米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 電気素子 -> 株式会社日立製作所

発明の名称 半導体装置およびそのパッケージ成形方法並びにそれに使用される成形装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平6−244229
公開日 平成6年(1994)9月2日
出願番号 特願平5−171047
出願日 平成5年(1993)6月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】梶原 辰也
発明者 村上 元 / 新井 克夫 / 石井 滋 / 中條 卓也
要約 目的
樹脂封止パッケージの成形に際してレジンの使用量を低減する。

構成
タブレット71が収容されるポット35の一端開口にゲート41がポット内に連通した状態で被せられるゲート板40と、ゲート板のポットと反対側の位置にキャビティー51内にゲート41が連通した状態で当接されるとともに、キャビティー内にワーク24が収容される成形型46、53と、ポットおよび成形型を加熱するためのヒータ56と、タブレット71が加熱溶融されて成るレジン72をポットからゲートを通じてキャビティー内に移送するプランジャ36とを備えている。
特許請求の範囲
【請求項1】 主面に電子回路が作り込まれている半導体ペレットと、半導体ペレットに電気的に接続されて外方に延設されている複数本のリードと、半導体ペレットおよび各リードの一部を樹脂封止している樹脂封止パッケージと、を備えている半導体装置において、前記樹脂封止パッケージは加圧成形法によって成形されており、加圧成形法で使用されたゲート痕がこの樹脂封止パッケージにおける半導体ペレットの前記主面に対向する主面およびその反対側の主面の少なくともいずれか一方に位置しているとともに、加圧成形法で使用されたゲート板痕がゲート痕が位置した側の主面の外周縁に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項2】 樹脂封止パッケージにおけるゲート痕が形成された側の主面と半導体ペレットとの間の厚さが、反対側のその厚さよりも薄く形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
【請求項3】 主面に電子回路が作り込まれている半導体ペレットと、半導体ペレットに電気的に接続されて外方に延設されている複数本のリードと、半導体ペレットおよび各リードの一部を樹脂封止している樹脂封止パッケージと、を備えている半導体装置におけるその樹脂封止パッケージの成形方法において、前記樹脂封止パッケージを成形するための成形材料が固形物の状態でポットに収容される工程と、前記樹脂封止パッケージを成形するためのキャビティーが形成されている成形型と別体に構成されてゲートが厚さ方向に開設されたゲート板が前記ポットの一端開口に、ゲートがポット内に連通した状態で被せられる工程と、前記成形型が前記ゲート板のポットと反対側の位置に、そのキャビティー内に前記ゲートが連通した状態で配設されるとともに、キャビティー内に前記半導体ペレットおよび前記各リードの一部が収容される工程と、ポット内に収容された前記成形材料が加熱溶融され、この液状成形材料がポットから前記ゲート板のゲートを通じて前記キャビティー内にプランジャによって移送される工程と、キャビティー内に移送された前記液状成形材料が硬化されてキャビティーによって前記樹脂封止パッケージが成形される工程と、を備えていることを特徴とする半導体装置のパッケージ成形方法。
【請求項4】 ゲート板がポットおよび成形型から脱装された状態で、清掃されることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置のパッケージ成形方法。
【請求項5】 主面に電子回路が作り込まれている半導体ペレットと、半導体ペレットに電気的に接続されて外方に延設されている複数本のリードと、半導体ペレットおよび各リードの一部を樹脂封止している樹脂封止パッケージと、を備えている半導体装置におけるその樹脂封止パッケージを成形する成形装置において、前記樹脂封止パッケージを成形するためのキャビティーが形成されており、キャビティー内に前記半導体ペレットおよび前記各リードの一部が収容される成形型と、前記成形型のキャビティー外にあって、前記樹脂封止パッケージを成形するための成形材料が固形物の状態で収容されるポットと、ゲートが開設されており、前記ポットの一端開口および前記成形型のキャビティーの一端開口にゲートがポットおよびキャビティー内にそれぞれ連通した状態で介設されるゲート板と、少なくとも前記ポットおよび成形型を加熱するためのヒータと、ポット内に収容された前記成形材料が加熱溶融されて成る液状成形材料をポットから前記ゲートを通じて前記キャビティー内に移送するプランジャと、を備えていることを特徴とする半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項6】 ゲート板がポットおよび成形型に対して交差する方向に移動自在に配設されており、ポットおよび成形型と異なる位置にゲート板を清掃する清掃装置が設備されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項7】 成形型にキャビティーが複数個形成されており、各キャビティーに少なくとも1個のゲートがそれぞれ連通され、これらゲートが同一のゲート板に配設されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項8】 成形型の1個のキャビティーに対して複数個のゲートが連通され、これらゲートが同一のゲート板に配設されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項9】 ゲートの口径がキャビティー側において小径に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項10】 ゲートの位置がキャビティーの中心位置に対して片寄って配設されていることを特徴とする請求項5または請求項7または請求項8に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項11】 プランジャの一部がゲート内に挿入されるように構成されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
