(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に搭載されたチップを気密に収容する中空パッケージを成型するための中空パッケージ成型用の金型であって、
ピン孔を有する上型と、
前記ピン孔に進退自在に挿着されたキャップ位置調整ピンと、
前記上型の内面より適宜後退した位置に孔端を有して、突起部を成型する突起成型空間を形成する突起用孔と、
前記上型と型締された際に形成されるキャップ成型空間と前記突起成型空間とに樹脂が射出されて、頭部に前記突起部を有するキャップを成型する第１下型と、
前記基板が載置されると共に、前記キャップが成型された後に前記第１下型と交換される第２下型と、
前記上型と前記第２下型との間に挿着される中間型と、を備え、
前記中間型を介して前記上型と前記第２下型とを型締めした際に、前記キャップを前記基板に載置するように前記キャップ位置調整ピンが前記キャップを前記基板側に突出し、該キャップと前記上型との間に空間を形成し、該空間に樹脂が充填されて前記キャップを覆い、かつ、当該キャップと前記基板に密着するモールドを成型することを特徴とする中空パッケージ成型用の金型。
【請求項２】
請求項１に記載の金型であって、
前記突起用孔が、前記キャップ位置調整ピンの端面と前記上型の内面との間に形成された孔であることを特徴とする中空パッケージ成型用の金型。
【請求項３】
請求項１に記載の金型であって、
前記突起用孔が、前記ピン孔と並設して前記上型の内面から所定量穿孔して形成された孔であることを特徴とする中空パッケージ成型用の金型。
【請求項４】
請求項３に記載の金型であって、
前記突起用孔の長さは、前記キャップ位置調整ピンの移動量より適宜長く形成されて、前記キャップ位置調整ピンにより前記キャップを突出した際に、当該突起用孔に成型された前記突起部が当該突起用孔に所定量残ることを特徴とする中空パッケージ成型用の金型。
【請求項５】
請求項１に記載の金型であって、
前記上型に成型品を突出す突出ピンと前記キャップを基板に押付けて支持する支持ピンとが設けられて、
前記突出ピンが前記キャップ位置調整ピンとして用いられて、前記キャップを前記基板に載置した後に、前記支持ピンが前記キャップを前記基板に押付けることを特徴とすることを特徴とする中空パッケージ成型用の金型。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の金型であって、
前記中間型が前記上型の外周部に進退可能に設けられ、前記キャップを成型する際には当該中間型が待避し、前記モールドを成型する際には当該中間型が前進して第２下型と型締されることを特徴とする中空パッケージ成型用の金型。
【請求項７】
基板上に搭載されたチップを気密に封止した中空パッケージであって、
前記チップを内包するキャップと、
該キャップと一体に、かつ、該キャップの頭部に突出して成型された突起部と、
前記突起部の頭が露出した状態で、当該突起部と前記キャップと覆うモールドと、を備えることを特徴とする中空パッケージ。
【請求項８】
基板上に搭載されたチップを気密に封止した中空パッケージの製造方法であって、
前記チップが収納される内部空間を備えるキャップを成型すると共に、該キャップの頭部に突起部を形成するキャップ成型手順と、
前記基板に前記キャップを載置するキャップ載置手順と、
前記突起部の頭が露出した状態で、当該突起部と前記キャップと覆うモールドを成型するモールド成型手順と、を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記キャップ載置手順には、前記キャップを前記基板に載置する際に、成型された当該キャップを上型から突出して前記基板に載置するキャップ突出手順を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の中空パッケージの製造方法であって、
前記モールド成型手順は、前記キャップ突出手順により突出された前記キャップを前記基板に対して保持するキャップ保持手順を含むことを特徴とする中空パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空パッケージ成型用の金型、中空パッケージ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に使用される無線用デバイス、光通信に使用される光デバイス、赤外線センサに代表されるセンシングデバイス等の半導体デバイス（以下、チップと記載する）は、樹脂等のパッケージに気密に収納されて市場に提供されている。
【０００３】
