JP2017043035A - 樹脂成形装置及び樹脂成形方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】樹脂成形品の厚みのばらつきを抑えることができる樹脂成形装置を提供する。【解決手段】樹脂成形装置１０は、平行に配置された2枚の板状の部材であって、両者間の中央部分である型配置部１６１１に成形型１６が配置される第１プラテン１１及び第２プラテン１２（外周負荷プラテン）と、第１プラテン１１及び第２プラテン１２に型配置部１６１１の外側にある負荷点１７１、１７２から力を印加する力印加部（トグルリンク１３３及びタイバー１３２）と、外周負荷プラテンと成形型１６の間に設けられた加熱機構（下部ヒータプレート１５１及び上部ヒータプレート１５２）と、外周負荷プラテンと加熱機構の間に配置された弾性を有する複数個の柱状部材１４Ａから成り、型配置部１６１１の中央から負荷点１７１、１７２側に向かって各柱状部材１４Ａ変形量が大きくなるように設定された断熱部材（下部断熱部材１４１、上部断熱部材１４２）とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮（コンプレッション）成形や移送（トランスファー）成形等により樹脂成形を行う樹脂成形装置及び樹脂成形方法に関する。
電子部品を光、熱、湿気等の環境から保護するために、電子部品を樹脂に封止することが広く行われている。樹脂封止には、圧縮成形や移送成形等の樹脂成形法が用いられている。圧縮成形では、下型と上型から成る成形型を用い、下型のキャビティに樹脂材料を供給し、電子部品を装着した基板を上型に取り付けたうえで、下型と上型を加熱しつつ両者を型締めして樹脂を圧縮することにより成形が行われる（例えば特許文献１）。移送成形では、上型と下型のうち一方のキャビティに基板を取り付けたうえで、下型と上型を加熱しつつ両者を型締めし、プランジャで樹脂をキャビティに圧入することにより成形が行われる（例えば特許文献２）。移送成形ではプランジャからキャビティに樹脂を送給する経路中に樹脂の一部が残存して無駄が生じるため、近年では圧縮成形が主流となっている。
特許文献１及び２に記載の樹脂成形装置では、上型は上側の保持部を介して上側のプラテンに、下型は下側の保持部を介して下側のプラテンに、それぞれ設けられており、上下のプラテンから各保持部を介して上型及び下型から成る成形型に圧力が印加される。上下の保持部にはそれぞれ、上型及び下型を加熱するためのヒータプレートが設けられている。さらに、ヒータプレートからの熱がプラテンに逃げることを防いで上型及び下型を効率的に加熱するために、保持部とプラテンの間に断熱材が設けられている。断熱材には、特許文献１及び２に記載の装置では板状のものが用いられている。一方、特許文献３には、ヒータプレートとプラテンの間に縦置きにした円柱状の断熱材を複数個配置した樹脂成形装置が記載されている。断熱材には、ジルコニア、アルミナ等のセラミックや、ガラス繊維をエポキシ樹脂で成形したガラスエポキシ積層体等が用いられる。
特開2011-224911号公報 特開2014-192362号公報 特開平01-297221号公報 特開2007-125783号公報
特許文献１〜３に記載の樹脂成形装置ではいずれも、上プラテン及び下プラテンのうちのいずれか一方が固定プラテン、他方が可動プラテンとなり、固定プラテンが2本又は4本のタイバーと呼ばれる支柱により基盤に固定される一方、基盤と固定プラテンの間に配置された可動プラテンが基盤と可動プラテンの間に設置されたピストン等により移動される。ここで、可動プラテンに押圧力を付与するピストン等は、可動プラテンの成形型が取り付けられている面とは反対側の面から押圧力を付与するため、可動プラテンの全平面領域のうち成形型の範囲内に力を付与することが可能である。それに対し、固定プラテンの方は、成形型の横を通り可動プラテンを貫通するタイバーにより基盤により固定されるため、成形型の範囲の外で固定されざるを得ない。このため、固定プラテンについては、その平面領域の周辺側（タイバーによる引張力）と中央側（成形型による押圧力）で逆方向の力が付与されることとなり、僅かながら撓みが生じる。その撓みは、固定プラテンの周辺側が中央側よりも可動プラテンに向かって突出する形状を有する。また、断熱材はプラテンよりも軟らかい材料から成るため、固定プラテンと成形型（上型又は下型）の間に介装される断熱材も固定プラテンに追随して撓む。このように固定プラテン及び断熱材に撓みが生じることにより、作製される樹脂封止品全体の厚みにも僅かなばらつきが生じる。近年、樹脂封止品の厚み精度の要求が厳しく（例えば±10μm未満に）なっているため、このような僅かなばらつきであっても避けなければならない。
さらに、断熱材は一般に、ネジ等によって局所的にヒータプレートに固定されているため、断熱材とヒータプレートの材料の熱膨張率が異なることにより、断熱材にうねりが生じる。これらの点も、製造される樹脂封止品全体の厚みにばらつきが生じる原因となる。
ここまで、樹脂封止品を製造する場合について説明したが、電子部品を封止することの有無を問わず、樹脂成形品を製造する場合に一般的に上記の問題が生じる。
本発明が解決しようとする課題は、樹脂封止品等の樹脂成形品における厚みにばらつきが生じることを抑えることができる樹脂成形装置及び樹脂成形方法を提供することである。
上記課題を解決するために成された本発明に係る樹脂成形装置は、
a) 互いに平行に配置された2枚の板状の部材であって、両者間の中央部分である型配置部に、相対向する成形型が配置される第１プラテン及び第２プラテンと、
