JPH08309783A - 樹脂封止装置の射出機構及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出動作において、プランジャーの速度制御
及びマルチプランジャー間の等圧化制御を行うことを目
的とする。 【構成】 マルチプランジャー１を支持する等圧ユニッ
ト３内部に液体１４を封入し、サーボモータ１８により
液体１４の圧力及び等圧ユニット３内部の液量を制御す
る。また、異常圧力検出をソフトウェアを介さない電気
回路（比較回路２３等）で行ない、駆動モータ１０を停
止させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置等の樹脂
封止装置における射出機構及びその制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来の樹脂射出機構を示す全体構
成図であり、図において、複数の射出プランジャー１
（マルチプランジャー）は、金型のチェイスブロック２
に摺動自在に取付けられ、上部の封止樹脂（図示せず）
に射出圧を作用させるように構成されている。このプラ
ンジャー１の他端は各プランジャー１間の押圧力を等圧
にするための等圧ユニット３に連結されており、等圧ユ
ニット３内には予圧されてプランジャー１と等圧ユニッ
ト底面間に弾性力を発生させるコイルバネ２４が設けら
れている。等圧ユニット３はベースユニット４に据え付
けられ、ベースユニット４はボールネジナット５及びボ
ールネジ６により図示上下方向に駆動される。また、ボ
ールネジ６と一体的に回転するタイミングプーリ７と、
射出用サーボモータ１０のタイミングプーリ９との間に
はタイミングベルト８が懸架されている。射出用のサー
ボモータ１０はサーボアンプ１１を介して制御器１２に
より制御されている。１３は射出用の運転パターンを設
定し、運転状態を表示するモニター装置である。

【０００３】次に、上記射出機構の動作について説明す
る。まず、樹脂射出時の等圧動作について説明すると、
射出時、射出用サーボモータ１０の回転駆動が、プーリ
９、ベルト８、プーリ７を介してボールネジ６に回転と
して伝わり、さらにボールネジナット５、ベースユニッ
ト４、及び等圧ユニット３に上下方向の推力として伝達
される。サーボモータ１０は制御器１２によりトルク制
御されていてベースユニット４に所定推力を与えたまま
停止する。このとき、各プランジャー１の上部には図示
しない封止用樹脂が存在し、樹脂量のバラツキから各プ
ランジャー１にはそれぞれ異なる樹脂圧力が作用する。
そして、この圧力に対し等圧ユニット３内のコイルバネ
２４は上記バラツキの中心値付近に予圧されていて、当
該予圧力よりも高い圧力のプランジャー１に対しては、
コイルバネ２４が圧縮変形して圧力を吸収し、全体の等
圧化がはかられる。

【０００４】次に、プランジャー１に異常圧力が働いた
場合の保護動作について説明する。異常圧力が働いた場
合は、射出力の発生源である射出用サーボモータ１０の
電流値が上昇するので、図５に示すようなアルゴリズム
で制御器１２に組込まれているソフトウエアにより異常
を検出し、サーボモータ１０の動作を停止していた。

【０００５】また、射出の運転パターンの設定について
図４により説明する。即ち、図４に示すように、従来は
射出圧力及び射出速度の設定をステップ状のパターンで
設定していた。

【０００６】さらに、射出の運転状態のモニターリング
について説明すると、従来は射出速度のモニター機能は
なく、射出圧力のモニターについては射出サーボモータ
１０の電流値を制御器１２で検出し、モニター装置１３
で表示していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の射出機構は
以上のように構成されていたので、プランジャーの射出
速度制御時において、負荷反力がコイルバネの予圧力よ
り大きい場合は、バネが変形しプランジャーの先端位置
が変化するので正確な速度制御が困難であった。また、
等圧動作については、バネストロークにより等圧動作が
制限され、樹脂量バラツキが大きい時は、バネが圧縮限
界ストロークに達して、等圧動作が機能しなかった。更
に、等圧動作の精度が（バネ変形ストローク）×（バネ
定数）により決まり、高精度の等圧精度が得られなかっ
た。次に、異常圧力に対する保護は、制御器等に組込ま
れたソフトウエアにより動作していたので、異常圧力に
対する応答動作に遅れがあった。また、射出の運転パタ
ーンの設定については、ステップ状のパターンであるた
め、力や速度が急変して機構の振動等が生じていた。更
に、射出圧力のモニターリングについては、電流値を検
出していたため、モータの加速電流などがデータに含ま
れており、射出途中のデータ精度が悪かった。

