(57)【要約】【課題】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】第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、ノズル本体部の貫通孔からノズル先端部の貫通孔を通って、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、ノズル先端部が、疎水性材料からなる。また、ノズル先端部が、貫通孔を形成する親水性材料からなる第１管状部と、第１管状部の周囲を囲みノズル先端部の外壁を形成する疎水性材料からなる第２管状部とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、
該ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、
該ノズル本体部の貫通孔から該ノズル先端部の貫通孔を通って、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、
該ノズル先端部が、疎水性材料からなることを特徴とする樹脂材料吐出ノズル。
【請求項２】
第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、
該ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、
該ノズル本体部の貫通孔から該ノズル先端部の貫通孔を通って、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、
該ノズル先端部が、貫通孔を形成する親水性材料からなる第１管状部と、該第１管状部の周囲を囲み該ノズル先端部の外壁を形成する疎水性材料からなる第２管状部とを含むことを特徴とする樹脂材料吐出ノズル。
【請求項３】
上記ノズル先端部が、上記材料が噴射される先端に向かって、漸次外径が小さくなるテーパ形状を有す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】
上記ノズル先端部の貫通孔が、該貫通孔の内径より大きな内径を有する窪み部を内方に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項５】
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１〜４のいずれか１項に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項６】
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２〜４のいずれか１項に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項７】
第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、
該ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、
該ノズル本体部の貫通孔から該ノズル先端部の貫通孔を通って、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、
該ノズル先端部がピエゾ材料からなり、該ノズル先端部に設けられた電極間に電気信号を与えることにより該ノズル先端部が振動することを特徴とする樹脂材料吐出ノズル。
【請求項８】
上記ピエゾ材料は、酸化シリコンまたは酸化亜鉛からなることを特徴とする請求項７に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項９】
上記貫通孔が円形の断面を有し、上記第２の内径が上記第１の内径より小さい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】
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１〜９のいずれか１項に記載の樹脂材料吐出ノズル。
【請求項１１】
請求項１〜１０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に関し、特に、インクジェット方式の樹脂コーティング装置に用いる樹脂材料吐出ノズルに関する。
【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、新たに、樹脂のような粘度の高い材料を用いるため、一旦吹き付けられた液滴がノズル内に戻ったり、ノズルの外側に付着し、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、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、第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、ノズル本体部の貫通孔からノズル先端部の貫通孔を通って、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、ノズル先端部が、疎水性材料からなることを特徴とする樹脂材料吐出ノズルである。
【０００８】
また、本発明は、第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、ノズル本体部の貫通孔からノズル先端部の貫通孔を通って、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、ノズル先端部が、貫通孔を形成する親水性材料からなる第１管状部と、第１管状部の周囲を囲みノズル先端部の外壁を形成する疎水性材料からなる第２管状部とを含むことを特徴とする樹脂材料吐出ノズルでもある。
【０００９】
また、本発明は、第１の内径の貫通孔を有するノズル本体部と、ノズル本体部の先端に取り付けられ、第２の内径の貫通孔を有するノズル先端部とを含み、ノズル本体部の貫通孔からノズル先端部の貫通孔を通って、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、ノズル先端部がピエゾ材料からなり、ノズル先端部に設けられた電極間に電気信号を与えることによりノズル先端部が振動することを特徴とする樹脂材料吐出ノズルでもある。
【発明の効果】
【００１０】
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、ノズル先端部から噴射された樹脂材料の液滴がノズル先端部に付着するのを防止し、液ダレ等の発生を防いで、半導体装置の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】
【００１１】
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。
【００１２】
図１に示すように、樹脂材料吐出ノズル１００はノズル本体部１と、その先端に設けられたノズル先端部２を有する。ノズル本体部１は、例えば管状のステンレス鋼からなり、その一端（図１では上端）が樹脂コーティング装置に接続されている。ノズル先端部２は、疎水性（撥水性）材料からなり、その中に貫通孔（開口部）３が設けられている。疎水性材料には、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）やポリプロピレンが用いられる。ノズル本体部１の内径は、ノズル先端部２の貫通孔３の内径より大きく、同心円であることが好ましい。ノズル先端部２はノズル本体部１から取り外しできるようにしても良い。かかる構造によりメンテナンスが容易となる。
【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。
