JP2003062852A - 金属及び／又は合金粉体をフィラーとした樹脂成形品の射出成形方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フィラーの表出を制御可能な射出成形方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 金属粉体をフィラーとして添加した樹脂
材料を溶融して可塑化すると共に、この溶融材料を、製
造される樹脂成形品の容積以上の容積となるよう仮計量
し、この仮計量された溶融材料を金型内に射出して、射
出された溶融材料の容積に応じてキャビティの内部容積
を増大変化させながらキャビティ内に導入する。前記キ
ャビティの前記内部容積を減少変化させ、前記キャビテ
ィ内に過剰に導入された溶融材料をキャビティ外に排出
すると共に、前記キャビティの内部容積が、製造される
樹脂成形品の容積に前記溶融材料の冷却時における収縮
分の容積を加算した内部容積となったとき、前記キャビ
ティを閉塞する。その後、キャビティの容積を、製造さ
れる樹脂成形品の容積となるまで更に減少して前記溶融
材料を加圧すると共に、該加圧下で前記溶融材料を冷却
して固化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属及び／又は合
金の粉体（以下、これらを総称して「金属粉体」とい
う。）をフィラーとして混入して成る樹脂成形品の射出
成形方法に関し、例えばＩＣ、その他の電子部品のパッ
ケージ（封止）に使用するに好適な樹脂成形品の射出成
形方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来技術】ＩＣ等の電子部品にあってはその微細パタ
ーン化と低電圧化により、単位素子当たりの消費電力が
減少しているものの、メモリの大記憶容量化やロジック
の多機能化、高集積化に伴い、１個当たりのＩＣの消費
電力は逆に増加する結果となっている。

【０００３】そして、この消費電力の増加に伴い、チッ
プの発熱による温度上昇が問題となっており、特に今後
更なる大記憶容量化、多機能化、高集積化が進む次世代
高度集積回路にあっては、このような電子部品を封止す
る封止材は、熱伝導率が高く、放熱性能が良好であるこ
とが要求されている。

【０００４】このような放熱に対する要求から、トラン
スファーモールド法により熱硬化型エポキシに、樹脂材
料に比べて約一桁程熱伝導率が高いガラスビーズをフィ
ラーとして添加した封止材にてＩＣチップの封止を行う
ことで、封止材の熱伝導性を向上させて放熱性能の改善
を図るものがある。

【０００５】しかし、封止材中にフィラーとして添加す
ることができるガラスビーズの量は、容積比において封
止材の約６３％程度を上限とすることから、ガラスビー
ズの添加により放熱性能を向上させる場合にはこの添加
量の上限による限界があり、今後さらに大容量化、多機
能化、高集積化により発熱量の増大が予想される次世代
の高度集積回路に十分に対応することができない。

【０００６】そのため、ＩＣの設計・試作が何世代か先
まで進展していながら、現状の封止材の放熱性能ではこ
の次世代高集積化回路に対応することができないため
に、これらの高性能な次世代高集積化回路の実用化に遅
れが生じているという問題が指摘されている。

【０００７】このような不都合を解消し、次世代のＩＣ
に対応可能な封止材を提供するために、封止材料の放熱
性能を更に改善すべく数十μの径を持つ真球状のガラス
フィラーに、０．数μ径のガラスフィラーを添加するこ
とで、フィラーの容積比を９０％近くまで高め、放熱性
を更に向上する試みが行われており、これにより放熱特
性が約３０％程度向上することが確認されている。

【０００８】しかし、ここでフィラーとして使用する数
十μの真球状ガラスは極めて高価であり、一般に提供さ
れる封止技術のコストとしては到底市場が容認できる範
囲には無く、このことが量産を不可能なものとしてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のガラスの熱伝導
率が一例として５．５〜７．５W・m^−１・K^−１（常
温：ソーダガラス）であるのに対し、金属及び合金はこ
れよりも熱伝導率が１桁程高い。 一例としてアルミニ
ウムの熱伝導率は２３６W・m^−１・K^−１（０℃：理科
年表）であり、ガラスに対して３１〜４３倍の熱伝導率
を有し、銅の熱伝導率は約４０３W・m^−１・K^−１（０
℃：理科年表）であり、ガラスに対して５４〜７３倍の
高い熱伝導率を示している。

【００１０】そのため、ガラスに代えてこのような金属
粉体をフィラーとして封止材中に混入することができれ
ば、前記ガラスビーズが混入された封止材よりも更に一
層の放熱性能が向上されることは明らかである。

【００１１】しかし、前述のように金属等が高い熱伝導
率を有するにも拘わらずフィラーとして使用されず、そ
の一方でガラスがフィラーとして使用されている理由
は、ガラスの有する絶縁性能にある。

【００１２】すなわち、樹脂材料にフィラーを添加する
場合には、溶融された状態で金型のキャビティ内に導入
された溶融材料は、この導入からキャビティ内で固化す
る過程でキャビティ内壁側に露出してしまうために、フ
ィラーとして導電性を有する金属粉体を使用する場合に
は、この部分に露出したフィラーにより導電性を有する
こととなる。

【００１３】特に、トランスファーモールド法やインジ
ェクションモールド法により、ＩＣの封止を行う場合に
は、ボンディングが終了したリードフレームを金型内に
セットして樹脂を圧送してモールド成型が行われるが、
この場合には溶融材料中のフィラーはＩＣとの接触部分
においてもこれら樹脂成形品の表面に露出（本明細書に
おいて、単に「表出」という。）し、この表出されたフ
ィラーの有する導電性により電気的な短絡が生じ、ＩＣ
に焼き付き等が生じるおそれがある。そのため、導電性
フィラーを使用した封止材により封止を行うことができ
ない。

