JPH11198187A - トランスファ成形装置 - Google Patents

トランスファ成形装置

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JPH11198187A
JPH11198187A JP10238582A JP23858298A JPH11198187A JP H11198187 A JPH11198187 A JP H11198187A JP 10238582 A JP10238582 A JP 10238582A JP 23858298 A JP23858298 A JP 23858298A JP H11198187 A JPH11198187 A JP H11198187A
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molding
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形金型の内部に残留する空気を効率良く排
出でき、樹脂の流動性を向上させ、製品の信頼性を向上
させるトランスファ成形装置を提供する。 【解決手段】 樹脂を充填させる上部及び下部キャビテ
ィ25、26をお互い嵌合するように形成した上部金型
21及び下部金型22と、下部キャビティ26に連通し
て且つ上部及び下部キャビティ25、26に樹脂を供給
するランナー23と、このランナー23と対向するよう
に下部キャビティ26に連通させて空気を排出するエア
ベント28と、樹脂をランナー23に導入するポート1
5とを備えた成形金型を設け、ポート15内の樹脂を押
し上げるために垂直運動するプランジャ17を有し、ポ
ート15と対向して嵌合する金型の嵌合面に形成してポ
ート15より大きい直径を有する凹部と、この凹部の中
央に突設する突出部34とを有するカルブロック30を
さらに設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トランスファ成形
装置に係り、より詳しくは樹脂をポートからランナーを
介してキャビティに充填する成形金型を備えたトランス
ファ成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体組立工程において、ワイヤボンデ
ィング工程を経た半導体チップ付きのリードフレーム
は、そのリードフレームに実装されている半導体素子の
電気的機能を外部環境から保護するために成形樹脂で封
止する工程を実行している。このような工程を成形工程
という。半導体素子は、表面が酸化膜及び有機膜でコー
トされているが、これらの膜は機械的且つ化学的に弱い
ため、成形工程により半導体素子を成形樹脂で封止する
ことにより保護するとともに、リードフレームと半導体
チップとの間の電気的接続状態を維持するように形成さ
れている。一般に、このような成形工程では、封止樹脂
としてエポキシ成形樹脂を用いたトランスファ成形装置
が主に使用されている。このトランスファ成形装置は、
多ピン化、パッケージ外径の精密、及び大量生産に適合
している。
【0003】以下、添付図面を参照して従来のトランス
ファ成形装置を説明する。図8乃至図10は、従来のト
ランスファ成形装置を用いた成形工程の段階を示す図で
ある。図8は、エポキシ成形樹脂が成形金型に注入され
る前の状態を示し、図9は、エポキシ成形樹脂が注入さ
れる状態を示し、図10は、エポキシ成形樹脂が注入さ
れた後の状態を示している。
【0004】図8に示すように、従来のトランスファ成
形装置50は、上部金型61と下部金型62とにより構
成される成形金型60を備えている。この成形金型60
には、ワイヤボンディング済みの半導体チップ付きリー
ドフレームが下部金型61と上部金型62との間のキャ
ビティ67に搭載され、成形樹脂タブレット45をポー
ト55に供給するように形成されている。図9に示すよ
うに、成形樹脂タブレット45が溶融した液状樹脂46
は、プランジャ57により成形金型60のランナー63
を介してキャビティ67に注入される。そして、液状樹
脂46は、液状樹脂46を硬化することにより、半導体
チップ41、ボンディングワイヤ42、及びリードフレ
ーム40部分を封止して外部環境から保護する。
【0005】また、トランスファ成形装置50は、液状
樹脂46の流動を容易にするため、上部金型61におけ
るポート55と対向する位置にカルブロック(cull
block:流動ブロック)70を設けてある。
【0006】エポキシ成形樹脂45は、タブレットの形
態でトランスファ成形装置50のポート50に供給され
る。そして、エポキシ成形樹脂45がポート55に供給
された後、ヒーター59により加熱プレート52が加熱
される。加熱されたプレート52により固体状のエポキ
シ成形樹脂45が溶融されてゼル状態の液状樹脂46と
なる。この際、タブレット内に存在する空気と、固体状
から溶融してゼル状態に変化する時に吸収された空気と
が、ゼル状態の成形樹脂46内に存在することになる。
