(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下にタイバーにて対向状態に固定配置された上部プラテン及び下部ベースプラテンと、前記上部プラテンと下部ベースプラテン間に上下動可能に設けられた移動プラテンと、前記上部プラテンの下面側に保持された上部熱盤と、前記移動プラテンの上面側に保持された下部熱盤と、前記上部熱盤及び下部熱盤に夫々着脱自在に嵌装された上下一対の上金型及び下金型と、前記移動プラテンと下部ベースプラテン間に設けられて、前記移動プラテンを上下動させ前記金型を型締めするダブルトグル機構と、前記タイバーの下部ベースプラテン側近傍に設けられた型締め力検出機構とを備えた半導体樹脂装置において、
型閉じ動作中における前記上金型及び下金型が当接する直前の前記型締め力検出機構からの出力をオフセット値として毎回取り込み、前記型締め力検出機構から検出される型タッチ力から前記オフセット値を減算することで、真の型タッチ力を算出する制御手段を有することを特徴とする半導体樹脂封止装置。
【請求項２】
上下にタイバーにて対向状態に固定配置された上部プラテン及び下部ベースプラテンと、前記上部プラテンと下部ベースプラテン間に上下動可能に設けられた移動プラテンと、前記上部プラテンの下面側に保持された上部熱盤と、前記移動プラテンの上面側に保持された下部熱盤と、前記上部熱盤及び下部熱盤に夫々着脱自在に嵌装された上下一対の上金型及び下金型と、前記移動プラテンと下部ベースプラテン間に設けられて、前記移動プラテンを上下動させ前記金型を型締めするダブルトグル機構と、前記タイバーの下部ベースプラテン側近傍に設けられた型締め力検出機構とを備えた半導体樹脂装置において、
型閉じ動作中における前記上金型及び下金型が当接する直前の前記型締め力検出機構からの出力をオフセット値として毎回取り込み、前記型締め力検出機構から検出される型締め力から前記オフセット値を減算することで、真の型締め力を算出する制御手段を有することを特徴とする半導体樹脂封止装置。
【請求項３】
所要型締め力を発生させる電動機の回転停止位置が不明のときは、前記型締め力検出機構からの型締め力を制御量として動作させ、
一旦電動機の回転停止位置が明確になった後の型締め動作のときは、電動機の位置決め制御によって型締め動作を行うことを特徴とする請求項１若しくは２記載の半導体樹脂装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リードフレーム上の半導体素子を樹脂封止するための半導体樹脂封止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、リードフレーム上の半導体素子を樹脂封止するための半導体樹脂封止装置としては、図５に示すものが知られている。
【０００３】
図中の付番１は後述する上部熱盤を保持する上部プラテンを示し、タイバー２により下部ベースプラテン３と上下に対向状態に固定配置されている。前記上部プラテン１と下部ベースプラテン３間には、移動プラテン４がタイバー２に沿って上下動可能に設けられている。前記上部プラテン１の下面側には上部熱盤５が保持され、前記移動プラテン４の上面側には下部熱盤６が保持されている。
【０００４】
前記上部熱盤５、下部熱盤６には、夫々上下一対の上金型７及び下金型８が着脱自在に嵌装されている。以後、上金型７及び下金型８を総称して金型と呼ぶ。前記移動プラテン４と下部ベースプラテン３間には、移動プラテン４を上下動させ前記上金型７及び下金型８を型締めするダブルトグル機構９が配置されている。前記タイバー２の下部ベースプラテン３側近傍には、型締め力検出機構１０が設けられている。前記上部プラテン１は、下部ベースプラテン３から立設された前記タイバー２及び固定ナット１１により固定保持されている。
【０００５】
