KR20130018680A - 성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법 - Google Patents

성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

성형체 제조 장치는, 캐비티를 가지는 성형형이 장착된 장치 본체와, 캐비티 내로 분체(粉體)를 공급하는 제1 유로 부재와, 캐비티 내의 분체를 압축하는 상부 펀치면을 가지는 상측 압축 부재와, 상부 펀치면과 함께 분체를 압축하는 하부 펀치면을 가지는 하측 압축 부재와, 이형한 성형체가 배출되는 제2 유로 부재를 구비하고 있다. 그리고, 장치 본체의 상면과, 캐비티를 구분 형성하는 벽면과, 제1 유로 부재의 내주면과, 제2 유로 부재의 내주면과, 상부 펀치면과, 하부 펀치면은, 그 총 표면적의 적어도 80％ 이상이 비금속으로 구성되어 있다.

Description

성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법{DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING MOLDED OBJECTS}
본 발명은, 성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법에 관한 것이다.
수지제의 씰링재에 의해 반도체 칩(반도체 소자)을 피복(씰링)하여 이루어지는 반도체 패키지가 알려져 있다. 반도체 패키지의 씰링재는, 수지제의 성형체를, 예를 들면, 트랜스퍼(transfer) 성형 등에 의해 성형한 것이다. 이 성형체를 제조하는 과정에서는, 그 모재(母材)가 되는 수지 조성물을 타정기(打錠機)로 태블릿 모양(블록 모양)으로 압축 성형하는 것이 행해진다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 타정기에서는, 수지 조성물이 접촉하는 부분은, 통상, 금속제이며, 해당 부분이 마모하여, 금속 분말이 발생하는 경우가 있다. 특허 문헌 1에 기재된 발명은, 상기 금속 분말 등의 분말이 성형체에 부착한 경우, 그 분말을 공기로 날려 버리도록 구성되어 있다.
그렇지만, 특허 문헌 1에 기재된 발명에서는, 공기를 닿게하는 것 만으로는, 성형체에 부착한 분말을 충분히 날려 버릴 수 없다. 이 때문에, 성형체에 분말이 다소라도 잔류해 버린다. 잔류한 분말이 금속 분말이면, 그 성형체는, 금속 분말이 이물로서 혼입한 것으로 되어 버린다. 그리고, 이 성형체를 반도체 패키지의 씰링으로서 이용한 경우, 반도체 칩을 확실히 절연하여 씰링할 수 없어, 혼입한 금속 분말로 반도체 칩에 단락이 발생하는 경우가 있었다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 평11－290806호 공보
본 발명의 목적은, 수지 조성물을 압축 성형하여 성형체를 제조할 때에 해당 성형체에 금속 분말이 혼입하는 것을 확실히 방지할 수 있는 성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
이와 같은 목적은, 하기 (1) ~ (15)의 본 발명에 의해 달성된다.
(1) 성형 재료인 수지 조성물을 압축 성형하는 것에 의해서 성형체를 제조하는 성형체 제조 장치로서,
상기 수지 조성물이 공급되며, 상하 방향으로 개구하는 캐비티(cavity)를 가지는 성형형(成形型)이 적어도 1개 장착되고, 연직축 주위로 회전 가능한 판 모양을 이루는 장치 본체와,
상기 장치 본체가 소정 각도 회전한 제1 위치에서 상기 캐비티 내로 상기 수지 조성물을 공급할 때, 그 공급되는 수지 조성물이 통과하는 유로를 구성하는 관 모양을 이루는 제1 유로 부재와,
상기 장치 본체가 상기 제1 위치로부터 소정 각도 회전한 제2 위치에서 상기 캐비티 내에 그 상측으로부터 삽입되며, 해당 캐비티 내의 상기 수지 조성물을 압축하는 상부 펀치(punch)면을 가지는 상측 압축 부재와,
상기 제2 위치에서 상기 캐비티 내에 그 하측으로부터 삽입되며, 해당 캐비티 내의 상기 수지 조성물을 상기 상부 펀치면과 함께 압축하는 하부 펀치면을 가지는 하측 압축 부재와,
상기 장치 본체가 상기 제2 위치로부터 소정 각도 회전한 제3 위치에서, 상기 수지 조성물이 압축 성형된 상기 성형체를 이형(離型)하고, 해당 이형한 성형체가 상기 캐비티 내로부터 배출되었을 때, 그 배출된 성형체가 통과하는 유로를 구성하는 관 모양을 이루는 제2 유로 부재를 구비하며,
상기 장치 본체의 상면과, 상기 캐비티를 구분 형성하는 벽면과, 상기 제1 유로 부재의 내주면과, 상기 제2 유로 부재의 내주면과, 상기 상부 펀치면과, 상기 하부 펀치면은, 그 총 표면적의 적어도 80％ 이상이 비금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형체 제조 장치.
