JP4042430B2 - Method and apparatus for detecting mold release force of molded product - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱硬化性樹脂等の原料を金型内で成形して得られる成形品の金型からの離型力検出法と、その検出法に用いられる成形品の離型力検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1に原料の加熱成形により成形品を製造する一般的な成形金型およびデータの収集・解析装置を示す。図1中成形金型は断面概略図で示す。図2に、図1中の金型における成形品付近の離型状態の一例を断面概略図で示す。成形金型1において、溶融した樹脂等の原料が上型2と下型3の間の成形キャビティ9に鋳込まれる。キャビティ内で原料が加熱硬化した後は、金型を開くと同時に上型のエジェクタピン12によって上型キャビティとの離型がなされ、成形品は下型キャビティに保持される。次いで図2に示すように、下型のエジェクタピン12´によって、下型キャビティから離型されて成形が完了する。
離型時に成形品に過大な力が負荷されると、例えば半導体パッケージの場合、内部のチップのクラックや樹脂との剥離が生じ、半導体製品としての機能や信頼性を損なう問題が生じるため、該離型力の評価は重要である。
従来技術による樹脂成形品の離型力の測定は、キャビティ9内に設けられた下型のエジェクタピン12´の両端のうち、成形品18と接しない側の端部(以下、他端という。)に荷重計15を設けた。そして、図2に示すようにエジェクタピン12´で成形品18が下型キャビティから離型される離型動作時に該エジェクタピンに負荷される荷重を前記荷重計により検出し、アンプ16を経てパソコン17等で解析し、当該荷重の最大値を該成形品に負荷された離型力としていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、原料が樹脂、特に熱硬化性樹脂の場合には、粘度が熱可塑性樹脂より一桁程度小さい。図3に、成形金型のエジェクタピン廻りのバリ発生状況の概略図を示す。ただし、エジェクトピン12´のみ側面図である。図3に示すように、特に粘度が小さい樹脂の場合には、成形時にエジェクタピン12´とその摺動穴19との隙間(クリアランス)20に樹脂が浸入し、エジェクタピン12´廻りにこの樹脂が硬化したバリ21が生じる。このバリがエジェクタピンの大きな摺動抵抗の要因となって、成形品に負荷される力(荷重)よりも大きな力が荷重計に伝達され、実効離型力が検出できないという問題がある。
ここで、実効離型力とは、成形品を離型するために当該成形品に負荷された力(荷重)と定義する。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決するために、成形毎に成形品離型時にエジェクタピンに負荷される荷重プロフィールと、成形品の離型を伴わないエジェクタピンの空離型動作時の荷重プロフィール、すなわちエジェクタピンの摺動抵抗荷重とを検出し、該摺動抵抗荷重を相殺することにより成形品の実効離型力を得ることに着目し、本発明に至った。
【0005】
すなわち本発明における第一の検出方法は、
成形金型内のエジェクタピンが摺動して成形品を離型する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して第一の荷重信号として出力するステップと、
該第一の荷重信号を収集及び解析して離型荷重プロフィール(F1)を検出するステップと、
成形品の離型後に引続き前記エジェクタピンが空で摺動する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して第二の荷重信号として出力するステップと、該第二の荷重信号を収集及び解析してエジェクタピン摺動抵抗に相当する空離型荷重プロフィール(F2)を検出するステップと、
前記離型荷重プロフィール(F1)から空離型荷重プロフィール(F2)を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得るステップと
を有することを特徴とする成形品の離型力検出方法である。
【0006】
本発明における第二の検出方法は、成形金型内のエジェクタピンが摺動して成形品を離型する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して荷重信号として出力するステップと、
該荷重信号を収集及び解析して離型荷重プロフィール(F1)を検出するステップと、
前記離型荷重プロフィール(F1)を基に、該エジェクタピンの摺動抵抗(F2´)の荷重を推定するステップと、
前記離型荷重プロフィール(F1)から前記推定した摺動抵抗(F2´)の荷重を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得るステップとを有する
ことを特徴とする成形品の離型力検出方法である。
【0007】
本発明における第一の検出装置は、成形金型内のエジェクタピンが摺動して成形品を離型する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して第一の荷重信号として出力し、成形品の離型後に引続き前記エジェクタピンが空で摺動する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して第二の荷重信号として出力する手段と、
荷重信号を収集及び解析し、前記第一の荷重信号から離型荷重プロフィール(F1)を、第二の荷重信号からエジェクタピン摺動抵抗に相当する空離型荷重プロフィール(F2)を検出する手段と、
