(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板又はリードフレームを載置可能な第１の金型と、
該第１の金型に対向して配置され、枠体及び該枠体に設けられた複数の貫通孔に嵌合して摺動可能な複数の押圧部からなる第２の金型と、
該第２の金型を位置決めする金型固定部材とを備える圧縮成形金型構造において、
前記押圧部はそれぞれが弾性機構を介して前記金型固定部材に固定されており、且つ、
前記弾性機構は、前記金型固定部材側から自身の一端側の１箇所で支柱により支持されると共に自身の他端側に前記押圧部が載置される梁部を備え、前記梁部が前記押圧部から受ける反力に応じて撓むことにより、前記押圧部を前記金型固定部材に対して変位させることが可能である
ことを特徴とする圧縮成形金型構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記梁部は、それぞれの押圧部の載置位置間で分割されており、各載置位置毎に独立して撓むことが可能な梁部である
ことを特徴とする圧縮成形金型構造。
【請求項３】
請求項２において、更に、
前記分割された梁部毎に、独立した前記支柱によって支持されている
ことを特徴とする圧縮成形金型構造。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記梁部における前記押圧部の載置位置と前記支柱の支持位置との間には、前記載置位置から前記支持位置へと向かって、前記梁部の縦断面積が減少するように切り欠き部が設けられている
ことを特徴とする圧縮成形金型構造。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記押圧部のそれぞれに掛かる押圧反力と、前記押圧部の前記金型固定部材に対する変位量との関係は、
１０ＭＰａ／ｍｍ以上である
ことを特徴とする圧縮成形金型構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮成形金型構造、更に詳しくは、複数のキャビティにおける封止圧力のばらつきを防止するための圧縮成形金型構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されるように、上金型と下金型とを合わせてできる複数のキャビティ内に、基板又はリードフレームに複数搭載された半導体チップ等のマウント材（被成形品）を載置し、各キャビティ内に熱硬化性樹脂等の封止材料を投入した後、各キャビティ内に圧力を付与することで、圧縮成形により樹脂封止を行なう樹脂封止装置が知られている。
【０００３】
このように、一度の圧縮成形により複数の被成形品（半導体チップ等のマウント材）を成形すると、樹脂封止装置としては各キャビティ内の被成形品に対して均等な封止圧力を付与しているものの、キャビティ内に投入した封止材料のばらつき、又は、被成形品自体の体積のばらつき（半導体チップ等のマウント材のばらつき、受動部品の欠損等）によって、各キャビティの間で封止圧力のばらつきが発生する。
【０００４】
これを解決する方法として、前記特許文献１に記載された樹脂封止装置においては、複数のキャビティ間を投入樹脂が自由に流動可能な流路（ランナ）で連結することによって、各キャビティ間の封止圧力を均一化させるようにしたものや（特許文献１、段落００１０）、各キャビティに圧力を付与するキャビティブロック（押圧部）をそれぞれ独立させて、更に各キャビティブロックを独立したコイルバネにより支持させることによって、各キャビティに付与される封止圧力のばらつきを抑制させた樹脂封止装置も知られている（特許文献１、段落００１１）。
【０００５】
一方、特許文献２に記載されるように、一度に複数の被成形品を成形するのではなく、１つの被成形品を順次成形する方法により樹脂封止する樹脂封止装置も知られている。 
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３３３５０号公報