(2) 상기 비금속은, 세라믹스 또는 수지 재료인 상기 (1)에 기재된 성형체 제조 장치.
(3) 상기 세라믹스는, 산화물계 세라믹스를 포함하는 것인 상기 (2)에 기재된 성형체 제조 장치.
(4) 상기 비금속은, 500gf의 하중에서 측정되는 그 비커스 경도 Hｖ(JIS　Z　2244에 규정)가 1300 이상의 것인 상기 (1) 내지 상기 (3) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(5) 상기 장치 본체의 상면과, 상기 벽면과, 상기 상부 펀치면과, 상기 하부 펀치면을 각각 구성하는 상기 비금속은, 동일한 것인 상기 (1) 내지 상기 (4) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(6) 상기 제1 유로 부재의 내주면과, 상기 제2 유로 부재의 내주면을 각각 구성하는 상기 비금속은, 동일 또는 다른 것인 상기 (1) 내지 상기 (5) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(7) 상기 비금속은, 코팅에 의해 형성된 코팅막으로 되어 있는 상기 (1) 내지 상기 (6) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(8) 상기 코팅막의 두께는, 0.2 ~ 1mm인 상기 (7)에 기재된 성형체 제조 장치.
(9) 상기 캐비티는, 그 형상이 원기둥 모양을 이루는 것인 상기 (1) 내지 상기 (8) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(10) 상기 상부 펀치면과 상기 하부 펀치면은, 각각, 평면 또는 만곡(灣曲)한 오목면으로 구성되어 있는 상기 (1) 내지 상기 (9) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(11) 상기 제1 유로 부재의 내주면과, 상기 제2 유로 부재의 내주면은, 각각, 그 적어도 일부가 하측을 향해 경사하고 있는 상기 (1) 내지 상기 (10) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(12) 상기 캐비티를 구분 형성하는 벽면과, 상기 상부 펀치면과, 상기 하부 펀치면에는, 각각, 미리 이형제가 도포되어 있는 상기 (1) 내지 상기 (11) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(13) 상기 수지 조성물은, 분말 모양을 이루는 것인 상기 (1) 내지 상기 (12) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(14) 상기 성형체는, IC 패키지의 외장부(外裝部)를 구성하는 몰드부로 이루어지는 것인 상기 (1) 내지 상기 (13) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치.
(15) 상기 (1) 내지 상기 (14) 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치를 이용하여, 성형 재료인 수지 조성물을 압축 성형하여 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 수지 조성물을 압축 성형하여 성형체를 제조할 때에 해당 성형체에 금속 분말이 혼입하는 것을 확실히 방지할 수 있는 성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 수지 조성물의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 성형체 제조 장치의 개략 사시도이다.
도 3은 도 2 중의 A－A선 단면도이다.
도 4는 도 2 중의 B－B선 단면도이다.
도 5는 도 2 중의 C－C선 단면도이다.
도 6은 수지 조성물을 이용한 IC 패키지의 부분 단면도이다.
이하, 본 발명의 성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법을 첨부 도면에 나타내는 바람직한 실시 형태에 근거하여 상세하게 설명한다.
도 1은 수지 조성물의 제조 공정을 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 성형체 제조 장치의 개략 사시도, 도 3은 도 2 중의 A－A선 단면도, 도 4는 도 2 중의 B－B선 단면도, 도 5는 도 2 중의 C－C선 단면도, 도 6은 수지 조성물을 이용한 IC 패키지의 부분 단면도이다. 또한, 이하에서는, 설명의 편의상, 도 2 ~ 도 6 중의 위쪽을「상(上)」또는「상부」, 아래쪽을「하(下)」또는「하부」라고 한다.
