特許 6062760 樹脂封止金型および樹脂封止方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6062760

(24)【登録日】2016年12月22日

(45)【発行日】2017年1月18日

(54)【発明の名称】樹脂封止金型および樹脂封止方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/02 20060101AFI20170106BHJP

   H01L 21/56 20060101ALI20170106BHJP

   B29C 45/26 20060101ALI20170106BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/02

   H01L21/56 T

   B29C45/26

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-33601(P2013-33601)

(22)【出願日】2013年2月22日

(65)【公開番号】特開2014-162055(P2014-162055A)

(43)【公開日】2014年9月8日

【審査請求日】2015年12月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】715010864

【氏名又は名称】エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】窪田 晋也

(72)【発明者】

【氏名】秋野 勝

【審査官】 長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−１２４９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９７７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１４３３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８４５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−２０５４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４９４６６３３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２４３１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１８１９０３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／８４

Ｈ０１Ｌ ２１／５６

Ｈ０１Ｌ ２３／２８−２３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上下に駆動可能なプランジャを有する複数のポットおよび前記ポットの上部に設けられたカルからなる樹脂供給部と、
前記樹脂供給部から樹脂が供給されるランナーと、
前記ランナーに接続して前記ランナーから樹脂が供給されるキャビティと、
からなり、前記キャビティ内に載置されているリードフレーム上に搭載された半導体チップを樹脂封止する樹脂封止金型であって、
前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有し、
前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に、圧力弁の付いた微孔である脱樹脂孔を設けたことを特徴とする樹脂封止金型。

【請求項2】

前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に接続してダミーキャビティを設けたことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止金型。

【請求項3】

上下駆動可能なプランジャする複数のポットおよび前記ポットの上部に設けられたカルからなる樹脂供給部と、前記樹脂供給部から樹脂が供給されるランナーと、前記ランナーに接続して前記ランナーから樹脂が供給されるキャビティとからなる樹脂封止金型を用いる樹脂封止方法であって、
前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有し、前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に、圧力弁の付いた微孔である脱樹脂孔を設けた樹脂封止金型を準備する工程と、
前記樹脂封止金型内の半導体チップを搭載したリードフレームおよび固形樹脂をセットする工程と、
前記固形樹脂を溶解して前記樹脂供給部から前記ランナーおよび前記キャビティに供給する工程と、
前記リードフレームを樹脂封止する工程と、
前記樹脂封止されたリードフレームを前記樹脂封止金型から取出す工程と、
からなることを特徴とする樹脂封止方法。

【請求項4】

前記樹脂封止金型を準備する工程において、前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有し、前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に接続してダミーキャビティを設けた樹脂封止金型を準備することを特徴とする請求項３記載の樹脂封止方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂封止金型及び樹脂封止方法に関し、特に生産効率と製品品質の向上に好適なモールド金型とリードフレームとを備えた半導体装置の製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

図９に従来の樹脂封止金型の平面図を示す。金型内に、モールド樹脂を押圧供給するためのポット１０を備え、複数のポットに互いに独立したランナー１２を設け、これら各ランナーから枝分かれするように複数のキャビティ１７を設け、これらの各キャビティ１７内にモールドすべき電気部品、例えば半導体チップ２０を配置して、ポット１０から複数個の各キャビティ１７にモールド樹脂を押圧供給するように構成している。（例えば、特許文献１参照）。さらに、図１０に示すように、金型流路内の圧力を均等化するための方策として、ポット間に連通路１５を設けるという技術も開示されている。（例えば、特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６２−１２２１３６号公報

【特許文献2】特開２００２−２８９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年の半導体装置のコストの低減化を目的として、リードフレームにおける半導体チップを多数個に配置する傾向にある。そのためにリードフレームの幅および長さを大きくして、リードフレーム１枚あたりの半導体チップの取り個数を確保している。しかしながら、リードフレームの幅に合わせてランナー１２を延ばすと、末端において種々の課題が発生する。

【0005】

リードフレームを大きくした場合の問題を図７、８にて説明する。図７は、フィラー含有率の異なる２種類の樹脂ＡおよびＢを用いて樹脂充填を行った場合の樹脂に含まれるフィラーの含有率の変化を表したもので、カル中心から距離が４０ｍｍをすぎると、フィラー含有率が急激に上昇することがわかる。この場合、フィラー含有率が上昇することで樹脂硬度が上がり、レーザーマーク時の刻印深さが浅くなり、マーク不良が発生する可能性がある。図８はフィラーの粒径（メジアン径）を調査した結果であるが、封止樹脂Ａではカル中心から６０ｍｍの距離で粒径が幾分小さくなる傾向を示す。封止樹脂Ｂでは２０ｍｍ程度の距離から粒径小の傾向を示し、樹脂充填不良に至るという不具合が発生する可能性がある。

