JP4486708B2 - 電子部品用の樹脂成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子部品が装着された基板を樹脂成形用金型を使用して樹脂成形する電子部品用の樹脂成形装置の改良に関するものである。

従来から、電子部品用の樹脂成形装置を使用して、上型と下型と中間型とからなる樹脂成形用金型を使用して電子部品が装着された基板を樹脂成形することが行われている。

即ち、前述した樹脂成形装置には、上型を固定する上部固定盤と、下型を載置する可動盤と、上部固定盤と可動盤とを支持するポストと、ポストに沿って可動盤を上下に摺動させる型締め機構と、上下両型を上下動させる型締め機構とは別の駆動手段によって、中間型を単独で上下動させる中間型固定機構が設けられている（例えば、特許文献１に記載された樹脂成形用金型装置参照。）。

ここで、特許文献１に開示されているように、前述した中間型を駆動させる駆動手段として、第一に、任意のモータを上部固定盤の上面に配置構成されているもの（構成Ａ）がある。また、第二に、任意のシリンダーを可動盤の下部である樹脂成形装置の基台に配置構成されているもの（構成Ｂ）がある。

構成Ａにおいて、中間型固定機構には、水平方向と平行に且つ正確に上下動するために、駆動手段（モータ）の駆動力を、歯車、歯車と噛み合うピニオン付の回転シャフト、ピニオンと噛み合う二本のラックシャフト、二本のラックシャフトの下面に敷設された中間型取付プレート、さらに、中間型取付プレートの下面に付設された四本のガイドポストを用いて、中間型を単独で上下動させる構成となっている。

構成Ｂにおいて、中間型固定機構には、水平方向と平行に且つ正確に上下動するために、駆動手段（シリンダー）の駆動力を、歯車、歯車と噛み合うピニオン付の回転シャフト、ピニオンと噛み合う二本のラックシャフト（この場合、二本のシリンダーに備えたストローク軸とも言い換えられる。）、二本のラックシャフトの上面に付設された中間型取付プレート、さらに、中間型取付プレートの下面に付設された四本のガイドポストを用いて、中間型を単独で上下動させる構成となっている。

第三の樹脂成形装置としては、中間型を駆動させる駆動手段に、任意のシリンダーを可動盤（中間ベース）の下面に配置構成されているもの（構成Ｃ）がある（例えば、特許文献２に記載された樹脂モールド装置参照。）。
構成Ｃにおいて、中間型取付プレートの四隅をシリンダーに備えられたストローク軸によって、中間型取付プレートの下面に直接支持した配置構成となっている。

特開２００４−２１６５５７号公報（第３−６頁、図３、図５） 特開平９−７６２７６号公報（第３−５頁、図１）

近年、前述した樹脂成形装置における自動制御化の傾向は、より一層高まってきている反面で、操作（オペレート）、保守・管理（メンテナンス）する作業者、つまり、人的作業が行われているのも実状である。
この実状のなかで、前述した特許文献１及び特許文献２に開示されている樹脂成形装置における中間型固定機構及び駆動手段において、以下に示す作業（オペレート・メンテナンス）上の問題が発生している。

その中でも、駆動手段（モータ）を上部固定盤の上面に配置構成されていること（構成Ａ）、或は、駆動手段（シリンダー）を可動盤の下部である樹脂成形装置の基台に配置構成されていること（構成Ｂ）、或は、駆動手段（シリンダー）を可動盤（中間ベース）の下面に配置構成されていること（構成Ｃ）によって、駆動手段（モータ・シリンダー）の取付け及び取外しが非常に困難であることが、作業上の問題となる場合がある。また、駆動手段の動作状態を確認することが非常に困難であることが、作業上の問題となる場合がある。

また、特許文献２に開示されている樹脂成形装置では、駆動手段（シリンダー）に備えた四本のストローク軸のみで中間型を上下動させているので、中間型及び中間型取付プレートの水平状態を確保する必要がある。そのために、四本のストローク軸（シリンダー）を調整することが必要となるので、作業者によるオペレートやメンテナンスの作業頻度が多くなる。このことから、自動制御化のメリットを十分に発揮することができない。従って、前述した樹脂成形装置の正確な型締め及び型開き動作を実施することが非常に困難となると共に、特に、可動盤の下面に配置構成された駆動手段（構成Ｃ）のメンテナンスは、非常に困難となる。