前記下部熱盤６の上下動に際して干渉しない寸法関係でタイバー２と熱盤間には、リードフレーム及び樹脂タブレットを下金型８上に供給するローダ１２、成形品を金型内から取り出すアンローダ（図示せず）、成形後の金型を清掃するダイクリーナ１３のガイドレール１４が設けられている。前記移動プラテン４下面には、金型内に樹脂を注入するトランスファユニット１５が固定されている。前記ダブルトグル機構９は、下部ベースプラテン３中央にボールネジを使用した駆動力変換機構１６を内蔵し、ベルト伝達機構１７により型締め電動機（以下、単に電動機と呼ぶ）１８と連結されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の半導体樹脂封止装置の型締め力制御は、タイバー２に設けられた型締め力検出機構１０からの型締め力値を常にフィードバックして所定の型締め力値が出力されるようにリアルタイムに電動機１８の停止位置を制御していた。ダブルトグル機構９は型開閉動作及び型締め動作を１つの電動機あるいはそれに代わるアクチュエータにより行える機構であるが、型締め力値を制御量として直接使用すると以下の問題があった。
【０００７】
型締め動作を開始して所定の型締め力発生点近傍に近づいたとき、型締め力の現在値と所要型締め力値との偏差により電動機１８の速度及び位置を制御する。制御の対象は型締め力量であるが、型締め力検出機構１０の検出分解能は電動機１８及びダブルトグル機構９を介した移動プラテン４の移動量分解能に比べて非常に粗い。ダブルトグル機構９自体の歪等が電動機１８への制御値に含まれるため、所定型締め力全域において型締め力と電動機１８の回転量を１つの計算式に乗せることは困難である。しかし、所要型締め力発生点近傍に置いて電動機１８は所要型締め力になるように制御位置を微調整せざるを得ない。
【０００８】
トグル機構は大きな力を受けるために、一般的にすべり軸受を使用しており、当然のことながら静摩擦抵抗と動摩擦抵抗が存在する。一旦停止状態になると補正動させるための起動トルクは大きくなる。リアルタイムに型締め力を制御しようとするとこの起動トルクが頻繁に発生する。この時の電動機１８の回転数は略ゼロに等しいが常にトルクを発生させるため電動機１８の容量はこのトルクを長時間発生させうるものを選定する必要がある。結局大きな容量の電動機になり、装置を構成する上でスペース効率の悪化と電力を無駄に消費してしまう。
【０００９】
さらに、型締め力検出機構１０には一般的に歪ゲージを貼り付けたものを使用するが、ヒステリシスが微量ではあるが存在する。負荷をかけた直後はその出力値を発生しているが、時間が経過すると付加とは反対の方向にオフセットしていく。このオフセットも前記型締め力制御では制御量として誤認識してしまい電動機は型締め力補正動作に移り、トルクを発生し続けることになる。
【００１０】
負荷をかけたときにオフセットが生じると、付加を取り除いたときもそのオフセットは瞬間的には解除されず残ってしまう。よって検出機構のゼロがオフセットしていることになり、次の型締め動作においては真の型締め力すなわち制御量は不明確になってしまう。近年、半導体樹脂封止装置の高生産性が進み、型締めしている時間と型締めしていない時間の比が大きくなった。従来その割合は３：１だったのが、近年、装置の構成及び高速化により６：１になった。要するに、負荷がかけられている時間が長く、前記ヒステリシスによるオフセットは成型工程を重ねていくごとにある値まで徐々に進行していく。装置のメンテナンスあるいは金型清掃、その他要因で装置が停止していたり型締め動作を周期的に行わないときの直後の型締め到達点と装置が運転を始めてある時間が経過したときの型締め到達点が違うことになる。
【００１１】
