JPS62181109A - 液状樹脂注型用型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 １　　ｉｊ　かＩ プラスチックレンズや光ディスクといった超高精度の品
質が要求される成形品は品質面から注型法によっ−Ｃ工
業的に生産されている。このような成形品を製造すると
き精度を向上させる最も正要な要素は型の精度、とくに
注型型の表面精度であるといえる。このような目的に使
用する型の雄あるいは雌型は通常ステンレス系の金属材
料を使用して機械切削、研磨、ラッピングといった工程
で製作される。しかし高精度用金型鋼材といっても合金
鋼であるためときには表面の精度がオングストローム単
位で要求されろような光ディスクのような型では型材料
の微細な組織欠陥が問題となフて製作時の不良発生率が
かなり高いのが現状である。またステンレス鋼は難切削
性（切削しがたく、切削に長時間かかる）であるため金
型製作費は一般の金型に比へて何倍もの経費がかかるの
が現状である。これに対して本発明で使用する半導体用
金属シリコンは半導体として太量りこ使用されているの
で平板形状品は表面凹凸精度が５〜１０オングストロー
ムの精度で研磨することができる。

また金属シリコンは研磨がしやすく材料の４４１１ｔ＆
欠陥が皆無てしかも安価に入手することができるのが現
状である。

金属シリコンの純度はよく知られているように９９．９
９９９９９９９％程度までのものが生産できるので精密
金型部材として要求される精度をはるかに凌駕する特性
を有しているといえる。

このような部材がもし注型用型の成形部表面に用いるこ
とができたならば、いままでにない超高精度の表面を有
する注型用型が製作できかつ金型製作コストも大幅に低
減できることが可能であるといえる。

そこで本発明は金属シリコンと補強材を接着材で一体化
したものを注型型として使用したとき。

どの程度高度な面精度を有する成形品が得られるかにつ
いて鋭意検討した結果２本法による型では従来から実用
されているステンレス系の金型に比べてはるかに優れた
面精度を有する成形品が得られることを発見し９本発明
を完成するに至った以下本発明の詳細について順次説明
する。

本発明に使用する金属シリコンは純度が高いものは光デ
ィスク等の超高精度製品用に、純度の低いものは汎用製
品用に使用できる。またその厚さは特に限定するもので
はないが、平板状成形品用には厚さが０．３〜２ｍｍの
ものが、アール形状を有するレンズ型には１〜１０ｍｍ
のものが好ましい、ざらに分厚いブロック品も型部材と
して実用できる。

熱硬化性の接着材としては常温硬化型、光硬化型９．あ
るいは加熱硬化のいずれの接着材も使用できる・、また
熱可塑性樹脂接着材も低温で使用するような条件のとき
は使用できる。

熱硬化性の接着材としてのエポキシ樹脂はビスフェノー
ルＡ型、ビスフェノールＦ型、およびそのハロゲン化エ
ポキシ物、レソルシン型、テトラヒドロキシフェニール
エタン型、脂環型、フェノールノボラック型、クレゾー
ルノボラック型、エポキシ変性アクリレート型およびこ
れらを基本としての変性エポキシ樹脂があげられる。

硬化材としては脂肪族アミン、芳香族アミン。

及びこれらのポリアミン化合物、フェノールおよびクレ
ゾール類、アミンの錯化合物、有機酸、酸無水物９等が
使用でき、各々の硬化剤の１例を示すと次のようである
。

ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジエ
チルアミノプロビルアミン、Ｎ−アミノエチールビベラ
ジン、ベレジルジメチールアミントリス（ジメチールア
ミノメチル）フェノール。

ＤＭＰ３０−）す（２−エチルヘクソエート）。

メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニールメタン
、ジアミノジフェニールスルホン、ポリアミド樹脂、ジ
シアンシフ亙ド、三フッカはう素モノメチールアミン、
メンタンジアミン、キシリレンジアミン、エチルメチル
イミダソール、無水フタル酸、無水ドデシールコへり酸
、無水ヘキサヒドロフタル駿、無水メチルナジック酸、
無水ピロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸、無水ヂクロルコハク酸、無水りロレンディツク酸
等があげられる。

これらのエポキシ樹脂及び硬化剤は接着材の要求性能９
例えは硬化温度、耐熱性、力学的性質等によって組合わ
される。

その他の接着材としては熱硬化性各種アクリレート樹脂
、たとえばエチレングリコールジメタクリレ−１・、ジ
エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレング
リコールジメタクリレートテトリエチレングリコールジ
メタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレ
ート、プロピレングリコールジメタクリレート、ジプロ
ピレングリコールジメタクリレート、トリプロピレング
リコールジメタクリレート、プロパンジオールジメタク
リレート、グリセリンジメタクリレート。

