JP3722240B2

JP3722240B2 - 電子部品の樹脂封止装置及び製造方法

Info

Publication number: JP3722240B2
Application number: JP02452996A
Authority: JP
Inventors: 雅博有家
Original assignee: Rohm Co Ltd
Current assignee: Rohm Co Ltd
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH09219412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下型を用いて成型されたた樹脂封止部を有する、例えば発光ダイオード、センサー、ＩＣ、ダイオード等の電子部品の製造方法及び樹脂封止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の電子部品は、鉄等の金属より形成されるリードフレーム上に電子素子を搭載し、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で樹脂封止して形成される。例えば、フォトインタラプタにおける発光部の一次樹脂成形を行う場合、即ちリードフレーム上の発光ダイオード素子を樹脂封止する場合、図７に示すように、リードフレーム３１は、帯状の連結バー３１１から一対のリード端子３１２が複数組一定間隔で並んで延出し、これらリード端子３１２の中途部をタイバー３１３が連結するという構造を有している。尚、ここで、リード端子３１２のタイバー３１３を境にした連結バー３１１側をアウターリード３１２ａ、また、先端側をインナーリード３１２ｂと称すこととする。
【０００３】
前記リードフレーム３１は、各一対のインナーリード３１２ｂの一方先端部に発光ダイオード素子（図示しない）が搭載され、該発光ダイオード素子は他方のインナーリード３１２ｂの先端部と金属ワイヤ等で電気的に接続されている。このように発光ダイオード素子が搭載されたリードフレーム３１は、上下金型で上下方向から挟持される。図８に示すように、下金型３２は、上金型との合わせ面に、樹脂タブレットを収納する樹脂ポット穴（図示しない）、これと連結して前記リードフレーム３１の長手方向に沿って延びるランナ溝３３、これから分岐する複数のゲート溝３４、及びこれに通じる樹脂封止部成形用のキャビティー穴３５が刻設されている。また、下金型３２には、前記キャビティー穴３５に充填された樹脂がリード端子３１２間に流出しないように、キャビティー穴３５に隣接しリード端子３１２間に位置するダム部３６が設けられている。
【０００４】
一方、図９に示すように、上金型３７の合わせ面には、前記下金型３２のランナ溝３３及びキャビティー穴３５と対応するように、ランナ溝３８及びキャビティー穴３９が設けられており、更に深さ数μｍ〜十数μｍの通気路溝４０が、このキャビティー穴３９から上金型３７の側面方向に向かって刻設されている。
そして、前記リードフレーム３１を上下金型３７、３２間に挟み込んだ状態で、樹脂ポット内で加熱溶融された樹脂を、プランジャー（図示しない）で押圧し、ランナ溝３３、３８及びゲート溝３４を介してキャビティー穴３５、３９、即ちキャビティー内に充填し硬化することによって、リードフレーム３１の長手方向に沿って一定間隔毎に搭載された前記発光ダイオード素子をインナーリード３１２ｂの先端部とともに樹脂封止する。前記溶融された樹脂をキャビティー内に充填するとき、キャビティー内の空気を外に逃がすようにして溶融樹脂の充填を円滑にする必要がある。そこで、前記上金型３７の合わせ面に通気路溝４０が設けられており、キャビティー内へ溶融樹脂を充填していくのに伴って、キャビティー内の空気は前記通気路溝４０を通ってキャビティー外に押し出されるようになっている。
【０００５】
次に、図１０に示すように、上金型３７を上昇させ、上下金型３７、３２を開き、鉄等からなる円柱状の押し出しピン４１を上金型３７側のキャビティー穴３９の底面より下降突出させ、その後、円柱状の押し出しピン４２を下金型３２側のキャビティー穴３５底面より上昇突出させて、樹脂封止部４３を上下金型３７、３２から離脱させ、リードフレーム３１を取り出した後、リードフレーム３１のタイバー３１３の部分を打ち抜いて切除する。
