(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型の分割面間に、電子部品を搭載した基板を挿入し、前記成形型を閉じて型締めした際の型締め荷重により前記基板をクランプし、クランプした状態で当該基板上の電子部品を含むように前記成形型の分割面間に形成されたキャビティに成形用樹脂を射出することにより、前記基板に搭載された電子部品を樹脂モールドする射出成形方法であって、
前記成形型を型締めして、射出前の前記型締め荷重を測定すると共に、前記キャビティ内に成形用樹脂を射出した際の当該成形型に作用する射出圧力に応じた前記型締め荷重と反対向きの射出荷重を荷重測定器により測定し、測定により得られた前記射出荷重及び前記型締め荷重に応じて前記成形用樹脂の射出後の型締め荷重を許容範囲内に制御することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
測定により得られた前記型締め荷重と前記射出荷重とを加算した荷重になるよう、前記成形用樹脂の射出後の型締め荷重を制御することを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
成形型と、当該成形型を型締めする型締め機構と、前記成形型のキャビティに成形用樹脂を射出する射出機構と、を有し、前記成形型の分割面間に、電子部品を搭載した基板を挿入し、前記成形型を閉じて型締めした際の型締め荷重により前記基板をクランプし、クランプした状態で当該基板上の電子部品を含むように前記成形型の分割面間に形成されたキャビティに成形用樹脂を射出することにより、前記基板に搭載された電子部品を樹脂モールドする射出成形装置であって、
前記型締め荷重を測定する型締め荷重測定手段と、
前記成形型を型締めして前記キャビティ内に成形用樹脂を射出した際の当該成形型に作用する射出圧力に応じた前記型締め荷重と反対向きの射出荷重を測定する射出荷重測定手段と、
前記成形型が型締めされた後であって前記キャビティ内に前記成形用樹脂が射出される前に前記型締め荷重測定手段で測定された前記型締め荷重と、前記キャビティ内に前記成形用樹脂が射出された際に前記射出荷重測定手段で測定された前記射出荷重とに基づいて前記成形用樹脂の射出後の型締め荷重を許容範囲に制御する制御手段と、
を具備したことを特徴とする射出成形装置。
【請求項４】
前記射出荷重測定手段として、前記射出機構の機構部品に作用する荷重を直接測定する荷重測定器が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記型締め荷重測定手段で測定された前記型締め荷重と前記射出荷重測定手段で測定された前記射出荷重とを加算した荷重になるよう、前記成形用樹脂の射出後の型締め荷重を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に搭載された電子部品を樹脂モールドするための射出成形方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリイミドテープやフィルム等の薄物基板上に搭載された電子部品を熱硬化樹脂でモールドする場合、一般的には、成形型の分割面間に、電子部品を搭載した基板を挿入し、成形型を閉じて型締めした際の型締め荷重により基板をクランプし、クランプした状態で基板上の電子部品を含むように成形型の分割面間に形成されたキャビティに成形用樹脂を射出して樹脂を硬化させることにより、基板に搭載された電子部品を封止している。
【０００３】
その際、樹脂内の気泡を抜くために、成形用樹脂に対して所定の射出圧力（１０〜１５ＭＰａ）を付加しているのであるが、射出荷重（射出圧力×キャビティの投影面積）が型締め荷重を超えると金型が開いてしまい、樹脂漏れによるバリなどが発生するおそれがある。
【０００４】
そこで、金型が開かないように射出荷重を超える大きめの型締め荷重を加えて型締めしているが、ポリイミドテープやフィルム等の薄物基板をクランプする場合、必要以上の型締め荷重でクランプしてしまうと、基板に傷がついたり基板が切れてしまったりして、品質上の問題を生じることがあるため、型締め荷重の調整が難しかった。
