JP2009298096A - 圧縮成形金型に対する離型フィルム吸着方法および圧縮成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮成形金型の表面への離型フィルムの吸着時間を短縮でき、装置のサイクルタイム向上、装置の生産性の向上、更には単位当りのコスト上昇の防止を可能とする。
【解決手段】枠状金型１１６の表面１１６Ａの位置に対して圧縮金型１１８の表面１１８Ａの位置を凹ませることにより段差Ｄを形成し圧縮成形金型１００の表面に凹部１４０を形成した後に、少なくとも当該凹部１４０を含む圧縮成形金型１１０の表面を被覆するように離型フィルム１２８を供給することによって当該離型フィルム１２８と凹部１４０にて区画される空間Ｘを形成し、当該空間Ｘ内を減圧した状態で、段差Ｄを消滅させる方向に枠状金型１１６を移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂などを所定の形状に圧縮成形する圧縮成形金型の技術分野に関する。

従来、図５に示す圧縮成形金型１０が公知である（特許文献１参照）。

圧縮成形金型１０は、上型１２および下型１４を備え、下型１４が、貫通孔１６Ｂを有する枠状金型１６とこの貫通孔１６Ｂ内を進退可能に嵌合して配置される圧縮金型１８とからなり、これら上型１２と下型１４とで形成されるキャビティ内において半導体製品Ａを樹脂封止する圧縮成形金型である。枠状金型１６はバネ２４によって支持されており、圧縮金型１８に対して相対的に上下方向に移動することが可能とされている。

圧縮成形金型１０においては、封止後の成形品の離型性向上等のために、下型１４（枠状金型１６および圧縮金型１８）の表面に例えばＥＴＦＥ（フッ素樹脂）製の離型フィルム（リリースフィルム）２８を介在させて樹脂封止される（図６および図７参照）。また、封止の際にこの離型フィルム２８が捩れたりシワが生じたりしないように、枠状金型１６の貫通孔１６Ｂと圧縮金型１８との間には若干の隙間（キャビティ隙間）が設けられ、該隙間からキャビティ内の空気を吸引することで離型フィルム２８を吸着固定することが可能となっている。この吸引は、吸引経路２２を介して真空ポンプ３０によって実現される。また、枠状金型１６の表面（対向面）には離型フィルム２８にズレが生じないよう吸着孔２０が設けられ、封止時に離型フィルム２８を吸着固定可能とされている。

圧縮成形金型にて樹脂封止を行う場合、半導体製品（被成形品）や封止材料としての樹脂が投入されるキャビティ空間が形成される必要がある。そのため、図６に示しているように、枠状金型１６の表面１６Ａの位置に対して圧縮金型１８の表面１８Ａの位置を少し窪ませて段差Ｄが形成される。ここでの段差Ｄの程度は、例えば成形品の厚みの１／４乃至１／１程度とされている。この程度に設定されている理由は離型フィルム２８の伸びを防止すると同時に過剰な離型フィルムの存在によって成形品にシワ等が生じないようにすることにある。即ち、成形品には必ずある程度の厚みが存在するため、その厚みを吸収するべく当該段差分の離型フィルム２８を予め確保して、樹脂封止時（圧縮時）の離型フィルム２８の局部的（特にキャビティ周囲）な伸びを防止すると同時に、過剰な量の（長さの）離型フィルムにシワや捩れが生じ、当該フィルムのシワ等が成形品側に転写されることを防止している。

当該段差Ｄが形成される結果、下型１４の表面には凹部４０が形成され、更に当該凹部４０と離型フィルム２８によって区画された空間Ｘが形成される。

このような空間Ｘが存在したまま圧縮成形を行うと離型フィルム２８にシワや捩れが発生する原因となるため、圧縮工程に先立って、離型フィルム２８を凹部４０に沿わせておく（離型フィルム２８を圧縮金型１８の表面１８Ａに沿って接触させておく）必要がある。そのため、吸引経路２２を介して空間Ｘ内を減圧し、離型フィルム２８を凹部４０に沿わせる作業が行われる。

特開２００５−１８６５２３号公報

しかしながらこのとき、上述した離型フィルムの伸び防止・シワの発生防止といった理由から段差Ｄ（成形品厚みの１／４乃至１／１程度）を設定し、空間Ｘを減圧して離型フィルム２８を凹部４０に沿わせようとすると、枠状金型１６の貫通孔１６Ｂと圧縮金型１８との隙間（即ち、吸引経路２２と連通する隙間）近傍に位置する離型フィルム２８のみが最初に圧縮金型１８の表面１８Ａに接触し、中心付近に空気が溜って残留するという現象が発生することがあった。即ち、図７に示しているように、金型を断面視すると、圧縮金型１８の表面１８Ａの左右部分Ｙのみで離型フィルム２８が接触し、中央部分Ｚに空気溜まりが形成されるといった現象である。

