JP6612024B2 - 樹脂成形装置、樹脂成形方法及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成形型のキャビティに満たされた流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成することによって硬化樹脂を含む成形品を製造する、樹脂成形装置、樹脂成形方法及び樹脂成形品の製造方法に関するものである。

従来、樹脂成形装置が有する相対向する成形型を型締め及び型開きするための動力源として、電動機（electric motor ；以下「電動モータ」という。）が使用される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、「（略）電動モータの出力トルクを両金型を型締めするときにおいて所定値に規制することによって、所定の型締め圧力を得るように構成している。」ことが記載されている。樹脂成形装置には、電動モータの回転軸の回転を成形型（例えば、上型及び下型）のうちの可動型（例えば、下型）に伝達するために、タイミングベルトとボールねじとトグルリンク機構とが設けられる。電動モータの回転軸の回転がタイミングベルトとボールねじとトグルリンク機構とに順次伝わって、下型が上昇する。下型の型面と上型の型面とが型合せされた後に、電動モータは一定のトルクによって下型を押圧する。このことによって、一定の型締め圧が維持される型締め状態が継続する。本出願書類において「型締め状態」という用語は、樹脂ばりの発生等を防止するために必要かつ十分に高い所定の型締め圧によって少なくとも２つの成形型が型締めされる状態を意味する。

成形型には、熱硬化性樹脂からなる流動性樹脂が満たされるキャビティが設けられる。キャビティに流動性樹脂が満たされた状態を保ちながら、一定の型締め圧によって下型の型面と上型の型面とが押圧される。下型と上型とは、それらの成形型に内蔵されたヒータによって一定の温度（例えば、１８０°Ｃ ）に加熱されている。型締め状態が所定の時間だけ維持されることによって、加熱された流動性樹脂が硬化して硬化樹脂が形成される。電動モータの回転軸を回転させることによって成形型を型開きする。その後に、キャビティにおいて硬化した硬化樹脂を有する成形品を取り出す。特許文献２には、樹脂成形装置の一種であるモールド樹脂封止装置を対象にして、型締め状態が維持される所定の時間として、「樹脂注入が完了すると（略）、樹脂を硬化させるため、６０〜１５０秒そのままの状態で保持するキュアタイムが設けられる（略）」ことが示されている。

特開平１１−１４７２４０号公報（段落［０００３］参照） 特開平０６−１８２８０３号公報（段落［００６０］参照）

特許文献１及び２における記載から理解されるように、電動モータは、一定のトルクによって成形型を型締めする型締め状態を所定の時間、例えば、６０〜１５０秒の間維持する。言い換えれば、電動モータは６０〜１５０秒の間連続して駆動される。したがって、この間において電動モータが発生するトルクは定格トルク（電動モータが定格電圧・定格周波数で、定格出力を連続的に出す時のトルク）以下である。樹脂成形装置においては、樹脂ばりの発生等を防止するために十分に高い型締め圧が必要になる。したがって、６０〜１５０秒の間だけ型締め状態を維持するためには、大きい定格トルクを有する電動モータを使用する必要がある。このことは、次の４つの問題を引き起こす。第１の問題は、大きい定格トルクを有する電動モータが大きいので、樹脂成形装置を小型にすることが困難であることである。第２の問題は、大きい定格トルクを有する電動モータの価格が高いので、樹脂成形装置の製造コストが増大することである。第３の問題は、６０〜１５０秒の間にわたる型締め状態において、大きい定格トルクを有する電動モータを使用する必要があるので、樹脂成形装置の消費電力が増大することである。第４の問題は、大きい定格トルクを有する電動モータの消費電力が大きいので、樹脂成形装置の省エネルギー化を図れず、かつ、ランニングコスト（装置を維持・管理・稼働するための費用。維持費。）が増大することである。ランニングコストが増大することは、製品である成形品の製造原価の上昇を引き起こす。

上述した課題を解決するために、本発明に係る樹脂成形装置は、一方の型及び該一方の型に相対向する他方の型を少なくとも有する成形型に樹脂が供給された状態で、少なくとも所定の樹脂硬化時間において前記成形型の型締め完了状態を維持して樹脂成形を行う樹脂成形装置であって、前記成形型を型開きし型締めする型開閉機構と、前記型開閉機構につながり前記成形型を型開きし型締めするために設けられ、定格トルクと瞬時最大トルクとを有する電動モータと、動作させることにより前記電動モータの回転軸が回転できない状態にできるように設けられ、保持トルクを発生させて前記型締め完了状態を維持させることが可能なブレーキと、少なくとも前記電動モータ及び前記ブレーキを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記電動モータを駆動させて前記成形型を型締めし、前記電動モータに前記定格トルクを超える第１のトルクを発生させて電動型締め時間だけ前記型締め完了状態を維持させた後、前記ブレーキを動作させて前記保持トルクを発生させ、前記電動モータへの電源供給を停止させるか又は前記電動モータによるトルクを前記定格トルク以下に低下させて、前記型締め完了状態を維持させてから、前記型締め完了状態において開始された前記樹脂硬化時間の終了よりも準備時間だけ前になると、前記成形型を支えることができるように前記電動モータによるトルクを増加させた後に前記ブレーキの動作を停止させ、前記ブレーキの動作停止後に、前記成形型を型開きさせるように前記電動モータを駆動させるように制御し、前記電動型締め時間が、０．５秒以上３秒以下で前記準備時間を超えない時間である。
本発明に係る樹脂成形品の製造方法は、上記樹脂成形装置を用いて樹脂成形品を製造する製造方法であって、前記制御部により、前記電動モータを駆動させて前記成形型を型締めし、前記電動モータに前記定格トルクを超える第１のトルクを発生させて電動型締め時間だけ前記型締め完了状態を維持させた後、前記ブレーキを動作させて前記保持トルクを発生させ、前記電動モータへの電源供給を停止させるか又は前記電動モータによるトルクを前記定格トルク以下に低下させて、前記型締め完了状態を維持させてから、前記型締め完了状態において開始された前記樹脂硬化時間の終了よりも準備時間だけ前になると、前記成形型を支えることができるように前記電動モータによるトルクを増加させた後に前記ブレーキの動作を停止させ、前記ブレーキの動作停止後に、前記成形型を型開きさせるように前記電動モータを駆動させるように制御して、樹脂成形品を製造する。

