(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成形物を上型と下型でクランプし成形部を樹脂封止する樹脂モールド金型において、前記上型または前記下型の一方には、封止樹脂を射出する機構を有する第一の領域と、樹脂成形部が形成された第三の領域と、射出された前記封止樹脂を前記樹脂成形部に供給するための樹脂流路となるランナが形成された第二の領域と、を備え、前記第二の領域には前記ランナとは別に凹部を設け、前記第二の領域における前記ランナと凹部の周縁で樹脂流路方向と並行な部位に、クランプ時の上型と下型の合わせ面に対して突き出した凸状の潰しを備え、前記被成形物をクランプすることを特徴とする樹脂モールド金型。
【請求項２】
前記第二の領域の前記ランナの幅が、前記凹部の幅より大きい場合において、前記ランナの内部に少なくとも１つ以上の前記被成形物をクランプする面まで突き出た突起を設けたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂モールド金型。
【請求項３】
前記第二の領域に設けられた突起は、クランプ時の上型と下型の合わせ面に対して１から１０マイクロメートル突き出たことを特徴とする請求項２に記載の樹脂モールド金型。
【請求項４】
前記第二の領域に設けられた潰しは、クランプ時の上型と下型の合わせ面に対して１から１０マイクロメートル突き出し、前記被成形物をクランプすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂モールド金型。
【請求項５】
前記凹部は、クランプ時の上型と下型の合わせ面に対して数１０から１００マイクロメートル凹んだことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の樹脂モールド金型。
【請求項６】
前記被成形物の厚さは、１５０マイクロメートル以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の樹脂モールド金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置を樹脂封止する樹脂モールド金型の構成に関する。特に、薄い基板を用いた半導体装置を樹脂封止するための樹脂モールド金型の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の技術の発展に伴い、半導体装置の薄型小型化が進み、より薄い基板の適用、半導体素子の薄化技術、低いボンディングワイヤ技術とあわせて、半導体素子を保護する樹脂も薄肉化の傾向にある。この様な薄い被成形物を樹脂封止する場合、樹脂封止する際の被成形物である基板の反りなどが成形時に障害となり、樹脂漏れ等の不具合を生じさせる。
【０００３】
このような不具合に対して、下記特許文献が開示されている。特許文献１では、リードフレームや樹脂の廻りこみ防止材として封止テープと呼ばれる材料や樹脂モールド金型の所望の位置に溝を設けている。リードフレームと封止テープや封止テープと金型の隙間にある気体を、これらの溝から外部へ逃がし、気体の残りによるリードフレームの反りや変形を防止する技術が開示されている。文献に開示された図面（図１）を、図５に示す。図５（ａ）は封止テープ貼付リードフレームであり、図５（ｂ）に樹脂封止時の断面図を示す。外気に曝される領域への溝１６により樹脂封止時の気体を外部へ逃がしている。
【０００４】
特許文献２では、被成形物をセットする部分を多孔質材で構成し、多孔質材を通じて被成形物をエア吸着し、被成形物と金型セット面の隙間にある気体を外部へ逃がしている。且つエア吸着により被成形物の熱による反りを矯正させる技術が開示されている。文献に開示された図面（図１、３）を、図６に示す。図６（ａ）は金型の下型の平面図、（ｂ）、（Ｃ）はキャビティインサートの平面図、断面図を示す。キャビティインサート３０は多孔質材から構成され、通気溝３０ａにより気体を外部へ逃がしている。また特許文献３には、ランナとキャビティ間を複数のゲートで接続した金型が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３４５６９８３号公報
