JP4975486B2 - 樹脂計量装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体チップ等が搭載された基板を樹脂にて封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。

例えば、図４（ａ）に示されるように、金型のキャビティ７内にあらかじめ所定量の樹脂６を投入して半導体搭載基板４を上部金型１と枠状金型２との間にセットし、その後、図４（ｂ）に示すように、上部金型１と枠状金型２によって基板４を挟み込み、図示せぬヒーターにより加熱した圧縮金型３を上昇させることによって樹脂６を加熱溶融させる樹脂封止装置Ｘが知られている（特許文献１参照）。

このような樹脂封止装置Ｘに対してより精度よく所定量の樹脂を供給するために、粒状又は粉状の樹脂を供給するための装置として、図５に示す樹脂供給装置Ｙが知られている（特許文献１参照）。この樹脂供給装置Ｙは、樹脂供給量制御手段１０を電子天秤（計量器）１２上に直接載置したものである。

樹脂供給量制御手段１０は、樹脂の供給量を調整する機能と樹脂を直接キャビティＣ内に搬送・供給する機能の双方の機能を有する。この樹脂供給量制御手段１０は、漏斗１４、樹脂溜まり１６、供給ノズル１８、及び平形ノズル２０を備える。

この樹脂供給装置Ｙでは、最終的に必要となる樹脂の量（最終目標値）よりも手前に、段階的に手前目標値を設定し、当該手前目標値を目指して供給された樹脂の未達量（最終目標値に対する未達量）が、最終的に最終目標値から見て誤差の範囲内に収まるように制御されている。

特開２００５−３３５１１７号公報

上記説明した樹脂供給装置Ｙによれば、未達量が最終目標値の誤差範囲内に収まるまで計量と追加供給が繰り返されるため、最終的に必ず供給量が最終目標値の誤差範囲内に収まるように供給することが理論的に可能である。

しかしながら、単に手前目標値を設け、当該手前目標値を基準として樹脂の供給を行なった場合でも、樹脂供給量制御手段の出力が一定のままでは、勢い余って最終目標値を超えて樹脂が供給されてしまう可能性が高い。一方、図６に示すように、手前目標値を境に段階的に樹脂供給量制御手段の出力を落としたのでは、最終目標値に達するまでに時間が掛かることとなる。

本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、樹脂供給量制御手段による樹脂の供給を最終目標値を超えることが無い範囲でより迅速に行うことをその課題としている。

本発明は、樹脂の供給量を調整する機能及び前記樹脂を所定の場所に搬送・供給する機能の双方の機能を有する樹脂供給量制御手段と、前記樹脂供給量制御手段により供給される前記樹脂の樹脂量を計量可能な計量器と、前記計量器の計量結果に基づいて前記樹脂供給量制御手段の出力を変化させる演算装置とを備えた樹脂供給装置であって、前記樹脂供給量制御手段により供給される前記樹脂の最終目標値に対して段階的にｎ個（ｎ＝１以上の整数）の手前目標値を設定し、前記樹脂の供給量が前記手前目標値を超えた場合に、前記出力を連続的に低減させることにより、上記課題を解決するものである。

このような制御を行うことによって、最終目標値又は次段の手前目標値に対する未達量（不足分）に応じて、連続的に樹脂供給量制御手段の出力が低減する。その結果、出力を段階的に低減される場合に比べて樹脂が最終目標値まで供給されるまでの時間を短縮することが可能となっている。更に、最終目標値に達する直前には、樹脂供給量制御手段の出力を略０に近い値にもできるため、樹脂が勢い余って最終目標値を超えて供給されてしまうことを防止している。

又、前記樹脂供給量制御手段の態様は種々考えられ、例えば、前記樹脂供給量制御手段が振動発生手段を備え、振動により前記樹脂の供給量を調整している場合や、前記樹脂供給量制御手段が、スクリュウコンベアを備え、該スクリュウコンベアの駆動により前記樹脂の供給量を調整している場合、更に、前記樹脂供給量制御手段が、ベルトコンベアを備え、該ベルトコンベアの駆動により前記樹脂の供給量を調整している態様のものが想定できる。

なおここでの出力とは、振動発生手段における振動強度、スクリュウコンベア、ベルトコンベアにおける回転速度のことを意味する場合の他、これら振動強度、回転速度が変化する結果としての樹脂の搬送能力自体のことをも意味するものである。

