JP4153633B2

JP4153633B2 - 半導体封止装置

Info

Publication number: JP4153633B2
Application number: JP31095399A
Authority: JP
Inventors: 健治緒方
Original assignee: Dai Ichi Seiko Co Ltd
Current assignee: I Pex Inc
Priority date: 1999-11-01
Filing date: 1999-11-01
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2019-11-01
Also published as: JP2001127091A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の封止用プランジャーと、各プランジャーを支持し、かつ、前記プランジャーの加圧力を均一化する等圧装置とを備えた半導体封止装置に関する。特に、前記等圧装置を搭載したトランスファープレートを電動式駆動源で押動することにより、ポット内に配置したタブレット形状の樹脂を前記プランジャーでキャビティ内に押し出し、半導体素子を封止するマルチプランジャー型半導体封止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、マルチプランジャー型半導体封止装置としては，例えば、特許第２６７７８９４号に開示のものがある。
すなわち、封止プレス用のプランジャを油圧によって金型内に押圧する構成とされた封止プレス用プランジャ機構を、複数備えたマルチ式封止装置において、コントローラからの電気的信号によって駆動される電動機と、該電動機の回転運動を往復運動に変換する伝導手段と、該伝導手段の出力である往復運動によってシリンダ内のピストンの位置決めを行い、該ピストンの位置決めによって液圧を発生する液圧発生手段と、該液圧発生手段によって発生された液圧を前記複数の封止プレス用プランジャ機構のそれぞれの前記プランジャに対して均等に供給するための分岐油路と、を備えたことを特徴とするマルチ式封止装置である。
そして、前記マルチ式封止装置は、電動機を駆動して液圧発生部のピストンを移動させると、タブレット形状の樹脂がプランジャに押し出され、キャビティ内に充填される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タブレット形状等のバラツキに基づいてプランジャが過負荷になると、樹脂圧が瞬間的に高くなり、マルチトランスファ機構部内の各ピストンが下降しようとする。しかし、回転運動を直線運動に変換する伝導装置内の抵抗等により、液圧発生部内のピストンが瞬時に移動できず、樹脂圧の急激な増加を緩和できない。このため、樹脂バリやボンディングワイヤの断線等を防止できず、安定した生産を確保できないという不具合がある。
【０００４】
このような不具合を解決すべく、前述の従来例では、液圧発生部の油路に圧力センサを配置し、コントローラを介してフィードバック制御を行っている。フィードバック制御としては、例えば、電動機の電源をＯＦＦした直後にＯＮするＯＦＦ−ＯＮ制御（図６）、あるいは、液圧発生部の電動機によるトルク制御が挙げられる。しかし、いずれの制御方法も、シリンダ内の昇圧を瞬時に抑制できず、タイムラグは避けられないという問題点がある。
【０００５】
本発明の目的は、マルチプランジャー型半導体封止装置における等圧装置の追従性を向上させ、樹脂バリあるいはボンディングワイヤの断線等を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかるマルチプランジャー型半導体封止装置は、前記課題を解決するため、複数の封止用プランジャーをそれぞれ支承する複数のピストンと、この各ピストンが摺動する複数のシリンダを形成したシリンダブロックとからなる等圧装置を備え、この等圧装置を搭載したトランスファープレートをトランスファー駆動源で押動することにより、半導体装置の樹脂封止を行うマルチプランジャー型半導体封止装置において、前記等圧装置のシリンダブロックに前記複数のシリンダを相互に連通させる油路を内設するとともに、前記各シリンダ内の各受圧室およびこれに対応する背圧室を個別に連通する連通路を内設する一方、前記油路に連通し、かつ、油圧を発生させる油圧発生シリンダ機構を内設し、この油圧発生シリンダ機構のピストン駒を電動式油圧発生シリンダ駆動機構の伝導軸で駆動制御する構成としてある。
【０００７】
また、前記等圧装置の油路又は油圧発生シリンダに、フィードバック制御手段あるいは異常検知手段となる油圧検出器を設けてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるマルチプランジャー型半導体封止装置の一実施形態を、図１ないし図５の添付図面に従って説明する。