【0007】これらの空気は、プランジャ57の上昇運
動によりエポキシ成形樹脂46がランナー63を介して
キャビティ67に注入される際、エポキシ成形樹脂46
と一緒にキャビティ67に注入される。そして、注入が
完了してエポキシ成形樹脂46が硬化されると、図10
に示すように、空気48は成形金型60と封止部とが接
する境界面に残存するか、封止部の内部に残存してボイ
ド49を形成する。この封止部内の空気の大部分は、ラ
ンナーと対向するエアベント68を介して排出される
か、または、この空気が封止部内に残存することもあ
る。
【0008】この種の空気は、パッケージの封止部と成
形金型との境界面において不完全成形を引き起こすか、
またはパッケージの封止部内においてボイドを形成して
熱によるストレスが生ずることによりパッケージクラッ
クを引き起こすという不具合があった。これは、パッケ
ージの信頼性に悪影響を及ぼしてしまう。
【0009】特に、従来のトランスファ成形装置50で
は、カルブロック70とポート55との間の空間78に
発生する空気は上部金型61と下部金型62とが嵌合さ
れてプランジャ57によって上昇する際、エアベント6
8を介して完全に排出させることが困難になる。固体状
のエポキシ成形樹脂45がゼル状態に変化しつつ容積が
増加し、空間78内の空気が完全に排出される前に、図
9に示すように、液状の成形樹脂46がランナー63内
に充填するからである。これにより、プランジャ57が
その動作を継続すると、空気47が遅れてランナー63
に導入され、エアベント68を介して排出される前に液
状樹脂46が硬化する。プランジャ57がカルブロック
70の凹部72に完全に密着するまでは、空気の完全な
排出が成されない状態になる。このため、不完全成形や
ボイドの発生が多発する。
【0010】さらに、エアベント68を介して空気排出
が遅れた場合、エアベント68における成形樹脂の詰ま
り(フィルム現象(film phenomenon)
ともいう)を招いてしまう。エアベント68における樹
脂の詰まりは、エアベント68を介した空気の排出を妨
害し、成形工程での深刻な不良を引き起こす。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】このように従来のトラ
ンスファ成形装置では、成形金型の空間内に残存する空
気が完全に排出されないため、不完全成形やボイド等が
発生してしまい製品の信頼性を低下させてしまう不具合
があった。また、エアベントを介して空気排出が遅れた
場合、エアベントにおける成形樹脂の詰まりを招いてし
まい、エアベントを介した空気の排出を妨害して成形工
程での深刻な不良を引き起こすため、生産効率を低下し
てしまうという不具合があった。従って、本発明はこの
ような課題を解決し、成形金型と半導体チップパッケー
ジの封止部との間の境界面に残留する空気を効率良く排
出できるトランスファ成形装置を提供することを目的と
する。また、本発明の他の目的は、エポキシ成形樹脂の
流動性を向上させるとともに、半導体チップパッケージ
の信頼性を向上させるトランスファ成形装置を提供する
ことを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するために、所定の樹脂を充填するキャビティ部
を嵌合により形成する上部金型及び下部金型と、キャビ
ティに連通して且つキャビティに樹脂を供給するランナ
ーと、このランナーと対向してキャビティに連通するよ
うに形成してキャビティ内の空気を排出するエアベント
と、樹脂をランナーに導入するポートとを備えた成形金
型を設け、ポートと対向して嵌合するように形成されて
ポートより大きい直径を有する凹部とこの凹部の中央に
突設する突出部とを備えたカルブロックをさらに設け
る。
【0013】ここで、成形金型は、上部金型と下部金型
とからなり、この上部金型と下部金型とが分離した状態
で半導体チップ付きリードフレームを搭載し、上部金型
と下部金型とを嵌合させてリードフレームを固定するこ
とが望ましい。また、突出部は、ポートと対向する先端
部に凹状の凹面を形成し、このポートの内径と同一の直
径に形成することが好ましい。また、成形金型は、セン
タゲート型であり、複数のポートと複数のカルブロック
とを形成することが好ましい。また、カルブロックの凹
部は、内周に複数の溝部を有し、この溝部の数はランナ
ーの数と同一であるとともに、溝部は上部金型と下部金
型とが嵌合する際にランナーと対応する嵌合面に形成す
ることが好ましい。また、溝部は、突出部を挟んで両側
に形成することが好ましい。また、突出部の外周面は、
ポートの内周面と同一の垂直線上に設けてあることが好
ましい。また、ポートは下部金型に形成され、前記カル
ブロックは前記上部金型に形成されて成形金型から着脱
可能に設けることが好ましい。
【0014】
【発明の実施の形態】次に、添図面を参照して本発明に
よるトランスファ成形装置の実施の形態を詳細に説明す
る。図1は、本発明によるトランスファ成形装置の実施
