(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットランナブッシュの先端と金型のゲート部とが接触した状態でキャビティに樹脂を射出し、型開き時にホットランナブッシュの先端とゲート部との間に空隙を形成する射出成形用金型であって、
金型が、上金型および下金型を有し、
上金型が上金型取付板に、下金型が下金型取付板にそれぞれ取り付けられ、
ホットランナブッシュが、上金型取付板に設けられており、かつ上金型内で摺動可能であり、
軸を有する円形のストッパが、上金型取付板に取り付けられており、
上金型に、第一空隙部、第二空隙部、および第一空隙部と第二空隙部とをつなぐ管状空隙部が設けられており、
ストッパは、第二空隙部に挿入されており、
ストッパの軸が、第一空隙部および管状空隙部に挿入されており、
ばねがさらに第一空隙部に挿入されている、
射出成形用金型。
【請求項２】
ホットランナブッシュの先端とキャビティまたはランナの入口部とが接触した状態でキャビティに樹脂を射出し、型開き時にホットランナブッシュの先端とキャビティまたはランナの入口部との間に空隙を形成する射出成形用金型であって、
金型が、上金型および下金型を有し、
上金型が上金型取付板に、下金型が下金型取付板にそれぞれ取り付けられ、
ホットランナブッシュが、上金型取付板に設けられており、かつ上金型内で摺動可能であり、
軸を有する円形のストッパが、上金型取付板に取り付けられており、
上金型に、第一空隙部、第二空隙部、および第一空隙部と第二空隙部とをつなぐ管状空隙部が設けられており、
ストッパは、第二空隙部に挿入されており、
ストッパの軸が、第一空隙部および管状空隙部に挿入されており、
ばねがさらに第一空隙部に挿入されている、
射出成形用金型。
【請求項３】
断熱板をさらに有し、断熱板が上金型取付板に取り付けられており、ストッパの軸が断熱板に取り付けられている、請求項１または２に記載の射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体封止等を形成するために実施する熱硬化性樹脂を用いた射出成形において、ホットランナを有する金型においてホットランナでの樹脂詰まりを防ぐ金型構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱硬化性樹脂を用いて半導体封止を形成する方法としては、トランスファ成形が一般的であるが、近年、別の成形方法によって熱硬化性樹脂から成る半導体封止を成形することが提案され、試みられている。その方法の１つとして、ホットランナ式の金型、すなわちホットランナを有する金型を使用した射出成形法がある。この射出成形法は、ホットランナにある熱硬化性樹脂を、それが短時間では反応硬化しない温度で溶融した状態に保ち、射出成形を連続的に実施できるようにしたものである。
【０００３】
ホットランナ式の金型を使用する射出成形法によって熱硬化性樹脂を成形する方法は従来から知られており、射出成形は、成形サイクルの短縮化および廃棄材料の削減等の点において、トランスファ成形よりも優れている。したがって、この方法で半導体封止を形成できれば、成形時間の短縮および材料の有効活用といった利点がもたらされる。
【０００４】
一般的な射出成形用金型の断面構造を図１において模式的に示す。図１の金型は、上金型取付板（17ａ）に断熱板（15ａ）を介して取り付けられた上金型（16ａ）、下金型取付板（17ｂ）に断熱板（15ｂ）を介して取り付けられた下金型（16ｂ）、およびホットランナ（12ａ）を画定するホットランナブッシュ（12）を主な構成要素として成るものである。図１では、上下金型（16ａ）（16ｂ）は開かれた状態となっているが、成形時には閉じた状態となり、キャビティ（13ａ）およびランナ（13ｂ）を形成する。熱硬化性樹脂（11）は、ホットランナ（12ａ）、ならびに金型に形成されたゲート（13ｃ）およびランナ（13ｂ）を経由して、成形品を作る空間部分であるキャビティ（13ａ）に充填される。
【０００５】
連続成形を実施するために、ホットランナ（12ａ）に存在する熱硬化性樹脂（11）は短時間では反応硬化しない温度に加熱されて溶融した状態にあり、一方、キャビティ（13ａ）に充填された熱硬化性樹脂（11）は短時間で反応して硬化する温度に加熱される。ホットランナ（12ａ）にある樹脂（11）の加熱は、ホットランナブッシュ（12）の周囲に配置した温調溝（18）に温水や加熱した油を通過させることによって行い、キャビティ（13ａ）にある熱硬化性樹脂（11）の加熱は、上および下金型（16ａ）（16ｂ）に設けたヒーター（14）で上および下金型（16ａ）（16ｂ）全体を高温加熱することによって行う。
