JPH081708A

JPH081708A - 成形型およびそれが使用されている成形装置

Info

Publication number: JPH081708A
Application number: JP16452494A
Authority: JP
Inventors: Takumi Soba; 匠曽場; Tomoo Sakamoto; 友男坂本; Seiichi Iwasaki; 清一岩崎
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-09

Abstract

(57)【要約】【目的】成形型の耐摩耗性および離型性を高める。【構成】成形型２のキャビティー凹部１５、２５、サ
ブランナー２６、ゲート２７およびエアベント２８の表
面に炭化タングステン被膜３が被着されている。この成
形型２を使用した成形装置１は、エジェクタピンが省略
されている。【効果】炭化タングステン被膜は耐摩耗性が高いた
め、成形型の耐久性は高くなる。また、炭化タングステ
ン被膜の被着によって成形型の離型性が高められるた
め、成形品のキャビティーからの離型が容易になるとと
もに、成形材料の表面への付着が抑止される。成形品の
キャビティーからの離型が容易になることにより、エジ
ェクタピンの突き上げによらずに成形品をキャビティー
から離型することが可能になるため、成形装置からエジ
ェクタピンを省略することができる。エジェクタピンの
省略により、成形型や成形装置全体の構造が簡単にな
り、エジェクタピンの摺動不良による種々の不良発生が
防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形技術、特に、成形
型の耐摩耗性および離型性の向上技術に関し、例えば、
半導体装置の製造工程において、樹脂封止型パッケージ
の樹脂封止体を成形するのに利用して有効な技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置の製造工程において
樹脂封止型パッケージの樹脂封止体を成形するトランス
ファ成形装置は、互いに型締めされる上型と下型とを備
えており、ペレットボンディングおよびワイヤボンディ
ングされたリードフレームがその上型と下型との合わせ
面間に挟み込まれた後、成形材料としての樹脂（以下、
レジンという。）がポット、ランナーおよびゲートを通
じてキャビティーに充填され、半導体ペレット、インナ
リードおよびワイヤを樹脂封止する樹脂封止体がキャビ
ティーによって樹脂成形されるように構成されている。
そして、キャビティーによって成形された樹脂封止体
は、成形型にキャビティーに対して進退するように摺動
自在に支持されたエジェクタピンの突き上げによってキ
ャビティーから離型されるようになっている。

【０００３】従来のこの種のトランスファー成形装置に
おいては、冷間金型用鋼（ＳＫＤ）が用いられて形成さ
れるとともに、その表面に硬質クロムめっき処理が施さ
れた成形型が使用されている。

【０００４】なお、このようなトランスファー成形装置
を述べてある例としては、特開平２−４４７３９号公
報、特開平５−２８５９７５号公報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面に
硬質クロムめっき処理が施された従来の金型において
は、耐摩耗性および離型性が不充分であり、また、エア
ベントにレジンが付着してキャビティーへの未充填不良
が発生するという問題点があることが本発明者によって
明らかにされた。

【０００６】本発明の第１の目的は、耐摩耗性および離
型性を高めることができる成形型を提供することにあ
る。

【０００７】また、前記した従来のトランスファー成形
装置においては、成形品としての樹脂封止体がエジェク
タピンの突き上げによってキャビティーから離型される
ように構成されているため、成形型の構造や成形装置全
体の構造がきわめて複雑になるばかりでなく、エジェク
タピンの摺動不良による種々の不良が発生するという問
題点があることが本発明者によって明らかにされた。

【０００８】本発明の第２の目的は、エジェクタピンの
摺動不良による不良の発生を回避することができる成形
装置を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、成形型は少なくともキャビティ
ーの表面に炭化タングステンから成る被膜が被着されて
いる。

