JP2003347329A - 半導体樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プランジャが樹脂を加圧するときにその加圧
力を常に所要値に保てるように制御した半導体樹脂封止
装置及びその制御方法を提供する。 【解決手段】 半導体樹脂封止装置３０のプランジャ１
４の圧力を圧力計３５により検出し、この圧力検出値と
あらかじめ設定した圧力設定値とを比較し、圧力検出値
が圧力設定値に達した時点でのプランジャ昇降用モータ
１９のトルク検出値を読み取り、圧力検出値が圧力設定
値に達した時点以降は読み取ったトルク検出値をトルク
指令値にしてモータ１９をトルク制御するようにする。
また、モータ１９をトルク制御する際のトルク指令値
を、圧力計３５の圧力検出値に応じて変化させるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、リードフレーム
や配線基板に搭載した半導体チップを封止する半導体樹
脂封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に半導体樹脂封止装置１０は、図４
に示すように、対向して配置された２つの金型、すなわ
ち、第1の金型１１と昇降可能な第２の金型１２を備え
ている。これら第１の金型１１と第２の金型１２との対
向内面にはキャビティ３が形成されており、リードフレ
ーム１等に搭載された半導体チップ２を第２の金型１２
の上部に配置し、この第２の金型１２を図示しない昇降
機構で上昇させることによって、半導体チップ２をキャ
ビティ３の内部にセットするようになっている。

【０００３】第２の金型１２には貫通孔１３が開けら
れ、その内部には貫通孔１３に摺動自在に嵌装されたプ
ランジャ１４を備えている。このプランジャ１４は下部
に備えた駆動機構部１５により昇降できるようになって
いる。貫通孔１３とプランジャ１４によって形成される
空間をポット部とよび、このポット部内に投入した樹脂
（タブレット）は、プランジャ１４を上昇させることで
加圧され、キャビティ３内に充填されて半導体チップ２
を封止するようになっている。

【０００４】駆動機構部１５は均等バネ１６を介してプ
ランジャ１４を支持する支持剛体１７と、ボールネジ１
８ａを介して支持剛体１７を昇降させる電動ジャッキ１
８と、この電動ジャッキ１８内のギアを回転させてボー
ルネジ１８ａを昇降させるモータ１９とから構成され
る。

【０００５】モータ１９は制御装置２１により制御され
て駆動される。制御装置２１はモータドライバ２２とコ
ントローラ２３とから構成される。モータドライバ２２
はモータ１９を駆動制御するとともに、モータ１９のト
ルクを検出するようになっている。

【０００６】このモータドライバ２２はコントローラ２
３に接続されており、前記の検出トルク値をコントロー
ラ２３に送るようになっている。コントローラ２３には
位置指令値、速度指令値、トルク指令値が設定され、こ
れらの指令値はモータドライバ２２に送られるようにな
っている。

【０００７】このような半導体樹脂封止装置１０ではプ
ランジャ１４で樹脂を加圧する際、所要の加圧力をあら
かじめ圧力指令値としてコントローラ２３に設定してお
き、この圧力指令値をあらかじめ実測や計算により求め
たモータトルクに対するプランジャ加圧力の特性曲線よ
りトルク指令値に換算してモータドライバ２２へ出力す
る。モータトルクに対するプランジャ加圧力の関係は、
例えば図３の特性曲線Ａのように求められる。例えば、
プランジャ１４の加圧力の所要値が５０ＭＰaである場
合には、トルク制御におけるモータのトルク指令値を１
００％に設定する。

【０００８】樹脂封止の開始時には、モータ１９はコン
トローラ２３により位置制御及び速度制御で運転され
る。つまり、モータ１９に内蔵するエンコーダ等が計測
したモータ１９の回転数から、コントローラ２３がプラ
ンジャ１４の上昇位置を計算し、この計算した上昇位置
に応じてあらかじめ定めた速度パターンでプランジャ１
４を上昇させて行く。プランジャ１４が上昇して樹脂が
キャビティ３内に充填され始め、プランジャ１４が樹脂
を加圧する反力でモータドライバ２２の検出する検出ト
ルク値が増大して行き、あらかじめ設定したトルク値に
達すると、コントローラ２３はモータ１９の制御をトル
ク制御に切り換える。これ以降は、モータ１９は前記の
トルク指令値（この例では１００％）で制御され、この
状態で所定の加圧時間が経過した後、樹脂封止が終了す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般には、このように
モータ１９のトルクを一定値に制御することにより、半
導体チップ２を樹脂封止する際、プランジャ１４の加圧
力を所要値に保つようにしている。

