JPS6355861B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はCPU、マイクロプロセツサ等の半導
体装置の製造に用いられる樹脂封止装置における
モールド樹脂の予熱装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体樹脂封止装置は、第１図に示すように、
リードフレーム１上にマウントされた半導体ペレ
ツト（図示せず）を保護するために樹脂２により
封止する装置であり、一般には複数個の素子を同
時に樹脂封止をするようになつている。

半導体樹脂封止装置は、第２図に示すように、
基本的には上型（金型）３およびこれと対をなす
下型（金型）４と、その上型３と下型４の間に出
入りしてリードフレームを搬入、搬出するリード
フレームローダ５と、同じく下型４に設けられた
ポツト６（第３図参照）内にタブレツト（封止樹
脂を円柱状等に成形したもの）を挿入するタブレ
ツトローダ７とより成る。

第３図は下型４の平面図であり、上型３との対
向面に複数のキヤビテイ８と隣接するキヤビテイ
８の相互間に樹脂注入用のポツト６が設けられて
いる。図示しないが上型３にも下型４のキヤビテ
イ６に対応して同様なキヤビテイが設けられてい
る。なお、９はポツト６からキヤビテイ８に流動
状態にある樹脂を導入するためのゲートである。

次に動作を説明する。まず、上型３が上昇し、
上型３と下型４の間にリードフレームローダ５が
入り込み、リードフレーム１を下型４に搬入す
る。次いで、リードフレームローダ５が引込んだ
のちタブレツトローダ７がタブレツトを搬入して
ポツト６内に落し込む。このとき、下型４はタブ
レツトを溶かして流動状態にしうる温度（180℃）
に加熱されている。次いで、タブレツトローダ７
が引込んだのち上型３が下降して下型４と合わさ
れる。これにより、上型３と下型４の合せ面には
相互のキヤビテイ６により、第１図の樹脂部２に
対応する形状のキヤビテイが形成される。次い
で、ポツト６内に設けられたプランジヤーが上昇
して流動樹脂を押上げ、ゲート９を介して流動樹
脂をキヤビテイ内に注入する。注入が完了する
と、樹脂は熱硬化性なので短時間で硬化する。次
いで、上型３を上昇させ、樹脂封止された半導体
装置が第１図に示す態様で取出されて封止工程を
終了する。なお、その後の工程で各キヤビテイに
分離されるが、本発明とは関係ないので説明は省
略する。

上述の半導体樹脂封止装置において、ポツト６
内にタブレトを投入した後タブレツトが常温から
溶融成形温度（170〜190℃）に達するまでには数
秒〜十数秒かかる。この時間はタブレツトの大き
さによつて異なる。生産性向上の見地から成形サ
イクル時間を短縮するためには樹脂が熱硬化する
までに要する時間を短くする必要がある。そのた
めに一般には樹脂内の硬化促進剤を増量して硬化
速度を上げる方法を採つている。しかし、この硬
化促進剤の増量は製品の耐湿性を低下させるので
好ましくない。

一方、金型内で樹脂タブレツトを予熱する場合
にどうしてもある一定の時間が必要となる。もし
予熱が不充分な場合には成形時間が長くなつた
り、ワイヤー流れが起こる。このことは、マイク
ロプロセツサ等の大型素子をモールドする場合に
は特に問題となる。また、加熱温度を高くすると
加熱時間の短縮が可能となるものの、成形条件の
不安定化を招き、未充填が起こる。

このように、金型のポツト６内に予熱なしのタ
ブレツトを投入し予熱を行うことは、成形時間、
製品の品質に与える影響が大きく種々の問題が生
じることとなる。

そこで、ポツト６内にタブレツトを投入する前
にタブレツトを予熱して半溶融状態にしておくこ
とにより成形サイクル時間を短縮化する等の方法
により上述の問題を解決することが考えられる。
予熱装置として、例えば高周波（570MHz）によ
る加熱（いわゆる高周波加熱）を用いることが考
えられるが、特にマルチポツト式金型に用いる小
タブレツトに適用する場合に、タブレツトの大き
さに合せて加熱電極を小さくし、かつ接近させな
ければ均一な予熱ができないという問題がある。

〔発明の目的〕

このようなことから、本発明はモールド樹脂の
形態（すなわち、タブレツトか粉末か）にかかわ
らず、また、タブレツトの大小にかかわらず容易
かつ均一に予熱することができ、さらに、モール
ド装置への組み込みが容易で、半導体素子の成形
時間の短縮化を可能とする自動化に適した予熱装
置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために、本発明による予熱
装置は、 半導体素子の樹脂封止装置において、モールド
用金型にモールド樹脂を充填する前に当該モール
ド樹脂を予熱する装置であつて、 マイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源に
接続される導波管および導波管回路を有し、この
導波管中のマイクロ波による電界中心部に合わせ
て前記モールド樹脂を位置させる手段とを備えた
ことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明
する。

