JP2017212419A - 樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置 - Google Patents

樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置 Download PDF

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博和 岡田
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直毅 高田
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哲也 山田
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Abstract

【課題】大きな体積の封止体で封止することができ、複雑な形状を有するものであっても各部に樹脂材料をばらつきの少ない密度で行き亘らせて欠陥の無い封止体を作製することができる樹脂封止品製造方法を提供する。【解決手段】電子部品ＥＰが実装された基板Ｓの面である実装面ＭＳを樹脂から成る封止体で封止することにより樹脂封止品を製造する方法であって、封止体の形状の少なくとも一部に対応する形状の樹脂材料２１を準備する樹脂材料準備工程と、底部１６１及び該底部１６１に対して相対的に上下にスライド可能な周壁部１６２とで構成される下型キャビティ１６Ｃ並びに底部１６１又は周壁部１６２を上下方向に付勢する弾性部材（コイルスプリング）１６３を有する下型１６と、上型１８とを備える成形型の下型キャビティ１６Ｃ内に樹脂材料２１を供給する樹脂材料供給工程と、基板Ｓを下型１６と上型１８の間に配置する基板配置工程と、成形型を型締めし、前記樹脂材料２１を用いて樹脂成形を行う樹脂成形工程とを有する。【選択図】図８

Description

本発明は、半導体チップ等の電子部品を樹脂封止した樹脂封止品を製造する方法及び樹脂封止装置に関する。特に、複数の半導体チップを実装して構成された半導体装置であるモジュール品を樹脂封止する際に好適に用いることができる樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置に関する。
半導体チップ等の電子部品を温度、湿度、振動、ガス等から保護するために、従来より、電子部品を樹脂から成る封止体で封止した樹脂封止品が用いられている。それに対し、車載用エンジンコントロールユニットや太陽電池で得られる電力を供給線に出力する際に用いられるパワーコンディショナー等では、大電流を扱う必要があることから、複数の電子部品を組み合わせた回路が必要となることが多い。従来はそれぞれ単独で樹脂封止した複数個の電子部品を回路基板上に実装したうえで、回路基板の全面を金属製等の筐体（ケース）で覆うことでそれら電子部品及び回路を保護していたが、この構成では工数が多くなるうえに、電子部品と筐体の間の伝熱性が低く、使用時に各電子部品で発生する熱を放出し難いという問題があった。
それに対して最近、樹脂封止をしていない複数個の電子部品を回路基板上に実装したうえで回路基板の全面を樹脂封止したモジュール品が製造されるようになっている（例えば特許文献１）。このように回路基板の全面を樹脂封止することにより、1回の樹脂封止工程で全ての電子部品及び回路を樹脂封止することができるため、工数を大幅に減少することができる。また、放熱性のよい樹脂材料を用いることにより、使用時に各電子部品で発生する熱を効率よく外部に放出することができる。
特開2009-173250号公報 特開2004-174801号公報
電子部品及び回路の全体を封止するモジュール品の樹脂封止では、個々の電子部品を樹脂封止する場合と比較して、全体の容積（体積）が大きくなるため、樹脂封止において大容量のキャビティを設け、その中に樹脂材料を供給する必要がある。特許文献１に記載の樹脂封止方法では、型締めをしたうえで、ポットに収容した樹脂材料を溶融させてプランジャで押し出すことによりキャビティに樹脂材料を供給する、いわゆるトランスファー成形が行われている。トランスファー成形では、キャビティに供給する樹脂材料の量はプランジャのストロークにより制約される。そのため、電子部品及び回路を封止する封止体の体積を大きくすることができない。また、キャビティ内での電子部品の配置により、樹脂材料の収容空間の大きさや流動通路の広さが様々であることによって、樹脂材料に添加された充填剤（フィラー）の密度が不均一になる。さらに、前記収容空間の中で複雑な形状を有する部分に樹脂材料が行き亘らず、当該部分で樹脂が欠乏することにより、封止体に欠陥が生じてしまう。
トランスファー成形の代わりに、キャビティ内に樹脂材料を供給したうえで型締めして圧縮を行うコンプレッション成形をモジュール品の樹脂封止に適用すると、トランスファー成形で問題となるプランジャのストロークによる樹脂材料の供給量の制約や位置による充填剤の密度の不均一という問題は生じない。しかしながら、複雑な形状を有する部分に樹脂材料が行き亘らず、当該部分で樹脂の欠乏が発生してしまうおそれがあることは、コンプレッション成形においても同様である。
本発明が解決しようとする課題は、大きな体積の封止体で封止することができ、複雑な形状を有するものであっても各部に樹脂材料をばらつきの少ない密度で行き亘らせて欠陥の無い封止体を作製することができる樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置を提供することである。
上記課題を解決するために成された本発明に係る樹脂封止品製造方法は、電子部品が実装された基板が樹脂から成る封止体で封止された樹脂封止品を製造する方法であって、
