JP2005150406A - 樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型交換作業を軽減し金型部品交換時間を短縮することで生産効率を向上させることが可能な樹脂封止装置を提供する。
【解決手段】モールド金型３０は金型ベースユニット４２に組み込まれるキャビティインサート４６が、該金型チェイス４３の外周を囲んで組み付けられる一方のガイドブロック４８を取り外すことでスライド可能に組み込まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体チップが基板上に搭載されたワーク或いは半導体用基板などのワークがモールド金型に搬入されクランプされて樹脂封止が行なわれる樹脂封止装置に関する。

半導体装置製造用の樹脂封止装置の一例として、トランスファー成形により樹脂封止部（パッケージ部）が形成される樹脂封止装置が用いられている。この樹脂封止装置は、半導体チップが樹脂基板、リードフレームなどの基板上に搭載されたワーク或いは半導体用基板などのワークが、キャビティ凹部が形成されたモールド金型に搬入されてクランプされ、ポットに装填された樹脂材をプランジャによりランナゲートを通じてキャビティ凹部へ移送して樹脂封止されるようになっている。

モールド金型は、金型ベース上にエジェクタピンプレートを組み付けられた金型チェイスが支持されており、金型チェイスにはキャビティインサートやポットインサートなどのインサートブロックが組み付けられる。エジェクタピンプレートは金型チェイスに上下動可能に取り付けられ、インサートブロックは金型チェイスにボルトにより固定されている。

しかしながら、ワークの品種交換を行う際には、モールド金型のインサートブロックを交換する必要があるが、まず、金型ベースから金型チェイスを取り外して、ボルト止めされているエジェクタピンプレートを外してから、金型チェイスの裏面側にボルト止めされているインサートブロックの固定を外してからインサートブロックを交換する必要があり、分解作業や金型交換作業に手間取る。また、金型交換に時間がかかると、金型温度が低下して再度樹脂封止作業を行うまでに金型を昇温させる必要があるため、生産効率が低下する。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、金型交換作業を軽減し金型部品交換時間を短縮することで生産効率を向上させることが可能な樹脂封止装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
即ち、ワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が設けられたキャビティプレートとがプレス部に搬入され、樹脂路にリリースフィルムが張設されたモールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、モールド金型は金型ベースユニットに組み込まれるキャビティインサートの外周を囲んで組み付けられる一辺のガイドブロックを取り外すことでスライド可能に組み込まれることを特徴とする。
また、キャビティインサートには、クランプ面に形成されたエア吸引孔に連通するエア吸引溝を閉止するキャビティ下プレートが裏面側に設けられていることを特徴とする。
また、金型チェイスにはキャビティインサートの裏面側にワークの板厚の変動を調整するライナープレートがキャビティインサートと重ね合わせて組み込まれることを特徴とする。

本発明に係る樹脂封止装置を用いれば、金型ベースユニットに固定される金型チェイスに支持されるキャビティインサートが、該金型チェイスの外周を囲んで組み付けられる一辺のガイドブロックを取り外すことでスライド可能に組み込まれるので、交換部品を必要最小限にすることで金型交換作業を軽減し、金型部品交換時間を短縮することで金型温度の低下を最小限に止め、生産効率を向上させることができる。
キャビティインサートにキャビティ下プレートが裏面側に設けられている場合やライナープレートが重ね合わせて組み込まれる場合にも、一辺のガイドブロックを取り外すだけで、これらを同時に交換することができる。特にワークの品種交換に伴う板厚の変動をライナープレートの交換により調整できるので、金型面の加工や金型交換部品を省略して金型を共用できる。

以下、本発明に係る樹脂封止装置の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。
本願発明は、ワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が設けられたキャビティプレートとがプレス部に搬入され、樹脂路にリリースフィルムが張設されたモールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置について広く適用可能である。

先ず、樹脂封止装置の概略構成について図３乃至図９を参照して説明する。本実施例はトランスファー成形方式を採用した樹脂封止装置について例示する。図９において、キャビティプレート１は、モールド金型のクランプ面と略平行なトラック面２上を周回移動するようになっている。このトラック面２に沿ってプレヒート部３、プレス部４、ディゲート部５及びクリーナー部６が設けられている。
半導体チップが基板上に搭載されたワークＷ或いは半導体基板などのワークＷは、ワーク供給部７より基板プレヒート部８へ送り出される。ワークＷは供給マガジン９に収容されており、該供給マガジン９からプッシャー１０によってワークＷが基板プレヒート部８へ送り出される。基板プレヒート部８は、基板温度と金型温度との温度差を縮小して成形時間を短縮するために設けられる。

