(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上金型と下金型とでキャビティを形成し、前記上下金型のいずれかの側にランナー部と、樹脂タブレットを投入するポットと、前記投入された樹脂タブレットを押圧するプランジャーとを具備し、前記キャビティとランナー部とを構成するパーティングラインがそれぞれ独立して開閉できるピンゲート方式の樹脂成形金型を用いてトランスファーモールドする樹脂成形方法において、前記ポット内に樹脂タブレットを投入し、軟化した樹脂が前記プランジャーの押圧により、前記ランナー部内を略満たすまでの第１の区間と、前記キャビティ内に樹脂を流入させる第２の区間とを有し、前記第１の区間においては前記キャビティを構成するパーティングラインが開放される期間を有し、前記第２の区間においては前記キャビティを構成するパーティングラインが常時閉鎖されていることを特徴とする樹脂成形方法。
【請求項２】
前記樹脂タブレットの軟化した樹脂が、前記ランナー部内を略満たす第１の区間と、前記キャビティ内に流入する第２の区間とで、前記プランジャーの押圧速度を異ならせたことを特徴とする請求項１記載の樹脂成形方法。
【請求項３】
前記プランジャーの押圧速度は、第１の区間を第２の区間より速く設定したことを特徴とする請求項２記載の樹脂成形方法。
【請求項４】
前記プランジャーの押圧は、前記第１の区間と第２の区間の間で一旦停止することを特徴とする請求項２記載の樹脂成形方法。
【請求項５】
前記プランジャーの押圧は、前記第１の区間と第２の区間の間で一旦停止した状態から後退した後、前記第２の区間へ移行することを特徴とする請求項４記載の樹脂成形方法。
【請求項６】
前記樹脂タブレットの軟化した樹脂が、前記ランナー部内を略満たす第１の区間の間、前記キャビティを構成するパーティングラインは開放されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形方法。
【請求項７】
前記樹脂タブレットの軟化した樹脂が、前記ランナー部内を略満たす第１の区間の間に、前記キャビティを構成するパーティングラインが短期間開放される時間を有することを特徴とする請求項１記載の樹脂成形方法。
【請求項８】
前記第１の区間と第２の区間の間のプランジャー停止区間に、前記キャビティを構成するパーティングラインが短期間開放される時間を有することを特徴とする請求項４記載の樹脂成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は樹脂成形方法に係わり、ピンゲート方式においてトランスファーモールドに適した樹脂成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップの高密度実装に伴い、多数の電極を有する樹脂封止型半導体装置が開発されている。その代表的なものとしては、ＰＧＡ（ピングリッドアレイ）がある。ＰＧＡは回路基板の一方の面にＩＣチップを搭載して樹脂で封止し、他方の面にはＩＣチップと接続した複数のピンを配置した構造をしている。ＰＧＡはマザーボードに対して着脱可能であるという利点があるものの、ピンがあるので大型となり小型化が難しいという問題があった。
【０００３】
そこで、このＰＧＡに代わる小型の樹脂封止半導体装置として、ピンの代わりにパッドを配列したパッド・アレイ・キャリア（以下ＰＡＣと略す）が開発されている。一般的に樹脂成形用金型のゲート方式としては、サイドゲート方式とピンゲート方式とがあり、熱可塑性樹脂成形ではピンゲート方式、熱硬化性樹脂成形ではサイドゲート方式が比較的広く採用されている。
【０００４】
一般的にサイドゲート方式を用いた熱硬化性樹脂成形におけるトランスファーモールドによるＩＣの樹脂封止方法では、封止部に連通するゲート残りが形成されてしまい、ゲート残りを取り除く際に配線パターンを破壊したり、封止部を形成する樹脂にひび割れを生じたり、またゲート部の樹脂が回路基板に沿って流れる構造のため、回路基板上が樹脂で汚れたりする問題があった。
【０００５】
そこで本出願人は、上記サイドゲート方式の問題を排除するピンゲート方式に着目し、これをＰＡＣのトランスファーモールドに採用し、先に特願平６−３３６５号で提案したピンゲート方式において、下金型側にプランジャーを配置する下プランジャー方式で、トランスファーモールドに適し、樹脂封止精度が良く、信頼生の高い樹脂成形方法と成形金型の構造を提供した。
【０００６】