【特許文献２】特開２００１−２７７３０６号公報
【特許文献３】特開平７−２９０４８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献に開示された樹脂モールド金型では、被成形物である基板がより薄くなると、熱による反りや変形を充分矯正し切れない場合が生じた。従来の樹脂モールド金型のクランプ構造やエア吸着では、基板をクランプした時、熱による基板の反りや変形の逃げ場がない。そのため、ランナ部の空間にその変形が集中し、基板とそのセット面である金型の間に隙間が生じる。この状態で封止樹脂を注入すると、基板の側端面の隙間から封止樹脂が流れ出す不具合（樹脂漏れ）が発生する。
【０００７】
これは近年、薄型の半導体装置を製造する場合、リードフレームの一面に封止樹脂の廻りこみ防止として封止テープを貼り付けている基板や、金属と有機物で形成された樹脂基板や、ＴＡＢテープと呼ばれる基板が一般的に使われるようになってきていることに起因する。このように金属と有機物の複合体で形成された基板は、モールド金型の熱により各素材で違った熱膨張が発生し、反りや変形が大きくなる傾向がある。そのため基板をクランプした時のランナ部の空間に集中する基板の変形が大きくなり、樹脂漏れが発生しやすくなる。更に基板の厚みが１５０マイクロメートル以下の薄いものでは、基板の剛性が極端に落ちるため、熱による反りや変形が大きくなり樹脂漏れによる不具合が顕著になる。
【０００８】
また、特許文献２の被成形物をエア吸着する方式では、被成形物である基板のセット面が多孔質材で構成されている。多孔質材はその剛性が弱く、剛性が強い金属体のセット面に比べるとクランプ力は弱くなり、樹脂漏れの発生が起きやすい。そのうえ、基板のセット面が多孔質材で構成されているため、基板と金型の隙間から流れ出た封止樹脂が多孔質材部に達すると、多孔質材の孔を封止樹脂が塞ぎ、エア吸着機能を失う不具合も生じる。
【０００９】
本発明の目的は、上記不具合に鑑み、薄い基板の熱による反りや変形を回避し、樹脂漏れを防止できる樹脂モールド金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の樹脂モールド金型は、金型の上型または下型の一方に、封止樹脂を射出する機構を有する第一の領域と、樹脂成形部が形成された第三の領域と、射出された前記封止樹脂を前記樹脂成形部に供給するための樹脂流路となるランナが形成された第二の領域と、を備え、前記第二の領域には前記ランナとは別に凹部を設け、前記第二の領域における前記ランナと凹部の周縁で樹脂流路方向と並行な部位に、クランプ時の上型と下型の合わせ面に対して突き出した凸状の潰しを備え、前記被成形物をクランプすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る樹脂モールド金型は、樹脂流路であるランナから一定距離離れた位置に被成形物をクランプしない部位（凹部）を設ける。この逃げ部（凹部）に被成形物である基板の熱による反りや変形を収容し、樹脂が流動するランナの付近では基板を平坦かつ確実にクランプする。本発明によれば、封止樹脂の漏れを確実に防止する樹脂モールド金型を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に本発明を実施するための実施の形態について、実施例として図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
第１の実施例として、図１〜３を参照して詳細に説明する。図１には、実施例１における樹脂モールド金型の平面図を示す。図２には、図１のＡ−Ａ’線における金型の断面図を示す。図３には、Ａ−Ａ’線における基板の変形を説明するため、実施例１の断面図（ａ）と従来例の断面図（ｂ）を示す。本実施例の樹脂モールド金型は、薄い基板６の一方の面にマトリックス状に多数個の半導体素子を搭載した被成形物を樹脂封止するものである。
【００１４】