前記離型荷重プロフィール(F1)から空離型荷重プロフィール(F2)を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得る手段と
を有することを特徴とする成形品の離型力検出装置である。
【0008】
本発明における第二の検出装置は、成形金型内のエジェクタピンが摺動して成形品を離型する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して荷重信号として出力する手段と、
該荷重信号を収集及び解析して離型荷重プロフィール(F1)を検出する手段と、
前記離型荷重プロフィール(F1)を基に、該エジェクタピンの摺動抵抗(F2´)の荷重を推定する手段と、
前記離型荷重プロフィール(F1)から前記推定した摺動抵抗(F2´)の荷重を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得る手段と
を有することを特徴とする成形品の離型力検出装置である。
前記エジェクタピンの摺動抵抗(F2´)の荷重は、実効離型が開始される点と離型が完了した点とによる近似式を離型荷重プロフィールF1に内挿することにより推定するのが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図にそって本発明にかかる実施態様の一例を説明する。本態様では、半導体封止用のエポキシ樹脂による半導体パッケージの成形を対象にした実効離型力の検出方法および検出装置について述べる。実効離型力とは、成形品を離型するために当該成形品に負荷された力(荷重)と定義する。
【0010】
先ず、図1、図2にそって、成形金型の構造並びに成形から離型までのプロセスを簡単に説明する。成形金型1は、樹脂封止タイプの半導体パッケージ18を成形するマルチポット方式の成形金型である。該成形金型1は、上型2と下型3を有し、図示しないが成形装置の成形条件設定部によって加熱条件、離型開始等の作動を設定できる。
【0011】
下型3の中央に設けられているポット4に、タブレット状に打錠された半導体封止用エポキシ樹脂6を投入する。成形金型を180℃前後に加熱し、溶融した該樹脂はプランジャー5の上昇移動によりランナ7、ゲート8を経由して成形キャビティ9に鋳込まれる。キャビティ9には、半導体チップ10を搭載したリードフレーム11が予めセットされており、半導体チップ10は該樹脂により成形封止される。
成形金型に内蔵されているエジェクタロッド(図示せず)により上下のエジェクタプレート13、13´14、14´の移動動作が行われる。該封止樹脂が加熱硬化した後、下型3を下方へ作動させて金型を開くと同時に、まず上型のエジェクタプレート13、14が下方へ作動し、これにより上型のエジェクタピン12が摺動して上型2のキャビティとの離型がなされる。成形品である半導体パッケージ18は下型3のキャビティに保持される。
その後、図2に示すように下型のエジェクタプレート13´、14´が上方へ作動して下型のエジェクタピン12´が摺動する動作によって、成形品が下型キャビティから離型されて成形が完了する。
【0012】
成形された該半導体パッケージ18の離型力を検出するために、本発明の検出装置は、まず、エジェクタピンに負荷される荷重を検出して荷重信号として出力する手段を有する。この手段として例えば荷重計が挙げられ、成形金型内の下型のエジェクタピン12´に荷重計15(例えば、キスラー社製の水晶圧電式ロードセル)を接続することが挙げられる。成形金型の構造上、荷重計は下型のエジェクタピン12´の他端すなわち下部に設けられている。
また、本発明の検出装置は、荷重信号を収集及び解析し、荷重信号から荷重プロフィールを得る手段を有する。この手段として、アンプ16、パソコン17等のデータ収集・解析装置を使用できる。
【0013】
本発明の第一の検出方法及び検出装置について説明する。
本発明の第一の検出方法は、まず、下型のエジェクタピンが摺動して成形品(例えば半導体パッケージ)を離型する動作により、エジェクタピンに負荷される荷重を検出して第一の荷重信号として出力する。
前記成形品を離型する動作は、具体的には、金型1内で硬化完了した半導体パッケージ成形品を、上型を除いた状態から、所定条件の離型速度(下型のエジェクタピン12´の速度)、エジェクタピン12´の摺動距離で離型して図2の状態に至る。この動作を、以下、成形品離型動作という。
【0014】
次に、該第一の荷重信号を収集及び解析して離型荷重プロフィールを得る。すなわち、荷重計から出力する前記荷重信号をアンプ16を経て例えばパソコン17等の収集・解析装置に取り込み、該装置で荷重データの収集と解析が行われる。
荷重計15からの荷重信号は、離型挙動を明らかにするために、少なくとも500マイクロ秒(μs)の時間間隔で、時間の関数としての荷重信号をパソコン17に取り込まれるのが好ましい。
荷重計15は、成形品の離型荷重の他に、樹脂充填工程での充填圧力も感知する。したがって、離型動作時の荷重のみを検出できるように、成形条件設定部(図示せず)からの離型動作開始信号をトリガーにして荷重計からの荷重信号を収集すること、その収集時間を成形品(半導体パッケージ)の離型完了時間に設定することが好ましい。
前記第一の荷重信号から得られる、1本のエジェクタピン当りの離型荷重プロフィール(離型荷重の経時変化)(以下、離型荷重プロフィールF1という。)22の一例を図4(a)に示す。
【0015】
成形品の離型後に引続き、前記エジェクタピンが空で摺動する動作によりエジェクタピンに負荷される荷重を検出して第二の荷重信号として出力する。
すなわち、下型のエジェクタピンを該離型動作開始前の位置に戻し、成形品がない状態で摺動させる離型動作(以下、空離型動作という。)を行う。この空離型動作は成形装置の動作の設定により自動的に行われる。このときの荷重を上記と同様に荷重計で検出して第二の荷重信号として出力する。
