(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子部品を封入材料により封入するために、二つの相互に結合する型部品を結合させて形成される型空洞内へ供給デバイスを用いて封入材料を供給するための方法であって、
前記供給デバイスは、未加熱状態の封入材料を供給部から供給して送り出す輸送手段と、前記輸送手段内に供給された封入材料を加熱して溶融させる加熱部とを備え、
前記輸送手段の一部がガス浸透性材料から形成されてガス放出部を構成し、前記ガス放出部は前記供給部と前記加熱部との間に位置するように構成され、
前記輸送手段の先端部に前記加熱部において溶融された封入材料を放出する放出口が設けられ、前記二つの型部品の一方に前記型空洞と連通する供給路が設けられており、
Ａ）前記輸送手段内に供給された封入材料を前記加熱部により加熱して溶融させるとともに封入材料から発生するガスを前記ガス放出部から排出させる溶融ステップ、
Ｂ）前記型空洞内に封入すべき電子部品を配置するとともに前記二つの型部品を結合させた状態で、前記供給デバイスの前記放出口を前記供給路と連結させて、前記供給デバイスを前記型部品に結合する結合ステップ、
Ｃ）前記輸送手段内において溶融した封入材料を前記供給デバイスの放出口から前記供給路を通って前記型空洞内へ供給する供給ステップ、および
Ｄ）前記型空洞内に封入材料が供給されて充填した状態で前記型部品から前記供給デバイスを切り離す切り離しステップからなる、方法。
【請求項２】
前記輸送手段の先端側部分が鉛直下方に延びるとともに下端に前記放出口が形成され、前記二つの型部品が、下側に位置して前記電子部品を載置させる下側型と、前記電子部品を載置した下側型の上を覆って結合されて内部に前記電子部品の上面を覆う型空洞を形成する上側型とから構成され、前記上側型に上面側に開口して前記供給路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記型空洞内に封入すべき電子部品を配置するとともに前記二つの型部品を結合させた型を複数用い、前記複数の型のそれぞれに対して、前記供給デバイスの放出口をそれぞれの供給路と順次結合させ、前記溶融した封入材料を前記複数の型の空洞内へ順次供給することを特徴とする請求項１もしくは２に記載の方法。
【請求項４】
前記結合ステップにおける前記供給デバイスの放出口と前記供給路との結合中において、前記供給デバイスの放出口が開口し、
前記切り離しステップによる前記供給デバイスの放出口と前記供給路との切り離し中において、前記供給デバイスの放出口が閉じることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記輸送手段は、前記放出口を開閉する中央ピンを備え、前記供給ステップでは、前記中央ピンが前記放出口を開口するように変位し、前記供給ステップの後は、前記中央ピンが前記放出口を閉じるように変位する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
電子部品を封入材料により封入するために、二つの相互に結合する型部品を結合させて形成される型空洞へ封入材料を供給するための供給デバイスであって、
未加熱封入材料を収容するための収容部と、
未加熱封入材料を加熱して溶融させるための加熱部と、
未加熱封入材料を前記収容部から前記加熱部を通って輸送する輸送手段と、を備え、
前記輸送手段の一部がガス浸透性材料から形成されてガス放出部を構成し、前記ガス放出部は前記収容部と前記加熱部との間に位置するように構成されており、前記輸送手段の先端部に前記加熱部において溶融された封入材料を放出する放出口が設けられ、
前記二つの型部品の一方に前記型空洞と連通して設けられた供給路に、前記放出口を連結させることが可能であり、
前記輸送手段により輸送される未加熱封入材料を、前記加熱部を通って溶融させるとともに封入材料から発生するガスを前記ガス放出部から排出させた後、前記供給デバイスの放出口から前記供給路を通って前記型空洞内へ供給するように構成された、供給デバイス。
【請求項７】
