JPH11274193A - 樹脂封止成形金型，樹脂封止成形装置，樹脂封止半導体装置の製造方法，および樹脂封止半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂封止成形の際に内部ボイドや未充填ボイ
ドや内部ボイドの発生を防ぎ、信頼性の高い樹脂封止半
導体装置を提供する。 【解決手段】 樹脂封止成形のための成形金型の上型１
１のキャビティ３１および下型１２のキャビティ４１の
それぞれに、樹脂の注入口である上部ゲート３７，下部
ゲート４７を設ける。各キャビティ３１，４１内に樹脂
を注入するための機構を各ゲート３７，４７毎に独立さ
せる。樹脂封止成形の際には、樹脂の注入圧力や速度、
注入のタイミング等を各ゲート３７，４７毎に調整する
ことにより、キャビティ３１，４１内全体に均一に樹脂
を注入することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の端子を有す
るＩＣなどの半導体チップを収納する樹脂封止半導体装
置，この樹脂封止半導体装置をモールド成形により製造
するための樹脂封止成形金型および樹脂封止成形装置，
および樹脂封止半導体装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂封止半導体装置は、複数の端子を有
する半導体チップとこの半導体チップの各端子に接続さ
れた複数のリードとを備え、半導体チップおよびこのリ
ードの一端部を樹脂により封止して構成されている。

【０００３】樹脂封止半導体装置の樹脂封止方法は、従
来よりトランスファモールド法が最も一般的に用いられ
ている。図７は従来のトランスファモールド法に用いら
れるモールド装置の概略縦断面図である。以下、図７を
用いて、従来のトランスファモールド法およびモールド
装置の説明を行う。

【０００４】モールド装置は、樹脂成形を行うための上
型８１および下型８２からなる成形金型を有している。
これら上型８１および下型８２は、矩形の平面形状を有
する金属製の板状物であり、成形されるべき樹脂が注入
されるべき箱形のキャビティ８３，８６を有している。
図８（ａ）は、上型８１をキャビティ８３側から見た平
面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のA−A線に沿った縦断
面図、図８（ｃ）は、下型８２をキャビティ８６側から
見た平面図、図８（ｄ）は、図８（ｃ）のB−B線に沿っ
た断面図である。上型８１には、成形されるべき樹脂封
止半導体装置の封止樹脂層の片側半分の形状を反転させ
た複数の箱形のキャビティ８３が、この上型８１の長辺
に沿って２列に形成されている。また、この上型８１に
は、円柱状の凹部である複数の上型ポット８４が、上型
８１の長辺方向に平行な中心軸に沿って並ぶよう、形成
されている。各上型ポット８４の開口縁の、各キャビテ
ィ８３に対向する４箇所からは、４本の溝部８５が各キ
ャビティ８３に向かって形成されている。

【０００５】下型８２において、上型８１に形成された
各キャビティ８３に重なる位置には、形成されるべき樹
脂封止半導体装置の封止樹脂層の残りの半分の形状を反
転させた複数のキャビティ８６が形成されている。ま
た、下型８２の、上型８１に形成された各上型ポット８
４に対向する位置には、上型ポット８４と同径の円柱状
の下型ポット８７が、この下型８２を貫通するように形
成されている。さらに、下型８２において、上型８１に
形成された各溝部８５の端部に重なる位置から、各キャ
ビティ８６に向かって、溝状のランナー８８が形成され
ている。これら各ランナー８８は、各キャビティ８６の
近傍でその幅および深さが小さくなり、各キャビティ８
６の開口縁をわずかに切り欠いて形成されたゲート８９
に接続されている。

【０００６】以下、図７および図８を用いて、上述した
従来のモールド装置を用いた樹脂封止半導体装置の樹脂
封止成形方法を説明する。予め、リードフレーム９２の
ダイパッド上に半導体チップ９１を接着剤により固定
し、半導体チップ９１の各端子とリードフレーム９２に
形成された各インナリードの先端とを金属細線によって
接続する（図示せず）。そして、リードフレーム９２に
固定された半導体チップ９１を、下型８２のキャビティ
８６内にセットする。そして、下型８２を上型８１側に
上昇させて型締めし、半導体チップ９１を成形金型内に
固定する。

【０００７】次に、図示せぬプリヒーターによって予め
軟化された熱硬化性樹脂からなる樹脂タブレット９３を
下型８２の下型ポット８７内に投入し、プランジャ９４
によってこの樹脂タブレット９３を上型８１側に押し上
げる。すると、この樹脂は、上型ポット８４から溝部８
５，ランナー８８およびゲート８９を介して、キャビテ
ィ８３，８６内に充填される。この状態で数分間放置す
ると、樹脂は重合し、硬化する。その後、通常の樹脂封
止半導体装置の製造工程に従って、樹脂封止半導体装置
が完成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のモールド装置を用いた樹脂封止半導体装置の製
造方法では、キャビティ８３，８６内において、ゲート
８９近傍の位置とゲート８９から離れた位置とでは、樹
脂が充填される圧力や速度，タイミングなどが異なるた
め、未充填によるボイド（空孔）が発生しやすい。

【０００９】また、キャビティ８３，８６内に充填され
る樹脂が溶融している間に、この溶融樹脂内にエア（気
泡）が巻き込まれやすい。そこで、通常、樹脂がキャビ
ティ８３，８６内に全て充填された後も、プランジャ９
４を上げ続けてキャビティ８３，８６内に圧力をかける
ことにより、溶融樹脂内に巻き込まれたエアを除去して
いる。しかし、従来のモールド装置の構成では、ゲート
８９から離れた位置まで樹脂が完全に充填される前に、
樹脂注入の初期段階で充填されたゲート８９近傍の樹脂
の硬化が始まってしまう。このため、樹脂の充填後にキ
ャビティ８３，８６内に圧力を加えても、樹脂内のエア
を完全に除去することができず、これが内部ボイドの原
因となっていた。このように、封止樹脂層内に発生する
未充填ボイドや内部ボイドは、樹脂封止半導体装置の外
観を損ねるばかりでなく、封止樹脂層にクラック等が生
じる原因でもあり、半導体装置の性能の信頼性の低下を
引き起こしていた。