【0016】
前記第二の荷重信号を収集及び解析して空離型荷重プロフィールを得る。
上記と同様にして、荷重計から出力する前記荷重信号を収集・解析装置に取り込み、該装置で荷重データの収集および解析を行う。空離型動作時の1本のエジェクタピン当りの離型荷重プロフィール(以下、空離型荷重プロフィールF2という。)23の一例を図4(b)に示す。空離型荷重プロフィール23は、上記成形品離型動作で既に成形品は離型しているので、エジェクタピン12´の摺動抵抗による荷重に相当する。
【0017】
図4の(a)、(b)に示した離型荷重プロフィールから、従来明らかにされていなかった離型挙動が明らかになった。すなわち、▲1▼エジェクタピン動作開始初期に大きなピークが存在する(エジェクタピンの静摩擦に起因する。)、▲2▼成形品の離型はエジェクタピンが動作開始して約22ミリ秒(ms)という極めて短い時間で完了している、▲3▼離型完了後にも、エジェクタピンには摺動荷重が負荷されている(エジェクタピンの動摩擦に起因する)ことなどが明らかになった。
このように、図4(a)に示される離型荷重プロフィール22は、実効離型力からかけ離れたものであることが理解される。
【0018】
したがって、成形品に負荷された実効離型力は、図4(a)に示される離型荷重プロフィール(F1)22から、図4(b)に示す空離型荷重プロフィール(F2)23を差し引くことにより求めることができる。
【0019】
本発明の第一の検出装置においては、前記成形品離型動作による荷重を第一の荷重信号として出力し、空離型動作による荷重を第二の荷重信号として出力する手段と、
荷重信号を収集及び解析し、前記第一の荷重信号から離型荷重プロフィールF1を、第二の荷重信号から空離型荷重プロフィールF2を検出する手段との他、
F1からF2を差し引くことにより、成形品に負荷された実効離型力を得る手段を含む。F1からF2を差し引く計算を行う手段は、パソコン17等のデータ収集・解析装置を使用でき、前記離型荷重プロフィールを検出するデータ収集・解析装置と同一でも異なっていても良い。
【0020】
図4のF1からF2を差し引いて実効離型力を得た結果を、図5(a)に示す。この図5(a)に示される実効離型力(F)プロフィール24から、最大離型力(実効離型力の最大値)は2.6N(1本のエジェクタピン当り)であることが読み取れる。ちなみに、1回の離型動作のみで離型荷重を判定する従来法では、最大離型力は4.9Nと判定され、実効離型力を表していないことが分る。
【0021】
なお、先に述べた▲1▼のエジェクタピン動作開始初期の大きな荷重ピークは、半導体封止エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の粘度は非常に低いため、図3に示すようにエジェクタピン12´と摺動穴19との隙間(クリアランス)20に該樹脂が浸入してバリ21となり、それが静摩擦の要因となって生じたものである。特に、半導体封止エポキシ樹脂には、数マイクロメータからサブマイクロメータのシリカ粒子が充填されているため、バリ21によるエジェクタピンの磨耗が進行する。その結果、成形を重ねる毎に摺動抵抗は増大するため、実効離型力を得るには本発明に示した処理が不可欠である。
以上のように、成形品離型動作による離型荷重プロフィールから、成形品がない状態の空離型動作による空離型荷重プロフィールを差し引くことにより、実効離型力プロフィールを得ることができる。
【0022】
次に、本発明の第二の検出方法および検出装置について説明する。
図4(a)に示す離型荷重プロフィール(F1)22と図4(b)に示す空離型荷重プロフィール(F2)23を吟味すると、図4(a)の離型荷重プロフィール(F1)のみから、空離型荷重プロフィールすなわちエジェクタピンの摺動抵抗(F2´)の荷重を推定して求めることが可能である。
すなわち、実効離型が開始される点Aと離型が完了した点Bとによる近似式をF1に内挿することにより、F1を基に、エジェクタピンの摺動抵抗を推定できる。図5(b)に前記点A及び点Bとによる近似式をF1に内挿した状態を示す。
図5において、図4(a)の例から、このエジェクタピンの摺動抵抗のための近似式は下式(1)
F2´=2.4689 t-0.1367 (1)
ここで、F2´:エジェクタピンの摺動抵抗(N)、t:時間(ms)
となり、F1でエジェクタピン動作開始直後の荷重ピークを除いた荷重ピーク点Pの時刻t=12.5msおよび式(1)から、このP点の推定した摺動抵抗(F2´)25は1.73Nとなる。
前記離型荷重プロフィールF1から前記推定した摺動抵抗F2´の荷重を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得られる。例えばF1の前記荷重ピーク点Pにおける荷重4.18Nから1.73Nを差し引くと、実効離型力2.45Nが得られる。この値は、先の第一の検出方法で求めた実効離型力の最大値2.6Nと比べて大差ない。
【0023】
以上、上記したように、この第二の検出方法によれば、離型荷重プロフィール22から、エジェクタピンの摺動抵抗を推定し、該摺動抵抗を差し引くことにより実効離型力を得ることができる。本発明の第二の検出装置は、上記した荷重信号を出力する手段および離型荷重プロフィールを検出する手段に加えて、離型荷重プロフィールF1を基にエジェクタピンの摺動抵抗F2´の荷重を推定する手段およびF1からF2´の荷重を差し引いて該成形品に負荷された実効離型力を得る手段を有し、後者の二つの手段としてパソコン17等のデータ収集・解析装置を使用できる。これら手段を有していれば、第一の検出装置と同一の装置でも良い。
