JP4866313B2

JP4866313B2 - 樹脂封止装置

Info

Publication number: JP4866313B2
Application number: JP2007204015A
Authority: JP
Inventors: 誠岡田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-08-06
Filing date: 2007-08-06
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2027-08-06
Also published as: JP2009039866A

Description

本発明は、半導体チップを搭載した基板を樹脂にて圧縮封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。

従来、特許文献１に記載される圧縮型の樹脂封止装置が公知である。ここでは、ボールねじによって直接可動プラテンを進退動させることで、可動プラテンに備わる金型を相手金型に対して当接・離間し、圧縮成形を行っている。このようにボールねじにて直接可動プラテンを進退動させた場合には、可動プラテンに配置される金型の（相手金型に対する）平行度を高く維持することができ、また、進退動する際の位置精度を細かく管理して制御することができるという利点がある。

一方、特許文献２に記載されているように、トグルリンク機構を採用したプレス機構も公知である。このトグルリンク機構は、例えばボールねじで直接駆動する場合に比べて、同程度のプレス能力（加圧能力）を低コストで実現できるという利点がある。

特開２００３−１６５１３４号公報特開２００６−２９７８１８号公報

近年、基板サイズの大型化、更には１つの金型にて多数枚の基盤を圧縮成形する等、生産効率を向上させることが望まれている。この要望に対応するには、金型の面積を大きく確保することはもちろん、この面積を大きく確保した金型を進退動させるプレス機構のプレス能力を向上させる必要がある。その為には、例えば、大容量のボールねじと大容量の駆動源（例えばモータ）に変更することで対応可能であるが、それに伴うコストの増大は多大なものとなってしまう。これを嫌って、例えばトグルリンク機構を採用したプレス機構を利用すれば、比較的低コストで高いプレス能力（加圧能力）を確保することができるものの、以下の点が問題となり、単にトグルリンク機構を組み合わせるのみでは不十分である。

圧縮成形においては、金型が進退動する際の金型の平行度の維持（即ち、平行を保ったまま金型を進退動させること）が成形上の重要なポイントとなる。例えばトランスファ成形においては、金型を進退動させて金型同士を当接させた後でプランジャ等にて樹脂を押し込んで成形する為、進退動の過程において多少金型が平行に保たれていなくても、結果として金型が当接すれば樹脂を押し込み成形することが可能となる。しかしながら圧縮成形の場合は、金型を進退動させると同時に（金型を進退動させながら）樹脂を基板（被成形品）に対して当接させて圧縮し成形する。そのため、金型が平行でないまま圧縮すると樹脂が均等に基板に対して当接できず、キャビティ内における不要な樹脂流れが発生しボンディンワイヤを短絡、断線させてしまったり、更には、キャビティからの樹脂漏れ等が発生する要因となる。それゆえ、圧縮成形においては、金型が進退動する際の金型の平行度の維持が重要となる。

この観点でトグルリンク機構を利用したプレス機構を見てみると、「リンク」構造であることに起因して、進退動の際に金型を平行に保つことが困難である。即ち、複数のリンク部材が組み合わされた構成とされているために、各リンク部材の製造誤差や組付け誤差、更には経年変化によってガタが生じやすく、金型を平行に進退動させることが困難となっている。

本発明はかかる問題点を解決するべくなされたものであって、トグルリンク機構を採用し高いプレス能力を低コストで実現すると同時に、進退動時の金型の平行度を維持することが可能な樹脂封止装置を提供することをその課題としている。

本発明は、支柱に支持された固定プラテンに対し、プレス機構に連結された可動プラテンを進退動させることにより前記固定プラテン側に配置された第１の金型と前記可動プラテン側に配置された第２の金型とを当接・離反可能な圧縮型の樹脂封止装置であって、前記プレス機構がトグルリンク式のプレス機構であり、前記可動プラテンが、少なくとも前記進退動方向に分割され、前記プレス機構と連結された第１の可動プラテンと、前記第２の金型が配置される第２の可動プラテンとを有し、前記第１の可動プラテンと前記第２の可動プラテンとを点接触または線接触させることにより上記課題を解決するものである。

