JPH098073A - 多品種少量生産に適した半導体装置の製造用金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子の樹脂封止成形用金型におけるキ
ャビティブロック８の交換に際して、その着脱作業を迅
速に且つ確実に行なう。 【構成】 キャビティブロック８を金型ベース４の所定
位置に嵌合させた後に、キャビティブロック８に嵌装さ
せたストッパーピン36を金型ベース４に形成したストッ
パーピン36の係合孔４ｆに係合させることにより、キャ
ビティブロック８を金型ベース４の所定位置に位置決め
係止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ＩＣやＬＳＩ等を樹
脂封止して半導体装置を製造する金型装置の改良に関
し、特に、半導体装置の多品種を夫々少量生産する場合
に適した該半導体装置の製造用金型装置に係るものであ
り、この種装置の製造技術産業の分野において利用され
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置を製造する方法として、トラ
ンスファ樹脂モールド法を採用することが今日広く知ら
れており、例えば、この方法を利用した金型装置として
は実公昭58− 39889号公報に記載されたものがある。こ
の方法及び金型装置は、半導体装置の高品質化及び高能
率（多量）生産を主たる目的としているため、その金型
のキャビティブロックにおける樹脂成形用キャビティの
形状は全て同一の形状として形成されると共に、該キャ
ビティブロックは金型ベースに対して固着して用いるよ
うに構成されている。また、多量生産を主たる目的とし
ているために、一般的には金型交換の頻度が少ないた
め、例えば、上下両型から成る金型の全体をその取付用
ベースに対してボルト締め等の固着手段により強固に固
着させるのが通例である。即ち、従来の方法は、同一形
状の半導体装置をより多量に成形できることを主目的と
しているので、同一形状のキャビティを形成した従来金
型装置における上記キャビティブロックは、金型ベース
に対して他のものと頻繁に取り換えて使用すると云った
積極的な交換性を有するようには構成されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな従来の方法及び金型装置においては、金型自体の加
工技術の向上及び樹脂封止全工程の完全自動化等とも相
俟って、半導体装置の高品質化及び高能率生産と云った
目的を充分に達成している。ところが、半導体装置の製
造に際しては、例えば、初期的には、多品種少量生産の
傾向にあることから、多品種の半導体装置を夫々少量生
産するような場合においては、却て、そのキャビティブ
ロックの交換作業が面倒となると共に、全体的な生産効
率を低下させると云った弊害がある。

【０００４】本発明は、半導体素子の樹脂封止成形品の
多品種を夫々少量生産する場合に適した半導体装置の製
造用金型装置を提供することを目的とするものである。
また、特に、半導体素子の樹脂封止成形用金型における
キャビティブロックの交換に際して、その着脱作業（若
しくは、係脱作業）を迅速に且つ確実に行なうことによ
り全体的な生産効率を向上させることを目的とするもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記した技術的課題を解
決するための本発明に係る多品種少量生産に適した半導
体装置の製造用金型装置は、固定側及び可動側の両キャ
ビティブロックの夫々を固定側及び可動側の両金型ベー
スに設けた嵌合装着部に対して夫々着脱自在に装着させ
た半導体装置の製造用金型装置であって、上記固定側及
び可動側の両キャビティブロックを、ストッパー或は位
置決めピン等の位置決め手段により、上記固定側及び可
動側の両金型ベースに対して着脱自在に位置決め係止し
たことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明によれば、固定側及び可動側の両金型ベ
ース(3・4) に対する固定側及び可動側の両キャビティブ
ロック(7・8) の着脱が夫々容易となるので、キャビティ
ブロック(7・8) の交換作業に要する時間を短縮すること
ができる。また、金型の交換に際しては、上記両キャビ
ティブロック(7・8) のみを交換することができるので、
金型全体を交換する必要がない。更に、上記両キャビテ
ィブロック(7・8) を金型ベース(3・4) の所定位置に嵌合
させた後に、該両キャビティブロック(7・8) に嵌装させ
たストッパーピン(36)を金型ベース(3・4) に形成した該
ストッパーピン(36)の係合孔(4f)に係合させることによ
り、該両キャビティブロック(7・8) を金型ベース(3・4)
の所定位置に位置決め係止すると共に、その抜け止めを
図ることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例図に基づいて詳細に説
明する。第１図は半導体素子の樹脂封止成形用金型装置
の要部を示しており、この装置には、装置フレーム上端
の固定盤（図示なし）側に固着される固定上型１と、該
上型の下方に対向配置される可動下型２と、上記両金型
１・２のベース３・４側に夫々配置したオイル或はヒー
タ等の熱源５・６とが備えられている。

