JP3604878B2 - 樹脂パッケージ製造装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームに実装されているICチップの如き電子素子を熱硬化性樹脂にてパッケージするための樹脂パッケージ製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図2は従来の樹脂パッケージ製造装置の下金型を示す平面図であり、図3は同下金型の動作説明図である。
この下金型は金型本体1を備え、金型本体1には長手方向に沿って一対の嵌合凹部2,2が形成されている。これら嵌合凹部2,2にはキャビティブロック3,3が位置決めされて嵌合されている。各キャビティブロック3には複数のキャビティ3aが設けられている。金型本体1の中央には長手方向に沿って長溝形状の貫通穴から成る長尺のランナ4が形成されている。このランナ4にはその穴形状に対応する形状を有するプランジャ5が上下動可能に挿入される。
【0003】
金型本体1にキャビティブロック3が嵌合された状態では、各キャビティ3aとランナ4とはゲート6を介して連通されている。従って、ランナ4に対応形状の熱硬化性樹脂チップを収納すると共に図示しないリードフレームをキャビティブロック3上に配した上で上下の金型にて挟持し、該チップを金型本体1の加熱で溶融した後に、ランナ4内のプランジャ5を上動させることにより、各キャビティ3aに熱硬化性樹脂を充填することができる。
【0004】
図4は図2で示す下金型と図示しない上金型を用いて樹脂パッケージ処理したリードフレームの斜視図である。この図4において、7はリードフレームを示している。これらリードフレーム7の実装されている電子素子(図示せず)はキャビティ3aに成形された樹脂パッケージ部8にて封止されている。
一方、各リードフレーム7,7はランナ4の残留樹脂から成る廃棄連結樹脂部9にて相互に連結されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の金型本体1はその中央に長尺の1つのランナ4が設けられているので、剛性の点で劣る。一方、ランナ4は上記したように大きな長さ寸法を有しているので、プランジャ5は大きな加圧力により溶融樹脂を押し出している。このため、プランジャ5がランナ4内で上下動を繰り返すと、金型本体1に、反り等の変形が生じてランナ4の内壁面とプランジャ5との間に不要なクリアランスが発生する。そして、このように不要なクリアランスが生じると、溶融した樹脂がランナ4とプランジャ5との間から漏れ落ちるので、溶融した熱硬化性樹脂がプランジャ5にて設定圧力以下でキャビティ3aに充填され、従って、成形された樹脂パッケージ部8にボイドや欠けが生じる欠点があった。
また、金型本体1に長さ寸法の大きさの1つのランナ4を設けると、長尺の廃棄連結樹脂部9が成形されるため、その分だけ廃棄すべき樹脂量が多くなってしまう。
【0006】
更に、このようなランナ4に収納する熱硬化性樹脂チップとしては、対応する形状を有することから、例えば、横の長さ寸法が260mm、縦の長さ寸法が20mm、厚さ寸法が6mmと大きくなってしまう。このため、この熱硬化性樹脂チップを溶融するための予熱に要する時間が長くなり、製造効率の点で問題があり、かつチップ寸法が大きい分だけプランジャ5の加圧力を、例えば、20〜30トン程度まで大きくする必要があり、装置構成が大きくなってしまう。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような点を解決するため次の構成を備える。
〈構成1〉
本発明は、電子素子が実装されているリードフレームが位置決めされ、かつ前記電子素子と対応する位置に溶融した熱硬化性樹脂が充填される複数のキャビティが一列に整列して設けられているキャビティ形成部を有する金型を備える樹脂パッケージ製造装置において、前記キャビティの整列方向に沿って延びる断面長孔状の貫通孔から成り、二以上の前記キャビティに連通している複数のランナと、前記各ランナ内で往復移動して前記各ランナに配された対応形状の熱硬化性樹脂チップを溶融後に前記キャビティへ押し出す複数のプランジャとを含むことを特徴とする。
