JP2005144968A - 金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型クランプ状態のシール性を向上させてキャビティに所望の減圧空間を形成可能な金型装置を提供する。
【解決手段】上型ベース２１と下型ベース１との間でシール材Ｓ５、Ｓ６を介してクランプされてクランプ面に連通する隙間を遮断する外気遮断部材２９が、上型チェイス１８及び下型チェイス４の外側を囲んで着脱可能に設けられる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークをクランプしてキャビティ内を減圧して成形可能な金型装置に関する。

近年、パッケージ部（樹脂封止部）が小型化・薄型化しており、基板と樹脂との密着性を高めるためには、ワークをクランプしたモールド金型に形成されるキャビティ内よりエアー吸引を行って減圧空間を形成しながら、トランスファー成形により溶融樹脂を圧送りして充填したり、ワークに直接樹脂を供給して圧縮成形する減圧成形対応の金型装置が用いられている。

例えば、トランスファー成形用の金型装置においては、上型インサート又は下型インサートが組み込まれるチェイスブロック（金型ブロック）がベースに取り付けられている（特許文献１参照）。そのチェイスブロック（金型ブロック）面に凹設されたキャビティに連通するエアーベントの外側位置に、シール部材を取り付けてクランプすることによりシール性を保持するようになっている。
また、真空ポンプによりキャビティ若しくはポット内の空気を排気して真空を形成するため、型パッキンがキャビティを形成する金型のクランプ面、ピストンの摺動面（外周面）、ピストン軸などに嵌め込まれている（特許文献２参照）。

特開平４−３７５０７号 特開昭６３−７６３８号

しかしながら、金型装置は、金型ブロックどうしの組み付けにより構成されているため、クランプ面に形成される隙間よりエアーが漏れ易く、キャビティに所望の減圧空間を形成することが困難であった。特に、トランスファー成形による減圧成形を行う場合には、ポットとベース間の隙間、エジェクタピンプレートを突き上げる突き上げロッドの周囲の隙間などからエアーの漏れが生じてキャビティ内に所望の減圧空間が形成できないという課題があった。
また、成形品の品種が変わった場合に金型交換を行う必要があり、また例えばトランスファー成形と圧縮成形とで成形方法が変った場合には異なる金型装置を用いる必要がある。何れの場合にもパッケージ部が小型化・薄型化しているため、成形品質を向上するため減圧（或いは真空）成形を行うニーズは高い。このため、成形品種毎に専用の金型装置が必要になり、製造コストが増大する。
更にはトランスファー成形の場合、金型チェイスを品種交換により交換する場合、金型ベースより金型チェイスを引きに抜いたり、ポットインサートなどのインサートブロックを引き抜く際に、シール材が損傷するおそれがあり、金型交換作業を考慮するとシール材を設け難い。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、金型クランプ状態のシール性を向上させてキャビティに所望の減圧空間を形成可能な金型装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
半導体チップが基板上に搭載されたワークがモールド金型にクランプされてキャビティ内の空気を金型外へ排気しつつ減圧成形が行える金型装置において、モールド金型には、上型ベースと下型ベースとの間でシール材を介してクランプされてクランプ面に連通する隙間を遮断する外気遮断部材が、上型チェイス及び下型チェイスの外側を囲んで着脱可能に設けられることを特徴とする。
また、下型ベースに組み付け可能なプランジャが上下動するプランジャ逃げ孔に連通する隙間をシールするシール材及びエジェクタピンプレートを押動する突き上げロッドのロッド孔に連通する隙間をシールするシール材が各々設けられていることを特徴とする。上記突き上げロッドは、型開き状態でエジェクタピンプレートを更に押動して下型チェイスを下型ベースより押し上げて支持可能に設けられていることを特徴とする。
また、外気遮断部材は、金型クランプ状態で上型ベースとの間でリンク材を介して連繋するように取り付けられることを特徴とする。
また、キャビティの周縁部に設けられたエアーベントから金型ブロック間の隙間を通じて吸引手段によりエアー吸引することで減圧されて樹脂封止されることを特徴とする。

