JP4950201B2 - 移動式金型洗浄装置及び金型洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、移動式金型洗浄装置及び金型洗浄方法に関し、より詳細には、半導体または電子部品などの樹脂成形に用いられる金型をプラズマ放電方式で洗浄するにあたって当該金型を分離することなく、当該金型に対するプラズマ洗浄を行うことができる金型洗浄装置及び方法に関する。

電子部品、特に、半導体製造工程では、半導体チップが実装されたリードフレーム、ＢＧＡ（Ball Grid Array）などの基板を金型上に支持した状態で樹脂成形する工程が行われる。このような成形は、金型に形成された多数のキャビティ（cavity）に樹脂が充填される方式で行われるが、上記成形の反復により当該キャビティには樹脂残渣が付着または粘着され、前述した成形を阻害する１つの原因になっている。

これにより、金型、特に、金型に形成されたキャビティの内表面を周期的に洗浄する作業が要求されている。現在、前述した金型の洗浄は、作業者が化学薬品などを利用して金型のキャビティ内の異物（特に、樹脂残渣）を手作業で除去する方式で行われている。しかし、手作業による金型洗浄は、多くの労動力と時間の無駄をもたらし、手作業だけでは樹脂残渣を完全に除去するに限界があった。さらに、成形時には、金型が高温なので、当該金型を手作業で洗浄するためには、作業者の危険性が存在し、また、化学薬品の利用によって環境汚染を引き起こすという問題点もあった。

これに対して、金型をモールディング成形器から分離し、その分離した金型を炉（furnace）の形態のプラズマ装置に装入し、金型表面に対するプラズマ洗浄を行うことが本発明者によって提案されているが、この場合、金型を分離及び再装着することによる労動力及び時間の無駄と、金型分離時の金型温度が問題視された。また、従来、ディスチャージ電極に誘電体を形成し、この誘電体にガス供給のためのホールを形成し、ディスチャージ電極が金型のキャビティ上に載置された状態で前記ホールを介してガスを供給し、前記ディスチャージ電極と金型と連結された接地電極との間にプラズマを発生させる技術が従来に提案されたことがあり、このような技術は、日本国特開第２０００−１６７８５３号に開示されている。しかし、この技術は、キャビティに対応して誘電体にホールを形成しなければならないという点からその実用性が大きく低下し、また、プラズマ発生空間が小さいという点から効率性が大きく低下し、多様な規格の金型をプラズマ処理するに限界があった。

したがって、本発明者は、金型を成形器から分離することなく、当該金型の表面、特に金型内のキャビティ表面に対して全体的にプラズマ洗浄を行うことができる装置及び方法を提案するようになった。

したがって、本発明は、金型を分離しない状態で当該金型上に反応チャンバを区画形成し、前記反応チャンバ内に形成されるプラズマ放電によって金型表面、特に、金型内のキャビティ表面に対するプラズマ洗浄を行うことができる移動式金型洗浄装置を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、金型を分離しない状態で当該金型上に反応チャンバを区画形成し、前記反応チャンバ内に形成されるプラズマ放電によって金型表面、特に、金型内のキャビティ表面に対するプラズマ洗浄を行うプラズマを利用した金型洗浄方法を提供することにある。

本発明は、プラズマ放電を利用して金型の表面を洗浄する移動式金型洗浄装置を開示する。本発明による移動式金型洗浄装置は、下部開放型からなり、前記金型上に載置される時、前記金型表面に対面する反応チャンバを前記金型表面との間に区画形成するフレームと、前記金型が電気的に接地された状態でこれと対向する位置に設けられ、外部電源から電力を印加されて前記反応チャンバ内にプラズマを形成する活性電極と、を含む。従って、本発明は、前記フレームを金型上に載置して反応チャンバを金型表面と対面するように形成した後、前記反応チャンバ内に形成されるプラズマ放電により金型表面、特に金型のキャビティ表面に対する洗浄を好ましく行うことができる。

本発明の実施例によれば、前記フレームは、前記活性電極が設けられるボックス型の本体フレームと、上部が前記本体フレームに密着され、下部が前記金型表面に密着される額縁型のアタッチフレームとで構成されることが好ましい。このことは、アタッチフレームの交替により本発明の金型洗浄装置が多様な規格を有する金型を洗浄することを可能にする。

この際、前記アタッチフレームは、前記金型表面と当接する部分に密封パッキングを具備し、前記アタッチフレームと前記本体フレームが当接する部分にも、密封パッキングが設けられることが好ましい。前記密封パッキングは、反応チャンバのより完全な密閉を可能にして、効果的なプラズマの形成に寄与する。

