JP2012086373A - 樹脂封止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ひずみゲージの異常を簡易かつ高精度に検出して成形品の品質信頼性を向上させた樹脂封止装置を提供する。
【解決手段】ワークを樹脂封止する樹脂封止装置であって、ホイートストンブリッジ回路を備えたひずみゲージと、ホイートストンブリッジ回路の四端子における電圧値を検出する検出部と、検出部の出力を増幅するトランスミッタと、トランスミッタの出力をＡ／Ｄ変換して、ひずみゲージのひずみ量を算出するＡ／Ｄ変換部と、ひずみゲージに与えるように指令された荷重とＡ／Ｄ変換部の出力とを比較して、この荷重とＡ／Ｄ変換部の出力との差異が小さくなるようにサーボモータの動作を制御する制御部とを有し、検出部は、ホイートストンブリッジ回路の四端子における電圧値のそれぞれを所定のしきい値と比較することにより、ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗体の異常を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ひずみゲージを備えた樹脂封止装置に関する。

従来から、半導体チップを実装した半導体実装基板に対して樹脂封止を行う樹脂封止装置では、樹脂の注入圧力を制御するため、ひずみゲージを用いて駆動系の圧力を監視し、荷重測定を行っていた。ところが、このような樹脂封止装置の駆動系が故障すると、正確な荷重測定ができない。

例えば特許文献１には、荷重測定を行うため、荷重要因検出センサーと荷重検出回路とを含み形成されたプレス荷重計が開示されている。特許文献１の装置は、プレス加工前の状態中の許容され得るプレスの基準荷重値が予め設定された基準荷重記憶手段を備えている。そして検出荷重値が許容範囲である基準荷重値に等しいか否かを判定し、プレス加工前に駆動系の故障が検出できるように構成されている。

特公平０７−２９２３４号公報

上述のように、特許文献１では、プレス加工前に駆動系の故障、すなわち、プレス荷重計、電源、配線のいずれかに異常があることを判別することができる。しかしながら、特許文献１の構成では、プレス荷重計（ひずみゲージ）自体の異常であるか否かを判定することはできない。プレス荷重系（ひずみゲージ）自体に異常が発生したか否かを判定しようとする場合には、高性能テスタなどの測定器を用いて電圧及び抵抗を測定する必要がある。このように、特許文献１の構成では、異常の原因特定に時間を要し、成形品の品質信頼性が低下するおそれがある。

そこで本発明は、ひずみゲージの異常を簡易かつ高精度に検出して成形品の品質信頼性を向上させた樹脂封止装置を提供する。

本発明の一側面としての樹脂封止装置は、ワークを樹脂封止する樹脂封止装置であって、ホイートストンブリッジ回路を備えたひずみゲージと、前記ホイートストンブリッジ回路の四端子における電圧値を検出する検出部と、前記検出部の出力を増幅するトランスミッタと、前記トランスミッタの出力をＡ／Ｄ変換して、前記ひずみゲージのひずみ量を算出するＡ／Ｄ変換部と、前記ひずみゲージに与えるように指令された荷重と前記Ａ／Ｄ変換部の出力とを比較して、該荷重と該Ａ／Ｄ変換部の出力との差異が小さくなるようにサーボモータの動作を制御する制御部とを有し、前記検出部は、前記ホイートストンブリッジ回路の四端子における前記電圧値のそれぞれを所定のしきい値と比較することにより、該ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗体の異常を検出する。

本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。

本発明によれば、ひずみゲージの異常を簡易かつ高精度に検出して成形品の品質信頼性を向上させた樹脂封止装置を提供することができる。

本実施例における樹脂封止装置の概略構成図である。 本実施例におけるひずみゲージ（荷重測定部）のブロック図である。 本実施例におけるひずみゲージ（荷重測定部）の詳細図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図において、同一の部材については同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。

まず、図１を参照して、本発明の実施例における樹脂封止装置について説明する。図１は、本実施例における樹脂封止装置の概略構成図である。本実施例の樹脂封止装置は、被成形品をプレス部に搬入するローダーと、プレス部より成形品を成形品取出部へ取り出すアンローダーとが移動レール部を共用して樹脂封止するように構成されている。

