樹脂封止装置および樹脂封止方法
【課題】基板に表面実装した半導体素子を樹脂封止した成形品を、金型から離型する際に生じ得る基板の破損を防止し、歩留まりの高い樹脂封止金型装置および樹脂封止方法を提供する。
【解決手段】キャビティブロック６３の上面に設けたキャビティ部６８に樹脂封止材料を注入するとともに、プリント基板１に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止装置である。特に、前記キャビティブロック６３と保持装置９０の下面に設けた当接部材９８とで挟持した前記プリント基板１を、前記キャビティブロック６３からトランスファーピン６６で突き出し、離型する。
【解決手段】キャビティブロック６３の上面に設けたキャビティ部６８に樹脂封止材料を注入するとともに、プリント基板１に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止装置である。特に、前記キャビティブロック６３と保持装置９０の下面に設けた当接部材９８とで挟持した前記プリント基板１を、前記キャビティブロック６３からトランスファーピン６６で突き出し、離型する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の少なくとも片面に搭載した半導体装置、例えば、集積回路，光半導体素子を樹脂封止する樹脂封止装置および樹脂封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面に搭載した半導体素子等の電子部品を樹脂封止する基板としては、例えば、放熱特性に優れたセラミック材料からなり、かつ、ＬＥＤ，半導体レーザ等の光電子部品，パワー半導体素子等を搭載したセラミック基板がある。そして、樹脂封止後に成形品を金型から離型する場合に、例えば、特許文献１の図１に示すように、エジェクタピン１５で成形品の基板３を突き出す構成としたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の樹脂封止装置では、成形品をエジェクタピン１５で突き出して離型させる場合に、突き出された際の衝撃力で基板自体が破損するおそれがある。特に、成形品の表面にクラックが発生すると、被封止物である半導体素子も破損するおそれがあり、歩留まりが悪いといった問題点がある。
さらには、特許文献１に示す樹脂封止装置では、基板を押出す下型２に設けられたエジェクタピン１５と、上型１に設けられたエジェクタピン１５とが設けられ、このように、エジェクタピン、およびそれに伴うエジェクタ駆動装置が成形品を離型させる為だけに個別に必要であった。
本発明は、前記問題点に鑑み、基板に表面実装した半導体素子を樹脂封止した成形品を、金型から離型する際に生じ得る基板の破損を防止し、歩留まりが高いとともに、シンプルな樹脂封止装置および樹脂封止方法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】
本発明に係る樹脂封止装置は、前記課題を解決すべく、キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止装置であって、下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を備え、前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで挟持された前記基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出して離型する構成としてある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、キャビティブロックと当接部材とで挟持された樹脂封止後の基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出すので、トランスファーピンの衝撃力を緩衝部材が吸収，緩和し、基板の破損を防止できる。このため、前記基板に表面実装した半導体素子の破損も防止できる。
【０００７】
本発明の実施形態としては、キャビティブロックに注入された樹脂封止材料に所定の圧力を付与するトランスファーピンで、樹脂封止後の基板をキャビティブロックから突き出す構成としてある。
本実施形態によれば、トランスファーピンで成形圧力を調整できるとともに、成形後の離型作業をも行うことができる。このため、エジェクタピン、およびそれに伴うエジェクタ駆動装置が不要となる為、樹脂封止装置の部品点数が少なくなり、構造が簡単で安価な樹脂封止装置が得られる。
【０００８】
本発明の他の実施形態としては、キャビティブロックを包囲する枠形状を有し、かつ、内周縁部に設けた環状段部に基板の外周縁部を位置決めするとともに、前記基板を離型方向に付勢するフレームガイドを設けた構成としてある。
本実施形態によれば、フレームガイドの付勢力で、樹脂封止後の基板の外周縁部を均一に押し上げて離型できる。このため、前記基板に負荷される押し上げ力のバラツキが小さくなり、基板がより一層破損しにくくなる。
【０００９】
本発明の別の実施形態としては、保持装置に設けた当接部材で基板を吸引する構成としてある。
本実施形態によれば、当接部材の吸引力で樹脂封止前後の基板を吸引することにより、基板に反りや不陸を生じない状態で樹脂封止できるとともに、離型させることができる。このため、成形精度にバラツキが生じないとともに、基板がより一層破損しにくくなる。
【００１０】
本発明の異なる実施形態としては、当接部材の当接面に複数の凹部を格子状に配置した構成としてもよい。
本実施形態によれば、複数の凹部を格子状に配置することにより、樹脂封止前後の基板を吸引する際に偏りが生じにくいので、基板の成形精度が高いとともに、破損を効果的に阻止できる。
【００１１】
本発明に係る樹脂封止方法としては、キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止方法であって、下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を配置し、前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで前記基板を挟持した後、前記基板を前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出し、離型する工程としてある。
【００１２】
本発明によれば、キャビティブロックと当接部材とで挟持された樹脂封止後の基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出すので、トランスファーピンの衝撃力を緩衝部材が吸収，緩和し、基板の破損を防止できる。このため、前記基板に表面実装した半導体素子の破損も防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａ，１Ｂ，１Ｃは本願発明に係る樹脂封止装置にて樹脂封止された成形品を示す斜視図、正面図および切り出された光半導体装置単体の斜視図である。
【図２】本願発明に係る樹脂封止装置の正面図である。
【図３】図２に示した樹脂封止装置の要部断面図である。
【図４】本願発明に係る樹脂封止装置の側面図である。
【図５】本願発明に係る樹脂封止装置の平面断面図である。
【図６】図４に示した樹脂封止装置の要部拡大断面図である。
【図７】図５に示した樹脂封止装置の要部拡大平面図である。
【図８】図４，図５に示した保持装置の拡大側面図である。
【図９】図８に示した保持装置の要部拡大平面図である。
【図１０】図１０Ａ，１０Ｂは本願発明に係る樹脂封止装置の成形工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１１Ａ，１１Ｂは図１０Ｂに続く断面図である。
【図１２】図１２Ａ，１２Ｂは図１１Ｂに続く断面図である。
【図１３】図１３Ａ，１３Ｂは図１２Ｂに続く断面図である。
【図１４】図１４は図１３Ｂに続く断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る樹脂封止装置の実施形態を図１ないし図１４の添付図面に従って説明する。