以上、成形品の原料がエポキシ樹脂の場合について述べたが、本発明の検出方法および検出装置は、成形金型による成形であれば、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、さらにセラミックス、粉末金属、溶融金属等の成形にも適用することができる。
【0024】
【実施例】
(実施例1)
本実施例では、図1に示す金型及び装置を用意した。
すなわち、成形された該半導体パッケージの離型力を検出するために、下型のエジェクタピン12´の下部に荷重計15(キスラー社製の水晶圧電式ロードセル)を設けた。荷重計15からの荷重信号はアンプ16を経てパソコン17に取り込まれ、荷重データの収集と解析が行われる。なお、荷重計15は、成形品の離型荷重の他に、樹脂充填工程での充填圧力も感知するため、本実施例では、離型動作時の荷重のみを検出できるように、成形条件設定部(図示せず)からの離型動作開始信号をトリガーにして荷重信号をパソコン17に取り込み、その取り込み時間を半導体パッケージの離型完了時間に設定している。
【0025】
封止用樹脂としてシリカフィラ80体積%充填のビフェニル系エポキシ樹脂を用いて、金型温度180℃、成形圧力10MPaの条件下で半導体パッケージLQFP(20×20×1.4mm)を成形した。
金型1内で硬化完了した半導体パッケージの成形品を、離型速度(エジェクタピン12´の速度)8mm/s、エジェクタピン12´の摺動距離3mmの条件で離型した(成形品離型動作)。荷重計15からの荷重信号(第一の荷重信号)を、500マイクロ秒(μs)の時間間隔で、時間の関数としてパソコン17に取り込んで離型荷重プロフィールを得た。
この第一の荷重信号から得られた離型荷重プロフィール22を図4(a)に示す。
【0026】
さらに、この1回目の離型動作の後に、引き続きエジェクタピン12´を当初の離型動作開始前の位置に戻した後、成形品なしで空離型動作を行った。なお、この動作は成形装置の設定により自動的に行われる。このときの荷重を上記と同様に荷重計で検出した第二の荷重信号から、第一の荷重信号と同様にして収集及び解析して空離型荷重プロフィールを得た。
この空離型荷重プロフィール23を図4(b)に示す。空離型荷重プロフィール23は、1回目の離型動作で既に成形品は離型しているので、エジェクタピン12´の摺動抵抗による荷重である。
【0027】
パソコン17により計算を行って、図4(a)に示される離型荷重プロフィール22から、図4(b)に示す空離型荷重プロフィール23を差し引くことにより、実効離型力を求めた。
その結果を、図5(a)に示す。図5(a)に示される実効離型力(F)プロフィール24から、最大離型力は2.6N(1本のエジェクタピン当り)であることが読み取れた。
以上のように、成形品を離型する離型荷重プロフィールから成形品のない空離型荷重プロフィールを差し引くことにより、実効離型力プロフィールを得ることができた。
【0028】
(実施例2)
実施例1で得られた図4(a)に示す1回目の離型荷重プロフィール22のみから空離型荷重プロフィール、すなわちエジェクタピンの摺動抵抗を以下のように求めた。
すなわち、図5(b)に示すように、実効離型が開始される点Aと離型が完了した点Bとを近似式により内挿することによりエジェクタピンの摺動抵抗を推定した。
図4(a)の1回目の離型荷重プロフィール22から、近似式は下式(1)
F2´=2.4689 t-0.1367 (1)
ここで、F2´:エジェクタピンの摺動抵抗(N)、t:時間(ms)
となり、エジェクタピン動作開始直後の荷重ピークを除いた荷重ピーク点Pの時刻t=12.5msから、F2´は式(1)より1.7Nとなった。荷重ピーク点Pにおける荷重4.2Nから1.7Nを差し引くと、実効離型力2.5Nが得られた。この値は、先の実施例1の方法で求めた実効離型力の最大値2.6Nと比べて大差なかった。
【0029】
以上のように、本実施例によれば、離型荷重プロフィール22から、エジェクタピンの摺動抵抗を推定し、該摺動抵抗を差し引くことにより実効離型力を得ることができる。
【0030】
(比較例)
図4(a)に示す、成形品を離型する離型動作からの離型荷重プロフィール22で離型荷重を判定する従来法を使用した以外は、実施例1と同様に行った。最大離型力は4.9Nと判定され、実効離型力を表していないことが分った。
【0031】
【発明の効果】
本発明により、成形金型と成形品との実効離型力を検出することができ、成形回数を重ねる毎にエジェクトピンの摺動抵抗が増大しても、各成形回毎の実効離型力を容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】成形金型およびデータの収集・解析装置の一例を示す概略図。
【図2】図1の金型における成形品付近の離型状態の一例を示す断面概略図。
【図3】成形金型のエジェクタピン廻りのバリ発生状況を示す断面概略図。
【図4】(a)本発明による離型荷重プロフィールの一例を示す図。
(b)本発明による空離型荷重プロフィールの一例を示す図。
【図5】(a)図4の離型荷重プロフィールによる実効離型力プロフィールを示す図。
(b)図4の離型荷重プロフィールによるエジェクタピン摺動抵抗荷重の推定法を示す図。
【符号の説明】
1…成形金型 2…上型 3…下型
4…ポット 5…プランジャー 6…半導体封止用エポキシ樹脂
7…ランナ 8…ゲート 9…キャビティ
10…半導体チップ 11…リードフレーム
12…上型のエジェクタピン 12´…下型のエジェクタピン
13、14…上型のエジェクタプレート
13´、14´…下型のエジェクタプレート
15…荷重計 16…アンプ 17…パソコン
18…半導体パッケージ(成形品) 19…エジェクタピンの摺動穴