図１に示す樹脂モールド金型１００は、ポット１と、ランナブロック４と、樹脂成形部５を包括したキャビティブロック１０と、基板位置決めピン７を設置したガイドブロック１１とを有した上下型により構成されている。基板６は点線で示す領域にセットされる。ポット１からの樹脂はランナ２を流れて樹脂成形部５において、被成形物を充填する。ランナブロック４は、ポット１からの樹脂が流動するランナ２と、ランナ２の周縁部と被成形物である基板６の長手方向（図面の横方向）の末端に基板６をクランプする潰し８および基板６をクランプしない逃げ３により構成される。
【００１５】
上型１０１のランナブロック４は、下型１０２のポット１から上型１０１の樹脂成形部５との間に設けられている。ランナブロック４は、基板６の側端面に沿った位置に幅２ｍｍ程度の剛性のある金属体で構成され、樹脂封止する際には基板６をクランプする。ランナブロック４の幅は必ずしも幅２ｍｍにする必要はないが、被成形物を確実にクランプするための領域を確保する必要がある。下型１０２の被成形物である基板６を搭載する部位は、基板６を平坦状に支持するため上面を同一高さの平坦面に形成している。ガイドブロック１１においては下型１０２側に被成形物である基板６の搭載位置のズレを防止するために基板位置決めピン７を設けてある。そして上型１０１側には基板位置決めピン７に対向した穴が設けられている。
【００１６】
図２は、本発明の実施例１における図１に示す樹脂モールド金型１００のＡ−Ａ’線に沿った断面図であり、図の左側から右側にＡ−Ａ’線に沿って示している。本図には樹脂モールド金型の上型１０１、下型１０２のランナブロック４と基板６の断面のみ図示され、上型１０１のランナ２の周囲を拡大した図を示している。下型１０２は、被成形物である基板６が、下型１０２上面の平坦面に平坦状に支持するように構成されている。上型１０１には、樹脂流路となるランナ２と、ランナ２の周縁および基板６の長手方向の末端に下型１０２側へ突き出した凸状の潰し８と、凹状の逃げ３とが設けられている。ランナ２の側面および逃げ３の側面と潰し８の側面は同一平面に形成され、金属体で構成されている。
【００１７】
潰し８の樹脂が流れる方向の長さはランナブロック４と同一とし、突き出し量はクランプ時の上型と下型の合わせ面に対し１から１０マイクロメートル程度に形成する。潰し８により樹脂封止する際には被成形物である基板６を僅かに潰し、基板６を確実にクランプする。潰し８の突き出し量は必ずしも１から１０マイクロメートルにする必要はないが、被成形物を異常変形させずに確実にクランプするための突き出し量を確保する必要がある。また基板６の長手方向の範囲にあるランナ２を除いた潰し８と潰し８の間に逃げ３が凹状に形成され、ランナブロック４に金属体で構成されている。逃げ３の深さは数１０マイクロメートルから１００マイクロメートル程度で形成され、被成形物である基板６の熱による反りや変形を収容可能である。上述した金属体とは、金型用途として一般的に使用される焼入れ鋼などの剛性がある金属を意味している。
【００１８】
次に上述した構造の樹脂モールド金型を用い、樹脂成形工程フローを説明する。まず、１５０℃から２００℃程度に加熱された金型１００の下型１０２に、一方の面にマトリックス状に多数個の半導体素子を搭載した被成形物である基板６を、半導体素子が上向きになるように配置する。基板６は基板位置決めピン７により所定の位置に配置され、下型１０２上面の平坦面にセットされる。
【００１９】
次に、下型１０２のポット１にタブレット状の封止樹脂を投入し型締めを行う。型締めは、はじめに上型１０１の潰し８が基板６に当り基板６を僅かに潰しながらクランプする。上型１０１のランナブロック４に設けた潰し８と、下型１０２のランナブロック４により、基板６のランナ２に相対した樹脂流路の周縁部と基板６の長手方向の末端を僅かに潰す。このように潰すことにより、基板６の熱による反りや変形をランナ２の領域からクランプしない凹状の逃げ３へ集中させ、ランナ２を挟んだ潰し８の領域にあたる基板６を平坦にクランプする。
【００２０】
