JP6059758B2 - 充填装置および液体樹脂の充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器に収容された液体樹脂をシリンジに充填させる充填装置および液体樹脂の充填方法に関する。

電子部品（例えば、半導体素子）を実装する樹脂パッケージには、樹脂成形装置により液体樹脂を成形して作成されるものがある。液体樹脂は、主に、複数の材料（被混練材料）を混練して作成される。そして、樹脂成形装置は、このような液体樹脂が充填されたシリンジから液体樹脂を押し出し、押し出した液体樹脂をプレスにより成形して、樹脂パッケージを作成する。

そのため、樹脂パッケージを作成する前の工程として、被混練材料を混練して液体樹脂を作成する工程、および、液体樹脂をシリンジに充填させる工程が必要となる。

例えば、特許文献１には、被混練材料を収納した収納容器を容器ホルダ内に保持し、容器ホルダを自転軸線及び公転軸線の周りに自転及び公転させて、被混練材料の攪拌及び脱泡を行う攪拌脱泡装置が開示されている。

また、特許文献２には、材料が収納された第１の容器と、第１の容器に取り付けられた複数の第２の容器と、第１の容器の内側を通る所定の回転軸線を中心に第１の容器を回転させることによって、材料を第１の容器の側面へ向かう遠心力を作用させる遠心力作用手段とを含む材料充填装置が開示されている。ここで、第１の容器の側面には複数の貫通穴が形成されており、複数の第２の容器は、複数の貫通穴を介して第１の容器に連通している。そして、材料充填装置は、遠心力作用手段で材料に遠心力を作用させることにより、材料を貫通穴から押し出して第２の容器に充填する。

特開２００１−２４６２３６号公報 特開２００９−１６６８５４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の攪拌脱泡装置は、被混練材料を攪拌脱泡して液体樹脂を作成する工程のみに使用される装置であり、作成した液体樹脂をシリンジに充填するためには、手作業による移し換えが必要となる。そのため、手作業による移し換えの作業の際に、脱泡したばかりの液状樹脂にまた空気が巻き込まれ、泡となって液体樹脂の中に入り込む可能性がある。また、液体樹脂が外気に晒される時間が長くなり、不純物質が混入してしまう可能性もある。また、移し換えの作業の際に、液体樹脂が容器内に残って液体樹脂を無駄にしてしまう可能性もある。

また、特許文献２に記載の材料充填装置でも、第１の容器に材料を収納する際に、手作業などで移し換える必要がある。そのため、上記特許文献１の場合と同様に、移し換えの作業の際に、脱泡したばかりの液状樹脂にまた空気が巻き込まれ、泡となって液体樹脂の中に入り込む可能性がある。また、材料が外気に晒される時間が長くなり、不純物質が混入してしまう可能性がある。また、移し換えの作業の際に、すべての材料を第１の容器に移し切れず材料を無駄にしてしまう可能性もある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、液体樹脂の移し換えの回数を減らし、液体樹脂への空気の巻き込みや不純物質の混入を抑制し、さらに移し換えの際の液体樹脂の無駄を減らすことができる充填装置を提供することを目的とする。

本発明の充填装置は、一端に開口部を有し、液体樹脂が収容される円筒形状の容器の開口部に一端が接続され、シリンジの開口部に他端が接続されることにより、容器とシリンジとを連結する中空の連結蓋と、容器、連結蓋、シリンジを収容するチャンバと、チャンバを回転させ、遠心力により容器に収容された液体樹脂を容器からシリンジに移動させる回転機構と、を備え、容器は、液体樹脂の材料を混練することにより液体樹脂を生成する混練装置に着脱可能であって、該混練装置により生成された液体樹脂が収容されるものであり、シリンジは、液体樹脂を吐出して成形する樹脂成形装置に着脱可能であって、液体樹脂を吐出するものであり、連結蓋は、混練装置から取り外された容器と、樹脂成形装置に取り付けられるシリンジとを連結する。また、本発明の液体樹脂の充填方法は、混練装置により液体樹脂の材料を混練装置に固定された容器内で混練することにより液体樹脂を生成し、容器を混練装置から取り外すステップと、容器の開口部に中空の連結蓋の一端を接続し、樹脂成形装置に取り付けられるシリンジの開口部に連結蓋の他端を接続することにより、容器とシリンジとを連結するステップと、容器、連結蓋、シリンジをチャンバに収容し、チャンバを回転させ、遠心力により容器に収容された液体樹脂を容器からシリンジに移動させるステップと、を含む。

