JP6298719B2 - 樹脂封止装置及び樹脂封止方法 - Google Patents

Description

本発明は、トランジスタ、集積回路（Integrated Circuit ：ＩＣ）、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）などのチップ状の電子部品（以下適宜「チップ」という。）を樹脂封止する場合などに使用される、樹脂封止装置及び樹脂封止方法に関するものである。

近年、半導体はますます高性能化、多機能化、小型化が進み、それに伴い半導体チップが消費する電力がますます増大する傾向にある。特に、マイクロプロセッサやパワーデバイスなどの半導体チップにおいては、消費電力による発熱が大きな問題となっている。半導体チップが発する熱の放出を促進するために、半導体チップとともに放熱板を一括して樹脂封止することが行われている。

半導体チップとともに放熱板としての板状部材を樹脂封止する場合には、樹脂封止をしている間に放熱板がキャビティ内において動かないようにする必要がある。樹脂封止をしている際に放熱板が移動すると、放熱効果にばらつきが発生して製品の特性が安定しなくなる。したがって、キャビティ内に放熱板を精度よく位置合わせして、放熱板を動かないようにすることが重要となる。

電子部品の樹脂封止成形装置として、「一方の型と他方の型とから少なくとも成る電子部品の樹脂封止成形用金型と、一方の型に少なくとも設けた樹脂封止用キャビティ内に、放熱板並びに電子部品を金型の型締時に流動性樹脂にて封止成形して成形品を成形する電子部品の樹脂封止成形装置であって、キャビティ内に形成される１又は複数の突出部に対して、放熱板を貫通状態で位置決めする」樹脂封止成形装置が提案されている（例えば、特許文献１の段落〔０００８〕、図１、図２参照）。

特開２００８−０５３５０９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された樹脂封止成形装置では、以下に説明するように改善する余地がある。特許文献１の図１に示されるように、キャビティ３において、ゲートピース１４のゲート口１３を含む先端部分１８ａ並びにエジェクターピン１０の先端部分１８ｂを、キャビティ３の水平面よりも突出させる。この先端部分（突出部）１８ａ、１８ｂを、放熱板５内に形成された貫通孔に挿入することによって、キャビティ３と放熱板５との位置決めを行う。従って、キャビティ３内における突出部１８ａともう一方の突出部１８ｂとの二箇所を配置構成するだけで、放熱板５をキャビティ３内に容易（単純）に且つ精度良く位置決めすることができる。

このような位置決め方法では、キャビティ３内に二箇所の突出部１８ａ、１８ｂ、及び、二箇所の突出部１８ａ、１８ｂに対応するようにして放熱板５に二箇所の貫通孔を予め形成しておく必要がある。したがって、キャビティ３及び放熱板５の加工が複雑になり、かつ加工に要する時間が増加する。そのため、金型及び放熱板を作製する費用という点において改善する余地がある。

本発明は上記の課題を解決するもので、樹脂封止装置において、簡単な材料供給機構を用いて板状部材の位置決めを行い、樹脂材料と板状部材とを安定してキャビティに供給することができる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。

上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂封止装置は、上型と、該上型に相対向して設けられた下型と、下型に設けられたキャビティと、キャビティに樹脂材料と板状部材とを供給する供給機構と、上型と下型とを少なくとも有する成形型を型締めする型締め機構とを備えた樹脂封止装置であって、供給機構に設けられ平面視して貫通孔を有する材料収容枠と、貫通孔を含む材料収容枠の下面を少なくとも覆うように材料収容枠の下面に離型フィルムを吸着する吸着機構と、材料収容枠の内側面において昇降可能に設けられた昇降部材と、材料収容枠の下面側に設けられ内側面から突出する張り出し部材と、張り出し部材の内側に配置され離型フィルム上に載置された板状部材に昇降部材の下面が接触した状態において、材料収容枠の内側における昇降部材と板状部材とによって囲まれた空間に樹脂材料を投入する投入機構とを備え、少なくとも材料収容枠に離型フィルムと板状部材と樹脂材料とが保有された状態において供給機構が下型の上方に搬送され、材料収容枠の下面に離型フィルムを吸着することが停止されることによって、供給機構から樹脂材料と板状部材と離型フィルムとが一括してキャビティに供給されることを特徴とする。

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、張り出し部材の先端の位置を板状部材の外周の位置に対応させることによって、板状部材が位置決めされることを特徴とする。

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、板状部材が放熱板又は電磁遮蔽板であることを特徴とする。

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、樹脂材料は粒状、顆粒状、粉状、ペースト状、又は、常温で液状の樹脂のいずれかであることを特徴とする。

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、供給機構に板状部材と樹脂材料とを供給する供給モジュールと、成形型と型締め機構とを有する少なくとも１個の成形モジュールとを備え、供給モジュールと１個の成形モジュールとが着脱可能であり、１個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする。

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、供給モジュールが板状部材を供給する板状部材供給モジュールと樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールとに分割され、板状部材供給モジュールと樹脂材料供給モジュールとが着脱可能であることを特徴とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る樹脂封止方法は、上型と該上型に相対向して設けられた下型とを少なくとも有する成形型を使用し、下型に設けられたキャビティに樹脂材料と板状部材とを供給する工程と、成形型を型締めする工程とを備えた樹脂封止方法であって、離型フィルム上に板状部材を載置する工程と、平面視して貫通孔を有する材料収容枠を離型フィルム上に配置する工程と、材料収容枠の内側面から突出する張り出し部材によって板状部材を位置決めする工程と、材料収容枠の下面に離型フィルムを吸着する工程と、材料収容枠の内側面において昇降可能に設けられた昇降部材の下面が板状部材に接触した状態において、材料収容枠の内側における昇降部材と板状部材とによって囲まれた空間に樹脂材料を投入する工程と、下型の上方に少なくとも材料収容枠と離型フィルムと板状部材と樹脂材料とを一括して搬送する工程とを備え、供給する工程では、材料収容枠の下面に離型フィルムを吸着することを停止することによって、樹脂材料と板状部材と離型フィルムとを一括してキャビティに供給することを特徴とする。

