樹脂封止装置
【課題】使用する金型毎に「型当り」の微調整を可能とし、更に、当該微調整を下型側にて行うことを可能とする。
【解決手段】上下金型１１２、１１４内で基板１１６を樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、下金型１１４表面の少なくとも一部が、独立した下チェイス１１４Ａで構成され、下金型１１４側に付設され、下チェイス１１４Ａ全体の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構Ａと、該機構Ａが型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構Ｂと、該最適位置検出機構Ｂによって検出された最適位置の指標に基づいて、金型位置補正機構Ａを最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構Ｃと、を備え、更に、金型位置補正機構に対する下チェイス１１４Ａの型締め方向の位置を部分的に微調整可能な複数のピラー１３６とシム１３８を備える。
【解決手段】上下金型１１２、１１４内で基板１１６を樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、下金型１１４表面の少なくとも一部が、独立した下チェイス１１４Ａで構成され、下金型１１４側に付設され、下チェイス１１４Ａ全体の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構Ａと、該機構Ａが型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構Ｂと、該最適位置検出機構Ｂによって検出された最適位置の指標に基づいて、金型位置補正機構Ａを最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構Ｃと、を備え、更に、金型位置補正機構に対する下チェイス１１４Ａの型締め方向の位置を部分的に微調整可能な複数のピラー１３６とシム１３８を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１において、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるような樹脂封止装置１０が提案されている。この樹脂封止装置１０は、上金型１２および下金型１４の間に基板１６を配置し、この基板１６上に配置されている半導体チップ１８を、ランナ１９を介して供給される樹脂によってチェイス空間ＳＰ内で封止するものである。この種の樹脂封止に当たっては、当該基板１６を最適な圧力で型締め（クランプ）する必要がある。この型締め力が小さ過ぎると、甚だしいときには溶融樹脂が金型１２、１４間に漏れ出してしまうことがあり、基板１６に「ばり」と称される不要樹脂部材が付着してしまう原因となる。逆に、この型締め力が大き過ぎると、精密なチップ等を有する基板を損傷させてしまう恐れがある。しかし、基板の厚さは、その種類によってさまざまに変化し、また、同一の種類であっても、製造のばらつきにより決して同一ではない。基板１６の厚さが想定されている厚さからずれると、当然に最適な圧力で型締めすることができなくなる。そこで、この樹脂封止装置１０では、下金型１４の下部に、ステージテーパ部材３０および可動テーパ部材４０を配置している。各テーパ部材３０、４０はそれぞれテーパ面３２、４２を有し、圧縮ばね５０を介して対向している。第２の補正体４０はエアシリンダ７０によって水平方向（型締め方向と垂直の方向）に変位可能とし、基板１６の厚さ変動分を補正可能とされている。なお、樹脂封止装置１０は、上金型１２と下金型１４との間に発生する型締力を両テーパ部材３０、４０のテーパ面３２、４２を介して受け止める構成とされていたため、型締力が掛かることによって該テーパ面３２、４２に水平方向の分力が発生し、型締の際に各テーパ部材３０、４０がずれる方向に力が加わってしまう。
【０００３】
一方、特許文献２においては、ステージテーパ部材３０および可動テーパ部材４０の前記テーパ面３２、４２が、型締面と平行で且つ該型締面からの距離が順次異なる位置に形成された複数の階段状のフラット面によって構成された改良型の樹脂封止装置が提案されている。この改良型の樹脂封止装置によれば、この階段状のフラット面の段差部の高さに相当する分解能で金型の型締め方向の位置を補正することが可能である。フラット面は、金型の型締め面と平行であり、したがって、強力な型締力が該フラット面に加わっても、型締力と垂直な方向に分力が発生する恐れはない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４３８１９号公報
【特許文献２】特開２００６−３５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２において示されているような構成を採用した場合でも、フラット面の段差は、型締め位置補正の際の分解能に相当することになるため、２μｍ〜１０μｍのオーダーとなることから、繰り返しの使用（割り込み挿入）により、段差端部が摩耗して一つ一つのフラット面が明瞭でなくなってくるという問題があることが分かった。
【０００６】
この問題点を解決するべく、出願人は、既に更なる改良を加えた樹脂封止装置を提案済みである（特願２００６−０２５１４０：未公知）。この提案済みの発明は、相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置において、前記金型の少なくとも一方側に対して付設され、該金型の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、該金型位置補正機構がその機能を発揮していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構と、該最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて、前記金型位置補正機構を該最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構と、を備えている。即ち、金型位置補正機構から金型の最適位置を検出するという機能を分離し、当該金型位置補正機構が型締め開始時にとるべき型締方向の最適位置の指標を検出する最適位置検出機構を別途設けている。この最適位置検出機構は、金型位置補正機構がフリーの状態で金型をソフトクランプすることにより、該最適位置の指標を検出する。金型位置補正機構は、この検出された最適位置の指標に基づいて当該最適位置に対応する位置にまで駆動される。この結果、例えば、前記改良樹脂封止装置のように、金型位置補正機構自体がその最適位置を得るために段差部を有しているものであっても、これらを衝突させながら駆動する必要がなくなるため、段差部の形状を長期に亘って良好に維持することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、このような最適位置検出機構や金型位置補正機構を採用した場合であっても、相対向する金型（例えば上金型と下金型）との「型当り」が常に最適化されるわけではない。ここでいう「型当り」とは、相対向する金型の型締め時（型締め圧力が加わった時点）における金型全体の圧力分布状態のことである。例えば、図９に示したように、プレス機構としてトグルリンク式プレスを採用した場合であれば、型締め時においてはその構造上、金型を平面視した場合における当該金型の中央部よりも、周辺部分においてプレス圧力が相対的に大きく掛かり、当該金型（チェイスを含む）全体に歪みを生じさせてしまう（図１０参照）。この歪みは金型の「型当り」状態に直接的に影響を与えることとなる。即ち、金型を平面視した場合の中央部分において本来あるべき圧力よりも低く、一方、金型周辺部分において本来あるべき圧力よりも高くなってしまう。当然、この「型当り」状態が悪い場合（即ち、均等に圧力が分布していない状態）では、樹脂漏れを誘発する等、精度のよい樹脂封止を行うことが不可能である。
【０００８】
この「型当り」状態を改善するには、例えば図９にて示した樹脂封止装置８０の場合であれば、上金型８２の中央部付近にシム８４を介在させ、上金型８２の平面視における中央部付近を下金型８３側へと盛り上がらせるように調整すれば理論的には解消可能である。しかしながらこのような解消方法では断面が所謂「Ｖ字」状に歪んだ上下の金型で樹脂封止をすることとなり、成形品に悪影響（例えばクラック、反りなど）を与えてしまう。また、金型の歪みによって、基板等を金型表面上に位置決めする際の基準位置（オフセンタ）が不明確となり、かかる観点からも精度のよい樹脂封止を望むことができない。更に、場合によっては、上型８２側の調整そのものが何らかの理由で困難な場合も想定される。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、使用する金型に応じて「型当り」の微調整を可能とし、更に、当該微調整を最適位置検出機構や金型位置補正機構が備わる側の金型にて可能とすることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、前記金型の一方側の表面の少なくとも一部が、独立した表面部材で構成され、前記金型の一方側に付設され、前記表面部材全体の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、該金型位置補正機構がフリーの状態で前記金型をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構と、該最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて、前記金型位置補正機構を該最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構と、を備え、更に、前記金型位置補正機構に対する前記表面部材の型締め方向の位置を部分的に微調整可能な複数の微調整機構を備えるように構成することで、上記課題を解決するものである。
