JP4199319B2 - 製品をカプセル封入する装置と方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレームのような製品をエポキシ樹脂でカプセル封入する装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子回路の需要は急速に増えている。出願人は、半導体製品、いわゆるリードフレームをプレス装置内でエポキシ樹脂によってカプセル封入する技術を専門に扱っている。半導体製品の需要が増えるにつれて、このような製品を高速でかつ大量にカプセル封入する装置と方法が必要とされている。
【０００３】
オランダ特許出願第９４、０１９３０号に記載されている装置は、１台以上のプレスに沿って移動可能なキャリッジを備えている。このキャリッジは、リードフレームを荷積みカセットから１台のプレスまたは互いに隣接して配列された複数台のプレスに送給し、またそれらのリードフレームをプレスから荷下ろしカセットに荷下ろしする。このモジュール構造は、装置の基本的な構造を実質的に変更することなく、プレスの台数を顧客の要求によって増減できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】
しかしながら、上記従来技術の装置は、リードフレームのモールドへの挿入と離脱が１つのキャリッジで行われるので、リードフレームの挿入と離脱の機能性が十分ではなく、また、生産性に劣るという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、生産性が向上し、かつ、リードフレームのモールドへの挿入と離脱の機能性が改善された、例えばリードフレームのような製品をカプセル封入する装置と方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため、本発明による、製品をカプセル封入するための、例えば、リードフレームをエポキシ樹脂でカプセル封入するための装置は、製品を高い圧力および／または温度でカプセル封入する１台以上のプレス装置と、製品を供給手段からプレス装置に移送する第１キャリッジ装置と、カプセル封入された製品をプレス装置から荷下ろし手段に荷下ろしする第２キャリッジ装置とによって構成され、第１、第２キャリッジ装置は集合的に設けられたガイド手段に沿って案内されることを特徴とする。
【０００７】
このように構成された本発明の装置によれば、生産性をさらに向上させ、またリードフレームのモールドへの挿入と離脱の機能性をそれらの挿入と離脱に適した各キャリッジを用いることによってさらに改善させることができる。
【０００８】
本発明による装置のキャリッジは、好ましくは、上部と下部から構成され、製品と直接的に関わる部品はできるだけ相互交換可能な構造とするのがよい。なお、第１、第２キャリッジは、その外端に吸引口が配置されるかまたはその外端にブラシ掛け手段とそのブラシ掛け手段を駆動する駆動手段が配置されるかという点において異なっている。
【０００９】
これらのキャリッジを駆動するために、いわゆるリニア電動モータを設けるのが好ましい。このリニア電動モータによって、キャリッジはガイド手段に沿って約２メートルの距離を、比較的高速度、かつ高精度（例えば、絶対精度を０．３ｍｍ、再現性の精度を０．０３ｍｍ）で、往復移動が可能になる。リニアモータは極めて信頼性が高く、磨耗をほとんど呈することなく、かつ高速域での作動が可能である。すなわち、リニアモータは低速での正確な移動と高速での再現可能な移動の両方に非常に適している。
【００１０】
本発明による装置のプレス装置と他の構成要素の、例えば、加熱と冷却によって、例えば、もし１台以上のプレス装置が本発明の装置に組み込まれている場合、プレス装置（あるいは供給手段または荷下ろし手段）に対するキャリッジの位置決めが不正確になるおそれがある。このような位置決めの不正確さを補うために、好ましくは、プレス装置および／またはそれらのキャリッジに、プレス装置に対するキャリッジの位置を監視および／または校正するセンサ手段を設けるとよい。
【００１１】
また、好ましくは、互いの内外に滑動可能な空気ダクトをキャリッジに設けるとよい。これらの空気ダクトはホースと比較して信頼性が高く、また、高速度で移動する間に引き裂かれ易くてその結果として装置全体を停止させてしまうホースよりも破損の可能性が小さい。
【００１２】
本発明はさらに、本発明の装置に用いられるキャリッジ、および、本発明の装置を実施する方法を提供する。
