JP2021066117A

JP2021066117A - 粉粒体供給装置、樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法

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Publication number: JP2021066117A
Application number: JP2019193981A
Authority: JP
Inventors: 一貴法兼; Kazutaka Norikane; 洸谷内口; Takeshi Yachiguchi
Original assignee: Towa Corp
Current assignee: Towa Corp
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2021-04-30
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: TW202116525A; KR20210049666A; CN112706347A; CN112706347B; JP7240300B2; KR102393496B1; TWI803778B

Abstract

【課題】粉粒体の供給量を高精度に制御する。【解決手段】粉粒体を貯留するとともに、粉粒体を下方に導出する導出口１１２が形成された貯留部１１と、貯留部１１の導出口１１２に接続される導入口１２１が形成され、導入口１２１から横方向に延びる搬送路１２と、搬送路１２を振動させて、導入口１２１から導入された粉粒体を搬送路１２に沿って移動させる振動部１３と、貯留部１１の導出口１１２及び搬送路１２の導入口１２１の接続部Ｘにおいて、搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断する遮断部材１７とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、粉粒体供給装置、樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法に関するものである。

例えば圧縮成形の樹脂成形装置は、特許文献１に示すように、樹脂材料保持部及びトラフを振動させることで、樹脂材料保持部からトラフに粉粒体である樹脂材料を搬送し、トラフから樹脂材料移送トレイに樹脂材料を供給している。その後、樹脂成形装置は、樹脂材料移送トレイ内の樹脂材料を成形型のキャビティ内に供給し、成形型を型締めすることにより、樹脂成形品を製造する。

特許第６２７９０４７号公報

近年、完成品における電子部品の実装効率を高める等のために、電子部品のパッケージ部（樹脂部）の厚さを薄くすることが要望される場合がある。このような要望に応えるためには、成形型のキャビティへの樹脂材料の供給量をより高精度に制御することが必要である。

このため、上述した特許文献１の樹脂材料保持部及びトラフの構成においても、樹脂材料の供給量の高精度化が望まれている。
なお、粉粒体の供給量の高精度化は、電子部品のパッケージ部（樹脂部）の厚さを低減するためだけではなく、これ以外の多くの分野でも要望されている。

そこで本発明は、粉粒体の供給量を高精度に制御することをその主たる課題とするものである。

すなわち本発明に係る粉粒体供給装置は、粉粒体を貯留するとともに、前記粉粒体を下方に導出する導出口が形成された貯留部と、前記貯留部の導出口に接続される導入口が形成され、前記導入口から横方向に延びる搬送路と、前記搬送路を振動させて、前記導入口から導入された前記粉粒体を前記搬送路に沿って移動させる振動部と、前記貯留部の前記導出口及び前記搬送路の前記導入口の接続部において、前記搬送路が延びる方向の端部側を遮断する遮断部材とを備えることを特徴とする。

このように構成した本発明によれば、粉粒体の供給量を高精度に制御することができる。

本発明に係る樹脂成形装置の一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。同実施形態の樹脂材料供給装置の構成を模式的に示す断面図である。同実施形態の貯留部、搬送路及び遮断部材を主として示す（１）縦断面図、（２）Ａ−Ａ線断面図、及び（３）平面図である。（１）同実施形態の樹脂材料供給装置（本実施例）における樹脂材料の供給状態と（２）従来の樹脂材料供給装置（従来例）における樹脂材料の供給状態とを示す模式図である。樹脂材料の供給流量の目標値を２．０［ｇ／ｓ］とした場合の、本実施例及び従来例の流量分布を示すヒストグラムである。樹脂材料の供給流量の目標値を１．０［ｇ／ｓ］とした場合の、本実施例及び従来例の流量分布を示すヒストグラムである。樹脂材料の供給流量の目標値を０．５［ｇ／ｓ］とした場合の、本実施例及び従来例の流量分布を示すヒストグラムである。変形実施形態に係る樹脂材料供給装置の構成を示す模式図である。

次に、本発明について、例を挙げてさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明により限定されない。

