封止装置及び封止方法
【課題】プランジャの構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャを加熱して、カル部近傍の封止用材料の硬化を促進可能とする。
【解決手段】封止用材料（樹脂タブレット１６０）を溶融させ、金型１０４に構成されたキャビティ１１８に注入して、キャビティ１１８に配置された基板１０２にある被封止品を封止する封止装置１００において、樹脂タブレットが配置される金型１０４のポット１４２の側面にあるポケット１４４に敷設されたコイル１４８と、ポット１４２内で移動可能に配置されて樹脂タブレット１６０を押圧すると共に、コイル１４８に流れる交流電流で誘導加熱されるプランジャ１５０と、を備える。
【解決手段】封止用材料（樹脂タブレット１６０）を溶融させ、金型１０４に構成されたキャビティ１１８に注入して、キャビティ１１８に配置された基板１０２にある被封止品を封止する封止装置１００において、樹脂タブレットが配置される金型１０４のポット１４２の側面にあるポケット１４４に敷設されたコイル１４８と、ポット１４２内で移動可能に配置されて樹脂タブレット１６０を押圧すると共に、コイル１４８に流れる交流電流で誘導加熱されるプランジャ１５０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファ成形による封止装置及び封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体等の電子部品の実装分野では、トランスファ成形と呼ばれる封止手法が採用されている。この手法は、金型のポットに封止用材料を配置後、プランジャにより、封止用材料をカル部に対して押圧する。そして、溶融した封止用材料を、金型のカル部、ランナ、ゲートを介して被封止品の配置されたキャビティに注入するものであり、一度に多くの被封止品を封止できるという利点がある。
【０００３】
しかし、金型を加熱するためのヒータは、金型内のみに配置されていて、プランジャの部分には熱源がない。このため、封止用材料が溶融する際にプランジャから熱を奪うとプランジャは金型よりも温度が低くなってしまい、プランジャに当接するカル部の封止用材料の硬化に時間がかかっていた。これに対して、特許文献１では、プランジャ内部に電熱ヒータを内蔵してプランジャを加熱して、カル部の封止用材料の硬化を促進することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５９−３１３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術にあっては、プランジャ内部に電熱ヒータを組み込むため、プランジャの構造が複雑となる。すなわち、プランジャの加工性の問題や高コストといった問題だけでなく、可動するプランジャから配線を引き出すので配線が断線し故障しやすいといった問題が生じる可能性がある。
【０００６】
更に、プランジャは、封止用材料を注入する際に高い圧力をかけるため、その注入圧に耐えうる構造を確保している必要がある。この点で、特許文献１に記載されたプランジャの構造にあっては高い圧力に耐えうるか否かが問題となるおそれがあった。
【０００７】
本発明では、上記問題点を解決すべく、プランジャの構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャを加熱して、カル部近傍の封止用材料の硬化を促進可能な封止装置及び封止方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止装置において、前記封止用材料が配置される前記金型のポットの側面に敷設されたコイルと、前記ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧すると共に、前記コイルに流れる交流電流で誘導加熱されるプランジャと、を備えることにより、上記課題を解決するものである。
【０００９】
本発明においては、プランジャを誘導加熱することで、プランジャ自体を発熱源としている。このため、プランジャ自体は簡素な構成とすることができると共に、プランジャに当接するカル部近傍の封止用材料を効果的に加熱することができる。
【００１０】
ここで、誘導加熱のためのコイルは、プランジャが移動可能とされるポットの側面に敷設されている。このため、プランジャの構成や、従来用いられてきた金型等を大きく設計変更せずに用いることが可能である。同時に、プランジャの耐久性も落とすことなく、長寿命化が可能である。更に、コイルに交流電流を流すことで生じる誘導加熱を用いるので、熱量の制御が容易で、プランジャの高温化や封止用材料の高速加熱が可能である。
【００１１】
又、前記プランジャの、前記交流電流で誘導加熱される部分に対して前記封止用材料の配置される位置の反対側の位置に、断熱部が設けられている場合には、誘導加熱でプランジャに生じた熱が封止用材料の反対側に逃げていくことを遮断して、効率的に封止用材料を加熱することができる。
【００１２】
又、前記コイルの外周に断熱材を備える場合には、誘導加熱でプランジャに発生した熱やコイル自身に発生した熱が金型へ伝わるのを遮断することができるので、金型の温度上昇を防ぐことができる。
【００１３】
又、前記プランジャが前記カル部に最接近している状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える場合には、キャビティ内の封止用材料に対してはプランジャからの熱の影響を最小限とすることができるので、既存の封止装置における樹脂注入工程の条件を変えずに、封止品の取り出しまでの時間を短くすることができる。すなわち、既存の工程制御を流用できるので、工程開発に費用がかからず、低コストで、生産性を向上させることができる。
【００１４】
又、前記プランジャが前記ポット内の下限位置から前記カル部に最接近する位置まで移動している状態で、該プランジャが該ポット内の下限位置に置かれた状態で、更に前記前記封止用材料が該ポットに配置される以前の状態且つ前記金型が型開きされている状態で若しくは更に該封止用材料が該ポットに配置されている状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える場合には、封止品の取り出しまでの時間を更に短縮することができるので、より生産性を向上させることができる。
【００１５】
なお、本発明は、溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止方法において、前記金型のポットの側面に敷設されたコイルに交流電流を流す工程と、該交流電流で、該ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧するプランジャを誘導加熱する工程と、を含むことを特徴とする封止方法とも捉えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プランジャの構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャを加熱して、カル部近傍の封止用材料の硬化が促進可能となる。このため、大きな設計変更をせずに、封止品の品質を保ちつつ、封止用材料の硬化時間の短縮により、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態に係る封止装置の要部を模式的に示した断面図
【図２】本発明の主に第１実施形態に係るポットとプランジャ部分の模式図
【図３】本発明の第１実施形態に係る樹脂硬度と時間との関係を示した図
【図４】本発明の第２実施形態に係る樹脂硬度と時間との関係を示した図
【図５】本発明の第３実施形態に係る樹脂硬度と時間との関係を示した図
【図６】本発明の第４、第５実施形態に係るポットとプランジャ部分の模式図
【図７】本発明の第６、第７実施形態に係るプランジャの模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態の一例について詳細に説明する。なお、図１は、封止装置の概略をその機能に着目して模式的に示したものであり、実際の装置の具体的構成とは必ずしも一致していない。
【００１９】
最初に、封止装置の構成について図１を用いて説明する。
【００２０】
