JP2007055094A - 圧縮成形用樹脂の打錠方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】フッ素系のフィルムを用いることなく離型を行うことにより、安価な製造コストにより成形が可能な成形用樹脂の打錠方法を提供すること。
【解決手段】上金型１１に金属製の薄板１２を介して配置された枠金型１３およびこの枠金型１３内で上下方向に移動可能に嵌合された押し出し金型１４とからなる下金型１５を用意する。上金型１１を熱硬化性樹脂の軟化温度に近い温度に維持するとともに、下金型１５を前記熱硬化性樹脂の軟化温度より低い温度に維持する。下金型１５を構成する枠金型１３および押し出し金型１４により形成される凹部に熱硬化性樹脂１８を供給し、これを加熱する。下金型１５を上金型１１方向に上昇させ、枠金型１３が金属製の薄板１２を介して上金型１１に接触した後、押し出し金型１４を押し上げて、熱硬化性樹脂１８を圧縮する。その後、押し出し金型１４を押し下げて、熱硬化性樹脂１８を下金型１５から離型する。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体装置の樹脂封止工程に用いるタブレット状の圧縮成形用樹脂の製造方法に関し、特に、金型を用いた圧縮成形用樹脂の打錠方法に関するものである。

半導体装置の樹脂封止工程においては、金型に顆粒状、タブレット状あるいは液状の樹脂を供給して圧縮成形している。このような金型に供給する樹脂の形態として、樹脂の計量精度あるいは金型のクリーン度を考慮するとタブレット状が有利であるが、樹脂をタブレット状に成形するのに必要な打錠力が３００ＭＰａ程度必要となるため、打錠機が大型化する傾向にあった。このため、タブレット状樹脂を構成する熱硬化性樹脂（エポキシ樹脂等）をその軟化点温度（８０℃程度）以上の温度に加熱軟化して、小さな打錠力で打錠することにより、打錠機の小型化を図る試みも行われている。

上述したような従来の樹脂の軟化点以上の温度で打錠する方法では、樹脂が軟化点以上の温度で溶融し、打錠金型への密着力が増加するため、打錠後の樹脂を金型から離型し易くするために、金型を冷却（４０℃程度に）する方法が試みられた。しかし打錠金型にこのような加熱、冷却サイクルを適用すると、打錠時間が長くなるという新たな問題が発生した。打錠後の樹脂の離型を促進する方法として、金型の冷却に代えて、加熱（８０℃程度）した上下の金型と樹脂の間にフッ素系のフィルムを挟んで打錠する方法も試みられた。しかし、この方法では、フッ素系のフィルムは一回の打錠毎に交換され、いわゆる使い捨てであるため、材料コストが高くなる上に、金型と樹脂の間にフッ素系のフィルムを挟んで打錠するための工数も増えるという問題もあった。
特開２００４−１３０７３０号公報

そこで本発明の目的は、フッ素系のフィルムを用いることなく離型を行うことにより、安価な製造コストにより成形が可能な成形用樹脂の打錠方法を提供することにある。

本発明の成形用樹脂の打錠方法は、ほぼ平坦な下面を有する上金型を熱硬化性樹脂の軟化温度に近い温度に維持するとともに、枠金型内で上下方向に移動可能に嵌合された押し出し金型とからなる下金型を前記熱硬化性樹脂の軟化温度より低い温度に維持する工程と、前記下金型を構成する枠金型および押し出し金型により形成される凹部に熱硬化性樹脂を供給する工程と、前記下金型および前記上金型を可撓性薄板を介して相互に接近させ、前記枠金型が前記薄板を介して上型に接触した後、前記押し出し金型を前記枠金型内で押し上げて、前記熱硬化性樹脂を圧縮する工程と、前記圧縮された熱硬化性樹脂が前記可撓性薄板に密着した状態で、前記下金型および上金型を分離させ、前記熱硬化性樹脂を前記下型から離型する工程と、前記圧縮した熱硬化性樹脂が密着した状態の前記可撓性薄板を前記上金型から取り出した後、これを冷却することにより、前記可撓性薄板から前記圧縮された樹脂を剥離する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の圧縮成形用樹脂の打錠装置は、ほぼ平坦な下面を有する上金型と、この上金型に薄板を介して配置された枠金型およびこの枠金型内で上下方向に移動可能に嵌合された押し出し金型とからなる下金型と、前記上金型を前記熱硬化性樹脂の軟化温度に近い温度に維持するとともに、前記下金型を前記熱硬化性樹脂の軟化温度より低い温度に維持する手段と、前記下金型および上金型の間に介在される金属性薄板とを備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、フッ素系のフィルムを用いることなく離型を行うことにより、安価な製造コストにより成形が可能な成形用樹脂の打錠方法を提供することができる。

