JPH1158404A - 半導体装置製造用金型 - Google Patents

半導体装置製造用金型

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JPH1158404A
JPH1158404A JP23220797A JP23220797A JPH1158404A JP H1158404 A JPH1158404 A JP H1158404A JP 23220797 A JP23220797 A JP 23220797A JP 23220797 A JP23220797 A JP 23220797A JP H1158404 A JPH1158404 A JP H1158404A
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JP
Japan
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mold
resin
parts
semiconductor device
molding
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JP23220797A
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Hiroshi Tomiyama
浩 冨山
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/26Moulds
    • B29C45/37Mould cavity walls, i.e. the inner surface forming the mould cavity, e.g. linings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2907/00Use of elements other than metals as mould material
    • B29K2907/04Carbon

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型部品の表面硬度を高めて表面が摩耗し難
くあるいは表面に打痕等が付き難くし、金型部品の耐用
期間を延ばすことができる半導体装置製造用金型を提供
する。 【解決手段】 上型及び下型からなり半導体素子28を
トランスファ成形により樹脂封止するための半導体装置
製造用金型において、樹脂注入に際し上型11及び下型
12を位置決め固定する位置決め用金型部品17,25
と、注入された樹脂26の流路となる成形金型部品1
5,16,20,24と、樹脂26を成形金型部品に注
入する樹脂注入用金型部品21,22,23の各表面
に、CaCN2の熱分解を利用した窒化処理、タングス
テンカーバイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内のい
ずれか2種以上の処理を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置製造用
金型に関し、特に、金型部品の表面に2種以上の硬化処
理を行なって金型部品の表面硬度を高めた半導体装置製
造用金型に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置であるICプラスチックパッ
ケージは、例えば半導体製造用トランスファ成形モール
ド金型により成形される。この金型は、上型と下型に分
割され、上型には、キャビティインサート、カルインサ
ート、位置決めブロック等の各金型部品が組み込まれ、
下型には、キャビティインサート、ポットインサート、
ポット、プランジャ、ゲートインサート、位置決めブロ
ック等の各金型部品が組み込まれている。
【0003】この下型に、半導体素子とリードフレーム
及び成形用樹脂をセットした後、下型と上型を締め付け
て固定し、半導体素子とリードフレームを収納するキャ
ビティ内にポットから樹脂を注入し、その後一定時間加
圧することによりパッケージが成形される。下型と上型
の締め付け時、両位置決めブロックの噛み合わせによ
り、上型と下型の相対位置が決められる。
【0004】金型部品は、一部に超硬鋼も用いられるが
一般的には工具鋼やステンレス鋼により形成され、その
表面には硬質クロムメッキ処理が施される。この硬質ク
ロムメッキ処理により、金型部品の耐摩耗性が向上す
る。
【0005】また、このような硬質クロムメッキ以外の
表面処理を施した樹脂成形用の金型として、以下に示す
ものが知られている。例えば、リードフレーム上に搭載
した半導体素子をトランスファ成形により樹脂封止する
際に使用する樹脂封止型半導体装置用封止金型におい
て、前記金型の表面に、ニッケル−リン被膜を形成した
