JP3838161B2 - 液状樹脂の充填・脱泡方法及び充填・脱泡装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体部品、光半導体部品その他の電子部品などのパッケージを封止する液状樹脂を脱泡するための、液状樹脂の充填・脱泡方法及び充填・脱泡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品などのパッケージを液状樹脂で封止する例としては、「ＡＳＩＣ パッケージング技術ハンドブック」サイエンスフォーラム刊、シリコーンゲル封止の頁等にも示されている。
このような従来技術を、具体的に説明すると、例えば、図示しないが、複数の半導体チップをダイボンディングによって基板上に搭載したパッケージに対し、ワイヤボンディングを施した後で液状樹脂（シリコーンゲル等）を注入し、その後硬化させて完成するといったものである。
【０００３】
さて、パッケージ内部に注入した液状樹脂が気泡を含まないようにするため、パッケージ内への液状樹脂の注入の前に、まず液状樹脂に対して脱泡を行う。この脱泡方法としては、例えば、真空容器に液状樹脂を入れて密封し、この真空容器内を減圧して真空状態にし、液状樹脂に混入した気泡や溶存している気体を除去するという方法が知られている。
【０００４】
次に、脱泡効果をより高めた従来技術の他の方法・装置について図を参照しつつ説明する。図６は従来技術の脱泡装置の説明図、図７は従来技術の充填装置の説明図、図８はパッケージの説明図である。
以下に説明する従来技術の充填・脱泡の方法・装置では、図６で示すように、予め液状樹脂１００の脱泡を行う脱泡装置２００を使用し、また、図７で示すように、パッケージ３０１に対して液状樹脂１００の注入を行う際に気泡が混入しないような充填装置４００を使用するものである。
【０００５】
まず、脱泡装置２００について説明する。従来技術の脱泡装置２００は、図６で示すように、真空容器２０１、駆動モータ２０２、撹拌翼２０３、真空シール２０４，２０５、開閉バルブ２０６、開度調整バルブ２０７、真空ポンプ２０８、開閉バルブ２０９、開度調整バルブ２１０を備えている。
【０００６】
容器に満たされた液状樹脂１００が真空容器２０１の下部容器２０１ｂ内に配置された後に、上部容器２０１ａが下部容器２０１ｂの上側の開口に載置される。この際に、駆動モータ２０２により回転するようになされた撹拌翼２０３が液状樹脂１００内に配置される。
【０００７】
そして、図示しない固定手段により上部容器２０１ａと下部容器２０１ｂとを強固に固定する。この固定の際、真空シール２０４が上部容器２０１ａと下部容器２０１ｂとに密着する。また、駆動モータ２０２は真空シール２０５により密着した状態で上部容器２０１ａに嵌挿されている。このため、真空容器２０１は確実に密封されて、減圧が進んで真空になったとしても外気が流入するような事態は起こらない。
【０００８】
密封後、撹拌翼２０３の回転を開始する。そして、開閉バルブ２０６および開度調整バルブ２０７を操作してガス供給源から適量の清浄なガスを密封容器２０１内へ供給している状態で、真空ポンプ２０８、開閉バルブ２０９、開度調整バルブ２１０により真空容器２０１内の排気を併せて行う。そして、開度調整バルブ２０７を操作してガス供給量を少しづつ減らしていくことで真空容器２０１内を少しづつ減圧していき、最終的に真空に近い状態（以下、単に真空状態という）に到達させる。
【０００９】
このように、撹拌翼２０３により液状樹脂１００を撹拌しつつ、真空容器２０１内を減圧する。この場合、減圧下における液状樹脂１００内の気泡は、大気圧下の気泡より大きくなり、気泡が撹拌により液状樹脂１００外へ放出されるため、脱泡が確実に行われる。
【００１０】
このようにして液状樹脂１００は事前に脱泡されることとなる。しかし、パッケージ３０１へ液状樹脂１００を注入する時に気体の巻き込みによる気泡混入のおそれがあるため、注意しつつ液状樹脂１００を注入しなければならなかった。
また、パッケージ３０１内に配置された図示しない半導体チップの脇、または、ボンディングワイヤの間など微細な構造部の隙間へも液状樹脂１００を浸透させる必要があった。
このように液状樹脂１００を注入するとき、気泡を巻き込むことなく全域に確実に浸透・充填させる必要がある。
【００１１】
そこで、気泡混入のおそれを低減させた充填装置４００が用いられる。このような充填装置４００について図を参照しつつ説明する。
この従来技術の充填装置４００は、図７で示すように、真空容器４０１、移動ステージ４０２、真空シール４０３、樹脂注入ヘッド４０４、真空シール４０５、開閉バルブ４０６、開度調整バルブ４０７、真空ポンプ４０８、開閉バルブ４０９、開度調整バルブ４１０を備えている。
【００１２】
パッケージ３０１を移動ステージ４０２の上に載置し、その後に上部容器４０１ａと下部容器４０１ｂを閉じる。上部容器４０１ａと下部容器４０１ｂとは、真空シール４０３により密着するため、真空容器４０１は確実に密封される。また、樹脂注入ヘッド４０４も真空シール４０５により密封されており、真空時に真空容器４０１内に外気が流入することはない。
【００１３】
そして、開閉バルブ４０６および開度調整バルブ４０７を調整してガス供給源から清浄なガスを供給しつつ、真空ポンプ４０８、開閉バルブ４０９、開度調整バルブ４１０により真空容器４０１内の排気を行う。そして開度調整バルブ４０７を調整してガス供給量を少しづつ減らしていくことにより、真空容器４０１内を少しずつ減圧していく。最終的に真空容器４０１の内部を真空状態にする。
真空状態のもと、移動ステージ４０２により移送されるパッケージ３０１に対して、樹脂注入ヘッド４０４が液状樹脂１００を順次注入して、パッケージ３０１に液状樹脂１００が充填されることとなる。
【００１４】
なお、このような従来技術の充填・脱泡を行う方法・装置では、例えば、図８（ａ）で示すようにパッケージ３０１がリードフレーム３０５上に複数個（図８では２個のみ図示されているが、例えば１０個というように多数個である。）を一体に形成されている構成を採用したパッケージ群（以下、このようなパッケージ群を集合パッケージ３００という。）を扱うことができる。
なお、集合パッケージ３００では、最初は、図８（ｄ）で示すように液状樹脂１００が充填されていない状態である。
【００１５】
この場合、充填装置４００の移動ステージ４０２が集合パッケージ３００のリードフレーム３０５を把持しつつ搬送する。図８（ｄ）に示すように、透明板３０２を接着または接合したパッケージ３０１に対して透明板とは逆の開口から順次液状樹脂１００を注入することができる。そして、注入が進み、図８（ｃ）に示すように開口付近まで液状樹脂１００が充填されたときに注入が終了する。注入終了時には充填装置４００から集合パッケージ３００を取り出し、その後に、図８（ｂ）で示すように、フタ３０３をパッケージ３０１上に接着または接合して電子部品３０４を完成する。
フタ３０３は、パッケージ３０１内の特にチップ部分の保護を目的とし、遮光性を有する材料からなり、この例ではパッケージ３０１と同材料のものを用いた。また、結露防止などの目的から穴を有している。
【００１６】
複数の電子部品３０４は、一体に形成されたリードフレーム３０５を把持・握持等して取り扱うことができるため、電子部品３０４の保管・搬送の際に取り扱い易いという利点があった。
従来技術の脱泡装置２００・充填装置４００はこのようなものであった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で説明したように、集合パッケージ３００内への液状樹脂１００の注入に先立って、図６で示すように脱泡装置２００を用いて液状樹脂１００の脱泡を行い、図７で示すようにパッケージ３０１を充填装置４００内に納めて減圧し、真空環境下で液状樹脂１００の注入を行って、気泡が混入しないように配慮している。
【００１８】
しかしながら、このような配慮にも拘わらず、液状樹脂１００の粘度による粘弾性や界面張力などの抵抗によって、微細な構造部や隙間などへ液状樹脂１００が浸透せずに、充填不足や空隙を生ずる場合があった。
また、真空環境下での液状樹脂１００の注入の際に、液状樹脂１００内に残存する気体成分や水分、更には液状樹脂１００を構成する成分のうち揮発性の高い成分が、気化して気泡となって現れることがある。このため、気泡が液状樹脂１００の深部に残留することがあった。
さらにまた、表面に上昇した気泡が膨張・破裂して、液状樹脂１００の飛沫が周辺に飛散したりパッケージ３０１から溢れたりして、パッケージ３０１の外面やリードに付着し、その部分を汚してしまうことがあった。
【００１９】
このような気泡の発生に対しては、脱泡を事前に行う際に、液状樹脂１００を長期間真空環境下に放置するといったことが考えられるが、この場合も液状樹脂１００の成分中の揮発性の高い成分までもが気化することによって、液状樹脂１００の構成成分の割合が変化してしまい、本来発揮されなければならない性能が得られなくなるという問題があり、真空度や真空環境下に置かれる時間は限られているという制約があった。