本発明者等は、上記従来の問題を解決するための方法として、上型と樹脂との間に金属製の薄板を介在させ、下型と樹脂との間にはフッ素系のゴム板を介在させる方法を試みた。

この方法では、フッ素系のゴム板を使い捨てでなく、清掃しながら繰り返し使用するため、材料コストは低減できる。しかし、この方法では、フッ素系のゴム板に樹脂その他の微分が清掃しきれずに残留した状態で次の打錠が行われるため、成形されたタブレット状樹脂に異物が混入することが懸念される。そこで本発明は、前述したような解決手段を提供するものである。

以下、本発明の成形用樹脂の打錠方法の実施形態につき、図面を用いて詳細に説明する。

図１乃至図４は本発明の成形用樹脂の打錠方法の工程図である。

この実施形態においては、図１に示すように、ほぼ平坦な下面を有する上金型１１と、この上金型１１に例えば厚さ０．１ｍｍのステンレススティール（ＳＵＳ）製の薄板１２を介して対向配置された枠金型１３およびこの枠金型１３内で上下方向に移動可能に嵌合された押し出し金型１４とからなる下金型１５が用いられる。この下金型１５は、押し出し金型１４が固定される基台１６と、この基台１６と枠金型１３との間に設けられたスプリング１７とから構成されている。薄板１２は枠金型１３よりも大きな面積を有している。

上金型１１には、温度センサーとして機能する熱電対１１−１と加熱手段としてのヒータ１１−２からなる加熱装置が設けられ、これにより７０℃以上、好ましくは、後述する熱硬化性樹脂の軟化点温度であるほぼ８０℃に常時維持されるように温度制御されている。他方、下金型１５は、その基台１６内に、熱電対１６−１とヒータ１６−２からなる加熱装置が設けられ、これにより６０℃以下、好ましくは、約４０℃に常時維持されるように温度制御されている。

下金型１５を構成する枠金型１３および押し出し金型１４により形成される凹部に粉末状の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂１８を供給し、これをほぼ平坦にならす。次に、図２に示すように、薄板１２を、エポキシ樹脂１８が収納された凹部を塞ぐように、下金型１５の上面に載置する。この状態で下金型１５を上金型１１方向に上昇させ、枠金型１３が薄板１２を介して上型１１の下面に接触させる。この結果、エポキシ樹脂１８は上金型１１により、その軟化点である８０℃程度に加熱され軟化される。この状態で押し出し金型１４を枠金型１３内で押し上げて、エポキシ樹脂１８を圧縮する。

次いで、図３に示すように、エポキシ樹脂１８はタブレット状に圧縮され、薄板１２に密着した状態で、押し出し金型１４を押し下げて、エポキシ樹脂１８を下型１５から離型する。ここで、前述したように、上型１１は下型１５に対し１０℃以上の温度差、好ましくは上型１１が８０℃、下型１５が４０℃となっているため、エポキシ樹脂１８は下金型１５よりも軟化点温度に近い温度の上型１１に密着しやすい状況になっている。したがって、エポキシ樹脂１８は下金型１５からは容易に離型する。なお、上型１１の保持温度を７０℃以上、好ましくは８０℃とする理由は、使用する樹脂の種類に応じてその軟化点温度が異なるため、多くの樹脂の軟化点はこの温度範囲に含まれているためである。したがって、使用する樹脂によっては、軟化点が８０℃以上１００℃程度の樹脂の場合には、その温度近傍に維持することが望ましい。下金型１５は同様に使用する樹脂の軟化点に依存するが、約４０℃に常時維持することによりほとんどの樹脂に対して有効に離型が行われる。しかし、軟化点の高い樹脂に対しては、６０℃程度でも離型が可能である。

