JP7430144B2 - クリーニング機構、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、クリーニング機構、樹脂成形装置及び樹脂成形品の製造方法に関する。

特許文献１には、金型のクリーニング装置において、ロールブラシの回転速度を変化させることで、ブラシの回転で樹脂バリを撒き散らすことを防止する技術が開示されている。

特開２００２－３１３８２９号公報

上記特許文献１には、ブラシの回転で樹脂バリを撒き散らすことしか開示されておらず、ブラシの長寿命化が望まれているが、それについてはなんら記載されていない。

上記の課題を解決するために、本発明のクリーニング機構は、成形型に接触して移動することでクリーニング可能なブラシを備え、前記成形型の表面形状に応じて前記ブラシの移動速度を変更可能に構成されている。

本発明の樹脂成形装置は、成形対象物を樹脂成形する成形型と、成形型に接触して移動することでクリーニング可能なブラシを含むクリーニング機構と、前記成形型の表面形状に関するデータを取得するデータ取得部と、前記データ取得部によって取得した前記表面形状に関するデータに基づいて前記ブラシの移動速度を制御する制御部とを備える。

本発明の樹脂成形品の製造方法は、前記成形型で前記樹脂成形品を樹脂成形する樹脂成形工程と、前記成形型をクリーニングするクリーニング工程とを含む。

本発明によれば、ブラシの寿命を長くする技術を提供することができる。

本実施形態の樹脂成形装置の構成を模式的に示す平面図である。 本実施形態のクリーニング機構を模式的に示す平面図である。 本実施形態のクリーニング機構を模式的に示す側面図である。 本実施形態の樹脂成形部を模式的に示す側面図である 本実施形態の成形型を模式的に示す上面図である。 本実施形態の搬送機構及びクリーニング機構による動作の様子を示す側面図である。

＜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。

＜樹脂成形装置１００の全体構成＞
本実施形態の樹脂成形装置１００は、図１に示すように、トランスファモールド法を使用した樹脂成形装置である。この樹脂成形装置は、たとえば、半導体チップ等の電子素子が接続された基板を樹脂成形するものであり、樹脂材料として円柱状をなすタブレット状の熱硬化性樹脂（以下、「樹脂タブレット」という。）を使用するものである。この例では、基板が樹脂成形前の成形対象物に相当する。

なお、「基板」としては、シリコンウェーハ等の半導体基板、プリント配線基板、金属製基板、樹脂製基板、ガラス製基板、セラミック製基板などの一般的な基板及びリードフレームを挙げることができる。また、基板は、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、未配線のものでもよい。

具体的に樹脂成形装置１００は、図１に示すように、樹脂封止前の基板Ｗおよび樹脂タブレットＴを供給する供給モジュールＡと、樹脂成形部に相当し樹脂成形する樹脂成形モジュールＢと、封止済基板Ｐ（樹脂成形品）を搬送するための搬送モジュールＣと、制御部ＣＯＭとを、それぞれ構成要素として備えている。なお、構成要素である供給モジュールＡと、樹脂成形モジュールＢと、搬送モジュールＣとは、それぞれ他の構成要素に対して互いに着脱されることができ、かつ、交換されることができる。また、樹脂成形モジュールＢを２つまたは３つに増やすなど、各モジュールを増減することもできる。この例では、封止済基板Ｐが樹脂成形後の成形対象物に相当し、樹脂成形品にも相当する。

また、樹脂成形装置１００は、供給モジュールＡにより供給される基板Ｗ及び樹脂タブレットＴを樹脂成形モジュールＢに一括して搬送する搬送機構１（以下、「ローダ１」という。）と、樹脂成形モジュールＢにより樹脂成形された封止済基板Ｐを搬送モジュールＣに搬送する搬送機構２（以下、「アンローダ２」という。）とを備えている。

アンローダ２は、図２および３に示すように、封止済基板Ｐを保持する基板保持部２１と、後述するようなクリーニング機構３とを備えている。基板保持部２１は、封止済基板Ｐを吸着する吸着部２１１と、封止済基板Ｐを掴む爪２１２を備えている。なお、基板保持部２１は、吸着部２１１を備えず、爪２１２のみを備えてもよい。

本実施形態の供給モジュールＡは、図１に示すように、基板供給機構４および樹脂供給機構５を備えている。

基板供給機構４は、基板送出部４１と、基板供給部４２を有している。基板送出部４１は、基板供給部４２に基板Ｗを送り出すものである。基板供給部４２は、基板送出部４１から基板Ｗを受け取り、受け取った基板Ｗを所定方向に整列させて、ローダ１に受け渡すものである。

