JP2001047458A

JP2001047458A - 樹脂封止装置

Info

Publication number: JP2001047458A
Application number: JP11225525A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Tawara; 政和田原; Toshiyuki Ebara; 俊行江原; Kazuhiko Hatakawa; 和彦畑川; Sadayuki Ito; 貞行伊藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-08-09
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2001-02-20
Also published as: SG97910A1; US6457963B1; KR20010021240A

Abstract

(57)【要約】【課題】低圧力、低型締めで、しかも成形時間を短縮
でき、ボイドの生じにくい、そして封止樹脂の使用量を
抑えることができる樹脂封止装置を得ること。【解決手段】本発明の樹脂封止装置１は、金型１２を
構成する下金型１２２のキャビティ７のキャビティ面７
１の中央部にポット１５の樹脂注入口８１が直接開口
し、その樹脂注入口８１側とは反対側から、前記ポット
１５内で溶融した樹脂Ｒをキャビティ７内に注入するプ
ランジャ１６が摺動自在に、そしてポット１５の内壁と
気密状態で装着されて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子のよう
な電子部品を樹脂で封止するための樹脂封止装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、高密度に集積された半導
体素子のような電子部品を樹脂封止する場合には、可動
する上金型と固定の下金型とから構成されている金型に
形成されている複数個のキャビティ内に電子部品を所定
の位置関係で収容し、共通の一つのポットで樹脂タブレ
ットを溶融して、その溶融樹脂を前記ポットと連通して
いるランナー及びゲートを通じて前記各キャビティにプ
ランジャで押し出し、注入してキャビティ内の前記各電
子部品を所定の形状で被覆して樹脂封止する樹脂封止装
置が用いられている。

【０００３】このような構造の樹脂封止装置では、前記
ポット部分やランナー部分にカル部が必然的に形成され
るため、ランナー部分に溜まった封止樹脂と共にそのカ
ル部で溜まった分の封止樹脂が無駄になる。

【０００４】このような樹脂封止装置を改善するため
に、本出願人は特開平１０−１１９０８２に開示されて
いるような樹脂封止装置を出願した。即ち、この樹脂封
止装置は、可動する上金型と固定の下金型との間にキャ
ビティを形成し、このキャビティ内に封止樹脂を注入し
て成形し、成形品をエジェクターピンにより突き出す構
成の樹脂封止装置において、前記エジェクターピンのエ
ジェクターガイド通路内に封止樹脂を挿入し、加熱、溶
融した前記封止樹脂を前記エジェクターピンによりキャ
ビティ内に注入する構成のものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
樹脂封止装置は、エジェクターガイド通路及びエジェク
ターピンを利用して樹脂をキャビティ内に注入する構造
を採っていることから、１．金型の耐久性がなくなり、逆にメンテナンスコスト
が高くなる２．エジェクターピンの太さを或る程度細く設定しない
と、エジェクターピンをエジェクターガイドの通路内で
円滑に摺動させることができない３．エジェクターピンの太さが細いと、溶融樹脂をキャ
ビティ内に注入するのに高圧力と注入時間が掛かる４．エジェクターピンとエジェクターガイド通路との間
に隙間があるため、溶融樹脂が浸潤し、硬化すると、エ
ジェクターピンが動かなくなる５．エジェクターガイドはキャビティ面の中央部に開口
しているとは限らず、周辺部に開口しているため、溶融
樹脂がキャビティ内に円滑に流れず、ボイドが生じやす
い６．封止樹脂の注入速度を調整できないなどの課題がある。

