KR20190015091A - 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법 - Google Patents

수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 수지 성형품에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있는 수지 성형 장치를 제공하는 것이다.
수지 성형 장치(10)는, 성형 대상물을 열경화성 수지로 밀봉함으로써 수지 성형을 행하는 장치이며, 캐비티가 마련된 제1 형[하형(1111)]과, 성형 대상물을 장착하는 성형 대상물 장착부를 구비하는 제2 형[상형(1112)]으로 이루어지는 성형 형(111)과, 성형 형(111)을, 상기 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 가열하는 성형 형 가열 기구[성형 형 히터(112)]와, 성형 형(111)으로 제작되는, 성형 대상물 및 완전히는 경화되지 않은 상기 열경화성 수지로 이루어지는 중간 성형품(M)을 수용하고, 상기 온도 범위 내의 온도로 유지하는 온도 유지실(13)과, 중간 성형품(M)을, 실온보다도 높고 또한 상기 온도 범위의 상한 이하의 온도로 유지하면서 성형 형(111)으로부터 온도 유지실(13)로 반송하는 중간 성형품 반송 기구[제1 반송 기구(12)]를 구비한다.

Description

수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법 {RESIN MOLDING APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING RESIN MOLDED ARTICLE}
본 발명은 수지 성형 장치 및 해당 수지 성형 장치를 사용한 수지 성형품 제조 방법에 관한 것이다.
전자 부품을 광, 열, 습기 등의 환경으로부터 보호하기 위해, 전자 부품은 일반적으로 수지에 밀봉된다. 수지 밀봉에는 압축 성형법이나 이송 성형법 등의 수지 성형법이 사용된다. 압축 성형법에서는, 하형과 상형으로 이루어지는 성형 형을 사용하여, 하형의 캐비티에 수지 재료를 공급하고, 성형 대상물을 상형에 설치한 후, 수지 재료를 연화 또는 용융시키기 위해 하형과 상형을 가열하면서 양자를 형 체결함으로써 수지 성형이 행해진다. 이송 성형법에서는, 상형과 하형 중 한쪽에 캐비티를 설치하고, 다른 쪽에 성형 대상물을 설치한 후, 하형과 상형을 가열하면서 양자를 형 체결하고, 플런저로 수지를 캐비티에 공급함으로써 수지 성형이 행해진다.
수지 성형 시에는 일반적으로, 수지는 형 체결을 개시하고 나서 수십 초 내지 수분 동안, 형상을 유지할 수 있을 정도까지 경화되지만, 완전히 경화시킬 때까지는 수시간 내지 십수 시간, 소정 범위 내의 온도로 유지할 필요가 있다. 그래서, 성형 형에서는 수지가 형상을 유지할 수 있을 정도까지 경화한 시점에서 형 개방을 하고, 성형 대상물과 아직 완전히는 경화되지 않은 수지로 이루어지는 중간 성형품을 취출하고, 애프터 큐어(또는 포스트 큐어)라고 불리는 처리에 의해, 성형 대상물과 완전히 경화된 수지로 이루어지는 수지 성형품을 제조한다(예를 들어, 특허문헌 1). 애프터 큐어 처리에서는, 먼저, 취출한 중간 성형품을, 성형 형의 외부에 설치된 온도 유지실 내로 반송한다. 그리고, 온도 유지실 내에서 소정의 범위 내의 온도로 수 시간 내지 십수 시간 유지함으로써, 수지를 완전히 경화시킨다.
일본 특허 공개 평06-151491호 공보
이와 같이 중간 성형품을 성형 형으로부터 온도 유지실 내로 반송하고 애프터 큐어를 행함으로써 얻어진 수지 성형품에는 휨이 발생하는 경우가 있다. 수지 성형품에 휨이 발생하면, 예를 들어 기판에 장착한 전자 부품을 수지로 밀봉한 수지 성형품에서는 응력에 의해 전자 부품이 기판으로부터 박리되거나 손상되거나 할 우려가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 수지 성형품에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있는 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 본 발명에 관한 수지 성형 장치는, 성형 대상물을 열경화성 수지로서 밀봉함으로써 수지 성형을 행하는 장치이며,
a) 캐비티가 마련된 제1 형과, 성형 대상물을 장착하는 성형 대상물 장착부를 구비하는 제2 형으로 이루어지는 성형 형과,
b) 상기 성형 형을, 상기 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 가열하는 성형 형 가열 기구와,
c) 상기 성형 형으로 제작되는, 성형 대상물 및 완전히는 경화되지 않은 상기 열경화성 수지로 이루어지는 중간 성형품을 수용하고, 상기 온도 범위 내의 온도로 유지하는 온도 유지실과,
d) 상기 중간 성형품을, 실온보다도 높고 또한 상기 온도 범위의 상한 이하의 온도로 유지하면서 상기 성형 형으로부터 상기 온도 유지실로 반송하는 중간 성형품 반송 기구
를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 수지 성형품 제조 방법은, 성형 대상물을 열경화성 수지로 밀봉함으로써 수지 성형품을 제조하는 방법이며,
성형 형을 사용하여, 상기 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 가열하면서 수지 성형을 행함으로써, 성형 대상물 및 완전히는 경화되지 않은 상기 열경화성 수지로 이루어지는 중간 성형품을 제작하는 중간 성형품 제작 공정과,
상기 중간 성형품을, 실온보다도 높고 또한 상기 온도 범위의 상한 이하의 온도로 유지하면서 성형 형으로부터 온도 유지실로 반송하는 중간 성형품 반송 공정과,
상기 중간 성형품을, 상기 온도 유지실에서 상기 온도 범위 내의 온도로 유지함으로써 상기 열경화성 수지를 완전히 경화시킴으로써 수지 성형품을 제작하는 수지 경화 공정
을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 수지 성형품에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 수지 성형 장치의 일 실시 형태의 전체 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 실시 형태의 수지 성형 장치에 있어서의 성형 형 및 성형 형 가열 기구를 포함하는 압축 성형 장치를 도시하는 개략 구성도(좌측 도면) 및 그 부분 확대도(우측 도면).
