JP6749167B2 - 樹脂モールド装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば第１金型と第２金型との間で第３金型をワークと共にクランプして樹脂モールドする樹脂モールド装置に関する。

金型クランプ面に形成されたキャビティに対して垂直方向にゲートが設けられるバーティカルゲート（vertical gate）構造を有する技術が、特開平４−２６９８５４号公報（特許文献１）、特開平６−１７７１９１号公報（特許文献２）、特開平８−２５４２４号（特許文献３）、特開２００３−１１１８７号公報（特許文献４）及び特開２００７−１３０９７６号公報（特許文献５）に記載されている。

特開平４−２６９８５４号公報 特開平６−１７７１９１号公報 特開平８−２５４２４号公報 特開２００３−１１１８７号公報 特開２００７−１３０９７６号公報

トランスファ成形における一般的な成形金型は、金型内にセットされた基板（半導体チップが実装されたリードフレーム、樹脂基板等）上に端面側に樹脂路となるランナが設けられる。このような成形金型では、樹脂路となるランナが金型上と基板上とを跨いで形成されるため、金型と基板との境界の隙間から樹脂が漏れる場合がある。
また圧縮成形擦る場合には、ランナは不要であるが、キャビティ内に樹脂圧が伝わる難いため、樹脂をオーバーフローさせてモールドすることが行われる。しかしながら、このようなオーバーフローは成形後のワーク外周に樹脂残りが発生しやすく、後工程におけるハンドリングがし難くなる。

特に、近年低分子低粘度化した樹脂や、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような受発光デバイス用の透明樹脂（レンズ成形用の低粘度樹脂）は、樹脂漏れを起こし易い。また、基板上にランナを設置する場合、そのためのスペースを確保する必要がある。更に、成形後のランナゲートとして残存する樹脂は、成形品として付加価値もなく不要な成形品（スクラップ樹脂）とは分離して除去する必要がある。これに対して、バーティカルゲート構造を有する中間型は、基板上をランナゲートが走らないため、基板上に成形品ゲートが残る問題もなく、更に半導体チップ上に直接樹脂が充填されるためボンディングワイヤにワイヤ配線方向に樹脂が広がるため、ワイヤ流れも発生し難い。このため、トランスファ成形には、バーティカルゲート構造を備える中間型を用いることが有効であると考えられる。また、圧縮成形には、中間型をオーバーフローさせる樹脂路として用いることで成形品と金型との分離が容易に行えると考えられる。

また、例えば、ＬＥＤデバイスやパワー系デバイス製品を樹脂モールドする場合、フィラーが混入されてない熱放散性の低いレンズ成形用透明樹脂を成形すると共にフィラーが混入されている熱放散性の良い黒樹脂で重ねてモールドするニーズがある。この場合、樹脂特性の異なる複数の樹脂を用いて異なる金型を用いて複数回に分けて樹脂モールドするとすれば、生産性が著しく低下するうえに生産設備や設置面積も広く要する。

本発明の目的は上記従来技術の課題を解決し、樹脂特性の異なる複数樹脂を、中間型を有するモールド金型により１回のモールド動作で樹脂モールドする新規な樹脂モールド装置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。
開閉可能に設けられた第１金型及び第２金型と、前記第１金型と前記第２金型との間に配置され、前記第１金型との間でワークをクランプする第３金型と、前記第１金型及び前記第３金型のクランプ面に各々形成された第１キャビティ凹部と、前記第１金型に設けられ、型閉じ動作に応じて移動することで前記第１キャビティ凹部に連続する第２キャビティ凹部が形成される可動キャビティ駒と、前記第２金型に設けられ、第１樹脂が装填される第１樹脂装填部及び前記第１樹脂と異なる種類の第２樹脂が装填される第２樹脂装填部と、前記第１樹脂を前記第３金型に形成された垂直ゲートを介して前記第１キャビティ凹部へ、前記第２樹脂を前記第２キャビティ凹部へ異なるタイミングで各々充填するトランスファ機構と、前記第３金型に形成された樹脂路を介して前記第２樹脂が充填される第３キャビティ凹部と、前記第２金型に設けられ、前記第３キャビティ凹部に連通する樹脂路を常時遮断する開閉可能な遮断部と、型締め機構の型閉じ動作によって前記遮断部を開放して前記第３キャビティ凹部への前記第２樹脂の充填を許容する樹脂路開放機構と、を具備し、前記第１，第２樹脂装填部に第１，第２樹脂が各々装填されワークが供給された前記第１金型と前記第２金型を型閉じ動作を行って前記ワークを前記第１金型と前記第３金型でクランプし、前記遮断部によって前記第２樹脂の第３キャビティ凹部への樹脂路を遮断しながら前記トランスファ機構により前記第１キャビティ凹部へ垂直ゲートを介して第１樹脂の充填動作を行うと共に前記第２キャビティ凹部に接続する樹脂路へ第２樹脂を圧送りし、前記樹脂路開放機構によって前記遮断部が開放されて前記第３キャビティ凹部へ前記第２樹脂が充填され、更なる型閉じ動作を行なうことで前記可動キャビティ駒が移動して形成される前記第２キャビティ凹部に、半硬化状態の前記第１樹脂に重ねて前記第２樹脂の充填動作が異なるタイミングで行われ、複数種類の樹脂モールドを１回の型閉じ動作で実現することを特徴とする。

上述した樹脂モールド装置を用いれば、樹脂特性の異なる複数樹脂を１回の型閉じ動作で、樹脂モールドすることができる。また、第１キャビティ凹部に充填された第１樹脂が半硬化状態で第１キャビティ凹部に連続する第２キャビティ凹部へ第２樹脂を充填して加熱硬化させるので、硬化剤どうしが混ざり合って強固な接着性が得られるため、成形品質を向上させることができる。
また、第１キャビティ凹部に第１樹脂を充填している間は、遮断部によって第２樹脂の第３キャビティ凹部への樹脂路を遮断することで、任意のキャビティ凹部に対して必要な樹脂を必要なタイミングで充填することができる。