本発明を適用することにより、供給される樹脂量を安定させることが可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の一例にかかる樹脂供給装置１００の斜視図である。

この樹脂供給装置１００は、樹脂供給量制御手段１１０を電子天秤（計量器）１１２上に直接載置したものである。

樹脂供給量制御手段１１０は、樹脂の供給量を調整する機能と樹脂を直接キャビティＣ内に搬送・供給する機能の双方の機能を有する。この樹脂供給量制御手段１１０は、漏斗１１４、樹脂溜まり１１６、供給ノズル１１８、及び平形ノズル１２０を備える。

漏斗１１４は、ほぼ錐形形状とされ、所定量の樹脂を保持可能である。樹脂溜まり１１６は、箱形状とされ、漏斗１１４の下部に配置されている。樹脂溜まり１１６は、漏斗１１４から落下してくる樹脂を受け止め、供給ノズル１１８側に送り出す機能を有する。供給ノズル１１８は、樹脂溜まり１１６の側面１１６Ａに接続され、樹脂溜まり１１６側から送られてきた樹脂を、平形ノズル１２０にまで搬送する。供給ノズル１１８は、樹脂溜まり１１６側の樹脂を円滑に平形ノズル１２０にまで搬送できるように、その平形ノズル１２０側が樹脂溜まり１１６側より下方に約１５度傾斜した状態で設置されている。平形ノズル１２０は、樹脂の落下を防止するための立壁１２０Ａを備えた平板状のトレイであり、樹脂を広範囲に均等に拡散させた状態でキャビティＣ内に供給するためのものである。

樹脂供給量制御手段１１０は、支柱１２２を備える。支柱１２２は、漏斗１１４、樹脂溜まり１１６、供給ノズル１１８、及び平形ノズル１２０を支持している。支柱１２２には、振動子（振動発生手段）１２４が取り付けられている。振動子１２４は、樹脂溜まり１１６を介して漏斗１１４、供給ノズル１１８、及び平形ノズル１２０の全体に振動を発生させることが可能である。樹脂溜まり１１６の反供給ノズル側には、錘１２６が取り付けられている。錘１２６は、樹脂溜まり１１６等と共振して該樹脂溜まり１１６の後部を連打することにより、振動子１２４によって発生された振動を増幅可能である。

漏斗１１４の中央には、樹脂溜まり１１６の中心部に至る振動棒（振動体）１２８が振動子１２４の振動によって振動（或いは揺動）自在に取り付けられている。

支柱１２２には台座１３０及び防振材１３２を介して電子天秤１１２上に載置されている。電子天秤１１２は、供給されるべき樹脂の重量を樹脂供給量制御手段１１０の重量ごと計量可能である。

この樹脂供給量制御手段１１０には演算装置１３６が付設されている。演算装置１３６は、電子天秤１１２の計量結果を受け取り、所定の演算を行った結果に基づいて振動子１２４に所定の時間だけ振動させるための指令を発信する。振動子１２４の振動により、漏斗１１４、樹脂溜まり１１６、供給ノズル１１８、及び平形ノズル１２０の全体が振動し、それぞれの位置に存在する樹脂が振動された時間に応じた量だけ移動し、キャビティＣ内に落下・供給される搬送構成とされている。

なお、本実施形態では、キャビティＣに対して直接樹脂を供給する構成とされているが、この構成に限定されるものではない。例えば、キャビティＣ以外の部分に一旦供給した後、供給した樹脂に何らかの加工（例えば仮形成等）を行なった上でキャビティＣに供給するような場合であっても何ら差し支えないものである。

又、本実施形態では、電子天秤（計量器）１１２上に、樹脂供給量制御手段１１０を直接載置しているが、このような構成に限定されるものでもない。例えば、供給された側の重量の変化を検知してもよい。供給した樹脂の量が計量できる限りにおいて、種々の構成を採用することが可能である。

次に、図２をあわせて参照しつつ、当該樹脂供給装置１００の作用を説明する。図２は、樹脂供給量制御手段１１０の出力を比例的に低減する場合を示したグラフである。縦軸が樹脂供給量制御手段１１０の出力であり、横軸が時間軸である。又、当該グラブにおける斑点部分の面積が、樹脂供給量制御手段１１０によって供給された樹脂の量を表している。なお斜線部の面積は、比較として、段階的に出力が低減された場合の樹脂の量を表している。