【００１４】このように、キャビティの内壁や、キャビ
ティ内に配置された電子部品等の被封止材との接触部分
においてフィラーの表出が起こる原理について考える
と、キャビティ内に導入される樹脂材料は、図６に示す
ようにキャビティ内を流動時には噴水流れ、所謂「ファ
ンテンフロー」を起し、射出された溶融材料は金型壁面
に瞬間的に熱を奪われて薄い固化層（スキン層）を形成
すると共に、金型壁面に形成されたスキン層の間を通っ
てコア層（流動層）が移動し、コア層の樹脂が流動先端
から噴出すると共に壁面に到達して瞬間的に固化し、ス
キン層を形成し、これを繰り返して溶融材料は流路末端
まで到達すると共に、スキン層が更に厚みのあるものに
成長する。

【００１５】フィラーを含む原材料が流動するためには
スキン層は重要な要素であり、本来全く流動性を持たな
いフィラーそのものは、図７に示すように潤滑性あるい
は流動性をもっている素材に包み込まれている状態で始
めて流動させることが出来ることから、バインダーとし
ての樹脂材料を流動状態に溶融しながら、フィラーを完
全に包み込んでいる状態でなければフィラーを流動させ
ることは出来ない。

【００１６】このように、流動している過程においては
キャビティ内壁と接触している原材料の表面には最初に
樹脂のみのスキン層が発生することから、フィラーは直
接金型表面と接触することはない。従って、このままの
状態で樹脂成形品が完成すれば、樹脂成形品の表面はス
キン層に覆われ、フィラーが露出することを防止するこ
とができる。

【００１７】しかし、スキン層は溶融材料がキャビティ
内を一定時間以上流動していると共に、ある程度の密着
を維持する内部圧力が生じている場合には厚みを増しな
がら成長を続けるが、溶融材料がキャビティ内で流動を
止め、かつ圧力が取り除かれた状態ではコア層の熱によ
ってスキン層が加熱されて柔らかくなると共に、冷却時
の収縮によりキャビティ内壁から剥離する。一方、収縮
することなくその場に止まるフィラーがこのスキン層を
突き破って表出する現象が起こる（図８参照）。

【００１８】そこで、本発明の目的は、射出成形時にお
ける各種の条件を調整することにより、形成されたスキ
ン層を収縮させることなく、従ってフィラーの表出を生
じさせることのない射出成形方法及びこれを実施する装
置を提供することにより、フィラーとして導電性を有す
る金属粉体を使用した場合であっても、この樹脂材料に
よりＩＣ等の電子部品の封止を可能とすることで、放熱
性の優れた封止を行うことを目的とする。

【００１９】また、本発明の別の目的は、射出成形時に
おける各種条件を調整することにより、必要に応じてフ
ィラーを表出させず、または表出させることを任意に選
択することができる射出成形方法及び装置を提供するこ
とにより、金属粉末をフィラーとして使用した場合であ
ってもＩＣチップ等の電子部品と直接的に接触する部分
においてはこの導電性フィラーを樹脂バインダーで完全
に被覆することで絶縁膜を形成し、一方、放熱のために
空気と接触している部分及び他の放熱用に設置されてい
る部品との接触部分においては金属粉末を露出させるこ
とにより放熱性能の向上された封止を行うことを目的と
する。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すめるた
めに、本発明の金属及び／又は合金粉体をフィラーとし
た樹脂成形品の射出成形方法は、金属及び／又は合金の
粉体をフィラーとして添加した樹脂材料を溶融して可塑
化すると共に、この溶融材料を、一回分の成形に必要と
される容積以上の容積となるよう計量する工程と、前記
工程において仮計量された溶融材料を、内部容積を変化
可能に構成されたキャビティを備える金型内に射出する
と共に、前記射出された溶融材料の容積に応じて前記キ
ャビティの内部容積を増大変化させながら前記溶融材料
を前記キャビティ内に導入する工程と、前記工程により
内部容積が増大変化された前記キャビティの前記内部容
積を減少変化させ、前記キャビティ内に過剰に導入され
た溶融材料をキャビティ外に排出すると共に、前記キャ
ビティの内部容積が、製造される樹脂成形品の容積に前
記溶融材料の冷却時における収縮分の容積を加算した内
部容積となったとき、前記キャビティを閉塞する工程
と、前記キャビティの容積を、製造される樹脂成形品の
容積となるまで更に減少して前記溶融材料を加圧すると
共に、該加圧下で前記溶融材料を冷却して固化する工程
を含むことを特徴とする（請求項１）。

【００２１】前述の射出成形方法において、金型の少な
くとも一部分の設定温度を他の部分に比較して低く設定
し、該部分に対応するキャビティの内壁に位置して導入
された前記可塑材料を一時的に冷却して収縮させること
により、該位置の樹脂成形品の表面に、前記金属及び／
又は合金粉体のフィラーを表出させることで、製造され
た樹脂成形品の任意の場所にフィラーを表出させ、又は
表出させないことを選択することができる（請求項
２）。

