JP3926657B2 - 金型温度の測定治具及び測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形用の金型が型締めされた状態において、型面の温度、すなわち金型温度を、正確に、かつ少ないばらつきで測定するとともに、測定の自動化を可能にする、金型温度の測定治具及び測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形に使用される金型のキャビティに溶融樹脂を注入し、これを硬化させて成形品を製造する場合において、成形品の品質・歩留りを向上させ維持するには、金型温度の正確な測定を含む温度管理が重要になる。特に、溶融樹脂が注入されるキャビティ付近における金型温度の測定が、重要である。
従来、金型温度を測定するには、次のようにして行っている。金型を型開きした状態で、測定者が型面の所定の個所に温度センサを順次押し当てることによって、複数個所で金型温度を測定する。また、金型を型開きした状態で、非接触式の温度センサを使用して、例えば、測定者が型面の所定の個所から放射される赤外線を順次検出することにより、複数個所で金型温度を測定する。そして、金型温度の測定値に基づいて、人手によって平均値やばらつき等を算出して、基準値に比較している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金型温度の測定によれば、次のような問題がある。まず、型開きした状態で金型温度を測定するので、金型間の空間に対する熱の輻射等に起因して、型締め時とは異なる測定値、具体的には低温である測定値になるおそれがある。また、測定場所やセンサの押し当て方等について測定者によりばらつきがあるので、測定値の信頼性が低い場合がある。また、型面の所定の個所において測定者が順次温度測定を行うので、短時間に測定することが困難である。また、測定値に基づき、人手により平均値やばらつき等を計算し、基準値に比較するので、短時間にデータ処理を行うことが困難である。更に、温度測定を自動化することが困難である。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、実際に樹脂成形を行うのと同様の状態、すなわち金型が型締めされた状態において、正確にかつ少ないばらつきで金型温度を測定するとともに、測定の自動化を可能にする、金型温度の測定治具及び測定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係る金型温度の測定治具は、相対向する金型の少なくとも一方に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂成形する場合において、相対向する金型が各々有する型面における金型温度を測定する金型温度の測定治具であって、低熱伝導率の材質からなるベース部と、ベース部に固定され高熱伝導率の材質からなる複数の熱伝導部と、熱伝導部を各々有する複数の温度検出部と、熱伝導部に各々固定され、該熱伝導部の温度を検出して該検出された温度に基づいて信号を生成する複数の温度センサとを備えるとともに、金型が型締めされた型締め状態において、複数の熱伝導部のうちの一部の熱伝導部は型面のうち少なくとも一方の型面に接触し、複数の熱伝導部のうちの残りの熱伝導部は型面のうち少なくとも他方の型面に接触していることを特徴とする。
【０００６】
これによれば、型締め状態において、複数の熱伝導部は、型面のうち一方の型面と他方の型面とに安定して接触する。このことにより、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態において、一方の型面と他方の型面との型面の金型温度が、温度センサによって正確に、かつ少ないばらつきで測定される。したがって、実際の動作に近い状態で、正確に、かつ少ないばらつきで、金型温度が測定される。
【０００７】
また、本発明に係る金型温度の測定治具は、上述の測定治具において、温度検出部は、型締め状態において熱伝導部が一方の型面に接触する第１の温度検出部材と、型締め状態において熱伝導部が型面のうち他方の型面に接触する第２の温度検出部材と、型締め状態において熱伝導部が型面のうち双方の型面に接触する第３の温度検出部材とからなることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、実際の動作に近い状態で、一方の金型と他方の金型との金型温度が、それぞれ正確に測定される。更に、双方の金型が熱的に平衡した状態で金型温度が測定されるので、型締め状態で双方の金型によって構成されるキャビティにおける金型温度が、正確に測定される。
【０００９】
また、本発明に係る金型温度の測定方法は、相対向する金型の少なくとも一方に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂成形する場合において、金型の型面における金型温度を測定する金型温度の測定方法であって、温度センサを有する測定治具を金型の間に進入させる工程と、金型を型締めすることにより型面に温度センサを熱的に接触させる工程と、温度センサにより金型温度を検出して該検出された温度に基づいて信号を生成する工程と、信号に基づいて金型温度を算出する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、型締め状態において、熱伝導部を、型面のうち少なくとも一方の型面に安定して接触させる。これにより、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態において、少なくとも一方の型面の金型温度を、温度センサによって正確に、かつ少ないばらつきで測定する。したがって、実際の動作に近い状態で、正確に、かつ少ないばらつきで、金型温度を測定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る金型温度の測定方法は、上述した測定方法において、進入させる工程では測定治具を取り付けた搬送機構を使用して金型の間に測定治具を進入させるとともに、信号を生成する工程の後に、金型を型開きして、搬送機構を使用して測定治具を金型の間から退出させる工程を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、樹脂成形工程において、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態で、金型温度を正確に、少ないばらつきで、かつ自動的に測定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る金型温度の測定治具及び測定方法を、図１〜図３を参照して説明する。図１（１）は本実施形態に係る金型温度の測定治具の平面図であり、図１（２）はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１４】