このように従来技術では、充分な脱泡ができない場合があるという問題点があった。
【００２０】
そこで本発明は、上記したような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、注入された液状樹脂をパッケージ内側の微細構造部や隙間へ浸透させて十分な充填を行うとともに、液状樹脂内に巻き込まれ、若しくは、液状樹脂内で発生した気泡を、飛散させることなく、又は、パッケージ本体から溢れることなく除去する、液状樹脂の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡方法は、
液状樹脂が注入された封止対象を減圧空間内で旋回して封止対象及び液状樹脂に遠心力を加え、
液状樹脂内の気泡を除脱しつつ液状樹脂を充填する、
ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項２に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡方法は、
請求項１記載の液状樹脂の充填・脱泡方法において、
前記封止対象は、半導体部品、光半導体部品その他の電子部品のパッケージが、短冊状のリードフレーム上に複数個一体に形成されている集合パッケージであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項３に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡方法は、
請求項１又は請求項２に記載の液状樹脂の充填・脱泡方法において、
前記減圧空間は、圧力が段階的に変化することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項４に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
真空容器と、
真空容器内に設けられた旋回軸と、
旋回軸周りで旋回する移載台と、
旋回軸および移載台に回動力を与える駆動装置と、
真空容器内を所定圧力とする圧力調整装置と、
真空容器内へ封止対象を出し入れするための扉部と、
を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項５に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
請求項４記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記移載台は、短冊状のリードフレーム上に複数個のパッケージが一体に形成されている集合パッケージを載置する台であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項６に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
請求項４又は請求項５に記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記圧力調整装置は、
真空容器内から気体を排気する真空ポンプ、真空ポンプによる排気量を調節する開度調整バルブ、および、経路を開閉する開閉バルブを含む排気経路と、
ガスを供給するガス供給源、ガス供給源によるガス供給量を調節する開度調整バルブ、および、経路を開閉する開閉バルブを含む吸気経路と、
を備えることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項７に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
請求項６に記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記吸気経路は複数経路が形成され、
前記減圧空間は、吸気経路を一つずつ閉にすることで圧力を段階的に変化させることを特徴とする。
【００２８】
【作用】
本発明では、まず、事前に液状樹脂を一又は複数のパッケージに注入し、この（これらの）パッケージを、真空容器内で旋回軸周りに旋回する移載台に載せ、その後の移載台を高速で旋回させることでパッケージ及び液状樹脂に遠心力を作用させて、パッケージ内部の微細な構造部や隙間に樹脂が浸透するようにする。この際、更に真空容器内を真空状態にすることによって、注入された液状樹脂中に残留・混入・溶存している気体を除く。
【００２９】
このような処理を施すと、液状樹脂にはパッケージの旋回回転の法線方向に大きな加速度が作用するため、内部に発生した気泡の気体成分と液状樹脂成分の密度に応じて遠心力が生じ、その作用力の差は重力によって生ずるものよりも大きくなるので、密度の大きい液体は外方向に移動し、相対的に密度が小さい気体には重力が作用する環境下よりも大きな浮力が与えられ、液状樹脂表面に上昇し、液状樹脂外へ放出される。
【００３０】
また、液状樹脂には常に遠心力が作用しているため、液状樹脂の表面で泡が破裂した場合に、飛散した飛沫は遠心力によって速やかに法線方向に移動し樹脂液面に落下吸収されるので、外部に飛散せず、パッケージから溢れることも防げるため、パッケージの外面やリードに付着し、汚すことはない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置に係る第１実施形態について、図を参照しつつ、方法・装置を一括して説明する。まず、充填・脱泡装置が使用される環境について概略説明する。図１は樹脂注入システムを説明する説明図である。
【００３２】
図１で示す樹脂注入システムは、本発明の充填・脱泡装置を組み込んだシステムの一例である。このシステムは、供給装置１、樹脂注入装置２、本実施形態の充填・脱泡装置３、収納装置４を備えている。
供給装置１は、図８（ａ）で示したような短冊状のリードフレーム３０５に複数個のパッケージ３０１が一体に設けられた集合パッケージ３００が、複数個収納されている。
【００３３】
この集合パッケージ３００の個々のパッケージ３０１は、図８（ｄ）で示すように、内部に前もって半導体チップがダイボンディングされ、更にリードと半導体チップの間でワイヤーボンディングが施され、透明板３０２の接着・接合は行われているものの、液状樹脂１００が充填されていないものとする。
【００３４】
供給装置１は、多数収納されている集合パッケージ３００の中の一個の集合パッケージ３００を樹脂注入装置２へ供給する。一個の集合パッケージ３００が樹脂注入装置２へ搬送される。
樹脂注入装置２は、集合パッケージ３００の複数のパッケージ３０１にそれぞれ液状樹脂１００を規定量注入（図８（ｃ）参照）し、次の充填・脱泡装置３へこの集合パッケージ３００を搬送する。
【００３５】
充填・脱泡装置３は、後程詳しく説明するが、遠心力と真空環境とを利用して液状樹脂１００の充填と脱泡を行い、次の収納装置４に搬送する。
収納装置４は、搬送された集合パッケージ３００を順次収納する。この場合、収納前後のいずれかの時において透明板３０２がパッケージ３０１に接着されて電子部品３０４が完成することとなる。
以上が樹脂注入システムの概要である。
【００３６】
続いて、本発明の実施形態の充填・脱泡方法及び充填・脱泡装置について図を参照しつつ説明する。
図２は本実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置３の構成図、図３は充填・脱泡装置３の運転と真空容器３１内の圧力変化とを説明する特性図である。
【００３７】
充填・脱泡装置３は、図２で示すように、移載台２１、カウンタバランス２２、旋回軸２３、アーム２４、密封フタ２５、真空シール２６，３４、フタ２７、真空容器３１、入口扉３２、出口扉３３、開度調整バルブ４１，４４ａ、開閉バルブ４２，４５ａ、真空ポンプ４３、軸受け７１、プーリ７２，７３、ベルト７４、駆動モータ７５を備えている。
【００３８】
続いて、充填・脱泡装置３の動作について説明する。
真空容器３１には、扉部として入口扉３２と出口扉３３とが設けられており、これによって集合パッケージ３００は真空容器３１を出入りする。
入口扉３２と出口扉３３とのそれぞれの内面側には真空シール３４が取り付けられており、入口扉３２と出口扉３３とがそれぞれが閉められると、真空シール３４が、真空容器３１の壁面と入口扉３２との間、また、真空容器３１の壁面と出口扉３３との間で密着することで、密封される。
【００３９】
集合パッケージ３００は、搬送されて真空容器３１の入口扉３２の開口部を通過して、移載台２１に移載される。移載台２１にはガイド溝２１ａが設けられ、この部分にリードフレーム３０５が入り込む。このガイド溝２１ａはリードフレーム３０５が容易に移動できるようにリードフレーム３０５の厚みより大きい隙間となっている。
【００４０】