即ち、図４はピンゲート方式でＩＣを実装した回路基板の樹脂成形方法及びその成形金型の構造を示す要部断面図で、図４において、１は上金型であり、７の固定側取付板、該固定側取付板７への熱の拡散を防ぐ８の断熱部材及び５の固定側型板とで構成される。２は下金型で、１０の可動側型板▲１▼、１４の可動側型板▲２▼、並びに該可動側型板▲２▼１４の下部に順に組み合わされる図示しない可動側受板、スペーサ及び可動側取付板とで構成される。１５はＩＣ、９は該ＩＣ１５を実装した回路基板であり、図示しない位置決め用ガイド穴を有する。３は、９の回路基板の背面を押圧する平面を有する付勢押圧部で、該付勢押圧部３は十分大きなクリアランスを有する４の摺動部で摺動するように固定側型板５に保持されている。６は前記付勢押圧部３を押圧する付勢手段である圧縮コイルバネであり、前記断熱部材８に格納されている。なお、付勢手段は圧縮コイルバネの代わりに板バネ等のバネ部材や合成ゴム等の弾性部材であってもよい。
【０００７】
さらに、１３は断面が台形のカセット式のキャビティブロックであり、前記可動側型板▲１▼１０に着脱自在に挿嵌され、回路基板９の厚みより浅い凹部と、該凹部の中には１１のＩＣ封止部のキャビティと、回路基板９のガイド穴に挿通して前記回路基板９を位置決めする位置決め部である一対のガイドピン１２とが、一つのキャビティブロック１３に複数箇所（例えば３ケ所）づつ形成されている。１８ｄは、キャビティ１１と該キャビティ１１の下方にあるランナー部とを接続する樹脂移送経路の、後述する１８ｃの縦ランナー部の上端にあって、前記キャビティ１１への樹脂注入口となるゲート部である。
【０００８】
次に、１８は前記可動側型板▲１▼１０と可動側型板▲２▼１４とで形成される樹脂移送経路であるランナー部であり、該ランナー部１８は樹脂タブレット１９が投入されるカル部１８ａ、該カル部１８ａから延在する横ランナー部１８ｂ及び該横ランナー部１８ｂからキャビティ１１へ向かって立ち上がる縦ランナー部１８ｃからなる。２１は可動側型板▲２▼１４の中央に設けられ、前記樹脂タブレット１９を押圧するプランジャー２０をガイドするポットである。また２２は前記可動側型板▲２▼１４に固定されたランナーロックピンであり、該ランナーロックピン２２の外周の一部に開口した切欠部がランナー部１８と交差しており、該切欠部がランナー部１８の側壁の一部を構成して、ランナー部１８で硬化したランナー樹脂の係止部となっている。前記ランナーロックピン２２の該係止部である前記切欠部は、カル部１８ａを中心にした同一回転方向に向いている。
【０００９】
次に、２３は可動側型板▲２▼１４に貫通して、下方の前記スペーサ内から駆動されるように設けられたランナーロック解除ピンであり、ピンの先端の傾斜部がランナー部１８のランナーロックピン２２が係止する側の側壁の一部を構成するように各ランナーロックピン２２に対応して配設されている。２４は前記上金型１及び下金型２をそれぞれ案内するガイドポストで、２５はキャビティ１１側のパーティングライン、２６はランナー部１８側のパーティングラインである。２ケのキャビティブロック１３をカル部１８ａに対して互いに点対称の位置になるように、即ちカル部１８ａから対応するキャビティ１１までの距離が等しくなるように、前記可動側型板▲１▼１０の図示しない壁面またはピンであるストッパーに当接するように断面に垂直に押し込んでおいて、両キャビティブロック１３の間を２７の押さえ部材をボルトで締結することにより、２ケのキャビティブロック１３を同時に装着することができる。この時、可動側型板▲１▼１０の縦ランナー部１８ｃからキャビティブロック１３のゲート部１８ｄまで隙間なく、継ぎ目を含めてアッダーカットが生じない形状の樹脂移送経路が形成される。
【００１０】
次に、図４によりＰＡＣのトランスファーモールドにおけるピンゲート方式の成形動作を説明する。まず所定の温度、例えば１６５°Ｃ程度に加熱しておいた金型のキャビティ１１側のパーティングライン２５を開き、下金型２のキャビティブロック１３の位置決め部であるガイドピン１２に、実装されたＩＣ１５が下向きになるように回路基板９を装着した後、上金型１の付勢押圧部３で前記回路基板９の背面を押圧するように型を閉じる。次に熱硬化性樹脂である予熱された樹脂タブレット１９をランナー部１８側のパーティングライン２６を開き、ポット２１に投入し、前記パーティングライン２６を閉じた後、プランジャー２０を押し込んで圧力を加えることにより、溶融した熱硬化性樹脂をカル部１８ａを経て横ランナー部１８ｂ、縦ランナー部１８ｃ、ゲート部１８ｄを経てキャビティ１１内に押し上げるように注入する。
【００１１】
