トランスファ成形による成形法および成形品
【課題】インサート品の変形を抑制するトランスファ成形による成形法および成形品を提供する。
【解決手段】トランスファ成形による成形法は、金型５内のキャビティ５ａにおいてインサート品３を封止するトランスファ成形による成形法であって、キャビティ５ａ内でインサート品３の表面を覆うことでキャビティ５ａ内でインサート品３の表面が露出しないように第１樹脂１をキャビティ５ａ内に注入する工程と、第１樹脂１が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い第２樹脂２をキャビティ５ａ内に注入する工程とを備えている。
【解決手段】トランスファ成形による成形法は、金型５内のキャビティ５ａにおいてインサート品３を封止するトランスファ成形による成形法であって、キャビティ５ａ内でインサート品３の表面を覆うことでキャビティ５ａ内でインサート品３の表面が露出しないように第１樹脂１をキャビティ５ａ内に注入する工程と、第１樹脂１が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い第２樹脂２をキャビティ５ａ内に注入する工程とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファ成形による成形法および成形品に関し、特に、複数の樹脂を用いたトランスファ成形による成形法および成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置などの電子部品装置に関し、トランジスタ、ＩＣ（集積回路）などの素子を外部環境から保護し、基板への実装を容易なものとすることを目的として、素子の封止が行われている。この素子封止の分野では、生産性、コストなどの面から樹脂封止が主流であり、熱硬化性樹脂を用いた封止用成形材料が広く用いられている。
【０００３】
上記のように、熱硬化性樹脂を用いた封止を行う手段として、トランスファ成形が知られている。トランスファ成形では、ポットに投入された樹脂材料（タブレット）が加熱されて溶融される。この溶融された樹脂がプランジャによって加圧されることにより、スプルー、ランナーを通って金型のキャビティに充填される。金型のキャビティに充填された樹脂は加熱硬化される。
【０００４】
トランスファ成形などの樹脂を用いた封止成形では、樹脂の内部のインサート品の配置および形状ならびに成形時の条件により様々な問題が生じ得る。樹脂の粘度が高く、流動性が悪い場合には、樹脂の流動によってインサート品に変形が生じ得る。また、インサート品が複雑形状を有する場合、インサート品の部品の隙間に樹脂が入り込まないため、この隙間が樹脂の未充填部となる。その結果、ボイドが生じる。
【０００５】
インサート品の部品近傍のボイドを抑制させる手法として、たとえば特開２００９−８８３５１号公報（特許文献１）では、電子部品が実装された回路基板を金型のキャビティ内に保持する前に、電子部品と回路部品との間に低粘度のエポキシ樹脂からなるアンダーフィルを注入することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８８３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２００９−８８３５１号公報に記載の方法では、トランスファ成形時において仮に粘度の高い樹脂をキャビティ内に注入すると、電子部品の実装によりインサート品の形状が複雑となっているためキャビティ内において樹脂の未充填部（ボイド）が生じやすい。
【０００８】
また、低粘度のエポキシ樹脂からなるアンダーフィルが注入されない部分では、仮にキャビティ内に注入されたケーシングとなる樹脂の流動性が悪い場合（樹脂の粘度が高い場合、インサート品と金型との間が微小で樹脂が流動しづらい場合およびインサート品が複雑な形状を有する場合など）には、その流動性の悪い樹脂がインサート品に接触することによりインサート品に変形が生じるおそれがある。また、インサート品の近傍の隙間の空気が排除され難いためボイドが発生しやすい。
【０００９】
また、先に注入された低粘度のエポキシ樹脂からなるアンダーフィルが完全に硬化しているため、その後キャビティ内に注入されたケーシングとなる樹脂との界面が入り組んだ構造にならないので密着性が悪くなるおそれがある。また、電子部品と回路基板との間にアンダーフィルを充填する工程と、部品全体をケーシングとなる樹脂で封止する工程とが同一の金型内で行われないため、生産性に問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、インサート品の変形を抑制するトランスファ成形による成形法および成形品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のトランスファ成形による成形法は、金型内のキャビティにおいてインサート品を封止するトランスファ成形による成形法であって、キャビティ内でインサート品の表面を覆うことでキャビティ内でインサート品の表面が露出しないように第１樹脂をキャビティ内に注入する工程と、第１樹脂が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂より高い第２樹脂をキャビティ内に注入する工程とを備えている。
【００１２】
本発明のトランスファ成形による成形品は、基板と、基板に実装された機能素子とを含むインサート品と、インサート品を封止する封止樹脂とを備え、封止樹脂は、機能素子が露出しないよう機能素子全体を覆う第１樹脂と、第１樹脂上に形成された第２樹脂とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のトランスファ成形による成形法によれば、キャビティ内でインサート品の表面を覆うことでキャビティ内でインサート品の表面が露出しないように第１樹脂がキャビティ内に注入され、第１樹脂が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂より高い第２樹脂がキャビティ内に注入される。そのため、注入する際の粘度が第１樹脂より高い第２樹脂がインサート品に接触しないので、インサート品の変形を抑制することができる。
【００１４】
本発明のトランスファ成形による成形品によれば、機能素子を含むインサート品を封止する封止樹脂は、機能素子が露出しないよう機能素子全体を覆う第１樹脂と、第１樹脂上に形成された第２樹脂とを含むため、第２樹脂が機能素子を含むインサート品に接触しないので、インサート品の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるトランスファ成形による成形法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるトランスファ成形による成形法の第２工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるトランスファ成形による成形品の概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるトランスファ成形による成形法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるトランスファ成形による成形法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるトランスファ成形による成形品の概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるトランスファ成形による成形法の第１工程を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるトランスファ成形による成形法の第２工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１のトランスファ成形による成形法について説明する。
【００１７】
図１を参照して、トランスファ成形装置の構成について説明する。トランスファ成形装置１００は、樹脂ポット４と、金型５と、プランジャ６とを主に有している。
【００１８】
樹脂ポット４は、樹脂注入用のポットである。樹脂ポット４は、投入された第１樹脂１と第２樹脂２とを加熱し、溶融させるよう構成されている。樹脂ポット４は、金型５に接続されている。樹脂ポット４は、たとえば円筒形状を有している。なお、樹脂ポット４の形状は、これに限定されず、立方体または直方体などであってもよい。樹脂ポット４の加熱温度は、一般的に１４０℃〜１８０℃程度であるが、状況に応じて任意の加熱温度を用いてもよい。
【００１９】
金型５は、キャビティ５ａと、スプルー５ｂと、ランナー５ｃとを有している。キャビティ５ａは、トランスファ成形による成形品の形状に対応した中空領域を有している。スプルー５ｂは、樹脂ポット４とランナー５ｃとに接続され、かつ中空領域を有している。ランナー５ｃは、キャビティ５ａとスプルー５ｂとに接続され、かつ中空領域を有している。プランジャ６は、樹脂ポット４に投入された第１樹脂１および第２樹脂２を加圧することにより、第１樹脂１および第２樹脂２をスプルー５ｂおよびランナー５ｃを経由してキャビティ５ａに移送するよう構成されている。
