JP2012199346A - トランスファ成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポットからの樹脂漏れを防止するとともに、プランジャをスムーズに摺動させることができるトランスファ成形方法及び成形装置を提供すること。
【解決手段】高周波加熱より溶融させた樹脂２０ａをキャビティ１５に加圧、注入してワークＷを樹脂封止するトランスファ成形方法において、金属により形成され上型１１、及び絶縁物により形成された下型１２に備わる金属製のプランジャ１３が高周波発生装置１４に接続されており、ワークＷの一部を、キャビティ１５の外で上型１１に接触させた状態で型締めして、高周波発生装置１４により上型１１及びプランジャ１３に高周波を印加し、ワークＷを高周波電極として機能させてポット１７内に配置した樹脂タブレット２０を高周波加熱する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、トランスファ成形方法及び成形装置に関する。より詳細には、型に設けたポット内に樹脂タブレットを配置して高周波加熱するトランスファ成形方法及び成形装置に関するものである。

トランスファ成形では、樹脂タブレットを加熱した金型に押しつけて溶融させ、ランナーを介して、金型内に形成されたキャビティに溶融した樹脂を注入・充填している。ところが、このようなトランスファ成形では、ランナー部で固まった樹脂を無駄樹脂として廃棄しなければならない。特に、電子部品などの樹脂封止に使用する樹脂は高価であり、できるだけ無駄樹脂の発生を回避することが望まれていた。

そこで、無駄樹脂の発生を回避するトランスファ成形として、例えば、特許文献１に記載されているように、樹脂タブレットを高周波加熱して溶融させる方法が提案させている。このトランスファ成形技術では、金型に設けたポット内に樹脂タブレットを配置し、ポット内壁に高周波電極を設けて、樹脂タブレットを高周波加熱して溶融させる。その後、溶融した樹脂をプランジャにより、金型内に形成されたキャビティ内に加圧・注入するようになっている。

特開２００２−２９９３５６号公報

上記した特許文献１において、高周波電極の配置についての詳細な記載はないが、図面（公報の図１）の記載から樹脂タブレットと高周波電極とが接していることから考えると、高周波電極の配置は、図８に示すように、ポット１０４の内壁部が４分割されており、高周波電極１０７，１０７間に絶縁物１１０，１１０が配置されていると考えられる。このように特許文献１に記載の技術では、ポット１０４の内壁に高周波電極１０７，１０７が配置されているため、ポット１０４内におけるプランジャの摺動を安定して確保することが困難である。なぜなら、絶縁物１１０は誘電体であるから、高周波が印加されると加熱されるため、高周波電極１０７と絶縁物１１０との間に温度差が生じる。そうすると、図９に示すように、絶縁物１００が変形してポット１０４の形が歪むからである。

このようにポット１０４の形が歪んでしまうと、プランジャと絶縁物１１０，１１０の間における隙間が大きくなってしまうため、金型内に形成されたキャビティ内に加圧・注入する際に、その部分から樹脂漏れが発生してしまう。また、ポット１０４の形が歪むことにより、プランジャのかじりも発生してしまい、キャビティ内にスムーズに樹脂を加圧・注入することができなくなる。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、ポットからの樹脂漏れを防止するとともに、プランジャをスムーズに摺動させることができるトランスファ成形方法及び成形装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、高周波加熱より溶融させた樹脂を一対の型内に形成されたキャビティに加圧、注入してワークを樹脂封止するトランスファ成形方法において、前記一対の型のうち一方の型が金属により形成され、ポットを備える他方の型が絶縁物により形成され、前記一方の型、及び前記他方の型に備わる金属製のプランジャが高周波発生装置に接続されており、ワークの一部を、前記キャビティの外で前記一方の型に接触させた状態で前記一対の型を型締めして、前記高周波発生装置により前記一方の型及び前記プランジャに高周波を印加し、ワークを高周波電極として機能させて前記ポット内に配置した樹脂タブレットを高周波加熱することを特徴とする。

