KR20070094017A - 수지 성형용 틀 - Google Patents

Abstract

상형(1)중의 유동성 수지가 접촉한 형면(6)에는, 산화물(3)이 존재한다. 그 산화물(3)에는, 금속 카티온과 이온이 포함되어 있다. 그의 금속 카티온의 가수(價數)와 이온의 이온 반경에 의거하여, 장의 세기가 산출된다. 그 장의 세기 값과, 경화 수지와 형면(6) 사이의 밀착 강도와의 사이에서 성립하는 소정의 관계에 의거하여, 경화 수지와 형면(6) 사이의 이형성이 평가된다. 이에 의하면, 경화 수지와 형면(6) 사이의 이형성의 평가 방법이 확립된다. 또한, 이 평가 방법을 이용하면, 고이형성 재료(3)를 용이하게 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 그 고이형성 재료(3)가 상형(1)의 형면(6)에 이용되면, 우수한 이형성을 갖는 수지 성형틀을 얻을 수 있다.

Description

수지 성형용 틀{RESIN SHAPING DIE}

본 발명은, 유기물과 부재의 표면 사이의 밀착성을 평가하는 밀착성의 평가 방법, 유기물과의 사이의 밀착성이 낮은 저밀착성 재료, 및 저밀착성 재료에 의해 형면(型面)이 구성된 수지 성형용 틀(成形型)에 관한 것이다.

종래로부터, 수지 성형을 위해 트랜스퍼 성형법 또는 사출 성형법이 이용되고 있다. 이들의 방법에서는, 수지 성형용의 금형이 사용된다. 금형에는, 수지 유로 및 캐비티가 마련되어 있다. 캐비티 내에는, 수지 유로를 경유하여, 유동성 수지가 주입된다. 이 캐비티 내의 유동성 수지가 경화하면, 경화 수지가 형성된다. 그 결과, 경화 수지를 갖는 성형체가 완성된다.

전술한 유동성 수지로서 열경화성 수지가 사용된다. 또한 금형 재료로서 공구강이 사용된다. 이 경우에는, 용이하게 성형체를 취출할 수 있도록, 경화 수지와 금형의 표면(형면) 사이의 밀착성을 저하시킬 필요가 있다. 환언하면, 경화 수지와 형면 사이의 이형성을 향상시킬 필요가 있다.

금형과 경화 수지 사이의 이형을 촉진시키는 표면 개질(改質) 재료로서는, 유동성 수지에 대한 양호한 비젖음성(非濡性; 비습윤성)을 갖는, 즉 젖음성(濡性, 습윤성)이 낮은 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 실리콘 고무 등의 유기 재료가 유망하다라고 생각된다. 이들의 유기 재료를 이용하는 수지 성형 방법이, 특개평7-329099호 공보(제 3페이지 내지 제 4페이지)에 개시되어 있다. 이 방법에서는, 우선, 전술한 유기 재료가 형면에 스프레이되든지 또는 도포된다. 그 후, 유기 재료가 건조된다. 그로 인해, 유기 재료의 형면에의 코팅이 완료된다.

또한 리드 프레임 또는 프린트 기판 등에 장착된 LSI칩 등의 칩형상 전자 부품(이하 「칩」이라고 한다.)을 수지 밀봉하는 경우가 생각된다. 이 경우에는, 유동성 수지로서, 세라믹으로 이루어지는 필러를 포함하는 열경화성 수지, 예를 들어 에폭시 수지가 사용된다. 이 필러는 형면을 마모시키기 때문에, 형면에 내마모성을 갖는 무기계 고경도 재료를 형성하는 방법이 이용된다. 그 방법에서는, 예를 들면, Cr, TiC 또는 CrN 등의 내마모성에 우수한 무기계 고경도 재료가, 도금, PVD(Physical Vapor Deposition) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등에 의해 형면에 코팅된다.

또한, 특개2004-25677호 공보(제 5페이지 내지 제 6페이지, 도 1 및 도 2)에는, 3차원적인 연통구멍을 갖는 다공성 재료에 의해 구성된 수지 성형틀에 있어서, 그들의 연통구멍을 경유하여, 유동성 수지에 포함되는 기체 성분을 성형틀의 외부로 배출시키는 방법이 제안되어 있다.

그러나, 상술한 특개2004-25677호 공보(제 5페이지 내지 제 6페이지, 도 1 및 도 2)에 기재된 종래의 기술에 의하면, 다음의 문제가 있다.

제 1로, 종래의 재료에 의해 금형이 구성된 경우에는, 경화 수지가 형면에 고착되기 쉽다. 이 때문에, 항상 경화 수지를 금형으로부터 떼어내기 쉽게 하기 위해서는, 정기적으로 형면을 클리닝할 필요가 있다. 따라서 메인티넌스 작업이 복잡하게 된다.

제 2로, 성형체를 금형으로부터 떼어내기 위해 다수의 이젝트 기구가 필요하다. 그 때문에, 금형은, 대형으로 되며, 또한 복잡한 구조로 된다.

제 3으로, 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 실리콘 고무 등의 유기 재료를 형면에 코팅하는 경우에는, 이들의 유기 재료가, 유동성 수지에 포함되는 필러에 의해 마모되기 쉽다. 따라서 금형에서의 표면 개질 재료로서 이들의 유기 재료를 단독으로 사용하는 것은 곤란하다.

제 4로, Cr, TiC, 또는, CrN 등의 내마모성에 우수한 무기계 고경도 재료를 형면에 성막하는 경우에는, 이들의 무기물 재료가 유동성 수지에 대해 충분한 비젖음성을 갖고 있지 않기 때문에, 경화 수지와 형면 사이의 이형성이 불충분하다. 또한, 다공성 재료에 의해 수지 성형틀이 구성되는 경우에는, 이형성에 우수한 재료의 선택의 폭이 좁다.