なお、型締め力値を表示している場合、確かに表示値そのものは常に所定の値を示している。その値になるように制御しているのだから当然であるが、実際の型締め力は表示値のものではないことが理解できる。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、型閉じ動作中における前記上金型及び下金型が当接する直前の型締め力検出機構からの出力を、毎回取り込んで型タッチ力又は型締め力を検出する際のオフセット値として演算制御する構成とすることにより、必要最小限容量の電動機にて型締め制御を行うことで、省電力化と省スペース化を図りうる半導体樹脂封止装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上下にタイバーにて対向状態に固定配置された上部プラテン及び下部ベースプラテンと、前記上部プラテンと下部ベースプラテン間に上下動可能に設けられた移動プラテンと、前記上部プラテンの下面側に保持された上部熱盤と、前記移動プラテンの上面側に保持された下部熱盤と、前記上部熱盤及び下部熱盤に夫々着脱自在に嵌装された上下一対の上金型及び下金型と、前記移動プラテンと下部ベースプラテン間に設けられて、前記移動プラテンを上下動させ前記金型を型締めするダブルトグル機構と、前記タイバーの下部ベースプラテン側近傍に設けられた型締め力検出機構とを備えた半導体樹脂装置において、型閉じ動作中における前記上金型及び下金型が当接する直前の前記型締め力検出機構からの出力をオフセット値として毎回取り込み、前記型締め力検出機構から検出される型タッチ力から前記オフセット値を減算することで、真の型タッチ力を算出する制御手段を有することを特徴とする半導体樹脂封止装置である。
また、本発明は、上下にタイバーにて対向状態に固定配置された上部プラテン及び下部ベースプラテンと、前記上部プラテンと下部ベースプラテン間に上下動可能に設けられた移動プラテンと、前記上部プラテンの下面側に保持された上部熱盤と、前記移動プラテンの上面側に保持された下部熱盤と、前記上部熱盤及び下部熱盤に夫々着脱自在に嵌装された上下一対の上金型及び下金型と、前記移動プラテンと下部ベースプラテン間に設けられて、前記移動プラテンを上下動させ前記金型を型締めするダブルトグル機構と、前記タイバーの下部ベースプラテン側近傍に設けられた型締め力検出機構とを備えた半導体樹脂装置において、型閉じ動作中における前記上金型及び下金型が当接する直前の前記型締め力検出機構からの出力をオフセット値として毎回取り込み、前記型締め力検出機構から検出される型締め力から前記オフセット値を減算することで、真の型締め力を算出する制御手段を有することを特徴とする半導体樹脂封止装置である。
【００１４】
本発明において、所要型締め力を発生させる電動機の回転停止位置が不明の時は、前記型締め力検出機構からの型締め力を制御量として動作させ、一旦電動機の回転停止位置が明確になった後の型締め動作のときは、電動機の位置決め制御によって型締め動作を行うことが好ましい。
【００１５】
本発明において、型タッチ力とは、型締め動作に移行する前段階において金型保護のための低圧型締め動作を行なう時の低圧型締め力を意味する。つまり、型タッチ力とは、金型（上金型、下金型）に異物が混入した場合、いきなり型締め動作を行なうと金型を損傷させるので、これを防ぐための動作に用いる力を意味する。動作原理は、次の通りである。即ち、予め型タッチ検出動作なる行為によって、所定型タッチ力を生ずる電動機の回転位置を記憶しておき、その回転位置に正負の許容差を設定しておく（なお、許容差の決定は、異物の最小検出厚さに相当する電動機の回転量による）。また、運転時には、型締め力検出機構からの出力を見て、所定型タッチ力が発生した時の電動機の回転位置が、前記許容範囲内に入っていれば異物混入なしと判断する。許容範囲外の場合、直ちに所定量型を開き異常停止させる。
【００１６】
本発明において、最初の型締め動作を行うときに、ベーステーブルが作成されていない場合は型締め力検出機能からの型締め力を基に所定型締め力になるように型締め電動機を制御させ、型締め動作中の型締め力と電動機の位置の関係をベーステーブルとテンポラリテーブルに作成し、次回の型締め動作にテンポラリテーブルに記述された所要型締め力に対する型締め電動機の位置を使用し、型締め電動機を位置制御する。型締め電動機は位置制御によって制御されているので、一旦型締め点に位置制御されると保持するのに多くのトルクを必要とせず、型締め中における電力消費を抑えることができる。また、型締め動作中は型締め電動機及びその他の構成物の慣性モーメントを使用できダブルトグル機構特有の型締め初期（倍力率不足）部分での電動機駆動力不足を補うことができることから、小容量の電動機を採用することが可能となり装置構成上で省スペースとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図１を参照して詳細に説明する。但し、図５と同部材は同付番を付して説明する。
