JP5428903B2

JP5428903B2 - 樹脂封止金型装置

Info

Publication number: JP5428903B2
Application number: JP2010022313A
Authority: JP
Inventors: 健治緒方; 正剛神崎
Original assignee: Dai Ichi Seiko Co Ltd
Current assignee: I Pex Inc
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-02-03
Also published as: JP2011159915A; CN102157398B; KR101230714B1; KR20110090796A; TW201132483A; CN102157398A

Description

本発明は樹脂封止金型装置、特に、基板に実装した半導体素子等の電子部品を常温で液状の封止樹脂材で樹脂封止する樹脂封止金型装置に関する。

従来、樹脂封止金型装置としては、上金型と上下可動機構を設けた１または複数の予備キャビティを備える下金型とを用いて１または複数の半導体装置を実装した基板を樹脂封止する封止成型方法に使用されるものがある（特許文献１参照）。
すなちわ、前記上金型と前記下金型を加熱する工程と、前記下金型に設けられたキャビティに所要量以上の封止樹脂を供給する工程と、前記半導体素子の搭載面が下金型の前記キャビティが設けられた面に対向するように前記基板を前記下金型に装着する工程と、前記上金型と前記基板を装着した下金型を密着する工程と、前記封止樹脂を溶融させ前記予備キャビティに所要量を超えた分の封止樹脂を流入させる工程と、あらかじめ定められた所定の成型圧力を前記上下可動機構より前記封止樹脂に加圧する工程と、により、常に前記キャビティ内の封止樹脂量を一定にして基板を樹脂封止する樹脂封止金型装置である。

特開２００６−２４５１５１号公報

しかしながら、前述の樹脂封止金型装置（図１，図２）では、常温で液状の流動性の高い封止樹脂材を使用するため、樹脂成形時に上下可動機構５と下金型２との隙間に封止樹脂材が浸入しやすく、固形化した樹脂カスが発生しやすい。そして、成形作業が終了する毎に金型のクリーニング作業を行っても、前記樹脂カスを完全に除去することは容易でなく、作業効率が悪い。このため、その後の樹脂成形工程において前記上下可動機構５を作動させると、残存する樹脂カスがキャビティ内に浸入して不良品発生の原因となり、歩留まりが悪いという問題点がある。
本発明は、前記問題点に鑑み、クリーニング作業が容易で作業効率が高く、歩留まりの良い樹脂封止金型装置を提供することを目的とする。

本発明に係る樹脂封止金型装置は、前記課題を解決するため、部品を表面実装した基板を挟持して樹脂封止する上，下金型のうち、下金型のキャビティブロックに設けた平面方形のキャビティに連通路を介して連通するように樹脂溜まり部を設け、前記樹脂溜まり部にトランスファーピンを上下動可能に設けるとともに、前記キャビティおよび前記樹脂溜まり部の少なくともいずれか一方に封止樹脂材を注入し、前記キャビティ内の封止樹脂材に基板の部品を浸漬し、前記キャビティブロックと前記上金型とで前記基板をクランプする樹脂封止金型装置であって、前記キャビティの少なくとも１辺の中央に設けた前記連通路に連通する細溝状の樹脂溜まり部を、前記キャビティの前記１辺に沿って設けるとともに、前記トランスファーピンに直接押し出された封止樹脂材が前記連通路を通過できないように、前記樹脂溜まり部の奥側隅部に前記トランスファーピンを設けた構成としてある。

本発明によれば、下金型とトランスファーピンとの隙間に樹脂カスが発生しても、連通路を通過してキャビティ内に浸入することがなく、前記樹脂カスは樹脂溜まり部内に滞留する。このため、不良品が発生せず、歩留まりが向上するだけでなく、金型のクリーニング作業が簡単になり、生産性が向上する。

本発明によれば、樹脂溜まり部を細溝状に形成してあるので、床面積が小さく、小型の樹脂封止金型装置が得られる。

本発明によれば、トランスファーピンを樹脂溜まり部の奥側隅部に設けるので、樹脂溜まり部を必要最小限度の長さにでき、床面積が小さくなり、小型の樹脂封止装置が得られる。

本発明の実施形態としては、キャビティの少なくとも１辺に設けた連通路に連通し、かつ、反対方向にそれぞれ延在する樹脂溜まり部を設けるとともに、前記樹脂溜まり部の奥側隅部にトランスファーピンをそれぞれ配置しておいてもよい。
また、キャビティの対向する少なくとも２辺にそれぞれ設けた連通路に連通し、かつ、反対方向にそれぞれ延在する樹脂溜まり部を設けるとともに、前記樹脂溜まり部の奥側隅部にトランスファーピンをそれぞれ配置してもよい。
本実施形態によれば、反対方向にそれぞれ延在する樹脂溜まり部に封止樹脂材が分かれて流入するので、封止樹脂材のキャビティから樹脂溜まり部への流入時間を短縮でき、生産効率がより一層向上する。

