JP2019005902A - モールド金型及び樹脂モールド方法 - Google Patents

モールド金型及び樹脂モールド方法 Download PDF

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Abstract

【課題】樹脂モールドを行う場合に樹脂路と交差するワーク端面精度や半導体ウエハの端面形状により金型との間に隙間が生じていても、キャビティ凹部よりワーク端部と交差して流出した余剰樹脂の樹脂漏れを防ぐことが可能なモールド金型を提供する。【解決手段】型閉じ完了前にワークWの樹脂路と交差する端部が単数又は複数の可動駒4と下型1との間で挟み込まれ、型閉じ完了時に単数又は複数の可動駒4のうち少なくとも一の可動駒4と対向する上型2のクランプ面との間でオーバーフローキャビティ12に通ずる樹脂路が形成される。【選択図】図1

Description

本発明は、ワーク及びモールド樹脂を一対の金型によりクランプしキャビティ凹部から余剰樹脂をワーク端部と交差して流出させて圧縮成形する圧縮成形用のモールド金型及びこれを用いた樹脂モールド方法に関する。
樹脂封止装置は、ワーク及びモールド樹脂を型開きしたモールド金型に搬入してクランプして樹脂封止される。ワークとしては、樹脂基板(有機基板)、セラミック基板、アルミ基板、半導体ウエハ、キャリヤ、大判基板やリードフレーム等(以下、単に「ワーク」と略す)が用いられ、封止樹脂と共に搬入装置に保持されてモールド金型へ搬入される。ワークはモールド金型によりクランプされ、圧縮成形の場合には溶融したモールド樹脂が可動キャビティ駒により加圧されて余剰樹脂としてキャビティ凹部の外のワーク上に排出しながら樹脂モールドされる。この場合、ワーク外に樹脂を流出させるとワーク載置凹部とワーク端面の隙間に樹脂が縦バリとして固化されてしまう不具合があるため、ワーク外に樹脂を出すことができない。そのため、キャビティ凹部外のワーク上にオーバーフローキャビティを設けている(特許文献1:特開2004−90580号公報参照)。
なお、トランスファ成形の場合、ワークの外にオーバーフローキャビティを設けた事例もあるが、実際はワーク端に樹脂の縦バリが発生していた。(特許文献2:特開2012−192532号公報参照)。
また、ポットより溶融した樹脂がランナ(樹脂路)を介してワーク端部を跨いで流れるため、必然的にワーク端に縦バリが発生していた。この縦バリを防止する為、ワークをポット側に寄せる機構と共にポットにワークのランナ(樹脂路)側を覆うフランジ部を設けてワーク端に樹脂バリを発生させないようにしていた(特許文献3:特開2015−51557号公報参照)。
特開2004−90580号公報 特開2012−192532号公報 特開2015−51557号公報
ワークを圧縮成形する場合、ワーク上の半導体チップの個々の搭載有無及び場合により半導体チップのチップ積層高さを計測し、当該結果を踏まえて必要な樹脂量を求め、正確に樹脂計量し、キャビティ凹部に供給しないと、成形品の樹脂厚が変わってしまうおそれがあるため、樹脂量を正確に計量する必要がある。しかしながら、正確に樹脂量を計量すると時間がかかり生産性が落ちるため、生産性を優先したい場合はキャビティの樹脂容量を超えたモールド樹脂を供給し、オーバーフローさせることがある。モールド樹脂をキャビティ凹部よりオーバーフローさせる場合に、ワーク上にオーバーフローさせることができるが、オーバーフローによるワークの余剰の空きスペースも必要になる。また、ワーク端部を跨いでモールド樹脂が流れる場合は、モールド樹脂がワーク端部と金型載置凹部の隙間を横断して通過するため、当該ワーク端面のわずかな隙間部分に樹脂が漏れて縦バリが発生する。特に図14に示すように、モールド樹脂Rは、例えばキャビティ凹部51からワークWの端部と交差する外向き方向に流れてランナ(樹脂路)52からオーバーフローキャビティ53へ充填される。このときワークWが半導体ウエハであると、半導体ウエハの上下面の端部が断面曲面状(R面)に面取りされているため樹脂漏れがより発生する。
また、トランスファ成形においては、ワークをポット側に寄せることによりワーク端面をポット側のワークセット凹部の段差に押し当てて隙間を減らすことができるが、圧縮成形においては、ワークと対向するキャビティ凹部とを位置合わせすることはあっても、キャビティ凹部より全周に渡って樹脂が流出するため、ワークを一方に寄せることができないゆえにワークとワークセット凹部との隙間を狭くできない。特に円形状の半導体ウエハの場合には、半導体ウエハの上下面の端部が断面曲面状(R面)となっているため、樹脂流出を止めることができない。また、有機基板のようなワークの場合、多層構造を採用しているためリードフレームに比べて板厚精度及び端面精度が精度良く出ていない場合がある。
本発明の目的は上記従来技術の課題を解決し、樹脂モールドを行う場合に樹脂路と交差するワーク端面精度や半導体ウエハの端面形状により金型との間に隙間が生じていても、キャビティ凹部よりワーク端部と交差して流出した余剰樹脂の樹脂漏れを防ぐことが可能なモールド金型及びこれを用いてメンテナンスを省力化し、高い成形品質を維持できる樹脂モールド方法を提供することにある。
本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
即ち、ワークを支持する第一の金型と、キャビティ凹部が形成された第二の金型とで前記ワーク及びモールド樹脂をクランプし、前記キャビティ凹部から余剰樹脂をワーク端部と交差して流出させて樹脂モールドするモールド金型であって、前記第一の金型に支持された前記ワークに接離動可能に設けられた単数又は複数の可動駒を具備し、型閉じ完了前に前記単数又は複数の可動駒と前記第一の金型との間で前記ワーク端部が挟み込まれ、型閉じが完了すると前記単数又は複数の可動駒のうち少なくとも一の可動駒と対向する前記第二の金型クランプ面との間には樹脂路が形成されることを特徴とする。
上記構成によれば、型閉じ完了前にワークの樹脂路と交差する端部が単数又は複数の可動駒と第一の金型との間で挟み込まれ、型閉じが完了すると単数又は複数の可動駒のうち少なくとも一の可動駒と対向する第二の金型クランプ面との間に樹脂路が形成されるので、ワーク端部と交差して流出した余剰樹脂のワーク端部からの樹脂漏れはなくなる。
