JP2007533509A - プランジャ、封入デバイス、そしてプランジャ・ハウジングへのプランジャの嵌合をシールするための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プランジャがプランジャ・ハウジング内でロックしてしまう可能性を減少させる。
【解決手段】本発明は、型空洞へ封入材料を供給するためのプランジャ（１、１０、２５、４０）に関する。このプランジャは、プランジャの円筒ケーシング内へ凹んだ少なくとも一つの周縁溝（３、１１、３０、４１）を持ち、この溝内には、溝を部分的に充填するだけの材料部品（６、１２、３１、４２）が配置される。本発明は、また、担体上に取り付けた電子部品を封入するためのデバイスに関する。加えて、本発明は、また、圧力下で型空洞へ封入材料を供給するように適応したプランジャの、プランジャ・ハウジングへの嵌合をシールするための方法に関する。
【選択図】図２

Description

本発明は、型空洞へ封入材料を供給するための、プランジャの円筒ケーシング内へ凹ませた少なくとも一つの周縁溝からなるプランジャに関する。本発明は、また、担体上に載置した電子部品を封入するためのデバイスに関する。加えて、本発明は、また、圧力下で型空洞へ封入材料を供給するように適応したプランジャの、プランジャ・ハウジングへの嵌合をシールするための方法に関する。

電子部品の封入、特に担体（リード・フレーム）上に取り付けた半導体の封入においては、いわゆる「圧送成形製法」が用いられる。この場合、電子部品を載せた担体を、二つの型部品間に締着させ、その電子部品の周りに、封入のための型空洞を区画形成する。それから型空洞内へ液体封入材料を導入し、封入材料が少なくとも部分的に硬化した後、型部品を分離して、封入電子部品を載せた担体を取り除く。封入材料の供給には、供給封入材料に対して加圧可能な、一つ以上のプランジャが用いられる。これらのプランジャは、ハウジング内で変位可能であり、そこには、まだ液体になっていない封入材料が注入される。封入材料は、プランジャによって加圧され、同時に、および／あるいは予め、加熱され、その結果として、封入材料は液体になる。プランジャによる加圧から、液体封入材料は、型空洞へ流れ、適切な処理条件下で、型空洞を完全に充填する。プランジャによる封入材料の移送の際には、プランジャ・ハウジングへのプランジャの嵌合が重要である。制御不能な量の封入材料が、この嵌合を抜けて漏れることを防止しなければならない。プランジャ・ハウジングへのプランジャの嵌合を調節するための既存の解決策は、プランジャの円筒ケーシング内へ凹ませた周縁溝を設けることである。封入材料は、この溝内に集まり、それから硬化するので、その後の製造ステップにおいて、シールとして機能することになる。これは、例えば、米国特許公報６，２００，５０４内に説明がある。実際には、封入材料から形成したそのようなシールは、初めのうちは正常に機能するが、しばらくして、ハウジング内でプランジャをロックさせてしまう危険性があることが分かっている。これは、封入材料から形成されたシールを介して、プランジャが、（過度に）密接な嵌合状態でプランジャ・ハウジングに係合することを意味している。

本発明の目的は、改善型プランジャ、封入デバイス、そして方法を提供することによって、上記の従来の技術による利点を保持しながら、プランジャがプランジャ・ハウジング内でロックしてしまう可能性を減少させることである。

