(57)【要約】【課題】インサート成形時において、キャビティの内側に基材を配置する場合であっても、キャビティ内に配置された基材の位置ずれが発生することがなく、またバリ等が発生することがないインサート成形用の成形装置を提供する。【解決手段】成形材料２が貯留されるポット１と、前記ポット１内において進退駆動可能に設けられる注入プランジャ３と、前記ポット１内において進退移動可能であると共にポット１の内側に向けて一定の付勢力がかけられる調圧プランジャ６と、前記ポット１と連通するキャビティ５と、前記キャビティ５内において進退移動可能である押圧具７とを具備する。前記調圧プランジャ６と押圧具７とが連動して進退移動するように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料が貯留されるポットと、前記ポット内において進退駆動可能に設けられる注入プランジャと、前記ポット内において進退移動可能であると共にポットの内側に向けて一定の付勢力がかけられる調圧プランジャと、前記ポットと連通するキャビティと、前記キャビティ内において進退移動可能である押圧具とを具備し、前記調圧プランジャと押圧具とが連動して進退移動するように形成されていることを特徴とする成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成形装置を用い、ポット内に成形材料が貯留された状態でキャビティ内に基材を配置すると共に押圧具にて基材をキャビティの内面に押圧して固定し、この状態で注入プランジャを前進駆動させてポット内の成形材料をキャビティ内に注入することを特徴とする成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファー成形等の金型成形によるインサート成形に対して用いられる成形装置及びこの成形装置を用いた成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて、半導体素子の封止成形等を行なうにあたって、従来からトランスファー成形が一般に行なわれている。
【０００３】
このようなトランスファ成形により、例えばリードフレーム等の基材１５を用いたインサート成形にて半導体装置等の電子材料を作製することが行われていた。例えばリードフレームを成形装置に対して固定してインサート成形を行う場合には、一対の型体の間にリードフレームを挟み込むことで固定し、この状態でキャビティ内に成形材料を射出して成形するものである（特許文献１，２参照）。
【０００４】
しかし、基材１５をキャビティの内側に配置してインサート成形を行う場合には、基材１５を型体間に挟み込むことはできず、基材１５を安定して配置した状態でインサート成形を行うことは困難であった。
【０００５】
例えば、図５に示すものでは、凹部３０ａを有する成形体３０に基材１５が埋設されると共に前記凹部３０ａの底面においてのみ基材１５が外部に露出するように形成されている。このような成形体３０は、例えば発光ダイオード等が実装されるケースとして利用されるものであり、この場合は発光ダイオード等を凹部３０ａ内に配置すると共に凹部３０ａの底面に露出するリードフレーム等の基材１５と電気的に接続することで実装される。このような成形体３０を射出成形により作製する場合には、基材１５は型体に挟み込まれる余地がなく、このため基材１５を安定して固定することが困難であり、成形材料の射出時の圧力により基材１５の位置ずれが生じたり、外部に露出すべき部位に成形材料が回り込んでバリが発生したりという成形不良が発生しやすいものであった。
【特許文献１】特開平７−１２４５３号公報
【特許文献２】特許第３３５７１４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、インサート成形時において、キャビティの内側に基材を配置する場合であっても、キャビティ内に配置された基材の位置ずれが発生することがなく、またバリ等が発生することがないインサート成形用の成形装置及びこの成形装置を用いた成形体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る成形装置は、成形材料２が貯留されるポット１と、前記ポット１内において進退駆動可能に設けられる注入プランジャ３と、前記ポット１内において進退移動可能であると共にポット１の内側に向けて一定の付勢力がかけられる調圧プランジャ６と、前記ポット１と連通するキャビティ５と、前記キャビティ５内において進退移動可能である押圧具７とを具備し、前記調圧プランジャ６と押圧具７とが連動して