JPH09283550A

JPH09283550A - 半導体装置の製造方法及びそれに用いられる樹脂タブレット

Info

Publication number: JPH09283550A
Application number: JP8094169A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Sugizaki; 吉昭杉崎; Tetsuya Miyamoto; 哲也宮本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】減圧状態を生成した後に樹脂封止を行う方法
において、排気時間を長くすると樹脂タブレットが膨張
しポットから飛び出して金型合わせ面に達し、バリを形
成してしまう。排気時間を短くすると、樹脂からの揮発
分が十分に除去されず、ボイド不良が発生することがあ
る。【解決手段】樹脂タブレット２１を粒径が１ｍｍ以上
の顆粒を含む樹脂の粉末で形成したり、あるいはポット
と樹脂タブレット間の隙間を大きくすることで、減圧雰
囲気に接する樹脂の表面積を大きくすることで、樹脂か
らの揮発分の除去効率を向上させ、短期間で排気できる
ようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の樹脂
封止方法及びそれに用いられる樹脂タブレットに関する
もので、特に減圧状態で封止する方法及びそれに用いら
れる樹脂タブレットに係わる。

【０００２】

【従来の技術】図８及び図９は、従来の半導体素子の樹
脂封止方法を示す。以下、同一の構成要素には同一の符
号を付し、説明を省略する。まず、半導体素子１、リー
ドフレーム２等を下金型７の上に配置する。次に、金型
内の円筒状のポット５に円柱状の未硬化の樹脂タブレッ
ト４を投入する。図８（ａ）は、この段階のモールド装
置の断面図を示す。その後、上下の金型７、８を型締め
する。図８（ｂ）は、この段階のモールド装置の断面図
を示す。続いて、プランジャーと呼ばれる円柱状の押し
出し棒９により樹脂タブレット４を押し出し、半導体素
子１やリードフレーム２が配置された成形キャビティ１
０へ樹脂１１を移送させ、キャビティ内を樹脂で充填さ
せる。図９（ａ）、図９（ｂ）は、この段階のモールド
装置の断面図を示す。その後、所定の時間、この樹脂が
充填された状態を保持して樹脂を硬化させる。樹脂が硬
化すると、金型を開けて、樹脂封止された半導体素子を
金型から取り出す。

【０００３】この方法において、樹脂タブレット４をプ
ランジャー９によりポット５から押し出し、ランナーを
経てキャビティに注入する際、樹脂タブレット４の周り
の空気の一部はその樹脂の流れに取り込まれ、成形キャ
ビティ１０内にまで移送される。その空気により、ボイ
ド不良と呼ばれる気泡上の欠陥が半導体素子を封止する
樹脂内に形成される。したがって、樹脂タブレット４の
周りの空気の量を小さくするため、円筒状ポット５の外
径と樹脂タブレット４の内径はできるだけ近い値に設定
される。具体的には、通常、ポット５の内径とタブレッ
ト４の外径の差を１ｍｍ以内とする。

【０００４】一方、減圧下で樹脂封止を行う方法もあ
る。図１０及び図１１は、この方法を示す図である。ま
ず、半導体素子１、リードフレーム２等を下金型７の上
に配置し、金型内の円筒状のポット５に円柱状の未硬化
の樹脂タブレット４を投入する。図１０（ａ）は、この
段階におけるモールド装置の断面図を示す。続いて、上
下の金型７、８を接近させる。その際、完全には型締め
せず、その直前の０．３ｍｍないし２０ｍｍのところで
型締めを停止するか、微速型締めの状態に移行する。図
１０（ｂ）は、この段階におけるモールド装置の断面図
を示す。上下の金型で挟まれた空間は、金型の周辺部に
配置されたシール材１４により外気から遮断され、気密
状態になる。この気密空間１７には、少なくともポット
５と金型の成形面が含まれている。この気密空間１７を
図示せぬ真空ポンプ等を用いて排気する。上下の金型
７、８の間の隙間は、０．３ｍｍないし２０ｍｍの厚み
をもつため、排気抵抗は小さく、短時間排気することに
より減圧状態を形成することができる。その後、完全に
型締めし、プランジャー１２により樹脂タブレット４を
注入する。図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、この段階
のモールド装置の断面図を示す。その後、所定時間樹脂
を硬化させ、金型７、８の開き、樹脂封止された半導体
素子を取り出す。