本発明に係る樹脂成形装置は、上述した樹脂成形装置において、瞬時最大トルクは定格トルクの２倍以上であって３倍以下であることを特徴とする。

本発明に係る樹脂成形装置は、上述した樹脂成形装置において、保持トルクは瞬時最大トルク以上であることを特徴とする。

本発明に係る樹脂成形装置は、上述した樹脂成形装置において、ブレーキは、電動モータに設けられた内蔵ブレーキであることを特徴とする。

本発明に係る樹脂成形装置は、上述した樹脂成形装置において、成形品を成形する方式は射出成形、トランスファ成形又は圧縮成形であることを特徴とする。

本発明によれば、型締め完了状態を維持するために必要な定格トルクよりも小さい定格トルク、言い換えれば、成形型の型面同士を接触させる動作を完了するために必要かつ十分な定格トルクを有する電動モータを使用できる。このことにより、第１に、電動モータを小型化、低価格化及び省エネルギー化できる。第２に、電動モータを小型化、低価格化及び省エネルギー化できるので、樹脂成形装置を小型化、低価格化及び省エネルギー化できる。第３に、ブレーキを所定の保持時間だけ動作させながら、電動モータが定格トルク以下のトルクを発生するように電動モータを駆動して型締め完了状態を維持するので、型締め完了状態における樹脂成形装置を省エネルギー化できる。電動モータに印加する駆動電圧を遮断して型締め完了状態を維持することにより、型締め完了状態における樹脂成形装置をいっそう省エネルギー化できる。第４に、樹脂成形装置を省エネルギー化することによって樹脂成形装置のランニングコストを低減できるので、成形品の製造原価を低減できる。

本発明に係る樹脂成形装置に設けられた成形モジュールが型締めを開始した直後の状態を示す概略側面図である。 図１に示された成形モジュールが、型締めを完了した後に電動モータを使用して、電動モータが定格トルクを超え瞬時最大トルク以下の短時間駆動トルクを発生することによって所定の型締め圧による型締め状態を実現する工程を示す概略側面図である。 図１に示された成形モジュールが電動モータの内蔵ブレーキを使用して型締め状態を維持する工程を示す、概略側面図である。 図１に示された成形モジュールが型開きを開始した直後の状態を示す概略側面図である。 本発明に係る樹脂成形装置を、上型側の部材を取り除いたと仮定して示す概略平面図である。

樹脂成形装置の一種である樹脂封止装置１に設けられた成形モジュール２において、成形型１０の型締めを完了するために必要かつ十分な定格トルクＴｒと内蔵ブレーキ２０とを有する電動モータ１９を使用する。電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘは、電動モータ１９の定格トルクＴｒの２倍以上でかつ３倍以下である。内蔵ブレーキ２０の保持トルクＴｈは、電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘ以上である。電動モータ１９の定格トルクＴｒ以下のトルクによって成形型１０の型面同士を接触させる動作を完了させる。その後に、定格トルクＴｒを超えかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ以下のトルク（本出願書類において「短時間駆動トルク」という。）によって所定の電動型締め時間Ｔだけ所定の型締め圧による型締め状態を維持する。短時間駆動トルクによって型締め状態を維持する動作を開始した後に、内蔵ブレーキ２０を動作させる（ＯＮにする）。内蔵ブレーキ２０の動作を開始した後に、電動モータ２０に印加する駆動電圧を遮断する（電動モータをＯＦＦにする）。内蔵ブレーキ２０を所定の硬化時間だけ動作させることによって、電動モータをＯＦＦにした状態において所定の硬化時間だけ型締め状態を維持する。

以下、本発明に係る樹脂成形装置の実施例１について図１〜４を参照して述べる。樹脂成形装置の例として、成形型を用いて、プリント基板等の回路基板（circuit board）の上に実装された半導体チップ等のチップ状電子部品（以下「チップ」という。）を覆う封止樹脂を成形するための樹脂封止装置について述べる。この樹脂封止装置においては、樹脂成形の方式として圧縮成形が採用される。

図１を参照して樹脂封止装置１に設けられた成形モジュール２について述べる。成形モジュール２は基台３を有する。基台３には下架台４が固定される。下架台４の四隅には、上方に向かって４本のタイバー５が固定される。４本のタイバー５の上部には、下架台４に相対向する上架台６が固定される。下架台４と上架台６との間において、下架台４と上架台６とに相対向する可動台７が、昇降できるように４本のタイバー５にはめ込まれる。

上架台６の下面に上型８が固定され、可動台７の上面に下型９が固定される。上型８と下型９とは、併せて１組の成形型１０（以下単に「成形型１０」という。）を構成する。上型８と下型９とには、ヒータ（図示なし）が設けられる。下型９の上面にはキャビティ１１が形成される。キャビティ１１の内部に存在する流動性樹脂１２が、上型８と下型９とが型締めした状態において、加圧されながら加熱されることによって硬化する。このことによって、流動性樹脂１２が硬化することによって形成された硬化樹脂を含む成形品が成形される。