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、位置決めする工程では、張り出し部材の先端の位置を板状部材の外周の位置に対応させることによって板状部材を位置決めすることを特徴とする。

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、板状部材が放熱板又は電磁遮蔽板であることを特徴とする。

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、樹脂材料は粒状、顆粒状、粉状、ペースト状、又は、常温で液状の樹脂のいずれかであることを特徴とする。

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、板状部材と樹脂材料とを供給する供給モジュールを準備する工程と、成形型と型締め機構とを有する少なくとも１個の成形モジュールを準備する工程とを備え、供給モジュールと１個の成形モジュールとが着脱可能であり、１個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする。

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、供給モジュールが板状部材を供給する板状部材供給モジュールと樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールとに分割され、板状部材供給モジュールと樹脂材料供給モジュールとが着脱可能であることを特徴とする。

本発明によれば、樹脂封止装置において使用される貫通孔を有する材料収容枠において、材料収容枠の下面に離型フィルムを吸着する吸着機構と材料収容枠の内側面において昇降する昇降部材と材料収容枠の内側面から突出する張り出し部材とを設ける。材料収容枠と材料収容枠の下面に吸着された離型フィルムとを一体化して樹脂材料と板状部材とを供給する供給機構を構成する。昇降部材の下面が張り出し部材の内側に配置された板状部材に接触した状態で、昇降部材と板状部材とによって囲まれた空間に収容された樹脂材料を供給機構がキャビティに搬送する。このようにして、張り出し部材の内側における離型フィルムの上に板状部材と樹脂材料とが配置された状態で、樹脂材料と板状部材板と離型フィルムとを一括してキャビティに供給することができる。

（ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る樹脂封止装置の実施例１において、材料収容枠に放熱板と樹脂材料とを収容する過程を示す概略断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図１に示された材料収容枠を用いて放熱板と樹脂材料とをキャビティに供給する過程を示す概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、基板に装着されたチップを樹脂封止する過程を示す概略断面図である。 本発明に係る樹脂封止装置の実施例２において、装置の概要を示す平面図である。

図１に示されるように、材料収容枠１において、上下に開口を有する貫通孔２と、貫通孔２の周囲に形成された周縁部３と、周縁部３の下面に設けられた吸着溝４と、周縁部３の下面側に取り付けられ内側に向かって突出する張り出し部材５と、周縁部３の内側面に沿って昇降する昇降部材６とを設ける。周縁部３の下面に離型フィルム９が吸着される。材料収容枠１と周縁部３の下面に吸着された離型フィルム９とを一体化して材料供給機構１Ａを構成する。材料搬送機構７によって材料供給機構１Ａを持ち上げる。張り出し部材５の先端の位置は、放熱板１０の外周の位置に対応して定められる。したがって、離型フィルム９の上において、放熱板１０が張り出し部材５の内側に配置された状態で位置がずれることなく、放熱板１０と樹脂材料１１とを安定して搬送することができる。

本発明に係る樹脂封止装置の実施例１において使用される材料収容枠１について、図１〜図３を参照して説明する。本出願書類におけるいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

図１に示される、樹脂封止装置が有する材料収容枠１は、上下に開口を有する貫通孔２と、貫通孔２の周囲に形成された周縁部３と、周縁部３の下面に設けられた吸着溝４と、周縁部３の下面側に取り付けられ内側に向かって突出する張り出し部材５と、周縁部３の内側面に沿って昇降する昇降部材６とを備える。材料搬送機構７は、材料収容枠１を保持して移動させる搬送機構である。材料搬送機構７は、Ｘ−Ｙテーブル８の上方に材料収容枠１を移動させる。Ｘ−Ｙテーブル８の上には離型フィルム９が被覆される。離型フィルム９の上には、例えば、材料収容枠１に収容される板状部材である放熱板（ヒートシンク）１０が載置される。

材料収容枠１において、昇降部材６は逆Ｌ字状の形状に形成され、水平方向に沿って伸びる凸部６ａと鉛直方向に沿って伸びる凸部６ｂとを有する。昇降部材６は自重によって落下し、昇降部材６の凸部６ａの下面が張り出し部材５の上面と接触することによって、停止する。周縁部３の下面側に取り付けられた張り出し部材５は、昇降部材６が自重によって落下することを止めるストッパの役割を果たす。昇降部材６が停止した状態で、昇降部材６の凸部６ｂの下面は、周縁部３の下面から所定の距離ｄだけ下方に位置する。供給する樹脂量や離型フィルムの硬さなどに応じて、所定の距離ｄは０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度に設定される。

