JP2005219210A - 離型シート及び樹脂成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂成形において成形体と成形型との間で離型性を確保するために離型シートを使用することに起因する課題、すなわち、環境への負担とコストとの増大、減圧成形における離型シートの落下による不良の発生、及び、外観不良の発生である。
【解決手段】所定の成形温度に加熱された上型２のキャビティ９に充填された流動性樹脂を硬化させて成形体を形成し、該成形体を上型２から取り出す際に、成形体と上型２との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート１１として、成形温度においてキャビティ９の形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性と、同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性とを有する離型シート１１を使用する。これにより、成形シート１１の廃棄量とコストとが削減されるとともに、ワイヤ６の接触、変形、断線等の不良と硬化樹脂１７の外観不良とが防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形型のキャビティに充填された溶融樹脂を硬化させて成形体を形成し、その成形体を成形型から取り出す際に、成形体と成形型との間の離型性を向上させるために使用される離型シート及び樹脂成形方法に関するものである。

従来、樹脂成形において、成形体と成形型との間の離型性を向上させるために、樹脂成型用フィルムが使用されている。この種の樹脂成型用フィルムは、離型フィルム、離型シート、リリースフィルム等と呼ばれており（以下「離型シート」という。）、ＦＥＰ、フッ素樹脂含浸ガラスクロス、ＰＥＴ、ポリ塩化ビニリデン、ＰＴＦＥ等により構成されている。このような離型シートを使用した樹脂成形について、図３を参照して説明する。図３は、従来例と本発明との双方に係る樹脂成形を説明する図である。図３（１）は成形型が型開きしており基板が下型に載置される前の状態を、図３（２）はキャビティが減圧されながら成形型の型締めが完了する直前の状態を、それぞれ示す断面図である。

樹脂成形として、基板に装着された半導体チップ等のチップ状の電子部品（以下「チップ」という。）を樹脂封止する場合について説明する。図３に示されているように、相対向する成形型、すなわち下型１と上型２とが設けられ、下型１の凹部３には、半導体チップ等のチップ４が装着されたリードフレームやプリント基板等の基板５が載置される。そして、チップ４と基板５との電極同士は、ワイヤ６によって電気的に接続されている。また、下型１においては、凹部３を取り囲んで設けられた溝７にＯリング８が嵌装されている。一方、上型２には、下型１と上型２とが型締めした状態でチップ４とワイヤ６とを覆うように、キャビティ９が設けられている。キャビティ９には、図の奥方向（又は手前方向）に、樹脂流路（図示なし）が連通している。また、キャビティ９の内底面（図では上面）に開口を形成するようにして管路１０が設けられ、管路１０は弁を経由して減圧ポンプに接続されている。下型１と上型２との間には、離型シート１１が張設される。離型シート１１は、送出し側ロール１２から供給され、テンションローラ１３，１４を順次経由して巻取り側ロール１５により巻き取られる。すなわち、離型シート１１は、ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌで連続状に供給される。

図３に示されている樹脂成形によれば、まず、管路１０を介して吸気１６を行うことによって、離型シート１１を吸着してキャビティ９の内壁面に密着させる。次に、その状態で、下型１と上型２とを型締めした後に、キャビティ９に溶融樹脂を注入し、その溶融樹脂を加熱し硬化させて硬化樹脂１７を形成する。次に、下型１と上型２とを型開きした後に、基板５と硬化樹脂１７とを主な構成要素とする成形体を取り出す。この際に、成形体と上型２との間、詳しくいえば基板５及び硬化樹脂１７の表面と上型２の型面との間において、離型シート１１の存在によって離型性が向上する（例えば、特許文献１参照）。

