JPH1199535A - 樹脂成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形条件の変更に伴う調整に手間がかからな
いようにする。 【解決手段】 ポット1 内に供給された成形材料2 を注
入プランジャー3 と調圧プランジャー6 との間で加圧し
て圧縮し、ランナー4 を開くよう調圧プランジャー6 を
後退し、ポット1 内の成形材料2 をランナー4 からキャ
ビティ5 に注入するよう注入プランジャー3 を駆動する
とともに、注入プランジャー3 の力よりも小さい力でポ
ット1 内の成形材料2 を加圧してキャビティ5 へ注入す
るよう、調圧プランジャー6 を注入プランジャー3 の駆
動ストロークに基づいて制御するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トランスファー成形に
おける樹脂成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂等の熱硬化樹脂を用いて、半導体素子
の封止成形等を行うにあたって、従来からトランスファ
ー成形が一般に行われている。

【０００３】図３は、その成形装置の一例を示すもので
あり、下型11と上型12とから成形金型を形成するととも
に、上下型11,12 にキャビティ5 が形成されるようにし
てある。そして、下型11に設けたスリーブ11a 内にポッ
ト1 を形成し、下型11の上面に凹設したランナー4 でポ
ット1 とキャビティ5 とを連通させるようにしてあり、
ポット1 には、注入プランジャー3 を設けてある。ま
た、上型12に設けたスリーブ12a 内には、調圧プランジ
ャー6 を設けてある。

【０００４】そして、この成形装置にあっては、上下型
11,12 を開いた状態でポット1 に熱硬化性樹脂等の成形
材料2 を供給し、同図(a) に示すように、型締めしてポ
ット1 内で成形材料2 を加熱しながら、注入プランジャ
ー3 を同図(b) に示すように、前進させてポット1 内の
成形材料2 を加熱すると、ポット1 内での加熱とこの加
圧で成形材料2 は溶融し、ランナー4 からキャビティ5
へと成形材料2 が注入される。このとき、同図(b) に示
すように、注入プランジャー3 の加圧力に応じて調圧プ
ランジャー6 は後退し、注入圧力が調圧されるようにな
っている。そして、次いで、注入プランジャー3 の前進
とともに調圧プランジャー6 が前進して、同図(c) に示
すように、調圧プランジャー6 で成形材料2 を加圧し、
キャビティ5 への成形材料5 への成形材料2 の注入が完
了するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、成形材料2 は
一般にグラニュール状等の粉粒状に形成されており、ポ
ット1 内に、このような粉粒状の成形材料2 を供給して
成形を行うと、成形材料2 の粒子間の空気が成形材料2
をキャビティ5 に注入する際に同時に巻き込まれてしま
って、成形した製品にボイド不良等が発生する恐れがあ
る。

【０００６】上記した従来の樹脂成形方法の課題を解決
するため、本願出願人は、特願平８−２７０４２８号に
より、樹脂成形方法を提案している。この樹脂成形方法
は、ポット内に供給された粉粒状の成形材料を注入プラ
ンジャーと調圧プランジャーとの間で加圧して圧縮し、
ランナーを開くよう調圧プランジャーを後退し、ポット
内の成形材料をランナーからキャビティに注入するよう
注入プランジャーを駆動するとともに、注入プランジャ
ーの力よりも小さい力でポット内の成形材料を加圧して
成形材料をキャビティへ注入するよう、調圧プランジャ
ーを時間制御している。

【０００７】詳しくは、調圧プランジャーが後退し始め
た時間から所定時間経過後に、注入プランジャーの力よ
りも小さい力でポット内の成形材料を加圧して成形材料
をキャビティへ注入するよう、調圧プランジャーを前進
させる制御をしている。

【０００８】上記の提案した樹脂成形方法によると、ポ
ット内に供給された成形材料を先ず注入プランジャーで
圧縮して粉粒体の成形材料の粒子間の空気を追い出した
後に、キャビティに成形材料を注入する成形を行うこと
ができるものであり、ボイド不良が発生することなく高
品質な成形を行うことができ、しかも、注入プランジャ
ーの力よりも小さい力でポット内の成形材料を加圧して
成形材料をキャビティへ注入するよう、調圧プランジャ
ーを時間制御しているから、キャビティへの成形材料の
注入を確実に完了させることができる。

