JP4120473B2 - Molding method and mold for fine molded product, and molded product manufactured by the method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微細形状を有する樹脂成形品と成形品を成形するための成形型及び成型方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、微細形状を有する樹脂成形品を成形し、できた成形品を変形やクラックを生じさせることなく成形型から離型させる成形方法が工夫して行われている。例えば、半導体素子の樹脂封止成形後に離型させる方法について、図12を参照して説明する(例えば、特許文献1参照)。図12(a)に示すように、リードフレーム121を間に挟み込んだ状態でパーティラインPLで突き合わせた上型101と下型104によりキャビテイ空間103、106が形成される。このキャビティ空間に、図12(b)に示すように、樹脂122が充填される。樹脂が硬化した後、図12(c)に示すように、上型101と下型104が上下に分離され、間隙130が形成される(予備型開工程)。この間隙は、キャビティ空間に形成された隙間空間131が、下型104に設けられたシール材107によって封止される程度の隙間である。このような状態で、上型101、下型104に設けられたエア導入通路102、105から圧縮エアが吹き込まれる。この圧縮エアによって硬化した樹脂123が成形型から離型される。その後、図12(d)に示すように、成形品124が成形型から取り出される。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−187175号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図12や特許文献1に示されるような成形方法や、離型方法においては、次のような問題がある。上型と下型と突き合わせてキャビティを構成する場合、キャビティの全周囲において上型・下型の対向面を均一に突き合わせて封止することが難しい。突き合わせ面による十分な封止構造が構成できない場合、ごく微小な隙間から低粘度の封止樹脂が流出するため、成形品への圧力付与ができないという問題がある。
【0005】
また、流出した樹脂が圧縮エアの導入通路を塞ぐため、成形品を離型できない可能性がある。また、予備型開工程において、樹脂成形品と上型間、及び樹脂成形品と下型間に同程度の隙間が常に生じるということはなく、樹脂成形品は上下のどちらか一方に片寄った状態で隙間が生じる。その結果、気体が片方の隙間に選択的に出り込み、成形毎に上型部で離型したり、下型部で離型したりするので、安定した離型作業を行うことができないという問題がある。
【0006】
本発明は、上記課題を解消するものであって、簡単な構成により微細形状を有する成形品を変形/破損することなく型から離型できる微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品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及び発明の効果】
上記課題を達成するために、請求項1の発明は、表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いてその凹凸形状が転写された成形品を圧縮又は射出圧縮成形する方法において、前記成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を前記成形型の所定位置に配置するステップと、前記ステップの後、前記キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させると共に、前記成形型により前記キャビティ内の樹脂を前記キャビティ部材と共に圧縮して成形品を成形するステップと、前記成形品を成形するステップの後、前記成形型の凹凸形状を施した面から前記成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより、前記成形型から成形品を離型させる離型ステップとを有する圧縮又は射出圧縮成形方法である。
【0008】
上記方法においては、成形型の凹凸形状を施した面から成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより成形型から成形品を離型させるので、離型時に成形品の凹凸形状が転写された面とその面に接する凹凸形状を有する成形型の面との間に確実に加圧気体を圧入してその面間で離型を行うことができる。他の面間に加圧気体が回り込むことなく、成形品の微細な凹凸形状が転写された面が最初に離型されるので、成形品全体の離型が確実、かつ容易となり、安定した離型が可能となり、離型時の成形品の欠けの防止や、成形作業の効率化が図れる。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記離型ステップは、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すステップを有するものである。
【0010】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出すので、キャビティ部材と成形品との間の接合力が強い場合であっても、離型時に成形品の欠けや変形を生じることなく成形品を成形型から取り出すことができる。また、成形毎に又は成形品毎にキャビティ部材を交換することにより、成形品の材質に応じたキャビティ部材を選定でき、成形樹脂変更の場合においても成形型の変更の必要がなくなる。
【0011】
請求項3の発明は、請求項2に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記離型ステップでの加圧気体の噴出は、前記キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で行うものである。
【0012】
上記方法においては、キャビティ部材のガラス転移温度近傍の温度で加圧気体の噴出を行うので、加圧気体の熱で軟化したキャビティ部材と成形型との密着性が上がり、加圧気体の気密性をより確実に確保でき、加圧気体を効率的に成形品の離型に用いることができる。
【0013】
請求項4の発明は、請求項2に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、注入した樹脂液を保持する底のあるキャビティを備えたものを用いるものである。この方法においては、底のあるキャビティにより成形材料の樹脂漏れを防止できる。
【0014】
請求項5の発明は、請求項2に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、側壁が逆テーパとなっているキャビティを備えたものを用いるものである。この方法においては、キャビティ側壁の逆テーパ部分により成形品が保持されるので、離型時に成形品がキャビティ部材から分離することなく、成形品と成形型との間で確実に離型できる。
【0015】