【０００８】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、プランジャーの射出速度制御時
にプランジャーの先端位置が等圧ユニットに対し変化せ
ず、樹脂量バラツキが大きい時でも高精度に各プランジ
ャー射出圧力の等圧化を図ると共に、異常圧力について
は検出遅れなく保護動作を行い、また射出運転パターン
においては、力や速度を変化させる時振動を生じないパ
ターンを有し、射出圧力のモニターリングについては、
実際にプランジャーに掛かる圧力を精度よくモニターリ
ングすることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る樹
脂封止装置の射出機構は、複数のプランジャーを支持す
る等圧ユニットの内部に液体を封入し、等圧ユニット内
部の液体を外部に設けたシリンダー及びサーボモータ駆
動のピストンにより加圧制御及び液量制御するようにし
たものである。

【００１０】また、等圧ユニット内部の液体のユニット
外への流出量を計測し、プランジャーの逃げ量を検出し
た。

【００１１】更に、等圧ユニット内部に異常圧力が検出
された場合にサーボモータの電流値を制限するようにし
た。

【００１２】請求項４の発明は、複数のプランジャーを
支持して各プランジャーを均等に押圧する等圧ユニット
と、この等圧ユニットをプランジャー押圧方向にサーボ
モータにより駆動するプランジャー駆動手段と、プラン
ジャーの射出圧力を検出する圧力検出手段（ロードセル
等）と、プランジャーの射出圧力と所定圧力を比較しプ
ランジャーの異常圧力を検出する比較検出回路を備え、
プランジャーの異常圧力を検出した場合にプランジャー
駆動手段のサーボモータを停止するようにしたものであ
る。

【００１３】請求項５の発明は、プランジャー駆動手段
のサーボモータに与える速度指令パターンを、微細なド
ットを結ぶ指数関数又は直線パターンで与えたものであ
る。

【００１４】請求項６の発明は、プランジャー駆動手段
のサーボモータに与える射出圧力指令パターンを微細な
ドットを結ぶ指数関数又は直線パターンで与えたもので
ある。

【００１５】請求項７の発明に係る樹脂封止装置の射出
制御方法は、まず、等圧ユニット内部の液圧を引き上げ
各プランジャーを等圧ユニットに対し所定距離の位置関
係になるように維持し、次に、この維持状態のままで等
圧ユニットをプランジャー押圧方向にサーボモータによ
り駆動して樹脂注入を行い、樹脂注入後は等圧ユニット
内部の液圧を引き下げて各プランジャーに加わる射出圧
力を均等にするものである。

【００１６】

【作用】請求項１の発明の樹脂封止装置の射出機構にお
いて、等圧ユニット内部の液体がパスカルの法則により
各プランジャーに対して均等に加わる。そして、この液
体の圧力及び液量をサーボモータにより制御することに
より射出時の各プランジャーの速度制御及び等圧制御の
制御性を高精度化する。

【００１７】また、等圧ユニット内部の液体のユニット
外への流出量を計測しプランジャーの逃げ量を検出する
ことは、個々のプランジャー髭量を検出するものに比べ
構成が簡単で安価かつコンパクトな装置を提供できる。

【００１８】更に、等圧ユニット内部に異常圧力が検出
された場合にサーボモータの電流値を制限するように構
成することで、等圧ユニット内部の圧力異常を簡単な構
成でかつ迅速に保護できる。

【００１９】請求項４の発明において、プランジャーの
異常圧力を圧力検出手段（ロードセル等）及び比較検出
回路により検出してプランジャー駆動手段のサーボモー
タを停止させるようにし、ソフトウエアを介さない電気
回路により保護することにより、異常圧力に対する保護
動作が迅速になる。

【００２０】請求項５の発明において、プランジャー駆
動手段のサーボモータに与える速度指令パターンを微細
なドットを結ぶ指数関数又は直線パターンで与えること
によって、微細な速度制御ができると共に、速度を変化
させる場合に駆動系の振動を生じない安定した射出動作
を実現する。

【００２１】請求項６の発明において、プランジャー駆
動手段のサーボモータに与える射出圧力指令パターンを
微細なドットを結ぶ指数関数又は直線パターンで与える
ことによって、微細な射出制御ができると共に、射出圧
力を変化させる場合に駆動系の振動を生じない安定した
射出動作を実現する。

