JP4431440B2 - 樹脂供給装置及び樹脂供給方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂封止装置等のキャビティに適量の樹脂を供給する際に適用するのに好適な樹脂供給装置、及び樹脂供給方法に関する。
従来、例えば、図5(a)に示されるように、金型のキャビティ14内にあらかじめ所定量のタブレット36を投入して半導体搭載基板34を上部金型31と枠状金型32との間にセットし、その後、図5(b)に示すように、上部金型31と枠状金型32によって基板34を挟み込み、図示せぬヒーターにより加熱した圧縮金型33を上昇させることによってタブレット36を加熱溶融させる樹脂封止装置30が知られている。
しかし樹脂封止装置30において、このようにキャビティ14内にタブレット単位で樹脂を供給する場合には、樹脂量の微調整ができない。そのため、封止される被成形品の数や大きさが封止単位ごとに変化する場合に適切な樹脂量を供給することができない。
そこで、例えば特許文献1において、より小さな粒子に分割された樹脂を、1回の成形に必要な量となるように計量し、計量した樹脂をキャビティー内に供給するようにした構成が開示されている。
図6を参照してこの構成を簡単に説明する。
この樹脂供給装置20は、樹脂として粒状のもの(顆粒、造粒、粉状、タブレット打錠後破砕したもの等)を供給するもので、電子天秤11、粒状樹脂投入部21、ホッパ22、計量シャッタ23、カップ搬送機構25及び制御装置12を主に備える。 計量シャッタ23には、成形に必要な樹脂量より僅かに少ない量の容積を持つ貫通穴23aと、微小容積を持つ貫通穴23bが形成されている。
この樹脂供給装置20では、カップ搬送機構25によって、カップ24をホッパ22の下部に搬送して図7(a)の状態とした後、計量シャッタ23を移動させてホッパ22の開口に貫通穴23aを合わせる。すると、図7(b)に示すように、ホッパ22内の粒状樹脂が、貫通穴23a内に、その容積に応じた量(一回の成形に必要な樹脂量より僅かに少ない量)だけ落下する。さらに計量シャッタ23を移動させると、図7(c)に示すように、貫通穴23a内部の粒状樹脂がカップ24内に落下する。
次に、カップ搬送機構25によってカップ24を電子天秤11まで搬送してカップ内部の粒状樹脂の重量を計量し、その結果が制御装置12に入力される。制御装置12においては、差分に応じて不足分を充足するための計量シャッタ23の開閉回数を算出する。
カップ24を再びホッパ22の下部に搬送し、計量シャッタ23を移動させて、図7(d)に示すように、ホッパ22の穴に貫通穴23bを合わせ、さらに計量シャッタ23を移動させると、貫通穴23b内部の粒状樹脂がカップ24内に落下する。計量シャッタ23は、算出された供給回数だけ、上記の動作を繰り返して行う。その後、カップ24を再び電子天秤11へ搬送して樹脂重量を計量し、不足ならば図7(c)以降を繰り返す。
重量が許容範囲に収まると、カップ24は投入容器21c上に移動され、そこで傾斜、反転される。粒状樹脂の投入された投入容器21cはキャビティ14上に移動され、開閉シャッタ21dを開いてキャビティ14内に樹脂を供給する。
特開2003−231145号公報
しかしながら、このように、計量した樹脂を計量カップを介してキャビティ内に供給する装置にあっては、電子天秤上の計量皿に微粉が付着して残存する場合があり、また、投入容器からキャビティ内に樹脂を移し替える際にも該投入容器に樹脂が残存することもあり、計量自体は正確に行われても実際に供給される供給量は必ずしも正確でないという問題があった。
さらに、計量のために何度かカップをホッパと電子天秤との間で往復させなければならず、計量に時間が掛かっていた。また、該往復のための機構や、カップから投入容器へ、、さらには投入容器からキャビティ内に樹脂を移し替えるための機構も必要であり、装置全体が複雑になっていた。
本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであって、簡単な構成で、実際に供給される樹脂量を正確に計量し、供給のサイクルタイムを短縮することのできる樹脂供給装置、及び樹脂供給方法を提供することその課題としている。
