JPH01169936A - 半導体素子の樹脂封止成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体素子を樹脂材料にて封止成形する方
法とその成形装置の改良に関するものである。

（従来の技術） 半導体素子を樹脂材料によって封止成形するための装置
として、トランスファ樹脂封止成形装置が従来より用い
られている。

この装置には、例えば、第６図に示すように、対向配置
した固定上型１及び可動下型２と、該両型のＰ、Ｌ　（
パーティングライン）面に対設した樹脂成形用のキャビ
ティ３・４、及び、樹脂材料供給用のポットと上記キャ
ビティとを連通させた溶融樹脂材料の移送用通路（ゲー
ト５）等が設けられている。なお、同図中の符号６は半
導体リードフレームで、該リードフレームには半導体素
子７が装着されている。

上記従来装置における樹脂成形は、まず、両型（１・２
）を型開きし、次に、該両型のキャビデイ部における所
定位置にリードフレーム６を嵌合セットし、次に、両型
（１・２）を再び型締めし、次に、樹脂材料を加熱溶融
化して、これをその移送用通路５を通して両キャビティ
３・４内に加圧注入することによって行われる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、半導体素子７を装着したリードフレーム６を
両型（１・２）のキャビティ（３・４）部へ供給セット
して該両型を型締めした場合、特に、上記両キャビティ
（３・４）内に嵌合される部分が片側支持状態となるも
のにおいては、その樹脂封止成形上、次のような問題が
ある。

即ち、リードフレーム６の上記嵌合部分は、不安定な支
持状態にあるため、例えば、上記両キャビティ（３・４
）内への樹脂材料加圧注入時に加えられる圧力及び注入
された樹脂材料の流動時に加えられる圧力や、その他の
外力等に起因して、該嵌合部分が振動したり、或は、弯
曲変形し易い状態にある。このため、両キャビティ（３
・４）内に充填され且つ成形された樹脂成形体内の上記
嵌合部分は、第６図に鎖線にて示すように、所定の位置
及び姿勢と異なる状態で封止されることが多い。

従って、リードフレーム６の上記嵌合部分を樹脂材料に
より封止して、気密性を保持し且つ機械的安定性を向上
させるという所期の目的を充分に達成することができな
いといった重大な問題があり、例えば、半導体素子７と
外部リードとの電気的接続用のワイヤが変形・断線し、
或は、該半導体素子７の封止機能が不充分となり、この
ため、樹脂成形体の内外にボイド（気泡）が形成されて
耐湿性を損なう等、この種製品の高品質性及び高信頼性
を著しく低下させるという弊害がある。

本発明は、特に、キャビティ内に嵌合されるリードフレ
ームの部分が片側支持状態となる場合においても、該嵌
合部分を所定の位置及び姿勢を保って確実に樹脂封止す
ることができる半導体素子の樹脂封止成形方法とその装
置を提供することによって、上述した従来の問題点を確
実に解消することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上述した従来の問題点に対処するための本発明樹脂封止
成形方法は、半導体素子（１７）を装着したリードフレ
ーム（１６）を樹脂成形用金型キャビティ（１３・１４
）部の所定位置へ供給セットする半導体リードフレーム
の供給セット工程と、上記リードフレーム上の半導体素
子及び該リードフレームの所要樹脂封止範囲を上記金型
キャビティ内に嵌合する金型の型締工程と、上記金型キ
ャビティ内に嵌合されるリードフレームの両面を支受手
段（２１・２２）を介して夫々支受することにより、該
リードフレームを所定の位置及び姿勢に保持させるキャ
ビティ内リードフレームの支受工程と、上記リードフレ
ームの支受工程後に、上記金型キャビティ内に溶融樹脂
材料を注入させる樹脂材料注入工程と、上記金型キャビ
ティ内への樹脂注入工程時において、その樹脂注入後の
所定時間経過後に、リードフレームの支受手段における
支受体（２１１・２２１）の先端面を該金型キャビティ
面側の所定位置にまで後退させるリードフレーム支受体
の後退工程と、上記溶融樹脂材料注入工程に連続して、
金型キャビティ内に溶融樹脂材料を充填させる樹脂材料
充填工程と、上記金型キャビティ内にて成形された樹脂
成形体及び半導体リードフレームを離型させる製品取出
工程とから成ることを特徴とするものである。

