JP3621203B2

JP3621203B2 - トランスファ樹脂封止方法及びそれに用いる樹脂封止金型装置

Info

Publication number: JP3621203B2
Application number: JP20864296A
Authority: JP
Inventors: 弘務楠木
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-08-07
Filing date: 1996-08-07
Publication date: 2005-02-16
Anticipated expiration: 2016-08-07
Also published as: JPH1044180A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）やトランジスタ等の個別部品あるいは半導体集積回路（ＩＣ）装置等の樹脂封止型電子部品のトランスファ樹脂封止方法及びそれに用いる樹脂封止金型装置に関し、殊に、封止時の不要樹脂バリの発生を抑える封止技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のトランスファモールドには例えば図６及び図８に示すモールド金型が従来より用いられている。この金型は図７に示すチップ形ＬＥＤ部品の樹脂封止モールド用のものである。同図のチップ形ＬＥＤ１０は特開平６ー５９２６号公報等で開示されているように、ガラスエポキシ樹脂基板やセラミック等の基板７１の上面に一対のリード電極７２ａ及び７２ｂが形成され、その一方のリード電極７２ａにＬＥＤ素子７３がボンディングされ、そのＬＥＤ素子７３と他方のリード電極７２ｂとの間が金線７４等でワイヤボンディングされている。ＬＥＤ素子７３や金線７４等は透光性合成樹脂等からなる四角錐形のモールド部７５で被われている。そして、各リード電極７２ａ、７２ｂはモールド部７５から基板７１の両端側に延長され端子電極７６、７７となっている。
【０００３】
このチップ形ＬＥＤ７０のモールド金型による樹脂封止工程を図６及び図８によって説明する。図８は図６のＡ−Ａ矢視断面を示す。絶縁性基板２３はチップ部品の多数個取りをするための基板材である。この基板には図７に示したリード電極７２ａ、７２ｂの電極パターンが予め形成され、その電極パターン上にＬＥＤ素子７３を複数個、別途ボンディング工程によって搭載している。そして、モールド工程において絶縁性基板２３が下金型２２上に載置され、その上から上金型３１を型締め（クランプ）して、上下金型間に挟持することによって基板２３上に列状に搭載された各ＬＥＤ素子を被う細長状キャビティ２６を形成している。２５は基板２３に穿設された、各キャビティ間を分離する長尺状スリットである。また、トランスファ成形を行うために樹脂ペレットは金型のセンタブロック３０に設けたカル２０に投入され、そこから溶融樹脂はランナ２１及び２４を通じて各キャビティへ供給される。モールド工程の後、上記キャビティ２６に対応した細長状モールド部分を基板とともに各ＬＥＤ素子単位ずつに切断することによって図７に示したようなチップ部品に分割される。なお、この金型はカル２０とランナ２１を介して連通した合計４つのキャビティエリアとして個別の金型部材を組み込んだ、着脱自在のチェイスブロックによって構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなトランスファモールドでは金型のパーティング面等からの樹脂漏れによって樹脂バリが発生するとその除去作業に非常に手間がかかるという問題があった。そこで一般には上下金型をある程度の圧力でクランプしてパーティング面どうしを密着させ、バリを出さないようにしている。
【０００５】