b) 前記第１プラテン及び前記第２プラテンのうちの被加圧プラテンに、所定の負荷点から力を印加する力印加部と、
c) 前記被加圧プラテンと前記成形型の間に設けられた加熱機構と、
d) 前記被加圧プラテンと前記加熱機構の間に配置された弾性を有する複数個の柱状部材から成り、該複数個の柱状部材のそれぞれの変形量が、該柱状部材が配置される位置が負荷点側に向かうに従って大きくなるように設定された断熱部材と
を備えることを特徴とする。
本発明に係る樹脂成形装置において、断熱部材は弾性を有する複数個の柱状部材から成るため、断熱部材の変形量を位置ごとに調整することができる。従って、上記のように、柱状部材が配置される位置が（負荷点とは逆の側から、言い換えれば負荷点から離れた側から）負荷点側に向かうに従って大きくなるように断熱部材の変形量を設定することができる。なお、「複数個の柱状部材のそれぞれの変形量が、該柱状部材が配置される位置が負荷点側に向かうに従って大きくなる」ことは、断熱部材（すなわち複数個の柱状部材）全体として、負荷点側に向かうに従って変形量が大きくなる傾向にあることをいい、近接する柱状部材同士では変形量が等しい場合も含む。
本発明に係る樹脂成形装置において、断熱部材の変形量は、柱状部材の数密度（配置密度）の粗密、各柱状部材の断面積若しくは各柱状部材の材質（具体的には剛性の大小）、又はこれらの組み合わせを、位置に応じて異なるようにすることにより、位置毎に設定することができる。
本発明に係る樹脂成形装置において「被加圧プラテン」とは、力印加部によって負荷点から力が印加されるプラテンをいう。ここで負荷点は、上述の特許文献１〜３に記載の発明では、型配置部よりも外周側に設けられているが、負荷点が型配置部の中央側（内側）に設けられている場合にも後述のように被加圧プラテンに歪みが生じる。そのため、本発明に係る樹脂成形装置では、負荷点は型配置部よりも外周側、型配置部内のいずれに設けられていてもよい。以下では、負荷点が型配置部よりも外周側に設けられている被加圧プラテンを「外周負荷プラテン」と呼び、負荷点が型配置部の中央側に設けられている被加圧プラテンを「中央負荷プラテン」と呼ぶ。なお、「中央負荷プラテン」における負荷点は、上述の通り型配置部の中央側であればよく、中央の１点には限定されない。
上述のようにタイバーによって引張力が印加される固定プラテンは、外周負荷プラテンに該当する。また、ピストン等によって型配置部の外側にある負荷点から可動プラテンに力が印加される場合には、当該可動プラテンが外周負荷プラテンに該当する。さらに、例えばここで述べた固定プラテンと可動プラテンを組み合わせて用いる場合のように、第１プラテン及び第２プラテンの双方が外周負荷プラテンとなる場合もある。一方、ピストン等によって型配置部内（例えば中央の１点）にある負荷点から可動プラテンに力が印加される場合には、当該可動プラテンが中央負荷プラテンに該当する。
本発明に係る樹脂成形装置において外周負荷プラテンを用いる場合には、型配置部の外側にある負荷点から外周負荷プラテンに力が印加されることにより、外周負荷プラテンは、中央よりも負荷点側（外周に近い側）の方が反対側のプラテンに近づくように撓む。一方、断熱部材は負荷点側に向かうに従って各柱状部材の変形量が大きくなるように配置されていることから、負荷点側の柱状部材の方が中央の柱状部材よりも撓み易い。そのため、成形型においては外周負荷プラテンの撓みと断熱部材の撓みとが打ち消され、相対向する成形型の型面同士の間の平行度が向上する。従って、成形型において成形される樹脂成形品の厚みにばらつきが生じることが抑えられる。
本発明に係る樹脂成形装置において中央負荷プラテンを用いる場合には、型配置部の中央側にある負荷点から中央負荷プラテンに力が印加されることにより、中央負荷プラテンは、外周よりも負荷点側（中央側）の方が反対側のプラテンに近づくように撓む。一方、断熱部材は負荷点側に向かうに従って各柱状部材の変形量が大きくなるように配置されていることから、負荷点側の柱状部材の方が外周の柱状部材よりも撓み易い。そのため、成形型においては外周負荷プラテンの撓みと断熱部材の撓みとが打ち消され、相対向する成形型の型面同士の間の平行度が向上する。従って、成形型において成形される樹脂成形品の厚みにばらつきが生じることが抑えられる。
また、被加圧プラテンと加熱機構の間の断熱材が複数個の分離した柱状部材から成るため、従来の板状の一体型の断熱材を用いる場合とは異なり、断熱材と加熱機構を構成する材料との熱膨張率の差に起因したうねりも生じ難くなる。
前記柱状部材には金属材料やセラミックス材料から成るものを用いることができる。
金属材料は、一般にセラミックス材料よりも靱性が高く破損し難いという点で優れている。一方、金属材料には熱伝導率が高く断熱性能が低いものがある。本発明では、熱伝導率が25W/(m・℃)以下という、断熱性能が高い金属材料を用いることが望ましい。そのような金属材料として、例えば種々のステンレス鋼や、チタン合金の一種であるTi-6Al-4V合金（アルミニウム6％、バナジウム4％含有チタン合金）等が挙げられる。
セラミックス材料は、一般に金属材料よりも断熱性能が高いという点で優れている。従って、セラミック材料から成る柱状部材を使用することによって、さらに優れた省エネルギー効果が得られる。このようなセラミック材料として、ジルコニアやアルミナ等を好適に用いることができる。
