(57)【要約】【課題】外装面を加工しないで未充填部分やボイドを防止する半導体装置の成型金型および半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子４，５が搭載されている平板状の基材６を、上型２および下型３の間に挟持し、半導体素子４，５が収納されたキャビティ７に溶融された樹脂を樹脂注入口８から流入させて充填するとともにキャビティ７に連通したエアベント１０〜１２から空気を抜き、樹脂封止を行う半導体装置の成型金型１において、エアベント１０〜１２は複数箇所に設けられ、キャビティ７内の流路抵抗が大きい部分に連通したエアベント１２の断面積は、他のエアベント１０，１１の断面積より大きく形成されていることを特徴とする半導体装置の成型金型１としたものであり、エアベント１２の断面積を大きくして、キャビティ７内の所定の流路の抵抗を小さくして樹脂を流れやすくし、エアベント１０〜１２が樹脂によって塞がれることを防止する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子が搭載されている平板状の基材を、上型および下型の間に挟持し、前記上型および前記下型の一方または両方に形成されて前記半導体素子が収納されたキャビティに、溶融された樹脂を樹脂注入口から流入させて充填するとともに前記キャビティに連通したエアベントから空気を抜き、樹脂封止を行う半導体装置の成型金型において、
前記エアベントは、前記キャビティ内の流路抵抗が異なる複数箇所に設けられ、
流路抵抗が最大または最小となる部分に連通した前記エアベントは、断面積が最大または最小となるように形成されていることを特徴とする半導体装置の成型金型。
【請求項２】
前記エアベントの断面積は、連通する部分の流路抵抗の大きさに応じて大き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の成型金型。
【請求項３】
前記エアベントは、それぞれ平面状かつ矩形の流路調整面を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の成型金型。
【請求項４】
上型および下型の一方または両方に形成されたキャビティに、溶融された樹脂を流入させる樹脂注入口と、複数箇所に設けられてキャビティ内の空気を抜く複数のエアベントとを有し、前記キャビティ内の流路抵抗が最大または最小となる部分に連通した前記エアベントを、断面積が最大または最小となるように形成した半導体装置の成型金型を用いた半導体装置の製造方法であって、
前記半導体素子が搭載されている平板状の基材を、前記半導体素子が前記キャビティ内に配置されるように上型および下型の間に挟持し、
前記樹脂注入口から溶融された樹脂を流入させ、充填するとともに前記キャビティに連通した各前記エアベントから空気を抜き、樹脂封止を行う半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の樹脂封止を行う半導体装置の成型金型および半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光半導体装置等の半導体装置の樹脂封止を行う方法として、低コストで大量生産に適したトランスファモールドが行われている。トランスファモールドにより樹脂封止を行うときには、半導体装置の成型金型が用いられる。
【０００３】
特許文献１に記載された金型は、上型および下型の間にリードフレームを挟持し、ポットからランナおよびゲートを介して樹脂が充填されるキャビティと、このキャビティの周囲であって前記ゲートと接触しない位置に形成されたエアベントとを有している。
【０００４】
プランジャを作動させ、ポット内の溶融樹脂を、ランナおよびゲートを介してキャビティ内に充填する。キャビティ内に樹脂が流入するとき、キャビティ内の空気はエアベントから抜けるが、樹脂の流速が一様にならないと、キャビティ内に樹脂が充填される前にエアベントが塞がれてしまい、樹脂が硬化したときに未充填部分やボイドが発生する。
【０００５】
このような未充填部分やボイドを防止するために、特許文献１に記載された金型は、キャビティの内壁面の樹脂の厚みが厚い部分に凹凸を形成して樹脂の流速を一定にしようとしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１１７７号公報  （段落番号００５０〜００５１、第４図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載された金型は、キャビティの周縁部に凹凸を形成して樹脂の流速を調整しているが、凹凸部を形成すると樹脂の厚みが厚くなることになり、パッケージの小型化に限界がある。
【０００８】
また、例えば、光半導体素子の場合には、金型に凹凸を形成すると、樹脂パッケージの外面にも凹凸が形成されるため、光学特性に影響が発生する。
【０００９】
また、面実装タイプの半導体素子を実装するときのようにパッケージ表面を吸着する場合には、凹凸によりコレットとの間に形成された隙間から空気が漏れるので、吸着ミスが発生するという問題がある。
【００１０】
そこで本発明は、外装面を加工しないで未充填部分やボイドを防止することができる半導体装置成型の金型を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置の成型金型においては、キャビティに連通するエアベントを複数箇所に設け、流路抵抗が最大または最小となる部分に連通したエアベントを、その断面積が最大または最小となるように形成したものである。
