半導体パッケージの成形装置および成形方法

【課題】成形されるパッケージの不良を防止するパッケージの成形装置および成形方法を提供する。
【解決手段】パッケージ成形装置の注入口の高さ（幅）を成形されるパッケージのリードフレームの厚さより大きくないように形成したことを特徴としており、それによりパッケージの不良を顕著に減少させてパッケージの信頼性を改善すると同時にパッケージの外観を美麗に製作することができる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体パッケージの成形装置および成形方法に関し、より詳細には成形装置の注入口（ｇａｔｅ）の高さ（または幅）をリードフレームの厚さより大きくならないように形成することによってパッケージクラックやチップアウト（ｃｈｉｐ−ｏｕｔ）等の不良発生を著しく減少させることができるパッケージの成形装置および成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体産業が現代の情報化社会における基盤産業に位置しているというのは周知の事実である。ダイオード、トランジスタ、集積回路等の半導体装置は現在、主にシリコンウェーハ上に微細な回路を形成してチップを作っているが、ごみ、熱、湿気、電気および機械的な負荷等の各種外部要因によるチップの損傷を防止し、装置としての信頼性を向上させるため、チップの周囲を金属、セラミックまたは成形樹脂によって封止したパッケージ形態で実現されている。その中で広く使われているのは、エポキシ・モールディング・コンパウンドを代表とする成形樹脂によって封止されたプラスチックパッケージである。
【０００３】現在のパッケージの開発は、薄形（ｓｌｉｍ）のパッケージを追究しており、半導体装置のデザインおよび成形工程がより一層重要視されている。しかし、パッケージの成形装置自体に問題がないとしても薄形のパッケージが製作されるときにはパッケージのクラックやチップアウト等の不良が発生することがある。したがって、成形装置のデザインは成形装置の歩留りや半導体装置の信頼性に決定的な影響を及ぼす。
【０００４】半導体装置をパッケージングする成形装置の金型部は上部金型と下部金型から成り、これらは半組立状態の半導体装置を収容するときには開き、成形工程中には閉じている。
【０００５】また、成形装置は注入口とランナを具備しており、これらはモールディングコンパウンドを金型のキャビティ内部に送り込むのに使われる。注入口はモールディングコンパウンドが注入されるキャビティに通ずる小さい開口であり、普通は下部金型または上部金型に形成される。
【０００６】図９は、下部金型に注入口を有する従来技術による成形装置（下部注入口型のパッケージ成形装置）の断面図を示している。
【０００７】図１０は、図９の注入口部分の側断面図であり、図１１は、図９に示した下部注入口型のパッケージ成形装置の成形メカニズムを示す図である。
【０００８】図９〜図１１を参照すると、下部注入口型のパッケージ成形装置（以下、下部型成形装置という）１００は上部金型８０と下部金型９０を有し、その金型８０、９０には、リードフレームにチップが搭載された半組立状態のパッケージ５０が内在・成形されるキャビティ８２、９２が形成され、更に、成形樹脂（不図示）を注入するためのランナおよび注入口９４が所定の領域に形成されている。
【０００９】前記半組立状態のパッケージ５０は、チップ２０がダイパッド１０に接着剤（不図示）で接着され、チップ２０の上面に形成されているボンディングパッド（不図示）が対応する内部リード３０とワイヤ２２によって電気的に連結され、内部リード３０と一体形に形成されている外部リード４０が形成されている構造となっている。
【００１０】注入口９４は下部金型９０の所定の領域に形成されており、その注入口９４の高さ（幅）は、リード３０、４０の厚さ（リードフレームの厚さ）に比べて大きく形成されている。また、注入口９４を通じて注入される成形樹脂（不図示）は、矢印方向にキャビティ８２、９２に充填される。
【００１１】図１２〜図１４及び図１５〜図１７は、上部型成形装置および中央部型成形装置の場合をそれぞれ示している。これらは、図９〜図１１に関連して説明した下部型成形装置１００と、注入口が配置された位置、形状、及びキャビティの内部に充填される成形樹脂の流れ方向が異なるだけで、その以外の構成はすべて同一である。したがって、上部型成形装置および中央部型成形装置に対する詳細な説明は省略する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来技術による構造においては、成形が完了したパッケージからゲート部分を除去するディゲート（ｄｅｇａｔｅ）処理を実施すると、パッケージの厚さに比べ注入口の高さが占有する比率が相対的に大きいので、パッケージのクラックやチップアウトのパッケージの不良率が相対的に高くなる。このようなパッケージの不良はＴＳＯＰ（ＴｈｉｎＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）またはＵＴＳＯＰ（ＵｌｔｒａＴｈｉｎＳｍａｌｌＯｕｔｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）のような超薄形パッケージの場合に、より深刻になる。更に、薄形のパッケージにおいてはディゲートされた部分の外観がよくないという短所も有している。