【０００８】上記上型のベース３には固定側キャビティ
ブロック７が一種のアリ溝嵌合により着脱自在に嵌合装
着されており、また、下型のベース４には可動側キャビ
ティブロック８が同じく一種のアリ溝嵌合により着脱自
在に嵌合装着されている。

【０００９】また、上記可動側キャビティブロック８に
は、所要複数個のポット９が上下方向に配置されてお
り、更に、これらのポット９の周辺位置には所要複数個
の下型キャビティ10（図例では、１個のポット９に対し
て２個のキャビティ）が配設されている。また、該キャ
ビティブロック８における下型キャビティ10の近傍位置
には、長軸状に形成された後述する加熱・断熱切換自在
型の熱源11が備えられている。また、該キャビティブロ
ック８の下方位置には、下型キャビティ10内にて成形さ
れる樹脂成形体の突出用エジェクターピン12ａを備えた
下部エジェクタープレート12と、ポット９内に供給した
樹脂材料の加圧用プランジャー13ａを備えたプランジャ
ーホルダー13とが配置されている。また、上記各エジェ
クターピン12ａは各下型キャビティ10部に穿設した上下
方向の挿通孔14に夫々嵌装されると共に、上記各プラン
ジャー13ａは、下型ベース４及びエジェクタープレート
12に穿設した挿通孔15・16を挿通して前記各ポット９に
夫々嵌装されている。

【００１０】また、該キャビティブロック８における嵌
合用アリ部８ａには上下方向のネジ孔17が少なくとも１
個以上形成されており、このネジ孔17は、第１図に示す
ように、該キャビティブロック８を下型ベース４の所定
位置に嵌合させた場合において、該下型ベースのアリ溝
部４ａに形成した上下方向のボルト挿通孔18と夫々合致
するように設けられている。従って、該キャビティブロ
ック８は、固定用ボルト19を、上記した挿通孔18を通し
て、ネジ孔17に螺着させることにより、下型ベース４の
所定位置に確実に固定させることができる。

【００１１】また、上記した可動側キャビティブロック
８の熱源11は、下型ベース４に嵌合装着した後に、該ベ
ース４側に配置した電源（図示なし）によって昇温作動
するように構成されており、更に、該熱源11により昇温
した該キャビティブロックにおけるキャビティ10部の温
度が任意に設定した温度、例えば、約 180度に達した場
合はその熱源11によるキャビティ10の積極的且つ直接的
な加熱昇温作用は停止され、その後は下型ベース４側の
熱源６の伝導熱による加熱作用のみが継続されるように
構成されている。このような、加熱・断熱切換自在型の
熱源11としては、例えば、上記熱源11に電気ヒータを採
用すればよい。即ち、この場合は、上記キャビティブロ
ック８の側面から熱源11の軸端部を突設し、また、上記
下型ベース４側には、該軸端部との電気的接続部（即
ち、電源側との接続部）を兼ねた挿入孔を配設（図示な
し）し、更に、該挿入孔に、上記キャビティ10部の温度
検出器からの検出信号に基づいて、該軸端部と挿入孔と
を電気的に接続・遮断させる温度制御器（図示なし）を
配置して構成すればよい。従って、この場合、常温のキ
ャビティブロック８を下型ベース４の所定位置に嵌合さ
せると、上記制御器によって、まず、長軸状の熱源11が
加熱され、次に、その熱量によってキャビティブロック
８が加熱されることになる。更に、熱源11によって該キ
ャビティブロック８におけるキャビティ10部が前記設定
温度に達すると、該制御器が上記熱源11自体の加熱昇温
作用を停止するため、該キャビティブロック８に対する
加熱は、下型ベース４側との接合面等から伝えられる下
型ベース４の熱源６からの伝導熱のみとなる。このと
き、下型ベース４の温度は、通常、上記した設定温度
（約 180度）と等しく設定されているので、結局、上記
キャビティブロックにおけるキャビティ10部は、下型ベ
ース４側の温度にまで迅速に加熱昇温されると共に、そ
れ以上の高温とはならないため、該キャビティ10部を予
め設定した適正な樹脂成形温度状態に維持すると云った
該キャビティ10部の温度コントロールが確実となる。

