JPH08139117A - 半導体装置の外囲器の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 型構造が簡単であって、異なる外囲器形状に
対し容易に対応することができる半導体装置の外囲器の
形成方法を提供する。 【構成】 リードフレーム２８に搭載された半導体チッ
プ２７等の封止部分の周囲を下弾性枠２４、上弾性枠３
１で囲い、その内側部分に封止樹脂２６を供給して溶融
状態とし、さらに内側の封止樹脂２６を下型２３と上型
３４により下弾性枠２４及び上弾性枠３１を上下方向に
弾性変形させるようにしながら加圧硬化させる構成とな
っている。そして、封止樹脂２６の供給量がばらついた
場合には、下弾性枠２４及び上弾性枠３１の弾性変形量
が変化することで複雑な型構造をとることなくばらつき
が吸収でき、外囲器の形状が変わる場合には、それに対
応する製作容易な下弾性枠２４及び上弾性枠３１を切り
換えるだけで簡単に異なる形状に対応することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止による半導体
装置の外囲器の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、樹脂封止された半導体装置は、リ
ードフレームやガラスエポキシ樹脂基板あるいはフィル
ム基板に半導体チップを搭載し電気的接続を行った後
に、外囲器がモールド金型を使用したトランスファー成
形や圧縮成形によって形成されていた。

【０００３】すなわち、トランスファー成形は図６に示
すように、例えば半導体チップ１をリードフレーム２の
マウント部３に搭載し対応するリード部４との電気的接
続を行う。次に、半導体チップ１を搭載したリードフレ
ーム２をトランスファー成形機の外囲器形状が削設され
たモールド金型５にセットする。

【０００４】この後、溶融した樹脂６をモールド金型５
内に成形機の射出部７から供給して硬化させる。そし
て、モールド金型５から外囲器が成形され樹脂封止され
た半導体装置を取り出すようにして成形は行われてい
た。

【０００５】また、圧縮成形は図７に示すように圧縮成
形機のモールド金型８が、成形機に固定され外囲器の上
下面を形成する上型９及び下型１０と、成形機に発条１
１を介して取り付けられ外囲器の側面を形成する上側型
１２及び下側型１３とが形成されている。

【０００６】そして、半導体チップ１を搭載し電気的接
続がなされたリードフレーム２を、シート状樹脂１４が
充填されたモールド金型８の下型１０と下側型１３にセ
ットする。続いてシート状樹脂１４を半導体チップ１等
の上に被せた後、下型１０と下側型１３とを上昇させて
上型９と上側型１２とに型合わせして所定外囲器形状が
得られるようにする。

【０００７】次にシート状樹脂１４を加熱し溶融させた
後、加圧、硬化させる。このとき充填したシート状樹脂
１４の重量のばらつきは上型９及び下型１０の間隔を調
節して吸収するようにしている。そして、モールド金型
８から外囲器が成形され樹脂封止された半導体装置を取
り出すようにして成形は行われていた。

【０００８】しかしながら上記の従来の各技術では、ト
ランスファ成形においては半導体装置の外囲器の形状に
応じてそれぞれ専用のモールド金型５を必要とし、その
モールド金型５は形状が複雑で制作に多くの日数を要す
ると共に型コストが高いものであった。またモールド金
型５は１８０度前後の温度に常時加熱した状態で使用さ
れるため、製造する半導体装置の品種切り換えで外囲器
形状が異なり別のモールド金型５に切り換える場合、成
形機から取り外す際の金型の冷却と取り付け後の加熱を
伴いモールド金型５の交換は大変な作業であり、交換時
間も長く要するものであった。

【０００９】また、圧縮成形においても半導体装置の外
囲器の形状に応じてそれぞれ専用のモールド金型８を必
要とする。さらにモールド金型８は、充填するシート状
樹脂１４の重量ばらつきを外囲器の厚みを変えるように
して吸収する構造となるため、トランスファ成形のモー
ルド金型５よりも構造が複雑なものとなり、型コストも
高いものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の技
術では、半導体装置の外囲器を形成するモールド金型は
形状に応じた専用のモールド金型を必要とし、その構造
は複雑なものとなていた。このような状況に鑑みて本発
明はなされたもので、その目的とするところは型構造が
簡単であって、製造する半導体装置の外囲器形状が異な
る場合でも容易に対応することができる半導体装置の外
囲器の形成方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の外
囲器の形成方法は、半導体チップを含む封止部分を、封
止樹脂を成形することによって所定形状の外囲器により
封止するに際し、封止部分の周囲を弾性材料でなる枠で
囲うと共に該枠で囲まれた内側部分に封止樹脂を供給し
溶融状態とし、枠内に封止樹脂を閉じ込めるように設け
た金型により該枠を弾性変形させると共に該封止樹脂を
加圧硬化させることを特徴とするものであり、さらに、
枠が、弾性材料でなる複数の枠体を環状に配置して形成
されていることを特徴とするものであり、また、下金型
の上面に配置された下弾性枠の内側に封止樹脂を充填し
た後に該下弾性枠上に半導体チップが搭載されたリード
フレームを封止部分が内側に位置するよう載置し、さら
に封止部分の上側を囲うように上弾性枠を載置し該上弾
性枠の内側に封止樹脂を充填し該封止樹脂を溶融した
後、上弾性枠の上面に上金型の下面を当接し、その後に
下金型と上金型とで下弾性枠と上弾性枠とを圧縮し弾性
変形させると共に封止樹脂を加圧硬化させることを特徴
するものである。

