JPH11297731A - モールド方法およびモールド装置ならびに半導体装置の製造方法 - Google Patents
モールド方法およびモールド装置ならびに半導体装置の製造方法Info
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Abstract
の発生を防止する。 【解決手段】 下型キャビティブロック41の成型凹部
41aと、上型キャビティブロック42の成型凹部42
aとで構成されるキャビティ45の内部に、リードフレ
ーム80上の半導体ペレット82を位置させ、ゲート3
2からキャビティ45の内部に流動樹脂90aを流入さ
せるとともに、キャビティ45内の空気をエアベント3
3を通じて外部に排出するモールド装置において、エア
ベント33の側にエアポンプ52を接続し、流動樹脂9
0aを流入させる間、流動樹脂90aの圧P1よりも小
さな圧P2の気体53をキャビティ45内に導入するこ
とで、成型中の流動樹脂90aがキャビティ45に充満
するまでの間、常に圧P2で加圧されるようにして、キ
ャビティ45に充満して半導体ペレット82を封止する
流動樹脂90aにおけるボイドの発生を抑止する。
Description
び半導体装置の製造技術に関し、特に、たとえば比較的
大型の樹脂封止パッケージの成型等に適用して有効な技
術に関する。
を有する半導体ペレット(素子)を環境から保護するた
めに成型樹脂で封止してパッケージを構成することが行
われている。
えば、日刊工業新聞社、1994年11月30日、第3
版1刷発行、日本半導体製造装置協会編「半導体製造装
置用語辞典」P264〜P269等の文献にも記載され
ているように、従来、パッケージの形状のキャビティが
刻設されたキャビティブロックの合わせ面の間に半導体
ペレットを搭載したリードフレームを挟み込み、キャビ
ティ内部の中央部に位置する半導体ペレットの周囲の空
間にランナと呼ばれる圧送路から熱硬化性樹脂を充填す
るとともに、樹脂に追い出されるキャビティ内の空気は
エアベントを通じて外部に排出することでパッケージを
成型することが行われていた。
に、単にエアベントを通じて封止時におけるキャビティ
内の排気を行う場合には、樹脂の注入中は当該樹脂に圧
がかからず、流動する樹脂がエアベントに達して当該エ
アベントを閉塞した時点、すなわちキャビティ内に樹脂
が充満した時点で圧がかかることになる。
て樹脂内に気泡(ボイド)が残存したままとなる、とい
う技術的課題がある。すなわち、樹脂は、キャビティ内
への流動および充填中も熱によって硬化が進行してお
り、充填後に内部ボイドを押しつぶせるだけの流動性
(粘度)を持つ時間は短く、従って従来のようにキャビ
ティに充満した後の加圧では樹脂内にボイドが残存した
ままとなる懸念がある。
のパッケージの成型では、キャビティ内への樹脂の圧送
開始から充満までの時間が長くなり、ボイドの残存の確
率はより大きくなる。また、樹脂の種類によっては硬化
の過程でガスが発生するものもあり、このような種類の
樹脂では、ボイドの残存の確率はより大きくなる。
ドは、たとえば樹脂封止構造の気密性の劣化、すなわち
耐湿性の劣化の一因になる、という技術的課題がある。
現在では、たとえば、径が0.1μm以下程度のボイドは
やむをえず許容されているが、このような微細なボイド
であっても、樹脂パッケージの耐湿性の劣化、すなわち
信頼度の低下の潜在的な原因の一つであることには変わ
りがない。
めには、各樹脂や半導体装置の製品種別等の各々におい
て、ボイドの発生しにくい封止条件を見いだすための段
取り作業が必要となり、封止工程の所要時間の増大の一
因となっていた。
の発生を抑止して、成型不良の発生を防止することが可
能なモールド技術を提供することにある。
イドの発生を抑止して、半導体装置の封止構造の信頼性
を向上させることが可能なモールド技術を提供すること
にある。
運用作業の効率化、工程の所要時間の短縮を実現するこ
とが可能なモールド技術を提供することにある。
イドの発生を抑止して、樹脂パッケージの信頼性を向上
させることが可能な半導体装置の製造技術を提供するこ
とにある。
型不良の発生を防止して、半導体装置の組立工程におけ
る歩留りを向上させることが可能な半導体装置の製造技
