JPH1199539A - 樹脂モールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャビティのゲート開口面側に第２のエアベ
ントを形成しても、ゲート開口部近傍に集中するボイド
を有効に除去することができなかった。 【解決手段】 上下一対の金型７、８の衝合面に、液状
の樹脂６をガイドするランナ９と、リードフレームなど
の被樹脂モールド部材を収容するキャビティ７、１３
と、ランナ９とキャビティ１０、１３とを連通するゲー
ト１１と、キャビティ１０、１３のゲート開口面と対向
する内壁に開口し被樹脂モールド部材を収容して衝合さ
れたキャビティ１０、１３内にゲート１１から流入する
樹脂６によって圧縮された空気をキャビティ１０、１３
から外部に逃がすエアベント１２とを形成した樹脂モー
ルド装置において、金型７、８の衝合面上でゲート１１
及びキャビティ１０、１３に近接した位置に樹脂溜り１
７を形成するとともにこの樹脂溜り１７とキャビティ１
０、１３のゲート１１が開口した面とを連通させて第２
のエアベント１６を形成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂モールド型電子
部品の外装に用いられる樹脂モールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子部品は一般的に、半導体ペレットな
どの電子部品本体を基板にマウントし、電子部品本体の
電極を外部リードや外部電極と電気的に接続し、電子部
品本体を含む主要部分を樹脂にて被覆して製造され、外
力や外部の腐食性ガスから電子部品本体や電気的接続部
を保護している。図６及び図７は樹脂モールド型電子部
品、例えば樹脂モールド型半導体装置の一例を示す。図
において、１はリードフレームで、複数本、図示例では
３本一組のリード２ａ、２ｂ、２ｃを互いに平行配置し
て、それぞれの中間部及び外端部を連結条２ｄ、２ｅに
よって連結し一体化したものである。３はリードフレー
ム１の中央のリード２ａの内端に接続された放熱板で、
この放熱板３の近傍に他のリード２ｂ、２ｃの内端が配
置されている。また、この放熱板３にはリード２に対し
て反対側に取付用の穴３ａを貫通している。４は放熱板
３にマウントされた半導体ペレット（電子部品本体）、
５ａ、５ｂは半導体ペレット４上の電極と他のリード２
ｂ、２ｃとをそれぞれ電気的に接続するワイヤ、６は放
熱板３の要部、半導体ペレット４、ワイヤ５、リード２
の内端部など被樹脂モールド部材を被覆した樹脂を示
す。この樹脂モールドされた半導体装置は樹脂６から露
出したリードフレーム１の不要部分が切断除去され個々
に分離されて用いられる。この半導体装置の樹脂モール
ド装置の要部を図８及び図９から説明する。図におい
て、７、８は上下一対の金型で、下金型７と上金型８と
は少なくとも一方が可動盤（図示せず）に固定されて上
下方向に対向配置され、相対的に近接離隔し近接時に対
向面が衝合する。９は下金型７の衝合面に形成され、一
端が図示省略するがポット又はカル部に連通したラン
ナ、１０はランナ９に沿って形成されたキャビティで、
半導体ペレット４をマウントした放熱板３、ワイヤ５、
リード２の一部などの被樹脂モールド部材Ａを収容す
る。図示例では放熱板３の下面がキャビティ１０の底面
に密着して収容されている。１１はランナ９とキャビテ
ィ１０とを連通したゲート、１２はキャビティ１０内面
のゲート１１と対向する面に開口し外部と連通したエア
ベント、１３は上金型８の衝合面で、下金型７のキャビ
ティ１０と対向する位置に形成されたキャビティを示
す。このキャビティ１３には、先端部が放熱板３の取付
穴３ａをその内周面との間で間隙をもって挿通され、中
間部に放熱板３上面の取付穴３ａ周縁を加圧する段部を
有するコアピン１４が植立されている。この樹脂モール
ド装置の動作を以下に説明する。先ず上下金型７、８を
開いて、下金型７上にリードフレーム１を配置し、キャ
ビティ１０に放熱板３に半導体ペレット４をマウントし
半導体ペレット４とリード２とを電気的に接続した被樹
脂モールド部材Ａを収容する。次に、上下金型７、８を