このため、本発明は、溝を部分的に充填するだけの材料部品を溝内に配置することを特徴とする、序文で述べたタイプのプランジャを提供する。この場合、溝と材料部品とは、全周に渡って、材料部品が溝を部分的に充填するように寸法を決定することが好ましい。このようなプランジャは、最初の使用後、溝内に配置した材料部品が、封入材料によって少なくとも部分的に包囲されることになる。材料部品を包囲した封入材料は、通常、しばらくして硬化する。したがって、封入材料によって決定する有効面の特徴を持ち、且つ（硬化した）封入材料のばね特性とは異なるばね特性を持つシールを生成することが可能である。また、新しく供給する封入材料によって、プランジャの使用中におけるシール・サイズの有利な補充も可能である。したがって、従来の技術による場合のように使用後にハウジング内でプランジャが動かなくなってしまうという可能性なしに、ハウジングへのプランジャの良好な嵌合を実現することができる。その理由は、本発明によってプランジャのケーシング内に形成したシーリングでは、比較的長期間の使用後でさえも、従来の技術による利点と、そのようなシールの制御可能な弾力作用とが組み合わされていることである。プランジャ・ケーシングの周辺を形成するシールの外側は、封入材料（特にエポキシ）によって形成されるが、シールのコア（プランジャ・ケーシングの溝内に収容した材料部品）は、もう一つの材料からなる。このため、溝から硬化封入材料の密封リングを取り除く、従来の技術において行っている防止的な、そして補修的なメンテナンスは、必要ではない、または少なくともその頻度はより低い。本発明によるプランジャ内のシールは、長期間（実際には約半日以上）の使用後でさえも、材料部品がシール全体に追加の柔軟性を与えるため、十分な柔軟性を維持することができる。これは、弾性材から製造した材料部品を使用する場合に特にそうである。したがって、封入材料から形成したシールがハウジングに加える摩擦抵抗は、プランジャ本来の作動を妨げる非常に高い値に到達することはない、（またはゆっくりと）到達する。

好適実施例においては、材料部品は、プラスチックから製造される。プラスチックは、種々のばね特性を利用でき、さらに、耐熱性のある形態を採ることができる。したがって、材料部品は、少なくとも１２０℃の温度までの耐熱性があることが望ましい。少なくとも１４０℃の温度までであればより好ましい。さらに、少なくとも１６０℃の温度であれば最も好ましい。これらは、結局、電子部品の封入中に発生する可能性がある温度である。特に、いわゆる高性能工学技術ポリマーから製造した材料部品を想定できる。この例としては、過フルオロ・アルコキシ・ポリマー（ＰＦＡ）、ポリ四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテル・エーテル・ケトン（ＰＥＥＫ）および（フルオロ）シリコーンがある。このような材料は、テフロン（登録商標）、ノルグライド、フルオロロイ、ルーロン、メルディンおよびケムラッツ等の、商標名の下で市販されている。しかしながら、耐熱性および耐圧性を持つ他の弾性材を材料部品の製造に適用することも可能である。もう一つの可能性は、比較的高い膨張係数を持つ材料から材料部品を製造することである。そのような材料の例は、銅合金である。そのような材料部品を備えることにより、（１７５℃程度の処理温度における）プランジャの使用中、材料部品によって付勢力を加えることができ、シーリングを良好に向上させることができる。

溝への封入材料の効率的な供給のために、好適変形例においては、この溝は、円筒ケーシングに配置した少なくとも一つの溝を介して、封入材料の側のプランジャの端面に結合する。これによって、シールへの封入材料の恒常的な供給を達成できる。単純ではあるが効率的な形として、材料部品は、例えばＯリング等の、環状形状を採る。そのようなリングは、他の用途に対して、多くの種類が市販されている。

本発明は、また、次のものからなる、担体上に取り付けた電子部品を封入するためのデバイスを提供する。相互に対して変位可能で、また閉位置において、電子部品を包囲する少なくとも一つの型空洞を区画形成する型部品。そして、型空洞に結合し、前述の少なくとも一つのプランジャを備えた液体封入材料の供給手段。このような封入デバイスは、移送機構の既存のプランジャを、本発明によるプランジャで置換することによって、単純に達成することができる。これは、上記の本発明による利点が、新しく構築した封入デバイスのみで実現可能なだけではなく、既存の封入装置も、単純なやり方および限られた投資額で修正できることを意味する。

本発明は、さらに、望ましくは電子部品を封入する封入デバイス内の、プランジャ・ハウジングへのプランジャの嵌合をシールするための方法を提供する。なお、この場合のプランジャは、圧力下で封入材料を型空洞へ供給するように適応しており、この方法は、次の処理ステップからなる。Ａ）プランジャ・ケーシング内へ凹んだ周縁溝内に、材料部品を配置するステップ。そして、Ｂ）プランジャを使用して、液体封入材料を型空洞へ供給するステップ。この場合、封入材料が周縁溝内へ浸透することによって、材料部品は、封入材料によって少なくとも部分的に包囲される。この方法は、溝内に材料部品を配置する以外、特別な設備を必要としない。部品を封入するためのその後の処理工程は、従来の技術による部品の封入に比べ、（ハウジング内のプランジャの、耐久性が改善されたシーリングを除き）本発明を適用することによる影響を受けない。

