(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体チップやＩＣなどの電子部品を樹脂封止・樹脂成形する樹脂成形装置とそのクリーニング方法に関し、封止用金型や成形用金型に付着した樹脂残渣の除去を効率的に行うことができる樹脂成形用金型とそのクリーニング方法を提供する。【解決手段】樹脂成形金型に形成されたキャビティー5内に溶融樹脂を注入して樹脂成型する樹脂成形装置において、キャビティー５に通じるオゾンガス導入路とオゾンガス導入路に接続されたオゾン発生器を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形金型に形成されたキャビティー内に溶融樹脂を注入して樹脂成型する樹脂成形装置において、
前記キャビティーに通じるオゾンガス導入路とオゾンガス導入路に接続されたオゾン発生器を備えたことを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項２】
前記樹脂成形金型は、成型品を押し出すプランジャーピンが挿入されたプランジャーピンシリンダを有し、前記オゾンガス導入路は、前記プランジャーピンシリンダに通じており、成型時には前記オゾンガス導入路は前記プランジャーピンによって塞がれ、成型後に前記オゾンガス導入路が前記プランジャーピンシリンダを介して前記キャビティーに通じる請求項１記載の樹脂成形装置。
【請求項３】
前記オゾンガス導入路内にさらに、放電ロッドを備えた請求項１又は２に記載の樹脂成形装置。
【請求項４】
前記キャビティー内を減圧するための排気ベントをさらに備えた請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載の樹脂成形装置。
【請求項５】
チャンバーと該チャンバーに繋がる前記オゾンガス導入路とを有するインナーフランジをさらに備え、前記樹脂成形金型は、型締めされて前記キャビティを構成する上金型と下金型とを有してなり、前記インナーフランジが前記上金型と前記下金型の間に挿入される請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の樹脂成形装置。
【請求項６】
前記オゾンガス導入路は、前記樹脂成形金型からの熱を遮蔽するように断熱されている請求項１〜５のうちのいずれか項記載の樹脂成形装置
【請求項７】
樹脂成形金型に形成されたキャビティー内に溶融樹脂を注入して樹脂成型する樹脂成形装置において、成型後に樹脂成形金型のキャビティー内を清浄にするクリーニング方法であって、
前記樹脂成形金型のキャビティー内のガスを排気することと、
排気したキャビティ内にオゾン含有ガスを導入することと、
を含み、
前記樹脂成形金型のキャビティー内を清浄にすることを特徴とする樹脂成形金型クリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体チップやＩＣなどの電子部品を樹脂封止・樹脂成形する樹脂成形装置とそのクリーニング方法に関し、特に、封止用金型や成形用金型に付着した樹脂残渣を除去するクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モジュールやディスクリート等の電子デバイスの樹脂封止工程では、半導体チップが実装されたリードフレームなどの基板を金型内に載置し、原料樹脂を金型に射出することで、半導体チップの樹脂封止が行われる。この樹脂封止に用いられるモールド成形用の金型は、成形加工処理がくり返される結果、金型に原料樹脂の一部や樹脂成形物の残り屑（所謂樹脂残渣）等からなる汚れが付着する。そして、このような樹脂残渣が付着した金型をそのまま連続使用することは、生産される樹脂成形品の外観を損なったり品質劣化の原因になると言う問題があった。
この問題に対し、従来はブラシ（回転ブラシ）掃引（特許文献１）、ドライアイス粒子噴射（特許文献２）、クリーニングガス噴射（特許文献３）や、紫外線照射（特許文献４）、レーザー照射（特許文献５）、プラズマ印加等の物理的・化学的方法、若しくはこれ等の組合せによる方法（特許文献６，特許文献７）等、種々の方法で金型のクリーニングを行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１７０８５３公報
【特許文献２】特開２００４−０９８６０２号公報
【特許文献３】特開平８−０８０５３３号公報
【特許文献４】特開２００３−１５４５３１号公報