下架台４の上面に下側取付板１３が固定される。可動台７の下面に上側取付板１４が固定される。リンク機構１５が、下側取付板１３と上側取付板１４との間において伸縮できるようにして、下側取付板１３と上側取付板１４とに固定される。上側取付板１４の下部には凹部とベアリングとが設けられ（いずれも図示なし）、そのベアリングにボールねじ１６の端部が固定される。ボールねじ１６には、リンク機構１５に取り付けられたボールナット１７がはめ込まれる。ボールねじ１６の下部には、プーリ１８が固定される。リンク機構１５は、ボールねじ１６の回転運動を上側取付板１４の昇降運動に変換して伝達する型開閉機構である。

基台３には電動モータ１９が固定される。電動モータ１９は、電磁式ブレーキからなる内蔵ブレーキ２０を有する。電動モータ１９の回転軸２１にはプーリ２２が固定される。プーリ１８とプーリ２２とには、タイミングベルト２３が架けられている。これらの構成によって、電動モータ１９の回転軸２１が回転すると、その回転がプーリ２２、タイミングベルト２３、プーリ１８、ボールねじ１６に順次伝達される。ボールねじ１６が回転すると、ボールナット１７が昇降する。ボールナット１７が昇降することに伴って、リンク機構１５を介して上側取付板１４と可動台７と下型９とが一体になって昇降する。

電動モータ１９と内蔵ブレーキ２０とには、樹脂封止装置１全体の電力源である電源２４が接続される（電源２４と内蔵ブレーキ２０との間の配線は図示されていない）。電源２４と電動モータ１９との間には、電流計２５が接続される。電流計２５は、電動モータ１９に供給される電流値を示す。電流計２５において図示された太い線分が電流計２５の指針を示す。図１における電流計２５は、電動モータ１９が発生するトルクを説明するために図示された。樹脂封止装置１には電流計２５が設けられていなくてもよい。

電動モータ１９が発生するトルクは、電動モータ１９に供給される電流に比例する。このことに基づいて、電動モータ１９が発生するトルクを、電流計２５が示す電流値として把握できる。電流計２５の目盛板には、電動モータ１９の定格トルクに対応する定格電流ＲＣ（rated current）と、電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘに対応する瞬時最大電流ＭＡＸとが、明示されている。図１に示された電流計２５は、瞬時最大電流ＭＡＸの値が定格電流ＲＣの値の３倍である場合を想定した目盛板を有する。

樹脂封止装置１は制御部２６を有する。制御部２６に含まれる制御用ドライバの信号によって、少なくとも、電動モータ１９の回転数とトルクと内蔵ブレーキ２０の動作とが制御される。

上型８の下面には、吸着、クランプ等の周知の方法によって封止前基板２７が固定される。封止前基板２７は回路基板２８とその上に実装されたチップ２９とを有する。

以下、電動モータ１９について述べる。電動モータ１９は、例えば、ＡＣサーボモータである。内蔵ブレーキ２０は電磁式ブレーキであって、次のように構成されることが好ましい。内蔵ブレーキ２０は、電力が遮断されることによって動作して（ＯＮになって）回転軸２１を動かなくする。内蔵ブレーキ２０は、電力が供給されることによって動作を停止して（ＯＦＦになって；図１において「BRK /OFF」（「 /」は改行を示す）という文言によって示す）回転軸２１を回転できるようにする。

本実施例においては、樹脂ばりの発生等を防止するために必要かつ十分に高い所定の型締め圧によって下型９と上型８とを型締めする際に、瞬時最大トルクＴｍａｘに同じ値のトルク、又は、定格トルクＴｒを超えてかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ未満であって瞬時最大トルクＴｍａｘの値に近い値のトルクを電動モータ１９が発生するように、電動モータ１９を駆動する。言い換えれば、型締め状態を実現する際に、瞬時最大トルクＴｍａｘに同じ値のトルク、又は、定格トルクＴｒを超えてかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ未満であってその値に近い値のトルクを電動モータ１９が発生するように、電動モータ１９を駆動する。

上述したように電動モータ１９を駆動することを前提にして、電動モータ１９における定格トルクＴｒと瞬時最大トルクＴｍａｘと内蔵ブレーキ２０の保持トルクＴｈとの間における２つの関係を述べる。

第１の関係として、電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘは電動モータ１９の定格トルクＴｒの２倍以上であってかつ３倍以下であること（２Ｔｒ≦Ｔｍａｘ≦３Ｔｒであること）が好ましい。

瞬時最大トルクＴｍａｘの下限値を決定する場合について述べる。瞬時最大トルクＴｍａｘが定格トルクＴｒの２倍未満であることを採用しない理由は以下の通りである。本実施例においては、下型９と上型８とを必要かつ十分に高い型締め圧によって型締めする際に、電動モータ１９が瞬時最大トルクＴｍａｘに同じ値のトルク、又は、定格トルクＴｒを超えてかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ未満であってその値にできるだけ近い値のトルクを発生するように、電動モータ１９を駆動する。瞬時最大トルクＴｍａｘが定格トルクＴｒの２倍未満である場合には、電動モータ１９の定格トルクＴｒと型締め状態を実現し維持するために必要なトルクとの差が、小さくなる。言い換えれば、型締め状態を実現し維持するために必要なトルクの定格トルクＴｒに対する倍率（＞１）が、小さくなって１に近づく。したがって、電動モータ１９の定格トルクＴｒをある程度大きな値にする必要があるので、電動モータ１９を小型化するという効果が減殺される。

例えば、瞬時最大トルクＴｍａｘと定格トルクＴｒとの値（いずれも無名数とする）として、それぞれ１２０と４０とを有する第１の電動モータと、それぞれ１２０と８０とを有する第２の電動モータとを、比較する。この例においては、瞬時最大トルクＴｍａｘの値として１２０が必要である場合に、第２の電動モータは第１の電動モータよりも大きくなることは明らかである。

