JP2010228132A - モールド金型および樹脂モールド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂モールド時の樹脂漏れによるトラブルを改善することのできる技術を提供する。
【解決手段】下型センタインサート３と、下型センタインサート３に隣接して配置される下型キャビティインサート４と、下型キャビティインサート４に載置されるワーク１０の外周側であって、下型センタインサート３に接して下型キャビティインサート４に配置される樹脂止め駒８とを有する。樹脂止め駒８が、載置されたワーク１０と対向する表面８ａが、波形状または凹形状を有している。
【選択図】図５

Description

本発明は、モールド金型および樹脂モールド装置に適用して有効な技術に関する。

特開平６−２１６１７８号公報（特許文献１）には、樹脂封止半導体装置のパッケージを形成するモールド金型に関する技術が開示されている。このモールド金型は、下型のゲート近傍に、キャビティ形成面に載置されたリードフレームの外側面に対向する壁面からリードフレーム外周部の局部領域に延在させてキャビティ形成面を突出し、上型との型締めにより該局部領域を肉薄に押し潰す凸部を有している。この凸部の押し潰しによりリードフレームの外形に局部的に生じる突起部が、外側面と壁面との間の隙間の一部を狭めて、樹脂注入時における樹脂のゲートからリードフレーム外周への回り込みを途中で阻止するようにと、構成されている。

特開平８−２５４０１号公報（特許文献２）には、樹脂モールド装置に関する技術が開示されている。この樹脂モールド装置では、基板上でもっとも外側にあるランナよりもさらに外側に樹脂止め駒が設置されている。これにより、樹脂モールドの際に、上型ランナと下型ランナが基板の縁側と交差する部位から溶融樹脂が漏出するのを解消できるとされている。

特開平６−２１６１７８号公報（段落［００１７］、図１） 特開平８−２５４０１号公報（段落［００１８］、図２）

センタインサートと、それに隣接して配置され、ワークが載置されるキャビティインサートとを含むモールド金型を用いた樹脂モールド装置では、例えば、ワークである基板上の半導体チップをキャビティ内に収め、基板をクランプしながら、そのキャビティに樹脂を流し込んで半導体チップをモールドする。モールドする樹脂の流れは、センタインサートの金型カルから、センタインサートやキャビティインサートの金型ランナおよびゲートを通って、キャビティインサートのキャビティに到達するものである。

このような樹脂モールドの際、ワークとモールド金型の基板段差との隙間に樹脂が漏れ、基板の外周へ樹脂が回り込んでしまう場合がある。仮に樹脂が漏れてしまった場合は、ワーク１０側面に樹脂が付着し、搬送途中で落下したりモールド金型内に残ったりしてしまうことが考えられる。樹脂漏れによっては、所望の樹脂成形圧を製品部に加えることができなくなり、未充填などの成形不良のため製造歩留まりが低下することが考えられる。また、樹脂漏れによっては、モールド金型のクランプ面に樹脂が付着し、次の成形ができず、生産が停止して生産効率が低下することが考えられる。

図７は樹脂止め駒１０８周辺での樹脂モールド工程を説明するための図である。ワーク１０の外形寸法公差を含めたマージン設計のため、ワーク搭載領域にワーク１０を載置した場合、下型キャビティインサート上のワーク１０と下型センタインサート３との間に、隙間が生じる。このため、樹脂モールドの際、溶融した樹脂は、ポット２よりランナ６を通ってキャビティ７ａに流入していく（図１参照）。このとき樹脂は、ワーク１０とモールド金型の基板段差の隙間に入り込み、ワーク１０のランナ長辺側面を通り、更にワーク１０の短辺側面にまで至ろうとする。漏れた樹脂１２（図７ではハッチングを付している）は、下型センタインサート３の基板段差とワーク１０との間を通って広がろうとする。そこで、樹脂止め駒１０８を下型センタインサート３と接して配置することによって、漏れてきた樹脂１２の広がりを堰き止めようとしている。すなわち、ワーク１０と樹脂止め駒１０８との間を通ろうとする樹脂１２は、ワーク１０と対向する表面１０８ａとの間で停止されるようになる。