衝合させて、コアピン１４により放熱板３をキャビティ
１０の底面に押しつけた状態で、上下金型７、８を閉
じ、被樹脂モールド部材Ａをキャビティ１０、１３で囲
撓する。さらに、図外のポットに樹脂タブレットを投入
して、プランジャ（図示せず）で加圧し、流動化させた
樹脂６をランナ９に圧力をかけて送り込む。流動化した
樹脂６はランナ９から順次ゲート１１を通って、キャビ
ティ１０、１３に送り込まれる。キャビティ１０、１３
に樹脂６が送り込まれると、その内部に残留した空気は
圧縮され、キャビティ１０、１３内に送り込まれる樹脂
６に対して反発力を作用させつつ、エアベント１２から
金型外に放出され、キャビティ１０、１３内は樹脂６で
充填され、樹脂成形が完了する。この後、金型７、８を
開いて、ランナ６部分などの不要樹脂が一体になったリ
ードフレーム１を取り出し、リードフレーム１から不要
樹脂を除去し、図６に示す中間構体を得、さらに樹脂６
から露出したリードフレームの不要部分を除去して個々
の半導体装置が完成する。この種半導体装置は、電力用
の分野でもよく用いられており、取り扱う電圧が大きい
場合には絶縁耐圧を高めるために樹脂６を厚くする必要
があり、高電力用では放熱を良好にするために大きな放
熱板が必要で、この場合にも樹脂被覆領域が広くなり樹
脂量が増大する。樹脂量として、中電力用半導体装置で
は３５０ｇ、高電力用半導体装置では６５０ｇ程度の樹
脂が用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、高電力用
半導体装置では中小電力用電子部品に比して樹脂量が増
大するためキャビティへの樹脂供給に時間がかかる。一
方、一般的に用いられている熱硬化性エポキシ樹脂で
は、樹脂タブレットを加熱、加圧して流動化させると初
期段階では粘度が急激に低下してランナへの供給が良好
に行われるが、時間の経過とともにキャビティに供給さ
れる樹脂の粘度が上昇して流動性が低下し、ランナ内の
樹脂の加圧力を上昇させてもキャビティへの樹脂未充填
や樹脂内に巻き込まれた空気がそのまま樹脂中に残留し
てボイドとなるなどの不良を生じ易くなるという問題が
あった。そのため、樹脂モールド作業開始から流動化し
た樹脂の加圧力を高め、注入速度を速くして、キャビテ
ィへの樹脂充填時間を短縮することにより、未充填やボ
イドの問題の解決を図っている。ところが、樹脂の注入
速度を速めると、キャビティ内での樹脂の流動が注入方
向両側で不均一となり、エアベント１２とは反対側のキ
ャビティ角部に空気が閉じ込められ、樹脂に巻き込まれ
た空気は注入される樹脂によって圧力が加えられても不
定形に圧縮変形するだけで、エアベント１２方向へは移
動しない。そのため、樹脂の注入速度を大きくするとゲ
ート開口面側にボイドが残留し易くなる。このような現
象は放熱板の取付穴の有無に係わりなく発生し、ゲート
の開口径を変えたり開口位置をずらすなどの検討を行っ
たが顕著な改善はできなかった。このようにゲート近傍
に空気を巻き込んだ状態でモールドされた電子部品は、
ゲート部分が半導体ペレットから離れているため、短期
的に電気的な問題を生じる虞は少ないが、長期的には耐
湿性の問題があり、外観的にも劣るため外観検査により
除去しなければならなかった。このような問題を解決す
るものとして、実開昭６３−１２８０１４号公報（先行
技術）には、図１０に示すように、ゲート１１を開口さ
せたキャビティ１０内壁に第２のエアベント１５を形成
し、ゲート１１側方で樹脂６に巻き込まれる空気を第２
のエアベント１５でキャビティ１０外に逃がしボイドの
発生を防止するようにしたものがある。この技術をキャ
ビティ容量が大きい図８に示す樹脂モールド装置に適用
した場合、第２のエアベント１５によって未充填は改善
できるが、外観上は正常にみえるものでもＸ線透視によ
り観察すると内部にボイドが形成されたものがあり依然
としてボイドの発生を抑えることができなかった。この
ボイドは樹脂の注入速度を速めると一層顕著となること
も分かった。そのため樹脂タブレットとして複数に色分
け分割したものを用い、樹脂モールド後のキャビティ内
の樹脂の状態を観察した。この結果、キャビティ１０内
