(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料を加熱し駆動部に設けられたプランジャの移動により当該成形材料を金型に射出し成形する樹脂射出成形機において、
前記プランジャが、前記駆動部と独立に駆動することができる独立駆動手段と、
前記プランジャの変位を検出する変位検出手段と、
前記変位検出手段の検出結果から樹脂の射出状態の異常状態を検出する異常状態検出手段と、
を備え、
前記プランジャは複数設けられ、
前記変位検出手段は前記複数のプランジャそれぞれの変位を検出し、
前記変位検出手段による検出は任意のタイミングで行われ、
前記異常状態検出手段は、前記変位検出手段の検出結果の値の変化により、樹脂の射出状態の異常状態を検出し、
前記検出結果が、時間に対する各プランジャの変位の形状であり、
前記異常状態検出手段は、前記変位の形状に応じた異常状態を検出することを特徴とする樹脂射出成形機。
【請求項２】
成形材料を加熱し駆動部に設けられたプランジャの移動により当該成形材料を金型に射出し成形する樹脂射出成形方法において、
前記プランジャが、前記駆動部と独立に駆動することができる独立駆動工程と、
前記プランジャの変位を検出する変位検出工程と、
前記変位検出工程の検出結果から樹脂の射出状態の異常状態を検出する異常状態検出工程と、
を備え、
前記プランジャは複数設けられ、
前記変位検出工程において、前記複数のプランジャそれぞれの変位を検出し、
前記変位検出工程による検出は任意のタイミングで行われ、
前記異常状態検出工程において、前記変位検出手段の検出結果の値の変化により、樹脂の射出状態の異常状態を検出し、
前記検出結果が、時間に対する各プランジャの変位の形状であり、
前記異常状態検出工程において、前記変位の形状に応じた異常状態を検出することを特徴とする樹脂射出成形方法。
【請求項３】
成形材料を加熱し駆動部に設けられたプランジャの移動により当該成形材料を金型に射出し成形する樹脂射出成形機に含まれるコンピュータを、
前記プランジャが、前記駆動部と独立に駆動することができる独立駆動手段、
前記プランジャの変位を検出する変位検出手段、および、
前記変位検出手段の検出結果から樹脂の射出状態の異常状態を検出する異常状態検出手段として機能し、
前記プランジャは複数設けられ、
前記変位検出手段は前記複数のプランジャそれぞれの変位を検出し、
前記変位検出手段による検出は任意のタイミングで行われ、
前記異常状態検出手段は、前記変位検出手段の検出結果の値の変化により、樹脂の射出状態の異常状態を検出し、
前記検出結果が、時間に対する各プランジャの変位の形状であり、
前記異常状態検出手段は、前記変位の形状に応じた異常状態を検出することを特徴とすることを特徴とする樹脂射出成形プログラム。
【請求項４】
請求項３に記載の情報処理プログラムがコンピュータ読み取り可能に記録されていることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造設備における封入装置にて、熱硬化性樹脂を加熱・溶解して金型のキャビティ内に射出・過重負荷する射出ユニットの樹脂射出方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂射出装置例えば、半導体封止装置において、従来の樹脂射出方法は金型のキャビティ内に熱硬化型封止樹脂材料（熱硬化性樹脂）を加熱・溶融後、射出装置にて射出（注入）、加圧制御する際に駆動系に負荷される荷重を計測して行っていた。その際に複数の熱硬化型樹脂を同時に押し込む必要があるため、それぞれの熱硬化型樹脂に対応する複数本で形成されるプランジャにスプリング機構を設けることにより、熱硬化型樹脂の質量ばらつきから発生する荷重ばらつきをそれぞれのスプリングのたわみにより吸収していた。
特許文献１では、プランジャにスプリング機構を設け、プランジャに過負荷が作用したときに、過負荷が作用しているプランジャを、当該スプリング機構の作用により、過負荷が作用する方向と反対方向へ退避させる発明が開示されている。