封止装置１００は、封止用材料（樹脂タブレット１６０）を溶融させ、金型１０４に構成されたキャビティ１１８に注入して、キャビティ１１８に配置された基板１０２にある被封止品を封止するトランスファ成形装置である。
【００２１】
金型１０４は、上型１０６と下型１０８とを備える。上型１０６と下型１０８の内部には、それぞれを加熱するための図示されていないカートリッジヒータが埋設されており、本実施形態では一定の温度（例えば約１７５度）に保たれている。なお、本発明では、必ずしも金型１０４の温度を一定に保つ必要はない。
【００２２】
上型１０６には、基板１０２が配置される第１、第２凹部１１４、１１６、基板１０２を封止（樹脂封止）するキャビティ１１８の一部（上部キャビティ１２０）、及びカル部１３６が設けられている。そして、上型１０６は、図示せぬ取付けブロック、支持プレート等を介して固定プラテンに取り付けられている。
【００２３】
カル部１３６は、図１で示す如く、溶融した封止用材料をランナ１３８等を介してキャビティ１１８に導くためのものであり、本実施形態では上型１０６に直径２０ｍｍ程度の円錐台形状の窪みで設けられている。カル部１３６は、一定のバッファボリュームを確保する機能も有している。このため、カル部１３６の厚みはキャビティ１１８の厚みに比べて数倍の厚みを有する。
【００２４】
下型１０８には、キャビティ１１８の一部（下部キャビティ１２２）、ランナ１３８、ゲート１４０、及びポット１４２が形成されている。下型１０８は、図示せぬ取付けブロック、支持プレート等を介して可動プラテンに固定されている。そして、可動プラテンは図示せぬプレス装置と連結され、プレス装置を駆動することによって、上型１０６に対して下型１０８を接近・離反を可能として、金型１０４の型閉じ、型締め及び型開きを行う。尤も、本発明においては、上型１０６、下型１０８のいずれが可動であってもよい。
【００２５】
ポット１４２は、円形の穴として下型１０８に形成されている（本実施形態ではφ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍ程度）。ポット１４２の側面には凹形状に形成されたポケット１４４が設けられている。ポケット１４４は、樹脂タブレット１６０がポット１４２内に配置された際に、樹脂タブレット１６０の下側にくるプランジャ１５０の先端近傍外周を囲むような位置（図１でのＹ方向の位置）に設けられる。即ち、本実施形態では、樹脂タブレット１６０が１５ｍｍ程度の長さなので、ポット１４２の上端から１５ｍｍよりも低いＹ方向位置にポケット１４４が設けられている。これは、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で封止用材料の誘導加熱を効率的に行うためである。このポケット１４４の内側には、リング形状の断熱材１４６が配置され、更にその内側にコイル１４８が敷設される。なお、コイル１４８は下型１０８と絶縁させるため、その表面には絶縁被覆等が施されている。コイル１４８には、交流電流（高周波電流）が流される。なお、必ずしも断熱材１４６を用いる必要はない。しかし、断熱材１４６を用いることで、誘導加熱でプランジャ１５０に発生した熱やコイル１４８自身に発生した熱が金型１０４へ伝わるのを遮断することができるので、金型１０４の温度上昇を防ぐことができる。なお、コイル１４８の外側における誘導加熱による温度上昇を抑制するため、断熱材１４６やポケット１４４周辺は、透磁率の低い材質で構成することが好ましい。
【００２６】
ポット１４２の内側には、円柱形状のプランジャ１５０が移動可能に配置される。ここで、コイル１４８の内径Ｄ２はポット１４２の内径Ｄ１よりも大きい。このため、ポット１４２の内径Ｄ１とほぼ同じ外径のプランジャ１５０が配置されてもコイル１４８との間には隙間Ｇが設けられて、コイル１４８とプランジャ１５０とは非接触の状態が保たれる。このため、コイル１４８がプランジャ１５０の動きを規制することもなく、且つプランジャ１５０によってコイル１４８が破損することも防止されている。
【００２７】
プランジャ１５０は、加熱部１５２と断熱部１５４とベース部１５６とを備えて、一体とされている。即ち、プランジャ１５０自体は簡素で高い注入圧に耐えうる構成とされている。加熱部１５２は、超硬（タングステンカーバイド）や工具鋼などの金属で形成されている。このため、コイル１４８に交流電流が流れることで、コイル１４８の内側に配置されるプランジャ１５０が誘導加熱されて、自身が発熱源となる。加熱部１５２は、樹脂タブレット１６０をポット１４２に配置した状態（図２（Ａ））と樹脂タブレット１６０を押圧して加熱部１５２の先端がカル部１３６に最接近した状態（図２（Ｃ））の両方で、コイル１４８によって誘導加熱されるような長さＬを備えている。なお、コイルと加熱部とは図２（Ｂ）や図２（Ｄ）のような配置を取ってもよい。
【００２８】
断熱部１５４は、少なくとも一部分が加熱部１５２を構成する金属よりも熱伝導率が低い材質（本実施形態ではセラミック）で構成されている。断熱部１５４は、加熱部１５２の下側に配置される。即ち、断熱部１５４は、プランジャ１５０において、交流電流で誘導加熱される部分（加熱部１５２）に対して樹脂タブレット１６０の配置される位置の反対側の位置に設けられている。そのため、断熱部１５４は、加熱部１５２からベース部１５６へ伝わる熱を断熱して、ベース部１５６側へ拡散する熱も積極的にカル部１３６に伝導させることができるので、封止用材料の効率的な加熱が実現できる。断熱部１５４の材質としては、必ずしもセラミックに限定されない。例えば、加熱部１５２よりも熱伝導率の低い金属で断熱部１５４を構成してもよい。なお、本発明では必ずしも断熱部１５４を設ける必要はない。
【００２９】
ベース部１５６は、断熱部１５４の下側に配置される。ベース部１５６から断熱部１５４を介して加熱部１５２に、樹脂タブレット１６０をカル部１３６側に押圧する力が伝えられる。ベース部１５６の材質は、加熱部１５２と同一であってもよい。
【００３０】
次に、本実施形態における樹脂封止の手順を説明する。
【００３１】
トランスファ成形の工程は、マシンタイム工程、樹脂注入工程、樹脂硬化工程、からなる工程で１サイクルをなしている。マシンタイム工程は、金型１０４を型開きして既に封止された封止品を取り出し、金型１０４をクリーニングし、新しい基板１０２を下型１０８上に、封止用材料（樹脂タブレット１６０）をポット１４２に、それぞれ配置し、型閉じ、型締めを行う工程である。樹脂注入工程は、封止用材料を溶融して、封止品を封止するキャビティ１１８に注入する工程である。樹脂硬化工程は、封止品を取り出せる硬度になるまで封止用材料を硬化させる工程である。なお、封止用材料として用いられる熱硬化性樹脂は、熱が与えられることで溶融しその後硬化する性質を持つので、封止用材料に与えられる温度が高い程、硬化に要する時間は短くなる。従って、硬化時間を短くするためにはできるだけ金型１０４を高温に設定すべきだが、ある温度以上にしてしまうと封止用材料を注入している途中で封止用材料が硬化してしまい封止不良となる。このため、金型１０４は使用する封止用材料に適した温度に設定する。以下に、樹脂封止工程の１サイクルのうち、樹脂注入工程を中心に図１を用いて説明する。
【００３２】
最初に、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で、ポット１４２内に樹脂タブレット１６０が当接配置されて、型閉じ、型締め後に、プランジャ１５０が上昇する。
【００３３】
次に、樹脂タブレット１６０はプランジャ１５０の上昇により上昇・押圧されながら、金型１０４及びプランジャ１５０から伝達される熱で溶融する。そして溶融した封止用材料はカル部１３６、ランナ１３８及びゲート１４０を介して圧送され、基板１０２を封止するキャビティ１１８内に注入される。
【００３４】
キャビティ１１８への封止用材料の注入完了後、即ち、プランジャ１５０がカル部１３６に最接近して上型１０６と下型１０８によって型締めされた状態のままで、コイル１４８に交流電流が流されてプランジャ１５０が誘導加熱される（数秒から数十秒間）。ここで、コイル１４８へ流す交流電流の通電から熱の発生までのタイムラグを考慮すれば、多少早めにコイル１４８へ交流電流を流したり、中断したりするのが好ましい。その際にコイル１４８へ流す交流電流の大きさは、オンオフ的でも、連続的に変化させるのも、自在に行うことができる。なお、コイル１４８に交流電流を流すことを制御するのは、封止装置１００の図示せぬ制御部が行う。