樹脂封止型半導体装置用封止金型(特開平1−2935
23号公報参照)。また、上下金型のP.L面(分割
面)における溶融樹脂材料との接触面の所要箇所に、ニ
ッケルメッキ層を施して構成したことを特徴とする電子
部品の樹脂封止成形用金型(特開平1−235620号
公報参照)。更に、ポット内に供給した樹脂材料を加熱
溶融化すると共に、プランジャにて加圧することにより
該溶融樹脂材料を樹脂通路を通してキャビティ内に注入
させる樹脂成形用金型であって、少なくとも上記溶融樹
脂材料が接触する上記金型部材の表面にアモルファス表
面処理層を形成したことを特徴とする樹脂成形用金型
(特開平8−309803号公報参照)。
【0006】これらの樹脂成形用の金型においては、金
型から硬化した成形樹脂を容易に引き剥がすことができ
るように離型性を高めること、あるいは摺動部材の摺動
性を高めること等を目的として、金型表面にニッケル−
リン被膜やニッケルメッキ層やアモルファス表面処理層
を形成している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た硬質クロムメッキ等による表面処理が施された金型部
品において、位置決めブロックは上型と下型の締め付け
時の接触により、ポットとプランジャは金型内での摺動
時や樹脂の粒子との接触により、キャビティインサー
ト、カルインサート、ポットインサート及びゲートイン
サートは樹脂注入時に流動する樹脂との接触により、金
型部品の表面が摩耗しあるいは表面に打痕等が付いてし
まうのが避けられない。このような摩耗や打痕等に対し
ては硬質クロムメッキを用いた場合でも硬度が十分でな
く、また、上記公報記載の金型表面に形成したニッケル
−リン被膜やニッケルメッキ層やアモルファス表面処理
層等でも十分な硬度を有するものではなく、これらの膜
や層を形成した従来の樹脂成形用の金型においてはいず
れも同様に、表面が摩耗しあるいは表面に打痕等が付い
てしまう。
【0008】金型部品の表面が摩耗しあるいは表面に打
痕等が付いてしまうと、樹脂成形されたICプラスチッ
クパッケージに成形不良や傷付き等が発生するため、金
型部品の定期的な交換が必要となる。この金型部品の交
換に際しては、交換する金型部品の費用や交換に多大な
工数を要し、交換のために設備使用不能となる期間(設
備ダウンタイム)等の発生を招き、稼働率が低下して生
産性を低下させる。
【0009】本発明は、上記従来技術を考慮してなされ
たものであって、金型部品の表面硬度を高めて表面が摩
耗し難くあるいは表面に打痕等が付き難くし、金型部品
の耐用期間を延ばすことができる半導体装置製造用金型
の提供を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明においては、上型及び下型からなり、半導体
素子をトランスファ成形により樹脂封止するための半導
体装置製造用金型において、樹脂注入に際し前記上型及
び下型を位置決め固定する位置決め用金型部品と、注入
された樹脂の流路となる成形金型部品と、前記樹脂を該
成形金型部品に注入する樹脂注入用金型部品の各表面
に、CaCN2の熱分解を利用した窒化処理、タングス
テンカーバイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内のい
ずれか2種以上の処理を行なうことを特徴とする半導体
装置製造用金型を提供する。
【0011】上記構成によれば、各金型部品の各表面
に、CaCN2の熱分解を利用した窒化処理、タングス
テンカーバイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内のい
ずれか2種以上の処理が施される。これにより、金型部
品の表面硬度を高めて表面が摩耗し難くあるいは表面に
打痕等が付き難くし、金型部品の耐用期間を延ばすこと
ができる。
【0012】
【発明の実施の形態】好ましい実施の形態においては、
前記処理が行なわれる各金型部品は、工具鋼又はステン
レス鋼により形成されたものであることを特徴としてい
る。
【0013】この構成により、各処理の対象となる母材
が従来使用されている工具鋼やステンレス鋼であるた
め、昇温時の熱膨張係数等を気にせずに部品設計等をす
ることができる。
【0014】以下、本発明の実施の形態を図面に基づい
て説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る半導体
装置製造用金型の斜視図であり、図2は、図1の半導体
装置製造用金型の締め付け時の部分断面図である。
【0015】図1及び図2に示すように、一般的な半導
体製造用トランスファ成形モールド金型10は、上型1
1と下型12に分割されている。上型11には、上型基
部13に突設された受け枠であるチェイス14に、キャ
ビティインサート15、カルインサート16及び位置決
