JP5074050B2 - 樹脂供給機構 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ等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。

近年、半導体チップ等の製品を樹脂にて封止する装置として、いわゆる圧縮型の樹脂封止装置に対する需要が高まっている。このような圧縮型の樹脂封止装置として、図４にて示した樹脂封止装置１が公知である（特許文献１参照）。樹脂封止装置１は、上型２と下型４とから構成されている。又、この下型４にはプレス（図示しない）が連結されており、所定のタイミングで下型４を上型２に対して接近、離反することが可能とされている。下型４は、貫通孔５を備えた枠状金型４Ｂと当該貫通孔５に嵌合して配置される圧縮金型４Ａとを有した構成とされ、下型４の対向面（上型２側表面）の一部に形成されるキャビティ４０において被成形品６０を樹脂８０にて圧縮封止する。

このような圧縮型の樹脂封止装置においては、一旦粉状若しくは粒状の樹脂をキャビティの形状に合わせてプレ成形（打錠）した上でキャビティへと供給する手法を採ることがある。これは、予めキャビティの形状に合った形状とすることで圧縮時の樹脂の流動を最小限に抑える目的がある。又、樹脂が粉状や粒状のままでは熱が内部まで伝達され難い場合や伝達むらが生じる場合があるが、プレ成形を行うことで熱の伝達を均一化し、樹脂封止時において全体として素早く樹脂を溶融させることが可能となるからである。

このようなプレ成形を行う装置が特許文献２に示されている。この特許文献２に示される装置を概略的に図５に示すと共に、構成及び作用について間単に説明する。

プレ成形部２００は、樹脂供給機構１００から供給された樹脂３００を、樹脂封止装置（図示しない）のキャビティの形状に合わせて予め成形（プレ成形）することを目的としている。プレ成形部２００は、ヒータ（図示しない）が備わった打錠プレス２０２と、当該打錠プレス２０２に隣接して配置される冷却部２０４とから構成される。又、第１ローラ２０８Ａ、第２ローラ２０８Ｂ及び駆動ローラ２１０にはフィルム２０６が係合している。この駆動ローラ２１０は、自身が水平方向（図５において左右方向）に移動して、開いた状態の打錠プレス２０２と冷却部２０４の間に進入することが可能とされている。

図５（Ａ）に示すように、樹脂供給機構１００からシュータ１１２を介して樹脂３００がフィルム２０６上に供給される。この最初にフィルム２０６上に供給された樹脂３００を説明のため第１の樹脂３００Ａとする。その後、駆動ローラ２１０がプレ成形部２００側（図５において右側）に移動する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、第１の樹脂３００Ａが、打錠プレス２０２の位置にまで移動し、打錠プレス２０２により所定の形状（例えば、樹脂封止装置のキャビティの形状と相似する板状）へとプレ成形される。又、この間に、樹脂供給機構１００から別の樹脂３００がフィルム２０６上に供給される。ここで供給された樹脂３００を第２の樹脂３００Ｂとする。

その後は図５（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、第１、第２の樹脂３００Ａ、３００Ｂが順次プレ成形、冷却された後、搬送機構によって運び出される。その後は図５（Ａ）に戻り、同様の作用が繰り返される。なお、搬送機構によって運び出されたプレ成形された樹脂は、樹脂封止装置への投入に先立って再度確認のため計量（プレ成形後計量）された後、投入される。

