JP3590146B2 - 樹脂モールド装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、相対的に接離動可能な上型および下型と、前記下型へ着脱可能に搭載され、樹脂封止される成形品成形用のキャビティ及び該キャビティへ溶融樹脂を充填するための樹脂路を形成した中間型と、を備えた樹脂モールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば半導体装置の樹脂モールド装置には、相対的に接離動可能な上型および下型と、成形品成形用のキャビティおよびキャビティへ溶融樹脂を充填するための樹脂路とを具備する多くの種類のモールド金型が使用されている。
通常、上型と下型のパーティング面上に樹脂封止（成形）用のキャビティが凹設され、上型および／または下型に形成された樹脂路を通って溶融樹脂がキャビティ内へ充填され、樹脂封止が行われる。
また上記樹脂モールド装置に装備される離型装置としては、樹脂封止後、エジェクタピン等の離型手段により樹脂封止部の金型からの離型が行われる。このとき、成形品にはゲート，ランナー，カル等の不要樹脂が付着したまま離型が行われる。そして、次の工程で上記成形品ゲート，ランナー，カル等の不要樹脂を除去して仕上げ工程が行われる。
【０００３】
また片面モールドを行う樹脂モールド装置、例えばＢＧＡ（ｂａｌｌ・ｇｒｉｄ・ａｒｒａｙ）用の樹脂モールド装置においては、相対的に接離動可能な上型および下型と、前記下型へ着脱可能に取り付けられた中間型を装備している。上記上型と中間型の間に半導体装置を搭載して型開および型閉可能であり、下型及び中間型に形成した前記半導体装置を収容するキャビティ内へ垂直に連通する樹脂路に溶融樹脂を流し込んで樹脂封止を行う。
また上記樹脂モールド装置に装備される離型装置としては、樹脂封止後、上記上型と中間型を型開して該中間型を下型より取り外し、成形品とゲートをエジェクタピン等により切り離し、次に成形品にエジェクタピン等を突き当てることによって金型より離型させていた。
そして、上記樹脂モールド装置を再使用する際には、中間型内の樹脂路に成形された不要樹脂を離型除去して再度下型に搭載して使用していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の樹脂モールド装置には次のような課題がある。即ち、中間型の有無にかかわらず、樹脂路の金型ブロックに彫り込み加工して該樹脂路にピン穴を形成してエジェクタピンを突き出し可能に嵌入し、樹脂封止部の離型を行っていた。このエジェクタピンは、ある程度の数を配備しなければ効果がなく、またエジェクタピンとエジェクタピン穴の隙間に樹脂が入り込むため、エジェクタピンの駆動不良を招いていた。
特に中間型のある樹脂モールド装置においては、成形品とゲートの切断も十分できなくなるおそれがある。そこで、エジェクタピンの駆動出力を上げようとすると、駆動源（スプリング等）を数多く必要となり、金型の大型化，複雑化を招来する。
【０００５】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、成形品の金型からの離型性を向上させ、金型の小型化、簡略化に寄与できる樹脂モールド装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、相対的に接離動可能な上型および下型と、前記下型へ着脱可能に搭載され、樹脂封止される成形品成形用のキャビティ及び該キャビティへ溶融樹脂を充填するための樹脂路を形成した中間型と、前記中間型に設けられ、キャビティで成形された成形品の中間型からの離型を行うための離型手段と、前記樹脂路の一部が形成され、前記中間型と一体となるよう付勢して取り付けられた樹脂路プレートと、前記樹脂路プレートを前記中間型より離間する方向に押し下げるための押し下げ手段とを具備し、前記中間型を上下金型間より取り出して押し下げ手段により樹脂路プレートを中間型より離間する方向に押し下げると隙間が形成され、押し下げるのを止めると付勢力により中間型と一体に保持されることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
上記構成によれば、例えば、樹脂封止後に下型プレートより中間型を取り外して、樹脂路プレートを中間型より離間する方向に押し下げピンにより押し下げて隙間を形成すると、成形品から成形品ゲートを切り離すことができる。また、押し下げピンによる押し下げを止めると付勢力により樹脂路プレートは中間型と一体に保持される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施例について添付図面と共に詳述する。本実施例は、一例としてボールグリッドアレイ型の半導体装置を樹脂封止するための樹脂モールド装置を例に挙げて説明する。