潰し８の突き出し量の型締めが終わると、樹脂成形部５を含む潰し８の領域以外の他の樹脂が充填される部位周囲に相対した位置の基板６をクランプする。この時、上型と下型の位置は合わせ面の位置に達する。この時の被成形物である基板６のクランプ力は、潰し８にあたる部位ほど強い圧力ではない。しかし、上型１０１と基板６の隙間はほとんどなく、樹脂封止中に封止樹脂がクランプ部の外へ流れ出すことはない。なお、前述したクランプしない逃げ３の構造は、被成形物である基板６の熱による反りや変形を十分に収容できる深さの凹部として形成し、基板６の変形を十分に収容できるようにする。逃げ３により基板６の変形を収容することで、ランナ２の樹脂流路の領域に基板６の変形部が形成されることはなく、基板６とランナ２に相対した下型１０２の上面に隙間なく平坦に支持される。
【００２１】
図３に型締めした時の金型内における基板の変形を説明するための状態を示すＡ−Ａ’断面図、その部分拡大図を示す。図３（ａ）は本発明によるモールド金型を使用したものであり、図３（ｂ）は従来のモールド金型を使用したものを図示している。
【００２２】
本発明を適用した図３（ａ）ではランナ２を挟んだ潰し８の領域にあたる基板６は、下型１０２に平坦に支持され、逃げ３に被成形物である基板６の熱による反りや変形を逃がしている。従来のモールド金型では図３（ｂ）に示す様に、被成形物である基板６の熱による反りや変形を逃がす構造がないため、ランナ２の樹脂流路が逃げ場所となっている。そのためランナ２内部で基板６の反りや変形を発生させ、下型３０２の上面と基板６に隙間を生じさせている。この隙間へ基板６の側端面から封止樹脂が流れ出し、基板６の支持面側に封止樹脂が付着する不具合が発生する。
【００２３】
型締めが完了すると、下型１０２のポット１の下方より、図示していないプランジャが上昇しポット１内の封止樹脂を注入する。封止樹脂は、上型１０１の図示していないカル部よりランナ２を通って樹脂成形部５を充填する。基板６のランナ２に相対した部位は、下型１０２に平坦にクランプされ、基板６の側端面からの封止樹脂の漏れを防いでいる。そのため基板６の支持面である下型１０２の上面の平坦領域のランナブロック４および他のブロックなどへの封止樹脂の流れ出しはない。封止樹脂の充填を終え、金型内で樹脂硬化時間を経て金型を開き、封止樹脂を成形された被成形物である基板６を取り出して樹脂成形工程フローが完了する。
【００２４】
上述したように、被成形物をセットする時は下型の位置決めピンにより位置ズレなく搭載され、かつ下型の平坦面に平坦状に支持する。金型は、上型のランナブロックの下型側に突き出した凸状の潰しと、上型側に凹んだ凹状の逃げを形成した金属体で構成されている。型締め動作においては、被成形物の熱による反りや変形を凹状の逃げに収容し、凸状の潰しによりランナ内部の樹脂流路とその周縁部の基板を平坦かつ確実にクランプすることが可能となる。凸状の潰しは僅かな潰し量で小さい面積のため、ランナブロック以外の樹脂が充填される周辺部においてもクランプ力を弱めることなく十分なクランプを行うことが可能である。この潰しによる被成形物の変形や反りの発生もない。
【００２５】
本実施例の金型のランナブロックには、クランプしない凹状の逃げと凸状の潰しを設ける。型締め時には、被成形物である基板の熱による反りや変形を凹状の逃げに集中させる。さらに凸状の潰しにより被成形物を僅かに潰すことによりランナに相対した基板部位の平坦で確実なクランプを可能とする。そのため、基板とその支持面との隙間がなく、封止樹脂の漏れを完全に防止することが可能となる。
【実施例２】
【００２６】
本発明の第２の実施例を、図４を参照して説明する。図４には、図２と同様にランナブロックにおけるＡ−Ａ’線に沿った樹脂モールド金型２００の上型２０１、下型２０２の断面図を示す。実施例２は、ランナ内の樹脂流路にある被成形物を平坦にクランプするため、ランナ内部に突起を設け被成形物をクランプする領域を追加した実施例である。本実施例の樹脂モールド金型は、薄い基板６の一方の面にマトリックス状に多数個の半導体素子を搭載した被成形物を樹脂封止するものである。
【００２７】
樹脂モールド金型２００は、実施例１の図１と同様に、ポット１と、ランナブロック４と、樹脂成形部５を包括したキャビティブロック１０と、基板位置決めピン７を設置したガイドブロック１１とを有した上下型により構成されている。ポット１からの樹脂はランナ２を流れて樹脂成形部５において、被成形物を充填する。ランナブロック４は、ポット１からの樹脂が流動するランナ２と、ランナ２の周縁部と被成形物である基板６の長手方向の末端に基板６をクランプする潰し８および基板６をクランプしない逃げ３により構成されている。
