JP2006086499A - 樹脂封止装置および樹脂封止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂封止を行う半導体装置の厚が一定でない場合には、金型にはさみ樹脂封止を行うと半導体装置の素子に過剰な荷重がかかり、素子が破損する可能性が高くなる。
【解決手段】 上金型２と下金型３との間に配置した半導体装置１０を上下金型により押圧固定した状態で樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置において、上下金型２・３の少なくとも一方に設けられ、該上下金型に対して半導体装置押圧方向に摺動可能な当接体６と、該当接体６を半導体装置１０に押圧させる押圧手段４とを有し、該押圧手段４により当接体６を半導体装置１０に当接させた状態で、半導体装置１０の樹脂封止を行う。
【選択図】 図４

Description

本発明は、半導体装置の樹脂封止装置および樹脂封止方法に関するものであり、より詳しくは半導体装置の厚みにかかわらず安定した樹脂封止を行う技術に関するものである。

高耐電圧・大電流用のパワーＩＣの半導体素子は、その使用時の発熱が大きいため、放熱性を向上させるための構成が必要とされる。そこで、このような半導体素子を用いた装置において、素子の両面に一対の放熱板をはんだ層を介して接合し、取付けられた放熱板に絶縁樹脂の板を装着する構成が利用されている。
従来、半導体素子を保護する為に、樹脂モールドが利用されている。これは、上金型と下金型との間に半導体素子を有する半導体装置を配設して、上金型と下金型とを閉じ上下金型により半導体装置を保持した状態で半導体装置の樹脂封止を行うものである。
ここで、前記放熱板を両側から挟み込む絶縁樹脂は、半導体装置が取り付けられる冷却装置との間で絶縁性を保つために設けられており、該絶縁樹脂の熱伝導率は、半導体装置と冷却装置との間での放熱性を良好にするため非常に高くなっている（モールド樹脂の熱伝導率に対して一桁程度大きくなっている）。
従って、樹脂モールドを行う際には、半導体装置の放熱性を低下させる原因となる、絶縁樹脂板と金型との間にモールド樹脂が回り込むことを避けるために、上下金型により所定圧力以上で絶縁樹脂板を押さえ付ける必要がある。
これにより、製造ばらつき等の理由により半導体装置に発生する厚みばらつきが原因となって、以下のように、絶縁樹脂の押さえ荷重（つぶし量）が異なってくる。
図９は従来の樹脂封止構成を示す図である。図９（ａ）は樹脂封止前の状態を示す図であり、図９（ｂ）は半導体装置の厚みが小さい場合の樹脂封止工程を示す図であり、図９（ｃ）は半導体装置の厚みが大きい場合の樹脂封止工程を示す図である。
はじめに、図９（ａ）に示すごとく、上金型２と下金型３との間に半導体装置１０を配置する。この後に、上金型２と下金型３とを合わせ、樹脂を注入して半導体装置１０の樹脂封止を行うものである。
ここで、上金型２と下金型３とで形成されるキャビティの高さ寸法は固定であり、キャビティ内に配置した半導体装置の高さ寸法よりも小さい。
半導体装置１０の厚みが小さい場合には、図９（ｂ）に示すごとく、絶縁樹脂で構成される絶縁板１６・１４のつぶし量は小さくなる。そして、半導体装置１０の厚みが大きい場合には絶縁板１６・１４のつぶし量は大きくなる。

図１０は絶縁樹脂つぶし量とつぶし荷重との関係を示す図である。
図１０に示すごとく、絶縁樹脂のつぶし荷重はつぶし量の増大にともなって増大する。このため、絶縁樹脂つぶし量が一定量を超えると、素子破壊荷重を超えて半導体装置１０の素子が破壊される。
上金型２と下金型３との距離は一定であるため、半導体装置１０の厚みによって絶縁樹脂のつぶし量が決まるものである。半導体装置１０の厚みは個々に差異があり、一定していない。このため、半導体装置１０毎に絶縁樹脂のつぶし量が異なるものである。

そして、このような半導体装置の厚みの差異を解消すべく、半導体装置の放熱板外面に、圧縮変形可能な材質の絶縁シートを貼り付けた状態で樹脂モールドするものも知られている（特許文献１を参照）。これは、成形型の構造を単純にすべく、半導体装置の外面に絶縁シートを貼り付けて半導体装置を樹脂モールドすることにより、絶縁シートの変形により素子に過剰な押圧がかかるのを防止するものである。
特開２００２−３２４８１６号公報

しかし、半導体装置の厚さにはばらつきがあるため、上金型２と下金型３とにより半導体装置１０をはさみ込んで樹脂封止を行う構成においては、過剰な荷重により素子が破壊される可能性を十分に解消できない。
さらに、特許文献１に示される技術においては、絶縁シートにより吸収可能な距離範囲があり、絶縁シート自体が過剰に圧縮されると荷重が素子に伝わり素子を破壊する可能性がある。

請求項１に記載のごとく、上金型と下金型との間に配置した半導体装置を上下金型により押圧固定した状態で樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置において、上下金型の少なくとも一方に設けられ、該上下金型に対して半導体装置押圧方向に摺動可能な当接体と、該当接体を半導体装置に押圧させる押圧手段とを有し、該押圧手段により当接体を半導体装置に当接させた状態で、半導体装置の樹脂封止を行う。