樹脂供給機構５は、樹脂送出部５１と、樹脂供給部５２とを有している。樹脂送出部５１は、樹脂供給部５２に樹脂タブレットＴを送り出すものである。樹脂供給部５２は、樹脂送出部５１から樹脂タブレットＴを受け取り、受け取った樹脂タブレットＴを所定方向に整列させて、ローダ１に受け渡すものである。

樹脂成形モジュールＢは、成形型６と型締め機構（不図示）とを有している。成形型６は、図４に示すように、昇降可能な下型６１と、下型６１の上方に対向して固定された上型６２と、下型６１及び上型６２を型締めするための型締め機構とを有している。下型６１は、可動盤６３の上面に固定されており、上型６２は、上部固定盤６４の下面に固定されている。型締め機構は、可動盤６３を上下移動させることによって、上型６２及び下型６１を型締め又は型開きするものである。

下型６１には、ローダ１により搬送された基板Ｗが配置される上面６１１と、ローダ１により搬送された樹脂タブレットＴが供給される複数のポット６１２が形成されている。また、下型６１の上面６１１には、図５に示すように、キャビティ６１１ａ及び樹脂通路６１１ｂが形成されている。上型６２にも、キャビティ６２ａが形成されている。

また、下型６１側には、図４に示すように、ポット６１２内の樹脂タブレットＴを、下型６１の樹脂通路６１１ｂおよびキャビティ６１１ａと、上型６２のキャビティ６２ａに注入するためのプランジャ６１３が設けられている。なお、樹脂成形品の設計に応じて、下型６１又は上型６２のいずれか一方のみにキャビティを形成してもよいし、上型６２及び下型６１の両方にキャビティを形成してもよい。

下型６１の寸法は、図５において、Ｘ軸方向の長さが２００～４００ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが１００～３５０ｍｍのものがある。また、下型６１のキャビティ６１１ａの寸法としては、Ｘ軸方向の長さＬ１が約５０～１００ｍｍ、Ｙ軸方向の長さＬ２が約２００～３５０ｍｍで、Ｚ軸方向の長さ（深さ）が約０．１～２．０ｍｍのものがある。下型６１に形成される樹脂通路６１１ｂの寸法としては、Ｘ軸方向の長さＬ３が約１．０～３．５ｍｍ、Ｚ軸方向の長さ（深さ）が０．１ｍｍ～３．５ｍｍのものがある。また、ポット６１２の寸法は、直径Ｌ４約１０～３０ｍｍのものがある。なお、上型６２および上型６２に形成されたキャビティ６２ａの寸法は下型の寸法と同様で、上型に樹脂通路６１１ｂを形成する場合もこのような寸法となる。

その他、上型６２と下型６１とには、それぞれヒータ等の加熱部６５が埋め込まれている（図４参照）。この加熱部により上型６２及び下型６１は、通常は１８０℃程度に加熱される。

搬送モジュールＣは、図１に示すように、樹脂成形モジュールＢにより樹脂封止された封止済基板Ｐを収容する基板収容部７を有している。

制御部ＣＯＭは、少なくともクリーニング機構３を制御するように構成されている。制御部ＣＯＭは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒy）および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うように構成されている。なお、制御部ＣＯＭは、樹脂成形装置全体を制御するように構成されてもよい。

＜樹脂成形装置１００の樹脂成形動作＞
以下、本実施形態の樹脂成形装置１００の樹脂成形の基本動作を説明する。

図１に示すように、基板送出部４１は、マガジン内の基板Ｗを基板供給部４２に送り出す。基板供給部４２は、受け取った基板Ｗを所定の方向へ整列させて、ローダ１に引き渡す。これと並行して、樹脂送出部５１は、樹脂タブレットＴを樹脂供給部５２に送り出す。樹脂供給部５２は、受け取った樹脂タブレットＴのうち必要な個数（図１では３個）をローダ１に引き渡す。

次に、ローダ１が、受け取った２枚の基板Ｗと３個の樹脂タブレットＴとを、成形型６へ同時に搬送する。ローダ１は、基板Ｗを下型６１の上面６１１に、樹脂タブレットＴを下型６１に形成されたポット６１２の内部に、それぞれ供給する。

