CN1277086A

CN1277086A - 清洁树脂密封金属模具的清洁装置和方法

Info

Publication number: CN1277086A
Application number: CN00109301A
Authority: CN
Inventors: 古田一郎
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2000-12-20
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2000334746A; TW452521B; KR100376346B1; CN1127389C; KR20000077399A; US6410883B1; JP3566580B2

Abstract

一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置和清洁方法,可以在短时间内除去金属模具上的复合污渍,污渍包含有机和无机物质。通过用激光束照射污渍,清洁装置分解金属模具内部的污渍。清洁装置包括激光束发生装置,用于反射激光发生装置产生的激光束的第一反射装置,和用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射金属模具的内部的第二反射装置。

Description

清洁树脂密封金属模具的清洁装置和方法

本发明涉及用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置和清洁方法，更具体地讲，涉及一种利用激光束从树脂密封金属模具除去污渍的清洁装置，和使用这种清洁装置的清洁方法。

树脂密封金属模具通常在通过用树脂密封IC，LSI等制造某些产品中使用。在制造了一定数量的产品后，需要清洁树脂密封金属模具。特别是在产品的数量很大，需要改进产品的外观等，和保持和改善产品的气候适应性时，这种清洁十分重要。

当前清洁树脂密封金属模具通常需要人工清洁过程。因此，清洁需要大量的工时。这种条件导致树脂密封过程中增加劳动时间和降低生产率的问题。

在这种情况下，期望在开发一种能够简化树脂密封金属模具的清洁操作的清洁装置和清洁方法中能够取得进展。希望这种装置和方法能够减少清洁过程中的工时和用于清洁的时间，因而实现提高生产率。

日本专利申请公开第10-255510号中披露了车辆前泛光透镜的一个现有技术实例。更具体地讲，公开了一种车辆的前泛光透镜，在透镜上形成了一层主要以具有光介质功能的氧化钛构成的膜。在公开的表1中，在外表面涂覆着具有光介质功能膜的前泛光透镜经过五小时阳光照射的条件下，测量照射前和照射后的透光率以观察差别。表1显示了阳光照射前后的变形透镜透光率的变化，即，光分解污渍前后透镜的透光率变化的测量结果，该光是500nm的光。

此外，在这个现有技术参考文献中，还提到车辆的前泛光透镜能够通过紫外线光分解变形透镜上的污渍，自然地保持透镜的透明度，因为它具有有效地形成在变形透镜表面上的光介质功能的氧化钛膜。

以这种方式，现有技术参考显示了这种其上形成有膜的变形透镜能够分解并除去透镜上的污渍，这赋予前泛光灯能够长时间使其外观和亮度保持在良好状态的优点。但是，参考文献中披露的膜只有部分地分解和除去有机化合物污渍的功效。

在现有技术参考文献中，没有关于除去粘结的无机物质污渍的说明。因此，完全清除包括有机材料和无机物质的复合污渍将是十分困难的。例如，密封材料是一种环氧树脂之类的有机材料和氧化硅，氧化铝之类的填充剂的无机材料的化合物。对于除去这种复合污渍，一般要比除去有机物质污渍困难的多。同样，单独使用上述清洁方法难于清洁复合污渍。

日本专利申请未决公开第1-122417号中公开了一种清洁模制合成树脂金属模具的方法，在这里作为另一个现有技术实例。根据这种方法，它可以除去有机物质和无机物质的污渍。

但是，在这种方法中，如果使用了参考图3中所示的方法，将要花费很长的时间，即，三到四小时，才能完全除去整个污渍。此外，清洁所需时间取决于金属模具的大小和沾污程度，因为这种原因，所以不可能提高生产率。

本发明是考虑到现有技术的上述问题而作出的。在树脂密封所用的树脂中，混合了多种有机物质和无机物质，因此，每次成型树脂密封时，包括有机和无机物质的混合物的树脂形成材料将粘结在成形树脂密封的金属模具的表面。这将导致污渍的积累。

根据上述现有技术方法，例如，用紫外线的光分解作用来除去污渍，将仅限于有机物质的分解。

结果，无机物质没有分解而是累积在金属模具的内侧。因而不可能完全清洁金属模具的内部。此外，对于有机和无机物质的复合化合物构成的密封材料，清洁效果将进一步降低，使得更难除去污渍。

