JP3123976B2 - 半導体装置の樹脂封止金型 - Google Patents

半導体装置の樹脂封止金型

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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ICやLSI等の
半導体装置を樹脂封止する際に用いる樹脂封止用金型に
関し、特にリードフレーム上に搭載した半導体チップを
トランスファーモールド法によりパッケージングする際
に用いる樹脂封止金型に関する。
【0002】
【従来の技術】ICやLSI等の半導体チップを樹脂で
パッケージングする半導体装置は、長方形状の金属薄板
を打ち抜きあるいはエッチング加工により形成したリー
ドフレーム上に半導体チップを搭載し、半導体チップを
中心にして上下の樹脂封止金型でリードフレームを挟持
し、上下金型のキャビティ内に樹脂を注入してパッケー
ジングを行っている。
【0003】このリードフレームは、開口部を有するフ
レーム部と、開口部内に形成され吊りピンによりフレー
ム部に支持されて半導体チップを搭載するためのアイラ
ンド部と、アイランド部に先端を向け他端がフレーム部
方向に延びる複数のリード部と、リード部は樹脂封止が
なされるインナーリード部とインナーリード部を樹脂封
止部分(パーティクルライン)より外側に向けて延長し
たアウターリード部とからなり、さらにパーティクルラ
インよりやや外側の位置で複数のアウターリードを直角
に連結するタイバー部とから構成されている。
【0004】このタイバー部は、インナーリード部とア
ウターリード部からなるリード部を連結することによっ
て、樹脂封止前のリードフレームにおいてリード部を固
定する役目と、樹脂封止の際、上下金型により挟持され
たリード部とリード部との間から流れ出す樹脂を堰き止
めるダムの役目を果たしている。このダム部は、タイバ
ー部を除去する際に打ち抜きポンチが樹脂パッケージに
当たるのを逃げるために必要な部分である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このリードフレームの
タイバー部は、樹脂封止完了後はリード部同士を固定し
ておく役目を終え、かつ、リード部間の電気的絶縁を取
るためにリードフレームから除去する必要がある。ま
た、このタイバー部は、樹脂流れを堰き止めるダムの役
目を果たしていることから、タイバー部をポンチとダイ
を用いて切断除去する際、ダム樹脂も同時に打ち抜き除
去している。
【0006】しかし、このダム樹脂は、アウターリード
部の内側に強固に密着しているため、ポンチの打ち抜き
精度を上げても完全に抜き落とすことは不可能で、どう
しても樹脂の抜きカスがアウターリード部に付着したま
まとなる。この抜きカスが付着したままになっている
と、その後のめっき工程や半田付け工程でアウターリー
ド部表面に部分的に表面処理がなされない事態が生じ、
パッケージ実装時の半田付け不良等の重大な欠陥が発生
する。そこで、この付着樹脂を除去するためにサンドブ
ラスト等の表面処理を行っているが、工数の増加は避け
られない。
【0007】さらに、最近はパッケージの多ピン化の傾
向からリードピッチが狭くなり、その結果、打ち抜きポ
ンチも細くなってポンチの寿命は非常に短いものとなっ
ている。また、ポンチはアウターリードとアウターリー
ドの間の複数個所のタイバー部を同時に打ち抜くことか
ら櫛歯状に形成されており、樹脂カスが残らないように
ポンチの精度を上げようとすると、その製作も困難を伴
うものとなる。
【0008】これらのアウターリード部への樹脂カス付
着に伴う問題点を解決するために、トランスファーモー
ルド法で樹脂封止する際、パッケージのパーティクルラ
インより外側へ樹脂が流れ出さないようにする、すなわ
ちダム樹脂を発生させないようにする工夫がいろいろと
試みられている。
【0009】例えば、特開昭63−216350号公報
に示すように、リードフレーム上のパーティクルライン
とタイバー部との間に弾性材のテープを張りつけ、この
テープに対応する部分の金型に凸部または凹部を設けて
アウターリード間へ流れ出る樹脂を止める方法がある。
または、特開平5−95079号公報のように、リード
フレームのパーティクルライン位置に電気絶縁性の樹脂
で橋絡部材を形成し、金属製のタイバー部を設けること
なくリード部の固定と樹脂止めの機能を持たせたリード
