JPH0377335A - 樹脂封止用金型 - 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〕 樹脂封止用金型に関し、 リードフレームの熱膨張に合わせて、個々のキャビティ
ブロックの隙間が可変できることを目的とし、 複数個のチップが搭載されたリードフレームを樹脂封止
する金型であって、前記金型は、チップの夫々に対応し
た少なくとも一個のキャビティが設けられた分割可能な
キャビティブロックを複数個備え、前記キャビティブロ
ックの夫々の隙間に、キャビティブロックの隙間を可変
する隙間可変手段が設けられているように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置の樹脂封止用金型に関する。

近年、半導体集積回路（ＩＣ）の進展は目ざましく、あ
らゆる分野でＩＣ化が行われており、ＩＣの生産量は飛
躍的に拡大している。

それに伴って、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の重
要性が益々増大している。

ｆｃの製造プロセスの中で、ウェーハの段階から多数の
微細な素子を形成するまでの、いわゆるウェーハプロセ
スや、チップに切断したり、チップをリードフレームと
呼ばれる枠状の端子に固着して細いワイヤで結線するワ
イヤボンディング工程などは、ウェーハの寸法を大きく
したり、回路パターンを微細化し７たり、ボンダの結線
速度を上げたり、あるいは全工程を自動化、無人化した
りして、生産性の向上が図られている。

一方、半導体装置は、一般に、素子を保護するために、
種々の方法で封止が行われているが、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
止が多用されている。

そして、ＩＣの価格は、封止工程で決まるといわれてお
り、樹脂封止技術やそれを行うための金型の製造技術を
ひっくるめたモールド工程の重要性が増大している。

〔従来の技術〕

樹脂封止半導体装置の樹脂封止は、例えば、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たリ
ードフレームを、封止金型にセットして封止樹脂を流し
込んで行われる。

第２図は従来のモールド用金型を説明する斜視図であり
、第３図は第２図のキャビティの拡大図である。

図において、モールド用の金型１は、モールドベース７
と、そのモールドベース７に入れ子として嵌め込まれた
、例えば、１０個とか２０個とかの複数個のキャビティ
ブロック５と、それぞれのキャビティブロック５とモー
ルドベース７とに設けられた樹脂の流れる通路、つまり
ランナ８とによって構成されている。

このキャビティブロック５は、複数個のチップ２がマウ
ントされ、ワイヤボンディングされて所定の長さに切断
されたシート状のリードフレーム３を単位として構成さ
れており、それぞれのチップ２に対応したキャビティ４
が、封止樹脂が流れ込んで成形される空隙として設けら
れている。

第３図はおいては、下側に位置する金型１のみを示し、
この上に被さるもう一方の金型は省略しているそして、
リードフレーム３には、用途に応じて、鉄、鉄−ニッケ
ル系合金、銅系合金などが用いら、れている。

モールドに際しては、チップ２が搭載された複数シート
のリードフレーム３が、ローディングフレーム９によっ
て挟持され、まず、図示してないベンチスタンドと呼ば
れる装置の上に設けられた加熱手段によって予備加熱さ
れる。

次いで、リードフレーム３は、ローディングフレーム９
によって挟持されながら、金型１の上へ運ばれ、それぞ
れのシート状リードフレーム３が、対応するキャビティ
ブロック５にセットされ、樹脂封止が行われる。

この一連の作業によって、リードフレーム３は１６０〜
１８０°Ｃの高温に加熱されることになり、リードフレ
ーム３の材質に違いによって、熱膨張係数の差だけ寸法
差が生ずる。

一方、半導体装置の封正に用いられる金型１は、通常、
工具鋼で作られている。

こ覧で、熱膨張係数を比較してみると、鉄製の金型は、
１１．６Ｘ１０−”／’Ｃ１また、リードフレームを構
成する材料の中で、鉄−ニッケル系合金では、４、５　
Ｘ　１０−６／　”Ｃ、、銅合金では、１７．０Ｘ１０
−’／”Ｃである。

金型の、個々のチップに対応する一個一個のキャビティ
の大きさは、１０ｍとか２０ｍｍとかいう小さな寸法で
、キャビティの並んでいる間隔も２０ｍｍとか３０ｎ＋
ｍとかいう値なので、リードフレームの熱膨張に起因す
るキャビティ間の膨張分ΔＰの大きさは無視できる範囲
である。

しかし、例えば、ｎ個のチップが搭載されたリードフレ
ームの１シートの長さを１５０ＩＩＩＩＩｌとし、金型
の温度を１７５°Ｃとすると、常温２５℃との温度差が
、１５０°Ｃとなる。