【特許文献１】特開平０５−２４５８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、前記スプリング機構では粉末樹脂を打錠により形成したことによる樹脂質量ばらつきが大きくなるとそれぞれの付加荷重もばらつき、最低必要荷重が確保できなくなり品質を悪化させるという課題がある。また、駆動部の動きに対してそれぞれのプランジャに生じる、樹脂の劣化や品質異常による流動性や粘度の違いによる押し込み状態の異常を検出できないという課題もある。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、封止金型のキャビティ内に樹脂を射出する複数本のプランジャの変位をそれぞれセンサで任意のタイミングで検出し、駆動系の動きと独立してプランジャ動作の傾き、急動、超過等の計測を行うことで射出時の樹脂の流動状態や粘度の変化による駆動系だけでは検出できない射出異常、樹脂量のばらつきによるによる射出荷重不足、オーバーロードの検出が可能とする樹脂射出装置、樹脂射出方法、樹脂射出プログラム及び記録媒体等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、  成形材料を加熱し駆動部に設けられたプランジャの移動により当該成形材料を金型に射出し成形する樹脂射出成形機において、前記プランジャが、前記駆動部と独立に駆動することができる独立駆動手段と、前記プランジャの変位を検出する変位検出手段と、前記変位検出手段の検出結果から樹脂の射出状態の異常状態を検出する異常状態検出手段と、を備え、前記プランジャは複数設けられ、前記変位検出手段は前記複数のプランジャそれぞれの変位を検出し、前記変位検出手段による検出は任意のタイミングで行われ、前記異常状態検出手段は、前記変位検出手段の検出結果の値の変化により、樹脂の射出状態の異常状態を検出し、前記検出結果が、時間に対する各プランジャの変位の形状であり、前記異常状態検出手段は、前記変位の形状に応じた異常状態を検出することを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、樹脂射出成形機は、前記駆動部と独立に駆動することができる前記プランジャの変位を検出することができる。
【０００７】
従って、プランジャに負荷する加重のばらつきの有無を検出して最低必要加重の確保や加重のオーバーロード（過負荷）を検出することができる。また、キャビティの上型と下型のキャビティ間（上型と下型の合わせ目）からの樹脂漏れや樹脂つまりの検出が可能となる。加えて、駆動部の動きだけでは検出できない各プランジャの動作異常を検出することができ、ワイヤ流れや樹脂未充填（ショート）や気泡（バブル）の検出が可能となる。
【０００９】
この発明によれば、樹脂射出成形機は、前記駆動部と独立に駆動することができる前記複数のプランジャの変位を検出することができる。
【００１０】
従って、複数あるプランジャに負荷する加重のばらつきの有無を検出して最低必要加重の確保や加重のオーバーロード（過負荷）を検出することができる。また、キャビティの上型と下型のキャビティ間（上型と下型の合わせ目）からの樹脂漏れや樹脂つまりの検出が可能となる。加えて、駆動部の動きだけでは検出できない各プランジャの動作異常を検出することができ、ワイヤ流れや樹脂未充填（ショート）や気泡（バブル）の検出が可能となる。
【００１２】
従って、各プランジャの異常状態が作業者の人為的判断を要さず的確に告知されるため、漏れのない異常状態の検出が可能となる。
【００１４】
従って、各プランジャの異常状態が作業者の人為的判断を要さず一定の間隔で判断されるため、漏れのない異常状態の検出が実行される。
【００１６】
従って、各プランジャの異常状態が一定の数値の変化で判断されるため、確実で再現性のある異常状態の検出が実行される。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、成形材料を加熱し駆動部に設けられたプランジャの移動により当該成形材料を金型に射出し成形する樹脂射出成形方法において、前記プランジャが、前記駆動部と独立に駆動することができる独立駆動工程と、前記プランジャの変位を検出する変位検出工程と、前記変位検出工程の検出結果から樹脂の射出状態の異常状態を検出する異常状態検出工程と、を備え、前記プランジャは複数設けられ、前記変位検出工程において、前記複数のプランジャそれぞれの変位を検出し、前記変位検出工程による検出は任意のタイミングで行われ、前記異常状態検出工程において、前記変位検出手段の検出結果の値の変化により、樹脂の射出状態の異常状態を検出し、前記検出結果が、時間に対する各プランジャの変位の形状であり、前記異常状態検出工程において、前記変位の形状に応じた異常状態を検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、成形材料を加熱し駆動部に設けられたプランジャの移動により当該成形材料を金型に射出し成形する樹脂射出成形機に含まれるコンピュータを、前記プランジャが、前記駆動部と独立に駆動することができる独立駆動手段、前記プランジャの変位を検出する変位検出手段、および、前記変位検出手段の検出結果から樹脂の射出状態の異常状態を検出する異常状態検出手段として機能し、前記プランジャは複数設けられ、前記変位検出手段は前記複数のプランジャそれぞれの変位を検出し、前記変位検出手段による