封止体の形状の少なくとも一部に対応する形状の樹脂材料を準備する樹脂材料準備工程と、
底部及び該底部に対して相対的に上下にスライド可能な周壁部で構成される下型キャビティ並びに該底部又は周壁部を上下方向に付勢する弾性部材を有する下型と、上型とを備える成形型の該下型キャビティ内に、前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給工程と、
前記基板を前記上型と前記下型の間に配置する基板配置工程と、
前記成形型を型締めし、前記樹脂材料を用いて樹脂成形を行う樹脂成形工程と
を有することを特徴とする。
本発明に係る樹脂封止品製造方法によれば、封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する樹脂材料を下型キャビティ内に供給する。下型キャビティの形状は当然封止体の形状に対応していることから、樹脂材料の形状は下型キャビティの内面の形状の少なくとも一部にも対応している（以下、この部分を「形状合致部」と呼ぶ）。これにより、樹脂成形工程において形状合致部に樹脂材料を確実に行き亘らせることができる。このように封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する樹脂材料を用いることは特許文献２に記載の方法においても行われており、封止体の体積が比較的小さい場合には問題とはならない。しかしながら、モジュール品のように封止体の体積が大きい場合には、樹脂材料が溶融及び硬化する際の体積の変動が大きくなり、樹脂が欠乏してしまう。そうすると、たとえ溶融前の樹脂材料の形状が下型キャビティの形状合致部の形状に合致していたとしても、樹脂の欠乏によって封止体に欠陥が生じ、当該形状の封止体を作製することができない。
そこで本発明ではさらに、下型が、相対的に上下にスライド可能な底部と、周壁部、及びそれら（いずれか、又は双方）を上下方向に付勢する弾性部材を有することにより、下型キャビティ内の樹脂材料が溶融及び硬化する際の体積の変動に応じて下型キャビティの容積が変化する。これらにより、封止体の各部において樹脂の欠乏が発生することなく、樹脂材料をばらつきの少ない密度で行き亘らせることができ、それにより封止体に欠陥が少なく、形状合致部の形状に合致した封止体を有する樹脂成形品を作製することができる。また、樹脂材料を下型キャビティに供給したうえで溶融及び硬化させるため、樹脂材料の供給量の制約が少なく、それにより大きな樹脂成形品を成形することができる。
使用する樹脂材料が充填剤を含む場合、本発明の方法では下型キャビティ内での樹脂材料の流動が少ないため、樹脂成型品内部における充填剤の密度のばらつきを低減することができる。
形状合致部は、下型キャビティの内面の全体であってもよいし、その一部のみであってもよい。後者の場合、樹脂の欠陥が生じやすい複雑な形状を有する部分を形状合致部とし、形状がさほど複雑ではなく樹脂の欠陥が生じるおそれがない部分は形状合致部にはしない、という構成を取ることができる。
基板配置工程では、基板の周縁を周壁部に載置してもよいし、上型に基板を取り付けてもよい。
本発明に係る樹脂封止品製造方法は、複数個の電子部品が実装された基板が樹脂封止されたモジュール品を製造する際に好適に用いることができるが、例えば1個の電子部品を樹脂封止する場合等、モジュール品を製造する場合以外に適用してもよい。
前記樹脂材料準備工程において、前記形状の樹脂材料は、例えば特許文献２に記載の打錠を用いた方法により作製することができる。打錠とは、粉末状あるいは顆粒状の材料（本発明では樹脂材料）を押し固めたり、あるいは溶融後硬化させることにより、所定の形状（本発明では封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状）に保形可能にすることをいう。あるいは、前記形状の樹脂材料は、塑性を有する樹脂を変形させることにより得ることもできる。塑性を有する樹脂材料の例として、粉末状の樹脂材料と液体の樹脂材料を混合することで粘土状にしたものを挙げることができる。その他、前記形状の樹脂材料は、ブロック状の樹脂材料から切削加工で削り出すこと等により得ることもできる。また、樹脂材料は、その全体に固体のものを用いてもよいし、形状合致部を含む一部のみに固体の樹脂材料を用いて、それ以外の部分に流動性のある樹脂材料（粉末、顆粒、液体）を加えてもよい。
前記樹脂材料には、前記封止体を複数個に分割した部分の形状にそれぞれ対応する形状を有する樹脂から成る複数個の部分樹脂材料を用いることができる。これにより、個々の部分樹脂材料の体積及び質量が小さくなるため、下型キャビティへの樹脂材料の供給が容易になる。その場合において、前記封止体が表面に部分的に凹部又は凸部が形成された形状を有するならば、該凹部又は該凸部の部分とそれ以外の部分を分割した前記複数個の部分樹脂材料を用いることが望ましい。これにより、凹部又は凸部が形成された形状よりも、個々の部分樹脂材料の形状が単純になるため、部分樹脂材料の作製が容易になる。
本発明に係る樹脂封止品製造方法において、前記下型キャビティに樹脂材料を圧入するプランジャを設けておき、前記樹脂成形工程の際に該プランジャにより該下型キャビティ内に樹脂材料を圧入するようにしてもよい。これにより、樹脂材料の欠乏をより確実に防ぐことができる。
前記型締めの前に、前記上型と前記下型の間の位置に移動式ヒータを搬入する工程と、該移動式ヒータにより前記樹脂材料を加熱する工程と、該型締めの前に該移動式ヒータを該位置から搬出する工程とを行ってもよい。これにより、樹脂材料を迅速に溶融させることができる。これらの工程は、基板配置工程の前に行ってもよいし、基板配置工程の後に行ってもよい。後者の場合、樹脂材料と共に基板を加熱することができるため、基板と樹脂材料が接触したときに樹脂材料が基板に熱を奪われて急冷されることを防ぐことができる。