【0008】
〈説明〉
金型に複数に分けてランナを設けたので、金型の剛性を確保することができる。また、ランナ間では廃棄すべき樹脂部が発生せず、更に各ランナ寸法が小さいことから熱硬化性樹脂チップの寸法も対応させて小さくできる。
【0009】
〈構成2〉
上記構成1において、複数のランナが金型のリードフレームと対応する面側で細溝にて相互に連通されていることを特徴とする。
【0010】
〈説明〉
1つのランナに収納した熱硬化性樹脂チップの寸法が小さかったり部分的に欠損していても、他のランナに収納した正常寸法の熱硬化性樹脂チップが溶融されてキャビティに充填される際、細溝を介して樹脂量の少ないランナに流れ込む。
【0013】
〈構成4〉
前記ランナと同一形状のチップ成形穴が設けられ、平滑な板面を有している成形台と、 筒体から形成されて熱硬化性樹脂の粒子が供給され、前記板面上で前記チップ成形穴上まで移動して内部の粒子を前記チップ成形穴に落とし込む粒子供給筒と、該粒子供給筒の下部全周に設けられて前記粒子供給筒の移動時に前記板面に摺接する擦り切り部と、前記粒子供給筒に残留する前記粒子を押圧して前記チップ成形穴に充填する押圧充填手段と、 前記充填された粒子を前記チップ成形穴の両開口側から押圧して前記熱硬化性樹脂チップを形成する二方向押圧手段とを更に備えることを特徴とする。
【0014】
〈説明〉
粒子供給筒の移動時に擦り切り部が板面と摺接するので、粒子供給筒内の粒子を成形台上に残さずにチップ成形穴まで運ぶことができる。
また、粒子供給筒は筒体なので、押圧充填手段を構成する例えばロッドを粒子供給筒内に下動させ、内部の溢れている粒子を押圧し、チップ成形穴に粒子を確実に充填させることができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図8は本発明に係る樹脂パッケージ製造装置の全体構成を示す断面図である。この図8において、上方には支持ベース10が固定的に配されている。支持ベース10の中央には上下方向に移動可能にねじ筒11が貫通されている。このねじ筒11の周面にはねじ溝が設けられ、このねじ溝には駆動ギヤ12の内周面に設けられているナット部(溝)が螺合されている。駆動ギヤ12は支持ベース10の下面にベアリング13を介して回転可能に取付けられている。ねじ筒11の下方の非ねじ部は下動体14に嵌入されている。下動体14の下面には上金型15が取付けられている。上金型15は金型本体15Aとこの金型本体15Aに取付けられている上キャビティブロック16,16を有し、これらキャビティブロック16,16にはキャビティ16aが形成されている。
【0016】
上金型15と対向する下方位置には下金型20が配されている。図1は下金型20の平面図であり、図5は下金型20を構成する金型本体の斜視図である。
この下金型20は矩形状のブロック体から成り、長手方向に沿って一体の嵌合穴21を有する金型本体22と、嵌合穴21,21に位置決めされて嵌合されている下キャビティブロック23,23とを備えている。各下キャビティブロック23には複数のキャビティ23aが一列に整列して形成されている。また、下キャビティブロック23には各キャビティ23aに連通する断面略U字状のゲート部23bが形成されている。
【0017】
一方、金型本体22の長手方向に沿った中央には複数のランナ、図示の例では4つのランナ24が等間隔で設けられている。各ランナ24は断面長孔形成の貫通穴から形成されている。各ランナ24の両端には断面略U字状のゲート部24aが十字状に形成されている。これらのゲート部24aは下キャビティブロック23の各ゲート部23bと整合されている。従って、1つのランナ24は4つのキャビティ23aに連通されることになる。
【0018】
再び、図8に戻って、下金型20は金型本体22が固定されている外枠25と、外枠25内に上下動可能に配されているエジェクトプレート26と、エジェクトプレート26から上方に伸長し金型本体20を貫通してキャビティ23aまで突出している複数のエジェクトピン27と、エジェクトプレート26を金型本体22から離間する方向に押圧力を加えているばね部材28とを備えている。
【0019】