【請求項12】 ポットおよびプランジャの外径がゲートの内径以下に形成されていることを特徴とする請求項5または請求項9に記載の半導体装置のパッケージ成形装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止パッケージを備えている半導体装置およびその樹脂封止パッケージの成形方法並びにそれに使用される成形装置に係り、特に、樹脂封止パッケージの成形時における成形材料の使用量を低減する技術に関し、例えば、小形で低価格が要求されるクワッド・フラット・樹脂封止パッケージを備えている半導体集積回路装置(以下、QFP・ICということがある。)に利用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、QFP・ICは、電子回路が作り込まれている半導体ペレットと、半導体ペレットの四方に放射状に配設されている複数本のリードと、半導体ペレットの各電極パッドと各リードの内側先端部との間にそれぞれ橋絡されて放射状に配されているワイヤ群と、半導体ペレット、各リードの一部およびワイヤ群を樹脂封止している樹脂封止パッケージとを備えている。そして、このQFP・ICの樹脂封止パッケージはトランスファ成形装置によって加圧成形されるのが通例である。
【0003】この樹脂封止パッケージを成形するトランスファ成形装置は、互いに型合わせされる上型および下型と、上型および下型の合わせ面間に実質的に形成され、前記半導体ペレット、各リードの一部およびワイヤを収容するキャビティーと、キャビティーに開設されているゲートと、ゲートに流体的に接続されており、ポットからの樹脂をゲートを通じてキャビティーに移送するランナとを備えている。そして、成形材料をキャビティーに圧入するためのゲートは、QFP・ICを成形する成形装置の場合、正方形のコーナー部に配設されており、キャビティーに注入された樹脂が対角線方向に進んで行くようになっている。
【0004】ところで、日本国特許庁公開特許公報、特開平4−246516号には、モールド用樹脂の歩留りの向上をはかるとともに、モールド処理工程後の製品パッケージの品位の向上、ならびに、樹脂モールド工程の後工程装置において発生していた不具合の解消をはかることを目的とする電子部品の樹脂モールド装置が開示されている。
【0005】すなわち、図18(a)に示されているように、この電子部品の樹脂モールド装置は上金型2あるいは下金型1に、これに形成されたキャビティー3に直接連通しつつ上下方向貫通状となった樹脂タブレット保持孔4が開設されている。この樹脂タブレット保持孔4内には樹脂タブレット5がタブレット投入装置6により投入される。そして、投入された樹脂タブレット5ないしはその溶融物は、図18(b)に示されているように、注入治具7に突設されて各樹脂タブレット挿入孔4に対して挿入可能に形成された注入ピン8によってキャビティー3内に、直接的に注入される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、ポットにおいて加熱溶融された成形材料がプランジャによってランナに押し出され、ランナを通じてゲートに移送されて、さらに、ゲートからキャビティーに圧入されるように構成されている従来のトランスファ成形装置においては、成形材料がポット、ランナおよびゲートにて多量に使用されるため、製品すなわち樹脂封止パッケージの成形に使用される成形材料の量に比較して、それ以外に浪費される成形材料の量が遙かに多くなるという問題がある。
【0007】特に、樹脂封止パッケージの厚さが1.0mm程度の薄形のQFP・IC等においてその傾向が顕著であり、製品に使用される量の10〜100倍の成形材料が無駄に浪費される場合もある。
【0008】また、前記公報に開示されている樹脂モールド装置においては、ゲートが成形型におけるキャビティーの底面または天井面に開設されているが、次のような点で、実現に必要な具体的技術について配慮されていないため、実現が不能であ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。
【0009】(1) タブレット保持孔に投入されたタブレットは保持孔の内周面からの輻射熱によって加熱されることになるため、溶融が不充分になる。溶融が不充分なレジンは粘度が高いため、キャビティーに注入された際に、高い粘度のレジンによってワイヤ変形やタブ変位等の不良が発生する。
【0010】(2) ゲートが成形型におけるキャビティーの底面または天井面に直接的に開設されているため、清掃作業の実施が困難であり、また、摩耗の最も激しいゲートの寿命によって成形型の寿命が決定されてしまう。
【0011】本発明の第1の目的は、樹脂封止パッケージの成形に際して成形材料の使用量を低減することができる成形技術を提供することにある。
【0012】本発明の第2の目的は、ゲートを成形型のキャビティーの底面または天井面に相当する位置に配置することを実現することができる成形技術を提供することにある。
【0013】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。
【0014】
【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。
