JP5437659B2

JP5437659B2 - ヒータ及び樹脂成形装置

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Publication number: JP5437659B2
Application number: JP2009036484A
Authority: JP
Inventors: 光男前田; 泰夫松見
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2009-02-19
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-02-19
Also published as: KR20100117118A; CN101946558A; JP2009220563A; WO2009104678A1; TWI487612B; US10131081B2; TW200948206A; KR101496500B1; CN101946558B; US20110036833A1

Description

本発明は、高速に加熱、冷却を行うことで、製造のスループットを向上可能なヒータ、樹脂成形装置、樹脂成形方法、及び樹脂成形体に関する。

従来の樹脂成形においては、金型の温度を上昇させて、樹脂を金型内に注入し、金型を冷却した後、固化した樹脂を金型内から取り出している。このような技術として、例えば、下記特許文献１に記載されるものが知られている。この技術では、金型内にコイルを埋設しており、このコイルに通電を行うことで、金型を加熱している。

特開平０７−１２５０５７号公報

しかしながら、従来のヒータでは、高速に加熱及び／又は冷却を行うことができず、製造のスループットが低いという問題があった。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、製造のスループットを向上可能なヒータ及び樹脂成形装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係るヒータは、金属製の天板と、天板に設けられた金属製の柱材と、柱材の軸の周囲を囲むコイルと、を備え、柱材は、その内部に冷却通路を有し、柱材は、第１金属からなる筒体と、第２金属からなり、筒体内に設けられた柱部と、を有しており、第２金属の熱伝導率は、前記第１金属の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。

コイルに通電を行うと、柱材の表面に電流が流れ、高周波誘導加熱が行われ、この熱は柱材に熱的に接続されている天板に伝達される。この加熱は高周波誘導加熱であるため、高速に天板の温度を上昇させることができる。その一方で、柱材は、その内部に冷却通路を有している。冷却通路内には、空気、水、ミストエアー、氷結エアーなどの冷却媒体を流すことができる。これにより、柱材を自然冷却時よりも高速に冷却することができるため、加熱及び冷却のサイクルを有する製造工程において、そのスループットを向上させることができる。

天板の熱伝導率は、柱材のコイルに隣接する領域の熱伝導率よりも高いことが好ましい。

柱材のコイルに隣接する領域は、高周波誘導加熱を行うため、ある程度の高い抵抗が必要であるが、高抵抗の材料は、一般に熱伝導率が低くなるため、効率的に天板の温度を上昇させ難い。そこで、本発明では、天板の熱伝導率を相対的に高くすることとしたので、天板の昇温速度が向上し、天板によって加熱処理される物質の製造のスループットが高くなる。この物質とは、好ましくは樹脂である。

また、柱材は、第１金属からなる筒体と、第２金属からなり、筒体内に設けられた柱部とを有しており、第２金属の熱伝導率は、第１金属の熱伝導率よりも高いことが好ましい。なお、ここでいう熱伝導率とは、特に限定のない限り、測定温度２０℃における熱伝導率を指す。このような柱材を用いると、筒体内の柱部は熱伝導率が高いため、筒体内で発生した熱が、柱部を介して、天板に有効に伝達されることとなる。また、天板の熱を柱部を介して放熱するのにも有効となる。

柱材或いは柱部が冷却通路を備える場合において、筒体と柱部とを異種金属から構成し、筒体内に柱部を圧入している場合、これらの熱膨張係数の差によって柱材、柱材に固定された天板に歪が生じることとなるが、冷却通路は、これらの金属の熱膨張係数の差による歪を吸収することができる。特に、天板を樹脂成形用の金型に用いる場合には、熱膨張係数の差による歪が生じにくくなるため、精密な樹脂成形が可能となる。

また、第１金属の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、第２金属の熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましく、この場合には、十分に高速な天板の加熱及び／又は冷却を行うことができる。

本発明に係る樹脂成形装置は、上述のヒータの天板に樹脂成形用の凹凸パターンを設けてなる。この場合、凹凸パターンに沿って樹脂成形が行われる。天板は高速に加熱及び／又は冷却されるため、樹脂成形時のスループットを向上させることができる。

本発明に係る樹脂成形方法は、上述の樹脂成形装置の凹凸パターンを含む金型内に樹脂を注入する工程と、金型を冷却する工程と、を備え、この樹脂は熱可塑性樹脂であり、コイルに通電が行われ、金型への樹脂注入時の金型の温度をＴ１（℃）、樹脂の流動開始温度をＴ２（℃）とした場合、以下の関係式：Ｔ１（℃）≧Ｔ２（℃）−７０℃を満たすことを特徴とする。

このような温度で、樹脂が注入されると、金型内で十分に樹脂が流動し、外観の整った樹脂成形体を形成することができる。

特に、本発明に係る樹脂成形方法は、上述の脂成形装置の凹凸パターンを含む金型内にインサート部品を挿入する工程と、この金型内に樹脂を注入する工程と、金型を冷却する工程と、を備え、この樹脂は熱可塑性樹脂であり、コイルに通電が行われ、金型への樹脂注入時の金型の温度をＴ１（℃）、樹脂の流動開始温度をＴ２（℃）とした場合、以下の関係式：Ｔ１（℃）≧Ｔ２（℃）−７０℃を満たすことを特徴とする。

すなわち、樹脂の注入前にリードフレーム等のインサート部品を挿入した後に、このような温度で、樹脂が注入された場合においても、金型内で十分に樹脂が流動し、外観の整った樹脂成形体を形成することができる。

