(57)【要約】【課題】比較的簡易な構成で型締を均一に行うことのできる型締装置を提供する。【解決手段】型締装置２は、上側及び下側プラテン１２、１８と、上下プラテンを互いに固定するタイバー８と、上下プラテンの間にタイバーに上下動可能に支持された中間プラテン４とを有する。上側及び中間プラテンにはそれぞれ上金型１３、１４及び下金型５、６が配設されている。下側プラテンと中間プラテンは、型締部２０により互いに連結されている。モータ１９は、型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることで、上金型を下金型に相対的に上下動させる。上側プラテンと上金型との間に、型締力により変形した上側プラテンに当接して形状が変形する形状変形可能部材２１を設ける。この部材は、多数の微小球２４と該球を包む網２６を有する。型締時に変形した上側プラテンの下面全体にわたって形状変形可能部材が当接するので、均一な型締を行える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
前記上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
前記上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
前記上側プラテンに配設された上金型と、
前記中間プラテンに配設された下金型と、
前記下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結した型締部と、
前記型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
上側プラテンと上金型との間に、型締部により加えられた型締力により変形した上側プラテンに当接して形状が変形する形状変形可能部材が設けられることを特徴とする型締装置。
【請求項２】
前記形状変形可能部材は、多数の微小球とこれら微小球を包む多孔質部材を有することを特徴とする請求項１の型締装置。
【請求項３】
前記微小球が上金型の上面に設けた盆状部材に収容されることを特徴とする請求項２の型締装置。
【請求項４】
前記多孔質部材が網状であることを特徴とする請求項２又は３に記載の型締装置。
【請求項５】
前記形状変形可能部材は多数の微小球を有し、これら微小球は、上側プラテンの下面及び／又は上金型の上面に設けた枠状の側板により形成された空間に収容されることを特徴とする請求項１の型締装置。
【請求項６】
前記形状変形可能部材は、磁性材料からなる多数の微小球を有し、これら微小球は磁力により互いに吸引されることを特徴とする請求項１の型締装置。
【請求項７】
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
前記上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
前記上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
前記上側プラテンに配設された上金型と、
前記中間プラテンに配設された下金型と、
前記下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結した型締部と、
前記型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
上側プラテンと上金型との間に、スペーサと、スペーサ上面又は上側プラテンの下面に形成され型締部により加えられた型締力により変形した上側プラテンに当接して形状が変形する層とが設けられることを特徴とする型締装置。
【請求項８】
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
前記上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
前記上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
前記上側プラテンに配設された上金型と、
前記中間プラテンに配設された下金型と、
前記下側プラテンと前記中間プラテンとを互いに連結した型締部と、
前記型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して前記上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
上側プラテンと上金型との間に、型締部により加えられた型締力により変形した上側プラテンに当接するスペーサが設けられ、