図１に示されるように、本実施形態に係る金型温度の測定治具１は、次のような構成をとっている。ベース部２は、後述する温度検出部を固定するとともに、測定治具１の本体を形成する主要部である。このベース部２は、低熱伝導率と所定の耐熱性とを有する材質、例えば、有機系の断熱材料や、セラミック等の無機系の断熱材料から構成されている。なお、断熱性と軽量化とを考慮して、多孔質セラミックを使用してもよい。
【００１５】
上型温度検出部３Ｕ、下型温度検出部３Ｌ、及び平均温度検出部３Ｍは、ベース部２の貫通穴に嵌装された円柱状の部材であって、それぞれ上型（図示なし）の型面の温度、下型（図示なし）の型面の温度、及び上型と下型との型面の平均温度を検出する、温度検出部材である。上型温度検出部３Ｕは、上型側に設けられ高熱伝導率の材質、例えば、銅やアルミニウム等からなる熱伝導部４と、下型側に設けられベース部２に使用されたものと同様の断熱材料からなる断熱部５とから構成されている。下型温度検出部３Ｌは、上型側に設けられた断熱部５と、下型側に設けられた熱伝導部４とから構成されている。平均温度検出部３Ｍは、全体が、熱伝導部４と同じ高熱伝導率の材質から構成されている。
上型温度検出部３Ｕは上型に対向する側において、下型温度検出部３Ｌは下型に対向する側において、それぞれ熱伝導部４の端面が露出している。また、平均温度検出部３Ｍは、上型に対向する側と下型に対向する側との双方において、端面が露出している。
【００１６】
各熱伝導部４の露出する端面と、平均温度検出部３Ｍの一方の端面とにおいては、それぞれ凹部６が設けられている。凹部６には、温度センサ７が、熱伝導部４又は平均温度検出部３Ｍに、言い換えれば高熱伝導率の材質に接触するようにして載置されている。温度センサ７は、例えば、熱電対、測温抵抗体、サーミスタ等のように、温度を検出してこれを電気的な物理量に変換する、すなわち温度に基づいて電気信号を生成するセンサである。充填部８は、高熱伝導率の樹脂、例えばシリコーン樹脂からなり、凹部６を充填した状態で硬化して温度センサ７を固定している。
【００１７】
ベース部２には、測定者が測定治具１を取り扱う際に使用する取っ手９が取り付けられている。また、温度センサ７によって生成された電気信号を制御部（図示なし）に供給するために、リード線１０，コネクタ１１が設けられている。このリード線１０は、各温度センサ７から、ベース部２の上を通って、又はベース部２に設けられた溝を通って、コネクタ１１まで配線されている。
【００１８】
図１の測定治具１が金型温度を測定する動作を、図２と図３とを参照して説明する。ここでは、樹脂成形用の金型として、基板に装着されたチップ状の電子部品を樹脂封止する際に使用される樹脂封止用の金型を例にとって、説明する。
図２は、図１の測定治具が金型温度を測定する状態を、図１（１）のＢ−Ｂ線に沿って示す部分断面図である。図３（１）は図１の測定治具を使用する温度測定の対象である上型の平面図であり、図３（２）は図３（１）の上型の金型温度が測定される際の上型と測定治具との位置関係を示す平面図である。また、図２は、図１の測定治具が金型温度を測定する状態を、図３（２）のＣ−Ｃ線に沿って示す部分断面図でもある。
【００１９】
図２において、下型１２と上型１３とは、相対向するように設けられた樹脂封止用の金型である。下型１２には、円筒形の空間であるポット１４が設けられている。上型１３には、ポット１４に対向する位置にカル１５が設けられ、これに順次連通してランナ１６，キャビティ１７が設けられている。また、下型１２及び上型１３には、それぞれ下型１２及び上型１３を加熱する加熱手段であるヒータ１８，１９が取り付けられている。
【００２０】
電子部品が樹脂封止される工程では、電子部品が装着された基板を、その電子部品がキャビティ１７内に収容されるようにして、下型１２上に載置する。そして、ポット１４に貯留された溶融樹脂が、プランジャ（図示なし）によって押圧されることにより、カル１５，ランナ１６を順次経由してキャビティ１７に注入され、その後に硬化する。
【００２１】
金型温度を測定する場合には、まず、下型１２と上型１３とを型開きした状態で、測定治具１を、例えば、位置合わせマークを使用して下型１２に位置合わせした後に、下型１２の上に載置する。
【００２２】
次に、下型１２と上型１３とを型締めする。この状態で、上型温度検出部３Ｕにおいては、上型１３と温度センサ７とが、熱伝導部４及び充填部８を介して熱的に接触する。これにより、上型１３からの熱が、熱伝導部４及び充填部８を経由して温度センサ７に伝導する。これに対して下型１２からの熱は、断熱部５によって遮断されるので、温度センサ７には伝導しない。したがって、温度センサ７は、上型１３の温度を検出して、その温度に基づく電気信号を生成する。
同様に、下型温度検出部３Ｌにおいては、下型１２と温度センサ７とが熱伝導部４及び充填部８を介して熱的に接触するとともに、上型１３からの熱は、断熱部５によって遮断される。したがって、温度センサ７は、下型１２の温度を検出して、その温度に基づく電気信号を生成する。
一方、前述のように、図１（２）において、平均温度検出部３Ｍは全体が高熱伝導率の材質から構成されているので、図２の下型１２及び上型１３は、平均温度検出部３Ｍの本体及び充填部８を介して、温度センサ７に熱的に接触する。これにより、下型１２と上型１３との双方からの熱が、平均温度検出部３Ｍの本体及び充填部８を経由して温度センサ７に伝導する。したがって、平均温度検出部３Ｍにおいては、下型１２と上型１３とが熱的に平衡した状態における金型温度が検出され、温度センサ７はその金型温度に基づく電気信号を生成する。
