JP2006035794A - プランジャユニット - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティに流動性樹脂を安定して注入するプランジャユニットを提供する。
【解決手段】軸１２を有するプランジャ１１と、軸１２の一部を内設するホルダ１６と、ホルダ１６を進退させる駆動部２５と、軸１２に取り付けられホルダ１６に内設されたピストン１４と、軸１２を弾性支持するばね２３と、ホルダ１６の内側にピストン１４を含んで設けられ磁気粘性流体２０が充填された作動流体室１９と、ホルダ１６の内面とピストン１４の側面との間に設けられた間隙１７と、ピストン１４の側面に設けられた電磁石１５と、プランジャ１１の相対的な下降を検出する近接センサ２６，２７，２８と、近接センサ２６，２７，２８から受け取った信号に基づき電磁石１５を励磁する制御部２９とを備える。制御部２９は、プランジャ１１の相対的な下降を示す信号を受け取った場合には、電磁石１５を励磁して間隙１７における磁気粘性流体２０の粘性を増加させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形型が有するキャビティに流動性樹脂を押圧して注入するためのプランジャユニットであって、特に、キャビティに流動性樹脂を安定して注入するプランジャユニットに関するものである。

従来、精密な樹脂成形を行う場合に、樹脂成形型のキャビティに流動性樹脂を注入する目的で使用されるプランジャユニットを、図５を参照して説明する。ここで、精密な樹脂成形とは、例えば、リードフレーム等の配線部材（以下「基板」という）に装着された半導体チップ等のチップ状電子部品（以下「チップ」という）を樹脂封止する場合をいう。図５は、従来のプランジャユニットの構成における一例を示す断面図である。

図５に示されているように、上型５１と下型５２とは併せて樹脂成形型を構成する。下型５２に設けられたポット５３には、例えば、熱硬化性樹脂からなる樹脂タブレット（図示なし）が配置されている。樹脂タブレットは、下方から押圧されるとともに加熱されて溶融し、これにより流動性樹脂が形成される。流動性樹脂は、下方から押圧されてカル部５４、ランナ部５５、及びゲート部５６を順次経由してキャビティ５７に注入される。基板５８は、チップ５９が装着された配線部材であって、予めキャビティ５７の下方において下型５２に載置されている。基板５８とチップ５９との電極同士（いずれも図示なし）は、ワイヤ６０によって電気的に接続されている。

プランジャ６１は、流動性樹脂を下方から押圧する押圧機構である。ストッパ６２は、プランジャ６１の下部に取り付けられている円盤状の部材である。ホルダ６３は、プランジャ６１の下部とストッパ６２とを内設し、かつ、プランジャ６１とは基本的に独立して昇降自在に設けられた円筒形の箱状部材である。ばね６４は、ストッパ６２の下面とホルダ６３の内底面との間に配設されており、樹脂タブレットの長さのばらつきを吸収する弾性部材である。プランジャ６１、ストッパ６２、ホルダ６３、及びばね６４は、併せてプランジャユニット６５を構成する。押圧板６６は、ホルダ６３の底部に取り付けられており、ホルダ６３を昇降させる昇降用部材である。アクチュエータ６７は、押圧板６６を介してホルダ６３自体を昇降させる昇降手段である。アクチュエータ６７がホルダ６３自体を押し上げることにより、ばね６４とストッパ６２とを順次介してプランジャ６１が押し上げられ、ポット５３に貯留された流動性樹脂は、押圧されて最終的にキャビティ５７に注入される（例えば、特許文献１参照）。その後、注入された流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成し、上型５１と下型５２とを型開きし、硬化樹脂のうちで不要な部分を除去して、基板５８と硬化樹脂とを有する成形体、すなわちパッケージを取り出す。

しかしながら、上述した従来の技術によれば、次のような問題がある。それは、プランジャ６１が急激に上昇することによって、キャビティ５７に流動性樹脂が注入される際の注入速度が急増するという問題である。この問題は、流動性樹脂が硬化する際に場所によって硬化の程度が不均一になることや、ポット５３の内面とプランジャ６１の側面との間に流入した流動性樹脂等によって、プランジャ６１が上昇する際に受ける抵抗が増加することに起因して発生する。すなわち、プランジャ６１が受ける抵抗が増加するとプランジャ６１が上昇しにくくなる一方で、ホルダ６３は引き続き上昇しようとするので、ホルダ６３の上昇に伴いばね６４が圧縮される。そして、圧縮されることによりばね６４において発生する反発力が、プランジャ６１が受ける抵抗に打ち勝ってその抵抗よりも大きくなると、ばね６４は一気に伸長する。したがって、プランジャ６１が急上昇して、キャビティ５７に流動性樹脂が注入される際の注入速度が急増する。これにより、ワイヤ６０の切断や変形、チップ５９の露出、硬化樹脂におけるボイド（気泡）等が発生するので、完成品であるパッケージにおいて、歩留り、信頼性、品質等の低下が引き起こされる。また、樹脂封止以外の一般的な樹脂成形においても、成形体の外観不良等が発生する。

