JPS6138862B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイオードやトランジスターのような
半導体素子や、これら半導体の集積回路（以下半
導体類と称す）を気密収納するためのパツケージ
成形方法に関するものであり更に詳しくは予め成
形された、少なくとも１個が半導体類を収納する
ための窪みを有する２個の熱可塑性樹脂板状成形
品（以下板状成形品と称す）を合体用型に収容し
た状態で加熱した後、半導体類を装着したリード
フレームを挾み加圧合体させる半導体類のパツケ
ージ成形方法に於いて外観上もしくは場合によつ
ては半導体類の動作機能上障害となるフラツシユ
を合体段階で発生せしめず、かつ信頼性に優れた
封止性を得るためのフラツトパツケージ及びデユ
アルインラインパツケージ等のパーケージ成形方
法に関するものである。

従来最も普及しているエポキシ樹脂のトランス
フア封止成形法に於いては成形時の樹脂粘度が
高々10²ポイズオーダーであるため、リードフレ
ームの厚みのバラツキ、成形金型加工の精度及び
成形使用にともなう摩耗や寸法の狂い等によりリ
ードフレーム上にエポキシ樹脂のフラツシユが発
生しやすく、外観上の問題はもとより鍍金の不均
一性、リードとソケツトとの接触不良や半田づけ
作業の妨げ等の原因となるため、除去作業が必要
となる等の欠点を有していた。

また２個の板状成形品による半導体類のパツケ
ージ成形方法においては使用する熱可塑性樹脂組
成物の本質的な流動特性および少なくとも板状成
形品の合体面のみを溶融流動させれば良いといつ
た成形方法の特殊性等のため合体時の樹脂組成物
の粘度は10³〜10⁴ポイズオーダーとエポキシ樹脂
に比べて格段に高く、フラツシユが本質的に発生
しにくい有利性はあるがそれでもなお第１図に示
したような従来提案されている窪み付金型１，
１′から板状成形品３，３′の溶融合体代２，２′
が突出している合体方法に於いては、合体用型の
温度を、板状成形品を構成する熱可塑性樹脂の流
動温度を考慮して適温に制御することによりフラ
ツシユの量を低減することはできても構造的な問
題からフラツシユを皆無にすることは出来なかつ
た。

このため、第２図に示したような改良方法が提
案されている。即ち、予め成形した少なくとも１
個（第２図では２個とも）が、半導体類を収納す
るための窪み５，５′を有し、溶融合体後にリー
ドフレーム４の表面６または裏面７と接する面を
それぞれ同一平面内に含む仮想断面８，８′の輪
郭をリードフレーム面に平行な面の最大輪郭とし
た形状の２個の板状成形品３，３′を、該仮想断
面８，８′の輪郭即ち合体後の最終製品に於いて
リードフレーム表裏面とそれぞれ接する部分の輪
郭と同一形成でかつ少なくとも該板状成形品３，
３′の溶融合体代２，２′の厚み分を深さとし、更
に合体前に板状成形品の溶融合体代２，２′がリ
ードフレームを固定する合体用型９，９′の型面
１０，１０′よりも突出しない形状とした板状成
形品収容窪み１１，１１′に収容した後、種々の
加熱手段例えば種々の加熱源による伝導、および
輻射等により溶融合体代を軟化溶融させた後２個
の合体用型でリードフレームを表裏両側より挾み
固定し、合体用型と独立して板状成形品をリード
フレームに圧着する板状成形品圧着機１２，１
２′により板状成形品をリードフレームに圧着合
体させる方法が提案されている。

この改良方法は有害なフラツシユを発生させ難
い点で有効な合体方法であるが、２個の板状成形
品の溶融合体代を軟化溶融させた後２個の合体用
型の合体部に半導体を装着したリードフレームを
移動させるかもしくは合体部に固定されたリード
フレームに向つて板状成形品を収容した合体用型
を移動せしめる工程のいずれかが必要であり、加
熱にともなう板状成形品の熱膨脹により多少のフ
ラツシユはさけられず、またこの移動に要する時
間を極力短くし、軟化溶融の状態を維持させるこ
とが信頼性の高い良好な封止性を得る上で必須の
要件となるが、この移動の時間内で周囲の雰囲気
に対して開放状態にある板状成形品やリードフレ
ームの合体面の温度低下によるものと考えられる
管理し難い外乱要因の為封止性に欠陥のある半導
体類のパツケージがまれではあるが発生するとい
う問題があつた。

