JPH09117941A - 離型力測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形品の成形型からの離型力を精度よく測定
する技術を提供する。 【解決手段】 テストピース２０を測定したい実際の成
形型と同一条件をもって製作して用意する。離型力測定
装置１の測定用成形型１０のキャビティー１３の開口部
１９にテストピース２０を当接した状態で測定用成形品
３９を樹脂成形する。測定用成形品３９をテストピース
２０に対し移動させてテストピースと測定用成形品との
接着界面を剥離させ、剥離時の荷重をロードセル３８で
測定する。 【効果】 テストピースと測定用成形品との接着界面に
おける剥離時の主応力だけを測定するため、テストピー
スと同一条件の実際の成形型からの測定用成形品と同一
条件の樹脂成形品の純粋な離型力を測定できる。成形型
と成形樹脂との離型力を小さくできる最適組み合わせを
求めることができるため、離型力を抑制できるととも
に、キャビティーに付着する樹脂バリ（成形屑）を抑制
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、離型力測定技術、
特に、樹脂成形品を成形型のキャビティーから離型させ
るのに必要な力（以下、離型力という。）を測定する技
術に関し、例えば、半導体装置の樹脂封止パッケージの
成形に使用されるトランスファ成形装置における封止樹
脂（以下、樹脂という。）と成形型との間の離型力を測
定するのに利用して有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体装置の樹脂封止パッケー
ジはトランスファ成形装置によって成形されている。こ
の半導体装置の樹脂封止パッケージのトランスファ成形
に際して、例えば、新製品が開発されたり、封止材とし
ての樹脂が変更されたり、トランスファ成形装置の成形
型が変更されたりした場合において、樹脂封止パッケー
ジを成形型のキャビティーから離型するのに必要な離型
力を測定したい場合が発生する。

【０００３】このような場合におけるトランスファ成形
装置の成形型と樹脂封止パッケージとの間の離型力の測
定方法として、トランスファ成形装置のエジェクタピン
の下に圧力センサを配置して、成形された樹脂封止パッ
ケージのエジェクタピンによる離型に際しての荷重をセ
ンサによって測定し、その測定値に基づいて離型力を求
める測定方法が考えられる。

【０００４】剥がれに対する強度を測定するピール強度
（ｐｅｅｌ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）試験方法を離型力の測
定方法として使用することも考えられる。すなわち、所
望の材料から箔状に形成されたテストピースが樹脂封止
パッケージにインサート成形され、このテストピースが
樹脂封止パッケージから引き抜かれる時の荷重を測定
し、その測定値に基づいて樹脂封止パッケージの成形型
からの離型力を求める測定方法である。

【０００５】なお、樹脂封止パッケージのトランスファ
成形技術を述べてある例としては、株式会社日経ＢＰ社
発行「実践講座ＶＬＳＩパッケージング技術（下）」１
９９３年５月３１日発行Ｐ３１〜Ｐ４０、がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、トラン
スファ成形装置のエジェクタピンの下にセンサを配置し
て、成形された樹脂封止パッケージのエジェクタピンに
よる離型に際しての荷重をセンサによって測定する方法
においては、センサの測定値にはエジェクタピンの摺動
抵抗（樹脂がエジェクタピンの外周とピン挿通孔の内周
との隙間に漏洩するため、その値は大きい。）、およ
び、樹脂封止パッケージの側面における樹脂とキャビテ
ィーとの摩擦抵抗が含まれてしまうため、樹脂封止パッ
ケージの成形型からの離型力の測定値としては精度が低
いという問題点があることが、本発明者によって明らか
にされた。

【０００７】また、ピール強度試験方法を使用する測定
方法においては、剪断応力の測定値になるため、樹脂封
止パッケージの成形型からの離型力の測定値としては精
度が低いという問題点があることが、本発明者によって
明らかにされた。

【０００８】本発明の目的は、成形品の成形型からの離
型力を精度よく測定することができる離型力測定技術を
提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を説明すれば、次の通り
である。

【００１１】すなわち、成形品の成形型からの離型力を
測定する離型力測定装置は、キャビティーが形成されキ
ャビティーの一端面に開口部が開設されている測定用成
形型と、測定用成形型のキャビティーの前記開口部を閉
塞するテストピースと、測定用成形型とテストピースと
の相対移動開始時の力を測定するセンサとを備えてい
る。

