JP7134926B2

JP7134926B2 - 樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法

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Publication number: JP7134926B2
Application number: JP2019128101A
Authority: JP
Inventors: 聡中尾; 俊典笠井; 拓人寺岡; 光木村
Original assignee: Towa Corp
Current assignee: Towa Corp
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2022-09-12
Anticipated expiration: 2039-07-10
Also published as: CN112208054A; CN112208054B; TWI730715B; TW202102350A; KR20210008308A; KR102338656B1; JP2021014017A

Description

本発明は、樹脂成形装置、及び樹脂成形品の製造方法に関する。

特開２０１７－１８３４４３号公報（特許文献１）は、樹脂成形装置を開示する。この樹脂成形装置は、互いに対向して配置された上型及び下型を備えている。上型と下型との間にはフィルムが送り出される。この樹脂成形装置においては、フィルム上に樹脂材料が供給された状態で上型と下型とを型締めすることによって樹脂成形が行なわれる（特許文献１参照）。

特開２０１７－１８３４４３号公報

上記特許文献１に開示されている樹脂成形装置においては、下型が加熱されており、下型にフィルムが吸着された状態でフィルム上に樹脂材料が供給される。このような構成において、たとえば、樹脂材料として熱硬化性を有する液状樹脂が用いられると、フィルム上に供給された液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化する可能性がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、熱硬化性を有する液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化することを抑制可能な樹脂成形装置、及び、樹脂成形品の製造方法を提供することである。

本発明のある局面に従う樹脂成形装置は、成形型と、型締め機構と、フィルム供給機構と、液状樹脂供給機構と、制御部とを備える。成形型は、上型と、上型に対向する下型とを含む。型締め機構は、成形型を型締めする。フィルム供給機構は、上型と下型との間に離型フィルムを供給する。液状樹脂供給機構は、離型フィルム上に熱硬化性を有する液状樹脂を供給する。制御部は、離型フィルムと下型とが離れた状態で離型フィルム上に液状樹脂を供給するように液状樹脂供給機構を制御する。

本発明の他の局面に従う樹脂成形品の製造方法は、上型と下型との間に離型フィルムを供給するステップと、離型フィルムと下型とが離れた状態で離型フィルム上に熱硬化性を有する液状樹脂を供給するステップと、液状樹脂が供給された離型フィルムを下型上に吸着させるステップと、上型と、離型フィルムを吸着した状態の下型とを型締めするステップとを含む。

本発明によれば、熱硬化性を有する液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化することを抑制可能な樹脂成形装置、及び、樹脂成形品の製造方法を提供することができる。

樹脂成形装置の正面図である。下型の一部分の平面図である。上型、下型及び中間プレートの断面を含む図である。樹脂成形装置による樹脂成形品の製造手順を示すフローチャートである。液状樹脂供給機構が離型フィルム上に液状樹脂を供給する様子を示す図である。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施の形態」とも称する。）について、図面を用いて詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図面は、理解の容易のために、適宜対象を省略又は誇張して模式的に描かれている。また、各図面において、矢印が示す方向は共通である。

［１．樹脂成形装置の構成］
（１－１．全体構成）
図１は、本実施の形態に従う樹脂成形装置１０の正面図である。樹脂成形装置１０は、いわゆるコンプレッションモールド法を用いることによって、樹脂成形品を製造するように構成されている。

図１に示されるように、樹脂成形装置１０は、基盤１００と、タイバー１１０と、上プラテン１２０と、下プラテン１３０と、型締め機構２００と、成形型３００と、フィルム供給機構５００と、移動機構６００と、制御部７００と、液状樹脂供給機構９００とを含んでいる。

基盤１００は、平面視矩形状の板状部材である。複数（４本）のタイバー１１０の各々は、上下方向に延びる棒状部材である。複数のタイバー１１０は、基盤１００の四隅にそれぞれ固定されている。上プラテン１２０は、平面視矩形状の板状部材であり、複数のタイバー１１０の上部に固定されている。上プラテン１２０は、樹脂成形装置１０において基盤１００と対向している。下プラテン１３０は、平面視矩形状の板状部材であり、基盤１００と上プラテン１２０との間において、上下方向に可動な状態で、タイバー１１０に取り付けられている。下プラテン１３０は、樹脂成形装置１０において上プラテン１２０及び基盤１００の双方と対向している。