本発明にかかる半導体封止装置は、上部固定プラテン１、タイバー２をガイドとして上下動する可動プラテン３および底部プラテンを有している。また、金型は上部固定プラテン１に装着された上金型４と、可動プラテン３に装着された下金型５とで構成されている。前記下金型５には複数のポット６が形成され、各ポット６内には封止用プランジャー７が摺動可能に配設されている。
【０００９】
また、前記半導体封止装置は、等圧装置８とトランスファー用駆動装置９とを備えている。前記等圧装置８には、図２に示すように、油圧を発生させる油圧発生シリンダ機構１０と、この油圧発生シリンダ機構１０を駆動する油圧発生シリンダ駆動機構１１とが設けられている。
【００１０】
さらに、前記等圧装置８は、前記封止用プランジャー７をそれぞれ支承する複数の等圧ピストン１２と、各等圧ピストン１２がそれぞれ摺動する複数の等圧シリンダ１３を有するシリンダブロック１４とからなる。このシリンダブロック１４内には、そのヘッド側（図では下側）に等圧シリンダ１３の配列方向に伸長し、かつ、前記等圧シリンダ１３にそれぞれ連通する油路１５が形成されている。この油路１５の一端側はプラグ１６で閉塞され、その他端側はエンドプレート１７で閉鎖されている。
【００１１】
前記シリンダブロック１４には油圧発生シリンダ１８が形成されている。この油圧発生シリンダ１８は、前記油路１５の下側に位置し、かつ、当該油路１５と平行に伸長しており、連通孔を介して前記油路１５の他端側と連通している。前記油圧発生シリンダ１８は、その一端側をシリンダブロック１４の端面に配設したエンドプレート１７で閉塞され、その他端側を摺動可能に収納されたピストン駒１９で閉塞されている。このため、前記油圧発生シリンダ１８、油路１５および等圧シリンダ１３内に充填された作動油はシリンダブロック１４内に封じ込まれている。
【００１２】
前記シリンダブロック１４は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、その底部にＴ字型ガイド溝２０が形成されている。そして、このガイド溝２０を形成する面（摺動面）が、トランスファープレート３５に形成されたＴ字型ガイド部２１に摺動可能に装着される。さらに、等圧シリンダ１３を形成する受圧室５１と背圧室５２とは連通路５３，５４，５５を介して連通している。連通路５３,５５はプラグ５６，５６にて閉塞され、連通路５４はプラグ５７にて閉塞されている。さらに、ピストン１２の背圧側には、ストッパーとしても機能するオイル漏れ防止用シール５８が設けられている。
【００１３】
本実施形態によれば、例えば、樹脂封止時にタブレットの大きさのバラツキにより、過負荷が発生した場合、等圧装置８の等圧ピストン１２が若干下降する。これにより、等圧シリンダ１３の受圧室５１内の圧力を上昇させるが、連通孔５３，５４，５５を介して油が背圧室５２に流れ込む。このため、シリンダ１３の受圧室５１における圧力が急激に増大せず、プランジャ７の圧力がほぼ一定に維持される。
【００１４】
以上の動作を詳細に説明する。例えば、図４（ｂ）に示すように、等圧ピストン１２が距離ｈだけ下降した場合、内径がＤである受圧室５１の体積変化はπＤ²ｈ／４となる。一方、内径がＤで、ピストン１２の軸径がｄである背圧室５２の体積変化はπ（Ｄ²−ｄ²）ｈ／４となる。このため、両者の体積差はπｄ²ｈ／４となり、この体積差分だけの油が受圧室５１に残留し、圧力が上昇する。しかし、実際は、等圧ピストン１２の断面積の部分を除き、背圧室５２に流入した油の圧力が受圧室５１に残留する油の圧力と相殺し合う。この結果、等圧ピストン１２の押圧力は等圧ピストン１２の断面積に負荷される圧力となり、ピストン１２の軸径ｄによって決まる。したがって、シリンダ１３の内圧をＰとすると、等圧ピストン１２の押圧力は最終的にπｄ²Ｐ／４だけ上昇する。このため、従来例のような急激な圧力の増加がなくなり（図５）、樹脂バリの発生やボンデイングワイヤの断線を防止できる。
【００１５】
一方、図２に示すように、前記シリンダブロック１４の側壁に形成された溝には係合片２２が摺動可能に装着されている。この係合片２２は、スプリング２３によってトランスファープレート３５側へ付勢され、シリンダブロック１４に回動自在に装着されたレバー２４に係止している。そして、前記係合片２２の下端部がトランスファープレート３５に形成された係合溝２５に係止する。
【００１６】