進退移動するように形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明に係る成形体３０の製造方法は、上記の成形装置１０を用い、ポット１内に成形材料２が貯留された状態でキャビティ５内に基材１５を配置すると共に押圧具７にて基材１５をキャビティ５の内面に押圧して固定し、この状態で注入プランジャ３を前進駆動させてポット１内の成形材料２をキャビティ５内に注入することを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、ポット１からキャビティ５へ成形材料２が注入される前は、ポット１に対して調圧プランジャ６が一定圧力で付勢されることから、それと連動して押圧具７がキャビティ５に対して押し込まれて基材１５をキャビティ５内に固定し、この状態でポット１からキャビティ５へ成形材料２が注入されると、キャビティ５内が成形材料２で満たされるまでは押圧具７により基材１５が押圧されて支持された状態が維持され、キャビティが成形材料２にて満たされてポット１の内圧が上昇するとポット１内の成形材料２から調圧プランジャ６へ抗力がかかり、この抗力が調圧プランジャ６の付勢力を超えると、調圧プランジャ６が後退すると共に、連動して押圧具７が後退し、この押圧具７が後退するに従って、押圧具７が配置されていた箇所の空隙に順次成形材料２が流入することとなり、成形材料２が更に充填されると共に、基材１５にはキャビティ５内面に向けて成形材料２による押圧力がかかった状態となって、基材１５の位置ずれが防止される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基材を型体間で挟持することにより固定していなくても、成形過程において常に基材が所定の位置に配置された状態となって位置ずれが防止されると共に基材とキャビティの内面への成形材料の流入が阻止されてバリの発生が防止される。また初期段階において基材を固定していた押圧具は成形終了時には後退すると共に押圧具が配置されていた箇所には成形材料が充填され、押圧具が配置された箇所に空隙が残存しないようにすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１２】
成形装置１０は、インサート成形用に形成されるものであり、キャビティ５、ポット１、注入プランジャ３、調圧プランジャ６、押圧具７等を備えている。
【００１３】
図１はトランスファー型の成形装置１０の一例を示す。成形装置１０は一対の型体（第一型体１１及び第二型体１２）から構成され、各型体１１，１２間にキャビティ５が形成されている。
【００１４】
第一型体１１には円筒状のスリーブ１１ａが取着され、このスリーブ１１ａ内に、第二型体１２と対向する側の一面が開口する注入側ポット１ａが形成されている。また第二型体１２には円筒状のスリーブ１２ａが、上記第一型体１１のスリーブ１１ａと対向するように取着され、このスリーブ１２ａ内に、第一型体１１と対向する側の一面が開口する調圧側ポット１ｂが形成されている。調圧側ポット１ｂはその径が上記注入側ポット１ａの径よりも大きくなるように形成され、且つ型締め時に調圧側ポット１ｂの開口の内側に注入側ポット１ａの開口が配置されて、注入側ポット１ａと調圧側ポット１ｂとが連通されたポット１が形成されるようになっている。
【００１５】
また、キャビティ５とポット１とを連通するランナ４が、第一型体１１と第二型体１２の間に設けられる。図示の例では、第一型体１１にポット１と連通する凹部４ａが設けられると共に第二型体１２にキャビティ５と連通する凹部４ｂが設けられ、型締め時にはこの凹部４ａ，４ｂ同士が連通してランナ４が形成されるようになっている。
【００１６】
また、注入プランジャ３は、図示のものでは第一型体１１に設けられる。注入プランジャ３は、その先端面がポット１内に臨むと共に第二型体１２と対向するように設けられ、且つポット１内において油圧装置などの加圧装置により型締め方向に沿って進退駆動自在に設けられている。この注入プランジャ３の外径は、注入側ポット１ａの内径に合致する寸法に形成される。
【００１７】
また、調圧プランジャ６は、図示のものでは第二型体１２に設けられる。調圧プランジャ６は、その先端面が調圧側ポット１ｂ内に臨むと共に第一型体１１と対向するように設けられ、且つ調圧側ポット１ｂ内において油圧装置などの加圧装置等により型締め方向に沿って進退駆動自在に設けられている。この調圧プランジャ６の外径は、調圧側ポット１ｂの内径に合致する寸法に形成される。またこの調圧プランジャ６は、上記加圧装置等により、パーティング面側に向けて（すなわち、ポット１側に向けて）一定の付勢力がかけられるように形成されており、この調圧プランジャ６の先端面に前記付勢力を超える荷重がかけられた場合に調圧プランジャ６はパーティング面側とは逆側に向けて移動するようになっている。この調圧プランジャ６にかけられる付勢力は適宜調整されるものであり、詳しくは後述する。