上述した減圧成形対応金型装置を用いれば、上型ベースと下型ベースとの間でシール材を介してクランプされてクランプ面に連通する隙間を遮断する外気遮断部材が、上型チェイス及び下型チェイスの外側を囲んで着脱可能に設けられるので、金型クランプ状態において、クランプ面に連通する隙間を遮断して所望の減圧成形が行える。これにより、樹脂の流れ性が良く脱気も効果的に行えるので、小型化・薄型化したパッケージの成形品質を向上させることができる。
また、下型チェイスに組み付けられるプランジャが上下動するプランジャ逃げ孔、及びエジェクタピンプレートを押動する突き上げロッドのロッド孔に連通する隙間をシールするシール部材が各々設けられているので、トランスファー成形や圧縮成形に応じて上型チェイス及び下型チェイスを交換しても、上型ベース及び下型ベースを共用化することができ、金型の汎用性を向上させ、製造コストを削減できる。
更には、突き上げロッドは、型開き状態でエジェクタピンプレートを更に押動して下型チェイスを下型ベースより押し上げて支持可能に設けられているので、下型チェイスと下型ベースの支持面との間に支持部材を介在させてシール材と干渉せずに引き出して交換することができる。

以下、本発明に係る減圧成形対応金型装置の最良の実施形態について添付図面とともに詳細に説明する。減圧成形対応金型装置は、半導体チップが基板上に搭載されたワークがプレス部に搬入されモールド金型にクランプされてキャビティ内の空気を金型外へ排気して減圧成形が行えるトランスファ成形や圧縮成形などの樹脂封止装置に広く適用できる。

本実施例では、トランスファー成形に用いられる減圧成形対応金型装置について説明する。
図１（ａ）（ｂ）を参照して下型の構成について説明する。図示しない下型プラテンには、下型ベース１が支持されている。下型ベース１には、チェイスサポートプレート２を介して下型エジェクタピンプレート３及び下型チェイス４が組み付けられる。チェイスサポートプレート２と下型チェイス４との間には図示しないサポートブロックがあり、下型チェイス４はチェイスサポートプレート２を介して下型ベース１に支持されている。チェイスサポートプレート２は、下型チェイス４を交換したときポット位置やポット数が変わるときには交換される。下型エジェクタピンプレート３は、図示しない下型エジェクタピンが立設されており、下型チェイス４を挿通してキャビティインサート５に突き出し可能に嵌め込まれている。下型エジェクタピンプレート３は、下型チェイス４に対して若干スペースを設けて吊下げ支持されており、型開きにより図示しない下型プラテンが下動すると相対的に上動する突き上げロッド１２により突き上げられて下型チェイス４の下面に密着してエジェクタピンをキャビティインサート５より突き出すようになっている。下型チェイス４には、ポット６が複数設けられたポットインサート７、キャビティ凹部８が凹設されたキャビティインサート５、エンドブロック９、下型チェイス４の長手方向のセット位置を調整する下型チェイスセットブロック１０などが組み付けられる（図１（ａ）参照）。また、手前側の下型チェイスセットブロック１０の外方には下型チェイスガイドブロック４４が組み付けられている。下型チェイスガイドブロック４４は手前側の下型チェイスセットブロック１０と一体でも良く、この場合には下型チェイス４を引き出すときに共に取り外される。下型チェイスガイドブロック４４はチェイス固定部材１４の下に密着して密閉空間を形成している。下型チェイスセットブロック１０の高さをパーティング面近くまで高くしておくと吸引体積を少なくできる。

また、下型ベース１には、チェイスサポートプレート２を挿通してポット６内を上動可能なプランジャ１１が組み付けられている。また、下型ベース１にはチェイスサポートプレート２を挿通して下型エジェクタピンプレート３に突き当て可能な突き上げロッド１２が組み付けられている。更に、下型ベース１には、下型チェイス４及びインサートを加熱するヒータ１３が設けられている（図１（ｂ）参照）。

図１（ｂ）において、下型チェイス４はチェイス固定部材１４により下型ベース１に固定されている。チェイス固定部材１４と下型ベース１との突き当て面にはシール材Ｓ１が設けられている。また、プランジャ１１が上下動するプランジャ逃げ孔１５に連通する下型ベース１とチェイスサポートプレート２との隙間にはシール材Ｓ２が設けられている。また、ポット５の下端部とチェイスサポートプレート２との隙間にはポット孔に連通する隙間をシールするシール材Ｓ３が設けられている。更に、突き上げロッド１２が嵌め込まれた下型ベース１のロッド孔１６の周囲にはロッド係止部１７との間で隙間をシール可能なシール材Ｓ４が設けられている。尚、突き上げロッド１２は、下型プラテンの下動により下型ベース１に対して相対的に上方に突き出るが、シリンダ駆動、モータ駆動などの駆動機構により更に上下動させることができるように設けられている。

