JPH0744192B2 - 半導体素子の樹脂封止成形用金型 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ICやLSI等を樹脂封止して半導体装置を製
造する半導体素子の樹脂封止成形用金型の改良に関し、
特に、半導体装置の多品種を夫々少量生産する場合に適
した半導体素子の樹脂封止成形用金型を改善したものに
関する。

（従来の技術） 半導体装置を製造する方法として、トランスファ樹脂モ
ールド法を採用することが今日広く知られており、例え
ば、この方法を利用した樹脂封止成形用金型としては実
公昭58−39889号公報に記載されたものがある。

この樹脂封止成形用金型は、半導体装置の高品質化及び
高能率（多量）生産を主たる目的としているため、その
キャビティブロックにおける樹脂成形用キャビティの形
状は全て同一の形状として形成されると共に、該キャビ
ティブロックは金型ベースに対して固着して用いるよう
に構成されている。

即ち、従来のものは、同一形状の半導体装置を同時に且
つ多量に成形することを主目的としているので、同一形
状のキャビティを形成した従来のキャビティブロック
は、金型ベースに対して他のものと頻繁に取り換えて使
用すると云った積極的な交換性を有するようには構成さ
れていない。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記したような従来の樹脂封止成形用金型に
おいては、金型自体の加工技術の向上及び樹脂封止全工
程の完全自動化等とも相俟って、半導体装置の高品質化
及び高能率生産と云った目的を充分に達成している。

ところが、半導体装置の製造に際しては、例えば、初期
的には、多品種少量生産の傾向にあることから、多品種
の半導体装置を夫々少量生産するような場合において
は、却て、そのキャビティブロックの交換作業が面倒に
なると共に、全体的な生産効率を低下させると云った弊
害がある。

本発明は、半導体素子の樹脂封止成形品の多品種を夫々
少量生産する場合に適した樹脂封止成形用金型を提供す
ることを目的とするものである。

また、特に、半導体素子の樹脂封止成形用金型における
キャビティブロックの交換に際して、その着脱作業を迅
速に且つ確実に行なうことにより全体的な生産効率を向
上させることを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するための本発明に係る半導
体素子の樹脂封止成形用金型は、固定側及び可動側の両
キャビティブロック（７・８）を固定側及び可動側の両
金型ベース（３・４）に設けた嵌合装着部に対して夫々
着脱自在に装着させた半導体素子の樹脂封止成形用金型
（１・２）であって、上記両キャビティブロック（７・
８）における少なくとも先端側（8b・8d）と、上記両金
型ベース（３・４）の嵌合装着部における少なくとも上
記キャビティブロック先端側（8b・8d）との係合個所
（4c・4e）に、該キャビティブロック（７・８）を金型
ベース（３・４）の所定嵌合装着位置に嵌合装着させる
位置決め係合部（40）を形成し、該位置決め係合部（4
0）を介して上記両金型ベース（３・４）に、上記両キ
ャビティブロック（７・８）を係脱可能に位置決め係止
したことを特徴とするものである。

（作用） 本発明の構成によれば、固定側及び可動側の両金型ベー
ス（３・４）に対する固定側及び可動側の両キャビティ
ブロック（７・８）の着脱が夫々容易となるため、キャ
ビティブロック（７・８）の交換作業に要する時間を短
縮することができる。

また、上記両キャビティブロック（７・８）と金型ベー
ス（３・４）の嵌合装着部とは、その所定の嵌合装着位
置において、該キャビティブロック（７・８）及び該嵌
合装着部の両者に設けた位置決め係合部（40）によって
簡単に位置決めされると共に、該所定位置に確実に係合
固定されるものである。

（実施例） 次に、本発明を実施例図に基づいて説明する。

第１図は半導体素子の樹脂封止成形用金型の要部を示し
ており、この樹脂封止成形用金型には、フレーム上端の
固定盤（図示なし）側に固着される固定上型１と、該上
型の下方に対向配置される可動下型２と、上記両金型１
・２のベース３・４側に夫々配置したオイル或はヒータ
等の熱源５・６とが備えられている。

上記上型のベース３には固定側キャビティブロック７が
一種のアリ溝嵌合により着脱自在に嵌合装着されてお
り、また、下型のベース４には可動側キャビティブロッ
ク８が同じく一種のアリ溝嵌合により着脱自在に嵌合装
着されている。