【００２３】
次に、金型温度に基づく電気信号を、リード線１０及びコネクタ１１を経由して制御部（図示なし）に供給する。制御部は、受け取った電気信号に基づいて、図１（２）の上型温度検出部３Ｕ，下型温度検出部３Ｌ，平均温度検出部３Ｍのそれぞれにおける金型温度を算出して表示する。また、制御部は、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍのそれぞれについての平均温度、すなわち、上型１３全体の平均温度、下型１２全体の平均温度、及び、上型１３と下型１２とが熱的に平衡した状態での金型全体の平均温度を検出して、これらを表示することもできる。更に、制御部は、温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍのすべてについて平均した全体の平均温度を算出して、これを表示することもできる。
【００２４】
ここで、測定治具１における各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍの配置の例を、図２及び図３（２）を参照して説明する。金型温度について一方の測定対象である上型１３には、図３（１）に示すように、同一線上に並ぶ４個のカル１５と、各カル１５から双方向に伸びるランナ１６と，各ランナ１６にそれぞれ連通するキャビティ１７とが設けられている。また、他方の測定対象である下型（図２の下型１２）には、カル１５に対向する位置にポット（図２のポット１４）が設けられている。
【００２５】
測定治具１では、平面視した場合において、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍが図３（２）に示すように配置されている。すなわち、金型全体をカバーするように、４個／行の温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍが並列に２行、すなわち８個設けられている。ここで、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍは、キャビティ１７の付近においてキャビティ１７との重なりが全くないか、又はなるべく小さくなるようにして配置されている。
また、これら８個のうち中央部に近い４個は、上型温度検出部３Ｕと下型温度検出部３Ｌとからなり、互いに隣接するもの同士が異なる種類になるようにして配置されている。
更に、その２行の中間にあってこれらと並列になるように、２個の平均温度検出部３Ｍが、平面視した場合にカル１５及びこれに対向する下型のポット（図２のポット１４）との重なりが全くないか、又はなるべく小さくなるようにして設けられている。
【００２６】
本実施形態によれば、図２の下型１２と上型１３とを型締めした状態で、すなわち、実際に樹脂封止を行うのと同様の型締め状態で、下型１２と上型１３とに対して各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍが一定の圧力で加圧されて、金型温度が測定される。これにより、型開きした状態で測定者が測定する場合に比較して、熱の放射による温度低下がなく、測定者によるばらつきがなく、下型１２と上型１３との複数個所において同時に、金型温度が測定される。したがって、多点における金型温度が、短時間に、正確に、かつ少ないばらつきで測定される。また、金型温度のデータを電気信号として測定治具の外部に供給するので、温度測定について短時間のデータ処理が可能になる。更に、次の効果が得られる。
【００２７】
第１に、樹脂成形において最も温度管理を必要とするキャビティ１７の付近において、金型に設けられた空間、すなわち下型１２のポット１４と、上型１３のカル１５，ランナ１６，キャビティ１７との影響を極力抑えて、下型１２と上型１３との金型温度が測定される。したがって、キャビティ１７付近で、各金型の金型温度が正確に測定される。
第２に、平均温度検出部３Ｍは、金型に設けられた空間の影響を極力抑えて、下型１２と上型１３との双方から熱を受け取る。これにより、双方の金型が熱的に平衡した状態における金型温度が、測定される。したがって、型締め状態で下型１２と上型１３との双方によって構成されるキャビティ１７における金型温度が、正確に測定される。
【００２８】
なお、本実施形態においては、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍを、図３（２）に示されたように配置した。これに限らず、必要とする金型温度に応じて、上型温度検出部３Ｕだけ、下型温度検出部３Ｌだけ、又は平均温度検出部３Ｍだけを配置してもよい。更に、これら３種類のうちの２種類の組合せからなる温度検出部を、配置することもできる。
【００２９】
また、図１（２）のように、上型温度検出部３Ｕと下型温度検出部３Ｌとを、ベース部２に設けられた貫通穴に嵌装されることとした。これに代えて、低熱伝導率を有する材質からなるベース部２に凹部を設け、その凹部に熱伝導部４を嵌装して、上型温度検出部と下型温度検出部とを構成することもできる。
【００３０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４（１）〜（３）は、本実施形態に係る金型温度の測定方法について、金型間に測定治具を進入させる工程と、金型を型締めする工程と、金型温度を測定する工程とを、図３（２）のＤ−Ｄ線に沿ってそれぞれ示す部分断面図である。本実施形態は、金型温度の測定について、その自動化を可能にするものである。
【００３１】
図４（１）に示すように、測定治具１は、アーム２０に取り付けられている。アーム２０は、下型１２と上型１３との間に対して、進退自在になるように設けられた搬送機構である。
【００３２】