【００１０】さらに、上述したようなキャビティ８３，
８６内部における樹脂の注入圧力や速度の偏りのため
に、半導体チップ９１とリードフレーム９２とを接続す
る金属細線の流れや変形によるショートなどが起こった
り、樹脂内に含まれるフィラーによって半導体チップ９
１の回路形成面にキズが生じたりする問題があった。

【００１１】そこで、樹脂封止半導体装置の樹脂封止の
際に、内部ボイドや未充填ボイドの発生を防ぐことがで
き、樹脂封止半導体装置の動作の信頼性を損ねることの
ない樹脂封止半導体装置の製造方法を提供することを、
本発明の第１の課題とする。また、このような製造方法
を容易に行うことができる樹脂封止成形金型および樹脂
封止成形装置を提供することを、本発明の第２の課題と
する。さらに、製造工程において、成形金型内への樹脂
注入の際に生じる金属細線のショートによる不良が生じ
たり、樹脂に含まれるフィラーによって半導体チップ表
面にキズ等生じることのない、信頼性の高い樹脂封止半
導体装置を提供することを、本発明の第３の課題とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の樹脂封止成形金型は、樹脂封止半導体装置
をモールド成形するための樹脂封止成形金型であって、
成形されるべき樹脂封止半導体装置の一部の形状を反転
させた凹部状の第１のキャビティが形成された第１の型
と、前記第１のキャビティに対向する位置に前記樹脂封
止半導体装置の残りの部分の形状を反転させた凹部状の
第２のキャビティが形成された第２の型と、前記第１の
キャビティに開口された第１のゲートと、外部から樹脂
を供給するために前記第１のゲートに連通された第１の
樹脂供給口と、前記第２のキャビティに開口された第２
のゲートと、外部から樹脂を供給するために前記第２の
ゲートに連通された第２の樹脂供給口とを備えることを
特徴とする。

【００１３】すなわち、本発明の樹脂封止成形金型は第
１の型および第２の型に形成された各キャビティそれぞ
れに、ゲートおよび樹脂供給口が設けられている。この
ような構成を採用することにより、各キャビティ内に注
入される樹脂の流れの偏りを減少させ、樹脂の流れをス
ムーズにすることができるため、ボイドの発生や金属細
線のショート等の不良の発生を防ぐことができる。

【００１４】このような構成の樹脂封止成形金型を用い
る際には、前記第１のゲートを前記第１のキャビティの
開口縁の一部を切り欠いて形成されたものとし、前記第
２のゲートを前記第１のゲートに重ならない位置におい
て前記第２のキャビティの開口部の一部を切り欠いて形
成されたものとしてもよい。

【００１５】また、本発明の樹脂封止成形装置は、樹脂
封止半導体装置をモールド成形するための樹脂封止成形
装置であって、成形されるべき樹脂封止半導体装置の一
部の形状を反転させた凹部状の第１のキャビティが形成
された第１の型と、前記第１のキャビティに対向する位
置に前記樹脂封止半導体装置の残りの部分の形状を反転
させた凹部状の第２のキャビティが形成された第２の型
と、前記第１のキャビティに開口された第１のゲート
と、外部から樹脂を供給するために前記第１のゲートに
連通された第１の樹脂供給口と、この第１の供給口に供
給された樹脂を前記第１のゲートを介して前記第１およ
び第２のキャビティ内に注入するための第１の樹脂注入
機構と、前記第２のキャビティに開口された第２のゲー
トと、外部から樹脂を供給するために前記第２のゲート
に連通された第２の樹脂供給口と、この第２の供給口に
供給された樹脂を前記第２のゲートを介して前記第１お
よび第２のキャビティ内に注入するための第２の樹脂注
入機構とを備えることを特徴とする。

【００１６】すなわち、本発明の樹脂封止成形装置は、
第１の樹脂注入口に供給された樹脂を第１のゲートを介
して各キャビティ内に送るための第１の樹脂注入機構
と、第２の樹脂注入口に供給された樹脂を第２のゲート
を介して各キャビティ内に送るための第２の樹脂注入機
構とが、それぞれ独立されている。従って、各ゲートか
らキャビティ内に樹脂を注入する際の注入圧力や注入の
タイミングをそれぞれ別個にコントロールすることがで
きるため、ボイドや金属細線のショートなどの不良を防
ぐことができる。

【００１７】また、本発明の樹脂封止半導体装置の製造
方法の第１の態様は、リードが装着された半導体チップ
をモールド成形により樹脂封止する樹脂封止半導体装置
の製造方法であって、（I）成形されるべき半導体装置
の形状を型どる金型内に、予めリードが装着された半導
体チップを設置するチップ固定工程と、（II）前記金型
において前記半導体チップの回路形成面側に形成された
第１のゲートからこの金型内にフィラーを含む熱硬化性
樹脂材料を注入する第１の樹脂注入工程と、（III）前
記金型において前記半導体チップの回路形成面の裏面側
に形成された開口部である第２のゲートからこの金型内
にフィラーを含む熱硬化性樹脂材料を注入する第２の樹
脂注入工程と、（IV）前記第１および第２の樹脂注入工
程で前記金型内に注入された熱硬化性樹脂材料を加熱す
ることにより硬化する樹脂硬化工程とを有することを特
徴とする。

【００１８】このように、まず、金型内において半導体
チップの回路形成面側に熱硬化性樹脂材料を注入した後
に、その裏面側に熱硬化性樹脂を注入することにより、
金型内の樹脂の流れをスムーズにし、樹脂の注入圧力等
を均一に調整することができる。従って、樹脂封止の際
に半導体チップが傷つけられたり、金属細線のショート
が生じることを防ぐことができる。

【００１９】また、本発明の樹脂封止半導体装置の製造
方法の第２の態様は、リードが装着された半導体チップ
をモールド成形により樹脂封止する樹脂封止半導体装置
の製造方法であって、（i）成形されるべき半導体装置
の形状を型どる金型内に、予めリードが装着された半導
体チップを設置するチップ固定工程と、（ii）前記金型
において前記半導体チップの回路形成面側に形成された
第１のゲートからこの金型内にフィラーを含む第１の熱
硬化性樹脂材料を注入する第１の樹脂注入工程と、（ii
i）前記金型において前記半導体チップの回路形成面の
裏面側に形成された第２のゲートからこの金型内にフィ
ラーを含む第２の熱硬化性樹脂材料を注入する第２の樹
脂注入工程と、（iv）前記第１および第２の樹脂注入工
程で前記金型内に注入された熱硬化性樹脂を加熱するこ
とにより硬化する樹脂硬化工程とを有することを特徴と
する。