本発明は、キャビティ内に成形すべき樹脂を供給するための樹脂供給装置において、前記樹脂の供給量を調整する機能を有する樹脂供給量制御手段と、前記キャビティに供給される樹脂量を計量可能な計量器と、を備え、前記樹脂供給量制御手段に演算手段が付設され、該演算手段には、前記樹脂の供給量の最終目標値に対する少なくとも1つ以上の手前目標値が設定され、該手前目標値に達したことが推定された時点で、前記計量器の計量値の安定を確認し、該安定が確認されてから、前記計量器での計量値に基づいて現在までの供給量を演算し、該供給量と次の手前または最終の目標値との差分に基づいて、該次の目標値までの供給態様が設定可能とされ、更に、前記樹脂供給量制御手段が、2種類以上の供給速度を設定可能とされ、1回の樹脂供給の間に供給速度が減速可能とされたことにより、上記課題を解決したものである。
本発明には、さまざまな実施形態、あるいはバリエーションが存在する。これらについては、以下に詳述する。
簡単な構成で、実際に供給される樹脂量を正確に計量し、供給のサイクルタイムを短縮することのできる樹脂供給装置及び樹脂供給方法を得ることができる。
以下図面に基づいて、本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態の一例に係る樹脂供給装置100を示す概略斜視図である。
この樹脂供給装置100は、樹脂供給量制御手段110を電子天秤(計量器)112上に直接載置したものである。
樹脂供給量制御手段110は、樹脂の供給量を調整する機能と樹脂を直接キャビティC内に搬送・供給する機能の双方の機能を有する。この樹脂供給量制御手段110は、漏斗114、樹脂溜まり116、供給ノズル118、及び平形ノズル120を備える。
漏斗114は、ほぼ錐形形状とされ、所定量の樹脂を保持可能である。樹脂溜まり116は、箱形状とされ、漏斗114の下部に配置されている。樹脂溜まり116は、漏斗114から落下してくる樹脂を受け止め、供給ノズル118側に送り出す機能を有する。供給ノズル118は、樹脂溜まり116の側面116Aに接続され、樹脂溜まり116側から送られてきた樹脂を、平形ノズル120にまで搬送する。供給ノズル118は、樹脂溜まり116側の樹脂を円滑に平形ノズル120にまで搬送できるように、その平形ノズル120側が樹脂溜まり116側より下方に約15度傾斜した状態で設置されている。なお、この15度という傾斜は、樹脂の粒状態などに応じて適宜に変更可能である。平形ノズル120は、樹脂の落下を防止するための立壁120Aを備えた平板状のトレイであり、樹脂を広範囲に均等に拡散させた状態でキャビティC内に供給するためのものである。この平形ノズル120も、樹脂の粒状態、あるいは供給先のキャビティCの形状等に応じてさまざまな形状に交換可能である。キャビティCの形状によっては、省略も可能である。
樹脂供給量制御手段110は、支柱122を備える。支柱122は、漏斗114、樹脂溜まり116、供給ノズル118、及び平形ノズル120を支持している。支柱122には、振動子(振動発生手段)124が取り付けられている。振動子124は、樹脂溜まり116を介して漏斗114、供給ノズル118、及び平形ノズル120の全体に振動を発生させることが可能である。樹脂溜まり116の反供給ノズル側には、錘126が取り付けられている。錘126は、樹脂溜まり116等と共振して該樹脂溜まり116の後部を連打することにより、振動子124によって発生された振動を増幅可能である。
漏斗114の中央には、樹脂溜まり116の中心部に至る振動棒(振動体)128が振動子124の振動によって振動(或いは揺動)自在に取り付けられている。
支柱に122は台座130及び防振材132を介して電子天秤112上に載置されている。電子天秤112は、供給されるべき樹脂の重量を樹脂供給量制御手段110の重量ごと計量可能である。
この樹脂供給量制御手段110には演算装置136が付設されている。演算装置136は、電子天秤112の計量結果を受け取り、所定の演算を行った結果に基づいて振動子124に所定の時間だけ振動させるための指令を発信する。振動子124の振動により、漏斗114、樹脂溜まり116、供給ノズル118、及び平形ノズル120の全体が振動し、それぞれの位置に存在する樹脂が振動された時間に応じた量だけ移動し、キャビティC内に落下・供給される搬送構成とされている。
