JP2004351614A - 微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品 - Google Patents
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Abstract
【課題】微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品において、成形品を変形／破損することなく離型できる成形を可能とする。
【解決手段】噴出口３を有する上型１の微細凹凸形状部２にキャビティ部材７のキャビティ７１を対向させて配置し、キャビティ７１に成型用樹脂８を投入する。キャビティ部材７は成形型１，６よりも小さい弾性率を有しており、圧縮成形の工程において、上型１の下降に追従してキャビティ部材７が変形し、成形品９に凹凸形状部２の形状が転写される。キャビティ部材７によりキャビティ７１内が封止され、低粘度の成形樹脂を保持できる。離型工程において、噴出口３より加圧気体３０がキャビティ７１内に噴出される。キャビティ７１内の圧力上昇にともなって上型１が上方に摺動し、凹凸形状部２と成形品との界面Ｓに加圧気体が流入して、微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。
【選択図】 図４
【解決手段】噴出口３を有する上型１の微細凹凸形状部２にキャビティ部材７のキャビティ７１を対向させて配置し、キャビティ７１に成型用樹脂８を投入する。キャビティ部材７は成形型１，６よりも小さい弾性率を有しており、圧縮成形の工程において、上型１の下降に追従してキャビティ部材７が変形し、成形品９に凹凸形状部２の形状が転写される。キャビティ部材７によりキャビティ７１内が封止され、低粘度の成形樹脂を保持できる。離型工程において、噴出口３より加圧気体３０がキャビティ７１内に噴出される。キャビティ７１内の圧力上昇にともなって上型１が上方に摺動し、凹凸形状部２と成形品との界面Ｓに加圧気体が流入して、微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細形状を有する樹脂成形品と成形品を成形するための成形型及び成型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微細形状を有する樹脂成形品を成形し、できた成形品を変形やクラックを生じさせることなく成形型から離型させる成形方法が工夫して行われている。例えば、半導体素子の樹脂封止成形後に離型させる方法について、図１２を参照して説明する（例えば、特許文献１参照）。図１２（ａ）に示すように、リードフレーム１２１を間に挟み込んだ状態でパーティラインＰＬで突き合わせた上型１０１と下型１０４によりキャビテイ空間１０３、１０６が形成される。このキャビティ空間に、図１２（ｂ）に示すように、樹脂１２２が充填される。樹脂が硬化した後、図１２（ｃ）に示すように、上型１０１と下型１０４が上下に分離され、間隙１３０が形成される（予備型開工程）。この間隙は、キャビティ空間に形成された隙間空間１３１が、下型１０４に設けられたシール材１０７によって封止される程度の隙間である。このような状態で、上型１０１、下型１０４に設けられたエア導入通路１０２、１０５から圧縮エアが吹き込まれる。この圧縮エアによって硬化した樹脂１２３が成形型から離型される。その後、図１２（ｄ）に示すように、成形品１２４が成形型から取り出される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８７１７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１２や特許文献１に示されるような成形方法や、離型方法においては、次のような問題がある。上型と下型と突き合わせてキャビティを構成する場合、キャビティの前周囲において上型・下型の対向面を均一に突き合わせて封止することが難しい。突き合わせ面による十分な封止構造が構成できない場合、ごく微小な隙間から低粘度の封止樹脂が流出するため、成形品への圧力付与ができないという問題がある。
【０００５】
また、流出した樹脂が圧縮エアの導入通路を塞ぐため、成形品を離型できない可能性がある。また、予備型開工程において、樹脂成形品と上型間、及び樹脂成形品と下型間に同程度の隙間が常に生じるということはなく、樹脂成形品は上下のどちらか一方に片寄った状態で隙間が生じる。その結果、気体が片方の隙間に選択的に出り込み、成形毎に上型部で離型したり、下型部で離型したりするので、安定した離型作業を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により微細形状を有する成形品を変形／破損することなく型から離型できる微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いてその凹凸形状が転写された成形品を圧縮又は射出圧縮成形する方法において、前記成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を前記成形型の所定位置に配置するステップと、前記ステップの後、前記キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させると共に、前記成形型により前記キャビティ内の樹脂を圧縮して成形品を成形するステップと、前記ステップの後、前記成形型の凹凸形状を施した面から前記成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより、前記成形型から成形品を離型させる離型ステップとを有する圧縮又は射出圧縮成形方法である。
【０００８】
上記方法においては、成形型の凹凸形状を施した面から成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより成形型から成形品を離型させるので、離型時に成形品の凹凸形状が転写された面とその面に接する凹凸形状を有する成形型の面との間に確実に加圧気体を圧入してその面間で離型を行うことができる。他の面間に加圧気体が回り込むことなく、成形品の微細な凹凸形状が転写された面が最初に離型されるので、成形品全体の離型が確実、かつ容易となり、安定した離型が可能となり、離型時の成形品の欠けの防止や、成形作業の効率化が図れる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記離型ステップは、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すステップを有するものである。
【００１０】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すので、キャビティ部材と成形品との間の接合力が強い場合であっても、離型時に成形品の欠けや変形を生じることなく成形品を成形型から取り出すことができる。また、成形毎に又は成形品毎にキャビティ部材を交換することにより、成形品の材質に応じたキャビティ部材を選定でき、成形樹脂変更の場合においても成形型の変更の必要がなくなる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記離型ステップでの加圧気体の噴出は、前記キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で行うものである。
【００１２】
上記方法においては、キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で加圧気体の噴出を行うので、加圧気体の熱で軟化したキャビティ部材と成形型との密着性が上がり、加圧気体の気密性をより確実に確保でき、加圧気体を効率的に成形品の離型に用いることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、注入した樹脂液を保持する底のあるキャビティを備えたものを用いるものである。この方法においては、底のあるキャビティにより成形材料の樹脂漏れを防止できる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、側壁が逆テーパとなっているキャビティを備えたものを用いるものである。この方法においては、キャビティ側壁の逆テーパ部分により成形品が保持されるので、離型時に成形品がキャビティ部材から分離することなく、成形品と成形型との間で確実に離型できる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、成形時の収縮率が成形品よりも大きい樹脂材料を用いるものである。
【００１６】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出す場合に、収縮したキャビティ部材により成形品を保持して確実に取り出すことができる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、成形品と同じ母材の樹脂を用いるものである。