【0015】すなわち、主面に電子回路が作り込まれている半導体ペレットと、半導体ペレットに電気的に接続されて外方に延設されている複数本のリードと、半導体ペレットおよび各リードの一部を樹脂封止している樹脂封止パッケージと、を備えている半導体装置におけるその樹脂封止パッケージを成形する成形装置において、前記樹脂封止パッケージを成形するためのキャビティーが形成されており、キャビティー内に前記半導体ペレットおよび前記各リードの一部が収容される成形型と、前記成形型のキャビティー外にあって、前記樹脂封止パッケージを成形するための成形材料が固形物の状態で収容されるポットと、ゲートが開設されており、前記ポットの一端開口および前記成形型のキャビティーの一端開口にゲートがポットおよびキャビティー内にそれぞれ連通した状態で介設されるゲート板と、少なくとも前記ポットおよび成形型を加熱するためのヒータと、ポット内に収容された前記成形材料が加熱溶融されて成る液状成形材料をポットから前記ゲートを通じて前記キャビティー内に移送するプランジャと、を備えていることを特徴とする。
【0016】
【作用】前記した手段により、樹脂封止パッケージが成形されるに際しては、予め、ワークは電子回路が作り込まれている半導体ペレットの各電極パッドと、半導体ペレットの外方に延在するように配線されている複数本のリードの内側先端部とが電気的に接続された状態に製造される。そして、樹脂封止パッケージの成形時において、予め製造されたワークが成形型のキャビティー内にセットされる。
【0017】他方、樹脂封止パッケージを成形するための成形材料が固形物の状態でポットに収容される。このポットの一端開口にゲート板が、ゲートがポット内に連通した状態で被せられる。このゲート板のポットと反対側の位置に成形型がそのキャビティー内に前記ゲートが連通した状態で配設される。
【0018】ポット内に収容された前記成形材料がヒータによって加熱溶融され、この液状成形材料がポットからゲートを通じてキャビティー内にプランジャによって移送される。
【0019】キャビティー内に移送された前記液状成形材料がヒータによる加熱によって硬化されると、キャビティーによって樹脂封止パッケージが成形される。
【0020】前記した手段によれば、キャビティーの近傍に配置されているポットから成形材料がキャビティーに直結したゲートを通じて充填されるため、無駄に消費される成形材料はきわめて低減されることになる。
【0021】また、ゲートはポットおよび成形型に着脱自在のゲート板に開設されているため、ゲートおよびゲート板の清掃は容易に実行することができ、その結果、ゲートをキャビティーの主面に配置することが実現可能になる。
【0022】
【実施例】図1以降は本発明の一実施例であるQFP・ICの製造方法を説明する各工程を示す各説明図である。
【0023】本実施例において、本発明に係る半導体装置は、低熱抵抗を実現するための半導体集積回路装置である放熱性の良好な樹脂封止形クワッド・フラット・パッケージを備えているIC(以下、低熱抵抗形QFP・IC、または、単に、ICということがある。)として構成されている。
【0024】以下、本発明の一実施例であるこの低熱抵抗形QFP・ICの製造方法を説明する。この説明により、前記低熱抵抗形QFP・ICについての構成の詳細が共に明らかにされる。
【0025】本実施例において、低熱抵抗形QFP・ICの製造方法には、図2に示されている多連リードフレーム11が使用されている。この多連リードフレーム11は、鉄−ニッケル合金や燐青銅等のような比較的大きい機械的強度を有するばね材料からなる薄板が用いられて、打ち抜きプレス加工またはエッチング加工等のような適当な手段により一体成形されており、この多連リードフレーム11の表面には銀(Ag)等を用いためっき処理が、後述するワイヤボンディングが適正に実施されるように部分的または全体的に施されている(図示せず)。さらに、図示しないが、この多連リードフレーム11の表面にはリードフレームの酸化防止被膜を形成するためのパラジューム処理が施されている。
【0026】この多連リードフレーム11には複数の単位リードフレーム12が横方向に1列に並設されている。但し、一単位のみが図示されている。以下、説明が理解し易いように、説明は原則として一単位について行う。
【0027】単位リードフレーム12は位置決め孔13aが開設されている外枠13を一対備えており、両外枠13は所定の間隔で平行になるように配されて一連にそれぞれ延設されている。隣り合う単位リードフレーム12、12間には一対のセクション枠14が両外枠13、13間に互いに平行に配されて一体的に架設されており、これら外枠、セクション枠により形成される略正方形の枠体(フレーム)内に単位リードフレーム12が構成されている。
【0028】各単位リードフレーム12において、外枠13およびセクション枠14の接続部にはダム吊り部材15が略直角方向にそれぞれ配されて一体的に突設されており、ダム吊り部材15には4本のダム部材16が略正方形の枠形状になるように配されて、一体的に吊持されている。各ダム部材16には4本の放熱フィンリード17が4箇所のコーナー部にそれぞれ配されて、対角線方向に突出するように一体的に突設されている。
【0029】そして、4本の放熱フィンリード17の外側先端部には放熱フィン18が一体的に突設されており、この放熱フィン18は後記するリード19のアウタ部19bと対応する形状および配置にそれぞれ形成されている。各放熱フィンリード17の内側先端部には略正方形形状のタブ20が枠形状と同心的に配されて、これら放熱フィンリード17により吊持されるように一体的に連設されている。各放熱フィンリード17はタブ20付近においてそれぞれ屈曲されており、この放熱フィンリード17の屈曲によって、タブ20は後記するリード19群の面よりも、後記するペレット22の厚さ分程度下げられている(所謂タブ下げ。)。
【0030】また、ダム部材16には電気配線としてのリード19が複数本、長手方向に等間隔に配されて、互いに平行で、ダム部材16と直交するように一体的に突設されている。各リード19の内側端部は先端が後記するペレットをボンディングするためのタブ20を取り囲むように配されることにより、インナ部19aをそれぞれ構成している。他方、各リード19の外側延長部分は、その先端が外枠13およびセクション枠14に接続されており、アウタ部19bをそれぞれ構成している。そして、ダム部材16における隣り合うリード19、19間の部分は、後述するパッケージ成形時にレジンの流れをせき止めるダム16aを実質的に構成している。