도 3은 본 실시 형태의 수지 성형 장치에 있어서의 냉각 가압 기구를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 본 실시 형태의 수지 성형 장치의 동작 및 본 발명에 관한 수지 성형품 제조 방법의 일 실시 형태를 도시하는 흐름도이다.
도 5는 본 실시 형태의 수지 성형 장치에 있어서의 압축 성형 장치의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 실시 형태의 수지 성형 장치에 있어서의 냉각 가압 기구의 동작을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명에 관한 수지 성형 장치의 다른 실시 형태인 수지 성형 유닛의 일례를 도시하는 평면도이다.
본 발명에 관한 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법에서는, 성형 형으로 수지 성형을 행할 때에, 성형 형 가열 기구에 의해, 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 성형 형을 가열한다. 이에 의해, 성형 형 내에서 열경화성 수지가 경화되어 가지만, 전술한 바와 같이 열경화성 수지가 완전히 경화될 때까지 시간을 필요로 하기 때문에, 열경화성 수지가 완전히 경화되기 전에 형 개방을 행함으로써, 중간 성형품을 얻는다. 그리고, 수지 성형품 반송 기구에 의해, 중간 성형품을 성형 형으로부터 온도 유지실로 반송한다. 그 후, 온도 유지실에 있어서 수지 성형품을 상기 온도 범위 내의 온도로 소정 시간 가열함으로써, 수지를 완전히 경화시킨다. 또한, 온도 유지실의 온도는 상기 온도 범위 내의 온도이기만 하면 수지를 완전히 경화시킨다는 목적에 도달할 수 있기 때문에, 성형 형을 가열하는 온도와 동일한 온도일 필요는 없다.
종래의 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법에서는, 중간 성형품을 성형 형으로부터 온도 유지실로 반송할 때에, 중간 성형품이 실온의 공간 내를 통과함으로써 냉각되어 버리고, 그 후, 온도 유지실에서 다시 가열되고 있었다. 그렇게 하면 중간 성형품의 온도가 일단 저하된 후 상승한다는 온도 변화가 발생하여, 기판과 수지의 사이에 선팽창률의 상이, 즉 기판과 수지가 동일한 온도 변화를 받았을 때 팽창하는 길이의 차이가 존재함으로써, 최종적으로 얻어지는 수지 성형품에 휨이 발생해 버린다. 그래서 본 발명에 관한 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법에서는, 수지 성형품 반송 기구에 있어서 수지 성형품을 실온보다도 높고 또한 상기 온도 범위의 상한 이하의 온도로 유지하면서 중간 성형품을 온도 유지실로 반송한다. 이에 의해, 수지 성형품이 실온의 공간 내를 통과하는 경우보다도 온도 변화를 억제할 수 있기 때문에, 수지 성형품에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
종래, 본딩 와이어에 의한 배선을 행하지 않고 실리콘 등의 반도체로 이루어지는 웨이퍼에 전자 부품을 실장한 후 수지 밀봉을 행하는 WLP(Wafer Level Package)라고 불리는 방법으로 수지 성형을 행하면, 수지 성형품의 휨이 현저하게 발생하고 있었다. 그 이유는, 실리콘 등의 반도체가, 본딩 와이어에 의한 배선을 행하는 기판의 재료보다도, 수지 밀봉에 사용하는 수지와의 열팽창률의 차가 크기 때문이다. 본 발명에 관한 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법에 의하면, 이와 같은 WLP로 수지 성형을 행하는 경우에도 수지 성형품의 휨을 효과적으로 억제할 수 있다.
본 발명에 관한 수지 성형 장치에서는, 상기 중간 성형품 반송 기구에 있어서 유지되는 상기 온도는 상기 온도 범위 내(즉, 상기 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내)의 온도인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 본 발명에 관한 수지 성형품 제조 방법에서는, 상기 중간 성형품 반송 공정에 있어서 유지되는 상기 온도는 상기 온도 범위 내의 온도인 것이 바람직하다. 이에 의해, (실온보다는 높지만)상기 온도 범위 이하의 온도로 유지하는 경우와 비교하여, 수지 성형품의 휨을 한층 억제할 수 있다. 또한, 반송 시에도 중간 성형품의 열경화성 수지를 경화시킬 수 있다.
본 발명에 관한 수지 성형 장치는 상기 온도 유지실에서 상기 온도 범위 내의 온도로 유지됨으로써, 제작된 수지 성형품을 냉각하는 냉각 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 본 발명에 관한 수지 성형품 제조 방법은 상기 수지 경화 공정에 있어서 제작된 수지 성형품을 냉각하는 냉각 공정을 더 갖는 것이 바람직하다. 이것들 냉각 기구 또는 냉각 공정에서 수지 성형품을 냉각함으로써, 수지 성형품의 취급이 용이해진다. 냉각 기구에는 냉각수 순환 기구를 구비하는 것이나, 펠티에소자를 구비하는 것, 혹은 그것들 양자를 구비하는 것을 사용할 수 있다.