また、上記した可動側キャビティブロック８には、所要
複数個のポット９が上下方向に配置されており、更に、
これらのポット９の周辺位置には所要複数個の下型キャ
ビティ10（図例では、１個のポットに対して２個のキャ
ビティ）が配設されている。また、該キャビティブロッ
ク８における下型キャビティ10の近傍位置には、長軸状
に形成された後述する加熱・断熱切換自在型の熱源11が
備えられている。また、該キャビティブロック８の下方
位置には、下型キャビティ10内にて成形される樹脂成形
体の突出用エジェクターピン12aを備えた下部エジェク
タープレート12と、ポット９内に供給した樹脂材料の加
圧用プランジャー13aを備えたプランジャーホルダー13
とが配置されており、更に、該各エジェクターピン12a
は各下型キャビティ10部に穿設した上下方向の挿通孔14
に夫々嵌装されると共に、該各プランジャー13aは下型
ベース４及びエジェクタープレート12に穿設した挿通孔
15・16を挿通して前記各ポット９に夫々嵌装されてい
る。また、該キャビティブロック８における嵌合用アリ
部8aには上下方向のネジ孔17が少なくとも１個以上形成
されており、このネジ孔17は、第１図に示すように、該
キャビティブロック８を下型ベース４の所定位置に嵌合
させた場合において、該下型ベースのアリ溝部4aに形成
した上下方向のボルト挿通孔18と夫々合致するように設
けられている。従って、該キャビティブロック８は、固
定用ボルト19を上記した挿通孔18を通してネジ孔17に螺
着させることにより、下型ベース４の所定位置に確実に
固定させることができる。

また、上記した可動側キャビティブロック８の熱源11
は、下型ベース４に嵌合装着した後に、該ベース４側に
配置した電源（図示なし）によって昇温作動するように
構成されており、更に、該熱源11により昇温した該キャ
ビティブロックにおけるキャビティ10部に温度が任意に
設定した温度、例えば、約180度に達した場合はその熱
源11によるキャビティ10の積極的且つ直接的な加熱昇温
作用は停止され、その後は下型ベース４側の熱源６の伝
導熱による加熱作用のみが継続されるように構成されて
いる。このような、加熱・断熱切換自在型に熱源11とし
ては、例えば、上記熱源11に電気ヒータを採用すればよ
い。即ち、この場合は、上記キャビティブロック８の側
面から熱源11の軸端部を突設し、また、上記下型ベース
４側には該軸端部との電気的接続部（電源側との接続
部）を兼ねた挿入孔を配設（図示なし）し、更に、該挿
入孔に、上記キャビティ10部の温度検出器からの検出信
号に基づいて、該軸端部と挿入孔とを電気的に接続・遮
断させる温度制御器（図示なし）を配置して構成すれば
よい。従って、この場合は、常温のキャビティブロック
８の下型ベース４の所定位置に嵌合させると、上記制御
器によって、まず、長軸状の熱源11が加熱され、次に、
その熱量によってキャビティブロック８が加熱されるこ
とになる。更に、上記熱源11によって該キャビティブロ
ック８におけるキャビティ10部が前記設定温度に達する
と、該制御器が熱源11自体の加熱昇温作用を停止するた
め、該キャビティブロック８に対する加熱は、下型ベー
ス４側との接合面等から伝えられる下型ベース４の熱源
６からの伝導熱のみとなる。このとき、下型ベース４の
温度は、通常、上記した設定温度（約180度）と等しく
設定されているので、結局、上記キャビティブロック８
におけるキャビティ10部は、下型ベース４側の温度にま
で迅速に加熱昇温されると共に、それ以上の高温とはな
らないため、該キャビティ10部を予め設定した適正な樹
脂成形温度状態に維持すると云った該キャビティ10部の
温度コントロールが確実となるのである。

ところで、上記長軸状の熱源11に電気ヒータを用いる場
合は、例えば、その中間部分と両端部分との発熱量が一
定しないことがあり、従って、この場合は、上記キャビ
ティブロック８における各キャビティ10部の加熱にバラ
付きを発生させる要因となる。このような加熱時におけ
る温度のバラ付きを解消するためには、上記熱源11に、
その全体にわたって均等に発熱し、且つ、その熱量によ
り上記各キャビティ10部を均等に加熱することができる
サーモパイプ（超熱伝導素子）を応用することが好まし
い。