ガイド溝２１ａの下側の受け部２１ｂは、パッケージ３０１と干渉しない範囲でリードフレーム３０５をできるだけ広く支持するようになっており、遠心力が作用した際にリードフレーム３０５が大きく変形しないように配慮されている。一方、真空容器３１には、旋回軸２３が軸受け７１を介して回転自在に設けられ、この旋回軸２３に連結されたアーム２４が延びて一方に移載台２１が連結し、他方に移載台２１のカウンタバランス２２が連結して設けられている。
【００４１】
旋回軸２３の一方は密封フタ２５と真空シール２６とで密封され、また、他方は旋回軸２３が貫通するフタ２７と２個の真空シール２６で密封される。これにより、旋回軸２３の両端の真空気密が実現される。
旋回軸２３の先端には、プーリ７２が取り付けられている。そして、ベルト７４、プーリ７３、駆動モータ７５が回転動力伝達系を構成している。このように、プーリ７２、ベルト７４、プーリ７３、および、駆動モータ７５は、駆動装置を構成する。
【００４２】
駆動モータ７５の回転駆動により旋回軸２３に回転駆動力が伝達され、旋回軸２３、アーム２４、移載台２１、カウンタバランス２２、及び移載台に載置された集合パッケージ３００は、一体となって旋回軸２３を中心に旋回する。
集合パッケージ３００が移載台２１に載置された状態で旋回軸２３が回転したとき、移載台２１とカウンタバランス２２とはバランスをとり、アンバランスによる振動が発生しないようになっている。
【００４３】
集合パッケージ３００が載せられる移載台２１は、旋回軸２３の旋回運動法線方向に垂直な平面、すなわち、遠心力の方向ベクトルに垂直な平面となるように設けられており、これによってパッケージ３０１の開口面に対して略垂直に遠心力が作用する構造となっている。
【００４４】
真空容器３１には、圧力調整装置が接続されている。この圧力調整装置は、排気経路と吸気経路があり、排気経路として開度調整バルブ４１、開閉バルブ４２、真空ポンプ４３が配管接続され、また、吸気経路として開度調整バルブ４４ａ、開閉バルブ４５ａが配管接続される。吸気側の開閉バルブ４５ａの供給元には、清浄なガス（例えば空気や窒素ガス）が配管接続されている。
【００４５】
続いて、本実施形態の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置について手順を追って一括して説明する。集合パッケージ３００のそれぞれのパッケージ３０１には既に液状樹脂１００が注入されており（図８（ｃ）の状態）、移載されて真空容器３１の入口扉３２の開口部を通って移載台２１に載置される。集合パッケージ３００が移載台２１に納まると、入口扉３２と出口扉３３とが閉められる。
【００４６】
そして、駆動モータ７５から回転駆動力が伝達されて旋回軸２３が回転を始める。
このとき旋回軸２３の角速度ωは、複数のパッケージ３０１内の液状樹脂１００がこぼれないように、液状樹脂１００の粘度、重力および遠心力を考慮してバランスするように調整された角速度変化を伴って加速される。
【００４７】
一般的な遠心力の大きさを求める式は、以下のようになる。
Ｇ＝ｍ×Ｌ×ω２
但し、Ｇ：遠心力、Ｌ：パッケージ３０１内の液状樹脂１００の重心から旋回軸２３の中心軸（重心）までの重心間距離、ω：角速度、ｍ：質量
【００４８】
この場合、重心間距離Ｌが短いと、遠心力によってパッケージ内部の液状樹脂の液面が凹弧状に変化するため、液状樹脂がパッケージの壁面を乗り越えてこぼれる恐れがある。また、発泡によって液状樹脂の表面が盛り上がる可能性も合わせて考えて、液状樹脂がこぼれないように、重心間距離Ｌが算出される。
最終的な到達角速度ωは、液状樹脂の粘度が０．５〜１ｐａ・ｓの場合、液状樹脂に働く加速度が７９０〜１０００ｍ／ｓ２となるように調整した。
なお、この値は適宜設定するもので、充填・脱泡の効果をみながら変更するものである。
【００４９】
続いて、旋回軸２３の角速度変化と真空容器３１との圧力変化との関係について、図３を参照しつつ説明する。
最初に真空容器３１の内部は、開閉バルブ４５ａおよび開度調整バルブ４４ａを操作してガス供給源から適量の清浄なガスを真空容器３１内へ供給している状態で、真空ポンプ４３、開閉バルブ４２、開度調整バルブ４１により真空容器３１内の排気を併せて行っており、大気圧と同じ圧力環境下にある。
このような圧力環境下で、図３で示すように、旋回軸２３が回転を始め、規定の角速度（図３の「規定の保持角速度」参照）を越えた段階で開度調整バルブ４４ａを閉じて減圧を開始する。
【００５０】
真空容器３１内は一定速さで減圧されていくが、その圧力変化は液状樹脂１００で急激に発泡が生じないように、吸気側の開度調整バルブ４４ａを少しずつ閉じることで徐々に減圧され、ある決められた圧力値（図３の「規定の保持圧力」参照）で維持される。
この圧力値は、既に説明したように、液状樹脂の内容成分中に含まれる揮発性の高い成分までもが気化して失われて特性が変化することが起きないように考慮された値である。なお本実施形態では、概ね大気圧の１／４０〜１／１００である。
【００５１】
このように真空に近い環境下で移載台２１が高速で旋回する状態になると、パッケージ３０１および液状樹脂１００に遠心力が作用して液状樹脂１００は外側に向かって移動しようとするので、パッケージ３０１内部に微細な構造部や隙間がある場合、液状樹脂１００がその部分に浸透して充填される。
また、減圧（真空排気）も併せて行っているため、パッケージ３０１に注入されている液状樹脂１００中に残留・混入している気泡や、溶存している気体は除かれる。
【００５２】
この際に、液状樹脂１００にはパッケージ３０１の旋回回転の法線方向に大きな加速度が作用するため、内部に発生した気泡の気体成分と液状樹脂１００の成分の密度に応じて遠心力が生じ、その作用力の差は重力によって生ずるものよりも大きなものとなる。これにより、密度の大きい液状樹脂１００は外方向に移動し、相対的に密度が小さい気体には重力が作用する環境下よりも大きな浮力が与えられ、液状樹脂１００の表面に上昇し、液状樹脂１００の外へ放出される。
【００５３】
また、液状樹脂１００には常に遠心力が作用しているため、液状樹脂１００の表面で気泡が破裂した場合に、飛散した飛沫は遠心力によって速やかに法線方向外側に移動し液状樹脂１００液面に落下吸収され、外部に飛散せずパッケージ３０１から溢れることも防げるため、パッケージ３０１の外面やリードに飛沫が付着して汚すことはない。
【００５４】
このようにして一定の時間、規定の保持角速度と規定の圧力とに維持された後、図３で示すように、まず、排気系統の開閉バルブ４２が閉じられるとともに吸気系統の開度調整バルブ４４ａが開けられて、真空容器３１内の圧力が徐々に大気圧側に戻され、次にある程度まで圧力が大気圧に近づいた段階で、旋回軸２３の回転速度が減速され始める。そして、真空容器３１の内部が大気圧に戻された時点で、旋回軸２３も停止し、充填と脱泡との処理が終了する。
【００５５】
なお、旋回軸２３は減速時も、パッケージ３０１内の液状樹脂１００がこぼれないように、液状樹脂１００の粘度と重力と遠心力がバランスするように調整された角速度変化を伴って減速される。
旋回軸２３が完全に停止し、かつ真空容器３１が完全に大気圧になった状態で、入口扉３２と出口扉３３とが開けられ、集合パッケージ３００が取り出され、横方向に移動され出口扉３３の開口部を通って次工程の収納装置４（図１参照）へと移送される。第１実施形態の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置はこのようなものである。
【００５６】
続いて、本発明の第２実施形態について説明を行う。
先に説明した第１実施形態は、集合パッケージ３００が、真空容器３１内に移載された後に、入口扉３２と出口扉３３とが閉じられ、旋回軸２３が回転を始め、規定角速度を越えた段階で開度調整バルブ４４ａを閉じてガス供給量を減らして、真空容器３１内の圧力を減圧する。
この場合、圧力変化は液状樹脂１００で急激に発泡が生じないように吸気側の開度調整バルブ４４ａを調整しつつ閉じることで減圧し、予め決定された規定の保持圧力まで到達したところで維持するというものであった。
【００５７】
しかしながら、図２で示すように、排気側の開度調整バルブ４１もしくは吸気側の開度調整バルブ４４ａの開口度合を調節しつつ減圧することは、毎回確実に制御する必要があって煩雑であるうえ、目標となる規定の保持圧力まで減圧するのに時間も要する。
そこで、本実施形態では、真空容器３１に到達するガス供給量が異なるように調整された複数系統を用意し、系統毎に開閉バルブを順次閉じてゆくことで、液状樹脂における発泡が穏やかな範囲で段階的に減圧を行うようにする、というものである。
【００５８】
このような第２実施形態について図を参照しつつ説明する。
図４は本実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置３の構成図、図５は充填・脱泡装置３の運転と真空容器３１内の圧力変化とを説明する説明図である。第１実施形態の圧力調整装置は１系統のガス供給経路であるのに対し、図４で示す第２実施形態は、圧力調整装置は複数系統（図４では３系統）のガス供給経路を有している点が相違する。
