JP7253201B2 - 液剤の塗布装置 - Google Patents

Description

本明細書が開示する技術は、ワークに液剤を塗布する装置に関する。

特許文献１に、半導体装置の製造方法が記載されている。この製造方法は、リードフレームと半導体素子を備える中間体に、プライマを塗布する工程を有する。プライマが塗布された後、中間体は樹脂によって封止される。中間体にプライマを塗布することにより、中間体と樹脂との高い密着性を実現している。

特開２０１６－１２２７１９号公報

上述したプライマのような液剤を、上下一対の型を用いてワークに塗布する技術が知られている。上型と下型のそれぞれにはパッキンが設けられており、それらのパッキンがワークを介して互いに当接することで、ワークの液剤を塗布すべきエリア（以下、塗布エリアという）が密封される。このような状態でパッキンによる密封空間に液剤を流し込み、上下の型を回転させ、それによって生じる遠心力を利用して（スピンコート）、ワークの塗布エリアのみに液剤を塗布することができる。

ところが、例えば上下の型が平行でない状態でワークを挟み込むと、上型と下型との相対的な位置関係に対応して、パッキンの一部にのみ荷重が偏り、当該パッキンの一部が座屈することがある。すると、上下一対の型の密封性が不十分となり、上型と下型との間に隙間が生じるおそれがある。上型と下型との間に隙間が生じていると、この隙間を通って液剤が漏れてしまい、ワークの意図しないエリアにまで液剤が付着するおそれがある。本明細書では、このような液漏れを抑制し得る技術を提供する。

本明細書は、ワークに液剤を塗布する装置に関する。装置は、ワークを保持する型と、型内へ液剤を供給する供給機構と、を備える。型は、ワークを上下方向から挟み込む一対の上型及び下型を有している。上型と下型のそれぞれには、ワークシール用パッキンと、経路が設けられている。ワークシール用パッキンは、ワークを介して互いに当接する。経路は、ワークシール用パッキンによる密封空間に連通する液剤の経路である。上型は、第１ユニットと、第２ユニットと、フローティング用パッキンと、を有する。第１ユニットには、ワークシール用パッキンが配設されている。第２ユニットは、第１ユニットを揺動可能に懸架する。フローティング用パッキンは、第１ユニットと第２ユニットとの間に設けられている。第２ユニットには、球状面が設けられている。球状面は、フローティング用パッキンに当接して第１ユニットを下型に向けて押圧する。上型に設けられた経路が、第２ユニットからフローティング用パッキンを通過して、第１ユニットへ延びている。

上記した構成では、上型が第１ユニットと第２ユニットに分割されており、ワークシール用パッキンを有する（即ち、ワークに当接する）第１ユニットが、第２ユニットによって揺動可能に懸架されている。このようなフローティング構造を採用することで、上型と下型との間でワークを挟持したときに、上型の第１ユニットと下型との間で平行度が受動的に矯正される。これにより、上下のワークシール用パッキンが不均等に当接すること（いわゆる片当たり）が防止又は低減される。

その一方で、上述したフローティング構造を採用すると、第２ユニットに対する第１ユニットの姿勢が様々に変化するので、今度は第１ユニットと第２ユニットとの間で片当たりが生じるおそれがある。この点に関して、本技術に係る構成では、第２ユニットに球状面が設けられており、その球状面がフローティング用パッキンを当接することで、第１ユニットが下型に向けて押圧される。このような構成によって、第２ユニットに対して第１ユニットの姿勢が様々に変化しても、第１ユニットと第２ユニットとの間で片当たりとなることが防止又は低減される。

さらに、上型を第１ユニットと第２ユニットとに分割すると、上型に設けられた液剤の経路が第１ユニットと第２ユニットとの間で分断されるので、その位置で液剤が漏出するおそれが生じる。この点に関して、本技術に係る構成では、上型に設けられた液剤の経路が、第２ユニットからフローティング用パッキンを通過して、第１ユニットへ延びている。このような構成によると、第１ユニットと第２ユニットとの間で分断された液剤の経路が、加圧されたフローティング用パッキンによって液密に接続されるので、上述した液剤の漏出が効果的に防止される。