前記柱状部材は、柱状の母材と、該母材の上下いずれか一方又は両方に設けられた、該母材よりも熱伝導率が低い材料から成る断熱膜を備えるものを好適に用いることができる。これにより、弾性や強度が適した母材を用いつつ、断熱膜により断熱性を高くすることができる。
本発明に係る樹脂成形装置は、隣接するプラテン間に成形型が配置される3枚以上のプラテンを備え、該3枚以上のプラテンのうちの少なくとも隣接する2枚のプラテンが前記第１プラテン及び前記第２プラテンである（前述の通り、これら第１プラテン及び第２プラテンのいずれか一方又は双方が被加圧プラテンである）、という構成を取ることができる。これにより、１つの樹脂成形装置において複数個の樹脂成形品を同時に作製することができる。ここで、被加圧プラテンは、外周負荷プラテン及び中央負荷プラテンのいずれの場合であっても、3枚以上のプラテンのうちの1枚のみであってもよいし、複数枚であってもよい。
また、本発明に係る樹脂成形装置は、
前記第１プラテン及び前記第２プラテン、前記力印加部、前記加熱機構並びに前記断熱部材を備えるモジュールであって、一方向に複数組連結可能な成形モジュールと、
１組又は複数組の前記成形モジュールの各成形型に樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段と、
前記樹脂材料供給手段に樹脂材料を補充する樹脂材料補充手段を有する樹脂材料補充モジュールと、
一組又は複数組の前記成形モジュール及び前記樹脂材料補充モジュールが連結されている状態において該成形モジュール及び該樹脂材料補充モジュールを貫いて前記一方向に延びる、前記樹脂材料供給手段を搬送する搬送手段と
を備えるという構成を取ることができる。
このような構成により、１つの成形モジュールにおいて型締めがなされている間に、他の成形モジュールに樹脂材料供給手段が移動して成形型に樹脂材料を供給する作業を行うことができるため、樹脂成形品の生産効率が高くなる。また、成形モジュールが他の成形モジュールに着脱可能であるため、生産すべき樹脂成形品の個数が少ない場合には成形モジュールを１個のみ又は複数個であっても比較的少数としておき、生産すべき樹脂成形品の個数が増加したときに成形モジュールを増設することが可能になる。
本発明に係る樹脂成形方法は、前記樹脂成形装置を用いた樹脂成形方法であって、
前記型配置部に配置された成形型に樹脂材料を供給する工程と、
前記加熱機構により前記成形型内の樹脂材料を加熱する工程と、
前記力印加部により前記被加圧プラテンに前記負荷点から力を印加することにより前記成形型に圧力を印加する工程と
を有することを特徴とする。
本発明により、製造される樹脂成形品の厚みにばらつきが生じることを抑えることができる樹脂成形装置及び樹脂成形方法を得ることができる。また、本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形方法に基づき、製造される樹脂封止品の厚みにばらつきが生じることを抑えることができる樹脂封止装置及び樹脂封止方法を得ることができる。
本発明に係る樹脂成形装置の第１実施形態を示す側面図（(a)の左図）及びその部分拡大図（(a)の右図）、並びに柱状部材の配置を示す平面図(b)。 第１実施形態の樹脂成形装置の動作を説明する図。 第１実施形態の樹脂成形装置において型締めを行った状態を示す側面図（左図）及びその部分拡大図（右図）。 第１実施形態の樹脂成形装置(a)と従来技術の樹脂成形装置(b)におけるプラテン、断熱部材等の撓みを模式的に示す図。 第１実施形態の樹脂成形装置を用いて作製した樹脂成形品（実施例）と、従来の樹脂成形装置を用いて作製した樹脂成形品（比較例）につき、成形時に樹脂材料に印加する圧力が異なる３種の場合において、板面方向の中心と端部の厚みの差を求めた結果を示すグラフ。 第１実施形態の樹脂成形装置の変形例における柱状部材を示す斜視図。 本発明に係る樹脂成形装置の第２実施形態を示す側面図（左図）及びその部分拡大図（右図）。 本発明に係る樹脂成形装置であって成形モジュールを複数個接続した例を示す平面図。
本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形方法の実施形態を、図１〜図８を用いて説明する。
(1) 第１実施形態
(1-1) 第１実施形態の樹脂成形装置１０の構成
本実施形態の樹脂成形装置１０は、図１(a)に示すように、床面に裁置される基盤１３１上に2本のタイバー１３２が立設されている。また、基盤１３１上にはトグルリンク１３３が設けられており、トグルリンク１３３の上には第１プラテン１１が設けられている。第１プラテン１１の上には、後述の下部断熱部材１４１や下部ヒータプレート１５１等を介して、該第１プラテン１１の板面の中央部分である型配置部１６１１に成形型１６が配置される。トグルリンク１３３は2組のトグル機構を有しており、それら2組のトグル機構の作用点が第１プラテン１１の下側であって型配置部１６１１の外側にある2つの負荷点１７１に取り付けられている。第１プラテン１１には2個の孔が型配置部１６１１を挟むように（すなわち型配置部１６１１の外側に）設けられており、各孔にはタイバー１３２が1本ずつ通過している。従って、タイバー１３２は型配置部１６１１の外側に配置されていることとなる。
第１プラテン１１の上側には成形型１６を挟んで第２プラテン１２が設けられている。第２プラテン１２の下面には、2本のタイバー１３２の上端が固定されている。これらタイバー１３２の上端が固定されている位置が第２プラテン１２における負荷点１７２となる。前述のように第１プラテン１１においてタイバー１３２が型配置部１６１１の外側に配置されているため、負荷点１７２も型配置部１６１１の外側に配置されていることとなる。