【００１８】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出す場合に、キャビティ部材と成形品との接触部にゆるみが発生することがなく、キャビティ部材により成形品を保持して確実に取り出すことができる。
【００１９】
請求項８の発明は、キャビティ内に樹脂液を注入し、その樹脂液を硬化させて樹脂成形を行う成形型であって、下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を有する上型と、前記上型の周囲に上下方向摺動可能に配設したキャビティ部材押さえ型と、前記上型の微細な凹凸形状と対向する上面を有する下型と、上方に開口したキャビティを有し前記上型の微細な凹凸形状部にその開口を対向して前記下型の上面に配設されるキャビティ部材とを備えた成形型である。
【００２０】
上記成形型においては、上型の下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を備え、キャビティ部材押さえ型を上型の周囲に上下方向摺動可能に配設し、上方に開口したキャビティを上型の微細な凹凸形状部に対向して下型の上面に配設するキャビティ部材をの周辺部を抑える構成としているので、表面に微細な凹凸形状が転写された成形品を次のように効率よく製造することができる。上型とキャビティ部材押さえ型とにより、キャビティ内に樹脂液を注入して硬化させた樹脂を、圧縮成形した後、加圧気体噴出口から成形品の凹凸形状が転写された面とその面に接する凹凸形状を有する成形型の面との間に確実に加圧気体を圧入してその面間で離型を行うことができる。
【００２１】
また、成形品の凹凸形状が転写された面側から加圧気体を噴出し、また、キャビティ部材がキャビティ部材押さえ型により抑えられて加圧気体の機密性が保たれるので、他の面間に加圧気体が回り込むことなく、成形品の微細な凹凸形状が転写された面が最初に離型される。従って、この成形型を用いると、成形品全体の離型が確実、かつ容易となり、安定した離型が可能となり、成形品の離型時の欠けの防止や、成形作業の効率化が図れる。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８に記載の成形型において、押さえ型の表面でかつ噴出口よりも外側に、上型と樹脂成形された成形品との接触界面を包含する空間を気密封止するためのシール材を備えたものである。この成形型においては、離型のための加圧気体の気密性を確保して安定した離型ができる。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の成形型において、前記シール材が、成形品よりも低い弾性率を有する材質で構成されたものである。この成形型においては、上記効果に加え、加圧気体（圧縮気体）の圧力が大きくなり過ぎた場合に、シール材が変形することにより加圧気体を逃がすことができ、異常圧力による成形品の塑性変形を防ぐことができる。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項８に記載の成形型において、前記噴出口が、前記キャビティ部材の開口を避けて配置されているものである。この成形型においては、圧縮成形時に、樹脂液が離型時に用いる加圧気体噴出口に流入することがなく、効率的に離型を行うことができる。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項８に記載の成形型において、前記噴出口に連通する溝が、前記上型の下面に設けられているものである。この成形型においては、加圧気体を上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面に均等な圧力で噴出することができ、離型時の成形品の変形を抑えることができ、また離型を安定して行うことができる。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項７に記載のいずれかの製造方法を用いて成形された成形品である。この成形品は、上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面を加圧気体を用いて確実に離型したものなので、微細な凹凸形状を転写した面に傷がなく、信頼性の高い品質のばらつきの少ない成形品となっている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品について図面を参照して説明する。まず、成形方法の概要について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法の工程フローを示す。本方法による成形品は、表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いて樹脂材料を圧縮又は射出圧縮してその凹凸形状を転写して形成される。上下に分離した成形型の間に、成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を下成形型（下型）の所定位置に配置する（Ｓ１）。次に、キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させ（Ｓ２）、成形型を閉じてキャビティ内の樹脂を圧縮して成形品を成形する（Ｓ３）。次に、成形型の凹凸形状を施した面から成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出して成形品を離型させる（Ｓ４）。その後、成形型を上下に型開きして成形品をキャビティ部材とともに取り出して工程が終了する（Ｓ５）。
【００２８】
成形型について説明する。図２は本発明の一実施形態に係る成形型の構成を示し、図３はその変形例の構成を示す。両図とも、成形品９を離型した状態を示している。図２に示す成形型は、上型１、その周りのキャビティ部材押さえ型４、下型６、下型６の上に載置して用いられるキャビティ部材７などからなる。上型１は、成形機のダイプレート１０に設置されている。上型１の下面には微細な凹凸形状部２が配設され、その外側には下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口３が配設されている。下型６は、上型１の微細な凹凸形状部２と対向する上面を有している。キャビティ部材７は、上方に開口した孔からなる底のないキャビティ７１を有し、上型１の微細な凹凸形状部２にその開口を対向させて、下型６の上面に配設される。これにより、下型６の上面平面部によってキャビティ部材７のキャビティ７１に底部が構成される。
【００２９】
また、キャビティ部材押さえ型４は、上型１の周囲において上下方向に摺動可能に配設されている。キャビティ部材押さえ型４と上型１とが対向して互いに摺動する面には、例えばＯリングからなるシール材５が設けられている。
【００３０】
成形機の動作を説明する。成形時には、ダイプレート１０が上方から下降した状態で、上型１の下面１８（及びそこに設けられた微細凹凸形状部２）が、ダイプレート１０の付勢力により、キャビティ部材７（及びキャビティ内の樹脂）を圧縮する。また、キャビティ部材押さえ型４は、成形機のダイプレート１０に設けられたばね部材１１によって下方に付勢されており、そのばね部材１１の付勢力により、キャビティ部材７に当接している。
【００３１】
離型時には、上下の成形型、シール材５，キャビティ部材７，キャビティ部材７、及びキャビティ部材押さえ型４によって封止された空間が形成される。キャビティ部材押さえ型４は、ばね部材１１による付勢力によって上型１から下方に突出しており、その先端部分がキャビティ部材７の周辺部に当接した面は、加圧気体を封止するシール面となっている。
【００３２】
また、離型後の型開きは、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて、成形機のダイプレート１０を上昇させて行われる。型開き動作の開始は、加圧気体の圧力を検知するか、図示しないダイプレートの駆動源にかかる負荷を検知することによって行われる。
【００３３】
次に、図３に示す成形型について説明する。この成形型のキャビティ部材押さえ型４は、ばね部材を介さずに成形機のダイプレート１０に設置されている。また、上型１は、ダイプレート１０に設置された、例えば油圧シリンダやエアシリンダからなる駆動源１２で駆動されるシリンダロッド１３に設置されている。前出の図２に示したものと、上型１及びキャビティ部材押さえ型４の上下駆動、又は付勢方法が異なるが、これらの型の機能は同じである。
【００３４】
この成形型における離型後の型開きは、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて、ダイプレート１０に設置された駆動源１２を駆動して行われる。型開き動作の開始は、加圧気体の圧力を検知するか、駆動源１２にかかる負荷を検知することによって行われる。