【００３５】
コイル１４８に交流電流を流すのを止めた後、封止用材料が硬化した段階で型開きし、封止された封止品が取り出される。
【００３６】
本実施形態による樹脂の硬度の様子を図３に示す。符号Ｈ１の破線が本実施形態における樹脂硬度の様子を表し、符号Ｒの実線がプランジャを誘導加熱しない従来の樹脂硬度の様子を表す。なお、ここでの樹脂硬度の様子は、樹脂硬化時間を律速するカル部１３６の封止用材料を対象としている。
【００３７】
図３によれば、本実施形態では、例えば、封止装置１００の図示せぬ制御部で、樹脂注入工程ｔ１の完了時Ｔ１にコイル１４８に交流電流を流してプランジャ１５０を誘導加熱することにより、従来の樹脂硬化工程では硬化完了にかかっていた時間ｔ２を時間ｔ３に短くできる。即ち、樹脂硬化工程は時間ｔ４（＝ｔ２−ｔ３）だけ短縮することができる。なお、時間ｔ４は、樹脂注入工程の開始から封止品取り出し可能硬度までの従来例に比べた時間短縮分と言うこともできる。
【００３８】
本実施形態においては、プランジャ１５０を誘導加熱することで、プランジャ１５０自体を発熱源としている。このため、プランジャ１５０自体は簡素な構成とすることができると共に、プランジャ１５０に当接するカル部１３６近傍の封止用材料を効果的に加熱することができる。そして、誘導加熱のためのコイル１４８は、プランジャ１５０が移動可能とされるポット１４２の側面に敷設されている。このため、プランジャ１５０の構成や、従来用いられてきた金型１０４等を大きく設計変更せずに用いることが可能である。同時に、プランジャ１５０の耐久性も落とすことなく、長寿命化が可能である。又、可動するプランジャ１５０から配線を引き出す必要もないので、配線が断線する等の故障が生じる問題も発生しない。更に、コイル１４８に交流電流を流すことで生じる誘導加熱を用いるので、熱量の制御が容易で、プランジャ１５０の高温化や封止用材料の高速加熱も可能である。
【００３９】
又、プランジャ１５０に、交流電流で誘導加熱される加熱部１５２に対して樹脂タブレット１６０の配置される位置の反対側の位置に断熱部１５４が設けられているので、誘導加熱でプランジャ１５０に生じた熱がベース部１５６に逃げていくことを遮断して、効率的にカル部１３６の樹脂を加熱することができる。
【００４０】
又、コイル１４８の外周に断熱材１４６を備えているので、誘導加熱でプランジャ１５０に発生した熱やコイル１４８自身に発生した熱が金型１０４へ伝わるのを遮断することができるので、金型１０４の温度上昇を防ぐことができる。
【００４１】
又、樹脂注入工程が完了した時点でプランジャ１５０を誘導加熱しているため、キャビティ１１８への注入完了までは従来の樹脂封止工程と同じである。即ち、樹脂タブレット１６０を溶融させてキャビティ１１８に注入後に、コイル１４８に交流電流を流してプランジャ１５０を誘導加熱することにより、プランジャ１５０で発生する熱はキャビティ１１８内の注入工程の封止用材料にほとんど影響を与えていない。このため、既存の封止装置における樹脂注入工程を変えずに、樹脂注入工程が完了した時点から封止品の取り出しまでの時間を短くすることができる。即ち、キャビティ１１８に関しては従来の封止品を封止する工程をそのままで使用できるので、従来の製造ノウハウをそのまま継承でき、高い品質の封止品を製造できる。同時に、工程変更の費用を最小限に抑えることができ、低コストで、樹脂封止工程を高速化することができる。即ち、既存の工程を流用できるので、工程開発に費用がかからず、低コストで、生産性を向上させることができる。
【００４２】
従って、本実施形態によれば、プランジャ１５０の構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャ１５０を加熱して、カル部１３６近傍の封止用材料の硬化が促進可能となる。このため、大きな設計変更をせずに封止品の品質を保ちつつ、封止用材料の硬化時間の短縮により、生産性を向上させることができる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態の一例を示す。本実施形態による樹脂の硬度の様子を図４に示す。符号Ｈ２の破線が本実施形態における樹脂硬度の様子を表し、符号Ｒの実線がプランジャを誘導加熱しない従来の樹脂硬度の様子を表す。本実施形態は封止装置の構造については第１実施形態と同じであるが、樹脂封止工程が異なる。以下、樹脂注入工程を中心に図１を用いて説明する。
【００４４】
最初に、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で、ポット１４２内に樹脂タブレット１６０が当接配置される。型閉じ、型締め後に、樹脂タブレット１６０の下方に配置されたプランジャ１５０が上昇する。それと同時に、コイル１４８に交流電流が流されてプランジャ１５０が誘導加熱される（数秒から数十秒間）。ここで、コイル１４８へ流す交流電流の通電から熱の発生までのタイムラグを考慮すれば、多少早めにコイル１４８へ交流電流を流したり、中断したりするのが好ましい。その際にコイル１４８へ流す交流電流の大きさは、オンオフ的でも、連続的に変化させるのも、自在に行うことができる。なお、コイル１４８に交流電流を流すことを制御するのは、封止装置１００の図示せぬ制御部が行う。
【００４５】
次に、樹脂タブレット１６０はプランジャ１５０の上昇により上昇・押圧されながら、金型１０４から伝達される熱及びプランジャ１５０自体で発生される熱で溶融する。そして溶融した封止用材料はカル部１３６、ランナ１３８及びゲート１４０を介して圧送され、基板１０２を封止するキャビティ１１８内に注入される。
【００４６】
封止用材料が硬化した段階で型開きし、封止された封止品が取り出される。
【００４７】
本実施形態では、実質的には樹脂注入工程の途中（時刻Ｔ２）から誘導加熱によってプランジャ１５０自体で発生される熱で封止用材料の溶融が早まるため、注入中の封止用材料が硬化しないような条件に調整を行う必要が出てくる。しかし、樹脂注入工程を開始してから樹脂硬化するまでの時間ｔ５は、従来の樹脂硬化工程完了までの時間ｔ１＋ｔ２に比べて短縮されて、短縮時間ｔ６は、第１実施形態の樹脂硬化短縮時間ｔ４より長い。これは誘導加熱されたプランジャ１５０自体で発生される熱によってもカル部１３６近傍の封止用材料の加熱を行うので、更に樹脂硬化時間が短縮されることによる。即ち、第１実施形態よりも更に生産性を向上させることができる。
【００４８】
本実施形態では、樹脂タブレット１６０を配置したと同時に、プランジャ１５０の誘導加熱をしていたが、プランジャ１５０を上昇させていく途中（プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置からカル部１３６に最接近する位置まで移動している状態）でプランジャ１５０の誘導加熱をしても構わない。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態の一例を示す。本実施形態による樹脂の硬度の様子を図５に示す。符号Ｈ３の破線が本実施形態における樹脂硬度の様子を表し、符号Ｒの実線がプランジャを誘導加熱しない従来の樹脂硬度の様子を表す。本実施形態は封止装置の構造については第１実施形態と同じであるが、樹脂封止工程が異なる。以下、樹脂注入工程を中心に図１を用いて説明する。
【００５０】
最初に、コイル１４８に交流電流を流して、プランジャ１５０を誘導加熱させて（数秒から数十秒間）、金型１０４と同じ温度、又はそれよりも高温とする。なお、コイル１４８に交流電流を流すことを制御するのは、封止装置１００の図示せぬ制御部が行う。
【００５１】
次に、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で、ポット１４２内に樹脂タブレット１６０が配置されて、型閉じ、型締め後に、プランジャ１５０が上昇する。
【００５２】