に注入された樹脂は図１１に示すように進行方向両側に
非対称に広がり、先行した一方の側の樹脂Ｂがキャビテ
ィ中間部で遅れて進行する他方の樹脂Ｃ側に広がってキ
ャビティ内を分断することによりゲート１１側のキャビ
ティ１０角部で残留した空気Ｄを閉じ込め、この空気Ｄ
は引き続き注入される樹脂によって圧縮され第２のエア
ベント１５によって速やかにキャビティ外に除去されて
未充填やキャビティ角部のボイドが改善されることが分
かった。一方、図１１に示すようにゲートから注入され
る樹脂はキャビティ内では左右非対称に進行し、注入樹
脂の内、キャビティ側壁に近い樹脂Ｂはこの側壁に沿っ
て流動するが、キャビティ側壁から離れた樹脂Ｃはゲー
ト側の壁面に沿うように蛇行して他の側壁に沿って第１
のエアベント１２方向に移動する。キャビティ１０の角
部に閉じ込められた空気Ｄの内、図示点線で示す大部分
の空気は第２のエアベント１５によってキャビティ１０
外に放出されるが、樹脂の流れＣ側でゲート近傍では樹
脂の閉じた渦流Ｃ’を生じ図示実線で示すように空気
Ｄ’を閉じ込める。第２のエアベント１１が樹脂によっ
て塞がれ空気が流入しにくくなると、キャビティ１０内
に残留した図示実線で示す空気Ｄ’は注入される樹脂の
渦によって取り巻かれ圧縮されて逃げ場を失い、蛇行す
る樹脂Ｃによっては移動せずゲート１１の開口部近傍に
残留しボイドが形成されるものと考えられる。そのため
このボイドを完全に除去するように第２のエアベント１
２の開口部をゲート１１に近接させることも考えられる
が、注入される樹脂によって直ちに第２のエアベント１
２は塞がれるとエアベントとしての機能を果たさなくな
るため、第２のエアベント１２とゲート１１の開口部は
離隔させる必要があって、この離隔領域に圧縮空気Ｄ’
が集中して形成されるボイドの除去は困難であった。ま
た、樹脂の注入速度を速めるとボイドの発生が顕著にな
るのは、上記理由の他に、ポット、カル部、ランナ６な
ど金型内部の空間に閉じ込められた空気がキャビティ１
０に供給される前に十分金型外に排出できず樹脂に巻き
込まれ、樹脂の渦によってゲート近傍に取り残されるた
めと考えられる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題の解決
を目的として提案されたもので、樹脂をガイドするラン
ナと、被樹脂モールド部材を収容するキャビティと、ラ
ンナとキャビティとを連通するゲートと、キャビティの
ゲート開口面と対向する内壁に開口し被樹脂モールド部
材を収容して衝合されたキャビティ内にゲートから流入
する樹脂によって圧縮された空気をキャビティから外部
に逃がすエアベントとを形成した上下一対の金型の衝合
面にゲート及びキャビティに近接した位置に樹脂溜りを
形成するとともにこの樹脂溜りとキャビティのゲートが
開口した面とを連通させて第２のエアベントを形成した
ことを特徴とする樹脂モールド装置を提供する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明による樹脂モールド装置
は、キャビティのゲート開口面と対向する内壁に開口さ
せた第１のエアベントの他に、金型衝合面上でゲート及
びキャビティに近接した位置に形成した樹脂溜りとキャ
ビティのゲートが開口した面とを連通させて第２のエア
ベントを形成したことを特徴とするが、第２のエアベン
トの開口径はゲートの開口径より小さく設定する。ま
た、ゲートと第２のエアベントの樹脂流路を非平行と
し、第２のエアベントの流路をキャビティに向かってゲ
ートに近接させる。さらには、貫通穴を有する被樹脂モ
ールド部材が取付用などの貫通穴を有するものではキャ
ビティにはこの貫通穴に挿通されるコアピンが配置され
るが、この場合、ゲートは前記貫通穴側の内壁でかつコ
アピンからずれた位置に開口させる。また、ランナとキ
ャビティ間にキャビティの一内壁を構成するブロックを
交換可能に配置し、この交換ブロックにゲート及び樹脂
溜りを含む第２のエアベントを形成する。この場合、ゲ
ート及び樹脂溜りを含む第２のエアベントの形状寸法を
樹脂成形条件に応じて交換ブロック毎に異ならせること
ができる。

