CN1082425C - 注射模制设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种注射模制设备是安装在一个可分度的旋转工作台(70)上，所述设备具有多个模压机(10)，例如用于封装集成电路的传递式模压机。在所述工作台周围等距离间隔地布置了固定的装载和卸载工位(60、62、64)，以便当模压机逐次地对准每个工位时，将一插入件装入模腔，将模制材料粒块装入，并将模制后的产品取出。设置了一与模压机(10)一起转动的控制器(80)，以便单独地控制模压机的功能，例如模压机的打开和闭合以及模具内的温度和压力等。在用于控制的控制面板内还设置了另一控制器，以便控制例如各工位的功能并接收来自于使用者的输入信号，在两个控制器之间有相互联系。

Description

注射模制设备和方法
本发明涉及一种用于注射模制，例如用于封装集成电路的设备和方法。
注射模制设备，例如用于封装集成电路的传递模制设备(transfer moldinginstallation)通常包括多个模压机，它们连接于用来装载和卸载模压机的多个可动机械手。例如，可以给一排模压机设置一个装载用机械手和一个卸载用机械手，它们可沿所述的成排模压机移动，以便将集成电路引线框插入模具，并在模制完成之后将封装好的集成电路取下。然而，这种类型的布置会遇到一些困难，其中之一是，例如当触及多个模压机之一时，在装载用机械手和卸载用机械手之间有可能相互影响。
因此，本发明提供了一种注射模制设备，它包括多个模压机，每个模压机均适于接纳至少一个模具，每个模具均限定了一个用于成形一模制产品的模腔，所述多个模压机是安装成可围绕一共轴线相对于布置在多个模压机周围的多个工位转动，所述模制设备适于使所述多个模压机中的一个依次对准用于装载模制材料和卸载模制成品的所述工位中的一个。
本发明还提供了一种集成电路封装设备，它包括安装在一可转动的分度工作台上的多个传递式模压机，每个模压机均适于接纳至少一个模具，每个模具均限定了一个适于接纳一集成电路晶片和与之相连的引线框以便对它们进行封装的模腔，并包括多个围绕所述可转动工作台布置的工位，该工作台的分度转动可以有效地使模压机中的若干个与工位中的若干个对准，所述各工位包括：一用于将一集成电路晶片和与之相连的引线框插入与该工位对准的一模压机的一模具内的插装工位、一用于将封装用材料装入一对准的模压机的坩埚内的模制用复合物装载工位、以及一用于将一封装后的集成电路晶片从一对准的模压机的模具内取出的卸载工位。
在本发明的一个较佳形式中，各模压机和各工位是布置在一可转动的分度工作台上，因此，当第一模压机与卸载工位对准时，第二模压机与模具清洁工位对准，第三模压机与模制复合物装入工位对准。使所有的工位彼此对准。
较佳的是，所述设备包括一第一控制器电路，安装成随所述各模压机一起移动，用于独立地控制所述多个模压机的开合。还设置了一用于控制所述各工位的第二控制器电路，第一和第二控制器电路之间通过一可转动的电联接器建立联系。当模压机是电操作的情况下，可以设置一类似的电联接器，以便为模压机提供动力。或者，如果模压机是液压或气压的，则可以在模压机的压力流体源和液压/气压回路和它们的对应物之间设置一可转动的液压或气压联接器。
根据本发明还提供了一种用于封装所述集成电路的方法，其中，至少一个注射模压机和相关的封装用模具是安装成能转动而依次对准围绕该至少一个模压机布置的多个相应的工位，所述方法包括如下步骤：
使所述模压机转动并对准第一工位，并在那里将一集成电路晶片装入相关的模具；
使所述模压机转动并对准第二工位，并在那里为所述模压机装填封装用材料；
进行一传递模制作业，即用所述模具内的所述材料来封装所述集成电路；以及
使所述模压机转动并对准第三工位，并在那里将封装后的集成电路晶片从模具中取出。
较佳的是，所述多个注射模压机是通过上述步骤重复进行的，因而当在一个模压机上进行一个步骤时，可以在另一个模压机上进行另一个步骤。