また、特許文献１に開示されている樹脂成形装置では、前述した中間型の水平状態を確保すること、正確な型締め及び型開き動作を実施するために、二本のラックシャフト及び四本のガイドポストを備えるようにした。そして、駆動手段（モータ・シリンダー）からの駆動力を二本のラックシャフトに直接伝達して、二本のラックシャフトを同調させて中間型及び中間型取付プレートを上下動する構成としているが、特に、駆動手段（モータ・シリンダー）が夫々、高い位置（構成Ａ）或は低い位置（構成Ｂ）に配置構成されているので、駆動手段のメンテナンスが非常に困難となる。
さらに、可動盤の下部である樹脂成形装置の基台に駆動手段（シリンダー）が配置構成されている（構成Ｂ）樹脂成形装置においては、基台から駆動手段（シリンダー）に備えた二本のストローク軸を上下動させて、駆動力を二本のラックシャフトに伝達させる構成としている。仮に、大容量の駆動手段を設置することになれば、基台部分に駆動手段を設置するスペースが型締め機構の設置スペースに与える影響を考慮すると、樹脂成形装置を大型化する必要が生じてくる。

以上のことからも、前述した特許文献１及び特許文献２に開示される電子部品用の樹脂成形装置によれば、作業（オペレート・メンテナンス）上の問題、並びに、樹脂成形装置の不安定な稼動状態の問題、を解決することは極めて困難であった。

そこで、前記技術的課題を解決するために本発明に係る電子部品用の樹脂成形装置は、上型（２）と、上型（２）に対向配置された下型（３）と、上型（２）と下型（３）との間に配置された中間型（４）と、上型（２）が固定された固定盤（５）と、下型（３）が載置された可動盤（６）と、固定盤（５）と可動盤（６）とを支持する所要複数本のポスト（７）と、所要複数本のポスト（７）に沿って可動盤（６）を上下に摺動させる型締め機構（８）と、中間型（４）を支持する中間型支持機構（１０）と、中間型（４）を単独で上下動させる駆動手段（９）とが設けられ、且つ、中間型支持機構（１０）は中間型（４）が取り付けられる中間型取付盤と、中間型取付盤を支持する所要複数本のガイドポスト（１２）と、を含む電子部品用の樹脂成形装置であって、駆動手段（９）が可動盤（６）の上面に配置構成されていると共に、中間型（４）と駆動手段（９）と中間型支持機構（１０）とが夫夫可動盤（６）に対して着脱自在になるように構成されており、可動盤（６）に対して夫夫中間型（４）と駆動手段（９）と中間型支持機構（１０）とが取り外された状態において上型（２）と下型（３）とからなる樹脂成形用金型を有する樹脂成形装置として使用され得ることを特徴とする。

また、本発明に係る電子部品用の樹脂成形装置は、上述の樹脂成形装置において、中間型支持機構（１０）は所要複数本のガイドポスト（１２）を夫々連結させる連結手段（１３）を備えると共に、連結手段（１３）を使用して所要複数本のガイドポスト（１２）を同調させ且つ円滑に上下動させるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、電子部品用の樹脂成形装置における駆動手段（９）及び中間型支持機構（１０）において、駆動手段（９）を可動盤（６）における上面に配置した。これにより、作業（オペレート・メンテナンス）上の問題、並びに、樹脂成形装置の不安定な稼動状態における問題を効率良く解決することができる。したがって、本発明は、樹脂成形上の作業時間（サイクルタイム）の省力化、並びに、自動制御化するメリットの向上をはかることができる、電子部品用の樹脂成形装置を提供すると云う優れた効果を奏する。
加えて、本発明によれば、駆動手段（９）及び中間型支持機構（１０）を迅速に且つ着脱自在に取付け及び取外しすることができる。これにより、電子部品用の樹脂成形装置において、二型構造と三型構造との兼用化を容易に実施することができる。

以下、図１に基づいて、詳細に説明する。
なお、図１は、本発明に係る電子部品用の樹脂成形装置であって、図１（１）では概略側面図を示し、図１（２）では、図１（１）に対応する前記樹脂成形装置のＡ−Ａ断面線を示す。

