JP7291663B2 - 位置決め装置、位置決め方法、樹脂成形システムおよび樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、位置決め装置、位置決め方法、樹脂成形システムおよび樹脂成形品の製造方法に関する。

特許文献１は、平面視で直線部分を含む半導体ウエハのオリエンテーションフラット（以下、「オリフラ」と記載する。）の位置の検出方法を開示する。この文献の図８を参照して説明された検出方法は、図８（ａ）に示すオリフラ部分の軌跡において、両端部のデータの中から外縁位置データに対応する反対側外縁位置データを検出し、それぞれの平均値を求める。この平均値の中から最頻値を検出して、オリフラ部分の中心位置を基準に半導体ウエハの位置合わせを行う。

特開平４－２６８７４６号公報

上記特許文献１には、半導体ウエハのオリフラ部分の検出については記載されているが、ノッチの検出については記載されていない。一方、ワークの直線部分もノッチも検出可能な技術が望まれている。

上記の課題を解決するために、本発明の位置決め装置は、回転させたワークを一定の回転角度毎に前記ワークの周縁部の変位量を測定する測定器と、前記ワークの切欠部の中心位置を検出するように前記測定器を制御する制御部とを備える。前記制御部は、前記測定結果の単調減少する第１領域および単調増加する第２領域の少なくとも一部の測定点の数に基づき、ワークの切欠部の中心位置を検出するように制御するように構成されている。

本発明の位置決め方法は、ワークを回転させ、一定の回転角度毎に前記ワークの周縁部の変位量を測定する測定工程と、前記測定工程で測定された測定結果の単調減少する第１領域および単調増加する第２領域の少なくとも一部の測定点の数に基づき、ワークの切欠部の中心位置を検出する検出工程とを含む。

本発明の樹脂成形システムは、前記位置決め装置で位置決めされた前記ワークが配置されて樹脂成形する樹脂成形装置を備える。

本発明の樹脂成形品の製造方法は、前記樹脂成形システムを用いて前記ワークを樹脂成形する。

本発明によれば、平面視で直線部分およびノッチを含むワークの切欠部の中心位置を検出可能な位置決め装置、位置決め方法、樹脂成形システムおよび樹脂成形品の製造方法を提供することができる。

本実施形態の樹脂成形システムの構成を模式的に示す図である。 本実施形態の位置決め装置を模式的に示す平面図および側面図である。 本実施形態のワークの位置決め方法を示すフローチャートである。 本実施形態および比較例のワークの位置決め方法による測定データを示す図である。 比較例のワークの位置決め方法を示すフローチャートである。 本実施形態および比較例のワークの位置決め方法による測定データを示す図である。

＜本発明の一実施形態＞
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜樹脂成形システム１０の構成＞
以下、本実施形態の樹脂成形システム１０の樹脂成形の基本構成を説明する。

図１は、本実施の形態に従う樹脂成形システム１０の構成を模式的に示す図である。この樹脂成形システム１０は、いわゆるコンプレッションモールド法（圧縮成形法）を用いることによって、樹脂成形品を製造するように構成されている。図１に示されるように、樹脂成形システム１０は、位置決め装置２０と、樹脂成形装置３０と、制御部４０とを含んでいる。

位置決め装置２０は、回転テーブル２１と、測定器２２とを備える。位置決め装置２０においては、たとえば、後述するようにワークＷが位置決めされる。ワークＷの一例としては、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られる。また、基板Ｗは、ＦＯＷＬＰ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）、ＦＯＰＬＰ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｐａｎｅｌ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ）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。

樹脂成形装置３０は、成形型（不図示）と該成形型を型締めする型締め機構（不図示）とを備える。樹脂成形装置３０においては、たとえば、位置決め装置２０で位置決めされたワークＷが樹脂成形される。

制御部４０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行なうように構成されている。制御部４０は、少なくとも位置決め装置２０を制御するように構成されており、本実施形態では樹脂成形装置３０も制御するように構成されている。

