TW200949962A - Metal mold for injection molding and semiconductor package formed therewith and method of manufacturing semiconductor package - Google Patents

Description

200949962 六、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於射出成形用模具及藉由其成形的半導體封 裝體以及半導體封裝體的製造方法，具體而言，關於適合 於製造薄型化半導體封裝體的射出成形用模具及藉由其成 形的半導體封裝體以及半導體封裝體的製造方法。 〇 【先前技術】 習知的射出成形方法，爲使用於半導體裝置的封裝體 的製造技術。在射出成形方法中，將加熱熔融後的樹脂藉 由模具的直澆道、橫澆道從澆口射出入模腔內，其後在保 持預定時間內進行冷卻固化以製造成形體。在該方法中， 樹脂成形體的形狀存在厚度較厚的部位及較薄的部位時， 較薄的部位較快地被冷卻，熔融的樹脂較容易冷卻固化。 因此’存在這樣的問題：當厚度較薄的區域成爲兩種樹脂 © 流動會合的最終塡充位置時，容易產生熔接線，因熔融樹 脂處於很難流入的狀態，而發生成形未塡充的不良情形也 .就是短射。作爲用於消除這種熔接線或短射的改進方法， 例如有人提出的日本特開平7-2764 10號公報的技術。 另一方面’在半導體裝置內作爲光源使用的發光二極 體（Light Emitting Diode:以下也稱爲「LED」），也在 近年被開發出高亮度、高輸出的發光元件及小型的發光裝 置’其在各種領域的利用不斷發展。這種發光裝置有效利 用小型、低消耗電力、輕量等特徵，例如利用於手機及液 -5- 200949962 晶背光的光源、各種儀錶的光源、各種讀數感應器等。作 爲一個例子，使用於背光的光源要求薄型化，以使使用該 光源的設備小型化及輕量化。因而，作爲光源使用的發光 裝置本身也要求小型化，因此，例如被開發出各種於橫向 發光的被稱爲側發光型的薄型發光裝置等（例如參考日本 特開2004-363537號公報）。 在第1圖中表示申請人在先前開發出的側發光型發光 裝置500的立體圖。第1圖A是表示從斜前方觀察的立體 U 圖，第1圖B是表示從斜後方觀察的立體圖。如這些圖所 示，側發光型發光裝置，構成爲通常在封裝體正面形成有 光射出用開口部KK5，在其底面上裝載發光元件，導線框 的一部分作爲外部電極550從封裝體內部向外部引出。 第2圖表示使發光裝置的封裝體成形的成形模具。第 2圖A是表示成形模具沿第1圖A的Ila-IIa’線的剖面圖 ，第2圖B是表示沿第1圖A的Ilb-IIb’線的剖面圖，第 2圖C是表示放大了第2圖B的澆口部分的放大剖面圖。 〇 爲了使第1圖的封裝體成形，如第2圖A〜第2圖B所示 ，使用夾持有導線框20的模具，在模腔內射出熔融樹脂 對樹脂進行造型。由於側發光型發光裝置的厚度，是由搭 載的模子的尺寸及包圍其周圍的封裝體的厚度決定，所以 對於使用於側發光型發光裝置的封裝體，最大的課題之一 在於怎樣能夠形成較薄的壁。因此，爲了得到更薄型的側 發光型發光裝置，針對形狀或製造方法，實施了各種各樣 的設計（例如參考日本特開2007-207986號公報）。 -6 - 200949962 爲了滿足包括這種發光裝置的半導體裝置的小型化、 薄型化的要求及應對複雜的形狀，而很大程度上依賴於掌 控半導體裝置外形的封裝體的成形。因此，要求設計可適 用於薄型化的樹脂成形用模具。但是，特別地如果想藉由 模具成形來實現薄型化，則很難避免熔接線或短射情形。 上述的日本特開平7-27641 0號公報這樣的方法，例如雖 然對於汽車輪罩這樣的較大型的成形物較爲有效，但是對 〇 於製作特別小型的半導體封裝體的情況，該方法有時會有 相反效果。另外，有時設置複數個相當於樹脂流入口的澆 口本身也很困難。 另外，如前上述，使封裝體厚度越薄，則熔融樹脂越 容易冷卻固化，熔接線及短射的發生率越高。利用第1圖 、第2圖進行具體地說明，由於第1圖B的封裝體背面， 是從前方的平坦面向後方形成爲寬度變窄的錐狀，所以錐 面的端面也就是背面的厚度dD成爲最薄的部分。因此， Φ 爲了模具成形爲第1圖的形狀，第2圖A〜C所示的向模 具注入熔融樹脂的澆口內徑也就是澆口直徑φ(1，如第2 圖C的放大剖面圖所示，要求比背面的厚度dD小。但是 ，爲了實現封裝體的薄型化，需要減小背面的厚度dD， 結果以背面上的厚度dD爲上限而形成的澆口直徑φ(1也 變小。澆口直徑Φ(1變狹窄時，則很難使熔融樹脂均勻地 塡充至成形模具的模腔內。特別是由於相當於錐面與平坦 面的邊界部分的導線框的端緣部分的厚度dt極窄，所以 很難通過該狹窄區域向模腔內送出對開口部分進行成形的 200949962 樹脂，則變得容易產生熔接線或短射情形。爲了避免這種 情況，可以考慮提高熔融樹脂的射出速度，或提高樹脂塡 充後的保壓。但是此時，由於模腔內的壓力變高，樹脂進 入成形模具彼此的間隙，產生作爲製品不允許產生的樹脂 毛邊。而且在高壓下向模腔內射出熔融樹脂時，產生樹脂 黏著於模具，在樹脂硬化後打開模具時，有與模具一起讓 樹脂成形部分也發生分解斷裂的情況。