JPH1158454A - 熱硬化性樹脂成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エアの巻き込みによるボイドや未充填による
樹脂欠けを生じない、低圧成形による樹脂封止に適した
安定成形が可能な熱硬化性樹脂成形金型を提供する。 【解決手段】 熱硬化性樹脂の成形金型において、ポッ
ト部２ａで加熱溶融しプランジャ１１で圧送する樹脂の
流路を、下金型２に設けたポット部２ａと、下金型２の
パーティング面より凸形状で形成されたポット先端部２
ｂの端面と上金型１に設けた外周がランナ部５とオーバ
ーラップしている凹部の底面とで形成した隙間３と、前
記上金型１の凹部の内周面と下金型２のパーティング面
と前記ポット先端部２ｂの外周側面で囲み上金型１側に
設けた空間である樹脂溜まり４と、該樹脂溜まり４に連
通したランナ部５の順に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱硬化性樹脂成形金
型に関し、特に成形の際に、エアの巻き込みによるボイ
ドや未充填による樹脂欠けを生じない、低圧成形による
半導体等の樹脂封止に適した安定成形が可能な熱硬化性
樹脂成形金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器類の小型化によって半導
体部品の高密度化が進み、回路部品の集積度合も高ま
り、それぞれの部品に対して信頼性向上への要求が厳し
くなっている。それに伴い半導体等の電子部品の熱硬化
性樹脂による低圧封止がトランスファ成形方法によって
一般に行われている。この方法は使用する樹脂の硬化特
性を利用して次のように行われている。

【０００３】以下従来技術を図面によって説明する。図
６は一般的な１金型に１ポットを持つシングルポットタ
イプの熱硬化性樹脂成形金型の樹脂流路構造を示す下金
型の要部平面図であり、図７は前記熱硬化性樹脂成形金
型を使用する成形工程における樹脂の硬化特性図を示し
ている。図６において、５１はポット内の図示していな
いプランジャを作動させ溶融樹脂を圧送したあとに固化
した樹脂が残るカル部、５２は流動する樹脂がカル部５
１から分岐して流動するときの流路であるランナ部、５
３はゲート、５４はゲート５３より樹脂が注入されるキ
ャビティである。

【０００４】図７において、ｃでは高温の金型のポット
に樹脂タブレットを投入、ｄではｃの後にリードフレー
ムをセットして下金型を上昇させ、上金型と下金型を閉
じ型締めを行う。ｅで樹脂が溶け始め、ｆでプランジャ
を上昇させ、ｇで樹脂の増粘が始まり、ｈでプランジャ
が停止する。ｉは樹脂が流動不可になるゲル化点、ｊで
は上金型と下金型を開き固化した成形品を取り出す。ａ
はポット内に投入されたタブレット状樹脂が加熱開始か
ら軟化し流動状態となった後、流動出来なくなるゲル化
点ｉ迄のゲル化時間を示し、ｂは樹脂の粘度が最も低く
なる最適粘度範囲を示す。

【０００５】従来のシングルポットタイプによるトラン
スファ成形加工を図６及び図７により説明する。熱硬化
性樹脂成形金型（以下成形金型という）の加熱された下
金型のポットに樹脂タブレットを投入し（ｃ）、つづい
て部品が搭載されたリードフレームをセットし下金型と
上金型を合わせて成形金型を閉じ型締めを行い（ｄ）、
さらに密閉状態のポット内で樹脂が溶け始め（ｅ）の段
階で成形機の設定条件に従ってプランジャの作動が開始
される（ｆ）。プランジャにより圧送された溶融した樹
脂はランナ部５２を流動しゲート５３に到達する。この
時樹脂の粘度は最も低い状態の最適粘度範囲（ｂ）とな
り樹脂はゲート５３を通過しキャビティ５４へ充填しプ
ランジャの作動は停止する（ｈ）。キャビティ５４への
充填過程で樹脂の増粘が始まり（ｇ）樹脂が流動出来な
くなるゲル化点（ｉ）から成形品の固化が始まる。成形
品がほとんど変形しなくなる点（ｊ）で成形金型を開
き、成形品を取り出して成形工程は完了する。

【０００６】また、上述の従来技術の改良目的で種々の
技術が開示されている。実公平３−４５７８１号公報に
記載された樹脂封止装置では、シングルポットタイプの
成形金型において、カル部から分岐する主ランナの最初
に分岐するランナのゲートから樹脂を注入するダミー用
キャビティに、成形不良の発生を集中させる技術が開示
されている。