【００１２】また、少なくともキャビティーの表面に炭
化タングステンから成る被膜が被着されている成形型を
使用した成形装置は、エジェクタピンが省略されてい
る。

【００１３】

【作用】前記した手段において、炭化タングステン被膜
は耐摩耗性が高いため、成形型の耐久性は高くなる。ま
た、炭化タングステン被膜の被着によって成形型の離型
性が高められるため、成形品のキャビティーからの離型
が容易になるとともに、成形材料の表面への付着が抑止
される。

【００１４】そして、成形品のキャビティーからの離型
が容易になることにより、エジェクタピンの突き上げに
よらずに成形品をキャビティーから離型することが可能
になるため、成形装置からエジェクタピンを省略するこ
とができる。成形装置からエジェクタピンを省略するこ
とにより、成形型の構造や成形装置全体の構造が簡単に
なるばかりでなく、エジェクタピンの摺動不良による種
々の不良が発生が防止されることになる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の一実施例であるトランスファ
成形装置を示す拡大部分正面断面図である。図２はその
作用を説明するための一部省略正面断面図である。図３
はそれに使用されている成形型の下型を示す部分斜視図
である。図４は樹脂封止体の成形後を示しており、
（ａ）は一部省略一部切断平面図、（ｂ）は正面断面図
である。図５以降はその作用を説明するための各グラフ
である。

【００１６】本実施例において、本発明に係る成形装置
は、半導体装置の樹脂封止パッケージの樹脂封止体を成
形するトランスファー成形装置１として構成されてい
る。このトランスファー成形装置１は上型１０および下
型２０から成る成形型２を備えている。上型１０および
下型２０は上型取付ユニット３０および下型取付ユニッ
ト４０にそれぞれ取り付けられており、型開閉シリンダ
装置（図示せず）により互いに型締めされるように構成
されている。上型取付ユニット３０および下型取付ユニ
ット４０は各型板３１、４１と、各外枠３２、４２と、
スペーサブロック３３、４３とにより構成されている。
各型板３１、４１の内部にはヒーター３４、４４が複数
本ずつそれぞれ敷設されており、これらヒーター３４、
４４により型板３１、４１が加熱されるように構成され
ている。

【００１７】上型１０は中央部のセンターブロック１１
と、その両側に配置されている一対のキャビティーブロ
ック１２、１２とを備えている。下型２０は、上型１０
と同様に、中央部のセンターブロック２１と、その両側
に配置されている一対のキャビティーブロック２２、２
２とを備えている。一対のキャビティーブロック１２と
１２同士、および２２と２２同士は左右対称にそれぞれ
形成されている。

【００１８】上型１０のセンターブロック１１には、粉
末樹脂を突き固められてなる成形材料（以下、タブレッ
トという。）を投入されるポット１３が垂直方向に開設
されており、ポット１３には成形材料としての液状樹脂
（レジン）を圧送するためのプランジャ１４が、進退自
在に挿入されるようになっている。他方、下型２０のセ
ンターブロック２１の上面にはポット１３に対応する位
置に、カル２３が円形の浅い穴形状に没設されている。
また下型２０のセンターブロック２１の上面には、ラン
ナー（以下、メインランナーという。）２４が一端にお
いてカル２３に連通するように没設されている。

【００１９】上型１０の各キャビティーブロック１２の
合わせ面には上型キャビティー凹部１５が複数個、規則
的に整列されて正方形の一定深さの浅い穴形状にそれぞ
れ没設されている。下型２０の各キャビティーブロック
２２の合わせ面には下型キャビティー凹部２５が複数
個、各上型キャビティー凹部１５とそれぞれ対向するよ
うに配されて、上型キャビティー凹部１５と整合する正
方形の一定深さの浅い穴形状に没設されている。そし
て、上型キャビティー凹部１５と下型キャビティー凹部
２５とは、互いに型合わせされた状態で協働して正方形
の高さの低い気密室形状のキャビティー１６を個々に形
成するように構成されている。

