JPH0237856B2 - Jushimoorudohoho - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は樹脂封止型半導体装置等の樹脂モー
ルド方法に関する。

一般に、樹脂封止型半導体装置は半導体ペレツ
トがマウントされた放熱板を一体に有するリード
フレームを上、下金型で型締めして、リードフレ
ームの放熱板のある複数箇所を同時に樹脂モール
ド成形して、複数個が一括して得られる。この樹
脂モールド成形は放熱板の放熱性を良好にする目
的で放熱板の裏面を露出させる構造で行われるの
が通常で、例えば第１図及び第２図に示す放熱板
裏面露出タイプの樹脂封止型半導体装置は第３図
及び第４図に示すような金型を使つて樹脂モール
ド成形されている。

第１図及び第２図において、１はリードフレー
ムで、例えば３本一組のリード部２の複数組をタ
イバー３で一連に一体化し、且つ各リード部２の
中央リード先端部に放熱板４をかしめ等の手段で
電気的且つ機械的に連結したものである。各放熱
板４はタイバー５で一連に一体化されたものがリ
ード部２に連結され、この連結後に各放熱板４上
に半導体ペレツト６がマウントされ、次に各半導
体ペレツト６の表面電極と各リード部２の対応す
るリードが金属細線７で電気的接続され、その後
にリードフレーム１を次の金型で樹脂モールド成
形して各放熱板４上の要部に外装樹脂材８を形成
している。

上記金型は上金型９と下金型１０からなり、上
金型９は中央部に上下面を貫通するポツト１１を
有し、また上、下金型９，１０の衝合部分にはポ
ツト１１から延びる複数本のランナ１２と、各ラ
ンナ１２から横に延びる複数のゲート１３と、
個々のゲート１３の先端開口部に連通する複数の
キヤビテイ１４が形成されている。リードフレー
ム１は第４図に示すようにキヤビテイ１４内に被
樹脂モールド部分を収納した状態で上、下金型
９，１０で型締めされる。樹脂モールド成形の予
熱した樹脂タブレツトをポツト１１内に投入し
て、これを樹脂融点近くまで加熱された上、下金
型９，１０の熱で溶融させながらポツト１１にプ
ランジヤ（図示せず）を挿入してポツト１１内の
溶融樹脂材を加圧してポツト１１からランナ１
２、ランナ１２からゲート１３、そしてゲート１
３からキヤビテイ１４へと注入して行われる。

ところで、キヤビテイ１４に通じるゲート先端
の開口面積を大きくすると、樹脂モールド成形後
にゲート１３に残つたゲート残留樹脂材を所望の
外装樹脂材８から切り離すことが難しくなるの
で、このゲート開口面積は小さく、通常の0.2×
２mm²〜0.3×４mm²にしてある。ところが、このよ
うにゲート１３の先端開口部を小さく形成するこ
とは非常に難しく、そのため金型の製作費が高く
なる問題があつた。またポツト１１から溶融樹脂
材を例えば60Kg／cm²の高圧でランナ１２へと送り
込んでゲート１３からキヤビテイ１４への溶融樹
脂材の注入を可能ならしめているが、溶融樹脂材
はエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材が使用され
て、ランナ１２を通る間の時間経過と共に硬化反
応が始まつて粘度が上昇する特性があるため、ゲ
ート１３からキヤビテイ１４への溶融樹脂材の注
入性にはポツト１１に近いところが比較的良好で
ポツト１１から遠く離れるに従つて悪くなる傾向
にある。つまり、ランナ１２のポツト１１から遠
く離れた先端部にあるゲート１３′に入る溶融樹
脂材は溶融してから時間が少し経過して硬化反応
が進んでキヤビテイ１４′内に入り難くなつてい
る場合があり、樹脂充填不良の原因となることが
ある。この問題の解決手段として、１本のランナ
１２から延びる複数のゲート１３の先端開口面積
をポツト１１に近いところで小さく、ポツト１１
から遠くなるところ程に大きくして、ポツト１１
から遠いところのゲート１３′への溶融樹脂材の
通りを良くする工夫が行われている。しかし、ゲ
ート１３の先端開口面積を場所によつて変えると
なると尚更に金型の製作が難しくなる不都合があ
つた。

また別の従来問題として、上述のような放熱板
裏面露出タイプの場合は樹脂モールド成形時に放
熱板４の裏面に溶融樹脂材が侵入して放熱板４の
裏面に樹脂薄膜（樹脂バリ）が生成されて残るこ
とがある。この樹脂薄膜を残したままにしておく
と放熱板４の放熱性が著しく損なわれ、且つ外観
を悪くするため、通常は樹脂モールド成形後にサ
ンドブラスト法等の機械的手段で放熱板裏面の樹
脂薄膜を除去している。しかし、この除去は手間
を要する割に完全な除去が難しく、且つ除去時に
放熱板４を傷付けることがあつた。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもの
で、ゲートレス構造の金型を使つて上記問題点を
解決した樹脂モールド方法を提供する。