ところで、樹脂成形の分野では、近年、外観及び品質の観点から、硬化樹脂１７中における気泡（ボイド）の発生の防止という要請が高まっている。特に、半導体パッケージを製造する樹脂封止の分野では、この要請が非常に強い。そこで、型締めしながら、又は型締め後に、溶融樹脂が流動する空間であるキャビティ９及び樹脂流路（図示なし）をＯリング８により気密状態にして、この気密範囲を対象にして強制的な排気１８を行って、該気密範囲内を真空状態に設定する構成が使用される場合がある。この構成を有する樹脂成形は減圧成形、真空成形等と呼ばれ、この樹脂成形によれば、気密範囲内及び溶融樹脂に含まれるガスや水分を除去することが可能になるので、硬化樹脂１７中においてボイドの発生を防止することができる（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上述した従来の技術によれば、次のような問題がある。第１に、離型シートは、いわゆる使い捨て方式になっているので、環境に与える負荷が増大するという問題がある。第２に、使い捨て方式であることによって、コストが増大するという問題がある。第３に、離型シート１１を使用して減圧成形を行う場合には、キャビティ９等を気密状態にするための強制的な排気１８により、吸着によってキャビティ９の内壁面に密着していた離型シート１１がはがれ落ちるという問題がある。この場合には、はがれ落ちた離型シート１１がワイヤ６に接触する。ワイヤ６としては、細いもので１５−２０μｍ程度の直径を有するＡｕ線、Ａｌ線等が使用されている。したがって、離型シート１１がワイヤ６に接触することにより、ワイヤ６の接触、変形、断線等に起因する不良が発生して、半導体パッケージの歩留まりが低下するおそれがある。第４に、減圧成形ではなく通常の樹脂成形を行う場合でも、吸着力と溶融樹脂の樹脂圧との関係によっては離型シート１１にしわが発生し、その結果として硬化樹脂１７に外観不良が発生するおそれがある。
特開平９−１１７９３１号公報（第６−７頁、図２、図４、図６） 特開平７−０４５６５１号公報（第４−５頁、図１−２）

本発明が解決しようとする課題は、樹脂成形において成形体と成形型との間で離型性を確保するために離型シートを使用することに起因する課題、すなわち、環境への負担とコストとの増大、減圧成形における離型シートの落下による不良の発生、及び、外観不良の発生である。

上述の課題を解決するために、本発明に係る離型シート（１１）は、所定の温度に加熱された成形型（１，２）のキャビティ（９）に充填された流動性樹脂を硬化させて成形体（１９）を形成し、該成形体（１９）を成形型（１，２）から取り出す際に、成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート（１１）であって、離型シート（１１）の同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性を有することを特徴とする。

また、本発明に係る離型シート（１１）は、所定の温度に加熱された成形型（１，２）のキャビティ（９）に充填された流動性樹脂を硬化させて成形体（１９）を形成し、該成形体（１９）を成形型（１，２）から取り出す際に、成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート（１１）であって、所定の温度においてキャビティ（９）の形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を有することを特徴とする。

また、本発明に係る樹脂成形方法は、所定の温度に加熱された成形型（１，２）のキャビティ（９）に充填された流動性樹脂を硬化させて成形体（１９）を形成し、該成形体（１９）を成形型（１，２）から取り出す際に成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で離型シート（１１）を使用する樹脂成形方法であって、離型シート（１１）の同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形方法において、所定の温度に加熱された成形型（１，２）のキャビティ（９）に充填された流動性樹脂を硬化させて成形体（１９）を形成し、該成形体（１９）を成形型（１，２）から取り出す際に成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で離型シート（１１）を使用する樹脂成形方法であって、キャビティ（９）の内壁面に離型シート（１１）を密着させる工程と、離型シート（１１）に対してキャビティ（９）の形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を付与する工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート（１１）が、その離型シート（１１）の同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性を有する。これにより、従来と同じ量の離型シート（１１）を使用して、従来の場合よりも多い回数、すなわち、２倍以上の樹脂成形を行うことができる。したがって、樹脂成形を行う際に、離型シートの廃棄量とコストとが、従来の場合よりも大幅に削減される。

また、本発明によれば、成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート（１１）が、所定の温度においてキャビティ（９）の形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を有する。これにより、離型シート（１１）を使用して減圧成形を行う場合において、離型シート（１１）の落下が防止される。したがって、離型シート（１１）がワイヤ（６）に接触することがないので、ワイヤ（６）の接触、変形、断線等に起因する不良が防止される。また、離型シート（１１）にしわが生じないので、硬化樹脂（１７）における外観不良が防止される。

