JP2002113739A - 樹脂封止装置及び樹脂封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融樹脂の粘度を均一にするポット内部の温
度分布を実現して、樹脂封止後の製品の信頼性を高める
樹脂封止装置及び樹脂封止方法を提供する。 【解決手段】 対向する上型１及び下型２と、下型２に
設けられたポット３と、ポット３に昇降自在に設けられ
たプランジャ４と、ポット３に投入された顆粒状樹脂６
と、ポット３の周囲に深さ方向に沿って埋設されたヒー
タＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４とを備え、ヒータＨ１，Ｈ
２，Ｈ３，Ｈ４は、型面に近いヒータＨ１，Ｈ２間の間
隔が他のヒータ同士の間隔よりも小さくなるように埋設
され、かつ、等しいエネルギーが印加されている。これ
により、ポット３内部の温度分布は下部から上部に向か
って全体として緩やかに上昇するので、カル部８に向か
って押し出される直前には、顆粒状樹脂６は完全に溶融
し、十分に低い均一な粘度になる。したがって、ワイヤ
の変形・断線や、硬化樹脂におけるボイドの発生が抑制
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リードフレーム等
の上に載置されたチップ状電子部品を樹脂封止する樹脂
封止装置及び樹脂封止方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、リードフレーム、プリント基板等
（以下、基板という。）の上に搭載されたチップ状電子
部品（以下、チップという。）を樹脂封止するには、次
のようにして行っていた。まず、下型に設けられたポッ
トに、熱硬化性樹脂からなる樹脂タブレットを投入し、
ポットの周囲においてポットの深さ方向に沿って等間隔
に配置されたヒータにより、樹脂タブレットを加熱して
溶融させる。次に、プランジャにより溶融樹脂を押圧し
てキャビティに注入する。次に、更に加熱し続けて溶融
樹脂を硬化させて、硬化樹脂を形成する。これにより、
キャビティ内において、基板上に搭載されたチップを樹
脂封止する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の樹脂封止によれば、ポット内部における温度分布に
起因する、次のような問題があった。すなわち、ポット
の深さ方向に沿って等間隔にヒータが配置されているの
で、ポットの上部においては、ポットの上端が空間に解
放されていることから、温度が上昇しにくい。一方、ポ
ット下部及び中部では、深さ方向の温度分布はほぼ一定
している。すなわち、ポット下部及び中部では、上部よ
りも高い温度になって温度分布が一定している。この場
合には、図３に示すように、ポット内の位置によって、
溶融樹脂の樹脂粘度に不均一が生じる可能性がある。図
３は、従来の樹脂封止において、ポット内の位置に対応
する、加熱時間と溶融樹脂の樹脂粘度との関係を説明す
る図である。樹脂タブレットを投入後一定時間が経過
し、樹脂タブレットの温度が上昇し溶融している時点で
は、ポット下部及び中部におけるポットの内部温度ＴLM
はポット上部における内部温度ＴU よりも高くなり、こ
れによってポット下部及び中部では、ポット上部に比較
して樹脂粘度が低くなることがある（図３のｔ１の時
点）。この状態でプランジャが溶融樹脂を押圧すれば、
ポット上部で粘度が十分に低くなっていない溶融樹脂が
キャビティに注入されるおそれがある。更に時間が経過
すると、ポット下部及び中部では溶融樹脂の硬化が始ま
り、ポット上部に比較して樹脂粘度が高くなる可能性が
ある（図３のｔ２の時点）。この状態でプランジャが溶
融樹脂を押圧すれば、ポット下部及び中部で粘度が上昇
し始めた溶融樹脂がキャビティに注入されるおそれがあ
る。これらのことにより、キャビティに注入される溶融
樹脂の樹脂粘度、すなわち流動性が不均一になる結果、
チップと基板との配線に使用されたワイヤの変形・断線
や、硬化樹脂におけるボイドが発生して、樹脂封止後の
製品の信頼性を低下させるおそれがある。