도 2에 나타내는 본 발명의 성형체 제조 장치(타정 장치, 1)는, 수지 조성물로부터 성형체(Q2)를 제조할 때의 태블릿화 공정에서 사용되는 장치이다. 이 성형체 제조 장치(1)의 설명에 앞서, 우선은, 원재료로부터 수지 조성물을 제조할 때까지의 제조 공정의 전체를 설명한다.
우선, 수지 조성물의 원재료인 각 재료를 준비한다.
원재료는, 수지와, 경화제와, 충전재(미립자)를 가지며, 게다가 필요에 따라서, 경화 촉진제와 커플링제 등을 가지고 있다. 수지로서는, 에폭시 수지가 바람직하다.
에폭시 수지로서는, 예를 들면, 크레졸 노볼락(kresol novolac)형, 비페닐(biphenyl)형, 디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene)형, 트리페놀메탄(triphenolmethane)형, 다방향족환(多芳香族環)형 등을 들 수 있다.
경화제로서는, 예를 들면, 페놀 노볼락(phenol novolac)형, 페놀 아랄킬(phenol aralkyl)형, 트리페놀메탄(triphenolmethane)형, 다방향족환(多芳香族環)형 등을 들 수 있다.
충전재로서는, 예를 들면, 용융 실리카(파쇄(破碎) 모양, 구(球) 모양), 결정 실리카, 알루미나 등을 들 수 있다.
경화 촉진제로서는, 예를 들면, 인 화합물, 아민 화합물 등을 들 수 있다.
커플링제로서는, 예를 들면, 실란(silane) 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 원재료는, 상기 재료 중 소정의 재료가 생략되어 있어도 좋고, 또, 상기 이외의 재료를 포함하고 있어도 괜찮다. 다른 재료로서는, 예를 들면, 착색제, 이형제, 저응력제, 난연제 등을 들 수 있다.
난연제로서는, 예를 들면, 브롬화 에폭시 수지, 산화 안티몬(antimon), 논할로(non-halo)·논안티몬(non-antimon)계 등을 들 수 있다. 논할로·논안티몬계의 난연제로서는, 예를 들면, 유기인(有機燐), 금속 수화물, 질소 함유 수지 등을 들 수 있다.
(미분쇄)
도 1에 나타내는 바와 같이, 원재료 중의 소정의 재료에 대해서는, 우선, 연속식 회전 볼밀(ball-mill) 등의 분쇄 장치에 의해, 소정의 입도 분포가 되도록 분쇄(미분쇄)한다. 이 분쇄하는 원재료로서는, 예를 들면, 수지, 경화제, 촉진제 등의 충전재 이외의 원재료이지만, 충전재의 일부를 더할 수도 있다.
(표면 처리)
원재료 중의 소정의 재료, 예를 들면, 충전재의 전부 또는 일부(잔부)에 대해서는, 표면 처리를 실시할 수 있다. 이 표면 처리로서는, 예를 들면, 충전재의 표면에 커플링제 등을 부착시킨다. 또한, 상기 미분쇄와 표면 처리는, 동시에 행해도 좋고, 또, 어느 일방을 먼저 행해도 괜찮다.
(혼합)
다음에, 혼합 장치에 의해, 상기 각 재료를 완전하게 혼합한다. 이 혼합 장치로서는, 예를 들면, 회전 날개를 가지는 고속 혼합기 등을 이용할 수 있다.
(혼련)
다음에, 혼련 장치에 의해, 상기 혼합된 재료를 혼련한다. 이 혼련 장치로서는, 예를 들면, 1축형 혼련 압출기, 2축형 혼련 압출기 등의 압출 혼련기나 믹싱 롤 등의 롤식 혼련기를 이용할 수 있다.
(탈기)
다음에, 상기 혼련된 재료인 혼련물(수지 조성물)에 대해 탈기를 행한다. 이 탈기는, 예를 들면 혼련 장치의 상기 혼련된 재료를 배출하는 배출구에 접속된 진공 펌프에 의해서 행할 수 있다.
(시트화)
다음에, 상기 탈기된 덩어리 모양의 혼련물을, 성형 장치로 시트 모양으로 성형하여, 시트 모양의 재료(시트재)를 얻는다. 이 성형 장치로서는, 예를 들면, 한 쌍의 롤러를 가지며, 이들의 롤러 사이에서 혼련물을 가압하여 시트 모양으로 성형하는 장치를 이용할 수 있다.