20…クリアランス 21…バリ
22…離型荷重プロフィール
23…空離型荷重プロフィール
24…実効離型力プロフィール
25…推定したエジェクタピンの摺動抵抗の荷重[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for detecting a release force from a mold of a molded product obtained by molding a raw material such as a thermosetting resin in a mold, and a mold release force detecting device for the molded product used in the detection method. .
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 shows a general molding die and a data collection / analysis apparatus for manufacturing a molded product by thermoforming raw materials. In FIG. 1, the molding die is shown by a schematic cross-sectional view. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a mold release state in the vicinity of a molded product in the mold shown in FIG. In the molding die 1, a raw material such as molten resin is cast into a molding cavity 9 between the
If an excessive force is applied to the molded product at the time of mold release, for example, in the case of a semiconductor package, the internal chip cracks or peels off from the resin, causing problems that impair the function and reliability of the semiconductor product. Evaluation of mold release force is important.
The measurement of the mold release force of the resin molded product according to the prior art is referred to as an end of the lower
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the raw material is a resin, particularly a thermosetting resin, the viscosity is about an order of magnitude smaller than that of the thermoplastic resin. FIG. 3 shows a schematic view of the burr generation situation around the ejector pin of the molding die. However, only the eject pin 12 'is a side view. As shown in FIG. 3, in the case of a resin having a particularly low viscosity, the resin enters the clearance (clearance) 20 between the ejector pin 12 'and its sliding
Here, the effective release force is defined as a force (load) applied to the molded product in order to release the molded product.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the inventors of the present invention have a load profile applied to an ejector pin at the time of mold release and a load at the time of an air mold release operation of the ejector pin that is not accompanied by mold release. Focusing on obtaining an effective release force of the molded product by detecting the profile, that is, the sliding resistance load of the ejector pin, and canceling out the sliding resistance load, the present invention has been achieved.