前記第１金型及び前記第２金型には、前記第１樹脂が前記第１キャビティ凹部に充填された後、型締め動作を続行することで前記可動キャビティ駒を移動させるキャビティ駒移動機構を備えることで、異なる金型やモールド装置を用いることなく、１回の型閉じ動作で第１樹脂が充填された第１キャビティ凹部に連続する第２キャビティ凹部を形成して第２樹脂を充填することができる。

可動プラテンには前記トランスファ機構及び前記第２金型が支持固定されており、対向する固定プラテンには前記第１金型が吊り下げ支持されており、前記第１金型には型締め動作により前記可動キャビティ駒を貫通して相対的に前記第１キャビティ凹部内に突き出される突き押し機構が設けられていることが好ましい。
これにより、可動プラテンを固定プラテンに対して近づけることで最終型締めが行われる際に、型閉じにより突き押し機構を第１キャビティ凹部内に相対的に突き出させて半硬化状態の第１樹脂を離型させて形成される第２キャビティ凹部内に第２樹脂が充填されるので、樹脂どうしが混ざり合うことなく、硬化剤や硬化補助剤どうしが有効に混ざり合って加熱硬化させることができる。

前記第１キャビティ凹部に充填される前記第１樹脂は前記第２キャビティ凹部に充填される第２樹脂より加熱硬化時間が長い樹脂が用いられることが好ましい。
これにより、第１キャビティ凹部に先に充填される第１樹脂が硬化し終わるまでに第２キャビティ凹部を形成して第２樹脂を充填して種類の異なる複数の樹脂どうしの界面の接着性が低下することなく樹脂モールドすることができる。

この構成によれば、第１キャビティ凹部にゲートを通じて第１樹脂が充填されるとともに可動ブロックにより制限された狭小空間（例えば端子間の隙間、アンダーフィル空間）に第１樹脂を充填してから、可動ブロックが退避して形成される第２キャビティ凹部へ第２樹脂を充填するので、狭小空間にエアを巻き込まずに樹脂モールドすることができる。

上述した樹脂モールド装置を用いれば、樹脂特性の異なる複数樹脂を、中間型を有するモールド金型により１回のモールド動作で樹脂モールドする新規な樹脂モールド装置を提供することができる。

第１実施例に係る型開き状態の樹脂モールド装置の断面説明図である。 図１に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図２に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図３に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図４に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図５に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図６に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図７に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図８に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 第２実施例に係る型開き状態の樹脂モールド装置の断面説明図である。 図１０に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図１１に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図１２に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。 図１３に続く樹脂モールド動作を示す断面説明図である。

［実施例１］
以下、本発明に係る樹脂モールド装置の好適な実施の形態について、図１乃至図９の添付図面を参照して詳述する。以下では、ワークＷとして例えば基板（リードフレーム）１両面に半導体チップ２が実装（ワイヤボンディング実装、フリップチップ実装等）されたものが用いられる（図１参照）。

また、樹脂モールド装置は、駆動源からトグルリンク等を用いて駆動伝達する公知の型開閉装置を備えている。更には、以下の説明では、一例として上型（第１金型）３を固定型、下型（第２金型）４を可動型とし、上型３は上型プラテン５（固定プラテン）に支持され、下型４は下型プラテン６（可動プラテン）に支持されているものとして説明する。なお、本実施例における図１乃至図９及び他の実施例における図面においては、装置の構成及び動作の理解のために、本発明におけるモールド部分示す各部の構造を同一の断面上に図示しているが、これらを同一断面上のみに配置することを意図するものではない。

このように、樹脂モールド装置は、図１乃至図９に示すように、中間型２３（第３金型）を上型３若しくは下型４に保持した状態で上型３及び下型４を開閉可能に構成されている。なお、上型３及び下型４には図示しないヒータが設けられており、後述するワークＷや樹脂と共に中間型２３を加熱して成形するものとする。矩形状の上型プラテン５は、四隅に設けられたガイドポスト７の上端に固定されており、矩形状の下型プラテン６はガイドポスト７に対して四隅において摺動可能に連繋している。

図１に示すように、上型３は上型プラテン５に上型ベース８が固定されている。上型ベース８には上型ブロック９が第１コイルばね１０を介して吊り下げ支持されている。また上型ベース８には、開放ピン１１（樹脂路開放機構）が垂下して設けられ、上型ブロック９の貫通孔９ａに挿入されている。

上型ブロック９には、ワークを位置決めするワーク位置決め部９ｂ及びこれに連続する上型ランナゲート９ｃ、上型カル９ｄなどが彫り込まれている。また、ワーク位置決め部９ｂには可動キャビティ駒１２が設けられている。可動キャビティ駒１２には第１キャビティ凹部１２ａが彫り込まれている。可動キャビティ駒１２は、キャビティ駒支持プレート１３ｃに支持されている。キャビティ駒支持プレート１３ｃは、上型ブロック９に対して第２コイルばね１４を介して吊り下げ支持されている。キャビティ駒支持プレート１３ｃにはストッパブロック１３ａが設けられている。可動キャビティ駒１２が第２コイルばね１４の撓みを利用して押し上げられた際に、ストッパブロック１３ａが上型ブロック９に当接することで、それ以上可動キャビティ駒１２が押し込まれないようになっている。

また、キャビティ駒支持プレート１３ｃには、押し上げ駒１３ｂが上型ブロック９に形成された貫通孔９ｅに挿入されている。この押し上げ駒１３ｂを下型４側に設けられた後述するキャビティ駒押し上げ機構２０（キャビティ駒移動機構）により押し上げることで可動キャビティ駒１２が第２コイルばね１４の付勢に抗して押し上げられる。また、上型ブロック９には押し下げピン１５（突き押し機構）が垂下して設けられている。この押し下げピン１５は、キャビティ駒支持プレート１３ｃを貫通して可動キャビティ駒１２に第１キャビティ凹部１２ａの底面と面一となるように挿入されている。押し下げピン１５は、キャビティ駒支持プレート１３ｃが第２コイルばね１４に抗して押し上げられると、相対的に第１キャビティ凹部１２ａ内に突き出される。