そこで、上述した問題を解決すべく、図６に示された構成を有するプランジャユニットが提案されている。図６は、従来のプランジャユニットの構成における別の例を示す断面図である。図５の構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。ホルダ６８は、プランジャ６１の下部とストッパ６２とを内設し、かつ、プランジャ６１とは基本的に独立して昇降自在に設けられた円筒形の箱状部材である。スライダ６９は、それぞれ円盤状の上部及び下部とそれらを連結する中間部とからなり、円盤状の上部がストッパ６２に取り付けられ、ストッパ６２の下方において上部及び下部がそれぞれホルダ６８の内面に摺動するように設けられた摺動部材である。粘性流体７０は、スライダ６９が有する円盤状の上部及び下部とホルダ６８の内面とに囲まれた閉空間に充填され、例えば、オイルやシリコーングリース等からなる一定の粘性を有する流体である。パッキン７１は、スライダ６９が有する円盤状の上部及び下部の側面に設けられた溝にはめ込まれ、例えば、シリコーンゴムからなり、粘性流体７０の漏れを防止するためのシール部材である。突出部７２は、粘性流体７０が充填されている閉空間の一部において、閉空間の断面積を小さくするようにホルダ６８の内面から突出している部分である。スライダ６９、粘性流体７０、パッキン７１、及び突出部７２は、併せて緩衝機構７３を構成する。ばね７４は、スライダ６９の下部とホルダ６８の内底面との間に配設された圧縮コイルばねであって、流動性樹脂の原料である樹脂タブレットの長さのばらつきを吸収する弾性部材である。プランジャ６１、ストッパ６２、ホルダ６８、緩衝機構７３、及びばね７４は、併せてプランジャユニット７５を構成する。

図６に示された構成を有するプランジャユニット７５によれば、スライダ６９の速度が急激に変動しようとする場合には、スライダ６９の円盤状の上部及び下部とホルダ６８の内面とに囲まれた閉空間に充填された粘性流体７０が、突出部７２において流動抵抗を生ずる。これにより、スライダ６９の速度の急激な変動が抑制されるので、プランジャ６１の急激な昇降が抑制されて、プランジャ６１は緩やかに移動する。したがって、流動性樹脂の注入速度が大きく変動することなく、キャビティ７に流動性樹脂が安定して注入される（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、図６に示されたプランジャユニット７５によれば、プランジャ６１が大きな抵抗を受けて最も下の位置まで押し込まれた状態から、ばね７４が伸長しようとする力（伸長力）によって急激に上昇しようとする場合には、その上昇を十分に抑制できないおそれがあるという問題がある。ここで、その急激な上昇を十分に抑制しようとすれば、突出部７２を大きく突出させればよい。この構成によれば、突出部７２において閉空間の断面積が小さくなることによって粘性流体７０の流動抵抗が大きくなるので、プランジャ６１の急激な上昇が抑制される。しかし、この構成によれば、プランジャ６１が抵抗を受けてばね６４が圧縮され、ある程度圧縮された状態からばね６４が伸長しようとする場合に、突出部７２における流動抵抗によってプランジャ６１が速やかに上昇できないおそれがある。したがって、キャビティ７に流動性樹脂が注入される速度が遅くなるので、流動性樹脂が硬化する際に硬化の程度が不均一になるという問題を完全には解消できない。これらの問題は、プランジャ６１の急激な上昇を抑制する効果が、突出部７２によって狭められた閉空間の断面積と粘性流体７０の特性（粘性）とによって決定されることに起因して、発生する。言い換えれば、これらの問題は、プランジャ６１の急激な上昇を抑制する効果が、プランジャ６１が上昇しようとする際におけるばね７４の伸長力の大きさとは無関係に、プランジャユニット７５の構成自体によって決定されることに起因して、発生する。すなわち、突出部７２における閉空間の断面積が大きすぎると、プランジャ６１の急激な上昇を抑制する効果が不十分になる。一方、突出部７２における閉空間の断面積が小さすぎると、プランジャ６１の急激な上昇を抑制する効果は十分であるが、抵抗に打ち勝って上昇しようとするプランジャ６１の上昇速度が小さくなるおそれがある。
実公昭６３−３４２７１号公報（第２頁−第４頁、第２図） 特開２００１−１７０９５９号公報（第３頁−第４頁、図１、図２）

本発明が解決しようとする課題は、第１に、プランジャが急激に上昇することによってキャビティに対する流動性樹脂の注入速度が急増することであり、第２に、プランジャの急激な上昇の防止とプランジャの最適な上昇速度の設定とが排反的にしか実現されないことである。