前記基板配置工程において、前記周壁部の上に空間を空けて設けられた支持板と、該周壁部と支持板の間に設けられた基板支持弾性部材から成る基板支持部の該支持板に基板を載置する工程を含むようにしてもよい。これにより、型締めの前の段階では基板と下型キャビティの間に隙間ができ、樹脂材料が溶融して溶融樹脂となったときに溶融樹脂内に閉じ込められた空気が減圧下で気泡となって破裂し、それによって溶融樹脂が成形前の基板に付着してしまうことを防止することができる。型締め時には、基板支持弾性部材が圧縮され、基板の実装面と下型キャビティ内の樹脂材料が接触する。
前記上型は上型キャビティを有していてもよい。これにより、基板の両面を樹脂封止することができる。
本発明に係る樹脂封止装置は、電子部品が実装された基板の表面である実装面を樹脂で封止する装置であって、
a) 底部及び該底部に対して相対的に上下にスライド可能な周壁部で構成され封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する下型キャビティ並びに該底部又は周壁部を上下方向に付勢する弾性部材を有する下型と、上型とを備える成形型と、
b) 前記上型と前記下型の間に基板を配置する基板配置部と、
c) 前記下型と前記上型を型締めする型締め機構と、
d) 前記下型キャビティ内に、封止体の形状に対応する前記形状を有する樹脂材料を供給する樹脂材料供給部と、
e) 前記下型キャビティ内に供給した前記樹脂材料を加熱する加熱部と
を備えることを特徴とする。
本発明に係る樹脂封止装置は、封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する前記樹脂材料を打錠により作製する樹脂材料作製装置を備えることができる。あるいは、封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する前記樹脂材料を、塑性を有する樹脂を変形させることにより作製する樹脂材料作製装置を備えることができる。
前記樹脂材料供給部は、前記封止体を複数個に分割した部分の形状にそれぞれ対応する形状を有する樹脂から成る複数個の部分樹脂材料を前記下型キャビティ内に供給するものとすることができる。その場合において、該樹脂材料供給部は、表面に部分的に凹部又は凸部が形成された形状を有する前記封止体における該凹部又は該凸部の部分とそれ以外の部分を分割した前記複数個の部分樹脂材料を前記下型キャビティ内に供給するものとすることができる。
本発明に係る樹脂封止装置は、前記下型キャビティに樹脂材料を圧入するプランジャを備えることができる。
本発明に係る樹脂封止装置は、前記上型と前記下型の間の位置に搬入される移動式ヒータを備えることができる。
本発明に係る樹脂封止装置は、前記周壁部の上に空間を空けて設けられた支持板と、該周壁部と支持板の間に設けられた基板支持弾性部材から成る基板支持部を備えることができる。
本発明に係る樹脂封止装置は、前記上型に上型キャビティを備えることができる。
本発明に係る樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置により、大きな体積の封止体で封止することができ、複雑な形状を有するものであっても各部に樹脂材料をばらつきの少ない密度で行き亘らせて欠陥の無い封止体を作製することができる。
本発明に係る樹脂封止装置の第１実施形態を示す概略構成図。 第１実施形態の樹脂封止装置における下型付近の部分拡大図。 下型キャビティの形状の2つの例を示す斜視図。 キャビティの内面の形状に対応した形状を有する樹脂材料の例を示す斜視図。 搬送装置の一例を示す縦断面図(a)、及び搬送対象の樹脂材料等の形状に応じた動作の相違を示す底面図(b)。 打錠装置の一例を示す縦断面図。 基板の一例を示す縦断面図。 第１実施形態の樹脂封止装置の動作、及び本発明に係る樹脂封止品製造方法の第１実施形態を説明する概略図。 第１実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止品製造方法により樹脂封止がなされた基板を樹脂封止装置から取り外した状態を示す概略図。 第１実施形態の樹脂封止装置の2つの変形例を示す部分拡大図。 本発明に係る樹脂封止装置の第２実施形態を示す概略構成図。 第２実施形態の樹脂封止装置における下型及びプランジャ付近の部分拡大図。 第２実施形態の樹脂封止装置で用いられる下型キャビティの2つの例を示す斜視図。 第２実施形態の樹脂封止装置の動作、及び本発明に係る樹脂封止品製造方法の第２実施形態を説明する概略図。 第２実施形態の樹脂封止装置の変形例を示す部分拡大図。
図１〜図１５を用いて、本発明に係る樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置の実施形態を説明する。
(1) 第１実施形態
(1-1)第１実施形態の樹脂封止装置の構成
図１に、本発明に係る樹脂封止装置の第１実施形態の概略構成を示す。第１実施形態の樹脂封止装置１０は、長方形の下部固定盤１１１の四隅にそれぞれタイバー１２（合わせて4本。図１では2本のみ示す。）が立設されており、タイバー１２の上端付近には長方形の上部固定盤１１２が設けられている。下部固定盤１１１と上部固定盤１１２の間には長方形の可動プラテン１３が設けられている。可動プラテン１３は、四隅にタイバー１２が通過する孔が設けられており、タイバー１２に沿って上下に移動可能である。下部固定盤１１１の上には、可動プラテン１３を上下に移動させる装置である型締装置１４が設けられている。