本実施形態の樹脂成形装置１０では、第１プラテン１１及び第２プラテン１２はいずれも前記外周負荷プラテンに該当する。その理由は樹脂成形装置１０の動作の説明と共に後述する。また、第１プラテン１１はタイバー１３２に沿って上下に移動可能であるのに対して、第２プラテン１２はタイバー１３２の上端に固定されていることから、第１プラテン１１を「可動プラテン」、第２プラテン１２を「固定プラテン」と呼ぶことがある。
第１プラテン１１の上側には、スペーサ板１１１を介して下部断熱部材１４１が設けられている。下部断熱部材１４１は、柱状部材１４Ａが複数個配置されて成る。個々の柱状部材１４Ａはいずれも同じ材料、形状及び大きさを有し、型配置部１６１１の中央から負荷点１７１、１７２側に向かって数密度（配置密度）が低くなるように配置されている（図１(b)参照）。言い換えると、負荷点１７１、１７２側に対して反対側の部分である型配置部１６１１の中央部において柱状部材１４Ａの数密度を高くし、負荷点１７１、１７２側において柱状部材１４Ａの数密度を低くする。このように柱状部材１４Ａの数密度を設定することにより、複数個の柱状部材１４Ａ全体では型配置部１６１１の中央から負荷点１７１、１７２側に向かって各柱状部材１４Ａの変形量が大きくなる。
柱状部材１４Ａの材料は、本実施形態ではステンレス鋼（SUS630）を用いたが、弾性、断熱性及び使用時の加熱温度における耐熱性を有する材料であれば使用することができる。例えば、Ti-6Al-4V合金、ジルコニア、アルミナ等を柱状部材１４Ａの材料として好適に用いることができる。また、柱状部材１４Ａの形状は円柱状としたが、四角柱状や六角柱状等、円柱状以外の形状のものを用いることもできる。
下部断熱部材１４１の上側には下部ヒータプレート１５１が設けられている。この下部ヒータプレート１５１と後述の上部ヒータプレート１５２が、本発明の加熱機構に該当する。下部ヒータプレート１５１は、ステンレス鋼やTi-6Al-4V合金よりも熱伝導率が高い金属製の板材内にヒータが内蔵されたものである。
第２プラテン１２の下側にはスペーサ板１２１を介して上部断熱部材１４２が設けられ、上部断熱部材１４２の下側には上部ヒータプレート１５２が設けられている。上部断熱部材１４２は、下部断熱部材１４１と同様の柱状部材１４Ａが複数個、下部断熱部材１４１と同様に、上プラテン１２の板面方向における中央付近の方が周囲よりも数密度が高くなるように配置されている。上部ヒータプレート１５２は下部ヒータプレート１５１と同様の構成を有する。
成形型１６は下型１６１と上型１６２から成る。下型１６１の中央には、樹脂材料が投入される空間である、矩形状又は円形状の平面形状を有するキャビティ１６１２が設けられている。キャビティ１６１２の内面には、後述のように離型フィルムＦが被覆可能となっている（図２参照）。上型１６２は、下面に基板Ｓを取り付けることができる（図２参照）。基板Ｓは、作製される樹脂成形品を保持すると共に、電子部品を樹脂に封止する場合には樹脂成形品を作製する前に該電子部品が装着される。
(1-2) 第１実施形態の樹脂成形装置１０の動作
第１実施形態の樹脂成形装置１０の動作を、図２〜図４を用いて説明する。ここでは電子部品が封止された樹脂封止品を作製する場合を例として説明するが、樹脂封止品以外の樹脂成形品も同様の動作により作製することができる。
下型１６１は下部ヒータプレート１５１によって、上型１６２は部ヒータプレート１５２によって、いずれも予め170〜180℃程度の温度に加熱された状態にし、この状態が以下の各工程において維持される。このような状態において、まず、電子部品が装着された基板Ｓを、その装着面を下に向けた状態で上型１６２の下面に取り付ける（図２(a)）。その前又は後のタイミングで、キャビティ１６１２の上方に離型フィルムＦを張設する（図２(a)）。キャビティ１６１２の内面には、キャビティ１６１２内の空気を吸引する吸引手段（図示せず）が設けられており、この空気の吸引によって離型フィルムＦがキャビティ１６１２内に吸引され、且つ下型１６１から熱が伝わることで離型フィルムＦが軟化して伸張し易い状態で、キャビティ１６１２の内面が離型フィルムＦにより被覆される（図２(b)）。
次に、キャビティ１６１２内に顆粒状の樹脂材料Ｒを供給する（図２(c)）。樹脂材料Ｒの供給には、例えば特許文献４に記載の樹脂材料供給装置及び方法を用いることができるが、それには限定されない。
続いて、下部ヒータプレート１５１によって予め加熱された下型１６１により、樹脂材料Ｒを溶融させる（図２(d)）。それと共に、上部ヒータプレート１５２によって予め加熱された上型１６２により、基板Ｓを加熱する。これらの加熱の際、下部ヒータプレート１５１と第１プラテン１１の間に下部断熱部材１４１が、上部ヒータプレート１５２と第２プラテン１２の間に上部断熱部材１４２が、それぞれ設けられているため、下部ヒータプレート１５１や上部ヒータプレート１５２から第１プラテン１１や第２プラテン１２に熱が逃げることが抑えられる。
このように樹脂材料Ｒ及び基板Ｓを加熱した状態で、トグルリンク１３３（図１参照）により第１プラテン１１を上昇させ、上型１６２に固定された基板Ｓの下面及び電子部品を、キャビティ１６１２内で溶融した樹脂材料Ｒに浸漬し、下型１６１と上型１６２を型締めすることにより、第１プラテン１１及び第２プラテン１２から成形型１６に圧力が印加され、キャビティ１６１２内の樹脂材料Ｒが圧縮される（図２(e)、図３）。