検出は任意のタイミングで行われ、前記異常状態検出手段は、前記変位検出手段の検出結果の値の変化により、樹脂の射出状態の異常状態を検出し、前記検出結果が、時間に対する各プランジャの変位の形状であり、前記異常状態検出手段は、前記変位の形状に応じた異常状態を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明によれば、樹脂射出成形機は、前記駆動部と独立に駆動することができる前記プランジャの変位を検出することができるため、プランジャに負荷する加重のばらつきの有無を検出して最低必要加重の確保や加重のオーバーロード（過負荷）を検出することができ、駆動部の動きだけでは検出できない各プランジャの動作異常を検出することができ、ワイヤ流れや樹脂未充填（ショート）や気泡（バブル）の検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
先ず、本実施形態に係る樹脂射出成形機Ｓの構成及び機能概要について、図１を用いて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る樹脂射出成形機Ｓの概要構成の一例を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、樹脂射出成形機Ｓは、金型の一例としての上型１及び下型２、成形材料の一例としての熱硬化型樹脂３、キャビティ４、キャビティ５、複数のプランジャの一例としてのプランジャ６Ａ〜６Ｄ、ヒータ７、リードフレーム８、半導体素子９、ワイヤ１０、射出ユニット１１、独立駆動手段の一例としてのスプリング１２、変位検出手段の一例としての変位センサ１３及びセンサ反射板１４、荷重測定器１５、荷重制御部１６、異常状態検出手段の一例としての制御部１７、駆動部の一例としての駆動部１８等とを含んで構成されている。
【００２３】
上型１と下型２にはそれぞれの表面が向き合って密着した際に上型１と下型２にそれぞれ配置されているヒータ７により加熱・溶融して流動性がよくなった熱硬化型樹脂３を射出して製品の形状を形成する凹型のキャビティ４とキャビティ５がそれぞれ形成されている。
【００２４】
キャビティ４及びキャビティ５の間には樹脂を成型するリードフレーム８が介在され、リードフレーム８上には溶融した熱硬化型樹脂３により覆われて最終製品となる半導体素子９とワイヤ１０が前工程において付加されている。
【００２５】
また、キャビティ４及びキャビティ５は複数の製品の成型ができるように製品の数と同数で形成されている。
【００２６】
キャビティ４及びキャビティ５で形成された空間に熱硬化型樹脂３を射出するプランジャ６Ａ〜６Ｄはキャビティ４及びキャビティ５と同数もしくは１本あたり同数の製品を成型できるように構成され、各プランジャ６Ａ〜６Ｄは射出ユニット１１と加圧力発生用のスプリング１２を介して配置されている。さらにプランジャ６Ａ〜６Ｄはセンサ反射板１４を有しており、スプリング１２のたわみにより発生するセンサ反射板１４の変位を検出する変位センサ１３と変位センサ１３からの出力を読み取る制御部１７をそれぞれ有している。
【００２７】
射出ユニット１１は熱硬化型樹脂３を射出するために駆動部１８により上下駆動を行う。駆動部１８が上昇すると溶融した熱硬化型樹脂３が射出されてキャビティ４及びキャビティ５の間の空間に充填される。完全に充填されるとプランジャ６には背圧が負荷され荷重制御部１６で制御される荷重測定器１５により負荷荷重を検出する。
【００２８】
次に本実施形態の動作の一例を図１〜図８を用いて説明する。図２は図１の側面図であり、図３は熱硬化型樹脂３が射出される様子を示す樹脂射出成形機の側面図であり、図４は熱硬化型樹脂３が充填された様子を示す樹脂射出成形機の側面図であり、図５はプランジャ６、駆動部１８及び荷重の状態を示すグラフであり、図６はプランジャ６の変位量の違いによる異常状態を示す図であり、図７はプランジャの変位量以外において異常状態が確認される様子を示す図であり、図８はプランジャの変位量以外において異常状態が確認される様子を詳細に示す図である。
【００２９】
本発明の一例の動作を説明すると、前工程において搭載された半導体素子９と電気的接続を行うワイヤ１０にて形成されたリードフレーム８を１８０℃程度に十分加熱された下型２上に供給し、さらに熱硬化型樹脂３をプランジャ６Ａ〜６Ｄと同数分供給する。熱硬化型樹脂３が加熱により溶融される前に同じく１８０℃程度に加熱された上型１を図示しないクランプ機構により下型２上に設置し、リードフレーム８を介して密着させ２５０〜３５０ＭＰａ程の圧力でクランプする（図１及び図２）。
【００３０】