即ち、このサーモパイプは、上記熱源（11）を、例え
ば、ステンレス等から成る中空パイプ状の容器本体と、
該本体内に収容した水銀等の熱媒体から構成（図示な
し）したものであり、この熱媒体を上記ベース４側の電
源により加熱するもので、この場合は、該熱源自体を約
180度乃至約500度の範囲で加熱することができる。従っ
て、このようサーモパイプを用いるときは、熱源（11）
自体に温度のバラ付きが発生しないので、キャビティブ
ロック８の各キャビティ10部を均等に加熱することがで
きるため、上記したような電気ヒータにおける温度勾配
による弊害を是正し得ると云った利点がある。なお、該
サーモパイプ自体の加熱及び断熱による各キャビティ部
の温度コントロールは、上記温度制御器と同様に、制御
器によって確実に行なうことができるものであり、ま
た、上記ベース（３・４）側の熱源（５・６）はオイル
を用いたものであっても差支えない。

前記上型ベース３と固定側キャビティブロック７及びそ
の熱源（21）との配置構成は、上述した下型ベース４と
可動側キャビティブロック８及びその熱源11との配置構
成と実質的に同一である。

即ち、上記固定側キャビティブロック７には、下型キャ
ビティ10に対向させて所要複数個の上型キャビティ20が
配設され、また、該キャビティ20の近傍位置には長軸状
の加熱・断熱切換自在型の熱源21が備えられている。ま
た、該キャビティブロック７の上方位置には、エジェク
ターピン22aを備えた上部エジェクタープレート22と、
該上部エジェクタープレート22の支持ピン22bと、該支
持ピン22bを介して上部エジェクタープレート22を押し
下げるスプリング23とが設けられている。

上記した各エジェクターピン22aは、第１図に示すよう
に、上型キャビティ20部及び下型２側の各ポット９に対
向させたカル部24に穿設した上下方向の挿通孔25に夫々
嵌装されている。また、上記エジェクタープレート22
は、第１図に示す型開時においては、スプリング23の弾
性により押し下げられて上型キャビティ20とカル部24及
び該上型キャビティ20とカル部24とを連通させるゲート
部26内にて硬化した樹脂成形体を夫々突き出すものであ
る。

このとき、前記下部エジェクタープレート12はエジェク
ターバー12bにより押し上げられて、同様に、下型キャ
ビティ10内の樹脂成形体を突き出すことになる。しかし
ながら、下型２側を上昇させて両型（１・２）をそのパ
ーティングライン（Ｐ・Ｌ）面において型締めさせたと
きは、上記した上下のエジェクタープレート（22・12）
に対向配置した上下リターンピン（図示なし）が該両エ
ジェクタープレート（22・12）を上方及び下方に夫々後
退させることになる。

従って、リードフレーム上の半導体素子（図示なし）を
その着脱機構によって上下両キャビティ20・10の所定位
置にセットし、次に、下型ポット９内に樹脂材料を供給
した状態で両型（１・２）の型締めを行ない、次に、下
型ポット９内の樹脂材料をプランジャー13aにて加圧す
ると、該樹脂材料は加熱溶融化されながら上型カル部24
及びゲート部26を通して上下両キャビティ20・10内に加
圧注入されて該両キャビティ内の半導体素子を樹脂封止
すると云ったトランスファ樹脂モールドを行なうことが
できるのである。

また、固定側キャビティブロック７には、可動側キャビ
ティブロック８及び下型ベース４におけるアリ部8aとア
リ溝部4aと同一の構成（アリ部7aとアリ溝部3a）が設け
られており、また、ネジ孔17と挿通孔18及びボルト19か
ら成る固定手段と同一の構成が設けられている。

更に、固定側キャビティブロック７の熱源21の構成と、
該熱源21と上型ベース３側の電源との配置構成関係及び
該キャビティブロック７における上型キャビティ20部の
温度コントロールについても、上述した下型２側のもの
と実質的に同一の構成（図示なし）とすることができ
る。

なお、下型２側におけるキャビティブロック８の着脱
は、例えば、上記各プランジャー13aを下動させた状態
で、該キャビティブロック８と下部エジェクタープレー
ト12とを一体として同時に嵌合・離脱させればよい。ま
た、上型１側におけるキャビティブロック７の着脱は、
例えば、上記上部エジェクタープレート22とその支持ピ
ン22bとを取り外した状態で、該キャビティブロック７
と該上部エジェクタープレート22とを一体として同時に
嵌合・離脱させればよい。

