(57)【要約】【課題】装置の単純化及び低コスト化を実現しながら、同時に、平板成形品を傷つけることなく、金型から容易に取り出すことのできる半硬化の平板樹脂の成形装置及びその成形方法を提供する。【解決手段】熱硬化性の樹脂を加熱・押圧し、半硬化の平板成形品を成形する半硬化の平板樹脂の成形装置において、上型２１と下型２９（２２、２３）とを有する金型からなり、該上型２１と下型２９との間に形成されたキャビティ１２ａ内に投入した前記樹脂を圧縮可能な圧縮機構２０を備えると共に、前記上型２１又は下型２９の一部を、上面及び下面シート（弾性体）１１、１３によって形成した。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性の樹脂を加熱・押圧し、半硬化の平板成形品を成形する半硬化の平板樹脂の成形装置において、
上型と下型とを有する金型からなり、該上型と下型との間に形成されたキャビティ内に投入した前記樹脂を圧縮可能な圧縮機構を備えると共に、
前記上型又は下型の少なくとも一方の少なくとも一部を、弾性体によって形成した
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記弾性体に前記キャビティの壁面の一部を構成させると共に、
該弾性体が組み込まれた側の金型に、該弾性体の弾性を利用して、前記樹脂を投入するキャビティの容積を拡大する方向に該キャビティの壁面の一部を変形可能な密閉空間を形成し、且つ該密閉空間内の空気を該金型の外部へ排出可能なゲートを設けた
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記弾性体が組み込まれた側の金型が、この弾性体の反キャビティ側に当接・離反可能な突起部を有する底部と、該突起部の外周に嵌合すると共に同様に該弾性体の反キャビティ側に当接・離反可能な枠部と、を有し、
前記枠部を前記弾性体に当接させた状態で前記底部の突起部を前記弾性体から離反させることによって形成される空間を、前記密閉空間として利用する
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記弾性体に前記キャビティの壁面の一部を構成させると共に、更に
該弾性体の弾性を利用して、前記樹脂を投入するキャビティの容積を縮小する方向に該キャビティの壁面の一部を変形可能な離型手段を備えた
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
成形しようとする形状のキャビティ孔が形成された中間板の上下に、前記弾性体としての上面シート及び下面シートを備えてなる成形型を、前記上型と下型との間に、該上型及び下型から分離可能に介在させた
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成型装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、更に、
前記熱硬化された樹脂を冷却する冷却機構が付設されると共に、該冷却機構がペルチェ素子からなる冷却部を有する
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形装置。
【請求項７】
請求項項１〜６のいずれかにおいて、
前記弾性体に前記キャビティの壁面の一部を構成させると共に、更に
自身の端部において該弾性体の反キャビティ側の端部を吸着可能な吸着パッドを有し、該吸着パッドをスプリングを介して自身の他端側に変位自在に支持すると共に、該他端側を支点にして回動可能とされたスィングアームを有する弾性体剥離機構が付設された
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形装置。
【請求項８】
熱硬化性の樹脂を上型及び下型にて加熱・押圧し、半硬化の平板成形品を成形する半硬化の平板樹脂の成形方法において、
成形しようとする形状のキャビティ孔が形成された中間板の上下に弾性体としての上面シート及び下面シートを備えてなる成形型を、前記上型と下型との間に介在させる工程と、
