JP2002210789A - 熱硬化性樹脂成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用する樹脂ペレットの各ポット間での体積
バラツキを連通カル構造によって調整する成形金型に関
して、連通カルの断面積をゲート部の断面積よりも一定
の割合で大きくし、ポット間の樹脂バランスを取った後
に製品部で成形することで、安定した樹脂成形品の量産
を可能とすることを目的とする。 【解決手段】 連通カル８の断面積をゲート部６の断面
積に対して３から５倍に設定し、製品パッケージ５の充
填前に連通カル８を通じて各ポット１間の樹脂バランス
を調整する。また、連通カル８の中央部にガス抜き溝１
０を設け、連通カル８の樹脂充填時間の短縮と、連通カ
ル８内の空気の確実な排除を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性樹脂でト
ランスファ成形を行う成形金型に関するもので、とくに
半導体製造等に用いられる成形金型に関し、各ポットに
投入する樹脂ペレットの体積バラツキに起因して生ずる
製品パッケージへの充填バランスの崩れによる成形不良
の発生を防止し、常に安定した成形による量産を可能と
する熱硬化性樹脂成形金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱硬化性樹脂成形金型について、
図３〜図６を参照して説明する。

【０００３】図３は従来の各プランジャ同士が連結され
て、一体で駆動する成形金型の構造を示している。図に
おいて、１は樹脂を投入するポット、２は樹脂ペレッ
ト、３は樹脂ペレット２を金型内に押し出すプランジ
ャ、４は樹脂ペレット２が溶融するカル部、５は製品パ
ッケージ、６は製品パッケージ５に樹脂が流入するゲー
ト、７はカル部４とゲート部６とを結ぶランナーであ
る。

【０００４】上記した成形金型において、各プランジャ
３がそれぞれ独立して可動する型式ではなく、全てのプ
ウランジャ３が一体で可動する構造を有する成形機の場
合は、成形時に次のような原因により成形不具合が生じ
る。

【０００５】すなわち、トランスファ成形を行う場合、
各ポット１に樹脂ペレット２を投入し、プランジャ３で
金型内に樹脂を押し出すが、一般的に各ポット１に投入
される樹脂ペレット２間には体積のバラツキが存在す
る。

【０００６】しかし、プランジャ３同士は一体で移動
し、全てが等しい位置まで樹脂ペレット２を押し出す構
造となっているため、樹脂ペレット２の体積が金型の必
要樹脂量よりも大きい場合には、過充填による金型への
製品のくらいつきや、樹脂漏れ、金型破損が発生する原
因となる。一方、樹脂ペレット２の体積が少ない場合に
は、製品の未充填等の不具合が生ずる。

【０００７】これらの成形不具合を解消するため、従来
は図４に示すように、カル部４同士を連通する連通カル
８を設け、カル部４間で樹脂が行き来できるようにして
いる。この連通カル８で各カル部４間を連結することに
よって、各カル部４間の成形圧力を一定にし、樹脂を移
動することで樹脂体積のバラツキを平均化している。

【０００８】次に、このような連通カル８を設けた成形
金型における樹脂の体積バラツキの調整のメカニズムに
ついて説明する。まずポット１からカル部４に入った樹
脂ペレット２を、最初にランナー７からゲート６を通過
させて製品パッケージ部５に流し込む。製品パッケージ
部５への樹脂充填が完了した段階で連通カル８に樹脂が
流れ込み、連通カル８を通じて樹脂が各カル部４間を移
動し、各ポット１間に投入される樹脂ペレット２同士の
体積バラツキの調整を行う。

【０００９】この充填順序は、充填初期の早い段階で樹
脂を製品パッケージ５内に流し込むことが成形上重要で
あると考えられているためであり、上記の充填順序を実
現するため、連通カル８の断面積をゲート６の断面積よ
りも小さい寸法に設定して、連通カル８への流動抵抗を
大きくすることで、連通カル８への樹脂流動がしにくい
ようにしたり、あるいは図５に示すように、連通カル８
の中間に機械的に動作する可動ピン９を設けて、樹脂充
填初期は、可動ピン９で連通カル８を塞いでカル部４間
で樹脂の行き来ができないようにし、充填後半で図６に
示すように、ピン９を後退させて連通カル８を連通し、
カル部４間で樹脂の移動を可能にして、樹脂の調整がで
きるような構造になっており、樹脂ペレット２の体積バ
ラツキによる成形不具合の発生を防止している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記した寸法設
定による連通カル８や、また可動ピン９構造を有する成
形金型によって、トランスファ成形を行う場合、以下の
ような問題が生じる。

【００１１】図２は一般的な製品レイアウトを示してい
るが、従来の金型寸法、構造で樹脂ペレット２の体積バ
ラツキに対してバランスをとる場合、充填後半で樹脂が
連通カル８を通じて、樹脂ペレット２の体積の多いカル
部４から少ないカル部４へ移動する。