本発明に係る他の樹脂封止金型装置は、前記課題を解決するため、部品を表面実装した基板を挟持して樹脂封止する上，下金型のうち、下金型のキャビティブロックに設けた平面方形のキャビティに連通路を介して連通するように樹脂溜まり部を設け、前記樹脂溜まり部にトランスファーピンを上下動可能に設けるとともに、前記キャビティおよび前記樹脂溜まり部の少なくともいずれか一方に封止樹脂材を注入し、前記キャビティ内の封止樹脂材に基板の部品を浸漬し、前記キャビティブロックと前記上金型とで前記基板をクランプする樹脂封止金型装置であって、前記キャビティの隣り合う隅部にそれぞれ設けた連通路に両端を連通するように、前記キャビティの辺に沿って細溝状の樹脂溜まり部を形成するとともに、前記トランスファーピンに直接押し出された封止樹脂材が前記連通路を通過できないように、前記樹脂溜まり部の中央にトランスファーピンを設けた構成としてある。
本発明によれば、余分な封止樹脂材が２つの連通路を介して樹脂溜まり部に流入するので、樹脂封止材の注入時間を短縮でき、生産効率がより一層向上する。
また、少ない本数のトランスファーピンで封止樹脂材の供給量のバラツキを解消でき、構造が簡単な樹脂封止金型装置を得られる。

本発明の新たな実施形態としては、キャビティに対する連通路、樹脂溜まり部およびトランスファーピンの位置，形状を、キャビティの対角線が交差する点を対称中心とする点対称となるように配置，形成した構成としてもよい。
本実施形態によれば、点対称となる位置に連通路、樹脂溜まり部およびトランスファーピンを配置して形成してあるので、成形品をバランスよく離型させることができる。このため、キャビティ内にエジェクタピンを設ける必要がなくなり、樹脂カスの発生，混入のおそれがなくなり、歩留まりが向上するだけでなく、金型のクリーニング作業が簡単になり、より一層生産性が向上するという効果がある。

本発明に係る樹脂封止金型装置の第１実施形態の下金型を示す平面図である。図１に示した第１実施形態の上下金型の製造工程を示す断面図である。図３Ａ，３Ｂ，３Ｃは図２に続く製造工程を示す断面図である。図４Ａ，４Ｂ，４Ｃは図３に続く製造工程を示す断面図である。図５Ａ，５Ｂは第１実施形態の下金型に注入した樹脂が拡散する状態を示す平面図である。本発明に係る樹脂封止金型装置の第２実施形態の下金型を示す平面図である。本発明に係る樹脂封止金型装置の第３実施形態の下金型を示す平面図である。本発明に係る樹脂封止金型装置の第４実施形態の下金型を示す平面図である。図９Ａ，９Ｂは第４実施形態の下金型に注入した樹脂が拡散する状態を示す平面図である。

次に、本発明に係る樹脂封止金型装置の実施形態を図１ないし図９の添付図面に従って説明する。
第１実施形態に係る樹脂封止金型装置は、図１ないし図５に示すように、下金型１０と上金型３０とで構成されている。前記下金型１０は、方形枠状の密閉ブロック１１に平面方形のキャビティブロック２０を嵌合したものである。

前記密閉ブロック１１は、その上端面に沿って環状のパッキン１２を埋設してある。

前記キャビティブロック２０は、その中央に形成したキャビティ２１の両側に仕切り壁２２，２２をそれぞれ突設することにより、前記キャビティ２１と樹脂溜まり部２３とを仕切るとともに、前記仕切り壁２２の中央に設けた連通路２４を介して前記キャビティ２１と前記樹脂溜まり部２３とを連通してある。

前記樹脂溜まり部２３の奧側の隅部に上下動可能なトランスファーピン２６を設けてある。このため、前記トランスファーピン２６は前記連通路２４から最も遠く離れた位置に配置されている。
なお、トランスファーピンは、連通路から、前記トランスファーピンに直接押し出された封止樹脂材が前記連通路を通過できない距離だけ離れた位置に設けられている。このため、下金型とトランスファーピンとの隙間に樹脂カスが発生したとしても、樹脂カスが樹脂溜まり部内に滞留し、キャビティ内に浸入することがない。