본 발명에 관한 수지 성형 장치에서는, 상기 냉각 기구는 상기 수지 성형품의 냉각 중에 해당 수지 성형품을 가압하는 가압 기구를 더 구비하는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 본 발명에 관한 수지 성형품 제조 방법에서는, 상기 냉각 공정에 있어서, 상기 수지 성형품을 가압하는 것이 바람직하다. 수지 성형품의 냉각 중에 가압을 행함으로써, 냉각 중의 온도 변화에 의해 수지 성형품에 휨이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 7을 사용하여, 본 발명에 관한 수지 성형 장치 및 수지 성형품 제조 방법의 보다 구체적인 실시 형태를 설명한다.
(1) 본 실시 형태의 수지 성형 장치의 구성
도 1에 본 발명의 일 실시 형태인 수지 성형 장치(10)의 전체 구성을 평면도로 도시한다. 이 수지 성형 장치(10)는 후술하는 성형 형(111) 및 히터(성형 형 가열 기구)(112)를 구비하는 압축 성형 장치(11)와, 제1 반송 기구(상기 중간 성형품 반송 기구에 해당)(12)와, 온도 유지실(13)과, 제2 반송 기구(14)와, 냉각 기구(15)와, 제3 반송 기구(16)와, 냉각 가압 기구(상기 가압 기구를 구비하는 상기 냉각 기구에 해당)(17)와, 완성품 수용부(18)를 구비한다. 그 밖에, 도 1에서는 도시를 생략하지만, 수지 성형 장치(10)는 성형 형(111)에 수지 재료를 공급하기 위한 수지 재료 공급 트레이에 수지 재료를 투입하는 수지 재료 투입부, 수지 재료가 투입된 수지 재료 공급 트레이나 성형 대상물인 기판을 성형 형(111)으로 반송하는 재료 반송 기구, 기판을 보유 지지하는 기판 보유 지지부 등을 갖는다.
본 실시 형태의 수지 성형 장치에서 사용하는 압축 성형 장치(11)는, 도 2에 도시한 바와 같이 하형(1111)과 상형(1112)으로 이루어지는 성형 형(111)을 2조 갖는다. 각 성형 형(111)의 하형(1111)과 상형(1112)에는 각각, 성형 형 히터(성형 형 가열 기구)(112)가 설치되어 있다. 성형 형 히터(112)와 후술하는 플래튼[(하부 가동 플래튼(1152), 상부 가동 플래튼(1153) 또는 고정 플래튼(1154)] 사이는, 단열재(113)로 단열되어 있다. 상형(1112)의 하면에는 기판이 장착 가능하다. 하형(1111)은 판면이 상하 방향을 향한 판형 저면 부재(11111)와, 저면 부재(11111)의 측면을 따라 상하로 미끄럼 이동하는 주위벽 부재(11112)를 갖고, 주위벽 부재(11112)의 저면이 탄성 부재(114)에 보유 지지되어 있다. 이것들 저면 부재(11111)의 상면과 주위벽 부재(11112)의 내측면에 의해, 캐비티 C가 형성되어 있다. 저면 부재(11111)의 측면과 주위벽 부재(11112)의 내측면 사이에는 약간의 간극이 존재하고, 이 간극으로부터 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 캐비티 C 내의 기체를 흡인함으로써, 후술하는 바와 같이 이형 필름으로 캐비티 C의 내면을 피복할 수 있도록 되어 있다.
성형 형 히터(112)는 캐비티 C 내에 열경화성 수지로 이루어지는 용융된 수지 재료가 공급되어 있는 상태에서, 해당 수지 재료를 경화시킬 수 있는 온도 범위 내의 소정 온도로 성형 형(111)을 가열[이하, 이 소정 온도, 즉 성형 형 히터(112)에서의 가열 온도를 「제1 소정 온도」라고 함]할 수 있도록, 발생시키는 열량이 조절되어 있다.
또한, 압축 성형 장치(11)는 기반(1151)과, 기반(1151) 상에 세워 설치된 4개(도 2에서는 2개만 도시함)의 타이 바(tie bar)(116)와, 기반(1151) 상에 설치된 토글 링크(117)를 갖는다. 타이 바(116)에는 하부 가동 플래튼(1152)과 상부 가동 플래튼(1153)이 상하로 이동 가능하도록 보유 지지되어 있고, 타이 바(116)의 상단에는 고정 플래튼(1154)이 고정되어 있다. 상기 2조의 성형 형(111) 중 한쪽은 하형(1111)이 하부 가동 플래튼(1152)의 상면에, 상형(1112)이 상부 가동 플래튼(1153)의 하면에, 각각 단열재(113) 및 성형 형 히터(112)를 사이에 두고 설치되어 있다. 다른 쪽 성형 형(111)은 하형(1111)이 상부 가동 플래튼(1153)의 상면에, 상형(1112)이 고정 플래튼(1154)의 하면에, 각각 단열재(113) 및 성형 형 히터(112)를 사이에 두고 설치되어 있다.