特に、熱可塑性樹脂は、液晶性ポリマーであることが好ましく、液晶性ポリマーは、金型内で十分に流動することができる。このような樹脂成形方法によって製造された樹脂成形体は、従来の方法で製造された樹脂成形体と比較して、その構造において、樹脂流がぶつかることによって生じるウエルドがほとんど観察されず、また、フローマークが極めて小さい等の優れた外観を有しているという差異がある。また、リードフレームを挟んだ（リードフレームをインサートした）金型内に、比較的高温で樹脂を注入した場合には、リードフレームと樹脂との間の密着性が向上するという利点もある。

このようにリードフレーム等をインサート部品として用い、該インサート部品と樹脂とが一体化された樹脂成形体を得る場合、このインサート部品は、その表面が黒化処理又は粗化処理されていると好ましい。このような処理がなされたインサート部品を用いると、該インサート部品と樹脂との間の密着性が一層向上する傾向がある。

本発明のヒータによれば、製造のスループットが向上し、これを用いた樹脂成形装置によれば、高いスループットで樹脂成形を行うことができる。また、高温で注入された樹脂から成形された樹脂成形体は、外観が優れることとなる。

樹脂成形装置主要部の斜視図である。ヒータの斜視図である。図２に示したヒータのＩＩＩ−ＩＩＩ矢印断面図である。図２に示したヒータを矢印ＩＶの方向から観察したヒータの底面図である。ヒータの底面図である。ヒータの断面図である。柱材の縦断面図である。上下の金型を含む樹脂成形装置の縦断面図である。樹脂成形時のタイミングチャートである。温度サイクルのグラフである。製造された樹脂成形体を有する電子部品の斜視図である。別実施様態の温度サイクルのグラフである。気密性検査装置１０１を示す概略図である。

以下、実施の形態に係るヒータ、樹脂成形装置、樹脂成形方法、及び樹脂成形体について説明する。以下の説明において、同一要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１は、樹脂成形装置主要部の斜視図である。

以下、図１の樹脂成形装置を用い、インサート部品としてリードフレーム、特に金属製のリードフレームを用いる場合の樹脂成形に関し説明する。

樹脂成形においては、まず、リードフレーム２０を用意する。１つのリードフレーム２０は複数のケースを形成するための複数の領域を有している。下金型Ｍ４はリードフレーム２０を搬送するための凹溝ＭＧを備えており、下金型Ｍ４の凹溝ＭＧ内に下金型主要部（天板）Ｍ４１が固定されている。下金型Ｍ４の上部には、上金型Ｍ３が配置されており、下金型主要部Ｍ４１に対向する位置に上金型主要部Ｍ３１が位置する。これらの金型主要部Ｍ３１、Ｍ４１の間のキャビティ内に樹脂が注入され、樹脂成形が行われる。

リードフレーム２０の搬送方向Ｔの排出側の凹溝ＭＧの深さは、リードフレーム２０の導入側の深さよりも深く、成形後の樹脂であっても凹溝ＭＧ内に収まるように設定されている。なお、上金型Ｍ３にも、上金型主要部Ｍ３１よりもリードフレーム排出側には凹溝ＭＧ’が形成されている。

詳説すれば、リードフレーム２０における１つの樹脂成形用の領域が金型主要部Ｍ３１，Ｍ４１間に位置した後、金型主要部Ｍ３１，Ｍ４１が金型Ｍ３，Ｍ４と共に閉じる。しかる後、上金型主要部Ｍ３１に設けられた樹脂注入口（ゲート）Ｇを介して金型に挟まれた空間内に溶融した樹脂が充填され、成形が行われる。ゲートＧの数は複数であってもよい。なお、樹脂の注入の直前から注入終了の直後まで、上金型主要部Ｍ３１及び／又は下金型主要部Ｍ４１に設けられた排気口ＶＣを介して、金型主要部Ｍ３１，Ｍ４１間のキャビティ内に存在する空気を外部に排気する。すなわち、凹凸パターン２Ａと排気口ＶＣとは、金型が閉じた状態においても、連通している。ただし、前記溶融した樹脂（溶融樹脂）は比較的高粘度であることから、金型間の連通した領域の隙間から溶融樹脂が排気口ＶＣに吸い込まれることはなく、このときの隙間の寸法は溶融樹脂の粘度を勘案して定めればよい。

それぞれの金型主要部Ｍ３１，Ｍ４１の表面には、樹脂成形用の凹凸パターン２Ａが形成されているが、凹凸パターン２Ａの形状と、成形される樹脂のケース本体の形状とは同一であるため、ここでは単数又は複数の樹脂ケース本体（２Ａ）として示すこととする。

樹脂成形の後、上下の金型Ｍ３，Ｍ４が開いて、成形されたケース本体（２Ａ）は、凹溝ＭＧの深さの大きな側に移動し、リードフレームの次の成形用の領域が再び金型主要部Ｍ３１，Ｍ４１間に位置する。

すなわち、この樹脂ケースの製造方法は、リードフレーム２０を用意する工程と、対向する２つの金型（主要部）Ｍ３１，Ｍ４１で挟まれた空間内にリードフレーム２０を配置する工程と、この空間内に樹脂材料を注入する工程とを備えている。

ここで、下金型主要部Ｍ４１は、図２に示すヒータＩＨＭの天板（Ｍ４１）を構成している。ＸＹＺ直交座標系を設定すると、天板Ｍ４１の表面はＸＹ平面に一致し、排気口ＶＣはＺ軸方向に沿って延びている。

