JP5202016B2

JP5202016B2 - 樹脂封止方法および樹脂封止装置

Info

Publication number: JP5202016B2
Application number: JP2008033682A
Authority: JP
Inventors: 高志小野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2028-02-14
Also published as: JP2009194175A

Description

本発明は、樹脂封止方法および樹脂封止装置に関するものであり、詳細には、発光ダイオードなどの半導体装置の樹脂封止技術に関する。

発光ダイオードなどの半導体装置は、基板に装着した半導体チップを樹脂により封止したパッケージ構造を有している。従来、封止樹脂としては、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂が一般的に使用されてきた。しかし、発光ダイオードの高輝度化に伴い、熱による硬化樹脂の変色や信頼性の低下が問題視されている。そのため、近年では、弾性や耐熱性、高密着性などの性能を有する樹脂材料として、熱硬化性樹脂のうち、例えば、硬化性シリコーン樹脂などのニーズが高まっている。これに伴って、使用される樹脂材料は、低粘度である液状材料に変わってきている。

半導体チップなどを樹脂で封止する方法には、例えば、射出成形法、トランスファー成形法、ファインモールド（ＦＭ成形）法、および圧縮成形法などの種々の方法が提案されている。

射出成形法は、固着した半導体チップとダイボンディングワイヤーで接続された基板を金型にインサートさせ、射出成形機を使用して、低粘度の液状材料を上記金型のキャビティ内に射出充填して、上記液状材料を硬化させることにより成型する方法である（例えば、特許文献１参照。）。

トランスファー成形法は、固着した半導体チップとダイボンディングワイヤーで接続された基板を金型にインサートさせ、圧力を加えて液状化させた熱硬化性樹脂を上記金型のキャビティ内に圧入して、上記液状樹脂を熱硬化させることにより成型する方法である（例えば、特許文献２参照。）。圧縮成型法は、熱硬化性樹脂を金型のキャビネット内に入れ、圧力および熱を加え成型する方法である。

ファインモールド法は、トランスファー成形法や圧縮成型法の成型法に加えて離型フィルムを使用し、離型フィルムを金型のキャビティ面に強制的に吸引して、キャビティ面の形状に沿って確実にフィットさせた後に、熱硬化性樹脂をキャビティ内に供給し、半導体チップが搭載された基板をセットしプレス機構にてクランプして、熱硬化性樹脂を硬化させることにより成型する方法である（例えば、特許文献３，４参照。）。

ところで、トランスファー成形法や射出成形法用の金型は、上型と下型とからなる。このような金型では、成型後の硬化樹脂を金型から離型する際、硬化樹脂が高密着性の樹脂の場合型面に付着しやすい。それゆえ、キャビティ面から硬化樹脂をうまく離型するために、シリコーンオイルやフッ素化合物を主成分とした離型剤をキャビティ面に塗布する方法が用いられる。しかし、硬化樹脂の表面に離型剤が転写され、色度、輝度および信頼性に影響を与える場合がある。

ファインモールド法は、硬化後、エアーブローなどにより硬化樹脂を離型フィルムごと取り出すので、離型し難いという問題はない。しかし、離型フィルムを毎回交換する必要があるため、コストアップが発生する。

また、例えば、特許文献５には、圧縮成型法において、金型内にセットし加熱で軟化させた固形樹脂中に発生する気泡の抑制を課題として、金型へ印加する圧力を変動圧力とすることで気泡消滅させ、印加する圧力の低減を図る技術が記載されている。金型への印加圧力低減により、副次的な構成として、離型性のよいテフロン（登録商標）を金型に使用できることが可能となっている。
特開２００６−１５０６４８号公報（平成１８年６月１５日公開）特開２００２−７６４４４号公報（平成１４年３月１５日公開）特開２００５−３０５９５４号公報（平成１７年１１月４日公開）特開２００６−９３３５４号公報（平成１８年４月６日公開）特開２００７−１９４２８７号公報（平成１９年８月２日公開）

しかしながら、上述した金型を使用する成型方法では、異物を噛みこむことにより、金型と基板の半導体チップ非装着面との間に隙間が生まれ完全に密着した状態とならず、また同様に、離型フィルムを使用する場合においても、離型フィルムと基板の半導体チップ非装着面との間に隙間が生まれ完全に密着した状態とならず、樹脂が廻り込んで樹脂ばりが発生するという問題点を有している。

