(57)【要約】【課題】塗布材料が吐出ノズルの吐出口近傍で付着や液ダレ等を起こすことなく、ワイヤに粒子状の樹脂を吹き付けて樹脂コーティングを行うことができる樹脂材料吐出ノズルを提供する。【解決手段】貫通孔を有する吐出ノズルと、吐出ノズルを囲むように設けられた吸引ノズルとを含み、吐出ノズルの貫通孔から吐出ノズルの吐出口を通って、インクジェット方式で樹脂が噴射される樹脂材料吐出ノズルにおいて、吐出ノズルの吐出口近傍に付着した樹脂を、吸引ノズルで吸い取って除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する吐出ノズルと、
該吐出ノズルを囲むように設けられた吸引ノズルとを含み、
該吐出ノズルの貫通孔から該吐出ノズルの吐出口を通って、インクジェット方式で樹脂が噴射される樹脂材料吐出ノズルであって、
該吐出ノズルの吐出口近傍に付着した樹脂を、該吸引ノズルで吸い取って除去することを特徴とする樹脂材料吐出ノズル。
【請求項２】
上記吸引ノズルが、上記吐出ノズルに接する内壁と、その周囲を囲む外壁とを有し、
該吐出ノズルの吐出口近傍に設けた吸込口から、該内壁と該外壁とに挟まれた空間を通って、該吐出口近傍に付着した樹脂を吸引することを特徴とする請求項１に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項３】
上記吐出ノズルの膜厚が、上記吐出口に向かって漸次小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項４】
上記吸引ノズルの内壁の膜厚が、上記吸引口に向かって漸次小さくなることを特徴とする請求項２に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項５】
上記吐出ノズルは疎水性材料から形成され、上記吸引ノズルは親水性材料から形成される請求項１または２に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項６】
上記吐出ノズルおよび上記吸引ノズルは、ともに疎水性材料から形成され、その疎水性の程度は、該吐出ノズルより該吸引ノズルの方が小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項７】
上記疎水性材料は、ポリテトラフルオロエチレンまたはポリプロピレンからなることを特徴とする請求項５または６に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項８】
上記親水性材料は、金属からなることを特徴とする請求項５に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項９】
上記樹脂は、ポリイミド系樹脂またはポリアミドイミド系樹脂からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の樹脂材料吐出ノズルを備えたインクジェット方式の樹脂コーティング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂材料吐出ノズルおよびそれを用いた樹脂コーティング装置に関し、特に、インクジェット方式のコーティング装置に用いる樹脂材料吐出ノズルおよび樹脂コーティング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置の製造工程では、ＩＧＢＴ等の半導体素子を覆うようにポリイミドなどの樹脂を供給して樹脂封止が行われる。樹脂の供給方法としては、例えば樹脂をノズルからスプレー状に噴射するスプレー法（例えば、特許文献１）や、インクジェットのように樹脂を液滴状に噴射する吐出法（例えば、特許文献２）がある。
【特許文献１】特開２００６−３５１７３７号広報
【特許文献２】特開平７−１６３９２８号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、電力用半導体装置では、通常のＩＣパッケージなどとは異なり、半導体素子に対して複数のワイヤが同じ方向に接合される。即ち、通常のＩＣパッケージではリードフレームの電極はＩＣのチップを取り囲むように配置され、ワイヤはＩＣチップの電極から放射状に延びる。これに対して電力用半導体装置では電流量が例えば１００Ａ以上と大きいため、同一の電極に対して複数のワイヤを並列接続して電流容量を大きくする必要がある。例えば、直径４００μｍのワイヤを用いる場合、一本あたりの電流容量は１０〜１５Ａ程度であるため、２００Ａの電力用半導体素子に対しては、１０本程度のワイヤを並列に配線する必要がある。更に、電極の面積等によりワイヤを横一列に配線できない場合には、高さを変えて多層構造に配線する必要がある。
【０００４】