瞬時最大トルクＴｍａｘの上限値を決定する場合について述べる。この場合には、次の４つのことがいえる。第１に、定格トルクＴｒの３倍を超える瞬時最大トルクＴｍａｘを有する電動モータ１９を使用する場合には、高い型締め圧によって型締めする際に要求される必要かつ十分なトルクよりも瞬時最大トルクＴｍａｘがある程度大きな値になる。言い換えれば、瞬時最大トルクＴｍａｘに関して過剰品質を有する電動モータ１９を使用することになるので、好ましくない。第２に、後述するように、内蔵ブレーキ２０の保持トルクＴｈは電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘ以上であること（Ｔｍａｘ≦Ｔｈであること）が好ましい。このことから、定格トルクＴｒの３倍を超える瞬時最大トルクＴｍａｘを有する電動モータ１９においては、大きな内蔵ブレーキ２０が必要になる。このことは電動モータ１９を小型化することを妨げるおそれがある。第３に、電動モータ１９を使用する態様から考えると、瞬時最大トルクＴｍａｘが定格トルクＴｒの３倍を超える場合は想定しにくい。したがって、瞬時最大トルクＴｍａｘが定格トルクＴｒの３倍を超える電動モータ１９を入手しにくい。第４に、定格トルクＴｒの３倍を超える瞬時最大トルクＴｍａｘを有する電動モータ１９は高価である。これら４つのことから、瞬時最大トルクＴｍａｘの上限値を定格トルクＴｒの３倍にすることが好ましい。

第２の関係として、前述のように、内蔵ブレーキ２０の保持トルクＴｈは電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘ以上であること（Ｔｍａｘ≦Ｔｈであること）が好ましい。本実施例においては、下型９と上型８とを必要かつ十分に高い所定の型締め圧によって型締めする際に（型締め状態を実現する際に）、電動モータ１９が瞬時最大トルクＴｍａｘの値に同じ値を発生するように電動モータ１９を駆動する場合があり得る。この場合を考えると、内蔵ブレーキ２０を使用して型締め状態を維持するためには、内蔵ブレーキ２０の保持トルクＴｈの下限値は電動モータ１９の瞬時最大トルクＴｍａｘに等しい値であること又はその値よりも大きい値であることが好ましい。したがって、保持トルクＴｈは瞬時最大トルクＴｍａｘ以上であることが好ましい。

図１〜４を参照して、本発明に係る樹脂成形方法（樹脂封止方法）について述べる。以下、圧縮成形を行う場合について述べる。この場合には、成形型１０を型締めした状態において、キャビティ１１に満たされ熱硬化性樹脂からなる流動性樹脂１２（図１〜図３参照）を硬化させて硬化樹脂を形成する。流動性樹脂１２は、固形状樹脂又はゼリー状樹脂が加熱されて溶融することによって生成された溶融樹脂でもよく、常温で液状を示す樹脂（液状樹脂）でもよい。

まず、図１に示すように、制御部２６は、下型９の上面と上型８の下面とからなる型面同士を接触させる動作（本出願書類において「成形型１０の型締め」という。）を完了するまでの工程である第１の工程として、電動モータ１９を次のように制御する。電源２４から電動モータ１９に定格電流ＲＣ以下の電流を供給する。このことにより、電動モータ１９は定格トルクＴｒ以下のトルクを発生して回転軸２１を一方の方向に回転させる。電動モータ１９の回転軸２１の回転を、プーリ２２、タイミングベルト２３、プーリ１８、ボールねじ１６に順次伝達させる。ボールねじ１６を一方の方向に回転させて、ボールナット１７を上昇させる。ボールナット１７を上昇させることによって、リンク機構１５を介して上側取付板１４と可動台７と下型９とを一体的に上昇させる。

次に、図１に示した状態に引き続いて、電動モータ１９に定格電流ＲＣ以下の電流を供給して下型９を上昇させる。このことによって、成形型１０の型締めを完了する。下型９を上昇させ始めてから型締めを完了するまで、制御部２６は電動モータ１９を定格電流ＲＣ以下の電流によって駆動する。下型９を上昇させることによって流動性樹脂１２にチップ２８を漬ける。型締めを完了することによって流動性樹脂１２にチップ２８を漬ける動作を完了する（図２参照）。

次に、成形型１０の型締めが完了すると、制御部２６は、例えば、電動モータ１９に供給される電流の値が増加することによって、型締めが完了したことを検出する。

次に、図２に示すように、制御部２６は、成形型１０の型締め状態を実現するまでの工程である第２の工程として、電動モータ１９を次のように制御する。制御部２６は、定格トルクＴｒ以上の２倍以上であってかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ以下の短時間駆動トルクを電動モータ１９が発生するように電動モータ１９を駆動するための短時間駆動信号を、短時間である所定の電動型締め時間Ｔだけ電動モータ１９に供給する。短時間駆動信号を受け取った電動モータ１９は、電動型締め時間Ｔだけ、定格トルクＴｒの２倍以上であってかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ以下の短時間駆動トルクを発生する。このことによって、下型９と上型８とを所定の型締め圧によって押圧して、成形型１０の型締め状態を実現する。流動性樹脂１２を、加熱しながら所定の型締め圧によって加圧する。この第２の工程において電動モータ１９を電動型締め時間Ｔだけ駆動することによって発生する短時間駆動トルクは、所定の型締め圧に対応して予め設定されている。

次に、図３に示すように、型締め状態が実現されたことを検出した制御部２６は、成形型１０の型締め状態を維持する工程を含む第３の工程として、電動モータ１９と内蔵ブレーキ２０とを次のように制御する。第１に、高い型締め圧によって型締めする電動型締め時間Ｔ内において、ブレーキ動作信号を内蔵ブレーキ２０に供給することによって、回転軸２１を回転できるようにするために供給される電力を遮断する。このことによって、内蔵ブレーキ２０を動作させる（ＯＮにする）。内蔵ブレーキ２０が回転軸２１をロックして(回転軸２１を回転できないようにして）、成形型１０の型締め状態を維持する。

