JP2003165134A - 圧縮成形装置 - Google Patents
圧縮成形装置Info
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Abstract
置精度良く圧縮成形を行うことで成形品質を向上させた
圧縮成形装置を提供する。 【解決手段】 固定プラテン28に支持され、金型クラ
ンプ位置Rからクランプ方向と交差する方向へ取出し可
能に設けられた固定型18と、可動プラテン38に支持
され、固定型18に対して接離動可能に設けられた可動
型19と、可動プラテン39に連繋したねじ軸43を回
転駆動することにより可動型19を固定型18に対して
開閉動作させる型開閉機構41とを備えた。
Description
れた被成形品をモールド金型によりクランプして圧縮成
形する圧縮成形装置に関する。
装置が開発され実用化されている。これらの中で、半導
体パッケージを樹脂封止するトランスファー成形法を用
いる樹脂封止装置が多用されている。この樹脂封止装置
は、モールド金型(上型及び/又は下型)に形成された
キャビティ凹部へ、ポットからランナゲートを経て封止
樹脂を移動させて封止するものである。
のポットにはマルチプランジャが配設されており、マル
チプランジャは均等圧ユニットに支持されてトランスフ
ァ駆動機構により押動可能に設けられている。ポットに
樹脂タブレットが装填され、下型のキャビティ凹部に被
成形品が搬入されると、型開閉機構を作動させてモール
ド金型をクランプし、次いでトランスファ駆動機構を作
動させてポット内で溶融した封止樹脂をプランジャによ
り押し仕上げてキャビティ凹部へ圧送りするようになっ
ている(特開平5−285977号、特開平9−155
910号等参照)。
ド金型への搬入/搬出するのに支障のない開閉ストロー
クが得られ、要求される型締め能力を満たし、生産性
(型締め速度)を確保することが要求されている。この
ため型開閉機構には、駆動源(電動モータ)からの駆動
を減速して伝達する減速機構として左右にトグルリンク
が用いられている。このトグルリンクは、リンク長が異
なるリンクどうしが回動可能に連結されており、型開き
位置では低い減速比で比較的速く移動し、型締め位置で
は高い減速比で比較的遅く移動してモールド金型の開閉
を行うようになっている(特開平5−285977号、
特開平9−155910号等参照)。また、他例として
は、可動プラテンに連繋する型駆動用ボールねじを回転
駆動することでモールド金型を開閉する装置も提案され
ている(特開平5−84766号参照)。
でも、例えば、QFN(Quad・Flat・Non−
leaded)やSON(Small・Outline
・Non−leaded)などのように、基板やシリコ
ンウエハに半導体チップがマトリクス状に搭載された比
較的薄型のパッケージ部(例えばパッケージ部厚さ0.
8mm程度)を有する被成形品を封止する場合、トラン
スファー成形法を用いた樹脂封止装置では以下に述べる
課題がある。
脂を移動させるトランスファ駆動機構が下型下部に設け
られているため、下型を支持する下型プラテン(可動プ
ラテン)にマルチプランジャーを上下動させるための貫
通孔が形成されている。このため、モールド金型を型締
めした際に、下型プラテンの貫通孔に相当する部位の面
圧が低下して金型に僅かな反りが生じ、成形後にリード
フレームに樹脂バリ(リードフラッシュ)が発生する要
因となる。また、型開閉機構としてトグルリンクを用い
た場合、左右のリンク長や支点位置は加工公差が含まれ
ており、下型プラテン(可動プラテン)は僅かに傾きな
がら移動する。このため、モールド金型を支持する固定
プラテンと可動プラテンとの平行度が損なわれ易く、型
締め位置では面圧の偏りを生ずる。このため同様に成形
後のパッケージ部の反りや樹脂ばりが生じて、成形品質
が低下する。
ールねじを回転駆動させて型開閉を行ういわゆるねじプ
レスの場合には、可動プラテンを固定プラテンに対して
平行度を維持しながら型開閉を行える。しかしながら、
トグルリンクと同じ型締め速度と同じトルクを得るため
には、駆動源である電動モータを大型化する必要があ
