JP2771838B2 - 電子部品の樹脂封止方法、樹脂封止用成形金型及び電子部品封止成形品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子部品の樹脂封止成形品、及びそれを製
造するための封止成形用金型、並びに樹脂封止方法に係
わり、該封止成形品の製造工程における不良の低減に極
めて有用な技術に関する。

〔従来の技術〕

一般に電子部品の樹脂封止成形品の製造工程は、成形
金型の上型と下型の間に封止される電子部品、リードフ
レーム等をキャビティー内に収まるように挟み込み、キ
ャビティーの一側壁に開口しているゲートから封止材料
としての樹脂を注入し、樹脂を固化させてパッケ−ジを
成形するように構成されている。

ここでは封止材料たる樹脂としては、熱硬化性樹脂で
あるエポキシ樹脂が多く用いられており、製法としては
所謂トランスファー成形法等が採用されているが、成形
性の優位性から熱可塑樹脂が用いられる場合も多い。熱
可塑性樹脂による場合は一般に射出成形法が採用されて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら斯かる従来技術には夫々に問題点があ
る。以下、熱可塑性樹脂封止工程を例にとってその問題
点を説明する。

前記封止成形工程において、溶融された熱可塑性樹脂
は、金型に注入されると同時に冷却され始めて粘度が増
加し、ついには固化に到るものであり、また流路の中心
部に近づくに従って最も遅くまで固化せずに流動可能な
状態になっている。

他方、充填過程においては、樹脂を充填させるための
圧力として通常200kgf/cm²程度の射出圧力を成形機に設
定するが、金型キャビティーへの樹脂の充填が完了する
以前には流動に伴う圧力損失があり、実質的に流動する
樹脂の先端付近の圧力は射出成形機の設定圧力よりかな
り低い。

充填が完了すると、続いて樹脂の圧縮過程に入る。こ
れは金型内の樹脂流路でゲートに近い側から、樹脂が成
形機の設定圧力に圧縮されていく過程で、圧縮された体
積分だけ樹脂が補填される。即ち前述の充填完了以前の
樹脂圧力よりずっと高い圧力で樹脂が流動する。さらに
続く保圧過程においては、樹脂の固化に伴う体積収縮分
も補填される。この保圧過程では、ヒケ，ボイドの発生
防止の為、ある程度高い圧力が必要である。これらの補
填は高圧で行われる故、ある程度冷却され増粘した樹脂
も流動せしめられ、また最も冷却の遅れる樹脂流路即ち
キャビティーの中心部を経て行われる。

ここで封止される電子部品は一般にキャビティー中心
部に置かれるため、上述の補填過程における樹脂圧力及
び増粘した樹脂の流動によって該電子部品の変形・破
壊、位置ずれ、及びボンディングワイヤーの倒線、断線
等の不良が生じることが多かった。

〔課題を解決するための手段〕

斯かる従来技術の有する課題に鑑み本発明者らは鋭意
検討を重ねた結果、封止成形品を得るための金型におい
て、従来は均一であったキャビティー深さを部分的に変
えることを目的としてキャビティーの一部に段差又はコ
アを設けて前記樹脂補填の際の樹脂流動、樹脂圧力の生
じる場所、方向を制御することにより、位置ずれ及びボ
ンディングワイヤーの倒線等の不良の少ない製品が得ら
れることを見出し本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、電子部品を樹脂封止するに際し、成形
金型キャビティー内に設置される電子部品のゲート側端
面へのキャビティー内の樹脂流入経路の一部に段差又は
コアを設けることによって該封止樹脂の固化速度、樹脂
圧力の分布及び流入経路を制御することを特徴とする電
子部品の樹脂封止方法、及び該方法に直接使用する樹脂
封止用成形金型、並びにこれにより得られる電子部品封
止成形品に関する。

以下添付図面を参照して本発明を説明する。

第12図はキャビティーへの樹脂の流入過程を示したも
のである。

第12図中の１点鎖線11が溶融樹脂の流れの先端を表わ
し、ゲート３側から反ゲート側へ向かって進行する。

充填過程に於いて、封止される電子部品（ICチップ
６）は樹脂の流入方向9aへ向かう力を受けるが、この力
とは電子部品のゲート側端面6aが受ける樹脂圧力であ
る。ここで充填過程では溶融状態において充分な程度に
低粘度化する材料を選定することを前提として、前述の
ように樹脂圧力は小さく、電子部品の位置ずれ等は生じ
ない。

