JP6804409B2 - 樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂成形装置、及び該樹脂成形装置を用いた樹脂成形品製造方法に関する。
電子部品を光、熱、湿気等の環境から保護するために、電子部品は一般に樹脂に封止される。樹脂封止には、圧縮成形法や移送成形法等の樹脂成形法が用いられる。圧縮成形法では、下型と上型から成る成形型を用い、下型のキャビティに樹脂材料を供給し、成形対象物を上型に取り付けたうえで、樹脂材料を軟化又は溶融させるために下型と上型を加熱しつつ両者を型締めすることにより樹脂成形が行われる。移送成形法では、上型と下型のうち一方にキャビティを設け、他方に成形対象物を取り付けたうえで、下型と上型を加熱しつつ両者を型締めし、プランジャで樹脂をキャビティに供給することにより樹脂成形が行われる。
樹脂成形時には一般に、樹脂は型締めを開始してから数十秒から数分で、形状を維持できる程度にまで硬化するものの、完全に硬化させるまでには数時間から十数時間、所定の範囲内の温度に維持する必要がある。そこで、成形型では樹脂が形状を維持できる程度まで硬化した時点で型開きをし、成形対象物と未だ完全には硬化していない樹脂から成る中間成形品を取り出して、アフターキュア（又はポストキュア）と呼ばれる処理により、成形対象物と完全に硬化した樹脂から成る樹脂成形品を製造する（例えば特許文献１）。アフターキュア処理では、まず、取り出した中間成形品を、成形型の外に設けられた温度維持室内に搬送する。そして、温度維持室内で所定の範囲内の温度に数時間から十数時間維持することにより、樹脂を完全に硬化させる。
このように中間成形品を成形型から温度維持室内に搬送してアフターキュアを行うことで得られた樹脂成形品には、反りが生じることがある。樹脂成形品に反りが生じると、例えば基板に装着した電子部品を樹脂で封止した樹脂成形品では応力によって電子部品が基板から剥離したり損傷したりするおそれがある。
本発明が解決しようとする課題は、樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法を提供することである。
上記課題を解決するために成された本発明に係る樹脂成形装置は、成形対象物を熱硬化性樹脂で封止することにより樹脂成形を行う装置であって、
a) キャビティが設けられた第１の型と、成形対象物を装着する成形対象物装着部を備える第２の型から成る成形型を有する圧縮成形装置と、
b) 前記成形型を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱する成形型加熱機構と、
c) 前記圧縮成形装置で作製される、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を複数個収容し、該中間成形品を硬化させるために前記温度範囲内の温度に維持する温度維持室と、
d) 前記中間成形品を、該中間成形品が冷却されることを抑制するように室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記圧縮成形装置から前記温度維持室に搬送する中間成形品搬送機構と、
e) 前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持されることで作製された樹脂成形品を冷却する冷却機構と、
f) 前記冷却機構に設けられた、前記樹脂成形品の冷却中に該樹脂成形品を加圧する加圧機構と
を備えることを特徴とする。
a) キャビティが設けられた第１の型と、成形対象物を装着する成形対象物装着部を備える第２の型から成る成形型を有する圧縮成形装置と、
b) 前記成形型を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱する成形型加熱機構と、
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d) 前記中間成形品を、該中間成形品が冷却されることを抑制するように室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記圧縮成形装置から前記温度維持室に搬送する中間成形品搬送機構と、
e) 前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持されることで作製された樹脂成形品を冷却する冷却機構と、
f) 前記冷却機構に設けられた、前記樹脂成形品の冷却中に該樹脂成形品を加圧する加圧機構と
を備えることを特徴とする。
本発明に係る樹脂成形品製造方法は、成形対象物を熱硬化性樹脂で封止することにより樹脂成形品を製造する方法であって、