型締め機構２００は、基盤１００の上面に固定されている。型締め機構２００は、成形型３００の型締め及び型開きのために、下プラテン１３０を昇降させるように構成されている。すなわち、型締め機構２００は、成形型３００を型締めするように構成されている。型締め機構２００は、たとえば、サーボモータ及びボールねじの組合せ、油圧シリンダ及びリンク機構の組合せ等によって実現される。

成形型３００は、金属製の上型３１０と、該上型３１０に対向する金属製の下型３２０と、上型３１０及び下型３２０の双方に対向する金属製の中間プレート３２３とを含んでいる。上型３１０は上プラテン１２０の下面に固定されており、下型３２０は下プラテン１３０の上面に固定されている。上型３１０及び下型３２０の各々には、加熱部（ヒータ）３５０が設けられている。上型３１０及び下型３２０の各々は、加熱部３５０によって加熱される。中間プレート３２３は、中央部に平面視矩形状の孔が形成された枠状の部材であり、下型３２０とともに、離型フィルム４００を挟む。成形型３００については、後程詳しく説明する。

フィルム供給機構５００は、長尺状の離型フィルム４００を上型３１０（中間プレート３２３）と下型３２０との間に供給するように構成されている。離型フィルム４００の材料としては、耐熱性、離型性、柔軟性、伸展性等の特性を有する樹脂材料が用いられ、たとえば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（エチレン・四フッ化エチレン共重合体）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン等が用いられる。

フィルム供給機構５００は、送出し機構５１０と、巻取り機構５２０と、送出しローラ５３０と、巻取りローラ５４０とを含んでいる。

送出し機構５１０は、リールに巻かれた使用前の離型フィルム４００を上型３１０（中間プレート３２３）と下型３２０との間に送り出すように構成されている。たとえば、送出し機構５１０は、送出しロールと、該送出しロールを回転させるモータ（不図示）とを含んでいる。巻取り機構５２０は、樹脂成形に用いられた使用済みの離型フィルム４００をリールに巻き取るように構成されている。たとえば、巻取り機構５２０は、巻取りロールと、該巻取りロールを回転させるモータ（不図示）とを含んでいる。各モータのトルクが制御されることで、離型フィルム４００が進行方向に送り出される。また、離型フィルム４００の送出し時には、各モータのトルクが制御されることで、離型フィルム４００の進行方向に適度な張力（テンション）が掛けられている。

送出し機構５１０と成形型３００との間には、離型フィルム４００に張力を加えるための送出しローラ５３０が配置されている。すなわち、送出しローラ５３０は、離型フィルム４００の搬送経路上において、下型３２０よりも送出し機構５１０側に配置されている。成形型３００と巻取り機構５２０との間には、離型フィルム４００に張力を加えるための巻取りローラ５４０が配置されている。すなわち、巻取りローラ５４０は、離型フィルム４００の搬送経路上において、下型３２０よりも巻取り機構５２０側に配置されている。送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０の各々は、離型フィルム４００に張力を加えるとともに、上型３１０と下型３２０との間において離型フィルム４００を搬送するように構成されている。

各移動機構６００は、送出しローラ５３０又は巻取りローラ５４０の回転軸を、上下方向に可動な状態で保持している。移動機構６００は、送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０の回転軸を昇降させるように構成されている。移動機構６００は、たとえば、送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０の回転軸を上昇させることによって、離型フィルム４００を下型３２０から物理的に離すことができる。移動機構６００は、たとえば、サーボモータ及びボールねじの組合せ、エアーシリンダ等によって実現される。

液状樹脂供給機構９００は、いわゆるディスペンサであり、離型フィルム４００上に熱硬化性を有する液状樹脂を吐出するように構成されている。液状樹脂供給機構９００は、上型３１０と下型３２０（中間プレート３２３）との間の領域において面方向（矢印ＸＹ方向）に移動しつつ液状樹脂を吐出可能であるとともに、上型３１０と下型３２０との間以外の領域に退避可能である。たとえば、液状樹脂供給機構９００は、離型フィルム４００上への液状樹脂の供給完了後、上型３１０と下型３２０との間以外の領域に退避する。

制御部７００は、樹脂成形装置１０全体を制御するように構成されている。制御部７００は、たとえば、型締め機構２００、フィルム供給機構５００、移動機構６００、液状樹脂供給機構９００等を制御する。制御部７００は、ハードウェアプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等を含み、プログラム及び各種データに基づいて情報処理を実行するように構成されている。なお、制御部７００は、樹脂成形装置１０内のいずれの場所に配置されていてもよいし、複数のコンピュータによって構成されてもよい。

