JP2013038369A - 樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で安価な小型の樹脂封止装置を提供する。
【解決手段】上金型２１と、中間金型２２と、前記上金型２１とで前記中間金型２２を挟持する下金型２３とを備え、前記上金型２１と前記中間金型２２とで基板を挟持するとともに、前記中間金型２２の貫通孔内に配置された電子部品を樹脂材料で樹脂封止する樹脂封止装置であり、前記下金型２３を、前記上金型２１に対向する成形位置と、側方に位置する非成形位置とに移送する移送手段と、前記中間金型２２を保持したままの状態で上下動できるとともに、前記中間金型２２を所定の高さ位置で保持できる中間金型保持手段４０と、前記下金型２３単体で樹脂供給位置に移送できるとともに、前記中間金型２２を載置したままの状態で前記下金型２３を基板供給位置に移送できる制御手段５４と、を備えた構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は基板に実装した半導体素子等の電子部品を樹脂材料で封止する樹脂封止装置、特に、上金型、中間金型、下金型の３枚金型を備えた樹脂封止装置に関する。

従来、３枚金型を備えた樹脂封止装置としては、例えば、上金型、中間金型、及び下金型を使用する成形プレスユニットを有する樹脂封止システムにおいて、前記中間金型を成形プレスユニットの外に出し入れする中間金型搬送機構を有することを特徴とする樹脂封止システムがある（特許文献１参照）。

特開２００２−３３４８９３号公報

しかしながら、前述の樹脂封止システムでは、中間金型の搬送に中間金型搬送用ハンドを必須とし、制御装置，制御システムが複雑化するとともに、コストアップを招く。特に、中金型搬送用ハンドを使用するためには、下金型と上金型との間に大きな作業空間を必要とするので、装置全体の高さ寸法が大きくなり、小型化できないという問題点がある。

そこで、本発明は、簡単な構造で安価な小型の樹脂封止装置を提供することを目的とする。

本発明に係る樹脂封止装置は、上金型と、貫通孔を有し、かつ、前記上金型に接離可能な中間金型と、前記中間金型に着脱可能に配置され、かつ、前記上金型とで前記中間金型を挟持する下金型とを備え、前記上金型と前記中間金型とで電子部品を実装した基板を挟持するとともに、前記中間金型の貫通孔内に配置された前記電子部品を、前記中間金型と前記下金型との間に充填した樹脂材料で樹脂封止する樹脂封止装置において、前記下金型を、前記上金型に対向する成形位置と、側方に位置する非成形位置とに移送する移送手段と、前記中間金型を保持したままの状態、または、前記中間金型を保持しないままの状態で上下動できるとともに、前記中間金型を所定の高さ位置で保持できる中間金型保持手段と、前記下金型単体で樹脂供給位置に移送できるとともに、前記中間金型を載置したままの状態で前記下金型を基板供給位置に移送できる制御手段と、を備えた構成としてある。

本発明によれば、従来例のような中間金型操作ハンドが不要であり、構造が簡単になるとともに、制御システムが簡単になり、安価な樹脂封止装置が得られる。
また、下金型に中間金型を載置したままの状態で側方に移送し、前記中間金型に基板を載置できるので、上金型と下金型との間に大きな作業空間を必要とせず、高さ寸法の小さい樹脂封止装置が得られる。
また、中間金型を上金型および下金型から分離独立させているので、中間金型のメンテナンスが容易になる。

本発明の実施形態としては、上金型に設けた上下駆動手段を介して中間金型保持手段を上下動させる構成としてもよい。
本実施形態によれば、下金型に載置された中間金型を上金型に受け渡す際に、下金型を上下動させる必要がなく、下金型が動作を開始するまでの時間を短縮でき、生産性が向上する。
また、上金型を基準として中間金型保持手段を上下動させることができるので、位置決め精度の高い樹脂封止装置が得られる。