特開２００５−２１９２９７号公報 特開２００６−１４２６７４号公報

上記説明した樹脂供給機構１００においては、第１の樹脂３００Ａがフィルム２０６上に供給された後においても、当該第１の樹脂３００Ａが打錠プレス２０２へと移動して始めて次の樹脂（第２の樹脂３００Ｂ）供給を開始することが可能であった。即ち、計量部１０２自体に計量待ちの時間が生じていた。しかしながら、圧縮成形においては、被成形品と共に金型内に予め計量した樹脂を投入し圧縮して封止するという性質上、成形品の精度（特に厚みの精度）は投入する樹脂の量によって変動することになる。そのため、投入される樹脂の量はできるだけ精度良く計量されて金型内へと投入されることが必要となる。その結果、求められる精度を維持するために、計量には不可避的にある程度の時間が必要となる。即ち、上記で説明したプレ成形の工程において、第１の樹脂３００Ａがフィルム上に供給されてから、第２の樹脂３００Ｂの供給が完了するまでの間には、相当程度の時間を要することとなる。この第２の樹脂３００Ｂの供給は、第１の樹脂３００Ａが打錠プレス２０２によって成形されている間を利用して供給されるため、成形の完了よりも樹脂供給の完了の方が早ければ問題は生じない。しかしながら、要求される精度を維持するためには必ずしも打錠プレス２０２による成形時間内に供給が完了するとは限らず、又、計量ミスにより、再度計量し直す必要が生じる場合もある。そのような場合には、計量部からの樹脂供給がボトルネックとなり、プレ成形のサイクルタイムが事実上支配されてしまう。プレ成形のサイクルタイムが長いということは、プレ成形された樹脂を使って封止を行う樹脂封止装置のサイクルタイムが事実上制限を受けることにも繋がり、生産効率を低下させてしまう。一方、プレ成形を行う装置自体を複数台用意することで対処しようとすれば、その分コストも掛かり、装置を設置する為の場所の確保が必要ともなり、設置自由度が阻害されてしまう。

本発明は、これらの問題点を解決するべくなされたものであって、精度良く樹脂を計量しつつ、必要なタイミングで必要量の樹脂をプレ成形部あるいは樹脂封止用金型のキャビティに対して供給可能な樹脂供給機構を提供することをその課題としている。

本発明は、樹脂封止用金型内に投入するために粉状又は粒状の樹脂を予め板状に成形するプレ成形部に対して、所定量の前記粉状又は粒状の樹脂を供給する樹脂供給機構であって、前記樹脂を計量可能な計量部と、前記プレ成形部に対して前記樹脂を搬送可能な搬送機構と、を備え、更に、前記計量部により計量された所定量の前記樹脂を一時的に保持可能な保持部を備えることにより、前記搬送機構の状態に関らず前記計量部による計量を可能としたことで、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で、計量部の計量待ちの時間を低減することが可能となる。即ち、搬送機構が樹脂を受け取る準備が完了するまでの間計量を待つ必要がなく、保持部が空になった段階で、即時、計量部から当該保持部へと樹脂を供給し始めることができるため、全体として樹脂供給が完了するまでの待ち時間を短縮することができる。

又、前記保持部として、複数の容器と該複数の容器の位置を相互に変換可能な位置変換機構を備えた構成とすれば、１つの容器に所定量の樹脂供給が完了したら直ぐに他の容器に対して所定量の樹脂供給を開始することができ、更なる待ち時間の短縮を図ることができる。更に、予め当該複数の容器の全てに所定量の樹脂を供給しておけば、プレ成形のサイクルが進行する過程で、計量ミス等により樹脂を破棄する必要性が生じた場合においても、前記計量部による再計量が行われるまでの時間を待つ必要性を低減させることができる。

又、前記保持部を、単一の容器を備えた構成とすれば、簡易な構成で保持部を構成でき、低コストで実現することが可能となる。

又、前記容器を、自身が上下反転することで保持する前記樹脂を前記搬送機構へと受渡し可能に構成すれば、素早く樹脂を搬送機構へと供給することができる。

又、前記容器を、前記容器の底部が開口することで保持する前記樹脂を前記搬送機構へと受渡し可能に構成すれば、計量した樹脂を確実に搬送機構へと供給することができる。

又、樹脂封止用金型のキャビティに対して、所定量の粉状又は粒状の樹脂を供給する樹脂供給機構であって、前記樹脂を計量可能な計量部と、前記樹脂封止用金型に対して前記樹脂を搬送可能な搬送機構と、を備え、更に、前記計量部により計量された所定量の前記樹脂を一時的に保持可能な保持部を備えることにより、前記搬送機構の状態に関らず前記計量部による計量可能に構成してもよい、即ち、直接樹脂封止用金型に投入する場合に適用しても同様の効果を発揮させることができる。

なお、本発明における樹脂の「所定量」とは、許容される誤差を含んだ概念である。

本発明を適用することにより、プレ成形あるいは樹脂封止用金型のサイクルタイムを短縮することができる。

最初に、図１を参照しつつ、本発明の実施形態の一例である樹脂供給機構１０１の構成を説明する。図１は、本発明の実施形態の一例を示す樹脂供給機構１０１の概略構成図である。