【特許文献２】特開平９−１８７８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述した各キャビティ間を樹脂が流動可能な流路（ランナ）で連結した樹脂封止装置の場合には、基板又はリードフレームに配置されている半導体チップ等の複数のマウント材の間にスリットが設けられていることが多く、容易に流路（ランナ）を設定できない場合がある。更に、このスリットは、各マウント材の収縮による応力の緩和が主目的であり、これを連結するということは、基板やリードフレーム全体を歪ませる恐れがある。
【０００８】
又、圧縮成形の本来の優位点として、キャビティ内に投入した樹脂をほとんど流動させないことで、被形成品の内部構造（ボンディングワイヤ等）への影響を最小限にすることが挙げられるが、流路を設けることにより当該流路から流出する樹脂の流れが、当該内部構造に悪影響（例えば、ボンディングワイヤを切断する）を及ぼす恐れもある。加えて、樹脂の粘度によっては、連結した流路を通過する時の圧力損失によってキャビティ間に許容範囲を超える圧力差が残存することも考えられる。
【０００９】
又、各キャビティに圧力を付与するための独立したキャビティブロック（押圧部）がそれぞれコイルバネで支持される樹脂封止装置においては、押圧部が上下することで各キャビティ間の封止圧力差を吸収することができる。しかしこのように押圧部をコイルバネで支持するような場合には、樹脂封止後の成形品の厚さ精度を維持するため押圧部の押圧面の傾きが無い状態のままで押圧部を上下させるためのガイド構造が別途必要となる。又、押圧部における押圧面の面積がある程度以上に大きくなると、１つのコイルバネでは負担を賄い切れず、複数のコイルバネが必要となる場合もある。このような場合に、各ばねの荷重、ばね定数を精度良く確実に揃えることは、１つの押圧部に対してでさえ困難であるにも関わらず、複数の押圧部が存在すれば、更に困難を極める。
【００１０】
更に、特許文献２に記載された１つの成形品（マウント材）毎に樹脂封止する樹脂封止装置の場合にあっては、１枚の基板又はリードフレームを樹脂封止するのに複数回の圧縮成形を実施する必要があり、生産効率が悪い。
【００１１】
本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、一度に複数のキャビティ内において圧縮成形を行ないつつ、各キャビティ間に生じる封止圧力のばらつきを、簡易な構成で精度良く抑えることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、基板又はリードフレームを載置可能な第１の金型と、該第１の金型に対向して配置され、枠体及び該枠体に設けられた複数の貫通孔に嵌合して摺動可能な複数の押圧部からなる第２の金型と、該第２の金型を位置決めする金型固定部材とを備える圧縮成形金型構造において、前記押圧部はそれぞれが弾性機構を介して前記金型固定部材に固定されており、且つ、前記弾性機構は、前記金型固定部材側から自身の一端側の１箇所で支柱により支持されると共に自身の他端側に前記押圧部が載置される梁部を備え、前記梁部が前記押圧部から受ける反力に応じて撓むことにより、前記押圧部を前記金型固定部材に対して変位させるように構成することにより、上記課題を解決するものである。
【００１３】
これにより、各キャビティ間の封止圧力差、即ち、押圧部に付与される封止圧力の反力のばらつきを、梁部の撓みによって吸収し、略均一な封止圧力で封止することが可能となる。そして、圧縮成形金型構造全体をコンパクトに構成することができる。
【００１４】
又、前記梁部を、それぞれの押圧部の載置位置間で分割し、各載置位置毎に独立して撓むことが可能な梁部として構成してもよい。
【００１５】
これにより、複数ある押圧部のうちの１つの押圧部が受けた封止圧力の反力の影響が、梁部を通じて他の押圧部に伝達されるのを防止することが可能となっている。
【００１６】
又、前記分割された梁部毎に、独立した前記支柱によって支持されるように構成してもよい。
【００１７】
これにより、それぞれの押圧部に対応する弾性機構の設計自由度が高まる。
【００２２】
又、前記梁部における前記押圧部の載置位置と前記支柱の支持位置との間に、前記載置位置から前記支持位置へと向かって、前記梁部の縦断面積が減少するように切り欠き部を設けてもよい。