【００１１】
このような構成を採用したことによって、基板が載置される「表面部材」と「金型位置補正機構」との型締め方向の位置関係を部分的に微調整することが可能となる。その結果、当該金型位置補正機構が備わる側の金型にて所謂「型当り」の調整が可能となる。
【００１２】
更に、前記金型位置補正機構が、相対向して配置され、それぞれが前記金型の型締め面と平行で、且つ該型締め面からの距離が順次異なる位置に形成された複数の階段状のフラット面を有する構成とされた対となる第１、第２の金型位置補正体を有し、前記最適位置検出機構が、前記階段状のフラット面が互いに当接していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、前記第１、第２の金型位置補正体が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出するものであって、前記第１、第２の金型位置補正体の前記フラット面の前記型締め面からの距離が順次変化してゆく傾斜とは逆に傾斜したテーパ面を有する構成とされた対となる第１、第２の検出体を有し、前記表面部材側に配置される前記第１の金型位置補正体と前記第１の検出体がフリーとされ、且つ、前記第２の検出体が前記駆動機構によって前記第２の金型位置補正体と共に駆動可能とされるように構成してもよい。
【００１３】
このような構成を採用すれば、一旦、微調整機構によって金型位置補正機構に対する「表面部材」の型締め方向の位置を部分的に微調整した場合でも、当該微調整により生じた変位（金型位置補正機構に対する表面部材の型締め方向の変位）の影響を受けることなく、最適位置検出機構による最適位置の検出が可能となる。仮に、「前記第１の金型位置補正体と前記第１の検出体がフリー」とされていなければ、当該微調整機構による部分的な変位によって、正確な位置検出（最適位置検出機構による最適位置の検出）が困難となる。
【００１４】
また、前記微調整機構を、前記金型位置補正機構に埋め込まれた柱部材とシムで構成すれば、簡易な構成で微調整機構を構成できる。加えて、このような構成であれば、柱部材の位置や数、更には大きさを適宜調整することで、微調整機構そのもののバリエーションを確保することができるため、樹脂封止装置の種類や大きさ、プレス圧力、使用する金型等に応じて自由に設計することが可能となる。
【００１５】
なお、この明細書において「ソフトクランプ」とは、通常の型締めに比べ十分に弱い荷重（１〜３トン程度）での型締めを言うものとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る樹脂封止装置によれば、使用する金型毎に「型当り」の微調整が可能となる。更に当該微調整を金型位置補正機構が備わる金型側にて行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、当該実施形態の一例に係る樹脂封止装置の機能を示す模式図、図２は同装置の上金型を取り去った状態の下金型の平面図、図３は、同側面図である。図４は、第１、第２の補正体のフラット面付近の要部詳細図である。図５は、第２の補正体と第２の検出体を一体化された様子を示す平面図および正面図である。なお、各図は機能説明のために模式化しており、各部材の寸法比率や配置位置、形状等は必ずしも正確ではない。
【００１９】
この樹脂封止装置１１０は、相対向する金型（上金型１１２および下金型１１４）内で基板（被封止部材）１１６を樹脂にて封止するものである。樹脂封止装置１１０は、金型位置補正機構Ａ、最適位置検出機構Ｂ、および金型位置補正機構Ａの駆動機構Ｃを備える。以下、詳述する。
【００２０】
<樹脂封止装置の全体構成>
この樹脂封止装置１１０は、金型として、上金型１１２および下金型１１４を備える。上金型１１２は、上チェイス１１２Ａを備える。上チェイス１１２Ａは、基板１１６を封止するための空間ＳＰを備える。下金型１１４は、その表面の一部に、基板１１６を載置するための下チェイス（表面部材：可動キャビティ）１１４Ａを備えると共に、その周囲に当該下チェイス１１４Ａを支持するための竪壁部１１４Ｂを有している。
【００２１】
下金型１１４の下チェイス１１４Ａは、上チェイス１１２Ａと共に基板１１６の外周縁を含む所定部位をクランプ可能である。なお、上チェイス１１２Ａおよび下チェイス１１４Ａのセットは、ひとつの金型１１２、１１４内に複数（図示の例では２個）設けられている（図２参照）。
【００２２】
この下チェイス１１４Ａは金型位置補正機構Ａ（詳細は後述する）を構成する第１の補正体１３０上に載置された構成とされている。また、この第１の補正体１３０は、下金型１１４に対し、ばね１５５にてフローティング状態で上下動可能に支持されている。その結果、下チェイス１１４Ａは、上金型１１２側から受ける力によって、所定の範囲で上下動（Ｚ方向）可能とされている。即ち、上下金型１１２、１１４にてクランプする基盤１１６の厚みに応じて、下チェイス１１４Ａ全体が沈み込むことが可能とされている。
【００２３】
<金型位置補正機構の構成>
ここで、金型位置補正機構Ａについて説明する。金型位置補正機構Ａは、該金型の型締め方向（Ｚ方向）の位置（より具体的には下チェイス１１４Ａの型締め方向の位置）を補正するために金型のうちの一方側（この実施形態では下金型１１４側）に対して付設されたもので、一対の第１、第２の補正体（金型位置補正体）１３０、１４０を備える。
【００２４】
第１の補正体１３０は、前述の通り、下金型１１４に対してばね１５５にてフローティング状態で上下動可能に支持されている。この第１の補正体１３０の上面側は、下チェイス１１４Ａを載置するために平坦（水平）に構成されている。その一方で、当該第１の補正体１３０の下面側は、所定の傾斜に沿って階段状に構成された第１のフラット面１３２を有する構成とされている。
【００２５】
一方、第２の補正体１４０は、前述した第１の補正体１３０に対向して配置されており、駆動機構Ｃ（詳細は後述する）により型締め方向（Ｚ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に所定のタイミングおよび所定の範囲で変位可能な構成とされている。またこの第２の補正体１４０の上面側は、前述した第１の補正体1３０における第１のフラット面１３２に対応するように、所定の傾斜に沿って階段状に構成された第２のフラット面１４２として構成されている。
【００２６】
なお、本実施形態においては、図４に示すように、第１の補正体１３０の第１のフラット面１３２のステップ距離（Ｘ方向の距離）Ｌ１および段差Ｈ１は、第２の補正体１４０の第２フラット面１４２のステップ距離Ｌ２および段差Ｈ２のそれぞれ約２倍に設定してある。すなわち、第１のフラット面１３２は、第２のフラット面１４２と１つおきに当接するようになっている。
【００２７】
また、各フラット面１３２、１４２は、金型面と平行（基板１１６の表裏面１１６Ａ、１１６Ｂと平行）である。第２の補正体１４０の第２のフラット面１４２は、金型面からの距離に対応する第１の補正体１３０の裏面１３３からの距離（厚さ）Ｄ１、Ｄ２（図示略）… Ｄｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１… が順次異なる位置に階段状に形成されている。また、第１の補正体１３０の第１のフラット面１３２は、一つおきの …Ｄｎ−２、Ｄｎ、Ｄｎ＋２、… の位置に階段状に形成されている。
【００２８】
第２のフラット面１４２の１段あたりの段差Ｈ２は、当該第１、第２の補正体１３０、１４０によって金型位置を補正する際の分解能を決定する要素となるため、封止する基板１１６の大きさや性質（特性）等に依存して適宜の値に設定する。この実施形態では、５μｍに設定されているが、さまざまな観点で適正な範囲が存在する。
【００２９】
なお、この実施形態では、第１、第２のフラット面１３２、１４２の段差端部は、所定のアール処理がなされ、該段差端部を保護するようにしているが、この処理は必ずしも必要ない。
【００３０】
<最適位置検出機構の構成>
次に、最適位置検出機構Ｂの構成について説明する。
【００３１】
最適位置検出機構Ｂは、金型位置補正機構Ａがその機能を発揮していない状態（即ち、第１、第２のフラット面１３２、１４２同士が当接していない状態）で上下の金型１１２、１１４をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構Ａが型締め開始時に取るべき型締め方向Ｚの最適位置に関する指標を検出する。