外枠25は固定ブロック29上に位置決め固定されている。固定ブロック29には押上ロッド30が上下方向に貫通し、各押上ロッド30の先端は外枠25の貫通穴に位置決めされている。各押上ロッド30の下部は押上プレート31に固定され、押上プレート31下面のねじ部32にはエジェクトギヤ33のナット部(溝)が螺合されている。
【0020】
また、固定ブロック29、外枠25及びエジェクトプレート26の中央には上下方向に沿ってロッド34が貫通している。ロッド34の下部にはねじ部35が固定され、ねじ部35には加圧ギヤ36のナット部(溝)が螺合されている。
【0021】
ロッド34には図5に示す複数のプランジャ37が連結されている。即ち、図6に示すように、一対のプランジャ37はコ字状の連結体38の両端にそれぞれ揺動可能に枢支され、各連結体38,38は更にコ字状の連結金具39の両端にそれぞれ揺動可能に枢支されている。そして、連結金具39はロッド34に枢支されている。
【0022】
このようにロッド34と連結されている各プランジャ37は図5に示すように金型本体22の各ランナ24に上下動可能に液密に嵌入される。
上記駆動ギヤ12は図8に示すように、他のギヤ及びクラッチ41を介して一方の伝達ギヤ42、及び減速機43を介して他方の伝達ギヤ44にそれぞれ連結されている。また、エジェクトギヤ33は他のギヤ及びクラッチ45を介して伝達ギヤ46に連結されている。更に、加圧ギヤ36は他のギヤ及びクラッチ47を介して伝達ギヤ48に連結されている。そして、各伝達ギヤ42,44,46,48は回転軸49に取付けられ、回転軸49は駆動モータ50により回転駆動される。
【0023】
次に、本発明の樹脂パッケージ製造装置の動作を説明する。
先ず、図1に示す下金型20の各下キャビティブロック23,23上に、図7で示すリードフレーム51,51を位置決めして載置する。即ち、キャビティブロック23の位置決めピン23cに、リードフレーム51の位置決め穴51aを係入させる。この載置状態ではリードフレーム51に実装した図示しない電子素子が各キャビティ23aに位置決めされている。
ところで、下金型20の金型本体22に設けた各ランナ24には、図5に示すように熱硬化性樹脂チップ40(以下、チップと称す)が収納されている。
【0024】
次に、図8において、駆動モータ50を作動させ、回転軸49を回転させると、伝達ギヤ42及びクラッチ41を介して駆動ギヤ12が回転する。駆動ギヤ12が回転すると、ナット部に噛み合っているねじ筒11が下動するので、下動体14の下動により上金型15も下動を開始する。
上金型15が下金型20に接近した場合クラッチ41を切り換え、他の伝達ギヤ44の回転力を減速機43を介して駆動ギヤ12に伝達し、上金型15を下金型20にリードフレーム51を間に挟むように強く押し付ける。
【0025】
次いで、伝達ギヤ48の回転力をクラッチ47を介して加圧ギヤ36に伝達し、ねじ部35を上動させてロッド34を上動させる。ロッド34が上動すると、連結されている各プランジャ37は各ランナ24内を上動し、チップ40を溶融させて成る溶融樹脂を加圧するので、この溶融樹脂がゲート部24a
23bを通って各一対のキャビティ23a,16aに充填される。
【0026】
その後にキャビティ23a,16a内の溶融樹脂が硬化した時点でねじ筒11を上動させて上金型15を下金型20より離間させる。また、伝達ギヤ46の回転力をクラッチ45を介してエジェクトギヤ33に伝達し、押上プレート31を上動させて各押上ロッド30を上動させる。押上ロッド30が上動すると、その先端でエジェクトプレート26をバネ部材28の弾性力に抗して持ち上げるので、各エジェクトピン27が各キャビティ23a内に突出する。これによって、リードフレーム51を下金型20より取り出すことができる。
【0027】
このリードフレーム51には、図7に示すように、キャビティにより成形された樹脂パッケージ部52が形成される。また、各リードフレーム51,51は各ランナ24に残留した樹脂及びゲート部に残留した樹脂が硬化して成形された廃棄連結樹脂部53,53aにて連結されている。
【0028】
