JPH10618A - 粉体の打錠成型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な配管や配線を施すことなく、上杵の加
熱または冷却を行なうことができ、充填密度が高く品質
の良好な成型体を効率良く得ることができる打錠成型装
置を提供する。 【解決手段】 本発明の打錠成型装置では、上杵５上部
の装填用の空洞部６内に、カートリッジ式のペルチェ素
子ユニット７が着脱自在に装填され、かつ上杵５内に、
ヒートパイプや高熱伝導金属からなる高熱伝導体９が、
先端部まで中心軸に沿って設けられている。そして、例
えば樹脂粉体の圧縮により発生した熱が、杵先部５ａか
ら高熱伝導体８を速やかに伝導し、その上端に接して配
置されたペルチェ素子ユニット７により効果的に吸熱冷
却されるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉体の打錠成型装
置に係わり、さらに詳しくは、樹脂またはセラミックの
粉体を加圧圧縮しタブレット（錠剤）状に成型する装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の多様化に伴い、ＩＣ
等の半導体素子をエポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂で
封止する方法も多岐にわたっており、前記樹脂を半導体
素子上にトランスファー成形する方法や、ポッティング
による封止方法が行なわれている。また近年、前記樹脂
のタブレットを用いて圧縮成形により半導体素子を封止
することも行なわれている。

【０００３】このような半導体封止用樹脂のタブレット
は、従来から、以下に示すようなタブレット成型装置
（打錠成型装置）により製造されている。すなわち、臼
とその内部に挿嵌された下杵とにより下金型が形成さ
れ、その上方に、油圧プレス等の加圧機構に連結された
上杵が配置された打錠成型装置が用いられ、下金型のキ
ャビティ内に計量充填された半導体封止用樹脂の粉体
を、上杵と下杵とにより常温で加圧圧縮して成型体が得
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような装
置により連続的に打錠成型を行なった場合、高圧での圧
縮により樹脂粉体が発熱して金型（下金型および上杵）
の温度が上昇するため、粉体が溶融軟化して金型に付着
する。そのため、作業効率が低下するばかりでなく、外
観が悪くなるなど、成型体の品質が著しく低下するとい
う問題があった。また、このような発熱による樹脂粉体
の付着を防止するため、臼や臼支持体に配管を設け、配
管内に水等の冷却媒体を通して冷却することが行なわれ
ているが、杵部特に上杵に対する冷却効率が悪く、上杵
先端部への樹脂粉体の付着を免れることができなかっ
た。

【０００５】さらに、全長に亘って冷却媒体の配管など
を設けることにより、上杵全体を冷却することも行なわ
れているが、冷却効率が悪く装置全体の温度変化を引き
起こすおそれがあるばかりでなく、上杵は可動部品であ
るため、その内部への配管や配線が難しく、可動時の配
管破損や断線のおそれがあった。

【０００６】またさらに、セラミックなどの無機材料の
粉体の打錠成型では、粉体の圧縮充填率（密度）を100%
近くに高め、品質の良好な成型体を得るために、上杵な
どの金型を加熱するように構成した打錠成型装置が使用
されているが、このような装置においても、上杵に対す
る加熱効率が低く粉体の圧縮充填率を十分に高めること
ができないばかりでなく、加熱媒体用の配管や電熱ヒー
タ用の配線が難しく、配管破損や断線のおそれが高かっ
た。

【０００７】本発明はこれらの問題を解決するためにな
されたもので、樹脂またはセラミックの粉体を打錠成型
する装置において、複雑な配管や配線を施すことなく、
上杵の加熱または冷却を行なうことができ、充填密度が
高く品質の良好な成型体を効率良く得ることができる装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の粉体の打錠成型
装置は、臼とその内部に挿嵌された下杵から成る下金型
と、該下金型の上方に昇降可能に配置された上杵とを備
え、前記下金型内に充填された樹脂またはセラミックの
粉体を、前記上杵により加圧圧縮して成型する粉体の打
錠成型装置において、前記上杵の上部に、電気的発熱体
ユニットまたは冷却体ユニットを着脱自在に装填すると
ともに、前記上杵の内部に、前記発熱体ユニットまたは
冷却体ユニットの装填部から先端部に亘って、熱伝導性
の高い高熱伝導体を埋設したことを特徴とする。

【０００９】本発明において、打錠成型に供する粉体材
料としては、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェ
ニレンスルファイド樹脂のように、従来から半導体封止
用樹脂として用いられている熱硬化性樹脂または熱可塑
性樹脂の粉体、あるいはセラミックの粉体が使用され
る。

【００１０】本発明においては、上杵の上部に、通電に
より熱を発生する電気的発熱体ユニットまたは熱を吸収
する冷却体ユニットが、着脱自在に装填される。このよ
うな発熱体ユニットとしては、ユニットを単位として装
填・交換等が自在に構成されたカートリッジ式の電気ヒ
ータユニットを使用することができ、冷却体ユニットと
しては、カートリッジ式のペルチェ素子を使用すること
ができる。なお、ペルチェ素子は２種の金属を組合わせ
て回路を形成したもので、一定の向きに電流を通じる
と、異種金属の接合点で熱の吸収（冷却）が生じる。

