JP2004050013A

JP2004050013A - 樹脂吐出装置及び半導体装置の製造装置

Info

Publication number: JP2004050013A
Application number: JP2002209829A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Oda; 織田　洋樹
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-19
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP4090803B2

Abstract

【課題】樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、樹脂吐出量を一定に保つことを可能にする。
【解決手段】プランジャバレル１３を回転移動させて、プランジャバレル１３のシリンダ１３ａをバレル支持体１２の吸入孔１２ｂに重ね合わせ、プランジャ１５をシリンダ１３ａ内で引き上げ、樹脂を吸入孔１２ｂを通じてシリンダ１３ａへと吸入させる。引き続いて、プランジャ１３を回転移動させて、シリンダ１３ａをバレル支持体１２の吐出孔１２ａに重ね合わせ、プランジャ１５をシリンダ１３ａ内で押し下げて、このシリンダ１３ａから吐出孔１２ａ及び吐出ニードル１４を通じて樹脂を吐出し滴下する。シリンダ１３ａの内径ｒ１、バレル支持体１２の吐出孔１２ａの内径ｒ２、及び吐出ニードル１４の内径ｒ３を等しくしているので、樹脂が速やかに流れる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂を滴下するのに適した樹脂吐出装置及び半導体装置の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置には、樹脂ポッティングにより封止されるものがある。例えば、図３に示す半導体発光装置１０１では、樹脂ケース１０２をインサート成形により各リード１０３と一体化して形成し、樹脂ケース１０２のすり鉢状凹部の内側で各リード１０３の一部を露出させ、このすり鉢状凹部にＬＥＤチップ（図示せず）を収容し、ＬＥＤチップの各端子を導電性ペーストや金属ワイヤー等によりそれぞれのリード１０３に接続し、この後に樹脂１０４をすり鉢状凹部に滴下してポッティングし、この樹脂１０４を硬化させている。樹脂１０４としては、エポキシ系の熱硬化樹脂を用いることが多い。また、半導体発光装置１０１の用途に応じて、光の散乱材や蛍光材料を混入することもある。
【０００３】
また、この様な製造工程では、図４（ａ）及び（ｂ）に示す様に多数のリード１０３をフレーム１０５に接続したままの状態で、各半導体発光装置１０１を同時に製造しており、最後に各半導体発光装置１０１のリード１０３をフレーム１０５から切り離している。従って、ダイボンド装置、ワイヤボンド装置、及び樹脂吐出装置等は、このフレームの大きさに合わせて設計されている。
【０００４】
フレームの大きさを共通化し、このフレームを用いて、各種の半導体装置を製造するので、半導体装置のサイズに応じて、１つのフレーム上の各半導体装置の個数が制限される。ただし、材料の利用効率を向上させるために、１つのフレーム上により多くの半導体装置を配置する。例えば、半導体装置のケースのサイズやリードの長さに応じて、各半導体装置の配列方向やピッチ等を適宜に設定して、１つのフレーム上により多くの半導体装置を配置する。図４（ａ）では、各半導体発光装置１０１を横２列で配置し、図４（ｂ）では、各半導体発光装置１０１を横４列で配置している。
【０００５】
一方、樹脂を滴下するための樹脂吐出装置としては、図５に示す様なものがある。この樹脂吐出装置では、樹脂容器２０１の内側にプランジャバレル２０２を回転自在に支持し、このプランジャバレル２０２の下側に吐出ニードル２０３を配置し、この吐出ニードル２０３を樹脂容器２０１の底から突出させている。また、プランジャバレル２０２のシリンダ内にプランジャ２０４を挿入し、このプランジャ２０４を駆動部２０５の駆動アーム２０６に接続している。駆動部２０５は、駆動アーム２０６を回転させることができ、これに伴ってプランジャバレル２０２及びプランジャ２０４も回転する。また、駆動部２０５は、駆動アーム２０６を上下に移動させることができ、これに伴ってプランジャ２０４もプランジャバレル２０２のシリンダ内で上下に移動する。