上述の課題を解決するために、本発明に係るプランジャユニットは、樹脂成形型（１）が有するキャビティ（７）に流動性樹脂を注入する際に流動性樹脂を押圧するとともに軸（１２）を有するプランジャ（１１）を備えるプランジャユニットであって、筒状の形状を有し軸（１２）の一部を内設するホルダ（１６，３２）と、ホルダ（１６，３２）を進退させる駆動部（２５）と、軸（１２）に取り付けられホルダ（１６，３２）に内設されたピストン（１４，３１）と、ホルダ（１６，３２）の底部に内設され軸（１２）を弾性支持する弾性体（２３）と、ホルダ（１６，３２）の内面とピストン（１４，３１）の側面との間の間隙（１７）において設けられ磁気粘性流体（２０）を含む摺動部（３３）と、ピストン（１４，３１）の側面付近又はホルダ（１６，３２）の外側に設けられた磁場発生部（１５，３４）と、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われているか否かを検出するセンサ（２６，２７，２８，３６）と、センサ（２６，２７，２８，３６）から受け取った信号に基づいて磁場発生部（１５，３４）が適当な強さの磁場を発生するように磁場発生部（１５，３４）を励磁する制御部（２９，３７）とを備えるとともに、制御部（２９，３７）は、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われていないことを示す信号をセンサ（２６，２７，２８，３６）から受け取った場合には、磁場発生部（１５，３４）を励磁することによって摺動部（３３）における磁気粘性流体（２０）の粘性を増加させることを特徴とする。

また、本発明に係るプランジャユニットは、上述のプランジャユニットにおいて、ホルダ（１６）の内側の少なくとも一部においてピストン（１４）を含むようにして設けられ磁気粘性流体（２０）が充填された閉空間からなる作動流体室（１９）を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るプランジャユニットは、上述のプランジャユニットにおいて、摺動部（３３）はピストン（３１）の側面の少なくとも一部において設けられているとともに、摺動部（３３）には磁気粘性流体が含浸され又は充填されていることを特徴とする。

本発明によれば、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われていない場合には、センサ（２６，２７，２８，３６）から受け取った信号に応じて、プランジャ（１１）の軸（１２）に取り付けられたピストン（１４，３１）の側面付近又はホルダ（１６，３２）の外側に設けられた磁場発生部（１５，３４）が磁場を発生させる。これにより、ホルダ（１６，３２）の内面とピストン（１４，３１）の側面との間の間隙（１７）に設けられた摺動部（３３）において、磁気粘性流体（２０）の粘性が増加する。したがって、弾性体（２３）が伸長しようとする力によってプランジャ（１１）が急激に進退、すなわち移動しようとする場合において、その伸長しようとする力に応じて、間隙（１７）に存在する磁気粘性流体（２０）の粘性が増加するので、ピストン（１４，３１）に対して制動が加えられる。このことにより、プランジャ（１１）の急激な移動が妨げられるので、樹脂成形型（１）のキャビティ（７）に流動性樹脂が安定して注入される。したがって、完成品である成形体の歩留り、信頼性、品質等を向上させるプランジャユニットが実現される。

また、本発明によれば、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われていない場合には、作動流体室（１９）において、ホルダ（１６）の内面とピストン（１４）の側面との間の間隙（１７）に存在する磁気粘性流体（２０）の粘性が増加する。あるいは、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われていない場合には、ピストン（３１）の側面における摺動部（３３）に存在する磁気粘性流体の粘性が増加する。これらにより、弾性体（２３）が伸長しようとする力によってプランジャ（１１）が急激に移動しようとする場合において、その伸長しようとする力に応じてピストン（１４，３１）に対して制動が加えられる。このことにより、プランジャ（１１）の急激な移動が妨げられるので、樹脂成形型（１）のキャビティ（７）に流動性樹脂が安定して注入される。したがって、完成品である成形体において、歩留り、信頼性、品質等が向上するプランジャユニットが実現される。

プランジャユニットに、キャビティ（７）に流動性樹脂を注入する際に流動性樹脂を押圧するとともに軸（１２）を有するプランジャ（１１）と、筒状の形状を有し軸（１２）の一部を内設するホルダ（１６）と、ホルダ（１６）を進退させる駆動部（２５）と、軸（１２）に取り付けられホルダ（１６）に内設されたピストン（１４）と、ホルダ（１６）の底部に内設され軸（１２）を弾性支持する弾性体（２３）と、ホルダ（１６）の内側の一部にピストン（１４）を含むようにして設けられ磁気粘性流体（２０）が充填された作動流体室（１９）と、ホルダ（１６）の内面とピストン（１４）の側面との間の間隙（１７）に設けられ磁気粘性流体（２０）を含む摺動部と、ピストン（１４）の側面に設けられた磁場発生部（１５）と、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われているか否かを検出するセンサ（２６，２７，２８）と、センサ（２６，２７，２８）から受け取った信号に基づいて磁場発生部（１５）が適当な強さの磁場を発生するように磁場発生部（１５）を励磁する制御部（２９）とを備えるとともに、制御部（２９）は、プランジャ（１１）の進退が円滑に行われていないことを示す信号をセンサ（２６，２７，２８）から受け取った場合には、磁場発生部（１５）を励磁することによって摺動部における磁気粘性流体（２０）の粘性を増加させる。