【００２８】
実施例１の図１と同様に、上型２０１のランナブロック４は、下型２０２のポット１から上型２０１の樹脂成形部５との間に設けられている。基板６の側端面に沿った位置に幅２ｍｍ程度の剛性のある金属体で構成され、樹脂封止する際には基板６をクランプする。ランナブロック４の幅は必ずしも幅２ｍｍにする必要はないが、被成形物を確実にクランプするための領域を確保する必要がある。下型２０２の被成形物である基板６を搭載する部位は、基板６を平坦状に支持するため上面を同一高さの平坦面に形成されている。ガイドブロック１１には、下型２０２側に被成形物である基板６の搭載位置のズレを防止するために基板位置決めピン７が設けてある。そして上型２０１側は基板位置決めピン７に対向した穴が設けられている。
【００２９】
図４には上型２０１、下型２０２のランナブロック４と基板６の断面のみ図示され、上型２０１のランナ２の周囲を拡大した図を示している。下型２０２は、被成形物である基板６が上面の平坦面に平坦状に支持するように構成されている。上型２０１には、樹脂流路となるランナ２と、ランナ２の周縁及び基板６の長手方向の末端に下型２０２側へ突き出した凸状の潰し８が設けられている。これらランナ２の側面および逃げ３の側面と潰し８の側面は同一平面に形成され、金属体で構成されている。
【００３０】
また上型２０１のランナ２内の樹脂流路には、下型２０２側へ突き出した凸状の突起９が設けられ、ランナブロック４に金属体で構成されている。潰し８と突起９の樹脂が流れる方向の長さはランナブロック４と同一とし、突き出し量はクランプ時の上型と下型の合わせ面に対し１から１０マイクロメートル程度に形成されている。潰し８と突起９を用いて、樹脂封止する際には被成形物である基板６を僅かに潰すことで確実にクランプする。潰し８と突起９の突き出し量は必ずしも１から１０マイクロメートルにする必要はないが、被成形物を異常変形させずに確実にクランプするための突き出し量を確保する必要がある。
【００３１】
また基板６の長手方向の範囲にあるランナ２を除いた潰し８と潰し８の間に逃げ３が凹状に形成され、ランナブロック４に金属体で構成されている。逃げ３の深さは数１０マイクロメートルから１００マイクロメートル程度に形成され、被成形物である基板６の熱による反りや変形を収容可能である。
【００３２】
前述したように上型２０１のランナブロック４に設けた潰し８および突起９と、下型２０２のランナブロック４により、基板６の潰し８と突起９に相対した部位を僅かに潰す。基板６を僅かに潰すことにより、基板６の熱による反りや変形をランナ２の樹脂流路領域からクランプしない凹状の逃げ３へ集中させる。さらに突起９を含むランナ２を挟んだ潰し８の領域にあたる基板６を下型２０２の上面に平坦にクランプする。よって被成形物である基板６はランナ２の樹脂が流動する領域に熱による反りや変形部が形成されることなく、ランナ２に相対した下型２０２の上面に隙間なく平坦に支持される。
【００３３】
特にランナ２の幅ＲＷが逃げ３の幅ＦＷよりも大きい場合は、ランナ２の内部で被成形物である基板６の熱による反りや変形を収容し、ランナ２内部で樹脂漏れを起こす危険性が高くなる。そこで、ランナ２の内部に突起９を設け、ランナブロック４領域でのランナ２の樹脂流路の幅ｒＷを逃げ幅ＦＷより小さくする。樹脂流路の幅ｒＷを逃げ幅ＦＷより小さくすることで、ランナ２の内部に基板６の熱による反りや変形が回避できる。突起９はランナ一つに対して一つの突起を構成して説明したが、複数の突起９を一つのランナの内部に形成してもよい。また、突起９の平面的な形状は、特に限定されないが樹脂の流動を阻害しない例えばひし形、楕円、三角などの形状が好ましい。上述した金属体とは、金型用途として一般的に使用される焼入れ鋼などの剛性のある金属を意味している。
【００３４】
本実施例の樹脂モールド金型は、実施例１に比べ、ランナ内部に突起を設けている。ランナ内部の突起により、ランナ内部での被成形物である基板の熱による反りや変形を更に確実に無くすことができる構成となる。そのため樹脂流路部の樹脂漏れを完全に防止することが可能である。特に、前述したランナ幅が広い金型構造には適している。