次に下型４について説明する。下型プラテン６には環状の下型支持ブロック１６が固定されている。この下型支持ブロック１６に下型ブロック１７が支持されている。下型プラテン６の下方には、トランスファ支持部１８が設けられている。このトランスファ支持部１８には、トランスファ機構１９が支持されている。トランスファ機構１９には異なるタイミングで樹脂を押圧する第１，第２プランジャ１９ａ，１９ｂが、例えばコイルばね１９ｃ，１９ｄによりフローティング支持されている。尚、第１，第２プランジャ１９ａ，１９ｂは、これらを支持するコイルばね１９ｃ，１９ｄに替えて油圧均等圧回路により支持されていてもよい。また、プランジャの数も２種類に限らずそれ以上設けてもよい。

下型ブロック１７には、筒状に形成された第１，第２ポット１７ａ，１７ｂ（樹脂装填部）が設けられている。第１，第２プランジャ１９ａ，１９ｂは先端部が第１，第２ポット１７ａ，１７ｂに各々挿入されている。下型ブロック１７の第１ポット１７ａの周囲には、樹脂路となる下型ランナ１７ｃが彫り込まれている。

また、下型ブロック１７には、キャビティ駒押し上げ機構２０が設けられている。キャビティ駒押し上げ機構２０の構成については、以下詳述するが、金型内の昇降動作（例えばトランスファ機構１９の昇降動作やクランプによる型部材の昇降）によって可動キャビティ駒１２を昇降させることができれば、ピンやばねの配置や構造などを含め説明する構成に限らない。キャビティ駒押し上げ機構２０は、押し上げピン２０ａ及び押し上げ駒２０ｂが、下型ブロック１７内に直列に配置され、下型ブロック１７と押し上げピン２０ａとの間にコイルばね２０ｃが自然長より押し縮められて挿入され、押し上げピン２０ａと押し上げ駒２０ｂとの間にコイルばね２０ｄが自然長より押し縮められて挿入されている。押し上げピン２０ａの先端は、下型ブロック１７の上面より上方に突出して支持されている。また、押し上げ駒２０ｂの下端には開口１７ｄが設けられている。

また、トランスファ機構１９には、押しピン１９ｅが設けられている。この押しピン１９ｅは、下型ブロック１７の開口１７ｄに対応する位置に設けられている。
後述するように型締め動作が進んで、押しピン１９ｅが押し上げ駒２０ｂ及び押し上げピン２０ａを介して上型３の押し上げ駒１３ｂを押し上げることで可動キャビティ駒１２が第２コイルばね１４の付勢に抗して押し上げられるようになっている。この押しピン１９ｅを設ける場合には、後述する動作のタイミングの調整のため、トランスファ機構１９において押しピン１９ｅの突出長をねじ込みやシム板の挿入などの調整構造によって可変とすることが好ましい。

また、下型ブロック１７には、一対のシャットオフピン２１（遮断部），シャットオフピン２２（樹脂路開放機構）が昇降可能に設けられている。シャットオフピン２１は第１キャビティ凹部１２ａに接続する樹脂路（上型ランナゲート９ｃ）を遮断しており、シャットオフピン２２は上型ブロック９に挿入された開放ピン１１（樹脂路開放機構）に対向して設けられている。下型ブロック１７内には、シャットオフピン支持プレート１７ｅがコイルばね１７ｆを介してフローティング支持されている。シャットオフピン支持プレート１７ｅにはシャットオフピン２２が開放ピン１１に対向する位置に起立支持されている。シャットオフピン２１，２２は、下型ブロック１７の貫通孔１７ｇ１，１７ｇ２に挿入されて先端部が下型ブロック１７の上面より突出している（遮断機構）。上記シャットオフピン２２は、最終型締め位置までモールド金型をクランプした際に、開放ピン１１によって相対的に押し下げられて、後述するようにシャットオフピン２１が樹脂路より退避して樹脂路（中間型ランナゲート２３ｄ）を開放して第２樹脂２４ｂの第３キャビティ凹部２３ｃへの流入を許容するようになっている。

次に中間型２３（第３金型）について説明する。
中間型２３は、上型３と下型４との間に配置され、上型３との間でワークＷをクランプして樹脂モールドする。中間型２３には、下型ランナ１７ｃに金型開閉方向と貫通する垂直ゲート２３ａ及び第１キャビティ凹部２３ｂが彫り込まれている。第１キャビティ凹部２３ｂは、上型３の第１キャビティ凹部１２ａと基板貫通孔（リードフレームのリード間の隙間、樹脂基板の貫通孔等）を通じて連通している。また、中間型２３には、第３キャビティ凹部２３ｃ及びこれに連通する中間型ランナゲート２３ｄが彫り込まれている。

更には、中間型２３には、第２樹脂２４ｂの樹脂路であって第２ポット１７ｂと位置合わせして重なり合い第２プランジャ１９ｂが挿入される貫通孔２３ｅ、押し上げピン２０ａが挿通される貫通孔２３ｆ及びシャットオフピン２１，２２が各々挿入される貫通孔２３ｇ１，２３ｇ２が設けられている。貫通孔２３ｇ１は、中間型ランナゲート２３ｄに連通している。貫通孔２３ｇ２は、上型ブロック９の貫通孔９ａに対向して設けられている。

第１ポット１７ａに第１樹脂２４ａ、第２ポット１７ｂに第２樹脂２４ｂが各々装填され、中間型２３にワークＷが載置されたまま、上型３と下型４を型閉じ動作を行うことで、トランスファ機構１９により第１キャビティ凹部１２ａ，２３ｂへの第１樹脂２４ａの充填動作を行うと共に第３キャビティ凹部２３ｃに接続する貫通孔２３ｅ、上型カル９ｄ，上型ランナゲート９ｃ（樹脂路）へ第２樹脂２４ｂを圧送りする。

そして、第１樹脂２４ａが半硬化状態において更なる型閉じ動作を行なって開放された中間型ランナゲート２３ｄを通じて第３キャビティ凹部２３ｃ、更なる型締めで可動キャビティ駒１２が退避して形成される第２キャビティ凹部１２ｂへトランスファ機構１９により第２樹脂２４ｂの充填動作行う。これにより、複数種類の樹脂モールドを１回の型閉じ動作で実現している。
尚、第１，第２樹脂２４ａ，２４ｂは、製品に応じて例えば、フィラーや添加材の組成が異なる樹脂、フィラーを含む樹脂と含まれない樹脂、シリコーン系の樹脂とエポキシ系の樹脂のように樹脂の種類が異なり樹脂特性が異なる樹脂等がパッケージの用途等に基づいて選択される。また、第１キャビティ凹部１２ａ，２３ａに充填される第１樹脂２４ａは、第２キャビティ凹部に充填される第２樹脂２４ｂより加熱硬化時間が長い樹脂が用いられる。