本発明に係るプランジャユニットの実施例１について、図１と図２とを参照して説明する。図１は、本実施例に係るプランジャユニットの構成を示す断面図である。図２は、図１に示されたプランジャユニットにおいてプランジャが抵抗を受けている状態を示す断面図である。なお、以下の説明において使用するいずれの図についても、わかりやすくするために、適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。また、以下の図では、樹脂成形型におけるプランジャユニットを取り囲む部分を省略している。

図１と図２とにおいて、上型１と下型２とは、併せて樹脂成形型を構成する。下型２に設けられたポット３には、樹脂タブレットが溶融して形成された流動性樹脂（いずれも図示なし）が貯留される。この流動性樹脂は、下方から押圧されてカル部４、ランナ部５、及びゲート部６を順次経由してキャビティ７に注入される。基板８は、チップ９が装着されたリードフレームやプリント基板等の配線部材であって、予めキャビティ７の下方において下型２に載置されている。基板８とチップ９との電極同士（いずれも図示なし）は、ワイヤ１０によって電気的に接続されている。

プランジャ１１は、流動性樹脂を下方から押圧する押圧機構である。プランジャ１１が有する軸１２の下部には、円盤状の部材であるストッパ１３が取り付けられている。そして、軸１２においてストッパ１３の上方には、円柱状の部材であるピストン１４が取り付けられている。ピストン１４の外周部には、円環状の電磁石１５が取り付けられている。ホルダ１６は、軸１２の下部とストッパ１３とピストン１４とが昇降自在になるようにこれらを内設し、かつプランジャ１１とは基本的に独立して昇降自在に設けられた円筒形の箱状部材である。ホルダ１６の内面とピストン１４の側面、すなわち電磁石１５の表面との間には、所定の間隙１７が設けられている。ホルダ１６の内部は仕切板１８によって実質的に２つの空間に仕切られており、それらの空間のうち図に示された上側の空間からなる作動流体室１９には、作動流体として磁気粘性流体２０が充填されている。ホルダ１６の上端には、軸１２が昇降自在になるようにして上ぶた２１が取り付けられており、この上ぶた２１と仕切板１８とによって作動流体室１９が密閉されている。更に、仕切板１８と上ぶた２１との側面にそれぞれ設けられた溝には、例えば、シリコーンゴムからなり磁気粘性流体２０の漏れを防止するためのシール部材２２が、それぞれはめ込まれている。ばね２３は、ストッパ１３の下面とホルダ１６の内底面との間に配設された圧縮コイルばねからなり、樹脂タブレットの長さのばらつきを吸収する弾性部材である。このばね２３によって、ストッパ１３が、ひいては軸１２とプランジャ１１とが弾性支持されているので、プランジャ１１はホルダ１６に対して相対的に昇降することができる。そして、この場合には、間隙１７に存在する磁気粘性流体２０が、ホルダ１６の内面とピストン１４の側面との間に介在する摺動部として機能する。

押圧板２４は、ホルダ１６の底部に取り付けられており、ホルダ１６を昇降させる昇降用部材である。アクチュエータ２５は、押圧板２４を介してホルダ１６自体を昇降させる昇降手段である。そして、アクチュエータ２５が押圧板２４を介してホルダ１６を上昇させると、ばね２３とストッパ１３とを順次介してプランジャ１１が上昇する。ここで、図１に示されているようにピストン１４の上面が上ぶた２１の下面に接触しており、この状態が、本実施例に係るプランジャユニットにおけるプランジャ１１の定常状態である。

ホルダ１６の外面には、複数個（図では３個）の近接センサ２６，２７，２８が、上下方向に並んで取り付けられている。そして、図１において最も上側に位置する近接センサ２６は、プランジャ１１が定常状態にある場合におけるストッパ１３の位置よりもわずかに下に位置するようにして、取り付けられている。また、他の近接センサ２７，２８は、近接センサ２６から順次下方に、互いに接近して取り付けられている。したがって、プランジャ１１が上昇する際に抵抗を受けることによって、ホルダ１６に対するストッパ１３の相対的な位置が、プランジャ１１が定常状態にある場合における位置よりも下降した場合には、近接センサ２６，２７，２８がこの順にストッパ１３の相対的な下降を示す信号を生成する。言い換えれば、近接センサ２６，２７，２８は、プランジャ１１の進退（本実施例では昇降）が円滑に行われているか否かを検出するセンサである。そして、近接センサ２６，２７，２８は制御部２９に接続されており、この制御部２９は導線３０（電磁石１５の側で図示なし）によって電磁石１５に接続されている。制御部２９は、近接センサ２６，２７，２８から受け取った信号に応じて、導線３０を経由して電磁石１５に所定の励磁電流を流すことにより、電磁石１５を励磁して制御する。