術を提供することにある。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
成型される樹脂にて半導体ペレットを封止するモールド
方法において、キャビティ内への樹脂の圧入時に、キャ
ビティの内部の気体を加圧するものである。
されて成型される樹脂にて半導体ペレットを封止するモ
ールド方法において、キャビティ内への樹脂の圧入時
に、キャビティの内部から押し出される気体の流れを制
限することにより、キャビティ内に残存する気体の圧を
制御するものである。
キャビティに充填されて成型される樹脂にて封止するモ
ールド装置において、キャビティの内部の気体を加圧す
る加圧手段を備えたものである。
キャビティに充填されて成型される樹脂にて封止するモ
ールド装置であって、キャビティに樹脂を充填する際に
キャビティから押し出される気体の流れを制限すること
により、キャビティ内の気体の圧を制御する圧制御手段
を備えたものである。
体ペレットと、半導体ペレットを封止する封止樹脂とを
含む半導体装置の製造方法において、半導体ペレットの
樹脂封止工程では上述のモールド方法および装置を用い
て封止樹脂の成型を行うものである。
を参照しながら詳細に説明する。
の形態である半導体装置の製造方法およびモールド方法
が実施されるモールド装置の構成の一例を示す断面図で
あり、図2は、その一部を取り出して示す平面図であ
る。なお、図1は、図2の線I−Iにて示される部分の
断面を示している。
に対向する下型チェイス10と上型チェイス20からな
る成型金型を備えており、下型チェイス10および上型
チェイス20は、図示しないプレス機構等によって互い
に独立に上下動することが可能になっている。
ンナ11bが形成された下型センタブロック11と、下
型キャビティブロック41と、これらを一体に保持する
ホルダ12からなる。
る位置にプランジャ21bが圧入されるポット21aが
形成された上型センタブロック21と、上型キャビティ
ブロック42と、これらを一体に保持するホルダ22か
らなる。
ビティブロック42に対する対向面に複数の成型凹部4
1a、および個々の成型凹部41aを、下型センタブロ
ック11のランナ11bに連通させるサブランナ31お
よびゲート32と、成型凹部41aから空気を逃がす働
きをするエアベント33と、リードフレーム80が収容
されて位置決めされる凹部34等が刻設された構造とな
っている。
ビティブロック41に対する対向面に個々の成型凹部4
1aに重なり合う位置に複数の成型凹部42aが刻設さ
れた構造となっている。そして、上型キャビティブロッ
ク42と下型キャビティブロック41とが密着する図1
のような型締め状態において、互いに対応する上下の成
型凹部42aおよび成型凹部41aによって密閉空間で
あるキャビティ45が構成される。
複数のエアベント33は、連通路50を介して連通して
おり、さらに、この連通路50には、バルブ51を介し
て、エアポンプ52が接続されている。そして、上型キ
ャビティブロック42と下型キャビティブロック41と
を密着させる図1の型締め状態において、バルブ51を
開閉操作することにより、随時、エアポンプ52から所
望の圧の空気等の気体53を、連通路50およびエアベ
ント33を通じて、互いに対応して重なり合う成型凹部
41aおよび成型凹部42aで構成される個々のキャビ
ティ45の内部に導入することが可能になっている。
で構成し、連通路50をエアポンプ52に接続する状態
の他に、連通路50を単に外気に開放する操作も可能に
しておくことにより、キャビティ45の内部をエアポン
プ52にて与圧する操作と、単に、キャビティ45の気
体を外部に逃がす操作とを選択可能にして、樹脂の種類
等に応じて、任意に使い分けるようにしてもよいことは
言うまでもない。
る上型キャビティブロック42に対する対向面には、凹
部34および連通路50の外側の位置に、パッキン溝6
0が刻設されており、その内部には、たとえばOリング
等のパッキン61が配置されている。
型キャビティブロック42とを密着させる型締めに際し
て、パッキン61が上型キャビティブロック42に密着
することにより、キャビティ45等の気密性が保たれ、
連通路50およびエアベント33を通じて、エアポンプ
52からキャビティ45の内部に効果的に気体53を導
入することを可能にしている。