次に、図2に示すフローチャートに従い、上記実施形態の一例に係る樹脂供給装置100の作用を説明する。
まず、ステップ150において、mが2に設定される。これについては後述する。次いで、ステップ152において、漏斗114にキャビティCに供給すべき供給量の最終目標値Aeよりもを若干多めの樹脂を投入し、電子天秤112が安定信号を発したときの電子天秤112上の重量W1を計量する。この重量W1は、漏斗114内に投入された樹脂のほか、樹脂供給量制御手段110を構成する一切の部材の重量及び防振材の重量の合計値に相当する。重量W1は初期値として演算装置136に記録される。
次に、ステップ154に進んで、演算装置136の指令により、振動子124に対して振動指令が発信される。これにより、漏斗114、樹脂溜まり116、供給ノズル118、及び平形ノズル120の全体が振動し、それぞれの位置に存在する樹脂が振動された時間に応じた量だけ移動する。この移動に伴い、平形ノズル120からキャビティC内に樹脂が所定量だけ供給される。
振動子124の振動によって漏斗114内の樹脂が順次平形ノズル120を介してキャビティC内に供給されると、供給された樹脂量に相当する分電子天秤112の計量値(現在値)Wpが減少してゆく。ステップ156では、この減少状態を、演算装置136によって連続的にモニタし、初期値W1から現在値Wpを差し引くことによって供給量Fpを算出する。この際、振動により電子天秤112の現在値Wpが振れて正確な現在値Wpを検知できない場合があることを考慮して、事前に振れ量を計測しておき、演算装置136で補正したもの現在値Wpとして使用する。
ステップ158では、こうして求められた供給量が第1の手前目標値A1よりも大きくなったか否かが判断される。第1の手前目標値A1とは、供給量Fpのばらつきと、振動で触れる電子天秤112の現在値Wpのばらつきを考慮し、1度目の供給で最終目標値Aeを超えてしまわないように設定した手前目標値のことである。
供給量Fpが第1の手前目標値A1よりも少ないと判断されている間はステップ156に戻って計量を継続し、供給量Fpが第1の手前目標値A1以上となったと判断された段階でステップ160に進み、振動子124の振動が停止される。
その後、ステップ162において、振動が収束し、電子天秤112から安定信号が発生されるのを待つ。ステップ162で電子天秤112の安定信号が得られたら、ステップ164に進み、演算装置136は、改めて現在値Wpを読み込むことによって現時点での正確な供給量Fpを算出し、最終目標値Aeから現在の供給量Fpを差し引いて未達量(未だ供給不足の樹脂量)Upを算出する。
ステップ166では、未達量Upがあらかじめ設定しておいた最終目標値Aeの誤差範囲に収まっているか否かを判断する。もし収まっていると判断されたときには、ステップ168に進んで供給を完了する。
一方、未だ誤差範囲にまで至っていないと判断されたときには、未達量Upから第m番目の手前目標値Amとの差分Dmを追加料として算出し、該差分Dmをあらかじめ実測しておいた振動時の供給速度Vで割ることにより振動時間Bmを算出する。ここで、ステップ150において、当初mは2に設定されているため、具体的には、ここで第2番目の手前目標値A2との差分D2が演算され、この差分D2に基づいて第2番目の手前目標値A2に到達するための振動時間B2が設定されることになる。
なお、設定後、mは1だけインクリメントされる。ステップ172では、この演算された振動時間B2だけ振動子124が再びオン状態とされ、樹脂の追加供給が再開される。その後、ステップ162に戻って、同様の作業が繰り返される。ただし、mは、前回のステップ170の実行時において1だけインクリメントされているため、今回のステップ170においては、第3番目の手前目標値A3との差分D3が演算され、この差分D3に基づいて第3番目の手前目標値A3に到達するための振動時間B3が設定されることになる。この第3番目の手前目標値A3は、第2番目の手前目標値A2よりも所定量だけ最終目標値Aeに近くに設定した値である。
こうして、ステップ162〜172の操作を繰り返すと、やがてステップ166において未達量Upが誤差範囲以内に収まったと判断されるようになるため、この段階でステップ168に進み、供給を完全に終了する。
