JP5771865B2 - モールド金型 - Google Patents

Description

本発明は、モールド金型に適用して有効な技術に関する。

特開平９−３１２３０８号公報（特許文献１）には、半導体装置の樹脂モールド工程において、上型、下型内部を流動する樹脂にエジェクタピンより超音波振動を与え、樹脂モールド時の気泡や未充填を除去する技術が開示されている。

特開２００３−１００７８６号公報（特許文献２）には、ゲート部に設けた超音波振動機構にて超音波振動を継続的に付与しながらキャビティ内に溶融樹脂を注入する技術が開示されている。

特開平９−３１２３０８号公報 特開２００９−１４７２４１号公報

例えば、上型と下型によりワークをクランプし、キャビティ凹部内に溶融樹脂を充填して樹脂モールドを行う際、成形品の厚さが薄くなる（例えば０．３ｍｍ程度）と、溶融樹脂の硬化が促進され易いため、流動可能な範囲が限定されてしまう。このため、樹脂が充填されない場合や、樹脂材料中のフィラー（例えばシリカ）が偏在して成形品の表面にフローマーク（模様）が発生する場合が起こる。また、ＰＯＰ（Package On Package）などの半導体チップが多層化された製品に適用される圧縮成形においても樹脂の充填性が不十分になり易い。このような場合における成形品は、品質が劣り、製造歩留まりを低下させてしまう。

本発明の目的は、成形品の成形品質を向上することのできる技術を提供することにある。本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態におけるモールド金型は、圧縮成形用のモールド金型であって、ワークを挟み込んでクランプする一対の金型と、前記一対の金型のうちの少なくともいずれかの金型に設けられた超音波振動部と、前記一対の金型が前記ワークをクランプして形成される内部空間に設けられ、かつ、前記超音波振動部と接続され、前記内部空間内の樹脂へ前記超音波振動部の振動を伝搬する伝搬部と、を備え、一方の金型には、前記内部空間を構成するキャビティ凹部が形成され、前記伝搬部が、前記キャビティ凹部の内側に沿って前記一方の金型のクランプ面側に張設されたフィルムであり、前記超音波振動部が、前記一方の金型のキャビティ凹部の底部に通じて形成された孔内に設けられ、前記フィルムを介して前記超音波振動部により前記樹脂に超音波振動を加えながら前記キャビティ凹部内の前記樹脂を押圧する。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、次のとおりである。本発明の一実施形態におけるモールド金型によれば、樹脂の充填性を改善して成形品の成形品質を向上することができる。

本発明の実施形態１における動作中のモールド金型を示す断面図である。 図１に続く動作中のモールド金型を示す断面図である。 図２に続く動作中のモールド金型を示す断面図である。 図３に続く動作中のモールド金型を示す断面図である。 図１に示すモールド金型の上型の平面図である。 本発明の実施形態２におけるモールド金型の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態２におけるモールド金型の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態２におけるモールド金型の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態３におけるモールド金型の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態３におけるモールド金型の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態３におけるモールド金型の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態３におけるモールド金型の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態４におけるモールド金型の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態５におけるモールド金型の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態６におけるモールド金型の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態６におけるモールド金型の他の例を示す断面図である。 本発明の実施形態７におけるモールド金型の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

（実施形態１）
図１〜図４に、トランスファ成形による樹脂モールド装置１の要部であるモールド金型２の断面を示す。この図１〜図４では、プランジャ１８の軸で左右対称となるモールド金型２の片側（右側）を示している。また、図１〜図４では、ワークＷがモールド金型２に供給されて樹脂モールドされるまでの動作状態を示している。

まず、樹脂モールド装置１の動作を概略する。樹脂モールド装置１は、被成形品供給部（図示しない）からローダによりワークＷ（被成形品）をモールド金型２に供給する（図１）。次いで、モールド金型２でワークＷをクランプし（図２）、キャビティ凹部１１に溶融樹脂１９ａを完全に充填するまで注入する（図３）。次いで、キャビティ凹部１１の底部を浅くして、キャビティ凹部１１で充填されている溶融樹脂１９ａを圧縮して樹脂モールドする（図４）。次いで、型開きしたモールド金型２からアンローダによりワークＷ（成形品）を取り出して成形品収納部（図示しない）へ収納する。なお、図１〜図４に示すワークＷは、配線基板上に複数の半導体チップがフリップチップ実装されたものである。

次に、樹脂モールド装置１の構成について説明する。図１に示すように、樹脂モールド装置１は、上下一対のワークＷをクランプする上型３および下型４を有するモールド金型２を備えている。上型３を固定型とし、下型４を可動型とした場合、上型３に対して下型４が近接してモールド金型２が型閉じされ、上型３に対して下型４が離間してモールド金型２が型開きされる。なお、上型３を可動型、下型４を固定型としても良く、また両者を可動型としても良い。

モールド金型２の上型３は、例えば合金工具鋼からなる部材（ブロック）が組み付けられて構成されている。具体的には、上型３は、上型ベース５と、上型チェイス６と、上型インサート７、上型キャビティインサート８と、上型可動クランパ９と、ストッパ１０とを有して構成されている。このような部材で構成される上型３には、ワークＷをクランプするクランプ面３ａが形成されている。また、上型３には、キャビティ凹部１１、ランナ１２およびカル１３が連通して形成されている。これらキャビティ凹部１１、ランナ１２およびカル１３は、ワークＷのクランプ時において内部空間Ｃ（図２〜図４参照）を形成する。

