JPH10323842A

JPH10323842A - 樹脂成形用金型のクリーニング方法

Info

Publication number: JPH10323842A
Application number: JP13393297A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Murata; 一之村田; Teruyuki Matsui; 照幸松井; Kazuo Kimata; 一夫木全
Original assignee: Asyst Japan Inc
Current assignee: Asyst Japan Inc
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】樹脂成形用金型をクリーニングする方法であ
って、当該金型に付着している樹脂残渣物を光化学的手
段に基づいて的確に除去し得るクリーニング方法を提供
すること。【解決手段】上記課題を解決する本発明のクリーニン
グ方法は、金型の表面に付着する樹脂残渣物に含ハロゲ
ン化合物を添加しておき、その金型を加熱すると共に紫
外線若しくはプラズマ化されたガスを照射することによ
って当該金型の表面においてハロゲン化水素を生成し、
ここで上記樹脂残渣物が低分子量化されると共に当該低
分子量化された樹脂残渣物を当該金型の表面から剥離す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂成形用金型の洗
浄処理に関し、詳しくは、ＩＣ等の電子デバイス類を樹
脂封止するための金型その他の樹脂成形用金型のクリー
ニング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】優れた性質を有するプラスチック成形用
樹脂材料の開発に伴って、多くの産業分野で樹脂成形技
術ならびにプラスチック製品（樹脂成形品）が多用され
ている。例えば、電子産業の分野では、近年、低価格お
よび量産性の観点から種々の電子デバイス（典型的には
ＩＣ等の集積デバイス）のパッケージング（すなわちデ
バイスを外部保護部材（ケース）に封入すること）を熱
硬化性樹脂によって行うことが主流となっており、樹脂
封止といわれる樹脂成形技術が多用されている。多くの
改良が重ねられた結果、トランスファーモールド（移送
成形）法等に基づく樹脂封止技術がほぼ確立され、その
ための樹脂封止装置が数多く開発されるに至っている。

【０００３】上記移送成形法に基づく樹脂封止装置は、
他の産業分野において使用されている一般的な樹脂成形
装置と同様、ＩＣ等の電子デバイス類（以下「ＩＣチッ
プ」と略称する。）を成形するための成形金型、プレ
ス、およびプレヒート装置等を備えている。このうち、
成形金型１０（下型）は、図３に例示するように、大ま
かにいって、樹脂注入部分であるキャビティ１２と、当
該キャビティ１２への樹脂注入口であるゲート１４と、
原料樹脂を貯留するポット１８と、当該ポット１８より
キャビティ１２内へ原料樹脂を加圧注入するためのプラ
ンジャ２０とから構成されている。而して、一般的な樹
脂封止装置においては、プレヒート装置（図示せず）に
よってポット１８内に貯留した原料樹脂を加熱して可塑
化させておくとともに予め加熱しておいた成形金型１０
をプレス（図示せず）によって閉じる。そして、予めＩ
Ｃチップ（図示せず）を配置しておいたキャビティ１２
内に当該可塑化した樹脂をプランジャ２０の押圧によっ
てゲート１４を介して圧入し、そのまま熱硬化させてい
る。こうして得られた樹脂成形品は、キャビティ１２底
部に設けられたエジェクタ１６（突き出し機構）によっ
て金型１０から取り出される。以上の成形工程を順次繰
り返すことによって、上記樹脂封止装置においてＩＣチ
ップの樹脂封止成形品を効率よく次々に作製していくこ
とができる。

【０００４】ところで、上記樹脂封止装置に装備される
ような樹脂成形用金型１０において、原料樹脂（例えば
熱硬化性樹脂）が注入されて成形加工処理がくり返され
る結果、当該金型１０（典型的にはキャビティ１２内）
に原料樹脂の一部や樹脂成形物の残り屑等からなる汚れ
（以下「樹脂残渣物」という。）が付着する。そして、
このような樹脂残渣物が付着した金型１０をそのまま連
続使用することは、作製された樹脂成形品の外観を損な
ったり品質劣化の原因となり得るために好ましいことで
はない。