【００２２】さらに、前記射出工程をインラインスクリ
ュ式の射出装置により行うと共に、この射出の終了後、
前記射出装置のスクリュを前記射出装置のバレル内を進
退移動可能な状態と成すと共に、前記キャビティの容積
減少時にキャビティ外に排出された溶融材料を、前記射
出装置のバレル内に逆流させて前記射出装置のスクリュ
を後退させると共に、該後退位置から前記スクリュを回
転させて、該スクリュが所定の後退位置に至ったとき前
記仮計量を終了することにより、射出工程において金型
に射出される溶融材料の温度及び量が一定となるよう補
正して、より精度の高い樹脂成形品の提供に資すること
もできる（請求項３）。

【００２３】また上記目的を達成するための本発明金属
及び／又は合金粉体をフィラーとした樹脂成形品の射出
成形装置は、金属粉体と樹脂材料とを混合・混練・溶融
して可塑化して溶融材料とすると共に、この溶融材料を
計量する軽量手段を有し、金型内に射出する射出装置２
と、この射出装置２によって射出された溶融材料を導入
し、所定の形状に冷却・固化する金型５と、該金型５が
取り付けられる型締ユニット６とから成り、前記型締ユ
ニット６は、固定金型３を有する固定側ダイプレート６
１と、可動金型４を有する可動側ダイプレート６２と、
前記可動側ダイプレート６２を作動する型締シリンダ６
３とから成り、金型５内のランナ５４を介して溶融材料
が導入されるキャビティ５３の内部容積を、キャビティ
５３内に樹脂成形品の製造に必要とされる溶融材料以上
の量、溶融材料が過導入すべく可動金型４を移動させ、
且つ、金型５内のキャビティ５３を溶融材料の体積収縮
分を考慮した容積に減少して、キャビティ５３を製造さ
れる樹脂成形品サイズに容積減少してキャビティ５３内
の圧力を上昇させる可動側ダイプレート６２の動作を制
御する制御手段６４を有し、前記ランナ５４とキャビテ
ィ５３との間にはゲート５２が形成され、さらに、前記
キャビティ５３の内部容積が、製造されるべき樹脂成形
品の容積に溶融材料の熱収縮による容積減少分を加算し
た容積となったとき、前記ランナ５４とキャビティ５３
間の連通を遮断するゲート５２を有することを特徴とす
る(請求項４)。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につき
説明する。

【００２５】本発明の射出成形方法は、前述のようにフ
ィラーの添加された樹脂材料を溶融して可塑化すると共
に、この溶融材料を、一回の成形に必要とされる容積以
上の容積となるよう仮計量する工程（仮計量工程）、こ
の仮計量された溶融材料を、金型内に射出すると共に、
前記射出された溶融材料の容積に応じて前記キャビティ
の内部容積を増大変化させながら前記溶融材料を前記キ
ャビティ内に導入する工程（射出工程）、前記射出工程
により内部容積が増大変化された前記キャビティの内部
容積を減少変化させ、前記キャビティ内に過剰に導入さ
れた溶融材料をキャビティ外に排出して、射出装置のバ
レル内に逆流させると共に、キャビティの内部容積が、
製造される樹脂成形品の容積に前記溶融材料の冷却時に
おける収縮分の容積を加算した内部容積となったとき、
前記キャビティを閉塞する工程（計量工程）、前記キャ
ビティの容積を、製造される樹脂成形品の容積となるま
で更に減少して前記溶融材料を加圧すると共に、該加圧
下で前記溶融材料を冷却して固化する工程（加圧冷却工
程）を含み、これらの各工程を実現するための射出成形
装置は、一例として下記の構成を備えている。

【００２６】本発明の射出成形方法に使用される射出成
形装置１は、図１に示すように、金属粉体と樹脂材料と
を混合・混練・溶融して可塑化して計量し、その後、後
述する金型内に射出する射出装置２と、この射出装置２
によって射出された溶融材料を導入すると共に所定の形
状に冷却・固化する金型５と、該金型５が取り付けられ
る型締ユニット６により構成されている。

【００２７】〔射出装置〕射出装置２は、バレル２１内
に供給された成形材料を、バレル２１内で加熱・溶融し
て可塑化すると共に、所定量の溶融材料を計量してこれ
を後述の金型５内に射出するもので、既知の各種形式の
射出装置を使用することができる。

【００２８】本実施形態において使用する射出装置は、
一例として図１に示すインライン・スクリュ式で、バレ
ル２１内を進退移動するスクリュ２２を備えている。

【００２９】このスクリュ２２は、一端２２ａに後述の
固定金型のノズルタッチ部３１ｃに嵌合されるノズル２
３が取り付けられて成るバレル２１の他端側からバレル
２１内に挿入されており、このバレル２１の他端の上方
に位置し、下端をバレル２１内の空間と連通するホッパ
２４が設けられている。

【００３０】また、スクリュ２２の他端２２ｂはプラン
ジャ２６を介して射出シリンダ２５に連結され、この射
出シリンダ２５に対する作動流体の導入によりバレル２
１内をノズル２３に向かって前進移動可能に構成されて
いると共に、モータ等の駆動源からの回転力をスクリュ
２２に伝達するギヤ、その他の動力伝達機構がプランジ
ャ２６の外周に位置して設けられている。

