JP4164504B2 - 樹脂モールド装置 - Google Patents

Description

本発明は樹脂モールド装置に関し、より詳細には、被成形品を樹脂モールド装置にセットした際に被成形品が金型面上で位置ずれすることを防止し、効率的な樹脂モールドを可能にする樹脂モールド装置に関する。

樹脂モールド装置を用いる樹脂モールド方法においては、樹脂モールド金型をあらかじめ加熱した状態で、樹脂モールド金型に被成形品を搬入セットして樹脂モールドしている。モールド用樹脂としては通常、熱硬化型の樹脂を使用するから、樹脂モールド金型を加熱しておくことにより、被成形品を加熱するとともに、供給された樹脂を熱硬化させて樹脂モールドするためである。

しかしながら、樹脂モールド金型にリードフレーム等の被成形品を搬入してセットすると、被成形品が加熱されて熱膨張し、また、樹脂モールド金型に被成形品をセットした際に被成形品が必ずしも均一に加熱されないために、被成形品の熱膨張量が部位によって異なり、被成形品が歪んでしまって樹脂モールド金型上でのセット位置から被成形品が位置ずれするという問題があった。

このため、樹脂モールド金型では被成形品を所定位置に位置決めするためのガイドピンなどの位置決め部材を使用する方法や、被成形品を樹脂モールド金型に真空吸着して位置ずれを防止する方法（たとえば、特許文献１参照）がなされている。
また、被成形品を樹脂モールド金型に搬入する前にあらかじめ加熱しておき、樹脂モールド金型にセットした後の被成形品の膨張量を抑えることによって被成形品の位置ずれを防止し、また被成形品が昇温するまでの時間を短縮して樹脂モールドのサイクルタイムを短縮する方法が行われている。
特開２０００−４３０９６号公報

ところで、被成形品を樹脂モールド金型に搬入してセットした際には、熱伝導により被成形品が加熱されるが、被成形品と樹脂モールド金型との接触状態により、被成形品が均一に加熱されず、上反りやねじれといった歪みが生じ、これによってさらに加熱状態に偏りが生じて被成形品がうねったように変形するといったことが生じる。このため、従来は、樹脂モールド金型に被成形品をセットした後、被成形品全体が均一な温度に落ち着き、被成形品の変形が収まってから被成形品をクランプして樹脂モールドしている。被成形品が均一な温度に落ち着くまでに要する時間は、製品によって異なるが、５〜１０秒程度である。

このように、従来の樹脂モールド装置では、樹脂モールド金型に被成形品をセットして被成形品が均一な温度になるまで待ってから被成形品をクランプする操作に移るから、被成形品が均一温度に落ち着くまでに、被成形品が位置ずれしてしまうという問題や、被成形品が均一温度に落ち着くまでの待ち時間が樹脂モールド装置の生産性を阻害するという問題があった。とくに、圧縮成形方法による樹脂モールド方法の場合は、あらかじめ被成形品に液状樹脂等のモールド用の樹脂を供給してから、樹脂とともに被成形品を樹脂モールド金型にセットするから、事前に被成形品を加熱することができず、このために樹脂モールド金型に被成形品をセットした後に温度上昇する割合が高くなり、樹脂モールド金型に被成形品をセットした後に被成形品の変形や位置ずれが生じやすく、また、被成形品が均一温度に落ち着くまでの時間が長くかかるという問題がある。

なお、被成形品の位置ずれを防止する方法として、被成形品を樹脂モールド金型に真空吸着する方法は、被成形品が熱変形によってたわんでしまうと、的確に被成形品を樹脂モールド金型に吸着して支持することができず、被成形品の熱変形を抑制することができなくなる。
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、被成形品を樹脂モールド金型にセットした際に被成形品が加熱されて変形し、樹脂モールド金型上で被成形品が位置ずれしたりすることを抑制し、樹脂モールド工程の効率化を図ることによって生産性を向上させることができる樹脂モールド装置を提供するにある。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、樹脂モールド金型により被成形品をクランプして被成形品を樹脂モールドする樹脂モールド装置において、前記樹脂モールド金型に前記被成形品を搬入してセットする際に、該被成形品の縁部を前記樹脂モールド金型のクランプ面に押接して、前記樹脂モールド金型のセット位置で前記被成形品をクランプ面に平坦状に支持する押さえフックを備えた押さえ機構と、前記押さえフックを、前記クランプ面に前記被成形品を押接して支持する押さえ位置と、前記被成形品の側縁と干渉しない開き位置との間で移動させる移動機構とが設けられ、前記押さえフックは、前記クランプ面に垂直となる面内において回動可能に設けられるとともに、当接アーム部と、先端に前記被成形品の縁部に係合する爪部が設けられたフック部とにより、側面形状がＬ字形に形成され、該押さえフックの屈曲部に該押さえフックを回動支持する軸が設けられるとともに、該軸を支点として、前記押さえフックを開き位置に回動する向きに付勢する付勢手段が設けられ、前記移動機構として、前記当接アーム部に連繋して、前記押さえフックを、前記押さえ位置に向けて回動させる駆動機構が設けられていることを特徴とする。