また、特許文献５に記載の圧縮成形法においては、液状材料をそのまま圧縮成型すると気泡が発生するため、液状材料よりも粘度の高い材料である必要がある。このため、トランスファー成形法や射出成形法と比べて、金型で密閉された圧力印加時の樹脂が、液状樹脂か、加熱され軟化された固形樹脂かの違いにより、バリの出方が異なる。トランスファー成形法や射出成形法では、低粘度の液状樹脂を用いるので、通常の印加圧力であれば、金型とチップ非装着面との隙間に入りこみやすく、樹脂ばりがより発生しやすい状況にある。

さらに、特許文献５では、一般的なテフロン材料に比べて高い硬度を示す、テフロン材料の主鎖を構成しているＦ原子を「架橋」させたものを採用する事を勧めている。つまりは、特許文献５に記載の技術では、圧縮成型のため、あくまでも高い硬度の材質を有するものが望ましい。しかし、このような材質の型において液状樹脂を封止することを考えた場合、通常の金型と同様に基板の半導体チップ非装着面と完全に密着した状態とならず、樹脂が廻り込んで樹脂ばりが発生するという問題が発生する。

また、加圧を行う成型方法では、樹脂ばりの発生を抑制し、かつ樹脂内に存在する気泡を押し出すために、一般的に１００tonを超えるレベルのプレスユニットを用いる。そのため、金型および成型装置の駆動系のコストアップ、大きくは成型装置全体のコストアップが大きな課題となる。さらには、金型と基板の半導体チップ非装着面とを１００tonを超えるレベルのプレスで密着させるが故に、基板の半導体チップ非装着面にキズを付けるという問題が発生する。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、樹脂ばりの発生を低減させることができる樹脂封止方法および樹脂封止装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、半導体チップが固着された回路基板を、上型と下型とからなる金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止方法であって、上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上記上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型には、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、さらに、上記入れ子が、上記回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、上記金型を締めるステップと、上記金型のキャビティに、低圧で上記液状樹脂を流し込むステップとを含み、上記入れ子として、テフロン（登録商標）からなるものを使用し、上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されていることを特徴としている。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、上型と下型とからなる金型を備え、半導体チップが固着された回路基板を上記金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止装置であって、上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上記上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型は、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されており、上記入れ子は、テフロン（登録商標）からなることを特徴としている。

本発明の一態様によれば、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、隙間なく密着させることができ、液状樹脂の入り込みを防止することができる。したがって、樹脂ばりの発生を低減させることができる樹脂封止装置を提供するという効果を奏する。

また、回路基板に固着された半導体チップを樹脂により封止したパッケージ構造を有する半導体装置として、発光装置がある。発光装置の樹脂封止を、上記各樹脂封止装置の構成によって行うことにより、封止樹脂の表面が粗面となるので、発光ダイオードチップから発せられる光が封止樹脂を介して外部へ出射する際、発光ダイオードチップからの光を散乱させ、発光ダイオードチップ上の光度が高くなるように改善することができる。したがって、発光装置全体をより均一に発光させ、かつ、取り出し効率を高くすることができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態について図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。

本発明は、半導体チップが固着され、かつ該半導体チップとワイヤにより接続された回路基板を、液状樹脂により封止する樹脂封止方法に関するものである。回路基板に固着された半導体チップを樹脂により封止したパッケージ構造を有する半導体装置としては、発光ダイオード（発光装置）がある。

以下で説明する実施例では、半導体装置の一例として発光ダイオードを用い、最初に発光ダイオードの構成、次に樹脂封止装置の構成、最後に樹脂封止方法について順番に説明する。なお、本実施例では半導体装置の一例として発光ダイオードを用いて説明するが、これに限るものではなく、本発明は幅広い種類にわたる光半導体装置の製造に適応することができる。

（発光ダイオードの構成）
図１は、発光ダイオードＡの一構成例を示す側面断面図である。

図１に示すように、発光ダイオードＡは、半導体チップ１、基板２、第１端子３、第２端子４、ワイヤ５、第１封止材６、および第２封止材９により構成されている。ここで、基板２を基準にして、半導体チップ１が設けられている側を発光ダイオードＡの表側とし、半導体チップ１が設けられている側と反対側を発光ダイオードＡの裏側とする。

半導体チップ１は、青色光を発するＬＥＤチップである。半導体チップ１は、第１端子３の上に固着（ボンディング）されている。半導体チップ１の表面には、半導体チップ１に電力を供給するチップ端子が少なくとも２つ設けられている。ワイヤ５は、半導体チップ１のチップ端子と第１端子３とを、および、半導体チップ１のチップ端子と第２端子４とを、それぞれ接続する。

