JP5685671B1

JP5685671B1 - 樹脂成形装置

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Publication number: JP5685671B1
Application number: JP2014142290A
Authority: JP
Inventors: 靖尚山岡; 剛上口; 島田　康司; 康司島田; 忠義下田; 岡本　裕貴; 裕貴岡本
Original assignee: 株式会社山岡製作所
Priority date: 2014-07-10
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-03-18
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: JP2016016625A

Abstract

【課題】形型の型面相互間の平行度の調整を非常に精度良く行い、成形型に均等圧の型締めができ、成形不良を防止することができる樹脂成形装置を提供する。【解決手段】上金型３０には、圧力センサ３０ａ〜３０ｉが組み込まれている。被成形品に樹脂を形成しない状態で、成形板３１を間に挟むようにして、可動プラテン２を駆動モータ６０ａ〜６０ｄの駆動により上昇させて、上金型３０と下金型３２とを型締めする。このとき、検出された圧力センサからの各検出値が同一になるように、駆動モータ６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄをそれぞれ独立に駆動させて可動プラテン２の姿勢を修正する。この姿勢を維持することにより、上金型３０と下金型３２との平行が維持され、均等な型締めが行える。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品や半導体素子等の被成形品に樹脂を成形するときに用いられる樹脂成形装置に関する。

例えば、電子部品や半導体チップ等の被成形品を樹脂で封止する場合には、基板の表面に被成形品を配置し、封止前基板の表面を下向きにした状態で樹脂成形装置における上型と下型との間に搬送すると共に、前記下型の上面に設けた樹脂成形用のキャビティ内に透明樹脂材料を供給する。次に、上型と下型とを閉じて、樹脂封止前基板の被成形品を下型キャビティ内の樹脂材料中に浸漬する。

そして、上型と下型とを所定の型締圧力にて閉じ合わせて下型キャビティ内の樹脂材料を所定圧力にて圧縮することにより、被成形品を下型キャビティの形状に対応した樹脂成形体（例えばレンズ）内に熱硬化等により封止成形する。次に、上型と下型とを開いて樹脂封止済基板を取り出し、各被成形品毎に切断分離することにより、樹脂封止被成形品を得ることができる（例えば、特許文献１参照）。

また、基板が装着される上型となる固定金型と、固定金型と対向して配置される下型となる可動金型と、固定金型と可動金型との間に位置するインサートキャビティブロックと、インサートキャビティブロックと可動金型との間に設けられる樹脂積載空間とを備え、インサートキャビティブロックには、基板と対面する成形キャビティと、樹脂積載空間から成形キャビティに連なる樹脂移動経路が形成された樹脂封止成形装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

この装置では、固定金型に基板を装着し、インサートキャビティブロックを用いて、前記基板に接する一つ以上の成形キャビティを形成し、可動金型を用いて、樹脂積載空間の樹脂を前記成形キャビティ内に加圧し、前記成形キャビティ内において樹脂成形体を封止成形している。

これらの装置においては、例えば、特許文献３に示されるように、装置全体の構成としては、固定プラテンと可動プラテンとが４本のタイバーによって連結され、タイバーに対して可動プラテンが上下可動に設けられている。一方、固定プラテンの下面には上型が、可動プラテンの上面には下型が、それぞれ取り付けられている。

上型と下型とは平行に設置される必要があり、この平行度が崩れると、型締めの際、上型と下型との間に均等に圧力がかからなくなり、成形不良が発生する。このため、特許文献３の従来技術では、可動プラテンを駆動させるために設置された複数の駆動モータを各々トルク制御によって駆動させ、駆動モータが停止したところで、平行出しを終了させていた。

特開２００８−２０７４５０号公報特表２０１３−５２５１４５号公報特開平８−２２９９６８号公報

しかし、上記従来技術において、各駆動モータから同一のトルクが出力されていたとしても、これが、そのまま、正確に下型に伝達されるわけではない。例えば、下型にトルクが伝達されるまでには、減速機、駆動ネジ、駆動ベルト、可動プラテン等の部材が存在する。これらの部材の状態の差により、複数の駆動モータから出力された同一のトルクが、下金型に対して同一のトルクとして伝達されない場合が多い。したがって、駆動モータのトルク制御による平行出しは、精度が非常に悪くなる。

また、回路基板の大型化、硬化樹脂の薄肉化、及び、硬化樹脂厚の寸法精度の厳格化という傾向が強くなっており、その結果、樹脂成形装置において成形型の型面相互間の平行度を厳格に改善する要請が高まっている。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、成形型の型面相互間の平行度の調整を非常に精度良く行い、成形型に均等圧の型締めができ、成形不良を防止することができる樹脂成形装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、固定プラテンに支持された固定型と、前記固定プラテンに対して一定の姿勢で接離動可能に設けられた可動プラテンと、前記可動プラテンに支持された可動型と、前記可動プラテンの前後左右の姿勢を変えるとともに、前記可動プラテンの接離動を行うための駆動手段と、前記可動プラテンの前後左右の姿勢に関連する位置を検出する複数の位置検出器と、前記固定型又は可動型に２次元状に設けられた複数の圧力センサ又は複数の非接触変位センサとを備え、被成形品に樹脂を形成しない状態において、前記固定型と前記可動型とを型閉め又は近接させたときの前記複数の圧力センサ又は複数の非接触変位センサからの各検出信号間の差がなくなるように、前記駆動手段を駆動して前記可動プラテンの前後左右の姿勢を変えて前記複数の位置検出器の初期の位置情報を決定し、前記初期の位置情報に基づく前記可動プラテンの姿勢を維持するように前記可動プラテンの接離動を行うことを特徴とする樹脂成形装置である。