【００１３】
本発明の他の利点、特長および詳細については、添付の図面を参照して以下の好適な実施例の説明と照らし合わせれば、明白になるであろう。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明による装置１の好適な実施の形態１は、供給モジュール５から供給されるリードフレームＬをエポキシ樹脂でカプセル封入する複数の（ここでは、３台の）プレス２、３、４を備えている。複矢印Ａによって示される方向に移動可能な移送機構６を用いて、リードフレームは供給モジュール５から第１供給キャリッジ７に移送される。カプセル封入用材料であるペレット状のカプセルもまた移送装置６によって矢印Ｂの方向に移送される。カプセル封入されたリードフレームは第２荷下ろしキャリッジ８によってプレス２、３、４のそれぞれから取り出され、次いで、複矢印Ｃによって示される方向に移動可能な第２移送装置９を介して荷下ろしモジュール１０に移送される。別の実施態様（図示せず）として、供給モジュールと荷下ろしモジュールを互いに置き換え、すなわち、荷下ろしモジュールは左側後方に配置し、供給モジュールを右側後方に配置してもよい。
【００１５】
キャリッジ７、８は、レール１１の下面に沿って、それぞれ、第１移送モジュール６と各プレスの間および各プレスと第２移送装置９の間で移動可能であり、また、プレス２、３、４の開放されたモールドに対してレール１１の方向と実質的に直交する方向に移動することができる。第１キャリッジ７と第２キャリッジ８はさらに気送導管１２、１３をそれぞれ備えている。気送導管１２、１３は、後に詳述するが、種々の吸引機能を行う吸引導管１４のそれぞれの分岐位置に効果的に接合させることができる。なお、図示されていないが、キャリッジ７、８は、装置に送電する目的および信号を制御する目的で、例えばケーブル列を介して電線路に接続されている。
【００１６】
図２に示されるように、リードフレームを開放されたモールドに正確に位置決めして載置するための供給キャリッジ（またはスライド）７はその前部に吸引要素２１を備えている。この吸引要素２１は、吸引ラインを介して、レール１１と実質的に略平行に延在する吸引導管１４に接続されている。吸引要素２１はリードフレームを下側半割りモールドに載置する前にその下側半割りモールドを吸引によって清浄するために設けられている。空気ダクトの破損を避けるために、供給キャリッジと荷下ろしキャリッジに、互いの内外に滑動可能な導管を設けるのが好ましい。一方、気送導管１２、１３は、図示されていない方法で、吸引導管１４内の閉鎖部材を操作することができる。
【００１７】
リードフレームを第１の半割りモールド２２に載置すると同時にリードフレームＬを他の半割りモールド２３から取り外すための荷下ろしキャリッジ８は、その前部に両側ブラシ２４が設けられている。この両側ブラシ２４は、リードフレームを取り外した後、上側半割りモールド（図示せず）と下側半割りモールド２３の両方をブラシ掛けによって清浄化し、好ましくは、それらのモールドの静電荷を可能な限り減少させる。この目的のために、ブラシは荷下ろしステーション等の近くで脱イオン処理されるとよい。また、ブラシの剛毛に少なくともわずかの電導性を（さらに）与えるのが好ましく、例えば、プラスチックの剛毛に静電気の蓄積を防止する金属被覆を施すとよい。さらに、剛毛の組成を、例えば、プラスチックにステンレスを混在させるように、特殊な組成として選択することも可能である。この場合、プレス装置に損傷を与えないように、またブラシ掛けの金属材料がプレス装置内の裏面に残らないように注意しなければならない。
【００１８】
供給キャリッジと荷下ろしキャリッジは、異なったリードフレームに対して変更しなければならない構成要素の数を最小限にするように構成されるのが好ましい。分岐要素をレールからプレス側へ移動させるための駆動手段はできるだけ、製品と直接的に関わらない構成要素上に配置させる。供給キャリッジ７（図３を参照）は、キャリッジ要素３１、３２によってレール（図３には示されていない）に沿って開放されたモールドの内外に移動可能である。この供給キャリッジ７は、吸引口２１に加えて、２つの構成要素３３、３４を備えている。これらの構成要素３３、３４は、それぞれ、それらに対応する下側半割りモールドに載置されるべきリードフレームに噛み合う。また、これらの構成要素３３、３４は、それぞれ、カプセル封入用材料のペレットが含まれたホールダ３５、３６を備えている。