このような中空パッケージとして、特開２０１１−１００８２５号公報には、図１１に示すようなチップ１０２を搭載した基板１０１に中空のカバー部１０３が設けられ、このカバー部１０３の外周部に接合部１０４が設けられた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１００８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２０１１−１００８２５号公報にかかる中空パッケージ１００では、キャップ１０３と接合部１０４との樹脂同士の界面が露出するため、この界面でリークパスが形成され易い問題があった。
【０００６】
即ち、キャップ１０３と接合部１０４との界面は、中空パッケージ１００の内部と外部との最短距離となり、パッケージ内部を気密に保つことが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、複数の樹脂により中空パッケージを形成する場合に、その界面を可能な限り長くして気密性が保持できる中空パッケージ成型用の金型、中空パッケージ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、基板に搭載されたチップを気密に収容する中空パッケージを成型するための中空パッケージ成型用の金型は、ピン孔を有する上型と、ピン孔に進退自在に挿着されたキャップ位置調整ピンと、上型の内面より適宜後退した位置に孔端を有して、突起部を成型する突起成型空間を形成する突起用孔と、上型と型締された際に形成されるキャップ成型空間と突起成型空間とに樹脂が射出されて、頭部に突起部を有するキャップを成型する第１下型と、基板が載置されると共に、キャップが成型された後に第１下型と交換される第２下型と、上型と第２下型との間に挿着される中間型と、を備え、中間型を介して上型と第２下型とを型締めした際に、キャップを基板に載置するようにキャップ位置調整ピンがキャップを基板側に突出し、該キャップと上型との間に空間を形成し、該空間に樹脂が充填されてキャップを覆い、かつ、当該キャップと基板に密着するモールドを成型することを特徴とする。
【０００９】
また、基板上に搭載されたチップを気密に封止した中空パッケージでは、チップを内包するキャップと、該キャップと一体に、かつ、該キャップの頭部に突出して成型された突起部と、突起部の頭が露出した状態で、当該突起部とキャップと覆うモールドと、を備えることを特徴とする。
【００１０】
さらに、基板上に搭載されたチップを気密に封止した中空パッケージの製造方法は、チップが収納される内部空間を備えるキャップを成型すると共に、該キャップの頭部に突起部を形成するキャップ成型手順と、基板にキャップを載置するキャップ載置手順と、突起部の頭が露出した状態で、当該突起部とキャップと覆うモールドを成型するモールド成型手順と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば複数の樹脂により中空パッケージを形成する場合に、その界面を可能な限り長くしたので気密性が保持できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる中空パッケージの断面図である。
【図２】第１の実施形態にかかる中空パッケージの製造手順を示すフローチャートである。
【図３】第１の実施形態にかかる金型によりキャップを成型する工程図で、（ａ）は上型と第１下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｂ）はキャップ成型した際の金型の断面図、（ｃ）は上型と第１下型とを型開きした際の金型の断面図である。
【図４】第１の実施形態にかかる金型によりモールドを成型する工程図で、（ａ）は上型と第２下型との間に中間型を挿着した際の金型の断面図、（ｂ）は中間型を挟んで上型と第２下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｃ）はモールドを成型した際の金型の断面図である。
【図５】第２の実施形態にかかる金型によりキャップを成型する工程図で、（ａ）は上型と第１下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｂ）はキャップ成型した際の金型の断面図、（ｃ）は上型と第１下型とを型開きした際の金型の断面図である。
【図６】第２の実施形態にかかる金型によりモールドを成型する工程図で、（ａ）は中間型を挟んで上型と第２下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｂ）はキャップを基板に載置した際の金型の断面図、（ｃ）はモールドを成型した際の金型の断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態にかかる金型によりキャップを成型する工程図で、（ａ）は上型と第１下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｂ）はキャップ成型した際の金型の断面図、（ｃ）は上型と第１下型とを型開きした際の金型の断面図である。
