JPH077032A - 半導体装置の樹脂封止方法及びその実施装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置の歩留り及び信頼性が向上する。 【構成】 半導体ペレットを搭載したリードフレームを
挾み込む樹脂封止用の上下金型と、上もしくは下金型に
設けられた溝に沿って樹脂を圧入するプランジャと、プ
ランジャの変位を検出する変位検出手段と、変位検出手
段からの変位信号に基づいて、樹脂１３にかける圧力を
制御する制御手段とを備える半導体装置の樹脂封止装置
により、全てのキャビティ６に樹脂１３が充填される程
度の圧力を樹脂１３に加えて、完全に全キャビティに樹
脂１３が充填した後、更にボイド１４除去用の圧力を加
える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂封止技術に関し、
特に、半導体装置の樹脂封止技術に適用して有効な技術
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＤＩＰ（Ｄual Ｉn-line Ｐackage）構
造、ＱＦＰ（Ｑuad Ｆlat Ｐackage）構造等の封止構造
を採用する半導体装置は、組立プロセスにおいて、樹脂
封止技術が使用されている。この樹脂封止技術は、リー
ドフレームの一部と、該リードフレームに搭載された半
導体ペレットとを、樹脂で封止する技術である。

【０００３】前記樹脂封止技術には、樹脂封止装置が使
用されている。該樹脂封止装置は、半導体ペレットを搭
載したリードフレームを挾み込む金型、樹脂タブレット
を加熱溶融させるヒータ、溶融した樹脂を加圧するプラ
ンジャ等で構成されている。

【０００４】前記金型は、上金型と、下金型とからな
り、それぞれプラテン（金型土台部）と、チェース（成
形面）の２つの部分からなっている。前記プラテンは、
樹脂封止装置の上と下のベースに固定され、内部に前記
ヒータが組み込まれ、前記チェースを樹脂の成形温度に
加熱している。

【０００５】前記チェースは、樹脂の成形を行う金型部
品で、前記樹脂タブレットが投入されるポットと、該ポ
ットからつながり溶融した樹脂が移送されるランナと、
該ランナの途中にあるカルと、ゲートを介しカルにつな
がるキャビティとが設けられている。

【０００６】樹脂封止方法は、まず、半導体ペレットが
搭載されたリードフレームを上下金型で挾み込み、予備
加熱した樹脂タブレットを金型のポットに投入する。

【０００７】そして、前記樹脂タブレットを前記ヒータ
で加熱し、溶融させ、プランジャで圧入する。圧入され
た樹脂は、ポット→ランナ→カル→ゲートの順に移送さ
れ、キャビティに注入される。

【０００８】そして、樹脂を冷却し、硬化させる。そし
て、硬化した樹脂とリードフレームの所定の箇所を切断
し、樹脂封止を完了する。

【０００９】なお、半導体装置の樹脂封止技術について
は、例えば、マイクロエレクトロニクスパッケージング
ハンドブック（４６０頁〜４８０頁、日経ＢＰ社出版）
に記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者は、前記従来技術を検討した結果、以下のような問題
点を見いだした。

【００１１】従来の樹脂封止装置において、樹脂は、ポ
ット内でヒータにより溶融され、プランジャで押し込ま
れることにより、ポット→ランナ→カル→ゲートの順に
移送され、キャビティに注入されている。

【００１２】プランジャは、油圧により一定の移動量で
動作し、溶融した前記樹脂を押し込み、前記金型内に前
記樹脂を充填させ、更に前記樹脂を押し続け、該樹脂内
のボイドを除去している。この際、キャビティ内では、
樹脂が移送されている間は、圧力は印加されず、キャビ
ティに樹脂が充填された時点で設定した成形圧力が印加
される。

【００１３】また、従来の樹脂封止装置は、ランナに複
数のキャビティがつながっており、複数の半導体装置の
樹脂封止を一度に行っている。このため、キャビティ間
の樹脂の充填のされかたには、バラツキがある。

【００１４】これらのため、樹脂の充填が遅れたキャビ
ティでは、樹脂が充填されていない状態から、一気に成
形圧力まで、圧力が変化（圧力集中）し、樹脂の流れが
集中（流速集中）する。

