KR20210144584A - 수지 몰드 장치 - Google Patents

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후지사와 마사히코
사이토 히로후미
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아피쿠 야마다 가부시키가이샤
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Abstract

얇은 대형 사이즈의 가공대상물을 반송할 때에 치수 공차나 강성이 다르더라도 위치어긋나지 않고 홀딩할 수 있으며, 평탄도를 잃지 않고 파손되는 일 없이 몰드 금형으로 반송할 수 있는 수지 몰드 장치를 제공한다. 프리히팅부(10)에서 얼라인먼트된 가공대상물(W)을 로더(4)가 홀딩할 때에, 가공대상물(W)의 외형 위치와 기준 위치와의 X-Y 방향의 위치 어긋남량에 따라 로더 핸드(4b)의 중심 위치를 가공대상물(W)의 중심 위치와 위치맞춤하고 나서 홀딩한다.

Description

수지 몰드 장치{Resin Mold Apparatus}
본 발명은, 전자 부품이 박판 형상의 캐리어에 탑재된 가공대상물이 몰드 금형에 반입되어 압축성형되는 수지 몰드 장치에 관한 것이다.
박판 형상의 캐리어의 일례로서 리드 프레임의 휨에 의한 낙하를 방지하여 몰드 금형으로 반송(搬送)하는 반송 장치가 제안되어 있다. 대향 배치된 위치 결정 핀을 위치 결정 구멍에 삽입하고, 빠짐 방지 핀을 결합 구멍에 끼워 넣어 받침부에 의해 리드 프레임을 아래에서 지탱함으로써 리드 프레임이 각 핀에서 빠져 떨어지지 않도록 되어 있다(특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2018-22730호 참조).
특허문헌 1: 일본 특허공개공보 2018-22730호
상기한 특허문헌 1에 나타낸 반송장치는, 가공대상물인 리드 프레임이 위치 결정 구멍에 끼워넣어진 위치 결정 핀과 결합 구멍에 끼워넣어진 빠짐 방지 핀 사이에 가설(架設)되면, 리드 프레임이 자중에 의해 휘는 것을 상정하면서 낙하하지 않도록 받침부에 의해 아래에서 지탱하도록 한 기술이다. 이와 같이, 통상적인 몰드용 캐리어인 리드 프레임 등에는 위치 결정 구멍이 형성되어 있기 때문에, 금형에 대한 리드 프레임의 위치 결정이 가능하게 되어 있다.
여기에서, 예를 들면 가로·세로 500mm 정도의 얇은 대형 사이즈의 캐리어(동판, 유리판 등)에 전자 부품이 탑재된 가공대상물을 몰드 금형으로 공급할 때에는, 캐리어의 강성이 극히 약하거나 취성(脆性) 재료이거나 하기 때문에 위치 결정 구멍을 형성하는 것이 애초부터 어렵거나, 대형이기 때문에 가열시 많이 신장되며, 위치 결정 구멍과 금형에 마련한 위치 결정 핀에 의한 위치 결정이 어려운 경우가 존재한다. 여기에서, 예를 들어 가공대상물의 외형으로 위치 결정하는 것도 생각해 볼 수 있지만, 가열시 가공대상물이 많이 신장되므로, 가공대상물과 금형의 중심을 맞추도록 금형에 가공대상물을 배치하는 것이 어려워지는 경우도 존재한다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 얇은 대형 사이즈의 가공대상물을 반송할 때에 치수 공차가 크거나, 가공대상물의 선팽창 계수가 다르거나 하여도 위치어긋나는 일 없이 홀딩할 수 있으며, 몰드 금형으로 반송할 수 있는 수지 몰드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다음과 같은 구성을 구비한다.
전자 부품이 캐리어에 탑재된 가공대상물이 몰드 금형으로 반송되어 수지 몰딩되는 수지 몰드 장치로서, 스테이지 상에 홀딩된 가공대상물의 자세를 기준 위치에 정렬하는 가공대상물 얼라인먼트부와, 상기 가공대상물 얼라인먼트부에서 얼라인먼트된 가공대상물을 홀딩하여 상기 몰드 금형으로 반송하는 로더 핸드 기구를 구비하고 있으며, 상기 로더 핸더기구는 상기 스테이지 상의 가공대상물을 사이에 끼워 홀딩하는 로더 핸드와, 상기 로더 핸드에 구비한 가공대상물의 외형 위치와 기준 위치의 위치 어긋남을 검출하는 위치 검출부와, 상기 위치 검출부에서 검출된 위치 어긋남량에 따라 상기 로더 핸드의 중심 위치를 가공대상물의 중심 위치와 X-Y 방향으로 위치맞춤하는 위치맞춤기구를 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 가공대상물 얼라인먼트부에서 얼라인먼트된 가공대상물을 로더 핸드 기구가 홀딩할 때에, 가공대상물의 외형 위치와 기준 위치와의 X-Y 방향의 위치 어긋남량에 따라 로더 핸드의 중심 위치를 가공대상물의 중심 위치와 위치맞춤하고 나서 홀딩하므로, 얇은 대형 사이즈의 가공대상물을 반송할 때에 치수 공차가 크거나, 가공대상물의 선팽창 계수가 다르거나 하여도 위치어긋나는 일 없이 홀딩하여 몰드 금형으로 반송할 수 있다.
상기 가공대상물 얼라인먼트부는 상기 가공대상물을 X-Y 방향으로 각각 마련된 기준 블록에 대해 꽉 대고 눌러 상기 가공대상물의 자세를 기준 위치에 정렬하는 것이 바람직하다. 이로써, 가공대상물의 자세를 기준 위치에 확실하게 정렬할 수 있다.