【００２０】
次に、本実施の形態の封止用成形材料について説明する。
本実施の形態の第１樹脂１および第２樹脂２に用いられる封止用成形材料は、一般に封止用成形材料として使用されるものであればよく、特に制限されない。封止用成形材料は、たとえば、熱硬化性樹脂、硬化剤、無機充填剤などを含むものであり、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
【００２１】
トランスファ成形には通常、熱硬化性樹脂が用いられる。この熱硬化性樹脂の種類としてはエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。たとえば、トランスファ成形の用いたパワーモジュールの封止にはエポキシ樹脂がよく用いられる。
【００２２】
封止用成形材料に用いられる硬化剤は、封止用成形材料に一般に使用されているものであればよく、特に制限されない。エポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤はフェノール樹脂、アミン化合物および酸無水物が好ましく、保存安定性の観点からはフェノール樹脂がより好ましく、接着性の観点からはアミン化合物がより好ましい。
【００２３】
エポキシ樹脂と硬化剤との当量比は、特に制限されないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために、エポキシ樹脂に対して硬化剤を０．５〜２当量の範囲に設定することが好ましく、０．７〜１．３当量がより好ましい。
【００２４】
封止用成形材料には、必要に応じて無機充填剤が配合され得る。無機充填剤は、吸湿性、線膨張係数低減、熱伝導性向上および強度向上のために配合されるものである。この無機充填剤は、樹脂成形材料に一般に使用されるものあればよく、特に制限されないが、たとえば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、水酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、タルク、クレー、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニアなどの粉体、またはこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、これらが単独で用いられても二種以上を組み合わせて用いられてもよい。
【００２５】
また、使用する樹脂には必要に応じて低収縮剤、増粘剤、顔料、離型剤などが含有され得る。低収縮剤としては、様々な熱可塑性樹脂が挙げられ、たとえばポリブタジエンやその水素添加化物、ポリイソプレンやその水素化物、芳香酸ビニル-共役ジエンブロック共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエステル、ポリエーテルなどが挙げられる。増粘剤としては、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属の酸化物や水酸化物などが挙げられる。顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニンブルーなどが挙げられる。また、離型剤としてはステアリン酸やステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸金属石鹸などが用いられる。
【００２６】
次に、本実施の形態のインサート品について説明する。
本実施の形態においては、一般的なインサート成形に使用されるインサート品が使用され得る。インサート品には、半導体装置などの電子部品および電流回路用基板などの基板など、様々な形態および大きさのものが使用され得る。電子部品は、基板の片面に実装されていてもよく、また基板の両面に実装されていてもよい。
【００２７】
次に、トランスファ成形装置１００を用いたトランスファ成形による成形法について説明する。
【００２８】
図１を参照して、まずインサート品３が準備される。金型５のキャビティ５ａ内に、インサート品３が配置される。インサート品３は、たとえばキャビティ５ａの下部の台座の上に固定される。インサート品３が配置される位置は、トランスファ成形後の製品に求められる位置となる。インサート品３は、キャビティ５ａの内壁との隙間が薄くなるよう配置されてもよい。
【００２９】
インサート品３の配置完了後、金型５が閉じられる。金型５に注入される樹脂が樹脂ポット４に投入され、予熱される。この樹脂は、一般的にタブレット状に形成されており、第１樹脂１と第２樹脂２の二種類の樹脂を有している。第１樹脂１と第２樹脂２とは、それぞれタブレット状に形成されており、金型５に注入する順序にあわせて積層されていてもよい。また、積層された第１樹脂１と第２樹脂２とが積層されて一つのタブレットにまとめられていてもよい。
【００３０】
第１樹脂１の溶融粘度は０．１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下である。第１樹脂１は、溶融時に液状もしくは液状に近い形態となる樹脂である。第２樹脂２の溶融粘度は０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下である。第２樹脂２は、金型５への注入時の粘度が第１樹脂１より高い樹脂である。ここで溶融粘度とは、第１樹脂１および第２樹脂２が溶融したときのそれぞれの粘度である。金型５への注入時の粘度は、第１樹脂１および第２樹脂２が金型５へ注入されるときのそれぞれの粘度である。
【００３１】
第１樹脂１の溶融粘度が１０Ｐａ・ｓよりも高いと、インサート品３が複雑な形状を有している場合、第１樹脂１の未充填部が発生し、ボイドが生じてしまうことがある。また、第２樹脂２の溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓよりも高い場合、流動しにくくなるためトランスファ成形そのものが遂行できなくなるおそれがある。
【００３２】
第１樹脂１および第２樹脂２は、０．１以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲の同一の溶融粘度を有していてもよい。第１樹脂１と第２樹脂２とは溶融粘度が同じでも樹脂組成が異なるため溶融する温度が異なる場合がある。この場合、通常用いられる一つの樹脂ポット４に第１樹脂１と第２樹脂２が投入され、予熱されると、第１樹脂１と第２樹脂２の温度は同一となる。その結果、第１樹脂１と第２樹脂２とは溶融温度が異なるため第１樹脂１と第２樹脂２との金型５への注入時の粘度は異なる。
【００３３】
第２樹脂２の溶融温度が第１樹脂１の溶融温度より高い場合、たとえば樹脂ポット４の温度を第１樹脂１の溶融温度にすることで、第１樹脂１の粘度は溶融粘度になる。一方、第２樹脂２は溶融粘度にならないため、第２樹脂２の粘度は第１樹脂１より高くなる。なお、樹脂ポット４および金型５の温度は、樹脂の溶融温度にあわせるのではなく、樹脂の硬化条件などにあわせて設定されてもよい。
【００３４】
低粘度の第１樹脂１を予め予備加熱により半溶融状態にして使用することよって、トランスファ成形のサイクルタイムを縮小することができる。
【００３５】
所望の第１樹脂１および第２樹脂２の予熱工程の完了後、まず一つ目の樹脂として、低粘度の第１樹脂１が金型５内に注入される。第１樹脂１は、キャビティ５ａ内でインサート品３の表面を覆うことでキャビティ５ａ内でインサート品３の表面が露出しないようにキャビティ５ａ内に注入される。第１樹脂１は、溶融時に液状もしくは液状に近い形態であり、金型５内に注入された後、重力によってキャビティ５ａ内の下部を充満する。
【００３６】
第１樹脂１は、インサート品３とキャビティ５ａの下面との間およびインサート品３近傍にも充填される。第１樹脂１は、インサート品３の下側に回り込む。第１樹脂１は、インサート品３の上側を覆う。この例では、インサート品３の上側、下側、横側の全体が第１樹脂１で覆われる。また、たとえばインサート品３の下側が金型５のキャビティ５ａの下部のに接するときには、インサート品３の上側、横側が第１樹脂１で覆われる。
【００３７】
第１樹脂１が注入された後、次いで第２樹脂２がキャビティ５ａ内に注入される。第２樹脂２は、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い。第２樹脂２の形態は、通常のトランスファ成形に用いられるものであり、溶融時の形態は特に制限されない。第２樹脂２が金型５内に充填され、第１樹脂１が充填された後のキャビティ５ａ内の上部を充満する。キャビティ５ａ内全体に第１樹脂１および第２樹脂２が充填された後、加圧装置および加熱ヒータを用いて加圧および加熱が行われ、熱硬化性樹脂が加熱硬化される。
【００３８】