圧縮成形装置が有する成形型を用いて、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱しつつ圧縮成形を行うことにより、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を作製する中間成形品作製工程と、
前記中間成形品を、該中間成形品が冷却されることを抑制するように室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記圧縮成形装置から温度維持室に搬送する中間成形品搬送工程と、
前記中間成形品を前記温度維持室に複数個収容し、該温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持することで前記熱硬化性樹脂を完全に硬化させることにより樹脂成形品を作製する樹脂硬化工程と、
前記樹脂硬化工程において作製された樹脂成形品を加圧しながら冷却する冷却工程と
を有することを特徴とする。
圧縮成形装置が有する成形型を用いて、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱しつつ圧縮成形を行うことにより、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を作製する中間成形品作製工程と、
前記中間成形品を、該中間成形品が冷却されることを抑制するように室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記圧縮成形装置から温度維持室に搬送する中間成形品搬送工程と、
前記中間成形品を前記温度維持室に複数個収容し、該温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持することで前記熱硬化性樹脂を完全に硬化させることにより樹脂成形品を作製する樹脂硬化工程と、
前記樹脂硬化工程において作製された樹脂成形品を加圧しながら冷却する冷却工程と
を有することを特徴とする。
本発明により、樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる。
本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法では、成形型で樹脂成形を行う際に、成形型加熱機構により、熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に成形型を加熱する。これにより、成形型内で熱硬化性樹脂が硬化してゆくが、前述のように熱硬化性樹脂が完全に硬化するまでに時間を要するため、熱硬化性樹脂が完全に硬化する前に型開きを行うことにより、中間成形品を得る。そして、樹脂成形品搬送機構により、中間成形品を成形型から温度維持室に搬送する。その後、温度維持室において樹脂成形品を前記温度範囲内の温度に所定時間加熱することにより、樹脂を完全に硬化させる。なお、温度維持室の温度は、前記温度範囲内の温度でさえあれば樹脂を完全に硬化させるという目的を達することができるため、成形型を加熱する温度と同じ温度である必要はない。
従来の樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法では、中間成形品を成形型から温度維持室に搬送する際に、中間成形品が室温の空間内を通過することで冷却されてしまい、その後、温度維持室で再度加熱されていた。そうすると中間成形品の温度が一旦低下した後上昇するという温度変化が生じ、基板と樹脂の間に線膨張率の相違、すなわち基板と樹脂が同じ温度変化を受けたときに膨張する長さの相違が存在することによって、最終的に得られる樹脂成形品に反りが生じてしまう。そこで本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法では、樹脂成形品搬送機構において樹脂成形品を室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ中間成形品を温度維持室に搬送する。これにより、樹脂成形品が室温の空間内を通過する場合よりも温度変化を抑制することができるため、樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる。
従来、ボンディングワイヤによる配線を行うことなくシリコン等の半導体から成るウェハに電子部品を実装したうえで樹脂封止を行うWLP（Wafer Level Package）と呼ばれる手法で樹脂成形を行うと、樹脂成形品の反りが顕著に生じていた。その理由は、シリコン等の半導体が、ボンディングワイヤによる配線を行う基板の材料よりも、樹脂封止に用いる樹脂との熱膨張率の差が大きいことによる。本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法によれば、このようなWLPで樹脂成形を行う場合にも樹脂成形品の反りを効果的に抑制することができる。