本発明の他の実施形態としては、中間金型保持手段が、回動可能な上クランプ手段と下クランプ手段とで中間金型の両側縁部を挟持する構成としてもよい。
本実施形態によれば、中間金型保持手段の駆動機構が簡単であり、小型の中間金型保持手段を備えた樹脂封止装置が得られる。

本発明の別の実施形態としては、成形位置において中間金型保持手段で保持された中間金型の下面を清掃する清掃手段を備えた構成としてもよい。
本実施形態によれば、下金型を側方に移送することにより、中間金型の下面を清掃できるので、メンテナンスが容易な樹脂封止装置が得られる。

本発明の異なる実施形態としては、基板がリードフレームであってもよく、また、電子部品がＬＥＤであってもよい。
本実施形態によれば、多種多様な電子部品を樹脂封止できる樹脂封止装置が得られというという効果がある。

本願発明に係る全自動の樹脂封止装置の第１実施形態を示す平面図である。 図１に示した樹脂封止装置の正面図である。 図２に示した金型セットの拡大正面図である。 図３に示した金型セットの平面図である。 図２に示した金型セットの側面図である。 図３に示した金型セットのVI−VI線部分断面図である。 本願発明に係る中間金型保持ユニットが最下位に位置し、上クランプ部材を開いた状態を示す図４のVII−VII線部分断面図である。 本願発明に係る中間金型保持ユニットが最下位から中間位置に上昇し、上クランプ部材を閉じる途中を示す部分断面図である。 本願発明に係る中間金型保持ユニットが中間位置に位置し、上クランプ部材を閉じた状態を示す部分断面図である。 本願発明に係る中間金型保持ユニットが最上位に位置し、上クランプ部材を閉じた状態を示す部分断面図である。 本願発明に係る中間金型保持ユニット，下金型が最上位に位置し、上クランプ部材を閉じた状態を示す部分断面図である。 本願発明に係る半自動の樹脂封止装置の第２実施形態を示す平面図である。

第１実施形態に係る樹脂封止装置は、図１および図２に示すように、大略、供給ユニット１と、成形ユニット２と、排出ユニット３とを備えている。なお、各図面は説明の便宜上、概略的に図示してある。

供給ユニット１は、図１および図２に示すように、基板供給装置１０と、配列装置１１と、インローダ１２と、樹脂供給装置１３とを備えている。

前記基板供給装置１０は、複数枚の基板４を積み重ねた状態で収納するマガジン１４を位置Ａから位置Ｂに移送する。そして、図示しないプルユニットで、位置Ｂのマガジン１４から基板４を１枚ずつ位置Ｃの配列装置１１へ引き出す。前記配列装置１１は、内蔵するヒータ（図示せず）で基板４を予熱しつつ、位置Ｃから位置Ｄまでガイドレール１５に沿って移動した後、位置Ｄでインローダ１２に基板４を渡す。前記インローダ１２は前記基板４の両端を保持できるチャック爪（図示せず）を備え、位置Ｄで受け取った基板４を成形ユニット２の位置Ｅで待機する中間金型２２へ搬送する。

なお、前記インローダ１２は樹脂供給装置１３を併設しており、前記樹脂供給装置１３内に設けた２つのタンク（図示せず）から異なる液状樹脂材料が、後述する下金型２３のポット部に混合されて供給される。

成形ユニット２は、上金型２１、中間金型２２および下金型２３からなる金型セット２０と、フィルム供給ユニット３０と、クリーナ３１とを備えている。

前記金型セット２０の上金型２１は、平面方形の下プラテン３２（図６）の隅部に立設したタイバー３３の上端部に架け渡した上プラテン３４の下面に固定されている。そして、図３，４に図示するように、前記上プラテン３４の対向する両側面に取り付けたガイドレール３５，３５を介し、中間金型保持ユニット４０が上下動可能に取り付けられている。