このトランスファ成形方法では、ワークの一部を、キャビティの外で一方の型に接触させた状態で型締めして、高周波発生装置により一方の型及びプランジャに高周波を印加し、ワークを高周波電極として機能させてポット内に配置した樹脂タブレットを高周波加熱する。これにより、ワークとプランジャとの間で樹脂タブレットが高周波加熱されるため、ポット内で樹脂タブレットが溶融する。このとき、ポット内壁が加熱されて高温になることがないため、ポットの形が歪むことがない。その後、高周波加熱を止めて、プランジャを移動させて溶融させた樹脂をキャビティ内に加圧、注入する。このとき、ポットが変形していないので、ポットからの樹脂漏れが発生しないし、また、プランジャがスムーズにポット内を摺動するため、プランジャのかじりも発生しない。

上記したトランスファ成形方法において、前記ワークが電子部品であり、前記一方の型に接触する部分が前記電子部品のリードフレームであることが好ましい。

このトランスファ成形方法を適用して電子部品の樹脂封止を行うことにより、樹脂封止に使用される高価な樹脂の使用量を低減（無駄樹脂の発生を防止）した上で、精度良く電子部品を樹脂封止することができるからである。

上記したトランスファ成形方法において、前記他方の型がセラミックで形成されていることが望ましい。

他方の型は絶縁物で形成されていればよいが、他方の型をセラミックで形成することにより、他方の型の強度を高めることができる。その結果として、上記した効果に加えて、型の寿命を向上させることもできる。

また、上記課題を解決するためになされた本発明の別態様は、高周波加熱より溶融させた樹脂を型内に形成されたキャビティに加圧、注入してワークを樹脂封止するトランスファ成形装置において、金属製の型と樹脂タブレットが配置されるポットが形成されたセラミック製の型とを備える一対の型と、前記セラミック製の型に摺動可能に配置された金属製のプランジャと、前記金属製の型及び前記プランジャに接続された高周波発生装置とを有し、前記一対の型を型締めする際に、ワークの一部を、前記キャビティの外で前記金属製の型に接触させ、前記高周波発生装置により前記金属製の型及び前記プランジャに高周波を印加し、前記ワークを高周波電極として機能させて、前記ポット内に配置された樹脂タブレットを高周波加熱することを特徴とする。

このようなトランスファ成形装置により、上記した成形方法を実施することができるので、型内のキャビティに樹脂を加圧、注入する際に、ポットからの樹脂漏れを発生させず、また、プランジャをスムーズにポット内で摺動させてプランジャのかじりを発生させないようにすることができる。

本発明に係るトランスファ成形方法及び成形装置によれば、上記した通り、型内のキャビティに樹脂を加圧、注入する際に、ポットからの樹脂漏れを防止するとともに、プランジャをスムーズに摺動させることができる。

実施の形態に係るトランスファ成形装置の概略構成を示す図である。 樹脂タブレットをポットに配置した状態を示す図である。 ワークを下型にセットした状態を示す図である。 上型と下型とを型締めした状態を示す図である。 樹脂タブレットを高周波加熱により溶融させた状態を示す図である。 キャビティ内に溶融樹脂を充填する状態を示す図である。 キャビティ内に充填した溶融樹脂が硬化した状態を示す図である。 従来の高周波電極の配置を示す図である。 図８に示す高周波電極の配置によりポットが変形した状態を示す図である。

以下、本発明のトランスファ成形方法及び成形装置を具体化した実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。ここでは、ワークである、リードフレームを備える半導体素子を樹脂封止する際に本発明を適用した場合を例示する。
まず、トランスファ成形装置について、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態に係るトランスファ成形装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、トランスファ成形装置１０には、一対の成形型である上型１１及び下型１２と、プランジャ１３と、高周波発生装置１４とが備わっている。なお、本実施の形態では、上型１１が可動型であり、下型１２が固定型となっているが、これとは逆に、上型１１を固定型とし下型１２を可動型としてもよい。

上型１１には、ワークを樹脂封止するために樹脂材料が注入されるキャビティ１５ａが形成されている。この上型１１は、金属により形成されており、高周波発生装置１４に接続されている。