【０００６】
ここで、樹脂容器２０１の液供給口２０１ａから樹脂を供給して、樹脂を樹脂容器２０１内に貯める。このとき、樹脂容器２０１のドレイン２０１ｂから空気が抜けて、樹脂容器２０１内の気圧が調整される。この状態で、図６（ａ）に示す様に駆動部２０５によりプランジャバレル２０２のシリンダを吸入位置Ｐに回転移動させ、図６（ｂ）に示す様に駆動部２０５によりプランジャ２０４を該シリンダ内で引き上げると、このシリンダに樹脂が吸入される。この後、図６（ｃ）に示す様に駆動部２０５によりプランジャバレル２０２のシリンダを吐出ニードル２０３の位置に回転移動させ、図６（ｄ）に示す様に駆動部２０５によりプランジャ２０４を該シリンダ内で押し下げると、このシリンダから吐出ニードル２０３を通じて樹脂が吐出され滴下される。
【０００７】
図６（ａ）〜（ｄ）に示すプランジャ２０４の回転移動とストロークを繰り返せば、吐出ニードル２０３から樹脂が逐次滴下される。
【０００８】
この様な樹脂吐出装置を各半導体装置を配置したフレーム上でＸＹ方向に移動させつつ、樹脂吐出装置から各半導体装置へと樹脂を順次滴下し、各半導体装置の凹部に樹脂をポッティングする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の樹脂吐出装置による樹脂ポッティングに要する時間をより短縮化して、半導体装置の生産性を向上させることが望まれている。
【００１０】
仮に、複数の樹脂吐出装置をフレーム上の複数の半導体装置に対向配置し、各樹脂吐出装置により樹脂を各半導体装置の凹部に滴下すれば、樹脂ポッティングに要する時間を大幅に短縮することができる。ところが、先に述べた様にフレームの大きさを共通化し、各種の半導体装置に応じて、フレーム上の各半導体装置の配列を変更するので、この配列の度に、各樹脂吐出装置の配置を変更する必要が生じる。
【００１１】
従って、１台の樹脂吐出装置をフレーム上でＸＹ方向に移動させつつ、樹脂吐出装置からフレーム上の各半導体装置へと樹脂を順次滴下することが望ましく、樹脂吐出装置からの樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させることが必要になる。しかしながら、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させるために、プランジャのストローク速度を上昇させると、樹脂吐出量が不安定になるという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、樹脂吐出量を一定に保つことが可能な樹脂吐出装置及び半導体装置の製造装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、回転駆動されるプランジャバレルと、プランジャバレルのシリンダに挿入されたプランジャと、樹脂の吐出位置に配置されたニードルとを備え、プランジャバレルを回転させることによりシリンダを樹脂の吸入位置に移動させてから、プランジャを引くことにより樹脂を吸入し、この後にプランジャバレルを回転させることによりシリンダを樹脂の吐出位置に移動させてから、プランジャを押すことにより樹脂を該吐出位置のニードルを通じて吐出する樹脂吐出装置において、シリンダからニードルまでの樹脂の流路の内径を略均一にしている。
【００１４】
この様な構成の本発明によれば、シリンダからニードルまでの樹脂の流路の内径を略均一にしている。このため、シリンダからニードルへと樹脂が速やかに流れる。これにより、シリンダ内のプランジャのストローク速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、ニードルからの樹脂吐出量を一定に保つことが可能になる。
【００１５】
また、本発明においては、プランジャを押し引きするための駆動部と、プランジャと駆動部間に介在する弾性体とを備え、弾性体の弾性係数は、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で設定されている。
【００１６】