【００３１】本実施形態にあっては、動力伝達手段であ
る被動ギヤ２７をスプライン２８を介してスクリュ２２
の他端２２ｂに連結されたプランジャ２６の外周に取り
付けており、スクリュ２２がバレル２１内のノズル２３
側に位置した前進位置から、射出シリンダ２５側に位置
した後退位置迄のいずれの位置においても回転可能に構
成されている。

【００３２】なお、射出装置２には、このスクリュ２２
が前進位置にあること、及び後退位置にあることをそれ
ぞれ検知する検知手段２９を備えており、図１に示す実
施形態にあっては、前述のプランジャ２６の外周に位置
検出用の検知板２９ｂを取り付けると共に、この検知板
２９ｂと接触して検知信号を発生するリミットスイッチ
２９ａを設け、スクリュ２２の位置を検知可能としてい
る。

【００３３】〔型締ユニット〕型締ユニット６は、後述
する固定金型３を取り付ける固定側ダイプレート６１
と、可動金型４を取り付ける可動側ダイプレート６２
と、前記可動側ダイプレート６２を作動する型締シリン
ダ６３とで構成され、また、前述の型締シリンダ６３を
制御して可動側ダイプレート６２の動作を制御する制御
手段６４を備えている。

【００３４】従って、後述するように可動金型４と固定
金型３との組合せにより金型５内に形成されたキャビテ
ィ５３の内部容積を、可動金型４を移動させることによ
り変化させる機能を有している。

【００３５】一般の射出成形装置において型締ユニット
という場合には、射出時の樹脂圧力により金型が開かな
いよう高圧で固定・可動の両金型を締結保持するものを
指すが、本発明における「型締ユニット」は、前述の射
出装置２による溶融材料の射出の際、可動金型４を固定
する可動側ダイプレート６２が移動して、溶融材料の導
入と共に、後述する金型５内に形成されたキャビティ５
３内の容積を溶融材料の導入量に対応して拡大して、キ
ャビティ５３内に樹脂成形品の製造に必要とされる溶融
材料以上の量、溶融材料が過導入されるよう構成されて
いる。

【００３６】また、溶融材料の導入後においては、可動
側ダイプレート６２を固定側ダイプレート６１側に移動
して、金型５内のキャビティ５３を溶融材料の体積収縮
分を考慮した容積に減少して溶融材料の計量を行うと共
に、さらにキャビティ５３を製造される樹脂成形品サイ
ズに容積減少してキャビティ５３内の圧力を上昇させる
機能を備えている。

【００３７】この型締ユニット６の前記可動側ダイプレ
ート６２は、型締ラム６５を介して型締シリンダ６３に
連結されており、この型締シリンダ６３に対する例えば
作動油等の作動流体の導入が前述の制御手段６４により
制御され、可動側ダイプレート６２の動作圧力、動作タ
イミング等が制御されている。

【００３８】〔金型〕前述の型締ユニット６の可動側ダ
イプレート６２及び固定側ダイプレート６１には、それ
ぞれ金型を構成する可動金型４と固定金型３が取り付け
られ、可動金型４と固定金型３とが組み合わされること
により、金型５内部に所定形状の樹脂成形品を形成する
ためのキャビティ５３が形成される共に、このキャビテ
ィ５３が前述の型締ユニット６によってその内部容積を
増減可能に構成されている。

【００３９】図２〜図５に示す実施形態において、固定
金型３は固定側型板３２、固定側取付板３３、スプルー
ブッシュ３１、ロケートリング３４、キャビティ５３の
一部を画定するキャビティブッシュ３５により構成され
ており、このうち、前述のスプルーブッシュ３１は、前
述の射出装置２のバレル２１の一端に設けられたノズル
２３を介して射出された溶融材料を金型内に導入するた
めの流路（スプル５１）がその中央に形成されている。

【００４０】本実施形態においてこのスプルーブッシュ
３１は、可動金型４に向かって突出するよう配置される
細径部３１ａと、射出装置２のノズル２３側に位置して
配置される大径部３１ｂを備え、ノズル側に位置する大
径部３１ｂ周縁には、これを他の部分より若干細径に形
成して段部３１ｄが形成されている。

【００４１】また、前述のキャビティブッシュ３５は、
後述する可動金型４の移動プレート４１に形成された挿
孔４２内に挿入される軸部３５ａと、該軸部３５ａより
も幅太に形成された頭部３５ｂを備え、前記軸部３５ａ
の先端は、挿孔４２と嵌合した際に、製造される樹脂成
形品の形状を成すキャビティ５３を形成する。

【００４２】以上のように形成されたスプルーブッシュ
３１と、キャビティブッシュ３５は、共に固定側型板３
２に設けられた取付孔３２ａ，３２ｂにそれぞれ挿入さ
れている。

【００４３】すなわち、このスプルーブッシュ３１の取
付孔３２ａに隣接して、固定側型板３２には前述のキャ
ビティブッシュ３５を取り付けるための取付孔３２ｂが
形成され、この取付孔３２ｂ内に、軸部３５ａを可動金
型４に向けてキャビティブッシュ３５の頭部３５ｂを挿
入することにより、このキャビティブッシュ３５が固定
側型板３２に取り付けられている。

【００４４】そして、キャビティブッシュ３５の軸部３
５ａが突出する側と反対側の固定側型板３２の側面に、
固定側取付板３３を取り付け、キャビティブッシュ３５
が固定側型板３２上で位置決めされている。