請求項6の発明は、請求項2に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、成形時の収縮率が成形品よりも大きい樹脂材料を用いるものである。
【0016】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出す場合に、収縮したキャビティ部材により成形品を保持して確実に取り出すことができる。
【0017】
請求項7の発明は、請求項2に記載の圧縮又は射出圧縮成形方法において、前記キャビティ部材として、成形品と同じ母材の樹脂を用いるものである。
【0018】
上記方法においては、離型の後に成形品をキャビティ部材と共に成形型より取り出す場合に、キャビティ部材と成形品との接触部にゆるみが発生することがなく、キャビティ部材により成形品を保持して確実に取り出すことができる。
【0019】
請求項8の発明は、キャビティ内に樹脂液を注入し、その樹脂液を硬化させて樹脂成形を行う成形型であって、下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を有する上型と、前記上型の周囲に上下方向摺動可能に配設したキャビティ部材押さえ型と、前記上型の微細な凹凸形状と対向する上面を有する下型と、上方に開口したキャビティを有し前記上型の微細な凹凸形状部にその開口を対向して前記下型の上面に配設されるキャビティ部材とを備えた成形型である。
【0020】
上記成形型においては、上型の下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を備え、キャビティ部材押さえ型を上型の周囲に上下方向摺動可能に配設し、上方に開口したキャビティを上型の微細な凹凸形状部に対向して下型の上面に配設するキャビティ部材をの周辺部を抑える構成としているので、表面に微細な凹凸形状が転写された成形品を次のように効率よく製造することができる。上型とキャビティ部材押さえ型とにより、キャビティ内に樹脂液を注入して硬化させた樹脂を、圧縮成形した後、加圧気体噴出口から成形品の凹凸形状が転写された面とその面に接する凹凸形状を有する成形型の面との間に確実に加圧気体を圧入してその面間で離型を行うことができる。
【0021】
また、成形品の凹凸形状が転写された面側から加圧気体を噴出し、また、キャビティ部材がキャビティ部材押さえ型により抑えられて加圧気体の機密性が保たれるので、他の面間に加圧気体が回り込むことなく、成形品の微細な凹凸形状が転写された面が最初に離型される。従って、この成形型を用いると、成形品全体の離型が確実、かつ容易となり、安定した離型が可能となり、成形品の離型時の欠けの防止や、成形作業の効率化が図れる。
【0022】
請求項9の発明は、請求項8に記載の成形型において、押さえ型の表面でかつ噴出口よりも外側に、上型と樹脂成形された成形品との接触界面を包含する空間を気密封止するためのシール材を備えたものである。この成形型においては、離型のための加圧気体の気密性を確保して安定した離型ができる。
【0023】
請求項10の発明は、請求項9に記載の成形型において、前記シール材が、成形品よりも低い弾性率を有する材質で構成されたものである。この成形型においては、上記効果に加え、加圧気体(圧縮気体)の圧力が大きくなり過ぎた場合に、シール材が変形することにより加圧気体を逃がすことができ、異常圧力による成形品の塑性変形を防ぐことができる。
【0024】
請求項11の発明は、請求項8に記載の成形型において、前記噴出口が、前記キャビティ部材の開口を避けて配置されているものである。この成形型においては、圧縮成形時に、樹脂液が離型時に用いる加圧気体噴出口に流入することがなく、効率的に離型を行うことができる。
【0025】
請求項12の発明は、請求項8に記載の成形型において、前記噴出口に連通する溝が、前記上型の下面に設けられているものである。この成形型においては、加圧気体を上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面に均等な圧力で噴出することができ、離型時の成形品の変形を抑えることができ、また離型を安定して行うことができる。
【0026】
上述のいずれかの製造方法を用いて成形された成形品は、上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面を加圧気体を用いて確実に離型したものなので、微細な凹凸形状を転写した面に傷がなく、信頼性の高い品質のばらつきの少ない成形品となっている。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る微細成形品の成形方法と成形型及びその方法により製造された成形品について図面を参照して説明する。まず、成形方法の概要について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法の工程フローを示す。本方法による成形品は、表面に微細な凹凸形状を施した成形型を用いて樹脂材料を圧縮又は射出圧縮してその凹凸形状を転写して形成される。上下に分離した成形型の間に、成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を下成形型(下型)の所定位置に配置する(S1)。次に、キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させ(S2)、成形型を閉じてキャビティ内の樹脂を圧縮して成形品を成形する(S3)。次に、成形型の凹凸形状を施した面から成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出して成形品を離型させる(S4)。その後、成形型を上下に型開きして成形品をキャビティ部材とともに取り出して工程が終了する(S5)。
【0028】
成形型について説明する。図2は本発明の一実施形態に係る成形型の構成を示し、図3はその変形例の構成を示す。両図とも、成形品9を離型した状態を示している。図2に示す成形型は、上型1、その周りのキャビティ部材押さえ型4、下型6、下型6の上に載置して用いられるキャビティ部材7などからなる。上型1は、成形機のダイプレート10に設置されている。上型1の下面には微細な凹凸形状部2が配設され、その外側には下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口3が配設されている。下型6は、上型1の微細な凹凸形状部2と対向する上面を有している。キャビティ部材7は、上方に開口した孔からなる底のないキャビティ71を有し、上型1の微細な凹凸形状部2にその開口を対向させて、下型6の上面に配設される。これにより、下型6の上面平面部によってキャビティ部材7のキャビティ71に底部が構成される。
【0029】
また、キャビティ部材押さえ型4は、上型1の周囲において上下方向に摺動可能に配設されている。キャビティ部材押さえ型4と上型1とが対向して互いに摺動する面には、例えばOリングからなるシール材5が設けられている。
【0030】
成形機の動作を説明する。成形時には、ダイプレート10が上方から下降した状態で、上型1の下面18(及びそこに設けられた微細凹凸形状部2)が、ダイプレート10の付勢力により、キャビティ部材7(及びキャビティ内の樹脂)を圧縮する。また、キャビティ部材押さえ型4は、成形機のダイプレート10に設けられたばね部材11によって下方に付勢されており、そのばね部材11の付勢力により、キャビティ部材7に当接している。
