JP5513337B2 - 樹脂封止成形型装置及び該樹脂封止成形型装置用外気遮断部材 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に装着された電子部品等を樹脂封止するための樹脂封止成形型装置、及び、樹脂封止成形型装置内の成形型を外気から遮断するために用いられる樹脂封止成形型装置用外気遮断部材に関する。

従来より、基板上に装着された半導体チップ等の電子部品を樹脂により封止して成形することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。

このような樹脂封止成形に用いられる成形型装置の一例を図４に示す。成形型装置５０は、上型５１と下型５２とから成る成形型５０１を備えており、上型５１に、電子部品７１が装着された基板７０が保持される。下型５２は、枠部材５５と、該枠部材５５内で上下動する底面部材５４とから成り、枠部材５５と底面部材５４とで囲まれた空間（キャビティ５３）に封止用の樹脂が収容されるようになっている。下型５２の外周は、外気遮断部材５６によって取り囲まれており、この外気遮断部材５６及び下型５２の下方には、平板状の加圧部材５７と該加圧部材５７を上下方向に駆動するための駆動機構（図示略）とが設けられている。加圧部材５７と外気遮断部材５６との間にはＯリング等のシール部材５８が設けられている。加圧部材５７と下型５２の底面部材５４との間、及び加圧部材５７と下型５２の枠部材５５との間は、それぞれ圧縮スプリング等の弾性部材５９、６０によって連結されている。

この成形型装置５０による封止成形を行う際には、まず、下型５２のキャビティ５３に顆粒状の樹脂を供給し、加熱することによって融解させる。これにより、キャビティ５３内に融解樹脂７６を生成する。また、上型５１の下面に基板７０を取り付ける。このとき、基板７０は電子部品７１の装着面が下側を向くようにする。そして、加圧部材５７を上方に駆動することにより下型５２を上昇させて上型５１と下型５２とを型締めする。これにより、電子部品７１がキャビティ５３内の融解樹脂７６の中に浸漬される（図５（ａ））。また、このとき上型５１の下面と外気遮断部材５６の上面とに、両者の間に設けられたシール部材６１が弾性変形して密着する。また、このとき加圧部材５７の上面と外気遮断部材５６の下面とに、両者の間に設けられたシール部材５８が弾性変形して密着する。これらによって、外気遮断部材５６で囲まれた領域が外気から遮断された空間からなる密閉空間となる。続いて、この密閉空間内の空気を図示しない真空ポンプ等で排気して該密閉空間内を所定の真空度とする。その後、加圧部材５７を更に上方に駆動して底面部材５４を上昇させ、キャビティ５３内の融解樹脂７６を所定の圧力で圧縮する（図５（ｂ））。
このように、圧縮成形と脱気成形（真空引き成形）とを併用実施することにより、最終製品の樹脂モールド内に気孔（ボイド）が生じるのを防止することができる。前記の加圧状態を所定時間維持して融解樹脂７６を硬化させることにより圧縮成形による樹脂封止成形が完了し、基板７０上の電子部品７１が樹脂封止される。

特開2009-124012号公報（[0051]-[0056]、[0060]、図6）

上記従来の成形型装置を用いた成形では、前記密閉空間の減圧後にキャビティ５３内の融解樹脂７６を加圧する際に、外気遮断部材５６の上下に設けられたシール部材５８、６１を弾性変形させることによって加圧部材５７のストローク（移動距離）を確保している（図５）。特に、顆粒状の樹脂は融解することにより体積が大きく減少する。従って、上述したように顆粒状の樹脂を用いて基板７０の電子部品７１を樹脂封止成形する場合は、加圧部材５７のストロークとして、樹脂モールドの厚み（モールド厚）の２倍程度のストロークを確保する必要がある。
このとき、例えば、樹脂モールドの厚み（モールド厚）が１ｍｍ程度であれば、樹脂圧縮時の加圧部材５７のストロークは２ｍｍ程度でよいため、こうしたシール部材５８、６１の変形で十分に対応することができる。

しかしながら、モールド厚を大きくする場合には、樹脂嵩の増大に伴って加圧部材５７のストロークを大きくする必要がある。例えば、モールド厚を５ｍｍ程度とする場合、１０ｍｍ程度のストロークが必要となるが、このような大きなストロークをシール部材５８、６１の変形のみで確保することは困難である。そのため、上記従来の成形型装置では、モールド厚を大きくすることができないという問題があった。