このような構成を採用することによって、第２の金型を第１の金型に対する平行度を維持したままで、第１の金型に対して進退動させることが可能となった。即ち、トグルリンク機構において、リンク部材の製造誤差や組付け誤差等に起因するガタ等により可動プラテン側に配置された金型の平行度を阻害する阻害要因が発生した場合でも、第１の可動プラテンと第２の可動プラテンとの「点接触」または「線接触」によって、当該阻害要因を第１の可動プラテンに伝達し難くすることが可能となっている。また、トグルリンク機構を採用したプレス機構を利用しているため、要求されるプレス能力を低コストで確保することも可能となっている。

本発明でのポイントとなる「点接触」は、例えば、平面と球面との接触により実現したり、半径の異なる球面の接触により実現したり、更には、半径が同一且つ中心が異なる球面の接触により実現することが可能である。このような「点接触」を採用すれば、全方向の傾きを自在に吸収することが可能となる。また「線接触」は、例えば、第１の可動プラテンまたは第２の可動プラテンの少なくとも一方の接触面に設けられた畝により実現可能である。「線接触」の場合は、点接触の場合に比べて接触面積を広く確保することができるため、高いプレス荷重を許容すると共に、耐久性を向上させることが可能である。なお、本発明のこの効果は、例えば自在継手のような面接触の構造では実現することができない。これは、面接触する場合、トグルリンクからの偏荷重成分が第１の可動プラテンに伝達してしまうからである。

また、前記第２の可動プラテンが、前記支柱に支持されていない構成とすれば、支柱自体の長さを短くすることができるため、当該支柱に起因する金型平行度の阻害要因（例えば各支柱に温度差が存在することによって各支柱の伸びに差が生じ、金型平行度を阻害する要因となり得る。）を低減することができる。

また、前記支柱が立設される本体部を備え、前記第２の可動プラテンが、ガイド部材を介して前記本体部に支持されるように構成すれば、当該リニアガイドによって第２の可動プラテンのスムースな進退動がより促進され、更なる平行度の維持が可能となる。

また、前記進退動による前記第２の可動プラテンの位置を検知可能な検知手段を備え、該検知手段の検知結果を前記プレス機構の制御にフィードバックするように構成すれば、トグルリンク機構を採用したプレス機構を利用した場合でも、進退動の際の金型の位置精度、進退動の速度の制御をより精緻に行うことができ、結果として圧縮成形の精度を高く確保することが可能となる。このとき、例えば、第１、第２の金型が型締めを開始する直前から型締を終了する時点までの間、前記検知手段による検知が行なわれるように構成すれば、金型の位置精度、速度制御の精度が最も必要となる部分以外は、トグルプレス自身の位置や速度の精度を利用することとなり、制御を簡略化できると共に必要な精度を維持することが可能となる。

また、前記トグルリンク式のプレス機構に、前記本体部から初期加重を掛けるように構成すれば、例えば、リンク部材の製造誤差、組付け誤差等に起因するガタの発生を押さえ込み、金型の平行度の維持を補助すると同時に、進退動時の衝撃音等の発生を低減することが可能となる。

本発明を適用することにより、トグルリンク機構を採用し高いプレス能力を低コストで実現すると同時に、進退動時の金型の平行度を維持することが可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置の正断面図である。図２は、同側断面図である。図３は、図１における矢示III部周辺の拡大図である。

<樹脂封止装置の構成>
樹脂封止装置１００は、本体ベース１１７の上部に、平面視すると略矩形の本体１１８が載置され連結固定されている。またこの本体１１８には、４本のタイバー（支柱：図面では２本のみ現れている）１１２が立設され、更にこのタイバー１１２に支持される態様で天板（固定プラテン）１１０が設置固定されている。タイバー１１２と天板１１０とは、ナット１１１によって連結固定されている。また天板１１２には上金型（第１の金型）１１４が垂設されている。

