JP3650466B2 - 樹脂モールド装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂注入時において、その注入圧によりリードフレームが変形する事態を防止するための支持ピンを備えた樹脂モールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体モールド装置においては、一般的にトランスファモールド装置が使用されるが、これらの装置により半導体素子を樹脂モールド成型する場合に使用されるリードフレーム形状は、半導体素子用パッケージの形式において種々異なるものである。例えば、上記パッケージの形式としては図４（ａ）に示すように、リードフレームＡの中央部に樹脂モールド部Ｂを成型するもの（クワッド・フラット・パッケージ［ＱＦＰ］，デュアル・インライン・パッケージ［ＤＩＰ］など）や、図４（ｂ）に示すように、リードフレームＣの片側に樹脂モールド部Ｄを成型するもの（シングル・インライン・パッケージ［ＳＩＰ］など）がある。
【０００３】
特に、図４（ｂ）のような形状のリードフレームＣを利用する場合には、図５に示すように、半導体チップＥが搭載されたリードフレームＣの基端部側を上金型１及び下金型２により挟持した状態で、それら金型１及び２間に形成されるキャビティ３内に、リードフレームＣの先端側の下寄り位置に形成されたゲート４から樹脂を注入（充填）する構成とされる。但し、このような構成では、注入された樹脂が、まずリードフレームＣの下側に流入して当該リードフレームＣを押上げ変形させるという事情がある。そこで、リードフレームＣの変形を防止するために、当該リードフレームＣの先端側に上方から当接する支持ピン５が設けられる。
【０００４】
上記のような支持ピン５は、固定式の支持ピン５を利用する構成では、キャビティ３内への樹脂注入が終了した時点においても当該支持ピン５の先端がリードフレームＣに触れている。この為、成型後の樹脂モールド部に支持ピン５による小孔が形成され、その小孔底部はリードフレームＣが露出した状態となり半導体としての性能や寿命に悪影響を及ぼすので、一般的に可動式の支持ピン５が用いられる。
【０００５】
図６に、可動式の支持ピンを備えた半導体モールド装置の従来の一例を示し説明する。
図において、支持ピン５は、上金型１のキャビティブロック１ａの上方に配置した２枚の固着された可動プレート７ａ及び７ｂにより上下動自在に保持されている。この可動プレート７ｂと上金型１のベースプレート９との間に、常時前記可動プレート７ａ及び７ｂを下方に付勢し、可動プレート７ａをスペーサ６を介しキャビティブロック１ａに接圧させる複数個の圧縮バネｇが設けられている。
【０００６】
前記可動プレート７ｂの中央部には、モールドプレス部（図示しない）の上プレート１０に設けた直動アクチュエータ１３の駆動ロッドネジ部１３ａにより適性位置に調整固着された連結金具１２の連結凹部１２ａと隙間を持ちつつ嵌合する連結凸部１１が固着されている。又、前記連結凸部１１は、後ろ方向に開口部が設けられている。尚、ベースプレート９には、前記連結凸部１１に対応する後ろ方向を開口部とした溝形状の逃げが設けられている。
【０００７】
図６は、モールドプレス部（図示しない）の上プレート１０とスライドプレート（図示しない）の間に金型（下金型は図示しない）を搭載する段取り状態を示す図で、上プレート１０と上金型１のベースプレート９との間に△Ａ、連結金具１２の連結凹部１２ａと△Ｂ，△Ｃ，△Ｄ，△Ｅの隙間を持ちつつ、上金型１をスライドプレート上に位置決めしたところである。この時、△Ａは金型（下金型は図示しない）を搭載する際の作業性を考慮すると少なくとも１mm前後は必要でである。この後、スライドプレートを上昇させて上プレート１０とベースプレート９を密着させ、上金型１を上プレート１０に締付けボルトなどにより固着するためには下記の隙間が必要となる。
【０００８】
(1). △Ｂ≧△Ａ (2). △Ｃ≧△Ａ
(3). △Ｄ＝０．５mm前後 (4). △Ｅ＝１．０mm前後
以上から、連結凹部１２ａと連結凸部１１の上下（支持ピン５の作動）方向に△Ｃ＋△Ｄ＝１．５mm前後の隙間ができることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術では、金型段取時の上プレート１０と上金型１のベースプレート９との隙間△Ａを必ず△Ｃ（１mm前後）以下にする必要が有るので、
（１）スライドプレート位置調整がクリティカルで金型段取りがやりにくく作業性が悪い。
（２）位置調整によって最悪の場合、連結凹部１２ａと連結凸部１１が干渉し、破損する可能性もある。
又、連結凹部１２ａと連結凸部１１の上下（支持ピン５の動作）方向に△Ｃ＋△Ｄ＝１．５mm前後の隙間ができるので、
（３）金型により連結凸部１１の寸法バラツキによる形状誤差が生じるため、段取り毎に直動アクチュエータ１３の駆動ロッドネジ部１３ａにより連結凹部１２ａの位置調整が必要となる。
（４）長期の作業により、連結凹部１２ａと連結凸部１１の接圧部にいわゆる 「ヘタリ」が生じ、支持ピン５の位置が変化し性能不良の原因になる。
等の問題があった。
【００１０】