可動プラテン１３の上面には下型チェイスホルダ１５が設けられ、下型チェイスホルダ１５の上に下型１６が保持されている。下型チェイスホルダ１５は、下から順に下型クランププレート１５１、下型断熱プレート１５２及び下型ヒータプレート１５３が積層され、下型ヒータプレート１５３内に下型ヒータ（加熱部）１５４が挿通された構成を有する。下型クランププレート１５１は、可動プラテン１３の上面にボルトで固定されている。下型断熱プレート１５２は、下型ヒータ１５４で発生する熱が可動プラテン１３に逃げることを防ぐ役割を有する。下型ヒータプレート１５３は、下型ヒータ１５４で発生する熱を下型１６に伝熱させる役割を有する。
下型１６は、下型ヒータプレート１５３の上面に設けられた下型ベースブロック１６０と、下型ベースブロック１６０の上面に設けられたブロック状の底部１６１と、底部１６１に対して上下にスライド可能な周壁部１６２とを有する。底部１６１の上面及び周壁部１６２の内面により、下型キャビティ１６Ｃが形成される。下型キャビティ１６Ｃの形状については後述する。周壁部１６２と下型ベースブロック１６０の間には、コイルスプリング（弾性部材）１６３が設けられている。なお、本実施形態では底部１６１を固定して周壁部１６２が上下にスライドするようにしたが、周壁部１６２を固定して底部１６１が上下にスライドするようにしてもよいし、底部１６１と周壁部１６２の双方がスライドするようにしてもよい。
下型キャビティ１６Ｃの形状の例を図３に示し、下型キャビティに供給される樹脂材料の例を図４に示す。下型キャビティ１６Ｃの内面は、基板の表裏面のうち一方の面である第１実装面ＭＳ１（図７参照）に実装された電子部品を封止する封止体に対応した形状を有する。図３(a)に示した下型キャビティ１６Ｃ１は、長方形の板の一部を三角形状や四角形状に切り落とした平板状部１６Ｃ１１の下に、三角柱、四角柱あるいは五角柱状の4個の凹部１６Ｃ１２が設けられた形状を有する。この下型キャビティ１６Ｃ１は、第１実装面を板状の樹脂で覆い、そこから三角柱、四角柱あるいは五角柱状の凸部が突出した封止体の形状に対応している。周壁部１６２は、内壁面が底部１６１の上面１６１１に垂直であって、横断面が該上面１６１１と同じ形状を有している。図４(a)に、下型キャビティ１６Ｃ１に供給される樹脂材料の例を示す。この例では、樹脂材料２１は、平板状部１６Ｃ１１と同じ形状を有する平板状樹脂材料２１１と、4個の凹部１６Ｃ１２の各々と同じ形状を有する三角柱、四角柱あるいは五角柱状の柱状樹脂材料２１２から成る。このように複数個に分割された部分樹脂材料を用いることにより、個々の部分樹脂材料の体積及び質量が小さくなるため、下型キャビティ１６Ｃへの樹脂材料の供給が容易になる。また、個々の部分樹脂材料の形状が単純になるため、部分樹脂材料の作製が容易になる。
複数個に分割された樹脂材料を用いる代わりに、下型キャビティ１６Ｃ１（及び封止体）と同じ形状を有する一体の（1個の）樹脂材料を用いてもよい。複数個に分割された樹脂材料あるいは一体の樹脂材料のいずれも、後述の打錠装置２５を用いて作製することができる。あるいは、塑性を有する樹脂を変形させることやブロック状の樹脂材料から切削加工で削り出すことにより、複数個に分割された樹脂材料や一体の樹脂材料を作製してもよい。
図３(b)に示した下型キャビティ１６Ｃ２は、上記平板状部１６Ｃ１１と同様の形状を有する平板状部１６Ｃ２１（図中の破線よりも上側の部分）の下に、三角柱、四角柱あるいは五角柱状の4個の凸部１６Ｃ２２が設けられた形状を有する。この下型キャビティ１６Ｃ２は、第１実装面を板状の樹脂で覆い、そこに三角柱、四角柱あるいは五角柱状の凹部が設けられた封止体の形状に対応している。周壁部１６２は、内壁面が底部１６１の上面１６１１に垂直であって、横断面が該上面１６１１と同じ形状を有している。図４(b)に、下型キャビティ１６Ｃ２に供給される樹脂材料の例を示す。この樹脂材料は、平板状部１６Ｃ２１と同じ平面形状及び厚みを有する第１平板状樹脂材料２２１と、平板状部１６Ｃ２１と同じ平面形状を有し、凸部１６Ｃ２２と同じ厚みを有する第２平板状樹脂材料２２２から成る。第２平板状樹脂材料２２２には、凸部１６Ｃ２２に対応した三角柱、四角柱あるいは五角柱状の孔２２２Ａが形成されている。これら樹脂材料は、ブロック状の樹脂材料から切削加工で削り出すことにより作製されるが、上記同様に、塑性を有する樹脂を変形させることで作製してもよい。なお、下型キャビティの形状及びそれに対応する封止体の形状は、図３及び図４に図示された形状には限定されないが、本実施形態を好適に適用することができる封止体は、表面に部分的に凹部又は凸部が形成された形状を有するものである。
下型１６の周壁部１６２の上面から下方に延びる孔の中には、基板支持部１６９が設けられている。なお、基板支持部１６９は下型１６の構成要素には含まれない。基板支持部１６９は、図１中の下型１６付近を拡大した図２に示すように、前記孔の底面に立設され上端が該孔よりも上まで延びたピン１６９１と、板材の中央に設けられた挿通孔にピン１６９１が挿通された支持板１６９２と、周壁部１６２の孔の底面と支持板１６９２の下面の間に設けられた基板支持コイルスプリング（基板支持弾性部材）１６９３から成る。ここで述べた基板支持部１６９は、同様の構成のものが2個、下型キャビティ１６Ｃを挟むように周壁部１６２に設けられている。
上部固定盤１１２の下面には上型チェイスホルダ１７が設けられ、上型チェイスホルダ１７の下に上型１８が保持されている。この上型１８と前述の下型１６により、成形型Ｄが構成されている。上型チェイスホルダ１７は、上から順に上型クランププレート１７１、上型断熱プレート１７２及び上型ヒータプレート１７３が積層され、上型ヒータプレート１７３内に上型ヒータ（加熱部）１７４が挿通された構成を有する。これら上型クランププレート１７１、上型断熱プレート１７２、上型ヒータプレート１７３及び上型ヒータ１７４の役割は、下型チェイスホルダ１５で対応する各構成要素が有する上記役割と同様である。
