JPH091596A - モールド装置 - Google Patents

モールド装置

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JPH091596A
JPH091596A JP7152896A JP15289695A JPH091596A JP H091596 A JPH091596 A JP H091596A JP 7152896 A JP7152896 A JP 7152896A JP 15289695 A JP15289695 A JP 15289695A JP H091596 A JPH091596 A JP H091596A
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mold
cavity
space
molded
molding
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JP7152896A
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Satoshi Sasamura
聡 笹村
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Hitachi Ltd
Akita Electronics Systems Co Ltd
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Hitachi Ltd
Akita Electronics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 樹脂使用量の低減が達成できるモールド装置
を提供する。 【構成】 下金型と上金型間に被モールド物を挟み下金
型のキャビティと上金型のキャビティによって形成され
る被モールド空間に溶融樹脂を圧入して成形品を製造す
るモールド装置であって、前記下金型にはキャビティ
と、前記キャビティを囲むように設けられ型締め時下金
型内に弾力的に沈む枠体で形成される補助キャビティと
を有し、前記下金型のキャビティと補助キャビティ内に
はモールド材料が投入され、型締め時終了段階では、前
記上金型のキャビティ内は前記補助キャビティ等内に有
ったモールド材料で埋められるように構成されている。
前記上金型のキャビティの天井部分には所望の圧力を維
持する手段を有する溜まり空間が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はモールド装置に係わり、
特に樹脂封止型半導体装置の製造における樹脂モールド
技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】樹脂封止（モールド）型半導体装置の製
造におけるモールドにおいて、トランスファモールド装
置が多用されている。半導体チップが固定され、ワイヤ
ボンディングが終了したリードフレームは、トランスフ
ァモールド装置の下金型上に載置される。その後、下金
型の上昇による型締め後、溶融樹脂を下金型と上金型の
キャビティによって形成される被モールド空間に注入す
ることによって樹脂封止を行っている。溶融樹脂の注入
は、予備加熱されたタブレットがポット内に入れられ
る。ポット内のタブレットはヒータの熱によって溶け、
溶けたレジンは、プランジャの圧縮によって前記キャビ
ティ内に充填される。キャビティ内のエアー（空気）は
エアーベントから型外に抜ける。
【０００３】モールドによって形成された封止体（パッ
ケージ）は、前記半導体チップ，ワイヤ，リード内端部
分等を覆う。モールド（成形）後は、不要リードフレー
ム部分は切断されて削除される。また、パッケージから
突出するリードは所定形状に成形される。
【０００４】トランスファモールド装置については、た
とえば、日経ＢＰ社発行「ＶＬＳＩパッケージング技術
（下）」1993年５月15日発行、Ｐ34〜Ｐ40に記載されて
いる。
【０００５】一方、工業調査会発行「電子材料」1987年
８月号、同年８月１日発行、Ｐ73〜Ｐ79には、成形品の
ボイド（気泡）や金線（ワイヤ）流れ不良を低減する手
段として、樹脂流路の途中にオーバーランナやダミーキ
ャビティを設けた例が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来はポットと呼ばれ
る部分に半固形化した熱硬化樹脂を投入し、プランジャ
による圧力によってカル，ランナー，ゲートと溶融樹脂
を通過させてキャビティ内に樹脂を注入（充填）してモ
ールドを行っている。このため、前記カル，ランナー，
ゲートに注入された樹脂は無駄となる。
【０００７】また、ランナーを短くしたり、カル体積を