本発明はこのような欠点に鑑みてなされたもの
であり、以下本発明を実施の態様を示す図面によ
り詳細に説明する。

第３図に於いて、リードフレーム４に対をなす
合体用型９，９′で挾み、半導体類１５を収納す
る側の板状成形品３の合体面１６をリードフレー
ム４と接触させた状態で合体用型９の窪み１７に
配置させ、もう一方の合体用型９′の少なくとも
一側面に合体用型のリードフレームと接する部分
１８を残した状態で合体用型９′の窪み１７′に貫
通する加熱体導入孔１９をうがち、該導入孔より
加熱体２０を合体用型の窪み１７′内に挿入した
状態で該加熱体と接しないよう合体用型の窪み内
にもう一方の熱可塑性樹脂板状成形品３′を配置
させ、この状態で加熱体２０により加熱後、加熱
体２０を合体用型の窪み１７′内から撤去し、次
いで窪み内に装着された板状成形品圧着機１２，
１２′により板状成形品を対向加熱合体せしめ
る。

叙上の如く本発明においてはリードフレームを
板状成形品の加熱加圧に先立つて (1) 対をなす合体用型の合体面によつてリードフ
レームを予め挾んだ状態にしておくこと (2) リードフレームを挾んだ合体用型の接触型面
は板状成形品収納用の窪みの周囲が閉じられた
状態になるよう、合体用型のリードフレームと
接する部分を残した状態で合体用型の少なくと
も一側面に加熱体導入孔がうがたれていること (3) 半導体類を装着した側のリードフレーム面と
半導体類を収納する側の板状成形品の合体面を
実質的に接触状態に配置せしめること (4) 他の一方の板状成形品は合体用型内の窪みに
その合体面をリードフレームに対向させて配置
せしめること が必要であり、更に (5) 加熱終了後加熱体が撤去された後、２個の板
状成形品とリードフレームを合体せしめるため
に板状成形品圧着機が合体用型の窪み内に装着
されている事が必要である。

前述の(1)及び(2)によりリードフレームが対をな
す合体型の合体面により挾まれ、板状成形品の周
辺が完全に閉じられた状態になつている為有害な
フラツシユの発生を阻止する上で顕著な効果を有
する。

即ち、リードフレームは合体用型の型面によつ
て表裏両面に密着固定されているため第３図に於
ける合体用型９，９′とリードフレーム４及び図
示はされていないがリードフレームのダムとによ
つて形成される意図したフラツシユ溜め１４には
樹脂が流動するが型面とリード表裏面の間には流
動しえず有害なフラツシユを形成することが防止
できる。

更に好ましいことには前述のように本発明で使
用する板状成形品を構成する熱可塑性樹脂の流動
時の粘度は10³〜10⁴ポイズオーダーとエポキシ樹
脂に比べて格段に高く、リードフレーム自体の厚
みのバラツキや合体用型の加工精度および型の使
用にともなう摩耗や寸法の狂い等によりリードフ
レームと合体用型の型面間に微細な隙間が生じて
も有害なフラツシユを形成することを防ぐことが
可能となる。

本発明の最も大きい効果としては(3)により従来
行なわれていた板状体を軟化溶融後、合体部に半
導体を装着したリードフレームを移動させるかも
しくは合体部に固定されたリードフレームに向つ
て板状成形品を収容した合体型を一定距離移動さ
せる工程が不要になる為及び従来の方法では加熱
温度に比べて比較的低温度の雰囲気に対して開放
状態にある板状成形品やリードフレームの移動中
の温度低下がさけられなかつたのに対して本発明
に於いては、極く限られたほとんど閉鎖状態にあ
る空間での板状成形品の移動に限られ、しかも加
熱合体までに要する時間も加熱後の工程数の減少
により従来法に比べて短縮されるため板状成形品
の合計面の軟化溶融状態が意図した好適な合体条
件に近く維持されやすく信頼性の高い良好な封止
性を得る上で極めて大きい効果をもたらすもので
ある。

