JP2009066887A - 樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トグルリンク式プレスを利用した金型の開閉制御の精度を簡易な構成を利用して向上させる。
【解決手段】相対向して配置される上下金型１１４、１１５と、下金型１１５側に連結され該下金型１１５を上金型１１４に対して当接・離間させるトグルリンク式のプレス機構１３０と、該プレス機構１３０の駆動源となるサーボモータ１１６と、該サーボモータ１１６の回転数を検出可能なエンコーダ１１６Ａと、を備えた樹脂封止装置１００であって、対向方向における下金型１１５の位置を検出可能な測長器１４０と、該測長器１４０から得られる下金型１１４の位置データとエンコーダ１１６Ａから得られる回転数データを両データの対応関係を保ちつつ記憶可能な記憶部１６０と、該記憶部１６０に記憶された位置データおよびパルスデータに基づいてサーボモータ１１６を制御する制御部１５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体チップを樹脂にて封止する樹脂封止装置の技術分野に関する。

従来、図３に示す樹脂封止装置が公知である（特許文献１参照）。

この樹脂封止装置は、固定プラテン１０と、当該固定プラテン１０から垂設された上金型１４と、固定プラテン１０を支持するタイバー１２と、タイバー１２に沿って上下に進退動可能な可動プラテン１３と、この可動プラテン１３上に載置された下金型１５を有している。また、可動プラテン１３にはトグルリンク機構３０が連結されており、載置する下金型１５を上金型１４に当接・離間可能とされている。更に、当該トグルリンク機構３０に対して、サーボモータ１６から出力される回転運動を直線運動に変えて伝達するボールねじ２０が備わっている。また、この樹脂封止装置には、減速比の異なる２系統のトルク伝達系１８が設置されており、必要に応じて、サーボモータ１６からボールねじ２０へと伝達される動力系統を切替える（減速比を切り替える）ことが可能とされている。

また、可動プラテン１３の側面には、ラック４１が固定されており、当該ラック４１に噛合する態様でピニオン４２が設置されている。このピニオン４２には、ロータリエンコーダが付設されており、制御装置５０へと可動プラテン１３の位置データ（パルスデータ）を伝達可能とされている。このラック４１とピニオン４２とで位置検出機構４０が構成されている。

このように、当該特許文献１に記載される樹脂封止装置では、当該位置検出機構４０によって可動プラテン１３の位置、更には、下金型１５の位置を検出しつつ、必要なタイミングにて２系統で構成されたトルク伝達系１８を適宜切り替えている。

特開昭６１−１８５９３６号公報

上記説明した特許文献１に記載された樹脂封止装置では、必要に応じて（可動プラテン１３の位置に応じて）適宜動力系統を適宜切り替えることによって、コンパクトなサーボモータ１６を用いて大きな圧力（プレス圧力）を発生させることを可能とし、装置全体をコンパクトに構成することを可能としていた。

しかしながら、上金型１４と下金型１５とを当接・離間させるためのプレス機構としてトグルリンク機構３０を採用しているため、金型の開閉位置の精度、即ち、上金型１４に対して下金型１５を当接させたり離間させる際の下金型１５を動かす「速度に関する精度」や「位置の精度」を高いレベルで制御することは困難であった。これは、トグルリンク機構３０の特性に起因するものである。即ち、トグルリンク機構３０の動力源となるサーボモータ１６を、仮に、一定の速度で回転させた場合でも、トグルリンクの構造上、可動プラテン１３が常に同じ速度で移動することとはならない。即ち、サーボモータ１６が同じ回転数分だけ回転したとしても、可動プラテン１３の位置（トグルリンク機構の動作位置）に応じて、相対的に可動プラテン１３の移動量が異なるという特性に起因している。

特に、圧縮成型の場合には樹脂に対して加える圧力の程度によって製品の精度が大きく左右されるため、可動プラテン１３の位置および移動速度を精度良く制御することは非常に重要視される。

本発明は、かかる問題点を解決するべくなされたものであって、トグルリンクを用いたプレス機構を採用している場合であっても、可動プラテン側の位置および速度の精度、即ち、固定された金型に対して当接・離間する可動金型側の制御の精度を簡易な構成および手法によって向上させることを目的としている。