また、請求項２記載の発明は、前記被成形品に樹脂を形成しない状態において、前記固定型と前記可動型とを型閉め又は近接させるときには、樹脂成形板及び前記被成形品が配置された基板が前記固定型と前記可動型との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置である。
また、請求項３記載の発明は、前記固定型の温度を調節する第１のヒータと、前記可動型の温度を調節する第２のヒータと、前記固定プラテンの温度を調節する第３のヒータと、前記可動プラテンの温度を調節する第４のヒータとを備えており、前記第１〜第４の各ヒータを駆動させ、所定の温度になるようにし、前記複数の圧力センサ又は非接触変位センサからの検出信号に基づき前記駆動手段を駆動することにより、前記固定型と前記可動型の間が平行状態になるように、前記可動プラテンの前後左右の姿勢を変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である。

また、請求項４記載の発明は、前記固定型の温度及び可動型の温度よりも前記可動プラテンの温度及び固定プラテンの温度は、低いことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置である。

本発明によれば、固定型又は可動型に２次元状に設けられた複数の圧力センサが備えられており、被成形品に樹脂を形成しない状態において、駆動手段を駆動することにより、固定型と可動型の間に成形板を挟むようにして固定型に対して可動型を閉じることにより検出される各圧力センサからの検出値が同一になるように、可動プラテンの姿勢を変えるようにしている。このように、金型に装着された圧力センサで、型締めした場合の負荷を直接検出して、これに基づいて平行を出しているので、固定型と可動型の型面相互間の平行度の調整を非常に精度良く行い、成形型に対して均等圧の型締めができ、成形不良を防止することができる。

樹脂成形装置の全体構成を示す図である。樹脂成形装置の上金型に取り付けられた圧力センサの配置を示す図である。樹脂成形装置の上プラテンに取り付けられたヒータユニットの配置、可動プラテンに取り付けられたヒータユニット及び位置検出器の配置、駆動ネジとの位置関係を示す図である。上金型と下金型との平行度を補正し、樹脂成形を行う工程を示すフローチャートを示す図である。上金型と下金型との平行度を補正し、樹脂成形を行う工程を示すフローチャートを示す図である。金型部分の詳細な構成を示す図である。金型部分において、下金型にフィルムが吸着された状態を示す図である。金型部分において、樹脂成形材料が投入された状態を示す図である。金型部分において、真空引きにより樹脂成形材料投入空間の減圧を行う状態を示す図である。金型を型締めし、樹脂成形材料を成形板の成形キャビティに充填する状態を示す図である。樹脂成形材料に対して、加圧するために、樹脂加圧プランジャを上昇させた状態を示す図である。成形板全体の構成を示す図である。図１２の成形板の一部を拡大した図である。成形板の成形キャビティ及びランナー及び樹脂成形材料流入孔を含む断面を示す図である。図１４とは異なる構造を有する成形板の断面を示す図である。被成形品が搭載された基板に形成される突起物の配置を示す図である。樹脂フィルムの層構造を示す断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。構造に関する図面は模式的なものであり、現実のものとは異なる。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。

まず、図１〜３、図６〜１７を用いて、本発明の樹脂成形装置の全体構成と各構成部品について説明する。

図１は、樹脂成形装置の全体構成を示す。Ｕ字状に形成された基台４と、基台４上に設置された下プラテン３と可動プラテン２と上プラテン１とを備えている。上プラテン１と下プラテン３は、固定プラテンである。下プラテン３の四隅にそれぞれタイバー５が立設されており、タイバー５の上端に上プラテン１が固定され、可動プラテン２が上プラテン１と下プラテン３の間をタイバー５をガイドとして上下に自在に摺動できるように形成されている。

上プラテン１には、図示されていないが、上金型３０と樹脂成形板３１をクランプする機構が設けられており、上プラテン１に上金型３０と樹脂成形板３１を固定することができる。可動プラテンには、上金型３０と対向する位置に下金型３２が固定されている。このように、上金型３０は固定型であり、下金型３２は可動型である。

また、図２は、図１の樹脂成形装置の上金型３０に取り付けられた圧力センサの配置を示す図である。図３は、図１の樹脂成形装置の上プラテン１に取り付けられたヒータユニットの配置、可動プラテン２に取り付けられたヒータユニット及び位置検出器の配置、駆動ネジとの位置関係を示す図である。図６は、図１の金型部分の詳細な構成を示す図である。以下、これらの図も参照しながら説明する。

駆動ネジ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄは、タイバーの軸線方向と平行に、軸線の周りに回動可能に基台４上に立設されている。駆動ネジ６ａ〜６ｄは、可動プラテンの下面の四隅に取り付けられたナット部に各々螺合する。駆動ネジ６ａ〜６ｄは、４つの駆動モータにそれぞれ接続されている。駆動ネジ６ａは駆動モータ６０ａと、駆動ネジ６ｂは駆動モータ６０ｂと、駆動ネジ６ｃは駆動モータ６０ｃ（図示せず）と、駆動ネジ６ｄは駆動モータ６０ｄ（図示せず）と接続されている。駆動モータには、例えば、サーボモータ等が用いられ、駆動モータと駆動ネジはカップリング等を介して力が伝達される。

駆動手段を構成する駆動モ−タ６０ａ〜６０ｄは、トルク制御とした場合、高トルク化ができ、型締め力が上げられると共に、加減速機能も組込み滑らかな上下動が行われる。駆動ネジ６ａ〜６ｄは、駆動モータの正逆回転により押上げられ、あるいは引き下げられて、可動プラテン２の上下動を行なう。駆動モ−タ６０ａ〜６０ｄが同期運転を行うことで、可動プラテンの前後左右の姿勢を一定の状態に維持しつつ、上下動させることができる。

