CN1077331C - 具有低量废留树脂的半导体器件树脂密封模具组 - Google Patents

具有低量废留树脂的半导体器件树脂密封模具组 Download PDF

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Abstract

一种用于将包装体模封成型的模具组，该包装体包括一引线架(22)和一装在引线架(22)上的一半导体芯片(21)，并且引线架(22)上有一孔。该模具组包括一上模(6)和一下模(7)，而夹在上模(6)和下模(7)之间是一包装体。该下模包括一过道区(5)，一与过道区(5)相连、并从过道区(5)底部突起的台面区(8)，一与台面区(8)相连的下凹区，以及一位于台面区(8)和下凹区之间的下门孔(2a)。上模(6)包括一处在对应于台面区(8)位置的树脂池区(4)、并使引线架(22)的孔(23)处在树脂池区(4)和台面区(8)之间，一与树脂池区(4)相连的上凹区、并使上凹区和下凹区共同组成空腔区(3)用以将包装体模封成型，和一处在树脂池区(4)和上凹区之间的上门孔(26)。

Description

具有低量废留树脂的半导体器件树脂密封模具组
本发明涉及适用于半导体器件的模具组，尤其涉及适用于树脂密封型的半导体器件的模具组，在其主体结构中半导体芯片安装并连接在一个引线架上。
近年来，要求将树脂密封型半导体器件做成薄型封装，以便能以高密度安装在印刷电路板上。然而，做成薄型包装半导体器件都存在一系列的问题。例如，在制作薄型包装半导体器件所采用的模具中，因为将熔融树脂注入内置半导体芯片的内腔所通过的门孔是处在下模的侧边，(如日本特许公开，平成—4—180664)，所以，半导体芯片将因熔融树脂的注入压力而向上浮动。由此而使密封在树脂中的半导体芯片呈倾斜状态甚至使包括半导体芯片的主体结构暴露于包装之外。即使不出现暴露现象，但也会导致内部引线的弯曲以致发生短路。
为了解决上述问题，曾提出过很多建议，图1是主体结构在用常规模具组注模以后的一幅由一个引线架22和一片半导体芯片组成的主体结构顶视图。图2是剖面图，表示主体结构夹在模具组的上模12和下模13中的状态。主体结构是处在上模12和下模13之间所形成的空腔11之中。该模具组公开在日本特许公开平成2—9142中。如图2所示，模具组的上模12中设有一树脂池15，还有门孔13b来自树脂源的熔融树脂经过道17和引线架22上的孔23而进入树脂池15。过道17设在下模13的侧边，树脂池15是临时将熔融的树脂存贮在其中，以便熔融树脂可以通过上模12的门孔13b连续平稳地注入到空腔11中去。这时上、下模12，13的门孔13b和13a被设置成使熔融树脂分别沿着两个箭头方向注入。从而使熔融树脂作用在半导体芯片21的上、下表面上的注入压力相等，以防止半导体芯片21的倾斜、引线架22的弯曲和引线间的短路。
图3A和3B是由于说明采用上述模具组将半导体器件的主体结构模封之后从包装体20清除废留树脂和树脂的废留部分24的示图。如图3A所示当由引线架22和装在引线架22上的半导体芯片21组成的主体结构用树脂模封时，由空腔区11所形成的包装体20是与一段过道区树脂的废留部分24和一段树脂池区的树脂废留部分2连结在一起，其中过道区树脂的废留部分24是在下模中从过道17到门孔13的一段通孔形成的；而树脂池区的树脂废留部分25则是上模中树脂池区的废留物。树脂密封体成型后从模具组12和13中取出，如图3B所示将过道区树脂的废留部分24在门孔13处断开而从包装体20上分离下来。但是，树脂池区的树脂废留部分25仍留在引线架22上，而树脂密封体即被送到下一步工艺。
因此，在边条切割工艺中，树脂密封体的池区树脂废留部分25即移到引线架22的边条侧边，而在切模的冲头冲去池区树脂的废留部分25时即会造成冲头断损或使树脂废留部分25附近的引线损坏等一系列问题。
于是，发明者考虑到，只要树脂密封体模封之后池区的树脂废留部分25并不除去，则上述问题亦即得以解决。基于这种构思，发明者即将模具组改进成使过道区的树脂废留部分24中的一部分，即树脂废留部26保留下来与池区树脂废留部分25粘合在一起以便池区废留部分25得以稳固。这样，就如图2中的虚线所示，在过道17中相应于树脂池区15的末端处设一突起区16作为第二门孔。从而期望该树脂废留部分26与池区树脂的废留部分25结合固定而成一树脂的废留整体部。