このような現象が一旦発生すると、当該空気溜まり部分のエアを完全に排出するために非常に時間を要してしまう。例えば、吸引経路２２からの吸引を続けて空気溜りの空気を抜こうとしても、既に接触している部分が障壁となり時間を要する。また、一旦吸引および離型フィルム２８の被覆を解いて再度吸引作業を行った場合も不可避的に時間を要する。

一方で、予め吸引経路２２からの吸引を緩やかに行うことで空気溜りの形成を防止する手法もあるが、このような手法でも作業完了までの時間が長くなることは不可避である。

即ち、上記のような現象の発生により装置のサイクルタイムに影響を与え、装置の生産性の低下、更には単位当りのコストの上昇を招く結果となる。

本発明は、このような問題点を解決するべくなされたものであって、空間内を減圧した際に金型表面と離型フィルムとの間に空気溜まりが発生する現象を防止することをその課題としている。

本発明は、貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に進退可能に嵌合して配置される圧縮金型とを有してなる圧縮成形金型の表面に対して離型フィルムを吸着させる離型フィルム吸着方法であって、前記枠状金型の表面の位置に対して前記圧縮金型の表面の位置を凹ませることにより第１の段差を形成し前記圧縮成形金型の表面に凹部を形成すると同時に、若しくは形成した後に、少なくとも当該凹部を含む前記圧縮成形金型の表面を被覆するように前記離型フィルムを供給することによって当該離型フィルムと前記凹部にて区画される第１の空間を形成する工程と、当該第１の空間内を減圧した状態で、前記第１の段差を消滅させる方向に前記枠状金型および前記圧縮金型の少なくとも一方を移動させる工程と、を経ることにより上記課題を解決するものである。

また同時に、本発明は、貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に進退可能に嵌合して配置される圧縮金型とを有してなる圧縮成形金型の表面に対して離型フィルムを吸着させる離型フィルム吸着方法であって、前記圧縮成形金型の表面を被覆するように前記離型フィルムを供給する工程と、前記枠状金型の表面の位置に対して前記圧縮金型の表面の位置を凹ませて第１の段差を形成し前記圧縮成形金型の表面に凹部を形成する工程と、該凹部が形成される結果、当該凹部と前記離型フィルムにて区画される第１の空間を形成する工程と、当該第１の空間内を減圧した状態で、前記第１の段差を消滅させる方向に前記枠状金型および前記圧縮金型の少なくとも一方を移動させる工程と、を経ることにより上記課題を解決するものである。

即ち、予め第１の段差を、前記第１の空間内を減圧しても前記圧縮金型の表面全体に離型フィルムが物理的に接触不可能な程度に設定しておく。その上で、第１の空間内を減圧することによって離型フィルムを当該第１の空間内に向かって凸の状態とし、更に、第１の段差を消滅させる方向に枠状金型および圧縮金型の少なくとも一方を移動させることによって、凸となった離型フィルムを徐々に圧縮金型の表面に接触させるというものである。このような工程を経ることで、圧縮金型の表面と離型フィルムとの間に空気溜まりが生じることなく、離型フィルムを凹部に沿って吸着させることが可能となっている。

このような工程（手順）を経ると、前記第１の段差を消滅させる方向に前記枠状金型および前記圧縮金型の少なくとも一方を移動させる過程において、前記凹部に被覆している前記離型フィルムを平面視した場合に、当該凹部の中心に相当する部分から周囲に向かって順に当該離型フィルムが前記圧縮金型の表面に接触することとなる。

もちろん、第１の空間に対する減圧の程度や離型フィルムの性質によって適切な第１の段差の程度は変化し得るため、第１の段差を、所定のパラメータ（例えば、第１の空間の減圧の程度、離型フィルムの性質等）に応じて可変とするのが望ましい。

