(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の金型と、該一方の金型に対向する他方の金型と、前記一方及び他方の金型の間に設けられた中間型と、基板に装着されたチップ状部品を収容するように前記中間型における前記一方の金型側に設けられたキャビティとを有するとともに、前記キャビティに溶融樹脂を注入することにより前記チップ状部品を樹脂封止してパッケージを完成させる樹脂封止装置であって、
前記中間型において前記キャビティのほぼ中央部に連通するとともに前記基板に対してほぼ垂直に設けられた樹脂流路と、
前記他方の金型と中間型との少なくとも一方に設けられ、前記他方の金型と中間型とが型締めされた際に前記他方の金型と中間型との間の金型間空間を密閉するシール部材と、
前記他方の金型と中間型との少なくとも一方に設けられ、前記金型間空間に連通する管路と、
前記管路と金型間空間と樹脂流路とを順次経由して前記キャビティに高圧流体を噴射する流体供給機構とを備えたことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂封止装置において、
前記一方の金型と中間型とは前記他方の金型から所定の距離だけ一体的に離間することができるとともに、
前記一方の金型と中間型とが前記他方の金型から前記所定の距離だけ一体的に離間した際に、前記シール部材が前記金型間空間を密閉状態に維持することを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項３】
一方の金型と、該一方の金型に対向する他方の金型と、前記一方及び他方の金型の間に設けられた中間型と、基板に装着されたチップ状部品を収容するように前記中間型における前記一方の金型側に設けられたキャビティとを有する樹脂封止装置を使用することにより前記チップ状部品を樹脂封止してパッケージを完成させる樹脂封止方法であって、
前記一方の金型と他方の金型と中間型とを型締めする工程と、
前記中間型に設けられた樹脂流路を経由して前記キャビティのほぼ中央部に溶融樹脂を注入する工程と、
前記溶融樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する工程と、
前記他方の金型から前記中間型と一方の金型とを一体的に離間して、前記キャビティと樹脂流路との境界近傍で前記硬化樹脂を分離するとともに、前記他方の金型と中間型との間に密閉された金型間空間を形成する工程と、
前記中間型から前記一方の金型を離間する工程と、
前記金型間空間と樹脂流路とを順次経由して前記キャビティに高圧流体を噴射することにより前記パッケージを突き出す工程とを備えたことを特徴とする樹脂封止方法。
【請求項４】
請求項３記載の樹脂封止方法において、
前記離間する工程と突き出す工程とを同時に行うことにより、前記中間型から前記一方の金型を離間させながら前記高圧流体を噴射することを特徴とする樹脂封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム等の基板に装着されたチップ状の電子部品（以下、チップという）を樹脂封止する樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、基板に装着されたチップを金型のキャビティに収容し、プランジャにより溶融樹脂を押圧してそのキャビティに注入し、その後にこれを硬化させることによってパッケージを完成させる、いわゆるトランスファモールドが広く使用されている。この場合には、キャビティに溶融樹脂を注入する注入口、すなわちゲートは、通常キャビティの側面に設けられている。そして、完成したパッケージは、エジェクタピンによって金型から突き出された後に搬出されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の樹脂封止によれば、近年パッケージに対する軽薄短小化の要請が強まってきたことに伴い、次のような問題がある。
第一の問題は、パッケージの小型化に起因するものである。パッケージを小型化するために、ワイヤボンディングにおけるワイヤの間隔が小さくなっている。このことから、キャビティに注入された溶融樹脂の流動により、ワイヤの流れ、変形や接触等が発生して、不良の原因になっている。
第二の問題は、パッケージの薄型化に起因するものである。パッケージを薄型化するために、基板及び封止樹脂自体の厚さが小さくなり、パッケージの剛性が低下している。このことから、エジェクタピンによって突き出される際に受けた応力により、パッケージにおいてワイヤにより確保されるはずの電気的接続が不安定になって、不良の原因になっている。
