(57)【要約】【課題】  ポットとプランジャとのクリアランス部分にアルミナ等の樹脂の添加剤が侵入してプランジャが作動不良になることを防止し、プランジャの下方に樹脂かすが落下して装置に悪影響を及ぼすことを防止したモールド装置を提供する。【解決手段】  樹脂モールド金型５０に設けられたポット５１にモールド用の樹脂を供給し、ポット内で溶融した樹脂をプランジャ２０によりキャビティに圧送して樹脂モールドする樹脂モールド装置において、前記プランジャ２０に、前記ポット５１の内周面に摺接するヘッド部２０ａが設けられ、該ヘッド部２０ａに、樹脂モールド時の樹脂モールド金型の金型温度で前記ポット５１の内周面との間のクリアランスを０とする、前記ポット５１を構成する金属よりも熱膨張係数が大きな材質からなるプランジャリング２４が周設されていることを特徴とする。【選択図】          図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂モールド金型に設けられたポットにモールド用の樹脂を供給し、ポット内で溶融した樹脂をプランジャによりキャビティに圧送して樹脂モールドする樹脂モールド装置において、
前記プランジャに、前記ポットの内周面に摺接するヘッド部が設けられ、
該ヘッド部に、樹脂モールド時の樹脂モールド金型の金型温度で前記ポットの内周面との間のクリアランスを０とする、前記ポットを構成する金属よりも熱膨張係数が大きな材質からなるプランジャリングが周設されていることを特徴とする樹脂モールド装置。
【請求項２】
前記プランジャリングが、樹脂からなることを特徴とする請求項１記載の樹脂モールド装置。
【請求項３】
前記プランジャが、金属からなる上ホルダーと、前記プランジャリングと、金属からなる下ホルダーとを、前記上ホルダーと下ホルダーとの間に前記プランジャリングを介装させて形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の樹脂モールド装置。
【請求項４】
前記上ホルダーには前記ポットの内径と同一の外径に形成されたフランジ部が設けられ、前記下ホルダーには前記上ホルダーと前記プランジャリングとを支持する受け部が設けられ、
前記プランジャリングが前記上ホルダーに設けられた挿通部に挿通されて、前記フランジ部と前記受け部との間に介装されていることを特徴とする請求項３記載の樹脂モールド装置。
【請求項５】
前記プランジャが、駆動機構に型開閉方向に押動されるプランジャピストンの端部に連結され、プランジャ体として樹脂モールド金型に装着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の樹脂モールド装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂モールド装置に関し、より詳細には、樹脂モールド金型に用いられるプランジャの構造を特徴とする樹脂モールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂封止型の半導体装置等の製造に用いられる樹脂モールド装置には、ポットにモールド用の樹脂を供給し、ポット内で溶融した樹脂をプランジャによりキャビティに圧送して樹脂モールドするトランスファモールド方法による樹脂モールド装置がある。
図８(a)は、このトランスファモールドによって樹脂モールドする金型に設けられるポット部分の構成を示している。ポット１０は金型面で上端が開口する円筒状に形成され、ポット１０内に摺動自在にプランジャ１２が装着されている。
【０００３】
図８(a)は、ポット１０に樹脂モールド用の樹脂１４を供給した状態を示す。ポット１０の開口面よりもプランジャ１２の上端面を下位置とし、プランジャ１２の上端面にのせるようにして樹脂１４を供給する。樹脂１４としては、円柱状に粉体樹脂を押し固めた樹脂タブレットが一般に用いられる。
樹脂１４は金型の熱によって溶融され、油圧あるいは電動モータ等の駆動機構によりプランジャ１２がポット１０内で押し上げられ、ポット１０内で溶融した樹脂１４が金型カル、ランナー路等の樹脂路を介してキャビティに充填されて樹脂モールドされる。
