JP2008143041A - 樹脂計量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂供給装置における樹脂の供給量を安定させる。
【解決手段】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１１０と、樹脂供給量制御手段１１０により供給される前記樹脂の樹脂量を計量可能な電子天秤１１２とを備えた樹脂供給装置１００であって、電子天秤１１２により計量された前記樹脂が規定量を超えた場合に、当該規定量を超えた樹脂量に基づいて、次回の樹脂供給量を減じる減算手段を備えて構成する。
【選択図】図２

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Ａｅ）よりも手前に、段階的に手前目標値（中間目標値）（Ａｍ）を設定し、当該手前目標値（Ａｍ）を目指して供給された樹脂の未達量（Ｕｐ）（最終目標値Ａｅに対する未達量）が、最終的に最終目標値（Ａｅ）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、手前目標値（中間目標値）（Ａｍ）を設定した上で、当該手前目標値（Ａｍ）を目指して樹脂が供給されつつ、最終目標値（Ａｅ）に対する未達量（Ｕｐ）が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（Ａｅ）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、使用される樹脂は、周囲の温度や湿度に非常に敏感な性質を有しており、例えば、高温、高湿度の雰囲気下においては、樹脂同士が結合し大きな塊となることがある。このような状況においては、樹脂供給装置Ｙを使用した場合でも、一気に塊となった樹脂が流入し、樹脂が手前目標値（中間目標値）（Ａｍ）、甚だしいときには最終目標値（Ａｅ）をも超えて供給される場合があった。又、雰囲気の状況は、樹脂供給装置の供給サイクルに比べて比較的長期的なサイクルで変化するため、一旦供給過多の状況が発生すれば、次回の封止に対する樹脂の供給の際にも同様の状況が起こる可能性が高い。その結果、複数回に亘って供給量過多となり、破棄される樹脂が増大することで全体としての樹脂コストが増大したり、再供給を待つ必要から樹脂封止装置の生産効率が低下する等の不具合があった。

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を備えた樹脂供給装置であって、前記計量器により計量された前記樹脂が規定量（例えば中間目標値や最終目標値）を超えた場合に、当該規定量を超えた樹脂量（超過量）に基づいて、次回（次回封止の際）の樹脂供給量を減じる減算手段を備えることにより、上記課題を解決するものである。

具体的な減算手段は種々考えられるが、例えば、前記規定量を超えた樹脂量（超過量）に前記樹脂の粒径に基づく補正を行うことによって減算量を決定したり、前記規定量を超えた樹脂量（超過量）そのものに基づく補正を行うことによって減算量を決定したり、前記規定量を超えた樹脂量（超過量）に当該超過量が算出されるまでの時間（例えば、各回の供給が開始されてから超過量が算出されるまでの時間）に基づく補正を行うことによって減算量を決定することが可能である。

このような減算手段を備えたことにより、樹脂供給制御手段による樹脂の供給量が規定量を超えた場合には、次回の供給に対して当該規定量を超えた樹脂量（超過量）に基づいて樹脂の供給量を連続的に（又は一時的に）減算することにより、複数回に亘って供給量過多となることを防止している。

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可能（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に示すフローチャートに従い、当該樹脂供給装置１００の作用を説明する。

まず、ステップ１５０において、ｍが２に設定される。これについては後述する。次いで、ステップ１５２において、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Ｗ１を計量する。この重量Ｗ１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Ｗ１は初期値として演算装置１３６に記録される。

次に、ステップ１５４に進んで、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（現在値）Ｗｐが減少してゆく。ステップ１５６では、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Ｗ１から現在値Ｗｐを差し引くことによって供給量Ｆｐを算出する。この際、振動により電子天秤１１２の現在値Ｗｐが振れて正確な現在値Ｗｐを検知できない場合があることを考慮して、事前に振れ量を計測しておき、演算装置１３６で補正したもの現在値Ｗｐとして使用する。

ステップ１５８では、こうして求められた供給量が第１の手前目標値（中間目標値）Ａ１よりも大きくなったか否かが判断される。第１の手前目標値Ａ１とは、供給量Ｆｐのばらつきと、振動で触れる電子天秤１１２の現在値Ｗｐのばらつきを考慮し、１度目の供給で最終目標値Ａｅを超えてしまわないように設定した手前目標値のことである。