上金型３０は、前記下金型１０と同一平面形状を有するとともに、その下面に後述する基板４２を吸着保持できる真空吸着孔（図示せず）を設けてある。

本実施形態に使用される封止樹脂材４０としては、例えば、常温で液状のシリコン樹脂等の透明樹脂、あるいは、エポキシ樹脂が挙げられる。前記封止樹脂材４０は流動性が高く、金型に設けたエアーベントから漏れやすいので、本実施形態では、エアーベントを設けず、真空減圧装置でキャビティ内の空気を抜いて所定の圧力まで減圧した後、樹脂封止する構造となっている。

次に、前記樹脂封止金型装置の作業工程について説明する。
図２に図示するように、開いた状態の下金型１０および上金型３０のうち、前記下金型１０のトランスファーピン２６は樹脂溜まり部２６の底面よりも低い位置に引き込まれた状態にあり、供給された封止樹脂材４０の供給量のバラツキを解消できるようになっている。

そして、図５Ａに示すように、下金型１０のキャビティ２１の中央、トランスファーピン２６が引き込まれて生じた凹部、および、樹脂溜まり部２３に、適宜、封止樹脂材４０を図示しないディスペンサーで注入すると、前記封止樹脂材４０は図５Ｂに示すように拡散する。

一方、半導体装置４１を表面実装した基板４２を図示しないインローダで搬送し、上金型３０の真空吸着孔で吸着，保持する（図３Ａ）。そして、下金型１０を上昇させた後、更に密閉ブロック１１のみを上昇させ、密閉ブロック１１のパッキン１２に上金型３０の下面を圧接させて密閉空間３１を形成する。ついで、前記密閉空間３１内の空気を真空減圧装置で抜いて所定の圧力まで減圧した後、前記キャビティブロック２０を押し上げ、キャビティ２１内の封止樹脂材４０に基板４２の半導体素子４１を浸漬して樹脂封止するとともに、前記キャビティブロック２０と上金型３０とで基板４２をクランプする。その際に、キャビティ２１内の余剰の封止樹脂４０は連通路２４を介して樹脂溜まり部２３内に流入する。そして、図４Ａに示すように、トランスファーピン２６を上下動させることにより、封止樹脂材４０の供給量のバラツキを吸収するとともに、キャビティ２１内に所定の成形圧力を付与し、封止樹脂材４０を硬化させる。

なお、本実施形態では、封止樹脂材４０を、キャビティ２１、トランスファーピン２６を引き込んで生じた凹部、および、樹脂溜まり部２３に注入しているが、キャビティ２１だけに注入してもよい。
ただし、キャビティ２１だけに封止樹脂材を注入した場合には、キャビティブロック２０と上金型３０とで基板４２をクランプする際に、クランプ速度が速いと、封止樹脂材４０が連通路２４だけでなく、仕切壁２２を直接越えて樹脂溜まり部２３内に流入するおそれがあるので、クランプ速度を遅くする必要がある。
一方、封止樹脂材４０を、キャビティ２１、トランスファーピン２６を引き込んで生じた凹部、および、樹脂溜まり部２３に予め注入しておけば、キャビティ２１から樹脂溜まり部２３内に流入させる封止樹脂材４０の量を少なくできる。このため、クランプ速度を速くでき、生産性をより一層向上させることができるという利点がある。

そして、図４Ｂに示すように、封止樹脂材４０が硬化した後、下金型１０を降下させると同時に、トランスファーピン２６を突き出し、成形品４３を下型１０から離型する。この時、上金型３０の真空吸引孔が基板４２を吸着しつづけることにより、成形品４３の離型を補助するとともに、落下を防止する。更に、下金型１０と上金型３０とを所定の距離だけ引き離した後、図示しないアンローダで成形品４３を搬出することにより、１回の樹脂封止作業が完了する。以後、同様な樹脂封止作業を繰り返すことにより、連続作業が可能となる。

第２実施形態は、図６に示すように、キャビティブロック２０に設けたキャビティ２１の対向する辺の中央部に連通路２４をそれぞれ設けるとともに、前記連通路２４，２４からそれぞれ反対方向に樹脂溜まり部２３を延在した場合である。前記樹脂溜まり部２３の奥側の隅部に上下動可能なトランスファーピン２６を設けてある。他は前述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態によれば、構造が簡単であり、製造が容易であるという利点がある。

第３実施形態は、図７に示すように、キャビティブロック２０に設けたキャビティ２１の４辺の中央部にそれぞれ連通路２４を設けるとともに、前記連通路２４から両側に樹脂溜まり部２３をそれぞれ設けた場合である。そして、前記樹脂溜まり部２３の奥側の隅部に上下動可能なトランスファーピン２６を設けてある。他は前述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。
本実施形態によれば、キャビティ２１の４辺のそれぞれに樹脂溜まり部２３を設けてあるので、封止樹脂材の供給量のバラツキが大きくても調整可能である。このため、基板に表面実装した部品の大きさ，個数が異なっても対応しやすいという利点がある。