本技術の一実施形態では、装置は、型を回転させる回転機構をさらに備えてもよい。この場合、第２ユニットの球状面は、型の回転軸と交差する位置にあるとともに、当該回転軸に垂直な断面形状が真円とならない形状を有してもよい。仮に、第２ユニットの球状面の回転軸に垂直な断面形状が真円であるとすると、第１ユニットと第２ユニットとの間で相対回転が生じることがある。このような相対回転が生じると、上下のワークシール用パッキンにずれが生じ、上下一対の型の密封性が低下し、ワークの意図しないエリアへの液漏れが生じるおそれがある。第２ユニットの球状面の回転軸に垂直な断面形状が真円でない構成では、第１ユニットと第２ユニットとの間の相対回転を抑制し得る。従って、ワークの意図しないエリアへの液漏れを抑制し得る。

本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

塗布装置のブロック図である。 下型にワークを設置したときの型の断面図である。 上型と下型でワークを挟み込んだときの型の断面図である。 図３のＩＶ－ＩＶ線における第２ユニット及びフローティング用パッキンの断面図である。図中の矢印は、第２ユニット及びフローティング用パッキンの回転方向を表わす。 変形例の第２ユニット及びフローティング用パッキンの断面図である。図中の矢印は、第２ユニット及びフローティング用パッキンの回転方向を表わす。 上型と下型を挟み込む際の一例を示す型の断面図である。 図６の状態から上型を下型に対して加圧した後の型の断面図である。

図面を参照して実施例の液剤の塗布装置２を説明する。本実施例の塗布装置２は、ワーク６０に定められた塗布エリア６１へ、液剤を塗布するための装置である。なお、本実施例の塗布装置２は、半導体モジュールの半製品に、プライマ（下地剤）を塗布する装置であるが、本実施例で説明する技術は、任意のワークへ任意の液剤を塗布する各種の塗布装置に採用することができる。図１に示すように、塗布装置２は、供給機構４と、回転機構６と、型１０と、を備える。供給機構４は、ワーク６０の塗布エリア６１に塗布するプライマを型１０に供給する装置である。回転機構６は、回転軸Ｃに関して型１０を回転させる装置であり、型１０に対して図１の矢印Ｒで示される向きの回転力を与える。なお、回転機構６は、上型２０と下型５０とのそれぞれに回転力を加えるが、上型２０については、第２ユニット４０のみに回転力が加えられる。塗布装置２は、回転機構６により与えられる回転力により生じる遠心力を利用して、供給機構４から供給されたプライマをワーク６０の塗布エリア６１に塗布する。すなわち、塗布装置２は、スピンコートにより、ワーク６０の塗布エリア６１にプライマを塗布する。

型１０は、例えば金属で構成されている。型１０は、上型２０と、下型５０と、を備える。上型２０と下型５０は相対的に上下動可能である。例えば、下型５０を固定した場合、上型２０は上下に移動可能である。ワーク６０を上型２０と下型５０で上下方向から挟み込み、ワーク６０を保持する。上型２０はさらに、第１ユニット３０と、第２ユニット４０と、フローティング用パッキン２２とを備えている。第１ユニット３０と第２ユニット４０との間には、一定の遊びが設けられており、第２ユニット４０は、第１ユニット３０を揺動可能に懸架する。また、第２ユニット４０には、第１ユニット３０に向けて下方に突出する球状面４２が設けられている。球状面４２は、型１０の回転軸Ｃと交差する位置に設けられており、より詳しくは、型１０の回転軸Ｃが球状面４２の中心軸を通過している。一方、第１ユニット３０には、第２ユニット４０の球状面４２を受け入れる凹状の受圧面３２が設けられている。

