JP2005305951A

JP2005305951A - 被成形品の樹脂封止方法

Info

Publication number: JP2005305951A
Application number: JP2004129370A
Authority: JP
Inventors: Masaru Fukuoka; 大福岡
Original assignee: SAINEKKUSU KK; Scinex Corp
Current assignee: SAINEKKUSU KK; Scinex Corp
Priority date: 2004-04-26
Filing date: 2004-04-26
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-26
Also published as: JP4301991B2

Abstract

【課題】簡単な構成で、脆弱な被成形品であっても、確実にかつ容易に樹脂面と金型面とを剥離する。
【解決手段】相対峙する金型（上型１２と下型１４）内でセラミック基板（被成形品）６を樹脂８にて封止する被成形品の樹脂封止方法において、セラミック基板６の封止されていない部分６Ａ、６Ｂを前記金型（上型１２及び下型１４の枠状金型１６）から離反させ、前記樹脂８のみが、前記金型のうちの特定の金型（圧縮金型１８）に接している状態とする第１の手順と、この状態で、樹脂８が成形収縮するのを待つ第２の手順と、を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、相対峙する金型内で被成形品を樹脂にて封止する被成形品の樹脂封止方法に関する。

従来、上型と、該上型と対向して配置され貫通孔を有する枠状金型及びこの貫通孔に嵌合して前記上型に対して進退動可能な圧縮金型を有する下型と、を備え、電子部品等を搭載した被成形品を樹脂封止する装置が広く知られている。

この従来公知の樹脂封止装置は、上型と（下型の）枠状金型とによって被成形品の周縁部をクランプすることによって該被成形品を固定し、この状態で（下型の）圧縮金型を前記上型側に相対的に移動することで樹脂を圧縮成形し、被成形品を樹脂封止する。

ところで、被成形品の樹脂面を金型から引き離すときに、被成形品や封止された樹脂には相当な剥離負荷が掛かる。そのため、被成形品が脆弱な素材であったり、封止樹脂の厚さが薄かったりした場合、この剥離負荷によって被成形品の破壊、封止樹脂の破壊、被成形品と封止樹脂の剥がれなどの不具合が発生し易い。

そのため、従来、封止後は、被成形品を上型と枠状金型とでクランプした状態で、圧縮金型を後退させて先ず被成形品の樹脂面から該圧縮金型を離反させ、その後に被成形品を離反させるようにしている。これは、この樹脂面の金型からの離反という最も難しい工程を、被成形品を上型と枠状金型とで確実にクランプした「安定支持状態」の下で行わせる必要があるためである。

一方、このような事情から、成形時に封止樹脂面と金型との間にいわゆるリリースフィルムを介在させる方法が提案されている（例えば特許文献１等参照）。リリースフィルムは金型の樹脂との接触面を被覆して、該接触面に封止用の樹脂が付着して離型が良好にできなくなるのを防止するためのもので、金型の加熱温度に耐え得る耐熱性、樹脂及び金型の双方と剥離し易い剥離性があり、且つ、高い伸縮性を有する特殊なフィルム材が使用される。

特開２００２−５９４５３号公報

しかしながら、リリースフィルムは１回の成形（封止）毎に交換する必要があるため不経済であり、更には、金型と樹脂との間に該リリースフィルムを供給するための搬送機構及び封止後に金型面からフィルムを取り外すためのための搬送機構が必要となり、装置がそれだけ複雑化するという問題もある。

一方、例えばポッティングと称される製法によれば、離型時のこうした不具合は回避できるが、この方法は、成形の精度が低く、精密な電子部品の製法としては必ずしも適切ではない。

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、確実にかつ容易に樹脂面と金型面とを剥離することができ、例えばセラミック素材のように極めて脆弱な基板に係る被成形品であっても、破損することなく良好に封止することのできる被成形品の樹脂封止方法を提供することをその課題としている。

本発明は、相対峙する金型内で被成形品を樹脂にて封止する被成形品の樹脂封止方法において、前記被成形品の樹脂封止されていない部分を前記金型から離反させ、前記樹脂のみが、前記金型のうちの特定の金型に接している状態とする第１の手順と、この状態で、樹脂が成形収縮するのを待つ第２の手順と、を含むことにより、上記課題を解決したものである。

