JP5774545B2 - 樹脂封止成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、基板に実装された電子部品を樹脂封止するための樹脂封止成形装置に関する。

従来より、上下両型から成る圧縮成形型を備えた樹脂封止成形装置を用いて、基板に実装された半導体チップ等の電子部品を樹脂封止して圧縮成形することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。

このような樹脂封止圧縮成形に用いられる樹脂封止成形装置の一例を図１１に示す。図１１の樹脂封止成形装置５０は、上型５１と下型５２とから成る圧縮成形型を備えている。上型５１は装置５０の上側の所定の位置に固定され、電子部品７１が実装された基板７０が下面に保持される。下型５２は、枠部材５５と、該枠部材５５内で上下に摺動する底面部材５４とから成り、枠部材５５と底面部材５４とで囲まれた空間（キャビティ５３）に封止用の樹脂が収容される。下型５２の下方には板状の加圧部材５７が設けられており、加圧部材５７と枠部材５５の間には圧縮スプリング等の弾性部材５８が設けられている。加圧部材５７の下方には、該加圧部材５７を上下方向に移動させるための駆動機構（図示略）が設けられている。

この樹脂封止成形装置５０によって樹脂封止成形を行う際には、まず、下型５２のキャビティ５３に顆粒状の樹脂を供給し、加熱することによって融解させる。これにより、キャビティ５３内に融解樹脂７２を生成する。また、上型５１の下面に基板７０を取り付ける。このとき、基板７０は電子部品７１の実装面が下側を向くようにする。そして、加圧部材５７を上昇させることにより、それに載置された下型５２を上昇させて、枠部材５５を、上型５１に固定された基板７０の周辺部に当接させる（図１２(a)）。その後、加圧部材５７を更に上昇させると、枠部材５５は弾性部材５８により基板７０に当接したままそれ以上上昇せず、上下両型５１、５２が型締めされる一方、底面部材５４は枠部材５５の内部を摺動しながら上昇する。これにより、電子部品７１が融解樹脂７２に浸漬すると共に、融解樹脂７２が加圧される。この加圧状態を所定時間維持して融解樹脂７２を硬化させることにより圧縮成形が完了し、基板７０上の電子部品７１が樹脂封止される（図１２(b)）。

特開２００８−２９６３８２号公報

従来の樹脂封止成形装置には、以下の問題があった。
（１）底面部材を枠部材の中で適切に摺動させるために、両者の間には或る程度の隙間を設けておかなければならない。このため、加圧の際にキャビティ内の融解樹脂がこの隙間に入り込んでしまう。隙間に入り込んだ融解樹脂は、硬化して樹脂バリとなり、枠部材と底面部材の間の摺動性を低下させる。また、リリース工程（離型工程）の際にその樹脂バリがキャビティ内に入りこみ、次の圧縮工程の際に製品（圧縮成形されるパッケージ）内に混入し（これを「バリの打ち込み」と言う。）、製品の質を低下させてしまうこともある。

（２）従来の樹脂封止成形装置では、１つの駆動源で型締めとキャビティ内の融解樹脂７２の加圧を行うため、枠部材内の底面部材の移動距離が、弾性部材が変形することのできる範囲に制限される。このため、樹脂を圧縮する際のキャビティの深さが制限され、圧縮成形されるパッケージの厚さが制限される。

（３）従来の樹脂封止成形装置では、圧縮成形終了後、加圧部材を下動させる際に、枠部材が基板を上型に押さえ付けておく力が弱まる。加えて、前述のとおり、枠部材と底面部材の間の隙間にバリが存在することにより、枠部材と底面部材の両部材は更に一体的に下動するようになるため、圧縮成形されたパッケージを安定してリリース（離型）することができない

本発明の目的は、上記の課題を解決することのできる樹脂封止成形装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る電子部品の樹脂封止成形装置の第１の形態のものは、
a) 下面に電子部品実装基板が保持される上型と、
b) 前記上型に対向配置された下型であって、
b1) 第１駆動機構により上下に駆動される加圧部材上に弾性部材を介して載置された枠部材と、
b2) 第２駆動機構により、前記枠部材の内部で上下に摺動可能に駆動される底面部材と、
を備えることを特徴とする。