【０００９】しかしながら、この製造方法によると、温
度、圧力、成形材料の種類等の成形条件の変更の度に、
所定時間を設定し直さなければならず、成形条件の変更
に伴う調整に手間がかかる恐れがある。

【００１０】本発明は、上記の点に着目してなされたも
ので、その目的とするところは、成形条件の変更に伴う
調整に手間がかからない樹脂成形方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、請求項１記載の発明の樹脂成形方法は、ポット
内に供給された成形材料を注入プランジャーと調圧プラ
ンジャーとの間で加圧して圧縮し、ランナーを開くよう
調圧プランジャーを後退し、ポット内の成形材料をラン
ナーからキャビティに注入するよう注入プランジャーを
駆動するとともに、注入プランジャーの力よりも小さい
力でポット内の成形材料を加圧してキャビティへ注入す
るよう、調圧プランジャーを注入プランジャーの駆動ス
トロークに基づいて制御するようにしている。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１及び図
２に基づいて以下に説明する。図１はトランスファー型
の成形装置の一例を示すものであり、成形装置の成形金
型10は、下型11と上型12とから形成してあり、上下型1
1,12 間にキャビティ5 が形成されるようにしてある。
また、下型11には円筒状のスリーブ11a が取着してあ
り、このスリーブ11a 内に上面が開口するポット1 を形
成するようにしてある。また、スリーブ11a と対向して
上型12に円筒状のスリーブ12が取着してあり、スリーブ
12a内に下面が開口する調圧ポット13が形成されてよう
にしてある。調圧ポット13の径は、ポット1 の径よりも
大きく形成してある。

【００１３】下型11の上面と上型12の下面にキャビティ
5 と連通されるランナー4 を設けてあるが、ランナー4
のキャビティ5 と反対側の端部の開口部7 を上型12に設
け、調圧ポット13に開口させてある。従って、このラン
ナー4 の開口部7 は、調圧ポット13を介してポット1 に
開口するようになっている。そして、ポット1 には、注
入プランジャー3 を進退駆動自在（上下駆動自在）に設
けてあり、また調圧ポット13には、調圧プランジャー6
を進退駆動自在（上下駆動自在）に設けてある。注入プ
ランジャー3 や調圧プランジャー6 は、油圧装置等の加
圧装置で前進後退されるようになっている。上記のよう
に、調圧ポット13の径は、ポット1 の径よりも大きく形
成してあるので、調圧プランジャー6 の径も、注入プラ
ンジャー3 の径よりも大きく形成されるものである。

【００１４】初期状態では、調圧プランジャー6 は、調
圧ポット13のの先端（下端）まで前進しており、ランナ
ー4 の開口部7 を調圧プランジャー6 の側面で閉じるよ
うになっている。ここで、上記のように調圧プランジャ
ー6 の径を注入プランジャー3 の径より大きく形成する
ことみよって、このようにランナー4 の開口部7 を閉じ
る際に、調圧プランジャー6 の下端がスリーブ11の上端
に当接してポット1 の上面の開口を調圧プランジャー6
の下端面で閉塞することができると共に、ランナー4 の
開口部7 を閉じる位置への調圧プランジャー6 の位置決
めが容易になるものである。

【００１５】また、注入プランジャー3 の径と調圧プラ
ンジャー6 の径を等しくする場合、ポット1 の中心と調
圧ポット13の中心とが正確に一致しないと、上下型11,1
2 を型締めした際に、ポット1 と調圧ポット13の開口が
合致しないことになり、上下型11,12 の加工精度を高く
要求されるが、注入プランジャー3 の径と調圧プランジ
ャー6 の径が異なる場合は、ポット1 の内径と調圧ポッ
ト13の内径も異なるため、ポット1 の中心と調圧ポット
13の径の中心とを正確に一致させずとも、上下型11,12
を型締めした際に、ポット1 と調圧ポット13の開口を合
致させることができるので、上下型11,12 の加工精度を
高く要求されることはないのである。

【００１６】図２は成形装置の全体構成を示すものであ
り、成形金型10に複数のキャビティ5 を設けるととも
に、各キャビティ5 をランナー4 を介してポット1 に接
続させることによって、多数個取りの成形が行えるよう
にしてある。また、成形金型10にポット1 を複数設け
て、マルチポット構造を形成するようにしてもよい。図
２において14は、エジェクタープレート15で作動される
エジェクターピンである。