【００１２】ところで、上記長軸状の熱源11に電気ヒー
タを用いる場合は、例えば、その中間部分と両端部分と
の発熱量が一定しないことがあり、従って、この場合
は、上記キャビティブロック８における各キャビティ10
部の加熱にバラ付きを発生させる要因となる。このよう
な加熱時における温度のバラ付きを解消するためには、
上記熱源11に、その全体にわたって均等に発熱し、且
つ、その熱量により上記各キャビティ10部を均等に加熱
することができるサーモパイプ（超熱伝導素子）を応用
することが好ましい。即ち、このサーモパイプは、上記
熱源(11)を、例えば、ステンレス等から成る中空パイプ
状の容器本体と、該本体内に収容した水銀等の熱媒体か
ら構成（図示なし）したものであり、この熱媒体を上記
ベース４側の電源により加熱するもので、この場合は、
該熱源(11)自体を約 180度乃至約 500度の範囲で加熱す
ることができる。このようなサーモパイプを用いるとき
は、熱源(11)自体に温度のバラ付きが発生しないので、
キャビティブロック８の各キャビティ10部を均等に加熱
することができるため、上記したような電気ヒータにお
ける温度勾配による弊害を是正し得ると云った利点があ
る。なお、該サーモパイプ自体の加熱及び断熱による各
キャビティ部の温度コントロールは、上記温度制御器と
同様に、制御器によって確実に行なうことができるもの
であり、また、上記ベース(3・4) 側の熱源(5・6) はオイ
ルを用いたものであっても差支えない。

【００１３】前記上型ベース３と固定側キャビティブロ
ック７及びその熱源(21)との配置構成は、上述した下型
ベース４と可動側キャビティブロック８及びその熱源11
との配置構成と実質的に同一である。即ち、上記固定側
キャビティブロック７には、下型キャビティ10に対向さ
せて所要複数個の上型キャビティ20が配設され、また、
該キャビティ20の近傍位置には長軸状の加熱・断熱切換
自在型の熱源21が備えられている。

【００１４】また、該キャビティブロック７の上方位置
には、エジェクターピン22ａを備えた上部エジェクター
プレート22と、該上部エジェクタープレートの支持ピン
22ｂと、該支持ピンを介して上部エジェクタープレート
22を押し下げるスプリング23とが設けられている。ま
た、上記各エジェクターピン22ａは、第１図に示すよう
に、上型キャビティ20部及び下型２側の各ポット９に対
向させたカル部24に穿設した上下方向の挿通孔25に夫々
嵌装されている。上記エジェクタープレート22は、第１
図に示す型開時においては、スプリング23の弾性により
押し下げられて上型キャビティ20とカル部24及び該キャ
ビティ20とカル部24とを連通させるゲート部26内にて硬
化した樹脂成形体を夫々突き出すものである。このと
き、前記した下部エジェクタープレート12はエジェクタ
ーバー12ｂにより押し上げられて、同様に、下型キャビ
ティ10内の樹脂成形体を突き出すことになる。しかしな
がら、下型２側を上昇させて上下両型(1・2) をそのパー
ティングライン(P・L) 面において型締めさせたときは、
上記上下両エジェクタープレート(22・12) に対向配置し
た上下リターンピン（図示なし）が該上下両エジェクタ
ープレート(22・12) を上方及び下方に夫々後退させるこ
とになる。従って、リードフレーム上の半導体素子（図
示なし）をその着脱機構によって上下両キャビティ(20・
10) の所定位置にセットし、次に、下型ポット９内に樹
脂材料を供給した状態で上下両型(1・2) の型締めを行な
い、次に、下型ポット９内の樹脂材料をプランジャー13
ａにて加圧すると、該樹脂材料は加熱溶融化されながら
上型カル部24及びゲート部26を通して上下両キャビティ
(20・10) 内に加圧注入されて該両キャビティ内の半導体
素子を樹脂封止すると云ったトランスファ樹脂モールド
を行なうことができる。

