JP4371656B2 - 電子部品の樹脂封止方法 - Google Patents

Description

本発明は、孔版印刷による電子部品の樹脂封止方法に関するものである。

従来、基板に搭載された電子部品を孔版印刷によって樹脂封止することは、広く一般的に実施されているが、電子部品のより一層の薄型軽量化に伴って、樹脂封止層の厚みを均一に仕上げる要求が日増しに強まっている。

その為、例えば、孔版の樹脂充填用開口のスキージ移動終点側端部に、スキージによる封止用樹脂の押し込み充填に際して発生する樹脂の盛り上がりに相当する過剰樹脂分を滞留させるための凹部を設けることによって、樹脂封止層の厚みの偏りを防止し、すなわち、樹脂封止層の厚みの均一化を図ること等が提案されている（図４参照）（特許文献１）。

しかし、上述の凹部形成に係る従来方法は、スキージを往復動させての孔版印刷を複数回行うことにより、所定量の樹脂を孔版の樹脂充填用開口に押し込み充填させ（以下、これを充填印刷という。）、次いで、最後に仕上げ印刷を行った後、樹脂封止された姿の電子部品が搭載されている下方の基板を、上方の固定側の孔版に対して相対的に下方へ移動させて離別させようとすると、図４（ａ）に示すように、主として凹部１０に残留する過剰分の樹脂５によって、所謂、糸引きが発生し、そして、基板１が更に下方へ移動すると、その糸引きにより形成される糸状樹脂が切断される（図４（ｂ）参照）。

その為、切断された基板側の太くて長い糸状樹脂が、電子部品を封止している樹脂層上に倒れ込んだり或るいは基板上に倒れ込んだりして封止姿が変形してしまうのである（図４（ｃ），（ｄ）参照）。これによって、特に樹脂封止層の平坦性が低下し、樹脂封止の仕上がり姿（外観）が悪くなり、更には基板上の樹脂が付着してはならない部分に付着してしまうという点で、品質上、問題であった。

また、電子部品を次々と樹脂封止して行くうちに、上述の凹部に残留する過剰樹脂分は時間の経過によりその特性が変化し、ときには、その変化した残留樹脂分（例えば、固形化した樹脂塊）が新しい樹脂に混入して凹凸表面が形成されてしまうのである。この点も樹脂封止の仕上がり姿（外観）を悪くするため、品質上、好ましくなかった。
特開平１１−７４２９４号公報

本発明は、かかる欠点に着目してなされたものであって、樹脂封止の外観的品質を改善すると共に、樹脂封止層の厚みの均一化を図ろうとするものである。

上記目的を達成する為に、本発明では、孔版上でスキージを移動させながら該孔版の樹脂充填用開口に樹脂を充填するようにした孔版印刷による電子部品の樹脂封止方法において、仕上げ印刷時に、前記樹脂充填用開口のスキージ移動終点側端部に接近した位置で、前記樹脂充填用開口から充填樹脂の余剰分を掻き出すように前記スキージの昇降制御を行うようにする。

上記電子部品の樹脂封止方法において、前記樹脂充填用開口のスキージ移動終点側端部に連接された樹脂掻き出し助長用凹部を設けた孔版を用い、仕上げ印刷時に、前記樹脂掻き出し助長用凹部内に前記スキージを落とし込むと良い。つまり、樹脂封止用孔版は、樹脂充填用開口の一端と連接された樹脂掻き出し助長用凹部を設けたものであることが好ましい。この樹脂掻き出し助長用凹部は、前記樹脂充填用開口の複数個と連接されていることが好ましく、しかも前記スキージの幅より長いことが望ましい。

本発明によると、樹脂充填用開口のスキージ移動終点側端部に樹脂盛り上がりを発生させずに仕上げ印刷を行うことができると共に、仕上げ印刷後において基板から孔版を分離する際に発生する糸引きによって樹脂封止姿が過度に変形されてしまうのを防止することができる。更には、樹脂封止に際して常に新しい樹脂のみを樹脂充填用開口に充填することができて固形化樹脂塊の混入を防止することができる。従って、樹脂封止の外観的品質を向上し、樹脂封止層の厚みの均一化を図ることができる。