[0005]
That is, the first detection method in the present invention is:
Detecting the load applied to the ejector pin by the operation of releasing the molded product by sliding the ejector pin in the molding die and outputting it as a first load signal;
Collecting and analyzing the first load signal to detect a release load profile (F1);
A step of detecting a load applied to the ejector pin by an operation in which the ejector pin slides empty after the molded product is released, and outputs the second load signal, and collects and analyzes the second load signal. A step of detecting a separation load profile (F2) corresponding to the ejector pin sliding resistance;
A step of obtaining an effective mold release force applied to the molded product by subtracting the air release mold load profile (F2) from the mold release load profile (F1). This is a detection method.
[0006]
The second detection method in the present invention is a step of detecting a load applied to the ejector pin by an operation of releasing the molded product by sliding the ejector pin in the molding die and outputting it as a load signal;
Collecting and analyzing the load signal to detect a release load profile (F1);
Estimating the load of the sliding resistance (F2 ′) of the ejector pin based on the release load profile (F1);
A step of obtaining an effective mold release force applied to the molded product by subtracting the load of the estimated sliding resistance (F2 ′) from the mold release load profile (F1). This is a mold release force detection method.
[0007]
The first detection device in the present invention detects the load applied to the ejector pin by the operation of releasing the molded product by sliding the ejector pin in the molding die, and outputs it as a first load signal. Means for detecting a load applied to the ejector pin by an operation in which the ejector pin slides empty after the molded product is released and outputs it as a second load signal;
Means for collecting and analyzing the load signal and detecting the release load profile (F1) from the first load signal and the release load profile (F2) corresponding to the ejector pin sliding resistance from the second load signal. When,
A mold release force for the molded product comprising means for obtaining an effective mold release force loaded on the molded product by subtracting the air release mold load profile (F2) from the mold release load profile (F1). It is a detection device.
[0008]
The second detection device in the present invention is a means for detecting the load applied to the ejector pin by the operation of releasing the molded product by sliding the ejector pin in the molding die and outputting it as a load signal;
Means for collecting and analyzing the load signal to detect a release load profile (F1);
Means for estimating the load of the sliding resistance (F2 ′) of the ejector pin based on the release load profile (F1);
A molded product comprising means for obtaining an effective mold release force loaded on the molded product by subtracting the estimated sliding resistance (F2 ′) load from the mold release load profile (F1). This is a release force detecting device.
The load of the sliding resistance (F2 ′) of the ejector pin is estimated by interpolating an approximate expression between the point at which effective release is started and the point at which release is completed into the release load profile F1. preferable.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings. In this aspect, a method and an apparatus for detecting an effective mold release force for molding a semiconductor package using an epoxy resin for semiconductor encapsulation will be described. The effective mold release force is defined as a force (load) applied to the molded product in order to release the molded product.
[0010]
First, the structure of the molding die and the process from molding to mold release will be briefly described with reference to FIGS. The molding die 1 is a multi-pot molding die for molding a resin-encapsulated
[0011]
The
The upper and
Thereafter, as shown in FIG. 2, the lower mold ejector plates 13 'and 14' are moved upward and the lower mold ejector pin 12 'slides to release the molded product from the lower mold cavity. Is completed.
[0012]
In order to detect the release force of the molded
The detection device of the present invention has means for collecting and analyzing the load signal and obtaining a load profile from the load signal. As this means, a data collection / analysis device such as an amplifier 16 or a personal computer 17 can be used.
[0013]
The first detection method and detection apparatus of the present invention will be described.
In the first detection method of the present invention, first, the load applied to the ejector pin is detected by the operation of releasing the molded product (for example, a semiconductor package) by sliding the lower mold ejector pin. Output as a load signal.
Specifically, the operation of releasing the molded product is performed by releasing a semiconductor package molded product that has been cured in the mold 1 from a state in which the upper mold is removed, under a predetermined mold release speed (lower
[0014]
The first load signal is then collected and analyzed to obtain a release load profile. That is, the load signal output from the load meter is taken into a collection / analysis device such as a personal computer 17 through the amplifier 16, and load data is collected and analyzed by the device.
The load signal from the
The
FIG. 4A shows an example of a release load profile (change in release load with time) per one ejector pin (hereinafter referred to as release load profile F1) 22 obtained from the first load signal. Show.
[0015]
Subsequently, after the molded product is released, the load applied to the ejector pin by the operation of sliding the ejector pin in the sky is detected and output as a second load signal.