基板２には、第１端子３と第２端子４とが形成されている。第１端子３と第２端子４とは、基板２の表面のほぼ全面にわたって互いに絶縁されるように形成されるとともに、基板２の側面をそれぞれ介して、基板２の裏面に延びるように形成されている。第１端子３および第２端子４は、銅からなり、互いに逆の極性になるように、基板２の裏面に形成されている部分が外部端子に接続される。

第１封止材６は、基板２上に設けられた半導体チップ１およびワイヤ５を少なくとも覆うように被覆されている。第１封止材６は、樹脂材料からなり、蛍光体粒子７および光拡散物質８が予め混合されている。すなわち、蛍光体粒子７および光拡散物質８を含む第１封止材６が、基板２上に供給されている。第１封止材６の樹脂材料としては、例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂などの熱硬化性樹脂が好ましい。

蛍光体粒子７は、半導体チップ１からの発光の少なくとも一部を吸収するとともに波長変換して異なる波長の光を発光する。例えば、第１封止材６内において、半導体チップ１から発した青色光が、蛍光体粒子７により黄色光に変換されるとする。この場合、半導体チップ１から発した青色光と蛍光体粒子７から発した黄色光との合成によって、第１封止材６から白色光が出射される。また、光拡散物質８により、第１封止材６と第２封止材９との界面全域から白色光が出射される。

第２封止材９は、第１封止材６と該第１封止材６が設けられていない基板２の表面とを覆い、かつ発光ダイオードＡの外形形状をなすように被覆されている。第２封止材９は、第１封止材６から出射された光を、減衰無く、発光ダイオードＡの外部に出射するような樹脂材料からなればよい。第２封止材９の樹脂材料としては、第１封止材６の樹脂材料と同一の材料（例えば熱硬化性のシリコーン樹脂など）が好ましい。

上記構成を有する発光ダイオードＡは、第１端子３および第２端子４が外部端子にそれぞれ接続されるように裏側がプリント基板などに実装され、第１端子３、ワイヤ５、半導体チップ１、ワイヤ５、および第２端子４とつながる経路を導電させ、半導体チップ１を発光させることにより、第２封止材９の露出面から白色光が出射される。

また、発光ダイオードＡでは、第１封止材６および第２封止材９により２段階で樹脂封止が行われているが、第２封止材９を用いずに、第１封止材６のみで発光ダイオードの外形形状をなすように被覆して構成してもよい。

図２は、発光ダイオードＢの一構成例を示す側面断面図である。

図２に示すように、発光ダイオードＢは、発光ダイオードＡの構成から第２封止材９を除いた構成と同様の構成を有している。つまりは、第１封止材６が、発光ダイオードＢの外形形状をなすように基板２の表面全域に被覆されている。これにより、発光ダイオードＢでは、樹脂封止部分の全域に、蛍光体粒子７および光拡散物質８が散らされているので、発光ダイオードＡよりも発光強度が大きい。

なお、発光ダイオードＡおよび発光ダイオードＢでは、半導体チップ１は１つ設けられているが、少なくとも１つ設けていればよく、所望する発光強度に応じて決定すればよい。また、発光ダイオードＡおよび発光ダイオードＢでは、表側のみに半導体チップ１を備え樹脂材料で封止する構成であったが、これに限らず、パッケージ仕様に応じて両側を樹脂材料で封止する構成でもよい。

発光ダイオードＡおよび発光ダイオードＢは、初期工程から個別に製造されるのではなく、１枚の大きな基板に、複数の半導体チップ１が配置・固着され、ワイヤ５が接続されて、樹脂材料で封止された後、最終的にブレードにより切断されて個片化されている。

（樹脂封止装置の構成）
図３は、樹脂封止装置２０の一構成例を示す側面断面図である。

図３に示すように、樹脂封止装置２０は、上型２１ａと下型２１ｂとからなる金型２１に、樹脂封止を行う回路基板１０をインサートさせて、ノズルタッチ面２４から樹脂を流し込むことにより、回路基板１０の片面側のみに樹脂封止を行う構成を有している。なお、図３では樹脂封止装置２０において本発明の特徴点となる箇所を示しており、樹脂封止装置２０における図示しない残りの部分は、従来の一般的な構成で実現可能である。

金型２１では、上型２１ａが可動型となり、下型２１ｂが固定型となっている。上型２１ａは、断面コの字型の形状を有しており、断面コの字型の開口側が下型２１ｂに対面するように設置されている。上型２１ａの凹部には、該凹部に嵌合した断面コの字型の形状を有する入れ子２２が設けられている。下型２１ｂは平板形状を有している。上型２１ａと下型２１ｂとを閉じると、金型２１には、入れ子２２と下型２１ｂとにより囲まれるキャビティ２６が形成されている。