なお本発明は、見方を変えると、第１の金型と、該第１の金型に対向して配置される第２の金型を備え、該第２の金型が、貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に進退可能に嵌合して配置される圧縮金型とを有してなる圧縮成形金型であって、離型フィルムを吸引するために前記枠状金型の対向面に形成された第１の吸引手段と、前記離型フィルムを吸引するために前記枠状金型と前記圧縮金型との嵌合隙間を利用して形成された第２の吸引手段と、前記第１の吸引手段によって前記離型フィルムを吸引する時点での前記枠状金型の表面の位置に対する前記圧縮金型の表面の第１の相対位置と、前記第２の吸引手段によって前記離型フィルムを吸引しながら前記枠状金型の表面の相対位置を変化させた後の第２の相対位置を任意に設定可能な段差設定手段と、を備えることを特徴とする圧縮成形金型として捉えることも可能である。

本発明を適用することにより、圧縮成形金型の表面への離型フィルムの吸着時間を短縮でき、装置のサイクルタイム向上、装置の生産性の向上、更には単位当りのコスト上昇の防止が可能となる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。

図１は、本発明にかかる離型フィルムの吸着方法を示す図であって、空間Ｘ内の減圧が開始される前の状態を示した図である。図２は、同様に、空間Ｘ内の減圧によって離型フィルムが下に凸となった状態を示した図である。図３は、同様に、金型の移動により離型フィルムが圧縮金型の表面に吸着されていく状態を示した図である。図４は、同様に、離型フィルムの吸着が完了した状態を示した図である。

<圧縮成形金型の構成>
以下説明する実施形態においては離型フィルムの吸着が下型においてのみ行われる構成のため、下型に相当する部分を中心に説明する。

圧縮成形金型１００は、上型（第１の金型：図示していない）と、当該上型に対向して配置される下型（第２の金型）１１４とで構成されている。また下型１１４は、貫通孔１１６Ｂを備えた枠状金型１１６と当該貫通孔１１６Ｂに進退可能に嵌合して配置される圧縮金型１１８とを有した構成とされている。これらの上型および下型１１４には図示せぬプレス機構が連結され、所定のタイミングで両金型を当接・離間可能に構成されている。また、枠状金型１１６の外周部には押下げ機構１１６Ｃが備わっており、圧縮金型１１８に対する枠状金型１１６の相対的位置（上下方向）を任意に変化させることが可能とされている。

下型１１４の表面（対向面）には、図示せぬ供給機構によって、離型フィルム（リリースフィルム）１２８が供給されている。この離型フィルム１２８は、下型１１４から封止品を取り出し易くするために設けられており、例えば、ＥＴＦＥ（フッ素樹脂）等を主原料とするものである。また、上型および下型１１４には、ヒータ（図示しない）が内蔵されており、金型を加熱することが可能な構成とされている。

枠状金型１１６の表面（対向面）１１６Ａには離型フィルム１２８を吸着保持可能な吸着孔（第１の吸引手段）１２０が形成されている。また、圧縮金型１１８と枠状金型１１６との隙間（より正確には、圧縮金型１１８の外周面と枠状金型１１６の貫通孔１１６Ｂの内周面との隙間）Ｇと、当該隙間Ｇと連通する吸引経路１２２によって第２の吸引手段が形成されている。なお、吸着孔１２０および吸引経路１２２には図示せぬ真空ポンプが接続されており、それぞれ独立に吸引可能とされている。

また、枠状金型１１６の表面１１６Ａの位置に対する圧縮金型１１８の表面１１８Ａの相対的な位置を任意に設定可能な段差設定手段（図示していない）を別途備えている。

<圧縮成形方法>
次に、圧縮成形金型１００を用いた具体的な樹脂封止方法について説明する。

上型と下型１１４とはプレス機構の働きによって所定の間隔で離間している。また、上型と下型１１４との間には、離型フィルム供給機構によって離型フィルム１２８が供給されている。このとき枠状金型１１６の表面１１６Ａの位置は、バネ１２４の作用によって、圧縮金型１１８の表面１１８Ａの位置よりも高い位置に位置している。即ち、段差（第１の段差）Ｄが形成され、当該段差Ｄによって下型１１４の表面（対向面）に凹部１４０が形成されている（第１の相対位置）。また、本実施形態にて形成される段差Ｄは、少なくとも成形品の厚みを超えるレベルで設定されている。

続いて、プレス機構が作動し、段差Ｄが形成された状態の下型１１４を上昇させる。その結果、下型１１４が離型フィルム１２８に接触し（より厳密には枠状金型１１６の表面１１６Ａに接触し）、図１で示した状態となる。当該接触によって、凹部１４０および離型フィルム１２８によって区画された空間Ｘが形成される。

