树脂封装模具 【技术领域】
本发明涉及树脂封装模具，具体地说，涉及一种安装在引线框上的用于芯片状半导体器件的树脂封装模具。背景技术
安装在引线框上的芯片状半导体器件具有它的电极座，这种芯片状半导体器件和与导线相接之引线框的引线通常被做成一个封装体，有一个树脂外壳，并由树脂封装模具将其封装于树脂中。另外，当前的半导体器件趋向于具有长形薄壁外壳的封装，数量越来越多的腿作为它的引线，且其间的间距非常窄。
对于这种半导体器件而言，树脂封装模具出现多种改型，比如关于喷注机的速度控制，再比如关于夹持树脂喷注结构和/或所形成的外壳，以防止被用作封装体之外部树脂壳中所生成的气泡、碎片或缝隙。
日本专利申请的未审公开特开平11-87378中公开了一种解决这些问题的半导体器件制作设备地实例。被用作这种半导体器件制作设备的树脂封装模具其下膜固定有一标尺，检查该标尺下端的位置是否在预定位置的上方抑或在其下方，再根据检查的结果，改变下模下降的速度，以及在从上模或下模之一脱模半导体器件期间减小加于半导体器件上的载荷，以解决树脂封装体中的缝隙或碎片问题。
另外，在脱模期间检查由负载单元加给的载荷，如果测得的量超过预定的量，则发出警告，如警铃，使设备停止，除去模型上的污物，以解决上面所说的在模铸期间因污物所致的问题。
采用上述半导体器件制作设备，使得在模具分离期间所发生的诸如树脂封装体中的缺陷、缝隙及破损等问题得以被解决，但无法避免在喷注树脂过程中于喷注器的销杆附近发生气泡。为将大的半导体芯片封入这种薄的树脂封装中，采用低黏度的树脂用于喷注，以便不致对接线或内部连接造成损伤。另外，要使树脂的喷注速度非常地快。
然而，喷注器销杆自腔体的内壁突出，这在从闸门注入树脂过程中成为树脂快速流动的障碍。具体地说，有如图6所示，当从闸门注入的熔融树脂流入腔体6时，熔融的树脂会与喷注销杆7相碰，靠近喷注销杆7的肩状部分形成一空间，而且这个空间变得处于在所述熔融树脂中被包围，引出残余气泡问题。
为了防止这种气泡的发生，如果喷注器的端表面与腔体内壁处于同一平面，就不会在气泡之后发生并残存气穴；然而，即使喷注销杆的长度被加工得正好，并正确地构成它们，每个喷注销杆的伸出也不同。例如，假定每个腔体有4个喷注销杆，如果在同一模具内有8个封装半导体器件的腔体，于是总共就有32个喷注销杆，这个销杆数量是很大的。要想使所有这些喷注销杆的端部以凹洼于模具底部的方式构成在同一平面内是很难的。
例如，即使各喷注销杆长度的精度被加工成在几微米之内，并装配它们，但由于组成模具的材料的平整度以及模具的结构精度方面存在加工误差，所有各喷注销杆在凹洼9和10的底部伸出的量在100μm或更大的范围内改变。即使同一腔体内的这个伸出量也可能有100μm之多。发明内容
本发明的目的在于提供一种树脂封装模具，能够将半导体器件封装于树脂内，在各喷注销杆附近无任何气泡发生。
本发明的树脂封装模具包括：安装在引线框上的下模，它有一个其内放置半导体器件的凹洼，并形成闸门，通过此门注入树脂；上模，其中形成一个与所述下模之凹洼相对的凹洼，以构成一个容纳半导体器件的腔体；多个喷注销杆，它们分别从上模的凹洼和下模的凹洼的底部伸入到树脂封装主体内，并脱离所述树脂封装主体，所述树脂封装主体是通过从所述闸门将树脂注入腔体内形成的；纵向驱动机构，使所述上模与下模接触和分离；以及伸出量调节装置，用于在把树脂注入所述腔体时，调节从组成所述腔体之下模和上模的凹洼底部伸出的多个喷注销杆各端部的伸出量；其中所述多个喷注销杆的伸出量在0与60μm之间的范围。附图说明