【００１５】また、固定側キャビティブロック７には、
可動側キャビティブロック８及び下型ベース４における
アリ部８ａとアリ溝部４ａと同一の構成（アリ部７ａと
アリ溝部３ａ）が設けられており、また、ネジ孔17と挿
通孔18及びボルト19から成る固定手段と同一の構成が設
けられている。更に、固定側キャビティブロック７の熱
源21の構成と、 該熱源21と上型ベース３側の電源との配
置構成関係、及び、該固定側キャビティブロック７にお
ける上型キャビティ20部の温度コントロールについて
も、上述した下型２側のものと実質的に同一の構成（図
示なし）とすることができる。

【００１６】なお、下型２側における可動側キャビティ
ブロック８の着脱は、例えば、上記各プランジャー13ａ
を下動させた状態で、該キャビティブロック８と下部エ
ジェクタープレート12とを一体として同時に嵌合・離脱
させればよい。また、上型１側における固定側キャビテ
ィブロック７の着脱は、例えば、上記上部エジェクター
プレート22とその支持ピン22ｂとを取り外した状態で、
該キャビティブロック７と該上部エジェクタープレート
22とを一体として同時に嵌合・離脱させればよい。即
ち、上記キャビティブロック(7・8) はベース(3・4) に対
して嵌合という簡易手段によって確実に、且つ、容易に
着脱できるものである。

【００１７】第３図乃至第６図は、上記キャビティブロ
ック(7・8) をベース(3・4) に対して着脱する場合におい
て、特に、該キャビティブロックを簡易に嵌合装着し且
つ所定の位置に確実に固定させるための構成例を示して
いる。この構成は、上下両型(1・2) において実質的に同
じ構成を採用できるので、以下、これを下型２について
のみ説明する。

【００１８】上記可動側キャビティブロック８と下型ベ
ース４とは、前述したように、一種のアリ溝嵌合(8ａ・4
ａ) によって着脱自在に構成されているが、第３図に示
したキャビティブロックのアリ部８ａとベース側のアリ
溝部４ａは次のように形成されている。即ち、同図に示
すように、上記キャビティブロック８における上部の幅
Ｗは、ベース４における嵌合部の幅Ｗ₁ よりも狭小であ
り、従って、この部分は該キャビティブロック８の着脱
時においてフリーな状態となる。また、該キャビティブ
ロックのアリ部８ａにおける先端部分８ｂと、該先端部
分８ｂと嵌合されるベースのアリ溝部４ａの嵌合部分４
ｃとの幅Ｗ₂ は高精度に形成加工されており、該両嵌合
部分(8ｂ・4ｃ) はキャビティブロック８の位置決め係合
部を構成している。更に、上記アリ部８ａにおける後端
部分８ｃと、該後端部分８ｃと嵌合される上記アリ溝部
４ａの嵌合部分４ｄとの幅Ｗ₃ も同じく高精度に形成加
工されたキャビティブロック８の位置決め係合部を構成
している。従って、上記両嵌合部分(8ｂ・4ｃ,8ｃ・4ｄ)
は密に嵌合装着されている。また、上記先端部分８ｂの
幅Ｗ₂ は、上記後端部分８ｃの幅Ｗ₃ よりも狭小であ
り、且つ、該先端部分８ｂと該後端部分８ｃとの間は、
アリ溝部４ａに対してフリーな状態に設けられている。
従って、該キャビティブロック８はベース４に対してフ
リーな状態で簡易に嵌入させることができると共に、所
定位置での嵌合は高精度に設けられた先端及び後端にお
ける上記位置決め係合部によって確実に装着された状態
となる。