該成形型の前記下面シートを反中間板側に変形させてキャビティ容積を拡大させる工程と、
該拡大されたキャビティ内に樹脂を投入する工程と、
前記上面及び下面シートを介して投入された樹脂を前記上型及び下型によって加熱・押圧して平板に成形する工程と、
成形後の平板を前記成形型ごと冷却する工程と、
冷却後の成形型の前記上面シートを、弾性変形させながら中間板から剥離する工程と、
前記下面シートを反中間板側から押圧することにより該中間板の前記キャビティ孔から半硬化の平板樹脂を成型品として取り出す工程と、を含む
ことを特徴とする半硬化の平板樹脂の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂成形金型内へ投入された樹脂を圧縮成形することによって、電子部品、特に半導体のように高い精度が要求される部材の封止を行う半硬化の平板樹脂を成形する装置及びその成形方法に関し、特に、平板成形品を傷つけることなく、金型から容易に取り出すことのできる半硬化の平板樹脂の成形装置及びその成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金属製のプレートモールド型を用いて熱硬化性の樹脂を加熱・押圧し、半硬化の平板成形品を成形する、半硬化の平板樹脂の成形装置が広く知られている。かかる成形装置においては、加熱・圧縮した樹脂を冷却した後、半硬化させた平板樹脂（平板成形品）をロボットアーム等によって金型から取り出すのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の半硬化の平板樹脂の成形装置においては、金型から平板成形品を取り出す際に、該平板成形品が金型壁面に付着し、破損しやすいといった問題があった。
【０００４】
また、かかる問題を解決する一手段として、フィルムを平板樹脂と金型との間に介在し、平板成形品と金型の剥離を容易にする事も考えられるが、平板樹脂を成形する度にフィルムの交換が必要で、コスト高になる上に、装置の機構が複雑になってしまうという問題がある。
【０００５】
更に、樹脂として粉粒状の樹脂を用いた場合には、加熱成形前後で密度が大きく変化し、金型に樹脂を投入した時点では、嵩が多く、加圧中に金型よりはみ出す事があり、成形効率が悪くなるといった問題もあった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであって、装置の単純化及び低コスト化を実現しながら、同時に、平板成形品を傷つけることなく、金型から容易に取り出すことのできる半硬化の平板樹脂の成形装置及びその成形方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱硬化性の樹脂を加熱・押圧し、半硬化の平板成形品を成形する半硬化の平板樹脂の成形装置において、上型と下型とを有する金型からなり、該上型と下型との間に形成されたキャビティ内に投入した前記樹脂を圧縮可能な圧縮機構を備えると共に、前記上型又は下型の少なくとも一方の少なくとも一部を、弾性体によって形成することにより、上記課題を解決したものである。
【０００８】
本発明によれば、金型の上型又は下型の少なくとも一方の少なくとも一部を、弾性体によって形成しているため、金型と平板成形品との間には弾性体が介在することなり、平板成形品の取り出しの際に該平板成形品を傷つけることなく、金型から容易に取り出すことができる。しかも、弾性回復力をもつ弾性体を使用しているため、フィルム等と異なり複数回の使用が可能で、低コスト化及び装置の単純化が実現可能である。
【０００９】
弾性体の組込みは多様な形態が考えられる。例えば、前記弾性体に前記キャビティの壁面の一部を構成させると共に、該弾性体が組み込まれた側の金型に、該弾性体の弾性を利用して、前記樹脂を投入するキャビティの容積を拡大する方向に該キャビティの壁面の一部を変形可能な密閉空間を形成し、且つ該密閉空間内の空気を該金型の外部へ排出可能なゲートを設ければ、該密閉空間の圧力を調整し、弾性体を変形させることにより容易にキャビティ内の容量を変化させることができ、その結果、該キャビティ内に投入する樹脂量を変化させることが可能となる。特に、粉粒状の樹脂を用いた場合には、圧縮の前後で樹脂の体積が大きく変化するが、圧縮前にキャビティ内に投入する樹脂量を多くすることができ、樹脂の不足による成形不良等の発生を未然に防止することが可能となる。