【０００４】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、キャビティに対する溶融樹脂の注入
開始から終了までの期間において樹脂粘度を均一にする
ポット内部の温度分布を実現して、樹脂封止後の製品の
信頼性を向上させる、樹脂封止装置及び樹脂封止方法を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の技術的課題を解決
するために、本発明に係る樹脂封止装置は、互いに対向
する金型からなる金型セットに設けられたキャビティに
溶融樹脂を注入して硬化させることにより、型面に載置
された基板上において電子部品を樹脂封止する樹脂封止
装置であって、金型セットのうち少なくとも１つの金型
に設けられ溶融樹脂の原料となる原料樹脂が貯留される
貯留手段と、金型において貯留手段近傍に設けられ原料
樹脂を加熱して溶融させる発熱手段とを備えるととも
に、発熱手段は貯留手段内において底部付近よりも金型
の型面付近が高温になるように発熱することを特徴とす
るものである。

【０００６】これによれば、貯留手段内において、先に
キャビティに注入されるべき上部の原料樹脂が、先に溶
融する。以下、貯留手段内で上部の溶融樹脂がキャビテ
ィに注入されるにつれて、キャビティに注入される順に
底部に存在する原料樹脂に至るまで順次溶融する。した
がって、キャビティに注入される直前の溶融樹脂は、十
分に低い粘度になるとともに、注入開始から終了までの
間ほぼ均一な粘度に保たれるので、ワイヤの変形・断線
が抑制される。

【０００７】また、本発明に係る樹脂封止装置は、上述
の樹脂封止装置において、貯留手段及びキャビティの真
空度を高める真空引き手段を更に備えたことを特徴とす
るものである。

【０００８】これによれば、余分な空気が金型セットの
外部に排出されるとともに、溶融樹脂がキャビティに流
れ込みやすくなる。したがって、溶融樹脂におけるボイ
ドの発生が抑制されるとともに、ワイヤの変形・断線が
いっそう抑制される。

【０００９】上述の技術的課題を解決するために、本発
明に係る樹脂封止方法は、互いに対向する金型からなる
金型セットに設けられたキャビティに溶融樹脂を注入し
て硬化させることにより、型面に載置された基板上にお
いて電子部品を樹脂封止する樹脂封止方法であって、金
型セットのうち少なくとも１つの金型に設けられた貯留
手段に溶融樹脂の原料となる原料樹脂を投入する工程
と、金型に設けられた発熱手段を使用して原料樹脂が投
入された貯留手段を加熱することにより、該原料樹脂を
溶融させて溶融樹脂を形成する工程と、金型セットを型
締めする工程と、溶融樹脂を押圧することによりキャビ
ティに注入する工程と、注入された溶融樹脂を引き続き
加熱して硬化させる工程と、金型セットを型開きする工
程とを備えるとともに、発熱手段は、貯留手段内におい
て底部付近よりも金型の型面付近が高温になるように発
熱することを特徴とするものである。

【００１０】これによれば、貯留手段内において、先に
キャビティに注入されるべき上部の原料樹脂を、先に溶
融させる。以下、貯留手段内で上部の溶融樹脂がキャビ
ティに注入されるにつれて、キャビティに注入する順
に、底部に存在する原料樹脂に至るまで順次溶融させ
る。したがって、キャビティに注入される直前の溶融樹
脂を、十分に低い粘度にするとともに、注入開始から終
了までの間ほぼ均一な粘度に保つので、ワイヤの変形・
断線を抑制することができる。

【００１１】また、本発明に係る樹脂封止方法は、上述
の樹脂封止方法において、貯留手段及びキャビティの真
空度を高める工程を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１２】これによれば、余分な空気を金型セットの
外部に排出するとともに、溶融樹脂をキャビティに注入
しやすくする。したがって、溶融樹脂におけるボイドの
発生を抑制するとともに、ワイヤの変形・断線をいっそ
う抑制することができる。