前記中間金型保持ユニット４０は一対の断面略Ｌ字形状の取付板４１，４１からなり、前記取付板４１，４１は前記上プラテン３４のガイドレール３５に沿って上下にスライド移動可能に取り付けられている。また、前記取付板４１，４１の上端部は連結バー４２で連結されているとともに、前記連結バー４２は前記上プラテン３４の上面中央に配置した上下駆動用シリンダ４３によって上下動可能に支持されている。
また、前記取付板４１の外側面には、クランプ用シリンダ４４の一端部が回動可能に取り付けられているとともに、前記クランプ用シリンダ４４に組み込まれたピストン４５の先端が、異形の上クランプ部材４６の一端部に回動可能に取り付けられている。そして、前記上クランプ部材４６の他端部は前記取付板４１にヒンジ支持されている。さらに、前記取付板４１の下端部に、前記上クランプ部材４６の係合爪４６ａとで中間金型２２を挟持する下クランプ部４７を突設してある。前記下クランプ部４７には中間金型２２を位置決めするための位置決めピン４７ａを突設してある。

中間金型２２は、その上面に基板，リードフレーム等を位置決めできる位置決めピン（図示せず）を設けてあるとともに、後述する下金型２１のキャビティに対応する位置に、前記基板，リードフレームに実装したＬＥＤ，電子素子等を配置できる貫通孔を設けてある。

下金型２２は、その上面に複数のキャビティ、ランナー、ゲート（図示せず）を配置するとともに、前記キャビティにランナー、ゲートを介して連通するポット部（図示せず）を形成してある。そして、前記下金型２２はガイドレール３７を介して位置Ｅと位置Ｆとの間を往復移動可能に配置されている。

フィルム供給ユニット３０は、成形品の離型性の向上、樹脂漏れ、金型の汚れを防止すべく、位置Ｆで下金型２３の上面にフィルムを供給するとともに、下金型２３のポット部内に前記フィルムを押し込んで押し込み型を付ける押し込み用治具を備えている。そして、前記フィルム供給ユニット３０は図１に示す位置から左側に往復移動可能である。

なお、前記フィルム供給ユニット３０はクリーナ３１を併設している。前記クリーナ３１は、回転動作する掃除用ブラシを中間金型２２の下面に押し当て、金型表面に残留する樹脂カスを除去，吸引するためのものである。そして、前記フィルム供給ユニット３０とともに、図１に示す位置から左側に移動してガイドレール３７の上部で停止した後、前記ガイドレール３７に沿って上プラテン３４の直下まで往復移動可能である。

排出ユニット３は、図１および図２に示すように、アンローダ５０と、受取装置５１と、マガジン５２を収納した基板排出装置５３と、を備えているとともに、制御装置５４を配置してある。

アンローダ５０は、前記インローダ１２と同様、基板４を保持するチャック爪を備えているとともに、使用済みフィルムを吸引，除去するための吸引保持装置を備えている。また、前記アンローダ５０は、成形ユニット２の位置Ｅと排出ユニット３の位置Ｇとの間を往復移動可能であり、成形ユニット２の位置Ｅで成形品である基板４を中間金型２２から受け取り、排出ユニット３の位置Ｇへ移動する。そして、前記アンローダ５０は、位置Ｇまでガイドレール５５を介して移動して来た受取装置５１に成形品を載置する。前記受取装置５１は、ガイドレール５５を介して位置Ｈまで移動した後、成形済みの成形品である前記基板４を図示しないプッシャーで基板排出装置５３のマガジン５２に収納する。ついで、前記マガジン５２が満杯になった場合には、前記マガジン５２は位置Ｊまで移動する。