【０００６】本発明はこれらの課題を解決しようとする
ものであって、低圧力、低型締めで、しかも成形時間を
短縮でき、ボイドの生じにくい、そして封止樹脂の使用
量を抑えることができる樹脂封止装置を得ることを目的
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】それ故、請求項１に記載
の発明では、樹脂封止装置を、金型のキャビティにポッ
トの樹脂注入口が直接開口させ、前記ポットの前記樹脂
注入口側とは反対側から、前記ポット内で溶融した樹脂
を前記キャビティに注入するプランジャを摺動自在に、
そして前記ポットの内壁と気密状態で装着して、前記課
題を解決している。また、請求項２に記載の発明では、
請求項１に記載の発明の樹脂封止装置において、前記金
型に複数個のキャビティを形成して、それぞれのキャビ
ティに前記ポットの前記樹脂注入口を開口させ、前記ポ
ット及び前記プランジャをそれぞれ一組ずつ配設するよ
うに構成して、前記課題を解決している。更にまた、請
求項３に記載の発明では、請求項１及び請求項２に記載
の樹脂封止装置において、前記ポットの樹脂注入口を前
記金型の前記キャビティのキャビティ面中央部に開口さ
せる構成をとって、前記課題を解決している。そして更
にまた、請求項４に記載の発明では、請求項１乃至請求
項３に記載の樹脂封止装置において、前記プランジャの
前記キャビティへの溶融樹脂注入のための押圧速度を調
整する押圧調整装置を具備せしめて、前記課題を解決し
ている。

【０００８】従って、請求項１に記載の発明によれば、
ポットの樹脂注入口の開口をキャビティ面の面積の許さ
れる範囲まで大きくでき、その結果、樹脂の溶融に有利
な薄くて大きな直径のタブレット状樹脂を使用できるた
め、低圧力で樹脂を溶融でき、溶融時間の短縮及び充填
速度を速くすることができる。また、樹脂注入口の開口
を広くできることから、溶融樹脂のキャビティへの注入
が円滑に行うことができ、更にまた、低圧力で樹脂の充
填ができるので、低い型締め力で上型、下型を締め付
け、成形することができる。また、請求項２に記載の発
明によれば、請求項１に記載の発明の作用効果に加え
て、複数の樹脂封止を同時に行うことができる。更にま
た、請求項３に記載の発明によれば、請求項１及び請求
項２に記載の発明の作用効果に加えて、溶融樹脂の注入
をキャビティ面の中央部から注入でき、そのため、注入
された溶融樹脂が中央部から周辺部へ流れ、キャビティ
内などに存在していたエアをキャビティ内から押し出す
ことができるのでボイドの発生を防止できる。そして更
にまた、請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至
請求項３発明の作用効果に加えて、キャビティの容積、
被封止物の大きさ、封止樹脂の種類に応じてプランジャ
の押圧力、押圧速度を微細に調整することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態の
樹脂封止装置を、図１乃至図５を用いて説明する。図１
は本発明の一実施形態の樹脂封止装置の要部の断面図、
図２は図１に示した樹脂封止装置の主要部の拡大断面
図、図３は図１に示した樹脂封止装置の他の要部の断面
図、図４は図１に示した樹脂封止装置により溶融樹脂を
注入した場合に金型のキャビティ内を流れる様子を説明
するためのキャビティ部分の平面図、そして図５は本発
明の他の実施形態の樹脂封止装置の金型を示していて、
同図Ａはその平面図、同図Ｂはその側面図である。

【００１０】先ず、図１乃至図４を用いて本発明の樹脂
封止装置の構造、構成を説明する。図１において、符号
１は全体として本発明の樹脂封止装置を指す。この樹脂
封止装置１は、金型１２、ヒータプレート１３、１４、
ポット１５、プランジャ１６、テーブル２などから構成
されている。

【００１１】前記金型１２は上金型１２１と下金型１２
２とから構成されており、図１において、上金型１２１
の上方と下金型１２２の下方には、それぞれヒータプレ
ート１３、１４が配設されている。それぞれのヒータプ
レート１３、１４の孔１３１、１４１には、それぞれヒ
ータが内蔵されているが、図１では省略されている。前
記上金型１２１と前記下金型１２２との間には、図示の
例では、上金型１２１の内面に対向する下金型１２２の
内面に、被成形物Ｐ、例えば、電子部品を樹脂で封止
し、所定の形状に封止し、パッケージに成形するための
キャビティ７が形成されている。