以上説明したように、下金型20の金型本体22に複数に分けたランナ24を設けると、金型本体22の剛性を保持することができる。また、ランナ24の寸法が小さく、かつ内部の溶融樹脂量も少ないので、各プランジャ37の樹脂圧力を小さく設定することができる。よって、各プランジャを繰り返して上下動させても金型本体22に反り等が生ずることがない。従って、各ランナ24の内壁面とプランジャ37とのクリアランスを、例えば、2ミクロンメートルに保持できるので、溶融樹脂が落下する虞れが無く、また溶融樹脂を適切な加圧力でキャビティ23a,16aに充填することができる。よって、樹脂パッケージ部52にボイドや欠損部が生じることが無くなるので、品質的に優れたICパッケージ等を行うことができる。
【0029】
一方、複数に分けたランナ24を設けると、図7に示すように各ランナ24にて小寸法の廃棄連結樹脂部53が成形されるだけなので、使用樹脂量が少なくて済む。
また、熱硬化性樹脂チップ40の寸法が小さくなるので、例えば、金型本体22を約180℃に加熱しておくことにより、該チップ40を5秒(従来の1/4)程度で溶融することが可能であり、従って、製造効率が大幅に向上する。また、各プランジャの加圧力も小さくて済むので、上記したように駆動モータ50の駆動力だけで上記駆動機構を介して溶融樹脂をキャビティに確実に充填することができ、装置機構の簡単化及び小型化を図ることが可能である。
更に、各プランジャ37をランナ24から抜き出すだけで、下金型20を取り外すことができるので、下金型20の交換作業を作業性よく行って各種のリードフレームのパッケージに対応させることができる。
【0030】
図9は本発明の他の実施形態に係る下金型の平面図であり、図10はこの下金型を用いて製造した樹脂パッケージ部を備えるリードフレームの斜視図である。この下金型20は金型本体22の中央に設けた複数のランナ24が、断面略U字状の細溝24bにて相互に連結されている。この細溝24bの中央には上方に突出する切断部成形用突起24cが設けられている。
このような細溝24bにてランナ24を連結させると、あるランナ24に収納したチップ40に欠けがあったり、所定寸法より小さかった場合でも通常寸法のチップ40が溶融した場合に生じる溶融樹脂が細溝24bを介して他のランナ24側に流動する。従って、常にキャビティに必要量の樹脂を充填し、かつ樹脂に所定加圧力を加えることができるので、ボイドや欠け等のない樹脂パッケージ部52を成形することが可能である。
【0031】
また、図10に示すように、廃棄連結樹脂部53は細溝24bに残留した硬化樹脂から成る連結部53bにて連結されているが、この連結部53bは上記突起24cにて中央が薄肉に成形されているため、廃棄連結樹脂部53等が冷却によって収縮した場合連結部53bが中央の薄肉部で破断する。従って、リードフレーム51に反り等が生じるのを防止することが可能である。
【0032】
図11は本発明に係る樹脂チップ成形の全体構成図であり、図12は同成形部の部分拡大断面図である。
先ず、これらの図において、60は成形台を示している。この成形台60は図示の位置に固定的に支持され、上方の板面60aが平滑に形成されている。成形台60には一対の樹脂供給筒61が配されている。これらの樹脂供給筒61は円筒形に形成され、回動バー62により相互に接続されている。回動バー62の中央には成形台60を上下方向に貫通する回転軸63の先端に連結されている。回転軸63の下端は成形台60の下面に固定されている駆動モータ64に連結されている。成形台60の一側の上方には樹脂供給ホッパ65が配されている。この樹脂供給ホッパ65は熱硬化性樹脂から成る粒子66が装填され、その供給制御で下方に位置する樹脂供給筒61に粒子66を供給する。
【0033】
成形台60の他側には一対のガイド棒67が上下動可能に貫挿されている。ガイド棒67,67の上部は固定ベース68に上下動可能に貫挿されている。固定ベース68は図示の位置に位置決め固定され、下面側で駆動ギヤ69をベアリング70を介して回転自在に保持している。固定ベース68の中央には上下動可能にねじ筒71が貫挿されている。このねじ筒71周面のねじ溝には駆動ギヤ69のナット部(溝)が螺合されている。ねじ筒71の下部にはスライドベース72が取り付けられている。スライドベース72にはガイド棒67,67が貫通している。スライドベース72の下面には上押圧部材73が下方に伸長して取付けられている。この上押圧部材73は上記プランジャ37と同一形状を有している。