ここで、制御部２９による制御を説明する。制御部２９は、近接センサ２６から信号を受け取った場合には、電磁石１５に小さな第１の励磁電流を流し、近接センサ２７，２８からそれぞれ信号を受け取った場合には、電磁石１５に順次大きな第２、第３の励磁電流を流す。そして、制御部２９が電磁石１５に流す励磁電流の大きさは、予め次のように定められている。まず、近接センサ２６，２７，２８がストッパ１３の相対的な下降をそれぞれ検出した場合に、ばね２３が一気に伸長しようとする状態を想定する。次に、その伸長しようとする動作を抑制してストッパ１３を、ひいてはプランジャ１１をほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇させるためには、ピストン１４にどの程度の制動力を加えればよいかを、計算又は実験によって決定する。すなわち、これらの制動力は、各近接センサ２６，２７，２８が検出したストッパ１３の相対的な位置毎にそれぞれ決定される。次に、その制動力を発生させる目的で電磁石１５に流すべき励磁電流の大きさを、計算又は実験によってそれぞれ決定する。具体的に言えば、電磁石１５の表面（ピストン１４の側面）とホルダ１６の内面との間の部分、すなわち間隙１７に存在する磁気粘性流体２０の粘性を必要なだけ増加させる目的で、電磁石１５に流すべき励磁電流の大きさを、計算又は実験によって決定する。これにより、制御部２９は、近接センサ２６，２７，２８のそれぞれがストッパ１３の相対的な下降を検出した場合に応じて、順次大きくなる所定の第１−第３の励磁電流を電磁石１５に流すことになる。

本実施例に係るプランジャユニットについて、図１と図２とを参照してその動作を説明する。まず、図１に示すように、上型１と下型２とが型締めした状態で、アクチュエータ２５が押圧板２４を介してホルダ１６自体を押し上げることにより、ばね２３とストッパ１３とを順次介してプランジャ１１を上昇させる。これにより、ポット３に貯留された流動性樹脂（図示なし）は押圧され、カル部４，ランナ部５，ゲート部６を順次経由して、キャビティ７に注入される。

次に、注入された流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂（図示なし）を形成し、基板８にチップ９を樹脂封止する。その後に、上型１と下型２とを型開きし、硬化樹脂のうちで不要な部分を除去して、基板８と硬化樹脂とを有するパッケージを取り出す。

以上の樹脂封止工程において、流動性樹脂が硬化する際に場所によって硬化の程度が不均一になることや、ポット３の内面とプランジャ１１の側面との間に浸透した流動性樹脂等によって、プランジャ１１が上昇する際に受ける抵抗が増加する場合がある。この場合におけるプランジャユニットの動作を、図２を参照して説明する。

まず、プランジャ１１が抵抗を受ける一方で、ホルダ１６自体がアクチュエータ２５によって引き続いて押し上げられることによって、ホルダ１６に対してプランジャ１１が相対的に下降し始める。これにより、プランジャ１１に取り付けられたストッパ１３が、プランジャが定常状態にある場合における位置よりも、ホルダ１６に対して相対的に下降する。また、作動流体室１９において、磁気粘性流体２０は間隙１７を通ってピストン１４の上方の空間に流れ込む。

次に、最も上側に位置する近接センサ２６が、ストッパ１３の相対的な下降を検出し、そのことを示す信号を生成して制御部２９に供給する。制御部２９は、受け取った信号に基づいて、電磁石１５に第１の励磁電流を流してこれを励磁する。これにより、電磁石１５の表面（ピストン１４の側面）とホルダ１６の内面との間の部分、すなわち間隙１７における磁場が強まるので、間隙１７に存在する磁気粘性流体２０の粘性が増加する。したがって、ピストン１４に対する拘束力、言い換えるとピストン１４が昇降しようとした場合における制動力が発生する。ここで、ばね２３による反発力が、プランジャ１１が受ける抵抗よりも大きくなると、ばね２３はその抵抗に打ち勝って一気に伸長しようとする。しかし、ピストン１４に加えられている制動力によって、プランジャ１１はほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇することになる。したがって、キャビティ７に流動性樹脂が注入される際の注入速度が急増することはない。