下向き凹部状の上型チェイス６は、その底部側で上型ベース５に固定して組み付けられている。この上型チェイス６の凹部内に上型インサート７、上型キャビティインサート８、上型可動クランパ９が設けられる。また、上型チェイス６の凹部縁部にストッパ１０が設けられる。

また、上型インサート７は、上型チェイス６に固定して組み付けられている。また、上型可動クランパ９は、上型チェイス６の貫通孔に設けられたスプリング１４を介して上型ベース５に対して弾発するように上下動可能に組み付けられている。この上型可動クランパ９では、上型キャビティインサート８を内包するような凹部、およびその底部で上型インサート７が設けられる貫通孔が形成されている。また、上型可動クランパ９では、その凹部縁部に上型３のクランプ面３ａが形成されている。また、上型可動クランパ９では、クランプ面３ａから凹んでキャビティ凹部１１、ランナ１２およびカル１３が形成されている。

上型キャビティインサート８は、上型インサート７に固定して組み付けられている。また、上型キャビティインサート８は、上型可動クランパ９の凹部に内包して設けられている。また、上型キャビティインサート８は、型開閉方向と直交方向（図１〜図４の左右方向）において上型インサート７より幅広となっている。このため、上型キャビティインサート８は、上下動する上型可動クランパ９の抜け止めとしての役割をしている。また、上型キャビティインサート８は、上型可動クランパ９とともに、キャビティ凹部１１を形成する。なお、キャビティ凹部１１の底部が上型キャビティインサート８で構成され、キャビティ凹部１１の側部が上型可動クランパ９で構成される。

モールド金型２の下型４は、例えば合金工具鋼からなる部材（ブロック）が組み付けられて構成されている。具体的には、下型４は、下型チェイス１５と、下型インサート１６と、ポット１７と、プランジャ１８とを有して構成されている。このような部材で構成される下型４には、ワークＷをクランプするクランプ面４ａが形成されている。

上向き凹部状の下型チェイス１５は、その底部側で図示しない下型ベースに固定して組み付けられている。この下型チェイス１５では、その底部の中央部でポット１７が設けられる貫通孔が形成されている。また、下型チェイス１５の凹部縁部にストッパ１０と当接する当接面１５ａが形成されている。

また、筒状のポット１７は、下型チェイス１５の貫通孔に固定して組み付けられている。このポット１７内には、上下動可能にプランジャ１８が設けられ、そのプランジャ１８の先端面とポット１７の内壁面で形成された空間に樹脂１９（例えば、樹脂タブレット）が供給される（図１参照）。このポット１７の空間は、ワークＷのクランプ時において内部空間Ｃ（図２参照）を形成する。また、下型インサート１６は、下型チェイス１５の凹部内に固定して組み付けられている。この下型インサート１６では、下型４のクランプ面４ａが形成されており、そのクランプ面４ａにワークＷが載置される。

このような上型３および下型４で構成されるモールド金型２は、上型３に設けられた超音波振動部２１、２２を備えている。また、モールド金型２は、上型３および下型４がワークＷをクランプして形成される内部空間Ｃに設けられた伝搬部２３を備えている。この伝搬部２３は、超音波振動部２１、２２と接続され、内部空間Ｃ内の溶融樹脂１９ａへ超音波振動部２１、２２の振動を伝搬するものである。

ここで、上型３における超音波振動部２１、２２の配置を明解にするために、図５にクランプ面３ａ（説明を明解にするためにハッチングを付している）側からみた上型３の平面図を示す。なお、図５中のＡ−Ａ線に対応するモールド金型２の断面として、図１〜図４が示されている。また、図５では、カル１３との位置関係を明解にするために下型４に設けられるポット１７も合わせて示している。

図５では、１つのキャビティ凹部１１の底部に３つの超音波振動部２１が設けられている。具体的には、キャビティ凹部１１の中央部およびランナ１２（ゲート）側と反対側のコーナ部にそれぞれ超音波振動部２１が設けられている。また、図５では、１つのキャビティ凹部１１に対して３つのカル１３が設けられているが、それぞれに３つの超音波振動部２２が設けられている。このように超音波振動部２１、２２は、溶融樹脂１９ａが内部空間Ｃで入りにくい箇所に設けられている。

超音波振動部２１としては、例えば、超音波振動子（以下、超音波振動子２１ともいう）が用いられる。前述したように、上型３には、内部空間Ｃ（図２〜図４）を構成するキャビティ凹部１１が形成されている。また、このキャビティ凹部１１の底部に通じる貫通孔８ａが上型キャビティインサート８に形成されている。この上型キャビティインサート８の貫通孔８ａ内に超音波振動子２１が設けられている。また、上型インサート７、上型チェイス６および上型ベース５には、貫通孔８ａに通じる貫通孔が形成されており、この貫通孔内に超音波振動子２１とモールド金型２の外部の制御部（図示せず）とを接続する接続部２４が設けられている。