また、上記した本発明方法を実施するための本発明樹脂
封止成形装置は、樹脂成形用キャビティ（１３・１４）
を備えた少なくとも一対の金型（１１・１２）と、該金
型の型締時において、そのいずれかに配設される樹脂材
料供給用のポット（１８）と、該ポットに嵌合される樹
脂材料加圧用のプランジャ（２０）と、上記ポットとキ
ャビティとを連通させる溶融樹脂材料の移送用通路（１
５）と、上記金型キャビティ内に嵌合されるリードフレ
ーム（１６）の支受手段（２１・２２）とから成り、該
リードフレームの支受手段は、キャビティ内におけるリ
ードフレームの支受体（２１１・２２りと、該支受体を
該リードフレームに係合させる位置への前進方向及び該
キャビティ面側への後退方向へ夫々進退させる進退調整
機構とから構成されていることを特徴とするものである
。

（作用） 本発明の方法及び構成によれば、キャビティ内における
リードフレームの嵌合部分を、その支受手段を介して確
実に支受することができる。

このため、上記リードフレームの嵌合部分が片側支持状
態となる場合においても、その嵌合部分に対して加えら
れる樹脂材料加圧注入時の圧力及び樹脂材料流動時の圧
力等によって、その位置及び姿勢が変更されるのを確実
に防止することができる。従って、該リードフレームの
嵌合部分を、その所定の位置に、及び、その所定の姿勢
を保って確実に樹脂封止することができるのである。

（実施例） 次に、本発明を実施例図に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明に係る半導体素子の樹脂封止成
形装置の要部を示している。

この装置には、対向配置した固定上型１１及び可動下型
１２と、該両型のＰ、Ｌ面に対設した樹脂成形用のキャ
ビティ１３・１４と、下型１２側に設けた樹脂材料供給
用のポット１８と、該ボット１８と上記キャビティ１３
・１４とを連通させたカル１５、及びゲート１５２から
成る溶融樹脂材料の移送用通路１５等が設けられている
。

また、上記移送用通路１５は、ボット１８の配設位置と
該ボット１８の周辺部に配設される所要数の上記キャビ
ティ１３・１４とを略等距離間隔で連通ずるように設け
られている。また、上記ボット１８には樹脂材料１９を
加圧するためのプランジャ２０が嵌合されている。

また、上記両型１１・１２には、キャビティ１３・１４
内に嵌合されるリードフレーム１６の支受手段２１・２
２が夫々設けられている。これらの支受手段２１・２２
は、上記リードフレーム１６の支受体（国側においては
、支受ビン）２１１・２２１と、該支受体２１１・２２
１を固着したプレート２１２・２２２と、該プレート２
１□・２２２の進退調整機構（図示なし）とから構成さ
れている。また、該プレート２１２・２２２は、後述す
る樹脂成形時において、所定の時期に夫々進退（上下動
）されることにより、該支受体２１ｔ・２２！の先端面
をキャビティ１３・１４内におけるリードフレーム１６
の上下（表裏）両面側に前進して該両面に夫々係合させ
、逆に、該キャビティ１３・１４面側の所定位置、例え
ば、該キャビティ面と路面−となる位置にまで後退させ
るという上下方向への進退調整を自在に行うことができ
るように構成されている。

なお、図中の符号１７はリードフレーム１６に装着され
た半導体素子である。また、同符号２３は下型１２側の
Ｐ、Ｌ面に設けたリードフレーム１６の嵌合セット用溝
部、同符号２４は下型１２側に設けたリードフレーム１
６の位置決用ビン、同符号２５は上型１１側に設けた上
記ビン２４との嵌合孔であり、該両型の型締時において
、該ビン２４をリードフレーム１６に穿設したビン孔１
６１に挿通させることにより、該リードフレーム１６を
キャビティ１３・１４部の所定位置へ供給セットするこ
とができるように設けられている。また、同符号２６は
上型１１側のカル１５１部に設けたエジェクタービンで
あり、該ビン２６はエジェクタープレートや上下動機構
（図示なし）により、後述する樹脂成形時において、所
定の時期に上下動されるように構成されている。