一方、本体１１８の内部には、トグルリンク１２４とボールねじ１２６を採用したプレス機構１２５によって上下方向、即ち、上金型１１４方向に進退動可能に可動プラテン１２０が備わっている。またこの可動プラテン１２０上には下金型（第２の金型）１１６が載置されている。なお、樹脂封止装置１００は所謂「圧縮型」の樹脂封止装置であるため、当該下型１１６は、貫通孔を有する枠状金型と当該貫通孔に嵌合した圧縮金型、更には枠状金型を駆動する駆動機構などを有した構成とされているが、ここでは単に下金型１１６として説明している。可動プラテン１２０は、上下方向（即ち進退動方向）に２分割された構成とされており、上部可動プラテン（第２の可動プラテン）１２０Ｂと、下部可動プラテン（第１の可動プラテン）１２０Ａとから構成される。この下部可動プラテン１２０Ａは、トグルリンク１２４と連結している。

トグルリンク１２４は、ボールねじ１２６と連結された第１リンク部材１２４Ａと、本体１１８および第１リンク部材１２４Ａの双方に連結する第２リンク部材１２４Ｂと、この第２リンク部材１２４Ｂと下部可動プラテン１２０Ａとの双方に連結する第３リンク部材１２４Ｃとから構成される。このような構成を採用することによって、ボールねじ１２６の動作によって第１リンク部材１２４Ａを上下に進退動させ、結果として、可動プラテン１２０を上下に進退動させることが可能となっている。

このボールねじ１２６は、軸受１２８を介して本体ベース１１７に支持されている。また本体ベース１１７にはモータ１５０が設置され、当該モータ１５０の出力軸１５０Ａ先端に固定されたプーリ１４２とボールねじ１２６に連結されたプーリ１４０とがタイミングベルト１４１によって接続されている。その結果、モータ１５０の動力がボールねじ１２６へと伝達可能とされている。

また、下部可動プラテン１２０Ａと、本体１１８との間には、ばね１２５によってリンクされており、常時、下部可動プラテン１２０Ａを下側に押し付ける初期荷重が与えられている。このように初期荷重を与えることによって、トグルリンク１２４を構成する各リンク部材に生じる製造誤差や組付け誤差等に起因するガタの発生を防止すると共に、作動時における衝撃音の発生を防止可能に構成されている。

また、上部可動プラテン１２０Ｂは、側面から見ると、下面が凹となった「コの字」形状で構成されている（図２参照）。更にこの上部可動プラテン１２０Ｂは、本体１１８から４つのリニアガイド（ガイド部材）１１９によって上下方向にスライド可能に支持されている。このように、複数のリニアガイド１１９によって本体１１８から支持されることによって、上部可能プラテン１２０Ｂのスムースな上下動が可能に構成されている。

このように可動プラテン１２０は上下方向に２分割され、下部可動プラテン１２０Ａと上部可動プラテン１２０Ｂとから構成されている。上部可動プラテン１２０Ｂは単に下部可動プラテン１２０Ａ上に載置されているに過ぎず、ボルト等によって連結固定されていない。この２つの可動プラテン１２０Ａ、１２０Ｂは、いわゆる「点接触」によって接触して配置されている（図３α部参照）。本実施形態においては、下部可動プラテン１２０Ａの表面（上面）が平面とされ、一方、上部可動プラテン１２０Ｂの底面の一部が球面とされ、当該球面と平面とで点接触が実現される構成とされている。このような構成を採用することによって、下部可動プラテン１２０Ａが、トグルリンク１２４によって上下に進退動され、その結果、前後左右に傾いた場合でも、当該下部可動プラテン１２０Ａの傾きの影響が上部可動プラテン１２０Ｂ側に伝達されることはない。即ち、下部可動プラテン１２０Ａの傾きに関らず、上部可動プラテン１２０Ｂは上金型１１４、更には天板１１０に対して平行度を保つことが可能とされている。

なお、この「点接触」は必ずしも上述の態様に限定されるものではない。例えば、図４（Ａ）に示すように、異なる半径を有する２つの球面（上部可動プラテン２２０Ｂ側の球面ＲＳ−２の半径＜下部可動プラテン２２０Ａ側の球面ＲＳ−３の半径）によって点接触が実現されていても良い。更に、同一半径（上部可動プラテン３２０Ｂ側の球面ＲＳ−４の半径＝下部可動プラテン３２０Ａ側の球面ＲＳ−５の半径）であってもその中心点が異なる２つの球面の接触によって実現されていても良い（Ｂ）。また、点接触部分の構成が、下部可動プラテン側と上部可動プラテン側とで反転しているように構成することも勿論可能である。