加熱の際重要なことは半導体類を装着した側の
リードフレーム面と半導体類を収納する側の板状
成形品の合体面が実質的に接触していなければな
らず、非接触状態でのリードフレーム側からの加
熱ではリードフレームの影に相当する部分の板状
成形品合体面がリードフレームにより加熱体から
遮蔽されるため、加熱による軟化溶融状態が不充
分となり信頼性の高い封止状態の確保が困難とな
る。

リードフレーム面と板状成形品を接触させた状
態でリードフレームを介して加熱することにより
リードフレームからの熱伝導により接触合体面が
充分に溶融し、最も密着性が必要とされるリード
フレームと板状成形品を形成する熱可塑性樹脂と
が強固に合体されることになる。

この場合、リードの間隙等に対応するリードフ
レームの影とならない板状成形品の合体面は当然
のことながら加熱により充分な軟化溶融状態に達
し、次いで行なわれる加圧工程によつて充分な合
体強度が得られることになる。

半導体類を装着した側のリードフレーム面とは
一般にタブ上にペレツトをとり付けた面をさし、
この場合加熱はペレツト装着面とは反対側のリー
ドフレーム面から行なわれるため加熱による半導
体類の損傷を防止することができる。

しかし、半導体類を装着した側のリードフレー
ム面とはこれに限られるものではなく、例えば第
４図に示したようにリードフレーム４の中でタブ
２１がいわゆるオフセツトされているような場合
には図に示されたようにペレツト装着面のリード
フレーム側から、必要に応じて半導体類を加熱に
よる損傷から守るための遮蔽材を設けた加熱体に
より、加熱することもまた良好裏におこなわれ
る。

本発明に用いる発熱体はその様式、構造等、特
に限定されるものではなく発熱体導入孔への出し
入れが容易でかつ短時間に板状成形品の合体面を
軟化溶融させうる能力を有するものでありさえす
れば良い。

特に間接加熱、例えば熱風による加熱や輻射加
熱等が好ましく使用することが出来る。

熱風加熱に於いては、加熱源を型外に置き第５
図に示すように熱風のみを熱風導入孔２２より型
の窪み１７′内に導入し熱風排出孔２３より排出
することも可能であり、特に空間に制約のある場
合に好ましい加熱方式である。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂としてはそれ
ぞれの半導体類のパツケージに対する要求特性に
応じて種々の種類のものが用いられるが、高い耐
熱性（耐熱変形性及び耐熱劣化性）と低い透湿性
及び一定水準以上の電気、機械特性に加え更に一
定水準以上の成形性を有することが必要である。

代表例としてはポリフエニレンオキサイドや、
ポリエーテルサルフオン、ポリスルフオン、フエ
ノキシ樹脂、ポリアセタール等のエーテル系樹
脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレン
テレフタレート、ポリアリレート等のエステル系
樹脂、ポリカーボネート等の炭酸エステル系樹
脂、ポリアミド系樹脂の中でも吸水率の低いグレ
ード、ポリフエニレンサルフアイド等の樹脂及び
これら樹脂の一部とガラス繊維を中心とした充填
剤との組み合わせ等をあげることが出来る。

また合体用型の材質としては熱伝導性及び耐久
性にすぐれた金属型が好ましいが、熱硬化性樹脂
に金属粉等を均質混合したいわゆる樹脂型も使用
可能である。

実施例 熱変形温度（ASTM Ｄ−648、18.6Kg/cm²荷
重）が260℃以上のポリフエニレンサルフアイド
樹脂を用いて第６図に示したような形状の、半導
体を収納する為の窪み５及び溶融樹脂の一部を収
容するための空隙２４を有する２個１対の板状成
形品を射出成形により成形した。

次いで該板状成形品と表面に銀鍍金をほどこし
た16ピンのDIP型のリードフレーム合体用型、及
び板状成形品圧着機を第３図の如き位置に配置さ
せた後合体用型の側壁にうがつた高さ10mm、巾
6.4mmの加熱体導入孔より熱風を上下に均質に吹
出す構造の電熱式熱風ヒータを挿入し、450℃±
５℃（吹出口近傍）の熱風を30/minの風量で
４秒間、半導体を収納した側の板状成形品に対し
ては半導体類を実装した側の反対側より板状成形
品と実質的に接触したリードフレームを介し、一
方他の板状成形品はそのまま合体面に吹きつけ
た。