【００１２】
この発明によれば、外装面を加工しないで未充填部分やボイドを防止することができる半導体装置の成型金型が得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、半導体素子が搭載されている平板状の基材を、上型および下型の間に挟持し、前記上型および下型の一方または両方に形成されて前記半導体素子が収納されたキャビティに、溶融された樹脂を樹脂注入口から流入させて充填するとともに前記キャビティに連通したエアベントから空気を抜き、樹脂封止を行う半導体装置の成型金型において、前記エアベントは、前記キャビティ内の流路抵抗が異なる複数箇所に設けられ、流路抵抗が最大または最小となる部分に連通した前記エアベントは、断面積が最大または最小となるように形成されていることを特徴とする半導体装置の成型金型としたものであり、流路抵抗が最大または最小となる部分に連通したエアベントの断面積を最大または最小とすることによって、キャビティ内の流路抵抗の差を小さくし、樹脂を流れやすくすることができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記エアベントの断面積を、連通する部分の流路抵抗の大きさに応じて大き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の成型金型としたものであり、各流路の流路抵抗を略同じにして、各流路を流れる樹脂の流速を略等しくすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、前記エアベントは、それぞれ平面状かつ矩形の流路調整面を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の成型金型としたものであり、流路調整面を平面状かつ矩形に形成したので、工具を平面に沿って動かすことにより流路調整面を研削することができ、作業性がよくなるという作用を有する。
【００１６】
請求項４に記載の半導体装置の製造装置は、上型および下型の一方または両方に形成されたキャビティに、溶融された樹脂を流入させる樹脂注入口と、複数箇所に設けられてキャビティ内の空気を抜く複数のエアベントとを有し、前記キャビティ内の流路抵抗が最大または最小となる部分に連通した前記エアベントを、断面積が最大または最小となるように形成した半導体装置の成型金型を用いた半導体装置の製造方法であって、前記半導体素子が搭載されている平板状の基材を、前記半導体素子が前記キャビティ内に配置されるように上型および下型の間に挟持し、前記樹脂注入口から溶融された樹脂を流入させ、充填するとともに前記キャビティに連通した各前記エアベントから空気を抜き、樹脂封止を行う半導体装置の製造方法としたものであり、キャビティ内の流路抵抗の差が小さくなるように形成された断面積が異なるエアベントを用いているので、溶融された樹脂を流入させたときに、流路による流速の差ができにくくなり、樹脂がキャビティ内を流れやすくなるという作用を有する。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。
【００１８】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における半導体装置の成型金型を示す部分平断面図、図２は同半導体装置の成型金型を示す部分正断面図、図３は同半導体装置の成型金型の平面図である。図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態における半導体装置の成型金型１は、トランスファモールドによって封止樹脂の成型を行う金型で、上型２および下型３を有している。
【００１９】
下型３には、平面視して八角形で底面を平面状に形成したキャビテイ７が形成されている。また、キャビティ７の下部には、受光素子４への集光を行うレンズ部を形成するため半球状の穴部１４が形成されている。
【００２０】
下型３のキャビティ７の一辺には、樹脂注入口８が連通している。樹脂注入口８は、平面視して矩形の底面を有する溝形状に形成されている。図３に示すように、各樹脂注入口８は、ランナ１３に接続され、ランナ１３は溶融樹脂を貯留するポット（図示せず）に接続されている。
【００２１】
下型３のキャビティ７の樹脂注入口８が形成された辺の対辺には、複数のエアベント１０〜１２が、互いに平行に配置されている。エアベント１０〜１２は、平面視して矩形で、例えば、幅１ｍｍ程度の溝形状に形成している。
【００２２】
次に成型される半導体モジュールについて説明する。
【００２３】
半導体モジュールの受光素子４および駆動素子５は、平板状の基材の一例であるプリント配線基板６に導電性ペースト等により接続され、また、プリント配線基板６の表面に形成された配線パターンの端子部にワイヤボンディングにより接続されている。プリント配線基板６に受光素子４および駆動素子５を搭載した半導体モジュールは、マトリックス状に配置されて矩形の集合基板９を構成している。
【００２４】
次に半導体モジュールを金型に組み込んだ状態について説明する。
【００２５】
集合基板９は、受光素子４および駆動素子５を下方に向けた状態で、下型３上にセットされ、上型２および下型３の間に挟持される。
【００２６】
キャビティ７の上面はプリント配線基板６によって閉じられ、受光素子４および駆動素子５は、キャビティ７内に配置される。