(냉각)
다음에, 냉각 장치에 의해, 상기 시트 모양의 재료를 냉각한다. 이것에 의해, 재료의 분쇄를 용이하고 또한 확실히 행할 수 있다.
(분쇄)
다음에, 분쇄 장치에 의해, 상기 시트재를 소정의 입도 분포가 되도록 분쇄하고, 분말 모양의 재료(이하「분체(粉體, Q1)」라고 함)를 얻는다. 이 분쇄 장치로서는, 예를 들면, 해머식 분쇄기, 나이프식 분쇄기, 핀 밀(pin-mill) 등을 이용할 수 있다.
또한, 과립 모양 또는 분말 모양의 수지 조성물을 얻는 방법으로서는, 상기의 시트화, 냉각, 분쇄 공정을 거치지 않고, 예를 들면, 혼련 장치의 출구에 소경(小徑)을 가지는 다이스(dies)를 설치하여, 다이스로부터 토출되는 용융 상태의 수지 조성물을, 커터 등으로 소정의 길이로 절단하는 것에 의해서 과립 모양의 수지 조성물을 얻는 핫 컷(hot-cut)법을 이용할 수도 있다. 이 경우, 핫 컷법에 의해 과립 모양의 수지 조성물을 얻은 후, 수지 조성물의 온도가 너무 내리기 전에 탈기를 행하는 것이 바람직하다.
(태블릿화)
다음에, 성형체 제조 장치(1)를 이용하는 것에 의해, 다량의 분체(Q1)를 압축 성형하여 성형체(Q2)를 용이하고 또한 확실히 얻는다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 이 성형체(Q2)는, 예를 들면, 반도체 칩(IC 칩, 901)의 피복(씰링)에 이용되어, 반도체 패키지(IC 패키지, 900)의 외장부(外裝部)를 구성하는 몰드부(902)가 되는 것이다. 이 몰드부(902)에 의해, 반도체 칩(901)을 보호할 수 있다. 또한, 수지 조성물로 반도체 칩(901)을 피복하려면, 수지 조성물을, 예를 들면 트랜스퍼 성형 등에 의해 성형하고, 씰링재로서 반도체 칩(901)을 피복하는 방법을 들 수 있다. 도 6에 나타내는 구성의 반도체 패키지(900)는, 복수의 리드 프레임(903)이 몰드부(902)로부터 돌출하고 있으며, 각 리드 프레임(903)이 각각, 예를 들면 금 등과 같은 도전성을 가지는 금속 재료로 구성된 와이어(904)를 매개로, 반도체 칩(901)과 전기적으로 접속된 것으로 되어 있다.
다음에, 성형체 제조 장치(1)에 대해서 설명한다.
도 2에 나타내는 성형체 제조 장치(1)는, 본 발명의 성형체의 제조 방법을 실행할 때, 즉, 성형 재료인 분체(Q1, 수지 조성물)를 압축 성형하는 것에 의해서 성형체(Q2)를 제조할 때에 이용되는 장치이다.
성형체 제조 장치(1)는, 장치 본체(2)와, 장치 본체(2)에 장착되는 복수(도 2에 나타내는 구성에서는 8개)의 성형형(成形型, 3)과, 성형형(3)을 향하는 분체(Q1)가 통과하는 유로를 구성하는 제1 유로 부재(4)와, 성형형(3) 내의 분체(Q1)를 압축하는 상측 압축 부재(5)와, 상측 압축 부재(5)와 함께 성형형(3) 내의 분체(Q1)를 압축하는 하측 압축 부재(6)와, 압축 성형된 성형체(Q2)가 통과하는 유로를 구성하는 제2 유로 부재(7)를 구비하고 있다. 이하, 각 부의 구성에 대해서 설명한다.
장치 본체(2)는, 그 전체 형상이 원판 모양을 이루는 것이다. 장치 본체(2)는, 그 중심축(21)이 연직 방향과 평행이 되는 자세로 성형체 제조 장치(1)에 설치되어 있다. 그리고, 장치 본체(2)는, 중심축(21, 연직축) 주위로 회전할 수 있다. 또한, 장치 본체(2)는, 예를 들면 톱니 기어와 모터를 가지며, 해당 장치 본체(2)를 회전시키는 회전 기구(도시하지 않음)가 연결되어 있다.