このように、熱硬化性樹脂をホットランナ式の金型で射出成形する場合には、ホットランナおよび上下金型の温度をそれぞれ精密にコントロールすることが必要である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ホットランナを有する金型を使用して熱硬化性樹脂を射出成形する場合、ホットランナに存在する樹脂が硬化して、樹脂詰まりが生じるという問題がある。この問題は、上述のように上金型および下金型とホットランナブッシュの加熱温度がそれぞれ異なることに起因して生じる。すなわち、高温の上金型および下金型から、それよりも低温のホットランナへ熱が伝達され、その結果、特にゲート付近のホットランナブッシュが高温となって、その付近のホットランナに存在する熱硬化性樹脂の硬化が惹起されるのである。そして、硬化した樹脂は強固な栓となって樹脂の射出を阻害する。
【０００７】
ホットランナタイプの金型において樹脂詰まりを軽減するために、例えば特開平６−３３５９４２号公報において、ホットランナ−ノズルブッシュとスプルブッシュとの間に、断熱リングを介設して微小の隙間を設けたノズル構造が提案されている。このノズル構造は、高温のホットランナ−ノズルブッシュの先端において、熱が低温の金型に奪われることを少なくすることにより、樹脂が固化することを防止するとともに、溶融した樹脂を前記隙間で半溶融状態にしてスプル−ブッシュに溶融した樹脂が到達しないようにしたものである。この金型は、熱可塑性樹脂の成形に適したものである。
【０００８】
このように、ホットランナを有する金型を用いて熱硬化性樹脂を射出成形するに際し、ホットランナにおける熱硬化性樹脂の硬化を抑制する有効な手段は知られていない。本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、樹脂詰まりが生じることなく、安定して熱硬化性樹脂を連続的に射出成形できるような装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の射出成形用金型は、熱硬化性樹脂が硬化しない温度に保たれる熱硬化性樹脂用のホットランナを備えて成る射出成形用金型であって、型開きの際にホットランナブッシュの先端が金型のゲート部から離れるように構成されて成ることを特徴とする。より具体的には、ホットランナブッシュの先端と金型のゲート部とが接触した状態でキャビティに樹脂を射出し、型開き時にホットランナブッシュの先端とゲート部との間に空隙を形成する射出成形用金型であって、
金型が、上金型および下金型を有し、
上金型が上金型取付板に、下金型が下金型取付板にそれぞれ取り付けられ、
ホットランナブッシュが、上金型取付板に設けられており、かつ上金型内で摺動可能であり、
軸を有する円形のストッパが、上金型取付板に取り付けられており、
上金型に、第一空隙部、第二空隙部、および第一空隙部と第二空隙部とをつなぐ管状空隙部が設けられており、
ストッパは、第二空隙部に挿入されており、
ストッパの軸が、第一空隙部および管状空隙部に挿入されており、
ばねがさらに第一空隙部に挿入されている、
射出成形用金型を提供する。
【００１０】
この金型によれば、上金型および下金型（以下、上金型および下金型を合わせて「型板」とも呼ぶ）が開かれたときにホットランナブッシュの先端がゲート部から離れ、型板からホットランナブッシュへの熱伝導が防止される。すなわち、射出成形の全工程の一部において、ホットランナブッシュの先端が高温の型板と接触しない時間が与えられることとなるので、ホットランナの先端付近にある熱硬化性樹脂の硬化を抑制することができる。射出成形を実施するとき、すなわち上金型および下金型を閉じたときには、ホットランナの先端はゲートに接続されて隙間のない状態となるから、射出成形時に樹脂が漏れることはない。さらに、２つの空隙部および管状空隙部に、軸を有するストッパおよびばねを配置することによって、ホットランナブッシュが必要以上にゲートから離れることが防止される。なお、本明細書においてホットランナブッシュとは、成形材料の通路であるホットランナを画定するための部材をいい、ゲート部とは金型においてゲートを画定する部分をいう。
【００１１】
本発明の別の射出成形用金型は、熱硬化性樹脂が硬化しない温度に保たれる熱硬化性樹脂用のホットランナを備えて成り、ホットランナの先端がゲートと一体化した射出成形用金型において、型開きの際にホットランナの先端がキャビティまたはランナの入口部から離れるように構成されて成ることを特徴とするものである。より具体的には、ホットランナブッシュの先端とキャビティまたはランナの入口部とが接触した状態でキャビティに樹脂を射出し、型開き時にホットランナブッシュの先端とキャビティまたはランナの入口部との間に空隙を形成する射出成形用金型であって、
