金屬模設計方法、金屬模設計裝置及金屬模設計程序的製作方法
2023-07-26 15:19:06 1
專利名稱：金屬模設計方法、金屬模設計裝置及金屬模設計程序的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬模設計方法、金屬模設計裝置以及金屬模設計程序，尤其涉及求出將樹脂成形品從金屬模中脫模的頂出梢的最佳配設位置的金屬模設計方法、金屬模設計裝置及金屬模設計程序。
背景技術：
一般，半導體裝置在引線框等的基板上裝載LSI並進行布線處理之後，對其進行樹脂密封。通過使用鑄模金屬模，在金屬模的模腔內裝設LSI後將樹脂注入金屬模內，從而進行該樹脂密封處理。
當該樹脂成形處理結束後，樹脂成形品(封裝)從金屬模中脫模。此時，將產品從鑄模中取出時，有時鑄模樹脂會粘住金屬模。因此，為了提高樹脂成形品從金屬模的脫模性，預先將頂出梢(推銷)設於金屬模中，使該頂出梢推壓樹脂成形品，從而進行脫模。
由於此前的半導體裝置的樹脂封裝(樹脂成形品)尺寸大，與此相伴機械性強度也高，因此在頂出梢的配設位置以及配設數方面具有自由度。從而，應用以頂出梢從金屬模壓脫的方法，也可將樹脂封裝容易且可靠地從金屬模中脫模。
然而近年來，半導體裝置的樹脂封裝向小型化發展，頂出梢可推壓部分變小，致使頂出梢推壓樹脂封裝變得困難起來。以往，在此種將樹脂封裝成形的金屬模上配設頂出梢時，其配設位置及配設數等多為憑藉金屬模設計者的經驗而設置的，從而處於難以找到最佳條件的狀況。因此，例如專利文獻1及專利文獻2所公開的那樣，也可以通過應用計算機進行解析從而求得高脫模性的金屬模。
專利文獻1JP特開平7-009552號公報。
但在專利文獻1所公開的應用計算機的金屬模設計方法中，存在以下問題作為解析處理，需要樹脂的注入成形中的填充解析、保壓流動解析、冷卻解析等種種的解析處理；程序及輸入數據複雜化，金屬模設計需要較長時間。
發明內容
本發明鑑於上述各點而成，其目的在於提供一種能在短時間內容易地求得最佳的頂出梢的配設位置及配設數的金屬模設計方法、金屬模設計裝置及金屬模設計程序。
為了解決上述課題，本發明的特徵在於採取以下所述的各手段。
(1).一種金屬模設計方法，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，根據上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型；做成輸入數據，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理；使用質量工程學(品質工學)對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
(2).如(1)所述的金屬模設計方法，其特徵在於，將上述樹脂成形品的粘合力作為非線性彈簧而模型化。
(3).如(1)或(2)所述的金屬模設計方法，其特徵在於，基於分配表來設定上述頂出梢條件的上述頂出梢的配設數。
(4).一種金屬模設計裝置，其求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，具有模型做成機構，其基於上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型；數據做成機構，其做成輸入數據，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；分析機構，其基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理，使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
(5).一種金屬模設計程序，其在包括有存儲裝置、運算處理裝置的計算機中執行，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，上述運算處理裝置執行以下步驟根據上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型的步驟；做成輸入數據的步驟，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理，使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置的步驟。
