JPH03264322A - 樹脂封止用金型装置 - 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】 ［概　要］ 樹脂封止用金型装置に関し、 それぞれのキャビティに樹脂が一様に充てんされること
を目的とし、 キャビティと、ランナとを有し、前記キャビティは、樹
脂封止成形品を賦形するものであり、前記ランナは、キ
ャビティに樹脂を供給するものであって、一端部に放射
状に連なるカルと、中間部に屈曲部と、他端部に連なる
キャビティを有するものであり、前記キャビティは、複
数個のそれぞれがランナの屈曲部の外回り側の側壁に並
列にゲートを介して連なっているものであるように槽底
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、樹脂封止用金型装置に係わり、特に複数個の
キャビティに一様に樹脂が充てんされる樹脂封止用金型
装置に関する。

近年、半導体集積回路（ＩＣ）の進展は目ざましいもの
があり、それに伴ってＩＣの使われる分野がどんどん広
がり、ＩＣの生産数量も飛躍的に拡大している。

ＩＣの大量生産は、ウェーハの段階から半導体装置とし
て製品に仕上げるまでの一連の製造プロセスの製造技術
に負うところが大きい。

ＩＣの製造プロセスは、大きく前工程と後工程に分ける
ことができる。

前工程は、ウェーハの段階から多数の微細な素子を形成
するまでで、後工程は、ウェーハをチップに切断してか
ら製品に仕上がるまでである。

後工程は、組立工程と検査工程に細分できるが、今や後
工程の方が、ＩＣの製造コストを決するといわれている
。

組立工程は、ウェーハをチップに切断してからマウント
してボンディングし、封止してマーキングするまでの工
程である。そして、素子のパターンが微細化し、高密度
・大容量化に伴って、チップを如何に効率よく、信頼性
よく組み立てるかが重要な課題となっている。

組立工程の中でチップの封止は、素子を保護したり導出
端子を取り出したりするための、いわゆるパッケージを
行うもので、種々の形態と方法が採られているが、製造
効率がよくコストも安いことから、モールド技術を応用
した樹脂封止によるパッケージが多用されており、樹脂
封止技術とそれを行うための封止装置の効率化にはまだ
まだ検討の余地がある。

［従来の技術］ 半導体装置の樹脂封止に例を採ると、例えばリードフレ
ームと呼ばれる枠状支持部材が用いられ、このリードフ
レームのヘッダと呼ばれる載置部にチップが固着され、
インナーリードと呼ばれる端子部に金線などでワイヤボ
ンディングされる。このリードフレームを封止金型にセ
ットして封止樹脂を流し込んむ一種のインサートモール
ドによって行われる。

第３図の従来の樹脂封止用金型装置の一例の斜視図、第
４図は樹脂の流れ方を示す第３図の一部拡大模式図であ
る。

図中、１はキャビティ、２はランナ、３はカル、４はゲ
ート、５はポット、６はスプルー　７は上型、８は下型
、ＩＯ金型装置である。

半導体装置の樹脂封止は、他の電子部品などと同様、精
密でしかも低い成形圧力で底形する必要がある。そのた
め、例えばエポキシ樹脂のような熱硬化性の樹脂を用い
たトランスファ底形が用いられる。そして、その中でも
特に電子部品用として低圧成形が可能な低圧封入成形法
によって行われるのが一般的である。

従って、第３図に示した金型装置１０は、トランスファ
底形用の金型の一例であり、衝合し合う上型７と下型８
とから構成されている。

そして、例えば半導体チップを樹脂封止して樹脂パッケ
ージ型の半導体装置を作る場合ならば、図示してないが
、チップがマウントされたリードフレームがローディン
グフレームと呼ばれる保持具によって運ばれ、２つの型
７．８に挟持されて樹脂封止が行われる。

上型７には、樹脂を投入して加熱して溶融軟化させ可塑
化させて金型に押し込むためのポット５（材料室）が設
けられている。

一般に、半導体装置を含めた電子部品の樹脂封止の場合
には、１回の底形によって多数個の成形品が得られるい
わゆる多数個取りが行われるので、ポット５に連なって
スプルー６と呼ばれる注入孔を介していわば玄関ホール
に相当するカル７が設けられている。

このカル３から先に穿設される凹部（広義のキャビティ
）や凸部（コア）などは、成形品の形状に応じて上型７
と下型８とに適宜設けられる。そして、２つの型７．８
を衝合させたとき、上に出っ張ったり下に出っ張ったり
して所望の成形品が得られるように構成されている。