また、下型１２にも、ワークを樹脂封止するために樹脂材料が注入されるキャビティ１５ｂが形成されている。これにより、上型１１と下型１２とが型締めされることにより、成形型内に樹脂材料の注入空間であるキャビティ１５（図４参照）が、キャビティ１５ａ，１５ｂによって形成されるようになっている。この下型１２には、ワークを配置するために凹部（不図示）が形成されており、この凹部にワークがセットされることにより、ワークが所定位置に配置される（ワークの位置決めが行われる）ようになっている。

さらに、下型１２には、キャビティ１５ｂのほぼ中央に連通するように形成された貫通穴１６が形成されている。そして、この貫通穴１６に金属製のプランジャ１３が摺動可能に配置されている。このプランジャ１３と貫通穴１６とにより、下型１２内にポット１７が形成されている。ポット１７は、樹脂材料を溶融させる箇所であり、ここに樹脂タブレットが配置されるようになっている。なお、ポット１７内における樹脂材料の溶融方法についての詳細は後述する。そして、プランジャ１３は、高周波発生装置１４に接続されており、下型１２によって上型１１との絶縁が図られている。

このように、上型１１とプランジャ１３との絶縁を確保するため、下型１２を絶縁物で形成している。そして、本実施の形態では下型１２をセラミックで形成することにより、下型１２の強度を高めているため、型寿命を向上させることができる。

続いて、上記したトランスファ成形装置１０により、ワークを樹脂封止する方法（トラスファ成形方法）について、図２〜図７を参照しながら説明する。図２は、樹脂タブレットをポットに配置した状態を示す図である。図３は、ワークを下型にセットした状態を示す図である。図４は、上型と下型とを型締めした状態を示す図である。図５は、樹脂タブレットを高周波加熱により溶融させた状態を示す図である。図６は、キャビティ内に溶融樹脂を充填する状態を示す図である。図７は、キャビティ内に充填した溶融樹脂が硬化した状態を示す図である。

まず、図２に示すように、樹脂封止に使用する樹脂材料である樹脂タブレット２０をポット１７内に配置する。樹脂タブレット２０の材料は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂であればよい。
次に、図３に示すように、下型１２の上面（上型１１側）に対して、ワークＷをセットする。具体的には、下型１２に形成された凹部（不図示）にワークＷがセットされる。これにより、ワークＷが下型１２の所定位置に配置される。なお、ワークＷは、リードフレーム２５を備える半導体素子２６である。

続いて、図３に示すように、上型１１を下降させて、上型１１と下型１２とを型締めする。これにより、ワークＷのうち半導体素子２６とリードフレーム２５の一部が、キャビティ１５内の所定位置に配置される。そして、キャビティ１５の外に配置されたリードフレーム２５の部分が、上型１１と接触する。これにより、ワークＷが上型１１を介して高周波発生装置に電気的に接続されるため、ワークＷを高周波電極として機能させることができるようになる。

この状態で、高周波発生装置１４を作動させて、上型１１及びプランジャ１３に高周波を印加する。そうすると、ワークＷとプランジャ１３とが高周波電極として機能して、図５に示すように、ワークＷとプランジャ１３との間で樹脂タブレット２０が高周波加熱され、ポット１７内で溶融する。その後、高周波発生装置１４による上型１１及びプランジャ１３に対する高周波の印加が停止させられる。このとき、上型１１は１６０〜１８０℃程度に、下型１２は７０〜１００℃程度に加熱されているが、ポット１７の内壁部は高温になることはない。このため、ポット１７の形が歪まない。

そして、図６に示すように、プランジャ１３を上昇させて、ポット１７内の溶融樹脂２０ａをキャビティ１５内に加圧、注入する。このとき、ポット１７が変形していないため、ポット１７から溶融樹脂２０ａが漏れない。また、プランジャ１３は、ポット１７内をスムーズに摺動するため、プランジャ１３のかじりも発生しない。これにより、キャビティ１５内に溶融樹脂２０ａがスムーズに充填される。従って、精度良くワークＷを樹脂封止することができる。