本実施形態に係る樹脂封止装置は、図１Ａ，１Ｂに示すように、導電パターンが印刷されたセラミック製のプリント基板１の片面に所定のピッチで実装した光半導体素子２、例えば、ＬＥＤを樹脂封止するためのものである。
【００１５】
本実施形態に係るＬＥＤ用の樹脂封止材料としては、耐熱性、光透過性が優れたシリコーン材を主原料とした材料が用いられる。この様な前記樹脂封止材料は従来から使用されているタブレットといわれる固形状のものだけでなく、液状の樹脂封止材料を金型内に注入し、加熱，熱硬化させることにより、所望の形状を得ることが出来る。例えば、本願では、後述するようにプリント基板１上に設けた成形部６に隣接する不要樹脂４を備えた成形品３としてもよい。そして、前記成形品３は後工程のダイシング工程で個々の光半導体装置５（図１Ｃ）に切断され、バンプ接続等の処理を行った後、母基板へ搭載される。
【００１６】
前記プリント基板１を樹脂封止する樹脂封止装置は、図２に示すように、ベースプレート１０上に立設した４本のタイバ１１の上端部に固定されたプラテン１２と、前記プラテン１２の下面に固定された上金型セット２０と、前記上金型セット２０の下方側に位置し、かつ、前記ベースプレート１０の上面に沿ってスライド可能に配置されたスライドプレート３０と、前記スライドプレート３０上に設置された下金型セット４０と、からなるものである。そして、図５に示すように、前記ベースプレート１０の待機位置Ｐに向けて交互に往復移動するように保持装置９０およびディスペンサ装置１００が配置されている。
【００１７】
前記上金型セット２０は、図６に示すように、前記プラテン１２の下面に固定された上金型ダイセット２１と、この上金型ダイセット２１の下面に固定された上金型チェス２２と、で構成されている。前記上金型チェス２２には後述するガイドピン６２ｃが挿入されるガイド孔２３が形成されている。さらに、前記上金型チェス２２の下面のうち、前記プリント基板１の投影面内に、前記プリント基板１が吸引される吸引孔２４を均等に設けてある。前記吸引孔２４は、前記上金型ダイセット２１と上金型チェス２２とに形成された通気路２５を介し、図示しない真空発生装置に接続されている。同様に、成形時の密閉空間を真空にするための通気路２６が図示しない真空発生装置に接続されている。
【００１８】
下金型セット４０は、前記ベースプレート１０の上面に沿ってスライド可能に設置されたスライドプレート３０の上面に、下金型ダイセット４１および下金型チェス６０を順次、組み付けたものである。また、下金型セット４０は、その成形位置に位置する前記スライドプレート３０の直下に、前記ベースプレート１０に組み付けた昇降装置８０を備えている。
【００１９】
前記スライドプレート３０は、前記ベースプレート１０の上面に平行に設置した一対のガイドレール１３に沿って待機位置Ｐ（図４）と成形位置（図６）との間をスライド移動できるように組み付けられている。そして、図４に示すように、電動モータ１４でボールネジ１５を回動することにより、前記スライドプレート３０は待機位置Ｐと成形位置との間を往復移動する。また、前記スライドプレート３０は、図６に示すように、その側方に配置した電動モータ３１を駆動し、ベルト３２を介し、図３に示すナット３３を回動することによって上下動するボールネジ３４を内蔵している。さらに、前記ナット３３の両側に配置したブッシュ３５を介して上ジョイント３６を吊り下げてある。そして、前記スライドプレート３０は、その中央下部に位置し、かつ、ベースプレート１０上に固定されたサポートブロック１６により、型締め時に支持される構造となっている。
【００２０】
下金型ダイセット４１は、前記スライドプレート３０にシリンダーベース４２，中間ベース４３を順次、積み重ねて構成してある。また、前記下金型ダイセット４１は、前記中間ベース４３の上面縁部に環状の固定枠４４を積み重ねてある。前記固定枠４４は、上面に環状のシール材４５を備えた可動枠４７を、駆動装置４６（図２参照）を介して上下動可能に配置してある。
【００２１】
前記シリンダーベース４２内において、図３に示すように、前記ボールネジ３４によって押し上げ可能に配置されたセンタープレート４８は内ホルダ４９にスライド係合してある。そして、前記内ホルダ４９の隅部に立設した連結シャフト５０の上端部は下金型チェス６０のトランスファープレート６４に連結一体化してある。また、前記ブッシュ３５を介して押し上げ可能に配置された外プレート５１は外ホルダ５２にスライド係合してある。そして、前記外ホルダ５２に立設した連結シャフト５３の上端部は前記中間ベース４３内に配置されたロワープレート５４に連結一体化してある。
【００２２】
前記シリンダーベース４２および中間ベース４３内には、２本１組で４列に配列された計８本のピストン５５を収納するとともに、ピストンカバー５６で密閉された空間が形成されている。前記空間は圧力媒体である液体が充填されるとともに、図示しない注入口、排出口から液体を流出入させることにより、ピストン５５を上下動させ、ロワープレート５４を通じて後述するキャビティブロック６３に所定の圧力を付与する。
【００２３】
下金型チェス６０は、図３および図６に示すように、前記中間ベース４３および前記固定枠４４で形成された空間内に設置されるものであり、枠状のホルダーベース６１の外側面に側面カバー６１ａを取り付けてあるとともに、前記ホルダーベース６１の内にバックプレート６２を配置してある。なお、本実施形態はプリント基板１を２枚同時に成形可能な構成であり、下金型チェス６０内は２組の構成部品を具備しているが、１枚取りであってもよい。前記バックプレート６２は、前記下金型ダイセット４１のロワープレート５４に立設したサポートピン５４ａを介して支持されているとともに、ロワープレート５４に挿通したショルダーボルト６２ａを介して抜け止めされている。そして、前記バックプレート６２は、図７に示すように、その上面中央部にキャビティブロック６３を載置してあるとともに、その上面外周縁部にスプリング６２ｂを介して枠形状のフレームガイド６５を支持してある。前記フレームガイド６５は、前記スプリング６２ｂにより、前記キャビティブロック６３の上面から上方に突き出すように付勢されている。また、前記フレームガイド６５は、その内周縁部にプリント基板１を位置決めするための環状段部６５ａを形成してある一方、その上面から前記バックプレート６２に立設したガイドピン６２ｃが出し入れ可能に突出している。さらに、前記フレームガイド６５には、手作業でプリント基板１をセットする際の位置決め作業、および、取り出し作業を容易にするため、切り欠き部６５ｂが形成されている。
【００２４】
また、前述した様に前記バックプレート６２の下方側に配置されたトランスファープレート６４は、前記下金型ダイセット４１の連結シャフト５０を介して支持されている。前記トランスファープレート６４は、スプリング６６ａのバネ力で付勢されるトランスファーピン６６の下方部を挿通してある。一方、前記トランスファーピン６６の上方部はバックプレート６２およびキャビティブロック６３に対して出し入れ可能に挿通しており、その先端部分は後述する樹脂溜まり部６９に挿通している。このため、前記トランスファーピン６６は、電動モータ３１を駆動して上下動させることにより、キャビティブロック６３に供給された樹脂封止材料９に一定の圧力を付与するとともに、成形後の成形品３を突き出し可能となっている。
【００２５】
キャビティブロック６３は、図７に示すように、平面略方形状を有し、その上面に形成された凹所６７内に半球状のキャビティ部６８を格子状に配置するとともに、前記凹所６７の対向する両辺に沿って樹脂溜まり部６９を形成してある。前記樹脂溜まり部６９は、連通路７０を介して前記凹所６７に連通しているとともに、その所定の位置にトランスファーピン６６を挿通できるピン孔７１が形成されている。また、前記凹所６７に連通する位置に、キャビティブロック６３内の樹脂充填圧力を検知できる圧力センサー７２が設けられている。
【００２６】
昇降装置８０は、図３に示すように、ベースプレート１０の下面に取り付けられたサポートシャフト８１の下端部にナット８２が配置されている。そして、図６に示すように、前記ナット８２を電動モータ８３で回動し、ボールネジ８４の上端部に取り付けたガイドプレート８５を上下動させることにより、前記ガイドプレート８５の隅部に取り付けたガイドシャフト８６を上下動させる。また、隣り合う一対のガイドシャフト８６の上端部は下ジョイント８７で連結されている。