このようにして、タブレット状に圧縮されたエポキシ樹脂１８が密着した状態の薄板１２を下型１５上面から取り出した後、これを図４に示すように、別の場所に用意した冷却金型２０で挟んで冷却することにより、薄板１１からタブレット状に圧縮されたエポキシ樹脂１８を剥離する。冷却金型２０は、ほぼ平坦な下面を有する冷却上型２１とほぼ平坦な上面を有する冷却下型２２により構成されている。ここで薄板１１からタブレット状に圧縮されたエポキシ樹脂１８を剥離する際、薄板１１を撓ませながら剥離することにより、冷却されたタブレット状エポキシ樹脂１８を割ることなく剥離することができる。

以上説明した本発明の実施形態によれば、フッ素系のフィルムを用いることなく離型を行うことにより、タブレット状に圧縮されたエポキシ樹脂１８を上下の金型から容易に離型することができ、使い捨てのフッ素系のフィルムを用いる必要が無いため、安価に打錠を行うことができる。また、離型のためにフッ素系のゴムを用いる必要も無いため、成形樹脂に異物が混入する恐れも無く、清掃の必要もない。

さらに、上下の金型は、常時一方が高温に、他方が低温に維持されており、従来のように全体として過熱と冷却を繰り返す、いわゆる、加熱、冷却サイクルを適用する必要がないため打錠時間も短縮することができる。

本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形も可能である。例えば、
薄板１２はステンレススティール（ＳＵＳ）材料を用いたが、これに限られることは無く、他の金属材料あるいは繰り返しの曲げ応力に耐えられ、かつ、樹脂との密着力が低い材料であれば、どのような材料でも良い。また、その厚さも０．１ｍｍとしたが特にこの厚さに限定されるものではなく、例えば４０μｍ程度であってもよい。

また、薄板１２はその長さが金型よりはるかに長いフープ状の薄板を用いることにより、薄板１２をタブレット状に圧縮されたエポキシ樹脂１８の搬送のためのコンベアとしても利用することができる。

また、薄板１２は円盤状のインデックステーブルを兼ねたものでも前記コンベアの役割を果たすことができる。

さらに、上下の金型を所定の温度に維持する加熱装置として、熱電対とヒータを用いたが、他の加熱手段、例えば遠赤外線ヒータあるいは高周波加熱装置等を用いてもよい。

さらに、エポキシ樹脂１８の圧縮成形の際に、下金型１５を上金型１１方向に移動したが、逆に、上金型１１を下金型１５方向に移動してもよいことは言うまでもない。

なお、上記の実施形態においては、粉末樹脂の加熱手段として、樹脂の軟化点付近に保持された上型を用いたが、遠赤外線ヒータあるいは高周波加熱装置等を用いてもよい。

図５乃至図７は、本発明の他の実施形態を説明するための工程図である。これらの図においては、図１乃至図３と同一構成部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。この実施形態においては、図５に示すように、粉末樹脂１８の加熱手段として遠赤外線ヒータ１９が用いられる。そして上金型１１および下金型１５はともに常温で使用される点を除いて、他の高低は前述した実施形態とほぼ同じである。

すなわち、下金型１５を構成する枠金型１３および押し出し金型１４により形成される凹部に粉末状の熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂１８を供給し、これをほぼ平坦にならした後、遠赤外線ヒータ１９によりその軟化点付近の温度に加熱し溶融する。

次に、図６に示すように、薄板１２を、エポキシ樹脂１８が収納された凹部を塞ぐように、下金型１５の上面に載置する。この状態で下金型１５を上金型１１方向に上昇させ、枠金型１３が薄板１２を介して上型１１の下面に接触させる。この状態で押し出し金型１４を枠金型１３内で押し上げて、エポキシ樹脂１８を圧縮する。

次いで、図７に示すように、エポキシ樹脂１８はタブレット状に圧縮され、薄板１２に密着した状態で、押し出し金型１４を押し下げて、エポキシ樹脂１８を下型１５から離型する。ここで、下金型１５は遠赤外線ヒータ１９により加熱されたエポキシ樹脂１８を介して授熱し加熱されるが、エポキシ樹脂１８がタブレット状に圧縮された後においては、遠赤外線ヒータ１９による加熱は停止されるため、自然冷却あるいは図示しないが、水冷、空冷、ガス冷却塔の急速冷却手段を用いることにより、冷却される。この結果、エポキシ樹脂１８はタブレット状に圧縮され、薄板１２に密着した状態で、下型１５から離型される。タブレット状に圧縮されたエポキシ樹脂１８は、薄板１２に密着した状態で、下型１５から他の場所に搬送され、薄板１２を変形することにより、薄板１２から分離される。