第１の例 第４図に本発明による予熱装置の基本的な構成
を示す。この予熱装置はマイクロ波（例えば、
2450MHz）を発生するマイクロ波発生装置１０
と、このマイクロ波発生装置１０に接続された導
波管１１Ａ，１１Ｂと、導波管１１Ｂ中にタブレ
ツトを搬入するための位置決め装置１２とから構
成される。

マイクロ波発生装置１０としてはマグネトロン
を用いている。導波管１１Ａ，１１Ｂは例えば方
形導波管を用いることができ、具体的な内寸法例
を第５図に示しておく。第５図ａ，ｂはタブレツ
トの大きさに合わせて用意した例を示している。
導波管１１Ａ，１１Ｂの伝送路中には反射波によ
る発振波への影響を阻止して損失を防ぐためにサ
ーキユレータ１３が介在されている。このサーキ
ユレータ１３は３開口接合形であり、入力開口が
マイクロ波発生装置１０に入力側導波管１１Ａを
介して接続され、出力開口の１つが方向性結合器
１４を介してタブレツトが搬入される出力側導波
管１１Ｂに接続されている。また、他の出力開口
は反射波を吸収するための導波管１１Ｃに接続さ
れている。この導波管１１Ｃの先端には無反射終
端器１５が設けられている。２６は放熱フインで
ある。方向性結合器１４には入力電力検出器１６
および反射電力検出器１７が設けられ、タブレツ
トに対する放射電力の調整のために供せられるよ
うになつている。

出力側導波管１１Ｂには、第６図に示すよう
に、タブレツト２１を導波管路内に搬入し、所定
の位置に位置決めするための導入孔１８を含む位
置決め手段２５が設けられている。導入孔１８の
位置は導波管１１Ｂの内部に形成される電界分布
Ｅの中心とタブレツト２１の中心が合うように設
定する。すなわち、電界Ｅの中心とタブレツト２
１の中心を合わせることにより、タブレツト２１
の中心部の加熱温度と外周部との加熱温度との間
に温度差が生じ、その結果、従来問題とされてい
た内部温度上昇の遅れを解消でき、また外周部は
半固形状態を保持することができるために変形が
なく、金型のポツト内に搬入する場合の取扱いが
容易となる。

導入孔１８内にタブレツト２１を搬入するため
に、導入孔１８の開口部にはマイクロ波の外部へ
のもれを防止するとともにタブレツト２１をガイ
ドするチヨーク１９が突設されている。そして、
この導入孔１８内には、例えばテフロン（商品
名）等の耐熱性非金属物質からなる筒状の保持具
２０が設けられている。そしてこの保持具２０の
下端開口部にシヤツタ２３等の開閉装置を設けて
おくことにより、保持具２０の上端開口からタブ
レツト２１を投入し、予熱後シヤツタを開くこと
により予熱されたタブレツト２１を金型４のポツ
ト６内に自動投入するようにすることができ、タ
ブレツト２１の供給と予熱の工程を自動化するこ
とができる。２４はプランジヤを示している。

第７図は予熱装置の放射電力をパラメータとし
て予熱時間（sec）とタブレツトの中心温度（℃）
の関係を示したものである。なお、マイクロ波の
周波数は2450MHz、タブレツトの大きさは直径14
mm、重さ3.8ｇのものである。この第７図からわ
かることは、極めて短時間でかつ省電力で加熱す
ることができ、したがつて成形サイクル時間の短
縮化が可能である点、さらに供給電力を適宜選択
することにより、予熱時間の調整により所望の温
度上昇特性を得ることができるということであ
る。

第２の例 以上の第１の例では、導波管１１Ｂの先端を反
射終端としたが、終端での反射は導波管１１Ｂの
内部電界と反射電波とが相互に干渉して電界分布
の乱れが生じるおそれがあるため、無反射終端と
することが好ましい。その場合の例を第８図に示
す。第８図の例では導波管１１Ｂの先端部に無反
射終端器２２が設けられている。無反射終端器２
２としては、ポリアイアンやフエライト等の一般
に知られているものでよい。このようにすること
によつて、均一な予熱が可能となる。

第３の例 以上の第１、第２の例では、タブレツト２１を
１個予熱する場合について説明したが、生産性の
点を考えれば複数のタブレツト２１を同時に予熱
することが望ましい。その場合の一例を第９図に
示す。第９図は無反射終端の例を示し、複数の位
置決め手段２５が設けられている。