図２は、ヒータＩＨＭの斜視図である。図３は、図２に示したヒータのＩＩＩ−ＩＩＩ矢印断面図である。また、図４は、図２に示したヒータＩＨＭを矢印ＩＶの方向から観察したヒータＩＨＭの底面図である。

ヒータＩＨＭは、高周波誘導加熱を行うものであり、金属製の天板Ｍ４１と、天板Ｍ４１に固定された金属製の柱材Ｍ４２，Ｍ４３（図３参照）と、柱材Ｍ４２，Ｍ４３の軸（Ｚ軸）の周囲を囲むコイルＷＲとを備えている。天板Ｍ４１には、複数のボルトＮ１〜Ｎ４が貫通しており、ボルトＮ１〜Ｎ４によって、天板Ｍ４１が本体側の金型に固定されている。

コイルＷＲは、導線ＣＬと、導線ＣＬの外周を被覆する絶縁コーティング層ＣＴとからなり、導線ＣＬの材料としてはＣｕを用いることができ、絶縁コーティング層ＣＴの材料としてはエナメルやシリコンを用いることができるが、これらの材料は特に限定されるものではない。

円筒形を構成するように巻かれたコイルＷＲの両端子ＷＲＥ１，ＷＲＥ２間に通電を行うと、コイルＷＲの軸に沿う方向に磁力線が発生する。この磁力線が通るように柱材（Ｍ４２）は配置されている。柱材（Ｍ４２）の表面を通った磁力線の影響を受けて、柱材（Ｍ４２）の表面において渦電流が発生し、高周波誘導加熱が行われる。

すなわち、柱材のコイルＷＲに隣接する領域（筒体Ｍ４２）は、高周波誘導加熱が行われるため、ある程度の高い抵抗が必要であるが、高抵抗の材料は、一般に熱伝導率が低くなるため、効率的に天板Ｍ４１の温度を上昇させることができない。天板Ｍ４１の熱伝導率は、柱材のコイルＷＲに隣接する領域（筒体Ｍ４２）の熱伝導率よりも高い。したがって、天板Ｍ４１の昇温速度が向上し、天板Ｍ４１によって加熱処理される物質の製造のスループットが高くなる。この物質とは、本例では樹脂である。

また、本例の柱材は、第１金属からなる筒体Ｍ４２と、第２金属からなり、筒体Ｍ４２内に設けられ、これに熱的に接続され、その外周面が筒体内周面に接触した柱部（コア材）Ｍ４３とを有している。ここで、第２金属の抵抗率Ｒ２は、第1金属の抵抗率Ｒ１よりも低い（Ｒ２＜Ｒ１）。すなわち、筒体Ｍ４２を構成する第１金属は、高抵抗（＝Ｒ１）であるため、高周波誘導加熱が有効に行われるが、筒体Ｍ４２内の柱部Ｍ４３は、低抵抗（＝Ｒ２）であるため、すなわち、熱伝導率が高いため、筒体Ｍ４２内で発生した熱が、柱部Ｍ４３を介して、天板Ｍ４１に有効に伝達されることとなる。また、天板の熱を、柱部を介して放熱するのにも有効となる。

天板Ｍ４１、筒体Ｍ４２、柱部Ｍ４３のそれぞれの材料（α、β、γ）の好適な組み合わせの一例としては、以下のものを用いることができる。

（α、β、γ）＝（合金工具鋼鋼材、ステンレス鋼鋼材、アルミ合金材）、（合金工具鋼鋼材、ステンレス鋼鋼材、銅合金材）、（合金工具鋼鋼材、ステンレス鋼鋼材、亜鉛合金材）、（合金工具鋼鋼材、高速度工具鋼材、アルミ合金材）、（合金工具鋼鋼材、高速度工具鋼材、銅合金材）、（合金工具鋼鋼材、高速度工具鋼材、亜鉛合金材）、（機械構造用炭素鋼材、ステンレス鋼鋼材、アルミ合金材）、（機械構造用炭素鋼材、ステンレス鋼鋼材、銅合金材）、（機械構造用炭素鋼材、ステンレス鋼鋼材、亜鉛合金材）、（機械構造用炭素鋼材、高速度工具鋼材、アルミ合金材）、（機械構造用炭素鋼材、高速度工具鋼材、銅合金材）、（機械構造用炭素鋼材、高速度工具鋼材、亜鉛合金材）、（合金工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、アルミ合金材）、（合金工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、銅合金材）、（合金工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、亜鉛合金材）等。

この柱材は、その内部に冷却通路Ｐ１，Ｐ２を有している。冷却通路Ｐ１，Ｐ２内には、空気、水、ミストエアー、氷結エアーなどの冷却媒体を流すことができる。各冷却通路Ｐ１，Ｐ２は、Ｚ軸に平行に延びており、天板Ｍ４１内に形成された連絡通路Ｐ３を介して接続されている。一方の冷却通路Ｐ２から冷却媒体を矢印Ａ_ＩＮの方向に導入すると、冷却媒体は、連絡通路Ｐ３を介して、冷却通路Ｐ１に至り、矢印Ａ_ＯＵＴの方向へ排出される。

これにより、柱材を自然冷却時よりも高速に冷却することができるため、スループットを更に向上させることができる。特に、筒体Ｍ４２と柱部Ｍ４３とを異種金属から構成し、筒体Ｍ４２内に柱部Ｍ４３を圧入している場合、これらの熱膨張係数の差によって柱材Ｍ４２，Ｍ４３、及び柱材Ｍ４２，Ｍ４３に固定された天板Ｍ４１に歪が生じることとなるが、冷却通路Ｐ１，Ｐ２は、これらの金属の熱膨張係数の差による歪を吸収することができる。

