KR20010021240A - 수지밀봉장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보이드(void) 발생이 없이 저압력과 낮은 형체결력(型締結力)으로 동작되고, 성형시간의 단축과 밀봉수지의 소비량 감소에 바람직한 수지밀봉장치를 제공한다. 본 발명의 수지밀봉장치에서는, 금형을 구성하는 하(下)금형의 캐비티의 캐비티면 중앙부에 포트(pot)의 수지주입구가 직접 개구되고, 그 수지주입구측과는 반대측으로부터 상기 포트 내에서 용융된 수지를 캐비티 내에 주입하는 플런저(plunger)가 슬라이드 가능하게, 그리고 포트의 내벽과 기밀상태로 장착되어 있다.

Description

수지밀봉장치 {RESIN-SEALING APPARATUS}

본 발명은 반도체소자와 같은 전자부품을 수지로 밀봉하기 위한 수지밀봉장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 고밀도로 집적된 반도체소자와 같은 전자부품을 수지밀봉하는 경우에는, 가동(可動)되는 상금형(上金型)과 고정의 하금형(下金型)으로 구성되어 있는 금형에 형성되어 있는 복수개의 캐비티 내에 전자부품을 소정의 위치관계에서 수용하고, 공통의 하나의 포트에서 수지 태블릿(tablet)을 용융하고, 그 용융수지를 상기 포트와 연이어 통하고 있는 러너(runner) 및 게이트를 통해 상기 각 캐비티에 플런저(plunger)로 밀어 내어 주입하고, 캐비티 내의 상기 각 전자부품을 소정의 형상으로 피복하여 수지밀봉하는 수지밀봉장치가 사용되고 있다.

이와 같은 구조의 수지밀봉장치에서는, 상기 포트 부분이나 러너 부분에 컬(cull)부가 필연적으로 형성되기 때문에, 러너 부분에 고인 밀봉수지와 함께 그 컬부에서 고인 분의 밀봉수지가 쓸데없게 된다.

이와 같은 수지밀봉장치를 개선하기 위해, 본 출원인은 일본국 특개평 10(1998)-119082호에 개시되어 있는 바와 같은 수지밀봉장치를 출원했다. 즉, 이 수지밀봉장치는 가동되는 상금형과 고정의 하금형 사이에 캐비티를 형성하고, 이 캐비티 내에 밀봉수지를 주입하여 형성하고, 성형품을 이젝터 핀에 의해 밀어 내는 구성의 수지밀봉장치에 있어서, 상기 이젝터 핀의 이젝터 가이드 통로 내에 밀봉수지를 삽입하여, 가열, 용융한 상기 밀봉수지를 상기 이젝터 핀에 의해 캐비티 내에 주입하는 구성의 것이다.

그런데, 이 종래의 수지밀봉장치는 이젝터 가이드 통로 및 이젝터 핀을 이용하여 수지를 캐비티 내에 주입하는 구조를 채용하고 있기 때문에, (1) 금형의 내구성이 없어져, 역(逆)으로 메인티넌스(maintenance) 코스트가 높아지고, (2) 이젝터 핀의 두께를 어느 정도 가늘게 설정하지 않으면, 이젝터 핀을 이젝터 가이드의 통로 내에서 원활하게 슬라이드시킬 수 없고, (3) 이젝터 핀의 두께가 가늘면, 용융수지를 캐비티 내에 주입하는 데 고압력과 주입시간이 걸리고, (4) 이젝터 핀과 이젝터 가이드 통로 사이에 간극이 있기 때문에, 용융수지가 침윤(浸潤)되어, 경화되면, 이젝터 핀이 움직이지 않게 되고, (5) 이젝터 가이드는 캐비티면의 중앙부에 개구되어 있다고는 할 수 없고, 주변부에 개구되어 있기 때문에, 용융수지가 캐비티 내로 원활하게 흐르지 않아 보이드(void)가 발생하기 쉽고, (6) 밀봉수지의 주입속도를 조정할 수 없는 등의 과제가 없다.

본 발명은 이들 과제를 해결하려고 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 저압력과 낮은 형체결력으로 동작되고, 성형시간을 단축할 수 있어, 필요한 수지량을 줄이고, 보이드 없이 성형하는 수지밀봉장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태의 수지밀봉장치의 요부 단면도이다.

도 2는 도 1에 나타낸 수지밀봉장치의 주요부의 확대 단면도이다.

도 3은 도 1에 나타낸 수지밀봉장치의 다른 요부의 단면도이다.