【００１０】しかしながら、電動ジャッキ１８のギアや
ボールネジ１８ａ等の駆動機構部１５、プランジャ１４
と貫通孔１３の摩擦抵抗力等は、動作時間の経過ととも
に変化する。これら抵抗分は、一般的には動作時間の経
過とともに大きくなり、プランジャ加圧力とモータトル
クとの関係を示す特性曲線は図３に示すＡからＢ１、Ｂ
２へ移行する。また、グリースアップやオーバーホール
した際には、抵抗分は一般的には小さくなり、プランジ
ャ加圧力の特性曲線は図３に示すＡからＣ１、Ｃ２へ移
行する。このように抵抗分の変化により、プランジャ加
圧力の特性曲線が変化し、所要加圧力から初期の特性曲
線Ａに基づいてトルク指令値を設定し、このトルク指令
値でモータ１９をトルク制御すると、実際のプランジャ
加圧力は所要値と異なってしまう場合がある。

【００１１】また、樹脂封止中の実際のプランジャ加圧
力がプランジャの制御に反映されないため、例えば樹脂
の流動性やゲートの抵抗が変化したような場合には、プ
ランジャ加圧力は所要値と異なってしまうことがある。

【００１２】このため、所要の加圧力で樹脂封止するこ
とができず、過大な圧力に起因する、半導体チップとリ
ードフレームを接続している配線の変形や切れ、また、
過少圧力による巣の発生など、品質のよい樹脂封止がで
きないことがあるという問題があった。

【００１３】そこで本発明は、プランジャが樹脂を加圧
するときにその加圧力を常に所要値に保てるように制御
した半導体樹脂封止装置及びその制御方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、樹脂を加圧するプランジャと、このプランジャを昇
降させるモータと、このモータのトルク検出器と、前記
モータをトルク制御する制御手段を有する半導体樹脂封
止装置において、前記プランジャにかかる圧力を検出す
る圧力計と、この圧力計の圧力検出値とあらかじめ設定
した圧力設定値とを比較し、圧力検出値が圧力設定値に
達した時点で前記モータのトルク検出値を前記トルク検
出器で読み取り、圧力検出値が圧力設定値に達した時点
以降は読み取った前記トルク検出値をトルク指令値にし
て前記モータをトルク制御する制御手段とを備えた。ま
た、前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力計と、
前記モータをトルク制御する際のトルク指令値を、前記
圧力計の圧力検出値に応じて変化させる制御手段とを備
えた。さらに、前記圧力計の圧力検出値をあらかじめ設
定した圧力設定値と比較し、圧力計の圧力検出値が圧力
設定値より大きい場合はトルク指令値をあらかじめ定め
た所定値だけ小さくし、圧力計の圧力検出値が所定圧力
値より小さい場合はトルク指令値をあらかじめ定めた所
定値だけ大きくする制御手段を備えた。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明を適用してなる半導体樹脂
封止装置３０及びその制御方法の実施の形態を図１ない
し図２を参照して説明する。半導体樹脂封止装置３０は
基本的には従来の半導体樹脂封止装置１０とほぼ同様で
あるから従来の半導体樹脂封止装置１０と同一部分は同
一符号を付して本発明を適用してなる半導体樹脂封止装
置３０を説明する。

【００１６】半導体樹脂封止装置３０の駆動機構部１５
の支持剛体１７と均等バネ１６との間にはロードセルの
ような圧力計３５が備えられ、プランジャ１４が樹脂を
加圧する際の圧力を検出するようになっている。圧力計
３５は制御装置３１に接続されている。

【００１７】制御装置３１はプランジャ１４を昇降させ
る駆動機構部１５のモータ１９の駆動を制御するように
なっている。制御装置３１は、モータドライバ３２とコ
ントローラ３３とから構成される。モータドライバ３２
は駆動制御回路３２ａを有し、この駆動制御回路３２ａ
がモータ１９を駆動するようになっている。また、この
モータドライバ３２はモータ１９のトルクを検出するト
ルク検知器３２ｂを備えており、このトルク検知器３２
ｂはモータ電流値を検出し、これを検出トルク値に換算
するようになっている。