また、前記押さえ機構が、前記樹脂モールド金型にセットされる被成形品のセット位置の縁部に、該セット位置の周方向に沿って複数配置され、前記駆動機構が、前記樹脂モールド金型に型開閉方向に可動に支持された可動板と、前記押さえ機構の配置位置に合わせて前記可動板に立設されるとともに、先端が前記当接アーム部に当接する可動ピンと、前記可動板を押動して、前記可動ピンが前記押さえフックを前記押さえ位置と開き位置に移動させる押動機構とを備えていることを特徴とする。

また、前記樹脂モールド金型に、前記可動板を、前記押さえフックが前記開き位置に移動する向きに移動させる付勢手段が設けられ、前記押動機構が、前記可動板を前記付勢手段に抗して前記押さえフックを前記押さえ位置に移動させる機構として設けられていることを特徴とする。

本発明に係る樹脂モールド装置によれば、押さえ機構により被成形品をクランプ面に平坦状に押接して支持することができるから、樹脂モールド金型に被成形品を搬入してセットした際に、樹脂モールド金型によって被成形品が加熱されて位置ずれすることを押さえることができ、また被成形品がクランプ面に押接された状態で支持されることから、被成形品が均一に加熱されて、不均一加熱による被成形品の変形を防止するとともに、被成形品を短時間で加熱することができて樹脂モールド操作のサイクルタイムを短縮することが可能となる。

以下、本発明に係る樹脂モールド装置の実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
（樹脂モールド金型の構成）
図１、２は、被成形品５として配線基板を樹脂モールドする際に使用する樹脂モールド金型の下型１０と上型１５の構成例を示す。図１、２は、各々、下型１０と上型１５のクランプ面を平面方向から見た状態を示す。
なお、図１では、下型１０に被成形品５を配置した状態を示している。被成形品５は、短冊状に形成した配線基板６の片面に、縦横に整列した配置に半導体チップを搭載したものである。図１に示す下型１０では、下型１０のクランプ面の中央に被成形品５を１枚配置して樹脂モールドする。

なお、本実施形態の樹脂モールド装置は圧縮成形方法によって被成形品５を樹脂モールドするものである。図１では、被成形品５を樹脂モールドする領域を基板面上に矩形の枠線で示す。図示例の被成形品５では、樹脂モールド領域７が５個の領域に区分して設けられている。樹脂モールド後に、各々の樹脂モールド領域７を枠線位置に沿って縦横に切断することにより、個片の半導体装置が得られる。
図２は、上型１５のクランプ面に、被成形品５の樹脂モールド領域７に対応して、平面形状が長方形の５個のキャビティ１６が所定間隔をあけて形成されていることを示す。

本実施形態の樹脂モールド装置において特徴とする構成は、下型１０に被成形品５をセットした際に、被成形品５を下型１０のクランプ面に押接するようにして支持する押さえ機構２０を設けたことにある。
図１では、被成形品５の周縁部を支持する押さえ機構２０を、被成形品５をセットするセット部の周囲に配置している。本実施形態では、配線基板６の周縁部をクランプ面に押接して支持することができるように、配線基板６の両短辺に対応して各々１個ずつ、配線基板６の両長辺に対応して各々２個ずつ、合計６個の押さえ機構２０を設けている。もちろん、押さえ機構２０の配置数および配置位置は被成形品５の大きさや形状に合わせて適宜選択することが可能である。

押さえ機構２０は、被成形品５を構成する配線基板６の縁部をフックに引っ掛けて、配線基板６を下型１０のクランプ面に押し付けるようにするから、配線基板６の縁部よりも外側に押さえフック２２を配置し、下型１０のクランプ面から押さえフック２２の頭部を若干突出させて配線基板６にフックが引っ掛けられるように形成される。
図２には、下型１０に被成形品５をセットし、下型１０と上型１５とで被成形品５をクランプした際に、押さえ機構２０に設けられた押さえフック２２が上型１５のクランプ面と干渉しないようにするための逃げ穴１８が形成されていることを示す。これらの逃げ穴１８は下型１０側に設けられた押さえ機構２０の押さえフック２２の配置に合わせて凹穴として形成されている。

