KR20060095875A - 도전성 다공질 재료, 그것이 사용된 수지 몰딩 다이, 및도전성 다공질 재료의 제조 방법 - Google Patents

도전성 다공질 재료, 그것이 사용된 수지 몰딩 다이, 및도전성 다공질 재료의 제조 방법 Download PDF

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요시노리 노구치
사토시 키타오카
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토와 가부시기가이샤
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Abstract

도전성 다공질 자료(1)는, 산화물의 소결체를 갖는 기재(2)와, 기재(2)에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍(3)과, 연통구멍(3)의 내벽에 형성되고, 전류가 흐르면 발열하는 도전층(4)을 구비하고 있다. 도전성 재료(1)가 사용됨에 수반하여, 연통구멍(3)의 내벽에 유기물이 부착하지만, 도전층(4)을 발열시킴에 의해, 연통구멍(3)의 내벽에 부착한 유기물이 분해되어 제거된다. 그로 인해, 연통구멍의 막힘이 방지된다.

Description

도전성 다공질 재료, 그것이 사용된 수지 몰딩 다이, 및 도전성 다공질 재료의 제조 방법{CONDUCTIVE POROUS MATERIAL, RESIN MOLDING DIE USING IT, AND PROCESS FOR PRODUCING CONDUCTIVE POROUS MATERIAL}
본 발명은, 도전성 다공질 재료, 도전성 다공질 재료를 포함하는 수지 몰딩 다이 및 도전성 다공질 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
종래로부터, 리드 프레임 또는 프린트 기판 등(이하, 「기판」이라고 한다)에 장착된 반도체 칩을 수지 밀봉하는 경우에는, 트랜스퍼 몰드라고 불리는 수지 몰딩이 행하여지고 있다. 트랜스퍼 몰드에서는 수지 몰딩 다이가 사용된다.
그 수지 몰딩 다이에는 다공질 재료가 사용되는 것도 있다. 그 다공질 재료는, 후술하는 특허 문헌 1에 기재와 같게, 다이 내로 공기를 보내거나 또는 다이 내의 공기를 배출하는 것이 가능한 필터층을 구비하고 있다. 필터층은, 펌프 등에 접속된 통기구멍을 갖는 통풍부를 갖고 있다. 통풍부의 표면에 접속된 다이 표면부에는, 통기구멍에 연통하는 연통구멍이 마련되어 있다. 연통구멍은, 유동성 수지에 접할 때에, 통기구멍의 속으로의 유동성 수지의 유입을 저지하지만, 다이 내의 가스의 통기구멍으로 유입을 허용한다.
또한, 수지 몰딩 다이의 하방에는 히터가 마련되어 있다. 히터에 의해 열경화성 수지로 이루어지는 유동성 수지가 180℃ 정도의 온도로 가열된다. 그로 인해, 유동성 수지가 경화하고, 경화 수지가 형성된다. 그 결과, 경화 수지에 의해 기판에 장착된 반도체 칩이 수지 밀봉된다.
전술한 도전성 다공질 재료가 사용되어 있는 종래의 수지 몰딩 다이에 의하면, 다음과 같은 효과가 생긴다.
우선, 캐비티 내의 공기 등의 가스가 외부에 배출된다. 따라서 내부에 기포 등이 형성되지 않는 수지체를 성형하는 것이 가능하게 된다. 또한, 수지 몰딩 후에 성형체를 수지 몰딩 다이으로부터 이형하는 때에, 외부로부터 캐비티 내에 고압 가스가 분사된다. 그 결과, 이젝터 핀을 이용하는 일 없이, 성형체를 다이 면으로부터 분리할 수 있다.
[특허 문헌 1]
특개평8-192438호 공보(제 6 내지 제 10페이지, 도 5, 도 7, 및 도 10)
도 1은 실시 형태의 도전성 다공질 재료를 모식적으로 도시한 단면도.
도 2는 도 1에 도시한 도전성 다공질 재료를 사용한 수지 몰딩 다이를 모식적으로 도시한 단면도.
도 3은 도 1에 도시한 도전성 다공질 재료를 사용한 수지 몰딩 다이의 변형예를 모식적으로 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시한 수지 몰딩 다이가 성형체를 이젝트하는 상태를 모식적으로 도시한 단면도.
도 5는 실시 형태의 도전성 다공질 재료의 원료를 모식적으로 도시한 단면도.
도 6은 도 5에 도시한 원료에 의해 제조된 도전성 다공질 재료를 모식적으로 도시한 단면도.
도 7은 실시 형태의 도전성 다공질 재료의 제조 방법을 설명하기 위한 플로우 차트.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
1 : 도전성 다공질 재료 2 : 기재
3 : 연통구멍 4 : 도전층
5A, 5B : 수지 몰딩 다이
6A, 6B : 상부 몰딩 다이(수지 몰딩 다이)
7 : 하부 몰딩 다이 8 : 기판
9 : 칩 10 : 와이어
11 : 캐비티 12 : 수지 유로
13 : 관통구멍 14 : 캐비티 블록
15 : 고정용 블록 16 : 오목부
17 : 통기구멍 18 : 배관
19 : 흡인 펌프 20 : 배선
21 : 전원부(전류 생성부) 22 : 제어부
23 : 고압 가스 공급원 24 : 고압 에어
25 : 성형체 26 : 산화물 입자(산화물)
27 : 탄소 입자 28 : CO 가스(생성 가스)
그러나, 상술한 종래의 기술에 의하면, 다음과 같은 문제가 있다.