図１は樹脂モールド装置の全体構成を示す断面説明図、図２は樹脂モールド装置の主要部の上視図及び正面図、図３は樹脂モールド装置の主要部の側面図である。
【０００９】
図１及び図２において、１は下型であり、トランスファモールド装置の下プレス基台部２へ固定されている。上記下型１は下ベース３及び下型チェイス４を装備している。上記下ベース３は加熱手段３ａを装備しており、該下ベース３の上に下型チェイス４が装備されている。この下型チェイス４は、下型チェイスプレート５及び下型プレート６を備えている。なお、下型プレート６の上面には後述するポット、後述するエジェクタピンとの干渉を防止するための逃げ孔６ａ、及び後述する樹脂路プレートの位置決めピンとの干渉を防止するための逃げ孔６ｂがそれぞれ穿設されている（図３参照）。
【００１０】
７は樹脂供給機構を構成するポットであり、下型プレート６内に設けられている。ポット７は、下型１の長さ方向へ所定間隔をおいて複数個列設されている。各ポット７内にはプランジャ８が上下方向へ摺動可能に配されている。複数のプランジャ８は、下プレス基台部２内に設けられているプランジャ駆動装置９により、同時に同一動作が可能になっている。樹脂成形を行う場合、ポット７内には熱硬化性樹脂のタブレットが投入され、ポット７内で溶融され、プランジャ８が上動して後述する樹脂路内へ溶融樹脂を供給する。
【００１１】
１０は上型であり、図１に示すように上プレス基台部１１に保持され、かつトランスファモールド装置のプレス装置（例えばモータプレス装置）へ連結されて上下動可能になっている。この上下動により、上型１０は下型１に対して接離動可能になっている。上記上型１０は、上ベース１２及び上型チェイス１３を装備している。上記上ベース１２は加熱手段１２ａを装備しており、該上ベース１２の下に上型チェイス１３が装備されている。この上型チェイス１３は、上型チェイスプレート１４及び上型プレート１５を備えている。
【００１２】
１６は中間型であり、下型１上へ着脱可能に設けられている。本実施例では、中間型１６はその底面に形成した位置決めピン（段付きピン）１６ａを下型プレート６上に穿設した位置決め穴６ｂに凹凸嵌合させることで位置決めされる（図２，図３参照）。上記位置決めピン１６ａを段付きとすることにより、位置決め穴６ｂとの位置決めと、後述する樹脂路プレートの動きをガイドしている。また、上記中間型１６は下型プレート６へクランプ機構により容易に着脱できるように取り付けられ、上記中間型１６の上面は上型１０のパーティング面と対向するパーティング面となる。また、上記中間型１６は、下型プレート６とのクランプを解除することにより、図の矢印方向に移動させて取り出し可能に構成されている。
【００１３】
また、図２において、１７は樹脂成形用のキャビティであり、中間型１６の上面（パーティング面）上に凹設されている。上記キャビティ１７は、中間型１６上に２列に並設されている。
また、図３において、１８は樹脂路であり、各ポット７に対応して中間型１６の下面および内部に設けられている。各樹脂路１８は、ポット７に対向する金型カル１９と、該金型カル１９から両側キャビティ１７方向へ延びる金型ランナ２０と、該金型ランナ２０から略垂直上方へ延び、各キャビティ１７の底面と略直角に連絡する金型ゲート２１とから成る。各樹脂路１８は、ポット７と両側キャビティ１７とを連絡し、ポット７から供給される溶融樹脂をキャビティ１７内へ充填可能にしている。上記金型ゲート２１には、キャビティ１７に近い程断面積が小さくなるようなテーパー面が形成されている。
【００１４】
本実施例では樹脂路１８が基板２２上を全く走らないので、基板２２上に樹脂路１８に対応するスクラップが形成されることがない。従って、スクラップ除去に際して基板２２を傷めるおそれが全くないし、残留樹脂による型閉時の金型損傷も防止できる。また、パーティング面上にフラッシュの発生がないので、金型クリーニングも簡単で済むし、金型が分割構造であっても分割部分へ樹脂が回り込むことがなく、樹脂除去作業が不要になる等のメリットがある。
【００１５】
また、図３において、２３は樹脂路プレートであり、前記中間型１６の底部に対して離間可能に一体に取り付けられている。この樹脂路プレート２３には、前記樹脂路１８の一部が形成されており、具体的には金型カル１９と金型ランナ２０に相当する部分が形成されている。上記樹脂路プレート２３に形成される樹脂路は、例えばワイヤー放電加工等でくり抜いて形成される。