【図８】第３の実施形態にかかる金型によりモールドを成型する工程図で、（ａ）は上型と第２下型との間に中間型を挿着した際の金型の断面図、（ｂ）は中間型を挟んで上型と第２下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｃ）はモールドを成型した際の金型の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態にかかる金型によりキャップを成型する工程図で、（ａ）は上型と第１下型とを型締めした際の金型の断面図、（ｂ）はキャップ成型した際の金型の断面図、（ｃ）は上型と第１下型とを型開きした際の金型の断面図である。
【図１０】第４の実施形態にかかる金型によりモールドを成型する工程図で、（ａ）は上型と第２下型とを型開きした際の金型の断面図、（ｂ）は中間型を挟んで第２下型に型締めした際の金型の断面図、（ｃ）はモールドを成型した際の金型の断面図である。
【図１１】関連技術にかかる中空パッケージの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜第１の実施形態＞
次に、本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態にかかる中空パッケージ２の断面図である。
【００１４】
この中空パッケージ２は、基板３に搭載されたチップ４の周囲に中空構造のキャップ５が載置され、キャップ５の周囲にモールド６が成型されている。
【００１５】
キャップ５の突起部５ａの先端は、モールド６の上面６ａと同一面、又は上面６ａから適量突き出した構造となっている。キャップ５及びモールド６に使用される樹脂の材質としては、エポキシ樹脂が用いられる。但し、本実施形態はエポキシ樹脂に限定するものではなく、熱硬化型樹脂であればよい。
【００１６】
次に、このような中空パッケージ２の製造方法を説明する。図２は製造工程を示すフローチャートであり、図３及び図４は、各工程における金型の断面図である。
【００１７】
なお、図３（ａ）は上型と第１下型とを型締めした際の金型の断面図、図３（ｂ）はキャップ成型した際の金型の断面図、図３（ｃ）は上型と第１下型とを型開きした際の金型の断面図である。また、図４（ａ）は上型と第２下型との間に中間型を挿着した際の金型の断面図、図４（ｂ）は中間型を挟んで上型と第２下型とを型締めした際の金型の断面図、図４（ｃ）はモールドを成型した際の金型の断面図である。
【００１８】
中空パッケージ２の製造には、上型１０、第１下型２０、第２下型３０、中間型４０が用いられる。上型１０にはピン孔１２が形成され、このピン孔１２にキャップ位置調整ピン１１が挿着されている。また、第１下型２０には中空部を形成するための中空用凸部２１が、設けられている（図３（ａ））。
【００１９】
一方、第２下型３０には、図４（ａ）に示すように、基板３が載置される。中間型４０は枠体をなす金型で、上型１０と第２下型３０との間に配置される（図４（ａ））。
【００２０】
このような金型を用いて中空パッケージ２を、製造方法を説明する。
【００２１】
ステップＳ１，Ｓ２：  上型１０と第１下型２０とを用い、これらを型締する（図３（ａ））。このとき、キャップ位置調整ピン１１の先端１１ａは、上型１０の内面１０ａから後退した位置となっている。
【００２２】
即ち、キャップ位置調整ピン１１の先端１１ａと上型１０の内面１０ａとの間のピン孔１２は、空間Ｋ１を形成している。この空間Ｋ１は突起部５ａが成型される空間である。以下、空間Ｋ１を形成するピン孔１２の領域を突起用孔と記載し、この空間Ｋ１を突起成型空間と記載する。
【００２３】
上型１０と第１下型２０とを型締めすると、これらの間に、キャップ５に対応した空間Ｋが形成される。以下、空間Ｋをキャップ成型空間と記載する。
【００２４】
ステップＳ３：  そこで、樹脂をキャップ成型空間Ｋに樹脂を射出する（図３（ｂ））。このとき、樹脂は突起成型空間Ｋ１にも注入されるため、キャップ５は頭部に突起部５ａを持つようになる。
【００２５】
ステップＳ４〜Ｓ６：  キャップ５の成型が終了すると型開きされ（図３（ｃ））、第１下型２０を第２下型３０に交換される。そして、中間型４０は上型１０と第２下型３０との間に挿着される。第２下型３０にはチップ４を搭載した基板３がセットされる（図４（ａ））。
【００２６】
ステップＳ７，Ｓ８：  中間型４０を挟んで上型１０と第２下型３０とを型締めする。そして、キャップ位置調整ピン１１を第２下型３０の方向に移動させる（図４（ｂ））。キャップ位置調整ピン１１は、キャップ５が基板３に当接するまで、当該キャップ５を突出す。これにより、キャップ５はチップ４を内包した状態で基板３に載置される。