（１－２．成形型及び吸着機構の構成）
図２は、下型３２０の一部分の平面図である。図３は、上型３１０、下型３２０及び中間プレート３２３の断面を含む図である。図３において、下型３２０の一部分の断面は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ断面に対応している。

図２及び図３に示されるように、下型３２０にはキャビティ３２６が形成されており、下型３２０は、キャビティ３２６の底面を構成する底面部材３２１と、キャビティ３２６の側面を構成する側面部材３２２とを含んでいる。底面部材３２１は、平面視矩形状の板状部材である。側面部材３２２は、底面部材３２１の周囲を覆う枠状部材である。下型３２０において、側面部材３２２は、スプリング等の弾性部材を含む取付部材３２８を介して固定されている。側面部材３２２は、キャビティ３２６を構成するように、底面部材３２１よりも僅かに上方に位置している。底面部材３２１と側面部材３２２との間には、底面部材３２１と周面部材３２２とが相対的に摺動可能なようにわずかな隙間が形成されている。

下型３２０は、さらに、下側シール固定部材３２９と、取付棒３２７とを含んでいる。中間プレート３２３と下型３２０とによって離型フィルム４００を挟んでいる状態で、取付棒３２７及び下側シール固定部材３２９の上面は中間プレート３２３に接する。下側シール固定部材３２９には、貫通路３２４が形成されている。各貫通路３２４は、吸引用配管３２５を介して、真空ポンプ３３０に接続されている。上述のように底面部材３２１と側面部材３２２との間には隙間が形成されているため、真空ポンプ３３０が吸気を行なうことによって、下型３２０上に位置する離型フィルム４００が下型３２０上に吸着される。各貫通路３２４及び真空ポンプ３３０を含む構成は、本発明の「吸着機構」の一例である。

上型３１０は、たとえば、複数のチップ８１０が配置された基板８００が取り付けられるように構成されている。チップ８１０は、たとえば、半導体集積回路である。チップ８１０は、基板８００に対して、電気的に接続されてもよいし、電気的に接続されなくてもよい。基板８００の形状は、たとえば、四角形又は円形である。基板８００は、たとえば、半導体基板（シリコンウェハ等）、金属基板、ガラス基板、セラミック基板、樹脂基板、又は配線基板であり、ＦＯ－ＷＬＰ（Fan Out Wafer Level Package）又はＦＯ－ＰＬＰ（Fan Out Panel Level Package）に用いられる板状部材のキャリアを含んでいてもよい。上型３１０は、上側シール固定部材３１１を含む。上側シール固定部材３１１は、成形型３００の型締め時に中間プレート３２３に接する。

［２．液状樹脂の硬化対策］
上述のような樹脂成形装置１０において、仮に、離型フィルム４００が下型３２０に吸着された状態で、液状樹脂供給機構９００によって離型フィルム４００上に熱硬化性を有する液状樹脂が吐出されるとする。この場合には、下型３２０の熱が離型フィルム４００上に供給された液状樹脂に伝達されやすいため、液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化する可能性がある。

特に、液状樹脂供給機構９００によって吐出される液状樹脂が高粘度である場合や、液状樹脂が吐出されるべき離型フィルム４００上の面積が広い場合（たとえば、一辺が３００ｍｍ以上の四角形や、直径が３００ｍｍ以上の円形）には、液状樹脂の供給の完了に長時間を要する。このような場合には、液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化する事態がより生じやすい。

たとえば、このような問題を解決する手段として、樹脂成形装置１０以外の別の場所で離型フィルム４００上に液状樹脂を供給し、その後、液状樹脂が供給された離型フィルム４００を下型３２０上に配置する方法が考えられる。しかしながら、このような方法によれば、たとえば、離型フィルム４００を下型３２０上に配置するときに、離型フィルム４００に皺が生じ得る。特に、離型フィルム４００の大きさが大きくなると、皺を生じさせることなく離型フィルム４００を下型３２０上に配置することは困難である。

詳細については後述するが、本実施の形態に従う樹脂成形装置１０において、制御部７００は、離型フィルム４００と下型３２０とが離れた状態で離型フィルム４００上に液状樹脂を供給するように液状樹脂供給機構９００を制御する。

樹脂成形装置１０においては、離型フィルム４００と下型３２０とが物理的に離れた状態で離型フィルム４００上に液状樹脂が供給されるため、下型３２０の熱が離型フィルム４００上の液状樹脂に伝達されにくい。したがって、樹脂成形装置１０によれば、液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化する事態を抑制することができる。