根據本發明，由於使用質量工程學對解析處理的結果進行分析，從而決定頂出梢的配設位置，因此能夠在短時間內設計高成品率的金屬模。
圖1是適用了本發明的金屬模設計裝置的框圖。
圖2是表示在金屬模設計裝置中運算處理裝置實施的金屬模設計處理的流程圖。
圖3是表示樹脂成形品以及金屬模的三維解析模型的圖。
圖4是用於說明邊界條件求出方法的圖。
圖5是表示再現粘合力的非線性彈簧的特性的一個示例的圖。
圖6A～圖6C是表示決定頂出梢的配設數時使用的各種分配表的圖。
圖7是表示解析時設定的頂出梢的配設位置的一個示例的圖。
圖8是表示用於解析處理的材料物理特性值的一個示例的圖。
圖9是表示模擬實施時求出最大變形的部位的圖。
圖10是表示解析結果(最大變形)的圖。
圖11是表示根據質量工程學對解析結果進行要因分析而得到的S/N比的圖。
圖12是從S/N求出的要因效果圖。
圖13是表示從要因效果圖求出的頂出梢的最佳推壓的組合的圖。
具體實施例方式
以下，結合附圖對用於實施本發明的具體實施方式
進行說明。
圖1是適用了本發明的金屬模設計裝置的框圖。本發明涉及的金屬模設計裝置是在運算處理裝置1中實施後述的金屬模設計處理的裝置，用於實施該金屬模設計處理的金屬模設計處理程序(對應圖2所示的流程圖)被存儲於存儲裝置2中。
另外，在存儲裝置2中也存儲有與圖1所示的模型做成機構7對應的做成金屬模的解析用模型的3D網格模型設計裝置的程序、與數據做成機構8對應的程序、以及與分析機構10對應的進行基於質量工程學的要因分析處理的程序。
另外，在運算處理裝置1，與存儲上述各種程序的存儲裝置2一同連接有輸入裝置3、輸出裝置4、驅動裝置5、及作為輔助存儲裝置的存儲介質6。輸入裝置3用於輸入執行上述各程序所需的各種數據。輸出裝置4為顯示或印刷通過執行上述各程序而得到的解析結果等的裝置。
驅動裝置5例如為光碟裝置等，是在被裝載的記錄介質6上記錄解析結果等，並讀取記錄介質6上所記錄的數據等的裝置。此外，在本實施例中，對將所述金屬模設計處理程序等預先存儲至存儲裝置2中的結構進行舉例說明，但也可採用先將該金屬模設計處理程序等存儲至記錄介質6中，再通過驅動裝置5而由運算處理裝置1讀取的結構。
接下來，參照圖2的流程圖來說明求出對金屬模而言最佳的頂出梢的配置位置及配置數的金屬模設計處理。
此外，在以下的說明中，針對作為金屬模將構成半導體裝置的樹脂封裝做成樹脂成形品的示例進行說明。但本申請發明的適用並不限定於樹脂封裝，也可適用於在根據金屬模進行製造的各種樹脂成形品的形成中所用的金屬模的設計。
首先在步驟1(圖中將步驟簡稱為S)中，進行解析模型的做成處理。具體地說，運算處理裝置1起動模型做成機構7，做成上模10及樹脂封裝12、17等的解析用模型。做成該解析用模型所必需的金屬模10及樹脂封裝12、17的形狀數據等預先利用輸入裝置3而輸入到存儲裝置2中。
圖3表示經步驟1的處理而生成的上模10及樹脂封裝12、17等的解析用模型。如該圖所示，半導體裝置由上部樹脂封裝12、LSI13、引線框14、下部樹脂封裝17等構成，並且所述結構均被模型化。另外，在樹脂封裝12、17成形時，樹脂澆口15及橫澆道16也是必需的，因此這些也進行模型化。進而，非線性彈簧元件11被模型化於上部樹脂封裝12的上部，為了說明方便，在後述部分對其進行說明。
在本實施例中，上述圖3所示的解析模型由構成模型做成機構7的一般的網格模型設計裝置生成。在本實施例中，當做成該解析模型時，解析模型以1/2對稱模型為基礎，並將每一個半導體裝置配以9根非線性彈簧元件11作為標準。當然，上述的非線性彈簧元件11的根數並不限於9根，也可以變更根數。另外，通過該解析模型進行後述的模擬時，將應力及變形設定為可監控的要素。此外，在本實施例中，由於是將上部樹脂封裝12從上模10脫模的解析模型，因此沒有對下模進行模型化。
在接下來的步驟2中，運算處理裝置1利用分析機構9進行邊界條件的設定處理。
所謂該邊界條件的設定處理，是求出樹脂成形時上部樹脂封裝12對上模10粘合的粘合力、以及由頂出梢推壓該粘合著的上部樹脂封裝12時上部樹脂封裝12脫模時的力的處理。在本實施例中，其特徵在於，用非線性彈簧元件11將上部樹脂封裝12對上模10的粘合力模型化。即，就將上部樹脂封裝12從上模10剝下的現象而言，上模10及上部樹脂封裝12的延伸及變位幾乎不存在，但具有當剝下的力大於閾值時粘合力急劇減弱而脫落的特性。