【特許文献１】特開２０００−４３０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、プランジャ１２によりポット１０から樹脂１４を押し出す際には、高い圧力を樹脂１４に加えて押し出すから、ポット１０およびプランジャ１２は、超硬合金を用いて製作されている。これは、樹脂モールドに使用する樹脂には、樹脂を難燃性としたり、熱膨張率を低減させたり、熱伝導率を向上させたりする目的から、難燃剤やシリカ、アルミナといった高硬度の物質が加えられているため、ポット１０から樹脂を押し出す際に、ポット１０やプランジャ１２が摩耗しないようにするためである。
【０００５】
しかしながら、最近は樹脂の熱伝導率をより高くする等の目的から、アルミナ等をより多く添加できるようにするため、粒径が１μｍ〜数十μｍといったきわめて小径のシリカやアルミナを樹脂に加えるようになってきた。このため、プランジャ１２とポット１０とのクリアランス部分にシリカやアルミナが侵入しやすくなるといった問題が生じている。図８(b)は、プランジャ１２とポット１０とのクリアランス部分１０ａにシリカやアルミナが侵入する様子を説明的に示す。
金型の加工技術上、プランジャ１２の外周径はポット１０の内径よりも５μｍ〜１０μｍ程度小径に形成される。したがって、樹脂に加えられた小径のシリカやアルミナは簡単にポット１０とプランジャ１２のクリアランス部分１０ａに侵入する。
【０００６】
実際、従来の樹脂モールド装置ではポット１０とプランジャ１２とのクリアランス部分１０ａにシリカあるいはアルミナが侵入した結果、ポット１０の内周面に軸線方向の摩擦痕が生じることが観察されている。このように、ポット１０とプランジャ１２とのクリアランス部分１０ａにシリカあるいはアルミナが侵入すると、プランジャ１２の動作不良や、成形樹脂圧や樹脂注入速度が不安定になるといった問題が生じ、樹脂かすなどがプランジャ１２の下方に落下するとエジェクタピンの動作不良や装置破損といった問題が生じる。
【０００７】
本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、ポットとプランジャとのクリアランス部分にシリカやアルミナ等の樹脂に加えた高硬質の材料が侵入し、プランジャの作動が不良となったり、ポットの内側面およびプランジャの外周側面が摩耗したり、プランジャの下方に樹脂かすが落下して装置に悪影響を及ぼしたりするといった問題を解消することができる樹脂モールド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】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、樹脂モールド金型に設けられたポットにモールド用の樹脂を供給し、ポット内で溶融した樹脂をプランジャによりキャビティに圧送して樹脂モールドする樹脂モールド装置において、前記プランジャに、前記ポットの内周面に摺接するヘッド部が設けられ、該ヘッド部に、樹脂モールド時の樹脂モールド金型の金型温度で前記ポットの内周面との間のクリアランスを０とする、前記ポットを構成する金属よりも熱膨張係数が大きな材質からなるプランジャリングが周設されていることを特徴とする。
なお、プランジャリングは樹脂モールド操作時における金型の熱により熱膨張し、ポットの内周面とのクリアランスが０になる。プランジャリング製作時のプランジャリングの外径とポットの内径とが一致していなくてもよい。プランジャリングには金属あるいは樹脂等の適宜材料が使用できる。
【０００９】
また、前記プランジャリングが、樹脂からなることにより、ポットとプランジャリングとの摺動性が良好になり、プランジャリングの外周面とポットの内周面とのクリアランスを０とした状態でプランジャの作動性を良好にすることができる。
また、前記プランジャが、金属からなる上ホルダーと、前記プランジャリングと、金属からなる下ホルダーとを、前記上ホルダーと下ホルダーとの間に前記プランジャリングを介装させて形成されていることにより、プランジャリングを備えたプランジャを容易に組み立てることができる。