또한, 이형성을 평가하는 평가 방법, 환언하면, 경화 수지에 대한 형면의 밀착성을 평가하는 평가 방법이 확립되어 있지 않음에 기인하는 문제가 있다. 이 문제를 설명하기 위해, 우선, 형면에 대해 경화 수지가 고착되는 과정으로서 상정되는 2개의 과정이 설명된다.

제 1의 과정은, 열경화성 수지로 이루어지는 유동성 수지에 포함되는 실란 커플링제가 형면으로의 경화 수지의 고착에 관여하는 과정이다. 열경화성 수지에는, 실란 커플링제가 첨가되어 있다. 실란 커플링제에는 알콕시기(알콕실기)가 포함되어 있다. 알콕시기는, 필러의 표면에 존재하는 수산기와 반응한다. 이로 인해, 알코올이 생성됨과 함께, 알콕시기가 필러의 표면에 화학적으로 흡착된다. 따라서 필러의 표면에 흡착층이 형성된다. 그 결과, 흡착층에 의해, 피라와 유동성 수지 사이의 젖음성이 향상하여 버린다.

전술한 화학적인 흡착은, 필러의 표면뿐만 아니라, 형면의 산화물층의 표면에서도 또한 생긴다. 이 경우에는, 우선, 대기중의 수분이, 형면에 존재하는 산화물층의 표면에 흡착한다. 그로 인해, 그 산화물층의 표면에 수산기가 형성된다. 다음에, 이들의 수산기와 알콕시기가 반응한다. 그로 인해, 흡착층이 산화물층의 표면에 형성된다. 그 결과, 형면과 유동성 수지와의 사이의 젖음성이 향상한다. 다음에, 유동성 수지인 열경화성 수지가 가열됨에 의해, 경화 수지가 형성된다. 이 때에, 형면과 유동성 수지 사이의 젖음성이 높아져 있기 때문에, 형면과 경화 수지와의 고착력이 강하게 되어 버린다.

제 2의 과정은, 열경화성 수지로 이루어지는 유동성 수지에 포함되는 아민계 경화제가 형면으로의 경화 수지의 고착에 관여하는 과정이다. 이 과정에서는, 아민계 경화제가 산화물층의 표면의 수산기와 반응하여 아민 착체(錯體)가 형성된다. 그 후, 아민 착체의 존재에 기인하여, 산화물 표면에서의 열경화성 수지의 경화가 진행한다. 그 결과, 산화물층과 열경화성 수지가, 아민 착체를 통하여 강고하게 고착된다.

전술한 2종류의 과정에 있어서, 경화 수지와 형면 사이의 이형성, 보다 일반적으로 언급하면, 경화 수지와 부재의 표면 사이의 밀착성이 변화한다. 밀착성의 변화의 물리적인 요인으로서는, 표면의 요철 상태가 관여하고 있을 가능성이 알려져 있다. 또한, 전술한 변화의 화학적인 요인으로서는, 수소 결합이 관여하고 있을 가능성이 알려져 있다. 그러나, 경화 수지와 부재 표면 사이의 밀착성을 엄밀하게 평가하는 방법은 확립되어 있지 않다. 따라서 종래의 밀착성의 평가 방법에서는, 복수의 산화물의 각각의 시료의 작성 및 시험을 행할 필요가 있기 때문에, 그 수법고가 막대한 것이라는 문제가 있다.

특허 문헌 1 : 특개평7-329099호 공보(제 3페이지 내지 제 4페이지)

특허 문헌 2 : 특개2004-25677호 공보(제 5페이지 내지 제 6페이지, 도 1 및 도 2)

본 발명은, 상술한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 유기물과 부재의 표면 사이의 밀착성을 평가하는 평가 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 유기물과의 사이의 밀착성이 낮은 저밀착성 재료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 목적은, 우수한 이형성을 갖는 수지 성형틀을 제공하는 것이다.

본 발명의 밀착성의 평가 방법은, 유기물과 산화물이 존재하는 부재의 표면 사이의 밀착성을 평가하는 밀착성의 평가 방법이다. 또한, 본 발명의 밀착성의 평가 방법에서는, 산화물에 포함되는 금속 카티온(금속의 양이온)의 가수(價數), 및, 산화물에 포함되는 이온(그 금속 양이온을 포함한다)의 이온 반경에 의거하여, 장의 세기(field strength; 영향장(影響場))의 값을 결정하고, 장의 세기 값에 의해 밀착성이 평가된다. 이 방법에 의하면, 유기물과 부재의 표면 사이의 밀착성을 적절하게 평가할 수 있다.

또한, 본 발명의 저밀착성 재료는, 전술한 밀착성의 평가 방법에서 결정된 장의 세기 값이 소정의 범위 내에 있는 재료이다. 이에 의하면, 소정의 물질에 대한 밀착 강도가 소망하는 값인 저밀착성 재료를 얻을 수 있다.

또한, 전술한 저밀착성 재료에서는, 금속 카티온의 가수가 3 이상인 것이 바람직하다. 이에 의하면, 전술한 산화물로서, 대기중의 물 또는 이산화탄소 등을 흡수하기 어려운 물질, 즉 화학적으로 안정된 물질이 사용되기 때문에, 우수한 밀착성을 장기간 유지하는 것이 가능해진다.

또한, 전술한 저밀착성 재료에서는, 이온은 산소 이온을 포함하고, 소정의 범위가 0.50 이상이며 또한 0.65 이하인 것이 바람직하다. 이에 의하면, 산화물과 열경화성 수지가 강고하게 고착되는 것이 억제된다.

또한, 전술한 저밀착성 재료에서는, 산화물이 다공질 재료인 것이 바람직하다. 이에 의하면, 저밀착성 재료를 경량화하는 것이 가능해진다.

또한, 전술한 저밀착성 재료에서는, 산화물이 Y₂O₃를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 저밀착성 재료의 입수를 용이하게 행할 수 있음과 함께, 저밀착성 재료의 비용 저감을 도모할 수 있다.