【００１９】なお、上記した先端部分８ｂと嵌合部分４
ｃとによるキャビティブロック８の位置決め係合部に換
えて、或は、これと共に、該キャビティブロック８の先
端面に設けた位置決め用の突部８ｄと、ベース４側に設
けた該位置決め用突部８ｄとの係合用凹所４ｅとによる
位置決め係合部を形成してもよい。また、上記キャビテ
ィブロック８をベース４側に位置決めする手段として
は、該キャビティブロック８とベース４側との両者間に
設けたボール35ａと、ボールスプリング35ｂ及び固定具
35ｃ等から成る位置決め部材35を併設してもよい。この
場合、上記固定具35ｃの先端部を、アリ部８ａの側面に
設けた所定位置確認用の孔部（図示なし）に対して直接
嵌脱させる構成を採用してもよい。

【００２０】また、キャビティブロック８をベース４の
所定位置に嵌合させた後に、第３図及び第４図に示すよ
うに、該キャビティブロック８に嵌装させたストッパー
ピン36を該ベース４に形成した係合孔４ｆに係合させる
ことにより、該キャビティブロック８の抜け止めを図る
ように構成されている。また、上記ストッパーピン36の
軸径は、第４図に示すように、上記係合孔４ｆの孔径よ
りも小さく形成されているが、これは、前述したよう
に、該キャビティブロック８のキャビティ10部が所定の
温度にまで昇温された時に、その熱膨張を利用して、該
キャビティブロック８と該ベース４とを良好にフィット
させるためである。

【００２１】また、上記したキャビティブロックの位置
決め係合部及び位置決め部材35の構成に加えて、第４図
に示すように、上記アリ部８ａとアリ溝部４ａとの両者
に、キャビティブロック８の先端側に向って幅狭となる
ように傾斜するテーパ面37を形成することによって、該
キャビティブロック８とベース４との嵌合をスムーズに
行なうように構成してもよい。また、第５図に示すよう
に、上記アリ溝部４ａ側のテーパ面37ａは、キャビティ
ブロック８とベース４との嵌装時において、アリ部８ａ
側のテーパ面37ｂと接合する複数個所の下端面にのみ形
成してもよい。また、該複数個所のテーパ面37ａはアリ
部側のテーパ面37ｂと面接触することになるが、該テー
パ面37ａに換えて、第６図に示すような水平面37ｃを形
成してもよい。この場合は、アリ部側のテーパ面37ｂと
線接触することになり（なお、この場合、アリ部８ａ側
の対応面に水平面を形成してもよい）、従って、該キャ
ビティブロック８をベース４に嵌合させるときに、その
嵌入作用をスムーズに行なうことができると共に、所定
位置での嵌装時においてのみ、該キャビティブロック８
をベース４に対して高い精度に且つ密に嵌合装着させる
ことができる。

【００２２】なお、上記した位置決め係合部における位
置決め用の突部８ｄと凹所４ｅ、位置決め部材35、スト
ッパーピン36と係合孔４ｆ等から成るストッパー機構、
アリ部とアリ溝部とに設けられる各テーパ面37・37ａ・
37ｂ及び水平面37ｃ等の配置構成の態様は、キャビティ
ブロック(7・8) とベース(3・4) との両者間において相対
的に配設されるものであるから、半導体素子を樹脂封止
成形するための金型設計・製作、或は、その実際の使用
態様に対応させて適宜に且つ任意に変更できるものであ
る。

【００２３】図中の符号39は、ベース(3・4) に嵌合装着
させたキャビティブロック(7・8) の先後両端部を固定さ
せるための固定用ブロックを示すものである。

【００２４】以上のように、上記実施例によれば、固定
側及び可動側の両ベース(3・4) に対する固定側及び可動
側の両キャビティブロック(7・8) の着脱が夫々容易とな
り、従って、キャビティブロック(7・8) の交換作業に要
する時間を短縮化することができる。

【００２５】本発明は、上述した実施例のものに限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内
で、必要に応じて、任意に且つ適宜に変更・選択して採
用できるものである。

