KR20110090796A

KR20110090796A - 수지밀봉 금형장치

Info

Publication number: KR20110090796A
Application number: KR1020110008982A
Authority: KR
Inventors: 켄지 오가타; 세이고우 칸자키
Original assignee: 다이-이치 세이코 가부시키가이샤
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2011-01-28
Publication date: 2011-08-10
Also published as: TW201132483A; CN102157398B; CN102157398A; JP2011159915A; KR101230714B1; JP5428903B2

Abstract

본원 발명은, 크리닝 작업이 용이하고 생산성이 높고, 수율의 좋은 수지밀봉 금형장치를 제공함에 있다. 이를 위해, 수지밀봉 금형장치는, 반도체장치를 표면에 실장한 기판을 협지해서 수지밀봉한 다음, 하부금형 중, 하부금형(10)에 형성된 캐비티(21)에 연통로(24)를 거쳐 연통하도록 수지저류부(23)가 설치됨과 더불어, 상기 수지저류부(23)에 트랜스퍼 핀(26)이 상하이동할 수 있게 설치되어 있다. 특히, 상기 수지저류부(23) 중, 상기 연통로(24)로부터 상기 트랜스퍼 핀(26)로 직접 압출된 밀봉수지재가 상기 연통로(24)를 통과할 수 없는 거리만큼 떨어진 위치에 상기 트랜스퍼 핀(26)이 설치되어 있다.

Description

수지밀봉 금형장치 {MOLD APPARATUS FOR RESIN ENCAPSULATION}

본 발명은 수지밀봉 금형장치, 특히 기판에 실장(實裝)된 반도체소자와 같은 전자부품을 상온에서 액상의 밀봉수지재로 수지밀봉(樹脂密封)하는 수지밀봉 금형장치에 관한 것이다.

종래의 수지밀봉 금형장치로는, 상부금형과 상하가동기구를 설치한 1 또는 복수의 예비 캐비티(cavity)를 구비하고 있는 하부금형을 이용해서 1 또는 복수의 반도체장치를 실장한 기판을 수지밀봉하는 밀봉 성형방법에 사용되는 것이 있다(특허문헌 1 참조).

즉, 상기 상부금형과 상기 하부금형을 가열하는 공정과, 상기 하부금형에 형성된 캐비티에 소요량 이상의 밀봉수지를 공급하는 공정과, 상기 반도체소자의 탑재면이 하부금형의 상기 캐비티가 형성된 면에 대향(對向)하도록 상기 기판을 상기 하부금형에 장착하는 공정과,

상기 상부금형과 상기 기판을 장착한 하부금형을 밀착시키는 공정과,

상기 밀봉수지를 용융시켜 상기 예비 캐비티에 소요량을 넘은 만큼의 밀봉수지를 유입시키는 공정과,

미리 정해진 소정의 성형 압력을 상기 상하가동기구로 상기 밀봉수지에 가압하는 공정으로,

항상 상기 캐비티 내의 밀봉수지 량을 일정하게 해서 기판을 수지밀봉하는 수지밀봉 금형장치이다.

일본국 특개 2006－245151호 공보

그러나, 앞에서 설명한 수지밀봉 금형장치(도 1, 도 2)에서는, 상온에서 액상의 유동성이 높은 밀봉수지재를 사용하기 때문에, 수지 성형시에 상하 가동기구(5)와 하부금형(2) 사이의 간극에 밀봉수지재가 침입하기 쉬워, 고형화된 수지 찌꺼기가 발생하기 쉽다. 그리고, 성형 작업이 종료할 때마다 금형의 크리닝 작업을 실행하여도, 상기 수지 찌꺼기를 완전히 제거하기가 쉽지 않아 작업효율이 나쁘다. 그 때문에, 그 후의 수지성형공정에 있어서 상기 상하가동기구(5)를 작동시키면, 잔존하는 수지 찌꺼기가 캐비티 내로 침입해서 불량품 발생의 원인으로 되어, 수율이 나쁘다고 하는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안해서, 크리닝 작업이 용이하고 작업효율이 높고, 수율의 좋은 수지밀봉 금형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치는, 상기 과제를 해결하기 위해, 부품을 표면에 실장한 기판을 협지(挾持)해서 수지밀봉한 다음, 하부금형 중, 하부금형에 형성된 캐비티에 연통로를 통해 연통되도록 수지저류부를 설치함과 더불어, 상기 수지저류부에 트랜스퍼 핀을 상하이동할 수 있게 설치한 수지밀봉 금형장치로서, 상기 수지저류부 중, 상기 연통로로부터, 상기 트랜스퍼 핀에 의해 직접 압출된 밀봉수지재가 상기 연통로를 통과할 수 없는 거리만큼 떨어진 위치에, 상기 트랜스퍼 핀을 설치한 구성으로 되어 있다.