제1 반송 기구(12)는, 압축 성형 장치(11)에서 제작된 중간 성형품을 압축 성형 장치(11)로부터 온도 유지실(13)로 반송하는 장치이다. 제1 반송 기구(12)에는 중간 성형품을 적재하는 적재부와, 해당 적재부를, 실온보다도 높고 또한 열경화성 수지를 경화시키는 온도 범위의 상한 이하의 소정 온도로 가열하는[이하, 이 소정 온도, 즉 제1 반송 기구(12)에서의 가열 온도를 「제2 소정 온도」라고 함] 히터인 반송 기구 히터(121)가 설치되어 있다. 여기서 제2 소정 온도는 실온보다도 높으면, 열경화성 수지를 경화시키는 온도 범위의 하한 미만이어도 허용되지만, 열경화성 수지의 경화를 더 촉진시키기 위해, 해당 온도 범위 내로 하는 것이 바람직하다.
온도 유지실(13)은 제1 반송 기구(12)로부터 반입된 중간 성형품이 수용되는 방이며, 내부를 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 소정 온도로 유지하는[이하, 이 소정 온도, 즉 온도 유지실(13) 내의 온도를 「제3 소정 온도」라고 함] 온도 조정 장치를 갖는다. 본 실시 형태에서는 온도 유지실(13) 내에 중간 성형품을 64개 수용할 수 있다.
제2 반송 기구(14)는 중간 성형품이 온도 유지실(13)에서 소정 시간 가열되어 이루어지는 수지 성형품을 온도 유지실(13)로부터 냉각 기구(15)로 반송하는 장치이다. 제1 반송 기구(12)와는 달리, 제2 반송 기구(14)에는 히터가 설치되어 있지 않다. 또한, 후술하는 바와 같이, 제2 반송 기구(14)는 중간 성형품을 완성품 수용부(18)에 반입할 때에도 사용한다.
냉각 기구(15)는 온도 유지실(13)로부터 반입된 수지 성형품을 냉각하는 장치이다. 본 실시 형태에서는, 냉각 기구(15)에는 수지 성형품을 적재하는 적재대(151)와, 냉각수가 통과하는 관을 해당 적재대(151)에 접촉시킨 냉각수 순환 기구(152)를 갖는 것을 사용했다. 냉각수 순환 기구(152) 대신에, 또는 냉각수 순환 기구(152)에 더하여, 펠티에소자를 적재대(151)에 접촉시켜도 된다. 또한, 냉각 기구(15)는 냉각 가압 기구(17)에서의 처리를 행하기 전에 수지 성형품으로부터 조열(粗熱)을 취하는 것을 목적으로 하고 있어, 수지 성형품을 실온까지 냉각할 필요는 없다.
제3 반송 기구(16)는 수지 성형품을 냉각 기구(15)로부터 냉각 가압 기구(17)로 반송하는 장치이다. 제3 반송 기구(16)도 제2 반송 기구(14)와 마찬가지로 히터가 설치되어 있지 않다. 또한, 제3 반송 기구(16)는 중간 성형품을 완성품 수용부(18)에 반입할 때에도 사용한다.
냉각 가압 기구(17)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 원기둥상의 형상을 갖고 상면에 수지 성형품을 적재하는 적재대(171)와, 적재대(171)의 원기둥에 상하 이동 가능하게 삽입 관통된 도넛판형 하부 플레이트(172)와, 적재대(171) 및 하부 플레이트(172)에 대향하는, 고정된 상부 플레이트(173)와, 적재대(171) 및 하부 플레이트(172)를 각각 상하로 이동시키는 이동 기구(도시 생략)와, 상부 플레이트(173)에 접촉하도록 설치된 펠티에소자(174)를 갖는다. 하부 플레이트(172) 및 상부 플레이트(173)는 수지 성형 장치(10)에서 제조하는 수지 성형품의 기판과 동일한 평면 형상 또는 기판을 내포 가능한 평면 형상을 갖는다. 한편, 적재대(171)의 상면은 수지 성형품의 기판보다도 작은 평면 형상을 갖는다.
또한, 펠티에소자(174)는 하부 플레이트(172)에 설치해도 되고, 하부 플레이트(172)와 상부 플레이트(173)의 양쪽에 각각 설치해도 된다. 펠티에소자(174) 대신에, 또는 펠티에소자(174)에 더하여, 냉각수 순환 기구의 냉각수가 통과하는 관을 하부 플레이트(172) 및/또는 상부 플레이트(173)에 접촉시켜도 된다. 적재대(171)의 상면에는 기체 흡인 구멍(175)이 형성되어 있고, 진공 펌프(도시하지 않음)를 사용하여 기체 흡인 구멍(175)으로부터 기체를 흡인함으로써, 수지 성형품을 적재대(171)의 상면에 흡착시킬 수 있도록 되어 있다.
완성품 수용부(18)는 냉각 가압 기구(17)에서 냉각 및 가압됨으로써 완성된 수지 성형품(완성품)을 수용하는 방이다. 완성품 수용부(18)는 제2 반송 기구(14)가 설치된 방 및 제3 반송 기구(16)가 설치된 방에 인접하여 복수 설치되어 있다. 수지 성형품은 제2 반송 기구(14)가 설치된 방에 인접하는 완성품 수용부(18)에는 제3 반송 기구(16) 및 제2 반송 기구(14)에 의해 반송되고, 제3 반송 기구(16)가 설치된 방에 인접하는 완성품 수용부(18)에는 제3 반송 기구(16)에 의해 반송된다.
