JP2009070963A - ヒートレール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートゾーン間での急激な温度差の設定が可能なヒートレール構造を提供する。
【解決手段】各レールブロック２１〜２３のヒータ２５と熱電対２６を温度制御部に接続し、各レールブロック２１〜２３を個別に温度制御できるように構成する。第二レールブロック２２と第三レールブロック２３間に空間を形成し、この空間に各レールブロック２１〜２３と共にヒートレール１を構成する断熱ブロック５１を設ける。断熱ブロック５１と隣接するレールブロック２２，２３間に空間６１，６２を設け、断熱ブロック５１に空気の通流路７１を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、搬送されるワークを加熱するヒートレール構造に関する。

従来、ワークとしてのリードフレームにチップをボンディングする際には、ボンディング装置が用いられており、該ボンディング装置では、リードフレームの搬送にヒートレールが使用されている（例えば、特許文献１）。

このヒートレールは、図４に示すように、長さ方向に配列された複数のレールブロック８０１〜８０３で構成されており、各レールブロック８０１〜８０３は、ボルト８０５，・・・で連結されている。これにより、このヒートレール８０６は、一体的に形成されているが、他のヒートレールとしては一体形成されたものも知られている。

前記各レールブロック８０１〜８０３又は一体形成されたヒートレールの各所には、ヒータ８１１，・・・と熱電対８１２，・・・とが設けられており、各ヒートゾーン８２１〜８２３において、温度調整ができるように構成されている。

これにより、前記ヒートレール８０６では、ボンディングポイントＢＰが設定されたヒートゾーン８２２での温度を最も高く設定するとともに、前記ヒートレール８０６全長に渡って連続した温度変化を形成できるように構成されている。
特願２００６−２９５０２４号公報

しかしながら、このような従来のヒートレール構造にあっては、ヒートレール８０６が一体又はそれに近い形態である為、隣接したヒートゾーン８２１〜８２３の設定温度に大きな温度差を設けても、隣接したヒートゾーン８２１〜８２３での温度を急激に変化させることができなかった。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、ヒートゾーン間での急激な温度差の設定が可能なヒートレール構造を提供することを目的とするものである。

前記課題を解決するために本発明の請求項１のヒートレール構造にあっては、ワークを搬送するヒートレールが長さ方向に連結された個別に温度設定可能なレールブロックで構成され、各レールブロックによって複数のヒートゾーンが設定されたヒートレール構造において、異なる温度に設定されたヒートゾーンを構成するレールブロック間に、各レールブロックと共に前記ヒートレールを構成する断熱ブロックを設け、該断熱ブロックと隣接する少なくとも一方のレールブロックとの間に間隙を形成するとともに、前記断熱ブロックに流体を通流する通流路を形成した。

すなわち、異なる温度に設定されたヒートゾーンを構成するレールブロックの間には、断熱ブロックが設けられており、該断熱ブロックと隣接する少なくとも一方のレールブロックとの間には、間隙が形成されている。このため、この間隙によって、隣接したレールブロックと前記断熱ブロック間での熱の伝達が抑えられる。

そして、この断熱ブロックには、流体を通流する通流路が設けられており、当該断熱ブロックに伝達された熱が前記通流路を通流する流体によって奪われる。

また、請求項２のヒートレール構造においては、前記断熱ブロックの温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段が検出した検出温度と予め設定された設定温度に基づいて前記通流路への前記流体の通流を制御する通流制御手段と、を備えている。

すなわち、前記断熱ブロックは、その温度が検出され、この検出された検出温度と予め設定された設定温度に基づいて前記通流路への前記流体の通流が制御される。

これにより、前記検出温度が前記設定温度より高い場合には、前記通流路に流体を通流させる等して流体で奪う熱を増大することができ、当該断熱ブロックの温度を前記設定温度に近づけることができる。

また、前記検出温度が前記設定温度より低い場合には、前記通流路への流体の通流を停止する等して通流する流体による熱の排出を防止し、当該断熱ブロックの温度を前記設定温度に近づけることができる。

以上説明したように本発明の請求項１のヒートレール構造にあっては、異なる温度に設定されたヒートゾーンを構成するレールブロック間に断熱ブロックを設けるとともに、該断熱ブロックと隣接するレールブロックとの間に間隙を形成することによって、隣接したレールブロックと前記断熱ブロック間での熱の伝達を抑制することができる。

そして、前記断熱ブロックの通流路に流体を通流することによって、当該断熱ブロックに伝達された熱を前記流体によって奪うことができる。

このため、隣接したヒートゾーンを構成する両レールブロックの設定温度に大きな温度差を付けた場合であっても、高い温度に設定されたレールブロックから低い温度に設定されたレールブロックへの熱の伝達を抑制することができる。これにより、各レールブロックにおいて、それぞれのレールブロックに設定された設定温度での制御が可能となり、隣接したヒートゾーン間であっても急激な温度差の設定が可能となる。