図１において、樹脂封止装置１０００は、被成形品供給ユニット１００１、成形品収納ユニット１００２、及び、これらの間に設けられたプレスユニット１００３、１００４を備えて構成される。

被成形品供給ユニット１００１において、１０１はワーク供給部であり、供給マガジン１０２に収納されたワーク（例えば、半導体チップが搭載されたリードフレームや樹脂基板など）をフレームインデックス１０３へ載せた後、プレヒートレール１０４へ向きを揃えて送り出される。プレヒートレール１０４では、リードフレームがプレヒートされて後述するローダーに受け渡される。１０５は樹脂タブレット供給部であり、図示の位置にてタブレットホルダー１０６からローダー１０７に受け渡される。

成形品収納ユニット１００２において、１０９は成形品取出部である。成形品取出部１０９は、プレスユニット１００３、１００４の一つからアンローダー１０８により取出された成形品を、下方に待機している移動テーブル１１０へ受け渡すように動作する。アンローダー１０８は、成形品を成形品取出部１０９に待機している移動テーブル１１０へ受け渡すと、次の成形品の取出し動作に移行する。移動テーブル１１０は成形品を載置してディゲート部１１１へ搬送する。ディゲート部１１１は、移動テーブル１１０へ載置されて搬送された成形品をゲートブレイクする。移動テーブル１１０は、成形品のみを載置して成形品収納部１１２へ搬送する。

プレスユニット１００３、１００４は、被成形品供給ユニット１００１と成形品収納ユニット１００２との間に挿脱可能に設けられている。プレスユニット１００３、１００４は、供給側移動レール部１１５と収納側移動レール部１１６との間を連結移動レール部１４６により連結し、連結移動レール部１４６上をローダー１０７及びアンローダー１０８が各々共用して移動可能に構成される。

プレスユニット１００３、１００４の台座部１１７には、プレス部１１８が搭載されている。

各プレス部１１８は、モールド金型１２５、モールド金型１２５を型締め型開きする型開閉機構、及び、モールド金型１２５のキャビティに樹脂圧を印加しながら封止樹脂を送り出すトランスファ機構などを備えて構成される。各プレス部１１８は、台座部１１７、１２０、１２１に設けられており、必要に応じてモールド金型１２５の金型面を覆うリリースフィルムを張設するフィルムユニットが設けられる。プレスユニット１００４の背面側（図１中の上面側）には、後述のひずみゲージにおけるホイートストンブリッジ回路の四端子の電圧値を検出する検出部１０が設けられている。また、被成形品供給ユニット１００１には、検出部１０により電圧値として検出される荷重を用いてモールド金型１２５に与える圧力（荷重）を制御する制御部１６が設けられている。

ローダー１０７はプレヒートレール１０４でリードフレームを受け取って保持し、タブレットホルダー１０６より樹脂タブレットを受け取って保持し、各プレス部１１８へ一方向から進退移動して搬入するように構成されている。また、樹脂封止後の成形品はモールド金型１２５より離型され、アンローダー１０８により成形品取出部１０９へ搬出されるように構成されている。成形品取出部１０９へ搬出された成形品は、ディゲート部１１１でゲートブレイクされて成形品収納部１１２へ収納される。

次に、図２及び図３を参照して、樹脂封止装置のプレス部における荷重測定部（ひずみゲージ）について説明する。図２は、ひずみゲージのブロック図であり、金型でリードフレームをクランプして樹脂を充填している際の状態を示している。図３は、ひずみゲージの詳細図である。

図２に示されるように、樹脂封止時において、リードフレーム８０は上金型５０と下金型６０でクランプされる。また、予熱された下金型６０のポット６２内に樹脂タブレットを投入して溶融させる。そして、プランジャ６５を上動させて溶融した樹脂を圧送することにより、上金型５０と下金型６０との間が樹脂７０で充填される。プランジャ６５は、マルチトランスファ４０の動作により、ポット６２に沿って上下に摺動可能に構成されている。マルチトランスファ４０は、支持部４５に下方を支持されてサーボモータ１７による駆動力が伝達される。このように、プランジャ６５を用いて樹脂が圧送されることにより、溶融した樹脂７０は、カル５４、ランナ５５、及び、ゲート５６を介してキャビティ５３へ供給され、キャビティ５３の内部が樹脂７０で充填される。