本発明は、相対向して配置される第１、第２の金型と、該第２の金型側に連結され該第２の金型を前記第１の金型に対して当接・離間させるトグルリンク式のプレス機構と、該プレス機構の駆動源となるモータと、該モータの回転数を検出可能な回転数検出手段とを備えた樹脂封止装置であって、前記対向方向における前記第２の金型の位置を検出可能な位置検出手段と、該位置検出手段から得られる前記第２の金型の位置データと前記回転数検出手段から得られる回転数データを両データの対応関係を保ちつつ記憶可能な記憶部と、該記憶部に記憶された前記位置データおよびパルスデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、を備えることにより、上記課題を解決するものである。

このような構成を採用することによって、第２の金型を自由に制御することが可能となる。即ち、基準となる位置を予め確定した上で、第２の金型の位置とモータの回転数とを関連付けて（テーブルとして）記憶しておき、当該記憶した情報に基づいてモータを制御することで、第２の金型を所望の位置へと制御することが可能となる。またその際、所定の距離の移動を所定の時間で完了するように制御すれば、第２の金型の動く速度を制御することも可能となる。

また、例えば前記位置検出手段として、磁気スケールまたは光学スケールを採用すれば、市販のスケールを用いて簡易に位置検出手段を構成できる。

なお本発明は、見方を変えると、相対向して配置される第１、第２の金型と、該第２の金型側に連結され該第２の金型を前記第１の金型に対して当接・離間させるトグルリンク式のプレス機構と、該プレス機構の駆動源となるモータと、該モータの回転数を検出可能な回転数検出手段と、前記対向方向における前記第２の金型の位置を検出可能な位置検出手段と、を備えた樹脂封止装置の制御方法であって、前記対向方向における前記第２の金型の所定の位置を、基準位置として確定するステップと、前記基準位置から前記第２の金型を前記対向方向に移動させつつ前記位置検出手段から得られる位置データと前記回転数検出手段から得られる回転数データを対応させて記憶するステップと、前記第２の金型の現在位置に対応する回転数データと将来位置に対応する回転数データに基づいて、当該第２の金型を前記将来位置にまで移動させるために必要な前記モータの回転数を算出するステップと、前記モータを、該算出された回転数分だけ回転させるステップと、を含むことを特徴とする樹脂封止装置の制御方法として捉えることも可能である。

本発明を適用することにより、トグルリンク式のプレス機構を採用している場合であっても、金型の開閉の制御が容易となり、精度のよい樹脂封止を行うことが可能となる。

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を示す樹脂封止装置１００の概略構成図である。図２は、記憶部に記憶される位置データとパルスデータのデータテーブルを概念的に示した図である。

<樹脂封止装置の構成>
樹脂封止装置１００は、相対向して配置される上金型（第１の金型）１１４と下金型（第２の金型）１１５を有している。上金型１１４は固定プラテン１１０から垂設されている。一方、下金型１１５は可動プラテン１１３上に載置されている。なお、図１においては図示していないが、固定プラテン１１０は、例えば特許文献１に示される樹脂封止装置と同様に、タイバー等によって樹脂封止装置１００の本体から支持固定されている。

また、下金型１１５が載置される可動プラテン１１３には、トグルリンク機構（トグルリンク式のプレス機構）１３０が連結している。更に当該トグルリンク機構１３０を介してボールねじ１２０が連結している。このボールねじ１２０は、タイミングベルト１１８を介してサーボモータ１１６と連結されている。即ち、駆動源としてのサーボモータ１１６の回転がタイミングベルト１１８を介してボールねじ１２０へと伝達され、更に、当該ボールねじ１２０によってサーボモータ１１６の回転運動が直線運動へと変換された上で、トグルリンク機構１３０を介して可動プラテン１１３へと伝達可能な構成とされている。また、サーボモータ１１６には当該サーボモータ１１６の回転数を検出することが可能なエンコーダ（回転数検出手段）１１６Ａが付設されている。