プレヒート部３は、プレス部４の搬送方向上流側に設けられ、キャビティプレート１をプレヒートする。キャビティプレート１は、板厚が薄く熱容量が少ないことから、成形サイクルを短縮し、成形品質を維持するためにはプレス部４へ搬入される前に予め１２０°〜１３０°程度に余熱しておくことが望ましい。

プレヒート部３の下方には、樹脂供給部が設けられている。樹脂供給部は、例えばパーツフィーダーから整列して送り出された樹脂材（樹脂タブレットなど）をカセットなどに収容し、該カセットがタブレット補給位置とローダーへの受渡し位置との間を上下に往復移動するようになっている。

図示しないローダーは基板プレヒート部８とプレス部４との間を往復移動する。ローダーは、基板プレヒート部８に移動してプレヒートされたワークＷを保持し、樹脂供給部へ移動して樹脂材を保持し、これらをプレス部４の下型へ搬入する。また、ローダーによるプレス部４へのワーク搬入動作とタイミングを合わせて若しくは個別に搬送アームによりプレヒートされたキャビティプレート１がプレス部４の上型側へ搬入される。

キャビティプレート１は、図６に示す支持枠体１１に4箇所に突設されたピン１２に嵌合させて位置決めされて支持されている。キャビティプレート１及び支持枠体１１は、搬送アーム１３に設けられたピン、突起などに嵌合させ、位置決めして重ね合わせたまま搬送される。支持枠体１１及び搬送アーム１３には、キャビティプレート１の金型クランプ面に相当するステージエリアを包含するように中空孔１４が形成されている。中空孔１４は、後述するようにキャビティプレート１１をモールド金型がクランプする際に干渉しないように設けられている。複数若しくは１基の搬送アーム１３は、プレヒート部３、プレス部４、ディゲート部５及びクリーナー部６をそれぞれ一時停止しながら周回移動し、トラック面２の内外へ退避することなく、中空孔１４内に形成される各ステージエリアで作業が行われるようになっている。尚、搬送アーム１３に重ね合わされた支持枠体１１及びキャビティプレート１は、プレヒート部３やプレス部４に設けられたリフター装置１５によりリフトアップ可能に載置されている。

図５において、キャビティプレート１は一例として矩形状の金属プレートが用いられる。キャビティプレート１には複数箇所にポット孔１６やキャビティ孔１７が所定ピッチで穿孔されている。またワークとの位置決め孔１８が６箇所に、搬送アーム１３との位置決め孔１９が４箇所に各々穿孔されている。

また、キャビティプレート１には後述するプレス部４の上型及び下型に設けられた位置決め突部（例えば位置決めピン）と嵌合してＸ−Ｙ方向の位置決めを行う嵌合孔２０、２１が、キャビティプレート１の中心Ｏを通過して互いに交差する線分Ｌ１、Ｌ２上でプレート周縁部近傍に各々穿孔されている。本実施例では、上型用嵌合孔２０が4箇所に、下型用嵌合孔２１が４箇所に各々穿孔されている。キャビティプレート１は、プレヒート部３、プレス部４、ディゲート部５及びクリーナー部６の各工程に１枚ずつ配置して各工程間の同期を取って周回させても良いし、１枚乃至３枚のキャビティプレート１を用いて各工程を周回させるようにしても良い。尚、嵌合孔は上型用及び下型用に分けることなく兼用であっても良い。
また、上述した嵌合孔２０、２１、２２は、キャビティプレート１の中心Ｏを通過する線分に沿って長孔に形成されているのが望ましい。キャビティプレート１の熱膨張による反りや伸びが生じても位置決め精度に影響を受け難いためである。

キャビティプレート１には、金型と同様の鋼材、例えばステンレススチール、チタン、ニッケル合金などが用いられ、樹脂封止部（パッケージ部）の厚さに応じて、板厚０．３〜１．０ｍｍ程度のものが用いられる。尚、キャビティプレート１は金属製に限らず、耐熱性、耐摩耗性、搬送に耐え得る剛性があれば他の部材でも良く、ポリイミド樹脂のような樹脂製板材であっても良い。また、キャビティプレート１のプレート面（両面又は片面）やポット孔１６やキャビティ孔１７の孔壁面には、成形品との離型性を考慮して必要に応じてテフロン（登録商標）樹脂やフッソ樹脂等がコーティングされていても良い。