この圧縮の際に、第１プラテン１１には、トグルリンク１３３の作用点から、型配置部１６１１の外側にある負荷点１７１に上向きの力が印加される。第２プラテン１２には、型配置部１６１１の外側においてタイバー１３が固定された負荷点１７２に下向きの引張力が印加される。これら第１プラテン１１及び第２プラテン１２はいずれも、型配置部１６１１の外側にある負荷点１７１、１７２から力が印加されるため、前記外周負荷プラテンに該当する。また、第１プラテン１１及び第２プラテン１２には、型配置部１６１１にある成形型１６より、それらプラテンを押圧するように、負荷点１７１及び１７２に印加される力とは逆方向の力が印加される。これらの力により、第１プラテン１１及び第２プラテン１２は、図４(a)に示すように中央部よりも負荷点側の方が互いに近づくように撓む（なお、図４では、第１プラテン１１及び第２プラテン１２や柱状部材１４Ａの撓みを実際よりも強調して示した。また、柱状部材１４Ａの配置及び成形型１６の形状を簡略化すると共に、スペーサ板等を省略して示した。）。このようにプラテンが撓むと、従来の板状断熱材９４１、９４２（図４(b)）を用いた樹脂成形装置では、該板状断熱材９４１、９４２も撓んでしまい、それにより、溶融した樹脂材料Ｒに成形型１６のキャビティ１６１２の型面が押されて、キャビティ１６１２の中央が凸に（キャビティ１６１２の中央部における高さ寸法が周辺部における高さ寸法よりも大きく）なるように変形するため、得られる樹脂成形品は負荷点側よりも中央の方が厚いという、厚みのバラツキが生じてしまう。それに対して本実施形態の樹脂成形装置１０では、中央から前記負荷点側に向かって柱状部材１４Ａの変形量が大きくなるように柱状部材１４Ａが配置されていることから、柱状部材１４Ａの変形量が大きい負荷点側の方が、柱状部材１４Ａがより撓み、成形型１６においてはプラテンの撓みと柱状部材の撓みが打ち消されるため、成形型１６の厚み方向の変形を抑えることができる（図４(a)）。これにより、上型１５２の型面（図では下面）と下型１６１の型面（図ではキャビティ１６１２の外周を構成する部材の上面）との間の平行度が向上する。そのため、本実施形態の樹脂成形装置１０により得られる樹脂成形品に厚みのバラツキが生じることが抑えられる。
以上のように圧縮成形が行われて樹脂が硬化した後、トグルリンク１３３（図１参照）によって第１プラテン１１を下降させることにより、下型１６１と上型１６２を開き、キャビティ１６１２から封止樹脂Ｐを有する樹脂成形品を離型する（図２(f)）。
(1-3) 第１実施形態の樹脂成形装置１０を用いた実験の結果
第１実施形態の樹脂成形装置１０を用いて樹脂成形品を作製する実験（実施例）を行った。比較例として、本実施例における下部断熱部材１４１及び上部断熱部材１４２の代わりに、下部ヒータプレート１５１の下面及び上部ヒータプレート１５２の上面の全面にそれぞれ、板状断熱材であるガラスエポキシ積層体を設置した場合について、同様の実験を行った。実施例、比較例共に、圧縮成形時に樹脂材料に印加する圧力（以下、「成形時の樹脂圧」という）が異なる３種（4MPa、8MPa、12MPa）の実験を行った。その結果、図５に示すように、比較例では樹脂成形品の板面方向の中心と端部の厚みの差を示す中央凸量が+8〜+20μmの大きさを有し、その大きさは成形時の樹脂圧に依存して異なっている。それに対して実施例では、中央凸量が-1.5〜+1.0μmの範囲内に収まっており、その絶対値は比較例よりも小さく、且つ成形時の樹脂圧による差異も比較例よりも小さくなっている。このように、本実施形態の樹脂成形装置１０を用いることにより、従来の板状の断熱材を用いた樹脂成形装置の場合よりも、厚みの均一性が高い樹脂成形品が得られることが実験により確認された。
(1-4) 第１実施形態の樹脂成形装置１０の変形例
第１実施形態の樹脂成形装置１０において下部断熱部材１４１及び上部断熱部材１４２に用いた柱状部材１４Ａはステンレス鋼等の１種類の材料のみから成るものであるが、その代わりに、図６に示すように、柱状の母材１４Ｂ１と該母材１４Ｂ１の上下に設けられた断熱膜１４Ｂ２から成る柱状部材１４Ｂを用いることもできる。断熱膜１４Ｂ２の材料には、母材１４Ｂ１よりも熱伝導率が低い材料を用いる。例えば、母材１４Ｂ１の材料にはステンレス鋼を用い、断熱膜１４Ｂ２の材料にはシリコーン樹脂製の断熱材料を用いることができる。シリコーン樹脂製の断熱材料から成る柱状材だけでは型締めの圧力に対する強度が不足するのに対して、本変形例の柱状部材１４Ｂの構成を取ることにより、母材１４Ｂ１で強度を確保しつつ、断熱膜１４Ｂ２により断熱性能を向上させることができる。なお、図６には母材１４Ｂ１の上下両方に断熱膜１４Ｂ２を設けた例を示したが、母材１４Ｂ１の上下いずれか一方の面にのみ断熱膜１４Ｂ２を設けてもよい。
また、第１実施形態の樹脂成形装置１０では、同じ材料、形状及び大きさを有する柱状部材１４Ａの数密度を板面方向の中央付近の方が周囲よりも数密度が高くなるように配置することにより、下部断熱部材１４１及び上部断熱部材１４２の各柱状部材１４Ａの変形量を中央付近よりも周囲の方が大きくなるように調整した。その代わりに、板面に平行な断面積の異なる柱状部材１４Ａを用い、板面方向の中央付近に周囲よりも該断面積が大きい柱状部材１４Ａを配置することによっても、下部断熱部材１４１及び上部断熱部材１４２の各柱状部材１４Ａの変形量を上記同様に調整することができる。言い換えると、負荷点１７１、１７２側に対して反対側の部分である型配置部１６１１の中央部において、大きい断面積を有する柱状部材１４Ａを配置し、負荷点１７１、１７２側において、小さい断面積を有する柱状部材１４Ａを配置する。この場合には、同じ材料の各柱状部材１４Ａを等間隔に配置してもよい。