上型２１ａの内部および下型２１ｂの内部には、ヒーター２３がそれぞれ設けられている。ヒーター２３は、キャビティ２６を一様に温めるように配設されており、例えば、棒状のものが等間隔で配設されている。

上型２１ａの上方側の表面（下型２１ｂに対向する面とは反対側の面）における中央位置よりも端側へオフセットさせた位置に、ノズルタッチ面２４（スプルブッシュ）が設けられている。ノズルタッチ面２４は、後述する射出機構部の射出口が容易に嵌まるような窪み形状を有している。ノズルタッチ面２４は、上型２１ａの上方側の表面に垂直な方向に、外部から、上型２１ａおよび入れ子２２を通ってキャビティ２６に抜ける通路が形成されている。これにより、外部からキャビティ２６に封止材料が流し込まれる。

入れ子２２には、エアーベント２５が設けられている。エアーベント２５は、入れ子２２における断面コの字型の開口側の面であり、ノズルタッチ面２４が配設されている側とは反対側に、ノズルタッチ面２４の通路と略垂直な方向に溝形状を有するように形成されている。エアーベント２５は、気泡を放出させる空気逃げとしての役割を有している。エアーベント２５は上型２１ａへ設けてもよいが、キャビティ２６に流し込まれた封止材料が上型２１ａと接する事を回避するためにも、入れ子２２に設けることが望ましい。

入れ子２２はフッ素樹脂からなる。具体的には、入れ子２２はテフロンからなる。テフロンとしては、硬度が「ショアＤ：５０〜５５」程度のものを使用することが好ましい。これにより、後述する密着性を上げ、樹脂の入り込みを防ぐことができる。

上型２１ａおよび下型２１ｂは、金属からなり、金型温度に耐える耐熱性、かつ封止材料と容易に離型できる金属が好適である。このような金属としては、例えば、テトラフルオロチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、テトラフルオロチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）、エチレン−テトラフルオロチレン共重合体樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）があるが、動摩擦係数の最も小さなテフロンが好ましい。

上記構成を有する樹脂封止装置２０により、回路基板１０の片面側が樹脂封止される。回路基板１０は、例えば発光ダイオードＡ，Ｂを作製する場合、半導体チップ１、第１端子３、第２端子４、およびワイヤ５が複数設けられる、個片化される前の大きな基板である。回路基板１０は、第１封止材６により封止される際、裏側の面が下型２１ｂに接し、表側の面すなわち半導体チップ１が設けられている側が入れ子２２に対向するように、金型２１に挟まれる。言い換えると、金型２１のキャビティ２６は、回路基板１０にて蓋をされたような形態となる。なお、図３では、簡略化のために、回路基板１０における第１端子３、第２端子４、およびワイヤ５の図示は省略している。

樹脂封止装置２０は、回路基板１０の片面側のみに樹脂封止を行うように構成されているが、勿論、回路基板１０の両面側に樹脂封止を行うように構成させてもよく、上型２１ａが可動型で下型２１ｂが固定型に限るわけでもない。また、樹脂封止装置２０では、入れ子２２が設けられた上型２１ａを用いたが、入れ子２２を設けずに、上型２１ａのみでキャビティ２６を形成するように構成させてもよい。この場合、上型２１ａは、フッ素樹脂、具体的にはテフロンにより構成される。

（樹脂封止方法）
本実施例では、一例として、上述した発光ダイオードＢを作製するために、上述した樹脂封止装置２０を用いて樹脂封止を行う場合について説明する。以下では、まず、発光ダイオードＢの全体的な製造工程について簡単に説明し、その次に、その製造工程における樹脂封止装置２０を用いた樹脂封止方法について詳細に説明する。

発光ダイオードＢの製造工程では、始めに、回路基板１０に、第１端子３および第２端子４をエッチングにより形成する。回路基板１０の表面では、後に発光ダイオードＢに個片化することを考慮して、切断幅（切断ライン）と発光ダイオード形成領域とが設定されている。

続いて、半導体チップ１を、回路基板１０の半導体チップ１の搭載部分に連続してボンディングする。このとき、チップ端子が設けられている面が上側に位置するように、半導体チップを固着する。そして、半導体チップ１のチップ端子と回路基板１０の第１端子３とを、また、該半導体チップ１の別のチップ端子と第２端子４とを、従来のワイヤボンディングプロセスにより、ワイヤ５を用いてそれぞれ接続する。