図３は、図１のＡ−Ａ線断面図を示す。下型１０は被成形品５をセットするセット部１１ａを備えたチェイスブロック１１と、チェイスブロック１１を支持する支持ブロック１２と、支持ブロック１２を支持するベースブロック１３とを備える。
ベースブロック１３の内部には、重ね合わせるようにして一体化された可動板１４ａ、１４ｂが、吊りピン１４１により型開閉方向に移動方向をガイドされて装着されている。吊りピン１４１は軸線方向を型開閉方向として支持ブロック１２に先端部をねじ込んで固定され、可動板１４ａに軸部を挿通するとともに、ヘッド部１４１ａを可動板１４ａの下面に当接して設けられている。吊りピン１４１には可動板１４ａ、１４ｂを常時下方に押し下げる向きに付勢する付勢手段としてのスプリング１４２が装着され、可動板１４ａ、１４ｂは常時は、吊りピン１４１のヘッド部１４１ａに可動板１４ａの下面が当接する下位置にある。

押さえ機構２０は、可動板１４ａ、１４ｂに軸方向を型開閉方向として立設された可動ピン２１と、可動ピン２１の上端が当接して駆動操作される押さえフック２２とを備える。可動ピン２１は、可動板１４ａ、１４ｂに基部が支持され、先端部が支持ブロック１２の内方まで延出する長さに形成されている。

図４に、図１のＢ−Ｂ線方向の断面図を示す。
可動ピン２１は、ベースブロック１３および支持ブロック１２に設けられた摺動孔１３ａおよび摺動孔１２ａに摺入され、型開閉方向に可動となる。
押さえフック２２は、可動ピン２１の上端面が当接する当接アーム部２２ａと、被成形品５をクランプするフック部２２ｂとにより、側面形状がＬ字形に屈曲した形状に形成され、押さえフック２２の屈曲部には、押さえフック２２を鉛直面内で回動自在に支持する軸２３が設けられている。

フック部２２ｂは、チェイスブロック１１に形成された取り付け孔１１ｂの開口部から、その上端に設けられた爪部をチェイスブロック１１のクランプ面（金型面）から突出させて取り付けられている。フック部２２ｂの上部に設けられた爪部はチェイスブロック１１にセットされた被成形品５の縁部をフックして被成形品５をクランプ面に押さえ付けるためのもので、被成形品５をセットするセット位置の側縁の位置に配置されている。

当接アーム部２２ａの可動ピン２１が当接する可動端側には、可動ピン２１が当接する面と反対面に当接して、当接アーム部２２ａを可動ピン２１の上端面に常時当接させる向きに付勢した付勢手段としてのスプリング２４が設けられている。
なお、図４では、ベースブロック１３の内部に装着した可動板１４ａ、１４ｂの下面に駆動ロッド１９が当接している。この駆動ロッド１９は可動板１４ａ、１４ｂを型開閉方向に押動するためのもので、電動モータあるいは油圧機構等の駆動機構によって駆動される。

（樹脂モールド金型の作用）
次に、上述した樹脂モールド金型を用いて被成形品５を樹脂モールドする際の作用について説明する。
被成形品５は図１に示すように、下型１０と上型１５とを型開きした状態で下型１０のセット部１１ａにセットされる。
図４の中心線Ｃの左半部は、下型１０に被成形品５をセットする状態を示す。すなわち、被成形品５を下型１０にセットする際には、可動板１４ａ、１４ｂはスプリング１４２により付勢されて下位置にあり、これとともに可動ピン２１が下位置にあることから、押さえ機構２０の押さえフック２２はフック部２２ｂが開いた状態となる。スプリング２４は押さえフック２２の当接アーム部２２ａを下向きに押圧し、軸２３を支点としてフック部２２ｂを開き位置に向けて回動させる。

被成形品５は、押さえフック２２が外側に開き、フック部２２ｂの爪部が被成形品５をセットするセット部１１ａの領域から外側に退避した状態で下型１０にセットされる。
本実施形態では、被成形品５をセットする押さえ機構２０は、被成形品５をセットするセット位置の周囲の６個所に設けられているが、各々の押さえ機構２０はいずれも可動板１４ａ、１４ｂに可動ピン２１を支持して設けられており、可動板１４ａ、１４ｂが下位置にある状態で、すべての押さえ機構２０の押さえフック２２が開き位置にあるから、フック部２２ｂと被成形品５とを相互に干渉させることなく被成形品５を下型１０のクランプ面上にセットすることができる。