本発明は、上記のような点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、圧縮成形と脱気成形とを併用実施可能であって、樹脂圧縮時の加圧部材のストロークを大きくすることのできる樹脂封止成形型装置及び該樹脂封止成形型装置用外気遮断部材を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明に係る電子部品の樹脂封止成形型装置は、
a) 上型と、この上型に対向配置された、枠部材及びこの枠部材内で上下動可能な底面部材からなる下型とを備え、前記上型に保持された基板上の電子部品を前記下型の前記枠部材と前記底面部材とで囲まれたキャビティ内に供給された樹脂材料により封止するために用いられる電子部品の樹脂封止成形型と、
b) 前記下型が載置される載置台と、
c) 前記上型に対して前記載置台を相対的に上下動させる加圧部材と、
d) 上下面が開放された筒型形状を有し、前記下型を囲むようにして前記載置台上に載置され、前記上型と前記下型とを閉じた際に、前記上型及び前記下型の周囲に密閉空間を形成する外気遮断部材と
を有する樹脂封止成形型装置であって、
前記外気遮断部材が、外筒と、該外筒に内挿される内筒と、前記外筒と前記内筒との摺動面に密着するシール部材とを備え、前記外筒と前記内筒とは弾性部材によって上下方向に互いに離間するように付勢されており、前記外筒又は前記内筒のいずれかを下側にして前記載置台上に載置されることを特徴としている。

また、上記課題を解決するために成された本発明に係る樹脂封止成形型装置用外気遮断部材は、
上型と、この上型に対向配置された、枠部材及びこの枠部材内で上下動可能な底面部材からなる下型とを備え、前記上型に保持された基板上の電子部品を前記下型の前記枠部材と前記底面部材とで囲まれたキャビティ内に供給された樹脂材料により封止するために用いられる電子部品の樹脂封止成形型と、前記下型が載置される載置台と、前記上型に対して前記載置台を相対的に上下動させる加圧部材とを備えた樹脂封止成形型装置において、前記上型と前記下型とを閉じた際に前記上型及び前記下型の周囲に密閉空間を形成するためのものであって、
上下面が開放された筒型形状を有し、
弾性部材によって上下方向に互いに離間するように付勢されている外筒及び該外筒に内挿される内筒と、前記外筒と前記内筒との摺動面に密着するシール部材とを有する、前記外筒又は前記内筒のいずれかを下側にして前記下型を囲むようにして前記載置台上に載置されることを特徴としている。

上記した本発明においては、外気遮断部材の外筒と内筒とが弾性部材によって上下方向に互いに離間するように付勢されていることにより、加圧部材の動作に追従して外気遮断部材の高さを容易に変化させることができる。

上記の通り、本発明は、樹脂封止成形型の上型及び下型の周囲に密閉空間を形成するための外気遮断部材が外筒と内筒とに分割されており、これらを上下方向に互いに摺動させることによって外気遮断部材の高さを変更できるものとなっている。従って、本発明によれば、圧縮成形と脱気成形とを併用実施可能な成形型装置において、樹脂圧縮時の加圧部材の移動に応じて外気遮断部材の高さを変化させることで、樹脂圧縮時の加圧部材のストロークを大きく確保することができ、その結果、樹脂モールドの厚みを大きくすることが可能となる。また、外筒と内筒との間の摺動面にシール部材を設けたため、外気遮断部材を外筒と内筒とに分割したことにより密閉性が低下することがない。

本発明の一実施形態である電子部品の樹脂封止成形型装置の断面図。 外気遮断部材を説明する図であり、（ａ）は圧縮前の拡大断面図、（ｂ）は圧縮時の拡大断面図である。 電子部品の樹脂封止工程を説明する図であり、（ａ）は型開き時、（ｂ）は外気遮断部材が上型に接したとき、（ｃ）は枠部材が基板に接したとき、（ｄ）は圧縮成形時の各成形型装置の断面図である。 従来の樹脂封止成形型装置の断面図。 従来の樹脂封止成形型装置を説明する図であり、（ａ）は封止成形直前の断面図、（ｂ）は封止成形中の断面図である。

以下、本発明の一実施形態である電子部品の樹脂封止成形型装置及び該樹脂封止成形型装置の外気遮断部材について図面を参照して説明する。本実施形態の樹脂封止成形型装置１０は、半導体チップ等の電子部品が装着された基板を下面で保持する上型１１及びこの上型１１に対向配置された下型１２から成る樹脂封止成形型１０１と、上下面が開放された筒型形状を有し下型１２を囲むようにして配置された外気遮断部材１６と、下型１２及び外気遮断部材１６を載置して上下方向に移動させる加圧部材１７とを備える（図１参照）。本実施形態では、加圧部材１７が載置台を兼用する。