このスペーサが複数の部分に分割されていることを特徴とする型締装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は型締装置、特に半導体チップを樹脂封止する際に用いられる型締装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体チップを樹脂封止するための型締装置は、一般的に、上金型と下金型を有し、金型が開いた状態で半導体チップを搬入し、上金型と下金型の一方を上下動させることで上金型と下金型を接触させ（すなわち金型を閉じ）、その後上金型と下金型の間に所定の型締力が得られた状態で一定時間停止するように構成されている。この状態で、金型内のキャビティには樹脂が注入される。その後、上金型と下金型を離間させ（すなわち金型を開いて）、樹脂封止された半導体チップ、すなわち半導体デバイスを金型から搬出する。
【０００３】
図６は、このような従来の型締装置の一例を示す。この装置１００は、上下方向に伸びた複数のタイバー１０２により互いに固定された上側プラテン１０４及び下側プラテン（図示せず）と、上側及び下側プラテンの間にタイバー１０２に上下動可能に支持された中間プラテン１０６とを備える。中間プラテン１０６は、図示しない台に固定されている。上側プラテン１０４の下面には、上側共用定盤１０８を介して複数の上金型キャビティブロック１１０が配設されている。中間プラテン１０６の上面には、下側共用定盤１１２を介して、複数の下金型キャビティブロック１１４が上金型キャビティブロック１１０に対向して配設されている。上側及び下側共用定盤１０８、１１２は、上金型キャビティブロック１１０及び下金型キャビティブロック１１４をそれぞれ支持するとともに適当な温度に加熱するためのものである。下側プラテンと中間プラテン１０６とは、型締部（図示せず）を介して互いに連結されており、この型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテン１０６に相対的に上下動させることにより、タイバー１０２を介して上側プラテン１０４に配設された上金型キャビティブロック１１０を、中間プラテン１０６に配設された下金型キャビティブロック１１４に相対的に上下動させる。
【０００４】
型締装置１００は、上金型キャビティブロック１１０を下金型キャビティブロック１１４に接触させた状態で、さらに上側プラテン１０４を中間プラテン１０６に向けて押し下げることで型締力を得る構成を有する。このような型締装置１００において、型締力により上側プラテン１０４が上方向に凸に湾曲する問題が知られている。この場合、上側プラテン１０４と上側共用定盤１０８との接触圧力は、上側共用定盤１０８の周辺部で大きく、中央部で小さくなる。その結果、上金型キャビティブロック１１０と下金型キャビティブロック１１４の接触力も、金型の合わせ面で一様とならず、上側共用定盤１０８の周辺部で大きく中央部で小さくなり、上側共用定盤１０８の中央部では、樹脂の漏れによるバリが発生する。
【０００５】
型締を均一に行い、これにより樹脂バリの発生を抑えるために、図７の型締装置１２０は、上側プラテン１０４に垂直な方向に所定の間隔をあけて上側共用定盤１０８を配置し、上側共用定盤１０８上に、型締中の上側プラテン１０４の湾曲形状に応じて、上面を凸状の湾曲面に形成したスペーサ１２２を備えている。このスペーサ１２２は、型締時に、湾曲した上側プラテン１０４の下面に当接し、これにより金型に一様な型締力が作用するようになっている。図において、点線で示されたタイバー１０２ａ及び上側プラテン１０４ａは、型締前の各部材形状を示し、実線で示されたタイバー１０２ｂ及び上側プラテン１０４ｂは、型締中の各部材形状を示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際には、上側プラテン１０４ｂの湾曲形状に合うよう、すなわち上側プラテン１０４ｂの下面とスペーサ１２２の上面全体が接触するようスペーサ１２２の表面を高精度に加工することが困難であった。また、高精度な加工面を有するスペーサ１２２を用意しても、型締力が異なれば湾曲した上側プラテン１０４ｂの曲率も異なるために、スペーサに汎用性がなく、型締力が異なる度に新たなスペーサを用意する必要があった。さらに、型締装置１２０自体に製造品質のバラツキがあるため、高精度な加工面を有するスペーサ１２２を用意しても、このスペーサ１２２を型締装置１２０に組み込んだ場合に、型締を均一に行うことができない場合があった。
【０００７】
そこで、本発明は、比較的簡易な構成で型締を均一に行うことのできる型締装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る型締装置は、
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
上側プラテンに配設された上金型と、
中間プラテンに配設された下金型と、
下側プラテンと中間プラテンとを互いに連結した型締部と、
型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