続いて、ワイヤボンディングを完了した回路基板１０を、樹脂封止装置２０にセットする。すなわち、回路基板１０を金型２１にインサートするようにセットする。そして、半導体チップ１およびワイヤ５などを覆うように、回路基板１０上に液状樹脂を供給する。そして、上型２１ａと下型２１ｂとを閉じたまま熱を与えて液状樹脂を硬化させた後、上型２１ａを上方に移動させて、上型２１ａの入れ子２２から硬化樹脂を離型する。そして、高温条件下でアフターキュアを行う。例えば、１５０℃程度のオーブンで５時間程度、アフターキュアすればよい。

続いて、樹脂封止した回路基板１０を、樹脂封止装置２０から切断装置にセットする。そして最終的に、ブレードにより、切断ラインに沿って回路基板１０を切断する。これにより、個片化された発光ダイオードＢが作製され得る。

次いで、発光ダイオードＢの製造工程における樹脂封止装置２０を用いた樹脂封止方法について、詳細に説明する。

図４は、樹脂封止装置２０において、回路基板１０をインサートさせた金型２１に、液状樹脂を流し込んでいる際の様子を示す図である。

ワイヤボンディングを完了した回路基板１０を樹脂封止装置２０にセットした後、詳細には、回路基板１０の裏側の面が下型２１ｂに接し、かつ半導体チップ１が設けられている側の面が入れ子２２に対向するように、回路基板１０を上型２１ａと下型２１ｂとで挟んだ後、上型２１ａと下型２１ｂとをクランプする。このとき、入れ子２２が、回路基板１０の半導体チップ１が設けられている側の面（樹脂封止面）に、隙間なく確実に密着するように、上型２１ａと下型２１ｂとを締める。クランプの方法としては、例えば、上型２１ａと下型２１ｂとをネジ２７により締め付ける方法を行う。

続いて、クランプした金型２１に対して、ノズルタッチ面２４に射出機構部３０の射出口をタッチさせながら、液状樹脂３１を流し込む。射出機構部３０は樹脂封止装置２０に備えられており、液状樹脂３１が射出した分、随時補給される仕組みとなっている。液状樹脂３１は、その粘度が４００（ｍPa・ｓ）以下の低粘度のものが使用される。また、液状樹脂３１は、回路基板１０上の封止材料となるものであり、発光ダイオードＢを作製する場合、蛍光体粒子７および光拡散物質８を含む第１封止材６に相当する。

液状樹脂３１を流し込む際には、地面と鋭角θをなすように金型２１を傾けながら、エアーによる圧送やプランジャによる機械的な注入により流し込む。詳細には、ノズルタッチ面２４が設けられている側が下方となるように、金型２１を傾ける。

また、低粘度の液状樹脂３１は、圧送中や注入中にエアー（気泡）を巻き込み易い性質を有している。このため、圧送では１０ｋPa〜２５０ｋPa、機械的注入では１ｍｍ／sec〜１０ｍｍ／secといった極めて低圧または低速で、液状樹脂３１を金型２１のキャビティ２６内へ流し込む。

これにより、液状樹脂３１は、キャビティ２６内において下から上に移動するとともに、キャビティ２６内の気泡を浮上させながら充填されていく。そして、上方まで浮上した気泡は、入れ子２２に設けたエアーベント２５に放出される。

キャビティ２６内に液状樹脂３１を満たした後、金型２１を傾けたまま、熱を加えて液状樹脂３１を硬化させる。そして硬化後、金型２１を元の位置に戻し、上型２１ａを上方に移動させて、液状樹脂３１の硬化後の形態である第１封止材６により封止された回路基板１０を離型する。

以上、樹脂封止方法では、離型するために上型２１ａを上方に移動させる際、液状樹脂３１が硬化した形態の第１封止材６は、テフロンからなる入れ子２２に接しているので、離型性が非常に優れている。

また、入れ子２２が回路基板１０の表面に面するように、回路基板１０を挟んだまま、上型２１ａと下型２１ｂとをクランプするとき、高い弾性を有するテフロンからなる入れ子２２を、回路基板１０の表面に当てるので、隙間なく確実に密着させることが可能となり、液状樹脂３１の入り込みを防止することが可能となる。

さらに、液状樹脂３１は、極めて低圧または低速で、金型２１のキャビティ２６内へ流し込むので、入れ子２２と回路基板１０との隙間に入り込みにくくなっている。よって、樹脂ばりを発生しにくくすることが可能となる。