【００１２】

【作用】上記のように構成された半導体装置の外囲器の
形成方法は、半導体チップを含む封止部分の周囲を弾性
材料でなる枠で囲い、該枠の内側部分に封止樹脂を供給
して溶融状態とし、さらに枠内の封止樹脂を金型により
該枠を弾性変形させるようにしながら加圧硬化させるも
ので、封止樹脂の供給量がばらついた場合には、枠の弾
性変形量が変化することでばらつきを吸収することがで
き、複雑な型構造をとる必要が無く、また半導体装置の
品種の切り換え等で外囲器の形状が変わる場合には、そ
の外囲器に対応する枠に切り換えるのみでよいため、製
作容易な枠のみによって種々の異なる外囲器の形状に対
応することができる。さらに、外囲器の開発期間の短縮
や開発コストの低減が図れ、品種の切り換えも長時間を
要することなく簡単に行える。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。先ず、第１の実施例の圧縮成形による外囲器の形
成方法について図１乃至図４により説明する。図１は第
１の工程を示す側面図であり、図２は第２の工程を示す
図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は要部の側面図
であり、図３は第３の工程を示す側面図であり、図４は
第４の工程を示す側面図である。

【００１４】以下、外囲器の形成を工程順に説明する。
図１に示す第１の工程において、圧縮成形機の下基盤２
１に固定したモールド金型２２の下型２３上に、角環状
に形成した下弾性枠２４を配置する。下弾性枠２４は対
象とする半導体装置の外囲器の下側部分の形状、すなわ
ち封止部分の形状に合わせ、縦断面形状が方形状の例え
ばポリイミド樹脂等の耐熱性樹脂からなる４個の弾性枠
部材２５を４隅部分に小間隙を設け角環状に配置して形
成してある。

【００１５】そして下弾性枠２４で囲まれた内側部分
に、外囲器の下側部分の容積に合わせ例えばエポキシ樹
脂等でなるシート状封止樹脂２６ａを所定量だけ充填す
る。なお、下型２３は半導体装置の外囲器の下面を形成
し、下型２３上の下弾性枠２４は外囲器の下部側面を形
成する。

【００１６】一方、半導体チップ２７をリードフレーム
２８のマウント部２９に搭載し対応するリード部３０と
の電気的接続を行う。その後、半導体チップ２７を搭載
したリードフレーム２８を、内側にシート状封止樹脂２
６ａが充填されている下弾性枠２４上にリード部３０が
配置されるように載置する。

【００１７】次に、図２に示す第２の工程において、下
弾性枠体２４の上面に載置されたリードフレーム２８の
リード部３０上に、下弾性枠２４に対応させ外囲器の上
側部分の形状、すなわち半導体チップ２７を含む封止部
分の形状に合わせて角環状に形成した上弾性枠３１を配
置する。この上弾性枠３１は外囲器の上部側面を形成す
るもので、下弾性枠２４と同様にポリイミド樹脂等の耐
熱性樹脂からなる４個の弾性枠部材３２を４隅部分に小
間隙を設け角環状に配置して形成してある。また下弾性
枠２４の上面と上弾性枠３１の下面との間には、図２
（ｂ）に示すようにリード部３０を挟持しない部分にリ
ード部３０の厚さに相当する間隙が形成された状態とな
る。

【００１８】次に、図３に示す第３の工程において、上
弾性枠３１で囲まれた内側部分に、外囲器の上側部分の
容積に合わせ例えばエポキシ樹脂等でなるシート状封止
樹脂２６ｂを所定量だけ充填する。そして赤外線の照射
や高温の雰囲気に当てる等して下弾性枠２４及び上弾性
枠３１の内側に充填されたシート状封止樹脂２６ａ，２
６ｂを加熱し、溶融状態の封止樹脂２６とする。