材料部品の配置は、処理ステップＡ）中に過度な寸法の物体を、周縁溝内に少なくとも部分的に配置し、その後、過度な寸法の物体の一部を取り除くという単純なやり方で実行できる。この過度な寸法の物体の一部の除去は、基準型を利用して行うことができる。特に、過度な寸法の物体を持つプランジャを基準型に通すことによって、周縁溝内に残る材料部品から、過度な寸法の物体の一部を取り除く（切り離す）ことができる。材料部品の配置をさらに簡略化するためには、（例えば、中空マンドリル等の形態を採り、その上に沿って、材料部品を押し進めることが可能な）ガイドを使用して、プランジャ・ケーシング内へ凹んだ周縁溝内へ、材料部品を配置することができる。これは、環状材料部品を使用する場合、特に有利である。したがって、標準寸法の弾性体を、単純なやり方で、本発明によるプランジャと共作用するように適合させることができる。

本発明を、以下の図面に示す非限定的で模範的な実施例に基づいて、さらに説明する。

図１Ａは、周縁溝３を凹ませた円筒ケーシング２を持つプランジャ１を示す。プランジャ１は、また、プランジャ１によって加える力を調整するための、ばね４を備えている。プランジャ１は、また、封入デバイスの駆動機構（図示せず）にプランジャ１を結合することが可能な、カプリング部品５をも備える。 図１Ｂは、前図に示すプランジャ１のケーシング２内へ凹んだ溝３の径に、少なくとも実質的に対応する径を持つリング６を示す。図１Ｃは、プランジャ１とリング６とのアセンブリ７を示す。この図から、リング６が溝３内に密接に適合すること、そしてリング６が溝３を完全に満たさないことが分かる。プランジャ１とリング６とのアセンブリ７を図１Ｄにも示すが、この図におけるリング６は、硬化した封入材料８で覆われているため、完全に隠されている。硬化封入材料は、プランジャ・ケーシング２の、同様にこの図では見えない溝３内に部分的に存在するが、限られた範囲で、プランジャ・ケーシング２の表面よりも盛り上がって突き出している。硬化封入材料８は、プランジャ１とリング６とのアセンブリがその中で運動する、次の図に示すハウジングの表面に接触結合する。

図２は、周縁溝１１を設けたプランジャ１０の代替変形実施例を示す。溝１１内には柔軟な材料層１２が設けられているが、この箇所は、この変形例では別個のリングを用いずに、溝１１の底部に適用した材料層１２によって形成している（例えば、液体、部分的に硬化した材料層、あるいはテープの単一または複数の層の形態にある）。前述の図に示すものとの違いは、プランジャ１０の端面１３を溝１１に結合する溝１４も設けられていることである。したがって、溝１１への（液体）封入材料の供給を単純化することができる。図２は、また、シリンダ壁１６内に螺旋溝１５を示す。これらの螺旋溝は、起こり得る付着物を、プランジャ１０を取り囲むプランジャ・ハウジング１７から、こすり落すことができる。プランジャ１０の使用中に材料層１２を覆うことになる硬化封入材料層は、この図ではまだ存在しない。

図３は、下型部品２１を備えた封入デバイス２０を示す。下型部品には、電子部品２３を持つ担体２２が載せられている。また、下型部品２１内には、（通常、熱の影響下で液体になった）封入材料２６のペレットを加圧注入するプランジャ２５のための、受容空間２４が設けられている。下型部品２１に対して変位可能な上型部品２７は、封入すべき電子部品２３の周りに、型空洞２８を区画形成する。型部品２１、２７は、また、一緒に、プランジャ２５によって押し上げた液体封入材料２６を型空洞２８へ誘導するための溝２９も区画形成する。プランジャ２５のケーシングには溝３０が設けられており、この溝内には、柔軟なリング３１が取り付けられており、そのリングを覆って、硬化封入材料３２の層が堆積している。硬化封入材料３２の層は、下型部品２１内にプランジャ２１のために設けられた受容空間２４のシール材として機能する。