【０００５】
一方、特許文献１や特許文献２に、射出成形時に成形材料の射出圧力を検出し、射出荷重を超える型締め荷重で成形型を型締めすることにより、型分割面からの成形材料の漏れを抑止する技術が記載されている。例えば、特許文献１に記載の技術では、射出成形材料の圧力を、射出ノズルに設けられた圧力センサで検出するようにしている。また、特許文献２に記載の技術では、射出成形材料に圧力を付与する射出シリンダの油圧を圧力センサで検出し、そのデータを射出圧力として利用するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８７２５２号公報
【特許文献２】特開２００５−２３１１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載の技術のように、射出成形材料の圧力を圧力センサで直接測ると、成形材料の温度ばらつきによる圧力センサの膨張・収縮や樹脂の粘度差などに起因する測定誤差により、測定値が不安定になり、精度の良い測定ができない可能性がある。また、特許文献２に記載の技術のように、射出シリンダの油圧を測定する方法は、応答性が悪い上に、射出圧力を付与する入力側の圧力を測定するものであるから、実際に成形型に負荷される荷重を測定するのとは異なり、精度の良い測定ができない可能性がある。
【０００８】
型締め荷重が射出荷重より下まわって成形型が開くことがないようにするには、射出荷重を超えるように型締め荷重を単純に増大させるだけでよいので、細かい測定や制御は要らないが、型締め荷重により薄物基板をクランプするような場合は、弱すぎずしかも強すぎない適正な型締め荷重で基板をクランプしなくてはならず、射出圧力に応じて成形型に作用する実荷重を精度良く把握する必要がある。
【０００９】
本発明は、上記事情を考慮し、適切な型締め荷重で基板をクランプすることにより、基板にダメージを与えずにモールド成形することのできる射出成形方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の射出成形方法は、成形型の分割面間に、電子部品を搭載した基板を挿入し、前記成形型を閉じて型締めした際の型締め荷重により前記基板をクランプし、クランプした状態で当該基板上の電子部品を含むように前記成形型の分割面間に形成されたキャビティに成形用樹脂を射出することにより、前記基板に搭載された電子部品を樹脂モールドする射出成形方法であって、前記成形型を型締めして、射出前の前記型締め荷重を測定すると共に、前記キャビティ内に成形用樹脂を射出した際の当該成形型に作用する射出圧力に応じた前記型締め荷重と反対向きの射出荷重を荷重測定器により測定し、測定により得られた前記射出荷重及び前記型締め荷重に応じて前記成形用樹脂の射出後の型締め荷重を許容範囲内に制御することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の射出成形装置は、成形型と、当該成形型を型締めする型締め機構と、前記成形型のキャビティに成形用樹脂を射出する射出機構と、を有し、前記成形型の分割面間に、電子部品を搭載した基板を挿入し、前記成形型を閉じて型締めした際の型締め荷重により前記基板をクランプし、クランプした状態で当該基板上の電子部品を含むように前記成形型の分割面間に形成されたキャビティに成形用樹脂を射出することにより、前記基板に搭載された電子部品を樹脂モールドする射出成形装置であって、前記型締め荷重を測定する型締め荷重測定手段と、前記成形型を型締めして前記キャビティ内に成形用樹脂を射出した際の当該成形型に作用する射出圧力に応じた前記型締め荷重と反対向きの射出荷重を測定する射出荷重測定手段と、前記成形型が型締めされた後であって前記キャビティ内に前記成形用樹脂が射出される前に前記型締め荷重測定手段で測定された前記型締め荷重と、前記キャビティ内に前記成形用樹脂が射出された際に前記射出荷重測定手段で測定された前記射出荷重とに基づいて前記成形用樹脂の射出後の型締め荷重を許容範囲に制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の射出成形方法及び装置によれば、成形型に作用する型締め荷重と反対向きの射出荷重を直接測定して、その射出荷重に応じて型締め荷重を許容範囲内に制御するので、樹脂の特性によるばらつきに影響を受けずに、実際に成形型に負荷されている射出荷重に基づいて高精度に型締め荷重を制御することができる。