【００３５】
次に、成形型の動きと合わせて樹脂成形の工程を説明する。図４（ａ）〜（ｇ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。まず、図４（ａ）に示す型開き状態で、図４（ｂ）に示すようにキャビティ部材７を下型６の平面で構成された上面に設置する。これにより、下型６の上面平面部によってキャビティ部材７のキャビティ７１に底部が構成される。このとき、上型１の凹凸形状部２にキャビティ部材７のキャビティ７１の開口が対向するように配置する。また、上型１に設けられた、図示しない圧空源と連通した噴出口３の延長方向は、キャビティ７１の内部方向（点Ｐ方向）になっている。
【００３６】
続いて、図４（ｃ）に示すように、キャビティ７１内に成形用の樹脂８を投入する。この投入方法として、成形型が開いた状態で樹脂投入する方法の他に、成形型を閉じた状態で射出成形機やトランスファ成形機等を用いて、閉じたキャビティ７１内に樹脂を注入してもよい。樹脂注入に続いて、上型１を下降させ、図４（ｄ）に示すように、樹脂８から硬化・固化した、又は硬化・固化しつつある成形品９を加圧する。このとき、成形品９の硬化（あるいは固化）に伴って成形品９が収縮し、キャビティ７１内の成形品９の体積が減少するが、その減少量に応じて、一定の加圧力を与えるように上型を下降させる。なお、上型を下降させる代わりに下型を上昇するようにしてもよい。
【００３７】
この圧縮成形の工程において、キャビティ部材７が成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマー又は樹脂材料）で構成されているため、上型の下降に追従して、キャビティ部材が変形することができる。その結果、成形品９に対し、上型１の微細凹凸形状部２の微細形状を成形品に十分に転写できる加圧力を加えることが可能となる。また、キャビティ部材７が、成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されているため、キャビティ７１内を封止することができるので、低粘度の成形樹脂がキャビティ７１から漏れ出すことがない。また、キャビティ部材７を成形品の材質に応じて選定できるので、成形品の樹脂変更の場合、成形型の改良を行うことなくキャビティ部材７の変更によって対応することができる。
【００３８】
圧縮成形により微細形状を転写し、成形材料が硬化（あるいは固化）した後、離型工程が開始される。離型工程は、図示しない圧空源と連通した噴出口３よりキャビティ７１内に向って加圧気体３０を噴出して行われる。この状態において、キャビティ部材７が成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されているため、キャビティ７１内がシールされる構造となり、加圧気体３０がキャビティ７１から漏れ出すことがない。
【００３９】
このような状態で、加圧気体３０の噴出に伴うキャビティ７１内の圧力が上昇すると、図４（ｅ）に示すように、圧力上昇にともなって上型１が上方に摺動し、上型１の凹凸形状部２から成形品が離型する。このような離型工程によれば、凹凸形状部２と成形品との界面Ｓに加圧気体が確実に流入するので、離型時に成形品の微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。このあと、、図４（ｆ）（ｇ）に示すように、上型１とキャビティ部材押さえ型４が、下型６から離れて、完全に型開き状態とされ、表面に転写された微細形状２０を有する成形品９がキャビティ部材７と共に成形型から取り出される。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態に係る他の成形型による成形の工程を説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の上型１は、上述したいずれかの成形型における上型１とキャビティ部材押さえ型４とを併せ持った構造及び機能を有している。図５（ａ）に示すように、上型１の凹凸形状部２を有する下面１８において、噴出口３と凹凸形状部２とを囲むように周状の突起１５が設けられている。この突起１５がキャビティ部材押さえ型４に代わる機能を有している。
【００４１】
前出の図４における説明と同様に、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ７１内に成型用樹脂８を投入し、上型１により成形品９に一定の加圧力を与えて、成形品９を成形する。圧縮成形の離型工程において、前記同様に噴出口３よりキャビティ７１内に向って加圧気体３０を噴出する。この状態において、噴出口３と凹凸形状部２とを囲むように周状の突起１５を設けているので、キャビティ７１を含む空間がシールされる構造となり、加圧気体３０がキャビティ７１から漏れ出すことがない。
【００４２】
このような状態で、加圧気体３０の噴出に伴うキャビティ７１内の圧力が上昇すると、図５（ｄ）に示すように、圧力上昇にともなって上型１が上方に摺動し、上型１の凹凸形状部２から成形品が離型する。離型の初期段階である上型１の上昇開始時において、上型１がキャビティ部材７から離れた状態であっても、下方に突出した突起１５がキャビティ部材７に圧接された状態が維持される。従って、上型１の上昇の初期段階おいてもキャビティ７１内の圧力が高く保たれており、離型がスムーズに行われる。突起１５を有する上型１と、成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されたキャビティ部材７を用いたこのような離型工程によれば、凹凸形状部２と成形品との界面Ｓに加圧気体が確実に流入するので、離型時に成形品の微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。
【００４３】
次に、本発明の一実施形態に係る他の成形の方法を説明する。この成形方法は、上述したような圧縮又は射出圧縮成形方法におけるいずれかの離型工程において、加圧気体３０の噴出を、キャビティ部材７のガラス転移温度近傍の温度で行うものである。キャビティ部材７に熱可塑性樹脂等を用いた場合、ガラス転移温度近傍において、キャビティ部材の弾性率が、キャビティ部材に当接した部材との接触面に良好なシール性能を生じるものとなる。従って、ガラス転移点温度近傍で加圧気体を噴出することにより、キャビティ空間のシール性を特に高くでき、凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。
【００４４】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型におけるキャビティ部材７は、図６（ａ）に示すように、底７２を有している。このため、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ７１内に成型用樹脂８を投入し、上型１により成形品９に一定の加圧力を与え加圧する際、樹脂漏れが生じる可能性を極力低減できるので、キャビティ内の気密性をより確実とすることができる。
【００４５】
また、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、離型工程において、前記同様に噴出口３よりキャビティ７１内に向って加圧気体３０を噴出する。この状態において、キャビティ部材が有底であるためキャビティ内が確実にシールされる構造となり、加圧気体３０がキャビティ７１から漏れ出すことがなく、凹凸形状部２と成形品９の界面Ｓに加圧気体３０が確実に流入するので、離型時に成形品９の微細形状転写部が破損することなく確実に離型することができる。なお、この成形型における噴出口３は、キャビティ７１の開口よりも外部に加圧気体を噴出する構成になっている。この点については、後出の図９において説明する。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型におけるキャビティ部材７は、図７（ａ）に示すように、逆テーパとなった側壁７３により形成されたキャビティ７１を有している。このようなキャビティ部材７を用いて、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、キャビティ７１内への成型用樹脂８の投入、加圧成形を行い、成形品の離型を行うとき、キャビティ部材７の逆テーパとなった側壁７３が成形品９を保持するので、成形品９がキャビティ７部材から分離することなく、成形品９と上型１との界面Ｓで確実に離型できる。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形について説明する。この成形方法は、キャビティ部材として成形品（成形材料）よりも成形収縮率が大きい材料の樹脂を用いるものである。成形時に樹脂が収縮する過程において、キャビティ部材と成形材料との密着圧が高くなり、キャビティ部材と成形材料との界面におけるシール性が高くなる。その結果、微細凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。成形材料として、例えば、ポリプロピレン樹脂（成形収縮率１〜１．２％）を用いた場合、キャビティ部材として、例えばオレフイン系エラストマー樹脂（成形収縮率１．５〜２．５％）等を用いると良好な成形を行うことができる。