所定の温度に加熱された成形型（１，２）のキャビティ（９）に充填された流動性樹脂を硬化させて成形体（１９）を形成し、該成形体（１９）を成形型（１，２）から取り出す際に、成形体（１９）と成形型（１，２）との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート（１１）として、所定の温度においてキャビティ（９）の形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を有する離型シート（１１）を使用する。更に、この離型シート（１１）は、同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性を有する。

本発明に係る離型シート及び樹脂成型方法の実施例１を、図１−図３を参照して説明する。図１と図２とは、いずれも、図３に示されたキャビティ９の付近を拡大して示した図に相当する。図１（１）は本発明に係る離型シートを吸着してキャビティの内壁面に密着させた状態を、図１（２）はその離型シートに定形性を付与した後にキャビティを減圧しながら成形型の型締めが完了する直前の状態を、それぞれ示す断面図である。図２（１）は定形性を付与された離型シートがキャビティの内壁面に密着した状態で硬化樹脂が形成された状態を、図２（２）は図２（１）の状態から成形型が型開きした状態を、それぞれ示す断面図である。また、以下の説明では、樹脂成形として、半導体パッケージを製造する樹脂封止であってキャビティに溶融樹脂を注入して硬化させる、いわゆるトランスファ成形を例に挙げて説明する。また、背景技術を説明する際に使用した図３に示された構成要素と同一のものについては、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施例においては、図１（１）に示されているように、管路１０を介して吸気１６を行うことによって、離型シート１１を吸着してキャビティ９の内壁面に密着させる。この点では、図３（２）と同様である。ここで、本実施例の特徴は、離型シート１１を、一定の条件において定形性を有する材料、例えば、熱硬化性樹脂を含むようにして構成することである。これにより、離型シート１１は、キャビティ９の内壁面に密着した状態で、上型２に設けられたヒータ（図示なし）によって、上型２の型面を介して加熱されて硬化する。したがって、離型シート１１は、キャビティ９の内壁面に密着し、かつ、キャビティ９の形状とほぼ同一の形状を有した状態で、その形状を保つ。離型シート１１を構成する材料としては、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂に代表される熱硬化性樹脂単独からなる材料を使用することができる。また、熱硬化性樹脂と他の種類の樹脂とが層状に構成された積層材料、例えば、エポキシ−ＰＥ積層フィルムや、エポキシ−ＰＥＴ積層フィルムを使用することもできる。

本実施例に係る樹脂成型方法について説明する。まず、図１（１）に示すように、離型シート１１を吸着してキャビティ９の内壁面に密着させる。そして、その状態で離型シート１１を加熱して硬化させる。

次に、図１（２）に示すように、硬化して定形性を有する離型シート１１を吸着してキャビティ９の内壁面に密着させた状態で、キャビティ９及び樹脂流路（図示なし）を対象にして強制的な排気１８を行いながら、下型１と上型２とを型締めする。したがって、この工程では、仮に、吸着によりキャビティ９の内壁面に密着していた離型シート１１がはがれ落ちたとしても、定形性を有する離型シート１１がワイヤ６に接触することはない。また、減圧成形ではなく通常の樹脂成形を行う場合において、吸気１６による吸着力と溶融樹脂の樹脂圧とのバランスが崩れた場合であっても、定形性を有する離型シート１１においてしわは発生しない。

次に、図２（１）に示すように、上型２のキャビティ９の内壁面に離型シート１１が密着した状態で、離型シート１１に囲まれた狭義のキャビティ９に、溶融樹脂を注入する。そして、所定の成形温度で溶融樹脂を加熱し硬化させて、硬化樹脂１７を形成する。