본 발명의 수지 성형틀에서는, 형면이 전술한 저밀착성 재료에 의해 구성되어 있다. 이 수지 성형틀의 형면은, 수지에 대한 우수한 이형성을 갖고 있다.

또한 전술한 수지 성형틀에서는, 금속 카티온의 가수는 3 이상인 것이 바람직하다. 이에 의하면, 장시간에 걸쳐서, 전술한 우수한 이형성을 유지할 수 있다.

또한, 전술한 수지 성형틀에서는, 이온이 산소 이온을 포함하고, 소정의 범위가 0.50 이상이며 또한 0.65 이하인 것이 바람직하다. 이에 의하면 산화물과 수지가 강고하게 고착되는 것이 억제되기 때문에, 형면과 경화 수지 사이의 이형성이 더욱 향상한다.

또한, 전술한 수지 성형틀에서는, 산화물이 다공질 재료인 것이 바람직하다. 이에 의하면, 유동성 수지에 포함되는 기체 성분이 다수의 구멍으로부터 배출되기 때문에, 성형체에 보이드가 형성되는 것이 억제된다. 또한 형면의 개구로부터 압축 공기 등의 고압 가스를 분사함에 의해 성형체를 수지 성형틀로부터 이젝트하는 것이 가능해진다. 또한, 수지 성형틀을 경량화하는 것이 가능해진다.

또한, 전술한 수지 성형틀에서는, 산화물이 Y₂O₃를 포함하는 것이 바람직하다. 이에 의하면 수지 성형틀의 비용 저감을 도모할 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.

도 1은 실시의 형태 1의 수지 성형틀의 밀착성의 평가 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 장의 세기(영향장)와 밀착 강도(밀착성)의 관계를 설명하기 위한 도면.

도 2는 실시의 형태 2의 수지 성형틀을 도시하는 단면도.

도 3은 변형예의 수지 성형틀을 도시하는 단면도.

도 4는 실시의 형태 3의 수지 성형틀의 형면 부근의 확대 단면도.

도 5는 변형예의 수지 성형틀의 형면 부근의 확대 단면도.

(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)

1, 10 : 상형(수지 성형틀) 2 : 하형

3 : 고이형성 재료(저밀착성 재료) 4 : 수지 유로

5 : 캐비티 6 : 형면(표면)

7 : 기판 8 : 칩

9 : 와이어 11 : 성형틀 본체

12 : 이형층 13, 17 : 저밀착성 재료

14 : 기재 15 : 연통구멍

16 : 개구 18 : 도전층

(실시의 형태 1)

우선, 도 1을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태 1의 유기물과 부재의 표면 사이의 밀착성의 평가 방법 및 저밀착성 재료를 설명한다. 도 1에는, 유기물로 이루어지는 경화 수지의 밀착성이 도시되어 있다. 도 1에서, 횡축은, 장의 세기(Field Strength)의 크기를 나타내고 있다. 또한, 평가 대상의 부재중의 유동성 수지가 접촉하는 부분의 표면에는, 산화물이 포함되어 있다. 산화물에는, 금속 카티온 및 이온이 포함되어 있다.

도 1에 도시한 장의 세기는, 전술한 금속 카티온의 가수 및 전술한 이온의 반경에 의거하여 산출된 값이다. 또한, 도 1에서, 종축(代數 눈금)은, 밀착 강도(Adhesion Strength)의 크기를 나타내고 있다. 밀착 강도는, 경화 수지와 부재의 표면 사이에서의 밀착 강도의 측정치이다.

또한, 장의 세기 값은, 도 1에 도시된 바와 같이, 식 z₊/(r₊+r_-)²에 의거하여 산출되어 있다. 이 식에서, z₊는 금속 카티온의 가수를 나타내고 있다. 또한, r₊은 금속 카티온의 이온 반경(단위 Å)을 나타내고 있다. 또한, r_-은 음아니온(구체적으로는 산소 이온)의 이온 반경(단위 Å)을 나타내고 있다. 또한, 장의 세기 산출식은, 상술한 식 외에, 금속 카티온의 가수(z)와 이온 반경(r)에 의거한 식, 예를 들면, z/r과 같은 식이라도 좋다.

또한, 전술한 밀착 강도는, 다음과 같은 실험에 의해 측정된다.

우선, 외경(φ) 13.585㎚의 원주형상의 산화물이 준비된다. 다음에, 그 산화물의 단면(端面)이 경면 연마된다. 그 후, 그 산화물이 수지 성형 금형의 포트(φ 13.6㎚) 내로 끼워넣어진다. 다음에, 그 포트 내에 에폭시계의 고형 수지 재료가 끼워넣어진다. 그 후, 수지 성형 금형이 클로징된다. 다음에, 고형 수지 재료는, 소정의 압력(10MPa)이 걸린 상태에서, 소정의 온도로 가열된다. 그 결과, 고형 수지 재료가 용융한다. 그 후, 용융한 고형 수지 재료가 경화한다. 전술한 바와 같은 공정에 의해 경화 수지가 얻어진다.

다음에, 전술한 경화 수지와 전술한 산화물이 고착된 성형체의 인장 시험이 행하여진다. 또한, 경화 수지와 산화물과의 계면(界面)의 박리가 발생한 시점에서의 인장 하중을 그 계면의 단면적으로 除算함에 의해, 경화 수지와 산화물 사이의 밀착 강도가 산출된다.

도 1에는, 4종류의 산화물, 즉, 4YSZ(Yttra-Stabilized Zirconia), Al₂O₃, Y₂O₃, 또는, Sc₂O₃의 각각에 관해, 전술한 식을 이용하여 산출된 장의 세기와, 전술한 실험에 의해 얻어진 밀착 강도와의 관계가 나타나 있다.

또한, 비교를 위해, 경면 연마된 공구강(SKD-11)의 장의 세기와 밀착 강도와의 관계가 나타나 있다.