【００５９】
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
真空容器３１には、吸気系統として、開度調整バルブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃが配管接続され、それぞれについて更に開閉バルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃが配管接続されている。
更に、吸気側の開閉バルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃのそれぞれの供給元には、清浄でかつ大気圧のガス（例えば空気や窒素ガス）を供給するガス供給源にが配管接続されている。
それぞれの開度調整バルブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは通過する流量が異なるように予め調整されており、例えば開度調整バルブ４４ａは開度大、開度調整バルブ４４ｂは開度中、開度調整バルブ４４ｃは開度小である。
【００６０】
続いて、本実施形態の動作について説明する。
真空容器３１に集合パッケージ３００が移載され収容された後、入口扉３２と出口扉３３とが閉じられる。
最初に真空容器３１の内部は、開閉バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃおよび開度調整バルブ４４ａ，４４ｂ，４４ｃを通じてガス供給源から適量の清浄なガスを真空容器３１内へ供給している状態で、真空ポンプ４３、開閉バルブ４２、開度調整バルブ４１により真空容器３１内の排気を併せて行っており、大気圧と同じ圧力環境下にある。
【００６１】
このような圧力環境下で、図５で示すように、旋回軸２３が回転を始め、所定角速度（図５の「規定の保持角速度」参照）で、開閉バルブ４５ａを閉じる（図５の「開閉バルブ４５ａ閉」参照）。再び減圧が進み圧力が平衡状態に近づいたところで、開閉バルブ４５ｂを閉じる（図５の「開閉バルブ４５ｂ閉」参照）。さらに減圧が進み圧力が平衡状態に近づいたところで、開閉バルブ４５ｃを閉じる（図５の「開閉バルブ４５ｃ閉」参照）。
【００６２】
このように順次、開閉バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを閉じることで、図５に示すように段階的に減圧を行い、液状樹脂１００の発泡を穏やかな状態で進めることができる。
この場合、開度調整バルブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを毎回調整することなく、圧力値もしくは時間によって開閉バルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃを順次開閉することのみで制御でき、真空容器内の圧力の制御が簡便になる。
なお、本実施形態では吸気系統を３系統であるものとして説明したが、３系統に限定する趣旨でなく、状況に応じて系統数を選択できる。
【００６３】
以上本発明の第１，第２実施形態について説明した。
なお、本発明は、上述した第１，第２実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じてその他の方法や構成を任意にかつ適宜に変更選択して採用できるものである。
また、対象となるパッケージも、短冊状のリードフレーム上に一体に形成された集合パッケージに限定されるものではなく、例えばパッケージが単体で供されても良い。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、液状樹脂を事前に注入した一または複数のパッケージを、真空容器内に設置された旋回軸周りに旋回する移載台に載せ、その後移載台の高速旋回によりパッケージ及び液状樹脂に遠心力を作用させることで、パッケージ内部の微細な構造部や隙間に樹脂が浸透するようにできる。更に真空容器の内部を減圧することによって、注入された液状樹脂中に残留・混入・溶存している気体を除くことができる。
【００６５】
この際に、液状樹脂にはパッケージの旋回の法線方向に大きな加速度が作用するため、内部に発生した気泡の気体成分と液状樹脂成分の密度に応じて遠心力が生じ、その作用力の差は重力によって生ずるよりも大きなものとなるので、密度の大きい液状樹脂は外方向に移動し、相対的に密度が小さい気体には重力が作用する環境下よりも大きな浮力が与えられ、液状樹脂表面に上昇し、樹脂外へ放出されるため、きわめて短時間に処理ができる。
【００６６】
更に、液状樹脂には常に遠心力が作用しているため、液状樹脂の表面で泡が破裂した場合に飛散した飛沫は遠心力によって速やかに法線方向外側に移動し液状樹脂の液面に落下吸収されるため、外部に飛散したりパッケージから溢れることも防ぐことができる、といった優れた効果が得られる。
【００６７】
また、本発明によれば、減圧に際し圧力調整装置の吸気系統を複数設けることにより段階的に圧力を変化させ、速やかにかつ容易に所定の真空圧力に到達することができるといった優れた効果がある。
【００６８】
総じて本発明によれば、注入された液状樹脂をパッケージ内側の微細構造部や隙間へ浸透させ、十分な充填を行うとともに、液状樹脂内に巻き込まれ、若しくは、液状樹脂内で発生した気泡を、飛散させることなく、又は、パッケージ本体から溢れることなく除去する、液状樹脂の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂注入システムを説明する説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置の構成図である。
【図３】充填・脱泡装置の運転と真空容器内の圧力変化とを説明する説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置の構成図である。
【図５】充填・脱泡装置の運転と真空容器内の圧力変化とを説明する説明図である。
【図６】従来技術の脱泡装置の説明図である。
【図７】従来技術の充填装置の説明図である。
【図８】パッケージの説明図である。
【符号の説明】
１ 供給装置
２ 樹脂注入装置
３ 充填・脱泡装置
４ 収納装置
２１ 移載台
２１ａ ガイド溝
２１ｂ 受け部
２２ カウンタバランス
２３ 旋回軸
２４ アーム
２５ 密封フタ
２６，３４ 真空シール
２７ フタ
３１ 真空容器
３２ 入口扉
３３ 出口扉
４１ 開度調整バルブ
４２ 開閉バルブ
４３ 真空ポンプ
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ 開度調整バルブ
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ 開閉バルブ
７１ 軸受け
７２，７３ プーリ
７４ ベルト
７５ 駆動モータ
１００ 液状樹脂
２００ 脱泡装置
２０１ 真空容器
２０１ａ 上部容器
２０１ｂ 下部容器
２０２ 駆動モータ
２０３ 撹拌翼
２０４ 真空シール
２０５ 真空シール
２０６ 開閉バルブ
２０７ 開度調整バルブ
２０８ 真空ポンプ
２０９ 開閉バルブ
２１０ 開度調整バルブ
３００ 集合パッケージ
３０１ パッケージ
３０２ 透明板
３０３ フタ
３０４ 電子部品
３０５ リードフレーム
４００ 充填装置
４０１ 真空容器
４０２ 移動ステージ
４０３ 真空シール
４０４ 樹脂注入ヘッド
４０５ 真空シール
４０６ 開閉バルブ
４０７ 開度調整バルブ
４０８ 真空ポンプ
４０９ 開閉バルブ
４１０ 開度調整バルブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体部品、光半導体部品その他の電子部品などのパッケージを封止する液状樹脂を脱泡するための、液状樹脂の充填・脱泡方法及び充填・脱泡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品などのパッケージを液状樹脂で封止する例としては、「ＡＳＩＣ パッケージング技術ハンドブック」サイエンスフォーラム刊、シリコーンゲル封止の頁等にも示されている。
このような従来技術を、具体的に説明すると、例えば、図示しないが、複数の半導体チップをダイボンディングによって基板上に搭載したパッケージに対し、ワイヤボンディングを施した後で液状樹脂（シリコーンゲル等）を注入し、その後硬化させて完成するといったものである。
【０００３】
さて、パッケージ内部に注入した液状樹脂が気泡を含まないようにするため、パッケージ内への液状樹脂の注入の前に、まず液状樹脂に対して脱泡を行う。この脱泡方法としては、例えば、真空容器に液状樹脂を入れて密封し、この真空容器内を減圧して真空状態にし、液状樹脂に混入した気泡や溶存している気体を除去するという方法が知られている。