【００２７】
保持装置９０は、図４，５に示すように、樹脂封止前後のプリント基板１を吸引して保持するための装置であり、ベースプレート１０の待機位置に向けて往復移動可能であるとともに、上下動可能に支持されている。また、保持装置９０も下金型チェス６０と同様に２枚取りの構成である。そして、図８，９に示すように、前記保持装置９０は、長方形の上プレート９１に、４本１組のポスト９２を介し、２枚の正方形の下プレート９３をそれぞれ吊り下げてある。
また、前記上プレート９１と前記下プレート９３との間には、ゴム材等からなる緩衝部材９４を４隅に計４箇所で挟持しており、その位置は前述したトランスファーピン６６の軸心上に配置されている。さらに、前記上プレート９１は、その両側下面縁部に設けたガイド部９５を介してガイドシャフト９６を軸心方向にスライド可能に支持している。そして、前記ガイドシャフト９６，９６は、常時、外方に付勢するようにスプリング９６ａがそれぞれ組み付けられているとともに、その先端部に設けた連結バー９７を介して連結されている。さらに、前記連結バー９７の両端部には、係止爪９７ａがそれぞれ設けられている。
一方、下プレート９３は、その下面にスポンジ等からなる板状当接部材９８を接着してある。前記板状当接部材９８は、その下面に最も深い底面正方形の凹部９８ａを設けるとともに、最下面との間に若干の隙間を形成するように格子状の凸部９８ｂが設けられている。そして、吸引パイプ９９が前記凹部９８ａにそれぞれ連通し、前記プリント基板１を吸引可能となっている。
【００２８】
なお、前記保持装置９０は、搬送距離および搬送機能を高めたアンローダ装置を利用してもよいことは勿論である。
【００２９】
ディスペンサ装置１００は、図５に示すように、図示しない駆動装置を介してベースプレート１０上の待機位置Ｐに向けて往復移動可能である。そして、前記ディスペンサ装置１００は、待機位置Ｐに引き出された下金型ダイセット４１のキャビティブロック６３に、計量された液状の樹脂封止材料９を注入する。
【００３０】
次に、本実施形態に係る樹脂封止装置による封止方法を、主として図１０ないし図１４の添付図面に従って説明する。
まず、電動モータ１４を駆動してボールネジ１５を回動させることにより、図４において２点鎖線で示した待機位置Ｐまでスライドプレート３０をスライド移動させる。そして、露出したフレームガイド６５の環状段部６５ａにプリント基板１を手動あるいは図示しないインローダ装置で位置決めする。
本実施形態では、フレームガイド６５に環状段部６５ａが形成されているので、プリント基板１を手動で位置決めする作業が簡単、かつ、正確になる。また、フレームガイド６５に切り欠き部６５ｂが形成されているので、作業者がプリント基板１を位置決めする際に、プリント基板１を掴んだ指の逃がしとなり、プリント基板１を手動で位置決めする作業が簡単、かつ、正確になる。
なお、前記プリント基板１の位置決めはフレームガイド６５に設けた位置決めピン（図示せず）で行ってもよい。
【００３１】
そして、電動モータ１４を駆動して前記ボールネジ１５を逆回転させることにより、キャビティブロック６３を成形位置まで移動させると（図１０Ａ）、上ジョイント３６が下ジョイント８７に係合する（図６）。
なお、本実施形態によれば、プリント基板１はフレームガイド６５の内周縁部に位置決めされており、前記フレームガイド６５はキャビティブロック６３の上面から上方に突き出すように付勢されている。このため、前記プリント基板１は宙づり状態にある。この結果、キャビティブロック６３が成形位置まで移動する際に振動，衝撃等が加わっても、プリント基板１に搭載されている光半導体素子２、あるいは、前記光半導体素子２とプリント基板１とを接続するＡＵワイヤが、前記キャビティブロック６３に当接することを防止できる。
【００３２】
ついで、電動モータ８３を駆動すると、ナット８２に螺合するボールネジ８４が回動し、ガイドシャフト８６を押し上げることにより、下ジョイント８７および上ジョイント３６を介し、プレート５１およびホルダ５２を押し上げる。このため、前記ホルダ５２に立設した連結シャフト５３を介してロワープレート５４、サポートピン５４ａが押し上げられ、バックプレート６２が押し上げられる。この結果、前記バックプレート６２にスプリング６２ｂを介して弾性支持されているフレームガイド６５が上昇し、プリント基板１も上昇する。そして、ガイドピン６２ｃがガイド孔２３に嵌入して所定の位置に正確に位置決めされるとともに、前記プリント基板１が上金型チェス２２の下面に圧接する（図１０Ｂ）。
【００３３】
なお、前記ロワープレート５４が上昇するとき、ロワープレート５４に連結されたピストン５５が上昇し、大径部５５ａの上面に存在していた液体は図示しない排出口から排出され、ロワープレート５４の動作に追従する。
【００３４】
図示しない真空装置を駆動することにより、上金型チェス２２の下面に設けた吸引孔２４がプリント基板１を吸着保持した後、電動モータ８３を駆動することにより、キャビティブロック６３を下降させる（図１１Ａ）。なお、キャビティブロック６３の下降前にフレームガイド６５がスプリング６２ｂのバネ力を介してプリント基板１を上金型チェス２２の下面に押圧しているので、プリント基板１に反りや不陸は生じない。
【００３５】
そして、電動モータ１４を駆動することにより、下金型セット４０を成形位置から待機位置Ｐまで再度、移動させる。ついで、ディスペンサ装置１００を前記キャビティブロック６３の上方までスライド移動させた後、キャビティ部６８に計量された液状の樹脂封止材料９を注入する（図１１Ｂ）。
【００３６】
ついで、電動モータ１４を駆動し、ボールネジ１５を逆回転させることにより、スライドプレート３０を成形位置に復帰させることにより、上ジョイント３６と下ジョイント８７とが係合する。そして、可動枠４７が上昇し、上金型チェス２２の下面にシール材４５を密着させた後、図示しない真空発生装置を駆動することにより、通気路２６を介して上金型チェス２２と中間ベース４３との間に形成された密閉空間の空気を排出し、所定の圧力まで減圧する（図１２Ａ）。
【００３７】
さらに、電動モータ８３を駆動することにより、ナット８２に螺合するボールネジ８４が回動し、ガイドシャフト８６を押し上げることにより、下ジョイント８７および上ジョイント３６を介してプレート５１およびホルダ５２を押し上げる。このため、前記ホルダ５２に立設した連結シャフト５３を介してロワープレート５４、サポートピン５４ａが押し上げられ、バックプレート６２が押し上げられる。この結果、前記バックプレート６２にスプリング６２ｂを介して弾性支持されているフレームガイド６５が上昇する。
なお、前記ロワープレート５４が上昇するとき、ロワープレート５４に連結されたピストン５５が上昇し、大径部５５ａの上面に存在していた液体は図示しない排出口から排出され、ロワープレート５４の動作に追従する。
【００３８】
そして、ガイドピン６２ｃがガイド孔２３に嵌入して所定の位置に正確に位置決めされ、所定位置に保持されているプリント基板１が環状段部６５ａに嵌合する。そして、前記プリント基板１が、上金型チェス２２の下面と、フレームガイド６５およびキャビティブロック６３とで挟持される（図１２Ｂ）。このため、キャビティ部６８内の樹脂封止材料９にプリント基板１に実装された光半導体素子２が浸される。この工程において、上金型チェス２２に予め保持されたプリント基板１の光半導体素子２、および、光半導体素子２に接続されたワイヤ等が、キャビティブロック６３のキャビティ部６８に注入された樹脂封止材料９に接するまでは比較的高速に移動し、その後は低速、かつ、低圧力で型締めを行う。
【００３９】
次に、図示しない加圧装置を駆動することにより、ピストン５５の大径部５５ａの下部に液体を注入して加圧し、型締めを行う。
【００４０】