本実施形態に係る金型温度の測定方法によれば、まず、図４（１）に示すように、アーム２０が前進して、下型１２と上型１３との間に測定治具１を進入させる。次に、図４（２）に示すように、アーム２０が下降して下型１２上に測定治具１を載置させるとともに、上型１３が下降する。
【００３３】
次に、図４（３）に示すように、更に上型１３が下降して、上型１３と下型１２とを型締めする。この状態で、第１の実施形態と同様に、上型１３の熱が上型温度検出部３Ｕに、下型１２の熱が下型温度検出部３Ｌに、下型１２と上型１３との双方の熱が平均温度検出部３Ｍに、それぞれ伝導する。したがって、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍの温度センサ７は、それぞれ、上型１３の金型温度、下型１２の金型温度、及び双方の金型が熱的に平衡した状態における金型温度を検出して、その金型温度に基づく電気信号を制御部（図示なし）に供給する。
【００３４】
次に、制御部は、第１の実施形態と同様に、受け取った電気信号に基づいて、金型温度を算出して表示する。
【００３５】
次に、上型１３が上昇して上型１３と下型１２とを型開きした後に、アーム２０が上昇して後退する。これにより、下型１２と上型１３との間から測定治具１が退出する。これまでの工程によって金型温度の測定が終了し、金型温度に異常がなければ、電子部品の樹脂封止を開始することができる。
【００３６】
本実施形態によれば、金型温度の測定について、第１の実施形態による効果に加えて、更に短時間に測定することができるとともに、自動化が可能になる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、制御部は、算出した金型温度と所定の目標温度とを比較することもできる。そして、温度差がある場合には、制御部は、その温度差を解消するように、図２において下型１２，上型１３にそれぞれ設けられたヒータ１８，１９の全部、又は必要とされる一部に対して、昇温又は降温を目的とした信号を供給する。これらの場合において制御部は、例えば、ヒータ１８，１９に印加する電圧の昇降やパルス幅の増減等を行うことになる。したがって、算出した金型温度に基づいてヒータ１８，１９を制御して、金型温度を安定させる温度管理を行うことができる。
【００３８】
また、以上説明した各実施形態においては、温度センサ７によって検出された金型温度に基づく電気信号を、図１のリード線１０及びコネクタ１１を介して、制御部（図示なし）に供給した。これに代えて、電気信号を、ワイヤレスで制御部に供給してもよい。
【００３９】
また、本発明は、電子部品の樹脂封止に限らず、他の樹脂成形に使用される金型の金型温度を測定する場合にも、適用することができる。
【００４０】
また、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態において、一方の型面と他方の型面との金型温度が、正確に、かつ少ないばらつきで測定される。また、型締め状態において双方の金型が熱的に平衡した状態で金型温度が測定されるので、双方の金型によって構成されるキャビティにおける金型温度が正確に測定される。また、樹脂成形工程において、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態で、金型温度を正確に、少ないばらつきで、かつ自動的に測定することができる。
したがって、本発明は、実際に樹脂成形を行うのと同様の状態において、正確に、かつ少ないばらつきで金型温度を測定するとともに、測定の自動化を可能にする、金型温度の測定治具及び測定方法を提供するという、優れた実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（１）は本発明の第１の実施形態に係る金型温度の測定治具の平面図であり、図１（２）はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】 図２は、図１の測定治具が金型温度を測定する状態を、図１（１）のＢ−Ｂ線に沿って示す部分断面図である。
【図３】 図３（１）は図１の測定治具を使用する温度測定の対象である上型の平面図であり、図３（２）は図３（１）の上型の金型温度が測定される際の上型と測定治具との位置関係を示す平面図である。
【図４】 図４（１）〜（３）は、本発明の第２の実施形態に係る金型温度の測定方法について、金型間に測定治具を進入させる工程と、金型を型締めする工程と、金型温度を測定する工程とを、図３（２）のＤ−Ｄ線に沿ってそれぞれ示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 測定治具
２ ベース部
３Ｕ 上型温度検出部（第１の温度検出部材）
３Ｌ 下型温度検出部（第２の温度検出部材）
３Ｍ 平均温度検出部（第３の温度検出部材）
４ 熱伝導部
５ 断熱部
６ 凹部
７ 温度センサ
８ 充填部
９ 取っ手
１０ リード線
１１ コネクタ
１２ 下型
１３ 上型
１４ ポット
１５ カル
１６ ランナ
１７ キャビティ
１８，１９ ヒータ
２０ アーム（搬送機構）
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形用の金型が型締めされた状態において、型面の温度、すなわち金型温度を、正確に、かつ少ないばらつきで測定するとともに、測定の自動化を可能にする、金型温度の測定治具及び測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形に使用される金型のキャビティに溶融樹脂を注入し、これを硬化させて成形品を製造する場合において、成形品の品質・歩留りを向上させ維持するには、金型温度の正確な測定を含む温度管理が重要になる。特に、溶融樹脂が注入されるキャビティ付近における金型温度の測定が、重要である。