前記樹脂路は、前記可動駒と前記第二の金型クランプ面との間のオーバーフローキャビティに連通しているのが好ましい。この場合には、キャビティ凹部からその周囲に設けられたオーバーフローキャビティにオーバーフローする樹脂のワーク端部からの樹脂漏れはなくなる。
前記可動駒は、前記第一の金型クランプ面に対して平行移動可能に設けられており、型閉じ完了前に前記樹脂路と交差するワーク端部に平行移動して前記可動駒と前記第一の金型との間で挟み込むようにしてもよい。
これにより可動駒はワーク端部に平行移動するため、必要最小限の型開閉量でワーク端部を第一の金型との間で挟み込むことができ、ワーク端部と交差して流出するモールド樹脂の樹脂漏れを防ぐことができる。また、可動駒が型開きと共に移動することで、成形品と余剰樹脂を金型内で分離することができる。
前記可動駒は、前記第一の金型クランプ面と平行な支点軸を中心に回動可能に設けられており、型閉じ完了前に前記ワークに重ね合わせる向きに回転移動して前記樹脂路と交差するワーク端部を前記可動駒と前記第一の金型との間で挟み込むようにしてもよい。
可動駒が第一の金型クランプ面と平行な支点軸を中心に回動してワーク端部を第一の金型との間で挟みこむので、ワークとの隙間を可及的に無くして挟み込むことができ、ワーク端部と交差して流出するモールド樹脂の回り込みを防ぐことができる。また、可動駒が型開きと共に回動することで、成形品と余剰樹脂を金型内で分離することができる。
前記可動駒は、前記第一の金型クランプ面と直交する支点軸を中心に回動可能に設けられており、型閉じ完了前に前記ワークに重ね合わせる向きに回転移動して前記樹脂路と交差するワーク端部を前記可動駒と前記第一の金型との間で挟み込むようにしてもよい。
これにより、可動駒の可動域を含む設置面積をコンパクトにしてワーク端部を第一の金型との間で挟み込むことができ、ワーク端部と交差して流出するモールド樹脂の樹脂漏れは無くなる。また、可動駒が型開きと共に回動することで、成形品と余剰樹脂を金型内で分離することができる。
前記可動駒上にオーバーフローキャビティが設けられており、型閉じ完了前に前記可動駒が前記ワークの樹脂路と交差する端部と重なる位置へ移動するようにしてもよい。
これにより、オーバーフローするモールド樹脂の樹脂漏れは無くなるうえに、金型クランプ面にオーバーフローキャビティを設ける必要はなく、金型構成が簡略化し、ワーク面における樹脂モールドエリアが可及的に広がるため生産性、歩留まりを向上させることができる。また、型開きと共に可動駒を余剰樹脂と共に移動させることで、成形品と余剰樹脂を金型内で分離することができる。
前記第二の金型と前記可動駒との間の前記樹脂路は、前記キャビティ凹部と前記オーバーフローキャビティとを連通する金型ランナ(樹脂路)であってもよい。
これにより、キャビティ凹部からオーバーフローキャビティにオーバーフローさせるモールド樹脂が第二の金型と可動駒との間の樹脂路を通じてオーバーフローするので、ワーク端部からモールド樹脂が漏れ出すのを防ぐことができる。
前記第二の金型は、キャビティ底部となるキャビティ駒の周囲にキャビティ側部となる可動クランパを備えており、前記可動駒は前記可動クランパに対向配置されていてもよい。これにより、可動クランパによるワーククランプ動作に連動して可動駒がワークの外周端部を挟み込むので、例えば大判サイズの基板や半導体ウエハなどのワーク上の成形面積を可及的に広げることができる。
前記可動クランパには、オーバーフローキャビティの樹脂容量を可変とする可動キャビティ駒が設けられていることが好ましい。
これにより、樹脂量を正確に計量しなくても、キャビティ容積に合わせて余剰樹脂をオーバーフローキャビティへ樹脂漏れなくオーバーフローさせて成形厚を一定することができる。
また、可動キャビティ駒を備えることで、キャビティ内に充填されたモールド樹脂に樹脂圧を印加して圧縮成形することができる。
上述したいずれかに記載のモールド金型でワーク及びモールド樹脂をクランプし、キャビティ凹部から余剰樹脂をワーク端部と交差して流出させて樹脂モールドする樹脂モールド方法であって、型開きしたモールド金型のうち第一の金型にワークを支持する工程と、前記モールド金型を型閉じして前記ワーク端部を単数又は複数の可動駒と前記第一の金型との間で挟み込む工程と、第二の金型と前記単数又は複数の可動駒のうち少なくとも一の可動駒との間に形成された樹脂路を含み前記ワークに対向して前記第二の金型に形成されたキャビティ凹部から前記樹脂路を通じて余剰樹脂を流出させて加熱硬化させる工程と、加熱硬化後、型開き動作にともなって前記可動駒を可動させて前記モールド金型より成形品を取り出す工程と、を含むことを特徴とする。
上記樹脂モールド方法を用いれば、モールド金型を型閉じしてワークの樹脂路と交差する端部を単数又は複数の可動駒と第一の金型との間で挟み込み、キャビティ凹部よりモールド樹脂が第二の金型と単数又は複数の可動駒のうち少なくとも一の可動駒との間に形成された樹脂路を通じて余剰樹脂を流出させるので、樹脂モールドする際にワーク端部からの樹脂漏れはなくなる。
また、加熱硬化後、型開き動作に応じて可動駒を可動させることによりモールド金型より成形品を余剰樹脂と分離して取り出すことができるので、ゲートブレイクする工程が不要となり、モールド工程を簡素化することできる。よって、メンテナンスを省力化し、一定に成形厚を維持した高い成形品質を提供することができる。
また、アンダーフィル成形のように、半導体チップ下と基板との隙間に樹脂を充填し、成形する場合は、積極的に樹脂流を発生させた方が有利な成形ができる。そのため、アンダーフィル成形が必要な製品を圧縮成形する場合にオーバーフローさせて圧縮成形することができるため、半導体チップ下と基板との隙間に樹脂を確実に充填することができる。
上記モールド金型を用いれば、ワーク端面精度や半導体ウエハの端面形状により金型との間に隙間が生じていても、キャビティ凹部よりワーク端部と交差して流出した余剰樹脂の樹脂漏れを防ぐことが可能となる。
また上記モールド金型を用いて成形品の離型動作やゲートブレイクを確実に行うことでメンテナンスを省力化し、一定に成形厚を維持した高い成形品質を提供することができる。
