JP2019030971A - Resin molding device and method of producing resin molded article - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、樹脂成形装置、及び該樹脂成形装置を用いた樹脂成形品製造方法に関する。 The present invention relates to a resin molding device and a resin molded product manufacturing method using the resin molding device.
電子部品を光、熱、湿気等の環境から保護するために、電子部品は一般に樹脂に封止される。樹脂封止には、圧縮成形法や移送成形法等の樹脂成形法が用いられる。圧縮成形法では、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、成形対象物を上型に取り付けたうえで、樹脂材料を軟化又は溶融させるために下型と上型を加熱しつつ両者を型締めすることにより樹脂成形が行われる。移送成形法では、上型と下型のうち一方にキャビティを設け、他方に成形対象物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供給することにより樹脂成形が行われる。 In order to protect an electronic component from an environment such as light, heat, and moisture, the electronic component is generally sealed with a resin. For the resin sealing, a resin molding method such as a compression molding method or a transfer molding method is used. In the compression molding method, a mold composed of a lower mold and an upper mold is used, a resin material is supplied to the cavity of the lower mold, a molding object is attached to the upper mold, and then the lower mold is softened or melted. Resin molding is performed by clamping the two while heating the mold and the upper mold. In the transfer molding method, a cavity is provided in one of the upper mold and the lower mold, a molding object is attached to the other, the both molds are clamped while heating the lower mold and the upper mold, and the resin is placed in the cavity with a plunger. Resin molding is performed by supplying.
樹脂成形時には一般に、樹脂は型締めを開始してから数十秒から数分で、形状を維持できる程度にまで硬化するものの、完全に硬化させるまでには数時間から十数時間、所定の範囲内の温度に維持する必要がある。そこで、成形型では樹脂が形状を維持できる程度まで硬化した時点で型開きをし、成形対象物と未だ完全には硬化していない樹脂から成る中間成形品を取り出して、アフターキュア(又はポストキュア)と呼ばれる処理により、成形対象物と完全に硬化した樹脂から成る樹脂成形品を製造する(例えば特許文献1)。アフターキュア処理では、まず、取り出した中間成形品を、成形型の外に設けられた温度維持室内に搬送する。そして、温度維持室内で所定の範囲内の温度に数時間から十数時間維持することにより、樹脂を完全に硬化させる。 In general during resin molding, resin cures to the extent that it can maintain its shape within several tens of seconds to several minutes after the start of mold clamping, but it takes several hours to several tens of hours until it is completely cured. It is necessary to maintain the temperature within. Therefore, in the mold, the mold is opened when the resin is cured to such an extent that the shape can be maintained, and an intermediate molded product made of the molding object and the resin that has not been completely cured is taken out and after-curing (or post-curing). ) To produce a resin molded article made of a molded object and a completely cured resin (for example, Patent Document 1). In the after-curing process, first, the taken intermediate molded product is conveyed into a temperature maintenance chamber provided outside the mold. Then, the resin is completely cured by maintaining the temperature within a predetermined range at a temperature within a predetermined range for several hours to several tens of hours.
このように中間成形品を成形型から温度維持室内に搬送してアフターキュアを行うことで得られた樹脂成形品には、反りが生じることがある。樹脂成形品に反りが生じると、例えば基板に装着した電子部品を樹脂で封止した樹脂成形品では応力によって電子部品が基板から剥離したり損傷したりするおそれがある。 In this way, the resin molded product obtained by carrying out the after-curing by transporting the intermediate molded product from the mold to the temperature maintaining chamber may be warped. When the resin molded product is warped, for example, in a resin molded product in which an electronic component mounted on a substrate is sealed with a resin, the electronic component may be peeled off or damaged due to stress.
本発明が解決しようとする課題は、樹脂成形品に反り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品製造方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a resin molding apparatus and a resin molded product manufacturing method capable of suppressing warpage of the resin molded product.
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、成形対象物を熱硬化性樹脂で封止することにより樹脂成形を行う装置であって、
a) キャビティが設けられた第1の型と、成形対象物を装着する成形対象物装着部を備える第2の型から成る成形型と、
b) 前記成形型を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱する成形型加熱機構と、
c) 前記成形型で作製される、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を収容し、前記温度範囲内の温度に維持する温度維持室と、
d) 前記中間成形品を、室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記成形型から前記温度維持室に搬送する中間成形品搬送機構と
を備えることを特徴とする。
The resin molding apparatus according to the present invention made to solve the above problems is an apparatus that performs resin molding by sealing a molding object with a thermosetting resin,
a) a mold comprising a first mold provided with a cavity, and a second mold having a molding object mounting portion for mounting the molding object;
b) a mold heating mechanism for heating the mold to a temperature within a temperature range in which the thermosetting resin is cured;
c) a temperature maintaining chamber for storing an intermediate molded product made of the molding object and made of the thermosetting resin that is not completely cured, and is maintained at a temperature within the temperature range;
d) An intermediate molded product transport mechanism that transports the intermediate molded product from the mold to the temperature maintaining chamber while maintaining the intermediate molded product at a temperature higher than room temperature and not more than an upper limit of the temperature range.