従来、金型温度を測定するには、次のようにして行っている。金型を型開きした状態で、測定者が型面の所定の個所に温度センサを順次押し当てることによって、複数個所で金型温度を測定する。また、金型を型開きした状態で、非接触式の温度センサを使用して、例えば、測定者が型面の所定の個所から放射される赤外線を順次検出することにより、複数個所で金型温度を測定する。そして、金型温度の測定値に基づいて、人手によって平均値やばらつき等を算出して、基準値に比較している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の金型温度の測定によれば、次のような問題がある。まず、型開きした状態で金型温度を測定するので、金型間の空間に対する熱の輻射等に起因して、型締め時とは異なる測定値、具体的には低温である測定値になるおそれがある。また、測定場所やセンサの押し当て方等について測定者によりばらつきがあるので、測定値の信頼性が低い場合がある。また、型面の所定の個所において測定者が順次温度測定を行うので、短時間に測定することが困難である。また、測定値に基づき、人手により平均値やばらつき等を計算し、基準値に比較するので、短時間にデータ処理を行うことが困難である。更に、温度測定を自動化することが困難である。
【０００４】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、実際に樹脂成形を行うのと同様の状態、すなわち金型が型締めされた状態において、正確にかつ少ないばらつきで金型温度を測定するとともに、測定の自動化を可能にする、金型温度の測定治具及び測定方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述の技術的課題を解決するために、本発明に係る金型温度の測定治具は、相対向する金型の少なくとも一方に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂成形する場合において、相対向する金型が各々有する型面における金型温度を測定する金型温度の測定治具であって、低熱伝導率の材質からなるベース部と、ベース部に固定され高熱伝導率の材質からなる複数の熱伝導部と、熱伝導部を各々有する複数の温度検出部と、熱伝導部に各々固定され、該熱伝導部の温度を検出して該検出された温度に基づいて信号を生成する複数の温度センサとを備えるとともに、金型が型締めされた型締め状態において、複数の熱伝導部のうちの一部の熱伝導部は型面のうち少なくとも一方の型面に接触し、複数の熱伝導部のうちの残りの熱伝導部は型面のうち少なくとも他方の型面に接触していることを特徴とする。
【０００６】
これによれば、型締め状態において、複数の熱伝導部は、型面のうち一方の型面と他方の型面とに安定して接触する。このことにより、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態において、一方の型面と他方の型面との型面の金型温度が、温度センサによって正確に、かつ少ないばらつきで測定される。したがって、実際の動作に近い状態で、正確に、かつ少ないばらつきで、金型温度が測定される。
【０００７】
また、本発明に係る金型温度の測定治具は、上述の測定治具において、温度検出部は、型締め状態において熱伝導部が一方の型面に接触する第１の温度検出部材と、型締め状態において熱伝導部が型面のうち他方の型面に接触する第２の温度検出部材と、型締め状態において熱伝導部が型面のうち双方の型面に接触する第３の温度検出部材とからなることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、実際の動作に近い状態で、一方の金型と他方の金型との金型温度が、それぞれ正確に測定される。更に、双方の金型が熱的に平衡した状態で金型温度が測定されるので、型締め状態で双方の金型によって構成されるキャビティにおける金型温度が、正確に測定される。
【０００９】
また、本発明に係る金型温度の測定方法は、相対向する金型の少なくとも一方に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂成形する場合において、金型の型面における金型温度を測定する金型温度の測定方法であって、温度センサを有する測定治具を金型の間に進入させる工程と、金型を型締めすることにより型面に温度センサを熱的に接触させる工程と、温度センサにより金型温度を検出して該検出された温度に基づいて信号を生成する工程と、信号に基づいて金型温度を算出する工程とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、型締め状態において、熱伝導部を、型面のうち少なくとも一方の型面に安定して接触させる。これにより、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態において、少なくとも一方の型面の金型温度を、温度センサによって正確に、かつ少ないばらつきで測定する。したがって、実際の動作に近い状態で、正確に、かつ少ないばらつきで、金型温度を測定することができる。
【００１１】
また、本発明に係る金型温度の測定方法は、上述した測定方法において、進入させる工程では測定治具を取り付けた搬送機構を使用して金型の間に測定治具を進入させるとともに、信号を生成する工程の後に、金型を型開きして、搬送機構を使用して測定治具を金型の間から退出させる工程を備えたことを特徴とする。
【００１２】
これによれば、樹脂成形工程において、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態で、金型温度を正確に、少ないばらつきで、かつ自動的に測定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る金型温度の測定治具及び測定方法を、図１〜図３を参照して説明する。図１（１）は本実施形態に係る金型温度の測定治具の平面図であり、図１（２）はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１４】
図１に示されるように、本実施形態に係る金型温度の測定治具１は、次のような構成をとっている。ベース部２は、後述する温度検出部を固定するとともに、測定治具１の本体を形成する主要部である。このベース部２は、低熱伝導率と所定の耐熱性とを有する材質、例えば、有機系の断熱材料や、セラミック等の無機系の断熱材料から構成されている。なお、断熱性と軽量化とを考慮して、多孔質セラミックを使用してもよい。