これらの樹脂は、粘性が比較的大きいため、ステンレス鋼からなるノズル本体部１に対しては付着しやすくなる。これに対して疎水性のノズル先端部２をノズル本体部１に取り付けることにより、粒子状の樹脂が噴射されるノズル先端部２において、ノズル本体部１より樹脂の付着性を低くすることができる。
【００１４】
即ち、ステンレス鋼からなるノズル本体部１から直接、高粘度の樹脂を噴射した場合、ノズル本体部１の先端で樹脂の付着が避けられない。かかる樹脂の付着はノズル本体部１の先端で大きな液溜りを形成し、それが堆積することにより液ダレが発生し、電力用半導体装置の樹脂封止が不完全となっていた。
【００１５】
これに対して、樹脂材料吐出ノズル１００では、ノズル本体部１に、ノズル本体部１より疎水性の高いノズル先端部２が設けられているため、噴射される樹脂の切れが良く、貫通孔３の周囲での樹脂の付着を防止することができ、液ダレも発生しない。
【００１６】
実施の形態２．
図２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１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００１７】
樹脂材料吐出ノズル２００は、ノズル本体部１と、その先端に設けられたノズル先端部２を有し、ノズル先端部２の周囲にテーパ５が設けられている。図２では、端部６から側面に向かってテーパ５は直線に延びているが、外方や内方に湾曲しても構わない。
【００１８】
このように、先端がシャープエッジ状となるように、ノズル先端部２にテーパ５を設けることにより、高粘度の樹脂をノズル先端部２の貫通孔３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に戻ってくる樹脂と、ノズル先端部２との接触面積が小さくなる。このため、樹脂とノズル先端部２との間の界面張力が小さくなり、樹脂はノズル先端部２には付着しなくなる。
【００１９】
即ち、ノズル先端部２の外部への付着や這い上がり現象（液溜まり）を抑制し、塗布粒子径の巨大化を防止できる。戻ってきた樹脂がノズル先端部２の外部に付着せずにノズル先端部２の貫通孔３の内部に戻れば、これらを再度、排出することも可能となる。然るに、隣接するワイヤ間の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を排出でき、多層構造に配線されたワイヤの影の部分にも樹脂を供給することが可能となる。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、全体が３００で表される、本発明の実施の形態３にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である。図１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００２１】
樹脂材料吐出ノズル３００は、ノズル本体部１と、その先端に設けられたノズル先端部２を有する。ノズル先端部２は、疎水性（撥水性）材料からなる管状部４と、その内側に設けられた親水性材料からなる管状部７からなり、その中に貫通孔３が設けられている。親水性材料からなる管状部７は、例えば、ステンレス鋼のような金属材料からなる。管状部７は先端でテーパ形状となっており、これを覆うように管状部４が設けられている。これにより、ノズル先端部２の周囲にテーパ５が形成される。図３に示すように、貫通孔３の周辺は疎水性の管状部４となることが好ましい。なお、図１のように、ノズル先端部２にテーパを設けないことも可能である。
【００２２】
このように、ノズル先端部２の外部を疎水性材料の管状部４、内部を親水性材料の管状部７とすることにより、高粘度の樹脂をノズル先端部２の先端から噴射する場合、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に戻ってくる樹脂と、ノズル先端部２との接触面積が小さくなるとともに、戻ってくる樹脂が親水性材料の管状部７により引き込まれる。これにより、樹脂がノズル先端部２の外部に付着するのを防止できる。また、内部に引き込まれた樹脂は、再度、粒子状の樹脂として供給可能となる。
【００２３】
実施の形態４．
図４は、全体が４００で表される、本発明の実施の形態４にかかる樹脂材料吐出ノズルに用いられるノズル先端部２の断面図である。かかるノズル先端部２では、図３に示す樹脂材料吐出ノズル３００の、管状部７中の貫通孔３を、内径の異なる２段構造とて窪み部８を設けている。他の構成は、樹脂材料吐出ノズル３００と同じである。
【００２４】
このような窪み部８を設けることにより、排出された粒子状の樹脂から切断されてノズル先端部２に戻ってくる樹脂を、窪み部８に収容でき、ノズル先端部２の外部にあふれ出すのを防止できる。
なお、窪み部８は、図１や図２の樹脂材料吐出ノズル１００、２００に対して設けることもできる。
【００２５】
実施の形態５．
図５は、全体が５００で表される、本発明の実施の形態５にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である。図１と同一符号は、同一または相当箇所を示す。
【００２６】
樹脂材料吐出ノズル５００では、ノズル先端部２が、内部に貫通孔３を有する円筒状のピエゾ材料１１を有する。ピエゾ材料１１には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが使用される。ピエゾ材料１１の内側と外側には、内側電極と外側電極（図示せず）がそれぞれ設けられピエゾ素子を形成している。内側電極と外側電極は、配線１０により駆動電圧電源９に接続されている。
【００２７】
駆動電圧電源９によりピエゾ素子の電圧間に駆動電圧を印加することにより、ピエゾ素子が振動する。ノズル先端部２を振動させることにより、貫通孔３の周囲において、ノズル先端部２と樹脂との間の界面自由エネルギーが小さくなる。この結果、ノズル先端部２への樹脂の付着が顕著に減少し、液ダレを防止し、粒子状の樹脂を安定して供給することができる。
【００２８】
なお、ピエゾ方式のインクジェットのように、樹脂の噴射圧力を与えるためにピエゾ素子を用いる場合は、ノズル先端部２を構成するピエゾ素子と、樹脂を噴射するためのピエゾ素子の、２種類のピエゾ素子が用いられることとなる。
【００２９】
なお、実施の形態１〜５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について詳細に説明したが、本発明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】
【００３０】
【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】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】本発明の実施の形態３にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である、
【図４】本発明の実施の形態４にかかる樹脂材料吐出ノズルの断面図である、
【図５】本発明の実施の形態５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】
【００３１】
１  ノズル本体部、２  ノズル先端部、３  貫通孔、４  疎水性材料の管状部、５  テーパ、６  端部、７  親水性材料の管状部、８  窪み部、９  駆動電圧電源、１０  配線、１１  ピエゾ材料、１００  樹脂材料吐出ノズル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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