【００１２】

【作用】前記した離型力測定装置によって成形品の成形
型からの離型力を測定するに際しては、離型力を測定し
たい実際の成形型とパラメータが同一条件になるように
製作されたテストピースが予め用意され、測定用成形型
のキャビティー開口部に当接される。次いで、離型力を
測定したい実際の樹脂がキャビティー内に充填されて測
定用成形品が成形される。その後、測定用成形型とテス
トピースとの間が相対的に移動されると、測定用成形品
からテストピースが引き離される時の力がセンサによっ
て測定される。この測定値は測定用成形品のテストピー
スからの剥離力に対応するため、テストピースと同一条
件のキャビティーが形成された実際の成形型から実際の
樹脂成形品を離型する時の離型力に整合することにな
る。したがって、この測定値に基づいて離型力を精度よ
く求めることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態である
離型力測定装置を示しおり、（ａ）は測定用成形品の成
形時の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図で
ある。図２はその測定時の縦断面図である。

【００１４】本実施形態において、本発明に係る離型力
測定装置は、半導体装置の樹脂封止パッケージのトラン
スファ成形に際して、樹脂封止パッケージをトランスフ
ァ成形装置の成形型のキャビティーから離型するのに必
要な離型力を測定したい場合に使用するものとして構成
されており、測定用成形型１０を構成する上型１１およ
び下型１２を備えている。上型１１および下型１２はシ
リンダ装置等（図示せず）によって互いに型締めされる
上取付ユニット２１および下取付ユニット３１にそれぞ
れ取り付けられている。

【００１５】上型１１と下型１２との合わせ面には複数
個のキャビティー１３が形成されている。上取付ユニッ
ト２１にはポット１４が開設されており、ポット１４に
はシリンダ装置（図示せず）によって進退されるプラン
ジャ１５が液状の樹脂（以下、レジンという。）を送給
し得るように挿入されている。上型１１の合わせ面には
カル１６がポット１４との対向位置に配されてポット１
４と直結するように開設されているとともに、複数条の
ランナ１７がカル１６にそれぞれ接続するように放射状
に配されて没設されている。各ランナ１７の他端部は各
キャビティー１３にそれぞれ接続されており、各接続部
にはゲート１８がレジンをキャビティー１３内に注入し
得るように形成されている。

【００１６】下型１２の合わせ面と反対側の端面である
下面には開口部１９がキャビティー１３の底面全体を開
口させるように四角形形状に大きく開設されている。さ
らに、下型１２の下面にはテストピース２０が開口部１
９を閉塞するように当接かつ離脱自在に装着されるよう
になっている。テストピース２０は開口部１９を被覆す
ることができる大きさの四角形の平板形状に形成されて
おり、このテストピース２０は後記する下取付ユニット
３１の取付板３２に複数本のボルト３３によって締結さ
れるようになっている。また、テストピース２０は後述
するように所望の条件を満たすように必要に応じて製作
される。

【００１７】以上のように構成されている測定用成形型
１０は上取付ユニット２１と下取付ユニット３１との間
に挟み込まれて上下から相対的に押さえられることによ
り、上型１１と下型１２とを型締めされるようになっい
る。下取付ユニット３１にはエジェクタ機構３４が設備
されており、エジェクタ機構３４は樹脂成形後に測定用
成形型１０を複数本のエジェクタピン３５によって突き
上げて取付板３２から持ち上げるように構成されてい
る。すなわち、エジェクタ機構３４の各エジェクタピン
３５はその上端面が下型１２の下面に当接され、その下
端面がエジェクタプレート３６に対向された状態で取付
板３２に上下方向に摺動自在に支承されている。エジェ
クタプレート３６は下取付ユニット３１内に配設されて
おり、シリンダ装置等の駆動装置（図示せず）によりエ
ジェクタロッド３７を介して上下動されるようになっい
る。

【００１８】そして、各エジェクタピン３５の下端には
エジェクタプレート３６との間に、測定用成形型とテス
トピースとの相対移動開始時の力を測定するセンサとし
ての圧縮荷重センサ（以下、ロードセルという。）３８
がそれぞれ介設されている。ロードセル３８は演算装置
（図示せず）に接続されており、測定値を演算装置に送
信するようになっている。演算装置は測定値に基づいて
後述するように離型力を求めるように構成されている。