（実施例）
図中の付番１は後述する上部熱盤を保持する上部プラテンを示し、タイバー２により下部ベースプラテン３と上下に対向状態に固定配置されている。前記上部プラテン１と下部ベースプラテン３間には、移動プラテン４がタイバー２に沿って上下動可能に設けられている。前記上部プラテン１の下面側には上部熱盤５が保持され、前記移動プラテン４の上面側には下部熱盤６が保持されている。
【００１８】
前記上部熱盤５、下部熱盤６には、夫々上下一対の上金型７及び下金型８が着脱自在に嵌装されている。前記移動プラテン４と下部ベースプラテン３間には、移動プラテン４を上下動させ前記上金型７及び下金型８を型締めするダブルトグル機構９が配置されている。前記タイバー２の下部ベースプラテン３側近傍には、型締め力検出機構１０が設けられている。前記上部プラテン１は、下部ベースプラテン３から立設された前記タイバー２及び固定ナット１１により固定保持されている。
【００１９】
前記下部熱盤６の上下動に際して干渉しない寸法関係でタイバー２と熱盤間には、リードフレーム及び樹脂タブレットを下金型８上に供給するローダ１２、成形品を金型内から取り出すアンローダ（図示せず）、成形後の金型を清掃するダイクリーナ１３のガイドレール１４が設けられている。前記移動プラテン４下面には、金型内に樹脂を注入するトランスファユニット１５が固定されている。前記ダブルトグル機構９は、下部ベースプラテン３中央にボールネジを使用した駆動力変換機構１６を内蔵し、ベルト伝達機構１７により電動機１８と連結されている。
【００２０】
付番２０は、型締め力検出機構１０、電動機１８に夫々電気的に接続された制御手段を示す。この制御手段２０は、電動機１８の制御を行なうもので、型締め力検出機構１０の値は制御手段２０に出力される。
【００２１】
次に、上述した構成の半導体樹脂封止装置の作用効果について説明する。
なお、装置運転に際し、成形するに必要な所要型締め力と所要型締め力に対する製品品質上の管理値は予め入力装置（図示しない）によって制御手段２０に設定されている。
【００２２】
制御手段２０は、図２〜図４に示すように、現在の型締め動作に使用されるオフセット値２１を格納するテーブルと型締め動作完了点の型締め力検出値２２及びそのときの電動機の回転停止位置２３（送り量）を格納するテーブルを持ったカレントテーブル２４と、前回の型締め動作における前記同様の値を格納するテンポラリテーブル２５と、前記２つのテーブルの基準となるベーステーブル２６と、型締め力検出機構１０からの出力や電動機１８の位置検出器からのパルス数を演算及び比較する演算手段(図示せず)と、電動機１８の動作を制御させる制御装置（図示せず）とを有している。
【００２３】
型締め動作を説明すると、金型上にリードフレーム及び樹脂をローダ１２にてセットした後、下金型８は移動プラテン４とともに上昇する。下金型８が上昇する際の上金型７及び下金型８が当接する直前に、制御手段２０は型締め力検出機構１０からの出力を取り込み、カレントテーブル２４にオフセット値２１として格納する。このオフセット値２１は、以降一連の型締め動作における型締め力検出機構１０からの値に加味され、型締め力補正値として扱われる。
【００２４】
型締めされる前に型タッチ検出動作が行われる。ここで、型タッチ検出動作とは金型上に異物混入がないか検出する動作で、所定の型タッチ力に到達したときにそれ以前に登録された電動機１８の回転停止位置と現在の該電動機１８の回転停止位置がある範囲を超えているかどうか、あるいは以前に登録された電動機１１８の回転停止位置に達する前に所定の型タッチ力に到達しそのときの電動機１８の回転停止位置が登録位置と比較して所定の範囲を超えている場合には異常とし、範囲内の時はその後型締め動作に移行するものである（詳細な説明及び図示省く）。
