JP6066889B2

JP6066889B2 - 圧縮成形装置および圧縮成形方法

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Publication number: JP6066889B2
Application number: JP2013242775A
Authority: JP
Inventors: 政信高橋; 滋平田
Original assignee: Towa Corp
Current assignee: Towa Corp
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2017-01-25
Anticipated expiration: 2033-11-25
Also published as: CN104647668B; KR20150060493A; TWI599467B; JP2015100985A; TW201524736A; KR20160117400A; CN104647668A

Description

本発明は、インサート部材を樹脂材料で圧縮成形する圧縮成形装置および圧縮成形方法に関する。

半導体チップなどを樹脂材料で圧縮成形する場合において、成形品の生産性を向上させることが求められている。圧縮成形装置全体の設置スペースを効率よく向上させることも求められている。

このような要請に応えるため、特開２０１０−９４９３１号公報（特許文献１）に記載の圧縮成形装置では、２個の圧縮成形用金型を積層配置し、２個の金型の各々における上型および下型の型面を閉じ合わせる型開閉手段を設けている。この型開閉手段は、ラックおよびピニオンを含む。特許文献１に記載の圧縮成形装置では、さらに、金型の各々に供給される基板の厚さに対応できる厚さ調整機構が設けられている。

特開２０１０−９４９３１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧縮成形装置では、ラックおよびピニオンからなる型開閉機構をスライドプレートの外側に設けているため、その分装置が大きくなり、圧縮成形装置の小型化が十分でない。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、装置全体の小型化が図られた圧縮成形装置および圧縮成形方法を提供することにある。

本発明に係る圧縮成形装置は、インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールディングユニットを備える。

１つの局面では、上述のモールディングユニットは、第１上型と第１下型とを有する第１成形型と、第１成形型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する第２成形型と、第１成形型の第１上型を固定する上部固定盤と、上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、第１成形型の第１下型と第２成形型の第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられ、かつ、上部固定盤および下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレートと、第２成形型の第２下型を固定した状態で設けられ、かつ、上部固定盤および下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレートと、第１成形型および第２成形型に所要の型締力を加える型締機構と、スライドプレートの下方に設けられ、型締機構の型締力をスライドプレートおよび中間プレートに伝達するトグルリンク機構とを備える。

上述のトグルリンク機構は、スライドプレートを移動させる第１リンク部材と、第１リンク部材に対して半分の長さを有し、中間プレートを移動させる第２リンク部材と、上部固定盤および下部固定盤に対して不動の固定部材に回動可能に連結される第１端と、第１リンク部材に回動可能に連結される第２端とを有し、第１端と第２端との中点の位置において第２リンク部材が回動可能に連結される第３リンク部材と、第３リンク部材と型締機構とを連結する第４リンク部材とを含み、第１リンク部材と第２リンク部材とは平行である。

１つの実施態様では、上述の圧縮成形装置は、第１成形型および第２成形型の各々にインサート部材と樹脂材料とを供給するインローダユニットと、第１成形型および第２成形型の各々から成形品を取り出す機構と成形品を収容する収容部とを含むアウトローダユニットとをさらに備える。

１つの実施態様では、上述の圧縮成形装置は、上記モールディングユニットを複数個備える。

１つの実施態様では、上述の圧縮成形装置において、複数個のモールディングユニットを互いに着脱可能に設ける。

他の局面では、上述のモールディングユニットは、第１上型と第１下型とを有する第１成形型と、第１成形型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する第２成形型と、第１成形型の第１上型を固定する上部固定盤と、上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、第１成形型の第１下型と第２成形型の第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられ、かつ、上部固定盤および下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレートと、第２成形型の第２下型を固定した状態で設けられ、かつ、上部固定盤および下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレートと、第１成形型および第２成形型に所要の型締力を加える型締機構と、スライドプレートの下方に設けられ、型締機構の型締力をスライドプレートおよび中間プレートに伝達するトグルリンク機構とを備え、トグルリンク機構は、スライドプレートを移動させる第１リンク部材と、第１リンク部材の１／ｎの長さを有し、中間プレートを移動させる第２リンク部材と、上部固定盤および下部固定盤に対して不動の固定部材に回動可能に連結される第１端と、第１リンク部材に回動可能に連結される第２端とを有し、第１端と第２端との距離の１／ｎだけ第１端から離れた位置において第２リンク部材が回動可能に連結される第３リンク部材と、第３リンク部材と型締機構とを連結する第４リンク部材とを含み、第１リンク部材と第２リンク部材とは平行である。