その後、型締め機構を用いて上型６２と下型６１とを型締めする。そして、各ポット６１２内の樹脂タブレットＴを加熱して溶融させて溶融樹脂を生成し、プランジャ６１３によって溶融樹脂を押圧する。これにより、溶融樹脂は、樹脂通路６１１ｂを通してキャビティ６１１ａ、６２ａの内部に注入される。引き続き、硬化に必要な所要時間だけ溶融樹脂を加熱することによって、溶融樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する。これにより、キャビティ６１１ａ、６２ａ内の半導体チップとその周辺の基板とは、キャビティ６１１ａ、６２ａの形状に対応して成形された硬化樹脂（封止樹脂）内に封止される。

次に、硬化に必要な時間の経過後において、上型６２と下型６１とを型開きして、樹脂成形品である封止済基板Ｐを離型する。その後、アンローダ２を使用して、樹脂成形モジュールＢにより樹脂封止された封止済基板Ｐ（樹脂成形品）を、搬送モジュールＣの基板収容部７に収容する。このとき、アンローダ２は、搬送モジュールＣに封止済基板Ｐを搬送する前に、封止済基板Ｐを保持した状態で、アンローダ２に備えられたクリーニング機構３を用いて成形型６の表面を後述するようにクリーニングする。

＜クリーニング機構３の構成＞
以下、本実施形態のクリーニング機構３の基本構成を説明する。

クリーニング機構３は、図３に示すように、ブラシ３１と、吸引機構３２とを有している。

ブラシ３１は、成形型６に接触して移動することで、成形型６の上面をクリーニングする。ブラシ３１は、たとえばモータを用いて動作する。ブラシ３１の一例として、回転ブラシや板状ブラシが挙げられる。本実施形態では、ブラシ３１は、回転ブラシを用い、モータにより回転させる構成としている。板状ブラシを用いた場合には、モータ等の駆動源を用いて長手方向で直線状に往復運動する構成とすることができる。

吸引機構３２は、成形型６に付着する樹脂の粉塵を吸引するものである。吸引機構３２は、集塵機（不図示）に接続することで、樹脂の粉塵を吸引する。集塵機の動作を開始する（電源を入れる）ことで、吸引機構３２から樹脂の粉塵を吸引して、集塵機の動作を停止することで吸引機構３２から樹脂の粉塵を吸引することを停止する。吸引機構３２は、ブラシの移動（回転）により、成形型から飛散された樹脂の粉塵を吸引可能な位置に配置されている。

制御部ＣＯＭは、クリーニング機構３を制御するように構成されている。制御部ＣＯＭは、ブラシ３１の移動速度を変更可能にするために、本実施形態ではブラシ３１を回転させるモータを供給する電力を変更可能な電力変更部ＰＯＷを含む。したがって、この電力変更部ＰＯＷにより、ブラシ３１の回転数を変更することになる。なお、電力変更部ＰＯＷの一例として、回転制御用トリマや回転制御用ボリュームが挙げられる。

また、制御部ＣＯＭは、成形型６の表面形状データに基づいて、ブラシ３１の移動速度（回転数）を変更するように構成されている。成形型６の表面形状データは、たとえば、変位計による測定データや、成形型６の図面に関するデータ、成形型６の画像データに基づいて生成される。なお、表面形状データは、たとえば、成形型６、キャビティ６１１ａおよび樹脂通路６１１ｂの幅や深さなどの大きさが挙げられる。

変位計による成形型６の測定データを生成する場合、たとえばクリーニング機構３に変位計を設け、クリーニング動作前に、成形型６上をクリーニング機構３が移動する。これにより、成形型６の立体的な表面形状を測定して表面形状データを取得することができる。なお、変位計の一例として、レーザ変位計が挙げられる。また、表面形状の測定は、クリーニング動作後に行ってもよい。

成形型６の図面に関するデータを生成する場合、たとえば成形型６のＣＡＤ図面などの設計図面のデータから立体的な表面形状データを取得することができる。

成形型６の画像データを生成する場合、たとえばクリーニング機構３にカメラを設け、クリーニング動作前に、成形型６上をクリーニング機構３が移動することで、成形型６の表面形状を撮像することで、表面形状データを取得することができる。なお、カメラの一例として、ステレオカメラなどが挙げられる。また、１つのカメラで撮像位置を変更して成形型６の立体形状のデータを取得することもできる。また、表面形状の撮像は、クリーニング動作後に行ってもよい。