【００１５】このため、キャビティ内にある半導体ペレ
ット、特にボンディングワイヤは、圧力集中及び流速集
中により、変形や断線等が起きる。この結果、半導体装
置の歩留り及び信頼性が低下するという問題があった。

【００１６】本発明の目的は、半導体装置の歩留り及び
信頼性を向上させることが可能な技術を提供することに
ある。

【００１７】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００１８】

【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簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００１９】（１）半導体ペレットを搭載したリードフ
レームを上下金型で挾み込み、前記金型に設けられたポ
ットに樹脂を投入し、それをヒータで溶融し、プランジ
ャをポットに挿入し、前記樹脂をポットからランナを経
由して複数のキャビティに移送し、前記樹脂を前記キャ
ビティに充填し、該充填樹脂中のボイドを除去する程度
の圧力を樹脂に加えた後、冷却する半導体装置の樹脂封
止方法であって、全てのキャビティに樹脂が充填される
程度の圧力を樹脂に加えて、完全に全キャビティに樹脂
が充填した後、更にボイド除去用の圧力を加える。

【００２０】（２）半導体ペレットを搭載したリードフ
レームを挾み込む樹脂封止用の上下金型と、上もしくは
下金型に設けられた溝に沿って樹脂を圧入するプランジ
ャとを備える半導体装置の樹脂封止装置であって、前記
プランジャの変位を検出する変位検出手段と、該変位検
出手段からの変位信号に基づいて、樹脂にかける圧力を
制御する制御手段とを備える。

【００２１】

【作用】上述した手段によれば、以下に記述した理由に
より半導体装置の歩留り及び信頼性を向上させることが
可能となる。

【００２２】前記プランジャの変位を検出する変位検出
手段と、該変位検出手段からの変位信号に基づいて、樹
脂にかける圧力を制御する制御手段とを備える半導体装
置の樹脂封止装置により、全てのキャビティに樹脂が充
填される程度の圧力を樹脂に加えて、完全に全キャビテ
ィに樹脂が充填した後、更にボイド除去用の圧力を加え
る。これにより、樹脂の充填が遅れたキャビティでも、
樹脂が充填されていない状態から、一気に成形圧力ま
で、圧力が変化（圧力集中）せず、樹脂の流れが集中
（流速集中）しない。このため、キャビティ内にある半
導体ペレット、特にボンディングワイヤにも、圧力集中
及び流速集中が起こらず、ボンディングワイヤの変形や
断線等が発生しない。この結果、半導体装置の歩留り及
び信頼性が向上することが可能となる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００２４】（実施例１）図１は本発明による半導体装
置の樹脂封止装置の一実施例の概略構成を示す模式構成
図である。

【００２５】図３は樹脂封止装置の下金型に設けられた
溝（ポット、ランナ、カル、ゲート、キャビティ）を示
す模式断面図である。

【００２６】図１、図３及び図５において、１は上金
型、２は下金型、３は下金型２に設けられ、樹脂が投入
されるポット、４はポットからつながり前記樹脂が移送
されるランナ、５はランナの途中に設けられたカル、６
は半導体装置の樹脂封止部を形成するためのキャビティ
である。

【００２７】７はポット３に投入された前記樹脂を溶融
するためのヒータ、８は溶融した樹脂をキャビティ６に
押し込むためのプランジャ、９はプランジャ８を駆動さ
せる油圧装置、１０ａは油圧装置を制御する制御装置で
ある。制御装置１０ａは、タイマが内蔵され、該タイマ
は、樹脂封止装置の駆動タイミングと同期している。

【００２８】実施例１の樹脂封止装置の動作は、まず、
半導体ペレットが搭載されたリードフレームを上金型１
と下金型２とで挾み込み、予備加熱した樹脂タブレット
をポット３に投入し、該樹脂タブレットをヒータ４で加
熱溶融させる。

【００２９】そして、制御装置１０ａに内蔵された前記
タイマが始動すると同時に、油圧装置９は、プランジャ
８を駆動し、溶融した樹脂を圧入する。

【００３０】樹脂に印加される圧力は、前記タイマの時
間信号に基づき、制御装置１０ａが油圧装置９を制御
し、プランジャ８により印加される。

【００３１】そして、上下金型１、２を開き、硬化した
樹脂とリードフレームの所定の箇所を切断し、樹脂封止
を完了する。

【００３２】図４は実施例１の樹脂封止時のキャビティ
内での圧力を示すグラフである。

【００３３】図５は樹脂封止時における、樹脂注入状態
を示す金型の模式横断面図であり、１３は樹脂、１４は
ボイドであり、図５（ａ）は図４（ロ）の時点、図５
（ｂ）は図４（ハ）の時点、図５（ｃ）は図４（ニ）の
時点での樹脂１３の注入状態を示している。