【０００７】また、図８は特開昭６３−７２５１６号公
報に記載されたマルチプランジャ用樹脂封止金型の樹脂
流路を示す要部平面図である。図において７１はカル
部、７２はランナ部、７３はゲート、７４はキャビティ
である。カル部（ポット）７１の左右にキャビティ７４
が配置され、カル部７１から右に分岐するランナ７２は
カル部７１を迂回して左側のキャビティ７４のゲート７
３に連通している。同様にカル部７１から左に分岐する
ランナ部７２はカル部７１を迂回して右側のキャビティ
７４のゲート７３に連通している。この構造によって流
路の長いランナ部７２を樹脂が流動する間に高温の成形
金型から熱を受けて完全に溶融した低粘度の樹脂がゲー
ト７３を通過しキャビティ７４に充填される。

【０００８】その他の従来技術として、実公平３−４０
５７９号公報に記載された樹脂封止用金型では、マルチ
ポットタイプの成形金型の複数個のポットをランナで互
いに連通させることによって、複数個のプランジャで圧
送する複数個のポット内の溶融した樹脂に伝わる圧力を
同一に調整する技術が開示されている。

【０００９】また、図５は従来のマルチポットタイプの
成形金型の要部断面図である。図において、２１は上金
型、２２は下金型、２６は上金型２１に設けられた上キ
ャビティ、２７は下金型２２に設けられた下キャビテ
ィ、１１は溶融した樹脂を圧送するプランジャ、１２は
溶融前の樹脂タブレット、２２ａは樹脂タブレット１２
を加熱するポット部、２１ａはプランジャで圧送した樹
脂の残りが固化するカル部、２４はカル部２１ａからゲ
ートへの樹脂流路であるランナ部、２５は樹脂をキャビ
ティ２６，２７へ充填する注入口であるゲート、１３は
電子部品が搭載され下金型へ装填されるリードフレー
ム、８はヒータが挿入される温調穴、９は成形品を突き
出すエジェクタピン、１０はランナとゲートを突き出す
エジェクタピンを示している。

【００１０】
上述の成形金型を用いた樹脂封止は次のよ
うに行われている。型締めされた成形金型の温調穴８に
挿入され且つ温調されているヒータの加熱により、所定
の成形温度に成形金型が昇温した後、成形金型を開き下
金型へリードフレーム１３をセットし、ポット部２２ａ
へ樹脂タブレット１２を投入し再度型締めを行う。樹脂
タブレット１２の軟化（一部溶融）が始まった時点でプ
ランジャ１１が上昇し樹脂タブレット１２をカル部２１
ａに押しつける。プランジャ１１の上昇によって樹脂タ
ブレットは圧縮され樹脂の軟化と溶融が進行し、流動状
態の樹脂は順次カル部２１ａからランナ部２４へ流動す
る。更にプランジャ１１が上昇して樹脂を圧送し、ラン
ナ部２４内で溶融粘度が下がり最適な流動状態になった
樹脂はゲート２５を通過し上キャビティ２６と下キャビ
ティ２７へ充填される。この状態を保ったまま成形品が
固化した後成形金型を開き、プランジャ１１を更にポッ
ト部２２ａ上面迄上昇させ、また同時にエジェクタピン
９，１０を上昇させてカル，ランナ，成形品を下金型２
２から離型する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述す
る従来技術の金型構造ではランナ部が全てカル部から直
接分岐している為、ランナを流動する樹脂には溶融が不
十分のものや、空気の巻き込み状態のものや、樹脂内で
溶融状態で空気に触れて硬化が進んでしまった部分など
が混在している。図６の従来例では成形可能にするため
に図７に示すゲル化時間（ａ）の長い成形条件（金型温
度が低い）を採用しているが、カル部分で完全溶融した
場合は硬化が進んでしまう為、結果として樹脂がまだ未
溶融部分を混在した状態での射出充填工程となってお
り、成形品の品質ばらつきや歩留まりの低下を生じて品
質の安定した成形が困難であるという課題を有してい
た。

【００１２】上述の成形金型ではランナ５２から最初に
分岐するゲート５３から樹脂が充填されるキャビティ５
４に空気の巻き込みによるボイドや未充填による樹脂欠
けなどの成形不良の発生が多いことが知られている。そ
の改良技術として実公平３−４５７８１号公報の樹脂封
止装置が開示されているが、この技術でもランナはカル
部から直接分岐している構造であり、ランナを流動する
樹脂は内部に空気や溶融が不十分な樹脂を含んだ状態で
ゲートへ到達するので、成形品質のばらつきは避けられ
ない。