以下、上記実施例の構成を有する成形装置を用いた樹脂
封止成形方法を説明する。

まず、半導体素子１７を装着したリードフレーム１６を
キャビティ１３・１４部の所定位置へ供給セットする工
程を行う。なお、この場合、前述したように、下型の位
置決用ビン２４をリードフレームのビン孔１６１に挿通
させると、該リードフレーム１６は下型の溝部２３に嵌
合され、且つ、所定の位置にセットされる。

次に、第１図及び第３図に示すように、下型のボット１
８内に樹脂材料１９を供給すると共に、上記リードフレ
ーム１６上の半導体素子１７及び該リードフレーム１６
の所要樹脂封止範囲を上記両型１１・１２のキャビティ
１３・１４内に嵌合する該両型１１・１２の型締工程を
行う。

次に、上記キャビティ１３・１４内に嵌合されるリード
フレーム１６の上下両面を支受手段における支受体２１
１・２２ｔを介して夫々支受させることにより、該リー
ドフレーム１６を所定の位置及び姿勢に保持させる工程
を行う。なお、このリードフレーム支受工程は、両型１
１・１２の型締工程後に行ってもよいが、例えば、第２
図に示すように、該支受体２１１・２２！の先端面を、
予め、上記リードフレーム１６を所定の位置及び姿勢に
支持することができる上下の高さ位置（２１３・２２３
）にまで前進させておき、その状態で、該両型１１・１
２の型締工程を行うようにしても差し支えない。

次に、上記ボット１８内の樹脂材料１９をヒータにて加
熱すると共に、プランジャ２０にて加圧することにより
該樹脂材料を溶融化して、これを通路１５を通してキャ
ビティ１３・１４内に加圧注入させる工程を行う。

なお、上記両キャビティ１３・１４内への樹脂注入工程
時において、樹脂材料注入後の所定時間経過後に、リー
ドフレーム１６の上下両面を支受させた支受体２１．・
２２１の各先端面を、例えば、該キャビティ１３・１４
面と路面−となるような上下高さ位置（２１４・２２４
）にまで夫々後退させる工程を行う。

また、ここに、樹脂材料注入後の所定時間経過後とは、
ゲート１５２から注入される溶融樹脂材料が両キャビテ
ィ１３・１４内のゲート１５２０付近から充填され、且
つ、その所要の樹脂粘度によってリードフレーム１６の
両面を恰も支受するような作用が得られた後、であるこ
とを意味する。即ち、上述したように、リードフレーム
１６に対する両面支受作用は、当初、支受手段２１・２
２により確実に行われているので、該リードフレーム嵌
合部分の所定の位置及び姿勢は確実に保持される。しか
しながら、注入樹脂材料によるこのようなリードフレー
ム１６の両面支受作用が得られた後は、上記した支受手
段２１・２２による支受作用は不要となること、及び、
該両キャビティ１３・１４内にて成形される樹脂成形体
に支受体２１１・２２□の形状に対応した穴部が形成さ
れるのを防止するため、該支受体先端面を上記高さ位置
（２１４・２２４）にまで後退させるものである。

次に、上記溶融樹脂材料注入工程に連続して、両キャビ
ティ１３・１４内に溶融樹脂材料を継続的に注入充填さ
せる工程を行う。

次に、上記両キャビティ１３・１４内にて成形された樹
脂成形体及び半導体リードフレームを離型させる工程を
行う。なお、この離型工程において、上型カル１５１内
にて成形された固化樹脂はその専用エジェクタービン２
６を下動させることによりこれを下方に突き出すことが
できる。また、両キャビティ１３・１４内にて成形され
た樹脂成形体及び半導体リードフレームの離型作用は、
支受手段２１・２２を有効に利用して、上記カル内固化
樹脂の離型と同時的に離型することができる。即ち、そ
の支受体２１．・２２．を夫々前進させて、前記した上
下の高さ位置（２１３・２２３）にまで、或は、それよ
りも更に前進させることにより、上記エジェクタービン
２６の突出作用と同様の突出作用を得ることができるも
のである。