【００１２】前記下金型１２２には、図２にも拡大して
示したように、その下金型１２２のキャビティの内面
（以下、「キャビティ面」と記す）７１の中央部に開口
する貫通孔が開けられており、また、前記ヒータプレー
ト１４にも、前記貫通孔に一致して同一径の貫通孔が開
けられており、それらの内周面には共通の中空状ブッシ
ュ８が嵌め込まれている。このブッシュ８の前記キャビ
ティ７側の開口は樹脂注入口８１となり、そのブッシュ
８の上方部分を封止樹脂Ｒを溶融するポット１５として
いる。

【００１３】そして、このブッシュ８の中には、前記キ
ャビティ７の前記樹脂注入口８１側とは反対側から、前
記ポット１５内で溶融した樹脂Ｒを前記キャビティ７１
に注入するプランジャ１６が摺動自在に、そして少なく
とも前記ポット１５の内壁と気密状態で装着されてい
る。このプランジャ１６は、プランジャロッド１６１
と、このプランジャロッド１６１の先端部にねじ込んで
取り付けられ、前記ブッシュ８の内径とほぼ同一の直径
のスリーブ１６２とから構成されている。

【００１４】このプランジャ１６は、図３に示したよう
な機構の押圧調整装置２０で押圧力と押圧速度とが調整
されて押圧される。即ち、この押圧調整装置２０は、プ
ランジャ１６の上下運動の速度を制御するためのモータ
２２とプランジャ１６を一定の押圧力で押圧するための
エアシリンダ２３とを中心にして構成されている。前記
フレーム２１の上面には、また、所定の間隔を開けて複
数本の第１ガイドポスト２４が垂直に配設されており、
これらの第１ガイドポスト２４には、第１可動プレート
２５が第１ガイドポスト２４に案内されて上下動できる
ように取り付けられている。

【００１５】また、この第１可動プレート２５には、前
記エアシリンダ２３が固定されている。更にまた、この
第１可動プレート２５の上面には、所定の間隔を開けて
複数本の第２ガイドポスト２６が垂直に配設されてお
り、これらの第２ガイドポスト２６には、第２可動プレ
ート２７が第２ガイドポスト２６に案内されて上下動で
きるように取り付けられている。第１ガイドポスト２４
と第２ガイドポスト２６とは互いに平行に、そして第１
可動プレート２５と第２可動プレート２７とも、互いに
平行になるように取り付けられている。前記第２ガイド
ポスト２６には、また、第３可動プレート２８が前記第
２可動プレート２７と互いに平行に、かつ上下に摺動で
きるように取り付けられている。

【００１６】前記モータ２２は前記第１可動プレート２
５に固定されており、前記エアシリンダ２３は前記第２
可動プレート２７に固定されておいる。また、前記モー
タ２２の回転軸２２１にはボールねじ２２３がカップリ
ング２２２で接続されている。このボールねじ２２３は
前記第２可動プレート２７に取り付けられていて、第２
可動プレート２７を上下方向に移動させる部材である。
更にまた、前記エアシリンダ２３のロッド２３１の先端
部は前記第３可動プレート２８に固定されている。その
エアシリンダ２３には、エアアキュムレータ２３２が接
続されている。そして前記プランジャ１６の下端部が第
３可動プレート２８にねじ２８１などで固定されてい
る。

【００１７】なお、図３において、符号２９は他のエア
シリンダを指し、フレーム２１の下面に固定されてい
て、そのプランジャ２９１の先端部は第１可動プレート
２５に固定されている。このエアシリンダ２９は前記プ
ランジャ１６をテーブル２の下まで下げ、金型１２の着
脱を容易にするためのプランジャ１６のセット用エアシ
リンダであって、本発明には直接関係がないので、詳細
な説明は省略する。