充填が完了した後、該電子部品は周囲のあらゆる方向
から、前述の如く射出成形機に設定された高い射出圧力
及び保圧力を樹脂圧力として受けるが、第12図に示す様
に対向する端面について考えると6c,6dの様に対称的に
充填される箇所に加わる樹脂圧力は互いに相殺されて位
置ずれ等の不良は生じさせない。他方、電子部品のゲー
ト側端面6aと反ゲート側端面6bのような場合、ゲートか
らそれらに到る樹脂流入経路が異なり、また冷却の程度
も異なるため、圧縮過程から保圧過程にかけて対向する
ゲート側端面6aと反ゲート側端面6bにかかる樹脂圧力に
差が生じ、位置ずれ等の不良原因となる。

前記の通り、本発明の如くキャビティーの一部、特に
高い樹脂圧力の加わる電子部品のゲート側端面6aへの樹
脂流入経路の一部に段差又はコアを設けることによっ
て、その部分の流路を狭めて圧力損失を大きくし、また
冷却を促進させ、対向する端面の樹脂圧力の大きさと加
わる時期をバランスさせることができ、位置ずれ等を防
ぐことが出来る。

また段差又はコアを設けて流路を狭めることによっ
て、樹脂流入経路そのものを変えることもでき、封止さ
れる電子部品を樹脂の圧縮過程から保圧過程にかけての
増粘した樹脂の流動可能な場所に置かないように配慮す
ることもできる。さらにボンディングワイヤーの倒線不
良の様に、受ける力の方向によって抵抗力の違うものに
対して効果を発揮させることもできる。ボンディングワ
イヤー７は単純なモデルとして見れば、両端固定、又は
ヒンジされたアーチ状曲がり梁であって、第13図におけ
る9bの様な横倒しされる方向の力には弱く、アーチを押
し潰す方向の力9c,9d、及び持ち上げる方向の力9eに対
してはより強い抵抗を示すので、段差又はコアを設けて
樹脂流入経路を変え9c,9dの様な方向から充填させるこ
とによって、倒線不良を軽減することが出来る。

本発明に基づき金型キャビティーに設けられるコア及
び段差の形状、位置は特に限定されるものではなく、例
えば後記する実施例１の如く一条の凸部を長手方向に形
成しても、逆にキャビティーに対して凹部を形成しても
よく、更に円形のコアであったり、また一つのキャビテ
ィーに対し複数のコア等を形成してもよい。

又、本発明に用いられる封止樹脂は特に限定はなく、
異方性溶融相を形成しうる溶融加工性ポリエステル（液
晶性ポリエステル）特に芳香族ヒドロキシカルボン酸
基、芳香族ヒドロキシアミン基を樹脂構成成分の少なく
とも一成分とする芳香族ポリエステル或いは芳香族ポリ
エステルアミド、ポリフェニレンサルファイドに代表さ
れるポリアリーレンサルファイド、ポリアミド、ポリエ
ーテルサルホン、ポリサルホン、ポリエーテルイミド、
ポリエーテルエーテルケトン等の熱可塑性樹脂が挙げら
れる。これらの熱可塑性樹脂は一種又は二種以上を併用
することが出来る。

又これ等の熱可塑性樹脂は他の熱可塑性樹脂を補助的
に添加したものであってもよい。

この場合に使用する熱可塑性樹脂は特に限定されない
が、例を示すと、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート等の芳香族ジカルボン酸とジオール
或いはオキシカルボン酸等からなる芳香族ポリエステ
ル、ポリアセタール（ホモ又はコポリマー）、ポリスチ
レン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネー
ト、ABS、ポリフェニレンオキシド、フッ素樹脂等を挙
げることができる。またこれらの熱可塑性樹脂は２種以
上混合して使用することができる。

本発明に適した成形材料は、機械的強度を有しかつ低
圧での成形が可能であり、又前述の如く線膨張係数をで
きるだけ金属のそれに近似させるため多量の無機充填剤
を充填できるという意味においてもできるだけ溶融粘度
の低いものが好ましい。これらの点から、異方性溶融相
を形成しうる溶融加工性ポリエステル（液晶性ポリエス
テル）特に芳香族ヒドロキシカルボン酸基、芳香族ヒド
ロキシアミン基を樹脂構成成分の少なくとも一成分とす
る芳香族ポリエステル或いは芳香族ポリエステルアミド
及びポリフェニレンサルファイドに代表されるポリアリ
ーレンサルファイドが最も好ましく用いられる。