또한, 4YSZ의 금속 카티온의 가수 및 이온 반경의 값으로서는, ZrO₂ 단체의 금속 카티온의 가수 및 이온 반경의 값이 사용된다. 또한, SKD-11의 금속 카티온의 가수 및 이온 반경의 값으로서는, Fe₂O₃의 금속 카티온의 가수 및 이온 반경의 값이 사용된다.

이상의 실험의 결과로부터, 도 1에 도시한 바와 같이, 장의 세기와 밀착 강도의 관계에는, 극소치가 존재하는 것을 알 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 밀착 강도는, 부재의 표면에 전술한 산화물이 존재한 경우에 있어서의, 경화 수지(열경화성 수지)와 그 부재의 표면 사이의 밀착 강도(밀착성)를 나타내는 것이다.

또한, 도 1로부터, 부재의 표면에 존재하는 산화물의 장의 세기 값이 어느 일정 범위 내에 있는 경우에는, 경화 수지와 그 부재의 표면 사이의 밀착 강도는 작은 것을 알 수 있다. 그 이유는, 다음과 같이 생각된다.

장의 세기 값이 어느 일정 범위 내에 있는 경우에는, 그 산화물의 표면, 즉, 부재의 표면에 대한 수분의 흡착이 억제된다. 그 때문에, 부재의 표면에서의 수산기의 형성이 억제된다. 이로 인해, 수산기와 알콕시기와의 반응이 억제된다. 따라서 부재의 표면과 유동성 수지 사이의 젖음성이 저하된다. 또한, 아민계 경화제와 수산기와의 반응이 억제된다. 따라서 부재의 표면에서의 열경화성 수지의 경화가 억제된다. 그 결과, 산화물과 열경화성 수지가 강고하게 고착되는 것이 억제된다.

따라서 산화물의 표면, 즉, 부재의 표면에 대한 열경화성 수지의 고착을 억제하는 것이 필요한 경우에는, 산화물의 표면에서의 수산기의 형성을 억제하면 좋다고 생각된다. 그를 위해서는, 산화물을 구성한 금속 카티온의 루이스 산점(酸点)의 강도를 작게 하고, 산화물의 표면에 대한 수분의 흡착(수산기의 형성)을 억제할 것이 필요하다. 또한 산화물의 표면에 형성되는 수산기의 밀도를 저감시킬 필요가 있다.

또한, 산화물의 표면, 즉, 부재의 표면에 대해 경화 수지가 고착되기 쉬운지의 여부를 생각하는 것은, 경화 수지와 그 산화물 사이의 밀착성을 평가하는 것으로 통한다. 따라서 도 1에 도시된 관계에 의거하여, 경화 수지와 부재의 표면에 형성된 산화물 사이의 밀착성을, 다음과 같은 방법으로, 평가할 수 있다고 생각된다. 또한, 이하의 설명에서는, 경화 수지와 수지 성형틀의 형면 사이의 밀착성 즉 이형성이 평가된다.

우선, 필요하게 되는 이형성을 실현하기 위한 밀착 강도(밀착성)의 값, 즉, 밀착 강도의 상한치가 미리 결정된다. 다음에, 도 1에 도시한 실험 결과로부터 얻어진 관계 곡선에 의거하여, 그 밀착 강도의 상한치에 대응하는 장의 세기의 범위가, 비교 기준치의 범위로서 결정된다. 다음에, 평가 대상이 되는 산화물의 장의 세기가 산출되고, 그 산출치와 비교 기준치의 범위가 비교된다. 그 결과, 그 장의 세기 산출치가 그 비교 기준치의 범위 내에 있으면, 「그 산화물은 필요하게 되는 이형성을 구비하고 있다」고 평가할 수 있다.

이 평가에서는, 필요하게 되는 이형성을 얻기 위해서는, 밀착 강도의 상한치는 2MPa인 것으로 한다. 또한, 2MPa 이하의 밀착 강도에 대응하는 장의 세기 값의 범위는, 도 1로부터, 개략 0.50 이상이며 또한 0.65 이하인 것을 알 수 있다. 그 때문에, 장의 세기의 비교 기준치는, 0.50 이상이나 00.65 이하로 결정되어 있다. 따라서 도 1에 도시되어 있는 산화물 이외의 산화물에 관해서도, 장의 세기 산출치가 0.50 이상이며 또한 0.65 이하의 범위에 있으면, 「그 산화물은 필요하게 되는 이형성을 구비하고 있다」고 평가된다. 이와 같이 하여, 산화물이 높은 이형성을 갖고 있는지의 여부, 즉, 산화물이 저밀착성 재료인지의 여부를, 금속 카티온의 가수(z₊), 이온 반경(r₊), 및 산소 이온의 이온 반경(r_-)에 의거하여, 실험을 행하는 일 없이, 계산만에 의해, 판별할 수 있다. 또한 금속 카티온의 가수(z₊)와 이온 반경(r₊)에 의거하여, 계산만에 의해, 산화물이 높은 이형성을 갖고 있는지의 여부를 판별할 수도 있다.

또한 전술한 평가 방법의 결과, 전술한 비교 기준치의 범위 내의 장의 세기를 갖는 산화물로서, 또한, 그것에 포함되는 금속 카티온의 가수가 3 이상인 산화물을, 저밀착성 재료로서 이용하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 금속 카티온의 가수가 3 이상이면, 전술한 산화물은, 대기중에 있어서 물 또는 이산화탄소 등을 흡수하기 어렵다, 즉 화학적으로 안정한 물질이기 때문이다. 따라서 적어도 형면을 구성하던지, 또는, 수지 성형틀 전체를 구성하는 저밀착성 재료로서, 내구성을 갖는 산화물을 선택하기 쉽다 된다.