従って、必要最小限の型締め荷重で基板をクランプすることができ、基板のクランプによるダメージを減らして、品質向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の射出成形装置の概略構成図である。
【図２】同射出成形装置を用いて樹脂モールドする際の工程説明図で、成形型の分割面間に、電子部品が搭載された基板をセットした状態を示す図である。
【図３】図２の次の工程として、型締めを行っている状態を示す図である。
【図４】図３の次の工程として、成形用樹脂の射出を行っている状態を示す図である。
【図５】型締め荷重と射出荷重の時間変化を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１に示すように、実施形態の射出成形装置は立型のもので、成形型１００と、型締め機構１１０と、射出機構１２０と、制御手段（図示略）と、からなる。
【００１５】
この射出成形装置は、成形型１００の分割面間に、電子部品７を搭載した基板１０を挿入し、成形型１００を閉じて型締めした際の型締め荷重Ｆ０により基板１０をクランプし、クランプした状態で基板１０上の電子部品７を含むように成形型１００の分割面間に形成されたキャビティ１７に成形用樹脂２を射出することにより、基板１０に搭載された電子部品７を樹脂モールドするものである。
【００１６】
成形型１００は、固定金型である上型９と、可動金型である下型１１とからなり、上型９と下型１１は上下に対向している。成形型１００の分割面とは、上下に対向した上型９の下面と下型１１の上面のことである。下型１１の上面には凹所１１ａが形成され、その凹所１１ａに、電子部品７が搭載された基板１０がセットされる。また、上型９の下面には、下型１１の凹所１１ａにセットされた基板１０の上面に押圧して基板１０をクランプする枠状のクランプ凸部９ａが設けられている。電子部品７を搭載した基板１０を下型１１の上面にセットして、上型９と下型１１を閉じた場合、クランプ凸部９ａの内側に樹脂を注入するキャビティ１７が形成され、そのキャビティ１７内に電子部品７が含まれるように構成されている。
【００１７】
型締め機構１１０は、上端の固定プレート１と、その下側の可動プレート１２と、その更に下側のベースプレート１６と、を有しており、上型９は固定プレート１の下面に固定され、下型１１は可動プレート１２の上面に固定されている。固定プレート１とベースプレート１６は、４本のガイドポスト１８で互いに連結されており、可動プレート１２は、ガイドポスト１８に沿って上下方向に移動するようになっている。可動プレート１２に下側には、可動プレート１２を上下動させることで成形型１００に型締め荷重を加える型締め駆動源１５と、型締め荷重Ｆ０を測定する型締め荷重測定器（型締め荷重測定手段）１３とが設けられている。
【００１８】
また、射出機構１２０は、プランジャ式のもので、成形型１００のキャビティ１７内に加熱溶融した成形用樹脂（エポキシ樹脂など）２をプランジャ６で流し込むための射出駆動源３を有すると共に、プランジャ（機構部品）６によって成形用樹脂を成形型１００内に圧入した際にプランジャ６に加わる射出荷重Ｆ２を測定する射出荷重測定器（射出荷重測定手段）５を有する。この射出荷重測定器５が測定する射出荷重Ｆ２は、成形型１００に対し型締め荷重Ｆ０と反対向きの荷重Ｆ１となって作用する。制御手段は、型締め荷重測定器１３の測定データと射出荷重測定器５の測定データとに基づいて型締め荷重Ｆ０を許容範囲に制御する機能を持つ。
【００１９】
次に射出成形方法の一例を説明する。