金型が、上金型および下金型を有し、
上金型が上金型取付板に、下金型が下金型取付板にそれぞれ取り付けられ、
ホットランナブッシュが、上金型取付板に設けられており、かつ上金型内で摺動可能であり、
軸を有する円形のストッパが、上金型取付板に取り付けられており、
上金型に、第一空隙部、第二空隙部、および第一空隙部と第二空隙部とをつなぐ管状空隙部が設けられており、
ストッパは、第二空隙部に挿入されており、
ストッパの軸が、第一空隙部および管状空隙部に挿入されており、
ばねがさらに第一空隙部に挿入されている、
射出成形用金型である。
【００１２】
この金型は、ゲートが上金型に存在せず、熱硬化性樹脂が型板のランナまたはキャビティへ直接充填される構造を有する。したがって、ホットランナの先端はランナまたはキャビティの入口に近接することとなり、当該入口から移動する熱によって、ホットランナにある熱硬化性樹脂の一部が熱硬化しやすくなる。そこで、このような構造の金型においても、型開きの際にホットランナの先端を当該入口から離し得るようにすることで、ホットランナにある樹脂への熱伝導を防止して硬化を抑制し、以って樹脂詰まりを防止している。また、上記金型にゲートを有する射出成形用金型と同様に、２つの空隙部および管状空隙部に、軸を有するストッパおよびばねを配置することによって、ホットランナブッシュが必要以上にゲートから離れることが防止される。この金型も、樹脂を射出成形する際には、ホットランナの先端をランナまたはキャビティの入口に接続できる構造となっており、射出成形時における樹脂漏れが生じないようになっている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の金型を図面を参照しながら説明する。
図２および図３は、本発明の金型の一実施態様を模式的に示す断面図である。図２および図３に示す金型は、上金型取付板（27ａ）に断熱板（25ａ）を介して取り付けられた上金型（26ａ）、下金型取付板（27ｂ）に断熱板（25ｂ）を介して取り付けられた下金型（26ｂ）、およびホットランナ（22ａ）を画定するホットランナブッシュ（22）、ならびにホットランナブッシュ（22）を金型内で摺動させるためのばね（29）およびストッパ（210）を主な構成要素として成る金型であり、図２は型開きされた状態を、図３は上金型（26ａ）および下金型（26ｂ）が閉じられた状態を示す図である。そして、図２および図３に示す金型においては、図１に示す金型と同様に、温調溝（28）を通過する温水または油等の熱媒によってホットランナブッシュ（22）にある熱硬化性樹脂（21）を、短時間では、具体的には１０〜１２０分、好ましくは３０分以上では、反応硬化しない温度に加熱する。また、上金型（26ａ）および下金型（26ｂ）は、熱硬化性樹脂が短時間で、具体的には５〜３０秒、好ましくは１５秒以内で反応硬化する温度にヒーター（24）によって加熱される。
【００１４】
図２は、金型から成形品を取り出すために型開きしているときに、ホットランナブッシュ（22）の先端部がゲート部（23ｃ'）から離れて、ゲート部（23ｃ'）との間に空隙を形成している状態を示している。ホットランナブッシュ（22）は、ゲート部（23ｃ'）を介して型板から熱が伝達されないように、ゲート部（23ｃ'）から十分に離れて空隙を形成していることが好ましい。具体的にはホットランナブッシュ（22）の先端とゲート部（23ｃ'）との間の距離が０．５〜２mmとなるようにすることが好ましい。両者の間の距離が小さすぎる場合には、熱がホットランナブッシュ（22）へ伝達されてホットランナ（22ａ）の先端部にある熱硬化性樹脂が硬化し、両者の間の距離が大きすぎる場合には、溶融した樹脂がホットランナからたれやすくなるため、好ましくない。
【００１５】
なお、ホットランナブッシュ（22）をゲート部（23ｃ'）から離すと、ホットランナブッシュ（22）の先端において熱硬化性樹脂（21）が露出することとなるが、ホットランナブッシュ（22）の先端とゲート部（23ｃ’）との間の距離が非常に小さいため、樹脂だれは実質的には生じない。したがって、前記熱硬化性樹脂（21）の露出により、全体の射出成形工程が影響を受けるおそれはほとんどない。
【００１６】