次に、プランジャ１１が抵抗を受け続ける場合には、ホルダ１６に対してプランジャ１１が引き続き相対的に下降する。そして、上から２番目の近接センサ２７が、ストッパ１３の相対的な下降を検出して、そのことを示す信号を生成して制御部２９に供給する。制御部２９は、受け取った信号に基づいて電磁石１５に流す励磁電流を増加させて、第２の励磁電流によって引き続き電磁石１５を励磁する。これにより、間隙１７における磁場がいっそう強まるので、間隙１７に存在する磁気粘性流体２０の粘性がいっそう増加する。したがって、ホルダ１６の内部においてピストン１４が昇降しようとした場合における制動力が増加する。これにより、プランジャ１１が受けている抵抗に打ち勝ってばね２３が一気に伸長しようとしても、ピストン１４に加えられている制動力によって、プランジャ１１はほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇することになる。

次に、プランジャ１１がなおも抵抗を受け続ける場合には、ホルダ１６に対してプランジャ１１が、引き続き相対的に下降する。そして、上から３番目の近接センサ２８が、ストッパ１３の相対的な下降を検出して、そのことを示す信号を生成して制御部２９に供給する。制御部２９は、受け取った信号に基づいて電磁石１５に流す励磁電流を更に増加させて、第３の励磁電流によって引き続き電磁石１５を励磁する。これにより、間隙１７における磁場が更に強まるので、間隙１７に存在する磁気粘性流体２０の粘性が更に増加する。これにより、ホルダ１６の内部においてピストン１４が昇降しようとした場合における制動力が更に増加する。したがって、これまでと同様に、プランジャ１１が受けている抵抗に打ち勝ってばね２３が一気に伸長しようとしても、ピストン１４に加えられている制動力によって、プランジャ１１はほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇する。なお、近接センサ２８がストッパ１３の相対的な下降を検出した状態からプランジャ１１が上昇する場合には、ストッパ１３の上昇を近接センサ２７，２６が順に検出することになる。これにより、ばね２３が伸長してストッパ１３が上昇するにつれて、電磁石１５が第２の励磁電流、第１の励磁電流によって順に励磁される。したがって、ホルダ１６の内部においてピストン１４が上昇する場合における制動力が段階的に減少するので、プランジャ１１はほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇する。

以上説明したように、本実施例によれば、プランジャ１１が上昇する際に受ける抵抗の大きさに応じて、制御部２９が、電磁石１５に流す励磁電流を制御してこれを励磁する。これにより、間隙１７における磁場を制御して、間隙１７に存在する磁気粘性流体２０の粘性を制御する。具体的には、プランジャ１１が受ける抵抗が小さい場合には磁気粘性流体２０の粘性をわずかに増加させ、プランジャ１１が受ける抵抗が大きくなるに従って磁気粘性流体２０の粘性を段階的に増加させる。これにより、プランジャ１１が受ける抵抗に打ち勝ってばね２３が一気に伸長しようとする場合に、その伸長力に応じてピストン１４に制動力を加えるので、プランジャ１１は抵抗の大きさに影響されずほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇する。したがって、キャビティ７に対して、注入速度が大きく変動することなく流動性樹脂が安定して注入されるので、ワイヤ１０の切断や変形等が防止される。

なお、本実施例では、３個の近接センサ２６，２７，２８を使用した。これに限らす、例えば、ストッパ１３が相対的に下降する距離が小さい場合、言い換えれば、ばね２３の伸長力が大きくない場合等には、１個の近接センサを使用してもよい。この場合には、その近接センサが検出するストッパ１３の相対的な位置に応じて、ばね２３の急激な伸長を抑制するように、ピストン１４に制動力を加える。したがって、ばね２３の伸長力に対応して、プランジャ１１がほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇する。

また、仕切板１８によってホルダ１６の内部を仕切って作動流体室１９を設け、その作動流体室１９に磁気粘性流体２０を充填した。これに限らず、ホルダ１６の内部全体に磁気粘性流体２０を充填してもよい。

本発明に係るプランジャユニットの実施例２について、図３を参照して説明する。図３は、本実施例に係るプランジャユニットの構成を示す断面図である。実施例１と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。本実施例では、プランジャ１１が有する軸１２にピストン３１が取り付けられ、円筒形の箱状部材であるホルダ３２が、軸１２の下部とストッパ１３とピストン３１とが昇降自在になるようにこれらを内設し、かつプランジャ１１とは基本的に独立して昇降自在に設けられている。これらの点で、本実施例は実施例１と同様である。なお、図３においては、プランジャ１１が定常状態にある場合のプランジャユニットが示されている。

本実施例では、実施例１（図１参照）において閉空間である作動流体室１９に磁気粘性流体２０が充填されていたこととは異なり、ピストン３１の側面に、磁気粘性流体が含浸された円環状の摺動部材３３が、ホルダ３２の内面に摺動するようにして取り付けられている。この摺動部材３３は、例えば、多孔性のウレタンやフェルト状の材料等から構成されている。そして、ピストン３１において、摺動部材３３の内側には、円環状の電磁石３４が取り付けられている。また、ホルダ３２の上端には、軸１２が昇降自在になるようにして上ぶた３５が取り付けられており、この上ぶた３５によってホルダ３２の内部が密閉されている。