供給量Ｆｐが第１の手前目標値Ａ１よりも少ないと判断されている間はステップ１５６に戻って計量を継続し、供給量Ｆｐが第１の手前目標値Ａ１以上となったと判断された段階でステップ１６０に進み、振動子１２４の振動が停止される。

その後ステップ１６１に進み、演算装置１３６は、供給量Ｆｐから第１手前目標値Ａ１を減算した値を超過量Ｅｘとして算出し、当該算出された超過量Ｅｘを演算装置１３６に記録（記憶）しておく。

その後、ステップ１６２において、振動が収束し、電子天秤１１２から安定信号が発生されるのを待つ。ステップ１６２で電子天秤１１２の安定信号が得られたら、ステップ１６４に進み、演算装置１３６は、改めて現在値Ｗｐを読み込むことによって現時点での正確な供給量Ｆｐを算出し、最終目標値Ａｅから現在の供給量Ｆｐを差し引いて未達量（未だ供給不足の樹脂量）Ｕｐを算出する。

ステップ１６６では、未達量Ｕｐがあらかじめ設定しておいた最終目標値Ａｅの誤差範囲に収まっているか否かを判断する。もし収まっていると判断されたときには、ステップ１６８に進んで供給を完了する。

一方、誤差範囲でないと判断されたときには、ステップ１６７において、当該未達量Ｕｐの値がマイナス値であるかを確認する。即ち、最終目標値Ａｅを超えて（更に誤差範囲を超えて）樹脂が供給されたか否かを判断する。マイナス値でない場合はステップ１７０に進む。マイナス値である場合には、ステップ１６８に進み今回の樹脂供給は終了される。

一方、誤差範囲でないと判断されたときには、ステップ１７０に進み、未達量Ｕｐから第ｍ番目の手前目標値Ａｍとの差分Ｄｍを追加料として算出し、該差分Ｄｍをあらかじめ実測しておいた振動時の供給速度Ｖで割ることにより振動時間Ｂｍを算出する。ここで、ステップ１５０において、当初ｍは２に設定されているため、具体的には、ここで第２番目の手前目標値Ａ２との差分Ｄ２が演算され、この差分Ｄ２に基づいて第２番目の手前目標値Ａ２に到達するための振動時間Ｂ２が設定されることになる。

なお、設定後、ｍは１だけインクリメントされる。ステップ１７２では、この演算された振動時間Ｂ２だけ振動子１２４が再びオン状態とされ、樹脂の追加供給が再開される。その後、ステップ１６２に戻って、同様の作業が繰り返される。ただし、ｍは、前回のステップ１７０の実行時において１だけインクリメントされているため、今回のステップ１７０においては、第３番目の手前目標値Ａ３との差分Ｄ３が演算され、この差分Ｄ３に基づいて第３番目の手前目標値Ａ３に到達するための振動時間Ｂ３が設定されることになる。この第３番目の手前目標値Ａ３は、第２番目の手前目標値Ａ２よりも所定量だけ最終目
標値Ａｅに近く設定した値である。

こうして、ステップ１６２〜１７２の操作を繰り返すと、やがてステップ１６６において未達量Ｕｐが誤差範囲以内に収まったと判断されるようになるため、この段階でステップ１６８に進み、供給を完全に終了する。

続いて、次回の（次回の封止のための）樹脂供給が行われるが、これに先立ち次の処理が行われる（図３参照）。この図３に示した処理手順により減算手段が実現されている。

まずステップ２００にて、樹脂供給装置１００に予め設定されている第１手前目標値（中間目標値）Ａ１を取得する。

次に、ステップ２０２にて、（記録されている）直前の封止の際の超過量Ｅｘが参照される。具体的には、第１手前目標値（中間目標値）Ａ１から、「超過量Ｅｘ×所定の係数Ｐ（Ｐは、０＜Ｐ≦１）」の値を減算する（即ち補正を行うことによって第１手前目標値（中間目標値）の値を小さくする）処理が行われる。その結果、次回の樹脂供給時以降有効な新たな第１手前目標値（中間目標値）Ａ１´を取得し、当該新たな第１手前目標値（中間目標値）Ａ１´を用いて次回以降の樹脂供給が行われる。