前記輸送手段の先端側部分が鉛直下方に延びるとともに下端に前記放出口が形成され、前記二つの型部品が、下側に位置して前記電子部品を載置させる下側型と、前記電子部品を載置した下側型の上を覆って結合されて内部に前記電子部品の上面を覆う型空洞を形成する上側型とから構成され、前記上側型に上面側に開口して前記供給路が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の供給デバイス。
【請求項８】
前記加熱部を構成する加熱手段が、接触加熱素子によって形成されることを特徴とする、請求項６または７に記載の供給デバイス。
【請求項９】
前記加熱部を構成する加熱手段が、放射線源によって形成されることを特徴とする、請求項６または７に記載の供給デバイス。
【請求項１０】
前記輸送手段が、前記封入材料を前記収容部から前記加熱部を経て前記放出口へと送り出す、少なくとも一つのプランジャからなることを特徴とする、請求項６から９のいずれかに記載の供給デバイス。
【請求項１１】
前記放出口には、前記供給路の開口部との連結に適応したカプリングが設けられていることを特徴とする、請求項６から１０のいずれかに記載の供給デバイス。
【請求項１２】
前記放出口には、遮断バルブが設けられていることを特徴とする、請求項６から１１のいずれかに記載の供給デバイス。
【請求項１３】
前記供給デバイスが、前記輸送手段における封入材料を輸送する部分を清掃する清掃手段を備えることを特徴とする、請求項６から１２のいずれかに記載の供給デバイス。
【請求項１４】
請求項６から１３のいずれかに記載の供給デバイスと、封入材料により電子部品を封入するための二つの相互に結合する型部品から構成される型とから構成される封入デバイスであって、
前記二つの型部品は相互に結合された状態で、その内部に、少なくとも一つの電子部品を備えた担体を受容して配置する型空洞を形成し、前記二つの型部品の一方に前記型空洞と連通する供給路が設けられており、
前記供給路の外側開放部に、前記供給デバイスにおける前記放出口と連結して前記供給デバイスから前記型空洞内に溶融した封入材料を受容するように適応した嵌合カプリングを備える、封入デバイス。
【請求項１５】
前記嵌合カプリング手段を閉じるための遮断手段を備えることを特徴とする、請求項１４に記載の封入デバイス。
【請求項１６】
前記二つの相互に結合する型部品から構成される型を複数個備える、請求項１４もしくは１５に記載の封入デバイス。
【請求項１７】
前記供給デバイスに対して前記複数個の型を水平方向に変位させるための輸送システムを備えることを特徴とする、請求項１４から１６のいずれかに記載の封入デバイス。
【請求項１８】
前記輸送システムが、前記複数個の型のそれぞれに対して、前記供給デバイスと順次結合させ前記溶融した封入材料の供給を可能であることを特徴とする、請求項１７に記載の封入デバイス。
【請求項１９】
封入材料で封入した電子部品を、前記型から取り除くための放出デバイスを備えることを特徴とする、請求項１４から１８のいずれかに記載の封入デバイス。
【請求項２０】
前記二つの型部品を閉じるための遮断手段を備えることを特徴とする、請求項１４から１９のいずれかに記載の封入デバイス。
【請求項２１】
前記二つの型部品を開けるための開口手段を備えることを特徴とする、請求項１４から２０のいずれかに記載の封入デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品を封入する目的で、型空洞へ封入材料を供給するための方法に関する。本発明は、また、電子部品を封入する目的で、型空洞に封入材料を供給するためのデバイス、そして、そのような供給デバイスと組み合わせて適用可能な、電子部品を封入するための型に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の封入には、一般的に熱硬化材料を使用する。この材料は、エポキシまたは樹脂とも呼び、通常、充填剤としてシリコンを含む。特に半導体回路の封入においては、半導体を載せた担体を締着させ、そして封入材料のペレットを配置するための空間をも統合化させる型が使用される。そのような型には、また、封入材料を加熱するための手段、そして封入材料へ圧力を加えるための手段が設けられる。