しかしながら、例えば半導体封止用樹脂として用いられる従来のエポキシ樹脂に対し、ＬＥＤ封止用樹脂として用いられるシリコーン樹脂のように粘性がより低くなった場合、図７に示すように、樹脂止め駒１０８では、溶解した樹脂１２が漏れ出してしまうことも考えられる。具体的に説明する。樹脂止め駒１０８を配置することで、ある程度の粘性の樹脂（例えば、従来のエポキシ樹脂）であれば、ワーク１０よりも外側のモールド金型上に樹脂が流出することを防止することができる。しかし、より粘性の低い樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を用いた樹脂モールドの場合、ワーク１０とモールド金型から樹脂１２が漏れ、ワーク１０の外周へ樹脂が回り込んでしまうことが考えられる。

このような場合、樹脂１２が漏れないように樹脂止め駒１０８を大きく、例えば図７中の長さＬを長くすることによって、樹脂漏れを防止することができると考えられる。しかしながら、モールド金型内のスペースには限りがある場合など、樹脂止め駒１０８を極端に大きくすることはできない。また、単純に樹脂止め駒１０８を大きくしても低粘性樹脂の場合は、流速が上がるだけで、期待する樹脂止めの効果を得ることができない。

本発明の目的は、樹脂モールド時の樹脂漏れによるトラブルを改善することのできる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。

本発明の一実施の形態におけるモールド金型は、ポットに樹脂を投入し、プランジャにて樹脂を押圧する事により、ランナを経てキャビティに樹脂注入するものである。ポットを有するセンタインサートと、前記センタインサートにランナを横断する位置に、隣接して配置されるワークを載置する基板段差を有するキャビティインサートと、前記キャビティインサートに載置されるワークの外周であって、前記センタインサートに接して前記キャビティインサートに配置される駒とを有する。前記駒が、載置されたワークと対向する側に波形状または凹形状を有する。

また、本発明の一実施の形態における樹脂モールド装置は、ポットに樹脂を投入し、プランジャにて樹脂を押圧する事により、ランナを経てキャビティに樹脂注入するモールド金型において、ポットを有するセンタインサートと、前記センタインサートにランナを横断する位置に、隣接して配置されるワークを載置する基板段差を有するキャビティインサートと、前記キャビティインサートに載置されるワークの外周側であって、前記センタインサートに接して前記キャビティインサートに配置される駒とを有するモールド金型を備える。前記駒が、載置されたワークと対向する側に波形状または凹形状を有する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによれば、樹脂モールド時の樹脂漏れによるトラブルを改善することができる。

本発明の一実施の形態における樹脂モールド装置の要部を模式的に示す断面図である。 図１の樹脂モールド装置が備えるモールド金型におけるセンタインサート、キャビティインサート、および樹脂止め駒の配置を説明するための図である。 図２のモールド金型におけるキャビティインサートを模式的に示す図であり、（ａ）上面図、（ｂ）正面図、（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。 図２のモールド金型における樹脂止め駒を模式的に示す図であり、（ａ）上面図、（ｂ）正面図である。 図４の樹脂止め駒周辺での樹脂モールド工程を説明するための図である。 図４の樹脂止め駒周辺での樹脂モールド工程を説明するための図である。 本発明者が検討した樹脂止め駒周辺での樹脂モールド工程を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

まず、図１および図２に示すモールド金型および樹脂モールド装置１について説明する。図１は本実施の形態における樹脂モールド装置１の要部を模式的に示す断面図である。図２は図１の樹脂モールド装置１が備えるモールド金型における下型センタインサート３、下型キャビティインサート４、および樹脂止め駒８の配置を説明するための図である。なお、図１は図２中のＡ−Ａ線に対応している。また、図２では、説明を容易にするために下型キャビティインサート４のワーク１０搭載領域にハッチングを付している。

樹脂モールド装置１が備えるモールド金型は、互いに対向するように配置される上型モールド金型および下型モールド金型を有する。このモールド金型は、ポット２に樹脂を投入し、プランジャ１１にて樹脂を押圧する事により、ランナ６を経てキャビティ７ａに樹脂注入するものである。