本発明の粉粒体供給装置は、前述のとおり、粉粒体を貯留するとともに、前記粉粒体を下方に導出する導出口が形成された貯留部と、前記貯留部の導出口に接続される導入口が形成され、前記導入口から横方向に延びる搬送路と、前記搬送路を振動させて、前記導入口から導入された前記粉粒体を前記搬送路に沿って移動させる振動部と、前記貯留部の前記導出口及び前記搬送路の前記導入口の接続部において、前記搬送路が延びる方向の端部側を遮断する遮断部材とを備えることを特徴とする。
この粉粒体供給装置であれば、貯留部の導出口及び搬送路の導入口の接続部において、搬送路が延びる方向の端部側を遮断部材により遮断しているので、貯留部から粉粒体が流れ落ちる方向は、搬送路が延びる方向とは反対側となる。これにより、貯留部内の粉粒体が、搬送路が延びる方向に向かって意図せず流れ落ちることを防ぎ、搬送路における粉粒体の流量を安定させることができ、搬送路からの粉粒体の供給量を高精度に制御することができる。

具体的な遮断部材の構成としては、前記遮断部材は、前記接続部において、前記搬送路が延びる方向の端部から前記搬送路が延びる方向とは反対側に向けて設けられていることが望ましい。

遮断部材の構成を簡単にするためには、前記遮断部材は、平板状をなすものであることが望ましい。

貯留部の導出口及び搬送路の導入口の接続部に遮断部材を設けた場合には、当該遮断部材に粉粒体が溜まってしまう恐れがある。
この問題を好適に解決するためには、前記遮断部の上面に、前記搬送路が延びる方向とは反対側を向く傾斜面が形成されていることが望ましい。
この構成であれば、遮断部材の上面に粉粒体が溜まることを抑制することができる。

また、本発明に係る樹脂成形装置は、粉粒体である樹脂材料を供給する上記の粉粒体供給装置と、前記粉粒体供給装置により供給された前記樹脂材料を用いて圧縮成形する圧縮成形部とを備えることを特徴とする。
この樹脂成形装置であれば、樹脂材料の供給量を高精度に制御することができるので、樹脂成形品の厚さの均一化を図ることができ、電子部品の樹脂成形に適用した場合には、薄型パッケージあっても、パッケージ厚の均一化を図ることができる。

さらに、本発明に係る樹脂成形品の製造方法は、上記の粉粒体供給装置により粉粒体である樹脂材料を供給する樹脂材料供給工程と、供給された前記樹脂材料を用いて圧縮成形する圧縮成形工程とを備えることを特徴とする。
この樹脂成形品の製造方法であれば、樹脂材料の供給量を高精度に制御することができるので、樹脂成形品の厚さの均一化を図ることができ、電子部品の樹脂成形に適用した場合には、薄型パッケージあっても、パッケージ厚の均一化を図ることができる。

＜本発明の一実施形態＞
本明細書において、「粉粒体」の用語は、任意の粒径を有する物体の集合体を包含する用語である。「粉粒体」は、「粉体」を含む概念であり、集合体としては流体のような特性を有する。すなわち、本明細書において、「粉粒体」との用語は、任意の外力を受けて移動または変形する集合体を包含する。

以下においては、粉粒体の一例として、顆粒状の樹脂材料を挙げ、粉粒体供給装置の一例として、顆粒状の樹脂材料を予め指定された重量だけ供給する樹脂材料供給装置を挙げて説明する。但し、本発明の粉粒体供給装置が供給する粉粒体は、顆粒状の樹脂材料に限られるものではなく、任意の材料又は物質であってもよい。

以下に、本発明に係る樹脂成形装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に示す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。同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

＜樹脂成形装置１００の全体構成＞
本実施形態の樹脂成形装置１００は、半導体チップ等の電子部品が搭載された基板Ｗに対して電子部品が搭載された部品搭載面を樹脂で封止して樹脂成形品Ｐを製造するものである。