【００４５】なお、この固定側取付板３３の中央部分に
は、前記スプルーブッシュ３１の大径部３１ｂが挿入さ
れる開孔３３ａが形成されており、この開孔３３ａ内に
前記スプルーブッシュ３１の大径部３１ｂを、段部３１
ｄが突出するように挿入している。

【００４６】そして、固定金型３のスプルーブッシュ３
１に隣接して設けたロケートリング３４は、中央に開孔
３４ａが形成され、該開孔３４ａ内に、前記スプルーブ
ッシュ３１の段部３１ｄを挿入してスプルーブッシュ３
１を固定側取付板３３に固着している。

【００４７】前記ロケートリング３４の中央部には、ス
プルーブッシュ３１の段部３１ｄが挿入された開孔３４
ａに連続して、射出装置２のノズル２３が挿入される崔
頭円錐状の凹部３４ｂが形成され、この凹部３４ｂの細
径部となる可動金型４側に、スプルーブッシュ３１の段
部３１ｄの軸方向端面でノズルタッチ部３１ｃが形成さ
れて射出装置２より射出された溶融材料が好適にスプル
５１内に導入されるよう構成されている。

【００４８】可動金型４は、前述移動プレートの説明と
やや重複するが、前述の固定金型３の固定側型板３２に
対峙する移動プレート４１を備えており、この移動プレ
ート４１には、固定金型３の固定側型板３２より突出す
るスプルーブッシュ３１の細径部３１ａが挿入される挿
孔４３と、前述したキャビティブッシュ３５の軸部３５
ａが挿入される挿孔４２が形成され、キャビティブッシ
ュ３５が前記挿孔４２に挿入されたとき、このキャビテ
ィブッシュ３５の軸部３５ａの先端と挿孔４２の底部と
で囲まれた空間に、製造される樹脂成形品の形状を成す
キャビティ５３が形成されている。

【００４９】また、スプルーブッシュ３１の細径部３１
ａが挿孔４３に挿入された際、前記キャビティ５３とス
プルーブッシュ３１の細径部３１ａ先端を連通するラン
ナ５４が形成され、スプル５１を介して導入された溶融
材料は、このランナ５４を介してキャビティ５３内に導
入可能とされている。

【００５０】このランナ５４とキャビティ５３との間に
はゲート５２が形成されており、このゲート５２は、可
動金型４を固定金型３に向かって移動してキャビティ５
３の内部容積を減少する過程において、キャビティ５３
の内部容積が、製造されるべき樹脂成形品の容積に溶融
材料の熱収縮による容積減少分を加算した容積となった
とき、ランナ５４とキャビティ５３間の連通を遮断す
る。

【００５１】なお、可動金型４は固定金型３に既知のプ
ラーボルト（図示せず）と呼ばれる連結部材を介して連
結されており、この連結部材の長さによりその移動範囲
が規制され、可動金型が固定・可動金型を閉じた状態で
キャビティ内の容積を変化しつつ移動できるよう構成さ
れている。

【００５２】また、固定金型３の固定側型板３２と可動
金型４の移動プレート４１間には、例えば板状あるいは
コイル状のスプリングから成る弾性部材（図示せず）が
可動金型４を固定金型３から離間する方向に付勢してい
る。そして、射出装置２からの溶融材料の導入時、この
弾性手段の付勢力とバランスする応力が可動金型４に生
じるよう、前記制御手段６４により制御された型締ピス
トン６３の押圧力が、可動金型４が取り付けられている
可動側ダイプレート６２に付加されて、ゲート５２が開
いた状態に位置されている（図１）。

【００５３】この弾性手段と型締シリンダ６３の相互の
応力がバランスした状態においては、可動金型４の前
進、後退のいずれの方向に対する新たな応力に対しても
自由に移動できる状態が作り出されているが、実際には
成形機のタイバー６６と可動ダイプレート６２の間に設
けられているメタル及び型締シリンダ６３内に設けられ
たピストンのシーリングパッキン等とシリンダ６３内壁
との摺接摩擦によって、幾分かの抵抗が生じており、金
型内部に流れ込んだ原材料によって内部圧力が所定の圧
力に上昇した後、キャビティ５３の容積が大きくなる方
向に可動金型の後退方向への力が発生する。この後退
は、射出時に導入された溶融材料の導入量に応じてその
距離を変化し、従ってキャビティ５３内に導入された溶
融材料は、この可動金型の移動により常に一定の圧力と
なるよう調整される。

【００５４】移動プレート４１は可動金型４と共に移動
し、固定金型３と可動金型４の間の樹脂成形品を取り出
すときの分割面（パーティングライン）が材料の充填の
間に分離しない役目をしている。

【００５５】〔動作〕以上のように構成された射出装置
２、金型５及び型締ユニット６から成る射出成形装置１
を使用した本発明の射出成形工程について説明すると、
先ず、射出装置２に設けられたホッパ２４内に樹脂及び
金属粉体等から成る成形材料を投入すると共に、スクリ
ュ２２を回転すると、このホッパ２４内に投入された成
形材料はバレル２１の外壁に設けられたバンドヒーター
による加熱、及びスクリュ２２による混合・混練・圧縮
の際に生じる摩擦熱等により加熱・溶融されて可塑化さ
れ、バレル２１内をノズル２３方向に向かって移動す
る。