このカル３からは、例えば２本とか４本とか、さらに途
中から枝分かれしたりして、樹枝状に放射状に広がった
ランナ２が設けられている。このランナ２は、湯道とも
呼ばれ文字どうり融けた樹脂が流れる道である。

成形品の形状を賦与するキャビティ１は、１回の底形に
よって多数個の樹脂封止ができるように、２０個とか５
０個とかいった複数個のキャビティ１がランナ２から分
岐したゲート４を介して連設されている。

ボット５で加熱溶融され可塑化した樹脂は、図示してな
いプランジャによって加圧され、スプルー６を通ってカ
ル３に押し出される。そして、樹脂は、カル３から放射
状に方々に技分かれしたランナ２を通り、ランナ２から
さらに小枝状に分岐したゲート４を介してそれぞれのキ
ャビティ１に充てんされる。

ところで、熱硬化性樹脂の成形過程は、可塑化、賦形、
硬化の３つの段階を経て行われる。

そこで、この３つの段階をトランスファ成形法に当ては
めてみると、まず第一段階では、ペレット状に整形され
ている固形の樹脂は、ボット５の中で加熱され可塑化さ
れて粘度が低下し流動し易くなり、ノズル状のスプルー
６と通って一旦カル３に吐出される。そして、複数本の
ランナ２を通ってキャビティｌの中に充てんされる。

次いで第二段階では、樹脂はキャビティ１の隅々まで十
分に充てんされて所定の成形圧力に達し、キャビティ１
の形状に応じた所望の形状が賦与される。

第三段階においては、熱硬化性の樹脂は、例えば縮合重
合とか付加重合とかいった化学反応が起って硬化が行わ
れる。

トランスファ成形においては、多数のキャビティ１の全
てに樹脂が行き渡り、所定の成形圧力が全てのキャビテ
ィｌに一様に掛かって第二段階が終了してから、第三段
階の硬化が始まることが望ましい。

ところが、半導体装置のような大量生産される電子部品
の樹脂封止の場合には、１回の成形によって多数の成形
品を得たいので、金型の規模が大きくなっている。その
結果、ランナ２も長くなり、キャビティ１の数も増えて
いる。

そのため、カル３から放射状に分岐した複数本のランナ
２は、一般に、蝶が羽を広げたように前後左右対象に開
いた形状に配設される。

一方、キャビティ１は、型の中にできるだけ多く並べら
れるように、しかもインサートされる部品が型にセット
し易いように配慮される。

特に半導体装置の製造工程においては、チップがマウン
トされたリードフレームを扱う際に、１つのチップがマ
ウントされるフレームが等間隔に複数個連設されたシー
トと呼ばれる単位で取り扱うことが多い。しかも金型の
方は、インサートされるこうしたリードフレームなどの
シートの形態に合わせて作られる。

つまり、キャビティｌの配列は、金型の中にリードフレ
ームなどのシート単位に合わせて配設されている。

一方、ランナ２の方は、例えばランナ２の両側にゲート
４を介してキャビティ１を列設してそれぞれのキャビテ
ィ１に樹脂を送り込むようにした方がより効率的である
。

従って、ランナ２は、カル３から放射状に出たあと適宜
曲げられ、列設されているキャビティ１の間隙に入り込
むように設けられている。

ところが、樹脂はボット５が加熱されて液状になってお
り、しかも加圧されている。そこで、ランナ２の中を勢
いよく流れる樹脂は、慣性によってランナ２の曲がり角
で外側に飛び出そうとする力が働く。

第４図において、説明を分かり易くするために、カル３
の位置をＸＹ座標の原点となし、カル３から４５度の方
向にランナ２が伸びている。そして、ランナ２はＡ点で
Ｙ方向に曲がっており、Ｂ点のＸ側と−Ｘ側にそれぞれ
キャビティ１ａとキャビティ１ｂが設けられている。

そうすると、ランナ２の中を矢印ａの流動速度で直進し
てきた樹脂の、Ａ点における進行方向の速度成分ａは、
Ｘ方向つまり外回り側の成分すとＹ方向つまり内回り側
の成分Ｃで示される速度成分に分けることができ、どち
らも４５度の方向なので成分すと成分Ｃは等しい。