ャビティブロック42は、たとえば工具鋼(SKH5
5)等の耐摩耗性の高い素材にて構成されているととも
に、各々が、図示しないヒータにて、たとえば180℃
程度の所望の成型温度に加熱される構成となっている。
られたタブ81に、所望の機能を有する半導体ペレット
82を搭載しており、タブ81を取り囲むように配置さ
れた複数のリード83の各々と、半導体ペレット82の
図示しないボンディングパッドとが、図示しないボンデ
ィングワイヤにて電気的に接続されている。
1aには、後述のように、所望の温度に予熱された封止
樹脂塊であるタブレット90が投入される。
法およびモールド方法が実施されるモールド装置の作用
の一例を説明する。
ィブロック41および上型キャビティブロック42は、
図示しないヒータを作動させることによって所定の成型
温度に予熱されている。
イス20を離間させ、下型キャビティブロック41の凹
部34に、リードフレーム80をセットした後、下型チ
ェイス10と上型チェイス20とを密着させる型締めを
行う。この状態が、図1である。
ット90を投入して、プランジャ21bで加圧すると、
タブレット90は、流動樹脂90aとなって、ランナ1
1b、サブランナ31、ゲート32を経由して、各々が
中央に位置する半導体ペレット82を取り囲むキャビテ
ィ45に流入する。
51を開くことによって、エアポンプ52から所定の圧
の気体53を、連通路50およびエアベント33を通じ
て、キャビティ45の内部に導入する。この時の気体5
3の圧P2は、たとえば、プランジャ21bで加圧され
る流動樹脂90aの圧P1(樹脂の充填圧であり、たと
えば、P1=80Kg/cm2 〜230Kg/cm2 程
度)よりも数パーセント低い値(たとえばP2=78K
g/cm2 〜225Kg/cm2 程度)である。
5内に流入する流動樹脂90aは、エアベント33の側
から導入される気体53によって圧P2に加圧されて内
部のボイドが潰されつつ、圧P1と圧P2との圧差によ
って気体53をエアベント33の側に押し戻しながらキ
ャビティ45の内部を徐々に満たして行き、流動樹脂9
0aがエアベント33に到達した時点で流動が停止し、
圧P1で最終的に加圧された状態となり、この半導体ペ
レット82の周囲のキャビティ45には、成型凹部41
aおよび42aの形状に成型された成型樹脂が充填され
る。
aおよび成型凹部42aに充填された樹脂は、圧P1の
下で所定のキュアタイムを経ることによって熱硬化し、
その後、下型チェイス10と上型チェイス20を離間さ
せ、図示しないエジェクタピン等を作動させることによ
って、成型済のリードフレーム80は、下型チェイス1
0および上型チェイス20の下型キャビティブロック4
1および上型キャビティブロック42から離型され、後
の図示しないバリ取り工程や、リード切断成型工程等を
経て、最終的な製品である半導体装置となる。
キャビティ45内に流入する流動樹脂90aは、エアベ
ント33の側から導入される圧P2の気体53によって
加圧されつつ、圧差によって気体53をエアベント33
の側に押し戻しながらキャビティ45の内部に充満する
ので、流動樹脂90aは、キャビティ45への流入の初
期から充満するまでの間、常に、圧P2にて加圧された
状態となるため、流動樹脂90aの内部におけるボイド
が潰されつつ成型が進行するのでボイドの発生が確実に
抑止されるとともに、流動樹脂90a自体から発生する
ガスによるボイドも押しつぶされて消失する。
ャビティ45の形状に成型された成型樹脂は、内部にボ
イドが存在しない緻密な状態となり、残存ボイド等の成
型不良の発生を確実に防止することができる。
動樹脂90aがゲート32からエアベント33に到達す
るまでの時間が長く、流動樹脂90aの粘性の低下が大
きい、ボイドの発生しやすいサイズの大きな樹脂パッケ
ージの半導体装置等の封止に適用した場合に、ボイド発
生抑止の効果が大きい。
発生しやすい物質である場合にも、ボイド発生抑止の効
果が大きい。
ドの発生回避のための条件出しを行う等の冗長で煩雑な
作業が不要となり、封止工程全体の所要時間の短縮や、
封止工程の管理運用の効率化を実現できる。
止する成型樹脂におけるボイド等の存在に起因する耐湿
性の劣化が防止され、成型樹脂からなる樹脂パッケージ