상기 위치 검출부는 촬상 카메라를 구비하며, 스테이지 상에 배치된 가공대상물의 외형 좌표를 읽어와서 기준 위치를 나타내는 위치 결정 마크(얼라인먼트 마크)와의 X-Y 방향의 위치 어긋남을 검출하도록 할 수도 있으며, 복수의 촬상 카메라를 구비하고, 가공대상물 외형의 대각 위치에 있는 좌표를 검출하여 가상 스테이지 중심 위치와의 X-Y 방향의 위치 어긋남을 검출하도록 할 수도 있다.
이로써, 로더 핸드가 가공대상물 외형을 촬상하는 것만으로 기준 위치로부터의 X-Y 방향의 위치 어긋남량을 산출하여 로더 핸드의 중심 위치를 가공대상물의 중심 위치와 X-Y 방향으로 위치맞춤할 수 있다.
상기 스테이지는, 상기 가공대상물을 예열하는 프리히팅 스테이지일 수도 있다. 이로써, 몰드 금형에 반입하기 직전에 예열하는 경우에도 위치어긋나는 일 없이 홀딩하여 몰드 금형으로 반송할 수 있다.
상기 로더 핸드는 가공대상물 상면으로부터 외주연부를 가압하는 환형의 가압부재와, 가공대상물 하면을 가공대상물 끝면과 소정의 클리어런스를 두고 지지하는 척을 구비하며, 상기 가압부재는 가공대상물의 가압력이 가변되도록 제어되고, 상기 로더 핸드 기구는 상기 프리히팅 스테이지에서 예열된 가공대상물을 상기 가압부재와 상기 척 사이에 끼운 채 몰드 금형으로 반송하도록 할 수도 있다.
이로써, 프리히팅 스테이지에서 가공대상물이 예열되어 뒤틀림량이 다르더라도 가압부재의 가압력을 가변시킴으로써 가공대상물의 평탄도를 유지할 수 있으므로, 가공대상물을 로더 핸드로 평탄도를 유지한 채 위치결정하여 홀딩할 수 있다.
본 발명에 따르면, 얇은 대형 사이즈의 가공대상물을 반송할 때에 치수 공차가 크거나, 가공대상물의 선팽창 계수가 다르거나 하여도 위치어긋나는 일 없이 홀딩하여 몰드 금형으로 반송할 수 있는 수지 몰드 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 수지 몰드 장치의 일례를 나타내는 레이아웃 구성도.
도 2는 가공대상물 이송부와 수지 공급부의 레이아웃 구성도.
도 3은 수지 공급 스테이지의 구성예를 나타내는 설명도.
도 4A 내지 도 4C는 프리히팅 스테이지의 평면도 및 정면도.
도 5A 내지 도 5C는 로더 핸드의 모식 설명도, 로더 핸드와 가공대상물의 중심 위치를 위치맞춤하는 위치맞춤 동작의 설명도.
도 6은 제어 시스템을 나타내는 블록 구성도.
도 7은 가공대상물 얼라인먼트 동작의 플로우챠트.
(전체 구성)
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수지 몰드 장치의 레이아웃 구성도이다. 수지 몰드 장치는 상부금형 캐비티 타입의 압축성형장치(1)를 예시하며, 가공대상물(W)은 두께가 0.2mm 내지 3mm 정도이고 크기가 가로·세로 400mm 내지 700mm 정도인 박판 형상의 캐리어(K)(예를 들어 동판, 유리판 등)에 반도체 칩 등의 전자 부품(T)이 탑재된 것을 상정하여 설명한다. 이하의 장치 구성에서는, 복수의 기능부(유닛)을 연결하여 이루어진 장치 구성에 대해 예시하지만, 장치 본체에 각 기능부가 일체로 형성되어 있을 수도 있다. 또한, 각 실시예를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략하는 경우가 있다.
압축성형장치(1)는 가공대상물 공급 유닛(A), 수지 공급 유닛(B), 가공대상물 딜리버리 유닛(C), 프레스 유닛(D), 냉각 유닛(E)이 각각 직렬로 연결되어 이루어진다. 후술하는 수지 공급 스테이지(7) 및 프레스부(11)는 조작성이나 유지관리 등의 관점에서 장치 앞면측에 배치되며, 가공대상물 이송부(2)는 그보다 장치 안쪽에 배치된다.
가공대상물 이송부(2)는 가공대상물 공급 유닛(A), 수지 공급 유닛(B), 가공대상물 딜리버리 유닛(C) 사이에 마련된 레일부(3)를 따라 이송부 본체(2a)가 수취 위치(P)와 딜리버리 위치(Q) 사이를 왕복 운동하도록 되어 있다(도 1의 실선 화살표 H 참조). 가공대상물 공급 유닛(A)에는 전(前)공정으로부터 가공대상물(W)을 받는 수취 위치(P)가 마련된다. 또한, 가공대상물 딜리버리 유닛(C)에는, 가공대상물(W)을 로더(4)에 받아 건내는 딜리버리 위치(Q)가 마련되어 있다. 이송부 본체(2a)는, 예를 들면 컨베이어 장치에 의해 컨베이어 벨트에 연결되어 왕복 운동하도록 되어 있다. 또한, 이송부 본체(2a) 상에는 가공대상물 외형보다 크고 두께가 두꺼운(예를 들어 10mm 정도) 홀더 플레이트(5)가 탑재된다. 가공대상물(W)은 홀더 플레이트(5)에 대해 위치결정되어 서로 포갠 채 가공대상물 이송부(2)에 의해 이송되도록 되어 있다.