上型１８は、上型ヒータプレート１７３の下面に設けられた上型ベースブロック１８０と、上型ベースブロック１８０の下面に設けられた上型本体１８１を有する。上型本体１８１は、頂部１８１１と周壁部１８１２が一体となって形成されており、頂部１８１１の下面及び周壁部１８１２の内面により上型キャビティ（第２キャビティ）１８Ｃが形成されている。上型キャビティ１８Ｃは、基板Ｓのもう一方の面である第２実装面ＭＳ２を封止する封止体の形状に対応した形状を有する。本実施形態では、上型キャビティ１８Ｃの形状は直方体状である。
周壁部１８１２には、その下端から上側に延びる孔から成るピン受け１８２が設けられている。ピン受け１８２は、下型１６と上型１８を型締めしたときにピン１６９１が挿通される位置に設けられている。
樹脂封止装置１０は、移動式ヒータ（加熱部）１９を備えている。移動式ヒータ１９は、下型１６と上型１８が開いている状態で、側方から下型１６の上方に移動させることができるようになっている。
また、樹脂封止装置１０は、樹脂封止前の基板Ｓを側方から下型１６の上方に搬入及び樹脂封止後の基板Ｓを下型１６の上方から側方に搬出すると共に、樹脂材料２１を下型キャビティ１６Ｃに供給する搬送装置１９５を備えている。搬送装置１９５は、図５(a)に示すように、板状の部材に複数個の吸引孔１９５１１が設けられた吸着板１９５１と、各吸引孔１９５１１にそれぞれ設けられた吸引管１９５２と、各吸引管１９５２に設けられた吸引バルブ１９５３と、これら吸着板１９５１、吸引管１９５２及び吸引バルブ１９５３を移動させる移動機構（図示せず）を有する。搬送装置１９５は、基板Ｓや樹脂材料２１中の平面を吸着板１９５１に吸着させた状態でそれら基板Ｓや樹脂材料２１を移動させるものであって、吸着板１９５１のうち基板Ｓや樹脂材料２１と接触している部分（図５(b-1)〜(b-3)参照）にある吸引孔１９５１１のみから気体を吸引するよう、吸引バルブ１９５３を制御する。なお、ここでは搬送装置１９５が基板Ｓと樹脂材料２１を搬送する構成としたが、他の搬送装置を用いてもよいし、基板Ｓと樹脂材料２１のいずれか一方のみを上記搬送装置１９５で搬送して他方を他の搬送装置で搬送するようにしてもよい。
樹脂封止装置１０内は、図示せぬ排気手段により真空にすることができ、それにより、樹脂材料が溶融した際に溶融樹脂内に閉じ込められた空気を除去する。ここで、基板Ｓは基板支持部１６９により周壁部１６２の上端から浮いた状態で、下型キャビティ１６Ｃから離れた位置に支持されており、それによって樹脂材料２１中の気体は基板Ｓと周壁部１６２の上端との隙間から排出することができる。その際、溶融樹脂内の気体が気泡となって破裂し、それによって溶融樹脂の一部が周囲に飛散するが、基板支持部１６９によって基板Ｓが下型キャビティ１６Ｃから離れた位置に支持されるため、飛散した溶融樹脂が成形前の基板Ｓに付着してしまうことを防止することができる。
樹脂封止装置１０はさらに、制御部（図示せず）を有する。制御部は、封止前及び封止後の基板の搬送、樹脂材料の搬送、成形型Ｄの加熱、並びに成形型Ｄの型締め及び型開き等の制御を行う。このように、本実施例の樹脂封止装置１０は、制御部により各構成要素を制御し、全自動で機能させることができる。あるいは、制御部に依らずに、使用者が図示せぬインターフェイスを介して各構成要素の動作を指令するようにしてもよい。
前記打錠装置（樹脂材料作製装置）２５は、図６に示すように、臼部２５１と杵部２５２を有する。臼部２５１の内部空間２５１１の底面の下には、振動生成装置２５１２及びヒータ２５１３が設けられている。臼部２５１の内部空間２５１１に顆粒状又は粉末状の樹脂ＰＬを導入したうえで、内部空間２５１１に杵部２５２を被せ、振動生成装置２５１２から振動を、ヒータ２５１３から熱をそれぞれ樹脂ＰＬに加えつつ、杵部２５２により樹脂ＰＬに圧力（この圧力は、樹脂封止装置１０による型締めの際に加えられる圧力よりも小さい）を印加することにより、所定形状の樹脂材料を作製することができる。前述のように複数個に分割した樹脂材料を用いる場合には、個々の樹脂材料を作製する打錠装置２５の内部空間を小さくすることができ、それにより成形に要する力を小さくすることができる。
(1-2)第１実施形態の樹脂封止装置の動作、及び第１実施形態の樹脂封止品製造方法
図８及び図９を用いて、第１実施形態の樹脂封止装置の動作、及び本発明に係る樹脂封止品製造方法の第１実施形態を説明する。まず、下型キャビティ１６Ｃに樹脂材料２１を供給する（図８(a)、樹脂材料供給工程）。この樹脂材料２１は、上述のように下型キャビティ１６Ｃの形状に対応した形状を有するものである。
次に、第１実装面ＭＳ１を下側に向けて基板Ｓを基板支持部１６９に設置することにより、該基板Ｓを下型１６と上型１８の間に配置する（図８(b)、基板配置工程）。基板Ｓの中央付近には複数個の貫通孔ＳＨ１が設けられている。一方、基板Ｓの端部付近には、基板支持部１６９のピン１６９１に対応する位置に第２貫通孔ＳＨ２が設けられている（図７参照）。図８(b)に示すように第２貫通孔ＳＨ２にピン１６９１を通過させ、基板Ｓの端部を支持板１６９２で支持することにより、基板Ｓ全体は、基板支持コイルスプリング１６９３によって周壁部１６２の上端から浮いた状態で支持される。
続いて、下型１６と上型１８の間、より詳しくは基板Ｓと上型１８の間に移動式ヒータ１９を搬入し、下型ヒータ１５４及び移動式ヒータ１９により、樹脂材料２１及び基板Ｓを加熱し、樹脂材料２１を溶融させる（図８(c)、樹脂成形工程の一部）。その後、移動式ヒータ１９を下型１６と上型１８の間の位置から搬出する。なお、上述した排気手段を用いた排気は、樹脂材料２１の少なくとも一部を溶融させた後であって後述の成形型Ｄの型締めの前に行うことができる。