トランスファ成形時の金型５の温度および硬化時間は一般的なトランスファ成形における条件でよい。たとえば熱硬化性樹脂にエポキシを用いる場合、たとえば、金型５の温度は１５０〜２００℃、充填時間は５〜３０秒、硬化時間は３０〜１８０秒程度が好ましいが、成形品の大きさ、形状などによりこの範囲に限定されない。十分な硬化時間をおき、熱硬化性樹脂の硬化が完了した後、金型５の型開きをしてトランスファ成形による成形品が取り出される。
【００３９】
次に、本実施の形態のトランスファ成形による成形品の一例について説明する。
図３を参照して、トランスファ成形による成形品２０は、たとえばパワーモジュールであって、インサート品３と、リードフレーム１０と、ボンディングワイヤ１１と、ヒートシンク１２を主に有している。トランスファ成形による成形品２０は、キャビティ５ａに対応する外形を有している。インサート品３は、基板３ａと、機能素子３ｂとを有している。機能素子３ｂは、基板３ａに実装されている。
【００４０】
基板３ａはたとえば電流回路用基板であり、機能素子３ｂはたとえば抵抗コンデンサ、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ、アンテナである。基板３ａは、ボンディングワイヤ１１によって、リードフレーム１０に電気的に接続されている。基板３ａの機能素子３ｂが実装されている面と対向する面にヒートシンク１２が配置されている。
【００４１】
封止樹脂１３によってインサート品３が封止されている。封止樹脂１３は、第１樹脂１と第２樹脂２とを有している。インサート品３の基板３ａおよび機能素子３ｂと、ボンディングワイヤ１１の全体が第１樹脂１によって覆われている。リードフレーム１０の一方端側の一部が第１樹脂１によって覆われている。ヒートシンク１２の一部が第１樹脂１によって覆われている。第１樹脂１は、機能素子３ｂが露出しないよう機能素子３ｂ全体を覆っている。第２樹脂２は、第１樹脂１上に形成されている。
【００４２】
トランスファ成形による成形品２０では、封止樹脂の強度および耐久性などの物性が要求される。また、外観部品の場合には意匠性が要求される。また、樹脂の適正価格も要求される。よって、トランスファ成形による成形品２０の外形部は高い強度の樹脂で構成されていることが好ましい。特に、トランスファ成形による成形品２０の実装面と反対側の外形部は、覆うものがないので高い強度の樹脂で構成されていることが好ましい。トランスファ成形による成形品２０の実装面と反対側の外形部を構成する第２樹脂２は、高い強度を有していることが好ましい。第２樹脂２が高い強度を有している場合、第２樹脂２がインサート品３などと接触することによりインサート品３などが変形しやすい。
【００４３】
このトランスファ成形による成形品２０では、第２樹脂２は、インサート品３の基板３ａおよび機能素子３ｂと、ボンディングワイヤ１１と、リードフレーム１０と、ヒートシンク１２とに接触していない。そのため、第２樹脂２が接触することによって、インサート品３の基板３ａおよび機能素子３ｂ、ボンディングワイヤ１１、リードフレーム１０、ヒートシンク１２の変形を抑制することができる。
【００４４】
なお、このトランスファ成形による成形品２０は、ヒートシンク１２の一部がトランスファ成形による成形品２０の下面から開口されている。この開口は、たとえばインサート品３の下にヒートシンク１２が配置されてキャビティ５ａの下部の台座の上に固定されることにより、ヒートシンク１２とキャビティ５ａの下部の台座との間に第１樹脂１が充填されないために構成されている。この開口によりヒートシンク１２は効果的に放熱することができる。
【００４５】
また、放熱のためにヒートシンク１２が設けられない場合、第１樹脂１によってトランスファ成形による成形品２０の下面が開口されていなくてもよい。この場合、リードフレーム１０を金型５に支持することによりトランスファ成形による成形品２０の下面が開口しないよう第１樹脂１が充填されてもよい。この場合には、基板３ａの両面に機能素子３ｂを実装することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のトランスファ成形による成形法によれば、キャビティ５ａ内でインサート品３の表面を覆うことでキャビティ５ａ内でインサート品３の表面が露出しないように第１樹脂１がキャビティ５ａ内に注入され、第１樹脂１が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い第２樹脂２がキャビティ５ａ内に注入される。そのため、粘度の低い第１樹脂１がインサート品３の近傍に充填されることにより、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い第２樹脂２がインサート品３に接触しないので、インサート品３の変形を抑制することができる。
【００４７】
また、粘度が低い第１樹脂１がインサート品３の近傍に充填されるため、インサート品３の近傍の隙間の空気が排除され、通常のトランスファ成形では樹脂を充填することが困難な狭い隙間にも容易に樹脂を充満させることができる。これにより、インサート品３とキャビティ５ａとの間の隙間が微小な場合や、インサート品３が複雑な形状を有する場合においても、トランスファ成形による成形品２０の内部に生じるボイドを抑制することができる。
【００４８】
また、第１樹脂１によるインサート品３の近傍の隙間の充満が完了した後、第２樹脂２により、インサート品３の近傍以外の部分を含むトランスファ成形による成形品２０の全体が封止される。第１樹脂１と第２樹脂２とは同じ金型５で成形されるため、第１樹脂１と第２樹脂２とを連続して注入することができるので生産性を向上することができる。
【００４９】
また、第１樹脂１および第２樹脂２の二つの樹脂を用いて成形が行われるが、一回の成形工程でトランスファ成形による成形品２０の全体の樹脂封止が完了するため、一つの樹脂を用いてトランスファ成形が行われる場合に比べて生産性が低下しない。
【００５０】
また、同じ金型５を用いて第１樹脂１と第２樹脂２とを連続して注入しているため、第１樹脂１が硬化していない状態で、第２樹脂２を注入して成形することができる。このため、第１樹脂１と第２樹脂２とで異なる樹脂が用いられても、第１樹脂１と第２樹脂２との界面の密着性が損なわれることを抑制することができる。第１樹脂１が完全に硬化し終える前に第２樹脂２を充填することにより、硬化後の第１樹脂１と第２樹脂２との界面は入り組んだ構造となるため、接着性が向上する。
【００５１】
本実施の形態のトランスファ成形による成形品２０によれば、機能素子３ｂを含むインサート品３を封止する封止樹脂１３は、機能素子３ｂが露出しないよう機能素子３ｂ全体を覆う第１樹脂１と、第１樹脂１上に形成された第２樹脂２とを含む。そのため、第２樹脂２がインサート品３の機能素子３ｂに接触しないので、機能素子３ｂを含むインサート品３の変形を抑制することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、上記の実施の形態１に比較して、第２樹脂が溶融粘度の異なる複数の樹脂を含んでいる点で主に異なっている。
【００５３】
最初に本実施の形態のトランスファ成形による成形法について説明する。
図４および図５を参照して、樹脂ポット４に第１樹脂１と二種類の第２樹脂２ａ，２ｂが投入される。第１樹脂１が金型５に注入された後、第２樹脂２ａが金型５に注入される。第２樹脂２ａがキャビティ５ａに注入された後もキャビティ５ａ内には空間が残されている。第２樹脂２ａが注入された後、キャビティ５ａ内の残された空間に、第２樹脂２ｂが注入される。第２樹脂２ａと第２樹脂２ｂとは、溶融粘度が異なっている。第２樹脂２ｂは、トランスファ成形に用いられる一般的な溶融粘度を有する樹脂が用いられ得る。
【００５４】
次に、本実施の形態のトランスファ成形による成形品の一例について説明する。
図６を参照して、トランスファ成形による成形品２０では、封止樹脂１３の第１樹脂１上に第２樹脂２が形成されている。第２樹脂２は、第２樹脂２ｂが中央部に配置され、第２樹脂２ｂを取り囲むように第２樹脂２ａが配置されるよう構成されている。
【００５５】
なお、これ以外のトランスファ成形による成形法および成形品は、上記の実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５６】
なお、第２樹脂２は、二種類に限定されず、三種類以上であってもよい。
本実施の形態によれば、複数種類の第２樹脂２が用いられることにより、トランスファ成形による成形品２０の形状にあわせて、より細かな樹脂構成を調整することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、上記の実施の形態１に比較して、第１樹脂と第２樹脂とがそれぞれ別の樹脂ポットから金型に注入される点で主に異なっている。
【００５８】
最初に本実施の形態のトランスファ成形による成形法について説明する。
図７および図８を参照して、樹脂ポット４ａに第１樹脂１が投入される。プランジャ６ａによって、金型５に第１樹脂１が注入される。樹脂ポット４ｂに第２樹脂２が投入される。プランジャ６ｂによって、金型５に第２樹脂２が注入される。
【００５９】