本実施例に係るプランジャユニットの動作を、実施例１（図１参照）と比較して説明する。実施例１では、充填された磁気粘性流体２０の一部、すなわち間隙１７における磁気粘性流体２０において、電磁石１５によって生じた磁場の影響を受けて粘性が変化する。これに対して、本実施例では、間隙１７における摺動部材３３に含浸された磁気粘性流体において、電磁石３４によって生じた磁場の影響を受けて粘性が変化する。ストッパ１３が相対的に下降する程度に応じて、近接センサ２６，２７，２８のうちいずれかが信号を生成して、制御部２９が、ピストン３１に加えられる制動力を制御する点については、実施例１と同様である。

本実施例によれば、実施例１と同様に、プランジャ１１が受けている抵抗に打ち勝ってばね２３が一気に伸長しようとしても、ピストン３１に加えられる制動力によって、プランジャ１１はその抵抗の大きさに影響されずほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇する。また、実施例１とは異なり、ピストン３１が上下する閉空間に磁気粘性流体を充填する必要がないので、簡単な構造を有するプランジャユニットが実現される。

なお、本実施例では、ピストン３１の側面に、磁気粘性流体が含浸された円環状の摺動部材３３が取り付けられている。これに限らず、ホルダ３２の内面とピストン３１の側面との間において、すなわち間隙１７において、磁気粘性流体が存在する部分を設ければよい。例えば、ピストンの側面に設けられた円環状で周方向の溝からなる閉空間に、磁気粘性流体を充填してもよい。この場合には、ピストンの側面における溝以外の部分に、磁気粘性流体の漏出を防ぐためのシール部材を設けることが好ましい。また、図３における摺動部材３３及び上述した溝は、必ずしも円環状である必要はなく、ピストンの側面における少なくとも一部に設けられていてもよい。これらの構成は、ピストン３１に加えられる制動力、ひいてはばね２３の伸長力の大きさに応じて定められる。また、図３における摺動部材３３を、ピストンの側面を全て覆うようにして設けることもできる。

本発明に係るプランジャユニットの実施例３について、図４を参照して説明する。図４は、本実施例に係るプランジャユニットの構成を示す断面図である。本実施例は、実施例２においてストッパ１３の位置を検出していたことに代えて、プランジャ１１が急激に上昇する運動を開始した場合にその運動の加速度を検出して、その加速度の大きさに応じてピストン３３に制動力を加えることを特徴とする。なお、図４においては、プランジャ１１が定常状態にある場合のプランジャユニットが示されている。

図４に示されているように、本実施例では、実施例１，２においてホルダ１６の外面に取り付けられた複数個の近接センサ２６，２７，２８に代えて、プランジャ１１が有する軸１２に取り付けられた１個の加速度センサ３６を使用する。この加速度センサ３６は、軸１２における上向きの加速度、すなわちプランジャ１１における上向きの加速度を検出して、その大きさに応じた信号を制御部３７に供給する。制御部３７は、受け取った信号に応じて、加速度の大きさに応じた励磁電流を流すことによって電磁石３４を励磁する。このことにより、摺動部材３３に含浸された磁気粘性流体において、電磁石３４によって生じた磁場の影響を受けて粘性が変化する。

ここで、加速度と励磁電流との関係は、実施例１，２とほぼ同様にして、予め次のように定められている。まず、プランジャ１１がホルダ３２に対して様々な位置まで相対的に下降する場合を想定し、それぞれの場合において、ばね２３が一気に伸長することによってプランジャ１１が上昇しようとする加速度を求める。次に、それぞれの場合において、そのプランジャ１１をほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇させるためには、ピストン３１にどの程度の制動力を加えればよいかを、計算又は実験によって決定する。次に、その制動力を発生させる目的で電磁石３４に流すべき励磁電流の大きさを計算又は実験によって決定して、プランジャ１１が相対的に下降した位置とその励磁電流の大きさとの関係を見出す。本実施例によれば、プランジャ１１が上昇しようとする際における実際の加速度に応じて、電磁石１５に流すべき励磁電流の大きさを連続的に変化させることができる。したがって、ピストン３１に加えられる制動力が、プランジャ１１の実際の加速度に応じて連続的に変化することになる。なお、加速度センサ３６は良好な応答性を有するとともに、磁気粘性流体は磁場の変化に対する粘性の変化の応答性に優れているので、プランジャ１１が急激に上昇しようとした場合であっても、流動性樹脂が押圧される以前にピストン３１に制動力が加えられる。したがって、キャビティ７に流動性樹脂が注入される際の注入速度が急増することはない。