［３．樹脂成形品の製造手順］
図４は、樹脂成形装置１０による樹脂成形品の製造手順を示すフローチャートである。図４に示される処理は、フィルム供給機構５００に離型フィルム４００がセットされており、成形型３００が型開きした状態で、制御部７００によって実行される。

図４を参照して、制御部７００は、送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０を予め定められ位置（たとえば、離型フィルム４００が中間プレート３２３の下面に接する位置）まで上昇させるように移動機構６００を制御する（ステップＳ１００）。すなわち、制御部７００は、離型フィルム４００と下型３２０とが物理的に離れるように移動機構６００を制御する。

送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０の移動が完了すると、制御部７００は、離型フィルム４００に掛かる張力を高めるようにフィルム供給機構５００を制御する（ステップＳ１１０）。より具体的には、制御部７００は、送出し機構５１０における送出しロールの回転を固定し、巻取り機構５２０における巻取りロールのトルクを制御することによって、離型フィルム４００に掛かる張力を高める。または、制御部７００は、巻取り機構５２０における巻取りロールの回転を固定し、送出し機構５１０における送出しロールのトルクを制御する。これにより、離型フィルム４００上に液状樹脂が供給された場合における離型フィルム４００の下方への垂れを抑制することができる。

制御部７００は、離型フィルム４００と下型３２０とが物理的に離れた状態で離型フィルム４００上に液状樹脂を供給するように液状樹脂供給機構９００を制御する（ステップＳ１２０）。

図５は、液状樹脂供給機構９００が離型フィルム４００上に液状樹脂を供給する様子を示す図である。図５に示されるように、液状樹脂供給機構９００は、離型フィルム４００が底面部材３２１及び側面部材３２２の双方から物理的に離れた状態で、離型フィルム４００の面内の予め定められた範囲に液状樹脂９１０を供給する。

離型フィルム４００上における液状樹脂の供給が完了すると、制御部７００は、上型３１０と下型３２０との間から退避するように液状樹脂供給機構９００を制御する（ステップＳ１３０）。液状樹脂供給機構９００の退避が完了すると、制御部７００は、送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０を予め定められた位置まで下降させるように移動機構６００を制御する（ステップＳ１４０）。

送出しローラ５３０及び巻取りローラ５４０の下降が完了すると、制御部７００は、側面部材３２２が離型フィルム４００に接し、その後、下側シール固定部材３２９が離型フィルム４００を介して中間プレート３２３と接する位置まで下型３２０を上昇させるように型締め機構２００を制御する（ステップＳ１５０）。下型３２０の上昇が完了すると、制御部７００は、液状樹脂が供給された離型フィルム４００を下型３２０上に吸着させるように真空ポンプ３３０等（吸着機構）を制御する（ステップＳ１６０）。

その後、制御部７００は、離型フィルム４００上の液状樹脂の粘度が低下した後に、離型フィルム４００を介して側面部材３２２を基板８００に接触させた状態から底面部材３２１を上昇させるよう、下型３２０を上昇させて成形型３００の型締めを行なうように型締め機構２００を制御する（ステップＳ１７０）。これにより、樹脂成形品が完成する。樹脂成形装置１０においては、その後、成形型３００の型開き、及び、離型フィルム４００の搬送、及び、ステップＳ１００～ステップＳ１７０の処理が繰り返されることによって、樹脂成形品が量産される。

［４．効果等］
以上のように、本実施の形態に従う樹脂成形装置１０において、制御部７００は、離型フィルム４００と下型３２０とが離れた状態で離型フィルム４００上に液状樹脂を供給するように液状樹脂供給機構９００を制御する。樹脂成形装置１０においては、離型フィルム４００と下型３２０とが物理的に離れた状態で離型フィルム４００上に液状樹脂が供給されるため、下型３２０の熱が離型フィルム４００上の液状樹脂に伝達されにくい。したがって、樹脂成形装置１０によれば、液状樹脂が適切なタイミングよりも早くに硬化する事態を抑制することができる。

また、本実施の形態に従う樹脂成形装置１０において、制御部７００は、液状樹脂供給機構９００が液状樹脂を離型フィルム４００上に供給する前に、離型フィルム４００に掛かる張力を高めるようにフィルム供給機構５００を制御する。これにより、離型フィルム４００上に液状樹脂が供給された場合における離型フィルム４００の下方への垂れを抑制することができる。

