JPS5868940A - 樹脂封止型半導体のトランスフア成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は樹脂封止型半導体のトランスファ成形装置に関
する。

第１図は従来の樹脂封止型半導体のトランスファ成形装
置の側面図で、図において１は上部金型、２は下部金型
、３はラーンナ部エアベント、４はキャビティ部エアベ
ント、５は上部ヒートプレート、６は下部ヒートプレー
ト、７は樹脂、８はポット、９はプランジャ、１０はト
ランスファモールドプレス機の上部プレδ本体、１１ば
下部プレス本体であり、この構成において上部金型１と
下部金型２は上部ヒートプレート５及び下部ヒートプレ
ートにより所定の温度に加熱され、また下部金型２は下
部プレス本体１１が上昇することにより上部金型１に接
合してクランプされるようになっているＯ そこでこの構成は、上部金型１と下部金型２とがクラン
プされた後、所定の温度゛に予備加熱された樹脂７がポ
゛ット８内に投入されると、ただちにプランジャ９が下
降してポット８底部の樹脂７を加圧し、加圧された樹脂
７は′上部金型１と下部金型２内に充填され、成形が行
われる。そして所定の成形時間経過後、プランジャ９が
上昇し、また下部プレス本体１０が下降して下部金型２
が上部金型１から分離することにより成形が完了する。

以上従来の樹脂封止型半導体のトランスファ成形装置に
ついて簡単に説明したが、この装置においては、成形開
始時にプランジャ９がポット８底部の樹脂７を加圧した
とき及び成形中（上部金型１と下部金型２内に樹脂７が
充填されているときに樹脂７内から発生するガスや金型
１，２内あ残存エアを、下部金型２に設けられたランナ
部−エアベンド３とキャビティ部エアベント４で消極的
に排除するだけであり、従ってこの排除が不十分なため
、前記ガスや残存エアカ氏成形品の内部に侵入してフク
レやボイド等による外観不良を招くとい本発明はこのよ
うな欠点を解決することを目的とし、そのため、金型に
真空帯留溝と該真空帯留溝を介してランチ部とキャビテ
ィ部に接続したエア排出口を設けると共に、ポット上部
にはエア排出口を有するチャンバを設け、またプランジ
ャにはポット内とチャンバ内を連通させるエア排出用通
路を形成すると共に前記各エア排出口を真空ポンプに接
続して、成形開始時及び成形中にポット内及び金型内を
真空ポンプによって強制真空引することにより、樹脂か
ら発生するガスや金型内の残存エアを完全に排除できる
よ・うにしたことを特徴とする。

以下本発明を図面によシ説明する左−１第２図は本発明
による樹脂封止型半、導体のトランスファ成形装置の概
念を示すブロック図で、１２は金型、１３は該金型１２
に取付けられた真空ゲージ、１４はポット、１５は該ポ
ット１４に取付けられた真空ゲージ、１６は真空ポンプ
であシ、金型１２及びポット１４はパイプ１７を介して
各々真空ポンプ１６に接続されている。１Ｂはフィルタ
、１９は真空ゲ□−ジ、２０は電磁弁で、これら体各々
パイプ１７の所定の位置〆設けられてらる。

′この構成の動作は、金型１２を所定の温度に加熱した
後、ポット１４内に予備加熱した樹脂を投入し、プラン
ジャの降下後、真空ポンプ１６を作動させることによシ
、パイプ１７を介して金型゛１２及びポット１４内を強
制的に真空吸引するもので、このとき各々の真空度を真
空ゲージ１３．１５及び１９で確認し、樹脂の充填完了
後、真空ポンプ１６を停止させる。