加熱および／あるいは加圧を介して、封入材料を、活性化させ、電子部品を包囲するように型空洞へ配置し、限定時間後に硬化させる。封入材料が少なくとも部分的に硬化した後、型を開け、封入構成要素を載せた担体を、残りの硬化封入材料（例えば、供給路内で硬化したペレットおよび封入材料の残部）を含んで取り出す。既存の方法は、型内に封入材料および製品を配置すること、型を閉じること、封入材料を活性化して変位させること、封入材料を少なくとも部分的に硬化させること、型を開けること、封入製品を取り外すこと、そして空にした型を掃除することからなり、これらの各々が、方法の重要な過程を連続的に形成するため、比較的長い工程時間を要する制御可能な封入処理である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、電子部品の封入のための工程時間を短くするための方法と、それに関連した手段を提供することである。また、封入効率を向上させることも目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このため、本発明は、次の処理ステップからなる、電子部品を封入する目的で型空洞へ封入材料を供給するための方法を提供する。Ａ）供給デバイス内で、供給すべき封入材料を少なくとも部分的に活性化すること。Ｂ）供給デバイスへ、封入すべき電子部品を持つ型空洞を結合すること。Ｃ）供給デバイスから型空洞へ、少なくとも部分的に活性化した封入材料を運ぶこと。そしてＤ）供給デバイスと、封入材料で少なくとも部分的に充填した型空洞とを分離すること。したがって、封入材料の供給および活性化を、封入すべき電子部品の型空洞内への配置から少なくとも部分的に分離し、（少なくとも部分的に）並行操作として実行することが可能になる。したがって、封入処理の工程時間を短くすることが可能である。したがって、例えば、同時に、型を装填すること、供給デバイスに結合した型に封入材料を充填すること、供給材料と共に型を硬化させること、そして型を排出することが可能である。ゆえに、工程時間は、前記個別過程の中の、最長時間を要する過程によって決定することになる。全過程を連続的に実行するよりも短いことは明らかである。もう一つの利点は、単一の供給デバイスが、複数の、より単純な構造の（したがって、より安い）型と共作用することが可能であることである。したがって、本発明による方法を適用することによって、電子部品を封入するために必要な装置のコストをかなり減少させることが可能である。本発明による方法のさらにもう一つの利点は、封入材料をより効率的に利用し、無駄の少ない封入が可能であることである。これは、従来の封入方法の適用後に封入材料のペレットが無駄に残ってしまうこととは対照的である。従来の技術による封入処理では、十分な封入材料を確実に適用できるように、封入材料のペレットは、ある程度、過度の寸法で設計が行われていた。本発明の方法を適用すれば、利用可能な封入材料の量に関するそのような過度の寸法設計はもはや必要ではない。必要な量が、正確に型空洞へ送られる。言及すべきもう一つの利点は、封入材料の供給と、型内での封入材料の硬化とを物理的に切り離すことによって、個々の過程を最適化できることである。もし供給および硬化を単一のモジュール内で実行するなら、各過程の条件に関する妥協が必要である。
【０００５】
封入材料は、処理ステップＡ）中に、封入材料へ圧力を加えること、また、オプションとして組み合わせで、あるいはその代わりとして、加熱によって、少なくとも部分的に活性化されることが好ましい。この場合の利点は、既存の（そのため、受け入れられて、容易に入手可能な）封入材料を使用できるということである。しかしながら、封入材料を活性化する代替的な方法として、例えば、超音波で、または紫外線で、封入材料を活性化することも想定できる。
【０００６】
供給デバイスが連続的に異なる型空洞と共作用する場合、封入材料を供給するための比較的コスト高の手段を、より効率的に利用できるという、そして型をより簡潔な形態にできるという長所がある。
【０００７】