また、樹脂封止装置１００には、下金型１１５の位置（上下方向の位置、即ち、上金型１１４に対する対向方向の位置）を検出可能な測長器（位置検出手段）１４０が備わっている。この測長器１４０は、例えば、磁気スケールや光学スケール等を利用することができる。磁気スケールとしては、所定の間隔で磁気が繰り返し配置構成されたスケール素材と、当該スケール素材に沿ってスライドし前記配置された磁気の変化を検出可能なヘッド部を有し、当該ヘッド部によって検出された磁気の変化を利用して測長することが可能となっている。また、光学スケールは、所定の間隔で設けられたスリットを介して透過してくる光源の変化を捉えることによって、測長することができる装置である。勿論、これらのものに限定されるものではなく、位置の変化を検出することができる限りにおいて様々な構成の測長器を採用することが可能である。なお、本実施形態においては下金型１１５の位置を直接側長器１４０によって測長しているが、例えば、可動プラテン１１３の位置を測長することで、間接的に下金型１１５の位置を測長する手法を採用してもよい。

また、樹脂封止装置１００には、測長器１４０から出力される位置データ（下金型１１５の位置データ）を取得すると共に、当該位置データに対応する回転数データ（エンコーダ１１６Ａの出力するパルスデータ）を取得することが可能な制御部１５０が設けられている。また、この制御部１５０は記憶部１６０と連結されており、当該取得した位置データおよびパルスデータを記憶させることが可能である。この記憶部１６０によって記憶される位置データおよびパルスデータは、それぞれ対応付けが行なわれた上で「テーブル」として記憶されている。具体的には図２に示したように、測長器１４０の位置データが１の時に対応するエンコーダ１１６Ａのパルスデータ１、測長器１４０の位置データが２の時に対応するエンコーダ１１６Ａのパルスデータ２、測長器１４０の位置データが３の時に対応するエンコーダ１１６Ａのパルスデータ３、・・・（以下同様に）・・・測長器１４０の位置データがｎの時に対応するエンコーダ１１６Ａのパルスデータｎといった形式にて記憶される。また制御部１５０には、外部からパラメータ設定（入力）をすることが可能なパラメータ設定部１７０が設けられている。更に、制御部１５０は、モータ１１６を制御することが可能とされている。

<樹脂封止装置の作用>
最初に、下金型１１５の所定の位置を原点として基準位置が設定される。この基準位置はいずれの場所でも良く、例えば下金型１１５が最も開いた位置を原点（基準位置）としても良いし、上金型１１４と当接した位置を原点（基準位置）としても良い。更には、その途中の位置を原点（基準位置）とすることも可能である。この原点における測長器１４０の位置データと、サーボモータ１１６のエンコーダ１１６Ａのパルスデータを対応させて記憶部１６０に記憶される。具体的には当該原点にて位置データが「０」、パルスデータが「０」となるようにリセットされる。

続いて、下金型１１５を移動させる。例えば、上金型１１４との当接位置を原点（基準位置）とした場合には、当該位置から徐々に下金型１１５を離間させる。下金型１１５を離間させると同時に、所定のタイミングで測長器１４０から出力される位置データを制御部１５０を介して記憶部１６０に記憶すると共に、当該各々の位置データに対応するパルスデータを記憶部１６０に記憶させる。この作業を両金型１１４、１１５が最大限離間するまで行うことによって、下金型１１５が上金型１１４に当接していた位置（現在位置）から最も開いた位置までの位置データおよび当該位置データに対応するパルスデータを取得することができる。また、当該動作を複数回繰り返すことによって、より精度の高いデータを取得してもよい。

なお、位置データの取得のタイミング（例えば、金型が１０μ動く毎に）を細かく設定し、当該細かく設定されたタイミング毎にパルスデータを対応付けで記憶すればするほど、精度の高い制御が可能となる。理論的には、エンコーダ１１６Ａの分解能を超えないレベルまで設定することが可能となっている。