なお、基板Ｗとしては、シリコンウェーハ等の半導体基板、リードフレーム、プリント配線基板、金属製基板、樹脂製基板、ガラス製基板、セラミック製基板等を挙げることができる。また、基板Ｗは、ＦＯＷＬＰ（ＦａｎＯｕｔＷａｆｅｒＬｅｖｅｌＰａｃｋａｇｉｎｇ）、ＦＯＰＬＰ（ＦａｎＯｕｔＰａｎｅｌＬｅｖｅｌＰａｃｋａｇｉｎｇ）に用いられるキャリアであってもよい。さらにいえば、配線がすでに施されているものでもよいし、未配線のものでも構わない。

具体的に樹脂成形装置１００は、図１に示すように、基板供給・収納モジュールＡと、２つの樹脂成形モジュールＢと、樹脂材料供給モジュールＣとを、それぞれ構成要素として備える。各構成要素（各モジュールＡ〜Ｃ）は、それぞれの構成要素に対して着脱可能かつ交換可能である。

基板供給・収納モジュールＡは、封止前基板Ｗを供給する基板供給部１と、封止済基板Ｗ（樹脂成形品Ｐ）を収納する基板収納部２と、封止前基板Ｗ及び封止済基板Ｗを受け渡しする基板載置部３と、封止前基板Ｗ及び封止済基板Ｗを搬送する基板搬送機構４とを有する。基板載置部３は、基板供給・収納モジュールＡ内において、基板供給部１に対応する位置と基板収納部２に対応する位置との間でＹ方向に移動する。基板搬送機構４は、基板供給・収納モジュールＡ及びそれぞれの樹脂成形モジュールＢ内において、Ｘ方向及びＹ方向に移動する。

各樹脂成形モジュールＢは、基板Ｗに樹脂を成形するための圧縮成形部５を有している。圧縮成形部５は、後述する樹脂材料供給装置８により供給された顆粒状の樹脂材料Ｐを用いて圧縮形成して樹脂成形品Ｐを製造する（圧縮成形工程）。具体的に圧縮成形部５は、キャビティ５１Ｃが形成された第１の成形型である下型５１と、基板Ｗを保持する第２の成形型である上型５２と、下型５１及び上型５２を型締めする型締め機構（不図示）とを有する。

樹脂材料供給モジュールＣは、移動テーブル６と、移動テーブル６上に載置される樹脂材料収容部７と、樹脂材料収容部７に樹脂材料Ｐを供給する樹脂材料供給装置８と、樹脂材料収容部７を搬送して下型のキャビティ５１Ｃに樹脂材料Ｐを供給する樹脂材料搬送機構９とを有している。樹脂材料収容部７は、キャビティ５１Ｃの大きさに応じた凹部７１を有している。移動テーブル６は、樹脂材料供給モジュールＣ内においてＸ方向及びＹ方向に移動するように構成されており、樹脂材料供給装置８の吐出口１２２から落下する樹脂材料Ｐが樹脂材料収容部７の凹部７１内に万遍なく敷き詰められるように、樹脂材料供給装置８の吐出口１２２に対して相対移動する。樹脂材料搬送機構９は、樹脂材料供給モジュールＣ及びそれぞれの樹脂成形モジュールＢ内において、Ｘ方向及びＹ方向に移動する。そして、樹脂材料搬送機構９は、樹脂材料Ｐを収容した樹脂材料収容部７を下型５に搬送してキャビティ５１Ｃに樹脂材料Ｐを供給する（樹脂材料供給工程）。

＜樹脂材料供給装置８＞
次に、本実施形態の樹脂材料供給装置８について詳述する。

樹脂材料供給装置８は、予め設定された重量の樹脂材料Ｐを樹脂材料収容部７に供給するものであり、図２に示すように、粉粒体である樹脂材料Ｐを一時的に貯留する貯留部１１と、当該貯留部１１からの樹脂材料Ｐを搬送する搬送路１２と、少なくとも搬送路１２を振動させて樹脂材料Ｐを搬送路１２に沿って搬送する振動部１３と、当該振動部１３を制御する制御部１４とを備えている。