【0031】
離型時には、上下の成形型、シール材5,キャビティ部材7,キャビティ部材7、及びキャビティ部材押さえ型4によって封止された空間が形成される。キャビティ部材押さえ型4は、ばね部材11による付勢力によって上型1から下方に突出しており、その先端部分がキャビティ部材7の周辺部に当接した面は、加圧気体を封止するシール面となっている。
【0032】
また、離型後の型開きは、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて、成形機のダイプレート10を上昇させて行われる。型開き動作の開始は、加圧気体の圧力を検知するか、図示しないダイプレートの駆動源にかかる負荷を検知することによって行われる。
【0033】
次に、図3に示す成形型について説明する。この成形型のキャビティ部材押さえ型4は、ばね部材を介さずに成形機のダイプレート10に設置されている。また、上型1は、ダイプレート10に設置された、例えば油圧シリンダやエアシリンダからなる駆動源12で駆動されるシリンダロッド13に設置されている。前出の図2に示したものと、上型1及びキャビティ部材押さえ型4の上下駆動、又は付勢方法が異なるが、これらの型の機能は同じである。
【0034】
この成形型における離型後の型開きは、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて、ダイプレート10に設置された駆動源12を駆動して行われる。型開き動作の開始は、加圧気体の圧力を検知するか、駆動源12にかかる負荷を検知することによって行われる。
【0035】
次に、成形型の動きと合わせて樹脂成形の工程を説明する。図4(a)〜(g)は成形型の断面により成形工程を順に示している。まず、図4(a)に示す型開き状態で、図4(b)に示すようにキャビティ部材7を下型6の平面で構成された上面に設置する。これにより、下型6の上面平面部によってキャビティ部材7のキャビティ71に底部が構成される。このとき、上型1の凹凸形状部2にキャビティ部材7のキャビティ71の開口が対向するように配置する。また、上型1に設けられた、図示しない圧空源と連通した噴出口3の延長方向は、キャビティ71の内部方向(点P方向)になっている。
【0036】
続いて、図4(c)に示すように、キャビティ71内に成形用の樹脂8を投入する。この投入方法として、成形型が開いた状態で樹脂投入する方法の他に、成形型を閉じた状態で射出成形機やトランスファ成形機等を用いて、閉じたキャビティ71内に樹脂を注入してもよい。樹脂注入に続いて、上型1を下降させ、図4(d)に示すように、樹脂8から硬化・固化した、又は硬化・固化しつつある成形品9を加圧する。このとき、成形品9の硬化(あるいは固化)に伴って成形品9が収縮し、キャビティ71内の成形品9の体積が減少するが、その減少量に応じて、一定の加圧力を与えるように上型を下降させる。なお、上型を下降させる代わりに下型を上昇するようにしてもよい。
【0037】
この圧縮成形の工程において、キャビティ部材7が成形型1,6よりも小さい弾性率を有する材料(例えば、エラストマー又は樹脂材料)で構成されているため、上型の下降に追従して、キャビティ部材が変形することができる。その結果、成形品9に対し、上型1の微細凹凸形状部2の微細形状を成形品に十分に転写できる加圧力を加えることが可能となる。また、キャビティ部材7が、成形型1,6よりも小さい弾性率を有する材料(例えば、エラストマーや樹脂材料)で構成されているため、キャビティ71内を封止することができるので、低粘度の成形樹脂がキャビティ71から漏れ出すことがない。また、キャビティ部材7を成形品の材質に応じて選定できるので、成形品の樹脂変更の場合、成形型の改良を行うことなくキャビティ部材7の変更によって対応することができる。
【0038】
圧縮成形により微細形状を転写し、成形材料が硬化(あるいは固化)した後、離型工程が開始される。離型工程は、図示しない圧空源と連通した噴出口3よりキャビティ71内に向って加圧気体30を噴出して行われる。この状態において、キャビティ部材7が成形型1,6よりも小さい弾性率を有する材料(例えば、エラストマーや樹脂材料)で構成されているため、キャビティ71内がシールされる構造となり、加圧気体30がキャビティ71から漏れ出すことがない。
【0039】
このような状態で、加圧気体30の噴出に伴うキャビティ71内の圧力が上昇すると、図4(e)に示すように、圧力上昇にともなって上型1が上方に摺動し、上型1の凹凸形状部2から成形品が離型する。このような離型工程によれば、凹凸形状部2と成形品との界面Sに加圧気体が確実に流入するので、離型時に成形品の微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。このあと、、図4(f)(g)に示すように、上型1とキャビティ部材押さえ型4が、下型6から離れて、完全に型開き状態とされ、表面に転写された微細形状20を有する成形品9がキャビティ部材7と共に成形型から取り出される。
【0040】
次に、本発明の一実施形態に係る他の成形型による成形の工程を説明する。図5(a)〜(d)は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の上型1は、上述したいずれかの成形型における上型1とキャビティ部材押さえ型4とを併せ持った構造及び機能を有している。図5(a)に示すように、上型1の凹凸形状部2を有する下面18において、噴出口3と凹凸形状部2とを囲むように周状の突起15が設けられている。この突起15がキャビティ部材押さえ型4に代わる機能を有している。
【0041】
前出の図4における説明と同様に、図5(b)(c)に示すように、キャビティ71内に成型用樹脂8を投入し、上型1により成形品9に一定の加圧力を与えて、成形品9を成形する。圧縮成形の離型工程において、前記同様に噴出口3よりキャビティ71内に向って加圧気体30を噴出する。この状態において、噴出口3と凹凸形状部2とを囲むように周状の突起15を設けているので、キャビティ71を含む空間がシールされる構造となり、加圧気体30がキャビティ71から漏れ出すことがない。
【0042】
このような状態で、加圧気体30の噴出に伴うキャビティ71内の圧力が上昇すると、図5(d)に示すように、圧力上昇にともなって上型1が上方に摺動し、上型1の凹凸形状部2から成形品が離型する。離型の初期段階である上型1の上昇開始時において、上型1がキャビティ部材7から離れた状態であっても、下方に突出した突起15がキャビティ部材7に圧接された状態が維持される。従って、上型1の上昇の初期段階おいてもキャビティ71内の圧力が高く保たれており、離型がスムーズに行われる。突起15を有する上型1と、成形型1,6よりも小さい弾性率を有する材料(例えば、エラストマーや樹脂材料)で構成されたキャビティ部材7を用いたこのような離型工程によれば、凹凸形状部2と成形品との界面Sに加圧気体が確実に流入するので、離型時に成形品の微細形状転写部が破損することなく確実に離型される。
【0043】