＜樹脂成形システム１０の動作＞
以下、本実施形態の樹脂成形システム１０の樹脂成形の基本動作を説明する。

樹脂成形システム内に搬入されたワークＷをロボットハンド等（不図示）で位置決め装置の回転テーブル２１に配置する。位置決め装置で位置決めされたワークＷをロボットハンド等で搬送機構（不図示）に移送し、搬送機構でワークＷを樹脂成形装置の成形型に搬送し、型締め機構を用いて、成形型を型締めし樹脂成形して樹脂成形品を製造する。

＜ワークＷの位置決め部２０の構成＞
図２は位置決め装置２０を模式的に示す図であり、図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は側面図である。図２に示されるように、位置決め装置２０は、回転テーブル２１と、測定器２２とを備える。

回転テーブル２１は、回転軸Ｐを中心に回転するように構成されている。回転部２１の上部にワークＷが配置される。回転テーブル２１は、たとえばモータにより回転することができる。回転テーブル２１は、たとえばワークＷを吸着して固定することができる。

測定器２２は、回転テーブル２１上に配置されたワークＷの周縁部の変位量を測定するように構成されている。測定器２２の一例としては、光学式センサが挙げられ、さらに具体的にはレーザ変位計が挙げられる。

＜ワークＷの位置決め装置２０の動作＞
以下、本実施形態の位置決め装置２０の基本動作を説明する。

図３は、位置決め装置２０によるワークＷの位置決め動作のフローチャートである。このフローチャートに示される処理は、たとえば、樹脂成形システム１０に含まれる制御部４０によって実行される。なお、位置決め装置２０に制御部４０を含むように構成してもよい。

図２を参照して、制御部４０は、ロボットハンド等により、回転テーブル２１上にワークＷを配置させ、ワークＷの回転中心位置を求めて回転テーブル２１の回転軸Ｐと一致させて中心合わせを行う（ステップＳ１）。これには、公知の方法を用いることができる。たとえば、回転テーブル２１上にワークＷを配置し、偏心した状態で、一定の回転速度で回転させ、測定器２２の変位量の出力からワークＷの中心と回転テーブル２１の回転軸Ｐとの偏心量を求める。この偏心量に基づき、ワークＷを回転テーブル２１上に再配置する。

制御部４０は、回転テーブル２１を一定の回転速度で回転を開始させる（ステップＳ２）。なお、ここでの回転速度は、上述した中心合わせのステップＳ１の回転速度より遅くする。

制御部４０は、測定器２２から、回転テーブル２１上に配置されたワークＷの周縁部の変位量を一定の時間毎に取得する（ステップＳ３）。制御部４０は、変位量を取得し終えると、回転テーブル２１を停止させる（ステップＳ４）。なお、ステップＳ３の測定器２２から変位量を取得する測定範囲Ｅは、上述した中心合わせのステップＳ１での結果に基づいて設定することができる。

図４（ａ），（ｂ）は、位置決め装置２０のワークＷの位置決め動作の変位量取得のステップＳ３における測定器２２からの出力をグラフ化した図である。このグラフにおいて、縦軸が測定器２２から取得した変位量を示し、横軸が回転テーブル２１の回転速度から算出した回転角度を示し、縦軸および横軸の単位はいずれも任意である。ここで、ワークＷとして、平面視で直線部分を含むワークＷを用い、測定範囲Ｅとして直線部分の中心位置を含むようにあらかじめ設定した。図４（ｂ）は、図４（ａ）のワークＷ直線部分の中心位置近傍を拡大した図である。図４（ａ），（ｂ）の縦軸の変位量は、ワークＷの回転中心から周縁部までの距離に対応した値となる。