第一実施例に係る圧縮成形装置による金型開時Aとワークセット時Bの樹脂モールド動作の工程説明図である。 図1に続く可動駒移動時Aとクランパ当接時Bの樹脂モールド動作の工程説明図である。 図2に続く加圧硬化時Aと金型開時Bの樹脂モールド動作の工程説明図である。 図1の下型平面図である。 第二実施例に係る圧縮成形装置による金型開時Aとワークセット時Bの樹脂モールド動作の工程説明図である。 図5に続く可動駒移動時Aとクランパ当接時Bの樹脂モールド動作の工程説明図である。 図6に続く加圧硬化時Aと金型開時Bの樹脂モールド動作の工程説明図である。 図5の上型A及び下型Bの平面図である。 第三実施例に係る可動駒の構成を示す平面説明図である。 第四実施例に係るワークセット時Aと加圧硬化時Bの圧縮成形装置による樹脂モールド動作前後の状態説明図である。 上型キャビティ凹部の圧縮成形装置A及び下型キャビティ凹部の圧縮成形装置Bの説明図である。 ストリップタイプのワークを可動駒で挟み込んだ状態を示す平面図である。 他例に係るワークを挟み込む可動駒と樹脂路の可動駒の配置を示す平面図である。 従来技術の課題を示す説明図である。
以下、本発明に係るモールド金型及びこれを用いた樹脂モールド方法の好適な実施の形態について添付図面と共に詳述する。なお、キャビティの樹脂容量を超えたモールド樹脂を供給し、成形後のキャビティ内の樹脂容量を一定にするため、余剰樹脂をキャビティより排出する必要がある。このとき、キャビティより余剰樹脂を排出する際にワーク端部を跨がないようにしなければならない。そのためにはワーク端部を跨がずに余剰樹脂を排出するためのブリッジ状の樹脂路及びオーバーフローキャビティを設ける必要がある。また、ブリッジ状の樹脂路はワークを金型にセットする際には退避しているが、樹脂モールド時はキャビティと連通状態にセットされなければならない。これを実現する為に実施例をいくつか詳述する。
以下の実施形態では、ワークWとして円形状の半導体ウエハ又はeWLBの場合は円形キャリア(ワーク)を用い、該ワークW上に半導体チップTが多数ダイボンディングされているものとして説明する。
[実施例1]
先ず圧縮成形用のモールド金型及び樹脂モールド方法について樹脂モールド装置の構成と共に説明する。
図1Aにおいて、樹脂モールド装置は、例えば可動型である下型1(第一の金型)と固定型である上型2(第二の金型)を備えたモールド金型3と、モールド金型3を開閉する型開閉機構(電動モータ、ねじ軸、トグルリンク機構等;図示せず)と、を備えている。以下、モールド金型3の構成を具体的に説明する。モールド樹脂Rは、タブレット樹脂(固形樹脂)、シート状樹脂、顆粒状樹脂、粉状樹脂、液状樹脂のいずれであってもよい。
下型1には、後述する上型キャビティ凹部に位置を合わせてワークWが支持される。下型1のワーク支持面の外周縁部には放射状に等間隔で4か所にスライド凹部1aが設けられている。このスライド凹部1aには、ワーク外形部分を支持する支持プレート1bが嵌め込まれて、下型クランプ面と面一となる高さに嵌め込まれている。
下型1のスライド凹部1aには、可動駒4のカム部4bが挿入されて移動可能に組み付けられている。可動駒4は、下型1に支持されたワークWの端部と交差する方向(径方向)を向いて接離動可能に設けられている。図4に示すように可動駒4は、ワークWの外周端部の外側に所定間隔で4か所に配置されている。尚、可動駒4の配置は、4か所に限らずそれより多くても少なくてもよく、少なくとも一カ所に設けられていればよい。複数の可動駒は、後述するオーバーフローキャビティのレイアウトに従って配置される。
可動駒4は、ワーク端面外側に突設され、下型1と共にワークWを挟み込む外側に立ち上がった斜面を有する楔状をした挟持部4aと、スライド凹部1a内に挿入されたカム部4bを一体に備えている。カム部4bには傾斜するカム面4cが形成されている。また、可動駒4には挟持部4aと連続するカム部4bによって逆L字状の押圧面4dが形成されている。可動駒4がワーク端部を挟み込む際に、挟持部4a(水平面)がワーク端の上面を押圧すると共に押圧面4d(垂直面)がワーク端面に押し当てられる。また、可動駒4の上面には、樹脂路となる樹脂路溝4e(図4参照)が径方向に沿って形成されている。カム部4bとスライド凹部1aの壁面との間にはコイルばね5が連結されている。可動駒4は、コイルばね5の弾発力によって押圧面4dがワークWの外周端面に向かって近接する向きに常時付勢されている。また、下型1のスライド凹部1aの底部には、押上ピン6が昇降可能に設けられている。押上ピン6の先端部には、カム面4cに当接可能な傾斜面6aが形成されている。押上ピン6は、別途設けられた独立の駆動源(シリンダ等)によって昇降可能に設けられていてもよいし、下型が下端位置にあるときに下固定盤に立設したエジェクタロッドにより相対的にエジェクタプレートが上動する機構に連動しても良い。
複数の可動駒4は、下型クランプ面に対して平行移動可能に設けられており、型閉じ動作に連動してワークWの樹脂路と交差するワーク端部に平行移動して複数の可動駒4(挟持部4a)と下型1(支持プレート1b)との間で挟み込む。尚、ワークW上の樹脂路は必ずしも必要ではなく、可動駒4の先端がキャビティ凹部端と同一とすることも可能である。このとき、少なくともいずれかの可動駒4(樹脂路溝4e)と対向する上型クランプ面との間でオーバーフローキャビティ12に通ずる樹脂路が形成されるようになっている。尚、型閉じが完了すると単数又は複数の可動駒4のうち少なくとも一の可動駒4と対向する上型クランプ面との間には樹脂路が形成されることが必要である。本実施例では図4に示すように各可動駒4に樹脂路となる樹脂路溝4eが形成されているが、少なくとも1の可動駒4に樹脂路溝4eが設けられていればよい。また、可動駒4に樹脂路溝4eを設ける代わりに上型2の可動クランパ8にオーバーフローキャビティ12に連通する樹脂路となる凹溝が設けられていてもよく、可動駒4及び可動クランパ8の双方に樹脂路溝が設けられていてもよい。