以上説明したように、本実施例によれば、実施例１，２と同様に、プランジャ１１が受けている抵抗に打ち勝ってばね２３が一気に伸長しようとしても、ピストン３１に加えられる制動力によって、プランジャ１１はその抵抗の大きさに影響されずほぼ一定の所望の速度で緩やかに上昇する。また、実施例２と同様に、ピストン３１が上下する閉空間に磁気粘性流体を充填する必要がないので、簡単な構造を有するプランジャユニットが実現される。更に、ピストン３１に加える制動力が、プランジャ１１が上昇しようとする加速度に応じて連続的に変化するので、プランジャ１１が上昇する速度が最適に制御される。また、１個の加速度センサ３６しか使用しないので、プランジャユニットを構成する部品の点数が削減される。

なお、本実施例においては、実施例２のホルダ３２とピストン３１とに、加速度センサ３６と制御部３７とを組み合わせた。これに限らず、実施例１のホルダ１６とピストン１４とに、加速度センサ３６と制御部３７とを組み合わせることもできる。

なお、ここまで説明した各実施例においては、ピストン１４，３１の側に電磁石１５，３４を取り付けた。これに限らず、ホルダ１６，３２の外面（側面）に電磁石を取り付けてもよい。この場合には、電磁石に対する配線を簡略化することができる。

また、弾性部材として、圧縮コイルばねからなるばね２３を使用した。これに代えて、コイルばね、板ばね、皿ばね等を使用することができる。更に、ばねに限らず、ゴム等の高分子系材料や、弾性を有する金属性材料を使用してもよい。

また、基板８にチップ１０を樹脂封止する場合を例にとって説明した。これに限らず、精密な成形品を製造することを目的とする、トランスファ成形、射出成形等の一般的な樹脂成形において、本発明を適用することができる。

また、上型１にカル部４、ランナ部５、ゲート部６、及びキャビティ７を設け、下型２にポット３を設けるとともに基板８を載置した。これに限らず、上型１と下型２との関係を逆にしてもよい。更に、上型１及び下型２に代えて、水平方向に相対向する２つの型を使用することもできる。

また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

本発明の実施例１に係るプランジャユニットの構成を示す断面図である。 図１のプランジャユニットにおいてプランジャが抵抗を受けている状態を示す断面図である。 本発明の実施例２に係るプランジャユニットの構成を示す断面図である。 本発明の実施例３に係るプランジャユニットの構成を示す断面図である。 従来のプランジャユニットの構成における一例を示す断面図である。 従来のプランジャユニットの構成における別の例を示す断面図である。

符号の説明

１ 上型
２ 下型
３ ポット
４ カル部
５ ランナ部
６ ゲート部
７ キャビティ
８ 基板
９ チップ
１０ ワイヤ
１１ プランジャ
１２ 軸
１３ ストッパ
１４，３１ ピストン
１５，３４ 電磁石（磁場発生部）
１６，３２ ホルダ
１７ 間隙
１８ 仕切板
１９ 作動流体室
２０ 磁気粘性流体
２１，３５ 上ぶた
２２ シール部材
２３ ばね（弾性体）
２４ 押圧板
２５ アクチュエータ（駆動部）
２６，２７，２８ 近接センサ（センサ）
２９，３７ 制御部
３０ 導線
３３ 摺動部材（摺動部）
３６ 加速度センサ（センサ）

Claims (3)

1. 樹脂成形型が有するキャビティに流動性樹脂を注入する際に前記流動性樹脂を押圧するとともに軸を有するプランジャを備えるプランジャユニットであって、
   筒状の形状を有し前記軸の一部を内設するホルダと、
   前記ホルダを進退させる駆動部と、
   前記軸に取り付けられ前記ホルダに内設されたピストンと、
   前記ホルダの底部に内設され前記軸を弾性支持する弾性体と、
   前記ホルダの内面と前記ピストンの側面との間の間隙において設けられ磁気粘性流体を含む摺動部と、
   前記ピストンの側面付近又は前記ホルダの外側に設けられた磁場発生部と、
   前記プランジャの進退が円滑に行われているか否かを検出するセンサと、
   前記センサから受け取った信号に基づいて前記磁場発生部が適当な強さの磁場を発生するように前記磁場発生部を励磁する制御部とを備えるとともに、
   前記制御部は、前記プランジャの進退が円滑に行われていないことを示す信号を前記センサから受け取った場合には、前記磁場発生部を励磁することによって前記摺動部における磁気粘性流体の粘性を増加させることを特徴とするプランジャユニット。
2. 請求項１記載のプランジャユニットにおいて、
   前記ホルダの内側の少なくとも一部において前記ピストンを含むようにして設けられ前記磁気粘性流体が充填された閉空間からなる作動流体室を備えることを特徴とするプランジャユニット。
3. 請求項１記載のプランジャユニットにおいて、
   前記摺動部は前記ピストンの側面の少なくとも一部において設けられているとともに、
   前記摺動部には前記磁気粘性流体が含浸され又は充填されていることを特徴とするプランジャユニット。

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