【0034】
成形台60の上押圧部材73の直下にはチップ成形穴74が形成されている。このチップ成形穴74は上記ランナ24と同一形状の貫通穴から構成され、その下方から下押圧部材75が挿入されている。下押圧部材75は上記プランジャ37と同一形状を有し、その下端が可動ベース76に取付けられている。可動ベース76はガイド棒67,67の下部に固定されている。
【0035】
成形台60の一端には油圧シリンダ等の移動手段77により矢印方向に移動され、成形台60とスライドベース72との間に位置決めされるチップ押出用板材78が配されている。
【0036】
上記樹脂供給筒61の下部周面には擦り切り部79が取り付けられている。この擦り切り部79は、図13に示すように、樹脂供給筒61の周面に固定されている環状の収納体80と、収納体80に上下方向に沿って突出及び後退可能に収納されている環状の摺接部81と、収納体80内に等間隔で配されて摺接部81に下方への押圧力を付与している複数のばね部材82とから成る。摺接部81は可撓性を有するポリアミド樹脂等から形成され、常時、成形台60の平滑な板面60aに押し付けられている。
【0037】
次に、本発明の樹脂成形の動作を説明する。
先ず、一方の樹脂供給筒61に樹脂供給ホッパ65より粒子66を供給する。この場合、樹脂供給筒61にはチップ成形穴64への粒子66の落とし込み量よりも充分に多量の粒子66が供給されている。
【0038】
次に、駆動モータ64を駆動して回転軸63を介して回動バー62を180゜回転させる。これによって、一方の樹脂供給筒61は板面60aに沿って平行に回動してチップ成形穴74の上方位置まで移動する。そして、この移動時には擦り切り部79の摺動部81が板面60aに摺接しているので、樹脂供給筒61内の粒子66を板面60a上に残すことなくそのまま運ぶことができる。従って、チップ成形穴74には粒子66が落とし込まれることになる。
尚、他方の樹脂供給筒61は樹脂供給ホッパ65の下方に位置し、粒子66が供給される。
【0039】
次いで、図示しない駆動機構を介して駆動ギヤ69を回転させると、ねじ筒71が下動するので、スライドベース72が下動し、図12に示すように、上押圧部材73が樹脂供給筒61内に入り込み、内部に残留している(溢れている)粒子66を押圧する。これにより、チップ成形穴74に所定量の粒子66を充填することができる。
【0040】
その後、駆動ギヤ69を逆方向に回転して上押圧部材73を上動させると共に、駆動モータ64を駆動して回動バー62を90度だけ回転させ、樹脂供給筒61を移動させる。
【0041】
ところで、図14に示すように、チップ成形穴74に落とし込まれる粒子66にはその塊り66aが存在する。このため、擦り切り部79がチップ成形穴74上を摺動するだけでは、塊り66aが擦り切り部79に押されて表面側の粒子66をチップ成形穴74より押し出す虞れがあった。また、粒子66をチップ成形穴74に単に落とし込むだけでは、粒子66の落とし込み量が不充分で該穴74内の粒子に大きな空隙が生じていることもある。
【0042】
従って、上記したように上押圧部材73にて残留している粒子66を押圧することにより、チップ成形穴74に必要量の粒子66を確実に充填することが可能となる。
【0043】
さて、次に、再び駆動ギヤ69を回転させ、ねじ筒71の下動でスライドベース72を下動させると、上押圧部材73がチップ成形穴74内の粒子66を上方から押圧する。
【0044】
このように、粒子66を上方から押圧した場合に、粒子66の上の部分が固化すると、上押圧部材73の下動が不能となるが、そのまま駆動ギヤ69を回転させると、ねじ筒71の下動を相対的に吸収するため、可動ベース76がガイド棒67,67と共に上動する。これによって、下押圧部材75が上動し、チップ成形穴74内の粒子66を下方から押圧する。この結果、チップ成形穴74の粒子66を上下の押圧部材73,75により上下二方向より押圧することができるので、空気含有量が5%以下になるように固化した熱硬化性樹脂チップ40(図5参照)を成形することができる。