【００１１】本発明において、上杵の内部に埋設される
高熱伝導体としては、熱伝導性が良好なものであれば、
特に形状、材質を問わず使用することができるが、特に
ヒートパイプや、銀、アルミニウム、銅など、熱伝導率
が200W/m・deg 以上の高熱伝導金属からなる棒状体の使
用が好ましい。なお、ヒートパイプは、蒸発部と凝縮部
との間を作動流体を環流させ、小さな温度差で多量の熱
を輸送するように構成された一種の熱伝導素子である。
このような高熱伝導体は、上端を前記した発熱体ユニッ
トまたは冷却体ユニットに接し、先端部（杵先部）に亘
って配設される。 また本発明においては、このような
高熱伝導体の側周部に、空気層や真空層のような断熱層
を設けることで、高熱伝導体からの不要な熱の放散を防
止し、発熱体ユニットまたは冷却体ユニットから上杵の
先端部への熱伝導効率をいっそう向上させるとともに、
装置の他の部分への熱的影響を避けることができる。

【００１２】本発明の打錠成型装置においては、例えば
樹脂粉体の高圧圧縮により上杵先端部に生じた熱は、上
杵内部に設けられた高熱伝導体を伝って速やかに上杵の
上部に達し、電気的冷却体ユニットにより吸熱され冷却
される。また、上杵に設けられた電気的発熱体ユニット
により上杵上部に加えられた熱は、同様に高熱伝導体を
伝導して上杵先端部に達し、該部の加熱に供せられる。

【００１３】このように、上杵先端部が速やかに加熱ま
たは冷却され、先端部の温度が、粉体の種類に応じた最
も好ましい温度に調整されるので、粉体の金型への付着
が生じることなく、外観をはじめとする品質の良好な成
型体が得られる。また、打錠圧力を極端に上げることな
く粉体の充填率（充填密度）を上げることができるの
で、充填密度が高く品質の良好な成型体を得ることがで
きる。さらに、このように上杵先端部の温度調整がなさ
れる結果、単位時間当たりの打錠回数を上げることが可
能となり、生産性が向上する。またさらに、電気的発熱
体ユニットまたは冷却体ユニットが、ユニット単位での
上杵への装填・交換が自在になっているので、発熱体ユ
ニットと冷却体ユニットとを入れ替えることで、加熱と
冷却との切り替えを非常に簡便に行なうことができるう
えに、加熱や冷却のための複雑な配管や配線を必要とせ
ず、装置の構造が簡単である。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。

【００１５】図１は、本発明の打錠成型装置の一実施例
の要部を示す断面図である。

【００１６】実施例の打錠成型装置においては、図に示
すように、臼１とその内部に挿嵌された下杵２とによ
り、中央部に所定形状のキャビティを有する下金型３が
形成され、この下金型３の複数個が、回転盤４に等間隔
で設置されている。また、これらの下金型３の上方に
は、金型用工具鋼またはセラミック等で形成された上杵
５が、上部を支持体（図示を省略。）により支持されて
配置されており、油圧プレス等の加圧機構（図示を省
略。）に連結され、先端部（杵先部）５ａの下金型３へ
の円滑な挿入および加圧が可能になっている。

【００１７】そして、上杵５上部には、側周面から中心
部に向って装填用の空洞部６が設けられるとともに、こ
の空洞部６内に、カートリッジ式のペルチェ素子ユニッ
ト７が着脱自在に装填され、側周面への開口部はキャッ
プ栓８により閉塞されている。また、上杵５の中心部に
は、ヒートパイプ、あるいは熱伝導率の高い金属（銀、
アルミニウム、銅など）からなる棒状の高熱伝導体９
が、上端がペルチェ素子ユニット７に接するように中心
軸に沿って設けられ、下端が杵先部５ａ近くに達してい
る。

【００１８】さらに、上杵５内に配設された高熱伝導体
９の外側には、先端部を除いて、空気のような断熱材か
らなる断熱層１０が設けられている。

【００１９】このように構成される実施例の装置によ
り、例えば半導体封止用樹脂の粉体を打錠成型する場合
には、樹脂粉体の高圧圧縮により発生した熱が、杵先部
５ａから上杵５内部に設けられた高熱伝導体９を伝導
し、その上端に接するペルチェ素子ユニット７により吸
熱冷却される。

【００２０】このように実施例の装置によれば、杵先部
５ａが高熱伝導体９を介してペルチェ素子ユニット７に
より効果的に冷却されるので、樹脂粉体の杵先部５ａへ
の付着が生じることがなく、品質の良好な成型体を得る
ことができるうえに、単位時間当たりの打錠回数を上げ
ることができ、生産性が向上する。また、ペルチェ素子
ユニット７が、カートリッジ式になっているので、ユニ
ット単位での装填・交換が容易である。

【００２１】次いで、本発明の打錠成型装置の別の実施
例について説明する。

【００２２】この実施例においては、図２に示すよう
に、上杵５上部の空洞部６内に、ペルチェ素子ユニット
７の代わりにカートリッジ式の電気ヒータユニット１１
が装填されている。