因此，本发明的目的是要提供一种即使在污渍是有机和无机物质的复合化合物时也能在短时间内清除树脂密封金属模具上的污渍的装置，和使用这种装置的方法。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，包括：激光束发生装置；用于反射激光束发生装置产生的激光束的第一反射装置；和用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种如第一方面中所述的用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其进一步包括用于旋转所述第二反射装置的旋转装置。

根据本发明的第三方面，提供了一种如第一方面中所述的用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其中所述激光束发生装置是提供脉冲式激光束的脉冲式激光发生装置。

根据本发明的第四方面，提供了一种如第二方面中所述的用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其中所述激光束发生装置是提供脉冲式激光束的脉冲式激光发生装置。

根据本发明的第五方面，提供了一种清洁系统，包括：用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其具有激光束发生装置、用于反射激光发生装置产生的激光束的第一反射装置、和用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置；和带有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜的树脂密封金属模具。

根据本发明的第六方面，提供了一种清洁系统，包括：用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其具有激光束发生装置、用于反射激光发生装置产生的激光束的第一反射装置、用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置、和用于旋转所述第二反射装置的旋转装置；和带有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜的树脂密封金属模具。

根据本发明的第七方面，提供了一种清洁系统，包括：用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其具有激光束发生装置、用于反射激光发生装置产生的激光束的第一反射装置、用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置、和用于旋转所述第二反射装置的旋转装置，所述激光束发生装置是提供脉冲式激光束的脉冲式激光束发生装置；和带有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜的树脂密封金属模具。

根据本发明的第八方面，提供了一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁方法，包括：产生激光束的激光产生步骤；反射在激光束产生步骤中产生的激光束的第一反射步骤；和接收从第一反射步骤中反射的激光束以便用激光束照射所述金属模具的内表面的第二反射步骤。

根据本发明的第九方面，提供了一种如第八方面中所述的用于清洁树脂密封金属模具的清洁方法，其中所述金属模具带有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜。

根据本发明的第十方面，提供了一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁方法，包括：产生激光束的激光束产生步骤；反射在激光束产生步骤中产生的激光束的第一反射步骤；和接收从第一反射步骤中反射的激光束以便用激光束照射所述金属模具的内表面的第二反射步骤，以脉冲形式把激光束提供到施加在金属模具的内部的光介质膜上，以便通过光致氧化作用和热分解作用除去金属模具内部的复合污渍，该污渍包括有机和无机化合物。

通过以下结合附图的详细说明可以对本发明的上述和其它目的以及新颖特征有更充分的理解，在附图中：

图1是带有一个金属模具的本发明的树脂密封金属模具的清洁装置的侧视图；

图2是沿图1的A-A′线的剖视图；

图3是沿图1的B-B′线的剖视图；

图4是显示本发明中使用的多边形反射镜的一个实例的示意图；和

图5是显示在不同条件下从一用于照射的光源施加光束的时间与清洁效果之间的关系的曲线图。

现在参考附图对本发明的一个优选实施例进行详细说明。

参考图1至图3，给出了本发明的树脂密封金属模具的一个实施例。图1是本发明的树脂密封金属模具的侧视图。图2是沿图1的A-A′线的剖视图，示出了本发明的树脂密封金属模具的剖视图。图3是沿图1的B-B′线的剖视图，示出了本发明的树脂密封金属模具的平面图。

如图1和图2中所示，本发明的树脂密封金属模具清洁装置2包括一个激光束振荡单元3，一个全反射镜5，和一个多边形反射镜7。在本例中，可以提供多个全反射镜5和多边形反射镜7，等等。

如图4中所示，例如，多边形反射镜7具有一种多面体结构，并且多面体的每个表面最好具有一个平的表面。对于多面体结构，不限于特定结构，但是它最好是一个八面体结构。例如，这个多边形反射镜具有一个单一旋转轴，并且它是一种可以由步进电机、DC电机、无电刷电机之类的旋转装置以100rpm或更快的速度自由旋转的结构。

如图1所示，根据本发明的树脂密封金属模具清洁装置2，在清洁操作开始时，它插在打开状态的树脂密封金属模具1，1’之间的空间中。

树脂密封金属模具清洁装置2包括激光束振荡单元3，全反射镜5和多边形反射镜7。在本发明的这种树脂密封金属模具清洁装置2中，激光束振荡单元3施加的激光束4首先被全反射镜5反射。接下来，以上述方式在100rpm或更快速度旋转的多边形反射镜7反射全反射镜5以一预定角度反射的激光束6。