即ち、本発明に係る電子部品用の樹脂成形装置において、図１（１）及び図１（２）の二点鎖線で示すように、上型２と、上型２に対向配置した下型３と、上型２と下型３との間に配置した中間型４と、を備えた三型構造の樹脂成形用金型１（以下「金型１」といい、上型２・下型３・中間型４が相当する。）を設けていると共に、電子部品が装着された基板を金型１（上型２・下型３・中間型４）を使用して樹脂成形することができるように構成されている。
金型１（上型２・下型３・中間型４）としては、トランスファー成形用金型、或は、トランスファーレス成形（圧縮成形）用金型が採用される。この両方の金型１に、さらに、離型フィルムを金型１の型面間に供給する離型フィルム成形、及び／又は、金型１の型面間にシール部材を介在させて外気遮断状態として真空引き（減圧）成形を併用して実施することができるように構成されている。
一方、電子部品が装着された基板とは、ワイヤボンディング基板、フリップチップ基板、或は、ウェーハ基板等のウェーハレベルパッケージ、等が採用される。基板の形状については、円形状或は多角形状等の任意の形状のもので、基板の材質については、任意の金属製リードフレームやＰＣボードと呼ばれる任意のプラスチック・セラミック・ガラス・その他の材質等のプリント回路板、等が採用される。そして、基板を樹脂成形するために用いられる樹脂材料については、任意のタブレット状樹脂・液状樹脂・顆粒状樹脂・粉末状樹脂、等が採用される。

また、樹脂成形装置には、上型２を固定する固定盤５と、下型３を載置する可動盤６と、固定盤５と可動盤６とを支持する所要複数本（この場合、四本）のポスト７と、ポスト７に沿って可動盤６を上下に摺動させる型締め機構８とを設けており、型締め機構８によって下型３が載置された可動盤６をポスト７に沿って上下に摺動することができるように構成されている。つまり、中間型４のない上型２と下型３との二型構造であっても、樹脂成形装置を自動制御化することができるように構成されている。
型締め機構８は、図１（１）で説明すると、可動盤６の下面における左下部側及び右下部側に配置されており、図１（２）で説明すると、可動盤６の中央下部における正面側、及び、背面側（図示なし）に配置構成されている。この型締め機構８の配置構成によれば、図１（２）で示す二本のポスト７間に右側及び左側の空間領域が形成されることにより、四本のポスト７を金型１（上型２・下型３・中間型４）における四隅のコーナー近傍位置まで寄せて配置構成することができる。このことから、可動盤６を水平方向に平行に且つ正確に上下摺動させる精度が上昇すること、固定盤５及び可動盤６及びポスト７における剛性力を向上させること、固定盤５における鉛直方向における側面の高さを短くでき且つ固定盤５の重量を軽くすることができるように構成されている。そして、型締め機構８の駆動源となる、例えば、任意のシリンダーやモータ等を可動盤６の下部に形成された空間領域に任意に適宜選択して配置構成することができる。このことから、図１（２）で示す樹脂成形装置の両側面或はいずれか一方の片側の側面に、所要複数個の前記樹脂成形装置を連結し且つ着脱自在に取付け及び取外しすることができるように構成されている。