因此在本實施例中，如圖4所示，在對上部樹脂封裝12粘合於上模10的狀態進行模型化時，作成由9根非線性彈簧元件11倒吊著上部樹脂封裝12的狀態來進行模型化。然後，通過頂出梢使引線框14向剝下方向(圖中下方)進行強制移位，對此時在引線框14與上部樹脂封裝12之間產生的最大變形進行模擬，從而求得頂出梢的最佳配設位置及配設數。
圖5表示非線性彈簧元件11的特性的一個示例。在該附圖中，橫軸為非線性彈簧元件11的相對移位，縱軸為通過頂出梢的推壓而施加於非線性彈簧元件11的力F(頂出梢的推壓力)。根據該附圖，隨著頂出梢的推壓力從F2增大到F1，非線性彈簧元件11的變位量也將增大到U1。然後，當將頂出梢的按壓力維持在F1時，非線性彈簧元件11的移位量從U1增大至U2，其後頂出梢的推壓力將急劇降回到F2。在該頂出梢的推壓力降回到F2的時刻，上部樹脂封裝12成為從上模10脫模後(剝離後)的狀態。
此外，該圖5所示的各參數F1、F2、U1、U2、U3均根據過去種種的樹脂成形品從金屬模脫模時得到的經驗數據而設定。對於該圖5所示的相對於非線性彈簧元件11的各種參數，均被預先從輸入裝置3輸入，存儲於存儲裝置2。
在接下來的步驟3中，輸入樹脂封裝12、13、LSI13、引線框14等的材料物理特性值。圖8表示由步驟3輸入的材料物理特性值的一個示例。該材料物理特性值從輸入裝置3輸入，存儲於存儲裝置2中。
在接下來的步驟4中，設定頂出梢的配設數(根數)及配設位置(將這些稱為頂出梢條件)。在設定頂出梢的配設數時，優選基於質量工程學中使用的分配表(正交表)而設定。圖6A表示L8(27)的分配表，圖6B表示L12(211)的分配表，圖6C表示L16(215)的分配表。在以下說明中，圖6A針對與L8(27)的分配表對應、將頂出梢的配設數設定為7根的示例進行說明。另外，該7根頂出梢的配設位置可以任意設定及變更，在以下的說明中，對在圖7所示的在引線框14上的A～G的各位置上配設頂出梢的示例進行說明。
在接下來的步驟5中，基於在步驟3設定的頂出梢條件，進行解析條件的分配。應用質量工程學進行該分配處理。在如上所述的本實施例中，以對應L8(27)的分配表的方式，將頂出梢的配設數設定為7根。因此，在本實施例中，分配L8(27)的分配表的列號1～7，使其與7根頂出梢對應。並且在分配表「1」的情況下，將條件設定為對引線框14施予強制移位；在分配表「2」的情況下，將條件設定為不對引線框14施予強制變位。進而，7根頂出梢的「1」和「2」的組合呈如L8(27)的分配表No1～8的8行(以下，稱模型-1～模型-8)。
如上所述，當求出上模10中的頂出梢的配設位置及配設數所需的各種數據及條件的做成結束時，處理進入步驟6，運算處理裝置1利用分析機構9執行解析處理。該解析處理機構基於步驟2～4所求得或設定的數據及條件，對步驟1所求得的解析模型進行有限因素模擬解析。另外，在該模擬中，監控圖9所示的P1及P2表示的位置上的最大變形。通過頂出梢將上部樹脂封裝12從上模10剝下時，該位置P1、P2被選定為最容易在引線框14與上部樹脂封裝12間的邊界面上發生故障的上部樹脂封裝12的角落部分。
圖10表示通過執行步驟6而得的位置P1、P2上的最大變形的一個示例。該最大變形在模型-1～模型-8中均被求出。在接下來的步驟7中，基於如此求得的解析結果，運算處理裝置1執行解析結果的分析處理。該解析處理通過基於質量工程學的要因分析處理而進行。由運算處理裝置1執行存儲在存儲裝置2中的進行要因分析處理的程序而進行該要因分析處理。
圖11表示對於位置P1進行要因分析處理而得到的S/N比的一個示例。該圖表示通過運算處理裝置1實施要因分析處理，並將該結果輸出至輸出裝置4的畫面。另外圖12表示基於同樣的要因分析處理而得的要因效果圖(望小特性)。
在該圖12中，表示與圖7所示的頂出梢的配設位置A～G對應的S/N比的要因效果圖。目前，當著眼於位置A時，對於引線框14施予強制移位的條件設定、即「1」的S/N比，比對於引線框14不施予強制移位的條件設定、即「2」的S/N比大。由於S/N比的值越大質量越高(即，可使最大變形減小)，因此對位置A而言，優選設定為施予強制移位的條件「1」。圖3是表示如此對各位置A～G所期望的強制移位的組合的圖。