したがって、隙間に廻り込みやすい低粘度の液状樹脂３１を供給して樹脂封止を行う場合であっても、本樹脂封止方法により、離型性に優れ、かつ樹脂ばりの発生を低減させた樹脂封止を行うことが可能となる。なお、樹脂ばりの発生を特に低減するという観点で見れば、回路基板１０を上型２１ａと下型２１ｂとで挟んだ後、上型２１ａと下型２１ｂとをクランプするとき、少なくとも、回路基板１０の表面との接触面がフッ素樹脂（テフロン）からなればよい。

また、液状樹脂３１は液状のため気泡が発生しやすいが、本樹脂封止方法によれば、極めて低圧または低速で、液状樹脂３１が金型２１のキャビティ２６内へ流し込まれることにより、樹脂中の気泡の発生を抑制することが可能となる。さらに、樹脂ばりが発生しにくいので、大きな圧力で金型をプレスする必要もない。よって、回路基板１０の半導体チップ非装着面にキズを付けることを防止することが可能となる。

なお、上述した樹脂封止方法では、発光ダイオードＢを用いる場合について説明したが、これに限るわけではない。例えば、４つ以上の半導体チップ１を含む発光ダイオード、また、マトリクス状の多数の半導体チップ１を含む発光ダイオード、などの製造にも同様の適用が可能であり、同様の効果が得られる。

また、キャビティ２６内に液状樹脂３１を満たした際、入れ子２２の凹部が液状樹脂３１に接する。そこで、入れ子２２の凹部の全ての面、すなわちキャビティ２６を形成する面を、粗面加工を施した面としてもよい。

図５に、入れ子２２のキャビティ２６を形成する面が粗面となっているときの、離型した発光ダイオードＣの構成を示す。

図５に示すように、発光ダイオードＣは、３つの半導体チップ１、基板２、第１端子３、第２端子４、第３端子３’、第４端子４’、ワイヤ５、および第２封止材９により構成されている。発光ダイオードＣでは、第１端子３および第３端子３’が同じ極性を有し、第２端子４および第４端子４’が同じ極性を有するように導電される。

発光ダイオードＣでは、第２封止材９の上方の面が粗面となっていることにより、半導体チップ１から発せられる光が第２封止材９を介して外部へ出射する際、蛍光体粒子７および光拡散物質８を含んでいない第２封止材９のみの構成であっても、半導体チップ１からの光を散乱させ、半導体チップ１上の光度が高くなるように改善することが可能となる。よって、パッケージ全体をより均一に発光させ、かつ、取り出し効率を高くすることが可能となる。

また、入れ子２２は、少なくとも回路基板１０の半導体チップ１が設けられている側の面（樹脂封止面）に密着する面の摩擦係数が０．１０以下であることが好ましい。これにより、優れた離型性を有することが可能となる。

本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、半導体チップが固着された回路基板を、上型と下型とからなる金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止方法であって、上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上記上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のうち、キャビティを形成する型の上記回路基板との接触面においては、フッ素樹脂を使用し、さらに、上記金型のキャビティを形成する型が、上記回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、上記金型を締めるステップと、上記金型のキャビティに、低圧で上記液状樹脂を流し込むステップとを含んでいても良い。

上記の構成によれば、金型のキャビティを形成する型が、回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込んで金型を締めているとき、金型のうち、キャビティを形成する型の回路基板との接触面においては、フッ素樹脂を使用しているので、隙間なく密着させることが可能となり、液状樹脂の入り込み（廻り込み）を防止することが可能となる。また、低圧で液状樹脂を流し込んでいるので、キャビティを形成する型の回路基板との接触面と、回路基板との隙間に、液状樹脂は入り込みにくい。よって、本樹脂封止方法では、樹脂ばりの発生を低減させることが可能となる。

なお、フッ素樹脂のうちテフロン（登録商標）は弾性および離型性に優れ、入手し易い材料である。それゆえ、本発明の樹脂封止方法は、上記金型のうち、キャビティを形成する型の上記回路基板との接触面においては、テフロン（登録商標）からなるものを使用しても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、上記金型のキャビティを形成する型のキャビティ側の面は、粗面加工が施されていても良い。

半導体装置として、例えば、半導体チップとして発光ダイオードチップを搭載した発光装置がある。発光装置は、発光ダイオードチップから発せられる光を封止樹脂を介して外部へ出射する。このような発光装置においては、上記の構成により、封止樹脂の表面が粗面となるので、発光ダイオードチップから発せられる光が封止樹脂を介して外部へ出射する際、発光ダイオードチップからの光を散乱させ、発光ダイオードチップ上の光度が高くなるように改善することが可能となる。よって、発光装置全体をより均一に発光させ、かつ、取り出し効率を高くすることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、上記金型のキャビティを形成する型は、少なくとも上記回路基板との接触面の摩擦係数が０．１０以下であっても良い。これにより、優れた離型性を有することができるという効果を併せて奏する。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、半導体チップが固着された回路基板を、上型と下型とからなる金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止方法であって、上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型には、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、さらに、上記入れ子が、上記回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、上記金型を締めるステップと、上記金型のキャビティに、低圧で上記液状樹脂を流し込むステップとを含んでいても良い。