ここで、ステップ２０２で利用される「所定の係数Ｐ」について説明する。当該係数Ｐは、０＜Ｐ≦１の範囲内で変化し得る係数である。

また当該係数Ｐは、本実施形態においては、供給している樹脂の粒径に基づいて決定される。具体的に説明すると、樹脂の粒径が大きい場合には当該係数を小さく、樹脂の粒径が小さい場合には当該係数を大きくするように設定されている。これは以下の理由に基づくものである。即ち、樹脂の粒径が大きい場合には、超過量Ｅｘ自体が大きくなる可能性が高い。この場合において、係数Ｐを大きく設定すると、超過量Ｅｘそのものの値に近い値を減算してしまうこととなる。そうすると、（前回までの）第１手前目標値Ａ１より遥かに小さな値が新たな第１手前目標値Ａ１´として設定されてしまうこととなる。これでは最終目標値Ａｍの誤差範囲内の樹脂を計量するまでに時間がかかり、迅速な樹脂の供給を確保することができない。そこで、樹脂の粒径が大きい場合には、係数Ｐを小さくすることによりこのような不具合が生じることを防止している。

一方で、供給している樹脂の粒径が小さい場合には、上記とは逆に、超過量Ｅｘ自体もそれ程大きな値とならない可能性が高い。そこで、係数Ｐを大きく設定し、次回の供給時から確実に適正な供給量に修正することを可能としている。

なお、ここでは樹脂の粒径に基づいていたが、その他にも、例えば、超過量Ｅｘそのものや超過量Ｅｘが算出されるまでの時間（例えば、各回の供給が開始されてから超過量Ｅｘが算出されるまでの時間）等に基づいて係数Ｐを変化させるような構成としてもよい。このような場合には、超過量Ｅｘそのものが大きいほど、又、超過量Ｅｘが算出されるまでの時間が短いほど係数Ｐの値を小さく設定し、超過量Ｅｘそのものが小さいほど、又、超過量Ｅｘが算出されるまでの時間が長いほど係数Ｐの値を大きく設定するように構成すれば、上記粒径に基づく場合と同様の効果を得ることができる。

又、上記では、第１手前目標値Ａ１を減算する方向のみの処理を行っているが、雰囲気の変化により、補正された新たな第１手前目標値Ａ１´を加算する方向に補正したい場合も生じ得る。そのような場合に第１手前目標値を大きくするような処理を併用させることも可能である。例えば、供給量が第１手前目標値を超えるまでの時間が前回よりも長く必要であった場合等には、一定の範囲ずつ第１手前目標値が大きくなるような処理行うことで対応することができる。

なお、上記実施形態においては、第１手前目標値を基準に超過量を算出し、当該第１手前目標値に対して補正（減算）を行っていた。これにより、数段階に渡る計量のうち最も樹脂供給量が多く更に時間のかかる第１段階の樹脂供給をスムーズ且つ正確に行うことが可能となる。その結果、第２段階更には第３段階以降の樹脂供給を速やかに行うことが可能となる。しかしながら本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、最終目標値を基準としてもよいし、第２、第３の手前目標値を基準としてもよい。更に、複数の目標値を基準として、重畳的に補正（減算）を行うような処理を行ってもよい。加えて、基準とした目標値と同じ目標値を補正（減算）するのはなく、他の目標値を補正（減算）するような処理を行うことも可能である。例えば、最終目標値を基準として超過量を算出し、当該超過量に基づいて第１手前目標値を補正（減算）するような処理を行うことも可能である。

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にかかる樹脂供給装置１００の作用を示すフローチャート 第１手前目標値（中間目標値）を補正する手順を示したフローチャート 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

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
Ｃ…キャビティ

Claims (6)

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を備えた樹脂供給装置であって、
   前記計量器により計量された前記樹脂が規定量を超えた場合に、当該規定量を超えた樹脂量に基づいて、次回の樹脂供給量を減じる減算手段を備える
   ことを特徴とする樹脂供給装置。
2. 請求項１において、
   前記規定量が、前記樹脂供給装置における中間目標値である
   ことを特徴とする樹脂供給装置。
3. 請求項１において、
   前記規定量が、前記樹脂供給装置における最終目標値である
   ことを特徴とする樹脂供給装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記減算手段が、前記規定量を超えた樹脂量に前記樹脂の粒径に基づく補正を行うことによって減算量を決定する
   ことを特徴とする樹脂供給装置。
5. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記減算手段が、前記規定量を超えた樹脂量に当該超過量に基づく補正を行うことによって減算量を決定する
   ことを特徴とする樹脂供給装置。
6. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記減算手段が、前記規定量を超えた樹脂量に当該超過量が算出されるまでの時間に基づく補正を行うことによって減算量を決定する
   ことを特徴とする樹脂供給装置。

Images