しかし、基板やリードフレームを挟み込んでモールドする場合には、基板ないしフレーム上に薄いバリが残らないように基板ないしフレームに金型のパーティング面を優先的に当ててクランプ調整を行う必要があるため、キャビティ以外のセンターブロック３０やランナー２１等におけるパーティング面間に若干の隙間が生じやすく、そこから樹脂漏れを起こし樹脂バリを生じていた。特に、基板やフレームの素材に板厚方向の寸法バラツキがあると、複数のキャビティエリアに載置したとき、キャビティエリア間でのパーティング面間の隙間が生じてしまいクランプ圧力を高めても解消できなかった。殊に、上記のチップ形ＬＥＤ部品の樹脂封止モールドには熱硬化性合成樹脂が用いられているが、フィラー混入のない透光性エポキシ樹脂素材を用いるときには基板厚さに０．０１ｍ／ｍ程度の寸法バラツキがあっても粘性の低い樹脂素材が隙間をつたって広がり、図６の斜線で示すようにキャビティ終端付近に樹脂バリ２８を作るだけでなく、ランナー２１の付近に薄い樹脂バリ２７及び２９を作ってしまい金型のほぼ全面にまで及んでいた。さらに、カル２０も摩耗してくるとその近傍にも隙間が生じるため、頻繁に金型部品の交換作業を行う必要があった。
【０００６】
従来の樹脂バリ対策としては、特開昭５９ー１７５７３２号公報や特開昭５８ー１１００４８号公報等では合成ゴム材をキャビティ周辺の溝に埋設して金型のクランプによりシールする方法が開示されている。しかしながら、従来はキャビティ周辺からの樹脂漏れを防ぐのみであって、それがパーティング面全面に及ぶのを防ぐのは困難であった。
【０００７】
本発明にかかる課題は、上記従来の問題点に鑑み、基板やフレーム材を金型で挟み込んでカルからランナーを経て樹脂をキャビティに注入するトランスファモールドにおいてカルやランナー等での発生する樹脂バリのバリ取り処理の手間を省くことのできるトランスファ樹脂封止方法とそれを用いる樹脂封止金型装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明にかかるのトランスファ樹脂封止方法は、基材を上下金型で挟んだ状態で樹脂の注入されるキャビティを形成し、所定の樹脂注入口から前記キャビティに連通するランナーを通じて封止樹脂を前記キャビティに注入するトランスファ樹脂封止方法において、前記上下金型のいずれか一方のパーティング面で、かつ前記ランナーにそって、また前記キャビティの樹脂注入終端側に弾性材を突出させて埋設し、該弾性体の弾性により前記上下金型間に所定間隔を有するように型締めして前記樹脂注入口から前記ランナーを通じて前記キャビティに溶融樹脂を注入し、ランナー周辺に前記所定間隔に応じた厚さの樹脂バリを形成することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明にかかる樹脂封止金型装置は、請求項１のトランスファ樹脂封止方法に用いる金型装置であって、前記上下金型のいずれか一方のパーティング面で、かつ前記ランナーにそって形成した第１の溝と、また前記キャビティの樹脂注入終端側に設けた第２の溝に前記弾性材を突出させて埋設したことを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３の発明にかかる樹脂封止金型装置は、前記上下金型のいずれか一方のパーティング面に形成され、かつ前記キャビティの樹脂注入終端側に前記キャビティに連通する凹部を備え、前記凹部の外周近傍に前記第２の溝を形成したことを特徴とする。
本発明における上記基材には、例えば鉄−ニッケルの合金材等からなるリードフレームやガラスエポキシ基板等を用いることが出来る。
【００１１】
なお、本発明にかかる樹脂封止方法はＬＥＤ等の透光性樹脂パッケージだけでなくトランジスタ等の個別部品、あるいはＤＩＰ（ＤｕａｌＩｎｌｉｎｅＰａｃｋａｇｅ）で代表されるピン挿入タイプの電子部品、さらにＩＣ等で使用されているＱＦＰ（ＱｕａｄＦｌａｔＰａｃｋａｇｅ）等の表面実装タイプのものに適用することができる。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、キャビティの樹脂注入終端だけでなくランナーにそって弾性材によるシール手段を設けており、パーティング面全面に樹脂漏れが生じてもランナーやキャビティ近傍より外に拡散するのを確実に防止でき、手間のかかる樹脂バリ除去作業を行うことなく、トランスファモールド成形工程を簡素化できる
