JP5074341B2 - 樹脂封止装置 - Google Patents

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Description

本発明は、減圧動作を経て被成形品を樹脂封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。
半導体チップを基板上に配置させた被成形品を金型内に配置させて、該金型内の減圧動作を経て樹脂封止する樹脂封止装置において、その樹脂封止をする工程を正確に把握するための表示方法が、具体的な形で今まで提案されてこなかった。
強いてあげるなら、データの表示方法という観点から、特許文献1に射出成形機で運転データを表示する方法が提案されている。
特開平5−42575号公報
しかしながら、特許文献1は、複数動作をグラフィック化し、同じ画面に同時に表示することができるが、射出成形機についてのものである。即ち、特許文献1は樹脂封止に係るものではなく、減圧動作についても記載されていない。
更に、特許文献1は、設定値と実測値の比較という思想での提案である。このため、樹脂封止動作を決定するための設定値の意味を理解しやすくするという思想を備えているものではない。すなわち、特許文献1の記載に基づく思想では、特に不慣れな作業者には、減圧動作を伴う樹脂封止工程におけるボイドの発生や半導体チップと基板とを繋ぐワイヤの変形という問題点を解決するための動作タイミングの設定を行うことが困難であると予想される。
本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、減圧動作を含む樹脂封止工程において、作業者が容易に設定値の意味を理解でき、歩留りを悪化させるボイドの発生や半導体チップと基板とを繋ぐワイヤの変形等を低減するための動作タイミングを判断可能とする樹脂封止装置を提案することを目的としている。
本発明は、被成形品を金型内に配置させて、該金型内の減圧動作を経て樹脂封止する樹脂封止装置において、前記金型は、第1の金型と該第1の金型に対して進退可能な第2の金型とを備え、更に、前記樹脂封止の際に行われる該第2の金型の動作を示す動作線図と、該第2の金型の進退動作と前記減圧動作とからなる減圧進退工程を規定する設定値に基づいて該第2の金型が動作した際に得られる該減圧進退工程に係る実績値と、を同一画面に表示する表示手段を備えることで、上記課題を解決するものである。
このように、同時表示する内容を第2の金型の動作を示す動作線図と減圧進退工程を規定する設定値に基づいて第2の金型が動作した際に得られる減圧進退工程に係る実績値とにすることで、第2の金型の動作の様子を視覚的に容易に理解することができる。このため、動作線図の詳細な動作タイミングを確認でき、減圧進退工程と第2の金型の動作線図との関係を容易に確認することが可能となる。同時に、第2の金型の動きとの関連を理解して、減圧進退工程を規定する設定値を設定することも可能となる。
又、前記表示手段が前記第2の金型の現在位置を前記動作線図上に表示する場合には、第2の金型の現在の動作状況を容易に把握でき、第2の金型の現在位置と減圧進退工程に係る実績値との対応を容易に確認することができる。
そして、第2の金型が、被成形品を第1の金型と挟持する枠状金型と、枠状金型に囲まれる圧縮金型と、を有する場合には、枠状金型及び圧縮金型の動作線図を減圧進退工程と関連付けて表示することが可能となる。即ち、枠状金型と圧縮金型とを用いてもこれらの動作線図と減圧進退工程との関係を明確にすることができる。そして、この場合には、樹脂を圧縮金型に配置させてから樹脂封止を行うので、ボイドの発生や半導体チップと基板とを繋ぐワイヤの変形の原因となる樹脂流れを更に低減できるような動作タイミングの確認と設定とが可能となる。
本発明を適用することにより、減圧動作を含む樹脂封止工程において、容易に設定値の意味を理解でき、歩留りを悪化させるボイドの発生や半導体チップと基板とを繋ぐワイヤの変形等を低減するための動作タイミングが判断可能となる。