本発明に使用する電子部品封止用熱可塑性樹脂には、
本発明の目的を損なわない範囲で、強度向上等をはかる
べく各種の無機・有機充填剤を含有せしめることができ
る。例えば一般の熱可塑性樹脂に添加される物質、即
ち、繊維状、粉粒状、板状の充填剤が用いられる。

繊維状充填剤としては、ガラス繊維、アスベスト繊
維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、ジルコニア繊
維、窒化硼素繊維、窒化硅素繊維、硼素繊維、チタン酸
カリ繊維、さらにチタンの繊維状物などの無機質繊維状
物質があげられる。なお、完全芳香族ポリアミド系繊
維、芳香族系液晶性ポリエステル繊維、フェノール系繊
維などの高融点有機質繊維状物質も無機繊維状充填剤と
同様に使用することができる。

一方、粉粒状充填剤としては、カーボンブラック、シ
リカ、石英粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、硅酸カルシ
ウム、硅酸アルミニウム、カオリン、タルク、クレー、
硅藻土、ウォラストナイトの如き硅酸塩、酸化鉄、酸化
チタン、酸化亜鉛、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸
カルシウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫
酸カルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その
他炭化硅素、窒化硅素、窒化硼素等があげられる。

また、板状充填剤としては、マイカ、ガラスフレーク
等があげられる。

これらの無機充填剤は一種又は二種以上併用すること
ができる。

これらの充填剤の使用にあたっては必要ならば収束剤
又は表面処理剤を使用することが望ましい。この例を示
せば、エポキシ系化合物、イソシアネート系化合物、シ
ラン系化合物、チタネート系化合物等の官能性化合物で
ある。これらの化合物は予め表面処理又は収束処理を施
して用いるか、又は材料調製の際同時に添加してもよ
い。無機・有機充填剤の使用量は、樹脂に対し95重量％
以下、好ましくは20〜75重量％である。

又、機械的・電気的・化学的性質や難燃性等の諸性質
を改善するため、必要に応じて種々の添加剤、強化剤を
添加することが可能である。

〔発明の効果〕

以上述べた通り本発明によれば封止される電子部品の
位置ずれ、変形及びボンディングワイヤーの倒線等の不
良の少ない製品を得ることが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本
発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１、比較例１ 以下に、本発明の一実施例を、第１〜５図を用いて説
明する。

従来の封止成形金型を用い、封止される電子回路の形
成されたプリント基盤２が下型1aにインサートされた状
態の斜視図を第１図に示した。第２図は第１図のＡ−Ａ
線断面図であり、第３図は第１図のＢ−Ｂ線断面図であ
る。この金型のキャビティー長手方向の寸法は20mm、幅
方向7mm、下型及び上型キャビティー4a,4bの深さは共に
3mmであり、ゲート３は下型に開設されている。

封止材料として後述の液晶性ポリエステルＡにガラス
繊維30重量％を配合した樹脂組成物を用い、上記金型に
て実際に封止成形を行ったところ、下型キャビティーの
充填の方が若干先行して、第２図中10aで示した位置が
最後に充填し、また樹脂の圧縮過程及び補填は9fの矢印
に沿って行われた為、プリント基盤２は上型に向かって
押し上げられる方向の力を受け、位置ずれを生じた。

この金型に対して本発明に基づき次の対策を施した。
即ち、第４図及び第５図は各々第２図及び第３図に対応
し、それらに示したように下型4aに長さ20mm、幅4mm、
高さ1mmの段差（凸部）８を形成し、製品には溝ができ
るような設計とした。その結果、第５図中10b部の樹脂
の充填が先行し、そこから9gの矢印のようにプリント基
盤下面に両方面から樹脂が流れ込むような充填様式にな
り、補填も同様に行われるようになった。即ち、プリン
ト基盤下面の樹脂の圧縮が遅れてプリント基盤上面の樹
脂の圧縮とバランスされるようになった為、位置ずれが
生じなくなった。

実施例２、比較例２ 実施例１及び比較例１における液晶性ポリエステルの
代わりにポリフェニレンサルファイド樹脂（呉羽化学
製、フォートロンKPS）にガラス繊維40重量％を配合し
た樹脂組成物を使用した以外は全く同様の試験を行い、
全く同様の結果を得た。