上型2は、キャビティ底部となる上型キャビティ駒7の周囲にキャビティ側部となる上型可動クランパ8を備えている。上型キャビティ駒7は上型ベース9に固定され、上型可動クランパ8は、上型ベース9にコイルばね10により吊り下げ支持されている。上型可動クランパ8には、オーバーフローキャビティ12の樹脂容量を可変とする可動キャビティ駒8bが設けられている。上型キャビティ駒7と上型可動クランパ8に囲まれて上型キャビティ凹部11が形成されている。上型キャビティ凹部11を含む上型クランプ面には、リリースフィルム13が吸着保持されて覆われる。リリースフィルム13は、厚さ50μm程度で耐熱性を有するもので、金型面より容易に剥離するものであって、柔軟性、伸展性を有するもの、例えば、PTFE、ETFE、PET、FEPフィルム、フッ素含浸ガラスクロス、ポリプロピレンフィルム、ポリ塩化ビニリジン等を主成分とした単層又は複層膜が好適に用いられる。
上型可動クランパ8のクランプ面には、型閉じする際に可動駒4を収容可能な可動駒収納部8aが彫り込まれており、該可動駒収納部8aに連通するオーバーフローキャビティ12が形成されている。オーバーフローキャビティ12の底部を形成する可動キャビティ駒8bは、上型可動クランパ8にコイルばね8cにより吊り下げ支持されている。上型可動クランパ8がワークWの外周縁部をクランプする際に可動駒4は可動駒収納部8aに収納されるようになっている。オーバーフローキャビティ12は、可動キャビティ駒8bが樹脂圧によりコイルばね8cが押し縮められて形成される(図3A参照)。可動キャビティ駒8bは上型キャビティ凹部11からオーバーフローしたモールド樹脂Rによりコイルばね8cが押し縮められて樹脂容量が可変となり、余剰樹脂の一部がオーバーフローキャビティ12に収容されるようになっている。尚、コイルばね8cの無いオーバーフローキャビティが単なる所定空間であっても良いが、コイルばね8cにより半導体チップの搭載数による微妙な樹脂量の多少の違いをコイルばね8cにより吸収することができる点と余剰樹脂を加圧することができる点で有利である。また、上型2にオーバーフローキャビティ12を形成する代わりに、可動駒4にオーバーフローキャビティを設けてもよい。図4の下型平面図の4jは上型オーバーフローキャビティ12の位置を模式的に表している。
ここで、樹脂モールド動作について図1乃至図3を参照して説明する。
図1Aは、下型1にワークWをセットする前の型開き状態を示す。型開きしたモールド金型3のうち下型1にワークWを図示しない搬入装置により搬入して支持する。ワークWにはあらかじめ所定量のモールド樹脂Rが供給されていてもよいし、ワークWが下型1にセットされた後で、モールド樹脂Rを供給するようにしてもよい。このとき、押上ピン6は上昇位置にあり傾斜面6cとカム面4cが重なり合った状態となっているため、可動駒4はコイルばね5の押圧力に抗してワーク外形位置より外側に退避した位置にある。
ワークWが下型1のクランプ面に支持(搭載)されると、図1Bに示すように、押上ピン6が下降して傾斜面6aがカム部4bのカム面4cに押し当てられたまま重なり合う面積が減るようにスライドし、押上ピン6の下降と共にコイルばね5の付勢によって可動駒4を支持プレート1bに沿ってワークWの外周端部に近づく向きにスライドさせる。これにより、可動駒4の挟持部4aがワーク端と交差する向きに移動する共に押圧面4dがワーク端面に近接する。
そして、図2Aに示すように、可動駒4の押圧面4dがワークWの外周端面を押圧すると共に、ワークWの樹脂路と交差する端部を可動駒4(挟持部4a)と下型1(支持プレート1b)との間で挟み込む。尚、押上ピン6の昇降動作は、型閉じ動作(例えば、固定のエジェクタロッド及びエジェクタプレート連動の場合は、下型を多少上動させることにより、相対的にエジェクタピンが下動し、押上ピン6が下降となる)に連動して行ってもよいし、独自の駆動源により行ってもいずれでもよい。
次いで、図2Aに示すように、上型2の上型キャビティ凹部11を含む上型クランプ面に、図示しない吸引機構を通じてリリースフィルム13を吸着保持させる。図示しない吸引機構には、上型キャビティ凹部11内に減圧空間を形成する吸引路又はモールド金型3全体をチャンバーに入れて減圧する機構も含まれる。
次いで、型閉じを進行させると、図2Bに示すように上型可動クランパ8がリリースフィルム13を介してワークWに当接してクランプする。これにより、上型キャビティ凹部11は密閉され、図示しない吸引機構の吸引動作により上型キャビティ凹部11内に減圧空間が形成される。
上型可動クランパ8がワークWに当接した状態でさらなる型閉じ動作を進行させると、図3Aに示すように、上型可動クランパ8を吊り下げ支持するコイルばね10が押し縮められ、上型キャビティ凹部11の容積が相対的に縮小する。これにより、上型キャビティ凹部11内に供給されたモールド樹脂Rは、樹脂路溝4eの間の樹脂路を通じてオーバーフローし、オーバーフローキャビティ12へ流出する。このとき、オーバーフローした余剰樹脂R´により可動キャビティ駒8bがコイルばね8cを押し縮められて容積が可変となるので、樹脂量の調整ができかつ樹脂圧を加え続けることができる。このように、上型キャビティ凹部11内をモールド樹脂Rに満たすと共に余剰樹脂R´を樹脂路及びオーバーフローキャビティ12に流出させたまま加熱硬化させる。これにより、オーバーフローした余剰樹脂R´がワーク端部で漏れ出すことがなく、しかも成形品の厚さを一定することができる。
加熱硬化後、図3Bに示すようにモールド金型3を型開きすると、上型2はリリースフィルム13により覆われているため成形品14より分離し、リリースフィルム13の吸着を解除することで上型クランプ面より容易に剥離させることができる。
また、型開き動作と共に押上ピン6を上昇させて傾斜面6aがカム部4bのカム面4cと重なり合う面積が増えるようにスライドするので、可動駒4をコイルばね5の付勢に抗してワークWの外周端部より離間する向き(径方向外向き)に支持プレート1bに沿ってスライドさせる。このとき、下型1のクランプ面に図示しないエジェクタピンが突き出すようになっていてもよい。これにより、成形品14とオーバーフローした余剰樹脂R´は可動駒4と共に分離するため、モールド金型3より成形品14を余剰樹脂R´と分離して取り出すことができる。この時、樹脂路の可動駒立ち上がりの先端部をゲート形状(V溝)に狭くすることで、より成形品と余剰樹脂R´の分離が容易となる。尚、可動駒4に残存する余剰樹脂R´を別途離型する必要がある。例えばエジェクタピンを可動駒4内に設けて、型開きと共に突き出すようにしてもよい。また、ワークWを成形した成形品14と余剰樹脂R´を分離しないで一体のまま金型より取出した後、次工程で分離させても良い。この場合は、成形品端との境の樹脂路にゲート形状(V溝)を設けても良いし、樹脂が多少流れる程度の厚めのエアーベントとしても良い。