【００１８】次に、前記のように構成された本発明の樹
脂封止装置１の動作を説明する。先ず、上金型１２１を
上昇させて金型１２を開き、そしてプランジャ１６が下
がってポット１５が形成されている状態の時に、所定量
の樹脂タブレットまたは粉末状樹脂Ｒを前記ポット１５
内に入れ、上金型１２１を降ろして下金型１２２に締め
付け、前記両ヒータプレート１３、１４を作動させて、
上金型１２１及び下金型１２２を所定の温度で加熱する
と同時に、ポット１５をも加熱し、封止樹脂Ｒを加熱す
る。所定の温度になった熱で封止樹脂Ｒが溶融すると、
前記エアシリンダ２３を作動させ、後記する一定の圧力
と上昇速度でプランジャ１６を上昇させる。そのプラン
ジャ１６の先端はポット１５内で溶融されている樹脂Ｒ
を前記樹脂注入口８１からキャビティ７内に押し出し、
注入し、充填する。この充填された封止樹脂Ｒが硬化
後、金型１２を開き、パッケージされた電子部品などの
被成形物Ｐ取り出す。

【００１９】前記のプランジャ１６による溶融樹脂の押
圧は所定の押圧力の下で所定の押圧速度で行われる。先
ず、ポット１５内の溶融樹脂Ｒを所定の押圧力で押し出
すには、予め判っている封止樹脂の量や粘度に見合った
押圧力で押し出すことができるように、前記エアアキュ
ムレータ２３２でエアシリンダ２３の圧力を調整し、そ
のエアシリンダ２３のロッド２３１の突出長さを調節し
て、前記第３可動プレート２８の上下位置を調整して行
う。次に、前記プランジャ１６の押圧速度はモータ２２
の回転数を、そしてボールねじ２２３の回転数を調整し
て設定することができる。このボールねじ２２３が一定
の回転数で回転すると、第２可動プレート２７が所定の
速度で上下動し、エアシリンダ２３のロッド２３１が固
定されている第３可動プレート２８を前記所定の速度で
上下動させることができ、従って、プランジャ１６を所
定の速度で上下動させることができる。

【００２０】以上、説明したような動作を繰り返すこと
により、所望の数の成形品を得ることができる。前記の
ように、本発明の樹脂封止装置１によって、溶融樹脂Ｒ
をキャビティ７内に注入すると、図４の矢印で示したよ
うに、キャビティ７の中央部に設けられている樹脂注入
口８１からキャビティ７の周辺へ均等に流れ出し、最終
的には四隅のガス抜き溝１２３の所まで溶融樹脂Ｒが流
れる。これによってボイドや、被成形物（電子部品）Ｐ
がＩＣチップである場合には、そのワイヤー間のショー
トを防止することができる。

【００２１】図５に本発明の他の実施形態の樹脂封止装
置１Ａを示した。この樹脂封止装置１Ａは、１個の金型
１２Ａに複数個のキャビティ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・を
形成し、それらのキャビティ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・の
直下に、それぞれのキャビティ面の中央部に樹脂注入口
が位置するようにポット１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ・・・
を形成し、そしてそれぞれのポット１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃ・・・の背後にプランジャ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ
・・・を配設したものである。また、図示のように、被
成形物Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの大きさによってキャビティ７
Ａ、７Ｂ、７Ｃ・・・の大きさも異なるサイズで形成し
てもよい。このような構造の金型１２Ａを用いる場合の
押圧調整装置としては、図３に示した押圧調整装置２０
の第３可動プレート２８に、前記キャビティ７Ａ、７
Ｂ、７Ｃ・・・及びポット１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ・・
・の位置及び数に対応して、それらの位置にそれぞれの
プランジャ１６を連結しておけばよい。本発明の樹脂封
止装置１Ａは、このように構成することにより、適正、
適量の樹脂Ｒで樹脂成形することができる他、前記第１
の実施形態の樹脂封止装置１と同様の作用効果を得るこ
とができる。

【００２２】以上の説明から明らかなように、本発明の
樹脂封止装置は、従来の樹脂封止装置に見受けられたカ
ル、ランナー、ゲートを無くすことができ、封止樹脂の
使用量を削減できる他、ポットの樹脂注入口をキャビテ
ィに直接開口し、しかもその樹脂注入口の開口をキャビ
ティ面の面積の許される範囲まで大きく形成することが
できることから、樹脂の溶融に有利な薄くて大きな直径
のタブレット状樹脂を使用できるため低圧力で樹脂を溶
融でき、溶融時間の短縮及び充填速度を速くすることが
できて、溶融樹脂のキャビティへの注入を円滑に行うこ
とができる。しかも、低圧力で樹脂の充填ができるの
で、低い型締め力で上型、下型を締め付け、成形するこ
とができる。