本発明に係る樹脂成形品製造方法は、成形対象物を熱硬化性樹脂で封止することにより樹脂成形品を製造する方法であって、
成形型を用いて、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱しつつ樹脂成形を行うことにより、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を作製する中間成形品作製工程と、
前記中間成形品を、室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ成形型から温度維持室に搬送する中間成形品搬送工程と、
前記中間成形品を、前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持することで前記熱硬化性樹脂を完全に硬化させることにより樹脂成形品を作製する樹脂硬化工程と
を有することを特徴とする。
The resin molded product manufacturing method according to the present invention is a method of manufacturing a resin molded product by sealing a molding object with a thermosetting resin,
Intermediate molding consisting of a molding object and the thermosetting resin that is not completely cured by performing resin molding while heating to a temperature within a temperature range in which the thermosetting resin is cured using a mold. Intermediate molded product production process for producing products,
An intermediate molded article conveying step of conveying the intermediate molded article from the mold to the temperature maintaining chamber while maintaining the intermediate molded article at a temperature higher than room temperature and not more than the upper limit of the temperature range;
A resin curing step for producing a resin molded product by completely curing the thermosetting resin by maintaining the intermediate molded product at a temperature within the temperature range in the temperature maintenance chamber. To do.
本発明により、樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress warping of the resin molded product.
本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法では、成形型で樹脂成形を行う際に、成形型加熱機構により、熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に成形型を加熱する。これにより、成形型内で熱硬化性樹脂が硬化してゆくが、前述のように熱硬化性樹脂が完全に硬化するまでに時間を要するため、熱硬化性樹脂が完全に硬化する前に型開きを行うことにより、中間成形品を得る。そして、樹脂成形品搬送機構により、中間成形品を成形型から温度維持室に搬送する。その後、温度維持室において樹脂成形品を前記温度範囲内の温度に所定時間加熱することにより、樹脂を完全に硬化させる。なお、温度維持室の温度は、前記温度範囲内の温度でさえあれば樹脂を完全に硬化させるという目的を達することができるため、成形型を加熱する温度と同じ温度である必要はない。 In the resin molding apparatus and the resin molded product manufacturing method according to the present invention, when the resin molding is performed with the molding die, the molding die is heated to a temperature within a temperature range in which the thermosetting resin is cured by the molding die heating mechanism. As a result, the thermosetting resin is cured in the mold, but as described above, it takes time until the thermosetting resin is completely cured. Therefore, the mold is not completely cured before the thermosetting resin is completely cured. By performing opening, an intermediate molded product is obtained. Then, the intermediate molded product is transferred from the mold to the temperature maintaining chamber by the resin molded product transfer mechanism. Then, the resin is completely cured by heating the resin molded product to a temperature within the temperature range for a predetermined time in the temperature maintaining chamber. Note that the temperature of the temperature maintaining chamber does not have to be the same as the temperature for heating the mold because the purpose of completely curing the resin can be achieved as long as the temperature is within the above temperature range.
従来の樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法では、中間成形品を成形型から温度維持室に搬送する際に、中間成形品が室温の空間内を通過することで冷却されてしまい、その後、温度維持室で再度加熱されていた。そうすると中間成形品の温度が一旦低下した後上昇するという温度変化が生じ、基板と樹脂の間に線膨張率の相違、すなわち基板と樹脂が同じ温度変化を受けたときに膨張する長さの相違が存在することによって、最終的に得られる樹脂成形品に反りが生じてしまう。そこで本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法では、樹脂成形品搬送機構において樹脂成形品を室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ中間成形品を温度維持室に搬送する。これにより、樹脂成形品が室温の空間内を通過する場合よりも温度変化を抑制することができるため、樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる。 In the conventional resin molding apparatus and resin molded product manufacturing method, when the intermediate molded product is transported from the mold to the temperature maintenance chamber, the intermediate molded product is cooled by passing through the room temperature space, and then the temperature is increased. It was heated again in the maintenance room. As a result, a temperature change occurs in which the temperature of the intermediate molded product once decreases and then increases, and the difference in linear expansion coefficient between the substrate and the resin, that is, the difference in the length that expands when the substrate and the resin are subjected to the same temperature change. The presence of this causes warping in the resin molded product finally obtained. Therefore, in the resin molding apparatus and the resin molded product manufacturing method according to the present invention, the intermediate molded product is maintained in the temperature maintaining chamber while maintaining the resin molded product at a temperature higher than room temperature and below the upper limit of the temperature range in the resin molded product transport mechanism. Transport to. Thereby, since a temperature change can be suppressed rather than the case where a resin molded product passes through the inside of room temperature, it can suppress that a resin molded product warps.