次に、上型の構成について図２（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
図２（ｂ）において、図示しない上型プラテンには、上型ベース１８が支持されている。上型ベース１８には、チェイスサポートプレート１９を介して上型エジェクタピンプレート２０及び上型チェイス２１が組み付けられる。チェイスサポートプレート１９と上型チェイス２１との間には図示しないサポートブロックがあり、上型チェイス２１はチェイスサポートプレート１９を介して上型ベース１９に支持されている。
上型エジェクタピンプレート２０は、図示しない上型エジェクタピンが立設されており、上型チェイス２１を挿通してキャビティインサート２２に突き出し可能に嵌め込まれている。上型エジェクタピンプレート２０は、型開きするとエジェクタピンをキャビティインサート２２より突き出すように上型チェイス２１より若干スペースを設けて吊下げ支持されている。型開きすると上型エジェクタピンプレート２０が上型チェイス２１に密着するように動作したエジェクタピンを突き出す。上型エジェクタピンプレート２０は上型チェイス２１に密着するように付勢され、下型エジェクタピンプレート３は下型チェイス４から離間するよう付勢されている。
上型チェイス２１には、キャビティ凹部２３、金型カル３３、金型ランナゲート３４が凹設されたキャビティインサート２２、エンドブロック２４、上型チェイス２１の長手方向のセット位置を調整する上型チェイスセットブロック２５などが組み付けられる（図２（ａ）参照）。また、手前側の上型チェイスセットブロック２５の外方には上型チェイスガイドブロック４５が組み付けられている。手前側の上型チェイスガイドブロック４５は上型チェイスセットブロック２５と一体でも良く、この場合上型チェイス２１を引き出すときに共に取り外される。
更に、手前側の上型チェイスガイドブロック４５には、外気遮断部材２９の側面に形成された吸引手段３２に連通する吸引孔３２ａに対応する位置に吸引溝３２ｂが設けられている。上型チェイスセットブロック２５、上型チェイスガイドブロック４５の高さをパーティング面近くまで高くしておくと吸引体積を少なくできる。

図２（ｂ）において、上型チェイス２１はチェイス支持ブロック２６及びチェイス固定部材２７により上型ベース１８に支持されている。上型ベース１８には、上型チェイス２１及びインサートを加熱するヒータ２８が設けられている。上型ベース１８には、下型ベース１のチェイス固定部材１４との間でクランプ可能な外気遮断部材２９が、上型チェイス２１及び下型チェイス１の外側を囲んで着脱可能に設けられる。外気遮断部材２９は、型閉じ状態で断面コ字状のリンク材（取付レール）３０により上型ベース２１と一体に連繋するように組み付けられる。これにより、上型チェイス２１を引き出す場合の外気遮断部材２９の据え付け除去作業を簡略化することができる。

図２（ｂ）において、外気遮断部材２９のクランプ面にはシール材Ｓ５及びシール材Ｓ６が嵌め込まれる。具体的には、外気遮断部材２９の上面にはシール材Ｓ５が嵌め込まれており、外気遮断部材２９の下面にはシール材Ｓ６が嵌め込まれている。これらのシール材Ｓ５、Ｓ６により金型内部と連通する隙間を遮断するようになっている。上記シール材Ｓ５、Ｓ６は外気遮断部材２９に予め嵌め込まれているが、外気遮断部材２９より上下に突出する向きに付勢された可動ブロックに嵌め込まれていても良い。図２（ａ）において、キャビティインサート２２のキャビティ凹部２３内のエアーは、エアーベント３１を通じて金型ブロック間の隙間を通じて真空ポンプなどの吸引手段３２によりエアー吸引されてキャビティ内が減圧される。これにより、エアー吸引する金型空間の体積を可及的に減らして（好ましくは１リットル以下）効率的に減圧が行える。