下型１２は、枠部材１５と、枠部材１５内で上下動可能な底面部材１４とからなり、枠部材１５と底面部材１４とで囲まれた空間（キャビティ１３）に封止用樹脂材料を収容できるようになっている。

外気遮断部材１６は、外筒１６１と、外筒１６１に内挿される内筒１６２とに分割されており、外筒１６１と内筒１６２とを上下方向に互いに摺動させることにより、外気遮断部材１６の高さを変更することができる。外筒１６１と内筒１６２との間の摺動面にはＯリング等のシール部材２１が設けられている。外筒１６１と内筒１６２とは圧縮スプリング等の第１弾性部材２０１によって上下方向に互いに離間するように付勢されている（図２参照）。内筒１６２の下面は加圧部材１７の上面に固定されており、それらの接合面にはＯリング等のシール部材２３が設けられている。

枠部材１５と底面部材１４とは、それぞれ圧縮スプリング等の第２弾性部材２０２、第３弾性部材２０３を介して加圧部材１７に連結されている。加圧部材１７は、駆動機構（図示略）により上下動し、外気遮断部材１６、枠部材１５、底面部材１４を昇降させる。

上型１１の下面における外筒１６１が当接する部分にはキャビティ１３の開口を囲うように環状の溝が形成されており、そこにＯリング等のシール部材１８が嵌め込まれている。また、上型１１の下面には、シール部材１８の内周側に、排気流路１１２の流入口が設けられている。排気流路１１２の流出口は真空ポンプ（図示略）に繋がる。また、上型１１の下面におけるシール部材１８の内周側には、基板を保持するための基板固定機構１１１も設けられている。基板固定機構１１１は、本実施形態ではフックにより基板を上型１１に係着させる機構であるが、基板を上方から吸引することにより吸着固定する機構等であってもよい。

次に、上記成形型装置１０を用いた電子部品の樹脂封止工程について説明する。まず、図３（ａ）に示すように成形型装置１０を型開きし、上型１１の下面に基板７０を基板固定機構１１１で固定する。このとき、基板７０は電子部品７１の装着面が下側を向くようにする。また、同じく図３（ａ）に示すように、下型１２のキャビティ１３に樹脂材料７５を供給する。樹脂材料７５は電子部品７１を封止するためのものであり、例えばエポキシ樹脂である。樹脂材料７５はキャビティ１３への供給時に粉末状（粒状）であっても液状であってもよく、粉末状の場合にはキャビティ１３内で加熱することよって融解させて融解樹脂７６にする。本実施形態では、粉末状の樹脂材料７５がキャビティ１３内に供給されることとする。

次に、加圧部材１７を上昇させることにより外気遮断部材１６及び下型１２を上昇させ、外筒１６１の上面を上型１１の下面に当接させる（図３（ｂ）参照）。このとき、外筒１６１と上型１１との当接面には、弾性変形したシール部材１８が密着する。また、外筒１６１と内筒１６２との間、及び、内筒１６２と加圧部材１７との間には、それぞれ弾性変形したシール部材２１、２３が予め密着している。従って、外筒１６１と上型１１とが当接することにより上型１１、外筒１６１、内筒１６２、加圧部材１７で囲まれた空間が密閉空間となる。続いて、排気流路１１２に繋がる真空ポンプを駆動させ、この密閉空間内の空気を排気し、密閉空間内を所定の真空度とする。

その後、加圧部材１７を上昇させることにより下型１２及び内筒１６２を上昇させ、枠部材１５の上面を基板７０の下面に当接させる。これにより、キャビティ１３が密閉される（図３（ｃ）参照）。なお、このとき、外筒１６１の下に配置された第１弾性部材２０１が圧縮される。また、キャビティ１３内において、樹脂材料７５を加熱することによって融解させて融解樹脂７６を生成する。

更に加圧部材１７を上昇させることにより底面部材１４を上昇させ、キャビティ１３内の融解樹脂７６に電子部品７１を浸漬させる（図３（ｄ）参照）。そして、この状態で、底面部材１４により融解樹脂７６を圧縮し、所定温度で所定時間維持して融解樹脂７６を硬化させて硬化樹脂を形成する。このことにより、電子部品７１が硬化樹脂によって封止された封止成形品が形成される。このとき、加圧部材１７は各弾性部材２０１、２０２、２０３をそれぞれ圧縮している。