【００１６】
また、上記樹脂路プレート２３は、その長手方向両側に設けた押し下げ手段としての押し下げピン２４を押し下げて成形品と成形品ゲートとを切り離すと共に、樹脂プレート２３と中間型１６との間に隙間Ａを形成し、該隙間Ａにエアーを吹き込むことにより不要樹脂（成形品カル，ランナ，及びゲート）を樹脂路プレート２３より離型できるように構成されている（図４参照）。上記押し下げピン２４は、そのヘッド部に設けた鍔状のストッパ２４ａと中間型１６との間に介在させたコイルスプリング２４ｂにより上下方向に所定量押し下げることができるように構成されている。
【００１７】
即ち、図４に示すように、上記押し下げピン２４を突き下げピン２５等により押し下げることにより、樹脂路プレート２３の端部が下方にたわむ力で成形品ゲートと成形品との切り離し（ゲートブレイク）が行われ、中間型１６との間に隙間Ａが形成される。この隙間Ａに圧縮空気等を吹き込むことにより、不要樹脂と中間型１６間に圧力を加えて樹脂プレート２３の樹脂路の側面部分で密着している不要樹脂を樹脂路プレート２３より離型させることができる。本実施例においてはエアーが横方向へ逃げることなく効率的に隙間Ａに流入するように、樹脂プレート２３と中間型１６との間に段差Ｂが形成されている。尚、上記押し下げピン２４を所定量押し下げると、ストッパ２４ａが中間型１６の段差に突き当たって樹脂路プレート２３の端部が所定量たわみ、押し下げるのを止めるとコイルスプリング２４ｂの付勢力により樹脂路プレート２３は、再び中間型１６と一体に保持される。
また、上記樹脂路プレート２３を中間型１６より取り外すと、不要樹脂としての成形品カル，成形品ランナ２０，及び成形品ゲート２１は除去できるように構成しても良い。
【００１８】
また、図３において、２６ａは成形品離型手段のとしてのエジェクタピンであり、中間型１６内に設けられ、その上端をキャビティ１７内に突き出して成形品を離型させる。このエジェクタピン２６ａは、若干距離上下動可能になっており、上端はキャビティ１７内へ進入可能になっている。エジェクタピン２６ａは、コイルスプリング２６ｂによって常時下方へ付勢されており、通常は上端面がキャビティ１７の内底面とほぼ面一に位置している。
なお、上記中間型１６が下型プレート６上へセットされたときは、図３に示すようにエジェクタピン２６ａの下端部が下型プレート６に穿設されている逃げ孔６ａ内に進入して互いの干渉が防止されている。
【００１９】
２７は把手であり、上記中間型１６の側面部であって各コーナー付近に突設されている。この把手２７は、上記中間型１６を下型１より取り外すときに把持してこれを取り出し、再びモールドする時に該把手２７を把持して下型１にセットする。
【００２０】
次に、上述のように構成された樹脂モールド装置を用いてボールグリッドアレイ型の半導体装置を樹脂封止する方法について図１及び図２を参照して説明する。
型開状態において、ポット７へ樹脂タブレットが投入され、パーティング面上へ基板２２がセットされた中間型１６が下型プレート６上へクランプされる。
上記中間型１６がセットされたら、上型１０が下動し、型閉状態となる。型閉状態では、中間型１６のパーティング面上にある基板２２を、上型プレート１５により押圧している。
この状態でポット７内の樹脂タブレットが溶解され、プランジャ駆動装置９を起動させてプランジャ８が上動すると、溶融樹脂はポット７から樹脂路１８を通ってキャビティ１７内へ充填される。
【００２１】
樹脂成形が終了し、樹脂が固化したら上型１０は上動され、型開が行われる。上型１０が十分上方へ移動したら、中間型１６の下型プレート６とのクランプを外し、上下金型間より外へ取り出す（図３の状態）。
【００２２】
次に、図４に示すように、押し下げピン２４を押し下げて不要樹脂と中間型１６間に形成された隙間Ａにエアーを吹き込ませて樹脂路１８に形成された不要樹脂を中間型１６より離型させる。このとき、不要樹脂である成形品カル，成形品ランナ，及び成形品ゲートは上記樹脂路プレート２３より離型する。上記中間型１６の内部に上下方向に形成される成形品ゲートは、上記樹脂路プレート２３全体が下方に押圧されてゲートブレイクが行われ、樹脂路１８のテーパー面に沿ったスムーズな離型を行うことができる。
【００２３】
なお、中間型１６の下型プレート６へのセッティング、取り出しは、作業員が把手２７を把持してマニュアルで行ってもよいし、専用のローディング機構を設けて自動的に行ってもよい。また上記押し下げピン２４の押し下げは、突き下げピン２５等を用いてマニュアルで行うか、或いは自動で行うことも可能である。また、本実施例では、押し下げピン２４の押し下げ動作では、樹脂路プレート２３は中間型１６より分離することなく一体的に取り付けられているように構成したが、押し下げにより完全に分離するように構成してもよい。但し、押し下げピン２４の押し下げより、樹脂路プレート２３が中間型１６より逐一分離するとすれば、再度プレートを組み込む作業に手間取り、操作が複雑となる。