【0031】このように構成されている多連リードフレームには各単位リードフレーム毎にペレット・ボンディング作業、続いて、ワイヤ・ボンディング作業が実施される。これらボンディング作業は多連リードフレームが横方向にピッチ送りされることにより、各単位リードフレーム毎に順次実施される。
【0032】まず、ペレット・ボンディング作業により、半導体装置の製造工程における所謂前工程において集積回路を作り込まれた半導体集積回路構造物としてのペレット22が、図3(a)および(b)に示されているように、各単位リードフレーム12におけるタブ20上の略中央部に配されて、タブ20とペレット22との間に形成されたボンディング層21によって機械的に固着されることによりボンディングされる。ペレットボンディング層21の形成手段としては、金−シリコン共晶層、はんだ付け層および銀ペースト接着層等々によるボンディング法を用いることが可能である。但し、必要に応じて、ペレットからタブへの熱伝達の障壁とならないように、ボンディング層21を形成することが望ましい。
【0033】続いて、ワイヤボンディング作業により、図3(a)および(b)に示されているように、タブ20上にボンディングされたペレット22の電極パッド22aと、各単位リードフレーム12におけるリード19のインナ部19aとの間に、ボンディングワイヤ23が超音波熱圧着式ワイヤボンディング装置等のような適当なワイヤボンディング装置(図示せず)が使用されることにより、その両端部をそれぞれボンディングされて橋絡される。これにより、ペレット22に作り込まれている集積回路は、電極パッド22a、ボンディングワイヤ23、リード19のインナ部19aおよびアウタ部19bを介して電気的に外部に引き出されることになる。
【0034】前記ペレットボンディング作業およびワイヤボンディング作業に際してリードフレーム12が加熱されても、多連リードフレーム11の表面にパラジューム被膜(図示せず)が被着されているため、リードフレーム12の表面が酸化したり、変色したりすることはない。
【0035】以上のようにしてペレットおよびワイヤ・ボンディングされた組立体24には、各単位リードフレーム毎に樹脂封止するパッケージ25群が、図1、図4〜図10に示されているようなトランスファ成形装置29を使用されて、単位リードフレーム群について同時に成形される。
【0036】次に、本発明の一実施例であるQFP・ICの樹脂封止パッケージ成形装置について説明する。
【0037】本発明の一実施例であるQFP・ICの樹脂封止パッケージ成形装置はトランスファ成形装置として構成されている。このトランスファ成形装置29は機台30を備えており、機台30上にはガイドポール31が4本4隅に配されて垂直方向に立脚されている。機台30の中央部にはベース33が据え付けられており、ベース33にはポットブロック34が取り付けられている。ポットブロック34にはポット35が開設されており、ポット35内にはプランジャ36が上下方向に摺動自在に嵌装されている。
【0038】プランジャ36は機台30上に垂直方向上向きに据え付けられた油圧シリンダ装置38によってプレート39を介して上下方向に駆動されるようになっている。プランジャ36の上端面にはゲート嵌入凸部37が後記するゲートに対向するように配されて、かつ、ゲートに嵌入し得るように形成されて突設されている。
【0039】機台30の中央部にはゲート板用のガイドポスト32が垂直方向に立脚されており、このガイドポスト32にはゲート板40が水平面内において回転自在に、かつ、上下方向に摺動自在に支承されている。ゲート板40はその短辺側の幅が前記した多連リードフレーム11の長さよりも大きい長方形の板形状に形成されており、ゲート板40には前記した各単位リードフレーム12に対応するゲート41が開設されている。ゲート41は上方に行くに従って細くなる円錐台形状の透孔に形成されており、後記するキャビティーのコーナー部に対応するように配置されている。
【0040】ゲート板40の下面には凹部42が没設されており、この凹部42はポットブロック34の上面に突設された凸部43に嵌合されるように構成されている。この凹部42と凸部43との嵌合によってゲート板40とポットブロック34との位置決めが確保されるようになっている。
【0041】機台30の一端部(以下、左端部とする。)に立脚された一対のガイドポール31、31間にはゲート板操作プレート44が架設されて上下動自在に支承されており、このプレート44は機台30上に垂直方向上向きに据え付けられた油圧シリンダ装置45によって上下方向に駆動されるように構成されている。このプレート44の右端部はゲート板40に下から係合されており、その上下動に伴ってゲート板40を上下動させるようになっている。
【0042】図示は省略するが、ゲート板40は油圧シリンダ装置等の駆動装置によって回転駆動されるように構成されており、ゲート板用ガイドポスト32を中心にして所定角度の範囲内で往復回動操作されるようになっている。
【0043】4本のガイドポール31間には下型46がゲート板操作プレート44の上側位置に架設されて上下動自在に支承されており、下型46は機台30上に垂直方向上向きに据え付けられた油圧シリンダ装置52によって上下方向に駆動されるように構成されている。
【0044】下型46の下面には凹部47が没設されており、この凹部47はゲート板40の上面に突設された凸部48に嵌合されるように構成されている。この凹部47と凸部48との嵌合によってゲート板40と下型46との位置決めが確保されるようになっている。また、下型46の上面には凸部49が突設されており、この凸部49は前記多連リードフレーム11の位置決め孔13aに嵌合し得るように構成されており、この凸部49と位置決め孔13aとの嵌合によって下型46と多連リードフレーム11との位置決めが確保されるようになっている。
【0045】下型46には下型エジェクタピン50が多連リードフレーム11の外枠13等の適当箇所に対応する位置に配設されており、このエジェクタピン50はスプリングによって常時上方に付勢されるように構成されている。後述する通り、このエジェクタピン50によって多連リードフレーム11が上方に押し上げられることにより、成形品が下型46から離型されるようになっている。