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に係わる樹脂封止装置の全体を表わす模式図、図2は同じく金型を示す模式図、図3は同じく操作画面と処理装置との関係を示す模式図、図4は同じく操作画面の一例を示す模式図、図5は同じく減圧圧縮工程のパラメータを入力する画面の一例を示す模式図、である。
最初に、本発明の実施形態に係わる樹脂封止装置の概略構成について、図1〜図4を用いて説明する。なお、以下における「基板102」とはPCB基板やリードフレームといった半導体チップを支持するものの代表例として示したものであり、「樹脂106」とは封止材料の代表例として示したものであって、これらに限定されるものではない。
樹脂封止装置100は、被成形品である基板102をプレスユニット126の金型126A、126B内に配置させて、減圧動作を経て樹脂封止を行う。ここで、金型126A、126Bは、図2に示す如く、第1の金型である上型128と、上型128に対して進退可能な第2の金型である下型130とを備える。更に、下型130は、被成形品である基板102を第1の金型である上型128と挟持する枠状金型である下枠134と、下枠134に囲まれる圧縮金型132と、を有する。そして、図4に示す樹脂封止装置100の表示手段である操作画面154は、樹脂封止の際に行われる圧縮金型132と下枠134の動作を示す動作線図及び当該動作線図上の現在位置と、下型130の進退動作と減圧動作とからなる減圧進退工程である減圧圧縮工程を規定する設定値に基づいて下型130が動作した際に得られる減圧圧縮工程に係る実績値と、を同一画面に表示する。なお、減圧動作は、金型126A、126Bに連通した図示しない減圧手段(例えば真空ポンプ)によって行われる。
以下、具体的に各構成要素について説明を行う。
マガジンユニット110は、図1に示す如く、樹脂封止がされていない基板102を供給するための供給マガジン112Aと、樹脂封止された基板102を収納するための収納マガジン112Bと、を有する。基板102は引出しハンド114で供給マガジン112Aから引き出される。そして、基板102は引出し反転レール116にて反転がなされる。反転された基板102は基板予熱ユニット120に送られる。
基板予熱ユニット120は、図1に示す如く、複数の基板予熱レールから構成される。基板102が予熱された後に、その基板102が基板ローダ/アンローダ124によってプレスユニット126に送られる。
プレスユニット126は、図1に示す如く、複数の金型(本実施形態においては、2つの金型126A、126B)とから構成される。金型126A、126Bは、図2に示す如く、上型128と下型130とから構成される。更に、下型130は、基板102を上型128と挟持する下枠134と、下枠134に囲まれる圧縮金型132と、を有する。下型130の表面には下枠フィルム136が敷設され、その上に樹脂106が投入される。一方、基板102は上型128に吸着されて保持される。圧縮金型132は図示せぬ可動プラテンに固定されており、その可動プラテンの進退(図2では上下方向)によって下型130が上型128に対して進退(移動)する。即ち、可動プラテンは下型130、特に圧縮金型132と一体で動作することとなる。基板102上の半導体チップ104は減圧動作を経て樹脂封止される。
樹脂打錠ユニット140は、図1に示す如く、Y方向に移動可能なフィルム148を備えた粉体状の樹脂を予備成形するためのフィルム搬送部142と、予備形成された樹脂106を計量後、樹脂シフタ150から樹脂投入ハンド138に樹脂106を搭載するための樹脂搬送部144と、を有する。樹脂投入ハンド138に搭載された樹脂106はプレスユニット126に運ばれる。
プレスユニット126で樹脂封止された基板102は再び基板ローダ/アンローダ124によって移動され、引出しハンド114によってマガジンユニット110の収納マガジン112Bに収納される。このように、基板ローダ/アンローダ124、及び引出しハンド114は、基板102の供給及び収納時に兼用されるので、樹脂封止装置100をコンパクトにすることを可能としている。