【００１８】
キャビティ５は、型締め時に第一型体１１と第二型体１２との間に形成されるものであり、このとき第一型体１１のパーティング面側に凹設された凹所５ａと、第二型体１２のパーティング面側に凹設された凹所５ｂとが連通することで、この凹所５ａ，５ｂに囲まれた空間がキャビティ５として形成される。
【００１９】
図示の例では、各凹所５ａ，５ｂは、型締め時のその開口が合致するように形成されている。また一方の凹所５ａ内には突部８が、凹所５ａの底部から開口に向けて突設されている。図示の例では突部８はその先端面が平坦に形成されており、型締め時にはキャビティ５内に収まるようになっている。尚、この突部８は成形体３０の凹部３０ａに対応するものであり、成形体３０にはこの突部８に対応した形状の凹部３０ａが形成されるものである。
【００２０】
ここで、第一型体１１に凹所５ａの底面に開口する通孔２８を形成すると共にこの通孔２８に突き出しピン９を挿通し、この突き出しピン９の、前記開口から凹所５ａ内に突出する部分が突部８となるように形成しても良い。
【００２１】
また、押圧具７は、図示の例では第二型体１２に設けられている。本例では押圧具７としてピン状の押圧ピン７ａが設けられている。押圧ピン７ａは、凹所５ｂに連通して設けられる通孔１３の内部に挿入された状態でその先端が凹所５ｂ内（キャビティ５内）に臨むように設けられ、且つ型締め方向に沿った方向に進退移動可能に形成されている。
【００２２】
ここで、型締め時には押圧ピン７ａの先端がキャビティ５内に突出すると共にキャビティ５の内面（突部８の先端面）と対向するように配置され、インサート成形される基材１５はキャビティ５内にて突部８の先端面上に配置されると共にこの突部８の先端面と押圧ピン７ａの先端との間で挟持されるようになっている。
【００２３】
上記の調圧プランジャ６と押圧ピン７ａとは、調圧プランジャ６が後退した場合にそれと連動して押圧ピン７ａも後退するように形成される。図示の例では、第二型体１２の背面側（パーティング面とは反対側）には、可動プレート１６が配設され、この可動プレート１６を介して調圧プランジャ６と押圧ピン７ａとが連結されており、これにより調圧プランジャ６と押圧ピン７ａとが連動して進退移動可能に形成されている。
【００２４】
ここで、図示の例では、押圧ピン７ａが可動プレート１６から第二型体１２に向けて突出するように固設されており、この押圧ピン７ａが、第二型体１２の通孔１３に背面側から挿通されている。
【００２５】
また、可動プレート１６の背面には嵌合凹部１７が設けられると共に、この嵌合凹部１７にはその底部から可動プレート１６を貫通する通孔１４が設けられている。一方、調圧プランジャ６には、その基端部側に大径の嵌合部１８が形成されており、この嵌合部１８の後端には、連結プランジャ１９が連結され、この連結プランジャ１９が油圧装置などの加圧装置等に接続される。そして、嵌合部１８が嵌合凹部１７に嵌合されると共に、調圧プランジャ６は通孔１４に挿通され、更に第二型体１２の調圧側ポット１ｂ内に挿通されている。
【００２６】
また、上記可動プレート１６と第二型体１２との間には、バネ等の弾性体２０が配設されており、これにより可動プレート１６には、第二型体１２と可動プレート１６とが離間する方向に付勢力がかけられている。図示の例では、可動プレート１６には、第二型体１２側に向けて開口する凹部２４が設けられており、この凹部２４に弾性体２０が配設されている。
【００２７】
また、第二型体１２には、背面側に向けてストッパーピン２１が突設されており、このストッパーピン２１は可動プレート１６に設けられた通孔２２を背面側に貫通し、その先端には鍔状のストッパープレート２５が設けられている。第二型体１２に対して可動プレート１６が後退移動する場合、可動プレート１６の背面がストッパープレート２５に当接することで、可動プレート１６の後退方向の移動限界（すなわち、調圧プランジャ６及び押圧ピン７ａの後退方向の移動限界）が規制される。図示の例では、上記通孔２２は上記の弾性体２０が配置される凹部２４の略中心を貫通するように形成されており、通孔２２に配置されるストッパーピン２１の周囲に弾性体２０が配設されるようになっている。
【００２８】
