ポット部内
   の溶融樹脂を前記ランナ部を介して前記キャビティ部へ
   圧送するために前記ポット部に嵌挿されたプランジャと
   を有する樹脂モールド装置において、前記プランジャの
   溶融樹脂を圧送する圧送面の略中央部とこれに対向する
   前記金型面との距離を前記圧送面の周辺部とこれに対向
   する前記金型面との距離よりも大きくしたことを特徴と
   する樹脂モールド装置。
2. 【請求項２】 前記樹脂モールド装置を用いて樹脂封止
   されたことを特徴とする半導体装置。