次に、本発明の一実施形態に係る他の成形の方法を説明する。この成形方法は、上述したような圧縮又は射出圧縮成形方法におけるいずれかの離型工程において、加圧気体30の噴出を、キャビティ部材7のガラス転移温度近傍の温度で行うものである。キャビティ部材7に熱可塑性樹脂等を用いた場合、ガラス転移温度近傍において、キャビティ部材の弾性率が、キャビティ部材に当接した部材との接触面に良好なシール性能を生じるものとなる。従って、ガラス転移点温度近傍で加圧気体を噴出することにより、キャビティ空間のシール性を特に高くでき、凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。
【0044】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図6(a)〜(d)は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型におけるキャビティ部材7は、図6(a)に示すように、底72を有している。このため、図6(b)(c)に示すように、キャビティ71内に成型用樹脂8を投入し、上型1により成形品9に一定の加圧力を与え加圧する際、樹脂漏れが生じる可能性を極力低減できるので、キャビティ内の気密性をより確実とすることができる。
【0045】
また、図6(c)(d)に示すように、離型工程において、前記同様に噴出口3よりキャビティ71内に向って加圧気体30を噴出する。この状態において、キャビティ部材が有底であるためキャビティ内が確実にシールされる構造となり、加圧気体30がキャビティ71から漏れ出すことがなく、凹凸形状部2と成形品9の界面Sに加圧気体30が確実に流入するので、離型時に成形品9の微細形状転写部が破損することなく確実に離型することができる。なお、この成形型における噴出口3は、キャビティ71の開口よりも外部に加圧気体を噴出する構成になっている。この点については、後出の図9において説明する。
【0046】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図7(a)〜(d)は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型におけるキャビティ部材7は、図7(a)に示すように、逆テーパとなった側壁73により形成されたキャビティ71を有している。このようなキャビティ部材7を用いて、図6(b)〜(d)に示すように、キャビティ71内への成型用樹脂8の投入、加圧成形を行い、成形品の離型を行うとき、キャビティ部材7の逆テーパとなった側壁73が成形品9を保持するので、成形品9がキャビティ7部材から分離することなく、成形品9と上型1との界面Sで確実に離型できる。
【0047】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形について説明する。この成形方法は、キャビティ部材として成形品(成形材料)よりも成形収縮率が大きい材料の樹脂を用いるものである。成形時に樹脂が収縮する過程において、キャビティ部材と成形材料との密着圧が高くなり、キャビティ部材と成形材料との界面におけるシール性が高くなる。その結果、微細凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。成形材料として、例えば、ポリプロピレン樹脂(成形収縮率1〜1.2%)を用いた場合、キャビティ部材として、例えばオレフイン系エラストマー樹脂(成形収縮率1.5〜2.5%)等を用いると良好な成形を行うことができる。
【0048】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形について説明する。この成形方法は、キャビティ部材として成形品(成形材料)と同じ母材の樹脂を用いるものである。成形時に、キャビティ部材と成形材料とが融着し、キャビティ部材と成形材料との界面におけるシール性が高くなる。その結果、微細凹凸形状を施した成形型と成形品の離型を良好に行うことができる。
【0049】
成形材料として、例えば、フィラー入り樹脂を用いた場合、キャビティ部材としてはフィラー無し、又はフィラーの含有量が成形材料よりも少ない樹脂を用いると良好な成形を行うことができる。また、キャビティ部材として成形品(成形材料)と同じ部材の樹脂を用いない場合においても、融着可能な樹脂同士であれば、キャビティ部材と成形材料との界面における良好なシール性を得ることができ、同様の硬化が得られる。例えば、成形材料として、PMMA樹脂を用いた場合、キャビティ部材としてポリカーポネート樹脂を用いると良好な成形を行うことができる。
【0050】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図8(a)〜(e)は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の上型1には、前出の図5に示した上型1における周状の突起15にかわるものとして、図8(a)に示すように、噴出口3と凹凸形状部2とを囲むように上型1に○リング等のシール材5が設けられている。このシール材5により、上型1とキャビティ部材7との接触面において上型1の凹凸形状部2と成形品の界面Sの封止がなされる。
【0051】
このような上型1を用いて、図8(b)(c)に示すように、キャビティ71内へ成型用樹脂8を投入し、加圧成形を行うとき、シール材5が変形するため、上型1とキャビティ部材7が直接当接してキャビティ内が封止され、加圧が有効に行われる。
【0052】
また、図8(d)に示すように、成形品の離型を行うとき、キャビティ部材が成形型よりも小さい弾性率を有する材料(例えば、エラストマーや樹脂材料)で構成されているため、キャビティ内がシールされる構造となり、噴出口よりキャビティ内に向って噴出した加圧気体がキャビティから漏れ出すことがない。また、加圧気体の噴出に伴うキャビティ内の圧力上昇に応じて上型が上方に摺動するとき、上型1の微細形状を有する面において、噴出口3と凹凸形状部とを囲むように上型1と成形品9の界面Sを気密封止するためのOリング等のシール材5を備えているので、キャビティを含む空間がシールされる構造となり、加圧気体30が漏れ出すことがなく、成形品9を上型1の凹凸形状部から確実に離型することができる。
【0053】
また、図8(e)に示すように、加圧気体の圧力が大きくなり過ぎた場合、シール材5が成形品9よりも低い弾性率を有する材質で構成されているため、シール材5が変形して過剰な気体をキャビティ外に逃がすことが可能となる。これにより、成形品の塑性変形を防ぐこともできる。
【0054】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形の工程を説明する。図9(a)〜(d)は成形型の断面により成形工程を順に示している。この成形型の特徴は、図9(a)に示すように、上型1に設けられた噴出口3が、キャビティ部材7のキャビティ71の開口を避けて配置されたところにある。図9(b)に示すように、噴出口3の加圧気体噴出方向は、キャビティ部材の周辺部の点Qに向かう方向になっている。
【0055】