That is, a lower mold ejector pin is returned to the position before the mold release operation is started, and a mold release operation (hereinafter referred to as an air mold release operation) is performed in which there is no molded product. This empty mold release operation is automatically performed by setting the operation of the molding apparatus. The load at this time is detected by a load meter in the same manner as described above and output as a second load signal.
[0016]
The second load signal is collected and analyzed to obtain an isolated load profile.
In the same manner as described above, the load signal output from the load cell is taken into a collection / analysis device, and load data is collected and analyzed by the device. FIG. 4B shows an example of a release load profile (hereinafter referred to as an “release load profile F2”) 23 per ejector pin during the release operation. The air mold
[0017]
From the release load profile shown in FIGS. 4A and 4B, the release behavior that has not been clarified in the past has been clarified. That is, (1) there is a large peak at the beginning of the ejector pin operation start (due to static friction of the ejector pin), and (2) mold release is about 22 milliseconds (ms) after the ejector pin starts operating. (3) Even after completion of mold release, it was revealed that the ejector pin was subjected to a sliding load (due to the dynamic friction of the ejector pin).
As described above, it is understood that the
[0018]
Therefore, the effective mold release force applied to the molded product is subtracted from the mold release load profile (F2) 23 shown in FIG. 4B from the mold release load profile (F1) 22 shown in FIG. Can be obtained.
[0019]
In the first detection device of the present invention, means for outputting the load due to the mold release operation as a first load signal, and outputting the load due to the air release operation as a second load signal;
In addition to collecting and analyzing a load signal and detecting a release load profile F1 from the first load signal and an air release load profile F2 from the second load signal,
Means for obtaining an effective mold release force loaded on the molded product by subtracting F2 from F1 is included. As a means for subtracting F2 from F1, a data collection / analysis device such as a personal computer 17 can be used, and may be the same as or different from the data collection / analysis device for detecting the release load profile.
[0020]
The result of subtracting F2 from F1 in FIG. 4 to obtain the effective release force is shown in FIG. From the effective release force (F)
[0021]
It should be noted that the large load peak at the beginning of the operation of the ejector pin (1) described above is very low in the viscosity of a thermosetting resin such as a semiconductor-sealed epoxy resin, and therefore, as shown in FIG. The resin enters the gap (clearance) 20 between the first and second sliding
As described above, the effective mold release force profile can be obtained by subtracting the mold release load profile obtained by the mold release operation in the absence of the molded product from the mold release load profile obtained by the mold product release operation.
[0022]
Next, the second detection method and detection apparatus of the present invention will be described.
Examining the release load profile (F1) 22 shown in FIG. 4A and the air release load profile (F2) 23 shown in FIG. 4B, only the release load profile (F1) shown in FIG. From this, it is possible to estimate and determine the load of the separation-type load profile, that is, the load of the sliding resistance (F2 ′) of the ejector pin.
That is, the sliding resistance of the ejector pin can be estimated based on F1 by interpolating F1 with an approximate expression of the point A at which effective mold release is started and the point B at which mold release is completed. FIG. 5B shows a state in which an approximate expression based on the points A and B is inserted into F1.
In FIG. 5, from the example of FIG. 4A, an approximate expression for the sliding resistance of the ejector pin is the following expression (1).
F2 '= 2.4689 t -0.1367 (1)
Where F2 ′: Ejector pin sliding resistance (N), t: Time (ms)
From the time t = 12.5 ms at the load peak point P excluding the load peak immediately after the start of the ejector pin operation at F1, and the equation (1), the estimated sliding resistance (F2 ′) 25 of the P point is 1. 73N.
By subtracting the estimated load of the sliding resistance F2 ′ from the release load profile F1, an effective release force loaded on the molded product can be obtained. For example, when 1.73N is subtracted from the load 4.18N at the load peak point P of F1, an effective release force of 2.45N is obtained. This value is not much different from the maximum value 2.6N of the effective release force obtained by the first detection method.
[0023]
As described above, according to the second detection method, it is possible to estimate the sliding resistance of the ejector pin from the
In the above, the case where the raw material of the molded product is an epoxy resin has been described. However, the detection method and the detection device of the present invention are thermosetting resins other than epoxy resins, thermoplastic resins, and ceramics as long as they are molded by a molding die. Further, it can be applied to molding of powder metal, molten metal and the like.
[0024]
【Example】
Example 1
In this example, the mold and apparatus shown in FIG. 1 were prepared.
