樹脂封止方法及び樹脂封止装置

【課題】型閉めの際に封止用樹脂に空気の巻き込みを防止することができる樹脂封止方法及び樹脂封止装置を提供することを課題とする。
【解決手段】上金型及び下金型を有する金型を用い、前記下金型に形成された凹部に封止用樹脂を充填する一方、前記上金型に電子部品をセットし、前記金型の型閉めにより前記電子部品の樹脂封止を行う樹脂封止方法において、真空下で、かつ、前記封止用樹脂への気泡の巻き込みを回避できるような低速で型閉めを行うことを特徴とする樹脂封止方法を提供する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトデバイスなどのパッケージ成形で採用される樹脂封止方法及び樹脂封止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パッケージ成形においては、樹脂封止用の金型を開いた状態にし、その下金型の樹脂充填用の凹部に樹脂を充填し、半導体素子が搭載されたリードフレーム等の基体を上金型にセットし、型閉めを行うようにしている。
【０００３】
しかしながら、従来の樹脂封止方法では、常圧下において型閉めを行っていたので、型閉めによって上金型の半導体素子を下金型の凹部に充填された封止用樹脂に浸漬するときに、型閉め時の気流の発生によって封止用樹脂に空気が巻き込まれて気泡（ボイド）が発生してパッケージ成形品の品質を低下させるという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、本発明は、型閉めの際に封止用樹脂に空気の巻き込みを防止することができる樹脂封止方法及び樹脂封止装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねて完成されたものである。
１．上金型及び下金型を有する金型を用い、前記下金型に形成された凹部に封止用樹脂を充填する一方、前記上金型に電子部品をセットし、前記金型の型閉めにより前記電子部品の樹脂封止を行う樹脂封止方法において、真空下で、かつ、前記封止用樹脂への気泡の巻き込みを回避できるような低速で型閉めを行うことを特徴とする樹脂封止方法を提供する。
２．型閉め速度は約０．０１〜約５．００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする前記１に記載の樹脂封止方法を提供する。
３．真空下で、前記下金型の凹部に前記封止用樹脂を充填して型閉めすることを特徴とする前記１又は２に記載の樹脂封止方法を提供する。
４．前記金型を型閉めした状態で大気に開放して前記封止用樹脂を熱硬化させることを特徴とする前記１から３のいずれかに記載の樹脂封止方法を提供する。
５．上金型及び下金型を有し、型閉めによって電子部品を樹脂封止するための金型と、前記金型の型開閉手段と、前記金型を収容する前記真空チャンバーと、封止用樹脂への気泡の巻き込みを回避できるような低速で型閉めが行われるように前記型開閉手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする樹脂封止装置を提供する。
６．前記下金型に形成された凹部に封止用樹脂を充填する充填装置と、該充填装置を収容する真空チャンバーと、を備えたことを特徴とする前記５に記載の樹脂封止装置を提供する。
７．前記下金型を搬送するための搬送手段を配設し、搬入用真空チャンバー、前記充填装置を収容する充填用真空チャンバー及び前記型開閉手段を収容する型閉め用真空チャンバーを、前記下金型の搬送の下流側に向けてその順に連続して配設し、先行する前記下金型を、前記搬入用真空チャンバーを経て前記充填用真空チャンバー内に搬送して該チャンバー内で前記下金型の凹部に封止用樹脂を充填した後に、前記型閉め用真空チャンバーに搬送して該チャンバー内で型閉めを行い、且つ、型閉めされた状態のまま前記金型を前記型閉め用真空チャンバーから熱硬化装置に搬送する一方、後行する前記下金型を、前記搬入用真空チャンバーに搬送して該チャンバー内に真空状態で待機させ、待機後は後行の前記下金型を前記搬入真空チャンバーから真空状態の前記充填用真空チャンバーに搬入するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする前記６に記載の樹脂封止装置を提供する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、真空下で、かつ、前記封止用樹脂への気泡の巻き込みを回避できるような低速で型閉めを行うので、型閉めの際の気流発生を抑えることができて封止用樹脂に空気が巻き込まれるのを防ぐことができ、パッケージ成形品の品質を向上させることができる。