また、「点接触」以外にも「線接触」により同様の効果を発揮させることも可能である。線接触の場合は、点接触の場合に比べて接触面積を広く確保することができるため、高いプレス荷重を許容すると共に、耐久性を向上させることが可能である。具体的には、図５に示したように、上部可動プラテン４２０Ｂの下面に畝部４２０Ｃを形成し、線接触を実現することができる。また、可動プラテンを例えば３分割として２つの接触面を形成し、一方の接触面に形成した畝部の方向と他の接触面に形成した畝部の方向とを直交に配置構成してもよい。このように構成すれば、「点接触」のように全方向に渡る傾きを吸収することができると共に、対荷重性能の向上も実現できる。なお、下部可動プラテン側に畝部が形成されていてもよく、また、畝部と接触する相手部分を溝のように凹んだ構成としてもよい。

ここで、下部可動プラテン１２０Ａと上部可動プラテン１２０Ｂとの接触は、例えば自在継手のような「面接触」は採用することができない。これは、面接触する場合、トグルリンク１２４からの偏荷重成分が下部可動プラテン１２０Ａを介して上部可動プラテン１２０Ｂに伝達してしまうからである。

なお、符号１２７は、下部可動プラテン１２０Ａの上下動（進退動）をガイドするためのガイドシャフトであり、当該ガイドシャフトを支持するために本体１１８の一部が迫り出してシャフト支持部１１８Ａを構成している。

<樹脂封止装置の作用>
続いて、この樹脂封止装置１００の作用について説明する。

動力源であるモータ１５０は、所定のタイミングで自身の出力軸１５０Ａを回転させる。出力軸１５０Ａが回転すると、その回転はプーリ１４２およびタイミングベルト１４１を介してプーリ１４０へと伝達される。この動力は軸受１２８によって支持されたボールねじ１２６へと伝達される。ボールねじ１２６の回転によって、トグルリンク１２４を構成する第１リンク部材１２４Ａが上昇を始める。それに伴い、第２リンク部材１２４Ｂ更には３第リンク部材１２４Ｃも回動し、結果として下部可動プラテン１２０Ａを上昇させる。かかる上昇の際に、トグルリンク１２４を構成する各リンク部材の製造誤差や組付け誤差等に起因するガタ等によって、下部可動プラテン１２０Ａに傾きが生じ、平行度（上型１１４や天板１１０に対する平行度）が阻害される場合がある。しかしこのような場合であっても、下部可動プラテン１２０Ａと上部可動プラテン１２０Ｂとの点接触（点接触部α）によって傾きが吸収され、当該下部可動プラテン１２０Ａの傾きは上部可動プラテン１２０Ｂ側へと伝達されない。その結果、上部可動プラテン１２０Ｂ更には当該上部可動プラテン１２０Ｂ上に載置されている下金型１１６は、平行を保ったままで上昇することとなる。更に、上部可動プラテン１２０Ｂは、リニアガイド１１９によって本体１１８から上下方向にスライド可能に支持されており、本体１１８から複雑な摺動抵抗を受けることなくスムースに上昇する。

更に、トグルリンク１２４を採用したプレス機構１２５によって可動プラテンを進退動させているため、高いプレス能力（加圧能力）を発揮している。

また、本実施形態のように上部可動プラテン１２０Ｂがタイバー（支柱）１１２に支持されていない構成とすれば、タイバー１１２自体の長さ（上下方向の長さ）を短く構成することができるため、当該タイバー１１２に起因する金型平行度の阻害要因（例えば各タイバー１１２に温度差が存在することによって各タイバー１１２の伸びに差が生じ、金型の平行度を阻害する要因となり得る。）を低減することができる。更に、例えば、各タイバー１１２にラバーヒータ等の温度調整部材を配置して、タイバー１１２間に温度差が生じた場合にその温度差を積極的にキャンセルし、金型の平行度を維持するような構成を採用してもよい。