본 발명에 의하면, 하부금형과 트랜스퍼 핀 사이의 간극에 수지 찌꺼기가 발생하더라도, 연통로를 통과해서 캐비티 내로 침입하지 않게 되어, 상기 수지 찌꺼기가 수지저류부 내에 체류하게 된다. 그 때문에, 불량품이 발생하지 않아, 수율이 향상될 뿐 아니라, 금형의 크리닝 작업이 간단히 이루어져, 생산성이 향상되게 된다.

본 발명의 실시형태로서는, 캐비티의 변을 따라 미세한 홈 형상의 수지저류부를 형성시켜 놓아도 좋다.

본 실시형태에 의하면, 수지저류부가 미세한 홈 형상으로 형성되어 있기 때문에, 바닥 면적이 작은 소형의 수지밀봉 금형장치를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시형태로는, 캐비티의 적어도 한 변에 형성된 연통로에 연통하는 수지저류부를 형성함과 더불어, 상기 수지저류부의 안쪽 구석에 트랜스퍼 핀이 배치되도록 하여도 좋다.

본 실시형태에 의하면, 트랜스퍼 핀이 수지저류부의 안쪽 구석에 설치되어 있기 때문에, 수지저류부를 필요 최소 한도의 길이로 할 수 있어서 바닥면적이 작아지게 되어, 소형의 수지밀봉 장치를 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 다른 실시형태로는, 캐비티의 적어도 한 변에 형성된 연통로에 연통하고서 반대방향으로 각각 뻗은 수지저류부를 형성함과 더불어, 상기 수지저류부의 안쪽 구석에 트랜스퍼 핀이 각각 배치되도록 하여도 좋다.

본 실시형태에 의하면, 반대방향으로 각각 뻗은 수지저류부에 밀봉수지재가 나뉘어 유입되기 때문에, 밀봉수지재가 캐비티로부터 수지저류부로 유입되는 시간을 단축할 수 있어, 생산효율이 한층 더 향상된다.

본 발명의 또 다른 실시형태로는, 캐비티의 서로 이웃하는 구석에 각각 형성된 연통로에, 양단이 연통하도록 수지저류부를 형성함과 더불어, 상기 수지저류부의 중앙에 트랜스퍼 핀이 설치되도록 하여도 좋다.

본 실시형태에 의하면, 여분의 밀봉수지재가 2개의 연통로를 거쳐 수지저류부로 유입되기 때문에, 수지밀봉재의 주입시간을 단축할 수 있어, 생산효율이 한층 더 향상된다.

또, 적은 숫자의 트랜스퍼 핀으로 밀봉수지재의 공급량의 변동을 해소할 수 있어, 구조가 간단한 수지밀봉 금형장치를 얻을 수가 있다.

본 발명의 새로운 실시형태로는, 캐비티에 대한 연통로, 수지저류부 및 트랜스퍼 핀의 위치, 형상을, 캐비티의 대각선이 교차하는 점을 대칭 중심으로 하는 점대칭(点對稱)이 되도록 배치, 형성한 구성으로 하여도 좋다.

본 실시형태에 의하면, 점대칭으로 되는 위치에 연통로, 수지저류부 및 트랜스퍼 핀이 배치되도록 형성되어 있기 때문에, 성형품을 균형있게 이형(離型)시킬 수가 있다. 그 때문에, 캐비티 내에 이젝터 핀을 설치할 필요가 없게 되고, 수지 찌꺼기의 발생, 혼입의 염려가 없게 되어, 수율이 향상될 뿐 아니라, 금형의 크리닝 작업이 간단히 이루어져, 한층 더 생산성이 향상된다고 하는 효과가 있다.

도 1은, 본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치의 제1실시형태의 하부금형을 나타낸 평면도이다.
도 2는, 도 1에 도시된 제1실시형태의 상하 금형의 제조공정을 나타낸 단면도이다.
도 3(3A, 3B, 3C)은, 도 2에 계속되는 제조공정을 나타낸 단면도이다.
도 4(4A, 4B, 4C)는, 도 3에 계속되는 제조공정을 나타낸 단면도이다.
도 5(5A, 5B)는, 제1실시형태의 하부금형에 주입한 수지가 확산하는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은, 본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치의 제2실시형태의 하부금형을 나타낸 평면도이다.
도 7은, 본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치의 제3실시형태의 하부금형을 나타낸 평면도이다.
도 8은, 본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치의 제4실시형태의 하부금형을 나타낸 평면도이다.
도 9(9A, 9B)는, 제4실시형태의 하부금형에 주입한 수지가 확산하는 상태를 나타내는 평면도이다.