첫째, 유동성 수지로부터 발생하는 가스에는 공기뿐만 아니라 유기물로 이루어지는 성분이 포함됨어 있는 것에 기인하는 문제가 있다. 이 성분은, 다공질 재료의 표면, 즉, 몰딩면과 연통구멍의 내벽에 부착한다. 따라서 수지 몰딩이 행하여짐에 수반하여, 이 부착물에 의해 연통구멍의 개구 면적이 감소함과 함께, 몰딩면의 이형성이 저하한다. 따라서 가스가 외부에 배출되는 효과와, 캐비티 내에 고압 에어를 분사하여 성형체를 외부로 이젝트하는 효과가 저감된다. 최종적으로는, 연통구멍의 막힘이 생긴다.
둘째, 연통구멍의 막힘 원인이 된 부착물을 제거하는 것이 곤란하다는 문제가 있다. 전술한 부착물은 유기물로 이루어져 있기 때문에, 고온에서 가열되면 분해되고 제거된다. 한편, 수지 몰딩 다이의 하방에 마련된 히터는, 캐비티 내의 유동성 수지를 180℃ 정도의 온도로 가열하고 경화시키는 목적으로 마련되어 있다. 즉, 그 히터는, 부착물을 분해할 정도의 고온을 생성하는 것이 아니다. 그 때문에, 그 히터를 사용하여 부착물을 제거하는 것은 곤란하다. 한편, 히터의 가열 온도를 변경하고, 180℃ 이상의 고온이 생성되는 경우에는, 그 히터를 사용한 가열에 의해 부착물을 제거하는 것은 가능해진다. 그러나, 이 경우에도, 히터를 사용하여 부착물을 분해하기 위해서는 장시간을 필요로 하기 때문에, 수지 몰딩의 효율이 저하한다는 문제가 생긴다.
셋째, 히터가 수지 몰딩 다이의 하방에 마련되어 있기 때문에, 캐비티 내의 유동성 수지를 가열하고 경화시키는 경우에, 경화 수지의 생성 효율이 나쁘다는 문제가 있다. 즉, 캐비티의 몰딩면이 180℃ 정도로 가열되는 것이 필요하지만, 히터에 의해 발생한 열중 상당량은, 히터로부터 몰딩면까지의 부재를 가열하기 위해 소비된다. 따라서 몰딩면이 180℃ 정도로 가열되기 까지는, 여분의 에너지와 가열 시간을 소비하게 된다. 그 결과, 소비 에너지의 삭감, 즉, 에너지 절약화를 실현하는 것이 곤란해짐과 함께 수지 몰딩의 효율이 저하된다.
본 발명은 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 부착물에 기인하는 연통구멍의 막힘이 방지된 도전성 다공질 재료 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은 도전성 다공질 재료가 사용된 경우에도, 에너지 절약화가 도모되고, 또한, 수지 몰딩의 효율이 향상된 수지 몰딩 다이를 제공하는 것이다.
본 발명의 도전성 다공질 재료는, 산화물의 소결체(燒結體)를 갖는 기재(基材)와, 기재에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체(氣體)에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍과, 연통구멍의 내벽에 형성되고, 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층을 구비하고 있다.
상기한 구성에 의하면, 도전층을 발열시킴에 의해, 연통구멍의 내벽에 부착한 부착물이 분해되어 제거된다. 그 때문에, 연통구멍의 통풍성이 확보된다. 또한, 도전성 다공질 재료가 도전성을 갖기 때문에, 도전성 다공질 재료에 대해 방전 가공을 이용한 정밀한 가공을 시행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 도전성 다공질 재료는, 상술한 도전성 다공질 재료에 있어서, 도전층이 탄화물, 질화물, 및 붕화물중 적어도 어느 하나를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 도전성 다공질 재료는, 상술한 도전성 다공질 재료에 있어서, 연통구멍이 산화물과 다른 물질과의 반응에 의해 생성된 가스가 유출됨에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 도전성 다공질 재료의 전체에 걸쳐서, 균일한 지름을 갖는 연통구멍이 균일하게 분산되어 형성된다.
또한, 본 발명의 수지 몰딩 다이는, 도전성 다공질 재료를 포함하고, 캐비티에 유동성 수지가 충전된 상태에서 유동성 수지가 경화함에 의해 성형체가 형성될 때에 사용된다. 그 수지 몰딩 다이는 산화물의 소결체를 갖는 기재와, 수지 몰딩 다이의 몰딩면에서 개구를 형성하도록 기재에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍과, 연통구멍의 내벽에 형성되고 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층을 구비하고 있다.
상기한 구성에 의하면, 도전성 다공질 재료를 갖기 때문에, 연통구멍 내에 부착물이 생성된 경우라도, 연통구멍 내의 부착물을 제거할 수 있다. 그 때문에, 연통구멍의 막힘이 방지된다. 그 결과, 에너지 절약화 및 수지 몰딩의 효율화를 도모할 수 있는 수지 몰딩 다이를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 수지 몰딩 다이는,상술한 수지 몰딩 다이에 있어서, 도전층이 탄화물, 질화물, 및 붕화물중 적어도 어느 하나를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 수지 몰딩 다이는, 상술한 수지 몰딩 다이에 있어서, 연통구멍이, 산화물과 다른 물질과의 반응에 의해 생성된 가스가 유출함에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 도전성 다공질 재료를 포함하는 수지 몰딩 다이에 있어서, 통과 구멍이 균일하게 분산되어 형성된다.