また、中間型４を単独で上下動させるために、上型２と下型３とを上下に摺動させる型締め機構８とは別に、中間型駆動用の駆動手段９と中間型固定機構１０とを設けている。この駆動手段９及び中間型固定機構１０によれば、図１（１）及び図１（２）に示すように、駆動手段９及び中間型固定機構１０が可動盤６にのみ配置されたコンパクトな構成となっている。さらに、駆動手段９が可動盤６の上面に配置されている。加えて、駆動手段９及び中間型固定機構１０を迅速に且つ着脱自在に取付け及び取外しすることができるように構成されている。これらのことによって、樹脂成形装置を大型化させず、且つ、二型構造と三型構造との兼用化を容易に実施することができる。
この駆動手段９には、図１（２）に示すように、任意のシリンダー（この場合、二本のシリンダー）を駆動源として採用しており、可動盤６の上面に配置構成されているので、従来の作業（オペレート・メンテナンス）上の問題である駆動手段の取付け及び取外しが非常に困難であること、或は、駆動手段の動作状態を確認することが非常に困難であること、等を効率良く解決することができる構成とされている。
一方、中間型固定機構１０には、中間型４を載置する中間型取付盤１１と、中間型取付盤１１を下面で支持し且つ可動盤６を貫通した所要複数本（この場合、四本）のガイドポスト１２と、ガイドポスト１２を夫々連結させる連結手段１３と、各ガイドポスト１２を嵌装し且つ可動盤６の上面に各別にスライドガイド１４とを設けている。
つまり、この駆動手段９（任意の二本のシリンダー）に備えた各ストローク軸１５の先端部分が中間型取付盤１１の下面に付設され、且つ、二本のポスト７間並びに二本のガイドポスト１２間における図１（１）で示す鉛直中心線ＣＬ上の手前側及び奥側に配置構成されている。そして、この二本のストローク軸１５を上下に駆動することによって、中間型取付盤１１及び中間型４が上下動することができるように構成されている。
この駆動手段９（二本のシリンダー）の駆動力によって、四本のガイドポスト１２が、中間型取付盤１１及び中間型４を支持した状態で、駆動手段９（シリンダーのストローク軸１５）が上下動するのと同様に上下動することができるように構成されている。そして、この四本のガイドポスト１２は、図１（１）及び図１（２）に示す四本のポスト７と同様に、金型１（上型２・下型３・中間型４）における四隅のコーナー近傍位置まで寄せることができるように構成されている。
さらに、スライドガイド１４においては、所要複数本のガイドポスト１２が可動盤６の貫通部分を上下に且つ円滑に摺動できるように、各ガイドポスト１２に、例えば、任意のブッシュもしくはストロークベアリング等のスライド手段を組み込んだ状態で可動盤６の上面に配置構成されている。なお、スライドガイド１４は、可動盤６の下面のみ、或は、可動盤６の上下両面に配置構成したものでもよい。

また、中間型固定機構１０における連結手段１３には、図１（１）で説明すると、水平方向に二本のピニオン１６を有する回転シャフト１７と、可動盤６の下面に回転シャフト１７を嵌装して保持し且つ円滑に回転するように任意のベアリングやブッシュ等を回転シャフト１７の外周囲に付設されたシャフト保持用の保持部材１８（この場合、一本の回転シャフト１７に二個の支持部材１８を備えているので、計四個の支持部材１８を備えている。）と、回転シャフト１７とは水平方向で且つ直角方向に二本のガイドポスト連結用の連結部材１９とを備えた構成となっている。
この連結手段１３の構成をもう少し詳細に図１（２）を用いて説明すると、図示されている手前側の二本のガイドポスト１２は、可動盤６の下面で二個の支持部材１８によって付設されていると共に、一本の回転シャフト１７の両端に嵌装固定された二個のピニオン１６と噛み合って接触するラック部位（図示なし）を形成して構成されている。つまり、図示されている手前側の二本のガイドポスト１２を、このガイドポスト１２のラック部位とピニオン１６とが噛み合うことにより、ピニオン１６付回転シャフト１７を介して同調して上下動することができるように構成されている。このことは、図１（２）では示されていない奥側の二本のガイドポスト１２も手前側の二本のガイドポスト１２と同様に、同調して上下動するように構成されている。また、手前側及び奥側の各二本ずつを同調して上下動するために、さらに、ガイドポスト１２の下部側の先端部分には、回転シャフト１７とは直角方向で且つ水平方向に、二個の連結部材１９を嵌装固定した状態で備えている。
従って、四本のガイドポスト１２の下部側（可動盤６の下部側）に、連結手段１３に備えた二本のピニオン１６付回転シャフト１７と二個の連結部材１９を用いることにより、四本のガイドポスト１２が駆動手段９の駆動力を直接伝達されていなくても、中間型４及び中間型取付盤１１を水平方向に平行に且つ正確に保持できて、四本のガイドポスト１２が同調して上下動することができるように構成されている。そして、中間型４及び中間型取付盤１１が、動作中に停止したり、或は、必要としないタイミングで減速したりすることがなく、四本のガイドポスト１２が円滑な動作を実施することができるように構成されている。