従来の樹脂封止成形装置では第１駆動機構のみが設けられており、それが加圧部材を押し上げると、枠部材と加圧部材の間に設けられた弾性部材のみが変形し、底面部材が枠部材内を上下に摺動する。上記本発明の第１の態様の樹脂封止成形装置では、その他に第２駆動機構が設けられており、該第２駆動機構が底面部材を枠部材とは別に、独立して上下動させることができるため、以下の動作が可能となる。

（１）樹脂封止成形を行った後に枠部材の内部で底面部材の上下動を行うことにより、これらの摺動面に浸入した樹脂バリを掻き出すことができる。樹脂バリを掻き出した後は、装置内に別途設けた吸引手段により、樹脂バリを吸引すれば良い。これにより、樹脂バリがキャビティ内に入り込み、次工程でパッケージ内に混入することを防ぐことができる。また、安定的に装置を作動させることができる。

（２）独立的に設けた第２駆動機構により、枠部材の内部における底面部材の高さ（すなわち、キャビティの深さ）を任意に設定することができる。これにより、パッケージの厚さの設定の自由度を向上させることができるため、同一の圧縮成形型で多品種の電子基板の樹脂封止成形を行うことが可能となる。

（３）枠部材によって基板を押さえたまま、第２駆動機構により底面部材を下動させることができるため、パッケージを安定してリリースすることが可能となる。

（４）従来の樹脂封止成形装置では駆動源が一つであるため、駆動源の種類（トランスファ駆動源、エアシリンダ駆動源、あるいは、サーボモータ駆動源）に応じて、それぞれに対応したプレス構造の金型を製作する必要があったが、本発明に係る樹脂封止成形装置では、枠部材用駆動源（型締駆動源）と底面部材用駆動源（プランジャ駆動源）が個別に設けられているため、本発明に係る金型をトランスファ成形にも用いることができる。

なお、本樹脂封止成形装置では、底面部材を上下動させるものとしたが、枠部材を上下動させるものであっても、同様の機能を得ることができる。

すなわち、上記課題を解決するために成された本発明に係る電子部品の樹脂封止成形装置の第２の形態のものは、
a) 下面に電子部品実装基板が保持される上型と、
b) 前記上型に対向配置された下型であって、
b1) 第１駆動機構により上下に駆動される加圧部材上に載置された底面部材と、
b2) 第２駆動機構により前記底面部材の外周で上下に摺動可能に駆動され、前記加圧部材との間に弾性部材が設けられた枠部材と、
を備えることを特徴とする。

本発明に係る樹脂封止成形装置では、下型側の加圧部材上に、従来、弾性部材を介して設けていた底面部材又は枠部材を直接的に上下動させる第２駆動機構を設けている。これにより、底面部材と枠部材の間の隙間に浸入した樹脂バリを掻き出したり、枠部材と底面部材によって囲まれるキャビティの深さを変更したり、パッケージを安定してリリースできるようにしたり、本発明に係る金型をトランスファ成形にも用いたりすることが可能となる。

本発明に係る樹脂封止成形装置の第１実施例の概略構成図。 第１実施例の樹脂封止成形装置による樹脂封止工程の説明図。 第１実施例の樹脂封止成形装置によるリリース工程の説明図。 第１実施例の樹脂封止成形装置による掻き出し工程の説明図。 第１実施例の樹脂封止成形装置における底面部材の変形例を示す断面図。 本発明に係る電子部品の樹脂封止成形装置の第２実施例の概略構成図。 第２実施例の樹脂封止成形装置による樹脂封止工程の説明図。 第２実施例の樹脂封止成形装置によるリリース工程の説明図。 第２実施例の樹脂封止成形装置による掻き出し工程の説明図。 第２実施例の樹脂封止成形装置の変形例を示す概略構成図。 樹脂封止成形装置の従来例を示す概略構成図。 従来例の樹脂封止成形装置による樹脂封止工程の説明図。