従来、ボンディングワイヤによる配線を行うことなくシリコン等の半導体から成るウェハに電子部品を実装したうえで樹脂封止を行うWLP(Wafer Level Package)と呼ばれる手法で樹脂成形を行うと、樹脂成形品の反りが顕著に生じていた。その理由は、シリコン等の半導体が、ボンディングワイヤによる配線を行う基板の材料よりも、樹脂封止に用いる樹脂との熱膨張率の差が大きいことによる。本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法によれば、このようなWLPで樹脂成形を行う場合にも樹脂成形品の反りを効果的に抑制することができる。 Conventionally, when resin molding is performed by a technique called WLP (Wafer Level Package) in which electronic components are mounted on a wafer made of a semiconductor such as silicon without wiring with bonding wires, resin molding is performed. Warpage occurred remarkably. This is because a semiconductor such as silicon has a larger difference in coefficient of thermal expansion from the resin used for resin sealing than the material of the substrate on which wiring by bonding wires is performed. According to the resin molding apparatus and the resin molded product manufacturing method of the present invention, it is possible to effectively suppress the warpage of the resin molded product even when resin molding is performed using such WLP.
本発明に係る樹脂成形装置では、前記中間成形品搬送機構において維持する前記温度は、前記温度範囲内(すなわち、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内)の温度であることが望ましい。同様に、本発明に係る樹脂成形品製造方法では、前記中間成形品搬送工程において維持する前記温度は、前記温度範囲内の温度であることが望ましい。これにより、(室温よりは高いが)前記温度範囲以下の温度に維持する場合と比較して、樹脂成形品の反りを一層抑えることができる。また、搬送時にも中間成形品の熱硬化性樹脂を硬化させることができる。 In the resin molding apparatus according to the present invention, it is desirable that the temperature maintained in the intermediate molded article conveyance mechanism is a temperature within the temperature range (that is, within a temperature range where the thermosetting resin is cured). Similarly, in the method for producing a resin molded product according to the present invention, it is desirable that the temperature maintained in the intermediate molded product conveyance step is a temperature within the temperature range. Thereby, compared with the case where it maintains at the temperature below the said temperature range (it is higher than room temperature), the curvature of a resin molded product can be suppressed further. Moreover, the thermosetting resin of the intermediate molded product can be cured also during the conveyance.
本発明に係る樹脂成形装置はさらに、前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持されることで作製された樹脂成形品を冷却する冷却機構を備えることが望ましい。同様に、本発明に係る樹脂成形品製造方法はさらに、前記樹脂硬化工程において作製された樹脂成形品を冷却する冷却工程を有することが望ましい。これら冷却機構又は冷却工程で樹脂成形品を冷却することにより、樹脂成形品の取り扱いが容易になる。冷却機構には、冷却水循環機構を備えるものや、ペルチェ素子を備えるもの、あるいはそれらの両者を備えるものを用いることができる。 It is desirable that the resin molding apparatus according to the present invention further includes a cooling mechanism for cooling the resin molded product produced by being maintained at a temperature within the temperature range in the temperature maintenance chamber. Similarly, it is desirable that the method for producing a resin molded product according to the present invention further includes a cooling step for cooling the resin molded product produced in the resin curing step. By cooling the resin molded product by these cooling mechanisms or cooling processes, the resin molded product can be easily handled. As the cooling mechanism, one provided with a cooling water circulation mechanism, one provided with a Peltier element, or one provided with both of them can be used.
本発明に係る樹脂成形装置では、前記冷却機構はさらに、前記樹脂成形品の冷却中に該樹脂成形品を加圧する加圧機構を備えることが望ましい。同様に、本発明に係る樹脂成形品製造方法では、前記冷却工程において、前記樹脂成形品を加圧することが望ましい。樹脂成形品の冷却中に加圧を行うことにより、冷却中の温度変化によって樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる。 In the resin molding apparatus according to the present invention, it is desirable that the cooling mechanism further includes a pressurizing mechanism that pressurizes the resin molded product during cooling of the resin molded product. Similarly, in the resin molded product manufacturing method according to the present invention, it is desirable to pressurize the resin molded product in the cooling step. By applying pressure during cooling of the resin molded product, it is possible to suppress warping of the resin molded product due to a temperature change during cooling.
以下、図1〜図7を用いて、本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法のより具体的な実施形態を説明する。 Hereinafter, more specific embodiments of the resin molding apparatus and the resin molded product manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS.