請求項２に記載のごとく、前記押圧手段は、油圧装置である

請求項３に記載のごとく、前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプとを備え、油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項４に記載のごとく、前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプと、油室からの作動油排出経路を開閉するバルブとを備え、油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項５に記載のごとく、前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプとを備え、前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項６に記載のごとく、前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備え、前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項７に記載のごとく、前記油圧装置は、当接体の摺動方向と直交する方向へ伸縮する油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備え、該油圧シリンダは、その伸縮動作により、当接体の上下金型に対する半導体装置押圧方向位置を固定可能である。

請求項８に記載のごとく、前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、該油圧シリンダ内の油圧を検出する検出手段とを備え、該検出手段による検出圧力に基づいて油圧シリンダの作動油圧を制御する。

請求項９に記載のごとく、前記押圧手段は、上金型または下金型と当接体との間に配設される弾性体である。

請求項１５に記載のごとく、前記当接体が半導体装置の少なくとも上下方向のどちらかに配置された圧縮変形可能な絶縁板を押圧する。

請求項１１に記載のごとく、上金型と下金型との間に半導体装置を配置し、上下金型により半導体装置を押圧固定して樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法において、上金型と下金型との間に半導体装置を配置し、上下金型の少なくとも一方に設けられ、該上下金型に対して半導体装置押圧方向に摺動可能な当接体を、押圧手段により半導体装置に当接させた状態で上下金型を閉じ、上下金型内に樹脂を注入して半導体装置の樹脂封止を行う。

請求項１２に記載のごとく、前記押圧手段は、油圧装置である。

請求項１３に記載のごとく、前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプとを備えており、油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項１４に記載のごとく、前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプと、油室からの作動油排出経路を開閉するバルブとを備えており、油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させる。
請求項１５に記載のごとく、前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプとを備えており、前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項１６に記載のごとく、前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備えており、前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させる。

請求項１７に記載のごとく、前記油圧装置は、当接体の摺動方向と直交する方向へ伸縮する油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備えており、該油圧シリンダは、その伸縮動作により、当接体の上下金型に対する半導体装置押圧方向位置を固定可能である。

請求項１８に記載のごとく、前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、該油圧シリンダ内の油圧を検出する検出手段とを備えており、該検出手段による検出圧力に基づいて油圧シリンダの作動油圧を制御する。

請求項１９に記載のごとく、前記押圧手段は、上金型または下金型と当接体との間に配設される弾性体である。

請求項２０に記載のごとく、前記当接体が半導体装置の少なくとも上下方向のどちらかに配置された圧縮変形可能な絶縁板を押圧する。

請求項１に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにかかわらず安定した樹脂封止を行えるとともに、半導体装置に過剰な荷重がかからず半導体装置の素子の破壊を防ぎ、樹脂封止した半導体装置の信頼性を向上することができる。

請求項２に記載のごとく構成したので、
簡便な構成により当接体の固定を確実に行うことができる。また、当接体の移動に作動油の流動抵抗を利用すること等により、当接体の移動を円滑に行うことができる。

請求項３に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにばらつきがある場合においても、スライド板の半導体装置押圧方向への移動により厚みのばらつきを吸収して、半導体装置に一定の荷重がかかるようにすることができる。

請求項４に記載のごとく構成したので、半導体装置に加わる荷重を、スライド板の重量、および作動油の流動抵抗のみとすることができ、従来に比べて格段に小さな荷重で成形することができ、半導体装置へ過大な荷重がかかることを防止して、半導体装置の破損等を防止できる。

請求項５に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにばらつきがある場合においても、スライド板の半導体装置押圧方向への移動により厚みのばらつきを吸収して、半導体装置に一定の荷重がかかるようにすることができる。

請求項６に記載のごとく構成したので、半導体装置に加わる荷重を、スライド板の重量、および作動油の流動抵抗のみとすることができ、従来に比べて格段に小さな荷重で成形することができ、半導体装置へ過大な荷重がかかることを防止して、半導体装置の破損等を防止できる。

請求項７に記載のごとく構成したので、上金型の型締め時に、スライド板の移動にともなう抵抗を小さくできる。また、スライド板が作動油に接触していないので、上金型の構成を簡便にでき、スライド板の移動速度を向上、および半導体装置にかかる荷重の軽減を図ることができる。
また、この場合も、半導体装置の厚みによりスライド板の押圧力が変化することはなく、半導体装置に対する押圧力を常に一定にして、半導体装置へ過剰な力がかかって破損してしまうことを防止できる。

請求項８に記載のごとく構成したので、半導体装置に係る荷重を所望の荷重に軽減でき、電極の変形や素子の破壊が生じることを防止して、樹脂封止後の半導体装置の信頼性向上を図ることができる。

請求項９に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにばらつきがある場合においても、簡便な構成により、半導体装置の厚みのばらつきをバネの収縮により吸収して、半導体装置に一定範囲内の荷重がかかるようにでき、半導体装置１０に過剰な荷重がかかることを防止でき、半導体装置の素子の破損を防止できる。

請求項１０に記載のごとく構成したので、半導体装置における放熱板と絶縁板との接合を確保することができ、半導体装置の放熱性能の品質を維持できる。

請求項１１に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにかかわらず安定した樹脂封止を行えるとともに、半導体装置に過剰な荷重がかからず半導体装置の素子の破壊を防ぎ、樹脂封止した半導体装置の信頼性を向上することができ、半導体装置封止工程における製造効率を向上できる。

請求項１２に記載のごとく構成したので、簡便な構成により当接体の固定を確実に行うことができる。また、当接体の移動に作動油の流動抵抗を利用すること等により、当接体の移動を円滑に行うことができる。