ここでは、駆動部の機械的な誤差や振動を吸収するために、駆動部を弾性体を介してプランジャに接続している。この弾性体の弾性係数が小さい程、つまり弾性体が柔らかい程、その吸収効果が向上するものの、その一方では弾性体の伸縮によりプランジャのストロークが吸収されてしまい、ニードルからの樹脂吐出量が不足する。このため、弾性体の弾性係数は、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で設定される。
【００１７】
更に、本発明においては、ニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形している。
【００１８】
この様にニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形すると、ニードルから滴下される樹脂の切れが良く、ニードル先端に樹脂が残ることはない。
【００１９】
次に、本発明の半導体装置の製造装置は、本発明の樹脂吐出装置と、樹脂吐出装置をＸＹ方向に移動自在に支持して移動させる移動手段とを備え、移動手段により樹脂吐出装置をＸＹ方向に移動しつつ、樹脂吐出装置から半導体装置へと樹脂を吐出している。
【００２０】
先に述べた様に本発明の樹脂吐出装置は、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、ニードルからの樹脂吐出量を一定に保つことができる。このため、この樹脂吐出装置を各半導体装置を配置したフレーム上でＸＹ方向に移動させつつ、樹脂吐出装置から各半導体装置へと樹脂を順次滴下しすれば、各半導体装置のへの樹脂の滴下を高速で行なうことが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の樹脂吐出装置の一実施形態を示す図である。本実施形態の樹脂吐出装置では、樹脂容器１１の内側にバレル支持体１２を固定配置し、プランジャバレル１３をバレル支持体１２上に回転自在に支持し、吐出ニードル１４をバレル支持体１２の吐出孔１２ａの下側に設け、この吐出ニードル１４を樹脂容器１１の底板から突出させている。
【００２３】
また、プランジャバレル１３のシリンダ１３ａ内にプランジャ１５を挿入している。シリンダ１３ａには、Ｏリング１６を設けており、このＯリング１６によりシリンダ１３ａとプランジャ１５間をシールしている。また、Ｏリング１６として、毎分３００回〜６００回上下移動するプランジャ１５との摩擦に耐え得るフッ素ゴム製のものを適用している。
【００２４】
プランジャ１５は、駆動部１７の駆動アーム１８に接続されている。駆動部１７は、駆動アーム１８を回転させることができ、これに伴ってプランジャ１５及びプランジャバレル１３も回転する。また、駆動部１７は、駆動アーム１８を上下に移動させることができ、これに伴ってプランジャ１５もプランジャ１３のシリンダ１３ａ内で上下移動する。
【００２５】
ここで、樹脂容器１１の液供給口１１ａから樹脂を供給して、樹脂を樹脂容器１１内に貯める。このとき、樹脂容器１１のドレイン１１ｂから空気が抜けて、樹脂容器１１内の気圧が調整される。この状態で、駆動部１７によりプランジャバレル１３を回転移動させて、プランジャバレル１３のシリンダ１３ａをバレル支持体１２の吸入孔１２ｂに重ね合わせる。そして、駆動部１７によりプランジャ１５をシリンダ１３ａ内で引き上げ、樹脂を吸入孔１２ｂを通じてシリンダ１３ａへと吸入させる。この後、駆動部１７によりプランジャ１３を回転移動させて、プランジャバレル１３のシリンダ１３ａをバレル支持体１２の吐出孔１２ａに重ね合わせ、駆動部１７によりプランジャ１５をシリンダ１３ａ内で押し下げて、このシリンダ１３ａから吐出孔１２ａ及び吐出ニードル１４を通じて樹脂を吐出し滴下する。
【００２６】
この様なプランジャ１５の回転移動とストロークを交互に繰り返せば、吐出ニードル１４から樹脂が逐次滴下される。
【００２７】
さて、本実施形態の樹脂吐出装置では、プランジャバレル１３のシリンダ１３ａの内径ｒ１、バレル支持体１２の吐出孔１２ａの内径ｒ２、及び吐出ニードル１４の内径ｒ３を等しくしている。このため、シリンダ１３ａから吐出孔１２ａを通じて吐出ニードル１４へと樹脂が速やかに流れる。これにより、プランジャ１５のストローク速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、吐出ニードル１４からの樹脂吐出量を一定に保つことが可能になる。
【００２８】
