JP5563873B2 - 樹脂封止装置 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂封止装置に関する。

特許文献１には、樹脂封止装置が開示されている。

樹脂封止装置は、相対向する第１、第２金型を接近・当接させて閉じ圧力を付与し、被封止品を樹脂にて封止する。樹脂封止装置は、実際の第１、第２金型の当接位置を、制御上の基準位置とすることにより、樹脂封止を適正に制御するようにしている。このため、樹脂封止装置は、第１、第２金型の当接位置を検出するための検出機構を有している。しかしながら、第１、第２金型に付与される閉じ圧力が立ち上がるときは、検出機構の測定値（閉じ圧力）は、樹脂封止装置の構造的なガタ、第１、第２金型の周辺部材の誤差や静止摩擦等の影響、及び検出機構の零付近の精度誤差が全体のレンジに対して比較的大きいことによる影響等を受けてばらつくため、検出機構は、第１、第２金型の閉じ圧力（が零付近）の立ち上がりを検出することによって第１、第２金型の当接位置を測定（検出）するのは、再現上問題があった。このため、検出機構は、第１、第２金型を当接させた後、閉じ圧力がある程度まで上昇したときの第１、第２金型の当接位置をもって「検出された当接位置」とし、これを制御上の基準位置としていた。

特開２００９−１７２８１６号公報

しかしながら、第１、第２金型の真の当接位置と「検出された当接位置（制御上の基準位置）」の間にはずれがあり、この当接位置の認定のずれが、その後の樹脂封止制御の品質上重要な領域において、第１、第２金型に「実際に生じている状態」と、制御式（計算）により求められた「生じているであろうと推察している状態」との間のずれとして残存し、被封止品の品質を低減させる恐れがあった。

本発明では、上記の問題を解決するために、樹脂封止装置の第１、第２金型の当接位置の検出精度を向上させ、高品質な被封止品を安定して供給することを課題とする。

本発明は、相対向する第１、第２金型を接近・当接させて閉じ圧力を付与し、被封止品を樹脂にて封止する樹脂封止装置において、前記第１、第２金型の相対位置に関係して変化する金型位置指標値を測定する金型位置指標値測定手段と、前記第１、第２金型に現に掛かっている閉じ圧力を測定する閉じ圧力測定手段と、前記閉じ圧力測定手段によって測定された閉じ圧力が所定値以上になった以降において得られた２以上の閉じ圧力と、該２以上の閉じ圧力に対応するそれぞれの前記金型位置指標値との関係から、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定・演算する演算手段と、を有し、該閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を、前記第１、第２金型の当接位置とする前記第１、第２金型の当接位置の検出機構を備え、前記演算手段が、前記閉じ圧力の前記所定値を設定する設定手段を備えており、該設定手段が、前記所定値を変更可能である構成により上記課題を解決した。

本発明に係る樹脂封止装置では、その制御上の基準位置となる当接位置を確定するに当たって、閉じ圧力が所定値（即ち、ばらつきがなくなった再現性のよい領域）以上において、２以上の閉じ圧力を測定し、この測定された２以上の閉じ圧力とそのときの金型位置指標値との関係から、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を当接位置として推定・演算する。測定された２以上の閉じ圧力とその金型位置指標値は、再現性の高い信頼できる値であるため、これらから求められる閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値も、信頼性が高い。これにより、本発明に係る樹脂封止装置によれば、ばらつきなく実際の金型の当接位置を推定・検出することができ、実際の当接位置と制御上の基準位置とのずれを低減させることができる。この結果、本発明は、樹脂封止制御の原点（基点）を正確に定められるようになるため、それだけ被封止品の品質を向上させることができる。

なお、本発明は、その趣旨より、相対向する第１、第２金型を接近・当接させて閉じ圧力を付与し、被封止品を樹脂にて封止する樹脂封止装置において、前記第１、第２金型の相対位置に関係して変化する金型位置指標値を測定する金型位置指標値測定手段と、前記第１、第２金型に現に掛かっている閉じ圧力を測定する閉じ圧力測定手段と、前記閉じ圧力測定手段によって測定された閉じ圧力が所定値以上になった以降において得られた閉じ圧力と、該閉じ圧力に対応する前記金型位置指標値とから、予め当該樹脂封止装置において得られている補正係数を用いて、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定・演算する演算手段と、を有し、該閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を、前記第１、第２金型の当接位置とする前記第１、第２金型の当接位置の検出機構を備えている発明と捉えることもできる。