【００３２】
最適位置検出機構Ｂは、上下に対向する第１、第２の検出体１９０、１９２を有した構成とされている。上側に位置する第１の検出体１９０は、前述した第１の補正体１３０の略中央部に形成された貫通孔に嵌合する態様で配置されている（図５参照）。なお、当該嵌合は、完全に固定されたものではなく、第１の検出体１９０は第１の補正体１３０に対して少なくとも上下方向（Ｚ方向）に摺動可能とされており、所謂「フリーの状態」で嵌合している。また、第１の補正体１３０には引掛け部（図示していない）が設けられており、当該引掛け部の存在によって、第１の検出体１９０が貫通孔から抜け落ちないような構成とされている。即ち、第１の検出体１９０は、第１の補正体１３０に固定されていないものの、引掛り部の存在によって、第１の補正体１３０を介してばね１５５によるフローティング支持がなされている。なお、第１の検出体１９０の上面は、第１の補正体１３０と同様に平坦（水平）な面で構成されている。また、第１の検出体１９０の下面側は所定の傾斜をした第１のテーパ面１９４で構成される。なおこの第１のテーパ面１９４の傾斜は、前述した第１、第２のフラット面１３２、１４２全体の傾斜方向とは逆方向の傾斜とされている（後述する第２のテーパ面１９６も同様）。
【００３３】
一方、下側に位置する第２の検出体１９２は、前述した第２の補正体１４０の略中央部に形成された貫通孔に嵌合する態様で配置されている（図５参照）。この嵌合は、完全に固定のものであり、第２の補正体１４０と所謂「一体化」されている（この点、上記の第１の検出体１９０と第１の補正体１３０との関係とは異なる。）。また、この第２の検出体１９２の上面は、第１の検出体１９０における第１のテーパ面１９４に対応する第２のテーパ面１９６として構成されている。
【００３４】
この実施形態では、この第１、第２の検出体１９０、１９２の第１、第２のテーパ面１９４、１９６同士の相対摺動位置が、構造上、第１、第２の補正体１３０、１４０の型締方向の相対位置に対応している関係を利用している。即ち、上下の金型１１２、１１４、具体的にはそれぞれの上チェイス１１２Ａおよび下チェイス１１４Ａが、（基板１１６を配置した上で）ソフトクランプ状態とされたときに、これらのテーパ面１９４、１９６が当接するまで第２の補正体１４０ごと第２のテーパ面１９６をＸ方向（型締め方向Ｚと垂直な方向）に移動（駆動機構Ｃによる移動）させることにより、ソフトクランプ状態における第１、第２のテーパ面１９４、１９６の相対位置（第２のテーパ面１９６のＸ方向の絶対位置：指標）を知ることができる（後述）。
【００３５】
この第１、第２のテーパ面１９４、１９６の相対位置（指標）に対応する金型補正機構の位置が「金型位置補正機構Ａが型締め開始時に取るべき型締め方向Ｚの最適位置」に当たるため、当該「最適位置」を形成し得る第１の補正体１３０のＸ方向の絶対位置を予め設計上で把握しておくことにより、第１、第２の補正体１３０、１４０のフラット面１３２、１４２同士を直接摺動させることなく第２の補正体１４０を目標とする位置までダイレクトに移動させる構成を構築することができる。
【００３６】
前記駆動機構Ｃは、このようにして最適位置検出機構Ｂによって検出された最適位置の指標に基づいて、金型位置補正機構Ａ（具体的にはその第２の補正体１４０）を該最適位置にまで実際に駆動するためのもので、この実施形態では、第２の補正体１４０を型締め方向Ｚと直角の方向Ｘに駆動するためのエンコーダ（図示しない）付きのサーボモータ１５２、ボールねじ１５４、および、該ボールねじ１５４によってＸ方向に駆動されるロッド１５６等によって構成されている（図２および図３参照）。
【００３７】
なお、図２の符号１５８はヒータである。
【００３８】
<微調整機構の構成>
本実施形態では、上述した通り、第１の補正体１３０上に下チェイス１１４Ａが載置される構成とされている。この第１の補正体１３０の上面には、複数の挿入穴１３０Ａが形成されており、当該挿入穴１３０Ａ内に、それぞれピラー１３６を嵌入させることが可能とされている。また、必要により、ピラー１３６を挿入穴１３０Ａに嵌入させるに先立って、所定の厚みを有するシム１３８を挿入させることが可能とされている。本実施形態においては、図２にて示したように、各下チェイス１１４Ａの左右（Ｘ方向）端付近にそれぞれ前後に（Ｙ方向に）並んで挿入穴１３０Ａが形成され、それぞれの挿入穴１３０Ａにピラー１３６が嵌入している。即ち、必要により、それぞれの挿入穴１３０Ａに所定の厚みのシム１３８を挿入した上で、ピラー１３６を嵌入させることによって、下チェイス１１４Ａを部分的に変位（型締め方向に変位）させることが可能に構成されている。その結果、第１の補正体に対する下チェイス１１４Ａの位置（型締め方向の位置）の部分的な微調整が可能となっている。これらそれぞれのピラー１３６およびシム１３８が、微調整機構を構成している。なお、ピラー１３６の配置位置は上記の態様に限定されるものではない。例えばより小さなピラーを数多く配置してもよい。更に、Ｙ方向のみならずＸ方向に配列してもよいし両方向に配列してもよい。また、ピラー自体の形状の図示したような円柱形状である必要はなく、適宜最適な形状に変更可能である。
【００３９】
なお、上記のように微調整機構が下型１１４側に備わっているため、「型当り」の微調整を下型１１４側、即ち、金型位置補正機構Ａや最適位置検出機構Ｂが存在する金型側にて可能となる。その結果、「型当り」の調整を上型１１２側にて行なう必要がない。更に、型当り調整によって上下の金型が「Ｖ字」状に歪んだ状態での樹脂封止を防止できるため、成形品に悪影響（例えばクラック、反りなど）を与えることもない。また、金型の歪みによって、基板等を金型表面上に位置決めする際の基準位置（オフセンタ）が不明確となることも防止できる。
【００４０】
<微調整機構による微調整方法>
最初に上金型１１２と下金型１１４上とで、型締め圧力を検出可能なシート状のゲージ（例えば圧力の程度によって変色するもの等）をクランプする。なおこの時点では、全ての挿入穴１３０Ａにはシム１３８は挿入されておらず、ピラー１３６のみが嵌入しているのみ（即ち微調整されていない状態）である。
【００４１】
その後サーボモータを駆動させ、第２の補正体１４０を適当な位置に移動させる。
【００４２】
その状態で図示せぬプレス機構を作動させ、型締め（本クランプ）する。
【００４３】
型開き後、シート状のゲージの検出結果に基づいて、必要な挿入穴１３０Ａ内に、必要量のシム１３８を挿入する。具体的には、圧力が低い部分に相当する挿入穴１３０Ａからピラー１３６を一旦抜き取った後、必要量の（必要厚さの）シム１３８をそれぞれ挿入し、再度ピラー１３６を嵌入させる。
【００４４】
この状態で再度ゲージを挟んで型締めし、型当り（圧力分布）を判断する。
【００４５】
この作業を「型当り」状態が許容範囲に至るまで繰り返す。
【００４６】
このような微調整によって、上下金型１１２、１１４を型締め（本クランプ）した際の、両金型１１２、１１４の「型当り」が均一化される。
【００４７】
なお、当該微調整は、図６にて示した「基準板厚＋ｔ１」と「基準板厚＋ｔ２」とのストロークの範囲内で行われるものである。
【００４８】
<樹脂封止装置の作用>
次に、この実施形態の作用を説明する。
【００４９】
（１）原点検出
基板１１６がクランプされていない状態で原点検出を行う。
【００５０】
（２）待機位置へ移動
通常の型締めに比べ十分に弱い荷重（１〜３〔トン〕程度）で型締め（ソフトクランプ
）を行う。ソフトクランプ状態とは、ここでは、ばね１５５の付勢力によって基板１１６がクランプされる状態である。このとき、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２は、事前にフローティングしていた第１の補正体１３０および第１の検出体１９０がソフトクランプにより押し下げられても接触しない位置（フリー位置）に移動しておく。このソフトクランプ状態の位置を「待機位置」とする。
【００５１】
（３）基板１１６の厚みに対応する最適位置の検出
次に、基板１１６の厚み（基板の種類やばらつきに起因して変動する厚み）に対応する「最適位置」の指標を得るために、前記ソフトクランプ状態において第１、第２の検出体１９０、１９２の第１、第２のテーパ面１９４、１９６同士を衝突させ、両テーパ面１９４、１９６の間にあった隙間をなくす。このとき、サーボモータ１５２のエンコーダの読値から計算される第２の補正体１４０を介した第２の検出体１９２の位置を以って最適位置の指標を求める。本実施形態においては、第１の補正体１３０と第１の検出体１９０が少なくとも型締め方向に「フリー」とされているため、下チェイス１１４Ａが微調整機構の微調整（ピラー１３６とシム１３８による微調整）によって変位（金型位置補正機構に対する表面部材の型締め方向の変位）している場合においても、当該変位の影響を受けることなく、最適位置検出機構による最適位置の検出が可能となっている。
【００５２】
（４）ソフトクランプ解除
基板１１６の厚みに対応する最適位置の指標を検出できたならば、ソフトクランプを解除する。
【００５３】
（５）第２の補正体１４０を最適位置に移動