또한, 본 발명의 수지 몰딩 다이는, 상술한 수지 몰딩 다이에 있어서, 도전성 다공질 재료에 전류를 흐르게 함으로써 도전층을 발열시키는 전류 생성부와, 전류 생성부를 제어하는 제어부를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 제어부가, 도전성 다공질 재료가 유동성 수지를 경화시키는 온도 또는 연통구멍의 내벽에 부착한 물질을 증발시키는 온도에 도달하도록 전류 생성부를 제어하는 것이 바람직하다.
상기한 구성에 의하면, 수지 몰딩 다이 자체의 발열이 효율적으로 행하여진다.
또한, 본 발명의 도전성 다공질 재료의 제조 방법은, 산화물의 소결체를 갖는 기재와, 기재에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍과, 연통구멍의 내벽에 형성되고 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층을 갖는 도전성 다공질 재료의 제조 방법이다. 그 제조 방법에서는, 우선, 산화물과, 탄소 및 붕소중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질을 소정의 비율로 혼합함에 의해 혼합물이 생성된다. 다음에, 혼합물이 건조된다. 그 후, 건조된 혼합물이 정립(整粒)된다. 다음에, 정립된 혼합물이 몰딩된다. 그 후, 몰딩된 혼합물이 감압된 분위기중 또는 제어된 질소 분위기중에서 소성(燒成)된다. 전술한 소성하는 공정에서는, 산화물과 다른 물질과의 반응에 의해 생성된 가스가 유출한다. 그로 인해, 연통구멍이 형성된다. 또한, 전술한 반응시에 연통구멍의 내벽에 도전성 물질이 부착한다. 그로 인해, 도전층이 형성된다.
상기한 방법에 의하면, 도전성 다공질 재료를 제조할 때에, 균일한 지름을 갖는 연통구멍과, 그 연통구멍의 내벽에 부착하는 도전층을, 동일 공정에서 형성할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.
이하, 도면을 이용하여, 본 발명의 실시 형태의 도전성 다공질 재료, 그 도전성 다공질 재료가 사용된 수지 몰딩 다이, 및 도전성 다공질 재료의 제조 방법이 설명된다.
(실시의 형태 1)
우선, 도 1 및 도 2를 참조하여, 실시 형태의 도전성 다공질 재료와 그 도전성 다공질 재료가 사용된 수지 몰딩 다이가 설명된다. 도 1에는, 본 실시 형태의 도전성 다공질 재료가 도시되고, 도 2에는, 도 1에 도시한 도전성 다공질 재료가 사용된 수지 몰딩 다이가 도시되어 있지만, 어느 도면도, 설명의 간편을 위해 과장하여 그려져 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 도전성 다공질 재료(1)는, 기재(2)와, 기재(2)의 표면에 개구를 갖도록 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍(3)을 구비하고 있다. 연통구멍(3)의 내벽에는, 층상(層狀) 또는 입자가 연결된 상태로 형성되고, 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층(4)이 마련되어 있다.
도전층(4)은, 전류가 흐름에 의해, 도전성 다공질 재료(1)가 사용되는 목적에 따라 요구되는 온도에 까지 도달할 수 있도록 발열한다. 이와 같은 목적으로서는, 예를 들면, 도전성 다공질 재료(1)에 접촉하는 유동성 수지를 경화시킬 목적 또는 연통구멍(3)의 내벽에 부착한 물질을 증발시킬 목적을 들 수 있다.
다음에, 도전성 다공질 재료(1)의 각 구성 요소의 설명이 이루어진다. 기재(2)는, ZrO2 등의 산화물의 소결체로 이루어져 있다. 또한, 도전층(4)은, ZrC 등의 탄화물로 이루어져 있다. 또한, 도전성 다공질 재료(1)의 구체적 구성은, 다음과 같다.
기재(2)는 절연체이고, 도전층(4)은 도전체이다. 또한, 연통구멍(3)은, 10㎚ 내지 1000㎚의 평균 지름을 갖고 있다. 또한, 도전성 다공질 재료(1)는, 전체로서, 1.0×10-6Ω·㎝ 내지 1.0×10-1Ω·㎝ 정도의 저항률과, 1.0×10-16㎡-1.0×10-12㎡의 통기도(通氣度)와, 20vo1% 내지 60vol%의 기공율과, 50MPa 내지 300MPa의 압축 강도를 갖고 있다. 또한, 전술한 통기도란, 가스 투과 장치를 사용하여 일정한 차압(差壓)이 걸려 있는 질소 가스의 유량이 실온에서 측정되고, 그 측정된 유량이 Darcy칙(則)에 의거하여 변환된 값을 말한다.
전술한 도 1에 도시된 도전성 다공질 재료(1)는, 연통구멍(3)에 의해 통풍성이 확보된다. 또한, 유기물이 연통구멍(3)의 내휴에 부착한 경우라도, 도전층(4)이 발열하면, 그 유기물이, 열에 의해 분해되고, 연통구멍(3)으로부터 제거된다.