因此，如果以能夠 容許所有這些課題的水平進行設計，則封裝體厚度能夠變 薄的界限是有限度的。封裝體厚度的界限決定後，與此對 應需要縮小模子尺寸，但是尤其在側發光型發光裝置所要 求的尺寸及輸入電力的條件下，模子尺寸越小則越暗。也 就是說，封裝體壁厚越厚，則作爲發光裝置成爲越暗的製 品。 本發明是鑒於習知的上述問題而完成的。本發明的主 要目的在於提供一種射出成形用模具、藉由其成形的半導 體封裝體以及半導體封裝體的製造方法，容易製造向如此 © 小型化、複雜化發展的半導體封裝體，對於客戶要求的外 形，具有最佳的效果。 【發明內容】 爲了解決上述課題，根據本發明的第1發明的射出成 形用模具，是半導體封裝體成形用的射出成形用模具，具 備：各自具有可藉由閉模而形成模腔的內表面的固定模及 複數個可動模，藉由對上述固定模及可動模進行閉模而形 -8- 200949962 成模腔’向上述模腔內射出樹脂而可射出成形半導體封裝 體’上述固定模或可動模，具備有··用於向上述模腔內射 出樹脂而與上述內表面連續而形成的澆口，上述複數個可 動模的內表面’具有朝向上述澆口，距離逐漸接近的相互 相對向的第1模具面及第2模具面，上述第1模具面或第 2模具面，在與上述澆口相接的部分具有凹部。由此，使 繞口直徑較大地開口，即使在較低的模具內壓下也能向模 〇 具內供給熔融樹脂，因此，可實現抑制了毛邊產生的穩定 的樹脂成形。 另外’根據本發明的第2發明的射出成形用模具，在 上述固定模和上述可動模之間可配置導線框，上述導線框 的端面與上述可動模的內表面的間隙內最窄的部位，爲由 上述可動模形成的模腔高度的1 /4以下。 而且，根據本發明的第3發明的射出成形用模具，可 在上述可動模側的模腔內配置嵌入件。 © 而且’根據本發明的第4發明的射出成形用模具，可 使上述嵌入件配置爲，讓上述內表面和上述嵌入件之距離 的最近部分的距離爲0.1mm以下。 而且，本發明的第5發明的半導體封裝體可由上述的 射出成形用模具來成形。 而且’根據本發明的第6發明的半導體封裝體，是構 裝有半導體零件的半導體封裝體，具有··分別相對的封裝 體上面及封裝體下面、和封裝體正面及封裝體背面，其中 上述封裝體正面及封裝體背面與上述封裝體上面及封裝體 -9 - 200949962 下面鄰接，以使厚度從上述封裝體正面側向封裝體背面側 變薄之方式來形成上述封裝體上面及封裝體下面，在上述 封裝體下面，以與上述封裝體背面相連的方式形成有突起 部。由此，能夠增大澆口直徑，可實現抑制了毛邊產生的 小型且量產性優異的半導體封裝體。另外，在半導體封裝 體的表面上形成從封裝體下面突出的突起部分，可抑制載 置半導體封裝體時所不期望的傾斜。 而且’根據本發明的第7發明的半導體封裝體，設有 υ 上述突起的部分的半導體封裝體的最大厚度，可與上述封 裝體正面側的封裝體最大厚度大致相等或者較其更薄。 而且’根據本發明的第8發明的半導體封裝體，在形 成使上述封裝體背面的大致中央凹陷爲凹狀的階段部，並 且從上述凹狀階段部的底面使上述突起突出，且上述突起 的頂部以收納在凹狀階段部內之方式而構成。 而且，根據本發明的第9發明的半導體封裝體，還具 備：具有凹部的封裝體本體；使一端在上述凹部內露出， 〇 使另一端從上述封裝體本體表面突出，並且沿上述封裝體 本體表面彎折的一對外部電極；以及收容於上述凹部並與 上述一對外部電極電性連接的半導體發光元件，上述半導 體封裝體可構成半導體發光裝置。 而且，根據本發明的第10發明的半導體封裝體的製 造方法，係將：以使厚度從封裝體正面側朝向封裝體背面 側逐漸變薄之方式形成有封裝體上面及封裝體下面的半導 體封裝體’予以成形之半導體封裝體的製造方法，可包括 -10- 200949962 :在固定模和與上述固定模相對的可動模之間的預定位置 上，配置半導體封裝體的導線框的製程、及使固定模閉模 形成模腔的製程，上述固定模，其在封裝體背面側開口， 用以朝向模具注入熔融樹脂之澆口在上述半導體封裝體的 厚度方向上的澆口直徑，是比上述背面之沒有設置澆口的 部分的封裝體的最大厚度更大，並且與上述正面的封裝體 的最大厚度大致相等或者比其更小、及從澆口於上述模腔 〇 內將熔融樹脂從上述固定模朝向上述可動模充塡的製程、 以及在熔融樹脂硬化後進行脫模的製程。由此，藉由使澆 口直徑較大地開口，即使在較低的模具內壓下也能向模具 內供給熔融樹脂，可實現抑制了毛邊產生的穩定的樹脂成 形。 【實施方式】 (實施方式1 ) Ο 在第3圖〜第7圖中表示本發明實施方式1所關於的 半導體封裝體100的外觀。在這些圖中，第3圖是表示從 前方斜上方觀察半導體封裝體100的立體圖，第4圖是表 示從前方斜下方觀察的立體圖，第5圖是表示從後方斜上 方観察的立體圖，第6圖是表示從後方斜下方觀察的立體 圖’第7圖A表示正視圖，第7圖B表示後視圖，第7圖 C是表示使箱形塊狀11 (正面側封裝體）的部分爲剖面的 側視圖。在這些圖中所示的半導體封裝體100是使用半導 體發光元件30的側發光型發光裝置，具備··樹脂成形爲 -11 - 200949962 較寬度更薄的薄型的封裝體本體10;及露出於封裝體本體 10外部的正負一對外部電極50。 (導線框20) 在封裝體本體10的內部，埋設有導線框20，藉由樹 脂成形等與封裝體本體10 —體地形成導線框20的上面也 就是半導體元件載置面，以使其在後述的開口部KK1的 底面露出。