通过以下参照附图详细描述本发明，将使本发明的上述目的、特点、优点及其它变得愈加清晰，其中：
图1A和1B分别表示本发明工作实例之树脂封装模具打开的结构和闭合的结构的剖面图；
图2A和2B是用于描述在每个凹洼底部处各喷注销杆的伸出量与对应发生的气泡的示意图；
图3A和3B表示抽出图1的喷注销杆保持机构的剖面图；
图4A和4B是描述本发明另一工作实例树脂封装模具的平面图；
图5A和5B分别表示喷注销杆保持机构的平面图和沿其中AA线所取剖面图；用以描述本发明再一工作实例树脂封装模具；
图6是用于描述普通树脂封装模具中存在问题的示意图。具体实施方式
以下参照附图详细描述本发明的几个工作实例。
图1A和1B分别表示本发明一种工作实例之树脂封装模具打开的结构和闭合的结构的剖面图。如图1所示，这种树脂封装模具包括：安装于引线框25上的下模1，它形成闸门5，通过该门注入树脂，它还有一凹洼3，作为半导体器件的芯片26被置于其中；上模2，它形成与下模1之凹洼3相对的凹洼4，构成容纳芯片26的腔体6；多个喷注销杆7a、7b、7e和7f，它们分别从上模2的凹洼4和下模1的凹洼3的底部伸入到树脂封装主体内，所述树脂封装主体是通过从闸门5将树脂27注入腔体6内形成的，并脱离所述树脂封装主体；纵向驱动机构8，使所述上模2与下模1接触和分离。
另外，下模1的喷注销杆保持机构9a包括：其中已经放置多个喷注销杆7e和7f的平板10，以便使从下模1的凹洼3底部的伸出稳定；弹簧，它的作用是将喷注销杆7e和7f从凹洼3底部推回或者拉向凹洼3底部。上模2的喷注销杆保持机构9b包括：其中已经放置多个喷注销杆7a和7b的平板10，以便稳定；弹簧12，它的作用是将喷注销杆7a和7b从凹洼4底部推回或者拉向凹洼4底部。
图2A和2B是用于描述各喷注销杆从每个凹洼底部伸出的量与对应发生的气泡的示意图。为此，使用清洁的树脂制作可以看得见的模具进行试验，为的是连同气泡一起观察各喷注销杆分别从各凹洼底部伸出的量d、缝隙的发生及它们持续的时间。
在此试验期间，各喷注销杆都使用低碳钢制作，并如图2A所示那样制备多个销杆，它们的长度使伸出的量可在0至100μm范围内。组装这些喷注销杆，并将它们插入到所述腔体中，使熔融的树脂能够以实际的速度从所述闸门流入，同时用高速摄影机连续拍摄，观察缝隙和气泡发生的程度。
结果有如图2B所示，当各喷注销杆的伸出量d为30μm或更小时，绝对不会发生缝隙和气泡。此外，当所述伸出量在30和60μm之间时，虽然发生缝隙，但在1或2秒钟之后即消失，只有微小的气泡残存。另外，当所述伸出量在60和100μm之间时，发生缝隙，而且气泡未能驱散封装体内残存气泡。
图3A和3B表示抽出图1的喷注销杆保持机构的剖面图。通过根据上述使用的观察调节各喷注销杆的伸出量，解决气泡发生的问题。
如图3A所示，首先，理想的是将厚度适宜的隔离片16a和16b插入预加载弹簧12的平板14与上模保持机构内的模铸材料15之间，使喷注销杆7a和7b之端表面的伸出量d1和d2分别在30μm内。不过，由于调节隔离片要花时间，以便使偏差在30μm内，所以它们保持在60μm内。
另一方面，如图3B所示，在下模的保持机构内，在由弹簧11从模铸材料18预加载的平板10与块体17之间插入厚度适宜的隔离物16e和16f，并调节它，使得与对上模一样，喷注销杆7e和7f的伸出量d3和d4分别在60μm内，其中所述喷注销杆7e和7f被置于模铸材料18内，以使其稳定，而所述块体17被附在所述平板上。