【００１３】また、特開昭６３−７２５１６号公報に記
載されているマルチプランジャ用樹脂封止金型では、樹
脂流路を長くしたランナ７２を金型に形成するので、金
型が大きくなる上に、金型に触れている部分が溶融して
低粘度になった樹脂が一気にランナ７２を流動し、ゲー
ト７３に到達する際には空気や、溶融不十分の樹脂を内
部に含んだままの状態であり品質管理が困難であった。

【００１４】また、実公平３−４０５７９号公報に記載
されている樹脂封止用金型では、複数個のポット内の充
填圧力を同一にする為に各々のポットをランナで連通し
ているが、キャビティ側へのランナはポット（カル部）
から直接分岐している。従って上述の従来例と同じく、
樹脂粘度が図７の（ｂ）に示す最適粘度範囲になる前に
樹脂がランナを流動するので発生する品質問題も上述の
従来技術と同じであり、安定した品質を保つ成形が困難
という課題を有していた。

【００１５】図５に示すマルチポットタイプの成形金型
も上述の従来技術の成形金型と同じく、プランジャ１１
を上昇させて樹脂タブレット１２を圧縮し樹脂の溶融を
進行させ、カル部２１ａから直接ランナ部２４へ樹脂を
流動させる構造であって、ランナ部２４を流動する樹脂
には空気と溶融不十分の樹脂の混在があり、発生する品
質トラブル（ボイドの発生，樹脂欠け）は上述の従来技
術の成形金型と同様である。

【００１６】本発明は上述の課題を解決し、エアの巻き
込みによるボイドや未充填による樹脂欠けを生じない、
低圧成形による樹脂封止に適した安定成形が可能な熱硬
化性樹脂成形金型を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明の熱硬化性樹脂成形金型は、ポット部で加熱溶融し
プランジャで圧送する樹脂の流路を、下金型に設けたポ
ット部と、下金型のパーティング面より凸形状で形成さ
れたポット先端部の端面と上金型に設けた外周がランナ
部とオーバーラップしている凹部の底面とで形成した隙
間と、前記上金型の凹部の内周面と下金型のパーティン
グ面と前記ポット先端部の外周側面で囲み上金型側に設
けた空間である樹脂溜まりと、該樹脂溜まりに連通した
ランナ部の順に形成したことを特徴としている。

【００１８】また、１金型に１ポットを持つシングルポ
ットタイプの熱硬化性樹脂成形金型であって、前記樹脂
溜まりの外周近傍の上金型と下金型との少なくとも一方
の合わせ面に、エアベントが設けられていることを特徴
としている。

【００１９】また、１金型に複数のポットを持つマルチ
ポットタイプの熱硬化性樹脂成形金型であって、前記樹
脂溜まりの全てが連通していることを特徴としている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は実施の形態１である
熱硬化性樹脂成形金型の要部断面図である。また、図２
（ａ）は実施の形態２であるシングルポットタイプ成形
金型の下金型要部平面図、図２（ｂ）は前記下金型に上
金型をセットした状態の図２（ａ）のＡＡ位置の断面図
である。また、図３（ａ）は実施の形態３であるマルチ
ポットタイプ成形金型の下金型の要部平面図、図３
（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ断面図、図４は前記下金型と
対になる上金型の上キャビティ面を上面にした要部平面
図である。

【００２１】実施の形態１について説明する。図１にお
いて、１は上金型、２は下金型、１２は溶融前の樹脂タ
ブレット、２ａは樹脂タブレットを加熱し溶融するポッ
ト部、４は上金型側に設けた空間であるリング状の樹脂
溜まり、３は溶融した樹脂がポット部２ａから樹脂溜ま
り４へ流動するゲートである、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ
（最適寸法は０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ）の隙間、１ａは
樹脂タブレットの受け面、隙間３の上面及び樹脂溜まり
４の外壁面と上面を形成する凹部、２ｂは溶融した樹脂
流動する隙間３の下面を形成するポット先端部、２ｃは
樹脂溜まり４の内壁面を形成する凸部、５は樹脂溜まり
４からゲート迄の樹脂流路であるランナ部、６は樹脂を
キャビティへ注入するゲート、８は成形金型を昇温する
ヒータなどの熱媒体が挿入される温調穴、９は成形品を
排出するエジェクタピン、１０はランナ部を排出するエ
ジェクタピン、１１は樹脂を圧送するプランジャ、１３
はＩＣが搭載されたリードフレームであり、リードフレ
ームガイド溝２ａに装填される。すなわち、溶融樹脂の
流路は下金型に設けたポット部と、下金型のパーティン
グ面より凸形状で形成されたポット先端部の端面と上金
型に設けた外周がランナ部とオーバーラップしている凹
部の底面とで形成した隙間と、前記上金型の凹部の内周
面と下金型のパーティング面と前記ポット先端部の外周
側面で囲み上金型側に設けた空間である樹脂溜まりと、
該樹脂溜まりに連通したランナ部の順に形成したことを
特徴とする。