ここで、樹脂モールド動作の一例について図１乃至図９を参照して説明する。ワークＷは、一例として半導体チップが搭載されたリードフレームを用い、第１樹脂２４ａとしてはシリコーン透明樹脂、第２樹脂２４ｂとしてはアルミナ粉末が混入したエポキシ系樹脂が用いられるものとする。

図１において、モールド金型は型開き状態にあり、この状態で第１ポット１７ａに第１樹脂２４ａ、第２ポット１７ｂに第２樹脂２４ｂを各々装填する。また、中間型２３を下型４にセットする。具体的には、中間型２３の貫通孔２３ｅ、貫通孔２３ｆ、貫通孔２３ｇ１，２３ｇ２を、第２ポット１７ｂ、押し上げピン２０ａ、及びシャットオフピン２１，２２と位置合わせして下型ブロック１７に載置する。また、ワークＷは、中間型２３に設けられた第１キャビティ凹部２３ｂと位置合わせして搭載される。モールド金型に対する第１，第２樹脂２４ａ，２４ｂ、中間型２３、ワークＷがセットされた状態を図２に示す。押し上げピン２０ａの先端は中間型２３の貫通孔２３ｆに挿入され、一対のシャットオフピン２１，２２は、貫通孔２３ｇ１，２３ｇ２に挿入された状態となっている。
尚、これらのモールド金型に対する第１，第２樹脂２４ａ，２４ｂ、中間型２３、ワークＷの供給の順番は前後してもよい。例えば中間型２３にワークＷをセットした状態でモールド金型に搬入してもよい。また、中間型２３は第１，第２樹脂２４ａ，２４ｂがセットされた後、図示しないチャック機構により下型４に位置決めされているのが好ましい。

次に図３に示すように図示しない型開閉機構を駆動させて下型プラテン６を上昇させる。これにより、中間型２３に載置されたワークＷを上型ブロック９のワーク位置決め部に９ｂに収容すると共に可動キャビティ駒１２と中間型２３との間でクランプする。また、押し上げピン２０ａは、押し下げ駒１３ｂと当接し、シャットオフピン２１は、ワークＷ（基板１）に当接し、シャットオフピン２２は、開放ピン１１に近接若しくは当接した状態となる。

次に図４において、トランスファ機構１９を作動させて、第１ポット１７ａに装填されて溶融した第１樹脂２４ａを第１プランジャ１９ａにより圧送りする。具体的には、第１樹脂２４ａを第１ポット１７ａから下型ランナ１７ｃ、垂直ゲート２３ａを経て、第１キャビティ凹部２３ｂ及びワークＷを介して対向する第１キャビティ凹部１２ａへ充填する。第１樹脂２４ａは、第１キャビティ凹部２３ｂから第１キャビティ凹部１２ａへ向かってワークＷの基板貫通孔（リードフレームのリード間の隙間）を通じて充填される。また、第２ポット１７ｂ内装填されて溶融した第２樹脂２４ｂを第２プランジャ１９ｂにより圧送りする。具体的には、第２樹脂２４ｂを第２ポット１７ｂから貫通孔２３ｅを経て上型カル９ｄ、上型ランナゲート９ｃの途中までへ充填される。

次いで、図５に示すように、トランスファ機構１９は第１樹脂２４ａを押圧する第１プランジャ１９ａが中間型２３に押し当てられたまま停止し、第２樹脂２４ｂを押圧する第２プランジャ１９ｂは、第２樹脂２４ｂが上型ランナゲート９ｃを可動キャビティ駒１２で遮られ、中間型ランナゲート２３ｄをシャットオフピン２１に遮られて第２樹脂２４ｂの流動が停止し、第２プランジャ１９ｂをそれ以上押動できない状態となる。

図５の状態から型開閉機構により下型プラテン６が更に上昇すると、第１コイルばね１０が押し縮められ、開放ピン１１が上型ブロック９より相対的に突出量が増える方向（下方向）に移動する。このため、図６に示すように、開放ピン１１と当接するシャットオフピン２２がコイルばね１７ｆの付勢に抗してシャットオフピン支持プレート１７ｅごと押し下げられる。このときシャットオフピン支持プレート１７ｅに支持されたシャットオフピン２１も押し下げられるため、中間型ランナゲート２３ｄを遮断していたシャットオフピン２１が退避する。これにより、第２プランジャ１９ｂが上昇して第２樹脂２４ｂが流動し始め、第３キャビティ凹部２３ｃに充填される。第３キャビティ凹部２３ｃに第２樹脂２４ｂが充填された状態を図７に示す。このとき、第１プランジャ１９ａは、中間型２３に押し当てられたまま停止しているが、下型プラテン６の上昇に伴いコイルばね１９ｃが押し縮められることで加圧分を逃がしている。

下型プラテン６の上昇は更に継続し、トランスファ機構１９の上部に設けられた押しピン１９ｅが、開口１７ｄに露出する押し上げ駒２０ｂに突き当たるまで、キャビティ駒押し上げ機構２０が動作しない。
図８に示すように、下型プラテン６の上昇にともなって、押しピン１９ｅが開口１７ｄに進入して押し上げ駒２０ｂを押し上げると、コイルばね２０ｄを介して押し上げピン２０ａを押し上げる。このとき押し上げピン２０ａの先端は貫通孔９ｅに進入して押し上げ駒１３ｂを押し上げ、これによってキャビティ駒支持プレート１３ｃを、第２コイルばね１４を押し縮めながら押し上げる。キャビティ駒支持プレート１３ｃは、ストッパブロック１３ａが上型ブロック９に突き当たるまで上昇する。