張り出し部材５は、水平方向において、対向する張り出し部材５の間の距離Ｌを調整することができるように設けられる。張り出し部材５は、周縁部３の内側面に少なくとも２個以上取り付けられる。これらの張り出し部材５の先端の位置を放熱板１０の外周の位置に対応させる。具体的には、張り出し部材５の先端の位置を、放熱板１０において寸法精度を考慮した最大の外周の位置から微小な間隙を隔てた位置にする。加えて、張り出し部材５の下面の近傍における内側面を、下面に近いほど外側に向かって（周縁部３に向かって）退くテーパ面にすることが好ましい。これらのことによって、張り出し部材５の内側に配置される放熱板１０の位置決めをすることができる。張り出し部材５の形状は、貫通孔２の下方の開口に沿う環状であってもよい。

周縁部３は、例えば、アルミニウムなどの加工しやすい金属で形成される。昇降部材６は、凸部６ｂの底面の磨耗が進まないようにステンレス鋼やクロム鋼などの耐摩耗性を有する金属材料やセラミックス材料などによって形成されることが好ましい。張り出し部材５も、上面や側面の磨耗が進まないようにステンレス鋼やクロム鋼などの耐摩耗性を有する金属材料やセラミックス材料などによって形成されることが好ましい。また、周縁部３の下面側に合成ゴムを埋め込み、合成ゴムに吸着溝４を形成するようにしてもよい。合成ゴムを埋め込むことによって、周縁部３の下面の密着性を向上させることができる。合成ゴムとしては、耐熱性を有するシリコーンゴムやフッ素ゴムなどを使用することが好ましい。

図１（ａ）に示されるように、材料搬送機構７は、材料収容枠１を横方向から挟んで保持する保持部７ａと、保持部７ａに接続され昇降することができる保持部７ｂとを有する。後述するように、材料搬送機構７に設けられた保持部７ａと保持部７ｂとによって、周縁部３の下面に吸着された離型フィルムの周縁部を上下から挟んで保持することができる。材料搬送機構７によって材料収容枠１を移動させる時には、昇降部材６の凸部６ａの下面が張り出し部５の上面に接触して、昇降部材６は停止している。

図１（ａ）〜（ｄ）を参照して、材料収容枠１を使用して、例えば、放熱板１０と樹脂材料１１とを収容する動作について説明する。図１（ａ）に示されるように、まず、Ｘ−Ｙテーブル８の上に離型フィルム供給機構（図示なし）から供給される長尺状の離型フィルム９を、しわやたるみが発生しないようにして被覆する。離型フィルム９としては、張力が印加されるようにある程度の硬さを有する離型フィルム９を使用することが好ましい。離型フィルム９を被覆した後に、吸着機構（図示なし）によってＸ−Ｙテーブル８の上に離型フィルム９を吸着する。吸着した離型フィルム９の必要な部分のみを残して離型フィルム９をカットする。図１（ａ）においては、Ｘ−Ｙテーブル８よりやや大きめに離型フィルム９をカットしている。

次に、離型フィルム９の上の所定位置に放熱板１０を載置する。放熱板１０としては、例えば、銅やアルミニウムなどの熱伝導度が高い材料が用いられる。次に、材料搬送機構７を使用して、材料収容枠１をＸ−Ｙテーブル８の上方に移動させて停止させる。材料収容枠１を移動させている間と停止させた状態とにおいては、昇降部材６の凸部６ａの下面が張り出し部材５の上面に接触して、昇降部材６が停止した状態になっている。昇降部材６の凸部６ｂの下面は周縁部３の下面から所定の距離ｄだけ下がっている。

次に、図１（ｂ）に示されるように、材料収容枠１を下降させて、Ｘ−Ｙテーブル８上に吸着されている離型フィルム９の上に載置する。この過程においては、周縁部３の下面から所定の距離ｄだけ下がっている昇降部材６の凸部６ｂの下面が、まず放熱板１０の上面に接触する。更に、材料収容枠１を下降させることによって、Ｘ−Ｙテーブル８（放熱板１０）からの反作用を受けて、昇降部材６が周縁部３の内側面に沿って持ち上げられる。更に、材料収容枠１を下降させて、周縁部３の下面を離型フィルム９に接触させる。この状態で、昇降部材６は、周縁部３の下面、すなわち、離型フィルム９の上面から所定の距離ｄだけ持ち上げられる。昇降部材６の下面が放熱板１０の上面に接触し、周縁部３の下面が離型フィルム９に接触することによって、材料収容枠１がＸ−Ｙテーブル８の上に載置される。

材料収容枠１がＸ−Ｙテーブル８の上に載置された状態で、材料収容枠１に取り付けられた張り出し部材５の内側に、放熱板１０が配置される。前述したように、張り出し部材５は、周縁部３の内側面に少なくとも２個以上取り付けられる。これらの張り出し部材５の先端の位置を放熱板１０の外周の位置に対応させることによって、張り出し部材５の内側に配置される放熱板１０を位置決めすることができる。したがって、材料搬送機構７を使用して放熱板１０を搬送する過程においては、張り出し部材５によって放熱板１０が水平方向に動かないようにすることができる。

材料収容枠１がＸ−Ｙテーブル８の上に載置された状態で、材料収容枠１と離型フィルム９と放熱板１０とによって貫通孔２の下方の開口が閉鎖される。このことにより、材料収容枠１と離型フィルム９と放熱板１０とが一体化して、貫通孔２が樹脂材料を収容する樹脂材料収容部２Ａとして機能する。具体的には、放熱板１０の上において、昇降部材６によって囲まれた空間のことを樹脂材料収容部２Ａと呼ぶ。

