JPH0248414B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体素子の内部を保護するため
に半導体素子の内部に充填されるエポキシ樹脂な
どの高分子物質融液の定量注入装置に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

一般に、半導体素子は、その内部の保護や端
子、その他の保護のためにエポキシ樹脂などの高
分子物質融液を注入充填し、固化させている。こ
の半導体素子内部に充填される高分子物質融液は
通常できるだけ正確な一定の量をこの半導体素子
内部に注入充填してやらないと、製品にむらが生
じて構造上の欠陥を生じ、この半導体素子が破損
する恐れもある。

ところで、従来の高分子物質融液の定量注入装
置は、たとえば第３図に示すようなものがある。

第３図に於て１は所要内容積を有する高分子物
質融液溜め容器で、この容器１内に高分子物質融
液２を充填されると共に容器１の底部には高分子
物質融液導入管３を接続し、この導入管３の下端
には融液定量注入装置本体４が接続される。この
本体４はその製造上、いくつかのブロツク４ａ，
４ｂ…４ｎに別れているが、ボルト等（図示しな
い）によつて一体に固定されて構成される。また
５はエヤシリンダで、この実施例では片ロツド型
複動シリンダを示し、５ａはエヤシリンダ５のシ
リンダロツド、５ｂはその弁部、５ｃはストツ
パ、５ｄはスペーサである。

６は本体底部に設けた融液注入口、６ａは注入
口融液流出部を示し、また７は融液の漏洩を防止
するために各接続部等に用いるＯリングである。
８ａ，８ｂは電磁弁で、該実施例では常時閉型三
ポート弁とし、エヤシリンダ５には空気圧力源１
０より電磁弁８ａ，８ｂに接続される速度制御弁
９ａ，９ｂが設けられる。

次に、第３図に示す従来例に於ける作動につい
て説明する。

まず、この種の高分子物質融液は、通常、一部
温度を加えたり温度を加えて保持しながら、二つ
の異なる液例えば主剤と硬化剤などを混合させる
装置などを用いて作るが、一旦混合された高分子
物質融液は、周囲温度の変化や時間の経過ととも
にその粘度が変化し、通常は粘度が大きく、つい
には硬化する。

従来の高分子物質融液の定量注入装置を第３図
に示すが、その動作を以下に示す。

前記高分子物質融液を常温中において、高分子
物質融液溜め容器１内に入れ、この高分子物質融
液溜め容器１内の高分子物質融液２を高分子物質
融液導入管３にて融液定量注入装置本体４に導き
入れる。初めは融液定量注入装置本体４下部に設
けられた注入口６の上部の注入口融液流出部６ａ
が電磁弁８ａ，８ｂによつて動作するエアシリン
ダ５のシリンダロツド５ａの最下部の弁部５ｂに
よつて塞がれており、ここで高分子物質融液２は
停止させられる。

次に、エアシリンダ５が電磁弁８ａあるいは８
ｂによつて動作してそのシリンダロツド５ａが上
昇されるが、この上昇速度は速度制御弁９ａある
いは９ｂによつて調整される。そうすると高分子
物質融液２は注入口融液流出部６ａから流出し、
注入口６から図示しないが、注入口６直下に位置
する半導体素子の内部に注入充填される。一定量
の高分子物質融液２が半導体素子内部に注入され
終つたところで、電磁弁８ａまたは８ｂを動作さ
せ、再度シリンダロツド５ａを下降させて注入口
融液流出部６ａを塞げば、一定量の高分子物質融
液２の半導体素子内部の注入充填が完了する。シ
リンダロツド５ａの降下速度も速度制御弁９ａま
たは９ｂにて調整される。従つて半導体素子の内
部に注入充填される高分子物質融液２の量は、空
気圧力源１０のエアー圧力と、電磁弁８ａと８ｂ
の開閉時間の差、速度制御弁９ａと９ｂの調整具
合で変化させることになる。なお５ｃ，５ｄはシ
リンダロツド５ａの行程を調整するためのストツ
パとスペーサである。

しかし、高分子物質融液２は一般に粘度が大で
あるが、従来の高分子物質融液の定量注入装置は
高分子物質融液溜め容器１から高分子物質融液導
入管３を経て融液注入口６からの高分子物質融液
２の流出を重力にのみ頼つているので、流出の具
合が悪かつたり、不安定であつたりし、また、高
分子物質融液２は、時間の経過や周囲温度の変化
により、その粘度が変化するため半導体素子の内
部に充填される最初に設定しておいた高分子物質
融液の一定量が、設定当初は比較的正確な一定量
を保つことができたものが、時間の経過や周囲温
度の変化とともに変化するという欠点があつた。
本発明者らの実験によると、エポキシ樹脂を高分
子物質融液として用いた場合、エポキシ樹脂の温
度45℃において、高分子物質融液の一定量の設定
当初とおよそ60分経過後とでは、半導体素子への
エポキシ樹脂の注入量がおよそ20％も減少すると
いう結果であつた。