ここで、三型構造のトランスファー成形用金型１における樹脂成形装置を使用して電子部品が装着された基板を樹脂成形する実施方法の一例を説明する。なお、各金型１の型面が嵌合する部位を、上型２では上型面２０、下型３では下型面２１、中間型４では上型側金型面２２及び下型側金型面２３、と定義して説明する。

まず、金型１（上型２・下型３・中間型４）が完全型開き状態で、基板において電子部品が装着された側を下方向にして中間型４の上型側金型面２２に供給セットするのとほぼ同時に、下型面２１に形成されたポット内に樹脂材料を供給セットする。
次に、型締め機構８が上方向に駆動することにより可動盤６が上方向にポスト７に沿って摺動して下型３（下型面２１）も上動する。
次に、中間型取付盤１１に載置された下型面２１と中間型４の下型側金型面２３とが嵌合し、次に、上型２と下型３とのほぼ中間位置で待機していた中間型４と下型３とが嵌合した状態で、可動盤６及び中間型取付盤１１とが同速度で上動して上型面２０と中間型４の上型側金型面２２とが嵌合して型締めする、即ち、図１（１）及び図１（２）に示す金型１（上型２・下型３・中間型４）の完全型締め状態となる。
この金型１（上型２・下型３・中間型４）の完全型締め状態は、前述した中間型４と下型３とが嵌合した状態で、可動盤６及び中間型取付盤１１とが同速度で上動する、つまりは、中間型取付盤１１が可動盤６と一緒に、上方向に押動されるということによって実現される。この過程において、ガイドポスト１２に嵌装されたスライドガイド１４、更には、四本のガイドポスト１２の下部側（可動盤６の下部側）に、連結手段１３に備えた二本のピニオン１６付回転シャフト１７と二個の連結部材１９を用いることにより、四本のガイドポスト１２が同調し且つ円滑に、水平方向と平行に且つ正確に保持しながら、中間型取付盤１１及び中間型４を上方向に正確に摺動させることとなる。
次に、予め加熱溶融化された樹脂材料を溶融樹脂としてポット内のプランジャで押圧して、下型３及び中間型４に設けたポット直上部にあるカル部からランナ部・ゲート部の基板上面と非接触状態にある樹脂通路部分を介して、中間型４に設けられた空間であって電子部品が収容されるようにしてセットされているキャビティに、溶融樹脂を注入充填する。
次に、溶融樹脂が硬化してキャビティ部分と樹脂通路部分とが一体で形成された樹脂成形体（パッケージ）を形成する。次に、中間型４と下型３とが型開きするのとほぼ同時に、中間型４の上型側金型面２２で成形した樹脂成形済基板である製品と、下型面２１の樹脂通路部分である不要樹脂材料とを分離して離型する。このとき、型締め機構８が下方向に駆動することにより可動盤６が下方向にポスト７に沿って摺動して下型３（下型面２１）が下動するのとほぼ同時に、可動盤６の上面では駆動手段９に備えた二本のシリンダーの各ストローク軸１５が、型締め機構８とは別に単独で上方向に駆動すると共に、四本のガイドポスト１２も連結手段１３によって同調し且つ円滑に上動する。このことにより、中間型取付盤１１及び中間型４が水平方向と平行に且つ正確に保持された状態で、上型２と中間型４とが型締めした状態で、且つ、下型３のみが型開きした状態となる。
次に、樹脂成形済基板と不要樹脂材料とが分離した後に、上型面２０と上型側金型面２２と、下型面２１と下型側金型面２３とが各別に型開きをする完全型開き状態となる。このとき、型締め機構８がさらに下方向に駆動することにより可動盤６が下方向にポスト７に沿ってさらに摺動して下型３（下型面２１）がさらに下動するのとほぼ同時に、可動盤６の上面では駆動手段９に備えた二本のシリンダーの各ストローク軸１５が、型締め機構８とは別に単独で下方向に駆動すると共に、四本のガイドポスト１２も連結手段１３によって同調し且つ円滑に下動する。このことにより、中間型取付盤１１及び中間型４が水平方向と平行に且つ正確に保持された状態で、つまりは、上型２と中間型４、並びに、中間型４と下型３とが型開きした状態である金型１（上型２・下型３・中間型４）の完全型開き状態となる。
次に、金型１（上型２・下型３・中間型４）が完全型開きした状態で、中間型４の上型側金型面２２で成形した製品を取出すのとほぼ同時に、下型面２１の不要樹脂材料が取り出される。