構成要素３３、３４の裏面には、それぞれの半割りモールドの対応する突出部に正確に位置決め／嵌合させるための位置決めフォーク３７、３８、３９、４０等が設けられている。構成要素３３、３４はさらに、それぞれ、それらの裏面に保持アーム４１が設けられている。保持アーム４１は、対向板４２との間でリードフレームを固着可能に保持するフック状端部（図４を参照）を有している。保持アーム４１は、リードフレームを固着可能に保持する位置とそれらを軸４３の回転によって開放する位置の間で移動可能である。軸４３は伝達要素４４を介して、駆動モータ４６によって駆動される制御ビーム（梁）４３によって作動される。また、駆動モータ４７は、構成要素３５、３６のそれぞれの制御機構をアーム５０、５０を介して駆動する突出ピン部４９、４９が組み込まれている１つの溝の設けられた制御ビーム４８を作動する。それぞれが同様に溝を有している構成要素５１、５２は、ロッドシステム５３を介して駆動モータ５４によって駆動される。これらのロッドシステム５３と駆動モータ５４は供給キャリッジ７の上部５５に配置されている。なお、供給キャリッジ７の上部５５と下部５６はすべりロッド５７を介して結合されている。供給キャリッジ７の背面図である図５において、構成要素３４は組み込まれた状態で示されているが、その構成要素３４の上にカプセル封入用材料を保持するホルーダ３６が配置されている。荷下ろしキャリッジ８の背面図である図７において、複数の吸引口６１を有する荷下ろしキャリッジの構成要素３４′が示されている。
【００１９】
荷下ろしキャリッジ８は、両方の半割りモールドをブラシ掛けによって清浄化するための上側ブラシ７０と下側ブラシ７１を有するブラシ要素２４を備えている。また、荷下ろしキャリッジ８は、ブラシ掛けが必要なときにブラシを外側に付勢するシリンダ７２、７３と、ブラシ７０、７１を矢印Ｆの方向に往復運動させるために駆動軸７４を介して偏心して駆動される駆動アーム７５、７６を備えている。ブラシ要素２４はさらに閉鎖ハウジング７７を備え（図１０を参照）、軸７４はこのハウジングの開口から外側に突出して外部から駆動される。
【００２０】
例えば、供給キャリッジ７を位置決めする場合（図１１を参照）、トロリー８０がまず、例えば、プレスの中心部に配置されるセンサによって、図示されない方法で、複矢印Ｇに示されるようにプレスと相対的に正確に位置決めされる。なお、これらのプレスに配置されたセンサは、キャリッジに配置されたセンサとは接触しない。図１１に示される位置から、駆動モータ５４が作動され、供給キャリッジ７の下部５６がガイドロッド５７に沿って上部５５に対して下方に移動され、図８に示される位置に達する。この図１２に示される位置において、下部５６はガイドロッド（ピン）５７および上部５５から離間されている。この図１２に示される位置から、位置合わせ面を有する位置決め脚部４０、４０′、４０″が駆動モータ５４によって半割りモールド上のそれぞれの突出部８１に対して位置決めされる。
【００２１】
図１３に示される位置において、脚部４０、４０′、４０″はそれぞれの突出部８１上に正確に置かれ、次いで、駆動モータ４６によって、制御ビーム４５およびロッド８２、８３を介して保持アーム４１を作動させ、リードフレームＬを供給キャリッジ７から離脱される。この位置関係が図１４に示されている。すなわち、保持アーム４１は離れるように付勢され、リードフレームＬは正確に下側半割りモールド２３内に正確に位置決めされて載置される。次に、駆動モータ４７を作動させると、アーム８４がアーム５０と制御ビーム４８を介して移動し、それと同時に、所定量のプラスチック材料Ｐがモールド内の正確な位置に矢印Ｈの方向に沿って導入される。
【００２２】
リードフレームとプラスチック材料がモールド内に載置された後、各駆動モータによる上記の移動が逆方向になされ、供給キャリッジ７は開放されたモールドから取り出される。リードフレームのモールド内への挿入（および除去）は数秒間で行うことができ、このあと、該当プレスは閉鎖され、カプセル封入のための加圧プロセスがなされる。
【００２３】
プレス装置の開放時間をできるだけ短縮するために、各キャリッジはプレス装置が開放されたら直ちに対応できるように制御される。リードフレームは開放されたプレス装置から荷下ろしキャリッジによって取り出され、プレス装置はブラシ掛けによって清浄化される。その直後に供給キャリッジがカプセル封入されるリードフレームをこのプレス内に載置し、カプセル封入されたリードフレームは荷下ろしキャリッジによって荷下ろし手段に移送される。このような操作において、本発明によれば、プレスは１２〜１３秒間開放されるのみで、供給キャリッジと荷下ろしキャリッジは、リードフレームが２０秒間で３つのプレス装置の１つに装填されてかつそこから離脱されるように、高速度でレールに沿って移動されるように構成されている。