(2) 본 실시 형태의 수지 성형 장치의 동작 및 본 실시 형태의 수지 성형품 제조 방법
도 4 내지 도 6을 사용하여, 본 실시 형태의 수지 성형 장치의 동작 및 본 실시 형태의 수지 성형품 제조 방법을 설명한다. 도 4는 본 실시 형태의 수지 성형 장치의 동작 및 수지 성형품 제조 방법을 도시하는 흐름도, 도 5는 압축 성형 장치(11)의 동작을 도시하는 개략도, 도 6은 냉각 가압 기구(17)의 동작을 도시하는 개략도이다.
먼저, 압축 성형 장치(11)에 있어서, 성형 형(111)을 사용하여, 성형 형 히터(112)에 의해 열경화성 수지로 이루어지는 수지 재료(P)가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 수지 재료(P)를 가열하면서 수지 성형을 행함으로써, 중간 성형품(M)을 제작한다(스텝 S1).
여기서 스텝 S1 중의 동작의 상세를, 도 5를 사용하여 설명한다. 또한, 압축 성형 장치(11)는 성형 형(111)을 2개 갖지만, 그것들 2개의 성형 형의 동작은 동일하다. 처음에, 상형(1112)의 하면에, 복수개의 전자 부품이 실장된 기판(S)을, 실장면을 하측을 향하게 하여 설치한다[도 5의 (a)]. 계속해서, 수지 재료 이송 트레이(T)를 하형(1111)과 상형(1112) 사이에 반입한다[도 5의 (b)]. 수지 재료 이송 트레이(T)는 캐비티 C의 평면 형상에 대응한 공간을 중앙에 갖는 프레임형 부재의 저면에, 해당 공간을 덮도록 이형 필름(F)을 장설한 것이다. 수지 재료 이송 트레이(T)에는 수지 재료 투입부에 있어서, 이형 필름(F) 상의 상기 공간 내에 수지 재료(P)가 투입되어 있다.
이어서, 하형(1111)과 상형(1112)의 사이에 반입된 수지 재료 이송 트레이(T)를 강하시킨 후, 저면 부재(11111)의 측면과 주위벽 부재(11112)의 내측면의 간극으로부터 기체를 흡인함과 함께, 수지 재료 이송 트레이(T)에 흡착시키고 있었기 때문에 이형 필름(F)을 수지 재료 이송 트레이(T)로부터 해방한다. 이에 의해, 하형(1111)의 캐비티 C의 내면을 이형 필름(F)으로 피복함과 함께, 수지 재료(P)를 캐비티 C에 공급한다[도 5의 (c)].
이어서, 성형 형 히터(112)에 의해, 하형(1111) 및 상형(1112)을 제1 소정 온도로 가열한다. 이에 의해, 하형(1111)의 캐비티 C 내의 수지 재료(P)는, 처음에는 용융 또는 연화된다[도 5의 (d)]. 이와 같이 수지 재료(P)가 용융 또는 연화된 단계에서, 토글 링크(117)에 의해 하부 가동 플래튼(1152)을 상승시킨다. 이에 의해, 먼저, 하측의 성형 형(111)의 하형(1111)과 상형(1112)이 맞닿고, 해당 상형(1112)이 설치된 상부 가동 플래튼(1153)이 상승하여, 상측의 성형 형(111)의 하형(1111)과 상형(1112)이 맞닿는다. 또한 토글 링크(117)에 의해 하부 가동 플래튼(1152)을 상승시킴으로써, 2개의 성형 형(111)을 각각 형 체결한다[도 5의 (e)].
이와 같이 형 체결을 한 상태에서, 성형 형 히터(112)에 의해 수지 재료(P)를 제1 소정 온도로 유지하고 있으면, 열경화성 수지인 수지 재료(P)가 경화되기 시작한다[도 5의 (f)]. 그리고, 소정 시간 경과하면, 수지 재료(P)는 형상을 유지할 수 있을 정도까지 경화된다. 이 단계에서 형 개방을 행하여, 수지 재료(P)가 어느 정도 경화된 수지와 기판(S)으로 이루어지는 중간 성형품(M)을 성형 형(111)으로부터 취출한다[도 5의 (g)]. 그 때, 캐비티 C의 내면이 이형 필름(F)으로 피복되어 있음으로써, 중간 성형품(M)은 하형(1111)으로부터 용이하게 이형할 수 있다. 형 체결을 행하는 시간은, 사용하는 수지 재료(열경화성 수지)(P)의 재료에 따라 적절히 정한다.
도 4의 흐름도로 돌아가, 성형 형(111)으로 중간 성형품(M)을 제작한 후의 공정을 설명한다. 먼저, 제1 반송 기구(12)에 의해, 중간 성형품(M)을 제2 소정 온도로 가열하면서, 압축 성형 장치(11)로부터 온도 유지실(13)로 반송한다(스텝 S2). 이에 의해, 중간 성형품(M)이 냉각되는 것이 억제되고, 그것에 의해 중간 성형품(M)에 휨이 발생하는 것이 억제된다.