【０００６】
前記通気路溝４０は、前述したように溶融樹脂充填時にキャビティー内の空気を逃がすために設けられているが、キャビティー内を完全に樹脂で満たすために空気だけを逃がすことはできず、どうしても溶融樹脂が漏れ出してしまう。この漏れ出した溶融樹脂がさらに通気路溝周辺の金型の合わせ面に染みだし、図１１に示す如く、リードフレーム３１のインナーリード３１２ｂの間に薄膜状に強く密着固化し、またアウターリード３１２ａの間にまで厚膜状に強く密着固化し、リード端子３１２に不要樹脂４４となって付着する。このような不要樹脂４４は、ウォータージェット（噴流水）を吹き付け、その後洗い落とせなかった残存する不要樹脂４４を前記タイバー３１３の切除と同時に除去することにより、リード端子３１２から除去されている。
【０００７】
そして、連結バー３１１からリード端子３１２を打ち抜き加工により切り離して発光ダイオード（電子部品）が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の製造方法においては、前記不要樹脂４４を前記ウォータージェットを用いてリード端子３１２から除去するのだが、リード端子に対して密着性の高いエポキシ樹脂等からなる不要樹脂４４はリード端子３１２に対して強固に密着しているために、完全に除去することが困難であり、どうしてもリード端子３１２に部分的に残留してしまい易く、特にアウターリード３１２ａに不要樹脂４４が残留すると、得られた製品をプリント基板などに実装する場合に実装不良の原因となりかねない。また、不要樹脂４４が残留することにより、製品の外観不良を発生させてしまうといった問題を生じさせることとなるのである。又、アウターリード３１２ａの側面に不要樹脂４４の残りカスが付着していると、半田付け等のときに半田未付着の原因となるのである。
【０００９】
更に、不要樹脂４４が残留したまま、前記連結バー３１１からリード端子３１２を打ち抜き加工する際や必要に応じてリード端子３１２に曲げ加工を施す際に、これら加工に用いる金型においてリードフレーム３１の位置決めを正確に行えない場合が生じることがあり、結果不良品の発生率を高めることとなるのである。
【００１０】
これらのような問題は、透明乃至半透明の樹脂封止部を必要とする発光ダイオード、センサー等の電子部品の製造において、特に生じ易いものである。つまり、透明乃至不透明の樹脂封止部を形成する場合、封止樹脂材料にフィラー等の添加材を少量しか使用できないために、これを溶融させたときの流動性は、不透明樹脂封止部の材料を溶融したときより高く、成形金型の合わせ面に染み出し樹脂バリが発生し易いのである。
【００１１】
本発明は、以上のような状況下において考え出されたもので、樹脂モールド工程でリードフレームに付着する不要樹脂を確実に除去し得る電子部品の製造方法及びこの製造方法に好適に使用できる樹脂封止装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子部品の樹脂封止装置は、複数のリード端子の中途部を連結するタイバーを有するリードフレーム上の電子素子を樹脂封止する型を備えた電子部品の樹脂封止装置であって、前記型における前記タイバー上に位置する箇所にのみ樹脂貯留室を設け、前記型と前記樹脂貯留室とを連通するように設けられた第１の通気路を備えたことを特徴とする。また、前記樹脂貯留室と型外部とを連通する第２の通気路を備えることを特徴とする請求項１記載の電子部品の樹脂封止装置である。さらに、前記電子部品が透明乃至半透明の樹脂封止部を有する電子部品である請求項１または２記載の電子部品の樹脂封止装置である。
【００１３】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、溶融樹脂をキャビティー内に充填したとき、キャビティーから空気とともに通気路へ漏れ出す溶融樹脂を、通気路の途中におけるリードフレームのタイバー上或いはタイバーを切り欠いた位置に設けた貯留室に溜めるようにしたので、アウターリードまで溶融樹脂が染み出すことを効果的に防止でき、貯留室内で固化した溶融樹脂はタイバーに付着していることとなり、樹脂封止後にリードフレームからタイバーを切除するときに、不要樹脂としてタイバーとともに除去されることとなる。よって、アウターリードに樹脂が付着することがなくなる。従って、不要樹脂の残留による実装不良及び外観不良を極めて低減できるのである。