めブロック17等の各金型部品が組み込まれ、下型12
には、下型基部18に突設された受け枠であるチェイス
19にキャビティインサート20、ポットインサート2
1、ポット22、プランジャ23、ゲートインサート2
4及び位置決めブロック25等の各金型部品が組み込ま
れている。
【0016】両位置決めブロック17,25は、樹脂注
入に際し上型11及び下型12を位置決め固定する位置
決め用金型部品であり、両キャビティインサート15,
20、カルインサート16及びゲートインサート24
は、注入樹脂の流路となる成形金型部品であり、ポット
インサート21、ポット22及びプランジャ23は、ポ
ット22内の樹脂26(図2参照)を成形金型部品に注
入する樹脂注入用金型部品である。
【0017】これら各金型部品は、各チェイス14,1
9に対し各個別に離脱自在に装着され、ポット22から
カル及びゲートを経てキャビティへと通じる成形樹脂の
注入路を形成する。
【0018】各金型部品は、一部には超硬鋼も用いられ
るが、一般的には加工し易い工具鋼やステンレス鋼によ
り形成され、これら工具鋼やステンレス鋼の表面に、C
aCN2の熱分解を利用した窒化処理、タングステンカ
ーバイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内のいずれか
2種以上の処理が施される。
【0019】CaCN2の熱分解を利用した浸透型の表
面硬化の窒化処理は、例えば以下に示す方法により行な
われる。処理対象をマッフル炉内に充填した粒状の石灰
窒素(主成分はCaCN2)中に埋めて密封し、減圧
(約20torr)した後に、窒素をキャリヤ・ガスと
してマッフル炉の側壁に設けたノズルからアンモニアを
導入するとともに、マッフル炉を外側の内燃式タンクに
より窒化温度、例えば500℃に加熱保持する。この結
果、CaCN2の熱分解によって生じた高い窒素ポテン
シャルによる処理対象の窒化が進行し、外部から導入す
るアンモニアガスの分解による窒素ポテンシャルの補給
により、窒化反応を安定に継続させることができ、細孔
や深孔の内面にでも窒素を浸入させて均一に窒化を進行
させることが可能である(熱処理 第35巻第6号(1
995年12月)別刷参照)。
【0020】また、超硬質合金のタングステンカーバイ
ド粉末の溶射処理は、例えば超硬質合金のタングステン
カーバイドを粉末状にし、高速フレーム溶射技術により
この粉末を高温で溶かして処理対象に吹き付け、硬質の
WC−12Co溶射被膜を形成する。
【0021】また、DLC(Diamond−Like
Carbon)膜処理は、例えば以下に示す方法によ
り行なわれる。処理対象である母材を材種別に特殊洗浄
処理した後、PVD炉において、あるいは第1中間膜コ
ーティング処理(Ti系、0.2μm)と、第2中間膜
コーティング処理(Si系、0.2μm)を施し、その
後低温プラズマCVD炉において、DLC膜コーティン
グ処理を施す。
【0022】上述した各処理を工具鋼やステンレス鋼に
施した後の表面硬度と、各処理を施す以前の工具鋼やス
テンレス鋼それ自体の表面硬度の、ビッカース硬さでの
比較を以下に示す。
【0023】各チェイス14,19や各キャビティイン
サート15,20等に使用される工具鋼やステンレス鋼
は、700〜800(kg/mm2)であり、ポット2
2やプランジャ23あるいはゲートインサート24等に
使用される超硬鋼は、1600〜2000(kg/mm
2)である。これに対し、工具鋼やステンレス鋼に浸透
型の表面硬化の窒化処理を施した場合、1000〜14
00(kg/mm2)となり、タングステンカーバイド
溶射処理を施した場合、1600〜2000(kg/m
2)となり、DLC膜処理を施した場合、3000〜
4500(kg/mm2)となる。よって、これら各種
処理を施すことにより、工具鋼やステンレス鋼の表面硬
度が大幅に高められることがわかる。
【0024】このように、金型部品を形成する工具鋼や
ステンレス鋼に対し、各金型部品に要求される硬度に応
じて、CaCN2の熱分解を利用した窒化処理、タング
ステンカーバイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内の
いずれか2種、あるいは3種全ての処理を組み合せて施
すことにより、上述した各処理を単独で行う場合より更
に金型部品の表面硬度が高まって耐摩耗性が格段に向上
し、従来の金型部品に比べて部品寿命を延ばすことがで
きる。工具鋼やステンレス鋼に限らず、金型部品を形成
する超硬鋼についても同様であり、更に表面硬度が高ま
って部品寿命を延ばすことができる。
【0025】上記構成を有する半導体装置製造用金型に
よる半導体製造用トランスファモールド成形について説
明する。先ず、パーティングライン(P.L)となる下