の信頼性が向上するとともに、半導体ペレット82を成
型樹脂にて封止してなる半導体装置の封止工程における
歩留りも向上する。
製造方法によれば、樹脂封止工程におけるボイド等の封
止欠陥の発生が減少するので、半導体装置の歩留りが向
上する。
施の形態であるモールド装置の断面図である。なお、前
述の図1および図2に例示された構成と共通の部分につ
いては、同一の符号を付して説明は割愛する。
33の連通路50に対して、エアポンプ52の代わり
に、圧調整弁54を装着し、成型中におけるエアベント
33を通じてキャビティ45からの空気等の気体の排出
を制限することにより、キャビティ45から排出される
空気の圧、すなわち、キャビティ45内の気体の圧P3
を、ゲート32からキャビティ45内に流入する流動樹
脂90aの圧P1よりも数パーセント程度低い値の圧P
3に調整するようにした点が、実施の形態1の場合と異
なっている。
ゲート32からキャビティ45に流入する圧P1の流動
樹脂90aは、エアベント33に到達してキャビティ4
5に充填されるまでの間、常に、圧調整弁54によって
設定された圧P3にて加圧されることとなり、流動中お
よび封止完後の流動樹脂90aのボイドの発生が確実に
抑止され、残存ボイド等のない緻密な成型樹脂にて、半
導体ペレット82を封止した構造の信頼性の高い半導体
装置を高い歩留りで得ることができる。
ポンプ52等の比較的高価な機器を必要とせず、簡単で
安価な圧調整弁54を備えるだけで済むので、封止工程
における高い歩留りを低コストにて実現できる、という
利点もある。
整弁54の上流側にたとえば3ポート弁を配置し、キャ
ビティ45から排出される気体を、強制的に圧調整弁5
4を通過させて圧制御を行う操作と、単に外気に排出す
る操作とを切り替え可能にして、樹脂の種類等に応じて
二つの操作を任意に使い分けるようにしてもよいことは
言うまでもない。
の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施
の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
てなされた発明をその背景となった利用分野である半導
体装置の製造工程におけるモールド工程に適用した場合
を例に採って説明したが、樹脂成型を必要とする一般の
技術、さらには、ダイキャスト成型技術等に広く適用す
ることが可能である。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
の内部のボイドの発生を抑止して、成型不良の発生を防
止することができる、という効果が得られる。
止樹脂の内部のボイドの発生を抑止して、半導体装置の
封止構造の信頼性を向上させることができる、という効
果が得られる。
止樹脂工程の管理運用作業の効率化、工程の所要時間の
短縮を実現することができる、という効果が得られる。
止樹脂の内部のボイドの発生を抑止して、成型不良の発
生を防止することができる、という効果が得られる。
止樹脂の内部のボイドの発生を抑止して、半導体装置の
封止構造の信頼性を向上させることができる、という効
果が得られる。
止樹脂工程の管理運用作業の効率化、工程の所要時間の
短縮を実現することができる、という効果が得られる。
れば、封止樹脂の内部のボイドの発生を抑止して、樹脂
パッケージの信頼性を向上させることができる、という
効果が得られる。
れば、封止工程における成型不良の発生を防止して、半
導体装置の組立工程における歩留りを向上させることが
できる、という効果が得られる。
方法およびモールド方法を実施するモールド装置の構成
の一例を示す断面図である。
方法およびモールド方法を実施するモールド装置の一部
を取り出して示す平面図である。
断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 金型のキャビティに充填されて成型され
る樹脂にて半導体ペレットを封止するモールド方法であ
って、前記キャビティ内への前記樹脂の圧入時に、前記
キャビティの内部の気体を加圧することを特徴とするモ
ールド方法。 - 【請求項2】 金型のキャビティに充填されて成型され
る樹脂にて半導体ペレットを封止するモールド方法であ
って、前記キャビティ内への前記樹脂の圧入時に、前記