離型フィルム１２８はその性質上、金型から受熱すると熱膨張を経て熱収縮を生じる。上記のように枠状金型１１６の表面１１６Ａ部分のみ接触させた状態をある程度の時間維持することにより、当該接触している部分の離型フィルム１２８が熱収縮を起こる。更にこの熱収縮によって、中央部分（空間Ｘ相当部分）の離型フィルム１２８に対する引張力が発生し、当該部分のシワや弛みを低減させ、後述するフィルム吸着作業を安定させることが可能となっている。

その後吸着孔１２０の吸着が開始され、離型フィルム１２８が枠状金型１１６に表面１１６Ａに吸着固定される。この時点では、段差Ｄの存在および吸引経路１２２からの吸引が開始されていないことも相俟って、離型フィルム１２８と圧縮金型１１８の表面１１８Ａとは非接触を保っている。

続いて、吸引経路１２２からの吸着が開始され、空間Ｘ内が減圧される。この減圧によって、図２にて示しているように、凹部１４０上に被覆している離型フィルム１２８は「下に凸」の状態となる。換言すれば、当該凹部１４０に被覆している離型フィルム１２８を平面視した場合に、当該凹部１４０の中心に相当する部分の離型フィルム１２８が「下に凸」の頂点に位置することとなる。

なお本実施形態においては、空間Ｘを減圧した状態で離型フィルム１２８の一部（下に凸の頂点部分）が圧縮金型１１８の表面１１８Ｂに接触しているが、非接触であっても何ら差し支えない。むしろ非接触であるほうが、以下述べる「金型の移動」によってより確実に「空気溜り」の発生を防止することができる。

続いて、図３に示しているように、押下げ機構１１６Ｃが動作し、枠状金型１１６を下方向に押し下げる。即ち、枠状金型１１６の表面１１６Ａの位置を圧縮金型１１８の表面１１８Ａの位置へと近づける方向（段差Ｄを消滅される方向）に移動させる。この動作によって、「下に凸」状態の離型フィルム１２８が、その頂点部分から周囲へと順に、圧縮金型１１８の表面１１８Ａに接触することとなる。なお、当該工程中は吸引経路１２２からの吸引は持続され、空間Ｘ内を減圧状態に維持している。

なお上記では、枠状金型１１６のみが移動しているが、圧縮金型１１８が移動してもよいし、両方が移動してもよい。即ち、「段差Ｄが消滅する方向」に相対的な移動がなされる限りにおいて同様の効果を発揮し得る。

その後押下げ機構１１６Ｃによる圧縮金型１１６の押し下げが終了すると共に、空間Ｘ内の減圧も完了し、離型フィルム１２８が圧縮金型１１８の表面１１８Ａに沿って吸着される（第２の相対位置）。即ち、離型フィルム１２８が凹部１４０に沿って吸着される（図４参照）。

このような工程を経て離型フィルム１２８を吸着することによって、圧縮金型１１８の表面１１８Ａと離型フィルム１２８との間に空気溜まりが生じることない。

その後、当該凹部１４０に封止材料としての樹脂が供給された上で、上型と下型１１４とが当接し、圧縮成形が行われる。

なお、段差Ｄは所定のパラメータに応じて変更可能（可変）である。例えば空間Ｘ内の減圧の程度、封止厚さ、使用するリリースフィルム１２８の種類、性質、更には封止温度等をパラメータ（単一のパラメータでもよいし、複数のパラメータを考慮してもよい）として、最適な段差Ｄを形成することが可能となる。但し、少なくとも成形品の厚みを超えるレベルでの段差が確保されているのが望ましい。

また、本発明においては、必ずしも離型フィルム１２８の供給が、段差Ｄが形成された後に行われる必要はない。即ち、離型フィルム１２８が下型１１４の表面（対向面）に供給されると同時に段差Ｄが形成されてもよいし、離型フィルム１２８が下型１１４の表面（対向面）に供給された後に段差Ｄが形成されてもよい。

また、本実施形態では、下型１１４側に離型フィルム１２８が供給されていたが、上下の金型の構成が反転して構成されているような場合にも、上型側に供給することで、同様の効果を得ることが可能である。更に、半導体製品の両面側を樹脂にて封止するような場合には、上下の金型の双方に離型フィルム１２８を供給し、両金型で同様の効果を得ることも可能である。