なお、第１図〜第３図に示した実施例においては、上型
１１にキャビティ１３が形成されているが、この上型キ
ャビティ１３を省略して構成の簡略化を図るようにして
もよい。即ち、例えば、第４図に示すように、下型キャ
ビティ（１４）側を上型キャビティ（１３）に相当する
高さ分だけ低くなるように形成して、上型（１１）のＰ
、Ｌ面が実質的に上型キャビティ（１３）面となるよう
に構成する。また、このとき、該下型キャビティ（１４
）とカル（１５１）とは、下型（１２）のＰ、Ｌ面に形
成したゲート１５３を介して連通させればよい。その他
の構成及び作用効果は、前実施例のものと実質的に同じ
である。

また、本発明は、例えば、 ■１ボット・１プランジヤと、該ポットに溶融樹脂材料
移送用通路を介して連通された１キヤビテイとから成る
構成、 ■１ポット・１プランジヤと、該ポットに略等距離間隔
の溶融樹脂材料移送用通路を介して各別に連通された複
数キャビティとから成る構成、■複数ポット・複数プラ
ンジャと、該各ボットの夫々に、溶融樹脂材料移送用通
路を介して各別に連通された該ポット数と同じ数のキャ
ビティとから成る構成、 ■複数ポット・複数プランジャと、該各ボットの夫々に
、略等距離間隔の溶融樹脂材料移送用通路を介して各別
に連通された多数のキャビティとから成る構成等を採用
することが好ましい。

特に、樹脂材料供給用ポット１８の配設位置と該ポット
の周辺部に配設される所要複数のキャビティ１３・１４
とを連通させる溶融樹脂材料の移送用通路（１５）が、
略等距離間隔で連通ずるように設けられているものにお
いて、顕著な作用効果が得られる。即ち、これは従前の
金型構成が、例えば第５図に示すように、大型ポット（
カル位置）３０と、多数の成形用キャビティ３１と、該
ポット３０と、各キャビティ３１を連通させたランナ３
２、及びゲート３２２から成る溶融樹脂材料の移送用通
路３２とがら構成されているため、その各キャビティ３
１内への樹脂材料の注入充填時間が異なり、従って、前
述した、キャビティ内への樹脂注入後の所定時間経過後
に、リードフレームの支受手段における支受体の先端面
をキャビティ面と路面−となる位置にまで後退させるリ
ードフレーム支受体の後退工程を行う時期の設定が困難
となることや、成形装置の全体構成を簡略化できること
等に基づく。

しかしながら、本発明に係る方法は、樹脂材料供給用ポ
ット１８の配設位置と該ポットの周辺部に配設される所
要複数のキャビティ１３・１４とを連通させる溶融樹脂
材料の移送用通路（１５）が、必ずしも、略等距離間隔
で連通されていなくてもよい。

例えば、上記移送用通路３２の断面積をガフ５３０位置
から最も遠いキャビティ位置に向かって順次に減少させ
ると共に、各ゲート３２□の断面積をガフ５３０位置か
ら最も遠いキャビティ側に向かって、逆に、順次に増大
させるような構成を採用して、上記各キャビティ３１内
への樹脂材料注入充填時間が実質的に同時期となるよう
に設定することにより、上述したと同様の作用効果が得
られることは明らかである。

また、本発明方法におけるリードフレーム支受体２１１
・２２、の後退工程、即ち、キャビティ１３・１４内へ
の樹脂注入後の所定時間経過後に、リードフレーム１６
の支受手段における支受体２１ｒ・２２１の先端面を該
キャビティ１３・１４面と路面−となる位置にまで後退
させる工程時においては、該支受体２１１・２２１の急
速な後退作用に起因したボイドの発生を未然に防止する
目的で、該支受体２１１・２２１を徐々に後退させるこ
とが好ましい。最も適した支受体の後退スピードの設定
については、上記キャビティ１３・１４やリードフレー
ム１６の具体的な形状・構造、或は、移送用通路におけ
るゲート（１５２・１５３）の配設位置、及び、該ゲー
トからキャビティ１３・１４内に加圧注入される溶融樹
脂材料の注入状態やその粘度等を考慮して適宜に、且つ
、任意に選択し得るものである。