本発明においては、被成形品の封止樹脂面と金型とを離反（剥離）させる手法として、従来のようにリリースフィルムを介在させたりするのではなく、樹脂自体の成形収縮を利用する。発明者の試験によれば、この手法により、被成形品がたとえセラミックのような極めて脆弱な素材で形成されている場合であっても、問題なく離反させることができることが確認されている。

成形された樹脂は、高温、高圧の状態で加熱圧縮されており、これが常温の状態に戻る際に発生する成形収縮現象は、金型と接触している全樹脂面において均等に発生する。この収縮力は、被成形品の封止樹脂面と金型との密着面に作用する内部剪断応力の形で現れるため、外的な力（剥離させるために外部から加える力）が存在しない状態で、樹脂面を金型から自己離反させることができる。

従来は、樹脂面と金型との剥離を、外的な剥離力によって実現していたため、当該剥離を被成形品を確実にクランプした状態で行う必要があった。そのため、被成形品（基板側）と金型との離反が、封止された樹脂の樹脂面と金型との離反に先立って行われることはなかった。

しかしながら、本発明は、成形収縮という現象を金型と樹脂面との剥離に利用するために、被成形品の樹脂封止されていない部分を金型から離反させることによって樹脂のみが特定の金型に接している状態とする工程（第１の手順）を先ず実行する。封止された樹脂の樹脂面と金型との離反は、その後、即ちこの樹脂面以外に金型との接触面がない状態で実行される（第２の手順）。この順序の逆転が、本発明の最大の特徴と言える。

なお、本発明には種々のバリエーションが考えられる。これについては後に詳述する。

簡単な構成で、脆弱な被成形品であっても、確実にかつ容易に樹脂面と金型面とを剥離することができる。

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に、当該実施形態の一例に係る樹脂封止方法が適用される樹脂封止装置の概略を示す。なお、図１は、該樹脂封止装置の概略をその機能に着目して模式的に示したものであり、実際の装置の具体的構成とは必ずしも一致していない。

この樹脂封止装置２は、電子部品４を搭載したセラミック基板（被成形品）６に対して樹脂８を加熱圧縮成形し、前記電子部品４の搭載部分を樹脂封止するもので、上型（第１の金型）１２及び該上型１２と相対峙する下型（第２の金型）１４を備える。下型１４は、枠状金型１６と圧縮金型１８とから構成されている。上型１２は、この樹脂封止装置２では固定されており、下型１４が下型駆動部１５によって（枠状金型１６及び圧縮金型１８ごと）上下動する構成とされている。

枠状金型１６は、前記上型１２と対向して配置されており、貫通孔１６Ａを備える。圧縮金型１８は、該貫通孔１６Ａに嵌合しながら前記上型１２に対して進退動可能である。枠状金型１６は、ばね２０を介して圧縮金型１８に取り付けられている。ばね２０は、枠状金型１６を常時上型１２の方向（図１の上方向）に付勢している。また、この枠状金型１６は、フック２２を介して引き下げ駆動部２４に接続されており、該引き下げ駆動部２４の駆動により、前記ばね２０の付勢力に抗して枠状金型１６を引き下げ駆動可能である。引き下げ駆動部２４は、構造体２５を介して圧縮金型１８と機械的に接続されており、該圧縮金型１８の上下動に合わせて上下動可能である。

なお、上型１２、枠状金型１６、及び圧縮金型１８には、封止用の樹脂８を加熱するためのヒータ３２、３４、３６がそれぞれ搭載されている。

樹脂封止装置２は、この他、圧縮金型１８上に封止用の樹脂８を投入するための投入機構（図示略）を備えている。投入された樹脂８は、該圧縮金型１８、枠状金型１６の貫通孔１６Ａ、及び上型１２で囲まれる成形空間２８内で加熱圧縮成形され、セラミック基板６の電子部品４の部分を封止する。上型１２には、セラミック基板６を仮保持する吸着手段あるいはチャッキング手段（図示略）が付設されている。

圧縮金型１８と投入される封止用の樹脂８との間には、リリースフィルム等の離型促進材は介在されていない。したがって、当該リリースフィルムの供給・取り出し等に関係する搬送機構も付設されていない。

次に、この樹脂封止装置２の作用を説明しながら本実施形態に係る樹脂封止方法を詳細に説明する。図２（Ａ）〜（Ｅ）は、成形（封止）から離型までの動作説明図である。

先ず、図２（Ａ）に示されるように、電子部品４を搭載したセラミック基板（被成形品）６を、上型１２に吸着又はチャッキングなどの手段により保持させた後、封止用の樹脂８を枠状金型１６と圧縮金型１８とで形成される成形空間２８に投入する。