次に他の例を第１０図ａ，ｂに示す。第１０図
ａ，ｂは同様に1/2λgのピツチで導波管１１Ｂを
順次先端に向かつてステツプ状に狭めたものであ
る。各1/2波長の点が各電界分布の最大点とする
ように位置合せし、その点に第１の例（第４図）
の場合と同様に導入孔１８、リブ１９、保持具２
０からなる位置決め手段を設けることにより複数
個のタブレツトを同時に予熱することができる。
第７図ｂは同様の目的で直線状のテーパ面により
先細り状とした例を示している。

変形例 各導波管１１Ａ，１１Ｃをフレキシブル導波管
とすることにより、導入孔１８を任意の金型のポ
ツトにまで容易に移動することができ、設計上の
自由度を確保することができる。また、以上の例
ではモールド樹脂としてタブレツトを用いたが、
導波管１１Ｂの導入孔１８内に保持具２０を挿入
しておくことにより、粉末状のモールド樹脂を用
いることもできる。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明によれば、導波管路中にモー
ルド樹脂を搬入し、マイクロ波による誘電加熱を
行うため、モールド樹脂の形態ならびに大小にか
かわらず、均一に予熱することができる。また、
モールド樹脂を導波管路内の電界中心に合わせて
モールド樹脂を位置させることにより、モールド
樹脂の内部の温度上昇の遅れを解消でき、またモ
ールド樹脂の内部温度が高く、外部温度を多少低
くすることができるのでモールド樹脂の変形を防
止できるのでモールド樹脂の搬送が容易となり、
結果としてモールド作業の自動化が可能となる。
さらに、マイクロ波により予熱が可能となること
により、成形時間の短縮を図ることができ、ま
た、樹脂の成形不良等の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はリードフレーム上の半導体ペレツトを
樹脂封止した例を示す平面図、第２図は従来の半
導体樹脂封止装置の基本的構成を示す立面図、第
３図は下金型の例を示す平面図、第４図は本発明
による予熱装置の構成を示す概要図、第５図ａ，
ｂは導波管の開口形状寸法例を示す説明図、第６
図は位置決め手段の構成例を示す断面図、第７図
は本発明による予熱装置における予熱時間とタブ
レツト中心温度の関係を示す説明図、第８図は本
発明の他の実施例を示す概要図、第９図は複数の
タブレツトを同時に予熱する場合の位置決め手段
の構成を示す断面図、第１０図ａはステツプ状導
波管、ｂはテーパ状導波管の例を示す説明図であ
る。 １……リードフレーム、２……固化したモール
ド樹脂、３……上型、４……下型、６……ポツ
ト、１０……マイクロ波発生装置、１１Ａ，１１
Ｂ，１１Ｃ……導波管、１８……導入孔、２０…
…保持具、２１……タブレツト、２２……無反射
終端器、２５……位置決め手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半導体素子の樹脂封止装置において、モール
   ド用金型にモールド樹脂を充填する前に当該モー
   ルド樹脂を予熱する装置であつて、 マイクロ波発生源と、このマイクロ波発生源に
   接続される導波管と、この導波管中のマイクロ波
   による電界中心部に合わせて前記モールド樹脂を
   位置させる手段とを備えたことを特徴とする半導
   体素子用モールド装置の予熱装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、
   導波管の先端は伝播するマイクロ波が反射しない
   ように無反射終端に形成されていることを特徴と
   する半導体素子用モールド装置の予熱装置。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
   導波管は相対向する一対の管壁の一方または両方
   が先端に向かつて傾斜するテーパ面とされて先細
   り状に形成されていることを特徴とする半導体素
   子用モールド樹脂の予熱装置。 ４ 特許請求の範囲第２項記載の装置において、
   導波管は相対向する一対の管壁の一方または両方
   がステツプ状に順次傾斜する面とされて先細り状
   に形成されていることを特徴とする半導体素子用
   モールド樹脂の予熱装置。 ５ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項また
   は第４項記載の装置において、モールド樹脂はタ
   ブレツト状に形成されていることを特徴とする半
   導体素子用モールド樹脂の予熱装置。 ６ 特許請求の範囲第５項記載の装置において、
   タブレツトは小タブレツトであることを特徴とす
   る半導体素子用モールド樹脂の予熱装置。 ７ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項また
   は第４項記載の装置において、モールド樹脂は粉
   末状に形成されていることを特徴とする半導体素
   子モールド樹脂の予熱装置。 ８ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第
   ４項、第５項、第６項または第７項記載の装置に
   おいて、前記モールド樹脂の位置決め手段は、導
   波管内に形成される複数の電界中心のそれぞれに
   対応して位置させるようにしたことを特徴とする
   半導体素子用モールド樹脂の予熱装置。