以上説明したように、上型キャビティ凹部11より余剰樹脂R´を上型2と可動駒4との間に形成された樹脂路(樹脂路溝4e)を通じてオーバーフローさせるので、圧縮成形する際にワーク端部からの樹脂漏れはなくなる。
また、加熱硬化後、型開き動作と連動して可動駒4を可動することによりモールド金型3より成形品14を余剰樹脂R´と分離して取り出すことができるので、ゲートブレイクする工程が不要となり、モールド工程を簡素化することできる。よって、メンテナンスを省力化し、一定に成形厚を維持した高い成形品質を提供することができる。
[実施例2]
次にモールド金型の他例について図5乃至図8を参照して説明する。尚、実施例1と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。上型2及び下型1の概略構成は実施例1と同様であるので、以下異なる構成を中心に説明する。
下型1に設けられる可動駒4は、下型クランプ面と平行な支点軸4fを中心に回動可能に設けられている点が異なる。可動駒4は、長手方向一端部(ワーク端面側)に下型1と共にワークWを挟み込む外側に立ち上がった斜面を有する楔状をした挟持部4aと、ワーク端面位置を規定するガイド部4hが逆L字状に形成されている。可動駒4は、支点軸4fを中心に回動し、挟持部4aがワーク端部を下型1との間に挟み込む挟持位置(図5B参照)と、挟持部4aがワーク端部より離間した退避位置(図5A参照)とで回動可能に設けられている。ガイド部4hは、挟持部4aがワーク端部上面を抑えた状態でワーク外周面に当接して位置決めガイドする。下型1内には突き当てピン15が下型クランプ面より突き出し可能に設けられている。突き当てピン15は、可動駒4の長手方向一端側下部に突き当てることで、可動駒4が支点軸4fを中心に起立する向きに回転させる。可動駒4の長手方向他端部は、下型1内に圧縮して設けられたコイルばね4gと連結されている。これにより、可動駒4は、挟持部4aがワーク端部を挟み込む挟持位置(図5B参照)となるようにコイルばね4gにより常時付勢されている。尚、突き当てピン15は、別途設けられた駆動源(シリンダ等)によって昇降可能に設けられていてもよいし、下型1が下端位置にあるときに下固定盤に立設したエジェクタロッドにより相対的にエジェクタプレートが上動する機構に連動しても良い。
図8Aは、可動クランパ側に樹脂路溝8eを設けた上型平面図であり、図8Bは、下型平面図を示す。
図8Bに示すように可動駒4は、ワークWの外周端部の外側に所定間隔で4か所に配置されている。尚、可動駒4の配置は、4か所に限らずそれより多くても少なくてもよく、少なくとも一カ所に設けられていればよい。
図8Aに示すように、上型可動クランパ8のクランプ面には、可動駒収納部8aが形成されている。可動駒収納部8aの内底部には上型キャビティ凹部11に連通する樹脂路溝8eが彫り込まれている。オーバーフローキャビティ12は、可動キャビティ駒8bが樹脂圧によりコイルばね8cが押し縮められて形成される(図7A参照)。上型キャビティ凹部11に供給されたモールド樹脂Rは、上型可動クランパ8に設けられた樹脂路溝8eを通じてオーバーフローキャビティ12へオーバーフローするようになっている。
上型可動クランパ8に樹脂路溝8eを設ける代わりに可動駒4の対向面に凹溝を設けてもよく、双方に溝を設けてもよい。図8Bの可動駒4上に記載された円は、上型2に設けられるオーバーフローキャビティ12の位置を模式的に記載したものである。
ここで、樹脂モールド動作について図5乃至図7を参照して説明する。
図5Aは、下型1にワークWをセットする前の状態を示す。型開きしたモールド金型3のうち下型1にワークWを図示しない搬入装置により搬入して支持する。ワークWにはあらかじめ所定量のモールド樹脂Rが供給されていてもよいし、ワークWが下型1にセットされた後で、モールド樹脂Rを供給するようにしてもよい。このとき、突き当てピン15は下型1より突き出した位置にあり可動駒4は、コイルばね8cの付勢力に抗して支点軸4fを中心に起立して、可動駒4の先端はワーク外形位置より離間した位置にある。
ワークWが下型1のクランプ面に支持されると、図5Bに示すように、突き当てピン15が下型1内に下降して可動駒4をコイルばね4gの付勢によって支点軸4fを中心にワークWの外周端部に近づく向きに回転する。これにより、ワークWの端部を可動駒4(挟持部4a)が下型1との間で挟み込むと共にガイド部4hにワーク端部外周を位置決めする。
尚、突き当てピン15の下降動作は、型閉じ動作(例えばエジェクタピンプレートの下降動作)に連動して行ってもよいし、独自の駆動源により行ってもいずれでもよい。
次に図6Aに示すように、上型2の上型キャビティ凹部11を含む上型クランプ面にリリースフィルム13を吸着保持させる。次いで、型閉じを進行させると、図6Bに示すように上型可動クランパ8がリリースフィルム13を介してワークWに当接する。このとき上型キャビティ凹部11は、減圧空間が形成される。或いはモールド金型3全体をチャンバーに入れて減圧しても良い。
上型可動クランパ8がワークWに当接した状態でさらなる型閉じ動作を進行させると、図7Aに示すように上型可動クランパ8を吊り下げ支持するコイルばね10が押し縮められ、上型キャビティ凹部11の容積が相対的に縮小する。これにより、図8Aに示すように上型キャビティ凹部11内に供給されたモールド樹脂Rは、樹脂路溝8eを通じてオーバーフローし、オーバーフローキャビティ12へ流出する。このとき、図7Aに示すように、オーバーフローした余剰樹脂R´が可動キャビティ駒8bを吊り下げ支持するコイルばね8cを押し縮めて容積が可変となるので、オーバーフローした余剰樹脂R´がオーバーフローキャビティ12内に収容されかつ樹脂圧を加え続けることができる。このように、上型キャビティ凹部11内をモールド樹脂Rに満たすと共に樹脂路溝8e及びオーバーフローキャビティ12に余剰樹脂R´を流出させたまま加熱硬化させる。これにより、オーバーフローした余剰樹脂R´がワーク端部で漏れ出すことがなく、しかも成形品の厚さを一定することができる。