次に、樹脂タブレット１６０はプランジャ１５０の上昇により上昇・押圧されながら、金型１０４及びプランジャ１５０から伝達されてくる熱で溶融する。そして溶融した封止用材料はカル部１３６、ランナ１３８及びゲート１４０を介して圧送され、封止品を封止するキャビティ１１８内に注入される。なお、プランジャ１５０の上昇中（封止用材料の圧送中）は、プランジャ１５０の誘導加熱をそのまま続けてもよいし、弱めてもよい。又、封止用材料の圧送が完了するまでに、プランジャ１５０の誘導加熱を中断してもよい。ここで、コイル１４８へ流す交流電流の通電から熱の発生までのタイムラグを考慮すれば、多少早めにコイル１４８へ交流電流を流したり、中断したりするのが好ましい。その際にコイル１４８へ流す交流電流の大きさは、オンオフ的でも、連続的に変化させるのも、自在に行うことができる。
【００５３】
封止用材料が硬化した段階で型開きし、封止された封止品が取り出される。
【００５４】
本実施形態においても、基本的には第２実施形態と同様に、注入中の封止用材料が硬化しないような条件に調整を行う必要がある。しかし、樹脂注入工程の開始（時刻Ｔ３）には既にプランジャ１５０が誘導加熱されて金型１０４と同じ温度、又はそれよりも高温とされていることにより、樹脂注入工程を開始してから樹脂硬化するまでの時間ｔ７は、従来の樹脂硬化工程完了までの時間ｔ１＋ｔ２に比べて短縮されて、その短縮時間ｔ８は、第２実施形態の樹脂硬化短縮時間ｔ６よりも更に長い。つまり、更に樹脂硬化時間が短縮されることになる。即ち、第２実施形態よりも更に生産性を向上させることができる。
【００５５】
本発明について、上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【００５６】
上記実施形態においては、樹脂タブレット１６０がポット１４２内に配置された際に、コイル１４８が樹脂タブレット１６０の下側にくるプランジャ１５０の先端外周を囲むような位置（図１ではＹ方向の位置）に設けられ、且つ加熱部１５２の長さＬが、加熱部１５２の先端のカル部１３６への最接近の際にもコイル１４８によって誘導加熱されるような長さであったが、本発明はこのような組み合わせに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、図６（Ａ）に示す第４実施形態の如く、加熱部２５２の長さＬ１が、加熱部２５２の先端がカル部２３６に最接近した際には、コイル２４８によって誘導加熱されない長さＬ１としてもよい。この場合には、樹脂タブレットをポット２４２に配置する前、若しくは配置したと同時に、プランジャ２５０を誘導加熱する第２、第３実施形態で示した制御を行うことができる。同時に、加熱部２５２の長さＬ１が少ないので、熱容量が少ない分だけ第２、第３実施形態に比べてプランジャ２５０の目標温度（例えば金型１０４の設定温度もしくはそれ以上の温度）への誘導加熱を高速に達成することができる。
【００５８】
又、例えば、図６（Ｂ）に示す第５実施形態の如く、ポット３４２の上端の近傍にコイル３４８が敷設されていてもよい。この場合には、溶融した封止用材料を注入後にプランジャ３５０を誘導加熱する第１実施形態で示した制御を行うことができる。加えて、加熱部３５２の長さＬ２を少なくできるので、熱容量が少ない分だけ第１実施形態に比べてプランジャ３５０の目標温度（例えば金型１０４の設定温度もしくはそれ以上の温度）への誘導加熱を高速に達成することができる。又、本実施形態でも、注入前や注入中にプランジャ３５０を誘導加熱してもよい。
【００５９】
又、上記実施形態においては、プランジャがそれぞれ層状の加熱部と断熱部とベース部とを備えていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、断熱部を備えていなくてもよい。断熱部がなくても、プランジャが加熱されることで、本発明の相応の作用効果を有するからである。
【００６０】
又、例えば、図７（Ａ）に示す第６実施形態の如く、プランジャ４５０において、加熱部４５２とベース部４５６とが断熱部４５４の接続部分４５４Ａで一部接続された態様で予め一体に成形されて、且つ断熱部４５４では、接続部分４５４Ａの周囲部分４５４Ｂに加熱部４５２よりも熱伝導率の低い材料を配置させてもよい。この場合には、加熱部４５２とベース部４５６とが予め一体で、且つ加熱部４５２にかかる力を接続部分４５４Ａと周囲部分４５４Ｂで支えるので、断熱部４５４で相応の断熱効果を有するとともに、上記実施形態よりも耐久性の高いプランジャ４５０を実現することができる。
【００６１】
若しくは、図７（Ｂ）に示す第７実施形態の如く、プランジャ５５０において、加熱部５５２とベース部５５６とが断熱部５５４の接続部分５５４Ａで一部接続された態様で予め一体に成形されて、且つ断熱部５５４では、その接続部分５５４Ａの周囲部分５５４Ｂに空隙が設けられていてもよい。この場合には、第６実施形態の如く、加熱部５５２とベース部５５６とが予め一体なので、相応に耐久性の高いプランジャ５５０を実現することができる。そして、周囲部分５５４Ｂは空隙であるので熱伝導率が極めて低いため、第６実施形態よりも優れた断熱効果を発揮することができる。
【００６２】
又、上記実施形態においては、封止用材料は熱硬化性樹脂としていたが、本発明はこれに限定されず、封止用材料は樹脂に限らず、他の熱硬化性を備える材料でも構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００…封止装置
１０２…基板
１０４…金型
１０６、１０６Ｂ、１０６Ｄ、２０６、３０６…上型
１０８、１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８、３０８…下型
１１８…キャビティ
１２０…上部キャビティ
１２２…下部キャビティ
１３６、１３６Ｂ、１３６Ｄ、２３６、３３６…カル部
１３８、１３８Ｂ、１３８Ｄ、２３８、３３８…ランナ
１４０…ゲート
１４２、１４２Ｂ、１４２Ｄ、２４２、３４２…ポット
１４４…ポケット
１４６、１４６Ｂ、１４６Ｄ、２４６、３４６…断熱材
１４８、１４８Ｂ、１４８Ｄ、２４８、３４８…コイル
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０…プランジャ
１５２、１５２Ｂ、１５２Ｄ、２５２、３５２、４５２、５５２…加熱部
１５４、１５４Ｂ、１５４Ｄ、２５４、３５４、４５４、５５４…断熱部
１５６、１５６Ｂ、１５６Ｄ、２５６、３５６、４５６、５５６…ベース部
１６０、１６０Ｂ…樹脂タブレット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トランスファ成形による封止装置及び封止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体等の電子部品の実装分野では、トランスファ成形と呼ばれる封止手法が採用されている。この手法は、金型のポットに封止用材料を配置後、プランジャにより、封止用材料をカル部に対して押圧する。そして、溶融した封止用材料を、金型のカル部、ランナ、ゲートを介して被封止品の配置されたキャビティに注入するものであり、一度に多くの被封止品を封止できるという利点がある。
【０００３】
しかし、金型を加熱するためのヒータは、金型内のみに配置されていて、プランジャの部分には熱源がない。このため、封止用材料が溶融する際にプランジャから熱を奪うとプランジャは金型よりも温度が低くなってしまい、プランジャに当接するカル部の封止用材料の硬化に時間がかかっていた。これに対して、特許文献１では、プランジャ内部に電熱ヒータを内蔵してプランジャを加熱して、カル部の封止用材料の硬化を促進することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭５９−３１３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された技術にあっては、プランジャ内部に電熱ヒータを組み込むため、プランジャの構造が複雑となる。すなわち、プランジャの加工性の問題や高コストといった問題だけでなく、可動するプランジャから配線を引き出すので配線が断線し故障しやすいといった問題が生じる可能性がある。
【０００６】
更に、プランジャは、封止用材料を注入する際に高い圧力をかけるため、その注入圧に耐えうる構造を確保している必要がある。この点で、特許文献１に記載されたプランジャの構造にあっては高い圧力に耐えうるか否かが問題となるおそれがあった。
【０００７】