【００４８】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形について説明する。この成形方法は、キャビティ部材として成形品（成形材料）と同じ母材の樹脂を用いるものである。成形時に、キャビティ部材と成形材料とが融着し、キャビティ部材と成形材料との界面におけるシール性が高くなる。その結果、微細凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。
【００４９】
成形材料として、例えば、フィラー入り樹脂を用いた場合、キャビティ部材としてはフィラー無し、又はフィラーの含有量が成形材料よりも少ない樹脂を用いると良好な成形を行うことができる。また、キャビティ部材として成形品（成形材料）と同じ部材の樹脂を用いない場合においても、融着可能な樹脂同士であれば、キャビティ部材と成形材料との界面における良好なシール性を得ることができ、同様の硬化が得られる。例えば、成形材料として、ＰＭＭＡ樹脂を用いた場合、キャビティ部材としてポリカーポネート樹脂を用いると良好な成形を行うことができる。
【００５０】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の上型１には、前出の図５に示した上型１における周状の突起１５にかわるものとして、図８（ａ）に示すように、噴出口３と凹凸形状部２とを囲むように上型１に○リング等のシール材５が設けられている。このシール材５により、上型１とキャビティ部材７との接触面において上型１の凹凸形状部２と成形品の界面Ｓの封止がなされる。
【００５１】
このような上型１を用いて、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ７１内へ成型用樹脂８を投入し、加圧成形を行うとき、シール材５が変形するため、上型１とキャビティ部材７が直接当接してキャビティ内が封止され、加圧が有効に行われる。
【００５２】
また、図８（ｄ）に示すように、成形品の離型を行うとき、キャビティ部材が成形型よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されているため、キャビティ内がシールされる構造となり、噴出口よりキャビティ内に向って噴出した加圧気体がキャビティから漏れ出すことがない。また、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて上型が上方に摺動するとき、上型１の微細形状を有する面において、噴出口３と凹凸形状部とを囲むように上型１と成形品９の界面Ｓを気密封止するためのＯリング等のシール材５を備えているので、キャビティを含む空間がシールされる構造となり、加圧気体３０が漏れ出すことがなく、成形品９を上型１の凹凸形状部から確実に離型することができる。
【００５３】
また、図８（ｅ）に示すように、加圧気体の圧力が大きくなり過ぎた場合、シール材５が成形品９よりも低い弾性率を有する材質で構成されているため、シール材５が変形して過剰な気体をキャビティ外に逃がすことが可能となる。これにより、成形品の塑性変形を防ぐこともできる。
【００５４】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図９（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の特徴は、図９（ａ）に示すように、上型１に設けられた噴出口３が、キャビティ部材７のキャビティ７１の開口を避けて配置されたところにある。図９（ｂ）に示すように、噴出口３の加圧気体噴出方向は、キャビティ部材の周辺部の点Ｑに向かう方向になっている。
【００５５】
このような成形型を用いて、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ内へ成型用樹脂８を投入し、加圧成形を行うとき、樹脂液が噴出口３に流入することがない。噴出口３が、樹脂を投入するキャビティではなくキャビティ部材７と対向する位置にあるため、例えば、成形材料に熱硬化性樹脂等の低粘度樹脂を用いても、成型用樹脂が噴出口３から中に入り込むことがない。従って、微細形状を転写し、成形材料が硬化（あるいは固化）した後、噴出口３からキャビティ内に向って加圧気体を噴出する際、安定した再現性のある効果的な気体の噴出によって離型が確実に行われる。
【００５６】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型について説明する。図１０（ａ）は上型の断面を示し、図１０（ｂ）その上型の凹凸形状部を有する下面の平面図を示す。この上型１は、加圧気体の噴出口３に連続したリング状の溝３１を上型１の凹凸形状部２を有する下面１８に、凹凸形状部２を囲むように配置している。このような溝３１を有する上型１の構造によれば、凹凸形状部２の外周から均等に加圧気体をキャビティ内に噴出することができるため、成形品の転写された凹凸形状部において、離型時の成形品の変形を抑えることができ、また離型を安定して効果的に行うことが可能となる。
【００５７】
また、図１１（ａ）（ｂ）は、上記の上型の変形例を示す。この上型１は、複数個の噴出口３を有しており、その配置は凹凸形状部２に対して対称となる位置とされている。また、それらの噴出口３は、互いにリング状の溝３１で連通されている。このような複数の噴出口と溝を有する構造によれば、加圧気体を上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面により均等な圧力で噴出することができる。
【００５８】
以上に説明したような成形型及び成形方法を用いて成形された成形品は、上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面を加圧気体を用いて確実に離型したものなので、微細な凹凸形状を転写した面に傷がなく、信頼性の高い品質のばらつきの少ない成形品となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法の工程フロー図。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形型の構成を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る他の成形型の構成を示す断面図。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法及び成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型の断面図、（ｂ）は（ａ）に示す成形型のＡ−Ａ線矢視平面図。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型の断面図、（ｂ）は（ａ）に示す成形型のＡ−Ａ線矢視平面図。
【図１２】（ａ）〜（ｂ）は従来の成形型及び成形方法による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【符号の説明】
１ 上型
２ 凹凸形状部
３ 噴出口
４ キャビティ部材押さえ型
５ シール材
６ 下型
７ キャビティ部材
８ 樹脂
９ 成形品
１８ 下面
３０ 加圧気体
３１ 溝
７１ キャビティ
７２ 底
７３ 側壁
Ｓ 界面