【００１３】また、本発明に係る樹脂封止方法は、上述
の樹脂封止方法において、原料樹脂が顆粒状であること
を特徴とするものである。

【００１４】これによれば、貯留手段に投入されている
原料樹脂全体の表面積を、樹脂タブレットを使用する場
合よりも大きくすることになる。したがって、原料樹脂
に熱を速やかに伝導させて、原料樹脂を速やかに溶融さ
せることができる。また、顆粒状の原料樹脂を必要な量
だけ貯留手段に投入することにより、樹脂タブレットを
使用する場合よりも樹脂のむだを少なくすることができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明に係る
樹脂封止装置及び樹脂封止方法の第１の実施形態を、図
１を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る樹脂
封止装置の構成を示す正面断面図であって、ポット内部
のＡ−Ａ線における温度分布を示す図を追加したもので
ある。図１において、上型１に対向して設けられた下型
２には、円筒状の空間であるポット３が設けられ、ポッ
ト３にはプランジャ４が昇降自在に設けられている。ポ
ット３には、上型１と下型２との間に進退自在に設けら
れた供給装置５によって、熱硬化性の顆粒状樹脂６が充
填されている。後述するように、この顆粒状樹脂６が加
熱されて、溶融性樹脂になる。ここで、上型１と下型２
とは、併せて金型セットを構成する。更に、下型２に
は、基板が載置される凹部７が設けられているととも
に、ポット３の周囲にその深さ方向に沿って、ヒータＨ
１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４が埋設されている。これらのヒー
タＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、少なくとも下型２の型面
に近いヒータＨ１とヒータＨ２との間隔が、他のヒータ
同士の間隔よりも小さくなるようにして埋設されてい
る。また、各ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４には、等し
いエネルギーが印加されている。一方、上型１には、ポ
ット３に対向する位置に、溶融樹脂を分岐させるための
カル部８が設けられている。更に、カル部８に順次連通
して、溶融樹脂が流動する樹脂流路を構成するランナ部
９，ゲート部１０が設けられ、更に溶融樹脂が充填され
るキャビティ１１が設けられている。

【００１６】ここで、本実施形態に係る樹脂封止装置の
特徴は、少なくとも下型２の型面に近いヒータＨ１とヒ
ータＨ２との間隔が、他のヒータ同士の間隔よりも小さ
くなるようにして埋設されていることである。これによ
り、ポット３及びプランジャ４のＡ−Ａ線における内部
温度は、図１において下型２の左側に実線で描いたよう
な温度分布を有する。すなわち、ポット３上部が空間に
解放されていることにより、本来であれば温度が低下す
るはずのポット３上部の内部温度は、近接して配置され
たヒータＨ１，Ｈ２により、ポット３の中部及び下部よ
りも高くなる。更に、ポット３上部の内部温度は、各ヒ
ータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４に印加される電力を適当に
設定することにより、顆粒状樹脂６が溶融して溶融樹脂
に変化するのに十分な温度になる。また、ポット３の上
部においても、ポット３の内部温度の低下が最小限に抑
制される。これらにより、全体としてポット３内部の温
度分布は、下型２の左側に破線で描いたように、下部か
ら上部に向かって緩やかに上昇する温度勾配を有する。

【００１７】以下、本実施形態に係る樹脂封止装置の動
作を説明する。図１に示した各ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ
３，Ｈ４により、ポット３内部の温度分布を、下部から
上部に向かって全体として緩やかに上昇する温度勾配に
する。すなわち、ポット３内部において、下部付近より
も金型の型面付近が高温になるように、各ヒータＨ１，
Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４にエネルギーを印加して発熱させる。
この状態で、まず、供給装置５によってポット３に顆粒
状樹脂６を投入する。ポット３上部における内部温度が
中部及び下部よりも高いので、先にキャビティ１１に注
入されるべきポット３上部の顆粒状樹脂６の粘度が先に
低下して、溶融樹脂に変化する。

【００１８】次に、プランジャ４を上昇させて、ポット
３上部における溶融樹脂を、カル部８，ランナ部９，ゲ
ート部１０を順次経由させて、キャビティ１１に注入す
る。一方、プランジャ４を更に上昇させて、もともとポ
ット３の中部及び下部に存在した顆粒状樹脂６を、温度
が高くなっている領域へと徐々に移動させる。このこと
により、ポット３の中部及び下部における顆粒状樹脂６
の粘度を徐々に低下させ溶融樹脂に変化させて、順次キ
ャビティ１１に注入する。