次に、図１（ｃ）に示されるように、樹脂材料投入機構（図示なし）から樹脂材料収容部２Ａに所定量の樹脂材料１１を投入する。樹脂材料１１としては、顆粒状、粉状、粒状、ペースト状の樹脂、又は、常温で液状の樹脂（液状樹脂）などを使用することができる。液状樹脂を使用する場合には、ディスペンサによって樹脂材料収容部２Ａに液状樹脂を吐出する。本実施例においては、樹脂材料１１として顆粒状の樹脂（顆粒樹脂）を使用する場合について説明する。

次に、図１（ｄ）に示されるように、Ｘ−Ｙテーブル８による離型フィルム９に対する吸着を解除する。その後に、材料収容枠１に設けられた吸着溝４を使用して離型フィルム９を吸引することによって、離型フィルム９を周縁部３の下面に吸着する。この状態で、材料収容枠１と離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とが一体化する。このように、材料収容枠１と離型フィルム９とが一体化された構成要素が、材料供給機構１Ａとして機能する。

次に、材料搬送機構７を使用して、材料供給機構１Ａと材料供給機構１Ａに収容された放熱板１０と樹脂材料１１とを一括して保持する。材料搬送機構７は、保持部７ａによって材料収容枠１を横方向から挟んで保持する。更に、材料搬送機構７に設けられた保持部７ｂを上昇させ、保持部７ａと保持部７ｂとによって離型フィルム９の周縁部を挟んで保持する。材料搬送機構７を使用して、離型フィルム９に対して外方向に向かって働く張力を印加することができる。

次に、材料搬送機構７によって、材料供給機構１ＡをＸ−Ｙテーブル８から持ち上げる。材料供給機構１Ａを持ち上げることによって、昇降部材６と放熱板１０と樹脂材料１１とが自重により落下しようとする。昇降部材６と放熱板１０と樹脂材料１１とが落下することを防ぐために、材料搬送機構７によって離型フィルム９に対して外方向に向かって働く張力を印加する。材料搬送機構７が、ある程度の硬さを有する離型フィルム９に張力を印加することによって、昇降部材６と放熱板１０と樹脂材料１１とが落下しないようにして、離型フィルム９の上に保持することができる。したがって、離型フィルム９の上において、放熱板１０が張り出し部材５の内側に配置された状態で位置がずれることなく、放熱板１０と樹脂材料１１とを一括して搬送することができる。

放熱板１０が軽く、樹脂材料１１が少量である場合には、吸着孔４を使用して離型フィルム９を吸着することのみによって、昇降部材６と放熱板１０と樹脂材料１１とが落下しないようにして、離型フィルム９の上に保持することができる。この場合には、昇降部材６と放熱板１０と樹脂材料１１とがそれらの自重によって、周縁部３の下面に吸着された離型フィルム９を下方に向かって押す。このことによって、離型フィルム９に張力が印加される。

樹脂材料１１は、放熱板１０の上において、昇降部材６によって囲まれた空間、すなわち樹脂材料収容部２Ａに収容された状態のままで搬送される。このことによって、樹脂材料１１が、樹脂材料収容部２Ａから外側（周縁部３）に向かって動くことを、昇降部材６によって遮断できる。言い換えれば、昇降部材６の下面と放熱板１０とが密着した状態で、材料収容枠１の下面と離型フィルム９の上面との間に樹脂材料１１が入り込むことを、防止できる。したがって、材料収容枠１の下面に樹脂材料１１が付着することなく、材料搬送機構７によって、放熱板１０と樹脂材料収容部２Ａに収容された樹脂材料１１とを安定した状態で搬送することができる。

図２を参照して、キャビティ１３の構成及びキャビティ１３に放熱板１０と樹脂材料１１とを供給する動作について説明する。図２（ａ）に示されるように、下型１２には樹脂材料１１と放熱板１０と離型フィルム９とが供給されるキャビティ１３が設けられる。キャビティ１３は、樹脂材料収容部２Ａよりやや大きく形成される。具体的には、昇降部材６の凸部６ｂがキャビティ１３内に挿入されるような大きさにキャビティ１３が形成されていることが好ましい。言い換えれば、キャビティ１３内に昇降部材６の凸部６ｂが挿入されるように材料収容枠１を形成する。したがって、キャビティ１３と放熱板１０とがほぼ同じ大きさに形成される。

図２（ａ）に示されるように、材料搬送機構７を使用して材料供給機構１Ａを下型１２の所定位置の上まで移動させて停止させる。材料搬送機構７が保持している離型フィルム９に対して外方向に働く張力を印加しているので、昇降部材６と放熱板１０と樹脂材料１１とは落下しない。したがって、放熱板１０は張り出し部材５の内側において離型フィルム９の上に配置された状態を維持する。次に、材料供給機構１Ａを下降させて、下型１２の型面に載置する。この状態においては、離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とは、まだキャビティ１３内には供給されていない。

次に、図２（ｂ）に示されるように、材料供給機構１Ａを下型１２の型面に載置した後に、周縁部３の吸着溝４による離型フィルム１０に対する吸着を解除する。材料供給機構１Ａを下型１２の型面に載置することによって、材料供給機構１Ａは、下型１２に内蔵されているヒーター（図示なし）から熱を受ける。離型フィルム９は、熱を受けることによって軟化して伸びる。離型フィルム９が軟化した状態で、キャビティ１３と下型１２とに設けられた吸着孔（図示なし）に離型フィルム９を吸着する。このことによって、離型フィルム９が、しわやたるみが発生することなくキャビティ１３の形状に対応するように吸着される。