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細形状を有する樹脂成形品と成形品を成形するための成形型及び成型方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、微細形状を有する樹脂成形品を成形し、できた成形品を変形やクラックを生じさせることなく成形型から離型させる成形方法が工夫して行われている。例えば、半導体素子の樹脂封止成形後に離型させる方法について、図１２を参照して説明する（例えば、特許文献１参照）。図１２（ａ）に示すように、リードフレーム１２１を間に挟み込んだ状態でパーティラインＰＬで突き合わせた上型１０１と下型１０４によりキャビテイ空間１０３、１０６が形成される。このキャビティ空間に、図１２（ｂ）に示すように、樹脂１２２が充填される。樹脂が硬化した後、図１２（ｃ）に示すように、上型１０１と下型１０４が上下に分離され、間隙１３０が形成される（予備型開工程）。この間隙は、キャビティ空間に形成された隙間空間１３１が、下型１０４に設けられたシール材１０７によって封止される程度の隙間である。このような状態で、上型１０１、下型１０４に設けられたエア導入通路１０２、１０５から圧縮エアが吹き込まれる。この圧縮エアによって硬化した樹脂１２３が成形型から離型される。その後、図１２（ｄ）に示すように、成形品１２４が成形型から取り出される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８７１７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図１２や特許文献１に示されるような成形方法や、離型方法においては、次のような問題がある。上型と下型と突き合わせてキャビティを構成する場合、キャビティの前周囲において上型・下型の対向面を均一に突き合わせて封止することが難しい。突き合わせ面による十分な封止構造が構成できない場合、ごく微小な隙間から低粘度の封止樹脂が流出するため、成形品への圧力付与ができないという問題がある。
【０００５】
また、流出した樹脂が圧縮エアの導入通路を塞ぐため、成形品を離型できない可能性がある。また、予備型開工程において、樹脂成形品と上型間、及び樹脂成形品と下型間に同程度の隙間が常に生じるということはなく、樹脂成形品は上下のどちらか一方に片寄った状態で隙間が生じる。その結果、気体が片方の隙間に選択的に出り込み、成形毎に上型部で離型したり、下型部で離型したりするので、安定した離型作業を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により微細形状を有する成形品を変形／破損することなく型から離型できる微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項１の発明は、表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いてその凹凸形状が転写された成形品を圧縮又は射出圧縮成形する方法において、前記成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を前記成形型の所定位置に配置するステップと、前記ステップの後、前記キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させると共に、前記成形型により前記キャビティ内の樹脂を圧縮して成形品を成形するステップと、前記ステップの後、前記成形型の凹凸形状を施した面から前記成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより、前記成形型から成形品を離型させる離型ステップとを有する圧縮又は射出圧縮成形方法である。
【０００８】
上記方法においては、成形型の凹凸形状を施した面から成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより成形型から成形品を離型させるので、離型時に成形品の凹凸形状が転写された面とその面に接する凹凸形状を有する成形型の面との間に確実に加圧気体を圧入してその面間で離型を行うことができる。他の面間に加圧気体が回り込むことなく、成形品の微細な凹凸形状が転写された面が最初に離型されるので、成形品全体の離型が確実、かつ容易となり、安定した離型が可能となり、離型時の成形品の欠けの防止や、成形作業の効率化が図れる。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記離型ステップは、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すステップを有するものである。
【００１０】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すので、キャビティ部材と成形品との間の接合力が強い場合であっても、離型時に成形品の欠けや変形を生じることなく成形品を成形型から取り出すことができる。また、成形毎に又は成形品毎にキャビティ部材を交換することにより、成形品の材質に応じたキャビティ部材を選定でき、成形樹脂変更の場合においても成形型の変更の必要がなくなる。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記離型ステップでの加圧気体の噴出は、前記キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で行うものである。
【００１２】
上記方法においては、キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で加圧気体の噴出を行うので、加圧気体の熱で軟化したキャビティ部材と成形型との密着性が上がり、加圧気体の気密性をより確実に確保でき、加圧気体を効率的に成形品の離型に用いることができる。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、注入した樹脂液を保持する底のあるキャビティを備えたものを用いるものである。この方法においては、底のあるキャビティにより成形材料の樹脂漏れを防止できる。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、側壁が逆テーパとなっているキャビティを備えたものを用いるものである。この方法においては、キャビティ側壁の逆テーパ部分により成形品が保持されるので、離型時に成形品がキャビティ部材から分離することなく、成形品と成形型との間で確実に離型できる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、成形時の収縮率が成形品よりも大きい樹脂材料を用いるものである。
【００１６】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出す場合に、収縮したキャビティ部材により成形品を保持して確実に取り出すことができる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、成形品と同じ母材の樹脂を用いるものである。
【００１８】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出す場合に、キャビティ部材と成形品との接触部にゆるみが発生することがなく、キャビティ部材により成形品を保持して確実に取り出すことができる。
【００１９】
請求項８の発明は、キャビティ内に樹脂液を注入し、その樹脂液を硬化させて樹脂成形を行う成形型であって、下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を有する上型と、前記上型の周囲に上下方向摺動可能に配設したキャビティ部材押さえ型と、前記上型の微細な凹凸形状と対向する上面を有する下型と、上方に開口したキャビティを有し前記上型の微細な凹凸形状部にその開口を対向して前記下型の上面に配設されるキャビティ部材とを備えた成形型である。
【００２０】
上記成形型においては、上型の下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を備え、キャビティ部材押さえ型を上型の周囲に上下方向摺動可能に配設し、上方に開口したキャビティを上型の微細な凹凸形状部に対向して下型の上面に配設するキャビティ部材をの周辺部を抑える構成としているので、表面に微細な凹凸形状が転写された成形品を次のように効率よく製造することができる。上型とキャビティ部材押さえ型とにより、キャビティ内に樹脂液を注入して硬化させた樹脂を、圧縮成形した後、加圧気体噴出口から成形品の凹凸形状が転写された面とその面に接する凹凸形状を有する成形型の面との間に確実に加圧気体を圧入してその面間で離型を行うことができる。
【００２１】
また、成形品の凹凸形状が転写された面側から加圧気体を噴出し、また、キャビティ部材がキャビティ部材押さえ型により抑えられて加圧気体の機密性が保たれるので、他の面間に加圧気体が回り込むことなく、成形品の微細な凹凸形状が転写された面が最初に離型される。従って、この成形型を用いると、成形品全体の離型が確実、かつ容易となり、安定した離型が可能となり、成形品の離型時の欠けの防止や、成形作業の効率化が図れる。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８に記載の成形型において、押さえ型の表面でかつ噴出口よりも外側に、上型と樹脂成形された成形品との接触界面を包含する空間を気密封止するためのシール材を備えたものである。この成形型においては、離型のための加圧気体の気密性を確保して安定した離型ができる。
【００２３】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の成形型において、前記シール材が、成形品よりも低い弾性率を有する材質で構成されたものである。この成形型においては、上記効果に加え、加圧気体（圧縮気体）の圧力が大きくなり過ぎた場合に、シール材が変形することにより加圧気体を逃がすことができ、異常圧力による成形品の塑性変形を防ぐことができる。