図４に示されたグラフにおいて、Ａは測定器２２から取得した変位量の平均値を表し、Ｎは測定点の個数を表し、Ｃは変位量の平均値Ａ以下の測定点で中央に位置する測定点を表す。なお、中央測定点ＣはＮ１とＮ２との個数が同数になる点である。

図４を参照して、制御部４０は、変位量取得のステップＳ３の処理によって、測定器２２から取得した変位量の全データの平均値Ａを算出する（ステップＳ５）。制御部４０は、算出した平均値Ａ以下の変位量となる測定点を抽出する（ステップＳ６）。制御部４０は、抽出された測定点から回転角度について中央となる中央測定点Ｃを算出し（ステップＳ７）、その中央測定点ＣをワークＷの切欠部の中心位置として検出する（ステップＳ８）。平均値Ａ以下の測定点が奇数の場合は、中央測定点Ｃが１点になるが、平均値Ａ以下の測定点が偶数の場合は、中央測定点Ｃが２点になるので、いずれか１点を中心位置と検出してもよいし、それら２点の間を中心位置と検出してもよい。

図４では、平面視で直線部分を含むワークＷの直線部分の中心位置を検出する場合のデータを示したが、同じステップＳ１～Ｓ８の処理でワークＷのノッチの中心位置を検出することも可能である。なお、図４の例では、平均値Ａ以下の測定点から中央を求めたが、図４（ａ）において、出力値（測定値）が単調減少する曲線と単調増加する曲線との両方を横切るような水平方向の直線から下の領域において、中央となる中央測定点Ｃを求めても良い。

また、図４の例では、出力値（測定値）が単調減少する第１領域と単調増加する第２領域との間に第３領域Ｒが存在する。このような場合には、第１領域および第２領域の平均値Ａ等の一定値以下の測定点と、第３領域Ｒの測定点とから中央測定点Ｃを求めればよい。なお、図４（ｂ）に示す領域は、第３領域Ｒになる。

以上、説明したワークＷの位置決め装置２０の動作の後に、上述したように、位置決めされたワークＷをロボットハンド等で搬送機構に移送し、搬送機構でワークＷを樹脂成形装置の成形型に搬送する。そして、型締め機構を用いて、成形型を型締めし樹脂成形して樹脂成形品を製造することができる。

＜比較例＞
図５は、比較例のワークＷの位置決め動作のフローチャートであり、図３に対応する。なお、位置決め装置の基本構成は、本発明と同様である。

図５において、ステップＣ１～Ｃ３は、図３のステップＳ１～Ｓ３と同じなので、説明を省略する。比較例では、測定器２２からの変位量の出力を順次取得し、2回目以降に取得した測定点について、直前に取得した測定点と変位量の比較処理を行う。以下の説明では、取得したばかりの測定点又は変位量に対して「今回」との表現を用い、その直前に取得した測定点又は変位量に対して「前回」との表現を用いる。

制御部４０は、2回目以降に取得した測定点について、測定器２２から取得されたワークＷの周縁部の変位量を前回の変位量と比較して、今回取得した変位量が前回の変位量より小さければ、ステップＣ３に戻る。（ステップＣ４）

ステップＣ４において、制御部４０は、今回取得した変位量が前回の変位量より大きい又は等しければ、前回の変位量を最小変位量とみなし、回転テーブル２１を停止させる（ステップＣ５）。制御部４０は、最小変位量の測定点をワークＷの切欠部の中心位置として検出する（ステップＣ６）。なお、ステップＣ２およびＣ５において、あらかじめ設定された角度だけ回転したら、回転停止することにしてもよい。また、ステップＣ６は、ステップＣ５の回転停止を待つことなく、検出してもよい。

図６（ａ），（ｂ）は、図４に対応し、比較例のワークＷの位置決め動作のステップＣ３における測定器２２からの出力をグラフ化した図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のワークＷのノッチの中心位置近傍を拡大した図である。