【０００５】従って、ＩＣチップ樹脂封止品のような樹
脂成形品を連続的に量産する場合、薬液洗浄処理等によ
る成形金型１０の定期的なメンテナンスに加え、上記成
形工程を所定回数終了する毎に成形金型１０を簡便かつ
適切な方法によって適宜クリーニング（上記樹脂残渣物
を取り除いてきれいにすること。以下同じ。）すること
が必要である。このため、例えば上述の一般的な樹脂封
止装置においては、近年、金型１０と共にダイクリーナ
ーと呼ばれる金型クリーニング装置が備えられてきてお
り、上記成形工程を所定回数終了する毎に後述する物理
的方法によって成形金型１０をクリーニングするように
設定されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記ダイクリーナーの
ような樹脂成形用金型のクリーニングは、(1).典型的に
はブラシ状若しくはへら状の清掃具を設けることによっ
て当該金型表面上に付着した樹脂残渣物を物理的に払い
除ける方法によるものが一般的である。しかしながら、
上記(1).の方法は、物理的手段によるため、樹脂残渣物
の除去効率が根本的に低く、金型表面に化学的に強く結
合して付着している樹脂残渣物を完全に取り除くのは困
難であった。また、金型表面上には上記キャビティ１２
のような凹凸が存在するため、樹脂残渣物を満遍なく払
い除けるためには金型の表面凹凸形状に応じて上記清掃
具の形状を異ならせる必要があった。

【０００７】このような物理的手段によるクリーニング
方法の欠点を補うため、上記(1).のような方法に代え
て、(2).特定波長の紫外線を成形金型に照射することに
よってオゾンを生成し、当該生成したオゾンおよび紫外
線による分解作用に基づいて樹脂残渣物等の有機質を金
型表面から光化学的に取り除く方法が提案されている。
例えば、特開平７−３１９０８０号公報および特開平８
−３９０３０号公報には、上記光化学的手段に基づく方
法の実施に適した光照射装置が記載されている。

【０００８】しかしながら、プラスチック成形のために
金型に適用され得る種々の樹脂材料（以下「樹脂ポリマ
ー」という。）のなかには紫外線および／またはオゾン
によって分解除去され難いものもあり、上記(2).の方法
を種々の用途の樹脂成形用金型（例えば上述のＩＣチッ
プ樹脂封止用成形金型）のクリーニング全般にそのまま
適用することは困難であった。

【０００９】本発明は樹脂成形用金型をクリーニングす
る従来の方法における課題を解決するものであり、その
目的とするところは、樹脂成形用金型に付着している樹
脂残渣物を光化学的手段に基づいて的確に除去し得るク
リーニング方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明においては、樹脂成形用金型をクリーニン
グする方法であって、当該金型の表面に付着する樹脂残
渣物に含ハロゲン化合物を添加しておき、その金型を加
熱すると共に紫外線若しくはプラズマ化されたガスを照
射することによって当該金型の表面においてハロゲン化
水素を生成し、ここで上記樹脂残渣物が低分子量化され
ると共に当該低分子量化された樹脂残渣物を当該金型表
面から剥離することを特徴とする樹脂成形用金型のクリ
ーニング方法（以下「本発明のクリーニング方法」とい
う。）を提供する。

【００１１】本発明のクリーニング方法においては、上
記含ハロゲン化合物（典型的には臭素化または塩素化さ
れた高分子化合物）を添加しておくことによって予め成
形金型に付着する樹脂残渣物にハロゲン元素を混在させ
ておくことを一つの特徴とする。そして、加熱条件下に
おいた成形金型に紫外線若しくはプラズマ化されたガス
を照射する。このことによって、本発明のクリーニング
方法では、成形金型に付着した樹脂残渣物に含まれる上
記樹脂ポリマー中に普遍的に存在する官能基（典型的に
は活性水素を有するもの）と上記含ハロゲン化合物中の
ハロゲンとを各々励起させてラジカル（水素およびハロ
ゲン原子由来）を生じさせると共に、当該ラジカル同士
の反応によってハロゲン化水素の生成を誘起する。而し
て、当該生成されたハロゲン化水素の作用（典型的には
酸触媒作用）に基づいて樹脂残渣物である上記樹脂ポリ
マーの分解、低分子量化が促進され、結果、当該低分子
量化された樹脂残渣物を成形金型から容易に剥離するこ
とが可能となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明は、典型的には以下のよう
に実施され得る。

【００１３】本発明のクリーニング方法において使用さ
れる上記含ハロゲン化合物としては、含有するハロゲン
元素が紫外線やプラズマ化ガスの照射によって容易にラ
ジカル化され得るものであればよく、特に限定されな
い。プラスチック成形にしばしば使用されるハロゲン含
有難燃剤（例えばテトラクロロフタル酸、テトラブロモ
フタル酸のような塩素化物または臭素化物）が上記含ハ
ロゲン化合物として好適である。また、高分子の含ハロ
ゲン化合物として好適に使用し得るものには、例えば、
ＩＣチップの封止用樹脂ポリマーに反応型難燃剤として
混合され得る臭素化エポキシ樹脂等がある。