【００１５】
上型温度検出部３Ｕ、下型温度検出部３Ｌ、及び平均温度検出部３Ｍは、ベース部２の貫通穴に嵌装された円柱状の部材であって、それぞれ上型（図示なし）の型面の温度、下型（図示なし）の型面の温度、及び上型と下型との型面の平均温度を検出する、温度検出部材である。上型温度検出部３Ｕは、上型側に設けられ高熱伝導率の材質、例えば、銅やアルミニウム等からなる熱伝導部４と、下型側に設けられベース部２に使用されたものと同様の断熱材料からなる断熱部５とから構成されている。下型温度検出部３Ｌは、上型側に設けられた断熱部５と、下型側に設けられた熱伝導部４とから構成されている。平均温度検出部３Ｍは、全体が、熱伝導部４と同じ高熱伝導率の材質から構成されている。
上型温度検出部３Ｕは上型に対向する側において、下型温度検出部３Ｌは下型に対向する側において、それぞれ熱伝導部４の端面が露出している。また、平均温度検出部３Ｍは、上型に対向する側と下型に対向する側との双方において、端面が露出している。
【００１６】
各熱伝導部４の露出する端面と、平均温度検出部３Ｍの一方の端面とにおいては、それぞれ凹部６が設けられている。凹部６には、温度センサ７が、熱伝導部４又は平均温度検出部３Ｍに、言い換えれば高熱伝導率の材質に接触するようにして載置されている。温度センサ７は、例えば、熱電対、測温抵抗体、サーミスタ等のように、温度を検出してこれを電気的な物理量に変換する、すなわち温度に基づいて電気信号を生成するセンサである。充填部８は、高熱伝導率の樹脂、例えばシリコーン樹脂からなり、凹部６を充填した状態で硬化して温度センサ７を固定している。
【００１７】
ベース部２には、測定者が測定治具１を取り扱う際に使用する取っ手９が取り付けられている。また、温度センサ７によって生成された電気信号を制御部（図示なし）に供給するために、リード線１０，コネクタ１１が設けられている。このリード線１０は、各温度センサ７から、ベース部２の上を通って、又はベース部２に設けられた溝を通って、コネクタ１１まで配線されている。
【００１８】
図１の測定治具１が金型温度を測定する動作を、図２と図３とを参照して説明する。ここでは、樹脂成形用の金型として、基板に装着されたチップ状の電子部品を樹脂封止する際に使用される樹脂封止用の金型を例にとって、説明する。
図２は、図１の測定治具が金型温度を測定する状態を、図１（１）のＢ−Ｂ線に沿って示す部分断面図である。図３（１）は図１の測定治具を使用する温度測定の対象である上型の平面図であり、図３（２）は図３（１）の上型の金型温度が測定される際の上型と測定治具との位置関係を示す平面図である。また、図２は、図１の測定治具が金型温度を測定する状態を、図３（２）のＣ−Ｃ線に沿って示す部分断面図でもある。
【００１９】
図２において、下型１２と上型１３とは、相対向するように設けられた樹脂封止用の金型である。下型１２には、円筒形の空間であるポット１４が設けられている。上型１３には、ポット１４に対向する位置にカル１５が設けられ、これに順次連通してランナ１６，キャビティ１７が設けられている。また、下型１２及び上型１３には、それぞれ下型１２及び上型１３を加熱する加熱手段であるヒータ１８，１９が取り付けられている。
【００２０】
電子部品が樹脂封止される工程では、電子部品が装着された基板を、その電子部品がキャビティ１７内に収容されるようにして、下型１２上に載置する。そして、ポット１４に貯留された溶融樹脂が、プランジャ（図示なし）によって押圧されることにより、カル１５，ランナ１６を順次経由してキャビティ１７に注入され、その後に硬化する。
【００２１】
金型温度を測定する場合には、まず、下型１２と上型１３とを型開きした状態で、測定治具１を、例えば、位置合わせマークを使用して下型１２に位置合わせした後に、下型１２の上に載置する。
【００２２】
次に、下型１２と上型１３とを型締めする。この状態で、上型温度検出部３Ｕにおいては、上型１３と温度センサ７とが、熱伝導部４及び充填部８を介して熱的に接触する。これにより、上型１３からの熱が、熱伝導部４及び充填部８を経由して温度センサ７に伝導する。これに対して下型１２からの熱は、断熱部５によって遮断されるので、温度センサ７には伝導しない。したがって、温度センサ７は、上型１３の温度を検出して、その温度に基づく電気信号を生成する。
同様に、下型温度検出部３Ｌにおいては、下型１２と温度センサ７とが熱伝導部４及び充填部８を介して熱的に接触するとともに、上型１３からの熱は、断熱部５によって遮断される。したがって、温度センサ７は、下型１２の温度を検出して、その温度に基づく電気信号を生成する。
一方、前述のように、図１（２）において、平均温度検出部３Ｍは全体が高熱伝導率の材質から構成されているので、図２の下型１２及び上型１３は、平均温度検出部３Ｍの本体及び充填部８を介して、温度センサ７に熱的に接触する。これにより、下型１２と上型１３との双方からの熱が、平均温度検出部３Ｍの本体及び充填部８を経由して温度センサ７に伝導する。したがって、平均温度検出部３Ｍにおいては、下型１２と上型１３とが熱的に平衡した状態における金型温度が検出され、温度センサ７はその金型温度に基づく電気信号を生成する。
【００２３】
次に、金型温度に基づく電気信号を、リード線１０及びコネクタ１１を経由して制御部（図示なし）に供給する。制御部は、受け取った電気信号に基づいて、図１（２）の上型温度検出部３Ｕ，下型温度検出部３Ｌ，平均温度検出部３Ｍのそれぞれにおける金型温度を算出して表示する。また、制御部は、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍのそれぞれについての平均温度、すなわち、上型１３全体の平均温度、下型１２全体の平均温度、及び、上型１３と下型１２とが熱的に平衡した状態での金型全体の平均温度を検出して、これらを表示することもできる。更に、制御部は、温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍのすべてについて平均した全体の平均温度を算出して、これを表示することもできる。
【００２４】