【特許文献５】特開２０００−０６８３０６号公報
【特許文献６】特開２００２−１２７１５１号公報
【特許文献７】特開２００４−２０２９２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来行われていたクリーニング方法、例えばブラシ掃引等の物理的方法では樹脂残渣の除去効率が根本的に低く、金型表面に化学的に強く結合して付着している樹脂残渣を完全に取り除くのは困難であった。更に、金型封止空間（成形キャビティ）内の形状が複雑化したり、形状的に深い彫になると、ブラシ掃引ではブラシの毛足が樹脂残渣に確実に届かなくなったり、また、ドライアイス粒子やクリーニングガス噴射法でも、噴射された粒子やガスが樹脂残渣に到達しなくなり、残渣除去が益々困難になると言う問題があった。
一方、此れまでのレーザー照射やプラズマ印加等の物理的・化学的方法では構造の複雑化による装置高コスト化の問題や、クリーニング実施に至るまでの段取りに多くの時間を要し生産性を悪化させる問題があった。
【０００５】
本発明は、以上の問題に鑑み、樹脂残渣の除去を効率的に行うことができる樹脂成形用金型とそのクリーニング方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の目的を達成するために、本発明に係る樹脂成形装置は、樹脂成形金型に形成されたキャビティー内に溶融樹脂を注入して樹脂成型する樹脂成形装置において、
前記キャビティーに通じるオゾンガス導入路とオゾンガス導入路に接続されたオゾン発生器を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る樹脂成形金型クリーニング方法は、樹脂成形金型に形成されたキャビティー内に溶融樹脂を注入して樹脂成型する樹脂成形装置において、成型後に樹脂成形金型のキャビティー内を清浄にするクリーニング方法であって、
前記樹脂成形金型のキャビティー内のガスを排気することと、
排気したキャビティ内にオゾン含有ガスを導入することと、を含み、
前記樹脂成形金型のキャビティー内を清浄にすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形金型クリーニング方法によれば、樹脂成形金型のキャビティ内にオゾンガスを導入する事で、簡便且つ低コストにて、金型表面の樹脂残渣がエッチング・クリーニングできる。
したがって、本発明によれば、樹脂残渣の除去を効率的に行うことができる樹脂成形用金型とそのクリーニング方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施形態１の樹脂成形装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態２の樹脂成形装置の構成を示す断面図である。
【図３】本発明に係る実施形態３の樹脂成形装置の構成を示す断面図である。
【図４】図３の一部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る実施形態の樹脂成形装置とそのクリーニング方法について説明する。
【００１１】
実施形態１．
図１は、本発明に係る実施形態１の樹脂成形装置の構成を示す断面図である。
実施形態１の樹脂成形装置は、樹脂成形用金型として、それぞれヒーター３が組み込まれた樹脂成形用の上金型１と下金型２とを備えている。上金型１に連結されたプレスシャフト４は、上金型１を上下に駆動するとともに、樹脂成形時には樹脂圧に対抗する圧力で押圧する。また、下金型２は、ベース台８に固定されている。
上金型１と下金型２とにはそれぞれ成形品の形状に対応する凹部が形成され、型締め時に、上金型１と下金型２の間にキャビティ５が形成される。型締め時にはさらに、上金型１と下金型２の間に金型内で加熱され軟化した樹脂をキャビティー５内に導入する樹脂ゲート６と排気ベント７とが形成される。排気ベント７には、樹脂成形前にキャビティ５内の大気ガスを排出するために真空ポンプ（図示しない）が接続されている。金型内で加熱され軟化した樹脂２３は、樹脂プランジャー（図示しない）により押し上げられて、カル部２２から樹脂ゲート６へと導かれる。
【００１２】
なお、前記上金型１と下金型２の型締め時には、上金型１と下金型２の一方又は両方に設けられたシール材（図示しない）により、キャビティ５内は密閉状態となる。
