JP3674339B2

JP3674339B2 - 樹脂成型用金型のクリーニング装置およびクリーニング方法

Info

Publication number: JP3674339B2
Application number: JP28910398A
Authority: JP
Inventors: 宏土師; 勇森迫; 哲博岩井; 潔有田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-10-12
Filing date: 1998-10-12
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2018-10-12
Also published as: JP2000117749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成型用金型のクリーニング装置およびクリーニング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子部品は、ウェハから切り出された半導体チップ（以下、単に「チップ」という）を樹脂でモールドして製造される。樹脂モールドを形成する樹脂成型装置は、上金型と下金型の間にチップをはさみ、チップを包囲するキャビティ内に溶融樹脂を圧入して樹脂モールドを形成するようになっている。そして樹脂を硬化させた後、上金型と下金型を分離して成型品を取り出すようになっている。
【０００３】
金型の表面（成型面）には樹脂が付着しやすい。付着した樹脂は成型品の形状に悪影響を与える。そこで従来は、作業者がブラシなどの清掃具でブラッシングするなどして金型の表面を手作業で適宜クリーニングしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の金型のクリーニング方法では重量のある金型を樹脂成型装置から取りはずして入念にクリーニングしなければならないため作業者の労働負担が大きく多大な時間を要するものであった。またクリーニング作業中に金型を落下させて傷つけやすく、更には使用直後の金型は一般に高温（１８０°Ｃ程度）であるため手作業によるクリーニングは危険であるなどの問題点があった。
【０００５】
また金型には、樹脂をキャビティに圧入するための湯道に通じる孔部や、成型品を金型から取り出すためのエジェクタピンを挿入する孔部などが形成されており、これらの孔部の縁部や内部に樹脂がこびり付きやすいものであるが、従来の手作業によるクリーニング方法では、このような縁部や内部にこびり付いた樹脂をきれいに除去しにくいものであった。このような問題は、電子部品の樹脂モールドの成型に限らず、殊に精密な成型精度が要求される樹脂成型装置一般に見られるものであった。
【０００６】
したがって本発明は、金型の成型面、殊に金型の孔部の縁部に付着した樹脂をきれいにクリーニングできる樹脂成型用金型のクリーニング装置およびクリーニング方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、樹脂成型用金型の成型面を覆うカバー手段と、このカバー手段の内部に有機物分解ガスを供給するガス供給手段と、前記カバー手段内に供給された有機物分解ガスを大気圧と同等もしくは大気圧よりも高いガス圧に保たれた条件下で活性化する有機物分解ガス活性化手段とを備え、前記有機物分解ガス活性化手段が高周波の電圧を電極に印加することにより有機物分解ガスをプラズマ化する放電手段であることを特徴とする樹脂成型用金型のクリーニング装置である。
【０００８】
また本発明は、金型の成型面をカバー手段で覆い、このカバー手段内に有機物分解ガスを供給し、この有機物分解ガスを高周波の電圧を電極に印加することにより有機物分解ガスをプラズマ化する放電手段により活性化させて前記成型面を有機物分解ガスにさらし、金型の孔部からガスを外部へ流出させながら有機物分解ガスで前記成型面に付着する有機物を分解することを特徴とする樹脂成型用金型のクリーニング方法である。
【０００９】
上記構成によれば、金型の成型面をカバー手段内の有機物分解ガスや活性化された有機物分解ガスにさらし、ガスを金型の孔部から外部へ流出させながら、孔部の縁部などに付着する有機物を効果的に分解してクリーニングすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の樹脂成型装置の開放状態の断面図、図２は同樹脂成型装置の閉鎖状態の断面図、図３は同樹脂成型装置のクリーニング装置の断面図、図４は同樹脂成型装置のクリーニング状態の説明図である。