【００１９】次に、前記構成に係る離型力測定装置１に
よる離型力測定方法を説明する。

【００２０】例えば、半導体装置の樹脂封止パッケージ
を成形するためのトランスファ成形装置における成形型
が変更された場合において、その成形型のパラメータと
同一の条件になるようにテストピース２０が予め製作さ
れる。成形型のパラメータの一例としてはキャビティー
の表面状態があり、この表面状態を決定する具体的なパ
ラメータとしては、成形型の材質（成形型の材料として
は、ＳＫＤ１１やＨＰＭ３１等の工具鋼が一般に使用さ
れている。）や、表面処理方法（ハード・クロームめっ
き処理法や、窒化チタンコーティング処理法が一般に使
用されている。）および表面粗さ等が挙げられる。つま
り、テストピース２０としては材質や表面処理方法およ
び表面粗さがテストしようとする成形型と同一になるよ
うに製作されたものが用意される。

【００２１】以上のように製作されて用意されたテスト
ピース２０は複数個が、下取付ユニット３１の取付板３
２の上面の所定位置にそれぞれ配置されてボルト３３に
よって締結される。続いて、上型１１と下型１２とを重
ね合わされてキャビティー１３を形成された測定用成形
型１０が取付板３２の上面に載置される。この際、下型
１２の各キャビティー１３における開口部１９が取付板
３２の各テストピース２０にそれぞれ整合され、各開口
部１９は各テストピース２０によってそれぞれ閉塞され
た状態になる。

【００２２】次いで、上取付ユニット２１が下降されて
測定用成形型１０が上取付ユニット２１と下取付ユニッ
ト３１との間に挟み込まれて型締めされる。続いて、上
取付ユニット２１のポット１４にタブレット（図示せ
ず）が投入されて加熱溶融されるとともに、加熱溶融さ
れて液状になったレジン（図示せず）がプランジャ１５
によってポット１４から測定用成形型１０のカル１６に
送出され、各ランナ１７および各ゲート１８を通じて各
キャビティー１３に充填される。充填後、レジンが熱硬
化されると、各キャビティー１３によって測定用成形品
３９が成形された状態になる。キャビティー１３によっ
て樹脂成形された測定用成形品３９は開口部１９におい
てテストピース２０に接着した状態になる。

【００２３】ここで、測定用成形品３９を成形するため
の樹脂としては、半導体装置の樹脂封止パッケージを成
形するのに実際に使用される封止材としての樹脂と同一
のものが使用される。樹脂の同一性を決定するパラメー
タの例としては、樹脂の材質（成分や物性）、溶融粘
度、離型剤の成分や含有量が挙げられる。

【００２４】以上のようにして測定用成形品３９が成形
された後に、測定用成形型１０はエジェクタ機構３４に
よって下取付ユニット３１から離されるように押し上げ
られる。測定用成形型１０は各キャビティー１３の開口
部１９において各テストピース２０に接着することによ
って下取付ユニット３１に連結した状態になっているに
過ぎないため、エジェクタ機構３４の押し上げ力が測定
用成形型１０のテストピース２０に対する接着力以上に
達すると、開口部１９とテストピース２０との接着界面
が引き剥がされることにより、測定用成形型１０は下取
付ユニット３１から図２に示されているように持ち上げ
られる。

【００２５】このとき、エジェクタ機構３４の各エジェ
クタピン３５とエジェクタプレート３６との間にロード
セル３８が介設されているため、測定用成形型１０が取
付板３２に対して移動を開始した時点の荷重、すなわ
ち、開口部１９とテストピース２０との接着界面が剥離
した時点の荷重がロードセル３８によって測定されるこ
とになる。この測定された荷重が開口部１９の全面積に
よって除されることにより、測定用成形品３９をテスト
ピース２０から引き剥がすのに必要な単位面積当たりの
応力（主応力）が求められ、この主応力が前記した樹脂
が使用されて成形された測定用成形品３９をテストピー
ス２０からの離型力として認定されて、各種の目的に使
用されることになる。

【００２６】この測定に際してロードセル３８によって
測定されるのは、測定用成形品３９とテストピース２０
との接着界面に起こる引き剥がしに要する荷重だけであ
り、測定用成形品３９の側面におけるキャビティーとの
摩擦抵抗は全く作用しないため、測定用成形品３９とテ
ストピース２０との接触界面が剥離される時の主応力、
すなわち、剪断応力を含まない純粋な離型力が測定され
ることになる。