り、エネルギーロスがあり装置全体も大型化する。ま
た、可動プラテンを一般的な型開閉ストローク(通常2
00mm〜300mm程度)分を移動させるのに時間が
かかり、生産性が低下する。また、型開きした上型と下
型との限られた空間で、被成形品や封止樹脂を搬入する
構成では、作業性効率が低いうえに、例えば液状樹脂を
ディスペンサにより供給する場合にも、作業空間が確保
できない場合もあった。
型であるため、トランスファー成形法のように、封止樹
脂の移動量が大きい樹脂封止装置では、樹脂厚が薄い
(樹脂量が少ない)ため封止樹脂が移動中に硬化するお
それがある。このため、封止樹脂をパッケージ部に均一
に行き渡らせて封止するのが難しく、できるだけ封止樹
脂の移動を少なくして封止することが望まれる。
決し、モールド金型の平行度を維持してクランプ位置精
度良く圧縮成形を行うことで成形品質を向上させ、しか
も生産性を維持し省力化を可能にした圧縮成形装置を提
供することにある。
め、本発明は次の構成を備える。即ち、封止樹脂を供給
された被成形品をモールド金型によりクランプして圧縮
成形する圧縮成形装置において、固定プラテンに支持さ
れ、金型クランプ位置からクランプ方向と交差する方向
へ取出し可能に設けられた固定型と、可動プラテンに支
持され、固定型に対して接離動可能に設けられた可動型
と、可動プラテンに連繋したねじ軸を回転駆動すること
により可動型を固定型に対して開閉動作させる型開閉機
構とを備えたことを特徴とする。また、型開閉機構は、
サーボモータによりねじ軸が回転駆動され、該ねじ軸に
連繋する可動プラテンを通じてモールド金型の開閉が行
われ、該モールド金型が所定型締め力に到達するとサー
ボモータの駆動を停止させることを特徴とする。また、
固定型は下型であり、該下型は金型クランプ位置と被成
形品及び成形品の受渡しが行われる取出し位置との間を
移動可能に設けられていることを特徴とする。また、可
動型は上型であり、該上型のキャビティ凹部を含む金型
面を覆うリリースフィルムを張設するリリースフィルム
搬送機構が可動プラテンに一体に設けられていることを
特徴とする。
の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
本実施例は、樹脂封止装置の一部(樹脂封止部)として
圧縮成形装置を用いた場合について説明する。図1は圧
縮成形装置を操作側と反対のプレス側から見た正面図、
図2は図1の圧縮成形装置の右側面図、図3は下型の移
動範囲を示す平面図、図4は上型の上視図、図5は樹脂
封止装置の平面図、図6は図5の樹脂封止装置の正面
図、図7(a)(b)はワークの説明図である。
5〜図7を参照して説明する。図5及び図6において、
1はワーク供給部であり、片面モールドされる複数のワ
ークが収容されている。本実施例では、ワークの一例と
して半導体チップがマトリクス状に搭載された基板(フ
ィルム基板、リードフレーム、樹脂基板など)2(図7
(b)参照)がマガジン3に収容されている。尚、リー
ドフレームを用いる場合には、低粘度化した液状樹脂が
流れ落ちないように一方の面(底面)にテープが貼着さ
れていることが望ましい。マガジン3の切り出し側側面
には、スリットが形成されており、アクチュエータ4に
より作動する切出し板(プッシャー)5により最下層側
の基板2から1枚ずつ送り出される。図6に示すように
マガジン3はエレベータ機構6に支持されて複数積み重
なって収容されており、基板2が1枚切り出される毎に
1ピッチずつ下降して、次の基板2の切り出しに備える
ようになっている。尚、片面モールドされるワークとし
ては基板2のほかに、図7(a)に示す半導体チップが
マトリクス状に作り込まれたシリコンウエハ7であって
も良い。図7(a)(b)において基板2及びシリコン
ウエハ7に形成された格子状のラインは、パッケージの
1個分の区画を示すものである。また、2a、7aは半
導体チップの欠損部を示す。
置であり、ワーク供給部1より供給されたワーク(基板
2、シリコンウエハ7)に液材(液状樹脂)を定量的に
吐出供給する。切出し板5によりマガジン3より送り出