本発明は、半導体チップ等を搭載した基板を樹脂にて封止するための圧縮成形金型の他、樹脂を所定の形状に圧縮成形する場合にも好適である。

本発明にかかる離型フィルムの吸着方法を示す図であって、空間Ｘ内の減圧が開始される前の状態を示した図 本発明にかかる離型フィルムの吸着方法を示す図であって、空間Ｘ内の減圧によって離型フィルムが下に凸となった状態を示した図 本発明にかかる離型フィルムの吸着方法を示す図であって、金型の移動により離型フィルムが圧縮金型の表面に吸着されていく状態を示した図 本発明にかかる離型フィルムの吸着方法を示す図であって、離型フィルムの吸着が完了した状態を示した図 特許文献１に記載されている圧縮成形金型 特許文献１に記載されている圧縮成形金型にて離型フィルムを吸着する前の状態を示した図 特許文献１に記載されている圧縮成形金型にて離型フィルムを吸着した後の状態を示した図

符号の説明

１００…圧縮成形金型
１１４…下型
１１６…枠状金型
１１６Ａ…枠状金型の表面（対向面）
１１６Ｂ…貫通孔
１１６Ｃ…押下げ機構
１１８…圧縮金型
１１８Ａ…圧縮金型の表面（対向面）
１２０…吸着孔
１２２…吸引経路
１２４…バネ
１４０…凹部
Ｄ…段差
Ｘ…第１の空間

Claims (7)

1. 貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に進退可能に嵌合して配置される圧縮金型とを有してなる圧縮成形金型の表面に対して離型フィルムを吸着させる離型フィルム吸着方法であって、
   前記枠状金型の表面の位置に対して前記圧縮金型の表面の位置を凹ませることにより第１の段差を形成し前記圧縮成形金型の表面に凹部を形成すると同時に、若しくは形成した後に、少なくとも当該凹部を含む前記圧縮成形金型の表面を被覆するように前記離型フィルムを供給することによって当該離型フィルムと前記凹部にて区画される第１の空間を形成する工程と、
   当該第１の空間内を減圧した状態で、前記第１の段差を消滅させる方向に前記枠状金型および前記圧縮金型の少なくとも一方を移動させる工程と、を含む
   ことを特徴とする離型フィルム吸着方法。
2. 貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に進退可能に嵌合して配置される圧縮金型とを有してなる圧縮成形金型の表面に対して離型フィルムを吸着させる離型フィルム吸着方法であって、
   前記圧縮成形金型の表面を被覆するように前記離型フィルムを供給する工程と、
   前記枠状金型の表面の位置に対して前記圧縮金型の表面の位置を凹ませて第１の段差を形成し前記圧縮成形金型の表面に凹部を形成する工程と、
   該凹部が形成される結果、当該凹部と前記離型フィルムにて区画される第１の空間を形成する工程と、
   当該第１の空間内を減圧した状態で、前記第１の段差を消滅させる方向に前記枠状金型および前記圧縮金型の少なくとも一方を移動させる工程と、を含む
   ことを特徴とする離型フィルム吸着方法。
3. 請求項１または２において、
   前記第１の空間の減圧時、前記凹部に被覆している前記離型フィルムを平面視した場合の該凹部の中心に相当する部分を頂点として、当該離型フィルムが前記第１の空間内に向かって凸状となる
   ことを特徴とする離型フィルム吸着方法。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記第１の段差が、前記第１の空間内を減圧しても前記離型フィルムが前記圧縮金型の表面に接触しない程度に設定されている
   ことを特徴とする離型フィルム吸着方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記第１の段差を消滅させる方向に前記枠状金型および前記圧縮金型の少なくとも一方を移動させる過程において、前記凹部に被覆している前記離型フィルムを平面視した場合に、当該凹部の中心に相当する部分から周囲に向かって順に当該離型フィルムが前記圧縮金型の表面に接触する
   ことを特徴とする離型フィルム吸着方法。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記第１の段差が、所定のパラメータに応じて可変である
   ことを特徴とする離型フィルム吸着方法。
7. 第１の金型と、該第１の金型に対向して配置される第２の金型を備え、該第２の金型が、貫通孔を備えた枠状金型と当該貫通孔に進退可能に嵌合して配置される圧縮金型とを有してなる圧縮成形金型であって、
   離型フィルムを吸引するために前記枠状金型の対向面に形成された第１の吸引手段と、
   前記離型フィルムを吸引するために前記枠状金型と前記圧縮金型との嵌合隙間を利用して形成された第２の吸引手段と、
   前記第１の吸引手段によって前記離型フィルムを吸引する時点での前記枠状金型の表面の位置に対する前記圧縮金型の表面の第１の相対位置と、前記第２の吸引手段によって前記離型フィルムを吸引しながら前記枠状金型の表面の相対位置を変化させた後の第２の相対位置を任意に設定可能な段差設定手段と、を備える
   ことを特徴とする圧縮成形金型。

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