(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型と下型とからなり、上下両金型の少なくとも一方に摺動可能に配設された複数のキャビティコアを有する半導体装置樹脂封止用金型において、
前記キャビティコアを設けた金型本体の背部に配設した等圧装置本体プレートに形成されたオイル室と、前記オイル室内に液密的に配設された油漏れ防止用パッキンと、一端が前記油漏れ防止用パッキンに当接し、他端が各キャビティコアに固定された摺動ピンと、前記等圧装置本体プレート内に形成され、前記オイル室を相互に連通する油路とからなり、前記金型内に前記油路を密閉するように設けることにより、前記キャビティコアの型締め力を等圧にする油圧式等圧装置が、
前記金型本体の側部に配設されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックのシリンダ内を摺動するピストン駒とからなる油圧発生シリンダ装置、および、
電動機と、前記電動機の回転運動を直線運動に変換する運動変換装置とからなり、前記油圧発生シリンダ装置を駆動するシリンダ装置駆動機構、を含むとともに、
前記運動変換装置の軸心方向に往復移動可能なシャフトが前記油圧発生シリンダ装置のピストン駒に当接していることを特徴とする半導体装置樹脂封止用金型。
【請求項２】
前記油圧式等圧装置が金型内で密閉されていることを特徴とする請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記油圧式等圧装置の摺動ピンが、各キャビティコア毎に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の金型。
【請求項４】
前記等圧装置駆動用電動機がトルク制御を行うことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の金型。
【請求項５】
前記油圧発生シリンダ装置又は油圧式等圧装置に油圧検出器を設け、前記油圧検出器の信号により前記電動機をフィードバック制御することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置の樹脂封止用金型、特に、上型及び下型からなり、上下両金型の少なくとも一方に摺動可能に配設された複数のキャビティコアを有する半導体装置樹脂封止用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体装置封止用の金型では、半導体チップを搭載する基板として採用されているリードフレーム等は厚みのバラツキが最大でも０.０４mm程度で極めて小さいため、モールドベースとキャビティコアとの間に弾性ピン、弾性ブロック又はスプリング等を配設し、これらの部材の弾性力により厚みのバラツキを吸収することが行われていた。しかしながら、近年、回路基板等その他の樹脂製基板の採用が増加するに伴い、その肉厚のバラツキも最大で約０.２mmにも達し、従来の弾性ピン、弾性ブロック又はスプリング等では板厚のばらつきを吸収できなくなってバリが発生し、また、スプリング等も変位量が大きいために早期に交換しなければならないという不具合が発生している。
【０００３】
前記リードフレーム等や基板の厚みのバラツキに起因する問題を解決するため機械的なフローティング機構等を追加することも考えられるが、金型だけでなくプレス機からの改造となる為に、多大な追加設備費が必要になる。また、型締圧力の変更を行うには、金型を分解して前記弾性ピン、弾性ブロック又はスプリング等の交換や追加が必要であり、多大な工数を要し封止装置の停止時間も長くなるという問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、基板等の肉厚のバラツキが大きくてもそのバラツキを十分に吸収してバリを発生することが無く、スプリングの交換が不要で長期使用に耐え、オイル漏れが無くクリーンな環境を維持でき、しかも、金型を分解することなく圧力変更を行うことができるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、上型と下型とからなり、上下両金型の少なくとも一方に摺動可能に配設された複数のキャビティコアを有する半導体装置樹脂封止用金型において、前記キャビティコアを設けた金型本体の背部に配設した等圧装置本体プレートに形成されたオイル室と、前記オイル室内に液密的に配設された油漏れ防止用パッキンと、一端が前記油漏れ防止用パッキンに当接し、他端が各キャビティコアに固定された摺動ピンと、前記等圧装置本体プレート内に形成され、前記オイル室を相互に連通する油路とからなり、前記金型内に前記油路を密閉するように設けることにより、前記キャビティコアの型締め力を等圧にする油圧式等圧装置が、前記金型本体の側部に配設されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックのシリンダ内を摺動するピストン駒とからなる油圧発生シリンダ装置、および、電動機と、前記電動機の回転運動を直線運動に変換する運動変換装置とからなり、前記油圧発生シリンダ装置を駆動するシリンダ装置駆動機構、を含むとともに、前記運動変換装置の軸心方向に往復移動可能なシャフトが前記油圧発生シリンダ装置のピストン駒に当接する構成としてある。