図２においては、断熱板（25ａ）に取り付けられたばね（29）の回復（または戻り）によって上金型取付板（27ａ）が押し上げられ、それに付随して、上金型取付板（27ａ）に取り付けられたホットランナブッシュ（22）が上方へ押し上げられて、その先端とゲート部（23ｃ'）との間に空隙を形成している。ばね（29）はストッパ（210）とともに、金型の上金型（26ａ）に形成された空隙部内に取り付けられている。当該空隙部は、ばね（29）を収容するための第一空隙部（211ａ）とストッパ（210）を収容するための第二空隙部（211ｂ）に分れている。さらに、上金型（26ａ）は、ストッパ（210）の軸を収容するために、第一および第二空隙部を接続する管状空隙部（211ｃ）を有している。ストッパ（210）は、第一空隙部（211ａ）に近い側にある第二空隙部（211ｂ）の壁面によって第一空隙部（211ａ）方向への移動が制限されるようになっている。したがって、ストッパ（210）は、ホットランナブッシュ（22）が必要以上にゲート部（23ｃ'）から離れることを防止する役割をしている。図２に示すような構造の金型は、常套の方法で形成することができる。例えば、上金型（26ａ）に空隙部を形成し、この空隙部にストッパ（210）を組み込んだ後、上金型（26ａ）に別部材を組み込んで第二空隙部（211ｂ）、管状空隙部（211ｃ）および第一空隙部（211ａ）を画定し、第一空隙部（211ａ）にばね（29）を組み込み、ばね（29）およびストッパ（210）の片端を、上金型（26ａ）と上金型取付板（27ａ）との間の断熱板（25ａ）または上金型取付板（27ａ）に直接取り付けることによって形成できる。
【００１７】
射出成形を実施するときには、上金型（26ａ）と下金型（26ｂ）を閉じ、図３に示すような状態にする。このとき、ホットランナブッシュ（22）の先端は、熱硬化性樹脂（21）をゲート（23ｃ）を通過させてランナ（23ｂ）およびキャビティ（23ａ）に充填できるよう、また、ホットランナブッシュ（22）の先端において樹脂漏れが生じないよう、ゲート部（23ｃ'）と緊密に接続させる必要がある。
【００１８】
ホットランナブッシュ（22）をゲート部（23ｃ'）に接続させる場合には、ばね（29）を適当な手段（図示せず）によって圧縮させればよい。ホットランナブッシュ（22）の先端をゲート部（23ｃ'）に緊密に接続させるには、ばね（29）、および上金型（26ａ）に形成される第一空隙部（211ａ）の寸法等を適当に選択する必要がある。
【００１９】
図４および図５は、本発明の金型の別の実施態様を模式的に示す断面図である。図４および図５に示す金型は、上金型取付板（37ａ）に断熱板（35ａ）を介して取り付けられた上金型（36ａ）、下金型取付板（37ｂ）に断熱板（35ｂ）を介して取り付けられた下金型（36ｂ）、およびホットランナ（32ａ）を画定するホットランナブッシュ（32）、ならびにホットランナブッシュ（32）を金型内で摺動させるためのピストンシリンダー（311）を主な構成要素として成る金型であり、図４は型開きされた状態を、図５は上金型（36ａ）および下金型（36ｂ）が閉じられた状態を示す図である。そして、図４および図５に示す金型においては、図２および図３に示す金型と同様に、温調溝（38）を通過する温水または油等の熱媒によってホットランナブッシュ（32）にある熱硬化性樹脂（31）が加熱され、上金型（36ａ）および下金型（36ｂ）はヒーター（34）によって加熱される。
【００２０】
図４および図５に示す金型は、ホットランナブッシュ（32）の先端をピストンシリンダー（311）によって金型内で摺動させる点を除いては、図２および図３に示す金型と同一の構造となっている。また、ホットランナブッシュ（32）の先端とゲート部（33ｃ'）との間の好ましい距離等については、先に図２を参照して説明したとおりであるから、ここではその詳細な説明を省略する。
【００２１】
図４および図５に示す金型においては、ピストンシリンダー（311）のピストン（311ａ）は断熱板（35ａ）に接続され、断熱板（35ａ）の上方にある上金型取付板（37ａ）を上下に移動させるようになっている。ホットランナブッシュ（32）は、上金型取付板（37ａ）に、その水平面に対して鉛直な方向に取り付けられているので、上金型取付板（37ａ）が上下動すると、それに合わせて上下に移動する。ピストンシリンダー（311）は、例えば油圧で作動するものであってよい。図４および図５に示すピストンシリンダー（311）は、シリンダー部（311ｂ）が上金型（36ａ）に形成され、この中でピストン（311ａ）が上下方向に移動できるようになっている。上金型（37ａ）にシリンダー部（311ｂ）を形成する場合には、上金型（37ａ）に、ピストン（311ａ）の寸法の合った所定形状の空隙部、ならびにピストン（311ａ）に流体圧を作用させるための流体用経路（311ｃ）を形成する。図４および図５に示すような構造の金型は、ピストン（311ａ）を上金型（36ａ）内に組み込み、ピストン（311ａ）の片端を、上金型（36ａ）と上金型取付板（37ａ）との間の断熱板（35ａ）または上金型取付板（37ａ）に直接取り付けることによって形成できる。シリンダー部（311ｂ）および流体用経路（311ｃ）は、常套の方法、例えば、空隙部を形成した金型に適当な部材を組み込む、あるいは上金型（36ａ）を加工する等の方法によって画定できる。