【０００４】
次に、脱泡効果をより高めた従来技術の他の方法・装置について図を参照しつつ説明する。図６は従来技術の脱泡装置の説明図、図７は従来技術の充填装置の説明図、図８はパッケージの説明図である。
以下に説明する従来技術の充填・脱泡の方法・装置では、図６で示すように、予め液状樹脂１００の脱泡を行う脱泡装置２００を使用し、また、図７で示すように、パッケージ３０１に対して液状樹脂１００の注入を行う際に気泡が混入しないような充填装置４００を使用するものである。
【０００５】
まず、脱泡装置２００について説明する。従来技術の脱泡装置２００は、図６で示すように、真空容器２０１、駆動モータ２０２、撹拌翼２０３、真空シール２０４，２０５、開閉バルブ２０６、開度調整バルブ２０７、真空ポンプ２０８、開閉バルブ２０９、開度調整バルブ２１０を備えている。
【０００６】
容器に満たされた液状樹脂１００が真空容器２０１の下部容器２０１ｂ内に配置された後に、上部容器２０１ａが下部容器２０１ｂの上側の開口に載置される。この際に、駆動モータ２０２により回転するようになされた撹拌翼２０３が液状樹脂１００内に配置される。
【０００７】
そして、図示しない固定手段により上部容器２０１ａと下部容器２０１ｂとを強固に固定する。この固定の際、真空シール２０４が上部容器２０１ａと下部容器２０１ｂとに密着する。また、駆動モータ２０２は真空シール２０５により密着した状態で上部容器２０１ａに嵌挿されている。このため、真空容器２０１は確実に密封されて、減圧が進んで真空になったとしても外気が流入するような事態は起こらない。
【０００８】
密封後、撹拌翼２０３の回転を開始する。そして、開閉バルブ２０６および開度調整バルブ２０７を操作してガス供給源から適量の清浄なガスを密封容器２０１内へ供給している状態で、真空ポンプ２０８、開閉バルブ２０９、開度調整バルブ２１０により真空容器２０１内の排気を併せて行う。そして、開度調整バルブ２０７を操作してガス供給量を少しづつ減らしていくことで真空容器２０１内を少しづつ減圧していき、最終的に真空に近い状態（以下、単に真空状態という）に到達させる。
【０００９】
このように、撹拌翼２０３により液状樹脂１００を撹拌しつつ、真空容器２０１内を減圧する。この場合、減圧下における液状樹脂１００内の気泡は、大気圧下の気泡より大きくなり、気泡が撹拌により液状樹脂１００外へ放出されるため、脱泡が確実に行われる。
【００１０】
このようにして液状樹脂１００は事前に脱泡されることとなる。しかし、パッケージ３０１へ液状樹脂１００を注入する時に気体の巻き込みによる気泡混入のおそれがあるため、注意しつつ液状樹脂１００を注入しなければならなかった。
また、パッケージ３０１内に配置された図示しない半導体チップの脇、または、ボンディングワイヤの間など微細な構造部の隙間へも液状樹脂１００を浸透させる必要があった。
このように液状樹脂１００を注入するとき、気泡を巻き込むことなく全域に確実に浸透・充填させる必要がある。
【００１１】
そこで、気泡混入のおそれを低減させた充填装置４００が用いられる。このような充填装置４００について図を参照しつつ説明する。
この従来技術の充填装置４００は、図７で示すように、真空容器４０１、移動ステージ４０２、真空シール４０３、樹脂注入ヘッド４０４、真空シール４０５、開閉バルブ４０６、開度調整バルブ４０７、真空ポンプ４０８、開閉バルブ４０９、開度調整バルブ４１０を備えている。
【００１２】
パッケージ３０１を移動ステージ４０２の上に載置し、その後に上部容器４０１ａと下部容器４０１ｂを閉じる。上部容器４０１ａと下部容器４０１ｂとは、真空シール４０３により密着するため、真空容器４０１は確実に密封される。また、樹脂注入ヘッド４０４も真空シール４０５により密封されており、真空時に真空容器４０１内に外気が流入することはない。
【００１３】
そして、開閉バルブ４０６および開度調整バルブ４０７を調整してガス供給源から清浄なガスを供給しつつ、真空ポンプ４０８、開閉バルブ４０９、開度調整バルブ４１０により真空容器４０１内の排気を行う。そして開度調整バルブ４０７を調整してガス供給量を少しづつ減らしていくことにより、真空容器４０１内を少しずつ減圧していく。最終的に真空容器４０１の内部を真空状態にする。
真空状態のもと、移動ステージ４０２により移送されるパッケージ３０１に対して、樹脂注入ヘッド４０４が液状樹脂１００を順次注入して、パッケージ３０１に液状樹脂１００が充填されることとなる。
【００１４】
なお、このような従来技術の充填・脱泡を行う方法・装置では、例えば、図８（ａ）で示すようにパッケージ３０１がリードフレーム３０５上に複数個（図８では２個のみ図示されているが、例えば１０個というように多数個である。）を一体に形成されている構成を採用したパッケージ群（以下、このようなパッケージ群を集合パッケージ３００という。）を扱うことができる。
なお、集合パッケージ３００では、最初は、図８（ｄ）で示すように液状樹脂１００が充填されていない状態である。
【００１５】
この場合、充填装置４００の移動ステージ４０２が集合パッケージ３００のリードフレーム３０５を把持しつつ搬送する。図８（ｄ）に示すように、透明板３０２を接着または接合したパッケージ３０１に対して透明板とは逆の開口から順次液状樹脂１００を注入することができる。そして、注入が進み、図８（ｃ）に示すように開口付近まで液状樹脂１００が充填されたときに注入が終了する。注入終了時には充填装置４００から集合パッケージ３００を取り出し、その後に、図８（ｂ）で示すように、フタ３０３をパッケージ３０１上に接着または接合して電子部品３０４を完成する。
フタ３０３は、パッケージ３０１内の特にチップ部分の保護を目的とし、遮光性を有する材料からなり、この例ではパッケージ３０１と同材料のものを用いた。また、結露防止などの目的から穴を有している。
【００１６】
複数の電子部品３０４は、一体に形成されたリードフレーム３０５を把持・握持等して取り扱うことができるため、電子部品３０４の保管・搬送の際に取り扱い易いという利点があった。
従来技術の脱泡装置２００・充填装置４００はこのようなものであった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で説明したように、集合パッケージ３００内への液状樹脂１００の注入に先立って、図６で示すように脱泡装置２００を用いて液状樹脂１００の脱泡を行い、図７で示すようにパッケージ３０１を充填装置４００内に納めて減圧し、真空環境下で液状樹脂１００の注入を行って、気泡が混入しないように配慮している。
【００１８】
しかしながら、このような配慮にも拘わらず、液状樹脂１００の粘度による粘弾性や界面張力などの抵抗によって、微細な構造部や隙間などへ液状樹脂１００が浸透せずに、充填不足や空隙を生ずる場合があった。
また、真空環境下での液状樹脂１００の注入の際に、液状樹脂１００内に残存する気体成分や水分、更には液状樹脂１００を構成する成分のうち揮発性の高い成分が、気化して気泡となって現れることがある。このため、気泡が液状樹脂１００の深部に残留することがあった。
さらにまた、表面に上昇した気泡が膨張・破裂して、液状樹脂１００の飛沫が周辺に飛散したりパッケージ３０１から溢れたりして、パッケージ３０１の外面やリードに付着し、その部分を汚してしまうことがあった。
【００１９】
このような気泡の発生に対しては、脱泡を事前に行う際に、液状樹脂１００を長期間真空環境下に放置するといったことが考えられるが、この場合も液状樹脂１００の成分中の揮発性の高い成分までもが気化することによって、液状樹脂１００の構成成分の割合が変化してしまい、本来発揮されなければならない性能が得られなくなるという問題があり、真空度や真空環境下に置かれる時間は限られているという制約があった。
このように従来技術では、充分な脱泡ができない場合があるという問題点があった。
【００２０】
そこで本発明は、上記したような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、注入された液状樹脂をパッケージ内側の微細構造部や隙間へ浸透させて十分な充填を行うとともに、液状樹脂内に巻き込まれ、若しくは、液状樹脂内で発生した気泡を、飛散させることなく、又は、パッケージ本体から溢れることなく除去する、液状樹脂の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡方法は、
液状樹脂が注入された封止対象を減圧空間内で旋回して封止対象及び液状樹脂に遠心力を加え、
液状樹脂内の気泡を除脱しつつ液状樹脂を充填する、
ことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の請求項２に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡方法は、
請求項１記載の液状樹脂の充填・脱泡方法において、