【００１１】
まず図１を参照して樹脂成型装置の全体構造を説明する。図１において、１は上型本体であり、その下面には上金型２が装着されている。上金型２の下面にはキャビティ３が形成されている。上型本体１は、図外の上下動手段により上下動する。
【００１２】
４は下型本体であり、その上面には下金型５が装着されている。下金型５の上面にはキャビティ６が形成されている。下金型５の中央には孔部７が形成されており、孔部７には樹脂を押し上げるためのプランジャ８が収納されている。また下金型５の孔部１０（図４も参照）にはエジェクタピン９が挿入されている。
【００１３】
モールド樹脂の成型は次のようにして行われる。チップを搭載した基板を下型上にセットして上型本体１を下降させて上金型２と下金型５を接合する。この状態で、上金型２のキャビティ３と下金型５のキャビティ６を接合し、その内部にチップが配置される。そこでプランジャ８を上昇させて溶融樹脂をキャビティ３，６内に圧入する。プランジャ８が挿入された孔部７は湯道（図外）でキャビティ３，６と通じており、溶融樹脂はこの湯道を通ってキャビティ３，６に圧入される。
【００１４】
キャビティ３，６内の溶融樹脂が硬化したならば、上型本体１と下型本体４を分離し、エジェクタピン９を上昇させる。すると下金型５上の成型品はエジェクタピン９で突き上げられて下金型５から取り出される。
【００１５】
以上のようにして成型品は形成されるが、上記成型作業を繰り返す間に、金型の成型面（上金型２の下面、下金型５の上面）には有機物である樹脂が付着する。殊にエジェクタピン９が挿入された孔部１０の縁部、湯道の縁部、プランジャ８の孔部７の縁部には樹脂がこびり付きやすい。こびり付いた樹脂は成型品の形状に悪影響を及ぼすのでクリーニングして除去する必要がある。そこで次に、上金型２と下金型５の成型面をクリーニングするクリーニング装置について説明する。
【００１６】
図１において、１１は筒形のケースであり、その内部には放電用の電極１２，１３が設けられている。ケース１１は上金型２と下金型５の成型面を覆って処理空間を確保するためのカバー手段となるものである。一方の電極１２は高周波電源１４に接続されており、他方の電極１３は接地部１５に接地されている。電極１２，１３、高周波電源１４などは放電手段であり、ケース１１内の有機物分解ガスを活性化する有機物活性化手段を構成する。ケース１１の上部と下部には金属性のメッシュ１６が設けられている。このメッシュ１６はイオンシールド手段となるものである。
【００１７】
ケース１１にはガス供給手段としてガスボンベ２０がパイプ１９によって接続されている。ガスボンベ２０とケース１１の間のパイプ１９には、減圧器２１、流量計２２、ガスバルブ２３が接続されている。流量計２２はガスボンベ２０からケース１１内へ送られるガスの流量を調整するものであり、流量によってケース１１内の圧力を設定するものである。したがって流量計２２がガス圧制御手段となっている。ガスボンベ２０は有機物分解ガスであるプラズマ発生用ガスをケース１１に供給する。本形態では、ガスボンベ２０にはヘリウムＨｅと酸素Ｏ₂が体積比で９：１の比率で収納されており、ヘリウムＨｅをベースガスにしている。
【００１８】
ケース１１には、排気バルブ２４を介して真空ポンプ２５が接続されている。またケース１１には、大気開放バルブ２６および圧力計２７が接続されている。圧力計２７は制御部２８を介して流量計２２に接続されている。圧力計２７はケース１１内のガス圧を測定する。制御部２８は圧力計２７の測定結果にしたがい、ケース１１内のガス圧がケース１１外の圧力（大気圧）と同等もしくはこれよりもわずかに高い圧力となるように流量計２２を制御する。２９はケース１１の端面に装着されたシール用のパッキンである。
【００１９】
次に上金型２と下金型５の成型面のクリーニング動作を説明する。図２および図３に示すように、ケース１１を上型本体１と下型本体４の間に配置し、上型本体１と下型本体４を相対的に上下動作をさせてケース１１を両者の間にはさみ込む。これにより、上金型２と下金型５の成型面はケース１１で完全に覆われる。
【００２０】