次に、図２（２）に示すように、下型１と上型２とを型開きして、基板５と硬化樹脂１７とを主な構成要素とする成形体１９を取り出す。ここで、成形体１９と上型２との間、詳しくいえば基板５及び硬化樹脂１７の表面と上型２の型面との間において、離型シート１１の存在によって離型性が向上する。

以上説明したように、本実施例によれば、成形体１９を成形型から取り出す際に、成形体１９と成形型との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シート１１として、所定の温度においてキャビティ９の形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を有する離型シート１１を使用する。これにより、離型シート１１を使用して減圧成形を行う場合においても、離型シート１１の落下が防止される。したがって、離型シート１１がワイヤ６に接触することがないので、ワイヤ６の接触、変形、断線等に起因する不良が防止される。また、離型シート１１にしわが生じないので、硬化樹脂１７における外観不良が防止される。

なお、所定の温度における定形性に加えて、離型シート１１の同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性を有する材料を使用して、離型シート１１を構成してもよい。この場合には、離型シート１１において、キャビティ９の形状とほぼ同一の形状を保つ凹状の部分を使用して、複数回の樹脂成形を行うことができる。これにより、従来と同じ量の離型シート１１を使用して、従来の場合よりも多い回数、すなわち、２倍以上の回数の樹脂成形を行うことができる。したがって、樹脂成形を行う際に、離型シート１１の廃棄量とコストとが、従来の場合よりも大幅に削減される。

また、離型シート１１を構成する材料としては、少なくとも熱硬化性樹脂を含むこととした。これに限らず、樹脂成形における金型温度（成形温度）からなる所定の温度における耐熱性を有するとともに、その所定の温度で定形性を保つ材料であれば、離型シート１１を構成する材料として使用することができる。このような材料として、紫外線硬化型樹脂を使用することができる。この場合には、紫外線硬化型樹脂からなる離型シート１１がキャビティ９の内壁面に密着した状態で、離型シート１１に紫外線を照射してこれを硬化させる。

また、離型シート１１を、ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌで連続状に供給することとした。これに限らず、離型シート１１として、予めキャビティ９の形状に沿った形状を有する短冊状のシート状部材を形成しておくこともできる。この場合には、そのシート状部材を、下型１と上型２との間に供給して、吸着によってキャビティ９の内壁面に密着させればよい。

本発明に係る離型シート及び樹脂成型方法について、その実施例２を説明する。本実施例の特徴は、成形温度における定形性は有さないが、離型シート１１の同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性を有する材料を使用して、離型シート１１を構成することである。本実施例に係る離型シート１１は、適切な物質からなり適切な膜厚を有する材料によって構成される。これらの物質と膜厚とは、溶融樹脂の種類、溶融樹脂の樹脂圧、成形温度等に応じて、予め決められている。

本実施例に係る樹脂成型方法では、まず、図１（１）に示すように、管路１０を介して吸気１６を行うことによって、離型シート１１を吸着してキャビティ９の内壁面に密着させる。以下、離型シート１１を吸着した状態のままで樹脂成形を行った後に、図２（２）の状態から、離型シート１１を移動させることなく、次の樹脂成形を行う。これにより、離型シート１１においてキャビティ９の形状に対応する同一の部分を使用して、複数回の樹脂成形を行うことができる。

以上説明したように、本実施例によれば、従来と同じ量の離型シート１１を使用して、従来の場合よりも多い回数、すなわち、２倍以上の回数の樹脂成形を行うことができる。したがって、樹脂成形を行う際に、離型シート１１の廃棄量とコストとが、従来の場合よりも大幅に削減される。

なお、ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌで連続状に供給して使用した離型シート１１をいったんすべて巻き取って取り外し、その取り外されたロールを再利用してもよい。また、その巻き取られたロールから、離型シート１１を逆方向に供給して再利用してもよい。これらの場合には、離型シート１１において既にキャビティ９に接触した部分とほぼ同一の部分を、再びキャビティ９に接触させて使用することが好ましい。

また、上述した本実施例の説明では、離型シート１１を、ｒｏｌｌ ｔｏ ｒｏｌｌで連続状に供給することとした。これに限らず、離型シート１１として、短冊状のシート状部材をキャビティ９の内壁面に密着させて、密着した状態のまま使用してもよい。