このとき、キャビティ駒支持プレート１３ｃの上昇にともなって、可動キャビティ駒１２も上昇するため、可動キャビティ駒１２の型面から第１樹脂２４ａが離型されることになる。なお、型面から第１樹脂２４ａを離型（剥離）可能な程度には硬化させる必要があるため、可動キャビティ駒１２も上昇させる前に所定時間保持し硬化させる工程（キュア工程）を行う必要がある。換言すれば、第１樹脂２４ａを半硬化状態にする必要がある。ここで、発明者が鋭意研究した結果、本発明における効果を奏するために適当な半硬化状態とするための保持時間（キュアタイム）は、通常のモールド成形におけるキュア工程における金型内での保持時間（キュアタイム）を１００％としたとき、１０％から３０％とすることが好ましく、１５％から２５％とするのが更に好ましい。なお、このような保持時間は、第１樹脂２４ａについて加熱前の高粘度状態（ゲル状態）から加熱されることで低粘度状態（液体状態）を経て架橋反応が進み高粘度状態（ゲル状態）に遷移する場合において低粘度状態である時間（いわゆるゲルタイム）と重複するため、ゲルタイムを基準として、第１樹脂２４ａを半硬化状態とするための保持時間（キュアタイム）を設定することもできる。

このように半硬化状態となった第１樹脂２４ａが充填されていた第１キャビティ凹部１２ａに隙間（第２キャビティ凹部１２ｂ：図８参照）が形成される。このとき、可動キャビティ駒１２の上昇に伴って上型ベース８に設けられた押し下げピン１５が第１樹脂２４ａに当接したまま相対的に第２キャビティ凹部１２ｂ内へ突出する。すなわち、押し下げピン１５は可動キャビティ駒１２から第１樹脂２４ａを離型方向へ力を加えるエジェクトピンとして機能する。

上記可動キャビティ駒１２が上昇したことで、遮断されていた上型ランナゲート９ｃが開放され第２キャビティ凹部１２ｂと連通する。これにより、図９に示すように、第２プランジャ１９ｂの押圧動作により加圧されていた第２樹脂２４ｂが上型ランナゲート９ｃから第２キャビティ凹部１２ｂへ充填される。これにより、半硬化状態の第１樹脂２４ａの周囲に半硬化状態の第２樹脂２４ｂが覆うようにモールドされ、硬化剤、硬化助剤どうしが有効に混ざりあって加熱硬化させることで、第１樹脂２４ａと第２樹脂２４ｂとが強固な接着性能が得られるため、成形品の信頼性が向上する。

尚、下型プラテン６の型閉じ動作は、キャビティ駒押し上げ機構２０が動作して第２キャビティ凹部１２ｂが形成されるまで継続して停止する。このとき、上型ブロック９と下型ブロック１７は、中間型２３を介してクランプしたままの状態となるが、下型プラテン６の上昇に伴うクランプ力の増加は、第１コイルばね１０が押し縮められることで逃がしている。同様にトランスファ機構１９の動作による第１プランジャ１９ａ及び第２プランジャ１９ｂの押圧力の増加を、コイルばね１９ｃ，１９ｄが押し縮められることにより逃がしている。

加熱硬化した後の成形品は、上型３と下型４とを型開きする際に、キャビティ駒押し上げ機構２０の押し上げピン２０ａが後退することで、キャビティ駒支持プレート１３ｃが第２コイルばね１４の付勢により下方に移動し、押し下げピン１５が可動キャビティ駒１２内に退避することで上型３より離型する。
また、下型プラテン６が下降することにより、コイルばね１７ｆの付勢によりシャットオフピン支持プレート１７ｅが上昇して、シャットオフピン２１，２２が相対的に上昇して、開放ピン１１が相対的に上昇するので、中間型２３より成形品を分離することもできる。
更に、中間型２３を下型４より取り外すことで下型４からの不要樹脂の離型は容易に行うことができる。また、中間型２３より成形品を取り出した後に残留する不要樹脂を除去してクリーニングすれば、中間型２３を再度使用することができる。

上述した樹脂モールド装置を用いれば、樹脂特性の異なる複数樹脂（第１樹脂２４ａ、第２樹脂２４ｂ）を１回の型閉じ動作で、樹脂モールドすることができる。また、第１キャビティ凹部１２ａに充填された第１樹脂２４ａが半硬化状態で第１キャビティ凹部１２ａに連続する第２キャビティ凹部１２ｂ、更には第３キャビティ凹部２３ｃへ第２樹脂２４ｂを充填して加熱硬化させるので、これらを一体化させることができる。すなわち、金型からの離型が可能な程度には硬化しているが硬化が完全でない第１樹脂２４ａの表面に対して、接触できるように第２樹脂２４ｂを供給し硬化させることで、複数の樹脂の界面を生じにくくさせ、分離しにくくすることができる。また、硬化剤どうしを混ざり合わせることで強固な接着性を得やすくなり、成形品質を向上させることができる。

上型３及び下型４は、第１樹脂２４ａが第１キャビティ凹部１２ａ，２３ｂに充填された後、型締め動作を続行することで可動キャビティ駒１２を移動させるキャビティ駒押し上げ機構２０を備えることで、異なる金型やモールド装置を用いることなく、１回の型閉じ動作で第１キャビティ凹部１２ａに連続する第２キャビティ凹部１２ｂを形成して第２樹脂２４ｂを充填することができる。

また、上型３には、中間型２３に当接して第１キャビティ凹部１２ａ，２３ｂに連通する第２樹脂２４ｂの樹脂路（上型ランナゲート９ｃ）を常時遮断する開閉可能な可動キャビティ駒１２が設けられ、下型４には、ワークＷに当接して第２樹脂２４ｂの樹脂路（中間型ランナゲート２３ｄ）を常時遮断するシャットオフピン２１が設けられており、型締め機構の型閉じ動作によって可動キャビティ駒１２及びシャットオフピン２１を開放して第２樹脂２４ｂの充填を許容するキャビティ駒押し上げ機構２０及び開放ピン１１及びシャットオフピン２２が各々設けられている。

これにより、第１キャビティ凹部１２ａ，２３ｂに第１樹脂２４ａを充填している間は、シャットオフピン２１及び可動キャビティ駒１２によって第２樹脂２４ｂの第３キャビティ凹部２３ｃや第２キャビティ凹部１２ｂへの樹脂路を遮断し、その後の型閉じ動作にしたがって第３キャビティ凹部２３ｃや第２キャビティ凹部１２ｂへ順次第２樹脂２４ｂを充填する。よって、任意のキャビティ凹部に対して必要な樹脂を必要なタイミングで充填することができる。尚、第３キャビティ凹部２３ｃは必ずしも設ける必要はないが、必要に応じて更にキャビティ凹部を設けて、樹脂特性の異なる樹脂を充填するようにしてもよい。