另外’導線框20中向封裝體本體10外部露出 的部分成爲外部電極50。 導線框20實際上只要爲板狀即可，也可以是波形板 狀、具有凹凸的板狀。其厚度即可以是均勻的，也可以是 局部變厚或變薄。構成導線框20的材料沒有特別限定， 由導熱係數較大的材料來形成較佳。藉由由這種材料來形 成，能夠使半導體元件所產生的熱量有效地向外部傳導、 放熱。例如，使用於半導體裝置用時，具有約200W/ ( m • K)以上的導熱係數、具有較大的機械強度、或者沖裁 沖壓加工或蝕刻加工等容易的材料較佳。具體而言，可以 列舉銅、鋁、金、銀、鎢、鐵、鎳等金屬或者鐵·鎳合金 、磷青銅等合金等。另外，尤其在搭載發光元件30的發 光裝置用的情況下，爲了有效地輸出所搭載的發光元件30 所發出的光，在導線框20的表面上實施反射鏟覆處理較 佳。另外，作爲這種半導體元件的載置面也可以不使用導 線框，在封裝體本體的表面上直接配裝半導體元件。 -12- 200949962 (半導體元件） 作爲半導體元件，可適合利用LED、LD ( Laser Diode )等半導體發光元件30。上述元件適合使用藉由液 相成長法、HDVPE法或MOCVD法在基板上使ZnS、SiC 、GaN、GaP、InN、AIN、ZnSe、GaAsP、GaAlAs、InGaN 、GaAIN、AlInGaP、AlInGaN等半導體形成爲發光層的元 件。藉由選擇半導體層的材料或其混晶度，可以將半導體 〇 發光元件的發光波長選擇爲從紫外光至紅外光的各種。作 爲發光層的材料，例如可以利用InxAlYGai-X-YN ( 1 、0SYS1、X+YS1 )等。另外，也可以是對這種發光元 件及由該發光激發、發出具有與發光元件的發光波長不同 的波長的光的各種螢光體進行組合的發光元件。作爲發出 紅色系列光的發光元件的材料，鎵•鋁•砷類的半導體或 者鋁•銦•鎵•磷類的半導體較佳。另外，爲了成爲彩色 顯示裝置’組合紅色類的發光波長爲6 10nm至700nm、綠 ® 色爲495nm至565nm、藍色的發光波長爲43 Onm至490nm 的發光元件較佳。 發光元件30，與向該發光元件30供給電力的外部電 極50電連接。配裝的發光元件30的數量既可以是一個， 也可以搭載複數個。此時，爲了提高發光強度，也可以組 合複數個發出相同發光顔色的光的發光元件。另外，例如 爲了應對於RBG，可以藉由組合複數個發光顔色不同的發 光元件來提高色彩再現性。 另外根據需要，在發光元件的周圍配置波長轉換構件 -13- 200949962 ，可以轉換發光元件的光波長，轉換爲不同波長的光進行 輸出。波長轉換構件，是例如藉由在透光性樹脂中混入由 發光元件的光激發而發出螢光的螢光體而形成的。由此， 將發光元件的光轉換爲更長波長的光，可以向外部引出發 光元件的光與由波長轉換構件轉換的長波長的光的混合光 0 而且，配裝的元件不限於發光元件，可以適用PD( photodiode )等光電轉換元件、受光元件、C C D、C - Μ O S 、CdS 光電池、PSD ( position sensitive detector)等攝影 元件、光電感應器等各種半導體元件。 (半導體元件的配裝） 發光元件30等半導體元件，利用接合構件固定在由 射出成形用模具60(後述）製作的封裝體本體10的表面 或導線框20的表面上。作爲這種接合構件，對於例如具 有藍及綠發光，使氮化物半導體在藍寶石基板上成長而形 成的發光元件30的情況，可以使用環氧樹脂、矽氧樹脂 等。另外，考慮發光元件30所發出的光和熱所引起的惡 化’在發光元件背面施加AI鍍層處理，也可以使用 Au-Sn共晶等焊錫、低熔點金屬等的焊料、導電性糊料等作 爲接合材料。而且，對於由GaAa等構成，像具有紅色發 光的發光元件這樣的在兩面形成有電極的發光元件的情況 ’也可以利用銀、金、鈀等導電性糊料進行管芯焊接。 200949962 (倒裝式接合或導線接合） 發光元件30與導線框20的電連接，可以藉由使用導 電構件的倒裝式配裝（倒焊配裝）或使用導電導線的正焊 配裝來進行。 作爲倒裝式配裝用導電構件，可列舉Au等的金屬凸 點、Au-Sn共晶等焊錫、各向異性導電性材料、Ag等的導 電性糊料等。另外作爲導電導線，與發光元件的電極的電 0 阻性良好，或機械連接性良好，或導電性及導熱性良好的 導線較佳。作爲導熱係數，爲O.Olcal/S . cm2 · °C /cm左 右以上較佳，約〇.5cal/S · cm2 · °C /cm以上更好。考慮作 業性等時，導電導線的直徑爲ΙΟμιη〜45μπι左右較佳。作 爲這種導電導線的材料，例如可列舉金、銅、鉑、鋁等金 屬及它們的合金。 (外部電極50) φ 各外部電極50爲，將導線框20的一部分利用爲外部 電極50，藉由嵌入成形等將一部分埋設於封裝體本體1〇 ，對露出部分進行彎折加工。如第6圖所示，在使露出部 分的外形爲大致Τ字狀時，該Τ字狀部分作爲配裝半導體 封裝體100時的連接面而起作用。另外，在該例中，雖然 設置了兩個外部電極50，但是根據配裝的元件數量、種類 等，也可以設置3個以上外部電極。此時，也可以在箱形 塊狀11 (後述）的底面上配置外部電極。另外，露出部分 的外形不限於Τ字，可以適當變更，只要是作爲前述的連 -15- 200949962 接面能發揮作用的形狀，可以是任意形狀。 (包覆材料40 ) 另外’在將半導體元件配裝於開口部KK1 ’用包覆材料40塡充開口部KK1進行造型（參 C #)較佳。由此，例如在發光元件的情況下， 元件30的同時保護導電導線以避免受到外力或 影響。包覆材料40具有透光性較佳。作爲可以 種包覆材料40的密封樹脂，可列舉環氧樹脂、 '丙Μ酸樹脂、尿素樹脂等耐環境影響性良好的 或玻璃等。尤其是透明樹脂，在製程中或保管中 性包覆材料內含有水分的情況下，也可以藉由以 行1 4小時以上的烘烤，使樹脂內含有的水分向 。因此’能夠防止水蒸汽所引起的破裂，或發光 型構件剝離，因而較佳。 另外，密封樹脂中也可以適當使塡充劑或散 散劑等適當分散。而且，也可以設置混入了螢光 轉換構件的波長轉換層。擴散劑使光擴散，使發 方向性緩和，可以使視野角增大。螢光物質用來 元件所發出的光，可以轉換從發光元件向封裝體 的光的波長。發光元件所發出的光爲能量高的短 見光時，可適合使用有機螢光體也就是二萘嵌苯 、ZnCdS : Cu、YAG : Ce、由 Eu 及 /或 Cr 啓 Ca0-Al203-Si02等無機螢光體等各種物質。在發 的狀態下 考第7圖 保護發光 水分等的 利用爲這 矽氧樹脂 透明樹脂 即使透光 100〇C 進 外部逸出 元件與造 射劑、擴 體等波長 光元件的 轉換發光 外部射出 波長的可 類衍生物 動的含氮 光裝置中 200949962 得到白色光時，尤其在利用 YAG : Ce螢光體時，根據其 含有量藍色發光元件所發出的光，及吸收一部分該光線成 爲互補色的黃色系列能夠發光，白色系列可以比較簡單、 高可靠性地形成。同樣，利用由Eu及/或Cr啓動的含氮 Ca0-Al203-Si02螢光體時，根據其含有量藍色發光元件所 發出的光，及吸收一部分該光線成爲互補色的紅色系列能 夠發光，白色類可以比較簡單、高可靠性地形成。另外， 〇 使螢光體完全沈降，可藉由除去氣泡降低色相不均性。 (封裝體本體10) 封裝體本體10爲在模具內塡充熔融狀態的樹脂JS而 成形（參考第18圖、第19圖）。作爲這種樹脂材料，可 適合利用使導線框20 —體地成形，對於半導體元件及導 線框20可確保絕緣性的材質。例如，熱可塑性樹脂、熱 硬化性樹脂等，具體而言可列舉聚鄰苯二甲酰胺（PP A ) © 、聚碳酸酯樹脂、聚苯硫醚（PPS )、液晶聚合物（LCP )、ABS樹脂 '環氧樹脂、苯酚樹脂、丙烯酸樹脂、PBT 樹脂等樹脂、陶瓷等。使用熱可塑性樹脂較適合。 另外，這些樹脂JS也可以是配合有適當的強化塡充 材料的組成物。例如除配合有通常的玻璃纖維、碳纖維、 聚醯胺纖維、鈦酸鉀纖維、石膏纖維、黃銅纖維、鋼纖維 、陶瓷纖維、硼晶鬚等的纖維強化組成物以外，可列舉配 合有粉狀、粒狀、板狀、薄片狀、泡狀等各種形狀的石棉 、雲母、滑石、矽石、碳酸鈣、玻璃、黏土、矽灰石、氧 -17- 200949962 化鈦等其他無機塡充材料強化組成物。 封裝體本體10，在設有發光面的正面13側形成有開 口部KK1，在開口部KK1的底面上載置有半導體發光元 件30。半導體發光元件30使其正極、負極分別與外部電 極50的正極、負極電連接。開口部KK1形成爲其側面朝 向開口端緣成逐漸展開的傾斜狀。 另外，封裝體本體10如第3圖及第6圖所示，使正 面1 3側成爲上面及下面大致平行的箱形塊狀1 1，在中間 ❹ 部分朝向背面1 4側爲寬度變窄的具有傾斜的錐面1 5的傾 斜塊狀12。因此’背面14的厚度D1，形成爲比正面13 的厚度D2更薄。另外’在背面14側，形成有具備比背面 14的厚度D1更厚，且與正面13的厚度D2大致相等或者 比其更小的厚度D3的突起部分17。 傾斜的錐面1 5是指上側錐面1 8及下側錐面1 9，形成 爲上側錐面1 8及下側錐面1 9相互相對向。 換言之’封裝體本體10形成爲使厚度從正面13側朝 D 向背面14側逐漸變薄，在上側錐面18或下側錐面19上 ’以與背面14連接的形式形成突起部分17(還包括在上 側錐面1 8及下側錐面兩者上形成突起部分i 7的情況）。 這裏，對包括突起部分17的厚度D3與正面13的厚 度D2「大致相等」的情況的理由進行說明。突起部分17 的厚度D3比正面13的厚度D2更厚時，突起部分17比 封裝體本體10的箱形塊狀11的底面更突出，但實際上， 考慮到容易配裝外部電極50，設計爲外部電極50的底面 -18- 200949962 比箱形塊狀11的底面更突出。因此，如第7圖C所示’ 半導體封裝體1〇〇的厚度D4比突起部分17的厚度D3更 厚。因此，只要突起部分17不比外部電極50的配裝面側 底面突出，突起部分17就不會妨礙配裝。因此，即使在 突起部分17的厚度D3比正面13的厚度D2更厚的情況 下，兩者的差比外部電極50的底面與箱形塊狀11的底面 的高低差也就是較（D4-D3 )更小的情況也將被容許。因 Φ 此，突起部分17的厚度D3與正面13的厚度D2「大致相 等」是指還包括，即使突起部分1 7的厚度D3比正面側 13的厚度D2更厚，其差値也在上述（D4-D3 )的範圍內 的情況。 在傾斜塊狀1 2的錐面1 5上，以從形成有突起部分1 7 的位置連續的方式，比傾斜塊錐面1 5的傾斜平緩地形成 有從背面側14向正面側13使厚度逐漸變厚的突起錐面16 。突起錐面16未形成於箱形塊狀11部分。