フレームが提案されている。
【0010】しかし、これらの従来例は、前者は金型の
加工が複雑で高価につくこと、また、後者は橋絡部材を
形成するための新たな金型を必要とすることでやはり高
価につくという問題がある。本発明の樹脂封止金型は、
これらの問題点を解決するためになされたもので、リー
ドフレームは従来のものをそのまま使用でき、金型構造
も、従来のものにほとんど手を加えることなくダム樹脂
の発生を押さえることが可能な樹脂封止金型を提供す
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体装置の
樹脂パッケージを成形するためのキャビティ部をそれぞ
れに有する上下金型を用いてリードフレームを締結挟持
し、前記キャビティ部に溶融樹脂を注入して樹脂封止を
行なう半導体装置の樹脂封止金型において、前記上下金
型のそれぞれのキャビティ部の周囲に形成されたリード
フレーム押さえ部に、櫛歯状の凹凸部を有する弾性材を
張り付けたことを特徴としている。
【0012】 この櫛歯状の凹凸部を有する 弾性材を上下
金型にそれぞれ張り付ける際には、上金型の弾性材の凸
部と下金型の弾性材の凸部、上金型の弾性材の凹部と下
金型の弾性材の凹部がそれぞれ対向するように張り付け
る。この櫛歯状の弾性材を張り付けた上下金型の締結時
には、上下金型に張り付けた櫛歯状の弾性材の対向する
凸部で、リードフレームの隣り合うアウターリードとタ
イバー部と上下金型のリードフレーム押さえ部とで囲ま
れる空間部が充填されるようになっている。この際、対
向する凸部同士は空間部内で加圧接触し、対向する凹部
底面はそれぞれリードフレームのアウターリード表裏両
面に加圧接触している。また、弾性材にはウレタン樹脂
を用いるが、耐熱性かつ可撓性の樹脂またはゴムであれ
ば使用可能である。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明の半導体装置の樹脂
封止金型の実施の形態について図面を用いて説明する。
図1は本発明の樹脂封止金型とリードフレームとの位置
関係を示す第1の実施の形態の部分断面図である。図2
は本発明の第1の実施の形態の樹脂封止金型を用いて樹
脂封止を行う際の、上下金型の動作を説明するための部
分断面図である。図3は、図1で示した第1の実施の形
態の樹脂封止金型における下金型の部分上面図、または
上金型の部分下面図を示している。
【0014】まず、図1を用いて本発明の第1の実施の
形態の樹脂封止金型(以下、単に金型と称する)の構造
について説明する。第1の実施の形態の金型は、供給さ
れたリードフレーム5を上下に加圧し挟持するための上
金型2と下金型6とで構成されている。リードフレーム
5には、図示していないがアイランド部に半導体チップ
をダイボンディングし、この半導体チップとインナーリ
ード部との間にワイヤボンディングが施されている。
【0015】上金型2と下金型6は、リードフレーム5
を挟んでほぼ上下対称に形成されており、それぞれ半導
体装置のパッケージ部を封入樹脂により形成するための
キャビティ部1と、キャビティ部1の周囲に形成された
リードフレーム押さえ部7を備えている。このリードフ
レーム押さえ部7は、リードフレーム5のパーティクル
ライン8とタイバー部4との間を挟持するためにわずか
に段部構造となっており、タイバー部4より外側のアウ
ターリード部に対応する部分は逃げ部となって、アウタ
ーリードとの接触を避けた構造となっている。
【0016】従来は、この上下金型2及び6のリードフ
レーム押さえ部7をリードフレーム5に直接接触させて
リードフレーム5を大きな圧力で型締めし、キャビティ
部1に注入される樹脂がアウターリード部表裏面とリー
ドフレーム押さえ部7との微小な隙間に入りこむことを
防止していた。また、隣り合うアウターリード間に流れ
込む樹脂はタイバー部4で堰止められてダム樹脂を形成
していた。
【0017】本実施の形態は上述した従来構造の金型を
そのまま使用し、上下金型のリードフレーム押さえ部
に、それぞれ耐熱性に優れた弾性材料を張り付けて構成
されている。図1に示すように、本発明の第1の実施の
形態として、弾性材にはウレタン樹脂3を使用する。ウ
レタン樹脂3は耐熱性に優れているとともに、金型の締
結圧力により形状が変形しても、その圧力が取り除かれ
た時に元の形状に戻る性質にも優れている可撓性の大き
い材料だからである。