【００３４】次に、実施例１の半導体装置の樹脂封止装
置の特徴部分を説明する。制御装置１０ａは、内蔵され
たタイマと、予め設定された時間とに基づき、低い圧力
を加えるように油圧装置９を制御し、その後、高い圧力
を加えるように油圧装置９を制御している。

【００３５】前述樹脂封止装置の特徴を言い替えれば、
プランジャ８は、図４に示すように、まず、樹脂１３を
押し込む程度の低い圧力を加える（イ〜ロ間）。そし
て、所定時間、前記低い圧力を維持する（ロ〜ハ間）。
そして、高い圧力を加えている（ハ〜ニ間）。

【００３６】樹脂封止状態は、（ロ）では、図５（ａ）
のように、キャビティ６が樹脂１３で完全に満たされて
おらず、（ハ）では、図５（ｂ）のように、樹脂１３は
ボイド１４を含んでおり、（ニ）では、図５（ｃ）のよ
うに、樹脂封止を完了している。

【００３７】つまり、（イ〜ロ間）では、ポット３→ラ
ンナ４→カル５→ゲート６の順に樹脂１３を移送し、キ
ャビティ６に注入し、（ロ〜ニ間）で、全てのキャビテ
ィ６に樹脂１３を完全に充填し、（ハ〜ニ間）で、樹脂
１３中のボイド１４を除去している。

【００３８】以上の説明からわかるように、実施例１の
半導体装置の樹脂封止装置によれば、タイマを内蔵した
制御装置１０ａにより油圧装置９を制御し、プランジャ
８は、全てのキャビティ６に樹脂１３が充填される程度
の圧力を樹脂に加えて、全てのキャビティ６に、完全に
樹脂が充填した後、更にボイド１４除去用の圧力を印加
している。これにより、樹脂１３の充填が遅れたキャビ
ティ６でも、樹脂１３が充填されていない状態から、一
気に成形圧力まで、圧力が変化（圧力集中）せず、樹脂
１３の流れが集中（流速集中）しない。このため、キャ
ビティ内にある半導体ペレット、特にボンディングワイ
ヤにも、圧力集中及び流速集中が起こらず、ボンディン
グワイヤの変形や断線等が発生しない。この結果、半導
体装置の歩留り及び信頼性が向上することが可能とな
る。

【００３９】（実施例２）図２は本発明による実施例２
の半導体装置の樹脂封止装置の概略構成を示す模式構成
図である。

【００４０】図２において、１は上金型、２は下金型、
７はポット３に投入された前記樹脂を溶融するためのヒ
ータ、８は溶融した樹脂をキャビティ６に押し込むため
のプランジャ、９はプランジャを駆動させる油圧装置、
１０ｂは油圧装置を制御する制御装置である。１１はプ
ランジャ８に設けられた発光素子、１２は発光素子１１
からの光を検出する受光素子である。

【００４１】実施例２の樹脂封止装置の動作は、まず、
半導体ペレットが搭載されたリードフレームを上金型１
と下金型２とで挾み込み、予備加熱した樹脂タブレット
をポット３に投入し、該樹脂タブレットをヒータ４で加
熱溶融させる。

【００４２】そして、油圧装置９が、プランジャ８を駆
動し、溶融した樹脂を圧入する。

【００４３】この際、制御装置１０ｂは、受光素子１２
で発光素子１１からの光信号を検出し、それに基づき、
油圧装置９を制御している。

【００４４】そして、上下金型１、２を開き、硬化した
樹脂とリードフレームの所定の箇所を切断し、樹脂封止
を完了する。

【００４５】次に、実施例２の半導体装置の樹脂封止装
置の特徴部分を説明する。受光素子１１が検出した光信
号に基づいて、制御装置１０は、プランジャ８の位置
が、プランジャ８の下死点（全てのキャビティ６に樹脂
が充填された時の位置）に至るまで、低い圧力を加える
ように油圧装置９を制御し、プランジャ８が下死点に至
ってから所定時間が経過した後、高い圧力を加えるよう
に油圧装置９を制御している。