例えば、高周波デバイスを樹脂モールドする場合、第１樹脂２４ａとしてチップ封止用の通常の樹脂を用い、第２樹脂２４ｂとして電磁波シールド性の高い樹脂を用いてもよい。
また、ＬＥＤデバイスや光学系デバイスを樹脂モールドする場合、第１樹脂２４ａとしてレンズ用透明樹脂（エポキシ系樹脂）を用い、第２樹脂２４ｂとして放熱性の高いフィラーを含有する樹脂（高熱伝導エポキシ系樹脂）を用いてもよいし、第１樹脂２４ａとしてレンズ用透明樹脂（シリコーン系樹脂）を用い、第２樹脂２４ｂとして放熱用樹脂（高熱伝導エポキシ系樹脂）を用いてもよい。
或いは、パワーデバイス系等を樹脂モールドする場合には、第１樹脂２４ａとしてチップ封止用エポキシ系樹脂を用い、第２樹脂２４ｂとして放熱性の高いフィラーを含有する樹脂（高熱伝導エポキシ系樹脂）を用いてもよい。

上述した実施例では、上型３と下型４との間に中間型２３を設け、中間型２３に上型３との間でワークＷをクランプして樹脂モールドする第１キャビティ凹部２３ｂ及びこれに連なる金型開閉方向に貫通する垂直ゲート２３ａを設け、ワークＷの両面から樹脂を充填できる構成としていたが、この中間型２３を省略することもできる。この場合、モールド樹脂は、上型３と下型４に設けられる第１キャビティ凹部１２ａの側方（金型クランプ面を含む）に設けた樹脂路（ランナゲート）を通じて第１，第２キャビティ凹部１２ａ，１２ｂに各々注入するようにしてもよい。この場合でも、半硬化状態の第１樹脂２４ａの表面に対して、接触できるように第２樹脂２４ｂを供給し硬化させることで、一体的に成形することができる。

［第２実施例］
次に樹脂モールド装置の他例について、図１０乃至図１４を参照して説明する。
本実施例のワークＷとしては、基板１の一方の面には半導体チップ２がフリップチップ実装され、他方の面には半導体チップ２がワイヤボンディング実装されている場合を例示して説明する。他方の面に搭載されるものには半導体チップ２に限らず、他の部品であってもよい。本実施例では、第１実施例に開示したシャットオフピン２１，２２やこれを開放させる開放ピン１１は省略されている。第１実施例と同様に上型３を固定型、下型４を可動型として説明し、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３の構成について説明する。上型ブロック９は上型プラテン５に固定されている。上型ブロック９のクランプ面には、第１キャビティ凹部９ｆ、ワーク位置決め部９ｂ、上型ランナゲート９ｃ、上型カル９ｄが彫り込まれている。上型ブロック９には、上記第１キャビティ凹部９ｆの底部をなす上型キャビティ駒９ｇが固定されている。また、上型キャビティ駒９ｇの周囲には、上型外周キャビティ駒２５が設けられている。上型外周キャビティ駒２５は、キャビティ駒支持プレート１３ｃに支持固定されている。キャビティ駒支持プレート１３ｃは、上型ブロック９に対して第２コイルばね１４を介して吊り下げ支持されている。また、キャビティ駒支持プレート１３ｃには、押し上げ駒１３ｂが上型ブロック９に形成された貫通孔９ｅに挿入されている。この押し上げ駒１３ｂを下型４側に設けられた後述するキャビティ駒押し上げ機構２０により押し上げることでキャビティ駒支持プレート１３ｃが第２コイルばね１４の付勢に抗して押し上げられ、上型外周キャビティ駒２５が上型ブロック９内に退避する。また、キャビティ駒支持プレート１３ｃにはストッパブロック１３ａが設けられている。上型外周キャビティ駒２５が第２コイルばね１４の撓みを利用して押し上げられた際に、ストッパブロック１３ａが上型ブロック９に当接することで、それ以上上型外周キャビティ駒２５が押し込まれないようになっている。

次に下型４の構成について説明する。
次に下型４について説明する。下型プラテン６には環状の下型支持ブロック１６が固定されている。この下型支持ブロック１６に下型ブロック１７が支持されている。下型プラテン６の下方には、トランスファ支持部１８が設けられている。このトランスファ支持部１８には、トランスファ機構１９が支持されている。トランスファ機構１９には異なるタイミングで樹脂を押圧する第１，第２プランジャ１９ａ，１９ｂが、例えばコイルばね１９ｃ，１９ｄによりフローティング支持されている。尚、第１，第２プランジャ１９ａ，１９ｂは、これらを支持するコイルばね１９ｃ，１９ｄに替えて油圧均等圧回路により支持されていてもよい。また、プランジャの数も２種類に限らすそれ以上設けてもよい。

下型ブロック１７には、筒状に形成された第１，第２ポット１７ａ，１７ｂ（樹脂装填部）が設けられている。第１，第２プランジャ１９ａ，１９ｂは先端部が第１，第２ポット１７ａ，１７ｂに各々挿入されている。下型ブロック１７の第１ポット１７ａの周囲には、樹脂路となる下型ランナ１７ｃが彫り込まれている。

また、下型ブロック１７には、キャビティ駒押し上げ機構２０が設けられている。キャビティ駒押し上げ機構２０は、押し上げピン２０ａ及び押し上げ駒２０ｂが、下型ブロック１７内に直列に配置され、下型ブロック１７と押し上げピン２０ａとの間にコイルばね２０ｃが自然長より押し縮められて挿入され、押し上げピン２０ａと押し上げ駒２０ｂとの間にコイルばね２０ｄが自然長より押し縮められて挿入されている。押し上げピン２０ａの先端は、下型ブロック１７の上面より上方に突出して支持されている。また、押し上げ駒２０ｂの下端には開口１７ｄが設けられている。また、トランスファ機構１９には、押しピン１９ｅが設けられている。この押しピン１９ｅは、下型ブロック１７の開口１７ｄに対応する位置に設けられている。

