(57)【要約】【課題】半導体チップをリードフレームに搭載したフルモールド構造になる半導体装置を成形金型で樹脂封止する際に、半導体チップの近傍に成形不良が発生するのを防ぐようにする。【解決手段】半導体チップをリードフレームに搭載してその周域を樹脂封止したフルモールド構造になる半導体装置の樹脂封止用成形金型で、キャビティブロック７の両側にランナ９およびリードガイド８の各ブロックを組合せたブロックビルド式の金型になるものにおいて、キャビティブロックのリード引出し側端部にその底面からキャビティ内方に突出する階段状の段差部７ｂを設け、樹脂成形時にリードフレームの上面側を流動してキャビティの端部からリードフレームの裏面側へ回り込む樹脂の流れを制限し、半導体チップの近傍にウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良が発生するのを抑制する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップをリードフレームに搭載してその周域を樹脂封止したフルモールド構造になる半導体装置の樹脂封止用成形金型であり、該金型がキャビティブロックの両側にランナおよびリードガイドの各ブロックを組合せたブロックビルド式の金型になり、半導体装置の仮組立体をキャビティブロックにセットして型締めし、この状態でランナを通じてキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂封止を行うものにおいて、
キャビティブロックのリード引出し側端部にその底面からキャビティ内方に突出する階段状の段差部を設け、樹脂成形時にリードフレームの上面側を流動してキャビティの端部からリードフレームの裏面側へ回り込む樹脂の流れを前記段差部で制限するようにしたことを特徴とする半導体装置の樹脂封止用成形金型。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂封止用成形金型において、段差部の下縁に沿ってキャビティブロックの底面にエアベントを形成したことを特徴とする半導体装置の樹脂封止用成形金型。
【請求項３】
請求項２記載の樹脂封止用成形金型において、段差部をキャビティブロックから分割した入れ子ブロックに設け、かつエアベントをキャビティブロックと入れ子ブロックとの間の分割面に形成したたことを特徴とする半導体装置の樹脂封止用成形金型。
【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用成形金型の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、マルチチップパワーデバイスを例に、ＴＯ外形の樹脂封止型半導体デバイスを図７に、またこの半導体デバイスを樹脂封止するトランスファー成形金型の従来構造を図６（ａ），（ｂ）　に示す。
図７において、１はリードフレーム、２はリードフレーム１のランド部（チップマウント部）１ａの上面に搭載した半導体チップ（例えば制御ＩＣ）、３はリードフレーム１と繋がり厚さの異なるヒートシンク兼用のフレーム４の上面に搭載したパワー半導体チップ、５はリードフレーム１と半導体チップ２，３との間を接続するボンディングワイヤ、６は前記の各部品を樹脂封止した樹脂パッケージであり、リードフレーム１および半導体チップ２は樹脂パッケージ６にフルモールドされ、フレーム４はその下面がパッケージ６の底面に露呈している。
【０００３】
一方、図７の半導体デバイスを樹脂封止する際に用いるトランスファー成形金型の下型は、図６（ａ），（ｂ）　で示すように、キャビティブロック７と、該キャビティブロック７の両側にコネクタキャビティと称するリードガイド８，およびランナーキャビティと称するランナ９の各ブロックを組合せ、全体としてはランナ９のブロックを真ん中にしてその左右両側に２組のキャビティブロック７およびリードガイド８を並べて各ブロックをチェース（型締め枠）１０で一体に組立てたブロックビルド構造になり、上型（図示せず）と組合せてトランスファー成形金型を構成している。
【０００４】
そして、半導体デバイスの樹脂封止工程では、リードフレーム１に搭載した半導体チップ２とフレーム４に搭載したパワー半導体チップ３とをワイヤボンディングした半導体デバイスの仮組立体を、キャビティブロック７の仕切り枠７ａの間にインサートし、かつこの位置でリードフレーム１のアウターリード１ｂ（図７参照）をキャビティブロック７に隣接するリードガイド８のブロック上縁に形成した櫛歯状の溝８ａに嵌挿して定位置に位置決めセットした上で、上型を重ねて型締めし、この状態でポットから射出した溶融樹脂をランナを通じてキャビティに注入し、パッケージ６を樹脂成形する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した従来構造の樹脂封止用成形金型を使って樹脂封止した半導体デバイスの製品では、半導体チップ２を搭載したリードフレーム１の裏面側領域部分で樹脂パッケージ６にウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良の発生することが多く見られる。
【０００６】
そこで、発明者等は前記のような成形不良の発生要因について究明したところ、次の点に原因のあることが判明した。すなわち、図８は図６の成形金型を使って行った樹脂成形時におけるキャビティ内での樹脂の流れを模式的に表した図であり、ランナを通じてキャビティブロック７のキャビティに流れ込んだ樹脂はリードフレーム１の上面側を流動した後、キャビティブロック７の端部（図示左側）から向きを反転してリードフレーム１の裏面側に進む流れＡと、リードフレーム１の先端とフレーム４との間の隙間を通じてリードフレーム１の裏面側に進む流れＢとの二手に分かれてキャビティ内に充填される。