この実施形態によれば、未達量Upが最終の誤差範囲内にの収まるまで計量と追加供給が繰り返されるため、最終的に必ず供給量Fpが最終目標値Aeの誤差範囲内に収まるように供給することができる。樹脂の供給量Fpは、当初の初期値W1と現在値Wpとの差によって求められており、この差は、それまでにキャビティC内に投入された全量に相当しているため、樹脂供給量制御手段110の如何なる箇所に如何なる態様で如何なる量の樹脂が残存していたとしても、計量・演算された供給量Fpと実際の供給量は(電子天秤112の計量誤差の範囲で)必ず一致している。
また、計量操作と供給操作とが一体化されているため、計量のたびにカップを搬送したりする必要がなく、構造も簡単である。
さらには、最終的には、誤差範囲に収まる直前の値と次の手前目標値Amとの差分Dmを解消するための振動を発生させるだけとなるため、例えば、電子天秤112の温度ドリフトの影響なども、共通に受けている状態で計量作業を行うことができるため、極めて信頼性の高い計量(差分計算)を行うことができる。
また、この実施形態では、樹脂供給量制御手段110が、振動子(振動発生手段)124を備えているため、搬送系の構造が簡単であり、一層の低コスト化が実現できる。また、該振動子124によって発生された振動を増幅する錘126を付設するようにしたため、振動子124自体によって発生する振動が小さくても、これを効率的に増幅することができる。さらには、この振動子124による振動を利用して、樹脂の目詰まりを防止または解消する振動棒(振動体)128を漏斗114内に設置するようにしたため、目詰まり無く円滑に樹脂を搬送することができる。
また、この実施形態においては、演算装置136が、樹脂の供給量がその最終目標値Aeに対して2以上設定された手前目標値A1、A2、… Amに達したと推定された時点で、電子天秤(計量器)112での現在値Wpに基づいて現在までの供給量Fpを演算し、該供給量Fpと次の手前目標値A2、A3、…Amとの差分Dmに基づいて、当該次の手前目標値A2、A3、…Amまでの供給態様を設定し直すようにしているため、常に最新の情報に基づいて、最終的な誤差が最も少なくなる供給態様(この場合は振動時間、即ち供給時間)が設定されることになる。そのため、最終的な供給量を確実に最終目標値Aeの誤差範囲内に収めることができる。
なお、演算装置136は、この実施形態のように樹脂供給量制御手段110と別体で付設されていてもよく、又、一体で付設されていてもよい。別体で付設されているときには、電子天秤112に載置する樹脂供給量制御手段110の重量をそれだけ軽減することができるため、電子天秤112の負担を軽くできると共に、計量値自体の信頼性もそれだけ高めることができる。これに対し、演算装置136を樹脂供給量制御手段110と一体で付設した場合には、ワイヤハーネス等が不要となるため、取り扱いがそれだけ容易となる。
本発明は、さまざまなバリエーションを有する。
図3は、樹脂供給量制御手段の他の例を示す。この樹脂供給量制御手段210は、樹脂を振動と傾斜によって搬送するのではなく、スクリュウコンベヤ270によって搬送するようにしている。すなわち、漏斗214からスクリュウコンベヤ270の始端部270Aに落下した樹脂は、駆動部272によって回転駆動されるスクリュウコンベヤ270によって搬送され、キャビティC内に落下する。演算装置236からは、(振動子124の振動時間の代わりに)スクリュウコンベヤ270の駆動時間が演算される。
その他の構成は、先の実施形態と同様であるため、図3中において図1と対応する部分に下2けたが共通の符号を付すにとどめ、重複説明を省略する。この実施形態においては、樹脂がスクリュウコンベヤ270によって搬送されるため、駆動時間と供給量との相関が強く、一層確実に所定量の樹脂を供給することができる。また、最終目標値に近づいた段階で、予定よりも多量の樹脂が供給されてしまう恐れも極めて少ない。さらには、樹脂供給量制御手段210において発生する振動も小さいため、電子天秤212が安定するまでの時間を短縮することができ、また計量値自体も安定した値が得られ易い。