【００１９】次に、図４に示す第４の工程において、封
止樹脂２６の加熱を停止し、圧縮成形機の下基盤２１を
上昇させ、上基盤３３に固定したモールド金型２２の上
型３４の下面を上弾性枠３１の上面に当接させる。これ
により下型２３と上型３４の間に、半導体チップ２７が
設けられたリードフレーム２８を保持して下弾性枠２４
と上弾性枠３１が挟持される。なお、上型３４は下型２
３に対応して半導体装置の外囲器の上面を形成する。

【００２０】続いて、さらに下型２３を上昇させること
により下弾性枠２４と上弾性枠３１とを所定の外囲器形
状が得られる状態まで圧縮し弾性変形させる。そして、
下弾性枠２４及び上弾性枠３１内の封止樹脂２６を加
圧、硬化させる。

【００２１】その後、圧縮成形機の下基盤２１を下降さ
せ、モールド金型２２から下弾性枠２４と上弾性枠３１
とが付着したままの成形品を取り出し、さらに成形品か
ら下弾性枠２４と上弾性枠３１を外す。こうして外囲器
が成形され樹脂封止された半導体装置を得る。

【００２２】以上のような各工程を経て半導体装置の外
囲器の成形が行われるが、第４の工程における下弾性枠
２４と上弾性枠３１とを弾性変形させる過程では、下弾
性枠２４及び上弾性枠３１の内側に取り込まれた空気
が、下弾性枠２４及び上弾性枠３１の４隅部分の小間隙
や下弾性枠２４と上弾性枠３１間のリード部３０の厚さ
に相当する間隙から外部に放出される。また、それぞれ
の間隙は下弾性枠２４及び上弾性枠３１が弾性変形し密
着して閉塞されるか、あるいは微小間隙となり溶融した
封止樹脂２６が流れ込んで閉塞される。

【００２３】そして、下弾性枠２４及び上弾性枠３１の
内側に充填されたシート状封止樹脂２６ａ，２６ｂの量
にばらつきが生じた場合には、そのばらつきは、下弾性
枠２４と上弾性枠３１が変形し下弾性枠２４及び上弾性
枠３１と下型２３及び上型３４による内側容積が変わる
ことによって吸収される。

【００２４】さらに、別の品種の半導体装置で外囲器の
形状が異なる場合には、外囲器の上下面を形成する下型
２３及び上型３４はそのまま同一のものを用い、外囲器
の側面を形成する比較的加工容易な耐熱性樹脂でなる下
弾性枠２４、上弾性枠３１を対象品種に応じて形成して
用いる。そして下型２３と上型３４の間隔を外囲器の厚
さに応じて調節し、所定量のシート状封止樹脂を充填す
るようにして上記と同様の工程により成形する。

【００２５】この結果、外囲器を形成するモールド金型
２２は、簡単な形状の下型２３及び上型３４と、加工容
易な下弾性枠２４及び上弾性枠３１によってなり、さら
にシート状封止樹脂２６ａ，２６ｂの充填量のばらつき
が下弾性枠２４と上弾性枠３１の変形によって吸収され
るため、複雑な構造とならず型コストは安価なものとな
る。

【００２６】そして下弾性枠２４と上弾性枠３１を、製
造する半導体装置の外囲器形状に応じて種々用意するこ
とにより異なる外囲器の形状に対応することができ、ま
た外囲器開発に手間が掛からず開発期間の短縮や開発コ
ストの低減が図れる。さらに製造品種の切り換えに際し
ても、品種に対応する下弾性枠２４や上弾性枠３１を変
える等するだけでよく、切り換えが長時間を要すること
なく簡単に行え、製造途中でも素早く品種切り換えに対
応できる。

【００２７】なお、上記の実施例では半導体チップ２７
をリードフレーム２８に搭載したものについて説明した
が、ガラスエポキシ基板やフィルム状基板に搭載したも
のであってもよい。さらに上記の実施例ではシート状封
止樹脂２６ａ，２６ｂを充填した後に溶融し外囲器を形
成したが、粉末状あるいは粒状封止樹脂を用いる等して
もよい。

【００２８】次に、第２の実施例のトランスファ成形に
よる外囲器の形成方法について図５により説明する。図
５は封止樹脂の射出工程を示す側面図である。

【００２９】図５において、４１は下型４２及び上型４
３を組み合わせてなるモールド金型で、下型４２及び上
型４３にはそれぞれ凹部４４，４５が削設されている。
これらの凹部４４，４５によって下型４２と上型４３を
組み合わせた際に外囲器を成形するための空所４６が形
成される。

【００３０】そして空所４６内には、製造する半導体装
置の外囲器形状に応じて角環状に形成した下弾性枠４７
と上弾性枠４８がそれぞれ凹部４４，４５内に配置され
ている。下弾性枠４７と上弾性枠４８はポリイミド樹脂
等の耐熱性樹脂からなり、その高さ寸法は凹部４４，４
５の深さ寸法より大きなものとなっている。

