JP2006351969A - 樹脂封止装置及び樹脂封止方法 - Google Patents

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米津征彦
Shigeo Takahashi
高橋重夫
Shingo Miura
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Abstract

【課題】 液状樹脂を用いてトランスファモールド方式により樹脂封止型チップを製造する。
【解決手段】 ポット内のプランジャの略中央に、ポット内壁面と摺接するリング状のシール部材を設けると共にその先端側に環状の凹所を設け、プランジャの先端側の周面とポット内壁面との間及び凹所に液状のシリコーン樹脂を導入してこのシリコーン樹脂を硬化させてシール用樹脂層を形成し、これにより液状のシリコーン樹脂の漏れを防ぎながら電子素子に対し樹脂封止することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、液状の熱硬化性樹脂を用いて樹脂封止型半導体チップ等を製造するための樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関する。
上金型及び下金型を用いる、いわゆるトランスファーモールド方式の樹脂封止装置では、従来、固形の熱硬化性樹脂(エポキシ樹脂タブレット)をポットに収容し、加熱溶融させてプランジャにより押圧してキャビティに充填し、これにより樹脂封止型半導体チップを製造していた。
一方、液状のシリコーン樹脂は、低粘度であるため加圧時にプランジャとポット内周面との間から漏れ出してしまうため、通常、射出成形方式により、例えば、発光ダイオードの樹脂封止材として利用されている。
ところで、最近では下記特許文献に示すように、液状の樹脂を封止材とするトランスファーモールド方式の樹脂封止装置が提案されている。
即ち、この樹脂封止装置では、プランジャの周面にテフロン製のリングを装着してポットとプランジャの間隙を小さく設定し、液状の樹脂の漏れを防止している。
特開平11−121488号公報
しかし、プランジャの周面にシール用のリングを装着するだけでは、寸法精度の優れたリングを製作する必要があるだけでなく、該リングが短期間で摩耗するため、その交換作業を頻繁に行わなければならず、又樹脂漏れを防ぐために液状樹脂をキャビティに高圧で供給することが困難であり、このためボイド等が生じ易く、歩留りが低くなる問題もあった。
本発明は以上の点を解決するために次のような構成を備える。
即ち、本発明は、上金型と下金型との対向面に形成されて電子素子が配されるキャビティと、該キャビティに充填すべき液状の熱硬化性樹脂が供給される筒状のポットと、該ポット内に往復動可能に配され、その駆動で熱硬化性樹脂をキャビティへ向け圧送するプランジャとを備える樹脂封止装置であって、
上記プランジャの周面に装着されてポットの内壁面との摺接で液密を保持するリング状のシール部材と、
上記プランジャの先端側の周面とポットの内壁面との間に導入された液状の熱硬化性樹脂を硬化して成るシール用樹脂層と、を含むことを特徴としている。
他の発明は、上金型と下金型とを相互に接近させて電子素子の配されるキャビティを形成するステップと、筒状のポットにキャビティへ充填すべき液状の熱硬化性樹脂を供給するステップと、ポット内の熱硬化性樹脂をポット内でプランジャを移動させてキャビティに向けて圧送するステップとを備えることを特徴とする樹脂封止方法であって、
上記プランジャの周面にポットの内壁面と摺接して液密を保持するためのリング状シール部材を装着すると共にプランジャの先端側の周面に凹所を形成し、
上記プランジャの先端側の周面とポットの内壁面との間及び上記凹所に液状の熱硬化性樹脂を導入し、該導入した熱硬化性樹脂を硬化させてシール用樹脂層を形成する、ことを特徴としている。
本発明によれば、ポットとプランジャとの間の液密を確実に保持することができるので、液状樹脂を用いて品質的に優れた樹脂封止型ICチップなどを量産化することができる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図2には本発明に係る樹脂封止装置が示されている。