特に、天板Ｍ４１を樹脂成形用の金型に用いる場合には、熱膨張係数の差による歪が生じにくくなるため、精密な樹脂成形が可能となる。

柱材Ｍ４２，Ｍ４３の軸方向に垂直な一方の面は、天板Ｍ４１の裏面に溶接やボルドなどを用いて固定され、熱的に接続され接触している。天板Ｍ４１の裏面と、柱材Ｍ４２，Ｍ４３との間には、熱電対などの温度センサＴＭが設けられており、温度センサＴＭは、天板Ｍ４１の温度を測定することができるようになっている。

なお、冷却通路Ｐ１，Ｐ２は、天板Ｍ４１に到達している。これにより、冷却通路Ｐ１，Ｐ２内を流れる冷却媒体が天板Ｍ４１に直接当ることとなるため、冷却効率が向上する。

なお、凹凸パターン２Ａは、同図では４つの樹脂パッケージを一度の成形工程で製造するように形成されている。すなわち、本例の凹凸パターン２Ａは、４つの凹領域２Ａ１，２Ａ２，２Ａ３，２Ａ４を有している。樹脂成形時には、リードフレーム２０を、上下の金型主要部Ｍ４１，Ｍ３１で挟んだ状態で、上下の凹凸パターン２Ａによって形成されるキャビティ内に溶融した樹脂を注入し、しかる後、冷却媒体を通路Ｐ２，Ｐ３，Ｐ１内に流し、導電性の高い柱部Ｍ４３及び天板Ｍ４１を介して、樹脂を急速に冷却する。

この樹脂成形装置は、ヒータＩＨＭの天板Ｍ４１に樹脂成形用の凹凸パターン２Ａを設けているので、凹凸パターン２Ａに沿って樹脂成形が行われる。天板Ｍ４１は高速に加熱及び／又は冷却されるため、樹脂成形時のスループットを向上させることができる。

図４では、Ｚ軸方向に延びる一組の冷却通路Ｐ１，Ｐ２を示したが、これは、図５に示すように、２組以上の冷却通路Ｐ１，Ｐ２としてもよい。それぞれの冷却通路Ｐ１，Ｐ２は、連通通路Ｐ３によって接続されている。

また、図３においては、連絡通路Ｐ３は、天板Ｍ４１内に形成されることとしたが、これは、図６に示すように、柱材の柱部Ｍ４３内に形成することとしてもよい。この場合においても、冷却通路及び連絡通路の組数は、図５に示すように、複数組とすることができる。

なお、第１金属の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、第２金属の熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であること好ましく、この場合には、十分に高速な天板の加熱及び／又は冷却を行うことができる。更に、高速加熱の観点からは、高抵抗の材料からなる第１金属の抵抗率（＝Ｒ１）は５×１０^−８Ω・ｍ以上であることが好ましい。

熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の材料としては、以下のものが知られている。Ｓ５０ＣやＳ５５Ｃ等の機械構造用炭素鋼材及びそれらの改良鋼材、ＳＣＭ４４０、ＳＣＭ４４５等の機械構造用合金鋼鋼材及びそれらの改良鋼鋼材、ＳＵＳ４２０、ＳＵＳ６３０等のステンレス鋼鋼材及びそれらの改良鋼鋼材、ＳＫ３等の炭素工具鋼鋼材及びそれらの改良鋼鋼材、ＳＫＳ３、ＳＫＤ４、ＳＫＤ７、ＳＫＤ１１、ＳＫＤ１２、ＳＫＤ６１、ＳＫＴ４等の合金工具鋼鋼材及びそれらの改良鋼鋼材、ＳＫＨ５、ＳＫＨ９、ＳＫＨ５１、ＳＫＨ５５、ＳＫＨ５７、ＳＫＨ５９等の高速度工具鋼材、及び粉末ハイス鋼鋼材、マルエージング鋼鋼材等の改良鋼鋼材が挙げられる。

一方、熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料としては、以下のものが知られている。アルミニウム銅合金、アルミニウムマグネシウム合金等のアルミ合金材、銅ベリリウム合金、銅タングステン合金、銅モリブテン合金、銅ニッケル錫合金等の銅合金材、亜鉛アルミニウム銅合金等の亜鉛合金材等が挙げられる。

なお、冷却動作による冷却効果のみ着目すると、筒体Ｍ４２と柱部Ｍ４３とは同種の材料から構成され、また、一体的に構成されることとしてもよい。

図７は、柱材の全てが前述の筒体Ｍ４３と同一の材料からなる場合の柱材の縦断面図である。説明の便宜上、柱材を筒体Ｍ４３と同一の符号で示すこととする。

柱材（Ｍ４３）には、上述の筒体Ｍ４３と同一の材料を用いることができ、内部には冷却通路Ｐ１，Ｐ２が形成されている。この場合も、コイルＷＲに通電を行うことによって柱材（Ｍ４３）を高周波誘導加熱し、柱材（Ｍ４３）を介してこれに熱的に接続されている天板Ｍ４１を急速に加熱することができると共に、上述のように柱材（Ｍ４３）が冷却通路Ｐ１，Ｐ２を有することにより、柱材（Ｍ４３）及び天板Ｍ４１を急速に冷却することができる。したがって、製造のスループットを向上させることができる。