【００２０】このように、本発明の第２態様の樹脂封止
半導体装置の製造方法を用いれば、例えば、第１のゲー
トからのみ回路形成面にキズを付けにくい熱硬化性樹脂
材料をキャビティ内に注入することができるため、樹脂
注入の際に半導体チップの回路形成面を傷つけるのを防
ぐことができる。

【００２１】上記第２態様の樹脂封止半導体装置の製造
方法を用いる際には、前記第１の熱硬化性樹脂材料に含
まれるフィラーは球形をなしており、その径は前記第２
の熱硬化性樹脂材料に含まれるフィラーの径より小さい
ことが望ましい。

【００２２】また、本発明の樹脂封止半導体装置は、回
路形成面上に複数の電極が形成された半導体チップと、
この半導体チップに固定され、前記各電極に対して電気
的に接続された複数のリードと、前記半導体チップおよ
びこの半導体チップに固定された前記各リードの一端部
を封止する封止樹脂層と、前記封止樹脂層をモールド成
形する際にこの封止樹脂層の前記半導体チップの回路形
成面側の表面に形成された第１のゲート跡と、前記封止
樹脂層をモールド成形する際にこの封止樹脂層の前記半
導体チップの回路形成面の裏面側の表面に形成された第
２のゲート跡とを備えることを特徴とする。

【００２３】また、本発明の樹脂封止半導体装置は、回
路形成面上に複数の電極が形成された半導体チップと、
この半導体チップに固定され、前記各電極に対して電気
的に接続された複数のリードと、フィラーを含む第１の
樹脂材料からなる封止樹脂層であって前記半導体チップ
の回路形成面およびこの半導体チップに固定された前記
各リードの一端部の一部を封止する第１の封止樹脂層
と、フィラーを含む第２の樹脂材料からなる封止樹脂層
であって前記半導体チップの回路形成面の裏面および前
記各リードの一端部の他の一部を封止する第２の封止樹
脂層とを備えることを特徴とする。

【００２４】なお、このような樹脂封止半導体装置を採
用する際には、前記第１の封止樹脂層に含まれるフィラ
ーは球形をなしており、その径は前記第２の封止樹脂層
に含まれるフィラーの径よりも小さいことが望ましい。

【００２５】また、このような樹脂封止半導体装置は、
前記第１の封止樹脂層をモールド成形する際にこの第１
の封止樹脂層の表面に形成された第１のゲート跡と、前
記第２の封止樹脂層をモールド成形する際にこの第２の
封止樹脂層の表面に形成された第２のゲート跡とをさら
に備えることを特徴とするものであってもよい。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を説明する。 ＜第１実施形態＞ （樹脂封止成形装置および樹脂封止成形金型）図１
（ａ）は、本発明の第１実施形態による樹脂封止成形装
置であるモールド装置の縦断面図であり、図１（ｂ）
は、図１（ａ）のI−I線に沿った縦断面図である。ま
た、図２は、図１（ａ）の断面図において、成形金型近
傍を拡大した図である。本実施形態のモールド装置は、
成形金型１０の上型１１を備えた固定盤１３と、下型１
２を備えた可動盤１４と、プランジャ５１，５５を上下
動させることにより樹脂封止成形金型１０内に樹脂を注
入するための樹脂注入機構１５ａ，１５ｂとを備える。

【００２７】固定盤１３の下面（可動盤１４に対向する
面）には、樹脂封止成形金型である成形金型１０の上型
１１（第１の型）が、上型ホルダベース１７にはめ込ま
れて設置されている。この上型１１には形成されるべき
樹脂封止半導体装置の封止樹脂層の片側半分を凹部状に
型どるの複数のキャビティ３１（第１のキャビティ）
が、その開口部を下方に向けて形成されている。そし
て、固定盤１３の周縁の四隅近傍には、４本の円柱状の
ガイド１８が鉛直方向に挿通されて固定されている。

【００２８】可動盤１４の固定盤１３に対向する面に
は、成形金型１０の下型１２（第２の型）が、下型ホル
ダベース１９にはめ込まれて設置されている。この下型
１２には、形成されるべき樹脂封止半導体装置の封止樹
脂層の形状の残りの片側半分を凹部状に型どる複数のキ
ャビティ４１（第２のキャビティ）がその開口部を上方
に向けて、形成されている。そして、この可動盤１４の
周縁の四隅近傍には、固定盤１３に固定された４本のガ
イド１８が挿通されており、図示せぬモーターにより、
これらのガイド１８に沿って鉛直方向に上下に可動とな
っている。この可動盤１４は、下型１２を上型１１に対
して圧接させる位置まで上昇可能である。

【００２９】図３（ａ）は、成形金型１０の上型１１を
キャビティ３１側から見た平面図であり、図３（ｂ）
は、下型１２をキャビティ４１側から見た平面図であ
る。また、図４は、上型１１と下型１２とを重ね合わせ
たときの、図３のII−II線に沿った縦断面図（ａ），お
よびIII−III線に沿った縦断面図（ｂ）である。以下、
図２ないし図４を用いて、本実施形態のモールド装置に
用いられている成形金型１０の構造を詳しく説明する。