第２に、電動型締め時間Ｔ内において、内蔵ブレーキ２０を動作させた後に電動モータ１９に定格電流ＲＣ以下の電流を供給する。省エネルギー化を図るという観点からは、電動型締め時間Ｔ内において、内蔵ブレーキ２０を動作させた後に電動モータ１９に印加する駆動電圧を遮断する（電動モータ１９をＯＦＦにする）ことがいっそう好ましい。図３における電流計２５は、電動モータ１９に印加する駆動電圧を遮断した場合を示す。

電動モータ１９をＯＦＦにし、並行して内蔵ブレーキ２０をＯＮにする状態を、所定の時間（例えば、６０〜１５０秒間）だけ継続することによって、所定の時間だけ型締め状態を維持する。このことにより、流動性樹脂１２にチップ２８を漬ける状態を維持する。この所定の時間は、熱硬化性樹脂からなる流動性樹脂１２が硬化するために必要な硬化時間である。硬化時間が経過することによって、流動性樹脂１２が硬化して硬化樹脂が形成される。

第３の工程においては、内蔵ブレーキ２０において電源が遮断された場合に回転軸２１を動かなくするように構成されていれば、型締め状態を維持する所定の時間の間を通じて内蔵ブレーキ２０をＯＮにするための電流は０（零）である。加えて、電動モータ１９に印加する電流は定格電流ＲＣ以下の値であるか又は０である。これらのことによって、所定の時間だけ型締め状態を維持する第３の工程において、電動モータ１９に印加する電流を削減でき、又は、０にできる。

次に、図４に示すように、所定の硬化時間（例えば、６０〜１５０秒間）を記憶した制御部２６は、成形型１０を型開きする工程を含む第４の工程として、電動モータ１９と内蔵ブレーキ２０とを次のように制御する。制御部２６は、所定の硬化時間の終了が近づいたことを検出すると、その終了から所定の準備時間（例えば、３秒間）だけ溯った時点において、電動モータ１９が定格トルクＴｒ以下のトルクを発生するようにして電動モータ１９を駆動させる。このことにより、電動モータ１９が下型９を支える。所定の硬化時間が経過したことを検出した制御部２６は、電動モータ１９が下型９を支える状態を維持したまま内蔵ブレーキ２０の動作を停止させる（内蔵ブレーキ２０をＯＦＦにする）。制御部２６は、電動モータ１９を他方の方向に回転させることによって下型９を下降させる。このことによって、下型９と上型８とを型開きする。制御部２６は電動モータ１９が発生するトルクを制御しながら電動モータ１９を他方の方向に回転させることが、好ましい。型開きが完了した後に、搬送機構（図示なし）を使用して、下型９と上型８との間から成形品である封止済基板３０を取り出す。封止済基板３０は、回路基板２８と、チップ２９と、硬化樹脂３１とを有する。

第２の工程において電動モータ１９に供給する電流について述べる。成形型１０の型締めを完了した後に、電動モータ１９に、定格電流ＲＣを超える電流であって瞬時最大電流ＭＡＸ以下の電流を、電動型締め時間Ｔだけ供給する。この場合には、下型９と上型８とを必要かつ十分に高い型締め圧によって型締めして、型締め状態を実現する必要がある。高い型締め圧を得るために、瞬時最大電流ＭＡＸに同じ値の電流、又は、定格電流ＲＣを超えてかつ瞬時最大電流ＭＡＸ未満であってその値に近い値の電流を電動モータ１９に供給して電動モータ１９を駆動することが好ましい。このように電動モータ１９を駆動することにより、電動モータ１９は、瞬時最大トルクＴｍａｘの値に同じ値のトルク、又は、定格トルクＴｒを超えてかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ未満であってその値に近い値のトルクを、短時間駆動トルクとして発生する。

駆動される電動モータ１９は、定格トルクＴｒを超えて瞬時最大トルクＴｍａｘ以下の短時間駆動トルクを、電動型締め時間Ｔだけ発生する。このことによって、下型９と上型８とを、樹脂ばりの発生等を防止するために必要かつ十分に高い所定の型締め圧によって型締めして、型締め状態を実現する。高い型締め圧によって型締めする電動型締め時間Ｔは０．５秒間以上でかつ３秒間以下であることが、好ましい。電動型締め時間Ｔは０．５秒間以上でかつ２秒間以下であることが、いっそう好ましい。

第２の工程において電動モータ１９が発生する短時間駆動トルクの値は次の２つを共に満たすことが、好ましい。第１に、短時間駆動トルクの値が、定格トルクＴｒの２倍以上でかつ３倍以下であることである。第２に、短時間駆動トルクの値が、瞬時最大トルクＴｍａｘに同じ値のトルク、又は、定格トルクＴｒを超えてかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ未満であってその値にできるだけ近いことである。

上述した第２及び第３の工程において、高い型締め圧によって型締めする電動型締め時間Ｔについて述べる。電動型締め時間Ｔを、０．５秒間以上でかつ３秒間以下に、好ましくは０．５秒間以上でかつ１．５秒間以下に、設定する。時間Ｔを０．５秒間以上に設定する理由は、制御部２６が、型締めが完了したことを検出してから、内蔵ブレーキ２０を動作させて保持トルクＴｈによって型締め状態を維持するまでには、最短で０．５秒間あれば十分だからである。時間Ｔを３秒間以下に設定する理由は、瞬時最大トルクＴｍａｘで電動モータ１９を動作できる時間は、電動モータ１９の規格として最短で３秒間程度に設定されているからである。時間Ｔを１．５秒間以下に設定することが好ましい理由は、定格トルクＴｒの２倍以上であってかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ以下の短時間駆動トルクで電動モータ１９を動作させる時間は短い方が好ましいからである。