なお、上述した各実施例の説明では、キャビティ９が上型２に形成されている例について説明した。これに限らず、キャビティ９が下型１に形成されていてもよく、更に、キャビティ９が下型１と上型２との双方に形成されていてもよい。

また、キャビティ９に溶融樹脂を注入して硬化させる、いわゆるトランスファ成形について説明した。これに限らず、型締めされた状態で、かつ、キャビティ９が流動性樹脂によって充填された状態で、その流動性樹脂が硬化する樹脂成形に対して、本発明を適用することができる。例えば、射出成形や、キャビティ９に配置された固形樹脂材料を溶融させて流動性樹脂を形成した後にこれを硬化させる樹脂成形に対して、本発明を適用することができる。

また、管路１０を、離型シート１１を吸着するための吸引手段として使用した。これに加えて、管路１０を、成形体１９を取り出す際のエジェクト手段として使用することもできる。この場合には、管路１０を、弁を経由して高圧ガス源に接続して、成形体１９を取り出す際に、離型シート１１を介してキャビティ９に高圧ガスを噴射すればよい。

また、成形型としては、金属材料からなる金型を使用することができる。更に、セラミック等の非金属材料から構成される成形型を使用することもできる。

また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

図１（１）は本発明に係る離型シートを吸着してキャビティの内壁面に密着させた状態を、図１（２）はその離型シートに定形性を付与した後にキャビティを減圧しながら成形型の型締めが完了する直前の状態を、それぞれ示す断面図である。 図２（１）は定形性を付与された離型シートがキャビティの内壁面に密着した状態で硬化樹脂が形成された状態を、図２（２）は図２（１）の状態から成形型が型開きした状態を、それぞれ示す断面図である。 図３（１）は従来例と本発明との双方に係る樹脂成形において成形型が型開きしており基板が下型に載置される前の状態を、図３（２）はキャビティが減圧されながら成形型の型締めが完了する直前の状態を、それぞれ示す断面図である。

符号の説明

１ 下型（成形型）
２ 上型（成形型）
３ 凹部
４ チップ
５ 基板
６ ワイヤ
７ 溝
８ Ｏリング
９ キャビティ
１０ 管路
１１ 離型シート
１２ 送出し側ロール
１３，１４ テンションローラ
１５ 巻取り側ロール
１６ 吸気
１７ 硬化樹脂
１８ 排気
１９ 成形体

Claims (4)

1. 所定の温度に加熱された成形型のキャビティに充填された流動性樹脂を硬化させて成形体を形成し、該成形体を前記成形型から取り出す際に、前記成形体と前記成形型との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シートであって、
   前記離型シートの同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことができる耐久性を有することを特徴とする離型シート。
2. 所定の温度に加熱された成形型のキャビティに充填された流動性樹脂を硬化させて成形体を形成し、該成形体を前記成形型から取り出す際に、前記成形体と前記成形型との間の離型性を向上させる目的で使用される離型シートであって、
   前記所定の温度において前記キャビティの形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を有することを特徴とする離型シート。
3. 所定の温度に加熱された成形型のキャビティに充填された流動性樹脂を硬化させて成形体を形成し、該成形体を前記成形型から取り出す際に前記成形体と前記成形型との間の離型性を向上させる目的で離型シートを使用する樹脂成形方法であって、
   前記離型シートの同一部分を使用して複数回の樹脂成形を行うことを特徴とする樹脂成形方法。
4. 所定の温度に加熱された成形型のキャビティに充填された流動性樹脂を硬化させて成形体を形成し、該成形体を前記成形型から取り出す際に前記成形体と前記成形型との間の離型性を向上させる目的で離型シートを使用する樹脂成形方法であって、
   前記キャビティの内壁面に前記離型シートを密着させる工程と、
   前記離型シートに対して前記キャビティの形状とほぼ同一の形状を保つことができる定形性を付与する工程とを備えることを特徴とする樹脂成形方法。

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