された基板2の先端側が、支持レール9に受け渡され
る。基板2の先端はチャック10にチャックされたまま
該チャック10が支持レール9に平行に設けられたガイ
ドレール11にガイドされながら移動することにより、
基板2は支持レール9上の吐出位置Pまで搬送される。
12はワーク撮像用のカメラであり、樹脂供給前に基板
2を撮像して半導体チップの欠損部を確認できるように
設けられている。
サであり、ディスペンサ13は基板2上をX−Y方向に
走査しながら液状樹脂を吐出可能に設けられている。液
状樹脂は、図示しない貯蔵タンクよりチューブなどを介
してディスペンサ13に送り込まれ、該ディスペンサ1
3はZ軸方向に高さ位置を調整した後、基板2上をX−
Y方向に走査しながらノズル13aより規定量の液状樹
脂を任意のパターンで吐出する。
置であり、ワーク(基板2、シリコンウエハ7)重量及
び/又はワークへ吐出された液状樹脂量を計量可能に設
けられている。この重量測定装置14は、測定装置本体
14aの上に測定用載置板14bが設けられており、該
測定用載置板14bに基板2を載置することで測定装置
本体14aが重量を計測するようになっている。重量測
定装置14は、支持レール9の吐出位置Pの下方に設け
られている。測定用載置板14bは、支持レール9に沿
った細長板により構成されており、支持レール9の隙間
に配置されている。測定装置本体14aは測定装置支持
台15に載置されており、該測定装置支持台15は昇降
用シリンダ16に連結されて昇降可能になっている。
あり、液状樹脂が供給された基板2を固定型である下型
18と可動型である上型19とでクランプして圧縮成形
する。モールド金型の構成例としては、例えば特開20
00−277551号公報に示すように、上型19の周
囲に下型18に向けて常時付勢されたクランパを設けた
ものが用いられる。液材吐出装置8により液状樹脂が吐
出された基板2は、ローダー20により支持レール9よ
り把持して取出し位置Qに待機する下型18に移送され
る。下型18は上型19と対向するクランプ位置Rとロ
ーダー20より基板2を受け渡される取出し位置Qとの
間を移動可能になっている。上型19には、図示しない
キャビティが形成されており、そのパーティング面には
リリースフィルム21が張設されている。
ルムが用いられ、フィルム搬送機構22により供給リー
ル22aから送り出されて上型19を経て巻取りリール
22bへ巻き取られるようになっている。リリースフィ
ルム21は、モールド金型の加熱温度に耐えられる耐熱
性を有するもので、上型面より容易に剥離するものであ
って、柔軟性、伸展性を有するフィルム材、例えば、P
TFE、ETFE、PET、FEP、フッ素含浸ガラス
クロス、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリジン等が好適
に用いられる。リリースフィルム21は、上型19のパ
ーティング面に形成された図示しない吸着穴よりエアー
を吸引することで、上型面に密着して張設される。
スフィルム21は封止樹脂と容易に剥離するため、該リ
リースフィルム21は上型19に吸着されたまま基板2
より離間し、該基板2は下型18側に残る。基板2は下
型18に載置されたまま該下型18がクランプ位置Rか
ら取出し位置Qへ移動することにより取出される。そし
て、取出し位置Qに待機するアンローダー23により把
持されて成形品収納部へ移送される。
収納装置である。成形品収納装置24は、圧縮成形後の
基板2を受け渡される移動テーブル25、該移動テーブ
ル25より基板2を吸着保持して回転して向きを揃える
ピックアップ装置26、該ピックアップ装置26に吸着
保持された基板2を積層収納する収納マガジン27を備
えている。
ダー23により把持されて受取り位置Uに待機している
移動テーブル25に移送される。移動テーブル25は、
基板2を載置したまま、受取り位置Uから収納位置Vへ
移動し、ピックアップ装置26に吸着保持される。移動
テーブル25は、基板2を受け渡すと再び収納位置Vか
ら受取位置Uへ移動する。ピックアップ装置26は基板
2を吸着保持したまま、例えば90度回転して向きを揃