基板１１６の厚みを補正可能な「最適位置」に第２の補正体１４０（および第２の検出体１９２）をソフトクランプが解除されている状態で移動させる。その移動量は「（最適位置に対応する値）＋（基板潰し量分）」である。基板つぶし量とは、樹脂封止の際に丁度封止可能な位置より更に型締めすることにより、封止の確実性を担保するときのその上乗せ分の締め代をいう。このつぶし量は、基板の種類によって異なる値で事前にコントローラに入力される。
【００５４】
（６）本クランプ
補正のための移動が完了したならば、そこで本クランプを開始し本来の成形・樹脂封止を行う。本実施形態においては、微調整機構による微調整（「表面部材」と「金型位置補正機構」との型締め方向の部分的な位置関係の微調整）を行っているため上下金型１１２、１１４の「型当り」が良好となる。その結果、「型当り」に起因する樹脂漏れ等の不具合は発生しない。
【００５５】
（７）本クランプ解除
成形が完了したら、クランプを解除し製品を搬出する。
【００５６】
（８）原点に移動
上記動作の（１）に戻る。
【００５７】
ここで、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２の動作ストロークと検出／補正ストロークの関係について、図６を用いて説明する。図６は、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２の動作ストロークと検出・補正ストロークの関係を示したグラフである。
【００５８】
第２の補正体１４０および第２の検出体１９２は一体的に動くが、その動作ストロークは、機能的には「最適位置の指標を検出するための第２の検出体１９２のストローク」と「検出した最適位置の指標に基づく実際の補正を行うためのストローク」に分けられる。
【００５９】
前述したように、待機位置Ｘ１にいた第２の検出体１９２が、ソフトクランプ状態でＸ方向に移動したときに（板厚検出範囲ストローク内の）Ｘ２位置で第１の検出体１９０に当接したとする。当接によって第１、第２のテーパ面１９４、１９６の間にあった隙間がなくなり、第２の検出体１９２が停止すると、その位置Ｘ２がサーボモータ１５２のエンコーダを用いて測定される。
【００６０】
第２の検出体１９２の位置と最適位置の指標には図９のラインＬ１で示すような関係があることから、該ラインＬ１と第２の検出体１９２と一体化されている第２の補正体１４０の位置（エンコーダの位置）との交点Ｐ１から最適位置の指標ＯＰ１を算出することが出来る。
【００６１】
指標ＯＰ１が求まると、補正量（移動すべき量）Ｓが、設計上予め知られている第２の補正体１４０のストロークラインＬ２で示す関係とに基づいて算出される。補正量Ｓは、前述したように、「基準となる最適位置まで補正する量Ｓ１」と「成形時に基板を押し潰す量Ｓ２」の和である。前者は図６の指標ＯＰ１によって確定されるラインＬ３と前記ラインＬ２との交点Ｐ２を読み取ることにより求めることができる。また、つぶし量Ｓ２は、基板１１６の種類によって異なる値で事前にコントローラに入力されている値を読み出す。基板１１６の厚みを補正するための補正量Ｓ（＝Ｓ１＋Ｓ２）の導出の後、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２を一体的に当該補正量Ｓだけ移動し、「最適位置」に対応するＸ方向位置Ｘ３にまでに移動させる。より具体的には、ラインＬ２は図６において一部拡大して示すように階段状となっているため、該補正量Ｓに対応するＸ方向位置Ｘ３に最も近く、且つ第１、第２の補正体１３０、１４０のフラット面同士が最も幅広く重なり得る位置Ｘ３ａにまで移動させることになる。
【００６２】
移動後、このＸ方向位置Ｘ３ａで本クランプを実施し、製品の成形・樹脂封止を行う。
【００６３】
なお、何らかのトラブルが発生して金型、例えば下チェイス１１４Ａ、第１の補正体１３０、および第１の検出体１９０のブロックが型締方向に固着されたような状態が形成されたときに、該最適位置検出機構Ｂの一対のテーパ面１９４、１９６を利用して、サーボモータ１５２の駆動によって該固着状態となった金型を強制的に離反させることもできる。このような固着が発生したときには、従来は、多くの場合、金型を分解して当該固着状態を解消をする等の方法が採用されたが、本実施形態においては、テーパ面１９４、１９６の存在により、このような離反を簡易に行うことができる。
【００６４】
なお、上記実施形態においては、金型位置補正機構Ａの第２の補正体１４０と最適位置検出機構Ｂの第２の検出体１９２を一体化していたが、本発明における金型位置補正機構や最適位置検出機構等の構成は、このような構成に限定されるものではない。
【００６５】
本発明の大きな特徴の一つとして、金型の型締方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、該金型補正機構が型締開始時にとるべき型締方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構とが、それぞれ独立して設けられていることが挙げられる。そのため、金型補正機構は、要は最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて金型の型締方向の位置を補正できさえすればよく、その構成の自由度が格段に広がるのが大きな特徴のひとつである。金型位置補正機構の具体的な構成に関わらず、最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて結果として該金型の型締め方向の位置が補正できれば、先の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６６】
また、更に、本発明では、図７に示されるように、基板の厚みの検出／補正可能な範囲α１は、予め想定される当該基板の厚みのばらつきの範囲α０を超えた範囲まで可能であるが、ばらつきの許容範囲外β１の部分に最適位置の指標が求められた場合には、これから封止しようとする被封止部材に何らかの異常が発生していると認識し、相応の警告を発生するような構成とすることもできる。これは、本発明が実際の補正機構とは別に、最適位置の検出機構を備えているが故に容易に実現できる効果と言える。
【００６７】
なお、上記実施形態においては、金型位置補正機構や最適位置検出機構は、下金型側に配置されていたが、上金型側に配置されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、電子部品等を搭載した基板を樹脂封止する際に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る樹脂封止装置の機能を示す模式図
【図２】同樹脂封止装置を、その上金型を取り去った状態で示した平面図
【図３】同側断面図
【図４】図３の矢視ＩＶ部分の拡大断面図
【図５】第２の補正体と第２の検出体を一体化された様子を示す平面図および正面図
【図６】第２の補正体および第２の検出体の動作ストロークと検出・補正ストロークの関係を示したグラフ
【図７】基板のばらつきの範囲と検出／補正可能な範囲の関係を示す線図
【図８】従来の樹脂封止装置による封止工程を示す断面図
【図９】トグルプレス機構を備えた樹脂封止装置全体の概略構成図
【図１０】金型の歪みの状態を模式的に示した図
【符号の説明】
【００７０】
１１０…樹脂封止装置
１１２…上金型
１１２Ａ…上チェイス
１１４…下金型
１１４Ａ…下チェイス
１１４Ｂ…堅牢部
１１６…基板
１１６Ａ…基板の表面
１１６Ｂ…基板の裏面
１３０…第１の補正体
１３２…（第１の補正体の）フラット面
１３６…ピラー
１３８…シム
１４０…第２の補正体
１４２…（第２の補正体の）フラット面
１５２…サーボモータ
１５４…ボールねじ
１９０…第１の検出体
１９２…第２の検出体
１９４…第１テーパ面
１９６…第２テーパ面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１において、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるような樹脂封止装置１０が提案されている。この樹脂封止装置１０は、上金型１２および下金型１４の間に基板１６を配置し、この基板１６上に配置されている半導体チップ１８を、ランナ１９を介して供給される樹脂によってチェイス空間ＳＰ内で封止するものである。この種の樹脂封止に当たっては、当該基板１６を最適な圧力で型締め（クランプ）する必要がある。この型締め力が小さ過ぎると、甚だしいときには溶融樹脂が金型１２、１４間に漏れ出してしまうことがあり、基板１６に「ばり」と称される不要樹脂部材が付着してしまう原因となる。逆に、この型締め力が大き過ぎると、精密なチップ等を有する基板を損傷させてしまう恐れがある。しかし、基板の厚さは、その種類によってさまざまに変化し、また、同一の種類であっても、製造のばらつきにより決して同一ではない。基板１６の厚さが想定されている厚さからずれると、当然に最適な圧力で型締めすることができなくなる。そこで、この樹脂封止装置１０では、下金型１４の下部に、ステージテーパ部材３０および可動テーパ部材４０を配置している。各テーパ部材３０、４０はそれぞれテーパ面３２、４２を有し、圧縮ばね５０を介して対向している。第２の補正体４０はエアシリンダ７０によって水平方向（型締め方向と垂直の方向）に変位可能とし、基板１６の厚さ変動分を補正可能とされている。なお、樹脂封止装置１０は、上金型１２と下金型１４との間に発生する型締力を両テーパ部材３０、４０のテーパ面３２、４２を介して受け止める構成とされていたため、型締力が掛かることによって該テーパ面３２、４２に水平方向の分力が発生し、型締の際に各テーパ部材３０、４０がずれる方向に力が加わってしまう。