下金型２には、キャビティー５に通じるプランジャーピンシリンダ１０が形成され、プランジャーピンシリンダ１０の中に、成形後にキャビティー５に突き出されるプランジャーピン９が設けられている。プランジャーピン９は、樹脂成形後の成形品を押し上げ、成形品を下金型２から離脱させる。言うまでも無くプランジャーピン９はプランジャーピンシリンダ（１０）内で摺動・上下駆動する。
【００１３】
ここで特に、本実施形態１の樹脂成形装置は、プランジャーピンシリンダ１０に連通するオゾンガス導入穴１３を有しており、そのオゾンガス導入穴１３にはオゾナイザ１１が接続されている。そのオゾナイザ１１には酸素ガス供給管１２を介して酸素ガス（図示しない）が注入される。
【００１４】
以上のように構成された実施形態１の樹脂成形装置において、先ず、樹脂成形用の上金型１と、下金型２とが共にヒーター３によって、使用する樹脂タブレットの軟化温度以上（使用する樹脂材料により異なるが、例えば、１６０℃〜１８０℃）に加熱される。
次に、下金型２に半導体チップが接合されたリードフレーム（図示しない）が載置され、上金型１がプレスシャフト４にて押し下げられ、下金型２との間にリードフレームを挟み、嵌合・閉塞する。
次に、真空ポンプ等の排気手段（図示しない）によって、キャビティ５内の大気（ガス）が排気ベント７を介して排気・排出される。
この後、樹脂タブレットが軟化し、圧送する樹脂プランジャー（図示しない）にて、軟化・流動化した樹脂（図示しない）が、樹脂ゲート６を介してキャビティ５内に注入される。なお、樹脂がキャビティ５内に注入される際、プランジャピン９の上面端はキャビティ５表面と同一面になるよう、プランジャピン９が位置決めされる。
樹脂成型が完了すると、上金型１と下金型２が開放され、プランジャーピン９にて成形品（図示しない）を押し上げ、成形品を下金型２より離脱させる。言うまでも無く、完成成型品はリードフレームと一体成型されたものであり、これを搬出し、上金型１と下金型２の間は空の状態となる。
【００１５】
次に、再度、上金型１と下金型２とを閉塞状態にして、キャビティ５内の大気（ガス）を排気ベント７を介して排気・排出する。
次に、プランジャピン９をキャビティ５の表面より下げて、オゾンガス導入穴１３とキャビティ５とをプランジャーピンシリンダ１０を介して連通させる。一方、酸素ガス供給管１２より酸素ガス（図示しない）をオゾナイザ（１１）に供給して、オゾナイザ１１で生成されたオゾン含有ガス（酸素分子、オゾン分子、原子状酸素(酸素原子)の混合ガス）を、オゾンガス導入穴１３、プランジャーピンシリンダ１０を介して減圧又は真空状態になったキャビティ５内に導入する。キャビティ５内に供給されたオゾンガスは、キャビティ５表面の樹脂残渣と反応する。即ち、オゾンガスによって樹脂残渣がエッテング（分解・除去）され、金型表面が清浄（クリーニング）される。このとき、特に、オゾンガス中に存在する原子状酸素が樹脂エッチングに対し重要な役割を果たす。また、このクリーニング時、金型温度をオゾン含有ガスと樹脂残渣との反応を促進する温度に設定すると、反応速度を速くでき、効率的に金型表面を清浄にできる。
【００１６】
なお、金型クリーニングの最中は、キャビティ５内のガスは排気ベント７を介して、排気・排出される。また、排気ベント７より排気されたキャビティ５内のガスは、排ガス処理設備（図示しない）で無毒化される。
【００１７】
以上のように構成された実施形態１の樹脂成形装置によれば、排気ベント７、オゾン導入穴１３の２つの系統のガスラインにより、上金型１、下金型２の閉塞時に形成されるキャビティ５内のガス抜き、及びキャビティ５内へのオゾンガス供給をするものである。
このようにしたことにより、オゾンガスが導入される前にキャビティ（５）内を排気して減圧又は真空状態にすることができるため、大気ガスとオゾンガスの混合によるオゾンガスの活性低下を抑制できる。
したがって、オゾンガス供給に際して、樹脂残渣にオゾンガスを効果的に供給する事が可能になる。
【００１８】
また、オゾンガス導入穴１３とプランジャーピンシリンダ１０とを連通させた事により、プランジャーピン９上下駆動をオゾンガスの開閉弁として機能させることが可能になる。これにより、オゾンアタックにより痛みやすい開閉弁を用いることなく構成でき、装置信頼性を向上させることができる。
【００１９】
さらに、この方法では、比較的簡単な装置構成でよく、すなわち、キャビティへのオゾンガス導入用の経路を設け、かつ樹脂成形時にはその経路に樹脂が入り込むと樹脂の熱硬化によりオゾンガス導入経路が塞がれてしまうという問題が生じるのに対して、成形時にはプランジャーピンによってオゾンガス導入経路が密封されており、かつ排気もモールド成形時のキャビティ内エアを追い出す排気ベントを共用するため、最小限の機能追加でオゾンガス導入及び排気を実現でき、装置の高コスト化を抑制できる。