図８は、上下の金型を含む樹脂成形装置の縦断面図である。

台座Ｂ３上に、基台Ｂ２、Ｂ１が載せられ、これらはボルトＢＬ１で固定されている。
上部の基台Ｂ１上には下金型Ｍ４、上金型Ｍ３が載せられている。上金型Ｍ３上内には、ゲートＧに連続する樹脂供給通路ＳＬ３が形成されている。また、上金型Ｍ３上に配置される下部樹脂供給部材（金型）Ｍ２及び上部樹脂供給部材（金型）Ｍ１には、樹脂供給通路ＳＬ３に連続する樹脂供給通路ＳＬ２及び樹脂供給通路ＳＬ１がそれぞれ形成されている。

まず、全ての金型Ｍ１〜Ｍ４が閉じた状態において、樹脂材料が樹脂供給通路（スプールやランナー）ＳＬ１，ＳＬ２，ＳＬ３及びゲートＧを介して、上金型Ｍ３と下金型Ｍ４との間の空間内に注入される。この樹脂は、溶融しており、また、上金型Ｍ３と下金型Ｍ４は、前述のヒータＩＨＭによって加熱されている。それぞれに、凹凸パターン２Ａの形成された天板Ｍ４１（図２参照）が設けられており、双方の天板Ｍ４１が向かい合っている。上下の金型Ｍ３，Ｍ４が完全に閉じる直前に、上述の排気が開始され、樹脂の注入が完了すると、上記排気が終了し、冷却媒体がそれぞれの冷却通路Ｐ１，Ｐ２に導入され、樹脂が固化することになる。

次に、ガイドピンＦＴと共に金型Ｍ１及び金型Ｍ２が、金型Ｍ３から離隔し、ゲートＧに連続していた固化樹脂（スプールランナ）が、キャビティ内で成形された樹脂成形体（ケース本体２Ａ）から切断される。ガイドピンＦＴは、金型Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、基台Ｂ１，Ｂ２を厚み方向に貫通している。ガイドピンＦＴの貫通する孔内には、ガイドピンＦＴの金型に対するスライドを促進するためのスリーブが設けられており、ガイドピンＦＴはスリーブの内面をスライドしながら上下方向に移動することができる。ガイドピンＦＴの上端は金型Ｍ１に固定されている。

次に、上金型Ｍ３が下金型Ｍ４から離隔し、金型間のキャビティ内で成形された樹脂成形体（ケース本体２Ａ）が下金型Ｍ４上に残留する。

次に、金型Ｍ２が金型Ｍ１から離隔し、上記スプールランナが金型Ｍ１から引っ張り出され、このスプールランナを容易に除去することができる。しかる後、成形機の突き出しピンＰＰを台座Ｂ３に空けられた挿入孔の下方より突き出すことにより、突き出しピンＰＰの先端がエジェクタプレートＳＢの下面を上方に押し、エジェクタプレートＳＢが基台Ｂ２の内面をスライドして上昇する。エジェクタプレートＳＢには上方に延びたリターンピンＲＴＰが固定されている。リターンピンＲＴＰは基台Ｂ１の貫通孔及び金型Ｍ４の貫通孔内を通って、金型Ｍ３の下面に到達している。エジェクタプレートＳＢを上方にスライドさせて、リターンピンＲＴＰを突き上げると、リターンピンＲＴＰに連結され、この動きに連動して上方に動くエジェクタピン（図示せず）が、樹脂成形体（ケース本体２Ａ）を上方に突き出す。

金型Ｍ１〜Ｍ４を閉じる場合、突き出たリターンピンＲＴＰの先端が、上金型Ｍ３の下面によって下方に押され、これに連動して上記エジェクタピン（図示せず）は元の位置に戻る。エジェクタピンの先端は、上金型Ｍ３に接触した状態では押されないため、その表面の劣化を抑制することができる。なお、上述の樹脂成形装置は、上下方向の移動を水平方向の移動にするように、横置きにすることもできる。

図９は、樹脂成形時のタイミングの一例を示すチャートである。

時刻ｔ_１から、上下の金型が閉じる動作が始まる（型締めが行われている期間を信号Ｓ_Ｍのハイレベルで示す。上下の金型の開き量（離隔距離）はＡ_Ｍで示されている。時刻ｔ_１以降、開き量Ａ_Ｍが減少し、徐々に金型が閉じてくる。時刻ｔ_１以降、上記ヒータを用いて上下の金型の加熱が開始され、金型の温度Ｔ_Ｍが徐々に上昇する。時刻ｔ_２において、開き量Ａ_Ｍはゼロとなり、上下の金型が接触するが、時刻ｔ_２以降時刻ｔ_４までは、これらの金型（天板）の接触面に若干の圧力Ｆ_Ｍをかけておく。

時刻ｔ_２において、排気量Ｖ_Ｐを正の値とし、上述の排気を開始し、その後の時刻ｔ_６において、上記排気を停止する。時刻ｔ_３以降、冷却媒体の冷却通路内への導入速度Ｃ_Ｐを正の値とし、上述の冷却媒体の導入を開始し、その後の時刻ｔ_８において、上記導入を停止する。

時刻ｔ_４において、所望の温度に上下の金型の温度Ｔ_Ｍが到達した時点で、型締めの圧力Ｆ_Ｍを増加させ、時刻ｔ_４から時刻ｔ_５の期間、正の射出速度Ｖ_Ｒで樹脂を金型間のキャビティ内に注入する。樹脂の射出圧力Ｐ_Ｒは時刻ｔ_４から時刻ｔ_５の間において急激に増加し、以後時刻ｔ_７までは、圧力Ｐ_Ｒは若干低下し、時刻ｔ_７においてゼロとなる。