다음에, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시 형태의 수지 몰딩 다이의 설명이 이루어진다. 본 실시 형태의 수지 몰딩 다이(5A)는, 서로 대향하는 상부 몰딩 다이(6A) 및 하부 몰딩 다이(7)를 구비하고 있다. 하부 몰딩 다이(7)에는 기판(8)이 재치되어 있다. 기판(8)상에는 반도체 칩 등의 전자 부품으로 이루어지는 칩(9)이 장착되어 있다. 기판(8)의 전극과 칩(9)의 전극은 와이어(10)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 상부 몰딩 다이(6A)에는, 칩(9) 및 와이어(10)를 내포하는 공간으로서, 캐비티(11)와, 캐비티(11)에 연통하는 수지 유로(12)가 마련되어 있다. 후술하는 바와 같이, 유동성 수지는, 수지 유로(12)를 경유하여, 캐비티(11)에 주입된다. 이 유동성 수지가 경화함에 의해 경화 수지가 형성된다.
또한, 상부 몰딩 다이(6A)에는, 캐비티(11)의 천면(天面)으로부터 상방을 향하여 늘어나도록 관통구멍(13)이 마련되어 있다. 관통구멍(13) 내에는, 도 1에 도시된 도전성 다공질 재료(1)로 이루어지는 캐비티 블록(14)이 끼워져 있다. 캐비티 블록(14)의 하면이 캐비티(11)의 윗면의 일부를 구성하고 있다. 즉, 도 2에서 부호 A에 의해 나타나는 부위의 확대도가 도 1에 상당한다.
또한, 관통구멍(13) 내에는, 고정용 블록(15)도 마련되어 있다. 고정용 블록(15)은, 상부 몰딩 다이(6A)에 고정되어 있고, 캐비티 블록(14)의 윗면의 위치를 규정하고 있다. 고정용 블록(15)에는 캐비티 블록(14)의 윗면에 접하는 면에 오목부(16)가 마련되어 있다. 오목부(16)는 통기구멍(17) 및 배관(18)을 순차적으로 통하여 흡인 펌프(19)에 접속되어 있다. 캐비티 블록(14)에는 배선(20)에 의해 전원부(21)가 접속되어 있다. 전원부(21)에는 제어부(22)가 접속되어 있다. 전원부(21)는 캐비티 블록(14)에 전류를 공급한다. 그로 인해, 도전성 다공질 재료(1)가 갖는 연통구멍(3)의 내벽에 형성된 도전층(4)에 전류가 흐른다. 그 결과, 도전층(4)이 발열한다. 또한, 제어부(22)는, 도전성 다공질 재료(1)가 유동성 수지를 경화시키는 온도 또는 연통구멍(3)의 내벽에 부착하는 물질을 증발시키는 온도에 도달하도록, 필요에 따라 전원부(21)를 제어한다.
도 2에 도시된 수지 몰딩 다이(5A)의 동작은, 이하와 같다.
우선, 제어부(22)에 의해 전원부(21)이 제어된다. 그로 인해, 캐비티 블록(14)이 발열한다. 그 결과, 캐비티 블록(14) 및 상부 몰딩 다이(6A)이 유동성 수지를 경화시키는 온도로 된다. 이와 같이, 본 실시의 형태에서는, 캐비티(11)의 몰딩면의 일부를 구성하는 캐비티 블록(14) 자체가 발열한다. 따라서 캐비티(11)로부터 떨어진 부분에 마련된 히터의 열을 이용하는 종래의 수지 몰딩 다이에 비교하여, 단시간에, 또한, 적은 에너지로, 상부 몰딩 다이(6A)를 소정의 온도에 도달시킬 수 있다.
다음에, 상부 몰딩 다이(6A)과 하부 몰딩 다이(7)가 클로징된 상태에서, 흡인 펌프(19)는, 캐비티 블록(14)의 연통구멍(3)(도 1 참조) 및 통기구멍(17)(도 2 참조)을 통하여 캐비티(11)의 내부의 기체를 흡인한다. 그와 함께, 수지 유로(12)를 경유하여 캐비티(11)에 유동성 수지(도시 생략)를 주입된다. 이로써, 유동성 수지에 포함되어 있던 가스가 탈포(脫泡)된다. 즉, 유동성 수지에 포함되어 있던 가스는, 캐비티(11)의 내부에 존재하고 있던 기체와 함께 오목부(16), 통기구멍(17) 및 배관(18)을 순차적으로 경유하여, 캐비티(11)의 외부로 배출된다. 또한, 캐비티 블록(14)의 연통구멍(3)은, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는다. 그 때문에, 유동성 수지에 포함되는 수지 및 필러 등의 입자는, 연통구멍(3)의 내부로는 진입할 수 없다. 따라서, 연통구멍(3) 내에 경화 수지가 형성되는 일은 없다. 그 결과, 캐비티(11)의 몰딩면과 성형체(도시 생략) 사이의 이형성이 향상된다. 또한, 이 공정에서는, 흡인 펌프(19)에 의한 흡인을 행하지 않는 경우에 있어도, 유동성 수지의 주입압(注入壓)에 의해 유동성 수지에 포함되어 있던 가스와 캐비티(11) 내부의 기체가 연통구멍(3)을 통하여 배출된다.