수지 공급 유닛(B)에는, 과립 수지 또는 액상 수지를 공급하는 디스펜서(6) 및 수지 공급 스테이지(7)가 마련되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이 수지 공급 스테이지(7)에는, 홀더 플레이트(5)에 가공대상물(W)이 배치된 채 Y-Z 방향으로 이동 가능한 픽 앤드 플레이스 기구(8)에 의해 바꿔 올려져, 디스펜서(6)로부터 수지(R)가 가공대상물(W) 위로 공급된다. 디스펜서(6)는 가공대상물(W) 위에서 X-Y 방향으로 주사(走査)가능하게 마련되어 있다. 수지 공급 스테이지(7)에는 전자 저울(7a)(계량부)이 마련되어 있으며, 적당량 수지가 계량되어 가공대상물(W) 위로 공급된다.
가공대상물 딜리버리 유닛(C)에는, 수지(R)가 공급된 가공대상물(W)을 로더(4)(로더 핸드 기구)에 받아 건내는 딜리버리 위치(Q)가 마련되어 있다. 또한, 딜리버리 위치(Q)로부터 가공대상물(W)을 로더(4)에 받아 건내는 유닛(미도시)이 마련되어 있어, 가공대상물(W)은 홀더 플레이트(5)로부터 로더(4)에 인도된다. 로더(4)에는, 후술하는 바와 같이 환형의 가압부재(형틀체(4b1)) 및 다수의 척 클릭이 마련되어 있어, 가공대상물(W)의 외주연부를 사이에 끼워 상하에서 홀딩된다. 로더(4)에 의해 딜리버리 위치(Q)에서 홀딩된 가공대상물(W)은, 프레스 유닛(D)의 프리히팅부(10)(프리히팅 스테이지(10b))에 외주만이 클램핑된 상태로 반송된다.
가공대상물 딜리버리 유닛(C)에는, 가공대상물(W)의 이면에 부착된 수지 분말이나 이물질(오염) 등의 먼지를 제거하는 클리너 장치(9)가 마련되어 있다. 또한, 클리너 장치(9)는 로더(4)에 의해 홀딩된 수지가 공급된 가공대상물(W)의 이면측을 프레스 유닛(D)(프리히팅부)으로 반송될 때에 클리닝된다. 클리너 장치(9)는, 클리너 헤드부가 폭 방향에서 복수 분할되어 있으며, 높이 위치가 변경 가능하게 마련되어 있다. 클리너 장치(9)는, 서보 기구(미도시)에 의해 상하운동가능하게 마련되어 있으며, 로더(4)에 홀딩된 가공대상물(W)의 휨이나 로더 핸드의 척(미도시)과의 간섭을 피하도록 높이 위치를 조정하여 클리닝할 수 있게 되어 있다.
프레스 유닛(D)에는 프리히팅부(10) 및 프레스(11)가 마련되어 있다. 프리히팅부(10)에는 프리히터(10a)가 마련되어 있다. 프리히터(10a)는, 수지가 공급된 가공대상물(W)을 프리히팅 스테이지(10b)(가공대상물 얼라인먼트부) 위에 배치한 채 대략 100℃ 정도까지 예열한다.
프레스 유닛(11)에는, 상부금형 및 하부금형을 갖는 몰드 금형(11a)을 구비하고 있다. 본 실시예에서는, 하부금형에 수지 및 가공대상물(W)이 배치되고, 상부금형에 캐비티가 형성되어 있으며, 금형이 닫혀 예를 들면 130℃ 내지 150℃ 정도로 가열되어 압축성형되도록 되어 있다. 하부금형이 가동형이고 상부금형이 고정형으로 되어 있지만, 하부금형이 고정형이고 상부금형이 가동형일 수도 있으며, 또는 쌍방이 가동형일 수도 있다. 또한, 몰드 금형(11a)은 공지의 금형 개폐 기구(미도시)에 의해 개폐가 이루어진다. 예를 들어, 금형 개폐 기구는 한 쌍의 플래튼(platen)과, 한 쌍의 플래튼이 가설되는 복수의 연결기구(타이바나 기둥부)와, 플래튼을 가동(승강)시키는 구동원(예를 들어, 전동 모터) 및 구동 전달 기구(예를 들면, 토글 링크) 등을 구비하여 구성되어 있다(구동용 기구에 대해서는 모두 도시하지 않음).
몰드 금형(11a)은, 상부금형 캐비티를 포함하는 상부금형 클램프면에는 릴리스 필름(F)이 흡착 홀딩되어 있다. 상부금형에는 필름 반송기구(11b)가 마련되어 있다. 릴리스 필름(F)은 내열성, 박리 용이성, 유연성, 신전성(伸展性)이 우수한 길다란 형태로 늘어선 필름 재료가 사용되며, 예를 들면, PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌), ETFE(폴리테트라플루오로에틸렌 중합체), PET, FEP, 불소 함침 유리 클로스, 폴리프로필렌, 폴리염화 비닐리덴 등이 바람직하게 사용된다. 릴리스 필름(F)은, 공급 롤(F1)로부터 상부금형 클램프면을 거쳐 권취 롤(F2)에 권취되도록 반송된다. 또한, 길다란 형태의 필름 대신에, 스트립 형상의 가공대상물(W)에 대응하는 스트립 형상의 성형에 필요한 크기로 절단된 스트립 형상의 필름을 사용할 수도 있다.
