JPH04127648U - 半導体装置樹脂封止用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】より寿命を長くし、成形不良率が少く、かつ稼
働率を高くする。 【構成】起硬合金で成形されるゲートインサート部１に
おける溶融樹脂が流れる流路を形成する部分に、溶融樹
脂の発生ガスに腐食されることなく、かつ、耐摩耗性の
高いチタンナイトライド、チランカーバイト、チタンカ
ーボンナイトライド、酸化アルミナ、タングステンカー
バイト及びダイヤモンドのセラミックス被膜を施してあ
る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、リードフレームに半導体チップが搭載される構成品を樹脂封止する 半導体装置樹脂封止用金型に関し、特に半導体装置の外郭体を成形するキャビテ ィ部に溶融樹脂が流れる流路であるゲート部に関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１は本考案を説明するための半導体装置樹脂封止用金型を示す断面部分図で ある。従来、この種の半導体装置樹脂封止用金型は、例えば、図１に示すように 、一面に溶融樹脂が流れるランナ部８と半導体装置の外郭体を成形するキャビテ ィに溶融樹脂を流し込む流路であるゲート２が形成された下型４と、下型４の窪 みと対応する窪みが一面に形成された上型３とを有していた。

【０００３】 また、半導体チップが搭載されたリードフレームからなる構成体を樹脂封止す る場合は、まず、上型３と下型４との間に半導体チップ６が搭載されたリードフ レーム７を挟み保持する。次に溶融樹脂をランナ部８からゲートを経て、キャビ ティ５内に注入し、半導体チップ６の周囲を樹脂封止する。次に、樹脂封止され た樹脂外郭体を金型より取外す。

【０００４】 一方、この金型におけるケートインサート部１は、ＳＵＳ３０４などのマルテ ンサイト系ステンレスあるいはダイス鋼もしくはダイス鋼，または高速度鋼など の鋼材料にクロムめっきを施したものが用いられていた。

【０００５】 ところが、最近は、封止用樹脂の中にガラスやセラミックス等の添加物が加え られるようになり、金型、特にゲートでは流れる断面積が減少する構造になって いるので、この部分での溶融樹脂の流れる速度が増大し、この部分での摩耗が著 しい。このため耐摩耗性に優れたＷＣ−Ｃｏ系超硬合金を母材としたゲートイン サート部１が用いられるようになった。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

この従来のＷＣ−Ｃｏ系超硬合金で形成されたゲートインサート部を有する半 導体装置樹脂封止用金型では、ゲートインサートは表面処理を行っていないので 次の問題が生じていた。すなわち、通常、封止用樹脂にはエポキシ樹脂が使用さ れているが、封止成形時にハロゲン系ガス等の腐食性ガスが発生する。この腐食 性ガスによりＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の結合材であるコバルト（Ｃｏ）の腐食が誘 発され、錆が発生し、ゲート部表面が著しく劣化する。このため樹脂の離型性が 低下し、ゲート部に付着する樹脂を取除くのに大きな力を必要とした。従って、 樹脂風刺成形後に金型からの離型時にゲート部表面に樹脂が付着して残ったり、 あるいは成形された外郭体側より樹脂が欠落し、外観不良をもたらすという問題 がある。

【０００７】 また、金型のクリーニングに使用しているメラニン樹脂もエポキシ樹脂と同様 にゲート部に固着し、固着した樹脂を取除くのに多大な時間を浪費する問題もあ る。このことは、さらにトランスファモールド機の稼働率を低下する原因にもな る。

【０００８】 本考案の目的は、かかる問題を解消すべく、耐摩耗性をもち寿命がより長く、 かつ型離れの良く、成形不良がより少く、稼働率の高い半導体装置樹脂封止用金 型を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案の半導体装置樹脂封止用金型は、タングステンカーバイトを主成分とし 、これにコバルトを結合材として配合し、圧縮，焼結される超硬合金で形成され る溶融樹脂の流路を形成するゲート部の表面に前記溶融樹脂の発生ガスと反応し ない耐摩耗性のある膜を形成している。そして、その膜は、タングステンカーバ イト，酸化アルミナ及びダイヤモンドのいずれかの膜であることを特徴としてい る。

【００１０】

【作用】

チタンナイトライド（ＴｉＮ），チタンカーバイト（ＴｉＣ），ダイヤモンド 等のセラミックスはＷＣ−Ｃｏ系超硬合金と比較し、はるかに高硬度で、優れた 耐摩耗性を有する。また耐食性に優れ、封止成形用樹脂から発生する腐食性ガス に対しても優れた耐食性能を有し、このため、金型のゲート部は溶融樹脂流れに より摩耗することはなく、かつ発生ガスの腐食による表面に凹凸が生じない。