【０００７】
また、真空下で前記下金型の凹部に前記封止用樹脂を充填すれば、金型への樹脂充填時における気泡の巻き込みを防止することができる。
【０００８】
また、前記金型を型閉めした状態で大気に開放して前記封止用樹脂を熱硬化させれば、封止用樹脂の金型成形後の未硬化状態での気泡の巻き込みを防止することができる。また、真空下にもかかわらず巻き込まれた気泡を大気に戻すことによって電子部品に影響が出ない程度に極小化できる。
【０００９】
更に、前記下金型を搬送するための搬送手段を配設し、搬入用真空チャンバー、前記充填装置を収容する充填用真空チャンバー及び前記型開閉手段を収容する型閉め用真空チャンバーを、前記下金型の搬送の下流側に向けてその順に連続して配設し、先行する前記下金型を、前記搬入用真空チャンバーを経て前記充填用真空チャンバー内に搬送して該チャンバー内で前記下金型の凹部に封止用樹脂を充填した後に、前記型閉め用真空チャンバーに搬送して該チャンバー内で型閉めを行い、且つ、型閉めされた状態のまま前記金型を前記型閉め用真空チャンバーから熱硬化装置に搬送する一方、後行する前記下金型を、前記搬入用真空チャンバーに搬送して該チャンバー内に真空状態で待機させ、待機後は後行の前記下金型を前記搬入真空チャンバーから真空状態の前記充填用真空チャンバーに搬入するように制御する制御手段を備えれば、搬入真空チャンバーを用いて下金型を次々と真空チャンバーに投入することができ、生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る樹脂封止方法及び樹脂封止装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１乃至図８は樹脂封止装置及びそれを用いた樹脂封止方法を示す概略図である。図９は封止用樹脂Ｒの充填動作を示し、図１０は型閉め動作を示す。
【００１１】
樹脂封止装置は、金型１と、樹脂充填装置２と、型開閉手段３と、搬入用真空チャンバーＣ１と、充填用真空チャンバーＣ２と、型閉め用真空チャンバーＣ３と、金型１を搬送する搬送手段６と、図外の真空発生手段と、これらを総括的に制御する図外の制御手段と、を備えている。
【００１２】
金型１は、上金型１１と、封止用樹脂Ｒを充填するための凹部１３を有する下金型１２とを備え、下金型１２の凹部１３に封止用樹脂Ｒを充填し、図１０のように上金型１１に電子部品Ａをセットし、金型１の型閉めによりパッケージ成形を行うものである。なお、電子部品Ａは、半導体Ａ１が搭載された基体Ａ２（リードフレーム、実装基板、ケース付きリードフレーム等）である。
【００１３】
搬入用真空チャンバーＣ１、充填用真空チャンバーＣ２及び型閉め用真空チャンバーＣ３は、下金型１２の搬送の下流側に向けてその順に連続して配設され、搬入用及び型閉め用の真空チャンバーＣ１，Ｃ３と充填用真空チャンバーＣ２との間にはゲートバルブＶ２，Ｖ３が設けられ、搬入用及び型閉め用の真空チャンバーＣ１，Ｃ３には外部と通ずるためのゲートバルブＶ１，Ｖ４が設けられ、真空チャンバーＣ１，Ｃ３及び充填用真空チャンバーＣ２はそれぞれ図外の開閉バルブ付きの導管を介して前記真空発生装置に接続されている。
【００１４】
充填用真空チャンバーＣ２内には充填装置２が収容され、型閉め用真空チャンバー内には型開閉手段３が収容されている。
【００１５】
型開閉手段３は、型開閉シリンダー３１によって上金型１１を昇降させるものであって、上金型１１を着脱自在に保持するチャッキング機構部３２を備えている。
【００１６】
充填装置２は、図９のように下金型１２の凹部１３に封止用樹脂Ｒを充填するものであって、定位置に保持される孔部２１を有する孔版２２と、孔版２２上には図外の駆動手段にて往復動するスキージ２３と、スキージ２３の上方に配設される図外の樹脂供給管と、下金型１２の昇降テーブル２４を備えている。なお、孔版２２の厚みは０．１〜３．０ｍｍであり、好ましくは０．２〜１．０ｍｍである。一方、下金型１２の厚みは０．５〜２５０ｍｍである。
【００１７】
図１１のように搬送手段６はベルトコンベアにより構成されている。
【００１８】
前記制御手段は、型開閉手段３に対しては上金型１１が低速で降下して型閉めが行われるように型開閉シリンダー３１を制御する。型閉め速度は、例えば約０．０１〜約５．００ｍｍ／ｓｅｃに設定されて封止用樹脂Ｒへの気泡の巻き込みが回避されるようになっている。なお、下金型１２を低速上昇させて型閉めを行うようにしても良い。
【００１９】
次に、以上のように構成される樹脂封止装置を用いた樹脂封止方法について説明する。