上側プラテンと上金型との間に、型締部により加えられた型締力により変形した上側プラテンに当接して形状が変形する形状変形可能部材が設けられることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る型締装置は、請求項１に記載の型締装置において、形状変形可能部材は、多数の微小球とこれら微小球を包む多孔質部材を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る型締装置は、請求項２に記載の型締装置において、微小球が上金型の上面に設けた盆状部材に収容されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る型締装置は、請求項２又は３に記載の型締装置において、多孔質部材が網状であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る型締装置は、請求項１に記載の型締装置において、
形状変形可能部材は多数の微小球を有し、これら微小球は、上側プラテンの下面及び／又は上金型の上面に設けた枠状の側板により形成された空間に収容されることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る型締装置は、請求項１に記載の型締装置において、
形状変形可能部材は、磁性材料からなる多数の微小球を有し、これら微小球は磁力により互いに吸引されることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に係る型締装置は、
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
上側プラテンに配設された上金型と、
中間プラテンに配設された下金型と、
下側プラテンと中間プラテンとを互いに連結した型締部と、
型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
上側プラテンと上金型との間に、スペーサと、スペーサ上面又は上側プラテンの下面に形成され型締部により加えられた型締力により変形した上側プラテンに当接して形状が変形する層とが設けられることを特徴とする型締装置。
【００１５】
請求項８に係る型締装置は、
上下相対向するように設けられた上側プラテン及び下側プラテンと、
上側及び下側プラテンを互いに固定するために上下方向に伸びたタイバーと、
上側及び下側プラテンの間に前記タイバーに上下動可能に支持された中間プラテンと、
上側プラテンに配設された上金型と、
中間プラテンに配設された下金型と、
下側プラテンと中間プラテンとを互いに連結した型締部と、
型締部を駆動して下側プラテンを中間プラテンに相対的に上下動させることにより、タイバーを介して上側プラテンに配設された上金型を、中間プラテンに配設された下金型に相対的に上下動させる駆動機構とを有する型締装置において、
上側プラテンと上金型との間に、型締部により加えられた型締力により変形した上側プラテンに当接するスペーサが設けられ、
このスペーサが複数の部分に分割されていることを特徴とする型締装置。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る型締装置を示す概略断面図である。全体を符号２で示す型締装置は、図示しない支持台を有し、この支持台には中間プラテン４が固定されている。中間プラテン４の上面には、下側共用定盤５が設けてあり、さらにこの定盤５の上面には複数の下金型キャビティブロック６が取付けてある。本願では、下側共用定盤５と下金型キャビティブロック６をあわせて下金型という。中間プラテン４には、図中左右前後４本（図では２本のみ示されている。）のタイバー８が摺動自在に貫通されている。各タイバー８の上端には、固定ナット１０を介して上側プラテン１２が固定されている。上側プラテン１２の下側には、該プラテン１２に垂直な方向に所定の間隔をあけて上側共用定盤１３が設けてあり、この定盤１３の下面には複数の上金型キャビティブロック１４が取付けてある。本願では、上側共用定盤１３と上金型キャビティブロック１４をあわせて上金型という。タイバー８の下端には、固定ナット１６を介して下側プラテン１８が固定されている。図において、点線で示されたタイバー８ａ及び上側プラテン１２ａは、型締前の各部材形状を示し、実線で示されたタイバー８ｂ及び上側プラテン１２ｂは、型締中の各部材形状を示す。
【００１８】
型締装置２はまた、上下プラテン１２、１８を上下動させる駆動源としてモータ１９、及び、中間プラテン４と下側プラテン１８を連結するとともにモータ１９に駆動連結され、これによりモータ１９の発生するトルクを下側プラテン１８（及び上側プラテン１２）の推力に変換する変換機構（型締部）２０を備え、変換機構２０を駆動することにより下側プラテン１８が中間プラテン４に相対的に上下動し、これとともにタイバー８を介して下側プラテン１８に連結した上側プラテン１２が上下動するようになっている。変換機構２０の詳しい構成は、例えば本出願人による特願２００１−３２４８８６号に説明されており、本願では簡略化して図示するとともに説明を省略する。
【００１９】