本発明に係る樹脂成形装置では、前記中間成形品搬送機構において維持する前記温度は、前記温度範囲内（すなわち、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内）の温度であることが望ましい。同様に、本発明に係る樹脂成形品製造方法では、前記中間成形品搬送工程において維持する前記温度は、前記温度範囲内の温度であることが望ましい。これにより、（室温よりは高いが）前記温度範囲以下の温度に維持する場合と比較して、樹脂成形品の反りを一層抑えることができる。また、搬送時にも中間成形品の熱硬化性樹脂を硬化させることができる。
本発明に係る樹脂成形装置はさらに、前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持されることで作製された樹脂成形品を冷却する冷却機構を備える。同様に、本発明に係る樹脂成形品製造方法はさらに、前記樹脂硬化工程において作製された樹脂成形品を冷却する冷却工程を有する。これら冷却機構又は冷却工程で樹脂成形品を冷却することにより、樹脂成形品の取り扱いが容易になる。冷却機構には、冷却水循環機構を備えるものや、ペルチェ素子を備えるもの、あるいはそれらの両者を備えるものを用いることができる。
本発明に係る樹脂成形装置では、前記冷却機構はさらに、前記樹脂成形品の冷却中に該樹脂成形品を加圧する加圧機構を備える。同様に、本発明に係る樹脂成形品製造方法では、前記冷却工程において、前記樹脂成形品を加圧する。樹脂成形品の冷却中に加圧を行うことにより、冷却中の温度変化によって樹脂成形品に反りが生じることを抑えることができる。
以下、図１〜図７を用いて、本発明に係る樹脂成形装置及び樹脂成形品製造方法のより具体的な実施形態を説明する。
(1) 本実施形態の樹脂成形装置の構成
図１に、本発明の一実施形態である樹脂成形装置１０の全体構成を平面図で示す。この樹脂成形装置１０は、後述の成形型１１１及びヒータ（成形型加熱機構）１１２を備える圧縮成形装置１１と、第１搬送機構（前記中間成形品搬送機構に該当）１２と、温度維持室１３と、第２搬送機構１４と、冷却機構１５と、第３搬送機構１６と、冷却加圧機構（前記加圧機構を備える前記冷却機構に該当）１７と、完成品収容部１８とを備える。その他、図１では図示を省略するが、樹脂成形装置１０は、成形型１１１に樹脂材料を供給するための樹脂材料供給トレイに樹脂材料を投入する樹脂材料投入部、樹脂材料が投入された樹脂材料供給トレイや成形対象物である基板を成形型１１１に搬送する材料搬送機構、基板を保持する基板保持部等を有する。
図１に、本発明の一実施形態である樹脂成形装置１０の全体構成を平面図で示す。この樹脂成形装置１０は、後述の成形型１１１及びヒータ（成形型加熱機構）１１２を備える圧縮成形装置１１と、第１搬送機構（前記中間成形品搬送機構に該当）１２と、温度維持室１３と、第２搬送機構１４と、冷却機構１５と、第３搬送機構１６と、冷却加圧機構（前記加圧機構を備える前記冷却機構に該当）１７と、完成品収容部１８とを備える。その他、図１では図示を省略するが、樹脂成形装置１０は、成形型１１１に樹脂材料を供給するための樹脂材料供給トレイに樹脂材料を投入する樹脂材料投入部、樹脂材料が投入された樹脂材料供給トレイや成形対象物である基板を成形型１１１に搬送する材料搬送機構、基板を保持する基板保持部等を有する。
本実施形態の樹脂成形装置で用いる圧縮成形装置１１は、図２に示すように、下型１１１１と上型１１１２から成る成形型１１１を2組有する。各成形型１１１の下型１１１１と上型１１１２にはそれぞれ、成形型ヒータ（成形型加熱機構）１１２が設けられている。成形型ヒータ１１２と後述のプラテン（下可動プラテン１１５２、上可動プラテン１１５３又は固定プラテン１１５４）との間は、断熱材１１３で断熱されている。上型１１１２の下面には基板が装着可能である。下型１１１１は、板面が上下方向を向いた板状の底面部材１１１１１と、底面部材１１１１１の側面に沿って上下に摺動する周壁部材１１１１２を有し、周壁部材１１１１２の底面が弾性部材１１４に保持されている。これら底面部材１１１１１の上面と周壁部材１１１１２の内側面により、キャビティＣが形成されている。底面部材１１１１１の側面と周壁部材１１１１２の内側面の間にはわずかな隙間が存在し、この隙間から真空ポンプ（図示せず）によってキャビティＣ内の気体を吸引することにより、後述のように離型フィルムでキャビティＣの内面を被覆することができるようになっている。