さらに、本発明は、前記反応チャンバ内の圧力を制御するための真空ポンプをさらに含むことが好ましい。

また、本発明は、金型表面の洗浄のために移動式金型洗浄装置を利用した金型洗浄方法を開示する。本発明に係る金型洗浄方法は、前記移動式金型洗浄装置を前記金型の表面上に位置するようにして前記金型の表面上に反応チャンバを形成するチャンバ形成過程と、前記反応チャンバ内にプラズマを形成し、このプラズマで金型表面を洗浄する洗浄過程をと、を含む。

本発明は、例えば、半導体チップなどの成形に用いられる金型を洗浄するにあたって、当該金型を成形器から分離することなく、プラズマを利用して、例えば、金型のキャビティなどに付着された樹脂の残留物などの異物を容易に除去することができるという効果がある。

したがって、本発明は、金型を成形器から分離または再装着するにかかる多くの煩わしさとこれによる多くの経済的無駄をなくす効果があり、ひいては、化学薬品を利用した手作業洗浄に比べてさらにきれいに金型表面の異物を除去することができ、また、化学薬品による環境汚染を抑制または軽減する効果がある。

以下、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例による金型洗浄装置が洗浄対象物である金型とともに示された分解斜視図であり、図２は、図１に示された金型洗浄装置が前述した金型上に載置された状態を概略的に示す断面図である。

図１及び図２に示されたように、表面洗浄が行われる金型２は、半導体チップ（図示せず）の成形に用いられる金型であり、この金型２は、その表面に、成形のために樹脂が充填される空間である多数のキャビティ２ａを具備している。半導体チップの成形時に樹脂の残留物ｄ（図３参照）が主に金型のキャビティ２ａの内側表面に付着されるので、金型２、特に、当該金型２のキャビティ２ａの表面に対する洗浄の必要性が大きい。

本実施例による金型洗浄装置１は、反応チャンバＣを形成するための下部開放型のフレーム１０と、このフレーム１０の内側に設けられた活性電極２０などを含む。活性電極２０は、例えば、ＲＦ電源またはＭＦ電源などの交流電源または直流電源のような外部電源３０に連結されたまま、外部電源３０から高電圧の電力を印加される。この際、前記金型２は、その一方の側から外部と電気的に接地されているので、１つの接地電極として機能するようになる。

一方、前記フレーム１０は、本発明の好ましい実施例によって前述した活性電極２０を貫通して形成することを許容するボックス型の本体フレーム１２と、この本体フレーム１２と１つのセットを成す額縁型のアタッチフレーム（attach frame）１４とで構成される。上記のように、アタッチフレーム１４と本体フレーム１２を別体で構成することで、本発明による金型洗浄装置１は、多様な種類のアタッチフレーム１４を交替しながら、より多様な規格の金型２に対してプラズマ洗浄を行うことができる。

本実施例によって、前記アタッチフレーム１４は、略四角の額縁型からなり、その上面及び下面それぞれに第１及び第２密封パッキング１４２ａ、１４２ｂを具備している。前記第１密封パッキング１４２ａは、本体フレーム１２とアタッチフレーム１４との間の気密性を向上させ、第２密封パッキング１４２ｂは、アタッチフレーム１４と金型２の表面との間の気密性を向上させる。更に、前記アタッチフレーム１４は、フレーム取り付け用挿入部１４４を上面に複数個具備する。この挿入部１４４は、本体フレーム１２の底面に形成されるフレーム取り付け用挿入孔（図示せず）に嵌合され、本体フレーム１２とアタッチフレーム１４とが互いに一直線になる。

一方、本実施例による金型洗浄装置１は、前述したように、プラズマ放電のための活性電極２０を含むと共に、反応チャンバＣ内の圧力を制御するための真空ポンプ４０を含む。この際、前記活性電極２０は、外部の電源３０に連結されたまま、本体フレーム１２と、所定の固定手段５２によって前記本体フレーム１２に支持されたボックス型アイソレーター５０を貫通して反応チャンバＣの内側に配置される。上記のように、真空ポンプ４０がプラズマを生成するための低真空の圧力条件を形成するために設けられることが好ましいが、活性電極２０が誘電体を有するようにし、その誘電体による大気圧下でのプラズマ放電により真空ポンプ４０の省略も可能であり、これも本発明の範囲内に属する。