このような成形型を用いて、図9(b)(c)に示すように、キャビティ内へ成型用樹脂8を投入し、加圧成形を行うとき、樹脂液が噴出口3に流入することがない。噴出口3が、樹脂を投入するキャビティではなくキャビティ部材7と対向する位置にあるため、例えば、成形材料に熱硬化性樹脂等の低粘度樹脂を用いても、成型用樹脂が噴出口3から中に入り込むことがない。従って、微細形状を転写し、成形材料が硬化(あるいは固化)した後、噴出口3からキャビティ内に向って加圧気体を噴出する際、安定した再現性のある効果的な気体の噴出によって離型が確実に行われる。
【0056】
次に、本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型について説明する。図10(a)は上型の断面を示し、図10(b)その上型の凹凸形状部を有する下面の平面図を示す。この上型1は、加圧気体の噴出口3に連続したリング状の溝31を上型1の凹凸形状部2を有する下面18に、凹凸形状部2を囲むように配置している。このような溝31を有する上型1の構造によれば、凹凸形状部2の外周から均等に加圧気体をキャビティ内に噴出することができるため、成形品の転写された凹凸形状部において、離型時の成形品の変形を抑えることができ、また離型を安定して効果的に行うことが可能となる。
【0057】
また、図11(a)(b)は、上記の上型の変形例を示す。この上型1は、複数個の噴出口3を有しており、その配置は凹凸形状部2に対して対称となる位置とされている。また、それらの噴出口3は、互いにリング状の溝31で連通されている。このような複数の噴出口と溝を有する構造によれば、加圧気体を上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面により均等な圧力で噴出することができる。
【0058】
以上に説明したような成形型及び成形方法を用いて成形された成形品は、上型と樹脂成形された成形品との凹凸形状を有する接触界面を加圧気体を用いて確実に離型したものなので、微細な凹凸形状を転写した面に傷がなく、信頼性の高い品質のばらつきの少ない成形品となっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法の工程フロー図。
【図2】 本発明の一実施形態に係る成形型の構成を示す断面図。
【図3】 本発明の一実施形態に係る他の成形型の構成を示す断面図。
【図4】 (a)〜(g)は本発明の一実施形態に係る圧縮又は射出圧縮成形方法及び成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図5】 (a)〜(d)は本発明の一実施形態に係る成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図6】 (a)〜(d)は本発明の一実施形態に係る他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図7】 (a)〜(d)は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図8】 (a)〜(e)は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図9】 (a)〜(d)は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【図10】 (a)は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型の断面図、(b)は(a)に示す成形型のA−A線矢視平面図。
【図11】 (a)は本発明の一実施形態に係るさらに他の成形型の断面図、(b)は(a)に示す成形型のA−A線矢視平面図。
【図12】 (a)〜(b)は従来の成形型及び成形方法による成形を工程順に示す成形型の断面図。
【符号の説明】
1 上型
2 凹凸形状部
3 噴出口
4 キャビティ部材押さえ型
5 シール材
6 下型
7 キャビティ部材
8 樹脂
9 成形品
18 下面
30 加圧気体
31 溝
71 キャビティ
72 底
73 側壁
S 界面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a resin molded product having a fine shape and a molding die and a molding method for molding the molded product.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a molding method in which a resin molded product having a fine shape is molded and the resulting molded product is released from the mold without causing deformation or cracking has been devised. For example, a method of releasing after resin-sealing molding of a semiconductor element will be described with reference to FIG. 12 (for example, see Patent Document 1). As shown in FIG. 12A, the
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2002-187175 A
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the molding method and the mold release method as shown in FIG. 12 and
[0005]
Further, since the resin that has flowed out closes the compressed air introduction passage, the molded product may not be released. Also, in the preliminary mold opening process, there is not always the same gap between the resin molded product and the upper mold, and between the resin molded product and the lower mold, and the resin molded product is in a state of being biased to either the upper or lower side A gap occurs. As a result, gas selectively flows into one of the gaps and is released at the upper mold part or released at the lower mold part for each molding, so that stable release work cannot be performed. There's a problem.