えて基板2を収納マガジン27に積層収納する。
ついて図1〜図4を参照して説明する。図1及び図2に
おいて、下型18は固定プラテン28に支持されてい
る。固定プラテン28の下型支持面にはマルチプランジ
ャユニット用の貫通孔は形成されておらず、型閉め時の
面圧を十分確保できるようになっている。固定プラテン
28は、装置下部に設けられたベース板29に立設され
た固定タイバー30により支持されている。
位置Rと金型外の取出し位置Qとを移動可能に設けられ
ている。固定プラテン28上には、ガイドプレート31
が設けられており、ガイドプレート31にはガイドレー
ル31a及びガイド溝31bがクランプ位置Rと取出し
位置Qとの間に形成されている。このガイドプレート3
1にはスライドプレート32がガイドレール31a及び
ガイド溝31bに沿ってスライド可能に連繋している。
スライドプレート32には下型18が支持されている。
スライドプレート32にはナット部32aが一体に取り
付けられている。ナット部32aにはねじ軸33がねじ
嵌合している。ねじ軸33は、ガイドレール31a及び
ガイド溝31bに略平行に固定プラテン28上に支持さ
れている。ねじ軸33の一端側にはプーリ34が取り付
けられている。35はスライド用モータであり、モータ
軸にはプーリ36が設けられている。プーリ34、36
間には無端状のタイミングベルト37が掛け渡されてい
る。スライド用モータ35を起動するとタイミングベル
ト37を介してねじ軸33が回転駆動され、ナット部3
2aを介して連携するスライドプレート32が下型18
を一体に支持したまま、クランプ位置Rと取出し位置Q
との間を移動するようになっている。
38に支持され、下型18に対して移動可能に設けられ
ている。上可動プラテン38は下可動プラテン39に4
箇所に立設された可動タイバー40に支持されている。
下可動プラテン39が上下動することで、可動タイバー
40に支持された上可動プラテン38も一体に移動して
型開閉が行われる。
であり、下可動プラテン39に嵌め込まれた上下ナット
42に連繋した型締め用ねじ軸43を所定方向に回転駆
動することにより、下可動プラテン39が上下に移動し
て上型19を下型18に対して開閉動作させる。型締め
用ねじ軸43はベース板29に支持されたねじ受け部4
4に立設されている。型締め用ねじ軸43の下端はベー
ス板29の下方に延設されており、該型締め用ねじ軸4
3の延設部にはプーリ45が取付けられている。46は
駆動源である型締め用モータ(サーボモータ)であり、
ベース板29上に設けられている。型締め用モータ46
のモータ軸にはプーリ47が設けられている。プーリ4
5とプーリ47との間には無端状のタイミングベルト4
8が掛け渡されている。プーリ45とプーリ47間の減
速比を大きく取ることで、型締め用モータ46を大型化
することなく十分な型締め力を得られる。型締め用モー
タ46を起動すると、タイミングベルト48を介して型
締め用ねじ軸43が回転駆動され、上下ナット42を介
して下可動プラテン39が上動若しくは下動するように
なっている。
46により型締め用ねじ軸43が回転駆動され、モール
ド金型が所定型締め力に到達したことを、可動タイバー
40内に組み込まれた圧力センサ53(図1参照)によ
り検出すると、モータドライバが型締め用モータ46の
駆動を停止させるようになっている。型締め用モータ4
6の性能としては、下型18のシャトル動作と併用して
開閉ストロークを短くしているため、可動型(上型1
9)を最大で10mm/secで移動可能であれば足
り、必要以上に大型で高出力のモータを用いる必要はな
い。
位置Qに待機してローダー20より基板2を受け渡さ
れ、成形後取出し位置Qにて成形品をアンローダー23
に受け渡すようになっている。ローダー20は、アーム
部20aがガイドレール49に沿ってスライドして、液
材吐出装置8の吐出位置Pと下型18の取出し位置Qと
の間を往復動する。また、アンローダ23は、アーム部
23aがガイドレール50に沿ってスライドして、下型
18の取出し位置Qと移動テーブル25の受取り位置U
との間を往復動する。