对于多边形反射镜7反射的激光束8，由于多边形反射镜7如上所述自由旋转，在多边形反射镜7上的入射角(反射角)实际上如图4中所示的那样变化。结果，反射光线形成一个均匀照射树脂密封空腔11的平面12。换言之，如图2中所示，在一特定时刻入射到多边形反射镜7的一个特定表面的激光束相对于入射光线的法线对称地反射，这个反射的光线作为一个光点照射在树脂密封空腔11内部的一个特定部位。然后，随多边形反射镜在下一时刻开始旋转，由于由入射表面和入射光线形成的法线的变化，反射一个新的激光束，相继地照射在一个不同于以前照射部位的部位上。反射光线最好应当照射在刚才照射部位的相邻部位上。以这种方式，由于旋转多边形反射镜，在图1中所示Y方向线上连续地施加激光束。

以相同的方式，固定X方向，同时通过使一个激光束在全反射镜和旋转多边形反射镜的多次反射执行Y方向上的操作，因而使激光束以连续的方式施加到空腔11的内部。接下来，以同样的方式连续地执行X方向上的操作，相对于Y方向和X方向控制照射光线，使照射能够形成一个平面。在这种情况下，可以通过一个CPU之类的操作装置操作全反射镜和多边形反射镜。在这种操作方法中，可以预先准备有关空腔内沾污程度的映象信息的数据，从而可以参考该数据把照射强度集中在严重沾污的点上，结果使清洁所需时间周期缩短。

以这种方式，由于本发明的树脂密封金属模具清洁装置2能够自己在X方向(13)上移动，因而能够用激光束照射空腔11的整个区域。此外，由于全反射镜5可以改变其角度，并且多边形反射镜可以移动到Z方向，即，在垂直方向上移动，所以激光束8可以照射包括上金属模具1和下金属模具1’的上、下、左和右部分的空腔11的整个区域。

尽管是根据清洁上金属模具或下金属模具的情况进行说明的，但本发明不限于这种情况，而是可以同时清洁上金属模具和下金属模具。在这种情况下，可以提供多个多边形反射镜7和全反射镜5，等等。可以通过多个全反射镜和在全反射镜前部的半反射镜把激光束分割成两束，或利用多个光源，将多个光线对准多边形反射镜，同时照射金属模具的上部和下部。因此，在本发明中，可以应用利用具有多边形反射镜7和全反射镜5之类的反射功能的多个元件的多个反射系统，在X方向，Y方向和Z方向上自由地照射金属模具。在本发明中，只要在本发明的技术主体界限内，可以具有适当排列的多个多边形反射镜7，全反射镜5，激光源等等，并且可以进一步在光学系统中适当增加半反射镜，透镜等。

此外，可以根据操作程序等执行以平面形式施加激光束的操作。例如，在本发明中，可以以一种输入映象格式编辑包含有关每个金属模具的严重沾污部分的信息的数据，以形成一个操作程序。然后，可以根据带有有关污渍分布映象信息的程序执行清洁操作。本发明可以处理各种类型的具有复杂形状的金属模具，并且有效地引导激光束照射每个模具。

因此，本发明的树脂密封金属模具清洁装置2可以仅需短的时间周期用强激光束照射空腔11中的每个位置。因此，可以在短时间周期中把强紫外线施加到金属模具内部，因而在短时间内完全除去包括有机和无机物质的化合物在内的所有类型的污渍。

在本发明的树脂密封金属模具清洁装置中，最好把YAG FHG(一次谐波发生器)激光束(266nm)，YAG THG(三次谐波发生器)激光束(355nm)之类的激光束4用作光源。特别是，在本发明中，激光束的强度一般具有大约500至2,000mW的输出，并且光点大小在0.1至0.2mm²左右。此外，激光束最好应当以脉冲形式施加，并且脉冲周期一般应当是100至100,000Hz，更好是500至50,000Hz，最好是在10,000Hz左右。可以以大约60至100mm/秒的操作速度用激光束对金属模具的照射。用这种激光束照射具有光介质功能的氧化钛膜10。