【００３０】上述したように、成形金型１０は、上型１
１および下型１２より構成されている。これら上型１１
および下型１２は、略矩形の平面形状を有する金属製の
板状物である。そして、図４に示すように、成形金型１
０は、樹脂注入時にはキャビティ３１の開口縁とキャビ
ティ４１の開口縁とをそれぞれ当接させるように、これ
ら上型１１および下型１２を重ね合わせて使用される。
上型１１において、平面形状の短手方向の中心部には、
上型１１側からこのキャビティ３１，４１に樹脂を注入
するための複数の上部ゲート用ポット３３ａが、長手方
向に並べて形成されている。これら上部ゲート用ポット
３３ａは、円柱状の凹部であり、その深さはキャビティ
３１の深さよりもやや小さい。この上型１１には、上部
ゲート用ポット３３ａと同形状の複数の下部ゲート用ポ
ット３４ａが、各上部ゲート用ポット３３ａの間に位置
するように、それぞれ形成されている。すなわち、図３
（ａ）に示すように、上型１１には、同数の上部ゲート
用ポット３３ａと下部ゲート用ポット３４ａとが、その
長手方向に交互に並べて形成されている。

【００３１】この成形金型１０によって形成されるべき
半導体装置の封止樹脂の片側半分の形状を反転させた複
数の箱形のキャビティ３１は、上型１１において、一対
のポット３３ａおよび３４ａ毎に、それらの両側にひと
つずつ位置するよう形成されている。これら複数のキャ
ビティ３１も、各ポット３３ａ，３４ａと同様に上型１
１の長軸方向に沿って並べて形成されている。なお、本
実施形態においては、１個のポットからその両側に位置
する２個のキャビティに樹脂が注入されるので、上部ゲ
ート用ポット３３ａ（あるいは下部ゲート用ポット３４
ａ）の数の２倍のキャビティ３１が形成されている。

【００３２】各上部ゲート用ポット３３ａの開口縁にお
けるその両側に位置するキャビティ３１，３１にそれぞ
れ対向する２箇所からは、溝状の上部ゲート用ランナー
３５が、キャビティ３１に向かって形成されている。こ
れら各上部ゲート用ランナー３５の深さは上部ゲート用
ポット３３ａとほぼ同じであり、その幅は上部ゲート用
ポット３３ａの径の１／３程度であるが、端部側では、
テーパ状に溝の幅が小さく、深さも浅くなっている。上
部ゲート用ランナー３５は、この端部において、上型キ
ャビティ３１の開口縁をわずかに切り欠いて形成された
上部ゲート３７（第１のゲート）に接続されている。こ
の上部ゲート３７は、キャビティ３１の開口縁における
上部ゲート用ポット３３ａに最も近接した隅に形成され
ている。

【００３３】上型１１内部における各キャビティ３１の
底の内側に位置する部分には、これら各キャビティ３１
内に注入された樹脂を加熱硬化させるためのヒータ３２
が埋設されている。

【００３４】また、各下部ゲート用ポット３４ａの開口
縁におけるその両側に位置するキャビティ３１，３１に
それぞれ対向する２箇所からは、後述する下型１２に形
成された下部ゲート用ランナー４５と連通する溝部３６
が、各上部ゲート用ランナー３５に対して平行に形成さ
れている。また溝部３６の長さは、上部ゲート用ランナ
ー３５の長さ（上部ゲート用ポット３３ａの開口部３３
ｃから上部ゲート３７までの距離）の約１／４〜１／３
程度であり、深さおよび幅は上部ゲート用ランナー３５
の深さとほぼ等しい。

【００３５】上型１１と一体に用いられる下型１２に
は、まず、上型１１の上部ゲート用ポット３３ａおよび
下部ゲート用ポット３４ａに重なる位置に、複数の上部
ゲート用ポット３３ｂおよび下部ゲート用ポット３４ｂ
が、交互に並べて形成されている。これら各上部ゲート
用ポット３３ｂおよび下部ゲート用ポット３４ｂは、下
型１２を貫通する円柱形の孔であり、それらの内径は、
上型に形成された上部ゲート用ポット３３ａおよび下部
ゲート用ポット３４ａの内径に等しい。

【００３６】また、この下型１２において、キャビティ
３１に重なる位置には、この各キャビティ３１と対をな
す複数の箱形のキャビティ４１が形成されている。さら
に、下型１２において、上型１１に形成された溝部３６
の端部と重なる位置からキャビティ４１の開口縁に向か
って、複数の溝状の下部ゲート用ランナー４５が形成さ
れている。これら下部ゲート用ランナー４５の幅および
深さは、上部ゲート用ランナー３５の幅および深さにほ
ぼ等しい。そして、上部ゲート用ランナー３５と同様
に、下型キャビティ４５近傍では、下部ゲート用ランナ
ー４５の幅および深さもテーパ状に徐々に小さくなって
いる。そして、下型キャビティ４１の開口縁をわずかに
切り欠いて形成された下部ゲート４７（第２のゲート）
に、この下部ゲート用ランナー４５が接続されている。
下部ゲート４７は、キャビティ４１の開口縁における下
部ゲート用ポット３４ｂに最も近接した隅に形成されて
いる。

【００３７】この下型１２についても上型１１と同様
に、キャビティ４１底面の直下にも樹脂を加熱するため
のヒータ４２が、埋設されている。このような構造の上
型１１および下型１２を重ね合わせることにより、図４
（ａ）に示すように、上部ゲート用ポット３３ａ，３３
ｂ，および上部ゲート用ランナー３５が連通されてキャ
ビティ３１，４１に接続される。また、図４（ｂ）に示
すように、下部ゲート用ポット３４ａ，３４ｂ，溝部３
６，および下部ゲート用ランナー４５が連通されてキャ
ビティ３１，４１に接続される。なお、本実施形態にお
いては、上部ゲート用ポット３３ａ，３４ｂ，および上
部ゲート用ランナー３５とを併せて、第１の樹脂供給口
とし、下部ゲート用ポット３４ａ，３４ｂ，溝部３６，
および下部ゲート用ランナー４５とを併せて、第２の樹
脂供給口としている。

【００３８】図１および図２に戻り、樹脂注入機構１５
ａ，１５ｂについて説明する。この樹脂注入機構は、上
部ゲート３７から成形金型１０のキャビティ３１，４１
に樹脂を注入するための上部ゲート用樹脂注入機構１５
ａと、下部ゲート４７からキャビティ３１，４１に樹脂
を注入するための下部ゲート用樹脂注入機構１５ｂとか
らなる。