本発明によれば、液体樹脂の移し換えの回数を減らし、液体樹脂への不純物質の混入を抑制し、さらに移し換えの際の液体樹脂の無駄を減らすことができる。

本発明の実施形態にかかる充填装置が外蓋を開けている場合の状態を示す外観斜視図 本発明の実施形態にかかる充填装置が外蓋を閉じている場合の状態を示す外観斜視図 本発明の実施形態にかかる充填装置の構成を示す断面図 本発明の実施形態にかかる充填装置の要部構成を示す断面拡大図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態により限定されるものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかる充填装置１が外蓋２１を開けている場合の状態を示す外観斜視図である。図２は、本発明の実施形態にかかる充填装置１が外蓋２１を閉じている場合の状態を示す外観斜視図である。図３は、本発明の実施形態にかかる充填装置１の構成を示す断面図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ’線の断面を示している。図４は、本発明の実施形態にかかる充填装置１の要部構成を示す断面拡大図である。以下、図１〜４に示す充填装置１の各構成について説明する。

フレーム２は、四角形状の外フレーム３と、外フレーム３の内側に設けられる内フレーム４と、外フレーム３の四隅に設けられる４本の脚部５を有する枠組である。フレーム２の内フレーム４には、振動ダンパ６が取り付けられ、振動ダンパ６の上にベース７が固定される。

ベース７は、振動ダンパ６の上に設けられた平板状の土台である。ベース７は、中央に回転軸８を回転可能に支持するハウジング９を有する。振動ダンパ６は、回転軸８の回転によるベース７の振動を抑制するために、ベース７と内フレーム４の間に設けられる。

回転軸８は、ベース７の略中央を貫通して設けられ、その一端に収納容器１１が取り付けられ、他端に従動プーリ１２およびロータリ継ぎ手１３が取り付けられる。また、真空引きパイプ１４が、回転軸８の略中央を貫通して設けられる。

モータ１０は、回転軸８を回転させる動力源としてベース７の下部に取り付けられる。駆動プーリ１５は、モータ１０の軸に接続され、モータ１０の回転に応じて回転する。従動プーリ１２は、ベース７の下部まで延びる回転軸８の端部に取り付けられる。ベルト１６は、駆動プーリ１５と従動プーリ１２の間に取り付けられ、駆動プーリ１５の回転を従動プーリ１２に伝達する。そして、回転軸８は、従動プーリ１２の回転に応じて回転する。

収納容器１１は、一端が回転軸８に固定されて、回転軸８と一体となって回転する。収納容器１１は、内部に脱泡容器１７、シリンジ１８および連結蓋１９を収納する外蓋２１を有する真空チャンバ２０と、真空引きパイプ１４と連通する穴２２を有する。

脱泡容器１７は、一端に開口部を有する円筒形状の容器であり、混練脱泡された液体樹脂を収容する。脱泡容器１７は、混練装置が被混練材料を混練脱泡する工程において用いられ、混練装置に着脱可能に設けられる容器であり、液体樹脂が収容された脱泡容器１７をそのまま混練装置から取り外して流用し、充填装置１によって液体樹脂をシリンジ１８に充填する工程が行われる。

シリンジ１８は、液体樹脂から樹脂パッケージを作成する樹脂成形装置において用いられ、樹脂成形装置に着脱可能に設けられる円筒形のシリンジである。具体的には、樹脂成形装置は、シリンジ１８に収容された液体樹脂を吐出して成形し、樹脂パッケージを作成する。シリンジ１８は、連結蓋１９が取り付けられる開口部と、開口部と反対側に、シリンジ１８に充填された液体樹脂をこの開口部から吐出するためのプランジャ２３とを有する。シリンジ１８は、充填装置１によって液体樹脂が充填された後、樹脂成形装置に取り付けられる。

連結蓋１９は、混練装置から取り外された脱泡容器１７と、液体樹脂が充填された後に樹脂成形装置に取り付けられるシリンジ１８とを連結する中空の連結部材である。連結蓋１９は、脱泡容器１７の開口部と略同一の形状を有し、脱泡容器１７の開口部の外側に嵌合する嵌合部１９ａと、嵌合部１９ａと反対側に、シリンジ１８の開口部よりもやや小さく、開口部側のシリンジ１８の開口部に挿入される挿入部１９ｂと、を有する。