【００２４】
請求項１１の発明は、請求項８に記載の成形型において、前記噴出口が、前記キャビティ部材の開口を避けて配置されているものである。この成形型においては、圧縮成形時に、樹脂液が離型時に用いる加圧気体噴出口に流入することがなく、効率的に離型を行うことができる。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項８に記載の成形型において、前記噴出口に連通する溝が、前記上型の下面に設けられているものである。この成形型においては、加圧気体を上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面に均等な圧力で噴出することができ、離型時の成形品の変形を抑えることができ、また離型を安定して行うことができる。
【００２６】
請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項７に記載のいずれかの製造方法を用いて成形された成形品である。この成形品は、上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面を加圧気体を用いて確実に離型したものなので、微細な凹凸形状を転写した面に傷がなく、信頼性の高い品質のばらつきの少ない成形品となっている。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品について図面を参照して説明する。まず、成形方法の概要について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法の工程フローを示す。本方法による成形品は、表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いて樹脂材料を圧縮又は射出圧縮してその凹凸形状を転写して形成される。上下に分離した成形型の間に、成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を下成形型（下型）の所定位置に配置する（Ｓ１）。次に、キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させ（Ｓ２）、成形型を閉じてキャビティ内の樹脂を圧縮して成形品を成形する（Ｓ３）。次に、成形型の凹凸形状を施した面から成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出して成形品を離型させる（Ｓ４）。その後、成形型を上下に型開きして成形品をキャビティ部材とともに取り出して工程が終了する（Ｓ５）。
【００２８】
成形型について説明する。図２は本発明の一実施形態に係る成形型の構成を示し、図３はその変形例の構成を示す。両図とも、成形品９を離型した状態を示している。図２に示す成形型は、上型１、その周りのキャビティ部材押さえ型４、下型６、下型６の上に載置して用いられるキャビティ部材７などからなる。上型１は、成形機のダイプレート１０に設置されている。上型１の下面には微細な凹凸形状部２が配設され、その外側には下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口３が配設されている。下型６は、上型１の微細な凹凸形状部２と対向する上面を有している。キャビティ部材７は、上方に開口した孔からなる底のないキャビティ７１を有し、上型１の微細な凹凸形状部２にその開口を対向させて、下型６の上面に配設される。これにより、下型６の上面平面部によってキャビティ部材７のキャビティ７１に底部が構成される。
【００２９】
また、キャビティ部材押さえ型４は、上型１の周囲において上下方向に摺動可能に配設されている。キャビティ部材押さえ型４と上型１とが対向して互いに摺動する面には、例えばＯリングからなるシール材５が設けられている。
【００３０】
成形機の動作を説明する。成形時には、ダイプレート１０が上方から下降した状態で、上型１の下面１８（及びそこに設けられた微細凹凸形状部２）が、ダイプレート１０の付勢力により、キャビティ部材７（及びキャビティ内の樹脂）を圧縮する。また、キャビティ部材押さえ型４は、成形機のダイプレート１０に設けられたばね部材１１によって下方に付勢されており、そのばね部材１１の付勢力により、キャビティ部材７に当接している。
【００３１】
離型時には、上下の成形型、シール材５，キャビティ部材７，キャビティ部材７、及びキャビティ部材押さえ型４によって封止された空間が形成される。キャビティ部材押さえ型４は、ばね部材１１による付勢力によって上型１から下方に突出しており、その先端部分がキャビティ部材７の周辺部に当接した面は、加圧気体を封止するシール面となっている。
【００３２】
また、離型後の型開きは、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて、成形機のダイプレート１０を上昇させて行われる。型開き動作の開始は、加圧気体の圧力を検知するか、図示しないダイプレートの駆動源にかかる負荷を検知することによって行われる。
【００３３】
次に、図３に示す成形型について説明する。この成形型のキャビティ部材押さえ型４は、ばね部材を介さずに成形機のダイプレート１０に設置されている。また、上型１は、ダイプレート１０に設置された、例えば油圧シリンダやエアシリンダからなる駆動源１２で駆動されるシリンダロッド１３に設置されている。前出の図２に示したものと、上型１及びキャビティ部材押さえ型４の上下駆動、又は付勢方法が異なるが、これらの型の機能は同じである。
【００３４】
この成形型における離型後の型開きは、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて、ダイプレート１０に設置された駆動源１２を駆動して行われる。型開き動作の開始は、加圧気体の圧力を検知するか、駆動源１２にかかる負荷を検知することによって行われる。
【００３５】
次に、成形型の動きと合わせて樹脂成形の工程を説明する。図４（ａ）〜（ｇ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。まず、図４（ａ）に示す型開き状態で、図４（ｂ）に示すようにキャビティ部材７を下型６の平面で構成された上面に設置する。これにより、下型６の上面平面部によってキャビティ部材７のキャビティ７１に底部が構成される。このとき、上型１の凹凸形状部２にキャビティ部材７のキャビティ７１の開口が対向するように配置する。また、上型１に設けられた、図示しない圧空源と連通した噴出口３の延長方向は、キャビティ７１の内部方向（点Ｐ方向）になっている。
【００３６】
続いて、図４（ｃ）に示すように、キャビティ７１内に成形用の樹脂８を投入する。この投入方法として、成形型が開いた状態で樹脂投入する方法の他に、成形型を閉じた状態で射出成形機やトランスファ成形機等を用いて、閉じたキャビティ７１内に樹脂を注入してもよい。樹脂注入に続いて、上型１を下降させ、図４（ｄ）に示すように、樹脂８から硬化・固化した、又は硬化・固化しつつある成形品９を加圧する。このとき、成形品９の硬化（あるいは固化）に伴って成形品９が収縮し、キャビティ７１内の成形品９の体積が減少するが、その減少量に応じて、一定の加圧力を与えるように上型を下降させる。なお、上型を下降させる代わりに下型を上昇するようにしてもよい。
【００３７】
この圧縮成形の工程において、キャビティ部材７が成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマー又は樹脂材料）で構成されているため、上型の下降に追従して、キャビティ部材が変形することができる。その結果、成形品９に対し、上型１の微細凹凸形状部２の微細形状を成形品に十分に転写できる加圧力を加えることが可能となる。また、キャビティ部材７が、成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されているため、キャビティ７１内を封止することができるので、低粘度の成形樹脂がキャビティ７１から漏れ出すことがない。また、キャビティ部材７を成形品の材質に応じて選定できるので、成形品の樹脂変更の場合、成形型の改良を行うことなくキャビティ部材７の変更によって対応することができる。
【００３８】
圧縮成形により微細形状を転写し、成形材料が硬化（あるいは固化）した後、離型工程が開始される。離型工程は、図示しない圧空源と連通した噴出口３よりキャビティ７１内に向って加圧気体３０を噴出して行われる。この状態において、キャビティ部材７が成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されているため、キャビティ７１内がシールされる構造となり、加圧気体３０がキャビティ７１から漏れ出すことがない。