駆動モータ７０は、駆動ネジ６２を上下動させるが、可動プラテン２に螺合されているのではなく、可動プラテン２を貫通し、ナット部を介して後述する樹脂加圧プランジャ３３に螺合されている。したがって、駆動モータ７０及び駆動ネジ６２は、可動プラテン２の動きには関係がなく、樹脂加圧プランジャ３３を押し上げたり、引下げたりするものである。

圧力センサが上金型３０又は下金型３２のいずれか一方に組み込まれている。圧力センサには、歪ゲージを用いたロードセル等のセンサや圧電センサ等を用いることができる。この中でも、高温で正確に動作する水晶圧電式センサ等が望ましい。図２は、上金型３０に圧力センサが配置された例を示しており、上金型の範囲で、各部分の圧力が測定できるように、９個の圧力センサ３０ａ〜３０ｉがほぼ等間隔でマトリックス状に設けられている。これらの圧力センサ３０ａ〜３０ｉは、型締め時の圧力を測定するために、各圧力センサの下面は、上金型３０の下面から少し突出した構成となっており、後述する基板押さえ１１に当接し、これを支持する構造になっている。

また、圧力センサではなく、非接触変位センサを上金型３０又は下金型３２のいずれか一方に組み込むようにしても良い。非接触変位センサは、対象物と接触しなくても、対象物の変位、対象物との距離（ギャップ）、厚み等を測定できるものであり、渦電流式、超音波式、光学式、静電容量式等がある。樹脂硬化のために金型の温度を高くしなければならないので、高温でも耐熱性のある渦電流式が望ましい。非接触変位センサを用いる場合は、例えば、図６に示すように、下金型３２のスライドリング１４の四隅のＬの位置に設けられる。上記のように、圧力センサ又は非接触変位センサのいずれであっても、複数のセンサが２次元状に配置されており、その個数は限定されるものではない。

圧力センサ３０ａ〜３０ｉの出力は、Ａ／Ｄ変換器８３によりデジタル化されて、駆動制御部８２に入力される。なお、非接触変位センサを用いる場合の信号の流れについても同様である。駆動制御部８２は、いわゆるサーボアンプに相当するもので、指令部８１からの指令に従い、駆動モータ６０ａ〜６０ｄを駆動させる。また、指令部８１は、駆動モータに対して動作の指令を出すコントローラーであり、いわゆるシーケンサーと呼ばれるものに相当する。

また、上金型３０の上面にはヒータユニット６が、下金型３２の下面にはヒータユニット７がそれぞれ取り付けられている。ヒータユニットは、少なくとも１つの温度センサと１つのヒータとがセットになったものであり、ヒータユニット６、７は、シート状のヒータ又は複数のパイプ状のヒータと温度センサとで構成されている。

また、上プラテン１と可動プラテン２にもヒータユニットが設置されている。図３に示されるように、上プラテン１に設置されたヒータユニット１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄは、上プラテン１の平面視における四角形の各辺の中間位置であって、上プラテンの上面側寄りに取り付けられている。また、可動プラテン２に設置されたヒータユニット２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、可動プラテン２の平面視における四角形の各辺の中間位置であって、可動プラテンの下面側寄りに取り付けられている。上プラテン１と可動プラテン２に取り付けられた合計８個のヒータユニットは、それぞれ、例えば、４つのヒータと１つの温度センサで構成される。

これらのヒータユニット６、７、１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄは、温度制御部８４に接続されており、温度制御部８４により、各々のヒータユニットを独立して制御できるようになっている。ヒータユニットの役割は、上金型３０を均等な温度分布にし、下金型３２も均等な温度分布にして、樹脂の成形不良を防止している。また、上金型３０と下金型３２の温度分布による歪や反りを防止するものである。さらに、上プラテン１と可動プラテン２に設置されているヒータユニットも、上プラテン１を均等な温度分布にし、可動プラテン２も均等な温度分布にして、上プラテン１内の温度分布差及び可動プラテン２内の温度分布差による歪や反りを防止するようにしている。

加えて、以下のような目的もある。図６に示されるように、上金型３０の温度を調節するためのヒータユニット６と上プラテン１との間には断熱材８が配置されており、ヒータユニット６の熱が上プラテン１になるべく伝導しないようにしている。しかし、それでもヒータユニット６の熱は、上プラテン１に伝導し、上プラテン１に影響を与える。また、可動プラテン２とヒータユニット７との関係も同様で、ヒータユニット７と可動プラテン２との間には断熱材９が配置されており、ヒータユニット７の熱が可動プラテン２になるべく伝導しないようにしているが、それでも、ヒータユニット７の熱は、可動プラテン２に伝導し、可動プラテン２に影響を与える。

したがって、ヒータユニット１０ａ〜１０ｄ、２０ａ〜２０ｄにより、上プラテン１及び可動プラテン２の温度分布を均等にしていたとしても、ヒータユニット６、７の影響により、温度分布に大きなバラツキが発生し、上プラテン１と可動プラテン２に反りや歪みが生じる。したがって、後述するように、あらかじめ、上金型３０と下金型３２との平行出しを行ったとしても、平行度調整時と比較して、樹脂硬化時の金型の温度が相違すれば、樹脂成形時の可動プラテン及び上プラテンの温度分布は均一ではなくなり、歪や反りが発生し、最初に測定した平行度補正データが有効ではなくなる。

上記の問題を解消するために、樹脂硬化のために上金型３０を所定の温度まで上昇させたときの到達温度に対して、上金型３０に影響を受けた上プラテン１の温度分布で最も高い温度をあらかじめ測定しておく。また、同様に、下金型３２に影響を受けた可動プラテン２の温度分布で最も高い温度をあらかじめ測定しておく。