도 4는 도 1에 나타낸 수지밀봉장치에 의해 용융수지를 주입한 경우에 금형의 캐비티 내를 흐르는 모양을 설명하기 위한 캐비티 부분의 평면도이다.

도 5 (A) 및 도 5 (B)는 본 발명의 다른 실시형태의 수지밀봉장치의 금형을 나타내고 있으며, 도 5 (A)는 그 평면도, 도 5 (B)는 그 측면도이다.

본 발명의 일예에 의하면, 금형의 캐비티에 직접 개구되는 포트의 수지주입구와 상기 포트 내에서 용융된 수지를 상기 캐비티에 주입하는 플런저가 상기 포트의 내벽과 슬라이드 가능하고 기밀상태로 장착된 수지밀봉장치가 제공된다.

본 발명의 다른 예에 의하면, 상기 금형에 복수개의 캐비티가 형성되어 있고, 각각의 캐비티에 상기 포트의 수지주입구를 개구시켜, 상기 포트 및 상기 플런저가 각각 1조씩 구비되어 있는 수지밀봉장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 예에 의하면, 상기 포트의 수지주입구가 상기 금형의 상기 캐비티의 내면 중앙에 개구되는 수지밀봉장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 예에 의하면, 상기 캐비티에 용융수지를 주입하기 위한 상기 플런저의 누름속도를 조정하는 누름속도 조정장치를 구비하는 수지밀봉장치가 제공된다.

따라서, 일예에 의하면, 포트의 수지주입구의 개구를 캐비티면의 면적이 허용되는 범위까지 크게 할 수 있고, 그 결과, 수지의 용융에 유리한 얇고 큰 직경의 태블릿형 수지를 사용할 수 있기 때문에, 저압력으로 수지를 용융할 수 있어, 용융시간의 단축 및 충전속도를 빠르게 할 수 있다.

수지주입구의 개구를 넓게 할 수 있기 때문에, 용융수지가 캐비티에 원활하게 주입되고, 또, 수지가 저압력으로 충전되기 때문에, 상형과 하형을 체결하는 낮은 형체결력이 성형에 충분하다.

다른 예에 의하면, 복수의 피(被)성형물 동시에 수지밀봉된다.

또 다른 예에 의하면, 용융수지가 캐비티면의 중앙으로부터 주입되고, 주입된 용융수지가 중앙로부터 주변부로 흘러, 캐비티 내에 존재하고 있던 에어를 캐비티 내로부터 밀어 내, 보이드의 발생이 방지된다.

그리고, 또 다른 예에 의하면, 캐비티의 용적, 밀봉될 피성형물의 크기, 및 밀봉수지의 종류에 따라 플런저의 누름력과 누름속도를 미세하게 조정할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태의 수지밀봉장치를 도 1 내지 도 5를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태의 수지밀봉장치의 요부 단면도, 도 2는 도 1에 나타낸 수지밀봉장치의 주요부의 확대 단면도, 도 3은 도 1에 나타낸 수지밀봉장치의 다른 요부의 단면도, 도 4는 도 1에 나타낸 수지밀봉장치에 의해 용융수지를 주입한 경우에 금형의 캐비티 내를 흐르는 모양을 설명하기 위한 캐비티 부분의 평면도, 그리고 도 5는 본 발명의 다른 실시형태의 수지밀봉장치의 금형을 나타내고 있으며, 도 5 (A)는 그 평면도, 동 도 5 (B)는 그 측면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 사용하여 본 발명의 수지밀봉장치의 구조, 구성을 설명한다.

도 1에서, 부호 (1)은 전체로서 본 발명의 수지밀봉장치를 가르킨다. 이 수지밀봉장치(1)는 금형(12), 히터 플레이트(13, 14), 포트(15), 플런저(16), 테이블(2) 등으로 구성되어 있다.

상기 금형(12)은 상금형(121)과 하금형(122)으로 구성되어 있고, 도 1에서, 상금형(121)의 상방과 하금형(122)의 하방에는, 각각 히터 플레이트(13, 14)가 배치되어 있다. 각각의 히터 프레이트(13, 14)의 구멍(131, 141)에는 각각 히터가 내장되어 있지만, 도 1에서는 생략되어 있다.

상기 상금형(121)과 상기 하금형(122) 사이에는, 도시한 예에서는, 상금형(121)의 내면에 대향하는 하금형(122)의 내면에, 피성형물(P), 예를 들면, 전자부품을 수지로 밀봉하여, 소정의 형상으로 밀봉하고, 패키지로 성형하기 위한 캐비티(7)가 형성되어 있다.