例えば、複数の樹脂封止装置間で、あるいは特定の樹脂封止装置における複数回の事前測定によって、予め閉じ圧力と金型位置指標値（の変化態様）を関係づける補正係数が得られるならば、この補正係数を用いて、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値（即ち、制御上の基準位置）を推定・演算できる。これにより、閉じ圧力と金型位置指標値の測定点は、１個でありながら、推定・演算することによって補正された分、制御上の基準位置の検出精度を従来より向上させることができる。

本発明は、樹脂封止装置の第１、第２金型の当接位置の検出精度を向上させ、高品質な被封止品を安定して供給することができる。

本発明の実施形態の一例にかかる金型の当接位置の検出機構が備えられている樹脂封止装置の概略側面図 金型の当接位置の検出機構による金型の当接位置の検出工程を示したフローチャート 金型の当接位置の検出機構による金型の当接に伴う型閉じ圧力と金型位置指標値の経時的変化を示すグラフ

以下、図面に基づいて本発明の実施形態の一例にかかる上、下金型１１４、１１５の当接位置の検出機構１２１を備えた樹脂封止装置１００について詳細に説明する。

図１に樹脂封止装置１００の概略側面図を示す。

樹脂封止装置１００は、相対向する上金型（第１金型）１１４と下金型（第２金型）１１５を接近・当接させて閉じ圧力Ｐを付与し、被封止品を樹脂（共に図示略）にて封止する。上金型１１４は、樹脂封止装置１００の本体に支持固定されている固定プラテン１１０から垂設されている。一方、下金型１１５は、可動プラテン１１３上に載置されている。下金型１１５（より詳細には、下金型１１５が載置される可動プラテン１１３）には、トグルリンク機構（トグルリンク式のプレス機構）１３０が付設されており、該トグルリンク機構１３０は、下金型１１５を上金型１１４に接近・当接させる。具体的には、このトグルリンク機構１３０には、ボールねじ１２０が連結されており、ボールねじ１２０は、タイミングベルト１１８を介してモータ１１６と連結されている。これにより、モータ１１６の回転は、タイミングベルト１１８を介してボールねじ１２０へ伝達され、当該ボールねじ１２０が直線運動することにより、トグルリンク機構１３０が屈曲運動し、下金型１１５を上下運動させる。

樹脂封止装置１００は、上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０の検出機構１２１を備えている。上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０の検出機構１２１は、エンコーダ（金型位置指標値測定手段）１２２、ロードセル（閉じ圧力測定手段）１２４、及び演算部（演算手段）１２６を備えている。

当接位置の検出機構１２１の各構成要素について以下で詳述する。

ロードセル１２４は、可動プラテン１１３に配置されており、現に掛かっている下金型１１５の（上金型１１４に対する）閉じ圧力Ｐを測定することができる。

エンコーダ１２２は、モータ１１６に付設されており、上、下金型１１４、１１５の相対位置に関係して変化する金型位置指標値Ｘを測定する。具体的には、エンコーダ１２２は、モータ１１６の回転に伴って発生するパルスデータをカウントし、モータ１１６の総回転数を算出し、このモータ１１６の総回転数に基づき、金型位置指標値Ｘを測定する。上、下金型１１４、１１５が当接した後、実際の上、下金型１１４、１１５の相対位置（実際の上、下金型１１４、１１５の当接面の位置）は、ほとんど変化しないが、モータ１１６が回転を続ける限り、エンコーダ１２２によって測定される金型位置指標値Ｘも、変化を継続する。モータ１１６の回転継続により、閉じ圧力Ｐは上昇を開始するので、ロードセル１２４はこの上昇してゆく閉じ圧力Ｐを測定する。なお、上、下金型１１４、１１５が完全に離反しているときは、ロードセル１２４の測定値は、一定（零）であり安定している。しかしながら、上、下金型１１４、１１５が接触して、閉じ圧力Ｐが零の状態から上昇し始める時、ロードセル１２４の測定値（実際の閉じ圧力Ｐ）は、様々な要因によってばらつくため、閉じ圧力Ｐがある程度立ち上がるまで不安定な傾向となる。