【００１９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、ポット３内部が、下部から上部に向かって全体とし
て緩やかに上昇する温度勾配になる。したがって、ポッ
ト３内部では、上部の顆粒状樹脂６が先に溶融し、以
下、溶融樹脂がキャビティ１１に注入されるに伴い、中
部及び下部の顆粒状樹脂６が順次溶融する。これによ
り、カル部８に向かって押し出される直前の段階では、
顆粒状樹脂６は、溶融するのに十分な温度で適当な時間
だけ加熱されているので、完全に溶融樹脂に変化してい
るとともに、図３において樹脂粘度が鍋底状になった部
分に相当する十分に低い粘度になっている。したがっ
て、キャビティ１１に注入される溶融樹脂は、注入され
ている間ほぼ均一な低粘度に保たれるので、ワイヤの変
形・断線や、硬化樹脂におけるボイドの発生を抑制する
ことができる。また、顆粒状樹脂６を使用することによ
り、ポット３に投入された熱硬化性樹脂全体の表面積
が、樹脂タブレットを使用する場合よりも大きくなる。
したがって、顆粒状樹脂６を速やかに溶融させて、溶融
樹脂に変化させることができる。更に、必要な量だけ顆
粒状樹脂６をポット３に投入することにより、樹脂タブ
レットを使用する場合よりも樹脂のむだを少なくするこ
とができる。

【００２０】（第２の実施形態）本発明に係る樹脂封止
装置及び樹脂封止方法の第２の実施形態を、図２を参照
して説明する。図２は、本実施形態に係る樹脂封止装置
の構成を示す正面断面図であって、ポット内部のＡ−Ａ
線における温度分布を示す図を追加したものである。図
２において、キャビティ１１に連通してエアベント１２
が設けられ、エアベント１２に連通して真空経路１３が
設けられている。真空経路１３は、上型１から引き出さ
れて、バルブ１４を経由して真空引き機構１５に接続さ
れている。この真空引き機構１５は、上型１と下型２と
が型締めした状態において、キャビティ１１，ゲート部
１０，ランナ部９，カル部８までの空間を吸引する。

【００２１】本実施形態によれば、第１の実施形態と同
様に、キャビティ１１に注入される溶融樹脂は、注入さ
れている間ほぼ均一な低粘度に保たれるので、ワイヤの
変形・断線や、硬化樹脂におけるボイドの発生を抑制す
ることができる。加えて、本実施形態によれば、次のよ
うな効果が得られる。上型１と下型２とが型締めした状
態でキャビティ１１からカル部８までの空間を吸引する
ので、余分な空気が金型セットの外部に排出されるとと
もに、溶融樹脂がキャビティ１１に流れ込みやすくな
る。したがって、溶融樹脂におけるボイドの発生を抑制
するとともに、ワイヤの変形・断線をいっそう抑制する
ことができる。

【００２２】また、上型１と下型２とが型開きした状態
で、図１に示された供給装置５が顆粒状樹脂６を供給す
る際に、真空引き機構１５を使用してポット３周辺の雰
囲気を吸引してもよい。これにより、顆粒状樹脂６の投
入により発生しやすい樹脂の微小片が、金型セットの外
部に排出される。したがって、樹脂の微小片が型面に付
着しにくいので、金型セットのクリーニングが容易にな
る。

【００２３】なお、以上説明した各実施形態において
は、各ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４について、少なく
とも最も上部に位置するヒータＨ１，Ｈ２同士の間隔
を、他のヒータ同士の間隔よりも小さくして配置した。
これに限らず、各ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４それぞ
れ同士の間隔を、順に大きくしてもよい。また、ヒータ
同士の間隔を等しくして、各ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，
Ｈ４の順に、印加するエネルギーを小さくしてもよい。