成形型ヒータ１１２は、キャビティＣ内に熱硬化性樹脂から成る溶融した樹脂材料が供給されている状態で、該樹脂材料を硬化させることができる温度範囲内の所定温度に成形型１１１を加熱する（以下、この所定温度、すなわち成形型ヒータ１１２での加熱温度を「第１所定温度」とする）ことができるように、発生させる熱量が調節されている。
また、圧縮成形装置１１は、基盤１１５１と、基盤１１５１上に立設された4本（図２では2本のみ示す）のタイバー１１６と、基盤１１５１上に設けられたトグルリンク１１７を有する。タイバー１１６には下可動プラテン１１５２と上可動プラテン１１５３が上下に移動可能に保持されており、タイバー１１６の上端には固定プラテン１１５４が固定されている。前記2組の成形型１１１のうちの一方は、下型１１１１が下可動プラテン１１５２の上面に、上型１１１２が上可動プラテン１１５３の下面に、それぞれ断熱材１１３及び成形型ヒータ１１２を介して設けられている。他方の成形型１１１は、下型１１１１が上可動プラテン１１５３の上面に、上型１１１２が固定プラテン１１５４の下面に、それぞれ断熱材１１３及び成形型ヒータ１１２を介して設けられている。
第１搬送機構１２は、圧縮成形装置１１で作製された中間成形品を圧縮成形装置１１から温度維持室１３に搬送する装置である。第１搬送機構１２には、中間成形品を載置する載置部と、該載置部を、室温よりも高く且つ熱硬化性樹脂を硬化させる温度範囲の上限以下の所定温度に加熱する（以下、この所定温度、すなわち第１搬送機構１２での加熱温度を「第２所定温度」とする）ヒータである搬送機構ヒータ１２１が設けられている。ここで第２所定温度は、室温よりも高ければ、熱硬化性樹脂を硬化させる温度範囲の下限未満であっても許容されるが、熱硬化性樹脂の硬化をより促進させるために、該温度範囲内とすることが望ましい。
温度維持室１３は、第１搬送機構１２から搬入された中間成形品が収容される部屋であって、内部を熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の所定温度に維持する（以下、この所定温度、すなわち温度維持室１３内の温度を「第３所定温度」とする）温度調整装置を有する。本実施形態では、温度維持室１３内に中間成形品を64個収容することができる。
第２搬送機構１４は、中間成形品が温度維持室１３で所定時間加熱されて成る樹脂成形品を温度維持室１３から冷却機構１５に搬送する装置である。第１搬送機構１２とは異なり、第２搬送機構１４にはヒータが設けられていない。なお、後述のように、第２搬送機構１４は、中間成形品を完成品収容部１８に搬入する際にも使用する。
冷却機構１５は、温度維持室１３から搬入された樹脂成形品を冷却する装置である。本実施形態では、冷却機構１５には、樹脂成形品を載置する載置台１５１と、冷却水が通過する管を該載置台１５１に接触させた冷却水循環機構１５２を有するものを用いた。冷却水循環機構１５２の代わりに、又は冷却水循環機構１５２に加えて、ペルチェ素子を載置台１５１に接触させてもよい。なお、冷却機構１５は、冷却加圧機構１７での処理を行う前に樹脂成形品から粗熱を取ることを目的としており、樹脂成形品を室温まで冷却する必要はない。
第３搬送機構１６は、樹脂成形品を冷却機構１５から冷却加圧機構１７に搬送する装置である。第３搬送機構１６も第２搬送機構１４と同様にヒータが設けられていない。また、第３搬送機構１６は、中間成形品を完成品収容部１８に搬入する際にも使用する。
冷却加圧機構１７は、図３に示すように、円柱状の形状を有し上面に樹脂成形品を載置する載置台１７１と、載置台１７１の円柱に上下動可能に挿通されたドーナツ板状の下部プレート１７２と、載置台１７１及び下部プレート１７２に対向する、固定された上部プレート１７３と、載置台１７１及び下部プレート１７２をそれぞれ上下に移動させる移動機構（図示省略）と、上部プレート１７３に接触するように設けられたペルチェ素子１７４とを有する。下部プレート１７２及び上部プレート１７３は、樹脂成形装置１０で製造する樹脂成形品の基板と同じ平面形状又は基板を内包可能な平面形状を有する。一方、載置台１７１の上面は、樹脂成形品の基板よりも小さい平面形状を有する。
なお、ペルチェ素子１７４は下部プレート１７２に設けてもよいし、下部プレート１７２と上部プレート１７３の双方にそれぞれ設けてもよい。ペルチェ素子１７４の代わりに、又はペルチェ素子１７４に加えて、冷却水循環機構の冷却水が通過する管を下部プレート１７２及び／又は上部プレート１７３に接触させてもよい。載置台１７１の上面には気体吸引孔１７５が設けられており、真空ポンプ（図示せず）を用いて気体吸引孔１７５から気体を吸引することにより、樹脂成形品を載置台１７１の上面に吸着させることができるようになっている。