加えて、エジェクタピンによってパッケージを突き出す構成は、金型構造を複雑にするので、樹脂封止装置のコストダウンを図る際の障害になっている。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、溶融樹脂を安定して流動させるとともに、パッケージが突き出される際に受ける応力を低減することができる、安価な樹脂封止装置及び樹脂封止方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係る樹脂封止装置は、一方の金型と、該一方の金型に対向する他方の金型と、一方及び他方の金型の間に設けられた中間型と、基板に装着されたチップ状部品を収容するように中間型における一方の金型側に設けられたキャビティとを有するとともに、キャビティに溶融樹脂を注入することによりチップ状部品を樹脂封止してパッケージを完成させる樹脂封止装置であって、中間型においてキャビティのほぼ中央部に連通するとともに基板に対してほぼ垂直に設けられた樹脂流路と、他方の金型と中間型との少なくとも一方に設けられ、他方の金型と中間型とが型締めされた際に他方の金型と中間型との間の金型間空間を密閉するシール部材と、他方の金型と中間型との少なくとも一方に設けられ、金型間空間に連通する管路と、管路と金型間空間と樹脂流路とを順次経由してキャビティに高圧流体を噴射する流体供給機構とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
これによれば、キャビティのほぼ中央部に注入された溶融樹脂が、キャビティの外周に向かって安定して流動する。また、エジェクタピンに代えて、高圧流体を噴射してパッケージのほぼ中央部が突き出されるので、パッケージが受ける応力が緩和される。
【０００７】
また、本発明に係る樹脂封止装置は、上述の樹脂封止装置において、一方の金型と中間型とは他方の金型から所定の距離だけ一体的に離間することができるとともに、一方の金型と中間型とが他方の金型から所定の距離だけ一体的に離間した際に、シール部材が金型間空間を密閉状態に維持することを特徴とする。
【０００８】
これによれば、密閉状態の金型間空間を経由して高圧流体を噴射するので、高圧流体の圧力をさほど高めることなく、パッケージが確実に突き出される。
【０００９】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係る樹脂封止方法は、一方の金型と、該一方の金型に対向する他方の金型と、一方及び他方の金型の間に設けられた中間型と、基板に装着されたチップ状部品を収容するように中間型における一方の金型側に設けられたキャビティとを有する樹脂封止装置を使用することによってチップ状部品を樹脂封止してパッケージを完成させる樹脂封止方法であって、一方の金型と他方の金型と中間型とを型締めする工程と、中間型に設けられた樹脂流路を経由してキャビティのほぼ中央部に溶融樹脂を注入する工程と、溶融樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する工程と、他方の金型から中間型と一方の金型とを一体的に離間して、キャビティと樹脂流路との境界近傍で硬化樹脂を分離するとともに、他方の金型と中間型との間に密閉された金型間空間を形成する工程と、中間型から一方の金型を離間する工程と、金型間空間と樹脂流路とを順次経由してキャビティに高圧流体を噴射することによりパッケージを突き出す工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、キャビティのほぼ中央部に注入した溶融樹脂が、キャビティの外周に向かって安定して流動する。また、エジェクタピンに代えて、高圧流体を噴射してパッケージのほぼ中央部を突き出すので、パッケージが受ける応力を緩和することができる。
【００１１】
また、本発明に係る樹脂封止方法は、上述の樹脂封止方法において、離間する工程と突き出す工程とを同時に行うことにより、中間型から一方の金型を離間させながら高圧流体を噴射することを特徴とする。
【００１２】
これによれば、中間型から一方の金型を離間させて型開きするとともに高圧流体を噴射するので、パッケージを、一方の金型の型面で支えた状態で突き出すことになる。したがって、パッケージが受ける応力を緩和することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る樹脂封止装置と樹脂封止方法とを、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明に係る樹脂封止装置において、型締めして樹脂タブレットを溶融させる直前の状態を示す部分断面図である。
【００１４】
図１において、下型１と上型２とは相対向して設けられた１対の金型であり、下型１と上型２との間には中間型３が設けられている。下型１には、円柱状の空間であるポット４が設けられ、ポット４には、プランジャ５が昇降自在に設けられている。プランジャ５上には、例えば熱硬化性樹脂からなる樹脂タブレット６が配置されている。ランナ７は、下型１に設けられポット４に連通する、溶融樹脂の流路である。また、下型１に設けられた凹部８には、例えば弾性を有するＯリング等のシール部材９が嵌装されている。このシール部材９は、平面視した場合にポット４及びランナ７を完全に包囲している。Ｐ．Ｌは、各金型の型合わせ面である。
【００１５】