【００２０】また、下型キャビティーブロック２２の上
面における一方の長辺部分にはサブランナー２６が複数
条、長手方向に等間隔に配されてそれぞれ没設されてい
る。各サブランナー２６の一端は下型センターブロック
２１の各メインランナー２４にそれぞれ流体連結される
ようになっており、各サブランナー２６の他端は各下型
キャビティー凹部２５の所定のコーナー部にそれぞれ流
体連結されている。そして、各下型キャビティー凹部２
５におけるサブランナー２６の接続部にはゲート２７が
それぞれ開設されており、このゲート２７はサブランナ
ー２６からのレジンをキャビティー１６に効果的に充填
し得るように構成されている。

【００２１】さらに、下型キャビティーブロック２２の
上面における各下型キャビティー凹部２５のゲート２７
が形成されたコーナー部を除く３箇所のコーナー部に
は、エアベント２８が対角線方向に延在するように没設
されている。エアベント２８はキャビティー１６からエ
アを効果的に排出することができるが、レジンの排出は
極力阻止し得るように構成されている。

【００２２】本実施例において、上型キャビティーブロ
ック１２の下面および下型キャビティーブロック２２の
上面には、一炭化二タングステン（Ｗ₂Ｃ）から成る被
膜（以下、炭化タングステン被膜という。）３が全体的
に被着されている。すなわち、炭化タングステン被膜３
は上型キャビティー凹部１５、下型キャビティー凹部２
５、サブランナー２６、ゲート２７およびエアベント２
８の各表面をそれぞれ被覆（コーティング）した状態に
なっている。この炭化タングステン被膜３の硬さは、１
５００〜２５００マイクロビッカース硬度である。ま
た、炭化タングステン被膜３は低温ＣＶＤ法によって、
１０μｍ程度の厚さをもって全体的に均一に被着されて
いる。

【００２３】このように構成されている上型１０および
下型２０は前記上型および下型取付ユニット３０、４０
における型板３１、４１の接合面にそれぞれ埋め込まれ
て、着脱可能に取り付けられている。本実施例において
は、上型取付ユニット３０および下型取付ユニット４０
にはエジェクタ機構が取り付けられていない。したがっ
て、上型１０および下型２０の各ブロックにはエジェク
タピン挿通孔が開設されていない。その結果、トランス
ファー成形装置１の構造はきわめて簡単になっている。

【００２４】次に作用を説明する。ここで、このトラン
スファ成形装置においては、樹脂封止体をアウトサート
成形されるワーク５０が使用される。このワーク５０は
複数の単位リードフレーム５２が整列された多連リード
フレーム５１を備えており、各単位リードフレーム５２
のタブ５３にペレット５７がそれぞれボンディングさ
れ、ペレット５７の各電極パッドとリードフレーム５２
の各インナリード５４との間にワイヤ５８がそれぞれ橋
絡された組立体である。また、各インナリード５４には
各アウタリード５５がそれぞれ一体的に連結されてお
り、隣合うアウタリード５５、５５間にはダム５６がそ
れぞれ架橋されている。

【００２５】前記構成に係るトランスファ成形装置１が
使用されてワーク５０に樹脂封止体５が成形されるに際
して、ワーク５０が下型２０の合わせ面の上に、封止対
象物であるペレット５７、インナリード５４群およびボ
ンディングワイヤ５８群が下型キャビティー凹部２５内
に収容されるように位置決めされる。続いて、型開閉シ
リンダ装置（図示せず）により上型１０と下型２０とが
型締めされる。この型締めに伴って、上型キャビティー
凹部１５と下型キャビティー凹部２５とによりキャビテ
ィー１６が形成されるとともに、ワーク５０が上型１０
と下型２０との間に挟み込まれる。

【００２６】所定の型締め力をもって上型１０と下型２
０が型締めされると、上型センターブロック１１のポッ
ト１３内にタブレット（図示せず）が投入される。投入
されたタブレットはヒーター３４、４４によって加熱溶
融されて、液状のレジン４になる。レジン４は溶融した
状態で、移送シリンダ装置（図示せず）により下降され
る各プランジャ１４によってカル２３からセンターブロ
ック２１のメインランナー２４に押し出される。押し出
されたレジン４は各下型キャビティーブロック２２のサ
ブランナー２６を圧送され、ゲート２７から各キャビテ
ィー１６にそれぞれ注入充填される。各キャビティー１
６に充填されたレジン４はさらに加熱されると、硬化し
て図４に示されている樹脂封止体５を成形する。