完成品収容部１８は、冷却加圧機構１７で冷却及び加圧されることにより完成した樹脂成形品（完成品）を収容する部屋である。完成品収容部１８は、第２搬送機構１４が設けられた部屋及び第３搬送機構１６が設けられた部屋に隣接して複数設けられている。樹脂成形品は、第２搬送機構１４が設けられた部屋に隣接する完成品収容部１８には第３搬送機構１６及び第２搬送機構１４により搬送され、第３搬送機構１６が設けられた部屋に隣接する完成品収容部１８には第３搬送機構１６により搬送される。
(2) 本実施形態の樹脂成形装置の動作、及び本実施形態の樹脂成形品製造方法
図４〜図６を用いて、本実施形態の樹脂成形装置の動作、及び本実施形態の樹脂成形品製造方法を説明する。図４は、本実施形態の樹脂成形装置の動作樹脂成形品製造方法を示すフローチャート、図５は圧縮成形装置１１の動作を示す概略図、図６は冷却加圧機構１７の動作を示す概略図である。
図４〜図６を用いて、本実施形態の樹脂成形装置の動作、及び本実施形態の樹脂成形品製造方法を説明する。図４は、本実施形態の樹脂成形装置の動作樹脂成形品製造方法を示すフローチャート、図５は圧縮成形装置１１の動作を示す概略図、図６は冷却加圧機構１７の動作を示す概略図である。
まず、圧縮成形装置１１において、成形型１１１を用いて、成形型ヒータ１１２により熱硬化性樹脂から成る樹脂材料Ｐが硬化する温度範囲内の温度に樹脂材料Ｐを加熱しつつ樹脂成形を行うことにより、中間成形品Ｍを作製する（ステップＳ１）。
ここでステップＳ１中の動作の詳細を、図５を用いて説明する。なお、圧縮成形装置１１は成形型１１１を2個有するが、それら2個の成形型の動作は同じである。初めに、上型１１１２の下面に、複数個の電子部品が実装された基板Ｓを、実装面を下側に向けて取り付ける（図５(a)）。続いて、樹脂材料移送トレイＴを下型１１１１と上型１１１２の間に搬入する（図５(b)）。樹脂材料移送トレイＴは、キャビティＣの平面形状に対応した空間を中央に有する枠状部材の底面に、該空間を覆うように離型フィルムＦを張設したものである。樹脂材料移送トレイＴには樹脂材料投入部において、離型フィルムＦ上の前記空間内に樹脂材料Ｐが投入されている。
次に、下型１１１１と上型１１１２の間に搬入された樹脂材料移送トレイＴを降下させたうえで、底面部材１１１１１の側面と周壁部材１１１１２の内側面の隙間から気体を吸引すると共に、樹脂材料移送トレイＴに吸着させていたから離型フィルムＦを樹脂材料移送トレイＴから解放する。これにより、下型１１１１のキャビティＣの内面を離型フィルムＦで被覆すると共に、樹脂材料ＰをキャビティＣに供給する（図５(c)）。
次に、成形型ヒータ１１２により、下型１１１１及び上型１１１２を第１所定温度に加熱する。これにより、下型１１１１のキャビティＣ内の樹脂材料Ｐは、初めのうちは溶融又は軟化する（図５(d)）。このように樹脂材料Ｐが溶融又は軟化した段階で、トグルリンク１１７により下可動プラテン１１５２を上昇させる。これにより、まず、下側の成形型１１１の下型１１１１と上型１１１２が当接し、該上型１１１２が取り付けられた上可動プラテン１１５３が上昇し、上側の成形型１１１の下型１１１１と上型１１１２が当接する。さらにトグルリンク１１７により下可動プラテン１１５２を上昇させることにより、2個の成形型１１１をそれぞれ型締めする（図５(e)）。
このように型締めをした状態で、成形型ヒータ１１２により樹脂材料Ｐを第１所定温度に維持していると、熱硬化性樹脂である樹脂材料Ｐが硬化し始める（図５(f)）。そして、所定時間経過すると、樹脂材料Ｐは形状を維持できる程度まで硬化する。この段階で型開きを行い、樹脂材料Ｐがある程度硬化した樹脂と基板Ｓから成る中間成形品Ｍを成形型１１１から取り出す（図５(g)）。その際、キャビティＣの内面が離型フィルムＦで被覆されていることにより、中間成形品Ｍは下型１１１１から容易に離型することができる。型締めを行う時間は、使用する樹脂材料（熱硬化性樹脂）Ｐの材料に応じて適宜定める。
図４のフローチャートに戻り、成形型１１１で中間成形品Ｍを作製した後の工程を説明する。まず、第１搬送機構１２により、中間成形品Ｍを第２所定温度に加熱しつつ、圧縮成形装置１１から温度維持室１３に搬送する（ステップＳ２）。これにより、中間成形品Ｍが冷却されることが抑制され、それにより中間成形品Ｍに反りが生じることが抑えられる。
次に、温度維持室１３内で、中間成形品Ｍを第３所定温度で所定時間保持することにより、熱硬化性樹脂を完全に硬化させ、樹脂成形品ＰＭを得る（ステップＳ３）。この所定時間は、使用する熱硬化性樹脂の材料に応じて適宜定める。ここで、通常、温度維持室１３で1個の中間成形品Ｍを保持している間に、圧縮成形装置１１では複数個の中間成形品Ｍが作製される。そこで、温度維持室１３で一度に収容できる中間成形品の数を当該複数個又はそれよりも多くしておくことにより、圧縮成形装置１１で中間成形品Ｍの作製を中断することなく連続的に行っても、作製された中間成形品Ｍを全て温度維持室１３で収容することができる。