上金型チェス２２とキャビティブロック６３が基板１を介して密着すると、キャビティ部６８で余剰な樹脂封止材料９は連通路７０を介して樹脂溜まり部６９に流入する。そして、電動モータ３１を駆動することにより、トランスファーピン６６を上下動させることにより、樹脂封止材料９の注入量のバラツキを解消するとともに、キャビティ部６８に所定の圧力を付与する。トランスファーピン６６の上下動は、下金型キャビティブロック６３に設けられた圧力センサー７２が検知した圧力に基づき、設定圧力に達するように電動モータ３１によって制御されるとともに、ピストン５５を介して必要最小限度の型締め圧力を発生するように制御される。そして、トランスファーピン６６の動作により、圧力センサー７２が検知した圧力が設定圧力に達したときに、図示しない前記加圧装置により最終型締めが行われる。
【００４１】
所定の硬化時間が経過した後、電動モータ３１を駆動してトランスファーピン６６を下降させることにより、前記トランスファーピン６６を硬化した樹脂封止材料６から分離する。ついで、可動枠４７を下降させるとともに、加圧装置を停止して無負荷状態とした後、電動モータ８３を駆動してキャビティブロック６３を下降させる。上金型チェス２２の真空発生装置は瞬間的に空気を吐出した後、停止する。そして、成形品３は、キャビティブロック６３と、硬化した樹脂封止材料９との張り付きにより、前記キャビティブロック６３に伴って下降する（図１３Ａ）。
【００４２】
電動モータ１４を駆動して下金型セット４０を待機位置Ｐに移動した後、保持装置９０が前記下金型セット４０の直上までスライド移動する。そして、保持装置９０の図示しない駆動装置により、連結バー９６を内方に引き込んだ後、所定の位置まで下降させる。そして、図示しない前記駆動装置を解放し、側面カバー６１ａに係止爪９７ａを係止することにより、当接部材９８の下面にプリント基板１を当接させるとともに、前記プリント基板１の外周縁部を前記当接部材９８とフレームガイド６５とで挟持する（図１３Ｂ）。ついで、吸引パイプ９９を介して吸引することにより、当接部材９８を成形品３のプリント基板１に吸着させる。この側面カバー６１ａに係止爪９７ａを係止することにより、後述するトランスファーピン６６を突き出した際に保持装置９０に負荷される衝撃力を、効果的に吸収できる。
【００４３】
電動モータ３１を駆動させてトランスファーピン６６を上昇させることにより、ピン孔７１内で硬化した不要樹脂４を突き出し、フレームガイド６５がプリント基板１の外周縁部をスプリング６２ｂのバネ力で押し上げるとともに、当接部材９８の吸引力でプリント基板１を吸引することにより、キャビティブロック６３から成形品３を撓ませずに離型する（図１４）。この際、キャビティブロック６３に強固に張り付いて硬化した樹脂封止材料９で形成された成形部６の外周を複数のトランスファーピン６６で突き出すとともに、プリント基板１の外周縁分をフレームガイド６５の環状段部６５ａで押し上げる。さらに、プリント基板１の投影面全体を当接部材９８で吸引することにより、成形部６がキャビティブロック６３の凹所６７から強力かつバランスよく離型される。さらには、離型の際に生じるトランスファーピン６６の衝撃力は当接部材９８、緩衝部材９４に吸収，緩和される。このため、成形品３のプリント基板１が破損しないだけでなく、光半導体素子２の破損をも防止できる。
また、当接部材９８の下面を格子状に形成することによって、均一な吸着力を確保できると共に、プリント基板１の撓みを最小にできるので、プリント基板１の損傷を防止できる。
そして、保持装置９０に設けた緩衝部材９４は前述したトランスファーピン６６の軸心上に設置されているので、プリント基板１をトランスファーピン６６で突き出した際に、プリント基板１に余分なモーメント荷重が負荷されず、損傷をより一層効果的に防止できる。
【００４４】
最後に、電動モータ３１を駆動し、トランスファーピン６６を元の位置に戻す一方、保持装置９０の図示しない駆動装置を駆動して連結バー９６を引き込んだ後、プリント基板１を吸着したままの状態で保持装置９０を上方に移動させる。そして、前記保持装置９０を元の位置までスライド移動させた後、成形品３を確保する。以後、同様な作業を繰り返すことにより、樹脂封止作業を連続的に行うことができる。
【００４５】
前述のプリント基板としては、セラミック基板を例示したが、必ずしもこれに限らず、金属基板、ガラスエポキシ樹脂等からなる樹脂基板であってもよい。
また、半導体素子は、前記基板の片面に限らず、両面に実装したものであってもよいことは勿論である。
さらに、本実施形態では緩衝部材９４がゴムである場合を例示したが、例えばスプリング等、弾性を有するものであればよい。
そして、本実施形態では板状当接部材９８はスポンジで例示したが、材質は特に限定されず、アルミ、鋼鉄等、金属製でも良い。特に、本実施形態では、板状当接部材９８の下面に底面正方形の凹部９８ａおよび格子状の凸部９８ｂを配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、最も撓みが大きい当接部材の中央部に凸部を形成し、その凸部を中心として凹部を放射状に形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、前述の実施形態に係る樹脂封止装置に限定するものではなく、両面に半導体素子を実装したプリント基板を樹脂封止する樹脂封止装置に適用してもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１：プリント基板
２：光半導体素子
３：成形品
５：半導体装置
９：樹脂封止材料
１０：ベースプレート
１１：タイバ
１２：プラテン
１３：ガイドレール
２０：上金型セット
２２：上金型チェス
２４：吸引孔
３０：スライドプレート
４０：下金型セット
４１：下金型ダイセット
５５：ピストン
６０：下金型チェス
６２：バックプレート
６２ａ：ショルダーボルト
６２ｂ：スプリング
６２ｃ：ガイドピン
６３：キャビティブロック
６４：トランスファープレート
６５：フレームガイド
６５ａ：環状段部
６５ｂ：切り欠き部
６６：トランスファーピン
６７：凹所
６８：キャビティ部
６９：樹脂溜まり部
７０：連通部
７１：ピン孔
７２：圧力センサー
８０：昇降装置
９０：保持装置
９１：上プレート
９３：下プレート
９４：緩衝部材
９８：板状当接部材
９８ａ：凹部
９９：吸引パイプ
１００：ディスペンサ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の少なくとも片面に搭載した半導体装置、例えば、集積回路，光半導体素子を樹脂封止する樹脂封止装置および樹脂封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面に搭載した半導体素子等の電子部品を樹脂封止する基板としては、例えば、放熱特性に優れたセラミック材料からなり、かつ、ＬＥＤ，半導体レーザ等の光電子部品，パワー半導体素子等を搭載したセラミック基板がある。そして、樹脂封止後に成形品を金型から離型する場合に、例えば、特許文献１の図１に示すように、エジェクタピン１５で成形品の基板３を突き出す構成としたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１９９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述の樹脂封止装置では、成形品をエジェクタピン１５で突き出して離型させる場合に、突き出された際の衝撃力で基板自体が破損するおそれがある。特に、成形品の表面にクラックが発生すると、被封止物である半導体素子も破損するおそれがあり、歩留まりが悪いといった問題点がある。
さらには、特許文献１に示す樹脂封止装置では、基板を押出す下型２に設けられたエジェクタピン１５と、上型１に設けられたエジェクタピン１５とが設けられ、このように、エジェクタピン、およびそれに伴うエジェクタ駆動装置が成形品を離型させる為だけに個別に必要であった。
本発明は、前記問題点に鑑み、基板に表面実装した半導体素子を樹脂封止した成形品を、金型から離型する際に生じ得る基板の破損を防止し、歩留まりが高いとともに、シンプルな樹脂封止装置および樹脂封止方法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】