離型フィルム９がキャビティ１３に吸着されることによって、昇降部材６が落下すると共に放熱板１０と樹脂材料１１とがキャビティ１３内に供給される。離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とが一括してキャビティ１３内に供給されるので、放熱板１０を確実にキャビティ１３内に供給することができる。放熱板１０はキャビティ１３とほぼ同じ大きさに形成されているので、キャビティ１３内に供給された後にはほとんど動かない。樹脂材料１１は、昇降部材６と共にキャビティ１３内に供給されるので、樹脂材料収容部２Ａから外部に飛散しない。したがって、放熱板１０と所定量の樹脂材料１１とを安定してキャビティ１３に供給することができる。

次に、図２（ｃ）に示されるように、離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とを一括してキャビティ１３に供給した後に、材料搬送機構７によって材料収容枠１を下型１２から持ち上げる。離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とがキャビティ１３に供給されているので、材料収容枠１のみが材料搬送機構７によって保持される。この状態では、昇降部材６の凸部６ｂの下面は周縁部３の下面から所定の距離ｄだけ下がっている。このようにして、材料供給機構１Ａから離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とを安定してキャビティ１３に供給することができる。

図３を参照して、樹脂封止装置における成形型の構成例及び樹脂封止する動作について説明する。図３（ａ）に示されるように、樹脂封止装置においては、下型１２に相対向して上型１４が設けられる。上型１４と下型１２とは成形型を構成する。下型１２には、キャビティ１３内で加熱されて溶融した溶融樹脂１１Ａを押圧するためのキャビティ底面部材１５が設けられる。上型１４にはチップ１６が装着された封止前基板１７が吸着又はクランプによって固定される。上型１４の型面と下型１２の型面との間には、型締めする時にキャビティ１３を外気から遮断するためのシール部材１８が設けられる。

まず、図３（ａ）に示されるように、型開きした状態において、基板供給機構（図示なし）によって封止前基板１７を上型１４の所定位置に搬送し、上型１４に固定する。材料搬送機構７（図２参照）によって材料供給機構１Ａを下型１２の所定位置に搬送し、樹脂材料１１と放熱板１０と離型フィルム９とを一括して下型１２に設けられたキャビティ１３に供給する。下型１２に供給された樹脂材料１１を加熱して溶融樹脂１１Ａを生成する。

次に、図３（ｂ）に示されるように、型締め機構（図示なし）によって上型１４と下型１２とを型締めする。型締めすることによって、封止前基板１７に装着されたチップ１６をキャビティ１３内で溶融樹脂１１Ａに浸漬させる。駆動機構（図示なし）によって、キャビティ底面部材１５を上動させて溶融樹脂１１Ａを加圧する。引き続き、溶融樹脂１１Ａを加熱することによって硬化樹脂１９を形成する。この状態で、封止前基板１７に装着されたチップ１６は硬化樹脂１９によって樹脂封止される。硬化樹脂１９の表面（封止前基板１７とは反対側の面）には放熱板１０が露出した状態で固着される。樹脂封止が終了した後に、上型１４と下型１２とを型開きする。型開きした後に、表面に放熱板１０が固着された封止済基板を取り出す。

なお、上型１４と下型１２と型締めする過程において、真空引き機構（図示なし）を使用して、外気から遮断されたキャビティ１３内を吸引して減圧することが好ましい。このことによって、キャビティ１３内に残留する空気や溶融樹脂１１Ａ中に含まれる気泡などが成形型の外部に排出される。

本実施例によれば、材料収容枠１において、周縁部３の下面側に内側に向かって突出する張り出し部材５と周縁部３に沿って昇降する昇降部材６とを設ける。昇降部材６は自重によって落下し、張り出し部材５に接触して停止する。材料収容枠１と離型フィルム９とを一体化して材料供給機構１Ａを構成する。材料搬送機構７が材料供給機構１Ａを持ち上げても、昇降部材６や放熱板１０が落下しないように、材料搬送機構７によって離型フィルム９に対して張力を印加する。加えて、張り出し部材５の先端の位置が放熱板１０の外周の位置に対応して定められる。離型フィルム９に対して張力を印加することによって、昇降部材６や放熱板１０が落下することなく、張り出し部材５の内側において離型フィルム９の上に放熱板１０が配置された状態を維持できる。したがって、放熱板１０の位置がずれることなく、放熱板１０を安定して搬送することができる。

また、放熱板１０の位置がずれないので、樹脂材料収容部２Ａにおいて、放熱板１０の上に樹脂材料１１が収容された状態のままで搬送することができる。樹脂材料１１が、樹脂材料収容部２Ａから外側（周縁部３）に向かって動くことを、昇降部材６によって遮断することができる。昇降部材６の下面と放熱板１０とが密着した状態で、材料収容枠１の下面と離型フィルム９の上面との間に樹脂材料１１が入り込むことを、防止できる。したがって、材料収容枠１の下面に樹脂材料１１が付着することなく、材料搬送機構７によって、樹脂材料収容部２Ａに収容された樹脂材料１１を安定して搬送することができる。

また、材料収容枠１の下面と離型フィルム９の上面との間に、樹脂材料１１が入り込むことを防止できるので、樹脂材料１１が材料収容枠１の下面に付着することがなくなる。したがって、材料収容枠１の下面に付着した樹脂材料１１が、加熱され溶融した後に硬化して硬化物として固着することもなくなる。硬化物が形成されないので、例えば、ブラシなどを使用して材料収容枠１のクリーニングを自動的に行うことが容易になる。したがって、メンテナンスに要する時間を削減することができるので、樹脂封止装置における作業性や生産性を向上させることができる。