【0018】このウレタン樹脂3の形状は、図3に示す
ように長尺で平板状のものを使用し、幅はリードフレー
ム押さえ部7と同じ寸法、すなわち図1に示すようにパ
ーティクルライン8からタイバー部4の外側までとし、
長さは少なくともタイバー部4の全てをカバーする寸法
とし、特に図示していないがキャビティ部1のコーナー
部にまで延長することが好ましい。また、厚さは、図2
に示すように上下金型を締結した時に、上下金型に張り
付けたウレタン樹脂3がそれぞれ変形し、この変形部が
上下に接触してアウターリード間に浸入しようとするダ
ム樹脂を阻止するだけの圧力強度となるように、実験的
に定めることが好ましい。
【0019】次に、本発明の第1の実施の形態の動作に
ついて説明する。図1に示すように、半導体チップの組
み立てが完了したリードフレーム5を搬送し、ウレタン
樹脂3を張り付けた上金型2及び下金型6の間にリード
フレーム5をセットする。次いで加圧シリンダで上下金
型2及び6を加圧し、リードフレーム5を締結する。こ
の時、上下金型2及び6はリードフレーム5と直接接触
することなく、キャビティ部1の周囲に張り付けられた
ウレタン樹脂3を介して接触することになる。この状態
を図2に示す。
【0020】この状態でウレタン樹脂3は加圧され、上
下金型のリードフレーム押さえ部7とタイバー部4と隣
り合うアウターリードで囲まれる空間部(ダム部)に押
し込まれるように変形し、タイバー部4にまで達しよう
とする溶融樹脂をパーティクルライン8で阻止する態勢
が出来上がる。次いで、加圧溶融した樹脂をキャビティ
部1内に注入する。しかし、変形したウレタン樹脂3に
より溶融樹脂はパーティクルライン8付近で阻止され、
タイバー部4には達しない。その結果、ダム樹脂の発生
を無くすことができる。
【0021】次に本発明の第2の実施の形態について図
面を参照して説明する。図4は第2の実施の形態を示す
本発明の金型とリードフレームとの位置関係を説明する
部分断面図、図5は図4のA−A断面図である。第1の
実施の形態では、ウレタン樹脂3は平板状のものを用い
ていた。しかし、本実施の形態に用いるウレタン樹脂3
aは複数の平行する櫛歯状の凹凸部を備えている。
【0022】この櫛歯状の凸部10は、隣り合うアウタ
ーリード9とタイバー部4と上下金型のリードフレーム
押さえ部7とで形成される空間部(ダム部)に丁度嵌ま
り込む大きさとし、凸部10の高さはリードフレーム5
の厚さよりもやや薄目に形成する。このウレタン樹脂3
aを張り付ける上下金型2及び6は、第1の実施の形態
に用いたものと同様のものを使用し、また、張り付ける
個所も同様にリードフレーム押さえ部7とし、図5に示
すように、上金型2のウレタン樹脂3aの凸部10と下
金型6のウレタン樹脂3aの凸部10とが正しく対向す
るように位置を合わせて張り付ける。
【0023】次に、本発明の第2の実施の形態の動作に
ついて説明する。リードフレームの供給方法、及び金型
の締結方法については、第1の実施の形態と同様であ
る。ここで図4及び図5で示す位置関係で型締めを行う
と、上下のウレタン樹脂3aとアウターリード9とが噛
み合わされた状態となり、それぞれ対向する上下のウレ
タン樹脂3aの凸部10同士が隣り合うアウターリード
9とタイバー部4と上下金型のリードフレーム押さえ部
7とで形成される空間部(ダム部)内で加圧接触し、こ
の押圧状態のウレタン樹脂でダム部が充填される。ま
た、隣り合う凸部10の間の凹部底面は、アウターリー
ド表裏両面に加圧状態で接触している。
【0024】この状態で溶融樹脂をキャビティ1内に注
入すると、溶融樹脂はパーティクルライン8付近で堰き
止められ、タイバー部4に達することがない。しかも、
あらかじめウレタン樹脂3aに凸部10を形成してある
ことから、大きく変形させる必要がなく、確実にダム樹
脂を抑制することができる。したがって、ウレタン樹脂
の寿命も第1の実施の形態に比べて大きく伸ばすことが
できる。
【0025】以上、本発明を第1及び第2の実施の形態
について説明してきたが、金型に張り付ける弾性材料と
しては、ウレタン樹脂に限らず同様な性質を持つシリコ
ン、テフロン、ポリイミド等のゴムあるいは樹脂を用い
ることもできる。さらに、上下金型のリードフレーム押
さえ部に弾性材を張り付けたことによって、従来は金型
とリードフレームの合わせ面に沿って溶融樹脂が浸入
し、アウターリード表面に薄ばりが形成されるという問
題があったが、本実施の形態によれば、ダム樹脂の形成