なお、本実施形態では、圧縮成形によって被成形品５を樹脂モールドするから、被成形品５の上にモールド用の樹脂を所定量供給した状態で被成形品５を下型１０にセットする。モールド用の樹脂は、配線基板６上での樹脂モールド領域、いいかえれば上型１５に設けられたキャビティ１６の配置位置ごとに、所定用の樹脂（液状樹脂、ペースト状樹脂）を供給する。なお、モールド用の樹脂を供給する方法は、この方法に限定されるものではない。

被成形品５を下型１０にセットした後、駆動機構が駆動されて押動機構としての駆動ロッド１９により可動板１４ａ、１４ｂが押動される。図４で、中心線Ｃの右半部は、駆動ロッド１９により可動板１４ａ、１４ｂを押し上げて、押さえフック２２により被成形品５を下型１０のクランプ面に押さえ付けた状態を示す。駆動ロッド１９は、可動板１４ａ、１４ｂを押し下げる向きに付勢するスプリング１４２の付勢力に抗して、可動板１４ａ、１４ｂを上位置まで押し上げる。

駆動ロッド１９により可動板１４ａ、１４ｂが押し上げられると、可動ピン２１が押し上げられ、可動ピン２１の上端面が押さえフック２２の当接アーム部２２ａの下面に当接して当接アーム部２２ａを突き上げ、軸２３を支点としてフック部２２ｂが内向きに回動する。
フック部２２ｂが内向きに回動することにより、フック部２２ｂの上端に設けられた爪部が被成形品５の側縁に係合し、フック部２２ｂがさらに内向きに回動して押さえフック２２が押さえ位置にまで回動することにより、被成形品５の側縁が爪部に係合して下型１０のクランプ面に押し付けられる。

本実施形態の樹脂モールド装置では、可動板１４ａ、１４ｂが駆動ロッド１９により押し上げられることにより、被成形品５を取り囲むように配置された各々の押さえ機構２０の押さえフック２２が、すべて押さえ位置まで回動して、被成形品５の側縁を下型１０のクランプ面に押し付けるように作用する。
押さえフック２２が内向きに回動する際には、フック部２２ｂの内側面が被成形品５を内側に寄せるように作用する。押さえ機構２０は被成形品５を取り囲むように配置されているから、すべての押さえフック２２が同時に押さえ位置まで回動することにより、被成形品５が自然に正規位置に位置決めされる。このように、押さえフック２２が内向きに回動する動作は、被成形品５を正規位置に位置決めして補正する作用を有し、爪部によって被成形品５を押さえ付けることによって、被成形品５が下型１０に押し付けられた状態で保持される。

前述したように、下型１０はモールド用の樹脂を熱硬化させるに十分な温度に加熱されているから、被成形品５を下型１０にセットした時点から被成形品５は加熱開始されるが、本実施形態の樹脂モールド装置の場合は、被成形品５を下型１０にセットした直後から、押さえフック２２により被成形品５を下型１０のクランプ面に押しつけるように支持することによって、被成形品５が下型１０上で位置ずれすることを防止し、被成形品５が加熱されて熱膨張する際にも被成形品５が位置ずれすることを防止することができる。

また、押さえフック２２により被成形品５を下型１０に押さえ付けるように支持することにより、被成形品５は撓んだりせずに平坦状に下型１０に接触し、被成形品５の全体が均一に下型１０の金型面に接触することによって、被成形品５が歪んだり、変形したりすることを防止し、かつ下型１０から効率的に被成形品５に熱伝導して被成形品５を短時間のうちに金型温度まで昇温させることが可能になる。
これによってモールド用の樹脂を短時間のうちに熱硬化させることが可能となり、効率的に樹脂モールドすることができる。

本発明に係る樹脂モールド装置によれば、被成形品５を下型１０にセットした後、従来のように、被成形品５が均一温度に達して安定化するまで待ってから金型によって被成形品をクランプする必要がなく、下型１０に被成形品５をセットし、押さえフック２２によって被成形品５を支持した後、ただちに下型１０と上型１５とで被成形品５をクランプして樹脂モールドすることが可能となる。これによって、樹脂モールドのサイクルタイムを短縮することが可能となる。