【００２２】請求項７の発明において、等圧ユニット内
部の液圧を引き上げ各プランジャーを等圧ユニットに対
し所定距離の位置関係になるように維持しつつ等圧ユニ
ットをプランジャー押圧方向にサーボモータにより駆動
することにより、プランジャー速度を射出モータ回転速
度に完全に比例した速度とすることができる。また、樹
脂注入後は等圧ユニット内部の液圧を引き下げて各プラ
ンジャーに加わる射出圧力を均等に制御しつつ、樹脂の
硬化を待つ。

【００２３】

【実施例】

実施例１．図１はこの発明の一実施例に係る樹脂封止装
置の射出機構を示す全体構成図である。図において、１
は複数個の射出プランジャー（マルチプランジャー）、
２は金型のチェイスブロック、３は各プランジャー間の
射出圧を等圧にする等圧ユニット、４は等圧ユニット３
を組込んで動作させるベースユニット、５、６はベース
ユニット４を図示上下方向に駆動するボールネジナット
及びボールネジ、７、９はタイミングプーリー、８はタ
イミングベルト、１０は射出用サーボモータ、１１はサ
ーボモータ１０用のサーボアンプ、１２はサーボアンプ
１１を制御する制御器、１３は射出用の運転パターンを
設定し、運転状態を表示するモニター装置である。１４
は等圧ユニット３内部に封入された液体、１５は等圧ユ
ニット３内に液体１４を供給するホース、１６はホース
１５を介して等圧ユニット３内に液体１４を供給するシ
リンダー、１７はシリンダー１６内のピストンを駆動す
るボールネジ及びナット、１８はボールネジ１７を回転
駆動し等圧ユニット３内に液体１４を供給すると共に、
一定トルクを発生し液体１４を加圧するプランジャーア
ラインモータ（サーボモータ）、１９はプランジャーア
ラインモータ１８用のサーボアンプ、２０はサーボアン
プ１９に対し制御器１２より与えられるトルク指令の大
きさを制限し等圧ユニット内に発生する液体１４の圧力
に制限を加える制限回路、２１はボールネジ６を支持
し、全プランジャーに加わる力を検出するロードセル、
２２はロードセル２１の歪信号を電圧信号に変換する歪
アンプ、２３は歪アンプ２２から出力される射出圧力に
比例した電圧を基準電圧と比較し、基準電圧以上の異常
圧力を検出すると射出モータ１０を停止する信号をサー
ボアンプ１１に出力するソフトウェアを含まない比較検
出回路である。

【００２４】次に、上記射出機構の動作について説明す
る。まず、射出時の動作について説明すると、射出時は
まず樹脂を所定速度で射出する必要があるので、等圧ユ
ニット３の内部圧力を射出途中に発生する圧力以上に引
き上げてプランジャー１を押し出し、等圧ユニット３に
対し所定距離の位置に固定し、射出途中にプランジャー
１と等圧ユニット３との位置関係が変わらないようにす
る。そのため、プランジャーアラインモータ１８で発生
するトルクを制御し、ボールネジナット１７及びシリン
ダ１６を介して液体１５に圧力を加える。そしてその状
態で、射出サーボモータ１０の速度制御を行い、ベース
ユニット４、等圧ユニット３を介してプランジャー１を
動作させ、樹脂注入作業を完了する。

【００２５】樹脂注入完了後は、各プランジャー１に加
わる射出圧力を同じ圧力にして、その圧力を保ったまま
樹脂の硬化を待つ必要がある。そのため、プランジャー
アラインモータ１８により加圧されている等圧ユニット
３内部の液体１５の圧力を下げ、かつ各プランジャー間
の樹脂量のバラツキを吸収し、各プランジャーに加わる
射出圧力を均等化するために、一定ストローク分だけ各
プランジャー１を等圧ユニット３内に押込まなければな
らない。このために制御装置１２はプランジャーアライ
ンモータ１８のサーボアンプ１９に対しトルク指令を０
とするように指令し、さらに射出モータ１０を一定トル
クで運転する。ここで、等圧ユニット内の圧力が下がっ
たので、プランジャー１は等圧ユニット３に押し込ま
れ、当該所定量押し込まれたことを等圧ユニット３から
シリンダ１６に流出した液体量をプランジャーアライン
モータ１８のパルスエンコーダから出力されるパルス数
をカウントすることで検出する。そして、制御器１２は
プランジャーアラインモータ１８を位置制御し、その位
置でサーボロックを掛け、再びトルク指令を引き上げ
る。そうすると各プランジャー１は、樹脂量のバラツキ
に応じ調圧代を得て等圧となり停止する。