金型装置がワークをクランプした状態で、吸引手段３２を作動させてキャビティ内を減圧した状態で、ポット６より金型カル３３、金型ランナゲート３４を通じてキャビティ内へ溶融した樹脂が圧送りされる。このとき、キャビティ空間を含む外気遮断部材２９により囲まれた閉空間は、ポット６の周囲や突き上げロッド１２の周囲などのエアーが漏れ易い箇所がシールされており減圧状態が良好に維持される。これにより、樹脂の流れ性が良く脱気も効果的に行えるので、小型化・薄型化したパッケージの成形品質を向上させることができる。

次に、上述した減圧成形対応金型装置の金型チェイス交換方法について図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
図３（ａ）において、金型装置をクランプ状態にしたまま、取付レール３０を取り外して上型ベース１８と外気遮断部材２９との連繋を解除する。次に、可動型である下型を移動させて、下型のチェイス固定部材１４に外気遮断部材２９を載せたまま型開きを行う。型開きした状態で上型チェイス２１は、チェイスセットブロック２５及び上型チェイスガイドブロック４５を取り外すことで手前側に引き出すことができる。

図３（ｂ）において、チェイス固定部材１４より外気遮断部材２９を取り外し、下型ベース１よりチェイス固定部材１４を取り外す。この型開き状態で、図示しない駆動機構により突き上げロッド１２を突き上げると、下型チェイス４が下型ベース１の支持面３５より若干押し上げられて突き上げロッド１２に一旦支持される。このとき下型チェイス４と下型ベース１との間に両側で形成された隙間に支えロッド３６を挿入する。ロッド挿入後、突き上げロッド１２を下動させて下型チェイス４を下型エジェクタピンプレート３と共に支えロッド３６に支持するまで退避させる。この状態で、下型チェイス４はチェイスセットブロック１０及び下型チェイスガイドブロック４４を取り外すことで手前側に引き出すことができる。下型チェイス４を引き出す際に、ポット６の下端とチェイスサポートプレート２との間に十分な間隔が確保できるので、シール材Ｓ３を破損するおそれはない。

次に減圧成形対応金型装置の他例について説明する。前記実施例はトランスファー成形用の金型装置について説明したが、これに限定されるものではなく、圧縮成形用の金型装置であっても良い。以下、トランスファー成形用の金型装置と異なる構成を中心に説明する。
図４において、下型の構成について説明すると、図１と同様の下型ベース１、チェイスサポートプレート２を用いているところは同じであるが、ポット６やプランジャ１１は圧縮成形用では装備されない点が異なる。下型ベース１には突き上げロッド１２及びプランジャ逃げ孔１５が設けられているので下型ベース１はトランスファー成形用と共用できる。下型ベース１には突き上げロッド１２及び下型エジェクタピンプレート３が同様に設けられている。尚、下型チェイス４０は、チェイス上面がワーク搭載面となるためインサートは設けられておらず、下型エジェクタピンプレート３には成形後ワークを取り出すとき突き上げるためのワークエジェクタピンが設けられている。下型チェイス４０は、下型ベース１にチェイス固定部材１４により固定されているのは同様である。プランジャ逃げ孔１５に連通する下型ベース１とチェイスサポートプレート２との隙間にはシール材Ｓ２が設けられており、突き上げロッド１２が嵌め込まれたロッド孔１６の周囲にはロッド係止部１７との間で隙間をシール可能なシール材Ｓ４が設けられている。

次に上型の構成について説明すると、図２と同様の上型ベース１８、チェイスサポートプレート１９を用いており、上型エジェクタピンプレート２０が同様に設けられている。上型
チェイス４１はチェイス下面がキャビティ凹部を形成するためインサートは設けられていない。また上型チェイス４１の外周側にはキャビティ凹部を形成する可動ブロック４２が吊下げ支持されている。上型チェイス４１と可動ブロック４２の間にはスプリング４３が弾装されており、可動ブロック４２は下方へ付勢されている。上型チェイス４１は、チェイス支持ブロック２６及びチェイス固定部材２７により上型ベース１８に支持されている。尚、外気遮断部材２９は上型ベース１８と下型ベース１のチェイス固定部材１４との間でクランプされるのは同様であり、シール材の配置構成も同様である。外気遮断部材２９は上型ベース１８に取付レール３０により連繋する構成や外気遮断部材２９のクランプ面にはシール材Ｓ５及びシール材Ｓ６が嵌め込まれる構成も同様である。