本発明は、金型段取りが容易で作業性が良く、可動部に隙間がなく支持ピンを高精度に位置決め可能な支持ピン駆動機構を有するモールドプレス部を設けた半導体モールド装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１の発明は、対をなす金型間に形成されるキャビティ内にリードフレーム収納状態で樹脂注入により樹脂モールドを行うもので、樹脂注入時に前記リードフレームに当接してその変形を防止する支持ピンを備えた樹脂モールド装置において、前記支持ピンを保持し且つ当該支持ピンを前記リードフレームと当接させた支持位置または前記支持位置より僅か下側の位置とリードフレームから離間させた引抜位置との間で往復移動自在に設けられ、上記支持位置または前記支持位置より僅か下側の位置に移動状態で前記金型の上金型キャビティブロックに対し胴突き状態で当接される、支持ピンを保持する可動プレートと、この可動プレートをベースプレートに対し常時下方に付勢する付勢手段と、前記支持ピンを保持する可動プレートを前記付勢手段の付勢力に抗して移動させる連結プレートを備えた駆動機構と、前記駆動機構を支持する上プレートと、前記連結プレートと上金型の可動プレートを固着連結する手段とを備えたことを特徴とする。
以上のような請求項１の発明では、金型段取りが容易で作業性が良く、可動部に隙間がなく支持ピンを高精度に位置決め可能な支持ピン駆動機構を有するモールドプレス部を設けた半導体モールド装置を提供できる。
請求項２の発明は、前記駆動機構は、サーボモータを駆動源として減速機，駆動プーリ，タイミングベルト，従動プーリを介してボールネジナットを回転させ、スプラインナットによりボールネジスプラインを回り止めとして直線運動に変換し、ボールネジスプラインに固着された連結プレートと可動プレートを介して付勢手段の付勢力に打ち勝って支持ピンを移動させるよう構成したことを特徴とする。
以上のような請求項２の発明では、モールドプレス部のスライドプレート上に金型を搭載する際、上プレートと上金型のベースプレート間に５〜１０mm程度の隙間を設けることができるため、作業が容易で破損箇所もなくなる。
請求項３の発明は、金型段取り又は通常時に、前記連結プレートは金型搭載時にベースプレートと干渉しない金型段取り位置として駆動機構により位置決めされ、前記可動プレートは金型搭載時に前記上プレートの下面と干渉しない位置付けしたことを特徴とする。以上のような請求項３の発明では、連結ボルトにより可動プレートＢと連結プレートを締付け固定するだけで良いため、調整箇所がなく前述と合わせて段取り作業が容易になる。
請求項４の発明は、前記可動プレートが、前記胴突き状態で前記金型の上金型キャビティブロックに対し当接される位置を駆動機構の原点位置とし、且つ、前記支持ピンがリードフレームの先端部と当接した下方の支持位置より僅か下側の位置としたこと特徴とする。以上のような請求項４の発明では、プレート面の「ヘタリ」等による支持ピンの位置ズレもない。又、駆動機構と支持ピン間に隙間（ガタ）がないので、サーボモータとの組合わせにより高精度の支持ピンの位置制御が可能で、且つ樹脂の注入状態に合わせて（例えば、注入開始時にリードフレームＣの先端を僅か下げておき、注入途中で保持位置に移動する等）支持ピンを上下に移動させる事により、高品質な半導体素子をモールド成型することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図１及び２を参照して説明する。
図１は金型の段取り中を示す図で、モールドプレス部（図示しない）の上プレート３０と上金型２１のベースプレート２９間に５〜１０mm程度の隙間を設け、上下金型を重ねた状態でモールドプレス部のスライドプレート（図示しない）上に搭載した状態を示す図である。図において、上金型２１及び下金型２２の各キャビティブロック２１ａ及び２２ａ間には、型合わせ状態で複数のキャビティ２３（２個のみ図示）が形成され、各キャビティ２３内には下金型２２のキャビティブロック２２ａのポット部２２ｂに設けられたプランジャ２２ｃを駆動部（図示しない）により上方に押上げ、同様に、下金型２２のキャビティブロック２２ａに形成されたランナ部２４及びゲート２５を通して樹脂が注入される。
【００１３】
尚、上記型合わせ時には、キャビティ２３内に半導体チップ（図示しない）が搭載されたリードフレームＣの基端部側が、上金型２１及び下金型２２の各キャビティブロック２１ａ及び２２ａ間に挟持された状態となる。
【００１４】
次に複数本の支持ピン２６（通常キャビティ１個当たり１〜２本設けられ、本実施例は２本のみ図示）は、上金型２１のキャビティブロック２１ａの上方に固着配置された２枚の可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂにより保持されており、その保持状態で前記キャビティブロック２１ａを上下に貫通して支持ピン２６の先端がリードフレームＣの先端部に上方から当接可能に配置されている（図２参照）。前記可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂは、支持ピン２６を前記リードフレームＣの先端部と当接させた下方の支持位置より僅か下側と、前記リードフレームＣの先端部から離間させた上方の引抜位置との間で往復移動自在に設けられ、前記支持位置に移動された状態でキャビティブロック２１ａに対し胴突き状態で当接されている。