【００２７】樹脂封止体５が成形されると、上型１０お
よび下型２０が型締めシリンダ装置によって型開きされ
る。このとき、ワーク５０が上型１０および下型２０に
対して離されるため、ワーク５０にアウトサート成形さ
れた各樹脂封止体５は、各キャビティー凹部１５および
２５から離型されて図４に示されている状態になる。成
形型２から離型されたワーク５０は、トランスファー成
形装置１から次の工程に搬送されて行く。以降、前記作
動が繰り返されることにより、ワーク１毎に樹脂封止体
５が成形されて行く。

【００２８】ところで、樹脂成形材料としてのレジン４
にはエポキシ樹脂、硬化剤、離型剤等の他、シリカ等の
酸化物からなるフィラー（骨材）が混入されている。骨
材としての性質上、このフィラー（図示せず）はきわめ
て硬いため、レジン４が流動するランナー、ゲートおよ
びキャビティーの表面は短期間に摩耗されてしまう。

【００２９】しかし、本実施例においては、上型キャビ
ティーブロック１２の上面および下型キャビティーブロ
ック２２の下面に炭化タングステン被膜３が減圧ＣＶＤ
法によって被着されることにより、サブランナー２６、
ゲート２７、エアベント２８およびキャビティー１６の
表面は耐摩耗性に優れた炭化タングステン被膜３によっ
て被覆されているため、これらの表面がレジン３の流動
によって短期間に摩耗されてしまうのを防止することが
できる。

【００３０】すなわち、図５（ａ）に示したグラフから
理解されるように、炭化タングステン（Ｗ₂Ｃ）材の耐
摩耗性は、従来の硬質クロムめっき被膜のそれよりもき
わめて高い。図５（ａ）は、各材料の耐摩耗性を比較す
るグラフであり、縦軸にディスクの摩耗量（×１０^-10
ｍｍ³／ｇ・ｍｍ）がとられ、横軸に各材質がとられて
いる。なお、図５（ａ）中、ＳＫＤ１１（Ｈ）のディス
ク摩耗量は、他の材質に比べて遙かに大きく、３２１０
（×１０^-10ｍｍ³／ｇ・ｍｍ）である。ちなみに、こ
のグラフは、図５（ｂ）に示されている実験によって得
られたデーターに基づいて作成された。

【００３１】また、レジン４には離型剤が混入されてい
る。しかし、離型剤の離型性能には限界があるため、前
述した成形作業が繰り返されるうちに、レジン４が残り
屑としてキャビティー１６やエアベント２８の各表面に
付着してしまう。レジン４の残り屑がキャビティー１６
の表面に付着すると、樹脂封止体５の形状不良や離型不
良が発生する。また、エアベント２８にレジン４の残り
屑が付着すると、エアベント２８が目詰まりを起こすた
め、キャビティー１６内のエアが良好に排気されない状
態になり、レジン４のキャビティー１６への充填不足や
内部ボイドが発生し、樹脂封止体５の形状不良等が発生
する。

【００３２】しかし、本実施例においては、キャビティ
ー１６およびエアベント２８の表面に炭化タングステン
被膜３が被着されることにより、キャビティー１６およ
びエアベント２８の表面自体の離型性能が高められてい
るため、キャビティー１６およびエアベント２８にレジ
ン４の残り屑が付着することはきわめて効果的に防止さ
れる。すなわち、図６（ａ）に示した通り、炭化タング
ステン（Ｗ₂Ｃ）材の離型性能は、従来、成形型に被着
されている硬質クロムめっき被膜に比較してきわめて高
いため、キャビティー１６およびエアベント２８にレジ
ン４が付着する現象がきわめて効果的に防止される。図
６（ａ）はポリカーボネイトに対する離型性能を比較し
たグラフであり、縦軸にポリカーボネイトの離型荷重
（Ｎ）がとられ、横軸に各材質がとられている。ちなみ
に、このグラフは、図６（ｂ）に示されている実験によ
って得られたデーターに基づいて作成された。