金型の温度Ｔ_Ｍが十分に低下した時点で、時刻ｔ_８において、型締め期間を終了し、金型の開き量Ａ_Ｍを増加させ、金型間の圧力Ｆ_Ｍをゼロとする。その後、時刻ｔ_９において、金型が完全に開き、一度の成形工程が終了する。

なお、冷却媒体の導入は、所望の温度に上下の金型の温度Ｔ_Ｍが到達した時刻ｔ_７より開始してもよく、時刻ｔ_３から時刻ｔ_７の期間に開始してもよい。これらの開始時刻において、スループットを向上させるためには、時刻ｔ_３から開始した方が好ましい。また、冷却媒体の停止は、次の成形工程が始まる時刻までに停止すればよいが、スループットを向上させるためには、時刻ｔ_８で停止した方が好ましい。

次に、図３に示した構造のヒータを用いて幾つかの実験を行った。
（共通条件）

共通条件として、ヒータはステンレス（Ｓ４５Ｃ：ＪＩＳ規格）からなる周囲の金型の本体に固定した。この周囲の金型の温度は１００℃に維持されている。これは金型を開いた状態での温度測定に相当する。天板、筒体、柱部の材料を、それぞれ実施例１のものから、実施例５のものに変更して、ヒータによる加熱を開始して、天板温度が２５０℃から３００℃までに要する昇温時間を測定した。天板の寸法は縦６０ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み４．５ｍｍの板状の直方体とし、円筒形の筒体の直径は４４ｍｍ、内径は３４ｍｍ、高さは３０ｍｍ、円柱形の柱部の直径は３４ｍｍ、高さは３０ｍｍ、円筒形の冷却通路の柱部内の長さは３４ｍｍ、内径は５ｍｍとした。

なお、ＡＣＤ３７は、日立金属株式会社製の合金工具製鋼材、モールドマックスＨＨは、ブラッシュウエルマンジャパン株式会社の取り扱う銅ベリリウム合金（Ｃｕ：９８．２％、Ｂｅ：１．８％）、Ｓ−ＳＴＡＲは大同特殊鋼株式会社製のステンレス合金である。
（実施例１）
・天板＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
・筒体＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
・柱部＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
（実施例２）
・天板＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
・筒体＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
・柱部＝モールドマックスＨＨ（熱伝導率：１０５Ｗ／ｍ・Ｋ）
（実施例３）
・天板＝Ｓ−ＳＴＡＲ（熱伝導率：２３Ｗ／ｍ・Ｋ）
・筒体＝Ｓ−ＳＴＡＲ（熱伝導率：２３Ｗ／ｍ・Ｋ）
・柱部＝Ｓ−ＳＴＡＲ（熱伝導率：２３Ｗ／ｍ・Ｋ）
（実施例４）
・天板＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
・筒体＝Ｓ−ＳＴＡＲ（熱伝導率：２３Ｗ／ｍ・Ｋ）
・柱部＝Ｓ−ＳＴＡＲ（熱伝導率：２３Ｗ／ｍ・Ｋ）
（実施例５）
・天板＝ＡＣＤ３７（熱伝導率：４２Ｗ／ｍ・Ｋ）
・筒体＝Ｓ−ＳＴＡＲ（熱伝導率：２３Ｗ／ｍ・Ｋ）
・柱部＝モールドマックスＨＨ（熱伝導率：１０５Ｗ／ｍ・Ｋ）

２５０℃から３００℃までの加熱に要した昇温時間は、以下の通りであった。
・実施例１・・・３０秒
・実施例２・・・１５秒
・実施例３・・・４５秒
・実施例４・・・３７秒
・実施例５・・・１７秒
（比較例１）

比較例１として、冷却通路を有さず、Ｓ−ＳＴＡＲからなる寸法２５０ｍｍ×６０ｍｍ×３０ｍｍの直方体ブロックをヒータ（出力３ｋＷ）で加熱した場合、２５０℃から３００℃までの加熱に要した昇温時間は、以下の通りであった。
・比較例１・・・８０秒

上記の実施例１〜５のヒータは、昇温特性が比較例１のものよりも優れている。
（実施例６）

図１における天板Ｍ４１，Ｍ３１が熱的に接続された周囲の金型Ｍ４，Ｍ３の温度を１００℃に維持し、実施例３のヒータをそれぞれの金型Ｍ４、Ｍ３に設置した。

双方のヒータのコイルに高周波電流を供給し、天板温度を２５２℃に維持した。黒化処理を行った銅製のリードフレームを金型間のキャビティ内に配置した後（ｔ_１＝０秒）、金型を締めながら、高周波誘導加熱により天板温度を昇温した。次に、真空ポンプにてキャビティ内の排気を開始した後（ｔ_２＝２秒）、冷却媒体として空気を冷却通路内に導入した（ｔ_３＝２２秒）。天板温度が３００℃に到達した時点で溶融した液晶ポリマー（住友化学株式会社製：Ｅ６００８、流動開始温度：３２０℃）をキャビティ内に充填した（ｔ_４＝２３秒）。天板温度が２５２℃に到達した時点で、冷却媒体の供給を停止し、金型から成形された樹脂成形体を取出した。この場合、リードフレームを配置してから、成形体を取出すまでの時間は５７秒であった。