さらには、材料の異なる柱状部材１４Ａを用い、板面方向の中央付近よりも周囲の方に小さい剛性を有する柱状部材１４Ａを配置することによっても、下部断熱部材１４１及び上部断熱部材１４２の各柱状部材１４Ａの変形量を上記同様に調整することができる。言い換えると、負荷点１７１、１７２側に対して反対側の部分である型配置部１６１１の中央部において、大きい剛性を有する柱状部材１４Ａを配置し、負荷点１７１、１７２側において、小さい剛性を有する柱状部材１４Ａを配置する。この場合には、同じ形状及び大きさ（断面積）の各柱状部材１４Ａを等間隔に配置してもよい。
外周負荷プラテンの場合において各柱状部材１４Ａの変形量を変えるためには、各柱状部材１４Ａの数密度、断面積及び剛性のうちの1つを変えればよい。あるいは、これら3つの態様のうちの2つ又は全てを組み合わせて用いてもよい。
第１実施形態の樹脂成形装置１０では力印加部として、2個の負荷点１７１により第１プラテン１１を上下させるトグルリンク１３３を用いたが、長方形の第１プラテン１１の四隅付近に作用する4個の負荷点１７１を設けて第１プラテン１１を上下させるようにしてもよい。また、第１実施形態の樹脂成形装置１０ではタイバー１３２の本数を2本としたが、4本（すなわち、第２プラテン１２における負荷点１７２を4個）としてもよい。
さらには、2本又は4本のタイバー１３２を用いつつ、第１プラテン１１の負荷点を1個のみ、中央に設けるという構成を取ることもできる。この場合、第１プラテン１１は外周負荷プラテンではないため、第１プラテン１１側に設ける断熱部材は、型配置部１６１１の中央から負荷点側に向かって各柱状部材１４Ａの変形量が大きくなるように配置する必要はない。従って、第１プラテン１１側に設ける断熱部材は、従来の板状断熱材であってもよいし、各柱状部材１４Ａの変形量が位置に依らずに同じ値になるように柱状部材１４Ａを配置したものであってもよい。一方、第２プラテン１２は上記樹脂成形装置１０のものと同様に外周負荷プラテンであるため、第２プラテン１２側には樹脂成形装置１０と同様の上部断熱部材１４２を用いる。
一方、第１プラテン１１の負荷点を、例えば中央に1個のみ設けるなど、型配置部１６１１内に設けるという構成を取ることによって、第１プラテン１１の中央部が第２プラテン１２に向かって近づくように撓む場合がある。言い換えれば、第１プラテン１１が昇降できるように第１プラテン１１を支持する方式によっては、第１プラテン１１が中央負荷プラテンに該当する場合がある。この場合には、第１プラテン１１側に設ける断熱部材を、型配置部１６１１の外側（外周側）から負荷点側（中央側）に向かって各柱状部材１４Ａの変形量が大きくなるように配置すればよい。各柱状部材１４Ａの変形量を変えるためには、上述した外周負荷プラテンの場合と同様に、各柱状部材１４Ａの数密度、断面積及び剛性のうちの1つを変えればよい。あるいは、これら3つの態様のうちの2つ又は全てを組み合わせて用いてもよい。
ここまで、第１実施形態の樹脂成形装置１０では圧縮成形を行うための構成として説明したが、成形型１６の代わりに移送成形用の金型を設置することにより、移送成形を行うこともできる。
(2) 第２実施形態の樹脂成形装置２０
第２実施形態の樹脂成形装置２０は、図７に示すように、基盤２３１上に2本のタイバー２３２が立設されると共にトグルリンク２３３が設けられているという点においては第１実施形態の樹脂成形装置１０と同様である。タイバー２３２には下可動プラテン２１１と上可動プラテン２１２が上下に移動可能に保持されており、タイバー２３２の上端には固定プラテン２２が固定されている。
下可動プラテン２１１と上可動プラテン２１２の間には、第１下部断熱部材２４１Ａ及び第１上部断熱部材２４２Ａ、第１下部ヒータプレート２５１Ａ及び第１上部ヒータプレート２５２Ａ、並びに第１成形型２６Ａ（第１下型２６１Ａ及び第１上型２６２Ａ）が設けられている。また、上可動プラテン２１２と固定プラテン２２の間には、第２下部断熱部材２４１Ｂ及び第２上部断熱部材２４２Ｂ、第２下部ヒータプレート２５１Ｂ及び第２上部ヒータプレート２５２Ｂ、並びに第２成形型２６Ｂ（第２下型２６１Ｂ及び第２上型２６２Ｂ）が設けられている。第１成形型２６Ａの型配置部と第２成形型２６Ｂの型配置部は、平面視で同じ位置にある。図７ではこれら２つの型配置部に同じ符号２６１１を付して示す。トグルリンク２３３は下可動プラテン２１１の下面であって型配置部２６１１の外側にある負荷点２７１に取り付けられている。また、タイバー２３２の上端は、固定プラテン２２の下面であって型配置部２６１１の外側にある負荷点２７２に取り付けられている。
第１下部断熱部材２４１Ａ及び第２上部断熱部材２４２Ｂは、第１実施例の下部断熱部材１４１及び上部断熱部材１４２と同様の構成を有する。一方、第１上部断熱部材２４２Ａ及び第２下部断熱部材２４１Ｂは、柱状部材２４Ａが等間隔に配置されている。第１下部ヒータプレート２５１Ａ及び第１上部ヒータプレート２５２Ａ、並びに第２下部ヒータプレート２５１Ｂ及び第２上部ヒータプレート２５２Ｂは、第１実施例における下部ヒータプレート１５１及び上部ヒータプレート１５２と同様の構成を有する。また、第１成形型２６Ａ及び第２成形型２６Ｂは、第１実施例における成形型１６と同様の構成を有する。