상기 하금형(122)에는 도 2에도 확대하여 나타낸 바와 같이, 그 하금형(122)의 캐비티의 내면(이하, "캐비티면"이라고 함)(71) 중앙부에 개구되는 관통공이 뚫려 있고, 또, 상기 히터 플레이트(14)에도, 상기 관통공에 일치하여 동일 직경의 관통공이 뚫려 있고, 그들의 내주면에는 공통의 중공형(中空形) 부시(bush)(8)가 끼워넣어져 있다. 이 부시(8)의 상기 캐비티(7)측 개구는 수지주입구(81)로 되며, 그 부시(8)의 상방 부분을 밀봉수지(R)를 용융하는 포트(15)로 하고 있다.

그리고, 이 부시(8) 중에는, 상기 캐비티(7)의 상기 수지주입구(81)측과는 반대측으로부터, 상기 포트(15) 내에서 용융된 수지(R)를 상기 캐비티(71)에 주입하는 플런저(16)가 슬라이드 가능하게, 그리고 최소한 상기 포트(15)의 내벽과 기밀상태로 장착되어 있다.

이 플런저(16)는 플런저 로드(rod)(161)와, 이 플런저 로드(161)의 선단부에 비틀어 넣어 장착되며, 상기 부시(8)의 내경과 거의 동일한 직경의 슬리브(62)로 구성되어 있다.

이 플런저(16)는 도 3에 나타낸 바와 같은 기구의 누름속도 조정장치(20)로 누름력과 누름속도가 조정되어 눌려진다. 즉, 이 누름속도 조정장치(20)는 플런저(16)의 상하운동의 속도를 제어하기 이한 모터(22)와 플런저(16)를 일정한 누름력으로 누르기 위한 에어 실린더(23)를 중심으로 하여 구성되어 있다.

상기 프레임(21)의 상면에는, 또, 소정의 간격을 두고 복수개의 제1 가이드 포스트(24)가 수직으로 배치되어 있고, 이들 제1 가이드 포스트(24)에는 제1 가동 플레이트(25)가 제1 가이드 포스트(24)에 안내되어 상하동할 수 있도록 장착되어 있다.

또, 이 제1 가동 플레이트(25)에는 상기 에어 실린더(23)가 고정되어 있다. 또, 이 제1 가동 플레이트(25)의 상면에는 소정의 간격을 두고 복수개의 제2 가이드 포스트(26)가 수직으로 배치되어 있고, 이들 제2 가이드 포스트(26)에는 제2 가동 플레이트(27)가 제2 가이드 포스트(26)에 안내되어 상하동할 수 있도록 장착되어 있다.

제1 가이드 포스트(24)와 제2 가이드 포스트(26)는 서로 평행으로, 그리고 제1 가동 플레이트(25)와 제2 가동 플레이트(27)도 서로 평행으로 되도록 장착되어 있다.

상기 제2 가이드 포스트(26)에는, 또, 제3 가동 플레이트(28)가 상기 제2 가동 플레이트(27)와 서로 평행으로, 또한 상하로 슬라이드할 수 있도록 장착되어 있다.

상기 모터(22)는 상기 제1 가동 플레이트(25)에 고정되어 있고, 상기 에어 실린더(23)는 상기 제2 가동 플레이트(27)에 고정되어 있다.

또, 상기 모터(22)의 회전축(221)에는 볼 나사(223)가 커플링(222)으로 접속되어 있다. 이 볼 나사(223)는 상기 제2 가동 플레이트(27)에 장착되어 있고, 제2 가동 플레이트(27)를 상하방향으로 이동시키는 부재이다. 또, 상기 에어 실린더(23)의 로드(231)의 선단부는 상기 제3 가동 플레이트(28)에 고정되어 있다. 그 에어 실린더(23)에는, 에어 어큐뮬레이터(232)가 접속되어 있다. 그리고, 상기 플런저(16)의 하단부가 제3 가동 플레이트(28)에 나사(281) 등으로 고정되어 있다.

도 3에서, 부호 (29)는 다른 에어 실린더를 가르키고, 프레임(21)의 하면에 고정되어 있고, 그 플런저(291)의 선단부는 제1 가동 플레이트(25)에 고정되어 있다. 이 에어 실린더(29)는 상기 플런저(16)를 테이블(2)의 아래까지 내려, 금형(12)의 착탈을 용이하게 하기 위한 플런저(16)의 세트용 에어 실린더로, 본 발명에는 직접 관계가 없으므로, 상세한 설명은 생략한다.