【００３５】
上記したように本発明の樹脂モールド金型は、樹脂流路であるランナから一定距離離れた位置に被成形物をクランプしない凹状の逃げを設ける。この凹状の逃げに、被成形物である基板の熱による反りや変形の発生を集中させる。また、ランナの幅が被成形物をクランプしない部位の幅より大きい場合には、ランナの内部に被成形物をクランプする突起を設けることができる。この突起によりランナの内部においても被成形物をクランプする。更に、上型と下型で被成形物をクランプする際は、被成形物を僅かに押しつぶす潰しを設けている。
【００３６】
本発明の樹脂モールド金型構造により、被成形物の熱による反りや変形をクランプしない部位に集中させ、樹脂流路であるランナの内部は被成形物を平坦に支持することができる。また、ランナ付近の被成形物は潰しによる部分的なクランプでクランプ面積が小さく、面積あたりのクランプ力を強くすることが可能となる。このため確実に被成形物をクランプでき、樹脂漏れのない樹脂封止が可能となる。本発明によれば、樹脂漏れのない樹脂封止が可能な樹脂モールド金型が得られる。
【００３７】
以上、実施例に基づき本発明を具体的に説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。本願の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を施すことができ、これらの変更例も本願に含まれることはいうまでもない。例えば実施例においては、逃げをランナと同一ブロックで上型に設けた構造で説明したが、上下型を反転した構造や上下型別々に構成することもでき、同様の効果が得られる。また、基板の片面のみ樹脂封止するモールド金型を用いて説明したが、基板の片面から樹脂を流動させる樹脂モールド金型であれば、基板の表裏両面に樹脂封止する場合にも適用することができる。また、特許文献２（特開２００１−２７７３０６号公報）にあるような、基板をエア吸着して支持させる樹脂モールド金型にも適用することができる。このように種々の変更例に、本発明のランナブロックの適用が可能であり同様な効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の活用例として、樹脂を用いて封止する半導体装置を含む電子装置の樹脂封止用金型が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１における樹脂モールド金型の平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線における樹脂モールド金型の断面図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ’線における基板の変形を説明するための断面図（ａ）、従来例における断面図（ｂ）である。
【図４】本発明の実施例２における樹脂モールド金型のＡ−Ａ’線の断面図である。
【図５】従来例（特許文献１）における封止テープ貼付リードフレーム（ａ）、樹脂封止時の断面図（ｂ）である。
【図６】従来例（特許文献２）における樹脂モールド金型の下型の平面図（ａ）、キャビティインサートの平面図（ｂ）、断面図（Ｃ）である。
【符号の説明】
【００４０】
１  ポット
２  ランナ
３  逃げ
４  ランナブロック
５  樹脂成形部
６  基板
７  基板位置決めピン
８  潰し
９  突起
１０  キャビティブロック
１１  ガイドブロック
１００  実施例１における樹脂モールド金型
１０１  実施例１における樹脂モールド金型の上型
１０２  実施例１における樹脂モールド金型の下型
２００  実施例２における樹脂モールド金型
２０１  実施例２における樹脂モールド金型の上型
２０２  実施例２における樹脂モールド金型の下型
３０２  従来例における樹脂モールド金型の下型
【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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