例えば、上金型３０及び下金型３２の到達温度がＴＭ℃のときの上プラテン１の温度分布のうち最も高い温度がＴ１℃、可動プラテン２の温度分布のうち最も高い温度がＴ１℃であったとする。このとき、ＴＭ＞Ｔ１である。

次に、平行度調整を行う前の状態で、ヒータユニット１０ａ〜１０ｄを用いて上プラテン１の全体の温度をＴ１℃、ヒータユニット２０ａ〜２０ｄを用いて可動プラテン２の全体の温度をＴ１℃になるように、温度制御部８４で温度調節を行う。そして、この温度を維持する。この状態で、樹脂成形を行った場合、金型の温度の影響があったとしても、上プラテン１と可動プラテン２は、Ｔ１℃を超える温度にはならず、かつ、上プラテン１と可動プラテン２の各々の温度分布は均一になっているので、上プラテン１及び可動プラテン２に反りや歪みの発生が防止される。

したがって、平行度の調整は、上金型３０及び下金型３２の温度を樹脂成形時の温度まで上昇させ、かつ、上プラテン１及び可動プラテン２の温度が、上記のように、樹脂成形時の金型の温度に影響されない温度に調節されていれば、平行度調整時の補正データが非常に有効なものとなる。これにより、非常に正確な上金型と下金型の型面相互間の平行度の調整を行うことができ、成形型に均等圧の型締めができ、成形不良を防止することができる。一例として、金型全体の到達温度が１３５℃のときに、上プラテン１及び可動プラテン２の全体の温度は８０℃程度に設定される。

可動プラテン２の外側面には、長手方向をタイバーの軸線方向と平行とし、上プラテン１側に先端を延出させるようにして位置検出器が４つ取り付けられている。位置検出器には、例えば、直線的な位置を検出できるリニアスケールを用いるようにしても良い。図面では、リニアスケールを用いた例を示している。位置検出器４１、４２、４３、４４は、図１及び図３に示すように、タイバー５の外側において、可動プラテン２の四隅に設置されている。それぞれのリニアスケールは測定器とスケールで構成されている。

図１では、位置検出器４１、４２について、スケールと測定器を図示したが、図３では、測定器の記載を省略している。また、位置検出器４１〜４４にリニアスケールを用いた場合は、図示はしていないが、例えば、下プラテン３等の固定された構造物から延設された支持棒の先に測定器が取り付けられ、スケールの目盛りを読みとる。なお、可動プラテン２にスケールを取り付けているが、下プラテン３にスケールを取り付け、可動プラテン２に測定器を取り付けてもよい。

リニアスケールには、透過形光電式スケール、反射形光電式スケール、電磁誘導式スケール等が用いられる。また、リニアスケール以外に、位置検出器４１〜４４として、レーザ距離計や超音波距離計等を用いて、可動プラテン２と上プラテン１又は下プラテン３との距離を測定することにより、可動プラテン２の位置を検出するようにしても良い。このように、位置検出器４１〜４４は、樹脂成形動作に応じて可動プラテン２が昇降移動する際に、可動プラテン２の位置を検知する。位置検出器４１〜４４で検出されるパルス信号は、駆動制御部８２へ送信される。

なお、位置の検出は、可動プラテン２の初期の位置を０にセットし、可動プラテン２が上昇したときには、位置検出器４１〜４４で検出されるパルス信号の数に基づいて算出される。

図６によれば、上金型３０上にはヒータユニット６が配置され、ヒータユニット６と上プラテン１との間には断熱材８が配置されている。

下金型３２は、スライドリング１４、加圧ブロック１６、可動部材１５で構成されている。可動部材１５は、上下に移動できる機構であれば良い。可動部材１５は、受動的に上下動させる場合には、例えばバネ等の弾性部材が用いられる。能動的に上下動させる場合には、アクチュエーター等の駆動機構が用いられる。下金型３２の加圧ブロック１６の下にはヒータユニット７が配置され、ヒータユニット７の下面には、断熱材９が配置されている。また、加圧ブロック１６の中央部には、樹脂加圧プランジャ３３が組み込まれている。

樹脂成形時には、樹脂が形成される基板１２と、この基板１２の全体を押さえるための基板押さえ１１と、樹脂を所定の形状に形成するための成形キャビティ等を備えた樹脂成形板３１が配置される。樹脂成形板３１は、例えば、被成形品を樹脂で所定の形状にモールドしたり、封止するようにした樹脂成形専用の金型であり、被成形品の種類や数に応じて、樹脂成形板３１を異なる種類のものに取り換えることにより、所望の樹脂を成形することができる。また、樹脂材料が投入される領域には、樹脂フィルム１７が下金型３２上に配置される。

樹脂フィルム１７は、単なる離型フィルムとは異なる。一般的な圧縮成形では、ＥＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）フィルムが用いられており、樹脂成形過程において樹脂材料とはくっつかないようになっている。このように、離型性があるため、以下のような問題が発生する。

図９は、樹脂成形材料１８を樹脂材料載置空間に投入した後、隙間Ｄより真空引きを行う工程を示す図であるが、樹脂フィルム１７が離型性を有すると以下のような状態になる。樹脂フィルム１７は、例えば、下金型３２の加圧ブロック１６とスライドリング１４との間の狭い隙間を通じて真空引きされることにより、下金型３２上に吸着される。これは、大気圧で下金型３２に押しつけていることになる。上記真空吸着されるときに、引き延ばされた状態になり、樹脂フィルム１７は弾力性を有するため、元の状態に戻ろうとする復元力が発生する。