【００３９】まず、上部ゲート用樹脂注入機構１５ａ
（第１の樹脂注入機構）の説明を行う。下型１２に形成
された複数の上部ゲート用ポット３３ｂの下側の開口部
には、それぞれ、上部ゲート注入用プランジャ５１が挿
入されている。各上部ゲート注入用プランジャ５１は、
上部ゲート注入用マルチシリンダ５２にはめ込まれてお
り、このマルチシリンダ５２は、上部ゲート用等圧ユニ
ット５３に接続されている。この等圧ユニット５３に
は、上部ゲート用メイントランスファシリンダ５４が、
各上部ゲート注入用プランジャ５１に対してオフセット
された状態で接続されている。

【００４０】以下、上部ゲート用ポット３３ａに注入さ
れた溶融樹脂が上部ゲート３７からキャビティ３１，４
１内に充填されるための、上部ゲート用樹脂注入機構１
５ａの動作を説明する。まず、上部ゲート用メイントラ
ンスファシリンダ５４が作動されることにより、上部ゲ
ート用等圧ユニット５３に圧力が伝えられる。そして、
この上部ゲート用等圧ユニット５３に加えられた圧力
は、上部ゲート注入用マルチシリンダ５２の各シリンダ
に等分されて伝えられる。これら各シリンダに加えられ
た圧力により、上部ゲート注入用マルチシリンダ５２に
はめ込まれた各上部ゲート注入用プランジャ５１が、上
部ゲート用ポット３３ｂ内で上型１１側に向けて押し上
げられる。このようにして上部ゲート注入用プランジャ
５１を上下動させることにより、樹脂タブレット６６
（溶融樹脂）が上部ゲート３７からキャビティ３１，４
１内に注入される。

【００４１】下部ゲート用樹脂注入機構１５ｂ（第２の
樹脂注入機構）に関しても同様に、下部ゲート用ポット
３４ｂの下側の開口部にそれぞれ挿入された複数の下部
ゲート注入用プランジャ５５は、下部ゲート注入用マル
チシリンダ５６、下部ゲート用等圧ユニット５７を介し
て下部ゲート用メイントランスファシリンダ５８に接続
されている。そして、上部ゲート３７からキャビティ３
１，４１内に樹脂が注入される場合と同様に、下部ゲー
ト４７からキャビティ３１，４１内に樹脂が注入され
る。

【００４２】すなわち、上部ゲート３７および下部ゲー
ト４７からキャビティ３１，４１内に樹脂を注入するた
めの樹脂注入機構は互いに独立しているため、各ゲート
３７，４７から樹脂を注入する際の注入圧力や注入のタ
イミングなどをそれぞれ独立に調節することができる。

【００４３】（樹脂封止半導体装置の製造方法）以下、
本実施形態のモールド装置を用いた半導体装置の樹脂封
止成形方法を説明する。本実施形態では、インナリード
が半導体チップの回路成形面上に延出されたＬＯＣ（Le
ad on Chip）型の樹脂封止半導体装置のモールド成形を
行う。予め、ヒータ３２，４２により金型１０の上型１
１および下型１２を所定温度に加熱しておく。次に、半
導体チップ６１上にリードフレーム６２を固定し、半導
体チップ６１上の図示せぬ各電極とリードフレーム６２
に形成された各インナリード部の先端とを図示せぬ金属
細線により接続する。そして、図２に示すように、リー
ドフレーム６２の外周部分（アウタリード部）をキャビ
ティ４１の開口縁に掛けるようにして、この半導体チッ
プ６１をキャビティ４１内に納める。そして、予めプリ
ヒータで加熱軟化された樹脂タブレット６６を、下型１
２に形成された各上部ゲート用ポット３３ｂおよび各下
部ゲート用ポット３４ｂに供給する。

【００４４】次に、可動盤１４ごと下型１２を上型１１
側に上昇させ、上型１１と下型１２とでリードフレーム
６２を挟み込むようにして型締めし、半導体チップ６１
をキャビティ３１，４１内に固定する。

【００４５】次に、上部ゲート用樹脂注入機構１５ａを
作動させて、上部ゲート注入用プランジャ５１を上部ゲ
ート用ポット３３ｂ内で上型１１側に押し上げる。する
と、溶融樹脂（樹脂タブレット６６）は、上型１１に形
成された上部ゲート用ポット３３ａから上部ゲート用ラ
ンナー３５内に流れ込み、上部ゲート３７を介してキャ
ビティ３１，４１内に充填される（図４（ａ）参照）。

【００４６】上部ゲート３７から注入された溶融樹脂が
ある程度キャビティ３１，４１内に充填されたら、今度
は、下部ゲート用樹脂注入機構１５ｂを作動させて、下
部ゲート注入用プランジャ５５を下部ゲート用ポット３
４ｂ内で上型１１側に押し上げる。すると、溶融樹脂は
上型１１に形成された下部ゲート用ポット３４ａから溝
部３６に流れ込み、下型１２に形成された下部ゲート用
ランナー４５および下部ゲート４７を介して、キャビテ
ィ３１，４１内に充填される（図４（ｂ）参照）。

【００４７】溶融樹脂がキャビティ３１，４１内全体に
充分に行き渡った状態で数分間保持すると、樹脂は加熱
重合することにより硬化する。樹脂が硬化したら、可動
盤１４ごと下型１２を降下させ、成形された樹脂封止半
導体装置を取り出す。なお、この段階では、樹脂の重合
反応が充分に進んでいないため、樹脂特性も安定してい
ない。

【００４８】図５（ａ）は、上記成形方法を用いて製造
され、成形金型１０から取り出された樹脂封止半導体装
置の平面断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）のIV
−IV線に沿った縦断面図、図５（ｃ）は、図５（ａ）の
Ａの方向からこの樹脂封止半導体装置を透視した図であ
る。図５に示すように、半導体チップ６１の回路成形面
上には、リードフレームのインナリード部６２ａが延出
されて固定されており、それらの先端部とチップの図示
せぬ各電極とは、金属細線６４によって接続されてい
る。なお、図面の簡略化のため、図５（ａ），（ｂ）に
おいては、金属細線６４の図示を省略している。

【００４９】そして、リードフレーム６２が固定された
半導体チップ６１は、リードフレーム６２のインナリー
ド部６２ａとともに封止樹脂層６３により覆われてい
る。リードフレーム６２は、ダム・バー６２ｂを境に、
アウタリード部６２ｃおよびフレーム外枠６２ｄがこの
封止樹脂層６３から露出した構成となっている。