【０００３】
一方、特許文献２においては、ステージテーパ部材３０および可動テーパ部材４０の前記テーパ面３２、４２が、型締面と平行で且つ該型締面からの距離が順次異なる位置に形成された複数の階段状のフラット面によって構成された改良型の樹脂封止装置が提案されている。この改良型の樹脂封止装置によれば、この階段状のフラット面の段差部の高さに相当する分解能で金型の型締め方向の位置を補正することが可能である。フラット面は、金型の型締め面と平行であり、したがって、強力な型締力が該フラット面に加わっても、型締力と垂直な方向に分力が発生する恐れはない。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４３８１９号公報
【特許文献２】特開２００６−３５７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２において示されているような構成を採用した場合でも、フラット面の段差は、型締め位置補正の際の分解能に相当することになるため、２μｍ〜１０μｍのオーダーとなることから、繰り返しの使用（割り込み挿入）により、段差端部が摩耗して一つ一つのフラット面が明瞭でなくなってくるという問題があることが分かった。
【０００６】
この問題点を解決するべく、出願人は、既に更なる改良を加えた樹脂封止装置を提案済みである（特願２００６−０２５１４０：未公知）。この提案済みの発明は、相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置において、前記金型の少なくとも一方側に対して付設され、該金型の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、該金型位置補正機構がその機能を発揮していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構と、該最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて、前記金型位置補正機構を該最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構と、を備えている。即ち、金型位置補正機構から金型の最適位置を検出するという機能を分離し、当該金型位置補正機構が型締め開始時にとるべき型締方向の最適位置の指標を検出する最適位置検出機構を別途設けている。この最適位置検出機構は、金型位置補正機構がフリーの状態で金型をソフトクランプすることにより、該最適位置の指標を検出する。金型位置補正機構は、この検出された最適位置の指標に基づいて当該最適位置に対応する位置にまで駆動される。この結果、例えば、前記改良樹脂封止装置のように、金型位置補正機構自体がその最適位置を得るために段差部を有しているものであっても、これらを衝突させながら駆動する必要がなくなるため、段差部の形状を長期に亘って良好に維持することが可能となる。
【０００７】
しかしながら、このような最適位置検出機構や金型位置補正機構を採用した場合であっても、相対向する金型（例えば上金型と下金型）との「型当り」が常に最適化されるわけではない。ここでいう「型当り」とは、相対向する金型の型締め時（型締め圧力が加わった時点）における金型全体の圧力分布状態のことである。例えば、図９に示したように、プレス機構としてトグルリンク式プレスを採用した場合であれば、型締め時においてはその構造上、金型を平面視した場合における当該金型の中央部よりも、周辺部分においてプレス圧力が相対的に大きく掛かり、当該金型（チェイスを含む）全体に歪みを生じさせてしまう（図１０参照）。この歪みは金型の「型当り」状態に直接的に影響を与えることとなる。即ち、金型を平面視した場合の中央部分において本来あるべき圧力よりも低く、一方、金型周辺部分において本来あるべき圧力よりも高くなってしまう。当然、この「型当り」状態が悪い場合（即ち、均等に圧力が分布していない状態）では、樹脂漏れを誘発する等、精度のよい樹脂封止を行うことが不可能である。
【０００８】
この「型当り」状態を改善するには、例えば図９にて示した樹脂封止装置８０の場合であれば、上金型８２の中央部付近にシム８４を介在させ、上金型８２の平面視における中央部付近を下金型８３側へと盛り上がらせるように調整すれば理論的には解消可能である。しかしながらこのような解消方法では断面が所謂「Ｖ字」状に歪んだ上下の金型で樹脂封止をすることとなり、成形品に悪影響（例えばクラック、反りなど）を与えてしまう。また、金型の歪みによって、基板等を金型表面上に位置決めする際の基準位置（オフセンタ）が不明確となり、かかる観点からも精度のよい樹脂封止を望むことができない。更に、場合によっては、上型８２側の調整そのものが何らかの理由で困難な場合も想定される。
【０００９】
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、使用する金型に応じて「型当り」の微調整を可能とし、更に、当該微調整を最適位置検出機構や金型位置補正機構が備わる側の金型にて可能とすることをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、前記金型の一方側の表面の少なくとも一部が、独立した表面部材で構成され、前記金型の一方側に付設され、前記表面部材全体の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、該金型位置補正機構がフリーの状態で前記金型をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構と、該最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて、前記金型位置補正機構を該最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構と、を備え、更に、前記金型位置補正機構に対する前記表面部材の型締め方向の位置を部分的に微調整可能な複数の微調整機構を備えるように構成することで、上記課題を解決するものである。
【００１１】
このような構成を採用したことによって、基板が載置される「表面部材」と「金型位置補正機構」との型締め方向の位置関係を部分的に微調整することが可能となる。その結果、当該金型位置補正機構が備わる側の金型にて所謂「型当り」の調整が可能となる。
【００１２】
更に、前記金型位置補正機構が、相対向して配置され、それぞれが前記金型の型締め面と平行で、且つ該型締め面からの距離が順次異なる位置に形成された複数の階段状のフラット面を有する構成とされた対となる第１、第２の金型位置補正体を有し、前記最適位置検出機構が、前記階段状のフラット面が互いに当接していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、前記第１、第２の金型位置補正体が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出するものであって、前記第１、第２の金型位置補正体の前記フラット面の前記型締め面からの距離が順次変化してゆく傾斜とは逆に傾斜したテーパ面を有する構成とされた対となる第１、第２の検出体を有し、前記表面部材側に配置される前記第１の金型位置補正体と前記第１の検出体がフリーとされ、且つ、前記第２の検出体が前記駆動機構によって前記第２の金型位置補正体と共に駆動可能とされるように構成してもよい。
【００１３】
このような構成を採用すれば、一旦、微調整機構によって金型位置補正機構に対する「表面部材」の型締め方向の位置を部分的に微調整した場合でも、当該微調整により生じた変位（金型位置補正機構に対する表面部材の型締め方向の変位）の影響を受けることなく、最適位置検出機構による最適位置の検出が可能となる。仮に、「前記第１の金型位置補正体と前記第１の検出体がフリー」とされていなければ、当該微調整機構による部分的な変位によって、正確な位置検出（最適位置検出機構による最適位置の検出）が困難となる。
【００１４】
また、前記微調整機構を、前記金型位置補正機構に埋め込まれた柱部材とシムで構成すれば、簡易な構成で微調整機構を構成できる。加えて、このような構成であれば、柱部材の位置や数、更には大きさを適宜調整することで、微調整機構そのもののバリエーションを確保することができるため、樹脂封止装置の種類や大きさ、プレス圧力、使用する金型等に応じて自由に設計することが可能となる。
【００１５】
