JP3061652B2 - トランスファーモールド装置用プランジャ - Google Patents

トランスファーモールド装置用プランジャ

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JP3061652B2 JP3061316A JP6131691A JP3061652B2 JP 3061652 B2 JP3061652 B2 JP 3061652B2 JP 3061316 A JP3061316 A JP 3061316A JP 6131691 A JP6131691 A JP 6131691A JP 3061652 B2 JP3061652 B2 JP 3061652B2
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    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58Details
    • B29C45/586Injection or transfer plungers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/02Transfer moulding, i.e. transferring the required volume of moulding material by a plunger from a "shot" cavity into a mould cavity

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子などの電子
部品を樹脂で封止成形するために最適なトランスファー
モールド装置用プランジャに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、トランスファーモールド装置に用
いられるプランジャは、例えば特開昭63−14402
3号公報に開示されているような鉄基合金,Ni基合金
又はCo基合金の基材の表面に硬質クロムをメッキした
もの、もしくは特開昭61−58708号公報に開示さ
れているような粉末高速度鋼の基材の表面に窒化チタ
ン,炭化チタンの被膜を被覆したものが用いられてい
る。
【0003】これらのプランジャは、プランジャの先端
部におけるメッキ層又は被膜が剥離しやすいこと、及び
溶融樹脂と接触するプランジャの先端部の摩耗が早く、
これと嵌合するポットの内周面とのクリアランスが大き
くなり、このクリアランス部に溶融樹脂が浸入して製品
の成形不良を起すこと、クリアランス部に付着した樹脂
が硬化後剥離する場合にプランジャの先端部、特にプラ
ンジャのエッジ部損傷などが生じること、及びこれらの
問題からプランジャを取換える必要が生じ稼働率の低下
になるという問題がある。
【0004】これらの問題を解決するものとして、最近
では炭化タングステンとコバルトの焼結合金でなるプラ
ンジャが実用されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】炭化タングステンとコ
バルトの焼結合金でなるプランジャは、前述したメッキ
層又は被膜の施されたプランジャと異なり、それらの剥
離の心配もなく、安定で高寿命化を可能にしたものであ
ったが、最近、パッケージの薄型化に伴ない低粘度の樹
脂が用いられるようになり、このためにプランジャの損
傷を早めている傾向にあること、及び樹脂漏れ防止から
ポットとプランジャとの間のクリアランスがプランジャ
の摺動に支障のない限り小さく設定される傾向にあり、
このためにプランジャの表面の僅かな損傷が寿命に大き
く影響することになり、以前程の効果が期待できないと
いう問題がある。
【0006】本発明は、上述のような問題点を解決した
もので、具体的には、高強度を有し、かつ樹脂に対する
耐摩耗性及び耐腐食性に優れた焼結合金でなるトランス
ファーモールド装置用プランジャの提供を目的とするも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、トランス
ファーモールド装置用プランジャが使用条件によって極
端に短寿命になることに着目し、この原因について詳細
に検討していた所、第1に、溶融状の樹脂材と接触する
先端部が変色すること、この変色は、樹脂によるトライ
ポロジー的摩耗の他に、樹脂による腐食摩耗も加味され
た結果生じているという知見を得た。
【0008】第2に、炭化タングステン又は炭窒化チタ
ンを主成分とする硬質相と、Ni,NiーCr,Niー
Co,Ni−Mo,NiーCoーCr,Ni−Co−M
o,もしくはNi及び/又はCoとCrとMoを主成分
とする結合相とからなる焼結合金が樹脂に対する耐腐食
性及び耐摩耗性に優れていること並びにトランスファー
モールド装置用プランジャとして必要な強度,靭性を有
しているという知見を得た。
【0009】この第1及び第2の知見に基づいて、本発
明を完成するに至ったものである。
【0010】すなわち、本発明のトランスファーモール
ド装置用プランジャは、プランジャの少なくとも溶融樹
脂材と接触する先端部が周期律表の4a,5a,6a族
金属の炭化物,窒化物,炭酸化物,窒酸化物,ホウ化物
及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種でなる硬