【００２３】
これにより、梁部に生じる最大応力を減少させることができる。
【００２４】
又、前記押圧部のそれぞれに掛かる押圧反力と、前記押圧部の前記金型固定部材に対する変位量との関係を、１０ＭＰａ／ｍｍ以上となるように構成してもよい。
【００２５】
これにより、各キャビティに対して圧縮成形として十分な封止圧力を付与できると共に、各キャビティ間に生じる封止圧力差を十分に吸収することが可能となっている。
【発明の効果】
【００２６】
本発明を適用することにより、各押圧部に対応する各弾性機構の性能の高精度な均一化が簡易な構成で図れると共に、各キャビティ間に生じる許容範囲を超えた封止圧力差の発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、比較例を示す圧縮成形金型構造の構成図であって、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図である。
【００２９】
本比較例に係る上金型１０には、基板５が載置可能とされている。基板５には図示はしないが被成形品である複数の半導体チップマウント材が配置されている。又、上金型１０は、該上金型１０の上部に位置する上部ダイセット３０によって支持固定されている。又、この上部ダイセット３０には、ヒータ３０Ｈが具備されており所定の温度を維持できるように（例えば１７５度）温度制御がされている。
【００３０】
一方、上金型１０に対向するように、枠体２３と押圧部２４とからなる下金型２０が配置されている。押圧部２４は、枠体２３に設けられた複数の貫通孔２３Ａに嵌合して摺動（上金型１０に対して離反するように摺動）可能に構成されている。この枠体２３においても、ヒータ２３Ｈが具備されており、所定の温度を維持できるように温度が制御されている。
【００３１】
上記説明した上金型１０と、枠体２３と押圧部２４とに囲まれるように形成される空間がキャビティ３２となる。
【００３２】
押圧部２４は、梁部２１Ａと支柱２１Ｂとからなる支持プレート２１を介して下部ダイセット（金型固定部材）４０に位置決め固定されている。又、枠体２３は、コイルバネ２２を介して前記支持プレート２１に対して上下動可能に支持されている。なお、下部ダイセット４０においても、ヒータ４０Ｈが具備されており、所定の温度を維持できるように温度制御がされている。
【００３３】
本比較例においては、圧縮成形金型構造における支持プレート２１の押圧部２４直下をくり貫くように構成して空隙２１Ｃを設け、この空隙２１Ｃを設けることによって、前述した梁部２１Ａ及び支柱２１Ｂを備える支持プレート２１を構成し、該支持プレート２１における梁部２１Ａを弾性機構２５として機能させるような構成としている。又、当該支持プレート２１における少なくとも梁部２１Ａは、高精度な加工が可能な部材（例えば鉄など）で構成されている。
【００３４】
押圧部２４は、梁部２１Ａの略中央に載置されており、この梁部２１Ａの両端は、それぞれ支柱２１Ｂによって、下部ダイセット（金型固定部材）４０側から支持されている。即ち、両持ち梁として機能するように配置構成されている。このように、押圧部２４は、高精度な加工が可能な部材で構成された梁部２１Ａに載置されているため、設計時点で十分な強度を梁部に持たせることによって、押圧部２４の変位に備えて別途ガイド機構を設ける必要はない。
【００３５】
又、図１（Ｂ）に記載するように、当該金型構造を側面から見ると、枠体２３に設けられた複数の貫通孔２３Ａにはそれぞれ独立した押圧部２４が嵌合して摺動可能に配置されており、各押圧部２４は、そのそれぞれが前記説明したのと同様に支持プレート２１における梁部２１Ａの略中央部に載置されている。本比較例における支持プレート２１には、各押圧部２４が載置されている位置間に、スリット２６がそれぞれ設けられているため、各押圧部２４はそれぞれ独立の梁部に載置されている。即ち、支持プレート２１における梁部２１Ａは、各載置位置毎に分割されており、各載置位置毎に独立に撓むことが可能となっている。このような構成によって、複数ある押圧部２４のうちの１つの押圧部が、梁部２１Ａを通じて、他の押圧部が受けた封止圧力の反力の影響を受けることはない。