また、前記上ホルダーには前記ポットの内径と同一の外径に形成されたフランジ部が設けられ、前記下ホルダーには前記上ホルダーと前記プランジャリングとを支持する受け部が設けられ、前記プランジャリングが前記上ホルダーに設けられた挿通部に挿通されて、前記フランジ部と前記受け部との間に介装されていることを特徴とする。
また、前記プランジャが、駆動機構に型開閉方向に押動されるプランジャピストンの端部に連結され、プランジャ体として樹脂モールド金型に装着することが可能である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る樹脂モールド装置によれば、樹脂モールド金型が樹脂モールド操作時における金型温度まで加熱された際に、プランジャリングが熱膨張し、プランジャリングの外周面とポットの内周面との間のクリアランスが０となるから、プランジャによって樹脂を圧送する操作を繰り返し行った際でも、プランジャリングの外周面とポットの内面との間に樹脂に添加したアルミナ等の添加剤が侵入することを防止し、プランジャの作動不良を解消して的確な樹脂モールドを行うことが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る樹脂モールド装置の実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
（プランジャの構造）
まず、図１〜３により、樹脂モールド金型に用いられるプランジャの構造について説明する。図１は、プランジャ２０の組立図を示す。プランジャ２０は金属からなる上ホルダー２２および下ホルダー２６と、樹脂からなるプランジャリング２４とからなる。
上ホルダー２２は、ポットの内径と同一の外径に形成されたフランジ部２２ａと、フランジ部２２ａの下面に連結して延出側が縮径する形状に形成されたテーパ部２２ｂと、テーパ部２２ｂから円柱体状に延出して形成された円柱体部２２ｃと、円柱体部２２ｃから円柱体部２２ｃよりも細径に形成されて延設されたロッド部２２ｄとが一体に形成されてなる。ロッド部２２ｄにはロッド部２２ｄを径方向に貫通してノックピン孔２２ｅが形成されている。
【００１２】
プランジャリング２４は、ポットの内径と同一の外径を有する円筒体に形成されている。プランジャリング２４の外周面にはプランジャリング２４を一周するように凹溝２４ｃが形成されている。
プランジャリング２４を軸線方向に貫通して設けられた貫通孔２４ａは、上ホルダー２２に設けられた円柱体部２２ｃの外径と同一の内径に形成されている。貫通孔２４ａの上ホルダー２２に設けられたフランジ部２２ａが当接する側の内周面には、上ホルダー２２に設けられたテーパ部２２ｂが嵌合するテーパ面２４ｂが設けられている。
【００１３】
なお、プランジャリング２４は樹脂モールド金型のポットを形成する金属材にくらべてより大きな熱膨張係数を有する樹脂材を用いて形成する。これは、ポットに上ホルダー２２とプランジャリング２４と下ホルダー２６を組み合わせて形成したプランジャ２０を装着した際に、樹脂モールド金型によってプランジャリング２４が加熱されて熱膨張し、これによってプランジャリング２４とポットの内周面との間のクリアランスが０になるようにするためである。なお、プランジャリング２４に使用する樹脂材としては、フッ素樹脂等の適宜樹脂材を使用することができ、金型の温度が２００℃程度になることから所要の耐熱性を有する樹脂、たとえば熱硬化性樹脂が使用できる。また、ポットを構成する金属材よりも熱膨張係数の大きな金属材であれば、樹脂材以外の材料、たとえば銅、アルミニウム等の金属材によりプランジャリング２４を製作することも可能である。
【００１４】
下ホルダー２６は、上ホルダー２２との間にプランジャリング２４を介在させ、上ホルダー２２とプランジャリング２４と下ホルダー２６とを組み合わせてプランジャ２０を組み立てるためのものである。
下ホルダー２６には、プランジャリング２４と上ホルダー２２とを支持する受け部２６ａと、下ホルダー２６をプランジャピストンにねじ止めして固定するためのネジ部２６ｄとが設けられている。受け部２６ａの上部にはポットの内径と同一の外径に形成された拡径部２６ｂが設けられる。拡径部２６ｂは受け部２６ａの下部側よりも拡径して形成されている。