【０００５】この減圧状態で樹脂封止を行う方法では、
樹脂タブレット４の周りの空気が排気されて減少し、さ
らに樹脂４から揮発した気体も一部が排気されるので、
上述のボイド不良を低減させることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の減圧下で行う樹
脂封止方法には、次のような問題がある。図１２及び図
１３は、その問題を説明する図である。まず、図１２
（ａ）に示すように、ポット５内に投入された樹脂タブ
レット４は、あらかじめ加熱されているポット５から熱
を受けて膨張する。そのため、図１２（ｂ）に示すよう
に、タブレット４とポット５の間の隙間の空間の殆ど
は、短時間に、膨張した樹脂１９により埋められる。よ
って、タブレット４内部の揮発性ガス成分（以下揮発分
という）を排気して除去しようとしても、除去できる面
がタブレット４の頂上部２０に限られて、揮発分の除去
の効率が悪い。

【０００７】さらに、図１３に示すように、樹脂タブレ
ット４とプランジャー９との間に残されたわずかな空間
に樹脂タブレット４内の揮発分が気化し集まると、減圧
状態に晒されているタブレット４の頂上部との間に圧力
差が生じ、ポット５からタブレット４が飛び出してしま
う。さらに、飛び出したタブレット４が膨張し、ポット
５の直上に設置された上金型１５のカル６と呼ばれる彫
り込みよりも大きくなると、金型の合わせ面１８上にま
で樹脂が達してしまう。その後、金型を完全に締める
と、金型合わせ面１８上に樹脂が挟み込まれるため、そ
れが異物となって十分な型締めができず、バリが発生す
る。この問題は、タブレット４をポット５内で減圧状態
に晒す時間を短くすることで回避できるが、そうすると
タブレット中の揮発分の除去効率が悪化する。本発明
は、上記課題に鑑み、減圧状態での樹脂封止において、
タブレット中の揮発分の除去を効率的に行うことを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、予め加熱された金型のポット内に樹脂タブ
レットを投入し、上下金型を接近させ、少なくともポッ
トと金型成形面を含む密閉空間を減圧状態にし、上下金
型の型締めを行い、プランジャーにより樹脂タブレット
を成形キャビティ内へ押し出し、樹脂を硬化させる半導
体素子の樹脂封止方法であって、樹脂タブレットは、少
なくとも粒径１ｍｍ以上の顆粒を含む粉末よりなる半導
体素子の樹脂封止方法を提供する。あるいは、樹脂タブ
レットのプランジャーの移動方向と直交する断面積が、
ポットのプランジャーの移動方向と直交する断面積の８
５パーセント以下である半導体素子の樹脂封止方法を提
供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。図１及び図２は、本発明の第
１の実施例を示す。図１（ａ）に示すように、半導体素
子１やリードフレーム２を下金型７の所定の位置に設置
する。その後、予め加熱されたポット５内に粒径が１ｍ
ｍ以上の顆粒を含む未硬化の樹脂タブレット２１を投入
する。この樹脂タブレット２１を構成する樹脂の粒径は
１ｍｍ以上であるため、樹脂と樹脂の間に隙間が存在す
る。続いて、図１（ｂ）に示すように上金型８と下金型
７との間が０．３ｍｍないし２０ｍｍになるように型締
めを行い、シール材１４で外気と遮断された気密空間１
７を形成する。図示せぬ排気装置で気密空間１７の排気
を行い、例えば５０ＨＰａ以下の減圧状態を形成する。
その後、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、完全
型締めを行い、プランジャー９により樹脂２１を押し出
し、成形キャビティ１０へ樹脂を移送させ、キャビティ
１０内を樹脂で充填させる。続いて、樹脂を硬化させ、
金型を開け、樹脂封止された半導体素子を金型から取り
出す。

【００１０】本実施例では、気密空間１７を排気する
際、樹脂タブレット２１の樹脂と樹脂の間の隙間の空気
は、瞬時に除去される。また、樹脂タブレット２１は顆
粒を含む粉末により形成され、減圧雰囲気に晒されてい
る樹脂の表面積が大きいので、樹脂内部の揮発分も短時
間で掃き出される。

【００１１】また、樹脂内の隙間を通して樹脂の揮発分
が十分に排気されるため、樹脂の揮発分が樹脂タブレッ
ト２１の底部に溜まって樹脂がポット５から飛び出すこ
ともない。

【００１２】また、樹脂タブレット２１の樹脂の粒径が
１ｍｍ以下であると、樹脂の間の隙間が維持できないた
め、樹脂内部の揮発分を除去する効率が悪くなる。その
ため、本実施例では、１ｍｍ以上の粒径の樹脂も用いて
いる。