可以用已知方法制造氧化钛膜10。例如，可以用钛醇盐，钛螯合物，钛乙酸盐，通式Ra TiCl_3-a(R是烷基，烷氧基，乙酸基等之类的单价有机基团，‘a’是整数1或2。当‘a’是2时，R可以是相同的或不同的)之类的有机钛化合物，TiX₄之类的卤化物，TiCl₄，Ti(SO₄)₂之类的无机钛化合物形成。至于利用上述化合物产生氧化钛膜10的方法，有溶胶-凝胶法，CVD法，等等。CVD法包括，例如，使用上述有机钛化合物和无机钛化合物的MOCVD法。

至于其它方法，可以使用溅射红金石型或锐钛矿型氧化钛的方法，和在氧化气氛下溅射金属钛的方法。

在另外的方法中，使用溶解在有机溶剂中的液体有机钛化合物的溶液，或分散在有机溶剂中的液体有机钛化合物的分散液涂覆，以便通过有机钛化合物或无机钛化合物的水解，或通过氧化钛的前体形成膜。此后使用氧化处理等，以便最终将氧化钛形成膜。在本例中，生成的氧化钛膜可以是红金石型的或是锐钛矿型的。

此外，在金属模具表面形成膜之前，可以施加硅氧烷之类的硅化合物，然后利用上述钛化合物形成包含氧化钛化合物的化合物构成的膜。最好是在把包括钛氧化化合物的化合物形成膜之后，对其进行加热，以强化它对金属模具的附着性，和改善其光致氧化作用。在本发明中，尽管在本发明的优选实施例中使用了形成在金属模具表面上的具有光介质功能的氧化钛膜，但只要不改变本发明的技术主题，可以把任何具有光介质功能的化合物施加到金属模具的表面(最好是金属模具的内表面)。至于这类化合物，例如，可以从下面的化合物选择一种或多种：SrTiO₃，ZnO，SnO₂，WO₃，Fe₂O₃，Fe₂O₃-FeO，Bi₂O₃，用于添加到上述光介质中，并且与上述氧化钛的光介质一同进一步形成膜。

通过把来自所述光源的强激光束照射在以上述方式形成的氧化钛膜10上的污渍9，可以通过包括光分解作用和热分解作用的两种分解效应除去污渍9。例如，污渍9可以是用作密封材料的环氧树脂的残余组分。由于环氧树脂是一种有机物质，因而可以通过氧化钛的强光致氧化作用光分解之。同时，由于具有大约0.1至0.2mm²光点面积和大于200mW(例如，500至20,000mW)的输出的强光能，污渍9不仅被光分解，而且通过碳化而被热分解。本发明中使用的激光最好是脉冲型的，但也可以是连续型的。

图5中示出了用本发明的树脂密封金属模具清洁装置2除去污渍的条件，以及用来对比的去除污渍的其它实例。图5是显示在不同照射条件下不同实例的清洁结果的曲线图。

在图5中，等级1是一个用低压水银灯作为施加0.355μm(355nm)的紫外线的光源的情况下的清洁效果的实例。在使用这种光源时，污渍主要是仅通过光分解作用分解的。

等级2是一个用低压水银灯作为施加0.355μm(355nm)的紫外线的光源同时使用了一种光介质的情况下的清洁效果的实例。在这种情况下，由于紫外线的直接光分解和使用光介质的复合效果引起的光分解作用使污渍分解。

等级3是用CO₂激光器作为施加10.59μm(1059nm)的红外线的光源的情况下的清洁效果的实例。在使用这种光源的情况下，污渍主要仅由热分解作用分解。

等级4是用YAG THG(三次谐波发生器)激光器作为施加0.355μm(355nm)的紫外线的光源同时使用了一种光介质的情况下的清洁效果的实例。在本例中，由于紫外线的直接光分解作用和使用光介质的复合效应引起的光分解效应，以及由于并行使用光介质和强激光束的热分解作用同时引起的上述复合光分解作用，使污渍分解。在这种情况下，污渍在短时间内分解，并且显示出100％的清洁效果。

在图5中，等级4相当于利用由于并行使用光介质的光分解作用和热分解作用的同时和复合效应的本发明的清洁方法。与其它仅利用光分解作用或热分解作用的清洁效果的情况相比，等级4显示了100％的清洁效果，并且它显示这种清洁效果仅需要大约四个小时或更短的时间。