次に、第２搬送機構１４は、熱硬化性樹脂が完全に硬化した樹脂成形品ＰＭを冷却機構１５の載置台１５１に載置する（ステップＳ４）。冷却機構１５では、載置台１５１に接触した冷却水循環機構１５２の管に冷却水を通過させることにより、樹脂成形品ＰＭを冷却してゆく（ステップＳ５）。そして、樹脂成形品ＰＭがある程度冷却されたものの未だ室温よりも温度が高い状態で、第３搬送機構１６は冷却加圧機構１７に樹脂成形品ＰＭを搬送する（ステップＳ６）。
冷却加圧機構１７では、樹脂成形品ＰＭを加圧しつつ冷却する（ステップＳ７）。以下、図６を用いて、ステップＳ７中の動作の詳細を説明する。まず、第３搬送機構１６により、樹脂成形品ＰＭを載置台１７１の上に載置する（図６(a)）。ここで、前述のように載置台１７１の上面が樹脂成形品ＰＭの基板よりも小さい平面形状を有するため、載置台１７１に樹脂成形品ＰＭを載置したときに、樹脂成形品ＰＭの一部が載置台１７１からはみ出す。そのため、第３搬送機構１６の腕１６１は、このはみ出した部分の下側を支えるようにして樹脂成形品ＰＭを移送し、載置台１７１に樹脂成形品ＰＭを載置した後、樹脂成形品ＰＭと載置台１７１の間に挟まれることなく抜き取ることができる。このように樹脂成形品ＰＭを載置台１７１の上に載置した後、気体吸引孔１７５から気体を吸引することにより、樹脂成形品ＰＭを載置台１７１に吸着させる。
次に、樹脂成形品ＰＭの上面が上部プレート１７３の下面に接触するまで載置台１７１を上昇させると共に、下部プレート１７２の上面が樹脂成形品ＰＭの下面に接触するまで該下部プレート１７２を上昇させる。そしてさらに載置台１７１及び下部プレート１７２を押し上げることにより、上部プレート１７３と、載置台１７１及び下部プレート１７２の間に樹脂成形品ＰＭを挟んで該樹脂成形品ＰＭを加圧する（図６(b)）。それと共に、ペルチェ素子１７４に電流を流すことにより、上部プレート１７３を介して樹脂成形品ＰＭを冷却する。ここで樹脂成形品ＰＭを加圧する圧力は、予備実験を行うこと等により、樹脂成形品ＰＭの反りを抑えることができ且つ樹脂成形品ＰＭが破損しない範囲で定める。こうして、加圧及び冷却を行うことにより、樹脂成形品ＰＭに反りが生じるのを抑えつつ樹脂成形品ＰＭの温度を室温にすることができる。
冷却加圧機構１７で室温まで冷却された樹脂成形品ＰＭは、第３搬送機構１６（又は、第３搬送機構１６及び第２搬送機構１４）により完成品収容部１８に搬送され、完成品収容部１８に収容される（ステップＳ８）。以上の動作により、1個の樹脂成形品ＰＭが完成する。そして、以上の動作を連続的に行うことにより、複数個の樹脂成形品ＰＭが連続的に製造される。
(3) 樹脂成形ユニットの一例
次に、図７を用いて、樹脂成形装置１０の変形例である樹脂成形ユニット３０を説明する。本変形例の樹脂成形ユニット３０は、材料受入モジュール３１、成形モジュール３２、及び払出モジュール３３を有する。材料受入モジュール３１は、樹脂材料Ｐ及び基板Ｓを外部から受け入れて成形モジュール３２に送出するための装置であって、基板受入部３１１と、樹脂材料移送トレイＴ（図５(b)参照）に樹脂材料Ｐを供給する樹脂材料供給装置３１２を有する。成形モジュール３２は、1組の樹脂成形ユニット３０に1個又は複数個設けられており、1個の成形モジュール３２には前述の圧縮成形装置１１が1台設けられている。図７には成形モジュール３２が3台示されているが、樹脂成形ユニット３０には成形モジュール３２を任意の台数設けることができる。また、樹脂成形ユニット３０を組み上げて使用を開始した後であっても、成形モジュール３２を増減することができる。払出モジュール３３は、前述の温度維持室１３、第２搬送機構１４、冷却機構１５、第３搬送機構１６、冷却加圧機構１７及び完成品収容部１８を収容したモジュールである。
次に、図７を用いて、樹脂成形装置１０の変形例である樹脂成形ユニット３０を説明する。本変形例の樹脂成形ユニット３０は、材料受入モジュール３１、成形モジュール３２、及び払出モジュール３３を有する。材料受入モジュール３１は、樹脂材料Ｐ及び基板Ｓを外部から受け入れて成形モジュール３２に送出するための装置であって、基板受入部３１１と、樹脂材料移送トレイＴ（図５(b)参照）に樹脂材料Ｐを供給する樹脂材料供給装置３１２を有する。成形モジュール３２は、1組の樹脂成形ユニット３０に1個又は複数個設けられており、1個の成形モジュール３２には前述の圧縮成形装置１１が1台設けられている。図７には成形モジュール３２が3台示されているが、樹脂成形ユニット３０には成形モジュール３２を任意の台数設けることができる。また、樹脂成形ユニット３０を組み上げて使用を開始した後であっても、成形モジュール３２を増減することができる。払出モジュール３３は、前述の温度維持室１３、第２搬送機構１４、冷却機構１５、第３搬送機構１６、冷却加圧機構１７及び完成品収容部１８を収容したモジュールである。