図１において、不図示の昇降テーブルで支持された基板１上に孔版２が載置されている。基板１には、所定パターンにより複数の電子部品３が搭載されている。一方、孔版２には、所定パターンにより樹脂充填用開口４が貫通されている。また、基板１と孔版２とは、電子部品３を樹脂充填用開口４内に位置させた姿に位置決めされている。

なお、図示されていないが、孔版２は所定レベルに位置するように装置フレームに固定され、基板１は位置決めされた状態において所定のロック手段によって前記テーブル上に固定されている。図２に示すように、孔版２には、複数の樹脂充填用開口４の一端に連接された樹脂掻き出し助長用凹部６が設けられている。

かかる樹脂掻き出し助長用凹部６は、孔版２の幅方向、すなわち、図示Ｙ方向に延設され、複数個の樹脂充填用開口４に跨がって連接されている。樹脂掻き出し助長用凹部６の長さＬｂは、孔版２の幅方向に並ぶ樹脂充填用開口４の総幅Ｌａよりも長く設定されている。また、樹脂掻き出し助長用凹部６は底面から孔版上面７に向って拡開する傾斜側壁６ａ，６ｂを形成している。

スキージ８，９は、不図示の水平ネジ軸送り機構に装着されて図１において左右方向へ移動され得るシリンダー１０，１１のピストンロッド１０ａ，１１ａの先端に装着されている。

その為、スキージ８，９を左右方向の所定位置へ一緒に移動させることができると共に、上下方向の所定位置へ個々に移動させたり或るいは一緒に移動させたりすることができる。かかるスキージ８の幅（図示Ｙ軸方向の長さ）は、孔版２の幅方向に並ぶ樹脂充填用開口４の総幅Ｌａより長いが、樹脂掻き出し助長用凹部６の長さＬｂよりも短く設定されている。スキージ９の幅も、同一長さに設定されている。しかし、それに限定されず、要するに、上記総幅Ｌａよりも長く設定すれば良い。

よって、孔版上面７上に封止用の樹脂５を供給すると共にスキージ９を移動させることにより、樹脂５を樹脂充填用開口４内へ押し込み充填し、すなわち、充填印刷することができる。

その際、充填印刷する樹脂５は、図１において、孔版上面７の右端部に供給され、そして、下方へ移動されたスキージ９が、かかる樹脂５を押しながら図２示す矢印Ａ方向（図１においては右側から左側）へ移動する。なお、スキージ９は、その先端を孔版上面７に押し付け、その押し付け圧を一定に保ちながら移動する。

上述の充填印刷において、他方のスキージ８は、上方に位置したままスキージ９と一緒に矢印Ａ方向へ移動する。以下、充填印刷を終えると、引き続いて、スキージ９を上方へ移動させると共にスキージ８を下方へ移動させた姿で仕上げ印刷を行う。

この仕上げ印刷は、充填印刷だけでは、樹脂充填用開口４のスキージ移動終点側端部４ｂに接近した開口領域に樹脂５の盛り上がりが生じると共に樹脂封止表面に凹凸が生じるので、外観上、樹脂封止姿を平坦にして品質的に一定にし、かつ樹脂封止層の厚みの均一化を図る為に行われる。

充填印刷を終えてスキージ８，９が図１において左側の孔版上面７上へ移動すると、スキージ９が上方へ移動すると共にスキージ８が下方へ移動し、次いで、スキージ８，９が一緒に右側へ移動する。

かかる仕上げ印刷において、スキージ８は、その先端を孔版上面７に押し付け、その押し付け圧を一定に保ちながら移動する。その為、充填印刷を終えて左側の孔版上面７上へ運ばれた樹脂５がスキージ８で押されて右側へ移送される。

そして、樹脂充填用開口４のスキージ移動終点側端部４ａに接近した位置で、樹脂充填用開口４から充填樹脂５の余剰分を掻き出すようにスキージ８の昇降制御が行われる。すなわち、スキージ８が図１に示す矢印Ｂの軌跡を描くように昇降制御される。

この昇降制御は、図１において左側から右側へ移動されて来るエアーシリンダー１０のピストンロッド１０ａを所定ストローク出没させて行われ、スキージ８が樹脂掻き出し助長用凹部６の傾斜側壁６ａに倣って昇降せしめられる。なお、樹脂充填用開口４から掻き出す余剰の樹脂量は、事前のテストによって決定され、樹脂の種類、樹脂充填用開口４の大きさ、孔版２の厚さ等の諸条件によって異なる。