供給デバイスから発散するガスを、封入材料とは別に排出することによって、本方法の更なる改善を実現することができる。封入材料を脱気することによって発散する流体を、それが型に入る前に排出できる。これは、型内におけるガスの存在、特にガスの存在に対する制御がない場合に、適用封入処理の品質に不都合な結果が生じ得るため、プロセス制御の改善につながる。本発明による方法は、型に入る前の、封入材料の少なくとも部分的な活性化から発生するガス（の一部）を取り除くというオプションを提供する。このオプションは、封入材料が型内で完全に活性化される従来の技術による封入には欠けていた。
【０００８】
本発明による方法の、さらにもう一つの好適応用においては、処理ステップＢ）による供給デバイスの型空洞への結合中に、供給デバイスが開口する。したがって、型空洞（型）が結合されていないときに、封入材料が供給デバイスから不都合な状態で放出されることを防止することが可能である。もう一つの有意な利点は、供給デバイス内における封入材料のエージングを制限する、あるいは極端な状況では阻止することができるということである。このため、処理ステップＤ）による供給デバイスと型空洞との分離中は、供給デバイスを閉じることが望ましい。
【０００９】
本発明は、また、次のものからなる、電子部品を封入する目的で型空洞へ封入材料を供給するためのデバイスを提供する。不活性封入材料を収容するための容器。封入材料を少なくとも部分的に活性化するための、容器に結合する活性化手段。容器から活性化手段に沿って封入材料を変位させるための輸送手段。そして、少なくとも部分的に（または完全に）活性化した封入材料のための、活性化手段に結合する放出口。
【００１０】
デバイスの好適変形例では、活性化手段は、加熱手段、例えば、接触加熱素子、および／あるいは、もう一つの放射源から形成される。代替的に、赤外線として熱を伝導することもでき、マイクロ波を発生する加熱素子で熱を生成することもでき、または高周波加熱源（ＨＦ加熱）を使用することもできる。封入材料を加熱するために放射を適用する場合は、放射源の汚染を防止するために、放射に対して少なくとも部分的に透過性のある材料の分割壁によって、放射源から封入材料を切り離せば有利である。本文における少なくとも部分的な活性化は、封入材料を硬化させる過程の開始（または加速）を意味するものと理解すべきであり、この少なくとも部分的な活性化は、熱を供給することによって開始できるが、必ずしも熱によって開始させる必要があるというものではない。活性化の他の方法としては、例えば、追加の物質（例えば促進剤）を供給すること、圧力を適用することなどを想定することもできる。封入材料の変位のために、輸送手段は、封入材料を容器から活性化手段に沿って放出口へと付勢する、少なくとも一つのプランジャから構成してもよい。封入材料を供給デバイス内で完全に活性化させることができるが、供給デバイスによって封入材料を部分的に活性化して、その後、例えば型空洞内で封入材料を完全に活性化させることも可能である。
【００１１】
さらにもう一つの好適変形例では、放出口には、電子部品の周りに型空洞を区画形成する型と共作用するように適応したカプリングが設けられる。そのようなカプリングは、迅速で媒質を漏らさない状態での、構成要素間結合の実現を可能にする。放出口には、遮断バルブが設けられることが好ましい。これは、例えば、放出口を型に結合することによってのみ開く、または放出口を型に結合することで自動的に開く遮断バルブの形態で具現化することができる。遮断バルブは、例えば、流れの向きでノズル内へ、そしてノズル外へ変位する閉路ピンとして具現化できる。したがって、封入材料の不必要な損失を防止可能なことに加えて、デバイス外での封入材料のエージング（硬化）が、本発明によるデバイスの正常な機能を妨げることも防止できる。この目的で、デバイスは、また、少なくとも部分的に活性化した状態で最短時間だけ封入デバイス内に存在した後の、少なくとも部分的に活性化した封入材料を供給デバイスから取り除くことができるように、清掃手段を備えることもできる。少なくとも部分的に活性化した封入材料を、供給デバイスから速やかに取り除かないなら、封入材料は、封入デバイス内で硬化し始め、デバイスの機能を妨げることになる。このような状況は、清掃手段によって防止することができる。
【００１２】