ティ凹部(図示せず)が形成されており、該キャビティ
凹部を含む金型面を覆うリリースフィルム搬送機構22
が上可動プラテン38に一体に設けられている。リリー
スフィルム搬送機構22は、上可動プラテン38の両側
に供給リール22a、巻取りリール22bが設けられて
おり、リリースフィルム21は供給リール22aから送
り出され、上型19のキャビティ凹部を通過して巻取り
リール22bに巻き取られるようになっている。
は巻取り側送りローラである。また、22eは供給側ガ
イドローラであり、22fは巻取り側ガイドローラであ
る。供給側ガイドローラ22e及び巻取り側ガイドロー
ラ22fは、上下動シリンダ51、52により上下動可
能に支持されており、リリースフィルム21を上型面に
密着させたり、離間させたりしている。即ち、成形時に
は供給側ガイドローラ22e及び巻取り側ガイドローラ
22fを上位置にしてリリースフィルム21を上型面に
密着させ、次の成形に備えてリリースフィルム21を一
定量搬送する際には供給側ガイドローラ22e及び巻取
り側ガイドローラ22fを下位置にしてリリースフィル
ム21を上型面より離間させる。供給リール22a及び
巻取りリール22bは、供給側モータ22gと巻取り側
モータ22hとを同期を取って回転駆動することにより
回転してリリースフィルム21を所定量ずつ搬送するよ
うになっている(図4参照)。
作について図5及び図6を参照して説明する。上型19
は型開き位置にあり、下型18は予め取出し位置Qに移
動して待機している。上型19の型開閉ストロークは、
下型18のクランプ位置Rから取出し位置Qまでのシャ
トル動作を併用することにより、型締め用ねじ軸43に
よる型締め量が少なくて済むことから、20mm〜30
mm程度に設定されている。
れた基板2は、ローダー20により保持されて、吐出位
置Pから取出し位置Qへ搬送される。そして、ローダー
20から下型18へ基板2が受け渡されると、スライド
用モータ35が起動してねじ軸33を回転駆動し、スラ
イドプレート32が取出し位置Qからクランプ位置Rへ
移動する。ローダー20は、基板2を受け渡すと次の基
板2を受け取るため取出し位置Qより待機位置Sへ移動
して待機する(図4参照)。また、供給側ガイドローラ
22e及び巻取り側ガイドローラ22fを上位置にして
上型19にリリースフィルム21を密着させる。そし
て、型締め用モータ46を起動して、型締め用ねじ軸4
3を回転駆動させて下可動プラテン39及び上可動プラ
テン38を下動させ、上型19を下動させて型閉じして
圧縮成形が行われる。上型19は、型閉じ付近では0.
1mm/sec以下の低速で移動させ、それ以外では速
度を速めて移動させるのが、成形品質を向上させるうえ
で望ましい。
て、型締め用ねじ軸43を逆回転駆動させて下可動プラ
テン39及び上可動プラテン38を上動させ、上型19
を上動させて型開きする。また、スライド用モータ35
を起動してねじ軸33を逆回転駆動させて、スライドプ
レート32をクランプ位置Rから取出し位置Qへ移動さ
せる。そして、取出し位置Qに待機するアンローダー2
3により基板2が保持されて、受取り位置Uに待機する
移動テーブル25へ受け渡すようになっている。アンロ
ーダー23は、基板2を受け渡すと次の基板2を受け取
るため受取り位置Uより待機位置Tへ移動して待機する
(図4参照)。
締め用ねじ軸43を下可動プラテン39に直結させて、
該下可動プラテン39に一体に連結する上可動プラテン
38を移動させて上型19を開閉するようにしたので、
上型19を下型18に対して平行度を維持しながら型開
閉を行える。また、下型18を支持する固定プラテン2
8には貫通孔が存在しないので、型締め時に十分な面圧
を加えることができ樹脂ばりも生じないため、成形品質
を向上させることができる。また、下型18をクランプ
位置Rから取出し位置Qへ取り出して被成形品や成形品
の受渡しを行うことにより、上型19の開閉ストローク
を極力短くすることで、生産性を低下させることもな
く、また、上型19の型締め速度を高速化する必要もな
いので、大型の駆動源を使用することなく省力化でき、