図１０は、本例の温度サイクルのグラフである。

ヒータによる加熱を開始して、２３秒で天板の温度を２５２℃から３００℃にすることができ、また、冷却媒体導入により２９秒で天板の温度を一定値２５２℃にすることができた。すなわち、昇温速度Ｔ_ｕｐ（℃／ｓ）は、約２（℃／ｓ）であり、降温速度Ｔ_ＤＯＷＮ（℃／ｓ）は約−２（℃／ｓ）という優れた特性であった。これは抵抗加熱や自然冷却によって実現できる昇温速度、降温速度よりも優れている。
（比較例２）

冷却媒体を供給しないで、実施例６と同じ樹脂成形を行った場合、リードフレームを配置してから、成形品を取り出すまでの時間は８２秒であった。
（実施例７）

図１における天板Ｍ４１，Ｍ３１が熱的に接続された周囲の金型Ｍ４，Ｍ３の温度を１００℃に維持し、実施例２のヒータをそれぞれの金型Ｍ４、Ｍ３に設置した。双方のヒータのコイルに高周波電流を供給し、天板温度を２５３℃に維持した。黒化処理を行った銅製のリードフレームを金型間のキャビティ内に配置した後（ｔ_１＝０秒）、金型を締めながら、高周波誘導加熱により天板温度を昇温した。次に、真空ポンプにてキャビティ内の排気を開始した後（ｔ_２＝２秒）、冷却媒体として空気を冷却通路内に導入した（ｔ_３＝２０秒）。天板温度が３００℃に到達した時点で溶融した液晶性ポリマー（住友化学株式会社製：Ｅ６００８、流動開始温度：３２０℃）をキャビティ内に充填した（ｔ_４＝２１秒）。冷却媒体の供給を停止した後（ｔ_８＝２８秒）、天板温度が２５３℃に到達した時点で、金型から成形された樹脂成形体を取出した。この場合、リードフレームを配置してから、成形体を取出すまでの時間は３２秒であった。

図１２は、本例の温度サイクルのグラフである。
ヒータによる加熱を開始して、２１秒で天板の温度を２５３℃から３００℃にすることができ、また、冷却媒体導入により９秒で天板の温度を一定値２５３℃にすることができた。すなわち、昇温速度Ｔ_ｕｐ（℃／ｓ）は、約２（℃／ｓ）であり、降温速度Ｔ_ＤＯＷＮ（℃／ｓ）は約−５（℃／ｓ）という優れた特性であった。これは抵抗加熱や自然冷却によって実現できる昇温速度、降温速度よりも優れている。
（比較例３）

冷却媒体を供給しないで、実施例７と同じ樹脂成形を行った場合、リードフレームを配置してから、成形品を取り出すまでの時間は４８秒であった。

以上のように、上述の構造のヒータを用いれば、天板を早く昇温することができ、また、冷却通路を用いれば、冷却時間を十分に短縮して、スループットを向上させることができることが判明した。特に、実施例２、実施例４、実施例５のように、天板の熱伝導率を筒体よりも大きくするか、柱部を熱伝導率が７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料から構成すれば、その昇温時間を著しく改善することができることが判明した。また、筒体を構成する第１金属の熱伝導率が６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である場合には、その抵抗率を大きくすることができ、十分に高速な高周波誘導加熱が可能となる。

なお、上述の樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂および不飽和ポリエステル樹脂等が例示でき、フェノール樹脂、エポキシ樹脂が好ましく使用される。

また熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、フッ素樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂等が例示でき、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、液晶ポリエステル樹脂が好ましく使用され、流動性、耐熱性、剛性に優れているという観点からは液晶ポリエステル樹脂（液晶性ポリマー）がもっとも好ましく使用される。これらの樹脂は単独で用いても複数を同時に用いてもよい。

また、上述の樹脂成形方法は、上述の樹脂成形装置の金型内に樹脂を注入する工程と、金型を冷却する工程と、を備え、この樹脂は熱可塑性樹脂であり、コイルに通電が行われ、金型への樹脂注入時の金型の温度をＴ１（℃）、樹脂の流動開始温度をＴ２（℃）とした場合、以下の関係式を満たしている。
・Ｔ１（℃）≧Ｔ２（℃）−７０℃

また、金型を冷却し、樹脂成形体を金型から離す時の、金型の温度をＴ３（℃）とした場合、以下の関係式を満たすことが更に好ましい。
・Ｔ３（℃）≦Ｔ２（℃）−１００℃

これにより、樹脂成形体が容易に金型から離れるため、製造のスループットを更に向上させることができる。なお、インサート部品としてのリードフレームを挿入した場合、挿入しない場合の双方の場合において、上述の温度範囲の条件を満たした場合の効果が得られる。

図１１は、製造された樹脂成形体を有する電子部品の斜視図である。

電子部品１は、樹脂ケース２と、蓋部材４とを備えている。樹脂ケース２は、上述の樹脂成形体である樹脂ケース本体２Ａを備えており、樹脂ケース本体２Ａは中央に凹部２Ｃを有している。リードフレームからは、ダイパッド２Ｇ及びリード端子２Ｂが切り出される。すなわち、上述の工程では、インサート部品として、リードフレーム（２Ｇ，２Ｂ）が金型（Ｍ３１，Ｍ４１：図１参照）間に挿入され、この状態で樹脂が金型間に注入され、この樹脂が固化している。樹脂ケース本体２Ａの凹部２Ｃ内には、ダイパッド２Ｇが配置され、ダイパッド２Ｇ上に電子素子３が固定されている。電子素子３は、リード端子２Ｂのインナーリードとボンディングワイヤ５を介して接続されている。リード端子２Ｂはケース本体２Ａの裏面において露出しており、フリップチップボンディングが可能となっている。樹脂ケース本体２Ａの凹部開口端には、蓋部材４が固定され、凹部２Ｃ内は気密状態とされる。

