JP2006076307A - 樹脂成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の樹脂成形品は内部に気泡が残留し、光学的な放射パターンや受光パターンを大幅に変形させたり、必要とする発光出力や受光能力を減衰させるなどの問題と共に、長時間使用すると被封止物と樹脂との剥離を助長して性能をさらに低下させるようになる欠点があった。
【解決手段】本発明は、被封止物を樹脂で封止する樹脂成形方法において、ポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、上記ポット内に加圧した空気置換ガスを導入する工程と、上記ポット内を加圧した空気置換ガスの雰囲気をそのまま維持した状態で上記樹脂を被封止物を配置した型内に押し出す工程とより成る。
【選択図】図２

Description

本発明は樹脂成形、特にトランスファー樹脂成形において樹脂内のガス残留を阻止することで信頼性や光学特性を高めた樹脂成形方法に関するものである。

従来は、凹凸のある構造を持つＬＥＤ用等のリードフレームを樹脂成形する場合、主としてトランスファー成形装置が用いられている。

図３はこのようなポット式トランスファー成形装置を示し、１は上型、２は下型、３は上型１の上部に形成したポット、４はこのポット３内に圧入されるプランジャー、５は熱盤であって、上型１と下型２間に被封止物、例えばＬＥＤを設けたリードフレームを介挿し、ポット３内に予熱した封止材料６、例えば熱硬化性樹脂を入れ、プランジャー４をポット３内に圧入し、熱硬化性樹脂を上型１と下型２間に圧入し、硬化せしめている。

然しながら、従来の成形方法、特にトランスファー成形方法で内部にレンズ部や反射鏡構造を持つカップ形状に樹脂成形する場合には、成形後のレンズ部やカップ内部のガス残留を完全に防ぐことはできなかった。

ガスの残留を防ぐ方法として真空排気を行なうことも検討されていたが、部分排気する方法では金型の構造が複雑となること、且つ樹脂成形時には排気状態を保つことができないので効果的でなかった。効果を上げるため金型全体を真空に保つ方法では、設備が大きくならざるを得ないので生産性も低下して実用的ではなかった。これらの理由から樹脂金型の樹脂の充填部分及び金型全体を真空排気する方法により、樹脂内に残留するガスを除去する方法は現実には採用されていない。

また、熱硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂が充填され硬化する前に空気を排出する必要があり、これには硬化時間と充填速度及び各型内のキャビティーの圧力をバランス良く制御することが必要である。

このバランス条件は非常に微妙であり、特にレンズ構造を持つ樹脂成形品や光学的集光を目的としてリードフレームにカップ形状の反射鏡を有するような構造を持つ樹脂成形品では、レンズ部やカップ部にガスが残留することは避けられなかった。

樹脂成形品にガスが残留すると、光学的な放射パターンや受光パターンを大幅に変形させたり、必要とする発光出力や受光能力を減衰させるなどの問題と共に、長時間使用すると被封止物と樹脂との剥離を助長して性能をさらに低下させるようになる。

本発明は上記問題点を解消することを目的としている。

本発明者はかかる課題を解決するため鋭意研究したところ、予め封止材料の周りの空気及び型内に残留する空気を特定ガスで置換することで残留ガスを減少できること、この特定ガスとしては、例えば圧縮することで昇華するガス、樹脂中に溶解するガス、もしくは分子構造が小さく抜けやすいガス、屈折率が樹脂に近いガスが好ましいことを見出した。本発明はかかる知見に基づいてなされたものである。

本発明の樹脂成形方法は、被封止物を樹脂で封止する樹脂成形方法において、ポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、上記ポット内に加圧した空気置換ガスを導入する工程と、上記ポット内を加圧した空気置換ガスの雰囲気をそのまま維持した状態で上記樹脂を被封止物を配置した型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする。