このため、図９のように、成形プロセスの途中で、樹脂フィルム１７の上面も真空になると、樹脂フィルム１７を押しつけている力がなくなり、樹脂フィルム１７は復元力により縮小し、下金型３２から浮き上がるという状態が発生する。樹脂フィルム１７と下金型３２との間の真空度を大きくしたとしても、樹脂フィルム１７上の真空度との差はそれほど大きくなく、樹脂フィルム１７を下金型３２に押し付ける力としては非常に弱いものとなる。そして、ＥＴＦＥは、上記のように離型性を有するため、下金型３２から剥がれてしまうようになり、成形不良が発生する原因となる。

そこで、樹脂フィルム１７は、プラスチック等の樹脂を基材に用い、基材が下金型３２と接する面に接着性を持たせ、基材が樹脂成形板３１と対向する面は、離型性を持たせるように形成されている。これは、例えば、以下のように形成することができる。離型性を有する接着性を有しない樹脂であるＥＴＦＥを基材に用い、このＥＴＦＥが下金型３２に接する面に接着層をコーティングした２層構造とすることができる。接着層は、例えば、シリコン系やアクリル系の微粘着接着剤等をコーティングして形成すれば良い。

さらに、図１７のように、樹脂フィルム１７を３層構造とすることもできる。１７ｂは、基材に相当する部分で、プラスチック等の樹脂を用いる。樹脂材料の中でも、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）は、一般産業、電気電子、包装、グラフィック、ディスプレイ産業等において多様な用途として用いられており、供給先が多いため、安価であり、需給も容易である。このため、例えば、基材１７ｂには、ＰＥＴやＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を用いるようにしても良い。

基材１７ｂの上には離型層１７ａが形成されている。離型層１７ａは、樹脂成形材料１８側又は樹脂成形板３１側に形成される。離型層１７ａは、離型性を有する層であり、樹脂成形材料や金型とくっつきにくくするためのものである。離型層１７ａは、離型剤をコーティングして形成しても良いし、離型性を有する樹脂、例えばＥＴＦＥを基材１７ｂ上に接合するようにしても良い。

ここで、例えば、基材１７ｂに用いることができるＰＥＴやＰＥＮは、接着性を有するので、離型層１７ａと基材１７ｂの２層構造にしても良いのであるが、さらに接着力を付与するために、接着層１７ｃを基材１７ｂの下面に形成するようにしても良い。接着層１７ｃは下金型３２側に形成される。

以上のように、樹脂フィルム１７を形成することで、図９のような真空引きの工程において、樹脂フィルム１７は、下金型３２から剥離することなく、樹脂成形工程を進めることができ、他方、樹脂成形材料１８や樹脂成形板３１の一部が樹脂フィルム１７にくっつくことを防止できる。

基板１２上に配置された被成形品に、所定形状の樹脂をモールドないしは成形するために、樹脂成形板３１が用いられる。樹脂成形板３１の一例を図１２に示す。図１３は、図１２の樹脂成形板の一部を拡大したものである。図１３において、樹脂成形板３１の樹脂が注入される領域のＡ−Ａ断面を示すのが図１４である。図１４に示されるように、樹脂流入孔３１０と樹脂成形キャビティ３１１は、ランナー３１２により連結されている。

樹脂成形材料は、図１４の下側から樹脂流入孔３１０に供給され、樹脂流入孔３１０からランナー３１２を経由して成形キャビティ３１１内に満たされる。これにより、複数の樹脂流入孔３１０は、それに対応する複数の成形キャビティ３１１と一つの樹脂供給空間２０とを連結する構造となっている。ここで、基板１２側に形成される樹脂は、破線で示した成形キャビティ３１１及びランナー３１２の領域の樹脂であり、樹脂流入孔３１０に存在する樹脂は、最終的に取り除かれる。

樹脂成形材料１８に対する樹脂成形板３１の表面接着特性を樹脂フィルム１７に対して相対的に下げるために、樹脂成形板３１の表面には離型性を有するめっき被膜３１３が形成されている。めっき被膜３１３は、成形キャビティ３１１内面とランナー３１２内面と樹脂流入孔３１０内面に形成され、さらには、樹脂成形板３１の基材３１９の表面及び裏面に至るまで全面に連続的に形成される。樹脂成形板３１の材料には、通常Ｆｅ（鉄）が用いられ、その表面に離型性を有するめっき被膜３１３としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を含むＮｉ（ニッケル）を電解メッキにより形成する。これは、電解ニッケルメッキにＰＴＦＥ粒子を分散共析等させて形成する。

また、樹脂成形材料１８として、半導体樹脂を用いる場合は、上記のめっき被膜では削られてしまう恐れがあるため、離型性を有するめっき被膜３１３としてニッケル−タングステン（Ｎｉ−Ｗ）合金からなる被膜を形成するようにしても良い。これは、電解メッキ処理により形成される。以上のように、離型性を有するめっき被膜を形成することで、多数回の樹脂成形にわたって良好な離型性を維持することが可能になる。また、めっき被膜のため、膜厚をナノメートルオーダーまで薄くすることができる。

次に、図１４とは異なる構造を有する樹脂成形板の断面を図１５に示す。図１５に示される成形板では、１つの樹脂流入孔（ゲート）３２０と複数の成形キャビティ３２１が１つのランナー３２２により連結されている。樹脂成形材料は、Ｅの矢印で示される方向から樹脂流入孔３２０に注入され、ランナー３２２を経由して複数の成形キャビティ３２１内にそれぞれ満たされる。ここで、基板１２側に形成される樹脂は、破線で示した成形キャビティ３２１及びランナー３２３の領域の樹脂であり、樹脂流入孔３２０に存在する樹脂は、最終的に取り除かれる。