なお、これ以外のトランスファ成形による成形法および成形品は、上記の実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６０】
本実施の形態によれば、複数の樹脂ポット４ａ，４ｂを用いて第１樹脂１および第２樹脂２の予熱温度を変化させることにより、樹脂注入過程における第１樹脂１および第２樹脂２の硬化状態を調整することが可能となる。これにより、同一組成の第１樹脂１および第２樹脂２の金型５への注入時の粘度に差が生じる。第１樹脂１の予備加熱の温度を溶融温度にし、第２樹脂２の予備加熱の温度を溶融温度より低くすることにより、第２樹脂２の粘度は第１樹脂１より高くなる。そのため、溶融粘度が同一で、かつ組成が同一の第１樹脂１および第２樹脂２を用いることができる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の実施例を比較例と比較して説明する。本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明するが、実施例は本発明を具体的に説明するものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６２】
実施例および比較例は、以下に示す方法により成形した。以下に具体的な樹脂粘度および樹脂注入順序によるトランスファ成形による成形品内部のボイドの発生およびインサート品の変形の発生有無を示す。トランスファ成形による成形品内部のボイドの発生およびインサート品の変形の有無はトランスファ成形による成形品中心部の断面を観察することにより確認した。
【００６３】
（実施例１）
エポキシ樹脂を用いて、トランスファ成形によりインサート品を封止した。封止するインサート品は、複雑な形状の部品を有する、寸法約５０ｍｍ×３０ｍｍ×４ｍｍの電子部品とした。インサート品の下部を約２ｍｍ厚、上部を約５ｍｍ厚にてエポキシ樹脂を用いて包むことを目的とした。第１樹脂は溶融粘度が０．５Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。第２樹脂は溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。第１樹脂をインサート品の上１ｍｍの位置になるまで金型のキャビティ内に注入した。次いで残りの上部４ｍｍを第２樹脂を注入することにより充填した。その後、加熱硬化により全体の封止を完了した。成形条件は金型温度１７０℃、充填時間１０秒、硬化時間１２０秒とした。
【００６４】
（実施例２）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。第１樹脂は溶融粘度が１．５Ｐａ・ｓのエポキシを樹脂とした。第２樹脂は第１樹脂と同一の溶融粘度のエポキシ樹脂とした。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００６５】
（実施例３）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。第１樹脂は溶融粘度が１０Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。第２樹脂は溶融粘度が１００Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００６６】
（実施例４）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。図３および図４を参照して、第１樹脂１は溶融粘度が１．５Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。第２樹脂２ａは溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。さらに第２樹脂２ｂは溶融粘度が３０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。第１樹脂１、第２樹脂２ａおよび第２樹脂２ｂを下から第１樹脂１、第２樹脂２ａ、第２樹脂２ｂの順に樹脂ポット４内に積み重ねて配置した。成形条件は実施例１と同様とした。第１樹脂１をインサート品３の上１ｍｍの位置になるまで注入し、次いで第２樹脂２ａおよび第２樹脂２ｂを等量ずつ注入して全体を封止した。
【００６７】
（実施例５）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。図７および図８を参照して、二つの樹脂ポット４ａ，４ｂを備えたトランスファ成形装置１００を使用して第１樹脂１および第２樹脂２の注入を行った。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００６８】
（比較例１）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。使用した樹脂は溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシのみとした。成形条件は実施例１と同様とした。
【００６９】
（比較例２）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。使用した樹脂は、第１樹脂を溶融粘度が１５Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とし、第２樹脂を溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００７０】
実施例１〜５に係るトランスファ成形による成形法とトランスファ成形による成形品の内部のボイドの発生およびインサート品の変形の発生の有無の関係を表１に示す。実施例１〜５の全てでボイドの発生およびインサート品の変形の発生が無かった。
【００７１】
この理由は次のように考えられる。第１樹脂として用いた低粘度の樹脂が重力によりインサート品と金型との間の隙間を埋めた。さらに低粘度の樹脂がインサート品近傍を流動することにより、ボイドの発生およびインサート品の変形の発生が抑制された。その後、注入させる第２樹脂２ａ，２ｂは、インサート品の近傍を流動しないため、インサート品の状態に影響を及ぼすことはなかった。
【００７２】
また、実施例５のように、複数の樹脂ポットを用いて成形を行っても、単一の樹脂ポットを用いた場合と同等の効果が得られることが確認された。
【００７３】
【表１】
【００７４】
比較例１、２に係るトランスファ成形による成形法とトランスファ成形による成形品内部のボイドの発生およびインサート品の変形の発生の有無の関係を表２に示す。比較例１および比較例２ではボイドの発生が有った。比較例１ではインサート品の変形の発生が有った。
【００７５】
この理由は次のように考えられる。比較例１では通常のトランスファ成形で用いられるタブレット状の粘度を有する樹脂を単一で使用している。したがって、トランスファ成形による成形品の内部の複雑形状部の隙間において樹脂の流動が不十分となり、ボイドが発生した。また、インサート品に若干の変形が確認された。これは高粘度樹脂が流動していることに起因していると考えられる。比較例２では粘度の異なる二つの樹脂を用いているが、第１樹脂の粘度が高めであることより、比較例１と同様にボイドの発生がみられた。
【００７６】
【表２】
【００７７】
上記の各実施の形態は、適時組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１ 第１樹脂、２，２ａ，２ｂ 第２樹脂、３ インサート品、３ａ 基板、３ｂ 機能素子、４，４ａ，４ｂ 樹脂ポット、５ 金型、５ａ キャビティ、５ｂ スプルー、５ｃ ランナー、６，６ａ，６ｂ プランジャ、１０ リードフレーム、１１ ボンディングワイヤ、１２ ヒートシンク、１３ 封止樹脂、２０ トランスファ成形による成形品、１００ トランスファ成形装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファ成形による成形法および成形品に関し、特に、複数の樹脂を用いたトランスファ成形による成形法および成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置などの電子部品装置に関し、トランジスタ、ＩＣ（集積回路）などの素子を外部環境から保護し、基板への実装を容易なものとすることを目的として、素子の封止が行われている。この素子封止の分野では、生産性、コストなどの面から樹脂封止が主流であり、熱硬化性樹脂を用いた封止用成形材料が広く用いられている。
【０００３】
上記のように、熱硬化性樹脂を用いた封止を行う手段として、トランスファ成形が知られている。トランスファ成形では、ポットに投入された樹脂材料（タブレット）が加熱されて溶融される。この溶融された樹脂がプランジャによって加圧されることにより、スプルー、ランナーを通って金型のキャビティに充填される。金型のキャビティに充填された樹脂は加熱硬化される。
【０００４】