【００１０】
なお、該密閉空間は、例えば、前記弾性体が組み込まれた側の金型が、この弾性体の反キャビティ側に当接・離反可能な突起部を有する底部と、該突起部の外周に嵌合すると共に同様に該弾性体の反キャビティ側に当接・離反可能な枠部と、を有し、前記枠部を前記弾性体に当接させた状態で前記底部の突起部を前記弾性体から離反させることによって形成するとよい。
【００１１】
前記弾性体に前記キャビティの壁面の一部を構成させると共に、更に該弾性体の弾性を利用して、前記樹脂を投入するキャビティの容積を縮小する方向に該キャビティの壁面の一部を変形可能な離型手段を備えれば、弾性体の弾性回復力によって弾性体が平板成形品から徐々に剥離することになるため、平板成形品の取り出しの際に平板成形品の傷つきを防止することができるようになる。
【００１２】
又、成形しようとする形状のキャビティ孔が形成された中間板の上下に、前記弾性体としての上面シート及び下面シートを備えてなる成形型を、前記上型と下型との間に、該上型及び下型から分離可能に介在させれば、該成形型以外の装置が共用可能となり、低コスト化を図ることが出来る。
【００１３】
更に、前記熱硬化された樹脂を冷却する冷却機構が付設されると共に、該冷却機構がペルチェ素子からなる冷却部を有することとすれば、冷却効果の向上を図ることが出来ると共に、冷却時間の短縮によって生産性の向上をも実現可能となる。
【００１４】
前記弾性体に前記キャビティの壁面の一部を構成させると共に、更に自身の端部において該弾性体の反キャビティ側の端部を吸着可能な吸着パッドを有し、該吸着パッドをスプリングを介して自身の他端側に変位自在に支持すると共に、該他端側を支点にして回動可能とされたスィングアームを有する弾性体剥離機構を付設すれば、弾性体が変形しながら平板成形品から剥離する事により、弾性体から平板成形品に加わる張力が緩和され、平板成形品が傷つくのを防止することが可能となる。
【００１５】
なお、本発明に係る半硬化の平板樹脂の成形方法の一例としては、成形しようとする形状のキャビティ孔が形成された中間板の上下に弾性体としての上面シート及び下面シートを備えてなる成形型を、前記上型と下型との間に介在させる工程と、該成形型の前記下面シートを反中間板側に変形させてキャビティ容積を拡大させる工程と、該拡大されたキャビティ内に樹脂を投入する工程と、前記上面及び下面シートを介して投入された樹脂を前記上型及び下型によって加熱・押圧して平板に成形する工程と、成形後の平板を前記成形型ごと冷却する工程と、冷却後の成形型の前記上面シートを、弾性変形させながら中間板から剥離する工程と、前記下面シートを反中間板側から押圧することにより該中間板の前記キャビティ孔から半硬化の平板樹脂を成型品として取り出す工程と、を含む成形方法が考えられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の例を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態の例に係る半硬化の平板樹脂の成形装置（以下、単に成形装置と称す。）に適用される成形型１０の断面を模式的に示したものであり、該成形型１０は、上面シート１１と、中間板１２と、下面シート１３とを備えている。
【００１８】
該中間板１０は板状の部材からなり、該中間板１０の略中央部には、成形しようとする形状のキャビティ孔１２ａが形成されている。又、上面シート１１及び下面シート１３はシリコンシート等の弾性回復力のある弾性体からなり、前記中間板１０を挟むように積層されている。即ち、この上面シート１１及び下面シート１３は、中間板１０に形成されたキャビティ孔１２ａの壁面の一部を構成している。