従って、シリンダブロック１４のガイド溝２０をトランスファープレート３５のガイド部２１に嵌めて位置決めする。そして、シリンダブロック１４をガイド部２１に沿って摺動させると、ある程度摺動した時点で係合片２２が、スプリング２３のバネ力に抗し、トランスファープレート３５に乗り上げる。さらに摺動させると、係合片２２の下端部がスプリング２３のバネ力で係合溝２５に嵌め込まれる。このため、トランスファープレート３５のストッパー４５と係合片２２とにより、シリンダブロック１４が所定の位置に固定される。
【００１７】
前記油圧発生シリンダ駆動機構１１は、図２および図３に示すように、等圧用第１サーボモータ２６と、この等圧用サーボモータ２６の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構２７と、この運動変換機構２７の直線運動を前記油圧発生シリンダ１８のピストン駒１９に伝達する伝動軸２８とで構成されている。そして、これらは軸受２９，３１を介してトランスファープレート３５に搭載されている。前記運動変換機構２７は、前記等圧用第１サーボモータ２６の駆動軸に第１タイミングベルト３０を介して連結された受部３２ａと軸部３２ｂとからなるボールネジ３２からなる。このボールネジ３２の軸部３２ｂには伝動軸２８が同一軸心上に一体に形成されている。そして、この伝動軸２８は、その一端側が軸受２９に支持され、その他端部が油圧発生用シリンダ１８内のピストン駒１９に当接している。
【００１８】
前記油圧発生シリンダ１８の一端側には、油圧発生シリンダ１８内の圧力を検出する圧力センサー３３が配設されている。この圧力センサー３３は等圧用サーボモータ２６を制御する制御装置３４に接続され、等圧用サーボモータ２６をフィードバック制御する。フィードバック制御としては、例えば、モータの駆動力と樹脂圧とを釣り合わせるトルク制御，ＯＮ−ＯＦＦ制御の他、前記ピストン駒１９の位置を調整して制御する位置制御が挙げられる。
【００１９】
前記トランスファー機構は、図２に示すように、トランスファープレート３５と、可動プラテン３の底部に配設された一対のトランスファ用第２サーボモータ３６と、当該トランスファ用サーボモータ３６の回転運動を上下運動に変換するアクションジャッキ３７とで構成されている。そして、前記第２サーボモータ３６の回転運動をアクションジャッキ軸３８の直線運動に変換し、トランスファープレート３５を押動する。これによって等圧装置８が上動し、それに支持されたプランジャー７がポット６内の樹脂を金型キャビティ内に押し出し、半導体素子を樹脂封止する。
【００２０】
前記可動プラテン３は可動プラテン駆動機構で駆動される。しかし、この可動プラテン駆動機構は、図１に示すように、トグル機構３９、第２運動変換機構４０および型開閉用第３サーボモータ４１により構成されている。そして、前記トグル機構３９は上下両端で可動プラテン３および底部プラテンに連結されている。さらに、トグル機構３９は、水平部材４２に設けた雌ネジ部で第２ボールネジ４３に螺合し、第２タイミングベルト４４を介して型開閉用サーボモータ４１に連結されている。
【００２１】
したがって、型開閉用第３サーボモータ４１を作動させると、その回転運動が第２タイミングベルト４４から第２ボールネジ４３に伝達される。そして、前記回転運動は第２ボールネジ４３に螺合する水平部材４２の上下方向の直線運動に変換される。この結果、トグル機構３９が伸縮して可動プラテン３を上下動し、型開き及び型締めが行われる。
【００２２】
次に、前記封止装置の使用方法ついて説明する。
まず、金型を図１に示すように型開きした状態で、タブレットおよびリードフレーム(図示せず)を、ポット６および下金型６のキャビティプレートにそれぞれセットした後、可動プラテン３を上昇させて型締めを行なう。
【００２３】
ついで、トランスファ用第２サーボモータ３６を稼働させると、アクションジャッキ３７のアクションジャッキ軸３８が上動する。このため、トランスファープレート３５と共に、等圧装置８、等圧ピストン１２及びプランジャー７が上動する。この結果、各プランジャー７がポット６内のタブレットをそれぞれ押圧し、樹脂がキャビティ内に押し出され、半導体装置を封止する。
【００２４】
なお、等圧装置８の等圧用第１サーボモータ２６は、型締め時より常に一定のトルクで作動している。このため、等圧用第１サーボモータ２６の回転力をタイミングベルト３０で変換装置に伝達し、変換装置のボールネジ３２で回転運動を直線運動に変換する。この結果、ボールネジ３２の軸部３２ｂから延在した伝動軸２８が油圧発生装置のピストン駒１９を押圧する。
【００２５】
そして、樹脂封止時に、タブレットの大きさ等にバラツキがあった場合、等圧装置８の等圧シリンダ１３内の油圧が急激に増大する。しかし、等圧シリンダ１３内の受圧室５１から連通路５３,５４,５５を介して背圧室５２に流れ込み、受圧室５１内の急激な圧力増加が瞬時に緩和される。
さらに、第１サーボモータ２６がフィードバック制御されているため、センサ３３の検出信号に基づいて伝動軸２８が後退し、所定の油圧になる位置までピストン駒１９が微動し、より一層微妙な圧力調整が可能となる。