実施例３ 次に、本発明に係わる別の実施例を第６〜11図を用い
て説明する。

第６図は従来の封止成形金型であって、封止されるIC
を登載したリードフレームがインサートされた状態の下
型上面図である。第６図のＣ−Ｃ線断面図、Ｄ−Ｄ線断
面図は各々第７図、第８図に示した。この金型のキャビ
ティー長手方向の寸法は20mm、幅方向7mm、下型キャビ
ティー4aの深さ2mm、上型キャビティー4bの深さ3mmであ
り、ゲート３は上型に開設されている。

実施例１と同様に後述の液晶性ポリエステルＢにシリ
カ50重量％を配合した樹脂組成物を用いて封止成形を行
った結果、この金型では上型の充填の方が先行して第７
図中10c部が最後に充填し、9hの矢印に沿って樹脂の圧
縮、補填が行われた。ここで第７図に示されるように封
止されるICチップ６及びボンディングワイヤー７は、樹
脂の圧縮、補填の経路9h上にある為、ボンディングワイ
ヤーの倒線、ひどいときには断線、さらにはICチップが
反ゲート側へ向かって押し流されるといった不良が生じ
た。第９図はボンディングワイヤーのこの金型における
倒線の状況を示したものであり、この場合図の左方より
樹脂が流入している。この様な倒線は、近接するワイヤ
ー同士の短絡不良につながる。

この金型に対して本発明に基づく対策を施したものを
示すのが第10図及び第11図であり、各々第７図及び第８
図に対応し、この場合は上型キャビティーの一部に長さ
5mm、幅10mm、高さ2mmのコア（凸部）８を設けた。

これにより、下型キャビティーの充填が優先され、第
10図に示した10d部が最後に充填し、9iの矢印に沿って
樹脂の圧縮、補填が行われるようになった為、封止され
るICチップ６及びボンディングワイヤー７がそれらの経
路9iからはずれ、ICチップの位置ずれが無くなり、ボン
ディングワイヤーの倒線が軽減された。

尚、実施例、比較例で使用した液晶性ポリエステルは
下記の構成単位を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、電子部品封止成形品の製造にあたり用いられ
ている従来の成形金型を示すものであって、封止される
電気回路の形成されたプリント基盤がインサートされた
状態の斜視図である。 第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図であり、第３図は第１
図のＢ−Ｂ線断面図である。 第４図及び第５図は、第１図の封止成形用金型に対し本
発明に基づく対策を施したものを示し、第４図は第２図
に、第５図は第３図に各々対応する。 第６図は、第１図と同様に従来技術の封止成形用金型
で、封止されるICを登載したリードフレームがインサー
トされた状態の下型上面図である。 第７図は第６図のＣ−Ｃ線断面図であり、第８図は第６
図のＤ−Ｄ線断面図である。 第９図は、第６図と同じ上面図であるが、封止成形の際
に流動する樹脂によりボンディングワイヤーが倒線した
状態を示している。 第10図及び第11図は、第６図の封止成形金型に対し本発
明に基づく対策を施したものを示し、第10図は第７図
に、第11図は第８図に各々対応する。 第12図は、封止される電子部品がインサートされた金型
キャビティーに樹脂が充填する様子を簡略に示す斜視図
であり、第13図はボンディングワイヤー周辺を表わした
斜視図である。 1a……下型 2b……上型 ２……封止されるプリント基盤 ３……ゲート 4a……下型キャビティー 4b……上型キャビティー ５……リード ６……ICチップ 6a〜6d……ICチップ側面 ７……ボンディングワイヤー ８……コア又は段差（凸部） 9a〜9i……樹脂の充填、圧縮、補填の経路を示す矢印 10a〜10d……キャビティーの一部分 11……流入する樹脂の先端を表わす一点鎖線

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子部品を樹脂封止するに際し、成形金型
   キャビティー内に設置される電子部品のゲート側端面へ
   のキャビティー内の樹脂流入経路の一部に段差又はコア
   を設けることによって該封止樹脂の固化速度、樹脂圧力
   の分布及び流入経路を制御することを特徴とする電子部
   品の樹脂封止方法。
2. 【請求項２】封止樹脂が液晶性ポリエステル又はポリア
   リーレンサルファイドである請求項１記載の電子部品の
   樹脂封止方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の方法によって製造さ
   れた電子部品封止成形品。
4. 【請求項４】封止樹脂の成形金型キャビティー内におけ
   る固化速度、樹脂圧力の分布及び流入経路を制御するた
   めの段差又はコアが、成形金型キャビティー内に設置さ
   れる電子部品のゲート側端面へのキャビティー内の樹脂
   流入経路の一部に設けられた電子部品の樹脂封止用成形
   金型。