プランジャ１５のストローク１回当たりの樹脂吐出量は、シリンダ１３ａの内径ｒ１とプランジャ１５のストロークにより定まり、プランジャ１５のストロークを変更することにより調整され、例えば１〜１０μｌ程度に調整される。また、この樹脂吐出量を多くするためにシリンダ１３ａの内径ｒ１を広くする傾向にある。ここでは、プランジャ１５のストロークを０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲で変更し、またシリンダ１３ａの内径ｒ１を１．６ｍｍとしている。
【００２９】
これに対して従来の樹脂吐出装置では、シリンダの内径を広げた上、ニードル先端を半導体装置の小さな凹部（径が２ｍｍ〜４ｍｍ程度）まで下降させることから、ニードルの内径を狭くしており、内径を広げたシリンダと内径を狭くしたニードル間に段差を生じていた。このため、シリンダからニードルへと樹脂が速やかに流れず、シリンダ内のプランジャの移動速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させると、シリンダとニードル間の段差の部位で空気等が貯まって、ニードルからの樹脂吐出量が不安定になった。
【００３０】
また、本実施形態の樹脂吐出装置では、駆動部１７の機械的な誤差や振動を吸収するために、駆動部１７と駆動アーム１８間、もしくは駆動アーム１８とプランジャ１５間にバネ等の弾性体（図示せず）を介在させている。この弾性体の弾性係数ｋが小さい程、つまり弾性体が柔らかい程、その吸収効果が向上する。ただし、弾性体が柔らかい程、弾性体の伸縮によりプランジャ１５のストロークが吸収されてしまい、吐出ニードル１４からの樹脂吐出量が不足する。
【００３１】
図２のグラフは、プランジャ１５のストローク速度に対する樹脂吐出量の特性曲線Ａを示すグラフであり、弾性体の弾性係数ｋを任意の値に設定したときの樹脂吐出量の特性を示している。尚、弾性体の弾性係数ｋが如何なる値であっても、特性曲線Ａの形状が略変わらず、ストローク速度及び樹脂吐出量のスケールのみが変わる。
【００３２】
このグラフから明らかな様に特性曲線Ａが平坦な領域でプランジャ１５のストローク速度を設定すれば、樹脂吐出量が安定する。そこで、まず必要なプランジャ１５のストローク速度を設定し、このストローク速度近傍が特性曲線Ａの平坦な領域に入るという条件、つまりこのストローク速度近傍で樹脂吐出量が安定するという条件のもとで、可能な限り小さな弾性係数ｋの弾性体を選択して設定すれば良い。
【００３３】
更に、本実施形態の樹脂吐出装置では、吐出ニードル１４先端の内周縁１４ａにＲを持たせ、この内周縁１４ａを滑らかな曲面に成形している。これにより、吐出ニードル１４から滴下される樹脂の切れが良くなり、吐出ニードル１４先端に樹脂が残ることがなくなる。このため、吐出ニードル１４を半導体装置から離間させた状態で、吐出ニードル１４から半導体装置の凹部へと樹脂を滴下することが可能になる。
【００３４】
本実施形態の樹脂吐出装置を半導体装置の製造装置に適用する場合は、樹脂容器１１の底板を該樹脂吐出装置の基準位置にして、吐出ニードル１４をフレーム上に配置された各半導体装置の凹部よりも２ｍｍ程度高い位置に支持した上で、この樹脂吐出装置をフレーム上でＸＹ方向に移動させつつ、この樹脂吐出装置から各半導体装置の凹部へと樹脂を順次滴下する。これにより、滴下された樹脂液が飛び散らず、樹脂ポッティングが良好に行なわれる。また、ＸＹ方向の移動制御の内容を変更すれば、フレーム上の各半導体装置の多様な配列に対処することができるので、多品種の半導体装置の生産に好適である。
【００３５】
これに対して従来の樹脂吐出装置では、ニードル先端での樹脂切れが悪いため、先に述べた様にニードル先端を半導体装置の小さな凹部まで下降させて、樹脂ポッティングを行ない、この後にニードル先端を引き上げて、ニードル先端に樹脂が残ることを防止し、樹脂吐出量を安定化させていた。しかしながら、この場合は、樹脂吐出装置をフレーム上でＸＹ方向に移動させるだけではなく、半導体装置毎に、樹脂吐出装置をＺ方向に往復移動させねばならず、このために樹脂吐出装置の移動時間が長くなった。しかも、ニードルからの樹脂吐出量を安定化させるには、樹脂滴下の繰り返し速度を低く抑える必要があり、半導体装置の生産性の向上を望めなかった。
【００３６】