【００２７】また、エジェクタピン３５は測定用成形型
１０を突き上げるのであって、測定用成形品３９に接触
しないため、エジェクタピン３５の外周と挿通孔の内周
との隙間にレジンが漏洩することは皆無であり、摺動抵
抗増加による測定精度の低下が発生することはない。

【００２８】以上の測定作業が終了すると、測定用成形
型１０は上取付ユニット２１と下取付ユニット３１との
間から取り出される。測定用成形型１０によって樹脂成
形された測定用成形品３９は上型１１と下型１２とが互
いに離されることにより、キャビティー１３から離型さ
れ、必要に応じて開口部１９の剥離断面の状況等が解析
される。測定用成形品３９を離型された測定用成形型１
０は次の測定作業に使用されることになる。

【００２９】なお、測定精度を高めるためには、同一条
件のテストピースおよび樹脂について何回か同じ測定作
業を実施することが望ましい。また、測定する対象が変
更された場合には、変更された条件を満足するテストピ
ースおよび樹脂が新たに用意されることになる。

【００３０】前記実施形態によれば次の効果が得られ
る。 （１） 予め用意したテストピースを測定用成形型のキ
ャビティーの開口部に当接した状態で測定用成形品を樹
脂成形し、測定用成形品をテストピースに対して相対移
動させてテストピースと測定用成形品との接着界面を剥
離させるとともに、この剥離に際しての荷重をロードセ
ルによって測定することにより、テストピースと測定用
成形品との接着界面における剥離時の主応力だけを測定
することができるため、テストピースと同一条件で製作
された実際の成形型からの測定用成形品と同一条件で樹
脂成形された樹脂封止パッケージの純粋な離型力を精度
よく測定することができる。

【００３１】（２） 樹脂封止パッケージのトランスフ
ァ成形型からの離型力を正確に測定することにより、樹
脂封止パッケージの耐湿性に影響する封止樹脂のインナ
リードに対する接着力の低下を抑制しつつ離型力を小さ
く抑制することが可能な成形型（材質や表面処理方法お
よび表面粗さ等）と封止樹脂（材質や粘度および離型剤
等）との最適組み合わせを求めることができるため、樹
脂封止パッケージの耐湿性の低下を防止しつつ離型力を
抑制することができるとともに、キャビティーに付着す
る樹脂バリ（成形屑）を無くすことができる。

【００３２】（３） 測定用成形型は離型力の測定に際
して型開きされないため、レジンが外部に漏洩すること
がなく、周囲に樹脂バリが付着したりするのを防止する
ことができ、周囲がレジンによって汚染されるのを防止
することができる。

【００３３】（４） テストピースは測定用成形型のキ
ャビティーにおける開口部を閉塞することができるよう
に製作すれば済むため、製作が簡単で製作の手間や費用
を軽減することができ、コストの増加を抑制することが
できるとともに、各種の測定条件に対応することによ
り、結果的に、離型力の測定精度をより一層高めること
ができる。

【００３４】図３は本発明の実施形態２である離型力測
定装置を示す縦断面図である。

【００３５】本実施形態２が前記実施形態１と異なる点
は、引張荷重を測定する引張荷重センサ３８Ａが取付板
３２に設置されて測定用成形型１０に係合自在に構成さ
れている点にある。本実施形態２において、引張荷重セ
ンサ３８Ａは測定用成形型１０が測定用成形品３９とテ
ストピース２０との接着の解除によって持ち上げられる
際に作用する引張荷重を測定することにより、自重が含
まれないため、測定がより一層精密になるという効果が
前記実施形態１に加えて得られる。

【００３６】図４は本発明の実施形態３である離型力測
定装置がトランスファ成形装置に組み込まれた状態を示
す縦断面図である。

【００３７】本実施形態３において、離型力測定装置１
はトランスファ成形装置４０のセンタブロック４１に組
み込まれている。すなわち、離型力測定装置１の測定用
成形型１０はセンタブロック４１の上側型板４２および
下側型板４３にそれぞれ着脱自在に嵌入されており、テ
ストピース２０は下側型板４３の底面に装着されてい
る。また、トランスファ成形装置４０のエジェクタ機構
４４は測定用成形型１０を突き上げるように使用されて
いる。