貯留部１１は、図２及び図３に示すように、例えば上部に樹脂材料Ｐを投入する粉粒体投入口１１１が形成されるとともに、下部に樹脂材料Ｐを下方に導出する導出口１１２が形成されている。導出口１１２は、水平方向に沿って下方を向いて開口しており、貯留部１１に貯留された樹脂材料Ｐが自重により下方に移動して導出口１１２から導出する。なお、樹脂材料Ｐは、振動部１３による振動によっても導出口１１２からの導出が助長される。

搬送路１２は、図２及び図３に示すように、貯留部１１の導出口１１２に接続される導入口１２１が形成され、導入口１２１から横方向に延びている。つまり、搬送路１２は、導入口１２１を起点にして貯留部１１から離れる方向に延びている。ここで、横方向とは、水平方向に限られず、水平方向から上側又は下側に傾いていても良い。

本実施形態の搬送路１２は、直線状をなすものであり、搬送部材１５（トラフともいう。）により形成されている。搬送部材１５は、上部に開口する直線状の溝を有するものであり、この直線状の溝が搬送路１２となる。この搬送部材１５は、その一端部における溝の上部開口が貯留部１１の導出口１１２に合わさるようにして、貯留部１１に接続される。この搬送部材１５の一端部の上部開口が、水平方向に沿って形成された導入口１２１となり、搬送部材１５の他端部には、搬送された樹脂材料Ｐを吐出する吐出口１２２が設けられている。なお、搬送部材１５の上部開口において、貯留部１１との接続部分以外は、上部開口を塞ぐ蓋部材が設けられている。

振動部１３は、搬送路１２（搬送部材１５）を振動させることによって、導入口１２１から搬送路１２に導入された樹脂材料Ｐを搬送路１２に沿って吐出口１２２に向かって移動させるものである。本実施形態の振動部１３は、搬送路１２の下方に設けられており、搬送路１２を所定の振動態様（所定の振幅、周波数及び振動方向）で振動させるものである。

制御部１４は、搬送路１２の吐出口１２２から吐出される樹脂材料Ｐの単位時間当たりの供給量（供給流量）が所定の目標値となるように、振動部１３をフィードバック制御する。ここで、所定の目標値は、樹脂成形の対象となる基板Ｗの品種などに応じて、図示しない管理装置などを用いて設定される。

本実施形態では、樹脂材料収容部７への樹脂材料Ｐの供給量を計量するための計量部１６を有している。この計量部１６は、貯留部１１及び搬送部材１５とともにそれらに保持された樹脂材料Ｐの重量を計測するものである。振動部１３が振動することで、搬送路１２内の樹脂材料Ｐが吐出口１２２から排出されるので、計量部１６による計量値は減少することになる。振動部１３の振動開始前の計量部１６からの計量値と、振動部１３の振動完了後の計量部１６からの計量値との差分から、樹脂材料Ｐの供給量を計量できる。また、計量部１６からの計量値の単位時間あたりの変化量が、樹脂材料Ｐの供給流量（ｇ／ｓ）に相当する。

制御部１４は、上記の計量部１６からの計量値に基づいて、樹脂材料Ｐの供給流量が設定された目標量となるように、振動部１３をフィードバック制御する。より具体的には、制御部１４は、振動部１３の振幅を変更すべく、振動部１３に与える振幅指令値を調整する。

なお、図２に示す樹脂材料供給装置８においては、貯留部１１及び搬送部材１５とともにそれらに保持された樹脂材料Ｐの重量を計測する計量部１６を用いているが、計量部１６に加えて、あるいは、計量部１６に代えて、樹脂材料収容部７及びこれに保持された樹脂材料Ｐの重量を計測する計量部を配置してもよい。この場合においても、振動部１３の振動開始前と振動完了後との計量部からの計量値の差分に基づいて、樹脂材料Ｐの供給量を計量できる。また、単位時間あたりの変化量に基づいて、樹脂材料Ｐの供給流量についても算出できる。