トランスファ成形などの樹脂を用いた封止成形では、樹脂の内部のインサート品の配置および形状ならびに成形時の条件により様々な問題が生じ得る。樹脂の粘度が高く、流動性が悪い場合には、樹脂の流動によってインサート品に変形が生じ得る。また、インサート品が複雑形状を有する場合、インサート品の部品の隙間に樹脂が入り込まないため、この隙間が樹脂の未充填部となる。その結果、ボイドが生じる。
【０００５】
インサート品の部品近傍のボイドを抑制させる手法として、たとえば特開２００９−８８３５１号公報（特許文献１）では、電子部品が実装された回路基板を金型のキャビティ内に保持する前に、電子部品と回路部品との間に低粘度のエポキシ樹脂からなるアンダーフィルを注入することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−８８３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特開２００９−８８３５１号公報に記載の方法では、トランスファ成形時において仮に粘度の高い樹脂をキャビティ内に注入すると、電子部品の実装によりインサート品の形状が複雑となっているためキャビティ内において樹脂の未充填部（ボイド）が生じやすい。
【０００８】
また、低粘度のエポキシ樹脂からなるアンダーフィルが注入されない部分では、仮にキャビティ内に注入されたケーシングとなる樹脂の流動性が悪い場合（樹脂の粘度が高い場合、インサート品と金型との間が微小で樹脂が流動しづらい場合およびインサート品が複雑な形状を有する場合など）には、その流動性の悪い樹脂がインサート品に接触することによりインサート品に変形が生じるおそれがある。また、インサート品の近傍の隙間の空気が排除され難いためボイドが発生しやすい。
【０００９】
また、先に注入された低粘度のエポキシ樹脂からなるアンダーフィルが完全に硬化しているため、その後キャビティ内に注入されたケーシングとなる樹脂との界面が入り組んだ構造にならないので密着性が悪くなるおそれがある。また、電子部品と回路基板との間にアンダーフィルを充填する工程と、部品全体をケーシングとなる樹脂で封止する工程とが同一の金型内で行われないため、生産性に問題がある。
【００１０】
本発明は、上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、インサート品の変形を抑制するトランスファ成形による成形法および成形品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のトランスファ成形による成形法は、金型内のキャビティにおいてインサート品を封止するトランスファ成形による成形法であって、キャビティ内でインサート品の表面を覆うことでキャビティ内でインサート品の表面が露出しないように第１樹脂をキャビティ内に注入する工程と、第１樹脂が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂より高い第２樹脂をキャビティ内に注入する工程とを備えている。
【００１２】
本発明のトランスファ成形による成形品は、基板と、基板に実装された機能素子とを含むインサート品と、インサート品を封止する封止樹脂とを備え、封止樹脂は、機能素子が露出しないよう機能素子全体を覆う第１樹脂と、第１樹脂上に形成された第２樹脂とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のトランスファ成形による成形法によれば、キャビティ内でインサート品の表面を覆うことでキャビティ内でインサート品の表面が露出しないように第１樹脂がキャビティ内に注入され、第１樹脂が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂より高い第２樹脂がキャビティ内に注入される。そのため、注入する際の粘度が第１樹脂より高い第２樹脂がインサート品に接触しないので、インサート品の変形を抑制することができる。
【００１４】
本発明のトランスファ成形による成形品によれば、機能素子を含むインサート品を封止する封止樹脂は、機能素子が露出しないよう機能素子全体を覆う第１樹脂と、第１樹脂上に形成された第２樹脂とを含むため、第２樹脂が機能素子を含むインサート品に接触しないので、インサート品の変形を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるトランスファ成形による成形法の第１工程を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるトランスファ成形による成形法の第２工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるトランスファ成形による成形品の概略断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるトランスファ成形による成形法の第１工程を示す概略断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるトランスファ成形による成形法の第２工程を示す概略断面図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるトランスファ成形による成形品の概略断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３におけるトランスファ成形による成形法の第１工程を示す概略断面図である。
【図８】本発明の実施の形態３におけるトランスファ成形による成形法の第２工程を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１のトランスファ成形による成形法について説明する。
【００１７】
図１を参照して、トランスファ成形装置の構成について説明する。トランスファ成形装置１００は、樹脂ポット４と、金型５と、プランジャ６とを主に有している。
【００１８】
樹脂ポット４は、樹脂注入用のポットである。樹脂ポット４は、投入された第１樹脂１と第２樹脂２とを加熱し、溶融させるよう構成されている。樹脂ポット４は、金型５に接続されている。樹脂ポット４は、たとえば円筒形状を有している。なお、樹脂ポット４の形状は、これに限定されず、立方体または直方体などであってもよい。樹脂ポット４の加熱温度は、一般的に１４０℃〜１８０℃程度であるが、状況に応じて任意の加熱温度を用いてもよい。
【００１９】
金型５は、キャビティ５ａと、スプルー５ｂと、ランナー５ｃとを有している。キャビティ５ａは、トランスファ成形による成形品の形状に対応した中空領域を有している。スプルー５ｂは、樹脂ポット４とランナー５ｃとに接続され、かつ中空領域を有している。ランナー５ｃは、キャビティ５ａとスプルー５ｂとに接続され、かつ中空領域を有している。プランジャ６は、樹脂ポット４に投入された第１樹脂１および第２樹脂２を加圧することにより、第１樹脂１および第２樹脂２をスプルー５ｂおよびランナー５ｃを経由してキャビティ５ａに移送するよう構成されている。
【００２０】
次に、本実施の形態の封止用成形材料について説明する。
本実施の形態の第１樹脂１および第２樹脂２に用いられる封止用成形材料は、一般に封止用成形材料として使用されるものであればよく、特に制限されない。封止用成形材料は、たとえば、熱硬化性樹脂、硬化剤、無機充填剤などを含むものであり、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
【００２１】
トランスファ成形には通常、熱硬化性樹脂が用いられる。この熱硬化性樹脂の種類としてはエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。たとえば、トランスファ成形の用いたパワーモジュールの封止にはエポキシ樹脂がよく用いられる。
【００２２】
封止用成形材料に用いられる硬化剤は、封止用成形材料に一般に使用されているものであればよく、特に制限されない。エポキシ樹脂を用いる場合には、硬化剤はフェノール樹脂、アミン化合物および酸無水物が好ましく、保存安定性の観点からはフェノール樹脂がより好ましく、接着性の観点からはアミン化合物がより好ましい。
【００２３】
エポキシ樹脂と硬化剤との当量比は、特に制限されないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために、エポキシ樹脂に対して硬化剤を０．５〜２当量の範囲に設定することが好ましく、０．７〜１．３当量がより好ましい。
【００２４】
封止用成形材料には、必要に応じて無機充填剤が配合され得る。無機充填剤は、吸湿性、線膨張係数低減、熱伝導性向上および強度向上のために配合されるものである。この無機充填剤は、樹脂成形材料に一般に使用されるものあればよく、特に制限されないが、たとえば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、水酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、タルク、クレー、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニアなどの粉体、またはこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられ、これらが単独で用いられても二種以上を組み合わせて用いられてもよい。