本発明では、上記問題点を解決すべく、プランジャの構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャを加熱して、カル部近傍の封止用材料の硬化を促進可能な封止装置及び封止方法を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止装置において、前記封止用材料が配置される前記金型のポットの側面に敷設されたコイルと、前記ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧すると共に、前記コイルに流れる交流電流で誘導加熱されるプランジャと、を備えることにより、上記課題を解決するものである。
【０００９】
本発明においては、プランジャを誘導加熱することで、プランジャ自体を発熱源としている。このため、プランジャ自体は簡素な構成とすることができると共に、プランジャに当接するカル部近傍の封止用材料を効果的に加熱することができる。
【００１０】
ここで、誘導加熱のためのコイルは、プランジャが移動可能とされるポットの側面に敷設されている。このため、プランジャの構成や、従来用いられてきた金型等を大きく設計変更せずに用いることが可能である。同時に、プランジャの耐久性も落とすことなく、長寿命化が可能である。更に、コイルに交流電流を流すことで生じる誘導加熱を用いるので、熱量の制御が容易で、プランジャの高温化や封止用材料の高速加熱が可能である。
【００１１】
又、前記プランジャの、前記交流電流で誘導加熱される部分に対して前記封止用材料の配置される位置の反対側の位置に、断熱部が設けられている場合には、誘導加熱でプランジャに生じた熱が封止用材料の反対側に逃げていくことを遮断して、効率的に封止用材料を加熱することができる。
【００１２】
又、前記コイルの外周に断熱材を備える場合には、誘導加熱でプランジャに発生した熱やコイル自身に発生した熱が金型へ伝わるのを遮断することができるので、金型の温度上昇を防ぐことができる。
【００１３】
又、前記プランジャが前記カル部に最接近している状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える場合には、キャビティ内の封止用材料に対してはプランジャからの熱の影響を最小限とすることができるので、既存の封止装置における樹脂注入工程の条件を変えずに、封止品の取り出しまでの時間を短くすることができる。すなわち、既存の工程制御を流用できるので、工程開発に費用がかからず、低コストで、生産性を向上させることができる。
【００１４】
又、前記プランジャが前記ポット内の下限位置から前記カル部に最接近する位置まで移動している状態で、該プランジャが該ポット内の下限位置に置かれた状態で、更に前記前記封止用材料が該ポットに配置される以前の状態且つ前記金型が型開きされている状態で若しくは更に該封止用材料が該ポットに配置されている状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える場合には、封止品の取り出しまでの時間を更に短縮することができるので、より生産性を向上させることができる。
【００１５】
なお、本発明は、溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止方法において、前記金型のポットの側面に敷設されたコイルに交流電流を流す工程と、該交流電流で、該ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧するプランジャを誘導加熱する工程と、を含むことを特徴とする封止方法とも捉えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プランジャの構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャを加熱して、カル部近傍の封止用材料の硬化が促進可能となる。このため、大きな設計変更をせずに、封止品の品質を保ちつつ、封止用材料の硬化時間の短縮により、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１〜第３実施形態に係る封止装置の要部を模式的に示した断面図
【図２】本発明の主に第１実施形態に係るポットとプランジャ部分の模式図
【図３】本発明の第１実施形態に係る樹脂硬度と時間との関係を示した図
【図４】本発明の第２実施形態に係る樹脂硬度と時間との関係を示した図
【図５】本発明の第３実施形態に係る樹脂硬度と時間との関係を示した図
【図６】本発明の第４、第５実施形態に係るポットとプランジャ部分の模式図
【図７】本発明の第６、第７実施形態に係るプランジャの模式図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を用いて本発明の第１実施形態の一例について詳細に説明する。なお、図１は、封止装置の概略をその機能に着目して模式的に示したものであり、実際の装置の具体的構成とは必ずしも一致していない。
【００１９】
最初に、封止装置の構成について図１を用いて説明する。
【００２０】
封止装置１００は、封止用材料（樹脂タブレット１６０）を溶融させ、金型１０４に構成されたキャビティ１１８に注入して、キャビティ１１８に配置された基板１０２にある被封止品を封止するトランスファ成形装置である。
【００２１】
金型１０４は、上型１０６と下型１０８とを備える。上型１０６と下型１０８の内部には、それぞれを加熱するための図示されていないカートリッジヒータが埋設されており、本実施形態では一定の温度（例えば約１７５度）に保たれている。なお、本発明では、必ずしも金型１０４の温度を一定に保つ必要はない。
【００２２】
上型１０６には、基板１０２が配置される第１、第２凹部１１４、１１６、基板１０２を封止（樹脂封止）するキャビティ１１８の一部（上部キャビティ１２０）、及びカル部１３６が設けられている。そして、上型１０６は、図示せぬ取付けブロック、支持プレート等を介して固定プラテンに取り付けられている。
【００２３】
カル部１３６は、図１で示す如く、溶融した封止用材料をランナ１３８等を介してキャビティ１１８に導くためのものであり、本実施形態では上型１０６に直径２０ｍｍ程度の円錐台形状の窪みで設けられている。カル部１３６は、一定のバッファボリュームを確保する機能も有している。このため、カル部１３６の厚みはキャビティ１１８の厚みに比べて数倍の厚みを有する。
【００２４】
下型１０８には、キャビティ１１８の一部（下部キャビティ１２２）、ランナ１３８、ゲート１４０、及びポット１４２が形成されている。下型１０８は、図示せぬ取付けブロック、支持プレート等を介して可動プラテンに固定されている。そして、可動プラテンは図示せぬプレス装置と連結され、プレス装置を駆動することによって、上型１０６に対して下型１０８を接近・離反を可能として、金型１０４の型閉じ、型締め及び型開きを行う。尤も、本発明においては、上型１０６、下型１０８のいずれが可動であってもよい。
【００２５】
ポット１４２は、円形の穴として下型１０８に形成されている（本実施形態ではφ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍ程度）。ポット１４２の側面には凹形状に形成されたポケット１４４が設けられている。ポケット１４４は、樹脂タブレット１６０がポット１４２内に配置された際に、樹脂タブレット１６０の下側にくるプランジャ１５０の先端近傍外周を囲むような位置（図１でのＹ方向の位置）に設けられる。即ち、本実施形態では、樹脂タブレット１６０が１５ｍｍ程度の長さなので、ポット１４２の上端から１５ｍｍよりも低いＹ方向位置にポケット１４４が設けられている。これは、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で封止用材料の誘導加熱を効率的に行うためである。このポケット１４４の内側には、リング形状の断熱材１４６が配置され、更にその内側にコイル１４８が敷設される。なお、コイル１４８は下型１０８と絶縁させるため、その表面には絶縁被覆等が施されている。コイル１４８には、交流電流（高周波電流）が流される。なお、必ずしも断熱材１４６を用いる必要はない。しかし、断熱材１４６を用いることで、誘導加熱でプランジャ１５０に発生した熱やコイル１４８自身に発生した熱が金型１０４へ伝わるのを遮断することができるので、金型１０４の温度上昇を防ぐことができる。なお、コイル１４８の外側における誘導加熱による温度上昇を抑制するため、断熱材１４６やポケット１４４周辺は、透磁率の低い材質で構成することが好ましい。