演算部１２６は、制御部１２７、パラメータ設定部１２８、及び記憶部１２９を備えている。また、この演算部１２６は、ロードセル１２４、エンコーダ１２２に接続されており、ロードセル１２４の閉じ圧力Ｐとその閉じ圧力Ｐが得られたときのエンコーダ１２２による金型位置指標値Ｘを把握できる。

ロードセル１２４から出力される閉じ圧力Ｐが、所定値ＰＡ（第１閉じ圧力ＰＡ）となった時、制御部１２７は、エンコーダ１２２から（第１閉じ圧力ＰＡに対応する）第１金型位置指標値ＸＡを取得する。また、ロードセル１２４から出力される閉じ圧力Ｐが、第２閉じ圧力ＰＢになった時、制御部１２７は、エンコーダ１２２から、（第２閉じ圧力ＰＢに対応する）第２金型位置指標値ＸＢを取得する。この第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢと第１、第２金型位置指標値ＸＡ、ＸＢの関係から、制御部１２７は、閉じ圧力Ｐが零のときに対応する金型位置指標値Ｘ０（即ち、本実施形態で求められる上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０）を推定・演算し、この金型位置指標値Ｘ０を当接位置として検出する。

本発明における所定値は、パラメータ設定部１２８によって、少なくとも１０ｋＮより大きな値に設定される。これは、ロードセル１２４によって検出される閉じ圧力Ｐが１０ｋＮ以上となると、測定値（閉じ圧力Ｐ）が安定して、一定の再現性があるようになるためである。本実施形態では、所定値（＝第１閉じ圧力）ＰＡは、２０ｋＮに設定されている。

パラメータ設定部１２８は、前述した制御部１２７がロードセル１２４から取得する閉じ圧力Ｐの閾値となる第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢを設定し（あるいは変更し）、制御部１２７に入力する。第２閉じ圧力ＰＢは、第１閉じ圧力ＰＡより大きく設定される（ＰＡ＜ＰＢ）。

次に、図２、図３を用いて、樹脂封止装置１００における上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０の検出機構１２１の作用について説明する。

図２は、検出機構１２１による上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０の検出工程を示したフローチャートである。また、図３は、検出機構１２１による上、下金型１１４、１１５の当接に伴う閉じ圧力Ｐと金型位置指標値Ｘの経時的変化を示すグラフである。

検出機構１２１の一連の当接位置Ｘ０の検出は以下のようにして行われる。なお、離間している上金型１１４と下金型１１５の間に、封止材料である樹脂と被封止品（ワーク）のサンプルを投入しておくと、より正確に当接位置Ｘ０を検出できる。

図２を参照して、先ず、モータ１１６を回転させ、当接動作を開始させる（ステップＳ２０１）。この回転は、ボールねじ１２０を速度Ｖにて動作させ、トグルリンク機構１３０および可動プラテン１１３の動作として伝達される（ステップＳ２０２）。

ステップＳ２０３では、第１金型位置指標値ＸＡが既に取得されているかを判定し、取得されていなければ、未だ第１閉じ圧力ＰＡに至っていない状態であるから（ステップＳ２０３でＮＯ判定）、ステップＳ２０４に進んで、ロードセル１２４が測定する閉じ圧力Ｐが、（今般）第１閉じ圧力ＰＡ以上となったかを判定する。閉じ圧力Ｐが第１閉じ圧力ＰＡになるまで（ステップＳ２０４でＮＯ判定がなされているうちは）、ボールねじ１２０の動作を進行させ（下金型１１５を上昇させ）、閉じ圧力Ｐを大きくしてゆきながら、閉じ圧力Ｐと、第１閉じ圧力ＰＡを比較する作業を繰り返し行う（ステップＳ２０２〜２０４の繰返し）。

ステップＳ２０４で閉じ圧力Ｐが、第１閉じ圧力ＰＡになったと判定されると、制御部１２７は、エンコーダ１２２から（第１閉じ圧力ＰＡに対応する）第１金型位置指標値ＸＡを取得する（ステップＳ２０５）。第１金型位置指標値ＸＡが取得されると次にステップＳ２０３に戻ったときにＹＥＳの判定がなされるため、フローはステップＳ２０６に進んで閉じ圧力Ｐが第２閉じ圧力ＰＢ以上となったかどうかが判定される。ステップＳ２０４、ステップＳ２０５と同様に、閉じ圧力Ｐが、第２閉じ圧力ＰＢになった時、制御部１２７は、エンコーダ１２２から（第２閉じ圧力ＰＢに対応する）第２金型位置指標値ＸＢを取得する（ステップＳ２０７）。その後、モータ１１６、ボールねじ１２０の動作は停止される（ステップＳ２０８）。