【００１４】
また、本発明の装置によれば、上型の貯留室内上面からタイバーに向かって押し出し可能に設けられた押し出しピンを挿入し、貯留室と上型外部とを連通する第２の通気路を設けているので、上下型から樹脂封止されたリードフレームを取り出す際、貯留室内に溜まり固化した樹脂を押し出し、リード端子を変形させることなく円滑な取り出しを行え、且つキャビティー内の空気をタイバー上方へぬくことができ、溶融樹脂がアウターリード側へ染み出すのを確実に防止できるのである。
【００１５】
本発明は、樹脂バリが発生し易い透明乃至半透明の樹脂封止部を必要とする電子部品の製造に、特に有効である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により、本発明の特徴とするところをより詳細に説明するが、本発明がこれらに限定されることはない。
まず、第１の実施例としてフォトインタラプタにおける発光部の発光ダイオードの一次樹脂封止を行う場合について説明する。図１に、樹脂封止用の下金型及びリードフレームを示す。図１中、符号１はリードフレームを示し、該リードフレーム１は鉄等の金属よりなり、帯状の連結バー１１から垂直方向に一対のリード端子１２が複数組一定間隔で並んで延出し、これらリード端子１２の中途部をタイバー１３が連結するという構造を有している。尚、ここで、リード端子１２のタイバー１３を境にした連結バー１１側をアウターリード１２ａ、また、先端側をインナーリード１２ｂと称すこととする。前記リードフレーム１は、各一対のインナーリード１２ｂの一方先端部に発光ダイオード素子（図示しない）が搭載され、該発光ダイオード素子は他方のインナーリード１２ｂの先端部と金属ワイヤ等で電気的に接続されている。
【００１７】
また、同図中、符号２は下金型を示し、該下金型２は超硬合金からなり、基台（図示せず）上に固設されている。下金型２には、その上金型との合わせ面に、樹脂ポット穴（図示しない）、これに連結しリードフレーム１の長手方向に沿って延びるランナ溝３、このランナ溝３から両側に分岐する複数のゲート溝４、各ゲート溝４に通じるキャビティー穴５、及び該キャビティー穴５に隣接しリードフレーム１のインナーリード１２ｂ間の隙間を埋めるダム部６が刻設されている。また、下金型２には、前記キャビティー穴５の底面から押し出し可能に設けられ先端がキャビティー穴５の底面の一部を構成する円柱状の押し出しピン７が嵌遊されており、空圧式シリンダ（図示しない）の伸縮動により上下動自在となっている。
【００１８】
一方、図２に示すように、上金型８には、前記下金型２のランナ溝３及びキャビティー穴５に対応するように、ランナ溝９及びキャビティー穴１０が刻設されている。また、前記キャビティー穴１０と連通する通気路溝２１が、リードフレーム１を装着したときに、キャビティー穴１０からリード端子１２間を通って延設されており、この通気路溝２１の途中でリードフレーム１のタイバー１３上に位置する箇所に、底面に向かって狭くなるようにテーパ状に設けられた貯留室穴２２が設けられている。更に、キャビティー穴１０の底面から押し出し可能に円柱状の押し出しピン２３が前記下金型２における押し出しピン７と同様にして嵌遊されている。前記上金型８は、油圧シリンダ（図示しない）の伸縮動により下金型２に対して上下動するものである。
【００１９】
樹脂封止に際しては、これら上下金型８、２間にリードフレーム１を挟み込んで閉じるのであるが、まず、図１に示したように、リードフレーム１を、吸着コレットにより吸着保持した状態で、型開きした上金型８と下金型２との間に移送し、次いで、リードフレーム１のインナーリード１２ｂ上に搭載した発光ダイオード素子が下金型２のキャビティー穴５上にそれぞれ位置するように載置する。そして、リードフレーム１を、上金型８が油圧シリンダの伸動により下金型２に向けて下動することにより、図３に示すように、上金型８と下金型２の間に挟み込む。これにより、樹脂封止材料としてのエポキシ樹脂からなる円柱状の樹脂タブレットを収納する樹脂ポット（図示しない）、該樹脂ポットで溶融された樹脂を樹脂封止部となる空間であるキャビティーＡへと導くランナＢ及びゲートＣ（樹脂充填路）、並びにキャビティーＡから通気路Ｄへ洩れ出した溶融樹脂を貯留する貯留室Ｅが形成され、インナーリード１２ａ上の素子は、キャビティーＡに収容された状態となる。その後、予め従来の吸着搬送方法により樹脂ポット内に収納された樹脂タブレットを、下金型２内部に備えられたヒータ（図示せず）の加熱により溶融し、さらに、この溶融樹脂を樹脂ポット穴内に嵌入されたプランジャー（図示せず）の上昇により押圧してランナＢ及びゲートＣを通じて各キャビティーＡ内に充填し固化してインナーリード１２ｂ上の素子を覆う。