【００１３】本発明の目的は、半導体パッケージの成形工程において、成形樹脂をキャビティ内部に注入する注入口の高さ（幅）の大きさを小さくしてパッケージのクラックやチップアウトの問題を改善できるパッケージの成形装置及び成形方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明に係る成形装置は、モールディングコンパウンドを伝達するための一つ以上の注入口、上部金型、下部金型、および前記上部金型と下部金型との間に形成されており、封止しようとする半導体チップ・ワイヤ・リードフレームの組立体が配置されるキャビティを含む半導体装置用の成形装置において、前記注入口の高さ（幅）がリードフレームの厚さより大きくないように形成されることを特徴とする。
【００１５】また、本発明に係る成形方法は、（ａ）成形装置のキャビティ内に半導体チップ・ワイヤ・リードフレームの組立体を入れる段階と、（ｂ）モールディングコンパウンドをキャビティ内に伝達して圧縮成形を実施し、ゲートを有する成形組立体を得る段階、および（ｃ）成形組立体を取出す段階とを含む半導体パッケージの成形方法において、段階（ｂ）から得られる成形組立体のゲートの高さが組立体内部のリードフレームの厚さより大きくないことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実態の形態】以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１７】図１は、本発明の一つの実施形態であって、下部注入口（ｂｏｔｔｏｍｇａｔｅ）型のパッケージ成形装置の断面図である。図２は、図１の側面図であり、図３は、図１に示した成形装置の成形メカニズムを示す図である。図４は、図３の“Ａ”の部分を詳細に示す拡大図である。
【００１８】図４を参照すると、本発明による下部注入口型パッケージ成形装置（以下、下部注入型成形装置という）４００は、注入口３９４の厚さＸがリード３０、４０の厚さＹ（リードフレームの厚さ）より大きくないように、望ましくは厚さＹより小さくなるように形成されており、これ以外は、図９〜図１１に示した従来技術による下部型成形装置１００と同一の構造となっている。
【００１９】注入口３９４を通じて注入される成形樹脂（不図示）は、図３および図４に示した矢印方向に前記キャビティ３８２，３９２に充填される。
【００２０】図５〜図８は本発明の別の実施形態であって、上部注入口型の成形装置を示している。図５〜図８に示した本発明による上部注入口型成形装置５００は図１R>１〜図４に関連して説明した下部型成形装置４００と比較して、注入口が形成された位置およびキャビティの内部に充填される成形樹脂の流れの方向が異なるだけで、その以外の構成はすべて同一である。したがって、上部注入口型成形装置に対する詳細な説明は省略する。
【００２１】一方、本発明による成形工程は、（ａ）成形装置のキャビティ内に半導体チップ・ワイヤ・リードフレームの組立体を入れる段階と、（ｂ）モールディングコンパウンドをキャビティ内に伝達して圧縮成形を実施することによりゲートを有する成形組立体を得る段階、および（ｃ）成形組立体を取り出す段階とを含み、前記段階（ｂ）から得られる成形組立体のゲートの高さが組立体内部のリードフレームの厚さより大きくないことを特徴とする。
【００２２】その他の成形条件は本発明に決定的なものではないし、当業者によって容易に適宜選定されるものである。本発明の成形工程によると、パッケージ内部のリードフレームの厚さより大きくない高さのゲートを有する成形された半導体パッケージが得られる。
【００２３】本発明の成形装置と成形工程の効果を立証するために、本発明のパッケージ成形装置を利用して製作したパッケージと、従来のパッケージ成形装置によって製作したパッケージの不良率を評価した結果を下記の表１に示す。
【００２４】なお、評価条件は次のとおりである。
【００２５】
・評価プレス：ＵＰＳ１２０Ｎ−ＥＸ・評価成形装置：ＳＳ−１６８（韓美金型製作、本発明）
・評価対象になったチップ：４ＭＤＲＡＭ２０ＴＳＯＰII ・リードフレームの厚さ：６ｍｉｌ・チップがパッケージされた後にディフレシング（ｄｅｆｌａｓｈｉｎｇ）してから算出した結果である。
【００２６】・従来技術によるパッケージ成形装置（改善前）の注入口の高さ（幅）は、１０ｍｉｌであり、本発明によるパッケージ成形装置（改善後）の注入口の高さ（幅）は、５ｍｉｌである。
【００２７】
【表１】