〔問題点の解決手段〕

本発明はこれに鑑みてなしたもので、２個の弁
開閉手段を並置して設けた本体と、前記本体内部
に設けられ、かつ前記一方の弁開閉手段に設けら
れた弁によつて摺動および閉塞、開放される融液
計量部と、前記他方の弁開閉手段に設けられた弁
によつて開閉され、かつ前記融液計量部より下方
に位置するとともに前記融液計量部に通ずる注入
口と、前記本体下部にヒータとを有する高分子物
質融液の定量注入装置を提供する。

〔実施例〕

以下本発明を第１図及び第２図に示す実施例に
もとづいて説明する。

図に於て１は所要の内容積及び形状を有する高
分子物質の融液溜容器で、この容器１の底部には
高分子物質融液の導入管３を接続するとともに上
記容器内には高分子物質融液２が充填供給され
る。また導入管３の下端には融液定量注入装置の
本体１１が接続されると共にこの本体１１はその
構造的に製作を容易にするためいくつかのブロツ
ク１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…１１ｎに分割して製
作され、その後ボルト等にて一体に固定され、所
要の本体形状とする。この各ブロツクの接続部や
導入管との接続部分には漏液防止のためＯリング
７が適用される。

また本体１１内には導入管と導通され、融液を
導入する空間部１９と融液が導入されない空間部
２０とを夫々独立して形成し、この両空間部１９
と２０はその底部に於て接続され、一方の空間部
２０には注入口６が形成され、この注入口も空間
部に接続されるようになつていると共にこの両空
間部１９，２０の上部の本体１１にはエヤーシリ
ンダ１３と１２が夫々配設される。このエヤーシ
リンダ１２，１３はいずれも片ロツド型複数シリ
ンダで、上部にストツパ１２ｃ，１３ｃが設けら
れると共にこのシリンダのロツド１２ａ，１３ａ
は夫々空間部２０，１９内へ挿入されている。そ
してこのシリンダロッド１３ａ，１２ａの下端に
は弁部１３ｂ及び１２ｂが固定され、この各弁部
は空間部１９に接続される融液計量部１８の段部
（上端部）１８ａ及び注入口６の段部６ａと対向
し、之等の段部を閉塞可能となつている。

またピストンロツド１３ａ，１２ａの外周には
テフロンパツキン１４を適用し、空間部１９ある
いは注入口上部より上方へ漏液しないようにピス
トンロツドを摺動を可能にしている。１５はこの
テフロンパツキンの押圧ボルトである。また本体
１１のブロツク１１ｂにはヒータ１６と熱電対１
７が夫々異なる位置に設けられる。

〔作用〕

上述の如く構成される本発明高分子物質融液の
定量注入装置に於ける動作について第２図を参照
しつつ説明する。

最初第１図に示す状態、すなわちエアシリンダ
１２，１３とも電磁弁（図示せず）の動作によつ
てシリンダロツド１２ａ，１３ａを上昇させ、注
入口融液流出部６ａ、融液計量部上端部１３ａの
閉塞を解除し、高分子物質融液導入管３内の高分
子物質融液２を融液計量部１８から注入口６へ流
出させ、高分子物質融液２を少量、外部へ排出す
ることにより、装置本体空間部１９を全て高分子
物質融液２で満たす。また、このようにすること
により、注入口６直下に位置する半導体素子（図
示せず）内部への高分子物質融液の注入作業開始
時、ヒータ１６によつて加熱状態にある装置本体
空間部１９に（ヒータ１６については後で説明あ
り）比較的固まり始めた高分子物質融液があつた
場合はそれを排出し捨てることができる。次に、
第１図に示す状態からエアシリンダ１２のみ動作
させ、シリンダロツド１２ａのみ下降させて注入
口融液流出部６ａを第２図ａに示すように塞ぐ。
次に第２図ａの状態からエアシリンダ１３のみ動
作させ、シリンダロツド１３ａのみ下降させてシ
リンダロツド１３ａの弁部１３ｂが融液計量部上
端部１８ａに達した時、第２図ｂに示すように、
エアシリンダ１２を動作させてシリンダロツド１
２ａを上昇させる。シリンダロツド１２ａが上昇
しきつた状態で第２図ｃに示すようにシリンダロ
ツド１３ａが融液計量部１８を下降しきつた時、
同図に示すように融液計量部１８の融液計量部上
端部１８ａから下方へ長さ１に相当する体積の高
分子物質融液２が注入口６から強制的に流出させ
られて、注入口６の直下に位置する半導体素子の
内部に注入充填される。この融液計量部１８の融
液計量部上端部１８ａからの長さ１に相当する体
積（以下「定量分」と言う）は、高分子物質融液
２の粘度が時間の経過や周囲温度の変化とともに
変化しても、関係がないので全く変化しない。つ
まり高分子物質融液２の粘度が変化しても、正確
な定量分の高分子物質融液２を注入口６の下方に
位置する半導体素子内部に注入充填が可能な訳で
あり、また粘度が大きい高分子物質融液であつて
も、強制的に注入口６から流出させられる。そし
て高分子物質融液２が注入口６から定量分が流出
して半導体素子の内部に注入された後、第２図ｃ
に示す状態から第２図ｄに示すようにエアシリン
ダ１２を動作させてシリンダロツド１２ａを下降
させ、注入口融液流出部６ａをシリンダロツド１
２ａ最下部の弁部１２ｂによつて塞ぎ、高分子物
質融液２の半導体素子への注入充填作業が完了す
る。なお最初の高分子物質融液２を少量、外部へ
排出し捨てる作業は、この一行程により行なつて
もよい。また第２図ｃに示す高分子物質融液２を
注入口６から強制的に流出させて、半導体素子内
部に注入充填させる動作を行なう場合シリンダロ
ツド１３ａを融液計量部１８内を一度に最下端ま
で下降させずに段階的に下降させることにより、
注入口６からの高分子物質融液２の半導体素子内
部への充填作業をより確実なものにすることがで
きる。次に、連続して再度高分子物質融液２の半
導体素子への注入充填作業を行なうには、第２図
ｄに示す状態からシリンダロツド１３を動作さ
せ、そのシリンダロツド１３ａを上昇させること
により第２図ａに示すように高分子物質融液溜め
容器１の高分子物質融液２を装置本体空間部１９
の融液計量部１８へ導き入れ、以下第２図ａ〜ｄ
の行程を繰り返す。