【0046】下型46には前記した各単位リードフレーム12に対応する下型キャビティー凹部51bが開設されており、このキャビティー凹部51bは後記する上型キャビティー凹部51aと協働してキャビティー51を構成するように形成されている。この下型キャビティー凹部51bは下方に行くに従って細くなる四角錐台形状に形成されており、その下面は開口されている。この下面開口は下型46の下面にゲート板40が当接された状態において、ゲート板40によって閉塞されるように構成されており、この状態で、ゲート板40のゲート41が下型キャビティー凹部51b内に連通するようになっている。
【0047】4本のガイドポール31間には上型53が下型46の上側位置に架設されて上下動自在に支承されており、上型53は油圧シリンダ装置(ピストンロッドの部分のみが図示されている。)55によって上下方向に駆動されるように構成されている。この油圧シリンダ装置55は各ガイドポール31の上端間に架設された梁(図示せず)に垂直方向下向きに据え付けられている。
【0048】上型53には上型エジェクタピン54が多連リードフレーム1の外枠3等の適当箇所に対応する位置に配設されており、このエジェクタピン54はスプリングによって常時下方に付勢されるように構成されている。後述するように、このエジェクタピン54によって多連リードフレーム1が下方に押し下げられることにより、成形品が上型53から離型されるようになっている。
【0049】上型53には前記した各単位リードフレーム12に対応する上型凹部51aが没設されており、このキャビティー凹部51aは前記した下型キャビティー凹部51bと協働してキャビティー51を構成するように形成されている。この上型キャビティー凹部51aは上方に行くに従って細くなる四角錐台形状に形成されている。
【0050】そして、ポットブロック34、プランジャ36、ゲート板40、下型46および上型53の内部には電気ヒータ等が使用されているヒータ56が適宜敷設されており、このヒータ56によってポットブロック34、プランジャ36、ゲート板40、下型46および上型53が加熱されるようになっている。このヒータ56はポットブロック34、プランジャ36、ゲート板40、下型46および上型53に埋設された温度センサ(図示せず)に基づいて加熱作動を制御されるように構成されている。なお、ヒータ56は電気ヒータ等を埋め込んで構成するに限らず、セラミックヒータ等の抵抗発熱体を使用してプランジャ36等と一体的に構成してもよい。
【0051】図9に示されているように、機台30の近傍にはゲート板清掃装置60が設備されている。すなわち、ゲート板清掃装置60はゲート板40の90度回転した退避位置に対応するように配設されており、この退避位置においてゲート板40の清掃作業を実施するように構成されている。
【0052】図10に示されているように、このゲート板清掃装置60は垂直方向下向きに据え付けられている油圧シリンダ装置および水平方向に据え付けられている油圧シリンダ装置を備えている。垂直方向の油圧シリンダ装置61のピストンロッドにはゲート残渣除去具62が装着されており、この除去具62は油圧シリンダ装置61によって下降されることにより、ゲート残渣をゲート41内から突き落とすように構成されている。また、水平方向の油圧シリンダ装置63のピストンロッドにはレジンばり除去具64が装着されており、この除去具64は油圧シリンダ装置63によって横移動されることにより、ゲート板40の表面に付着したレジンばりを擦り落とすように構成されている。
【0053】また、図9に示されているように、機台30の上流側にはローディング装置65が設備されており、ローディング装置65はワークとしての多連リードフレーム組立体24を下型46の位置に自動的にローディングするように構成されている。また、機台30の下流側にはアンローディング装置66が設備されており、アンローディング装置66は成形済みのワークとしての多連リードフレーム成形品26を下型46から自動的にアンローディングするように構成されている。
【0054】さらに、図9に示されているように、機台30の近傍の適当な位置にはタブレット供給装置67が設備されており、タブレット供給装置67は成形材料としてのタブレット71をポット35に自動的に供給するように構成されている。
【0055】通例、タブレット71はエポキシ樹脂にシリカ等の無機物や硬化剤等が混合された粉末が、円柱形状に突き固められて形成された固形状の成形材料である。本実施例において、このタブレット71は成形すべき製品である樹脂封止パッケージ25の体積、すなわち、キャビティー51の容積よりも若干だけ大きな値になるように予め秤量されて成形されている。この予め成形されたタブレット71がタブレット供給装置67に貯留され、タブレット供給装置67によってポット35に自動的に供給されることになる。
【0056】次に、以上のように構成されているトランスファ成形装置29が使用されて、ワークとしての前記構成に係る組立体24に樹脂封止パッケージ25が成形される本発明の一実施例であるQFP・ICの樹脂封止パッケージ成形方法を説明する。
【0057】図4に示されているように、プランジャ36が油圧シリンダ装置38によって下降された状態で、ポット35内にタブレット71がタブレット供給装置67によって自動的に投入される。
【0058】タブレット71がポット35内に投入された後、図5に示されているように、ゲート板40がポット35の真上に整合されるとともに、油圧シリンダ装置45によって下降され、ゲート板40がポットブロック34の上に被せられる。この際、ゲート板46の下面の凹部42にポットブロック34の凸部43が嵌入されるため、ゲート板40とポットブロック34とは正確に位置決めされた状態になる。
【0059】この位置決め状態において、ゲート板40はポット35の上面開口を閉塞した状態になり、ゲート板40に開設されたゲート41がポット35内に連通した状態になる。
【0060】次いで、図6に示されているように、下型46が油圧シリンダ装置52によって下降され、ゲート板40の上に重ね合わされる。この際、下型46の下面の凹部47にゲート板40上面の凸部48が嵌入されるため、下型46とゲート板40とは正確に位置決めされた状態になる。