【００１９】
図２〜４は、本発明の実施形態の例に係る成形装置１００を模式的に示したものであり、該成形装置１００は、図２に示す圧縮機構２０と、図３に示す冷却機構３０と、図４に示す弾性体剥離機構４０と、から構成されている。
【００２０】
最初に、図２を用いて圧縮機構２０について説明する。
【００２１】
該圧縮機構２０は、上型２１と下型２９（２２、２３）とを有する金型から構成されており、該上型２１と下型２９との間には、前記成形型１０を介在可能である。又、圧縮機構２０は、上型２１と下型２９との間で、成形型１０のキャビティ孔１２ａ内に投入された熱硬化の樹脂を圧縮可能である。
【００２２】
前記上型２１は、図示しない駆動装置によって前記下型２９と密着・離反可能である。なお、該上型２１は、自身の内部に加熱用のヒータ２８ａを備えている。
【００２３】
一方、前記下型２９は、突起部２２ａを有する底部２２と、該突起部２２ａの外周に嵌合する枠部２３とから構成されている。
【００２４】
該底部２２は、シリンダ２７によって図中Ｈ１方向に進退動可能であり、下面シート（弾性体）１３の反キャビティ側１３ａに当接・離反が可能である。なお、該底部２２も前記上型２１と同様に、自身の内部に加熱用のヒータ２８ｂを備えている。
【００２５】
前記枠部２３は、前記底部２２にスプリング２４を介して連結されており、該底部２２に対して図中上下方向に進退動可能である。又、枠部２３には、ゲート２６が設けられており、該ゲート２６は、枠部２３を下面シート１３に当接させた状態で底部２２の突起部２２ａを下面シート１３から離反（図中下側へ移動）させることによって形成される空間（密閉空間）２９ａ内の空気を枠部２３の外部へ排出可能である。更に、該枠部２３と底部２２の突起部２２ａとの間にはシール部材２５が設けられており、前記密閉空間２９ａ内部は密閉された状態に保持されている。なお、前記ゲート２６は、図示しない真空源Ｖａｃに接続されている。
【００２６】
次に、図３を用いて冷却機構３０について説明する。
【００２７】
該冷却機構３０は、上除熱板３１と、下除熱板３２とを備えている。該上除熱板３１は、自身の上部にペルチェ素子からなる冷却板（冷却部）３４を備えている。又、下除熱板３２は、シリンダ３３によって図中Ｈ２方向に進退動可能である。冷却機構３０は、上除熱板３１と下除熱板３２との間に成形型１０を介在可能であり、平板成形品を成形型１０ごと冷却可能である。
【００２８】
次に、図４を用いて弾性体剥離機構４０について説明する。
【００２９】
該弾性体剥離機構４０は、回転駆動部４１、５０と、スィングアーム４２と、固定台４３と、離型アーム４９とを備えている。
【００３０】
該スィングアーム４２は、自身の端部において上面シート１１（弾性体）の反キャビティ側１１ａの端部を吸着可能な吸着パッド４４を有している。又、該スィングアーム４２は、吸着パッド４４をスプリング４５を介して自身の他端側に変位自在に支持すると共に、前記回転駆動部４１によって該他端側を支点にして図中Ｒ１方向に回動可能である。
【００３１】
前記固定台４３は前記成形型１０を搭置可能であり、該固定台４３には、成形型１０の下面シート１３を吸着可能な吸着孔４６が形成されている。なお、吸着孔４６は図示しない真空源Ｖａｃに接続されている。又、固定台４３は、下面シート１３（弾性体）の弾性を利用して、樹脂を投入するキャビティ１２ａの容積を縮小する方向（図中上側）に下面シート１３の一部を変形可能な離型手段４７を備えている。該離型手段４７は、シリンダ４７ｂと、該シリンダ４７ｂによって進退動可能に支持された突き上げ部４７ａとで構成されている。
【００３２】
前記離型アーム４９は、回転駆動部５０によって自身の一端側を支点に図中Ｒ２方向に回転可能で、その先端には平板成形品を吸着する吸着パッド４９ａが取り付けられている。
【００３３】
次に、図５、６を用いて、本発明の実施形態の例に係る成形装置１００による半硬化の平板樹脂の成形方法について説明する。
【００３４】