【０００６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図１乃至図３から説
明する。図において、図８及び図９と同一物には同一符
号を付し重複する説明は省略する。図中、１６は本発明
による第２のエアベントで、下金型７の衝合面上で、キ
ャビティ１０とゲート１１にそれぞれ近接した位置に樹
脂溜り１７を形成して、この樹脂溜り１７とキャビティ
１０とを連通部１８にて連通させたものである。樹脂溜
り１７はキャビティ１０、１３に樹脂が注入される間、
キャビティ内に残留した空気をこれを取り囲む樹脂とと
もに収容できるように十分容量が大きく穿設され、連通
部１８はゲート１１に比して開口径が十分小さく設定さ
れ、さらに図３に示すように樹脂溜り１７に向かって断
面積を大きくしてキャビティ１０と樹脂溜り１７との間
の樹脂の流動抵抗を十分小さく設定している。また、ゲ
ート１１と連通部１８とは樹脂流路が非平行に配置さ
れ、かつキャビティ１０に向かって連通部１８がゲート
１１に近接するように形成されている。以下にこの装置
の動作を説明する。先ず上下金型７、８を開いて、下金
型７上にリードフレーム１を配置し、キャビティ１０に
放熱板３に半導体ペレット（電子部品本体）４をマウン
トし半導体ペレット４とリード２とを電気的に接続した
被樹脂モールド部材Ａを収容する。そして上下金型７、
８を衝合させ、コアピン１４により放熱板３をキャビテ
ィ１０の底面に押しつけた状態で、上下金型７、８を閉
じ、被樹脂モールド部材Ａをキャビティ１０、１３で囲
撓し、流動化させた樹脂６をランナ９に圧力をかけて送
り込む。流動化した樹脂６はランナ９から順次ゲート１
１を通って、キャビティ１０、１３に送り込まれる。キ
ャビティ１０、１３に樹脂６が送り込まれると、その内
部に残留した空気は圧縮され、キャビティ１０、１３内
に送り込まれる樹脂６に対して反発力を作用させるが、
第１のエアベント１２から金型外に放出され、樹脂６は
ゲート１１側からエアベント１２側へ移動し、キャビテ
ィ１０、１３内は樹脂６で充填され、樹脂成形が完了す
る。この後、金型７、８を開いて、ランナ６部分などの
樹脂が一体になったリードフレーム１を取り出す。この
とき、樹脂モールド品には樹脂溜り１８部分の不要樹脂
も接続されている。そして、不要樹脂を除去し、半導体
装置の中間構体を得、さらに樹脂６から露出したリード
フレームの不要部分を除去して個々の半導体装置（電子
部品）が完成する。ここで、キャビティ１０、１３に注
入される樹脂は図１１にて説明したようにキャビティ内
のゲート開口部側で非対称に流動する。即ち、図４に示
すようにキャビティ１０内でゲート開口面に沿う流動樹
脂Ｃによって閉じ込められた図示点線で示す空気Ｄはゲ
ート１１から引き続き注入される樹脂によって圧縮され
第２のエアベント１６から速やかに金型外に放出され容
積が急激に小さくなり、容積の減少とともに流動樹脂Ｃ
は蛇行して、キャビティの中央部からエアベント１２方
向に進行するとともにゲート開口面に接近し、キャビテ
ィ１０、１３の角部Ｅから密着してキャビティ内に充満
する。ゲートから引き続き注入される樹脂は急激に方向
を変えて蛇行し図示Ｃ’に示すようにゲート開口部近傍
で樹脂の渦が形成され、この樹脂の渦に巻き込まれた空
気Ｄ’はこの樹脂の渦によってゲート開口部と第２のエ
アベント１６の間に保持されて滞留し、ランナ９から供
給される樹脂中に閉じ込められた空気もこの滞留した空
気と一体化しキャビティ内を進行する樹脂から分離され
る。一方、本発明による第２のエアベント１６は連通部
１８の開口面積をゲートの開口断面に比して小さく設定
したので樹脂の流動性が劣り、ゲートから注入される樹
脂が第２のエアベント１６に直接逃げることはないた
め、第２のエアベント１６の開口部をゲート開口部に近
接させることができる。一方では、樹脂溜り１７を十分
大きく設定し、連通部１８もキャビティ１０との隣接部
を通過すると流動抵抗が小さくなるように設定している
ためキャビティに樹脂が注入される間、第２のエアベン
ト１６は機能し、第２のエアベント１６に近接したボイ
ドを速やかに吸引して金型外に放出できる。このように
して、キャビティ１０、１３内のゲート開口面側に取り
残された空気を確実に除去でき、樹脂モールド作業の最
終段階で、樹脂の注入圧力を増大させることにより、ゲ
ート開口部近傍に滞留した空気を第２のエアベント１６
から除去でき、未充填やボイドのない電子部品を製造で
きる。図５は本発明の他の実施例を示す。図中、図８及
び図２と同一符号は同一物を示し、重複する説明を省略
する。この実施例が図１実施例と相違するのは、キャビ
ティ１０とランナ９の間に交換可能なブロック１９を配
置し、この交換ブロック１９にゲート１１と第２のエア
ベント１６とを形成したことのみである。電力用半導体
装置では半導体ペレット４が発生した熱を速やかに外部
に放出して放熱する必要があり、外装用樹脂としても熱
伝導性の良好な樹脂が用いられ、一般的には、樹脂中に
シリカやアルミナの微粉末を充填材として混合したもの
が用いられる。ところが、この種樹脂は充填材が硬質で
あるため、金型の摩耗が著しく、特にゲート部分が局部
的に摩耗し易いが、ゲート部分及び第２のエアベント部
分を交換ブロック１９に形成することにより、金型コス
トを低減できる。この交換ブロック１９は、リードフレ
ームや成形条件に対応して、ゲート１１及び第２のエア
ベント１６を適宜形成し複数の機種に対応させることが
できる。尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるもの
ではなく、例えば、ゲート１１はコアピン１４から離隔
させキャビティ１０、１３の中心からずれた位置に形成
したが、キャビティ１０、１３の中心に左右対称に配置
しても良い。また取付穴３ａの無い放熱板３を用いる場
合にはコアピン１４は不要である。さらには放熱板３は
キャビティ１０の底面に密着させたが、放熱板３とキャ
ビティ１０の底面とを離隔させて放熱板３の全面を樹脂
被覆するものでも良い。また本発明は電力用半導体装置
だけでなく、樹脂被覆される電子部品一般に適用できる
ことはいうまでもない。