樹脂封止装置100の一連の操作は、操作画面154から行われる。操作画面154は、図3に示す如く、処理装置152に接続されている。操作画面154は、タッチパネルであり、操作画面154で表示されたラジオボタンやタブをタッチして操作画面154上の表示状態を切り換えることができる。又、表示された値をタッチすることで、その値を入力し直すこともできる。処理装置152は、操作画面154からの操作に基づいて、各ユニットを制御し、各ユニットから得られた実測データ及び入力データを処理する。
次に、操作画面154に表示される画面の一例を樹脂封止動作を含めて図4、図5に示す。
操作画面154は、樹脂封止装置100の動作状態を示すモード(オペレーションモードと称する)や動作を設定するためのモード(設定モードと称する)、メンテナンスするためのモード(メンテナンスモードと称する)などに、表示部分154Bに示すラジオボタン154BBを選択することで切り換えることができる。そして、そのモード内での表示内容を表示部分154Aのラジオボタンを選択することで切り換えることができる。図4では、オペレーションモードにおいてプレス1の動作状態を表示している。なお、本実施形態では、プレス1、2が金型126A、126Bに対応している。このため、プレスユニット126の金型を増やすことで、プレス3、4に対応する金型の動作状態を表示することが可能となる。
図4において、表示部分154Cには、「実績表示」として、減圧圧縮工程を規定する設定値に基づいて下型130(圧縮金型132、下枠134)が動作した際に得られる減圧動作に係る実績値を表示している。なお、減圧動作を規定する設定値は、具体的には、後述する下型130の各位置(例えば、図4の表示部分154Dに示された「樹脂投入位置」など)である。下型130の動作を示す動作線図156A、156Bは複数の区間に分けられ、それぞれにおいて当該実績値が求められる。「樹脂投入→減圧開始時間」は、圧縮金型132が樹脂投入ハンド138から樹脂106を受け取って(時間t2)から減圧を開始する(時間t4)までの実績値、「減圧時間」は、減圧開始(時間t4)から減圧完了後、ファーストタッチ位置(後述)(時間t6)を超えて、下枠134が下枠フリー位置(後述)に移動完了する(時間t7)までの実績値、「圧縮時間」は、下枠フリー位置への移動完了(時間t7)から下型130の移動による目標保圧力(後述)への到達(時間t8)までの実績値、「キュアタイム」は、目標保圧力に到達(時間t8)してから、設定されたキュア(硬化)時間経過(時間t9)するまでの実績値、である。その他、「圧縮圧力」は、圧縮金型132による圧縮圧力の実績値、「マシンタイム」は、キュア時間経過(時間t9)から次回の減圧を開始する(時間t4)までの実績値、「サイクルタイム」は、キュア時間経過(時間t9)から次回のキュア時間経過(時間t9)までの実績値、である。なお、「前回のタイム」は、マシンタイムとサイクルタイムの前回値を表示する。これらの数値は、次回更新まで保持される。なお、ここで表示されるのは実績値であるので、数値の直接入力は行わない。
図4において、表示部分154Dには、樹脂封止の際に行われる下型(第2の金型)130を構成する下枠(枠状金型)134と圧縮金型132の動作を示すそれぞれの動作線図156A、156B及び当該動作線図上の現在位置を示す。具体的には、動作線図156Aは、下型130、特に圧縮金型132と一体となった可動プラテンの動きを、時間を横軸に、上型128への移動距離を縦軸にとって示したものである。動作線図156Bは、下枠134の動きを、時間を横軸に、上型128への移動距離を縦軸にとって示したものである。そして、これらの動作線図156A、156Bに沿って、現在の動作位置が点灯表示される。なお、これらの動作線図156A、156Bの形状は、設定する値で変化するものではなく、予め定めている。このため、これらの動作線図156A、156Bを見て下型130の進退(移動)の様子を理解でき、減圧圧縮工程を規定する設定値を容易に設定することができる。又、これらの動作線図156A、156Bの形状は、予め定められていることから、当該設定値に従って、現在位置の変化する割合が区間毎に変動することとなる。なお、必ずしも動作線図156A、156Bの形状は予め定めずに当該設定値で変化させてもよい。