또한, 복수의 산화물의 장의 세기 값의 산출 결과로부터, 0.50 이상이며 또한 0.65 이하의 범위의 장의 세기를 갖는 산화물로서, Y₂O₃(0.58), Gd₂O₃(0.56), Sm₂O₃(0.55), Eu₂O₃(0.55), Er₂O₃(0.58), Yb₂O₃(0.59), Lu₂O₃(0.60) 등과 같은 산화물이 존재하는 것을 알고 있다. 그리고, 괄호 내의 숫자는 장의 세기 산출치를 나타내고 있다.

또한, 형면을 구성하는 재료로서는, 전술한 산화물중 Y₂O₃, Er₂O₃, 또는 Yb₂O₃가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 저밀착성에 더하여 입수 용이성 및 가격 등의 관점을 고려하면, 저밀착성 재료로서는, Y₂O₃이 가장 바람직하다.

한편, 산화물의 장의 세기 값이 「0.50 이상이며 또한 0,65 이하」의 비교 기준치의 범위 내에 없는 경우에는, 「그 산화물은 형면을 구성하는 저밀착성 재료로서는 적당하지 않는다」라고 생각된다. 그 이유는, 다음과 같다.

제 1로, 산화물의 장의 세기가 0.50보다 작은 경우에는, 형면에 존재하는 산화물은, 대기중의 물 또는 이산화탄소를 흡수하기 쉽다. 또한, 물 및 이산화탄소와 산화물과의 반응에 의해 생성된 수화물 및 탄산염은 안정되어 있다. 따라서 전술한 반응에 의해, 산화물은, 그 구조를 유지하는 것이 곤란해진다. 또한, 수화물의 표면에 있어서 실란 커플링제 또는 아민계 경화제에 기인한 반응이 생기기 때문에, 형면에 대한 열경화성 수지의 고착이 현저하게 촉진된다.

제 2로, 산화물에 관한 장의 세기가 0.65보다도 큰 경우에는, 형면에 존재하는 그 산화물에 포함된 양이온과 수산기와의 결합이 강고하게 되는 것에 더하여, 결합 사이트가 보다 고밀도로 된다. 따라서 실란 커플링제 또는 아민계 경화제에 기인한, 형면에 대한 열경화성 수지의 고착이 더욱 촉진된다.

다음에, 본 실시의 형태의 저밀착성 재료의 제조 방법이 설명된다.

우선, 재료로서, 소정의 산화물의 분말, 예를 들면, Y₂O₃의 분말이 준비된다. 다음에, 금형을 이용하여, 소정의 압력으로 전술한 Y₂O₃의 분말이 성형된다. 이 공정에서, 적당한 형상의 금형이 사용되면, 수지 유로 및 캐비티에 대응하는 오목부(도 2의 수지 유로(4) 및 캐비티(5)를 참조)를 갖는 저밀착성 재료가 제조된다. 다음에, 냉간 등방압 가압 성형(Cold Isostatic Pressing ; CIP)법에 의해, 성형되고 Y₂O₃(혼합물)가 가압 성형된다. 다음에, 소정의 온도에 의해, 소정의 시간만큼, 가압 성형된 Y₂O₃가 소결된다. 그로 인해, 산화물 Y₂O₃의 소결체를 얻을 수 있다. 또한 소성물의 상대 밀도를 높이기 위해, HP(Hot Press) 또는 HIP(Hot Isostatic Pressing)에 의해, 소성물의 가압 소결이 행하여져도 좋다.

상술한 설명에서는, 장의 세기의 비교 기준 범위가 0.50 이상이며 또한 0.65 이하인 것으로 되어 있다. 그러나, 이 비교 기준치의 범위는, 저밀착성 재료가 사용된 용도 및 경화 수지의 특성 등에 응하여, 변경되어도 좋다. 또한, 본 실시의 형태의 밀착성의 평가 방법은, 경화 수지 이외의 유기물과 부재의 표면 사이의 밀착성을 평가하기 위해 사용되어도 좋다.

(실시의 형태 2)

다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 실시의 형태의 수지 성형틀이 설명된다. 도 2 및 도 3은, 각각, 본 실시의 형태의 수지 성형틀 및 그 변형예를 도시한 단면도이지만, 어느 도면도, 설명이 간편을 위해, 과장하여 그려져 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 수지 성형의 한 예로서, 기판에 장착된 칩을 수지 밀봉하기 위한 트랜스퍼 성형이 설명된다.

이 수지 밀봉에서는, 우선, 와이어에 의해 배선된 칩이 캐비티에 수용된다. 다음에, 클로징된 상태에서 캐비티에 유동성 수지가 충전된다. 그 후, 유동성 수지가 경화함에 의해, 경화 수지가 형성된다. 그 결과, 기판과 경화 수지를 갖는 성형체(패키지)가 완성된다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시의 형태의 수지 밀봉형은, 상형(1)과 하형(2)을 구비하고 있다. 또한, 상형(1)이, 본 발명의 수지 성형틀에 상당한다. 상형(1)은, 본 발명의 저밀착성 재료(산화물)로 이루어지는 고이형성 재료(3)에 의해 구성되어 있다.

또한, 상형(1)에는, 유동성 수지(도시 생략)가 유동하는 수지 유로(4)와, 유동성 수지가 충전되는 캐비티(5)가 마련되어 있다. 캐비티(5) 및 수지 유로(4)는, 오목부를 구성한다. 수지 유로(4)의 표면 및 캐비티(5)의 표면에 의해 유동성 수지가 접촉하는 형면(6)이 구성되어 있다. 즉, 형면(6)에서, 고이형성 재료(3)가 노출하여 있다.

한편, 하형(2)은, 공구강 등에 의해 구성되어 있다. 하형(2)의 위에는 리드 프레임 또는 프린트 기판 등으로 이루어지는 기판(7)이 재치되어 있다. 기판(7)상에는 칩(8)이 장착되어 있다. 기판(7)의 전극(도시 생략)과 칩(8)의 전극(도시 생략)이 와이어(9)에 의해 전기적으로 접속되어 있다.