ここで、測定治具１における各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍの配置の例を、図２及び図３（２）を参照して説明する。金型温度について一方の測定対象である上型１３には、図３（１）に示すように、同一線上に並ぶ４個のカル１５と、各カル１５から双方向に伸びるランナ１６と，各ランナ１６にそれぞれ連通するキャビティ１７とが設けられている。また、他方の測定対象である下型（図２の下型１２）には、カル１５に対向する位置にポット（図２のポット１４）が設けられている。
【００２５】
測定治具１では、平面視した場合において、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍが図３（２）に示すように配置されている。すなわち、金型全体をカバーするように、４個／行の温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍが並列に２行、すなわち８個設けられている。ここで、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍは、キャビティ１７の付近においてキャビティ１７との重なりが全くないか、又はなるべく小さくなるようにして配置されている。
また、これら８個のうち中央部に近い４個は、上型温度検出部３Ｕと下型温度検出部３Ｌとからなり、互いに隣接するもの同士が異なる種類になるようにして配置されている。
更に、その２行の中間にあってこれらと並列になるように、２個の平均温度検出部３Ｍが、平面視した場合にカル１５及びこれに対向する下型のポット（図２のポット１４）との重なりが全くないか、又はなるべく小さくなるようにして設けられている。
【００２６】
本実施形態によれば、図２の下型１２と上型１３とを型締めした状態で、すなわち、実際に樹脂封止を行うのと同様の型締め状態で、下型１２と上型１３とに対して各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍが一定の圧力で加圧されて、金型温度が測定される。これにより、型開きした状態で測定者が測定する場合に比較して、熱の放射による温度低下がなく、測定者によるばらつきがなく、下型１２と上型１３との複数個所において同時に、金型温度が測定される。したがって、多点における金型温度が、短時間に、正確に、かつ少ないばらつきで測定される。また、金型温度のデータを電気信号として測定治具の外部に供給するので、温度測定について短時間のデータ処理が可能になる。更に、次の効果が得られる。
【００２７】
第１に、樹脂成形において最も温度管理を必要とするキャビティ１７の付近において、金型に設けられた空間、すなわち下型１２のポット１４と、上型１３のカル１５，ランナ１６，キャビティ１７との影響を極力抑えて、下型１２と上型１３との金型温度が測定される。したがって、キャビティ１７付近で、各金型の金型温度が正確に測定される。
第２に、平均温度検出部３Ｍは、金型に設けられた空間の影響を極力抑えて、下型１２と上型１３との双方から熱を受け取る。これにより、双方の金型が熱的に平衡した状態における金型温度が、測定される。したがって、型締め状態で下型１２と上型１３との双方によって構成されるキャビティ１７における金型温度が、正確に測定される。
【００２８】
なお、本実施形態においては、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍを、図３（２）に示されたように配置した。これに限らず、必要とする金型温度に応じて、上型温度検出部３Ｕだけ、下型温度検出部３Ｌだけ、又は平均温度検出部３Ｍだけを配置してもよい。更に、これら３種類のうちの２種類の組合せからなる温度検出部を、配置することもできる。
【００２９】
また、図１（２）のように、上型温度検出部３Ｕと下型温度検出部３Ｌとを、ベース部２に設けられた貫通穴に嵌装されることとした。これに代えて、低熱伝導率を有する材質からなるベース部２に凹部を設け、その凹部に熱伝導部４を嵌装して、上型温度検出部と下型温度検出部とを構成することもできる。
【００３０】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、図４を参照しながら説明する。図４（１）〜（３）は、本実施形態に係る金型温度の測定方法について、金型間に測定治具を進入させる工程と、金型を型締めする工程と、金型温度を測定する工程とを、図３（２）のＤ−Ｄ線に沿ってそれぞれ示す部分断面図である。本実施形態は、金型温度の測定について、その自動化を可能にするものである。
【００３１】
図４（１）に示すように、測定治具１は、アーム２０に取り付けられている。アーム２０は、下型１２と上型１３との間に対して、進退自在になるように設けられた搬送機構である。
【００３２】
本実施形態に係る金型温度の測定方法によれば、まず、図４（１）に示すように、アーム２０が前進して、下型１２と上型１３との間に測定治具１を進入させる。次に、図４（２）に示すように、アーム２０が下降して下型１２上に測定治具１を載置させるとともに、上型１３が下降する。
【００３３】
次に、図４（３）に示すように、更に上型１３が下降して、上型１３と下型１２とを型締めする。この状態で、第１の実施形態と同様に、上型１３の熱が上型温度検出部３Ｕに、下型１２の熱が下型温度検出部３Ｌに、下型１２と上型１３との双方の熱が平均温度検出部３Ｍに、それぞれ伝導する。したがって、各温度検出部３Ｕ，３Ｌ，３Ｍの温度センサ７は、それぞれ、上型１３の金型温度、下型１２の金型温度、及び双方の金型が熱的に平衡した状態における金型温度を検出して、その金型温度に基づく電気信号を制御部（図示なし）に供給する。
【００３４】
次に、制御部は、第１の実施形態と同様に、受け取った電気信号に基づいて、金型温度を算出して表示する。
【００３５】
次に、上型１３が上昇して上型１３と下型１２とを型開きした後に、アーム２０が上昇して後退する。これにより、下型１２と上型１３との間から測定治具１が退出する。これまでの工程によって金型温度の測定が終了し、金型温度に異常がなければ、電子部品の樹脂封止を開始することができる。
【００３６】