【００５０】この段階では、樹脂封止層６３は金型１０
から取り出された状態であるので、上部および下部ゲー
ト３７，４７、これら各ゲート３７，４７に接続された
ランナー３５，４５内で硬化した樹脂も、封止樹脂層の
端部に付着した状態となっている。すなわち、上部ゲー
ト３７近傍で硬化した樹脂６３ａは、図５（ａ）におい
て上部ゲート３７の位置に相当する、リードフレーム６
２の図面上左上端部表面（半導体チップに対向しない
面）近傍に付着している。また、下部ゲート４７近傍で
硬化した樹脂６３ｂは、下部ゲート４７の位置に相当す
る、リードフレーム６２の図面上左下側端部裏面近傍に
付着している。

【００５１】これら封止樹脂層６３に付着した樹脂６３
ａ，６３ｂや、各ポット３３，３４内に残存したカルな
どの不要な樹脂部を封止樹脂層６３から切除したのち
に、樹脂封止半導体装置をさらに数時間加熱して、樹脂
の重合を完成させる。

【００５２】そして、通常の樹脂封止半導体装置製造工
程に従って、リードフレーム６２等に付着した樹脂バリ
の除去、リードフレーム６２にメッキを施す外装処理、
リードフレーム６２のダム・バー６２ｂやフレーム外枠
６２ｄなどの不要部分の切り離し、各アウタリード６２
ｃを所定形状に曲げる成形等を行うことにより、樹脂封
止半導体装置が完成される。なお、本実施形態によって
製造された樹脂封止半導体装置には、封止樹脂層６３に
おいて金型１０の上部ゲート３７および下部ゲート４７
に該当する部分には、樹脂封止成形の際に形成された２
箇所のゲート跡が残されている。

【００５３】前述したように、ＬＯＣ型の半導体装置
は、インナリード部６２ａが半導体チップ６１の回路形
成面上に延出されて固定されているため、半導体チップ
６１の回路形成面側の構造が複雑である。このため、従
来の樹脂封止半導体装置の製造方法では、回路形成面側
であるキャビティ３１側の表面は樹脂が充填されにくい
ため、未充填ボイドや内部ボイドが発生しやすい。ま
た、このようなボイドの発生を防ごうとすると、ゲート
からの樹脂の注入圧力が大きくなり、金属細線の流れや
変形によりショートが発生したり、樹脂の注入圧力のた
めに樹脂に含まれるフィラーにより半導体チップ表面が
傷つけられたりする。

【００５４】そこで、本実施形態のモールド装置は、キ
ャビティ３１，４１内への樹脂の注入口であるゲート３
７，４７を上型１１および下型１２の各キャビティ３
１，４１の開口縁にそれぞれ設け、これら各ゲート３
７，４７毎にポット３３，３４および樹脂注入機構１５
ａ，１５ｂを独立させている。そして、まず、上型１１
のキャビティ３１に形成された上部ゲート３７からキャ
ビティ３１，４１内に樹脂を注入し、キャビティ３１，
４１（特にキャビティ３１側）に樹脂がある程度充填さ
れた後に、下型１２のキャビティ４１に形成された下部
ゲート４７から樹脂を注入する。

【００５５】すると、キャビティ３１，４１内におい
て、半導体チップ６１の回路形成面側である上型１１側
とその裏面側である下型１２側とで、樹脂の注入速度や
圧力、樹脂注入のタイミングなどを個々にコントロール
することができるため、キャビティ３１，４１内の樹脂
の流れをスムーズにし、キャビティ３１，４１内に樹脂
を均一に注入できる。よって、上記したようなボイドの
発生や、リードの流れ、変形によるショートの発生を防
ぐことができ、信頼性の高い樹脂封止半導体装置を提供
することができる。

【００５６】＜第２実施形態＞本実施形態は、第１実施
形態に示したような、上型および下型の各キャビティの
それぞれに形成された２個のゲートから、このキャビテ
ィ内に特性の異なる２種類の樹脂を同時に注入すること
により半導体チップの樹脂封止を行うことを特徴とす
る。なお、本実施形態に用いられるモールド装置は第１
実施形態のものと同様なので、説明を省略する。

【００５７】以下、第２実施形態による樹脂封止半導体
装置の製造方法を説明する。まず、第１実施形態と同様
に、金型１０の上型１１および下型１２を所定温度に加
熱し、予めリードフレーム６２が固定され、金属細線の
接続が行われた半導体チップ６１を、下型１２のキャビ
ティ４１内に納める。

【００５８】次に、予めプリヒータで加熱軟化された樹
脂タブレット６６を、下型１２に形成された上部ゲート
用ポット３３ｂおよび下部ゲート用ポット３４ｂに供給
する。このとき、下部ゲート用ポット３４ｂには通常の
樹脂封止半導体装置に用いられる樹脂（以下、これを
「樹脂Ｂ（第２の熱硬化性樹脂材料）」とする）を供給
し、上部ゲート用ポット３３ｂには、樹脂Ｂに含まれる
フィラーよりも径が小さく、その形状が球形のフィラー
を含む樹脂（以下、これを「樹脂Ａ（第１の樹脂硬化性
材料）」とする）を供給する。次に可動盤１４ごと下型
１２を上型１１側に上昇させて型締めを行う。そして、
上部および下部ゲート樹脂注入機構１５ａ，１５ｂを作
動させて、上部ゲート注入用プランジャ５１および下部
ゲート注入用プランジャ５５を各ポット３３ｂ，３４ｂ
内で同時に上型１１側に押し上げる。すると、上部ゲー
ト用ポット３３ｂに供給された溶融樹脂Ａは、上部ゲー
ト用ポット３３ａから上部ゲート用ランナー３５内に流
れ込み、上部ゲート３７を介してキャビティ３１，４１
内に充填される。一方、下部ゲート用ポット３４ｂに供
給された溶融樹脂Ｂは、下部ゲート用ポット３４ａから
溝部３６に流れ込み、下型１２に形成された下部ゲート
用ランナー４５および下部ゲート４７を介してキャビテ
ィ３１，４１内に充填される。