超音波振動部２２としては、例えば、超音波振動子（以下、超音波振動子２２ともいう）が用いられる。前述したように、内部空間Ｃ（図２〜図４）を構成するカル１３が形成されている。また、このカル１３に通じる貫通孔９ａが上型可動クランパ９に形成されている。この上型可動クランパ９の貫通孔９ａ内に超音波振動子２２が設けられている。また、上型チェイス６および上型ベース５には、貫通孔９ａに通じる貫通孔が形成されており、この貫通孔内に超音波振動子２２とモールド金型２の外部の制御部（図示せず）とを接続する接続部２５が設けられている。

伝搬部２３としては、例えば、フィルム（以下、フィルム２３ともいう）が用いられる。フィルム２３は、モールド金型２の加熱温度に耐えられる耐熱性、柔軟性および伸展性を有するフィルム材（例えば、厚さが５０μｍ程度のＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂フィルム）からなる。このようなフィルム２３が、キャビティ凹部１１の内側などに沿って上型３のクランプ面３ａに張設されている。

このフィルム２３で、キャビティ凹部１１の底部に開口する貫通孔８ａおよびカル１３に開口する貫通孔９ａは覆われている。また、これら貫通孔８ａ、９ａのそれぞれには超音波振動子２１、２２が設けられている。このため、超音波振動子２１、２２は、例えば、図３に示すように内部空間Ｃに注入された溶融樹脂１９ａに対してフィルム２３を介して超音波振動を加える（加振する）ことができる。また、貫通孔８ａ、９ａをフィルム２３で覆う（塞ぐ）ことで、溶融樹脂１９ａがそれらに入り込むのを防止することができる。

このように、溶融樹脂１９ａに振動を伝搬するフィルム２３（伝搬部）と、超音波振動を発生する超音波振動子２１、２２（超音波振動部）とを備えたモールド金型２では、内部空間Ｃの隅々まで溶融樹脂１９ａを行き渡らせる（流動させる）ことができる。また、溶融樹脂１９ａに加振することにより、溶融樹脂１９ａ内のエアを追い出すこともできる。したがって、本実施形態におけるモールド金型２によれば、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

また、本実施形態では、超音波振動部２１、２２からの振動を溶融樹脂１９ａに直接加えられるように伝搬部２３としてフィルムを用いているので、伝搬ロスを抑えて超音波振動部２１、２２から溶融樹脂１９ａに振動を加えることができる。また、本実施形態では、特に、内部空間Ｃにおいてキャビティ凹部１１の底部から超音波振部２１から溶融樹脂１９ａに振動を加えることができるので、成形品が形成されるキャビティ凹部１１内の隅々まで溶融樹脂１９ａを行き渡らせる（流動させる）ことができる。したがって、より樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

次に、本実施形態におけるワークＷに対する樹脂モールド方法、すなわちモールド金型２を備えた樹脂モールド装置１の動作について図１〜図４を参照して説明する。

まず、図１に示すように、モールド金型２が型開きした状態で搬入されたワークＷを、下型４の下型インサート１６に載置する。また、上型３のクランプ面３ａにはフィルム２３を吸着して、下型４のポット１７には樹脂１９（樹脂タブレット）を供給する。

続いて、上型３と下型４を近接させて型閉じを開始し、図２に示すように、フィルム２３を介して上型可動クランパ９をワークＷに当接して、上型３と下型４とでワークＷをクランプする。これにより、ワークＷにはスプリング１４の抵抗力（付勢力）にバランスされた所定のクランプ力（第１クランプ力）が加わる。また、モールド金型２がワークＷをクランプして内部空間Ｃが形成される。このときワークＷは、上型３の上型キャビティインサート８が成形品の厚さ寸法より所定厚だけ後退した退避位置を保ったまま上型可動クランパ９によりクランプされる。

続いて、図３に示すように、ワークＷに第１クランプ力を加えたまま、溶融した樹脂１９（溶融樹脂１９ａ）をキャビティ凹部１１へ圧送し、所定の樹脂圧（第１樹脂圧）でキャビティ凹部１１内を充填する。具体的には、プランジャ１８を上動させて溶融樹脂１９ａを圧送し、カル１３、ランナ１２を通じてキャビティ凹部１１内へ溶融樹脂１９ａを充填する。

本実施形態では、ポット１７、カル１３、ランナ１２およびキャビティ凹部１１で形成される樹脂路（内部空間Ｃ）に設けられたフィルム２３を介して超音波振動子２１、２２により溶融樹脂１９ａに超音波振動を加えながら溶融樹脂１９ａを圧送しているので、内部空間Ｃの隅々まで溶融樹脂１９ａを行き渡らせる（流動させる）ことができる。特に、樹脂路（内部空間Ｃ）の起点側のカル１３で、超音波振動子２２によって溶融樹脂１９ａを振動させることができるので、終点側のキャビティ凹部１１へ流動性良く注入することができる。また、キャビティ凹部１１で、超音波振動子２１によって溶融樹脂１９ａを振動させることができるので、例えば配線基板と半導体チップとの際を含めて、キャビティ凹部１１内の隅々まで溶融樹脂１９ａを行き渡らせることができる。