다음에, 도 2에 도시된 수지 성형틀의 동작이 설명된다.

우선, 하형(2)의 위에 기판(7)이 재치된다. 다음에, 흡착 등의 방법에 의해 기판(7)이 하형(2)에 고정된다. 그 후, 상형(1)이 하강된다. 그로 인해, 상형(1)과 하형(2)과의 클로징이 완료된다. 다음에, 플런저(도시 생략)에 의해, 열경화성 수지로 이루어지고 일정한 점성을 갖는 유동성 수지가 가압된다. 그로 인해, 수지 유로(4)를 경유하여, 캐비티(5)에 유동성 수지가 주입된다.

다음에, 상형(1) 및 하형(2)의 각각에 마련된 히터(도시 생략)에 의해, 유동성 수지가 가열된다. 그 결과, 유동성 수지가 경화한다. 전술한 바와 같은 공정을 경유하여, 경화 수지가 형성된다. 다음에, 상형(1)이 상승한다. 그로 인해, 상형(1)과 하형(2)과의 오프닝이 완료된다. 그 후, 수지 성형틀로부터 성형품이 취출되다. 그 성형품은, 경화 수지에 의해 기판(7), 칩(8), 및 와이어(9)가 일체적으로 밀봉되어 있다.

본 실시의 형태의 수지 성형틀은, 유동성 수지에 접촉하는 상형(1)이, 실시의 형태 1에서 설명된 저밀착성 재료로 이루어지는 고이형성 재료(3)에 의해 구성되어 있다. 즉, 상형(1)중 유동성 수지가 접촉하는 형면(6)이, 고이형성 재료(3)에 의해 구성되어 있다. 또한, 고이형성 재료(3)는, 경화 수지에 대한 우수한 이형성을 갖고 있다. 따라서 본 실시의 형태의 수지 성형틀에 의하면, 이젝트(Eject) 기구가 불필요하게 된다. 또한, 고이형성 재료(3)는 화학적으로 안정한 물질이다. 그 때문에, 장시간에 걸쳐서 우수한 이형성을 유지할 수 있다. 그 결과, 클리닝의 빈도를 저감할 수 있다. 또한, Y₂O₃ 등과 같은 산화물로 이루어지는 세라믹스는, 우수한 내마모성을 갖는다. 그 때문에, 유기 재료를 형면에 코팅하는 경우에 생기는 유기 재료의 마모의 문제가 해소된다. 또한, 본 실시의 형태의 수지 성형틀은, Cr,TiC, 또는 CrN 등과 같은 무기물 재료가 형면에 성막된 수지 성형틀과의 비교에서, 이형성이 우수하다.

본 실시의 형태의 수지 성형틀은, 실시의 형태 1의 저밀착성 재료에 부착구멍 등의 가공을 시행함에 의해 제조된다. 또한, 정밀한 형상의 형을 제조하기 위해, 실시의 형태 1의 저밀착성 재료에 절삭 가공에 의한 정밀한 가공이 행하여져도 좋다.

다음에, 도 3을 참조하여, 변형예의 수지 성형틀의 설명을 한다.

본 실시의 형태의 변형예의 수지 성형틀은, 상형(1) 대신에, 상형(10)을 구비하고 있다. 상형(10)은, 종래의 수지 성형틀용 재료(공구강 등)로 이루어지는 성형틀 본체(11)와, 그 성형틀 본체(11)의 표면상에 마련된 본 발명의 저밀착성 재료로 이루어지는 이형층(12)에 의해 구성되어 있다. 이형층(12)은, 주지의 방법, 예를 들면, PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링, 또는 이온 플레이팅 등에 의해 형성된다.

변형예의 수지 성형틀에 의하면, 이형층(12)에 의해 형면(6)이 구성되어 있기 때문에, 도 2에 도시된 수지 성형틀에 의해 얻어지는 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 성형틀 본체(11)는, 금속제 재료가 아니라, 세라믹스로 되어 있어도 좋다.

(실시의 형태 3)

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 실시의 형태 3의 저밀착성 재료가 사용된 수지 성형틀 및 그 변형예를 설명한다. 도 4 및 도 5는, 각각, 본 실시의 형태의 수지 성형틀의 형면 부근 및 변형예의 수지 성형틀의 형면 부근을 도시한 확대 단면도이다. 도 4 및 도 5는, 각각, 도 2 및 도 3에서의 부호 A에 의해 도시된 부분의 확대 단면도에 상당한다.

본 실시의 형태의 수지 성형틀에서는, 도 2에 도시한 상형(1) 또는 도 3에 도시한 상형(10)이 갖는 고이형성 재료(3)가 다공질 재료(도 4의 저밀착성 재료(13))이다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시의 형태의 저밀착성 재료(13)는, 실시의 형태 1에서 설명된 저밀착성 재료(산화물)로 이루어지는 기재(14)와, 10㎚ 내지 1000㎚의 평균 지름을 갖는 3차원적인 연통구멍(15)을 갖고 있다. 또한, 연통구멍(15)은, 형면(6)에 달하고 있다. 따라서 형면(6)에는, 10㎚ 내지 1000㎚의 평균 지름을 갖는 복수의 개구(16)가 형성되어 있다. 복수의 개구(16)의 평균 지름은, 캐비티 내 및 유동성 수지에 포함되는 기체 성분(수증기를 포함한다)을 통과시키지만, 유동성 수지의 입자 등의 기체 이외의 성분을 통과시키지 않을 정도의 크기로 되어 있다.

본 실시의 형태에서는, 도 2 및 도 3에 도시된 고이형성 재료(3)로서, 도 4에 도시된 저밀착성 재료(13)가 사용되고 있다. 또한, 도 3에 도시된 성형틀 본체(11)가, 3 차원적인 다공성을 갖는 재료, 즉, 다수의 3차원적인 연통구멍을 갖는 금속제 재료 또는 세라믹스 등으로 되어 있다.

