JPS6359534B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は半導体部品を樹脂にて封止するモー
ルド方法およびその装置に係り、特に高信頼度の
成形品を得るために好適なトランスフアモールド
半導体部品製造方法およびその装置に関する。

〔発明の背景〕

従来の半導体部品のレジンモールド方法とその
実施のための装置の概要を第１図乃至第４図につ
いて説明する。１，２はそれぞれ樹脂封止用金型
の上型および下型で、上型１にはポツト３を設
け、該上型１と下型２の接触する表面には上下両
面が一致するように、上記ポツト３の底部に設け
たカル部４に連通する複数のランナ５を刻設し、
さらに該各ランナ５の両側に枝葉状に複数のゲー
ト６およびこれに連らなるキヤビテイ７を刻設す
る。第２図に示すリードフレーム８は、該リード
フレーム８上に半導体チツプ９（後述の第４図参
照）をダイボンデイングし該半導体チツプ９とリ
ードフレーム８との間を金線１０（後述の第４図
参照）でワイヤボンデイングしたもので、このよ
うに組立てたリードフレーム８を上記キヤビテイ
７内に各１個ずつ設置して上下両型１，２で挾
み、高周波プレヒータ（図示せず）によつて80℃
程度に予備加熱されたタブレツト状レジン１１を
上記ポツト３内に投入する。上下両型１，２は、
ヒータ１２によつて180℃位に加熱されているた
め、該熱によつて流動状になつたレジン１１は、
プランジヤ１３により図示矢印方向に加圧され、
カル部４、ランナ５、ゲート６を経て各キヤビテ
イ７内に充填される。そして所定のキユアタイム
経過後、上下両型１，２が自動的に開き、複数個
の成形品をのせたリードフレーム8′（第３図）が
取り出される。その後、所定温度で２次キユアを
行ない、リード切断、端子の曲げ工程を経て個々
の完成品（第４図）に分離される。上記のように
してインサート（半導体チツプ９、金線１０およ
びリードフレーム８′の一部）がレジン１１で保
護された形のレジンモールド半導体部品が得られ
る。

上記従来のレジンモールド半導体部品を製造す
る場合、ポツト３内にタブレツト状レジン１１を
投入してから、プランジヤ１３によつて溶融過程
に入つたレジン１１を上記キヤビテイ７に押し出
すまでの過程をさらに詳しく説明する。すなわ
ち、粉末状のレジン１１をタブレツト状に成形
し、上記のように高周波により予備加熱後、上記
ポツト３内に投入し、プランジヤ１３によつて溶
融過程に入つたレジン１１を押し出し、上記の成
形をする。従つてタブレツト状レジン１１中に含
まれる空気がキヤビテイ７内に運ばれてつぶれず
に残存し、外観不良やパツケージクラツクを生じ
て耐湿信頼性の低下につながつていた。このため
に、ボイドを少なくするための一方法としてタブ
レツト状レジン１１の高密度化を図ることにより
ボイド発生率の低下を得てはいるがタブレツト状
レジン密度とボイド発生率の関係は、第５図に示
すように、従来のタブレツト成形法で得られるタ
ブレツト状レジン密度は、該図中の破線Ａで示し
た値が量産可能な上限値となつており、品質管理
すべきボイド発生率（該図中の破線Ｂ）と交叉し
ている。タブレツト状レジン密度を該第５図の上
限値（破線Ａ）以上に上げるために、レジン粉の
加圧工程でパンチに加わる圧力と時間を増加した
場合には、タブレツト状レジン１１にクラツクが
入り易すくなつたり、タブレツト状レジン１１を
金型から取り出しにくくなつたりする。従つて従
来のタブレツト状レジン１１の成形方式では、得
られるタブレツト状レジン１１の密度に限界があ
つた。

また上記のようなタブレツト状レジン１１中に
含まれる空気によつて残存するボイドは直径１mm
以下の微小ボイドと考えられるが、一方では上型
１のポツト３で空気を巻き込んで発生する直径１
mm以上の大きなボイドも問題になつていた。空気
の巻き込みによる大きなボイドの発生過程を第６
図ａおよびｂに示す。第６図ａは予備加熱したタ
ブレツト状レジン１１をポツト３に投入した直後
の状態図であつて、タブレツト状レジン１１の取
扱いを容易にするためにタブレツト状レジン１１
の径φ_Tとポツト３の径φ_Pとの間には間隙（φ_P−
φ_T）が必要であつて、タブレツト状レジン１１
の個数が多い程、ポツト３とタブレツト状レジン
１１との間の空気は多くなり、横方向の位置ずれ
φ_Gも生じるため、タブレツト状レジン１１内に
空気が巻き込まれ易くなる。また、予備加熱され
たタブレツト状レジン１１は、レジン粉の管理状
態や各ロツト毎のレジンの違いによつて、予熱温
度や温度分布が不均一である。このためにタブレ
ツト状レジン１１の取り扱い時にタブレツト状レ
ジン１１が変形した状態でポツト３に投入された
りして、空気巻き込みの原因となつていた。