다음에, 상기와 같이 구성된 본 발명의 수지밀봉장치(1)의 동작을 설명한다.

먼저, 상금형(121)을 상승시켜 금형(12)을 열고, 그리고 플런저(16)가 내려가 포트(15)가 형성되어 있는 상태인 때, 소정량의 수지 태블릿 또는 분말형 수지(R)를 상기 포트(15) 내에 넣고, 상금형(121)을 내려 하금형(122)에 체결하고, 상기 양 히터 플레이트(13, 14)를 작동시켜, 상금형(121) 및 하금형(122)을 소정의 온도로 가열하는 동시에, 포트(15)도 가열하여, 밀봉수지(R)를 가열한다. 소정의 온도로 된 열로 밀봉수지(R)가 용융되면, 상기 에어실린더(23)를 작동시켜, 후술하는 일정한 압력과 상승속도로 플런저(16)를 상승시킨다.

그 플런저(16)의 선단은 포트(15) 내에서 용융되어 있는 수지(R)를 상기 수지주입구(81)로부터 캐비티(7) 내로 밀어 내고, 주입하여 충전한다. 이 충전된 밀봉수지(R)가 경화 후, 금형(12)을 열어, 패키지된 전자부품 등의 피성형품(P)을 꺼낸다.

상기한 플런저(16)에 의한 용융수지의 누름은 소정의 누름력 하에서 소정의 누름속도로 행해진다.

먼저, 포트(15) 내의 용융수지(R)를 소정의 누름력으로 밀어 내는 데는, 미리 알고 있는 밀봉수지의 양이나 점도(粘度)에 걸맞는 누름력으로 밀어 낼 수 있도록, 상기 에어 어큐뮬레이터(232)로 에어 실린더(23)의 압력을 조정하고, 그 에어 실린더(23)의 로드(231)의 돌출길이를 조절하여, 상기 제3 가동 플레이트(28)의 상하위치를 조정하여 행한다.

다음에, 상기 플런저(16)의 누름속도는 모터(22)의 회전속도를, 그리고 볼 나사(223)의 회전속도를 조정하여 설정할 수 있다. 이 볼 나사(223)가 일정한 속도로 회전하면, 제2 가동 플레이트(27)가 소정의 속도로 상하동하여, 에어 실린더(23)의 로드(231)가 고정되어 있는 제3 가동 플레이트(28)를 상기 소정의 속도로 상하동시킬 수 있고, 따라서, 플런저(16)를 소정의 속도로 상하동시킬 수 있다.

이상, 설명한 바와 같은 동작을 반복함으로써, 원하는 수의 성형품을 얻을 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 수지밀봉장치(1)에 의해, 용융수지(R)를 캐비티(7) 내에 주입하면, 도 4의 화살표로 나타낸 바와 같이, 캐비티(7)의 중앙부에 형성되어 있는 수지주입구(81)로부터 캐비티(7)의 주변으로 균등하게 흘러 나가, 최종적으로는 4코너의 가스빼기홈(123)의 위치까지 용융수지(R)가 흐른다. 이에 따라 보이드나, 피성형물(전자부품)(P)이 IC 칩인 경우에는, 그 와이어 사이의 쇼트를 방지할 수 있다.

도 5에 본 발명의 다른 실시형태의 수지밀봉장치(1A)를 나타냈다. 이 수지밀봉장치(1A)는 1개의 금형(12A)에 복수개의 캐비티(7A, 7B, 7C …)를 형성하고, 그들의 캐비티(7A, 7B, 7C …)의 바로 아래에, 각각의 캐비티면의 중앙부에 수지주입구가 위치하도록 포트(15A, 15B, 15C …)를 형성하고, 그리고 각각의 포트(15A, 15B, 15C …)의 배후에 플런저(16A, 16B, 16C …)를 배치한 것이다.

또, 도시한 바와 같이, 피성형물(Pa, Pb, Pc)의 크기에 따라 캐비티(7A, 7B, 7C …)의 크기도 상이한 크기로 형성되어도 된다. 이상 설명한 바와 같은 구조의 금형(12A)을 사용하는 경우의 누름력 조정장치로서는, 도 3에 나타낸 누름력 조정장치(20)의 제3 가동 플레이트(28)에 상기 캐비티(7A, 7B, 7C …) 및 포트(15A, 15B, 15C …)의 위치 및 수에 대응하여, 그들의 위치에 각각의 플런저(16)을 연결해 두면 된다.