樹脂供給機構１０１は、粉状又は粒状の樹脂３００を計量可能な計量部１０２と、プレ成形部（詳細は後述）に対して樹脂３００を搬送可能なフィルム（搬送機構）２０６と、該フィルム２０６が樹脂３００を受け取る準備が完了するまでの間、計量部１０２により計量された所定量の樹脂３００を受け取って一時的に保持可能な保持部１１０と、保持部１１０に保持されている所定量の樹脂３００をフィルム２０６へと導くシュータ１１２とを有して構成されている。

計量部１０２は、樹脂３００が投入されるホッパ１０３と樹脂３００の出口となるフィーダ１０４を有している。又、図示はしないが、当該計量部１０２には振動子が設けられ、当該振動子の振動を調整することによって、ホッパ１０３内の樹脂３００をフィーダ１０４を介して供給している。又、当該計量部１０２は図示せぬ電子天秤上に配置されており、当該電子天秤により計量部１０２全体の重量を計測可能とされている。即ち、樹脂３００が供給されることにより、当該電子天秤の計量値が減少するような構成とされている。又、振動子と電子天秤とは図示せぬ演算装置に接続され、電子天秤の計量結果に基づいて振動子の振動をコントロール可能とされている。

保持部１１０は２つの容器（第１容器１２０、第２容器１２２）と当該２つの容器１２０、１２２を支持しつつ、軸心Ｏを中心に回転可能な位置変換機構１１６とを有して構成されている。即ち、２つの容器１２０、１２２の位置を相互に変換可能な構成とされている。又、位置変換機構１１６による各容器１２０、１２２の支持は、所定のタイミングで容器自身が上下反転することで容器内の樹脂３００をシュータ１１２内へと投入可能な状態で支持されている。この他にも、各容器１２０、１２２の底部が開口することで樹脂３００をシュータ１１２に投入可能な構成を採用してもよい。このような構成とすれば、より確実に樹脂３００をシュータ１１２に投入することができる。なお、本実施形態では、容器が２つの構成とされているが、必要により３つ以上の構成としてもよい。

シュータ１１２は、保持部１１０から供給される樹脂３００を次段であるフィルム２０６上に導く機能を果たしている。このシュータ１１２の形状（例えば、鉛直方向と直交する方向の断面形状）は種々考えられる。例えば、プレ成形の形状（即ち樹脂封止金型の形状）と相似な形状としておけば、供給された樹脂が予め当該形状に沿って供給されるため、プレ成形時の樹脂の溶融を容易とし、更に樹脂流れを抑えることができるため、プレ成形に要する時間を短縮させることが可能である。また、シュータ１１２内に樹脂３００を拡散させる機構を設け、樹脂３００の拡散を積極的に図るような構成を採用することも可能である。

次に、図２を参照しつつ、プレ成形工程に沿って樹脂供給機構１０１の作用を説明する。図２は、プレ成形工程及び樹脂供給機構１０１によるプレ成形部２００への樹脂の供給過程を示した図である。

プレ成形部２００は、樹脂供給機構１０１から供給された樹脂３００を、樹脂封止装置（図示しない）のキャビティの形状に合わせて予め成形（プレ成形）することを目的としている。プレ成形部２００は、ヒータ（図示しない）が備わった打錠プレス２０２と、当該打錠プレス２０２に隣接して配置される冷却部２０４とから構成される。この打錠プレス２０２と冷却部２０４とは、それぞれ上下２つの型から構成されており、図示せぬプレス機構によって所定のタイミングで開閉可能とされている。又、打錠プレス２０２と冷却部２０４との下型の位置と略同じ高さの位置に第１支持ローラ２０８Ａが設けられている。又、打錠プレス２０２と冷却部２０４との上型の位置と略同じ高さの位置に第２支持ローラ２０８Ｂが設けられている。さらにこの第１支持ローラ２０８Ａ及び第２支持ローラ２０８Ｂは水平方向（図２において左右方向）に位置が異なるように配置されている。その上で、第１支持ローラ２０８Ａより上側且つ第２支持ローラ２０８Ｂより下側の位置に駆動ローラ２１０が設けられている。この駆動ローラ２１０は、自身が水平方向（図２において左右方向）に移動することが可能とされており、開いた状態の打錠プレス２０２と冷却部２０４の間に進入することが可能とされている。又、第１ローラ２０８Ａ、第２ローラ２０８Ｂ及び駆動ローラ２１０にはフィルム２０６が係合している。このフィルム２０６は、例えば、ポリプロピレンフイルムが使用される。このフィルム２０６は、プレ成形部２００に対する樹脂３００の搬送機構及び当該樹脂３００がプレ成形部２００に付着すること等を防止する機能を発揮する。

