(57)【要約】【課題】上部金型の下面と下部金型の上面に付着した汚れ等を、開放させた金型の中間層にプラズマ発生用中間構成体を挿入させて、減圧または大気圧近傍下において、プラズマを発生させ、より短時間で均一に各面を清浄化することにより金型の分解、再組立工数のない効率的なプラズマクリーニング方法及びプラズマクリーニング装置を提供する。【解決の手段】シャワー構造のコイル方式電極の中間構成体を、金型の上型と下型の開放した中間層に挿入して、電力印加することにより減圧方式または大気圧近傍において、均一で強力なプラズマを発生させることにより、金型の両内面に付着した汚れ等を同時に短時間で、有効的にクリーニングを可能とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モールディング金型やキュア金型等の割型を清浄にするために型締機構において、下金型側に対して相対的に移動する上金型側に挟まれた空間を減圧から大気圧近傍の圧力範囲において、目的とするガス圧を制御できるように密閉空間を形成するための中間構成体を備え、この中間構成体内にプラズマ発生用のコイル電極を形成して、このコイルに高周波電源を接続して、尚且つコイルの他端を接地する。また上記の中間構成体内にプラズマ発生用の反応ガスを導入して、プラズマを発生させることにより、上金型側の下面と下金型側の上面を同時に清浄化することを特徴とする型締型金型用プラズマ発生装置。
【請求項２】
前記中間構成体内及び上型、下型の空気抜きの穴を通して、減圧するための排気口と中間構成体中にプラズマ発生用の反応ガスをコイルを通して導入し、コイルに反応ガス噴出用の小穴を形成して中間構成体を介してプラズマを発生させることを特徴とする請求項１記載の型締型金型用プラズマ発生装置。
【請求項３】
前記プラズマ発生用反応ガスはアルゴンガスまたは酸素ガスの単体または、これらの反応ガスを主成分とするハロゲン化物との混合ガスからなる請求項１及び２記載の型締型金型用プラズマ発生装置。
【請求項４】
前記コイルに印加する高周波電力の周波数１ＫＨｚ〜２００ＭＨｚの範囲で、目的に応じて選定して使用することを特徴とする請求項１及至３記載の型締型金型用プラズマ発生装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は型締型モールド金型装置において、上金型側と下金型側をプラズマを利用して清浄化するための清浄化方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にモールド金型やキュア金型に使用する型締め金型の内側は、成形後の残滓を清浄化するために、金型を分解等して液体洗浄剤等を用いている方法が主流である。
【０００３】
型締型成形装置によるプラスチックス樹脂等の封止による成形は、多数回繰り返して行うことにより、モールド樹脂中の化合物が金型の内面部に付着するため、成形品の品質上問題となるので、品質管理上定期的に金型の汚れを除去することが重要である。
【０００４】
従って、これらの上型や下型面上の汚れと残滓等を除去するために、従来はこれら金型面上にオゾンガスを供給して、更に紫外線等を照射させることにより、酸素ラジカル粒子を発生させて、有機化合物等を除去する方法や複雑で組立工数のかかる金型を個別に分解して、液体等を用いて洗浄することが行われている。また型締型金型の上型の下面と下型の上面の中間にプラズマ発生用の密閉空間を構築し、この密閉空間に平板の高周波電極を挿入して、接地されている金型の上型と下型との間にプラズマ発生用のガスを導入して、高周波電力を印加することによりプラズマを発生させて、金型の上型の下面及び下型の上面を清浄化する方法（特許第３０７９９７４号）が提示されている。
【０００５】