【００３６】
一方、前記スリット２６は、前記支持プレート２１における支柱２１Ｂの領域にまでには完全に切り込まれていないため、梁部２１Ａの一端側で一体的な支柱を成形し、他の一端側でも一体的な支柱が成形されている。このような構成は、例えば断面が「コの字」形状をした部材（即ち、空隙を有する部材）に適宜スリット加工を施すことによって支持プレート２１を作成することが可能であり、低コストで実現できる。又、各梁部の材質の均質化も容易である。
【００３７】
なお、梁部の各端側において一体的に形成されている支柱を、各載置位置毎に独立させて構成することも可能である。
【００３８】
なお、図示はしないが、下部ダイセット（金型固定部材）４０は、図示せぬプレス機構等により支持されており、上金型１０に対して下金型２０全体を開閉可能なように構成されている。
【００３９】
続いて、図１に記載した圧縮成形金型構造の作用について説明する。
【００４０】
図示せぬ供給機構によって、上金型１０にこれから樹脂封止しようとする複数のマウント材（被成形品）が配置された基板５が載置されると、枠体２３が上金型１０に当接するようにプレス機構が作動する。このとき、押圧部２４の押圧面２４Ａは、枠体２３よりも若干下側（図１における下側）に位置しているため、この上金型１０と枠体２３と押圧部２４とで囲まれたキャビティ３２が存在する。
【００４１】
枠体２３がプレス機構の作用によって上金型１０に当接した後若しくは当接する前に、図示しない供給機構によって被成形品を樹脂封止するための封止材料である樹脂（例えば熱硬化性樹脂）がこのキャビティ３２へと投入される。この供給される樹脂は、供給される時点において既に溶融している溶融樹脂であってもよいし、未だ溶融していない例えばチップ状の樹脂であってもよい。仮に供給時点で未だ溶融していない例えばチップ状の樹脂である場合には、ヒータによって溶融することになる。
【００４２】
その後、図示せぬプレス機構が更に作動することによって、押圧部２４の押圧面２４Ａが上金型１０側に向かって移動することによって、投入された樹脂を用いて被成形品を圧縮しつつ封止する。なお、所定の樹脂封止圧力に対応したプレス機構の設定荷重に達した時点でプレスは停止される。
【００４３】
このように、圧縮形成においては、被成形品に対して圧力を掛けつつ樹脂により封止するため、樹脂内におけるボイド（空隙）の発生を防止することが可能となっている。又、キャビティ３２内に封止材料を均一に行き渡らせることが可能となっている。
【００４４】
一方、当該圧縮成形金型においては、１回のプレス動作が行われる毎に、複数の押圧部２４によって同時に複数のキャビティ３２内で圧縮成形が行なわれているため、それぞれの押圧部２４における押圧面２４Ａには各キャビティ３２に投入される封止材料（樹脂）の量や、各キャビティ３２に供給される被成形品自体の体積によって、封止圧力差が生じる可能性がある。即ち、各キャビティの本来の容積が均一且つプレス機構の封止圧力が均等に各押圧部２４に配分されているとした場合に、そのうちの１のキャビティに投入される封止材料の量が他のキャビティよりも多い場合や、又、１のキャビティに載置される被成形品自体の体積が大きい場合には、例え同じ圧力によって圧縮成形された場合でも、他のキャビティに比べてその１のキャビティの圧力が相対的に高くなってしまう。この圧力が異常に高くなってしまうと、高精度且つ微細な構造を有する半導体チップなどにおいては、圧力異常による破損が発生する場合もある。
【００４５】
しかしながら、本比較例における圧縮成形金型構造においては、前記説明したように各押圧部２４は空隙２１Ｃを有した支持プレート２１によって支持されており、この支持プレート２１は、梁部２１Ａの略中央部分でそれぞれ押圧部２４を載置しており、梁部２１Ａの両端部分において、下部ダイセット（金型固定部材）４０から支柱２１Ｂによって支持される構造をしているため、押圧部２４における押圧面２４Ａに封止による反力が付与されると、梁部２１Ａが撓むことによって、この圧力を吸収することが可能となっている。即ち、各押圧部２４における押圧面２４Ａに、例えば、投入された樹脂量の相違により圧力差が生じた場合でも、それぞれの梁部２１Ａが必要量だけ撓むことによって圧力差が許容範囲内になるように吸収可能となっている。