また、上述した金型（上型１１及び下型１２）の配置に
ついては、実施例図に示したように、これを上下方向に
配設して用いる他、例えば、これを上下逆の配置態様に
、或は、左右水平方向に配設して用いるようにしてもよ
く、その配設位置の選定は任意に採用できるものである
。

また、両型の２１面に構成されるセット用溝部（２３）
に対してリードフレーム（１６）を嵌合セットさせる態
様は、例えば、該リードフレームに装着された半導体素
子（１７）が上向きとなるように設定してもよい。なお
、両型のＰ、Ｌ面が上下方向へ配設されている場合、上
記したリードフレーム（１６）の嵌合セットの態様は左
向き或は右向きのいずれであってもよい。

また、上型１１及び下型１２の組合せにおいて、それら
のうち、どちらを固定側或は可動側とするかの選定も任
意に採用できるものである。

また、実施例図においてはボット１８及びプランジャ２
０を、下型１２側に配設した構成を図示しているが、こ
れを上型１１側に配設する逆の構成態様としてもよい。

また、支受体２１ｒ・２２□をキャビティ１３・１４の
どの部分に嵌装させるか、また、該支受体を対向して配
置するか若しくは千鳥状に交互に配置するか、更に、１
キャビティ部に対する支受体の嵌装個数等についても、
キャビティ１３・１４やリードフレーム１６の具体的な
形状・構造、或は、移送用通路におけるゲー）（１５２
・１５３）の配設位置、及び、該ゲートからキャビティ
１３・１４内に加圧注入される溶融樹脂材料の注入状態
やその粘度等を考慮して適宜に、且つ、任意に選択し得
るものである。

また、キャビティ内のリードフレーム１６を支受する各
支受体先端面の上下高さ位置（２１３・２２３）が常に
一定である場合は、例えば、樹脂成形時において順次に
連続して供給されるリードフレーム１６に、例えば、肉
厚上のバラ付きがあるときは、該リードフレームと各支
受体先端面との間に間隙が生じたり或は各支受体先端面
が該リードフレーム両面を必要以上に強圧してこれを変
形・損傷する等、その適正な支受作用を得ることができ
ないといった問題を生じる。このため、例えば、第１図
に示す型締時において、進退調整機構により各支受体２
１□・２２□を適当な圧力による圧接状態に支受させる
ように構成することが好ましい。また、上記したような
圧接支受手段に換えて、例えば、各支受体２１、・２２
ｔをプレート２１２・２２２側に対して摺動自在に嵌装
すると共に、該各文受体２１１・２２□をスプリング等
の所要の弾性体にてリードフレーム１６側となる前進方
向へ弾性突出させるような構成を採用してもよい。

また、リードフレーム１６の樹脂封止態様は、成形され
た樹脂成形体（製品）の耐湿性を確保できるものであれ
ばよい。従って、支受体２１１・２２１の後退工程にお
いては、必ずしも、該支受体の各先端面をキャビティ１
３・１４面と路面−となる上下の高さ位置（２１４・２
２４）にまで夫々後退させる必要はなく、該支受体２１
１・２２１の各先端面を、例えば、リードフレームを所
要の肉薄樹脂成形層にて覆被することができる位置にま
で夫々後退させるように構成したものでもよい。なお、
この場合、成形された樹脂成形体には各支受体の後退位
置に対応した穴部が形成されるが、上記したように、リ
ードフレーム１６は所要の肉薄樹脂成形層にて樹脂封止
されるのでその耐湿性を確保することができる。

また、成形装置の全体的な構造を簡略化する目的で、前
述したエジェクタービン２６を支受手段２１におけるプ
レート２１２に対して装着するように構成してもよい。

なお、この場合、エジェクタービン２６は、支受体２１
１の後退工程において、そのプレート２１□と共に進退
（上下動）されるから、該エジェクタービンの先端面も
支受体先端面が後退する位置と対応して同時に後退（上
動）される。

このため、樹脂成形時に該エジェクタービン２６の嵌合
孔内に溶融樹脂材料の一部が流入して固化形成されるこ
とになるが、その固化樹脂は、上型カル１５１内での固
化樹脂と一体に形成されるので、該カル内固化樹脂と共
にこれを同時に離型させることができるため問題はない
。