次に、成形型Ｄを型締めし、樹脂材料が硬化する温度に保持する（図８(d)、樹脂成形工程の残りの操作）。樹脂材料が熱硬化性樹脂であれば硬化温度以上の温度に保持し、樹脂材料が熱可塑性樹脂であれば下型ヒータ１５４をOFFにする。下型１６では、型締めの圧力により、下型キャビティ１６Ｃ内で溶融した樹脂材料の一部が、基板の貫通孔ＳＨ１を通して上型キャビティ１８Ｃ内に流入する。この樹脂材料の移動と、溶融による樹脂材料の体積の変化に伴い、コイルスプリング１６３が伸縮しつつ周壁部１６２が底部１６１に対してスライドすることにより、樹脂材料の体積に合わせて下型キャビティ１６Ｃと上型キャビティ１８Ｃの合計の容積が変化してゆく。ここで、樹脂材料が熱硬化性樹脂である場合には、上型ヒータ１７４をONにすることにより、上型キャビティ１８Ｃ内を硬化温度以上の温度に加熱する。
樹脂材料が硬化した後、型締めを解除し、基板Ｓを取り出す（図９）。これにより、第１実装面ＭＳ１が第１封止体Ｌ１で封止されると共に、第２実装面ＭＳ２が第２封止体Ｌ２で封止された基板Ｓが得られる。
本実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止品製造方法によれば、下型キャビティ１６Ｃの内面の形状に対応した形状を有する樹脂材料２１を下型キャビティ１６Ｃ内に供給することにより、形状合致部に樹脂材料を確実に行き亘らせることができる。それと共に、下型１６が、底部１６１に対して相対的に上下にスライド可能な周壁部１６２、及び周壁部１６２を上下方向に付勢するコイルスプリング（弾性部材）１６３を有することにより、樹脂材料２１が溶融及び硬化する際の体積の変動に応じて、さらには本実施形態では溶融した樹脂材料２１の一部が下型キャビティ１６Ｃから上型キャビティ１８Ｃに移動するのに応じて、下型キャビティ１６Ｃと上型キャビティ１８Ｃを合わせたキャビティの容積が変化する。これらにより、第１封止体Ｌ１及び第２封止体Ｌ２の各部において樹脂の欠乏の発生が低減され、樹脂材料２１をばらつきの少ない密度で行き亘らせることができ、それにより欠陥が少ない封止体を作製することができる。また、樹脂材料２１を下型キャビティ１６Ｃに供給したうえで溶融及び硬化させるため、樹脂材料２１の供給量の制約が少なく、それにより大きな樹脂成形品を成形することができる。
(1-3)第１実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止品製造方法の変形例
第１実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止品製造方法は、以下のように変形することができる。例えば図１０(a)に示すように、頂部１８１１Ａに対して周壁部１８１２が上下にスライドするようにし、周壁部１８１２と上型ベースブロックの間にコイルスプリング（弾性部材）１８１３を設けた上型１８Ａを用いてもよい。この場合、基板Ｓには貫通孔ＳＨ１を設ける必要はない。この変形例の構成では、下型１６の底部１６１と同様に、上型の頂部１８１１Ａが凹凸のある形状である上型キャビティ１８ＣＡを用いることができる（もちろん、頂部１８１１Ａが凹凸のない形状であってもよい）。この変形例の樹脂封止装置の動作では、基板配置工程の後、上型キャビティ１８ＣＡに対応する形状の樹脂材料を基板Ｓ上に裁置し、型締めをした際に該樹脂材料が上型キャビティ１８ＣＡに収容されるようにする。そして、型締め後に上型ヒータ１７４をONにすることにより、該樹脂材料を溶融させ、その後、硬化させることにより、第２実装面ＭＳ２に第２封止体Ｌ２を形成する。なお、頂部１８１１Ａと周壁部１８１２は相対的に上下にスライドすればよく、周壁部１８１２を固定して頂部１８１１Ａを上下にスライドさせてもよいし、頂部１８１１Ａと周壁部１８１２の双方を上下にスライドさせてもよい。
また、基板Ｓの一方の面のみ、電子部品を実装して樹脂で封止する場合には、上型キャビティ１８Ｃが無く下面が平坦である上型本体１８１Ｂを有する上型１８Ｂを用いてもよい（図１０(b)）。この場合、基板Ｓは上記の例と同様に基板支持部１６９で支持してもよいが、上型１８Ａの下面に装着してもよい。
(2) 第２実施形態
(2-1)第２実施形態の樹脂封止装置の構成
本発明に係る樹脂封止装置の第２実施形態の概略構成を図１１に示し、その部分拡大図を図１２に示す。第２実施形態の樹脂封止装置１０Ａは、下型１６Ａの底部１６１Ａに、ポット３１とプランジャ３２を有し、プランジャ３２の下部に該プランジャ３２を上下させるプランジャ移動装置３３を有する。下型１６Ａと上型１８（第１実施形態の上型１８と同じ構成を有する）により成形型ＤＡが構成される。ポット３１は底部１６１Ａの上面（下型キャビティ１６Ｃの底面）から下方に延びる孔であり、プランジャ３２はポット３１の内径と略同一の外径を有する。プランジャ３２はプランジャ移動装置３３からの動力により、ポット３１の内壁に摺動しながら上下する。下型キャビティ１６Ｃは、例えば図１３(a)に示す下型キャビティ１６Ｃ２のように底部１６１Ａの上面１６１１Ａにポット３１の開口が存在する点を除いて、第１実施形態のものと同様である。これら下型１６Ａの底部の上面１６１１Ａ、ポット３１、プランジャ３２及びプランジャ移動装置３３以外の樹脂封止装置１０Ａの構成は、第１実施形態の樹脂封止装置１０の構成と同様である。
図１３(b)に、同図(a)に示した下型キャビティ１６Ｃ２に供給される樹脂材料の例を示す。この例では、下型キャビティ１６Ｃ２のうち平板状部１６Ｃ２１と同じ形状及び厚みを有する第１平板状樹脂材料２２１と、ポット３１に充填される樹脂材料２３を用いる。
(2-2)第２実施形態の樹脂封止装置の動作、及び第２実施形態の樹脂封止品製造方法