前記封止対象は、半導体部品、光半導体部品その他の電子部品のパッケージが、短冊状のリードフレーム上に複数個一体に形成されている集合パッケージであることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の請求項３に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡方法は、
請求項１又は請求項２に記載の液状樹脂の充填・脱泡方法において、
前記減圧空間は、圧力が段階的に変化することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の請求項４に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
真空容器と、
真空容器内に設けられた旋回軸と、
旋回軸周りで旋回する移載台と、
旋回軸および移載台に回動力を与える駆動装置と、
真空容器内を所定圧力とする圧力調整装置と、
真空容器内へ封止対象を出し入れするための扉部と、
を備えることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の請求項５に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
請求項４記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記移載台は、短冊状のリードフレーム上に複数個のパッケージが一体に形成されている集合パッケージを載置する台であることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の請求項６に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
請求項４又は請求項５に記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記圧力調整装置は、
真空容器内から気体を排気する真空ポンプ、真空ポンプによる排気量を調節する開度調整バルブ、および、経路を開閉する開閉バルブを含む排気経路と、
ガスを供給するガス供給源、ガス供給源によるガス供給量を調節する開度調整バルブ、および、経路を開閉する開閉バルブを含む吸気経路と、
を備えることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の請求項７に係る発明の液状樹脂の充填・脱泡装置は、
請求項６に記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記吸気経路は複数経路が形成され、
前記減圧空間は、吸気経路を一つずつ閉にすることで圧力を段階的に変化させることを特徴とする。
【００２８】
【作用】
本発明では、まず、事前に液状樹脂を一又は複数のパッケージに注入し、この（これらの）パッケージを、真空容器内で旋回軸周りに旋回する移載台に載せ、その後の移載台を高速で旋回させることでパッケージ及び液状樹脂に遠心力を作用させて、パッケージ内部の微細な構造部や隙間に樹脂が浸透するようにする。この際、更に真空容器内を真空状態にすることによって、注入された液状樹脂中に残留・混入・溶存している気体を除く。
【００２９】
このような処理を施すと、液状樹脂にはパッケージの旋回回転の法線方向に大きな加速度が作用するため、内部に発生した気泡の気体成分と液状樹脂成分の密度に応じて遠心力が生じ、その作用力の差は重力によって生ずるものよりも大きくなるので、密度の大きい液体は外方向に移動し、相対的に密度が小さい気体には重力が作用する環境下よりも大きな浮力が与えられ、液状樹脂表面に上昇し、液状樹脂外へ放出される。
【００３０】
また、液状樹脂には常に遠心力が作用しているため、液状樹脂の表面で泡が破裂した場合に、飛散した飛沫は遠心力によって速やかに法線方向に移動し樹脂液面に落下吸収されるので、外部に飛散せず、パッケージから溢れることも防げるため、パッケージの外面やリードに付着し、汚すことはない。
【００３１】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置に係る第１実施形態について、図を参照しつつ、方法・装置を一括して説明する。まず、充填・脱泡装置が使用される環境について概略説明する。図１は樹脂注入システムを説明する説明図である。
【００３２】
図１で示す樹脂注入システムは、本発明の充填・脱泡装置を組み込んだシステムの一例である。このシステムは、供給装置１、樹脂注入装置２、本実施形態の充填・脱泡装置３、収納装置４を備えている。
供給装置１は、図８（ａ）で示したような短冊状のリードフレーム３０５に複数個のパッケージ３０１が一体に設けられた集合パッケージ３００が、複数個収納されている。
【００３３】
この集合パッケージ３００の個々のパッケージ３０１は、図８（ｄ）で示すように、内部に前もって半導体チップがダイボンディングされ、更にリードと半導体チップの間でワイヤーボンディングが施され、透明板３０２の接着・接合は行われているものの、液状樹脂１００が充填されていないものとする。
【００３４】
供給装置１は、多数収納されている集合パッケージ３００の中の一個の集合パッケージ３００を樹脂注入装置２へ供給する。一個の集合パッケージ３００が樹脂注入装置２へ搬送される。
樹脂注入装置２は、集合パッケージ３００の複数のパッケージ３０１にそれぞれ液状樹脂１００を規定量注入（図８（ｃ）参照）し、次の充填・脱泡装置３へこの集合パッケージ３００を搬送する。
【００３５】
充填・脱泡装置３は、後程詳しく説明するが、遠心力と真空環境とを利用して液状樹脂１００の充填と脱泡を行い、次の収納装置４に搬送する。
収納装置４は、搬送された集合パッケージ３００を順次収納する。この場合、収納前後のいずれかの時において透明板３０２がパッケージ３０１に接着されて電子部品３０４が完成することとなる。
以上が樹脂注入システムの概要である。
【００３６】
続いて、本発明の実施形態の充填・脱泡方法及び充填・脱泡装置について図を参照しつつ説明する。
図２は本実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置３の構成図、図３は充填・脱泡装置３の運転と真空容器３１内の圧力変化とを説明する特性図である。
【００３７】
充填・脱泡装置３は、図２で示すように、移載台２１、カウンタバランス２２、旋回軸２３、アーム２４、密封フタ２５、真空シール２６，３４、フタ２７、真空容器３１、入口扉３２、出口扉３３、開度調整バルブ４１，４４ａ、開閉バルブ４２，４５ａ、真空ポンプ４３、軸受け７１、プーリ７２，７３、ベルト７４、駆動モータ７５を備えている。
【００３８】
続いて、充填・脱泡装置３の動作について説明する。
真空容器３１には、扉部として入口扉３２と出口扉３３とが設けられており、これによって集合パッケージ３００は真空容器３１を出入りする。
入口扉３２と出口扉３３とのそれぞれの内面側には真空シール３４が取り付けられており、入口扉３２と出口扉３３とがそれぞれが閉められると、真空シール３４が、真空容器３１の壁面と入口扉３２との間、また、真空容器３１の壁面と出口扉３３との間で密着することで、密封される。
【００３９】
集合パッケージ３００は、搬送されて真空容器３１の入口扉３２の開口部を通過して、移載台２１に移載される。移載台２１にはガイド溝２１ａが設けられ、この部分にリードフレーム３０５が入り込む。このガイド溝２１ａはリードフレーム３０５が容易に移動できるようにリードフレーム３０５の厚みより大きい隙間となっている。
【００４０】
ガイド溝２１ａの下側の受け部２１ｂは、パッケージ３０１と干渉しない範囲でリードフレーム３０５をできるだけ広く支持するようになっており、遠心力が作用した際にリードフレーム３０５が大きく変形しないように配慮されている。一方、真空容器３１には、旋回軸２３が軸受け７１を介して回転自在に設けられ、この旋回軸２３に連結されたアーム２４が延びて一方に移載台２１が連結し、他方に移載台２１のカウンタバランス２２が連結して設けられている。
【００４１】
旋回軸２３の一方は密封フタ２５と真空シール２６とで密封され、また、他方は旋回軸２３が貫通するフタ２７と２個の真空シール２６で密封される。これにより、旋回軸２３の両端の真空気密が実現される。
旋回軸２３の先端には、プーリ７２が取り付けられている。そして、ベルト７４、プーリ７３、駆動モータ７５が回転動力伝達系を構成している。このように、プーリ７２、ベルト７４、プーリ７３、および、駆動モータ７５は、駆動装置を構成する。
【００４２】
駆動モータ７５の回転駆動により旋回軸２３に回転駆動力が伝達され、旋回軸２３、アーム２４、移載台２１、カウンタバランス２２、及び移載台に載置された集合パッケージ３００は、一体となって旋回軸２３を中心に旋回する。