本発明の特徴は上、下金型の衝合部分にポツト
に通じるランナと、このランナに直接に連通する
キヤビテイを設けてゲートを無くした金型を使う
ことである。また本発明の他の特徴は被樹脂モー
ルド部品に小さな切欠き形状や透孔形状等のゲー
ト部を形成し、この被樹脂モールド部品を前記金
型のランナとキヤビテイ間に介在させて、ランナ
からキヤビテイへの溶融樹脂材の注入を被樹脂モ
ールド部品のゲート部を通して行うことである。
このようにすると使用金型がゲートレス構造のた
め金型の製作が容易となり、またランナと被樹脂
モールド部品のゲート部との重合面積を相異させ
て樹脂充填不良を防止する等の工夫が容易に実現
される。

以下、本発明を例えば樹脂封止型半導体装置の
樹脂モールド方法に適用し、図面の具体的実施装
置例を参照して説明する。

第５図及び第６図は被樹脂モールド部品として
のリードフレーム１５の一例を示すもので、３本
一組のリード部１６の複数組をタイバー１７で一
連に一体化し、各リード部１６に放熱板１８を連
結した第１図と同様なもので、放熱板１８の裏面
を露出させて樹脂モールドされる。このリードフ
レーム１５の第１図と相違する点は各放熱板１８
の被樹脂モールド部分にある両側面に切欠き形状
の小さなゲート部ａを形成することである。１枚
の放熱板１８におけるゲート部ａの切欠き面積は
合計が従来の金型のゲート先端開口面積と同程度
でよく、またゲート部ａは放熱板１８の一側面に
１つのみ形成してもよい。このゲート部ａは放熱
板１８の側面の裏面エツジをテーパ状に叩き加工
してから切欠き加工して、第６図に示すような断
面形状、つまり裏面側の開口面積が大きくなつて
裏面側から表面側へ溶融樹脂材が流入し易い形状
にすることが望ましい。各放熱板１８におけるゲ
ート部ａの位置は同じで、横一直線状に並ぶ。リ
ードフレーム１５は各放熱板１８に半導体ペレツ
ト１９をマウントし、各半導体ペレツト１９とリ
ード部１６に金属細線２０をボンデイングしてか
ら、例えば第７図乃至第９図に示すゲートレス構
造の金型２１で樹脂モールド成形される。

上記金型２１は上金型２２と下金型２３からな
り、上金型２２は上下面を貫通するポツト２４
と、下面にポツト２４から延びる複数本のランナ
２５を有する。下金型２３は上面に前記ランナ２
５と対向して交叉する位置に複数のキヤビテイ２
６を有する。各キヤビテイ２６の幅は放熱板１８
の幅と同一であり、ランナ２５の幅は放熱板１８
のゲート部ａの幅と同一か若干大き目に設けてあ
る。上、下金型２２，２３はリードフレーム１５
を第８図及び第９図に示す状態で型締めする。即
ち、リードフレーム１５の各放熱板１８の裏面を
上金型２２の下面に押し付け、各放熱板１８の一
直線状に並ぶゲート部ａにランナ２５を対向さ
せ、且つリードフレーム１５の各被樹脂モールド
部分を下金型２３の対応するキヤビテイ２６に収
容して、上金型２２と下金型２３で各放熱板１８
とリード部１６の非樹脂モールド部分を上下から
挾持する。

リードフレーム１５の型締め後、ポツト２４に
予熱した樹樹脂タブレツトを投入し、これを金型
２１の熱で溶融させながらプランジヤーで加圧し
ていくと、ポツト２４内の溶融樹脂材はランナ２
５内に約60Kg／cm²の高圧で充填される。同時にラ
ンナ２５内の溶融樹脂材は放熱板１８のゲート部
ａを通つてキヤビテイ２６内へと注入され、最終
的に溶融樹脂材はランナ２５とゲート部ａとキヤ
ビテイ２６内に充填され、硬化していく。樹脂モ
ールド成形後、上、下金型２２，２３を離し、リ
ードフレーム１５を取出すと第１０図に示すよう
に各放熱板１８の表面側には所望の外装樹脂材２
７が成形され、各放熱板１８の裏面側にはランナ
２６に残つたランナ残留樹脂材２８が固定された
ものが得られる。一方、ランナ２５から溶融樹脂
材が放熱板１８の裏面と上金型２２の下面の間に
浸入して硬化して放熱板１８の裏面に固着した樹
脂薄膜２９がランナ残留樹脂材２８と一体に形成
される。このランナ残留樹脂材２８と樹脂薄膜２
９は硬化時に体積収縮するが、この体積収縮率は
ランナ残留樹脂材２８の体積が大きいので大き
く、従つて収縮によつて放熱板１８の間に隙間が
生じて剥れ易くなる。実際、ランナ残留樹脂材２
８に外力を加えると、ランナ残留樹脂材２８は樹
脂薄膜２９と共に放熱板１８の裏面から簡単に剥
れて除去され、これによつて放熱板裏面の樹脂薄
膜による放熱性劣下、外観不良及び樹脂薄膜除去
の手間などの従来問題が簡単に解決され得る。