下型モールド金型は、筒状のポット２を有する下型センタインサート３と、下型センタインサート３にランナ６を横断する位置に、隣接して配置されるワーク１０（例えば、基板、リードフレームなど）を載置する基板段差（凹部）４ａを有する下型キャビティインサート４とを有している。また、この下型モールド金型は、凹部を含み、その凹部内に下型センタインサート３および下型キャビティインサート４が配置される下型チェイス（図示せず）を有している。

一方、上型モールド金型は、金型カル５ａおよび金型カル５ａから連絡される金型ランナ６の一部（５ｂ）が形成されている上型センタインサート５と、上型センタインサート５を挟むように隣接して配置され、キャビティ７ａおよびキャビティ７ａに連絡する金型ランナ６の一部（７ｂ）が形成される上型キャビティインサート７とを有している。また、上型モールド金型は、凹部を含み、その凹部内に上型センタインサート５および上型キャビティインサート７が配置される上型チェイス（図示せず）を有している。

また、樹脂モールド装置１は、このようなモールド金型の他に、筒状のポット２内で昇降可能なプランジャ１１を備えている。樹脂モールド装置１では、例えば、ポット２に装填された樹脂が加熱されて溶解した状態とし、溶解した樹脂をプランジャ１１が押し上げて、金型カル５ａ、金型ランナ６を介して、キャビティ７ａに向けて圧送りする。これにより、例えば、ワーク１０である基板上の半導体チップをキャビティ７ａ内に収め、ワーク１０をクランプしながら、そのキャビティ７ａに樹脂を流し込んで半導体チップをモールドすることができる。

樹脂モールド装置１においても、下型センタインサート３と下型キャビティインサート４で形成する基板段差と、ワーク１０との境界（図２参照）に沿って、ワーク１０の外周へ樹脂が回り込んでしまう場合がある。そこで、樹脂モールド装置１では、図２に示すように、下型キャビティインサート４に載置されるワーク１０の外周側であって、下型センタインサート３に接して下型キャビティインサート４に配置される樹脂止め駒８を配置している。

次に、図３および図４を参照して、本実施の形態で示すモールド金型が有する樹脂止め駒８について説明する。図３は下型キャビティインサート４を模式的に示す図であり、図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線の断面図である。また、図４は樹脂止め駒８を模式的に示す図であり、図４（ａ）は上面図、図４（ｂ）は正面図である。なお、図４中の符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３が示す面は、図４（ａ）および図４（ｂ）のそれぞれにおいて対応している。樹脂止め駒８の面Ｓ１は、ワーク１０が載置される領域となる。

下型キャビティインサート４には基板段差４ａによってワーク１０が搭載される領域（図２中ではハッチングで示している）が形成されている。また、下型キャビティインサート４には下型センタインサート３側から基板段差４ａで切り欠き部４ｂが形成されている。これら基板段差４ａや切り欠き部４ｂは例えば、フライス加工で彫り込んで形成することができる。また、放電加工を行うと加工用の電極に合わせて平らに形成できるので、深さ方向の調整が容易とすることができる。

この切り欠き部４ｂに、樹脂止め駒８が嵌め込まれる。すなわち、樹脂止め駒８は下型キャビティインサート４に着脱可能である。このため、樹脂モールドの際、下型センタインサート３と下型キャビティインサート４に載置されたワーク１０との隙間に沿って樹脂が漏れ、樹脂止め駒８により、樹脂が止まる。なお、ワークを載置する基準として、基板段差内にパイロットピンを埋め込む（図示せず）事で、ワークにある孔を挿入固定しても良い。

また、樹脂止め駒８は、正面形状がＬ字状となっており、面Ｓ３を有する下部（引っかけ部）によって、ワーク１０をクランプしたときに樹脂止め駒８の上下方向の抜けを防止することができる。面Ｓ３を有する下部とは反対の上部において、面Ｓ１および面Ｓ２を有する樹脂止め駒８は、載置されたワーク１０と対向する側に波形状または凹形状を有している。