[0006]
The present invention solves the above-described problems, and a molding method, a molding die, and a molding method for a micro-molded product that can be released from a mold without deforming / damaging a molded product having a fine shape with a simple configuration. It is an object to provide a molded product.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Effects of the Invention]
In order to achieve the above object, the invention of
[0008]
In the above method, the molded product is released from the molding die by ejecting the pressurized gas from the surface of the molding die having the uneven shape toward the molded product or the surface of the cavity member. It is possible to perform mold release between the surfaces by reliably injecting pressurized gas between the surface having the concavo-convex shape transferred thereon and the surface of the mold having the concavo-convex shape in contact with the surface. Since the surface to which the fine unevenness of the molded product is transferred is released first without the pressurized gas flowing between the other surfaces, the entire molded product is released reliably and easily, and stable release. The mold becomes possible, and it is possible to prevent chipping of the molded product at the time of mold release and to improve the efficiency of the molding operation.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the compression or injection compression molding method according to the first aspect, the mold release step includes a step of taking out the molded product together with the cavity member from the mold after the mold release.
[0010]
In the above method, the molded product is taken out from the mold together with the cavity member after the mold release, so that even when the bonding force between the cavity member and the molded product is strong, the molded product is not chipped or deformed during the mold release. The molded product can be taken out from the mold without being generated. In addition, by exchanging the cavity member for each molding or for each molded product, the cavity member can be selected according to the material of the molded product, and there is no need to change the molding die even when the molding resin is changed.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the compression or injection compression molding method according to the second aspect, the injection of the pressurized gas in the releasing step is performed at a temperature near the glass transition temperature of the cavity member.
[0012]
In the above method, since the pressurized gas is ejected at a temperature in the vicinity of the glass transition temperature of the cavity member, the adhesion between the cavity member softened by the heat of the pressurized gas and the mold is improved, and the airtightness of the pressurized gas is increased. Can be ensured more reliably, and the pressurized gas can be efficiently used for releasing the molded product.
[0013]
A fourth aspect of the present invention is the compression or injection compression molding method according to the second aspect, wherein the cavity member is provided with a cavity having a bottom for holding the injected resin liquid. In this method, the resin leakage of the molding material can be prevented by the cavity having the bottom.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the compression or injection compression molding method according to the second aspect of the present invention, the cavity member is provided with a cavity having a side wall having a reverse taper. In this method, since the molded product is held by the reverse tapered portion of the cavity side wall, the molded product can be reliably released between the molded product and the mold without being separated from the cavity member at the time of mold release.
[0015]
A sixth aspect of the present invention is the compression or injection compression molding method according to the second aspect, wherein a resin material having a shrinkage ratio at the time of molding larger than that of the molded product is used as the cavity member.
[0016]
In the above method, when the molded product is taken out of the mold together with the cavity member after the mold release, the molded product can be held and reliably taken out by the contracted cavity member.
[0017]
A seventh aspect of the present invention is the compression or injection compression molding method according to the second aspect, wherein a resin of the same base material as the molded product is used as the cavity member.
[0018]
In the above method, when the molded product is taken out of the mold together with the cavity member after the mold release, the contact portion between the cavity member and the molded product is not loosened, and the molded product is securely held by the cavity member. Can be taken out.
[0019]
The invention according to claim 8 is a mold for injecting a resin liquid into a cavity and curing the resin liquid to perform resin molding. An upper die having a jet port for jetting pressurized gas toward the surface, a cavity member pressing die disposed around the upper die so as to be slidable in the vertical direction, and a fine uneven shape of the upper die. A mold comprising: a lower mold having an upper surface; and a cavity member that has a cavity opened upward and is disposed on the upper surface of the lower mold so that the opening is opposed to the fine uneven portion of the upper mold. is there.
[0020]
In the molding die, a fine uneven portion is disposed on the lower surface of the upper die, and has a jet outlet for jetting pressurized gas downward on the outer side thereof, and the cavity member pressing die is arranged around the upper die. Since the cavity is arranged to be slidable in the vertical direction and the cavity opened upward is opposed to the fine uneven shape part of the upper mold and arranged on the upper surface of the lower mold, the peripheral part of the cavity member is suppressed, A molded product having a fine irregular shape transferred on the surface can be efficiently produced as follows. After the resin molded by injecting the resin liquid into the cavity and being cured by the upper mold and the cavity member pressing mold, the resin is compressed and formed on the surface to which the concave and convex shape of the molded product is transferred from the pressurized gas ejection port. Pressurized gas can be reliably injected between the surfaces of the forming mold having the concavo-convex shape in contact, and the mold can be released between the surfaces.
[0021]
In addition, the pressurized gas is ejected from the side of the surface of the molded product where the concave and convex shape is transferred, and the cavity member is suppressed by the cavity member holding die to maintain the confidentiality of the pressurized gas. The surface to which the fine uneven shape of the molded product is transferred is released first without the pressurized gas flowing around. Therefore, when this mold is used, it is possible to release the entire molded product reliably and easily, enabling stable mold release, preventing chipping when the molded product is released, and improving the efficiency of the molding operation.
[0022]
According to a ninth aspect of the present invention, in the molding die according to the eighth aspect, a space including the contact interface between the upper die and the resin molded molded product is hermetically sealed on the surface of the pressing die and on the outer side of the ejection port. It is provided with a sealing material for stopping. In this mold, stable release can be achieved while ensuring the airtightness of the pressurized gas for release.