【００１２】この時、樹脂ペレット２の樹脂量が最も少
いカル部４には、他の全てのカル部４から樹脂が流入し
てくるため、樹脂の調整が行われる充填後半の段階で、
樹脂圧力、樹脂流入速度が急激に上昇する。

【００１３】そのため、体積が最も少ない樹脂ペレット
２を使用したカル部４の製品パッケージ５は速度や圧力
の急激な変化によって、充填不良や内部チップのワイヤ
切れ等の不具合が発生する。不具合が発生する確率は統
計によれば約１／１５である。

【００１４】また、充填後半まで連通カル８に樹脂が充
填しにくい構造になっているため、連通カル８内部に空
気が残り易く、充填後半のカル部４間の樹脂移動時に空
気がカル部４に移動し、保圧状態の変化や低下等、成形
条件に悪影響を与える可能性がある。

【００１５】以上のように、従来の連通カル８を設けた
成形金型では、カル部４間の樹脂バランスをとることは
できるものの、全ての製品パッケージ部５の成形条件を
等しくすることは極めて困難である。

【００１６】本発明は、連通カル８を用いて樹脂ペレッ
ト２の体積バラツキのバランス調整を行う際、樹脂の充
填順序を変更することにより、各製品パッケージ部５へ
の成形条件が均一で安定した品質の樹脂成形品の量産を
可能とする成形金型を提供することを目的としている。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
の、本発明は、ポット間の各プランジャが連結されて一
体で駆動するトランスファ成形を行う成形機に用いられ
る成形金型において、カル部間を連通する連通カルを備
え、連通カルの断面積をゲートの断面積よりも大きい寸
法に設定することを特徴とするもので、樹脂がゲートに
流れ込む圧力より、連通カルに流れ込む圧力を小さくす
ることにより、樹脂の充填順序を変更し、ポットより樹
脂ペレットが注入される樹脂充填初期の段階で、連通カ
ルを通して樹脂体積・圧力の調整を行い、各ポット間の
使用樹脂量のバラツキを調整しながら、各製品間の成形
条件のバラツキの発生を防止した成形を行うことが可能
になる。

【００１８】また、連通カルにガス抜き溝を設けた構成
とし、連通カル内に存在する空気を素早く取り除くこと
により、連通カルへの充填時間を短縮し、空気の巻き込
みによる成形不具合の発生を防止して安定した成形品を
得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載された発
明は、樹脂を投入するポットと、樹脂を金型内に押し出
すプランジャと、樹脂を溶融するカル部と、カル部から
製品パッケージへの樹脂の流入口であるゲート部と、カ
ル部とゲート部とを結ぶランナー部と、カル部同士を連
通する連通カルを有し、各プランジャが連結して一体で
駆動し、トランスファ成形を行う熱硬化性樹脂成形金型
において、連通カルの断面積をゲート部の断面積より大
きく設定し、樹脂充填初期段階において、連通カルを通
じて各カル部間の樹脂体積及び圧力の調整を行うことを
特徴とするもので、樹脂ペレットの体積バラツキの調整
を行うために使用する連通カルの断面積をゲート部の断
面積より大きい寸法に設定することにより、樹脂の充填
順序およびタイミングが変更され、各製品パッケージへ
均一な成形条件で樹脂を充填でき、安定した品質の量産
品の生産が可能となる作用を有する。

【００２０】請求項２に記載された発明は、連通カル
に、連通カル内の空気を抜くガス抜き溝を設け、カル部
間の樹脂充填を行うことを特徴とするもので、ガス抜き
溝を設けることによって、連通カル内の空気を逃がし
て、短時間で樹脂を連通カルに充填することができるた
め、カル部間における樹脂の充填を早めることができ、
体積バラツキの調整後、製品パッケージ部へ樹脂を流入
させることによって、製品パッケージ部への樹脂充填タ
イミングを早め、安定した品質の量産品の生産が可能と
なる作用を有する。 〔実施の形態〕以下本発明の一実施の形態について、図
１を用いて説明する。

【００２１】図において、１は樹脂を投入するポット、
２は樹脂ペレット、３は樹脂ペレット２を金型内に押し
出すプランジャで、各プランジャは連結して同期駆動す
る。４は樹脂ペレット２が接触し溶融を開始するカル
部、５は製品パッケージ、６は製品パッケージ５への樹
脂の流入口であるゲート、７はカル部４とゲート６とを
結ぶランナー、８はカル部４同士を連通する連通カル、
１０はガス抜き溝である。

【００２２】本発明では、連通カル８の断面積をゲート
６の断面積よりもある特定の割合で大きい寸法に設定
し、樹脂がゲート６に流れ込む圧力よりも、連通カル８
に流れ込む圧力のほうを小さくなるようにしている。こ
れにより、まず、ポット１より樹脂ペレット２が注入さ
れる樹脂充填初期の段階で、連通カル８を通じて各カル
部４間の樹脂体積及び圧力の調整が行われ、その後ゲー
ト６を通って製品パッケージ部５に樹脂が充填するよう
な充填順序となる。連通カル８の断面積が大きいほど、
カル部４間の樹脂のバランスは取りやすくなるが、過度
に大きい場合、充填量が増加し、材料歩留まりが悪化す
ると共に、樹脂バランスを取るまでの時間が長くなるた
め、製品パッケージ５に充填を開始する時間が遅くな
り、硬化し始めた溶融樹脂が製品パッケージ５に流入す
るため、成形不良の原因となる。