さらに他の局面では、上述のモールディングユニットは、上下方向に積層配置された所定複数個の成形型と、所定複数個の成形型に所要の型締力を加える型締機構と、スライドプレートの下方に設けられ、型締機構の型締力を所定複数個の成形型に伝達するトグルリンク機構とを備え、トグルリンク機構は、固定部材に回動可能に連結される第１端と、型締機構が連結される第２端とを有するリンク部材を含み、リンク部材に回動可能に連結された、それぞれが平行な複数の他のリンク部材によって所定複数個の成形型が駆動される。

本発明に係る圧縮成形方法は、インサート部材を樹脂材料で圧縮成形する圧縮成形方法である。

上述の方法は、第１上型と第１下型とを有する第１成形型、および、第１成形型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する第２成形型の各々にインサート部材と樹脂材料とを供給するステップと、第１成形型の第１上型を固定した状態で、スライドプレートの下方に設けられたトグルリンク機構を用いて、第１成形型の第１下型と第２成形型の第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられた中間プレートを距離Ｌだけ移動させるとともに、第２成形型の第２下型を固定するスライドプレートを距離ｎＬだけ移動させ、第１成形型および第２成形型に所要の型締力を加えるステップとを備える。

上述の型締力を加えるステップにおいて、スライドプレートを移動させる第１リンク部材を含む三角形と、中間プレートを移動させる第２リンク部材を含む三角形とが、第３リンク部材を共通辺とするｎ：１の比の相似形を保持した状態で変形し、第１リンク部材と第２リンク部材とは平行である。

本発明に係る圧縮成形装置および圧縮成形方法によれば、型締機構の型締力をスライドプレートおよび中間プレートに伝達するトグルリンク機構をスライドプレートの下方に設けることにより、スライドプレートの下方の空き空間部を有効に活用することができる。この結果、ラックおよびピニオンからなる型開閉機構をスライドプレートや中間プレートの外側に設けた構造と比較して、装置全体の大きさを小型化することができる。

本発明に係る圧縮成形装置の全体構成を示す平面図である。図１に示す圧縮成形装置におけるモールディングユニットを増設した状態を示す図である。図１に示す圧縮成形装置に含まれるモールド機構部（型開状態）の正面図である。図１に示す圧縮成形装置に含まれるモールド機構部（型締状態）の正面図である。モールド機構部におけるトグルリンク機構の構造（型開状態）を示す拡大図である。モールド機構部におけるトグルリンク機構の構造（型締状態）を示す拡大図である。トグルリンク機構におけるリンクの動きについて説明するための図である。トグルリンク機構の変形例におけるリンクの動きについて説明するための図である。トグルリンク機構のさらなる変形例におけるリンクの動きについて説明するための図である。モールド機構部の変形例を示す正面図である。

以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。

図１は、本実施の形態に係る圧縮成形装置の全体構成を示す平面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る圧縮成形装置は、たとえば半導体チップが搭載された基板（インサート部材）を樹脂材料で圧縮成形（樹脂封止成形）するモールド機構部１０００を含むモールディングユニットＡと、モールディングユニットＡの成形型にインサート部材を供給するインローダ２０を含むインローダユニットＢと、モールディングユニットＡの成形型から成形品を取り出すアウトローダ３０と上記成形品を収容する収容部とを含むアウトローダユニットＣとを備える。インローダ２０およびアウトローダ３０は、図１中の上下方向に移動する。