本発明に係る樹脂封止装置は、前記課題を解決すべく、キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止装置であって、下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を備え、前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで挟持された前記基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出して離型する構成としてある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、キャビティブロックと当接部材とで挟持された樹脂封止後の基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出すので、トランスファーピンの衝撃力を緩衝部材が吸収，緩和し、基板の破損を防止できる。このため、前記基板に表面実装した半導体素子の破損も防止できる。
【０００７】
本発明の実施形態としては、キャビティブロックに注入された樹脂封止材料に所定の圧力を付与するトランスファーピンで、樹脂封止後の基板をキャビティブロックから突き出す構成としてある。
本実施形態によれば、トランスファーピンで成形圧力を調整できるとともに、成形後の離型作業をも行うことができる。このため、エジェクタピン、およびそれに伴うエジェクタ駆動装置が不要となる為、樹脂封止装置の部品点数が少なくなり、構造が簡単で安価な樹脂封止装置が得られる。
【０００８】
本発明の他の実施形態としては、キャビティブロックを包囲する枠形状を有し、かつ、内周縁部に設けた環状段部に基板の外周縁部を位置決めするとともに、前記基板を離型方向に付勢するフレームガイドを設けた構成としてある。
本実施形態によれば、フレームガイドの付勢力で、樹脂封止後の基板の外周縁部を均一に押し上げて離型できる。このため、前記基板に負荷される押し上げ力のバラツキが小さくなり、基板がより一層破損しにくくなる。
【０００９】
本発明の別の実施形態としては、保持装置に設けた当接部材で基板を吸引する構成としてある。
本実施形態によれば、当接部材の吸引力で樹脂封止前後の基板を吸引することにより、基板に反りや不陸を生じない状態で樹脂封止できるとともに、離型させることができる。このため、成形精度にバラツキが生じないとともに、基板がより一層破損しにくくなる。
【００１０】
本発明の異なる実施形態としては、当接部材の当接面に複数の凹部を格子状に配置した構成としてもよい。
本実施形態によれば、複数の凹部を格子状に配置することにより、樹脂封止前後の基板を吸引する際に偏りが生じにくいので、基板の成形精度が高いとともに、破損を効果的に阻止できる。
【００１１】
本発明に係る樹脂封止方法としては、キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止方法であって、下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を配置し、前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで前記基板を挟持した後、前記基板を前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出し、離型する工程としてある。
【００１２】
本発明によれば、キャビティブロックと当接部材とで挟持された樹脂封止後の基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出すので、トランスファーピンの衝撃力を緩衝部材が吸収，緩和し、基板の破損を防止できる。このため、前記基板に表面実装した半導体素子の破損も防止できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１Ａ，１Ｂ，１Ｃは本願発明に係る樹脂封止装置にて樹脂封止された成形品を示す斜視図、正面図および切り出された光半導体装置単体の斜視図である。
【図２】本願発明に係る樹脂封止装置の正面図である。
【図３】図２に示した樹脂封止装置の要部断面図である。
【図４】本願発明に係る樹脂封止装置の側面図である。
【図５】本願発明に係る樹脂封止装置の平面断面図である。
【図６】図４に示した樹脂封止装置の要部拡大断面図である。
【図７】図５に示した樹脂封止装置の要部拡大平面図である。
【図８】図４，図５に示した保持装置の拡大側面図である。
【図９】図８に示した保持装置の要部拡大平面図である。
【図１０】図１０Ａ，１０Ｂは本願発明に係る樹脂封止装置の成形工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１１Ａ，１１Ｂは図１０Ｂに続く断面図である。
【図１２】図１２Ａ，１２Ｂは図１１Ｂに続く断面図である。
【図１３】図１３Ａ，１３Ｂは図１２Ｂに続く断面図である。
【図１４】図１４は図１３Ｂに続く断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る樹脂封止装置の実施形態を図１ないし図１４の添付図面に従って説明する。
本実施形態に係る樹脂封止装置は、図１Ａ，１Ｂに示すように、導電パターンが印刷されたセラミック製のプリント基板１の片面に所定のピッチで実装した光半導体素子２、例えば、ＬＥＤを樹脂封止するためのものである。
【００１５】
本実施形態に係るＬＥＤ用の樹脂封止材料としては、耐熱性、光透過性が優れたシリコーン材を主原料とした材料が用いられる。この様な前記樹脂封止材料は従来から使用されているタブレットといわれる固形状のものだけでなく、液状の樹脂封止材料を金型内に注入し、加熱，熱硬化させることにより、所望の形状を得ることが出来る。例えば、本願では、後述するようにプリント基板１上に設けた成形部６に隣接する不要樹脂４を備えた成形品３としてもよい。そして、前記成形品３は後工程のダイシング工程で個々の光半導体装置５（図１Ｃ）に切断され、バンプ接続等の処理を行った後、母基板へ搭載される。
【００１６】
前記プリント基板１を樹脂封止する樹脂封止装置は、図２に示すように、ベースプレート１０上に立設した４本のタイバ１１の上端部に固定されたプラテン１２と、前記プラテン１２の下面に固定された上金型セット２０と、前記上金型セット２０の下方側に位置し、かつ、前記ベースプレート１０の上面に沿ってスライド可能に配置されたスライドプレート３０と、前記スライドプレート３０上に設置された下金型セット４０と、からなるものである。そして、図５に示すように、前記ベースプレート１０の待機位置Ｐに向けて交互に往復移動するように保持装置９０およびディスペンサ装置１００が配置されている。
【００１７】
前記上金型セット２０は、図６に示すように、前記プラテン１２の下面に固定された上金型ダイセット２１と、この上金型ダイセット２１の下面に固定された上金型チェス２２と、で構成されている。前記上金型チェス２２には後述するガイドピン６２ｃが挿入されるガイド孔２３が形成されている。さらに、前記上金型チェス２２の下面のうち、前記プリント基板１の投影面内に、前記プリント基板１が吸引される吸引孔２４を均等に設けてある。前記吸引孔２４は、前記上金型ダイセット２１と上金型チェス２２とに形成された通気路２５を介し、図示しない真空発生装置に接続されている。同様に、成形時の密閉空間を真空にするための通気路２６が図示しない真空発生装置に接続されている。
【００１８】
下金型セット４０は、前記ベースプレート１０の上面に沿ってスライド可能に設置されたスライドプレート３０の上面に、下金型ダイセット４１および下金型チェス６０を順次、組み付けたものである。また、下金型セット４０は、その成形位置に位置する前記スライドプレート３０の直下に、前記ベースプレート１０に組み付けた昇降装置８０を備えている。
【００１９】
前記スライドプレート３０は、前記ベースプレート１０の上面に平行に設置した一対のガイドレール１３に沿って待機位置Ｐ（図４）と成形位置（図６）との間をスライド移動できるように組み付けられている。そして、図４に示すように、電動モータ１４でボールネジ１５を回動することにより、前記スライドプレート３０は待機位置Ｐと成形位置との間を往復移動する。また、前記スライドプレート３０は、図６に示すように、その側方に配置した電動モータ３１を駆動し、ベルト３２を介し、図３に示すナット３３を回動することによって上下動するボールネジ３４を内蔵している。さらに、前記ナット３３の両側に配置したブッシュ３５を介して上ジョイント３６を吊り下げてある。そして、前記スライドプレート３０は、その中央下部に位置し、かつ、ベースプレート１０上に固定されたサポートブロック１６により、型締め時に支持される構造となっている。