【００２５】
ここで、型タッチ力として演算対象になる値は、型締め力検出機構１０からの出力に前記オフセット値２１を減算したものである。これにより型締め検出機構１０のゼロ点が例えオフセットしていても常に真の型タッチ力が得られる。
型タッチ検出にて異常がない場合のみ、次の型締め動作に進む。型締め動作は、ベーステーブル２６内のデータが存在している場合と存在しない場合によって制御方法が変わる。
【００２６】
まず、ベーステーブル２６内のデータが存在しない場合の制御について、図２を参照して説明する。但し、図２において、（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は夫々オフセット値取込み直後，型締め動作完了直後，テーブル更新後のカレントテーブル２４，テンポラリテーブル２５，ベーステーブル２６の状態を示す。また、所要型締め力３０は６００ｋＮ、製品品質上の管理値３１は２０ｋＮとする（後述する図３、図４の場合も同様）。更に、図２中、「＆ｈ８０Ｄ３５５」とは、電動機の回転量を１６進数で表した数値を示す。ここで、原点位置は「＆ｈ８０００００」となるように決めており、「＆ｈ８０Ｄ３５５」は＋側に「＆ｈＤ３５５」（１０進数換算では５４１０１パルス）分だけ回転した位置になる。モータ１回転で２０００パルス／ＲＥＶとすると、２７．０５０５回転した位置の意味になる。
【００２７】
ベーステーブル２６内のデータが存在しない場合、オフセット値２１を取り込んだ時点で目標型締め力２７を算出する。ここで、目標型締め力２７とは、所要型締め力３０に相当する実際に制御させるための型締め力で、オフセット値２１を加味した型締め力である。次に、電動機１８を目標型締め力２７になるまで型締め動作を行う。目標型締め力２７に到達した時点の電動機１８の回転停止位置２３（送り量）を以て位置制御に切り替えるとともにベーステーブル２６に電動機の該回転停止位置２８を記録する。以後、成形が終了するまで位置制御すなわち型締め力検出機構１０からの出力が例え微量変化しても電動機１８の制御位置を補正しない。これにより、目標型締め力到達点近傍での制御過程における瞬間的な時間のみ電動機１８は大きなトルクを発生させ、位置制御に切り替わった以降は停止に必要な最小限のトルクのみの発生に抑えられる。
【００２８】
ベーステーブル２６は、一度作成されると品種変更、金型変更、設定温度変更、型タッチ基準変更等の事由が発生するまでリセットされない。また、ベーステーブル作成後はテンポラリテーブル２５にも同一の値（電動機回転停止位置）２９が記録される。
【００２９】
次に、上記ベーステーブル２６が作成されていた場合について、図３を参照して説明する。但し、図３において、（Ａ），（Ｂ）は夫々オフセット値取込み直後，型締め動作完了直後のカレントテーブル２４，テンポラリテーブル２５，ベーステーブル２６の状態を示す。
【００３０】
テンポラリテーブル２５に記録されている電動機１８の回転停止位置２９を以て位置決め制御により型締め動作を行う。型締め動作（位置決め動作）完了直後の型締め力検出値２２と電動機位置決め停止位置２３をカレントテーブル２４に記録する。位置決め制御は電動機１８を制御する最も簡単な方法であり、所定の回転停止位置に制御させることは簡単に行うことができる。電動機１８から発生するトルクも型締め開始時の起動トルクと型締め中の駆動トルク及び停止時の減速トルクのみであり、一旦停止点が位置決め範囲に入るとサーボロックする。
【００３１】
サーボロック動作は、目標位置からの偏差に応じてトルクを変化させ位置決め範囲内に留める制御である。電動機１８側のパルス分解能は、型締め点の型締め力分解能より遙かに大きくしかも電動機１８から型締め点までに多くの構成物を介しているため、電動機１８の位置決め範囲内での位置補正は型締め力に対して鈍感である。これは電動機１８にとって多くのトルクを必要とせず行えることであり、型締め中すなわちサーボロック中での電力消費を非常に少なく抑えることができる。