図１４を用いて、第２実施形態の樹脂封止装置の動作、及び本発明に係る樹脂封止品製造方法の第２実施形態を、図１３(a)に示す下型キャビティ１６Ｃ２を用いる場合を例として説明する。まず、ポット３１に樹脂材料２３を供給すると共に、下型キャビティ１６Ｃ２のうち平板状部１６Ｃ２１の部分に第１平板状樹脂材料２２１を供給する（図１４(a)、樹脂材料供給工程）。この時点では、下型キャビティ１６Ｃ２のうち、凸部１６Ｃ２２同士の間の空間１６Ｃ２３には樹脂材料が供給されない。
次に、第１実施形態の場合と同様に、基板支持部１６９に基板Ｓを設置することにより、該基板Ｓを下型１６Ａと上型１８の間に配置する（図１４(b)、基板配置工程）。続いて、第１実施形態の場合と同様に、基板Ｓと上型１８の間に移動式ヒータ１９を搬入し、下型ヒータ１５４及び移動式ヒータ１９により、樹脂材料２１及び基板Ｓを加熱する（図１４(c)、樹脂成形工程の一部）。これにより、下型キャビティ１６Ｃ２内の第１平板状樹脂材料２２１、及びポット３１内の樹脂材料２３を溶融させる。なお、第１実施形態で説明した排気手段を用いた排気は、第２実施形態においても第１実施形態と同様に、樹脂材料２１の少なくとも一部を溶融させた後であって後述の成形型ＤＡの型締めの前に行うことができる。
次に、成形型ＤＡを型締めし、樹脂材料が硬化する温度に保持しつつ、ポット３１内の樹脂材料をプランジャ３２により下型キャビティ１６Ｃ２に圧入する（図１４(d)、樹脂成形工程の残りの操作）。これにより、下型キャビティ１６Ｃ２内で溶融した樹脂材料の一部が基板の貫通孔ＳＨ１を通して上型キャビティ１８Ｃ内に流入すると共に、ポット３１内の樹脂材料が圧入されて下型キャビティ１６Ｃ２内に補充される。これら樹脂材料の移動と溶融による樹脂材料の体積の変化に伴い、コイルスプリング１６３が伸縮しつつ周壁部１６２が底部１６１に対してスライドする。樹脂材料が硬化した後、型締めを解除し、基板Ｓを取り出す。
第２実施形態の樹脂封止装置によれば、樹脂成形工程の際に、プランジャ３２によりポット３１から樹脂材料が追加注入され、樹脂材料の欠乏をより確実に防ぐことができる。
(2-3)第２実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止品製造方法の変形例
第２実施形態の樹脂封止装置及び樹脂封止品製造方法においても、第１実施形態（図１０）と同様の変形を行うことができる。また、図１５に示すように、下型１６にポット３１、プランジャ３２及びプランジャ移動装置３３を設ける代わりに、あるいは下型１６にそれらを設けると共に、上型キャビティ１８Ｃの側にポット３１Ａ、プランジャ３２Ａ及びプランジャ移動装置３３Ａを設けてもよい。
(3) その他
以上、本発明に係る樹脂封止品製造方法及び樹脂封止装置の実施形態を説明したが、言うまでもなく、本発明はこれらの実施形態には限定されず、本発明の主旨の範囲内で各種の変形が可能である。
なお、本発明に係る樹脂封止品製造方法には含まれないが、本発明で用いられる封止体の形状に対応する所定形状の内面を有するキャビティに、液状、顆粒状、粉状等の流動性を有する樹脂材料を供給したうえで樹脂封止を行ってもよい。言い換えれば、本発明に係る樹脂封止装置と流動性を有する樹脂材料を用いて樹脂封止を行ってもよい。
１０、１０Ａ…樹脂封止装置
１１１…下部固定盤
１１２…上部固定盤
１２…タイバー
１３…可動プラテン
１４…型締装置
１５…下型チェイスホルダ
１５１…下型クランププレート
１５２…下型断熱プレート
１５３…下型ヒータプレート
１５４…下型ヒータ（加熱部）
１６、１６Ａ…下型
１６０…下型ベースブロック
１６１、１６１Ａ…下型の底部
１６１１、１６１１Ａ…下型の底部の上面
１６２…下型の周壁部
１６３…コイルスプリング（弾性部材）
１６Ｃ、１６Ｃ１，１６Ｃ２…下型キャビティ
１６Ｃ１１、１６Ｃ２１…下型キャビティの平板状部
１６Ｃ１２…下型キャビティの凹部
１６Ｃ２２…下型キャビティの凸部
１６Ｃ２３…下型キャビティの凸部の間の空間
１６９…基板支持部
１６９１…ピン
１６９２…支持板
１６９３…基板支持コイルスプリング（基板支持弾性部材）
１７…上型チェイスホルダ
１７１…上型クランププレート
１７２…上型断熱プレート
１７３…上型ヒータプレート
１７４…上型ヒータ（加熱部）
１８、１８Ａ、１８Ｂ…上型
１８０…上型ベースブロック
１８１、１８１Ｂ…上型本体
１８１１、１８１１Ａ…上型の頂部
１８１２…上型の周壁部
１８Ｃ、１８ＣＡ…上型キャビティ
１９…移動式ヒータ（加熱部）
１９５…搬送装置
１９５１…吸着板
１９５１１…吸引孔
１９５２…吸引管
１９５３…吸引バルブ
２１、２３…樹脂材料
２１１…平板状樹脂材料
２１２…柱状樹脂材料
２２１…第１平板状樹脂材料
２２２…第２平板状樹脂材料
２２２Ａ…第２平板状樹脂材料の孔
２５…打錠装置（樹脂材料作製装置）
２５１…臼部
２５１１…臼部の内部空間
２５１２…振動生成装置
２５１３…打錠装置のヒータ
２５２…杵部
３１、３１Ａ…ポット
３２、３２Ａ…プランジャ
３３、３３Ａ…プランジャ移動装置
Ｄ、ＤＡ…成形型
Ｌ１…第１封止体
Ｌ２…第２封止体
ＭＳ１…基板の第１実装面
ＭＳ２…基板の第２実装面
ＰＬ…顆粒状又は粉末状の樹脂
Ｓ…基板
ＳＨ１…基板の第１貫通孔
ＳＨ２…基板の第２貫通孔

Claims (18)

  1. 電子部品が実装された基板が樹脂から成る封止体で封止された樹脂封止品を製造する方法であって、
    封止体の形状の少なくとも一部に対応する形状の樹脂材料を準備する樹脂材料準備工程と、
    底部及び該底部に対して相対的に上下にスライド可能な周壁部で構成される下型キャビティ並びに該底部又は周壁部を上下方向に付勢する弾性部材を有する下型と、上型とを備える成形型の該下型キャビティ内に、前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給工程と、
