(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置が搭載された基板を樹脂封止するトランスファモールド装置に具備する連続モールド用のモールド金型において、
相対的に接離動可能な上型および下型と、
前記下型へ脱着可能であり、キャビティが凹設されたパーティング面に基板が搭載され、該キャビティへ溶融樹脂を充填するため上下方向へ連絡する樹脂路が形成されている複数の中間型と、
前記中間型に形成されたキャビティと対向して上型に設けられ、基板当接部分が平面に形成された上型チェイスを常時下方へ付勢する押圧機構と、
前記下型のポット内にプランジャが摺動可能に設けられており、プランジャの作動によりポットから中間型の樹脂路を通じてキャビティへ溶融樹脂を供給する樹脂供給機構を具備し、
押圧機構により基板の板厚誤差を吸収しつつ一の中間型が下型と上型とでクランプされ、下型のプランジャの作動によりポットから当該一の中間型の樹脂路を通じて溶融樹脂がキャビティへ充填されて成形品及びスクラップが一体に樹脂封止され、樹脂封止後の一の中間型が他の中間型と交換されることを特徴とするモールド金型。
【請求項２】
前記成形品および樹脂路に対応して成形されるスクラップを離型させるための離型手段が前記中間型内に設けられていることを特徴とする請求項１記載のモールド金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はモールド金型に関し、一層詳細には、相対的に接離動可能な上型および下型と、成形品成形用のキャビティおよび該キャビティへ溶融樹脂を充填するための樹脂路とを具備するモールド金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体装置の樹脂封止には、相対的に接離動可能な上型および下型と、成形品成形用のキャビティおよびキャビティへ溶融樹脂を充填するための樹脂路とを具備する多くの種類のモールド金型が使用されている。
通常、上型と下型のパーティング面上に樹脂封止（成形）用のキャビティが凹設され、上型および／または下型に形成された樹脂路を通って溶融樹脂がキャビティ内へ充填され、樹脂封止が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のモールド金型には次のような課題がある。
従来のモールド金型では上型と下型が対応して初めて所定の種類の成形品を成形可能になる。そのため、成形品の種類を変更する毎に上型および下型を交換しなければならず、その作業に多くの時間が必要になるという課題がある。この金型交換に伴う課題は、成形品の種類を変更する場合に限らず、金型の補修を行う場合も同様である。
また、上型と下型が必ず対応させる必要があるため、型数は少なくとも成形品の種類の２倍となり、多種類の場合には極めて多数の型を用意しなければならず、コストアップの原因になると共に、管理も大変になるという課題もある。
従って、本発明は取扱および管理が容易なモールド金型を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、半導体装置が搭載された基板を樹脂封止するトランスファモールド装置に具備する連続モールド用のモールド金型において、相対的に接離動可能な上型および下型と、前記下型へ脱着可能であり、キャビティが凹設されたパーティング面に基板が搭載され、該キャビティへ溶融樹脂を充填するため上下方向へ連絡する樹脂路が形成されている複数の中間型と、前記中間型に形成されたキャビティと対向して上型に設けられ、基板当接部分が平面に形成された上型チェイスを常時下方へ付勢する押圧機構と、前記下型のポット内にプランジャが摺動可能に設けられており、プランジャの作動によりポットから中間型の樹脂路を通じてキャビティへ溶融樹脂を供給する樹脂供給機構を具備し、押圧機構により基板の板厚誤差を吸収しつつ一の中間型が下型と上型とでクランプされ、下型のプランジャの作動によりポットから当該一の中間型の樹脂路を通じて溶融樹脂がキャビティへ充填されて成形品及びスクラップが一体に樹脂封止され、樹脂封止後の一の中間型が他の中間型と交換されることを特徴とする。
また、成形品および樹脂路に対応して成形されるスクラップを離型させるための離型手段が前記中間型内に設けられていることを特徴とする。
【０００５】
【作用】
作用について説明する。
成形品の種類が変わり、金型を交換する場合、キャビティと樹脂路が形成されている中間型のみを交換するだけで他の種類の成形品を成形可能となる。
その場合、上型および下型は共通型として使用可能となる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例について添付図面と共に詳述する。
まず、図１と共に構成について説明する。なお、本実施例ではモールド金型の一例としてボールグリッドアレイ型の半導体装置を樹脂封止するためのモールド金型を例に挙げて説明する。
１０は下型であり、トランスファモールド装置の基台部（不図示）へ固定されている。本実施例において、下型１０は下型ベースプレート１２と、下型ベースプレート１２上に固定されている下型プレート１４とから成る。なお、下型プレート１４の上面には後述するポットおよび後述するイジェクタピンとの干渉を防止するための逃げ孔１６ａが穿設されているが、他の部分は単なる平面に形成されている。そのため、共通化することができる。