ここで、図4に従い、動作線図の説明を行う。
最初に、時間t0で、可動プラテンは「ハンド退避位置」であり、樹脂投入ハンド138が金型126A、126B内に移動する。下枠134は、「フィルム吸着位置」であり、下枠フィルム136を下型130に吸着させる。ここで、「ハンド退避位置」は、樹脂投入ハンド138又は基板ローダ/アンローダ124が、金型126A、126B内もしくは金型126A、126B外に移動する際の可動プラテンの位置をいう。つまり、進入・退出する樹脂投入ハンド138又は基板ローダ/アンローダ124が、下型130に当たらないような下位の位置に可動プラテンがある状態をいう。「フィルム吸着位置」は、下型130に下枠フィルム136を吸着する際の下枠134の位置をいう。なお、本実施形態では、この時点までに、上型128に基板102を吸着させておく。
次に、時間t1で、可動プラテンは「樹脂投入位置」で、下型130の下枠フィルム136上に樹脂106が配置される。このとき、下枠134は「フィルム吸着位置」のままである。ここで、「樹脂投入位置」は、樹脂投入ハンド138が金型126A、126B内に移動後であって、下型130の下枠フィルム136に樹脂106が配置される際の可動プラテンの位置をいう。
次に、時間t2で、「樹脂投入→減圧開始時間」が開始される。なお、可動プラテンは「樹脂投入位置」から降下を開始し、下枠134は「フィルム吸着位置」のままである。
次に、時間t3で、可動プラテンが「ハンド退避位置」に移動し、樹脂投入ハンド138が金型126A、126B外に移動する。下枠134は「フィルム吸着位置」のままである。
次に、時間t4で、可動プラテンが「減圧位置」に移動し、「樹脂投入→減圧開始時間」が完了し、「減圧時間」が開始する。即ち、金型126A、126Bに対して減圧動作が開始される。ここで、「減圧位置」は、樹脂投入ハンド138が退避した後であって、金型126A、126Bに対して減圧動作を行う際の可動プラテンの位置をいう。なお、この時点で、下型130上の樹脂106と上型128に吸着された基板102とは接触していない。下枠134は「フィルム吸着位置」のままである。
次に、時間t5で、可動プラテンが「ファーストタッチ前減速位置」に移動する。ここで、「ファーストタッチ前減速位置」は、ファーストタッチ(後述)前に減速する際の可動プラテンの位置をいう。減圧したまま金型126A、126Bを閉じるために、減圧時間が完了する前に金型126A、126Bが閉じた際の衝撃を低減するために、ファーストタッチ直前に減速するものである。下枠134は「フィルム吸着位置」のままである。
次に、時間t6で、可動プラテンが「ファーストタッチ位置」に移動する。ここで、「ファーストタッチ位置」は、下型130上の樹脂106と上型128に吸着されている基板102とが接触する際の可動プラテンの位置をいう。このあと、更に可動プラテンを上昇させて圧縮成形を行う。下枠134は、「フィルム吸着位置」から上昇を開始する。
次に、時間t7で、下枠134が「枠フリー位置」に上昇して、「減圧時間」が完了し、「圧縮時間」が開始する。ここで、「枠フリー位置」は、下枠134で基板102を上型128と挟持して、上型128と下型130とで形成されるキャビティ内を密閉する際の下枠134の位置をいう。可動プラテンは「ファーストタッチ位置」から上昇を続けている。
次に、時間t8で、可動プラテンの上昇により目標保圧力に到達して、「圧縮時間」が完了し、「キュアタイム」が開始する。ここで、目標保圧力とは、キュア(硬化)の際に成形品に「ひけ(樹脂の硬化収縮による成形異常)」を生じさせないようにかける圧力をいう。下枠134は、「枠フリー位置」のままである。
次に、時間t9で、「キュアタイム」が完了し、下枠134は、「枠フリー位置」から降下を開始する。なお、可動プラテンは目標保圧力を保つ位置のままである。