型12のキャビティインサート20上にリードフレーム
27と半導体素子28を、またポット22に樹脂26を
それぞれセットし、型締め機構を持つ金型設備(図示し
ない)で、上型11と下型12を締め付ける。このと
き、上型11の位置決めブロック17と下型12の位置
決めブロック25が相互に噛み合わされて、上型11と
下型12の相対位置が決められる。次に、プランジャ2
3とそれを支えるポット22から注入路へ樹脂26が押
し出されて、キャビティ内に成形樹脂が充填され、その
後、一定時間加圧されることにより、ICプラスチック
パッケージが成形される。
【0026】この際、従来の各金型部品において、両位
置決めブロック17,25は上型11と下型12の締め
付け時の接触により、ポット22とプランジャ23は金
型内での摺動時や樹脂の粒子との接触により、両キャビ
ティインサート15,20、カルインサート16、ポッ
トインサート21及びゲートインサート24は樹脂注入
時に流動する樹脂26との接触により、金型部品の表面
が摩耗しあるいは表面に打痕等が付いてしまうのが避け
られなかった。これに対し、本発明に係るCaCN2
熱分解を利用した浸透型の窒化処理、タングステンカー
バイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内のいずれか2
種以上の処理が施された金型部品にあっては、表面が摩
耗し難くあるいは表面への打痕等が付き難いため、金型
部品の耐用期間を延ばすことができ、この結果、金型部
品の交換を頻繁に行わなくて済み交換に要するコストを
大幅に削減することができる。
【0027】また、上記各処理の対象となる母材が従来
使用されている工具鋼やステンレス鋼であるため、昇温
時の熱膨張係数等を気にせずに部品設計等をすることが
できる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体装置製造用金型によれば、各金型部品の各表面に、C
aCN2の熱分解を利用した窒化処理、タングステンカ
ーバイドの溶射処理、及びDLC膜処理の内のいずれか
2種以上の処理が施されるので、金型部品の表面硬度を
高めて表面が摩耗し難くあるいは表面に打痕等が付き難
くし、金型部品の耐用期間を延ばすことができ、この結
果、金型部品の交換を頻繁に行わなくて済み交換に要す
るコストを大幅に削減することができる。
【0029】また、前記処理が行なわれる各金型部品
は、工具鋼又はステンレス鋼により形成されたものであ
る構成とすれば、各処理の対象となる母材が従来使用さ
れている工具鋼やステンレス鋼であるので、昇温時の熱
膨張係数等を気にせずに部品設計等をすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係る半導体装置製造用金
型の斜視図。
【図2】 図1の半導体装置製造用金型の締め付け時の
部分断面図。
【符号の説明】
10:半導体製造用トランスファ成形モールド金型、1
1:上型、12:下型、13:上型基部、14,19:
チェイス、15,20:キャビティインサート、16:
カルインサート、17,25:位置決めブロック、1
8:下型基部、21:ポットインサート、22:ポッ
ト、23:プランジャ、24:ゲートインサート、2
6:樹脂、27:リードフレーム、28:半導体素子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // B29L 31:34

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上型及び下型からなり、半導体素子をトラ
    ンスファ成形により樹脂封止するための半導体装置製造
    用金型において、 樹脂注入に際し前記上型及び下型を位置決め固定する位
    置決め用金型部品と、注入された樹脂の流路となる成形
    金型部品と、前記樹脂を該成形金型部品に注入する樹脂
    注入用金型部品の各表面に、CaCN2の熱分解を利用
    した窒化処理、タングステンカーバイドの溶射処理、及
    びDLC膜処理の内のいずれか2種以上の処理を行なう
    ことを特徴とする半導体装置製造用金型。
  2. 【請求項2】前記処理が行なわれる各金型部品は、工具
    鋼又はステンレス鋼により形成されたものであることを
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置製造用金型。
JP23220797A 1997-08-28 1997-08-28 半導体装置製造用金型 Pending JPH1158404A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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