なお、実施例では弁部１２ｂ，１３ｂの開閉に
エアシリンダを用いているが、エアシリンダでな
くても、電動機、ラツク、ピニオン等を使用した
往復運動を行なう開閉手段を用いることも可能で
ある。

本発明者らの実験によると、エポキシ樹脂の場
合45℃において、高分子物質融液の定量分の設定
当初と60分経過後とでも半導体素子内部へのエポ
キシ樹脂注入量は５％以内の減少に留まつた。

なお、シリンダロツド１３ａ最下部の弁部１３
ｂの形状は、例えば第４図Ａに示すような構造の
もの、すなわちシリンダロッド１３ａに融液逃げ
穴１３２を設けた弁本体１３１をねじ込むととも
に、弁本体１３１の他端に逆止弁１３３をはさみ
込んで弁頭１３４をねじ込んだような形状のもの
を使用すれば、第２図ｄの状態から、シリンダロ
ツド１３ａが上昇して第２図ａの状態になる場
合、高分子物質融液２が融液逃げ穴１３２内を通
つて弁頭１３４側に移動できるため、シリンダロ
ツド１３ａがスムーズに上昇できる。しかし、本
発明者らの実験では第４図Ａのような複雑な構造
の弁部１３ｂを用いなくても、エアシリンダ１
２，１３内に圧入するエア圧力がおよそ６Kgｆ／
cm²（ゲージ圧）であるので、第４図Ｂの形状のも
のでも十分使用できるものであつた。

なお、ヒータ１６は融液定量注入装置本体１１
を一定温度に加熱保持し、高分子物質融液２を流
動し易くするとともに、注入口６より半導体素子
内部に注入充填後できるだけ早く硬化する温度に
加熱保持するためのもので、熱電対１７による温
度測定によりヒータ１６を出力制御し、融液定量
注入装置本体１１を一定温度に保つている。本実
施例では装置本体空間部１９に存するエポキシ樹
脂を約80℃に保つが、その場合エポキシ樹脂は半
導体素子内部に注入された後電気炉内に入れて80
℃のまま保持すれば３時間で、また150℃で保持
すれば１時間で硬化する。

また、高分子物質はエポキシ樹脂のみならず比
較的粘度の低い液状のシリコンゴム等でもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によると時間の経過あ
るいは周囲温度の変化によつて粘度が変化して
も、かつまた粘度の大きな流出させにくい高分子
物質融液であつても、正確な一定の体積の高分子
物質融液を、半導体素子に注入充填することが可
能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は断面図、第２図は第１図の動作順序を
示す説明図、第３図は従来例の断面図、第４図は
弁部の説明図である。 １１は本体、１２，１３はエヤーシリンダ、１
２ｂ，１３ｂは弁部、１８は融液軽量部、１９，
２０は空間部、６は注入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ２個の弁開閉手段を並置して設けた本体と、
   前記本体内部に設けられ、かつ前記一方の弁開閉
   手段に設けられた弁によつて摺動および閉塞、開
   放される融液計量部と、前記他方の弁開閉手段に
   設けられた弁によつて開閉され、かつ前記融液計
   量部より下方に位置するとともに前記融液計量部
   に通ずる注入口と、前記本体下部にヒータとを有
   する高分子物質融液の定量注入装置。