【００１５】
前記可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂを介し、支持ピン２６を下方に付勢し可動プレートＡ２７ａをキャビティブロック２１ａに常時胴突きさせる複数個（２個のみ図示）の圧縮バネ２８が、ベースプレート２９と可動プレートＢ２７ｂ間に設けられている。上プレート３０には、可動プレートＢ２７ｂまでの貫通穴３０ａが形成されると共に、この貫通穴３０ａに可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂを介し、支持ピン２６を上下動作させるための駆動機構３１が埋設されている。但し、貫通穴３０ａは後述するように、固着連結手段として複数個（２個のみ図示）の連結ボルト４５部分は対応する逃げが設けられている。
【００１６】
次に駆動機構３１の構成を説明する。
貫通穴３０ａ内にホルダ３２が挿入状態で固定されており、このホルダ３２の上部には２個の玉軸受３３の外輪が押え金具３４により固定されている。前記玉軸受３３の内輪を貫通するよう配置されたボールネジナット３５は、当該内輪に対し軸ナット３６を介して固定されており、ボールネジナット３５上端部には従動プーリ３７が嵌着されている。貫通穴３０ａ内にホルダ３２が挿通した状態で配置されたボールネジスプライン３８は、ボールネジナット３５及びホルダ３２の下部に嵌着したスプラインナット３９により保持されており、その下端には駆動機構３１の上下動作を伝導する連結プレート３７が可動プレートＢ２７ｂに固着されている。
【００１７】
上プレート３０の上面には、サーボモータ４０を組付けた減速機４１がブラケット４２を介して取付けられている。前記減速機４１の出力軸には駆動プーリ４３が嵌着されており、この駆動プーリ４３と前記従動プーリ３７との間にタイミングベルト４４が掛けられている。段取り時において、連結プレート３７ａは、上プレート３０の下面より僅か上方（金型搭載時にベースプレート２９と干渉しないよう）に、「金型段取り位置」として駆動機構３１により位置決めされており、前記可動プレートＢ２７ｂは、圧縮バネ２８の付勢力によりベースプレート２９より僅か下方（金型搭載時に上プレート３０の下面と干渉しないよう）に位置付けされている。
【００１８】
図２は段取りが終了した状態を示す図で、以下本図により説明する。
図１からモールドプレス部のスライドプレート（図示しない）を上昇させ、上プレート３０と下面ベースプレート２９を密着させ金型を取付けた後、駆動機構３１により連結プレート３７ａを下方に移動させ可動プレートＢ２７ｂに胴突きさせた状態で、前記複数個（２個のみ図示）の連結ボルト４５により、可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａが締付け固定される。
【００１９】
以上の様な半導体モールド装置の操作について説明する。
以上の構成において、段取り替えは、まず図１に示すようにモールドプレス部（図示しない）の上プレート３０と上金型２１のベースプレート２９間に５〜１０mm程度の隙間を設け、上下金型２１，２２を重ねた状態でモールドプレス部のスライドプレート（図示しない）上に搭載し位置決めする。次に、スライドプレートが上昇し、上プレート３０と下面ベースプレート２９を密着させて金型を取付けた後、駆動機構３１により連結プレート３７ａを下方に移動させ可動プレートＢ２７ｂに胴突きさせた状態で、連結ボルト４５により可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａを締付け固定する。この時、連結プレート３７ａの胴突きは、サーボモータ４０を連続定格トルク（定格の２０％〜４０％程度）で連結プレート３７ａを下降させ、現在位置がある微少時間（０．０５〜０．２秒程度）以上変化しない（停止した）時に検出する。
【００２０】
前記胴突き位置を駆動機構３１の原点位置として、胴突き動作が原点復帰動作を兼用する。又、胴突き位置は、支持ピン２６がリードフレームＣの先端部と当接した下方の支持位置より僅か下側、即ち、支持ピン２６の実用下限より僅か下側の位置とする。
【００２１】
次に、樹脂モールド成型について述べる。
まず、支持ピン２６をリードフレームＣの先端部から離間した戻り位置に移動する。この状態で上下金型２１，２２を開き、下金型２２のキャビティブロック２２ａ上にリードフレームＣをセットする。そして予熱した樹脂タブレット（図示しない）を下金型２２のキャビティブロック２２ａのポット部２２ｂに投入して、上下金型２１，２２の型締めを行うと同時に、支持ピン２６をリードフレームＣの先端部と当接する保持位置に移動する。次に、プランジャ２２ｃを駆動部（図示しない）により上方に押上げ、溶融流動化した樹脂をキャビティ２３内に注入する。この時、樹脂をリードフレームＣの先端側の下寄り位置に形成されたゲート２５から注入するため、樹脂がリードフレームＣの下側に流入して当該リードフレームＣを押上げ変形させようとするが、前記支持ピン２６によりリードフレームＣの変形が防止される。
【００２２】
