JPS61244515A - 成形機 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、成形技術、特に半導体装置の製造におけるパ
ッケージの成形技術に適用して有効な技術に関する。

［背景技術］ 一般に、半導体装置の製造においては、半導体素子を外
部環境の湿気や塵埃などから保護するため、たとえば、
所定の形状に成形された樹脂に半導体素子を埋設する、
いわゆる樹脂封止が行われる場合がある。

このような樹脂封止を行う方法としては、次のようなも
のが考えられる。

すなわち、所定数の半導体素子がマウントされたリード
フレームを、所定の温度に加熱された着脱自在な金型の
間に位置させ、金型に挟持された半導体素子の位置に対
応する金型の合わせ面に形成された所定数の空隙部に、
加熱熔融された樹脂を加圧充填し、リードフレームにマ
ウントされた半導体素子が所定の形状の樹脂で構成され
るパッケージに埋設されるようにするものである。

この場合、金型の分離時に、半導体素子を埋設して所定
の形状に成形された樹脂が金型の合わせ面に形成された
空隙部から容易に離脱されるようにするため、空隙部に
加圧充填される樹脂には、通常ワックスなどの離型剤が
所定量添加され、樹脂が金型内に加圧充填される際に、
金型表面に離型剤の膜が形成されるようにして、成形品
の離型性を向」ニさせている。

しかしながら、通常、金型は加圧充填時の樹脂の流れを
良好にするなどの目的で所定の温度に加熱され、さらに
、金型が空気中に位置されているため、たとえば、成形
作業の中断などによって金型が放置される場合に、金型
の表面や、金型の表面に残存される離型剤が酸化され、
異物などが金型表面に形成されて、金型の空隙部からの
成形品の離型性が低下されるという不具合があることを
本発明者は見いだした。

このような、金型からの成形品の離型性の低下を生した
場合、金型の分離時に、半導体素子がマウントされたリ
ードフレームを境にして上下方向に分断する応力が成形
品に作用され、樹脂とリードフレームの界面に微小な割
れや隙間を生じ、外部の水分などがこれらの割れや隙間
を通してパッケージ内の半導体素子に侵入して、パッケ
ージの耐湿性低下の原因となる。

そして、パッケージ内に侵入した水分は、たとえば、リ
ードフレームと半導体素子とを電気的に接続するボンデ
ィングワイヤと半導体素子の接続部の腐食を促進させ、
使用中に不時の断線故障を発生させて、半導体装置の信
頼性低下の原因となるものである。

なお、半導体素子のパッケージの成形技術について説明
されている文献としては、株式会社工業調査会、昭和５
７年１１月１５日発行［電子材料Ｊ１９８３年別冊、Ｐ
１５１〜Ｐ１５７がある。

［発明の目的］ 本発明の目的は、信頼性の高い成形品を得ることが可能
な成形技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、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
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、つぎの通りである。

すなわち、被成形物を挟持した状態で密着される着脱自
在な上型および下型によって形成される空隙部に成形材
料を充填することによって成形を行う成形機の、前記上
型および下型が位置される部位が酸化防止雰囲気にされ
るようにして、上型および下型の表面における酸化を防
止し、上型および下型の表面における酸化によって金型
表面に生成される異物などに起因する被成形物の離型性
の低下を回避して、離型性の低下に基づく被成形物の信
頼性の低下を防止し、被成形物の信頼性を向上させたも
のである。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例である成形機の断面図であ
る。

この実施例において、水平に設けられたベース１の上に
は、複数の円柱形のプラテンガイド２が垂直に固定され
ている。

さらに、このプラテンガイド２の上端部には、固定プラ
テン３が水平に固定され、固定プラテン３とベース１と
の間には、プラテンガイド２に案内されて上下方向に移
動自在な移動プラテン４が固定プラテン３と平行に設け
られている。