＜クリーニング機構３の動作＞
以下、本実施形態のクリーニング機構３の基本動作を説明する。ここで説明する動作は、制御部ＣＯＭで制御する。

上型６２と下型６１とを型開きして、樹脂成形品である封止済基板Ｐを離型する。その後、アンローダ２を用いて、図６に示すように、樹脂封止された封止済基板Ｐを保持する。

次に、クリーニング機構３のブラシ３１を成形型６に接触させるようにＹ軸方向に繰り返し回転移動させるとともに、吸引機構３２によって樹脂の粉塵を吸引する。これにより、成形型６の樹脂の粉塵を除去することができる。具体的には、ブラシ３１によって除去された樹脂の粉塵を吸引機構３２から集塵機（不図示）が吸引することで、効率的に樹脂の粉塵を除去することができる。

このとき、制御部ＣＯＭが、成形型６の表面形状データに基づいて、ブラシ３１の移動速度を変更するように制御する。具体的には、制御部ＣＯＭが、図５で示したようなキャビティ６１１ａおよび樹脂通路６１１ｂのような凹凸が形成された部分と、凹凸形状がない平らな部分（キャビティが形成されていない部分）とで、ブラシ３１の移動速度（回転数）を変更するように制御する。ブラシ３１の移動速度を成形型６の表面形状によって変更することで、ブラシの摩耗を抑制することができる。

クリーニング機構３による成形型６のクリーニングが終わると、アンローダ２は、搬送モジュールＣの収容部７に封止済基板Ｐを搬送する。なお、クリーニング機構３でクリーニングする前に、アンローダ２で搬送モジュールＣの収容部７に封止済基板Ｐを搬送してもよい。

表面形状データを生成するための成形型６に対する測定動作又は撮像動作は、少なくとも最初の成形動作の前に行うことが好ましい。最初の成形動作の前に表面形状データを生成しておけば、最初のクリーニング動作から、ブラシ３１の移動速度（回転数）を制御することができる。さらに、表面形状データを生成するための成形型６に対する測定動作又は撮像動作は、必要に応じて、一定の成形回数又は期間が経過した後に行ってもよい。

＜他の実施形態＞
上記実施形態の思想は、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。

上記実施形態では、下型６１の上面をクリーニングする例について説明した。しかし、クリーニング機構３をアンローダ２の上方に設けて、上記実施形態と同様に上型６２の下面をクリーニングするように構成してもよい。また、クリーニング機構３をアンローダ２の上方および下方の両方に設けて、上型６２および下型６１の両方を同時にクリーニングするように構成してもよい。

上記実施形態のクリーニング機構３において、搬送機構（アンローダ２）に設けたが、クリーニング機構３を搬送機構（アンローダ２）に設けず、搬送機構（ローダ１）に設けてもよい。また、クリーニング機構３を搬送機構（アンローダ２）に設けず、クリーニング機構３を別途設けてもよい。

上記実施形態において、変位計やカメラを、クリーニング機構３に設けたが、ローダ１又はアンローダ２に取り付けてもよい。また、成形型６の測定位置又は撮像位置に搬送可能な搬送機構を樹脂成形装置１００に別途設けて、この搬送機構に変位計やカメラを取り付けてもよい。

上記実施形態の樹脂成形装置１００において、搬送機構（ローダ１）と搬送機構（アンローダ２）とを別途設けていたが、搬送機構が搬送機構の機能を備えて、搬送機構により搬送と搬送との両方の動作を行われせるように構成してもよい。

上記実施形態では、「表示形状に関するデータ」が表示形状データ自体である例について説明した。しかし、「表示形状に関するデータ」としては、表示形状データ自体でなくてもよい。たとえば、成形型の製造者が表面形状データに基づいてブラシの移動速度（回転ブラシの回転数）を制御するための制御データを生成し、その制御用データを使用者に提供する場合であれば、制御用データが「表示形状に関するデータ」に相当する。

＜実施形態の構成およびその効果＞
上記実施形態のクリーニング機構は、成形型に接触して移動することでクリーニング可能なブラシを備え、前記成形型の表面形状に応じて前記ブラシの移動速度を変更可能に構成されている。このクリーニング機構によれば、ブラシの移動速度を成形型の表面形状によって変更することで、ブラシの摩耗を抑制して、ブラシの寿命を長くすることができる。

また、具体的なクリーニング機構の構成として、前記ブラシを移動させるモータに供給する電力を変更可能な電力変更部をさらに備える。この構成であれば、ブラシの駆動源であるモータに供給する電力を変更することで、ブラシの移動速度を容易に変更することができる。

また、具体的なクリーニング機構の構成として、前記成形型の表面形状に関するデータに基づいて、前記ブラシの移動速度を制御する制御部をさらに備える。この構成であれば、ブラシの移動速度を成形型の表面形状に関するデータに基づいて変更でき、ブラシの摩耗を抑制して、ブラシの寿命を長くすることができる。