また、請求項２のヒートレール構造においては、前記断熱ブロックの温度を検出し、この検出温度と予め設定された設定温度に基づいて前記通流路への前記流体の通流を制御することにより、当該断熱ブロックの過冷却及び過加熱を防止して前記設定温度に制御することができる。

これにより、高い温度に設定されたレールブロックから低い温度に設定されたレールブロックへのつなぎ部分での温度移行を滑らかにすることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるヒートレール構造を備えたヒートレール１を示す図であり、該ヒートレール１は、ボンディング装置に設けられている。

このボンディング装置は、半導体チップやチップ部品をワークとしてのリードフレームにボンディングする装置であり、前記ヒートレール１の中央部には、前記リードフレームを搬送する為の搬送路１１が長さ方向に凹設されている。これにより、前記ヒートレール１の上流側から供給された前記リードフレームを、加熱しながら前記搬送路１１に沿って下流側へ搬送できるように構成されている。

このヒートレール１には、断面コ字状のカバーが取り付けられるように構成されており（図示省略）、このカバーによって覆われた前記搬送路１１には、酸化防止ガスが供給されるように構成されている。

前記ヒートレール１には、図外のボンディングアームによって前記半導体チップや前記チップ部品が移送されて来るボンディングポイントＢＰが設定されており、該ボンディングポイントＢＰでの温度が最も高くなるように設定されている。

これにより、このボンディングポイントＢＰにおいて、熱を利用した熱圧着方式（共晶プロセス）によって、前記半導体チップや前記チップ部品を前記リードフレームにボンディングできるように構成されている。

前記ヒートレール１は、前記ボンディングポイントＢＰより上流側の第一レールブロック２１と、前記ボンディングポイントＢＰが設定された第二レールブロック２２と、前記ボンディングポイントＢＰより下流側の第三レールブロック２３とを備えており、各レールブロック２１〜２３に形成された前記搬送路１１下部のヒータ取付穴には、円柱状のヒータ２５，・・・が取り付けられている。また、前記各レールブロック２１〜２３の側面には、センサ取付穴が開設されており、各センサ取付穴には、温度センサである熱電対２６，・・・が取り付けられている。

各レールブロック２１〜２３に設けられた前記各ヒータ２５，・・・と前記熱電対２６，・・・とは、図外の温度制御部に接続されており、該温度制御部には、各レールブロック２１〜２３での設定温度が各レールブロック２１〜２３毎に設定されている。

これにより、前記熱電対２６で検出した温度が前記設定温度になるように、前記各レールブロック２１〜２３のヒータ２５，・・・への通電を制御することによって、各レールブロック２１〜２３を、それぞれに設定された設定温度に個別に制御できるように構成されており、前記第一レールブロック２１は、該第一レールブロック２１に設定された設定温度に制御される上流側ヒートゾーン３１を形成している。また、前記ボンディングポイントＢＰが設けられた前記第二レールブロック２２は、該第二レールブロック２２に設定された設定温度に制御されるメインヒートゾーン３２を形成しており、前記第三レールブロック２３は、該第三レールブロック２３に設定された設定温度に制御される下流側ヒートゾーン３３を形成している。

ここで、比較的熱に弱いＬＥＤ素子をボンディングする場合、前記ボンディングポイントＢＰを通過した際に前記リードフレームの温度を急激に下げることにより、前記ＬＥＤ素子を保護する必要がある。

このため、ＬＥＤ素子をボンディングする際に、前記ボンディングポイントＢＰが設定された前記第二レールブロック２２は、ボンディングを可能とする為にメインヒートゾーン３２での温度が例えば３２０℃〜３６０℃となるように前記設定温度が設定される一方、ボンディング後のリードフレームが移送される前記第三レールブロック２３は、ＬＥＤ素子への影響を防止する為に前記下流側ヒートゾーン３３での温度が例えば２７０℃となるように前記設定温度が設定されるものとする。

そして、前記各レールブロック２１〜２３は、長さ方向に連結されており、各レールブロック２１〜２３によって前記ヒートレール１が構成されている。

すなわち、前記第一レールブロック２１の下部からは、前記第二レールブロック２２へ向けて連結片４１が延出しており、該連結片４１は、前記第二レールブロック２２の下面に形成された第一連結凹部４２に配置された状態でボルト４３，４３により固定されている。また、前記第三レールブロック２３の下部からは、前記第二レールブロック２２へ向けて延出片４５が延出しており、該延出片４５の先端部は、前記第二レールブロック２２の下面に形成された第二連結凹部４６に配置された状態でボルト４７，４７により固定されている。