そして、前記移動プラテン４は、ベース１の下方に設け
られ、移動プラテン４の下面に接続される油圧シリンダ
機構などからなるプラテン駆動機構（図示せず）によっ
て所定のストロークで昇降されるものである。

また、固定プラテン３の下面には、上型５が固定され、
移動プラテン４の上面に固定された下型６と対向される
ように設けられている。

そして、下型６が固定される移動プラテン４の上昇また
は下降動作によって、上型５および下型６は密着または
分離されるように構成されている。

この上型５および下型６の対向面には、紙面に垂直な方
向に複数配設された空隙部７がそれぞれ形成され、上型
５および下型６が密着される際に、」＝型５および下型
６の間に挟持されるリードフレーム８の上に、紙面に垂
直な方向に複数マウントされた半導体素子９　（被成形
物）が、複数の空隙部７の中央部にそれぞれ位置される
ように構成されている。

さらに、下型６には、紙面に垂直な方向に配設される複
数のランナ部】０が形成され、上型５を垂直方向に貫通
し、閉止端部が上型５に密着される下型６に形成された
シリンダ部１１と各々の空隙部７がそれぞれ連通される
ように構成されている。

そして、上型５および下型６が密着された状態にある時
、シリンダ部１１の内部に投入された所定温度の樹脂の
タブレット（成形材料）（図示せず）がシリンダ部１１
内に挿入されるプランジャ１２によって加圧されて形成
される流動性の樹脂が複数のランナ部１０を通じて、複
数の空隙部７に充填され、各空隙部７の中央部に位置さ
れる、リードフレーム８にマウントされた半導体素子９
が樹脂の中に埋設されて、半導体素子９の樹脂によるパ
ッケージが形成されるものである。

また、−上型５および下型６の内部には、匣−り１３が
設ｉＪられ、上型５および下型６が所定の温度に保持さ
れる構造とされている。

この場合、移動プラテン４が案内されるプラテンガイド
２の周囲には、固定プラテン３および移動プラテン４な
どを取り囲むようにカバー１４が設けられ、上型５およ
び下型６が位置される空間が外気から遮断されるように
構成されている。

そして、この外気から遮断された空間は、カバー１４に
設けられたガス人ロノスル１５およびガス出口ノズル１
６によって、ガス循環ダクト１７に接続されている。

このガス循環ダクト１７には、窒素ガス源１８および、
送風機１９が接続され、カバ−１４内部の上型５および
下型６が位置される空間に窒素ガスが循環され、上型５
および下型６が位置される空間が窒素ガスの酸化防止雰
囲気にされるように構成されている。

このように、上型５および下型６が位置される空間が窒
素ガスの酸化防止雰囲気にされる構造であるため、成形
作業中および成形作業の休止時などに、上型５および下
型６の表面において、上型５および下型６自身の酸化や
、シリンダ１１に投入され、空隙部７に圧入される樹脂
に所定量含有されるワックスなどの離型剤の酸化に起因
する異物の発生などが防止され、上型５および下型６の
表面における酸化に起因して空隙部７に加圧充填して形
成される成形品が、上型５および下型６が分離される際
に金型表面から離脱されにくくなる、いわゆる離型性の
低下が回避できる。

また上型５および下型６に、上型５および下型６の表面
の酸化防止のために、たとえば硬質クロムメッキなどの
特別な表面処理を施すことが不用となる。

さらに、ガス循環ダクト１７に設けられた送風機１９の
下流側には、除塵フィルタ２０および温度調整機構２１
が設けられ、ガス循環ダクト１７を循環される窒素ガス
に含まれる塵埃などが取り除かれ、所定の温度に調整さ
れて、ガス入口ノズル１５を通じて上型５および丁型６
が位置される空間内に流入されるように構成されている
。