しかし、上記のガスを使用した方法ではいずれもプラズマ密度を高くするには、周波数の高い高周波電力が必要であり、経済的に問題である。一般に使用されている１３．５６ＭＨｚではプラズマ密度が約１０８〜１０９／ｃｍ２程度であり、金型の分解や組立工数を含め清浄処理に時間がかかるので経済的に不利であり、時間短縮が要望されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解決させるために、複雑な金型を分解せずに金型の上型の下面と下型の上面の汚れを除去するために、上型と下型の中間を密閉して、プラズマ発生用に中間構成体を上型と下型間に構成し、この中間構成体内にプラズマ発生用のコイルを設置して、このコイルに高周波電源を接続する。このように構築することにより、従来の平行平板電極のような電界形放電（Ｅ放電）とは違って、磁界形放電（Ｈ放電）により高密度プラズマを発生させる。即ち、誘導結合型プラズマを生成させることにより、より短時間に金型の上型の下面と下型の上面を同時に清浄処理するプラズマ発生方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００７】
上述の中間構成体中は、プラズマ発生用の反応ガス等の導入口とプラズマ反応により生成したガス分子等を排出するための排出口を設置する。また中間構成体に配置されたコイルに高周波電源をマッチング回路を介して接続して電流を流すことにより、コイルのアンテナ電流が作る磁界の時間変化が電界を誘導し、その電界により電子を加速してプラズマを発生させ、両型面を同時に清浄化することを可能にしたプラズマ清浄方法及び装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
前記のような中間構成体により、上型、中間構成体及び下型の構成により密閉空間が形成されるので、真空ポンプにより排気して密閉空間を減圧して、目的とするプラズマ発生用の反応ガスを目的に応じてそのガスの種類を選定して導入する。また目的とする最適のプラズマ密度を発生させるために最適のガス圧力に保持できるようにする。
【０００９】
密閉空間中に上型と下型に平行して、最適の巻数を有したスパイラル状のコイルを上型と下型に対して、最適の距離において配備する。このスパイラルコイルに最適の周波数を選定する。例えば１３．５６ＭＨｚ等の高周波電源から負荷インピーダンスを最適値に制御するようにマッチング回路を介して、電力を印加することによりプラズマを発生させる。発生したプラズマ粒子により上型の下面及び下型の上面を同時に効率よく清浄化することができる。
【００１０】
次に図を参考にして、本発明の実施の具体的形態を説明する。
図１は、本発明の一実施例における型締型装置の金型部の構成を説明するための斜視図である。図２（ａ）は、スパイラルコイルの設置された中間構成体の構造を説明するための斜視図である。図２（ｂ）は、形締型用プラズマ発生装置の構成を説明するための断面図である。
【００１１】
一般的に型締型モールド成形機は、図１に示したように金型取付部Ａに接続された上型Ｂを上下に移動させて、金型取付部Ａ′に接続された下型Ｂ′で型締めを行い成形し、開放して成形品の取り出しを行っている。本発明によるプラズマ発生用の中間構成体Ｃは、この上型Ｂの下面と下型Ｂ′の上面の中間に、即ち両型との開放空間内に設置させるようにする。その中間構成体の空間部を真空ポンプ１により排気口２より減圧し、そのあと目的とする最適のプラズマ発生用の反応ガスの圧力を、最適値に保持するように排気口２とガス導入口３から反応ガスを導入する。またガス導入はコイル４、４′にガスの噴出口を形成し、コイルを通して反応ガスを導入しても良い。中間構成体Ｃの上面と下面は、金型の上型Ｂの下面及び下型Ｂ′の上面と接する部分から構成される密閉空間を最適の圧力に保持できるように、Ｏリング５を装着して密閉させる。プラズマ発生用のコイル電極４、４′は、この中間構成体と絶縁部６を通してマッチング回路７を介して、高周波電源８と接地電極９に接続するように構成する。
【００１２】