【０００７】
１８は樹脂供給機構を構成するポットであり、下型プレート１４内に設けられている。ポット１８は、下型１０の長さ方向へ所定間隔をおいて複数個列設されている（図３参照）。各ポット１８内にはプランジャ２０が上下方向へ摺動可能に配されている。複数のプランジャ２０は、下型ベースプレート１２内に設けられているプランジャ駆動機構（不図示）により、同時に同一動作が可能になっている。樹脂成形を行う場合、ポット１８内には熱硬化性樹脂のタブレットが投入され、ポット１８内で溶融され、プランジャ２０が上動して後述する樹脂路内へ溶融樹脂を供給する。
２２は上型であり、トランスファモールド装置のプレス装置（例えばモータプレス装置）へ連結され、上下動可能になっている。この上下動により、上型２２は下型１０に対して接離動可能になっている。本実施例において、上型２２は、２個の上型チェイス２４と、上型チェイス２４を内蔵する上型チェイスプレート２６と、上型チェイスプレート２６が連結され、上記プレス装置へ連結されている上型ベースプレート２８とから成る。
【０００８】
上型チェイス２４は、ボルト３０により吊持されると共に、若干距離上下動可能になっている。また、上型チェイス２４は、上型チェイスプレート２６内に配設されているコイルスプリング２８ａ（押圧機構の一例）により常時下方へ付勢されている。従って、上型チェイス２４を上方へ押動する力が作用しない場合は、上型チェイス２４の下面（パーティング面）は、上型チェイスプレート２６の下面より若干下方へ突出する（図２参照）。なお、上型チェイス２４のパーティング面には後述する位置決めピンとの干渉を防止するための逃げ孔１６ｂが穿設されているが、他の部分は単なる平面に形成されている。そのため、上型２２を共通化することができる。
【０００９】
３２は中間型であり、下型１０上へ脱着可能に設けられている。本実施例では、中間型３２は下型プレート１４上へ適宜な位置決め手段（例えば凹凸係合構造）により位置決めされている。中間型３２の脱着を容易にするために、下型プレート１４へクランプ機構を設けるとよい。実質的には中間型３２の上面が、上型２２パーティング面と対向するパーティング面となる。
３４は樹脂成形用のキャビティであり、中間型３２の上面（パーティング面）上に凹設されている。キャビティ３４は、中間型３２の長さ方向へ２列、並設されている（図３参照）。
３６は位置決めピンであり、中間型３２のパーティング面上に立設されている。位置決めピン３６は、樹脂封止する半導体装置の基板３８に透設されている透孔４０（図３参照）へ貫通され、基板３８の中間型３２パーティング面上の位置を決めている。なお、図３において中央線Ｍより矢印Ｒ側には基板３８として、短冊状に形成され、複数個の半導体装置が搭載されたものを示し、中央線Ｍより矢印Ｌ側には基板３８として、矩形の個片に形成され、それぞれ１個の半導体装置が搭載されたものを示す。
【００１０】
４２は樹脂路であり、各ポット１８に対応して中間型３２の下面および内部に設けられている。各樹脂路４２は、ポット１８に対向する金型カル４４と、金型カル４４から両キャビティ３４方向へ延びる金型ランナ４６と、金型ランナ４６から略垂直上方へ延び、各キャビティ３４の底面と略直角に連絡する金型ゲート４８とから成る。各樹脂路４２は、ポット１８と両側キャビティ３４とを連絡し、ポット１８から供給される溶融樹脂をキャビティ３４内へ充填可能にしている。
本実施例では樹脂路４２が基板３８上を全く走らないので、基板３８上に樹脂路４２に対応するスクラップが形成されることがない。従って、スクラップ除去に際して基板３８を傷めるおそれが全くないし、残留樹脂による型閉時の金型損傷も防止できる。また、パーティング面上にフラッシュの発生がないので、金型クリーニングも簡単で済むし、金型が分割構造であっても分割部分へ樹脂が回り込むことがなく、樹脂除去作業が不要になる等のメリットがある。
【００１１】
５０ａは成形品突き出し用のイジェクタピン（離型手段の一例）であり、中間型３２内に設けられている。イジェクタピン５０ａは、若干距離上下動可能になっており、上端はキャビティ３４内へ突入可能になっている。イジェクタピン５０ａは、コイルスプリング２８ｂによって常時下方へ付勢されており、通常は上端面がキャビティ３４の内底面と面一に位置している。なお、中間型３２が下型プレート１４上へセットされたときは、図１に示すように下端部が下型プレート１４に穿設されている逃げ孔１６ａ内に突入して干渉が防止されている。
【００１２】
５０ｂはスクラップ（樹脂路４２で形成される成形品カル、成形品ランナ、成形品ゲート）突き出し用のイジェクタピン（離型手段の一例）であり、中間型３２内に設けられている。イジェクタピン５０ｂは、若干距離上下動可能になっており、下端は金型カル４４内へ突入可能になっている。イジェクタピン５０ｂは、コイルスプリング２８ｃによって常時上方へ付勢されており、通常は下端面が金型カル４４の内上面と面一に位置している。なお、型閉状態では図１に示すように上端部が上型チェイスプレート２６に穿設されている逃げ孔１６ｃ内に突入して干渉が防止されている。