このように、上型５および下型６が位置される空間に供
給される窒素ガスが温度調整機構２１によって所定の温
度に調整することが可能にされていることにより、たと
えば窒素ガスの温度を、成形作業中にはヒータ１３によ
って加熱されている上型５および下型６と等しい温度に
調整し、成形作業の休止時には、上型５および下型６よ
りも低い所定の温度に調整して、ヒータ１３による加熱
を停止して金型全体の温度を低下させることなく、上型
５および下型６の表面を冷却し、ヒータ１３の加熱によ
る上型５および下型６の表面における酸化が促進される
ことが防止できる。

また、除塵フィルタ２０が設けられていることにより、
清浄な窒素ガスが上型５および下型６が位置される空間
に供給され、成形品に異物が混入されることが防止され
る。

以下、本実施例の作用について説明する。

はじめに、ヒータ１３によって上型５および下型６は所
定の温度に加熱され、さらに、ガス循環ダクト１７に設
けられた送風機１９によって、除塵フィルタ２０および
温度調整機構２１を通過され、所定の温度に調整された
清浄な窒素ガスが、上型５および下型６が位置される空
間内を循環され、上型５および下型６が位置される空間
は酸化防止雰囲気とされている。

次に、下型６の上には、所定数の半導体素子９がマウン
トされたリードフレーム８がセントされた後、移動プラ
テン４は上昇され、下型６は上型５に所定の押圧力で密
着される。

そして、上型５および下型６に形成されたシリンダ１１
の内部には、所定の温度に予熱された樹脂のタブレット
が投入され、シリンダ１１内に挿入されるプランジャ１
２によって所定の圧力に加圧される。

この時、プランジャ１２によって加圧された樹脂は、ラ
ンナ部１０を通して空隙部７に充填され、リードフレー
ム８にマウントされて空隙部７の中央に位置される半導
体素子９は、空隙部７に充填された樹脂の中に埋設され
、半導体素子９の樹脂によるパッケージが形成される。

次に、移動プラテン４が降下され、上型５および下型６
は開放され、上型５および下型６の空隙部７に充填され
た樹脂によって形成され、半導体素子９が埋設されたパ
ッケージが上型５および下型６の空隙部から離脱される
。

上記の一連の操作を繰り返すことによって、多数の、リ
ードフレーム８にマウントされた半導体素子９の樹脂に
よるパッケージが形成され、樹脂封止が行われる。

この場合、上型５および下型６が位置される空間が、循
環される窒素ガスによって酸化防止雰囲気にされている
ため、上型５および下型６の表面においで、上型５およ
び下型６自身の酸化や、樹脂に所定量含有され、金型の
表面に残留されるワンクスなどの離型剤の酸化に起因す
る異物の発生などが防止され、上型５および下型６の表
面における酸化に起因して空隙部７に形成された樹脂の
パッケージが、上型５および下型６が分離される際に金
型表面から離脱されにくくなる、いわゆる離型性の低下
が回避できる。

この結果、前記離型性の低下に起因して、上型５および
下型６が分離される際に、上型５および下型６に挟持さ
れ、半導体素子９がマウントされるリードフレーム８を
境にして、空隙部７の内部に形成された樹脂のパンケー
ジを上下方向に分断する応力が発生ずることが防止され
、パッケージを構成する樹脂とリードフレーム８の界面
に微小な割れや隙間を生じることが回避される。

そして、基板への実装後の半導体装置の使用時において
、パッケージ外部の水分などがこれらの割れや隙間を通
じてパンケージ内の半導体素子９に侵入し、たとえば、
リードフレーム８と半導体素子９とを電気的に接続する
ポンディングワイヤ９ａと半導体素子９との接続部の腐
食を促進させ、使用中に不時の断線故障を発生させるこ
とが防止され、樹脂封止によって製造される半導体装置
の信頼性が向上される。

また、上型５および下型６が位置される空間に供給され
る窒素ガスが温度調整機構２１によって所定の温度に調
整することが可能にされていることにより、たとえば窒
素ガスの温度を、成形作業中にはヒータ１３によって加
熱されている上型５および下型６と等しい温度に調整し
、成形作業の休止時には、上型５および下型６よりも低
い所定の温度に調整して、ヒータ１３による加熱を停止
して金型全体の温度を低下させることなく、上型５およ
び下型６の表面を冷却できる。