図１５のように構成することで、図１４と比較して樹脂成形板を比較的簡単に作製することができ、被成形品に対する樹脂成形を一度に大量に処理することが可能になる。

樹脂成形板の基材３２９の表面には離型性を有するめっき被膜３２３が形成されている。めっき被膜３２３は、複数の成形キャビティ３２１内面とランナー３２２内面と樹脂流入孔３２０内面に形成され、さらには、樹脂成形板の基材３２９の表面及び裏面に至るまで全面に連続的に形成される。

なお、成形キャビティ内面とランナー内面と樹脂流入孔内面にだけめっき被膜を形成する場合には、めっき被膜が不要な領域にマスクを設けてめっき処理が行われないようにするか、あるいは、基材の全面にめっき被膜を形成した後に、不要な領域のめっき被膜を砥石や刃物等で削って除去すれば良い。

また、基板１２と樹脂成形板３１との間に、わずかな隙間を持たせるために、樹脂成形板３１上又は基板１２上に突起物を形成するようにしても良い。これは、後述するが、樹脂成形時に、樹脂成形材料１８に気泡が入らないように、樹脂供給空間２０内の気体を真空引きして真空状態にするのであるが、この時点で、完全に真空状態にすることはできない。このため、樹脂成形材料１８にわずかに気泡が入ってしまうが、このような気泡を逃がすためのものである。

したがって、樹脂成形時の最初は、一定の隙間を維持するが、成形キャビティ３１１に溶融樹脂が注入された後は、完全に基板１２と樹脂成形板３１が合わさるように、一定以上の圧力がかかれば、突起形状が崩れるような材質が良い。例えば、上記突起物は、Ａｌ（アルミ）で構成される。また、基板１２の凹凸にもよるが、例えば、高さを１５μｍ〜５０μｍ程度にしておけば、十分に残りの気泡等の気体を排出することができる。

図１２では、樹脂成形板３１側に、突起物３１５を設けた例が示されている。図では、樹脂成形板３１の四隅にそれぞれ突起物３１５が形成されているが、基板１２の撓み等を考慮した場合、図１３に示すように、各成形キャビティ３１１の周囲を囲むように複数の突起物を設けるようにしても良い。また、樹脂成形板３１に密着して配置される基板１２側に突起物を設けるようにしても良い。

図１６は、基板１２側に突起物３１５が形成された場合の一例を示す。１２１が樹脂がモールドされる被成形品の位置を示している。基板１２上に、図１６のように突起物３１５を直接形成しても良いし、レジスト１２０として基板１２上に形成するようにしても良い。なお、突起物の形成位置は、樹脂成形板３１側に形成するのと同様、基板１２の四隅に形成するようにしても良く、その位置は限定されるものではない。

次に、上金型３０と下金型３２の平行度を調整する動作が伴った樹脂成形方法を、図４、図７〜図１１を参照しながら、以下説明する。

まず、図７に示すように、上プラテン１に装着された上金型３０に、基板押さえ１１、基板１２、樹脂成形板３１をセットする。これらの装着は、図示されていないが、例えば、上プラテン１に設けられたクランプ機構により行われる。また、上金型３０に対向するように下金型３２が可動プラテン２上に配置される。

ここで、図４のＳ１に示されるように、異なる種類の金型又は樹脂成形板に交換した場合、あるいは、金型の温度を変更した場合には、Ｓ３に進みヒータユニットによる温度調節を行い、その後、型面相互間の平行度の調整を行う。上金型３０及び下金型３２の温度を変更する場合とは、例えば、樹脂の硬化温度を変更した場合等である。なお、樹脂成形板を使用せずに、上金型又は下金型に成形キャビティが設けられている装置等の場合は、樹脂成形板３１等をセットせずに、平行度の調整を行う。

ヒータユニットによる温度調節は、上述したように、上金型３０、下金型３２、上プラテン１、可動プラテン２に取り付けられた各ヒータユニットを温度制御部８４で制御し、所定の温度まで上昇させ、その温度を維持するようにする。これにより、上述したように、上金型３０及び下金型３２の温度と上プラテン１及び可動プラテン２との温度が一定の関係に維持されるとともに、それぞれの部材の全体が均等な温度に維持される。

次に、樹脂フィルム１７等は配置せずに、すなわち、樹脂成形を行わない状態で、指令部８１からの指示により、駆動制御部８２の制御で、駆動モータ６０ａ〜６０ｃを起動させ、可動プラテン２を上昇させて、上金型３０と下金型３２とを合わせて軽く閉める。

このときの荷重を圧力センサ３０ａ〜３０ｉで計測し（Ｓ４）、計測された圧力信号は、Ａ／Ｄ変換器８３に送信され、デジタル信号に変換されて駆動制御部８２に送信される。上金型３０内に配置されたそれぞれの圧力センサからの圧力信号を確認して、それらの圧力が均等になるように駆動モータを動作させる。

例えば、９個の圧力センサからの圧力信号がＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、・・・、Ａ９であり、この中で信号の値が、Ａ３が最も小さい場合は、Ａ１−Ａ３＝Ｅ１、Ａ２−Ａ３＝Ｅ２、Ａ４−Ａ３＝Ｅ４、Ａ５−Ａ３＝Ｅ５、Ａ６−Ａ３＝Ｅ６、Ａ７−Ａ３＝Ｅ７、Ａ８−Ａ３＝Ｅ８、Ａ９−Ａ３＝Ｅ９と補正量を算出し（Ｓ５）、これらの値Ｅ１、Ｅ２、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９が０になるように又は一定の許容値内に収まるように、４つの駆動モータを駆動させるとともに、位置制御により可動プラテン２を成形材料投入位置まで移動させる。上記の例では、Ａ３の値を基準としたが、基準とする値は、他の数値であっても良い。