（発明の効果） 本発明の方法及び構成によれば、キャビティ内における
リードフレームの嵌合部分を、その支受手段を介して確
実に支受することができるので、上記リードフレームの
嵌合部分が片側支持状態となる場合においても、その嵌
合部分に対して加えられる樹脂材料加圧注入時の圧力及
び樹脂材料流動時の圧力等によって、その位置及び姿勢
が変更されるのを確実に防止することができる。

従って、本発明方法及び構成によれば、キャビティ内に
嵌合されるリードフレームを所定の位置に、及び、所定
の姿勢を保って確実に樹脂封止することができるという
優れた効果があり、更に、前述したよ、うな従来の問題
点を確実に解消して、この種製品の高品質性及び高信頼
性の向上を図ることができる優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体素子の樹脂封止成形装置の
要部を示す一部切欠縦断正面図である。 第２図はその成形用金型の型開状態を示す一部切欠拡大
Ｍ１断正面図である。 第３図はその成形用金型における下型を示す一部切欠平
面図である。 第４図は本発明成形装置の他の実施例を示す一部切欠縦
断正面図である。 第５図は従前の成形用金型における下型を示す一部切欠
平面図である。 第６図は従来の成形用金型要部を示す縦断正面図である
。 （符号の説明） １１　　・・・　固定上型 １２　　・・・　可動下型 １３　　・・・　キャビティ １４　　・・・　キャビティ １５　　・・・　移送用通路 １５１　　・・・　　カ　　ル １５２・・・　ゲート １５３・・・　ゲート １６　　・・・　リードフレーム １７　　・・・　半導体素子 １８　　・・・　ポット １９　　・・・　樹脂材料 ２０　　・・・　プランジャ ２１　　・・・　支受手段 ２１ｒ・・・　支受体 ２１２・・・　プレート ２２　　・・・　支受手段 ２２１・・・　支受体 ２２２・・・　プレート ２３　　・・・　セット用溝部 ２４　　・・・　位置決用ビン ２５　　・・・　嵌合孔 ２６　　・・・　エジェクタービン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体素子を装着したリードフレームを樹脂成形
   用金型キャビティ部の所定位置へ供給セットする半導体
   リードフレームの供給セット工程と、上記リードフレー
   ム上の半導体素子及び該リードフレームの所要樹脂封止
   範囲を上記金型キャビティ内に嵌合する金型の型締工程
   と、 上記金型キャビティ内に嵌合されるリードフレームの両
   面を支受手段を介して夫々支受することにより、該リー
   ドフレームを所定の位置及び姿勢に保持させるキャビテ
   ィ内リードフレームの支受工程と、 上記リードフレームの支受工程後に、上記金型キャビテ
   ィ内に溶融樹脂材料を注入させる樹脂材料注入工程と、 上記金型キャビティ内への樹脂注入工程時において、そ
   の樹脂注入後の所定時間経過後に、リードフレームの支
   受手段における支受体の先端面を該金型キャビティ面側
   の所定位置にまで後退させるリードフレーム支受体の後
   退工程と、 上記溶融樹脂材料注入工程に連続して、金型キャビティ
   内に溶融樹脂材料を充填させる樹脂材料充填工程と、 上記金型キャビティ内にて成形された樹脂成形体及び半
   導体リードフレームを離型させる製品取出工程と、 から成ることを特徴とする半導体素子の樹脂封止成形方
   法。
2. （２）樹脂成形用キャビティを備えた少なくとも一対の
   金型と、該金型の型締時において、そのいずれかに配設
   される樹脂材料供給用のポットと、該ポットに嵌合され
   る樹脂材料加圧用のプランジャと、上記ポットとキャビ
   ティとを連通させる溶融樹脂材料の移送用通路と、上記
   金型キャビティ内に嵌合されるリードフレームの支受手
   段とから成り、該リードフレームの支受手段は、キャビ
   ティ内におけるリードフレームの支受体と、該支受体を
   該リードフレームに係合させる位置への前進方向及び該
   キャビティ面側への後退方向へ夫々進退させる進退調整
   機構とから構成されていることを特徴とする半導体素子
   の樹脂封止成形装置。