[0023]
According to a tenth aspect of the present invention, in the molding die according to the ninth aspect, the sealing material is made of a material having an elastic modulus lower than that of the molded product. In this mold, in addition to the above effects, when the pressure of the pressurized gas (compressed gas) becomes too large, the pressurized gas can be released by the deformation of the sealing material, and the molded product caused by abnormal pressure Plastic deformation can be prevented.
[0024]
An eleventh aspect of the present invention is the molding die according to the eighth aspect, wherein the ejection port is disposed so as to avoid the opening of the cavity member. In this mold, at the time of compression molding, the resin liquid does not flow into the pressurized gas outlet used at the time of mold release, and the mold can be released efficiently.
[0025]
According to a twelfth aspect of the present invention, in the molding die according to the eighth aspect, a groove communicating with the jet port is provided on the lower surface of the upper die. In this mold, the pressurized gas can be ejected to the contact interface having the concavo-convex shape between the upper mold and the resin-molded molded article with equal pressure, and the deformation of the molded article at the time of mold release can be suppressed. In addition, the mold release can be performed stably.
[0026]
Above Molded using any manufacturing method The Since the molded product is a mold that reliably releases the contact interface with the concavo-convex shape between the upper mold and the resin-molded product using pressurized gas, the surface to which the fine concavo-convex shape is transferred is not damaged and is reliable. It is a molded product with high quality and little variation in quality.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a molding method and a molding die for a fine molded product according to an embodiment of the present invention and a molded product manufactured by the method will be described with reference to the drawings. First, an outline of the molding method will be described. FIG. 1 shows a process flow of a compression or injection compression molding method according to an embodiment of the present invention. The molded product according to this method is formed by compressing or injection-compressing a resin material using a molding die having a fine uneven shape on the surface and transferring the uneven shape. A cavity member having a smaller elastic modulus than that of the mold and having a cavity opened upward is disposed at a predetermined position of the lower mold (lower mold) between the upper and lower molds (S1). Next, a resin liquid is injected into the cavity and cured (S2), the mold is closed, and the resin in the cavity is compressed to form a molded product (S3). Next, a pressurized gas is ejected from the surface of the molding die having the concavo-convex shape toward the surface of the molded product or the cavity member to release the molded product (S4). Thereafter, the mold is opened up and down, the molded product is taken out together with the cavity member, and the process ends (S5).
[0028]
The mold will be described. FIG. 2 shows the configuration of a mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows the configuration of a modification thereof. Both figures show a state in which the molded product 9 is released. The molding die shown in FIG. 2 includes an
[0029]
Further, the cavity
[0030]
The operation of the molding machine will be described. At the time of molding, the
[0031]
At the time of mold release, a sealed space is formed by the upper and lower molding dies, the sealing
[0032]
Moreover, the mold opening after mold release is performed by raising the
[0033]
Next, the mold shown in FIG. 3 will be described. The cavity
[0034]
The mold opening after the mold release in the mold is performed by driving the
[0035]
Next, the resin molding process will be described together with the movement of the mold. 4 (a) to 4 (g) sequentially show the molding process by the cross section of the mold. First, in the mold open state shown in FIG. 4A, the
[0036]
Subsequently, as shown in FIG. 4C, the molding resin 8 is put into the
[0037]
In this compression molding process, the
[0038]
After the fine shape is transferred by compression molding and the molding material is cured (or solidified), the mold release process is started. The mold release process is performed by ejecting the
[0039]
In this state, when the pressure in the
[0040]
Next, a molding process using another mold according to an embodiment of the present invention will be described. 5A to 5D show the molding process in order by the cross section of the mold. The
[0041]
Similarly to the description in FIG. 4 described above, as shown in FIGS. 5B and 5C, the molding resin 8 is introduced into the
[0042]
In this state, when the pressure in the
[0043]
Next, another molding method according to an embodiment of the present invention will be described. In this molding method, the
[0044]
Next, a molding process using still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. 6 (a) to 6 (d) sequentially show the molding process by the cross section of the mold. The
[0045]
Further, as shown in FIGS. 6C and 6D, in the mold release step, the
[0046]
Next, a molding process using still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. FIGS. 7A to 7D sequentially show the molding process by the cross section of the mold. As shown in FIG. 7A, the
[0047]
Next, molding by still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. In this molding method, a resin of a material having a molding shrinkage rate larger than that of a molded product (molding material) is used as the cavity member. In the process in which the resin shrinks during molding, the contact pressure between the cavity member and the molding material increases, and the sealing performance at the interface between the cavity member and the molding material increases. As a result, it is possible to favorably release the mold having a fine uneven shape and the molded product. For example, when a polypropylene resin (molding shrinkage ratio of 1 to 1.2%) is used as the molding material, for example, an olefin elastomer resin (molding shrinkage ratio of 1.5 to 2.5%) or the like is used as the cavity member. Good molding can be performed.
[0048]
Next, molding by still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. This molding method uses a resin of the same base material as the molded product (molding material) as the cavity member. At the time of molding, the cavity member and the molding material are fused, and the sealing performance at the interface between the cavity member and the molding material is improved. As a result, it is possible to favorably release the mold having a fine uneven shape and the molded product.
[0049]
For example, when a resin containing a filler is used as the molding material, good molding can be performed if the cavity member has no filler or a resin having a filler content smaller than that of the molding material. Even when the resin of the same member as the molded product (molding material) is not used as the cavity member, good sealing performance at the interface between the cavity member and the molding material can be obtained as long as the resins can be fused. And a similar cure is obtained. For example, when PMMA resin is used as the molding material, good molding can be performed by using polycarbonate resin as the cavity member.