また、本実施例によれば、材料搬送機構７によって、樹脂材料収容部２Ａに投入された樹脂材料１１と放熱板１０と離型フィルム９とを、昇降部材６の下面と放熱板１０とが密着した状態で一括してキャビティ１３内に供給する。離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とを一括してキャビティ１３に供給するので、放熱板１０を確実にキャビティ１３内に供給することができる。また、樹脂材料１１が樹脂材料収容部２Ａから外部に飛散することを防止できる。したがって、放熱板１０と所定量の樹脂材料１１とを安定してキャビティ１３に供給することができるので、製品の品質を向上させることができる。

また、本実施例によれば、材料収容枠１に設けられた張り出し部材５によって、昇降部材６の落下を停止させる。したがって、昇降部材６の動きを制御する制御機構などを設ける必要がなく、非常に簡単な構成で樹脂材料収容部２Ａを形成することができる。したがって、材料供給機構１Ａを簡単な構成にすることができるとともに、樹脂封止装置の構成も簡単にして費用を安くすることができる。

図４を参照して、本発明に係る樹脂封止装置の実施例２を説明する。図４に示される樹脂封止装置２０は、基板供給・収納モジュール２１と、３つの成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと、材料供給モジュール２３とを、それぞれ構成要素として備える。構成要素である基板供給・収納モジュール２１と、成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと、材料供給モジュール２３とは、それぞれ他の構成要素に対して、互いに着脱されることができ、かつ、交換されることができる。例えば、基板供給・収納モジュール２１と成形モジュール２２Ａとが装着された状態において、成形モジュール２２Ａに成形モジュール２２Ｂが装着され、成形モジュール２２Ｂに材料供給モジュール２３が装着されることができる。

基板供給・収納モジュール２１には、封止前基板１７を供給する封止前基板供給部２４と、封止済基板２５を収納する封止済基板収納部２６と、封止前基板１７及び封止済基板２５を受け渡しする基板載置部２７と、封止前基板１７及び封止済基板２５を搬送する基板搬送機構２８とが設けられる。基板載置部２７は、基板供給・収納モジュール２１内において、Ｙ方向に移動する。基板搬送機構２８は、基板供給・収納モジュール２１及びそれぞれの成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ内において、Ｘ方向及びＹ方向に移動する。所定位置Ｓ１は、基板搬送機構２８が動作しない状態において待機する位置である。

各成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃには、昇降可能な下型１２と、下型１２に相対向して配置された上型１４（図３参照）とが設けられる。各成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃは、上型１４と下型１２とを型締め及び型開きする型締め機構２９（二点鎖線で示す円形の部分）を有する。離型フィルム９と放熱板１０と樹脂材料１１とが供給されるキャビティ１３が下型１２に設けられる。下型１２と上型１４とは、相対的に移動して型締め及び型開きできればよい。

材料供給モジュール２３には、Ｘ−Ｙテーブル８と、Ｘ−Ｙテーブル８上に離型フィルム９（図１参照）を供給する離型フィルム供給機構３０と、材料収容枠１をクリーニングするクリーニング機構３１と、材料収容枠１及び材料供給機構１Ａを搬送する材料搬送機構７と、樹脂材料収容部２Ａ（図１参照）に樹脂材料１１を投入する樹脂材料投入機構３２と、放熱板１０（図１参照）を供給する放熱板供給機構３３とが設けられる。Ｘ−Ｙテーブル８は、材料供給モジュール２３内においてＸ方向及びＹ方向に移動する。材料搬送機構７は、材料供給モジュール２３及びそれぞれの成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ内において、Ｘ方向及びＹ方向に移動する。所定位置Ｍ１は、材料搬送機構７が動作しない状態において待機する位置である。

図４を参照して、樹脂封止装置２０を用いて樹脂封止する動作について説明する。まず、基板供給・収納モジュール２１において、封止前基板供給部２４から基板載置部２７に封止前基板１７を送り出す。次に、基板搬送機構２８を所定位置Ｓ１から−Ｙ方向に移動させて基板載置部２７から封止前基板１７を受け取る。基板搬送機構２８を所定位置Ｓ１に戻す。次に、例えば、成形モジュール２２Ｂの所定位置Ｐ１まで＋Ｘ方向に基板搬送機構２８を移動させる。次に、成形モジュール２２Ｂにおいて、基板搬送機構２８を−Ｙ方向に移動させて下型１２上の所定位置Ｃ１に停止させる。次に、基板搬送機構２８を上動させて封止前基板１７を上型１４（図３参照）に固定する。基板搬送機構２８を基板供給・収納モジュール２１の所定位置Ｓ１まで戻す。

次に、材料供給モジュール２３において、離型フィルム供給機構３０からＸ−Ｙテーブル８に供給された離型フィルム９を所定の大きさにカットする。次に、放熱板供給機構３３から放熱板１０を搬送して、Ｘ−Ｙテーブル８上に被覆された離型フィルム９の上に載置する。次に、材料搬送機構７を所定位置Ｍ１から−Ｙ方向に移動させて、クリーニング機構３１によって内側面をクリーニングされた材料収容枠１を受け取る。次に、材料搬送機構７を−Ｙ方向に移動させる。Ｘ−Ｙテーブル８において、離型フィルム９の上に載置された放熱板１０が材料収容枠１に設けられた張り出し部材５（図１参照）の内側に配置するように材料収容枠１を離型フィルム９の上に載置する。材料搬送機構７を所定位置Ｍ１に戻す。次に、Ｘ−Ｙテーブル８を＋Ｘ方向に移動させて、樹脂材料収容部２Ａを樹脂材料投入機構３２の下方の所定位置に停止させる。次に、Ｘ−Ｙテーブル８をＸ方向及びＹ方向に移動させることによって、樹脂材料投入機構３２から樹脂材料収容部２Ａに所定量の樹脂材料１１を供給する。Ｘ−Ｙテーブル８を元の位置に戻す。