次に本発明の一実施例を第３図から第９図によ゛り説明
する。第３図は上述した概念に基づくトランスファー板
形装置の成形開始直前の状態を示す側面図、第４図は同
装置の成形開始直後の状態を示す一部を断面とした側面
図で、図（おいて、１２は金型であり、この金型１２は
上部金型２１と下部金型２２とで構成されている０そし
てこの下部金型２２には真空ゲージ１３が取付けられ、
また下部金型２２と真空ポンプ１６はパイプ１７を介２
３、は上部ヒートプレート、２４は下部ヒートプレート
、２５は樹脂、２６はポット１４の上部に設けられたチ
ャンバで、このチャンバ２６には真空ゲージ１５が取付
けられ、またチャンバ２６と真空ポンプ１６はパイプ１
７を介して接続されている。　、 ２７はトランスファモールドプレス機の上部プレス本体
２８は下部プレス本体で、上部プレス本体２７には前記
上部金型２１と上部ヒートプレート２２とポット１４が
所定の関係で取付けられ、また下部プレス本体２８には
下部金型２２と下部ピー１プレート２４が所定の関係で
取付けられている。

２９はポット１４内に投入された樹脂２５を加圧するプ
ランジャである。

次に上述した各部品の構造を詳細に説明する。

まず第５図（４）はプランジャ２９の斜視図、第５図（
Ｂ）はその分解図で、本実施例におけるプランジャ２９
はプランジャ本体３ｏと、該プランジャ本体３０に螺着
されるプランジャ先端部３１と、該プランジャ先端部３
１とプランジャ本体３０との間に固定されたポット密閉
用のシール栓３２と、プランジャ本体３０の外周に滑動
可能に嵌装されたチャンバ密閉用の上蓋３３と、該上蓋
３３とプランジャ本体３０との間をシールするＯリング
３４と、上蓋３４をチャンバ２６の上端面に押付けるた
めにプランジャ本体３０に装着されたスプリング３５と
で構成されている。そしてプランジャ先端部３１には第
６図’（Ａ）、　（Ｂ）に示すように軸方向に設けられ
た１本の孔と、該孔の閉止端から四方に延びてプランジ
ャ先端部３１の外周面に抜ける４本の孔によってエア排
出用通路３６＆が形成されており、またプランジャ本体
３０には、第７図（５）。

（Ｂ）に示すように、軸方向に設けられた１本の孔と、
該孔の閉止端から四方に延びてプランジャ本体３０の外
周面に抜ける４本の孔によってエア排出用通路３６ｂが
設けられていて、このエア排出用通路３６・と３６Ｌは
互いの軸方向の孔により接続している。

なお、プランジャ本体３０に設けられたエア排出用通路
３６ｂは第４図に示すようにプランジャ２９が下降した
ときにチャンバ２６°内に入るように位置しており、ま
たプランジャ先端部３１の外径はポット１４の内径に対
して片側０．０５＋ｍｎのギャップができるように寸法
が設定されている。

第８図（４）はチャンバ２６の斜視図、第８図（Ｂ）は
片側を断面とした側面図で、該チャンバ２６には外周面
に３個のエア排出口３７と１個の接続口３８が設けられ
ており、３ｍのエア排出口３７に前記パイプ１７が接続
され、また接続口３８に前記真空ゲージ１５が接続され
る構造となっている。