【００１４】本発明のクリーニング方法において上記含
ハロゲン化合物を上記樹脂残渣物に添加する場合、典型
的には、後述する紫外線および／またはプラズマ化ガス
照射工程の直前に、スプレー塗装等において通常用いら
れているような一般的な吹き付け手段によってプラスチ
ック成形後の成形金型に直接添加すればよく、特別な操
作および作業工程を要しない。あるいは、上述のような
後添加する手段に代えて、予め成形原料である樹脂ポリ
マーに上記含ハロゲン化合物を含有させておいてもよ
い。

【００１５】本発明のクリーニング方法における紫外線
若しくはプラズマ化ガス照射工程は、成形金型に付着す
る樹脂残渣物に添加しておいた上述の含ハロゲン化合物
と、樹脂残渣物に含まれている上記樹脂ポリマー分子と
を紫外線に基づく光エネルギーおよび／またはプラズマ
放電に基づく電磁エネルギーによって励起させ、生じた
ラジカル（水素ラジカルとハロゲン元素のラジカル）に
よってハロゲン化水素が生成される工程である。この目
的のために好ましい紫外線の波長は３００ｎｍ以下であ
り、輝線スペクトルが概ね２５０ｎｍ前後である低圧水
銀ランプが光源として好ましく、水銀ランプの照度は概
ね３０〜５０ｍＷ／ｃｍ²が特に好ましい。このような
条件を満たす低圧水銀ランプを本発明のクリーニング方
法に光源として適用した場合、樹脂付着物の組成や成形
金型の材質に応じて変更されるため特に限定するもので
はないが、一般的には成形金型への照射時間は２０〜４
０分程度でよい。

【００１６】他方、紫外線に代えてあるいは紫外線と共
に、成形金型にプラズマ化されたガス（以下、単に「プ
ラズマ」という。）を直接照射する場合のプラズマ発生
手段としては、原料ガス（典型的にはアルゴン、ヘリウ
ム、窒素または酸素）流中に高周波放電を発生させ、そ
の放電エネルギーによってプラズマ化された原料ガスを
成形金型に照射し得るものが好適である。この種のプラ
ズマ照射装置には、例えば、ポリマー表面処理に広く利
用されているコロナ放電処理装置がある。当業者であれ
ば、このような装置をそのままあるいは適宜改変するこ
とによって本発明のクリーニング方法におけるプラズマ
照射手段として適宜利用することができる。

【００１７】また、上記紫外線若しくはプラズマを照射
する際の成形金型の加熱条件としては、特に限定されな
いが、金型表面温度（すなわち金型表面に付着している
樹脂残渣物の温度）を好ましくは１００℃〜１８０℃、
特に好ましくは１２０℃〜１５０℃に保持しておくこと
が樹脂残渣物の分解を促進させる観点から好ましい。な
お、上記好適な範囲の温度条件は、一般的な熱硬化性樹
脂材料（典型的にはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、メ
ラミン樹脂、ポリエチレン樹脂）を用いた場合の樹脂成
形加工時における成形金型使用温度（成形温度）とほぼ
同じである。このため、このような用途の成形金型に本
発明のクリーニング方法を適用する際には、あえて熱源
として特殊な装置を用意する必要はなく、種々の樹脂成
形装置に成形金型と共に装備されている加熱装置をその
まま利用することができる。また、紫外線照射手段とし
て上述のような水銀ランプを適用する場合には、紫外線
と共に当該水銀ランプから放射される熱によって成形金
型を加熱することができるため都合がよい。

【００１８】上述の含ハロゲン化合物の添加処理、なら
びに加熱条件下の成形金型への紫外線若しくはプラズマ
照射処理によって、成形金型表面に付着している樹脂残
渣物から水素およびハロゲン由来のラジカルが生成さ
れ、次いでこれらラジカルからハロゲン化水素が生成さ
れる。そして、生成したハロゲン化水素の酸触媒作用等
に基づいて樹脂残渣物中の各種樹脂ポリマーが分解・低
分子量化されることとなる。これにより、成形金型に付
着した樹脂残渣物は、その成分が低分子量することによ
って金型表面への結合力が弱められた結果、当該金型表
面から容易に剥離され得る。