[0050]
Next, a molding process using still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. 8A to 8E show the molding process in order by the cross section of the mold. As shown in FIG. 8 (a), the
[0051]
As shown in FIGS. 8B and 8C, when the molding resin 8 is introduced into the
[0052]
Further, as shown in FIG. 8D, when the molded product is released, the cavity member is made of a material having an elastic modulus smaller than that of the mold (for example, an elastomer or a resin material). The inside is sealed, and the pressurized gas ejected from the ejection port into the cavity does not leak from the cavity. Further, when the upper mold slides upward in accordance with the pressure increase in the cavity accompanying the ejection of the pressurized gas, the surface of the
[0053]
Further, as shown in FIG. 8E, when the pressure of the pressurized gas becomes too large, the sealing
[0054]
Next, a molding process using still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. FIGS. 9A to 9D show the molding steps in order by the cross section of the molding die. The feature of this mold is that, as shown in FIG. 9A, the
[0055]
Using such a mold, as shown in FIGS. 9B and 9C, when the molding resin 8 is introduced into the cavity and pressure molding is performed, the resin liquid flows into the
[0056]
Next, still another mold according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 10A shows a cross section of the upper mold, and FIG. 10B shows a plan view of the lower surface of the upper mold having the uneven portion. In the
[0057]
FIGS. 11A and 11B show a modification of the upper mold. The
[0058]
The molded product molded using the molding die and the molding method as described above, the contact interface having the concavo-convex shape between the upper mold and the resin molded molded product was reliably released using a pressurized gas. As a result, there are no scratches on the surface to which the fine concavo-convex shape is transferred, and the molded product has high reliability and little variation in quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a process flow diagram of a compression or injection compression molding method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a mold according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the configuration of another mold according to an embodiment of the present invention.
4A to 4G are cross-sectional views of a molding die showing a compression or injection compression molding method according to an embodiment of the present invention and molding by the molding die in order of steps.
FIGS. 5A to 5D are cross-sectional views of a molding die showing the molding by the molding die according to one embodiment of the present invention in the order of steps.
FIGS. 6A to 6D are cross-sectional views of a molding die showing, in the order of steps, molding by another molding die according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 7A to 7D are cross-sectional views of a molding die showing, in the order of steps, molding by still another molding die according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 8A to 8E are cross-sectional views of a molding die showing molding by another molding die according to one embodiment of the present invention in the order of steps.
FIGS. 9A to 9D are cross-sectional views of a molding die showing, in the order of steps, molding with still another molding die according to an embodiment of the present invention.
10A is a cross-sectional view of still another mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a plan view of the mold shown in FIG.
11A is a cross-sectional view of still another mold according to an embodiment of the present invention, and FIG. 11B is a plan view of the mold shown in FIG.
FIGS. 12A to 12B are cross-sectional views of a molding die showing molding by a conventional molding die and molding method in the order of steps.
[Explanation of symbols]
1 Upper mold
2 Uneven shape
3 spout
4 Cavity member holding mold
5 Sealing material
6 Lower mold
7 Cavity member
8 Resin
9 Molded products
18 Bottom
30 Pressurized gas
31 groove
71 cavity
72 bottom
73 side wall
S interface
Claims (12)
前記成形型よりも小さい弾性率を有し、上方に開口するキャビティを備えたキャビティ部材を前記成形型の所定位置に配置するステップと、
前記ステップの後、前記キャビティ内に樹脂液を注入し、硬化させると共に、前記成形型により前記キャビティ内の樹脂を前記キャビティ部材と共に圧縮して成形品を成形するステップと、
前記成形品を成形するステップの後、前記成形型の凹凸形状を施した面から前記成形品又はキャビティ部材の表面に向けて加圧気体を噴出することにより、前記成形型から成形品を離型させる離型ステップとを有することを特徴とする圧縮又は射出圧縮成形方法。In a method of compressing or injection compression molding a molded product having the concavo-convex shape transferred using a mold having a fine concavo-convex shape on the surface,
Disposing a cavity member having a smaller elastic modulus than the mold and having a cavity opened upward at a predetermined position of the mold; and
After the step, injecting a resin liquid into the cavity and curing the resin, and compressing the resin in the cavity together with the cavity member by the molding die, and molding a molded product;
After the step of molding the molded product, the molded product is released from the mold by ejecting a pressurized gas from the surface of the molding die having a concavo-convex shape toward the molded product or the surface of the cavity member. And a mold release step for compression or injection compression molding.
下面に微細な凹凸形状部を配設し、その外側に下方に向けて加圧気体を噴出するための噴出口を有する上型と、
前記上型の周囲に上下方向摺動可能に配設したキャビティ部材押さえ型と、
前記上型の微細な凹凸形状と対向する上面を有する下型と、
上方に開口したキャビティを有し前記上型の微細な凹凸形状部にその開口を対向して前記下型の上面に配設されるキャビティ部材と、を備えたことを特徴とする成形型。A mold for injecting a resin liquid into the cavity and curing the resin liquid to perform resin molding,
An upper mold having a fine uneven portion on the lower surface and having a jet port for jetting pressurized gas downward on the outside thereof;
A cavity member pressing mold disposed so as to be slidable in the vertical direction around the upper mold;
A lower mold having an upper surface facing the fine irregular shape of the upper mold;
A mold having a cavity opened upward, and a cavity member disposed on the upper surface of the lower mold so as to face the fine concave-convex shape portion of the upper mold and facing the opening.
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