以下、本発明に係る電子部品の樹脂封止成形装置の第１実施例について、図１〜図５を参照して説明する。本実施例の樹脂封止成形装置１０は、図１に示すように、半導体チップ等の電子部品７１が実装された基板７０を下面で保持する上型１１及びこの上型１１に対向配置された下型１２から成る樹脂封止成形型１０１と、下型１２を載置して上下方向に移動させる加圧部材１７とを備える。加圧部材１７は、該加圧部材１７の下方に設けられた第１駆動機構１８により、上下に駆動される。

下型１２は、枠部材１５と、枠部材１５内で上下に摺動可能な底面部材１４とからなり、枠部材１５と底面部材１４とで囲まれた空間（キャビティ１３）に樹脂材料を収容できるようになっている。ここで、枠部材１５は、加圧部材１７上に弾性部材２０を介して載置されている。また、底面部材１４は、該底面部材１４の下方（図１では加圧部材１７の内部）に設けられた第２駆動機構１９により、枠部材１５の内部で上下に摺動可能に駆動される。

次に、上記樹脂封止成形装置１０を用いた電子部品の樹脂封止工程について説明する。まず、図２(a)に示すように樹脂封止成形型１０１を型開きし、上型１１の下面に基板７０を固定する。このとき、基板７０は電子部品７１の実装面が下側を向くようにする。また、同じく図２(a)に示すように、下型１２のキャビティ１３に樹脂材料７３を供給する。樹脂材料７３は電子部品７１を封止するためのものであり、例えばエポキシ樹脂である。樹脂材料７３はキャビティ１３への供給時に顆粒状であっても液状であってもよいが、本実施形態では、顆粒状の樹脂材料７３がキャビティ１３内に供給されることとする。顆粒状の樹脂材料７３がキャビティ１３内に供給された後、キャビティ１３内において樹脂材料７３を加熱することにより融解させて、融解樹脂７２にする（図２(b)）。

このとき樹脂の体積は大きく減少するので、第２駆動機構１９により底面部材１４を上昇させ、底面部材１４の上面から枠部材１５の上面までの高さを適宜調整する（図２(c)）。次に、第１駆動機構１８により加圧部材１７を上昇させ、下型１２の枠部材１５の上面を基板７０の周辺部に当接させる（図２(d)）。その後、更に加圧部材１７を上昇させ、電子部品７１をキャビティ１３内の融解樹脂７２に浸漬させると共に、底面部材１４によって融解樹脂７２を加圧する（図２(e)）。

融解樹脂７２を加圧した状態を所定温度で所定時間維持し、融解樹脂７２を硬化させて硬化樹脂を形成する。これにより、電子部品７１が硬化樹脂によって封止された封止成形品が形成される。

なお、第２駆動機構１９により底面部材１４を上下動させるタイミングは、いずれのタイミングであっても良い。例えば、枠部材１５の上面を基板７０に当接させた後に底面部材１４を上昇させることもできる。また、キャビティ１３に顆粒状の樹脂７３を投入する際、投入する量によって適宜、第２駆動機構１９により底面部材１４を上下動させても良い。

図３は、本実施例の樹脂封止成形装置１０におけるリリース工程の説明図である。図３(a)に示すように、本実施例の樹脂封止成形装置１０では、枠部材１５によって基板７０を押さえたまま、底面部材１４を第２駆動機構１９により下降させることができるため、底面部材１４を安定してパッケージからリリースさせることができる。その後は、第１駆動機構１８により、加圧部材１７を下降させる（図３(b)）。

また、上記説明では、第１駆動機構１８が加圧部材１７を上昇させることによりキャビティ１３内の融解樹脂７２を加圧したが、第２駆動機構１９が底面部材１４を上昇させることにより、キャビティ１３内の融解樹脂７２を加圧することもできる。また、両者を併用しても良い。弾性部材２０は、枠部材１５の傾きを補償し、底面部材１４の全面に亘って均一に加圧させることができるため、第１駆動機構１８による加圧、もしくは第１駆動機構１８と第２駆動機構１９の両者を併用することによる加圧が、均一に樹脂封止成形するためには望ましい。