【００３１】このため、下型４２と上型４３を組み合わ
せた際には下弾性枠４７の上面と上弾性枠４８の下面の
間に、半導体チップ２７を搭載したリードフレーム２８
のリード部３０を押圧するようにして挟持するようにな
っている。

【００３２】さらに空所４６にはゲート４９を介して射
出部５０が接続され、外囲器の成形時には射出部５０か
らゲート４９を通じ空所４６内に設けられた下弾性枠４
７と上弾性枠４８の内側部分に例えばエポキシ樹脂等で
なる溶融状態の封止樹脂５１が射出される。

【００３３】そして、このような型構造を有するモール
ド金型４１によるトランスファ成形は次のように行われ
る。先ず、モールド金型４１の下型４２及び上型４３の
凹部４４，４５内に、対象とする外囲器形状に応じた下
弾性枠４７と上弾性枠４８をセットする。

【００３４】次に、半導体チップ２７を搭載したリード
フレーム２８を下弾性枠４７の上面と上弾性枠４８の下
面の間にセットする。続いて下型４２と上型４３を組み
合わせ、リード部３０を押圧するようにして挟持して所
定温度に保持する。

【００３５】その後、射出部５０からゲート４９を介し
て下弾性枠４７と上弾性枠４８の内側部分に溶融状態の
封止樹脂５１を射出し、下弾性枠４７と上弾性枠４８と
で囲まれた内側部分に充填された封止樹脂５１を硬化さ
せる。そして下型４２と上型４３を離し、下弾性枠４７
と上弾性枠４８とが付着したままの成形品を取り出し、
さらに成形品から下弾性枠４７と上弾性枠４８を外す。
こうして外囲器が成形され樹脂封止された半導体装置を
得る。

【００３６】その結果、本実施例においても第１の実施
例と同様の作用、効果が得られる。

【００３７】なお、上記の実施例では封止樹脂５１をエ
ポキシ樹脂等で形成したが、熱可塑性樹脂を使用し、溶
融させた樹脂をモールド金型内に射出し充填した後に型
温度を冷却して樹脂を硬化させて樹脂封止された半導体
装置を得るようにしてもよい。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、半導体チップを含む封止部分の周囲を弾性材料でな
る枠で囲い、該枠の内側部分に封止樹脂を供給して溶融
状態とし、さらに枠内の封止樹脂を金型により該枠を弾
性変形させるようにしながら加圧硬化させる構成とした
ことにより、型構造が簡単であると共に容易に異なる形
状の外囲器の成形に対応することができる等の効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における第１の工程を示
す側面図である。

【図２】本発明の第１の実施例における第２の工程を示
す図で、図２（ａ）は上面図、図２（ｂ）は要部の側面
図である。

【図３】本発明の第１の実施例における第３の工程を示
す側面図である。

【図４】本発明の第１の実施例における第４の工程を示
す側面図である。

【図５】本発明の第２の実施例における封止樹脂の射出
工程を示す側面図である。

【図６】従来のトランスファー成形の概略を示す図であ
る。

【図７】従来の圧縮成形の概略を示す図である。

【符号の説明】

２２…モールド金型 ２３…下型 ２４…下弾性枠 ２６…封止樹脂 ２７…半導体チップ ２８…リードフレーム ３１…上弾性枠 ３４…上型

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップを含む封止部分を、封止樹
   脂を成形することによって所定形状の外囲器により封止
   するに際し、前記封止部分の周囲を弾性材料でなる枠で
   囲うと共に該枠で囲まれた内側部分に封止樹脂を供給し
   溶融状態とし、前記枠内に前記封止樹脂を閉じ込めるよ
   うに設けた金型により該枠を弾性変形させると共に該封
   止樹脂を加圧硬化させることを特徴とする半導体装置の
   外囲器の形成方法。
2. 【請求項２】 枠が、弾性材料でなる複数の枠体を環状
   に配置して形成されていることを特徴とする請求項１記
   載の半導体装置の外囲器の形成方法。
3. 【請求項３】 下金型の上面に配置された下弾性枠の内
   側に封止樹脂を充填した後に該下弾性枠上に半導体チッ
   プが搭載されたリードフレームを封止部分が内側に位置
   するよう載置し、さらに前記封止部分の上側を囲うよう
   に上弾性枠を載置し該上弾性枠の内側に封止樹脂を充填
   し該封止樹脂を溶融した後、前記上弾性枠の上面に上金
   型の下面を当接し、その後に前記下金型と前記上金型と
   で前記下弾性枠と前記上弾性枠とを圧縮し弾性変形させ
   ると共に前記封止樹脂を加圧硬化させることを特徴とす
   る半導体装置の外囲器の形成方法。