프리히팅부(10)에서 소정 온도까지 예열된 가공대상물(W)은, 로더(4)에 의해 홀딩되어, 열린 몰드 금형(11a)에 반입된다. 이 때, 후술하는 바와 같이 프리히팅 스테이지(10b)(가공대상물 얼라인먼트부) 상에서 후술하는 바와 같이 푸셔 등에 의해 가공대상물(W)을 한 쌍의 X축 기준 블록(10c) 및 Y축 기준 블록(10d)에 대해 각각 꼭 대고 누름으로써 가공대상물(W)의 자세를 정렬하여 회전 방향의 위치 어긋남이 보정된다. 가공대상물 얼라인먼트가 이루어진 후, 가공대상물(W)의 외형 위치와 프리히팅 스테이지(10b) 상의 얼라인먼트 마크와의 위치 어긋남량으로부터 가공대상물 센터 위치와 스테이지 센터 위치의 어긋남량을 검출한다. 가공대상물(W)의 외형 치수에 대해 예를 들어 ±1mm 정도의 치수 공차를 허용하면, 최대로 2mm 정도의 차가 발생할 수 있다. 또한, 프리히팅 스테이지(10b) 위에서 가공대상물(W)이 소정 온도까지 예열되면 가공대상물(W)에 신장이 생긴다. 여기에서, 예열에 의한 가공대상물(W)의 신장은 가공대상물을 구성하는 캐리어의 재질에 따라 다르며, 소위 기판을 구성하는 수지 재료, 구리 캐리어와 같은 금속 재료, 유리 캐리어와 같은 유리(결정) 재료와 같은 사용이 상정되는 다양한 재질로 각각 선팽창계수가 상이하기 때문에, 가공대상물(W)의 신장량도 상이하다. 이 때문에, 몰드 금형(11a)에 반입하기 전에, 캐리어(K)의 재질에 관계없이 로더(4)의 가공대상물 홀딩 위치를 보정할 수 있는 것이 바람직하다.
그래서, 본 실시예에서는, 가공대상물(W)의 코너부의 좌표를 로더(4)에 구비한 촬상 카메라(4a)에 의해 읽어와서 기준 위치를 나타내는 위치 결정 마크(얼라인먼트 마크)에 대한 X-Y 방향의 거리(얼라인먼트 마크에 대한 어긋남량)를 산출하고, 로더(4)의 중심 위치를 가공대상물(W)의 중심 위치와 위치맞춤하고 나서 가공대상물(W)을 홀딩한다. 또한, 프리히팅 스테이지(10b) 상에서 가공대상물(W)은 중앙이 아래로 볼록하게 되는 스마일 커브를 그리며 뒤틀리기 쉽기 때문에, 로더(4)는 다점 척에 의해 가공대상물 이면측을 지지한 상태로 가공대상물(W)을 상면측으로부터 환형의 가압부재(형틀체(4b1): 도 5A 참조)에 의해 전체 둘레에 걸쳐 누름으로써 가공대상물 양면을 사이에 끼우도록 홀딩된다. 형틀체(4b1)의 가압력은 전공(electropneumatic) 레귤레이터(22)(도 6 참조)에 의해 제어되며, 입력 신호에 따라 가압력을 가변 제어함으로써 예열에 의해 변동되는 가공대상물(W)의 뒤틀림을 억제하도록 되어 있다. 로더(4)의 다점 척은, 가공대상물(W)의 신축을 고려하여 가공대상물 양단부로부터 소정의 간격을 두고 지지하도록 되어 있다. 로더(4)는, 몰드 금형(11a)의 하부금형에 마련된 잠금 블록(미도시)과 위치맞춤하여 가공대상물(W)이 하부금형 클램프면으로 받아 건내어지고, 가공대상물(W)이 흡착 홀딩되어, 몰드 금형(11a)을 닫아 몰드 수지가 가열 경화된다. 또한, 프리히팅 스테이지(10b) 및 몰드 금형(11a)에는, 로더(4)에 의해 가공대상물(W)을 지지할 때에, 척과의 간섭을 피하기 위해 릴리프 오목부가 마련되어 있다. 이 릴리프 오목부의 크기를 작게 하기 위해, 척의 가공대상물 양단부와의 클리어런스는 가급적 작은 편이 바람직하다. 또한, 로더(4)의 로더 핸드(4b)에 의해 가공대상물 양면을 사이에 끼우도록 홀딩되는 방식은, 픽 앤드 플레이스 기구(8)에 의한 가공대상물(W)을 홀딩하는 기구에 대해서도 동일하게 적용가능하다.
수지 몰드 동작이 완료되면, 몰드 금형(11a)이 열리고, 로더(4)가 금형 내에 진입하여 가공대상물(W)을 홀딩하여 꺼낸다. 가공대상물(W)은 로더(4)로 홀딩된 채 프레스 유닛(D)에서 냉각 유닛(E)으로 반송(搬送)되어 냉각 스테이지(12)로 받아 건내지게 되어, 냉각된다. 냉각 후의 가공대상물(W)은 후공정(다이싱 공정 등)으로 반송된다. 로더(4)의 X-Y 방향의 이동 범위를 도 1에 표시된 점선 화살표(I 및 J)로 나타낸다.
(가공대상물 이송부)
여기에서 가공대상물 이송부(2)의 구성에 대하여도 도 2 내지 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2에서 가공대상물 이송부(2)의 이송부 본체(2a)는 레일부(3)에 대하여 직동 레일 가이드(2b)를 통해 지지된다.