    前記基板を前記上型と前記下型の間に配置する基板配置工程と、
    前記成形型を型締めし、前記樹脂材料を用いて樹脂成形を行う樹脂成形工程と
    を有することを特徴とする樹脂封止品製造方法。
  2. 前記樹脂材料準備工程において、前記樹脂材料を打錠により作製することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止品製造方法。
  3. 前記樹脂材料準備工程において、前記樹脂材料を、塑性を有する樹脂を変形させることにより作製することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止品製造方法。
  4. 前記樹脂材料が、前記封止体を複数個に分割した部分の形状にそれぞれ対応する形状を有する樹脂から成る複数個の部分樹脂材料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂封止品製造方法。
  5. 前記封止体が表面に部分的に凹部又は凸部が形成された形状を有し、該凹部又は該凸部の部分とそれ以外の部分を分割した前記複数個の部分樹脂材料を用いることを特徴とする請求項４に記載の樹脂封止品製造方法。
  6. 前記下型キャビティに樹脂材料を圧入するプランジャを設けておき、前記樹脂成形工程において該プランジャにより該キャビティ内に樹脂材料を圧入することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の樹脂封止品製造方法。
  7. 前記型締めの前に前記上型と前記下型の間の位置に移動式ヒータを搬入する工程と、該移動式ヒータにより前記樹脂材料を加熱する工程と、該型締めの前に該移動式ヒータを該位置から搬出する工程とを行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の樹脂封止品製造方法。
  8. 前記基板配置工程において、前記周壁部の上に空間を空けて設けられた支持板と、該周壁部と支持板の間に設けられた基板支持弾性部材から成る基板支持部の該支持板に基板を載置することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の樹脂封止品製造方法。
  9. 前記上型に上型キャビティを備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂封止品製造方法。
  10. 電子部品が実装された基板の表面である実装面を樹脂で封止する装置であって、
    a) 底部及び該底部に対して相対的に上下にスライド可能な周壁部で構成され封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する下型キャビティ並びに該底部又は周壁部を上下方向に付勢する弾性部材を有する下型と、上型とを備える成形型と、
    b) 前記上型と前記下型の間に基板を配置する基板配置部と、
    c) 前記成形型を型締めする型締め機構と、
    d) 前記下型キャビティ内に、封止体の形状に対応する前記形状を有する樹脂材料を供給する樹脂材料供給部と、
    e) 前記下型キャビティ内に供給した前記樹脂材料を加熱する加熱部と
    を備えることを特徴とする樹脂封止装置。
  11. 封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する前記樹脂材料を打錠により作製する樹脂材料作製装置を備えることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂封止装置。
  12. 封止体の形状の少なくとも一部に対応した形状を有する前記樹脂材料を、塑性を有する樹脂を変形させることにより作製する樹脂材料作製装置を備えることを特徴とする請求項１０に記載の樹脂封止装置。
  13. 前記樹脂材料供給部が、前記封止体を複数個に分割した部分の形状にそれぞれ対応する形状を有する樹脂から成る複数個の部分樹脂材料を前記下型キャビティ内に供給するものであることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の樹脂封止装置。
  14. 前記樹脂材料供給部が、表面に部分的に凹部又は凸部が形成された形状を有する前記封止体における該凹部又は該凸部の部分とそれ以外の部分を分割した前記複数個の部分樹脂材料を前記下型キャビティ内に供給することを特徴とする請求項１３に記載の樹脂封止装置。
  15. 前記下型キャビティに樹脂材料を圧入するプランジャを備えることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれかに記載の樹脂封止装置。
  16. 前記上型と前記下型の間の位置に搬入される移動式ヒータを備えることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれかに記載の樹脂封止装置。
  17. 前記周壁部の上に空間を空けて設けられた支持板と、該周壁部と支持板の間に設けられた基板支持弾性部材から成る基板支持部を備えることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれかに記載の樹脂封止装置。
  18. 前記上型に上型キャビティを備えることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の樹脂封止装置。
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