従って、前述した金型１（上型２・下型３・中間型４）による樹脂成形装置よれば、上型２と下型３との型開き及び型締め工程時において、中間型４を水平方向と平行に且つ正確に保持しながら独立した状態で摺動できる。これにより、各金型１（上型２・下型３・中間型４）の損傷や欠けを発生させずに樹脂成形装置を連続的に或は断続的に動作させて樹脂成形することができるで、樹脂成形装置が安定して稼動することができる。
以上のような本発明に係る電子部品用の樹脂成形装置によれば、作業（オペレート・メンテナンス）上の問題、並びに、樹脂成形装置の不安定な稼動状態の問題、を効率良く解決することができる。

なお、前述した本実施形態における樹脂成形装置の構成は、図１に限定されることなく、配置・形状・寸法・材質・材料・数量・制御等における追加や変更や削除を行ってもよい。その中でも、中間型駆動用の駆動手段９については、駆動源として任意のモータを適宜採用してもよく、中間型固定機構１０におけるピニオン１６付回転シャフト１７及びラック部位付のガイドポスト１２のラック・ピニオン構造をとらずに、タイミングベルト等の任意のベルト手段にて中間型取付盤１１を上下に摺動させてもよい。また、本実施形態におけるポスト７・型締め機構８・駆動手段９、及び、中間型固定機構１０において、ガイドポスト１２・連結手段１３（ピニオン１６・回転シャフト１７・保持部材１８・連結部材１９）・スライドガイド１４等の数量を限定しているが、任意の数量で適宜選択して実施できる。

図１は、本発明に係る電子部品用の樹脂成形装置であって、図１（１）では概略側面図を示し、図１（２）では、図１（１）に対応する前記樹脂成形装置のＡ−Ａ断面線を示す。

１ 金型
２ 上型
３ 下型
４ 中間型
５ 固定盤
６ 可動盤
７ ポスト
８ 型締め機構
９ 駆動手段
１０ 中間型固定機構
１１ 中間型取付盤
１２ ガイドポスト
１３ 連結手段
１４ スライドガイド
１５ ストローク軸
１６ ピニオン
１７ 回転シャフト
１８ 保持部材
１９ 連結部材
２０ 上型面
２１ 下型面
２２ 上型側金型面
２３ 下型側金型面

Claims (2)

1. 上型と、前記上型に対向配置された下型と、前記上型と前記下型との間に配置された中間型と、前記上型が固定された固定盤と、前記下型が載置された可動盤と、前記固定盤と前記可動盤とを支持する所要複数本のポストと、前記所要複数本のポストに沿って前記可動盤を上下に摺動させる型締め機構と、前記中間型を支持する中間型支持機構と、前記中間型を単独で上下動させる駆動手段とが設けられ、且つ、前記中間型支持機構は前記中間型が取り付けられる中間型取付盤と、前記中間型取付盤を支持する所要複数本のガイドポストと、を含む電子部品用の樹脂成形装置であって、
   前記駆動手段が前記可動盤の上面に配置構成されていると共に、
   前記中間型と前記駆動手段と前記中間型支持機構とが夫夫前記可動盤に対して着脱自在になるように構成されており、
   前記可動盤に対して夫夫前記中間型と前記駆動手段と前記中間型支持機構とが取り外された状態において前記上型と前記下型とからなる樹脂成形用金型を有する樹脂成形装置として使用され得ることを特徴とする電子部品用の樹脂成形装置。
2. 請求項１に記載の電子部品用の樹脂成形装置において、
   前記中間型支持機構は前記所要複数本のガイドポストを夫々連結させる連結手段を備えると共に、前記連結手段を使用して前記所要複数本のガイドポストを同調させ且つ円滑に上下動させるようにしたことを特徴とする電子部品用の樹脂成形装置。

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