【００４６】言い替えれば、プランジャ８は、図４に示
すように、まず、樹脂１３を押し込む程度の低い圧力を
加える（イ〜ロ間）。そして、所定時間、前記低い圧力
を維持する（ロ〜ハ間）。そして、高い圧力を加える
（ハ〜ニ間）。

【００４７】つまり、（イ〜ロ間）では、ポット３→ラ
ンナ４→カル５→ゲート６の順に樹脂１３を移送し、キ
ャビティ６に注入し、（ロ〜ハ間）で、全てのキャビテ
ィ６に樹脂１３を完全に充填し、（ハ〜ニ間）で、樹脂
１３中のボイド１４を除去している。

【００４８】以上の説明からわかるように、実施例１の
半導体装置の樹脂封止装置によれば、全てのキャビティ
に樹脂１３が充填される程度の圧力を樹脂１３に加え、
全てのキャビティ６に、完全に樹脂１３が充填した後、
更にボイド１４除去用の圧力を印加している。これによ
り、樹脂１３の充填が遅れたキャビティ６でも、樹脂１
３が充填されていない状態から、一気に成形圧力まで、
圧力が変化（圧力集中）せず、樹脂１３の流れが集中
（流速集中）しない。このため、キャビティ６内にある
半導体ペレット、特にボンディングワイヤにも、圧力集
中及び流速集中が起こらず、ボンディングワイヤの変形
や断線等が発生しない。この結果、半導体装置の歩留り
及び信頼性が向上することが可能となる。

【００４９】また、プランジャ８の位置を検出し、その
検出信号に基づき、樹脂１３に印加する圧力を制御して
いる。このため、他の半導体装置の樹脂封止をするため
に上下金型１、２を交換しても、制御装置の設定を変え
ずに、樹脂封止を行うことができる。この結果、多種の
半導体装置の樹脂封止を行う場合、作業時間を短縮する
ことが可能となる。

【００５０】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記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
ない範囲において種々変更可能であることは勿論であ
る。

【００５１】

【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、下
記のとおりである。

【００５２】半導体装置の歩留り及び信頼性が向上する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による半導体装置の樹脂封止装置の一
実施例の概略構成を示す模式構成図、

【図２】 本発明の実施例２の半導体装置の樹脂封止装
置の概略構成を示す模式構成図、

【図３】 樹脂封止装置の下金型に設けられた溝（ポッ
ト、ランナ、カル、ゲート、キャビティ）を示す模式断
面図。

【図４】 樹脂封止時のキャビティ内での圧力を示すグ
ラフである。

【図５】 樹脂封止時における、樹脂注入状態を示す金
型の模式横断面図。

【符号の説明】

１…上金型、２…下金型、３…ポット、４…ランナ、５
…カル、６…キャビティ、７…ヒータ、８…プランジ
ャ、９…油圧装置、１０…制御装置、１１…発光素子、
１２…受光素子、１３…樹脂、１４…ボイド。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ペレットを搭載したリードフレー
   ムを上下金型で挾み込み、前記金型に設けられたポット
   に樹脂を投入し、それをヒータで溶融し、プランジャを
   ポットに挿入し、前記樹脂をポットからランナを経由し
   て複数のキャビティに移送し、前記樹脂を前記キャビテ
   ィに充填し、該充填樹脂中のボイドを除去する程度の圧
   力を樹脂に加えた後、冷却する半導体装置の樹脂封止方
   法であって、全てのキャビティに樹脂が充填される程度
   の圧力を樹脂に加えて、完全に全キャビティに樹脂が充
   填した後、更にボイド除去用の圧力を加えることを特徴
   とする半導体装置の樹脂封止方法。
2. 【請求項２】 半導体ペレットを搭載したリードフレー
   ムを挾み込む樹脂封止用の上下金型と、上もしくは下金
   型に設けられた溝に沿って樹脂を圧入するプランジャと
   を備える半導体装置の樹脂封止装置であって、前記プラ
   ンジャの変位を検出する変位検出手段と、該変位検出手
   段からの変位信号に基づいて、樹脂にかける圧力を制御
   する制御手段とを備えたことを特徴とする半導体装置の
   樹脂封止装置。