본 실시의 형태의 수지 성형틀에 의하면, 실시의 형태 2의 수지 성형틀과 마찬가지로, 성형체와 형면(6) 사이의 이형성이 우수함 것에 기인하는 효과를 얻을 수 있음에 더하여, 다음의 효과를 얻을 수 있다.

제 1로, 유동성 수지에 포함되는 기체 성분이 연통구멍(15)을 경유하여 수지 성형틀의 외부로 배출되기 때문에, 성형체의 보이드의 발생이 억제된다. 또한, 이 효과는, 도 2 및 도 3에 도시된 상형(1, 10)과 하형(2)을 클로징하면서, 또는 상형(1, 10)과 하형(2)과의 클로징이 완료된 후에, 수지 유로(4)와 캐비티(5)를 감압함에 의해, 더욱 커진다. 제 2로, 형면(6)에서의 개구(16)로부터, 도 2에 도시된 수지 유로(4) 내 및 캐비티(5) 내의 각각을 향하여 압축 공기 등을 분사할 수 있기 때문에, 성형체가 형면(6)으로부터 확실하게 이젝트된다. 제 3으로, 저밀착성 재료 및 수지 성형틀을 경량화하는 것이 가능해진다.

다음에, 도 5에 도시한 저밀착성 재료를 갖는 본 실시의 형태의 변형예의 수지 성형틀을 설명한다. 도 5에 도시한 변형예의 저밀착성 재료(17)는, 연통구멍(15)의 내벽에, 전류가 흐름에 의해 발열 가능한 도전층(18)이 형성되어 있다. 이와 같은 저밀착성 재료(17)에 의해 수지 성형틀이 구성되어 있기 때문에, 수지 성형틀 자체를 발열시킬 수 있다. 즉, 전원을 사용하여 저밀착성 재료(17)에 직접 전류를 공급함에 의해, 연통구멍(15)의 내벽에 형성된 도전층(18)에 줄 열을 발생시킬 수 있다. 또한, 저밀착성 재료(17)의 도전성을 이용하여, 전자 유도 가열(Induction Heating ; IH)에 의해 도전층(18)을 발열시키는 것도 가능하다.

또한, 변형예의 수지 성형틀에서는, 도 2 및 도 3에서의 고이형성 재료(3)로서, 도 5에 도시된 저밀착성 재료(17)가 사용되고 있다. 또한, 도 3에 도시한 수지 성형틀에서는, 성형틀 본체(11)가, 3차원적인 다공성을 갖는 재료, 즉, 다수의 3차원적인 연통구멍을 갖는 금속제 재료 또는 세라믹스 등으로 이루어져 있다.

다음에, 다공성과 도전성을 갖는 저밀착성 재료(17)의 제조 방법이 설명된다.

우선, 산화물 입자와 탄소 입자가 볼 밀에 의해 소정 비율로 혼합된다. 다음에, 혼합된 재료로 이루어지는 혼합물이 진동 유동 건조된다. 그 후, 적당한 그물눈의 체에 의해, 건조된 혼합물이 정립(整粒)된다. 다음에, 금형을 사용하여, 정립된 혼합물이 성형된다. 그 후, 냉간 등방압 가압 성형(Cold Isostatic Pressing ; CIP)에 의해, 성형된 혼합물이 가압 성형된다. 다음에, 소정의 온도에 의해, 소정의 시간만큼, 가압 성형된 혼합물이 소결된다.

*본 변형예의 수지 성형틀에서는, 소성로 내의 분위기가 감압된 상태에서, 즉, 이른바 진공 상태에서, 혼합물의 소성이 행하여진다. 다음에, 소성로로부터, 소결된 저밀착성 재료(17)가 취출되다. 이로써, 소망하는 형상을 갖음과 함께, 다공성과 도전성을 갖는 저밀착성 재료(17)가 완성된다. 더욱 정밀한 형상이 필요한 경우에는, 저밀착성 재료(17)의 도전층(18)을 이용하여, 저밀착성 재료(17)에 방전가공 등에 의한 정밀 가공을 시행하여도 좋다. 또한, 저밀착성 재료(17)에 절삭 가공이 시행되어도 좋다. 전술한 바와 같은 공정을 경유하여, 예를 들면, 도 2에 도시한 상형(1)이 완성된다.

상술한 저밀착성 재료(17)의 제조 방법에 의하면, 진공 상태에서 혼합물의 소성을 행하는 공정에서, 탄소 환원 반응에 의해 생성된 가스인 CO 가스가, 소성되는 과정에서 혼합물로부터 배출된다. 이로 인해, CO 가스가 배출된 궤적이, 소성 후의 소결체, 즉, 저밀착성 재료(17)에 있어서, 균일하면서 미소한 지름을 갖는 연통구멍(15)으로서 잔존한다. 또한, 1000㎚ 이하의 균일한 지름을 갖는 연통구멍(15)이, 저밀착성 재료(17)중에 균일하게 분산되어 형성된다. 또한, 각 연통구멍(15)의 내벽에는, 도전성 물질인 탄화물이 층상(層狀) 또는 입자가 연결된 상태로 생성되고, 그 탄화물이 도전층(18)을 구성한다. 또한, 재료의 일부인 산화물중의 탄소와 반응하지 않은 부분은, 소결되어, 일정한 강도를 갖는 소결체로 된다. 그 소결체가, 저밀착성 재료(17)에 있어서의 골격 부분, 즉, 기재(14)가 된다. 따라서 변형예의 수지 성형틀에 의하면, 일정한 강도를 갖는 기재(14)와, 균일한 지름을 가지며 균일하게 분산된 연통구멍(15)과, 그들의연통구멍(15)의 내벽에 생성된 도전층(18)이, 동일한 공정에서 형성된다.