以上のように本実施形態の成形型装置１０では、下型１２の周囲に密閉空間を形成するための外気遮断部材１６が外筒１６１と内筒１６２とに分割されており、これらを上下方向に互いに摺動させることによって外気遮断部材１６の高さを変更できるものとなっている。そのため、樹脂圧縮時の加圧部材１７の移動に応じて外気遮断部材１６の高さを変化させることで、樹脂圧縮時の加圧部材１７のストロークを大きく確保することができ、その結果、樹脂モールドの厚みを大きくすることが可能となる。従って成形型装置１０は、比較的厚い樹脂モールド（例えば、大電流を制御するためのパワートランジスタを内蔵した厚さ５ｍｍ程度の半導体パッケージ）の封止成形に好適に用いることができる。

なお、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行えることは明らかである。例えば、上記実施形態では、外気遮断部材１６において、外筒１６１を上側に、内筒１６２を下側に配置しているが、それらを上下逆に配置してもよい。
また、上記実施形態では下型１２及び外気遮断部材１６を上下動させるように構成したが、上型１１を上下動させるように構成しても良い。
さらに、成形型装置１０は金属製の型（金型）であっても、金属以外の型（例えば樹脂型やセラミックス型）であってもよい。

１０、５０…樹脂封止成形型装置
１０１、５０１…樹脂封止成形型
１１、５１…上型
１１１…基板固定機構
１１２…排気流路
１２、５２…下型
１３、５３…キャビティ
１４、５４…底面部材
１５、５５…枠部材
１６、５６…外気遮断部材
１６１…外筒
１６２…内筒
１７、５７…加圧部材
１８、２１、２３、５８、６１…シール部材
２０１…第１弾性部材
２０２…第２弾性部材
２０３…第３弾性部材
５９…弾性部材
７０…基板
７１…電子部品
７５…樹脂材料
７６…融解樹脂

Claims (6)

1. a) 上型と、この上型に対向配置された、枠部材及びこの枠部材内で上下動可能な底面部材からなる下型とを備え、前記上型に保持された基板上の電子部品を前記下型の前記枠部材と前記底面部材とで囲まれたキャビティ内に供給された樹脂材料により封止するために用いられる電子部品の樹脂封止成形型と、
   b) 前記下型が載置される載置台と、
   c) 前記上型に対して前記載置台を相対的に上下動させる加圧部材と、
   d) 上下面が開放された筒型形状を有し、前記下型を囲むようにして前記載置台上に載置され、前記上型と前記下型とを閉じた際に、前記上型及び前記下型の周囲に密閉空間を形成する外気遮断部材と、
   を有する樹脂封止成形型装置において、
   前記外気遮断部材が、外筒と、該外筒に内挿される内筒と、前記外筒と前記内筒との摺動面に密着するシール部材とを備え、前記外筒と前記内筒とは弾性部材によって上下方向に互いに離間するように付勢されており、前記外筒又は前記内筒のいずれかを下側にして前記載置台上に載置されることを特徴とする電子部品の樹脂封止成形型装置。
2. 前記内筒の開放された側にある開放側端部は外側に向いたフランジを有し、前記弾性部材は、前記外筒の前記内筒との摺動面側端部と前記内筒の前記フランジの間に設けられている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成形型装置。
3. 前記加圧部材のストロークは２ｍｍを超え１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子部品の樹脂封止成形型装置。
4. 上型と、この上型に対向配置された、枠部材及びこの枠部材内で上下動可能な底面部材からなる下型とを備え、前記上型に保持された基板上の電子部品を前記下型の前記枠部材と前記底面部材とで囲まれたキャビティ内に供給された樹脂材料により封止するために用いられる電子部品の樹脂封止成形型と、前記下型が載置される載置台と、前記上型に対して前記載置台を相対的に上下動させる加圧部材とを備えた樹脂封止成形型装置において、前記上型と前記下型とを閉じた際に前記上型及び前記下型の周囲に密閉空間を形成する樹脂封止成形型装置用外気遮断部材であって、
   上下面が開放された筒型形状を有し、
   弾性部材によって上下方向に互いに離間するように付勢されている外筒及び該外筒に内挿される内筒と、前記外筒と前記内筒との摺動面に密着するシール部材とを有する、前記外筒又は前記内筒のいずれかを下側にして前記下型を囲むようにして前記載置台上に載置されることを特徴とする樹脂封止成形型装置用外気遮断部材。
5. 前記内筒の開放された側にある開放側端部は外側に向いたフランジを有し、前記弾性部材は、前記外筒の前記内筒との摺動面側端部と前記内筒の前記フランジの間に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の樹脂封止成形型装置用外気遮断部材。
6. 前記加圧部材のストロークは２ｍｍを超え１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４又は５に記載の樹脂封止成形型装置用外気遮断部材。

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