この後、樹脂がキャビティ２３内に（キャビティ２３内の全容積の８０〜９５％程度の量）注入されたタイミングでサーボモータ４０を回転させる。そして、減速機４１，駆動プーリ４３，タイミングベルト４４，従動プーリ３７を介してボールネジナット３５を回転させ、スプラインナット３９によりボールネジスプライン３８を回り止めして直線運動に変換し、ボールネジスプライン３８に固着された連結プレート３７ａと可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂを介し、圧縮バネ２８に打ち勝って支持ピン２６を微少量（通常０．０５〜０．５mm程度で、樹脂の特性により変化させる）上方の引抜き位置まで移動させる。更に、樹脂が注入され支持ピン２６先端とリードフレームＣの先端側の隙間にも樹脂が充填され、硬化後に上下金型２１，２２を開き、樹脂モールド成型品を取り出す。
【００２３】
尚、支持ピン２６の移動タイミングは、プランジャ２２ｃの位置を検出する方法または注入開始後の経過時間による方法等により決められる。
次に、支持ピン２６を保持位置に移動し、上金型２１及び下金型２２の各キャビティブロック２１ａ及び２２ａの表面と支持ピン２６の先端部をクリーニングする。続いて、支持ピン２６をを戻り位置に移動する。以下、同一作業を繰り返しモールド成型を行う。
【００２４】
以上の構成によれば、段取り時に連結プレート３７ａは、上プレート３０の下面より僅か上方（金型搭載時にベースプレート２９と干渉しないよう）に、「金型段取り位置」として駆動機構３１により位置決めされており、可動プレートＢ２７ｂは圧縮バネ２８の付勢力によりベースプレート２９より僅か下方（金型搭載時に上プレート３０の下面と干渉しないよう）に位置付けされているので、モールドプレス部のスライドプレート（図示しない）上に金型を搭載する際、上プレート３０と上金型２１のベースプレート２９間に５〜１０mm程度の隙間を設けることができるため、作業が容易で破損箇所も無くなる。
【００２５】
次にスライドプレートが上昇し、上プレート３０と下面ベースプレート２９を密着させ金型を取付けた後、駆動機構３１により連結プレート３７ａを下方に移動させ可動プレートＢ２７ｂに胴突きさせた状態で、連結ボルト４５により可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａを締付け固定するだけで良いため、調整箇所がなく前述と合わせて段取り作業が容易になる。
【００２６】
又、支持ピン２６の駆動機構３１と上金型２１の連結が、可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａを締付け固定する方法だから、プレート面の「ヘタリ」等による支持ピン２６の位置ズレもない。又、駆動機構３１と支持ピン２６間に隙間（ガタ）がないので、サーボモータ４０との組合わせにより高精度の支持ピン２６の位置制御が可能で、且つ樹脂の注入状態に合わせて（例えば、注入開始時にリードフレームＣの先端を僅か下げておき、注入途中で保持位置に移動する等）支持ピン２６を上下に移動させる事により、高品質な半導体素子をモールド成型することができる等の効果がある。
【００２７】
【発明の効果】
以上本発明によれば、金型段取りが容易で作業性が良く、可動部に隙間がなく支持ピンを高精度に位置決め可能な支持ピン駆動機構を有するモールドプレス部を設けた半導体モールド装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す金型の段取り中の状態図、
【図２】図１の段取りが終了した状態図、
【図３】図１で支持ピンをリードフレームＣ先端部から戻り位置に移動の状態図、
【図４】（ａ）はリードフレームＡ中央部への樹脂モールド部Ｂの成型図で、（ｂ）はリードフレームＣ片側への樹脂モールド部Ｄの成型図、
【図５】半導体チップＥ搭載のリードフレームＣ基端部を上下金型で挟持の状態図、
【図６】（ａ）は従来のモールドプレス部の上プレートとスライドプレート間に金型を搭載する段取り状態図で、（ｂ）は連結凹部と連結凸部の拡大図。
【符号の説明】
Ｃ…リードフレーム、 ２１…上金型、
２３…キャビティ、 ２６…支持ピン、
２７ａ…可動プレートＡ、 ２７ｂ…可動プレートＢ、
２９…ベースプレート、 ３０…上プレート、
３１…駆動機構、 ３７ａ…連結プレート、
４５…連結ボルト。
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂注入時において、その注入圧によりリードフレームが変形する事態を防止するための支持ピンを備えた樹脂モールド装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体モールド装置においては、一般的にトランスファモールド装置が使用されるが、これらの装置により半導体素子を樹脂モールド成型する場合に使用されるリードフレーム形状は、半導体素子用パッケージの形式において種々異なるものである。例えば、上記パッケージの形式としては図４（ａ）に示すように、リードフレームＡの中央部に樹脂モールド部Ｂを成型するもの（クワッド・フラット・パッケージ［ＱＦＰ］，デュアル・インライン・パッケージ［ＤＩＰ］など）や、図４（ｂ）に示すように、リードフレームＣの片側に樹脂モールド部Ｄを成型するもの（シングル・インライン・パッケージ［ＳＩＰ］など）がある。
【０００３】