本実施例のようにトランスファモールドを行う樹脂封止装置では、樹脂の注入圧力を制御するため、樹脂封止時に発生する荷重（推力）を測定し、駆動系の圧力制御が行われる。このため、マルチトランスファ４０の支持部４５には、樹脂封止時にマルチトランスファ４０に加えられる荷重を測定する荷重測定部としてのひずみゲージ３０（ロードセル）が設けられている。ひずみゲージ３０は、測定対象物の伸縮に比例して抵抗体が伸縮して抵抗値が変化するように構成され、この抵抗変化を用いてひずみを測定するセンサーである。

ひずみゲージ３０の抵抗変化は微少な値であるため、図３に示されるようにホイートストンブリッジ回路を用いて電圧に変換される。Ｒ１はひずみゲージ３０の抵抗値であり、Ｒ２〜Ｒ４はそれぞれ所定の固定抵抗値である。ホイートストンブリッジ回路の入力電圧をＥ、出力電圧をｅとすると、ホイートストンブリッジ回路の出力電圧ｅは、以下の式（１）のように表される。

本実施例の樹脂封止装置は、フィードバック制御によりひずみゲージ３０に与える荷重を制御する。ひずみゲージ３０に荷重を与えた状態において、検出部１０は、ホイートストンブリッジ回路（ひずみゲージ３０）の四端子における電圧値（Ｅ１、Ｅ２、ｅ１、ｅ２）を検出する。ひずみゲージ３０にひずみが発生したときには出力電圧ｅが変化するため、この変化値、ひずみゲージ３０のゲージ率、及び、入力電圧Ｅに基づいてひずみ量が算出可能である。また、このひずみ量とヤング率とによってひずみゲージ３０にかかった圧力が算出可能である。これにより、樹脂にプランジャ６５を用いて加えている圧力（樹脂圧）は、マルチトランスファ４０全体に加えられている圧力から算出される。このような関係に基づき、出力電圧ｅを用いて樹脂圧を制御している。

これらの電圧値は微少な値であるため、トランスミッタ１２（アンプ）に入力されて増幅される。また、トランスミッタ１２により増幅された電圧値（出力電圧）はＡ／Ｄ変換部１４に入力され、Ａ／Ｄ変換部１４においてひずみゲージ３０のひずみ量がデジタル値として算出される。このひずみ量は制御部１６に入力されて荷重値として算出されたうえで、必要に応じて表示部１８に表示される。

図２に示されるように、制御部１６は、Ａ／Ｄ変換部１４から得られたひずみゲージ３０のひずみ量に基づいて、ひずみゲージ３０に荷重（圧力）を与えるサーボモータ１７の動作を制御する。すなわち制御部１６は、ひずみゲージ３０に与えるように指令された荷重とＡ／Ｄ変換部１４の出力（ひずみゲージ３０に実際に与えられている荷重）とを比較して、この指令された荷重とＡ／Ｄ変換部１４の出力との差異が小さくなるようにサーボモータ１７の動作を制御する（フィードバック制御）。

本実施例において、ひずみゲージ３０の各抵抗値Ｒ１〜Ｒ４が正確な抵抗値を示している場合には、式（１）で表されるような入力電圧Ｅ（Ｅ１−Ｅ２）と出力電圧ｅ（ｅ１−ｅ２）との関係により、正確な荷重測定が可能である。しかし、いずれかの抵抗値（抵抗体）に異常が発生した場合、ひずみゲージ３０は、断線異常、入力抵抗異常、出力抵抗異常、又は、絶縁抵抗異常などの各種の異常状態となる。ひずみゲージ３０がこのような異常状態にある場合、正確な荷重測定ができない。