【０００７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ゲート部
近傍に集中するボイドを確実に除去でき、未充填やボイ
ドの無い良好な樹脂モールドができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例を示す樹脂モールド装置の下
金型の要部平面図

【図２】 図１装置のＦ−Ｆ側断面図

【図３】 図２の要部拡大側断面図

【図４】 図１装置のキャビティ内の樹脂の流動状態を
示す平断面図

【図５】 本発明の他の実施例を示す要部拡大側断面図

【図６】 従来の樹脂モールド型電子部品の一例を示す
要部平面図

【図７】 図６装置のＧ−Ｇ断面図

【図８】 図６装置の樹脂モールドに用いられる装置の
要部平面図

【図９】 図８装置のＨ−Ｈ断面図

【図１０】 従来の樹脂モールド装置の他の例を示す要
部平面図

【図１１】 図１０装置による樹脂モールドの状態を示
す要部平断面図

【符号の説明】

６ 樹脂 ７ 下金型 ８ 上金型 ９ ランナ １０ キャビティ １１ ゲート １２ エアベント １３ キャビティ １６ 第２のエアベント １７ 樹脂溜り １８ 連通部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上下一対の金型衝合面に、流動化し圧送さ
   れる樹脂をガイドするランナと、被樹脂モールド部材を
   収容するキャビティと、ランナとキャビティとを連通す
   るゲートと、キャビティのゲート開口面と対向する内壁
   に開口し被樹脂モールド部材を収容して衝合されたキャ
   ビティ内にゲートから流入する樹脂によって圧縮された
   空気をキャビティから外部に逃がすエアベントとを形成
   した樹脂モールド装置において、 金型衝合面上でゲート及びキャビティに近接した位置に
   樹脂溜りを形成するとともにこの樹脂溜りとキャビティ
   のゲートが開口した面とを連通させて第２のエアベント
   を形成したことを特徴とする樹脂モールド装置。
2. 【請求項２】キャビティ内壁に開口した第２のエアベン
   トの開口径をゲートの開口径より小さく設定したことを
   特徴とする請求項１に記載の樹脂モールド装置。
3. 【請求項３】ゲートと第２のエアベントの樹脂流路を非
   平行とし、第２のエアベントの流路をキャビティに向か
   ってゲートに近接させたことを特徴とする請求項１に記
   載の樹脂モールド装置。
4. 【請求項４】貫通穴を有する被樹脂モールド部材が収容
   され、衝合時に前記貫通穴に挿通されるコアピンを備え
   たキャビティの、前記貫通穴側の内壁でかつコアピンか
   らずれた位置にゲートを開口させたことを特徴とする請
   求項１に記載の樹脂モールド装置。
5. 【請求項５】ランナとキャビティ間にキャビティの一内
   壁を構成するブロックを交換可能に配置し、この交換ブ
   ロックにゲート及び樹脂溜りを含む第２のエアベントを
   形成したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂モール
   ド装置。
6. 【請求項６】ゲート及び樹脂溜りを含む第２のエアベン
   トの形状寸法を樹脂成形条件に応じて交換ブロック毎に
   異ならせたことを特徴とする請求項５に記載の樹脂モー
   ルド装置。