特に、図４（ｂ）のような形状のリードフレームＣを利用する場合には、図５に示すように、半導体チップＥが搭載されたリードフレームＣの基端部側を上金型１及び下金型２により挟持した状態で、それら金型１及び２間に形成されるキャビティ３内に、リードフレームＣの先端側の下寄り位置に形成されたゲート４から樹脂を注入（充填）する構成とされる。但し、このような構成では、注入された樹脂が、まずリードフレームＣの下側に流入して当該リードフレームＣを押上げ変形させるという事情がある。そこで、リードフレームＣの変形を防止するために、当該リードフレームＣの先端側に上方から当接する支持ピン５が設けられる。
【０００４】
上記のような支持ピン５は、固定式の支持ピン５を利用する構成では、キャビティ３内への樹脂注入が終了した時点においても当該支持ピン５の先端がリードフレームＣに触れている。この為、成型後の樹脂モールド部に支持ピン５による小孔が形成され、その小孔底部はリードフレームＣが露出した状態となり半導体としての性能や寿命に悪影響を及ぼすので、一般的に可動式の支持ピン５が用いられる。
【０００５】
図６に、可動式の支持ピンを備えた半導体モールド装置の従来の一例を示し説明する。
図において、支持ピン５は、上金型１のキャビティブロック１ａの上方に配置した２枚の固着された可動プレート７ａ及び７ｂにより上下動自在に保持されている。この可動プレート７ｂと上金型１のベースプレート９との間に、常時前記可動プレート７ａ及び７ｂを下方に付勢し、可動プレート７ａをスペーサ６を介しキャビティブロック１ａに接圧させる複数個の圧縮バネｇが設けられている。
【０００６】
前記可動プレート７ｂの中央部には、モールドプレス部（図示しない）の上プレート１０に設けた直動アクチュエータ１３の駆動ロッドネジ部１３ａにより適性位置に調整固着された連結金具１２の連結凹部１２ａと隙間を持ちつつ嵌合する連結凸部１１が固着されている。又、前記連結凸部１１は、後ろ方向に開口部が設けられている。尚、ベースプレート９には、前記連結凸部１１に対応する後ろ方向を開口部とした溝形状の逃げが設けられている。
【０００７】
図６は、モールドプレス部（図示しない）の上プレート１０とスライドプレート（図示しない）の間に金型（下金型は図示しない）を搭載する段取り状態を示す図で、上プレート１０と上金型１のベースプレート９との間に△Ａ、連結金具１２の連結凹部１２ａと△Ｂ，△Ｃ，△Ｄ，△Ｅの隙間を持ちつつ、上金型１をスライドプレート上に位置決めしたところである。この時、△Ａは金型（下金型は図示しない）を搭載する際の作業性を考慮すると少なくとも１mm前後は必要でである。この後、スライドプレートを上昇させて上プレート１０とベースプレート９を密着させ、上金型１を上プレート１０に締付けボルトなどにより固着するためには下記の隙間が必要となる。
【０００８】
(1). △Ｂ≧△Ａ (2). △Ｃ≧△Ａ
(3). △Ｄ＝０．５mm前後 (4). △Ｅ＝１．０mm前後
以上から、連結凹部１２ａと連結凸部１１の上下（支持ピン５の作動）方向に△Ｃ＋△Ｄ＝１．５mm前後の隙間ができることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来技術では、金型段取時の上プレート１０と上金型１のベースプレート９との隙間△Ａを必ず△Ｃ（１mm前後）以下にする必要が有るので、
（１）スライドプレート位置調整がクリティカルで金型段取りがやりにくく作業性が悪い。
（２）位置調整によって最悪の場合、連結凹部１２ａと連結凸部１１が干渉し、破損する可能性もある。
又、連結凹部１２ａと連結凸部１１の上下（支持ピン５の動作）方向に△Ｃ＋△Ｄ＝１．５mm前後の隙間ができるので、
（３）金型により連結凸部１１の寸法バラツキによる形状誤差が生じるため、段取り毎に直動アクチュエータ１３の駆動ロッドネジ部１３ａにより連結凹部１２ａの位置調整が必要となる。
（４）長期の作業により、連結凹部１２ａと連結凸部１１の接圧部にいわゆる 「ヘタリ」が生じ、支持ピン５の位置が変化し性能不良の原因になる。
等の問題があった。
【００１０】
本発明は、金型段取りが容易で作業性が良く、可動部に隙間がなく支持ピンを高精度に位置決め可能な支持ピン駆動機構を有するモールドプレス部を設けた半導体モールド装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するために、請求項１の発明は、対をなす金型間に形成されるキャビティ内にリードフレーム収納状態で樹脂注入により樹脂モールドを行うもので、樹脂注入時に前記リードフレームに当接してその変形を防止する支持ピンを備えた樹脂モールド装置において、前記支持ピンを保持し且つ当該支持ピンを前記リードフレームと当接させた支持位置または前記支持位置より僅か下側の位置とリードフレームから離間させた引抜位置との間で往復移動自在に設けられ、上記支持位置または前記支持位置より僅か下側の位置に移動状態で前記金型の上金型キャビティブロックに対し胴突き状態で当接される、支持ピンを保持する可動プレートと、この可動プレートをベースプレートに対し常時下方に付勢する付勢手段と、前記支持ピンを保持する可動プレートを前記付勢手段の付勢力に抗して移動させる連結プレートを備えた駆動機構と、前記駆動機構を支持する上プレートと、前記連結プレートと上金型の可動プレートを固着連結する手段とを備えたことを特徴とする。