但是，这种改进了的模具却又产生出新的问题。当树脂密封体从下模分离时，在门孔13外侧凹陷处形成的树脂废留部分分离不好。因而难以连续进行密封工艺，而且，要想取出废留在凹陷处中的树脂时，该突起区16即成为一大障碍。即使采用诸如黄铜等软材料制成的工具避免操作过道部分17处已抛光好的表面，但要将废留树脂从下模的凹陷处取出亦需化费很多步骤。进而，在密封工艺之后从下模中将树脂密封体分离下来时，也会出现所分离的过道区废留部分24并不在所要求的部位处分离下来，以致经密封工艺之后的模具上紧紧地结合着过道区废留的树脂24，终于使模具受损。
本发明的目的是提供一种用于半导体器件的树脂密封模具组，它能使密封工艺稳定、连续地进行而不致产生任何树脂的废留部分使模具组在后续工艺中出现故障。
为了达到本发明的上述目的，提供了模封一个包装体的一套模具组，该包装体由引线架和装在引线架上的半导体芯片所组成，引线架上设有一孔。该模具组由上模和下模组成，而包装体则夹在上模和下模之间。下模包括一过道区，一与过道区相连并从过道区底部凸起的台面区，一与台面区相连的下凹区，和一位于台面区和下凹区之间的下门孔。上模包括一位于相应台面区处的树脂池区、并使引线架的孔处在树脂池区和台面区之间，一与树脂池区相连的上凹区、并使上凹区和下凹区共同组成一空腔区用以模封包装体，并有一位于树脂池区和上凹区之间的上门孔。
这样，就使得台面区和引线架之间所形成的树脂流道的横载面比过道区的横截面小，使熔融树脂通向下门孔和通向上门孔的流率实际上相等。也就是说，应使台面区和引线架之间所形成的树脂流道的横截面实际上相等于或大于下门孔开口处的横截面。
沿熔融树脂流动方向上台面区的长度应略大于在同样方向上引线架的孔的长度，其范围是1.8毫米到2毫米。
为了易于维修，上下模均由不锈钢制成、树脂池区表面和台面区表面均经硬铬镀覆。
本发明的另一方面是提供一种用于使包装体模封的模具组，该包装体引线架和装在引线架上的半导体芯片所组成，引线架上有一孔，该模具组由将包装体夹在中间的上模和下模组成，下模包含有一具有颈缩部的过道区，一通过颈缩部与过道区相连并从过道区底部凸起的台面区，一与台面区相连的下凹区，和一位于台面区和下凹区之间的下门孔。上模包含有一位于相应于台面区处的树脂池区、并使引线架上的孔处于树脂池区和台面区之间，一与树脂池区相连的上凹区、并使上凹区与下凹区联合组成一空腔区以使包装体模封，和一位于树脂池区和上凹区之间的上门孔。
本发明的再一个方面是提供一种用于将包装体模封的模具组，该包装体包括一引线架和装在引线架上的半导体芯片，引线架上有一孔。模具组由上模和下模组成、包装体夹在其中。下模包括一过道区，一与过道区相连的特定区、它使熔融树脂在特定区中硬化早于在过道区中硬化，一与特定区相连的下凹区，和一位于特定区和下凹区之间的下门孔。上模包括一位于相应于特定区处的树脂池区、它使引线架的也处在树脂池区与特定区之间，一与树脂池区相连的上凹区、它使上凹区和下凹区共同构成一空腔区供包装体模封，和一位于树脂池区和上凹区之间的上门孔。
附图1是一采用常规模具组使由引线架和装在引线架上的半导体芯片组成的主体结构密封之后的半导体器件的树脂密封体的部分顶面视图。
附图2是用于制造如图1所示的半导体器件的树脂密封体的常规模具组的横截面图。
图3A和图3B是用于解释半导体器件的树脂密封体在如图1所示成型之后，从树脂密封体上除去树脂废留部分过程的示意图。
图4是用于解释如采用另一种具有下模突起区的模具组进行树脂密封体成型之后从树脂密封体上除去树脂废留部分与过程的示意图。
图5是本发明第一实施例的模具组的横截面视图。
图6是用于解释采用如图5所示模具组制成的半导体器件树脂密封体的示意图。
图7是采用本发明第二实施例的模具组时半导体器件的树脂密封体的部分底视图。
本发明的模具组将参照附图在下面予以详细叙述。
首先，叙述根据本发明的第一实施例的模具组。图5是根据本发明第一实施例的模具组的横剖面图，和图6是用于解释采用如图5所示模具组制成的半导体器件树脂密封体的示意图。
参见图5，模具组是由上模6和下模7所组成，下模7是包括一过道区5，一与过道区5相连的台面区8，一处在台面区8终端的门孔2a，和一从门孔2a处延伸的下凹区。上模包括一树脂池区4，一处在树脂池区4终端的门孔2b，和一从门孔2b处延伸的上凹区。