図4には、さらに他の構成例に係る樹脂供給量制御手段310が示されている。この樹脂供給量制御手段310は、ベルトコンベア370によって樹脂を搬送するようにしている。すなわち、この実施形態では、ベルトコンベア370の駆動によって漏斗314の直下の樹脂が運ばれることによって漏斗314の開口部314Aとベルトコンベア370のベルト370Aとの間に空間が生じ、この空間に漏斗314内の樹脂が落下する態様で樹脂が連続的に搬送される。その他の構成については、先のスクリュウコンベヤ270を備えた例とほぼ同様である。従って、この例においても、同一または類似する部分に下2けたが同一の符号付すにとどめ、重複説明は省略する。この構成例においても、先のスクリュウコンベヤに270を備えた例とほぼ同様の効果が得られる。
発明においては、樹脂供給量制御手段の具体的な構成については、特に限定されない。要は、樹脂の供給量を調整・排出可能な樹脂供給量制御手段によって前記キャビティに樹脂を直接供給し、該供給される樹脂の量を、計量器によって前記樹脂供給量制御手段ごと計量し、該計量器での計量値を前記樹脂供給量制御手段での供給量調整に反映させるものであるならば、正確に演算された供給量だけ確実にキャビティ内に樹脂を供給することができる。
なお、上記実施形態においては、樹脂供給量制御手段が樹脂を供給している間は、振動により得られる計量値が必ずしも正確でないことに鑑み、正確な計量を行うに当たってその都度供給を停止するようにしている。
すなわち、極めて振動の小さな搬送系を用い、且つ有効な防振機構を介して樹脂供給量制御手段を計量器上に載置した場合には、例えば、樹脂供給量制御手段の樹脂排出部の先端にゲートを設け、計量器を介して該ゲートから排出された樹脂供給量をリアルタイムで計量し、該リアルタイムでの計量値が最終目標値の誤差範囲内に到達した時点(又は応答速度を考慮してその直前)で、該ゲートを閉じるような構成としてもよい。
なお、上記実施形態においては、何れも供給速度は基本的に一定であり、供給量を振動時間、或いは駆動時間によって制御するようにしていた。しかしながら、例えば所定の手前目標値を境に供給態様を変える場合、この変える対象の「供給態様」には、供給速度の概念も含まれる。すなわち、ある特定の手前目標値までは、速めの供給速度で樹脂を搬送・供給し、(最終目標値に近づくにつれ)より遅めの供給速度で樹脂を搬送・供給するようにしてもよい。上記実施形態の例で言うならば、供給速度は振動子の振幅調整、スクリュウコンベヤの回転速度、またはベルトコンベアの搬送速度を変えることによって制御することができる。あるいは、樹脂の搬送経路を2系統以上有し、適宜に選択して(あるいは組み合わせて)使用するようにしても、供給速度を変えることができる。
このように、樹脂供給量制御手段が2種類以上の供給速度を設定可能とされ、1回の樹脂供給の間に供給速度が変更可能とされていた場合には、供給時間の短縮と供給量の高精度化を両立させることができる。
また、上記実施形態においては、被供給樹脂として、粒粒の樹脂が用いられていたが、キャビティの大きさによってはタブレット状、またはタブレット打錠前のものでも良く、また実質的に液状のものでも適用可能である。
本発明は、樹脂供給装置のキャビティ内に樹脂供給する分野において適用可能である。
本発明の第1の実施形態が適用された樹脂供給装置を示す斜視図 図2の実施形態における処理手順を示すフローチャート 本発明の第2の実施形態が適用された樹脂供給装置を示す斜視図 本発明の第3の実施形態が適用された樹脂供給装置を示す斜視図 従来の樹脂封止装置の例を示す斜視図 図5の従来例において採用されている樹脂供給装置の構成例を示す斜視図 図5の従来例における計量シャッタによる粉状樹脂の投入手順を示す説明図であり、(a)は待機時、(b)はホッパからの初期樹脂排出時、(c)はカップへの初期樹脂投入時、(d)はホッパからの追加樹脂排出時を示す。
符号の説明
100…樹脂供給装置
110…樹脂供給量制御手段
112…電子天秤(計量器)
114…漏斗
116…樹脂溜まり
118…供給ノズル
120…平形ノズル
122…支柱
124…振動子(振動発生手段)
128…振動棒(振動体)
130…台座
132…防振材
C…キャビティ

Claims (12)

  1. キャビティ内に成形すべき樹脂を供給するための樹脂供給装置において、