また、本発明の樹脂成形方法は、被封止物を樹脂で封止する樹脂成形方法において、ポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、上記ポット内に加圧した空気置換ガスを一定時間導入する工程と、上記ポット内を加圧した空気置換ガスの雰囲気をそのまま維持した状態で上記樹脂を被封止物を配置した型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする。

また、本発明の樹脂成形方法は、上型と下型間に形成される型内に樹脂によって封じられる被封止物を配置する工程と、上記上型内に形成したポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、上記上型と下型を互いに離間した状態で上記ポット及び型内に空気置換ガスを上記ポット内に挿入されるプランジャー内に伸縮自在に設けた置換ガス導入ノズルを介して導入する工程と、上記上型と下型を互いに接合した状態で空気置換ガスの導入を続けながら上記プランジャーを上記ポット内に挿入することにより上記樹脂を上記型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする。

また、本発明の樹脂成形方法は、上型と下型間に形成される型内に樹脂によって封じられる被封止物を配置する工程と、上記上型内に形成したポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、上記ポット内及び型内の空気を加圧した空気置換ガスで置換する工程と、加圧した空気置換ガスの導入を続けながら上記ポット内に挿入されるプランジャーにより上記ポット内の樹脂を、空気置換ガスで置換された上記型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする。

上記被封止物は、ＬＥＤであり、上記ＬＥＤがリードフレーム上に設けられていることを特徴とする。

上記空気置換ガスは、樹脂と屈折率の近いガスであることを特徴とする。

上記空気置換ガスは、圧縮することで樹脂中に溶解するガスであることを特徴とする。

上記空気置換ガスは、炭酸ガス、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガス、メタン、エタン、ブタンやエチレン等の有機ガスから選択される１種又は１種以上であることを特徴とする。

上記のように、本発明によればガス残留を阻止することができる大きな効果が得られる。また、本発明方法は、作業フローを若干変更させるのみで生産性には影響を与えず実施することができ、信頼性の向上、歩留改善を含めて大きな効果が得られる。

以下図面によって本発明の実施例を説明する。

本発明においては、図１に示すようにプランジャー４に軸方向に延びる孔７を形成し、この孔７内に先端下面を塞いだガス噴出ノズル８を挿入し、このノズル８の先端部に側方に開く開口９を設け、この開口９より上記ノズル８内及び上記プランジャー４の孔７を介して加圧ガスを噴出できるようにする。

また、上記ノズル８の上部にはフランジ部１０を形成し、このフランジ部１０の下面とプランジャー４の内壁間に伸長スプリング１１を介挿し、この伸長スプリング１１によって上記プランジャー４に相対的に上記ノズル８を上方に抑制せしめ、上記ノズル８の先端が上記プランジャー４の孔７内に常時引き込まれているが、上記プランジャー４の孔７の上端より孔７内に加圧ガスを導入すれば、この加圧ガスの圧力が上記ノズル８のフランジ部１０の上面に作用し、ノズル８が上記伸長スプリング１１に抗してプランジャー４に相対的に下方に押され、その先端部の開口９が図２に示すようにプランジャー４の下面より突出されるようにする。

本発明の樹脂成形品の製造方法においては、ＬＥＤ等を取り付けたリードフレーム等の被封止物（図示せず）を上型１と下型２間に介挿し、ポット３内に予熱した封止材料６を入れ、プランジャー４を下降してその下面によりポット３を塞ぐ状態ならしめると共に上型１と下型２を互いに略５ｍｍ引き離し、この状態でプランジャー４の孔７内に加圧ガスを連続的に導入する。

この結果、プランジャー４の孔７内のノズル８の先端部がプランジャー４外に突出し、ポット３内に入り、ノズル８の開口９から加圧ガスがポット３内の封止材料６の周りから上型１及び下型２に入り込み、封止材料６の周りの空気が上記ガスによって連続的に置換されるようになる（ガス充填１）。