홀더 플레이트(5)의 위에는 가공대상물(W)을 외형을 기준으로 위치 결정하는 위치 결정 부재가 설치된다. 예를 들어, 홀더 플레이트(5) 위에는 가공대상물(W)을 위치 결정하는 한 쌍의 위치 결정 핀(5a)이 각각 설치된다. 가공대상물(W)은 홀더 플레이트(5)의 상면에 직사각형 모양으로 형성된 가공대상물(W)의 모서리들을 위치 결정 핀들(5a)의 사이에 정렬함으로써 배치된다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 픽 앤드 플레이스 기구(8)는 가공대상물(W) 및 홀더 플레이트(5)를 상승 위치에 있는 리프터 장치(7b)에 전달한다. 리프터 장치(7b)는 홀더 플레이트(5)를 지지 한 채로 하강하여, 전자 저울(7a)의 상면에, 예를 들면 4곳에 설치된 위치 결정 핀(7c)에 홀더 플레이트(5)가 대응하는 위치에, 예를 들면 4곳에 설치된 위치 결정 구멍(5b)에 끼워져 전자 저울(7a)에 배치된다.
(가공대상물 얼라인먼트부)
도 4A, B에 나타낸 바와 같이, 프리히팅부(10)에는, 프리히터(10a)가 내장된 히터대(10e) 위에 직사각형의 프리히팅 스테이지(10b)가 마련되어 있다. 프리히팅 스테이지(10b)에는, 가공대상물(W)이 탑재되어 흡착 홀딩되는 복수의 흡착 구멍(10f)이 마련되어 있다. 흡착 구멍(10f)은 후술하는 진공발생장치(21)에 연결되어 있다. 프리히터(10a)는 가공대상물(W) 및 수지(R)를 100℃ 정도까지 예열하도록 되어 있다. 또한, 가공대상물 얼라이먼트부는 프리히팅부(10)에 한정하지 않고, 가공대상물 딜리버리 유닛(C)의 딜리버리 위치(Q)나 수지 공급 스테이지(7) 등일 수도 있다.
도 4A에 있어서, 프리히팅 스테이지(10b)의 Y축 방향의 변연부(邊緣部)를 따라 한 쌍의 X축 기준 블록(10c)이 기립형성되어 있다. 또한, 프리히팅 스테이지(10b)의 X축 방향의 변연부를 따라 한 쌍의 Y축 기준 블록(10d)이 기립형성되어 있다. 프리히팅 스테이지(10b)의 X축 기준 블록(10c)과 대향하는 변연부에는 한 쌍의 X축 푸셔(10g)가 마련되어 있다. 프리히팅 스테이지(10b)의 Y축 기준 블록(10d)과 대향하는 변연부에는, 한 쌍의 Y축 푸셔(10h)가 마련되어 있다. 이들 X축 푸셔(10g) 및 Y축 푸셔(10h)는 구동원으로서 예를 들면 X축 에어 실린더, Y축 에어 실린더가 사용된다. 에어 실린더에 한정하지 않고, 솔레노이드 등 다른 부재일 수도 있다. X축 푸셔(10g)의 실린더 로드의 선단부에 마련된 압박부재(10g1)를 가공대상물(W)의 Y축 방향 끝면에 대고 눌러, 대향 배치된 한 쌍의 X축 기준 블록(10c)에 대고 누른다. 또한, Y축 푸셔(10h)의 실린더 로드의 선단부에 마련된 압박부재(10h1)를 가공대상물(W)의 X축 방향 끝면에 대고 눌러, 대향 배치된 한 쌍의 Y축 기준 블록(10d)에 대고 누른다. 이로써, 가공대상물(W)이 X-Y 방향을 따라 얼라인먼트되어, 프리히팅 스테이지(10b)에 대해 회전 방향의 위치어긋남 자세(θ 어긋남)가 정렬된다.
(로더 핸드 기구)
상술한 프리히팅부(10)로 예열되고, 얼라인먼트된 가공대상물(W)은 로더(4)(로더 핸드 기구)에 의해 프리히팅 스테이지(10b)로부터 홀딩하여 몰드 금형(11a)으로 반송된다.
도 5A에 나타낸 바와 같이, 로더(4)는 프리히팅 스테이지(10b) 상의 가공대상물(W)을 홀딩하는 로더 핸드(4b)를 구비하고 있다. 로더 핸드(4b)는, 프리히팅 스테이지(10b) 상의 가공대상물(W) 상면으로부터 외주연부를 가압하는 환형의 형틀체(4b1)와, 가공대상물(W)의 하면을 복수 부위에서 가공대상물 끝면과 소정의 클리어런스(α)를 두고 지지하는 척(4b2)을 구비하고 있다.
상술한 바와 같이, 로더(4)는, 가공대상물(W)의 한 변에 복수 부위에 마련된 척(4b2)(다점(多点) 척)에 의해 가공대상물 이면측을 지지한 상태로 가공대상물(W)을 상면측으로부터 환형의 형틀체(4b1)에 의해 전체 둘레에 걸쳐 누름으로써 가공대상물 양면을 사이에 끼우도록 홀딩된다. 도 5A에 나타낸 바와 같이, 형틀체(4b1)의 가압력은 전공 레귤레이터(22)에 의해 제어되며, 입력 신호에 따라 가압력을 가변 제어함으로써 예열로 인해 변동되는 가공대상물(W)의 뒤틀림을 억제하도록 되어 있다. 로더(4)의 다점 척(4b2)은 가공대상물(W)의 신축을 고려하여 가공대상물 양단부로부터 소정의 클리어린스(α)를 두고 지지하도록 되어 있다. 즉, 클리어런스(α)는, 로더(4)가 성형 전과 성형 후의 양쪽 상태의 가공대상물(W)(캐리어(K))을 취급하기 위해, 상온시 가공대상물 크기와 최고 온도에서의 성형 후의 가공대상물 크기 모두에서 취급할 수 있도록 하기 위해 마련하고 있다. 이 때문에, 예열 전 가공대상물(W)의 외형 크기와 예열 후 가공대상물(W)의 외형 크기의 차이도 흡수될 수 있다. 따라서, 클리어런스(α)는 상온시 가공대상물(W)의 외형 크기(길이), 상온에서의 가공대상물(W)의 온도와 성형 후 가공대상물의 온도와의 차이, 및 가공대상물(W)의 재질에 따라 정해지는 선팽창 계수에 의해 산출되는 가열에 의한 신장량을 초과하는 크기로 할 필요가 있다.