【００２５】
また、使用する樹脂には必要に応じて低収縮剤、増粘剤、顔料、離型剤などが含有され得る。低収縮剤としては、様々な熱可塑性樹脂が挙げられ、たとえばポリブタジエンやその水素添加化物、ポリイソプレンやその水素化物、芳香酸ビニル-共役ジエンブロック共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、飽和ポリエステル、ポリエーテルなどが挙げられる。増粘剤としては、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属の酸化物や水酸化物などが挙げられる。顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、フタロシアニンブルーなどが挙げられる。また、離型剤としてはステアリン酸やステアリン酸亜鉛などの高級脂肪酸金属石鹸などが用いられる。
【００２６】
次に、本実施の形態のインサート品について説明する。
本実施の形態においては、一般的なインサート成形に使用されるインサート品が使用され得る。インサート品には、半導体装置などの電子部品および電流回路用基板などの基板など、様々な形態および大きさのものが使用され得る。電子部品は、基板の片面に実装されていてもよく、また基板の両面に実装されていてもよい。
【００２７】
次に、トランスファ成形装置１００を用いたトランスファ成形による成形法について説明する。
【００２８】
図１を参照して、まずインサート品３が準備される。金型５のキャビティ５ａ内に、インサート品３が配置される。インサート品３は、たとえばキャビティ５ａの下部の台座の上に固定される。インサート品３が配置される位置は、トランスファ成形後の製品に求められる位置となる。インサート品３は、キャビティ５ａの内壁との隙間が薄くなるよう配置されてもよい。
【００２９】
インサート品３の配置完了後、金型５が閉じられる。金型５に注入される樹脂が樹脂ポット４に投入され、予熱される。この樹脂は、一般的にタブレット状に形成されており、第１樹脂１と第２樹脂２の二種類の樹脂を有している。第１樹脂１と第２樹脂２とは、それぞれタブレット状に形成されており、金型５に注入する順序にあわせて積層されていてもよい。また、積層された第１樹脂１と第２樹脂２とが積層されて一つのタブレットにまとめられていてもよい。
【００３０】
第１樹脂１の溶融粘度は０．１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下である。第１樹脂１は、溶融時に液状もしくは液状に近い形態となる樹脂である。第２樹脂２の溶融粘度は０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下である。第２樹脂２は、金型５への注入時の粘度が第１樹脂１より高い樹脂である。ここで溶融粘度とは、第１樹脂１および第２樹脂２が溶融したときのそれぞれの粘度である。金型５への注入時の粘度は、第１樹脂１および第２樹脂２が金型５へ注入されるときのそれぞれの粘度である。
【００３１】
第１樹脂１の溶融粘度が１０Ｐａ・ｓよりも高いと、インサート品３が複雑な形状を有している場合、第１樹脂１の未充填部が発生し、ボイドが生じてしまうことがある。また、第２樹脂２の溶融粘度が１０００Ｐａ・ｓよりも高い場合、流動しにくくなるためトランスファ成形そのものが遂行できなくなるおそれがある。
【００３２】
第１樹脂１および第２樹脂２は、０．１以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲の同一の溶融粘度を有していてもよい。第１樹脂１と第２樹脂２とは溶融粘度が同じでも樹脂組成が異なるため溶融する温度が異なる場合がある。この場合、通常用いられる一つの樹脂ポット４に第１樹脂１と第２樹脂２が投入され、予熱されると、第１樹脂１と第２樹脂２の温度は同一となる。その結果、第１樹脂１と第２樹脂２とは溶融温度が異なるため第１樹脂１と第２樹脂２との金型５への注入時の粘度は異なる。
【００３３】
第２樹脂２の溶融温度が第１樹脂１の溶融温度より高い場合、たとえば樹脂ポット４の温度を第１樹脂１の溶融温度にすることで、第１樹脂１の粘度は溶融粘度になる。一方、第２樹脂２は溶融粘度にならないため、第２樹脂２の粘度は第１樹脂１より高くなる。なお、樹脂ポット４および金型５の温度は、樹脂の溶融温度にあわせるのではなく、樹脂の硬化条件などにあわせて設定されてもよい。
【００３４】
低粘度の第１樹脂１を予め予備加熱により半溶融状態にして使用することよって、トランスファ成形のサイクルタイムを縮小することができる。
【００３５】
所望の第１樹脂１および第２樹脂２の予熱工程の完了後、まず一つ目の樹脂として、低粘度の第１樹脂１が金型５内に注入される。第１樹脂１は、キャビティ５ａ内でインサート品３の表面を覆うことでキャビティ５ａ内でインサート品３の表面が露出しないようにキャビティ５ａ内に注入される。第１樹脂１は、溶融時に液状もしくは液状に近い形態であり、金型５内に注入された後、重力によってキャビティ５ａ内の下部を充満する。
【００３６】
第１樹脂１は、インサート品３とキャビティ５ａの下面との間およびインサート品３近傍にも充填される。第１樹脂１は、インサート品３の下側に回り込む。第１樹脂１は、インサート品３の上側を覆う。この例では、インサート品３の上側、下側、横側の全体が第１樹脂１で覆われる。また、たとえばインサート品３の下側が金型５のキャビティ５ａの下部のに接するときには、インサート品３の上側、横側が第１樹脂１で覆われる。
【００３７】
第１樹脂１が注入された後、次いで第２樹脂２がキャビティ５ａ内に注入される。第２樹脂２は、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い。第２樹脂２の形態は、通常のトランスファ成形に用いられるものであり、溶融時の形態は特に制限されない。第２樹脂２が金型５内に充填され、第１樹脂１が充填された後のキャビティ５ａ内の上部を充満する。キャビティ５ａ内全体に第１樹脂１および第２樹脂２が充填された後、加圧装置および加熱ヒータを用いて加圧および加熱が行われ、熱硬化性樹脂が加熱硬化される。
【００３８】
トランスファ成形時の金型５の温度および硬化時間は一般的なトランスファ成形における条件でよい。たとえば熱硬化性樹脂にエポキシを用いる場合、たとえば、金型５の温度は１５０〜２００℃、充填時間は５〜３０秒、硬化時間は３０〜１８０秒程度が好ましいが、成形品の大きさ、形状などによりこの範囲に限定されない。十分な硬化時間をおき、熱硬化性樹脂の硬化が完了した後、金型５の型開きをしてトランスファ成形による成形品が取り出される。
【００３９】
次に、本実施の形態のトランスファ成形による成形品の一例について説明する。
図３を参照して、トランスファ成形による成形品２０は、たとえばパワーモジュールであって、インサート品３と、リードフレーム１０と、ボンディングワイヤ１１と、ヒートシンク１２を主に有している。トランスファ成形による成形品２０は、キャビティ５ａに対応する外形を有している。インサート品３は、基板３ａと、機能素子３ｂとを有している。機能素子３ｂは、基板３ａに実装されている。
【００４０】
基板３ａはたとえば電流回路用基板であり、機能素子３ｂはたとえば抵抗コンデンサ、ダイオード、トランジスタ、ＩＣ、アンテナである。基板３ａは、ボンディングワイヤ１１によって、リードフレーム１０に電気的に接続されている。基板３ａの機能素子３ｂが実装されている面と対向する面にヒートシンク１２が配置されている。
【００４１】
封止樹脂１３によってインサート品３が封止されている。封止樹脂１３は、第１樹脂１と第２樹脂２とを有している。インサート品３の基板３ａおよび機能素子３ｂと、ボンディングワイヤ１１の全体が第１樹脂１によって覆われている。リードフレーム１０の一方端側の一部が第１樹脂１によって覆われている。ヒートシンク１２の一部が第１樹脂１によって覆われている。第１樹脂１は、機能素子３ｂが露出しないよう機能素子３ｂ全体を覆っている。第２樹脂２は、第１樹脂１上に形成されている。
【００４２】
トランスファ成形による成形品２０では、封止樹脂の強度および耐久性などの物性が要求される。また、外観部品の場合には意匠性が要求される。また、樹脂の適正価格も要求される。よって、トランスファ成形による成形品２０の外形部は高い強度の樹脂で構成されていることが好ましい。特に、トランスファ成形による成形品２０の実装面と反対側の外形部は、覆うものがないので高い強度の樹脂で構成されていることが好ましい。トランスファ成形による成形品２０の実装面と反対側の外形部を構成する第２樹脂２は、高い強度を有していることが好ましい。第２樹脂２が高い強度を有している場合、第２樹脂２がインサート品３などと接触することによりインサート品３などが変形しやすい。