このため、スプレー法を用いた場合には、特に多層構造の下層部分においてワイヤに樹脂が塗布されないという問題があった。これに対してスプレーノズルの角度を変えて複数回樹脂を噴射することも可能であるが、製造工程の増加、煩雑化するという問題があった。特に、多層構造のようにワイヤの密度が高くなるのは電力用半導体装置の動作時に最も温度が上昇する中央部分であるため、樹脂の塗布が不完全な場合、ワイヤに生じる熱応力により樹脂に亀裂や剥離が発生するという問題もあった。
【０００５】
一方、スプレー法の代わりに、粒子状の樹脂を吹き付ける吐出法（インクジェット方式）を用いることにより、多層構造のワイヤにおいて樹脂の塗布が可能となるが、樹脂のような粘度の高い塗布材料を用いるため、一旦吹き付けられた液滴がノズル内に戻ったり、ノズルの吐出口近傍に付着し、液溜まりや液ダレ等の原因となるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、塗布材料が吐出ノズルの吐出口近傍で付着や液ダレ等を起こすことなく、ワイヤに粒子状の樹脂を吹き付けて樹脂コーティングを行うことができる樹脂材料吐出ノズルの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、貫通孔を有する吐出ノズルと、吐出ノズルを囲むように設けられた吸引ノズルとを含み、吐出ノズルの貫通孔から吐出ノズルの吐出口を通って、インクジェット方式で樹脂が噴射される樹脂材料吐出ノズルであって、吐出ノズルの吐出口近傍に付着した樹脂を、吸引ノズルで吸い取って除去することを特徴とする樹脂材料吐出ノズルである。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明にかかる樹脂材料吐出ノズルを用いることにより、吐出ノズルの吐出口近傍に付着した樹脂材料を除去して液溜まりや液ダレ等の発生を防止し、良好な樹脂コーティングを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、全体が１００で表される、本発明の実施の形態１にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である。かかる樹脂材料吐出ノズル１００は、例えばサーマルジェットのようなインクジェット方式で粒子状の樹脂を提供する樹脂コーティング装置（図示せず）のノズルとして使用される。
【００１０】
図１に示すように、樹脂材料吐出ノズル１００は、吐出ノズル１（内周ノズル）と、その周囲に設けられた吸引ノズル（外周ノズル）３を含む二重ノズル構造となっている。吐出ノズル１は、例えば貫通孔２を備えた管状構造で、ステンレス鋼のような疎水性材料からなる。その一端（図１では上端）は樹脂コーティング装置に接続され、またその他端（図１では下端）は、インクの吐出口４となっている。
【００１１】
吸引ノズル３は、吐出ノズル１を囲むように設けられ、内壁と外壁との間に空間を備えた環状構造からなる。その一端（図１では下端）が吸引口５となっている。吸引口５と吐出口４とは、同一平面か、そうでなければ近傍に配置されることが好ましい。また、吸引ノズル３は、真空ポンプやエジェクター等の吸引手段６に接続され、吸引口４から、内壁と外壁との間の空間を通って、余剰のインクを吸引する。吸引ノズル３は、吐出ノズル１と同じ材料（例えば、ステンレス鋼）で形成してもよいが、例えば、テフロン（登録商標：ポリテトラフルオロエチレン等）やポリプロピレンのような親水性材料からなることが好ましい。
【００１２】
吐出ノズル１と、吸引ノズル３は、同心円の円筒形状であることが好ましいが、水平断面を矩形等にしても構わない。また、図１では、吸引ノズル３は、吐出ノズル１の全周に設けられているが、部分的に設けることも可能である。
【００１３】
樹脂材料吐出ノズル１００で供給するコーティング樹脂としては、ポリイミドやポリアミドイミド系樹脂が用いられ、例えば、日立化成製ＨＬ−１２００（ヤング率；２．８ＧＰａ、Ｔｇ；２３０℃）が用いられる。
【００１４】
図２は、従来の一重ノズル構造の樹脂材量吐出ノズルを用いて、インクジェット方式で樹脂を塗布した場合の工程図である。樹脂の塗布工程では、（ａ）〜（ｄ）に示すように、吐出ノズル１の吐出口４から、コーティング樹脂２０がインクジェット方式で吐き出される。上述のようにコーティング樹脂は粘性が比較的大きいため、これら工程後に、（ｄ）に示すように、吐出ノズル１の吐出口４からはみ出した状態で、コーティング樹脂２０が残る。場合によっては、吐出ノズル１の外壁に回り込んで付着する。これらの残ったコーティング樹脂２０は、液溜まりや液ダレの原因となる。このような液溜まりができた場合、インクジェット方式で樹脂が分離する位置が、液溜まりの無い場合に比較して遠方（吐出口４から離れた位置）となり、この結果、樹脂の吐き出しが不均一となり、電力用半導体装置の樹脂コーティングが不完全となる。