図４Ａは、密接嵌合リング４２を配置すべき溝４１を持つプランジャ４０を示す。このため、テーパ付ガイド要素４３が設けられている。このガイド要素４３は、リング４２への損傷なしに、矢印Ｐ１の方向で溝４１内へ、リング４２を単純な方法で配置することを可能にする。

図４Ｂおよび図４Ｃは、溝４１内にリング４２を配置したプランジャ４０を示す。リング４２は、プランジャ４０の円筒ケーシング４３の外側へ突き出している。この形態のリング４２は、あまりに大きいので、小さくしなければならない。切削工具４４によって、これを行うことができる。切削加工作業の実行前および実行中にリング４２を安定させる目的で、切削工具４４には、刃先４５の近くに凹部４６が設けられている。プランジャ４０に対して矢印Ｐ２の方向へ切削工具４４を変位させた後、図４Ｃに示すように、リング４２の過剰な部分４７は切り離されるため、溝４１内には、所望の寸法を持つ残部４８が残る。

プランジャの円筒ケーシング内へ凹ませた周縁溝を持つプランジャを示す斜視図である。 環状材料部品の斜視図である。 図１Ｂに示すリングを溝内に配置した、図１Ａに示すプランジャの斜視図である。 溝内で硬化した封入材料を備えた、図１Ａおよび図１Ｃに示すプランジャの斜視図である。 周縁溝を持つプランジャの代替変形実施例の斜視図である。周縁溝は、プランジャの円筒ケーシング内へ凹み、柔軟な材料で部分的に充填されている。 本発明による封入デバイスの概略断面図である。 プランジャの溝内への材料部品の定着を示す概略図である。 プランジャの溝内に配置した材料部品のサイズを絞るための、連続した処理ステップを示す概略図である。 プランジャの溝内に配置した材料部品のサイズを絞るための、連続した処理ステップを示す概略図である。

Claims (11)

1. 型空洞へ封入材料を供給するためのプランジャであって、前記プランジャの円筒ケーシング内へ凹んだ少なくとも一つの周縁溝からなり、前記溝を部分的に充填するだけの材料部品が、前記溝内に配置されることを特徴とする、プランジャ。
2. 前記溝が、全周に渡って、前記材料部品で部分的に充填されることを特徴とする、請求項１に記載のプランジャ。
3. 前記材料部品がプラスチックから製造されることを特徴とする、請求項１または２に記載のプランジャ。
4. 前記溝が、前記封入材料へ向かう前記プランジャの端面に、前記円筒ケーシングに配置した少なくとも一つの溝を介して結合することを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のプランジャ。
5. 前記材料部品が環状であることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のプランジャ。
6. 前記溝内に配置した前記材料部品が、封入材料によって少なくとも部分的に包囲されることを特徴とする、前述の請求項のいずれかに記載のプランジャ。
7. 担体上に取り付けた電子部品を封入するためのデバイスであって、
   ・各々が相互に対して変位可能で、閉位置において、電子部品を取り囲む少なくとも一つの型空洞を区画形成する型部品、そして
   ・前述の請求項のいずれかに記載の少なくとも一つのプランジャを備えた、前記型空洞に結合する、液体封入材料の供給手段からなる、デバイス。
8. 圧力下で封入材料を型空洞へ供給するように適応したプランジャの、プランジャ・ハウジングへの嵌合をシールするための方法であって、
   Ａ）プランジャ・ケーシング内へ凹んだ周縁溝内に材料部品を配置する処理ステップ、そして
   Ｂ）前記プランジャを使用して、前記型空洞へ液体封入材料を供給する処理ステップからなり、
   封入材料が前記周縁溝内へ浸透することによって、前記材料部品が封入材料によって少なくとも部分的に包囲されることを特徴とする、方法。
9. 処理ステップＡ）中に、前記材料部品を過度な寸法の物体として、前記周縁溝内に少なくとも部分的に配置し、その後、前記過度な寸法の物体の一部を取り除くことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
10. 前記過度な寸法の物体の一部を、基準型を使用して取り除くことを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. プランジャ・ケーシング内へ凹んだ前記周縁溝内に、ガイドを使用して前記材料部品を配置することを特徴とする、請求項８から１０のいずれかに記載の方法。
    

Images