その後、キャビティ１５内への溶融樹脂２０ａの充填が終了すると、溶融樹脂２０ａが硬化するのに必要な所要時間が経過すると、図７に示すように、キャビティ１５内に充填された溶融樹脂２０ａが硬化してワークＷ（半導体素子２６）の樹脂封止が完了する。そして、上型１１と下型１２とが型開きされて樹脂封止されたワークＷが取り出される。

このように、トランスファ成形装置１０によるトランスファ成形方法では、樹脂タブレット２０を高周波加熱して溶融させても、ポット１７が変形しないため、ポット１７からの樹脂漏れが発生しない。また、トランスファ成形装置１０には、ランナーが存在しないため、無駄樹脂が発生しない。従って、ワークＷ（電子部品）の樹脂封止に使用される高価な樹脂の使用量を低減した上で、精度良くワークＷを樹脂封止することができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るトランスファ成形装置１０によるトランスファ成形方法によれば、ワークＷのリードフレーム２５を、キャビティ１５の外で上型１１に接触させた状態で型締めして、高周波発生装置１４により上型１１及びプランジャ１３に高周波を印加する。これにより、ワークＷ及びプランジャ１３が高周波電極として機能して、ポット１７内に配置した樹脂タブレット２０が高周波加熱される。このとき、ポット１７の内壁部が加熱されて高温になることがないため、ポット１７の形が歪むことがない。従って、プランジャ１３を移動させて溶融樹脂２０ａをキャビティ１５内に加圧、注入する際、ポット１７からの樹脂漏れが発生しないし、また、プランジャ１３がスムーズにポット１７内を摺動するため、プランジャ１３のかじりも発生しない。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記した実施の形態では、プランジャ１３及びポット１７を下型１２に設けているが、これらを上型１１に設けることもできる。ただし、この場合には、上型１１を絶縁物で形成し、下型１２を金属で形成する必要がある。

また、上記した実施の形態では、電子部品の樹脂封止に本発明を適用した場合を例示したが、電子部品以外であっても電極になり得るワークであれば、本発明を適用してトランスファ成形することができる。

１０ トランスファ成形装置
１１ 上型
１２ 下型
１３ プランジャ
１４ 高周波発生装置
１５ キャビティ
１７ ポット
２０ 樹脂タブレット
２５ リードフレーム
２６ 半導体素子
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 高周波加熱より溶融させた樹脂を一対の型内に形成されたキャビティに加圧、注入してワークを樹脂封止するトランスファ成形方法において、
   前記一対の型のうち一方の型が金属により形成され、ポットを備える他方の型が絶縁物により形成され、
   前記一方の型、及び前記他方の型に備わる金属製のプランジャが高周波発生装置に接続されており、
   ワークの一部を、前記キャビティの外で前記一方の型に接触させた状態で前記一対の型を型締めして、前記高周波発生装置により前記一方の型及び前記プランジャに高周波を印加し、ワークを高周波電極として機能させて前記ポット内に配置した樹脂タブレットを高周波加熱する
   ことを特徴とするトランスファ成形方法。
2. 請求項１に記載するトランスファ成形方法において、
   前記ワークが電子部品であり、前記一方の型に接触する部分が前記電子部品のリードフレームである
   ことを特徴とするトランスファ成形方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載するトランスファ成形方法において、
   前記他方の型がセラミックで製作されている
   ことを特徴とするトランスファ成形方法。
4. 高周波加熱より溶融させた樹脂を型内に形成されたキャビティに加圧、注入してワークを樹脂封止するトランスファ成形装置において、
   金属製の型と樹脂タブレットが配置されるポットが形成されたセラミック製の型とを備える一対の型と、
   前記セラミック製の型に摺動可能に配置された金属製のプランジャと、
   前記金属製の型及び前記プランジャに接続された高周波発生装置とを有し、
   前記一対の型を型締めする際に、ワークの一部を、前記キャビティの外で前記金属製の型に接触させ、前記高周波発生装置により前記金属製の型及び前記プランジャに高周波を印加し、前記ワークを高周波電極として機能させて、前記ポット内に配置された樹脂タブレットを高周波加熱する
   ことを特徴とするトランスファ成形装置。

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