モールディングユニットＡと、インローダユニットＢ、およびアウトローダユニットＣは、ボルトやピンなどの連結機構を介して、互いに着脱可能に連結されている。図１の例では、モールディングユニットＡは２個設けられているが、この個数は生産量に応じて増減調整することが可能である。モールディングユニットＡは１つであってもよいし、図２に示すように、たとえば４つに増設されてもよい。

また、図１，図２の例では、モールディングユニットＡ、インローダユニットＢ、およびアウトローダユニットＣがこの順で配設されているが、たとえば、モールディングユニットＡ、インローダユニットＢ、およびアウトローダユニットＣが一体となった１つの親機と、モールディングユニットＡのみを備えた１つまたは複数の子機とを並べて圧縮成形装置を構成してもよい。

なお、図１，図２に示す例において、モールディングユニットＡに対して手動でインサート部材と樹脂材料とを供給し、成形後の成形品を取り出すようにしてもよい。

次に、図３，図４を用いて、モールド機構部１０００の構造について説明する。図３，図４は、各々、モールド機構部１０００の型開状態および型締状態を示す正面図である。

図３，図４に示すように、モールド機構部１０００は、上下方向に積層配置された２つの成形型１１，１２を含む。成形型１１は上型１１Ａおよび下型１１Ｂを含み、成形型１２は上型１２Ａおよび下型１２Ｂを含む。

モールド機構部１０００は、成形型１１の上型１１Ａを固定する上部固定盤１３と、成形型１１の上型１１Ｂおよび成形型１２の上型１２Ａを固定する中間プレート１４と、成形型１２の下型１２Ｂを固定するスライドプレート１５と、スライドプレート１５の下方に設けられた下部プレート１６と、下部プレート１６の下方に設けられた下部固定盤１７と、中間プレート１４と下部プレート１６とを連結する連結部材１８と、上部固定盤１３と下部固定盤１７とを連結するポスト１９とをさらに含む。

中間プレート１４およびスライドプレート１５は、上部固定盤１３および下部固定盤１７に対して上下方向に移動可能である。中間プレート１４に連結された下部プレート１６、および、スライドプレート１５は、スライドプレート１５の下方に設けられたトグルリンク機構１０により上下方向に駆動される。これにより、成形型１１，１２の型開状態（図３）と型締状態（図４）との切換えが行なわれる。

トグルリンク機構１０は、スライドプレート１５を移動させるリンク部材１０Ａ（第１リンク部材）と、リンク部材１０Ａに対して半分の長さを有し、下部プレート１６を介して中間プレート１４を移動させるリンク部材１０Ｂ（第２リンク部材）と、リンク部材１０Ａ，１０Ｂが連結されるリンク部材１０Ｃ（第３リンク部材）と、リンク部材１０Ｃとクロスバー１０Ｅおよびボールねじ１０Ｆとを連結するリンク部材１０Ｄ（第４リンク部材）とを含む。成形型１１，１２の型締力は、ボールねじ１０Ｆおよびリンク部材１０Ａ〜１０Ｄを介して中間プレート１４およびスライドプレート１５に伝達される。このとき、中間プレート１４が距離Ｌ移動するとすると、スライドプレート１５は距離２Ｌ移動する。これにより、成形型１１，１２を同時に型締することができる。

リンク部材１０Ｃの一方の端部は、下部固定盤１７に対して不動の固定部材１７Ａに回動可能に連結され、リンク部材１０Ｃの他方の端部は、リンク部材１０Ａに回動可能に連結される。上記一方の端部と上記他方の端部との中点の位置において、リンク部材１０Ｃに対してリンク部材１０Ｂが回動可能に連結される。

図１〜図４に示すモールド機構部１０００を用いて、インサート部材を樹脂材料で圧縮成形する際には、まず、成形型１１，１２の各々にインサート部材と樹脂材料とを供給する。次に、成形型１１の上型１１Ａを固定した状態で、前記スライドプレートの下方に設けられたトグルリンク機構１０を用いて、中間プレート１４を距離Ｌだけ移動させるとともに、スライドプレート１５を距離２Ｌだけ移動させ、成形型１１，１２に所要の型締力を加える。