이 장치 본체(2)는, 8개의 성형형(3)이 각각 장착, 고정되는 장착부(22)를 가지고 있다. 이들의 장착부(22)는, 장치 본체(2)의 중심축(21) 주위로 등(等)각도 간격으로 배치되어 있다. 또, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 장착부(22)는, 각각, 장치 본체(2)의 상면(23)에 개구한 오목부로 구성되어 있다. 이 오목부의 형상은, 성형형(3)의 외형 형상에 대응한 형상, 즉, 도시한 구성에서는 원기둥 모양으로 되어 있다.
8개의 성형형(3)은, 서로 동일한 구성이기 때문에, 이하, 1개의 성형형(3)에 대해서 설명한다.
도 2 ~ 도 4에 나타내는 바와 같이, 성형형(3)은, 상하 방향으로 개구하는 원통 모양을 이루며, 그 중공부가 캐비티(cavity, 31)가 되는 부재이다. 캐비티(31)의 형상이 원기둥 모양을 이루고 있다. 이 캐비티(31)에 분체(Q1)를 공급하여 (충전하여), 해당 분체(Q1)가 압축 성형되면, 원기둥 모양의 성형체(Q2)를 얻을 수 있다(도 1 참조). 성형체(Q2)가 이와 같은 간단한 형상을 이루고 있는 것에 의해, 해당 성형체(Q2)는, 파손하기 어려운 것이 된다.
또, 성형형(3)의 캐비티(31)를 구분 형성하는 내주면(벽면, 32)은, 그 횡단면 형상이 원형이 된다. 이것에 의해, 예를 들면, 내주면(32)에 이형제를 도포할 때, 그 도포 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또, 내주면(32) 전체에 이형제를 확실히 도포할 수 있다. 내주면(32)에 이형제를 미리 도포하는 것에 의해서, 성형체(Q2)의 이형을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 이형제로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 오르가노폴리실록산(organopolysiloxane) 등의 실리콘계 이형제, 폴리테트라플루오르에틸렌(polytetrafluoroethylene) 등의 불소계 이형제, 폴리비닐알코올 등의 알코올계 이형제, 파라핀(paraffin), 고급 지방산, 고급 지방산 금속염, 에스테르계 왁스, 폴리오레핀(polyolefin)계 왁스, 폴리에틸렌, 산화 폴리에틸렌 등의 왁스류 등을 들 수 있으며, 이들 중 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.
도 2, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상측 압축 부재(5)는, 성형형(3)의 캐비티(31) 내의 분체(Q1)를 압축하는, 길이가 긴 원기둥 모양을 이루는 부재이다.
상측 압축 부재(5)는, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 상측 압축 부재(5)를 캐비티(31) 내에 그 상측으로부터 삽입할 수 있으며, 그 반대로 캐비티(31) 내로부터 빼낼 수 있다. 또한, 상측 압축 부재(5)를 이동시키는 상기 이동 기구로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 유압 실린더 등을 가지는 구성의 것으로 할 수 있다.
또, 상측 압축 부재(5)는, 그 캐비티(31) 내에 삽입되는 삽입부(51)의 외경(外徑)이, 성형형(3)의 내경(內徑)보다 약간 작다. 삽입부(51)의 하면은, 분체(Q1)를 상측으로부터 압축하는 상부 펀치면(압축면, 52)을 구성하고 있다(도 4 참조). 상부 펀치면(52)은, 평면 모양을 이루고 있다. 상부 펀치면(52)이 이와 같은 간단한 형상을 이루고 있는 것에 의해, 예를 들면, 상부 펀치면(52)에 이형제를 도포할 때, 그 도포 작업을 용이하게 행할 수 있고, 또, 상부 펀치면(52) 전체에 이형제를 확실히 도포할 수 있다. 상부 펀치면(52)에 이형제를 미리 도포하는 것에 의해서, 성형체(Q2)의 이형을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 상부 펀치면(52)은 성형체(Q2)의 형상에도 의하지만 반드시 평면일 필요는 없다.