【０００６】
したがって、前記シリンダ装置駆動機構は、通常、電動機と当該電動機の回転運動を直線運動に変換する運動変換装置とで構成され、その運動変換装置のシャフトがピストン駒に当接し、相互に押圧力により力を伝達するように配設される。
【０００７】
また、好ましい実施態様においては、前記油圧式等圧装置の流路は金型本体及び当該金型本体の側部に配設された油圧発生シリンダ装置内に密閉されている。
【０００８】
前記油圧式等圧装置の摺動ピンは各キャビティ毎に設置しても良く、また、各キャビティコア毎に設置しても良い。
【０００９】
更に、前記等圧装置駆動用電動機でトルク制御を行うようにする一方、前記油圧発生シリンダ装置又は油圧式等圧装置に油圧検出器を設け、当該油圧検出器の信号により前記電動機をフィードバック制御するようにしても良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。図１〜５は、本発明に係る金型を用いたマルチプランジャー型半導体装置封止装置の一実施形態を示す。この半導体装置封止装置は、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を含み、金型は上型４を固定側とし、下型５を可動側として、それぞれ上部固定プラテン１と可動プラテン３に配設されている。
【００１１】
前記上型４は、図３及び図４に示すように、その中央線に沿って複数のカル溝６が一列に形成され、そのカル溝６を挟んで複数のキャビティコア７が配設されている。各キャビティコア７はその表面にキャビティ８が形成され、上型本体プレート９に摺動可能に配設されている。他方、前記下型５は、図５に示すように、その中央線に沿って複数のポット１０が一列に形成され、前記上型４のカル溝６に対応する位置に複数のゲート１１が形成されているだけで、上型４のキャビティ８に対応する表面は平坦に形成されている。
【００１２】
前記上型本体プレート９の背部には等圧装置１２が配設されている。この等圧装置１２は、図４に詳細に示すように、等圧装置本体プレート１３と、オイル室１４と、弾性パッキン１５と、摺動ピン１６とを含み、前記オイル室１４は前記等圧装置本体プレート１３の各キャビティコア７に対応する位置に形成され、当該オイル室１４内に前記弾性パッキン１５が液密的に配設されオイル室１４内のオイルが外部に漏れるのを防止している。また、前記摺動ピン１６はその頭部が前記弾性パッキン１５に当接し、他端が上型本体プレートの底部を貫通して前記キャビティコア７に固定され、前記オイル室１４内のオイルの圧力の増減により弾性パッキン１５を介して押動される。
【００１３】
各オイル室１４は等圧装置本体プレート１３内に形成された油路１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより相互に連通されている。図示の例では、二列に配列されたキャビティコア７の列に沿って第一及び第二の油路１７ａ、１７ｂが形成され、両油路１７ａ、１７ｂはそれらを直交する第三の油路１７ｃにより連通している。第一の油路１７ａは等圧装置本体プレートの端面に開口した一端を圧力センサー１８により閉塞され、他端側で油圧発生シリンダ装置２１の油路１７に連通している。第２の油路１７ｂは一端側が等圧装置本体プレート内で終端し、等圧装置本体プレートの側部に開口した他端側をプラグ１９で密閉されている。また、第３の油路１７ｃは、第２の油路１７ｂと同様に、一端側が等圧装置本体プレート内で終端し、等圧装置本体プレートの側部に開口した他端側はプラグ２０で密閉されている。
【００１４】
前記油圧発生シリンダ装置２１は、シリンダブロック２２と、当該シリンダブロック２２内に形成されたシリンダ２３内を摺動するピストン駒２４とを含み、ピストン駒２４はシリンダ２３の開口端に装着されたストッパー２５により脱落を防止されている。また、ピストン駒２４には複数のＯリング２６が装着され、油圧発生シリンダ装置２１からの油漏れを防止するようにしてある。従って、前記等圧装置１２及び油圧発生シリンダ装置２１内のオイルは、油路１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及びシリンダを含む閉空間に閉じこめられた状態となる。
【００１５】
前記油圧発生シリンダ装置２１は駆動機構２７により駆動されるが、当該駆動機構２７は、サーボモータ２８と、当該電動機の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構２９と、その直線運動を前記ピストン駒２４に伝達するシャフト３０とで構成されている。前記運動変換機構２９はナット３１とボールネジ３２を含み、サーボモータ２８の回転力はプーリ３３及びタイミングベルト３４を介してナット３１に伝達され、そのナット３１とそれに螺合するボールネジ３２により直線運動に変換され、そのボールネジ３２に一体的に形成されたシャフト３０が油圧発生シリンダ装置２１のピストン駒２４に当接するようにしてある。なお、前記ナット３１及びシャフト３０はベアリング３５、３６によりそれぞれ回動自在に支持されている。
【００１６】