图1是已有技术注射模制配置的方框示意图；
图2A、2B和2C示出了一传递模压机，说明了其用于封装一集成电路和引线框的操作情况；
图3是根据本发明一种形式的注射模制配置的平面图；
图4是图3所示的注射模制配置的剖视图。
首先请参见图1，它是根据已有技术的一种注射模制配置的示意图，该配置包括四个模压机10。各模压机10布置在一行内，都对着同一个方向。标号12所指的那部分区域表示一装载用机械手沿模压机前方的移动区域，所述机械手需要到达每一模压机10的前方。布置了一沿模压机后方的区域16移动的清洁用机械手。此外，在18和20处布置了分别用于使一集成电路晶片和相连的引线框从一储料台(未示)通往装载用机械手12、以及用于使封装用材料粒块通往装载用机械手的机构。还有，在20和24处布置了用于接纳来自卸载用机械手的封装后集成电路晶片、去除引线框、并使封装后的集成电路晶片通往储存区域的机构。
图2A、2B和2C是一适于接纳两个模具32的示范性的传递模压机30的剖视图。每个模具32都布置在模压机30内，并包括相互配合而限定一模腔34的上模和下模32a、32b。
图2A所示的模压机30处于闭合位置，在各模腔34内已经装入了集成电路引线框36，一封装用材料粒块40位于一坩埚组37内。集成电路引线框36的封装工作是这样来实现的，即：加热封装用材料粒块40，利用一传递柱塞38对其进行挤压，这样会使粒块40变成液态并通过坩埚组和模腔34之间的一些小通道流入模腔(参见图2B)。在让封装用材料重新固化之后，打开模压机30(参见图2C)，使上下模32a和32b分开。借助顶出杆42将封装后的集成电路晶片50从模腔中顶出，以便将它们暴露出来而从模压机中取出。在将封装后的集成电路晶片50取出之后，打开的模压机可准备接纳新的引线框插入件36和封装用材料粒块40，以便重复封装过程。
下面将描述图1所示的用于封装集成电路晶片引线框的以前模制系统的操作情况。
首先，借助一为所有模压机10服务的装载用机械手将一个或多个已预先加热的集成电路晶片引线框装入一模压机10，其温度是大约160℃至200℃。同一装载用机械手可用来将一预成形的环氧树脂粒块插入模压机的坩埚组内，随后将模压机闭合(如图2A所示)。接着，利用传递柱塞抵着热型面挤压树脂粒块(图2B)，从而将环氧树脂从坩埚组内传递出来并充填模腔。树脂在模具内经过20至90秒后凝固，随后，模压机打开，将封装后的集成电路晶片从模腔内顶出(图2C)。若要将封装后的集成电路晶片从模压机中取出，卸载用机械手必须等待装载用机械手离开，反过来也一样，由于装载用和卸载用机械手与它们在某一时间所触及的模具之间的存在着一定的相对位置关系，所以会非常浪费时间。另外，由于在模压机的后方设置了清洁用机械手16，所以在一排模压机的两侧都设置了机械手，这样就使监视和维修工作变得非常困难。
根据本发明实施例的注射模制系统可使各模压机相对于装载和卸载工位转动，而不是让装载和卸载机构(机械手)移动。图3是根据本发明一种形式的注射模制设备的平面图，图4是图3所示模制设备的剖视图。
多个模压机10(图3)是等距离间隔地布置，并且是围绕一圆形的可转动分度工作台70的外周边安装的。各模压机10是相对分度工作台的轴线朝外安装的，因此，当模压机打开时，可以触及模压机模具内的模腔。在这种情况下，分度工作台70可以逆时针地旋转，并且是可以分度的，因而每个模压机10可以与沿角度方向等距离间隔的位置101至108分别对准。图3中所示的工位60、62和64是围绕安装在分度工作台上的模压机布置的，每个工位是定位成当一模压机10位于角度位置101至108中的一个时与模压机对准。在这种情况下，一卸载工位10，例如一拾取和安置用机械手是当角度位置由标号108表示时与一模压机对准。一插装工位62是在角度位置101处与一模压机对准，一封装材料粒块装载工位64是在角度位置102处与一模压机对准。对分度工作台70而言，插装工位62是围绕工作台轴线布置在相对于卸载工位60的逆时针侧，而粒块装载工位64布置在插装工位62的逆时针侧。