도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 하측 압축 부재(6)는, 상측 압축 부재(5)와 함께, 성형형(3)의 캐비티(31) 내의 분체(Q1)를 압축하는, 길이가 긴 원기둥 모양을 이루는 부재이다.
하측 압축 부재(6)는, 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 이것에 의해, 하측 압축 부재(6)를 캐비티(31) 내에 그 하측으로부터 삽입할 수 있고, 그 삽입 깊이를 변경할 수 있다(도 3, 도 4 참조). 또한, 하측 압축 부재(6)를 이동시키는 상기 이동 기구로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 유압 실린더 등을 가지는 구성의 것으로 할 수 있다.
또, 하측 압축 부재(6)는, 그 캐비티(31) 내에 삽입되는 삽입부(61)의 외경이, 성형형(3)의 내경보다 약간 작다. 삽입부(61)의 상면은, 분체(Q1)를 하측으로부터 압축하는 하부 펀치면(압축면, 62)을 구성하고 있다(도 4 참조). 하부 펀치면(62)은, 평면 모양을 이루고 있다. 하부 펀치면(62)이 이와 같은 간단한 형상을 이루고 있는 것에 의해, 예를 들면, 하부 펀치면(62)에 이형제를 도포할 때, 그 도포 작업을 용이하게 실시할 수 있고, 또, 하부 펀치면(62) 전체에 이형제를 확실히 도포할 수 있다. 하부 펀치면(62)에 이형제를 미리 도포하는 것에 의해서, 성형체(Q2)의 이형을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 하부 펀치면(62)은 성형체(Q2)의 형상에도 의하지만 반드시 평면일 필요는 없다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 유로 부재(4)는, 1개의 성형형(3)의 캐비티(31) 내로 분체(Q1)를 공급할 때에 이용되는 부재이다. 제1 유로 부재(4)는, 횡단면 형상이 원형인 관모양체로 구성되며, 그 내부 빈 공간부를, 캐비티(31) 내로 공급되는 분체(Q1)가 통과할 수 있다.
제1 유로 부재(4)는, 하부를 향하여 개구하는 개구부를 가지며, 그 개구부가 분체(Q1)를 배출하는 배출구(41)로서 기능을 한다. 배출구(41)의 하부에 성형형(3)이 위치했을 때에, 분체(Q1)는, 배출구(41)로부터 배출되어, 성형형(3)의 캐비티(31) 내로 공급된다.
또, 제1 유로 부재(4)는, 그 길이 방향의 도중(途中)이 경사진 경사부(42)를 가지고 있다. 이 경사부(42)에서는, 제1 유로 부재(4)의 내주면(43)의 일부가 하부를 향해 경사져 있어, 분체(Q1)가 용이하게 아래로 흐를 수 있다. 이것에 의해, 성형형(3)에 분체(Q1)를 신속히 공급할 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제2 유로 부재(7)는, 장치 본체(2)의 원주 방향으로 제1 유로 부재(4)와 다른 위치에 설치되어 있다. 제2 유로 부재(7)는, 성형형(3)의 캐비티(31) 내로부터 배출된 성형체(Q2)가 통과하는 것이다. 이 제2 유로 부재(7)는, 횡단면 형상이 반원형인 관모양체로 구성되어 있다.
또, 도 5에 나타내는 바와 같이, 제2 유로 부재(7)는, 그 전체(내주면(71))가 하부를 향해 경사져 있다. 이것에 의해, 성형체(Q2)가 용이하게 아래로 흐를 수 있고, 따라서, 신속히 회수된다. 또한, 회수처에는, 예를 들면, 복수의 성형체(Q2)를 수납하는 수납 트레이(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 이것에 의해, 얻어진 복수의 성형체(Q2)를 일괄하여 반송할 수 있다.
다음에, 성형체 제조 장치(1)의 동작, 즉, 각 성형형(3)에서 각각 성형체(Q2)가 성형될 때까지에 대해 설명한다. 여기에서는, 이해를 용이하게 하기 위해서, 8개의 성형형(3) 중, 대표적으로, 도 2에 나타내는 상태에서 제1 유로 부재(4)의 배출구(41)의 바로 아래에 위치하고 있는「성형형(3a1)」에서 성형되는 성형체(Q2)에 주목하여 설명한다.