【0061】この重ね合わせ状態において、下型46におけるキャビティー凹部51bの下面開口はゲート板40によって閉塞された状態になり、また、ゲート板40に開設されたゲート41は下型キャビティー凹部51bとポット35とを連通させた状態になる。
【0062】続いて、図6に示されているように、ローディング装置65によってワークとしての組立体24が下型46の真上に供給され、下型46の上面に載せられる。この際、多連リードフレーム11における外枠13に開設された位置決め孔13aに下型46の上面に突設された位置決め凸部49が嵌入されるため、下型46と組立体24とは正確に位置決めされた状態になる。この位置決め状態において、組立体24における各単位リードフレーム12のペレット22およびワイヤ23の領域は下型キャビティー凹部51bに整合した状態になる。
【0063】続いて、図1に示されているように、上型53が油圧シリンダ装置55によって下降され、下型46の上に重ね合わされて型締めされる。この型締め状態において、上型53のキャビティー凹部51aと下型46のキャビティー凹部51bとが互いに合わされた状態になることにより、キャビティー51が形成されることになる。そして、組立体24のペレット22、ワイヤ23および各リード19のインナ部19aはキャビティー51に閉じ込められた状態になる。また、各リード19のアウタ部19b、外枠13およびセクション枠14等の外側領域は上型53と下型46との合わせ面間に挟み込まれた状態になる。
【0064】ヒータ56に通電されてポットブロック34が加熱されると、ポット35内に収容されたタブレット71が溶融して液状の成形材料(以下、レジンという。)72になる。この際、ヒータ56はポットブロック34、プランジャ36およびゲート板40に内蔵されているため、ポット35内に収容されたタブレット71は全方位からきわめて効果的に加熱される状態になる。したがって、タブレット71はポット35内で迅速かつ均一に溶融する。
【0065】そして、レジン72の粘度は図11に示されているような特性曲線を示す。そこで、レジン72の粘度が最低の粘度(溶融最低粘度)に近づいた時点で、油圧シリンダ装置38によってプランジャ36がポット35内を上昇される。
【0066】図7に示されているように、プランジャ36がポット35内を上昇されると、ポット35内のレジン72がゲート41を通じてキャビティー51内に移送されて充填されて行く。この際、レジン72が均一に低い粘度になっているため、レジン72はキャビティー51にゲート41から適正に充填されて行く。プランジャ36はレジン72がキャビティー51側に全て移送されるまで上昇し続ける。プランジャ36の上死点でゲート41に充満したレジン72は、プランジャ36の上面に突設された凸部37がこのゲート41内に嵌入することにより、キャビティー51内に圧入される状態になる。
【0067】図12に示されているように、キャビティー51内へゲート41からレジン72が注入される際、ゲート41がキャビティー51の中心に対して片寄った位置であるコーナー部に開設されているため、キャビティー51内にゲート41から注入されたレジン72はキャビティー51の対角線に沿って他方の対角に向かい、かつ、直交する対角線の方向へ次第に拡散して行く状態になる。したがって、レジン72はキャビティー51に均等に充填されて行く状態になる。また、このレジン72の均等な充填に伴って、キャビティー51内のエアもキャビティーの各部からきわめて効果的に排出されて行く。
【0068】ポット35内のレジン72がキャビティー51内に全て移送されて充填された後、上型53および下型46がヒータ56によって加熱されると、レジン58は熱架橋反応によって硬化するため、硬化したレジンによって樹脂ボデー73が形成され、この樹脂ボデー73によって樹脂封止パッケージ25が実質的に成形された状態になる(図8参照)。樹脂ボデー73が成形されるまで、上型53、下型46およびゲート板40の型締め状態は維持される。
【0069】図8に示されているように、樹脂ボデー73が成形された後、上型53と下型46とが型締めされた状態で、油圧シリンダ装置55および52によってゲート板40およびポットブロック34に対して同時に上昇される。この上昇によって、キャビティー51に包囲された樹脂ボデー73はその下面がゲート板40の上面から離型されるとともに、樹脂ボデー73の下面に連結した状態のゲート41内の残渣74が、ゲート41の最小径部において引きちぎられるように分離される。
【0070】このゲート残渣74の分離作用に際して、ゲート41のテーパ形状における最小径部は丁度、チョコレートブレーク箇所になるため、樹脂ボデー73とゲート残渣74との分離箇所は常に一定になり、しかも、その切り口はきわめて綺麗になる。
【0071】その後、上型53が油圧シリンダ装置55によって下型46に対して上昇され、所定の高さの待機位置に保持される。上型53が下型46から離れると、上型エジェクタピン54が支えを失ってスプリングによって下方に突き出されるため、このエジェクタピン54によってワークとしての多連リードフレーム11が下方に押し下げられる。この押し下げによって、樹脂封止パッケージ25が成形された加工済みワークとしての成形品26は上型53から離型される。すなわち、樹脂封止パッケージ25は上型キャビティー凹部51aから離型されることになる。
【0072】同様に、上型53が下型46から離れると、下型エジェクタピン50が支えを失ってスプリングによって上方に突き出されるため、この下型エジェクタピン50によって多連リードフレーム11が上方に押し上げられる。この押し上げによって、成形品26は下型46から離型される。すなわち、樹脂封止パッケージ25は下型キャビティー凹部51bから離型されることになる。
【0073】上下型53、46から離型された成形品26はアンローディング装置66によって上下型53、46から取り出されてアンローディングされて行く(図9参照)。
【0074】他方、上下型53、46が上昇されると、ゲート板40は油圧シリンダ装置45によって上昇されて、ポットブロック34の上から離反される。続いて、ゲート板40は回転駆動装置(図示せず)によってガイドポスト31を中心にして水平面内で、例えば90度回動され、ゲート板清掃装置60へ移動される。