【０００７】
この場合に、リードフレーム１のアウターリード１ｂは、半導体チップ２，４とのワイヤボンディング性を考慮して図示のようにランド部１ａから上方に曲げ加工されていることから、半導体デバイスの仮組立体を成形金型のキャビティブロック７にセットした状態では、図８で表すようにリードフレーム１の上面側に比べてランド部１ａの下面側が狭くなる。
【０００８】
このために、ランナを通じてキャビティ内に注入された溶融樹脂は、Ｂ方向の流れに比べてＡ方向に多く流れるようになることから、Ａ方向に流動する溶融樹脂はＢ方向に流動する樹脂より先にキャビティの端部まで達した後、ここから向きを反転してリードフレーム１の裏面側に回り込み、流れＡとＢとが半導体チップ２をマウントしたリードフレーム１のランド部１ａの裏面中央部分で互いに反対方向から合流するようになる。しかも、この合流地点Ｃはリードフレーム１のランド部１ａと金型のキャビティ底面との間に挟まれて閉ざされており、このために、Ａ方向，Ｂ方向から合流した溶融樹脂はこの合流地点に取り残された空気を巻き込むようになって完全に融合せず、その結果として樹脂の合流地点Ｃにウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良が発生し易くなる。
【０００９】
なお、樹脂封止の成形工程で半導体チップ２の真下にこのような成形不良が発生すると応力腐食割れなどが生じ易くなり、製品の実使用状態で樹脂パッケージ６に湿気などが侵入し、これが原因で半導体装置の機能，絶縁性能を劣化して信頼性を低下させる。
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、半導体チップをリードフレームに搭載して樹脂封止する際に、半導体チップの近傍に成形不良が発生するのを防止して半導体チップをフルモールドできるように構造を改良した樹脂封止用成形金型を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、半導体チップをリードフレームに搭載してその周域を樹脂封止したフルモールド構造になる半導体装置の樹脂封止用成形金型であり、該金型がキャビティブロックを挟んでその両側にランナおよびリードガイドの各ブロックを組合せたブロックビルド式の金型になり、リードフレームのアウターリードを金型のリードガイドに引き出して半導体装置の仮組立体をキャビティブロックにセットして型締めし、この状態でランナを通じてキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂封止を行うものにおいて、
キャビティブロックのリード引出し側端部にその底面からキャビティ内方に突出する階段状の段差部を設け、樹脂成形時にリードフレームの上面側を流動してキャビティの端部からリードフレームの裏面側へ回り込む樹脂の流れを前記段差部で制限するようにする（請求項１）。
【００１１】
上記の構成により、ランナを通じてキャビティ内に注入された溶融樹脂のうち、リードフレームの上面側を流動してキャビティの端部に達した樹脂は、前記段差部が流動通路の抵抗体となってリードフレームの裏面側に回り込む量が抑制される。これにより、リードフレームの上面側を経由してリードフレームの裏面側に回り込む樹脂の流れとリードフレームの裏面側に向けて直接流動する樹脂の流れとの合流点は、従来構成の金型における樹脂の流れの合流地点（図８のＣ地点）よりも先方（リードフレームのアウターリード側）に変わり、リードフレームのランド部に搭載した半導体チップの真下から遠ざかる位置に移るようになる。
【００１２】
ここで、前記の樹脂合流地点でキャビティ内の空気を外部に排除するように、前記した段差部の下縁に沿ってキャビティブロックの底面にエアベントを形成する（請求項２）ことにより、この合流地点に向けて反対方向から流れ込む樹脂は空気を巻き込むことがなく合流して良好に融合する。これにより、従来問題となっていた樹脂の合流地点に発生するウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良を効果的に抑制することができ、前記した合流地点の移動と併せて樹脂封止型半導体装置の信頼性向上が図れる。
【００１３】
また、前記の段差部を、キャビティブロックから分割した入れ子ブロックに設け、かつエアベントをキャビティブロックと入れ子ブロックとの間の分割面に形成する（請求項３）ことで、細隙（例えば０．０１５ｍｍ）のエアベントを切削加工で簡単に形成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。なお、各実施例の図中で図６〜図８に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。
〔実施例１〕
図１（ａ），（ｂ）　は本発明の請求項１に対応する実施例を示すものである。この実施例においては、成形金型の構成は基本的に図６と同様であるが、キャビティブロック７に対して、リードガイド８に接する端部側に、その底面からキャビティ内に突き出すように階段状の段差部７ｂが形成されている。
【００１５】
このキャビティブロック７を用いて組立てた金型を使って半導体デバイスの樹脂封止を行うと、前記した段差部７ｂに対応して半導体デバイスの樹脂パッケージ６の裏面側には、図２（ａ）　〜（ｃ）　で表すような凹状の段差部６ａが形成されるようになる。