【００１５】
また、受け部２６ａには、その上端面から中心軸線方向に、上ホルダー２２に設けられたロッド部２２ｄが挿入される挿入孔２６ｃが設けられている。挿入孔２６ｃはロッド部２２ｄの外径と同一の内径で、ロッド部２２ｄの全長が挿入される深さに形成される。
受け部２６ａには、受け部２６ａにプランジャリング２４と上ホルダー２２とを装着した状態で、上ホルダー２２に設けたノックピン孔２２ｅと孔位置が一致する配置にノックピン貫通孔２６ｅが受け部２６ａを径方向に貫通して設けられている。
【００１６】
図２は、上述した上ホルダー２２とプランジャリング２４と下ホルダー２６とを組み合わせてプランジャ２０を組み立てた状態を示す。上ホルダー２２の円柱体部２２ｃをプランジャリング２４に挿通し、ロッド部２２ｄを下ホルダー２６の挿入孔２６ｃに挿入する。上ホルダー２２と下ホルダー２６とを軸線の回りで相対的に回して、ノックピン孔２２ｅとノックピン貫通孔２６ｅとを位置合わせした状態で、ノックピン３０をノックピン孔２２ｅとノックピン貫通孔２６ｅに連通させて嵌入させることにより、上ホルダー２２とプランジャリング２４とが、下ホルダー２６に抜け止めされた状態に一体的に組み合わされる。
【００１７】
上ホルダー２２とプランジャリング２４と下ホルダー２６とを組み合わせた状態では、上ホルダー２２はプランジャリング２４の上端面にフランジ部２２ａのみが露出する。フランジ部２２ａとプランジャリング２４と拡径部２６ｂがポットの内径に一致する外径に形成され、フランジ部２２ａとプランジャリング２４と拡径部２６ｂがプランジャ２０のヘッド部２０ａとなる。
【００１８】
図３は、上ホルダー２２とプランジャリング２４と下ホルダー２６とを組み合わせて形成したプランジャ２０をプランジャピストン３２に取り付けた状態を示す。プランジャ２０は下ホルダー２６に設けたネジ部２６ｄをプランジャピストン３２の上部にねじ込むことによって、プランジャピストン３２と同軸に、プランジャピストン３２の上端に固定される。下ホルダー２６とプランジャピストン３２とは同一の外径に形成され、プランジャ２０とプランジャピストン３２とが一体に連結されて形成されたプランジャ体４０は、駆動機構に連結される軸部と、軸部の先端部に軸部よりも拡径されたヘッド部２０ａとを備えたものとなる。
【００１９】
（樹脂モールド金型の構造）
次に、上記プランジャ体４０を装着した樹脂モールド金型の実施の形態について、図４にしたがって説明する。
図４は、下型５０と上型６０とを型開きした状態での樹脂モールド金型を示す。下型５０については、ポット５１に樹脂タブレット７０が供給され、被成形品８０が金型面のセット位置にセットされた状態、上型６０については、キャビティ凹部６１、カル凹部６２、樹脂路６３にリリースフィルム６６がエア吸着されている状態を示す。
【００２０】
本実施形態の下型５０は、金型面の幅方向の中央に所定間隔をあけて一列状に複数個のポット５１が配置され、ポット５１を挟む両側に被成形品８０をセットするセット部５２が形成されたものである。
下型５０においてもっとも特徴とする構成は、各々のポット５１に、上述したプランジャ体４０が装着されていることである。図７に、ポット５１にプランジャ体４０を装着した状態を拡大して示す。ポット５１は超硬合金からなる筒状の部材として形成され、プランジャ体４０は、ヘッド部２０ａをポット５１の内周面に摺接させた状態で下型５０に装着されている。
【００２１】
下型５０の下方にはプランジャ体４０を上下方向（型開閉方向）に押動する駆動機構（不図示）が配置されている。この駆動機構は油圧あるいは電動モータによる駆動力を利用して形成されたので、プランジャピストン３２の下端部が駆動機構に設けられた押動ロッドの上端面とキー係合して、抜け止め状態に連結される構造に形成されている。
プランジャ体４０を押動ロッドに脱着する操作は、押動ロッドを脱着操作用の上位置まで移動させた状態で、ポット５１の上方からプランジャ体４０をポット５１に挿入し、押動ロッドの上端面とキー係合させる操作によって行われる。
なお、押動ロッドにプランジャピストンを取り付けた状態で、ポット５１の上方からプランジャ２０をプランジャピストン３２にねじ込んでプランジャ２０を連結することも可能である。