【００２３】実験より、連通カル８の断面積は、一般に
はゲート部１６の断面積に対して３から５倍になるよう
に設定した場合に成形が最も安定し、不具合の発生を防
止することができた。

【００２４】ただし、充填初期に樹脂バランスを調整す
る時間が長くなると、樹脂が固化を開始し、樹脂の粘度
が変化するため、製品パッケージ部５への樹脂の充填条
件が悪化する。そのため、充填初期に連通カル８へ樹脂
が充填する際、可能な限り短時間で連通カル８に樹脂を
充填させ、樹脂バランスの調整を行った後、製品パッケ
ージ部５へ樹脂を流入するようにした方が成形が安定す
る。そのため、カル部４の中間位置の連通カル８の側面
にガス抜き溝１０が設けられており、ガス抜き溝１０に
より連通カル８内の空気を逃がし、両カル部４間からの
樹脂の充填を早くするように構成している。ガス抜き溝
１０の寸法としては、例えば幅１．５ｍｍ、深さ２５μ
ｍのものが用いられる。

【００２５】以上の説明において、連通カル８の断面積
はゲート部の断面積の３から５倍が好ましいとしたが、
使用する樹脂のグレードにより適宜変更されるものであ
り、形状に関しては図の形状に限定したものではない。
また、連通カル部８に設けるガス抜き溝１０は、深さは
使用する樹脂のグレードによって±５μｍの変動があ
り、幅に関しては特に１．５ｍｍに限定するものではな
い。

【００２６】なお、上記実施の形態は、半導体成形部品
において使用される例として説明した。

【００２７】以上のように、樹脂ペレット２の体積バラ
ツキの調整を行うのに使用する連通カル８の断面積をゲ
ート部６の断面積の３〜５倍に設定することにより、樹
脂の充填順序及びタイミングが変更され、各製品パッケ
ージ５へ均一な成形条件で樹脂が充填されることで、安
定した品質の量産品の生産が可能となり、さらに、連通
カル８にガス抜き溝１０を設けることにより、短時間で
連通カル８に樹脂が充填され、カル部４への樹脂の充填
を早めることができるため、安定した品質の量産品の生
産が可能となり、従来の成形金型において成形時に発生
するボイドやチップ上のワイヤー断線等の不具合いの発
生を皆無とすることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、連通カル構造を有し、製
品間の各プランジャが連結して駆動する成形金型におい
て、従来の成形金型においては、連通カルの断面積がゲ
ート部の断面積より小さく設定されているため、ボイド
と呼ばれる気泡が発生し、また成形を行うチップ上のワ
イヤー断線の発生割合が１／１５の確率であるという不
具合が生じていたが、本発明においては、連通カルの断
面積をゲート部の断面積より大きく設定し、好ましくは
３〜５倍に設定することにより、各製品パッケージに均
一な成形条件で樹脂を充填でき、さらに連通カルにガス
抜き溝を設けることにより、短時間で連通カルに樹脂が
充填され、カル部への樹脂の充填を早めることができる
ため、従来の成形金型における上記した不具合の発生を
皆無とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による樹脂成形金型である。

【図２】成形品レイアウトである。

【図３】従来の方法による樹脂成形金型（連通カル無
し）である。

【図４】従来の方法による樹脂成形金型（連通カルあ
り）である。

【図５】従来の方法による樹脂成形金型（可動ピン構
造）である。

【図６】従来の方法による樹脂成形金型（可動ピン構
造）である。

【符号の説明】

１ ポット ２ 樹脂ペレット ３ プランジャ ４ カル部 ５ 製品パッケージ ６ ゲート ７ ランナー ８ 連通カル ９ 可動ピン １０ ガス抜き溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 城田 昌尚 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA36 CA12 CB01 CK02 CK15 CK17 CK89 CP04 CP08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂を投入するポットと、樹脂を金型内
   に押し出すプランジャと、樹脂を溶融するカル部と、前
   記カル部から製品パッケージへの樹脂の流入口であるゲ
   ート部と、カル部とゲート部とを結ぶランナー部と、カ
   ル部同士を連通する連通カルを有し、各プランジャが連
   結して一体で駆動し、トランスファ成形を行う熱硬化性
   樹脂成形金型において、連通カルの断面積をゲート部の
   断面積より大きく設定し、樹脂充填初期段階において、
   連通カルを通じて各カル部間の樹脂体積及び圧力の調整
   を行うことを特徴とする熱硬化性樹脂成形金型。
2. 【請求項２】 連通カルに、連通カル内の空気を抜くガ
   ス抜き溝を設け、カル部間の樹脂充填を行うことを特徴
   とする請求項１記載の熱硬化性樹脂成形金型。