도 5B에 나타낸 바와 같이, 로더 핸드(4b)에는 촬상 카메라(4a)(위치검출부)가 마련되어 있다. 촬상 카메라(4a)는 가공대상물(W)의 외형 위치(예를 들어 좌상 모서리부)와 기준 위치(얼라이먼트 마크)의 거리(위치 어긋남)를 검출한다. 구체적으로는, X축 기준 블록(10c)과 Y축 기준 블록(10d)이 맞닿을 수 없는 변이 교차한 모서리 부분과, 얼라인먼트 마크와의 X-Y 방향의 각각의 거리(위치 어긋남량)를 검출한다. 이로써, 예를 들어, X 방향 및 Y 방향의 각각에서 10mm의 거리가 되는 것을 상정하고 있던 경우에, X 방향의 거리가 10mm이고 Y방향의 거리도 10mm이면, 가공대상물(W)의 중심 위치의 어긋남량은 X-Y 방향 모두 0mm이다. 한편, 이 경우에, X 방향의 거리가 9mm이고 Y 방향의 거리는 9.5mm이면, 가공대상물(W)의 중심 위치의 어긋남량은, X 방향의 어긋남량이 0.5mm가 되고, Y 방향의 어긋남량은 0.25mm가 된다. 이러한 가공대상물(W)의 위치 어긋남량을 후술하는 구성에 의해 위치맞춤한 후에 홀딩하여 반송함으로써, 위치 결정 구멍 등을 사용하지 않고 반송하여 금형에 위치결정할 수 있다.
후술하는 바와 같이, 제어부(25)에 구비한 화상 처리부(23)(도 6 참조)는, 프리히팅 스테이지(10b) 상에 배치된 가공대상물(W)의 외형 위치(좌표)를 읽어와서 얼라인먼트 마크와의 X-Y 방향의 거리(위치 어긋남)를 검출한다. 로더(4)에는 X-Y 서보 기구(24)(위치맞춤기구)가 마련되어 있으며, 로더 핸드(4b)를 X-Y 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다. 구체적으로는, X축 모터(24a)의 모터 기어(24b)는 로더 핸드(4b)의 X축 랙부(4b3)와 맞물려 있으며, Y축 모터(24c)의 모터 기어(24d)는 로더 핸드(4b)의 Y축 랙부(4b4)와 맞물려 있다. X-Y 서보 기구(24)는 촬상 카메라(4a)에서 검출된 위치 어긋남량에 따라 로더 핸드(4b)의 중심 위치(O)를 가공대상물(W)의 중심 위치(O)와 X-Y 방향으로 위치맞춤한다. 로더(4)는 가공대상물(W)을 로더 핸드(4b)에 홀딩한 채, 몰드 금형(11a)으로 반송한다. 그리고 하부금형에 마련된 잠금 블록과 위치맞춤하여 가공대상물(W)이 로더 핸드(4b)로부터 하부금형 클램프면에 받아 건내어지게 되어, 가공대상물(W)이 흡착 홀딩된다.
또한, 로더(4)에는 1대의 촬상 카메라(4a)를 마련하였는데, 도 5C에 나타낸 바와 같이, 로더 핸드(4b)에 복수대의 촬상 카메라(4a)를 마련하여 가공대상물(W)의 대각 위치의 좌표를 읽어와서, 가상 스테이지 중심 위치(O1)와 가공대상물 중심 위치(O2)와의 X-Y 방향의 위치 어긋남을 화상처리부(23)에서 검출하여, X-Y 서보 기구(24)를 작동시켜 로더(4)와 가공대상물(W)의 중심 위치(O2)를 위치맞춤하도록 할 수도 있다.
여기에서, 압축성형장치의 제어 시스템에 대해, 프리히팅부(10) 및 로더(4)를 중심으로 하는 블록 구성도를 참조하여 설명한다. 제어부(25)는 상위 컨트롤러나 조작부 등의 입력부(26)로부터의 입력 신호에 따라 압축성형장치의 동작을 제어하는 CPU, 제어 프로그램이 저장된 ROM, 제어 프로그램을 독출하여 CPU의 가공대상물 에리어 등에 사용되는 RAM, 촬상 카메라(4a)에 의해 촬상된 화상으로부터 좌표를 읽어와서 위치 어긋남량을 산출하는 화상처리부(23) 등을 구비하고 있다. 제어부(25)로부터는 프리히팅부(10)에 구비한 프리히터(10a), X축 푸셔(10g), Y축 푸셔(10h), 진공발생장치(21)에 출력 지령이 송출되고, 로더(4)에 구비한 전공 레귤레이터(22), X-Y 서보 기구(24) 등에 출력 지령이 송출되어, 각 부의 동작이 제어된다.
여기서, 프리히팅부(10) 및 로더(4)를 이용한 가공대상물 얼라인먼트 동작의 일례에 대해, 도 7에 나타낸 플로우챠트를 참조하여 설명한다.