다음에, 캐비티(11) 내에 유동성 수지가 충전된 후에도, 캐비티 블록(14)이 발열한다. 그로 인해, 유동성 수지가 경화하고, 경화 수지가 형성된다. 상부 몰딩 다이(6A) 및 하부 몰딩 다이(7)가 오프닝된 후에, 경화 수지와 기판(8)이 일체로 된 성형체가, 이젝터 핀에 의해 상부 몰딩 다이(6A)으로부터 분리된다.
또한, 본 실시 형태의 수지 몰딩 다이에 의하면, 고압 가스 공급원(도시 생략)을 사용하여, 배관(18), 통기구멍(17), 오목부(16), 및 캐비티 블록(14)의 연통구멍(3)(도 1을 참조)을 순차적으로 경유하여, 캐비티(11)에 고압 에어 등의 고압 가스를 분사할 수 있다. 따라서 고압 가스에 의해 성형체를 가압하면, 이젝터 핀을 사용하는 일 없이, 성형체를 상부 몰딩 다이(6A)으로부터 외부로 분리할 수 있다. 또한, 전술한 공정이 반복되면, 복수의 성형체가 연속하여 제조된다.
또한, 유동성 수지에 포함되어 있던 가스가 탈포될 때에, 그 가스에 포함되는 유기물로 이루어지는 성분이, 몰딩면과 연통구멍(3)의 내벽에 부착한다. 따라서 수지 몰딩이 진행함에 수반하여, 부착물에 기인하여, 연통구멍(3)의 개구 면적이 감소함과 함께, 몰딩면의 이형성이 저하된다. 그 때문에, 유동성 수지에 포함되어 있는 가스가 외부로 배출되는 효과와, 캐비티(11) 내에 고압 에어를 분사하여 성형체를 외부로 이젝트하는 효과가 저감된다.
이 경우에는, 제어부(22)가 전원부(21)를 제어한다, 그로 인해, 연통구멍(3)의 내벽에 형성된 도전층(4)에 전류가 공급되고, 캐비티 블록(14)이 발열한다. 그 결과, 캐비티 블록(14)은, 몰딩면 및 연통구멍(3)의 내벽의 부착물이 증발하는 온도에 도달한다. 따라서 유기물이 연통구멍(3)의 내벽에 부착한 경우라도, 도전층(4)을 발열시킴에 의해, 그 유기물을 분해하여 제거할 수 있다. 그 결과, 연통구멍(3)의 막힘을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시 형태의 수지 몰딩 다이에 의하면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 연통구멍(3) 내에 경화 수지가 형성되지 않는다. 그 때문에, 캐비티(11)의 몰딩면과 성형체와의 사이의 이형성이 향상된다.
둘째, 캐비티 블록(14)의 발열에 의해 도전층(4)을 발열시킬 수 있다. 그 때문에, 유동성 수지에 포함되는 가스가 외부로 배출되는 효과와, 캐비티(11) 내에 고 압 에어를 분사하여 성형체를 외부로 이젝트하는 효과가 회복된다.
셋째, 50MPa 내지 300MPa의 압축 강도를 갖는 도전성 다공질 재료(1)에 의해 캐비티 블록(14)이 구성된다. 그 때문에, 유동성 수지에 의한 수지압과 유동성 수지가 경화할 때에 생기는 압축 응력에 충분 견딜수 있는 수지 몰딩 다이를 얻을 수 있다.
넷째로, 캐비티(11)의 일부를 구성하는 캐비티 블록(14) 자체를 발열시킬 수 있다. 그 때문에, 단시간에 또한 적은 에너지로 상부 몰딩 다이(6A)를 소정의 온도에 도달시킬 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 상부 몰딩 다이(6A)에 고정된 캐비티 블록(14)이 도전성 다공질 재료(1)에 의해 구성되어 있다. 그러나, 본 발명의 수지 몰딩 다이는, 이 구성으로 한정되지 않고, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같은 변형예의 구성이라도 좋다.
도 3 및 도 4는, 각각, 변형예의 도전성 다공질 재료가 사용된 수지 몰딩 다이 및 변형예의 수지 몰딩 다이가 성형체를 이젝트하는 상태를 모식적으로 도시하고 있다. 변형예의 수지 몰딩 다이에서는, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 수지 몰딩 다이(5A) 중 유동성 수지에 접촉하는 부분, 즉, 상부 몰딩 다이(6B) 전체가 도전성 다공질 재료(1)에 의해 구성되어 있다. 이 구성에 의하면, 단시간에, 또한, 적은 에너지로 상부 몰딩 다이(6B)을 소정의 온도에 도달시키는 효과, 유동성 수지에 포함되는 가스가 외부로 배출되는 효과, 및, 고압 가스 공급원(23)에 의해 캐비티(11) 내에 고압 에어(24)를 분사하여 성형체(25)를 외부로 이젝트하는 효과를, 한층 더 향상시킬 수 있다.
(실시의 형태 2)
다음에, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 실시 형태의 도전성 다공질 재료의 제조 방법이 설명된다. 도 5 및 도 6에는, 본 발명의 도전성 다공질 재료의 원료 및 도전성 다공질 재료가 도시되어 있다. 또한, 도 6의 도전성 다공질 재료는, 도 1의 도전성 다공질 재료와 동일하다. 도 7에는, 본 실시 형태의 도전성 다공질 재료의 제조 방법의 플로우 차트가 도시되어 있다.