【００１５】
これに対して、本実施の形態１にかかる樹脂材料吐出ノズル１００では、吐出ノズル１の先端に残ったコーティング樹脂２０を、吐出ノズル１の周囲に設けた吸引ノズル３で吸引して除去することにより、液ダレや液溜まりの発生が防止でき、良好な電力用半導体装置の樹脂コーティングが可能となる。
【００１６】
吸引ノズル３での吸引力は、コーティング樹脂２０の粘度や量などに応じて設定される。また、吸引ノズル３での吸引は、連続して行っても良いし、例えば、１回から数回の塗布工程（図２の（ａ）〜（ｃ））を行った後に、間欠的に行っても良い。
【００１７】
また、吐出ノズル１をステンレス鋼等の疎水性（撥水性）材料から形成し、吸引ノズル３をポリテトラフルオロエチレン等の親水性材料から形成することにより、吐出ノズル１の吐出口４の残ったコーティング樹脂２０が吸引ノズル３方向に引き込まれるため、吸引効率を高くすることができる。
また、吐出ノズル１、吸引ノズル３ともに、疎水性材料から形成し、その疎水性の程度が、吐出ノズル１より吸引ノズル３の方を小さくしても、同様の効果が得られる。
【００１８】
高粘度の樹脂を用いると、吐出ノズル１を、例えばポリプロピレン等の疎水性材料から形成しただけでは樹脂の付着を十分に防止できない。このような場合、コーティング樹脂２０を吸引ノズル３方向に引き込むことにより、吸引効率が向上する。
【００１９】
このような吐出ノズル１、吸引ノズル３の材質は、実施の形態２の構造にも適用することができる。
【００２０】
なお、吸引ノズル３で吸引された樹脂は、樹脂受け槽３０で回収し、樹脂受け槽３０に溜まった樹脂は、再利用することができる。この場合、コーティング樹脂にゴミ等が混入するのを防止するために、樹脂材料吐出ノズル１００の周辺を防塵環境にするための、防塵手段（例えば、防塵フィルタ等）を備えることが好ましい。
【００２１】
実施の形態２．
図３は、全体が２００で表される、本発明の実施の形態２にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である。図３中、図１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００２２】
樹脂材料吐出ノズル２００は、シャープエッジ形状を有する。即ち、吐出ノズル１の先端領域１３において、吐出ノズル１の膜厚が開口端部７に向かって漸次薄くなっている。同様に、吸収ノズル３の内壁の膜厚も、先端領域１１において、開口端部７に向かって漸次薄くなっている。開口端部７において、吐出ノズル１の膜厚および吸収ノズル３の内壁の膜厚は、ともに略０であることが好ましい。
【００２３】
ここでは、吐出ノズル１の貫通孔２の内径も、開口端部７に向かって漸次小さくなっているが、一定であっても構わない。
【００２４】
このように、樹脂材料吐出ノズル２００がシャープエッジ構造を有することにより、樹脂を吐出ノズル１の先端部２から噴射する場合、噴射された粒子状の樹脂から切断されてノズル先端部２に溜まる樹脂と、開口端部７との接触面積が小さくなる。このため、樹脂と開口端部７との間の界面張力が小さくなり、吸引ノズル３で吸引しやすくなる。
【００２５】
これにより、液溜まり等の形成を抑制し、特に、塗布粒子径の巨大化を防止できる。この結果、樹脂コーティングの対象である電力用半導体装置の、隣接するワイヤ間クリアランス寸法に対し、十分な隙間マージンを有する粒子径の樹脂が噴射、供給でき、電力用半導体装置特有の多層に配線された立体的なワイヤの影の部分にも十分にコーティング樹脂を供給でき、良好な樹脂コーティングを行うことができる。
【００２６】
なお、実施の形態１、２では、電力用半導体装置の封止樹脂を供給する樹脂材料吐出ノズル１００、２００について詳細に説明したが、本発明にかかる樹脂材料吐出ノズル１００、２００は、樹脂封止装置に限らず、高粘度の液を高圧で噴射する他の装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である。
【図２】従来の一重ノズル構造の樹脂材量吐出ノズルを用いた塗布工程である。
【図３】本発明の実施の形態２にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  吐出ノズル、２  貫通孔、３  吸引ノズル、４  吐出口、５  吸引口、６  吸引手段、７  開口端部、１１、１３  先端領域、２０  コーティング樹脂、３０  樹脂受け槽、１００、２００  樹脂材料吐出ノズル。
【図２】
2010149036.tif 000003
【図１】
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【図３】
2010149036.tif 000005