また、樹脂パッケージ６の成形工程で、金型のランナを通じてキャビティブロック７に注入した溶融樹脂のキャビティ内における流れは図３で表すようになる。すなわち、キャビティブロック７に前記の段差部７ｂを形成したことで、図示のようにキャビティ内に半導体デバイスの仮組立体をセットした状態では、段差部７ｂとリードフレーム１のランド部１ａとの間の間隔が図８と比べて狭く、ランド部１ａの裏面とキャビティブロック７の底面との間の間隔よりも縮小する。したがって、キャビティ内に注入された溶融樹脂のうち、リードフレーム１の上面側を流動する流れＡに沿って、キャビティブロック７の端部（図面の左端）から向きを反転してリードフレーム１の裏面側に流れ込む量が抑制される。一方、リードフレーム１の裏面側に向けてランド部１ａの先端側から流入する流れＢは従来のものと同じであり、これにより樹脂の流れＡとＢとの合流点は、図示のように半導体チップ２の下面領域から外れたＤ地点に移り、半導体チップ２の下面領域は流れＢによる樹脂で略完全に充填されるようになる。
【００１６】
したがって、樹脂の合流地点Ｄに仮にウエルドライン，ボイドなどが生じても、半導体チップ２から離間しているので半導体装置の機能，絶縁性能に殆ど影響を及ぼすことはない。
〔実施例２〕
次に、本発明の請求項２，３に対応する実施例の構成を図４，図５に示す。この実施例は、実施例１で述べた段差部の下縁に沿ってキャビティブロックの底面側に空気抜き用のエアベントを形成し、先記した樹脂の流れＡとＢ（図２（ｂ）　参照）の合流地点Ｄから空気を外部に排除して合流する樹脂の融合性を高め、これによりウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良の発生を積極的に防ぐようにしたものである。
【００１７】
このために、この実施例ではキャビティブロック７から分割した入れ子ブロック１１（割型）を設けてキャビティブロック７とリードガイド８のブロックとの間に介装するようにし、ここで入れ子ブロック１１の上部にはキャビティブロック６のキャビティ底面から上方に迫り出す段差部１１ａを形成している。さらに、入れ子ブロック１１と接するキャビティブロック７の分割面には、図５で示すようにエアベント７ｃとなる凹溝（溝深さは例えば０．０１５ｍｍ）が切削加工されており、この分割面に入れ子ブロック１１を重ね合わせた金型の組立状態で、図４のように細隙のエアベント７ｃが段差部１１ａに沿ってキャビティブロック７の底面に開口する。
【００１８】
このようにキャビティブロック７にエアベント７ｃを形成することで、図３で述べたようにキャビティブロック７に溶融樹脂を注入した成形工程で、樹脂の流れＡとＢとの合流地点Ｄから空気がエアベント７ｃを通じて外部に排出される。したがって、流れＡとＢの樹脂は合流地点Ｄが空気を巻き込むことなく互いに融合し合い、これにより、樹脂融合の不完全から生じるウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良の発生を効果的に防止できる。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、半導体チップをリードフレームに搭載してその周域を樹脂封止したフルモールド構造になる半導体装置の樹脂封止用成形金型であり、該金型がキャビティブロックの両側にランナおよびリードガイドの各ブロックを組合せたブロックビルド式の金型になり、半導体装置の仮組立体をキャビティブロックにセットして型締めし、この状態でランナを通じてキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂封止を行うものにおいて、
キャビティブロックのリード引出し側端部にその底面からキャビティ内方に突出する階段状の段差部を設け、樹脂成形時にリードフレームの上面側を流動してキャビティの端部からリードフレームの裏面側へ回り込む樹脂の流れを前記段差部で制限するようにし、これに加えて段差部の下縁に沿ってキャビティブロックの底面にエアベントを形成したことにより、
リードフレームに搭載した半導体チップを、その近傍部位にウエルドライン，ボイド，ピンホールなどの成形不良を発生させることなくフルモールドして樹脂封止することができ、これにより半導体装置の信頼性向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係わる樹脂封止用成形金型の構成図で、（ａ）　は金型要部の斜視図、（ｂ）　は金型全体の組立図
【図２】図１の成形金型を用いて樹脂封止した半導体装置の構成図で、（ａ）　は断面図，（ｂ），（ｃ）　はそれぞれ上面，裏面側から見た外形斜視図
【図３】図１の成形金型を用いて図２の半導体装置を樹脂封止する成形工程でのキャビティ内の樹脂の流れを模式的に表す図
【図４】本発明の実施例２に係わる樹脂封止用成形金型の要部構成の斜視図
【図５】図４の分解斜視図
【図６】従来における樹脂封止用成形金型の構成図で、（ａ）　は金型全体の組立図、（ｂ）　は金型要部の斜視図
【図７】図６の成形金型を用いて樹脂封止した半導体装置の構成断面図
【図８】図６の成形金型を用いて図７の半導体装置を樹脂封止する成形工程でのキャビティ内の樹脂の流れを模式的に表す図
【符号の説明】
１　　リードフレーム
１ａ　ランド部
１ｂ　アウターリード
２　　半導体チップ
５　　ボンディングワイヤ
６　　樹脂パッケージ
７　　成形金型のキャビティブロック
７ｂ　段差部
７ｃ　エアベント
８　　リードガイド
９　　ランナ
１１　　入れ子ブロック
１１ａ　段差部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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