最初に図２（Ａ）に示すように、樹脂３００がフィルム２０６上に供給される。このとき予め保持部１１０に備わる２つの容器１２０、１２２にはともに所定量の樹脂３００が供給されて、保持されている。このうち第１容器１２０に保持されていた樹脂３００がフィルム２０６上に供給される。この最初にフィルム２０６上に供給された樹脂３００を区別のため第１の樹脂３００Ａとする。この第１の樹脂３００Ａの供給が終わると直ぐに位置変換機構１１６（図２においては図示していない）により、第１容器１２０と第２容器１２２との位置が相互に変換される。当該位置変換により、空いた第１容器１２０が計量部１０２（図２においては図示していない）から樹脂３００を受け取ることが可能な位置へと移動すると直ぐ、計量部１０２から所定量の樹脂３００の供給が開始される。同時に、駆動ローラ２１０がプレ成形部２００側（図２において右側）に移動する。

これにより、図２（Ｂ）に示すように、フィルム２０６上に供給された第１の樹脂３００Ａが、打錠プレス２０２の位置にまで移動する。このとき第１の樹脂３００Ａは、フィルム２０６によって上下が包まれた状態で移動する。第１の樹脂３００Ａが打錠プレス２０２の位置まで運ばれると、打錠プレス２０２がプレス機構によって型閉じされ、目的とする形状（例えば、樹脂封止装置のキャビティの形状と相似する板状）へとプレ成形される。又、このフィルム２０６の移動により搬送機構としてのフィルム２０６は樹脂３００を受け取る準備が完了するため（即ち、シュータ１１２の下に空のフィルム２０６が位置することを意味する）、樹脂３００が保持されている第２容器１２２からシュータ１１２を介して別の樹脂３００がフィルム２０６上に供給される。この供給は第２容器１２２を上下に反転させるのみで完了するため、打錠プレス２０２による第１の樹脂３００Ａのプレ成形が完了するよりも早いタイミングで供給することが可能である。ここで供給された樹脂３００を第２の樹脂３００Ｂとする。

更に図２（Ｃ）に示すように、駆動ローラ２１０がプレ成形部２００側（図２において右側）に移動し、打錠プレス２０２によって成形された第１の樹脂３００Ａが冷却部２０４の位置へと移動する。同時に第２の樹脂３００Ｂが、打錠プレス２０２の位置にまで移動する。続いて第１の樹脂３００Ａは冷却部２０４によって必要な程度にまで冷却される。同時に、第２の樹脂３００Ｂは、打錠プレス２０２よって板状に形成される。又、この時点で、第１容器１２０に対しての樹脂３００の供給は完了している。第１容器１２０への樹脂３００の供給が完了すると直ぐ、位置変換機構１１６の作用により、２つの容器１２０、１２２の位置が相互に変換される。即ち、空いた第２容器１２２が、計量部１０２から樹脂３００を受け取ることが可能な位置へと変位する。更に変位と同時に第２容器１２２に対して所定量の樹脂３００の供給が開始される。

続いて図２（Ｄ）に示すように、駆動ローラ２１０が更にプレ成形部２００側（図２において右側）に移動し、打錠プレス２０２によって成形された第２の樹脂３００Ｂが冷却部２０４の位置へと移動する。同時に第１の樹脂３００Ａが、冷却部２０４の位置から外れた位置にまで移動する。続いて第２の樹脂３００Ｂが冷却部２０４によって必要な程度にまで冷却される。この時点で、第２容器１２２には所定量の樹脂３００の供給が完了している。

続いて図２（Ｅ）に示すように、第２の樹脂３００Ｂの冷却が終った段階で駆動ローラ２１０が第１支持ローラ２０８Ａ側（図２において左側）に戻る。最初に取出機構４００によって第１の樹脂３００Ａが運び出される。

続いて図２（Ｆ）に示すように、第２の樹脂３００Ｂが取出機構４００によって運び出されることとなる。これと同時に、次のプレ成形サイクルで利用する第１の樹脂３００Ｃがフィルム２０６上に供給さる。この時点では既に２つの容器１２０、１２２に対して所定量の樹脂３００の供給が完了しているため、第１容器１２０を上下に反転させることで即供給を完了できる。その後は図２（Ａ）に戻り、同様の作用が繰り返される。