이어서, 온도 유지실(13) 내에서, 중간 성형품(M)을 제3 소정 온도에서 소정 시간 유지함으로써, 열경화성 수지를 완전히 경화시켜, 수지 성형품(PM)을 얻는다(스텝 S3). 이 소정 시간은 사용하는 열경화성 수지의 재료에 따라 적절히 정한다. 여기서, 통상, 온도 유지실(13)에서 하나의 중간 성형품(M)을 보유 지지하고 있는 동안에, 압축 성형 장치(11)에서는 복수개의 중간 성형품(M)이 제작된다. 그래서, 온도 유지실(13)에서 한 번에 수용할 수 있는 중간 성형품의 수를 당해 복수개 또는 그것보다도 많게 해 둠으로써, 압축 성형 장치(11)에서 중간 성형품(M)의 제작을 중단하지 않고 연속적으로 행해도, 제작된 중간 성형품(M)을 모두 온도 유지실(13)에서 수용할 수 있다.
이어서, 제2 반송 기구(14)는 열경화성 수지가 완전히 경화된 수지 성형품(PM)을 냉각 기구(15)의 적재대(151)에 적재한다(스텝 S4). 냉각 기구(15)에서는 적재대(151)에 접촉한 냉각수 순환 기구(152)의 관에 냉각수를 통과시킴으로써, 수지 성형품(PM)을 냉각해 간다(스텝 S5). 그리고, 수지 성형품(PM)이 어느 정도 냉각되었지만 아직 실온보다도 온도가 높은 상태에서, 제3 반송 기구(16)는 냉각 가압 기구(17)로 수지 성형품(PM)을 반송한다(스텝 S6).
냉각 가압 기구(17)에서는 수지 성형품(PM)을 가압하면서 냉각한다(스텝 S7). 이하, 도 6을 사용하여, 스텝 S7 중의 동작의 상세를 설명한다. 먼저, 제3 반송 기구(16)에 의해, 수지 성형품(PM)을 적재대(171) 상에 적재한다[도 6의 (a)]. 여기서, 전술한 바와 같이 적재대(171)의 상면이 수지 성형품(PM)의 기판보다도 작은 평면 형상을 갖기 때문에, 적재대(171)에 수지 성형품(PM)을 적재했을 때, 수지 성형품(PM)의 일부가 적재대(171)로부터 비어져 나온다. 그로 인해, 제3 반송 기구(16)의 암(161)은, 이 비어져 나온 부분의 하측을 지지하도록 하여 수지 성형품(PM)을 이송하고, 적재대(171)에 수지 성형품(PM)을 적재한 후, 수지 성형품(PM)과 적재대(171)의 사이에 끼는 일 없이 빼낼 수 있다. 이와 같이 수지 성형품(PM)을 적재대(171) 상에 적재한 후, 기체 흡인 구멍(175)으로부터 기체를 흡인함으로써, 수지 성형품(PM)을 적재대(171)에 흡착시킨다.
이어서, 수지 성형품(PM)의 상면이 상부 플레이트(173)의 하면에 접촉할 때까지 적재대(171)를 상승시킴과 함께, 하부 플레이트(172)의 상면이 수지 성형품(PM)의 하면에 접촉할 때까지 해당 하부 플레이트(172)를 상승시킨다. 그리고 다시 적재대(171) 및 하부 플레이트(172)를 밀어올림으로써, 상부 플레이트(173)와, 적재대(171) 및 하부 플레이트(172) 사이에 수지 성형품(PM)을 끼워 해당 수지 성형품(PM)을 가압한다[도 6의 (b)]. 그것과 함께, 펠티에소자(174)에 전류를 흘림으로써, 상부 플레이트(173)를 통해 수지 성형품(PM)을 냉각한다. 여기서 수지 성형품(PM)을 가압하는 압력은 예비 실험을 행하는 것 등에 의해, 수지 성형품(PM)의 휨을 억제할 수 있고 또한 수지 성형품(PM)이 파손되지 않는 범위에서 정한다. 이와 같이 하여, 가압 및 냉각을 행함으로써, 수지 성형품(PM)에 휨이 발생하는 것을 억제하면서 수지 성형품(PM)의 온도를 실온으로 할 수 있다.
냉각 가압 기구(17)에서 실온까지 냉각된 수지 성형품(PM)은 제3 반송 기구(16)[또는, 제3 반송 기구(16) 및 제2 반송 기구(14)]에 의해 완성품 수용부(18)로 반송되어, 완성품 수용부(18)에 수용된다(스텝 S8). 이상의 동작에 의해, 하나의 수지 성형품(PM)이 완성된다. 그리고, 이상의 동작을 연속적으로 행함으로써, 복수개의 수지 성형품(PM)이 연속적으로 제조된다.
(3) 수지 성형 유닛의 일례
이어서, 도 7을 사용하여, 수지 성형 장치(10)의 변형예인 수지 성형 유닛(30)을 설명한다. 본 변형예의 수지 성형 유닛(30)은 재료 수납 모듈(31), 성형 모듈(32) 및 불출 모듈(33)을 갖는다. 재료 수납 모듈(31)은 수지 재료(P) 및 기판(S)을 외부로부터 수납하고 성형 모듈(32)로 송출하기 위한 장치이며, 기판 수납부(311)와, 수지 재료 이송 트레이(T)[도 5의 (b) 참조]에 수지 재료(P)를 공급하는 수지 재료 공급 장치(312)를 갖는다. 성형 모듈(32)은 1조의 수지 성형 유닛(30)에 하나의 또는 복수개 설치되어 있고, 하나의 성형 모듈(32)에는 전술한 압축 성형 장치(11)가 1대 설치되어 있다. 도 7에는 성형 모듈(32)이 3대 도시되어 있지만, 수지 성형 유닛(30)에는 성형 모듈(32)을 임의의 대수 설치할 수 있다. 또한, 수지 성형 유닛(30)을 조립하여 사용을 개시한 후라도, 성형 모듈(32)을 증감시킬 수 있다. 불출 모듈(33)은 전술한 온도 유지실(13), 제2 반송 기구(14), 냉각 기구(15), 제3 반송 기구(16), 냉각 가압 기구(17) 및 완성품 수용부(18)를 수용한 모듈이다.