また、可動プレート１６には、第二型体１２側に向けてリターンピン２６が突設されている。このリターンピン２６は、第二型体１２に設けられた通孔２７に背面側から挿通されるようになっており、またこのリターンピン２６の突出寸法は、第二型体１２の厚みよりも大きい適宜の寸法に調整されている。ここで、第二型体１２と第一型１１とが型締めされている状態で可動プレート１６が前進移動した際に、リターンピン２６の先端が第一型体１１のパーティング面に当接すると、それ以上可動プレート１６が前進しなくなり、これにより可動プレート１６の前進方向の移動限界が規制されるものである。
【００２９】
ここで、調圧プランジャ６には連結プランジャ１９を介して加圧装置等から荷重がかけられるが、この荷重は、調圧プランジャ６に可動プレート１６を介してかけられる弾性体２０からの付勢力により減殺され、この減殺分が差し引かれたものが、調圧プランジャ６にかけられるポット１に向けての実効的な付勢力となる。成形体３０の成形動作を行う工程においては、常に加圧装置等からかけられる荷重が弾性体２０からかけられる荷重よりも大きくなるようにして、実効的な付勢力が常にポット１に向けて働くようにする。
【００３０】
このとき、可動プレート１６には、調圧プランジャ６から嵌合部１８を介して前進移動方向の荷重がかけられると共に、弾性体２０からの弾性付勢力による後退移動方向の荷重がかけられる。そして、調圧プランジャ６が前進移動した場合には、調圧プランジャ６が嵌合部１８を介して可動プレート１６を押圧し、これにより可動プレート１６が前進移動すると共に可動プレート１６に連結された押圧ピン７ａも前進移動する。また調圧プランジャ６が後退移動した場合には、弾性体２０の弾性付勢力によって可動プレート１６が後退移動すると共に可動プレート１６に連結された押圧ピン７ａも後退移動する。これにより、調圧プランジャ６の進退移動動作と連動して、押圧ピン７ａが進退移動する。
【００３１】
この調圧プランジャ６及び押圧ピン７ａの前進方向及び後退方向の移動限界は、上述した可動プレート１６の移動限界に依存する。このとき、例えば可動プレート１６が前進方向の移動限界位置に配置されているとき（すなわち調圧プランジャ６及び押圧ピン７ａが前進方向の移動限界位置に配置されているとき）には、押圧ピン７ａが後述するようなキャビティ５内で基材１５を固定できる位置に配置され、且つ調圧プランジャ６がポット１内における所定位置（例えば後述するポット１内の段部に係止される位置）に配置されるようにし（図１，２参照）、また可動プレート１６が後退方向の移動限界位置に配置されているとき（すなわち調圧プランジャ６及び押圧ピン７ａが後退方向の移動限界位置に配置されているとき）には、押圧ピン７ａの先端面がキャビティ５の内面（第二型体１２の凹所５ｂの内面）と面一になる位置に配置される（図３参照）ようにするものである。
【００３２】
このような成形装置１０を用いた成形体３０の成形方法を以下に説明する。
【００３３】
まず、図１に示すように、注入側ポット１ａ内に成形材料２を貯留し、且つ凹所５ｂ内に基材１５を配置した状態で、第一型体１１と第二型体１２とを型締めする。成形材料２としては、トランスファ成形等の射出成形に用いられる適宜のものを用いることができ、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂を含む樹脂組成物を挙げることができる。また、成形材料２としては通常は固形状のものが用いられ、このとき粒状、タブレット状等の適宜の形態のものが用いられる。
【００３４】
この型締め時には、各型体１１，１２の凹所５ａ、５ｂ同士にてキャビティ５が形成され、また凹部４ａ，４ｂ同士が連通してランナ４が形成される。また、注入側ポット１ａと調圧側ポット１ｂとが連通してポット１が形成され、このポット１内に成形材料２が貯留されるが、このとき調圧側ポット１ｂの開口の内側に注入側ポット１ａの開口が配置され、これにより、ポット１内における注入側ポット１ａと調圧側ポット１ｂとの継ぎ目部分に段部が形成される。
【００３５】
このとき、可動プレート１６は前進方向の移動限界位置に配置され、すなわち押圧ピン７ａ及び調圧プランジャ６が前進方向の移動限界位置に配置されており、キャビティ５内では、前進方向に付勢された押圧ピン７ａが、突部８の先端面に配置された基材１５を押圧すると共に、調圧側ポット１ｂに配置されている調圧プランジャ６は、ポット１の段部に係止されることとなり、これにより、押圧ピン７ａと突部８とで基材１５が挟持されて固定され、かつ調圧プランジャ６がポット１に向かう前進方向の付勢力がかけられた状態で、位置規制される。