（１）まず、図１のように搬入用真空チャンバーＣ１のゲートバルブＶ１を開いて搬送手段６によって下金型１２を搬入用真空チャンバーＣ１内へ導入する。
（２）次に、図２のようにゲートバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３を閉じ、上記真空発生装置を作動させて搬入用真空チャンバーＣ１及び充填用真空チャンバーＣ２内を同等の真空圧にする。その後、図３のようにゲートバルブＶ２を開けて下金型１２を充填用真空チャンバーＣ２内へ搬送し、図４のように下金型１２の凹部１３が孔版２２の孔部２１の真下に位置するように昇降テーブル２４上にセットした後、昇降テーブル２４を上昇させて下金型１２を孔版２２に接触させると共に、下金型１２の凹部１３と孔版２２の孔部２１とを合致させる。
（３）次に、図９のように充填装置のスキージ２３の作動により孔版２２の孔部２１を通じて下金型１２の凹部１３内に封止用樹脂Ｒを充填する。
【００２０】
一方、樹脂充填中に、図５のようにゲートバルブＶ１を開いて後行する下金型１２Ａ（１２）を搬入用真空チャンバーＣ１内に搬入し、搬入完了後に図６のようにゲートバルブＶ１を閉じて搬入用真空チャンバーＣ１内を真空化させ、樹脂充填が完了した先行する下金型１２が昇降テーブル２４によって降下させるまでの間、下金型１２を搬入用真空チャンバーＣ１内に待機させる。
（４）そして、すべての真空チャンバーＣ１，Ｃ２，Ｃ３は同じ真空レベルになったときに、図７のようにゲートバルブＶ２，Ｖ３を開いて先行の下金型１２を型閉め用真空チャンバーＣ３内に、後行の下金型１２Ａ（１２）を充填用真空チャンバーＣ２内にそれぞれ搬送する。
（５）次に、型閉め用真空チャンバーＣ３内において、上金型１１を上述のように低速で降下させて型閉めによるパッケージ成形を行う。なお、上金型１１には予め電子部品Ａがねじ等の固着具４で固定されている。
【００２１】
電子部品Ａが固定された上金型１１は、手作業によって型閉め用真空チャンバーＣ３内のチャッキング機構部３２の上昇位置（チャック位置）にセットされて該チャッキング機構部３２で保持されるが、ベルトコンベア等の搬送手段でチャック位置まで搬送するようにしても良い。なお、上金型１１をセットするときには、ゲートバルブＶ３が閉じられて充填用真空チャンバーＣ２の真空状態が保持される一方、開かれたゲートバルブＶ４から型閉め用真空チャンバーＣ３内に上金型１１が搬入される。
（６）型閉め完了は、図８のようにゲートバルブＶ１，Ｖ４を開いて搬入及び型閉め用真空チャンバーＣ１，Ｃ３内を大気圧に戻し、型閉めされた状態の金型１は搬送手段６によって型閉め用真空チャンバーＣ３から図外の乾燥機に向けて搬送される。その一方、充填用真空チャンバーＣ２内の後行する下金型１２Ａ（１２）を昇降テーブル２４にセットして上述のように下金型１２の凹部１３内に封止用樹脂Ｒを充填し、搬入用真空チャンバーＣ１内には更に後行する下金型１２Ｂ（１２）が搬入される。
【００２２】
前記乾燥機では、金型１内の封止用樹脂Ｒを熱硬化させ、その後、金型１を開いて該金型１からパッケージ成形品を取り出す。
【００２３】
なお、真空チャンバーＣ１，Ｃ２，Ｃ３内の真空の度合い（絶対圧力）を０，０１〜６０．０ＫＰａの範囲に設定し、かつ、その範囲内で樹脂の粘度状態に応じて変更するのが好ましい。
このように下金型１２の凹部１３への封止用樹脂Ｒの充填から金型１の型閉めまでを真空下で行い、且つ、低速で型閉めを行うので、封止用樹脂Ｒへの空気の巻き込みを防止することができる。しかも、搬入用真空チャンバーＣ１を用いて下金型１２を次々と真空チャンバーＣ２，Ｃ３に投入することができるので、タクトタイムが短くなって生産性を向上させることができる。
【００２４】
なお、下金型１２の凹部１３への樹脂充填は、図１３のようにディスペンサー５を用いて行っても良い。
パッケージ成形品の形状としては、例えば円柱型（直径：０．５〜３０．０mm、高さ：０．３〜１００．０mm）、砲弾型（直径：０．５〜３０．０mm、高さ：０．３〜１００．０mm）、直方体及び立方体（長さ：０．５〜３００．０ｍｍ、高さ：０．３〜１００．０ｍｍ）等がある。
【００２５】
図１２はパッケージ成形品の形状に合わせて形成された下金型１２の凹部１３の形状を示す断面図であり、図（ａ）乃至（ｆ）は立方体・直方体、楕円ドーム形、半球状、砲弾形、円錐形、円柱形の凹部１３を示す。
【００２６】
ＳＭＤのようにリードフレームＡ１の下面にも凸部Ａ３がある電子部品Ａを樹脂封止する場合には、図１４のように該電子部品が取り付けられる上金型１１の下面に該凸部Ａ３の逃げのための彫り込み部１１ａが形成された金型１を用いる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の樹脂封止装置の実施形態を用いた樹脂封止工程を示す概略図である。