【００１３】顆粒の樹脂には、混練後の粉砕物をそのま
ま使用してもよいし、所定の大きさに打錠したものを用
いてもよい。また、一般に、樹脂タブレット２１の膨張
により隙間が完全に埋められることを所定の時間回避す
るためには、少なくともポット５の断面積の１５％以上
を隙間であることが望ましい。

【００１４】図３は、本発明の第２の実施例を示す。本
実施例のポット２３は円筒状であり、樹脂タブレット２
２は円柱状であり、ポット２３の内径は、タブレット２
２の外径よりも２ｍｍ以上大きい。樹脂タブレット２２
は、ポット２３に投入された直後より直ちに加熱され膨
張を始めるが、タブレットの表面とポットの内側壁が離
れているため、その間の隙間を埋めるまでにしばらく時
間を要する。この隙間が埋まるまでの時間を利用して上
下金型７、８を接近させて密閉し、ポット２３内を含む
成形面周辺の空間を排気し、上下金型７、８間の空気、
成形面の周辺の空間の空気、およびタブレット２２内の
揮発分を排気する。

【００１５】ここで、タブレット２２内部の揮発分は樹
脂の表面から排出されるため、減圧雰囲気に晒された表
面が多いと、揮発分の排気効率が良くなる。本実施例の
場合、減圧雰囲気に晒される表面はタブレットの底面部
を除いたタブレットの全表面であり、従来はタブレット
頂上部のみであったことと比べると非常に広くなってい
る。

【００１６】さらに、タブレット２２とポット２３間の
隙間が塞がっていないため、樹脂タブレットからの揮発
分がタブレット２２とプランジャー９の間に溜まること
がなく、タブレット２２がポット２３から飛び出すこと
はない。

【００１７】なお、減圧雰囲気に晒している時間が長い
程、より多くの揮発分を除去できる。ここで減圧雰囲気
に晒すことのできる時間は、タブレット・ポット間の隙
間が塞がるまでの時間であるため、ポット２３の内径と
タブレット２２の外径の差はより大きい方が好ましい。
これは、タブレットの膨張が速い低粘度材料の場合、よ
り顕著に言えることである。例えば、ビフェニル・エポ
キシ系のモールド樹脂であれば、ポット内径とタブレッ
ト外径の差は３ｍｍ以上であることが好ましい。一般
に、タブレット２２の膨張により隙間が完全に埋められ
ることを所定の時間回避するためには、少なくともポッ
ト２３の断面積の１５％以上を隙間としなければならな
い。

【００１８】図４は、本発明の第３の実施例を示す。図
５は、本発明の第４の実施例を示す。第３の実施例は、
円筒状のポット２５と多角形の断面を有するタブレット
２６を組み合わせて用いるものである。第４の実施例
は、多角形の断面を有するポット２７と円柱状のタブレ
ット２８を組み合わせて用いるものである。

【００１９】第３及び第４の実施例の場合、ポット２
５、２７の内径とタブレット２６、２８の外径の差が小
さくても、ポット・タブレット間に隙間を形成すること
ができる。したがって、本実施例においても、底面部を
除いたタブレットの全表面の殆どが減圧雰囲気に晒さ
れ、タブレット内部の揮発分を十分に除去することがで
きる。

【００２０】また、タブレット２６、２８がポット２
５、２７から飛び出すこともない。さらに、本実施例で
は、第２の実施例に比べてポット２５、２７の内径とタ
ブレット２６、２８の外径との差を小さくすることがで
きるため、ポット内に投入されるタブレットを第２の実
施例に比べてポットの中心部に安定的に設置することが
できる。その結果、樹脂タブレット２６、２８は、ポッ
ト２５、２７から対称に近い状態で熱を受けることにな
り、プランジャーにより樹脂を注入する時にポット２
５、２７から押し出される樹脂の粘度をランナーの位置
によらず均一にすることができる。

【００２１】なお、第３の実施例における多角形のタブ
レットや第４の実施例における多角形のポットは、破損
を避けるため面取りしても構わない。図７及び図８は、
それぞれ本発明の第５、第６の実施例を示す。第５の実
施例は、円筒状のポット２９と水平方向の断面が楕円形
であるタブレット３０を組み合わせて用いるものであ
り、第６の実施例は、楕円の断面を有するポット３１と
円柱状のタブレット３２を組み合わせて用いるものであ
る。