다음에는, 본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치의 실시형태를 도 1 내지 도 9의 첨부도면에 따라 설명한다.

제1실시형태에 따른 수지밀봉 금형장치는, 도 1 내지 도 5에 도시된 것과 같이, 하부금형(10)과 상부금형(30)으로 구성되어 있다. 상기 하부금형(10)은, 4각형 프레임형상으로 된 밀폐 블록(11)에 평면 4각형의 캐비티 블록(20)을 끼워 맞춰지도록 한 것이다.

상기 밀폐 블록(11)은, 그 상단면을 따라 환상의 패킹(12)이 매설되어 있다.

상기 캐비티 블록(20)은, 그 중앙에 형성된 캐비티(21)의 양쪽에 칸막이벽(22, 22)이 각각 돌출형성됨으로써, 상기 캐비티(21)와 수지저류부(23)를 칸막이함과 더불어, 상기 칸막이 벽(22)의 중앙에 형성된 연통로(24)를 통해 상기 캐비티(21)와 상기 수지저류부(23)가 연통하도록 되어 있다.

상기 수지저류부(23)의 안쪽 구석에 상하이동할 수 있는 트랜스퍼 핀(26)이 설치되어 있다. 그 때문에, 상기 트랜스퍼 핀(26)은 상기 연통로(24)로부터 가장 멀리 떨어진 위치에 배치되어 있다.

한편, 트랜스퍼 핀은, 연통로로부터, 상기 트랜스퍼 핀에 의해 직접 압출된 밀봉수지재가 상기 연통로를 통과할 수 없는 거리만큼 떨어진 위치에 설치되어 있다. 그 때문에, 하부금형과 트랜스퍼 핀 사이의 간극에 수지 찌꺼기가 발생하더라도, 수지 찌꺼기가 수지저류부 내에 체류하게 되어 캐비티 내로 침입하지 않게 된다.

상부금형(30)은, 상기 하부금형(10)과 동일한 평면형상으로 되어 있음과 더불어, 그 하부면에 뒤에 설명되는 기판(基板; 42)을 흡착해서 보유지지할 수 있는 진공흡착구멍(도시되지 않음)이 형성되어 있다.

본 실시형태에 사용되는 밀봉수지재(40)로는, 예컨대, 상온에서 액상(液狀)인 실리콘 수지와 같은 투명 수지, 또는 에폭시수지를 들 수 있다. 상기 밀봉수지재(40)는 유동성이 높고, 금형에 형성된 에어 벤트(air-vent)로부터 누출되기 쉽기 때문에, 본 실시형태에서는, 에어 벤트를 형성하지 않고, 진공 감압장치로 캐비티 내의 공기를 뽑아 소정의 압력까지 감압(減壓)한 후, 수지밀봉하는 구조로 되어 있다.

다음에는, 상기 수지밀봉 금형장치의 작업공정에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 것과 같이, 열린 상태의 하부금형(10) 및 상부금형(30) 중, 상기 하부금형(10)의 트랜스퍼 핀(26)은 수지저류부(23)의 바닥면보다 낮은 위치로 끌어 들여진 상태로 되어 있어서, 공급된 밀봉수지재(40)의 공급량의 변동을 해소할 수 있도록 되어 있다.

그리고, 도 5A에 도시된 것과 같이, 하부금형(10)의 캐비티(21)의 중앙과, 트랜스퍼 핀(26)이 끌어 들여져 생긴 오목부 및 수지저류부(23)에, 도시되지 않은 디스펜서(dispenser)로 밀봉수지재(40)를 적당히 주입하면, 상기 밀봉수지재(40)는 도 5B에 도시된 것과 같이 확산(擴散)하게 된다.