まず、前記成形型１０を圧縮機構２０の上型２１と下型２９との間に介在する。次に、図５に示すように、成形型１０の下面シート１３、枠部２３の内面２３ａ及び底部２２の上面２２ｂによって形成された密閉空間２９ａ内の空気をゲート２６から吸引することによって、成形型１０の下面シート１３を反中間板１２側（図中下側）に変形させてキャビティ１２ａの容積を拡大する。更に、上面シート１１を上部へめくり、拡大されたキャビティ１２ａ内に樹脂５１を投入した後、再び中間板１２上に戻す。この状態から該樹脂５１を、上面及び下面シート１１、１３を介して上型２１及び下型２９によって加熱・押圧して平板に成形する。なお、加熱・押圧の際の、上型２１及び下型２９における成形型１０との接触面２１ａ、２３ｂの温度は約８０度程度が望ましい。
【００３５】
このように圧縮機構２０によって成形された平板を、該圧縮機構２０から成形型１０ごと取り出し、図３に示した前記冷却機構３０の下除熱板３２に搭置する。この際、上除熱板３１及び下除熱板３２における成形型１０との接触面３１ａ、３２ａが結露しない程度（約１５度）に、冷却板３４を冷却しておく。次に、シリンダ３３を駆動し、成形型１０を上除熱板３１と下除熱板３２で挟み込み、成形型１０内の樹脂５１の温度が３０度程度となるまで（時間にして約２０秒程度）冷却する。
【００３６】
冷却機構３０によって冷却された成形型１０を、図６の（Ａ）に示すように、弾性体剥離機構４０の固定台４３に搭置する。該固定台４３に搭置された成形型１０の下面シート１３は、吸着孔４６によって固定台４３側（図面下側）に吸着・固定される。その後、スィングアーム４２の吸着パッド４４によって成形型１０の上面シート１１を吸着し、回転駆動部４１を駆動することによって、上面シート１１を弾性変形させながら中間板１２から剥離する。この時、スプリング４５が伸縮することによって、上面シート１１の剥離の進行に従って変動する剥離点（線）を中心としたシート端部の軌跡の変動が吸収される。この結果、平板成形品６１に加わる張力の作用点（線）を円滑に移動できる。更に、図６の（Ｂ）に示すように、離型アーム４９によって平板成形品６１を上部から押さえると共に、ブレイク機構４７によって下面シート１３を反中間板１２側（図面下側）から、即ちキャビティ１２ａの容積を縮小する方向に押圧し、中間板１２のキャビティ孔１２ａから半硬化の平板樹脂を離型させて成型品６１として取り出す。
【００３７】
本発明の実施形態の例に係る成形装置１００によれば、上型２１及び下型２９と平板成形品６１の間には弾性体である上面及び下面シート１１、１３が介在することになり、平板成形品６１の取り出しの際に該平板成形品６１を傷つけることなく、金型から容易に取り出すことができる。しかも、弾性回復力をもつ弾性体を使用しているため、フィルム等と異なり複数回の使用が可能で、低コスト化及び装置の単純化が実現可能である。
【００３８】
又、成形型１０の下面シート１３、枠部２３の内面２３ａ及び底部２２の上面２２ｂによって形成された密閉空間２９ａ内の空気を該密閉空間２９ａの外部へ排出可能なゲート２６を設けたため、該密閉空間２９ａの圧力を調整し、下面シート１３を変形させることにより容易にキャビティ１２ａ内の容量を変化させることができ、その結果、該キャビティ１２ａ内に投入する樹脂量を変化させることが可能となる。特に、粉粒状の樹脂を用いた場合には、圧縮の前後で樹脂の体積が大きく変化するが、圧縮前にキャビティ１２ａ内に投入する樹脂量を多くすることができ、樹脂５１の不足による成形不良等の発生を防止することが可能となると共に、加圧中に樹脂５１が型からはみ出すという不具合も未然に防止できる。
【００３９】
熱硬化された樹脂を冷却する冷却機構３０を付設すると共に、該冷却機構３０はペルチェ素子からなる冷却板３４を有するため、冷却効果の向上を図ることが出来ると共に、冷却時間の短縮によって生産性の向上をも実現可能である。
【００４０】