【0075】図10に示されているように、ゲート板清掃装置60において、垂直方向の油圧シリンダ装置61によってゲート残渣除去具62が押し下げられ、この除去具62がゲート41内に挿入されることによって、ゲート41内に残ったゲート残渣74が突き落とされる。この際、ゲート41内にプランジャ36の凸部37が嵌入されることによってゲート残渣74が充分小さく成形されているため、ゲート残渣74は簡単かつ綺麗に除去することができる。
【0076】また、水平方向の油圧シリンダ装置63によってレジン残渣除去具64が横方向に移動され、この除去具64によってゲート板40の表面に付着したレジンばりが擦り落とされる。この際、ポット35内のレジン72はキャビティー51内に全て移送されていることにより、ゲート板40におけるレジンばりはきわめて薄く形成されているため、除去具64によってレジンばりを簡単かつ綺麗に擦り落とすことができる。
【0077】一方、ゲート板40が退避位置に移動されると、プランジャ36はポット35内を油圧シリンダ装置38によって所定の位置まで下降される(図4参照)。この際、プランジャ36はポット35内の容積がキャビティー51の容積に対して若干大きくなる程度、すなわち、タブレット71の体積と略等しくなる位置まで下降される。
【0078】以降、前記作動が繰り返されることによって、組立体24に樹脂封止パッケージ25が順次成形されて行く。
【0079】以上のようにして樹脂成形されたパッケージ25の内部には、図13および図14によって参照されるように、ペレット22、リード19のインナ部19a、ボンディングワイヤ23および放熱フィンリード17が樹脂封止されることになる。また、放熱フィンリード17における外側端部側に形成された放熱フィン18は樹脂封止パッケージ25のコーナー部側面からそれぞれ直角方向に突出された状態になっている。
【0080】さらに、この状態において、樹脂封止パッケージ25の一方の主面である下面の一コーナー部にはゲート痕27が残っている。このゲート痕27は前述した通り、ゲート残渣74が綺麗に分離されるため、その表面の性状はきわめて良好な状態になっている。したがって、このゲート痕27によってQFP・IC28の商品としての価値が低下することはない。
【0081】また、樹脂パッケージ25におけるゲート痕27が残った主面である下面の外周縁には、ゲート板痕27Aが形成されている。このゲート板痕27Aはゲート板40が下型46のキャビティー凹部51aにおける下面開口を閉塞するように当接されることにより形成され、上面の外周縁に比べて尖鋭なエッジ形状になっている。
【0082】その後、樹脂封止パッケージ25が成形された成形品26はリード切断成形工程において、各単位リードフレーム12毎に順次、リード切断装置(図示せず)により、各リード19および放熱フィン18から、外枠13、セクション枠14および各ダム16aを切り落された後、リード成形装置(図示せず)により、リード19のアウタ部19bおよび放熱フィン18をガル・ウイング形状にそれぞれ屈曲成形される。これにより、図13および図14に示されている低熱抵抗形QFP・IC28が製造されたことになる。
【0083】以上説明したように前記実施例によれば次の効果が得られる。
(1) 成形型のキャビティーとポットとの間にゲート板を着脱自在に介設するとともに、このゲート板に開設されているゲートを通じてポット内のレジンをキャビティー内に移送するように構成することにより、ポットからキャビティーまでのレジンの移送距離を最も短く構成することができるため、レジンの無駄な使用量を低減することができ、レジンの使用量を大幅に低減することができる。その結果、成形材料費用を大幅に低減することができる。
【0084】(2) レジンの素材になるタブレットをその体積が樹脂封止パッケージの体積と等しくなるように、予め秤量しておくことにより、ポット内のレジンをキャビティー内に全て移送することができるため、レジンの使用量を必要最小限度に低減することができる。また、レジンを全てキャビティー内で消費することにより、樹脂封止パッケージにおけるレジンばりを減少させることができるとともに、成形型やゲート板の清掃作業を簡単化することができ、さらには、離型剤やその塗布作業等を軽減することができる。
【0085】(3) ポットからキャビティーまでの移送路がきわめて短くなるため、レジンのキャビティーへの注入速度や注入流量を規定するプランジャの駆動制御を、レジンの粘度挙動にもっとも即応させることができ、樹脂封止パッケージの品質および信頼性を高めることができる。
【0086】(4) ゲートを樹脂封止パッケージの下面に配置することにより、リードフレームの設計において、レジンを流すためのサブランナや、パッケージ外形の脇に配設されていたゲート受け部を省略することができるため、リードフレームにおける製品の取得数を増加することができる。
【0087】(5) リードフレームの設計において、多連多列リードフレームの構造(所謂、マルチリードフレーム)を採用した場合に、前記(1)および(2)により、樹脂封止パッケージの成形材料の使用量を大幅に低減することができるとともに、前記(3)によりリードフレームの材料を大幅に低減することができるため、樹脂封止パッケージを備えているICの材料コストを大幅に低減することができるとともに、マルチリードフレームの採用によって樹脂封止パッケージ成形工程でのスループットを飛躍的に向上させることができ、その結果、樹脂封止パッケージを備えているICの製造コストを相乗的に低減することができる。
【0088】(6) ゲートをキャビティーのコーナー部に配置することにより、ゲートからキャビティー内に注入されたレジンを一方向に向けて拡散させて行くことができるため、レジンがキャビティー内で接合される部分(所謂ウエルド部)における空気の巻き込みによるボイドの発生を防止することができるとともに、ワイヤの変形やリードの変形を防止することができ、その結果、樹脂封止パッケージの品質および信頼性を高めることができる。