次に、時間t10で、下枠134は、「型開き枠位置」に降下し、可動プラテンは、目標保圧力を保つ位置から降下を開始する。ここで、「型開き枠位置」は、「キュアタイム」完了後、キャビティ内を大気圧にする際の下枠134の位置をいう。
次に、時間t11で、可動プラテンは「型締め解除オフセット位置」に降下する。ここで、「型締め解除オフセット位置」は、「キュアタイム」完了後、上型128から樹脂封止された基板102を下型130上に移行させるために緩やかに上型128と下型130とを開く際の可動プラテン位置をいう。なお、下枠134は、「型開き枠位置」のままである。
次に、時間t12で、可動プラテンは「ハンド退避位置」に降下し、下枠134は「型開き枠位置」から降下を開始する。
次に、時間t13で、下枠134は、「枠下位置」まで降下する。ここで、「枠下位置」は、樹脂封止された基板102を基板ローダ/アンローダ124でアンロードする際の下枠134の位置をいう。なお、可動プラテンは、「ハンド退避位置」のままである。
上述の如く、図4に示す操作画面154では、数値の入力を行わないので、動作線図156A、156Bと減圧圧縮工程に係る実績値を画面上に大きく表示でき、理解を容易としている。なお、作業者による減圧圧縮工程を規定する設定値(「樹脂投入位置」、「減圧位置」、「枠フリー位置」など)の設定のしやすさも担保するために、表示部分154Bのラジオボタン154BBで、設定モードに瞬時に切り換えることができる。実際に設定モードを表す画面の一例を図5(A)、(B)に示す。なお、設定モードを表す画面は1つである必要はない。例えば、当該設定値の設定難易度に応じて、装置提供者が設定するための画面と作業者が設定するための画面に分けることで、作業者は実際の生産に最適な樹脂封止のためのパラメータだけを検討して設定でき、樹脂封装置100の基本的なプロセスを誤って変更することを防止することができる。
図5(A)、(B)に示す如く、操作画面154の表示部分154Bには各モードを通して共通のラジオボタンが表示される。そして、表示部分154Aには、設定モードにおいての設定項目の切り替えが可能となるラジオボタンを設けている。図5(A)、(B)では、「生産」のラジオボタンを選択してタブに表示された「圧縮保圧」に関する設定画面が表示されている。図5(A)、(B)の表示部分154Eの右側には、オペレーションモードで示されていた減圧圧縮工程に係る実績値が示されている。図5(A)、(B)の表示部分154Eの左側には、減圧圧縮工程を規定する設定値、例えば「ファーストタッチ」、「FT(ファーストタッチをイニシャルで示す)前減速位置」の位置(「変速位置」で示す)とそこまでに移動する速度(「圧縮速度」で示す)を設定することができる画面が表示される。
設定に際しては、例えば、図5(B)に示す如く、「FT前減速位置」の位置を変更する場合に、その「変速位置」の値をタッチすると、そのコラムが反転し、同時に数値入力パッド154Fが現れる。このとき、「FT前減速位置」に許容される値を「MAX」と「MIN」に表示しておくことで、入力する者は妥当な値を選択して入力することができる。また、入力の際に、「FT前減速位置」の動作における意味合いを確認したければ、表示部分154Bのラジオボタンでオペレーションモードに切り換えて図4に示した操作画面154で確認することも容易である。
このように、同時表示する内容を第2の金型である下型130の動作を示す動作線図156A、156Bと減圧圧縮工程(減圧進退工程)を規定する設定値に基づいて下型130が動作した際に得られる減圧圧縮工程に係る実績値とにすることで、下型130の動作の様子を視覚的に容易に理解することができる。このため、動作線図156A、156Bの詳細な動作タイミングを確認でき、減圧圧縮工程と下型130の動作線図156A、156Bとの関係を容易に確認することが可能となる。即ち、樹脂封止装置100を技術的に十分理解していない者、例えば、営業マンや将来作業を予定している者であっても、操作画面154の視覚的情報に基づいて減圧圧縮工程を理解することができる。そして、樹脂封止装置100の取り扱い説明書に多くを依存せずに下型130の動きとの関連を理解して、減圧圧縮工程を規定する設定値を設定することも可能となる。更に、動作線図156A、156Bに下型130の現在位置が表示されるので、下型130の現在の動作状況を容易に把握でき、下型130の現在位置と減圧圧縮工程に係る実績値との対応を容易に確認することができる。このとき、樹脂封止装置100の実際の機械的な性能確認もできるので、同時に減圧機構を構成する配管状況の確認やバルブの調整などにも利用することができる。