【００２６】

【発明の効果】本発明の構成によれば、キャビティブロ
ックを金型ベースに対して頻繁に交換すると云った積極
的な交換性を有することになるため、固定側及び可動側
の両金型ベースに対して固定側及び可動側の両キャビテ
ィブロックを夫々頻繁に交換する半導体装置の多品種少
量生産を目的とした半導体装置の製造用金型装置として
最も適している。

【００２７】特に、本発明の構成によれば、キャビティ
ブロックを金型ベースに対して簡易に、しかも、高精度
に且つ密に嵌合装着させることができる。また、キャビ
ティブロックを金型ベースの所定位置に簡易に位置決め
係止することができる。従って、上記両金型ベースに対
する上記両キャビティブロックの交換作業をきわめて簡
易迅速に且つ確実に行なうことができるので、前述した
ような従来の問題点を確実に解消することができると云
った優れた実用的な効果を奏するものである。

【００２８】更に、本発明の構成によれば、装置フレー
ム側に固着した上記両金型ベースに対して上記両キャビ
ティブロックのみを交換することによって実質的に上下
両型から成る金型の全体を交換したことになると共に、
上記両金型ベース等は他の両金型ベースとして兼用でき
るため、上述した金型交換作業をきわめて簡易迅速に且
つ確実に行なうことができると云った作用効果に加え
て、装置・金型のコストダウンを図ることができる等の
優れた実用的な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体装置の製造用金型装置にお
ける樹脂封止成形用金型の要部を示す一部切欠概略縦断
正面図である。

【図２】図１に対応する半導体装置の製造用金型装置で
あって、その構成概略を示す分解斜視図である。

【図３】図１に対応する樹脂封止成形用金型における下
型の要部を示す一部切欠平面図である。

【図４】下型キャビティブロックのアリ部と下型ベース
のアリ溝部とを示す一部切欠分解正面図である。

【図５】図４に対応する下型キャビティブロックのアリ
部と下型ベースのアリ溝部との他の構成例の要部を示す
分解正面図である。

【図６】図４に対応する下型キャビティブロックのアリ
部と下型ベースのアリ溝部との他の構成例の要部を示す
分解正面図である。

【符号の説明】

１ …固定上型 ２ …可動下型 ３ …上型ベース ３ａ…アリ溝部 ４ …下型ベース ４ａ…アリ溝部 ４ｃ…嵌合部分 ４ｄ…嵌合部分 ４ｅ…係合用凹所 ４ｆ…係合孔 ５ …熱 源 ６ …熱 源 ７ …上型キャビティブロック ７ａ…アリ部 ８ …下型キャビティブロック ８ａ…アリ部 ８ｂ…先端部分 ８ｃ…後端部分 ８ｄ…位置決め用の突部 ９ …ポット 10 …下型キャビティ 11 …熱 源 12 …下部エジェクタープレート 12ａ…エジェクターピン 12ｂ…エジェクターバー 13 …プランジャーホルダー 13ａ…プランジャー 14 …挿通孔 15 …挿通孔 16 …挿通孔 17 …ネジ孔 18 …ボルト挿通孔 19 …固定用ボルト 20 …上型キャビティ 21 …熱 源 22 …上部エジェクタープレート 22ａ…エジェクターピン 22ｂ…支持ピン 23 …スプリング 24 …カル部 25 …挿通孔 26 …ゲート部 35 …位置決め部材 35ａ…ボール 35ｂ…ボールスプリング 35ｃ…固定具 36 …ストッパーピン 37 …テーパ面 37ａ…テーパ面 37ｂ…テーパ面 37ｃ…水平面 39 …ブロック Ｗ …幅 Ｗ₁ …幅 Ｗ₂ …幅 Ｗ₃ …幅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側及び可動側の両キャビティブロッ
   クの夫々を固定側及び可動側の両金型ベースに設けた嵌
   合装着部に対して夫々着脱自在に装着させた半導体装置
   の製造用金型装置であって、上記固定側及び可動側の両
   キャビティブロックを、ストッパー或は位置決めピン等
   の位置決め手段により、上記固定側及び可動側の両金型
   ベースに対して着脱自在に位置決め係止したことを特徴
   とする多品種少量生産に適した半導体装置の製造用金型
   装置。