【００１９】従って、本発明のクリーニング方法におい
ては、特別な処理を要することなく種々の物理的手段に
よって上記低分子量化された樹脂残渣物を金型表面から
容易に剥離・除去することができる。例えば、３〜６ｋ
ｇ／ｃｍ²程度の圧縮空気を適当な口径のチューブから
成形金型表面に吹き付けること（例えば流量が２００〜
５００ｍｌ／秒）によって、上記低分子量化した樹脂残
渣物を金型表面から剥離、吹き払うことができる。ある
いは、低分子量化された樹脂残渣物をブラシ状清掃具に
よって金型表面から払い除ける手段によってもよい。

【００２０】なお、本発明のクリーニング方法は種々の
用途および形状の樹脂成形用金型のクリーニングに広く
適用され得るが、含ハロゲン化合物を使用し、ハロゲン
化水素が生成されるため、耐腐食性に優れた材質の金型
に好ましく適用される。例えば、ステンレス鋼材（ＳＵ
Ｓ系）等からなる金型が本発明のクリーニング方法を適
用する対象として特に好ましい。

【００２１】

【実施例】以下の実施例において、本発明のクリーニン
グ方法をさらに詳細に説明するが、これらはなんら本発
明を限定するものではない。

【００２２】ＩＣチップ樹脂封止用成形金型１０に適用
した本発明のクリーニング方法の一例を説明する。上記
図３に例示するようなＳＵＳ系材からなる成形金型１０
を装備した一般的な樹脂封止用移送成形装置従来品（図
示せず）を用いて、熱硬化反応に基づくエポキシ樹脂の
成形加工を実施した。なお、本実施例においては、本発
明のクリーニング方法における効果を確認することが主
目的であるため、実際にＩＣチップを用いた樹脂封止処
理は行っていない。

【００２３】先ず、以下の表１に示す各成分を含有する
封止用原料樹脂タブレットを調製した。

【００２４】

【表１】

【００２５】なお、上記原料樹脂タブレットは、その成
分組成比が表中の主剤；２５．５〜２９．５重量％、充
填剤；６８〜７２重量％、硬化剤；１５．５〜１９．５
重量％、着色剤；約０．５重量％、およびその他の成
分；適量となるように配合・調製されている。また、表
１から明らかなように、本原料樹脂タブレット調製の際
には、上述の含ハロゲン化合物として臭素化エポキシ樹
脂が全体の約２重量％となるように配合されている。

【００２６】而して、上記調製した原料樹脂タブレット
を、図３に示すような成形金型１０のポット１８内に装
填し、プレヒート装置（図示せず）によってポット１８
を加熱し、原料樹脂タブレットを可塑化した。次いで、
可塑化した原料樹脂をキャビティ１２内に導入し、概ね
５〜２０ｋｇ／ｃｍ²の圧を加えると共に１２０〜１５
０℃に成形金型１０を加熱することによってキャビティ
１２内の原料樹脂を硬化・成形した。これにより、本実
施例においては、以下の一般式：

【００２７】

【化１】

【００２８】で示されるエポキシ樹脂（式中Ｒはフェニ
レン基；ここではクレゾールノボラックエポキシ樹脂）
と、以下の一般式：

【００２９】

【化２】

【００３０】で示されるフェノールノボラック樹脂との
キャビティ１２内における熱硬化反応によって、以下の
一般式：

【００３１】

【化３】

【００３２】で示されるエポキシ樹脂系硬化重合体（式
中Ｒはフェニレン基）が形成される。

【００３３】一方、この熱硬化反応を伴う樹脂成形工程
を繰り返すことによって、成形金型１０表面（典型的に
はキャビティ１２表面）上にいわゆる汚れやばりとして
上記樹脂残渣物の付着が認められた。ここで、図１に模
式化しているように、上記付着した樹脂残渣物は、充填
材１たるシリカおよびアルミナを包埋するようにして網
状に伸びた樹脂ポリマー２（すなわちクレゾールノボラ
ックエポキシ樹脂および／またはその重合体）の高分子
鎖が成形金型１０表面上に結合していると考えられる。
さらにその一部には、上述のとおり原料樹脂タブレット
にプレ配合した含ハロゲン化合物３すなわち臭素化エポ
キシ樹脂（図１中のＢｒは臭素原子）が結合していると
考えられる。