後述するように型締め動作が進んで、押しピン１９ｅが押し上げ駒２０ｂ及び押し上げピン２０ａを介して上型３の押し上げ駒１３ｂを押し上げることでキャビティ駒支持プレート１３ｃが上型外周キャビティ駒２５ともに第２コイルばね１４の付勢に抗して押し上げられるようになっている。

中間型２３は、上型３と下型４との間に配置され、上型３との間でワークＷをクランプして樹脂モールドする。中間型２３には、下型ランナ１７ｃに金型開閉方向と貫通する垂直ゲート２３ａ及び第１キャビティ凹部２３ｂが彫り込まれている。第１キャビティ凹部２３ｂは、上型３の第１キャビティ凹部９ｆと基板貫通孔（リードフレームのリード間の隙間、基板の貫通孔等）を通じて連通している。また、中間型２３には、第２樹脂２４ｂの樹脂路であって第２ポット１７ｂと位置合わせして重なり合う第２プランジャ１９ｂが挿入される貫通孔２３ｅ、押し上げピン２０ａが挿通される貫通孔２３ｆが設けられている。

ここで、樹脂モールド動作の一例について図１０乃至図１４を参照して説明する。ワークＷは、一例として半導体チップが搭載された樹脂基板、シリコンウェハ等の基板２を用い、第１樹脂２４ａ及び第２樹脂２４ｂは共にエポキシ系樹脂が用いられるが、第１樹脂２４ａは第２樹脂２４ｂより硬化時間が長い樹脂が用いられるものとする。

図１０において、モールド金型は型開き状態にあり、この状態で第１ポット１７ａに第１樹脂２４ａ、第２ポット１７ｂに第２樹脂２４ｂを各々装填する。また、中間型２３を下型４にセットする。具体的には、中間型２３の貫通孔２３ｅ及び貫通孔２３ｆを、第２ポット１７ｂ及び押し上げピン２０ａと位置合わせして下型ブロック１７に載置する。また、ワークＷは、中間型２３に設けられた第１キャビティ凹部２３ｂと位置合わせして搭載される。
モールド金型に対する第１，第２樹脂２４ａ，２４ｂ、中間型２３、ワークＷがセットされた状態を図１１に示す。押し上げピン２０ａの先端は中間型２３の貫通孔２３ｆに挿入された状態となっている。
尚、モールド金型に対する第１，第２樹脂２４ａ，２４ｂ、中間型２３、ワークＷの供給の順番は前後してもよい。例えば中間型２３にワークＷをセットした状態でモールド金型に搬入してもよい。また、中間型２３は図示しないチャック機構により下型４に位置決めされているのが好ましい。

次に図１２に示すように図示しない型開閉機構を駆動させて下型プラテン６を上昇させる。これにより、中間型２３に載置されたワークＷは、基板１をワーク位置決め部９ｂに位置合わせし半導体チップ２を第１キャビティ凹部９ｆに収容した状態で、上型ブロック９と中間型２３との間でクランプされる。また、押し上げピン２０ａは、押し下げ駒１３ｂと当接した状態となる。また、上型外周キャビティ駒２５は、第２コイルばね１４の付勢により第１キャビティ凹部９ｆ内に突出した状態にあるが、基板１とは当接せずに狭い隙間（半導体チップ２がフリップチップ接続された隙間）が設けられている。

次いで図１２において、トランスファ機構１９を作動させて、第１ポット１７ａ、装填されて溶融した第１樹脂２４ａを第１プランジャ１９ａにより圧送りする。具体的には、第１樹脂２４ａを第１ポット１７ａから下型ランナ１７ｃ、垂直ゲート２３ａを経て、第１キャビティ凹部２３ｂへ充填する。また、第２ポット１７ｂ内装填されて溶融した第２樹脂２４ｂを第２プランジャ１９ｂにより圧送りする。具体的には、第２樹脂２４ｂを第２ポット１７ｂから貫通孔２３ｅを経て上型カル９ｄ、上型ランナゲート９ｃから上型外周キャビティ駒２５と基板１との隙間に充填される。そして、図１３に示すように、半導体チップ２と基板１との隙間に第２樹脂が充填される（モールドアンダーフィル）。

図１３に示すように、トランスファ機構１９は第１樹脂２４ａを押圧する第１プランジャ１９ａが中間型２３に押し当てられたまま停止し、第２樹脂２４ｂを押圧する第２プランジャ１９ｂは、モールドアンダーフィルが完了した位置でそれ以上押動できない状態となる。また、トランスファ機構１９の上部に設けられた押しピン１９ｅが、開口１７ｄに露出する押し上げ駒２０ｂに突き当たるまで、キャビティ駒押し上げ機構２０が動作しない。

図１４に示すように、下型プラテン６の上昇にともなって、押しピン１９ｅが開口１７ｄに進入して押し上げ駒２０ｂを押し上げると、コイルばね２０ｄを介して押し上げピン２０ａを押し上げる。このとき押し上げピン２０ａの先端は貫通孔９ｅに進入して押し上げ駒１３ｂを押し上げ、これによりキャビティ駒支持プレート１３ｃが第２コイルばね１４を押し縮めながら押し上げられる。キャビティ駒支持プレート１３ｃは、ストッパブロック１３ａが上型ブロック９に突き当たるまで上昇する。

このときキャビティ駒支持プレート１３ｃの上昇にともなって、上型外周キャビティ駒２５も上昇するため、モールドアンダーフィルが行われた半導体チップ２の周囲に隙間（第２キャビティ凹部１２ｂ：図１４参照）が形成される。

上記上型外周キャビティ駒２５が上昇したことで、上型ランナゲート９ｃが広く開放され第２キャビティ凹部１２ｂと連通する。これにより、第２プランジャ１９ｂの押圧動作により加圧されていた第２樹脂２４ｂが上型ランナゲート９ｃから第２キャビティ凹部１２ｂへ充填される。これにより、半硬化状態の第１樹脂２４ａの周囲に半硬化状態の第２樹脂２４ｂが覆うようにモールドされ、硬化剤、硬化補助剤どうしが有効に混ざりあって加熱硬化させることで、第１樹脂２４ａと第２樹脂２４ｂとが強固な接着性能が得られるため、成形品の信頼性が向上する。