図３は、前述した金型洗浄装置で金型、特に、金型上のキャビティ表面を洗浄する過程を概略的に示す手順図である。

図３の（ａ）は、キャビティ２ａ内の多数の樹脂の残留物ｄが付着されている金型２を示す。このような金型２上の樹脂の残留物ｄを除去するために、先ず、図３の（ｂ）のように、金型洗浄装置１の一部を成すアタッチフレーム１４が金型２上に載置される。その後、図３の（ｃ）のように、本体フレーム１２、すなわち、活性電極２０が設けられた本体フレーム１２がアタッチフレーム１４上に載置され、この状態で、前述した金型洗浄装置１が金型表面に対するプラズマ洗浄を行うことができる。この位置で、金型２が外部と電気的に接地され、１つの接地電極を成し、前記活性電極２０が外部の電源３０から電力を印加されれば、反応チャンバＣ、特に、金型２と活性電極２０との間の気体は、加速された電子の衝突によってプラズマに活性化される。したがって、この活性化されたプラズマは、金型２のキャビティ２ａ内側の樹脂の残留物ｄを分解させるようになる。
上記実施例の説明では、反応チャンバＣを形成するフレームが本体フレームとアタッチフレームとに分離されるものとして説明されたが、これは、１つの実施例であり、ボックス型からなる本体フレームだけが反応チャンバ形成のために用いられることができる。

また、図示されてはいないが、前記金型洗浄装置の一部または全部が、例えばロボットアーム、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータ、電気アクチュエータなどの駆動手段に連結され、自動制御方式で金型表面に対するプラズマ洗浄を行うことが好ましい。

以上では、本発明が特定の実施例を中心にして説明されたが、本発明の趣旨及び添付の特許請求範囲内で多様な変形、変更または修正が当該技術分野であり得る。したがって、前述した説明及び図面は、本発明の技術思想を限定するものではなく、本発明を例示するものと解釈すべきである。

本発明の実施例による移動式金型洗浄装置を洗浄対象物である金型とともに示した概略的な分解斜視図である。 図１に示された移動式金型洗浄装置が金型上に載置された状態で示された断面図である。 図１及び図２に示された移動式金型洗浄装置を利用して金型上の異物を除去する洗浄工程を説明するための概略図である。

符号の説明

１０ フレーム
１２ 本体フレーム
１４ アタッチフレーム
２０ 活性電極
３０ 電源
４０ 真空ポンプ
２ 金型
２ａ キャビティ

Claims (8)

1. プラズマ放電を利用して金型の表面を洗浄する装置であって、
   下部開放型からなり、前記金型上に載置される時、前記金型表面に対向する反応チャンバを前記金型表面との間に形成するフレームと、
   前記金型が電気的に接地された状態でこれと対向する位置に設けられ、外部電源から電力を印加されて前記反応チャンバ内にプラズマを形成する活性電極と、を含み、
   前記フレームは、
   前記活性電極が設けられるボックス型の本体フレームと、
   上部が前記本体フレームに、下部が前記金型表面にそれぞれ密着され、多様な規格の金型に対応して交換装着可能な額縁型のアタッチフレームと、
   で構成されることを特徴とするプラズマを利用した移動式金型洗浄装置。
2. 前記アタッチフレームは、前記金型表面と当接する部分に密封パッキングを具備することを特徴とする請求項１に記載のプラズマを利用した移動式金型洗浄装置。
3. 前記アタッチフレームと前記本体フレームが当接する部分には、密封パッキングが設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマを利用した移動式金型洗浄装置。
4. 前記反応チャンバ内の圧力を制御するための真空ポンプをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の移動式金型洗浄装置。
5. 前記活性電極を大気圧プラズマ放電のための誘電体を具備することを特徴とする請求項１に記載の移動式金型洗浄装置。
6. 前記金型は、半導体に対する樹脂成形のための多数のキャビティが形成されるものであることを特徴とする請求項１−５のいずれか一項に記載のプラズマを用いた移動式金型洗浄装置。
7. 金型表面の洗浄のために、前記金型上に載置され、活性電極が設けられる本体フレームと、上部が前記本体フレームに、下部が前記金型表面にそれぞれ密着され、多様な規格の金型に対応して交換装着可能なアタッチフレームと、を含む移動式金型洗浄装置を利用する金型洗浄方法であって、
   前記アタッチフレームを金型上に載置し、その上に前記本体フレームを載置して前記金型の表面上に反応チャンバを形成するチャンバ形成過程と、
   前記反応チャンバ内にプラズマを形成し、このプラズマで金型表面を洗浄する洗浄過程と、
   を含むことを特徴とする金型洗浄方法。
8. 前記洗浄過程では、前記金型を電気的に接地させ、前記反応チャンバ内において前記活性電極に放電用電力を印加することを特徴とする請求項７に記載の金型洗浄方法。

Images