【００５９】溶融樹脂Ａ，Ｂがキャビティ３１，４１内
に充分に行き渡った状態で数分間保持し、これら樹脂
Ａ，Ｂを加熱重合させ、硬化させる。樹脂Ａ、Ｂが硬化
したら可動盤１４ごと下型１２を硬化させ、成形された
樹脂封止半導体装置を取り出す。そして、第１実施形態
と同様に、通常の樹脂封止半導体装置の製造工程に従っ
て、樹脂封止半導体装置を完成させる。

【００６０】図６は、本実施形態により製造された樹脂
封止半導体装置の縦断面図である。半導体チップ７１に
はリード７２の一端が延出されてこの半導体チップ７１
に固定されており、金属細線７４により半導体チップ７
１の電極７３とリード７２の先端部が接続されている。
そして、これら半導体チップ７１のリード７２が固定さ
れている面側は、樹脂Ａ７５により封止されている。ま
た、その反対面側は、樹脂Ｂ７６により封止されている
（図面上では樹脂Ａ７５と樹脂Ｂ７６は、半導体チップ
７１を境界として完全に分かれた状態で示されている
が、実際には、多少は混ざりあった状態となってい
る）。また、本実施形態によって製造された樹脂封止半
導体装置は、樹脂Ａおよび樹脂Ｂからなる封止樹脂層に
おいて金型１０の上部ゲート３５および下部ゲート４５
に該当する部分に、樹脂封止成形の際に形成されたゲー
ト跡が残される（図示せず）。

【００６１】このように、本実施形態では、上部ゲート
３７からは球形でかつ小径なフィラーを含む樹脂Ａ７５
が金型１０のキャビティ３１（および４１）内に注入さ
れるため、半導体チップ７１の回路形成面（リード７２
が固定された面）上はこの樹脂Ａ７５により封止され
る。従って、回路形成面が封止樹脂に含まれるフィラー
により受けるダメージを、従来技術に比べて極めて小さ
く抑えることができる。一方、下部ゲート４７からは樹
脂封止半導体装置の封止樹脂剤として通常用いられてい
る樹脂Ｂが注入されるため、半導体チップ７１の反対面
（リードが固定されていない面）側はこの樹脂Ｂにより
封止される。このように、キャビティの上下に形成され
た２つのゲートから、それぞれ特性が異なる樹脂を注入
することにより、必要な部分にのみ品質の高い樹脂を注
入することができるので、半導体チップ７１の回路形成
面を保護しつつ、樹脂のコストを低減することができ
る。

【００６２】また、第１実施形態と同様に、各ゲートか
ら３７，４７注入される樹脂の注入速度等を、それぞれ
独立してコントロールすることができるので、内部ボイ
ドや未充填ボイド、金属細線のショートなどの問題を防
ぐことができる。

【００６３】＜変形例＞上記各実施形態については、各
種の変形が可能である。例えば、第１実施形態におい
て、金型１０内に樹脂を注入する際、初めに上部ゲート
３７からキャビティ３１，４１内に樹脂を注入した後
に、下部ゲート４７からキャビティ３１，４１内に樹脂
を注入しているが、これに限らず、先に下部ゲート４７
から樹脂を注入してもよいし、上下各ゲート３７，４７
とも樹脂の注入は同時に行い、注入速度のみをコントロ
ールしてもよい。また、第２実施形態では、上下各ゲー
ト３７，４７からの樹脂の注入を同時に行っているが、
これに関しても同様に、各ゲート３７，４７からの樹脂
の注入のタイミングや速度は、樹脂の性質や製造される
樹脂封止半導体装置の構造に応じて設定することができ
る。

【００６４】さらに、上記各実施形態では、ＬＯＣ型の
樹脂封止半導体装置が製造されるが、他の構造の樹脂封
止半導体装置にも適用可能であるのは当然である。

【００６５】

【発明の効果】本発明によれば、樹脂封止の際にボイド
の発生を防ぐことができ、半導体装置の動作の信頼性を
損ねることのない半導体装置の製造方法を提供すること
ができる。また、このような製造方法を容易に行うこと
ができるモールド装置および成形金型を提供することが
できる。さらに、樹脂封止の際に生じる金属細線のショ
ートや半導体チップ表面のキズなどによる不良を防ぐこ
とができ、信頼性の高い樹脂封止半導体装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）本発明の第１実施形態による樹脂封止
成形装置の縦断面図，（ｂ）図１（ａ）のI−I線に沿っ
た縦断面図

【図２】 図１（ａ）の樹脂封止成形金型１０近傍を拡
大した縦断面図

【図３】 本発明の第１実施形態による樹脂封止成形金
型１０の上型１１の平面図（ａ），および下型１２の平
面図（ｂ）

【図４】 図３のII−II線に沿った縦断面図（ａ），お
よびIII−III線に沿った縦断面図（ｂ）

【図５】 （ａ）本発明の第１実施形態によってモール
ド成形された樹脂封止半導体装置の断面図，（ｂ）図５
（ａ）のIV−IV線に沿った縦断面図，および（ｃ）図５
（ａ）のＡ方向から見た透視図

【図６】 本発明の第２実施形態によって得られた樹脂
封止半導体装置の縦断面図

【図７】 従来技術の樹脂封止成形装置の縦断面図

【図８】 従来技術の樹脂封止成形金型の平面図および
縦断面図

【符号の説明】

１０ 樹脂封止成形金型 １１ 上型 １２ 下型 １３ 固定盤 １４ 可動盤 １５ａ 上部ゲート用樹脂注入機構 １５ｂ 下部ゲート用樹脂注入機構 ３１，４１ キャビティ ３３ａ，３３ｂ 上部ゲート用ポット ３４ａ，３４ｂ 下部ゲート用ポット ３５ 上部ゲート用ランナー ３７ 上部ゲート ４５ 下部ゲート用ランナー ４７ 下部ゲート