【００２４】
上述のように、下型プレート６より取り出した中間型１６には成形品（ボール端子が形成されていない半導体装置）がキャビティ１７に付着しているので、例えばエアシリンダ等によりエジェクタピン２６ａへ上方向の離型力を作用させる。このとき成形品はキャビティ１７から離型し、不要樹脂が付着することなく取り出すことが可能となる。再度モールド工程を行う場合には、上記中間型１６の底部に樹脂路プレート２３を取り付けた後、下型プレート６上へセットすればよい。
【００２５】
また、本実施例では、上下金型間より中間型１６を外に移動させて、樹脂路プレート２３の押し下げ、基板２２のセット、成形品の取り出し等を行っていたが、上下金型を広く型開きすれば、中間型１６を外部へ移動させなくても上記作業が可能となる。
【００２６】
上記構成によれば、モールド後に下型プレート６より中間型８を取り外して、前記樹脂路プレート２３を前記中間型１６より離間する方向に押し下げピン２４により押し下げてゲートブレイクさせると共に隙間を形成し、該隙間にエアーを吹き込むことにより、前記樹脂路１８に対応して成形される不要樹脂を、樹脂路プレート２３より容易に離型させることができる。
【００２７】
また、複数のエジェクタピンを使用して不要樹脂を離型させる場合に比べて、エジェクタピンの駆動不良やゲート切断が不十分となる事態は回避でき、金型を小型化，簡略化することができる。また、樹脂路プレートに不要樹脂を一体化させたまま中間型から離型させることができるので作業効率が良く、しかも上記樹脂路プレートを交換すれば、樹脂路レイアウトの変更が可能となり、従来の金型への彫り込みに比べて装置の設計変更が低コストで容易にできる。
【００２８】
上記実施例では、樹脂路プレート２３の押し下げによりゲートブレイクを行うと共に中間型１６との間に形成された隙間を利用してエアーを吹き込んで不要樹脂を樹脂路プレート２３より一体的に離型させていた。これに対し、図５に示すように、中間型１６に不要樹脂離型手段を設けて、不要樹脂の樹脂路プレート２３からの離型を積極的に行うように構成することも可能である。
【００２９】
図５において、２８ａは不要樹脂離型手段としてのエジェクタピンであり、樹脂路１８で一体形成される成形品カル，成形品ランナ，及び成形品ゲートと、樹脂路プレート２３の離型を行う。上記エジェクタピン２８ａは中間型１６内に設けられており、若干距離上下動可能になっており、その下端は樹脂路プレート２３に当接している。上記エジェクタピン２８ａは、コイルスプリング２８ｂによって常時上方へ付勢されており、通常は下端面が樹脂路プレート２３の上面とほぼ面一に位置している。なお、型閉状態では図５に示すようにエジェクタピン２８ａの上端部が上型プレート１５に穿設されている逃げ孔１５ａ内に進入して互いの干渉が防止されている。
【００３０】
樹脂成形が終了し、樹脂が固化したら上型１０は上動され、型開が行われる。上型１０が十分上方へ移動したら、中間型１６と下型プレート６とのクランプを外して金型より外方に取り出す。
次に、押し下げピン２４を押し下げてゲートブレイクを行い、樹脂路１８に形成された不要樹脂を樹脂路プレート２３と共に中間型１６より離型させる。そして、図示しないエアーシリンダー等により上記エジェクタピン２８ａに下方向の離型力を作用させ、不要樹脂の樹脂路プレート２３からの離型を行う。
また、エアシリンダ等によりエジェクタピン２６ａへ上方向の離型力を作用させることにより、成形品をキャビティ１７から離型させて、不要樹脂が付着することなく取り出すことが可能となる。
【００３１】
上記構成によれば、不要樹脂の樹脂路プレート２３からの離型まで自動化できるので、より操作性の良い自動化に適した樹脂モールド装置を提供できる。
【００３２】
また上記各実施例では樹脂封止と成形品の取り出しを別の場所で行う例を挙げたが、例えば中間型１６へ基板２２をセットするステージと、樹脂封止を行うステージと、中間型１６から成形品等を離型させるステージと、中間型１６より不要樹脂を離型除去するステージとを樹脂モールド装置内に設け、順次各ステージへ複数の中間型１６を移動させるように構成すると連続モールドが可能となる。また上記各実施例は、樹脂供給機構が下型１側に設けられている樹脂モールド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、上型１０側に設けられていても良い。