また、このチャンバ２６の上端面には環状の溝が形成さ
れており、該溝２６に前記プランジャ２９の上蓋３３と
の間をシールするＯリング３９が装着されている。

第９図（ト）は上部）型２１の片側半分を切欠いた金型
１２の平面図、第９図（Ｂ）は片側半分を断面とした金
型１２の正面図、第９図（Ｃ）は片側半分を断面とした
金型１２の側面図で、この金型１２内にはランチ部４ｏ
ｉキャビティ部４１が設けられている。また、金型１２
を構成する上部金型２１の１ 上面には、該上部金型２１．と前記ポット１４との間を
シールするため０リング４２が装着され、一方下部金型
２２の上面には、該下部金型２２と上部金型２１との間
をシールする０リング４３が装着されている。そしてこ
の下部金型２２には、前記ランナ部４０の左右両端に接
続されたランチ部エアベント４４と、該ランナ部エアベ
ント４４に接続されたランナ部真空帯留溝４５と、該ラ
ンナ部真空帯留溝４５からそれぞれ下部金型２２の側面
に通じるランチ部エア排出口４６、及び前記キャビティ
部４１の各キャビティに接続された複数のキャピテイ部
エアベント４７と、該キャビティ部エアベント４７を横
−直線に結ぶ２本のキャビティ部共通真空帯留溝４８と
、両キャビティ部共通真空帯留溝４８からそれぞれ下部
金型２２の正面及び後面に通じる合計４個のキャピテイ
部エア排出口４９と、正面側のキャビティ部共通真空帯
留溝４８から下部金型２２の正面中央部に通じる接続口
５０が設けられており、前記ランナ部エア排出口４６及
びキャビティ部エア排出口４９には各々パイプ１７が接
続屯れ、また前記接続口５０には真空ゲージ１３が接続
される構造となっている０ 次に上述した構成の動作について説明すると、まず、金
型温度１７０〜１８０℃、成形圧力５０〜６０（偏２１
成形時間２〜３ｍ１ｎ、樹脂充填速度２〜３−４゜。、
樹脂充填時間２５ｓｅｃ、樹脂の予備加熱温度７０〜８
０℃、真空度５００　ｍｍ　Ｈグ以上、を成形条件とす
る。

そこで、この成形条件を前提として′第３図における上
部金型２１と下部金型２２をそれぞれ上部ビー１ドブレ
ート２３及び下部ヒートプレート２４によシ所定の温度
に加熱した後、下部プレス本体２８を上昇させることに
より下部金型２２を上部金型２１に接合させてクランプ
すると、この上部金型２１と下部金ｍ２２の接合面はＯ
リング４３によりシー／ｌｚされ外部からのエアの侵入
が防止される。

次にクランプが終了した後、所定の温度に予備加熱した
樹脂２５をチャンバ２６の上方からポット１４内に投入
し、゛投入後ただちにプランジャ２９を下降させると、
第４図に示すように、まず上蓋３．３がチャンバ２６の
上端面に当ってチャンバ２６の上面を塞ぎ、ここで上蓋
３３はスプリング３５により押圧されるため、チャンバ
２６とポット１４の内部は完全に外気から遮断される。

そして上蓋３３をチャツバ２６の上端面に残したままプ
ランジャ２９をさらに下降させ、プラン・ジャ先端部３
１の下面が樹脂２５と接触する直前に、真空ゲージ１３
及び１４によりチャンバ２６とポット１４内及び金型１
２内の真定度を確認しつつ真空ポンプ１６によりパイプ
１７を介して真空吸引を行う〇 この真空吸引によりプランジャ先端部３１の下面とポッ
ト１４の底部との間の空間に存在する工、アは外部に排
出されるが、その模様を以下に述べる すなわち、プランジャ先端部３１とプランジャランジャ
２９の下降に従ってポット１４内のエアを圧迫し、この
圧迫されたエアはすでに真空状態が保たれているチャン
バ２６に導びかれて、プランジャ先端部３１の外周とポ
ット１４の内周とのギャップをたどってプランジャ先端
部３１に形成されたエア排出用通路３６ａに入り、さら
にプランジャ本体３０に形成されたエア排出用通路３６
　’ｂを通ってチャンバ２６内に抜け、該チャンバ２６
”のエア排出口３７からパイプ１７を介して外部に一排
出される。

このようにしてポット１４内のエアを吸引、排除しつつ
プランジャ２９をさらに下降させると、プランジャ先端
部３１が所定の真空度となったポット１４内で樹脂２５
と接触し、さらに該プランジャ先端部３１が樹脂２５を
加圧することにょシ、該樹脂２５が上部金型２１と下部
金型２２内に充填されて成形が行われる。

一方、真空ポンプ１６′が作動することによりパイプ１
７を介して上部金型２１と下部金型２２内の真空吸引も
同時に行われる。その模様は以下の通りである。すなわ
ち、第９図においてランナ部４０内に存在するエアは、
真空ポンプ１６の吸引によシランナ部エアベント４４を
通ってランナ部真空帯留溝４５に到り、さらにランナ部
エア排出口４６からパイプ１７を介して外部に排出され
る。