質相70〜98重量%と、残りがNi,NiーCr,N
iーCo,Ni−Mo,NiーCoーCr,Ni−Co
−Mo,もしくはNi及び/又はCoとCrとMoを主
成分とする結合相と不可避不純物とからなるものであ
る。
【0011】本発明における硬質相は、具体的には、例
えばTiC,ZrC,HfC,VC,NbC,TaC,
WC,Cr32,Mo2C,TiN,ZrN,HfN,
VN,NbN,TaN,CrN,Ti(C,N),Ti
(C,O),Ti(N,O),Ti(C,N,O),
(W,Ti)C,(W,Ti)(C,N),(W,T
i)(C,O),(W,Ti)(N,O),(W,T
i)(C,N,O),(W,Ti,Ta)C,(W,T
i,Ta,Nb)C,(W,Ti,Ta)(C,N),
(W,Mo)C,TiB2,ZrB2,TaB2,W25
を挙げることができる。
【0012】また、本発明における結合相は、Niを主
成分とする場合,Ni−Co,Ni−Cr,Ni−M
o,Ni−Co−Cr,Ni−Co−Mo,もしくはN
i−Co−Cr−Moを主成分とする場合を挙げること
ができる。これらの結合相には、耐腐食性,耐摩耗性及
び靭性を極端に低下させない範囲内で硬質相を構成する
元素が製造工程上から微量含有されている場合、又はF
eが数%含有されている場合があり、特に前者の場合に
は、耐腐食性及び耐摩耗性を高める効果があるので好ま
しいことである。
【0013】これらの硬質相と結合相との組合わせは、
前者が炭化タングステン又はチタンを含む炭窒化物を主
成分とする場合、後者がNi,NiーCr,NiーC
o,Ni−Mo,NiーCoーCr,Ni−Co−M
o,もしくはNi及び/又はCoとCrとMoを主成分
とする場合が特に好ましく、具体的には、例えばWC−
Ni−Cr,WC−Ni−Co−Cr,Ti(C,N)
−Ni−Co−Cr,Ti(C,N)−Ni−Co−M
o−Cr,(Ti,W)(C,N)−Ni−Co−C
r,(Ti,W,Ta)(C,N)−Ni−Co−C
r,(Ti,W,Ta)(C,N)−Ni−Co−Mo
−Cr,(Ti,W,Ta,Nb)(C,N)−Ni−
Co−Cr,(Ti,Zr,W,Ta)(C,N)−N
i−Crの組合わせを挙げることができる。
【0014】本発明における硬質相と結合相との関係
は、硬質相が70重量%未満になると、相対的に結合相
が30重量%を超えて多くなって、耐摩耗性の低下が顕
著になること、逆に硬質相が98重量%を超えて多くな
ると、相対的に結合相が2重量%未満となって、強度,
靭性の低下が顕著になる。特に、炭化タングステンを主
成分とする硬質相の場合は、好ましくは2〜20重量%
の結合相、さらに好ましくは4〜10重量%の結合相で
あり、チタンを含む炭窒化物を主成分とする硬質相の場
合は、好ましくは5〜25重量%の結合相、さらに好ま
しくは10〜20重量%の結合相である。
【0015】トランスファーモールド装置用プランジャ
は、円柱形状でなり、この円柱形状の少なくとも端面部
に相当する溶融樹脂材を押圧する樹脂加圧面及びそれに
連なる先端外周面、別の表現をすると、少なくともプラ
ンジャの摺動時に溶融樹脂材との接触の激しい部分であ
るプランジャ先端部が本発明のプランジャで作製されて
いるものである。
【0016】また、この円柱形状の少なくとも樹脂加圧
面及びそれに連なる先端外周面が0.1μm以下の表面
粗さである場合には、樹脂との離型性や耐摩擦摩耗性に
優れ、寿命が向上することから好ましいことである。
【0017】本発明のトランスファーモールド装置用プ
ランジャは、従来から行われている粉末冶金法でもっで
作製することができる。具体的には、例えば数μm以
下、好ましくはサブミクロンの出発原料を用いて、混合
粉砕,成形,焼結後、研摩仕上げすることによって作製
することができる。
【0018】
【作用】本発明のトランスファーモールド装置用プラン
ジャは、硬質相が主として、樹脂に対する耐摩擦摩耗性
を高める作用をし、結合相が硬質相粒界に存在して焼結
合金を緻密にする作用をすると共に、樹脂に対する離型
性や耐腐食摩耗性を高める作用をし、これら硬質相と結
合相の相乗効果でもって強度,靭性及び樹脂に対する離
型性,耐摩擦摩耗,耐腐食摩耗性を高めているものであ
る。
【0019】
【実施例1】平均粒径4.5μm,1.5μm,0.5
μmの炭化タングステンと平均粒径1〜3μmのCo,
Ni,Crの各粉末を用いて、表1のように配合した。
【0020】
【表1】 表1のそれぞれの試料をボールミルで湿式混合粉砕,所
定形状に加圧成形,窒素ガス中800℃での滑剤揮散処
理及び真空中1300℃〜1460℃での焼結を行い本
発明品1〜9及び比較品1〜4の各試料を得た。
【0021】こうして得た本発明品1〜9及び比較品1
〜4の抗折強度,樹脂に対する腐食試験及び摩擦摩耗試
験を行い、その結果を表2に示した。
【0022】腐食試験は、電気炉を用いて、全面研摩し
た13×13×5mm寸法の各試料をSUSの網目上に
設置し、各試料の下段に半導体の封止材用に市販されて
いるエポキシ系樹脂を設置し、炉内を300℃に加熱し
て樹脂を溶融及び気散させ、この時の樹脂の気散ガスに
より各試料が腐食された腐食減量(重量減)を求めて表
2に示した。
【0023】
【表2】 摩擦摩耗試験は、円筒状容器内に各試料で作製したパイ
プ状の試験片を固定し、さらに容器内に40vol%エ
ポキシ系樹脂と残り結晶シリカでなる混合物を充填し、