【００２２】図１に示す成形金型での樹脂封止成形で
は、成形機に取り付けた成形金型を型締めした状態で、
成形金型の温調穴８にセットされたヒータを加熱する。
成形金型が所定の成形温度に昇温した後に上金型１と下
金型２を開きポット部２ａに樹脂タブレット１２を投入
する。続いて下金型２に設けられたリードフレームガイ
ド溝２ｄにＩＣが搭載されたリードフレーム１３を装填
して下金型２を上昇させ型締めを行う。この時点で、該
成形金型の熱を受けて樹脂の軟化が始まっており、プラ
ンジャ１１を上昇させ樹脂タブレット１２を圧縮する。
樹脂タブレット１２内の樹脂は互いに密着し溶融が進行
する。さらにプランジャ１１を上昇させて溶融が始まっ
た樹脂を圧送する。流動する樹脂は隙間３を通過し樹脂
溜まり４に充満する。その間に樹脂の軟化溶融が進み粘
度は図７に示す最適粘度範囲ｂまで低下する。

【００２３】続いて上述の最適粘度範囲ｂの粘度になり
流動性が高まった樹脂は、下金型２に設けたランナ部５
とゲート６を瞬時に流動し通過して上キャビティ６１，
下キャビティ６２へ充填される。硬化の為の保持時間を
経て固化した成形品はエジェクタピン９の突き出しによ
り回収される。また、ランナはエジェクタピン１０の突
き出しによって排出される。また、ポット部２ａに樹脂
が固化して残ったカルはプランジャ１１をポット部２ａ
よりポット先端部２ｂの位置迄上昇させて排出し成形工
程は完了する。

【００２４】実施の形態２について説明する。図２
（ａ），（ｂ）において、２ａ，３，４，９，１０，１
１，１２は図１と同じ構成要素なので同じ符号と名称を
用いて説明を省略する。また、２０は上金型、３０は下
金型、３１はパーティング面から１０μｍ〜３０μｍ下
がった段差の平面部であって、樹脂溜まり外周位置４０
の近傍から空気を逃がすエアベント、３２は前記エアベ
ント３１から更に１００μｍ〜５００μｍ下がった段部
であり、エアベント３１と外部とを連通して空気を排出
する開口部、３４は完全に溶融した樹脂の流路であるラ
ンナ部、３３はランナ部３４の終端部から空気だけを逃
がすエアベント、３５はキャビティへ樹脂を充填するゲ
ート、３７は製品形状のキャビティ、４０は樹脂溜まり
４が下金型３０と接触する外周位置を示す。なお、エア
ベントは樹脂溜まり４の外周近傍の上金型１と下金型２
との少なくとも一方の合わせ面に設けておけばよい。

【００２５】図２に示すシングルポットタイプの成形金
型による成形において、隙間３を樹脂が通過するまでの
工程は実施の形態１と同様であるが、隙間３より樹脂が
流入し樹脂溜まり４に充満する間に溶融した樹脂に押さ
れて流路内の空気や樹脂からの発生ガスはエアベント３
１から開口部３２を経由して外部へ排出される。樹脂溜
まり４に樹脂が完全に充満した時点で樹脂は最適粘度範
囲ｂの状態となっている。流路内の空気や溶融樹脂内に
含まれるガスは連続的に外部へ排出され、低粘度の樹脂
は容易にランナ部３４を流動しゲート３５からキャビテ
ィ３７へ低圧で充填される。また、ランナ部３４に残存
する空気やガスはエアベント３３から金型外部へ排出さ
れる。

【００２６】実施の形態３について説明する。図３
（ａ），（ｂ）及び図４において、１４はリードフレー
ムの形状を逃がし下金型２の表面とリードフレームの表
面とを一致させるガイド溝、１５はインサートするリー
ドフレームを位置決めするガイドピン、１６はランナ部
５とオーバーラップする凹部１ａの外周位置、４１は上
キャビティ、４２は下キャビティである。また、１ｂは
上述のガイドピン１５に対応したガイドピン逃げ穴、そ
の他の部分は図１と同じ構成要素なので同じ符号と名称
を用いて説明を省略する。