【００２７】
このとき突起部５ａは、ピン孔１２から抜けた状態となる。しかし、突起部５ａがピン孔１２から完全に抜け出ると、キャップ５は支持されていない状態となる。従って、突起部５ａは微少量でよいので、ピン孔１２に嵌っていることが好ましい。または、キャップ位置調整ピン１１が突起部５ａを押え込んでいる状態が好ましい。
【００２８】
ステップＳ９，Ｓ１０：  キャップ位置調整ピン１１によりキャップ５が移動すると、キャップ５と上型１０との間に空間Ｋ２ができる。この空間Ｋ２は、モールド６に対応した空間である。以下、この空間Ｋ２をモールド成型空間と記載する。
【００２９】
モールド成型空間Ｋ２に樹脂を射出する。これによりチップ４を内包するキャップ５と基板３とに密着したモールド６が成型される（図４（ｃ））。その後、成型された製品（中空パッケージ２）を取出して成型処理が終了する。
【００３０】
以上説明したように、チップを内包したキャップの上からモールドを重ねて成型するので、キャップとモールドとの界面がリークパスになるような状況であっても、パス長は長くなるため、キャップ内の気密を維持することが可能になる。
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては説明を適宜省略する。
【００３１】
第１の実施形態においては、突起部を形成するために、キャップ位置調整ピンの先端を上型の内面から後退した一に設定し、ピン孔の一部を突起用孔として起成型空間を形成した。これに対して、本実施形態は突起用空間を形成する突起用孔を別途設けた。
【００３２】
図５、図６をして、本実施形態にかかる中空パッケージの製造方法を説明する。上型１０には、突起用空間Ｋ３を形成するための突起用孔１０ｂが設けられている（図５（ａ））。このような上型１０を第１下型２０に対して型締し、形成されたキャップ成型空間Ｋに樹脂を射出する（図５（ｂ））。これにより突起部５ａを備えたキャップ５が成型される。その後、型開きする（図５（ｃ））。
【００３３】
そして、第１下型２０を第２下型３０に交換すると共に、中間型４０を挿着して型締めする（図６（ａ））。
【００３４】
その後、キャップ位置調整ピン１１を移動させて、キャップ５を基板３に当接させる（図６（ｂ））。キャップ５が基板３に当接すると、キャップ位置調整ピン１１を元の位置に戻す。これにより、キャップ位置調整ピン１１の先端面は、上型１０の内面に一致する。
【００３５】
また、キャップ５が基板３に当接した際には、突起部５ａは突起用空間Ｋ３から略抜け出た状態となるが、図６（ｂ）の拡大図に示すように、突起部５ａの一部は突起用孔１０ｂに残ったままである。これにより、キャップ５は上型１０で支持される。そして、上型１０とキャップ５との間にモールド成型空間Ｋ２が形成される。
【００３６】
そこで、このモールド成型空間Ｋ２に樹脂を射出する（図６（ｃ））。これにより、キャップ５の上にモールド６が成型される。
【００３７】
なお、突起部５ａの一部が突起用孔１０ｂに残っているので、キャップ５の上にモールド６の成型用の樹脂を射出した際に、この樹脂が突起用孔１０ｂに入り込むことが防止できる。
【００３８】
即ち、リークパスを短くする観点から、突起部は細い方が好ましい。このような場合に、この突起部を押してキャップを基板に載置する構成とすると、細い突起部が変形して、突起部が突起用孔１０ｂから完全に抜け出てしまうことが想定される。このような状況で、モールドの成型用の樹脂を射出すると、この樹脂が突起用孔１０ｂにも充填されてしまい、不良品が発生する。
【００３９】
しかし、本実施形態にかかるキャップ位置調整ピン１１は突起部５ａの直径と無関係に設定でき、かつ、突起部５ａに直接力を加えないため、突起部５ａを細くしても、モールドの成型用の樹脂が突起用孔に充填される不都合が防止できる。
【００４０】
以上説明したように、チップを内包したキャップの上からモールドを重ねて成型するので、キャップとモールドとの界面がリークパスになるような状況であっても、パス長は長くなるため、キャップ内の気密を維持することが可能になる。
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては説明を適宜省略する。図７及び図８は、本実施形態にかかる中空パッケージの製造工程を示す図である。
【００４１】
本実施形態にかかる上型１０には、キャップ位置調整ピン（支持ピン）１１に加え、突出ピン１３が設けられている（図７（ａ））。上型１０と第１下型２０とを型締めした状態で、樹脂をキャップ成型空間Ｋに射出する（図７（ｂ））。これによりキャップ５が形成され、その後に型開きされる（図７（ｃ））。