도 1에 나타낸 가공대상물 딜리버리 유닛(C)의 딜리버리 위치(Q)에 있는 가공대상물 이송부(2)로부터 수지(R)가 탑재된 가공대상물(W)을 로더(4)가 수취하여, 해당 로더(4)가 프리히팅 스테이지(10b) 상에 반송하면, 가공대상물 얼라인먼트 동작이 시작된다(단계 S1).
로더(4)가 프리히팅 스테이지(10b) 상에 도달하면, 로더 핸드(LD 핸드)(4b)가 하강하여 가공대상물(W)을 프리히팅 스테이지(10b)에 누른다(단계 S2). 이 때, 가공대상물(W)의 휨을 교정하여 스테이지와의 사이에 공극이 생기지 않도록 하기 위해 전공 레귤레이터(22)에 의해 형틀체(4b1)의 가압력을 강화하도록 제어할 수도 있다. 예열시의 가공대상물(W)에 대한 열전도율을 높이기 위함이다.
이어, 진공발생장치(21)를 기동하여 프리히팅 스테이지(10b)의 흡착 구멍(10f)으로부터 가공대상물(W)을 흡인하여 프리히팅 스테이지(10b) 상에 흡착하는 동시에, 프리히터(10a)를 기동하여 가공대상물(W) 및 수지(R)를 소정 온도(예를 들면 100℃)까지 예열한다(단계 S3: 도 4A, B 참조).
가공대상물(W) 및 수지(R)가 예열되면, 진공발생장치(21)에 의해 흡착을 약화시켜(진공파괴하여), 도 4A에 나타낸 바와 같이 X축 푸셔(10g)를 작동시켜 실린더 로드의 선단부에 마련된 압박부재(10g1)가 가공대상물(W)의 Y축 방향 끝면을 밀어 움직여서 대향 배치된 한 쌍의 X축 기준 블록(10c)에 대고 누른다. 또한, Y축 푸셔(10h)를 작동시켜, 실린더 로드의 선단부에 마련된 압박부재(10h1)가 가공대상물(W)의 X축 방향 끝면을 밀어 움직여서 대향배치된 한 쌍의 Y축 기준 블록(10d)에 대고 누른다. 이로써 가공대상물(W)을 프리히팅 스테이지(10b)에 대해 회전 방향으로 얼라인먼트한다(θ 어긋남 보정: 단계 S4).
가공대상물(W)의 얼라인먼트 동작이 종료하면, 다시 진공발생장치(21)를 기동하여 프리히팅 스테이지(10b)의 흡착 구멍(10f)으로부터 가공대상물(W)을 흡인하여 프리히팅 스테이지(10b) 상에 흡착하는 동시에, 프리히터(10a)를 기동하여 가공대상물(W) 및 수지(R)를 소정 온도(예를 들면 100℃)까지 예열한다(단계 S5).
이어, 로더 핸드(4b)에 탑재한 촬상 카메라(4a)에 의해, 로더 핸드(4b)를 X축 방향으로 이동시켜 가공대상물(W)의 좌상 모서리부의 외형 화상 및 얼라이먼트 마크의 화상을 도입한다(스텝 S6: 도 5B 참조). 제어부(25)에 마련된 화상 처리부(23)는 도입된 화상으로부터 화상 처리를 시작하고(단계 S7), 가공대상물(W)의 X-Y 방향의 위치 어긋남량(보정량)을 산출한다(단계 S8).
화상 처리부(23)에서 산출된 가공대상물(W)의 X-Y 방향의 위치 어긋남량에 따라, 제어부(25)는 모터 드라이버를 통해 X-Y 서보 기구(24)에 의해 X축 모터(24a) 및 Y축 모터(24c)의 구동을 제어하여(도 5B 참조) 로더 핸드(4b)를 X-Y 방향으로 이동시킴으로써 로더 핸드(4b)의 중심 위치(O)를 가공대상물(W)의 중심 위치(O)와 위치맞춤한다(단계 S9).
다음으로, 가공대상물 얼라인먼트를 완료한다(단계 S10).
그 후, 로더 핸드(4b)가 프리히팅 스테이지(10b) 상에 하강하여, 가공대상물(W)의 한 변에 복수 부위에 마련된 척(4b2)(다점 척)에 의해 가공대상물 이면측을 지지한 상태로 가공대상물(W)을 상면측으로부터 환형의 형틀체(4b1)에 의해 전체 둘레에 걸쳐 누름으로써 가공대상물 양면을 사이에 끼우도록 홀딩한다(도 5A 참조). 도 1에 나타낸 바와 같이 가공대상물(W)을 홀딩한 로더 핸드(4b)가 상승하면, 로더(4)는 프리히팅 스테이지(10b) 위로부터 몰드 금형(11a)에 이동하여 하부금형으로 가공대상물(W)을 반입한다.
상기 구성에 따르면, 프리히팅부(10)(가공대상물 얼라인먼트부)에서 얼라인먼트된 가공대상물(W)을 로더(4)(로더 핸드 기구)가 홀딩할 때에, 가공대상물(W)의 외형 위치와 기준 위치(얼라인먼트 마크)와의 X-Y 방향의 위치 어긋남량에 따라 로더 핸드(4b)의 중심 위치를 가공대상물(W)의 중심 위치와 위치맞춤하고 나서 홀딩하므로, 얇은 대형 사이즈의 가공대상물(W)을 위치어긋나지 않고 홀딩할 수 있다.