なお、この明細書において「ソフトクランプ」とは、通常の型締めに比べ十分に弱い荷重（１〜３トン程度）での型締めを言うものとする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る樹脂封止装置によれば、使用する金型毎に「型当り」の微調整が可能となる。更に当該微調整を金型位置補正機構が備わる金型側にて行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、当該実施形態の一例に係る樹脂封止装置の機能を示す模式図、図２は同装置の上金型を取り去った状態の下金型の平面図、図３は、同側面図である。図４は、第１、第２の補正体のフラット面付近の要部詳細図である。図５は、第２の補正体と第２の検出体を一体化された様子を示す平面図および正面図である。なお、各図は機能説明のために模式化しており、各部材の寸法比率や配置位置、形状等は必ずしも正確ではない。
【００１９】
この樹脂封止装置１１０は、相対向する金型（上金型１１２および下金型１１４）内で基板（被封止部材）１１６を樹脂にて封止するものである。樹脂封止装置１１０は、金型位置補正機構Ａ、最適位置検出機構Ｂ、および金型位置補正機構Ａの駆動機構Ｃを備える。以下、詳述する。
【００２０】
<樹脂封止装置の全体構成>
この樹脂封止装置１１０は、金型として、上金型１１２および下金型１１４を備える。上金型１１２は、上チェイス１１２Ａを備える。上チェイス１１２Ａは、基板１１６を封止するための空間ＳＰを備える。下金型１１４は、その表面の一部に、基板１１６を載置するための下チェイス（表面部材：可動キャビティ）１１４Ａを備えると共に、その周囲に当該下チェイス１１４Ａを支持するための竪壁部１１４Ｂを有している。
【００２１】
下金型１１４の下チェイス１１４Ａは、上チェイス１１２Ａと共に基板１１６の外周縁を含む所定部位をクランプ可能である。なお、上チェイス１１２Ａおよび下チェイス１１４Ａのセットは、ひとつの金型１１２、１１４内に複数（図示の例では２個）設けられている（図２参照）。
【００２２】
この下チェイス１１４Ａは金型位置補正機構Ａ（詳細は後述する）を構成する第１の補正体１３０上に載置された構成とされている。また、この第１の補正体１３０は、下金型１１４に対し、ばね１５５にてフローティング状態で上下動可能に支持されている。その結果、下チェイス１１４Ａは、上金型１１２側から受ける力によって、所定の範囲で上下動（Ｚ方向）可能とされている。即ち、上下金型１１２、１１４にてクランプする基盤１１６の厚みに応じて、下チェイス１１４Ａ全体が沈み込むことが可能とされている。
【００２３】
<金型位置補正機構の構成>
ここで、金型位置補正機構Ａについて説明する。金型位置補正機構Ａは、該金型の型締め方向（Ｚ方向）の位置（より具体的には下チェイス１１４Ａの型締め方向の位置）を補正するために金型のうちの一方側（この実施形態では下金型１１４側）に対して付設されたもので、一対の第１、第２の補正体（金型位置補正体）１３０、１４０を備える。
【００２４】
第１の補正体１３０は、前述の通り、下金型１１４に対してばね１５５にてフローティング状態で上下動可能に支持されている。この第１の補正体１３０の上面側は、下チェイス１１４Ａを載置するために平坦（水平）に構成されている。その一方で、当該第１の補正体１３０の下面側は、所定の傾斜に沿って階段状に構成された第１のフラット面１３２を有する構成とされている。
【００２５】
一方、第２の補正体１４０は、前述した第１の補正体１３０に対向して配置されており、駆動機構Ｃ（詳細は後述する）により型締め方向（Ｚ方向）と垂直な方向（Ｘ方向）に所定のタイミングおよび所定の範囲で変位可能な構成とされている。またこの第２の補正体１４０の上面側は、前述した第１の補正体1３０における第１のフラット面１３２に対応するように、所定の傾斜に沿って階段状に構成された第２のフラット面１４２として構成されている。
【００２６】
なお、本実施形態においては、図４に示すように、第１の補正体１３０の第１のフラット面１３２のステップ距離（Ｘ方向の距離）Ｌ１および段差Ｈ１は、第２の補正体１４０の第２フラット面１４２のステップ距離Ｌ２および段差Ｈ２のそれぞれ約２倍に設定してある。すなわち、第１のフラット面１３２は、第２のフラット面１４２と１つおきに当接するようになっている。
【００２７】
また、各フラット面１３２、１４２は、金型面と平行（基板１１６の表裏面１１６Ａ、１１６Ｂと平行）である。第２の補正体１４０の第２のフラット面１４２は、金型面からの距離に対応する第１の補正体１３０の裏面１３３からの距離（厚さ）Ｄ１、Ｄ２（図示略）… Ｄｎ−１、Ｄｎ、Ｄｎ＋１… が順次異なる位置に階段状に形成されている。また、第１の補正体１３０の第１のフラット面１３２は、一つおきの …Ｄｎ−２、Ｄｎ、Ｄｎ＋２、… の位置に階段状に形成されている。
【００２８】
第２のフラット面１４２の１段あたりの段差Ｈ２は、当該第１、第２の補正体１３０、１４０によって金型位置を補正する際の分解能を決定する要素となるため、封止する基板１１６の大きさや性質（特性）等に依存して適宜の値に設定する。この実施形態では、５μｍに設定されているが、さまざまな観点で適正な範囲が存在する。
【００２９】
なお、この実施形態では、第１、第２のフラット面１３２、１４２の段差端部は、所定のアール処理がなされ、該段差端部を保護するようにしているが、この処理は必ずしも必要ない。
【００３０】
<最適位置検出機構の構成>
次に、最適位置検出機構Ｂの構成について説明する。
【００３１】
最適位置検出機構Ｂは、金型位置補正機構Ａがその機能を発揮していない状態（即ち、第１、第２のフラット面１３２、１４２同士が当接していない状態）で上下の金型１１２、１１４をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構Ａが型締め開始時に取るべき型締め方向Ｚの最適位置に関する指標を検出する。
【００３２】
最適位置検出機構Ｂは、上下に対向する第１、第２の検出体１９０、１９２を有した構成とされている。上側に位置する第１の検出体１９０は、前述した第１の補正体１３０の略中央部に形成された貫通孔に嵌合する態様で配置されている（図５参照）。なお、当該嵌合は、完全に固定されたものではなく、第１の検出体１９０は第１の補正体１３０に対して少なくとも上下方向（Ｚ方向）に摺動可能とされており、所謂「フリーの状態」で嵌合している。また、第１の補正体１３０には引掛け部（図示していない）が設けられており、当該引掛け部の存在によって、第１の検出体１９０が貫通孔から抜け落ちないような構成とされている。即ち、第１の検出体１９０は、第１の補正体１３０に固定されていないものの、引掛り部の存在によって、第１の補正体１３０を介してばね１５５によるフローティング支持がなされている。なお、第１の検出体１９０の上面は、第１の補正体１３０と同様に平坦（水平）な面で構成されている。また、第１の検出体１９０の下面側は所定の傾斜をした第１のテーパ面１９４で構成される。なおこの第１のテーパ面１９４の傾斜は、前述した第１、第２のフラット面１３２、１４２全体の傾斜方向とは逆方向の傾斜とされている（後述する第２のテーパ面１９６も同様）。
【００３３】
一方、下側に位置する第２の検出体１９２は、前述した第２の補正体１４０の略中央部に形成された貫通孔に嵌合する態様で配置されている（図５参照）。この嵌合は、完全に固定のものであり、第２の補正体１４０と所謂「一体化」されている（この点、上記の第１の検出体１９０と第１の補正体１３０との関係とは異なる。）。また、この第２の検出体１９２の上面は、第１の検出体１９０における第１のテーパ面１９４に対応する第２のテーパ面１９６として構成されている。
【００３４】
この実施形態では、この第１、第２の検出体１９０、１９２の第１、第２のテーパ面１９４、１９６同士の相対摺動位置が、構造上、第１、第２の補正体１３０、１４０の型締方向の相対位置に対応している関係を利用している。即ち、上下の金型１１２、１１４、具体的にはそれぞれの上チェイス１１２Ａおよび下チェイス１１４Ａが、（基板１１６を配置した上で）ソフトクランプ状態とされたときに、これらのテーパ面１９４、１９６が当接するまで第２の補正体１４０ごと第２のテーパ面１９６をＸ方向（型締め方向Ｚと垂直な方向）に移動（駆動機構Ｃによる移動）させることにより、ソフトクランプ状態における第１、第２のテーパ面１９４、１９６の相対位置（第２のテーパ面１９６のＸ方向の絶対位置：指標）を知ることができる（後述）。
【００３５】
この第１、第２のテーパ面１９４、１９６の相対位置（指標）に対応する金型補正機構の位置が「金型位置補正機構Ａが型締め開始時に取るべき型締め方向Ｚの最適位置」に当たるため、当該「最適位置」を形成し得る第１の補正体１３０のＸ方向の絶対位置を予め設計上で把握しておくことにより、第１、第２の補正体１３０、１４０のフラット面１３２、１４２同士を直接摺動させることなく第２の補正体１４０を目標とする位置までダイレクトに移動させる構成を構築することができる。
【００３６】
前記駆動機構Ｃは、このようにして最適位置検出機構Ｂによって検出された最適位置の指標に基づいて、金型位置補正機構Ａ（具体的にはその第２の補正体１４０）を該最適位置にまで実際に駆動するためのもので、この実施形態では、第２の補正体１４０を型締め方向Ｚと直角の方向Ｘに駆動するためのエンコーダ（図示しない）付きのサーボモータ１５２、ボールねじ１５４、および、該ボールねじ１５４によってＸ方向に駆動されるロッド１５６等によって構成されている（図２および図３参照）。
【００３７】
なお、図２の符号１５８はヒータである。
【００３８】
<微調整機構の構成>