【００２６】
ポット１４２の内側には、円柱形状のプランジャ１５０が移動可能に配置される。ここで、コイル１４８の内径Ｄ２はポット１４２の内径Ｄ１よりも大きい。このため、ポット１４２の内径Ｄ１とほぼ同じ外径のプランジャ１５０が配置されてもコイル１４８との間には隙間Ｇが設けられて、コイル１４８とプランジャ１５０とは非接触の状態が保たれる。このため、コイル１４８がプランジャ１５０の動きを規制することもなく、且つプランジャ１５０によってコイル１４８が破損することも防止されている。
【００２７】
プランジャ１５０は、加熱部１５２と断熱部１５４とベース部１５６とを備えて、一体とされている。即ち、プランジャ１５０自体は簡素で高い注入圧に耐えうる構成とされている。加熱部１５２は、超硬（タングステンカーバイド）や工具鋼などの金属で形成されている。このため、コイル１４８に交流電流が流れることで、コイル１４８の内側に配置されるプランジャ１５０が誘導加熱されて、自身が発熱源となる。加熱部１５２は、樹脂タブレット１６０をポット１４２に配置した状態（図２（Ａ））と樹脂タブレット１６０を押圧して加熱部１５２の先端がカル部１３６に最接近した状態（図２（Ｃ））の両方で、コイル１４８によって誘導加熱されるような長さＬを備えている。なお、コイルと加熱部とは図２（Ｂ）や図２（Ｄ）のような配置を取ってもよい。
【００２８】
断熱部１５４は、少なくとも一部分が加熱部１５２を構成する金属よりも熱伝導率が低い材質（本実施形態ではセラミック）で構成されている。断熱部１５４は、加熱部１５２の下側に配置される。即ち、断熱部１５４は、プランジャ１５０において、交流電流で誘導加熱される部分（加熱部１５２）に対して樹脂タブレット１６０の配置される位置の反対側の位置に設けられている。そのため、断熱部１５４は、加熱部１５２からベース部１５６へ伝わる熱を断熱して、ベース部１５６側へ拡散する熱も積極的にカル部１３６に伝導させることができるので、封止用材料の効率的な加熱が実現できる。断熱部１５４の材質としては、必ずしもセラミックに限定されない。例えば、加熱部１５２よりも熱伝導率の低い金属で断熱部１５４を構成してもよい。なお、本発明では必ずしも断熱部１５４を設ける必要はない。
【００２９】
ベース部１５６は、断熱部１５４の下側に配置される。ベース部１５６から断熱部１５４を介して加熱部１５２に、樹脂タブレット１６０をカル部１３６側に押圧する力が伝えられる。ベース部１５６の材質は、加熱部１５２と同一であってもよい。
【００３０】
次に、本実施形態における樹脂封止の手順を説明する。
【００３１】
トランスファ成形の工程は、マシンタイム工程、樹脂注入工程、樹脂硬化工程、からなる工程で１サイクルをなしている。マシンタイム工程は、金型１０４を型開きして既に封止された封止品を取り出し、金型１０４をクリーニングし、新しい基板１０２を下型１０８上に、封止用材料（樹脂タブレット１６０）をポット１４２に、それぞれ配置し、型閉じ、型締めを行う工程である。樹脂注入工程は、封止用材料を溶融して、封止品を封止するキャビティ１１８に注入する工程である。樹脂硬化工程は、封止品を取り出せる硬度になるまで封止用材料を硬化させる工程である。なお、封止用材料として用いられる熱硬化性樹脂は、熱が与えられることで溶融しその後硬化する性質を持つので、封止用材料に与えられる温度が高い程、硬化に要する時間は短くなる。従って、硬化時間を短くするためにはできるだけ金型１０４を高温に設定すべきだが、ある温度以上にしてしまうと封止用材料を注入している途中で封止用材料が硬化してしまい封止不良となる。このため、金型１０４は使用する封止用材料に適した温度に設定する。以下に、樹脂封止工程の１サイクルのうち、樹脂注入工程を中心に図１を用いて説明する。
【００３２】
最初に、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で、ポット１４２内に樹脂タブレット１６０が当接配置されて、型閉じ、型締め後に、プランジャ１５０が上昇する。
【００３３】
次に、樹脂タブレット１６０はプランジャ１５０の上昇により上昇・押圧されながら、金型１０４及びプランジャ１５０から伝達される熱で溶融する。そして溶融した封止用材料はカル部１３６、ランナ１３８及びゲート１４０を介して圧送され、基板１０２を封止するキャビティ１１８内に注入される。
【００３４】
キャビティ１１８への封止用材料の注入完了後、即ち、プランジャ１５０がカル部１３６に最接近して上型１０６と下型１０８によって型締めされた状態のままで、コイル１４８に交流電流が流されてプランジャ１５０が誘導加熱される（数秒から数十秒間）。ここで、コイル１４８へ流す交流電流の通電から熱の発生までのタイムラグを考慮すれば、多少早めにコイル１４８へ交流電流を流したり、中断したりするのが好ましい。その際にコイル１４８へ流す交流電流の大きさは、オンオフ的でも、連続的に変化させるのも、自在に行うことができる。なお、コイル１４８に交流電流を流すことを制御するのは、封止装置１００の図示せぬ制御部が行う。
【００３５】
コイル１４８に交流電流を流すのを止めた後、封止用材料が硬化した段階で型開きし、封止された封止品が取り出される。
【００３６】
本実施形態による樹脂の硬度の様子を図３に示す。符号Ｈ１の破線が本実施形態における樹脂硬度の様子を表し、符号Ｒの実線がプランジャを誘導加熱しない従来の樹脂硬度の様子を表す。なお、ここでの樹脂硬度の様子は、樹脂硬化時間を律速するカル部１３６の封止用材料を対象としている。
【００３７】
図３によれば、本実施形態では、例えば、封止装置１００の図示せぬ制御部で、樹脂注入工程ｔ１の完了時Ｔ１にコイル１４８に交流電流を流してプランジャ１５０を誘導加熱することにより、従来の樹脂硬化工程では硬化完了にかかっていた時間ｔ２を時間ｔ３に短くできる。即ち、樹脂硬化工程は時間ｔ４（＝ｔ２−ｔ３）だけ短縮することができる。なお、時間ｔ４は、樹脂注入工程の開始から封止品取り出し可能硬度までの従来例に比べた時間短縮分と言うこともできる。
【００３８】
本実施形態においては、プランジャ１５０を誘導加熱することで、プランジャ１５０自体を発熱源としている。このため、プランジャ１５０自体は簡素な構成とすることができると共に、プランジャ１５０に当接するカル部１３６近傍の封止用材料を効果的に加熱することができる。そして、誘導加熱のためのコイル１４８は、プランジャ１５０が移動可能とされるポット１４２の側面に敷設されている。このため、プランジャ１５０の構成や、従来用いられてきた金型１０４等を大きく設計変更せずに用いることが可能である。同時に、プランジャ１５０の耐久性も落とすことなく、長寿命化が可能である。又、可動するプランジャ１５０から配線を引き出す必要もないので、配線が断線する等の故障が生じる問題も発生しない。更に、コイル１４８に交流電流を流すことで生じる誘導加熱を用いるので、熱量の制御が容易で、プランジャ１５０の高温化や封止用材料の高速加熱も可能である。
【００３９】
又、プランジャ１５０に、交流電流で誘導加熱される加熱部１５２に対して樹脂タブレット１６０の配置される位置の反対側の位置に断熱部１５４が設けられているので、誘導加熱でプランジャ１５０に生じた熱がベース部１５６に逃げていくことを遮断して、効率的にカル部１３６の樹脂を加熱することができる。
【００４０】
又、コイル１４８の外周に断熱材１４６を備えているので、誘導加熱でプランジャ１５０に発生した熱やコイル１４８自身に発生した熱が金型１０４へ伝わるのを遮断することができるので、金型１０４の温度上昇を防ぐことができる。
【００４１】