【0045】
このチップ40を上記した本発明の樹脂パッケージ製造装置に用いることで、更にボイドの少ない樹脂パッケージ部52を成形することができ、かつ硬度が増加していることから搬送時等にその欠損を防止することができる。
【0046】
次いで、駆動ギヤ69を逆方向に回転させて下押圧部材75を上動させると共に、移動手段77を作動させてチップ押出用板材78を成形台60とスライドベース72との間に位置するように、移動させる。
その後、駆動ギヤ69を回転させてスライドベース72を下動させると、チップ押出用板材78に当接してその下動が妨げられるので、可動ベース76が上動し、下押圧部材75がチップ成形穴74内から成形したチップ40を押し上げる。そして、図示しないチップハンドがチップ40を挟持して図1に示すランナ24まで搬送し、該ランナ24に収納する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る下金型の平面図である。
【図2】従来に係る下金型の平面図である。
【図3】同下金型の金型本体とプランジャとの関係を示す斜視図である。
【図4】同下金型を用いて製造した樹脂パッケージ部を有するリードフレームの斜視図である。
【図5】本発明に係る下金型とプランジャとの関係を示す斜視図である。
【図6】本発明に係る複数のプランジャの結合状態を示す正面図である。
【図7】本発明に係る樹脂パッケージ部を有するリードフレームの斜視図である。
【図8】本発明に係る樹脂パッケージ製造装置の全体構成図である。
【図9】本発明の他の実施例に係る下金型の平面図である。
【図10】同実施例に係る樹脂パッケージ部を有するリードフレームの斜視図である。
【図11】本発明に係る樹脂チップ成形装置の全体構成図である。
【図12】同装置の要部の拡大断面図である。
【図13】同装置の擦り切り部の断面図である。
【図14】同装置のチップ成形穴の粒子充填状態を示す断面図である。
【符号の説明】
15 上金型
20 下金型
23 下キャビティブロック
23a キャビティ
24 ランナ
24b 細溝
37 プランジャ
40 熱硬化性樹脂チップ
51 リードフレーム
52 樹脂パッケージ部
53 廃棄連結樹脂部
60 成形台
61 樹脂供給筒
66 粒子
73 上押圧部材
74 チップ成形穴
75 下押圧部材
79 擦り切り部

Claims (4)

  1. 電子素子が実装されているリードフレームが位置決めされ、かつ前記電子素子と対応する位置に溶融した熱硬化性樹脂が充填される複数のキャビティが一列に整列して設けられているキャビティ形成部を有する金型を備える樹脂パッケージ製造装置において、
    記キャビティの整列方向に沿って延びる断面長孔状の貫通孔から成り、二以上の前記キャビティに連通している複数のランナと、
    前記各ランナ内で往復移動して前記各ランナに配された対応形状の熱硬化性樹脂チップを溶融後に前記キャビティへ押し出す複数のプランジャとを含むことを特徴とする樹脂パッケージ製造装置。
  2. 前記複数のランナが、前記金型の前記リードフレームと対向する面側で細溝にて相互に連通されていることを特徴とする請求項1記載の樹脂パッケージ製造装置。
  3. 前記細溝に切断部形成用突起が設けられていることを特徴とする請求項2記載の樹脂パッケージ製造装置。
  4. 前記ランナと同一形状のチップ成形穴が設けられ、平滑な板面を有している成形台と、
    筒体から形成されて熱硬化性樹脂の粒子が供給され、前記板面上で前記チップ成形穴上まで移動して内部の粒子を前記チップ成形穴に落とし込む粒子供給筒と、
    該粒子供給筒の下部全周に設けられて前記粒子供給筒の移動時に前記板面に摺接する擦り切り部と、
    前記粒子供給筒に残留する前記粒子を押圧して前記チップ成形穴に充填する押圧充填手段と、
    前記充填された粒子を前記チップ成形穴の両開口側から押圧して前記熱硬化性樹脂チップを形成する二方向押圧手段とを更に備えることを特徴とする請求項1記載の樹脂パッケージ製造装置。
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