第２実施形態の樹脂成形装置２０は、トグルリンク２３３によって下可動プラテン２１１が押し上げられることにより、第１下部断熱部材２４１Ａ、第１下部ヒータプレート２５１Ａ、第１成形型２６Ａ、第１上部ヒータプレート２５２Ａ及び第１上部断熱部材２４２Ａを介して上可動プラテン２１２も押し上げられる。これにより、下可動プラテン２１１と上可動プラテン２１２の間、及び上可動プラテン２１２と固定プラテン２２の間で、それぞれ型締めがなされる。下可動プラテン２１１は型配置部２６１１の外側にある負荷点２７１にトグルリンク２３３から力が印加され、固定プラテン２２は型配置部２６１１の外側にある負荷点２７２にタイバー２３２から引張力が印加されるため、これら下可動プラテン２１１及び固定プラテン２２は外周負荷プラテンに該当する。そのため、第１実施形態の場合と同様に、これら下可動プラテン２１１及び固定プラテン２２に近接する第１下部断熱部材２４１Ａ及び第２上部断熱部材２４２Ｂは型配置部２６１１の中央から負荷点２７１、２７２に向かって各柱状部材２４Ａの変形量が大きくなるように柱状部材２４Ａが配置されており、それによって下可動プラテン２１１及び固定プラテン２２の撓みの影響が第１成形型２６Ａ及び第２成形型２６Ｂに及ぶことが防止される。一方、上可動プラテン２１２には型配置部２６１１の外側に力が印加されないため、外周負荷プラテンには該当せず、撓みが生じない。そのため、第１上部断熱部材２４２Ａ及び第２下部断熱部材２４１Ｂでは、柱状部材２４Ａが等間隔に、すなわち各柱状部材２４Ａの変形量が一定になるように配置されている。
(3) モジュール化された樹脂成形装置の例
図８に、第１実施例の樹脂成形装置１０を備えた成形モジュールを１又は複数組有する装置３０を示す。言い換えれば、第１実施例の樹脂成形装置１０は成形モジュールに相当する。以下では装置３０の全体についても「樹脂成形装置」と呼ぶ。以下、図１(a)及び図８を参照して、樹脂成形装置３０について説明する。
樹脂成形装置３０は、複数組の成形モジュール３１と、１組の樹脂材料・基板補充モジュール３２と、１組の樹脂成形品搬出モジュール３３と、それら各モジュールを貫く移動機構３４を有する。また、樹脂成形装置３０は、移動機構３４により樹脂材料・基板補充モジュール３２及び複数組の成形モジュール３１の間を移動可能な樹脂材料・基板供給装置３５と、移動機構３４により複数組の成形モジュール３１及び樹脂成形品搬出モジュール３３の間を移動可能な樹脂成形品搬出装置３６を有する。以下、各構成要素について説明する。
各成形モジュール３１は、第１実施例の樹脂成形装置１０の１組に相当すると共に、移動機構３４と樹脂成形装置１０の間で樹脂材料・基板供給装置３５及び樹脂成形品搬出装置３６を移動させる副移動機構３１１を有する。
樹脂材料・基板供給装置３５は、上部に基板Ｓを収容し、下部に樹脂材料Ｒを収容して、移動機構３４及び副移動機構３１１により樹脂成形装置１０の近傍まで移動した後に、樹脂成形装置１０のキャビティ１６１２に樹脂材料Ｒを供給すると共に、上型１６２に基板Ｓを供給する装置である。キャビティ１６１２に樹脂材料Ｒを供給する装置の構成には、例えば特許文献４に記載の樹脂供給装置と同様のものを用いることができる。上型１６２に基板Ｓを供給する装置には、一般的なマニュピレータを用いることができる。樹脂材料・基板補充モジュール３２は、樹脂材料・基板供給装置３５に樹脂材料Ｒを補充するホッパを有する樹脂材料補充装置３２１と、樹脂材料・基板供給装置３５に補充される基板Ｓを保管する基板保管部（マガジン）３２２を有する。
樹脂成形品搬出装置３６は、移動機構３４及び副移動機構３１１により樹脂成形装置１０の近傍まで移動した後に、樹脂成形装置１０の上型１６２から、基板Ｓの表面に封止樹脂Ｐが作製された樹脂封止品（樹脂成形品）をマニュピレータによって取り外して、副移動機構３１１及び移動機構３４により樹脂成形品搬出モジュール３３に搬出する装置である。樹脂成形品搬出モジュール３３は、搬出された樹脂成形品を保管する樹脂成形品保管部（マガジン）３３１を有する。
成形モジュール３１は、図８の横方向（床面に平行な方向）に装着及び脱離可能であり、必要に応じて事後的に個数を調整（増減）することができる。なお、ここでは成形モジュール３１は複数組としたが、１組のみであってもよい。
本実施形態の樹脂成形装置３０によれば、成形モジュール３１のうちの１つにおいてキャビティ１６１２への樹脂材料Ｒの供給及び上型１６２への基板Ｓの装着を行った後、当該成形モジュール３１において型締めを行っている間に、他の成形モジュール３１において樹脂材料Ｒの供給及び基板Ｓの装着を行うことができる。そのため、複数の成形モジュール３１において同時並行で作業を行うことができ、樹脂成形品の生産効率が向上する。また、必要に応じて、樹脂成形装置３０の製造工程において、又は、樹脂成形装置３０の完成後に事後的に、成形モジュール３１を自由に増減することも可能である。
上記樹脂成形装置３０では樹脂材料・基板補充モジュール３２と樹脂成形品搬出モジュール３３を別々に設けたが、両者を統合した１つのモジュールとしてもよい。すなわち、樹脂材料補充装置３２１、基板保管部３２２、及び樹脂成形品保管部３３１を１つのモジュールに収容してもよい。また、樹脂材料・基板補充モジュール３２にも第１実施例の樹脂成形装置１０を１組設けてもよい。あるいは、基板の供給に用いるマニュピレータと樹脂成形品の搬出に用いるマニュピレータを兼用することにより、樹脂材料・基板供給装置３５と樹脂成形品搬出装置３６を統合して１つの装置とすることもできる。
１０、２０、３０…樹脂成形装置