請求項１３に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにばらつきがある場合においても、スライド板の半導体装置押圧方向への移動により厚みのばらつきを吸収して、半導体装置に一定の荷重がかかるようにすることができる。

請求項１４に記載のごとく構成したので、半導体装置に加わる荷重を、スライド板の重量、および作動油の流動抵抗のみとすることができ、従来に比べて格段に小さな荷重で成形することができ、半導体装置へ過大な荷重がかかることを防止して、半導体装置の破損等を防止できる。

請求項１５に記載のごとく構成したので、半導体装置の厚みにばらつきがある場合においても、スライド板の半導体装置押圧方向への移動により厚みのばらつきを吸収して、半導体装置に一定の荷重がかかるようにすることができる。

請求項１６に記載のごとく構成したので、半導体装置に加わる荷重を、スライド板の重量、および作動油の流動抵抗のみとすることができ、従来に比べて格段に小さな荷重で成形することができ、半導体装置へ過大な荷重がかかることを防止して、半導体装置の破損等を防止できる。

請求項１７に記載のごとく構成したので、上金型の型締め時に、スライド板の移動にともなう抵抗を小さくできる。また、スライド板が作動油に接触していないので、上金型の構成を簡便にでき、スライド板の移動速度を向上、および半導体装置にかかる荷重の軽減を図ることができる。
また、この場合も、半導体装置の厚みによりスライド板の押圧力が変化することはなく、半導体装置に対する押圧力を常に一定にして、半導体装置へ過剰な力がかかって破損してしまうことを防止できる。

請求項１８に記載のごとく構成したので、半導体装置に係る荷重を所望の荷重に軽減でき、電極の変形や素子の破壊が生じることを防止して、樹脂封止後の半導体装置の信頼性向上を図ることができる。

請求項１９に記載のごとく構成したので、弾性体の伸縮により、半導体装置への過剰な荷重をさけるとともに、半導体装置の金型への固定を行うことができ、操作が容易となる。

請求項２０に記載のごとく構成したので、半導体装置における放熱板と絶縁板との接合を確保することができ、半導体装置の放熱性能の品質を維持できる。

本発明は、上金型と下金型との間に半導体装置を配置して、半導体装置を樹脂封止する装置および方法において、上金型もしくは下金型にスライド可能な板体を配設して、この板体の摺動により半導体装置の厚みにあわせて樹脂封止を行うものである。

次に、本発明の実施例について図を用いて説明する。
図１は第１実施例である樹脂封止装置の構成を示す図であり、図２は第１実施例における樹脂封止工程を示す図であり、図２（ａ）は樹脂封止前の樹脂封止装置の状態を示す図であり、図２（ｂ）は荷重開始状態の樹脂封止装置の状態を示す図であり、図２（ｃ）は封止中の樹脂封止装置の状態を示す図である。

樹脂封止装置１は、該樹脂封止装置１の内側に位置させた半導体装置１０を樹脂モールドするものである。半導体装置１０は素子１１と、これを挟む電極１２および電極１３と、そして電極１２・１３の外側面に取付けられる絶縁板１４・１６とにより構成される。
電極１３は素子１１の下面に、電極１２は素子１１の上面に、それぞれ半田によって接合している。電極１２・１３はヒートシンク（放熱板）を兼ねるものであり、電極１２の上面には絶縁板１４が、電極１３の下面には絶縁板１６が取付けられるものである。絶縁板１４・１６は絶縁樹脂の薄板により構成されるものである。

樹脂封止装置１は、上金型２、下金型３、半導体装置１０に当接するスライド板６、およびスライド板６の押圧手段であるバネ３１により構成されている。上金型２にはバネ３１が取付けられており、このバネ３１の端部にスライド板６が接続している。スライド板６は上金型２に対して上下方向に摺動自在に構成されており、半導体装置１０を押さえる当接体となるものである。半導体装置１０は、上金型２に取り付けられるスライド板６と下金型３との間に配置されており、該スライド板６は上金型２と下金型３の間において半導体装置１０の樹脂封止のための金型の一部を構成するものである。
そして、バネ３１は、上金型２とスライド板６との間に配設されるものであり、スライド板６による半導体装置１０への押付け荷重を調節するものである。なお、スライド板６を付勢する弾性体としては、バネ３１の他にその伸縮により半導体装置１０への過大荷重を防ぐことができるものを用いることができる。
これにより、上金型２と下金型３とを閉じた状態において、バネ３１の弾性力により半導体装置１０を押圧した状態で樹脂封止を行うことができる。

樹脂封止を行う工程について説明する。
樹脂封止工程において、図２（ａ）に示すごとく、半導体装置１０を下金型３上に配設するとともに、半導体装置１０の上方に上金型を位置させる。そして、上金型２を下金型３に向けて下に移動させる。
これにより、図２（ｂ）に示すごとく、スライド板６が半導体装置１０に当接して、バネ３１の付勢力により、半導体装置１０に下金型３方向へ向けて荷重がかかるものである。
さらに、上金型２を下方に移動させて、図２（ｃ）に示すごとく、上金型２と下金型３とを当接させる。この状態において、半導体装置１０にはバネ３１により付勢されたスライド板６が当接している。