スキージ８の図示矢印Ａ方向と反対方向への移動を保ちながら上述の昇降制御を行うことによって、樹脂充填用開口４のスキージ移動終点側端部４ａに接近した部分において、そこに充填されている樹脂５の余剰分がスキージ８で掻き出されて右側の孔版上面７上へ移送される。

前記樹脂掻き出しに際し、樹脂掻き出し助長用凹部６の傾斜側壁６ａ，６ｂが底面から孔版上面７に向って拡開（図３参照）しているので、樹脂掻き出しを滑らかに行うことができる。

よって、図１に示すように、上述の充填印刷時に、一方のスキージ移動終点側端部４ｂ部分に盛り上がった状態に形成された樹脂分を、スキージ８で他方のスキージ移動終点側端部４ａへ向って押し移送し、かつスキージ８がスキージ移動終点側端部４ａに接近した位置に到達すると、前記樹脂分に所定量の樹脂分が加えられた量の掻き出し余剰樹脂分を樹脂充填用開口４内から掻き出す動作を開始して樹脂の盛り上がりが発生するのを防止することができる。これによって、樹脂封止された姿の電子部品３が搭載されている下方の基板１を、固定側の上方の孔版２に対して相対的に下方へ移動させて離別させるときに発生する糸引きにより形成される糸状樹脂を小さくすることができ、樹脂封止の仕上がり姿（外観）を品質的に向上させることができる。

すなわち、上述の仕上げ印刷を終えると、樹脂封止された電子部品３が搭載されている基板１を相対的に下方へ移動させて、固定側の上方の孔版２と離別する。その時、所謂、糸引きが発生するが、この状態を図３（ａ）に示す。

上述のように、樹脂充填用開口４のスキージ移動終点側端部４ａに接近した部分の充填樹脂５をスキージ８で掻き出しているから、糸引きにより形成される糸状樹脂は細い。従って、糸状樹脂が短い姿に切断され（図３（ｂ）参照）、かつ切断された基板側の糸状樹脂が、電子部品３を封止している樹脂層上へ倒れたり或るいは基板１上へ倒れる。

図３（ｃ）において、樹脂層上へ倒れようとする糸状樹脂１３ａが鎖線で示され、基板１上へ倒れようとする糸状樹脂１３ｂが実線で示されているが、それが倒れても、細く短く、つまり糸引きの樹脂量が少量である。その為に、封止姿の過度な変形（特に、平坦性の劣化）を防止することができ、かつ基板側の不必要箇所に樹脂が付着するのを防止することができて、倒れたことを一見して認識できないようになるので、この点から樹脂封止の仕上がり姿（外観）の品質向上化を図ることができる（図３（ｄ）参照）。

加えて、樹脂掻き出し助長用凹部６には、樹脂５が残留しないから、樹脂封止に際して常に新しい樹脂のみを樹脂充填用開口４に充填することができる。従って、先行の樹脂封止において使用した樹脂の残存分が固形化し、その樹脂塊が、その後の樹脂封止に際して使用する新しい樹脂に混入することによって封止表面が凹凸化されてしまうといったことを防止することができ、この点からも樹脂封止の仕上がり姿（外観）の品質向上化を図ることができる。なお、仕上げ印刷を終えたスキージ８は、図１において右側の孔版上面７上から、その上方へ移動して再び待機状態となる。

本発明において、充填印刷及び仕上げ印刷は、通常１回行うが、必要に応じて複数回行ってもよい。孔版についても、複数の樹脂充填用開口を設けたもののみに限定されず、一個設けたものであってもよく、その材質についても、一般的には、ステンレス材が選択されるが、他のものを適宜選択することができる。

樹脂充填用開口の設置パターンも、必要に応じて所定パターンを選択することができ、例えば、図２に示す複数個の樹脂充填用開口の内、中央部の樹脂充填用開口のみを図示Ｘ方向の所定位置へ移動させたパターンであってもよく、かかる場合においても、その移動させた樹脂充填用開口の一端に連接して樹脂掻き出し助長用凹部を設ける（図示の樹脂掻き出し助長用凹部６に加えて別途設ける）のが好ましい。