この混合物が溶融状態で上述の試験片の内周面を接触摩
擦するように300kgf/cm2の圧力,15m/m
inの速度でもって往復動させ、このときの試験片の内
径の摩擦減厚さを求めて表2に示した。(但し、摩耗減
厚さ=試験後の内径−試験前の内径により求めた。)
【0024】
【実施例2】平均粒径0.5〜4μmのTiC,Ti
(C,N),TiN,WC,TaC,Mo2C,Ni,
Co,Cr,Moの各粉末を用いて表3の組成成分にな
るように配合した。(但し、本発明品14のみTi(C
N)を用いた。)
【0025】
【表3】 表3のそれぞれの試料を実施例1と同様の方法でもって
作製し、本発明品10〜14及び比較品5,6を得た。
【0026】こうして得た本発明品10〜14及び比較
品5,6を実施例1と同様にして、抗折強度,樹脂に対
する腐食試験及び摩擦摩耗試験を行い、その結果を表4
に示した。
【0027】
【表4】
【0028】
【実施例3】実施例1及び実施例2で作製した各試料の
内、本発明品6,7,9,11,12,13及び比較品
3,4,6を用いて、プランジャを作製し、トランスフ
ァーモールド装置に組込んで実用試験を行い、その時の
樹脂封止材のショット回数におけるプランジャ先端外周
面の摩耗減厚さを測定し、表5に示した。
【0029】
【表5】 実用試験条件は、従来から実用されているトランスファ
ーモールド装置を用い、封止材は、30vol%のエポ
キシ樹脂系樹脂と残りシリカ系高硬度充填材を用いた。
【0030】プランジャの形状は、従来から用いられる
形状で、本発明品11及び比較品3については、図1に
示す先端部1のみをそれぞれの材料で作製し、この先端
部1にダイス鋼製の本体部3を銀鑞付して一体に結合さ
せたプランジヤを用いた。また、本発明品6,7,12
及び比較品4については、図2に示す先端部1及び本体
部3の全体をそれぞれの材料で一体に作製したプランジ
ャを用いた。さらに、本発明品9,13及び比較品6に
ついては、図3に示す先端部1のみをそれぞれの材料で
作製し、この先端部1に長筒体のダイス鋼製の本体3を
銀鑞付して一体に結合させたプランジヤを用いた。これ
らの銀鑞付の替わりに焼嵌めや他の従来の接合方法でも
って一体に結合させて用いることもできる。
【0031】また、図2におけるネジ孔5は、その部分
のみ鋼製で作製して鑞付又は焼嵌めする場合、もしくは
粉末冶金の製造工程上で作製して図2全体を一体とする
こともできる。さらに、先端部に設ける漏洩防止溝は、
少なくとも1個あればよいが複数個、特に2〜3個設け
るとプランジャの摺動が安定し、好ましいことである。
【0032】
【発明の効果】本発明のトランスファーモールド装置用
プランジャは、従来から用いられている比較品及び本発
明から外れた比較品に比べて、抗折強度,樹脂に対する
離型性,耐腐食性及び樹脂との耐摩擦摩耗性がバランス
よく優れており、実用試験における寿命で6〜12倍も
優れるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例3で用いた焼結合金の先端部と鋼本体を
鑞付で一体にしたプランジャの縦断面図、
【図2】実施例3で用いた焼結合金一体型のプランジャ
の縦断面図、
【図3】実施例3で用いた焼結合金と基体とを鑞付で一
体にしたプランジャの縦断面図、
【図4】ネジ孔5部分のみ鋼で、他は焼結合金一体型の
プランジャの縦断面図である。
【符号の説明】
1 先端部 2 樹脂加圧面 3 本体部 4 鑞材 5及び5´ 漏洩防止溝 6 ネジ孔 7 鋼製ネジ溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 33/00 - 33/76 C22C 29/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トランスファーモールド装置に設置され
    るプランジャにおいて、該プランジャの少なくとも溶融
    樹脂材と接触する先端部が周期律表の4a,5a,6a
    族金属の炭化物,窒化物,炭酸化物,窒酸化物,ホウ化
    物及びこれらの相互固溶体の中の少なくとも1種でなる
    硬質相70〜98重量%と、残りがNi,NiーCr,
    NiーCo,Ni−Mo,NiーCoーCr,Ni−C
    o−Mo,もしくはNi及び/又はCoとCrとMoを
    主成分とする結合相と不可避不純物とからなることを特
    徴とするトランスファーモールド装置用プランジャ。
  2. 【請求項2】 上記硬質相は、主成分が炭化タングステ
    ン又はチタンを含む炭窒化物でなることを特徴とする特
    許請求の範囲の第1項に記載のトランスファーモールド
    装置用プランジャ。
  3. 【請求項3】 上記結合相は、Ni−Cr,NiーC
    o,NiーCoーCr,もしくはNi及び/又はCoと
    CrとMoでなることを特徴とする特許請求の範囲の第
    1項又は第2項に記載のトランスファーモールド装置用
    プランジャ。
  4. 【請求項4】 上記プランジャは、少なくとも上記先端
    部が0.1μm以下の表面粗さであることを特徴とする
    特許請求の範囲の第1項,第2項又は第3項に記載のト
    ランスファーモールド装置用プランジャ。
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