また、図示していないが、例えば、天板１１０の下面側にレーザ変位計等（検知手段）を設け、上部可動プラテン１２０Ｂの進退動による位置の変化を検知可能とすれば、結果として、上金型１１４と下金型１１６との現在位置（距離）を把握することが可能となる。即ち、当該レーザ変位計の検知結果をフィードバックさせることで、可動プラテン１２０の上下動（進退動）をより精密に制御することが可能となり、樹脂封止に際しての可動プラテン１２０や下金型１１６の位置の精度、更には進退動の速度の精度を向上させることが可能となる。このとき、例えば、上金型１１４と下金型１１６とが型締めを開始する直前から型締を終了する時点までの間のみ、変位計等による検知が行なわれるように構成すれば、圧縮成形において両金型の位置精度、速度制御の精度が最も必要となる部分以外は、トグルリンク１２４を採用したプレス機構１２５自身の位置や速度の精度を利用することとなり、制御を簡略化できると共に必要な精度を維持することが可能となる。

本発明は、半導体チップを搭載した基板を樹脂にて圧縮封止する圧縮型の樹脂封止装置として利用することができる。

本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置の正断面図本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置の側断面図図１における矢示III部周辺の拡大図点接触部分の他の構成例を示した図線接触の構成例を示した図

符号の説明

１００…樹脂封止装置
１１０…天板（固定プラテン）
１１１…ナット
１１２…タイバー（支柱）
１１４…上金型
１１６…下金型
１１７…本体ベース
１１８…本体
１１９…リニアガイド（ガイド部材）
１２０…可動プラテン
１２０Ａ…下部可動プラテン（第１の可動プラテン）
１２０Ｂ…上部可動プラテン（第２の可動プラテン）
１２４…トグルリンク
１２５…プレス機構
１２６…ボールねじ
１２８…軸受
１４０、１４２…プーリ
１４１…タイミングベルト
１５０…モータ
１５０Ａ…出力軸

Claims

支柱に支持された固定プラテンに対し、プレス機構に連結された可動プラテンを進退動させることにより前記固定プラテン側に配置された第１の金型と前記可動プラテン側に配置された第２の金型とを当接・離反可能な圧縮型の樹脂封止装置であって、
前記プレス機構がトグルリンク式のプレス機構であり、
前記可動プラテンが、前記進退動方向に分割され、少なくとも前記プレス機構と連結された第１の可動プラテンと、前記第２の金型が配置される第２の可動プラテンとを有し、
前記第１の可動プラテンと前記第２の可動プラテンとが点接触または線接触している
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１において、
前記第１の可動プラテンと前記第２の可動プラテンとの接触が点接触であり、
該点接触が、平面と球面との接触により実現されている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１において、
前記第１の可動プラテンと前記第２の可動プラテンとの接触が点接触であり、
該点接触が、半径の異なる球面の接触により実現されている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１において、
前記第１の可動プラテンと前記第２の可動プラテンとの接触が点接触であり、
該点接触が、半径が同一且つ中心が異なる球面の接触により実現されている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１において、
前記第１の可動プラテンと前記第２の可動プラテンとの接触が線接触であり、
該線接触が、前記第１の可動プラテンまたは前記第２の可動プラテンの少なくとも一方の接触面に設けられた畝により実現されている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記第２の可動プラテンが、前記支柱以外の部材から支持されている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記支柱が立設される本体部を備え、
前記第２の可動プラテンが、ガイド部材を介して前記本体部に支持されている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記進退動による前記第２の可動プラテンの位置を検知可能な検知手段を備え、
該検知手段の検知結果を前記プレス機構の制御にフィードバックする
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項８において、
前記第１、第２の金型が型締めを開始する直前から型締を終了する時点までの間、前記検知手段による検知が行なわれる
ことを特徴とする樹脂封止装置。
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記トグルリンク式のプレス機構には、前記本体部から初期加重が掛けられている
ことを特徴とする樹脂封止装置。