リードフレーム１５から不要の樹脂材を除去す
ると、後はリードフレーム１５のリード部１６を
連結するタイバー１７と放熱板１８を連結するタ
イバー１７′を切断除去して、第１１図に示すよ
うな樹脂封止型半導体装置３０を複数個一括して
得る。この半導体装置３０における外装樹脂材２
７は放熱板１８の両側面のゲート部ａに樹脂材が
食い込むため、放熱板１８との固着性が良好にな
り、耐湿性が向上する。

次に本発明の各種応用例を説明する。

上記上金型２２のランナ２５が比較的長い場
合、ランナ２５の先端部に近くなる程、ランナ２
５を通る溶融樹脂材は硬化反応が進んでゲート部
ａを通過し難くなつている。そこでランナ２５の
形状を第１２図の鎖線で示すように先端に近付く
程幅狭にして、ランナ２５とゲート部ａの交叉面
積をランナ２５の先端部で100％にして、先端部
からポツト２４に近付く程徐々に小さくする。こ
のようにするとポツト２４に近いところのゲート
部a₁のランナ２５への開口面積は小さいが、この
部分に注入された溶融樹脂材は硬化反応がほとん
ど進行していないので流動性が良く、ゲート部a₁
を難なく通過する。一方、ポツト２４から遠く離
れたランナ先端部のゲート部a₂には硬化反応が進
んで流動性が若干悪くなつた溶融樹脂材が注入さ
れるが、このゲート部a₂のランナ２５への開口面
積が大きくて溶融樹脂材が最も通過し易くなつて
いるので、このゲート部a₂でも溶融樹脂材は難な
く通過し、キヤビテイ２６の樹脂充填不良は無く
なる。以上のことはランナ２５の断面積が先端側
程小さくなつていることもあつて、尚更に効果的
に実現される。

第１３図及び第１４図は放熱板１８に形成する
ゲート部ｂの変形例を示すもので、このゲート部
ｂは放熱板１８上の一部をパンチで穿設した透孔
形状のものである。このゲート部ｂは放熱板１８
の板厚が比較的小さいものであれば１回のパンチ
ングで形成できるが、放熱板１８の板厚が比較的
大きい場合は第１５図に示すように、放熱板１８
の裏面の一部を強叩して凹部３１を形成し、次に
凹部３１の底面の板厚が小さくなつたところに透
孔形状のゲート部b′を穿設すればよい。この第１
５図例の場合は凹部３１によつて溶融樹脂材のゲ
ート部b′への流入がガイドされ、流入性が良くな
る。

尚、本発明の実施装置例は上記例に限らず、例
えば上金型にギヤビテイを、下金型にランナを形
成したタイプの金型を使用することも可能であ
る。また本発明はリードフレーム以外の電子部品
や機械部品などの樹脂モールドにも十分に適用し
得る。

以上説明したように、本発明は被樹脂モールド
部品側にゲート部を設けて、金型にゲートレス構
造のものを使用するようにしたので、金型の製作
が容易で安価な金型の使用が実現でき、樹脂モー
ルド製品のコストダウンが図れる。また被樹脂モ
ールド部のゲート部に残る樹脂材の食い付き性に
よつてモールド成形された樹脂材の固着性が向上
し、品質の改善が図れる。また金型のランナと被
樹脂モールド部品のゲート部との相対的な形状の
設計により、金型のキヤビテイへの樹脂充填不良
を防止することができるので、樹脂モールド製品
の歩留り向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来の被樹脂モールド部品
の一例を説明するための樹脂封止型半導体装置の
平面図及びT₁−T₁線断面図、第３図及び第４図
は従来の樹脂モールド成形用金型の一例を示す部
分平面図及び被樹脂モールド部品実装時における
T₂−T₂線拡大断面図、第５図及び第６図は本発
明で使用する被樹脂モールド部品の一例（リード
フレーム）を示す部分裏面図及びT₃−T₃線拡大
断面図、第７図及び第８図は本発明で使用する金
型の一例を示す部分平面図及び被樹脂モールド部
品実装時のT₄−T₄線拡大断面図、第９図は第８
図のT₅−T₅線部分断面図、第１０図は本発明の
方法で得た樹脂モールド製品の裏面図、第１１図
は第１０図の製品を細分割して得た樹脂封止型半
導体装置の斜視図、第１２図は本発明における金
型のランナ変形例を説明するための被樹脂モール
ド部品裏面図、第１３図及び第１４図は本発明で
使用する被樹脂モールド部品の変形例を示す裏面
図及びT₆−T₆線拡大断面図、第１５図は第１４
図の変形例を示す断面図である。 １５…被樹脂モールド部品（リードフレーム）、
２１…金型、２２…上金型、２３…下金型、２４
…ポツト、２５…ランナ、２６…キヤビテイ、
ａ，ｂ，b′…ゲート部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 樹脂モールド成形用上、下金型の衝合部分の
   一方にポツトに連通するランナを、他方に前記ラ
   ンナに対向して一連に重なる複数のキヤビテイを
   設け、ランナとキヤビテイ間に被樹脂モールド部
   品を介在させて、ランナからキヤビテイへの溶融
   樹脂材の注入は被樹脂モールド部品に部分的に形
   成したゲート部を通して行うようにしたことを特
   徴とする樹脂モールド方法。