【００１８】コントローラ３３は制御部３３ａと演算部
３３ｂから構成されている。制御部３３ａは、トルク検
知器３２ｂが検出したモータ１９のトルク検出値、圧力
計３５が検出したプランジャ１４の圧力検出値を受ける
ようになっている。また、制御部３３ａには、位置指令
値、速度指令値や、プランジャ１４が樹脂を加圧するた
めの所要の圧力設定値、プランジャ１４の圧力の許容幅
を表す許容値、加圧のための所定時間等があらかじめ設
定されており、位置指令値、速度指令値やトルク指令値
を駆動制御回路３２ａに送るようになっている。

【００１９】演算部３３ｂは、樹脂封止の動作時に制御
部３３ａを介して駆動制御回路３２ａを制御するプログ
ラムを格納しており、このプログラムに従って、制御部
３３ａが受けたトルク検出値、圧力検出値、制御部３３
ａにあらかじめ設定した圧力設定値を読み取ってこれら
を演算し所要のトルク指令値を定め、このトルク指令値
を制御部３３ａを介して駆動制御回路３２ａに送るよう
になっている。

【００２０】このような半導体樹脂封止装置３０の動作
を図１ないし図２を参照しながら説明する。

【００２１】まず、第２の金型１２のポット内のプラン
ジャ１４の上面に熱硬化性エポキシ樹脂等の樹脂（タブ
レット）を配置する。次に、第２の金型１２の上部にリ
ードフレーム１に搭載された半導体チップ２を配置す
る。このとき、半導体チップ２はキャビティ３の中央部
に配置される。

【００２２】その後第２の金型１２をプランジャ１４、
駆動機構部１５とともに図示しない昇降機構により上昇
させ、第２の金型１２の上部に配置したリードフレーム
１の上面を第１の金型１１の下面に当接させる。その
後、金型内に設けた図示しないヒータによりポット内の
樹脂を加熱し溶融状態にする。

【００２３】この状態で樹脂封止の動作が開始される。
すなわち、モータ１９が回転し駆動機構部１５によりプ
ランジャ１４が上昇して樹脂（タブレット）を上昇させ
て加圧し、これを図１のようにキャビティ３内に充填し
て、半導体チップ２を封止する。

【００２４】以下、図２を参照して、コントローラ３３
の演算部３３ｂに格納したプログラムが制御する樹脂封
止の動作を説明する。

【００２５】制御部３３ａから駆動制御回路３２ａにプ
ランジャ１４の上昇を指示する信号を送る（ステップ
１）。これにより駆動制御回路３２ａが駆動制御して、
モータ１９が回転し、プランジャ１４が上昇する。

【００２６】この実施の形態では、樹脂封止の開始時に
は、モータ１９はコントローラ３３の制御部３３ａによ
り位置制御及び速度制御で運転される。つまり、モータ
１９に内蔵する図示しないエンコーダ等が計測したモー
タ回転数から、制御部３３ａがプランジャ１４の上昇位
置を算出し、この算出した上昇位置に応じて、あらかじ
め定めた速度パターンでプランジャ１４を上昇させて行
く。樹脂がキャビティ３に注入されプランジャ１４によ
り加圧されると、プランジャ１４に作用する圧力は大き
くなり、圧力計３５の検出する圧力検出値は上昇して行
く。

【００２７】次に、圧力計３５が検出する圧力検出値を
読み取り（ステップ２）、この圧力検出値とあらかじめ
設定した圧力設定値とを比較する（ステップ３）。圧力
検出値が圧力設定値に到達していない場合（すなわち、
圧力検出値が圧力設定値より小さい場合）は、ステップ
１にもどりプランジャ１４の上昇を指示する。

【００２８】圧力検出値が圧力設定値に到達している場
合は、トルク検知器３２ｂから送られてくるトルク検出
値を読み取り（ステップ４）、読み取ったこのトルク値
をトルク指令値にしてトルク制御に切り換える指示信号
を制御部３３ａに送ると同時に加圧時間のカウントを開
始する（ステップ５）。制御部３３ａは、位置制御、速
度制御をトルク制御に切り替え、この時点以降は、ステ
ップ４で読み取ったトルク値をトルク指令値としてトル
ク制御を行う。トルクフィードバック値としては、この
時点以降にトルク検知器３２ｂが検出するトルク値が使
われる。