の形態を示す図である。
【0015】図1に示すように、本発明によるトランス
ファ成形装置10は、複数のプランジャを備えており、
上部プレート13及び下部プレート14からなるプレー
ト12と、上部金型21及び下部金型22からなる成形
金型20と、カルブロック30と、複数のプランジャ1
7とを備えている。ここで、上部プレート13と下部プ
レート14とには、所定面に上部金型21及び下部金型
22を各々装着して固定している。この上部金型21及
び下部金型22は、封止される半導体チップパッケージ
の形状によって各々異なる形状の金型を複数備えてい
る。
【0016】また、上部プレート13及び下部プレート
14には、成形金型20を予熱するヒーター(図示せ
ず)が各々設けられている。成形金型20は、半導体チ
ップ付きリードフレームを封止するために所定の深さと
形状とを備えて形成されたキャビティ25、26を所定
面に設けた上部金型21及び下部金型22を備えてい
る。
【0017】下部金型22には、垂直運動するプランジ
ャ17がエポキシ成形樹脂タブレット45を押圧し得る
深さを備えたポート15が形成されており、このポート
15を挟んで両側に対向するようにキャビティ26が形
成されている。この下部金型22のキャビティを下部キ
ャビティという(以下、下部キャビティ26と称す)。
この下部キャビティ26は、ランナー23を介してポー
ト15と連結するように設けてある。本実施の形態で
は、図1に示すように、1つのポート15に2つの下部
キャビティ26が両側に連結されている。またポート1
5と下部キャビティ26とは、下部金型22に複数セッ
ト(図1では4列で1セット)形成されている。また、
下部金型22において、ランナー23と対向する延長線
上には、空気を排出するためのエアベント28が形成さ
れている。また、下部金型22には、成形済みの半導体
製品を成形金型から離型するためのエゼクトピン36を
さらに複数備えている。
【0018】一方、上部金型21は、下部金型22の下
部キャビティ26に対応して嵌合されるキャビティ25
を備えている。この上部金型21のキャビティ25を上
部キャビティという(以下、上部キャビティ25と称
す)。また、上部金型21には、ポート15と対向して
嵌合する位置にカルブロック30が形成されている。こ
のカルブロック30は、エポキシ成形樹脂タブレット4
5を流動的に供給するため、半球状の凹部に形成されて
いる。またカルブロック30は、凹部から突出する突出
部34を一体に形成している。次に、このようなカルブ
ロック30について詳しく説明する。
【0019】図2は、図1に示したトランスファ成形装
置のカルブロック30を示す斜視図である。また図3
は、図1に示したトランスファ成形装置のカルブロック
30を示す平面図である。また、図4は、図1に示した
トランスファ成形装置のカルブロック30およびポート
15の構造を示す断面図である。
【0020】図2乃至図4を参照すると、カルブロック
30は、凹部32を有し、その凹部32の中央部に突出
部34が形成されている。この突出部34は、図4に示
すように、ポート15の直径cとほぼ同一の直径aを備
え、側面Gはポート15の内周面Eに嵌合するように同
一の垂直線上に設けてある。これは、プランジャ17に
より所定の圧力でエポキシ成形樹脂が押圧される際、樹
脂をランナー23側に容易に流動させるためである。
【0021】また、突出部34の高さbは、その上部が
カルブロック30の上面Fと同一の水平面上の高さの位
置、または、突出部34の上部がカルブロック30の上
面Fより下側に突出させた位置のいずれかにより設けて
ある。また、突出部34の上面34’は、中央部の端部
が凹状に低く形成している。これは、プランジャ17と
接触する面積を減少させて突出部34とプランジャ17
との間の摩擦を低減するためであって、プランジャ17
やカルブロック30の寿命を向上させるのに有効であ
る。また、凹部32は、突出部34を中心として両側に
設けられた溝部33(図3参照)を形成している。この
溝部33の数は、ランナーの数と同一である。従って、
溝部33は、ランナーへの成形樹脂の流れを容易且つ均
衡的に維持することができる。
【0022】また、カルブロック30は、両側面に隣接
する上部金型21の間(図2参照)に脱着可能に装着し
ており、半導体チップパッケージの種類や樹脂の仕様に
よって交替することが可能に形成されている。
【0023】次に、図5乃至図7を参照として、トラン
スファ成形装置の動作について詳細に説明する。図5乃
至図7は、図1に示したトランスファ成形装置を用いた
成形工程の段階を示す断面図であり、図5は成形樹脂が
金型に注入される前の状態を示す断面図である。また、
図6は、成形樹脂が金型に注入した状態を示す断面図で
ある。また、図7は成形樹脂の注入を完了した状態を示
す断面図である。
【0024】図5に示すように、トランスファ成形装置
10において、下部金型22の上部に半導体チップ42
を装着したリードフレーム40が搭載され、上部金型2