次いで、ランナ２がＹ方向に曲がったＢ点においては、
Ｙ方向が新たな進行方向となり、速度成分ａに相当する
速度成分ｄを生じる。しかし、Ｘ方向つまりキャビティ
１ａが設けられている外回り側にも、流れている樹脂の
慣性によって成分すが残って速度成分ｅをもっている。

ところが、−Ｘ方向つまりキャビティ１ｂが設けられて
いる内回り側においては、流動速度の取分は存在しない
。

実際には、ランナ２の中を流れる樹脂は、カル３側から
は押し出されて前に流れようとする力が働く一方、樹脂
の粘性とかランナ２の壁から摩擦抵抗を受けて流れを抑
えようとする力が働いている。従って、樹脂の流れはラ
ンナ２の壁に押圧を与えており、ランナ２にキャビティ
１ｂのような逃げ場があれば流れ込むことになる。また
、ランナ２が曲がった後で直線になれば、内壁のどの方
向にも等しい押圧が掛かるようになる。

しかし、ランナ２の曲がり角の近くに配設されているキ
ャビティ１ｂは、キャビティ１ａに比べて樹脂が流れ込
み難いので、樹脂が充てんされる時間に差異が生じる。

その結果、キャビティ１ｂの中では樹脂が滞って動き雛
い。

そのため、熱硬化性樹脂の性質がら、盛んな流動が滞っ
たり停止したりすると、まだ十分に充てんされ、所定の
成形圧力が掛かってない状態で硬化が始まってしまう。

キャビティ１ｂの中で起こるこのような樹脂の中途半端
な硬化は、樹脂の充てん不足とか空洞（ボイド）とかが
発生したりする原因となる。

また、硬化が進んで粘性が増して固くなりかかつてでか
らさらに押し込められて動くので、リードフレームなど
を変形させたり、ワイヤに異常な力が加わって短絡した
り切断したりなどの障害が間々起こる。

そして、この傾向は、概してランナ２の曲がり角の内回
り側に配設されているキャビティ１に多く、またカル３
に近い程多く現れる。

〔発明が解決しようとする課題］ 以上述べたように、金型の規模が大きくなりキャビティ
の数が多い金型装置においては、ランナの両側にキャビ
ティが列設されている。しかも、ランナは、カルから放
射状に出たあと、適宜曲げられてキャビティの間に入り
込むように配設されている。

そして、カルからランナを通って流れてきた樹脂の流動
速度は、ランナの曲がり角を過ぎると、外回り側の成分
は存在するが、内回り側の取分は存在しない。

そのため、ランナの曲がり角の内回り側に配設されたキ
ャビティは、外周り側に配設されたキャビティよりも樹
脂が入り難く、樹脂の充てんに要する時間が異なってく
る。

それで、ランナの曲がり角の内回り側に配設されたキャ
ビティで、曲がり角に近いキャビティはど樹脂が入り難
くて充てん時間が掛かり、樹脂の充てん不足とか空洞の
発生、あるいはリードフレームなどの変形とかワイヤの
短絡、切断といった不良が起こる問題があった。

そこで、本発明においては、それぞれのキャビティに樹
脂が一様に充てんされるように、ランナに屈曲部を設け
、そのランナの屈曲部の外回り側にキャビティを配設し
てなる樹脂封止用金型装置を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段］ 上で述べた課題は、 キャビティと、ランナとを有し、 前記キャビティは、樹脂封止成形品を賦形するものであ
り、 前記ランナは、キャビティに樹脂を供給するものであっ
て、一端部に放射状に連なるカルと、中間部に屈曲部と
、他端部に連なるキャビティを有するものであり、 前記キャビティは、複数個のそれぞれがランナの屈曲部
の外回り側の側壁にゲートを介して並列に連なっている
ものである ように槽底された樹脂封止用金型装置によって解決され
る。

〔作　用〕

以上述べたように、カルから放射状に分岐したランナが
適宜屈曲して、ランナの両側にキャビティが並ぶように
槽底されている従来の金型装置においては、屈曲部で流
れの方向が曲げられた際、屈曲部の外回り側には流動速
度成分が残っているが内回り側には速度成分がないので
、特に屈曲部に近い内回り側に配設されたキャビティに
は樹脂が流れ込み難いのに対して、本発明においては、
樹脂が流れ込み難いキャビティが無いようにしている。