ワークは下型チェイス４０に載置されて、ワーク上に樹脂（固形、粒状、液状樹脂等）が供給されて上型チェイス４１の可動ブロック４２との間でクランプされる。この状態で、図示しない吸引手段を作動させてキャビティを含むキャビティ内を減圧した状態で、溶融した樹脂を圧縮成形する。このとき、キャビティ空間を含む外気遮断部材２９により囲まれた閉空間は、プランジャ逃げ孔１５の周囲や突き上げロッド１２の周囲などのエアーが漏れ易い箇所がシールされており減圧状態が良好に維持される。

上型チェイス４１の交換は、金型を型開きした状態で同様に行うことができ、下型チェイス４０の交換は、突き上げロッド１２により下型チェイス４０を下型ベース１より浮かせた状態で支持面３５に支えロッド３６を挿入して行う点も同様である。

このように、外気遮断部材３０及びシール材を用いてシール性さえ維持できれば、減圧成形を行う場合トランスファー成形と圧縮成形とで下型ベース１及び上型ベース１８とを共用することができるので、金型の汎用性を向上させて製造コストを削減できる。

尚、上述した実施例では、トランスファー成形において両面パッケージ用の金型を例示したが片面パッケージ用の金型でも良く、ワークはリードフレーム、樹脂基板、テープ、フィルム等の何れであっても良い。また、圧縮成形用のワークは、ウエハや樹脂基板の何れでも良い等発明の本旨を逸脱しない範囲で様々な改変が可能である。

トランスファー成形用の下型の平面図及び断面図である。 トランスファー成形用の上型の平面図及び断面図である。 金型チェイスの交換手順を示す動作説明図である。 圧縮成形用の金型装置の断面図である。

符号の説明

１ 下型ベース
２、１９ チェイスサポートプレート
３ 下型エジェクタピンプレート
４、４０ 下型チェイス
５、２２ キャビティインサート
６ ポット
７ ポットインサート
８、２３ キャビティ凹部
９、２４ エンドブロック
１０、２５ チェイスセットブロック
１１ プランジャ
１２ 突き上げロッド
１３、２８ ヒータ
１４、２７ チェイス固定部材
１５ プランジャ逃げ孔
１６ ロッド孔
１７ ロッド係止部
１８ 上型ベース
２０ 上型エジェクタピンプレート
２１、４１ 上型チェイス
２６ チェイス支持ブロック
２９ 外気遮断部材
３０ 取付レール
３１ エアーベント
３２ 吸引手段
３２ａ 吸引孔
３２ｂ 吸引溝
３３ 金型カル
３４ 金型ランナゲート
３５ 支持面
３６ 支えロッド
４２ 可動ブロック
４３ スプリング
４４、４５ チェイスガイドブロック

Claims (5)

1. 半導体チップが基板上に搭載されたワークがモールド金型にクランプされてキャビティ内の空気を金型外へ排気しつつ減圧成形が行える金型装置において、
   モールド金型には、上型ベースと下型ベースとの間でシール材を介してクランプされてクランプ面に連通する隙間を遮断する外気遮断部材が、上型チェイス及び下型チェイスの外側を囲んで着脱可能に設けられることを特徴とする金型装置。
2. 下型ベースに組み付け可能なプランジャが上下動するプランジャ孔に連通する隙間をシールするシール材及びエジェクタピンプレートを押動する突き上げロッドのロッド孔に連通する隙間をシールするシール材が各々設けられていることを特徴とする請求項１記載の金型装置。
3. 突き上げロッドは、型開き状態でエジェクタピンプレートを更に押動して下型チェイスを下型ベースより押し上げて支持可能に設けられていることを特徴とする請求項２記載の金型装置。
4. 外気遮断部材は、金型クランプ状態で上型ベースとの間でリンク材を介して連繋するように取り付けられることを特徴とする請求項１記載の金型装置。
5. キャビティの周縁部に設けられたエアーベントから金型ブロック間の隙間を通じて吸引手段によりエアー吸引することで減圧されて樹脂封止されることを特徴とする請求項１記載の金型装置。

Images