連結蓋１９の側面の形状は、円錐状とすることが望ましい。これにより、液体樹脂が連結蓋１９の側面に残存することを避けることができ、無駄なく液体樹脂が脱泡容器１７からシリンジ１８へ充填される。

外蓋２１は、真空チャンバ２０を密閉する一端が回動可能な蓋である。外蓋２１の裏面には、脱泡容器１７を固定する固定部材２５と、シリンジ１８を固定する固定部材２６と、連結蓋１９を固定する固定部材２７が取り付けられている。

固定部材２５は、外蓋２１の長手方向における断面がＬ字状の部材であり、外蓋２１を閉じた際に脱泡容器１７の底面、および、側面と接して脱泡容器１７を固定する。固定部材２６は、円弧状の凹みを有する部材であり、外蓋２１を閉じた際に円筒形状のシリンジ１８の側面に接してシリンジ１８を固定する。固定部材２７は、円錐の側面形状の凹みを有する部材であり、外蓋２１を閉じた際に円錐状の連結蓋１９の側面と接して連結蓋１９を固定する。

バランスウエイト２４は、収納容器１１が回転軸８と一体となって回転する際に、回転のバランスを保つために、回転軸８を挟んで収納容器１１の反対側に設けられる。バランスウエイト２４の重量は、収納容器１１の重量および回転の速さに応じて決められる。

真空引きパイプ１４は、真空チャンバ２０の穴２２から、回転軸８の内部を通り、回転軸８の下部に設けられるロータリ継ぎ手１３まで延びるパイプである。ロータリ継ぎ手１３は、図示しない真空ポンプに接続される。真空ポンプは、ロータリ継ぎ手１３および真空引きパイプ１４を通して真空チャンバ２０内の空気を吸引し、真空チャンバ２０の内部を真空状態にする。

ここで、上述したように、挿入部１９ｂはシリンジ１８の開口部よりもやや小さいため、挿入部１９ｂの外側と開口部側のシリンジ１８の内側との間には隙間ができる。このような隙間を設けることにより、真空チャンバ２０内を真空にする際に、シリンジ１８の内部を真空にすることができ、充填作業をより効率よく行うことができる。

なお、上記の説明では、挿入部１９ｂの外側と開口部側のシリンジ１８の内側との間に隙間を設ける構成としたが、本発明はこれに限定されない。シリンジ１８の内部を真空にすることができるように連結蓋１９とシリンジ１８との接続箇所にチャンバ２０内とシリンジ１８内とが連通するよう隙間が設けられればよい。

脱泡容器１７、シリンジ１８、および、連結蓋１９が真空チャンバ２０内に収納されると、外蓋２１が閉じられ、脱泡容器１７、シリンジ１８、および、連結蓋１９が外蓋２１により固定される。その後、真空ポンプが真空チャンバ２０の内部を真空状態にした状態で、収納容器１１がモータ１０の回転により回転し、脱泡容器１７に収容された液体樹脂は、遠心力の作用により、連結蓋１９を介して、シリンジ１８内に充填される。

次に、本実施形態におけるシリンジ１８への液体樹脂の充填の工程およびその前後の工程について説明する。

まず、複数の被混練材料を混練脱泡して液体樹脂を作成する。一般的には、混練装置に着脱可能に設けられる脱泡容器１７に被混練材料を入れて混練脱泡を行い、液体樹脂を作成する。ここで、前述のように、充填装置１は、混練脱泡の工程で用いた脱泡容器１７をそのまま流用する。

具体的には、混練脱泡装置から液体樹脂が収容された脱泡容器１７をそのまま取出し、取出した脱泡容器１７に連結蓋１９を嵌め込む。さらに、液体樹脂が充填された後に樹脂成形装置に取り付けられるシリンジ１８を連結蓋１９に嵌め込んで、脱泡容器１７とシリンジ１８とを連結蓋１９により連結する。

連結された脱泡容器１７、シリンジ１８、および、連結蓋１９は、真空チャンバ２０内に収納されたのち、外蓋２１が閉じられる。その後、真空ポンプが真空チャンバ２０の内部を真空状態にした状態で、収納容器１１がモータ１０の回転により回転する。これにより、脱泡容器１７に収容された液体樹脂は、遠心力の作用により、連結蓋１９を介して、シリンジ１８内に充填される。