【００１３】
次に、上記構成を有するモールド金型を用いてボールグリッドアレイ型の半導体装置を樹脂封止する方法について図２〜図４をさらに参照して説明する。
型開状態において、ポット１８へ樹脂タブレットが投入され、パーティング面上へ基板３８がセットされた中間型３２が下型プレート１４上へクランプされる。
中間型３２がセットされたら、上型２２が下動し、型閉状態となる（図１の状態）。型閉状態では、中間型３２のパーティング面上に在る基板３８を、コイルスプリング２８ａで付勢されている上型チェイス２４で押圧しているので、基板３８の厚さに多少の誤差が有っても当該誤差を吸収して十分押圧可能になっている。
この状態でポット１８内の樹脂タブレットが溶解され、プランジャ２０が上動される。すると、溶融樹脂はポット１８から樹脂路４２を通ってキャビティ３４内へ充填される。
【００１４】
成形が終了し、樹脂が固化したら上型２２は上動され、型開が行われる。上型２２が十分上方へ移動したら、中間型３２のクランプを外し、下型プレート１４から取り出す（図２および図３の状態）。なお、中間型３２の下型１０へのセッティング、取り出しは、作業員がマニュアルで行ってもよいし、専用のローディング機構を設けて自動的に行ってもよい。
取り出した中間型３２には成形品５２（ボール端子が形成されていない半導体装置）およびスクラップが付着しているので、次の工程において図４に示すようにイジェクタピン５０ａ、５０ｂへ矢印ＡまたはＢ方向の離型力を作用させる。この離型力は、例えば空中に保持した中間型３２のイジェクタピン５０ａ、５０ｂへ、エアシリンダで矢印ＡまたはＢ方向の力を加えることで作用させることができる。矢印ＡまたはＢ方向の離型力を作用させると、図４に示すように成形品５２はキャビティ３４から離型し、スクラップ５４は樹脂路４２から離型して落下する。
離型が終了したら、中間型３２の上下面等をクリーニングして次回の成形に備える。なお、次回は異なった種類の成形品を成形する場合には当該成形品に応じた中間型３２を選択して下型１０上へセットすればよい。
【００１５】
上記実施例では、樹脂路４２を構成する金型ゲート４８をキャビティ３４に対して垂直に設けた。そのため、スクラップである成形品ゲート５６とキャビティ３４で成形された樹脂封止部５８とを切り離すディゲート工程において成形品ゲート５６の先端が僅かに残るおそれがある。そこで、図５に示すように樹脂封止部５８に凹部６０を設け、凹部６０内において成形品ゲート５６と樹脂封止部５８とが連結する構成にするとよい。本実施例では凹部６０の深さを約０．２ｍｍに形成したらディゲート後に樹脂封止部５８から突出するゲート残りを完全に防止することができた。
上記実施例では樹脂封止と成形品５２の取り出しを別の場所で行う例を挙げたが、例えば中間型３２へ基板３８をセットするステージと、樹脂封止を行うステージと、中間型３２から成形品５２等を離型させるステージと、中間型３２をクリーニングするステージとをモールド装置内に設け、順次各ステージへ複数の中間型３２を移動させると連続モールドが可能となる。
【００１６】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、例えばボールグリッドアレイ型ではなく、ピングリッドアレイ型の半導体装置の樹脂封止に用いてもよい、その場合には上型チェイス２４のパーティング面にピン端子との干渉を防止するための凹部であって、複数種類のピングリッドアレイ型の半導体装置に対応できるサイズの凹部を形成しておけばよい等、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係るモールド金型を用いると、成形品の種類が変わったり金型補修のために金型を交換する場合、キャビティと樹脂路が形成されている中間型のみを交換するだけでよく、上型および下型は共通型として使用可能となるので、交換の手間を格段に省くことが可能となる。
また、成形品の種類が多くても、その種類に応じて中間型のみを用意するだけでよいので型の数も減じることができ、経済的であると共に管理も容易となる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例の半導体装置樹脂封止用モールド金型の型閉状態を示した断面図。
【図２】実施例のモールド金型の型開状態を示した断面図。
【図３】中間型を取り出した状態を示した中間型と下型の平面図。
【図４】中間型のディゲート状態を示した断面図。
【図５】樹脂封止部と成形品ゲートとの連結構造を示した部分断面図。
【符号の説明】
１０  下型
１８  ポット
２０  プランジャ
２２  上型
２４  上型チェイス
２８ａ  コイルスプリング
３２  中間型
３４  キャビティ
３８  基板
４２  樹脂路
４８  金型ゲート
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ  イジェクタピン
５２  成形品
５４  スクラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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