その後１０秒ほどして熱硬化型樹脂３の溶融が開始される頃に駆動部１８を上昇させることで射出ユニット１１を上昇させてプランジャ６Ａ〜６Ｄにより溶融した熱硬化型樹脂３をキャビティ４とキャビティ５の間にできた空間に２〜３ｍｍ／ｓｅｃ程度の速度で射出する（図３）。
【００３１】
さらに射出を続けると、やがて空間内は溶融した熱硬化型樹脂３で満杯になる（図４）。
【００３２】
そのまま駆動部１８を上昇させると充填された熱硬化型樹脂３による背圧で負荷荷重が発生して荷重測定器１５により荷重検出が始まる。検出された荷重を荷重制御部１６により１００Ｋｇｆ／ｃｍ２程度の所定荷重になるまで駆動部１８で押し込み続ける。負荷荷重がスプリング１２の初期たわみ荷重より大きくなるとスプリング１２がたわみ始めて変位センサ１３とセンサ反射板１４との距離が変化する。この変化を任意のタイミング（一定時間間隔）で異常状態検出手段としての制御部１７が読み取る（図４）。
【００３３】
制御部１７で読み取った変位波形は荷重制御部１６で制御される波形と駆動部の位置データとともに図５のようなグラフで表される。
【００３４】
図５において、横軸である時間２１は経過時間を、縦軸である位置及び射出荷重２２はプランジャ６Ａ〜６Ｄ及び駆動部１８の位置及び荷重測定器１５により検出される射出荷重をそれぞれ示す。プランジャ６Ａ位置２３〜プランジャ６Ｄ位置２６は、各プランジャの各経過時間における位置の変化を示すグラフである。駆動部１８の位置２７は、駆動部１８の各経過時間における位置の変化を示すグラフである。射出荷重２８は、前記プランジャ６Ａ〜６Ｄによる各経過時間における射出荷重の変化を示すグラフである。プランジャ位置２９は、プランジャ６Ａ〜６Ｄによって熱硬化型樹脂３が全てキャビティ４及びキャビティ５の間の空間に充填された時のプランジャ６Ａ〜６Ｄの位置及び時間を示している。
【００３５】
正常な場合は図５のように各プランジャ位置２３〜２６はすべての変位データ（プランジャ６Ａ位置２３〜２６が示すグラフ）が同等な波形（形状）をしている。
【００３６】
しかし、ある一つのプランジャが射出している樹脂の量が多い場合、たとえば図６のようにプランジャ６Ｂの樹脂量が多い場合キャビティ４及びキャビティ５内の空間が樹脂で満杯になった時にプランジャ６Ｂのみ変位が大きく変位センサ１３との距離が短くなる。
【００３７】
そのときの波形は図６のようになるが、駆動部１８は射出ユニット全体への負荷荷重で制御されており、各プランジャの変位量や負荷荷重を検出することはできない。しかし、各プランジャに変位センサ１３を設けたことによりすべての変位を検出することが可能になり、変位量を比較してある設定値より変位が大きい、または小さい場合を樹脂量のばらつきによる負荷荷重のオーバーロード、荷重不足即ち、異常状態として検出することが可能になる。このようにして、制御部１７は、異常状態を検出する。
【００３８】
また、変位量以外にも変位時の傾きの大小や任意の区間内の傾き比較、瞬間最大変位量の検出が可能になり、樹脂を射出中に流動性が急激に変化したり、樹脂の硬化状態による粘性変化による異常を検出することが可能になる（図７、図８）。
【００３９】
図７はプランジャの変位量以外において異常状態が確認される様子を示すことの一例を示している。具体的には、各プランジャ６Ａ〜６Ｄの位置を示す曲線において、プランジャ６Ａ位置２３は傾きが大きすぎる一例を、プランジャ６Ｂ位置２４は傾きが小さすぎる一例を、プランジャ６Ｃ位置２５は傾きが急動（プランジャの移動速度が不均一）である一例を、プランジャ６Ｄ位置２６は超過（プランジャの移動量が大きすぎた場合）した場合の一例をそれぞれ示している。
【００４０】
図８はプランジャ６の変位量以外において異常状態が確認される様子を詳細に示す図であり、具体的には、図７における各プランジャ６Ａ〜６Ｄの位置を示す曲線とプランジャの正常状態の位置を示す曲線３０を対比している。
【００４１】
プランジャ６Ａ位置２３では、正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、曲線の傾きが大きくなっている。これはプランジャの正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、プランジャ６Ａが樹脂を射出する量が少なく、樹脂の流動性が悪い等の異常状態であることが推認される。
【００４２】
プランジャ６Ｂ位置２４では、正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、曲線の傾きが小さくなっている。これはプランジャの正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、プランジャ６Ｂが樹脂を射出する時間が多く、樹脂の流動性が悪い等の異常状態であることが推認される。
【００４３】