ここで、樹脂モールド装置１において樹脂モールドの際に樹脂漏れが生じた場合についてより詳細に説明する。図５、図６は樹脂止め駒８周辺での樹脂モールド工程を説明するための図である。なお、本実施形態における樹脂止め駒８は載置されたワーク１０と対向する表面８ａが波形状または凹形状であるのに対して、図７を参照して説明した樹脂止め駒１０８は表面１０８ａが平坦（滑らか）である点で相違するが、例えば、外形サイズ（長さＬなど）が同じとしている。

樹脂止め駒８は、ワーク１０とモールド金型とのクランプ面から樹脂１２が漏れ、ワーク１０の外周へ樹脂１２が回り込むのを、樹脂止め駒８の表面８ａで停止させようとするブロックである。ワーク搭載領域（図２でハッチングした領域）はワーク１０の外形寸法公差を含めたマージン設計のため、例えば図５に示すように、ワーク搭載領域にワーク１０を載置した場合、下型キャビティインサート４上のワーク１０と下型センタインサート３との間に、必ず隙間が生じる。

できるだけ樹脂漏れなくワーク１０を上型モールド金型と下型モールド金型で確実にクランプするため、樹脂モールド装置１においては、通常、以下のように設計される。まず、ワーク１０の設計上の最薄ワークが仮に来ても確実にクランプできるように、基板段差４ａの深さは、ワーク１０の設計上の最薄ワークよりも若干浅く設計される。また、ワーク１０の設計上の最長幅ワークが仮に来ても段差部に確実に入るように基板段差４ａの幅は、ワーク１０の設計上の最長幅ワークよりも若干広く設計される。さらに、ワーク１０の設計上の最長長さワークが仮に来ても段差部に確実に入るように基板段差４ａの長さは、若干長く設計される。

仮に、基板段差４ａを大きく設定すると、ワーク１０が段差に入り込まないで、金型が閉じるため、ワーク１０を潰して不良となってしまう。そこで、公差いっぱいの最長幅かつ最長長さのワークが入る大きさに基板段差４ａを形成している。このため、通常はワーク１０よりも基板段差４ａの方が若干大きく設計され、僅かな隙間が生じるようになっている。

前述したように、本実施の形態では、樹脂モールド時の樹脂漏れによるトラブルを改善することにある。すなわち、ワーク１０と基板段差４ａとの間に樹脂１２が流れ出ても、適当な樹脂止め駒８により、それ以上樹脂漏れをさせないことにある。

例えば図５に示したように、下型キャビティインサート４上のワーク１０と下型センタインサート３との間で隙間が生じているため、樹脂モールドの際、漏れた樹脂１２は、下型センタインサート３とワーク１０との間を通って広がろうとする。そこで、樹脂止め駒８を下型センタインサート３と接して配置することによって、漏れてきた樹脂１２の広がりを堰き止めようとしている。さらに、ワーク１０と樹脂止め駒８との間を通ろうとする樹脂１２は、ワーク１０と対向する表面８ａとの間で停止されることとなる。

このように、樹脂止め駒８を、下型キャビティインサート４に載置されるワーク１０の外周側であって、下型センタインサート３に接して下型キャビティインサート４に配置することによって、樹脂モールドの際、ワーク１０よりも外側のモールド金型上に樹脂が流出することを防止することができる。これにより、生産性を向上することができる。例えば、樹脂止め駒８を設けず、単に、下型キャビティインサート４のみとした場合、モールド金型内に樹脂が付着したままでは、未充填などの成形不良のため製造歩留まりが低下してしまうからである。また、下型キャビティインサート４を交換、整備する必要となり、生産性が低下してしまうからである。

さらに、本実施の形態では、樹脂止め駒８において、図７で示した樹脂止め駒１０８のように、載置されたワーク１０と対向する表面８ａの形状を平らとしないようにしており、載置されたワーク１０と対向する表面８ａを波形状または凹形状としている。本実施例の場合、波形状の一例として、Ｒ０．５で、凹凸の高さは０．０５ｍｍのピッチ０．７ｍｍ程度を放電加工で加工している。