次いで熱風ヒータを発熱体導入孔より抜きとり
板状成形品圧着機により板状成形品をリードフレ
ームを挾んだ状態で50Kgの荷重をかけ合体した。
発熱体導入孔より熱風ヒーターを抜きとつてから
圧着までの所要時間は0.5秒で、２秒の冷却時間
を経て合体用型を開き合体品をとり出した。1000
個の合体品はいずれもリードフレームのダムと合
体用型の合体面およびリードによつて形成される
意図したフラツシユ溜めにフラツシユが形成され
たのみで、板状成形品の周辺に有害なフラツシユ
の発生は認められなかつた。

また、得られた合体品は５Kg/cm²、24時間の赤
色アルコール液加圧浸漬試験に於いても赤色物の
パツケージ内への浸入は認められず、1000時間の
85℃−85％相対湿度バイアス試験に於いても供試
全個数（500個）につき全て良好な特性を有する
ことが確認された。

以上詳述したように本発明によれば、次のよう
な効果が得られる。即ち、リードフレームが対を
なす合体型の合体面により挾まれ、板状成形品は
周辺が完全に閉じられた状態下に合体されるため
有害なフラツシユを撲滅することができ、また半
導体類を収納する側の板状成形品の合体側面をリ
ードフレームの面と接触させた状態でリードフレ
ームを介して加熱することにより板状成形品の合
体面を十分均質に軟化溶融させることができ、加
熱終了から加圧合体までに要する時間を極めて短
縮し、かつ加熱された合体面の温度の低下を極力
おさえることができるため強固な合体が保証さ
れ、信頼性の高い半導体類のパツケージが製造可
能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来提案の合体法を示す
断面図、第３図、第４図及び第５図は本発明に係
る合体法を示す断面図、第６図Ａ及びＢはそれぞ
れ熱可塑性樹脂板状成形品の断面及び平面図、第
７図は合体後の半導体パツケージの状態を示す斜
視図である。 符号の説明、１，１′……窪み付金型、２，
２′……溶融合体代、３，３′……板状成形品、４
……リードフレーム、５，５′……半導体収納窪
み、６……リードフレームの表面、７……リード
フレームの裏面、８，８′……仮想断面、９……
合体用型、１０，１０′……合体用型の型面、１
１，１１′……板状成形品収容窪み、１２，１
２′……板状成形品圧着機、１３……ダム、１４
……意図したフラツシユ溜め、１５……半導体
類、１６，１６′……合体面、１７，１７′……窪
み、１８……合体用型のリードフレームと接する
部分、１９……加熱体導入孔、２０……加熱体、
２１……タブ、２２……熱風導入孔、２３……熱
風排出孔、２４……空隙。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも１個が半導体類を収納するための
   窪みを有する２個の熱可塑性樹脂板状成形品が溶
   融合体後にリードフレームの表裏両面とそれぞれ
   接する面をそれぞれ同一平面内に含む仮想断面の
   輪郭をリードフレーム面に平行な面の最大輪郭と
   して有し、該輪郭と同一形状の窪みを少なくとも
   リードフレーム表裏面とそれぞれ接する側に有す
   る合体用型の該窪み内に前記熱可塑性樹脂板状成
   形品をそれぞれ収容した状態で半導体類を装着し
   たリードフレームを挾み加熱加圧させる半導体類
   のパツケージ成形方法において、半導体類を収納
   する側の熱可塑性樹脂板状成形品の合体側面をリ
   ードフレームの面と接触させた状態で一方の合体
   用型に配置するとともに、もう一方の合体用型の
   側面に、リードフレームを挾持する部分を残して
   合体用型内の窪みに貫通する加熱体導入孔を設
   け、該加熱体導入孔より加熱体を合体用型内に導
   入した状態で、該加熱体と接しないよう合体用型
   窪み内にもう一方の熱可塑性樹脂板状成形品の合
   体側面を配置し、半導体類を収納する側の熱可塑
   性樹脂板状成形品はリードフレームを介し、また
   もう一方の熱可塑性樹脂板状成形品は直接合体面
   を加熱後、加熱体を合体用型から撤去し、次いで
   合体用型の窪み内に装着された板状成形品圧着機
   により熱可塑性樹脂板状成形品を対向加圧合体さ
   せることを特徴とする半導体類のパツケージ成形
   方法。