又、前記上面シート１１に前記キャビティ１２ａの壁面の一部を構成させると共に、更に自身の端部において該上面シート１１の反キャビティ１２ａ側の端部１１ａを吸着可能な吸着パッド４４を有し、該吸着パッド４４をスプリング４５を介して自身の他端側に変位自在に支持すると共に、該他端側を支点にして回動可能とされたスィングアーム４２を有する弾性体剥離機構４０を付設したため、上面シート１１が変形しながら平板成形品６１から剥離する事により、上面シート１１から平板成形品６１に加わる張力が緩和され、平板成形品６１が傷つくのを防止することが可能となる。
【００４１】
又、該弾性体剥離機構４０に、樹脂を投入するキャビティ１２ａの容積を縮小する方向に該キャビティ１２ａの壁面の一部を変形可能な離型手段４７を備えたため、下面シート１３の弾性回復力によって下面シート１３が平板成形品６１から徐々に剥離することになるため、平板成形品６１の取り出しの際に該平板成形品６１の傷つきを防止することができる。
【００４２】
なお、上記実施形態の例においては、中間板１２の上下に上面シート１１及び下面シート１３を備えてなる成形型１０を用いたが、本発明はこれに限定されず、　前記上型２１又は下型２９の少なくとも一方の少なくとも一部を、弾性体によって形成してもよい。
【００４３】
即ち、例えば上型２１側又は下型２９側の一方のみに弾性体を配置しても配置した側においてこれまで説明したような相応の効果が得られる。又、キャビティ１２ａの容積の調整は上面シート１１の側（上型２１側）に、あるいは上型２１、下型２９の双方の側に持たせてもよい。
【００４４】
更に、上記実施形態では、中間板１２を上下の弾性シート１１、１３で挟むようにしていたが、例えば、図７に示されるように、２層の大きな弾性体７０の中央に型となる部分７２を掘り込んだ態様のものであっても、同様の効果が得られる。この場合に、一方のみに型となる部分を掘り込んでもよい。又、例えば成形品の一面側に平滑性が要求されるときには、一方については非弾性体としたり、掘り込み部により硬度の高いプレートを嵌め込むような構成とすることもできる。
【００４５】
又、成形装置１００を、圧縮機構２０、冷却機構３０及び弾性体剥離機構４０で構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、装置の単純化及び低コスト化を実現しながら、同時に、平板成形品を傷つけることなく、金型から容易に取り出すことのできる半硬化の平板樹脂の成形装置及びその成形方法が提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の例に係る成形装置に利用される成形型の断面を示す模式図
【図２】本発明の実施形態の例に係る成形装置の圧縮装置を示す模式図
【図３】本発明の実施形態の例に係る成形装置の冷却装置を示す模式図
【図４】本発明の実施形態の例に係る成形装置の弾性体剥離装置を示す模式図
【図５】本発明の実施形態の例に係る成形装置を用いた成形方法のうち圧縮工程を示す模式図
【図６】本発明の実施形態の例に係る成形装置を用いた成形方法のうち弾性体剥離工程を示す模式図
【図７】本発明の実施形態の他の例に係る弾性体を示す模式図
【符号の説明】
１０…成形型
１１…上面シート
１２…中間板
１３…下面シート
２０…圧縮機構
２１…上型
２２…底部
２３…枠部
２４、４５…スプリング
２５…シール部材
２６…ゲート
２７、３３、４７ｂ…シリンダ
２８ａ、２８ｂ…ヒータ
２９…下型
２９ａ…密閉空間
３０…冷却機構
３１…上除熱板
３２…下除熱板
３４…冷却板
４０…弾性体剥離機構
４１、５０…回転駆動部
４２…スイングアーム
４３…固定台
４４、４９ａ…吸着パッド
４６…吸着孔
４７…離型手段
４７ａ…突き上げ部
４９…離型アーム
５１…粉粒樹脂
６１…平板成形品（平板樹脂）
７０…弾性体
７２…型
【図１】
2004130730.tif 000003
【図２】
2004130730.tif 000004
【図３】
2004130730.tif 000005
【図４】
2004130730.tif 000006
【図５】
2004130730.tif 000007
【図６】
2004130730.tif 000008
【図７】
2004130730.tif 000009