【0006】

本発明は、上記不具合を解決することができる樹脂封止金型および樹脂封止方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、以下のような手段を用いた。
まず、上下駆動可能なプランジャする複数のポットおよび前記ポットの上部に設けられたカルからなる樹脂供給部と、前記樹脂供給部から樹脂が供給されるランナーと、前記ランナーに接続して前記ランナーから樹脂が供給されるキャビティとからなる樹脂封止金型であって、前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有することを特徴とする樹脂封止金型を用いた。

【0008】

また、前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に接続してダミーキャビティを設けたことを特徴とする樹脂封止金型を用いた。
また、前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に、脱樹脂孔を設けたことを特徴とする樹脂封止金型を用いた。

【0009】

また、上下駆動可能なプランジャする複数のポットおよび前記ポットの上部に設けられたカルからなる樹脂供給部と、前記樹脂供給部から樹脂が供給されるランナーと、前記ランナーに接続して前記ランナーから樹脂が供給されるキャビティとからなる樹脂封止金型を用いる樹脂封止方法であって、前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有する樹脂封止金型を準備する工程と、前記樹脂封止金型内の半導体チップを搭載したリードフレームおよび固形樹脂をセットする工程と、前記固形樹脂を溶解して前記樹脂供給部から前記ランナーおよび前記キャビティに供給してする工程と、前記リードフレームを樹脂封止する工程と、前記樹脂封止されたリードフレームを前記樹脂封止金型から取出す工程とからなることを特徴とする樹脂封止方法とした。

【0010】

また、前記樹脂封止金型を準備する工程において、前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有し、前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に接続してダミーキャビティを設けた樹脂封止金型を準備することを特徴とする樹脂封止方法とした。
さらに、前記樹脂封止金型を準備する工程において、前記ランナーの両端に前記樹脂供給部を有し、前記両端の樹脂供給部から等距離にある前記ランナーの中心に、脱樹脂孔を設けた樹脂封止金型を準備することを特徴とする樹脂封止方法とした。

【発明の効果】

【0011】

上記手段を用いることにより、リードフレームの幅および長さを大きくなっても樹脂充填不良が無い樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る樹脂封止金型の構成を示す断面図および平面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程フロー図である。

【図3】本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程断面図である。

【図4】図３に続く、本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程断面図である。

【図5】図４に続く、本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程断面図および平面図である。

【図6】図５に続く、本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程断面図および平面図である。

【図7】フィラー含有量の傾向を示す図である。

【図8】フィラー粒径分布を示す図である。

【図9】従来の樹脂封止金型を示す平面図である。

【図10】従来の樹脂封止金型を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図を用いて発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る樹脂封止金型の構成を示す図である。図１（ａ）は、断面図であり、図１（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止金型の平面図である。図１（ａ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線における断面図にあたる。また、図１（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止金型の平面図である。

【0014】

図１（ａ）に示すように、金型は上下に対を成す上金型２と下金型３を備えており、樹脂封止装置に装着される。下金型３にはポット１０と呼ばれる溝を備え、ポット１０を上下方向に駆動可能なプランジャ１９が備わっている。図では、ポット１０のプランジャ１９上には、ペレット状固形樹脂１が置かれ、複数のポット１０の間にはリードフレーム２１が載置されている。上金型２のポット１０と対応するように凹形状のカル１１が設けられている。上金型２と下金型３の間には所定の空間を設けた複数のランナー１２やゲート１３が形成されている。なお、ランナー１２はカル１１に連通している。ランナー１２の両端には複数のポット１０と、ポット１０内を上下方向に駆動されるプランジャ１９およびその上部に設けられたカル１１からなる複数の樹脂供給部が配置される。ここで、ランナー１２の両端に配置された複数のプランジャ１９は同一の駆動系により上下駆動し、複数のプランジャ１９には同一の圧力がかかるようになっている。

【0015】

図１（ｂ）に示すように、ふたつのポット１０の間には複数のランナー１２が設けられ連通しており、個々のランナー１２から枝分かれしてキャビティ１７が設けられている。キャビティ１７にはリードフレーム上に搭載され、ワイヤによって端子と接続された半導体チップ２０が収められている。なお、ランナー１２の中心付近に小点により図示されている脱樹脂孔６は圧力弁の付いた微孔であって所定の圧力になると微量の樹脂を排出する構成である。本構成は樹脂充填不良を防止するもので、必要に応じて設ければ良い。