この結果、成形機の休止中に、ヒータ１３の加熱によっ
て上型５および下型６の表面における酸化が促進される
ことが防止されるとともに、成形作業の再開が迅速にで
きる。

［効果］ （１）、被成形物を挟持した状態で密着される着脱自在
な上型および下型によって形成される空隙部に成形材料
を充填することによって成形を行う成形機の、前記上型
および下型が位置される部位が酸化防止雰囲気にされて
いるため、上型および下型の表面における酸化が防止で
き、この」二型および下型の表面における酸化によって
金型表面に生成される異物などに起因する被成形物の金
型からの離型性の低下が回避される。

（２）、酸化防止雰囲気が、上型および下型が位置され
る部位を循環される窒素ガスによって構成され、循環さ
れる窒素ガスの径路に、循環される窒素ガスの温度を調
整する温度調整機構が設けられていることにより、成形
作業の休止時に循環される窒　□素ガスの温度を金型の
温度よりも低くなるように調整して、金型全体の温度を
低下させることなく、金型表面の温度を低下させること
ができ、金型の加熱に起因する金型表面の酸化が防止さ
れるとともに、成形作業の再開が迅速に行われる。

（３）、前記（１）の結果、被成形物の金型からの離型
性の低下に起因して、上型および下型の分離時に、被成
形物に微小な割れや隙間を生しさせる応力が作用される
ことが防止され、被成形物の耐湿性の低下が回避でき、
製品の信頼性が向」ニされる。

（４）、前記（１１，（２＋の結果、金型の表面の酸化
防止のために、金型表面に特別な表面処理を施すことが
不用となり、成形機の製造コストが低減される。

（５）、窒素ガスの循環径路に除塵フィルタが設けられ
ていることにより、金型が位置される空間の雰囲気が清
浄となり、雰囲気中に存在れる塵埃などに起因して、被
成形物に異物などが混入されることが防止され、被成形
物の信頼性が向」ニされる。

（６）、前記（１）〜（５）の結果、成形工程における
生産性が向」ニされる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
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。

たとえば、酸化防止雰囲気を形成するガスとしでは、窒
素ガス以外の不活性ガスであってもよい。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者にょっでなされた発明
をその背景となった利用分野である半導体装置の成形技
術に適用した場合について説明したが、それに限定され
るものではなく、様々な分野におけるプラスティックス
などの成形技術に広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である成形機の断面図であ
る。 ■・・・ベース、２・・・プラテンガイド、３・・・固
定プラテン、４・・・移動プラテン、５・・・上型、６
・・・下型、７・・・空隙部、８・・・リードフレーム
、９・・・半導体素子（被成形物）、１０・・・ランナ
部、１１・自シリンダ部、１２・・・プランジャ、１３
・・・ヒータ、１４・・・カバー、１５・・・入口ノズ
ル、１６・・・出ロノスル、１７・・・ガス循環タクト
、］８・・・窒素ガス源、１９・・・送風機、２０・・
・除塵フィルタ、２１・・・温度調整機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被成形物を挟持した状態で密着される着脱自在な上
   型および下型によって形成される空隙部に成形材料を充
   填することによって成形を行う成形機であって、前記上
   型および下型が位置される部位が酸化防止雰囲気にされ
   ていることを特徴とする成形機。 ２、前記酸化防止雰囲気が、前記上型および下型が位置
   される部位を循環される窒素ガスによって構成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の成形機。 ３、循環される窒素ガスの径路に、循環される窒素ガス
   の温度を調整する温度調整機構が設けられていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の成形機。 ４、循環される窒素ガスの径路に除塵フィルタが設けら
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   成形機。 ５、被成形物がリードフレームにマウントされた半導体
   素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の成形機。 ６、成形材料が樹脂であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の成形機。