続いて、制御部１２７は、上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０を推定する（ステップＳ２０９）。即ち、測定された第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢと第１、第２金型位置指標値ＸＡ、ＸＢとの関係から、閉じ圧力Ｐが零のときに対応する金型位置指標値Ｘ０を推定・演算する。この推定・演算は、具体的には、図３に示されるようにして行われる。制御部１２７は、時刻ｔ１、ｔ２における第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢの２点をつなぎ、閉じ圧力Ｐ（縦軸）の変化を時刻ｔ（横軸）に沿って示す直線ＬＰを求める。また、制御部１２７は、同じ時刻ｔ１、ｔ２における第１、第２金型位置指標値ＸＡ、ＸＢの２点をつなぎ、金型位置指標値Ｘ（縦軸）の変化を時刻ｔ（横軸）に沿って示す直線ＬＸを求める。そして、直線ＬＰが、閉じ圧力Ｐが零を示す直線Ｌ０の延長線と交わる交点（時刻ｔ０）を求め、該時刻ｔ０に相当する直線ＬＸ上の座標Ｘを求めると、それが閉じ圧力Ｐが零のときに対応する金型位置指標値Ｘ０である。このようにして金型位置指標値Ｘ０が本樹脂封止装置１００の上、下金型１１４、１１５の当接位置として検出されると、樹脂封止装置１００は、この当接位置（Ｘ０）を制御上の原点としてその後に行う封止作業を良好に行うことができるようになる。

第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢは、そのいずれもが、（１０ｋＮ以上である）２０ｋＮの所定値ＰＡ以上で測定されているため、制御部１２７は、再現性のある第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢを測定することができ、上、下金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０を非常に再現性よく高精度に求めることができる。また、パラメータ設定部１２８は、上、下金型１１４、１１５を変更したりしたときに、第１、第２閉じ圧力ＰＡ、ＰＢを変更することができるため、適用範囲が広く、また、樹脂封止装置１００の長時間の運転に伴う各部材の熱膨張等による変化等にも柔軟に対応できる。

また、下金型１１５は、トグルリンク機構１３０により移動されるため、例えば、ボールねじ等により下金型１１５を迅速に移動させることができるため、より短時間に第１、第２金型１１４、１１５の当接位置Ｘ０を検出することができる。

最後のステップとして、モータ１１６が駆動され、下金型１１５が上金型１１４から離間し、上、下金型１１４、１１５の当接検出動作が完了する（ステップＳ２１０）。

なお、他の実施形態として、所定値以上において、閉じ圧力測定手段によって測定された閉じ圧力と、金型位置指標値測定手段によって測定された閉じ圧力に対応する金型位置指標値に対して、予め樹脂封止装置において得られている補正係数を用いて、演算手段が、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定・演算する第１、第２金型の当接位置の検出機構を構成することができる。

この構成によれば、例えば、複数の樹脂封止装置間で、あるいは特定の樹脂封止装置において、複数回の事前測定によって、予め閉じ圧力と金型位置指標値（の変化態様）を関係づける補正係数を得ておき、この補正係数を用いて、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値（即ち、第１、第２金型の金型の当接位置）を推定・演算する。これにより、閉じ圧力と金型位置指標値の測定点は、１個でありながら、推定・演算することによって補正された分、第１、第２金型の当接位置の検出精度を少なくとも従来より向上させることができる。

上記実施形態においては、金型位置指標値測定手段としてエンコーダを用いているが、金型位置指標値を測定できる限り、種々の金型位置指標値測定手段を採用することができる。例えば、金型位置指標値測定手段として、レゾルバを採用してもよい。レゾルバは、エンコーダと異なり、構造がシンプルで電子部品を使用していないため、ほこり、振動等による性能への影響が小さく、耐環境性、信頼性に優れている。