これにより、半導体装置１０の厚みにばらつきがある場合においても、例えば半導体装置１０が厚めに形成されていた場合でも、従来の樹脂封止装置のように絶縁樹脂のつぶし荷重がそのまま半導体装置１０にかかることはなく、半導体装置１０の厚みのばらつきをバネ３１の収縮により吸収して、半導体装置１０にバネ３１の付勢力による一定範囲内の荷重がかかるようにでき、半導体装置１０に過剰な荷重がかからない構成となっている。
このように、上金型２と下金型３とを閉じた場合に、該スライド板６を、バネ３１により半導体素子が破壊しない程度の押圧力で半導体装置１０に当接させた状態とすることができ、半導体装置１０に過剰な荷重をかけずに樹脂封止を行うことができるものである。

すなわち、半導体装置１０へのつぶし荷重を一定にして、素子１１への過大荷重を防止するために、上金型２または下金型３に対してバネ３１で保持されて、高さ方向（半導体装置押圧方向）に移動できるスライド板６を用いるものである。そして、バネ定数とバネのたわみにより決定されるほぼ一定の荷重をかけた状態で半導体装置１０の樹脂封止を行うことができるものである。また、半導体装置１０にかかる荷重は、バネ３１の付勢力の強さにより調節することができる。
なお、第１実施例において、バネ３１を下金型３とスライド板６との間に設けることも可能である。この場合には、半導体装置１０をスライド板６上に載置して上金型２により押付ける構成となり、スライド板６が半導体装置１０の底面に当接した状態で保持されることとなるものである。

次に、第２実施例について説明する。
図３は第２実施例の樹脂封止装置の構成を示す図である。
樹脂封止装置１は、該樹脂封止装置１の内側に位置させた半導体装置１０を樹脂モールドするものである。該樹脂封止装置１は、上金型２、下金型３、および半導体装置１０に当接するスライド板６を備えており、上金型２とスライド板６との間に油室２ａが構成されている。この油室２ａは油圧配管によりポンプ２２に接続しており、このポンプ２２によりオイルタンク２１に貯溜される作動油を油室２ａへ供給可能に構成している。そして、ポンプ２２を作動させて油室２ａに作動油を供給することにより、スライド板６を上金型２に対して下方に移動することが可能となっている。
油室２ａ内の油圧は一定圧力以内に保たれるものであり、油室２ａ内の圧力が一定圧力より大きくなった場合には作動油がオイルタンク２１に戻され、スライド板６が上金型２に対して摺動する構成となっている。

このように、油室２ａ、油室２ａに充填される作動油、ポンプ２２、およびオイルタンク２１にて構成される油圧装置により、スライド板６を押圧するようにしている。
これにより、スライド板６が当接する半導体装置１０に過剰な荷重がかかろうとした場合には、作動油がオイルタンク２１に戻り、スライド板６が上金型２に対して上方へ移動して、半導体装置１０に過剰な荷重がかかることが防止される。

本例における、樹脂封止を行う工程について説明する。
樹脂封止工程においては、半導体装置１０を下金型３上に配設するとともに、半導体装置１０の上方に上金型２を位置させる。そして、油室２ａに作動油を供給してスライド板６を上金型２に対して下げた状態で、上金型２を下金型３に向けて下に移動させる。
上金型２の下降により、スライド板６が半導体装置１０に当接して半導体装置１０に荷重がかかる。半導体装置１０への荷重は、油室２ａの圧力として反映されるものであり、油室２ａの圧力を調節することにより半導体装置１０への荷重を一定に維持できるものである。さらに、上金型２を下方に移動させて、上金型２と下金型３とを当接させることにより、半導体１０に安定した荷重をかけることができるものである。
このため、半導体装置１０の厚みにばらつきがある場合においても、スライド板６の半導体装置１０押圧方向への移動により厚みのばらつきを吸収するとともに、半導体装置１０に一定の荷重がかかるようにできるものである。

また、図３に示した第２実施例の樹脂封止装置においては、後述する図４の樹脂封止装置のように、ポンプ２２と並列に接続されるバルブ２３を設けることもできる。
バルブ２３が配設された油圧配管経路は、油室２ａからオイルタンク２１への作動油排出経路となっており、該バルブ２３の開閉により油室２ａからオイルタンク２１への作動油の戻りを調節できるように構成されている。このように、バルブ２３が配設される油圧配管経路は、油圧シリンダからオイルタンクへの作動油排出経路となっている。

そして、バルブ２３を閉じてポンプ２２を作動させることにより、油室２ａ内に作動油を供給して、スライド板６を上金型２に対して下げることができる。また、ポンプ２２を停止させてバルブ２３を開くことにより、油室２ａからオイルタンク２１への作動油の戻りが許容されることとなり、スライド板６の上金型２に対しての上がり（上昇）が可能となる。さらに、ポンプ２２を止めてバルブ２３を閉じることにより、スライド６の上金型２に対する位置を保持できる。

次に、第３実施例について説明する。
図４は第３実施例である樹脂封止装置の構成を示す図であり、図５は樹脂封止工程を示す図である。
樹脂封止装置１は、該樹脂封止装置１の内側に位置させた半導体装置１０を樹脂モールドするものである。樹脂封止装置１は、上金型２、下金型３、半導体装置１０に当接するスライド板６、およびスライド板６の押圧手段を構成する油圧シリンダ４を備えている。
油圧シリンダ４は上金型２に取付けられている。また、油圧シリンダ４のロッド５の先端にはスライド板６が接続されており、該スライド板６は、油圧シリンダ４のロッド５の伸縮動作に伴い、上金型２に対して上下摺動自在に構成されている。