【００２２】
図４に示すように、下型５０のベースブロックにはヒータ５４が内蔵され、上型６０のベースブロックにもヒータ６５が内蔵されている。これによって、下型５０と上型６０がモールド用の樹脂を熱硬化させる温度まで加熱される。
また、上型６０の金型面（クランプ面）には、リリースフィルム６６を金型面にエア吸着するためのエア吸着孔６４が設けられている。エア吸着孔６４は上型６０の適宜位置に配置され、リリースフィルム６６のエア吸引機構に接続される。なお、リリースフィルム６６はモールド用の樹脂との剥離性が良好で、樹脂モールド金型の加熱温度に十分に耐えられる耐熱性を有するものが用いられる。本実施形態では、上型６０のカル凹部６２を含めて上型６０の金型面の全面を被覆する幅のリリースフィルム６６を使用している。
【００２３】
（樹脂モールド方法）
次に、上記樹脂モールド金型を用いて被成形品８０を樹脂モールドする方法について、図４〜６にしたがって説明する。
まず、図４に示すように、型開きした状態で、下型５０に樹脂タブレット７０と被成形品８０をセットし、上型６０のクランプ面にリリースフィルム６６を供給してクランプ面にリリースフィルム６６をエア吸着する。リリースフィルム６６はキャビティ凹部６１の内面に沿ってエア吸着させる。
本実施形態の樹脂モールド装置で樹脂モールドする対象である被成形品８０は、回路基板の一方の面に半導体チップを搭載したものであり、半導体チップを搭載した面を上型６０に向けて金型にセットする。
【００２４】
図５は、次に、下型５０と上型６０とで被成形品８０をクランプした状態を示す。上型６０の金型面がリリースフィルム６６によって被覆されているから、被成形品８０はリリースフィルム６６を介してクランプされる。キャビティ６１ａの周囲では、リリースフィルム６６が被成形品８０のキロ基板の表面に当接する。ポット５１に供給された樹脂タブレット７０は下型５０と上型６０によって加熱され、ポット５１内で徐々に溶融されていく。
【００２５】
ポット５１内で樹脂が溶融されたところで駆動機構によりプランジャ体４０を押し上げ、溶融された樹脂７０ａをカル凹部６２、樹脂路６３を経由してキャビティ６１ａに圧送する。図６は、ポット５１の最上部までプランジャ体４０を押し上げ、キャビティ６１ａに樹脂７０ａを充填した状態を示す。キャビティ６１ａに樹脂７０ａを充填した後、樹脂７０ａが熱硬化するまで被成形品８０をクランプし、樹脂７０ａが熱硬化した後、樹脂モールド金型から成形品を搬出する。
【００２６】
本実施形態の樹脂モールド金型では、上型６０の金型面がリリースフィルム６６によって被覆されているから、上型６０のカル凹部６２および樹脂路６３を含む金型面（樹脂成形面）に樹脂を付着させることなく樹脂モールドすることができ、下型５０と上型６０とを型開きして成形品を樹脂モールド金型から簡単に搬出することができる。
成形品を樹脂モールド金型から搬出した後、金型面をクリーニングし、次の樹脂モールド操作に移る。すなわち、プランジャ体４０は上位置から下位置に移動して樹脂タブレットが供給される状態になり、リリースフィルム６６が新たに上型６０の金型面に供給される。
【００２７】
このように、樹脂モールド操作においては、ポット５１に樹脂タブレット７０を供給し、ポット５１内で溶融した樹脂をプランジャ体４０によって押し出す操作が繰り返し行われて樹脂モールドされる。
本実施形態の樹脂モールド装置では、ポット５１を構成する金属よりも熱膨張係数の大きなプランジャリング２４をプランジャ体４０に設けたことによって、プランジャリング２４の外周面とポット５１の内周面との間のクリアランスが０となり、樹脂モールド時にポット５１内でプランジャ体４０を押動した際に、モールド用の樹脂に添加されているシリカやアルミナといった添加剤がプランジャ体４０のヘッド部２０ａとポット５１の内面との間に侵入することを防止することが可能となる。
【００２８】