【００３９】
このような状態で、加圧気体３０の噴出に伴うキャビティ７１内の圧力が上昇すると、図４（ｅ）に示すように、圧力上昇にともなって上型１が上方に摺動し、上型１の凹凸形状部２から成形品が離型する。このような離型工程によれば、凹凸形状部２と成形品との界面Ｓに加圧気体が確実に流入するので、離型時に成形品の微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。このあと、、図４（ｆ）（ｇ）に示すように、上型１とキャビティ部材押さえ型４が、下型６から離れて、完全に型開き状態とされ、表面に転写された微細形状２０を有する成形品９がキャビティ部材７と共に成形型から取り出される。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態に係る他の成形型による成形の工程を説明する。図５（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の上型１は、上述したいずれかの成形型における上型１とキャビティ部材押さえ型４とを併せ持った構造及び機能を有している。図５（ａ）に示すように、上型１の凹凸形状部２を有する下面１８において、噴出口３と凹凸形状部２とを囲むように周状の突起１５が設けられている。この突起１５がキャビティ部材押さえ型４に代わる機能を有している。
【００４１】
前出の図４における説明と同様に、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ７１内に成型用樹脂８を投入し、上型１により成形品９に一定の加圧力を与えて、成形品９を成形する。圧縮成形の離型工程において、前記同様に噴出口３よりキャビティ７１内に向って加圧気体３０を噴出する。この状態において、噴出口３と凹凸形状部２とを囲むように周状の突起１５を設けているので、キャビティ７１を含む空間がシールされる構造となり、加圧気体３０がキャビティ７１から漏れ出すことがない。
【００４２】
このような状態で、加圧気体３０の噴出に伴うキャビティ７１内の圧力が上昇すると、図５（ｄ）に示すように、圧力上昇にともなって上型１が上方に摺動し、上型１の凹凸形状部２から成形品が離型する。離型の初期段階である上型１の上昇開始時において、上型１がキャビティ部材７から離れた状態であっても、下方に突出した突起１５がキャビティ部材７に圧接された状態が維持される。従って、上型１の上昇の初期段階おいてもキャビティ７１内の圧力が高く保たれており、離型がスムーズに行われる。突起１５を有する上型１と、成形型１，６よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されたキャビティ部材７を用いたこのような離型工程によれば、凹凸形状部２と成形品との界面Ｓに加圧気体が確実に流入するので、離型時に成形品の微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。
【００４３】
次に、本発明の一実施形態に係る他の成形の方法を説明する。この成形方法は、上述したような圧縮又は射出圧縮成形方法におけるいずれかの離型工程において、加圧気体３０の噴出を、キャビティ部材７のガラス転移温度近傍の温度で行うものである。キャビティ部材７に熱可塑性樹脂等を用いた場合、ガラス転移温度近傍において、キャビティ部材の弾性率が、キャビティ部材に当接した部材との接触面に良好なシール性能を生じるものとなる。従って、ガラス転移点温度近傍で加圧気体を噴出することにより、キャビティ空間のシール性を特に高くでき、凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。
【００４４】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図６（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型におけるキャビティ部材７は、図６（ａ）に示すように、底７２を有している。このため、図６（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ７１内に成型用樹脂８を投入し、上型１により成形品９に一定の加圧力を与え加圧する際、樹脂漏れが生じる可能性を極力低減できるので、キャビティ内の気密性をより確実とすることができる。
【００４５】
また、図６（ｃ）（ｄ）に示すように、離型工程において、前記同様に噴出口３よりキャビティ７１内に向って加圧気体３０を噴出する。この状態において、キャビティ部材が有底であるためキャビティ内が確実にシールされる構造となり、加圧気体３０がキャビティ７１から漏れ出すことがなく、凹凸形状部２と成形品９の界面Ｓに加圧気体３０が確実に流入するので、離型時に成形品９の微細形状転写部が破損することなく確実に離型することができる。なお、この成形型における噴出口３は、キャビティ７１の開口よりも外部に加圧気体を噴出する構成になっている。この点については、後出の図９において説明する。
【００４６】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図７（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型におけるキャビティ部材７は、図７（ａ）に示すように、逆テーパとなった側壁７３により形成されたキャビティ７１を有している。このようなキャビティ部材７を用いて、図６（ｂ）〜（ｄ）に示すように、キャビティ７１内への成型用樹脂８の投入、加圧成形を行い、成形品の離型を行うとき、キャビティ部材７の逆テーパとなった側壁７３が成形品９を保持するので、成形品９がキャビティ７部材から分離することなく、成形品９と上型１との界面Ｓで確実に離型できる。
【００４７】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形について説明する。この成形方法は、キャビティ部材として成形品（成形材料）よりも成形収縮率が大きい材料の樹脂を用いるものである。成形時に樹脂が収縮する過程において、キャビティ部材と成形材料との密着圧が高くなり、キャビティ部材と成形材料との界面におけるシール性が高くなる。その結果、微細凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。成形材料として、例えば、ポリプロピレン樹脂（成形収縮率１〜１．２％）を用いた場合、キャビティ部材として、例えばオレフイン系エラストマー樹脂（成形収縮率１．５〜２．５％）等を用いると良好な成形を行うことができる。
【００４８】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形について説明する。この成形方法は、キャビティ部材として成形品（成形材料）と同じ母材の樹脂を用いるものである。成形時に、キャビティ部材と成形材料とが融着し、キャビティ部材と成形材料との界面におけるシール性が高くなる。その結果、微細凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。
【００４９】
成形材料として、例えば、フィラー入り樹脂を用いた場合、キャビティ部材としてはフィラー無し、又はフィラーの含有量が成形材料よりも少ない樹脂を用いると良好な成形を行うことができる。また、キャビティ部材として成形品（成形材料）と同じ部材の樹脂を用いない場合においても、融着可能な樹脂同士であれば、キャビティ部材と成形材料との界面における良好なシール性を得ることができ、同様の硬化が得られる。例えば、成形材料として、ＰＭＭＡ樹脂を用いた場合、キャビティ部材としてポリカーポネート樹脂を用いると良好な成形を行うことができる。
【００５０】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の上型１には、前出の図５に示した上型１における周状の突起１５にかわるものとして、図８（ａ）に示すように、噴出口３と凹凸形状部２とを囲むように上型１に○リング等のシール材５が設けられている。このシール材５により、上型１とキャビティ部材７との接触面において上型１の凹凸形状部２と成形品の界面Ｓの封止がなされる。
【００５１】
このような上型１を用いて、図８（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ７１内へ成型用樹脂８を投入し、加圧成形を行うとき、シール材５が変形するため、上型１とキャビティ部材７が直接当接してキャビティ内が封止され、加圧が有効に行われる。
【００５２】