装置全体を小型化できる。また、型締め用モータ(サー
ボモータ)46により型締め用ねじ軸43を回転駆動さ
せて型開閉を行うので、モールド金型によるクランプ位
置精度良く圧縮成形を行うことができる。モールド金型
のクランプ位置のばらつきをモータの回転量より換算し
て制御できるので、可動プラテンのZ軸方向の座標変換
が簡素化でき、パッケージの厚さ制御を高精細に行え
る。
てきたが、上述した実施例の態様に限定されるのではな
く、例えば、圧縮成形装置17には、樹脂供給部を一体
に組付けられていないが、下型18の取出し位置Qにお
ける作業空間が広く取れることから、被成形品や成形品
の受渡しのみならず、ディスペンサによる基板2への液
状樹脂の塗布などを行うことも可能である。更に下型1
8のクリーニングを取出し位置Qで行っても良い。ま
た、モールド金型は、キャビティが1箇所形成されてい
る場合について説明したが、これに限定されるものでは
なく、キャビティが複数箇所に設けられていても良い。
また、上型19を可動型とし下型18を固定型とした
が、下型18を可動型とし上型19を固定型としても良
い等、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し
得るのはもちろんである。
型締め用ねじ軸を可動プラテンに直結させて、可動型を
固定型に対して開閉するようにしたので、可動型を固定
型に対して平行度を維持しながら開閉動作を行える。ま
た、固定型を支持する固定プラテンには貫通孔が存在し
ないので、型締め時に十分な面圧を加えることができ樹
脂ばりも生じないため、成形品質を向上させることがで
きる。また、固定型をクランプ位置から取出し位置へ取
り出して被成形品や成形品の受渡しを行うことにより、
可動型の開閉ストロークを極力短くすることで、生産性
を低下させることもなく、また、可動型の型締め速度を
高速化する必要もないので、大型の駆動源を使用するこ
となく省力化でき、装置全体を小型化できる。また、型
締め用のサーボモータによりねじ軸を回転駆動させて型
開閉を行うので、モールド金型によるクランプ位置精度
良く圧縮成形を行うことができる。モールド金型のクラ
ンプ位置のばらつきをモータの回転量より換算して制御
できるので、可動プラテンのZ軸方向の座標変換が簡素
化でき、パッケージの厚さ制御を高精細に行える。
た正面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 封止樹脂を供給された被成形品をモール
ド金型によりクランプして圧縮成形する圧縮成形装置に
おいて、 固定プラテンに支持され、金型クランプ位置からクラン
プ方向と交差する方向へ取出し可能に設けられた固定型
と、 可動プラテンに支持され、固定型に対して接離動可能に
設けられた可動型と、 可動プラテンに連繋したねじ軸を回転駆動することによ
り可動型を固定型に対して開閉動作させる型開閉機構と
を備えたことを特徴とする圧縮成形装置。 - 【請求項2】 前記型開閉機構は、サーボモータにより
ねじ軸が回転駆動され、該ねじ軸に連繋する可動プラテ
ンを通じてモールド金型の開閉が行われ、該モールド金
型が所定型締め力に到達すると前記サーボモータの駆動
を停止させることを特徴とする請求項1記載の圧縮成形
装置。 - 【請求項3】 前記固定型は下型であり、該下型は金型
クランプ位置と被成形品及び成形品の受渡しが行われる
取出し位置との間を移動可能に設けられていることを特
徴とする請求項1又は2記載の圧縮成形装置。 - 【請求項4】 前記可動型は上型であり、該上型のキャ
ビティ凹部を含む金型面を覆うリリースフィルムを張設
するリリースフィルム搬送機構が可動プラテンに一体に
設けられていることを特徴とする請求項1又は2記載の
圧縮成形装置。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001366474A JP4204221B2 (ja) | 2001-11-30 | 2001-11-30 | 圧縮成形装置 |
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