次に上型１と下型２を互いに接合し、加圧ガスの導入を続けそのままの状態を維持せしめる（ガス充填２）。

次に上記プランジャー４を更に下降し、封止材料６を押圧し、上型１及び下型２内に押し出し成形を行なう。

本発明においては上記ガスとして炭酸ガス、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガス、メタン、エタン、ブタンやエチレン等の有機ガスから選択される１種又は１種以上を用いるものとする。

ガスとして炭酸ガスを用い、本発明方法によって得られた樹脂成形品のガスの残留数、含有率を１回のショット８０個について、２０倍の実体顕微鏡を用いて外観検査を行なった結果を表１に示す。

この表１から明らかなように、ガスを導入しないものに比較してガスを導入したものは、１回のモールドで型内で成形した全製品中でガスが残留する製品の数が低く、またガス充填１、充填２の操作を行なったものは更にガスが残留する製品の数が低い。

なお、この理由としては内部にガスが形成されなかったか、形成されていてもこれは空気以外のガスであり、このガスが樹脂の光屈折率に近いものに変わってガスが見えなくなったこと、ガスの代わりに液泡が形成されたが、その大きさが縮小されて見えなくなったこと、等が考えられる。

本発明の樹脂成形方法を実施するための装置の要部の断面図である。 図１に示す樹脂成形装置の要部の断面図である。 従来の樹脂成形装置の説明図である。

符号の説明

１ 上型
２ 下型
３ ポット
４ プランジャー
５ 熱盤
６ 封止材料
７ 孔
８ ノズル
９ 開口
１０ フランジ部
１１ 伸長スプリング

Claims (8)

1. 被封止物を樹脂で封止する樹脂成形方法において、
   ポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、
   上記ポット内に加圧した空気置換ガスを導入する工程と、
   上記ポット内を加圧した空気置換ガスの雰囲気をそのまま維持した状態で上記樹脂を被封止物を配置した型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする樹脂成型方法。
2. 被封止物を樹脂で封止する樹脂成形方法において、
   ポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、
   上記ポット内に加圧した空気置換ガスを一定時間導入する工程と、
   上記ポット内を加圧した空気置換ガスの雰囲気をそのまま維持した状態で上記樹脂を被封止物を配置した型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする樹脂成型方法。
3. 上型と下型間に形成される型内に樹脂によって封じられる被封止物を配置する工程と、
   上記上型内に形成したポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、
   上記上型と下型を互いに離間した状態で上記ポット及び型内に空気置換ガスを上記ポット内に挿入されるプランジャー内に伸縮自在に設けた置換ガス導入ノズルを介して導入する工程と、
   上記上型と下型を互いに接合した状態で空気置換ガスの導入を続けながら上記プランジャーを上記ポット内に挿入することにより上記樹脂を上記型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする樹脂成型方法。
4. 上型と下型間に形成される型内に樹脂によって封じられる被封止物を配置する工程と、
   上記上型内に形成したポット内に硬化前の樹脂を入れる工程と、
   上記ポット内及び型内の空気を加圧した空気置換ガスで置換する工程と、
   加圧した空気置換ガスの導入を続けながら上記ポット内に挿入されるプランジャーにより上記ポット内の樹脂を、空気置換ガスで置換された上記型内に押し出す工程とより成ることを特徴とする樹脂成型方法。
5. 上記被封止物がＬＥＤであり、上記ＬＥＤがリードフレーム上に設けられていることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の樹脂成型方法。
6. 上記空気置換ガスが、樹脂と屈折率の近いガスであることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の樹脂成型方法。
7. 上記空気置換ガスが、圧縮することで樹脂中に溶解するガスであることを特徴とする請求項1、２、３、４、５または６記載の樹脂成型方法。
8. 上記空気置換ガスが、炭酸ガス、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等の不活性ガス、メタン、エタン、ブタンやエチレン等の有機ガスから選択される１種または１種以上であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載の樹脂成型方法。

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