まず、漏斗１１４にキャビティＣに供給すべき供給量の最終目標値Ａｅよりも若干多めの樹脂を投入し、電子天秤１１２が安定信号を発したときの電子天秤１１２上の重量を計量する。この重量は、漏斗１１４内に投入された樹脂のほか、樹脂供給量制御手段１１０を構成する一切の部材の重量及び防振材の重量の合計値に相当する。重量は初期値として演算装置１３６に記録される。

次に、演算装置１３６の指令により、振動子１２４に対して振動指令が発信される。これにより、漏斗１１４、樹脂溜まり１１６、供給ノズル１１８、及び平形ノズル１２０の全体が振動し、それぞれの位置に存在する樹脂が振動された時間に応じた量だけ移動する。この移動に伴い、平形ノズル１２０からキャビティＣ内に樹脂が所定量だけ供給される。

振動子１２４の振動によって漏斗１１４内の樹脂が順次平形ノズル１２０を介してキャビティＣ内に供給されると、供給された樹脂量に相当する分だけ電子天秤１１２の計量値（現在供給量）が減少してゆく。この減少状態を、演算装置１３６によって連続的にモニタし、初期値から現在値（現在供給量）を差し引くことによって供給量を算出する。

こうして求められた供給量が第１の手前目標値Ａ１よりも大きくなったか否かが判断される。手前目標値Ａとは、使用される樹脂の種類、樹脂供給量制御手段の種類等に応じて任意に設定する手前目標値のことである。ここでの手前目標値は１つとされているが、複数の手前目標値を設定してもよい（詳細は後述する）。

供給量が手前目標値Ａよりも少ないと判断されている間は当初と同じ出力で振動子１２４が振動する。供給量が手前目標値Ａ以上となったと判断された段階で振動子１２４の振動（出力）が低減されはじめる。

この低減の態様は、図２を見ても明らかなように、所定の変数に応じて比例的に低減している。ここでの所定の変数は、最終目標値Ａｅと手前目標値Ａとの差の値に対する、最終目標値Ａｅと現在供給量との差の値である。即ち、現在供給量が手前目標値Ａに至った後は、出力「０」に向って直線的に（比例的に）出力が低減するように制御される。この直線の傾きは、設定する手前目標値Ａの値によって変化し得るものであり、図２で例示したように約４５度の傾きを持つものではない。

その結果、斜線で示した段階的に出力を低減した場合に比べて、Ｔ１分だけ最終目標値Ａｅまでの供給時間の短縮を図ることができる。又、段階的に出力を低減した場合は樹脂が最終目標値Ａｅに達する瞬間に未だＰ１分だけの出力（樹脂供給量制御手段の出力）があるため、樹脂が勢い余って（最終目標値Ａｅを超えて）供給されてしまう可能性がある。しかしながら、本発明の実施形態の場合は、最終目標値Ａｅに向かって比例的に出力が低減し、最終目標値Ａｅに達する瞬間には出力も略「０」となるため、樹脂が勢い余って（最終目標値Ａｅを超えて）供給されてしまうことは無い。

次に、図３を参照しつつ、複数の手前目標値を設定した場合の実施形態について説明する。ここでは、最終目標値Ａｅに達するまでの段階に、３つの手前目標値（第１手前目標値Ａ１、第２手前目標値Ａ２、第３手前目標値Ａ３）が設定されている。なお、２つの手前目標値を設定してもよく、更に４つ以上の手前目標値を設定してもよい。これらの場合においても基本的な考え方は共通である。また、１個目の手前目標値（第１手前目標値）Ａ１が最終目標値Ａｅに対して最も離れて設定されている目標値であり、２個目、３個目…ｎ個目となるにしたがって、最終目標値Ａｅに近似した値となる。