【００２３】また、溶融樹脂の注入をキャビティ面の中
央部から注入するように構成できるため、注入された溶
融樹脂が中央部から周辺部へ流れ、キャビティ内などに
存在していたエアをキャビティの中央部から周辺部へ均
一に押し出すことができ、従って、均一な樹脂封止がで
き、ボイドの発生を防止することができる。また、ポッ
トが中央部に開口していることから、前記ワイヤ間隔、
エア抜き方向、樹脂の充填時間の短縮に有利となる。更
にまた、エア溜まりが少ないので、低圧力での樹脂の充
填成形ができ、成形物への樹脂滓の付着を無くすことが
できる。そして金型に僅かなエアベントを加工するだけ
でよくなる。

【００２４】更にまた、溶融樹脂をプランジャで押し出
すように構成しているため、キャビティの容積、被封止
物の大きさ、封止樹脂の種類に応じてプランジャの押圧
力、押圧速度を微細に調整することができる。そして更
にまた、金型に複数個のキャビティ、ポット、プランジ
ャを設けたことにより、複数の樹脂封止を同時に行うこ
とができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
低圧力、低型締め力の樹脂封止装置が得られ、金型の耐
久性を向上させることができる。また、樹脂封止装置を
小型化、簡略化、低コスト化でき、そしてメンテナンス
の回数を削減でき、更に、樹脂成形作業の高効率化を図
ることができるなど、数々の優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の樹脂封止装置の要部の
断面図である。

【図２】図１に示した樹脂封止装置の主要部の拡大断
面図である。

【図３】図１に示した樹脂封止装置の他の要部の断面
図である。

【図４】図１に示した樹脂封止装置により溶融樹脂を
注入した場合に金型のキャビティ内を流れる様子を説明
するためのキャビティ部分の平面図である。

【図５】本発明の他の実施形態の樹脂封止装置の金型
を示していて、同図Ａはその平面図、同図Ｂはその側面
図である。

【符号の説明】

１…本発明の一実施形態の樹脂封止装置、１Ａ…本発明
の他の実施形態の樹脂封止装置、２…テーブル、７，７
Ａ，７Ｂ，７Ｃ…キャビティ、７１…キャビティ面、８
…ブッシュ、８１…樹脂注入口、１２…金型、１２１…
上金型、１２２…下金型、１２３…ガス抜き溝、１３，
１４…ヒータプレート、１５…ポット、１６…プランジ
ャ、２１…フレーム、２２…モータ、２２３…ボールね
じ、２３…エアシリンダ、２３１…ロッド、２３２…エ
アアキュムレータ、Ｐ，Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ…被成形物
（電子部品）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者畑川和彦東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内 (72)発明者伊藤貞行東京都品川区北品川６丁目７番35号ソニー株式会社内Ｆターム(参考） 4F206 AR062 JA02 JB12 JD04 JL02 JQ81 JQ90 5F061 AA01 BA01 CA21 DA03 DA06 DA13 DB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型のキャビティにポットの樹脂注入口
が直接開口し、前記ポットの前記樹脂注入口側とは反対
側から、前記ポット内で溶融した樹脂を前記キャビティ
に注入するプランジャが摺動自在に、そして前記ポット
の内壁と気密状態で装着されていることを特徴とする樹
脂封止装置。
【請求項２】前記金型に複数個のキャビティが形成さ
れており、それぞれのキャビティに前記ポットの前記樹
脂注入口が開口するように前記ポット及び前記プランジ
ャがそれぞれ一組ずつ配設されていることを特徴とする
請求項１に記載の樹脂封止装置。
【請求項３】前記ポットの樹脂注入口が前記金型の前
記キャビティの内面中央部に開口していることを特徴と
する請求項１及び請求項２に記載の樹脂封止装置。
【請求項４】前記プランジャの前記キャビティへの溶
融樹脂注入のための押圧速度を調整する押圧調整装置を
備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記
載の樹脂封止装置。