図５，図６は、各々、成形型１１，１２の型開状態、型締状態におけるトグルリンク機構１０の構造を示す拡大図である。成形型１１，１２に型締力を加えるステップにおいて、図５に示す成形型１１，１２の型開状態からボールねじ１０Ｆを作動させ、図６に示す型締状態となるまで各リンク部材を回動させる。

この時、図７に示すように、スライドプレート１５を移動させるリンク部材１０Ａを含む三角形と、下部プレート１６を介して中間プレート１４を移動させるリンク部材１０Ｂを含む三角形とが、リンク部材１０Ｃを共通辺とする２：１の比の相似形を保持した状態で変形する。これにより、スライドプレート１５を距離２Ｌだけ移動させながら、中間プレート１４を距離Ｌだけ移動させることができる。

上述の圧縮成形装置では、スライドプレート１５の下方の空間を有効に利用してトグルリンク機構１０を設けているため、モールド機構部１０００のフットプリントが小さくなり、圧縮成形装置の小型化を図ることができる。

１つの変形例として、図８に示すように、リンク部材１０Ａの長さおよび移動距離と、リンク部材１０Ｂとの長さおよび移動距離との比を３：１とすることが考えられる。たとえば、成形型１１，１２の大きさが互いに異なる場合や、成形型１１，１２で大きさの異なる成形品を成形する場合に、図８の変形例を用いることができる。

他の変形例として、図９に示すように、２つの下部プレート１６１，１６２およびそれに連結されるリンク部材１０Ｂ１，１０Ｂ２を設け、スライドプレート１５と合わせて３つの成形型を積層することも考えられる。図９の例では、下部プレート１６１が距離Ｌだけ移動する間に、下部プレート１６２が距離３Ｌだけ移動し、スライドプレート１５が距離４Ｌだけ移動する。このように、任意の所要数の圧縮成形用の型を積層配置した装置において、リンク部材１０Ｃを所要数に分割し、その分割点から選択した点にリンク部材をピン結合したリンクを利用して、各型を型締めする構成を採用することができる。

なお、図３〜図９において、図示および説明の便宜上、リンク部材１０Ａ〜１０Ｄは一本線で描かれているが、実際にはリンク部材１０Ａ〜１０Ｄはプレート状の部材である。

なお、上述の例では、４本のポスト１９を備えた圧縮成形装置について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、たとえば、図１０に示すモールド機構部２０００のように、成形型１１，１２の両側に２つのサイドフレーム１９Ａを備えた構造であってもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０トグルリンク機構、１０Ａ〜１０Ｄリンク部材、１０Ｅクロスバー、１０Ｆボールねじ、１１，１２成形型、１１Ａ，１２Ａ上型、１１Ｂ，１２Ｂ下型、１３上部固定盤、１４中間プレート、１５スライドプレート、１６，１６１，１６２下部プレート、１７下部固定盤、１８連結部材、１９ポスト、１９Ａサイドフレーム、２０インローダ、３０アウトローダ、１０００，２０００モールド機構部、Ａモールディングユニット、Ｂインローダユニット、Ｃアウトローダユニット。