次に真空ポンプ２５を駆動してケース１１内を真空引きして内部の空気を排気した後、ガスボンベ２０からケース１１内にガス（ヘリウムと酸素）を供給する。また圧力計２７でケース１１内のガス圧を測定し、測定結果に基づいて、望ましくはケース１１内のガス圧がケース１１外のガス圧よりもやや高い圧力になるように制御部２８で流量計２２を制御する。例えばケース１１外の圧力を１気圧とすれば、ケース１１内の圧力は１．０１気圧程度である。ここで、下金型５には、プランジャ８を挿入する孔部７やエジェクタピン９を挿入する孔部１０が形成されており、これらの孔部７，１０は下金型５を貫通して外部に連通している。したがってケース１１内のガス圧が外部の大気圧と同等もしくはこれよりも高くなるように制御部２８で流量計２２を制御すれば、ケース１１内のガスは孔部７，１０を通り、外部へわずかづつ吹き出して流出する（図３の矢印Ａ，Ｂを参照）。この場合、ガスの流出量が大きくなるとガスボンベ２０内のガスを必要以上に消費し、経済的に損であるから、上述したようにケース１１内のガス圧が大気圧と同等もしくはこれよりもわずかに高くなる程度にコントロールし、ガスの流出量をできるだけ少なくすることが望ましい。
【００２１】
さて、ケース１１内にガスを供給しながら、電極１２に高圧高周波の電圧を印加する。するとケース１１内のガスは電離してイオンとなる。図３および図４はこのようなプラズマ状態を示している。ガスボンベ２０から供給されたヘリウムＨｅと酸素Ｏ₂は電離し、ヘリウムイオンＨｅ⁺、活性酸素（酸素ラジカル）Ｏ^*、電子ｅ^-が生じている。ここで、ヘリウムＨｅは大気圧付近でもプラズマ化しやすいという特性を有し、かつ安全・安価であるという利点を有しているので、ヘリウムＨｅをベースガスとして使用している。また酸素ラジカルＯ^*は有機物の酸化分解力が大きいという特性を有している。有機物の酸化分解力の大きいガスとしては、酸素以外にもフッ素や塩素などもあり、これらも使用することができる。図３および図４において、Ｋは下金型５の孔部１０の縁部（入口部）や内部に付着した有機物（樹脂）である。
【００２２】
図４において、下金型５の上面（成型面）はメッシュ１６でイオンシールドされているので、イオンであるＨｅ⁺、Ｏ^-、ｅ^-はこの上面に到達しない。これに対し酸素ラジカルＯ^*は電気的に中性であるからメッシュ１６を通過し、ケース１１内にさらされた成型面の有機物Ｋに衝突してこれを酸化分解させる。
【００２３】
ここで、ケース１１内のガス圧を外部の大気圧と同等もしくはこれよりもわずかに高くしておくと、ケース１１内のガスは図４において矢印Ｃで示すように孔部１０に流入し、孔部１０内を通って外部に流出する（図３の矢印Ｂ）。したがってこのようなガス圧に保たれた条件下でケース１１内に供給されたガスを放電手段でプラズマを発生させて活性化すると、このガスに含まれる酸素ラジカルは孔部１０の縁部や内部に付着する有機物Ｋに接触し、これらを酸化分解させてクリーニングする。孔部７についても孔部１０と同様にクリーニングが行われる。孔部７，１０の縁部（入口部）付近には有機物Ｋが付着しやすいが、本方法によればこれらの有機物Ｋを効果的にクリーニングできる。
【００２４】
クリーニングが終了したならば、ガスボンベ２０からケース１１へのガスの供給を停止し、大気開放バルブ２６を開く。するとケース１１内は大気圧となり、そこで上型本体１を上昇させてケース１１から分離し、ケース１１を上型本体１と下型本体４の間から取り出す。以上によりクリーニング作業は終了し、樹脂成型作業を再開する。
【００２５】
なお本形態では、有機物分解ガスとしてヘリウムと酸素を使用しているが、使用する有機物分解ガスの種類はこれらに限定されない。しかしながら上述したように、有機物分解ガスとしてはヘリウムと酸素の混合ガスを用いることが望ましい。
【００２６】
（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の樹脂成型用金型のクリーニング装置の断面図である。実施の形態１の要素と同一要素には同一符号を付している。ケース１１の内部には筒状の絶縁体３０が設けられており、絶縁体３０の上部と下部には多孔状の電極３１，３２が設けられている。ケース１１は接地部１５に接地されており、また電極３１，３２は高周波電源１４に接続されている。またケース１１の上部と下部にはイオンシールド手段として金属製の多孔板３３が装着されている。
【００２７】
本形態の動作は実施の形態１と同様であって、ガスボンベ２０からガス（ヘリウムと酸素）を供給し、かつケース１１内を外部の圧力と同等もしくはこれよりもやや高い正圧に保ってガスをプラズマ化し、上金型２と下金型５の表面をクリーニングする。
【００２８】
（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３の樹脂成型装置の開放状態の断面図、図７および図８は同樹脂成型装置のクリーニング中の断面図である。実施の形態１，２の要素と同一要素には同一符号を付している。