スキージの昇降手段についても、エアーシリンダーに限定されず、他の適当な昇降手段を適宜に選択することができると共にスキージの水平方向移動手段についても適宜に選択することができる。

また、基板も、その厚さ、材質等は、如何なるものであってもよく、樹脂フィルム基板、セラミック基板等、いずれのものであってもよく、それに搭載の電子部品についても、特に制限はない。使用する封止用の樹脂も特に制限はない。

以下、実施例について述べる。

下記（ａ）〜（ｅ）の条件で樹脂封止した。
（ａ）基板：ＩＣチップの１６個が格子状に搭載された基板。
（ｂ）孔版：
厚み：０．９ｍｍ
樹脂充填用開口の大きさ：５０ｍｍ×５０ｍｍ（基板１枚を樹脂封止可能）
樹脂充填用開口の数：格子状に８個
樹脂掻き出し助長用凹部の幅：８ｍｍ
前記凹部に対する樹脂充填用開口の一端の食い込み幅：３ｍｍ
前記凹部の深さ：０．１５ｍｍ
前記凹部の全長：２８０ｍｍ
（ｃ）スキージ幅：２７０ｍｍ
（ｄ）封止用樹脂：
粘度：１００Ｐａ・Ｓ（２５℃）
チクソ指数：１．２（２５℃）
（ｅ）スキージ速度：５ｍｍ／ｓｅｃ

上記孔版を上記基板８枚上にセットして樹脂封止し、樹脂封止厚を測定した。その結果、平均値が０．７４ｍｍ、最大値が０．７８ｍｍであった。

一方、樹脂掻き出し助長用凹部を設けていないこと以外の条件は同一条件で樹脂封止したところ、平均値が０．７５ｍｍ、最大値が０．８８ｍｍであった。このことからして、樹脂掻き出し助長用凹部を設けている実施例の方が有利であることがわかる。

図１は、本発明の電子部品の樹脂封止方法による仕上げ印刷態様を示す断面図である。 図２は、本発明の電子部品の樹脂封止方法に用いる孔版の斜視図である。 図３は、本発明の樹脂封止における糸引きによる樹脂封止姿の変形態様を示し、（ａ）は固定された孔版から基板を分離する初期状態を示す図、（ｂ）は糸引きの切断状態を示す図、（ｃ）は切断された糸引きが倒れようとする状態を示す図、（ｄ）は切断された糸引きが倒れた姿を示す図である。 図４は、従来の樹脂封止における糸引きによる樹脂封止姿の変形態様を示し、（ａ）は固定された孔版から基板を分離する初期状態を示す図、（ｂ）は糸引きの切断状態を示す図、（ｃ）は切断された糸引きが倒れようとする状態を示す図、（ｄ）は切断された糸引きが倒れた姿を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 孔版
３ 電子部品
４ 樹脂充填用開口
５ 樹脂
６ 樹脂掻き出し助長用凹部
６ａ、６ｂ 傾斜側壁
７ 孔版上面
８ スキージ
９ スキージ
１０ シリンダー
１０ａ ピストンロッド
１１ シリンダー
１１ａ ピストンロッド

Claims (4)

1. 孔版上でスキージを移動させながら該孔版の樹脂充填用開口に樹脂を充填するようにした孔版印刷による電子部品の樹脂封止方法において、仕上げ印刷時に、前記樹脂充填用開口のスキージ移動終点側端部に接近した位置で、前記樹脂充填用開口から充填樹脂の余剰分を掻き出すように前記スキージの昇降制御を行うことを特徴とする電子部品の樹脂封止方法。
2. 前記樹脂充填用開口のスキージ移動終点側端部に連接された樹脂掻き出し助長用凹部を設けた孔版を用い、仕上げ印刷時に、前記樹脂掻き出し助長用凹部内に前記スキージを落とし込むことを特徴とする請求項１に記載の電子部品の樹脂封止方法。
3. 前記樹脂掻き出し助長用凹部が、前記樹脂充填用開口の複数個と連接されていることを特徴とする請求項２に記載の電子部品の樹脂封止方法。
4. 前記樹脂掻き出し助長用凹部が、前記スキージの幅より長いことを特徴とする請求項２又は３に記載の電子部品の樹脂封止方法。

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