【００１３】
。
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施した例を図面によって説明する。
図１は本実施例のチップ形ＬＥＤ製造に用いるトランスファ金型を示し、図２は同金型の要部を示し、さらに図３は図２のＢ−Ｂ矢視断面を示す。カル４から４方向に分岐したランナー５と連通する４区画分のキャビティエリア３が下金型１に設けられている。４個のキャビティエリア３はカル４の設けられたセンタブロック１０とともに下金型１に着脱自在に取り付けられており、この金型は支柱２にそってスライド可能な下金型１と上金型１４とによってチェイスブロックとして構成されている。ランナー５及び６とキャビティ１５は上金型１４側に形成されている。この例は図７で示したチップ形ＬＥＤをトランスファモールドする工程を示す。絶縁性基板７はガラスエポキシ樹脂やセラミック等からなり、予めチップボンディング工程によって複数個のＬＥＤ素子１８が列状に搭載されたものであり、各ＬＥＤ素子列を個別に独立させるべく長尺状スリット１７が各列に並設されている。金型全体としては８枚の基板７に対して一つのカル４によってトランスファモールドを行うが、各キャビティエリア３には１本のランナー５から二つに分岐したランナー６に対して２枚の基板７が下金型１上に載置される。
【００１４】
そして、図３に示すように、基板７を下金型１上に載置した後、その上から上金型１４を型締め（クランプ）して上下金型間に挟持することによって、基板７上に列状に搭載された各ＬＥＤ素子列を被う細長状キャビティ１５を形成する。これらのランナー５及び６とキャビティ１５は上金型１４のパーティング面に凹設されている。また、各キャビティ１５の終端には連通路１６を介して樹脂溜め部１２が上金型１４のパーティング面に基板７の全幅に相当する長尺状凹部として設けられている。一対のキャビティ１５が一端でランナー６と連通して複数段並設されている。カル４からの溶融樹脂はランナー５及びランナー６を通じて各キャビティ１５に注入された後、さらに各キャビティ１５の終端に設けた樹脂溜め部１２に至る。
【００１５】
次に、本実施例にかかる金型の樹脂漏れ防止構造を説明する。
下金型１にはカル４周辺に、またカル４と連通するランナー５及びキャビティ１５と連通するランナー６にそって、さらに樹脂溜め部１２の外周近傍に、図４に示す断面矩形の溝１９が形成されている。そして溝１９に弾性材８、９、１１、１３が若干突出する程度の状態で嵌め込まれ、上下金型の型締めによってほぼ全量が溝内に収容され、カル４、ランナー５と６、及び樹脂溜め部１２の各周辺をシールするシール手段となる。即ち、これらのシール手段は、樹脂注入の終端に相当する樹脂溜め部１２の外側に嵌着した略コ字状弾性材８と、ランナー５の両側にそって嵌着した弾性材９、１１と、ランナー５からＴ字状に分岐したランナー６の中央部で、かつ両基板７間に設けた弾性材１３とからなる。弾性材８は請求項２の発明における第２の溝に対応し、また同項の第１の溝は弾性材９、１１に対応する。弾性材１３は基板７間のパーティング面に樹脂漏れが広がらないようにランナー６の中央部をシールするためのものである。そして、これらの弾性材には封止樹脂の溶融温度、つまり金型温度より高い硬化温度特性を有する耐熱性素材が好ましく、本実施例で使用のフィラー混入のないＬＥＤ封止用透明ないし半透明熱硬化性エポキシ樹脂では溶融温度が約１５０℃程度であるのでシリコーンゴムやウレタン等の合成樹脂を使用すればよい。ＩＣパッケージの封止樹脂のときは１８０℃〜２３０℃以上の高温に耐える素材を使用する。例えば、直径４φのシリコーンゴム丸材を溝１９に約０．５ｍ／ｍ程度突出させて埋設し、上金型１４の押圧によって０．１〜０．