可動プラテン２の上下動に応じて、位置検出器４１〜４４から位置信号が送信されてきており、可動プラテン２の四隅の位置情報が認識されるが、上記のように、各圧力センサからの相互の差がなくなるようにしたときの位置検出器４１〜４４からの各位置情報に補正量を適用する（Ｓ６）。例えば、駆動制御部８２内の位置カウンタで位置検出器４１〜４４からのパルス信号を計数している場合は、各圧力センサからの相互の差がなくなった時点で、各位置検出器に対応する位置カウンタの相互の差を０にするようにすれば良い。

これにより、可動プラテン２及び下金型３２の前後左右の傾きが調整されて、上金型３０と下金型３２とが平行の状態になる。以降は、可動プラテン２の昇降作動は同期運転を行えばよい。可動プラテン２の昇降作動は位置検出器からのパルス信号より位置が検出されるので、常に平行を保つことができる。このようにして、各駆動モータを等距離駆動させて可動プラテン２の姿勢を維持したまま、移動させることができる。

上金型３０と下金型３２との平行度を調整した後、すぐに、指令部１により駆動制御部８２を介して駆動モータ６０ａ〜６０ｄを駆動させて、可動プラテンの四隅を同じ距離下降させて、樹脂成形開始位置へ可動プラテン２を移動させる。図４の場合は、樹脂成形開始位置は、成形材料投入位置である（Ｓ７）。

一方、圧力センサの代わりに、上述した非接触変位センサを用いた場合は、下金型３２を上金型３０に近接させたときに、上金型３０と下金型３２との間の隙間の四隅のそれぞれの距離が検出できるので、上金型３０と下金型３２とを合わせて軽く閉める必要はない。そして、非接触変位センサで検出された信号に基づき、上記圧力センサの場合と同様に補正量を算出し、４つの駆動モータを駆動させ、可動プラテンの位置情報に補正量を適用する。

このとき、非接触変位センサの分解能にもよるが、成形材料投入位置まで下金型３２を近づけたときに、上金型３０と下金型３２との間の隙間の四隅の距離が測定できれば、その位置で、平行度を調整すれば良いので、無駄な動きが省略できる。この場合には、平行度の調整を行った後、可動プラテン２を移動させることなく、すぐに、樹脂成形工程を開始することができる。

次に、樹脂成形を開始するために、下金型３２の上に樹脂フィルム１７を敷き、真空機器（図示せず）により真空引きして、図７のように樹脂フィルム１７を下金型３２の上部に吸着させる。樹脂フィルム１７は、下金型３２の加圧ブロック１６とスライドリング１４との間の狭い隙間を通じて真空吸着される。この樹脂フィルム１７により、溶融樹脂が下金型３２と直接接触せず、その溶融樹脂が下金型３２の下方に漏れないようにしている。

このような過程により、下金型３２の上に、加圧ブロック１６とスライドリング１４との間の高低差により窪んだ空間を有する樹脂供給空間２０が形成される。樹脂供給空間２０により、加圧工程中、溶融樹脂の外部漏れを防止することができる。

次に、図８に示すように、上記樹脂供給空間２０内に一定量の固形または液状の成形材料となる樹脂成形材料１８を注入又は投入する。

次に、指令部８１からの位置制御指令により、駆動制御部８２を介して駆動モータを作動させ、図９に示すように、真空引き位置まで可動プラテン２を上昇させる（Ｓ８）。真空引き位置は、樹脂成形板３１とスライドリング１４上のフィルム１７との間に、わずかな隙間Ｄが形成されるように設定される。真空機器（図示せず）により、この隙間Ｄから樹脂供給空間２０に存在する気体を真空引きにより排気する。

真空引き動作が完了すると、指令部８１からの指令に基づき、駆動制御部８２は、各駆動モータ６０ａ〜６０ｄをトルク制御により駆動させ、可動プラテン２を上昇させる。このとき、各駆動モータ６０ａ〜６０ｄは、トルク制御で作動しているので、モータトルクと樹脂成形板３１からの反力とが等しくなった時点で、各駆動モ−タは停止する。

より詳しく説明すると、図１０に示すように、駆動モータ６０ａ〜６０ｄにより可動プラテン２をトルク制御で上昇させると、可動部材１５の圧縮を伴い、加圧ブロック１６がさらに上昇し、樹脂供給空間２０内の樹脂成形材料１８を加圧するようになる。この加圧により、樹脂供給空間２０は次第に縮小していく。樹脂供給空間２０が減少しながら、直接的に樹脂成形材料１８を加圧するようになり、加圧された樹脂成形材料１８は、樹脂成形板３１に設けられた樹脂流入孔３１０からランナー３１２を介して成形キャビティ３１１内に注入される。そして、所定のトルクに達すると、駆動モータは停止する。

図１０に示されるように、駆動モータが停止して型締めが行われた後、図１１に示されるように、樹脂加圧プランジャ３３で樹脂成形材料１８を加圧し、ヒータユニット７からの熱を下金型３２を介して、及びヒータユニット６からの熱を上金型３０を介して受熱して硬化させる。

ここで、樹脂加圧プランジャ３３は、樹脂成形材料１８に対する加圧又は減圧を独立して行うものである。したがって、樹脂成形材料１８に対する圧力が適正でない場合は、この樹脂加圧プランジャ３３をさらに上下動させて微調整することができる。

図１１の状態を維持し、上金型３０、下金型３２からの加熱で一定の時間を経て硬化させ、これにより、基板１２には、樹脂成形板３１の成形キャビティ３１１及びランナー３１２の形状に基づいてレンズ状の封止材が形成される。この際、除去すべき剰余の固形樹脂は、樹脂流入孔３１０から樹脂成形板３１と樹脂フィルム１７の間にそのまま残っている。