又、樹脂注入工程が完了した時点でプランジャ１５０を誘導加熱しているため、キャビティ１１８への注入完了までは従来の樹脂封止工程と同じである。即ち、樹脂タブレット１６０を溶融させてキャビティ１１８に注入後に、コイル１４８に交流電流を流してプランジャ１５０を誘導加熱することにより、プランジャ１５０で発生する熱はキャビティ１１８内の注入工程の封止用材料にほとんど影響を与えていない。このため、既存の封止装置における樹脂注入工程を変えずに、樹脂注入工程が完了した時点から封止品の取り出しまでの時間を短くすることができる。即ち、キャビティ１１８に関しては従来の封止品を封止する工程をそのままで使用できるので、従来の製造ノウハウをそのまま継承でき、高い品質の封止品を製造できる。同時に、工程変更の費用を最小限に抑えることができ、低コストで、樹脂封止工程を高速化することができる。即ち、既存の工程を流用できるので、工程開発に費用がかからず、低コストで、生産性を向上させることができる。
【００４２】
従って、本実施形態によれば、プランジャ１５０の構成を簡素な状態に保ちながら、プランジャ１５０を加熱して、カル部１３６近傍の封止用材料の硬化が促進可能となる。このため、大きな設計変更をせずに封止品の品質を保ちつつ、封止用材料の硬化時間の短縮により、生産性を向上させることができる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態の一例を示す。本実施形態による樹脂の硬度の様子を図４に示す。符号Ｈ２の破線が本実施形態における樹脂硬度の様子を表し、符号Ｒの実線がプランジャを誘導加熱しない従来の樹脂硬度の様子を表す。本実施形態は封止装置の構造については第１実施形態と同じであるが、樹脂封止工程が異なる。以下、樹脂注入工程を中心に図１を用いて説明する。
【００４４】
最初に、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で、ポット１４２内に樹脂タブレット１６０が当接配置される。型閉じ、型締め後に、樹脂タブレット１６０の下方に配置されたプランジャ１５０が上昇する。それと同時に、コイル１４８に交流電流が流されてプランジャ１５０が誘導加熱される（数秒から数十秒間）。ここで、コイル１４８へ流す交流電流の通電から熱の発生までのタイムラグを考慮すれば、多少早めにコイル１４８へ交流電流を流したり、中断したりするのが好ましい。その際にコイル１４８へ流す交流電流の大きさは、オンオフ的でも、連続的に変化させるのも、自在に行うことができる。なお、コイル１４８に交流電流を流すことを制御するのは、封止装置１００の図示せぬ制御部が行う。
【００４５】
次に、樹脂タブレット１６０はプランジャ１５０の上昇により上昇・押圧されながら、金型１０４から伝達される熱及びプランジャ１５０自体で発生される熱で溶融する。そして溶融した封止用材料はカル部１３６、ランナ１３８及びゲート１４０を介して圧送され、基板１０２を封止するキャビティ１１８内に注入される。
【００４６】
封止用材料が硬化した段階で型開きし、封止された封止品が取り出される。
【００４７】
本実施形態では、実質的には樹脂注入工程の途中（時刻Ｔ２）から誘導加熱によってプランジャ１５０自体で発生される熱で封止用材料の溶融が早まるため、注入中の封止用材料が硬化しないような条件に調整を行う必要が出てくる。しかし、樹脂注入工程を開始してから樹脂硬化するまでの時間ｔ５は、従来の樹脂硬化工程完了までの時間ｔ１＋ｔ２に比べて短縮されて、短縮時間ｔ６は、第１実施形態の樹脂硬化短縮時間ｔ４より長い。これは誘導加熱されたプランジャ１５０自体で発生される熱によってもカル部１３６近傍の封止用材料の加熱を行うので、更に樹脂硬化時間が短縮されることによる。即ち、第１実施形態よりも更に生産性を向上させることができる。
【００４８】
本実施形態では、樹脂タブレット１６０を配置したと同時に、プランジャ１５０の誘導加熱をしていたが、プランジャ１５０を上昇させていく途中（プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置からカル部１３６に最接近する位置まで移動している状態）でプランジャ１５０の誘導加熱をしても構わない。
【００４９】
次に、本発明の第３実施形態の一例を示す。本実施形態による樹脂の硬度の様子を図５に示す。符号Ｈ３の破線が本実施形態における樹脂硬度の様子を表し、符号Ｒの実線がプランジャを誘導加熱しない従来の樹脂硬度の様子を表す。本実施形態は封止装置の構造については第１実施形態と同じであるが、樹脂封止工程が異なる。以下、樹脂注入工程を中心に図１を用いて説明する。
【００５０】
最初に、コイル１４８に交流電流を流して、プランジャ１５０を誘導加熱させて（数秒から数十秒間）、金型１０４と同じ温度、又はそれよりも高温とする。なお、コイル１４８に交流電流を流すことを制御するのは、封止装置１００の図示せぬ制御部が行う。
【００５１】
次に、プランジャ１５０がポット１４２内の下限位置に置かれた状態で、ポット１４２内に樹脂タブレット１６０が配置されて、型閉じ、型締め後に、プランジャ１５０が上昇する。
【００５２】
次に、樹脂タブレット１６０はプランジャ１５０の上昇により上昇・押圧されながら、金型１０４及びプランジャ１５０から伝達されてくる熱で溶融する。そして溶融した封止用材料はカル部１３６、ランナ１３８及びゲート１４０を介して圧送され、封止品を封止するキャビティ１１８内に注入される。なお、プランジャ１５０の上昇中（封止用材料の圧送中）は、プランジャ１５０の誘導加熱をそのまま続けてもよいし、弱めてもよい。又、封止用材料の圧送が完了するまでに、プランジャ１５０の誘導加熱を中断してもよい。ここで、コイル１４８へ流す交流電流の通電から熱の発生までのタイムラグを考慮すれば、多少早めにコイル１４８へ交流電流を流したり、中断したりするのが好ましい。その際にコイル１４８へ流す交流電流の大きさは、オンオフ的でも、連続的に変化させるのも、自在に行うことができる。
【００５３】
封止用材料が硬化した段階で型開きし、封止された封止品が取り出される。
【００５４】
本実施形態においても、基本的には第２実施形態と同様に、注入中の封止用材料が硬化しないような条件に調整を行う必要がある。しかし、樹脂注入工程の開始（時刻Ｔ３）には既にプランジャ１５０が誘導加熱されて金型１０４と同じ温度、又はそれよりも高温とされていることにより、樹脂注入工程を開始してから樹脂硬化するまでの時間ｔ７は、従来の樹脂硬化工程完了までの時間ｔ１＋ｔ２に比べて短縮されて、その短縮時間ｔ８は、第２実施形態の樹脂硬化短縮時間ｔ６よりも更に長い。つまり、更に樹脂硬化時間が短縮されることになる。即ち、第２実施形態よりも更に生産性を向上させることができる。
【００５５】
本発明について、上記実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての改良並びに設計の変更が可能なことは言うまでもない。
【００５６】
上記実施形態においては、樹脂タブレット１６０がポット１４２内に配置された際に、コイル１４８が樹脂タブレット１６０の下側にくるプランジャ１５０の先端外周を囲むような位置（図１ではＹ方向の位置）に設けられ、且つ加熱部１５２の長さＬが、加熱部１５２の先端のカル部１３６への最接近の際にもコイル１４８によって誘導加熱されるような長さであったが、本発明はこのような組み合わせに限定されるものではない。
【００５７】
例えば、図６（Ａ）に示す第４実施形態の如く、加熱部２５２の長さＬ１が、加熱部２５２の先端がカル部２３６に最接近した際には、コイル２４８によって誘導加熱されない長さＬ１としてもよい。この場合には、樹脂タブレットをポット２４２に配置する前、若しくは配置したと同時に、プランジャ２５０を誘導加熱する第２、第３実施形態で示した制御を行うことができる。同時に、加熱部２５２の長さＬ１が少ないので、熱容量が少ない分だけ第２、第３実施形態に比べてプランジャ２５０の目標温度（例えば金型１０４の設定温度もしくはそれ以上の温度）への誘導加熱を高速に達成することができる。
【００５８】
又、例えば、図６（Ｂ）に示す第５実施形態の如く、ポット３４２の上端の近傍にコイル３４８が敷設されていてもよい。この場合には、溶融した封止用材料を注入後にプランジャ３５０を誘導加熱する第１実施形態で示した制御を行うことができる。加えて、加熱部３５２の長さＬ２を少なくできるので、熱容量が少ない分だけ第１実施形態に比べてプランジャ３５０の目標温度（例えば金型１０４の設定温度もしくはそれ以上の温度）への誘導加熱を高速に達成することができる。又、本実施形態でも、注入前や注入中にプランジャ３５０を誘導加熱してもよい。
【００５９】
