JP3400811B2 - モールド装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体の樹脂成
形に用いられるモールド装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より、例えば半導体の樹脂成形に用
いられるモールド装置としては図３に示すように、上部
プラテン１、下部プラテン２、これらの両プラテン間に
設けられたタイバー３、このタイバー３に沿って移動自
在に設けられた移動プラテン４及びその駆動部からな
る。そして、上部プラテン１に上金型５を移動プラテン
４に下金型６を夫々設置し、上記移動プラテン４を油圧
によって移動させ上記上金型５と下金型６を型締めし、
この両金型間に載置されたリードフレーム及び半導体素
子を樹脂封止するものである。 【０００３】この様な装置における従来のプランジャ部
の構造を図４に示す。図において、７は封止用の樹脂
（タブレット）８が挿入されるタブレット挿入孔、９は
該挿入孔７をシリンダとして摺動自在に配置されたプラ
ンジャであり、これは図示しない油圧方式のプランジャ
駆動ユニットで駆動され、上記樹脂８を金型内に注入す
るものである。 【０００４】以上は、油圧駆動によるプランジャ駆動方
式のモールド装置の従来例で、最近はプランジャの駆動
をサーボモータで行う方式が採られるようになってき
た。その場合のプランジャ駆動ユニットを図５に、制御
構成を図６に示す。図５によれば、１０はサーボモータ
でその出力軸にタイミングベルト１１で連結されたボー
ルネジ１２を回転し、ボールネジ１２に貫合したボール
ネジナット１３は上下動する。このボールネジナット１
３には、ロードセルの圧力検出器１４を介して前述のプ
ランジャ９が固定されており、上記樹脂８を金型内に注
入するものである。 この様な構造において、図６に示
す制御構成については、プランジャ駆動用サーボモータ
及びそのドライバからなるプランジャ駆動手段１５、サ
ーボモータの回転量を検出しプランジャの位置を検出す
るエンコーダに相当するプランジャ位置検出手段１６、
プランジャ即ち樹脂にかかる圧力を検出するロードセル
に相当する樹脂圧力手段１７が制御装置に各々接続され
ている。 【０００５】制御装置内には、プランジャ９を既設定の
速度パターンになるように制御する速度制御手段１８、
樹脂圧力検出手段１７の出力をフィードバックして樹脂
にかかる圧力を既設定の圧力に保つようにプランジャを
制御する圧力制御手段１９、プランジャ位置検出手段１
６の出力を入力して既設定である速度制御から圧力制御
に切替えるべきプランジャ位置をＶ／Ｐ切替位置検出手
段２０により検出し、それを受けて制御方法切替手段２
１が前記制御手段を切替えるようになっている。尚、注
入過程において樹脂圧力手段１７で検出した圧力値が既
設定の圧力異常値を越えた場合、直ちに注入を中止して
装置を非常停止するようになっている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】最近の半導体の樹脂成
形には、生産性向上を狙って速硬化性樹脂を使用するよ
うになってきた。そのような速硬化性樹脂においては、
樹脂が硬化を始めるまでの短時間の間に金型内に注入す
る必要がある。しかし、その注入過程は、注入初めは樹
脂が十分に溶融していないのでプランジャ先端には高い
圧力がかかる。上記の従来技術における油圧駆動方式の
プランジャ駆動方式の場合、樹脂が十分に溶融していな
い状態でプランジャ先端に高圧力がかかろうとすると、
油圧駆動であるが故にプランジャ速度が遅くなり、所定
のキュア圧力よりも高い圧力がかかることはない。その
代りプランジャ速度が遅くなるため注入途中で樹脂が硬
化を始め、未充填の不良が発生する。 【０００７】一方、上記の従来技術におけるサーボ駆動
のプランジャ駆動方式の場合、速度制御の範囲ではプラ
ンジャ先端の圧力が高くなっても速度優先で強制的に樹
脂を注入するため、油圧駆動方式のような注入途中で樹
脂の硬化はなくなる。しかし、そのときの圧力が高くな
り過ぎると樹脂漏れ・バリ・ワイヤー流れなどの製品不
良が発生する。また、その様な高圧力が発生しないよう
に注入速度を遅くすると油圧駆動方式のように未充填の
不良が発生する。通常は、そのように高い圧力が発生し