【００２７】
次に、エアベント１０〜１２の深さ設定について説明する。
【００２８】
エアベント１０〜１２の深さは、キャビティ７内の流路抵抗に応じて設定されている。すなわち、エアベント１０は、プリント配線基板６の部品が搭載されていない部分に連通して形成され、エアベント１１は、受光素子４が搭載されている部分に連通して形成され、エアベント１２は、駆動素子５が搭載されている部分に連通して形成されている。このとき、エアベント１０が連通している部分は、流路に障害物がないので、流路抵抗が一番小さくなり、エアベント１１が連通している部分は、流路に障害物となる受光素子４が設けられているが、受光素子４の下部には、穴部１４が形成されているので、流路抵抗は、エアベント１０が連通している部分に次いで小さくなる。また、エアベント１２が連通している部分は、障害物となる駆動素子５が設けられ、流路が狭くなっているので、流路抵抗が一番大きくなっている。各エアベント１０〜１２は同じ幅に形成しているので、その断面積は深さに比例する。本実施の形態においては、各エアベント１０〜１２の深さを、それぞれ１５μｍ，２０μｍ，２５μｍに形成することにより、各部の流路抵抗を略同じにして、溶融樹脂を流したときの未充填部分やボイドを防止することができる。
【００２９】
なお、流路とは、キャビティ内にあって、溶融された樹脂が流れて各エアベントに到達するまでの道筋をいう。また、流路抵抗が大きい部分とは、溶融された樹脂が流れにくい部分をいい、樹脂注入口とエアベントとの間に半導体装置が配置されている部分の他、樹脂の厚みが薄くなる部分が含まれる。
【００３０】
エアベント１０〜１２の下部には、平面状かつ矩形に形成された流路調整面１５〜１７が形成されている。この流路調整面１５〜１７を研削することによって各エアベント１０〜１２の深さおよび断面積を大きくして、流路抵抗を調整することができる。
【００３１】
流路抵抗は、シミュレーション等の計算によって算出することができ、また、実験によって求めることもできる。
【００３２】
次に、半導体装置の成型金型１の使用状態について説明する。
【００３３】
図１、図２に示すように、各プリント配線基板６上に受光素子４および駆動素子５を搭載し、配線を行った集合基板９を上型２および下型３の間に挟持する。
【００３４】
次いで、プランジャ（図示せず）を作動させ、ポット内の溶融樹脂をランナ１３および樹脂注入口８を介してキャビティ７内に流入させる。
【００３５】
図４は、溶融樹脂の流れを示す説明図である。図４に示すように、キャビティ７内の各エアベント１０〜１２に連通している各流路は、流路抵抗が略同じに調整されているので、溶融樹脂は、未充填部分やボイドを発生させずに各エアベント１０〜１２まで到達する。溶融樹脂が各エアベント１０〜１２まで到達した状態で、圧力を保持して溶融樹脂を硬化させる。そして、上型２と下型３とを離反させることによって、集合基板９に樹脂パッケージを形成することができる。
【００３６】
その後、図１、図３に示すように、集合基板９を、各プリント配線基板６の外形に沿って切断することにより半導体装置を形成することができる。
【００３７】
図５は、溶融樹脂の流れを示す説明図である。ポットからの距離が遠い位置に配置されたキャビティ７では、成型圧力が不足し、溶融樹脂が一様に流れない場合がある。このような場合には、各エアベント１０〜１２の流路調整面１５〜１７をさらに研削して流路抵抗を小さくすることができる。エアベント１０〜１２内の樹脂は、半導体装置の完成時には切断され除去される部分なので、外観性を問題とすることなく、迅速かつ簡単に修正を行うことができる。
【００３８】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、平板状の基材には、プリント配線基板の他に、例えば、リードフレーム等の金属板を用いることも可能である。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、キャビティに連通したエアベントを複数箇所に設け、キャビティ内の流路抵抗が大きい部分に連通したエアベントの断面積を、他のエアベントの断面積より大きく形成したので、キャビティ内の所定の流路の抵抗を小さくして樹脂を流れやすくし、エアベントが樹脂によって塞がれることを防止することができ、外装面を加工しないで未充填部分やボイドを防止することができる。
【００４０】
また、エアベントに、それぞれ平面状かつ矩形の流路調整面を形成すると、外装面を加工しないで未充填部分やボイドを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体装置の成型金型の平断面図
【図２】同半導体装置の成型金型の正断面図
【図３】同半導体装置の成型金型の平面図
【図４】溶融樹脂の流れを示す説明図
【図５】溶融樹脂の流れを示す説明図
【符号の説明】
１  成型金型
２  上型
３  下型
４  受光素子（半導体素子）
５  駆動素子（半導体素子）
６  プリント配線基板（基材）
７  キャビティ
８  樹脂注入口
９  集合基板
１０〜１２  エアベント
１３  ランナ
１４  穴部
１５〜１７  流路調整面
【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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