以上のような請求項１の発明では、金型段取りが容易で作業性が良く、可動部に隙間がなく支持ピンを高精度に位置決め可能な支持ピン駆動機構を有するモールドプレス部を設けた半導体モールド装置を提供できる。
請求項２の発明は、前記駆動機構は、サーボモータを駆動源として減速機，駆動プーリ，タイミングベルト，従動プーリを介してボールネジナットを回転させ、スプラインナットによりボールネジスプラインを回り止めとして直線運動に変換し、ボールネジスプラインに固着された連結プレートと可動プレートを介して付勢手段の付勢力に打ち勝って支持ピンを移動させるよう構成したことを特徴とする。
以上のような請求項２の発明では、モールドプレス部のスライドプレート上に金型を搭載する際、上プレートと上金型のベースプレート間に５〜１０mm程度の隙間を設けることができるため、作業が容易で破損箇所もなくなる。
請求項３の発明は、金型段取り又は通常時に、前記連結プレートは金型搭載時にベースプレートと干渉しない金型段取り位置として駆動機構により位置決めされ、前記可動プレートは金型搭載時に前記上プレートの下面と干渉しない位置付けしたことを特徴とする。以上のような請求項３の発明では、連結ボルトにより可動プレートＢと連結プレートを締付け固定するだけで良いため、調整箇所がなく前述と合わせて段取り作業が容易になる。
請求項４の発明は、前記可動プレートが、前記胴突き状態で前記金型の上金型キャビティブロックに対し当接される位置を駆動機構の原点位置とし、且つ、前記支持ピンがリードフレームの先端部と当接した下方の支持位置より僅か下側の位置としたこと特徴とする。以上のような請求項４の発明では、プレート面の「ヘタリ」等による支持ピンの位置ズレもない。又、駆動機構と支持ピン間に隙間（ガタ）がないので、サーボモータとの組合わせにより高精度の支持ピンの位置制御が可能で、且つ樹脂の注入状態に合わせて（例えば、注入開始時にリードフレームＣの先端を僅か下げておき、注入途中で保持位置に移動する等）支持ピンを上下に移動させる事により、高品質な半導体素子をモールド成型することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施例を図１及び２を参照して説明する。
図１は金型の段取り中を示す図で、モールドプレス部（図示しない）の上プレート３０と上金型２１のベースプレート２９間に５〜１０mm程度の隙間を設け、上下金型を重ねた状態でモールドプレス部のスライドプレート（図示しない）上に搭載した状態を示す図である。図において、上金型２１及び下金型２２の各キャビティブロック２１ａ及び２２ａ間には、型合わせ状態で複数のキャビティ２３（２個のみ図示）が形成され、各キャビティ２３内には下金型２２のキャビティブロック２２ａのポット部２２ｂに設けられたプランジャ２２ｃを駆動部（図示しない）により上方に押上げ、同様に、下金型２２のキャビティブロック２２ａに形成されたランナ部２４及びゲート２５を通して樹脂が注入される。
【００１３】
尚、上記型合わせ時には、キャビティ２３内に半導体チップ（図示しない）が搭載されたリードフレームＣの基端部側が、上金型２１及び下金型２２の各キャビティブロック２１ａ及び２２ａ間に挟持された状態となる。
【００１４】
次に複数本の支持ピン２６（通常キャビティ１個当たり１〜２本設けられ、本実施例は２本のみ図示）は、上金型２１のキャビティブロック２１ａの上方に固着配置された２枚の可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂにより保持されており、その保持状態で前記キャビティブロック２１ａを上下に貫通して支持ピン２６の先端がリードフレームＣの先端部に上方から当接可能に配置されている（図２参照）。前記可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂは、支持ピン２６を前記リードフレームＣの先端部と当接させた下方の支持位置より僅か下側と、前記リードフレームＣの先端部から離間させた上方の引抜位置との間で往復移動自在に設けられ、前記支持位置に移動された状態でキャビティブロック２１ａに対し胴突き状態で当接されている。
【００１５】
前記可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂを介し、支持ピン２６を下方に付勢し可動プレートＡ２７ａをキャビティブロック２１ａに常時胴突きさせる複数個（２個のみ図示）の圧縮バネ２８が、ベースプレート２９と可動プレートＢ２７ｂ間に設けられている。上プレート３０には、可動プレートＢ２７ｂまでの貫通穴３０ａが形成されると共に、この貫通穴３０ａに可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂを介し、支持ピン２６を上下動作させるための駆動機構３１が埋設されている。但し、貫通穴３０ａは後述するように、固着連結手段として複数個（２個のみ図示）の連結ボルト４５部分は対応する逃げが設けられている。
【００１６】
次に駆動機構３１の構成を説明する。