そして、下型130が、被成形品である基板102を第1の金型である上型128と挟持する枠状金型である下枠134と、下枠134に囲まれる圧縮金型132と、を有するので、下枠134及び圧縮金型132の動作線図156A、156Bを互いに減圧圧縮工程と関連付けて表示することが可能となる。そして、樹脂106を圧縮金型132に配置させてから樹脂封止を行うので、歩留りを悪化させるボイドの発生や半導体チップ104と基板102とを繋ぐワイヤの変形等の原因となる樹脂流れを更に低減できるような動作タイミングの確認と設定とが可能となる。
即ち、本発明を適用することにより、減圧動作を含む樹脂封止工程において、容易に設定値の意味が理解でき、ボイドの発生や半導体チップ104と基板102とを繋ぐワイヤの変形を低減するための動作タイミングが判断可能となる。
本発明について本実施形態を挙げて説明したが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。即ち本発明の要旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでも無い。
例えば、本実施形態においては、下型130が圧縮金型132と下枠134とを有する樹脂封止装置100であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、下型が1つであって圧縮しない、トランスファーモールドによる樹脂封止装置に適用してもよい。
本発明の実施形態に係わる樹脂封止装置の全体を表わす模式図 同じく金型を示す模式図 同じく操作画面と処理装置との関係を示す模式図 同じく操作画面の一例を示す模式図 同じく操作画面の減圧動作を規定する設定値を設定する画面の一例を示す模式図
符号の説明
100…樹脂封止装置
102…基板
104…半導体チップ
106…樹脂
110…マガジンユニット
112A…供給マガジン
112B…収納マガジン
114…引出しハンド
116…引出し反転レール
120…基板予熱ユニット
124…基板ローダ/アンローダ
126…プレスユニット
126A、126B…金型
128…上型
130…下型
132…圧縮金型
134…下枠
136…下枠フィルム
138…樹脂投入ハンド
140…樹脂打錠ユニット
142…フィルム搬送部
144…樹脂搬送部
148…フィルム
150…樹脂シフタ
152…処理装置
154…操作画面
154A、154B、154C、154D、154E…表示部分
154BB…ラジオボタン
154F…数値入力パッド
156A、156B…動作線図

Claims (3)

  1. 被成形品を金型内に配置させて、該金型内の減圧動作を経て樹脂封止する樹脂封止装置において、
    前記金型は、第1の金型と該第1の金型に対して進退可能な第2の金型とを備え、
    更に、前記樹脂封止の際に行われる該第2の金型の動作を示す動作線図と、
    該第2の金型の進退動作と前記減圧動作とからなる減圧進退工程を規定する設定値に基づいて該第2の金型が動作した際に得られる該減圧進退工程に係る実績値と、
    を同一画面に表示する表示手段を備える
    ことを特徴とする樹脂封止装置。
  2. 請求項1において、
    前記表示手段は、前記第2の金型の現在位置を前記動作線図上に表示する
    ことを特徴とする樹脂封止装置。
  3. 請求項1又は2において、
    前記第2の金型は、前記被成形品を前記第1の金型と挟持する枠状金型と、該枠状金型に囲まれる圧縮金型と、を有する
    ことを特徴とする樹脂封止装置。
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