以上のように、本実施例の樹脂封止成形装置１０では第２駆動機構１９により底面部材１４を上昇させ、キャビティ１３の深さを任意のタイミングで調整することにより、弾性部材５８のストローク幅を一定以上大きくならないようにすることができる。そのため、比較的厚い樹脂モールド（例えば、大電流を制御するためのパワートランジスタを内蔵した厚さ５ｍｍ程度の半導体パッケージ）の封止成形であっても、十分に高い圧力で圧縮成形することができる。

また、本実施例の樹脂封止成形装置１０では、樹脂封止成形が終了した後、第２駆動機構１９により底面部材１４の上下動を繰り返させる。これにより、枠部材１５と底面部材１４の摺動面に浸入した樹脂バリを掻き出すことができる（図４）。なお、この際に樹脂バリを掻き出しやすくするため、底面部材１４の側周に溝１４Ａが設けられていることが望ましい（図５(a)及び(b)）。樹脂バリを掻き出した後は、図示しない吸引手段により樹脂バリを吸引し、これを除去する。これにより、樹脂封止成形装置１０を安定的に作動させ続けることができる。

次に、本発明に係る電子部品の樹脂封止成形装置の第２実施例について、図６〜図９を参照して説明する。本実施例の樹脂封止成形装置３０は、第２駆動機構１９により、枠部材１５を上下動させるものである。枠部材１５は連結部材３２と連結され、連結部材３２は、弾性部材３３を介して枠状の可動プレート３１と連結されている。可動プレート３１は、加圧部材１７の内部に載置された第２駆動機構１９により上下動する（図６）。その他の構成は図１と同じであり、加圧部材１７は、該加圧部材１７の下方に設けられた第１駆動機構１８（図示せず）により、上下に駆動される。

上記樹脂封止成形装置３０を用いた電子部品の樹脂封止工程について説明する。まず、図７(a)に示すように樹脂封止成形型１０１を型開きし、上型１１の下面に基板７０を固定する。このとき、基板７０は電子部品７１の実装面が下側を向くようにする。また、下型１２のキャビティ１３に顆粒状の樹脂材料７３を供給する。顆粒状の樹脂材料７３がキャビティ１３内に供給された後、キャビティ１３内において樹脂材料７３を加熱することにより融解させて、融解樹脂７２にする（図７(b)）。このとき樹脂の嵩体積は減少するので、第２駆動機構１９により枠部材１５を下降させ、底面部材１４の上面と枠部材１５の上面の高さを適宜調整する（図７(c)）。

次に、第１駆動機構１８により加圧部材１７を上昇させ、下型１２の枠部材１５の上面を基板７０の周辺部に当接させる（図７(d)）。その後、更に加圧部材１７を上昇させ、電子部品７１をキャビティ１３内の融解樹脂７２に浸漬させると共に、底面部材１４によって融解樹脂７２を加圧する（図７(e)）。この加圧状態を所定温度で所定時間維持し、融解樹脂７２を硬化させて硬化樹脂を形成する。これにより、電子部品７１が硬化樹脂によって封止された封止成形品が形成される。

なお、第２駆動機構１９により、枠部材１５を上下動させるタイミングは、いずれのタイミングであっても良い。例えば、融解樹脂７２を加圧する際、加圧部材１７の上昇に同期して、第２駆動機構１９により枠部材１５を下降させるようにすることもできる。また、キャビティ１３に顆粒状の樹脂７３を投入する際、投入する量によって適宜、第２駆動機構１９により枠部材１５を上下動させることもできる。