【００５６】スクリュ２２は、回転の初期においてバレ
ル２１内のノズル２３側に位置した前進位置にあり、ス
クリュ２２の回転に伴う溶融材料の搬送によりバレル２
１内のノズル２３側に位置して溶融材料が滞留すること
により、徐々にノズル２３側から射出シリンダ側に移動
する。そして、このスクリュ２２が所定の位置まで後退
したことを検知手段２９が検知すると、スクリュ２２の
回転が停止して可塑化された材料の仮計量（仮計量工
程）が終了する。

【００５７】この仮計量工程においては、計量された溶
融材料の容積が、製造される樹脂成形品の容量に対して
金型内に過供給となる量に計量されるよう前記検知手段
による後退位置を設定する。

【００５８】このようにして、材料の可塑化及び仮計量
が終了すると、射出シリンダ２５に対して例えば圧縮空
気等の作動流体が導入され、スクリュ２２がバレル２１
内をノズル２３側に前進されると共に、このスクリュ２
２の前進移動により、ノズル２３側に位置してバレル２
１内に滞留していた仮計量された溶融材料がノズル２３
を介して金型５内に全量射出される。

【００５９】ノズル２３を介して射出された溶融材料
は、固定金型３のスプルー３１からランナ５４及びゲー
ト５２を経てキャビティ５３まで流れ込む。このとき、
型締シリンダ６３は制御ユニット６４により低圧の作動
状態に制御されており、可動金型４は、型締シリンダ６
３により固定金型３と可動金型４間に配置されたスプリ
ング等の弾性部材の付勢力により固定金型３から離間す
る方向の付勢力とバランスする力で固定金型３側に押圧
されていることから、キャビティ５３やランナ５４内に
導入された溶融材料の圧力によりこのバランスが崩れる
と、可動金型４は固定金型３から離間する方向に移動
し、キャビティ５３及びランナ５４が徐々にその内部容
積を拡大する。

【００６０】この可動金型４の移動量は一定しておら
ず、射出装置より射出される溶融材料の量に応じてその
移動量が決定されることから、射出された溶融材料の量
が多い場合には可動金型４の移動量が増すことにより、
少ない場合には可動金型４の移動量が減少することによ
り、導入される溶融材料の容積に応じてキャビティ５３
の内部容積が変化し、前述の射出装置２による仮計量工
程において計量された溶融材料の量にばらつきが生じて
いる場合であっても、キャビティ５３内に導入される溶
融材料の圧力を一定に補正することができる。

【００６１】スクリュ２２がノズル２３側に移動して、
このスクリュ２２の前進移動が終了したことを検知手段
２９が検知すると、バレル２１の先端部に滞留されてい
た、仮計量された一回分の溶融材料の全量の射出が終了
する。この検知信号により、射出シリンダ２５に対する
作動流体の供給を停止すると共に、射出シリンダ２５の
ピストン前後の回路を開放して射出シリンダ２５内でピ
ストンが自由に動ける状態とする。従ってこの射出シリ
ンダ２５に連結されているスクリュ２２も、バレル２１
内を自由に進退移動することが可能となる。

【００６２】また、この検知手段２９の検知信号によ
り、型締ユニット６に設けられた制御手段６４が高圧回
路に切り替わり、型締ユニット６の型締シリンダ６３に
作動流体を供給して可動金型４を固定金型３に向かって
大きな型締め力で移動させる。

【００６３】この可動金型４の移動により、キャビティ
５３内に過導入されていた溶融材料は、ランナ５４及び
スプル５１を通りバレル２１の内部に逆流を始める。

【００６４】このように、キャビティ５３に対して溶融
材料を過導入した後、過剰な溶融材料を直ちに排出する
ことにより、キャビティ５３内は常に低い圧力で加圧さ
れた状態にあると共に、常に溶融材料の流動が生じてい
ることから、キャビティ５３内に溶融材料を導入した際
にキャビティ５３内壁との接触による冷却で形成された
スキン層は、キャビティ５３の内壁から剥離することが
なく、また、コア層により再加熱されてこのスキン層が
軟化することが防止される。一例としてこのスキン層
は、３〜２０μmであった。

【００６５】キャビティ５３内の溶融材料の逆流は、可
動金型４の移動によりキャビティ５３の入口に設けられ
たゲート５２により、キャビティ５３とランナ５４との
連通が遮断されるまで行われる。

【００６６】このゲート５２によるキャビティ５３とラ
ンナ５４間の遮断は、キャビティ５３内の容積が、樹脂
成形品の容積に溶融材料の熱収縮による容積減少分の容
積を加算した容積となったとき行われるよう構成されて
おり、ゲート５２が遮断された時点におけるキャビティ
５３内の容積は、常に一定となるよう構成されている。
従って、このゲートの閉塞によりキャビティ５３内の溶
融材料を常に一定量に計量することができる（計量工
程）。

【００６７】その後、可動金型４は、固定金型３との間
隔が完全に閉じる迄固定金型３側に移動され、ゲート５
２が閉じた後のキャビティ５３内の溶融材料は、この可
動金型４の移動によるキャビティ５３の容積減少により
加圧された状態で冷却される（加圧冷却工程）。このよ
うに、体積収縮分を考慮した量の溶融材料を、製造され
る樹脂成形品のサイズにまで圧縮した状態で冷却して成
型が行われることから、キャビティ５３内の溶融材料は
冷却に際して体積収縮を生じることがなく、従って冷却
時における体積収縮によりフィラーが表出することもな
い。