続いて、下型４を更に上動させると、図４に示すように、上型可動クランパ９が、スプリング１４を押し縮めて上型チェイス６と接触すると共に、ストッパ１０と下型チェイス１５（当接面１５ａ）が突き当たり、下型４の上動が停止する。このとき、第１保圧より樹脂圧が上昇して第２保圧（成形圧）となり、キャビティ凹部１１内の溶融樹脂１９ａ（余剰樹脂）がカル１３およびポット１７側へ押し出される。この余剰樹脂によりプランジャ１８が押し戻されて下動する。

続いて、キャビティ凹部１１内に充填されている溶融樹脂１９ａを加熱硬化することで、ワークＷが樹脂モールドされる。その後、上型可動クランパ９がワークＷをクランプしたまま下型４を僅かに下動させて上型キャビティインサート８のみを退避位置へ移動させることにより成形品を離型させる。このとき、超音波振動部２１、２２を振動させることで、成形品の離型を促進することもできる。次いで、下型４を更に下動させて型開きを行なうと、上型可動クランパ９がワークＷより離間型開きした後、ワークＷ（成形品）を下型４より取り出し、必要に応じてクリーニングされて１回分の成形動作が終了する。

（実施形態２）
前記実施形態１では、トランスファ成形による樹脂モールド装置１に用いられるモールド金型２に本発明を適用した場合について説明した。これに限らず、図６〜図８に示すような圧縮成形による樹脂モールド装置３１に用いられるモールド金型３２に本発明を適用しても良い。図６〜図８に、圧縮成形による樹脂モールド装置３１の要部であるモールド金型３２の断面を示す。なお、図６〜図８に示すワークＷは、配線基板上に複数の半導体チップがワイヤボンディング実装されたものである。

図６に示す樹脂モールド装置３１の構成について説明する。図６に示すように、樹脂モールド装置３１は、上下に対向して設けられ、ワークＷをクランプする上型３３（一方の金型）および下型３４（他方の金型）を有するモールド金型３２を備えている。

モールド金型３２の上型３３は、例えば合金工具鋼からなる部材（ブロック）が組み付けられて構成されている。具体的には、上型３３は、ベース３５と、チェイス３６と、段付きガイド３７と、段付きインサート３８とを有して構成されている。このような部材で構成される上型３３には、ワークＷをクランプするクランプ面３３ａが形成されている。

チェイス３６は、ベース３５下に固定して組み付けられている。また、段付きガイド３７は、チェイス３６下であってチェイス３６の外周部に固定して組み付けられている。また、段付きインサート３８は、段付きガイド３７でガイドされてチェイス３６の中央部に固定して組み付けられている。

段付きガイド３７には、内側（段付きインサード３８側）に突起するような段部３７ａが形成されている。また、段付きインサート３８には、外側（段付きガイド３７側）に段部３８ｂが形成されている。このため、段付きインサート３８の段部３８ｂと、段付きガイド３７の段部３７ａとが係合することによって、段付きインサート３８は、段付きガイド３７で支持される。

段付きインサート３８には、下型３４側にワークＷを吸着保持する吸着面３８ａ（クランプ面３３ａ）が形成されている。また、段付きインサート３８には吸着面３８ａに通じるエア吸引路３８ｃが形成されている。このエア吸引路３８ｃは、モールド金型３２外で設けられているエアを吸引する装置（図示せず）と接続されている。また、段付きインサート３８とチェイス３６との間にはリング状のシール部材３９（例えば、Ｏリング）が挿入されており、エア吸引路３８ｃの気密性を確保するようになっている。このため、エア吸引装置が作動すると、エア吸引路３８ｃなどを介してワークＷが段付きインサート３８の吸着面３８ａに吸着保持されることとなる。

モールド金型３２の下型３４は、例えば合金工具鋼からなる部材（ブロック）が組み付けられて構成されている。具体的には、下型３４は、ベース４０と、チェイス４１と、キャビティインサート４２と、可動クランパ４３とを有して構成されている。このような部材で構成される下型３４には、ワークＷをクランプするクランプ面３４ａが形成されている。

チェイス４１は、ベース４０上に固定して組み付けられている。また、可動クランパ４３は、チェイス４１の外周凹部に設けられたスプリング４４を介してチェイス４１に対して弾発するように上下動可能に組み付けられている。この可動クランパ４３では、キャビティインサート４２が設けられる貫通孔４３ａが形成されている。また、可動クランパ４３では、上型３３側の縁部にクランプ面３４ａが形成されている。また、可動クランパ４３では、クランプ面３４ａから凹んでキャビティ凹部４５が形成されている。

また、キャビティインサート４２は、チェイス４１の中央部に固定して組み付けられている。キャビティインサート４２は、可動クランパ４３の貫通孔４３ａに内包して設けられている。

このような上型３３および下型３４で構成されるモールド金型３２は、下型３４に設けられた超音波振動部４６を備えている。また、モールド金型３２は、上型３３および下型３４がワークＷをクランプして形成される内部空間Ｃに設けられた伝搬部４７を備えている。この伝搬部４７は、超音波振動部４６と接続され、内部空間Ｃ内の溶融した樹脂４８へ超音波振動部４６の振動を伝搬するものである。なお、モールド金型３２においても、図５を参照して説明したように、超音波振動部４６は内部空間Ｃに対して溶融した樹脂４８が充填し難い箇所に設けられる。