２ｍ／ｍ程度のクリアランス（間隙）が出来るように型締めを行うと、ランナー５周辺に流出した樹脂バリはシリコーンゴム丸材によって堰き止められ、また若干流出したバリが離型しやすい厚さになる。該弾性材の形状は丸棒状や角柱状のものでよく、溝１９の断面形状も矩形以外の多角形や半球状等であってもよい。溝形成位置はランナー直近よりも小さいバリが残る程度の間隔をあけて設定すると、モールド成形品を離型時に円滑に取り出すことができる。さらに、本実施例ではゴム材を用いて上下金型（１、１４）の型締め時に押圧方向と逆方向に付勢するようにしているが、図５に示すように、下金型１に形成した溝５３に上下スライド自在な軸部５２を持つ金属棒材５０を嵌着し、軸部５２にバネ材５２を取り付けることによって型締め時にバネの復帰力を上金型１４に付勢するようにしてもよい。
【００１６】
上記の樹脂漏れ防止構造を備えた本実施例の樹脂封止金型装置において、図３のように上下金型（１、１４）を型締めした状態で、まず樹脂ペレット（図示せず）をカル２０に投入し、そこから溶融樹脂をランナ５及び６を通じて各キャビティ１５へ供給し、さらに連通路１６を介して樹脂溜め部１２まで送り出してトランスファ成形工程を実施する。樹脂注入の後、高温で加温してモールド成形を行い、ついで型開きをし、上金型１４からエジェクタピン（図示せず）を突き出すことによってランナー５及び６等の樹脂材部分を突き上げて金型からモールド品を分離して取り出す。各基板７に一体的に成形された長尺状のモールド品から切断工程（図示せず）を経て分割し図７の個別ＬＥＤ部品を得る。
【００１７】
この実施例では上記の樹脂注入の際にカル４、ランナ５及び６、樹脂溜め部１２の周辺に設けた弾性体８、９、１１及び１３からなるシール手段によって、型締めの時に金型間にクリアランス（間隙）を生じてもそれによって流出した樹脂漏れの拡散を防ぐことができ、面倒な金型の清掃作業を省くことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施例に使用する金型の平面図である。
【図２】図２は図１の金型の要部拡大平面図である。
【図３】図３は図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図４】図４は図１の金型に使用する弾性材の取付状態を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の他の弾性材例を示す断面図である。
【図６】図６は従来の金型を示す平面図である。
【図７】図７はチップ形ＬＥＤを示す外観斜視図である。
【図８】図８は図６のＡ−Ａ矢視断面図である。
【符号の説明】
１下金型
３キャビティエリア
４カル
５ランナー
６ランナー
７絶縁性基板
８弾性材
９弾性材
１１弾性材
１２樹脂溜め部
１３弾性材
１４上金型
１５キャビティ
１９溝

Claims

基材を上下金型で挟んだ状態で樹脂の注入されるキャビティを形成し、所定の樹脂注入口から前記キャビティに連通するランナーを通じて封止樹脂を前記キャビティに注入するトランスファ樹脂封止方法において、前記上下金型のいずれか一方のパーティング面で、かつ前記ランナーにそって、また前記キャビティの樹脂注入終端側に弾性材を突出させて埋設し、該弾性体の弾性により前記上下金型間に所定間隔を有するように型締めして前記樹脂注入口から前記ランナーを通じて前記キャビティに溶融樹脂を注入し、ランナー周辺に前記所定間隔に応じた厚さの樹脂バリを形成することを特徴とするトランスファ樹脂封止方法。
請求項１のトランスファ樹脂封止方法に用いる金型装置であって、前記上下金型のいずれか一方のパーティング面で、かつ前記ランナーにそって形成した第１の溝と、また前記キャビティの樹脂注入終端側に設けた第２の溝に前記弾性材を突出させて埋設したことを特徴とする樹脂封止金型装置。
前記上下金型のいずれか一方のパーティング面に形成され、かつ前記キャビティの樹脂注入終端側に前記キャビティに連通する凹部を備え、前記凹部の外周近傍に前記第２の溝を形成したことを特徴とする請求項２の樹脂封止金型装置。