フローティング用パッキン２２は、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間に位置している。フローティング用パッキン２２は、弾性材料（例えば高分子材料）で構成されたリング状の部材であって、第１ユニット３０と第２ユニット４０の間に備えられている。一例ではあるが、本実施例におけるフローティング用パッキン２２は、第１ユニット３０の受圧面３２に沿って配置されており、第２ユニット４０の球状面４２と当接する位置に設けられている。これにより、上型２０と下型５０との間でワーク６０が挟持され、第２ユニット４０に型締めの荷重が付加されたときに、球状面４２がフローティング用パッキン２２を介して第１ユニット３０を押圧する。これにより、上型２０の第１ユニット３０が下型５０に向けて押圧される。

上型２０は、ワークシール用パッキン２４と、液剤であるプライマの経路２６と、を備えている。上型２０のワークシール用パッキン２４は、第１ユニット３０の下面に備えられている。また、下型５０は、ワークシール用パッキン５４と、液剤であるプライマの経路５６と、を備えている。下型５０のワークシール用パッキン５４は、下型５０の上面に備えられている。詳細は後述するが、上下のワークシール用パッキン２４、５４は、上型２０と下型５０とでワーク６０を挟み込む際に、ワーク６０を介して互いに当接する。これにより、ワーク６０の塗布エリア６１が密封される。上型２０及び下型５０の各経路２６、５６は、ワークシール用パッキン２４、５４による密封空間７０に連通しており、当該密封空間７０に対してプライマを供給及び排出する。ここで、上型２０の経路２６は、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間で分断されており、第２ユニット４０からフローティング用パッキン２２を通過して、第１ユニット３０へ延びている。

続いて図２及び図３を参照して、ワーク６０にプライマを塗布する工程について説明する。前述したように、本実施例におけるワーク６０は、半導体モジュールの半製品であり、封止樹脂による封止の工程に先立って、塗布装置２によるプライマを塗布する工程が実施される。ワーク６０（半製品）は、下側導体板６４と、半導体素子６５、６６と、上側導体板６８と、を備える。本実施例において、半導体素子６５はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）素子であり、半導体素子６６はダイオード素子であるが、これに限定されず他の種類の半導体素子であってもよい。

まず、図２のように、ワーク６０は、下型５０のワークシール用パッキン５４の上に設置される。この状態では、上型２０と下型５０は接触していない。また、図２に示すように、第２ユニット４０は、第１ユニット３０を揺動可能に懸架している。すなわち、このような状態では、第２ユニット４０の球状面４２とフローティング用パッキン２２は当接していない。

その後、上型２０を下型５０に対して下方向に動かされ、型１０は閉じられる。さらに、第２ユニット４０が押圧されることにより、上型２０は下型５０に向けて押圧される。図３に示すように、上型２０が下型５０に向けて押圧されている状態では、ワーク６０は、プライマの塗布エリア６１と、プライマが塗布されることを意図していないエリア６２（以下、禁止エリア６２という）に分割される。ワーク６０の禁止エリア６２は端子部分であり、プライマが漏れてしまうと、導通不良などの不具合が生じるおそれがある。そのため、禁止エリア６２にプライマが塗布されないように、ワーク６０は、型１０により塗布エリア６１と禁止エリア６２とに分割される。塗布エリア６１は、ワークシール用パッキン２４、５４による密封空間７０の内部に位置している。また、第２ユニット４０は、下型５０に向けて押圧されており、このような状態では、第２ユニット４０の球状面４２とフローティング用パッキン２２は当接している。

上記の型１０が閉じられている状態で、型１０には、図３では不図示の供給機構４からプライマが供給される。プライマは、上型２０及び下型５０の経路２６、５６を通過して、密封空間７０に供給される。このとき、上型２０の経路２６では、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間にフローティング用パッキン２２が備えられているため、プライマが二つのユニット３０、４０に亘って経路２６を流れる際に、プライマが意図しないエリアに漏れることを抑制し得る。