수지 성형 유닛(30)에는 재료 수납 모듈(31), 하나의 또는 복수개의 성형 모듈(32)을 가로 질러 불출 모듈(33)의 온도 유지실(13)의 입구까지 도달하는 주반송 경로(36)가 설치되어 있다. 또한, 재료 수납 모듈(31) 및 각 성형 모듈(32) 내에는 주반송 경로(36)와 당해 모듈 내의 장치의 사이에서 기판(S), 수지 재료 이송 트레이(T) 및 중간 성형품(M)을 반송하는 부반송 경로(37)가 설치되어 있다. 전술한 제1 반송 기구(12)는 이 주반송 경로(36) 내를 각 성형 모듈(32)로부터 온도 유지실(13)의 입구까지 이동한다. 또한, 주반송 경로(36)에는 기판(S) 및 수지 재료 이송 트레이(T)를 가열하지 않고 재료 수납 모듈(31)로부터 성형 모듈(32)로 이송하기 위한 비가열형 반송 장치(38)가 배치되어 있다.
수지 성형 유닛(30)의 동작을 설명한다. 기판(S)은 조작자에 의해 재료 수납 모듈(31)의 기판 수납부(311)에 보유 지지된다. 비가열형 반송 장치(38)는 기판(S)을 기판 수납부(311)로부터, 재료 수납 모듈(31)의 부반송 경로(37), 주반송 경로(36) 및 성형 모듈(32) 중 1대의 부반송 경로(37)를 통해, 해당 성형 모듈(32)의 압축 성형 장치(11)로 반송하고, 기판(S)을 압축 성형 장치(11)의 상형(1112)에 설치한다. 계속해서, 수지 재료 공급 장치(312)는 수지 재료 이송 트레이(T)에 수지 재료(P)를 공급한다. 그리고, 비가열형 반송 장치(38)는 수지 재료(P)가 공급된 수지 재료 이송 트레이(T)를, 수지 재료 공급 장치(312)로부터 재료 수납 모듈(31)의 부반송 경로(37), 주반송 경로(36) 및 앞서 기판(S)이 상형(1112)에 설치된 성형 모듈(32)의 부반송 경로(37)를 통해, 해당 성형 모듈(32)의 하형(1111)의 캐비티 C에 수지 재료(P)를 공급한다. 그 후, 압축 성형 장치(11)는 전술한 방법에 의해 중간 성형품(M)을 제작한다. 이와 같이 1대의 압축 성형 장치(10)에서 압축 성형을 행하고 있는 동안에, 다른 성형 모듈(32)에 있는 압축 성형 장치(10)에 대하여 지금까지와 동일한 조작을 행함으로써, 복수의 성형 모듈(32) 사이에서 시간을 어긋나게 하면서 병행하여 중간 성형품(M)을 제작할 수 있다.
이어서, 제1 반송 기구(12)는 압축 성형 장치(11)에서 제작된 중간 성형품(M)을 제2 소정 온도로 가열하면서, 성형 모듈(32)의 부반송 경로(37) 및 주반송 경로(36)를 통해, 불출 모듈(33)의 온도 유지실(13)로 반송한다. 이하, 온도 유지실(13)에서 수지를 완전히 경화시켜 수지 성형품(PM)을 제작하고 나서, 수지 성형품(PM)을 완성품 수용부(18)에 수용할 때까지의 동작은 수지 성형 장치(10)와 마찬가지이다.
이 수지 성형 유닛(30)에 의하면, 단위 시간당의 수지 성형품의 생산 개수에 따른 개수의 성형 모듈(32)을 사용함으로써, 필요한 개수의 수지 성형품을 효율적으로 제조할 수 있다. 또한, 성형 모듈(32)을 증설함으로써, 생산 규모를 용이하게 확대할 수 있다.
여기서 나타낸 수지 성형 유닛(30)의 예에서는 불출 모듈(33)을 하나만 설치했지만, 성형 모듈(32)을 증설한 결과, 온도 유지실(13)에서 수용 가능한 개수를 초과하여 중간 성형품(M)이 제작되는 경우에는, 불출 모듈(33)을 복수개 설치해도 된다. 그 경우에는, 주반송 경로(36)가 복수개의 불출 모듈(33)을 가로 지르도록, 각 불출 모듈(33) 내의 온도 유지실(13)을 도 7에 도시한 위치로부터 옮겨 설치한다.
본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지는 않는다.
예를 들어, 상기 실시 형태에서는 성형 형(111)을 2조 갖는 압축 성형 장치(11)를 사용했지만, 성형 형(111)이 1조만, 혹은 3조 이상이어도 된다. 또한, 압축 성형 장치(11) 대신에 이송 성형 장치를 사용해도 된다.