【００２７】マルチポットタイプの成形金型を使用する
実施の形態３の成形工程は上述の実施の形態１と同一の
工程であるが、複数のポット部２ａから圧送された樹脂
が充満する上金型１の凹部１ａに形成された複数の樹脂
溜まり４の互いに隣接する周辺部がオーバーラップし、
複数の樹脂溜まり４は連通している。隙間３から流動す
る樹脂は上金型１側の複数の樹脂溜まり４を充満し軟化
溶融が進行する。下金型２側のランナ部５に樹脂が到達
する前に複数の樹脂溜まり４で溶融した樹脂は上述の連
通部分で一体化し、複数のランナ部５へ流動する。この
時、樹脂の溶融粘度と流動圧力は同一となる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明による
熱硬化性樹脂成形金型は、樹脂の流路をポット部から樹
脂溜まりを経由してランナ部と連通する構造としたの
で、樹脂は樹脂溜まりに充満する間に軟化溶融が進行し
て最適粘度範囲となり、最も低圧の状態でゲートを通過
しキャビティへ充填される。また、樹脂溜まりからのエ
アベントとランナ部終端のエアベントによって流動する
樹脂がキャビティのゲートへ到達する間の空気やガスを
確実に除去することで、ボイドや樹脂欠けの無い良品成
形品が容易に得られるようになった。また、マルチポッ
トタイプ金型の場合は複数の樹脂溜まりを連通し一体の
構造としたので、樹脂が完全に溶融し複数のランナ部を
流動する際の樹脂の状態は同一となり、複数のキャビテ
ィへの樹脂の充填が同一成形条件で可能となった。以上
の構造を採用することによって、エアの巻き込みによる
ボイドや未充填による樹脂欠けを生じない、低圧成形に
よる樹脂封止に適した安定成形が可能な熱硬化性樹脂成
形金型を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１である熱硬化性樹脂成形
金型の要部断面図である。

【図２】本発明の実施の形態２であるシングルポットタ
イプ成形金型の下金型要部平面図及び部分断面図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態３であるマルチポットタイ
プ成形金型の下金型の要部平面図及び部分断面図であ
る。

【図４】本発明の実施の形態３である前記下金型と対に
なる上金型の上キャビティ面を上面にした要部平面図で
ある。

【図５】従来のマルチポットタイプの成形金型の要部断
面図である。

【図６】従来のシングルポットタイプの熱硬化性樹脂成
形金型の樹脂流路を示す平面図である。

【図７】熱硬化性樹脂成形金型を使用する成形工程の樹
脂の硬化特性図である。

【図８】従来のマルチポットタイプ樹脂封止金型の樹脂
流路を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 上金型 １ａ 凹部 ２ 下金型 ２ａ ポット部 ２ｂ ポット先端部 ２ｃ 凸部 ３ 隙間 ４ 樹脂溜まり ５ ランナ部 ６ ゲート ８ 温調穴 ９，１０ エジェクタピン １１ プランジャ １２ 樹脂タブレット ６１ 上キャビティ ６２ 下キャビティ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂の成形金型において、ポッ
   ト部で加熱溶融しプランジャで圧送する樹脂の流路を、
   下金型に設けたポット部と、下金型のパーティング面よ
   り凸形状で形成されたポット先端部の端面と上金型に設
   けた外周がランナ部とオーバーラップしている凹部の底
   面とで形成した隙間と、前記上金型の凹部の内周面と下
   金型のパーティング面と前記ポット先端部の外周側面で
   囲み上金型側に設けた空間である樹脂溜まりと、該樹脂
   溜まりに連通したランナ部の順に形成したことを特徴と
   する熱硬化性樹脂成形金型。
2. 【請求項２】 １金型に１ポットを持つシングルポット
   タイプの熱硬化性樹脂成形金型であって、前記樹脂溜ま
   りの外周近傍の上金型と下金型との少なくとも一方の合
   わせ面に、エアベントが設けられていることを特徴とす
   る請求項１記載の熱硬化性樹脂成形金型。
3. 【請求項３】 １金型に複数のポットを持つマルチポッ
   トタイプの熱硬化性樹脂成形金型であって、前記樹脂溜
   まりの全てが連通していることを特徴とする請求項１記
   載の熱硬化性樹脂成形金型。