1が下部金型22に嵌合するように下降することによ
り、リードフレーム40が固定される。この半導体チッ
プ41は、ボンディングワイヤによりリードフレーム4
0と電気的に接続されており、この電気的接続部が上部
キャビティ25と下部キャビティ26との間に形成され
る成形空間27(又はキャビティ)内に位置するように
設置する。
【0025】半導体チップ41を成形空間内に設置する
と、下部金型22のポート15内に固体状のエポキシ成
形樹脂タブレット45が供給される。この際、上部金型
21と下部金型22とは、上部プレート12と下部プレ
ート13とに設けられているヒーター19により170
〜180℃の温度に予熱される。固体状の樹脂タブレッ
ト45は、このような温度条件により固体状態からゼル
状態に変化する。ここで本実施の形態では、カルブロッ
ク30に突出部34を形成しているため、ポート15と
カルブロック30との間に形成される空間78が突出部
34の占有空間によって従来技術に比べて小さくなり、
これにより排出しなければならない空気の量も減少す
る。
【0026】図6に示すように、ポート15内でゼル状
態になったエポキシ成形樹脂46は、プランジャ57が
上昇することにより、カルブロック30の方向に押し上
げられる。すると、成形樹脂46は、カルブロック30
の突出部34に当接し、ランナー23側に流れ込む。こ
の際、カルブロック30に突出部34を形成しているた
め、空間78内の空気が片側(図5に示した上部金型2
1と下部金型22との間)に形成されたエアベント28
を介して所定の量排出される前に、エポキシ成形樹脂4
6がランナー23に充填することを防止することができ
る。従って、空気は、エポキシ成形樹脂46が供給され
る経路に沿って押されて、エアベント28から排出され
る。ランナー23が樹脂46により充填されると、大部
分の空気は既に排出された状態になり、残存する空気は
プランジャ17の継続的な垂直運動により排出される。
【0027】図7に示すように、エポキシ成形樹脂46
は、完全に成形空間27(図6参照)に注入され、半導
体チップ41及びリードフレーム40の一部が封止され
るとともに、その状態でエポキシ成形樹脂46が硬化す
る。このように、空気がエアベント28を介して成形空
間27から完全に除去された状態で成形工程が進行され
るため、ボイドのない半導体チップパッケージが得られ
る。樹脂の硬化を完了した後には、上部金型21と上部
プレート13との結合金型を上昇するか、下部金型22
と下部プレート14との結合金型を下降するかのいずれ
かにより金型を開き、エゼクトピン36が上昇してパッ
ケージを下部金型22から離型する。
【0028】このように本発明によるトランスファ成形
装置では、カルブロックに突出部を形成することによ
り、エポキシ成形樹脂の注入経路及び成形空間にある空
気の量を減少させることができる。また、カルブロック
30が突出部34を備えているため、成形空間内の空気
がエアベント28を介して所定の量排出するまではエポ
キシ成形樹脂46がランナー23に充填することを防止
できる。従って、エポキシ成形樹脂46が成形空間27
に充填される際には、空気の完全な排出がなされる。こ
のように空気の完全な排出がなされると、成形装置の内
部圧力を維持することができ、成形樹脂の流動性を向上
させることができる。また樹脂の流動性の向上により、
エアベントの詰まりが生ずることを防止することができ
る。
【0029】さらに、前述したマルチプランジャ型トラ
ンスファ成形装置は、成形金型に複数のポートが設けら
れており、1つのポートに2つのキャビティが連結され
るものであって、ポートとキャビティ間の距離が短いた
め、突出部を備えるカルブロックの効果を増加させるこ
とができ、パッケージ成形品の信頼性を向上させること
ができる。
【0030】以上、本発明によってなされたトランスフ
ァ成形装置の実施の形態を詳細に説明したが、本発明は
前述の実施の形態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変更可能である。例えば、1つのポ
ート15に2つの下部キャビティ26を両側に連結して
4列で1セットにした金型の実施の形態を説明したが、
これに限定されるものではなく、キャビティ部を複数設
けて生産効率を向上させてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるトラ
ンスファ成形装置によると、カルブロックに突出部を形
成することにより、排出しなければならない空気の量を
最小化して不完全成形やボイドの発生を防止するととも
に、ゼル形態のエポキシ成形樹脂の流動性を向上させ、
内圧を一定に維持して半導体チップパッケージ組立工程
の成形工程において信頼性を向上させることができる。
また、カルブロックに突出部を形成することにより、エ
ポキシ成形樹脂の使用量を低減することができ、コスト
節減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるトランスファ成形装置の実施の形