(1) 本実施形態の樹脂成形装置の構成
図1に、本発明の一実施形態である樹脂成形装置10の全体構成を平面図で示す。この樹脂成形装置10は、後述の成形型111及びヒータ(成形型加熱機構)112を備える圧縮成形装置11と、第1搬送機構(前記中間成形品搬送機構に該当)12と、温度維持室13と、第2搬送機構14と、冷却機構15と、第3搬送機構16と、冷却加圧機構(前記加圧機構を備える前記冷却機構に該当)17と、完成品収容部18とを備える。その他、図1では図示を省略するが、樹脂成形装置10は、成形型111に樹脂材料を供給するための樹脂材料供給トレイに樹脂材料を投入する樹脂材料投入部、樹脂材料が投入された樹脂材料供給トレイや成形対象物である基板を成形型111に搬送する材料搬送機構、基板を保持する基板保持部等を有する。
(1) Configuration of Resin Molding Apparatus of this Embodiment FIG. 1 is a plan view showing the overall configuration of a
本実施形態の樹脂成形装置で用いる圧縮成形装置11は、図2に示すように、下型1111と上型1112から成る成形型111を2組有する。各成形型111の下型1111と上型1112にはそれぞれ、成形型ヒータ(成形型加熱機構)112が設けられている。成形型ヒータ112と後述のプラテン(下可動プラテン1152、上可動プラテン1153又は固定プラテン1154)との間は、断熱材113で断熱されている。上型1112の下面には基板が装着可能である。下型1111は、板面が上下方向を向いた板状の底面部材11111と、底面部材11111の側面に沿って上下に摺動する周壁部材11112を有し、周壁部材11112の底面が弾性部材114に保持されている。これら底面部材11111の上面と周壁部材11112の内側面により、キャビティCが形成されている。底面部材11111の側面と周壁部材11112の内側面の間にはわずかな隙間が存在し、この隙間から真空ポンプ(図示せず)によってキャビティC内の気体を吸引することにより、後述のように離型フィルムでキャビティCの内面を被覆することができるようになっている。
As shown in FIG. 2, the
成形型ヒータ112は、キャビティC内に熱硬化性樹脂から成る溶融した樹脂材料が供給されている状態で、該樹脂材料を硬化させることができる温度範囲内の所定温度に成形型111を加熱する(以下、この所定温度、すなわち成形型ヒータ112での加熱温度を「第1所定温度」とする)ことができるように、発生させる熱量が調節されている。
The
また、圧縮成形装置11は、基盤1151と、基盤1151上に立設された4本(図2では2本のみ示す)のタイバー116と、基盤1151上に設けられたトグルリンク117を有する。タイバー116には下可動プラテン1152と上可動プラテン1153が上下に移動可能に保持されており、タイバー116の上端には固定プラテン1154が固定されている。前記2組の成形型111のうちの一方は、下型1111が下可動プラテン1152の上面に、上型1112が上可動プラテン1153の下面に、それぞれ断熱材113及び成形型ヒータ112を介して設けられている。他方の成形型111は、下型1111が上可動プラテン1153の上面に、上型1112が固定プラテン1154の下面に、それぞれ断熱材113及び成形型ヒータ112を介して設けられている。
The
第1搬送機構12は、圧縮成形装置11で作製された中間成形品を圧縮成形装置11から温度維持室13に搬送する装置である。第1搬送機構12には、中間成形品を載置する載置部と、該載置部を、室温よりも高く且つ熱硬化性樹脂を硬化させる温度範囲の上限以下の所定温度に加熱する(以下、この所定温度、すなわち第1搬送機構12での加熱温度を「第2所定温度」とする)ヒータである搬送機構ヒータ121が設けられている。ここで第2所定温度は、室温よりも高ければ、熱硬化性樹脂を硬化させる温度範囲の下限未満であっても許容されるが、熱硬化性樹脂の硬化をより促進させるために、該温度範囲内とすることが望ましい。
The
温度維持室13は、第1搬送機構12から搬入された中間成形品が収容される部屋であって、内部を熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の所定温度に維持する(以下、この所定温度、すなわち温度維持室13内の温度を「第3所定温度」とする)温度調整装置を有する。本実施形態では、温度維持室13内に中間成形品を64個収容することができる。
The
第2搬送機構14は、中間成形品が温度維持室13で所定時間加熱されて成る樹脂成形品を温度維持室13から冷却機構15に搬送する装置である。第1搬送機構12とは異なり、第2搬送機構14にはヒータが設けられていない。なお、後述のように、第2搬送機構14は、中間成形品を完成品収容部18に搬入する際にも使用する。
The
冷却機構15は、温度維持室13から搬入された樹脂成形品を冷却する装置である。本実施形態では、冷却機構15には、樹脂成形品を載置する載置台151と、冷却水が通過する管を該載置台151に接触させた冷却水循環機構152を有するものを用いた。冷却水循環機構152の代わりに、又は冷却水循環機構152に加えて、ペルチェ素子を載置台151に接触させてもよい。なお、冷却機構15は、冷却加圧機構17での処理を行う前に樹脂成形品から粗熱を取ることを目的としており、樹脂成形品を室温まで冷却する必要はない。
The
第3搬送機構16は、樹脂成形品を冷却機構15から冷却加圧機構17に搬送する装置である。第3搬送機構16も第2搬送機構14と同様にヒータが設けられていない。また、第3搬送機構16は、中間成形品を完成品収容部18に搬入する際にも使用する。
The
冷却加圧機構17は、図3に示すように、円柱状の形状を有し上面に樹脂成形品を載置する載置台171と、載置台171の円柱に上下動可能に挿通されたドーナツ板状の下部プレート172と、載置台171及び下部プレート172に対向する、固定された上部プレート173と、載置台171及び下部プレート172をそれぞれ上下に移動させる移動機構(図示省略)と、上部プレート173に接触するように設けられたペルチェ素子174とを有する。下部プレート172及び上部プレート173は、樹脂成形装置10で製造する樹脂成形品の基板と同じ平面形状又は基板を内包可能な平面形状を有する。一方、載置台171の上面は、樹脂成形品の基板よりも小さい平面形状を有する。