加熱硬化後、モールド金型3を型開きすると、上型2はリリースフィルム13により覆われているため成形品14より分離し、リリースフィルム13は吸着が解除されて上型クランプ面より剥離させることができる。また、型開き動作と共に突き当てピン15を上昇させて下型1より突き出させると可動駒4をコイルばね4gの付勢に抗して支点軸4fを中心に回転させてワークWの外周端部より離間させる。このとき、下型1のクランプ面に図示しないエジェクタピンが突き出すようになっていてもよい。これにより、成形品14とオーバーフローした余剰樹脂R´は分離するため、モールド金型3より成形品14を余剰樹脂R´と分離して取り出すことができる。
なお、実施例1と実施例2では可動駒4の駆動方法の違いの他、実施例1では可動駒4側に樹脂路溝4eを設けたが、実施例2では可動クランパ8側に樹脂路溝8eを設けた。駆動方法の選択及び樹脂路溝をいずれに設けるかは任意に選択することができる。なお、各実施例では、上型2のクランプ面にリリースフィルム13を張設させているので、可動クランパ8側に樹脂路溝8eを設けた方が樹脂路内の余剰樹脂R´の離型は実施例2の方がスムーズに行える。
以上説明したように、上型キャビティ凹部11よりモールド樹脂Rが上型2と可動駒4との間に形成された樹脂路を通じてオーバーフローさせるので、圧縮成形する際にワーク端部からの樹脂漏れはなくなる。
また、加熱硬化後、型開き動作と連動して可動駒4を可動することによりモールド金型3より成形品14を余剰樹脂R´と分離して取り出すことができるので、ゲートブレイクする工程が不要となり、モールド工程を簡素化することできる。よって、メンテナンスを省力化し、一定に成形厚を維持した高い成形品質を提供することができる。
また、ワークWを成形した成形品14と余剰樹脂R´を分離しないで一体のままモールド金型3より取り出した後、次工程で分離させても良い。なお、樹脂路のゲート形状(V溝)は実施例1と同様に設けても良い。
[第3実施例]
次にモールド金型の他例について図9を参照して説明する。尚、実施例1と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。上型2及び下型1の概略構成は実施例1と同様であるので、以下異なる構成を中心に説明する。
図9に示すように、下型1に設けられる可動駒4は、下型クランプ面と直交する支点軸4i中心に回動可能に設けられていてもよい。型閉じ動作に連動してワークWに端面に重ね合わせる向きに回転移動してワークWの樹脂路と交差する端部を可動駒4と下型1との間で挟み込むようにしてもよい。尚、可動駒4は、別途設けられた駆動源(シリンダ等)によって回動可能に設けられていてもよいし、図示しないエジェクタピンプレート若しくはこれと連動する可動部材と連繋して回動するようになっていてもよい。
[実施例4]
次にモールド金型の他例について図10A,Bを参照して説明する。尚、実施例1と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。上型2及び下型1の概略構成は実施例1と同様であるので、以下異なる構成を中心に説明する。尚、図中のハッチングは部材の境界が分かり易いようにつけており、実際は金型内にスライドカムの移動空間が設けられているが、当該移動空間の形状は省略されているものとする。
図10Aにおいて、下型1は、下型ベース1cに下型ブロック1dが支持固定されている。下型ブロック1dの上面はワーク支持面となっている。下型ブロック1dの周囲には下型可動クランパ1eが設けられている。下型可動クランパ1eは、下型ベース1cとの間に設けられたコイルばね1fによりフローティング支持されている。このように下型可動クランパ1eはコイルばね1fにより下型ベース1cに対してフローティング支持されており、下型ベース1cに固定された下型ブロック1dの上面より上方に突出した状態にある。この下型1のクランプ面に形成された凹部(下型ブロック1dの上面)がワークWの支持面となる。
可動駒16は下型可動クランパ1eのクランプ面に沿ってスライド可能に設けられている。可動駒16は上面部の開口面積が下面部の開口面積より広い傾斜する側面を有する貫通孔16aが設けられている。また可動駒16には、下型可動クランパ1eに設けられたスライドカム17の係合ピン17bと係合する係合孔16bが設けられている。
下型可動クランパ1eには、エジェクタピン18がクランプ面に設けられたピン孔1gより貫通孔16aに向かって突き出し可能に内蔵されている。エジェクタピン18は、コイルばね18aにより付勢されて下型可動クランパ1e内にエジェクタピン18の先端部が収納されるように常時付勢されている。
下型可動クランパ1e内にはスライドカム17がスライド可能に設けられている。スライドカム17は、可動駒16のスライド方向に沿って設けられたカム本体17aの中途部に係合ピン17bが突設されている。係合ピン17bは下型可動クランパ1eより突出して可動駒16の係合孔16bと係合している。よって、スライドカム17がスライドすると可動駒16も一体となって同方向にスライドするようになっている。
また、板状のカム本体17aの長手方向両端部には、第一カム17cと第二カム17dが各々設けられている。第一カム17cはエジェクタピン18の下端部をコイルばね18aの付勢に抗して押し上げるために設けられている。また第二カム17dは、後述する上型可動クランパ8に設けられた突出ピン19が突き当てられてスライドカム17をスライドさせるために設けられている。カム本体17aの第一カム17c側端部にはコイルばね17eが設けられており、スライドカム17が下型ブロック1dより離間する向きに常時付勢されている。このため、第一カム17cがエジェクタピン18の下端に当接してこれをコイルばね18aの付勢に抗して押し上げてエジェクタピン18が可動駒16の貫通孔16a内を押圧可能な状態にある(型開き状態:図10A参照)。エジェクタピン18の上端は、貫通孔16aの下端面と面一若しくは貫通孔16a内に若干突出した状態となる。