そしてキャビティ部４１内に存在する工□アはキャビテ
ィ部エアベント４７を通ってキャビティ部共通真空帯留
溝４８に到り、さらにキャビティ部エア排出口４９から
パイプ１７を介して外部に排出される。

この真空吸引は樹脂２５の充填、成形中も行われるので
、従って樹脂２５から発生するガスも残存エアと共に上
部金型２１及び下部金型２２内から強制的に吸引され、
外部に排出される。

そしてミ樹脂２５の充填が完了した時点、つまり成形が
完了した時点で真空ポンプ１６を停止する。この成形完
了の時点は、所定の成形時間経過後、プランジャ２９力
５上昇し、また下部プレス本体２８と共に下部金゛型２
２が下降した時点であるが、このときプランジャ先端部
３１がチャンバ２６から抜出る際に上蓋３３をとも°な
うことはいうまでもない。

なお、上述した実施例におけるランチ部真空帯留溝４５
とキャビティ部共通真空帯留溝４Ｂは、上部金型２１と
下部金型２２内の残存エア及び樹脂２５から発生するガ
スをランナ部エアベント４４及びキャビティ部エアベン
）４７から直線的に吸引する仁とを避けるため、ランナ
部エアベント４４とランナ部エア排出口４６との間、及
びキャビティ部エアベント４Ｔとキャビティ部エア排出
口４９との間に真空のスペースを得ることを目的とした
溝である。そしてその役割は２つあって、１つにはラン
ナ部エアベント４４からエア、を吸引する場合、直線的
に吸引を祢うと急激なエアの動作により上部金型２１と
下部金型２２内の樹脂２５が流出するため、これを防止
するもので、他の１つは真空内での成形中にランナ部４
０あるいはキャビティ部４１の１部に真空度が所定の値
に達していないケースが現出したと′き、この部分の真
空度を上げるために真空を保持する役割を果す。

また、上述した実施例においてチャンバ２６はポット１
４と一体の構造と解釈、できるが、これを設ける最大の
目的はプラン、ジャ先端部３１とポット１４の底部との
間のエアを抜いて成形直前の樹脂２５の周囲を真空状態
にすることにある。従ってこのチャンバ２６はエアのリ
ークに注意し、所定の真空度が維持できるようにする必
要があり、そのためチャンバ２６とプランジャ本体３０
に装着された上蓋３３との間をシールしてチャンバ２６
内を所定の真空度に保つ役目を果たすＯリング３９は強
い密着性が必要である。なお、チャンバ２６の材質とし
ては耐熱性にすぐれ、かつ樹脂２５との密着性が小さい
ものがよく、例えば黄銅を使用してもよい結果が得られ
る０ また、プランジャ本体３０に設けられた上蓋３３はプラ
ンジャ２９の下降によりチャンバ２６を密閉する役目を
するので、その下面は平坦面とする必要があり、さらに
この上蓋３３の材質はプランジャ２９に対する負荷を軽
減する意味で軽量かつ熱変形の少ないものが望ましい。

−例としてテフロンを使用するのも効果がある０ まだ、プランジャ本体３１と上蓋３３との間をシールす
る０リング３４は、上蓋３３がチャンバ２６の上端面に
密着自たときにチャンバ２６内の気密性を保持してエア
のリークを防止する目的で設けられており、そのためチ
ャンバ２６内の真空度を所定の値に保持できるように強
力な密着力が必要である。

また、プランジャ本体３０に装着されたスプリング３５
は、上蓋３３を押圧してチャンバ２６に密着させる機能
を有するもので、チャンバ２６内を所定の真空度に保持
するため、バネ圧の調整が必要である。