본 발명의 수지밀봉장치(1A)는 이와 같이 구성함으로써, 적정, 적량의 수지(R)로 수지성형할 수 있는 외에, 상기 제1 실시형태의 수지밀봉장치(1)와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.

이상의 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 수지밀봉장치는 종래의 수지밀봉장치에 보였던 컬, 러너, 게이트를 없앨 수 있어, 밀봉수지의 사용량을 삭감할 수 있는 외에, 포트의 수지주입구를 캐비티에 직접 개구하고, 나아가 그 수지주입구의 개구를 캐비티면의 면적이 허용되는 범위까지 크게 형성할 수 있기 때문에, 수지의 용융에 유리한 얇고 큰 직경의 태블릿형 수지를 사용할 수 있기 때문에 저압력으로 수지를 용융할 수 있고, 용융시간의 단축 및 충전속도를 빠르게 할 수 있어, 용융수지의 캐비티에의 주입을 원활하게 행할 수 있다. 나아가, 저압력으로 수지의 충전을 할 수 있으므로, 낮은 형체결력으로 상형, 하형을 체결하여, 성형할 수 있다.

또, 용융수지의 주입을 캐비티면의 중앙부로부터 주입하도록 구성할 수 있기 때문에, 주입된 용융수지가 중앙부로부터 주변부로 흘러, 캐비티 내 등에 존재하고 있던 에어를 캐비티의 중앙부로부터 주변부로 균일하게 밀어 낼 수 있고, 따라서, 균일한 수지밀봉을 할수 있어, 보이드의 발생을 방지할 수 있다. 또, 보이드가 중앙부에 개구되어 있기 때문에, 상기 와이어 간격, 에어빼기방향, 수지의 충전시간 단축에 유리하게 된다. 또, 에어가 막힌 것이 적으므로, 저압력에서의 수지의 충전성형을 할 수 있고, 성형물에의 수지 찌꺼기의 부착을 없앨 수 있다. 그리고, 금형에 약간의 에어 벤트(air vent)를 가공하는 것만으로 양호하게 된다.

또, 용융수지를 플런저로 밀어 내도록 구성하고 있기 때문에, 캐비티의 용적, 피밀봉물의 크기, 밀봉수지의 종류에 따라 플런저의 누름력, 누름속도를 원하는 대로 조정할 수 있다.

그리고, 또 금형에 복수개의 캐비티, 포트, 플런저를 설치함으로써, 복수의 수지밀봉을 동시에 행할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 저압력, 저형체결력의 수지밀봉장치가 얻어져, 금형의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또, 수지밀봉장치를 소형화, 간략화, 저코스트화할 수 있고, 그리고 메인티넌스의 회수를 삭감할 수 있고, 또한, 수지성형작업의 고효율화를 도모할 수 있는 등, 많은 우수한 효과가 얻어진다.

Claims (5)

1. 어느 하나가 가동(可動)되는 한 쌍의 상금형(上金型)과 하금형(下金型);

   상기 상금형 상과 하금형 하에 각각 배치된 히터; 및

   한 쌍의 상금형과 하금형 사이에 형성된 캐비티로 이루어지는 수지밀봉장치에 있어서,

   상기 금형의 상기 캐비티에 직접 개구되는 수지주입구를 가지는 포트(pot); 및

   상기 포트의 상기 수지주입구측과는 반대측으로부터 상기 포트 내에서 용융된 수지를 상기 캐비티에 주입하는 플런저(plunger)를 구비하고,

   상기 플런저는 상기 포트 내에서 슬라이드 가능하게, 그리고 상기 포트의 내벽과 기밀상태로 장착되어 있는 수지밀봉장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 금형에 복수개의 캐비티가 형성되어 있고, 각각의 캐비티에 수지주입구가 개구되도록 상기 포트 및 상기 플런저가 각각 1조씩 구비되어 있는 수지밀봉장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 복수의 캐비티의 크기가 피(被)성형물의 크기에 따라 상이한 수지밀봉장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 포트의 수지주입구가 상기 금형의 상기 캐비티의 내면 중앙에 직접 개구되는 수지밀봉장치.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 캐비티에 용융수지를 주입하기 위한 상기 플런저의 누름속도를 조정하는 누름속도 조정장치를 구비하고 있는 수지밀봉장치.