また、本実施の形態に従う樹脂成形装置１０において、制御部７００は、離型フィルム４００上に液状樹脂が供給された後に、離型フィルム４００を下型３２０上に吸着させるように真空ポンプ３３０等（吸着機構）を制御する。これにより、下型３２０上における離型フィルム４００の位置ずれを抑制することができ、より高精度に樹脂成形品を製造することができる。

［５．他の実施の形態］
上記実施の形態の思想は、以上で説明された実施の形態に限定されない。以下、上記実施の形態の思想を適用できる他の実施の形態の一例について説明する。

上記実施の形態においては、上型３１０と下型３２０との間に中間プレート３２３が設けられたが、中間プレート３２３は必ずしも必要ではない。

また、上記実施の形態においては、樹脂成形装置１０は、単体の装置であった。しかしながら、樹脂成形装置１０は、必ずしも単体の装置である必要はなく、複数の機能を有する装置における一部のユニットであってもよい。

以上、本発明の実施の形態について例示的に説明した。すなわち、例示的な説明のために、詳細な説明及び添付の図面が開示された。よって、詳細な説明及び添付の図面に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須でない構成要素が含まれることがある。したがって、それらの必須でない構成要素が詳細な説明及び添付の図面に記載されているからといって、それらの必須でない構成要素が必須であると直ちに認定されるべきではない。

また、上記実施の形態は、あらゆる点において本発明の例示にすぎない。上記実施の形態は、本発明の範囲内において、種々の改良や変更が可能である。すなわち、本発明の実施にあたっては、実施の形態に応じて具体的構成を適宜採用することができる。

１０樹脂成形装置、１００基盤、１１０タイバー、１２０上プラテン、１３０下プラテン、２００型締め機構、３００成形型、３１０上型、３１１上側シール固定部材、３２０下型、３２１底面部材、３２２側面部材、３２３中間プレート、３２４貫通路、３２５吸引用配管、３２６キャビティ、３２７取付棒、３２８取付部材、３２９下側シール固定部材、３３０真空ポンプ、３５０加熱部、４００離型フィルム、５００フィルム供給機構、５１０送出し機構、５２０巻取り機構、５３０送出しローラ、５４０巻取りローラ、６００移動機構、７００制御部、８００基板、８１０チップ、９００液状樹脂供給機構、９１０液状樹脂。

Claims

上型と、前記上型に対向する下型とを含む成形型と、
前記成形型を型締めする型締め機構と、
前記上型と前記下型との間に離型フィルムを供給するフィルム供給機構と、
前記離型フィルム上に熱硬化性を有する液状樹脂を供給する液状樹脂供給機構と、
前記離型フィルムと前記下型とが離れた状態で前記離型フィルム上に前記液状樹脂を供給するように前記液状樹脂供給機構を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記液状樹脂供給機構が前記液状樹脂を前記離型フィルム上に供給する前に、前記離型フィルムに掛かる張力を高めるように前記フィルム供給機構を制御する、樹脂成形装置。
前記下型と離れる位置まで前記離型フィルムを移動させる移動機構をさらに備える、請求項１に記載の樹脂成形装置。
前記フィルム供給機構は、
前記離型フィルムを送り出す送出し機構と、
前記離型フィルムを巻き取る巻取り機構と、
前記離型フィルムの搬送経路上において前記下型よりも前記送出し機構側に配置された送出しローラと、
前記離型フィルムの搬送経路上において前記下型よりも前記巻取り機構側に配置された巻取りローラとを含み、
前記移動機構は、前記送出しローラ及び前記巻取りローラを上昇させる、請求項２に記載の樹脂成形装置。
前記離型フィルムを前記下型上に吸着させる吸着機構をさらに備え、
前記制御部は、前記離型フィルム上に前記液状樹脂が供給された後に、前記離型フィルムを前記下型上に吸着させるように前記吸着機構を制御する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の樹脂成形装置。
上型と下型との間に離型フィルムを供給するステップと、
前記離型フィルムと前記下型とが離れた状態で前記離型フィルム上に熱硬化性を有する液状樹脂を供給するステップと、
前記液状樹脂が供給された前記離型フィルムを前記下型上に吸着させるステップと、
前記上型と、前記離型フィルムを吸着した状態の前記下型とを型締めするステップと、
前記離型フィルム上に前記液状樹脂を供給する前に、前記離型フィルムに掛かる張力を高めるステップとを含む、樹脂成形品の製造方法。
前記離型フィルム上に前記液状樹脂を供給する前に、前記下型と離れる位置まで前記離型フィルムを移動させるステップをさらに含む、請求項５に記載の樹脂成形品の製造方法。