【００２６】
例えば、等圧シリンダ１３の内径Ｄを２０ｍｍ、等圧ピストンの軸径ｄを１８ｍｍとし、等圧シリンダ１３と等圧ピストン１２との断面積比を８１％とした場合、等圧シリンダ１３の内圧は２０％上昇した。しかし、プランジャー圧の変動幅は、従来例よりも小さい範囲での変化にとどまり、安定した成形が可能になる。さらに、プランジャーに対する圧力調整は等圧ピストン１２の下降と同時に行われるので、追従性が向上するという利点がある。
【００２７】
そして、金型交換等に伴い等圧装置８を交換する際には、圧力センサー３３の結線を外した後、解除レバー２４を押し下げると、係合片２２の係合が解除される。このため、伝導軸２８の反対側へ等圧装置８を引き抜くことにより、容易に取り外すことができる。
また、等圧装置８を取り付ける場合には、トランスファープレート３５のガイド部２１に等圧装置８のガイド溝２０を位置合わせした後、変換装置側に押し込むことにより、係合片２２が係合溝２５に係合し、固定される。そして、圧力センサー３３を結線することにより、等圧装置８の交換が完了する。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シリンダブロックに、シリンダ内の受圧室および背圧室を連通する連通路を設けてある。このため、タブレットの形状等のバラツキにより、プランジャを介してピストンからシリンダ内の油圧が過負荷になると、シリンダの受圧室から連通路を介して背圧室に同圧の油が流れ、シリンダ内の急激な圧力増加を緩和する。この結果、プランジャの押圧力が急激に増加せず、安定した成形を確保できる。特に、プランジャーに対する圧力調整はピストンの下降と同時に行われるので、優れた追従性が得られる。
【００２９】
さらに、油圧発生シリンダ機構のピストン駒を油圧発生シリンダ駆動機構の伝導軸で駆動制御しているので、前述の圧力調整に加え、より一層微妙な圧力調整が可能になる。特に、等圧装置の油路または油圧発生シリンダに油圧検出器を設けてあるので、この検出器の検出信号に基づき、より一層精度の高い制御が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るマルチプランジャー型半導体封止装置の型開き状態を示す部分断面側面図である。
【図２】図１の半導体封止装置の要部拡大断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面概略図である。
【図４】図１の等圧装置の要部拡大断面図を示し、図（ａ）は動作前の断面図、図（ｂ）は動作後の断面図である。
【図５】本発明にかかる半導体封止装置の制御用タイムチャート図である。
【図６】従来例にかかる半導体封止装置の制御用タイムチャート図である。
【符号の説明】
１…上部固定プラテン、２…タイバー、３…可動プラテン、４…上金型、５…下金型、６…ポット、７…プランジャー、８…等圧装置、９…トランスファー用駆動装置、１０…油圧発生シリンダ機構、１１…油圧発生シリンダ駆動機構、１２…等圧ピストン、１３…等圧シリンダ、１４…シリンダブロック、１５…油路、１６…プラグ、１７…エンドプレート、１８…油圧発生シリンダ、１９…ピストン駒、２０…ガイド溝、２１…ガイド部、２２…係合片、２３…スプリング、２４…レバー、２５…係合溝、２６…等圧用第１サーボモータ、２７…運動変換機構、２８…伝動軸、２９…軸受、３０…第１タイミングベルト、３１…軸受、３２…ボールネジ、３３…圧力センサー、３４…制御装置、３５…トランスファープレート、３６…第２サーボモータ、３７…アクションジャッキ、３８…アクションジャッキ軸、３９…トグル機構、４０…第２運動変換機構、４１…型開閉用第３サーボモータ、４２…水平部材、４３…第２ボールネジ、４４…第２タイミングベルト、４５…ストッパー、５１…受圧室、５２…背圧室、５３，５４，５５…連通路、５６，５７…プラグ、５８…シール。

Claims

複数の封止用プランジャーをそれぞれ支承する複数のピストンと、この各ピストンが摺動する複数のシリンダを形成したシリンダブロックとからなる等圧装置を備え、この等圧装置を搭載したトランスファープレートをトランスファー駆動源で押動することにより、半導体装置の樹脂封止を行うマルチプランジャー型半導体封止装置において、
前記等圧装置のシリンダブロックに前記複数のシリンダを相互に連通させる油路を内設するとともに、前記各シリンダ内の各受圧室およびこれに対応する背圧室を個別に連通する連通路を内設する一方、前記油路に連通し、かつ、油圧を発生させる油圧発生シリンダ機構を内設し、この油圧発生シリンダ機構のピストン駒を電動式油圧発生シリンダ駆動機構の伝導軸で駆動制御することを特徴とするマルチプランジャー型半導体封止装置。