【００６８】なお、このようにキャビティ５３の入口
に、キャビティ５３内が所定の容積となったときにキャ
ビティ５３を閉塞するゲート５２を設けたことにより、
このゲート５２が閉じた後にはキャビティ５３内の圧力
は、ランナ５４、スプル５１及び射出装置２のバレル２
１内の圧力の影響を受けないものとなる。

【００６９】そのため、従来の射出成形法において溶融
材料の射出後に射出装置による保圧（後充填）を行う必
要があったが、前述した射出成形装置１を使用すること
によりこの保圧を行う必要がなくなる。従って、射出後
はスクリュ２２に連結されている射出シリンダ２５の作
動回路を開放し、射出シリンダ２５内でピストンが自由
に移動できるようにすることで、スクリュ２２をバレル
２１内で自由に進退移動できる状態とすることが可能と
なる。

【００７０】このように、スクリュ２２は射出後におい
てバレル２１内を自由に進退移動することができるよう
に構成されていることから、可動金型４の移動によりキ
ャビティ５３、ランナ５４及びスプル５１を介して逆流
した溶融材料は、射出装置２のバレル２１内に導入され
て、スクリュ２２を射出シリンダ２５側に後退させる。

【００７１】そして、この状態において可塑化・仮計量
を行うためにスクリュ２２を回転させると、スクリュ２
２の回転によりノズル側に溶融材料が滞留するに従い、
スクリュ２２は射出シリンダ２５側に後退し、この後退
位置が予め決定されている所定の位置に達したことを検
知手段２９が検知したときその回転を停止して可塑化・
仮計量を完了する。

【００７２】このとき、前述のように、計量工程におい
てバレル２１内に戻された余分な溶融材料分、スクリュ
２２は既に後退しているので、スクリュ２２が後退して
検知手段により検知されるまでの距離は短くなってい
る。

【００７３】そのため、スクリュ２２の回転時間も短
く、このスクリュ２２の回転による樹脂材料の溶融・混
練の際に発生する摩擦熱等が樹脂材料に与えられる時間
も短くなり、これにより樹脂材料に与えられる熱量が補
正されることとなる。

【００７４】このように、バレル２１内に戻される溶融
材料の量に応じて可塑化・仮計量の時間が補正されるこ
とから、この時間の相違により金型５に導入される溶融
材料の温度が直接的に補正され、射出装置２側から金型
５に射出される溶融材料の導入量も補正されることとな
る。よって、射出装置２により金型に射出される溶融材
料の温度及び量についても一定となることから、より均
一な条件において射出成形を行うことができる。

【００７５】樹脂成形品の表面にフィラーを表出させる
必要がある場合には、フィラーを表出させたい部分の金
型温度を低く設定することで、この部分に導入された溶
融材料の表面温度を一時的に低下させて局部的に収縮を
起こさせることで、フィラーを表出させた後、前述と同
様の方法によりキャビティ５３内に均一に圧力を加えて
フィラーが表出した状態のまま冷却、固化させる。

【００７６】例えば、キャビティ内にボンディングされ
たリードフレームを配置すると共に、このキャビティを
備える金型内に溶融材料を導入してＩＣチップ等の電子
部品の封止を行う場合、固化した樹脂は、電子部品との
接触面においてはフィラーが表出することなく、その他
の部分においてはフィラーが表出して空気等と接触する
ことにより放熱性能を向上させることができるが、この
場合には金型の温度を低く設定すると、導入された溶融
材料は、この金型のキャビティ内壁と接触した部分にお
いては収縮が起こりフィラーが表出するが、ＩＣチップ
との接触部分においてはフィラーの表出が生じずに絶縁
性を得ることができる。

【００７７】従って、電気的な短絡によりＩＣチップが
焼き付くことを防止することができると共に、フィラー
が表出した部分においては、熱伝導率の高い金属が露出
しているために放熱性能が向上されて、放熱性能の向上
された封止を行うことができる。

【００７８】

【発明の効果】上述説明した本発明の構成により、所望
に応じて樹脂材料中に添加されたフィラーが表出するこ
とを防止でき、従って金属や合金等の導電性を有するフ
ィラーを使用した場合であっても、成形された樹脂成形
品に絶縁性を持たせることができる。

【００７９】その結果、熱伝導率が高く、従って放熱性
能の高い金属や合金の粉体をフィラーとして使用した封
止材料により、電子部品等の封止を行うことが可能とな
り、絶縁性により電気的な短絡による部品の焼き付き等
を防止できると共に、高い放熱性能を有する封止が可能
となった。

【００８０】また、射出成形の際の金型温度を適宜調節
することにより、樹脂成形品に部分的にフィラーを表出
させることができ、電子部品等とは接触しない、絶縁性
を付与することが不要な部分において熱伝導率の高い金
属や合金の粉体から成るフィラーを表出させることによ
り、放熱性能がより一層向上された封止を行うことがで
きた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に使用する射出成形装置の一例を
示す概略断面図。