【００２２】本実施例においても、ポット２９、３１と
タブレット３０、３２の断面形状が違うため、ポット・
タブレット間に隙間を形成することができる。したがっ
て、底面部を除いたタブレットの全表面の殆どが減圧雰
囲気に晒され、タブレット内部の揮発分の除去が十分に
行える。また、タブレット３０、３２がポット２９、３
１から飛び出すこともない。また、ポット・タブレット
間に隙間を形成しても、タブレットはポットの中心に投
入されるように導かれるため、樹脂タブレットの受熱状
態は対称に近いものになる。その結果、注入時にポット
から押し出される樹脂の粘度をランナーの位置に係わら
ず均一にすることができる。

【００２３】また、楕円断面のポットに多角形断面のタ
ブレットを投入したり、多角形断面のポットに楕円断面
のタブレットを投入しても、同様の効果を得ることがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、減
圧雰囲気に晒される樹脂の表面積が大きくなり、樹脂内
部の揮発分が効率的に除去されるので、樹脂封止物のボ
イド不良を大幅に低減させることができる。

【００２５】また、効率的な排気が可能となり、排気時
間が短くすることができるので、樹脂の硬化を進行させ
ずに樹脂をキャビティに注入することができる。また、
ポットと樹脂タブレット間の隙間を広くして、樹脂タブ
レットが膨張してポットとの隙間をすべて埋めてしまう
時間を長くすることができるため、樹脂の揮発分が樹脂
タブレットの底部に溜まり、樹脂タブレットが飛び出し
てバリの原因となることもなくなる。

【００２６】さらに、樹脂タブレットとして顆粒を含む
粉末を使用する場合、粉砕物を樹脂粉末としてそのまま
使うことで、打錠に要する費用を省くことができる。ま
た、装置に応じてタブレットを使い分ける必要がなくな
ることから、樹脂封止のコストを低くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図。

【図２】本発明の第１の実施例を示す図。

【図３】本発明の第２の実施例を示す図。

【図４】本発明の第３の実施例を示す図。

【図５】本発明の第４の実施例を示す図。

【図６】本発明の第５の実施例を示す図。

【図７】本発明の第６の実施例を示す図。

【図８】従来の樹脂封止方法を示す図。

【図９】従来の樹脂封止方法を示す図。

【図１０】従来の減圧状態下での樹脂封止方法を示す
図。

【図１１】従来の減圧状態下での樹脂封止方法を示す
図。

【図１２】従来の減圧状態下での樹脂封止方法の問題点
を示す図。

【図１３】従来の減圧状態下での樹脂封止方法の問題点
を示す図。

【符号の説明】

１…半導体チップ、２…リードフレーム、４…樹脂タブレット、５…ポット、７…下金型、８…上金型、９…プランジャー。

───────────────────────────────────────────────────── 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】予め加熱された金型のポット内に樹脂タ
ブレットを投入し、上下金型を接近させ、少なくとも前
記ポットと金型成形面を含む空間を減圧状態にし、前記
上下金型の型締めを行い、プランジャーにより前記樹脂
タブレットを成形キャビティ内へ押し出し、樹脂を硬化
させる半導体素子の樹脂封止方法であって、前記樹脂タブレットの前記プランジャーの移動方向と直
交する断面積が、前記ポットの前記プランジャーの移動
方向と直交する断面積の８５パーセント以下であること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】前記樹脂タブレットは、少なくとも粒径
１ｍｍ以上の顆粒を含む粉末よりなることを特徴とする
請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記ポットは、円筒状であり、前記樹脂
タブレットは、円柱状であり、前記ポットの内径が前記
樹脂タブレットの外径より２ｍｍ以上大きいことを特徴
とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記ポットと前記樹脂タブレットの少な
くとも一方の前記プランジャーの移動方向と直交する断
面形状が多角形であることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記多角形の断面形状は、面取りされて
いることを特徴とする請求項４記載の半導体装置の製造
方法。
【請求項６】前記ポットと前記樹脂タブレットの少な
くとも一方の前記プランジャーの移動方向と直交する断
面形状が楕円形であることを特徴とする請求項１記載の
半導体装置の製造方法。
【請求項７】半導体素子を封止するため、金型のポッ
トに投入され、プランジャーによってポットから成形キ
ャビティ内に押し出される樹脂タブレットであって、こ
の樹脂タブレットのプランジャーの移動方向と直交する
断面は、多角形及び楕円形のうちの一方であることを特
徴とする樹脂タブレット。