如上所述，根据本发明，树脂密封金属模具清洁装置包括激光束振荡单元3，全反射镜5，和多边形反射镜7。

在树脂密封中使用的树脂中，组合了所有种类的有机和无机物质。通过利用金属模具模制这种树脂密封树脂制造某些产品。在每次树脂密封制造过程中，在这种情况下使用的树脂密封金属模具的表面经常有包括有机和无机化合物的树脂密封材料粘附在其上。当金属模具使用这种树脂密封材料多次时，积累的树脂密封材料的残余物在金属模具的内表面上成为包括有机和无机化合物的污渍。

根据本发明，采用上述结构，同时引起光分解(光致氧化作用)效果和热分解效果。结果，本发明不仅能够有效地除去有机化合物的污渍，也能够有效地除去无机化合物的污渍。此外，本发明能够完全除去来自有机化合物和无机化合物混合在一起的密封材料的复合污渍。

另外，根据本发明，可以把强紫外线激光束用于以脉冲和平面形式的照射。因此，将利用强激光功率和脉冲照射的冲击力等造成的机械效应的污渍去除加入到由于上述效应的污渍去除中。结果，本发明不仅能够有效地除去有机化合物的污渍，也能够有效地除去无机化合物的污渍。此外，本发明能够完全除去来自有机化合物和无机化合物混合在一起的密封材料的复合污渍。仅用光致氧化作用或热分解作用很难或需要用很长时间除去这种复合污渍，但本发明能够在短时间内除去这种复合污渍，而不会在金属模具上造成任何划痕。

因此，根据本发明，即使在金属模具表面上形成新污渍时，也能够容易地除去它们。此外，不会由于金属模具上的划痕形成污渍，从而由于在金属模具上形成有划痕而影响LSI等的质量。

尽管本发明的优选实施例是用特定的术语说明的，但这种说明只是解释性的，并且应当知道可以进行改造和改变，而不脱离所附权利要求的精神和范围。

Claims

1.一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，包括：

激光束发生装置；

用于反射激光束发生装置产生的激光束的第一反射装置；和

用于接收从第一反射装置反射的激光束，以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置。

2.根据权利要求1所述的用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，进一步包括用于旋转所述第二反射装置的旋转装置。

3.根据权利要求1的用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其中所述激光束发生装置是施加脉冲激光束的脉冲型激光发生装置。

4.根据权利要求2的用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其中所述激光束发生装置是施加脉冲激光束的脉冲型激光发生装置。

5.一种清洁系统，包括：

用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，其具有激光束发生装置，用于反射激光束发生装置产生的激光束的第一反射装置，和用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置；和

树脂密封金属模具，其具有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜。

6.一种清洁系统，包括：

用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，具有激光束发生装置，用于反射激光束发生装置产生的激光束的第一反射装置，用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置，和用于旋转所述第二反射装置的旋转装置；和

树脂密封金属模具，具有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜。

7.一种清洁系统，包括：

用于清洁树脂密封金属模具的清洁装置，具有激光束发生装置，用于反射激光束发生装置产生的激光束的第一反射装置，用于接收从第一反射装置反射的激光束以便照射所述金属模具的内表面的第二反射装置，和用于旋转所述第二反射装置的旋转装置，所述激光束发生装置是施加脉冲激光束的脉冲型激光束发生装置；和

8.一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁方法，包括：

产生激光束的激光束产生步骤；

反射在激光束产生步骤产生的激光束的第一反射步骤；和

接收在第一反射步骤反射的激光束以便施加激光束以照射所述金属模具的内表面的第二反射步骤。

9.根据权利要求8的用于清洁树脂密封金属模具的清洁方法，其中所述金属模具具有形成在其至少一部分上的具有光介质作用的膜。

10.一种用于清洁树脂密封金属模具的清洁方法，包括：

产生激光束的激光束产生步骤；

反射在激光束产生步骤产生的激光束的第一反射步骤；和

接收在第一反射步骤反射的激光束以便施加激光束以照射所述金属模具的内表面的第二反射步骤，

激光束以脉冲形式施加到涂覆在金属模具的内部的光介质膜上，以便通过光致氧化作用和热分解作用除去金属模具内部的复合污渍，所述污渍包括有机和无机化合物。