一旦以这种方式对上模及下模调节喷注销杆的伸出量，当实现半导体器件的实际树脂封装时，却不能说没有气泡发生，就产生的比率而言，结果是令人满意的。
图4A和4B是描述本发明另一种工作实例树脂封装模具的平面图。如上所述，当把各喷注销杆的伸出量调节在60μm内，再次进行试验，以重新检验所发生的极少量的气泡。
结果发现，在靠近闸门附近的各喷注销杆处产生的气泡变得更少，并在几秒钟之后消失；但在位于非常远离所述闸门(面向闸门的拐角位置)的各喷注销杆周围产生的极少量气泡。这被认为是由于从闸门快速流过的树脂与腔体远端的侧壁碰撞并回流，而且回流的树脂再与拐角处的喷注销杆碰撞，造成混入空气之故。
因此，有如图4A所示，在下模的凹洼3的4个拐角中对着闸门5的拐角3a处的喷注销杆7d被从拐角3a移动，只偏离了距离L。采用这种试验模具，比如使它偏离10cm，进行试验。结果表明，减轻了回流的树脂与喷注销杆7d的碰撞，以致不再混入空气，没有气泡产生。
另外，再如图4B所示，面对闸门5之拐角3a处的喷注销杆已被移动，当进行类似的试验时，给出未发现气泡的令人满意的结果。这里已经描述过下模，不过，当然需要进行类似的对于上模的喷注销杆定位或喷注销杆移动。
图5是表示喷注销杆保持机构的平面图和沿其中AA线所取剖面图；用以描述本发明再一工作实例树脂封装模具。有如图2B所示那样，采用不带喷注销杆伸出量调节机构的常规结构，喷注销杆伸出量的不同接近60至100μm。因此，再次考虑即使喷注销杆伸出量方面略有差异，是否有办法防止气泡的发生。
于是，有如图5所示，考虑在喷注树脂期间，如果能使喷注销杆7c、7d、7e和7f旋转，则会因这种旋转而不会发生气穴现象；以致给试验模具装上一种简单的旋转机构，再对其进行试验。结果表明，并无气泡发生。
如图5所示，这种喷注销杆旋转机构包含装于喷注销杆7c、7d、7e和7f各自下端的小齿轮19；设置用来与这些小齿轮19啮合的大齿轮21；将旋转螺线管20的外圆周嵌入到该大齿轮21的里面；以及使旋转螺线管20的转轴固定于块体17上。
这种旋转机构当然也适用于上模。另外，利用图1的纵向驱动机构8压柱塞22，以熔化树脂块，随着将熔融的树脂从闸门注入腔体，使喷注销杆7c、7d、7e和7f转动。通过旋转螺线管20的螺线管通电与不通电控制这种旋转的起停。
应予说明的是，各喷注销杆的转数由小齿轮19与大齿轮21的齿数比确定。当然也可以由旋转螺线管20的旋转角度来确定。两种方法中的任何一种最好都是使喷注销杆7c、7d、7e和7f连续转动，直至所述腔体充满树脂。当腔体变得充满树脂时，停止旋转螺线管20的转动。
还应说明的是，由于必须准确定位的柱塞22位置以及各喷注销杆的伸出量，最好采用螺旋进给机构，用作图1中的纵向驱动机构，而不用液压机构。例如，各种适宜的，也即商业上适用的球-螺栓或球-螺帽机构均可内用作这种螺旋进给机构。
如上所述，在使用多个伸入到已被封装之半导体器件的外部树脂壳中的喷注销杆时，为了防止熔融树脂通过各喷注销杆高速回流到腔体内和发生气穴现象，本发明设置用于调节各喷注销杆自腔体底部伸出之伸出量的装置以及用于旋转各喷注销杆的机构。通过将多个喷注销杆的伸出量调节在60μm内和/或在设置注入期间转动各喷注销杆，形成在外部设置壳内既可以不产生气泡，也没有气泡保留，其结果是提高了产品的生产率。
虽然已参照特定的实施例描述本发明，但这种描述并不意味着构成限制的意义。对于那些熟悉本领域的人员而言，参照本发明的描述，对所公开实施例的各种改型都是显见的。因此，可以预期，所附各权利要求将覆盖各种改型和实施例，因为它们都落入本发明的真正的范围内。