即ち、上記キャビティブロック（７・８）はベース（３
・４）に対して嵌合という簡易手段によって確実に、且
つ、容易に着脱できるものである。

第３図乃至第６図は、上記キャビティブロック（７・
８）をベース（３・４）に対して着脱する場合におい
て、特に、該キャビティブロックを簡易に嵌合装着し且
つ所定の位置に確実に係止させるための構成例を示して
いる。この構成は上下両型（１・２）において実質的に
同じ構成を採用できるので、以下、これを下型２につい
てのみ説明する。

キャビティブロック８と下型ベース４とは、前述したよ
うに、一種のアリ溝嵌合（8a・4a）によって着脱自在に
構成されているが、第３図に示すように、キャビティブ
ロックのアリ部8aとベース側のアリ溝部4aは次のように
形成されている。

即ち、同図に示すように、キャビティブロック８におけ
る上部の幅Ｗは、ベースにおける嵌合部の幅W₁よりも狭
小であり、従って、この部分は該キャビティブロック８
の着脱時においてフリーな状態となる。

また、キャビティブロック８のアリ部8aにおける先端部
分8bと、該先端部分8bと嵌合されるベースのアリ溝部4a
の嵌合部分4cとの幅W₂は高精度に形成加工されて該両嵌
合部分（8b・4c）は該キャビティブロック８の位置決め
係合部40を構成すると共に、上記アリ部8aにおける後端
部分8cと、該部分と嵌合される上記アリ溝部4aの嵌合部
分4dとの幅W₃も同じく高精度に形成加工された位置決め
係合部40₁を構成しており、従って、該両嵌合部分（8b
・4c,8c・4d）は密に嵌合装着されている。

また、上記先端部分8bの幅W₂は上記後端部分8cの幅W₃よ
りも狭小であり、且つ、該先端部分8bと該後端部分8cと
の間はアリ溝部4aに対してフリーな状態に設けられてい
る。従って、キャビティブロック８はベース４に対して
フリーな状態で簡易に嵌入させることができると共に、
所定位置での嵌合は高精度に設けられた先端及び後端に
おける位置決め係合部（40・40₁）によって確実に装着
された状態となる。

また、上記先端部分8bと嵌合部分4cとによる位置決め係
合部40に換えて、或は、これと共に、該キャビティブロ
ック８の先端面に設けた位置決め用の突部8dと、ベース
４側に設けた該位置決め用突部8dとの係合用凹所4eとに
よる位置決め係合部40aを形成してもよい。

更に、該キャビティブロック８の位置決め手段として
は、該キャビティブロック８とベース４側との両者間に
設けたボール35aとボールスプリング35b及び固定具35c
等から成る位置決め部材35を併設してもよい。なお、該
固定具35cの先端部をアリ部8aの側面に設けた所定位置
確認用の孔部（図示なし）に対して直接嵌脱させる構成
を採用してもよい。

また、上記キャビティブロック８を上記ベース４の所定
位置に嵌合させた後に、第３図及び第４図に示すよう
に、該キャビティブロック８に嵌装させたストッパーピ
ン36を該ベース４に形成した係合孔4fに係合させること
により、該キャビティブロック８の抜け止めを図るよう
に構成されている。更に、第４図に示すように、このス
トッパーピン36の軸径は上記係合孔4fの孔径よりも小さ
く形成されているが、これは前述したように、該キャビ
ティブロック８のキャビティ10部が所定の温度にまで昇
温された時に、その熱膨張を利用して該キャビティブロ
ック８と該ベース４とを良好にフィットさせるためであ
る。

また、上記した位置決め係合部40・40₁・40₂及び位置決
め部材35の構成に加えて、第４図に示すように、上記ア
リ部8aとアリ溝部4aとの両者に、キャビティブロック８
の先端側に向って幅狭となるように傾斜するテーパ面37
を形成することによって、該キャビティブロック８とベ
ース４との嵌合をスムーズに行なうように構成してもよ
い。また、第５図に示すように、上記アリ溝部4a側のテ
ーパ面37aは、キャビティブロック８とベース４との嵌
装時において、アリ部8a側のテーパ面37bと嵌合する複
数個所の下端面にのみ形成するようにしてもよい。ま
た、該複数個所のテーパ面37aはアリ部側のテーパ面37b
と面接触することになるが、このようなテーパ面37aに
換えて、第６図に示すような水平面37cを形成してもよ
い。この場合は、アリ部側のテーパ面37bと線接触する
ことになり（なお、この場合、該アリ部8a側の対応面に
同様の水平面を形成してもよい）、従って、該キャビテ
ィブロック８をベース４に嵌合させるときに、その嵌入
作用をスムーズに行なうことができると共に、所定位置
での嵌装時においてのみ、該キャビティブロック８をベ
ース４に対して高い精度に且つ密に嵌合装着させること
ができるものである。