即ち、この樹脂封止装置は、図2に示されているように、上金型12と下金型13とを備えている。
下金型13は、可動ブロック14上に固定されている中空の支持体15と、支持体15上に固定されているエジェクト用ブロック部16とを備えている。支持体15内には可動ブロック14から伸びるねじロッド17が突出し、ねじロッド17の上端は連結部18に回転自在に連結され、連結部18上には取付板19を介してプランジャ20のロッド21下端が連結されている。上記ねじロッド17は図示しないモータにより回転駆動されて上動する。従って、プランジャ20はロッド21を介して上動する。
取付板19上にはベローズ22の下端のフランジ22aが気密に固定され、ベローズ22の上端のフランジ22bはエジェクト用ブロック部16の凹所に気密に固定されている。これにより、このベローズ22はプランジャ20のロッド21を気密に覆っている。
エジェクト用ブロック部16には上方開口の収容空間31が形成されている。この収容空間31にはピンプレート32がストッパ33に当接して配されている。ピンプレート32には上方に伸長するエジェクトピン34が取付けられており、弾性部材35を介して常時、下方への押圧力が付与されている。そして、エジェクト用ブロック部16には収容空間31に連通する真空引き通路36が形成されている。
上記ピンプレート32の下面からは、エジェクト用ブロック部16を貫通して上動ロッド37が伸長している。そして、ベローズ38の上端のフランジ38bはエジェクト用ブロック部16の下面に気密に固定され、その下端のフランジ38aは取付板39に固定されている。取付板39の下方には押圧ロッド40が位置している。従って、押圧ロッド40が上動して取付板39を押し上げると、上動ロッド37と共にピンプレート32が上動する。これにより、エジェクトピン34が後述するキャビティ内に突出する。
エジェクト用ブロック部16の上方には断熱材41を介して加熱プレート42が気密に配されている。この加熱プレート42はヒータ43が埋設されている。加熱プレート42の上方には金型板44が取付けられている。金型板44の上面にはキャビティ45を形成するための凹部とランナーを形成するための溝及びゲートが設けられている。そして、金型板44の縁部に形成した矩形状の凹部にはゴム製のパーティングシール部材46が嵌入されている。
金型板44及び加熱プレート42の中央にはポット47が設けられ、ポット47には後述するように液状のシリコーン樹脂48が供給される。
一方、上金型12は、下金型13の金型板44と対向する金型板50を備えている。この金型板50の下面には上記キャビティ45を形成するための凹部やランナーを形成するための溝が設けられている。そして、金型板50の縁部には上記パーティングシール部材46を係入させるための凹部が形成されている。
ところで、上金型12と下金型13とが接近し、金型板50の凹部に上記パーティングシール部材46が係入すると、両金型板50,44の対向面間とパーティングシール部材46とによりパーティング空間51が形成される。そして、金型板50にはこのパーティング空間51に連通する真空引き通路52が設けられている。
上金型12は更に金型板50を加熱するための加熱プレート53を備えている。この加熱プレート53にはヒータ54が埋設されている。加熱プレート53の上方には断熱材55を介してエジェクト用ブロック部56が配されている。このエジェクト用ブロック部56には下方開口の収容空間57が形成されている。この収容空間57にはピンプレート58がストッパ59に当接して配されている。ピンプレート58には下方に伸長するエジェクトピン60が取付けられており、弾性部材61を介して常時、下方への押圧力が付与されている。そして、エジェクト用ブロック部56には収容空間57に連通する真空引き通路62が形成されている。
尚、ピンプレート58の下面からは、加熱プレート53及び金型板50を貫通して下金型13の金型板44に当接するロッド63が伸長している。