油圧シリンダ４は油圧配管によりオイルタンク２１に接続しており、オイルタンク２１に貯溜されるオイルをポンプ２２により油圧シリンダ４に供給可能に構成されている。油圧配管経路には、ポンプ２２とバルブ２３とが並列に配設されている。ポンプ２２により油圧シリンダ４に作動油を供給することにより油圧シリンダ４に接続したスライド板６を下げることができ、バルブ２３の開閉により油圧シリンダ４からオイルタンプ２１への作動油の戻りを調節できる。このように、バルブ２３が配設される油圧配管経路は、油圧シリンダからオイルタンクへの作動油排出経路となっている。

スライド板６は、バルブ２３を閉じてポンプ２２を作動させることにより、油圧シリンダ４を下方に摺動させてスライド板６を上金型２に対して下げることができる。そして、ポンプ２２を停止させてバルブ２３を開くことにより、スライド板６の上金型２に対しての上がり（上昇）を許容できるものである。
また、ポンプ２２を止めてバルブ２３を閉じることにより、スライド６の上金型２に対する位置を保持できる構成となっている。
このように、油圧シリンダ４、油圧シリンダ４に充填される作動油、ポンプ２２、バルブ２３、およびオイルタンク２１にて構成される油圧装置により、スライド板６を押圧するようにしている。

次に、樹脂封止工程について説明する。
表１は第３実施例の樹脂封止工程を示す表である。

樹脂封止工程は、表１に示すように、４つのステップにより構成され、各ステップに応じて上金型２の位置、バルブ２３の開閉、ポンプ２２の作動を制御するものである。
まず、１番目のステップは、成形待ちの状態である。この状態において、半導体装置１０は下金型３上に載置されており、上金型２は半導体装置１０の上方に位置して金型が開いた状態である。スライド板６は上金型２において最下位置にある。
２番目のステップは、型締め中の状態であり、上金型２が下方へと移動するとともに、バルブ２３が開いた状態に維持され、ポンプ２２は停止している。この状態でスライド板６は半導体装置１０に当接したのちに上金型２の移動にともない、上金型２に対して上方に移動する。

３番目のステップは型締め完了から成形中の状態である。この状態において上金型２は下に位置しており、下金型３と当接する位置にあって閉じている。バルブ２３は閉じており、ポンプ２２は停止している。この状態でスライド板６の位置が半導体装置１０に当接した状態で固定される。そして、上金型２と下金型３との間に樹脂が供給されて、樹脂封止が行われるものである。
４番目のステップは成形完了の状態であり、型を開くために上金型２が下金型３と当接している状態から上方に移動する。そして、バルブ２３は閉じ、ポンプ２２を作動させて、スライド板６を上金型２に対して下方に移動させる。これにより、樹脂封止された半導体装置１０が取り出されるものである。

このように、スライド板６を、該スライド板６に接続した油圧シリンダ４により保持して、上下方向にのみ移動可能とし、上金型２と下金型３とを閉めるときにはポンプ２２を停止するとともにバルブ２３を開いて、スライド板６を上下摺動自在として、半導体装置１０に加わる荷重を、スライド板６の重量、および作動油の流動抵抗のみとすることにより、従来に比べて格段に小さな荷重で成形することができ、半導体装置１０へのつぶし荷重を低減して過大荷重を防止できる。

また、前述の実施例１で示したように、スライド板６の押圧手段をバネにて構成した場合は、半導体装置１０が厚いときにはバネ３１の縮み量が大きくなって、スライド板６の押圧力が増大し、半導体装置１０が薄いときにはバネ３１の縮み量が小さくなって、スライド板６の押圧力が減少する、といったように、半導体装置１０の厚みによりスライド板６の押圧力が変化することとなる。
しかし、本実施例３のように、スライド板６を油圧シリンダ４により上下移動可能とするとともに、半導体装置１０の厚みに応じた上下位置で保持するように構成することで、半導体装置１０に対する押圧力を常に一定とすることができる。これにより、半導体装置１０へ過剰な力がかかって破損してしまうことを確実に防止できる。

また、図４に示した第３実施例の樹脂封止装置においては、前述した図３の樹脂封止装置のように、ポンプ２２と並列に接続されるバルブ２３を設けずに省くこともできる。
このように、バルブ２３を設けなかった場合においても、ポンプ２２を作動させて油圧シリンダ４に作動油を供給することにより、スライド板６を上金型２に対して下方に移動することが可能である。
そして、油室２ａ内の油圧は一定圧力以内に保たれるものであり、スライド板６が当接する半導体装置１０に過剰な荷重がかかろうとした場合には、作動油がオイルタンク２１に戻り、スライド板６が上金型２に対して上方へ移動して、半導体装置１０に過剰な荷重がかかることが防止されるように構成している。

次に第４実施例について説明する。
図６は第４実施例である樹脂封止装置の構成を示す図である。
第４実施例の樹脂封止装置１は、該樹脂封止装置１の内側に位置させた半導体装置１０を樹脂モールドするものである。樹脂封止装置１は、上金型２、下金型３、半導体装置１０に当接するスライド板６、および油圧シリンダ３２を備えている。スライド板６は上金型２に対して上下摺動自在に構成されている。