を阻止するだけでなく薄ばりの発生も防止することがで
きる。
【0026】
【発明の効果】本発明の半導体装置の樹脂封止金型は、
上下金型のキャビティ部の周囲に櫛歯状の凹凸部を有す
弾性材料であるウレタン樹脂を張り付ける構造とした
ことによって、リードフレームを金型で締結する際、
歯状の弾性材の凸部同士が加圧接触して、隣り合うアウ
ターリードとタイバー部と上下金型のリードフレーム押
さえ部とで形成される空間部(ダム部)を塞ぎ、金型の
キャビティ内に注入された溶融樹脂が侵入してくるのを
防ぐようにしたので、ダム樹脂の発生がなくなり、その
結果、アウターリードに付着する樹脂がなくなったこと
から、タイバー打ち抜き時にダム樹脂を除去する必要が
なくなり、従来、アウターリードに付着していたダム樹
脂残りを除去するための工数を削減でき、その際発生し
ていたアウターリードの傷や曲がり等の変形もなくな
り、樹脂封止半導体装置のアウターリードに関する不良
品を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の金型における第1の実施の形態を示す
部分断面図である。
【図2】第1の実施の形態の動作を説明する部分断面図
である。
【図3】第1の実施の形態における上金型の部分下面図
または下金型の部分上面図である。
【図4】本発明の金型における第2の実施の形態を示す
部分断面図である。
【図5】図4のA−A断面図である。
【符号の説明】
1 キャビティ部 2 上金型 3 ウレタン樹脂 4 タイバー部 5 リードフレーム 6 下金型 7 リードフレーム押さえ部 8 パーティクルライン 9 アウターリード 10 凸部

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体装置の樹脂パッケージを成形する
    ためのキャビティ部をそれぞれに有する上下金型を用い
    てリードフレームを締結挟持し、前記キャビティ部に溶
    融樹脂を注入して樹脂封止を行なう半導体装置の樹脂封
    止金型において、前記上下金型のそれぞれのキャビティ
    部の周囲に形成されたリードフレーム押さえ部に、櫛歯
    状の凹凸部を有する弾性材を張り付けたことを特徴とす
    る半導体装置の樹脂封止金型。
  2. 【請求項2】 前記櫛歯状の凹凸部を有する弾性材を上
    下金型にそれぞれ張り付ける際、上金型の弾性材の凸部
    と下金型の弾性材の凸部、上金型の弾性材の凹部と下金
    型の弾性材の凹部がそれぞれ対向するように張り付ける
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の樹脂封止
    金型。
  3. 【請求項3】 前記上下金型の締結時に、前記上下金型
    に張り付けた櫛歯状の弾性材の対向する凸部で、リード
    フレームの隣り合うアウターリードとタイバー部と上下
    金型のリードフレーム押さえ部とで囲まれる空間部が充
    填されることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
    樹脂封止金型。
  4. 【請求項4】 前記上下金型の締結時に、前記上下金型
    に張り付けた櫛歯状の弾性材の対向する凸部同士が、リ
    ードフレームの隣り合うアウターリードとタイバー部と
    上下金型のリードフレーム押さえ部とで囲まれる空間部
    内で加圧接触していることを特徴とする請求項1記載
    半導体装置の樹脂封止金型。
  5. 【請求項5】 前記上下金型の締結時に、前記上下金型
    に張り付けた櫛歯状の弾性材の対向する凹部底面がリー
    ドフレームのアウターリード表裏両面にそれぞれ加圧接
    触していることを特徴とする請求項1記載の半導体装置
    の樹脂封止金型。
  6. 【請求項6】 前記弾性材がウレタン樹脂であることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置の樹脂封止金型。
  7. 【請求項7】 前記弾性材が耐熱性かつ可撓性の樹脂ま
    たはゴムであることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置の樹脂封止金型。
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