小さくして余分な樹脂を少なくする試みがなされている
が、製品に対して２倍以上の樹脂が捨てられているのが
現状である。
【０００８】一方、トランスファモールド装置の一つと
して、マルチポッドタイプでは、各ポッドの樹脂体積の
バラツキによる注入圧一定のため、各カルを連結する必
要があり、余分な樹脂の量を低減する限界域に達してい
る。
【０００９】本発明の目的は、樹脂使用量の低減が達成
できるモールド装置を提供することにある。
【００１０】本発明の他の目的は、廃材料を低減できる
モールド装置を提供することにある。
【００１１】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００１３】（１）下金型と上金型間に被モールド物を
挟み下金型のキャビティと上金型のキャビティによって
形成される被モールド空間に溶融樹脂を圧入して成形品
を製造するモールド装置であって、前記下金型にはキャ
ビティと、前記キャビティを囲むように設けられ型締め
時下金型内に弾力的に沈む枠体で形成される補助キャビ
ティとを有し、前記下金型のキャビティと補助キャビテ
ィ内にはモールド材料が投入され、型締め時終了段階で
は、前記上金型のキャビティ内は前記補助キャビティ等
内に有ったモールド材料で埋められるように構成されて
いる。前記上金型のキャビティの天井部分には所望の圧
力を維持する手段を有する溜まり空間が設けられてい
る。
【００１４】（２）前記手段（１）の構成において、前
記被モールド空間に連通路を介して連通するとともに前
記上金型または下金型のパーティング面に設けられ、所
望の圧力を維持する手段（緩衝機構）を有する溜まり空
間が設けられている。
【００１５】（３）前記手段（１）または前記手段
（２）において、前記下金型または上金型の少なくとも
一方はキャビティ内の空気を型外に案内する多孔質体と
なっている。
【００１６】
【作用】前記（１）の手段によれば、（ａ）型締めによ
って下金型の補助キャビティの容積が減少して補助キャ
ビティは消滅するため、補助キャビティ等に入っていた
溶融樹脂は順次リードフレームの隙間を通過して上金型
のキャビティ内に入る。この結果、上金型のキャビティ
内に流入する溶融樹脂の流速は従来のゲートを通過して
被モールド空間に入る溶融樹脂の流れに比較して遅くな
り、ワイヤが変形して、隣接するワイヤに接触するよう
な不良が発生しなくなる。
【００１７】（ｂ）下金型のキャビティと補助キャビテ
ィがポット，カル，ランナー，ゲートの役割をし、最終
的には被モールド空間を形成するため、モールド材料の
無駄が無くなる。したがって、廃材の発生がなくなる。
【００１８】（ｃ）上金型のキャビティの天井部分には
所望の圧力を維持する手段を有する溜まり空間が設けら
れていることから、被モールド空間内の空気と一部のモ
ールド材料が入り込む。したがって、確実なパッケージ
形成が達成できる。
【００１９】（ｄ）下金型と上金型によって形成される
被モールド空間よりも、下金型のキャビティおよび補助
キャビティ内に投入するモールド材料を多めにしても、
上金型の溜まり空間にモールド材料が一部入り込むた
め、モールド材料の投入量のバラツキの余裕度が高くな
る。
【００２０】前記（２）の手段によれば、緩衝機構を有
する溜まり空間は前記上金型または下金型のパーティン
グ面に設けられるとともに、前記被モールド空間に連通
路を介して連通することから、前記連通路および溜まり
空間にモールド材料が入り込み、無駄なモールド材料が
発生するが、無駄となるモールド材料の量は従来に比較
して大幅に少なくなる。したがって、廃材の量も少なく
なる。
【００２１】前記（３）の手段によれば、前記手段
（１）または手段（２）において、前記下金型または上
金型の少なくとも一方はキャビティ内の空気を型外に案
内する多孔質体となっていることから、型締めによるモ
ールド時、被モールド空間の空気は前記多孔質体から外
部に順次抜けるため、気泡発生のない均一なモールドが
達成できる。
【００２２】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳
細に説明する。
【００２３】なお、実施例を説明するための全図におい
て、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り
返しの説明は省略する。
【００２４】
【実施例】
（実施例１）図１は本発明の一実施例（実施例１）であ
るトランスファモールド装置の成形部を示す模式的断面
図、図２は本実施例１のトランスファモールド装置の成
形部によるモールド状態を示す模式的断面図、図３は本
実施例１のトランスファモールド装置によって製造され
た一部を切り欠いた状態の半導体装置を示す正面図であ