すなわち、本発明においては、ランナに屈曲部を設け、
その屈曲部の外回り側にのみキャビティを配設するよう
にしている。

こうすると、樹脂が入り難くて充てん時間が掛かり、樹
脂の充てん不足や空洞の発生、あるいはリードフレーム
などの変形やワイヤの短絡、切断といった樹脂封止工程
における障害を低減することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例の平面図で、同図（Ａ）は上
型、同図（Ｂ）は下型、第２図は本発明の他の実施例の
平面図である。

図中、ｌはキャビティ、２はランナ、２ａは屈曲部、３
はカル、４はゲート、７は上型、８は下型である。

実施例＝１ 第１図において、キャビテイエは、図示してないリード
フレームが上型７と下型８に挟持されて底形されたとき
、樹脂封止されたパッケージがリードフレームの上下に
出っ張るので、こ＼では上型７と下型８の両方に穿設さ
れている。

ランナ２は、８本あり、カル３から放射状に連なって下
型８に穿設されている。そして、適宜屈曲部２ａを有し
て平行に配設される。

キャビティｌは、ランナ２の屈曲部２ａの外回り側に並
列にゲート４を介して設けられている。

こうして製作した本発明になる樹脂封止用金型装置を用
いて半導体装置の樹脂パッケージの封止を行ったところ
、屈曲部２ａの内回り側でのキャビティにおいて間々発
生していた樹脂の充てん不足や空洞の発生、あるいはリ
ードフレームなどの変形やワイヤの短絡、切断といった
障害は皆無であった。

ただし、ランナ２の数が従来の金型よりも多くなり、ラ
ンナ２のカル３からの長さの違いが大きくなるので、カ
ル３からの距離が大きなキャビティ１においては、樹脂
の充てん時間の遅れがでる（噴量がある。

実施例＝２ 第２図において、カル３から等分に分岐した４本のラン
ナ２は、途中に屈曲部２ａを有して風車状に開いている
。

キャビティ１は、ランナ２の屈曲部２ａの外回り側に配
設するようにする。

こうすると、どのキャビティ１もカル３を中心とした点
対称に配列されるので、樹脂の充てん時間に実施例１の
ような差が出てくることが無くなる特徴がある。

こうして製作した樹脂封止用金型装置を用いて実施例１
と同様の封止を行ったところ、障害は皆無であった。

こ覧では、キャビティの２つの並べ方について例示した
が、ランナに屈曲部を設け、その屈曲部の外回り側にキ
ャビティを配設する条件が満足できれば、種々の変形が
可能である。

〔発明の効果〕

以上述べたように、１回の底形によってより多数の成形
品が得られるようにキャビティの配設数が増えており、
そのためにランナの両側にキャビティを列設することが
従来から行われているが、屈曲部に近い内回り側に配設
されたキャビティに樹脂が入り難いために、樹脂の充て
ん不足とか空洞とかの障害が生じていた。

それに対して、本発明においては、ランナに屈曲部を設
け、キャビティをその屈曲部の外回り側に配設すること
によって、樹脂の充てんし難いキャビティを無くしてい
る。

その結果、特に樹脂封止半導体装置などの封止工程にお
ける歩留りがよくなり、本発明は樹脂封止が行われる製
品の生産性向上に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、 第２図は本発明の他の実施例の平面図、第３図の従来の
樹脂封止用金型装置の一例の斜視図、 第４図は樹脂の流れ方を示す第３図の一部拡大模式図、 である。 図において、 １はキャビティ ２ａは屈曲部、 ４はゲート、 である。 ２はランナ、 ３はカル、 第 図 （Ａ）上型 （Ｂ）丁型 本発明の実施イ列の平面図 第　１　　図 従来の村↑脂封止用金型装置の一例の斜視図第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 キャビティ（１）と、ランナ（２）を有し、前記キャビ
   ティ（１）は、樹脂封止成形品を賦形するものであり、 前記ランナ（２）は、前記キャビティ（１）に樹脂を供
   給するものであって、一端部に放射状に連なるカル（３
   ）と、中間部に屈曲部（２ａ）と、他端部に連なる該キ
   ャビティ（１）を有するものであり、前記キャビティ（
   １）は、複数個のそれぞれが前記ランナ（２）の屈曲部
   （２ａ）の外回り側の側壁にゲート（４）を介して並列
   に連なっているものであることを特徴とする樹脂封止用
   金型装置。