또한, 상기 실시 형태에서는, (가압 기구를 갖지 않는) 냉각 기구(15)와 냉각 가압 기구(17)라고 하는 2개의 냉각 기구를 사용했지만, 그것들 중 어느 한쪽만을 사용해도 된다. 냉각 방법은 상술한 냉각수 순환 기구나 펠티에소자에 한정되지는 않고, 공랭 장치 등을 사용해도 된다. 또한, 수지 성형 장치에 냉각 기구를 설치하지 않고, 온도 유지실(13)로부터 취출한 수지 성형품을 자연스럽게 냉각되도록 해도 된다. 혹은, 냉각 기구(15)나 냉각 가압 기구(17)에 있어서 수지 성형품이 급격하게 냉각되는 것을 방지하기 위해, 최초의 단계에서 실온과 온도 유지실(13)의 온도 사이의 온도로 가열한 열매체에 수지 성형품을 접촉시킨 상태에서, 서서히 열매체의 온도를 낮게 하도록 온도 제어를 행해도 된다.
10 : 수지 성형 장치
11 : 압축 성형 장치
111 : 성형 형
1111 : 하형
11111 : 저면 부재
11112 : 주위벽 부재
1112 : 상형
112 : 성형 형 히터
113 : 단열재
114 : 탄성 부재
1151 : 기반
1152 : 하부 가동 플래튼
1153 : 상부 가동 플래튼
1154 : 고정 플래튼
116 : 타이 바
117 : 토글 링크
12 : 제1 반송 기구
121 : 반송 기구 히터
13 : 온도 유지실
14 : 제2 반송 기구
15 : 냉각 기구
151 : 냉각 기구의 적재대
152 : 냉각수 순환 기구
16 : 제3 반송 기구
161 : 제3 반송 기구의 암
17 : 냉각 가압 기구
171 : 냉각 가압 기구의 적재대
172 : 하부 플레이트
173 : 상부 플레이트
174 : 펠티에소자
175 : 기체 흡인 구멍
18 : 완성품 수용부
30 : 수지 성형 유닛
31 : 재료 수납 모듈
311 : 기판 수납부
312 : 수지 재료 공급 장치
32 : 성형 모듈
33 : 불출 모듈
36 : 주반송 경로
37 : 부반송 경로
38 : 비가열형 반송 장치
F : 이형 필름
M : 중간 성형품
P : 수지 재료
PM : 수지 성형품
S : 기판
T : 수지 재료 이송 트레이

Claims (10)

  1. 성형 대상물을 열경화성 수지로 밀봉함으로써 수지 성형을 행하는 장치이며,
    a) 캐비티가 마련된 제1 형과, 성형 대상물을 장착하는 성형 대상물 장착부를 구비하는 제2 형으로 이루어지는 성형 형과,
    b) 상기 성형 형을, 상기 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 가열하는 성형 형 가열 기구와,
    c) 상기 성형 형으로 제작되는, 성형 대상물 및 완전히는 경화되지 않은 상기 열경화성 수지로 이루어지는 중간 성형품을 수용하고, 상기 온도 범위 내의 온도로 유지하는 온도 유지실과,
    d) 상기 중간 성형품을, 실온보다도 높고 또한 상기 온도 범위의 상한 이하의 온도로 유지하면서 상기 성형 형으로부터 상기 온도 유지실로 반송하는 중간 성형품 반송 기구
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 성형 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중간 성형품 반송 기구에 있어서 유지되는 상기 온도가 상기 온도 범위 내의 온도인 것을 특징으로 하는 수지 성형 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 온도 유지실에서 상기 온도 범위 내의 온도로 유지됨으로써, 제작된 수지 성형품을 냉각하는 냉각 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 성형 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 냉각 기구가 냉각수 순환 기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 성형 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 냉각 기구가 펠티에소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 성형 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 냉각 기구가 상기 수지 성형품의 냉각 중에 해당 수지 성형품을 가압하는 가압 기구를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 수지 성형 장치.
  7. 성형 대상물을 열경화성 수지로 밀봉함으로써 수지 성형품을 제조하는 방법이며,
    성형 형을 사용하여, 상기 열경화성 수지가 경화되는 온도 범위 내의 온도로 가열하면서 수지 성형을 행함으로써, 성형 대상물 및 완전히는 경화되지 않은 상기 열경화성 수지로 이루어지는 중간 성형품을 제작하는 중간 성형품 제작 공정과,
    상기 중간 성형품을, 실온보다도 높고 또한 상기 온도 범위의 상한 이하의 온도로 유지하면서 성형 형으로부터 온도 유지실로 반송하는 중간 성형품 반송 공정과,
    상기 중간 성형품을, 상기 온도 유지실에서 상기 온도 범위 내의 온도로 유지함으로써 상기 열경화성 수지를 완전히 경화시킴으로써 수지 성형품을 제작하는 수지 경화 공정
    을 갖는 것을 특징으로 하는 수지 성형품 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중간 성형품 제작 공정에 있어서 유지되는 상기 온도가 상기 온도 범위 내의 온도인 것을 특징으로 하는 수지 성형품 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 수지 경화 공정에 있어서 제작된 수지 성형품을 냉각하는 냉각 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 수지 성형품 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 냉각 공정에 있어서, 상기 수지 성형품을 가압하는 것을 특징으로 하는 수지 성형품 제조 방법.
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