As shown in FIG. 3, the cooling and
なお、ペルチェ素子174は下部プレート172に設けてもよいし、下部プレート172と上部プレート173の双方にそれぞれ設けてもよい。ペルチェ素子174の代わりに、又はペルチェ素子174に加えて、冷却水循環機構の冷却水が通過する管を下部プレート172及び/又は上部プレート173に接触させてもよい。載置台171の上面には気体吸引孔175が設けられており、真空ポンプ(図示せず)を用いて気体吸引孔175から気体を吸引することにより、樹脂成形品を載置台171の上面に吸着させることができるようになっている。
The
完成品収容部18は、冷却加圧機構17で冷却及び加圧されることにより完成した樹脂成形品(完成品)を収容する部屋である。完成品収容部18は、第2搬送機構14が設けられた部屋及び第3搬送機構16が設けられた部屋に隣接して複数設けられている。樹脂成形品は、第2搬送機構14が設けられた部屋に隣接する完成品収容部18には第3搬送機構16及び第2搬送機構14により搬送され、第3搬送機構16が設けられた部屋に隣接する完成品収容部18には第3搬送機構16により搬送される。
The finished
(2) 本実施形態の樹脂成形装置の動作、及び本実施形態の樹脂成形品製造方法
図4〜図6を用いて、本実施形態の樹脂成形装置の動作、及び本実施形態の樹脂成形品製造方法を説明する。図4は、本実施形態の樹脂成形装置の動作樹脂成形品製造方法を示すフローチャート、図5は圧縮成形装置11の動作を示す概略図、図6は冷却加圧機構17の動作を示す概略図である。
(2) Operation of Resin Molding Apparatus of the Present Embodiment and Resin Molded Product Manufacturing Method of the Present Embodiment Using FIGS. 4 to 6, the operation of the resin molding apparatus of the present embodiment and the resin molded article of the present embodiment A manufacturing method will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an operation resin molded product manufacturing method of the resin molding apparatus of the present embodiment, FIG. 5 is a schematic diagram showing the operation of the
まず、圧縮成形装置11において、成形型111を用いて、成形型ヒータ112により熱硬化性樹脂から成る樹脂材料Pが硬化する温度範囲内の温度に樹脂材料Pを加熱しつつ樹脂成形を行うことにより、中間成形品Mを作製する(ステップS1)。
First, in the
ここでステップS1中の動作の詳細を、図5を用いて説明する。なお、圧縮成形装置11は成形型111を2個有するが、それら2個の成形型の動作は同じである。初めに、上型1112の下面に、複数個の電子部品が実装された基板Sを、実装面を下側に向けて取り付ける(図5(a))。続いて、樹脂材料移送トレイTを下型1111と上型1112の間に搬入する(図5(b))。樹脂材料移送トレイTは、キャビティCの平面形状に対応した空間を中央に有する枠状部材の底面に、該空間を覆うように離型フィルムFを張設したものである。樹脂材料移送トレイTには樹脂材料投入部において、離型フィルムF上の前記空間内に樹脂材料Pが投入されている。
Details of the operation in step S1 will be described with reference to FIG. The
次に、下型1111と上型1112の間に搬入された樹脂材料移送トレイTを降下させたうえで、底面部材11111の側面と周壁部材11112の内側面の隙間から気体を吸引すると共に、樹脂材料移送トレイTに吸着させていたから離型フィルムFを樹脂材料移送トレイTから解放する。これにより、下型1111のキャビティCの内面を離型フィルムFで被覆すると共に、樹脂材料PをキャビティCに供給する(図5(c))。
Next, after the resin material transfer tray T carried between the
次に、成形型ヒータ112により、下型1111及び上型1112を第1所定温度に加熱する。これにより、下型1111のキャビティC内の樹脂材料Pは、初めのうちは溶融又は軟化する(図5(d))。このように樹脂材料Pが溶融又は軟化した段階で、トグルリンク117により下可動プラテン1152を上昇させる。これにより、まず、下側の成形型111の下型1111と上型1112が当接し、該上型1112が取り付けられた上可動プラテン1153が上昇し、上側の成形型111の下型1111と上型1112が当接する。さらにトグルリンク117により下可動プラテン1152を上昇させることにより、2個の成形型111をそれぞれ型締めする(図5(e))。
Next, the
このように型締めをした状態で、成形型ヒータ112により樹脂材料Pを第1所定温度に維持していると、熱硬化性樹脂である樹脂材料Pが硬化し始める(図5(f))。そして、所定時間経過すると、樹脂材料Pは形状を維持できる程度まで硬化する。この段階で型開きを行い、樹脂材料Pがある程度硬化した樹脂と基板Sから成る中間成形品Mを成形型111から取り出す(図5(g))。その際、キャビティCの内面が離型フィルムFで被覆されていることにより、中間成形品Mは下型1111から容易に離型することができる。型締めを行う時間は、使用する樹脂材料(熱硬化性樹脂)Pの材料に応じて適宜定める。