１．３ブタンジオールジメタクリレー）、１．４ブタン
ジオールメタジメタクリレー）、１．５ペンタンジオー
ルジメタクリレー）、Ｌ、Ｓヘキサンジオールジメタク
リレート、ネオペンチルグリコールジメタクリレート、
１．８オクタンジオールジメタクリレート＋　２．３ジ
ブロムネオペンチルグリコールジメタクリレート、ビス
フェノールＡジメタクリレート、２．２−ビス（メタク
リロイルオキシポリエトキシフェニール）プロパン。

トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロ
ールメタントリメタクリレート、テトラメチ゛ロールエ
タントリメタクリレート、テトメチロールメタントリメ
タクリレート、テトラメチロールメタンテトラメタクリ
レート、Ｎ　　Ｎ−（（２２，４−）リメチルへキサメ
チレン）ビス（２−（アミノカルボキシ）プロパン−１
，３−ジオール）テトラメタクリレート、等単独または
組み合わて使用できる。

さらに熱可塑性樹脂接着材としてはアクリル系接着剤お
よびその変性体、感圧型接着材、ゴム系接着材等も使用
できる。

さらに前記接着材は無機質粉状充填材、繊維状補強材、
金属粉末組み合わせて使用することもある。

補強材としてはとくに限定するものではないが、ｌｉｌ
！ｉ格、加工性、精度等の観点から金属系材料。

例えば鉄系鋼材、ステンレス系鋼材、各種合金材料、無
機質材料としてはガラス材料、セラミックス材料、有機
質材料としては熱硬化性樹脂板等が最も実用的である。

上記材料を使用しての金属シリコンを表面に装着する技
術的課題および注型型の実用における耐久性等を十分に
検討した結果、従来型がかかえているすべての問題が解
決されることを実証でき。

結果として本発明を完成するに至った。以下本発明を実
施例に沿ってより詳しくその構成及び効果について説明
する。

爽敷九り 厚さ１　ｍ　ｍ　、直径１３０ｍｍ、孔径４０ｍｍて面
精度が５〜１０オングストロームに研磨されたシリコン
ウェハの片面に屓防止のためプラスチック保護被膜を塗
装する。露出した片面にシランカップリングを才を塗付
し、１１０て１時間熱処理する。シランカップリング処
理表面を図１に示す金属補強材の接着面（ｌｌ）とが接
合される形でエポキシ樹脂接着材（ＸＤ９１１．チバガ
イギー社製）で圧接し、その状態で１５０℃で５時間熱
硬化させ、シリコンウェハと金属補強材とを一体的に接
合したものを図１に示すたように組み立て注型用型とし
た。

爽息乳ｌ ・□厚さ１ｍｍ、直径１３０ｍｍ、孔径４０ｍｍで面精
度が５〜１０オングストロームに研磨されたシリコンウ
ェハの片面にＩ！防止のためプラスチック保護被膜を塗
装する。露出した片面にシランカップリング材を塗付し
、１１０で１時間熱処理する シリコンウェハの露出面に多官能性アクリル樹脂として
ペンタエリスリトールトリアクリート２０ｇ、紫外線硬
化剤としてベンゾフェノン０．２ｇおよびシリカ粉末８
０ｇ、促進剤とじて第３級アミン０．１ｇを配合して調
製された光硬化型接着剤を０．５ｍｍの厚さて塗布し、
紫外線を３０秒照射して該光硬化性樹脂を硬化させた。

つぎに該硬化層と金属補強材を常温硬化性エポキシ樹脂
（ビスフェノールＡ型樹脂とポリアミンの組み合わせ）
で接着し、シリコンウェハと補強金属を才を一体化した
。このものを実施例１と同様に注型型とした。この金型
ではすべての工程が常温でできろため得られた金型はい
かなる変形も認められなかった。

実１１舛」− 厚さ１ｍｍ、直径１３０ｍｍ、孔径４０ｍｍで面精度が
５〜１０オングストロームに研磨されたシリコンウェハ
の片面に傷防止のためプラスチック保護被膜を塗装する
。露出した片面にシランカップリング材を塗付し、１１
０で１時間熱処理する。

□シリコンウェハ（Ｊ露出面に多官能性アクリル樹脂と
してペンタエリスリトールトリアクリート１５ｇ、ベン
ゾイルパーオキサイド０．１５ｇ　　シリカ粉末８５ｇ
を混合し、これにジメチルアニリン０．１ｇを混合して
素早＜０．５ｍｍの厚さに塗布する。このものを実施例
２と同様に常温硬化性のエポキシ樹脂で補強材と接着し
、実施例１と同様に注型用型とした。

実施」乱Ｊ工 厚さ１　ｍ　ｍ　、直径１３０ｍｒｎ孔径４０ｍｍで面
精度が５〜１０オングストロームに研磨されたシリコン
ウェハの片面に傷防止のためプラスチック保護被膜を塗
装する６次に露出面に電気鍍金によって金属スズを１ミ
クロンの厚さて形成し、同様に金属補強材接着面も金属
スズメッキを５ミクロンの厚さて行った。つぎにメッキ
金属面を１８０℃で熱処理し酸化した。この両メッキ層
をエポキシ樹脂接着材（アラルダイ）ＡＷ、チバガイギ
ー製）で接着した。実施例１と同様に注型用型とした。

