JPS62152131A - 樹脂封止形半導体装置用モ−ルド金型 - Google Patents

樹脂封止形半導体装置用モ−ルド金型

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JPS62152131A
JPS62152131A JP60297795A JP29779585A JPS62152131A JP S62152131 A JPS62152131 A JP S62152131A JP 60297795 A JP60297795 A JP 60297795A JP 29779585 A JP29779585 A JP 29779585A JP S62152131 A JPS62152131 A JP S62152131A
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mold
resin
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gate
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Susumu Ueno
進 上野
Masaru Kaneda
優 金田
Shinichi Shimizu
清水 真一
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哲夫 吉田
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Shin-Etsu Chemical Co Ltd
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  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、IC、トランジスター、ダイオード等の半導
体装置に樹脂を加熱溶融し、加圧注入して半導体装置を
樹脂封止する際に用いるモールド金型に関し、特に繰返
し使用寿命が長く、従って長時間連続使用が可能な樹脂
封止形半導体装置用モールド金型に関する。
従来の支′r び ■が”ンしようとする5 今生導体
装置の樹脂封止は、通常エポキシ樹脂などの熱硬化性樹
脂のトランスファー成形によって行なわれている。この
成形に使用される樹脂は通常はその粉末を円柱状に圧縮
成形し、裔周波予熱機等で予備加熱され、その後トラン
スファー成形機によって成形される。この時のトランス
ファー成形機に使用されるモールド金型は、ランナー、
ゲート、キャビティで構成されている。
こうした半導体装置の樹脂封止の際に用いられるモール
ド金型の材質は、通常、ダイス鋼、高速度鋼、工具鋼等
が使用されているが、こうした材料を使用したモールド
金型を用いて成形を行なう場合、半導体装置を封止する
樹脂成分として、例えばシリカ粉末を70〜80%使用
するなど、高硬度成分が使用されるため、繰返し使用し
ていくと金型が摩耗してほぼ5万回位で使用できなくな
るといった欠点があった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、半導体装置
の樹脂封止の際に用いられ、金型寿命が大幅に(例えば
従来のものに比較して10〜100倍程度)伸び、長期
に亘り繰返し使用することが可能なモールド金型を提供
することを目的とする。
ル、占を’IUするための手段 び作用本発明者らは、
上述したモールド金型の寿命を著しく向上する方法につ
いて種々検討を行なった結果、モールド金型の材質をロ
ックウェル硬度(Cスケール)67以上のものにすると
、従来の工具鋼等を焼き入れてクロムメッキ処理して得
られたロックウェル硬度60程度の材質に比べて半導体
封止用樹脂成分中の高硬度成分による摩耗が減少し、シ
リカ粉末を70〜80%含有する半導体封止樹脂を使用
した場合においても耐摩耗性を10〜100倍程度向上
し得ることを見い出した。
しかし、モールド金型の材質を単に高硬度にするだけで
は金型の靭性が失なわれて金型が脆くなり、金型に負荷
される熱サイクルや金型を開閉する時に発生する衝i8
等により金型が壊れ、かえって金型の寿命が短かくなる
場合が生じることを知見した。更に、上記金型の靭性は
金型材質のヤング率に相関し、金型の脆性から金型を崩
壊させないためには、金型材質のヤング率を6.OX 
10’ kg/龍2以下とする必要があり、加えて金型
材質の抗折力を60kg/am”以上とすることにより
、繰返し使用寿命の長い樹脂封止形半導体装置用モール
ド金型が得られることを知見し、本発明を完成するに至
ったものであ。
従って、本発明は半導体装置を樹脂封止して樹脂封止形
半導体装置を得る際に用いる金型において、金型の成形
材料と接触する少なくとも一部をロックウェル硬度(C
スケール)67以上、ヤング率2.OX 10’ kg
/1m” 〜6.OX 10’ kg/mm”抗折力6
0kg/m■2以上の材料にて形成した樹脂封止形半導
体装置用モールド金型を提供するものである。
以下、本発明を更に詳しく説明する。
本発明の樹脂封止形半導体装置用モールド金型は、金型
材料として、金型の成形材料と接触する部分の少なくと
も一部をロックウェル硬度(Cスケール)67以上、好
ましくは67〜75、ヤング率2x10’kg/龍2〜
6X104kg/寵2、好ましくは2. I X 10