第４実施形態は、図８に示すように、キャビティブロック２０に設けたキャビティ２１の４辺のうち、対向する２辺の隅部に連通路２４をそれぞれ設けるとともに、前記連通路２４，２４に両端を連通させるように樹脂溜まり部２３を設けてある。そして、前記樹脂溜まり部２３の中央に上下動可能なトランスファーピン２６を設けてある。したがって、連通路２４から最も遠く離れた位置にトランスファーピン２６が配置されている。他は前述の第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

前記第４実施形態では、図９に示すように、前記キャビティ２１に封止樹脂材４０を適宜、注入して拡散させると、余分な封止樹脂材４０が２つの連通路２４を介して樹脂溜まり部２３に流入する。このため、樹脂封止作業時間を短縮でき、生産効率がより一層向上する。
また、少ない本数のトランスファーピン２６で封止樹脂材の供給量のバラツキを解消でき、構造が簡単な樹脂封止金型装置を得られるという利点がある。

なお、前記連通路は、キャビティ２１の辺の中央に設ける場合に限らず、必要に応じて辺の中間に設けてもよく、特に限定するものではない。
また、樹脂溜まり部は、キャビティの３辺に設けてもよく、必要に応じて選択できることは勿論である。
さらに、前記トランスファーピンは樹脂溜まり部の奥側隅部に設ける場合に限らず、樹脂カスが連通路を通過できない距離だけ離れた位置に設ければよい。

本発明に係る樹脂封止金型装置は、前述の半導体装置に限らず、例えば、ＬＥＤ素子も部品として樹脂封止できることは勿論である。

１０：下金型
１１：密閉ブロック
１２：パッキン
２０：キャビティブロック
２１：キャビティ
２２：仕切壁
２３：樹脂溜まり部
２４：連通路
２６：トランスファーピン
３０：上金型
３１：密閉空間
４０：封止樹脂材
４１：半導体装置
４２：基板
４３：成形品

Claims

部品を表面実装した基板を挟持して樹脂封止する上，下金型のうち、下金型のキャビティブロックに設けた平面方形のキャビティに連通路を介して連通するように樹脂溜まり部を設け、前記樹脂溜まり部にトランスファーピンを上下動可能に設けるとともに、前記キャビティおよび前記樹脂溜まり部の少なくともいずれか一方に封止樹脂材を注入し、前記キャビティ内の封止樹脂材に基板の部品を浸漬し、前記キャビティブロックと前記上金型とで前記基板をクランプする樹脂封止金型装置であって、
前記キャビティの少なくとも１辺の中央に設けた前記連通路に連通する細溝状の樹脂溜まり部を、前記キャビティの前記１辺に沿って設けるとともに、前記トランスファーピンに直接押し出された封止樹脂材が前記連通路を通過できないように、前記樹脂溜まり部の奥側隅部に前記トランスファーピンを設けたことを特徴とする樹脂封止金型装置。
キャビティの少なくとも１辺に設けた連通路に連通し、かつ、反対方向にそれぞれ延在する樹脂溜まり部を設けるとともに、前記樹脂溜まり部の奥側隅部にトランスファーピンをそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止金型装置。
キャビティの対向する少なくとも２辺にそれぞれ設けた連通路に連通し、かつ、反対方向にそれぞれ延在する樹脂溜まり部を設けるとともに、前記樹脂溜まり部の奥側隅部にトランスファーピンをそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂封止金型装置。
部品を表面実装した基板を挟持して樹脂封止する上，下金型のうち、下金型のキャビティブロックに設けた平面方形のキャビティに連通路を介して連通するように樹脂溜まり部を設け、前記樹脂溜まり部にトランスファーピンを上下動可能に設けるとともに、前記キャビティおよび前記樹脂溜まり部の少なくともいずれか一方に封止樹脂材を注入し、前記キャビティ内の封止樹脂材に基板の部品を浸漬し、前記キャビティブロックと前記上金型とで前記基板をクランプする樹脂封止金型装置であって、
前記キャビティの隣り合う隅部にそれぞれ設けた連通路に両端を連通するように、前記キャビティの辺に沿って細溝状の樹脂溜まり部を形成するとともに、前記トランスファーピンに直接押し出された封止樹脂材が前記連通路を通過できないように、前記樹脂溜まり部の中央にトランスファーピンを設けたことを特徴とする樹脂封止金型装置。
キャビティに対する連通路、樹脂溜まり部およびトランスファーピンの位置，形状を、キャビティの対角線が交差する点を対称中心とする点対称となるように配置，形成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の樹脂封止金型装置。