ない程度でプランジャの速度をできるだけ速い値に設定
する。 【０００８】図７にサーボ駆動によるプランジャ駆動方
式の場合の注入樹脂にかかる圧力の変化を示す。しか
し、樹脂のプリヒート状態や樹脂量のバラツキ等がある
と樹脂圧力が既設定の圧力異常値を越えることがある。
その様な場合、装置はただちに非常停止され注入が中止
される。一度、注入を中止すると金型内の樹脂が完全に
硬化してからでないと復旧作業を行えない。尚、この場
合樹脂への圧力がかかっていないので、樹脂の硬化時間
は通常の５倍程度要し、復旧にはより時間がかかり、生
産効率の向上を阻害していた。 【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、サーボ駆動プランジャ駆動方式によ
る高速樹脂注入において、樹脂条件のバラツキをあまり
意識することなく注入速度の限界設定をし、よりボイド
・未充填の不良を防止できると共に、圧力異常による装
置停止もなくした生産性・歩留まりの向上を図ることが
できるような樹脂注入制御方法を有するモールド装置を
提供することにある。 【００１０】 【課題を解決するための手段】電動機によるプランジャ
駆動手段及びプランジャ位置を検出する位置検出手段
と、プランジャの速度を検出する速度検出手段と、プラ
ンジャの速度を既設定の速度パターンに制御する速度制
御手段と、注入樹脂にかかる圧力を検出手段及び検出圧
力をフィードバックして注入樹脂にかかる圧力を既設定
の保持圧力になるようにプランジャの位置を制御する圧
力制御手段と、前記圧力検出手段による検出圧力が既設
定の異常圧力を越えたことを検出する圧力異常検出手段
と、予め設定の前記速度制御から前記圧力制御へ切替え
るプランジャの位置を検出する「速度／圧力」制御方法
切替え位置検出手段と、速度検出手段で検出の現在速度
と速度制御の設定速度を比較し現在のプランジャ速度が
設定速度を越えたことを検出する「圧力／速度」制御方
法切替速度検出手段と、前記速度制御から前記圧力制御
へ切替える制御切替手段からなる。 【００１１】 【作用】電動機によるプランジャ駆動手段による樹脂注
入で、プランジャの速度が既設定の速度パターンになる
ように速度制御手段によって制御する。圧力検出手段は
注入樹脂にかかる圧力を検出している。速度制御は同じ
く既設定の位置までで、それ以降は、注入樹脂にかかる
圧力を圧力検出手段で検出し、圧力をフィードバックし
て注入樹脂にかかる圧力を既設定の保持圧力になるよう
にプランジャの位置を圧力制御手段によって制御する。 【００１２】プランジャ位置検出手段はプランジャの位
置を検出し、「速度／圧力」制御方法切替え位置検出手
段が、予め設定の前記速度制御から前記圧力制御へ制御
手段を切替えるプランジャの位置を検出すると、制御手
段の切替手段が速度制御から圧力制御へ制御手段を切替
える。「速度／圧力」制御方法切替え位置検出ととも
に、圧力異常検出手段が圧力検出手段による検出圧力が
既設定の異常圧力値を越えたことを検出しても制御切替
手段は速度制御から圧力制御へ制御手段を切替える。 【００１３】但し、その場合、圧力制御手段は、注入樹
脂にかかる圧力が既設定の異常圧力値になるように制御
する。その時、プランジャ速度検出手段は常にプランジ
ャの速度を監視しており、「圧力／速度」制御方法切替
速度検出手段はプランジャの速度が既設定の速度パター
ンの速度を越えたことを検出すると、制御切替手段は圧
力制御から速度制御へ制御手段を切替える。 【００１４】 【実施例】以下、本説明の実施例につき、図１、図２、
および図４、図５を参照して説明する。 【００１５】まず、図５は半導体モールド装置の構造を
示しており、１は上部プラテン、２は下部プラテンで、
これらの両プラテン間に設けられたダイバー３、このダ
イバー３に沿って移動自在に設けられた移動プラテン４
及びその駆動部からなる。そして、上部プラテン１に上
金型５を移動プラテン４に下金型６を夫々設置し、上記
移動プラテン４をサーボモータからなる駆動部によって
移動させて上記上金型５と下金型６を型締めし、この両
金型間に搭載されたリードフレーム及び半導体素子を樹
脂封止するものである。 【００１６】また１０はサーボモータで、その出力軸に
タイミングベルト１１で連結されたボールネジ１２を回
転し、ボールネジナット１２に貫合し回止めされたボー
ルネジナット１３は上下動する。このボールネジナット