次に、図２（Ｂ）に示されるように、下型１４、すなわち枠状金型１６及び圧縮金型１８を下型駆動部１５によって上型１２側へ駆動・上昇させ、セラミック基板６を上型１２と枠状金型１６とでクランプする。

この状態で下型１４をさらに上昇させると、図２（Ｃ）に示されるように、ばね２０を圧縮させながら圧縮金型１８による型締めが進行し、樹脂８が加熱・圧縮成形され、電子部品４の部分が樹脂封止される。

その後、図２（Ｄ）に示されるように、樹脂８が金型１２、１４から取り出せる程度に硬化した後、引き下げ駆動部２４を駆動することによってフック２２を介して枠状金型１６を引き下げ、上型１２とのクランプ状態を解く。

図２（Ｅ）に示されるように、図２（Ｄ）の状態からさらに下型１４全体を引き下げると、セラミック基板６の封止されていない部分６Ａ、６Ｂが金型（この実施形態の場合は上型１２及び枠状金型１６）から離反し、樹脂８のみが特定の金型（この実施形態の場合圧縮金型１８）に接している状態が形成される。この図２（Ｄ）から（Ｅ）に至る工程が、本発明でいう第１の手順に相当する工程である。

本実施形態では、この状態で、予め設定された時間だけ待機して樹脂８を成形収縮させ、該樹脂８を圧縮金型１８から離反させる。これが、本発明でいう第２の手順に相当する工程である。なお、このとき、必要に応じ、成形収縮を促進させるために、例えば、圧縮金型１６を冷やしてもよく、また、冷風等を供給しても良い。但し、被成形品が例えばこの実施形態のようにセラミック基板のような脆弱部材の場合には、特に冷風を供給する場合に、その供給量や温度に関しては十分な配慮が必要である。本発明は、基本的にはこのような冷却促進制御は必要ではない。待機時間は、樹脂量等にもよるが、例えば５秒から１０秒程度である。

この待機は、必ずしも、何もしないで待つという趣旨ではなく、この待機時間を利用して製造のサイクルタイムを短縮するために他の作業（例えば、金型を含めた所定部材の移動、所定部分のクリーニング等）を並行して行っても良いのは言うまでもない。

離反後、図示せぬ吸着などの手段により圧縮金型１８から離反した（封止済みの）セラミック基板６が取り出される。このとき、取り出しのための外力は零またはほぼ零でよく、極めて容易な取り出しが可能である。

樹脂８の成形収縮を待つ工程で発生する当該樹脂８と圧縮金型１８との接触面に作用する剪断応力は、樹脂８自体の内部において発生するいわゆる内部応力であり、しかも、樹脂がより小さくなろうとする応力であるため、樹脂８がこの収縮過程で破壊に至ってしまう恐れは全くないと言って良い。また、セラミック基板６と樹脂８とを剥がす方向（垂直方向）には何らの応力も発生しないので、樹脂８がセラミック基板６から剥がれてしまう恐れも殆どない。また、セラミック基板６には樹脂８の収縮に伴う長手方向の外力が加わるのみであり、垂直方向の外力は加わらないため、セラミック基板６が破壊に至る可能性も極めて低い。

この結果、ほぼ百％の歩留まりを確保することができ、生産性を大きく高めることができる。また、従来電気的な特性上、例えば基板にセラミック素材を使用したくても該セラミック素材の脆弱性を考慮して厚さ、或いは使用そのものが制限されていたような用途においても、問題なくセラミック素材を使用することができるようになる。これは、被成形品の品質そのものを高めることができることを意味し、「被成形品の取り出し時の破壊防止」とは異なる次元の効果と言える。

なお、上記実施形態においては、本発明を適用するための樹脂封止装置として、上型（第１の金型）と該上型と対向して配置され貫通孔を有する枠状金型及びこの貫通孔に嵌合して上型に対して進退動可能な圧縮金型を有する下型と、を備えた構成のものが採用されていたが、本発明を適用するための樹脂封止装置の具体的な構成は、特にこの構成に限定されない。例えば、上型側の方に枠状金型と圧縮金型が形成されているものであってもよく、さらには、上型及び下型の双方に枠状金型と圧縮金型が形成されているものであってもよい。また、必ずしも、枠状金型と圧縮金型の組合せとされている必要もない。