本実施形態では、上述した通り、第１の補正体１３０上に下チェイス１１４Ａが載置される構成とされている。この第１の補正体１３０の上面には、複数の挿入穴１３０Ａが形成されており、当該挿入穴１３０Ａ内に、それぞれピラー１３６を嵌入させることが可能とされている。また、必要により、ピラー１３６を挿入穴１３０Ａに嵌入させるに先立って、所定の厚みを有するシム１３８を挿入させることが可能とされている。本実施形態においては、図２にて示したように、各下チェイス１１４Ａの左右（Ｘ方向）端付近にそれぞれ前後に（Ｙ方向に）並んで挿入穴１３０Ａが形成され、それぞれの挿入穴１３０Ａにピラー１３６が嵌入している。即ち、必要により、それぞれの挿入穴１３０Ａに所定の厚みのシム１３８を挿入した上で、ピラー１３６を嵌入させることによって、下チェイス１１４Ａを部分的に変位（型締め方向に変位）させることが可能に構成されている。その結果、第１の補正体に対する下チェイス１１４Ａの位置（型締め方向の位置）の部分的な微調整が可能となっている。これらそれぞれのピラー１３６およびシム１３８が、微調整機構を構成している。なお、ピラー１３６の配置位置は上記の態様に限定されるものではない。例えばより小さなピラーを数多く配置してもよい。更に、Ｙ方向のみならずＸ方向に配列してもよいし両方向に配列してもよい。また、ピラー自体の形状の図示したような円柱形状である必要はなく、適宜最適な形状に変更可能である。
【００３９】
なお、上記のように微調整機構が下型１１４側に備わっているため、「型当り」の微調整を下型１１４側、即ち、金型位置補正機構Ａや最適位置検出機構Ｂが存在する金型側にて可能となる。その結果、「型当り」の調整を上型１１２側にて行なう必要がない。更に、型当り調整によって上下の金型が「Ｖ字」状に歪んだ状態での樹脂封止を防止できるため、成形品に悪影響（例えばクラック、反りなど）を与えることもない。また、金型の歪みによって、基板等を金型表面上に位置決めする際の基準位置（オフセンタ）が不明確となることも防止できる。
【００４０】
<微調整機構による微調整方法>
最初に上金型１１２と下金型１１４上とで、型締め圧力を検出可能なシート状のゲージ（例えば圧力の程度によって変色するもの等）をクランプする。なおこの時点では、全ての挿入穴１３０Ａにはシム１３８は挿入されておらず、ピラー１３６のみが嵌入しているのみ（即ち微調整されていない状態）である。
【００４１】
その後サーボモータを駆動させ、第２の補正体１４０を適当な位置に移動させる。
【００４２】
その状態で図示せぬプレス機構を作動させ、型締め（本クランプ）する。
【００４３】
型開き後、シート状のゲージの検出結果に基づいて、必要な挿入穴１３０Ａ内に、必要量のシム１３８を挿入する。具体的には、圧力が低い部分に相当する挿入穴１３０Ａからピラー１３６を一旦抜き取った後、必要量の（必要厚さの）シム１３８をそれぞれ挿入し、再度ピラー１３６を嵌入させる。
【００４４】
この状態で再度ゲージを挟んで型締めし、型当り（圧力分布）を判断する。
【００４５】
この作業を「型当り」状態が許容範囲に至るまで繰り返す。
【００４６】
このような微調整によって、上下金型１１２、１１４を型締め（本クランプ）した際の、両金型１１２、１１４の「型当り」が均一化される。
【００４７】
なお、当該微調整は、図６にて示した「基準板厚＋ｔ１」と「基準板厚＋ｔ２」とのストロークの範囲内で行われるものである。
【００４８】
<樹脂封止装置の作用>
次に、この実施形態の作用を説明する。
【００４９】
（１）原点検出
基板１１６がクランプされていない状態で原点検出を行う。
【００５０】
（２）待機位置へ移動
通常の型締めに比べ十分に弱い荷重（１〜３〔トン〕程度）で型締め（ソフトクランプ
）を行う。ソフトクランプ状態とは、ここでは、ばね１５５の付勢力によって基板１１６がクランプされる状態である。このとき、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２は、事前にフローティングしていた第１の補正体１３０および第１の検出体１９０がソフトクランプにより押し下げられても接触しない位置（フリー位置）に移動しておく。このソフトクランプ状態の位置を「待機位置」とする。
【００５１】
（３）基板１１６の厚みに対応する最適位置の検出
次に、基板１１６の厚み（基板の種類やばらつきに起因して変動する厚み）に対応する「最適位置」の指標を得るために、前記ソフトクランプ状態において第１、第２の検出体１９０、１９２の第１、第２のテーパ面１９４、１９６同士を衝突させ、両テーパ面１９４、１９６の間にあった隙間をなくす。このとき、サーボモータ１５２のエンコーダの読値から計算される第２の補正体１４０を介した第２の検出体１９２の位置を以って最適位置の指標を求める。本実施形態においては、第１の補正体１３０と第１の検出体１９０が少なくとも型締め方向に「フリー」とされているため、下チェイス１１４Ａが微調整機構の微調整（ピラー１３６とシム１３８による微調整）によって変位（金型位置補正機構に対する表面部材の型締め方向の変位）している場合においても、当該変位の影響を受けることなく、最適位置検出機構による最適位置の検出が可能となっている。
【００５２】
（４）ソフトクランプ解除
基板１１６の厚みに対応する最適位置の指標を検出できたならば、ソフトクランプを解除する。
【００５３】
（５）第２の補正体１４０を最適位置に移動
基板１１６の厚みを補正可能な「最適位置」に第２の補正体１４０（および第２の検出体１９２）をソフトクランプが解除されている状態で移動させる。その移動量は「（最適位置に対応する値）＋（基板潰し量分）」である。基板つぶし量とは、樹脂封止の際に丁度封止可能な位置より更に型締めすることにより、封止の確実性を担保するときのその上乗せ分の締め代をいう。このつぶし量は、基板の種類によって異なる値で事前にコントローラに入力される。
【００５４】
（６）本クランプ
補正のための移動が完了したならば、そこで本クランプを開始し本来の成形・樹脂封止を行う。本実施形態においては、微調整機構による微調整（「表面部材」と「金型位置補正機構」との型締め方向の部分的な位置関係の微調整）を行っているため上下金型１１２、１１４の「型当り」が良好となる。その結果、「型当り」に起因する樹脂漏れ等の不具合は発生しない。
【００５５】
（７）本クランプ解除
成形が完了したら、クランプを解除し製品を搬出する。
【００５６】
（８）原点に移動
上記動作の（１）に戻る。
【００５７】
ここで、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２の動作ストロークと検出／補正ストロークの関係について、図６を用いて説明する。図６は、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２の動作ストロークと検出・補正ストロークの関係を示したグラフである。
【００５８】
第２の補正体１４０および第２の検出体１９２は一体的に動くが、その動作ストロークは、機能的には「最適位置の指標を検出するための第２の検出体１９２のストローク」と「検出した最適位置の指標に基づく実際の補正を行うためのストローク」に分けられる。
【００５９】
前述したように、待機位置Ｘ１にいた第２の検出体１９２が、ソフトクランプ状態でＸ方向に移動したときに（板厚検出範囲ストローク内の）Ｘ２位置で第１の検出体１９０に当接したとする。当接によって第１、第２のテーパ面１９４、１９６の間にあった隙間がなくなり、第２の検出体１９２が停止すると、その位置Ｘ２がサーボモータ１５２のエンコーダを用いて測定される。
【００６０】
第２の検出体１９２の位置と最適位置の指標には図９のラインＬ１で示すような関係があることから、該ラインＬ１と第２の検出体１９２と一体化されている第２の補正体１４０の位置（エンコーダの位置）との交点Ｐ１から最適位置の指標ＯＰ１を算出することが出来る。
【００６１】
指標ＯＰ１が求まると、補正量（移動すべき量）Ｓが、設計上予め知られている第２の補正体１４０のストロークラインＬ２で示す関係とに基づいて算出される。補正量Ｓは、前述したように、「基準となる最適位置まで補正する量Ｓ１」と「成形時に基板を押し潰す量Ｓ２」の和である。前者は図６の指標ＯＰ１によって確定されるラインＬ３と前記ラインＬ２との交点Ｐ２を読み取ることにより求めることができる。また、つぶし量Ｓ２は、基板１１６の種類によって異なる値で事前にコントローラに入力されている値を読み出す。基板１１６の厚みを補正するための補正量Ｓ（＝Ｓ１＋Ｓ２）の導出の後、第２の補正体１４０および第２の検出体１９２を一体的に当該補正量Ｓだけ移動し、「最適位置」に対応するＸ方向位置Ｘ３にまでに移動させる。より具体的には、ラインＬ２は図６において一部拡大して示すように階段状となっているため、該補正量Ｓに対応するＸ方向位置Ｘ３に最も近く、且つ第１、第２の補正体１３０、１４０のフラット面同士が最も幅広く重なり得る位置Ｘ３ａにまで移動させることになる。
【００６２】
移動後、このＸ方向位置Ｘ３ａで本クランプを実施し、製品の成形・樹脂封止を行う。
【００６３】