【００４３】
このトランスファ成形による成形品２０では、第２樹脂２は、インサート品３の基板３ａおよび機能素子３ｂと、ボンディングワイヤ１１と、リードフレーム１０と、ヒートシンク１２とに接触していない。そのため、第２樹脂２が接触することによって、インサート品３の基板３ａおよび機能素子３ｂ、ボンディングワイヤ１１、リードフレーム１０、ヒートシンク１２の変形を抑制することができる。
【００４４】
なお、このトランスファ成形による成形品２０は、ヒートシンク１２の一部がトランスファ成形による成形品２０の下面から開口されている。この開口は、たとえばインサート品３の下にヒートシンク１２が配置されてキャビティ５ａの下部の台座の上に固定されることにより、ヒートシンク１２とキャビティ５ａの下部の台座との間に第１樹脂１が充填されないために構成されている。この開口によりヒートシンク１２は効果的に放熱することができる。
【００４５】
また、放熱のためにヒートシンク１２が設けられない場合、第１樹脂１によってトランスファ成形による成形品２０の下面が開口されていなくてもよい。この場合、リードフレーム１０を金型５に支持することによりトランスファ成形による成形品２０の下面が開口しないよう第１樹脂１が充填されてもよい。この場合には、基板３ａの両面に機能素子３ｂを実装することができる。
【００４６】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態のトランスファ成形による成形法によれば、キャビティ５ａ内でインサート品３の表面を覆うことでキャビティ５ａ内でインサート品３の表面が露出しないように第１樹脂１がキャビティ５ａ内に注入され、第１樹脂１が注入された後、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い第２樹脂２がキャビティ５ａ内に注入される。そのため、粘度の低い第１樹脂１がインサート品３の近傍に充填されることにより、注入する際の粘度が第１樹脂１より高い第２樹脂２がインサート品３に接触しないので、インサート品３の変形を抑制することができる。
【００４７】
また、粘度が低い第１樹脂１がインサート品３の近傍に充填されるため、インサート品３の近傍の隙間の空気が排除され、通常のトランスファ成形では樹脂を充填することが困難な狭い隙間にも容易に樹脂を充満させることができる。これにより、インサート品３とキャビティ５ａとの間の隙間が微小な場合や、インサート品３が複雑な形状を有する場合においても、トランスファ成形による成形品２０の内部に生じるボイドを抑制することができる。
【００４８】
また、第１樹脂１によるインサート品３の近傍の隙間の充満が完了した後、第２樹脂２により、インサート品３の近傍以外の部分を含むトランスファ成形による成形品２０の全体が封止される。第１樹脂１と第２樹脂２とは同じ金型５で成形されるため、第１樹脂１と第２樹脂２とを連続して注入することができるので生産性を向上することができる。
【００４９】
また、第１樹脂１および第２樹脂２の二つの樹脂を用いて成形が行われるが、一回の成形工程でトランスファ成形による成形品２０の全体の樹脂封止が完了するため、一つの樹脂を用いてトランスファ成形が行われる場合に比べて生産性が低下しない。
【００５０】
また、同じ金型５を用いて第１樹脂１と第２樹脂２とを連続して注入しているため、第１樹脂１が硬化していない状態で、第２樹脂２を注入して成形することができる。このため、第１樹脂１と第２樹脂２とで異なる樹脂が用いられても、第１樹脂１と第２樹脂２との界面の密着性が損なわれることを抑制することができる。第１樹脂１が完全に硬化し終える前に第２樹脂２を充填することにより、硬化後の第１樹脂１と第２樹脂２との界面は入り組んだ構造となるため、接着性が向上する。
【００５１】
本実施の形態のトランスファ成形による成形品２０によれば、機能素子３ｂを含むインサート品３を封止する封止樹脂１３は、機能素子３ｂが露出しないよう機能素子３ｂ全体を覆う第１樹脂１と、第１樹脂１上に形成された第２樹脂２とを含む。そのため、第２樹脂２がインサート品３の機能素子３ｂに接触しないので、機能素子３ｂを含むインサート品３の変形を抑制することができる。
【００５２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、上記の実施の形態１に比較して、第２樹脂が溶融粘度の異なる複数の樹脂を含んでいる点で主に異なっている。
【００５３】
最初に本実施の形態のトランスファ成形による成形法について説明する。
図４および図５を参照して、樹脂ポット４に第１樹脂１と二種類の第２樹脂２ａ，２ｂが投入される。第１樹脂１が金型５に注入された後、第２樹脂２ａが金型５に注入される。第２樹脂２ａがキャビティ５ａに注入された後もキャビティ５ａ内には空間が残されている。第２樹脂２ａが注入された後、キャビティ５ａ内の残された空間に、第２樹脂２ｂが注入される。第２樹脂２ａと第２樹脂２ｂとは、溶融粘度が異なっている。第２樹脂２ｂは、トランスファ成形に用いられる一般的な溶融粘度を有する樹脂が用いられ得る。
【００５４】
次に、本実施の形態のトランスファ成形による成形品の一例について説明する。
図６を参照して、トランスファ成形による成形品２０では、封止樹脂１３の第１樹脂１上に第２樹脂２が形成されている。第２樹脂２は、第２樹脂２ｂが中央部に配置され、第２樹脂２ｂを取り囲むように第２樹脂２ａが配置されるよう構成されている。
【００５５】
なお、これ以外のトランスファ成形による成形法および成形品は、上記の実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５６】
なお、第２樹脂２は、二種類に限定されず、三種類以上であってもよい。
本実施の形態によれば、複数種類の第２樹脂２が用いられることにより、トランスファ成形による成形品２０の形状にあわせて、より細かな樹脂構成を調整することができる。
【００５７】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、上記の実施の形態１に比較して、第１樹脂と第２樹脂とがそれぞれ別の樹脂ポットから金型に注入される点で主に異なっている。
【００５８】
最初に本実施の形態のトランスファ成形による成形法について説明する。
図７および図８を参照して、樹脂ポット４ａに第１樹脂１が投入される。プランジャ６ａによって、金型５に第１樹脂１が注入される。樹脂ポット４ｂに第２樹脂２が投入される。プランジャ６ｂによって、金型５に第２樹脂２が注入される。
【００５９】
なお、これ以外のトランスファ成形による成形法および成形品は、上記の実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００６０】
本実施の形態によれば、複数の樹脂ポット４ａ，４ｂを用いて第１樹脂１および第２樹脂２の予熱温度を変化させることにより、樹脂注入過程における第１樹脂１および第２樹脂２の硬化状態を調整することが可能となる。これにより、同一組成の第１樹脂１および第２樹脂２の金型５への注入時の粘度に差が生じる。第１樹脂１の予備加熱の温度を溶融温度にし、第２樹脂２の予備加熱の温度を溶融温度より低くすることにより、第２樹脂２の粘度は第１樹脂１より高くなる。そのため、溶融粘度が同一で、かつ組成が同一の第１樹脂１および第２樹脂２を用いることができる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明の実施例を比較例と比較して説明する。本発明を実施例および比較例により更に詳細に説明するが、実施例は本発明を具体的に説明するものであり、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００６２】
実施例および比較例は、以下に示す方法により成形した。以下に具体的な樹脂粘度および樹脂注入順序によるトランスファ成形による成形品内部のボイドの発生およびインサート品の変形の発生有無を示す。トランスファ成形による成形品内部のボイドの発生およびインサート品の変形の有無はトランスファ成形による成形品中心部の断面を観察することにより確認した。
【００６３】
（実施例１）
エポキシ樹脂を用いて、トランスファ成形によりインサート品を封止した。封止するインサート品は、複雑な形状の部品を有する、寸法約５０ｍｍ×３０ｍｍ×４ｍｍの電子部品とした。インサート品の下部を約２ｍｍ厚、上部を約５ｍｍ厚にてエポキシ樹脂を用いて包むことを目的とした。第１樹脂は溶融粘度が０．５Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。第２樹脂は溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。第１樹脂をインサート品の上１ｍｍの位置になるまで金型のキャビティ内に注入した。次いで残りの上部４ｍｍを第２樹脂を注入することにより充填した。その後、加熱硬化により全体の封止を完了した。成形条件は金型温度１７０℃、充填時間１０秒、硬化時間１２０秒とした。
【００６４】