【００２０】
下金型ダイセット４１は、前記スライドプレート３０にシリンダーベース４２，中間ベース４３を順次、積み重ねて構成してある。また、前記下金型ダイセット４１は、前記中間ベース４３の上面縁部に環状の固定枠４４を積み重ねてある。前記固定枠４４は、上面に環状のシール材４５を備えた可動枠４７を、駆動装置４６（図２参照）を介して上下動可能に配置してある。
【００２１】
前記シリンダーベース４２内において、図３に示すように、前記ボールネジ３４によって押し上げ可能に配置されたセンタープレート４８は内ホルダ４９にスライド係合してある。そして、前記内ホルダ４９の隅部に立設した連結シャフト５０の上端部は下金型チェス６０のトランスファープレート６４に連結一体化してある。また、前記ブッシュ３５を介して押し上げ可能に配置された外プレート５１は外ホルダ５２にスライド係合してある。そして、前記外ホルダ５２に立設した連結シャフト５３の上端部は前記中間ベース４３内に配置されたロワープレート５４に連結一体化してある。
【００２２】
前記シリンダーベース４２および中間ベース４３内には、２本１組で４列に配列された計８本のピストン５５を収納するとともに、ピストンカバー５６で密閉された空間が形成されている。前記空間は圧力媒体である液体が充填されるとともに、図示しない注入口、排出口から液体を流出入させることにより、ピストン５５を上下動させ、ロワープレート５４を通じて後述するキャビティブロック６３に所定の圧力を付与する。
【００２３】
下金型チェス６０は、図３および図６に示すように、前記中間ベース４３および前記固定枠４４で形成された空間内に設置されるものであり、枠状のホルダーベース６１の外側面に側面カバー６１ａを取り付けてあるとともに、前記ホルダーベース６１の内にバックプレート６２を配置してある。なお、本実施形態はプリント基板１を２枚同時に成形可能な構成であり、下金型チェス６０内は２組の構成部品を具備しているが、１枚取りであってもよい。前記バックプレート６２は、前記下金型ダイセット４１のロワープレート５４に立設したサポートピン５４ａを介して支持されているとともに、ロワープレート５４に挿通したショルダーボルト６２ａを介して抜け止めされている。そして、前記バックプレート６２は、図７に示すように、その上面中央部にキャビティブロック６３を載置してあるとともに、その上面外周縁部にスプリング６２ｂを介して枠形状のフレームガイド６５を支持してある。前記フレームガイド６５は、前記スプリング６２ｂにより、前記キャビティブロック６３の上面から上方に突き出すように付勢されている。また、前記フレームガイド６５は、その内周縁部にプリント基板１を位置決めするための環状段部６５ａを形成してある一方、その上面から前記バックプレート６２に立設したガイドピン６２ｃが出し入れ可能に突出している。さらに、前記フレームガイド６５には、手作業でプリント基板１をセットする際の位置決め作業、および、取り出し作業を容易にするため、切り欠き部６５ｂが形成されている。
【００２４】
また、前述した様に前記バックプレート６２の下方側に配置されたトランスファープレート６４は、前記下金型ダイセット４１の連結シャフト５０を介して支持されている。前記トランスファープレート６４は、スプリング６６ａのバネ力で付勢されるトランスファーピン６６の下方部を挿通してある。一方、前記トランスファーピン６６の上方部はバックプレート６２およびキャビティブロック６３に対して出し入れ可能に挿通しており、その先端部分は後述する樹脂溜まり部６９に挿通している。このため、前記トランスファーピン６６は、電動モータ３１を駆動して上下動させることにより、キャビティブロック６３に供給された樹脂封止材料９に一定の圧力を付与するとともに、成形後の成形品３を突き出し可能となっている。
【００２５】
キャビティブロック６３は、図７に示すように、平面略方形状を有し、その上面に形成された凹所６７内に半球状のキャビティ部６８を格子状に配置するとともに、前記凹所６７の対向する両辺に沿って樹脂溜まり部６９を形成してある。前記樹脂溜まり部６９は、連通路７０を介して前記凹所６７に連通しているとともに、その所定の位置にトランスファーピン６６を挿通できるピン孔７１が形成されている。また、前記凹所６７に連通する位置に、キャビティブロック６３内の樹脂充填圧力を検知できる圧力センサー７２が設けられている。
【００２６】
昇降装置８０は、図３に示すように、ベースプレート１０の下面に取り付けられたサポートシャフト８１の下端部にナット８２が配置されている。そして、図６に示すように、前記ナット８２を電動モータ８３で回動し、ボールネジ８４の上端部に取り付けたガイドプレート８５を上下動させることにより、前記ガイドプレート８５の隅部に取り付けたガイドシャフト８６を上下動させる。また、隣り合う一対のガイドシャフト８６の上端部は下ジョイント８７で連結されている。
【００２７】
保持装置９０は、図４，５に示すように、樹脂封止前後のプリント基板１を吸引して保持するための装置であり、ベースプレート１０の待機位置に向けて往復移動可能であるとともに、上下動可能に支持されている。また、保持装置９０も下金型チェス６０と同様に２枚取りの構成である。そして、図８，９に示すように、前記保持装置９０は、長方形の上プレート９１に、４本１組のポスト９２を介し、２枚の正方形の下プレート９３をそれぞれ吊り下げてある。
また、前記上プレート９１と前記下プレート９３との間には、ゴム材等からなる緩衝部材９４を４隅に計４箇所で挟持しており、その位置は前述したトランスファーピン６６の軸心上に配置されている。さらに、前記上プレート９１は、その両側下面縁部に設けたガイド部９５を介してガイドシャフト９６を軸心方向にスライド可能に支持している。そして、前記ガイドシャフト９６，９６は、常時、外方に付勢するようにスプリング９６ａがそれぞれ組み付けられているとともに、その先端部に設けた連結バー９７を介して連結されている。さらに、前記連結バー９７の両端部には、係止爪９７ａがそれぞれ設けられている。
一方、下プレート９３は、その下面にスポンジ等からなる板状当接部材９８を接着してある。前記板状当接部材９８は、その下面に最も深い底面正方形の凹部９８ａを設けるとともに、最下面との間に若干の隙間を形成するように格子状の凸部９８ｂが設けられている。そして、吸引パイプ９９が前記凹部９８ａにそれぞれ連通し、前記プリント基板１を吸引可能となっている。
【００２８】
なお、前記保持装置９０は、搬送距離および搬送機能を高めたアンローダ装置を利用してもよいことは勿論である。
【００２９】
ディスペンサ装置１００は、図５に示すように、図示しない駆動装置を介してベースプレート１０上の待機位置Ｐに向けて往復移動可能である。そして、前記ディスペンサ装置１００は、待機位置Ｐに引き出された下金型ダイセット４１のキャビティブロック６３に、計量された液状の樹脂封止材料９を注入する。
【００３０】
次に、本実施形態に係る樹脂封止装置による封止方法を、主として図１０ないし図１４の添付図面に従って説明する。
まず、電動モータ１４を駆動してボールネジ１５を回動させることにより、図４において２点鎖線で示した待機位置Ｐまでスライドプレート３０をスライド移動させる。そして、露出したフレームガイド６５の環状段部６５ａにプリント基板１を手動あるいは図示しないインローダ装置で位置決めする。
本実施形態では、フレームガイド６５に環状段部６５ａが形成されているので、プリント基板１を手動で位置決めする作業が簡単、かつ、正確になる。また、フレームガイド６５に切り欠き部６５ｂが形成されているので、作業者がプリント基板１を位置決めする際に、プリント基板１を掴んだ指の逃がしとなり、プリント基板１を手動で位置決めする作業が簡単、かつ、正確になる。
なお、前記プリント基板１の位置決めはフレームガイド６５に設けた位置決めピン（図示せず）で行ってもよい。
【００３１】