表１からわかるように、本発明によるパッケージ成形装置および成形方法によって製作された半導体パッケージは、従来技術の場合に比べて不良率が顕著に減少している。また、薄形のパッケージの製作においてもディゲートされた（ｄｅｇａｔｅｄ）パッケージの表面が美麗なことが視覚的にも確認された。したがって、成形装置の注入口の高さをリードフレームの厚さに対して大きくないように、望ましくは小さくなるように形成する本発明は、従来技術に比べて有利な効果を有する。
【００２８】ここでは、本発明を下部および上部型成形装置に関してのみ記述したが、本発明はこれに限定されるものでなく、中央部型成形装置においても適用することができる。
【００２９】このような構造を有するパッケージ成形装置は、通常の、リードフレームの厚さが６ｍｉｌ〜１２ｍｉｌであるものに適用可能であり、望ましくは６ｍｉｌ〜１０ｍｉｌの厚さのリードフレームを有するパッケージに適用した時に、パッケージの不良率の減少および美麗な外観を有するパッケージを製作することができる。
【００３０】成形直後の、まだディゲート工程を経てないパッケージのゲートの高さはリードフレームの厚さより大きくないことが要求され、望ましくはリードフレームの厚さより小さく、リードフレームの厚さの５０％以上の値をもつ。
【００３１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、パッケージ成形装置の注入口の高さ（幅）を、封止しようとする半導体パッケージ内のリードフレームの厚さより大きくないようにすることによって、半導体パッケージの不良を減少させることができると同時にパッケージの信頼性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による下部注入口型のパッケージ成形装置の断面図である。
【図２】図１の注入口部分の側断面図である。
【図３】本発明による下部注入口型のパッケージ成形装置の成形メカニズムを示す図である。
【図４】図３の“Ａ”の部分を詳細に示す拡大図である。
【図５】本発明による上部注入口型のパッケージ成形装置の断面図である。
【図６】図５の注入口部分の側断面図である。
【図７】本発明による上部注入口型のパッケージ成形装置の成形メカニズムを示す図である。
【図８】図７の“Ｂ”の部分を詳細に示す拡大図である。
【図９】従来技術による下部注入口型のパッケージ成形装置の断面図である。
【図１０】図９の注入口部分の側断面図である。
【図１１】従来技術による下部注入口型のパッケージ成形装置の成形メカニズムを示す図である。
【図１２】従来技術による上部注入口型のパッケージ成形装置の断面図である。
【図１３】図１２の注入口部分の側断面図である。
【図１４】従来技術による上部注入口型のパッケージ成形装置の成形メカニズムを示す図である。
【図１５】従来技術による中央部注入口型のパッケージ成形装置の断面図である。
【図１６】図１５の注入口部分の側断面図である。
【図１７】従来技術による中央部注入口型のパッケージ成形装置の成形メカニズムを示す図である。
【符号の説明】
１０ダイパッド
２０チップ
２２ワイヤ
３０内部リード
４０外部リード
５０半組立状態のパッケージ
３８０，４８０上部金型
３９０，４９０下部金型
３８２，４８２キャビティ
３９２，４９２キャビティ
３９４，４８４注入口
４００下部注入口型成形装置
５００上部注入口型成形装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】モールディングコンパウンドを伝達するための一つ以上の注入口、上部金型、下部金型、および前記上部金型と下部金型との間に形成されており封止しようとする半導体チップ・ワイヤ・リードフレームの組立体が配置されるキャビティを含む半導体装置用の成形装置において、前記注入口の高さがリードフレームの厚さより大きくならないように形成されることを特徴とする成形装置。
【請求項２】前記注入口が下部金型に形成されていることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項３】前記注入口が上部金型に形成されていることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項４】前記注入口が上部金型と下部金型の接面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項５】（ａ）成形装置のキャビティ内に半導体チップ・ワイヤ・リードフレームの組立体を入れる段階と、（ｂ）モールディングコンパウンドをキャビティ内に伝達して圧縮成形を実施し、ゲートを有する成形組立体を得る段階と、（ｃ）成形組立体を取り出す段階とを含む半導体パッケージの成形方法において、段階（ｂ）から得られる成形組立体のゲートの高さが組立体内部のリードフレームの厚さより大きくないことを特徴とする成形方法。
【請求項６】前記ゲートの高さはリードフレームの厚さの５０％を超過することを特徴とする請求項５記載の成形方法。

【図１】