上記の構成によれば、金型のキャビティを形成する型のキャビティ側に設けられている入れ子が、回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込んで金型を締めているとき、入れ子はフッ素樹脂からなるので、隙間なく密着させることが可能となり、液状樹脂の入り込みを防止することが可能となる。また、低圧で液状樹脂を流し込んでいるので、入れ子の回路基板との接触面と、回路基板との隙間に、液状樹脂は入り込みにくい。よって、本樹脂封止方法では、樹脂ばりの発生を低減させることが可能となる。

なお、フッ素樹脂のうちテフロン（登録商標）は弾性および離型性に優れ、入手し易い材料である。それゆえ、本発明の樹脂封止方法は、上記入れ子として、テフロン（登録商標）からなるものを使用しても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されていても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、上記入れ子は、少なくとも上記回路基板との接触面の摩擦係数が０．１０以下であっても良い。これにより、優れた離型性を有することができるという効果を併せて奏する。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、上記低圧は、１０（ｋPa）以上かつ２５０（ｋPa）以下の範囲の圧送により行われても良い。上記の構成によれば、極めて低圧で、液状樹脂を金型のキャビティ内へ流し込むので、さらに樹脂ばりを発生しにくくすることが可能となる。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、低圧で金型内に樹脂を注入するため、液状樹脂を使用するが、その液状樹脂の粘度は、４００（ｍPa・ｓ）以下であっても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、上型と下型とからなる金型を備え、半導体チップが固着された回路基板を上記金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止装置であって、上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分が、上型と下型とからなる金型で挟み込まれたとき、上記金型のうち、キャビティを形成する型の上記回路基板との接触面はフッ素樹脂からなり、かつ、当該型のキャビティ側の面は、粗面加工が施されていても良い。

上記の構成によれば、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分が、上型と下型とからなる金型で挟み込まれたとき、金型のうち、キャビティを形成する型の回路基板との接触面はフッ素樹脂からなることにより、隙間なく密着させることが可能となり、液状樹脂の入り込みを防止することが可能となる。よって、本樹脂封止装置では、樹脂ばりの発生を低減させることが可能となる。

また、回路基板に固着された半導体チップを樹脂により封止したパッケージ構造を有する半導体装置として、発光装置がある。発光装置は、発光ダイオードチップから発せられる光を封止樹脂を介して外部へ出射する。このような発光装置の樹脂封止を上記構成によって行うことにより、封止樹脂の表面が粗面となるので、発光ダイオードチップから発せられる光が封止樹脂を介して外部へ出射する際、発光ダイオードチップからの光を散乱させ、発光ダイオードチップ上の光度が高くなるように改善することが可能となる。よって、発光装置全体をより均一に発光させ、かつ、取り出し効率を高くすることが可能となる。

なお、フッ素樹脂のうちテフロン（登録商標）は弾性および離型性に優れ、入手し易い材料である。それゆえ、本発明の樹脂封止装置は、上記金型のうち、キャビティを形成する型の上記回路基板との接触面は、テフロン（登録商標）からなっていても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、上記金型のキャビティを形成する型は、少なくとも上記回路基板との接触面の摩擦係数が０．１０以下であっても良い。これにより、優れた離型性を有することができるという効果を併せて奏する。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、上型と下型とからなる金型を備え、半導体チップが固着された回路基板を上記金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止装置であって、上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型は、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されていても良い。

上記の構成によれば、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分が、上型と下型とからなる金型で挟み込まれたとき、金型のキャビティを形成する型は、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられていることにより、隙間なく密着させることが可能となり、液状樹脂の入り込みを防止することが可能となる。よって、本樹脂封止装置では、樹脂ばりの発生を低減させることが可能となる。

なお、フッ素樹脂のうちテフロン（登録商標）は弾性および離型性に優れ、入手し易い材料である。それゆえ、本発明の樹脂封止装置は、上記入れ子は、テフロン（登録商標）からなっていても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、上記入れ子は、少なくとも上記回路基板との接触面の摩擦係数が０．１０以下であっても良い。これにより、優れた離型性を有することができるという効果を併せて奏する。