結果突起部分 © 丨7形成爲在傾斜塊錐面15上突出爲凸狀，直至傾斜塊狀 12和箱形塊狀11的交界面。另外，在圖中的例子中，雖 然在突起部分17上形成有突起錐面16，但是並不必須是 這樣傾斜的平面，也可以是去掉傾斜與箱形塊狀1 1爲大 致同一平面狀’或者低一階層的平行面，或者使突起部分 的頂部彎曲。 封裝體本體1 〇的背面1 4側的端部形成有階段部，以 使傾斜塊狀12的中央部分凹陷爲凹狀。另外，突起的頂 部設計爲收納在凹狀階段部內。藉此，即使突起部分17 -19 - 200949962 從中央部分的底面向樹脂射出方向（澆口方向）稍微突出 ，也可以避免突起部分從封裝體本體10的背面14突出導 致半導體封裝體的尺寸大型化》 這樣的突起部分17有利於在配裝半導體封裝體時提 高穩定性、可靠性。通常半導體封裝體爲了容易進行成形 時的脫模，使封裝體本體10的一側形成爲箱形塊狀11， 另一側形成爲傾斜塊狀12。在第8圖中表示使用了這種半 導體封裝體600的發光裝置的側視圖。在側發光型發光裝 Q 置中，如上述，封裝體本體610由縱深寬度1)11的箱形塊 狀611和傾斜塊狀612構成，在箱形塊狀611側開口的開 口部KK6處所形成的凹狀底部上配置LED等半導體發光 元件630。半導體發光元件630所發出的光的一部分，由 凹狀的側面部分反射輸出至外部。近年，爲了形成薄壁， 如第9圖所示的半導體封裝體700，使凹狀開口部KK7的 深度較淺，也就是減小箱形塊狀711的縱深寬度〇12的結 構的封裝體本體710較佳。但是，在該結構中重心後移的 © 結果，如第1〇圖所示向後方傾斜，也就是傾斜塊狀712 的底面部分變得容易著地。以這種姿勢配裝發光元件730 時，存在無法使側發光型發光裝置的出射光正確地在橫向 射出，因光照射方向的誤差而導致製品的合格率降低的問 題。 對此，在半導體封裝體100’中，如第11圖所示，由 於突起部分1 7，設置在傾斜塊狀1 2的下面側’所以即使暫 時向後方傾斜，也能夠將傾斜角度抑制爲極小’可有利於 -20- 200949962 提高合格率。如此，突起部分在發光裝置傾斜時起到支撐 作用’能夠使配裝時的光照射方向穩定。 這種突起部分17，在第3圖及第6圖所示的半導體封 裝體100的例子中，分別形成在傾斜塊的上下面。但是， 如第11圖所示的半導體封裝體1〇〇，，也可以僅在下面側 形成突起部分17’。另外，也可以僅在上面側形成突起部 分。即使僅在上面或下面的任意一側形成突起部分，如後 〇 述，也可以得到增大用於對封裝體本體ίο進行樹脂成形 的樹脂成形用模具的澆口直徑φ(11(參考第21圖）的效 果。另外，由於藉由附加凸狀而讓封裝體本體的重心後移 ’所以還可以得到穩定的優點。另外，在上面側形成突起 部分時，可以得到作爲半導體封裝體配裝時的定位構件加 以利用的優點。 (實施方式2 ) 〇 另外，半導體封裝體的形狀不限於上述的結構，可以 利用各種形狀的結構。作爲一個例子，在第12圖〜第15 圖中表示作爲實施方式2的改變了外部電極形狀的半導體 封裝體200的例子。在這些圖中，第12圖是表示從前方 斜上方觀察半導體封裝體200的立體圖，第13圖是表示 從前方斜下方觀察的立體圖，第14圖是表示從後方斜上 方觀察的立體圖，第15圖是表示從後方斜下方観察的立 體圖。這些圖中所示的半導體封裝體200也與實施方式1 相同，是使用半導體發光元件的側發光型發光裝置，對通 -21 - 200949962 用的構件標注相同的圖號，省略詳細說明。也就是說，在 封裝體本體10B的傾斜塊錐面15B的上側錐面18B和下 側錐面19B兩側上形成具有突起錐面16B的突起部分17B 。從該封裝體本體10B露出的外部電極5 0B如第13圖等 所示，沒有配置在傾斜塊狀1 2B側，而是配置在箱形塊狀 11B側。也就是說，使從箱形塊狀11B的側面部分突出的 外部電極5 0B從側面沿底面彎折。由此，與實施方式1相 比，能夠使傾斜塊狀12B的部分縮短未將外部電極配置於 0 傾斜塊狀12B側的部分。另一方面，傾斜塊狀12B越短， 則該部分接地時的傾斜角度越大。另外，由於傾斜接地發 生的機率變高，所以設置突出部支撐傾斜塊部的結構變得 更有效。 該封裝體本體10B藉由使在傾斜塊狀12B上形成的突 起部分1 7B在下側錐面1 9B上延長地形成，從而，箱形塊 狀11B的突起部分17B與封裝體本體10B的底面（這裏 是箱形塊狀11B的底面）更接近。 ❹ 在配裝該半導體封裝體2 00時，例如藉由增減配裝時 的焊錫膏量等，存在傾斜塊狀12B底面側的下側錐面19B 與裝配面接地的情況。此時，傾斜塊狀1 2 B的底面與原本 應與配裝面接地的外部端子50B的底面越近，則光照射方 向的誤差越小。如此，根據實施方式2，由於突起部分 1 7B向下方突出，所以即使以傾斜姿勢進行配裝，傾斜角 度也可以限制爲極小，因此，可以極力減少光照射方向的 誤差。 -22- 200949962 如此，外部電極在發光面側彎折時，可以使配裝發光 裝置時的光照射方向穩定。 (射出成形用模具60 ) 下面，在第16圖〜第21圖中表示製造第3圖〜第15 圖所示的實施方式1所關於的半導體封裝體100時使用於 射出成形的模具結構。