そこで、本実施例の樹脂封止装置において、検出部１０は、ひずみゲージ３０に荷重を与えない状態において、ホイートストンブリッジ回路（ひずみゲージ３０）の四端子における電圧値（Ｅ１、Ｅ２、ｅ１、ｅ２）に基づき、ひずみゲージ３０の抵抗の断線や経年変化などの異常が発生しているか否かを検出する。ひずみゲージ３０の異常検出を行うため、上記の式（１）を所定の誤差の範囲で満たすように、各電圧値に対して所定のしきい値が設定される。具体的には、検出部１０は不図示の記憶部を備え、記憶部には、断線異常、入力抵抗異常、出力抵抗異常、又は、絶縁抵抗異常などの各種異常が発生していると判定するための各電圧値のしきい値が予め設定され、記憶されている。このように検出部１０は、ホイートストンブリッジ回路の四端子における電圧値のそれぞれを所定のしきい値と比較することにより、ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗体の異常を検出する。

検出部１０により検出された異常状態は、異常状態信号ＤＳとして制御部１６に伝達され、表示部１８にその異常状態（異常検出結果）の表示がなされる。このように、検出部１０によりひずみゲージ３０の異常が検出されると、制御部１６はひずみゲージ３０に異常が発生していること、及び、異常の種類などを表示部１８に表示する。この表示により、実施例にひずみゲージ３０に荷重を与える前に、ひずみゲージ３０の抵抗体を交換するなどの必要な処理を行うことが可能となる。

制御部１６は、荷重が与えられていない所定のタイミングで、検出部に異常検出指令信号Ｓを出力する。このように制御部１６は、荷重を与えない状態、すなわち、ひずみゲージ３０に荷重を与える前に異常検出指令信号Ｓを出力する。異常検出指令信号Ｓが検出部１０に入力されると、検出部１０は上述のような異常検出動作、すなわちひずみゲージ３０の各抵抗値に異常が発生していないか否かの判定動作を行う。

本実施例の樹脂封止装置（金型）は加熱された状態で用いられるため、このような環境下に配置されたひずみゲージ３０は劣化しやすい。このため、本実施例のような検出部１０を設けて自動異常検出を行うことが特に効果的である。このような構成によれば、ひずみゲージ３０の異常をトランスミッタ１２やＡ／Ｄ変換部１４を介さずに、ひずみゲージ３０自体の出力として直接検出することができる。このため、例えば、Ａ／Ｄ変換部１４から出力されるひずみ量に基づいて異常検出する場合と比較して、正確な異常検出を行うことができる。

本実施例によれば、ひずみゲージの異常を簡易かつ高精度に検出して成形品の品質信頼性を向上させた樹脂封止装置を提供することができる。

以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。

１０ 検出部
１２ トランスミッタ
１４ Ａ／Ｄ変換部
１６ 制御部
１７ サーボモータ
１８ 表示部
５０ 上金型
６０ 下金型
１１８ プレス部
１０００ 樹脂封止装置

Claims (4)

1. ワークを樹脂封止する樹脂封止装置であって、
   ホイートストンブリッジ回路を備えたひずみゲージと、
   前記ホイートストンブリッジ回路の四端子における電圧値を検出する検出部と、
   前記検出部の出力を増幅するトランスミッタと、
   前記トランスミッタの出力をＡ／Ｄ変換して、前記ひずみゲージのひずみ量を算出するＡ／Ｄ変換部と、
   前記ひずみゲージに与えるように指令された荷重と前記Ａ／Ｄ変換部の出力とを比較して、該荷重と該Ａ／Ｄ変換部の出力との差異が小さくなるようにサーボモータの動作を制御する制御部と、を有し、
   前記検出部は、前記ホイートストンブリッジ回路の四端子における前記電圧値のそれぞれを所定のしきい値と比較することにより、該ホイートストンブリッジ回路を構成する抵抗体の異常を検出することを特徴とする樹脂封止装置。
2. 前記検出部は、前記ホイートストンブリッジ回路の断線異常、入力抵抗異常、出力抵抗異常、又は、絶縁抵抗異常を検出することを特徴とする請求項１に記載の樹脂封止装置。
3. 前記制御部は、前記ひずみゲージに前記荷重を与える前に、前記検出部に前記抵抗体の異常を検出するように指令する異常検出指令信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂封止装置。
4. 前記検出部の異常検出結果を表示する表示部を更に有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の樹脂封止装置。

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