또한, 저밀착성 재료(17)의 제조 공정에 있어서, 산화물 입자와 탄소 입자와의 혼합 비율, 각 재료의 입경(粒徑), 및 소성 조건 등이 변경되어도 좋다. 이로써, 연통구멍(15)의 평균 지름, 및, 저밀착성 재료(17)의 저항률, 통기도, 기공률, 및 압축 강도를 변경할 수 있기 때문에, 사양이 다른 저밀착성 재료(17)를 제조하는 것이 가능해진다.

변형예의 수지 성형틀에 의하면, 도 4에 도시한 저밀착성 재료(13)가 사용된 수지 성형틀에 의해 얻어지는 효과와 같은 효과를 얻을 수 있는 것에 더하여, 다음의 효과를 얻을 수 있다.

제 1로, 수지 성형틀(도 2 및 도 3에 도시된 상형(1)) 자체가 발열하기 때문에, 단시간에, 또한, 적은 에너지로, 수지 성형틀을 소정의 온도에 도달시킬 수 있다. 따라서 수지 성형틀의 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

제 2로, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. 수지 성형이 다수 회 행하여지면, 유기물로 이루어지는 성분이 형면(6) 및 연통구멍(15)의 내벽의 각각에 부착한다. 이 부착물에 의해 연통구멍(5)에 눈막힘이 발생하는 일이 있다. 이 경우, 이 부착물을 제거할 필요가 있다. 본 실시의 형태의 수지 성형틀에 의하면, 형면(6) 및 연통구멍(15)의 내벽이 부착물을 증발시키는 온도가 될 때까지, 수지 성형틀 자체를 발열시킴에 의해, 그 부착물을 분해하여 제거할 수 있다. 따라서 연통구멍(15)의 눈막힘을 방지할 수 있다.

또한, 변형예의 수지 성형틀에서는, 연통구멍(15)의 개구(16)가 막히지 않도록, 필요에 따라, 저밀착성 재료(17)의 표면, 즉, 형면(6)상에, 유리계 재료 또는 세라믹스계 재료 등의 무기물 재료, 또는, 실리콘계 수지 혹은 불소계 수지 등의 유기 재료로 이루어지는 보호막이 형성되어도 좋다. 이들의 보호막은, 절연막으로서의 기능 외에, 형면(6)을 보호하는 기능, 저밀착성 재료(17)로부터 다른 부재로의 열전도를 억제하여 열 작용의 효율을 높이는 기능, 및, 형면과 경화 수지 사이의 이형성을 더욱 향상시키는 기능을 갖고 있다.

또한, 전술한 실시의 형태 2 및 3에서는, 기판(7)에 장착된 칩(8)을 수지 밀봉할 때에 사용되는 수지 성형틀의 설명이 되어 있다. 그러나, 본 발명의 수지 성형틀은, 전술한 수지 성형틀에 한정되지 않고, 일반적인 트랜스퍼 성형 또는 사출 성형 등과 같이, 캐비티(5)에 충전된 유동성 수지를 경화시켜서 성형체를 형성할 때에 사용되는 수지 성형틀이라도 좋다.

또한, 실시의 형태 2 및 3에서는, 트랜스퍼 성형의 설명이 되어 있다. 그러나, 본 발명의 수지 성형틀에 의해 행하여지는 수지 성형은, 트랜스퍼 성형으로 한정되지 않고, 유동성 수지가 캐비티(5)에 충전되고, 또한, 클로징된 후에, 경화 수지를 형성한 수지 성형이라도 좋다.

예를 들면, 포팅에 의해 유동성 수지를 캐비티(5)에 충전하는 수지 성형, 또는, 캐비티(5)에 공급된 고형 수지 재료를 용융시켜서 캐비티(5)에 유동성 수지를 충전하는 수지 성형에서도, 본 발명의 수지 성형틀을 이용하는 것은 가능하다.

또한, 실시의 형태 2 및 3에서는, 형면(6) 전체가 고이형성 재료로 되어 있지만, 본 발명의 수지 성형틀은, 그 구성으로 한정되지 않고, 형면(6)의 일부, 예를 들면, 캐비티(5)의 천면(天面)(도면의 윗면)만이 고이형성 재료로 되어 있어도 좋다.

또한, 실시의 형태 2 및 3에서는, 본 발명의 저밀착성 재료는, 수지 성형틀의 형면에 저밀착성 재료가 사용되고 있다. 그러나, 저밀착성 재료는, 전술한 용도로 한정되지 않고, 유동성 수지에 대한 밀착성이 낮은 것이 요구되는 부분이면, 어떤 부분의 재료로서 사용되어도 좋다. 구체적으로는, 배관 등에 있어서 유동성 수지가 접촉하는 부분의 코팅 등을 위해 본 발명의 저밀착성 재료를 사용하는 것이 생각된다.

또한, 본 발명의 저밀착성 재료를 유동성 수지 및 경화 수지 이외의 유기물에 대한 저밀착성이 요구된 부분에 사용한 것이 생각된다. 예를 들면, 본 발명의 저밀착성 재료를, 유기물로 이루어지는 오염물의 부착을 방지하는 기능을 갖는 재료로서 사용할 수 있다. 구체적에서는, 건물의 외벽 등에 사용된 건축재, 욕조, 위생 도기, 또는 이에 유사한 기기 등의 재료로서 사용하는 것이 생각된다. 또한, 이들의 용도로 사용되는 재료의 표면을 코팅하는 재료로서, 본 발명의 저밀착성 재료가 사용되어도 좋다.

본 발명을 상세히 설명하여 나타내어 왔지만, 이것은 예시를 위한 것일 뿐으로서, 한정으로 취하면 않되고, 발명의 정신과 범위는 첨부한 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이 분명히 이해되어야 할 것이다.

Claims (1)

1. Y₂O₃, Gd₂O₃, Sm₂O₃, Eu₂O₃, Er₂O₃, Yb₂O₃, 및 Lu₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 형면(型面)을 구비한 것을 특징으로 하는 수지 성형용 틀.