下型１０と上型１５とで被成形品５をクランプして樹脂モールドした後、下型１０と上型１５とを型開きし、駆動ロッド１９を元位置（下位置）に移動させることによって、可動板１４ａ、１４ｂが元位置（下位置）に移動し、これとともに可動ピン２１が下動し、押さえフック２２がスプリング２４の付勢力によって、開き位置（退避位置）に戻る。こうして、次の被成形品５を下型１０にセットできる状態に戻る。

上記実施形態の樹脂モールド装置は配線基板６を圧縮成形する例として説明したが、本発明に係る樹脂モールド装置は、圧縮成形以外の、たとえばトランスファモールド方法といった他の樹脂モールド方法にも適用することができる。
また、上記実施形態は被成形品５として配線基板６に半導体チップを搭載したものを対象としたが、本発明は、配線基板６以外にリードフレーム、半導体ウエハ等の種々の製品に対して適用することができる。

また、被成形品５を樹脂モールドする際に、リリースフィルムによりキャビティを被覆して樹脂モールドする樹脂モールド装置にも適用することができる。リリースフィルムを用いて被成形品５を樹脂モールドする際には、被成形品５を樹脂モールドした後、リリースフィルムが被成形品のクランプ面に付着することがあるが、押さえフック２２を押さえ位置から開き位置に回動させることにより、リリースフィルムを被成形品から剥離させるように使用することができる。

また、上記実施形態では、被成形品５を樹脂モールド金型内に搬入する際に、下型１０にセットする例について説明したが、本発明に係る樹脂モールド装置では被成形品５を樹脂モールド金型のクランプ面に押接して支持する押さえ機構を備えているから、樹脂モールド金型に被成形品を搬入する際に、押さえ機構を利用して上型に被成形品５を支持するように構成することも可能である。

樹脂モールド装置に使用する下型のクランプ面の構成を示す平面図である。 可樹脂モールド装置に使用する上型のクランプ面の構成を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１０ 下型
１１ チェイスブロック
１１ａ セット部
１２ 支持ブロック
１３ ベースブロック
１４ａ、１４ｂ 可動板
１５ 上型
１６ キャビティ
１８ 逃げ穴
１９ 駆動ロッド
２０ 押さえ機構
２１ 可動ピン
２２ 押さえフック
２２ａ 当接アーム部
２２ｂ フック部
１４１ 吊りピン

Claims (3)

1. 樹脂モールド金型により被成形品をクランプして被成形品を樹脂モールドする樹脂モールド装置において、
   前記樹脂モールド金型に前記被成形品を搬入してセットする際に、該被成形品の縁部を前記樹脂モールド金型のクランプ面に押接して、前記樹脂モールド金型のセット位置で前記被成形品をクランプ面に平坦状に支持する押さえフックを備えた押さえ機構と、
   前記押さえフックを、前記クランプ面に前記被成形品を押接して支持する押さえ位置と、前記被成形品の側縁と干渉しない開き位置との間で移動させる移動機構とが設けられ、
   前記押さえフックは、前記クランプ面に垂直となる面内において回動可能に設けられるとともに、当接アーム部と、先端に前記被成形品の縁部に係合する爪部が設けられたフック部とにより、側面形状がＬ字形に形成され、
   該押さえフックの屈曲部に該押さえフックを回動支持する軸が設けられるとともに、該軸を支点として、前記押さえフックを開き位置に回動する向きに付勢する付勢手段が設けられ、
   前記移動機構として、前記当接アーム部に連繋して、前記押さえフックを、前記押さえ位置に向けて回動させる駆動機構が設けられていることを特徴とする樹脂モールド装置。
2. 前記押さえ機構が、前記樹脂モールド金型にセットされる被成形品のセット位置の縁部に、該セット位置の周方向に沿って複数配置され、
   前記駆動機構が、
   前記樹脂モールド金型に型開閉方向に可動に支持された可動板と、
   前記押さえ機構の配置位置に合わせて前記可動板に立設されるとともに、先端が前記当接アーム部に当接する可動ピンと、
   前記可動板を押動して、前記可動ピンが前記押さえフックを前記押さえ位置と開き位置に移動させる押動機構とを備え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. 前記樹脂モールド金型に、前記可動板を、前記押さえフックが前記開き位置に移動する向きに移動させる付勢手段が設けられ、
   前記押動機構が、前記可動板を前記付勢手段に抗して前記押さえフックを前記押さえ位置に移動させる機構として設けられていることを特徴とする請求項２記載の樹脂モールド装置。

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