比較例のワークＷの位置決め動作のステップＣ３～Ｃ４において、ノッチの中心位置を検出する場合、以下のように処理される。図６（ｂ）を参照して、制御部４０が、測定器２２から測定点ｔを取得する。前回の測定点ｓと今回取得した測定点ｔとを比較すると、今回取得した測定点ｔは前回の測定点ｓと等しいため、前回の測定点ｓを最小変位量とみなし、測定点ｓをワークＷの切欠部の中心位置として検出する。

比較例のワークＷの位置決め動作において、たとえば、図６（ｂ）のように最小変位量が３点並んでいた場合、１番最初に測定される測定点ｓをワークＷの切欠部の中心位置として検出してしまう。そのため、本来のワークＷの切欠部の中心位置である測定点ｔから少しずれた位置をワークＷの切欠部の中心位置とみなしてしまう。

また、比較例のワークＷの位置決め動作で、オリフラ部分の中心位置を検出する場合、以下のように処理される。図４（ｂ）を参照して、制御部４０が、測定器２２から測定点ｖを取得する。制御部４０が、前回の測定点ｕと今回取得した測定点ｖとを比較すると、今回取得した測定点ｖは前回の測定点ｕより大きいため、前回の測定点ｕを最小変位量とみなし、測定点ｕをワークＷの切欠部の中心位置として検出する。そのため、本当の切欠部の中心位置である中央測定点Ｃを検出する前に、変位量および回転角度情報の測定および取得を終了してしまう。

したがって、比較例のワークＷの位置決め動作は、前述の本実施形態よりも精度は劣るもののノッチの中心位置の検出が可能であるが、直線部分の中心位置の検出は、困難である。

一方、本発明のワークＷの位置決め動作で処理すると、上述したように、平面視で直線部分およびノッチを含むワークＷの切欠部の中心位置を検出可能である。図６に示した例であれば、本発明を適用した場合、測定点ｔをノッチの中心位置として検出することができ、比較例よりも高精度な検出が可能となる。

＜他の実施の形態＞
上記実施の形態の思想は、以上で説明された実施の形態に限定されない。以下、上記実施の形態の思想を適用できる他の実施の形態の一例について説明する。

上記実施の形態に従う樹脂成形システム１０においては、位置決め装置１０および樹脂成形装置２０の制御が制御部４０によって行なわれた。しかしながら、位置決め装置１０および樹脂成形装置２０の制御は、必ずしも共通の制御部４０によって行なわれる必要はない。たとえば、位置決め装置１０および樹脂成形装置２０の各々が専用の制御部を有していてもよい。

また、上記実施の形態に従う制御部４０においては、ステップＳ６～Ｓ８の処理を行い、ワークＷの切欠部の中心位置を検出した。しかしながら、必ずしも平均値を算出し、ワークＷの回転角度情報の中央値Ｃを算出してワークＷの切欠部の中心位置を検出しなくてもよい。たとえば、測定器２２から取得した測定結果の単調減少する領域と単調増加する領域との測定点の数に基づき、ワークＷの切欠部の中心位置を検出するように制御してもよい。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の位置決め装置は、回転させたワークＷを一定の回転角度毎にワークの周縁部の変位量を測定する測定器と、ワークＷの切欠部の中心位置を検出するように測定器を制御する制御部とを備え、制御部は、測定結果の単調減少する第１領域および単調増加する第２領域の少なくとも一部の測定点の数に基づき、ワークＷの切欠部の中心位置を検出するように制御する。この位置決め装置であれば、平面視で直線部分およびノッチを含むワークＷの切欠部の中心位置を検出できる。

具体的な位置決め装置の構成としては、上記第１領域と上記第２領域との間に第３領域が存在する場合には、第１領域および第２領域の少なくとも一部と第３領域との測定点の数に基づき、ワークＷの切欠部の中心位置を検出するように制御する制御部を備えることが望ましい。