貫通穴３０ａ内にホルダ３２が挿入状態で固定されており、このホルダ３２の上部には２個の玉軸受３３の外輪が押え金具３４により固定されている。前記玉軸受３３の内輪を貫通するよう配置されたボールネジナット３５は、当該内輪に対し軸ナット３６を介して固定されており、ボールネジナット３５上端部には従動プーリ３７が嵌着されている。貫通穴３０ａ内にホルダ３２が挿通した状態で配置されたボールネジスプライン３８は、ボールネジナット３５及びホルダ３２の下部に嵌着したスプラインナット３９により保持されており、その下端には駆動機構３１の上下動作を伝導する連結プレート３７が可動プレートＢ２７ｂに固着されている。
【００１７】
上プレート３０の上面には、サーボモータ４０を組付けた減速機４１がブラケット４２を介して取付けられている。前記減速機４１の出力軸には駆動プーリ４３が嵌着されており、この駆動プーリ４３と前記従動プーリ３７との間にタイミングベルト４４が掛けられている。段取り時において、連結プレート３７ａは、上プレート３０の下面より僅か上方（金型搭載時にベースプレート２９と干渉しないよう）に、「金型段取り位置」として駆動機構３１により位置決めされており、前記可動プレートＢ２７ｂは、圧縮バネ２８の付勢力によりベースプレート２９より僅か下方（金型搭載時に上プレート３０の下面と干渉しないよう）に位置付けされている。
【００１８】
図２は段取りが終了した状態を示す図で、以下本図により説明する。
図１からモールドプレス部のスライドプレート（図示しない）を上昇させ、上プレート３０と下面ベースプレート２９を密着させ金型を取付けた後、駆動機構３１により連結プレート３７ａを下方に移動させ可動プレートＢ２７ｂに胴突きさせた状態で、前記複数個（２個のみ図示）の連結ボルト４５により、可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａが締付け固定される。
【００１９】
以上の様な半導体モールド装置の操作について説明する。
以上の構成において、段取り替えは、まず図１に示すようにモールドプレス部（図示しない）の上プレート３０と上金型２１のベースプレート２９間に５〜１０mm程度の隙間を設け、上下金型２１，２２を重ねた状態でモールドプレス部のスライドプレート（図示しない）上に搭載し位置決めする。次に、スライドプレートが上昇し、上プレート３０と下面ベースプレート２９を密着させて金型を取付けた後、駆動機構３１により連結プレート３７ａを下方に移動させ可動プレートＢ２７ｂに胴突きさせた状態で、連結ボルト４５により可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａを締付け固定する。この時、連結プレート３７ａの胴突きは、サーボモータ４０を連続定格トルク（定格の２０％〜４０％程度）で連結プレート３７ａを下降させ、現在位置がある微少時間（０．０５〜０．２秒程度）以上変化しない（停止した）時に検出する。
【００２０】
前記胴突き位置を駆動機構３１の原点位置として、胴突き動作が原点復帰動作を兼用する。又、胴突き位置は、支持ピン２６がリードフレームＣの先端部と当接した下方の支持位置より僅か下側、即ち、支持ピン２６の実用下限より僅か下側の位置とする。
【００２１】
次に、樹脂モールド成型について述べる。
まず、支持ピン２６をリードフレームＣの先端部から離間した戻り位置に移動する。この状態で上下金型２１，２２を開き、下金型２２のキャビティブロック２２ａ上にリードフレームＣをセットする。そして予熱した樹脂タブレット（図示しない）を下金型２２のキャビティブロック２２ａのポット部２２ｂに投入して、上下金型２１，２２の型締めを行うと同時に、支持ピン２６をリードフレームＣの先端部と当接する保持位置に移動する。次に、プランジャ２２ｃを駆動部（図示しない）により上方に押上げ、溶融流動化した樹脂をキャビティ２３内に注入する。この時、樹脂をリードフレームＣの先端側の下寄り位置に形成されたゲート２５から注入するため、樹脂がリードフレームＣの下側に流入して当該リードフレームＣを押上げ変形させようとするが、前記支持ピン２６によりリードフレームＣの変形が防止される。
【００２２】
この後、樹脂がキャビティ２３内に（キャビティ２３内の全容積の８０〜９５％程度の量）注入されたタイミングでサーボモータ４０を回転させる。そして、減速機４１，駆動プーリ４３，タイミングベルト４４，従動プーリ３７を介してボールネジナット３５を回転させ、スプラインナット３９によりボールネジスプライン３８を回り止めして直線運動に変換し、ボールネジスプライン３８に固着された連結プレート３７ａと可動プレートＡ２７ａ及び可動プレートＢ２７ｂを介し、圧縮バネ２８に打ち勝って支持ピン２６を微少量（通常０．０５〜０．５mm程度で、樹脂の特性により変化させる）上方の引抜き位置まで移動させる。更に、樹脂が注入され支持ピン２６先端とリードフレームＣの先端側の隙間にも樹脂が充填され、硬化後に上下金型２１，２２を開き、樹脂モールド成型品を取り出す。
【００２３】
尚、支持ピン２６の移動タイミングは、プランジャ２２ｃの位置を検出する方法または注入開始後の経過時間による方法等により決められる。
次に、支持ピン２６を保持位置に移動し、上金型２１及び下金型２２の各キャビティブロック２１ａ及び２２ａの表面と支持ピン２６の先端部をクリーニングする。続いて、支持ピン２６をを戻り位置に移動する。以下、同一作業を繰り返しモールド成型を行う。
【００２４】