油圧シリンダ３２には油圧配管によりポンプ２２が接続されており、ポンプ２２によりオイルタンク２１の作動油を油圧シリンダ３２内に供給可能に構成されている。油圧シリンダ３２に作動油が供給されると、該油圧シリンダ３２に摺動自在に挿入されているピストン３１が、油圧シリンダ３２より押出される方向に移動するものである。
油圧シリンダ３２は、上金型２に取付けられており、ピストン３１がスライド板６の摺動方向と直交する方向へ摺動するように配設されている。
そして、油圧シリンダ３２より押出されたピストン３１がスライド板６の側面に当接する構成となっており、ピストン３１がスライド板６を押圧することで、該スライド板６の上下位置を上金型２に対して固定するものである。

油圧シリンダ３２へ作動油を供給する油圧配管経路においては、ポンプ２２と並列に第２バルブ２４が配設されており、ポンプ２２の油圧シリンダ３２側に第１バルブ２３が直列接続されている。
また、第２バルブ２４の開閉により油圧シリンダ４からオイルタンプ２１への作動油の戻りを調節できる。このように、第２バルブ２４が配設される油圧配管経路は、油圧シリンダからオイルタンクへの作動油排出経路となっている。第１バルブ２３はポンプ２２からの油圧シリンダ３２への作動油の送出・停止の切り換えを調節できる。
このように、油圧シリンダ３２、油圧シリンダ３２に充填される作動油、ポンプ２２、第１バルブ２３、第２バルブ２４、およびオイルタンク２１にて構成される油圧装置により、スライド板６の上下位置固定を行うようにしている。

次に、樹脂封止工程について説明する。
表２は第４実施例の樹脂封止工程を示す表である。

樹脂封止工程は、表２に示すように、４つのステップにより構成され、各ステップに応じて上金型２の位置、第１バルブ２３および第２バルブ２４の開閉、ポンプ２２の作動を制御するものである。

まず、１番目のステップは、成形待ちの状態である。この状態において、半導体装置１０は下金型３上に載置されており、上金型２は半導体装置１０の上方に位置して金型が開いた状態である。スライド板６は上金型２において最下位置にある。
そして、２番目のステップは、型締め中の状態であり、上金型２が下方へと移動するとともに、第２バルブ２４が開いた状態に維持され、ポンプ２２は停止し、第１バルブ２３は閉じている。この状態で、スライド板６は上金型２の下方への移動にともない、半導体装置１０に当接し、当接したのちに上金型２に対して上方に移動する。
３番目のステップは型締め完了から成形中の状態である。この状態において上金型２は下に位置しており、下金型３と当接する位置にあって閉じている。第２バルブ２４は閉じており、ポンプ２２は作動し、第１バルブ２３は開いている。これにより、スライド板６の上下位置が、油圧シリンダ３２によって半導体装置１０に当接した状態で固定される。そして、上金型２と下金型３との間に樹脂が供給されて、樹脂封止が行われるものである。

これにより、半導体装置１０にスライド板６の自重をかけた状態で、樹脂封止を行うことができる。このため、半導体装置１０に過剰な荷重がかかるのを防ぐと共に、容易な構成で樹脂封止装置１を構成できる。
４番目のステップは成形完了の状態であり、型を開くために上金型２が下金型３と当接している状態から上方に移動する。この場合、第２バルブ２４は開き、ポンプ２２は停止して、第１バルブ２３は閉じている。これにより、油圧シリンダ３２によるスライド板６の上下位置固定が解除され、スライド板６が上金型２に対して下方に移動する。これにより、樹脂封止された半導体装置１０が取り出されるものである。

以上のように、第４の実施例では、油圧を利用して、ブレーキ機構と同様の方法によりスライド板６の上下位置を固定するので、上金型２の型締め時に、スライド板６の移動にともなう抵抗を小さくできる。また、スライド板６が作動油に接触していないので、上金型２の構成を簡便にできる。さらに、スライド板６の移動により作動油の流動抵抗が発生しないので、スライド板６の移動速度を向上できるとともに、半導体装置１０に係る荷重を軽減できる。
また、この場合も、半導体装置１０の厚みによりスライド板６の押圧力が変化することはなく、半導体装置１０に対する押圧力を常に一定にして、半導体装置１０へ過剰な力がかかって破損してしまうことを防止できる。

次に第５実施例について説明する。
図７は第５実施例である樹脂封止装置の構成を示す図である。
樹脂封止装置１は内側に位置させた半導体装置１０を樹脂モールドするものである。樹脂封止装置１は、上金型２、下金型３、半導体装置１０に当接するスライド板６、およびスライド板６の押圧手段を構成する油圧シリンダ４を備えている。
油圧シリンダ４は上金型２に取付けられている。また、油圧シリンダ４のロッド５の先端にはスライド板６が接続されており、該スライド板６は、油圧シリンダ４のロッド５の伸縮動作に伴い、上金型２に対して上下摺動自在に構成されている。
油圧シリンダ４は油圧配管１８によりオイルタンク２１に接続しており、オイルタンク２１のオイルをポンプ２２により油圧シリンダ４に供給可能に構成されている。

ポンプ２２により油圧シリンダ４に作動油を供給することで、油圧シリンダ４に接続したスライド板６を下方へ移動させることが可能となっている。さらに、油圧シリンダ４とポンプ２２との間の油圧配管１８には圧力センサ１９が取付けられており、油圧シリンダ４にかかる圧力を検出可能に構成されている。

スライド板６は、ポンプ２２を作動させることにより油圧シリンダ４を下方に摺動させて、スライド板６の上下位置を上金型２に対して下げることができる。そして、ポンプ２２は、圧力センサ１９にて検出されるシリンダ４内の作動油の圧力に応じて、該ポンプ２２からシリンダ４へ送出する作動油量を調節するように構成されている。
このように、油圧シリンダ４、油圧シリンダ４に充填される作動油、ポンプ２２、圧力センサ１９、およびオイルタンク２１にて構成される油圧装置により、スライド板６を押圧するようにしている。