ここでは、樹脂供給量制御手段における現在供給量が１個目の手前目標値（第１手前目標値Ａ１）を超えた場合の所定の変数が、２個目の手前目標値Ａ２と１個目の手前目標値Ａ１との差の値に対する、２個目の手前目標値Ａ２と現在供給量との差の値であり、且つ、現在供給量が２個目の手前目標値（第２手前目標値Ａ２）を超えた場合の所定の変数が、３個目の手前目標値Ａ３と２個目の手前目標値Ａ２との差の値に対する、３個目の手前目標値Ａ３と現在供給量との差の値であり、且つ、現在供給量が３個目の手前目標値（第３手前目標値Ａ３）を超えた場合の所定の変数が、最終目標値Ａｅと３個目の手前目標値Ａ３との差の値に対する、最終目標値Ａｅと現在供給量との差の値である。即ち、現在供給量が第１手前目標値Ａ１に至った後は、第２手前目標値Ａ２の時点で発揮されるように予め設定した出力（図３では８０％）に向って直線的に（比例的に）出力が低減するように制御され、現在供給量が第２手前目標値Ａ２に至った後は、第３手前目標値Ａ３の時点で発揮されるように予め設定した出力（図３では５０％）に向って直線的に（比例的に）出力が低減するように制御され、更に、現在供給量が第３手前目標値Ａ３に至った後は、出力「０」に向って直線的に（比例的に）出力が低減するように制御される。これらの直線の傾きは、設定するそれぞれの手前目標値の値及びそれら手前目標値において発揮されるべき出力の設定値によって変化し得るものである。最終目標値Ａｅまでの供給時間の短縮に重点をおく場合には、最終目標値Ａｅに近づくにつれて徐々にこの傾きが強くなるような設定をすれば好ましい。

なお、本発明でいう「比例的に」とは、あくまで樹脂供給量制御手段の出力の分解能に制約を受けるため、ミクロ的な視点で見れば階段状に出力が変化している場合を含む概念である。

又、樹脂供給量制御手段の態様は種々考えられ、上記説明した振動子の振動によるものの他、樹脂供給量制御手段がスクリュウコンベアを備え、該スクリュウコンベアの駆動により樹脂の供給量を調整している場合や、更に、樹脂供給量制御手段がベルトコンベアを備え、該ベルトコンベアの駆動により前記樹脂の供給量を調整している態様のものであってもよい。

キャビティ内に、半導体チップ等を搭載した被成形品及び樹脂を投入し圧縮成形する樹脂封止装置の樹脂供給装置として利用可能である。

本発明の実施形態の一例にかかる樹脂供給装置１００の斜視図 本発明の実施形態の一例である樹脂供給量制御手段の出力を比例的に低減する場合を示したグラフ 本発明の実施形態の一例である樹脂供給量制御手段の出力を比例的に低減する場合であって、手前目標値が複数ある場合を示したグラフ 樹脂封止装置（圧縮成形型）Ｘの概略構成図 特許文献１に記載される樹脂供給装置Ｙの斜視図 樹脂供給量制御手段の出力を段階的に低減する場合を示したグラフ

符号の説明

１００…樹脂供給装置
１１０…樹脂供給量制御手段
１１２…電子天秤（計量器）
１１４…漏斗
１１６…樹脂溜まり
１１８…供給ノズル
１２０…平形ノズル
１２２…支柱
１２４…振動子（振動発生手段）
１２８…振動棒（振動体）
１３０…台座
１３２…防振材
Ａ…手前目標値
Ａｅ…最終目標値
Ｃ…キャビティ

Claims (2)

1. 樹脂の供給量を調整する機能及び前記樹脂を所定の場所に搬送・供給する機能の双方の機能を有する樹脂供給量制御手段と、前記樹脂供給量制御手段により供給される前記樹脂の樹脂量を計量可能な計量器と、前記計量器の計量結果に基づいて前記樹脂供給量制御手段の出力を変化させる演算装置とを備えた樹脂供給装置であって、
   前記樹脂供給量制御手段により供給される前記樹脂の最終目標値に対して段階的にｎ個（ｎ＝１以上の整数）の手前目標値を設定し、
   前記樹脂の供給量が前記手前目標値を超えた場合に、前記出力を連続的に低減させる
   ことを特徴とする樹脂供給装置。
2. 請求項１において、
   前記演算装置は、前記樹脂の供給量が前記最終目標値に達するときに前記樹脂供給量制御手段の出力が略０となるように該出力を連続的に低減させる
   ことを特徴とする樹脂供給装置。

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