如上所述，當決定了對各位置A～G所期望的強制移位的組合時，在接下來的步驟8中，進行該最佳組合的確認。具體地說，運算處理裝置1用由步驟7所得的圖13所示出的條件，對步驟1求得的解析模型實施模擬，從而監控該條件下產生的P1、P2的最大變形。
在接下來的步驟9中，對步驟8所求得的最大變形是否在既定的允許值以內進行評價。並且，當在步驟9中做出否定判斷，即判斷步驟8所求得的最大變形不滿足既定的允許值時，處理返回步驟4，變更頂出梢的配設位置或配設數，再次實施步驟5～9的處理。該處理將一直實施到步驟9中最大變形為既定允許值以下為止。
另一方面，當在步驟9中做出肯定判斷時，基於對該被肯定判斷的各位置A～G所期望的強制移位的組合及頂出梢的配設位置，來實施金屬模的設計處理。
如上所述，根據本實施例，即使在由於金屬模的加工條件等的種種的設計限制導致頂出梢的配設位置及配設數受到了限制的情況下，也可在步驟4中任意地設定頂出梢的配設位置及配設數，從而有效地決定頂出梢的配設位置及配設數。
此外，以往那樣根據作業者的經驗而決定頂出梢的配設位置及配設數的情況下，金屬模的成品率在脫模時最大僅為50％，與此相對，通過採用本實施例所涉及的金屬模設計方法，可以實現脫模時90％以上的成品率。
並且，以往的半導體裝置的樹脂封裝用的金屬模的設計、加工、裝配最少也需要三個月的時間，而使用本實施例所涉及的金屬模設計方法，可以縮短至一個月左右，能夠達到縮短金屬模製造所需的時間及削減費用的目的。
有關以上的說明，進一步公開了以下各項。
(附記1)一種金屬模設計方法，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，基於上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型；做成輸入數據，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理；使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
(附記2)如附記1所述的金屬模設計方法，其特徵在於，將上述樹脂成形品的粘合力作為非線性彈簧進行模型化。
(附記3)如附記1或2所述的金屬模設計方法，其特徵在於，基於分配表來設定上述頂出梢條件的上述頂出梢的配設數。
(附記4)如附記1～3中任意一項所述的金屬模設計方法，其特徵在於，使用有限因素模擬解析作為對上述解析模型的解析處理。
(附記5)如附記1～4中任意一項所述的金屬模設計方法，其特徵在於，上述樹脂成形品為LSI的樹脂封裝。
(附記6)如附記1～5中任意一項所述的金屬模設計方法，其特徵在於，在上述解析處理中，求出上述樹脂成形品的角落部的最大變形。
(附記7)一種金屬模設計裝置，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，具有模型做成機構，其基於上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型；數據做成機構，其做成輸入數據，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；分析機構，其基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理，使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
(附記8)如附記7所述的金屬模設計裝置，其特徵在於，上述模型做成機構將上述樹脂成形品的粘合力作為非線性彈簧進行模型化。
(附記9)如附記7或8所述的金屬模設計裝置，其特徵在於，上述數據做成機構基於分配表來設定上述頂出梢條件的上述頂出梢的配設數。
(附記10)如附記7～9中任意一項所述的金屬模設計裝置，其特徵在於，上述解析處理機構對上述解析模型進行有限因素模擬解析。
(附記11)如附記7～10中任意一項所述的金屬模設計裝置，其特徵在於，上述樹脂成形品為LSI的樹脂封裝。
(附記12)如附記7～11中任意一項所述的金屬模設計裝置，其特徵在於，上述解析處理機構求出上述樹脂成形品的角落部的最大變形。