【００３８】本実施形態３によれば、トランスファ成形
装置４０の構成各部を離型力測定装置１の構成要素とし
て利用することができるため、離型力測定装置１の製造
コスト等を低減することができるばかりでなく、測定条
件を測定によって求めようとするトランスファ成形装置
の条件とより一層近似させることができる等の利点を得
ることができる。

【００３９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４０】例えば、測定用成形型とテストピースとを
相対的に移動させる駆動手段は、測定用成形型を移動さ
せるように構成するに限らず、テストピースを移動させ
るようにしてもよい。

【００４１】また、測定用成形型とテストピースとを相
対的に離間させる駆動手段は、エジェクタ機構を利用し
て構成するに限らず、ジャッキ等の専用駆動装置を使用
して構成してもよい。

【００４２】測定用成形型とテストピースとの相対移動
開始時の力を測定するセンサとしては、圧縮荷重センサ
や引張荷重センサを使用するに限らず、他の応力センサ
を使用することができる。また、センサはエジェクタ機
構および測定用成形型と取付ユニットとの間に配設する
に限らず、測定用成形型とテストピースとを相対的に離
間させる駆動装置等に配設してもよい。

【００４３】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野である樹脂封
止パッケージのトランスファ成形型からの離型力の測定
技術に適用した場合について説明したが、それに限定さ
れるものではなく、その他の樹脂成形品のトランスファ
成形型からの離型力の測定技術や、射出成形法、圧縮成
形法、注型法、スラッシュ成形法等のキャビティーが形
成された成形型を使用する成形技術全般に適用すること
ができる。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次
の通りである。

【００４５】予め用意したテストピースを測定用成形型
のキャビティーの開口部に当接した状態で測定用成形品
を樹脂成形し、測定用成形品に測定用成形型の開口部に
おいてテストピースを接着させ、測定用成形品をテスト
ピースに対して相対移動させてテストピースと測定用成
形品との接着界面を剥離させるとともに、この剥離に際
しての荷重をセンサによって測定することにより、テス
トピースと測定用成形品との接着界面における剥離時の
主応力だけを測定することができるため、テストピース
と同一条件で製作された実際の成形型からの測定用成形
品と同一条件で樹脂成形された樹脂成形品の離型力を精
度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である離型力測定装置を示
しており、（ａ）は測定用成形品の成形時の縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のｂ部の拡大断面図である。

【図２】その測定時の縦断面図である。

【図３】本発明の実施形態２である離型力測定装置を示
す縦断面図である。

【図４】本発明の実施形態３である離型力測定装置がト
ランスファ成形装置に組み込まれた状態を示す縦断面図
である。

【符合の説明】

１…離型力測定装置、１０…測定用成形型、１１…上
型、１２…下型、１３…キャビティー、１４…ポット、
１５…プランジャ、１６…カル、１７…ランナ、１８…
ゲート、１９…開口部、２０…テストピース、２１…上
取付ユニット、３１…下取付ユニット、３２…取付板、
３３…ボルト、３４…エジェクタ機構、３５…エジェク
タピン、３６…エジェクタプレート、３７…エジェクタ
ロッド、３８…ロードセル（圧縮荷重センサ）、３８Ａ
…引張荷重センサ、３９…測定用成形品、４０…トラン
スファ成形装置、４１…センタブロック、４２…上側型
板、４３…下側型板、４４…トランスファ成形装置のエ
ジェクタ機構。

フロントページの続き (72)発明者 坂本 友男 東京都小平市上水本町５丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体事業部内 (72)発明者 荻原 栄 東京都青梅市藤橋３丁目３番地２ 日立東 京エレクトロニクス株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビティーが形成されキャビティーの
   一端面に開口部が開設されている測定用成形型と、測定
   用成形型のキャビティーの前記開口部を閉塞するテスト
   ピースと、測定用成形型とテストピースとの相対移動開
   始時の力を測定するセンサとを備えていることを特徴と
   する離型力測定装置。
2. 【請求項２】 トランスファ成形装置におけるセンタブ
   ロックに組付自在に構成されていることを特徴とする請
   求項１に記載の離型力測定装置。
3. 【請求項３】 前記センサが圧縮荷重センサによって構
   成されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の離型力測定装置。
4. 【請求項４】 前記センサが引張荷重センサによって構
   成されていることを特徴とする請求項１または請求項２
   に記載の離型力測定装置。