【００３３】また、図７はエアベント表面の被膜（コー
ト）別のエアベントレジン付着率を示すグラフであり、
縦軸にレジン付着率（％）がとられ、横軸にショット数
がとられている。図７において、折れ線Ｗ₂Ｃが本実施
例の炭化タングステン被膜であり、折れ線ＨＣｒが従来
の硬質クロムめっき被膜である。両折れ線の比較から明
らかな通り、硬質クロムめっき被膜が被着された従来の
場合に比較して、炭化タングステン被膜が被着された本
実施例の場合には、エアベント２８に対してレジンの付
着率が低減する。

【００３４】前記実施例によれば次の効果が得られる。（１）キャビティーブロックにおけるサブランナー、
ゲート、エアベントおよびキャビティー凹部の表面を耐
摩耗性に優れた炭化タングステン被膜によって被覆する
ことにより、これらの表面がレジンの流動によって短期
間に摩耗されてしまうのを防止することができるため、
成形型の寿命を伸ばすことができる。

【００３５】（２）キャビティーおよびエアベントの
表面に離型性能に優れた炭化タングステン被膜を被着す
ることにより、キャビティーおよびエアベントの表面自
体の離型性能を高めることができるため、キャビティー
およびエアベントにレジンの残り屑が付着するのをきわ
めて効果的に防止することができる。

【００３６】（３）前記（２）により、成形型のクリ
ーニング頻度を低減することができ、前記（１）とあい
まって成形装置の稼動効率を高めることができるため、
成形工程の生産性を向上させることができる。

【００３７】（４）キャビティーおよびエアベントに
レジンの残り屑が付着するのを防止することにより、レ
ジンの残り屑のキャビティーの表面への付着による樹脂
封止体の形状不良や離型不良の発生を未然に防止するこ
とができ、また、エアベントの目詰まりによるレジンの
キャビティーへの充填不足や内部ボイドの発生を未然に
防止することができるため、樹脂封止体の形状不良等の
発生を防止することができ、成形型による成形品の品質
および信頼性を高めることができる。

【００３８】（５）成形型自体の離型性能を高めるこ
とにより、エジェクタピンを省略することができるた
め、成形型の構造や成形装置全体の構造を簡単化するこ
とができるとともに、エジェクタピンの摺動不良による
種々の不良の発生を未然に回避することができ、成形型
および成形装置による成形品の品質および信頼性を高め
ることができる。ちなみに、エジェクタピンがキャビテ
ィー凹部に挿通されて成形品がキャビティー凹部から突
き上げられる従来の場合には、キャビティーに充填され
たレジンがエジェクタピン挿通孔に付着するため、エジ
ェクタピンの摺動不良が発生し易い。エジェクタピンの
摺動不良が発生すると、離型不能になるばかりでなく、
エジェクタピンの挿通孔に対する深さ位置に製品間ばら
つきが発生するため、エジェクタピンの痕跡が不揃いに
なり、成形品の外観不良が発生する。エジェクタピンを
省略した本実施例によれば、このような不良の発生を未
然に回避することができるわけである。

【００３９】以上本発明者によってなされた発明を実施
例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４０】例えば、炭化タングステン被膜はキャビテ
ィーブロックの表面に全体的に被着するに限らず、少な
くともキャビティーの表面に被着すればよい。しかし、
炭化タングステン被膜はキャビティー、ランナー、ゲー
トおよびエアベントの表面に被着することが好ましい。
さらに、炭化タングステン被膜はキャビティーブロック
の表面に被着するに限らず、センターブロックのポッ
ト、カルおよびメインランナーの表面にも被着すること
が望ましい。