さて、上金型12と下金型13とが接近すると、上記パーティングシール部材46により密閉状態のパーティング空間51が形成される。また、上下動するプランジャ20(ロッド21)と上動ロッド37とがベローズ22,38により気密に覆われているので、下金型13及び上金型12の両収容空間31,57は気密状態に保持されている。
このような気密状態において真空引き通路36,52,62を図示しない連結管を介して真空引きポンプに接続しており、該ポンプにより20Pa〜10Paに大きく減圧する。即ち、パーティング空間51及び両収容空間31,57を20Pa〜10Paまで減圧する。従って、キャビティ45内も同様に減圧されている。
ところで、図1に示すように、ポット47内に位置するプランジャ20には、ほぼ中央の周面にリング状のシール部材20Aが装着されている。このシール部材20Aはテフロン(登録商標)から形成されている。また、プランジャ20のシール部材20Aより上方の周面には、環状の凹所20Bが形成されている。そして、プランジャ20の先端(上方)側の周面には、凹所20Bに一部が入り込んでいるシール用樹脂層20Cが設けられている。即ち、本実施例では、ポット47の内壁面とプランジャ20の周面との間に間隙を設け、この間隙に液状のシリコーン樹脂48を導入し、該樹脂48を加熱、硬化させることによりシール用樹脂層20Cを形成している。
このようなシール用樹脂層20Cはプランジャ20を往復動させた場合、ポット47の内壁面と摺接し、ポット47内の液密を保持するので、液状のシリコーン樹脂48の漏れを確実に防止することができる。また、シール部材20Aの寸法精度が低くても液密を保持できるので、シール部材20Aの摩耗を少なくしてその長寿命化を図ることができる。
尚、凹所20Bに代えて、例えばローレット加工等により、凹凸を設け、シール用樹脂層20Cの一体化を図ってもよい。
上記樹脂封止装置の近傍には、図3に示すように、樹脂供給装置1が配されている。この樹脂供給装置1はA液及びB液から成る、いわゆる二液性シリコーン樹脂を供給する構成を有し、二液をミキシング2により混合、撹拌し、真空脱泡して液状のシリコーン樹脂48を生成する。生成された液状のシリコーン樹脂48は各計量ポンプ3に送信され、所定量だけ供給ホースを介して搬送ユニット4に供給される。搬送ユニット4は複数のノズル5を有し、下金型13上まで移動して各ノズル5を各ポット47上に位置させ、各ノズル5からポット47内に液状のシリコーン樹脂48を滴下させる。尚、ノズル5は冷却部6により常時、冷却され、これによりシリコーン樹脂の供給時における金型の熱による硬化を防止している。
図4には上記したキャビティ45(図2参照)に配されるリードフレーム7が示されている。このリードフレーム7には予め発光ダイオードが取付けられ、かつワイヤがボンディングされている。
次に、本発明の樹脂封止方法を説明する。
先ず、図示しないマガジンからアームによりリードフレーム7を取り出す。
次に、図5及び図6に示すように、リードフレーム7の中央部に、塗布ノズル8によりプライマーを噴霧する。プライマーはフレームと硬化させたシリコーン樹脂との接着強度を向上させるために塗布される。
次に、リードフレーム7を搬送ユニット4(図3参照)により保持し、搬送ユニット4により下金型13のキャビティ45にリードフレーム7を配置する。
次いで、搬送ユニット4の各ノズル5から上述したように液状のシリコーン樹脂48をポット47内に滴下させる。この場合、プランジャ20には図1に示すシール用樹脂層20Cが予め形成されている。
その後、図2及び図7に示すように、下金型13を上動し、パーティング空間51を形成し、該空間を真空引きにより10Pa〜20Paまで減圧する。
次に、図8に示すように、上金型12と下金型13とを型締めし、プランジャ20を上動させることによりポット内の液状のシリコーン樹脂48をキャビティ45に充填する。プランジャ20の押圧力は、例えば、10kgf/cmに設定されている。このように小さな押圧力であっても充分に減圧し、かつ樹脂漏れを確実に防止しているので、ボイドを生じさせることなくシリコーン樹脂により樹脂封止することが可能である。また、100kgf/cmまでの押圧力でも本プランジャーを用いることでポットから樹脂漏れすることがなかった。また、エアーベント溝9(図8参照)は、本実施例では0.001mm〜0.003mmに設定しているが、これにより樹脂漏れが生じなかった。