本実施例によれば、成形型１０の型締めを完了した後に、電動型締め時間Ｔの間だけ、電動モータ１９が短時間駆動トルクを発生するように電動モータ１９を駆動する。具体的には、電動型締め時間Ｔとして０．５秒間以上でかつ３秒間以下、好ましくは０．５秒間以上でかつ１．５秒間以下の間だけ、電動モータ１９が短時間駆動トルクを発生する。短時間駆動トルクは、定格トルクＴｒを超えかつ瞬時最大トルクＴｍａｘ以下である。瞬時最大トルクＴｍａｘは、電動モータ１９の定格トルクＴｒの２倍以上でかつ３倍以下であることが好ましい。これらのことによって実現した成形型１０の型締め状態を、内蔵ブレーキ２０をＯＮにすることによって維持する。内蔵ブレーキ２０をＯＮにした後に、電動モータ１９に定格電流ＲＣ以下の電流を供給する。内蔵ブレーキ２０をＯＮにした後に、電動モータ１９をＯＦＦにしてもよい。内蔵ブレーキ２０を引き続きＯＮにすることによって、所定の硬化時間だけ型締め状態を維持する。

これらのことによって、所定の型締め圧による型締め状態を実現し維持するために必要な定格トルクよりも大幅に小さい定格トルクＴｒを有する電動モータ１９を使用できる。言い換えれば、成形型１０の型締め（下型９の上面と上型８の下面とからなる型面同士を接触させる動作）を完了するためだけに必要かつ十分な定格トルクＴｒを有する電動モータ１９を使用できる。成形型１０の型締め状態を維持するために必要なトルクに比較すると、成形型１０の型締めを完了するためだけに必要かつ十分な定格トルクＴｒは大幅に小さい。このことによって、第１に、電動モータ１９を、小型化、低価格化及び省エネルギー化できる。第２に、電動モータを小型化、低価格化及び省エネルギー化できるので、樹脂封止装置１を小型化、低価格化及び省エネルギー化できる。内蔵ブレーキ２０を有する電動モータ１９を使用することによって、樹脂封止装置１をいっそう小型化できる。第３に、内蔵ブレーキ２０を所定の保持時間だけ動作させながら、電動モータ１９が定格トルクＴｒ未満のトルクを発生するように電動モータ１９を駆動し、又は、電動モータ１９に印加する駆動電圧を遮断して、型締め状態を維持する。したがって、型締め状態において樹脂成形装置１を省エネルギー化できる。第４に、樹脂封止装置１を省エネルギー化できるので、樹脂封止装置１のランニングコスト（維持費）を低減できる。したがって、封止済基板３０（成形品）の製造原価を低減できる。

本発明に係る樹脂封止装置について、図５を参照して述べる。図５に示されるように、樹脂封止装置１は、１個の材料受入モジュール３２と、４個の成形モジュール２と、１個の払出モジュール３３とを有する。加えて、樹脂封止装置１は、それぞれ樹脂封止装置１全体を対象にして、電力を供給する電源２４と、各構成要素を制御する制御部２６とを有する。

材料受入モジュール３２と図５における最も左側の成形モジュール２とを、互いに装着でき分離できる。隣り合う成形モジュール２同士を、互いに装着でき分離できる。図５における最も右側の成形モジュール２と払出モジュール３３とを、互いに装着でき分離できる。上述した構成要素を装着する際の位置決めは、位置決め用穴及び位置決めピン等の周知の手段によって行われる。装着は、ボルトとナットとを使用したねじ止め等からなる周知の手段によって行われる。

材料受入モジュール３２は、基板材料受入部３４と、樹脂材料受入部３５と、材料移送機構３６とを有する。基板材料受入部３４は、樹脂封止装置１の外部から封止前基板２７を受け入れる。樹脂材料受入部３５は、樹脂封止装置１の外部から、固形状樹脂からなる樹脂材料３７を受け入れる。図５は、樹脂材料３７として粒状樹脂を示す。

樹脂封止装置１には、材料受入モジュール３２から４個の成形モジュール２を経由して払出モジュール３３にわたって、Ｘ方向に沿ってＸ方向ガイドレール３８が設けられる。Ｘ方向ガイドレール３８には、主搬送機構３９がＸ方向に沿って移動できるようにして設けられる。主搬送機構３９には、Ｙ方向に沿ってＹ方向ガイドレール４０が設けられる。Ｙ方向ガイドレール４０には、主搬送機構３９が有する副搬送機構４１がＹ方向に沿って移動できるようにして設けられる。副搬送機構４１は、上部に封止前基板２７を収容し、下部に樹脂材料３７を収容して、１個の成形モジュール２におけるＸ方向ガイドレール３８の上方と下型９におけるキャビティ１１の上方との間を往復する。副搬送機構４１が、上型（図示なし）の下面に封止前基板２７を供給し、下型９のキャビティ１１に樹脂材料３７を供給する。

本実施例では、主搬送機構３９と副搬送機構４１とからなる搬送機構が、封止前基板２７と、封止前基板２７に装着されたチップ２９（図１参照）が樹脂封止されて成形された成形品である封止済基板３０との双方を、搬送する。この構成によれば、主搬送機構３９と副搬送機構４１とからなる搬送機構が搬入機構と搬出機構とを兼用するので、樹脂封止装置１の構成が簡素化される。

払出モジュール３３は、封止済基板３０を搬送する成形品移送機構４２と、封止済基板３０を収容するマガジン４３とを有する。加えて、払出モジュール３３は真空ポンプ４４を有する。真空ポンプ４４は、樹脂封止装置１全体を対象にして、封止前基板２７、封止済基板３０等を吸着するための減圧源である。真空ポンプ４４は材料受入モジュール３２に設けられてもよい。