また第６図ｂは、タブレツト状レジン１１をポ
ツト３内でプランジヤ１３により、加圧し始めた
ところを示している図で、該プランジヤ１３の降
下によりポツト３内の空気は下方に移動し、カル
部４から逃げるが、カル部４の付近がレジン１１
で塞がれると、該空気がタブレツト状レジン１１
内に強制的に閉じ込められて大きなボイドの発生
原因となる。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、タブレツト状レジンの高密
度化とポツト内での空気の巻き込みを防ぐことに
よつて、キヤビテイ内に運ばれるボイドを少なく
し、レジンモールド半導体部品の高信頼化および
歩どまりを大幅に向上させたトランスフアモール
ド半導体部品製造方法およびその実施のための装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

要するにこの発明は、成形直前に予備加熱した
タブレツト状レジンをポツト内で再加圧すること
によつて、タブレツト状レジンの高密度化を図る
とともに、成形の直前にポツト内の空気を吸引し
ながら上記の再加圧を行うことによりポツトとタ
ブレツト状レジンとの間隙によつて生じる空気の
タブレツト状レジン内への巻き込みを防ぎ、それ
によつて大きなボイドの発生をなくして、キヤビ
テイへのボイドの移送を防ぐ方法とその装置であ
る。

〔発明に対する基体的実験結果〕

第７図は、予備加熱したレジン粉を用いて成形
したタブレツト状レジンの密度とレジン粉温度の
関係を示した図で、レジン粉温度20℃は加熱して
いない場合、すなわち室温における状態を示す。
各データの測定時におけるタブレツト状レジン成
形圧力と成形時間は、上記20℃において行なつた
条件と同一条件において実験したものである。こ
の図からもわかるように、レジン粉の温度が上昇
するに従つてタブレツト状レジン密度が増加す
る。

また、第８図は、タブレツト状レジンを予備加
熱した後に再び加圧した場合のタブレツト状レジ
ンの密度とタブレツト状レジンの予熱温度の関係
を示した図で、この場合も上記レジン粉を加熱し
た場合と同様に密度が増加することがわかる。

上記第７図の破線Ｃより上のタブレツト状レジ
ン密度では、半導体封止品の外観、耐湿信頼性に
問題が生じていないことがわかつており、タブレ
ツト状レジンを予備加熱後に再加圧する上記第８
図の方法を採れば、かなり高密度化したタブレツ
ト状レジンを得ることが可能である。

〔発明の実施例〕

上記の第７図および第８図に基づいて、以下こ
の発明の一実施例を第９図ａおよびｂにより説明
する。なお、上記従来例と同一または同等の部位
には同一の符号を付ける。第９図ａは、樹脂封止
用金型の上型１および下型２をクランプして、予
備加熱したタブレツト状レジン１１をポツト３内
に投入したところを示したもので、これはポツト
３内においてタブレツト状レジン１１を再加圧し
て高密度化するためにカル部４を下型２と切り離
して下型２に開けたカル部４の案内孔４′中を可
動するようにしてある。第９図ｂは、カル部４の
案内孔４′中を摺動させてカル部４を上方に移動
して上型１に密に接触させ、プランジヤ１３が上
方からポツト３内に降下してタブレツト状レジン
１１を加圧した状態を示した図で、該プランジヤ
１３には圧力検出素子１４が設けられており、タ
ブレツト状レジン１１を上記プランジヤ１３で押
しつぶしたときに、上記圧力検出素子１４に接続
する検出回路１７、比較回路１８、基準圧力設定
回路１９、演算回路２０、制御回路２１、および
流量調整弁２２によつて、所定の圧力で所定時間
加圧するように制御されている。また、ポツト３
内の空気をタブレツト状レジン１１内に巻き込ま
ないように、上記プランジヤ１３の降下と同時に
ポツト３内の空気を空気吸入口１５′を介してパ
イプ１５を通し図示矢印のようにポンプ１６で引
いて、ポツト３内を減圧状態にしつつ予備加熱さ
れたタブレツト状レジン１１を加圧するものであ
る。

このようにしてポツト３内の空気を充分に抜き
取り、かつ、タブレツト状レジン１１が溶融過程
に入いるとともに、上記圧力検出素子１４によつ
てプランジヤ１３が所定の圧力で所定時間タブレ
ツト状レジン１１を加圧したことを検出した後カ
ル部４を元位置に復帰させ、かつ、プランジヤ１
３を降下させ続けると、レジン１１は上記各ラン
ナ５およびゲート６を経てそれぞれのキヤビテイ
７に至り、予めリードフレーム８を設置した該キ
ヤビテイ７内に充填してリードフレーム８を８′
に示すようにモールドする。