【0089】(7) ヒータをポットブロック、プランジャおよびゲート板に配設することにより、ポット内に収容されたタブレットをポットの全方位から加熱することができるため、そのタブレットを迅速かつ均一に溶融させることができる。特に、プランジャはタブレットに直に接触した状態になって、熱伝導加熱になるため、加熱効率がきわめて良好である。したがって、適正に溶融したレジンをポットからキャビティーへゲートを通じて注入させることができるため、樹脂封止パッケージを適正に成形することができる。つまり、タブレットの溶融が不充分かつ不均一であると、粘度が高いレジンがポットからキャビティーへゲートを通じて注入される状態になるため、そのレジンによって所謂ワイヤ流れやタブの変位等の不良要因が引き起こされることになるが、タブレットの溶融が適正であれば、この不良要因は引き起こされない。
【0090】(8) ゲート板がポットブロックおよび成形型に対して移動可能に構成されているため、ポットブロックおよび成形型から離間した位置においてゲート板を成形作業の都度清掃することができ、清掃の作業性を高めることができるとともに、常に、適当な成形品質を維持することができる。
【0091】(9) ゲートをその口径がキャビティー側に行くに従って細くなるように形成することにより、ゲート残渣をその最小径部においてチョコレートブレークすることができるため、ゲート残渣を常に一定の場合で切り欠くことができるとともに、ゲート痕の表面を常に綺麗に維持することができる。
【0092】(10) プランジャの凸部をゲート内に嵌入させるように構成することにより、ゲート残渣を小さく形成することができるため、レジンの使用量をより一層減少させることができるとともに、ゲート残渣をより一層除去し易くすることができる。
【0093】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。
【0094】図15に示されているように、下型46Aおよびゲート板40Aは、ゲート板40Aがワークの一部であるタブ20側に近接するように構成することができる。つまり、ポット35内に収容されたタブレット71を充分に溶融させることにより、キャビティー51内の狭い空間であっても、レジンを充分に流通させることができるためである。
【0095】そして、この成形装置によって、成形された樹脂封止パッケージを備えている半導体装置は、タブ20の下の樹脂ボデーの厚さが薄いため、放熱性能が良好になる。他方、タブ20の下には樹脂ボデーの一部が形成されているため、絶縁性能は失わない。
【0096】ゲートは各キャビティーに1個宛配設するに限らず、図16に示されているように、1個のキャビティーに対してゲート41を複数個、配設してもよい。1個のキャビティーに対して複数個のゲート41、41・・・が配設されている場合には、レジンの注入速度や注入流量等についてレジンの粘度挙動に最も適したプランジャの駆動制御に対する自由度をより一層向上させることができる。換言すれば、ポット35内に収容されたタブレット71が全体にわたって、迅速かつ均一に加熱されて溶融されるため、1個のキャビティーに対して複数個のゲート41、41・・・を配設することができる。
【0097】図17に示されているように、ポット35Cおよびプランジャ36Cの内径はゲート41の内径以下に形成してもよい。この場合には、レジンの浪費量をより一層低減することができるとともに、ゲート板40Cに付着するレジンばりを殆ど無くすことができる。
【0098】ゲート板の清掃装置やプランジャに突設されるゲート内嵌入凸部は省略してもよい。
【0099】ゲート板やポット、およびこれらの駆動装置は下型側に配設するに限らず、上型側に配設してもよい。
【0100】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QFP・ICに適用した場合について主に説明したが、それに限定されるものではなく、樹脂封止パッケージを備えている半導体装置全般に適用することができる。特に、本発明は、樹脂封止パッケージの体積が小さく、かつ、樹脂封止パッケージにおける一方の主面の厚さが反対側主面の厚さに比べて薄く、また、大量生産が必要で、しかも、低価格が要求される半導体装置の製造技術に利用して優れた効果が得られる。
【0101】
【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。
【0102】成形型のキャビティーとポットとの間にゲート板を着脱自在に介設するとともに、このゲート板に開設されているゲートを通じてポット内のレジンをキャビティー内に移送するように構成することにより、ポットからキャビティーまでのレジンの移送距離を最も短く構成することができるため、レジンの無駄な使用量を低減することができ、レジンの使用量を大幅に低減することができる。その結果、成形材料費用を大幅に低減することができる。
【0103】ヒータをポットブロック、プランジャおよびゲート板に配設することにより、ポット内に収容されたタブレットをポットの全方位から加熱することができるため、そのタブレットを迅速かつ均一に溶融させることができる。特に、プランジャはタブレットに直に接触した状態になって、熱伝導加熱になるため、加熱効率がきわめて良好である。したがって、適正に溶融したレジンをポットからキャビティーへゲートを通じて注入させることができるため、樹脂封止パッケージを適正に成形することができる。つまり、タブレットの溶融が不充分かつ不均一であると、粘度が高いレジンがポットからキャビティーへゲートを通じて注入される状態になるため、そのレジンによって所謂ワイヤ流れやタブの変位等の不良要因が引き起こされることになるが、タブレットの溶融が適正であれば、この不良要因は引き起こされない。
【0104】ゲート板がポットブロックおよび成形型に対して移動可能に構成されているため、ポットブロックおよび成形型から離間した位置においてゲート板を成形作業の都度清掃することができ、清掃の作業性を高めることができるとともに、常に、適当な成形品質を維持することができる。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013