【００４２】
なお、上型１０と第１下型２０とを型締めした状態では、図７（ａ）に示すように、キャップ位置調整ピン１１の先端１２ａは、上型１０の内面１０ａから後退した状態となっている。即ち、キャップ位置調整ピン１１の先端１２ａと上型１０の内面１０ａとの間のピン孔１２は突起成型空間Ｋ１となっている。従って、キャップ５が成型されると同時に、このキャップ５の頭部に突起部５ａが成型される。
【００４３】
キャップ５が成型された後、型開きして第１下型２０を第２下型３０に交換すると共に、上型１０と第２下型３０との間に中間型４０を挿着する（図８（ａ））。このとき、第２下型３０にはチップ４が搭載された基板３が載置されている。
【００４４】
次に、中間型４０を介して上型１０と第２下型３０とを型締し、突出ピン１３を第２下型３０の方向に移動させてキャップ５を基板３に当接させる（図８（ｂ））。このときキャップ位置調整ピン１１の先端１２ａは、上型１０の内面１０ａと同一面をなす。
【００４５】
そして、突出ピン１３を元の位置に戻す。突出ピン１３を元の位置に戻すと、キャップ５は支持されていないので、キャップ位置調整ピン１１を移動させて突起部５ａを押え付けることにより、キャップ５を支持する。
【００４６】
キャップ５が基板３に載置すると、上型１０とキャップ５との間にモールド成型空間Ｋ２が形成される。そこで、このモールド成型空間Ｋ２に樹脂を射出してモールド６を形成する（図８（ｃ））。
【００４７】
なお、成型したキャップ５を基板３に押付ける際に、キャップ位置調整ピン１１を駆動して押付けることも可能である。しかし、突起部５ａの直径が細い場合には、キャップ位置調整ピン１１の力によって突起部５ａが変形する場合が生じる。そして、この変形により突起部５ａが短くなると、モールド成型空間Ｋ２とピン孔１２とが連通して、モールド６を形成するための樹脂がピン孔１２に流入する不都合が発生する。
【００４８】
そこで、本実施形態においては、キャップ５の移動を行う際に、キャップ位置調整ピン１１より直径の太い突出ピン１３でキャップ５を移動させるようにしている。
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同一構成に関しては説明を適宜省略する。
これまで説明した各実施形態においては、中間型は、別途挿着する構成であった。これに対して、本実施形態にかかる中間型は、上型にスライド可能に設けられている。
【００４９】
図９は、このようなスライド式の中間型４１を備える上型１０と第１下型とを用いてキャップ５を成型する工程を示した図である。また、図１０は、スライド式の中間型４１を移動させてモールド６を成型する工程を示した図である。
【００５０】
スライド式の中間型４１は、上型１０の外周を包むように設けられて、第１下型の方向に移動可能に設けられている。そして、キャップ５の製造においては、中間型４１のパーティング面は、上型１０のパーティング面と同一面又は適宜後退した位置となっている。
【００５１】
そして、上型１０と第１下型２０とを型締してキャップ成型空間Ｋが形成される（図９（ａ））。そこで、キャップ成型空間Ｋに樹脂を射出してキャップ５が成型され（図９（ｂ））、型開きされる（図９（ｃ））。
【００５２】
その後、第１下型２０を第２下型３０に交換する。第２下型３０には、チップ４が搭載された基板３が載置されている（図１０（ａ））。そして、中間型４１及びキャップ位置調整ピン１１を第２下型３０の方向に移動させて、キャップ５を基板３に当接させる（図１０（ｂ））。
【００５３】
これにより、上型１０とキャップ５との間に、モールド成型空間Ｋ２が形成されるので、このモールド成型空間Ｋ２に樹脂が射出してモールド６を形成する（図１０（ｃ））。
【００５４】
以上説明したように、チップを内包したキャップの上からモールドを重ねて成型するので、キャップとモールドとの界面がリークパスになるような状況であっても、パス長は長くなるため、キャップ内の気密を維持することが可能になる。
【符号の説明】
【００５５】
２    中空パッケージ
３    基板
４    チップ
５    キャップ
５ａ    突起部
６    モールド
１０ｂ    突起用孔
１０ａ    内面
１０    上型
１１    キャップ位置調整ピン（支持ピン）
１２    ピン孔
１３    突出ピン
２０    第１下型
２１    中空用凸部
３０    第２下型
４０    中間型
４１    中間型
【図１】
0006024127.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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