【００２４】
レールの長さは数メートルに達するので、供給キャリッジおよび荷下ろしキャリッジは、それぞれ、プレス装置と供給ステーションおよびプレス装置と荷下ろしステーション間を高速度で移動する必要がある。好ましくは、これらのキャリッジを駆動させるのに、いわゆるリニアモータを用いるとよい。リニアモータは、数メートルの距離にわたって、レールに対するキャリッジの相対的な移動を高精度（絶対精度が０．３ｍｍ、再現性の精度が０．０３ｍｍ）で確保することができる。まず第１の課題として、供給ステーションおよび荷下ろしステーションからのキャリッジはこれらのステーションによって定まるゼロ点に対して約０．３ｍｍ以内の精度で位置決めされる。
【００２５】
次いで、第２の課題として、本発明の装置のモジュール構成と、さらに、例えば、装置の加熱と冷却中に生じる温度差に依存する分岐要素の膨張を考慮すると、キャリッジをさらに正確に位置決めしてこのような変化する条件に適合させる必要がある。この目的のために、これらの供給ステーション、荷下ろしステーション、プレス装置などの分岐モジュールとキャリッジに対して、例えば、フォトセンサのようなセンサを図示しない方法で各プレス装置の中心部に設け、一方、フォトセンサの光ビームを遮る標識をキャリッジに設ける。このようなフォトセンサと標識は、フォトセンサからの電気信号の立下がり端および立上がり端を校正できるので、各キャリッジは分岐モジュールに対して０．１ｍｍの絶対精度で位置決めでき、この精度は本発明の方法を実施するのに十分な精度であることが確認されている。比較的低速域でのキャリッジの校正は、該当するキャリッジがリニアモータによってほぼ正確な位置に高速度で送られてから行われる。リニアモータを用いることにとって、ここに示したような、高速域では再現性のよいキャリッジの走行経路が確保され、一方、低速域ではキャリッジの正確な位置決めが確保されるという利点が得られる。
【００２６】
なお、本発明は上記の好適な実施例に制限されるものではなく、その権利は、まず第１に、請求の範囲によって定義されるものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されるので、生産性を向上させ、またリードフレームのモールドへの挿入と離脱の機能性を改善することが可能な、リードフレームをカプセル封入する装置と方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による装置の好適な１実施例の、一部を切り欠いた、背面透視図である。
【図２】図１のキャリッジの拡大透視図である。
【図３】キャリッジ上に設けられた分岐要素の分解透視図である。
【図４】キャリッジ上に設けられたさらに別の構成要素の分解透視図である。
【図５】供給キャリッジの一部の底面透視図である。
【図６】図５の細部ＩＶｂの透視図である。
【図７】荷下ろしキャリッジの一部の透視図である。
【図８】図７の細部ＩＶｄの透視図である。
【図９】図２のキャリッジに設けられたブラシ掛け手段の操作を示す断面図である。
【図１０】図９のブラシ掛け手段の、一部を切り欠いた、透視図である。
【図１１】リードフレームをプレス内に導入するキャリッジの、一部を断面で示す、側面図である。
【図１２】図１１に示されるキャリッジの第２ポジションを示す図である。
【図１３】図１１に示されるキャリッジの第３ポジションを示す図である。
【図１４】図１１に示されるキャリッジの第４ポジションを示す図である。
【符号の説明】
１ 本発明の装置
２、３、４ プレス
５ 供給モジュール
６ 移送機構
７ 第１供給キャリッジ
８ 第２荷下ろしキャリッジ
９ 第２移送装置
１０ 荷下ろしモジュール
１１ レール
１２、１３ 気送導管
１４ 吸引導管
Ｌ リードフレームＬ

Claims (17)

1. リードフレームを樹脂でカプセル封入するための装置において、前記リードフレームをカプセル封入する１台を越える数のプレス装置と、前記リードフレームを供給手段から前記プレス装置に移送する第１キャリッジ装置と、前記カプセル封入されたリードフレームを前記プレス装置から荷下ろし手段に荷下ろしする第２キャリッジ装置とによって構成され、前記第１、第２キャリッジ装置は集合的に設けられたガイド手段に沿って案内され、前記プレス装置に沿った同じ側で、移動することを特徴とする装置。