【００１１】

【実施例】

次に本考案について図面を参照して説明する。この半導体装置樹脂封止用金型 は、溶融樹脂が流れる流路を形成する図１に示すゲートインサート部１を以下の 材料で製作し、その流路となる表面にセラミックスを被覆したことである。すな わち、母材をタングステンカーバイト（ＷＣ）とし、これにコバルト（Ｃｏ）を 結合材として配合し、粉末治金法で圧縮，焼結した超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ系超硬 合金）のゲートインサート部１に形成し、その表面に化学気相蒸着法（ＣＶＤ） によりチタンナイトライド（ＴｉＮ）を被覆したものである。

【００１２】 また化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）によるチタンナイトライド（ＴｉＮ）の表面 被覆は次のようにして行った。まず、キャリアガスは窒素と水素を用い、ＣＶＤ 装置内で四塩化チタンの蒸気と合成反応させることにより、ゲートインサートの 母材であるＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の表面にチタンナイトライド（ＴｉＮ）を析出 させる。

【００１３】 なおこのときの処理温度は１０５０℃，処理時間は１２０分で実施され、ゲー トインサートの表面には、最大３μｍ，硬度はマイクロビッカース硬さで、ＨＶ ２４００〜２８００のチタンナイトライド（ＴｉＮ）被膜が形成された。

【００１４】 また、他の実施例では、ゲートインサート部１の表面にダイヤモンドを被覆さ せたことである。すなわち、ゲートインサート部１をＣＶＤ装置に収納し、数〜 数十Ｔｏｒｒの圧力に保持し、メタン（ＣＨ４）を水素（Ｈ２）で希釈した混合 ガスを導入し、２．４５ＧＨｚのマイクロ波を印加させ混合ガスをイオン、ラジ カル密度の高いプラズマ状態にさせ、ゲートインサート部１の表面にダイヤモン ドを析出させた。

【００１５】 ダイヤモンド被覆は最大５μｍ、硬度はマイクロビッカース硬さでＨＶ８，０ ００〜１２，０００とＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の約６倍であった。

【００１６】 このようにセラミックス被覆されたゲート部をもつ半導体装置樹脂封止金型を 用いて、半導体装置の樹脂封止を行ったところ、金型の摩耗量が従来の金型に比 べ数十分の一以下に、寿命も４倍以上に飛躍した。また、樹脂の型離れが良く、 クリーニングに要する時間が半分に、成形品の欠落による不良率がほぼ零となっ た。さらにトランスモールド機の稼働率も６０〜７０％から８２％と向上させる ことが出来た。

【００１７】 このように、ＷＣ−Ｃｏ系超硬合金の結合材であるコバルト（Ｃｏ）の、封止 成形用樹脂から発生する腐食性ガスによる腐食を無くし、表面劣化を防止するこ とはもちろん、表面硬度がマイクロビッカース硬さでＨＶ８，０００〜１２，０ ００とＷＣ−Ｃｏ系超硬合金のＨＶ１，５００〜１，８００よりもはるかに高い 硬度が得られることにより、耐摩耗性が大幅に向上し、結果として、ゲートイン サートの必要交換頻度が大幅に低下する。また、離型性向上により封止成形用樹 脂及びクリーニング樹脂のゲートインサート部への固着が無くなり、クリーニン グ時間が短縮するとともに、成形品の成形歩留りも向上する。これらの結果、ト ランスファーモールド成形装置の稼働率が向上するという効果が得られる。

【００１８】 なお、チタンナイトライド及びダイヤモンドの他に、チタンカーバイド、チタ ンカーボナイトライド、酸化アルミナ及びタングステンカーバイドを被覆してみ たところ、同様の効果が得られた。

【００１９】

【考案の効果】

以上説明したように本考案は、タングステンカーバイドにコバルトを結合材と して焼結され形成されるとともに溶融樹脂の流路を形成するゲート部の表面に、 溶融樹脂から発生するガスに反応することなく耐摩耗性のセラミックス被膜を施 すことによって、耐摩耗性が向上し、樹脂の型離れが良くなり、より寿命が長く 、成形不良率の低い、稼働率の高い半導体装置樹脂封止用金型が得られるという 効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案を説明するための半導体装置樹脂封止用
金型を示す断面部分図である。

【符号の説明】

１ ゲートインサート部 ２ ゲート ３ 上型 ４ 下型 ５ キャビティ ６ 半導体チップ ７ リードフレーム ８ ランナ部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 タングステンカーバイトを主成分とし、
   これにコバルトを結合材として配合し、圧縮焼結される
   超硬合金で形成される溶融樹脂の流路を形成するゲート
   部の表面に前記溶融樹脂の発生ガスと反応しなく耐摩耗
   性のある膜を被覆することを特徴とする半導体装置樹脂
   封止用金型。
2. 【請求項２】 前記膜がチタンナイトライド、チタンカ
   ーバイト、チタンカーボナイトライド、タングステンカ
   ーバイト、酸化アルミナ及びダイヤモンドのいずれかで
   あることを特徴とする請求項１記載の半導体装置樹脂封
   止用金型。