한편, 반도체장치(41)를 표면에 실장(實裝)한 기판(42)을 도시되지 않은 인코더(encoder)로 반송하여, 상부금형(30)의 진공흡착구멍에 의해 흡착, 보유지지되도록 한다(도 3A). 그리고, 하부금형(10)을 상승시킨 후, 다시 밀폐 블록(11)만을 상승시키고, 밀폐 블록(11)의 패킹(12)에 상부금형(30)의 하부면을 압접시켜 밀폐공간(31)을 형성한다. 그 다음에, 상기 밀폐공간(31) 내의 공기를 진공 감압장치로 뽑아 소정의 압력까지 감압한 후, 상기 캐비티 블록(20)을 밀어올려, 캐비티(21) 내의 밀봉수지재(40)에 기판(42)의 반도체소자(41)를 침지해서 수지로 밀봉함과 더불어, 상기 캐비티 블록(20)과 상부금형(30)으로 기판(42)을 클램프 한다. 그 때에, 캐비티(21) 내의 잉여의 밀봉수지(40)는 연통로(24)를 거쳐 수지저류부(23) 내로 유입된다. 그리고, 도 4A에 도시된 것과 같이, 트랜스퍼 핀(26)을 상하이동시켜줌으로써, 밀봉수지재(40)의 공급량의 변동을 흡수함과 더불어, 캐비티(21) 내에 소정의 성형압력(成形壓力)을 부여해서 밀봉수지재(40)를 경화시킨다.

또한, 본 실시형태에서는, 밀봉수지재(40)를, 캐비티(21), 트랜스퍼 핀(26)을 끌어들여 생긴 오목부 및, 수지저류부(23)에 주입하도록 되어 있으나, 캐비티(21)에만 주입하여도 좋다.

다만, 캐비티(21)에만 밀봉수지재를 주입하는 경우에는, 캐비티 블록(20)과 상부금형(30)으로 기판(42)을 클램프 할 때에, 클램프 속도가 빠르면 밀봉수지재(40)가 연통로(24) 뿐 아니라 칸막이벽(22)을 직접 넘어가 수지저류부(23) 내로 유입될 염려가 있기 때문에, 클램프 속도를 늦어지게 할 필요가 있다.

한편, 밀봉수지재(40)를, 캐비티(21), 트랜스퍼 핀(26)을 끌어들여 생긴 오목부 및, 수지저류부(23)에 미리 주입해 놓으면, 캐비티(21)로부터 수지저류부(23) 내로 유입되는 밀봉수지재(40)의 량을 적게 할 수가 있다. 그 때문에, 클램프 속도를 빠르게 할 수 있어, 생산성을 한층 더 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

그리고, 도 4B에 도시된 것과 같이, 밀봉수지재(40)가 경화된 후, 하부금형(10)을 하강시킴과 동시에, 트랜스퍼 핀(26)을 돌출시켜, 성형품(43)을 하부몰드(10)로부터 이형하게 된다. 이때, 상부금형(30)의 진공흡인구멍이 기판(42)을 계속 흡착하고 있기 때문에, 성형품(43)의 이형을 보조함과 더불어, 낙하를 방지한다. 그리고, 하부금형(10)과 상부금형(30)을 소정의 거리만큼 떨어지게 한 후, 도시되지 않은 언로더(unloader)로 성형품(43)을 반출함으로써, 1회의 수지밀봉작업이 완료된다. 이후, 마찬가지의 수지밀봉작업을 되풀이함으로써, 연속작업이 가능해진다.

제2실시형태는, 도 6에 도시된 것과 같이, 캐비티 블록(20)에 형성된 캐비티(21)의 대향하는 변의 중앙부에 연통로(24)를 각각 형성함과 더불어, 상기 연통로(24, 24)로부터 각각 반대방향으로 수지저류부(23)를 연장시켜 형성한 경우이다. 상기 수지저류부(23)의 안쪽 구석에 상하이동할 수 있는 트랜스퍼 핀(26)가 설치되어 있다. 기타는 앞에서 설명한 제1실시형태와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.

본 실시형태에 의하면, 구조가 간단하고, 제조가 용이하다고 하는 이점이 있다.

제3실시형태는, 도 7에 도시된 것과 같이, 캐비티 블록(20)에 형성된 캐비티(21)의 4변 중앙부에 각각 연통로(24)를 형성함과 더불어, 상기 연통로(24)로부터 양쪽으로 수지저류부(23)을 각각 형성시킨 경우이다. 그리고, 상기 수지저류부(23)의 안쪽의 구석에 상하이동할 수 있는 트랜스퍼 핀(26)이 설치되어 있다. 기타는 앞에서 설명한 제1실시형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

본 실시형태에 의하면, 캐비티(21)의 4변 각각에 수지저류부(23)가 형성되어 있기 때문에, 밀봉수지재의 공급량의 변동이 크더라도 쉽게 조정할 수가 있게 된다. 그 때문에, 기판의 표면에 실장된 부품의 크기, 개수가 달라도 대응하기가 쉽게 되는 이점이 있다.