その後、下金型13を下動すると、上金型12のピンプレート58が弾性部材61により下動し、エジェクトピン60がキャビティ45に突出する。従って、樹脂封止されたリードフレーム7は下金型13のキャビティ45上に位置する。
次いで、下金型13の上動ロッド37が上動してピンプレート32が上動し、エジェクトピン34がキャビティ45に突出するので、上記リードフレームを下金型13から取り出すことができる。
以上の製造方法により、図9に示す樹脂封止型ICチップ装置10が得られる。
(A)は本発明に係る樹脂封止装置のポット及びプランジャを示す断面図、(B)は同装置のプランジャを示す断面図である。 本発明に係る樹脂封止装置の断面図である。 本発明の液状樹脂の供給機構の概略図である。 リードフレームの斜視図である。 リードフレームとプライマーの塗布ノズルとの関係を示す図である。 リードフレームへのプライマー塗布状態を示す平面図である。 本発明の要部の樹脂充填前の断面図である。 本発明の要部の樹脂充填時の断面図である。 本発明に係る樹脂封止型ICチップの斜視図である。
符号の説明
2 ミキシング
3 計量ポンプ
4 搬送ユニット
5 ノズル
6 冷却部
7 リードフレーム
8 塗布ノズル
12 上金型
13 下金型
16、56 エジェクト用ブロック部
20 プランジャ
20A シール部材
20B 凹所
20C シール用樹脂層
22、38 ベローズ
31、57 収容空間
32、58 ピンプレート
34、60 エジェクトピン
36、52、62 真空引き通路
45 キャビティ
46 パーティングシール部材
47 ポット
48 シリコーン樹脂
51 パーティング空間
61 弾性部材

Claims (7)

  1. 上金型と下金型との対向面に形成されて電子素子が配されるキャビティと、前記キャビティに充填すべき液状の熱硬化性樹脂が供給される筒状のポットと、該ポット内に往復動可能に配され、その駆動で前記熱硬化性樹脂を前記キャビティへ向け圧送するプランジャとを備える樹脂封止装置であって、
    前記プランジャの周面に装着されて前記ポットの内壁面との摺接で液密を保持するリング状のシール部材と、
    前記プランジャの先端側の周面と前記ポットの内壁面との間に導入された前記液状の熱硬化性樹脂を硬化して成るシール用樹脂層とを含むことを特徴とする樹脂封止装置。
  2. 前記プランジャの先端側の周面に形成される凹所を有し、該凹所に前記液状の熱硬化性樹脂を導入することを特徴とする請求項1記載の樹脂封止装置。
  3. 前記キャビティ内を減圧する減圧機構を更に備えることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止装置。
  4. 前記熱硬化性樹脂は、液状のシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項1記載の樹脂封止装置。
  5. 上金型と下金型とを相互に接近させて電子素子の配されるキャビティを形成するステップと、筒状のポットに前記キャビティへ充填すべき液状の熱硬化性樹脂を供給するステップと、前記ポット内の熱硬化性樹脂を該ポット内でプランジャを移動させて前記キャビティに向けて圧送するステップとを備える樹脂封止方法であって、
    前記プランジャの周面に前記ポットの内壁面と摺接して液密を保持するためのリング状シール部材を装着すると共に前記プランジャの先端側の周面に凹所を形成し、
    前記プランジャの先端側の周面と前記ポットの内壁面との間及び前記凹所に前記液状の熱硬化性樹脂を導入し、該導入した熱硬化性樹脂を硬化させてシール用樹脂層を形成する、
    ことを特徴とする樹脂封止方法。
  6. 前記キャビティ内を予め減圧することを特徴とする請求項5記載の樹脂封止方法。
  7. 前記熱硬化性樹脂は、液状のシリコーン樹脂であることを特徴とする請求項5記載の樹脂封止方法。
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