本実施形態の樹脂吐出装置では、吐出ニードル１４を一定高さに支持した上で、この樹脂吐出装置をフレーム上でＸＹ方向に移動させるので、この樹脂吐出装置をＺ方向に移動させる必要がなく、樹脂吐出装置の移動時間を短縮化することができる。しかも、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、吐出ニードル１４からの樹脂吐出量を一定に保つことができるので、半導体装置の生産性の向上を図ることができる。
【００３７】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、樹脂吐出量、プランジャのストローク、ストローク回数、吐出ニードルの内径等を適宜に変更しても構わない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明の樹脂吐出装置によれば、シリンダからニードルまでの樹脂の流路の内径を略均一にしている。このため、シリンダからニードルへと樹脂が速やかに流れる。これにより、シリンダ内のプランジャのストローク速度を速くして、樹脂滴下の繰り返し速度を上昇させても、ニードルからの樹脂吐出量を一定に保つことが可能になる。
【００３９】
また、駆動部の機械的な誤差や振動を吸収するために、駆動部を弾性体を介してプランジャに接続している。そして、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で、弾性体の弾性係数を設定している。
【００４０】
更に、ニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形しているので、ニードルから滴下される樹脂の切れが良く、ニードル先端に樹脂が残ることはない。
【００４１】
また、本発明の製造装置によれば、本発明の樹脂吐出装置を各半導体装置を配置したフレーム上でＸＹ方向に移動させつつ、樹脂吐出装置から各半導体装置へと樹脂を順次滴下しているので、各半導体装置のへの樹脂の滴下を高速で行なうことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の樹脂吐出装置の一実施形態を示す図である。
【図２】図１の装置におけるプランジャのストローク速度に対する樹脂吐出量の特性曲線を示すグラフである。
【図３】半導体発光装置を例示する斜視図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、フレーム上の各半導体発光装置の配列をそれぞれ例示する図である。
【図５】従来の樹脂吐出装置を例示する図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、図５の装置による樹脂の吐出過程を示す図である。
【符号の説明】
１１　　樹脂容器
１２　　バレル支持体
１３　　プランジャバレル
１４　　吐出ニードル
１５　　プランジャ
１６　　Ｏリング
１７　　駆動部
１８　　駆動アーム

Claims

回転駆動されるプランジャバレルと、プランジャバレルのシリンダに挿入されたプランジャと、樹脂の吐出位置に配置されたニードルとを備え、プランジャバレルを回転させることによりシリンダを樹脂の吸入位置に移動させてから、プランジャを引くことにより樹脂を吸入し、この後にプランジャバレルを回転させることによりシリンダを樹脂の吐出位置に移動させてから、プランジャを押すことにより樹脂を該吐出位置のニードルを通じて吐出する樹脂吐出装置において、
シリンダからニードルまでの樹脂の流路の内径を略均一にしたことを特徴とする樹脂吐出装置。
プランジャを押し引きするための駆動部と、プランジャと駆動部間に介在する弾性体とを備え、
弾性体の弾性係数は、プランジャの駆動速度に対応する樹脂吐出量が低下しない範囲で設定されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂吐出装置。
ニードル先端の内周縁を滑らかな曲面に成形したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂吐出装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の樹脂吐出装置と、
樹脂吐出装置をＸＹ方向に移動自在に支持して移動させる移動手段とを備え、移動手段により樹脂吐出装置をＸＹ方向に移動しつつ、樹脂吐出装置から半導体装置へと樹脂を吐出することを特徴とする半導体装置の製造装置。