プランジャ６Ｃ位置２５では、正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、曲線の傾きが急動（プランジャの移動速度が不均一）である状態を示している。これはプランジャの正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、プランジャ６Ｃが樹脂を射出する時間が不均一で、樹脂の流動性が悪い等の異常状態であることが推認される。
【００４４】
プランジャ６Ｄ位置２６では、正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、曲線の傾きが超過（プランジャの移動量が大きすぎた場合）した状態を示している。これはプランジャの正常状態の位置を示す曲線３０と比較して、プランジャ６Ｄが樹脂を射出する量が少ない等の異常状態であることが推認される。
【００４５】
このように、変位時の傾きの大小や任意の区間内の傾き比較、瞬間最大変位量の検出を行い、正常状態の位置を示す曲線３０と比較することにより異常状態を検出することができる。
【００４６】
以上説明したように、本実施形態によれば、駆動部１８と駆動部１８と独立に駆動することができるスプリング１２によって駆動する複数のプランジャ６Ａ等の変位を、変位センサ１３及びセンサ反射板１４によって検出することができる。  
【００４７】
従って、プランジャに負荷する加重のばらつきの有無を検出して最低必要加重の確保や加重のオーバーロード（過負荷）を検出することができる。また、キャビティの上型と下型のキャビティ間（上型と下型の合わせ目）からの樹脂漏れや樹脂つまりの検出が可能となる。加えて、駆動部の動きだけでは検出できない各プランジャの動作異常を検出することができ、ワイヤ流れや樹脂未充填（ショート）や気泡（バブル）の検出が可能となる。
また、制御部１７は、前記変位センサ１３及びセンサ反射板１４による検出結果から異常状態を検出することができる。
【００４８】
従って、各プランジャの異常状態が作業者の人為的判断を要さず的確に判断されるため、漏れのない異常状態の検出を行うことができる。
【００４９】
また、制御部１７は、前記異常状態の検出を任意のタイミングで行うため、各プランジャの異常状態が作業者の人為的判断を要さず一定の間隔で告知することができる。
従って、漏れのない異常状態の検出を行うことができる。
【００５０】
また、制御部１７は、前記検出結果の値の変化（例えば、図８）により樹脂の射出状態の異常を検出することができる。
【００５１】
従って、各プランジャの異常状態が一定の数値の変化で判断されるため、確実で再現性のある異常状態の検出が実行される
また、前記変位センサ１３及びセンサ反射板１４は、接触式、非接触式のいずれをも用いることができる。
また、変位検出手段は、センサだけでなく、ひずみゲージ光学センサ、渦電流式センサのいずれをも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本実施形態に係る樹脂射出成形機Ｓの概要構成の一例を示す図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】熱硬化型樹脂３が射出される様子を示す樹脂射出成形機の側面図である。
【図４】熱硬化型樹脂３が充填された様子を示す樹脂射出成形機の側面図である。
【図５】プランジャ、駆動部１８及び荷重の状態を示すグラフである。
【図６】プランジャの変位量の違いによる異常状態を示す図である。
【図７】プランジャの変位量以外において異常状態が確認される様子を示す図である。
【図８】プランジャの変位量以外において異常状態が確認される様子を詳細に示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  上型
２  下型
３  熱硬化型樹脂
４  キャビティ
５  キャビティ
６Ａ  プランジャ
６Ｂ  プランジャ
６Ｃ  プランジャ
６Ｄ  プランジャ
７  ヒータ
８  リードフレーム
９  半導体素子
１０  ワイヤ
１１  射出ユニット
１２  スプリング
１３  変位センサ
１４  センサ反射板
１５  荷重測定器
１６  荷重制御部
１７  制御部
１８  駆動部
Ｓ  樹脂射出成形機
【図５】
0005151553.tif 000002
【図６】
0005151553.tif 000003
【図７】
0005151553.tif 000004
【図８】
0005151553.tif 000005
【図１】
0005151553.tif 000006
【図２】
0005151553.tif 000007
【図３】
0005151553.tif 000008
【図４】
0005151553.tif 000009