そして、電動モータ１４を駆動して前記ボールネジ１５を逆回転させることにより、キャビティブロック６３を成形位置まで移動させると（図１０Ａ）、上ジョイント３６が下ジョイント８７に係合する（図６）。
なお、本実施形態によれば、プリント基板１はフレームガイド６５の内周縁部に位置決めされており、前記フレームガイド６５はキャビティブロック６３の上面から上方に突き出すように付勢されている。このため、前記プリント基板１は宙づり状態にある。この結果、キャビティブロック６３が成形位置まで移動する際に振動，衝撃等が加わっても、プリント基板１に搭載されている光半導体素子２、あるいは、前記光半導体素子２とプリント基板１とを接続するＡＵワイヤが、前記キャビティブロック６３に当接することを防止できる。
【００３２】
ついで、電動モータ８３を駆動すると、ナット８２に螺合するボールネジ８４が回動し、ガイドシャフト８６を押し上げることにより、下ジョイント８７および上ジョイント３６を介し、プレート５１およびホルダ５２を押し上げる。このため、前記ホルダ５２に立設した連結シャフト５３を介してロワープレート５４、サポートピン５４ａが押し上げられ、バックプレート６２が押し上げられる。この結果、前記バックプレート６２にスプリング６２ｂを介して弾性支持されているフレームガイド６５が上昇し、プリント基板１も上昇する。そして、ガイドピン６２ｃがガイド孔２３に嵌入して所定の位置に正確に位置決めされるとともに、前記プリント基板１が上金型チェス２２の下面に圧接する（図１０Ｂ）。
【００３３】
なお、前記ロワープレート５４が上昇するとき、ロワープレート５４に連結されたピストン５５が上昇し、大径部５５ａの上面に存在していた液体は図示しない排出口から排出され、ロワープレート５４の動作に追従する。
【００３４】
図示しない真空装置を駆動することにより、上金型チェス２２の下面に設けた吸引孔２４がプリント基板１を吸着保持した後、電動モータ８３を駆動することにより、キャビティブロック６３を下降させる（図１１Ａ）。なお、キャビティブロック６３の下降前にフレームガイド６５がスプリング６２ｂのバネ力を介してプリント基板１を上金型チェス２２の下面に押圧しているので、プリント基板１に反りや不陸は生じない。
【００３５】
そして、電動モータ１４を駆動することにより、下金型セット４０を成形位置から待機位置Ｐまで再度、移動させる。ついで、ディスペンサ装置１００を前記キャビティブロック６３の上方までスライド移動させた後、キャビティ部６８に計量された液状の樹脂封止材料９を注入する（図１１Ｂ）。
【００３６】
ついで、電動モータ１４を駆動し、ボールネジ１５を逆回転させることにより、スライドプレート３０を成形位置に復帰させることにより、上ジョイント３６と下ジョイント８７とが係合する。そして、可動枠４７が上昇し、上金型チェス２２の下面にシール材４５を密着させた後、図示しない真空発生装置を駆動することにより、通気路２６を介して上金型チェス２２と中間ベース４３との間に形成された密閉空間の空気を排出し、所定の圧力まで減圧する（図１２Ａ）。
【００３７】
さらに、電動モータ８３を駆動することにより、ナット８２に螺合するボールネジ８４が回動し、ガイドシャフト８６を押し上げることにより、下ジョイント８７および上ジョイント３６を介してプレート５１およびホルダ５２を押し上げる。このため、前記ホルダ５２に立設した連結シャフト５３を介してロワープレート５４、サポートピン５４ａが押し上げられ、バックプレート６２が押し上げられる。この結果、前記バックプレート６２にスプリング６２ｂを介して弾性支持されているフレームガイド６５が上昇する。
なお、前記ロワープレート５４が上昇するとき、ロワープレート５４に連結されたピストン５５が上昇し、大径部５５ａの上面に存在していた液体は図示しない排出口から排出され、ロワープレート５４の動作に追従する。
【００３８】
そして、ガイドピン６２ｃがガイド孔２３に嵌入して所定の位置に正確に位置決めされ、所定位置に保持されているプリント基板１が環状段部６５ａに嵌合する。そして、前記プリント基板１が、上金型チェス２２の下面と、フレームガイド６５およびキャビティブロック６３とで挟持される（図１２Ｂ）。このため、キャビティ部６８内の樹脂封止材料９にプリント基板１に実装された光半導体素子２が浸される。この工程において、上金型チェス２２に予め保持されたプリント基板１の光半導体素子２、および、光半導体素子２に接続されたワイヤ等が、キャビティブロック６３のキャビティ部６８に注入された樹脂封止材料９に接するまでは比較的高速に移動し、その後は低速、かつ、低圧力で型締めを行う。
【００３９】
次に、図示しない加圧装置を駆動することにより、ピストン５５の大径部５５ａの下部に液体を注入して加圧し、型締めを行う。
【００４０】
上金型チェス２２とキャビティブロック６３が基板１を介して密着すると、キャビティ部６８で余剰な樹脂封止材料９は連通路７０を介して樹脂溜まり部６９に流入する。そして、電動モータ３１を駆動することにより、トランスファーピン６６を上下動させることにより、樹脂封止材料９の注入量のバラツキを解消するとともに、キャビティ部６８に所定の圧力を付与する。トランスファーピン６６の上下動は、下金型キャビティブロック６３に設けられた圧力センサー７２が検知した圧力に基づき、設定圧力に達するように電動モータ３１によって制御されるとともに、ピストン５５を介して必要最小限度の型締め圧力を発生するように制御される。そして、トランスファーピン６６の動作により、圧力センサー７２が検知した圧力が設定圧力に達したときに、図示しない前記加圧装置により最終型締めが行われる。
【００４１】
所定の硬化時間が経過した後、電動モータ３１を駆動してトランスファーピン６６を下降させることにより、前記トランスファーピン６６を硬化した樹脂封止材料６から分離する。ついで、可動枠４７を下降させるとともに、加圧装置を停止して無負荷状態とした後、電動モータ８３を駆動してキャビティブロック６３を下降させる。上金型チェス２２の真空発生装置は瞬間的に空気を吐出した後、停止する。そして、成形品３は、キャビティブロック６３と、硬化した樹脂封止材料９との張り付きにより、前記キャビティブロック６３に伴って下降する（図１３Ａ）。
【００４２】
電動モータ１４を駆動して下金型セット４０を待機位置Ｐに移動した後、保持装置９０が前記下金型セット４０の直上までスライド移動する。そして、保持装置９０の図示しない駆動装置により、連結バー９６を内方に引き込んだ後、所定の位置まで下降させる。そして、図示しない前記駆動装置を解放し、側面カバー６１ａに係止爪９７ａを係止することにより、当接部材９８の下面にプリント基板１を当接させるとともに、前記プリント基板１の外周縁部を前記当接部材９８とフレームガイド６５とで挟持する（図１３Ｂ）。ついで、吸引パイプ９９を介して吸引することにより、当接部材９８を成形品３のプリント基板１に吸着させる。この側面カバー６１ａに係止爪９７ａを係止することにより、後述するトランスファーピン６６を突き出した際に保持装置９０に負荷される衝撃力を、効果的に吸収できる。
【００４３】
電動モータ３１を駆動させてトランスファーピン６６を上昇させることにより、ピン孔７１内で硬化した不要樹脂４を突き出し、フレームガイド６５がプリント基板１の外周縁部をスプリング６２ｂのバネ力で押し上げるとともに、当接部材９８の吸引力でプリント基板１を吸引することにより、キャビティブロック６３から成形品３を撓ませずに離型する（図１４）。この際、キャビティブロック６３に強固に張り付いて硬化した樹脂封止材料９で形成された成形部６の外周を複数のトランスファーピン６６で突き出すとともに、プリント基板１の外周縁分をフレームガイド６５の環状段部６５ａで押し上げる。さらに、プリント基板１の投影面全体を当接部材９８で吸引することにより、成形部６がキャビティブロック６３の凹所６７から強力かつバランスよく離型される。さらには、離型の際に生じるトランスファーピン６６の衝撃力は当接部材９８、緩衝部材９４に吸収，緩和される。このため、成形品３のプリント基板１が破損しないだけでなく、光半導体素子２の破損をも防止できる。
また、当接部材９８の下面を格子状に形成することによって、均一な吸着力を確保できると共に、プリント基板１の撓みを最小にできるので、プリント基板１の損傷を防止できる。