If the resin material P is maintained at the first predetermined temperature by the
図4のフローチャートに戻り、成形型111で中間成形品Mを作製した後の工程を説明する。まず、第1搬送機構12により、中間成形品Mを第2所定温度に加熱しつつ、圧縮成形装置11から温度維持室13に搬送する(ステップS2)。これにより、中間成形品Mが冷却されることが抑制され、それにより中間成形品Mに反りが生じることが抑えられる。
Returning to the flowchart of FIG. 4, a process after the intermediate molded product M is manufactured with the
次に、温度維持室13内で、中間成形品Mを第3所定温度で所定時間保持することにより、熱硬化性樹脂を完全に硬化させ、樹脂成形品PMを得る(ステップS3)。この所定時間は、使用する熱硬化性樹脂の材料に応じて適宜定める。ここで、通常、温度維持室13で1個の中間成形品Mを保持している間に、圧縮成形装置11では複数個の中間成形品Mが作製される。そこで、温度維持室13で一度に収容できる中間成形品の数を当該複数個又はそれよりも多くしておくことにより、圧縮成形装置11で中間成形品Mの作製を中断することなく連続的に行っても、作製された中間成形品Mを全て温度維持室13で収容することができる。
Next, by holding the intermediate molded product M at a third predetermined temperature for a predetermined time in the
次に、第2搬送機構14は、熱硬化性樹脂が完全に硬化した樹脂成形品PMを冷却機構15の載置台151に載置する(ステップS4)。冷却機構15では、載置台151に接触した冷却水循環機構152の管に冷却水を通過させることにより、樹脂成形品PMを冷却してゆく(ステップS5)。そして、樹脂成形品PMがある程度冷却されたものの未だ室温よりも温度が高い状態で、第3搬送機構16は冷却加圧機構17に樹脂成形品PMを搬送する(ステップS6)。
Next, the
冷却加圧機構17では、樹脂成形品PMを加圧しつつ冷却する(ステップS7)。以下、図6を用いて、ステップS7中の動作の詳細を説明する。まず、第3搬送機構16により、樹脂成形品PMを載置台171の上に載置する(図6(a))。ここで、前述のように載置台171の上面が樹脂成形品PMの基板よりも小さい平面形状を有するため、載置台171に樹脂成形品PMを載置したときに、樹脂成形品PMの一部が載置台171からはみ出す。そのため、第3搬送機構16の腕161は、このはみ出した部分の下側を支えるようにして樹脂成形品PMを移送し、載置台171に樹脂成形品PMを載置した後、樹脂成形品PMと載置台171の間に挟まれることなく抜き取ることができる。このように樹脂成形品PMを載置台171の上に載置した後、気体吸引孔175から気体を吸引することにより、樹脂成形品PMを載置台171に吸着させる。
The cooling and
次に、樹脂成形品PMの上面が上部プレート173の下面に接触するまで載置台171を上昇させると共に、下部プレート172の上面が樹脂成形品PMの下面に接触するまで該下部プレート172を上昇させる。そしてさらに載置台171及び下部プレート172を押し上げることにより、上部プレート173と、載置台171及び下部プレート172の間に樹脂成形品PMを挟んで該樹脂成形品PMを加圧する(図6(b))。それと共に、ペルチェ素子174に電流を流すことにより、上部プレート173を介して樹脂成形品PMを冷却する。ここで樹脂成形品PMを加圧する圧力は、予備実験を行うこと等により、樹脂成形品PMの反りを抑えることができ且つ樹脂成形品PMが破損しない範囲で定める。こうして、加圧及び冷却を行うことにより、樹脂成形品PMに反りが生じるのを抑えつつ樹脂成形品PMの温度を室温にすることができる。
Next, the mounting table 171 is raised until the upper surface of the resin molded product PM contacts the lower surface of the
冷却加圧機構17で室温まで冷却された樹脂成形品PMは、第3搬送機構16(又は、第3搬送機構16及び第2搬送機構14)により完成品収容部18に搬送され、完成品収容部18に収容される(ステップS8)。以上の動作により、1個の樹脂成形品PMが完成する。そして、以上の動作を連続的に行うことにより、複数個の樹脂成形品PMが連続的に製造される。
The resin molded product PM cooled to room temperature by the cooling and
(3) 樹脂成形ユニットの一例
次に、図7を用いて、樹脂成形装置10の変形例である樹脂成形ユニット30を説明する。本変形例の樹脂成形ユニット30は、材料受入モジュール31、成形モジュール32、及び払出モジュール33を有する。材料受入モジュール31は、樹脂材料P及び基板Sを外部から受け入れて成形モジュール32に送出するための装置であって、基板受入部311と、樹脂材料移送トレイT(図5(b)参照)に樹脂材料Pを供給する樹脂材料供給装置312を有する。成形モジュール32は、1組の樹脂成形ユニット30に1個又は複数個設けられており、1個の成形モジュール32には前述の圧縮成形装置11が1台設けられている。図7には成形モジュール32が3台示されているが、樹脂成形ユニット30には成形モジュール32を任意の台数設けることができる。また、樹脂成形ユニット30を組み上げて使用を開始した後であっても、成形モジュール32を増減することができる。払出モジュール33は、前述の温度維持室13、第2搬送機構14、冷却機構15、第3搬送機構16、冷却加圧機構17及び完成品収容部18を収容したモジュールである。