従って、この条件で熱膨張分ΔＰＸｎを計算をしてみる
と、調合金製のリードフレームの場合には、１７．０ｘ
ｌＯ−ｂｘ１５０　ｘ１５０　＝０．３８２５　（ｍｍ
）　　となり、鉄−ニッケル系合金製のリードフレーム
では、４、５　ｘｌＯ−’ｘ１５０　ｘ１５０　＝ｏ、
１ｏｉａ　（馴）となり、これらは無視できない大きな
値となる。

そのため、金型とリードフレームとの寸法は、加熱され
た状態において同一寸法になるように、常温においては
、相対的に異なった寸法にして対応している。

また、この材質の異なる２種類のり−ドフレーＪ４間で
は、０．２８１２ｍＩ！１の寸法差が桂じてしまう。

従って、同一外形形状の半導体装置の熱的な特性などの
向上を図るたぬに銅系合金材料からなるリードフレーム
を追加したり、機械的な強度などを改善するために鉄−
ニッケル系合金材料製のリードフレームを新たに用いよ
うとする場合には、ノードフレーム自体の寸法を変更す
るか、あるいは金型の寸法をリードフレームの熱膨張係
数に見合って変更する必要がある。

ところで、半導体装置の製造工程の中で、寸法Ｔｎ度が
煩いために製造工程において用いられている金型は、リ
ードフレームの抜き加工を行う金型（常温）、樹脂封止
を行う金型（１６０〜１８０°Ｃ）、および樹脂封止の
済んだリードフレームを切断したり曲げたりする金型（
常温）などである。

この中で、加熱状態の下で用いられるのは、樹脂封止を
行うモールド用の金型だけである。

つまり、リードフレームの材質を変更するに際して、従
来、モールド用の金型だけは、複数種類用意することが
必要となっていた。

〔発明が解決しようとする課題］ 以上述べたように、従来の樹脂封止工程において用いら
れているモールド用金型は、外形が同一であっても、リ
ードフレームの材質が異なると、それぞれのリードフレ
ームに対応した金型を準備する必要があった。

つまり、熱的な特性などの向上を図るために銅系合金材
料を用いたり、機械的な強度などを向にさせるために鉄
−ニッケル系合金材料を用いたりすると、２つの材料の
熱膨張係数が異なるために、リードフレーム自体の寸法
を変更するか、あるいは金型の寸法をそれぞれの熱膨張
係数に合わせて変更する必要があった。

このことは、金型の交換作業や金型の設備費用の増大を
もたらし、樹脂封止工程の効率を著しく低下される問題
となっていた。

本発明は、金型のキャビティブロックを個々に分割可能
にしてそれぞれの隙間を可変できるようにし、リードフ
レームの材質の違いによって、リードフレーム自体の寸
法を変えたり、あるいは金型の寸法を変えて新設したり
しなくてもよい樹脂封止用金型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、複数個のチップが搭載されたリード
フレームを樹脂封止する金型であって、前記金型は、チ
ップの夫々に対応した少なくとも一個のキャビティが設
けられた分割可能なキャビティブロックを複数個備え、
前記キャビティブロックの夫々の隙間に、キャビティブ
ロックの隙間を可変する隙間可変手段が設けられている
ように構成された樹脂封止用金型によって解決される。

〔作　用］ 上で述べたように、半導体装置を製造するために用いら
れる従来のモールド用金型が、リードフレームの１シ一
ト分に搭載されている複数個のチップに対応した複数個
のキャビティが分離不能に１つにまとまってキャビティ
ブロックを構成していたのに替えて、本発明においては
、少なくとも一個のキャビティを有する複数個のキャビ
ティブロックに分割できるようにしている。

そして、それぞれのキャビティブロックの隙間には隙間
可変手段を設け、それぞれの隙間の距離を僅かずつ加減
できるようにしている。

こうすると、材質の異なるリードフレームの熱膨張係数
の違いに起因して、金型の中で加熱された際に生ずるリ
ードフレームの寸法のずれに列して、リードフレーム自
体の寸法を変更するとか、金型の方をその寸法のずれに
合わせて新たに設けるとかしなくてもよい。

こ＼で、隙間可変手段には、種々の方法が採用可能であ
るが、簡便な手段としては、隙間に対向する２つの辺が
平行でないテーバブロックや偏心カムなどを介在させれ
ばよい。

こうして、本発明によれば、外形形状が同一の半導体装
置については、リードフレームを、その材質が異なって
も同一の金型によって造ることができ、さらに、金型を
リードフレームの材質によって作り替える必要がなくな
る。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明する斜視図である。