そして、保持装置９０に設けた緩衝部材９４は前述したトランスファーピン６６の軸心上に設置されているので、プリント基板１をトランスファーピン６６で突き出した際に、プリント基板１に余分なモーメント荷重が負荷されず、損傷をより一層効果的に防止できる。
【００４４】
最後に、電動モータ３１を駆動し、トランスファーピン６６を元の位置に戻す一方、保持装置９０の図示しない駆動装置を駆動して連結バー９６を引き込んだ後、プリント基板１を吸着したままの状態で保持装置９０を上方に移動させる。そして、前記保持装置９０を元の位置までスライド移動させた後、成形品３を確保する。以後、同様な作業を繰り返すことにより、樹脂封止作業を連続的に行うことができる。
【００４５】
前述のプリント基板としては、セラミック基板を例示したが、必ずしもこれに限らず、金属基板、ガラスエポキシ樹脂等からなる樹脂基板であってもよい。
また、半導体素子は、前記基板の片面に限らず、両面に実装したものであってもよいことは勿論である。
さらに、本実施形態では緩衝部材９４がゴムである場合を例示したが、例えばスプリング等、弾性を有するものであればよい。
そして、本実施形態では板状当接部材９８はスポンジで例示したが、材質は特に限定されず、アルミ、鋼鉄等、金属製でも良い。特に、本実施形態では、板状当接部材９８の下面に底面正方形の凹部９８ａおよび格子状の凸部９８ｂを配置する場合について説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、最も撓みが大きい当接部材の中央部に凸部を形成し、その凸部を中心として凹部を放射状に形成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、前述の実施形態に係る樹脂封止装置に限定するものではなく、両面に半導体素子を実装したプリント基板を樹脂封止する樹脂封止装置に適用してもよいことは勿論である。
【符号の説明】
【００４７】
１：プリント基板
２：光半導体素子
３：成形品
５：半導体装置
９：樹脂封止材料
１０：ベースプレート
１１：タイバ
１２：プラテン
１３：ガイドレール
２０：上金型セット
２２：上金型チェス
２４：吸引孔
３０：スライドプレート
４０：下金型セット
４１：下金型ダイセット
５５：ピストン
６０：下金型チェス
６２：バックプレート
６２ａ：ショルダーボルト
６２ｂ：スプリング
６２ｃ：ガイドピン
６３：キャビティブロック
６４：トランスファープレート
６５：フレームガイド
６５ａ：環状段部
６５ｂ：切り欠き部
６６：トランスファーピン
６７：凹所
６８：キャビティ部
６９：樹脂溜まり部
７０：連通部
７１：ピン孔
７２：圧力センサー
８０：昇降装置
９０：保持装置
９１：上プレート
９３：下プレート
９４：緩衝部材
９８：板状当接部材
９８ａ：凹部
９９：吸引パイプ
１００：ディスペンサ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止装置であって、
下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を備え、
前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで挟持された前記基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出して離型することを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
キャビティブロックに注入された樹脂封止材料に所定の圧力を付与するトランスファーピンで、樹脂封止後の基板をキャビティブロックから突き出すことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
【請求項３】
キャビティブロックを包囲する枠形状を有し、かつ、内周縁部に設けた環状段部に基板の外周縁部を位置決めするとともに、前記基板を離型方向に付勢するフレームガイドを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂封止装置。
【請求項４】
保持装置に設けた当接部材で基板を吸引することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。
【請求項５】
当接部材の当接面に複数の凹部を格子状に配置したことを特徴とする請求項１ないし４に記載の樹脂封止装置。
【請求項６】
キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止方法であって、
下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を配置し、
前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで前記基板を挟持した後、前記基板を前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出し、離型することを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項１】
キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止装置であって、
下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を備え、
前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで挟持された前記基板を、前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出して離型することを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
キャビティブロックに注入された樹脂封止材料に所定の圧力を付与するトランスファーピンで、樹脂封止後の基板をキャビティブロックから突き出すことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
【請求項３】
キャビティブロックを包囲する枠形状を有し、かつ、内周縁部に設けた環状段部に基板の外周縁部を位置決めするとともに、前記基板を離型方向に付勢するフレームガイドを設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂封止装置。
【請求項４】
保持装置に設けた当接部材で基板を吸引することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。
【請求項５】
当接部材の当接面に複数の凹部を格子状に配置したことを特徴とする請求項１ないし４に記載の樹脂封止装置。
【請求項６】
キャビティブロックの上面に設けたキャビティ部に樹脂封止材料を注入するとともに、基板に表面実装した半導体素子を投入して樹脂封止する樹脂封止方法であって、
下面に配置され、かつ、前記基板に当接する当接部材と、離型時に前記当接部材に負荷される衝撃力を緩衝する緩衝部材と、を有する保持装置を配置し、
前記キャビティブロックと、前記保持装置の当接部材とで前記基板を挟持した後、前記基板を前記キャビティブロックからトランスファーピンで突き出し、離型することを特徴とする樹脂封止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−６４８７９（Ｐ２０１２−６４８７９Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０９７１９（Ｐ２０１０−２０９７１９）
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５９２０２８８４６）第一精工株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１７日（２０１０．９．１７）
【出願人】（５９２０２８８４６）第一精工株式会社 (94)
【Ｆターム（参考）】
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