上型2はキャビティ底部となる上型キャビティ駒7の周囲にキャビティ側部となる上型可動クランパ8を備えている。上型キャビティ駒7は上型ベース9に支持固定され、上型可動クランパ8は、上型ベース9にコイルばね10により吊り下げ支持されている。上型可動クランパ8のクランプ面には、型閉じする際に可動駒16を収納する可動駒収納部8aが彫り込まれている。また、上型可動クランパ8のクランプ面には、上型キャビティ凹部11と可動駒収納部8aを連通する樹脂路となる上型樹脂路8dが彫り込まれている。また、上型可動クランパ8のクランプ面には、突出ピン19が下方に向けて突設されている。尚、上型2の上型キャビティ凹部11を含む上型クランプ面は図示しないがリリースフィルム13により覆われていることが好ましい。
モールド金型3を型閉じすると、上型可動クランパ8は下型可動クランパ1eに近接してクランプする。このとき突出ピン19が対向位置にある第二カム17dに押し当てられるため、スライドカム17はコイルばね17eの付勢に抗して下型ブロック1dに近接する向きに移動する。これにより、係合ピン17bが係合孔16bと係合する可動駒16も下型可動クランパ1eのクランプ面に沿ってワークWの外周端部上へスライドする。このとき、第一カム17cはエジェクタピン18より離間するため、エジェクタピン18はコイルばね18aの付勢により下型可動クランパ1e内に収納されるため、可動駒16のスライド動作に影響を与えない(図10B参照)。
樹脂モールド動作について説明すると、図10Aに示すように型開きしたモールド金型3の下型1の下型ブロック1d上面にワークWをセットする。このとき、ワークWの上面が周囲の下型可動クランパ1eの上面と同等若しくはそれより低いことが好ましい。
また、スライドカム17はコイルばね17eに付勢されて下型ブロック1dより離間する位置に移動し、可動駒16がワークWの上面に重ならない位置にある。第一カム17cがエジェクタピン18の下端に当接して上端を貫通孔16a内に押し上げた状態にある。
ワークWが下型ブロック1dに支持され、モールド樹脂Rが供給されると、図10Bに示すように、型閉じを行う。上型可動クランパ8に突設された突出ピン19が下型可動クランパ1eの対向配置されたスライドカム17の第二カム17dに当接したまま下降すると、スライドカム17はコイルばね17eの付勢に抗して下型ブロック1dに近接する位置へスライドする。また、係合ピン17bが係合孔16bと係合する可動駒16も下型可動クランパ1eのクランプ面に沿ってワークWの外周端部上へスライドして下型ブロック1dとの間でワークWを挟み込む。尚、第一カム17cはエジェクタピン18より離間するため、エジェクタピン18はコイルばね18aの付勢により下型可動クランパ1e内に収納される。
型閉じを進行させると、図10Bに示すように上型可動クランパ8がワークWに当接してクランプする。このとき上型キャビティ凹部11は、減圧空間が形成される。なお、減圧方法は金型ごと減圧チャンバーに入れて減圧させても良い。上型可動クランパ8がワークWに当接した状態でさらなる型閉じ動作を進行させると上型可動クランパ8を吊り下げ支持するコイルばね10が押し縮められ、上型キャビティ凹部11の容積が相対的に縮小する。これにより、上型キャビティ凹部11内に供給されたモールド樹脂Rは、上型樹脂路8d、可動駒収納部8aと可動駒16との間の樹脂路を通じてオーバーフローし、貫通孔16a(オーバーフローキャビティ)内へ流出する。このとき、貫通孔16aは、下型可動クランパ1eの上面により閉塞されているため、オーバーフローしたモールド樹脂Rは貫通孔16a(オーバーフローキャビティ)内に収容される。このように上型キャビティ凹部11内をモールド樹脂Rに満たすと共にオーバーフローキャビティ(貫通孔16a)に余剰樹脂R´を流出させたまま加熱硬化させる。これにより、オーバーフローした余剰樹脂R´がワーク端部で漏れ出すことがなく、しかも成形品の厚さを一定することができる。
また、型開きすると、上型可動クランパ8に突設された突出ピン19がスライドカム17の第二カム17dから離間するため、コイルばね17eの付勢によりスライドカム17は下型ブロック1dより離れる方向にスライドする。これにより、可動駒16も下型可動クランパ1eの上面に沿ってワークWから離れる向きにスライドするため、成形品と余剰樹脂R´との分離が行われると共に、第一カム17cがエジェクタピン18の下端部に押し当てられてエジェクタピン18を押し上げるため、オーバーフローキャビティ16aにオーバーフローした余剰樹脂R´を突き当て可動駒16より分離することができる。
このように、成形品と余剰樹脂R´との分離のみならず余剰樹脂R´の可動駒16からの分離も同時に実現することができ、作業性が向上する。
以上説明したように、モールド金型3を型閉じしてワークWの樹脂路と交差する端部を可動駒4,16と下型1との間で挟み込むので、上型キャビティ凹部11よりモールド樹脂Rが上型2と可動駒4,16との間に形成された樹脂路を通じてオーバーフローさせるので、圧縮成形する際にワーク端部からの樹脂漏れはなくなる。
また、加熱硬化後、型開き動作と連動して可動駒4,16を可動することによりモールド金型3より成形品14を余剰樹脂R´と分離して取り出すことができるので、ゲートブレイクする工程が不要となり、モールド工程を簡素化することできる。よって、メンテナンスを省力化し、一定に成形厚を維持した高い成形品質を提供することができる。
上述した各実施例では、図11Aに示すように上型2に上型キャビティ凹部11が設けられた圧縮成形用のモールド金型3を例示して説明したが、図11Bに示すように下型1´に下型キャビティ凹部20を有し、上型2´のクランプ面にワークWが半導体チップT搭載面を下向きにして支持されるモールド金型であってもよい。この場合の下型1´の構成は、図1Aの図面番号に´(ダッシュ)を付して示すように図1Aの上型2の構成を反転させた構成となる。