なお、上述の樹脂は熱可塑性樹脂であって、液晶性ポリマーであることが好ましい。液晶性ポリマーは、金型内で十分に流動することができる。このような樹脂成形方法によって製造された樹脂成形体は、従来の方法で製造された樹脂成形体と比較して、その構造において、樹脂流がぶつかることによって生じるウエルドがほとんど観察されず、また、フローマークが極めて小さい等の優れた外観を有しているという差異がある。

また、インサート部品として、銅、鉄、ニッケル、コバルト、アルミニウム、亜鉛、あるいはこれらの合金等のリードフレームや金属部品、セラミックを挟んだ金型内に、比較的高温で樹脂を注入した場合には、リードフレーム、金属部品、セラミックと樹脂との間の密着性が向上するという利点もある。

樹脂との密着性が更に向上するために、インサート部品の表面を黒化処理又は粗化処理することが好ましい。黒化処理の方法としては、アルカリ水溶液（例えば、亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及びリン酸三ナトリウムを水に溶解した水溶液）中にインサート部品を浸す方法、アルカリ水溶液中（例えば、亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム及びリン酸三ナトリウムを水に溶解した水溶液）にインサート部品を浸してリードフレームを陽極酸化する方法、第２銅イオンを含む電着液（例えば、硫酸銅、乳酸及び水酸化ナトリウムを水に溶解した水溶液）内にインサート部品を浸して且つインサート部品に通電を行う方法が挙げられる。また、表面粗化の方法としては、乾式又は湿式のサンドブラスト法、ウォータージェット法、プレス法、レーザー照射法、酸性又はアルカリ性のエッチング液（たとえば、アトテックジャパン株式会社製ＭｏｌｄＰｒｅｐＬＦが挙げられる）でエッチングする方法等が挙げられる。

（気密性試験）
（実施例８）
上述の実施例６にて製造された樹脂ケース本体２Ａを用いて気密性の試験を行った。

図１３は、本気密性試験に用いられた気密性検査装置１０１を示す概略図である。図１３に示すように、気密性検査装置１０１は、チャンバ１０２と、チャンバ１０２内に不活性Ｈｅガスを供給するガス供給部１０３と、チャンバ１０２の底面からチャンバ１０２内の空気を排気するガス排気部１０４とを備えている。

まず、上記の樹脂ケース本体２Ａを逆にして、樹脂ケース本体２Ａの側壁がチャンバ１０２の底面のガス排気部１０４を囲むようにチャンバ１０２の底面に樹脂ケース本体２Ａを設置した。その後に、樹脂ケース本体２Ａの側壁とチャンバ１０２とによって形成された空間Ｓの空気をガス排気部１０４で引き、樹脂ケース本体２Ａをチャンバ１０２の底面に固定した。次に、ガス供給部１０３を介してチャンバ１０２内にＨｅを供給し、ガス排気部１０４でＨｅを検出することで樹脂ケース本体２Ａの気密性を調べた。

測定した樹脂ケース本体２Ａの個数をα_０、１×１０^−８Pa・m^３/sec未満のＨｅリーク値を示した樹脂ケース本体２Ａの個数をαとすると、気密性はα／α_０×１００％で与えられる。気密性の値が高いほど気密性に優れていることを意味する。測定した結果、気密性は１００％であった。

（実施例９）
天板温度を２８１℃に変更した以外は実施例６と同様に樹脂ケース本体２Ａの成形を行った。この樹脂ケース本体２Ａの気密性は、９２％であった。

（実施例１０）
天板温度を２６９℃に変更した以外は実施例６と同様に樹脂ケース本体２Ａの成形を行った。この樹脂ケース本体２Ａの気密性は、７３％であった。

（比較例４）
天板温度を２４０℃に変更した以外は実施例６と同様に樹脂ケース本体２Ａの成形を行った。この樹脂ケース本体２Ａの気密性は、０％であった。

（実施例１１）
アトテックジャパン株式会社製ＭｏｌｄＰｒｅｐＬＦを用いて粗化処理を行ったリードフレームを用いた以外は、実施例６と同様に樹脂ケース本体２Ａの成形を行った。この樹脂ケース本体２Ａの気密性は、８７％であった。

本発明は、高速に加熱、冷却を行うことで、製造のスループットを向上可能なヒータ、樹脂成形装置、樹脂成形方法、及び樹脂成形体に利用することができる。

Ｍ４１・・・天板、Ｍ４２・・・筒体（柱材）、Ｍ４３・・・柱部（柱材）、ＷＲ・・・コイル、Ｐ１，Ｐ２・・・冷却通路。

Claims

金属製の天板と、
前記天板に設けられた金属製の柱材と、
前記柱材の軸の周囲を囲むコイルと、
を備え、
前記柱材は、その内部に冷却通路を有し、
前記柱材は、
第１金属からなる筒体と、
第２金属からなり、前記筒体内に設けられた柱部と、
を有しており、
前記第２金属の熱伝導率は、前記第１金属の熱伝導率よりも高い、
ことを特徴とするヒータ。
前記天板の熱伝導率は、前記柱材の前記コイルに隣接する領域の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載のヒータ。
前記柱部内に前記冷却通路を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒータ。
前記第１金属の熱伝導率は６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、且つ、
前記第２金属の熱伝導率は７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヒータ。
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヒータの前記天板に樹脂成形用の凹凸パターンを設けてなる樹脂成形装置。