前記構成の樹脂封止装置では、制御装置５４によって供給ユニット１、成型ユニット２、排出ユニット３が制御される。

次に、前述の構成からなる樹脂封止装置の動作について説明する。
（準備工程）
配列装置１１を位置Ｃにおいて所定の温度に加熱しておく。
また、成形ユニット２において中間金型２２の両側縁部を上クランプ部材４６と下クランプ部４７とで挟持し、上下駆動用シリンダ４３を駆動することにより、上金型２１の下面に前記中間金型２２を当接させて保持しておく。一方、下金型２３をフィルム供給ユニット３０の直下に位置する位置Ｆまで移送しておく。
さらに、排出ユニット３において受取装置５１を位置Ｇまで移送しておく。

（供給工程）
成形ユニット２の位置Ｆにおいてフィルム供給ユニット３０から下金型２３の上面にフィルム（図示せず）を載置した後、フィルムを下金型の表面に吸着保持し、前記フィルム供給ユニット３０の押し込み用治具で下金型２３のポット部を被覆するフィルムの一部を押し込み、樹脂溜めとなる凹所を形成する。そして、前記下金型２３をガイドレール３７に沿って上プラテン３４の直下まで移動させる。ついで、上下駆動用シリンダ４３を駆動し、連結バー４２を下降させて中間金型２２を下金型２３に載置した後、クランプ用シリンダ４４を駆動し、前記上クランプ部材４６を開いて中間金型２２の保持状態を解除する。このとき、中間金型２２の貫通孔と下金型２３のキャビティとがフィルムを介してそれぞれ対向する。さらに、前記上下駆動用シリンダ４３を駆動し、中間金型保持ユニット４０を最下位まで下降する（図７）。
さらに、前記中間金型２２を載置した前記下金型２３をガイドレール３７に沿って位置Ｅまで移送する。

一方、供給ユニット１において位置Ａのマガジン１４を位置Ｂまで移送し、位置Ｂのマガジン１４に収納した基板４を図示しないプッシャーで１枚ずつ押し出し、位置Ｃに位置する配列装置１１に載置する。そして、前記配列装置１１で基板４を加熱しつつ、前記配列装置１１をガイドレール１５を介して位置Ｄまで移送する。

位置Ｄに到達した前記配列装置１１から基板４をインローダ１２のチャック爪で保持し、樹脂供給装置１３と共に、インローダ１２を成形ユニット２の位置Ｅまで移送し、前記中間金型２２の上方に位置決めする。

そして、インローダ１２を制御することにより、そのチャック爪を開いて中間金型２２の上面の凹所に基板４を載置，位置決めすることにより、前記基板４に実装したＬＥＤ等の電子部品（図示せず）を貫通孔内に位置決めする。したがって、前記電子部品は中間金型２２の貫通孔内に位置するとともに、フィルムを介して下金型２３のキャビティに対向する。

ついで、前記下金型２３をガイドレール３７に沿って上プラテン３４の直下に搬送する。そして、上下駆動用シリンダ４３を駆動して連結バー４２を引き上げ、下クランプ部４７で中間金型２１の縁部を係止するとともに（図８）、クランプ用シリンダ４４を駆動し、中間金型２２の両側縁部を上クランプ部材４６と下クランプ部４７とで挟持する（図９）。さらに、前記上下駆動用シリンダ４３を駆動し、中間金型保持ユニット４０を上昇させることにより、上金型２１の下面と中間金型２２の上面とで基板４を挟持する（図１０）。

なお、下金型２３に中間金型２２を載置したままの状態で側方に移動でき、前記中間金型２２に基板４を載置できるので、上金型２１と中間金型２２との間に大きな作業空間を必要としない。このため、上下駆動用シリンダ４３には比較的ストロークの短い、すなわち、小型のものを採用できるので、コスト削減が可能になるという利点がある。