在這些圖中，第16圖是表示射出 φ 成形用模具的分解立體圖，第17圖是表示沿XVII-XVir 線剖切第16圖的固定模61的斷面立體圖，第18圖是表 示沿第16圖的XVIII-XVIir線的剖面圖，第19圖是表示 在第18圖的模腔68內塡充有樹脂JS的狀態的剖面圖， 第20圖是表示從模具的斜下方觀察樹脂硬化後的半導體 封裝體100的立體圖，第21圖是表示射出成形用模具的 剖面圖，第21圖Α是表示沿第20圖的XXIa-XXIa’線的 剖面圖，第21圖B是表示沿XXIb-XXIb’線的剖面圖。這 ® 些圖所示的射出成形用模具60由固定模61、可動模62及 嵌入件63構成。由第18圖、第19圖可知，固定模61主 . 要形成傾斜塊狀12部分，可動模62及嵌入件63形成箱 形塊狀11部分。另外，雖然可動模62在該例中分割爲兩 個，但是也可以分割爲三個以上。另外，固定模61也可 以由固定模及可動模構成等，分割爲複數個模具。 模具藉由對固定模及可動模進行閉模從而內表面形成 模腔。內表面具有朝向澆口距離逐漸接近的相互相對的第 1模具面（對應於封裝體的上側傾斜面）及第2模具面（ -23- 200949962 對應於封裝體的下側傾斜面），在第1模具面或第2模具 面與澆口鄰接的部分上具有凹部（對應於封裝體的突起部 )0 該射出成形用模具60，例如如第20圖所示，突起部 分17在傾斜塊狀12的傾斜塊錐面15上伸出，在一個方 向上形成傾斜塊狀1 2的最外側輪廓，但是作成不比箱形 塊狀11的面突出的形狀較佳。 (澆口 65 ) 在固定模61上開口有用於對封裝體本體10進行樹脂 成形的樹脂成形用模具的澆口 65。澆口 65形成爲朝向樹 脂注入方向也就是說朝向第18圖、第19圖中的下方直徑 變窄的錐狀。藉此，使樹脂注入側較大地開口容易注入樹 脂。另外，脫模時以拉斷塡充於澆口 65部分並固化的樹 脂JS1的形式進行破斷，可以排除多餘的樹脂形成部分。 澆口 65的口徑在這裏爲澆口 65最下部的口徑最小的 澆口直徑Φ (11，設計爲相當於突起部分17的厚度D3的口 徑。也就是澆口直徑Φίΐΐ，是比背面14的厚度D1更厚， 且與正面13的厚度D2大致相等或比其更小。結果固定模 61的內表面如第17圖所示，形成有：第1模具面66或第 2模具面（傾斜塊錐面用刻槽），與從封裝體本體10的背 面1 4側朝向正面1 3側使厚度逐漸變厚的傾斜塊錐面i 5 對應；及凹部67 (突起錐面用刻槽），與以從在傾斜塊錐 面15上形成突起部分17的位置連續的形式，比傾斜塊錐 -24- 200949962 面15的傾斜平緩地從背面側14向正面側13使厚度逐漸 變厚的突起錐面16對應。 藉由該結構，可極爲有效地進行樹脂形成。也就是說 ，如果是習知技術則無法使澆口直徑φ d 1比背面1 4的厚 度D1更大。因此，爲了使具有黏性的樹脂在短時間內均 勻地塡充至所有角落，需要提高壓力來注入樹脂。尤其如 第1圖、第2圖所示，由於相當於在與可動模62的間隙 ❹ 內最窄的部位dt，也就是錐面與平坦面的邊界部分的，配 置在固定模61和可動模62之間的導線框20的端緣部分 的厚度dt極其狹窄（例如60μϊη)，所以爲了藉由該狹窄 區域向模腔68內送出以開口部ΚΚ1的量進行成形的樹脂 ，需要提高熔融樹脂的射出速度，提高樹脂塡充後的保壓 。結果樹脂進入模彼此的間隙，存在產生毛邊這樣的問題 。對此，根據本實施方式，如第21圖所示，由於能夠使 澆口直徑φ(Π較大，所以可對應該部分的量降低樹脂塡充 β 時的壓力，即使在低壓下也能夠向較薄的部分塡充樹脂， 還可抑制毛邊的產生。 這裏，dt爲可動模62的模腔高度h的1/4以下。另 外，在可動模62側配置有嵌入件，用於在射出成形後的 半導體封裝體100的正面側13形成用於配置半導體元件 的開口部KK1。對於形成該開口部KK1的四方形壁面， 最薄的壁部厚度爲0.1mm以下較佳。而且，半導體封裝體 100的厚度爲2mm以下較佳。藉此，即使對於薄型的半導 體封裝體也能實現穩定的射出成形。 -25- 200949962 另外，這裏忽略了模具設計値與實際成形品的尺寸差 。實際上’根據模具內表面是否施有處理劑或公差、樹脂 的收縮等，澆口直徑Φ(11與突起部分17的厚度D3有時 會產生差異。 另外’雖然嵌入件63在第16圖的例中爲一個，但是 根據形狀也可以是兩個以上。另外，固定模61與可動模 62、嵌入件63的位置關係並不限於第16圖的配置，根據 製作的封裝體形狀或使用的造型機的配置，可以適當改變 上下或左右的位置關係。而且，雖然引導熔融樹脂JS的 橫澆道64及澆口 65在第16圖的例中直接加工在固定模 61上，但是也可以是獨立的其他構件。 (半導體封裝體的製造方法） 根據第18圖、第19圖對使用以上的射出成形用模具 的半導體封裝體的成形方法進行說明。首先，以固定模61 、作動側模具102及嵌入件63夾持導線框20的形式進行 閉模。由此，在模具內部作爲空間形成模腔68，另外，導 線框20在模具68內的預定位置上，以定位的姿勢被保持 〇 此後，使熔融樹脂JS藉由橫澆道64並從澆口 65塡 充至模腔68。然後，在塡充的熔融樹脂JS冷卻固化後， 從固定模61拉開可動模62及嵌入件63打開模具，取出 形成的半導體封裝體。此時，由於澆口 65如上述形成爲 倒錐狀，所以在澆口 65內固化的樹脂JS 1在可動模62移 -26- 200949962 動時破斷。 