カル１０は、中間型３においてポット４に対向するように設けられた空間であって、下型１と中間型３とが型締めした場合にはポット４とランナ７とに連通する。キャビティ１１は、中間型３において上型２に対向する側に設けられた凹部である。ゲート１２は、中間型３において、キャビティ１１のほぼ中央部に、かつキャビティ１１の底面にほぼ垂直に連通して設けられた樹脂流路である。そして、ゲート１２の断面積は、キャビティ１１に近づくほど小さくなっている。段部１３は、中間型３において、リードフレームやプリント基板等の基板１４が載置される部分である。したがって、基板１４に対して、キャビティ１１はほぼ垂直に設けられていることになる。
チップ１５は、基板１４に装着されたチップ状の電子部品である。そして、基板１４とチップ１５との電極同士は、例えば、ワイヤボンディングの場合にはワイヤ（図示なし）によって、フリップチップボンディングの場合にはバンプ（図示なし）によって、電気的に接続されている。
【００１６】
管路１６は、下型１に設けられ、更に延びてバルブ１７を経由して高圧エアの供給源であるエア源１８に接続されている、高圧エアの流路である。バルブ１７とエア源１８とは、併せてエア供給機構１９を構成している。
【００１７】
図１の樹脂封止装置の動作を、図２〜図４も順次参照して説明する。図２は、本発明に係る樹脂封止装置において、溶融樹脂をキャビティに注入する状態を示す部分断面図である。図３は、本発明に係る樹脂封止装置において、硬化後の封止樹脂と不要樹脂とを分離する状態を示す部分断面図である。図４は、本発明に係る樹脂封止装置において、エアによりパッケージを突き出す状態を示す部分断面図である。
【００１８】
まず、図１に示すように、予熱された下型１，上型２，中間型３を型締めし、樹脂タブレット６を加熱して溶融させながら、プランジャ５によって樹脂タブレット６を押圧する。
【００１９】
次に、図２に示すように、プランジャ５により、図１の樹脂タブレット６が溶融して形成された溶融樹脂２０を更に押圧する。これにより、溶融樹脂２０をキャビティ１１に注入する。その後に、溶融樹脂２０を更に加熱してこれを硬化させる。
【００２０】
次に、図３に示すように、溶融樹脂が硬化して硬化樹脂が形成された状態で、上型２と中間型３とが一体的に所定の距離だけ上昇して、上型２と中間型３とを下型３から離間させて型開きする。これにより、それぞれ硬化樹脂からなる不要樹脂２１とキャビティ１１における封止樹脂２２とは、キャビティ１１とゲート１２との境界付近で分離する。ここまでの動作により、基板１４と封止樹脂２２とからなるパッケージ２３が不要樹脂２１から分離して、いわゆるゲートブレークが行われる。
また、上型２と中間型３とが上昇することにより、下型１と中間型３との間に空間２４を形成する。この空間２４は、弾性を有するシール部材９によって密閉されている。言い換えれば、上型２と中間型３とが上昇する距離は、シール部材９によって空間２４が密閉状態に保たれる程度に、予め設定されている。
更に、ゲートブレークすることにより、不要樹脂２１の周囲にも、空間２４とキャビティ１１とに連通する空間であるゲート１２を形成する。
【００２１】
次に、図４に示すように、上型２が上昇して上型２と中間型３とを型開きするとともに、エア供給機構１９により、管路１６，空間２４，ゲート１２を順次経由してキャビティ１１に対して高圧のエア２５を噴射する。これにより、中間型３に設けられたキャビティ１１に付着していたパッケージ２３は、上方に突き出される。ここで、硬化樹脂からなる封止樹脂２２と型面であるキャビティ１１の面との間の密着力を考慮して、エア２５の圧力を、硬化樹脂を型面から離型するために必要かつ十分な値に、予め設定しておく。
更に、搬送機構（図示なし）を上型２と中間型３との間に挿入してパッケージ２３を保持し、パッケージ２３を例えばトレイまで搬送する。
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、ゲート１２がキャビティ１１のほぼ中央部に連通して、基板１４に垂直に設けられている。これにより、キャビティ１１に注入された溶融樹脂２０が、キャビティ１１の外周に向かって均等に安定して広がるので、ワイヤの流れ、変形や接触等を抑制することができる。
また、エジェクタピンに代えて、エア２５を最適な圧力で噴射することによって、パッケージ２３のほぼ中央部を突き出す。加えて、上型２と中間型３とを型開きするとともにエア２５を噴射するので、パッケージ２３は上型２の型面で支えられた状態で突き出される。これらのことにより、パッケージ２３が受ける応力を緩和するので、パッケージ２３が薄型化された場合においても、パッケージ２３をエジェクトすることに起因する不良を低減することができる。
更に、エジェクタピンを使用しないので、金型構造を簡素化することにより、樹脂封止装置のコストダウンを図ることができる。
【００２３】
以下、本発明に係る樹脂封止装置の変形例を、図５を参照して説明する。図５は、本発明に係る樹脂封止装置の変形例において、エアによりパッケージを突き出す状態を示す部分断面図である。
図５に示されているように、本変形例では、ランナなしでゲート１２がそのままポット４につながる構成をとっている。この場合においても、プランジャ５の上面と不要樹脂２１とがある程度密着しているので、不要樹脂２１と封止樹脂２２との境界付近でゲートブレークが行われる。