なお、圧力センサー１８は制御装置に接続され、その圧力センサー１８の出力信号と予め定めた目標値とにより前記サーボモータ２８をフィードバック制御するようにしてある。図中、３９はベースプレート、４０はリードフレーム又はサブストレートその他の回路基板などの被封止材位置決めブロック。
【００１７】
使用に際しては、下型５のキャビティ部に基板（図示せず）を、ポット１０にタブレット（図示せず）をセットとした後、可動プラテン３を上動させて型締めを行う。この時、上型４に取り付けられた等圧装置１２をトルク制御するサーボモータ２８は、低圧のトルク（一定トルク）で作動しており、その回転力がボールネジ３２のナット３１に直接取り付けられたタイミングベルト３４で運動変換装置に伝達され、運動変換装置のボールネジ３２で回転運動が直線運動に変換されて、ボールネジ３２のシャフト３０が油圧発生シリンダ装置２１のピストン駒２４を押圧している。
【００１８】
従って、型締め時に基板の厚みにバラツキがあれば、基板の厚みの大きい部分のキャビティコア７が押されて摺動ピン１６及び弾性パッキン１５を押し、当該弾性パッキン１５を収容しているオイル室１４内のオイルを押圧する為に、等圧装置１２のオイルの圧力とモータ制御のトルク値とのバランスが崩れ、オイルの圧力が高くなる。その結果、ボールネジ３２のシャフト３０が後退して圧力が釣り合う位置までピストン駒２４が微動する。油路１７内の圧力は圧力センターで検出され、その検出値と型締圧に対応する設定値（目標値）とを比較し、設定型締圧になるように、サーボモータ２８を駆動させて油圧発生シリンダ装置２１の油圧を上昇させ、圧力が平衡するまでフードバック制御を行う。基板を設定型締圧でクランプして型締めを完了させ、その型締め状態（位置、圧力）を保持する為にブレーキをかけてサーボモータ２８の電源をオフにする。型締め後は、通常の工程、即ち、トランスファー駆動による樹脂封止、硬化、製品取出しを行う。
【００１９】
なお、型締圧力を変更したい時は、モータ制御のトルク値を変更する事により、容易に行うことができる。また、金型交換等を行う場合には、運動変換装置のボールネジ３２のシャフト３０を金型から外れた位置に移動させれば、ボルトをゆるめてベースプレート３９中の上型４を引き出すことによって交換でき、下型５は従来通りの作業で交換することができる。従って、オイル系統の継手部分の切離しや再接続に伴うオイル漏れを生じることがなく、オイル漏れによる汚れ等もない。
【００２０】
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、上型４を可動側にした場合、等圧装置１２を下型５に設けた場合、及び上下両金型にそれぞれ取り付けた場合にも適用でき、これらも本発明の技術的範囲に含まれることは言うまでもない。
【００２１】
また、前記実施例では、圧力センサーを等圧装置の油路に設けているが、油圧発生シリンダ装置に設けるようにしても良い。
【００２２】
【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、前記キャビティコアの型締め力を等圧にする油圧式等圧装置が前記金型本体内に設けるようにしたので、板厚のバラツキが大きくてもこれを十分に吸収できバリの発生を防止できる。また、油圧式であるため、スプリング等の交換は不要であり、メインテナンスフリーにすることができ、しかも、等圧装置のオイルは閉空間に閉じこめられた状態にあるため、オイル系統の接続や切り離しが不要となる。更に、電動機で等圧装置を制御するようにしている為、正確な制御が可能であり、設定値の変更もスムーズに行え、追従性も向上させることができる。また、ベースプレートの背部に油圧発生シリンダの駆動装置が設置されており、等圧装置のピストン駒に当接させているだけであるため、駆動装置の分離、結合が簡単にでき、金型の交換も容易に行うことができる、など優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る金型を備えた半導体装置封止装置の側面図
【図２】  図１のＡ矢視図
【図３】  図１のＢ矢視図
【図４】  図３のＣ−Ｃ線に於ける断面図
【図５】  図１のＤ矢視図
【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…上型
５…下型
６…カル溝
７…キャビティコア
８…キャビティ
９…上型本体プレート
１０…ポット
１１…ゲート
１２…等圧装置
１３…等圧装置本体プレート
１４…オイル室
１５…油漏れ防止用パッキン
１６…摺動ピン
１７…油路
１８…圧力センサー
１９…プラグ
２０…プラグ
２１…油圧発生シリンダ装置
２２…シリンダブロック
２３…シリンダ
２４…ピストン駒
２５…ストッパー
２６…Ｏリング
２７…駆動機構
２８…サーボモータ
２９…運動変換機構
３０…シャフト
３１…ナット
３２…ボールネジ
３３…プーリ
３４…タイミングベルト
３５…ベアリング
３６…ベアリング
【図１】
0004044701.tif 000002
【図２】
0004044701.tif 000003
【図３】
0004044701.tif 000004
【図４】
0004044701.tif 000005
【図５】
0004044701.tif 000006