今、スパイラルコイル電極は平面的であるため、高周波電源８と接地電極９と接続のため配線が、スパイラルコイルに対して立体的になるため、上型Ｂと下型Ｂ′に対して非対称となるため、両金型を清浄化する場合に不均一となる問題がある。従って、図２（ａ）、（ｂ）のように上、下２個のコイル形状とコイルの巻き方向を同一方向にしたスパイラル状のコイル４、４′を配置して、各スパイラルコイル４、４′の中間に図２（ａ）に示すようにマッチング回路７を介して高周波電源８と接続配線する。また、各スパイラルコイル４、４′の高周波印加側と反対側で接地９、９′することにより、上型Ｂと下型Ｂ′の両金型に対して、プラズマの発生を均一化するよう構成する。この場合、重要なことはスパイラルコイルにより誘導電界が互いに打ち消し合わないように、スパイラルコイルの巻く方向を同一方向とすることが必要である。
【００１３】
また、プラズマ発生部の大きさや目的とするプラズマ密度を均一に且つ生成させるように、スパイラルコイル４、４′の外径、内径及び巻数等を決定して、且つ最適の周波数と電力を選定して高周波電力を印加する。また、上記のスパイラルコイル４、４′は大面積で均一性が要求された場合は、幾つかに分割して多数のコイルと多くの接地部を構成することにより、大面積のプラズマが発生し、均一化することが可能となる。
【００１４】
前記のスパイラルコイルに印加する高周波電源は、一般的に使用されている１３．５６ＭＨｚが適しているが、目的により１ＫＨｚ〜２００ＭＨｚの範囲で選定して使用することができる。
【００１５】
また、マッチング回路７は反射波を無くして、進行波電力を最大に有効電力にするために必要である。一般的に、コンデンサまたはコイルを直、並列に接続して、発振器出力側と負荷側（プラズマ負荷）との相互インピーダンスをコンデンサの容量を可変して、マッチング（整合）を行うものである。また、一般に発振器出力側のインピーダンスは５０Ωに設置している。プラズマ負荷のインピーダンスは反応ガスの種類、圧力、高周波電力の大きさにより異なるので、負荷条件を検出して、自動的にインピーダンスマッチングを行うようにする。
【００１６】
前述のように、中間構成体Ｃを構築して、金型の上型Ｂ、下型Ｂ′の中間に中間構成体を配置して、上型Ｂを移動することにより、Ｏリング部５で加圧密閉したあと、真空ポンプ１で減圧した後、プラズマ発生用の反応ガス、例えば、アルゴンガスと酸素ガスを混合してプラズマを発生させて付着物を除去させる。また、より効率良く短時間で除去するために上記反応ガスにハロゲン化物のガスを混合して、プラズマ処理させる場合もある。一般的に効率は中間構成体の容積により変化するが、有機物等の付着汚れの除去は反応ガスとして、アルゴンガス１００ＳＣＣＭ、酸素ガス２００ＳＣＣＭ、ハロゲン化物５０ＳＣＣＭ等の比率がよく、ガス圧力は数百Ｐａから０．１Ｐａ程度でプラズマを発生させて使用している。使用する電力の周波数は１３．５６ＭＨｚが一般的であり、電力は発熱状況とプラズマの発生状態から最適値を決定する。
【００１７】
また、本発明によるスパイラルコイルを用いたプラズマ発生方式は、減圧下で使用するだけでなく、大気圧近傍での圧力下でも使用できる。この場合は、発熱が大きな問題となるために、できる限り発熱を小さく抑えるような工夫が必要である。例えば、スパイラルコイルの周辺を誘電体で囲い、コイルの各線間が最高に電界が強くなるので、コイル線間の誘電体部に細かい溝等を形成して、この部分で主体的にプラズマを発生させ、コイル周辺での平均値的プラズマ密度を小さくして、平均値的に発熱作用を小さくすると共に、外部からのガスの流量を多くして、発生したプラズマ粒子を素早く対象物面上に運ぶようにすることにより、熱による各種問題が発生しないようにすることが肝要であり、実用上問題なく使用することが可能となる。この場合、コイルの線間で発生したプラズマ粒子は、コイル電流とは逆方向に流れるようになるが、外部からのガス導入によりプラズマ処理すべき対象物の方向に有効的にプラズマ粒子は運ばれる。
【００１８】