このように、プランジャ体４０のヘッド部２０ａに設けたプランジャリング２４の作用は、ヘッド部２０ａとポット５１の内面との間にシリカやアルミナといった添加剤が侵入することを防止し、また、ヘッド部２０ａとポット５１の内面との間に樹脂が侵入することを防止する作用となる。プランジャリング２４とポット５１の内面とのクリアランスが０となることによって、樹脂に添加されるシリカやアルミナが粒径１μｍ程度の小径のものとなっても、これらの添加剤がヘッド部２０ａとポット５１の内面との間に侵入することを確実に防止することができる。これにより、ポット５１の内面に摩擦痕が生じたり、プランジャ体４０の作動が不良になったりする問題を回避することができる。
【００２９】
また、プランジャリング２４を装着したプランジャ体４０は、樹脂にシリカやアルミナ等の添加剤を加えない樹脂（グリーン樹脂）を使用する場合においても、ヘッド部２０ａとポット５１の内面との間に樹脂が侵入しないことから、ポット５１内でプランジャ体４０を円滑に作動させることが可能になるという効果がある。
また、本実施形態の樹脂モールド金型に用いたプランジャ体４０の構成によれば、ヘッド部２０ａからポット５１の下方に添加剤や樹脂が落下するといったことが抑制され、これによってもプランジャ体４０の作動不良や装置の損傷といった問題を回避することができる。
なお、プランジャリング２４を樹脂製とした場合は、プランジャリング２４とポット５１との摩擦力が低減し、プランジャ体４０をより円滑に作動させることができる。
【００３０】
図７に示すように、プランジャ体４０の上端面については、上ホルダー２２のフランジ部２２ａが露出する。これによって、ポット５１から溶融した樹脂７０ａを押し出す際に、樹脂７０ａとプランジャリング２４とが直接的に接触することを防止することができ、上ホルダー２２を超硬合金によって形成することにより上ホルダー２２の摩耗を抑制することが可能となる。
また、上ホルダー２２のフランジ部２２ａの周縁部Ａをテーパ面に形成することで、ヘッド部２０ａの側面に向けて入り込もうとする樹脂の樹脂圧を分散させることができ、ヘッド部２０ａの外周面とポット５１の内周面との間に樹脂が侵入することを防止する作用効果が得られる。
【００３１】
なお、上記実施形態においてはプランジャリング２４を製作する際にプランジャリング２４の外径をポット５１の内径に一致させるようにしたが、プランジャリング２４は樹脂モールド金型により樹脂モールドする際の金型温度でプランジャリング２４が熱膨張し、プランジャリング２４の外周面とポット５１の内周面とのクリアランスを０とするものであって、プランジャリング２４の外径とポット５１の内径を必ず一致させるようにしなければならないわけではない。プランジャリング２４の外径がポット５１の内径よりも小径であってもよいし、ポット５１にプランジャ２０を装着することが可能であればプランジャリング２４の外径がポット５１の内径よりも大きくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】樹脂モールド装置に使用するプランジャの組立図である。
【図２】プランジャを組み立てた状態の説明図である。
【図３】プランジャピストンにプランジャを装着した状態を示す正面図である。
【図４】樹脂モールド金型の構成を示す断面図である。
【図５】図４の樹脂モールド金型を用いた樹脂モールド方法を示す説明図である。
【図６】図４の樹脂モールド金型を用いた樹脂モールド方法を示す説明図である。
【図７】ポットにプランジャ体を装着した状態を示す断面図である。
【図８】従来のプランジャの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  ポット
２０  プランジャ
２０ａ  ヘッド部
２２  上ホルダー
２２ａ  フランジ部
２４  プランジャリング
２６  下ホルダー
２６ａ  受け部
３０  ノックピン
３２  プランジャピストン
４０  プランジャ体
５０  下型
５１  ポット
６０  上型
６１ａ  キャビティ
６４  エア吸着孔
６６  リリースフィルム
７０  樹脂タブレット
８０  被成形品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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