 ’ kg/ w”〜3×104kg/鶴2、抗折力6
0kg/鶴2以上、好ましくは200 kg/ms”以
上の材料にて形成するものである。ロックウェル硬度が
67未満の場合には、上述したように半導体封止用樹脂
成分による摩耗を防止、減少し得ず、従って耐摩耗性の
点から金型の使用寿命を延ばすことができない。一方、
ヤング率が2 X 10’ kl/mm”未満の場合は
靭性に優れているもののロックウェル硬度が67未満と
なり、6 X 10’ kg/sm”を越える場合は靭
性に劣り、耐衝撃性の面で問題がある。また、抗折力が
60kg/鰭2未満の場合は、トランスファー成形用等
の金型を型締めした時に金型が変形するという欠点があ
る。以上のことから、本発明の範囲を満足しないいずれ
の場合においても本発明の目的とする金型の繰返し使用
寿命の改善を行ない得ない。
このような金型材料としては、上記特性を有するもので
あればいずれのものでもよく、金属材料、セラミック材
料等が用いられ、具体的にはフェロチック、ステライト
、超硬合金、5iC1高速度鋼等の金属、セラミックな
どが挙げられる。また、これらの材料を用いて金型全体
もしくは金型部分を形成する方法に特に限定はなく、例
えば粉末冶金法などの適宜な方法が採用し得る。
この場合、金型材料は、上述した如く耐1g耗性に優れ
ていること及び金型との離型性が優れていることが必要
であるが、かかる性質は材料の均質性、緻密性に依存し
、均質性、緻密性に優れたもの程耐摩耗性、金型との離
型性に優れているため、均質性、緻密性の良好な材質の
ものが好適である。
ここで、このような高均質、緻密な材料を得る方法とし
ては、例えば粉末冶金法の焼結工程後に更に1000気
圧以上、1000℃以上の雰囲気で処理(HI P処理
)する方法が好適である。即ち、通常粉末冶金法により
金型を得る場合、数種類の酸化物及び添加剤を混合粉砕
して共還元し、次いで再度混合粉砕を行なってから圧縮
成形した後に荒加工したものを焼結して、最終加工によ
り金型を得る方法が採用されているが、焼結の後に更に
1000気圧以上、1000℃以上の高圧高温雰囲気下
で処理する方法が有効に採用され、かかる高圧高温雰囲
気下での処理により高均質化、緻密化が効果的に達成さ
れる。
本発明に係るモールド金型は、その全体を前記材料で形
成することもできるが、金型の一部、特に摩耗の激しい
個所のみを上述した材料にて形成し、他の部分は従来よ
り使用されている工具鋼等の材料にて形成することもで
きる。この場合、摩耗の激しい個所としては樹脂の流れ
が速くなるゲート部分があるが、このゲート部分を上述
した材料にて形成するだけで金型寿命を10〜100倍
程度伸ばすことができ、しかもこのようなゲート部分は
全金型に対して占める割合が少ないので、経済的にも有
利なものである。この点につき図面を参照して説明する
と、図中1は樹脂封止型ICの上金型、2は下金型を示
し、成形時にこれら両金型1,2を組み合せるものであ
るが、成形に際して半導体封止用樹脂は図中矢印で示し
たようにランナー3からゲート4を通ってキャビティ5
内に充填されるものである。この場合図面から明らかな
ように、ゲート4はランナー3及びキャビティ5に比べ
て非常に狭くなっている。このため樹脂が流動する際の
流速はゲート4内で最大に達し、従ってゲート4部分が
摩耗の特に激しい部分であって、かかる部分に本発明に
係る金型材料を用いることが好ましく、上金型のゲート
構成部品6、下金型のゲート構成部品7に本発明に係る
金型材料を用いることにより本発明の目的をより効果的
に達成し得るものである。
衾凱■四果 以上説明したように、本発明は特定の硬度、ヤング率及
び抗折力を有する金属材料を金型の成形材料と接触する
部分、例えば摩耗の激しいゲート部に使用したことによ
り、金型摩耗が少なく、かつ少しの衝撃で破壊されるこ
とがなく、金型の繰返し寿命が飛躍的に増大し、従って
樹脂封止形半導体装置用として好適なモールド金型が得
られるものである。
以下に実施例と比較例とを示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではな
い。
〔実施例1〕 金型のゲート構成部品を形成する材料として、高速度鋼
KF−261(富士ダイス01製)を粉末冶金法により
焼結し、次いで1200気圧、1100℃の高圧高温雰
囲気下で処理したものを使用し、また、ゲート構成部品
を除く金型の他の部分をダ−l’[i[(J I S、
  5KD−11) ニ焼き入れをし表面を硬質クロム
めっきしたものにて形成して樹脂封止形半導体装置用金
型を得た。
ナオ、上記ゲート構成部品のロックウェル硬度(Cスケ
ール)は71、ヤング率は2.26 XIO’kg/龍
2、抗折力は230 kg/ l112であった。
次いで、半導体封止用樹脂としてエポキシ樹脂KMC−
130C(信越化学社製)を用い、上記金型を取り付け
たトランスファー成形機にて金型温度175℃、射出圧
カフ0kg/m■2、成形時間3分で成形を行なう成形
作業を繰返し行ない、金型のゲート部の大きさが初期の
大きさに比して2倍の大きさとなる成形回数を測定して
金型の繰返し使用寿命を評価した。
以上の測定結果、30万回の成形回数にてゲート部の大
きさが2倍となったが、金型にカケは認められなかった
。
なお、上記評価は、ゲート部が2倍以上になると成形品