【００３４】而して、本実施例においては、上記樹脂残
渣物が付着した状態の成形金型１０をそのまま移送成形
装置本体から取り外した。そして、至近距離に配置した
低圧水銀ランプから当該成形金型１０表面に向けて紫外
線（メイン波長２５０ｎｍ、照度３０〜５０ｍＷ／ｃｍ
²）を６５分間照射した（図１中のＵＶ）。なお、紫外
線照射中の成形金型１０の表面温度は１２０〜１５０℃
に保っておいた。

【００３５】そして、上記紫外線照射開始後、０分、１
５分、３０分、４５分、および６５分経過後に樹脂残渣
物の一部をサンプリングし、その紫外線吸収スペクトル
を測定した。結果を図２に示す。なお、図中の横軸は波
長λ（ｎｍ）を示し、縦軸は対応する波長に対する吸光
度Ｄ（ABS.）を示す。また、図中において丸１、丸２、
丸３、丸４、および丸５を付した曲線は、各々、紫外線
照射開始後、０分、１５分、３０分、４５分、および６
５分経過後の吸光度測定結果を示している。本測定結果
より明らかなように、本発明のクリーニング方法におい
ては、紫外線照射時間に応じて長波長域（３００〜４０
０ｎｍ）の吸収が顕著に増大している。このことは、樹
脂残渣物中に含まれる官能基（例えばＣ＝ＯやＣ＝Ｃ）
が増加していることを表しており、樹脂残渣物中の樹脂
ポリマー成分の酸化劣化すなわち低分子量化を如実に示
すものである。さらに、データを表示していないが、こ
れら官能基の紫外線照射時間に伴う増加率は、本発明に
おける含ハロゲン化合物を後添加すること、すなわち成
形金型１０に付着した樹脂残渣物に可塑化した含ハロゲ
ン化合物（上記臭素化エポキシ樹脂）をスプレー塗布す
ることによって顕著に高められた。また、本発明のクリ
ーニング方法では、紫外線照射中に成形金型１０周囲に
漂う臭素臭が顕著であり、ハロゲン化水素の生成が認め
られた。

【００３６】また、本実施例においては、紫外線照射後
２０〜３０分経過後には、既に樹脂残渣物の金型１０表
面からの剥離現象（すなわち樹脂残渣物における微細な
ひび割れや反り）が認められ、ブラシ等によって容易に
払い除けることが可能となり、さらに６５分の紫外線照
射後においては、圧縮空気によって簡単に吹き払うこと
ができた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、ＩＣチップ等を樹脂封
止するために使用される成形金型およびその他の樹脂成
形用金型をクリーニングする方法であって、当該金型に
付着している樹脂残渣物を光化学的手段に基づいて的確
に除去し得るクリーニング方法が提供される。

【００３８】本発明のクリーニング方法では、上述の含
ハロゲン化合物を用いて予め成形金型に付着する樹脂残
渣物にハロゲン元素を混在させているため、当該樹脂残
渣物に紫外線またはプラズマを照射することによって、
樹脂残渣物に含まれる樹脂ポリマー中の官能基と上記含
ハロゲン化合物中のハロゲンとを各々励起させてラジカ
ルを生じさせ、次いで当該ラジカル同士の反応によって
ハロゲン化水素の生成を誘起することができる。従っ
て、本発明のクリーニング方法によれば、当該生成され
たハロゲン化水素の作用（典型的には酸触媒作用）に基
づいて樹脂残渣物である上記樹脂ポリマーの分解、低分
子量化が促進され、当該低分子量化された樹脂残渣物を
成形金型から容易に剥離することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】樹脂封止用金型に付着した樹脂残渣物の状態を
模式的に示す説明図である。

【図２】本発明の一実施例における紫外線照射に伴う樹
脂残渣物の紫外線吸収スペクトルの変移を示すグラフで
ある。

【図３】電子デバイスを樹脂封止するための移送成形用
金型従来品を模式的に示す斜視図である。

【符号の説明】

１充填材２樹脂ポリマー３含ハロゲン化合物１０金型１２キャビティ１８ポット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂成形用金型をクリーニングする方法
であって、該金型の表面に付着する樹脂残渣物に含ハロゲン化合物
を添加しておき、その金型を加熱すると共に紫外線若し
くはプラズマ化されたガスを照射することによって該金
型の表面においてハロゲン化水素を生成し、ここで前記樹脂残渣物が低分子量化されると共に該低分
子量化された樹脂残渣物を該金型の表面から剥離するこ
とを特徴とする樹脂成形用金型のクリーニング方法。