また）プランジャ先端部３１とプランジャ本体３０との
間に固定されたシール栓３２は、プランジャ２９が下降
したとき、プランジャ先端部３２とポット１４の底部と
、の間の空間をチャンノミ６の空間から遮断する役割を
果すため、このシてル栓３２の外径とポット１４の内径
とのギャップを０にする必要がある。そしてこのシール
栓３２の材質はプランジャ２９の動作に負担がかからな
いように軽量で、かつ耐摩耗性、耐熱性にすぐれ、。

そのうえポット１４の内壁を傷つけないものがよく、−
例としてテフロンを使用するとよい結果が得′られる。

以上説明したように本発明は、樹脂投入直後にポット内
及び金型内を強制的に真空吸引して残存エア及びｍｌ脂
から元年するガスを排除すること怪より、所定の真空度
内で樹脂の加圧、成形を行うようにしているため、従来
に見られたようなフクレ、ボイド等による成形品の外観
不良をなくすことができると共に、樹脂中の不純物イオ
ンが内部素子に悪影響を及ぼすこともなく、さらに金型
内への樹脂の未充填をも防止できるという効果がある。

まだ、本発明は上記効果の他にも想定される利点があり
、例えば今後樹脂封止型の半導体素子が一層増加する傾
向から、樹脂固有の吸透湿性による水分の浸入防止にも
貢献できると期待される０さらに、本発明は熱硬化性、
熱可塑性を問わずすべての樹脂に適用でき、また使用金
型もキャビティ数の多少及び構造、寸法、材質等のいか
んにかかわらず適用可能であって、機種を問わずあらゆ
る樹脂封止型半導体のトランスファ成形に利用すること
ができ・る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す側面図、第２図は本発明による樹
脂封止型半導体のトランスファ成形装置の概念を示すブ
ロック図、第３図は第２図の概念に基づいて構成した本
発明の一実施例であって成形開始直前の状態を示す側面
図、第４図はその成形開始直後の状態を示す一部を断面
とした側面図、第５図（Ａ）はプランジャの斜視図、第
５図（Ｂ）はその分解図、第６図（Ａ）は片側を断面と
したプランジャ先端部の側面図、第６図（Ｂ）はプラン
ジャ先端部の平面図、第７図（４）はプランジャ本体の
一部破断側面図、第７図（Ｂ）はプランジャ本体の平面
図、第８図（５）はチャンバの斜視図、第８図（Ｂ）は
片側を断面としたチャンバの側面図、第９図（Ａ）は上
部金型の片側を切欠いた金型の平面図、第９図（Ｂ）は
片側を断面とした金型の正面図、第９（Ｃ）は片側を断
面とした金型の側面図である。 １２・・・金型　１３・・・真空ゲージ　１４・・・ボ
ット１５・・・真空ゲージ　１６・・・真空ポンプ　１
７・・・パイプ　１８・・・フィルタ　１９・・・真空
ゲージ　２０・・・電磁弁　２１・・・上部金型　２２
・・・下部金型　２３・・・上部ヒートプレー）　　２
４・・・下部ヒートフレート２５・・・樹脂　２６・・
・チャンバ　２７・・・上部プレス本体　２８・・°下
部プレス本体　２９・・・プランジャ３２・・・シール
栓　３３・・・上蓋　３４・・・ｏリング３５・・・ス
プリング　３６ａ、３６ｂ・・・エテ排出用通路　３７
・・・エア排出口　３８・・・接続口　３９・・・０リ
ング　４０・・・ランナ部　４１・・・キャビティ部４
２．４３・・・０リング　４４・・・ランナ部エアベン
ト　４５・・・ランナ部真空帯留溝　４６・・・ランナ
部ｓ）ア排出口　４７・・・キャピテイ部エアベント４
８・・・ランナ部共通真空帯留溝　４９・・・キャビテ
゛イ部エア排出口　５０・・・接続口 −１　声 ２− ７ 麺３コ ＠４°コ′ 輪５（２ ＣＢ） 輪６； （Ａ）　　　　　　　　　ＣＢ） 手続補正書（自船 昭和５７年４月１９１１ 特許庁長官島田春樹　殿 １、事件の表示 昭和５６年特　許　願　第１６６３８０　　号２、　発