【００２０】
また、クリーニングの際、金型温度を降温することもないので、クリーニング終了時から樹脂成形工程への移行に時間を要せず、時間ロスを防ぐ事ができる。また、ハロゲンガスやドライアイス等の特殊材料や、レーザー、エキシマー光源等の特殊機材を必要とせず、簡便な手段で金型クリーニングが可能となり、クリーニング段取りに時間を要することもない。したがって、簡便且つ低コストにて生産性向上に寄与できるものである。
【００２１】
なお、実施形態１では、オゾンガスでのクリーニング単体での方法を記述したが、此れに限るものでなく、ブラシ（回転ブラシ）掃引などの物理的方法と併用し、樹脂残渣による金型の汚れ具合で適宜使い分けても良い。
【００２２】
実施形態２．
本発明に係る実施形態２の樹脂成形装置は、図２に示すように、クリーニング用のインナーフランジ１４を金型とは別に備えている点で実施形態１の樹脂成形装置とは異なっている。
すなわち、実施形態２の樹脂成形装置は、実施形態１の樹脂成形装置の下金型２に形成したオゾンガス導入穴に代えて、オゾンガス導入管１５を備えたインナーフランジ１４を備えている。尚、図２において、図１と同様の構成要素には同様の符号を付しており、その説明は省略する。
【００２３】
実施形態２において、インナーフランジ１４は、オゾンガス導入管１５の他に排気管１６を備えている。また、インナーフランジ１４は、加熱層（ヒーター）２０と断熱層２１の２層構造となっており、上金型１と下金型２によりインナーフランジ１４を挟んだ際の上金型１、下金型２の温度低下を防ぐと共に、断熱層２１により加熱層（ヒーター）２０からの熱を断熱し、埋設されたオゾンガス導入管１５の過度な温度上昇を抑制して適切な温度に制御して、キャビティ５内導入前のオゾンガスの活性が低下するのを防止している。
すなわちインナーフランジ１４を密着させた状態で、上金型１及び下金型２の温度変化が生じると、クリーニング終了後の成形開始前に上金型１及び下金型２の温度が均一になるまで待つ必要が生じるが、本構成によれば、上金型１及び下金型２と対向する面の温度は金型温度と同一とし、オゾンガスの導入経路周辺を金型の温度より低温にしてオゾン含有ガスの温度を適切な温度に管理することが可能となり、オゾンガスの活性を防止すると同時に生産性を向上させることができる。
なお、インナーフランジ１４の断熱層２１は、熱伝導率の低い、例えば、セラミック、石英などの材料で構成することができる。
【００２４】
以上のように構成されたインナーフランジ１４を図２に示すように上金型１と下金型２とに挟まれるようにセットする。インナーフランジ１４は、例えば、モールド装置内に水平方向に移動するサーボ機構を設けるなどして、金型を開いた状態で、水平方向に移動させ、クリーニング時にはインナーフランジを備えた状態とすることができる。尚、成型時には上金型１と下金型２間から移動させて、上金型１と下金型２とを直接型締めするようにする。このような水平方向の移動は、ワークの搬送ロボットなどと同じ駆動経路を用いることで容易に実現できる。また、上下方向は、例えば下金型２だけが移動する金型構成で上金型１と下金型２が構成されているときには、インナーフランジ１４の基本高さが上金型に接触しないように数ｍｍから数十ｍｍのクリアランスを設けた位置でバネ力が釣りあうような上下可動機構を備え、下金型２の上昇に伴って上金型１に密着してクランプされるように構成することで、上下動のサーボ機構の追加なしで実現可能となるため装置構成がシンプル化する。
【００２５】
以上のように構成された実施形態２の樹脂成形装置において、実施形態１の樹脂成形装置と同様にして樹脂成形が終了した後、図２に示すように、インナーフランジ１４を上金型１と下金型２の間にセットする。
【００２６】
次に酸素ガス供給管１２より酸素ガス（図示しない）をオゾナイザ１１に供給し、オゾナイザ１１で生成されたオゾンガスを、オゾンガス導入管１５よりチャンバ１７に導入する。インナーフランジ１４の内周壁と上金型１の凹部と下金型２の凹部とにより形成されたチャンバ１７内のオゾンガスは実施形態１と同様、金型表面の樹脂残渣と反応し、樹脂残渣がエッチングされる。なお、チャンバ１７内のガスは排気管１６を介して、真空ポンプ等の排気手段（図示しない）より排気・排出される。
【００２７】