【００２４】
なお、別の変形例として、図１〜図５に示された管路１６を吸引機構に接続して、吸引機構とエア供給機構１９とをバルブで切り替え可能な構成をとってもよい。この場合には、下型１と中間型３とを完全に型締めする前に、吸引機構によって、密閉された空間２４，ゲート１２を経由してキャビティ１１を減圧する。その後に、下型１と中間型３とを完全に型締めして、減圧されたキャビティ１１に溶融樹脂２０を注入する。このことにより、キャビティ１１に溶融樹脂２０を迅速にかつ安定して注入することができる。この構成は、チップ１５がフリップチップボンディングにより実装されている場合において、基板１４とチップ１５との間の空間に溶融樹脂２０を確実に充填してアンダーフィルできる点で、効果的である。
【００２５】
また、エア２５をキャビティ１１の中央部に噴射してパッケージ２３を突き出した。これに限らず、中間型３に、図４又は図５の状態でキャビティ１１又は段部１３と空間２４とに連通するような管路を更に設け、その管路をも経由して封止樹脂２２又は基板１４に向かってエア２５を噴射してもよい。この場合には、複数個所でパッケージ２３が突き出されるので、パッケージ２３が更に均等に突き出されるとともに、パッケージ２３が１個所当たりに受ける圧力が減少する。したがって、パッケージ２３をエジェクトすることに起因する不良を、更に低減することができる。
【００２６】
また、下型１にポット４を設け、中間型３において上型２に対向する側にキャビティ１１を設けた。これに限らず、上型２にポット４を設け、中間型３において下型１に対向する側にキャビティ１１を設けてもよい。
【００２７】
また、下型１と上型２との間に中間型３を設けることとした。これに限らず、水平方向に相対向する１対の金型を設け、その１対の金型の間に中間型を設ける構成をとってもよい。
【００２８】
また、下型１に設けられた凹部８にシール部材９を嵌装した。これに限らず、中間型３に設けられた凹部８にシール部材９を嵌装してもよい。
【００２９】
また、下型１に管路１６を設けたが、これに限らず、中間型３に管路１６を設けてもよい。
【００３０】
また、上型２と中間型３とを型開きするとともに、エア２５を噴射した。これに限らず、エア２５を、上型２と中間型３とを型開きした後に噴射してもよく、型開きする前から噴射してもよい。
【００３１】
また、高圧のエアを噴射したが、他の高圧の気体を使用してもよい。また、高圧の液体、例えば高圧の水を噴射することもできる。
【００３２】
また、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂流路がキャビティのほぼ中央部に連通し、基板に対してほぼ垂直に設けられている。これにより、キャビティに注入された溶融樹脂が、キャビティの外周に向かって安定して流動する。
また、エジェクタピンに代えて高圧流体を噴射することにより、パッケージのほぼ中央部を突き出す。加えて、中間型から一方の金型を離間させて型開きするとともに高圧流体を噴射するので、パッケージは一方の金型の型面に支えられた状態で突き出される。これらにより、パッケージが受ける応力を緩和することができる。
更に、エジェクタピンを使用しないので、金型構造を簡素化することにより、樹脂封止装置のコストダウンを図ることができる。
このように、本発明は、溶融樹脂を安定して流動させるとともに、パッケージが突き出される際に受ける応力を低減することができる、安価な樹脂封止装置及び樹脂封止方法を提供するという、優れた実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂封止装置において、型締めして樹脂タブレットを溶融させる直前の状態を示す部分断面図である。
【図２】本発明に係る樹脂封止装置において、溶融樹脂をキャビティに注入する状態を示す部分断面図である。
【図３】本発明に係る樹脂封止装置において、硬化後の封止樹脂と不要樹脂とを分離する状態を示す部分断面図である。
【図４】本発明に係る樹脂封止装置において、エアによりパッケージを突き出す状態を示す部分断面図である。
【図５】本発明に係る樹脂封止装置の変形例において、エアによりパッケージを突き出す状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１  下型（他方の金型）
２  上型（一方の金型）
３  中間型
４  ポット
５  プランジャ
６  樹脂タブレット
７  ランナ
８  凹部
９  シール部材
１０  カル
１１  キャビティ
１２  ゲート（樹脂流路）
１３  段部
１４  基板
１５  チップ
１６  管路
１７  バルブ
１８  エア源
１９  エア供給機構（流体供給機構）
２０  溶融樹脂
２１  不要樹脂
２２  封止樹脂
２３  パッケージ
２４  空間（金型間空間）
２５  エア（高圧流体）
Ｐ．Ｌ  型合わせ面
【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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