超音波振動部４６としては、例えば、超音波振動子（以下、超音波振動子４６ともいう）が用いられる。前述したように、下型３４には、内部空間Ｃを構成するキャビティ凹部４５が形成されている。このキャビティ凹部４５の底部に通じる貫通孔４２ａがキャビティインサート４２に形成されている。このキャビティインサート４２の貫通孔４２ａ内に超音波振動子４６が設けられている。また、チェイス４１およびベース４０には、貫通孔４２ａに通じる貫通孔が形成されており、この貫通孔内に超音波振動子４６とモールド金型３２の外部の制御部（図示せず）とを接続する接続部４９が設けられている。

伝搬部４７としては、例えば、フィルム（以下、フィルム４７ともいう）が用いられる。フィルム４７は、モールド金型３２の加熱温度に耐えられる耐熱性、柔軟性および伸展性を有するフィルム材（例えば、厚さが５０μｍ程度のＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂フィルム）からなる。このようなフィルム４７が、キャビティ凹部４５の内側などに沿って下型３４のクランプ面３４ａに張設されている。

このフィルム４７で、キャビティ凹部４５の底部に開口する貫通孔４２ａは覆われている。また、貫通孔４２ａには超音波振動子４６が設けられている。このため、超音波振動子４６は、内部空間Ｃに供給された溶融した樹脂４８に対してフィルム４７を介して超音波振動を加える（加振する）ことができる。また、貫通孔４２ａをフィルム４７で覆う（塞ぐ）ことで、溶融した樹脂４８が入り込むのを防止することができる。

このように、溶融した樹脂４８に振動を伝搬するフィルム４７（伝搬部）と、超音波振動を発生する超音波振動子４６（超音波振動部）とを備えたモールド金型３２では、内部空間Ｃの隅々まで溶融した樹脂４８を行き渡らせる（流動させる）ことができる。また、溶融した樹脂４８に加振することにより、溶融した樹脂４８内のエアを追い出すこともできる。したがって、本実施形態におけるモールド金型３２によれば、前記実施形態１で説明した場合と同様に、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

次に、図６に示す樹脂モールド装置３１の樹脂モールド動作を概略する。まず、型開きしたモールド金型３２の上型３３にワークＷを吸着させる。また、キャビティ凹部４５内に、成形品を構成する樹脂量分の樹脂４８を供給する。このとき、モールド金型３２が内蔵されたヒータ（図示しない）により所定の温度で予め加熱されているので、供給された樹脂４８は溶融する。この樹脂４８としては例えば液状樹脂が用いられる。なお、樹脂４８として粉末樹脂、顆粒樹脂であっても良い。

次いで、上型３３および下型３４を近接させてモールド金型３２の型閉じを行う。これによりワークＷがクランプしてキャビティ凹部４５内を充填する（図６に示す状態）。次いで、可動クランパ４３とチェイス４１とが当接するまで、更にモールド金型３２の型閉じを行うことで、可動クランパ４３に対してキャビティインサート４２が相対的に上動することで、キャビティ凹部４５内で溶融した樹脂４８が押圧される。

本実施形態では、キャビティ凹部４５で形成される内部空間Ｃに設けられたフィルム４７を介して超音波振動子４６により溶融した樹脂４８に超音波振動を加えながら溶融した樹脂４８を押圧しているので、内部空間Ｃの隅々まで溶融した樹脂４８を行き渡らせる（流動させる）ことができる。

次いで、モールド金型３２を樹脂モールド温度に加熱することによって溶融した樹脂４８を硬化（キュア）させる。その後、下型３４を下動させて型開きを行ない、可動クランパ４３がワークＷより離間型開きした後、ワークＷ（成形品）を上型３３より取り出し、必要に応じてクリーニングされて１回分の成形動作が終了する。

なお、図６で示したモールド金型３２では、キャビティ凹部４５の底部に対して複数箇所に超音波振動部４６を設けたが、図７に示すようにキャビティ凹部４５の底部全体に超音波振動部４６を設けても良い。また、図６で示したモールド金型３２では、下型３４にキャビティ凹部４５を設けたが、構成部材を上下で組み替えて、図８に示すように上型３３にキャビティ凹部４５を設けても良い。

(実施形態３)
前記実施形態１では、伝搬部としてフィルムを用いた場合について説明した。本実施形態では、伝搬部として金型部材の肉薄部（薄板）を用いる場合について説明する。図９〜図１２に、伝搬部として薄板を用いた樹脂モールド装置５１の要部であるモールド金型５２の断面を示す。

図９に示す樹脂モールド装置５１の構成について説明する。図９に示すように、樹脂モールド装置５１は、上下に対向して設けられ、ワークＷをクランプする上型５３（一方の金型）および下型５４（他方の金型）を有するモールド金型５２を備えている。