キャビティの内部から押し出される気体の流れを制限す
ることにより、前記キャビティ内に残存する前記気体の
圧を制御することを特徴とするモールド方法。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のモールド方法に
おいて、前記キャビティ内への前記樹脂の圧入時に、前
記キャビティの内部の気体の圧が、前記キャビティへの
前記樹脂の充填圧よりも僅かに低い値に制御することを
特徴とするモールド方法。 - 【請求項4】 所望の機能を有する半導体ペレットと、
前記半導体ペレットを封止する封止樹脂とを含む半導体
装置の製造方法であって、請求項1,2または3記載の
モールド方法を用いて前記封止樹脂の成型を行うことを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 半導体ペレットを金型のキャビティに充
填されて成型される樹脂にて封止するモールド装置であ
って、前記キャビティの内部の気体を加圧する加圧手段
を備えたことを特徴とするモールド装置。 - 【請求項6】 請求項5記載のモールド装置において、
前記金型の一部に形成され、前記キャビティ内に前記樹
脂を圧送する第1の流路および前記キャビティから排出
される気体を外部に導く第2の流路を備え、前記加圧手
段は前記第2の流路に接続されたエアポンプからなり、
前記第1の流路を通じて前記キャビティ内に前記樹脂を
圧送する操作に際して前記エアポンプから前記キャビテ
ィ内に気体を送り込むことにより、前記キャビティに圧
入される前記樹脂の充填圧よりも僅かに低い値に前記キ
ャビティの内部の気体が加圧されることを特徴とするモ
ールド装置。 - 【請求項7】 半導体ペレットを金型のキャビティに充
填されて成型される樹脂にて封止するモールド装置であ
って、前記キャビティに前記樹脂を充填する際に前記キ
ャビティから押し出される気体の流れを制限することに
より前記キャビティ内の前記気体の圧を制御する圧制御
手段を備えたことを特徴とするモールド装置。 - 【請求項8】 請求項7記載のモールド装置において、
前記金型の一部に形成され、前記キャビティ内に前記樹
脂を圧送する第1の流路および前記キャビティから排出
される気体を外部に導く第2の流路を備え、前記圧制御
手段は前記第2の流路に接続された圧力調整弁からな
り、前記第1の流路を通じて前記キャビティ内に前記樹
脂を圧入する際に前記第2の流路を通じて前記キャビテ
ィから外部に排出される前記気体の圧を、前記キャビテ
ィに圧入される前記樹脂の充填圧よりも僅かに低い値に
制御することを特徴とするモールド装置。 - 【請求項9】 所望の機能を有する半導体ペレットと、
前記半導体ペレットを封止する封止樹脂とを含む半導体
装置の製造方法であって、請求項5,6,7または8記
載のモールド装置を用いて前記封止樹脂の成型を行うこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10429998A JP3533084B2 (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | モールド装置ならびに半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP10429998A JP3533084B2 (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | モールド装置ならびに半導体装置の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH11297731A true JPH11297731A (ja) | 1999-10-29 |
JP3533084B2 JP3533084B2 (ja) | 2004-05-31 |
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ID=14377055
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JP (1) | JP3533084B2 (ja) |
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