樹脂成形板３１内に押し込まれた樹脂材料の硬化成形が完了すると、各駆動モ−タ６０ａ〜６０ｄの逆回転駆動により、各駆動ネジ６ａ〜６ｄは逆回転となって可動プラテン２を引き下げる。上記のように、可動プラテン２を下降させることにより、下金型３２を下降させ、上金型３０と下金型３２を離隔させる。このとき、上金型３０、基板押さえ１１、基板１２、及び樹脂成形板３０は、上プラテン１に固定されているので、下金型３２及び下金型３２の上面に設けられた樹脂フィルム１７から分離される。

上金型３０と下金型３２を離隔させるときには、低速で可動プラテン２を下降させ、樹脂成形板３１の樹脂流入孔３１０部分の樹脂を綺麗に除去できるようにする。このとき可動プラテン２の移動速度は、例えば、移動開始から２秒程度かけて、５ｍｍ／秒前後の速度になるように加速される。

上記のように制御して、可動プラテン２を下降させると、樹脂流入孔３１０部分で硬化された樹脂と樹脂フィルム１７上に残った剰余固形樹脂は、樹脂フィルム１７に接着されたまま、樹脂フィルム１７と一緒に樹脂成形板３１から分離される。したがって、樹脂成形板３１の成形キャビティ３１１及びランナー３１２内において硬化された樹脂の表面から剰余固形樹脂がきれいに除去される。

可動プラテン２が基板取り出し可能位置まで下がった時点で各駆動モータを停止させ（Ｓ１１）、樹脂が形成された基板、すなわち成形品を取り出して樹脂成形工程を完了する。

他方、最初のＳ１において、異なる種類の金型への交換、異なる種類の樹脂成形板への交換、金型の温度の変更のいずれにも該当しない場合には、Ｓ２のヒータユニットによる温度調節に進む。Ｓ２のヒータユニットによる温度調節は、前述のＳ３のヒータユニットによる温度調節と同様に行われる。そして、Ｓ４〜Ｓ６による型面相互間の平行度の調整を行わずに、Ｓ７〜Ｓ１１までの樹脂成形工程を実施する。Ｓ７〜Ｓ１１の工程は、既に説明したとおりである。以上の動作を繰り返すことで、樹脂の成形不良を防止し、効率良く生産を行なうことができる。

図４では、最初に、Ｓ１に示されるように、異なる種類の金型又は樹脂成形板に交換した場合、あるいは、金型の温度を変更した場合のみ、型面相互間の平行度の調整を行い、その後に、樹脂成形工程を実施するようにし、異なる種類の金型への交換、異なる種類の樹脂成形板への交換、金型の温度の変更のいずれにも該当しない場合には、型面相互間の平行度の調整を行わずに、樹脂成形工程を実施するようにした。しかし、図５に示すように、異なる種類の金型への交換、異なる種類の樹脂成形板への交換、金型の温度の変更等の条件に関係なく、常に、型面相互間の平行度の調整を行ってから、樹脂成形工程を実施するようにする方が望ましい。図５のＳ３〜Ｓ１１の工程は、図４で説明したＳ３〜Ｓ１１の工程と同じであるので、説明は省略する。

１上プラテン
２可動プラテン
３下プラテン
４基台
５タイバー
６ヒータユニット
７ヒータユニット
１０ａ〜１０ｄヒータユニット
２０ａ〜２０ｄヒータユニット
３０ａ〜３０ｉ圧力センサ
４１位置検出器
４２位置検出器
４３位置検出器
４４位置検出器
６０ａ〜６０ｄ駆動モータ
６１ａ〜６１ｄ駆動ネジ
８１指令部
８２駆動制御部
８３Ａ／Ｄ変換部
８４温度制御部

Claims

固定プラテンに支持された固定型と、
前記固定プラテンに対して一定の姿勢で接離動可能に設けられた可動プラテンと、
前記可動プラテンに支持された可動型と、
前記可動プラテンの前後左右の姿勢を変えるとともに、前記可動プラテンの接離動を行うための駆動手段と、
前記可動プラテンの前後左右の姿勢に関連する位置を検出する複数の位置検出器と、
前記固定型又は可動型に２次元状に設けられた複数の圧力センサ又は複数の非接触変位センサとを備え、
被成形品に樹脂を形成しない状態において、前記固定型と前記可動型とを型閉め又は近接させたときの前記複数の圧力センサ又は複数の非接触変位センサからの各検出信号間の差がなくなるように、前記駆動手段を駆動して前記可動プラテンの前後左右の姿勢を変えて前記複数の位置検出器の初期の位置情報を決定し、前記初期の位置情報に基づく前記可動プラテンの姿勢を維持するように前記可動プラテンの接離動を行うことを特徴とする樹脂成形装置。
前記被成形品に樹脂を形成しない状態において、前記固定型と前記可動型とを型閉め又は近接させるときには、樹脂成形板及び前記被成形品が配置された基板が前記固定型と前記可動型との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形装置。
前記固定型の温度を調節する第１のヒータと、前記可動型の温度を調節する第２のヒータと、前記固定プラテンの温度を調節する第３のヒータと、前記可動プラテンの温度を調節する第４のヒータとを備えており、
前記第１〜第４の各ヒータを駆動させ、所定の温度になるようにし、前記複数の圧力センサ又は非接触変位センサからの検出信号に基づき前記駆動手段を駆動することにより、前記固定型と前記可動型の間が平行状態になるように、前記可動プラテンの前後左右の姿勢を変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。
前記固定型の温度及び可動型の温度よりも前記可動プラテンの温度及び固定プラテンの温度は、低いことを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形装置。