なお、何らかのトラブルが発生して金型、例えば下チェイス１１４Ａ、第１の補正体１３０、および第１の検出体１９０のブロックが型締方向に固着されたような状態が形成されたときに、該最適位置検出機構Ｂの一対のテーパ面１９４、１９６を利用して、サーボモータ１５２の駆動によって該固着状態となった金型を強制的に離反させることもできる。このような固着が発生したときには、従来は、多くの場合、金型を分解して当該固着状態を解消をする等の方法が採用されたが、本実施形態においては、テーパ面１９４、１９６の存在により、このような離反を簡易に行うことができる。
【００６４】
なお、上記実施形態においては、金型位置補正機構Ａの第２の補正体１４０と最適位置検出機構Ｂの第２の検出体１９２を一体化していたが、本発明における金型位置補正機構や最適位置検出機構等の構成は、このような構成に限定されるものではない。
【００６５】
本発明の大きな特徴の一つとして、金型の型締方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、該金型補正機構が型締開始時にとるべき型締方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構とが、それぞれ独立して設けられていることが挙げられる。そのため、金型補正機構は、要は最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて金型の型締方向の位置を補正できさえすればよく、その構成の自由度が格段に広がるのが大きな特徴のひとつである。金型位置補正機構の具体的な構成に関わらず、最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて結果として該金型の型締め方向の位置が補正できれば、先の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。
【００６６】
また、更に、本発明では、図７に示されるように、基板の厚みの検出／補正可能な範囲α１は、予め想定される当該基板の厚みのばらつきの範囲α０を超えた範囲まで可能であるが、ばらつきの許容範囲外β１の部分に最適位置の指標が求められた場合には、これから封止しようとする被封止部材に何らかの異常が発生していると認識し、相応の警告を発生するような構成とすることもできる。これは、本発明が実際の補正機構とは別に、最適位置の検出機構を備えているが故に容易に実現できる効果と言える。
【００６７】
なお、上記実施形態においては、金型位置補正機構や最適位置検出機構は、下金型側に配置されていたが、上金型側に配置されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、電子部品等を搭載した基板を樹脂封止する際に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施形態の一例に係る樹脂封止装置の機能を示す模式図
【図２】同樹脂封止装置を、その上金型を取り去った状態で示した平面図
【図３】同側断面図
【図４】図３の矢視ＩＶ部分の拡大断面図
【図５】第２の補正体と第２の検出体を一体化された様子を示す平面図および正面図
【図６】第２の補正体および第２の検出体の動作ストロークと検出・補正ストロークの関係を示したグラフ
【図７】基板のばらつきの範囲と検出／補正可能な範囲の関係を示す線図
【図８】従来の樹脂封止装置による封止工程を示す断面図
【図９】トグルプレス機構を備えた樹脂封止装置全体の概略構成図
【図１０】金型の歪みの状態を模式的に示した図
【符号の説明】
【００７０】
１１０…樹脂封止装置
１１２…上金型
１１２Ａ…上チェイス
１１４…下金型
１１４Ａ…下チェイス
１１４Ｂ…堅牢部
１１６…基板
１１６Ａ…基板の表面
１１６Ｂ…基板の裏面
１３０…第１の補正体
１３２…（第１の補正体の）フラット面
１３６…ピラー
１３８…シム
１４０…第２の補正体
１４２…（第２の補正体の）フラット面
１５２…サーボモータ
１５４…ボールねじ
１９０…第１の検出体
１９２…第２の検出体
１９４…第１テーパ面
１９６…第２テーパ面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、
前記金型の一方側の表面の少なくとも一部が、独立した表面部材で構成され、
前記金型の一方側に付設され、前記表面部材全体の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、
該金型位置補正機構がその機能を発揮していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構と、
該最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて、前記金型位置補正機構を該最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構と、を備え、
更に、前記金型位置補正機構に対する前記表面部材の型締め方向の位置を部分的に微調整可能な複数の微調整機構が備わっている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金型位置補正機構が、相対向して配置され、それぞれが前記金型の型締め面と平行で、且つ該型締め面からの距離が順次異なる位置に形成された複数の階段状のフラット面を有する構成とされた対となる第１、第２の金型位置補正体を有し、
前記最適位置検出機構が、前記階段状のフラット面が互いに当接していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、前記第１、第２の金型位置補正体が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出するものであって、前記第１、第２の金型位置補正体の前記フラット面の前記型締め面からの距離が順次変化してゆく傾斜とは逆に傾斜したテーパ面を有する構成とされた対となる第１、第２の検出体を有し、
前記表面部材側に配置される前記第１の金型位置補正体と前記第１の検出体がフリーとされ、且つ、前記第２の検出体が前記駆動機構によって前記第２の金型位置補正体と共に駆動可能とされている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記微調整機構が、前記金型位置補正機構に埋め込まれた柱部材とシムである
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項１】
相対向する金型内で被封止材を樹脂にて封止する樹脂封止装置であって、
前記金型の一方側の表面の少なくとも一部が、独立した表面部材で構成され、
前記金型の一方側に付設され、前記表面部材全体の型締め方向の位置を補正可能な金型位置補正機構と、
該金型位置補正機構がその機能を発揮していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、該金型位置補正機構が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出可能な最適位置検出機構と、
該最適位置検出機構によって検出された最適位置の指標に基づいて、前記金型位置補正機構を該最適位置に対応する位置にまで駆動する駆動機構と、を備え、
更に、前記金型位置補正機構に対する前記表面部材の型締め方向の位置を部分的に微調整可能な複数の微調整機構が備わっている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記金型位置補正機構が、相対向して配置され、それぞれが前記金型の型締め面と平行で、且つ該型締め面からの距離が順次異なる位置に形成された複数の階段状のフラット面を有する構成とされた対となる第１、第２の金型位置補正体を有し、
前記最適位置検出機構が、前記階段状のフラット面が互いに当接していない状態で前記金型をソフトクランプすることにより、前記第１、第２の金型位置補正体が型締め開始時に取るべき型締め方向の最適位置の指標を検出するものであって、前記第１、第２の金型位置補正体の前記フラット面の前記型締め面からの距離が順次変化してゆく傾斜とは逆に傾斜したテーパ面を有する構成とされた対となる第１、第２の検出体を有し、
前記表面部材側に配置される前記第１の金型位置補正体と前記第１の検出体がフリーとされ、且つ、前記第２の検出体が前記駆動機構によって前記第２の金型位置補正体と共に駆動可能とされている
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記微調整機構が、前記金型位置補正機構に埋め込まれた柱部材とシムである
ことを特徴とする樹脂封止装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−３４８８８（Ｐ２００９−３４８８８Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２００６９８（Ｐ２００７−２００６９８）
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１日（２００７．８．１）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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