この樹脂材料供給装置８において、貯留部１１に貯留された樹脂材料Ｐは、貯留部１１及び搬送路１２の振動によって、導入口１２１から搬送路１２に導入された後に吐出口１２２に向かって移動する。そして、樹脂材料Ｐは、吐出口１２２から落下して、樹脂材料収容部７に供給される。

さらに、本実施形態の樹脂材料供給装置８は、図２及ぶ図３に示すように、貯留部１１と搬送路１２との接続部Ｘにおいて、搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断する遮断部材１７を備えている。ここで、接続部Ｘとは、具体的には、貯留部１１の導出口１１２と搬送路１２の導入口１２１との接続部分であり、横方向（水平方向）に沿って形成される。

具体的に遮断部材１７は、接続部Ｘにおいて、搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断する。つまり、遮断部材１７は、貯留部１１の導出口１１２において搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断するとともに、搬送路１２の導入口１２１において搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断する。

本実施形態の遮断部材１７は、接続部Ｘにおける搬送路１２が延びる方向の端部Ｘ１から搬送路１２が延びる方向とは反対側を向いて設けられている。具体的に遮断部材１７は、図３の平面図に示すように、接続部Ｘ（貯留部１１の導出口１１２、搬送路１２の導入口１２１）において、搬送路１２が延びる方向の端部Ｘ１から、搬送路１２が延びる方向とは反対側の所定位置までを連続的に遮断する。本実施形態の遮断部材１７は、搬送路１２が延びる方向に沿って設けられた平板状をなすものである。

このように接続部Ｘにおける搬送路１２が延びる方向の端部側に遮断部材１７を設けることによって、貯留部１１に貯留された樹脂材料Ｐは、図４（１）に示すように、自重又は振動部１３の振動によって搬送路１２に流入する際に遮断部材１７に遮られて、搬送路１２における樹脂材料Ｐの移動方向（振動部１３による搬送方向）とは逆方向に向かって、搬送路１２に流入する。このとき、搬送路１２の一端部は閉じた空間であり、樹脂材料Ｐが一時的に詰まった状態となり、樹脂材料Ｐが意図せず流れ落ちることを防ぐことができる。

なお、遮断部材１７が無い場合（従来例の場合）には、図４（２）に示すように、貯留部１１に貯留された樹脂材料Ｐは、振動部１３による搬送方向に向かって、搬送路１２に流入する。このとき、搬送路１２は振動部１３による搬送方向を向いて開いた空間であることから、樹脂材料Ｐが意図せず塊となって流れ落ちてしまう。その結果、樹脂材料Ｐが搬送路１２において波形状の分布が生じやすくなってしまい、フィードバック制御が安定しなくなってしまう。

次に、遮断部材１７を設けた樹脂材料供給装置（本実施例）と遮断部材１７を設けない従来の樹脂材料供給装置（従来例）とによる樹脂材料Ｐの供給流量の安定性に関する実験結果を示す。

なお、本実験において、樹脂材料Ｐの供給流量の目標値［ｇ／ｓ］を２．０ｇ／ｓ、１．０ｇ／ｓ、０．５ｇ／ｓとした。本実施例及び従来例のいずれも振動部１３の振動数（周波数）は１６０．０Ｈｚで固定とし、振動部１３の振幅を調整することにより、それぞれの目標値となるようにフィードバック制御した。

図５〜図７は、各目標値において樹脂材料Ｐを５０回撒いたときの本実施例及び従来例のヒストグラムである。このヒストグラムは、供給流量が所定の範囲内に収まる期間（振動開始後１．５秒〜１５秒）の流量データの分布を１００ｍｓｅｃ周期で測定した流量を用いて作成したものであり、縦軸が供給流量の測定値［ｇ／ｓ］を示し、横軸が各測定値の頻度（度数）を示している。