上述のように構成される樹脂封止装置１においては、以下のようにして樹脂封止工程が実施される。
まず、成形開始前の成形待ちの状態では、半導体装置１０が下金型３上に載置されており、上金型２が半導体装置１０の上方に位置して金型が開いた状態となっている。また、スライド板６は上金型２の最下位置に位置している。
次に、上金型２を下方へと移動させる型締め動作を行う。この型締め動作の途中、スライド板６が半導体装置１０に当接し、当接したのちに上金型２に対して上方に移動する。

上金型２が下方に移動して下金型３に当接すると型締めが完了する。型締めが完了した時点ではポンプ２２は停止しており、半導体装置１０に加わる荷重は、スライド板６の重量、および作動油の流動抵抗のみとなっている。または、ポンプ２２を作動させて、スライド板６の重量および作動油の流動抵抗に加えて、油圧シリンダ４により半導体装置１０へ若干の押圧力を付与するようにすることもできる。
この場合、半導体装置１０に加わる荷重は、該半導体１０に破損等の悪影響を与えない程度の大きさの荷重となるようにする。

次に、樹脂封止装置１内にモールド用の樹脂が注入される。樹脂注入の際、半導体装置１０には、図７に白矢印で示す方向に樹脂注入圧による圧力がかかる。つまり、素子１１を挟み込むように接合される、半導体装置１０の電極１２および電極１３には内側から外側へ向う圧力がかかり、素子１１にはこの圧力により引っ張り方向の力がかかる。
この素子１１にかかる引っ張り方向の圧力は樹脂注入圧の大きさにより変動するが、圧力があまりに大きいと電極１２・１３の変形や素子１１の破壊が生じる。
従って、素子１１が受ける圧力は、樹脂注入圧の大きさによらず、ほぼ一定に保持しておくことが望ましい。

そこで、本実施例５においては、前記圧力センサ１９を設けて、油圧装置に油圧制御機能を付加している。
すなわち、スライド板６を押圧するシリンダ４の油圧を樹脂注入圧の大きさに応じて制御し、樹脂注入圧により電極１２・１３および素子１１が受ける内側から外側へ向う圧力を、シリンダ４によりスライド板６を押圧する力で打ち消し、電極１２・１３および素子１１にかかる圧力が小さくかつ一定となるようにしている。
つまり、シリンダ４内の油圧を圧力センサ１９により検出し（具体的には、シリンダ４と接続される油圧配管１８の油圧を検出している）、その検出結果をポンプ２２にフィードバックして、シリンダ４によりスライド板６を押圧する力が、樹脂注入圧により電極１２・１３が受ける外向きの圧力との差が一定になるようにしている。また、シリンダ４によるスライド板６の押圧力は、電極１２・１３が受ける外向きの圧力よりも大きくなるように設定されており、両圧力の差は素子１１が破壊しない程度の大きさに設定されている。

ここで、例えば、図９に示した従来の樹脂封止装置１の場合は、上金型２および下金型３と半導体装置１０との間に絶縁板１４・１６を介装して、上金型２と下金型３とを閉じたときの該絶縁板１４・１６のつぶし量で、半導体装置１０の厚みの違いを吸収するようにした位置固定制御（この位置固定制御では、半導体装置１０をセットして金型を閉じた状態において、該金型内の上端から下端までの寸法が一定となる）にて樹脂封止が行われる。
この場合の、樹脂注入開始から樹脂収入完了後までの電極１２・１３が注入樹脂により受ける外向きの圧力と、電極１２・１３が絶縁板１４・１６から受ける反力等の内向きの圧力を図８（ａ）に示す。図８（ａ）においては、電極１２・１３が受ける外向きの圧力を実線で示しており、内向きの圧力を点線で示している。そして、電極１２・１３が受ける外向きの圧力と内向きの圧力との差が、素子１１が受ける圧力Ｐ１となる。
この素子１１が受ける圧力は、樹脂注入の開始から時間ｔ１が経過した後は引っ張り方向の圧力となり、その後時間の経過ととも樹脂注入が完了する時間ｔ２まで増大していく。
なお、樹脂注入に伴って素子１１が受ける引っ張り方向の圧力が増大するのは、電極１２・１３が受ける外向きの圧力により絶縁板１４・１６が圧縮されることによる。

一方、本例における油圧装置により油圧制御を行った場合の、樹脂注入開始から樹脂収入完了後までの電極１２・１３が注入樹脂により受ける外向きの圧力と、シリンダ４により押圧されるスライド板６から電極１２・１３が受ける内向きの圧力を図８（ｂ）に示す。
図８（ｂ）においては、電極１２・１３が受ける外向きの圧力を実線で示しており、内向きの圧力を点線で示している。そして、電極１２・１３が受ける外向きの圧力と内向きの圧力との差が、素子１１が受ける力Ｐ２となる。

本例の油圧装置では、電極１２・１３が受ける内向きの圧力が、外向きの圧力よりも若干大きくなるように制御されており、両圧力の差である素子１１が受ける圧力Ｐ２は、素子１１が破壊しない程度の大きさとなっている。また、前記圧力Ｐ２は、樹脂注入開始時から樹脂注入終了後まで略一定に保たれている。
従って、樹脂注入開始時から樹脂注入終了後まで、半導体装置の厚み寸法も変化しない。