一方、下金型２３だけをガイドレール３７に沿って位置Ｅまで移送し、事前に移送されて待機する樹脂供給ユニット１３の直下に位置決めした後、前記下金型２３のポット部に液状樹脂を注入する。そして、前記下金型２３をガイドレール３７を介して上プラテン３４の直下に移送し、前記下金型２３を押し上げ、上金型２１とで中間金型２２を型締めする（図１１）。このとき、基板４に実装した電子部品はフィルムを介して下金型２３のキャビティに対向する。
そして、金型セット２０内の空気を吸引して真空状態にするとともに、下金型２３のポット部内のプランジャを押し上げることにより、前記ポット部内の液状樹脂をフィルムを介して押し上げる。これにより、液状樹脂はフィルム上面に沿って押し出され、ランナー，ゲートを通過して下金型２３のキャビティに流入して充填される。このため、液状樹脂が各キャビティを被覆するフィルムの一部を下金型２３のキャビティ側に膨らませ、前記電子部品を封止する。

そして、前記液状樹脂が硬化した後、下金型２３を下降してゲートブレークを行い、再度、下金型２３を上昇させて中間金型２２に当接させる。そして、上クランプ部材４６を開いた後、中間金型保持ユニット４０を最下位まで下降させる一方、中間金型２２および下金型２３を同時に下降させる。そして、前記下金型２３を中間金型２２と一緒にガイドレール３７に沿って位置Ｅまで移送する。

なお、ゲートブレークする場合、中間金型２２を上金型２１に保持した状態で下金型２３を下降させたとき、中間金型２２は下金型２３に大きな力で引っ張られる。しかし、中間金型２２は下クランプ部４７によって上金型２１に保持されている。このため、クランプ用シリンダ４４には大きな引張力が直接作用しないので、クランプ用シリンダ４４を小型のものにでき、ユニットの小型化、コスト削減が可能になるという利点がある。

ついで、成形ユニット２の位置Ｅに排出ユニット３のアンローダ５０を移送し、前記中間金型２２の上方に位置決めする。そして、前記アンローダ５０のチャック爪で成形品である基板４の両側縁部を係合して持ち上げ、中間金型２２から成形品を分離した後、前記アンローダ５０を排出ユニット３の位置Ｇまで搬送する。さらに、位置Ｇに移送した成形品を、アンローダ５０のチャック爪を開いて受取装置５１に載置する。

受取装置５１に載置された基板４の成形品は、ガイドレール５５を介して位置Ｈまで移動した後、基板排出装置５３内のマガジン５２に１枚ずつ収納される。そして、前記マガジン５２が満杯になった後は前記マガジン５２を位置Ｊまで移送し、空マガジン（図示せず）と交換する。

一方、前記下金型２３を中間金型２２と同時に上プラテン３４の直下まで移送した後、上下駆動用シリンダ４３を駆動し、下クランプ部４７を中間金型２２の両側縁部に係止し、上クランプ部材４６と下クランプ部４７とで中間金型２２を挟持して持ち上げる。その後、下金型２３をガイドレール３７に沿って位置Ｅまで移動し、下金型２２の上面に残存する使用済みのフィルムへの吸着を解除するとともに、アンローダ５０で吸引，保持する。ついで、前記アンローダ５０を排出ユニット３側に移動し、成形ユニット２と排出ユニット３との境界近傍に設けた廃棄孔３６から使用済みフィルムを廃棄する。

また、使用済みフィルムを廃棄する間に、前記フィルム供給ユニット３０と共に前記クリーナ３１を左側に移動してガイドレール３７の上部で停止した後、前記クリーナ３１をガイドレール３７に沿って上プラテン３４の直下に移動し、前記クリーナ３１の回転するブラシで中間金型２２の下面を擦り、残留する樹脂カスを吸引，除去する。そして、フィルム供給ユニット３０，クリーナ３１を所定の位置に復帰させた後、前記下金型２３をガイドレール３７を介して位置Ｆに移動し、フィルム供給ユニット３０から前述と同様にフィルムを供給する。その後、前記下金型２３を上プラテン３４の直下に移送し、上下駆動用シリンダ４３を駆動し、中間金型２２を下降させて前記下金型２３に載置し、上クランプ部材４６を開くとともに、中間金型保持ユニット４０を最下位まで下降する。
以後、前述と同一の動作を繰り返すことにより、基板４に実装した電子部品を連続的に樹脂封止できる。