図８は、本実施例の樹脂封止成形装置３０におけるリリース工程の説明図である。図８(a)では、第１駆動機構１８により加圧部材１７を下降させると共に、加圧部材１７を下降させた距離だけ、枠部材１５を第２駆動機構１９により上昇させる。これにより、枠部材１５によって基板７０を押さえたまま、底面部材１４を第２駆動機構１９により下降させることができるため、底面部材１４を安定してパッケージからリリースさせることができる。その後は、第１駆動機構１８により、加圧部材１７を更に下降させる（図８(b)）。

以上のように、本実施例の樹脂封止成形装置３０においても、第２駆動機構１９により、樹脂の体積が減少した後のキャビティ１３の深さを適宜調整することができる。そのため、本実施例の樹脂封止成形装置３０においても、比較的厚い樹脂モールド（例えば、大電流を制御するためのパワートランジスタを内蔵した厚さ５ｍｍ程度の半導体パッケージ）の封止成形に好適に用いることができる。

また、本実施例の樹脂封止成形装置３０では、樹脂封止成形が終了した後、第２駆動機構１９により枠部材１５の上下動を繰り返させる。これにより、枠部材１５と底面部材１４の摺動面に浸入した樹脂バリを掻き出すことができる（図９）。また、第１実施例の樹脂封止成形装置１０と同様に、底面部材１４には周溝１４Ａが設けられていることが望ましい。

なお、上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行えることは明らかである。

例えば、第２実施例の樹脂封止成形装置３０の変形例として、中間プレート７５を枠部材１５と連結し、エアシリンダ７６によって上下動させるようにすることもできる（図１０）。この図１０の樹脂封止成型型装置における樹脂封止工程と、樹脂封止工程後の樹脂バリの掻き出し工程は、第２実施例と同じである。

１０、３０、５０…樹脂封止成形装置
１０１…樹脂封止成形型
１１、５１…上型
１２、５２…下型
１３、５３…キャビティ
１４、５４…底面部材
１４Ａ…周溝
１５、５５…枠部材
１７、５７…加圧部材
１８…第１駆動機構
１９…第２駆動機構
２０、３３、５８…弾性部材
３０…樹脂封止成形装置
３１…可動プレート
３２…連結部材
７０…基板
７１…電子部品
７２…融解樹脂
７３…樹脂材料
７５…中間プレート
７６…エアシリンダ

Claims (5)

1. a) 下面に電子部品実装基板が保持される上型と、
   b) 前記上型に対向配置された下型であって、
   b1) 第１駆動機構により上下に駆動される加圧部材上に弾性部材を介して載置された枠部材と、
   b2) 第２駆動機構により、前記枠部材の内部で上下に摺動可能に駆動される底面部材とを有する下型とを備え、
   前記第２駆動機構が、樹脂封止工程後に前記底面部材を上下動させること
   を特徴とする樹脂封止成形装置。
2. 前記底面部材の側周に溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止成形装置。
3. a) 下面に電子部品実装基板が保持される上型と、
   b) 前記上型に対向配置された下型であって、
   b1) 第１駆動機構により上下に駆動される加圧部材上に載置された底面部材と、
   b2) 第２駆動機構により上下に駆動される、前記加圧部材の外周に設けられた枠状の可動部材と、
   b3) 前記底面部材の外周で上下に摺動可能に設けられ、弾性部材を介して前記可動部材に連結された枠部材とを有する下型とを備え、
   b4) 前記底面部材と前記枠部材とが独立して駆動されること
   を特徴とする樹脂封止成形装置。
4. a) 下面に電子部品実装基板が保持される上型と、
   b) 前記上型に対向配置された下型であって、
   b1) 第１駆動機構により上下に駆動される加圧部材上に載置された底面部材と、
   b2) 第２駆動機構により前記底面部材の外周で上下に摺動可能に駆動され、前記加圧部材との間に弾性部材が設けられた枠部材とを有する下型とを備え、
   前記第２駆動機構が、樹脂封止工程後に前記枠部材を上下動させること
   を特徴とする樹脂封止成形装置。
5. 前記底面部材の側周に溝が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の樹脂封止成形装置。
   

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