真空ポンプ４４は、上型８と下型９との間の空間であってキャビティ１１を含む外気遮断空間を吸引するための減圧源としても使用される。外気遮断空間は、キャビティ１１に樹脂材料３７が供給された後に成形型１０の型締めが完了するまでの間において、上型８と下型９との間の空間であってキャビティ１１を含む空間において形成される。具体的には、上型８と下型９との間の空間であってキャビティ１１を含む空間を、シール部材を使用して外気から遮断された状態にする。外気遮断空間を吸引することによって、図４に示された硬化樹脂３１における気泡（ボイド）の発生が抑制される。減圧源として、真空ポンプ４４によって吸引され大容量を有する減圧タンクを使用してもよい。

本実施例によれば、４個の成形モジュール２のそれぞれにおいて、成形型１０の型締めを完了するためだけに必要かつ十分な定格トルクＴｒを有する電動モータ１９を使用できる。成形型１０の型締め状態を維持するために必要なトルクに比較すると、成形型１０の型締めを完了するためだけに必要かつ十分な定格トルクＴｒは大幅に小さい。このことによって、４個の成形モジュール２を有する樹脂封止装置１を、全体として小型化、低価格化及び省エネルギー化できる。特に、多数の樹脂封止装置１が設置され樹脂封止工程（樹脂成形工程）を行う工場における消費電力を低減できる。この点において、本発明は、省エネルギー化を推進するという社会的な要請を満たす。加えて、樹脂封止装置１全体を省エネルギー化することによって樹脂封止装置１のランニングコストの増大を抑制できるので、成形品である封止済基板３０の製造原価を低減できる。

加えて、本実施例によれば、４個の成形モジュール２のうち隣り合う成形モジュール２同士を、互いに装着でき分離できる。このことにより、需要の増大に応じて成形モジュール２を増やすことができ、需要の減少に応じて成形モジュール２を減らすことができる。例えば、工場Ａが立地する地域において特定の製品の需要が増大した場合には、需要が増大していない地域に立地する工場Ｂが有する樹脂封止装置１から、その特定の製品の生産に使用される成形モジュール２を分離する。分離した成形モジュール２を工場Ａに輸送して、工場Ａが有する樹脂封止装置１に、輸送された成形モジュール２を増設する。このことによって、工場Ａが立地する地域において増大した需要に応じることができる。したがって、本実施例によれば、需要の増減に柔軟に対応できる樹脂封止装置１が実現する。

樹脂封止装置１として、次の変形例を採用できる。第１の変形例では、材料受入モジュール３２と払出モジュール３３とを統合して、統合された１個の受入／払出モジュールを樹脂封止装置１の一方の端（図５においては左端又は右端）に配置する。この場合には、樹脂封止装置１の他方の端（図５においては右端又は左端）に１個又は複数個の成形モジュール２が露出しているので、成形モジュール２の装着と分離とを行いやすい。

第２の変形例では、材料受入モジュール３２と成形モジュール２を統合して、統合された１個の受入／成形モジュールを樹脂封止装置１の一方の端（図５においては左端又は右端）に配置する。この場合には、受入／成形モジュールに１個の成形モジュール２を装着し、又は、複数個の成形モジュール２を順次装着する。他方の端（図５においては右端又は左端）に位置する成形モジュール２に払出モジュール３３を装着して、樹脂封止装置１を構成する。

第３の変形例では、樹脂封止装置１において、主搬送機構３９と副搬送機構４１とを搬入機構にして、その搬入機構とは別に搬出機構を備える。この場合には、搬入機構と搬出機構とが独立して動作するので、樹脂封止装置１において成形動作の効率が向上する。

上述した変形例に限らず、樹脂封止装置１において、隣り合う成形モジュール２同士を互いに装着でき分離できるように構成されていればよい。そのように構成された樹脂封止装置１を対象にして、本発明を適用できる。

本発明が適用される樹脂成形の方式として圧縮成形について述べた。これに限らず、樹脂成形の方式としてトランスファ成形、射出成形等を採用できる。一定の時間だけ型締め状態を維持する必要がある樹脂成形の方式を対象にして、本発明を適用できる。

樹脂封止装置１（樹脂成形装置）に使用される成形型１０として、上型８と下型９とに中間型を加えた構成を採用してもよい。加えて、成形型１０として、水平方向又は斜め方向に相対向する少なくとも２つの型を使用してもよい。

キャビティ１１に満たされた流動性樹脂１２（図１参照）は、熱硬化性樹脂に限らず、熱可塑性樹脂でもよい。流動性樹脂１２は、粉状、粒状、シート状等の固形状樹脂でもよく、常温でゼリー状を示す樹脂（ゼリー状樹脂）でもよく、常温で液状を示す樹脂（液状樹脂）でもよい。これらのことは、樹脂封止装置１の外部から供給される樹脂材料３７（図５参照）についても同じである。

成形モジュール２における可動型（下型９）を昇降させる機構として、４本のタイバー５を使用する機構を採用した。これに代えて、いわゆるホールドフレーム機構を採用してもよい（例えば、特開２００７−２８１３６８号公報を参照）。加えて、型開閉機構はリンク機構１５に限定されない。例えば、図１に示されたボールナット１７が上側取付板１４に相当する部材に取り付けられた、いわゆる直動式の型開閉機構を採用してもよい。