このように、スライド板６を、シリンダ４により半導体素子が破壊しない程度の押圧力、または半導体装置１０の厚み寸法が変化しない程度の押圧力で半導体装置１０に当接させた状態で、半導体装置１０の樹脂封止を行うことで、半導体装置１０に係る荷重を所望の荷重に軽減でき、電極１２・１３の変形や素子１１の破壊が生じることを防止して、樹脂封止後の半導体装置１０の信頼性向上を図ることができる。

第１実施例である樹脂封止装置の構成を示す図。 第１実施例における樹脂封止工程を示す図。 第２実施例の樹脂封止装置の構成を示す図。 第３実施例である樹脂封止装置の構成を示す図。 樹脂封止工程を示す図。 第４実施例である樹脂封止装置の構成を示す図。 第５実施例である樹脂封止装置の構成を示す。 従来の樹脂封止装置および第５実施例の樹脂封止装置における、半導体装置の電極が受ける外向きの圧力および内向きの圧力を示す図。 従来の樹脂封止構成を示す図。 絶縁樹脂つぶし量とつぶし荷重との関係を示す図。

符号の説明

１ 樹脂封止装置
２ 上金型
３ 下金型
４ 油圧シリンダ
６ スライド板
１０ 半導体装置
１４・１６ 絶縁板
２１ オイルタンク
２２ ポンプ

Claims (20)

1. 上金型と下金型との間に配置した半導体装置を上下金型により押圧固定した状態で樹脂封止する半導体装置の樹脂封止装置において、
   上下金型の少なくとも一方に設けられ、該上下金型に対して半導体装置押圧方向に摺動可能な当接体と、
   該当接体を半導体装置に押圧させる押圧手段と、を有し、
   該押圧手段により当接体を半導体装置に当接させた状態で、半導体装置の樹脂封止を行うことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 前記押圧手段は、油圧装置であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
3. 前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプとを備え、
   油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止装置。
4. 前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプと、油室からの作動油排出経路を開閉するバルブとを備え、
   油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止装置。
5. 前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプとを備え、
   前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止装置。
6. 前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備え、
   前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止装置。
7. 前記油圧装置は、当接体の摺動方向と直交する方向へ伸縮する油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備え、
   該油圧シリンダは、その伸縮動作により、当接体の上下金型に対する半導体装置押圧方向位置を固定可能であることを特徴とする請求項２に記載の樹脂封止装置。
8. 前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、該油圧シリンダ内の油圧を検出する検出手段とを備え、
   該検出手段による検出圧力に基づいて油圧シリンダの作動油圧を制御することを特徴とする請求項２、請求項３、および請求項５の何れかに記載の樹脂封止装置。
9. 前記押圧手段は、上金型または下金型と当接体との間に配設される弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
10. 前記当接体が半導体装置の少なくとも上下方向のどちらかに配置された圧縮変形可能な絶縁板を押圧することを特徴とする請求項１〜請求項９の何れかに記載の樹脂封止装置。
11. 上金型と下金型との間に半導体装置を配置し、上下金型により半導体装置を押圧固定して樹脂封止する半導体装置の樹脂封止方法において、
    上金型と下金型との間に半導体装置を配置し、
    上下金型の少なくとも一方に設けられ、該上下金型に対して半導体装置押圧方向に摺動可能な当接体を、押圧手段により半導体装置に当接させた状態で上下金型を閉じ、
    上下金型内に樹脂を注入して半導体装置の樹脂封止を行うことを特徴とする樹脂封止方法。
12. 前記押圧手段は、油圧装置であることを特徴とする請求項１１に記載の樹脂封止方法。
13. 前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプとを備えており、
    油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項１２に記載の樹脂封止方法。
14. 前記油圧装置は、上金型と当接体との間に構成される油室と、該油室へ作動油を供給するポンプと、油室からの作動油排出経路を開閉するバルブとを備えており、
    油室内の油圧により当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項１２に記載の樹脂封止方法。
15. 前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプとを備えており、
    前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項１２に記載の樹脂封止方法。
16. 前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備えており、
    前記油圧シリンダは当接体に接続され、該油圧シリンダを半導体装置押圧方向へ伸縮させることにより、当接体を半導体装置に押圧させることを特徴とする請求項１２に記載の樹脂封止方法。
17. 前記油圧装置は、当接体の摺動方向と直交する方向へ伸縮する油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、油圧シリンダからの作動油排出経路を開閉するバルブとを備えており、
    該油圧シリンダは、その伸縮動作により、当接体の上下金型に対する半導体装置押圧方向位置を固定可能であることを特徴とする請求項１２に記載の樹脂封止方法。
18. 前記油圧装置は、前記当接体の摺動方向へ伸縮可能な油圧シリンダと、該油圧シリンダへ作動油を供給するポンプと、該油圧シリンダ内の油圧を検出する検出手段とを備えており、
    該検出手段による検出圧力に基づいて油圧シリンダの作動油圧を制御することを特徴とする請求項１２、請求項１３、および請求項１５の何れかに記載の樹脂封止方法。
19. 前記押圧手段は、上金型または下金型と当接体との間に配設される弾性体であることを特徴とする請求項１１に記載の樹脂封止方法。
20. 前記当接体が半導体装置の少なくとも上下方向のどちらかに配置された圧縮変形可能な絶縁板を押圧することを特徴とする請求項１１〜請求項１９の何れかに記載の樹脂封止方法。
    

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