明の名称　樹脂封止型半導体のトランスファ成形装置３
、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　　東京都港区虎）門１丁目７番１２号名　称
　　（０２９）沖電気工業株式会社代表者　三宅正男 ４、代　理　人 ７　補正の内容 ｌ　明細書第２頁第１６行〜第１７行の「下部ヒートプ
レートにより」を「、下部ヒートプレート６によ・す」
と補正する。 ２　明細書第３頁第８行の「下部プレス本体１０」を「
下部プレス１本体１１」と補正する。 ３、明細書第６頁第１０行〜第１１行の「上部ヒートプ
レート２２」を「上部ヒートプレート２３」と補正する
。 ４　明細書第７頁第７行の「上蓋３４」を「上蓋３３」
と補正する。 ５　明細書画】１頁第、１２行あ「及び１４」を「及び
１５」と補正する。 ６　明細書第１４頁第１４行の「ランナ部エアベント４
４から」を「ランナ部エアベント４４あるいはキャビテ
ィ部エアベ／１・４γから」と補正する。 ７　明細書第１６頁第３行の「プランジャ本体３１」を
「プランジャ本体３０」と補正する。 ８　明細書第１６頁第１７行の「プランジャ先端部３２
」を「プランジャ先端部３１」と補正する。 ９　明細書第１７頁第１１行〜第１８頁第２行を下記の
如く補正する。 ［ようになっている。この金型内のエア及び樹脂より発
生するガスを排除することは、樹脂の未充填を防止する
ばかシでなく、従来成形品の外部及び内部“に発生して
いたフクレやボイドをなくすことになる。特に後者によ
る成形品の外観不良を、なくすだけでなく、外部より侵
入した水分によシボイド内のガスあるいはエアが反応し
て発生する不純物イオンが半導体素子内へ浸透し、アル
ミ電極の腐食を促進する要因を排除することになる。 また、ボイドの発生原因には上記以外に成形樹脂の粒度
分布状態による影響によってタブレットの時点ですでに
ボイドを含有しているケースがあるが、これを考慮して
も本発明は良好な結巣が得られる。 なお、半導体素子内部に水分が侵入する原因にはもう１
つ、成形品のリードフレームと樹脂の密着力が弱くリー
ド界面から吸湿することがあるが、これも本発明では通
常成形と比較するとより強い密着力を得ることができる
。 以上本発明は熱硬化性、熱可塑性を問わずすべての樹脂
に適用でき、そのうえ成形前の樹脂の状態も粉末状、タ
ブレット状の区別にかかわ９なく、また使用金型もキャ
ビ」 １０　　第４図、第７図（Ｂ）及び第９−（Ａ）を添付
図面の・如く補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　ランナ部及びキャビティ部を有する金型と、該金型
   上に位置するポットと、該デッド１内に投入された樹脂
   を加圧して金型内に充填するプランジャとを備えた樹脂
   封止型半導体のトランスファ成形装置において、金型の
   側面、前面及び後面に真空帯留溝を介して金型内部のラ
   ンナ部及びキャビ−ティ郡に接続したエア排出口を設け
   ると恭に、ポット上部にはエア排出口を有するチャンバ
   を設けて、前記各エア排出口をパイプを介して真空ポン
   プに接続し、またプランジャ先端部とプランジャ本体と
   の間にポット内とチャンバ内とを遮断するシール栓を固
   定すると共に、プシンジャ本体にポットを密閉するだめ
   の上蓋を滑動可能に嵌装し、さらに該上蓋をポットの上
   端面に押付けるだめのスプリングをプランジャ本体に装
   着すると共に、ポット内とチャンバ内を連通させるエア
   排出用通路をプランジャ先端部からプランジャ本体にか
   けて形成したことを特徴とする樹脂封止型半導体のトラ
   ンスファ成形装置。