(附記13)一種金屬模設計程序，其在包括存儲裝置、運算處理裝置的計算機中執行，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，上述運算處理裝置執行以下步驟根據上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型的步驟；做成輸入數據的步驟，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理，使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
(附記14)如附記13所述的金屬模設計程序，其特徵在於，上述存儲裝置存儲有表示上述樹脂成形品相對上述金屬模的粘合力與非線性彈簧的關係的相關表；上述運算處理裝置基於上述相關表，將樹脂成形品的粘合力作為上述非線性彈簧進行模型化。
(附記15)如附記13或14所述的金屬模設計程序，其特徵在於，上述存儲裝置存儲有對應於上述頂出梢的配設數的分配表；上述運算處理裝置基於上述分配表，來設定上述頂出梢條件的上述頂出梢的配設數。
權利要求
1.一種金屬模設計方法，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，根據上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型；做成輸入數據，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理；使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
2.如權利要求1所述的金屬模設計方法，其特徵在於，將上述樹脂成形品的粘合力作為非線性彈簧進行模型化。
3.如權利要求1或2所述的金屬模設計方法，其特徵在於，基於分配表來設定上述頂出梢條件的上述頂出梢的配設數。
4.一種金屬模設計裝置，其求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，具有模型做成機構，其基於上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型；數據做成機構，其做成輸入數據，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；分析機構，其基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理，使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置。
5.一種金屬模設計程序，其在包括有存儲裝置、運算處理裝置的計算機中執行，求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，其特徵在於，上述運算處理裝置執行以下步驟根據上述金屬模及上述樹脂成形品的信息，做成上述金屬模的解析模型的步驟；做成輸入數據的步驟，該輸入數據包括上述樹脂成形品相對於上述金屬模的粘合力的邊界條件、和由將上述頂出梢向上述金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；基於上述輸入數據，對上述解析模型進行解析處理，使用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，從而決定上述頂出梢的配設位置的步驟。
全文摘要
本發明涉及求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的最佳配設位置的金屬模設計方法、金屬模設計裝置及金屬模設計程序，以在短時間內容易地求出最佳的頂出梢配設位置及配設數為課題。一種金屬模設計裝置，其求出將樹脂成形品從金屬模脫模的頂出梢的配設位置，具有模型做成機構(7)，其基於金屬模及樹脂成形品的信息，做成金屬模的解析模型；數據做成機構(8)，其做成輸入數據，該輸入數據包括樹脂成形品相對金屬模的粘合力的邊界條件、和由將頂出梢向金屬模配設的配設位置及配設數構成的頂出梢條件；分析機構(9)，其基於輸入數據，對解析模型進行解析處理，應用質量工程學對該解析處理的結果進行分析，決定頂出梢的配設位置。
文檔編號G06F17/50GK101046829SQ200610125730
公開日2007年10月3日 申請日期2006年8月29日 優先權日2006年3月27日
發明者館野正 申請人:富士通株式會社