この構成によれば、第１キャビティ凹部２３ｂには中間型２３を貫通する垂直ゲート２３ａを通じて第１樹脂２４ａが充填され、第２キャビティ凹部１２ｂへはまず狭小空間（例えば端子間の隙間、アンダーフィル空間）から先に第２樹脂２４ｂを充填してから、それより大きな空き空間へ充填するため、エアを巻き込まずに樹脂モールドすることができる。

上記実施例では上型３と下型４との間に中間型２３を設けていたが、この中間型２３を省略することもできる。この場合、モールド樹脂は、上型３と下型４に設けられる第１キャビティ凹部の側方（金型クランプ面を含む）に設けた樹脂路（ランナゲート）を通じて第１，第２キャビティ凹部に各々注入するようにしてもよい。

上記実施例では、１枚の中間型２３を上下型の間に挟み込む構成について説明したが、複数枚の中間型を積み重ねるように挟み込む構成としても良い。
また上型３及び中間型２３に第１キャビティ凹部を設け、下型４にキャビティ駒押し上げ機構２０を設けたが、下型４と中間型２３に第１キャビティ凹部を設け上型３にキャビティ駒押し下げ機構を設けてもよい。
更には、上型３を固定型、下型４を可動型としたが、上型３が可動型で下型４が固定型であってもよい。

Ｗ ワーク １ 基板 ２ 半導体チップ ３ 上型 ４ 下型 ５ 上型プラテン ６ 下型プラテン ７ ガイドポスト ８ 上型ベース ９ 上型ブロック ９ａ，９ｅ，１７ｇ１，１７ｇ２，２３ｅ，２３ｆ，２３ｇ１，２３ｇ２， 貫通孔 ９ｂ ワーク位置決め部 ９ｃ 上型ランナゲート ９ｄ 上型カル １０ 第１コイルばね １１ 開放ピン １２ 可動キャビティ駒 １２ａ，２３ｂ 第１キャビティ凹部 １２ｂ 第２キャビティ凹部 １３ｃ キャビティ駒支持プレート １３ａ ストッパブロック １３ｂ 押し上げ駒 １４ 第２コイルばね １５ 押し下げピン １６ 下型支持ブロック １７ 下型ブロック １７ａ 第１ポット １７ｂ 第２ポット １７ｃ 下型ランナ １７ｄ 開口 １７ｅ シャットオフピン支持プレート １７ｆ コイルばね １８ トランスファ支持部 １９ トランスファ機構 １９ａ 第１プランジャ １９ｂ 第２プランジャ １９ｃ，１９ｄ，２０ｃ，２０ｄ コイルばね １９ｅ 押しピン ２０ キャビティ駒押し上げ機構 ２０ａ 押し上げピン ２０ｂ 押し上げ駒 ２１，２２ シャットオフピン ２３ 中間型 ２３ａ 垂直ゲート ２３ｂ 第１キャビティ凹部 ２３ｃ 第３キャビティ凹部 ２３ｄ 中間型ランナゲート ２４ａ 第１樹脂 ２４ｂ 第２樹脂 ２５ 上型外周キャビティ駒

Claims (4)

1. 開閉可能に設けられた第１金型及び第２金型と、
   前記第１金型と前記第２金型との間に配置され、前記第１金型との間でワークをクランプする第３金型と、
   前記第１金型及び前記第３金型のクランプ面に各々形成された第１キャビティ凹部と、
   前記第１金型に設けられ、型閉じ動作に応じて移動することで前記第１キャビティ凹部に連続する第２キャビティ凹部が形成される可動キャビティ駒と、
   前記第２金型に設けられ、第１樹脂が装填される第１樹脂装填部及び前記第１樹脂と異なる種類の第２樹脂が装填される第２樹脂装填部と、
   前記第１樹脂を前記第３金型に形成された垂直ゲートを介して前記第１キャビティ凹部へ、前記第２樹脂を前記第２キャビティ凹部へ異なるタイミングで各々充填するトランスファ機構と、
   前記第３金型に形成された樹脂路を介して前記第２樹脂が充填される第３キャビティ凹部と、
   前記第２金型に設けられ、前記第３キャビティ凹部に連通する樹脂路を常時遮断する開閉可能な遮断部と、型締め機構の型閉じ動作によって前記遮断部を開放して前記第３キャビティ凹部への前記第２樹脂の充填を許容する樹脂路開放機構と、を具備し、
   前記第１，第２樹脂装填部に第１，第２樹脂が各々装填されワークが供給された前記第１金型と前記第２金型を型閉じ動作を行って前記ワークを前記第１金型と前記第３金型でクランプし、前記遮断部によって前記第２樹脂の第３キャビティ凹部への樹脂路を遮断しながら前記トランスファ機構により前記第１キャビティ凹部へ垂直ゲート介して第１樹脂の充填動作を行うと共に前記第２キャビティ凹部に接続する樹脂路へ第２樹脂を圧送りし、前記樹脂路開放機構によって前記遮断部が開放されて前記第３キャビティ凹部へ前記第２樹脂が充填され、更なる型閉じ動作を行なうことで前記可動キャビティ駒が移動して形成される前記第２キャビティ凹部に、半硬化状態の前記第１樹脂に重ねて前記第２樹脂の充填動作が異なるタイミングで行われ、複数種類の樹脂モールドを１回の型閉じ動作で実現することを特徴とする樹脂モールド装置。
2. 前記第１金型及び前記第２金型には、前記第１樹脂が前記第１キャビティ凹部に充填された後、型締め動作を続行することで前記可動キャビティ駒を移動させるキャビティ駒移動機構を備える請求項１記載の樹脂モールド装置。
3. 可動プラテンには前記トランスファ機構及び前記第２金型が支持固定されており、対向する固定プラテンには前記第１金型が吊り下げ支持されており、前記第１金型には型締め動作により前記可動キャビティ駒を貫通して相対的に前記第１キャビティ凹部内に突き出される突き押し機構が設けられている請求項１又は請求項２記載の樹脂モールド装置。
4. 前記第１キャビティ凹部に充填される前記第１樹脂は前記第２キャビティ凹部に充填される前記第２樹脂より加熱硬化時間が長い樹脂が用いられる請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の樹脂モールド装置。

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