제4실시형태는, 도 8에 도시된 것과 같이, 캐비티 블록(20)에 형성된 캐비티(21)의 4변 중, 대향하는 2변의 구석에 연통로(24)를 각각 형성함과 더불어, 상기 연통로(24), 24에 양단을 연통시키도록 수지저류부(23)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 수지저류부(23)의 중앙에 상하이동할 수 있는 트랜스퍼 핀(26)이 설치되어 있다. 따라서, 연통로(24)에서 가장 멀리 떨어진 위치에 트랜스퍼 핀(26)이 배치되게 된다. 기타는 앞에서 설명한 제1실시형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

상기 제4실시형태에서는, 도 9에 도시된 것과 같이, 상기 캐비티(21)에 밀봉수지재(40)를 적절히 주입해서 확산시키면, 여분의 밀봉수지재(40)가 2개의 연통로(24)를 통해 수지저류부(23)로 유입된다. 그 때문에, 수지밀봉작업시간을 단축할 수 있어, 생산효율이 한층 더 향상된다.

또, 적은 수의 트랜스퍼 핀(26)으로 밀봉수지재의 공급량의 변동을 해소할 수가 있어, 구조가 간단한 수지밀봉 금형장치를 얻을 수 있는 이점이 있다.

한편, 상기 연통로는, 캐비티(21)의 변의 중앙에 형성되는 경우에 한하지 않고, 필요에 따라 변의 중간에 형성되어도 좋은바, 특히 한정하는 것은 아니다.

또, 수지저류부는, 캐비티의 3변에 형성되어도 좋은바, 필요에 따라 적의 선택할 수 있음은 물론이다.

그리고, 상기 트랜스퍼 핀은 수지저류부의 안쪽 구석에 설치되는 경우에 한하지 않고, 수지 찌꺼기가 연통로를 통과할 수 없는 거리만큼 떨어진 위치에 설치하면 좋다.

본 발명에 따른 수지밀봉 금형장치는, 앞에서 설명한 반도체장치에 한하지 않고, 예컨대, LED 소자도 부품으로서 수지밀봉할 수 있음은 물론이다.

10 ： 하부금형
11 ： 밀폐 블록
12 ： 패킹
20 ： 캐비티 블록
21 ： 캐비티
22 ： 칸막이벽
23 ： 수지저류부
24 ： 연통로
26 ： 트랜스퍼 핀
30 ： 상부금형
31 ： 밀폐공간
40 ： 밀봉수지재
41 ： 반도체장치
42 ： 기판
43 ： 성형품

Claims

부품을 표면에 실장한 기판을 협지해서 수지밀봉한 다음, 하부금형 중, 하부금형에 형성된 캐비티에 연통로를 통해 연통하도록 수지저류부를 형성함과 더불어, 상기 수지저류부에 트랜스퍼 핀을 상하이동할 수 있게 설치한 수지밀봉 금형장치로서,
상기 수지저류부 중, 상기 연통로로부터, 상기 트랜스퍼 핀에 의해 직접 압출된 밀봉수지재가 상기 연통로를 통과할 수 없는 거리만큼 떨어진 위치에, 상기 트랜스퍼 핀을 설치한 것을 특징으로 하는 수지밀봉 금형장치.
제1항에 있어서, 캐비티의 변을 따라 미세한 홈 형상의 수지저류부가 형성된 것을 특징으로 하는 수지밀봉 금형장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 캐비티의 적어도 한 변에 형성된 연통로에 연통하는 수지저류부가 형성됨과 더불어, 상기 수지저류부의 안쪽 구석에 트랜스퍼 핀이 배치된 것을 특징으로 하는 기재된 수지밀봉 금형장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 캐비티의 적어도 한 변에 형성된 연통로에 연통하고서 반대방향으로 각각 뻗은 수지저류부가 형성됨과 더불어, 상기 수지저류부의 안쪽 구석에 트랜스퍼 핀이 각각 배치된 것을 특징으로 하는 수지밀봉 금형장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 캐비티의 이웃하는 구석에 각각 형성된 연통로에, 양단이 연통하도록 수지저류부가 형성됨과 더불어, 상기 수지저류부의 중앙에 트랜스퍼 핀이 설치된 것을 특징으로 하는 수지밀봉 금형장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 캐비티에 대한 연통로, 수지저류부 및 트랜스퍼 핀의 위치, 형상이, 캐비티의 대각선이 교차하는 점을 대칭 중심으로 하는 점대칭으로 되도록 배치, 형성된 것을 특징으로 하는 수지밀봉 금형장치.