次に、材料搬送機構７を所定位置Ｍ１から−Ｙ方向に移動させて、Ｘ−Ｙテーブル８上に載置されている材料供給機構１Ａ（図１参照）を受け取る。材料搬送機構７を所定位置Ｍ１に戻す。次に、材料搬送機構７を成形モジュール２２Ｂの所定位置Ｐ１まで−Ｘ方向に移動させる。次に、成形モジュール２２Ｂにおいて、材料搬送機構７を−Ｙ方向に移動させて下型１２上の所定位置Ｃ１に停止させる。次に、材料搬送機構７を下降させて、樹脂材料１１と放熱板１０と離型フィルム９とをキャビティ１３に供給する。材料搬送機構７を所定位置Ｍ１まで戻す。

次に、成形モジュール２２Ｂにおいて、型締め機構２９によって下型１２を上動させ、上型１４（図３参照）と下型１２とを型締めする。所定時間が経過した後、上型１４と下型１２とを型開きする。次に、基板供給・収納モジュール２１の所定位置Ｓ１から下型１２上の所定位置Ｃ１に基板搬送機構２８を移動させて、硬化樹脂１９（図３参照）からなる封止樹脂の表面に放熱板１０が固着された封止済基板２５を受け取る。次に、基板搬送機構２８を移動させ、基板載置部２７に封止済基板２５を受け渡す。基板載置部２７から封止済基板収納部２６に封止済基板２５を収納する。このようにして、樹脂封止が完了する。

本実施例においては、基板供給・収納モジュール２１と材料供給モジュール２３との間に、３個の成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、２２ＣをＸ方向に並べて装着した。基板供給・収納モジュール２１と材料供給モジュール２３とを１つのモジュールにして、そのモジュールに１個の成形モジュール２２ＡをＸ方向に並べて装着してもよい。これにより、成形モジュール２２Ａ、２２Ｂ、・・・を増減することができる。したがって、生産形態や生産量に対応して、樹脂成形装置２０の構成を最適にすることができるので、生産性の向上を図ることができる。

また、本実施例においては、放熱板１０を供給する放熱板供給機構３３を材料供給モジュール２３内に設けた。これに限らず、放熱板１０を供給する放熱板供給機構３３を、材料供給モジュール２３内でなく、新たに放熱板供給モジュールとして設けることができる。この場合には、放熱板供給モジュールが、成形モジュール２２Ｃと材料供給モジュール２３との間に装着される。放熱板供給モジュールは、成形モジュール２２Ｃと材料供給モジュール２３とから分離されることもできる。このようにすれば、従来の装置に放熱板供給モジュールを追加するだけで樹脂封止装置２０を構成することができる。

なお、各実施例においては、半導体チップを樹脂封止する際に使用される樹脂封止装置及び樹脂封止方法を説明した。樹脂封止する対象はＩＣ、トランジスタなどの半導体チップでもよく、受動素子のチップでもよい。リードフレーム、プリント基板、セラミックス基板などの基板に装着された１個又は複数個のチップを硬化樹脂によって樹脂封止する際に本発明を適用することができる。したがって、マルチチップパッケージ、マルチチップモジュール、ハイブリッドＩＣなどを製造する際にも本発明を適用することができる。

各実施例においては、半導体チップが発する熱を放出して冷却するための放熱板（ヒートシンク）を、半導体チップとともに一括して樹脂封止する場合を示した。これに限らず、半導体チップが発する電磁波を遮断するための、または、外部から飛来する電磁波による悪影響を抑制するための電磁遮蔽板（シールド板）を一括して樹脂封止することもできる。この場合には、板状部材として金属板、導電性樹脂板などを使用できる。

本発明は、上述した各実施例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、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

１ 材料収容枠
１Ａ 材料供給機構（供給機構）
２ 貫通孔
２Ａ 樹脂材料収容部（空間）
３ 周縁部
４ 吸着構（吸着機構）
５ 張り出し部材
６ 昇降部材
６ａ、６ｂ 凸部
７ 材料搬送機構
７ａ、７ｂ 保持部
８ Ｘ−Ｙテーブル
９ 離型フィルム
１０ 放熱板（板状部材）
１１ 樹脂材料
１１Ａ 溶融樹脂（樹脂材料）
１２ 下型（成形型）
１３ キャビティ
１４ 上型（成形型）
１５ キャビティ底面部材
１６ チップ
１７ 封止前基板
１８ シール部材
１９ 硬化樹脂
２０ 樹脂封止装置
２１ 基板供給・収納モジュール
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 成形モジュール
２３ 材料供給モジュール（供給モジュール）
２４ 封止前基板供給部
２５ 封止済基板
２６ 封止済基板収納部
２７ 基板載置部
２８ 基板搬送機構
２９ 型締め機構
３０ 離型フィルム供給機構
３１ クリーニング機構
３２ 樹脂投入機構（投入機構）
３３ 放熱板供給機構
ｄ 所定の距離
Ｓ１、Ｐ１、Ｃ１、Ｍ１ 所定位置