【００２６】次に、プランジャーに異常圧力が働いた場
合の保護動作を説明する。異常圧力が働いた場合は、等
圧ユニット３、ベースユニット４、及びボールネジ６を
介してロードセル２１に直接圧力が加わる。ロードセル
２１の歪信号は歪アンプ２２により電圧信号に変換さ
れ、比較回路２３において基準電圧と比較され、上記検
出電圧が基準電圧以上であると、異常圧力を検出したと
して射出モータ１０を停止する信号をサーボアンプ１１
に出力する。また、等圧ユニット３の内部液体に生ずる
異常圧力はプランジャーアラインモータ１８の発生する
トルクの大きさを制限回路２０で制限することにより保
護をはかっている。

【００２７】次に、射出の運転パターンについては、図
２に示すように、時間に対する射出速度や射出圧力をド
ットで指定すると、制御器１２がドット間を指数関数又
は直線で結んだパターンに変換して運転パターンとして
いる。

【００２８】次に、射出の運転状態のモニターリングに
ついて説明する。まず射出速度については、射出モータ
１０のパルスエンコーダのパルス周波数の時間変化を制
御器１２で検出し、射出圧力については、ボールネジ６
を支え、全プランジャーに加わる力を直接ロードセル２
１で検出し、これら信号をモニター装置１３でグラフィ
ック表示する。

【００２９】実施例２．上記実施例では、シリンダー１
６を介して液体１４を供給・加圧する駆動源にサーボモ
ータ１８を用いているが、応答時間や停止位置精度が問
題とならない場合は、設定圧力が運転途中で可変な圧力
ポンプをもって代用することもできる。また、射出圧力
の検出は、ボールネジ６を支えるロードセル２１で行っ
ているが、等圧ユニット３内の圧力を圧力センサを用い
て検出してもよい。更に、等圧ユニット内に封入する液
体は、圧縮率の小さい気体、または粘度の低いゲル状物
体でも代用できる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の発明の樹脂封止装置の射出機
構によれば、等圧ユニット内部の液体圧力及び液量をサ
ーボモータにより制御することにより、射出時の速度制
御に対しても、等圧圧力制御に対しても、高精度な制御
性を有し、樹脂量バラツキが大であっても等圧ユニット
内部のプランジャーストローク拡大が容易なので、樹脂
バラツキを吸収し、等圧性を保つことができる。

【００３１】また、等圧ユニット内部の液体の流出量を
計測しプランジャーの逃げ量を検出することにより、個
々のプランジャー髭量を検出するものに比べ構成が簡単
で安価かつコンパクトな装置を提供できる。

【００３２】更に、等圧ユニット内部に異常圧力が検出
された場合にサーボモータの電流値を制限するように構
成することで、等圧ユニット内部の圧力異常を簡単な構
成でかつ迅速に保護できる。

【００３３】請求項４の発明によれば、プランジャーの
異常圧力を圧力検出手段（ロードセル等）及び比較検出
回路により検出してプランジャー駆動手段のサーボモー
タを停止させるようにし、保護回路をソフトウェアを使
わず構成したので、動作遅れなく保護を行なうことが可
能である。

【００３４】請求項５の発明によれば、プランジャー駆
動手段のサーボモータに与える速度指令パターンを微細
なドットを結ぶ指数関数又は直線パターンで与えること
によって、微細な速度制御ができると共に、速度を変化
させる場合に駆動系の振動を生じない安定した射出動作
を実現することができる。

【００３５】請求項６の発明によれば、プランジャー駆
動手段のサーボモータに与える射出圧力指令パターンを
微細なドットを結ぶ指数関数又は直線パターンで与える
ことによって、微細な射出制御ができると共に、射出圧
力を変化させる場合に駆動系の振動を生じない安定した
射出動作を実現することができる。

【００３６】請求項７の発明によれば、樹脂射出時のプ
ランジャー駆動の速度制御に対しても、樹脂注入後のプ
ランジャーの等圧圧力制御に対しても、高精度な制御性
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例による樹脂封止装置の射
出機構を示す全体構成図である。