この実施形態においては、下型１５は常温に保持されており十分に低い温度に保たれているため、前述した実施形態のように、エポキシ樹脂１８を薄板１２から分離するための冷却金型２０を設ける必要はない。

本発明の成形用樹脂の打錠方法の工程図である。 本発明の成形用樹脂の打錠方法の工程図である。 本発明の成形用樹脂の打錠方法の工程図である。 本発明の成形用樹脂の打錠方法の工程図である。 本発明の成形用樹脂の打錠方法の他の実施形態を示す工程図である。 本発明の成形用樹脂の打錠方法の他の実施形態を示す工程図である。 本発明の成形用樹脂の打錠方法の他の実施形態を示す工程図である。

符号の説明

１１ 上金型
１２ 薄板
１３ 枠金型
１４ 押し出し金型
１５ 下金型
１６ 基台
１７ スプリング
１８ エポキシ樹脂
１９ 遠赤外線ヒータ
２０ 冷却金型

Claims (5)

1. ほぼ平坦な下面を有する上金型を熱硬化性樹脂の軟化温度に近い温度に維持するとともに、枠金型内で上下方向に移動可能に嵌合された押し出し金型とからなる下金型を前記熱硬化性樹脂の軟化温度より低い温度に維持する工程と、前記下金型を構成する枠金型および押し出し金型により形成される凹部に熱硬化性樹脂を供給する工程と、前記下金型および前記上金型を可撓性薄板を介して相互に接近させ、前記枠金型が前記薄板を介して上型に接触した後、前記押し出し金型を前記枠金型内で押し上げて、前記熱硬化性樹脂を圧縮する工程と、前記圧縮された熱硬化性樹脂が前記可撓性薄板に密着した状態で、前記下金型および上金型を分離させ、前記熱硬化性樹脂を前記下型から離型する工程と、前記圧縮した熱硬化性樹脂が密着した状態の前記可撓性薄板を前記上金型から取り出した後、これを冷却することにより、前記可撓性薄板から前記圧縮された樹脂を剥離する工程と、を備えたことを特徴とする成形用樹脂の打錠方法。
2. 前記下金型は、前記上金型に対して１０℃以上低い温度に維持されていることを特徴とする請求項１記載の成形用樹脂の打錠方法。
3. 前記薄板は前記枠金型よりも大きな面積を有する金属製の薄板であることを特徴とする請求項１記載の成形用樹脂の打錠方法。
4. ほぼ平坦な下面を有する上金型と、この上金型に可撓性薄板を介して配置された枠金型およびこの枠金型内で上下方向に移動可能に嵌合された押し出し金型とからなる下金型と、前記上金型を前記熱硬化性樹脂の軟化温度に近い温度に維持するとともに、前記下金型を前記熱硬化性樹脂の軟化温度より低い温度に維持する手段と、前記下金型および上金型の間に介在される可撓性薄板とを備えたことを特徴とする圧縮成形用樹脂の打錠装置。
5. 下金型を構成する枠金型および押し出し金型により形成される凹部に熱硬化性樹脂を供給し、これをこの熱硬化性樹脂の軟化点付近の温度に加熱する工程と、前記下金型およびこの下金型に対向配置された上金型を可撓性薄板を介して相互に接近させ、前記枠金型が前記薄板を介して上型に接触した後、前記押し出し金型を前記枠金型内で押し上げて、前記熱硬化性樹脂を圧縮する工程と、前記圧縮された熱硬化性樹脂が前記可撓性薄板に密着した状態で、前記下金型および上金型を分離させ、前記熱硬化性樹脂を前記下型から離型する工程と、前記圧縮した熱硬化性樹脂が密着した状態の前記可撓性薄板を前記上金型から取り出した後、前記可撓性薄板から前記圧縮された樹脂を剥離する工程と、を備えたことを特徴とする成形用樹脂の打錠方法。

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