このように、本実施形態に係る樹脂供給機構を利用すれば、容器に空きが生じると直ぐに所定量の樹脂の供給を開始できるようになる。即ち、計量部１０２が停止している時間（計量の待ち時間）を減らすことができ、効率よく計量部１０２を利用することができる。その結果、プレ成形の工程において、樹脂供給が完了するまでの待ち時間が無くなり、プレ成形のサイクルタイムを全体として短くすることが可能となる。又、場合により待ち時間が無くならない場合においても待ち時間の短縮を確実に図ることができる。更に、プレ成形のサイクルタイムが、プレ成形された樹脂を使って封止を行う樹脂封止装置のサイクルタイムを事実上制限していた場合でも、当該樹脂供給機構１０１を用いることで、樹脂封止装置自体の生産効率を向上させることができる。又、この場合にプレ成形を行う装置自体を複数台用意する必要は無く、コスト上昇、設置自由度の阻害が生じることもない。

次に、保持部が上記のように複数ではなく、単一の容器（第１容器２２０）から構成される実施形態について、図３を参照しつつ説明する。なおその他の部分の構成及び作用は同一であるため、同一の符号を付するに留め重複した説明は省略する。

この実施形態においては、上述したとおり樹脂３００を一時的に保持可能な容器が第１容器２２０のみであるため、保持部を簡易且つ低コストで実現することができる。しかしながら、第１容器２２０が保持する樹脂３００をシュータ１１２内へと投入すれば、即時に、計量部１０２による樹脂３００の供給を開始できるため、同様の効果を期待することができる。

本発明は、プレ形成装置あるいは樹脂封止用金型のキャビティに対して樹脂を供給する樹脂供給機構として好適である。

本発明の実施形態の一例を示す樹脂供給機構１０１の概略構成図 プレ成形工程及び保持部が複数の容器と該複数の容器の位置を相互に変換可能な位置変換機構を備えた樹脂供給機構１０１によるプレ成形部への樹脂の供給過程を示した図 プレ成形工程及び保持部が単一の容器からなる樹脂供給機構２０１によるプレ成形部への樹脂の供給過程を示した図 特許文献１に記載される樹脂封止装置の概略構成図 特許文献２に記載されるプレ成形装置の概略構成図

符号の説明

１０１…樹脂供給機構
１０２…計量部
１０３…ホッパ
１０４…フィーダ
１１０…保持部
１１２…シュータ
１１６…位置変換機構
１２０…第１容器
１２２…第２容器
２００…プレ成形部
２０２…打錠プレス
２０４…冷却部
２０８Ａ…第１支持ローラ
２０８Ｂ…第２支持ローラ
２１０…駆動ローラ
３００…樹脂
４００…取出機構

Claims (6)

1. 樹脂封止用金型内に投入するために粉状又は粒状の樹脂を予め板状に成形するプレ成形部に対して、所定量の前記粉状又は粒状の樹脂を供給する樹脂供給機構であって、
   前記樹脂を計量可能な計量部と、
   前記プレ成形部に対して前記樹脂を搬送可能な搬送機構と、を備え、
   更に、前記計量部により計量された所定量の前記樹脂を一時的に保持可能な保持部を備えることにより、前記搬送機構の状態に関らず前記計量部による計量を可能とした
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
2. 樹脂封止用金型のキャビティに対して、所定量の粉状又は粒状の樹脂を供給する樹脂供給機構であって、
   前記樹脂を計量可能な計量部と、
   前記樹脂封止用金型に対して前記樹脂を搬送可能な搬送機構と、を備え、
   更に、前記計量部により計量された所定量の前記樹脂を一時的に保持可能な保持部を備えることにより、前記搬送機構の状態に関らず前記計量部による計量を可能とした
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
3. 請求項１又は２において、
   前記保持部が、複数の容器と該複数の容器の位置を相互に変換可能な位置変換機構を備えた構成とされている
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
4. 請求項１又は２において、
   前記保持部が、単一の容器を備えた構成とされている
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
5. 請求項３又は４において、
   前記容器は、自身が上下反転することで保持する前記樹脂を前記搬送機構へと受渡し可能である
   ことを特徴とする樹脂供給機構。
6. 請求項３又は４において、
   前記容器は、前記容器の底部が開口することで保持する前記樹脂を前記搬送機構へと受渡し可能である
   ことを特徴とする樹脂供給機構。

Images