搬送アーム１３の周回機構について説明する。図９において、トラック面２の中心部には、プーリ（スプロケットホイール）２５、２６間に無端状のベルト（チェーン）２７が巻き回されている。ベルト２７は、周回用モータ２８によりモータ側プーリ２５を介して回転駆動される。ベルト２７には、図示しないガイドブロックを介して搬送アーム１３が片持ち状に連繋している。ガイドブロックは、ベルト２７に沿って配設された図示しないガイドレールに連繋して周回移動するようになっている。

図８において、プレス部４は、モールド金型を構成する固定型である上型２９と可動型である下型３０とを備えている。下型３０は例えば電動モータ等を用いた型締め機構により上下動するようになっている。図９において上型側には、上型クランプ面に長尺状のリリースフィルム３１を供給するフィルム搬送機構３２が設けられている。フィルム搬送機構３２は供給リールから巻取りリールへ同期をとってリリースフィルム３１を所定ピッチで送るようになっている。

リリースフィルム３１は、封止樹脂に接触する部位を覆うものであり、本実施例では上型２９の樹脂路を覆ってクランプ面に吸引されて張設される。リリースフィルム３１は、モールド金型の加熱温度に耐えられる耐熱性を有するもので、上型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するフィルム材、例えば、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰ、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリジン等が好適に用いられる。上記リリースフィルム３１を用いることでモールド金型の樹脂封止部のエジェクタピン及び樹脂封止後に金型面をクリーニングするクリーナー部を設ける必要がない。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して、上型２９の構成について説明する。上型ベースユニット３３には上型キャビティインサート３５が組み込まれる。上型キャビティインサート３５には上型キャビティ下プレート３６が裏面側に取り付けられている。上型キャビティインサート３５のクランプ面にはリリースフィルム３１を吸着するための吸引孔が穿孔されており裏面側には吸引溝が形成されている。この吸引溝を閉止してエアーが漏れないようにするため、上型キャビティ下プレート３６が裏面側に取り付けられる。上型ベースユニット３３には上型ガイドブロック３７が組み付けられる。上型ガイドブロック３７のうち装置手前側の上型ガイドブロック３７には着脱用に把手３８が設けられている。
本実施例では、エジェクタピンプレートを組み付けることを必要としないため、上型キャビティインサート３５及び上型キャビティ下プレート３６は、ほぼ平板に近く、スライドする方向に規制がない。このため、上型ガイドブロック３７の一辺を選び、当該一辺の上型ガイドブロック３７を着脱可能に設けることで、上型キャビティインサート３５及び上型キャビティ下プレート３６をスライドして交換することができる。

また、上型キャビティインサート３５を囲む上型ガイドブロック３７には、位置決め突部である上型側位置決めピン２３が４箇所に突設されている。また、上型側位置決めピン２３の近傍には、下型側位置決めピン２４が嵌入する逃げ穴３９が４箇所に穿孔されている。また、上型ガイドブロック３７には、下型３０に設けられるガイドポストが進入するガイド穴４０が設けられている。
また、図７において、上型２９にはリフター装置１５が設けられている。搬送アーム１３によりプレス部４に搬入されたキャビティプレート１は、リフトアーム４１（図６参照）により支持枠体１１の両側が保持されたままリフトアップされ、キャビティプレート１はリリースフィルム３１が張設された上型クランプ面に押し当てられる。

図４（ａ）（ｂ）（ｃ）を参照して下型３０の構成について説明する。下型ベースユニット４２には下型チェイス４３が支持固定されている。下型チェイス４３にはワークＷ（例えば樹脂基板）の板厚に応じてクランプ圧を調整するライナープレート４４、下型キャビティ下プレート４５、下型キャビティインサート４６が順次重ね合わせられて組み込まれる。下型キャビティインサート４６には下型キャビティ下プレート４５が裏面側に取り付けられている。下型キャビティインサート４６のクランプ面にはワークＷ（例えば樹脂基板）を吸着するための吸引孔が穿孔されており裏面側には吸引溝が形成されている。この吸引溝を閉止してエアーが漏れないようにするため、下型キャビティ下プレート４５が裏面側に取り付けられる。また、下型チェイス４３にはポットインサート４７が支持されている。
ポットインサート４７を必要としない樹脂封止装置においては、前述した上型キャビティインサート３５と同様に、下型キャビティインサート４６、下型キャビティ下プレート４５及びライナープレート４４はほぼ平板形状となるため、スライドする方向に規制がない。このため、下型ガイドブロック４８の一辺を選び、当該一辺の下型ガイドブロック４８を着脱可能に設けることで、下型キャビティインサート４６、下型キャビティ下プレート４５及びライナープレート４４をスライドして交換することができる。