树脂池区4是位于与台面区8相对应的位置，门孔2b实际上位于门孔2a对面的位置。用于将引线架22和装在引线架上的半导体芯片模压或密封的空腔区3是由上凹区和下凹区共同组成。台面区从过道区5的底部向上突起并通过一台阶8a与过道区5相连。台面区5上是一平面，并在熔融树脂流动方向上有一长度Y。台面区8上面的流道9是一收缩段，设计成使熔融树脂通过门孔2a的流率和通过引线架22上的孔23和树脂池区4而到达并穿过门孔2b的流率相等。当然，流道9的入口面积1几乎等于或稍大于门孔2a的面积以使熔融树脂平稳流动。由于采用了狭窄收缩的流道9，所以当打开模具组取出树脂密封体时，因该处小体积树脂比其他区域如过道区5处的树脂更迅速地硬化，导致过道区5的树脂废留部分能在入口的附近断裂。既然是这样，就要求将不锈钢制成的池区4和台面区8的表面镀上硬铬，使树脂密封体能够易于从模具组6和7中脱模分离出来。
从门孔2a到入口1处的距离Y应略大于引线架孔23沿树脂流方向的直径，从而使池区树脂的废留部分25能够固定在引线架22上。然而，如果该距离Y过长，则流道9将成为熔融树脂流动的一般阻力、并有可能产生气泡和树脂废留部分一起留在树脂密封体中。因此，距离Y最好是与树脂池区4的长度差不多相等。经验表明，不论模具组的尺寸多大，距离Y所要求的范围约为1.8毫米到2毫米。
下面再叙述用这种树脂密封模具组对半导体器件进行树脂密封的操作过程。首先，将由引线架22和装在引线架22上并用引线其相连的半导体芯片21所组成的主体结构传送到模具组的工作台上。此时，该主体结构放在下模上面，使主体结构处在下模的下凹区中。将上模6和下模7封合起来，把引线架22夹在上模6和下模之间。
然后，由树脂源向过道区5、提供熔融树脂在台阶8a处熔融树脂升起然后通过入口1、台面区8和门孔2a进入到下凹区中。与此同时，熔融树脂又通过引线架22上的孔23、树脂池区4和门孔2b进入到上凹区中。由于流道9是个狭窄段，所以大部分的熔融树脂是穿过引线架22上的孔23进入到树脂池区4中。这样，虽然为此而使熔融树脂的流动有所延缓，但分别通过门孔2a和2b注入熔融树脂的注入压力却因此而几乎彼此相等。从而使半导体芯片21保持稳定状态。
当熔融树脂将空腔区3灌满之后，留在空腔区3中的气体即因熔融树脂的压力而从弯曲区(图中未显示)处被挤赶而排出。树脂硬化后，打开模具组，从模具组6和7中取出其中密封有半导体芯片的树脂密封体。此时，过道区树脂的废留部分即在入口1附近处断裂，并以图6所示的状态取出。分别相应于包装体20上门孔2b和2a的池区树脂废留部分25和树脂废留部分26a是通过引线架22上的孔23以铆接的方式固定在引线架22上。用这种方式固定的，池区树脂的废留部分25，即使用边条切模亦不能切去。而是以后与支撑引线的冲模垫以及树脂废留部分26一起切除掉。此外，由于如上所述台面区8有光滑的表面，即使在密封过程中在台面区8的表面上留下树脂，也能用黄铜质的工具将留下的树脂轻易地除去。
下面再叙述本发明第二实施例的模具组，图7是根据本发明第二实施例的半导体器件的模具组所密封成树脂密封体的部分底平面视图。如图7所示，台面区10连通门孔14，通过该门孔14熔融树脂即注入到由上模中的上凹区和下模中的下凹区所组成的空腔区18之中。为了将图7中台面区10的侧向收缩弄窄，就在台面区10和过道区5之间设置一颈缩部19，台面区10的长度和门孔14之间的关系是和第一实施例中的模具组相同。台面区10的宽度则收缩变窄。于是，台面区10上流道9的高度就要大于第一实施例模具组中的高度，以便保持入口11处的开口具有与第一实施例模具中相同的截面积。
在第三实施例的模具组中，由于存在侧面颈缩部19进一步显示出切口隘路效应。因此与第一实施例的模具组相比，能供图6中所示树脂的废留部分26a的长度将制得更小、并降至0.04毫米的范围之内。
如上所述，本发明树脂池区的对面设置台面区，而树脂池区则是用来存贮经引线架上的孔流入的熔融树脂。台面区上面的树脂流道的长度要大于引线架上孔的直径，而其开口的面积则实际上等于或略大于门孔处开口的的面积。此外，还有一个颈缩部，而且树脂池区的表面和台面区的表面都经过表面处理。于是，在密封工艺之后将树脂密封体从模具组中取出时，废留在模具组中的树脂很少，并可很容易地清除。因此，密封工艺就可连续进行。
此外，因为在台面区上形成的树脂废留部分5与池区的树脂废留部分是以铆接方式联接的，所以，树脂池区的树脂废留部分就固定在引线架上。
因为池区树脂的废留部分并不在边条切割和搬运过程中清除掉，所以，在密封工艺的后续工艺中树脂废留部分就不会造成缺陷。