上側共用定盤１３の上面には、上側プラテン１２に対向して、下記の形状変形可能部材２１を収容した盆形状の収容部２２が設けてある。形状変形可能部材２１は、多数の微小球２４を網２６で包んだ構造を有し、微小球２４が網２６内で自由に移動することで任意に形状が変形可能である。したがって、型締時に上側プラテン１２ｂが図の実線に示すように上方向に凸に湾曲した場合に、形状変形可能部材２１は、湾曲した上側プラテン１２ｂの形状に合わせた変形が可能であり、上側プラテン１２ｂの下面全体（より正確には、形状変形可能部材２１に対向する下面部分であるが、説明の簡易化のため、本願では単に「上側プラテンの下面全体」という。）にわたって当接することができる。
【００２０】
微小球２４は、大きな型締力を支える必要があるため、例えば鉄など硬質な金属材料から形成されるのが好ましい。また、網２６内の微小球２４が型締力を受けて網２６を破って外に飛出さないよう、網２６もある程度の強度を有する必要がある。さらに、微小球２４を内包する部材は、網状に限らず、形状変形可能部材２１が変形する際に内外部間を空気が自由に移動できる多孔質のものであればよい。
【００２１】
収容部２２は、盆形状であるため、形状変形可能部材２１が上側プラテン１２から押圧される過程で横方向に広がるのを防止し、これにより、上側プラテン１２の変形に併せて形状変形可能部材２１を確実に変形させることができる。
【００２２】
次に型締装置２の動作について説明する。まず、金型が開いた状態で、上下金型の間の領域にリードフレーム（図示せず）に載置された半導体チップ（図示せず）を搬送機構（図示せず）により搬入する。続いて、モータ１９を所定の方向に回転させる。この結果、モータ１９に駆動連結された変換機構２０は、下側プラテン１８を下方に移動させる。タイバー８は中間プラテン４を摺動して下方に移動し、タイバー８に固定された上側プラテン１２及び上金型は下降して、中間プラテン４上の下金型に接触する。上金型はさらに下降し所定の型締力が得られると停止する。なお、型締力の測定は、例えばタイバー８の移動量を測定することにより行なうことができる。
【００２３】
金型が型締された後、半導体チップの樹脂封止が行われる。型締時において、上側プラテン１２ｂは図の実線のように上方向に凸に変形するが、形状変形可能部材２１は、湾曲した上側プラテン１２ｂの形状に合わせて、上側プラテン１２の下面全体にわたって当接するように変形する。その結果、金型には均一な型締力が作用する。
【００２４】
続いて、モータ１９を上記所定の方向とは逆方向に回転させる。この結果、変換機構２０は、下側プラテン１８を上方に移動させ、タイバー８を介して上側プラテン１２及び上金型を上昇させる。そして、下金型キャビティブロック６及び／又は上金型キャビティブロック１４に設けたエジェクタピン（図示せず）を突き出すことで、半導体デバイスを金型から離型させる。本実施形態に係る型締装置２を用いれば、型締力を金型に一様に作用させることができるので、樹脂バリのない高品質の半導体デバイスを製造できる。
【００２５】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る型締装置を示す概略断面図である。以下、実施の形態１と同一の構成要素に対し同一の符号を用いる。本実施形態に係る型締装置３０は、盆形状の収容部２２（図１）の代わりに、上側共用定盤１３の上面において矩形状の該定盤１３の周縁部に固定された枠状の第１の側板３２と、上側プラテン１２の下面に固定され側板と辺の長さが同程度又は僅かに短い枠状の第２の側板３４とを備え、これら側板３２、３４が多数の微小球２４を収容する空間を形成している。この空間は、密閉空間ではなく、該空間の内外を空気が自由に移動でき且つ微小球２４が外側に飛出さない程度の隙間を有している。図において、点線で示された第２の側板３４ａは、型締前の位置を示し、実線で示された第２の側板３４ｂは、型締中の位置を示す。
【００２６】
かかる構成では、第１の側板３２が微小球２４を上側共用定盤１３の上面上に保持した状態で、上側プラテン１２ｂが上方向に凸に変形する際に、図に示すように第２の側板３４が第１の側板３２の内側に入り込み、微小球２４が上側プラテン１２の下面全体にわたって当接し、この結果、金型に一様の型締力が作用する。
【００２７】
実施の形態３．
多数の微小球２４を変形可能に保持するのに、実施の形態１では金網２６及び盆形状の収容部２２（図１）、実施の形態２では第１及び第２の側板３２、３４（図２）を用いたが、微小球として磁性材料を用い、磁力により互いに吸引させることで多数の微小球を変形可能に保持することが可能である。一例として、微小球として鉄球を用い、これら多数の鉄球内に永久磁石を混ぜ合わせたものを形状変形可能部材として利用することができる。本実施形態では、実施の形態１、２のような金網、盆形状の収容部、側板が不要であり、型締装置の低コスト化を図ることができる。
【００２８】
実施の形態４．
図３は、本発明の実施の形態４に係る型締装置を示す拡大部分断面図である。本実施形態では、上側共用定盤１３の上面に、例えば図７に示すような従来の型締装置１２０と同様に上面を凸状の湾曲面に形成されたスペーサ４０を固定するとともに、スペーサ４０の上面に、押圧力により変形可能な層として例えば鉛層４２が形成されている。