【００２９】このようにすると、駆動機構部１５等にお
ける摩擦抵抗値の経年変化や保守作業後の変化があって
も、プランジャ１４の加圧時の圧力が、樹脂を加圧する
ための所要の圧力値に保たれるため、常に的確な圧力で
半導体チップの樹脂封止をすることができる。

【００３０】次に、演算部３３ｂは圧力計３５の圧力検
出値を読み取り（ステップ６）、この圧力検出値から圧
力設定値を減じた値△Ｐを計算して（ステップ７）、こ
の値△Ｐの絶対値とあらかじめ設定した所定の許容値と
を比較する（ステップ８）。

【００３１】△Ｐの絶対値が許容値を越えている場合
は、△Ｐの正負を判断し（ステップ９）、△Ｐが正であ
ればトルク指令値を所定量下げ（ステップ１０）、△Ｐ
が負であればトルク指令値を所定量上げる（ステップ１
１）。

【００３２】ステップ８で△Ｐの絶対値が許容値以下の
場合、また、ステップ１０、１１の動作が終了した場合
は、カウントしている加圧時間とあらかじめ設定した所
定時間を比較する（ステップ１２）。加圧時間が所定時
間に達していなければステップ６に戻り、ステップ６以
降の動作を繰り返す。ステップ１２で加圧時間が所定時
間に達すると、樹脂封止の動作を終了する。

【００３３】このように検出圧力値と設定圧力値の差に
応じてトルク指令値を変化させることにより、樹脂の流
動性やゲートの抵抗等が変化してトルク制御中の圧力変
動が生じた場合でもこれに左右されずに、プランジャの
加圧力を所定の圧力に保った正確な制御を行うことがで
きる。

【００３４】なお、ステップ９、１０におけるトルク指
令値の増減量は、設定圧力値と検出圧力値との差分量に
比例させると、応答のより速い制御が可能となる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体樹
脂封止装置によれば、常に的確な圧力で半導体チップの
樹脂封止をすることができるので、品質の高い樹脂封止
製品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用してなる半導体樹脂封止装置の概
要を示す構成図。

【図２】本発明の動作を説明するフローチャート図。

【図３】モータトルクに対するプランジャ加圧力の特性
曲線。

【図４】従来の半導体樹脂封止装置の概要を示す構成
図。

【符号の説明】

１ リードフレーム ２ 半導体チップ ３ キャビティ １０、３０ 半導体樹脂封止装置 １１ 第１の金型 １２ 第２の金型 １４ プランジャ ２１、３１ 制御装置 ２２、３２ モータドライバ ３２ａ 駆動制御回路 ３２ｂ トルク検知器 ２３、３３ コントローラ ３３ａ 制御部 ３３ｂ 演算部 ３５ 圧力計

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂を加圧するプランジャと、このプラ
   ンジャを昇降させるモータと、このモータのトルク検出
   器と、前記モータをトルク制御する制御手段を有する半
   導体樹脂封止装置において、 前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力計と、 この圧力計の圧力検出値とあらかじめ設定した圧力設定
   値とを比較し、圧力検出値が圧力設定値に達した時点で
   前記モータのトルク検出値を前記トルク検出器で読み取
   り、圧力検出値が圧力設定値に達した時点以降は読み取
   った前記トルク検出値をトルク指令値にして前記モータ
   をトルク制御する制御手段とを備えたことを特徴とする
   半導体樹脂封止装置。
2. 【請求項２】 樹脂を加圧するプランジャと、このプラ
   ンジャを昇降させるモータと、このモータのトルク検出
   器と、前記モータをトルク制御する制御手段を有する半
   導体樹脂封止装置において、 前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力計と、 前記モータをトルク制御する際のトルク指令値を、前記
   圧力計の圧力検出値に応じて変化させる制御手段とを備
   えたことを特徴とする半導体樹脂封止装置。
3. 【請求項３】 前記圧力計の圧力検出値をあらかじめ設
   定した圧力設定値と比較し、圧力計の圧力検出値が圧力
   設定値より大きい場合はトルク指令値をあらかじめ定め
   た所定値だけ小さくし、圧力計の圧力検出値が所定圧力
   値より小さい場合はトルク指令値をあらかじめ定めた所
   定値だけ大きくする制御手段を備えたことを特徴とする
   請求項２記載の半導体樹脂封止装置。