１３には、ロードセルの圧力検出器１４を介して前述の
プランジャ９が固定されている。また、図４において、
７は封止用の樹脂（タブレット）８が挿入されるタブレ
ット挿入孔で、プランジャ９は該挿入孔７をシリンダと
して摺動自在に配置されており、プランジャ９はその上
昇動作によって樹脂８を金型内に注入するものである。 【００１７】以上のような構造の半導体モールド装置に
おいて、本発明の第１の実施例の構成を説明する。ま
ず、プランジャ９を制御するための制御構成を図１に示
す。図において、プランジャ駆動手段１５は上記サーボ
モータ１０およびその駆動回路に相当し、サーボモータ
１０の反負荷側軸に付けられているエンコーダおよび装
置の制御装置内に構成されるパルスカウンタがプランジ
ャ位置検出手段１６に相当し、その検出信号はソフトウ
ェアによるＶ／Ｐ切替え位置検出手段２０に入力され
る。樹脂圧力検出手段１７は上記ロードセル１４に相当
し、その検出信号は制御装置内にＡ／Ｄ変換して入力さ
れ、ソフトウェアによる圧力制御手段１９と同じくソフ
トウェアによる圧力異常検出手段２２に入力される。 【００１８】Ｖ／Ｐ切替え位置検出手段２０の出力は、
制御方法切替手段２１に入力される。制御方法切替手段
２１には、圧力制御手段１９およびソフトウェアによる
速度制御手段１８の出力が入力され、どちらかの入力が
選択されてプランジャ駆動手段１５に向けて出力される
ようになっている。また、圧力異常検出手段２２の出力
は速度制御手段１８に入力され、速度制御手段１８は圧
力異常検出手段２２からの入力を受けるとプランジャが
停止保持するよう制御する。 【００１９】また、同様な半導体モールド装置におい
て、請求項２の実施例構成を説明する。まず、プランジ
ャ９を制御するための制御構成を図２に示す。図におい
て、プランジャ駆動手段１５は上記サーボモータ１０お
よびその駆動回路に相当し、サーボモータ１０の反負荷
側軸に付けられているエンコーダおよび装置の制御装置
内に構成されるパルスカウンタがプランジャ位置検出手
段１６に相当し、その検出信号はソフトウェアによるＶ
／Ｐ切替位置検出手段２０および、プランジャ速度検出
手段２３に入力される。プランジャ速度検出手段２３は
プランジャ位置の微分処理によってプランジャの速度を
得ており、その処理結果はＰ／Ｖ切替速度検出手段２４
に出力される。 【００２０】樹脂圧力検出手段１７は上記ロードセル１
４に相当し、その検出信号は制御装置内にＡ／Ｄ変換し
て入力され、ソフトウェアによる圧力制御手段１９と同
じくソフトウェアによる圧力異常検出手段２２に入力さ
れる。Ｖ／Ｐ切替位置検出手段２０，圧力異常検出手段
２２，Ｐ／Ｖ切替速度検出手段２４の出力は、制御方法
切替え手段２１に入力される。制御方法切替手段２１に
は、圧力制御手段１９およびソフトウェアによる速度制
御手段１８の出力が入力され、どちらかの入力が選択さ
れてプランジャ駆動手段１５に向けて出力されるように
なっている。 【００２１】上記の半導体モールド装置において、図１
及び図２の各手段は次のように作用する。また図８に本
実施例の制御方法で制御し、樹脂圧力が高くなった場合
の圧力変化を示すグラフを示す。 【００２２】プランジャの速度が既設定の速度パターン
になるように速度制御手段１８によって制御する。速度
制御は同じく既設定の位置までで、それ以後は注入樹脂
にかかる圧力をロードセル１４で検出し、圧力をフィー
ドバックして注入樹脂にかかる圧力を既設定の保持圧力
になるようにプランジャの位置を圧力制御手段１９によ
って制御する。サーボモータ１０の反負荷側軸に付けら
れているエンコーダおよび装置の制御装置内に構成され
るパルスカウンタはプランジャの位置を検出し、「速度
／圧力」制御方法切替位置検出手段２０が、予め設定の
前記速度制御から前記圧力制御へ制御手段を切替えるべ
きプランジャの位置を検出すると、制御手段切替手段２
１が速度制御から圧力制御へと制御手段を切替える。以
上は通常の注入動作である。 【００２３】本実施例では、プランジャの速度が既設定
の速度パターンになるように制御手段１８によって制御
しているとき、樹脂圧力検出手段１７で検出する注入樹
脂圧力が高くなり、圧力異常検出手段２２が既設定の圧
力異常値を越えたことを検出すると、その検出信号は速
度制御手段１８に出力される。速度制御手段１８は圧力