具体的な位置決め装置の構成としては、測定結果の平均値を算出し、その平均値以下の全ての測定結果の中央値を中心位置と検出する制御部を備えることが望ましい。平均値以下とすることにより、ワークのサイズに関係なく、高精度に検出できる。

また、本実施形態の樹脂成形システムは、上記位置決め装置で位置決めされたワークが配置されて樹脂成形する樹脂成形装置を備える。この樹脂成形システムであれば、平面視で直線部分およびノッチを含むワークの切欠部の中心位置を検出でき、高精度に位置決めされたワークの樹脂成形を行うことができる。

さらに、本実施形態の樹脂成形品の製造方法であれば、上記の樹脂成形システムを用いてワークを樹脂成形する。この樹脂成形品の製造方法であれば、高精度に位置決めされたワークの樹脂成形を行うことができるので、高品質な樹脂成形品が製造できる。

加えて、本実施形態の位置決め方法は、ワークを回転させ、一定の回転角度毎にワークの周縁部の変位量を測定する測定工程と、その測定工程で測定された測定結果の単調減少する第１領域および単調増加する第２領域の少なくとも一部の測定点の数に基づき、ワークの切欠部の中心位置を検出する検出工程とを含む。この位置決め方法であれば、平面視で直線部分およびノッチを含むワークの切欠部の中心位置を検出できる。

以上、本発明の実施の形態について例示的に説明した。すなわち、例示的な説明のために、詳細な説明及び添付の図面が開示された。よって、詳細な説明及び添付の図面に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須でない構成要素が含まれることがある。したがって、それらの必須でない構成要素が詳細な説明及び添付の図面に記載されているからといって、それらの必須でない構成要素が必須であると直ちに認定されるべきではない。

また、上記実施の形態は、あらゆる点において本発明の例示にすぎない。上記実施の形態は、本発明の範囲内において、種々の改良や変更が可能である。すなわち、本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じて具体的構成を適宜採用することができる。

１０・・・樹脂成形システム
２０・・・位置決め装置
３０・・・樹脂成形装置
４０・・・制御部
２１・・・回転テーブル
２２・・・測定器

Claims (4)

1. ワークの回転中心位置を、前記ワークを回転させる回転テーブルの回転軸に一致させている状態で回転させた前記ワークを一定の回転角度毎に前記ワークの周縁部の変位量を測定する測定器と、
   前記ワークの切欠部の中心位置を検出するように前記測定器を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記測定器が１つの前記ワークに関して測定した全ての変位量の平均値を算出し、
   前記全ての変位量の中で、算出した平均値以下の測定点を抽出し、
   抽出した測定点の中で、前記測定結果の単調減少する第１領域に属する測定点の数、および、抽出した測定点の中で、前記測定結果の単調増加する第２領域に属する測定点の数に基づき、ワークの切欠部の中心位置を検出するように制御する、位置決め装置。
2. 請求項１に記載の位置決め装置で位置決めされた前記ワークが配置されて樹脂成形する樹脂成形部を備える、樹脂成形システム。
3. 請求項２に記載の樹脂成形システムを用いて前記ワークを樹脂成形する、樹脂成形品の製造方法。
4. ワークの回転中心位置を、前記ワークを回転させる回転テーブルの回転軸に一致させている状態で前記ワークを回転させ、一定の回転角度毎に前記ワークの周縁部の変位量を測定する測定工程と、
   前記測定工程で１つの前記ワークに関して測定した全ての変位量の平均値を算出する算出工程と、
   前記全ての変位量の中で、前記算出工程で算出した平均値以下の測定点を抽出する抽出工程と、
   前記抽出工程で抽出した測定点の中で、前記測定工程で測定された測定結果の単調減少する第１領域に属する測定点の数、および、前記抽出工程で抽出した測定点の中で、前記測定結果の単調増加する第２領域に属する測定点の数に基づき、ワークの切欠部の中心位置を検出する検出工程とを含む、位置決め方法。

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