以上の構成によれば、段取り時に連結プレート３７ａは、上プレート３０の下面より僅か上方（金型搭載時にベースプレート２９と干渉しないよう）に、「金型段取り位置」として駆動機構３１により位置決めされており、可動プレートＢ２７ｂは圧縮バネ２８の付勢力によりベースプレート２９より僅か下方（金型搭載時に上プレート３０の下面と干渉しないよう）に位置付けされているので、モールドプレス部のスライドプレート（図示しない）上に金型を搭載する際、上プレート３０と上金型２１のベースプレート２９間に５〜１０mm程度の隙間を設けることができるため、作業が容易で破損箇所も無くなる。
【００２５】
次にスライドプレートが上昇し、上プレート３０と下面ベースプレート２９を密着させ金型を取付けた後、駆動機構３１により連結プレート３７ａを下方に移動させ可動プレートＢ２７ｂに胴突きさせた状態で、連結ボルト４５により可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａを締付け固定するだけで良いため、調整箇所がなく前述と合わせて段取り作業が容易になる。
【００２６】
又、支持ピン２６の駆動機構３１と上金型２１の連結が、可動プレートＢ２７ｂと連結プレート３７ａを締付け固定する方法だから、プレート面の「ヘタリ」等による支持ピン２６の位置ズレもない。又、駆動機構３１と支持ピン２６間に隙間（ガタ）がないので、サーボモータ４０との組合わせにより高精度の支持ピン２６の位置制御が可能で、且つ樹脂の注入状態に合わせて（例えば、注入開始時にリードフレームＣの先端を僅か下げておき、注入途中で保持位置に移動する等）支持ピン２６を上下に移動させる事により、高品質な半導体素子をモールド成型することができる等の効果がある。
【００２７】
【発明の効果】
以上本発明によれば、金型段取りが容易で作業性が良く、可動部に隙間がなく支持ピンを高精度に位置決め可能な支持ピン駆動機構を有するモールドプレス部を設けた半導体モールド装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す金型の段取り中の状態図、
【図２】図１の段取りが終了した状態図、
【図３】図１で支持ピンをリードフレームＣ先端部から戻り位置に移動の状態図、
【図４】（ａ）はリードフレームＡ中央部への樹脂モールド部Ｂの成型図で、（ｂ）はリードフレームＣ片側への樹脂モールド部Ｄの成型図、
【図５】半導体チップＥ搭載のリードフレームＣ基端部を上下金型で挟持の状態図、
【図６】（ａ）は従来のモールドプレス部の上プレートとスライドプレート間に金型を搭載する段取り状態図で、（ｂ）は連結凹部と連結凸部の拡大図。
【符号の説明】
Ｃ…リードフレーム、 ２１…上金型、
２３…キャビティ、 ２６…支持ピン、
２７ａ…可動プレートＡ、 ２７ｂ…可動プレートＢ、
２９…ベースプレート、 ３０…上プレート、
３１…駆動機構、 ３７ａ…連結プレート、
４５…連結ボルト。
Claims (4)
- 対をなす金型間に形成されるキャビティ内にリードフレーム収納状態で樹脂注入により樹脂モールドを行うもので、樹脂注入時に前記リードフレームに当接してその変形を防止する支持ピンを備えた樹脂モールド装置において、
前記支持ピンを保持し且つ当該支持ピンを前記リードフレームと当接させた支持位置または前記支持位置より僅か下側の位置とリードフレームから離間させた引抜位置との間で往復移動自在に設けられ、上記支持位置または前記支持位置より僅か下側の位置に移動状態で前記金型の上金型キャビティブロックに対し胴突き状態で当接される、支持ピンを保持する可動プレートと、
この可動プレートをベースプレートに対し常時下方に付勢する付勢手段と、
前記支持ピンを保持する可動プレートを前記付勢手段の付勢力に抗して移動させる連結プレートを備えた駆動機構と、
前記駆動機構を支持する上プレートと、
前記連結プレートと上金型の可動プレートを固着連結する手段とを備えたことを特徴とする樹脂モールド装置。 - 前記駆動機構は、サーボモータを駆動源として減速機，駆動プーリ，タイミングベルト，従動プーリを介してボールネジナットを回転させ、スプラインナットによりボールネジスプラインを回り止めとして直線運動に変換し、ボールネジスプラインに固着された連結プレートと可動プレートを介して付勢手段の付勢力に打ち勝って支持ピンを移動させるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
- 金型段取り又は通常時に、前記連結プレートは金型搭載時にベースプレートと干渉しない金型段取り位置として駆動機構により位置決めされ、前記可動プレートは金型搭載時に前記上プレートの下面と干渉しない位置付けしたことを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
- 前記可動プレートが、前記胴突き状態で前記金型の上金型キャビティブロックに対し当接される位置を駆動機構の原点位置とし、且つ、前記支持ピンがリードフレームの先端部と当接した下方の支持位置より僅か下側の位置としたこと特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
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