また、上記実施形態において、上下金型の当接位置の推定作業は、測定した閉じ圧力、金型位置指標値をそれぞれ直線で結び、これらの直線を用いて行っているが、必ずしも上述した推定作業に限らず、閉じ圧力と金型位置指標値の関係から、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値（第１、第２金型の当接位置）を推定できるのであれば、他の推定作業でもよい。例えば、座標軸の縦軸と横軸をそれぞれ金型位置指標値と閉じ圧力に設定し、時刻ｔの概念を排除したグラフにて閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定するようにしてもよい。また、閉じ圧力の測定点を３個以上に増やし、３個以上得られた閉じ圧力と閉じ圧力に対応するそれぞれの金型位置指標値との関係から、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値（第１、第２金型の当接位置）を推定・演算してもよい。これにより、金型の当接位置の検出機構は、測定点が多くなった分、閉じ圧力と、金型位置指標値との関係をより厳密に求めることができるため、結果として、第１、第２金型の当接位置をより高精度に推定することができる。

上記実施形態において、設定手段は、所定値（第１閉じ圧力）ＰＡを１０ｋＮより大きな値である２０ｋＮに設定しているが、この所定値についても、必ずしも上記例に限定されない。なお、前述したように、好ましくは変更できるようにしておくとよい。

上記実施形態においては、トグルリンク機構が第２金型に付設されており、該トグルリンク機構も、第１、第２金型を接近・当接させているが、第１、第２金型を接近させる機構は、トグルリンク機構に限定されない。

１００…樹脂封止装置
１１４…上金型（第１金型）
１１５…下金型（第２金型）
１２２…エンコーダ（金型位置指標値測定手段）
１２４…ロードセル（閉じ圧力測定手段）
１２６…演算部（演算手段）
Ｐ…閉じ圧力
ＰＡ…所定値（第１閉じ圧力）
ＰＢ…第２閉じ圧力
Ｘ…金型位置指標値
Ｘ０…閉じ圧力が零のとき対応する金型位置指標値
ＸＡ、ＸＢ…第１、第２金型位置指標値

Claims (7)

1. 相対向する第１、第２金型を接近・当接させて閉じ圧力を付与し、被封止品を樹脂にて封止する樹脂封止装置において、
   前記第１、第２金型の相対位置に関係して変化する金型位置指標値を測定する金型位置指標値測定手段と、
   前記第１、第２金型に現に掛かっている閉じ圧力を測定する閉じ圧力測定手段と、
   前記閉じ圧力測定手段によって測定された閉じ圧力が所定値以上になった以降において得られた２以上の閉じ圧力と、該２以上の閉じ圧力に対応するそれぞれの前記金型位置指標値との関係から、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定・演算する演算手段と、
   を有し、
   該閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を、前記第１、第２金型の当接位置とする前記第１、第２金型の当接位置の検出機構を備え、
   前記演算手段は、前記閉じ圧力の前記所定値を設定する設定手段を備えており、該設定手段は、前記所定値を変更可能である
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
2. 請求項１において、
   前記設定手段は、前記圧力測定手段の前記所定値を少なくとも１０ｋＮより大きな値に設定する
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
3. 請求項１または２において、
   ３個以上得られた前記閉じ圧力と該閉じ圧力に対応するそれぞれの前記金型位置指標値との関係から、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定・演算する
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１、第２金型が変更可能とされている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   トグルリンク機構が付設されており、該トグルリンク機構が、前記第１、第２金型を接近・当接させる
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記閉じ圧力測定手段は、前記第１、第２金型のいずれかを支持する可動プラテンに配置されている
   ことを特徴とする樹脂封止装置。
7. 相対向する第１、第２金型を接近・当接させて閉じ圧力を付与し、被封止品を樹脂にて封止する樹脂封止装置において、
   前記第１、第２金型の相対位置に関係して変化する金型位置指標値を測定する金型位置指標値測定手段と、
   前記第１、第２金型に現に掛かっている閉じ圧力を測定する閉じ圧力測定手段と、
   前記閉じ圧力測定手段によって測定された閉じ圧力が所定値以上になった以降において得られた閉じ圧力と、該閉じ圧力に対応する前記金型位置指標値とから、予め当該樹脂封止装置において得られている補正係数を用いて、閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を推定・演算する演算手段と、
   を有し、
   該閉じ圧力が零のときに対応する金型位置指標値を、前記第１、第２金型の当接位置とする前記第１、第２金型の当接位置の検出機構を備えた
   ことを特徴とする樹脂封止装置。

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