また、図８（ｄ）に示すように、成形品の離型を行うとき、キャビティ部材が成形型よりも小さい弾性率を有する材料（例えば、エラストマーや樹脂材料）で構成されているため、キャビティ内がシールされる構造となり、噴出口よりキャビティ内に向って噴出した加圧気体がキャビティから漏れ出すことがない。また、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて上型が上方に摺動するとき、上型１の微細形状を有する面において、噴出口３と凹凸形状部とを囲むように上型１と成形品９の界面Ｓを気密封止するためのＯリング等のシール材５を備えているので、キャビティを含む空間がシールされる構造となり、加圧気体３０が漏れ出すことがなく、成形品９を上型１の凹凸形状部から確実に離型することができる。
【００５３】
また、図８（ｅ）に示すように、加圧気体の圧力が大きくなり過ぎた場合、シール材５が成形品９よりも低い弾性率を有する材質で構成されているため、シール材５が変形して過剰な気体をキャビティ外に逃がすことが可能となる。これにより、成形品の塑性変形を防ぐこともできる。
【００５４】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図９（ａ）〜（ｄ）は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の特徴は、図９（ａ）に示すように、上型１に設けられた噴出口３が、キャビティ部材７のキャビティ７１の開口を避けて配置されたところにある。図９（ｂ）に示すように、噴出口３の加圧気体噴出方向は、キャビティ部材の周辺部の点Ｑに向かう方向になっている。
【００５５】
このような成形型を用いて、図９（ｂ）（ｃ）に示すように、キャビティ内へ成型用樹脂８を投入し、加圧成形を行うとき、樹脂液が噴出口３に流入することがない。噴出口３が、樹脂を投入するキャビティではなくキャビティ部材７と対向する位置にあるため、例えば、成形材料に熱硬化性樹脂等の低粘度樹脂を用いても、成型用樹脂が噴出口３から中に入り込むことがない。従って、微細形状を転写し、成形材料が硬化（あるいは固化）した後、噴出口３からキャビティ内に向って加圧気体を噴出する際、安定した再現性のある効果的な気体の噴出によって離型が確実に行われる。
【００５６】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型について説明する。図１０（ａ）は上型の断面を示し、図１０（ｂ）その上型の凹凸形状部を有する下面の平面図を示す。この上型１は、加圧気体の噴出口３に連続したリング状の溝３１を上型１の凹凸形状部２を有する下面１８に、凹凸形状部２を囲むように配置している。このような溝３１を有する上型１の構造によれば、凹凸形状部２の外周から均等に加圧気体をキャビティ内に噴出することができるため、成形品の転写された凹凸形状部において、離型時の成形品の変形を抑えることができ、また離型を安定して効果的に行うことが可能となる。
【００５７】
また、図１１（ａ）（ｂ）は、上記の上型の変形例を示す。この上型１は、複数個の噴出口３を有しており、その配置は凹凸形状部２に対して対称となる位置とされている。また、それらの噴出口３は、互いにリング状の溝３１で連通されている。このような複数の噴出口と溝を有する構造によれば、加圧気体を上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面により均等な圧力で噴出することができる。
【００５８】
以上に説明したような成形型及び成形方法を用いて成形された成形品は、上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面を加圧気体を用いて確実に離型したものなので、微細な凹凸形状を転写した面に傷がなく、信頼性の高い品質のばらつきの少ない成形品となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法の工程フロー図。
【図２】本発明の一実施形態に係る成形型の構成を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る他の成形型の構成を示す断面図。
【図４】（ａ）〜（ｇ）は本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法及び成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係る他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図９】（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型の断面図、（ｂ）は（ａ）に示す成形型のＡ−Ａ線矢視平面図。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型の断面図、（ｂ）は（ａ）に示す成形型のＡ−Ａ線矢視平面図。
【図１２】（ａ）〜（ｂ）は従来の成形型及び成形方法による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【符号の説明】
１ 上型
２ 凹凸形状部
３ 噴出口
４ キャビティ部材押さえ型
５ シール材
６ 下型
７ キャビティ部材
８ 樹脂
９ 成形品
１８ 下面
３０ 加圧気体
３１ 溝
７１ キャビティ
７２ 底
７３ 側壁
Ｓ 界面
Claims (13)
- 表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いてその凹凸形状が転写された成形品を圧縮又は射出圧縮成形する方法において、
前記成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を前記成形型の所定位置に配置するステップと、
前記ステップの後、前記キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させると共に、前記成形型により前記キャビティ内の樹脂を圧縮して成形品を成形するステップと、
前記ステップの後、前記成形型の凹凸形状を施した面から前記成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより、前記成形型から成形品を離型させる離型ステップとを有することを特徴とする圧縮又は射出圧縮成形方法。 - 前記離型ステップは、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すステップを有する請求項１に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法。
- 前記離型ステップでの加圧気体の噴出は、前記キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で行う請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法。
- 前記キャビティ部材として、注入した樹脂液を保持する底のあるキャビティを備えたものを用いる請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法。
- 前記キャビティ部材として、側壁が逆テーパとなっているキャビティを備えたものを用いる請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法。
- 前記キャビティ部材として、成形時の収縮率が成形品よりも大きい樹脂材料を用いる請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法。
- 前記キャビティ部材として、成形品と同じ母材の樹脂を用いる請求項２に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法。
- キャビティ内に樹脂液を注入し、その樹脂液を硬化させて樹脂成形を行う成形型であって、
下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を有する上型と、
前記上型の周囲に上下方向摺動可能に配設したキャビティ部材押さえ型と、
前記上型の微細な凹凸形状と対向する上面を有する下型と、
上方に開口したキャビティを有し前記上型の微細な凹凸形状部にその開口を対向して前記下型の上面に配設されるキャビティ部材と、を備えたことを特徴とする成形型。 - 前記押さえ型の表面でかつ前記噴出口よりも外側に、前記上型と樹脂成形された成形品との接触界面を包含する空間を気密封止するためのシール材を備えた請求項８に記載の成形型。
- 前記シール材が、成形品よりも低い弾性率を有する材質で構成された請求項９に記載の成形型。
- 前記噴出口が、前記キャビティ部材の開口を避けて配置されている請求項８に記載の成形型。
- 前記噴出口に連通する溝が、前記上型の下面に設けられている請求項８に記載の成形型。
- 請求項１乃至請求項７に記載のいずれかの製造方法を用いて成形された成形品。
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