異常の検出信号を受けると、操作中の速度制御を中断し
てプランジャを停止保持するように制御する。プランジ
ャの停止保持状態を２秒間継続し、樹脂の溶融をまち、
その間に圧力異常の検出信号が入力されなくなったら元
の速度制御を復活して通常通りの注入を行う。２秒を経
過しても圧力異常の検出信号が入力されていると従来通
り注入を中止して装置を非常停止する。 【００２４】本発明の第２の実施例では、プランジャの
速度が既設定の速度パターンになるように速度制御手段
１８によって制御しているとき、樹脂圧力手段１７で検
出する注入樹脂圧力が高くなり、圧力異常検出手段２２
が既設定の圧力異常値を越えたことを検出すると、圧力
異常検出手段２２の圧力異常信号を受けて制御手段切替
手段２１が速度制御から圧力制御へと制御手段を切替え
る。 【００２５】但し、その場合の圧力制御手段１９は圧入
樹脂にかかる圧力が既設定の異常圧力値になるように制
御するようになっている。プランジャ速度検出手段２３
は常にプランジャの速度を検出しており、Ｐ／Ｖ切替速
度検出手段２４はプランジャの速度が既設定の速度パタ
ーンの速度を越えたことを検出すると、その検出信号を
制御手段切替手段２１に出力する。制御手段切替手段２
１はその検出信号を受けると圧力制御から速度制御に制
御方法を切替え、元の速度制御を復活して通常通りの注
入を行う。 【００２６】本実施例によれば、両請求項の実施例とも
に圧力異常が発生しやすいような高速の注入条件におい
ても圧力異常の発生を未然に防止できるため、装置の生
産効率向上を図ることができる。また、高速の注入条件
で注入を行っているにもかかわらず、樹脂のプリヒート
状態や樹脂量のバラツキ等があっても圧力異常とならな
い。その為、理想的な注入が可能となり良質の製品を歩
留まり良く生産することができる。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、以上の記述で明らかな
ようにサーボ駆動注入方式の半導体モールド装置特有の
現象である圧力異常に対して、樹脂のプリヒート状態や
樹脂量のバラツキ等があってもいつも理想的な注入が行
えるため、良質の製品を歩留まり良く生産することがで
きるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例に於ける制御構成図。 【図２】本発明の実施例に於ける制御構成図。 【図３】従来の半導体モールド装置の正面図。 【図４】プランジャ先端部分の詳細図。 【図５】サーボ駆動方式の半導体モールド装置の全体
図。 【図６】サーボ駆動方式の半導体モールド装置の従来の
制御構成図。 【図７】サーボ駆動方式の半導体モールド装置の従来制
御方法による圧力変化図。 【図８】本発明の制御方法で制御し、樹脂圧力が高くな
った場合の圧力変化図。 【符号の説明】 １４…圧力検出器、 １５…プランジャ駆動手段 １６…プランジャ位置検出手段 １７…樹脂圧力検出手段 １８…速度制御手段 １９…圧力制御手段 ２０…Ｖ／Ｐ切替え位置検出手段 ２１…制御方法切替え手段 ２２…圧力異常検出手段 ２３…プランジャ速度検出手段 ２４…Ｐ／Ｖ切替速度検出手段

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電動機によるプランジャ駆動手段及びプ
   ランジャの位置を検出する位置検出手段と、プランジャ
   の速度を検出する速度検出手段と、プランジャの速度を
   既設定の速度パターンに制御する速度制御手段と、注入
   樹脂にかかる圧力を検出する圧力検出手段及び検出圧力
   をフィードバックして注入樹脂にかかる圧力を既設定の
   保持圧力になるようにプランジャの位置を制御する圧力
   制御手段と、前記圧力検出手段による検出圧力が既設定
   の異常圧力を越えたことを検出する圧力異常検出手段
   と、予め設定の前記速度制御から前記圧力制御へ制御手
   段を切替えるプランジャの位置を検出する「速度／圧
   力」制御方法切替位置検出手段と、速度検出手段で検出
   の現在速度と速度制御の設定速度を比較し現在のプラン
   ジャ速度が設定速度を越えたことを検出する「圧力／速
   度」制御方法切替速度検出手段と、前記速度制御から前
   記圧力制御へ切替える制御切替手段を具備し樹脂注入制
   御することを特徴とするモールド装置。