熱硬化性樹脂を充填後、所定の熱硬化時間、例えば９０秒程度保持した後、可動側型板▲１▼１０と可動側型板▲２▼１４との型開き、即ちランナー部１８側のパーティングライン２６を開き、ランナー樹脂を成形樹脂から切り離し、次にランナーロック解除ピン２３を操作してランナーロックピン２２の係止部からランナー樹脂を押し外してランナーロックの解除を行った後、固定側型板５と可動側型板▲１▼１０の型開き、即ちキャビティ１１側のパーティングライン２５を開いて成形樹脂で封止された製品であるＰＡＣを取り出す。前記ＰＡＣの取り出しは、回路基板９のフラットな背面側が上を向いているため、汎用の吸着パッド等の吸着手段により容易に取り出すことができる、あるいは軽いエアーの吹き出しと吸着によっても簡単に取り出すことが可能である。なお、前述したように回路基板２をキャビティブロック１３の位置決め部であるガイドピン１２に装着する際も、回路基板の背面側が上方に位置しフラットなため作業は容易である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した樹脂成形方法において、前記プランジャー２０を矢印Ａ方向に押し込み圧力を加えて行くと、溶融した樹脂は前記ランナー部１８内を満たしていた空気を圧縮しつつ、矢印Ｂ方向、即ちカル部１８ａから横ランナー部１８ｂ、縦ランナー部１８ｃ、ゲート部１８ｄを経てキャビティ１１内に押し上げられて行く。図５は成形後のＩＣモジュールの斜視図で、前記プランジャー２０の押圧により圧縮された空気は成形金型から抜けることがなく、気泡３１が残ったままモールドされ、封止部３０内に前記気泡３１が介在するという問題が発生した。前記気泡３１はＩＣ１５の環境保護（例えば湿気等）に対して悪い影響を与える。
【００１３】
そこで、前記したプランジャー２０の押圧により圧縮された空気を成形金型から逃がすために、付勢押圧部３と回路基板９とが隙間ｅ１、例えば１０μｍｍ程度離れるようにキャビティ１１側のパーティングライン２５を開いて、プランジャー２０の押圧時に回路基板９とキャビティブロック１３との隙間から型外へ空気を逃がし、前記封止部３０内の気泡３１の介在を極力回避しようとしたが、図５に示すように、溶融した樹脂が前記封止部３０から回路基板９の表面に洩れてはみ出し、所謂バリ３２が発生した。前記バリ３２はパターン３３の導通不良、半田の乗り不良及び樹脂の剥離の要因となる。
【００１４】
上述したように、前記バリ３２を小さくしようとして前記隙間ｅ１を狭くするか又は無くすると、圧縮された空気を逃がすことが出来ず、気泡３１が封止部３０内に多く介在し、前記気泡３１を少なくしようとして前記隙間ｅ１を広くすると、前記バリ３２は大きくなり、また前記気泡３１を少なくするために前記プランジャー２０の押圧速度を速めると、ボンディングワイヤーのワイヤー流れが発生するなど、気泡３１、バリ３２及びワイヤー流れが発生して適切な成形条件の設定が困難であった。
【００１５】
本発明は上記従来の課題に鑑みてされたものであり、その目的は、ピンゲート方式においてトランスファーモールドに適し、樹脂封止品質の優れた、信頼性の高い樹脂成形方法を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、上金型と下金型とでキャビティを形成し、前記上下金型のいずれかの側にランナー部と、樹脂タブレットを投入するポットと、前記投入された樹脂タブレットを押圧するプランジャーとを具備し、前記キャビティとランナー部とを構成するパーティングラインがそれぞれ独立して開閉できるピンゲート方式の樹脂成形金型を用いてトランスファーモールドする樹脂成形方法において、前記ポット内に樹脂タブレットを投入し、軟化した樹脂が前記プランジャーの押圧により、前記ランナー部内を略満たすまでの第１の区間と、前記キャビティ内に樹脂を流入させる第２の区間とを有し、前記第１の区間においては前記キャビティを構成するパーティングラインが開放される期間を有し、前記第２の区間においては前記キャビティを構成するパーティングラインが常時閉鎖されていることを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記樹脂タブレットの軟化した樹脂が、前記ランナー部内を略満たす第１の区間と、前記キャビティ内に流入する第２の区間とで、前記プランジャーの押圧速度を異ならせたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記プランジャーの押圧速度は、第１の区間を第２の区間より速く設定したことを特徴とするものである。
【００１９】
また、前記プランジャーの押圧は、前記第１の区間と第２の区間の間で一旦停止することを特徴とするものである。