【００２９】
図６において、ケース１１Ａは有蓋無底であり、その内部に電極３１，３２が設けられている。一方の電極３１はノズル３４の下部に装着されており、ノズル３４内にガスボンベ２０からガスが供給される。このケース１１Ａは上下反転手段（図外）により上下反転自在である。
【００３０】
図７は、下金型５の表面をクリーニングしている状態を示している。この場合、ケース１１Ａの開放された無底面を下金型５上に接地させて下金型５の上面を覆う。そしてガスボンベ２０から供給されたガスをイオン化し、ケース１１Ａ内にさらされた下金型５の上面をクリーニングする。勿論この場合も、ケース１１Ａ内は外部の圧力と同等もしくはこれよりもやや高い正圧に保たれる。
【００３１】
図８はケース１１Ａを上下反転させ、上金型２の表面に接地させてこの表面をクリーニングしている状態を示している。したがって本形態によれば、上金型２と下金型５の一方のみを選択的にクリーニングすることができる。
【００３２】
（実施の形態４）
図９は本発明の実施の形態４の樹脂成型用金型のクリーニング装置の断面図である。本形態のクリーニング装置の構造は実施の形態３と同じであるが、ケース１１Ｂはケース１１Ａよりも小型であり、移動手段（図外）により水平方向に移動自在となっている。したがってケース１１Ｂを上金型２や下金型５の任意の位置に接地させて任意のエリアを覆い、それらの表面を局所的にクリーニングすることができる。勿論この場合も、ケース１１Ｂ内は外部の圧力と同等もしくはこれよりもやや高い正圧に保たれる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、ケース内の有機物分解ガスを金型の孔部から外部へわずかづつ流出させながら金型の成型面をクリーニングするようにしているので、孔部の縁部（入口部）や内部などの有機物の付着しやすい箇所や従来方法ではクリーニングしにくい箇所を効果的にクリーニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の樹脂成型装置の開放状態の断面図
【図２】本発明の実施の形態１の樹脂成型装置の閉鎖状態の断面図
【図３】本発明の実施の形態１の樹脂成型装置のクリーニング装置の断面図
【図４】本発明の実施の形態１の樹脂成型装置のクリーニング状態の説明図
【図５】本発明の実施の形態２の樹脂成型用金型のクリーニング装置の断面図
【図６】本発明の実施の形態３の樹脂成型装置の開放状態の断面図
【図７】本発明の実施の形態３の樹脂成型装置のクリーニング中の断面図
【図８】本発明の実施の形態３の樹脂成型装置のクリーニング中の断面図
【図９】本発明の実施の形態４の樹脂成型用金型のクリーニング装置の断面図
【符号の説明】
２上金型
５下金型
７，１０孔部
１１，１１Ａ，１１Ｂ，４０ケース
２０ガスボンベ
２２流量計
２７圧力計
２８制御部

Claims

樹脂成型用金型の成型面を覆うカバー手段と、このカバー手段の内部に有機物分解ガスを供給するガス供給手段と、前記カバー手段内に供給された有機物分解ガスを大気圧と同等もしくは大気圧よりも高いガス圧に保たれた条件下で活性化する有機物分解ガス活性化手段とを備え、前記有機物分解ガス活性化手段が高周波の電圧を電極に印加することにより有機物分解ガスをプラズマ化する放電手段であることを特徴とする樹脂成型用金型のクリーニング装置。
前記有機物分解ガスが酸素、フッ素、塩素のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１記載の樹脂成型用金型のクリーニング装置。
前記有機物分解ガスがベースガスとしてヘリウムを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成型用金型のクリーニング装置。
金型の成型面をカバー手段で覆い、このカバー手段内に有機物分解ガスを供給し、この有機物分解ガスを高周波の電圧を電極に印加することにより有機物分解ガスをプラズマ化する放電手段により活性化させて前記成型面を有機物分解ガスにさらし、金型の孔部からガスを外部へ流出させながら有機物分解ガスで前記成型面に付着する有機物を分解することを特徴とする樹脂成型用金型のクリーニング方法。
前記有機物分解ガスが酸素、フッ素、塩素のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４記載の樹脂成型用金型のクリーニング方法。
前記有機物分解ガスがベースガスとしてヘリウムを含むことを特徴とする請求項４記載の樹脂成型用金型のクリーニング方法。