樹脂成形ユニット３０には、材料受入モジュール３１、1個又は複数個の成形モジュール３２を貫いて払出モジュール３３の温度維持室１３の入口まで達する主搬送経路３６が設けられている。また、材料受入モジュール３１及び各成形モジュール３２内には、主搬送経路３６と当該モジュール内の装置との間で基板Ｓ、樹脂材料移送トレイＴ、及び中間成形品Ｍを搬送する副搬送経路３７が設けられている。前述の第１搬送機構１２は、この主搬送経路３６内を各成形モジュール３２から温度維持室１３の入口まで移動する。また、主搬送経路３６には、基板Ｓ及び樹脂材料移送トレイＴを加熱することなく材料受入モジュール３１から成形モジュール３２に移送するための非加熱型搬送装置３８が配置されている。
樹脂成形ユニット３０の動作を説明する。基板Ｓは、操作者によって材料受入モジュール３１の基板受入部３１１に保持される。非加熱型搬送装置３８は、基板Ｓを基板受入部３１１から、材料受入モジュール３１の副搬送経路３７、主搬送経路３６及び成形モジュール３２のうちの1台の副搬送経路３７を通って、該成形モジュール３２の圧縮成形装置１１に搬送し、基板Ｓを圧縮成形装置１１の上型１１１２に取り付ける。続いて、樹脂材料供給装置３１２は樹脂材料移送トレイＴに樹脂材料Ｐを供給する。そして、非加熱型搬送装置３８は、樹脂材料Ｐが供給された樹脂材料移送トレイＴを、樹脂材料供給装置３１２から材料受入モジュール３１の副搬送経路３７、主搬送経路３６、及び先程基板Ｓが上型１１１２に取り付けられた成形モジュール３２の副搬送経路３７を通って、該成形モジュール３２の下型１１１１のキャビティＣに樹脂材料Ｐを供給する。その後、圧縮成形装置１１は前述の方法により中間成形品Ｍを作製する。このように1台の圧縮成形装置１１で圧縮成形を行っている間に、他の成形モジュール３２にある圧縮成形装置１１に対してこれまでと同様の操作を行うことにより、複数の成形モジュール３２間で時間をずらしながら並行して中間成形品Ｍを作製することができる。
次に、第１搬送機構１２は、圧縮成形装置１１で作製された中間成形品Ｍを第２所定温度に加熱しつつ、成形モジュール３２の副搬送経路３７及び主搬送経路３６を通って、払出モジュール３３の温度維持室１３に搬送する。以下、温度維持室１３で樹脂を完全に硬化させて樹脂成形品ＰＭを作製してから、樹脂成形品ＰＭを完成品収容部１８に収容するまでの動作は、樹脂成形装置１０と同様である。
この樹脂成形ユニット３０によれば、単位時間当たりの樹脂成形品の生産個数に応じた個数の成形モジュール３２を用いることにより、必要な個数の樹脂成形品を効率よく製造することができる。また、成形モジュール３２を増設することにより、生産規模を容易に拡大することができる。
ここで示した樹脂成形ユニット３０の例では払出モジュール３３を1個のみ設けたが、成形モジュール３２を増設した結果、温度維持室１３で収容可能な個数を超えて中間成形品Ｍが作製される場合には、払出モジュール３３を複数個設けてもよい。その場合には、主搬送経路３６が複数個の払出モジュール３３を貫くように、各払出モジュール３３内の温度維持室１３を図７で示した位置から移して設ける。
本発明は上記実施形態には限定されない。
例えば、上記実施形態では成形型１１１を2組有する圧縮成形装置１１を用いたが、成形型１１１が1組のみ、あるいは3組以上であってもよい。また、圧縮成形装置１１の代わりに移送成形装置を用いてもよい。
また、上記実施形態では、（加圧機構を有しない）冷却機構１５と冷却加圧機構１７という2つの冷却機構を用いたが、それらのうちのいずれか一方のみを用いてもよい。冷却方法は上述の冷却水循環機構やペルチェ素子には限らず、空冷装置等を用いてもよい。また、樹脂成形装置に冷却機構を設けずに、温度維持室１３から取り出した樹脂成形品を自然に冷却するようにしてもよい。あるいは、冷却機構１５や冷却加圧機構１７において樹脂成形品が急激に冷却されることを防ぐために、最初の段階で室温と温度維持室１３の温度の間の温度に加熱した熱媒体に樹脂成形品を接触させた状態で、徐々に熱媒体の温度を低くするように温度制御を行ってもよい。
１０…樹脂成形装置
１１…圧縮成形装置
１１１…成形型
１１１１…下型
１１１１１…底面部材
１１１１２…周壁部材
１１１２…上型
１１２…成形型ヒータ
１１３…断熱材
１１４…弾性部材
１１５１…基盤
１１５２…下可動プラテン
１１５３…上可動プラテン
１１５４…固定プラテン
１１６…タイバー
１１７…トグルリンク
１２…第１搬送機構
１２１…搬送機構ヒータ
１３…温度維持室
１４…第２搬送機構
１５…冷却機構
１５１…冷却機構の載置台
１５２…冷却水循環機構
１６…第３搬送機構