下型チェイス４３の四辺には下型ガイドブロック４８が各々組み付けられる。下型ガイドブロック４８の中央部には、周回移動する搬送アーム１３と干渉を防ぐための逃げ溝４９が形成されている。長手方向に設けられた下型ガイドブロック４８には着脱用に把手５０が設けられている。

また、下型キャビティインサート４６を囲む下型ガイドブロック４８には、位置決め突部である下型側位置決めピン２４が４箇所に突設されている。また、下型側位置決めピン２４の近傍には、上型側位置決めピン２３が嵌入する逃げ穴５１が４箇所に穿孔されている。また、下型ガイドブロック４８には、上型２９に設けられるガイド穴４０へ進入可能なガイドポスト５２が突設されている。

下型３０は公知の型締め機構により上下動する。図８において型閉じする場合は、下型３０が上動し、搬送アーム１３及び支持枠体１１の中空孔１４（図６参照）へ進入して上型クランプ面へリフトアップされたキャビティプレート１をクランプする。このとき、ワークＷは半導体チップがキャビティ孔１７に進入し、基板がキャビティプレート面へ押し当てられる。また、下型３０のポット５３（図４参照）はキャビティプレート１のポット孔１６と位置合わせしてクランプされる。下型３０にはポット５３内に装填される樹脂材を押動するプランジャを備えた公知のトランスファ機構が設けられている。ワークＷをクランプした状態でトランスファ機構を作動させると、プランジャが溶融した封止樹脂をキャビティプレート１とリリースフィルム３１との間に形成された樹脂路を通じてキャビティ孔１７内へ圧送りして樹脂封止される。

樹脂封止が終了すると、下型３０が下動してキャビティプレート１より下方へ離間させた後、リフター装置１５を作動させてリフトアーム４１をリフトダウンさせると、パッケージ部（樹脂封止部）とリリースフィルム３１とが分離してキャビティプレート１が支持枠体１１と共に搬送アーム１３上に載置される（図７参照）。成形後のキャビティプレート１は、周回用モータ２８を起動してディゲート部５へ搬送される。また、リリースフィルム３１は、次の成形動作に備えて所定ピッチだけ先に送られる。

図９において、キャビティプレート１が、ディゲート部５へ搬送されると、キャビティプレート１を図示しないディゲート装置により挟持した後、キャビティ孔１７に露出するパッケージ部に突き下げロッドを突き当て、スクラップに突き上げロッドを突き当ててキャビティプレート１からワークＷとスクラップのゲートブレークが行われる。離型後のワークＷは、図９に示すディゲートパレット５４に載置されたまま、一旦搬送アーム１３より下方へ移動して、ワーク収納部５５へ移送される。また、スクラップ５６は、吸着搬送部５７により吸着保持されて図示しない回収ボックスへ回収される。

図９において、ディゲート後のキャビティプレート１は、搬送アーム１３に載置されたままクリーナー部６へ搬送される。クリーナー部６には、キャビティプレート１の上下面に接離動可能なクリーニングブラシ５８ａ、５８ｂが設けられている。クリーニングブラシ５８ａ、５８ｂはフードカバー５８ｄに覆われており、フードカバー５８ｄには図示しない吸引装置に接続する吸引ダクト５８ｃが各々接続されている。このクリーナー部６を、クリーニングブラシ５８ａ、５８ｂにより上下プレート面をブラッシングしながら図９の矢印方向へ往復動させることで、キャビティプレート１のクリーニングが行われる。このクリーニング工程は、キャビティプレート１の成形動作を通して繰り返し行えるので、十分なクリーニングが行える。

次にワークＷの品種交換に伴いプレス部４のモールド金型を交換する場合の交換作業について図１及び図２を参照して説明する。モールド金型は型開きした状態で静止しているとする。
図１において、先ず上型２９のインサートブロックの交換について説明する。上型２９の手前側の上型ベースユニット３３から上型ガイドブロック３７を固定するボルトを外し、把手３８を持って上型ガイドブロック３７を手前側に取り外す。この状態で、上型チェイス３４に一体に組み込まれている上型キャビティインサート３５及び上型キャビティ下プレート３６を手前側にスライドさせて引き出し、他の上型キャビティインサート３５及び上型キャビティ下プレート３６と交換することができる。