【００２０】
前記のように溶融樹脂をキャビティーＡ内に充填するとき、溶融樹脂の充填に伴いキャビティーＡ内の空気は通気路Ｄへ押し出される。この溶融樹脂充填過程において、溶融樹脂の一部が前記空気に引き込まれるようにキャビティーＡから通気路Ｄへ漏れ出したとしても、通気路Ｄの途中に設けられた貯留室Ｅ内に貯留される。図４に示すように、この貯留室Ｅに貯留された溶融樹脂は、その後固化しリードフレーム１のタイバー１３上に不要樹脂２４として密着することとなる。本実施例では、前記貯留室Ｅを上金型８側に設けているが、下金型２側に設けても構わない。
【００２１】
次に、上金型８を上動させ上下金型８、２を開き、樹脂封止されたリードフレーム１を取り出す。このとき、上金型８の押し出しピン２３を、上下金型８、２を開くと同時にキャビティーＡ面から下降突出して上金型８からリードフレーム１を離脱させる。尚、下金型２のキャビティー穴５に設けられた押し出しピン７は、上下金型８、２の開放と同時に上昇突出させてもよいし、開放後に上昇突出させてもよい。
【００２２】
このようにして上下金型８、２から取り出されたリードフレーム１は、前記キャビティーＡで固化した樹脂がインナーリード１２ｂ上の発光ダイオード素子部分を封止し、貯留室Ｅで固化した樹脂がタイバー１３上に不要樹脂２４として密着していることとなる。このリードフレーム１のタイバー１３を前記不要樹脂２４とともに金型を用いて打ち抜き除去する。そして、必要に応じてウォータージェット（噴流水）を吹き付けたり、有機溶剤に浸積したりして、例えば樹脂封止部２５近傍に残留する不要樹脂２４を除去してもよい。このウォータージェット又は有機溶剤を用いた不要樹脂の除去は、前記タイバー１３を除去する前に行ってもよい。
【００２３】
その後、リードフレーム１から連結バー１１を切除して、樹脂封止された発光ダイオードを得ることができる。
次に、第２の実施例について説明する。本実施例において用いる上金型２６には、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、キャビティー穴１０と、ゲート溝４側と対向する側に、連結する第１の通気路溝２７が設けられ、この第１の通気路溝２７は底面に向かって狭くなるようにテーパ状に設けられた貯留室穴２８に通じており、これら第１の通気路溝２７及び貯留室穴２８は、上下金型２６、２をリードフレーム１を挟み込んで閉じたときに、それぞれ第１の通気路Ｄ’及び貯留室Ｅ’を形成する。前記貯留室Ｅ’は、上下金型２６、２をリードフレーム１を挟み込んで閉じたときに、リードフレーム１のタイバー１３上に位置される。更に、上金型２６には、貯留室穴２８の底面から下金型２の方向へ向かって押し出し可能に設けられた押し出しピン２９が挿入され、前記貯留室穴２８と上金型２６外部とを連通する第２の通気路３０が設けられている。押し出しピン２９も前記と同様に空圧式シリンダ（図示しない）の伸縮動により上下動自在となっている。尚、第２の実施例において、下金型２は、前記第１の実施例で用いたものと同じ構成のものを用いている。
【００２４】
このような構成の樹脂封止用金型装置を用いて、第１の実施例と同様、発光ダイオードの樹脂封止を次のように行った。
第１の実施例と同様にして溶融樹脂をキャビティーＡ内に充填・固化してリードフレーム１のインナーリード１２ｂ上の発光ダイオード素子を樹脂封止する。このとき、溶融樹脂の充填に伴いキャビティーＡ内の空気は第１の通気路Ｄ’へ押しやられ、貯留室Ｅ’及び第２の通気路３０の押し出しピン２９との隙間を経て金型外に出る。この溶融樹脂充填過程において、溶融樹脂の一部が前記空気に引き込まれるようにキャビティーＡから第１の通気路Ｄ’へ漏れ出したとしても、第１の通気路Ｄ’の先端に設けられた貯留室Ｅ’内に貯留される。この貯留室Ｅ’に貯留された溶融樹脂は、その後固化しリードフレーム１のタイバー１３上に密着することとなる。このように、貯留室Ｅ’をタイバー１３上に設け、貯留室Ｅ’から上方（上金型）へ延びるように第２の通気路３０を設けているので、アウターリード１２ａに溶融樹脂が染み出し樹脂バリとなって付着することが殆どない。