如此形成封裝體本體10後，在封裝體本體10的開口 部KK1內對發光元件30進行管芯焊接，藉由倒裝式接合 或導線接合導通發光元件30和導線框20。此後，由透光 性包覆材料40對開口部KK1進行造型，切斷從封裝體本 體10向外側露出的導線框20，藉由向封裝體側彎折來製 作發光裝置。 ❹ 〔實施例1〕 作爲實施例1，製作了如第16圖所示的由固定模61 、可動模62及嵌入件63構成的射出成形用模具60。形成 於固定模61的澆口 65，從橫澆道64側向模腔68側直至 模腔68上面逐漸變細後，藉由從模腔68上面在未超過可 動模62的最外側輪廓的範圍內，向固定模61的側面延長 ，在一個方向上獲得成爲最外側輪廓的大小，同時延伸至 © 固定模61的接合面108。藉由成爲這種澆口 65的形狀， 在射出成形用模具60製作相同形狀的半導體封裝體時， 可以具有最大直徑的澆口。澆口直徑φ(11越大，則由於可 延長溶融樹脂JS冷卻固化的時間，所以射出成形用模具 6〇可成爲最難產生溶接線或短射的模具。 尤其如第20圖所示的側發光型發光裝置用封裝體200 ，在形成開口部的箱形塊狀的壁厚最薄的部分也就是薄壁 部69的正上方配置澆口 65的形狀的情況下，與其他部位 相比熔融樹脂在較早的階段塡充於薄壁部，因此，到達薄 -27- 200949962 壁部的熔融樹脂的溫度較高，在通常最容易產生熔接線或 短射的這個部位，可有效地防止上述不良現象。 如此形成的封裝體與第1圖等所示的構成相比，能夠 使第20圖所示的薄壁部69較薄。由於薄壁部69變薄， 除能夠使搭載的發光元件的尺寸較大以外，還可以增加發 光元件30的搭載數量。對於搭載於手機、汽車導航系統 、攜帶型電腦等的中、小型液晶用背光所裝配的側發光型 發光裝置，每一個發光裝置所使用的電力通常爲600mW 以下，另外，要求的製品厚度多在2mm以下。在這種限 制的狀況下，發光元件3 0越大，在相同的電力下能夠越 明亮，則變得有利。 根據如上上述的射出成形用模具，可製作過去無法實 現的尺寸或複雜形狀的半導體用封裝體。由此，半導體裝 置的設計自由度提高，可實現省空間化、高性能化等。例 如在側發光型發光裝置中，由於在相同厚度的情況下，可 以搭載最大尺寸的發光元件，所以在相同尺寸中能夠製作 最明亮的發光裝置。藉由使發光裝置變亮，使用該發光裝 脣的背光單元等能夠用小電力得到與習知的發光裝置同等 的亮度，因此，可節約能量。 另外，由於以相同電力使用時變亮，能夠裝配於色彩 再現性更高的液晶單元。 如此，根據本發明的實施方式，在實現半導體層封裝 體薄型化，並且可以實現即使在模腔狹窄也就是封裝體本 體的較薄部位也能穩定地進行射出成形。另外，雖然以上 -28- 200949962 對在模具中形成發光裝置的例子進行了說明，但是並不限 於此’不用說也可以適用於薄型的半導體封裝體及其射出 成形用模具。 〔產業上的可利用性〕 本發明的射出成形用模具、藉由其成形的半導體封裝 體以及半導體封裝體的製造方法，作爲從封裝體側面向側 〇 面方向發出光的側發光型發光裝置，不僅可以利用於傳真 機、影印機、手動掃描器等圖像讀取裝置所利用的照明， 還可以利用於照明用光源、LED顯示器、手機等的背光光 源、訊號機、照明式開關、車載用停車燈、各種感應器及 各種指示器等各種照明裝置。另外，不限於側發光型，也 可以適用於表面配裝型（SMD)發光裝置的薄型封裝體。 而且，不限於發光裝置，即使作爲光電感應器、受光元件 等其他的薄型半導體封裝體，也可以恰當地利用本發明。 φ 本發明所屬領域的技術人員應該明白公開發表的本發 明的各種實施例，並不局限於上述具體實施例，其僅僅是 爲了便於理解本發明的槪念，並不限制本發明的範圍，只 要是在本發明申請專利範圍內的變更，可以是任意變更。 本專利申請基於2008年1月28日提交的第2008-016858 號日本專利申請，並以引用的方式倂入本文中。 【圖式簡單說明】 第1圖A是從斜前方觀察申請人之前開發的側發光型 -29- 200949962 發光裝置的立體圖，第1圖B是從斜後方觀察申請人之前 開發的側發光型發光裝置的立體圖。 第2圖A是對申請人之前開發的發光裝置的封裝體進 行樹脂成形的成形模具沿第1圖A的Ila-IIa’線的剖面圖 ，第2圖B是沿第1圖A的Ilb-IIb’線的剖面圖，第2圖 C是放大了第2圖B的澆口部分的放大立體圖。 第3圖是從前方斜上方觀察實施方式1所關於的半導 體封裝體的立體圖。 第4圖是從前方斜下方觀察第3圖所示的半導體封裝 體的立體圖。 第5圖是從後方斜上方觀察第3圖所示的半導體封裝 體的立體圖。 第6圖是從後方斜下方觀察第3圖所示的半導體封裝 體的立體圖。 第7圖A是第3圖所示的半導體封裝體的正視圖，第 7圖B是第3圖所示的半導體封裝體的後視圖，第7圖c 是第3圖所示的半導體封裝體的局部剖面側視圖。 第8圖是申請人之前開發的半導體封裝體的側視圖。 第9圖是較淺地設置第8圖所示的半導體封裝體的開 口部分的半導體封裝體的側視圖。 第10圖是表示以傾斜姿勢配裝第9圖的半導體封裝 體的狀態的側視圖。 第11圖是表示實施方式1所關於的半導體封裝體的 示意側視圖。 -30- 200949962 第12圖是從前方斜上方觀察實施方式2所關於的半 導體封裝體的立體圖。 第13圖是從前方斜下方觀察第12圖所示的半導體封 裝體的立體圖。 第14圖是從後方斜上方觀察第12圖所示的半導體封 裝體的立體圖。 