Claims

インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールディングユニットを備え、
前記モールディングユニットは、
第１上型と第１下型とを有する第１成形型と、
前記第１成形型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する第２成形型と、
前記第１成形型の前記第１上型を固定する上部固定盤と、
前記上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、
前記第１成形型の前記第１下型と前記第２成形型の前記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられ、かつ、前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレートと、
前記第２成形型の前記第２下型を固定した状態で設けられ、かつ、前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレートと、
前記第１成形型および前記第２成形型に所要の型締力を加える型締機構と、
前記スライドプレートの下方に設けられ、前記型締機構の型締力を前記スライドプレートおよび前記中間プレートに伝達するトグルリンク機構とを備え、
前記トグルリンク機構は、
前記スライドプレートを移動させる第１リンク部材と、
前記第１リンク部材に対して半分の長さを有し、前記中間プレートを移動させる第２リンク部材と、
前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して不動の固定部材に回動可能に連結される第１端と、前記第１リンク部材に回動可能に連結される第２端とを有し、前記第１端と前記第２端との中点の位置において前記第２リンク部材が回動可能に連結される第３リンク部材と、
前記第３リンク部材と前記型締機構とを連結する第４リンク部材とを含み、
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材とは平行である、圧縮成形装置。
前記第１成形型および前記第２成形型の各々にインサート部材と樹脂材料とを供給するインローダユニットと、
前記第１成形型および前記第２成形型の各々から成形品を取り出す機構と前記成形品を収容する収容部とを含むアウトローダユニットとをさらに備えた、請求項１に記載の圧縮成形装置。
前記モールディングユニットを複数個備えた、請求項１または請求項２に記載の圧縮成形装置。
複数個の前記モールディングユニットを互いに着脱可能に設けた、請求項３に記載の圧縮成形装置。
インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールディングユニットを備え、
前記モールディングユニットは、
第１上型と第１下型とを有する第１成形型と、
前記第１成形型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する第２成形型と、
前記第１成形型の前記第１上型を固定する上部固定盤と、
前記上部固定盤の下方に設けられた下部固定盤と、
前記第１成形型の前記第１下型と前記第２成形型の前記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられ、かつ、前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられた中間プレートと、
前記第２成形型の前記第２下型を固定した状態で設けられ、かつ、前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して上下方向に移動可能に設けられたスライドプレートと、
前記第１成形型および前記第２成形型に所要の型締力を加える型締機構と、
前記スライドプレートの下方に設けられ、前記型締機構の型締力を前記スライドプレートおよび前記中間プレートに伝達するトグルリンク機構とを備え、
前記トグルリンク機構は、
前記スライドプレートを移動させる第１リンク部材と、
前記第１リンク部材の１／ｎの長さを有し、前記中間プレートを移動させる第２リンク部材と、
前記上部固定盤および前記下部固定盤に対して不動の固定部材に回動可能に連結される第１端と、前記第１リンク部材に回動可能に連結される第２端とを有し、前記第１端と前記第２端との距離の１／ｎだけ前記第１端から離れた位置において前記第２リンク部材が回動可能に連結される第３リンク部材と、
前記第３リンク部材と前記型締機構とを連結する第４リンク部材とを含み、
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材とは平行である、圧縮成形装置。
インサート部材を樹脂材料で圧縮成形するためのモールディングユニットを備え、
前記モールディングユニットは、
上下方向に積層配置された所定複数個の成形型と、
前記所定複数個の成形型に所要の型締力を加える型締機構と、
スライドプレートの下方に設けられ、前記型締機構の型締力を前記所定複数個の成形型に伝達するトグルリンク機構とを備え、
前記トグルリンク機構は、
固定部材に回動可能に連結される第１端と、前記型締機構が連結される第２端とを有するリンク部材を含み、
前記リンク部材に回動可能に連結された、それぞれが平行な複数の他のリンク部材によって前記所定複数個の成形型が駆動される、圧縮成形装置。
インサート部材を樹脂材料で圧縮成形する圧縮成形方法であって、
第１上型と第１下型とを有する第１成形型、および、前記第１成形型の下方に積層配置され、第２上型と第２下型とを有する第２成形型の各々にインサート部材と樹脂材料とを供給するステップと、
前記第１成形型の前記第１上型を固定した状態で、スライドプレートの下方に設けられたトグルリンク機構を用いて、前記第１成形型の前記第１下型と前記第２成形型の前記第２上型との間に当該両者を固定した状態で設けられた中間プレートを距離Ｌだけ移動させるとともに、前記第２成形型の前記第２下型を固定するスライドプレートを距離ｎＬだけ移動させ、前記第１成形型および前記第２成形型に所要の型締力を加えるステップとを備え、
前記型締力を加えるステップにおいて、前記スライドプレートを移動させる第１リンク部材を含む三角形と、前記中間プレートを移動させる第２リンク部材を含む三角形とが、第３リンク部材を共通辺とするｎ：１の比の相似形を保持した状態で変形し、
前記第１リンク部材と前記第２リンク部材とは平行である、圧縮成形方法。