１１…第１プラテン（被加圧プラテン、外周負荷プラテン）
１１１、１２１…スペーサ板
１２…第２プラテン（被加圧プラテン、外周負荷プラテン）
１３１、２３１…基盤
１３２、２３２…タイバー
１３３、２３３…トグルリンク（力印加部）
１４１…下部断熱部材
１４２…上部断熱部材
１４Ａ、１４Ｂ、２４Ａ…柱状部材
１４Ｂ１…柱状部材の母材
１４Ｂ２…柱状部材の断熱膜
１５１…下部ヒータプレート（加熱機構）
１５２…上部ヒータプレート（加熱機構）
１６…成形型
１６１…下型
１６１１、２６１１…型配置部
１６１２…キャビティ
１６２…上型
１７１、１７２、２７１、２７２…負荷点
２１１…下可動プラテン（被加圧プラテン、外周負荷プラテン）
２１２…上可動プラテン
２２…固定プラテン（被加圧プラテン、外周負荷プラテン）
２４１Ａ…第１下部断熱部材
２４１Ｂ…第２下部断熱部材
２４２Ａ…第１上部断熱部材
２４２Ｂ…第２上部断熱部材
２５１Ａ…第１下部ヒータプレート（加熱機構）
２５１Ｂ…第２下部ヒータプレート（加熱機構）
２５２Ａ…第１上部ヒータプレート（加熱機構）
２５２Ｂ…第２上部ヒータプレート（加熱機構）
２６Ａ…第１成形型
２６Ｂ…第２成形型
２６１Ａ…第１下型
２６１Ｂ…第２下型
２６２Ａ…第１上型
２６２Ｂ…第２上型
３０…樹脂成形装置
３１…成形モジュール
３１１…副移動機構
３２…樹脂材料・基板補充モジュール
３２１…樹脂材料補充装置
３２２…基板保管部
３３…樹脂成形品搬出モジュール
３３１…樹脂成形品保管部
３４…移動機構
３５…樹脂材料・基板供給装置
３６…樹脂成形品搬出装置
Ｆ…離型フィルム
Ｐ…封止樹脂
Ｒ…樹脂材料
Ｓ…基板

Claims (10)

  1. a) 互いに平行に配置された2枚の板状の部材であって、両者間の中央部分である型配置部に、相対向する成形型が配置される第１プラテン及び第２プラテンと、
    b) 前記第１プラテン及び前記第２プラテンのうちの被加圧プラテンに、所定の負荷点から力を印加する力印加部と、
    c) 前記被加圧プラテンと前記成形型の間に設けられた加熱機構と、
    d) 前記被加圧プラテンと前記加熱機構の間に配置された弾性を有する複数個の柱状部材から成り、該複数個の柱状部材のそれぞれの変形量が、該柱状部材が配置される位置が負荷点側に向かうに従って大きくなるように設定された断熱部材と
    を備えることを特徴とする樹脂成形装置。
  2. 前記複数個の柱状部材の数密度が位置に応じて異なることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置。
  3. 前記複数個の柱状部材の断面積が位置に応じて異なることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形装置。
  4. 前記複数個の柱状部材の剛性が位置に応じて異なることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂成形装置。
  5. 前記断熱部材が、熱伝導率が25W/(m・℃)以下である金属材料から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂成形装置。
  6. 前記断熱部材がセラミックス材料から成ることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂成形装置。
  7. 前記断熱部材が、柱状の母材と、該母材の上下いずれか一方又は両方に設けられた、該母材よりも熱伝導率が低い材料から成る断熱膜を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の樹脂成形装置。
  8. 隣接するプラテン間に成形型が配置される3枚以上のプラテンを備え、該3枚以上のプラテンのうちの少なくとも隣接する2枚のプラテンが前記第１プラテン及び前記第２プラテンであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の樹脂成形装置。
  9. 前記第１プラテン及び前記第２プラテン、前記力印加部、前記加熱機構並びに前記断熱部材を備えるモジュールであって、一方向に複数組連結可能な成形モジュールと、
    １組又は複数組の前記成形モジュールの各成形型に樹脂材料を供給する樹脂材料供給手段と、
    前記樹脂材料供給手段に樹脂材料を補充する樹脂材料補充手段を有する樹脂材料補充モジュールと、
    １組又は複数組の前記成形モジュール及び前記樹脂材料補充モジュールが連結されている状態において該成形モジュール及び該樹脂材料補充モジュールを貫いて前記一方向に延びる、前記樹脂材料供給手段を搬送する搬送手段と
    を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の樹脂成形装置。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載の樹脂成形装置を用いた樹脂成形方法であって、
    前記型配置部に配置された成形型に樹脂材料を供給する工程と、
    前記加熱機構により前記成形型内の樹脂材料を加熱する工程と、
    前記力印加部により前記被加圧プラテンに前記負荷点から力を印加することにより前記成形型に圧力を印加する工程と
    を有することを特徴とする樹脂成形方法。
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