以安装在分度旋转工作台10上的、从角度位置101开始并对准插装工位62的一单个模压机10为例，可以清楚地理解模压装置的操作情况。在这个位置上，模压机10是打开的(如图4中的10b所示)，以便借助装载工位62的一拾取和安置机械手将预热的集成电路晶片和与之相连的引线框放入模压机的一个或多个模具中。在把引线框装入之后，分度工作台70转动，使该模压机与粒块装载工位64对准，在那里，一封装用材料的粒块被装入模压机的坩埚组。在装入粒块之后，分度工作台重新转动，使得模压机进入角度位置103，在那里，模压机闭合，开始进行传递模压作业。当模压机连续地通过角度位置104、105和106时，可允许模腔内的封装用材料凝固，在角度位置107处，模压机打开，以便触及封装后的集成电路晶片。最后，模压机转至角度位置108，与卸载工位60对准，在那里，借助例如一拾取和安置机构将封装后的集成电路晶片取出。在卸载完成之后，封装后的集成电路晶片被引至一去浇口工位和储存及模具清扫工位(未示)。当在角度位置108处完成卸载操作之后，模压机回到位置101以便重复封装作业。
围绕分度工作台70的每一个模压机10可以同时进行如上所述的操作过程，对每一特定的模压机而言，封装过程内的各阶段是由模压机相对于工位60、62和64的角度位置来确定的。
由于在装载和卸载作业之间没有相互影响，所以根据本发明较佳实施例的注射模制设备和方法比上文描述的已有技术的系统更能节省生产时间。
本技术领域的熟练人员应该认识到，围绕分度工作台可以设置任意合适数量的模压机，四个、六个或八个模压机是比较理想的。此外，在分度工作台周围可以布置一组以上的装载和卸载工位60、62和64。例如，可以在位置104处设置另一个卸载工位60，这时，装载工位62和64分别在位置105和106处。对所述配置类型的合意程度取决于分度工作台上的模压机数量以及模压材料固化所需的时间。另外，如果模具需要定期的清洁，可以在卸载工位60和装载工位62之间插设一清洁工位，以便像注射模制技术领域的熟练人员熟知的那样，在每个模制过程之后对模具加以清洁。
为了控制模压机的打开和闭合，可以设置一个随模压机10和分度工作台70一起转动的电控制器80。在本技术领域众所周知，可以利用一合适的程控微处理器、PLC或类似物。在该较佳实施例中，安装在工作台上的控制器80也是程控的，以便单独地控制每个模压机的模具温度和模具压力。可以设置一第二控制器来控制工位60、62和64的各种功能，该控制器也可以包括例如一计算机或微处理器电路。第二处理器最好是包含在一相对于工位60、62、64固定的控制面板内(未示)。控制面板可包括让使用者输入其所需之模具温度、压力等数据的设施。为了便于在两个控制器电路之间协作和联系，需要有一个电联接器，以便在两控制器之间建立联系，并允许安装在分度工作台70上的控制器转动。因此，可以采用一个可转动的电联接器，例如，它具有与分度工作台轴线同轴的环形电触头，并具有抵住各环形触头以便与其电连接的刷型触头。例如，可以采用例如与电机的移动电枢绕组的连接相类似的电接触技术。还有，如果模压机10是借助液压或气压动力，那么就需要在液压或气压回路与液压或气压源之间设置连接件。为此，可在模制设备的底座75内设置一液压或气压管道，它们与可转动的工作台同轴，并具有一与一连接于分度工作台上的液压/气压回路的管道相连的可转动联接器。
在固定的和可转动的控制器电路之间传输信号的可转动电联接器有一种变化形式，即：可以在控制器之间采用无线的红外线或无线电信号传输和接收系统。
以上对本发明所作的详细描述仅仅是为了举例，并不是为了限制本发明，本发明的保护范围应由所附权利要求限定。

Claims (16)