프리히팅 스테이지(10b)에서 예열되어 가공대상물(W)의 뒤틀림량이 다르더라도 형틀체(4b1)의 가압력을 가변으로 함으로써 가공대상물(W)의 평탄도를 유지할 수 있으며, 가공대상물(W)을 로더 핸드(4b)로 평탄도를 유지한 채 정확하게 가공대상물(W)의 외형 사이즈를 검출하여 정확하게 위치결정하여 홀딩할 수 있다.
본 실시예의 몰드 금형(11a)은 상부금형 캐비티 타입에 대해 설명하였는데, 하부금형 캐비티 타입의 몰드 금형일 수도 있다. 이 경우, 홀더 플레이트(5)에 대해 가공대상물(W)은 전자부품 탑재면을 아래로 향하게 하여 탑재되며, 가공대상물 이송부(2)에 의해 이송되도록 할 수도 있다.
또한, 가공대상물(W)은 로더(4)에 의해 상부금형으로 공급되고, 몰드 수지(R)(과립 수지 또는 액상 수지)는 수지 공급 유닛(B)에 의해 직접 하부금형 캐비티 내에 디스펜서를 통해 공급하도록 할 수도 있으며, 릴리스 필름(F)에 올려놓은 상태로 몰드 수지(R)를 공급하도록 할 수도 있다.
또한, 가공대상물 얼라인먼트부는 프리히팅부(10)를 예시하여 로더 핸드 기구로서 로더(4)를 예시하였는데, 이에 한정되는 것은 아니며, 가공대상물(W)을 올려놓는 수지 공급 스테이지(7)나 가공대상물(W)을 픽 업하여 반송하는 픽 앤드 플레이스 기구(8) 등에 적용할 수도 있다.
A: 가공대상물 공급 유닛 B: 수지 공급 유닛
C: 가공대상물 딜리버리 유닛 D: 프레스 유닛
E: 냉각 유닛 P: 수취 위치
Q: 딜리버리 위치 W: 가공대상물
K: 캐리어 T: 전자 부품
1: 압력 성형 장치 2: 가공대상물 이송부
2a: 이송부 본체 3: 레일부
4: 로더 4a: 촬상 카메라
4b: 로더 핸드 4b1: 형틀체
4b2: 척 4b3: X축 랙부
4b4: Y축 랙부 5: 홀더 플레이트
6: 디스펜서 7: 수지 공급 스테이지
7a: 전자 저울 7b: 리프터 장치
8: 픽 앤드 플레이스 기구 9: 클리너 장치
10: 프리히팅부 10a: 프리히터
10b: 프리히팅 스테이지 10c: X축 기준 블록
10d: Y축 기준 블록 10e: 히터대
10f: 흡착 구멍 10g: X축 푸셔
10g1, 10h1: 압박부재 10h: Y축 푸셔
11: 프레스부 11a: 몰드 금형
11b: 필름 반송 기구 F: 릴리스 필름
12: 냉각 스테이지 21: 진공발생장치
22: 전공 레귤레이터 23: 화상 처리부
24: X-Y 서보 기구 24a: X축 모터
24b, 24d: 모터 기어 24c: Y축 모터
25: 제어부 26: 입력부

Claims (6)

  1. 전자 부품이 캐리어에 탑재된 가공대상물이 몰드 금형으로 반송되어 수지 몰딩되는 수지 몰드 장치로서,
    스테이지 상에 홀딩된 가공대상물의 자세를 기준 위치에 정렬하는 가공대상물 얼라인먼트부와,
    상기 가공대상물 얼라인먼트부에서 얼라인먼트된 상기 가공대상물을 홀딩하여 상기 몰드 금형으로 반송하는 로더 핸드 기구를 구비하고 있으며,
    상기 로더 핸더 기구는
    상기 스테이지 상의 상기 가공대상물을 사이에 끼워 홀딩하는 로더 핸드와,
    상기 로더 핸드에 구비한 상기 가공대상물의 외형 위치와 상기 기준 위치의 위치 어긋남을 검출하는 위치 검출부와,
    상기 위치 검출부에서 검출된 위치 어긋남량에 따라 상기 로더 핸드의 중심 위치를 상기 가공대상물의 중심 위치와 X-Y 방향으로 위치맞춤하는 위치맞춤기구를 구비한 것을 특징으로 하는 수지 몰드 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공대상물 얼라인먼트부는 상기 가공대상물을 X-Y 방향으로 각각 마련된 기준 블록에 대해 꽉 대고 눌러 상기 가공대상물의 자세를 상기 기준 위치에 정렬하는 수지 몰드 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 검출부는 촬상 카메라를 구비하며, 스테이지 상에 배치된 상기 가공대상물의 외형 좌표를 읽어와서 상기 기준 위치를 나타내는 위치 결정 마크와의 X-Y 방향의 위치 어긋남을 검출하는 수지 몰드 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 위치 검출부는 복수의 촬상 카메라를 구비하며, 상기 가공대상물 외형의 대각 위치에 있는 좌표를 검출하여 가상 스테이지 중심 위치와의 X-Y 방향의 위치 어긋남을 검출하는 수지 몰드 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 스테이지는 상기 가공대상물을 예열하는 프리히팅 스테이지인 수지 몰드 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 로더 핸드는 상기 가공대상물 상면으로부터 외주연부를 가압하는 환형의 가압부재와, 상기 가공대상물 하면을 상기 가공대상물 끝면과 소정의 클리어런스를 두고 지지하는 척을 구비하며, 상기 가압부재는 상기 가공대상물의 가압력이 가변되도록 제어되고, 상기 로더 핸드 기구는 상기 프리히팅 스테이지에서 예열된 가공대상물을 상기 가압부재와 상기 척 사이에 끼운 채 상기 몰드 금형으로 반송하는 수지 몰드 장치.
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