（実施例２）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。第１樹脂は溶融粘度が１．５Ｐａ・ｓのエポキシを樹脂とした。第２樹脂は第１樹脂と同一の溶融粘度のエポキシ樹脂とした。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００６５】
（実施例３）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。第１樹脂は溶融粘度が１０Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。第２樹脂は溶融粘度が１００Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００６６】
（実施例４）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。図３および図４を参照して、第１樹脂１は溶融粘度が１．５Ｐａ・ｓのエポキシ樹脂とした。第２樹脂２ａは溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。さらに第２樹脂２ｂは溶融粘度が３０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。第１樹脂１、第２樹脂２ａおよび第２樹脂２ｂを下から第１樹脂１、第２樹脂２ａ、第２樹脂２ｂの順に樹脂ポット４内に積み重ねて配置した。成形条件は実施例１と同様とした。第１樹脂１をインサート品３の上１ｍｍの位置になるまで注入し、次いで第２樹脂２ａおよび第２樹脂２ｂを等量ずつ注入して全体を封止した。
【００６７】
（実施例５）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。図７および図８を参照して、二つの樹脂ポット４ａ，４ｂを備えたトランスファ成形装置１００を使用して第１樹脂１および第２樹脂２の注入を行った。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００６８】
（比較例１）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。使用した樹脂は溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシのみとした。成形条件は実施例１と同様とした。
【００６９】
（比較例２）
実施例１と同一のインサート品および金型を用い成形を行った。使用した樹脂は、第１樹脂を溶融粘度が１５Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とし、第２樹脂を溶融粘度が２０Ｐａ・ｓのタブレット状のエポキシ樹脂とした。成形条件および第１樹脂および第２樹脂の注入量は実施例１と同様とした。
【００７０】
実施例１〜５に係るトランスファ成形による成形法とトランスファ成形による成形品の内部のボイドの発生およびインサート品の変形の発生の有無の関係を表１に示す。実施例１〜５の全てでボイドの発生およびインサート品の変形の発生が無かった。
【００７１】
この理由は次のように考えられる。第１樹脂として用いた低粘度の樹脂が重力によりインサート品と金型との間の隙間を埋めた。さらに低粘度の樹脂がインサート品近傍を流動することにより、ボイドの発生およびインサート品の変形の発生が抑制された。その後、注入させる第２樹脂２ａ，２ｂは、インサート品の近傍を流動しないため、インサート品の状態に影響を及ぼすことはなかった。
【００７２】
また、実施例５のように、複数の樹脂ポットを用いて成形を行っても、単一の樹脂ポットを用いた場合と同等の効果が得られることが確認された。
【００７３】
【表１】
【００７４】
比較例１、２に係るトランスファ成形による成形法とトランスファ成形による成形品内部のボイドの発生およびインサート品の変形の発生の有無の関係を表２に示す。比較例１および比較例２ではボイドの発生が有った。比較例１ではインサート品の変形の発生が有った。
【００７５】
この理由は次のように考えられる。比較例１では通常のトランスファ成形で用いられるタブレット状の粘度を有する樹脂を単一で使用している。したがって、トランスファ成形による成形品の内部の複雑形状部の隙間において樹脂の流動が不十分となり、ボイドが発生した。また、インサート品に若干の変形が確認された。これは高粘度樹脂が流動していることに起因していると考えられる。比較例２では粘度の異なる二つの樹脂を用いているが、第１樹脂の粘度が高めであることより、比較例１と同様にボイドの発生がみられた。
【００７６】
【表２】
【００７７】
上記の各実施の形態は、適時組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７８】
１ 第１樹脂、２，２ａ，２ｂ 第２樹脂、３ インサート品、３ａ 基板、３ｂ 機能素子、４，４ａ，４ｂ 樹脂ポット、５ 金型、５ａ キャビティ、５ｂ スプルー、５ｃ ランナー、６，６ａ，６ｂ プランジャ、１０ リードフレーム、１１ ボンディングワイヤ、１２ ヒートシンク、１３ 封止樹脂、２０ トランスファ成形による成形品、１００ トランスファ成形装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内のキャビティにおいてインサート品を封止するトランスファ成形による成形法であって、
前記キャビティ内で前記インサート品の表面を覆うことで前記キャビティ内で前記インサート品の表面が露出しないように第１樹脂を前記キャビティ内に注入する工程と、
前記第１樹脂が注入された後、注入する際の粘度が前記第１樹脂より高い第２樹脂を前記キャビティ内に注入する工程とを備えた、トランスファ成形による成形法。
【請求項２】
前記第１樹脂の溶融粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下であり、
前記第２の樹脂の溶融粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１に記載のトランスファ成形による成形法。
【請求項３】
前記第１樹脂および前記第２樹脂は、０．１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲の同一の溶融粘度を有する、請求項１に記載のトランスファ成形による成形法。
【請求項４】
前記第２樹脂は、溶融粘度の異なる複数の樹脂を含んでいる、請求項１〜３のいずれかに記載のトランスファ成形による成形法。
【請求項５】
基板と、前記基板に実装された機能素子とを含むインサート品と、
前記インサート品を封止する封止樹脂とを備え、
前記封止樹脂は、前記機能素子が露出しないよう前記機能素子全体を覆う第１樹脂と、
前記第１樹脂上に形成された第２樹脂とを含む、トランスファ成形による成形品。
【請求項１】
金型内のキャビティにおいてインサート品を封止するトランスファ成形による成形法であって、
前記キャビティ内で前記インサート品の表面を覆うことで前記キャビティ内で前記インサート品の表面が露出しないように第１樹脂を前記キャビティ内に注入する工程と、
前記第１樹脂が注入された後、注入する際の粘度が前記第１樹脂より高い第２樹脂を前記キャビティ内に注入する工程とを備えた、トランスファ成形による成形法。
【請求項２】
前記第１樹脂の溶融粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下であり、
前記第２の樹脂の溶融粘度が０．１Ｐａ・ｓ以上１０００Ｐａ・ｓ以下である、請求項１に記載のトランスファ成形による成形法。
【請求項３】
前記第１樹脂および前記第２樹脂は、０．１Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲の同一の溶融粘度を有する、請求項１に記載のトランスファ成形による成形法。
【請求項４】
前記第２樹脂は、溶融粘度の異なる複数の樹脂を含んでいる、請求項１〜３のいずれかに記載のトランスファ成形による成形法。
【請求項５】
基板と、前記基板に実装された機能素子とを含むインサート品と、
前記インサート品を封止する封止樹脂とを備え、
前記封止樹脂は、前記機能素子が露出しないよう前記機能素子全体を覆う第１樹脂と、
前記第１樹脂上に形成された第２樹脂とを含む、トランスファ成形による成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−１３１４２１（Ｐ２０１１−１３１４２１Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９０７９５（Ｐ２００９−２９０７９５）
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２２日（２００９．１２．２２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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