That is, in order to detect the mold release force of the molded semiconductor package, a load meter 15 (a crystal piezoelectric load cell manufactured by Kistler) was provided below the lower ejector pin 12 '. The load signal from the
[0025]
A semiconductor package LQFP (20 × 20 × 1.4 mm) was molded under the conditions of a mold temperature of 180 ° C. and a molding pressure of 10 MPa using a biphenyl epoxy resin filled with 80% by volume of silica filler as a sealing resin.
The molded product of the semiconductor package cured in the mold 1 was released under the conditions of a mold release speed (speed of the
A
[0026]
Further, after the first release operation, the ejector pin 12 'was continuously returned to the position before the start of the initial release operation, and then the release operation was performed without a molded product. This operation is automatically performed according to the setting of the molding apparatus. The load at this time was collected and analyzed in the same manner as the first load signal from the second load signal detected by the load meter in the same manner as described above to obtain an air separation type load profile.
This
[0027]
Calculation was performed by the personal computer 17, and the effective release force was obtained by subtracting the air
The result is shown in FIG. From the effective mold release force (F)
As described above, an effective release force profile could be obtained by subtracting the empty release load profile without the molded product from the release load profile for releasing the molded product.
[0028]
(Example 2)
From only the first
That is, as shown in FIG. 5B, the sliding resistance of the ejector pin was estimated by interpolating a point A at which effective release was started and a point B at which release was completed by an approximate expression.
From the first
F2 '= 2.4689 t -0.1367 (1)
Where F2 ′: Ejector pin sliding resistance (N), t: Time (ms)
Thus, from time t = 12.5 ms at the load peak point P excluding the load peak immediately after the start of the ejector pin operation, F2 ′ is 1.7 N from the equation (1). When 1.7 N was subtracted from the load 4.2 N at the load peak point P, an effective release force of 2.5 N was obtained. This value was not much different from the maximum effective release force 2.6 N obtained by the method of Example 1 above.
[0029]
As described above, according to this embodiment, the effective release force can be obtained by estimating the sliding resistance of the ejector pin from the
[0030]
(Comparative example)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the conventional method for determining the release load with the
[0031]
【The invention's effect】
According to the present invention, the effective release force between the molding die and the molded product can be detected, and even if the sliding resistance of the eject pin increases each time the molding is repeated, the effective release force at each molding time. Can be easily detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a molding die and a data collection / analysis device.
2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a mold release state in the vicinity of a molded product in the mold shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a state of occurrence of burrs around an ejector pin of a molding die.
FIG. 4A shows an example of a release load profile according to the present invention.
(B) The figure which shows an example of the separation-type load profile by this invention.
5A is a diagram showing an effective release force profile according to the release load profile of FIG. 4; FIG.
(B) The figure which shows the estimation method of the ejector pin sliding resistance load by the mold release load profile of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Molding die 2 ... Upper mold 3 ...
Claims (3)
該荷重信号を収集及び解析して離型荷重プロフィール(F1)を検出するステップと、
前記離型荷重プロフィール(F1)を基に、該エジェクタピンの摺動抵抗(F2´)の荷重を推定するステップと、
前記離型荷重プロフィール(F1)から前記推定した摺動抵抗(F2´)の荷重を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得るステップとを有することを特徴とする成形品の離型力検出方法。Detecting the load applied to the ejector pin by the operation of releasing the molded product by sliding the ejector pin in the molding die and outputting as a load signal;
Collecting and analyzing the load signal to detect a release load profile (F1);
Estimating the load of the sliding resistance (F2 ′) of the ejector pin based on the release load profile (F1);
A step of obtaining an effective mold release force applied to the molded product by subtracting the load of the estimated sliding resistance (F2 ′) from the mold release load profile (F1). Mold release force detection method.
該荷重信号を収集及び解析して離型荷重プロフィール(F1)を検出する手段と、
前記離型荷重プロフィール(F1)を基に、該エジェクタピンの摺動抵抗(F2´)の荷重を推定する手段と、
前記離型荷重プロフィール(F1)から前記推定した摺動抵抗(F2´)の荷重を差し引くことにより、該成形品に負荷された実効離型力を得る手段と
を有することを特徴とする成形品の離型力検出装置。Means for detecting the load applied to the ejector pin by the operation of releasing the molded product by sliding the ejector pin in the molding die and outputting it as a load signal;
Means for collecting and analyzing the load signal to detect a release load profile (F1);
Means for estimating the load of the sliding resistance (F2 ′) of the ejector pin based on the release load profile (F1);
A molded product comprising means for obtaining an effective mold release force applied to the molded product by subtracting the estimated sliding resistance (F2 ′) load from the mold release load profile (F1). Release force detection device.
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