基板１０に搭載された電子部品７を樹脂モールドする場合は、まず、図２に示すように、型締め機構１４により可動プレート１２を下降させている状態で、下型１１の凹所１１ａ内に、ポリイミドテープやフィルム等で構成された薄物の基板１０を供給する。基板１０上には、予め、ベアチップやＷＬＣＳＰ等の電子部品（デバイス）７が搭載されている。
【００２０】
基板１０の供給が完了したら、型締め機構１４により可動プレート１２を上昇させて成形型１００を閉じ、型締めした際の型締め荷重Ｆ０により下型１１と上型９とで基板１０をクランプする。このときの型締め荷重Ｆ０は、型締め荷重測定器１３で測定・制御する。型締め荷重は、クランプする基板１０の材質によって異なるが、フィルムやテープのように柔らかいものほど低く設定し、硬いものであれば、硬いほど高く設定する。例えば、金属では、圧力換算すると１００〜３５０Ｍｐａ程度に設定する。
【００２１】
型締めが完了したら、図示していない加熱部で例えば１７５〜１８０℃の温度に加熱された上型９と下型１１の間のキャビティ１７に成形用樹脂２を射出する。キャビティ１７が満杯になると、射出荷重測定器５で荷重増加が測定されるので、所定の荷重（圧力換算で１０〜１５Ｍｐａ程度）になるまで加圧する。このときの型締め荷重をＦ０、射出荷重をＦ２とすると、可動プレート１２には、成形型１００を閉じようとする型締め荷重Ｆ０と、成形型１００を開かそうとする射出荷重Ｆ２が作用する。この段階で、成形型１００を閉じさせるのに必要な最低限の型締め荷重Ｆ０を達成できていないと、射出荷重Ｆ２に負けて成形型１００が開いてしまい、樹脂漏れやバリ発生の原因となる。
【００２２】
そこで、制御手段は、図５に示すように、射出荷重測定器５で測定した射出荷重Ｆ２を初期の型締め荷重Ｆ０に加算し、Ｆ０＋Ｆ２を新たなＦ０として更新設定することで、成形型１００が開くことを防止するような型締め荷重制御を行う。そして、更新した新たな型締め荷重Ｆ０による型締めを樹脂が硬化するまで維持し続け、８０秒〜１２０秒程度の硬化時間が経過した後、射出荷重Ｆ２を抜くと共に型締め荷重Ｆ０の抜き操作を行う。この操作が終了したら、下型１１を下降させ、モールド済みの基板１０を取り出して成形を完了する。
【００２３】
以上のように、成形型１００に作用する型締め荷重Ｆ０と反対向きの射出荷重Ｆ２を直接測定して、その射出荷重Ｆ２に応じて型締め荷重Ｆ０を許容範囲内に制御するので、成形用樹脂２の特性によるばらつきに影響を受けずに、実際に成形型１００に負荷されている射出荷重Ｆ２に基づいて高精度に型締め荷重Ｆ０を制御することができる。従って、必要最小限の型締め荷重Ｆ０で基板１０をクランプすることができ、基板１０のクランプによるダメージを減らして、品質向上を図ることができる。
【００２４】
特に、本実施形態の射出成形装置では、射出荷重測定手段として、射出機構１２０の機構部品（プランジャ６）に作用する荷重を直接測定する荷重測定器５が設けられているので、高精度に実際の射出荷重Ｆ２を測定することができ、基板１０をクランプするための高精度の型締め荷重Ｆ０の制御が可能となる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、基板１０の上面側に搭載した電子部品７をモールドする場合を示したが、下面側に搭載した電子部品をモールドすることも可能である。また、基板１０の両面の電子部品をモールドする場合にも、本発明は適用することができるし、モールド形状についても限定されない。
【００２６】
また、上記実施形態では、成形用樹脂の射出方向を下向きに設定しているが、射出方向は型締め方向に対してどの方向としてもよい。
【符号の説明】
【００２７】
２  成形用樹脂
５  射出荷重測定器（射出荷重測定手段）
６  プランジャ（機構部品）
７  電子部品
１０  基板
１３  型締め荷重測定器（型締め荷重測定手段）
１７  キャビティ
１００  成形型
１１０  型締め機構
１２０  射出機構
【図１】
0005625673.tif 000002
【図２】
0005625673.tif 000003
【図３】
0005625673.tif 000004
【図４】
0005625673.tif 000005
【図５】
0005625673.tif 000006