도 5에 도시한 원료에 있어서는, 예를 들면, ZrO2로 이루어지는 산화물 입자(26)와, 탄소 입자(27)가 소정의 비율로 혼합되어 있다. 여기서, 소정의 비율은 산화물 입자 : 탄소 입자 = 55 : 45(vol%) 내지 85 : 15(vol%)의 범위 내인 것이 바람직하다. 또한, 산화물 입자(26)에는 안정화제로서, 소정량의 Y2O3(도시 생략)가 혼입되어 있다. 도 5에 도시된 원료를 도 7에 도시한 일련의 공정으로 처리함에 의해, 도 6에 도시한 도전성 다공질 재료(1)를 제조할 수 있다.
도 7에 도시된 S1부터 S5까지의 고정은, 통상의 세라믹스 재료의 소성 공정과 마찬가지의 공정이지만, 이하에 간단하게 그들의 공정의 설명이 이루어진다.
우선, 공정 S1에서, 예를 들면, ZrO2로 이루어지는 산화물 입자(26)와 탄소 입자(27)가, 볼밀에 의해 소정의 비율로 혼합된다. 다음에, 공정 S2에서, S1에서 혼합된 재료, 즉 혼합물이 진동 유동 건조된다. 다음에, 공정 S3에서, 적당한 메시의 체가 사용되고, 건조된 혼합물이 정립(整粒)된다. 다음에, 공정 S4에서, 소정의 형상을 형성하기 위한 금형이 사용되고, 정립된 혼합물이 몰딩된다. 다음에, 공정 S5에서, 냉간 등방 가압 성형(Cold Isostatic Pressing ; CIP)에 의해, 성형된 혼합물이 가압 성형된다.
다음에, 공정 S6에서, 소정의 온도에 의해 소정의 시간만큼, 가압 성형된 혼합물이 소성(소결)된다. 본 실시의 형태에서는, 소성로 내의 분위기가 감압된 상태, 즉, 이른바 진공 상태에서, 전술한 소성이 행하여진다. 또한, 화학식 ZrO2+3C→ ZrC+2CO로 나타난 반응(탄소 환원 반응)에서 생성된 가스인 CO 가스(28)가, 소성되는 과정에서 원료로부터 배출된다. 이로써, CO 가스(28)의 배출의 궤적이, 소성 후의 소결체, 즉, 도전성 다공질 재료(1)의 균일하고도 미소한 지름을 갖는 연통구멍(3)으로 된다. 따라서 종래의 방법, 즉, 도전성 입자, 바인더, 및 소결 조제로 이루어지는 혼합 분말을 성형하고, 탈지하고, 다공화하여, 소성하는 방법에 비교하여, 본 실시 형태의 도전성 다공질 재료의 제조 방법에 의하면, 1㎛ 이하의 균일한 지름을 갖는 연통구멍(3)을, 도전성 다공질 재료(1)중에 보다 균일하게 분산시킬 수 있다.
또한, 각 연통구멍(3)의 내벽에는, 도전성 물질인 탄화물(ZrC)이 층상 또는 입자가 연결된 상태로 부착한다. 그 탄화물(ZrC)이 도전층(4)으로 된다. 또한, 원료의 일부인 ZrO2 중 탄소(C)와 반응하지 않은 부분은, 공정 S6에서 소결되어 일정한 강도를 갖는 소결체로 되고, 도전성 다공질 재료(1)의 골격 부분, 즉, 기재(2)로서 잔존한다. 따라서 본 실시 형태의 방법에 의하면, 일정한 강도를 갖는 기재(2), 균일한 지름을 갖으면서 균일하게 분산된 연통구멍(3) 및 그들의 연통구멍(3)의 내벽에 생성된 도전층(4)이, 동일한 공정 S6에서 형성된다.
다음에, 공정 S7에서, 소성로로부터 도전성 다공질 재료(1)가 취출된다. 이로써, 소망하는 형상을 갖음과 함께, 복합 재료(ZrC-ZrO2)로 이루어지는 도전성 다공질 재료(1)가 완성된다. 그 후, 더욱 정밀한 형상이 필요하면, 도전성 다공질 재료(1)의 도전성을 이용하여, 방전 가공에 의한 도전성 다공질 재료(1)의 정밀한 가공이 행하여져도 좋다. 이로써, 예를 들면, 도 3 및 도 4에 도시한 상부 몰딩 다이(6B)이 형성된다.