このように樹脂止め駒８の表面８ａが粗いことで、樹脂１２が流れる流路の断面積が大きくなるため、樹脂止め駒８と接する樹脂１２の流速を下げることができる。また、表面８ａに形成された凹部によって、成形圧が分散し（例えば、図６中の白抜き矢印）、樹脂止め駒８と接する樹脂１２の流速を下げることができる。

また、樹脂止め駒８の表面８ａが粗いことで、樹脂１２とモールド金型（樹脂止め駒８）との接触表面積が大きくなるため、モールド金型から樹脂１２への伝わる熱量を大きくする（例えば、図６中の黒塗り矢印）ことができる。伝わる熱量が大きくなると、樹脂１２の硬化を早くすることができる。このため、樹脂１２の熱硬化が促進され、図５、図６に示すように、樹脂漏れを起こす前に樹脂１２が硬化することによって、表面８ａで樹脂１２を停止させ、樹脂止め駒８からの漏れを防止することができる。

また、載置されたワーク１０と対向する側の波形状または凹形状の表面８ａを粗くすることができる。波形状または凹形状の表面８ａを放電加工、またはブラストをすることによって梨地面、例えば数μｍ程度の凹凸面を形成することができる。これにより、樹脂止め駒８の表面８ａを粗くすることができるので、樹脂止め駒８からの漏れをより防止することができる。

また、樹脂止め駒８からの樹脂漏れが低減したことで、所望の樹脂成形圧を製品部に加えることができ、未充填などの成形不良の発生を低減することができる。また、モールド金型への樹脂付着を低減することができるので、樹脂モールド装置１の装置稼働率が向上し、安定した生産を行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

例えば、前記実施の形態では、ワークを固定して載置するために下型キャビティインサートに基板段差を形成した場合について説明したが、下型キャビティインサートに基板段差を形成せずに、ワークを固定できるブロックをワークの周辺に配置した場合にも適用することができる。その場合も、樹脂止め駒をワークの外周側であって、下型センタインサートに接して下型キャビティインサートに配置すれば良い。

本発明は、モールド金型および樹脂モールド装置の製造業に幅広く利用されるものである。

１ 樹脂モールド装置
２ ポット
３ 下型センタインサート
４ 下型キャビティインサート
４ａ 基板段差
５ 上型センタインサート
５ａ 金型カル
６ 金型ランナ
７ 上型キャビティインサート
７ａ キャビティ
８ 樹脂止め駒
１０ ワーク
１１ プランジャ
１２ 樹脂
１０８ 樹脂止め駒

Claims (3)

1. ポットに樹脂を投入し、プランジャにて樹脂を押圧する事により、ランナを経てキャビティに樹脂注入するモールド金型において、
   ポットを有するセンタインサートと、
   前記センタインサートにランナを横断する位置に、隣接して配置されるワークを載置する基板段差を有するキャビティインサートと、
   前記キャビティインサートに載置されるワークの外周側であって、前記センタインサートに接して前記キャビティインサートに配置される駒とを有し、
   前記駒が、載置されたワークと対向する側に波形状または凹形状を有することを特徴とするモールド金型。
2. ポットに樹脂を投入し、プランジャにて樹脂を押圧する事により、ランナを経てキャビティに樹脂注入するモールド金型において、
   ポットを有するセンタインサートと、
   前記センタインサートにランナを横断する位置に、隣接して配置されるワークを載置する基板段差を有するキャビティインサートと、
   前記キャビティインサートに載置されるワークの外周側であって、前記センタインサートに接して前記キャビティインサートに配置される駒とを有し、
   前記駒が、載置されたワークと対向する表面が粗いことを特徴とするモールド金型。
3. ポットに樹脂を投入し、プランジャにて樹脂を押圧する事により、ランナを経てキャビティに樹脂注入するモールド金型において、
   ポットを有するセンタインサートと、
   前記センタインサートにランナを横断する位置に、隣接して配置されるワークを載置する基板段差を有するキャビティインサートと、
   前記キャビティインサートに載置されるワークの外周側であって、前記センタインサートに接して前記キャビティインサートに配置される駒とを有するモールド金型を備えた樹脂モールド装置であって、
   前記駒が、載置されたワークと対向する側に波形状または凹形状を有することを特徴とする樹脂モールド装置。

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