【００２４】また、下型２に設けたポット３に顆粒状樹
脂６を投入することとしたが、細長い円柱状の樹脂タブ
レットを使用することもできる。この場合には、上型１
にポット３を設け、そのポット３に樹脂タブレットを嵌
装してもよい。更に、上型１と下型２とに限らず、水平
方向に対向する金型セットにおいて、水平方向に設けら
れたポットに樹脂タブレットを投入することもできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、キャビティに注入され
る溶融樹脂は、十分に低い粘度になるとともに、注入さ
れている間ほぼ均一な粘度に保たれるので、ワイヤの変
形・断線が抑制される。また、余分な空気が金型セット
の外部に排出されるので、溶融樹脂におけるボイドの発
生が抑制されるとともに、溶融樹脂がキャビティに流れ
込みやすくなるので、ワイヤの変形・断線がいっそう抑
制される。また、顆粒状の原料樹脂を使用することによ
り原料樹脂が速やかに溶融するので、樹脂封止に要する
時間が短縮される。更に、必要な量だけ顆粒状の原料樹
脂が貯留手段に投入されるので、樹脂のむだが少なくな
る。これらにより、樹脂封止後の製品の信頼性を向上さ
せるとともに、樹脂封止時間の短縮と原料樹脂の使用量
削減とを可能にする樹脂封止装置及び樹脂封止方法を提
供できるという、優れた実用的な効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る樹脂封止装置の
構成を示す正面断面図であり、ポット内部のＡ−Ａ線に
おける温度分布を示す図を追加したものである。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る樹脂封止装置の
構成を示す正面断面図であり、ポット内部のＡ−Ａ線に
おける温度分布を示す図を追加したものである。

【図３】従来の樹脂封止において、ポット内の位置に対
応する、加熱時間と溶融樹脂の樹脂粘度との関係を説明
する図である。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ３ ポット（貯留手段） ４ プランジャ ５ 供給装置 ６ 顆粒状樹脂 ７ 凹部 ８ カル部 ９ ランナ部 １０ ゲート部 １１ キャビティ １２ エアベント １３ 真空経路 １４ バルブ １５ 真空引き機構（真空引き手段） Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４ ヒータ（発熱手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに対向する金型からなる金型セット
   に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して硬化させ
   ることにより、型面に載置された基板上において電子部
   品を樹脂封止する樹脂封止装置であって、 前記金型セットのうち少なくとも１つの金型に設けられ
   前記溶融樹脂の原料となる原料樹脂が貯留される貯留手
   段と、 前記金型において前記貯留手段近傍に設けられ前記原料
   樹脂を加熱して溶融させる発熱手段とを備えるととも
   に、 前記発熱手段は、前記貯留手段内において底部付近より
   も前記金型の型面付近が高温になるように発熱すること
   を特徴とする樹脂封止装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の樹脂封止装置において、 前記貯留手段及びキャビティの真空度を高める真空引き
   手段を更に備えたことを特徴とする樹脂封止装置。
3. 【請求項３】 互いに対向する金型からなる金型セット
   に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して硬化させ
   ることにより、型面に載置された基板上において電子部
   品を樹脂封止する樹脂封止方法であって、 前記金型セットのうち少なくとも１つの金型に設けられ
   た貯留手段に前記溶融樹脂の原料となる原料樹脂を投入
   する工程と、 前記金型に設けられた発熱手段を使用して前記原料樹脂
   が投入された貯留手段を加熱することにより、該原料樹
   脂を溶融させて溶融樹脂を形成する工程と、 前記金型セットを型締めする工程と、 前記溶融樹脂を押圧することにより前記キャビティに注
   入する工程と、 前記注入された溶融樹脂を引き続き加熱して硬化させる
   工程と、 前記金型セットを型開きする工程とを備えるとともに、 前記発熱手段は、前記貯留手段内において底部付近より
   も前記金型の型面付近が高温になるように発熱すること
   を特徴とする樹脂封止方法。
4. 【請求項４】 請求項３記載の樹脂封止方法において、 前記貯留手段及びキャビティの真空度を高める工程を備
   えたことを特徴とする樹脂封止方法。
5. 【請求項５】 請求項３又は４記載の樹脂封止方法にお
   いて、 前記原料樹脂が顆粒状であることを特徴とする樹脂封止
   方法。