次に、具体的作業手順を示す。まず型締めを行う前に、上型、下型を加熱し、ＢＧＡ用基板またはリードフレーム等の対象物の下型の中にセットさせたあと型締めをする。その後、一般のモールド成形では、ポット部のモールド樹脂を溶融させて、金型のランナー部を通してキャビティ内に流出させ、対象物の周辺に溶解した樹脂で充填して、硬化させることによりモールド成形物ができる。
【００１９】
次に、上型を移動させて、モールドされた成形物を下型より取り外す。このような工程を何回も繰り返すことにより、金型面上が樹脂中の化合物の影響により汚染されることが、品質管理上問題となるレベルになった時に、前述のプラズマ発生用の中間構成体を金型の上型と下型の中間に挿入設置して、密閉空間を作り、真空ポンプにより減圧にさせたあと、目的に適合した反応ガスを最適の圧力になるように導入し、そのあとスパイラルコイル４、４′に高周波電力を印加して、プラズマを発生させることにより、金型の上型の下面と下型の上面を同時にクリーニングする。
【００２０】
使用する反応ガスは前述したように、目的に応じてガスの種類を選択する。一般的には、アルゴンガスと酸素ガス、更にはこれらの混合ガス。また、より短時間で強力にプラズマを処理する場合には、上記のガスにハロゲン化合物、例えば四弗化エチレン、六弗化硫黄、塩素、臭素、沃素等のガスを混合等して使用する。
【００２１】
発生したプラズマのラジカル粒子、または電子、イオン等の荷電粒子は、上型Ｂの下面や下型Ｂ′の上面等に到達して、金型面上に付着した汚染物と反応させ、ガス化させることにより除去排出することができる。この場合、一般に１３．５６ＭＨｚの高周波電源を使用する場合は、平行平板電極の場合においては、プラズマ密度が１０８〜９／ｃｍ２が一般的であるが、スパイラルコイル電極を用いた本発明の場合は、プラズマ密度が１０１１〜１２／ｃｍ２程度と高密度になるため、クリーニング効果が大きくなり、短時間でクリーニング処理が可能である。
【００２２】
更に、これらの反応したガス分子は、真空ポンプにより排気口から効率良く排出することができ、外部環境を汚染することがないため公害に大きく貢献することができる。しかしながら、使用する反応ガスがハロゲン化物の場合は、環境汚染の問題があるため、このような場合は排気ガスの公害対策を行う必要がある。
【００２３】
【発明の効果】
本発明のコイル方式を使用した誘導結合型プラズマでの型締型プラズマ発生装置は、金型の下型と対面した上型を上方に移動させ、この下型と上型の間にプラズマ発生器の中間構成体を挿入設置することにより、金型の上型、下型と共に密閉空間を形成し、この中間構成体にプラズマ発生用のスパイラル状またはヘリカルコイル電極を多分割して設置して、上型と下型両面に対して均等にプラズマ粒子が到達するように配置して、高周波電源に負荷インピーダンスが一定になるように、マッチング回路を介して接続する。次に密閉空間内を真空ポンプにより減圧して（または大気圧近傍の圧力下では目的とするガスにより充分に置換させる）プラズマ発生用ガスを導入して、最適のガス圧力に保持して、コイル電極に高周波電力を印加して、高密度のプラズマを発生させることにより、上型、下型の金型面上に残存する付着物の汚れ等を同時にクリーニングすることを可能としたものであり、短時間で均一に有効的に金型の汚れ等を除去可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における型締型のモールド成形装置の金型部の斜視図
【図２（ａ）】本発明の一実施の形態における型締型金型用プラズマ発生部の斜視図
【図２（ｂ）】本発明の一実施の形態における型締型金型用プラズマ発生装置の断面図
【符号の説明】
Ａ、Ａ′金型取付部
Ｂ      金型の上型
Ｂ′    金型の下型
１      真空ポンプ
２      排気口
３      ガス導入口
４、４′コイル
５      Ｏリング
６      絶縁部
７      マッチング回路
８      高周波電源
９      接地電極
【図１】
2004237706.tif 000003
【図２（ａ】
2004237706.tif 000004
【図２（ｂ）】
2004237706.tif 000005