集合パッケージ３００が移載台２１に載置された状態で旋回軸２３が回転したとき、移載台２１とカウンタバランス２２とはバランスをとり、アンバランスによる振動が発生しないようになっている。
【００４３】
集合パッケージ３００が載せられる移載台２１は、旋回軸２３の旋回運動法線方向に垂直な平面、すなわち、遠心力の方向ベクトルに垂直な平面となるように設けられており、これによってパッケージ３０１の開口面に対して略垂直に遠心力が作用する構造となっている。
【００４４】
真空容器３１には、圧力調整装置が接続されている。この圧力調整装置は、排気経路と吸気経路があり、排気経路として開度調整バルブ４１、開閉バルブ４２、真空ポンプ４３が配管接続され、また、吸気経路として開度調整バルブ４４ａ、開閉バルブ４５ａが配管接続される。吸気側の開閉バルブ４５ａの供給元には、清浄なガス（例えば空気や窒素ガス）が配管接続されている。
【００４５】
続いて、本実施形態の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置について手順を追って一括して説明する。集合パッケージ３００のそれぞれのパッケージ３０１には既に液状樹脂１００が注入されており（図８（ｃ）の状態）、移載されて真空容器３１の入口扉３２の開口部を通って移載台２１に載置される。集合パッケージ３００が移載台２１に納まると、入口扉３２と出口扉３３とが閉められる。
【００４６】
そして、駆動モータ７５から回転駆動力が伝達されて旋回軸２３が回転を始める。
このとき旋回軸２３の角速度ωは、複数のパッケージ３０１内の液状樹脂１００がこぼれないように、液状樹脂１００の粘度、重力および遠心力を考慮してバランスするように調整された角速度変化を伴って加速される。
【００４７】
一般的な遠心力の大きさを求める式は、以下のようになる。
Ｇ＝ｍ×Ｌ×ω２
但し、Ｇ：遠心力、Ｌ：パッケージ３０１内の液状樹脂１００の重心から旋回軸２３の中心軸（重心）までの重心間距離、ω：角速度、ｍ：質量
【００４８】
この場合、重心間距離Ｌが短いと、遠心力によってパッケージ内部の液状樹脂の液面が凹弧状に変化するため、液状樹脂がパッケージの壁面を乗り越えてこぼれる恐れがある。また、発泡によって液状樹脂の表面が盛り上がる可能性も合わせて考えて、液状樹脂がこぼれないように、重心間距離Ｌが算出される。
最終的な到達角速度ωは、液状樹脂の粘度が０．５〜１ｐａ・ｓの場合、液状樹脂に働く加速度が７９０〜１０００ｍ／ｓ２となるように調整した。
なお、この値は適宜設定するもので、充填・脱泡の効果をみながら変更するものである。
【００４９】
続いて、旋回軸２３の角速度変化と真空容器３１との圧力変化との関係について、図３を参照しつつ説明する。
最初に真空容器３１の内部は、開閉バルブ４５ａおよび開度調整バルブ４４ａを操作してガス供給源から適量の清浄なガスを真空容器３１内へ供給している状態で、真空ポンプ４３、開閉バルブ４２、開度調整バルブ４１により真空容器３１内の排気を併せて行っており、大気圧と同じ圧力環境下にある。
このような圧力環境下で、図３で示すように、旋回軸２３が回転を始め、規定の角速度（図３の「規定の保持角速度」参照）を越えた段階で開度調整バルブ４４ａを閉じて減圧を開始する。
【００５０】
真空容器３１内は一定速さで減圧されていくが、その圧力変化は液状樹脂１００で急激に発泡が生じないように、吸気側の開度調整バルブ４４ａを少しずつ閉じることで徐々に減圧され、ある決められた圧力値（図３の「規定の保持圧力」参照）で維持される。
この圧力値は、既に説明したように、液状樹脂の内容成分中に含まれる揮発性の高い成分までもが気化して失われて特性が変化することが起きないように考慮された値である。なお本実施形態では、概ね大気圧の１／４０〜１／１００である。
【００５１】
このように真空に近い環境下で移載台２１が高速で旋回する状態になると、パッケージ３０１および液状樹脂１００に遠心力が作用して液状樹脂１００は外側に向かって移動しようとするので、パッケージ３０１内部に微細な構造部や隙間がある場合、液状樹脂１００がその部分に浸透して充填される。
また、減圧（真空排気）も併せて行っているため、パッケージ３０１に注入されている液状樹脂１００中に残留・混入している気泡や、溶存している気体は除かれる。
【００５２】
この際に、液状樹脂１００にはパッケージ３０１の旋回回転の法線方向に大きな加速度が作用するため、内部に発生した気泡の気体成分と液状樹脂１００の成分の密度に応じて遠心力が生じ、その作用力の差は重力によって生ずるものよりも大きなものとなる。これにより、密度の大きい液状樹脂１００は外方向に移動し、相対的に密度が小さい気体には重力が作用する環境下よりも大きな浮力が与えられ、液状樹脂１００の表面に上昇し、液状樹脂１００の外へ放出される。
【００５３】
また、液状樹脂１００には常に遠心力が作用しているため、液状樹脂１００の表面で気泡が破裂した場合に、飛散した飛沫は遠心力によって速やかに法線方向外側に移動し液状樹脂１００液面に落下吸収され、外部に飛散せずパッケージ３０１から溢れることも防げるため、パッケージ３０１の外面やリードに飛沫が付着して汚すことはない。
【００５４】
このようにして一定の時間、規定の保持角速度と規定の圧力とに維持された後、図３で示すように、まず、排気系統の開閉バルブ４２が閉じられるとともに吸気系統の開度調整バルブ４４ａが開けられて、真空容器３１内の圧力が徐々に大気圧側に戻され、次にある程度まで圧力が大気圧に近づいた段階で、旋回軸２３の回転速度が減速され始める。そして、真空容器３１の内部が大気圧に戻された時点で、旋回軸２３も停止し、充填と脱泡との処理が終了する。
【００５５】
なお、旋回軸２３は減速時も、パッケージ３０１内の液状樹脂１００がこぼれないように、液状樹脂１００の粘度と重力と遠心力がバランスするように調整された角速度変化を伴って減速される。
旋回軸２３が完全に停止し、かつ真空容器３１が完全に大気圧になった状態で、入口扉３２と出口扉３３とが開けられ、集合パッケージ３００が取り出され、横方向に移動され出口扉３３の開口部を通って次工程の収納装置４（図１参照）へと移送される。第１実施形態の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置はこのようなものである。
【００５６】
続いて、本発明の第２実施形態について説明を行う。
先に説明した第１実施形態は、集合パッケージ３００が、真空容器３１内に移載された後に、入口扉３２と出口扉３３とが閉じられ、旋回軸２３が回転を始め、規定角速度を越えた段階で開度調整バルブ４４ａを閉じてガス供給量を減らして、真空容器３１内の圧力を減圧する。
この場合、圧力変化は液状樹脂１００で急激に発泡が生じないように吸気側の開度調整バルブ４４ａを調整しつつ閉じることで減圧し、予め決定された規定の保持圧力まで到達したところで維持するというものであった。
【００５７】
しかしながら、図２で示すように、排気側の開度調整バルブ４１もしくは吸気側の開度調整バルブ４４ａの開口度合を調節しつつ減圧することは、毎回確実に制御する必要があって煩雑であるうえ、目標となる規定の保持圧力まで減圧するのに時間も要する。
そこで、本実施形態では、真空容器３１に到達するガス供給量が異なるように調整された複数系統を用意し、系統毎に開閉バルブを順次閉じてゆくことで、液状樹脂における発泡が穏やかな範囲で段階的に減圧を行うようにする、というものである。
【００５８】
このような第２実施形態について図を参照しつつ説明する。
図４は本実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置３の構成図、図５は充填・脱泡装置３の運転と真空容器３１内の圧力変化とを説明する説明図である。第１実施形態の圧力調整装置は１系統のガス供給経路であるのに対し、図４で示す第２実施形態は、圧力調整装置は複数系統（図４では３系統）のガス供給経路を有している点が相違する。
【００５９】
以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
真空容器３１には、吸気系統として、開度調整バルブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃが配管接続され、それぞれについて更に開閉バルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃが配管接続されている。
更に、吸気側の開閉バルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃのそれぞれの供給元には、清浄でかつ大気圧のガス（例えば空気や窒素ガス）を供給するガス供給源にが配管接続されている。
それぞれの開度調整バルブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃは通過する流量が異なるように予め調整されており、例えば開度調整バルブ４４ａは開度大、開度調整バルブ４４ｂは開度中、開度調整バルブ４４ｃは開度小である。