プライマが密封空間７０に供給されたら、図３では不図示の回転機構６により、第２ユニット４０及び下型５０に回転力が与えられ、それによって生じる遠心力を利用して、塗布エリア６１にプライマが塗布される。すなわち、スピンコートにより、塗布エリア６１にプライマが塗布される。このように、回転力によって生じる遠心力を利用することにより、塗布エリア６１にプライマが均一に塗布される。この際、塗布エリア６１と禁止エリア６２（すなわち、密封空間７０の内部と外部）はワークシール用パッキン２４、５４により分割されているため、プライマの禁止エリア６２への液漏れを抑制し得る。

図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線における断面図であって、型１０の回転軸Ｃに対して垂直な断面図である。図４に示すように、第２ユニット４０の球状面４２は、概して楕円体状であって、回転軸Ｃに垂直な断面形状が真円とならない形状を有している。同様に、第１ユニット３０の受圧面３２も、楕円体状の球状面４２に倣って湾曲しており、回転軸Ｃに垂直な断面形状が真円とならない形状を有している。このような構成によると、第２ユニット４０に回転力が与えられた際に、第２ユニット４０と第１ユニット３０との間で相対回転が生じることを抑制し得る。これにより、上型２０と下型５０との間で位相がずれることが抑制され、ワークシール用パッキン２４、５４による密封性が維持されることで、プライマの禁止エリア６２への漏れが抑制される。なお、第２ユニット４０の球状面４２の断面形状は、楕円形状である場合に限られず、真円とは異なる他の形状である場合でも、第２ユニット４０と第１ユニット３０との間の相対回転が防止又は低減される。

上記に対する比較例として、図５に示すように、第２ユニット４０の球状面４２が真球状であって、回転軸Ｃに垂直な断面形状が真円形状であるとする。この場合、上型２０の第２ユニット４０に回転力が与えられた際に、第２ユニット４０と第１ユニット３０との間において、相対回転が容易に生じ得る。第２ユニット４０と第１ユニット３０との間で相対回転が生じると、第２ユニット４０と第１ユニット３０との間で、位相がずれる。この場合、第２ユニット４０と下型５０に同一の回転力が与えられていても、第１ユニット３０と下型５０との間で位相がずれてしまい、上下のワークシール用パッキン２４、５４の間で位相がずれてしまう。このような位相のずれにより、上型２０と下型５０とによる密封性が低下し、スピンコートを行う際に、プライマが禁止エリア６２に漏れてしまうおそれがある。

しかしながら、本技術の一変形例として、第２ユニット４０の球状面４２は、図５に示す形態、即ち、真球状であって、回転軸Ｃに垂直な断面形状が真円となる形状であってもよい。この場合、上述したように、上型２０の第２ユニット４０へ回転力を加えると、第２ユニット４０と第１ユニット３０との間で相対回転が生じるおそれがある。そのことから、回転機構６は、上型２０に対する回転力を、第２ユニット４０に代えて、第１ユニット３０へ与えるように構成されるとよい。このような構成によると、上型２０の第１ユニット３０と下型５０との間で相対回転が抑制され、上下のワークシール用パッキン２４、５４の間で位相がずれることもない。すなわち、上型２０と下型５０とによる密封性は保たれ、スピンコートを行う際に、プライマが禁止エリア６２に漏れてしまうことを抑制し得る。

図６に示すように、上型２０が下型５０に対して下方向に移動して、型１０が閉じられる際に、上型２０が下型５０に対して傾いている場合を想定する。従来技術では、このように上型が下型に対して傾いている場合に上型が下型に向けて押圧されると、荷重の分布が偏ることによって、例えばワークシール用パッキン２４の一部が座屈してしまい、上型と下型との密封性を十分に確保できないおそれがあった。