モールド金型５２の上型５３は、例えば合金工具鋼からなる部材（ブロック）が組み付けられて構成されている。具体的には、上型５３は、センターブロック５５と、上型インサート５６（キャビティインサート）と、エンドブロック５７とを有して構成されている。このような部材で構成される上型５３には、ワークＷをクランプするクランプ面５３ａが形成されている。また、上型５３には、キャビティ凹部５８、ランナ５９およびカル６０が連通して形成されている。これらキャビティ凹部５８、ランナ５９およびカル６０は、モールド金型５２の型閉じにより内部空間を形成する。

センターブロック５５、上型インサート５６およびエンドブロック５７は、図示しないチェイスの同一平面上に固定して組み付けられる。図９に示すように、中央部にセンターブロック５５、外周部にエンドブロック５７が設けられ、それらの間に上型インサート５６が設けられている。

モールド金型５２の下型５４は、例えば合金工具鋼からなる部材（ブロック）が組み付けられて構成されている。具体的には、下型５４は、チェイス６１と、センターブロック６２と、下型インサート６３と、エンドブロック６４と、ポット６５と、プランジャ６６とを有して構成されている。このような部材で構成される下型５４には、ワークＷをクランプするクランプ面５４ａが形成されている。

チェイス６１には、中央部でポット６５の一部が設けられる貫通孔が形成されている。また、センターブロック６２には、中央部でポット６５の一部（端部）が設けられる貫通孔が形成されている。このため、ポット６５の一部がチェイス６１の貫通孔に挿入された後、ポット６５の端部にセンターブロック６２の貫通孔が嵌め込まれて、ポット６５が固定して組み付けられている。このポット６５内には、上下動可能なプランジャ６６が設けられ、そのプランジャ６６の先端面とポット６５の内壁面で形成された空間に樹脂６９（例えば、樹脂タブレット）が供給される。このポット６５の空間は、モールド金型５２の型閉じにより内部空間を形成する。

また、センターブロック６２、下型インサート６３およびエンドブロック６４は、チェイス６１の同一平面上に固定して組み付けられている。チェイス６１の中央部にセンターブロック６２、外周部にエンドブロック６４が設けられ、それらの間に下型インサート６３が設けられている。この下型インサート６３では、下型５４のクランプ面５４ａが形成され、そのクランプ面５４ａにワークＷが載置され、上型インサート５６とでワークＷがクランプされる。

このような上型５３および下型５４で構成されるモールド金型５２は、上型５３に設けられた超音波振動部６７を備えている。また、モールド金型５２は、上型５３および下型５４がワークＷをクランプして形成される内部空間に設けられる伝搬部６８を備えている。この伝搬部６８は、超音波振動部６７と接続され、内部空間内の溶融した樹脂へ超音波振動部６７の振動を伝搬するものである。なお、図９に示すプランジャ６６の軸線方向（１点鎖線で示す）から左側では、キャビティ凹部５８の底部中央部に１つの超音波振動部６７が設けられる場合を示し、その右側では、キャビティ凹部５８の底部の外周部に複数の超音波振動部６７が設けられる場合を示している。

伝搬部６８としては、上型５３のクランプ面５３ａ側で形成された上型インサート５６（上型５３）の肉薄部（以下、肉薄部６８ともいう）が用いられる。この肉薄部６８は、例えば、上型インサート５６の一方の面（クランプ面５３ａ）とは反対側の面からキャビティ凹部５８の底部に向かって（厚さ方向に）孔５６ａを形成し、貫通する手前で所定厚が残存するようにしたものである。

また、超音波振動部６７としては、例えば、超音波振動子（以下、超音波振動子６７ともいう）が用いられる。この超音波振動子６７は、上型５３のキャビティ凹部５８の底部で形成された肉薄部６８に通じる孔５６ａに設けられている。このため、超音波振動子６７は、内部空間に供給された溶融した樹脂６９に対して肉薄部６８を介して超音波振動を加える（加振する）ことができる。

このように、溶融した樹脂６９に振動を伝搬する肉薄部６８（伝搬部）と、超音波振動を発生する超音波振動子６７（超音波振動部）とを備えたモールド金型５２では、内部空間の隅々まで溶融した樹脂６９を行き渡らせる（流動させる）ことができる。また、溶融した樹脂６９に加振することにより、溶融した樹脂６９内のエアを追い出すこともできる。したがって、本実施形態におけるモールド金型５２によれば、前記実施形態１で説明した場合と同様に、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

なお、図９で示したモールド金型５２では、キャビティ凹部５８の底部に超音波振動部６７を設けたが、図１０に示すように、内部空間を構成するカル６０に形成された伝搬部６８に通じるセンターブロック５５の孔５５ａ内に設けられても良い。また、図９、図１０で示したモールド金型５２では、上型５２のみキャビティ凹部５８を設けたが、図１１、図１２に示すように、下型５４にもキャビティ凹部５８を設けても良い。なお、肉薄部６８（伝搬部）は必ずしも設ける必要は無く、超音波振動部６７が直接キャビティ凹部５８に表面段差を設けないように露出しても良い。

（実施形態４）
前記実施形態１、３では、キャビティ凹部の底部や、カルに超音波振動部を設けた場合について説明した。本実施形態では、図１３に示すように、図９で示したモールド金型５２を基に、ランナ５９に超音波振動部７０（以下、超音波振動子７０ともいう）を設ける場合について説明する。