また、上記実施形態においては、先ず枠状金型を被成形品と接しない位置にまで後退させ、この状態で上型と下型を開いて樹脂が圧縮金型にのみ接している状態を形成するようにして、前記第１の手順を実現するようにしていたが、この第１の手順の具体的構成もこれに限定されない。例えば、まず、第１の金型と第２の金型を開き、所定の位置で圧縮金型を停止させ、枠状金型のみを更に開き続けることによって第１の手順を実現するようにしてもよい。要するに、樹脂面を金型から剥離する前に（成型収縮を待つ第２の手順に入る前に）、結果として、被成形品の封止されていない部分を金型から離反させ、樹脂のみが前記金型のうちの特定の金型に接している状態とする手順が準備されていれば足りる。

なお、本発明によれば、樹脂面と金型との離反は、成形収縮によりほぼ完全に行われ、樹脂封止された被成形品を零または零に近い外力で取り出すことが可能である。しかしながら、本発明では、例えば被成形品自体の機械的強度が比較的高い場合などにおいては、成形収縮によって最終的に最大限に剥離された状態にまで待つ必要は必ずしもなく、成形収縮が途中まで進行した状態で、外力による引き離し工程に移行するのを禁止するものではない。この場合でも、それまでに成形収縮が進行した分、加える力（剥離力）を小さくすることができ、破壊の恐れを相応に低減できる。成形収縮を待つ時間は、前述したように、一般的には５秒から１０秒程度が適当であるが、封止樹脂量、基板の素材（脆弱性）、基板の厚さなどの機械的特性、あるいは不良品が発生することによる損害と製造のサイクルタイムの伸張による生産性の低下との比較等を考慮して、この範囲内で、或いはこの範囲外に適宜に設定されてよい。

本発明は、電子部品等を搭載した被成型品を樹脂封止する際に適用可能である。

本発明の実施形態の一例に係る樹脂封止方法が適用される樹脂封止装置の概略を示す断面図上記樹脂封止装置において実行される樹脂封止方法を説明するための封止工程図

符号の説明

２…樹脂封止装置
４…電子部品
６…セラミック基板（被成形品）
８…樹脂
１２…上型
１４…下型
１５…下型駆動部
１６…枠状金型
１６Ａ…貫通孔
１８…圧縮金型
２０…成形空間
２２…フック

Claims

相対峙する金型内で被成形品を樹脂にて封止する被成形品の樹脂封止方法において、
前記被成形品の樹脂封止されていない部分を前記金型から離反させ、前記樹脂のみが、前記金型のうちの特定の金型に接している状態とする第１の手順と、
この状態で、樹脂が成形収縮するのを待つ第２の手順と、
を含むことを特徴とする被成形品の樹脂封止方法。
請求項１において、
前記相対峙する金型として、
第１の金型と、該第１の金型と対向して配置され貫通孔を有する枠状金型及びこの貫通孔に嵌合して前記第１の金型に対して進退動可能な圧縮金型を有する第２の金型と、を備え、前記第１の手順の前に、
前記第１の金型と前記第２の金型の枠状金型とによって前記被成形品の周縁部をクランプすることによって被成形品を金型内で固定する手順と、
前記圧縮金型を前記第１の金型側に相対的に移動することで樹脂を圧縮成形して被成形品を樹脂封止する手順と、を含む
ことを特徴とする被成形品の樹脂封止方法。
請求項２において、
前記第１の手順が、
前記第２の金型の枠状金型を被成形品と接しない位置にまで後退させるサブ手順と、
この状態で第１の金型と第２の金型を開いて樹脂が圧縮金型にのみ接している状態を形成するサブ手順と、
を含むことを特徴とする被成形品の樹脂封止方法。
請求項２において、
前記第１の手順が、
前記第１の金型と第２の金型を開くサブ手順と、
所定の位置で第２の金型の圧縮金型を停止させ、枠状金型のみを更に開き続けることにより、樹脂が圧縮金型にのみ接している状態を形成するサブ手順と、
を含むことを特徴とする被成形品の樹脂封止方法。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記第２の手順が、
前記樹脂が前記成形収縮によって前記特定の金型から離反するまで待つ
ことを特徴とする被成形品の樹脂封止方法。