(3) Example of Resin Molding Unit Next, a
樹脂成形ユニット30には、材料受入モジュール31、1個又は複数個の成形モジュール32を貫いて払出モジュール33の温度維持室13の入口まで達する主搬送経路36が設けられている。また、材料受入モジュール31及び各成形モジュール32内には、主搬送経路36と当該モジュール内の装置との間で基板S、樹脂材料移送トレイT、及び中間成形品Mを搬送する副搬送経路37が設けられている。前述の第1搬送機構12は、この主搬送経路36内を各成形モジュール32から温度維持室13の入口まで移動する。また、主搬送経路36には、基板S及び樹脂材料移送トレイTを加熱することなく材料受入モジュール31から成形モジュール32に移送するための非加熱型搬送装置38が配置されている。
The
樹脂成形ユニット30の動作を説明する。基板Sは、操作者によって材料受入モジュール31の基板受入部311に保持される。非加熱型搬送装置38は、基板Sを基板受入部311から、材料受入モジュール31の副搬送経路37、主搬送経路36及び成形モジュール32のうちの1台の副搬送経路37を通って、該成形モジュール32の圧縮成形装置11に搬送し、基板Sを圧縮成形装置11の上型1112に取り付ける。続いて、樹脂材料供給装置312は樹脂材料移送トレイTに樹脂材料Pを供給する。そして、非加熱型搬送装置38は、樹脂材料Pが供給された樹脂材料移送トレイTを、樹脂材料供給装置312から材料受入モジュール31の副搬送経路37、主搬送経路36、及び先程基板Sが上型1112に取り付けられた成形モジュール32の副搬送経路37を通って、該成形モジュール32の下型1111のキャビティCに樹脂材料Pを供給する。その後、圧縮成形装置11は前述の方法により中間成形品Mを作製する。このように1台の圧縮成形装置10で圧縮成形を行っている間に、他の成形モジュール32にある圧縮成形装置10に対してこれまでと同様の操作を行うことにより、複数の成形モジュール32間で時間をずらしながら並行して中間成形品Mを作製することができる。
The operation of the
次に、第1搬送機構12は、圧縮成形装置11で作製された中間成形品Mを第2所定温度に加熱しつつ、成形モジュール32の副搬送経路37及び主搬送経路36を通って、払出モジュール33の温度維持室13に搬送する。以下、温度維持室13で樹脂を完全に硬化させて樹脂成形品PMを作製してから、樹脂成形品PMを完成品収容部18に収容するまでの動作は、樹脂成形装置10と同様である。
Next, the
この樹脂成形ユニット30によれば、単位時間当たりの樹脂成形品の生産個数に応じた個数の成形モジュール32を用いることにより、必要な個数の樹脂成形品を効率よく製造することができる。また、成形モジュール32を増設することにより、生産規模を容易に拡大することができる。
According to this
ここで示した樹脂成形ユニット30の例では払出モジュール33を1個のみ設けたが、成形モジュール32を増設した結果、温度維持室13で収容可能な個数を超えて中間成形品Mが作製される場合には、払出モジュール33を複数個設けてもよい。その場合には、主搬送経路36が複数個の払出モジュール33を貫くように、各払出モジュール33内の温度維持室13を図7で示した位置から移して設ける。
In the example of the
本発明は上記実施形態には限定されない。 The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では成形型111を2組有する圧縮成形装置11を用いたが、成形型111が1組のみ、あるいは3組以上であってもよい。また、圧縮成形装置11の代わりに移送成形装置を用いてもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、上記実施形態では、(加圧機構を有しない)冷却機構15と冷却加圧機構17という2つの冷却機構を用いたが、それらのうちのいずれか一方のみを用いてもよい。冷却方法は上述の冷却水循環機構やペルチェ素子には限らず、空冷装置等を用いてもよい。また、樹脂成形装置に冷却機構を設けずに、温度維持室13から取り出した樹脂成形品を自然に冷却するようにしてもよい。あるいは、冷却機構15や冷却加圧機構17において樹脂成形品が急激に冷却されることを防ぐために、最初の段階で室温と温度維持室13の温度の間の温度に加熱した熱媒体に樹脂成形品を接触させた状態で、徐々に熱媒体の温度を低くするように温度制御を行ってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although two cooling mechanisms, the cooling mechanism 15 (without a pressurization mechanism) and the cooling
10…樹脂成形装置
11…圧縮成形装置
111…成形型
1111…下型
11111…底面部材
11112…周壁部材
1112…上型
112…成形型ヒータ
113…断熱材
114…弾性部材
1151…基盤
1152…下可動プラテン
1153…上可動プラテン
1154…固定プラテン
116…タイバー
117…トグルリンク
12…第1搬送機構
121…搬送機構ヒータ
13…温度維持室
14…第2搬送機構
15…冷却機構
151…冷却機構の載置台
152…冷却水循環機構
16…第3搬送機構
161…第3搬送機構の腕
17…冷却加圧機構
171…冷却加圧機構の載置台
172…下部プレート
173…上部プレート
174…ペルチェ素子
175…気体吸引孔
18…完成品収容部
30…樹脂成形ユニット
31…材料受入モジュール
311…基板受入部
312…樹脂材料供給装置
32…成形モジュール
33…払出モジュール
36…主搬送経路
37…副搬送経路
38…非加熱型搬送装置
F…離型フィルム
M…中間成形品
P…樹脂材料
PM…樹脂成形品
S…基板
T…樹脂材料移送トレイ
DESCRIPTION OF
Claims (10)
a) キャビティが設けられた第1の型と、成形対象物を装着する成形対象物装着部を備える第2の型から成る成形型と、