【図２】本発明の方法に使用する金型の一例を示す断面
概略斜視図であり、溶融材料の射出前の状態を示す。

【図３】本発明の方法に使用する金型の一例を示す断面
概略斜視図であり、溶融材料の射出を受けキャビティを
拡大している状態を示す。

【図４】本発明の方法に使用する金型の一例を示す断面
概略斜視図であり、計量工程が完了した状態を示す。

【図５】本発明の方法に使用する金型の一例を示す断面
概略斜視図であり、加圧冷却工程を示す。

【符号の説明】

１ 射出成形装置 ２ 射出装置 ２１ バレル ２２ スクリュ ２２ａ スクリュの一端 ２２ｂ スクリュの他端 ２３ ノズル ２４ ホッパ ２５ 射出シリンダ ２６ プランジャ ２７ 被動ギヤ ２８ スプライン ２９ 検知手段 ２９ａ リミットスイッチ ２９ｂ 検知板 ３ 固定金型 ３１ スプルーブッシュ ３１ａ 細径部 ３１ｂ 大径部 ３１ｃ ノズルタッチ部 ３１ｄ 段部 ３２ 固定側型板 ３２ａ，３２ｂ 取付孔 ３３ 固定側取付板 ３３ａ 開孔 ３４ ロケートリング ３４ａ 開孔 ３５ キャビティブッシュ ３５ａ 軸部 ３５ｂ 頭部 ４ 可動金型 ４１ 移動プレート ４２ 挿孔（キャビティブッシュ用） ４３ 挿孔（スプルーブッシュ用） ５ 金型 ５１ スプル ５２ ゲート ５３ キャビティ ５４ ランナ ６ 型締ユニット ６１ 固定側ダイプレート ６２ 可動側ダイプレート ６３ 型締シリンダ ６４ 制御手段 ６５ 型締ラム ６６ ダイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AB11 AB16 AH33 CA11 CB01 CK06 CK07 CK17 4F206 AB11 AB16 AH37 JA07 JB30 JD04 JM13 JN31 JQ81

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属及び／又は合金の粉体をフィラーと
   して添加した樹脂材料を溶融して可塑化すると共に、こ
   の溶融材料を一回分の成形に必要な容積以上の容積とな
   るよう仮計量する工程と、 前記工程において仮計量された溶融材料を、内部容積を
   変化可能に構成されたキャビティを備える金型内に射出
   すると共に、前記射出された溶融材料の容積に応じて前
   記キャビティの内部容積を増大変化させながら前記溶融
   材料を前記キャビティ内に導入する工程と、 前記工程により内部容積が増大変化された前記キャビテ
   ィの前記内部容積を減少変化させ、前記キャビティ内に
   過剰に導入された溶融材料をキャビティ外に排出すると
   共に、前記キャビティの内部容積が、製造される樹脂成
   形品の容積に前記溶融材料の冷却時における収縮分の容
   積を加算した内部容積となったとき、前記キャビティを
   閉塞する工程と、 前記キャビティの容積を、製造される樹脂成形品の容積
   となるまで更に減少して前記溶融材料を加圧すると共
   に、該加圧下で前記溶融材料を冷却して固化する工程を
   含むことを特徴とする金属及び／又は合金粉体をフィラ
   ーとした樹脂成形品の射出成形方法。
2. 【請求項２】 前記金型の少なくとも一部分の設定温度
   を他の部分に比較して低く設定し、該部分に対応するキ
   ャビティの内壁に位置して導入された前記可塑材料を一
   時的に冷却して収縮させることにより、該位置の樹脂成
   形品の表面に、前記金属及び／又は合金粉体のフィラー
   を表出させることを特徴とする請求項１記載の金属及び
   ／又は合金粉体をフィラーとした樹脂成形品の射出成形
   方法。
3. 【請求項３】 前記溶融材料の射出をインラインスクリ
   ュ式の射出装置により行うと共に、この射出の終了後、
   前記射出装置のスクリュを前記射出装置のバレル内を進
   退移動可能な状態と成し、 前記キャビティの容積減少時においてキャビティ外に排
   出された溶融材料を、前記射出装置のバレル内に逆流さ
   せて前記射出装置のスクリュを後退させると共に、該後
   退位置から前記スクリュを回転させて、該スクリュが所
   定の後退位置に至ったとき前記仮計量を終了することを
   特徴とする請求項１又は２記載の金属及び／又は合金粉
   体をフィラーとした樹脂成形品の射出成形方法。
4. 【請求項４】 金属粉体と樹脂材料とを混合・混練・溶
   融して可塑化して溶融材料とすると共に、この溶融材料
   を計量する軽量手段を有し、金型内に射出する射出装置
   と、この射出装置によって射出された溶融材料を導入
   し、所定の形状に冷却・固化する金型と、該金型が取り
   付けられる型締ユニットとから成り、 前記型締ユニットは、固定金型を有する固定側ダイプレ
   ートと、可動金型を有する可動側ダイプレートと、前記
   可動側ダイプレートを作動する型締シリンダとから成
   り、金型内のランナを介して溶融材料が導入されるキャ
   ビティの内部容積を、キャビティ内に樹脂成形品の製造
   に必要とされる溶融材料以上の量、溶融材料を過導入す
   べく可動金型を移動させ、且つ、金型内のキャビティを
   溶融材料の体積収縮分を考慮した容積に減少して、キャ
   ビティを製造される樹脂成形品サイズに容積減少してキ
   ャビティ内の圧力を上昇させる可動側ダイプレートの動
   作を制御する制御手段を有し、前記ランナとキャビティ
   との間にはゲートが形成され、前記キャビティの内部容
   積が、製造されるべき樹脂成形品の容積に溶融材料の熱
   収縮による容積減少分を加算した容積となったとき、前
   記ランナとキャビティ間の連通を遮断するゲートを有す
   ることを特徴とする金属及び／又は合金粉体をフィラー
   とした樹脂成形品の射出成形装置。