又、上記実施形態においては、プランジャがそれぞれ層状の加熱部と断熱部とベース部とを備えていたが、本発明はこれに限定されるものではなく、断熱部を備えていなくてもよい。断熱部がなくても、プランジャが加熱されることで、本発明の相応の作用効果を有するからである。
【００６０】
又、例えば、図７（Ａ）に示す第６実施形態の如く、プランジャ４５０において、加熱部４５２とベース部４５６とが断熱部４５４の接続部分４５４Ａで一部接続された態様で予め一体に成形されて、且つ断熱部４５４では、接続部分４５４Ａの周囲部分４５４Ｂに加熱部４５２よりも熱伝導率の低い材料を配置させてもよい。この場合には、加熱部４５２とベース部４５６とが予め一体で、且つ加熱部４５２にかかる力を接続部分４５４Ａと周囲部分４５４Ｂで支えるので、断熱部４５４で相応の断熱効果を有するとともに、上記実施形態よりも耐久性の高いプランジャ４５０を実現することができる。
【００６１】
若しくは、図７（Ｂ）に示す第７実施形態の如く、プランジャ５５０において、加熱部５５２とベース部５５６とが断熱部５５４の接続部分５５４Ａで一部接続された態様で予め一体に成形されて、且つ断熱部５５４では、その接続部分５５４Ａの周囲部分５５４Ｂに空隙が設けられていてもよい。この場合には、第６実施形態の如く、加熱部５５２とベース部５５６とが予め一体なので、相応に耐久性の高いプランジャ５５０を実現することができる。そして、周囲部分５５４Ｂは空隙であるので熱伝導率が極めて低いため、第６実施形態よりも優れた断熱効果を発揮することができる。
【００６２】
又、上記実施形態においては、封止用材料は熱硬化性樹脂としていたが、本発明はこれに限定されず、封止用材料は樹脂に限らず、他の熱硬化性を備える材料でも構わない。
【符号の説明】
【００６３】
１００…封止装置
１０２…基板
１０４…金型
１０６、１０６Ｂ、１０６Ｄ、２０６、３０６…上型
１０８、１０８Ｂ、１０８Ｄ、２０８、３０８…下型
１１８…キャビティ
１２０…上部キャビティ
１２２…下部キャビティ
１３６、１３６Ｂ、１３６Ｄ、２３６、３３６…カル部
１３８、１３８Ｂ、１３８Ｄ、２３８、３３８…ランナ
１４０…ゲート
１４２、１４２Ｂ、１４２Ｄ、２４２、３４２…ポット
１４４…ポケット
１４６、１４６Ｂ、１４６Ｄ、２４６、３４６…断熱材
１４８、１４８Ｂ、１４８Ｄ、２４８、３４８…コイル
１５０、２５０、３５０、４５０、５５０…プランジャ
１５２、１５２Ｂ、１５２Ｄ、２５２、３５２、４５２、５５２…加熱部
１５４、１５４Ｂ、１５４Ｄ、２５４、３５４、４５４、５５４…断熱部
１５６、１５６Ｂ、１５６Ｄ、２５６、３５６、４５６、５５６…ベース部
１６０、１６０Ｂ…樹脂タブレット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止装置において、
前記封止用材料が配置される前記金型のポットの側面に敷設されたコイルと、
前記ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧すると共に、前記コイルに流れる交流電流で誘導加熱されるプランジャと、
を備えることを特徴とする封止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記プランジャの、前記交流電流で誘導加熱される部分に対して前記封止用材料の配置される位置の反対側の位置に、断熱部が設けられている
ことを特徴とする封止装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、更に、
前記コイルの外周に断熱材を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記プランジャが前記カル部に最接近している状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記プランジャが前記ポット内の下限位置から前記カル部に最接近する位置まで移動している状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記プランジャが前記ポット内の下限位置に置かれた状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項７】
請求項６において、更に、
前記封止用材料が該ポットに配置される以前の状態且つ前記金型が型開きされている状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項８】
請求項６において、更に、
前記封止用材料が前記ポットに配置されている状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項９】
溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止方法において、
前記金型のポットの側面に敷設されたコイルに交流電流を流す工程と、
該交流電流で、該ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧するプランジャを誘導加熱する工程と、
を含むことを特徴とする封止方法。
【請求項１】
溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止装置において、
前記封止用材料が配置される前記金型のポットの側面に敷設されたコイルと、
前記ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧すると共に、前記コイルに流れる交流電流で誘導加熱されるプランジャと、
を備えることを特徴とする封止装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記プランジャの、前記交流電流で誘導加熱される部分に対して前記封止用材料の配置される位置の反対側の位置に、断熱部が設けられている
ことを特徴とする封止装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、更に、
前記コイルの外周に断熱材を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記プランジャが前記カル部に最接近している状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記プランジャが前記ポット内の下限位置から前記カル部に最接近する位置まで移動している状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記プランジャが前記ポット内の下限位置に置かれた状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項７】
請求項６において、更に、
前記封止用材料が該ポットに配置される以前の状態且つ前記金型が型開きされている状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項８】
請求項６において、更に、
前記封止用材料が前記ポットに配置されている状態で前記コイルに前記交流電流を流して前記プランジャを誘導加熱する制御手段を備える
ことを特徴とする封止装置。
【請求項９】
溶融した封止用材料を、金型に構成されたキャビティに注入して、該キャビティに配置された被封止品を封止する封止方法において、
前記金型のポットの側面に敷設されたコイルに交流電流を流す工程と、
該交流電流で、該ポット内で移動可能に配置されて前記封止用材料を押圧するプランジャを誘導加熱する工程と、
を含むことを特徴とする封止方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２５５７０（Ｐ２０１１−２５５７０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１７４７０６（Ｐ２００９−１７４７０６）
【出願日】平成２１年７月２７日（２００９．７．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月２７日（２００９．７．２７）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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