上型５３には、上型５３および下型５４がワークＷをクランプして形成される内部空間を構成するランナ５９が形成されている。また、このランナ５９に通じる貫通孔５５ｂがセンターブロック５５に形成されている。このセンターブロック５５の貫通孔５５ｂ内に超音波振動子７０が設けられている。また、この超音波振動子７０と接続され、溶融した樹脂６９へ超音波振動を伝搬する伝搬部として、フィルム２３が上型５３のクランプ面５３ａに張設されている。このような超音波振動子７０およびフィルム２３を用いることで、前記実施形態１で説明した場合と同様に、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

また、図１３に示すように、プランジャ６６の軸線方向（１点鎖線で示す）から左側では上型５３のみに超音波振動子７０を設けているが、その右側に示すように、上型５３の超音波振動子７０の他に下型５４にも超音波振動子７１を設けても良い。この超音波振動子７１は、内部空間を構成するランナ５９に形成された伝搬部７２に通じるセンターブロック６２の孔６２ａ内に設けられる。この伝搬部７２は、超音波振動子７１と接続され、溶融した樹脂６９へ超音波振動を伝搬するように、センターブロック６２の肉薄部に形成されている。このように上型５３および下型５４のそれぞれに超音波振動部７０、７１を設けることで、より樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

（実施形態５）
本実施形態では、図１４に示すように、図９で示したモールド金型５１を基に、伝搬部として固定エジェクタピン７３およびそれに接続される超音波振動部７４（以下、超音波振動子７４ともいう）を用いる場合について説明する。なお、固定エジェクタピン７３は、成形品の樹脂表面にロット番号などを付すのに用いられるものである。

上型５３には、上型５３および下型５４がワークＷをクランプして形成される内部空間を構成するキャビティ凹部５８が形成されている。また、このキャビティ凹部５８の樹脂流入側の底部に通じる貫通孔５６ｂが上型インサート５６に形成されている。この上型インサート５６の貫通孔５６ｂに固定エジェクタピン７３が、キャビティ凹部５８内へ突出するように挿入されて設けられている。

固定エジェクタピン７３には、キャビティ凹部５８側とは反対側で超音波振動子７４が接続されている。これにより、超音波振動子７４が、固定エジェクタピン７３を介して溶融した樹脂６９に超音波振動を加えることができる。このような超音波振動子７４および固定エジェクタピン７３を用いることで、樹脂の流動性を高め、前記実施形態１で説明した場合と同様に、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

（実施形態６）
本実施形態では、図１５および図１６に示すように、図９で示したモールド金型５１を基に、伝搬部としてポット６５およびそれに接続される超音波振動部７５、７６（以下、超音波振動子７５、７６ともいう）を用いる場合について説明する。

下型５４には、上型５３および下型５４がワークＷをクランプして形成される内部空間を構成し、樹脂６９が供給される筒状のポット６５が設けられている。図１５に示すポット６５にはその外周面で超音波振動子７５が接続されている。また、図１６に示すポット６５にはカル６０側とは反対側で超音波振動子７６が接続されている。これにより、超音波振動子７５、７６が、ポット６５を介して溶融した樹脂６９に超音波振動を加えることができる。このような超音波振動子７５、７６およびポット６５を用いることで、樹脂の流動性を高め、前記実施形態１で説明した場合と同様に、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

（実施形態７）
本実施形態では、伝搬部として溶融した樹脂を押圧するプランジャを用いる場合について説明する。図１７に、伝搬部としてプランジャを用いた樹脂モールド装置８１のモールド金型８２の断面を示す。

図１７に示すように、樹脂モールド装置８１は、上下に対向して設けられ、ワークＷをクランプする上型８３（一方の金型）および下型８４（他方の金型）を有するモールド金型８２を備えている。上型８３は、固定プラテン８５に固定されている。また、下型８４は、可動プラテン８６に搭載されている。この可動プラテン８６は、図示しない型締め機構およびモータにより上下動することで、下型８４も上下動する。これにより、モールド金型８２は、上型８３と下型８４とが近接して型閉じされ、離間して型開きされる。なお、下型８４に作用する荷重を計測するために、ロードセルユニット８７が可動プラテン８６側に設けられている。

この下型８４には、上型８３および下型８４がワークをクランプして形成される内部空間を構成し、樹脂が供給される筒状のポット８８が複数設けられている。これら複数のポット８８のそれぞれに挿入される複数のプランジャ８９を有するマルチプランジャユニット９０が、可動プラテン８６側に設けられている。可動プラテン８６には、マルチプランジャユニット９０が抜き挿しできるような通し孔が形成されており、この通し孔を通してマルチプランジャユニット９０が設けられている。

マルチプランジャユニット９０は、可動プラテン８６とは別駆動のトランスファモータを用いて上下動可能なトランスファプレート９１上に設けられている。このトランスファプレート９１には、ベアリングユニット９２が周囲に設けられた上下動可能なネジ軸９３の一端が接続されている。このネジ軸９３の他端はプーリ９４と螺合されており、このプーリ９４でトランスファモータ（図示せず）に連動したベルト９５が張設されている。すなわち、トランスファモータが回転することによりベルト９５およびプーリ９４を介してネジ軸９３が上下動することで、マルチプランジャユニット９０が上下動する。