第15圖是從後方斜下方觀察第12圖所示的半導體封 〇 裝體的立體圖。 第16圖是表示射出成形用模具結構的分解立體圖。 第1 7圖是沿X V11 - X VIΓ線剖切第1 6圖的固定模的剖 面立體圖。 第1 8圖是沿第16圖的XVIII-XVIII’線的剖面圖。 第19圖是表示在第18圖的模腔內塡充有樹脂的狀態 的剖面圖。 第20圖是從模具的斜下方觀察樹脂硬化後的半導體 ® 封裝體的立體圖。 第21圖A是沿第20圖的射出成形用模具的XXIa-XXla’線的剖面圖，第21圖B是沿第20圖的射出成形用 模具的XXIb-XXIb，線的剖面圖。 【主要元件符號說明】 500 :發光裝置 100、100’、200、600、700:半導體封裝體 10、10B、610、710:封裝體本體 -31 - 200949962 11、 11B、611、711:箱形塊狀 12、 12B、612、712:傾斜塊狀： 1 3 :正面 14 :背面 15、15B:傾斜塊錐面 1 6、1 6B :突起錐面 17、17B、17’：突起部分 1 8、1 8 B :上側錐面 1 9、1 9 B :下側錐面 20 :導線框 3 0、7 3 0 :發光元件 63 0 :半導體發光元件 4 0 :包覆材料： 50、50B ' 5 50 ：外部電極 60 :射出成形用模具 61 :固定模 6 2 :可動模 63 :嵌入件 64 :橫澆道 6 5 :澆口 66 :傾斜塊錐面用刻槽 6 7 :突起錐面用刻槽 6 8 :模腔 69 :薄壁部 -32- 200949962 KKl、KK5、KK6、KK7 :開口部 JS、JS1 :樹脂 dD :背面厚度 D 1 :背面側厚度 D2 :正面側厚度 D3:突起部分的厚度 D4:半導體封裝體的厚度 ❹ 澆口直徑 dt :導線框端緣部分的厚度 h :模腔高度

Dh、Dl2:箱形塊狀的縱深寬度

Claims (1)

1. 200949962 七、申請專利範圍 1. —種射出成形用模具’是半導體封裝體成形用的 射出成形用模具’上述射出成形用模具藉由閉模而形成模 腔’向上述模腔內射出樹脂而可射出成形半導體封裝體， 上述射出成形用模具具備有固定模及複數個可動模， 上述固定模及複數個可動模各自具有：藉由對它們進 行閉模而可在內部形成模腔的內表面，其特徵爲： 上述固定模或可動模，具備：用於向上述模腔內射出 樹脂而與上述內表面連續而形成的澆口， 上述複數個可動模的內表面，具有朝向上述澆口，距 離逐漸接近而相互相對向的第1模具面及第2模具面， 上述第1模具面或第2模具面在與上述澆口相接的部 分具有凹部。 2. 如申請專利範圍第1項的射出成形用模具，其中 在上述固定模和上述可動模之間可配置導線框， 上述導線框的端面與上述可動模的內表面的間隙內最 窄的部位，爲由上述可動模形成的模腔高度的1/4以下。 3. 如申請專利範圍第1或2項的射出成形用模具， 其中 在上述可動模側的模腔內配置嵌入件。 4. 如申請專利範圍第3項的射出成形用模具，其中 使上述嵌入件配置爲：上述內表面和上述嵌入件之距 離的最近部分的距離爲〇.1mm以下。 -34- 200949962 5. —種半導體封裝體’其特徵爲： 由申請專利範圍第1、2、3或4項的射出成形用模具 來成形。 6. —種半導體封裝體，構裝有半導體零件’ 具有：分別相對向的封裝體上面及封裝體下面、和封 裝體正面及封裝體背面’ 其中上述封裝體正面及封裝體背面是與上述封裝體上 φ 面及封裝體下面鄰接’其特徵爲： 以使厚度從上述封裝體正面側朝向封裝體背面側變薄 之方式來形成上述封裝體上面及封裝體下面’ 在上述封裝體下面，以與上述封裝體背面相連的方式 形成有突起部。 7-如申請專利範圍第6項的半導體封裝體，其中， 設有上述突起之部分之半導體封裝體的最大厚度，係 與上述封裝體正面側之封裝體最大厚度大致相等、或者比 φ 其更薄。 8. 如申請專利範圍第6或7項的半導體封裝體，其 中， 形成使上述封裝體背面的大致中央凹陷爲凹狀的階段 部，並且從上述凹狀階段部的底面使上述突起突出，且上 述突起的頂部以收納在凹狀階段部內之方式而構成。 9. 如申請專利範圍第6、7或8項的半導體封裝體， 其中，還具備： 具有凹部的封裝體本體、 -35- 200949962 使一端在上述凹部內露出，使另一端從上述封裝體本 體表面突出，並且沿上述封裝體本體表面彎折的一對外部 電極、 以及收容於上述凹部並與上述一對外部電極電性連接 的半導體發光元件； 上述半導體封裝體構成半導體發光裝置。 10. —種半導體封裝體的製造方法，係將：以使厚度 從封裝體正面側朝向封裝體背面側逐漸變薄之方式形成有 封裝體上面及封裝體下面的半導體封裝體，予以成形之半 導體封裝體的製造方法，其特徵爲： 包括： 在固定模和與上述固定模相對的可動模之間的預定位 置上，配置半導體封裝體的導線框的製程、及 使固定模閉模形成模腔的製程，上述固定模，其在封 裝體背面側開口，用以朝向模具注入熔融樹脂之澆口在上 述半導體封裝體的厚度方向上的澆口直徑，是比上述背面 之沒有設置澆口的部分的封裝體的最大厚度更大，並且與 上述正面的封裝體的最大厚度大致相等或者比其更小、及 從澆口於上述模腔內將熔融樹脂從上述固定模朝向上 述可動模充塡的製程、以及 在熔融樹脂硬化後進行脫模的製程。 -36-