液体樹脂が充填されたシリンジ１８は、連結蓋１９から取り外され、樹脂成形装置に取り付けられる。そして、樹脂成形装置は、樹脂パッケージの成形を行う。

以上説明した本実施形態によれば、液体樹脂のシリンジ１８への充填の工程の際に、液体樹脂を移し換える作業が不要となり、液体樹脂の移し換えの回数を減らし、液体樹脂への空気の巻き込みや不純物質の混入を抑制し、さらに移し換えの際の液体樹脂の無駄を減らすことができる。

なお、上記の実施形態では、モータ１０の回転が、駆動プーリ１５、ベルト１６、従動プーリ１２および回転軸８の順に伝達されて、収納容器１１を回転させる構成として説明したが、本発明はこれに限定されない。収納容器１１を回転させて脱泡容器１７からシリンジ１８への液体樹脂の移動を遠心力の作用により行うことができる回転機構であればよい。

また、上記の実施形態では、真空チャンバ２０内を真空状態にする構成としたが、真空チャンバ２０内は必ずしも真空状態にする必要はなく、真空チャンバ２０内を大気圧に比べて、ある程度低い圧力にすることとしてもよい。この場合でも、液体樹脂の充填作業を効率よく行うことができる。あるいは、真空チャンバ２０内の気圧を下げずに、収納容器１１の回転のみにより、液体樹脂の充填作業を行ってもよい。これらの構成を、液体樹脂の粘度や回転速度などに応じて変更可能としてもよい。

本発明にかかる充填装置および液体樹脂の充填方法は、液体樹脂を脱泡容器からシリンジへの液体樹脂の充填に用いるのに好適である。

１ 充填装置
２ フレーム
３ 外フレーム
４ 内フレーム
５ 脚部
６ 振動ダンパ
７ ベース
８ 回転軸
９ ハウジング
１０ モータ
１１ 収納容器
１２ 従動プーリ
１３ ロータリ継ぎ手
１４ 真空引きパイプ
１５ 駆動プーリ
１６ ベルト
１７ 脱泡容器
１８ シリンジ
１９ 連結蓋
１９ａ 嵌合部
１９ｂ 挿入部
２０ 真空チャンバ
２１ 外蓋
２２ 穴
２３ プランジャ
２４ バランスウエイト
２５、２６、２７ 固定部材

Claims (5)

1. 一端に開口部を有し、液体樹脂が収容される円筒形状の容器の前記開口部に一端が接続され、シリンジの開口部に他端が接続されることにより、前記容器と前記シリンジとを連結する中空の連結蓋と、
   前記容器、前記連結蓋、前記シリンジを収容するチャンバと、
   前記チャンバを回転させ、遠心力により前記容器に収容された前記液体樹脂を前記容器から前記シリンジに移動させる回転機構と、
   を備え、
   前記容器は、前記液体樹脂の材料を混練することにより前記液体樹脂を生成する混練装置に着脱可能であって、該混練装置により生成された前記液体樹脂が収容されるものであり、前記シリンジは、前記液体樹脂を吐出して成形する樹脂成形装置に着脱可能であって、前記液体樹脂を吐出するものであり、前記連結蓋は、前記混練装置から取り外された前記容器と、前記樹脂成形装置に取り付けられる前記シリンジとを連結する、
   充填装置。
2. 前記連結蓋の形状は、円錐状である、
   請求項１に記載の充填装置。
3. 前記チャンバ内の気体を吸引するポンプをさらに備え、前記連結蓋と前記シリンジとの接続箇所に前記チャンバ内と前記シリンジ内とが連通するよう隙間が設けられる、
   請求項１に記載の充填装置。
4. 前記シリンジは、前記シリンジの開口部と反対側にプランジャを有し、
   前記連結蓋は、前記容器の開口部側と、前記プランジャの反対側の前記シリンジの開口部側とが対向するよう前記容器と前記シリンジとを連結する、
   請求項１に記載の充填装置。
5. 混練装置により液体樹脂の材料を前記混練装置に固定された容器内で混練することにより前記液体樹脂を生成し、前記容器を前記混練装置から取り外すステップと、
   前記容器の開口部に中空の連結蓋の一端を接続し、前記樹脂成形装置に取り付けられるシリンジの開口部に前記連結蓋の他端を接続することにより、前記容器と前記シリンジとを連結するステップと、
   前記容器、前記連結蓋、前記シリンジをチャンバに収容し、前記チャンバを回転させ、遠心力により前記容器に収容された前記液体樹脂を前記容器から前記シリンジに移動させるステップと、
   を含む液体樹脂の充填方法。

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