る。
【００２５】本実施例１のトランスファモールド装置の
成形部は、図１に示すように、金型１を有している。金
型１は下金型２と上金型３とからなっている。下・上金
型２，３の合わせ面（パーティング面）４，５には、そ
れぞれ窪んだキャビティ６，７が設けられている。
【００２６】下金型２のキャビティ６の周囲には矩形枠
状の溝１０が掘られ、前記溝１０内にはバネ１１が挿入
されるとともに、このバネ１１上に矩形の枠体１２が摺
動自在に取り付けられている。前記溝１０は矩形枠とな
っていることから、各辺部分に１乃至複数のバネ１１が
取り付けられている。バネ１１は図ではコイルバネとし
て説明してあるが、板バネでもよい。
【００２７】前記枠体１２を溝１０に入れてバネ１１上
に載置すると、枠体１２の上部は下金型２の合わせ面４
から突出し、四角な空間、すなわち、補助キャビティ１
３を形成することになる。この補助キャビティ１３の容
積は、前記上金型３のキャビティ７の容積と同一あるい
は僅かに大きくなっている。また、前記枠体１２の上面
には被モールド物の位置決めをする位置決めピン１９が
設けられている。
【００２８】一方、前記上金型３のキャビティ７の天井
には窪んだ溜まり空間１５が設けられている。この溜ま
り空間１５内には緩衝機構（ダンパー）１６が取り付け
られている。緩衝機構１６は油圧シリンダ機構または空
圧シリンダ機構で形成され、ピストンロッド１７の先端
には前記溜まり空間１５と略同じ大きさの円板状のアタ
ッチメント１８が取り付けられている。このアタッチメ
ントは上型窪部上面と面一かまたは少量突き出した状態
に設定する。
【００２９】つぎに、モールド方法について説明する。
図１に示すように、下金型２と上金型３が離れた状態
（型開き状態）にあるとき、キャビティ６内に溶融樹脂
２０が入れられる。この場合、被モールド空間を樹脂で
充填するに過不足なく入れられる。あるいは僅かに多く
入れられる。多い分は、前記アタッチメント１８を押し
上げて上型窪部上面と面一に近い状態になるかまたは溜
まり空間１５内に入る。しかし、離型時、緩衝機構１６
によって溜まり空間１５から押し出されることになる。
【００３０】つぎに、枠体１２上に被モールド物である
リードフレーム２５が位置決め載置される。すなわち、
リードフレーム２５の図示しないガイド孔が前記位置決
めピン１９に差し込まれて位置決めが行われる。リード
フレーム２５においては、中央の支持板（タブ）２６上
に半導体チップ２７が固定されているとともに、半導体
チップ２７の図示しない電極と、リード２８の内端は導
電性のワイヤ２９で電気的に接続されている。
【００３１】つぎに、型締めを行う、本実施例１では、
下金型２が上昇する。下金型２が上昇するにつれて、上
金型３の合わせ面５がリードフレーム２５の上面に接触
し、上金型３と枠体１２でリードフレーム２５を強く挟
持するようになる。その後、下金型２が上昇するに従っ
て、枠体１２はバネ１１の弾性力に抗して下金型２の溝
１０内に沈む。枠体１２の沈み動作は、図２に示すよう
に、リードフレーム２５の下面が下金型２の合わせ面４
に接触するまで行われる。下金型２と上金型３がリード
フレーム２５を介して接触する状態において、キャビテ
ィ６，７によって被モールド空間３５が形成され、この
被モールド空間３５内は溶融樹脂２０で満杯に充填され
ることになる。
【００３２】この枠体１２の沈み動作時、枠体１２で形
成された補助キャビティ１３内の溶融樹脂２０は、リー
ドフレーム２５のリード間等の隙間を通って上金型３の
キャビティ７内に流入する。前記隙間は全体に多数分布
していることから、従来のような細いゲートを早い速度
で流入する場合と比較し、また、下方から上方に溶融樹
脂が流れることから、ワイヤ同士が接触することもな
い。また、溶融樹脂２０の表面が徐々に上昇することか
ら、溶融樹脂２０の内部に空気を巻き込むこともなくな
り、均一な密度を有するパッケージ３０が形成される
（図３参照）。
【００３３】上金型３の天井部分に追い詰められた空気
は、その圧力で緩衝機構１６のアタッチメント１８を押
し上げる。また、一部の樹脂は前記溜まり空間１５に進
入する。
【００３４】その後、所定時間放置され、樹脂の硬化を
待ち、型開きが行われる。
【００３５】型開きと共に、図示しないエジェクトピン
で成形品、がキャビティ６，７内から取り外される。型
開きによって、緩衝機構１６もエジェクトピンとして作
用する。成形品は、パッケージ３０の上部の前記溜まり
空間１５に入り込んだ部分に相当する突出部分を除去す
る。
【００３６】つぎに、図示はしないが、成形品の不要リ
ードフレーム部分が切断除去されるとともに、リード２
８が成形され、たとえば、図３に示されるガルウィング
型の半導体装置３１となる。
【００３７】本実施例１のモールド装置は以下の効果を