【００４６】
例えば、投入する樹脂の比重を２、各キャビティに投入される樹脂量の精度は±５０ｍｇ程度とし、封止後の成形品の大きさ（即ちキャビティ３２の大きさ）を４０ｍｍ×６０ｍｍとした場合には、前記樹脂量の誤差に基づく成形品の厚さの誤差は±０．０１ｍｍ程度となる。
【００４７】
本比較例では、支持プレート２１の梁部２１Ａにおける断面形状による断面２次モーメントと、支持プレート２１の材料特性である縦弾性係数及び梁部２１Ａの長さから、圧力（押圧部に加わる封止反力）１０ＭＰａに対して、梁部２１Ａが０．２ｍｍの撓み量となるように梁部２１Ａを設計しているので、例えば０．０１ｍｍ成形品の厚さが変化した場合であっても、押圧部２４の押圧面２４Ａに掛かる封止圧力は本来の封止圧力に加えて、０．５ＭＰａ程度しか増加しない。この程度の封止圧の変化であれば、被成形品が圧力によって破損することもない。
【００４８】
勿論上記の数値は一例を示すものであって、当該数値に限定されるものではない。封止しようとする被成形品の種類や材質、更に封止材料である樹脂の種類等によって適宜変更可能である。但し、圧縮形成装置の本来の優位点である、「圧縮すること」によるメリットを発揮するには、前述した１０ＭＰａ／ｍｍ以上の撓み量となるように梁部の材質及び形状を設定するのが好ましい。
【００４９】
次に、他の比較例の一例を詳細に説明する。
【００５０】
なお、図１を用いて説明した圧縮成形金型構造と同一又は類似する部分については、数字下２桁が同一の符号を付するに止め、重複した構成の説明及び作用の説明は省略する。
【００５１】
図２は、他の比較例の一例を示す圧縮成形金型構造を示した図であり、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図である。
【００５２】
この図２における他の比較例（以下、「第２の比較例」という。）において、最初に説明した比較例（以下、「第１の比較例」という。）における圧縮成形金型構造と異なる点は、押圧部１２４が、直接支持プレート１２１に載置されているのではなく、支持プレート１２１と押圧部１２４との間に別途弾性機構１２５が設けられている点にある。第１の比較例においては、支持プレートの一部をくり抜くように空隙を設けることによって、支持プレート自体を「梁部を備える弾性機構」として機能させていた。
【００５３】
しかしながら、この第２の比較例においては支持プレート１２１自体はそのままに、支持プレート１２１と押圧部１２４との間に梁部１２５Ａ（機能的には第１の比較例における梁部２１Ａに相当する。）及び支柱１２５Ｂ（機能的には第１の比較例における支柱２１Ｂに相当する。）を備える弾性機構１２５（機能的には第１の比較例における支持プレート２１に相当する。）を介在させている。このように構成することで、従来から用いられてきた圧縮成形金型構造の支持プレートを加工することなくそのまま利用することができる。又、複数存在する押圧部１２４に対して支柱１２５Ｂまで完全に独立した弾性機構１２５をそれぞれ介在させているため、例えば、押圧部１２４の位置（金型内での位置）に応じて、弾性機構１２５を構成する部材の材料や部材の形状等を適宜調整することによって、対応する梁部１２５Ａ毎に撓み量を調整することがより容易となる。即ち、弾性機構１２５自身の材料や加工形状の自由度が増すため、押圧部１２４の変位に対する反力の設計が容易になるメリットがある。
【００５４】
なお、この第２の比較例の場合には、支持プレート１２１自体は弾性機構として機能していないため、支持プレート１２１は、下部ダイセット１４０と共に下金型１２０を位置決めする「金型固定部材」に相当することになる。又、場合によっては、梁部１２５Ａや支柱１２５Ｂの大きさや形状を調整することで、支持プレート１２１を省略して直接下部ダイセット１４０と当接するような構成としてもよい。
【００５５】
次に、図３を用いて本発明に係る実施形態について説明する。
【００５６】