なお、上記した位置決め係合部40₂における突部8dと凹
所4e、位置決め部材35、ストッパーピン36と係合孔4f等
から成るストッパー機構、アリ部とアリ溝部とに設けら
れる各テーパ面（37・37a・37b）及び水平面37c等の配
置構成の態様は、上記キャビティブロック（７・８）と
ベース（３・４）との両者間において相対的に配設され
るものであるから、樹脂封止成形用金型の設計製作、或
は、その実際の使用態様に対応させて適宜に且つ任意に
変更できるものである。

また、図中の符号39は上記キャビティブロック（７・
８）の先端両端部を固定させるためのブロックを示すも
のである。

以上のように、上記実施例によれば、固定側及び可動側
の両ベース（３・４）に対する固定側及び可動側の両キ
ャビティブロック（７・８）の着脱が夫々容易となり、
従って、該両キャビティブロックの交換作業に要する時
間を短縮することができる。

また、上記両キャビティブロック（７・８）の交換に際
して、該キャビティブロックをベース（３・４）の所定
位置に簡易に且つ確実に係止して装着することができ
る。

（発明の効果） 本発明の構成によれば、キャビティブロックを金型ベー
スに対して頻繁に交換すると云った積極的な交換性を有
することになるため、固定側及び可動側の両金型ベース
に対して固定側及び可動側の両キャビティブロックを夫
々頻繁に交換する半導体装置の多品種少量生産を目的と
した半導体素子の樹脂封止成形用金型として最も適して
いる。

また、本発明の構成によれば、金型ベースに対してキャ
ビティブロックを交換するに際して、その着脱作業を簡
易迅速に且つ確実に行なうことができるので、前述した
ような従来の問題点を確実に解消することができると云
った優れた実用的な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示すものであり、第１図は本発明
に係る樹脂封止成形用金型の要部を示す一部切欠概略縦
断正面図、第２図は該樹脂封止成形用金型の概略分解斜
視図、第３図は該樹脂封止成形用金型における下型の要
部を示す一部切欠平面図、第４図は下型キャビティブロ
ックのアリ部と下型ベースのアリ溝部とを示す一部切欠
分解正面図、第５図及び第６図は、該アリ部とアリ溝部
との他の構成例の要部を示す分解正面図である。 （符号の説明） １……固定上型 ２……可動下型 ３……上型ベース 3a……アリ溝部 ４……下型ベース 4a……アリ溝部 4c……嵌合部分 4d……嵌合部分 4e……係合用凹所 4f……係合孔 ５……熱源 ６……熱源 ７……上型キャビティブロック 7a……アリ部 ８……下型キャビティブロック 8a……アリ部 8b……先端部分 8c……後端部分 8d……位置決め用の突部 ９……ポット 10……下型キャビティ 11……熱源 12……下部エジェクタープレート 12a……エジェクターピン 12b……エジェクターバー 13……プランジャーホルダー 13a……プランジャー 14……挿通孔 15……挿通孔 16……挿通孔 17……ネジ孔 18……ボルト挿通孔 19……固定用ボルト 20……上型キャビティ 21……熱源 22……上部エジェクタープレート 22a……エジェクターピン 22b……支持ピン 23……スプリング 24……カル部 25……挿通孔 26……ゲート部 35……位置決め部材 35a……ボール 35b……ボールスプリング 35c……固定具 36……ストッパーピン 37……テーパ面 37a……テーパ面 37b……テーパ面 37c……水平面 39……ブロック 40……位置決め係合部 40₁……位置決め係合部 40₂……位置決め係合部 Ｗ……幅 W₁……幅 W₂……幅 W₃……幅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側及び可動側の両キャビティブロック
   を固定側及び可動側の両金型ベースに設けた嵌合装着部
   に対して夫々着脱自在に装着させた半導体素子の樹脂封
   止成形用金型であって、上記両キャビティブロックにお
   ける少なくとも先端側と、上記両金型ベースの嵌合装着
   部における少なくとも上記キャビティブロック先端側と
   の係合個所に、該キャビティブロックを金型ベースの所
   定嵌合装着位置に嵌合装着させる位置決め係合部を形成
   し、該位置決め係合部を介して上記両金型ベースに、上
   記両キャビティブロックを係脱可能に位置決め係止した
   ことを特徴とする半導体素子の樹脂封止成形用金型。