このヒストグラムから明らかなように、本実施例（遮断部材１７を設けた構成）は、従来例（遮断部材１７を設けない構成）に比べて、目標値に対する誤差が小さくなっている。つまり、図５においては、目標値の２．０ｇ／ｓにおいて、本実施例の頻度が従来例に比べて多くなっており、図６においては、目標値の１．０ｇ／ｓにおいて、本実施例の頻度が従来例に比べて多くなっており、図７においては、目標値の０．５
ｇ／ｓにおいて、本実施例の頻度が従来例に多くなっている。このように、本実施例のように遮断部材１７を設けることによって、樹脂材料Ｐの供給流量を高精度に制御できていることが分かる。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の樹脂成形装置１００によれば、貯留部１１の導出口１１２及び搬送路１２の導入口１２１の接続部Ｘにおいて、搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断部材１７により遮断しているので、貯留部１１から樹脂材料Ｐが流れ落ちる方向は、搬送路１２が延びる方向とは反対側となる。これにより、貯留部１１内の樹脂材料Ｐが、搬送路１２が延びる方向に向かって意図せず流れ落ちることを防ぎ、搬送路１２における樹脂材料Ｐの流量を安定させることができ、搬送路１２からの樹脂材料Ｐの供給量を高精度に制御することができる。その結果、樹脂成形品Ｔの厚さの均一化を図ることができ、電子部品の樹脂成形に適用した場合には、薄型パッケージあっても、パッケージ厚の均一化を図ることができる。

＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、遮断部材１７の形状としては、平板状のものに限られず、貯留部１１の導出口１１２及び搬送路１２の導入口１２１の接続部Ｘにおいて搬送路１２が延びる方向の端部側を遮断するものであれば種々の形状としても良い。例えば、図８に示すように、遮断部材１７の上面に、搬送路１２が延びる方向とは反対側を向く傾斜面１７１が形成されたものであっても良い。図８に示す遮断部材１７は断面三角形状をなすものであるが、平板状の遮断部材１７を傾斜させて設けても良い。この構成であれば、遮断部材１７の上面に粉粒体が溜まることを抑制することができる。

また、前記実施形態の搬送路１２は直線状をなすものであったが、導入口１２１から横方向に延びるものであれば、湾曲状又は屈曲状のものであっても良い。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１００・・・樹脂成形装置
Ｐ・・・樹脂材料（粉粒体）
Ｔ・・・樹脂成形品
５・・・圧縮成形部
８・・・樹脂材料供給装置（粉粒体供給装置）
１１・・・貯留部
１１２・・・導出口
１２・・・搬送路
１２１・・・導入口
１３・・・振動部
Ｘ・・・接続部
１７・・・遮断部材

Claims

粉粒体を貯留するとともに、前記粉粒体を下方に導出する導出口が形成された貯留部と、
前記貯留部の導出口に接続される導入口が形成され、前記導入口から横方向に延びる搬送路と、
前記搬送路を振動させて、前記導入口から導入された前記粉粒体を前記搬送路に沿って移動させる振動部と、
前記貯留部の前記導出口及び前記搬送路の前記導入口の接続部において、前記搬送路が延びる方向の端部側を遮断する遮断部材とを備える、粉粒体供給装置。
前記遮断部材は、前記接続部において、前記搬送路が延びる方向の端部から前記搬送路が延びる方向とは反対側に向けて設けられている、請求項１記載の粉粒体供給装置。
前記遮断部材は、平板状をなすものである、請求項１又は２記載の粉粒体供給装置。
前記遮断部の上面に、前記搬送路が延びる方向とは反対側を向く傾斜面が形成されている、請求項１又は２記載の粉粒体供給装置。
粉粒体である樹脂材料を供給する請求項１乃至４の何れか一項に記載の粉粒体供給装置と、
前記粉粒体供給装置により供給された前記樹脂材料を用いて圧縮成形する圧縮成形部とを備える、樹脂成形装置。
請求項１乃至４の何れか一項に記載の粉粒体供給装置により粉粒体である樹脂材料を供給する樹脂材料供給工程と、
供給された前記樹脂材料を用いて圧縮成形する圧縮成形工程とを備える、樹脂成形品の製造方法。