【００３６】
この状態で、ポット１及びキャビティ５を加熱すると共に、注入プランジャ３を前進させる。これによりポット１内の成形材料２は加熱溶融し、ランナ４を介してキャビティ５内に射出される。このとき、調圧プランジャ６には溶融したポット１内の成形材料２から圧力が加えられるが、この成形材料２はキャビティ５に射出されることから圧力の上昇が抑制され、これにより調圧プランジャ６へはその付勢力を超える荷重がかからず、後退移動しないようにする。このとき、成形材料２の射出中には調圧プランジャ６へはその付勢力を超える荷重がかからないようにするために、調圧プランジャ６にかけられる付勢力と、注入プランジャ３にかけられる荷重とを、適宜調整しておく。
【００３７】
このように成形材料２の射出を行うと、図２に示すようにキャビティ５内が成形材料２で満たされるようになる。このとき注入プランジャ３から成形材料２にかけられている荷重はその逃げ場がなくなるため、成形材料２の圧力が上昇する。このとき、上昇した成形材料２の圧力によって、調圧プランジャ６にその付勢力を超える荷重がかかるように、調圧プランジャ６にかけられる付勢力と、注入プランジャ３にかけられる荷重とを、適宜調整しておく。すると、調圧プランジャ６はその付勢力に抗して後退移動し始めることとなり、それに伴って押圧ピン７ａも後退移動し始める。押圧ピン７ａがこのように後退すると、それにより生じるキャビティ５内の空隙には速やかに成形材料２が流入する。このため、押圧ピン７ａが後退してもキャビティ５は成形材料２で満たされ、これにより押圧ピン７ａが後退しても基材１５には成形材料２からの圧力がかけられることとなる。
【００３８】
このため、図３に示すように、押圧ピン７ａはその後退方向の移動限界位置まで後退してその先端面がキャビティ５の内面と面一となる位置に配置されると共に、キャビティ５内の押圧ピン７ａが配置されていた箇所には成形材料２が充填され、押圧ピン７ａの痕跡が残らなくなる。また基材１５にはキャビティ内面（突部の先端面）に向けて成形材料２による押圧力がかかった状態となって、基材１５の位置ずれが防止される。
【００３９】
そして、押圧ピン７ａが後退方向の移動限界位置まで後退した後は、キャビティ５内の成形材料２が硬化するまで保持した後、型開きし、キャビティ５内に形成された成形体３０を取り出すものである。ここで、上記のように突部８を突き出しピン９にて形成する場合には、図４に示すように、型開き後、第二型体１２側に残った成形体３０を、突き出しピン９を突出させることで脱型することができる。
【００４０】
以上の工程により、図５に示すような、凹部３０ａを有すると共にリードフレーム等の基材１５が埋設され、且つ凹部３０ａの底面に基材１５が露出する成形体３０を、インサート成形により得ることができる。図示の例では基材１５（リードフレーム）は二つの電極端子に分離して形成されるものであり、成形体３０の凹部３０ａ内に発光ダイオード等を実装する場合の給電用の電極等として利用できる。
【００４１】
得られた成形体３０は、成形過程において基材１５がキャビティ５内で位置ずれしないように保持されるので、基材１５が位置ずれなく形成されるものであり、また、基材１５とキャビティ５の内面との間の成形材料２の流入が抑制されることから、バリの発生が防止されるものである。また初期段階において基材を固定していた押圧具は成形終了時には後退すると共に押圧具が配置されていた箇所には成形材料が充填され、押圧具が配置された箇所に空隙が残存しないようにすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【図２】同上の動作を示す断面図である。
【図３】同上の動作を示す断面図である。
【図４】同上の実施の形態における成形体を脱型する様子を示すものであり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ断面図である。
【図５】本発明にて得られる成形体の一例を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ポット
２  成形材料
３  注入プランジャ
５  キャビティ
６  調圧プランジャ
７  押圧具
１０  成形装置
１５  基材
【図１】
2005131827.tif 000003
【図２】
2005131827.tif 000004
【図３】
2005131827.tif 000005
【図４】
2005131827.tif 000006
【図５】
2005131827.tif 000007