本実施形態によれば、下金型２３のガイドレール３７に沿って行われる往復移動、および、中間金型保持ユニット４０の上下駆動用シリンダ４３による上下移動およびクランプ用シリンダ４４による開閉動作によって成形作業を行うことができる。このため、構造が簡単で、複雑な制御を必要としないので、コストを低減できる。また、上金型２１と下金型２３との間に大きな作業空間を必要としないので、背の低い小型の樹脂封止装置が得られるという利点がある。

第２実施形態は、図１２に図示するように、前述の実施形態が全自動の樹脂封止装置に適用した場合であるのに対し、半自動の樹脂封止装置に適用した場合である。
すなわち、下金型２３にフィルム供給装置３０でフィルムを自動供給するとともに、樹脂供給装置３１で液状樹脂を自動供給する。一方、中間金型への基板４の供給、成形品の取り出し、使用済みフィルムの廃棄および金型の清掃は作業者が行う。なお、供給ユニット１の樹脂供給装置１３は成形ユニット２の位置Ｅまで往復移動可能である。
他は前述の第１実施形態と同様であるので、同一部分に同一番号を附して説明を省略する。

本実施形態によれば、設置面積が小さいとともに、多品種少量生産に適した樹脂封止装置が得られるという利点がある。

本発明に係る樹脂封止装置は、前述の実施形態に限らず、他の基板に実装した電子部品を樹脂封止するものに適用できることは勿論である。

１：供給ユニット
２：成形ユニット
３：排出ユニット
１０：基板供給装置
１１：配列装置
１２：インローダ
１３：樹脂供給装置
１４：マガジン
２０：金型セット
２１：上金型
２２：中間金型
２３：下金型
３０：フィルム供給ユニット
３１：クリーナ
３２：下プラテン
３４：上プラテン
３７：ガイドレール
４０：中間金型保持ユニット
４１：取付板
４２：連結バー
４３：上下駆動用シリンダ
４４：クランプ用シリンダ
４５：ピストン
４６：上クランプ部材
４６ａ：係合爪
４７：下クランプ部
４７ａ：位置決めピン
５０：アンローダ
５１：受取装置
５２：マガジン
５３：基板排出装置
５４：制御装置
５５：ガイドレール

Claims (6)

1. 上金型と、貫通孔を有し、かつ、前記上金型に接離可能な中間金型と、前記中間金型に着脱可能に配置され、かつ、前記上金型とで前記中間金型を挟持する下金型とを備え、前記上金型と前記中間金型とで電子部品を実装した基板を挟持するとともに、前記中間金型の貫通孔内に配置された前記電子部品を、前記中間金型と前記下金型との間に充填した樹脂材料で樹脂封止する樹脂封止装置において、
   前記下金型を、前記上金型に対向する成形位置と、側方に位置する非成形位置とに移送する移送手段と、
   前記中間金型を保持したままの状態、または、前記中間金型を保持しないままの状態で上下動できるとともに、前記中間金型を所定の高さ位置で保持できる中間金型保持手段と、
   前記下金型単体で樹脂供給位置に移送できるとともに、前記中間金型を載置したままの状態で前記下金型を基板供給位置に移送できる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 上金型に設けた上下駆動手段を介して中間金型保持手段を上下動させることを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
3. 中間金型保持手段が、回動可能な上クランプ手段と下クランプ手段とで中間金型の両側縁部を挟持することを特徴とする請求項１または２に記載の樹脂封入装置。
4. 成形位置において中間金型保持手段で保持された中間金型の下面を清掃する清掃手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。
5. 基板がリードフレームであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の樹脂封止装置
6. 電子部品がＬＥＤであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。

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