【００２９】
上述したように、従来では、型締時に上側プラテンが湾曲した場合に、スペーサ単独では上側プラテンを全面にわたって支持できず、したがって均一な型締が行えなかった。これに対し、本実施形態では、型締時に湾曲した上側プラテン１２がその下面全体にわたってスペーサ４０上の変形可能な層４２に当接し、該層４２が上側プラテン１２の湾曲形状に応じて変形するので、上側プラテン１２は、変形可能な層４２及びスペーサ４０を介して金型に一様の型締力を作用できる。
【００３０】
なお、変形可能な層は、上側プラテン１２の下面側に設けてもよい。
【００３１】
本実施形態では、上側プラテンに対向するスペーサ面の加工があまり高精度でなくても、金型に一様の型締力を作用でき、型締装置の低コスト化を図ることができる。
【００３２】
実施の形態５．
上述したように、押圧力に対し実質的に変形しないスペーサのみを上側共用定盤上に設ける場合、このスペーサの上側プラテンに対向する上面を高精度に加工することは困難であった。これは、上側プラテンの変形曲率形状に応じた設計値にスペーサの上面を加工するために、ＮＣ工作機械等の切り刃を用いる場合、加工の途中で刃が磨耗し設計通りの精度が得られないことによる。そこで、スペーサとして図４に示すように複数個（図の例では４分割）に縦分割したものを用いれば、各分割部分５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄは高精度に加工することができ、したがって、全体として高精度に加工されたスペーサ５０を用意できる。このようなスペーサ５０は、上側プラテンの変形曲率形状に応じた加工面を有するので、型締時に上側プラテンの下面全体にわたってスペーサ５０に当接し、その結果、均一な型締を行うことができる。
【００３３】
スペーサは、金型キャビティブロックを加熱する上側共用定盤１３上に設けてあるため、上側共用定盤１３に対向する下部から上側プラテンに対向する上部に向けて温度勾配が生じている。したがってスペーサの下部と上部とでは熱膨張率が異なる。そこで、温度勾配に対応して図５に示すようにスペーサ６０を横分割した層状（図では３分割）に形成してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１に係る本発明によれば、型締時に湾曲変形した上側プラテンの下面全体にわたって形状変形可能部材が当接するので、均一な型締を行うことができる。
【００３５】
請求項２に係る本発明によれば、比較的簡易な構成で形状変形可能部材を作製でき、したがって型締装置の低コスト化を図ることができる。
【００３６】
請求項３に係る本発明によれば、形状変形可能部材が上側プラテンから押圧される過程で横方向に広がるのを防止し、これにより、上側プラテンの変形に併せて形状変形可能部材を確実に変形させることができる。
【００３７】
請求項４に係る本発明によれば、さらに簡易な構成で形状変形可能部材を作製できる。
【００３８】
請求項５に係る本発明によれば、比較的簡易な構成で形状変形可能部材を上側プラテンと上金型の間に配置することができる。
【００３９】
請求項６に係る本発明によれば、形状変形可能部材を構成する微小球を収容する部材が不要で、したがって型締装置の低コスト化を図ることができる。
【００４０】
請求項７に係る本発明によれば、上側プラテンに対向するスペーサ面の加工があまり高精度でなくても、金型に一様の型締力を作用でき、型締装置の低コスト化を図ることができる。
【００４１】
請求項８に係る本発明によれば、比較的低コストで高精度に加工されたスペーサを用意できる。したがって、型締時に上側プラテンの下面全体にわたってスペーサが当接し、均一な型締を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る型締装置を示す概略断面図。
【図２】本発明の実施の形態２に係る型締装置を示す概略断面図。
【図３】本発明の実施の形態４に係る型締装置を示す部分拡大断面図。
【図４】本発明の実施の形態５に係る型締装置に用いる、上側共用定盤上のスペーサの斜視図。
【図５】本発明の実施の形態５に係る型締装置に用いるスペーサの別の形態を示す斜視図。
【図６】従来の型締装置の一例を示す概略部分断面図。
【図７】従来の型締装置の別の例を示す概略部分断面図。
【符号の説明】
２：型締装置、４：中間プラテン、５：下側共用定盤、６：下金型キャビティブロック、８：タイバー、１２：上側プラテン、１３：上側共用定盤、１４：上金型キャビティブロック、１８：下側プラテン、２１：形状変形可能部材、２０：変換機構、２２：盆状収容部、２４：微小球、２６：網。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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