1.一种注射模制设备，包括多个模压机，每个模压机均适于接纳至少一个模具，每个模具均限定了一个用于成形一模制产品的模腔，所述多个模压机是安装成可围绕一共轴线相对于布置在多个模压机周围的多个工位转动，所述模制设备适于使所述多个模压机中的一个依次对准用于装载模制材料和卸载模制成品的所述工位中的一个。
2.如权利要求1所述的模制设备，其特征在于，所述多个模压机是安装在一可转动的底座上，所述底座的转动是可分度的，以便使所述模压机和所述工位对准。
3.如权利要求1所述的模制设备，其特征在于，每一所述模压机均包括一传递式模压机。
4.如权利要求3所述的模制设备，其特征在于，每一模腔均适于接纳一插入件，所述插入件包括用于封装的一集成电路晶片和引线框。
5.如权利要求2所述的模制设备，其特征在于，它还包括一控制装置，所述控制装置包括一随所述模压机运动以便控制所述模压机工作而安装的控制器电路。
6.如权利要求5所述的模制设备，其特征在于，所述控制器电路可单独地控制所述模压机在使用过程中的打开和闭合。
7.如权利要求6所述的模制设备，其特征在于，所述控制装置可以独立地控制多个模压机中每一个的温度和压力。
8.如权利要求7所述的模制设备，其特征在于，它包括一设置在所述控制装置的所述控制器电路与一中心控制器之间的可枢转的电联接器，所述中心控制器是安装成不能与所述可转动基座一起移动。
9.如权利要求8所述的模制设备，其特征在于，它包括一设置在所述模压机的液压流体源和液压回路之间的可枢转液压联接器。
10.如权利要求8所述的模制设备，其特征在于，所述多个工位功能受到所述中心控制器的控制。
11.如前述任一项权利要求所述的模制设备，其特征在于，所述多个工位包括一用于将一集成电路晶片和与其相连的引线框装入一与该工位对准的模压机的模具内的插装工位。
12.一种集成电路封装设备，包括安装在一可转动的分度工作台上的多个传递式模压机，每个模压机均适于接纳至少一个模具，每个模具均限定了一个适于接纳一集成电路晶片和与之相连的引线框以便对它们进行封装的模腔，并包括多个围绕所述可转动工作台布置的工位，该工作台的分度转动可以有效地使模压机中的若干个与工位中的若干个对准，所述各工位包括：一用于将一集成电路晶片和与之相连的引线框插入与该工位对准的一模压机的一模具内的插装工位、一用于将封装用材料装入一对准的模压机的坩埚内的模制用复合物装载工位、以及一用于将一封装后的集成电路晶片从一对准的模压机的模具内取出的卸载工位。
13.如权利要求12所述的一集成电路封装设备，其特征在于，它还包括：一第一控制器电路，安装成随所述工作台一起移动，用于控制所述多个模压机的功能；一用于控制所述各工位的第二控制器电路；以及一无论所述工作台的转动取向如何均能在所述第一和第二控制器电路之间建立信号联系的可枢转电联接器。
14.如权利要求13所述的一集成电路封装设备，其特征在于，所述第一控制器电路在使用过程中可单独地控制所述多个模压机中的每一个的模具温度和压力。
15.一种用于封装所述集成电路的方法，其特征在于，至少一个注射模压机和相关的封装用模具是安装成能转动而依次对准围绕该至少一个模压机布置的多个相应的工位，所述方法包括如下步骤：
使所述模压机转动并对准第一工位，并在那里将一集成电路晶片装入相关的模具；
使所述模压机转动并对准第二工位，并在那里为所述模压机装填封装用材料；
进行一传递模制作业，即用所述模具内的所述材料来封装所述集成电路；以及
使所述模压机转动并对准第三工位，并在那里将封装后的集成电路晶片从模具中取出。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述多个注射模压机是通过上述步骤重复进行的，因而当在一个模压机上进行一个步骤时，可以在另一个模压机上进行另一个步骤。
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