【００２０】
また、前記プランジャーの押圧は、前記第１の区間と第２の区間の間で一旦停止した状態から後退した後、前記第２の区間へ移行することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記樹脂タブレットの軟化した樹脂が、前記ランナー部内を略満たす第１の区間の間、前記キャビティを構成するパーティングラインは開放されていることを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記樹脂タブレットの軟化した樹脂が、前記ランナー部内を略満たす第１の区間の間に、前記キャビティを構成するパーティングラインが短期間開放される時間を有することを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記第１の区間と第２の区間の間のプランジャー停止区間に、前記キャビティを構成するパーティングラインが短期間開放される時間を有することを特徴とするものである。
【００２４】
【作用】
従って、本発明における樹脂成形方法において、前述したように、プランジャーの押圧により軟化した樹脂がランナー部内を略満たす第１の区間は、プランジャーを速やかに押圧、一旦停止又は一旦停止後若干後退させて、前記第１の区間において、その区間の一部又は全部の期間中はキャビティ側のパーティングラインを開くことにより、圧縮された空気を型外へ逃がした後、前記パーティングラインを閉じる。その後プランジャーの押圧を再開し樹脂がゲート部を越えてキャビティ内に流入される第２の区間は、プランジャーを緩やかに押圧することにより、樹脂が確実にキャビティ内に充填される。
【００２５】
【実施例】
以下図面に基づいて好適な実施例を説明する。図１は本発明の第１の実施例で、ピンゲート方式のＩＣを実装した回路基板の樹脂成形方法を示す要部断面図である。なお図において、従来技術と同一部材は同一符号と名称で示す。
【００２６】
先ず図１において、金型構造は従来技術と同様であるので詳細な説明は省略する。図１において樹脂成形方法を説明すると、まずキャビティ１１側を構成するパーティングライン２５が開らかれた下金型２のキャビティブロック１３の位置決め部であるガイドピン１２に、ＩＣ１５が実装された回路基板９をＩＣ１５が下向きになるように装着した後、前記パーティングライン２５を閉じる。その後、所定の温度、例えば１６５°Ｃ程度に加熱された前記成形金型に、ランナー部１８側を構成するパーティングライン２６を開き、即ち、可動側型板▲１▼１０と可動側型板▲２▼１４とが開いている時に、樹脂タブレット１９をポット２１に投入し、前記パーティングライン２６を閉じる。その際プランジャー２０の位置は下死点Ｐ１にある。
【００２７】
次に、投入された樹脂タブレット１９が均一に軟化された状態で、前記プランジャー２０を押し込むが、軟化、溶融した樹脂がカル部１８ａ、横ランナー部１８ｂ、縦ランナー部１８ｃよりなるランナー部１８内を略満たすまでの第１の区間は、前記プランジャー２０の位置が下死点Ｐ１よりＰ２までを、速やかに押し込むことにより、溶融した樹脂はゲート部１８ｄの手前近傍まで到達する。その際、前記ランナー部１８内の空気は圧縮されてキャビティ１１内に閉じ込められる。その状態で前記プランジャー２０の押し込みを一旦停止させる。
【００２８】
前記プランジャー２０の位置がＰ２で一旦停止した時に、前記キャビティ１１側のパーティングライン２５を隙間ｅ２を生じるように、例えば、ｅ２＝０．５ｍｍ程度、０．２ｓｅｃ間程度瞬間的に開き、前記キャビティ１１内の圧縮された空気を型外へ逃がす。
【００２９】
次に、前記キャビティ１１側のパーティングライン２５を閉じた後、前記プランジャー２０の押し込みを再開して、プランジャー２０の位置がＰ２より上死点Ｐ３まで押し込むが、前記ゲート部１８ｄを通過した樹脂が前記キャビティ１１内に流入する第２の区間は、緩やかに押し込むことにより、溶融した樹脂がボンディングワイヤーのワイヤー流れを起こすことなく、封止部に気泡の介在もなく、また回路基板９の表面に樹脂の流れによるバリの発生もなく、樹脂が確実にキャビティ１１内に充填される。
【００３０】