【００２２】
ホットランナブッシュ（32）をゲート部（33ｃ'）から離すには、図４において矢印で示すように、下側にある流体用経路（311ｃ）から流体圧を作用させてピストン（312ａ）を上へ移動させればよい。ホットランナブッシュ（32）をゲート部（33ｃ'）に接続させるには、図５において矢印で示すように、上側にある流体用経路（311ｃ）から流体圧を作用させてピストン（312ａ）を下へ移動させればよい。
【００２３】
ピストンシリンダーは、図示したように上金型と一体になった構造でなくてもよく、上金型の外側に独立した装置として設けてもよい。
【００２４】
以上、図面を参照して説明した金型は、いずれも上金型にゲートが形成されている金型であるが、本発明は、上金型にゲートが形成されておらず、ホットランナの先端がゲートと一体化した射出成形用金型にも適用できる。そのような金型であって、例えば熱硬化性樹脂が直接、キャビティ（成形部）に充填されるようになっている場合には、型開きの際にホットランナブッシュの先端がキャビティの入口から離れるように構成すれば、上述の金型と同様、ホットランナの先端付近にある熱硬化性樹脂が反応して硬化することを防止できる。あるいは、図２〜図５に示す金型のように、熱硬化性樹脂がランナを経由してキャビティに充填されるような構造の金型である場合には、型開きの際にホットランナブッシュの先端がランナの入口から離れるように構成すればよい。ホットランナブッシュの先端をキャビティまたはランナの入口から離れるようにするための手段は、図２〜図５を参照して説明した手段と同様の手段であってよく、したがってここではその詳細な説明を省略する。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の金型はいずれも、上金型と下金型とが開かれた状態にあるときに、ホットランナブッシュの先端を高い温度に加熱された型板から離し、ホットランナブッシュの先端と型板との間に隙間が形成されるように構成したことを特徴とする。この構成により、型板からホットランナへの伝熱が低減されるので、ホットランナにある熱硬化性樹脂の反応硬化を抑制することが可能となり、したがってホットランナにおける樹脂詰まりを防止することができる。また、本発明の金型は、溶融した熱硬化性樹脂をキャビティに射出する時、すなわち上金型および下金型が閉じた状態にある時は、ホットランナブッシュの先端と金型との間に隙間を生じず、したがって溶融した樹脂は漏れることなくキャビティに充填される。さらに、本発明の金型においては、２つの空隙部および管状空隙部に、軸を有するストッパおよびばねを配置することによって、ホットランナブッシュが必要以上に、ゲート、またはキャビティもしくはランナの入口部から離れることが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のホットランナを有する射出成形用金型であって、型開きされた状態を模式的に示す断面図である。
【図２】  本発明の射出成形用金型の一例であって、型開きされた状態を模式的に示す断面図である。
【図３】  図２に示す射出成形用金型の上金型と下金型が閉じられた状態を模式的に示す断面図である。
【図４】  本発明の射出成形用金型の一例であって、型開きされた状態を模式的に示す断面図である。
【図５】  図４に示す射出成形用金型の上金型と下金型が閉じられた状態を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
11，21，31...熱硬化性樹脂、12，22，32...ホットランナブッシュ、12ａ，22ａ，32ａ...ホットランナ、13ａ，23ａ，33ａ...キャビティ、13ｂ，23ｂ，33ｂ...ランナ、13ｃ，23ｃ，33ｃ...ゲート、23ｃ'，33ｃ'...ゲート部、14，24，34...ヒーター、15ａ，25ａ，35ａ...断熱板、15ｂ，25ｂ，35ｂ...断熱板、16ａ，26ａ，36ａ...上金型、16ｂ，26ｂ，36ｂ...下金型、17ａ，27ａ，37ａ...上金型取付板、17ｂ，27ｂ，37ｂ...下金型取付板、18，28，38...温調溝、29...ばね、210...ストッパ、211ａ... 第一空隙部、211ｂ... 第二空隙部、211ｃ...管状空隙部、311...ピストンシリンダー、311ａ...ピストン、311ｂ...シリンダー部、311ｃ...流体用経路。
【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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