奏する。
【００３８】（１）型締めによって下金型２の補助キャ
ビティ１３の容積が減少して補助キャビティ１３は消滅
するため、補助キャビティ１３等に入っていた溶融樹脂
２０は順次リードフレーム２５の隙間を通過して上金型
３のキャビティ７内に入る。この結果、上金型３のキャ
ビティ７内に流入する溶融樹脂２０の流速は従来のゲー
トを通過して被モールド空間３５に入る溶融樹脂２０の
流れに比較して遅くなり、ワイヤ２９が変形して、隣接
するワイヤ２９に接触するような不良が発生しなくな
る。
【００３９】（２）下金型２のキャビティ６と補助キャ
ビティ１３がポット，カル，ランナー，ゲートの役割を
し、最終的には被モールド空間３５を形成するため、モ
ールド材料の無駄が無くなる。したがって、廃材の発生
が極めて少なくなる。これにより、モールド材料の使用
料の低減と、廃材処理コストの低減とによって半導体装
置３１の製造コスト低減が達成できる。
【００４０】（３）上金型３のキャビティ７の天井部分
には所望の圧力を維持する緩衝機構１６による溜まり空
間１５が設けられていることから、被モールド空間３５
内の空気と一部のモールド材料が入り込む。したがっ
て、確実なパッケージ３０の形成ができる。
【００４１】（４）下・上金型２，３によって形成され
る被モールド空間３５よりも、下金型２のキャビティ６
および補助キャビティ１３内に投入するモールド材料を
多めにしても、上金型３の溜まり空間１５にモールド材
料が一部入り込むため、モールド材料の投入量を僅かに
余分とすることができ、作業の余裕度が高くなる。
【００４２】（実施例２）図４は本発明の他の実施例
（実施例２）であるトランスファモールド装置の成形部
を示す模式的断面図である。本実施例２は、本実施例１
において、被モールド空間３５に連通路３６を介して連
通するとともに前記下金型２のパーティング面４に設け
られ、所望の圧力を維持する緩衝機構１６を有する溜ま
り空間１５が設けられている。すなわち、下金型２の合
わせ面４に溜まり空間１５を形成し、この溜まり空間１
５に緩衝機構１６を配置した構造となっている。また、
溜まり空間１５は連通路３６によってキャビティ６（被
モールド空間３５）に連通状態となっている。
【００４３】本実施例２では、余分な樹脂を溜まり空間
１５に導く構造となっている。本実施例２のモールド装
置は、下金型２のキャビティ６（被モールド空間３５）
は連通路３６を介して溜まり空間１５と連通状態にある
ことから、前記連通路３６および溜まり空間１５にモー
ルド材料が入り込み、無駄なモールド材料が発生する
が、無駄モールド材料の量は従来に比較して大幅に少な
くなる。したがって、廃材の量も少なくなる。
【００４４】なお、溜まり空間１５および緩衝機構１６
は上金型３に設けても前記実施例同様な効果が得られ
る。
【００４５】（実施例３）図５は本発明の他の実施例
（実施例３）であるトランスファモールド装置の成形部
を示す模式的断面図、図６は本実施例３のトランスファ
モールド装置の成形部によるモールド状態を示す模式的
断面図である。
【００４６】本実施例３は、本実施例１において、上金
型３をキャビティ６，７（被モールド空間３５）内の空
気を型外に案内する多孔質体となっている。多孔質体
は、たとえば、金属粉やセラミック粉等を焼結すること
によって形成されている。したがって、空気の通気が自
由なものであり、たとえば、通気孔は１μｍ〜数μｍと
なっている。図６に示す二点鎖線で示す矢印は、空気４
０の抜ける状態を示したものである。本実施例３のモー
ルド装置は、空気の抜けがあることから、パッケージ３
０内に発生するボイドの抑止信頼性はさらに高いものと
なる。
【００４７】本実施例３において下金型２も多孔質体と
してもよい。また、下金型または上金型を多孔質体とす
ることは、本実施例１，本実施例２に適用してもボイド
発生低減の信頼性をさらに高めることができる。
【００４８】また、上金型や下金型を多孔質体とした場
合、樹脂による目詰まりを起こすおそれがある場合、多
孔質体の表面にさらに通気孔が微細な多孔質フィルムを
使用し、モールド毎あるいは所定モールド回数毎に、前
記多孔質フィルムを交換するようにしてもよい。
【００４９】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。
【００５０】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるトラン
スファモールド技術に適用した場合について説明した
が、それに限定されるものではなく、たとえば、樹脂の
みからなる製品を成形するための通常の射出成形装置、
ダイキャスト、ゴム成形などの溶融材料を用いて成形す
る技術に適用できる。