前記第一レールブロック２１の前記連結片４１の長さ寸法と前記第二レールブロック２２の前記第一連結凹部４２の長さ寸法とは、同寸法に設定されており、連結状態において前記第一レールブロック２１の端面と前記第二レールブロック２２の端面とが密着するように構成されている。また、前記第三レールブロック２３の前記延出片４５の長さ寸法は、前記第二レールブロック２２の前記第二連結凹部４６の長さ寸法より長く設定されており、前記第二レールブロック２２の端面と前記第三レールブロック２３の端面との間には、空間が形成されるように構成されている。

この空間には、前記各レールブロック２１〜２３と共にヒートレール１を構成する断熱ブロック５１が設けられており、該断熱ブロック５１は、前記延出片４５上に固定されている。この断熱ブロック５１は、３２０℃〜３６０℃となるように制御された前記メインヒートゾーン３２を構成する前記第二レールブロック２２と、２７０℃となるように制御された前記下流側ヒートゾーン３３を構成する第三レールブロック２３との間に配設されており、これにより前記断熱ブロック５１は、異なる温度に設定されたヒートゾーン３２，３３を構成するレールブロック２２，２３間に配置されている。

この断熱ブロック５１と隣接する前記第二レールブロック２２との間には、図２に示すように、上流側空間６１が形成されており、前記断熱ブロック５１と隣接する前記第三レールブロック２３との間には、下流側空間６２が形成されている。これにより、前記断熱ブロック５１と該断熱ブロック５１に隣接した前記第二及び第三レールブロック２２，２３との間には、前記上流側空間６１及び前記下流側空間６２によって間隙が形成されている。

なお、前記上流側空間６１及び前記下流側空間６２両端は、前記ヒートレール１上に取り付けられる前記カバーの側面によって覆われ、閉鎖されるように構成されており、前記搬送路１１からの前記酸化防止ガスの不用意な漏れを防止できるように構成されている。

前記断熱ブロック５１は、当該断熱ブロック５１を横断して貫通する通流路７１が設けられており、該通流路７１は、前記搬送路１１の下部であって前記第二レールブロック２２寄りに配置されている。この通流路７１には、エア供給路７２が接続されており、該エア供給路７２は、ソレノイドバルブ７３を介して、エア供給源７４に接続されている。前記ソレノイドバルブ７３は、温調ユニット７５に接続されており、該温調ユニット７５からの制御信号によって前記エア供給路７２での通流を制御できるように構成されている。

前記断熱ブロック５１の側面には、センサ取付穴が開設されており、該センサ取付穴には、当該断熱ブロック５１の温度を検出する温度検出手段としての熱電対８１が取り付けられている。この熱電対８１は、前記温調ユニット７５に接続されており、該温調ユニット７５において、前記断熱ブロック５１の温度を検出できるように構成されている。

この温調ユニット７５には、前記断熱ブロック５１が形成する断熱ヒートゾーン９１（図１参照）での温度が例えば３００℃となるように設定温度が予め設定されており、当該温調ユニット７５は、前記熱電対８１で検出した検出温度と当該温調ユニット７５に設定された前記設定温度に基づいて、前記ソレノイドバルブ７３を開閉し、前記エア供給源７４から前記通流路７１への空気の通流を制御するように構成されている。

これにより、前記温調ユニット７５と前記ソレノイドバルブ７３とによって、前記検出温度と前記設定温度に基づいて前記通流路７１への空気の通流を制御する通流制御手段が構成されている。

前記温調ユニット７５は、マイコンを中心に構成されており、このマイコンがＲＯＭに記憶されたプログラムに従って動作することで、前記断熱ブロック５１が形成する前記断熱ヒートゾーン９１での温度を制御するように構成されている。

図３は、前記温調ユニット７５の動作を示すフローチャートであり、この温調ユニット７５は、前記熱電対８１によって前記断熱ブロック５１の温度を検出し（Ｓ１）、この検出温度が予め設定された設定温度より高いか否かを判断する（Ｓ２）。

この設定温度が例えば３００℃に設定された場合において、前記断熱ブロック５１が前記第二レールブロック２２からの熱で加熱され、前記熱電対８１で検出された検出温度が３００℃を越えていた場合には、当該温調ユニット７５は、前記ソレノイドバルブ７３に対して開信号を出力する等して当該ソレノイドバルブ７３を開作動し（Ｓ３）、前記エア供給源７４からの空気を、前記エア供給路７２を介して前記断熱ブロック５１の前記通流路７１へ通流して前記ステップＳ１へ戻り、各ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返すように構成されている。