このようにして、測長器１４０から取得できる位置データとエンコーダ１１６Ａからのパルスデータの対応付けが完了した後は、制御部１５０によって可動プラテン１１３、更には下金型１１５の位置や動きを精度良く制御することが可能となる。即ち、下金型１１４の「現在位置」に対応するパルスデータと「将来位置（下金型１１５を将来位置させておきたい位置）」に対応するパルスデータとの差を制御部によって算出すれば、モータ１１６を何回転させれば下金型１１４を「将来位置」へと移動させることができるかが判断できる。即ち、当該差分に相当するだけサーボモータ１１６を駆動させることによって下金型１１５を「現在位置」から「将来位置」へと駆動させることが可能となる。更に、この「現在位置」から「将来位置」までの下金型１１５の移動を所定の時間で行なうように制御することによって、下金型１１５の移動する速度（即ち下金型１１５が閉じる速度または開く速度）を自由に制御することが可能となる。

本発明では、簡易な構成および手法で上記のようなデータの「テーブル」を作成し、当該テーブルに基づいた制御を可能としている。また、例えば段取り替えにより使用する金型の種類が変更された場合には、テーブルを再取得することで容易に対応することが可能となっている。

なお、上記実施形態においては、回転数検出手段としてエンコーダを例に説明しているが、駆動源としてのモータの回転数を検出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。例えば、レゾルバのようにアナログ信号として出力される手段を採用することも可能である。

本発明は、半導体チップを搭載した基板等の被成形品を樹脂にて封止する樹脂封止装置にたいして広く適用することができる。

本発明の実施形態の一例を示す樹脂封止装置の概略構成図 記憶部に記憶される位置データとパルスデータのテーブルを概念的に示した図 特許文献１に記載される樹脂封止装置

符号の説明

１００…樹脂封止装置
１１０…固定プラテン
１１３…可動プラテン
１１４…上金型
１１５…下金型
１１６…サーボモータ
１１６Ａ…エンコーダ
１１８…タイミングベルト
１２０…ボールねじ
１３０…トグルリンク機構（トグルリンク式プレス）
１４０…測長器（位置検出手段）
１５０…制御部
１６０…記憶部
１７０…パラメータ設定部（入力部）

Claims (4)

1. 相対向して配置される第１、第２の金型と、該第２の金型側に連結され該第２の金型を前記第１の金型に対して当接・離間させるトグルリンク式のプレス機構と、該プレス機構の駆動源となるモータと、該モータの回転数を検出可能な回転数検出手段と、を備えた樹脂封止装置であって、
   前記対向方向における前記第２の金型の位置を検出可能な位置検出手段と、
   該位置検出手段から得られる前記第２の金型の位置データと前記回転数検出手段から得られる回転数データを両データの対応関係を保ちつつ記憶可能な記憶部と、
   該記憶部に記憶された前記位置データおよびパルスデータに基づいて前記モータを制御する制御部と、を備える
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 請求項１において、
   前記位置検出手段が、磁気スケールまたは光学スケールである
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
3. 相対向して配置される第１、第２の金型と、該第２の金型側に連結され該第２の金型を前記第１の金型に対して当接・離間させるトグルリンク式のプレス機構と、該プレス機構の駆動源となるモータと、該モータの回転数を検出可能な回転数検出手段と、前記対向方向における前記第２の金型の位置を検出可能な位置検出手段と、を備えた樹脂封止装置の制御方法であって、
   前記対向方向における前記第２の金型の所定の位置を、基準位置として確定するステップと、
   前記基準位置から前記第２の金型を前記対向方向に移動させつつ前記位置検出手段から得られる位置データと前記回転数検出手段から得られる回転数データを対応させて記憶するステップと、
   前記第２の金型の現在位置に対応する回転数データと将来位置に対応する回転数データに基づいて、当該第２の金型を前記将来位置にまで移動させるために必要な前記モータの回転数を算出するステップと、
   前記モータを、該算出された回転数分だけ回転させるステップと、を含む
   ことを特徴とする樹脂封止装置の制御方法。
4. 請求項３において、
   前記モータを回転させるステップが、所定の時間で実行される
   ことを特徴とする樹脂封止装置の制御方法。

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