本発明は、また、相互に対して変位可能な少なくとも二つの型部品からなり、少なくとも一つの電子部品を載せた担体を、電子部品を型空洞内に位置させるように受容するように適応した、電子部品を封入するための型を提供する。この場合、型は、また、型空洞に結合する嵌合カプリングを備え、嵌合カプリングは、封入材料の供給デバイスと共作用するように適応している。そのような型は、既存の型に比べ、単純な構造を持つため、比較的安価であり、掃除し易いように具現化することができる。本発明による型の更なる利点については、本発明による方法およびデバイスに関する上記の利点を参照すべきである。このような型は、嵌合カプリング手段を閉じるための遮断手段を備えることができる。嵌合カプリング手段の閉鎖は、まだ硬化していない封入材料が、不都合な状態で型から出ることを防止する、および／あるいは汚染物質が有害な状態で型に入ることを防止することができる。
【００１３】
本発明は、さらに、電子部品を封入するための封入デバイスを提供する。この封入デバイスは、先に述べた供給デバイスと、供給デバイスと共作用する、同様に先に述べた少なくとも一つの型とのアセンブリからなる。このような封入デバイスは、（例えばエンドレスの）輸送システムで供給デバイスに対して変位される複数の型を備えることが望ましい。これによって、単一の供給デバイス（またはオプションとして複数の供給デバイス）に、多数の型を適応させ、供給デバイスおよび型の両方の性能を最適に利用できる。加えて、このようなデバイスは、故障頻度、そして保守費用もより少ない。このことは、供給デバイスおよび／あるいは一つ以上の型の故障が、封入性能に（非常に）大きな損失を生じることがないことをも予想させる。このようなデバイスは、また、封入材料で封入した電子部品を型から取り除くための放出デバイス、遮断手段に対して変位可能な型部品を閉じるための静止遮断手段、および／あるいは、遮断手段に対して変位可能な型部品を開くための静止開口手段を備えることもできる。したがって、封入処理は、広範な範囲で自動化が可能である。
【００１４】
本発明を、以下の図面に示す非限定的で模範的な実施例に基づいて、さらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、封入材料を保持する供給容器２を備えた供給デバイス１を示す。供給容器２は輸送管４へ結合しており、その中で、矢印Ｐ１の方向へスピンドル５が回転可能である。スピンドル５は、回転駆動のための電動機６に結合している。スピンドル５の回転によって、封入材料３は矢印Ｐ２の方向へ変位する。封入材料３は、したがって、輸送管４に結合する加熱空間７へ付勢される。加熱空間の両側には、概略的に示すが、加熱素子８が配置されている。加熱素子８は、加熱空間７内に位置する封入材料３に熱を伝達し、それを活性化する。このため、封入材料は、限定時間だけ、加熱空間８内に留まることができる。活性化させた封入材料３は、加熱空間８に結合しているタップ９を開くことによって、加熱空間８から繰り出すことができる。
【００１６】
図１は、また、型１０、１０’を示している。この型によって、チップ１２を載せた担体１１を包囲し、チップ１２の周りに型空洞１３を形成する。このため、型は、二つの相互に結合する型部品１４、１４’、１５、１５’を備える。型１０、１０’は、活性封入材料３のための供給路１６、１６’も備える。型１０、１０’の嵌合形成部１７、１７’を部品供給デバイス１に結合することによって、封入材料を型１０、１０’へ供給することができる。図面において、第一の型１０’には、既に封入材料３が充填されているが、第二の型１０には、まだ封入材料３が充填されていない。型１０、１０’は、概略的に表したガイド１８に沿って、矢印Ｐ３の方向へ変位可能である。
【００１７】
図２Ａは、封入材料のための供給容器２１を備えた、供給デバイス２０の代替的な変形実施例を示す。この場合、封入材料は、プランジャ２２によって輸送管２３内を移動する。輸送管２３の一部がガス滲透性材料２４から形成されているため、封入材料２５内に存在するガスは、矢印Ｐ５の方向へ排出される。結合空間２６内において、例えばマイクロ波加熱（図示せず）によって、封入材料２５を活性化することができる。第二のプランジャ２７は、活性封入材料２５が供給デバイス２０から流出できるように、放出路２８を開く。