また、ワークWとしては、一部面取りされた円形状の半導体ウエハを想定して説明したが、有機基板やステンレス、ガラス等のキャリヤ基板であってもよい。例えば、図12に示すように、ワークWは比較的ワーク端面精度の低い矩形状の有機基板等であってもよい。図12では、ワークWの対向する2辺に2か所に可動駒4を設けたがこの態様に限定されるものではなく、可動駒4の数はこれより多くても少なくてもよい。またオーバーフローキャビティは、上型2側に設けられていてもよいが、可動駒4の上面側に樹脂路溝4eに接続するオーバーフローキャビティ4jが設けられていてもよい。
また、図13に示すように、下型1のワークWの周囲に設けられる可動駒4は、ワークWの径方向に対向する位置で、クランプ機能のみを有する可動駒41と樹脂路の一部となる可動駒42の2種類存在することを示している。尚、ワークWに対して樹脂路の一部となる(樹脂路溝4eを有する)可動駒42は少なくとも1か所に設けられている必要がある。
このように、可動駒の種類を選択することで、モールド金型の設計を大幅に変更しなくても、モールド樹脂Rをオーバーフローさせる位置を自在に選択して使用することができる。尚、クランプ機能のみを有する可動駒41を複数有する場合であっても、いずれか一の可動駒41と対向する上型クランプ面との間にキャビティ凹部に通ずる樹脂路が形成されていればよい。
また、上述した各実施例は、圧縮成形用のモールド金型について説明したが、トランスファ成形用のモールド金型であってもよい。この場合には、上型若しくは下型キャビティ凹部からオーバーフローする樹脂路に可動駒を設けるのみならずポットから上型若しくは下型キャビティ凹部に連通する樹脂路に可動駒が設けられていることが好ましい。
またモールド金型3においては、上型2を固定型、下型1を可動型としたが、上型2が可動型、下型1が固定型であってもよいし、双方を可動型としてもよい。また、ポットが上型2に形成され、キャビティ凹部が下型1に形成されていてもよい。
W ワーク 1 下型 1a スライド凹部 1b 支持プレート 1c 下型ベース 1d 下型ブロック 1e 下型可動クランパ 1f,4g,5,8c,10,17e,18a コイルばね 1g ピン孔 2 上型 3 モールド金型 4,16,41,42 可動駒 4a 挟持部 4b カム部 4c カム面 4d 押圧面 4e,8e 樹脂路溝 4f,4i 支点軸 4h ガイド部 4j,12 オーバーフローキャビティ 6 押上ピン 6a 傾斜面 7 上型キャビティ駒 8 上型可動クランパ 8a 可動駒収納部 8b 可動キャビティ駒 8d 上型樹脂路 9 上型ベース 11 上型キャビティ凹部 13 リリースフィルム 14 成形品 R´ 余剰樹脂 15 突き当てピン 16a 貫通孔 16b 係合孔 17 スライドカム 17a カム本体 17b 係合ピン 17c 第一カム 17d 第二カム 18 エジェクタピン 19 突出ピン 20 下型キャビティ凹部

Claims (9)

  1. ワークを支持する第一の金型と、キャビティ凹部が形成された第二の金型とで前記ワーク及びモールド樹脂をクランプし、前記キャビティ凹部から余剰樹脂をワーク端部と交差して流出させて樹脂モールドするモールド金型であって、
    前記第一の金型に支持された前記ワークに接離動可能に設けられた単数又は複数の可動駒を具備し、型閉じ完了前に前記単数又は複数の可動駒と前記第一の金型との間で前記ワーク端部が挟み込まれ、型閉じが完了すると前記単数又は複数の可動駒のうち少なくとも一の可動駒と対向する前記第二の金型クランプ面との間には樹脂路が形成されることを特徴とするモールド金型。
  2. 前記樹脂路は、前記可動駒と前記第二の金型クランプ面との間のオーバーフローキャビティに連通している請求項1記載のモールド金型。
  3. 前記可動駒は、前記第一の金型クランプ面に対して平行移動可能に設けられており、型閉じ完了前に前記樹脂路と交差するワーク端部に平行移動して前記可動駒と前記第一の金型との間で挟み込む請求項1又は請求項2記載のモールド金型。
  4. 前記可動駒は、前記第一の金型クランプ面と平行な支点軸を中心に回動可能に設けられており、型閉じ完了前に前記ワークに重ね合わせる向きに回転移動して前記樹脂路と交差するワーク端部を前記可動駒と前記第一の金型との間で挟み込む請求項1又は請求項2記載のモールド金型。
  5. 前記可動駒は、前記第一の金型クランプ面と直交する支点軸を中心に回動可能に設けられており、型閉じ完了前に前記ワークに重ね合わせる向きに回転移動して前記樹脂路と交差するワーク端部を前記可動駒と前記第一の金型との間で挟み込む請求項1又は請求項2記載のモールド金型。
  6. 前記可動駒上にオーバーフローキャビティが設けられており、型閉じ完了前に前記可動駒が前記樹脂路と交差するワーク端部と重なる位置へ移動する請求項1又は請求項2記載のモールド金型。
  7. 前記第二の金型は、キャビティ底部となるキャビティ駒の周囲にキャビティ側部となる可動クランパを備えており、前記可動駒は前記可動クランパに対向配置されている請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のモールド金型。
  8. 前記可動クランパには、オーバーフローキャビティの樹脂容量を可変とする可動キャビティ駒が設けられている請求項7記載のモールド金型。
  9. 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載のモールド金型でワーク及びモールド樹脂をクランプし、キャビティ凹部から余剰樹脂をワーク端部と交差して流出させて樹脂モールドする樹脂モールド方法であって、
    型開きしたモールド金型のうち第一の金型にワークを支持する工程と、
    前記モールド金型を型閉じして前記ワーク端部を単数又は複数の可動駒と前記第一の金型との間で挟み込む工程と、
    第二の金型と前記単数又は複数の可動駒のうち少なくとも一の可動駒との間に形成された樹脂路を含み前記ワークに対向して前記第二の金型に形成されたキャビティ凹部から前記樹脂路を通じて余剰樹脂を流出させて加熱硬化させる工程と、
    加熱硬化後、型開き動作にともなって前記可動駒を可動させて前記モールド金型より成形品を取り出す工程と、を含むことを特徴とする樹脂モールド方法。
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