本実施形態によれば、金型温度の測定について、第１の実施形態による効果に加えて、更に短時間に測定することができるとともに、自動化が可能になる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、制御部は、算出した金型温度と所定の目標温度とを比較することもできる。そして、温度差がある場合には、制御部は、その温度差を解消するように、図２において下型１２，上型１３にそれぞれ設けられたヒータ１８，１９の全部、又は必要とされる一部に対して、昇温又は降温を目的とした信号を供給する。これらの場合において制御部は、例えば、ヒータ１８，１９に印加する電圧の昇降やパルス幅の増減等を行うことになる。したがって、算出した金型温度に基づいてヒータ１８，１９を制御して、金型温度を安定させる温度管理を行うことができる。
【００３８】
また、以上説明した各実施形態においては、温度センサ７によって検出された金型温度に基づく電気信号を、図１のリード線１０及びコネクタ１１を介して、制御部（図示なし）に供給した。これに代えて、電気信号を、ワイヤレスで制御部に供給してもよい。
【００３９】
また、本発明は、電子部品の樹脂封止に限らず、他の樹脂成形に使用される金型の金型温度を測定する場合にも、適用することができる。
【００４０】
また、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に変更・選択して採用できるものである。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態において、一方の型面と他方の型面との金型温度が、正確に、かつ少ないばらつきで測定される。また、型締め状態において双方の金型が熱的に平衡した状態で金型温度が測定されるので、双方の金型によって構成されるキャビティにおける金型温度が正確に測定される。また、樹脂成形工程において、実際に樹脂成形を行うのと同様の型締め状態で、金型温度を正確に、少ないばらつきで、かつ自動的に測定することができる。
したがって、本発明は、実際に樹脂成形を行うのと同様の状態において、正確に、かつ少ないばらつきで金型温度を測定するとともに、測定の自動化を可能にする、金型温度の測定治具及び測定方法を提供するという、優れた実用的な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（１）は本発明の第１の実施形態に係る金型温度の測定治具の平面図であり、図１（２）はそのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図２】 図２は、図１の測定治具が金型温度を測定する状態を、図１（１）のＢ−Ｂ線に沿って示す部分断面図である。
【図３】 図３（１）は図１の測定治具を使用する温度測定の対象である上型の平面図であり、図３（２）は図３（１）の上型の金型温度が測定される際の上型と測定治具との位置関係を示す平面図である。
【図４】 図４（１）〜（３）は、本発明の第２の実施形態に係る金型温度の測定方法について、金型間に測定治具を進入させる工程と、金型を型締めする工程と、金型温度を測定する工程とを、図３（２）のＤ−Ｄ線に沿ってそれぞれ示す部分断面図である。
【符号の説明】
１ 測定治具
２ ベース部
３Ｕ 上型温度検出部（第１の温度検出部材）
３Ｌ 下型温度検出部（第２の温度検出部材）
３Ｍ 平均温度検出部（第３の温度検出部材）
４ 熱伝導部
５ 断熱部
６ 凹部
７ 温度センサ
８ 充填部
９ 取っ手
１０ リード線
１１ コネクタ
１２ 下型
１３ 上型
１４ ポット
１５ カル
１６ ランナ
１７ キャビティ
１８，１９ ヒータ
２０ アーム（搬送機構）
Claims (4)
- 相対向する金型の少なくとも一方に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂成形する場合において、前記相対向する金型が各々有する型面における金型温度を測定する金型温度の測定治具であって、
低熱伝導率の材質からなるベース部と、
前記ベース部に固定され、高熱伝導率の材質からなる複数の熱伝導部と、
前記熱伝導部を各々有する複数の温度検出部と、
前記熱伝導部に各々固定され、該熱伝導部の温度を検出して該検出された温度に基づいて信号を生成する複数の温度センサとを備えるとともに、
前記金型が型締めされた型締め状態において、前記複数の熱伝導部のうちの一部の熱伝導部は前記型面のうち少なくとも一方の型面に接触し、前記複数の熱伝導部のうちの残りの熱伝導部は前記型面のうち少なくとも他方の型面に接触していることを特徴とする金型温度の測定治具。 - 請求項１記載の金型温度の測定治具において、前記温度検出部は、
前記型締め状態において前記熱伝導部が前記一方の型面に接触する第１の温度検出部材と、
前記型締め状態において前記熱伝導部が前記型面のうち他方の型面に接触する第２の温度検出部材と、
前記型締め状態において前記熱伝導部が前記型面のうち双方の型面に接触する第３の温度検出部材とからなることを特徴とする金型温度の測定治具。 - 相対向する金型の少なくとも一方に設けられたキャビティに溶融樹脂を注入して樹脂成形する場合において、前記金型の型面における金型温度を測定する金型温度の測定方法であって、
温度センサを有する測定治具を前記金型の間に進入させる工程と、
前記金型を型締めすることにより前記型面に前記温度センサを熱的に接触させる工程と、
前記温度センサにより前記金型温度を検出して該検出された温度に基づいて信号を生成する工程と、
前記信号に基づいて前記金型温度を算出する工程とを備えたことを特徴とする金型温度の測定方法。 - 請求項３記載の金型温度の測定方法において、
前記進入させる工程では、前記測定治具を取り付けた搬送機構を使用して前記金型の間に前記測定治具を進入させるとともに、
前記信号を生成する工程の後に、前記金型を型開きして、前記搬送機構を使用して前記測定治具を前記金型の間から退出させる工程を備えたことを特徴とする金型温度の測定方法。
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