１６１…第３搬送機構の腕
１７…冷却加圧機構
１７１…冷却加圧機構の載置台
１７２…下部プレート
１７３…上部プレート
１７４…ペルチェ素子
１７５…気体吸引孔
１８…完成品収容部
３０…樹脂成形ユニット
３１…材料受入モジュール
３１１…基板受入部
３１２…樹脂材料供給装置
３２…成形モジュール
３３…払出モジュール
３６…主搬送経路
３７…副搬送経路
３８…非加熱型搬送装置
Ｆ…離型フィルム
Ｍ…中間成形品
Ｐ…樹脂材料
ＰＭ…樹脂成形品
Ｓ…基板
Ｔ…樹脂材料移送トレイ
１１…圧縮成形装置
１１１…成形型
１１１１…下型
１１１１１…底面部材
１１１１２…周壁部材
１１１２…上型
１１２…成形型ヒータ
１１３…断熱材
１１４…弾性部材
１１５１…基盤
１１５２…下可動プラテン
１１５３…上可動プラテン
１１５４…固定プラテン
１１６…タイバー
１１７…トグルリンク
１２…第１搬送機構
１２１…搬送機構ヒータ
１３…温度維持室
１４…第２搬送機構
１５…冷却機構
１５１…冷却機構の載置台
１５２…冷却水循環機構
１６…第３搬送機構
１６１…第３搬送機構の腕
１７…冷却加圧機構
１７１…冷却加圧機構の載置台
１７２…下部プレート
１７３…上部プレート
１７４…ペルチェ素子
１７５…気体吸引孔
１８…完成品収容部
３０…樹脂成形ユニット
３１…材料受入モジュール
３１１…基板受入部
３１２…樹脂材料供給装置
３２…成形モジュール
３３…払出モジュール
３６…主搬送経路
３７…副搬送経路
３８…非加熱型搬送装置
Ｆ…離型フィルム
Ｍ…中間成形品
Ｐ…樹脂材料
ＰＭ…樹脂成形品
Ｓ…基板
Ｔ…樹脂材料移送トレイ
Claims (6)
- 成形対象物を熱硬化性樹脂で封止することにより樹脂成形を行う装置であって、
a) キャビティが設けられた第１の型と、成形対象物を装着する成形対象物装着部を備える第２の型から成る成形型を有する圧縮成形装置と、
b) 前記成形型を、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱する成形型加熱機構と、
c) 前記圧縮成形装置で作製される、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を複数個収容し、該中間成形品を硬化させるために前記温度範囲内の温度に維持する温度維持室と、
d) 前記中間成形品を、該中間成形品が冷却されることを抑制するように室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記圧縮成形装置から前記温度維持室に搬送する中間成形品搬送機構と、
e) 前記温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持されることで作製された樹脂成形品を冷却する冷却機構と、
f) 前記冷却機構に設けられた、前記樹脂成形品の冷却中に該樹脂成形品を加圧する加圧機構と
を備えることを特徴とする樹脂成形装置。 - 前記中間成形品搬送機構において維持する前記温度が前記温度範囲内の温度であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置。
- 前記冷却機構が冷却水循環機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形装置。
- 前記冷却機構がペルチェ素子を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂成形装置。
- 成形対象物を熱硬化性樹脂で封止することにより樹脂成形品を製造する方法であって、
圧縮成形装置が有する成形型を用いて、前記熱硬化性樹脂が硬化する温度範囲内の温度に加熱しつつ圧縮成形を行うことにより、成形対象物及び完全には硬化していない前記熱硬化性樹脂から成る中間成形品を作製する中間成形品作製工程と、
前記中間成形品を、該中間成形品が冷却されることを抑制するように室温よりも高く且つ前記温度範囲の上限以下の温度に維持しつつ前記圧縮成形装置から温度維持室に搬送する中間成形品搬送工程と、
前記中間成形品を前記温度維持室に複数個収容し、該温度維持室で前記温度範囲内の温度に維持することで前記熱硬化性樹脂を完全に硬化させることにより樹脂成形品を作製する樹脂硬化工程と、
前記樹脂硬化工程において作製された樹脂成形品を加圧しながら冷却する冷却工程と
を有することを特徴とする樹脂成形品製造方法。 - 前記中間成形品作製工程において維持する前記温度が前記温度範囲内の温度であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形品製造方法。
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