図２は本発明の第２の実施例で、樹脂成形方法を説明する成形金型の要部断面図である。図２において、型閉じ後、前記プランジャー２０を押し込み、樹脂がランナー部１８内を略満たすまでの第１の区間は、前記プランジャー２０の位置が下死点Ｐ１よりＰ２までを速やかに押し込み、プランジャー２０をＰ２の位置で一旦停止させることにより、溶融した樹脂はゲート部１８ｄの手前近傍に到達するまでは、第１の実施例と同様であるが、前記プランジャー２０をＰ２の位置で一旦停止させたとしても、溶融した樹脂は加圧されているので、その惰性でゲート部１８ｄを越えてキャビティ１１内に流れ込む恐れがあるので、プランジャー２０をＰ２の位置で一旦停止させた後、直ちにＰ２ａの位置まで後退させる。次に、前記キャビティ１１側のパーティングライン２５を隙間ｅ２だけ瞬間的に開き、前記キャビティ１１内の圧縮された空気を型外へ逃がす。
【００３１】
次に、前記キャビティ１１側のパーティングライン２５を閉じた後、前記プランジャー２０の押し込みを再開して、樹脂がキャビティ１１内に流入させる第２の区間は、プランジャー２０の位置がＰ２ａより上死点Ｐ３まで緩やかに押し込むことにより、第１の実施例と同様に、加圧された樹脂によりワイヤー流れを起こすことなく、封止部に気泡の介在もなく、また回路基板９の表面に樹脂の流れによるバリの発生もなく、樹脂が確実にキャビティ１１内に充填される。
【００３２】
図３は本発明の第３の実施例で、樹脂成形方法を説明する成形金型の要部断面図である。図３において、前記プランジャー２０を下死点Ｐ１からＰ２まで速やかに押し込み、樹脂がランナー部１８内を略満たすまでの第１の区間中の全部又は一部の期間、前記キャビティ１１側のパーティングライン２５の隙間ｅ２を開いておき、圧縮されようとする空気を型外に逃がす。前記プランジャー２０はＰ２の位置で一旦停止、又は一旦停止した位置Ｐ２よりＰ２ａの位置に若干後退させる。第１及び第２の実施例と同様にキャビティ１１側のパーティングライン２５を閉じた後、前記プランジャー２０の押し込みを再開して、樹脂がキャビティ１１内に流入する第２の区間は、プランジャー２０は上死点Ｐ３まで緩やかに押し込むことにより、前述の第１及び第２の実施例と同様な効果、即ち気泡、バリ及びワイヤー流れ等のない信頼性の高い製品が得られる。
【００３３】
上記の第１、第２及び第３の実施例は、下金型側にランナー部と、樹脂タブレットを投入するポットと、前記投入された樹脂タブレットを押圧するプランジャーとを具備した下プランジャー方式の樹脂成形方法について説明したが、上金型側に前記ランナー部、ポット及びプランジャーを具備した上プランジャー方式によるトランスファーモールドに関しても、全く同様な構成により、同様な作用、効果を奏することはいうまでもない。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、溶融した樹脂がランナー部を略満たす第１の区間、即ちキャビティ内に流入する手前でプランジャーの押圧を一旦停止、又は一旦停止後に後退し、その第１の区間においてキャビティ側のパーティングラインが開放される期間を有し、その期間に圧縮された空気を型外へ逃がした後、前記パーティングラインを閉鎖してプランジャーの押圧を再開する。プランジャー押圧は、溶融した樹脂の先端がランナー部を流れる第１の区間は速やかに、キャビティ内に流入する第２の区間は緩やかに流れるように押圧速度を異ならせたので、樹脂成形された製品の封止部の気泡、バリ等の発生がなく、外観品質及び信頼性の高い製品を製造する樹脂成形方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わるピンゲート方式のＩＣを実装した回路基板の樹脂成形方法を説明する成形金型の要部断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係わるピンゲート方式のＩＣを実装した回路基板の樹脂成形方法を説明する成形金型の部分断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係わるピンゲート方式のＩＣを実装した回路基板の樹脂成形方法を説明する成形金型の部分断面図である。
【図４】従来技術のピンゲート方式のＩＣを実装した回路基板の樹脂成形方法を説明する成形金型の要部断面図である。
【図５】従来技術で成形されたＩＣモジュールの外観斜視図である。
【符号の説明】
１  上金型
２  下金型
１１  キャビティ
１８  ランナー部
１８ａ  カル部
１８ｂ  横ランナー部
１８ｃ  縦ランナー部
１８ｄ  ゲート部
１９  樹脂タブレット
２０  プランジャー
２１  ポット
２５  キャビティ側のパーティングライン
２６  ランナー部側のパーティングライン
ｅ２  隙間
【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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