b) 前記成形型を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱する成形型加熱機構と、
c) 前記成形型で作製される、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を収容し、前記温度範囲内の温度に維持する温度維持室と、
d) 前記中間成形品を、室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記成形型から前記温度維持室に搬送する中間成形品搬送機構と
を備えることを特徴とする樹脂成形装置。 An apparatus for performing resin molding by sealing a molding object with a thermosetting resin,
a) a mold comprising a first mold provided with a cavity, and a second mold having a molding object mounting portion for mounting the molding object;
b) a mold heating mechanism for heating the mold to a temperature within a temperature range in which the thermosetting resin is cured;
c) a temperature maintaining chamber for storing an intermediate molded product made of the molding object and made of the thermosetting resin that is not completely cured, and is maintained at a temperature within the temperature range;
d) a resin comprising an intermediate molded product transport mechanism that transports the intermediate molded product from the mold to the temperature maintaining chamber while maintaining the intermediate molded product at a temperature higher than room temperature and not more than an upper limit of the temperature range. Molding equipment.
成形型を用いて、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱しつつ樹脂成形を行うことにより、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を作製する中間成形品作製工程と、
前記中間成形品を、室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ成形型から温度維持室に搬送する中間成形品搬送工程と、
前記中間成形品を、前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持することで前記熱硬化性樹脂を完全に硬化させることにより樹脂成形品を作製する樹脂硬化工程と
を有することを特徴とする樹脂成形品製造方法。 A method for producing a resin molded product by sealing a molding object with a thermosetting resin,
Intermediate molding consisting of a molding object and the thermosetting resin that is not completely cured by performing resin molding while heating to a temperature within a temperature range in which the thermosetting resin is cured using a mold. Intermediate molded product production process for producing products,
An intermediate molded article conveying step of conveying the intermediate molded article from the mold to the temperature maintaining chamber while maintaining the intermediate molded article at a temperature higher than room temperature and not more than the upper limit of the temperature range;
A resin curing step for producing a resin molded product by completely curing the thermosetting resin by maintaining the intermediate molded product at a temperature within the temperature range in the temperature maintenance chamber. Resin molded product manufacturing method.
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