2. 前記ガイド手段は、１台以上のレールからなり、そのレールの下面に沿って前記第１、第２キャリッジ装置が移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記ガイド装置と平行に設けられる気送導管をさらに備え、前記気送導管が吸引導管に接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. キャリッジは下部と上部からなり、前記下部は特定のリードフレームに適合する保持手段を有するホールダを備え、前記上部はリードフレームを固着可能に保持する位置とリードフレームを開放する位置の間で前記保持手段を駆動する駆動手段を備えることを特徴とする請求項１、２、または３に記載の装置。
5. 前記第２キャリッジ装置がブラシ掛け手段と、前記ブラシ掛け手段を駆動してブラシ作用を行わせる駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. カプセル封入用樹脂のペレットが前記下部に装填されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
7. 前記下部は、前記プレス装置と相対的に該当する前記キャリッジを位置決めする位置決め手段を備えていることを特徴とする請求項４、５、または６に記載の装置。
8. 前記下部と前記上部は、複数のスライドピンに沿って相対的に移動可能であることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１つに記載の装置。
9. 前記保持手段を駆動する前記駆動手段は、溝の設けられたビームによって前記保持手段に結合されることを特徴とする請求項４〜８のいずれか１つに記載の装置。
10. リードフレームを樹脂でカプセル封入する方法において、請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置が適用されることを特徴とする方法。
11. 前記第１、第２キャリッジ装置を駆動するためのリニア電動モータからなる駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の装置。
12. 前記第１、第２キャリッジ装置が前記リニア電動モータによって、前記ガイド手段と直交する方向に移動することができることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
13. 少なくとも１つの前記キャリッジ装置は、前記キャリッジ装置の横方向の移動中に気密状態で前記気送導管と接続される、互いの内外に滑動可能な導管を備えることを特徴とする請求項３〜９、および１２のいずれか１つに記載の装置。
14. リードフレームを樹脂でカプセル封入するための装置において、前記リードフレームをカプセル封入する１台を越える数のプレス装置と、前記リードフレームを供給手段から前記プレス装置に移送するための第１のキャリッジ装置と、前記カプセル封入されたリードフレームを前記プレス装置から荷下ろし手段に荷下ろしするための第２のキャリッジ装置と、前記キャリッジ装置を集合的に設けられたガイド手段に沿って、前記プレス装置に沿った同じ側で駆動するリニアモータからなる駆動手段とによって構成されることを特徴とする装置。
15. 前記プレス装置またはキャリッジ装置は、前記プレス装置に対する前記キャリッジ装置の位置を正確に測定するセンサ手段を備えていることを特徴とする請求項１〜９、および１２〜１４のいずれか１つに記載の装置。
16. リードフレームを樹脂でカプセル封入するための装置において、前記リードフレームをカプセル封入する１台を越える数のプレス装置と、前記リードフレームを供給手段から前記プレス装置に移送するための第１のキャリッジ装置と、前記カプセル封入されたリードフレームを前記プレス装置から荷下ろし手段に荷下ろしするための第２のキャリッジ装置とによって構成され、前記キャリッジ装置は、吸引導管に接合され閉鎖可能なバルブ部材を備えた気送導管と、互いの内外に滑動可能な導管を備え、前記プレス装置に沿った同じ側で、移動することを特徴とする装置。
17. ブラシ掛け部材が設けられた少なくとも１つのキャリッジ装置を備え、前記ブラシ掛け部材の少なくとも多数の剛毛が電導性材料からなることを特徴とする請求項１〜９および１１〜１６のいずれか１つに記載の装置。

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