【0016】

図１（ｃ）に示す実施形態が図１（ｂ）と異なる点は、ランナー１２の中心付近のキャビティ２０に代えてダミーキャビティ３１とした点である。ランナー１２の両端に配置されたポット１０、カル１１などからなる樹脂供給部からランナーに流れ込む溶解樹脂は、ランナー１２のほぼ中心付近で合流するが、合流点では樹脂充填不良が発生する可能性もあり、ダミーキャビティ３１を配置することにより不良の発生を防止している。

【0017】

以上説明したように、上記構成とすることにより、リードフレームの幅および長さが大きくなり、ランナーなどの樹脂流路が長くなっても樹脂充填不良を防止することができ、１枚のリードフレームからより多くの樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

【0018】

次に、上記のように構成された樹脂封止金型４を用いた樹脂封止方法について、図２〜図６を用いて詳細に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程フロー図である。図３〜図６は、本発明の実施形態に係る樹脂封止方法を示す製造工程断面図である。
図２には、一連の樹脂モールド工程を示した。まず、金型内にリードフレームおよび固形樹脂をセットし、次に上下金型を型締めしたのち、樹脂を溶解し、所定時間加圧・保持することで樹脂封止型半導体装置を形成することができる。

【0019】

図３以降で樹脂モールド工程の詳細説明を行う。
まず、図３に示すように、半導体チップ（図示せず）を搭載したリードフレーム２１を下金型３のキャビティ１７内にセットすると共に、下金型３のポット１０にペレット状固形樹脂１をセットする。ここでは、上金型を図示していないが、下金型３の上方に所定の距離をもって配置されている。

【0020】

次いで、図４に示すように、下金型３を上昇させ、この下金型３を上金型２と嵌合させて、型締めを行う。このとき、上金型２と下金型３は、ランナー１２を確保しながら、部分的に接触する。また、固形樹脂１の下のプランジャ１９は下がった位置にある。

【0021】

次に、ポット部１０内のプランジャ１９を上方へ押し上げて、加熱溶解した樹脂５をカル１１内に注入する。このとき、ランナー１２の両端に位置する複数のプランジャ１９は同時に同一圧力で押し上げられる。これにより、両端のポット１０から均等に樹脂供給が行われることになる。図５は、樹脂注入途中の図である。プランジャ１９の押上げ加減により、溶解樹脂５の樹脂流路１４への入り込み方が調整される。図５（ｂ）は平面図であり、図１（ｃ）に示した本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止金型の場合を示したものである。ランナー１２中心付近のダミーキャビティ３１までは溶解樹脂５が注入されていない時点での図である。

【0022】

さらに、プランジャ１９を押上げ、所定位置に達すると、図６に示すように、樹脂供給部から流れ込んだ溶解樹脂５がダミーキャビティ３１で合流し、その隅々まで行き渡り充填がほぼ終了する。このとき、半導体チップ２０を搭載したリードフレーム２１は、溶解樹脂５により樹脂封止された状態となる。この状態で所定時間加圧・保持すると、キャビティ１７、ダミーキャビティ３１、カル１１などの各空間に充填した溶解樹脂５は重合して硬化する。その後、下金型３を下方に下げて型を開き、下金型３の押出しピンで上方へ突出させて、成形された樹脂で封止されたリードフレームを取り出す。

【0023】

以上のように、本実施形態に係る樹脂封止方法によれば、リードフレーム両方向から流れ込んだ溶解樹脂がダミーキャビティ３１で合流することになり、品質の安定した樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

【0024】

また、以上説明したように、本発明の樹脂封止金型およびそれを用いた樹脂封止方法によれば、リードフレームの幅および長さを大きくなって、ランナーなどの樹脂流路が長くなっても、実質的な樹脂流動距離を短いままとすることができ、１枚のリードフレームからより多くの樹脂封止型半導体装置を得ることができる。

【0025】

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形は可能である。例えば、本実施形態では、下金型にプランジャを設ける構造であるが、上金型にプランジャを設ける構造であっても良いし、また、ハンマーゲート方式に代えて、スルーゲート方式の金型構造に適用しても構わない。

【符号の説明】

【0026】

１ 固形樹脂
２ 上金型
３ 下金型
４ 樹脂封止金型
５ 溶融樹脂
６ 脱樹脂孔
１０ ポット
１１ カル
１２ ランナー
１３ ゲート
１４ 樹脂流路
１５ 連通路
１７ キャビティ
１９ プランジャ
２０ 半導体チップ
２１ リードフレーム
３１ ダミーキャビティ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】