また、具体的なクリーニング機構の構成として、前記表面形状に関するデータは、変位計による測定データ、前記成形型の図面に関するデータ及び画像データの少なくとも１つに基づいて生成される。このデータから、成形型の表面形状に関するデータを容易に取得することができる。したがって、成形型の表面形状に関するデータに基づいて、ブラシの移動速度を容易に変更することができる。

また、具体的なクリーニング機構の構成として、前記ブラシが回転ブラシであり、前記ブラシの移動速度を変更するのに、前記回転ブラシの回転数を変更するように構成されている。このクリーニング機構であれば、ブラシの回転数を成形型の表面形状によって変更することで、ブラシの摩耗を抑制してブラシの寿命を長くすることができる。

上記実施形態の樹脂成形装置は、成形対象物を樹脂成形する成形型と、前記クリーニング機構とを備える。この樹脂成形装置であれば、クリーニング機構のブラシの移動速度を成形型の表面形状によって変更することで、ブラシの摩耗を抑制して、ブラシの寿命を長くすることができる。

また、具体的な樹脂成形装置として、前記クリーニング機構は成形対象物を搬送する搬送機構に備えられる。この構成であれば、クリーニング機構と成形対象物を搬送する搬送機構とを同じ機構に設けることで、装置を簡素化することができる。

上記実施形態の樹脂成形装置は、成形対象物を樹脂成形する成形型と、成形型に接触して移動することでクリーニング可能なブラシを含むクリーニング機構と、前記成形型の表面形状に関するデータを取得するデータ取得部と、前記データ取得部によって取得した前記表面形状に関するデータに基づいて前記ブラシの移動速度を制御する制御部とを備える。この樹脂成形装置であれば、クリーニング機構のブラシの移動速度を成形型の表面形状によって変更することで、ブラシの摩耗を抑制して、ブラシの寿命を長くすることができる。

上記実施形態の樹脂成形品の製造方法は、前記成形型で前記樹脂成形品を樹脂成形する樹脂成形工程と、前記成形型をクリーニングするクリーニング工程とを含む。この樹脂成形品の製造方法であれば、クリーニング機構のブラシの移動速度を成形型の表面形状によって変更することで、ブラシの摩耗を抑制して、ブラシの寿命を長くすることができる。

以上、本発明の実施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、詳細な説明および添付の図面が開示された。よって、詳細な説明およ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およ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、実施形態に応じて具体的構成を適宜採用することができる。

１００・・・樹脂成形装置
１・・・搬送機構（ローダ）
２・・・搬送機構（アンローダ）
３・・・クリーニング機構
３１・・・ブラシ
３２・・・吸引機構
６・・・成形型
Ａ・・・供給モジュール
Ｂ・・・樹脂成形モジュール
Ｃ・・・搬送モジュール
Ｗ・・・基板（成形対象物）
P・・・封止済基板（成形対象物）

Claims (7)

1. 成形対象物を樹脂成形する成形型に接触して移動することでクリーニング可能なブラシと、
   前記成形型の表面形状を測定する変位計と
   を備え、
   前記変位計は、成形動作の前に移動して前記表面形状を測定し、
   前記変位計が測定した表面形状に応じて前記ブラシの移動速度を変更可能に構成されている、クリーニング機構。
2. 成形対象物を樹脂成形する成形型に接触して移動することでクリーニング可能なブラシと、
   前記成形型の表面形状を撮影するカメラと
   を備え、
   前記カメラは、成形動作の前に移動して前記表面形状を撮像し、
   前記カメラが撮像した表面形状に応じて前記ブラシの移動速度を変更可能に構成されている、クリーニング機構。
3. 前記ブラシを移動させるモータに供給する電力を変更可能な電力変更部をさらに備える、請求項１又は請求項２に記載のクリーニング機構。
4. 前記ブラシが回転ブラシであり、前記ブラシの移動速度を変更するのに、前記回転ブラシの回転数を変更する、請求項１～３のいずれか１項に記載のクリーニング機構。
5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のクリーニング機構と、
   前記成形型と
   を備える、樹脂成形装置。
6. 前記クリーニング機構は、成形対象物を搬送する搬送機構に備えられる、請求項５に記載の樹脂成形装置。
7. 請求項５または６に記載の樹脂成形装置で樹脂成形品を製造する方法であって、
   前記成形型で前記樹脂成形品を樹脂成形する樹脂成形工程と、
   前記成形型をクリーニングするクリーニング工程とを含む、樹脂成形品の製造方法。

Images