の外観が悪くなり、良い成形品を得るには切断したゲー
ト跡を研磨する必要が生じるが、この為、作業性の面か
ら通常ゲート部が2倍以上となった時点で金型を交換す
るということに基くものである。
〔実施例2〕 実施例1の樹脂封止形半導体装置用モールド金型のゲー
ト構成部品を得るための金型用金属材料として高速度鋼
KF234(富士ダイス(掬製)を用いた他は実施例1
と同様にして金型を得た。
なお、上記ゲート構成部品のロックウェル硬度(Cスケ
ール)、ヤング率、抗折力を測定した結果は、それぞれ
68. 2.16 X 10’ kg/m鴎2゜370
kg/龍2であった。
次いで、実施例1と同様にして金型の繰返し使用寿命を
評価した結果、金型の繰返し使用寿命は20万回と評価
されたが、20万回の繰返し使用に対しても金型にカケ
は認められなかった。
〔実施例3〕 実施例1の樹脂封止形半導体装置用モールド金型のゲー
ト構成部品を超硬合金系材料にて形成した他は実施例1
と同様にして金型を得た。
上記ゲート構成部品のロックウェル硬度(Cスケール)
、ヤング率、抗折力を測定した結果は、それぞれ76.
 5.8 X 10’ kg/龍”、290kg/關2
であった。
次いで、実施例1と同様にして金型の繰返し使用寿命を
評価した結果、金型の繰返し使用寿命は40万回と評価
された。また、40万回の繰返し使用後、200キヤビ
テイの金型のうち2個のゲート部に若干のカケが発生し
たものの依然として使用に耐える程度のものであった。
〔比較例1〕 金型用金属材料として全てをダイス鋼(SKD−11)
を用いた樹脂封止形半導体装置用モールド金型につき、
実施例1と同様、ロックウェル硬度、ヤング率、抗折力
を評価した結果、それぞれ6 0、  2.Ox  1
 0’   kg/*麟2  、   2 5 0kg
/m■2  であった。
次いで実施例1と同様にして金型の繰返し使用寿命を評
価した結果、金型の繰返し使用寿命は摩耗により5万回
と評価された。
〔比較例2〕 金型用材料としてアルミナ系セラミックを用いた樹脂封
止形半導体装置用モールド金型につき、実施例1と同様
、ロックウェル硬度、ヤング率、抗折力を評価した結果
、それぞれ81,8.OXl 0 ’ kg/w2. 
40 kg/霞璽2であった。
次いで実施例1と同様にして全型の繰返し使用寿命を評
価したところ、20回の繰返し使用でゲート部が壊れ、
使用不能となった。
以上の実施例と比較例との比較により、本発明の樹脂封
止形半導体装置用モールド金型は金型の繰返し使用寿命
に優れているのに対し、ロックウェル硬度が本発明の範
囲から外れた金型材料を用いた比較例1の樹脂封止形半
導体装置用モールド金型は耐摩耗性が低く、また、ヤン
グ率、抗折力が本発明の範囲を越えた金型材料を用いた
比較例2の樹脂封止形半導体装置用モールド金型は靭性
に欠け、いずれも繰返し使用寿命に劣るものであった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、樹脂封止型IC成形用上金型を示す平面図、
第2図は同IC成形用下金型を示す平面図、第3図は同
上下金型を組合せた状態における第1図A−A線、第2
図B−B線に沿った断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体装置を樹脂封止して樹脂封止形半導体装置を
    得る際に用いる金型において、該金型の成形材料と接触
    する少なくとも一部をロックウェル硬度(Cスケール)
    67以上、ヤング率2×10^4kg/mm^2〜6×
    10^4kg/mm^2、抗折力60kg/mm^2以
    上の材料にて形成したことを特徴とする樹脂封止形半導
    体装置用モールド金型。 2、金型のゲート部をロックウェル硬度(Cスケール)
    67以上、ヤング率2×10^4kg/mm^2〜6×
    10^4kg/mm^2、抗折力60kg/mm^2以
    上の材料にて形成した特許請求の範囲第1項記載のモー
    ルド金型。
JP60297795A 1985-12-25 1985-12-25 樹脂封止形半導体装置用モ−ルド金型 Granted JPS62152131A (ja)

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JPH0415621B2 JPH0415621B2 (ja) 1992-03-18

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07137082A (ja) * 1993-11-16 1995-05-30 Towa Kk 樹脂成形用金型
US5882692A (en) * 1994-07-06 1999-03-16 Sony Corporation Resin molding apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH07137082A (ja) * 1993-11-16 1995-05-30 Towa Kk 樹脂成形用金型
US5882692A (en) * 1994-07-06 1999-03-16 Sony Corporation Resin molding apparatus

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