以上のように、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のうち、キャビティを形成する型の上記回路基板との接触面においては、フッ素樹脂を使用し、さらに、上記金型のキャビティを形成する型が、上記回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、上記金型を締めるステップと、上記金型のキャビティに、低圧で上記液状樹脂を流し込むステップとを含む方法であっても良い。

それゆえ、金型のキャビティを形成する型が、回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込んで金型を締めているとき、隙間なく密着させることができ、液状樹脂の入り込みを防止することができる。また、低圧で液状樹脂を流し込んでいるので、キャビティを形成する型の回路基板との接触面と、回路基板との隙間に、液状樹脂は入り込みにくい。したがって、樹脂ばりの発生を低減させることができる樹脂封止方法を実現するという効果を奏する。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止方法は、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型には、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、さらに、上記入れ子が、上記回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、上記金型を締めるステップと、上記金型のキャビティに、低圧で上記液状樹脂を流し込むステップとを含む方法であっても良い。

それゆえ、金型のキャビティを形成する型のキャビティ側に設けられている入れ子が、回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込んで金型を締めているとき、隙間なく密着させることができ、液状樹脂の入り込みを防止することができる。また、低圧で液状樹脂を流し込んでいるので、入れ子の回路基板との接触面と、回路基板との隙間に、液状樹脂は入り込みにくい。したがって、樹脂ばりの発生を低減させることができる樹脂封止方法を実現するという効果を奏する。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分が、上型と下型とからなる金型で挟み込まれたとき、上記金型のうち、キャビティを形成する型の上記回路基板との接触面はフッ素樹脂からなり、かつ、当該型のキャビティ側の面は、粗面加工が施されている構成であっても良い。

また、本発明の一態様に係る樹脂封止装置は、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型は、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されている構成であっても良い。

それゆえ、回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、隙間なく密着させることができ、液状樹脂の入り込みを防止することができる。したがって、樹脂ばりの発生を低減させることができる樹脂封止装置を提供するという効果を奏する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、半導体チップがボンディングされた基板上を樹脂で封止する樹脂封止方法に関する分野に好適に用いることができるだけでなく、樹脂封止方法により樹脂封止された半導体装置に関する分野、例えば、発光ダイオードに関する分野に好適に用いることができ、さらには、半導体装置を備える機器の分野にも広く用いることができる。

発光ダイオードの一構成例を示す側面断面図である。発光ダイオードの他の構成例を示す側面断面図である。本発明における樹脂封止装置の実施の一形態を示す側面断面図である。上記樹脂封止装置において、樹脂封止を行っている際の様子を示す図である。上記樹脂封止装置を用いて樹脂封止された発光ダイオードの一構成例を示す側面断面図である。

１半導体チップ
２基板
３第１端子
４第２端子
５ワイヤ
６第１封止材
７蛍光体粒子
８光拡散物質
９第２封止材
１０回路基板
２０樹脂封止装置
２１金型
２１ａ上型
２１ｂ下型
２２入れ子
２３ヒーター
２４ノズルタッチ面
２５エアーベント
２６キャビティ
３０射出機構部
３１液状樹脂
Ａ〜Ｃ発光ダイオード

Claims

半導体チップが固着された回路基板を、上型と下型とからなる金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止方法であって、
上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上記上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型には、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、
さらに、上記入れ子が、上記回路基板の半導体チップの搭載面に面するように、上記金型を締めるステップと、
上記金型のキャビティに、低圧で上記液状樹脂を流し込むステップとを含み、
上記入れ子として、テフロン（登録商標）からなるものを使用し、
上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されていることを特徴とする樹脂封止方法。
上記入れ子は、少なくとも上記回路基板との接触面の摩擦係数が０．１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止方法。
上記低圧は、１０（ｋPa）以上かつ２５０（ｋPa）以下の範囲の圧送により行われることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止方法。
上記液状樹脂の粘度は、４００（ｍPa・ｓ）以下であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止方法。
上型と下型とからなる金型を備え、半導体チップが固着された回路基板を上記金型を用いて液状樹脂により封止する樹脂封止装置であって、
上記回路基板の半導体チップが搭載されていない部分を、上記上型と下型とからなる金型で挟み込むとき、上記金型のキャビティを形成する型は、フッ素樹脂からなる入れ子がキャビティ側に設けられており、
上記入れ子のキャビティ側の面は、粗面加工が施されており、
上記入れ子は、テフロン（登録商標）からなることを特徴とする樹脂封止装置。
上記入れ子は、少なくとも上記回路基板との接触面の摩擦係数が０．１０以下であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂封止装置。