次に、図２において下型３０のインサートブロックの交換について説明する。下型３０のの下型ベースユニット４２から下型ガイドブロック４８を固定するボルトを外し、把手５０を持って下型ガイドブロック４８を手前側に取り外す。この状態で、下型ベースユニット４２に組み込まれている下型キャビティインサート４６及び上型キャビティ下プレート４５、ライナープレート４４を順に手前側にスライドさせて引き出し、他の下型キャビティインサート４６及び上型キャビティ下プレート４５、ライナープレート４４と交換することができる。尚、ポットインサート４７を交換する場合には、下型チェイス４３に固定されているボルトを外すことにより手前側に引き出して交換することができる。

このように、上型２９及び下型３０においてリリースフィルム３１を用いることでエジェクタピンが省略できるので金型構成が簡素化でき、インサートブロックを交換する場合に装置手前側のガイドブロックを取り外せば手前側にスライドさせて引き出せるようにしたので、金型交換作業を軽減し、金型部品交換時間を短縮することで金型温度の低下を最小限に止め、生産効率を向上させることができる。

以上、本発明の好適な実施例について種々述べてきたが、樹脂封止装置は上述したトランスファー成形方式について例示したが、圧縮成形方式の樹脂封止装置等エジェクタピンを設けない装置全般においても適用可能である。また、キャビティプレート１は、金属プレートが好適であるがこれに限定されるものではなく、耐熱性、耐摩耗性、柔軟性を有し封止樹脂が付着し難いものであれば、材質は任意である。また、リリースフィルム３１は、モールド金型の一方の金型面を覆うようにしたが、可能であれば上下のクランプ面を覆うようにしても良い等、発明の本旨を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。

上型のインサートブロック交換作業を示す説明図である。 下型のインサートブロック交換作業を示す説明図である。 上型の平面図、正面図及び右側面図である。 下型の平面図、正面図及び右側面図である。 キャビティプレートの平面図である。 キャビティプレート、支持枠体、搬送アーム及びリフター装置の説明図である。 モールド金型の構成を示す左側面説明図である。 モールド金型の構成を示す正面説明図である。 樹脂封止装置のレイアウト構成を示す平面図である。

符号の説明

１ キャビティプレート
２ トラック面
３ プレヒート部
４ プレス部
５ ディゲート部
６ クリーナー部
７ ワーク供給部
８ 基板プレヒート部
９ 供給マガジン
１０ プッシャー
１１ 支持枠体
１２ ピン
１３ 搬送アーム
１４ 中空孔
１５ リフター装置
１６ ポット孔
１７ キャビティ孔
１８、１９ 位置決め孔
２０、２１ 嵌合孔
２３ 上型側位置決めピン
２４ 下型側位置決めピン
２５、２６ プーリ
２７ ベルト
２８ 周回用モータ
２９ 上型
３０ 下型
３１ リリースフィルム
３２ フィルム搬送機構
３３ 上型ベースユニット
３４ 上型チェイス
３５ 上型キャビティインサート
３６ 上型キャビティ下プレート
３７ 上型ガイドブロック
３８、５０ 把手
３９、５１ 逃げ穴
４０ ガイド穴
４１ リフトアーム
４２ 下型ベースユニット
４３ 下型チェイス
４４ ライナープレート
４５ 下型キャビティ下プレート
４６ 下型キャビティインサート
４７ ポットインサート
４８ 下型ガイドブロック
４９ 逃げ溝
５２ ガイドポスト
５３ ポット
５４ ディゲートパレット
５５ ワーク収納部
５６ スクラップ
５７ 吸着搬送部
５８ａ、５８ｂ クリーニングブラシ
５８ｃ 吸引ダクト
５８ｄ フードカバー

Claims (3)

1. ワークと、該ワークの樹脂封止部の外形及び厚さを規定するキャビティ孔が設けられたキャビティプレートとがプレス部に搬入され、樹脂路にリリースフィルムが張設されたモールド金型と位置合わせしてクランプすることにより樹脂封止される樹脂封止装置において、
   前記モールド金型は金型ベースユニットに組み込まれるキャビティインサートの外周を囲んで組み付けられる一辺のガイドブロックを取り外すことでスライド可能に組み込まれることを特徴とする樹脂封止装置。
2. 前記キャビティインサートには、クランプ面に形成されたエア吸引孔に連通するエア吸引溝を閉止するキャビティ下プレートが裏面側に設けられていることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止装置。
3. 前記金型チェイスにはキャビティインサートの裏面側にワークの板厚の変動を調整するライナープレートがキャビティインサートと重ね合わせて組み込まれることを特徴とする請求項１記載の樹脂封止装置。

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