つぎに、この発明の方法による実施結果につい
て述べる。第１０図ａは、軟Ｘ線観察の結果、１
パツケージ内に残存した直径１mm以下の微小ボイ
ドの数と該パツケージ数との関係を示した図で、
この発明の方法によれば、パツケージ内に運び込
まれる空気が減り、残存するボイドの数を大幅に
低減できる。またボイドを全く含まないパツケー
ジの数も大幅に増えている。また、第１０図ｂ
は、従来の方法の場合とこの発明の方法の場合と
のボイド発生率を比較した図でこの発明による方
法では、タブレツト状レジンの高密度化を減圧状
態にしたポツト内で行うために、該ポツトの内径
とタブレツト状レジンの外径との間隙やタブレツ
ト状レジンの取扱いによる該タブレツト状レジン
の変形等に起因する空気のタブレツト状レジン内
への巻き込みを防止し、直径２mm以上の大きなボ
イドの発生を無くすことができ、微小なボイドを
含めてボイド発生率を上記従来のものに比較して
大幅に低減させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、従来
の方法ではできなかつた高密度のタブレツト状レ
ジンを成形の直前にポツト内で得ることができ、
かつ、該ポツト内の空気がタブレツト状レジン内
に巻き込むことを防ぎ、半導体封止品中のボイド
を大幅に低減することができるためレジンモール
ド半導体部品の信頼性を飛躍的に向上させること
ができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の半導体部品のレジンモールド
装置の一部破断斜視図、第２図、第３図は、リー
ドフレームの平面図、第４図は、半導体部品の完
成品の縦断面図、第５図は、タブレツト状レジン
密度とボイド発生率の関係図、第６図ａは、予備
加熱したタブレツト状レジンをポツトに投入した
直後の縦断面図、第６図ｂは、タブレツト状レジ
ンをポツト内でプランジヤにより加圧し始めたと
ころを示す縦断面図、第７図は、予備加熱したレ
ジン粉を用いて成形したタブレツト状レジンの密
度とレジン粉温度の関係図、第８図は、タブレツ
ト状レジンを予備加熱した後に再び加圧した場合
のタブレツト状レジン密度とタブレツト状レジン
の予備温度との関係図、第９図ａは、上型と下型
とをクランプして予備加熱したタブレツト状レジ
ンをポツト内に投入したこの発明の一実施例のポ
ツト付近の縦断面図、第９図ｂは、上記第８図に
おいてカル部を上方に移動して上型に密に接触さ
せ、プランジヤがポツト内に降下してタブレツト
状レジンを加圧した状態の縦断面図、第１０図ａ
は、１パツケージ内のボイド数とパツケージ数と
の関係図、第１０図ｂは、従来の方法の場合とこ
の発明の方法の場合とのボイド発生率を比較した
図を示す。 符号の説明、１……上型、２……下型、３……
ポツト、４……カル部、４′……カル部の案内孔、
５……ランナ、６……ゲート、７……キヤビテ
イ、８，８′……リードフレーム、９……半導体
チツプ、１０……金線、１１……レジンまたはタ
ブレツト状レジン、１２……ヒータ、１３……プ
ランジヤ、１４……圧力検出素子、１５……パイ
プ、１５′……空気吸入口、１６……ポンプ、１
７……検出回路、１８……比較回路、１９……基
準圧力設定回路、２０……演算回路、２１……制
御回路、２２……流量調整弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 上下金型を密に接合させた後、カル部を上型
   のポツト底部に密接させ、予備加熱したタブレツ
   ト状レジンを上記ポツト内に投入して該ポツト内
   の空気を外部に排出しつつ、先端に圧力検出素子
   を設けたプランジヤによつて上記タブレツト状レ
   ジンを加圧し、上記圧力検出素子によつて、上記
   プランジヤがタブレツト状レジンを所定の圧力で
   所定の時間加圧したことを検出した後、上記カル
   部を元の位置に復帰させ、金型壁面からの伝熱で
   溶融過程にあるタブレツト状レジンをプランジヤ
   によつて押出し、流動状レジンを射出し、上下金
   型に設けたキヤビテイ内に予め設置した半導体部
   品をモールドするようにしたことを特徴とするト
   ランスフアモールド半導体部品製造方法。 ２ タブレツト状レジンを投入するポツトを開け
   た上型と、カル部の案内孔を開けた下型と上記ポ
   ツトの底部に密接させたカル部とを設け、かつ上
   記ポツト内に圧入させるプランジヤに設けた空気
   吸入口を介して上記ポツト内の空気を排出する手
   段と、上記プランジヤの先端に設けた圧力検出素
   子を介してタブレツト状レジンを所定圧力で所定
   時間加圧する手段と、該加圧工程終了後、上記カ
   ル部を元位置に復帰させ、かつ上記プランジヤを
   降下させ続ける手段とを設けたことを特徴とする
   トランスフアモールド装置。