【００１７】上記のような構造に形成される成形装置を
用いて成形を行うにあたっては、まず上下11,12 を開い
た状態でポット1 に熱硬化性樹脂等の粉粒状の成形材料
を供給し、図１(a) に示すように、上下11,12 を型締め
する。成形金型10の上下11,12 には加熱手段が設けられ
ており、ポット1 内に供給された成形材料が加熱される
ようになっている。このように、ポット1 内に成形材料
2 を供給した後、注入プランジャー3 を図１(b) に示す
ように前進駆動させる。

【００１８】ここで、注入プランジャー3 は、ポット1
に成形材料2 が供給されてからキャビティ5 に成形材料
が注入されるまで一定の力で前進するよう、注入プラン
ジャー3 に作用する加圧を制御するようにしてある。ま
た、このように注入プランジャー3 が前進駆動する初期
の段階では、調圧プランジャー6 には注入プランジャー
6 にかかる力よりも大きな力が作用するように制御され
ている。従って、図１(b) に示すように、注入プランジ
ャー6 が前進しても調圧プランジャー6 が後退せず、ポ
ット1 内の成形材料2 は、注入プランジャー6 と調圧プ
ランジャー6 との間で加圧圧縮される。成形材料2 をこ
のように圧縮することによって、粉粒体の成形材料2 の
粒子間の空気は、追い出されることになる。成形材料2
の粒子間から追い出された空気は、下型11と上型12のパ
ーティングラインのクリアランスや、注入プランジャー
3 とポット1 内周の間のクリアランス等を通して排出さ
れる。また、このとき、ランナー4 の開口部7 は、調圧
プランジャー6 の側面で閉じられているので、成形材料
2 が注入プランジャー3 の加圧力でランナー4 へと押し
出されることはない。

【００１９】ポット1 内の成形材料2 を加圧圧縮する際
の加圧はポット1 内圧力が１００乃至３００kgf/cm² 以
上にするのが好ましく、加圧力が不足する場合には電動
モータや油圧ポンプ等の別の出力源を用いて調圧プラン
ジャー6 を加圧し、ポット1内圧力を得ることができる
ようにしてある。もっとも、成形材料2 を加圧してタブ
レットを成形する場合は、成形材料2 に熱履歴が加わる
ことを防ぐために、高温による加圧をしないで加圧を行
っており、１５００kgf/cm² 以上の高圧で加圧する必要
があるが、本発明のように成形金型10で成形材料2 を加
圧圧縮する場合、成形材料2 は、成形金型10内で加熱さ
れ若干可塑化された状態になっているために、上記のよ
うな１００乃至３００kgf/cm² 以上程度の圧力で成形材
料を圧縮することが可能になるものである。このよう
に、従来のような高圧で圧縮する必要がないため、成形
金型10の寿命が長くなるものである。

【００２０】上記のように成形材料2 を圧縮した後、調
圧プランジャー6 への力を解除するように制御されるよ
うになっている。そして、注入プランジャー3 が一定の
力で前進駆動すると、力を解除されて無圧となった調圧
プランジャー6 は、スプリング等の調圧部材による弾発
力を受けながら注入プランジャー3 の力で後退し、図１
(c) に示すように、ランナー4 の開口部7 が開口され
る。この時点では、ポット1 内の成形材料2 は、加熱と
加圧とによって溶融状態になっており、このようにラン
ナー4 の開口部7 が開口されると、注入プランジャー3
による加圧でポット1 内の成形材料2 は、開口部7 から
ランナー4 に流入し、ランナー4 を通ってキャビティ5
に注入される。このとき、スプリング等の調圧部材によ
る弾発力を受けながら調圧プランジャー6 が後退するこ
とによって、ポット1 内の圧力は、所定の一定圧力に調
整され、一定の圧力で成形材料2 をキャビティ5 内に注
入することができる。また、調圧プランジャー6 の後退
位置を制御することによって、開口部7 の開口断面積を
調整し、ポット1 からランナー4 へ流れる成形材料2を
調整して、成形条件の最適化を行うことができるもので
ある。