【００３２】
次に、電動機１８が回転停止している位置の補正時のテーブル作成経過について図４を参照して説明する。但し、図４において、（Ａ），（Ｂ）は夫々オフセット値取込み直後，型締め動作完了直後のカレントテーブル２４，テンポラリテーブル２５，ベーステーブル２６の状態を示す。
【００３３】
カレントテーブル２４に記録された型締め力検出値２２は、オフセット値２１を加味しベーステーブル２６に記録された所要型締め力３０とを比較演算し、所定の差が生じたときにはその差に応じた所定のパルス数をテンポラリテーブル２５に記録された電動機１８の回転停止位置２９に加味し記録する。前記「所定の差」とは、予め入力された製品品質上の管理値３１の１／２以下に設定し、所定のパルス数は前記型締め力差に相当する電動機送り量をダブルトグル機構９の計算式に乗せて計算し決定されたものである。前記差が製品品質上の管理値３１以上であった場合は、成型工程終了後装置を停止させ、該旨を画面等にて表示し装置取扱者に知らせる。それと同時にベーステーブル２６内のデータ及びテンポラリテーブル２５内のデータをリセットする。
【００３４】
前記問題なき場合は、次回の型締め動作においてテンポラリテーブル２５に記録された電動機１８の回転停止位置２９を以て前記同様の位置決め制御を行う。問題発生した後は、ベーステーブル２６のデータがリセットされているので型締め力と電動機回転停止位置を検出する制御方法にて型締め動作を行う。
【００３５】
また、所要型締め力３０が変更された場合あるいは品種切り替えが行われた場合、金型が変更された場合、金型温度設定が変更された場合、型タッチ基準位置が変更された場合に自動的にリセットされる。
【００３６】
上記実施例によれば、型締め力を発生させる電動機１８の回転停止位置が確定していないときのみ型締め力を制御量として扱い、それ以降は電動機１８を位置制御にて型締め制御を行うため、型締め中の電動機１８の消費電力を抑えることができ、これにより電動機１８の容量を小さくすることができ省スペース化につながる。また、型締め力は金型が当接する直前のオフセット値を加味したものを使用するため、型締め力検出機構１０にヒステリシスがあったとしても、検出している型締め力は相対差であり即ち相対歪である。更に、歪値と型締め力の関係は装置構成の変更をしない限り変化せず、実際の運転すなわち型締め動作における実型締め力は正確な値を示していることになり、装置取扱者にとっての管理値を正確に表示させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、型閉じ動作中における前記上金型及び下金型が当接する直前の型締め力検出機構からの出力を、毎回取り込んで型タッチ力又は型締め力を検出する際のオフセット値として演算制御する構成とすることにより、必要最小限容量の電動機にて型締め制御を行うことで、省電力化と省スペース化を図りうる半導体樹脂封止装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す半導体樹脂封止装置の説明図。
【図２】ベーステーブルが作成されていない場合のデータ作成経過図。
【図３】ベーステーブルが作成されていた場合のデータ作成経過図。
【図４】電動機回転停止位置補正時のテーブル作成経過図。
【図５】従来の半導体樹脂封止装置の説明図。
【符号の説明】
１…上部プラテン、
２…タイバー、
３…下部ベースプラテン、
４…移動プラテン、
５…上部熱盤、
６…下部熱盤、
７…上金型、
８…下金型、
９…タブルトグル機構、
１０…型締め力検出機構、
１１…固定ナット、
１２…ローダ、
１３…ダイクリーナ、
１４…ガイドレール、
１５…トランスファユニット、
１６…駆動変換機構、
１７…ベルト伝達機構、
１８…電動機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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