本実施形態では、このマルチプランジャユニット９０に超音波振動部９６（以下、超音波振動子９６ともいう）を設けている。この超音波振動子９６は、マルチプランジャユニット９０が有する複数のプランジャ８９を伝搬部として用いて、溶融した樹脂に超音波振動を加えるものである。このようなマルチプランジャユニット９０および超音波振動子９６を用いることで、樹脂の流動性を高め、前記実施形態１で説明した場合と同様に、樹脂の未充填や樹脂表面のフローマークを防止でき、成形品の成形品質を向上することができる。

２ モールド金型
３ 上型
４ 下型
１９ａ 溶融樹脂
２１、２２ 超音波振動部
２３ 伝搬部
Ｃ 内部空間
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. 圧縮成形用のモールド金型であって、
   ワークを挟み込んでクランプする一対の金型と、
   前記一対の金型のうちの少なくともいずれかの金型に設けられた超音波振動部と、
   前記一対の金型が前記ワークをクランプして形成される内部空間に設けられ、かつ、前記超音波振動部と接続され、前記内部空間内の樹脂へ前記超音波振動部の振動を伝搬する伝搬部と、
   を備え、
   一方の金型には、前記内部空間を構成するキャビティ凹部が形成され、
   前記伝搬部が、前記キャビティ凹部の内側に沿って前記一方の金型のクランプ面側に張設されたフィルムであり、
   前記超音波振動部が、前記一方の金型のキャビティ凹部の底部に通じて形成された孔内に設けられ、
   前記フィルムを介して前記超音波振動部により前記樹脂に超音波振動を加えながら前記キャビティ凹部内の前記樹脂を押圧することを特徴とするモールド金型。
2. 請求項１記載のモールド金型において、
   前記超音波振動部が、前記キャビティ凹部の底部全体に設けられていることを特徴とするモールド金型。
3. ワークを挟み込んでクランプする一対の金型と、
   前記一対の金型のうちの少なくともいずれかの金型に設けられた超音波振動部と、
   前記一対の金型が前記ワークをクランプして形成される内部空間に設けられ、かつ、前記超音波振動部と接続され、前記内部空間内の樹脂へ前記超音波振動部の振動を伝搬する伝搬部と、
   を備え、
   前記伝搬部が、一方の金型のクランプ面側で形成された前記一方の金型の肉薄部であり、
   前記一方の金型に設けられた前記超音波振動部が、前記肉薄部を介して前記樹脂に超音波振動を加えることを特徴とするモールド金型。
4. 請求項３記載のモールド金型において、
   前記一方の金型には、前記内部空間を構成するキャビティ凹部が形成され、
   前記超音波振動部が、前記一方の金型のキャビティ凹部の底部に通じて形成された孔内に設けられていることを特徴とするモールド金型。
5. 請求項３記載のモールド金型において、
   前記一方の金型には、前記内部空間を構成するカルおよびランナが形成され、
   前記超音波振動部が、前記一方の金型のカルまたはランナに通じて形成された孔内に設けられていることを特徴とするモールド金型。
6. ワークを挟み込んでクランプする一対の金型と、
   前記一対の金型のうちの少なくともいずれかの金型に設けられた超音波振動部と、
   前記一対の金型が前記ワークをクランプして形成される内部空間に設けられ、かつ、前記超音波振動部と接続され、前記内部空間内の樹脂へ前記超音波振動部の振動を伝搬する伝搬部と、
   を備え、
   前記内部空間を構成するキャビティ凹部が、一方の金型に形成され、
   前記伝搬部が、前記キャビティ凹部の底部から前記キャビティ凹部内へ突出したピンであり、
   前記一方の金型に設けられた前記超音波振動部が、前記ピンを介して前記樹脂に超音波振動を加えることを特徴とするモールド金型。
7. ワークを挟み込んでクランプする一対の金型と、
   前記一対の金型のうちの少なくともいずれかの金型に設けられた超音波振動部と、
   前記一対の金型が前記ワークをクランプして形成される内部空間に設けられ、かつ、前記超音波振動部と接続され、前記内部空間内の樹脂へ前記超音波振動部の振動を伝搬する伝搬部と、
   を備え、
   前記内部空間を構成し、前記樹脂が供給される筒状のポットが、一方の金型に設けられ、
   前記一方の金型に設けられた前記超音波振動部が、前記ポットを介して前記樹脂に超音波振動を加えることを特徴とするモールド金型。
8. ワークを挟み込んでクランプする一対の金型と、
   前記一対の金型のうちの少なくともいずれかの金型に設けられた超音波振動部と、
   前記一対の金型が前記ワークをクランプして形成される内部空間に設けられ、かつ、前記超音波振動部と接続され、前記内部空間内の樹脂へ前記超音波振動部の振動を伝搬する伝搬部と、
   を備え、
   前記内部空間を構成し、前記樹脂が供給される筒状のポットが、一方の金型に設けられ、
   前記伝搬部が、前記ポットに挿入され、上下動可能なプランジャであり、
   前記一方の金型に設けられた前記超音波振動部が、前記プランジャを介して前記樹脂に超音波振動を加えることを特徴とするモールド金型。

Images