Claims (8)

1.一种用于模封由引线架(22)和装在所述引线架(22)上的半导体芯片(21)所组成的包装体的模具组，所述引线架(22)上有孔(23)，所述模具组包含有一上模(6)和一下模(7)，包装体被夹持于其中，所述模具组的特征在于：
所述的下模(7)包含有：
一过道区(5)；
一台面区(8)、该台面区(8)与所述的过道区(5)相连，并突起于所述过道区(5)的底面之上；
一下凹区，该下凹区与所述台面区(8)相连；
一下门孔(2a)、该下门孔(2a)位于所述台面区(8)和所述下凹区之间；和
所述的上模(6)包含有：
一树脂池区(4)、该池区(4)处在对应于所述台面区(8)的位置，使所述引线架(22)上的所述孔(23)处在所述树脂池区(4)和所述台面区(8)之间；
一与所述树脂池区(4)相连的上凹区，使所述上凹区与所述下凹区共同组成空腔区(3)用以模封所述包装体；和
一位于所述树脂池区(4)和所述上凹区之间的上门孔(2b)。
2.一种如权利要求1所述的模具组，其特征在于：所述台面区的构成是使在与过道区相连的特定区中的熔融树脂的硬化早于在所述过道区中熔融树脂的硬化。
3.一种如权利要求1所述的模具组，其特征在于：所述引线架和所述台面区之间的树脂流通的横截面积小于所述过道区的横截面积，使得通过所述下门孔的熔融树脂流率等于经所述引线架上的所述孔和所述树脂池区再通过所述上门孔的熔融树脂流率。
4.一种如权利要求1所述的模具组，其特征在于：所述引线架和所述台面区之间的树脂流道的横截面积等于或大于所述下门孔处开口上的横截面积。
5.一种如权利要求1所述的模具组，其特征在于：所述台面区在熔融树脂流动方向上的长度大于在同样方向上所说孔(23)的长度。
6.一种如权利要求5所述的模具组，其特征在于：所述台面区在熔融树脂流动方向上的长度是在1.8毫米到2.0毫米的范围之内。
7.一种如权利要求1所述的模具组，其特征在于：所述的上模和下模是用不锈钢制成，而所述树脂池区的表面和所述台面区的表面是经过镀覆硬铬的。
8.一种如权利要求1到7中任意一项所述的模具组，其特征在于：所述的过道区还包括一与所述台面区相连的颈缩部。
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