    前記樹脂の供給量を調整する機能を有する樹脂供給量制御手段と、前記キャビティに供給される樹脂量を計量可能な計量器と、を備え、
    前記樹脂供給量制御手段に演算手段が付設され、
    該演算手段には、前記樹脂の供給量の最終目標値に対する少なくとも1つ以上の手前目標値が設定され、
    該手前目標値に達したことが推定された時点で、前記計量器の計量値が安定したことを確認し、
    安定が確認されてから、前記計量器での計量値に基づいて現在までの供給量を演算し、該供給量と次の手前または最終の目標値との差分に基づいて、該次の目標値までの供給態様が設定可能とされ、
    更に、前記樹脂供給量制御手段が、2種類以上の供給速度を設定可能とされ、1回の樹脂供給の間に供給速度が減速可能とされた
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  2. 請求項1において、
    前記樹脂供給量制御手段が、前記手前目標値を境に供給速度を減速する
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  3. 請求項1または2において、
    前記差分に基づいて、前記次の目標値までの供給時間を算出し、算出された時間だけ該次の目標値に対する供給を継続する樹脂供給装置。
  4. 請求項1乃至3において、
    前記樹脂供給量制御手段から直接前記キャビティへと前記樹脂が供給される
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  5. 請求項1乃至4のいずれかにおいて、
    前記計量器が、前記樹脂供給量制御手段をそのまま載置可能で、且つ、前記キャビティに供給される樹脂量を前記樹脂供給量制御手段ごと計量する
    ことを特徴とする樹脂計量装置。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記樹脂供給量制御手段が、振動発生手段を少なくとも一個備えている
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  7. 請求項6において、
    前記振動発生手段の少なくとも一個に、発生された振動を増幅する錘が付設されている
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  8. 請求項6または7において、
    前記振動発生手段の少なくとも1個に、振動によって樹脂の目詰まりを防止又は解消する振動体が付設されている
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  9. 請求項1乃至8のいずれかにおいて、
    前記樹脂供給量制御手段が、その樹脂排出部の先端にゲートを備え、
    前記計量器を介して該ゲートから排出された前記樹脂供給量をリアルタイムで計量し、
    該リアルタイムで計量された供給量が最終目標値又はその直前に到達した時点で、前記ゲートを閉じる樹脂供給装置。
  10. 請求項1において、
    前記樹脂供給量制御手段が、スクリュウコンベヤを備えている
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  11. 請求項1において、
    前記樹脂供給量制御手段が、ベルトコンベアを備えている
    ことを特徴とする樹脂供給装置。
  12. 樹脂の供給量を調整する機能を有する樹脂供給量制御手段と、供給される樹脂量を計量可能な計量器と、を備えた樹脂供給装置の樹脂供給方法において、
    前記樹脂の供給量の最終目標値に対する少なくとも1つ以上の手前目標値を設定する手順と、
    該手前目標値に達したことが推定された時点で、前記計量器の計量値の安定を確認する手順と、
    安定が確認されてから、前記計量器での計量値に基づいて現在までの供給量を演算し、該供給量と次の手前または最終の目標値との差分に基づいて、該次の目標値までの供給態様を設定する手順と、
    1回の樹脂供給の間に供給速度を減速する手順と、
    を含む樹脂供給装置の樹脂供給方法。
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