【図２】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図３】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図４】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図５】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図６】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図７】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図８】同樹脂封止工程を示す概略図である。
【図９】封止用樹脂の充填動作を示す説明図である。
【図１０】型閉め動作を示す説明図である。
【図１１】搬送手段を示す概略図である。
【図１２】（ａ）〜（ｆ）は同実施形態の下金型の断面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）はディスペンサーによる下金型の凹部への樹脂充填動作を示す概略図である。
【図１４】他の形態の金型を用いた封止用樹脂の充填動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ電子部品
Ｒ封止用樹脂
１金型
１１上金型
１２下金型
１３凹部
２樹脂充填装置
３型開閉手段
Ｃ１搬入用真空チャンバー
Ｃ２充填用真空チャンバー
Ｃ３型閉め用真空チャンバー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
上金型及び下金型を有する金型を用い、前記下金型に形成された凹部に封止用樹脂を充填する一方、前記上金型に電子部品をセットし、前記金型の型閉めにより前記電子部品の樹脂封止を行う樹脂封止方法において、
真空下で、かつ、前記封止用樹脂への気泡の巻き込みを回避できるような低速で型閉めを行うことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項２】
型閉め速度は約０．０１〜約５．００ｍｍ／ｓｅｃであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止方法。
【請求項３】
真空下で、前記下金型の凹部に前記封止用樹脂を充填して型閉めすることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂封止方法。
【請求項４】
前記金型を型閉めした状態で大気に開放して前記封止用樹脂を熱硬化させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の樹脂封止方法。
【請求項５】
上金型及び下金型を有し、型閉めによって電子部品を樹脂封止するための金型と、
前記金型の型開閉手段と、
前記金型を収容する前記真空チャンバーと、
封止用樹脂への気泡の巻き込みを回避できるような低速で型閉めが行われるように前記型開閉手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項６】
前記下金型に形成された凹部に封止用樹脂を充填する充填装置と、
該充填装置を収容する真空チャンバーと、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止装置。
【請求項７】
前記下金型を搬送するための搬送手段を配設し、
搬入用真空チャンバー、前記充填装置を収容する充填用真空チャンバー及び前記型開閉手段を収容する型閉め用真空チャンバーを、前記下金型の搬送の下流側に向けてその順に連続して配設し、
先行する前記下金型を、前記搬入用真空チャンバーを経て前記充填用真空チャンバー内に搬送して該チャンバー内で前記下金型の凹部に封止用樹脂を充填した後に、前記型閉め用真空チャンバーに搬送して該チャンバー内で型閉めを行い、且つ、型閉めされた状態のまま前記金型を前記型閉め用真空チャンバーから熱硬化装置に搬送する一方、後行する前記下金型を、前記搬入用真空チャンバーに搬送して該チャンバー内に真空状態で待機させ、待機後は後行の前記下金型を前記搬入真空チャンバーから真空状態の前記充填用真空チャンバーに搬入するように制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載の樹脂封止装置。

【図１】