【００５１】本発明は少なくともモールド技術には適用
できる。
【００５２】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
【００５３】（１）型締めによって下金型の補助キャビ
ティの容積が減少して補助キャビティは消滅するため、
補助キャビティ等に入っていた溶融樹脂は順次リードフ
レームの隙間を通過して上金型のキャビティ内に入る。
この結果、上金型のキャビティ内に流入する溶融樹脂の
流速は従来のゲートを通過して被モールド空間に入る溶
融樹脂の流れに比較して遅くなり、ワイヤが変形して、
隣接するワイヤに接触するような不良が発生しなくな
る。
【００５４】（２）下金型のキャビティと補助キャビテ
ィがポット，カル，ランナー，ゲートの役割をし、最終
的には被モールド空間を形成するため、モールド材料の
無駄が無くなる。したがって、廃材の発生がなくなる。
この結果、使用モールド材料の低減と、廃材処理コスト
の低減から、半導体装置の製造コストの低減が達成でき
る。
【００５５】（３）上金型のキャビティの天井部分には
所望の圧力を維持する手段を有する溜まり空間が設けら
れていることから、被モールド空間内の空気と一部のモ
ールド材料が入り込む。したがって、確実なパッケージ
の形成が達成できる。
【００５６】（４）下金型と上金型によって形成される
被モールド空間よりも、下金型のキャビティおよび補助
キャビティ内に投入するモールド材料を多めにしても、
上金型の溜まり空間にモールド材料が一部入り込むた
め、モールド材料の投入量のバラツキの余裕度が高くな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）であるトランス
ファモールド装置の成形部を示す模式的断面図である。
【図２】本実施例１のトランスファモールド装置の成形
部によるモールド状態を示す模式的断面図である。
【図３】本実施例１のトランスファモールド装置によっ
て製造された一部を切り欠いた状態の半導体装置を示す
正面図である。
【図４】本発明の他の実施例（実施例２）であるトラン
スファモールド装置の成形部を示す模式的断面図であ
る。
【図５】本発明の他の実施例（実施例３）であるトラン
スファモールド装置の成形部を示す模式的断面図であ
る。
【図６】本実施例３のトランスファモールド装置の成形
部によるモールド状態を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１…金型、２…下金型、３…上金型、４，５…合わせ
面、６，７…キャビティ、１０…溝、１１…バネ、１２
…枠体、１３…補助キャビティ、１５…溜まり空間、１
６…ダンパー、１７…ピストンロッド、１８…アタッチ
メント、１９…位置決めピン、２０…溶融樹脂、２５…
リードフレーム、２６…支持板、２７…半導体チップ、
２８…リード、２９…ワイヤ、３０…パッケージ、３１
…半導体装置、３５…被モールド空間、３６…連通路、
４０…空気。
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下金型と上金型間に被モールド物を挟み
    下金型のキャビティと上金型のキャビティによって形成
    される被モールド空間に溶融樹脂を圧入して成形品を製
    造するモールド装置であって、前記下金型にはキャビテ
    ィと、前記キャビティを囲むように設けられ型締め時下
    金型内に弾力的に沈む枠体で形成される補助キャビティ
    とを有し、前記下金型のキャビティと補助キャビティ内
    にはモールド材料が投入され、型締め時終了段階では、
    前記上金型のキャビティ内は前記補助キャビティ等内に
    有ったモールド材料で埋められるように構成されている
    ことを特徴とするモールド装置。
  2. 【請求項２】 前記上金型のキャビティの天井部分には
    所望の圧力を維持する手段を有する溜まり空間が設けら
    れていることを特徴とする請求項１記載のモールド装
    置。
  3. 【請求項３】 前記被モールド空間に連通路を介して連
    通するとともに前記上金型または下金型のパーティング
    面に設けられ、所望の圧力を維持する手段を有する溜ま
    り空間が設けられていることを特徴とする請求項１記載
    のモールド装置。
  4. 【請求項４】 前記下金型または上金型の少なくとも一
    方はキャビティ内の空気を型外に案内する多孔質体とな
    っていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいず
    れか１項記載のモールド装置。
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