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂封止半導体装置をモールド成形するた
   めの樹脂封止成形金型であって、 成形されるべき樹脂封止半導体装置の一部の形状を反転
   させた凹部状の第１のキャビティが形成された第１の型
   と、 前記第１のキャビティに対向する位置に前記樹脂封止半
   導体装置の残りの部分の形状を反転させた凹部状の第２
   のキャビティが形成された第２の型と、 前記第１のキャビティに開口された第１のゲートと、 外部から樹脂を供給するために前記第１のゲートに連通
   された第１の樹脂供給口と、 前記第２のキャビティに開口された第２のゲートと、 外部から樹脂を供給するために前記第２のゲートに連通
   された第２の樹脂供給口とを備えることを特徴とする樹
   脂封止成形金型。
2. 【請求項２】前記第１のゲートは前記第１のキャビティ
   の開口縁の一部を切り欠いて形成され、 前記第２のゲートは前記第１のゲートに重ならない位置
   において前記第２のキャビティの開口部の一部を切り欠
   いて形成されたものであることを特徴とする請求項１記
   載の樹脂封止成形金型。
3. 【請求項３】樹脂封止半導体装置をモールド成形するた
   めの樹脂封止成形装置であって、 成形されるべき樹脂封止半導体装置の一部の形状を反転
   させた凹部状の第１のキャビティが形成された第１の型
   と、 前記第１のキャビティに対向する位置に前記樹脂封止半
   導体装置の残りの部分の形状を反転させた凹部状の第２
   のキャビティが形成された第２の型と、 前記第１のキャビティに開口された第１のゲートと、 外部から樹脂を供給するために前記第１のゲートに連通
   された第１の樹脂供給口と、 この第１の供給口に供給された樹脂を前記第１のゲート
   を介して前記第１および第２のキャビティ内に注入する
   ための第１の樹脂注入機構と、 前記第２のキャビティに開口された第２のゲートと、 外部から樹脂を供給するために前記第２のゲートに連通
   された第２の樹脂供給口と、 この第２の供給口に供給された樹脂を前記第２のゲート
   を介して前記第１および第２のキャビティ内に注入する
   ための第２の樹脂注入機構と、を備えることを特徴とす
   る樹脂封止成形装置。
4. 【請求項４】リードが装着された半導体チップをモール
   ド成形により樹脂封止する樹脂封止半導体装置の製造方
   法であって、 成形されるべき半導体装置の形状を型どる金型内に、予
   めリードが装着された半導体チップを設置するチップ固
   定工程と、 前記金型において前記半導体チップの回路形成面側に形
   成された第１のゲートからこの金型内にフィラーを含む
   熱硬化性樹脂材料を注入する第１の樹脂注入工程と、 前記金型において前記半導体チップの回路形成面の裏面
   側に形成された第２のゲートからこの金型内にフィラー
   を含む熱硬化性樹脂材料を注入する第２の樹脂注入工程
   と、 前記第１および第２の樹脂注入工程で前記金型内に注入
   された熱硬化性樹脂材料を加熱することにより硬化する
   樹脂硬化工程とを有することを特徴とする樹脂封止半導
   体装置の製造方法。
5. 【請求項５】リードが装着された半導体チップをモール
   ド成形により樹脂封止する樹脂封止半導体装置の製造方
   法であって、 成形されるべき半導体装置の形状を型どる金型内に、予
   めリードが装着された半導体チップを設置するチップ固
   定工程と、 前記金型において前記半導体チップの回路形成面側に形
   成された第１のゲートからこの金型内にフィラーを含む
   第１の熱硬化性樹脂材料を注入する第１の樹脂注入工程
   と、 前記金型において前記半導体チップの回路形成面の裏面
   側に形成された第２のゲートからこの金型内にフィラー
   を含む第２の熱硬化性樹脂材料を注入する第２の樹脂注
   入工程と、 前記第１および第２の樹脂注入工程で前記金型内に注入
   された熱硬化性樹脂を加熱することにより硬化する樹脂
   硬化工程とを有することを特徴とする樹脂封止半導体装
   置の製造方法。
6. 【請求項６】前記第１の熱硬化性樹脂材料に含まれるフ
   ィラーは球形をなしており、その径は前記第２の熱硬化
   性樹脂材料に含まれるフィラーの径より小さいことを特
   徴とする請求項５記載の樹脂封止半導体装置の製造方
   法。
7. 【請求項７】回路形成面上に複数の電極が形成された半
   導体チップと、 この半導体チップに固定され、前記各電極に対して電気
   的に接続された複数のリードと、 前記半導体チップおよびこの半導体チップに固定された
   前記各リードの一端部を封止する封止樹脂層と、 前記封止樹脂材をモールド成形する際にこの封止樹脂層
   の前記半導体チップの回路形成面側の表面に形成された
   第１のゲート跡と 前記封止樹脂材をモールド成形する際にこの封止樹脂層
   の前記半導体チップの回路形成面の裏面側の表面に形成
   された第２のゲート跡とを備えることを特徴とする樹脂
   封止半導体装置。
8. 【請求項８】回路形成面上に複数の電極が形成された半
   導体チップと、 この半導体チップに固定され、前記各電極に対して電気
   的に接続された複数のリードと、 フィラーを含む第１の樹脂材料からなる封止樹脂層であ
   って前記半導体チップの回路形成面およびこの半導体チ
   ップに固定された前記各リードの一端部の一部を封止す
   る第１の封止樹脂層と、 フィラーを含む第２の樹脂材料からなる封止樹脂層であ
   って前記半導体チップの回路形成面の裏面および前記各
   リードの一端部の他の一部を封止する第２の封止樹脂層
   とを備えることを特徴とする樹脂封止半導体装置。
9. 【請求項９】前記第１の封止樹脂層に含まれるフィラー
   は球形をなしており、その径は前記第２の封止樹脂層に
   含まれるフィラーの径よりも小さいことを特徴とする請
   求項８記載の樹脂封止半導体装置。
10. 【請求項１０】前記第１の封止樹脂層をモールド成形す
    る際にこの第１の封止樹脂層の表面に形成された第１の
    ゲート跡と、 前記第２の封止樹脂層をモールド成形する際にこの第２
    の封止樹脂層の表面に形成された第２のゲート跡とをさ
    らに備えることを特徴とする請求項８または請求項９に
    記載の樹脂封止半導体装置。