【００３３】
以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、例えばボールグリッドアレイ型ではなく、ピングリッドアレイ型の半導体装置の樹脂モールド装置に用いてもよい、その場合には上型プレートのパーティング面にピン端子との干渉を防止するための凹部であって、複数種類のピングリッドアレイ型の半導体装置に対応できるサイズの凹部を形成しておけばよい等、発明の精神を逸脱しない範囲でさらに多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る樹脂モールド装置を用いると、複数のエジェクタピンを使用して不要樹脂を離型させる場合に比べて、エジェクタピンの駆動不良やゲート切断が不十分となる事態は回避でき、金型を小型化、簡略化することができる。また、樹脂路プレートに不要樹脂を一体化させたまま中間型から離型させることができることから作業効率が良く、しかも上記樹脂路プレートを交換すれば、樹脂路レイアウトの変更が可能となり、従来の金型への彫り込みに比べて装置の設計変更が低コストで容易にできる。
【００３５】
また、樹脂封止後に樹脂路プレートを中間型より離間する方向に押し下げ手段により押し下げてゲートブレイクさせると共に隙間を形成し、該隙間にエアーを吹き込んで樹脂路に対応して成形される不要樹脂を、樹脂路プレートより容易に離型させることができる。
また、中間型より離間した樹脂路プレートから不要樹脂を離型させるための不要樹脂離型手段を中間型に備えた場合には、成形品の中間型からの離型のみならず不要樹脂の樹脂路プレートからの離型まで自動化できるので、より操作性の良い、自動化に適した樹脂モールド装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】樹脂モールド装置の全体構成を示す断面説明図である。
【図２】樹脂モールド装置の主要部の上視図及び正面図である。
【図３】樹脂モールド装置の主要部の側面図である。
【図４】樹脂モールド装置の主要部の動作説明図である。
【図５】他例に係る樹脂モールド装置の主要部の側面図である。
【符号の説明】
１ 下型
２ 下プレス基台部
３ 下ベース
３ａ，１２ａ 加熱手段
４ 下型チェイス
５ 下型チェイスプレート
６ 下型プレート
６ａ，６ｂ 逃げ孔
７ ポット
８ プランジャ
９ プランジャ駆動装置
１０ 上型
１１ 上プレス基台部
１２ 上ベース
１３ 上型チェイス
１４ 上型チェイスプレート
１５ 上型プレート
１６ 中間型
１６ａ 位置決めピン
１７ キャビティ
１８ 樹脂路
１９ 金型カル
２０ 金型ランナ
２１ 金型ゲート
２２ 基板
２３ 樹脂路プレート
２４ 押し下げピン
２５ 突き下げピン
２６ａ，２８ａ エジェクタピン
２７ 把手

Claims (4)

1. 相対的に接離動可能な上型および下型と、
   前記下型へ着脱可能に搭載され、樹脂封止される成形品成形用のキャビティ及び該キャビティへ溶融樹脂を充填するための樹脂路を形成した中間型と、
   前記中間型に設けられ、キャビティで成形された成形品の中間型からの離型を行うための離型手段と、
   前記樹脂路の一部が形成され、前記中間型と一体となるよう付勢して取り付けられた樹脂路プレートと、
   前記樹脂路プレートを前記中間型より離間する方向に押し下げるための押し下げ手段とを具備し、
   前記中間型を上下金型間より取り出して押し下げ手段により樹脂路プレートを中間型より離間する方向に押し下げると隙間が形成され、押し下げるのを止めると付勢力により中間型と一体に保持されることを特徴とする樹脂モールド装置。
2. 前記樹脂モールド装置は、樹脂路へ溶融樹脂を供給するための樹脂供給機構が下型内に設けられており、中間型内に形成された樹脂路は、キャビティに対して垂直に連絡していることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
3. 中間型と樹脂路プレートとの間に形成された隙間にエアーを吹き込むことで不要樹脂を樹脂路プレートより離型させることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
4. 中間型より離間した樹脂路プレートから不要樹脂を離型させるための不要樹脂離型手段を中間型に備えたことを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。

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