【００６０】
続いて、本実施形態の動作について説明する。
真空容器３１に集合パッケージ３００が移載され収容された後、入口扉３２と出口扉３３とが閉じられる。
最初に真空容器３１の内部は、開閉バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃおよび開度調整バルブ４４ａ，４４ｂ，４４ｃを通じてガス供給源から適量の清浄なガスを真空容器３１内へ供給している状態で、真空ポンプ４３、開閉バルブ４２、開度調整バルブ４１により真空容器３１内の排気を併せて行っており、大気圧と同じ圧力環境下にある。
【００６１】
このような圧力環境下で、図５で示すように、旋回軸２３が回転を始め、所定角速度（図５の「規定の保持角速度」参照）で、開閉バルブ４５ａを閉じる（図５の「開閉バルブ４５ａ閉」参照）。再び減圧が進み圧力が平衡状態に近づいたところで、開閉バルブ４５ｂを閉じる（図５の「開閉バルブ４５ｂ閉」参照）。さらに減圧が進み圧力が平衡状態に近づいたところで、開閉バルブ４５ｃを閉じる（図５の「開閉バルブ４５ｃ閉」参照）。
【００６２】
このように順次、開閉バルブ４５ａ，４５ｂ，４５ｃを閉じることで、図５に示すように段階的に減圧を行い、液状樹脂１００の発泡を穏やかな状態で進めることができる。
この場合、開度調整バルブ４４ａ、４４ｂ、４４ｃを毎回調整することなく、圧力値もしくは時間によって開閉バルブ４５ａ、４５ｂ、４５ｃを順次開閉することのみで制御でき、真空容器内の圧力の制御が簡便になる。
なお、本実施形態では吸気系統を３系統であるものとして説明したが、３系統に限定する趣旨でなく、状況に応じて系統数を選択できる。
【００６３】
以上本発明の第１，第２実施形態について説明した。
なお、本発明は、上述した第１，第２実施形態の記載に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じてその他の方法や構成を任意にかつ適宜に変更選択して採用できるものである。
また、対象となるパッケージも、短冊状のリードフレーム上に一体に形成された集合パッケージに限定されるものではなく、例えばパッケージが単体で供されても良い。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、液状樹脂を事前に注入した一または複数のパッケージを、真空容器内に設置された旋回軸周りに旋回する移載台に載せ、その後移載台の高速旋回によりパッケージ及び液状樹脂に遠心力を作用させることで、パッケージ内部の微細な構造部や隙間に樹脂が浸透するようにできる。更に真空容器の内部を減圧することによって、注入された液状樹脂中に残留・混入・溶存している気体を除くことができる。
【００６５】
この際に、液状樹脂にはパッケージの旋回の法線方向に大きな加速度が作用するため、内部に発生した気泡の気体成分と液状樹脂成分の密度に応じて遠心力が生じ、その作用力の差は重力によって生ずるよりも大きなものとなるので、密度の大きい液状樹脂は外方向に移動し、相対的に密度が小さい気体には重力が作用する環境下よりも大きな浮力が与えられ、液状樹脂表面に上昇し、樹脂外へ放出されるため、きわめて短時間に処理ができる。
【００６６】
更に、液状樹脂には常に遠心力が作用しているため、液状樹脂の表面で泡が破裂した場合に飛散した飛沫は遠心力によって速やかに法線方向外側に移動し液状樹脂の液面に落下吸収されるため、外部に飛散したりパッケージから溢れることも防ぐことができる、といった優れた効果が得られる。
【００６７】
また、本発明によれば、減圧に際し圧力調整装置の吸気系統を複数設けることにより段階的に圧力を変化させ、速やかにかつ容易に所定の真空圧力に到達することができるといった優れた効果がある。
【００６８】
総じて本発明によれば、注入された液状樹脂をパッケージ内側の微細構造部や隙間へ浸透させ、十分な充填を行うとともに、液状樹脂内に巻き込まれ、若しくは、液状樹脂内で発生した気泡を、飛散させることなく、又は、パッケージ本体から溢れることなく除去する、液状樹脂の充填・脱泡方法および充填・脱泡装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂注入システムを説明する説明図である。
【図２】本発明の第１実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置の構成図である。
【図３】充填・脱泡装置の運転と真空容器内の圧力変化とを説明する説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態の遠心力真空複合式の充填・脱泡装置の構成図である。
【図５】充填・脱泡装置の運転と真空容器内の圧力変化とを説明する説明図である。
【図６】従来技術の脱泡装置の説明図である。
【図７】従来技術の充填装置の説明図である。
【図８】パッケージの説明図である。
【符号の説明】
１ 供給装置
２ 樹脂注入装置
３ 充填・脱泡装置
４ 収納装置
２１ 移載台
２１ａ ガイド溝
２１ｂ 受け部
２２ カウンタバランス
２３ 旋回軸
２４ アーム
２５ 密封フタ
２６，３４ 真空シール
２７ フタ
３１ 真空容器
３２ 入口扉
３３ 出口扉
４１ 開度調整バルブ
４２ 開閉バルブ
４３ 真空ポンプ
４４ａ，４４ｂ，４４ｃ 開度調整バルブ
４５ａ，４５ｂ，４５ｃ 開閉バルブ
７１ 軸受け
７２，７３ プーリ
７４ ベルト
７５ 駆動モータ
１００ 液状樹脂
２００ 脱泡装置
２０１ 真空容器
２０１ａ 上部容器
２０１ｂ 下部容器
２０２ 駆動モータ
２０３ 撹拌翼
２０４ 真空シール
２０５ 真空シール
２０６ 開閉バルブ
２０７ 開度調整バルブ
２０８ 真空ポンプ
２０９ 開閉バルブ
２１０ 開度調整バルブ
３００ 集合パッケージ
３０１ パッケージ
３０２ 透明板
３０３ フタ
３０４ 電子部品
３０５ リードフレーム
４００ 充填装置
４０１ 真空容器
４０２ 移動ステージ
４０３ 真空シール
４０４ 樹脂注入ヘッド
４０５ 真空シール
４０６ 開閉バルブ
４０７ 開度調整バルブ
４０８ 真空ポンプ
４０９ 開閉バルブ
４１０ 開度調整バルブ
Claims (7)
- 液状樹脂が注入された封止対象を減圧空間内で旋回して封止対象及び液状樹脂に遠心力を加え、
液状樹脂内の気泡を除脱しつつ液状樹脂を充填する、
ことを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡方法。 - 請求項１記載の液状樹脂の充填・脱泡方法において、
前記封止対象は、半導体部品、光半導体部品その他の電子部品のパッケージが、短冊状のリードフレーム上に複数個一体に形成されている集合パッケージであることを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡方法。 - 請求項１又は請求項２に記載の液状樹脂の充填・脱泡方法において、
前記減圧空間は、圧力が段階的に変化することを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡方法。 - 真空容器と、
真空容器内に設けられた旋回軸と、
旋回軸周りで旋回する移載台と、
旋回軸および移載台に回動力を与える駆動装置と、
真空容器内を所定圧力とする圧力調整装置と、
真空容器内へ封止対象を出し入れするための扉部と、
を備えることを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡装置。 - 請求項４記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記移載台は、短冊状のリードフレーム上に複数個のパッケージが一体に形成されている集合パッケージを載置する台であることを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡装置。 - 請求項４又は請求項５に記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記圧力調整装置は、
真空容器内から気体を排気する真空ポンプ、真空ポンプによる排気量を調節する開度調整バルブ、および、経路を開閉する開閉バルブを含む排気経路と、
ガスを供給するガス供給源、ガス供給源によるガス供給量を調節する開度調整バルブ、および、経路を開閉する開閉バルブを含む吸気経路と、
を備えることを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡装置。 - 請求項６に記載の液状樹脂の充填・脱泡装置において、
前記吸気経路は複数経路が形成され、
前記減圧空間は、吸気経路を一つずつ閉にすることで圧力を段階的に変化させることを特徴とする液状樹脂の充填・脱泡装置。
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