【００４１】炭化タングステン被膜は、一炭化二タング
ステン（Ｗ₂Ｃ）を用いて形成するに限らず、一炭化一
タングステン（ＷＣ）を用いて形成してもよい。

【００４２】前記実施例では、エジェクタピンを省略し
た場合について説明したが、エジェクタピンを使用する
ように構成してもよいことは勿論である。

【００４３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である半導体
装置における樹脂封止パッケージの樹脂封止体を成形す
るトランスファ成形装置に適用した場合について説明し
たが、他の成形製品を成形する成形装置全般に適用する
ことができる。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４５】キャビティーの表面を炭化タングステン被
膜によって被覆することにより、これらの表面がレジン
の流動によって短期間に摩耗されてしまうのを防止する
ことができるため、成形型の寿命を伸ばすことができ、
また、キャビティー表面自体の離型性能を高めることが
できるため、キャビティーにレジンの残り屑が付着する
のを効果的に防止して、成形型のクリーニング頻度を低
減することができる。その結果、成形装置の稼動効率を
高めることができるため、成形工程の生産性を向上させ
ることができる。また、成形品体の形状不良等の発生を
未然に防止することができるため、成形型による成形品
の品質および信頼性を高めることができる。

【００４６】キャビティーの表面を炭化タングステン被
膜によって被覆して、成形型自体の離型性能を高めるこ
とにより、エジェクタピンを省略することができるた
め、成形型の構造や成形装置全体の構造を簡単化するこ
とができるとともに、エジェクタピンの摺動不良による
種々の不良の発生を未然に回避することができ、成形型
および成形装置による成形品の品質および信頼性を高め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるトランスファ成形装置
を示す拡大部分正面断面図である。

【図２】その一部省略正面断面図である。

【図３】それに使用されている成形型の下型を示す部分
斜視図である。

【図４】樹脂封止体の成形後を示しており、（ａ）は一
部省略一部切断平面図、（ｂ）は正面断面図である。

【図５】（ａ）は各材質の耐摩耗性を比較するグラフで
あり、（ｂ）はその実験条件を示す模式図である。

【図６】（ａ）は各材質の離型性能を比較したグラフで
あり、（ｂ）はその実験条件を示す模式図である。

【図７】エアベント表面の被膜（コート）別のエアベン
トレジン付着率を示すグラフである。

【符号の説明】

１…トランスファー成形装置（成形装置）、２…成形
型、３…炭化タングステン被膜、４…レジン、５…樹脂
封止体、１０…上型、１１…センターブロック、１２…
キャビティーブロック、１３…ポット、１４…プランジ
ャ、１５…上型キャビティー凹部、１６…キャビティ
ー、２０…下型、２１…センターブロック、２２…キャ
ビティーブロック、２３…カル、２４…メインランナ
ー、２５…下型キャビティー凹部、２６…サブランナ
ー、２７…ゲート、２８…エアベント、３０…上型取付
ユニット、４０…下型取付ユニット、３１、４１…型
板、３２、４２…外枠、３３、４３…スペーサブロッ
ク、３４、４４…ヒーター、５０…ワーク（半導体装置
の半組立体）、５１…多連リードフレーム、５２…単位
リードフレーム、５３…タブ、５４…インナリード、５
５…アウタリード、５６…ダム、５７…ペレット、５８
…ボンディングワイヤ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】成形材料がキャビティーに注入されて成
形品が成形される成形型において、少なくとも前記キャビティーの表面に炭化タングステン
から成る被膜が被着されていることを特徴とする成形
型。
【請求項２】炭化タングステン被膜がキャビティー、
エアベント、ゲートおよびランナーの各表面に被着され
ていることを特徴とする請求項１に記載の成形型。
【請求項３】請求項１に記載の成形型が使用されてい
る成形装置であって、エジェクタピンが省略されている
ことを特徴とする成形装置。