態を示す斜視図。
【図2】図1に示したトランスファ成形装置のカルブロ
ックを示す斜視図。
【図3】図1に示したトランスファ成形装置のカルブロ
ックを示す平面図。
【図4】図1に示したトランスファ成形装置のカルブロ
ックおよびポートの構造を示す断面図。
【図5】図1に示したトランスファ成形装置を用いた成
形工程で成形樹脂が金型に注入される前の状態を示す断
面図。
【図6】図1に示したトランスファ成形装置を用いた成
形工程で成形樹脂が金型に注入した状態を示す断面図。
【図7】図1に示したトランスファ成形装置を用いた成
形工程で成形樹脂の注入を完了した状態を示す断面図。
【図8】従来のトランスファ成形装置を用いた成形工程
でエポキシ成形樹脂が成形金型に注入される前の状態を
示す断面図。
【図9】従来のトランスファ成形装置を用いた成形工程
でエポキシ成形樹脂が成形金型に注入された状態を示す
断面図。
【図10】従来のトランスファ成形装置を用いた成形工
程でエポキシ成形樹脂が成形金型に注入された後の状態
を示す断面図。
【符号の説明】
10 トランスファ成形装置 12 プレート 13 上部プレート 14 下部プレート 15 ポート 17 プランジャ 19 ヒーター 20 成形金型 21 上部金型 22 下部金型 23 ランナー 24 ゲート 25 上部キャビティ 26 下部キャビティ 27 成形空間 28 エアベント 30 カルブロック 34 突出部 36、37 エゼクトピン

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の樹脂を充填するキャビティ部を嵌
    合により形成する上部金型及び下部金型と、前記キャビ
    ティに連通して且つ前記キャビティに樹脂を供給するラ
    ンナーと、前記ランナーと対向して前記キャビティに連
    通するように形成して前記キャビティ内の空気を排出す
    るエアベントと、前記樹脂を前記ランナーに導入するポ
    ートとを備えた成形金型を設け、前記ポート内の樹脂を
    押し上げるために垂直運動するプランジャを設けたトラ
    ンスファ成形装置において、 前記ポートと対向して嵌合するように形成され、前記ポ
    ートより大きい直径を有する凹部と、この凹部の中央に
    突設する突出部とを備えたカルブロックをさらに設けた
    ことを特徴とするトランスファ成形装置。
  2. 【請求項2】 前記突出部は、前記ポートと対向する先
    端部に凹状の凹面が形成されていることを特徴とする請
    求項1に記載のトランスファ成形装置。
  3. 【請求項3】 前記成形金型は、センタゲート型である
    ことを特徴とする請求項1に記載のトランスファ成形装
    置。
  4. 【請求項4】 前記突出部は、前記ポートの内径と同一
    の直径を有することを特徴とする請求項1に記載のトラ
    ンスファ成形装置。
  5. 【請求項5】 前記成形金型には、複数のポートと複数
    のカルブロックとを有していることを特徴とする請求項
    1に記載のトランスファ成形装置。
  6. 【請求項6】 前記カルブロックの凹部は、内周に複数
    の溝部をさらに有していることを特徴とする請求項1に
    記載のトランスファ成形装置。
  7. 【請求項7】 前記溝部の数は、前記ランナーの数と同
    一であることを特徴とする請求項6に記載のトランスフ
    ァ成形装置。
  8. 【請求項8】 前記溝部は、前記上部金型と前記下部金
    型とが嵌合する際、前記ランナーと対応する嵌合面に形
    成されることを特徴とする請求項6に記載のトランスフ
    ァ成形装置。
  9. 【請求項9】 前記溝部は、前記突出部を挟んで両側に
    形成されることを特徴とする請求項6に記載のトランス
    ファ成形装置。
  10. 【請求項10】 前記突出部の先端部は、前記カルブロ
    ックの上面より下側に突出して形成していることを特徴
    とする請求項1に記載のトランスファ成形装置。
  11. 【請求項11】 前記ポートは前記下部金型に形成さ
    れ、前記カルブロックは前記上部金型に形成されること
    を特徴とする請求項1に記載のトランスファ成形装置。
  12. 【請求項12】 前記突出部の先端部は、前記カルブロ
    ックの上面と同一の水平面上に形成されていることを特
    徴とする請求項1に記載のトランスファ成形装置。
  13. 【請求項13】 前記突出部の外周面は、前記ポートの
    内周面と同一の垂直線上にあることを特徴とする請求項
    1に記載のトランスファ成形装置。
  14. 【請求項14】 前記カルブロックは、前記成形金型か
    ら着脱可能に設けてあることを特徴とする請求項1に記
    載のトランスファ成形装置。
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