金型のクリーニングが完了した後、インナーフランジ１４は上金型１と下金型２の間から取り外される。
【００２８】
以上のように構成された実施形態２の樹脂成形装置では、チャンパ１７内に供給されたオゾン含有ガスがキャビティ５表面の樹脂残渣と反応する。これにより、樹脂残渣がエッテング（分解・除去）され、金型表面が清浄に（クリーニング）される。
【００２９】
また、実施形態２の樹脂成形装置でクリーニング時に使用するインナーフランジ１４は、既成の樹脂成形装置にも適用できるため、大幅な装置改造を必要とせず、より簡便且つ低コストにて取り付けることができる。
【００３０】
実施形態３．
本発明に係る実施形態３の樹脂成形装置は、図３及び図４に示すように、実施形態１の樹脂成形装置において、オゾンガス導入穴に代えて、その中に放電ロッド１９を備えた多重円筒オゾンガス導入管１８を具備している点で、実施形態１の樹脂成形装置と異なっているが、その他の部分は実施形態１の樹脂成形装置と同様に構成されている。
尚、図３は、本発明に係る実施形態３の樹脂成形装置の構成を示す断面図であり、図４は、図４は、図３の一部を拡大して示す断面図である。
【００３１】
以上のように構成された実施形態３の樹脂成形装置では、多重円筒オゾンガス導入管１８の管壁による断熱効果により下金型２からの熱が遮断される為、管内に流れるオゾンガスの温度上昇による失活を抑制することができる。
また、多重円筒オゾンガス導入管１８の中央に設置された放電ロッド１９とアースに接地された最接円筒管との間に、図示しない高圧発生器などにより高圧電圧を印加し、管内に大気圧放電させる事で自然消滅オゾンの補填が可能となる。
したがって、実施形態３の樹脂成形装置では、クリーニングに資するオゾンガス量をより多く確保できるものである。
【００３２】
以上説明したように、本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形金型クリーニング方法によれば、樹脂成形金型のキャビティ内にオゾンガスを導入する事で、簡便且つ低コストにて、金型表面の樹脂残渣がエッチング・クリーニングできる。
本発明は、ＴＳＯＰのような薄型で平坦なパッケージに適用できることは言うまでもないが、パッケージの厚みが大きいパワーモジュールに対してより効果的である。
すなわち、これらのパワーモジュールは、キャビティの厚みが大きく、残渣の除去が困難でありクリーニングに時間を要していたが、本発明によれば、樹脂残渣の除去が短時間でクリーニング可能になる。
また、これらのパワーモジュールにおいて、パッケージの厚みが大きくなる理由のひとつは絶縁距離確保である。パワーモジュールでは、ヒートシンクとリード電極間の距離を放電しないように離してもうける必要があるため、キャビティの厚みが例えば５ｍｍ以上必要となっていた。次に内蔵する部品が平坦でないという問題がある。パワー半導体に対しては放熱性が必要なため、放熱面に近い高さに配置したいが、制御用の素子は放熱面とは離したいため、高さを変える段差つきのインサート物を用いる事が多い。このためキャビティの厚みが大きくなっていた。更にリードフレームとプリント配線板を平行に内包するパッケージを実現しようとしたときに、このような構成ともなると、キャビティの厚みは１０ｍｍを超えて厚くなり、クリーニングの困難度が更に増していた。このような状態では、付着性の高い樹脂を用いた場合、自動クリーニングがともすれば困難で、手作業が介在せざるを得ない場合があった。
しかしながら、本発明によれば、これらのパワーモジュールの製造過程における問題を解決することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  上金型
２  下金型
３  ヒーター
４  プレスシャフト
５  キャビティ
６  樹脂ゲート
７  排気ベント
８  ベース台
９  プランジャピン、
１０  プランジャーピンシリンダ
１１  オゾナイザ
１２  酸素ガス供給管、
１３  オゾンガス導入穴
１４  インナーフランジ
１５  オゾンガス導入管
１６  排気管
１７  チャンバ
１８  多重円筒オゾンガス導入管
１９  放電ロッド
２０  加熱層（ヒーター）
２１  断熱層
【図１】
2012236385.tif 000003
【図２】
2012236385.tif 000004
【図３】
2012236385.tif 000005
【図４】
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