【図２】 この発明の一実施例による射出運転パターン
を示す図である。

【図３】 従来の樹脂封止装置の射出機構を示す全体構
成図である。

【図４】 従来の射出運転パターンを示す図である。

【図５】 従来のソフトウェアによる異常圧力検出のア
ルゴリズムを示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ プランジャー、２ チェイスブロック、３ 等圧ユ
ニット、４ ベースユニット、１０ 射出用サーボモー
タ、１１，１９ サーボアンプ、１２ 制御装置、１３
モニター装置、１４ 液体、１６ シリンダー、１８
プランジャーアラインモータ（サーボモータ）、２０
トルク指令制限回路、２１ ロードセル、２２ 歪ア
ンプ、２３ 比較回路。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂封止用金型内に樹脂を押圧する複数
   のプランジャーと、上記各プランジャーを支持すると共
   に内部に液体が封入されている等圧ユニットと、上記等
   圧ユニット内部と連結され上記液体を等圧ユニット内部
   に供給するシリンダーと、上記シリンダー内の液体をサ
   ーボモータ駆動のピストンにより加圧制御する液圧制御
   手段を備えたことを特徴とする樹脂封止装置の射出機
   構。
2. 【請求項２】 上記等圧ユニット内部の液体の当該ユニ
   ット外への流出量を計測し、上記プランジャーの逃げ量
   を検出したことを特徴とする請求項１記載の樹脂封止装
   置の射出機構。
3. 【請求項３】 上記液圧制御手段は、等圧ユニット内部
   に異常圧力が生じぬようにサーボモータの電流値を制限
   するようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２
   記載の樹脂封止装置の射出機構。
4. 【請求項４】 樹脂封止用金型内に樹脂を押圧する複数
   のプランジャーと、上記各プランジャーの他端を支持し
   て各プランジャーを均等に押圧する等圧ユニットと、上
   記等圧ユニットをプランジャー押圧方向にサーボモータ
   により駆動するプランジャー駆動手段と、プランジャー
   の射出圧力を検出する圧力検出回路と、プランジャーの
   射出圧力と所定圧力を比較しプランジャーの異常圧力を
   検出する比較検出手段を備え、 プランジャーの異常圧力を検出した場合にプランジャー
   駆動手段のサーボモータを停止させることを特徴とする
   樹脂封止装置の射出機構。
5. 【請求項５】 樹脂封止用金型内に樹脂を押圧する複数
   のプランジャーと、上記各プランジャーの他端を支持し
   て各プランジャーを均等に押圧する等圧ユニットと、上
   記等圧ユニットをプランジャー押圧方向にサーボモータ
   により駆動するプランジャー駆動手段を備え、 上記プランジャー駆動手段のサーボモータに与える速度
   指令パターンを微細なドットを結ぶ指数関数又は直線パ
   ターンで与えることを特徴とする樹脂封止装置の射出機
   構。
6. 【請求項６】 樹脂封止用金型内に樹脂を押圧する複数
   のプランジャーと、上記各プランジャーの他端を支持し
   て各プランジャーを均等に押圧する等圧ユニットと、上
   記等圧ユニットをプランジャー押圧方向にサーボモータ
   により駆動するプランジャー駆動手段を備え、 上記プランジャー駆動手段のサーボモータに与える射出
   圧力指令パターンを微細なドットを結ぶ指数関数又は直
   線パターンで与えることを特徴とする樹脂封止装置の射
   出機構。
7. 【請求項７】 樹脂封止用金型内に樹脂を押圧する複数
   のプランジャーと、上記各プランジャーの他端を連結支
   持すると共に内部に液体が封入されている等圧ユニット
   と、上記等圧ユニット内部の液体を加圧制御する液圧制
   御手段と、上記等圧ユニットをプランジャー押圧方向に
   サーボモータにより駆動するプランジャー駆動手段を備
   えたものにおいて、 等圧ユニット内部の液圧を引き上げ、各プランジャーを
   等圧ユニットに対し所定距離の位置関係になるように維
   持する工程と、 上記維持状態にて等圧ユニットをプランジャー押圧方向
   にサーボモータにより駆動して樹脂注入を行う工程と、 等圧ユニット内部の液圧を引き下げて各プランジャーに
   加わる射出圧力を均等にする工程とからなる樹脂封止装
   置の射出制御方法。