【００２５】
次に、上金型２６を上動させ上下金型２６、２を開き、樹脂封止されたリードフレーム１を取り出す。このとき、上金型２６の押し出しピン２３、２９を、上下金型２６、２を開くと同時にキャビティーＡ面及び貯留室Ｅ’面から下降突出できる状態としておくことが好ましく、このようにして上金型２６からリードフレーム１を取り出すときは、上下金型２６、２を開くと同時にリードフレーム１を上金型２６から確実に離脱させることができるので、リード端子１２の変形をより軽減できるのである。
【００２６】
このようにして上下金型２６、２から取り出されたリードフレーム１は、前記キャビティーＡで固化した樹脂がインナーリード１２ｂ上の発光ダイオード素子部分を封止し、貯留室Ｅ’で固化した樹脂がタイバー１３上に不要樹脂として密着していることとなる。以後第１の実施例と同様にして、タイバー１３及び不要樹脂を除去するなどし、樹脂封止された発光ダイオードを得ることができる。
【００２７】
次に、第３の実施例について説明する。図６に示すように、リードフレーム１’は、第１の実施例で示したリードフレーム１のタイバー１３の中央部を円状にに打ち抜いた切り込みを設けたもので、そのタイバー１’３に切り欠き部１’３ａが設けられている。このリードフレーム１’を用い、前記第１の実施例と同様にして発光ダイオードを得ることができる。本実施例では、タイバー１’３に切り欠き部１’３ａを設けているので、前記第１の実施例における貯留室Ｅの深さをより浅くして設けることができる。即ち、前記上金型８の貯留室穴２２を浅くしたり、貯留室Ｅへ漏れ出す溶融樹脂の量が切り欠き部１’３ａの容積と同等又はそれ以下の場合には貯留室穴２２をなくしたりすることもできる。
【００２８】
以上本発明の実施例として発光ダイオードの製造について説明したが、本発明はこれに限定されることなくトランジスタ、ＩＣ等の樹脂封止部を有する電子部品に広く使用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に用いるリードフレーム及び樹脂封止用の下金型を示す要部斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例に用いる樹脂封止用の上金型を示す要部斜視図である。
【図３】図１及び図２の上下金型間にリードフレームを挟んで閉じた状態を示す要部断面図である。
【図４】図３の上下金型により樹脂封止されたリードフレームを上下金型から取り出した状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施例に用いる（Ａ）上金型を示す要部斜視図、及び（Ｂ）上下金型間にリードフレームを挟んで閉じた状態を示す要部断面図である。
【図６】本発明の第３の実施例におけるリードフレームを示す要部斜視図である。
【図７】従来より一般的に用いられている発光ダイオード用リードフレームを示す要部斜視図である。
【図８】従来の下金型を示す要部斜視図である。
【図９】従来の上金型を示す要部斜視図である。
【図１０】従来における樹脂封止後に上下金型からリードフレームを取り出す状態を示す要部断面図である。
【図１１】従来の樹脂封止部の成形方法において、リードフレームに不要樹脂が付着している状態を示す要部斜視図である。
【符号の説明】
１，１’ リードフレーム
１３，１’３タイバー
２下金型
８，２６上金型
Ａキャビティー
Ｂランナ
Ｃゲート
Ｄ通気路
Ｄ’ 第１の通気路
Ｅ，Ｅ’ 貯留室

Claims

複数のリード端子の中途部を連結するタイバーを有するリードフレーム上の電子素子を樹脂封止する型を備えた電子部品の樹脂封止装置であって、前記型における前記タイバー上に位置する箇所にのみ樹脂貯留室を設け、前記型と前記樹脂貯留室とを連通するように設けられた第１の通気路を備えたことを特徴とする樹脂封止装置。
前記樹脂貯留室と型外部とを連通する第２の通気路を備えることを特徴とする請求項１記載の電子部品の樹脂封止装置。
前記電子部品が透明乃至半透明の樹脂封止部を有する電子部品である請求項１または２記載の電子部品の樹脂封止装置。