ここでも、同一又は類似する部分については数字下２桁が同一の符号を付するに止め、重複した構成の説明及び作用の説明は省略する。
【００５７】
図３は、本発明に係る実施形態の圧縮成形金型構造を示す図（正面図）である。
【００５８】
この実施形態において特徴となる部分は、押圧部２２４と支持プレート２２１との間に介在される弾性機構２２５である梁部２２５Ａが、支柱２２５Ｂによって、いわゆる「片持ち梁構造」で支持されていることにある。即ち、梁部２２５Ａの一端側において、支持プレート２２１から支柱２２５Ｂによって支持されており、他の一端部付近において押圧部２２４を載置している。このような構成とすれば、弾性機構２２５をよりコンパクトに構成することができ、更には、金型構造全体をコンパクトに構成することができる。
【００５９】
なお、この実施形態の場合においても、支持プレート２２１自体は弾性機構として機能していないため、支持プレート２２１は、下部ダイセット２４０と共に下金型２２０を位置決めする「金型固定部材」に相当することになる。又、ここでも場合によっては、梁部２２５Ａや支柱２２５Ｂの大きさや形状を調整することで、支持プレート２２１を省略して直接下部ダイセット２４０と当接するような構成としてもよい。
【００６０】
なお、前述した実施形態において、梁部の材質は必ずしも単一の材質である必要はなく、例えば異なる材質の層を積層して特有の撓み量となるように構成してもよい。又、形状においても単一の形状でなくともよく、例えば、押圧部が載置される部分に近づくにつれて薄くなるように設定してもよい。勿論これらを組み合わせてもよい。このように、撓み量の設計は種々のアプローチにより実現可能である。
【００６１】
又、上記の比較例及び実施形態の説明では、「弾性機構」を構成する梁部は、支柱と一の部材として構成されていた。しかし本発明における弾性機構において、梁部と支柱とが一の部材で構成されていることは必須の要件ではない。例えば、下部ダイセットの形状を変更して支柱を下部ダイセットと一体に成形し、その支柱に別の部材からなる梁部を支持させるような構成を採用することも可能である。
【００６２】
又、いわゆる「両持ち梁構造」及び「片持ち梁構造」における支柱は、前述の説明ではそれぞれ梁部の末端部分に位置していたが、末端部分以外に位置するような構成（例えば支柱が梁部に対して水平方向に移動及び固定可能な機構を有する構成）としてもよい。このようにして支柱の位置を変えることによっても、撓み量を調整することが可能である。
【００６３】
又、梁部における押圧部の載置位置と支柱の支持位置との間に、前記載置位置から前記支持位置へと向かって、前記梁部の縦断面積が減少するように切り欠き部を設けてもよい。但しかかる場合には、各支柱に対して梁部が、載置位置側に相対移動できる機構を設けるか、又は、支柱ごと載置位置側に倒れ込むことができるように構成するのが望ましい。
【００６４】
これにより、梁部に生じる最大応力を減少させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
半導体等を圧縮成形により樹脂封止するための圧縮成形金型において広く適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】比較例（第１の比較例）の一例を示す圧縮成形金型の構成を示す図であって、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図
【図２】他の比較例（第２の比較例）の一例を示す圧縮成形金型の構成図であって、（Ａ）が正面図、（Ｂ）が側面図
【図３】本発明に係る実施形態の一例を示す圧縮成形金型の正面図
【符号の説明】
【００６７】
５…基板
１０…上金型
２０…下金型
２１…支持プレート
２１Ａ…梁部
２１Ｂ…支柱
２１Ｃ…空隙
２２…コイルバネ
２３…枠体
２３Ａ…貫通孔
２４…押圧部
２４Ａ…押圧面
２５…弾性機構
２６…スリット
３０…上部ダイセット
３２…キャビティ
４０…下金型固定部材
【図１】
0004616761.tif 000002
【図２】
0004616761.tif 000003
【図３】
0004616761.tif 000004