또한, 원료인 산화물 입자(26)와 탄소 입자(27)의 혼합 비율, 및 각각의 입경 및 소성 조건 등을 변경하여도, 도전성 다공질 재료(1)를 제조할 수 있다. 그로 인해, 연통구멍(3)의 평균 지름, 도전성 다공질 재료(1) 전체로서의 저항률, 통기도, 기공율, 및 압축 강도를 변경할 수 있다. 즉, 재료 및 소성 조건 등를 변경함에 의해, 사양이 다른 도전성 다공질 재료를 제조할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 산화물 입자(26)로서 ZrO2를 사용하여, 산화물 입자(26)와 탄소 입자(27)의 탄소 환원 반응에 의해 생성된 CO 가스(28)의 궤적에 의해, 연통구멍(3)이 형성되어 있다. 또한, 각 연통구멍(3)의 내벽에 부착한 탄화물(ZrC)이 도전층(4)으로서 기능하고 있다. 단, 탄소 입자(27)와 조합되는 산화물 입자(26)로서는, ZrO2 외에도, TiO2, Cr203, W03, 및 MoO3 등중 적어도 어느 하나를 사용할 수 있다. 이들의 산화물 입자가 사용되는 경우에는, 도전층(4)을 구성하는 탄화물로서, 각각 TiC, Cr3C2, WC, 및 Mo2C 등중 적어도 어느 하나가 생성된다.
또한, TiO2, Cr2O3, ZrO2, 및 Nb2O5 등중 적어도 어느 하나로 이루어지는 산화물 입자(26)가, 질소 분압이 제어된 분위기중에서 질소와 반응하고, 그로 인해, 도전성 질화물인 TiN, Cr2N, ZrN, 및 NbN 등의 적어도 어느 하나가 생성되고, 이들의 물질의 어느 하나에 의해 도전층(4)이 구성되어도 좋다. 또한, TiO2, C2O3, ZrO2, Nb2O5, Ta2O5, WO3, 또는 MoO3 등으로 이루어지는 산화물 입자(26)의 붕소화 반응(B2O3+Carbon)에 의해, 도전성 붕화물인 TiB2, CrB2, ZrB2, NbB2, TaB2, WB, 또는 MoB 등이 생성되고, 이들 물질의 적어도 어느 하나에 의해 도전층(4)이 구성되어도 좋다. 상술한 어느 하나의 경우에도, 탄소 환원 반응, 질화 반응, 및 붕소화 반응중 적어도 어느 하나일 때에 생성된 가스가 유출함에 의해 기재(2)에 연통구멍(3)이 형성된다.
또한, 전술한 실시 형태의 수지 몰딩 다이에서는, 전원부(21)를 사용하여 도전성 다공질 재료(1)에 직접 전류를 공급함에 의해, 연통구멍(3)의 내벽에 형성된 도전층(4)에 줄 열이 생긴다. 그러나, 본 발명의 수지 몰딩 다이는, 전술한 구성으로 한정되지 않고, 도전성 다공질 재료(1)의 도전성이 이용되고, 전자유도 가열(Induction Heating ; IH)에 의해 도전층(4)이 발열하는 것이라도 좋다. 이 경우에는, 상부 몰딩 다이(6A), 고정용 블록(15) 및 하부 몰딩 다이(7)에, 코일이 마련되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상부 몰딩 다이(6A, 6B)과 하부 몰딩 다이(7)의 사이에 삽입된 부재에 코일이 마련되어 있어도 좋다, 이들의 구성에 의하면, 코일이 도전성 다공질 재료(1)의 도전층(4)에 전류가 흐름에 의해 전류 생성부로서 기능한다.
또한, 필요에 따라, 도전성 다공질 재료(1)의 표면에, 연통구멍(3)의 개구가 막히지 않도록, 유리계 재료 또는 세라믹스계 재료 등의 무기 재료, 또는, 실리콘계 수지 또는 불소계 수지 등의 유기 재료로 이루어지는 보호막이 형성되어도 좋다. 이 보호막은, 절연막으로서의 기능 외에, 도전성 다공질 재료(1)의 표면을 보호하는 기능, 도전성 다공질 재료(1)로부터 다른 부재로의 열전달을 억제함에 의해 발열 효율을 높이는 기능 및 몰딩면과 경화 수지와의 사이의 이형성을 향상시키는 기능을 갖고 있다.
또한, 상부 몰딩 다이(6A, 6B)에 도전성 다공질 재료(1)가 마련되어 있는 구조의 설명이 되어 있다. 그러나, 본 발명의 수지 몰딩 다이는, 이 구조로 한정되지 않고, 하부 몰딩 다이(7), 또는, 상부 몰딩 다이(6A, 6B) 및 하부 몰딩 다이(7)의 쌍방에 도전성 다공질 재료(1)가 마련된 구조라도 좋다. 이 경우에는, 하부 몰딩 다이(7)에 마련된 도전성 다공질 재료(1)가 사용됨에 의해, 기판(8)이 몰딩면에 대해 흡착되어 고정됨과 함께, 기판(8)이 가열되어도 좋다.
또한, 전술한 실시의 형태에서는, 수지 몰딩 다이로서, 기판(8)에 장착된 반도체 칩(9)을 수지 밀봉하는 수지 몰딩 다이의 설명이 되어 있다. 그러나, 본 실시 형태의 수지 몰딩 다이는, 이 구성으로 한정되지 않고, 트랜스퍼 몰딩, 또는 사출 몰딩 등의 다른 수지 몰딩에서 사용된 수지 몰딩 다이라도 좋다.
본 발명을 상세히 설명하여 나타내 왔지만, 이것은 예시를 위한 것일 뿐으로서, 한정을 취하면 않되며, 발명의 정신과 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이 분명히 이해되어야 한다.