成形型１０の型締め状態を維持するために必要な保持トルクを有するブレーキとして、電動モータ１９が有する内蔵ブレーキ２０を使用した。これに代えて、電動モータ１９とは別に設けられた外付けのブレーキを使用してもよい。外付けのブレーキは、電動モータ１９からリンク機構１５等からなる型開閉機構との間における構成要素（電動モータ１９の回転軸２１自体を含む）をロックできるようにして設けられる。例えば、外付けのブレーキを基台３の内部に配置して、そのブレーキが回転軸２１又はボールねじ１６を、回転できるようにし又は回転できないようにする。この構成によって、これまで説明した実施例と同様の効果が得られる。

成形品である封止済基板３０（図４参照）は、半導体チップ等のチップ２９が樹脂封止された封止済基板に限定されない。図４に示されたチップ２９は半導体チップ以外のチップ、例えば、コンデンサ、サーミスタ等のチップでもよい。回路基板２８は、プリント基板等の回路基板（circuit board ）に限定されない。回路基板は、シリコンウェーハ等の半導体ウェーハでもよく、セラミック基板でもよく、金属製のリードフレーム（lead frame ）でもよい。

生産される成形品は、封止済基板３０（図４参照）に限らず、電子部品、半導体に関するもの以外の一般的な成形品であってもよい。例えば、レンズ、光学モジュール、導光板などの光学部品を樹脂成形によって製造する場合や、一般的な樹脂成形品を製造する場合などに、本発明を適用することができる。言い換えれば、ここまでの説明において樹脂封止装置１について述べた内容は、一般的な樹脂成形装置を対象にした場合においても適用される。

本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

１ 樹脂封止装置（樹脂成形装置）
２ 成形モジュール
３ 基台
４ 下架台
５ タイバー
６ 上架台
７ 可動台
８ 上型
９ 下型
１０ 成形型
１１ キャビティ
１２ 流動性樹脂
１３ 下側取付板
１４ 上側取付板
１５ リンク機構（型開閉機構）
１６ ボールねじ
１７ ボールナット
１８ プーリ
１９ 電動モータ
２０ 内蔵ブレーキ
２１ 回転軸
２２ プーリ
２３ タイミングベルト
２４ 電源
２５ 電流計
２６ 制御部
２７ 封止前基板
２８ 回路基板
２９ チップ
３０ 封止済基板（成形品）
３１ 硬化樹脂
３２ 材料受入モジュール
３３ 払出モジュール
３４ 基板材料受入部
３５ 樹脂材料受入部
３６ 材料移送機構
３７ 樹脂材料
３８ Ｘ方向ガイドレール
３９ 主搬送機構
４０ Ｙ方向ガイドレール
４１ 副搬送機構
４２ 成形品移送機構
４３ マガジン
４４ 真空ポンプ（減圧源）

Claims (6)

1. 一方の型及び該一方の型に相対向する他方の型を少なくとも有する成形型に樹脂が供給された状態で、少なくとも所定の樹脂硬化時間において前記成形型の型締め完了状態を維持して樹脂成形を行う樹脂成形装置であって、
   前記成形型を型開きし型締めする型開閉機構と、
   前記型開閉機構につながり前記成形型を型開きし型締めするために設けられ、定格トルクと瞬時最大トルクとを有する電動モータと、
   動作させることにより前記電動モータの回転軸が回転できない状態にできるように設けられ、保持トルクを発生させて前記型締め完了状態を維持させることが可能なブレーキと、
   少なくとも前記電動モータ及び前記ブレーキを制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記電動モータを駆動させて前記成形型を型締めし、前記電動モータに前記定格トルクを超える第１のトルクを発生させて電動型締め時間だけ前記型締め完了状態を維持させた後、
   前記ブレーキを動作させて前記保持トルクを発生させ、前記電動モータへの電源供給を停止させるか又は前記電動モータによるトルクを前記定格トルク以下に低下させて、前記型締め完了状態を維持させてから、
   前記型締め完了状態において開始された前記樹脂硬化時間の終了よりも準備時間だけ前になると、前記成形型を支えることができるように前記電動モータによるトルクを増加させた後に前記ブレーキの動作を停止させ、
   前記ブレーキの動作停止後に、前記成形型を型開きさせるように前記電動モータを駆動させるように制御し、
   前記電動型締め時間が、０．５秒以上３秒以下で前記準備時間を超えない時間である、樹脂成形装置。
2. 請求項１に記載の樹脂成形装置において、
   前記瞬時最大トルクは前記定格トルクの２倍以上であって３倍以下であることを特徴とする樹脂成形装置。
3. 請求項１に記載の樹脂成形装置において、
   前記保持トルクは前記瞬時最大トルク以上であることを特徴とする樹脂成形装置。
4. 請求項１に記載の樹脂成形装置において、
   前記ブレーキは、前記電動モータに設けられた内蔵ブレーキであることを特徴とする樹脂成形装置。
5. 請求項１に記載の樹脂成形装置において、
   前記成形品を成形する方式は射出成形、トランスファ成形又は圧縮成形であることを特徴とする樹脂成形装置。
6. 請求項１に記載の樹脂成形装置を用いて樹脂成形品を製造する製造方法であって、
   前記制御部により、
   前記電動モータを駆動させて前記成形型を型締めし、前記電動モータに前記定格トルクを超える第１のトルクを発生させて電動型締め時間だけ前記型締め完了状態を維持させた後、
   前記ブレーキを動作させて前記保持トルクを発生させ、前記電動モータへの電源供給を停止させるか又は前記電動モータによるトルクを前記定格トルク以下に低下させて、前記型締め完了状態を維持させてから、
   前記型締め完了状態において開始された前記樹脂硬化時間の終了よりも準備時間だけ前になると、前記成形型を支えることができるように前記電動モータによるトルクを増加させた後に前記ブレーキの動作を停止させ、
   前記ブレーキの動作停止後に、前記成形型を型開きさせるように前記電動モータを駆動させるように制御して、樹脂成形品を製造する、樹脂成形品の製造方法。
   

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