【００１８】
図２Ｂは、供給デバイス２０を、封入材料２５の放出路２８が第二のプランジャ２７によって閉じられた状態で示す。第一のプランジャ２２も、図２Ａでプランジャ２２が占有する位置から後方へ移動している。プランジャ２２は、供給デバイス２０を通して封入材料２５を変位させる前方移動中、断続的なパターンを採る。この場合、封入材料２５は、各々が異なる過程状態を持つ一連のゾーンを通過する。
【００１９】
図２Ｃは、供給デバイス２０を、さらにもう一つの状態で示す。すなわち、供給容器２１および輸送管２３に対して第二のプランジャ２７のハウジング２９を変位させることによって、放出路２８を開いた状態である。この場合、ハウジング２９は、同時に放出路２８の一部を形成している。今開けた放出路内で、矢印Ｐ６で示す方向へ、清掃デバイス３０（例えば、ブラシおよび／あるいはスクレーパ）を往復運動させる。起こり難いことではあるが、もし放出路２８内で封入材料２５が硬化してしまった場合には、この操作によって取り除くことができる。
【００２０】
図３は、上型部材４１および下型部材４２を備えた型４０を概略的に示す。上型および下型部材は、供給開口４４の両側に封入材料のための型空洞４５を区画形成されるように、担体４３を挟んでいる。供給開口４４は、型空洞４５がゲート４７（開口部、オプションとして、細長い開口部またはフィルム・ゲート）を介して結合するランナ４６を形成するように設けられる。
【００２１】
図３は、また、封入材料４９のためのフィード４８も示している。フィード４８内に配置されたのが、フィード４８の流出開口５１を閉じる中央ピン５０である。
【００２２】
図４Ａは、フィード４８を型４０の一部と共に、フィード４８の流出開口５１が、型４０内の供給開口４４のランナ４６に結合した状態で示す。このとき、ランナ４６およびフィード４８は相互に開結合であり、フィード４８内の流出開口５１を開くように中央ピン５０が変位している。したがって、封入材料４９は、フィード４８からランナ４６内へ流れ、その後、型空洞４５内へ流入する。封入材料４９の硬化を速めるよう、温度を増加させるために、フィード４８の外端には、二つの追加加熱素子５２が設けられている。これらの加熱素子で（例えば、赤外線または他の加熱手段によって）、矢印Ｐ７で示す方向へ熱を生成する。代替的に、温度を増加させずに、例えば、高圧および／あるいは特定な照明による影響によって、硬化を促進することもできる。
【００２３】
最後に、図４Ｂは、型４０から外した後のフィード４８を示す。この場合、フィード４８の流出開口５１は、中央ピン５０によって再び閉じられている。封入材料４９の一部はランナ４６内で硬化する。封入材料４９の他の部分は型空洞４５内で硬化する。したがって、ランナ４６内で硬化する封入材料４９は、型空洞４５の閉鎖部を形成するため、ランナ４６の位置における、例えば、温度、照明、圧力および／あるいは高周波放射に影響を与えることによって、封入材料４９の局所的活性化（硬化）を加速させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】供給デバイスと、供給デバイスに共作用する二つの型を備える、本発明による封入デバイスの概略図である。
【図２Ａ】本発明による供給デバイスの代替変形実施例を、封入材料の供給中の状態で示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの供給デバイスを、閉位置で示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ａおよび図２Ｂの供給デバイスを、供給デバイスが清掃される状態で示す断面図である。
【図３】本発明による型と、供給デバイスの結合形成部とを示す断面図である。
【図４Ａ】供給デバイスの結合部を、型に結合した状態で示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの結合部及び型を、分離した状態で示す断面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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