これに対して、本技術の構成によると、上型２０が第１ユニット３０と第２ユニット４０に分割されており、ワーク６０に当接する第１ユニット３０が、第２ユニット４０に対して揺動可能に懸架されている。このようなフローティング構造を採用することで、上型２０と下型５０との間でワーク６０を挟持したときに、上型２０の第１ユニット３０と下型５０との間で、平行度が受動的に矯正される。すなわち、図７に示すように、第２ユニット４０が第１ユニット３０に対して傾くことにより、上型２０と下型５０との間の平行度が受動的に矯正される。つまり、上述したフローティング構造により、上型２０の下型５０に対する傾きを第２ユニット４０の第１ユニット３０に対する傾きに変換し、上型２０の下型５０に対する傾きを解消している。従って、上下のワークシール用パッキン２４、５４が片当たりとなることが防止又は低減され、上型２０と下型５０とによる密封性を十分に確保することができる。これにより、ワーク６０にプライマを塗布する際に、禁止エリア６２に漏れることなくプライマを塗布エリア６１に塗布することができる。

その一方で、上述したフローティング構造を採用すると、第２ユニット４０に対する第１ユニット３０の姿勢が様々に変化する。従って、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間で片当たりが生じるおそれがある。この点に関して、本実施例の構成では、第２ユニット４０に球状面４２が設けられており、その球状面４２がフローティング用パッキン２２に当接することで、第１ユニット３０が下型５０に向けて押圧される。このような構成によって、第２ユニット４０に対して第１ユニット３０の姿勢が様々に変化しても、第１ユニット３０と第２ユニット４０との間で片当たりとなることが防止又は低減される。

さらに、第２ユニット４０の球状面４２と第１ユニット３０との当接面にフローティング用パッキン２２が備えられている構成により、上型２０と下型５０との間の傾きによって偏りが生じる荷重の分布に応じて、フローティング用パッキン２２が変形する。これにより、上型２０の下型５０に対する傾きが比較的大きい場合でも、フローティング用パッキン２２が変形することにより第２ユニット４０に対する第１ユニット３０の傾きも大きくすることが可能である。すなわち、上型２０の下型５０に対する傾きが比較的大きい場合でも、フローティング用パッキン２２により、上型２０の下型５０に対する傾きを解消することができる。従って、上下のワークシール用パッキン２４、５４が片当たりとなることが防止又は低減され、上型２０と下型５０とによる密封性を十分に確保することができる。これにより、ワーク６０にプライマを塗布する際に、禁止エリア６２に漏れることなくプライマを塗布エリア６１に塗布することができる。

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：型
４：供給機構
６：回転機構
１０：型
２０：上型
２２：フローティング用パッキン
２４、５４：ワークシール用パッキン
２６：経路
３０：第１ユニット
３２：第１ユニットの受圧面
４０：第２ユニット
４２：第２ユニットの球状面
５０：下型

Claims (2)

1. ワークに液剤を塗布する装置であって、
   前記ワークを保持する型と、
   前記型内へ前記液剤を供給する供給機構と、を備え、
   前記型は、前記ワークを上下方向から挟み込む一対の上型及び下型を有し、
   前記上型と前記下型のそれぞれには、前記ワークを介して互いに当接するワークシール用パッキンと、前記ワークシール用パッキンによる密封空間に連通する前記液剤の経路が設けられており、
   前記上型は、前記ワークシール用パッキンが配設された第１ユニットと、前記第１ユニットを揺動可能に懸架する第２ユニットと、前記第１ユニットと前記第２ユニットとの間に設けられたフローティング用パッキンとを有し、
   前記第２ユニットには、前記フローティング用パッキンに当接して前記第１ユニットを前記下型に向けて押圧する球状面が設けられており、
   前記上型に設けられた前記経路が、前記第２ユニットから前記フローティング用パッキンを通過して前記第１ユニットへ延びている、
   装置。
2. 前記型を回転させる回転機構をさらに備え、
   前記第２ユニットの前記球状面は、前記型の回転軸と交差する位置にあるとともに、当該回転軸に垂直な断面形状が真円とならない形状を有する、請求項１に記載の装置。

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