実Ｊｌ舛」− 厚さ１　ｍ　ｍ　、直径１３０ｍｍ孔径４０ｍｍで面精
度が５〜１０オングストロームに研磨されたシリコンウ
ェハの片面に傷防止のためプラスチック保護被膜を塗装
する。つぎに露出面にメタノールに１０％で溶解したア
クリルシラン（ＫＢＭ　　５０３、信越化学■製）を薄
く塗布し、１１０’Ｃで２時間熱処理し、この面と金属
補強材面を実施例４で用いたエポキシ樹脂で接着した。

このものを実施例１と同様に注型用型とした。

実ｌｌ舛ｊ− 表面が研磨されていない金属シリコンを（直径１３０　
ｆｎ　ｒｎ　＋厚さ３ｍｍ）を鉄鋼材にエポキシ樹脂、
（アラルダイ）ＡＷ、チバガイギー社製）で接着し、こ
ののち金属シリコンの表面を研磨、ラッピングにより鏡
面とした。さらに注型用型に組込ための機械加工を行い
、これを実施例１と同様に注型用型とした。

実栴例１〜６で得られたすべての注型用型部品はすべて
図１に示すたように組み立てられ、成形実験に供せられ
た。超鏡面成形品は以下の条件で成形した。

注型条件 材料温度　　２５℃ 金型温度　　２５′Ｃ 注入圧力　　２．０ｋｇ／ｃｍ２ 成形品形状　直径１３０ｍｍ、厚さ２ｍ…孔径　４０ｍ
ｍ 使用材料 １、ペンタエリスリトールトリアクリレ−）＋　　１０
０ｇ、デメチルアニリン０゜５ｇ、ＢＰＯｌ、Ｏｇ。

２、ペンタエリスリトールトリアクリレ−）５０ｇ、ポ
リメチールメタアクリー と５０ｇ、バラトリルジェタノールア ミン１ｇ、ＢＰＯｌ、Ｏｇ。

３、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（アラルダイト２
５０）ＩＱＯｇ、ジエチ レントリアミンＩＱｇ。

得られた成形品の面精度はほとんど金型と同等であり、
かつ多量生産の実用にル本発明の注型用型は充分な耐久
性を示した。

、　　ス　　　の　　　け　・　　■ 第１図は金属シリコンが装着された注型用型の横断面図
を、第２図は組み立てられた注型用型に注型用樹脂が注
入されたときの型横断面を示す。

１．金属シリコンウェハ　２．接着材 ３、補強材　　　　　　４．スプル引抜きピン５、突き
出し板　　　　６．スプリング７、突き出し捧　　　　
８．スプル ９、注入口　　　　　１０．成形品 １１、接着面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、注型用型の成形面を構成する雄型及び雌型の最外面
   （成形樹脂と接触する面）が純度９９．９９９％以上で
   、適切な精度で研磨された金属シリコンによって形成さ
   れ、この金属シリコンは接着材によって補強材と一体的
   に接合されている。 この部品を成形用型に組込んで作られた注型用型 ２、金属シリコンと補強材の接着材は熱硬化性あるいは
   熱可塑性樹脂接着材であることを特徴とする特許請求範
   囲第１項記載の注型用型 ３、金属シリコンと補強材の接着材は熱によって架橋硬
   化することを特長とする特許請求範囲第１項記載の注型
   用型。 ４、金属シリコンと補強材の接着層は光によって常温で
   架橋硬化する第１層を形成し、つぎに他の接着材で補強
   材と一体化し、これを注型型に組み込むことを特長とす
   る特許請求範囲第１項記載の注型用型 ５、金属シリコンと補強材の接着材は触媒、促進剤によ
   り常温で架橋硬化することを特長とする特許請求範囲第
   １項記載の注型用型。 ６、接着用熱硬化性樹脂は、無機質充填材、金属粉末ま
   たは繊維状補強材を添加して複合系としたことを特徴と
   する特許請求範囲第１項記載の注型用型 ７、金属シリコンの接着面（接着材を介して各種補強材
   と接着する面）は接着適性のある電気メツキをおこなっ
   て接着強度を向上させた形で各種接着材で補強材と一体
   的に接合し、このものを型部品として組みこむこと特徴
   とする許請求範囲第１項記載の注型用型。 ８、金属シリコンの接着面（接着材を介して補材と接着
   する面）は熱硬化性樹脂との接着性改善のためにシラン
   系カップリング材、チタネート系カップリング剤、その
   他有機系のプライマを下塗りして接着強度を向上させた
   形で熱硬化性樹脂によって補強材と一体的に接合された
   特許請求範囲第１項記載の注型用型。 ９、補強材は金属材料、セラミック材料、ガラス材料、
   樹脂材料であることを特徴とする特許請求範囲第１項記
   載の注型用型。