상기한 구성에 의하면, 도전층을 발열시킴에 의해, 연통구멍의 내벽에 부착한 부착물이 분해되어 제거된다. 그 때문에, 연통구멍의 통풍성이 확보된다. 또한, 도전성 다공질 재료가 도전성을 갖기 때문에, 도전성 다공질 재료에 대해 방전 가공을 이용한 정밀한 가공을 시행하는 것이 가능해진다.
상기한 구성에 의하면, 도전성 다공질 재료의 전체에 걸쳐서, 균일한 지름을 갖는 연통구멍이 균일하게 분산되어 형성된다.
상기한 구성에 의하면, 도전성 다공질 재료를 갖기 때문에, 연통구멍 내에 부착물이 생성된 경우라도, 연통구멍 내의 부착물을 제거할 수 있다. 그 때문에, 연통구멍의 막힘이 방지된다. 그 결과, 에너지 절약화 및 수지 몰딩의 효율화를 도모할 수 있는 수지 몰딩 다이를 얻을 수 있다.
상기한 구성에 의하면, 도전성 다공질 재료를 포함하는 수지 몰딩 다이에 있어서, 통과 구멍이 균일하게 분산되어 형성된다.
상기한 구성에 의하면, 수지 몰딩 다이 자체의 발열이 효율적으로 행하여진다.
상기한 방법에 의하면, 도전성 다공질 재료를 제조할 때에, 균일한 지름을 갖는 연통구멍과, 그 연통구멍의 내벽에 부착하는 도전층을, 동일 공정에서 형성할 수 있다.

Claims (8)

  1. 산화물(26)의 소결체를 갖는 기재(2)와,
    상기 기재(2)에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍(3)과,
    상기 연통구멍(3)의 내벽에 형성되고, 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층(4)을 구비한 것을 특징으로 하는 도전성 다공질 재료.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 도전층(4)은 탄화물, 질화물 및 붕화물중 적어도 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 도전성 다공질 재료.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 잇어서,
    상기 연통구멍(3)은, 상기 산화물(26)과 다른 물질과의 반응에 의해 생성된 가스가 유출됨에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 도전성 다공질 재료.
  4. 캐비티(11)에 유동성 수지가 충전된 상태에서 상기 유동성 수지가 경화함에 의해 성형체가 형성될 때에 사용되고, 도전성 다공질 재료(1)를 포함하는 수지 몰딩 다이(5A, 5B, 6A, 6B)에 있어서,
    수지 몰딩 다이(5A, 5B, 6A, 6B)는,
    산화물(26)의 소결체를 갖는 기재(2)와,
    상기 수지 몰딩 다이(5A, 5B, 6A, 6B)의 형면에서 개구를 형성하도록 상기 기재(2)에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대 한 불투과성을 갖는 연통구멍(3)과,
    상기 연통구멍(3)의 내벽에 형성되고, 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층(4)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 수지 몰딩 다이.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 도전층(4)은 탄화물, 질화물 및 붕화물중 적어도 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 수지 몰딩 다이.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 연통구멍(3)은, 상기 산화물(26)과 다른 물질과의 반응에 의해 생성된 가스( 28)가 유출됨에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수지 몰딩 다이.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 수지 몰딩 다이(5A, 5B, 6A, 6B)는,
    상기 도전성 다공질 재료(1)에 전류를 흐르게 함으로써 상기 도전층(4)을 발열시키는 전류 생성부(21)와,
    상기 전류 생성부(21)를 제어하는 제어부(22)를 또한 구비하고,
    상기 제어부(22)는, 상기 도전성 다공질 재료(1)가 상기 유동성 수지를 경화시키는 온도 또는 상기 연통구멍(3)의 내벽에 부착하는 물질을 증발시키는 온도에 도달하도록 상기 전류 생성부(22)를 제어하는 것을 특징으로 하는 수지 몰딩 다이.
  8. 산화물(26)의 소결체를 갖는 기재(2)와, 기재(2)에 형성되고, 미소한 지름을 가지며, 기체에 대한 투과성과 기체 이외의 물질에 대한 불투과성을 갖는 연통구멍(3)과, 연통구멍(3)의 내벽에 형성되고 전류가 흐름에 의해 발열하는 도전층(4)을 갖는 도전성 다공질 재료(1)의 제조 방법에 있어서,
    상기 도전성 다공질 재료(2)의 제조 방법은,
    상기 산화물(26)과, 탄소 및 붕소중 적어도 어느 하나를 포함하는 물질(27)을 소정의 비률로 혼합함에 의해 혼합물(26, 27)을 생성하는 공정(S1)과,
    상기 혼합물을 건조하는 공정(S2)과,
    건조된 상기 혼합물(26, 27)을 정립하는 공정(S3)과,
    정립된 상기 혼합물(26, 27)을 성형하는 공정(S4)과,
    성형된 상기 혼합물(26, 27)을, 감압된 분위기중 또는 제어된 질소 분위기중에서 소성하는 공정(S5, S6)을 구비하고,
    상기 소성하는 공정(S5, S6)에서는, 상기 산화물(26)과 다른 물질과의 반응에 의해 생성된 가스(28)가 유출함에 의해 상기 연통구멍(3)이 형성되고, 또한, 상기 반응시에 상기 연통구멍(3)의 내벽에 도전성 물질(27)이 부착함에 의해 상기 도전층(4)이 형성되는 것을 특징으로 하는 도전성 다공질 재료(1)의 제조 방법.
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