Claims (12)

1. 上型と、該上型に相対向して設けられた下型と、前記下型に設けられたキャビティと、前記キャビティに樹脂材料と板状部材とを供給する供給機構と、前記上型と前記下型とを少なくとも有する成形型を型締めする型締め機構とを備えた樹脂封止装置であって、
   前記供給機構に設けられ平面視して貫通孔を有する材料収容枠と、
   前記貫通孔を含む前記材料収容枠の下面を少なくとも覆うように前記材料収容枠の下面に離型フィルムを吸着する吸着機構と、
   前記材料収容枠の内側面において昇降可能に設けられた昇降部材と、
   前記材料収容枠の下面側に設けられ内側面から突出する張り出し部材と、
   前記張り出し部材の内側に配置され前記離型フィルム上に載置された前記板状部材に前記昇降部材の下面が接触した状態において、前記材料収容枠の内側における前記昇降部材と前記板状部材とによって囲まれた空間に前記樹脂材料を投入する投入機構とを備え、
   少なくとも前記材料収容枠に前記離型フィルムと前記板状部材と前記樹脂材料とが保有された状態において前記供給機構が前記下型の上方に搬送され、
   前記材料収容枠の下面に前記離型フィルムを吸着することが停止されることによって、前記供給機構から前記樹脂材料と前記板状部材と前記離型フィルムとが一括して前記キャビティに供給されることを特徴とする樹脂封止装置。
2. 請求項１に記載された樹脂封止装置において、
   前記張り出し部材の先端の位置を前記板状部材の外周の位置に対応させることによって、前記板状部材が位置決めされることを特徴とする樹脂封止装置。
3. 請求項２に記載された樹脂封止装置において、
   前記板状部材が放熱板又は電磁遮蔽板であることを特徴とする樹脂封止装置。
4. 請求項３に記載された樹脂封止装置において、
   前記樹脂材料は粒状、顆粒状、粉状、ペースト状、又は、常温で液状の樹脂のいずれかであることを特徴とする樹脂封止装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載された樹脂封止装置において、
   前記供給機構に前記板状部材と前記樹脂材料とを供給する供給モジュールと、
   前記成形型と前記型締め機構とを有する少なくとも１個の成形モジュールとを備え、
   前記供給モジュールと前記１個の成形モジュールとが着脱可能であり、
   前記１個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする樹脂封止装置。
6. 請求項５に記載された樹脂封止装置において、
   前記供給モジュールが前記板状部材を供給する板状部材供給モジュールと前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールとに分割され、前記板状部材供給モジュールと前記樹脂材料供給モジュールとが着脱可能であることを特徴とする樹脂封止装置。
7. 上型と該上型に相対向して設けられた下型とを少なくとも有する成形型を使用し、前記下型に設けられたキャビティに樹脂材料と板状部材とを供給する工程と、前記成形型を型締めする工程とを備えた樹脂封止方法であって、
   離型フィルム上に前記板状部材を載置する工程と、
   平面視して貫通孔を有する材料収容枠を前記離型フィルム上に配置する工程と、
   前記材料収容枠の内側面から突出する張り出し部材によって前記板状部材を位置決めする工程と、
   前記材料収容枠の下面に前記離型フィルムを吸着する工程と、
   前記材料収容枠の内側面において昇降可能に設けられた昇降部材の下面が前記板状部材に接触した状態において、前記材料収容枠の内側における前記昇降部材と前記板状部材とによって囲まれた空間に前記樹脂材料を投入する工程と、
   前記下型の上方に少なくとも前記材料収容枠と前記離型フィルムと前記板状部材と前記樹脂材料とを一括して搬送する工程とを備え、
   前記供給する工程では、前記材料収容枠の下面に前記離型フィルムを吸着することを停止することによって、前記樹脂材料と前記板状部材と前記離型フィルムとを一括して前記キャビティに供給することを特徴とする樹脂封止方法。
8. 請求項７に記載された樹脂封止方法において、
   前記位置決めする工程では、前記張り出し部材の先端の位置を前記板状部材の外周の位置に対応させることによって前記板状部材を位置決めすることを特徴とする樹脂封止方法。
9. 請求項８に記載された樹脂封止方法において、
   前記板状部材が放熱板又は電磁遮蔽板であることを特徴とする樹脂封止方法。
10. 請求項９に記載された樹脂封止方法において、
    前記樹脂材料は粒状、顆粒状、粉状、ペースト状、又は、常温で液状の樹脂のいずれかであることを特徴とする樹脂封止方法。
11. 請求項７〜１０のいずれか１つに記載された樹脂封止方法において、
    前記板状部材と前記樹脂材料とを供給する供給モジュールを準備する工程と、
    前記成形型と前記型締め機構とを有する少なくとも１個の成形モジュールを準備する工程とを備え、
    前記供給モジュールと前記１個の成形モジュールとが着脱可能であり、
    前記１個の成形モジュールが他の成形モジュールに対して着脱可能であることを特徴とする樹脂封止方法。
12. 請求項１１に記載された樹脂封止方法において、
    前記供給モジュールが前記板状部材を供給する板状部材供給モジュールと前記樹脂材料を供給する樹脂材料供給モジュールとに分割され、前記板状部材供給モジュールと前記樹脂材料供給モジュールとが着脱可能であることを特徴とする樹脂封止方法。
    
    

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