【００２１】そして、注入プランジャー3 の先端が上下
型11,12 のパーティングライン面から少し（１ｍｍ程
度）突出するよう、注入プランジャー3 を所定の駆動ス
トロークだけ前進駆動させた後、注入プランジャー3 の
前進駆動を停止させる。注入プランジャー3 の前進駆動
がこのように停止されると、調圧プランジャー6 には、
注入プランジャー6 にかかる力よりも小さな力が加わっ
て、調圧プランジャー6が前進するように制御されてい
る。調圧プランジャー6 は、ランナー4 の開口部7 を閉
じない範囲で前進するようにしてあり、図１(d) に示す
ように、調圧プランジャー6 で成形材料2 を加圧し、調
圧ポット13内に残留する成形材料2 をキャビティ5 へと
送り出し、キャビティ5 への成形材料2 の注入が完了す
る。このように、最終段階で調圧プランジャー6 を前進
させて成形材料2 をキャビティ5 へ注入させるようにす
ることによって、成形材料2 の注入の最終段階に至るま
で略一定の注入速度（略一定の樹脂圧力）で成形材料2
をキャビティ5 に注入することができるものである。

【００２２】このように、キャビティ5 に成形材料2 を
注入するにあたって、成形材料2 の粒子間の空気は、上
記のように圧縮して追い出されているので、この空気が
混入されたままキャビティ5 に成形材料2 が充填される
ことはない。ここで、キャビティ5 に成形材料2 を注入
する際に、真空装置でキャビティ5 内の空気を抜くよう
にすれば、空気の混入を防ぐ効果を一層高く得ることが
できるものである。

【００２３】上記のようにキャビティ5 に注入した後
に、所定の硬化時間の間、キャビティ5 内で成形材料2
を硬化させる。成形材料2 には上記のように空気が混入
されていないので、成形品にボイド不良等が発生するこ
とを未然に防ぐことができるものである。この硬化の際
には、図１(d) に鎖線で示すように、注入プランジャー
3 を後退させておいてもよい。硬化が完了した後、上下
型11 ,12 を型開きし、エジェクターピン14でキャビテ
ィ5 内の成形品を突き出して、成形品を成形金型10から
取り出すことができる。このとき上記のように、注入プ
ランジャー3 の先端が上下型11,12 のパーティングライ
ン面から少し突出させるようにしてあるので、カルの材
料ロスを低減することができるものである。

【００２４】かかる樹脂成形方法によると、温度、圧
力、成形材料の種類等の成形条件が変更されても、注入
プランジャーの駆動ストロークは、それぞれの成形条件
に応じて一義的に決定されるのであるから、成形条件の
変更に伴う調整に手間がかからなくなる。

【００２５】なお、本実施形態では、図１(c) の工程の
ように、注入プランジャー3 を前進駆動させる力で調圧
プランジャー6 が後退して、ランナー4 の開口部7 が開
口されるようにしたが、調圧プランジャー6 を強制的に
後退させてランナー4 の開口部７を開口させるようにし
てもよい。

【００２６】また、上記のトランスファー成形で半導体
の封止成形等を行うことができるが、フレームをインサ
ートして半導体の封止成形を行うにあたって、長尺のフ
ープ材を連続して送りながら行う連続成形や、短冊フレ
ームを用いて行う成形等、任意の方式に対応して成形を
行うことができるものである。

【００２７】なお、本発明において、粉粒状の成形材料
2 には、ペレットやミニタブレット状のものを含むもの
である。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明の樹脂成形方法によ
ると、温度、圧力、成形材料の種類等の成形条件が変更
されても、注入プランジャーの駆動ストロークは、それ
ぞれの成形条件に応じて一義的に決定されるのであるか
ら、成形条件の変更に伴う調整に手間がかからなくな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の各工程を示す成形金型の
断面図である。

【図２】同上の成形装置を示す断面図である。

【図３】従来例の各工程を示す成形金型の断面図であ
る。

【符号の説明】

1 ポット 2 成形材料 3 注入プランジャー 4 ランナー 6 調圧プランジャー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポット内に供給された成形材料を注入プ
   ランジャーと調圧プランジャーとの間で加圧して圧縮
   し、ランナーを開くよう調圧プランジャーを後退し、ポ
   ット内の成形材料をランナーからキャビティに注入する
   よう注入プランジャーを駆動するとともに、注入プラン
   ジャーの力よりも小さい力でポット内の成形材料を加圧
   してキャビティへ注入するよう、調圧プランジャーを注
   入プランジャーの駆動ストロークに基づいて制御するこ
   とを特徴とする樹脂成形方法。