なお、この通流路７１に供給された空気は、当該通流路７１の他方の端部開口部から排出されるように構成されているものとする。

一方、前記通流路７１を通流する空気によって前記断熱ブロック５１が冷却され、前記熱電対８１で検出された検出温度が３００℃以下の場合には（Ｓ２）、当該温調ユニット７５は、前記ソレノイドバルブ７３に対して閉信号を出力する等して当該ソレノイドバルブ７３を閉作動し（Ｓ４）、前記エア供給路７２を介して前記断熱ブロック５１の前記通流路７１へ供給される空気の通流を停止して前記ステップＳ１へ戻り、前記各ステップＳ１〜Ｓ４を繰り返すように構成されている。

以上の構成にかかる本実施の形態において、３２０℃〜３６０℃となるように制御されたメインヒートゾーン３２を構成する第二レールブロック２２と、２７０℃となるように制御された下流側ヒートゾーン３３を構成する第三レールブロック２３との間には、断熱ブロック５１が設けられており、この断熱ブロック５１と隣接する前記第二レールブロック２２との間には上流側空間６１が形成されるとともに、前記断熱ブロック５１と隣接する前記第三レールブロック２３との間には下流側空間６２が形成されている。

このため、前記上流側空間６１及び前記下流側空間６２が形成する間隙によって、隣接したレールブロック２２，２３と前記断熱ブロック５１間での熱の伝達を抑制することができる。

そして、この断熱ブロック５１には、空気を通流する通流路７１が設けられており、この通流路７１に空気を通流することによって、当該断熱ブロック５１に伝達された熱を前記空気で奪うことができる。

このため、隣接したヒートゾーン３２，３３を構成する両レールブロック２２，２３の設定温度に大きな温度差を付けた場合であっても、高い温度に設定された第二レールブロック２２から低い温度に設定された第三レールブロック２３への熱の伝達を抑制することができる。これにより、両レールブロック２２，２３において、それぞれのレールブロック２２，２３に設定された設定温度での制御が可能となり、隣接したヒートゾーン３２，３３間であっても急激な温度差の設定が可能となる。

このとき、前記断熱ブロック５１では、その温度が熱電対８１によって検出されており、この検出温度と前記温調ユニット７５に設定された設定温度に基づいて、前記通流路７１への空気の通流が制御される。

これにより、図３に示したように、前記検出温度が前記設定温度より高い場合には、前記通流路７１に空気を通流し、この空気で熱を奪うことによって、断熱ブロック５１の温度を下げ、当該断熱ブロック５１を前記設定温度である３００℃に近づけることができる。

一方、前記検出温度が前記設定温度より低い場合には、空気の流れをソレノイドバルブ７３で遮断する。これにより、通流する空気による熱の排出を防止し、隣接したレールブロック２２，２３から伝達される熱によって前記断熱ブロック５１の温度を上昇し、当該断熱ブロック５１を前記設定温度である３００℃に近づけることができる。

このように、前記断熱ブロック５１での検出温度と前記設定温度に基づいて前記通流路７１への空気の通流を制御することによって、当該断熱ブロック５１の過冷却及び過加熱を防止して前記設定温度に制御することができる。

これにより、３２０〜３６０℃に設定された第二レールブロック２２から２７０℃に設定された第三レールブロック２３へのつなぎ部分である前記断熱ブロック５１での温度を３００℃に保つことができ、当該つなぎ部分を介して接続された前記メインヒートゾーン３２から前記下流側ヒートゾーン３３への温度移行を滑らかにすることができる。

本発明の一実施の形態を示す図である。 同実施の形態の要部を示す拡大図である。 同実施の形態の動作を示すフローチャートである。 従来のヒートレールを示す図である。

符号の説明

１ ヒートレール
２２ 第二レールブロック
２３ 第三レールブロック
３２ メインヒートゾーン
３３ 下流側ヒートゾーン
５１ 断熱ブロック
６１ 上流側空間
６２ 下流側空間
７１ 通流路
７５ 温調ユニット
８１ 熱電対

Claims (2)

1. ワークを搬送するヒートレールが長さ方向に連結された個別に温度設定可能なレールブロックで構成され、各レールブロックによって複数のヒートゾーンが設定されたヒートレール構造において、
   異なる温度に設定されたヒートゾーンを構成するレールブロック間に、各レールブロックと共に前記ヒートレールを構成する断熱ブロックを設け、該断熱ブロックと隣接する少なくとも一方のレールブロックとの間に間隙を形成するとともに、前記断熱ブロックに流体を通流する通流路を形成したことを特徴とするヒートレール構造。
2. 前記断熱ブロックの温度を検出する温度検出手段と、
   前記温度検出手段が検出した検出温度と予め設定された設定温度に基づいて前記通流路への前記流体の通流を制御する通流制御手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のヒートレール構造。

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