同図において、本発明になる金型ｌは、ランナ８から対
向して設けられているゲー目０が開口している２個のキ
ャビティ４を単位として、８個に分割が可能なキャビテ
ィブロック５によって構成した。

そして、それぞれのキャビティブロック５の隙間には、
対向する２面が平行でないテーバブロック６１とキャビ
ティブロック５を固定ブロック１１に押圧するばね６１
とからなる隙間可変手段６を設けた。

このテーバブロック６１は、長手方向に１／４０の勾配
、つまり２ＩＩｌｆｌｌ進むとキャビティブロック５が
５０μｍ動くように、工具鋼で製作した。

そして、７個のテーバブロック６１を、８つのキャビテ
ィブロック５間の７つの隙間にそれぞれ挿入し、押し込
んでいくと、キャビテイブロック５同士の隙間が広がり
、引き抜いていくと、ばね６２に押されてキャビテイブ
ロック５同士の隙間が狭まるようにした。

また、キャビティブロック５の壁面と摺動するモールド
ベース７との間には引掛かり１２を設けて、キャビティ
ブロック５が外れないようにした。

さらに、テーバブロック６１がランナ８と出会う位置に
は、テーバブロック６１が長手方向に移動してもランナ
８が連結するように、ランナ８よりも幅の広いランナ連
結溝１３を設けた。

１シートのリードフレーム３は、チップ２が８個搭載し
た８連のもので長さが１６０ｍなので、常温で同一寸法
の金型１とリードフレーム３とは、計算値で比較してみ
ると、鉄製の金型ｌよリモ、調合金製のリードフレーム
３では、約０．１３ｗ−申び過ぎ、鉄−ニッケル合金製
のリードフレーム３では、逆に０．１７ｍｍ伸び足りな
いことになる。

この金型１と２種類のリードフレーム３との熱膨張係数
の相違に起因する寸法のずれを、７個のテーバブロック
６１の挿入度合いを調整して補正した。

一方、この金型１を下型とし、これに対向する図示して
ない上型は、ランナ８がないのでテーバブロック６１に
はランナ連結溝１３がない以外は、全て金型１と同様の
仕様となっている。

こうして組み立てた金型１と、図示してない対向する上
型とを、第２図に示したような従来のキャビティブロッ
クと同様にモールドベース７に組み込んで試験モールド
を行い評価した。

その結果、本発明になるテーバブロック６１による調整
によって、どちらのリードフレーム３に対しても、熱膨
張係数の違いを十分に吸収できることが確認できた。

こ＼では、対向するゲートに連なった２個のキャビテイ
毎に分割してキャビティブロックとなしたが、キャビテ
ィブロックの分割のやり方やテーバプロッタの勾配など
は２、金型とリードフレームとの材料と熱膨張係数との
関連で、種々の変形が可能である。

また、隙間可変手段にはテーバブロックを用いたが、例
えば、偏心カムを適宜キャビティブロックの間に設けて
位置調整を行うこともできる。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、リードフレームの
材質を変更しても、モールド用の金型を構成しているキ
ャビティブロックの位置を調整することができる。

このことによって、リードフレームの材質によって異な
る熱膨張係数に起因した寸法のずれを補正するために、
リードフレーム自体の寸法を変更したり、金型の寸法を
それぞれの熱膨張係数に合わせて変更したりする必要が
なくなる。

従って、本発明は、金型の交換作業や金型の設備費用が
削減でき、樹脂封止工程の効率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図は本発明の詳細な説明する斜視図、第２図は従来
のモールド用金型を説明する斜視図、 第３図は第２図のキャビティの拡大図、である。 図において、 １は金型、　　　　　　　２はチップ、３はリードフレ
ーム、　　４はキャビティ、５はキャビティブロック、 ６は隙間可変手段、 である。 イ戻１衿のモールトド用イｔ９に宮０月ずろ４斗ネ檗関
′８２　目 第２回ｆ）”ｒヤじティプロ・ツクのす久ス４ａ第　３
　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 複数個のチップ（２）が搭載されたリードフレーム（３
   ）を樹脂封止する金型（１）であって、前記金型（１）
   は、前記チップ（２）の夫々に対応した少なくとも一個
   のキャビティ（４）が設けられた分割可能なキャビティ
   ブロック（５）を複数個備え、 前記キャビティブロック（５）の夫々の隙間に、該キャ
   ビティブロック（５）の隙間を可変する隙間可変手段（
   ６）が設けられていることを特徴とする樹脂封止用金型
   。