【００２３】この装置によれば、電気ヒータユニット１
１により加えられた熱は、上杵５内部に設けられた高熱
伝導体９を介して、速やかに杵先部５ａに伝達され、該
部の加熱に供せられる。したがって、この装置によりセ
ラミック粉体の打錠成型を行なう場合には、打錠圧力を
極端に上げることなく粉体の充填密度を上げることがで
き、充填密度が高く品質の良好なセラミック成型体を得
ることができる。

【００２４】次に、これら実施例の打錠成型装置を用い
て樹脂あるいはセラミックの粉体を実際に打錠成型した
具体例について、説明する。

【００２５】実施例１ 図１に示した打錠成型装置において、工具鋼により臼１
と下杵２および上杵５をそれぞれ製作し、上杵５内部に
高熱伝導体９としてヒートパイプを設けた。また、上杵
５上部にヒートパイプに接するようにペルチェ素子ユニ
ット７を設けた。そして、この装置により、半導体封止
用エポキシ樹脂の粉体を連続的に打錠し、一定のショッ
ト数ごとに、杵先部５ａの温度と上杵５（杵先部５ａ）
への樹脂粉体の付着の程度、および得られた成型体の外
観（かすれの有無）をそれぞれ調べた。また、比較のた
めに、上杵５内にヒートパイプおよびペルチェ素子ユニ
ット７が設けられていない従来の打錠成型装置を使用し
て、半導体封止用エポキシ樹脂粉体の打錠成型を行な
い、一定のショット数ごとに、杵先部５ａの温度と上杵
５への樹脂付着の程度、および成型体の外観をそれぞれ
調べた。これらの結果を表１に示す。

【００２６】

【表１】 表１から、この実施例の装置によれば、半導体封止用エ
ポキシ樹脂粉体の打錠成型を連続的に行なっても、杵先
部５ａの温度がほとんど変化（上昇）せず、上杵５への
樹脂付着がなく、かつ成型体にかすれ等の外観不良が生
じないことがわかった。

【００２７】実施例２ 図２に示した打錠成型装置において、工具鋼製の上杵５
内部に高熱伝導体８としてヒートパイプを設けるととも
に、上杵５内にヒートパイプに接するように電気ヒータ
ユニット１１を配設した。そして、この装置により、電
気ヒータユニット１１による加熱を行ないながら、アル
ミナ系セラミックの粉体を連続的に打錠し、一定のショ
ット数ごとに、杵先部５ａの温度と得られた成型体の充
填密度をそれぞれ測定した。また、比較のために、上杵
５内にヒートパイプおよび電気ヒータユニット１１が設
けられていない従来の打錠成型装置を使用してセラミッ
ク粉体の打錠成型を行ない、一定のショット数ごとに、
杵先部５ａの温度と成型体の充填密度とをそれぞれ測定
した。これらの測定結果を表２に示す。

【００２８】

【表２】 表２から、実施例の装置によれば、セラミック粉体の打
錠成型を連続的に行なっても、杵先部５ａの温度がほと
んど変化（上昇）せず、充填密度が高い（ほぼ100％）
成型体が得られることがわかった。

【００２９】なお、以上の実施例では、回転可能に構成
された回転盤４に複数の下金型３が設置される回転式打
錠装置について説明したが、臼１と臼１を設置するため
の基盤、杵部（上杵５と下杵２）および杵部により粉体
を加圧圧縮する機構を有する装置であれば、単発式、回
転式の別を問わない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の打錠成型装
置によれば、複雑な機構を用いることなく、金型（杵
部）ごとの温度調節を簡便に行なうことができ、安定し
た高い品質の成型体を得ることができる。

【００３１】特に、半導体封止用樹脂粉体の打錠におい
ては、樹脂粉体の金型への付着がないので、打錠回数を
上げることができ、生産性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉体の打錠成型装置の一実施例の要部
を示す断面図。

【図２】本発明の打錠成型装置の別の実施例の要部を示
す断面図。

【符号の説明】

１………臼 ２………下杵 ３………下金型 ４………回転盤 ５………上杵 ７………カートリッジ式ペルチェ素子ユニット ９………高熱伝導体 １０………断熱層 １１………カートリッジ式電気ヒータユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 臼とその内部に挿嵌された下杵から成る
   下金型と、該下金型の上方に昇降可能に配置された上杵
   とを備え、前記下金型内に充填された樹脂またはセラミ
   ックの粉体を、前記上杵により加圧圧縮して成型する粉
   体の打錠成型装置において、 前記上杵の上部に、電気的発熱体ユニットまたは冷却体
   ユニットを着脱自在に装填するとともに、前記上杵の内
   部に、前記発熱体ユニットまたは冷却体ユニットの装填
   部から先端部に亘って、熱伝導性の高い高熱伝導体を埋
   設したことを特徴とする粉体の打錠成型装置。
2. 【請求項２】 前記高熱伝導体が、ヒートパイプである
   請求項１記載の粉体の打錠成型装置。
3. 【請求項３】 前記高熱伝導体が、熱伝導率が200W/m・
   deg 以上の金属からなる棒状体である請求項１記載の粉
   体の打錠成型装置。