장치 본체(2)가 초기 상태로부터 반시계 방향으로 소정 각도 회전하면, 이 위치(이하「제1 위치」라고 함)에서, 성형형(3a1)은, 제1 유로 부재(4)의 배출구(41)의 바로 아래에 위치한다(도 2, 도 3 참조). 제1 위치에서는, 제1 유로 부재(4)로부터 성형형(3a1)으로 분체(Q1)가 공급, 충전된다. 이 공급은, 분체(Q1)가 성형형(3a1)의 캐비티(31)로부터 넘치는 정도로 되며(도 3 참조), 그 넘친 여분의 부분(Q1')은, 분체(Q1)가 압축 성형되기 전에 제거된다. 이것에 의해, 분체(Q1)가 과부족 없이, 즉, 일정량 충전된다. 또한, 여분의 부분(Q1')의 제거는, 예를 들면, 스크레이퍼(scraper) 등을 이용하여 행할 수 있다.
다음에, 장치 본체(2)가 제1 위치로부터 반시계 방향으로 소정 각도(도 2 중에서는 45°) 회전하면, 성형형(3a1)이 제1 유로 부재(4)로부터 퇴피(退避)한다. 이 제1 위치로부터 이동하여 온 성형형(3a1)을「성형형(3a2)」이라고 부르기로 한다. 그리고, 이 퇴피 위치(이하「제2 위치」라고 함)에서는, 성형형(3a2)이 상측 압축 부재(5)의 바로 아래에 배치된다. 그 후, 도 4에 나타내는 바와 같이, 상측 압축 부재(5)가 하강하고, 하측 압축 부재(6)가 상승하는 것에 의해서, 상측 압축 부재(5) 상부 펀치면(52)과 하측 압축 부재(6)의 하부 펀치면(62)과의 사이에서, 캐비티(31) 내의 분체(Q1)가 압축된다. 이 압축 상태는, 장치 본체(2)가 후술하는 제3 위치로 올 때까지 유지된다. 그리고, 그 사이에 분체(Q1)가 압축 성형되어 굳어져, 성형체(Q2)가 된다.
다음에, 장치 본체(2)가 제2 위치로부터 반시계 방향으로 소정 각도(도 2 중에서는 135°) 회전한다. 이 제2 위치로부터 이동하여 온 성형형(3a2)을「성형형(3a3)」이라고 부르기로 한다. 그리고, 이 회전 후의 위치(이하「제3 위치」라고 함)에서, 상측 압축 부재(5)가 상승하고, 그 이동량 보다도 작은 이동량으로 하측 압축 부재(6)가 더 상승하면, 성형형(3a3)으로부터 성형체(Q2)가 이형(離型)한다. 그리고, 성형체(Q2)는, 이형하면서, 제2 유로 부재(7)로 향하게 되고, 해당 제2 유로 부재(7)를 통과하여 성형체 제조 장치(1) 외부에 배출된다(도 5 참조). 또한, 성형체(Q2)의 유로 부재(7)로의 이동은, 예를 들면, 스크레이퍼 등을 이용하여 행할 수 있다.
그런데, 성형체 제조 장치(1)에서는, 이하의 부분이 각각 비금속으로 구성되어 있다.
■ 장치 본체(2)의 상면(23)
■ 성형형(3)의 내주면(32)
■ 상측 압축 부재(5)의 상부 펀치면(52)
■ 하측 압축 부재(6)의 하부 펀치면(62)
■ 제1 유로 부재(4)의 내주면(43)
■ 제2 유로 부재(7)의 내주면(71)
그리고, 비금속은, 상기 각 면의 총 표면적의 적어도 80％ 이상을 차지하고 있으며, 100％를 차지하고 있는 것이 바람직하다.
또, 비금속화는 상기 각 면에 더하여 앞서 예시된 스크레이퍼 표면 등도 비금속화 되어 있는 것이 바람직하다.
도 3 ~ 도 5에 나타내는 바와 같이, 장치 본체(2)의 상면(23), 성형형(3)의 내주면(32), 상측 압축 부재(5)의 상부 펀치면(52), 하측 압축 부재(6)의 하부 펀치면(62), 제1 유로 부재(4)의 내주면(43), 제2 유로 부재(7)의 내주면(71)은, 각각, 분체(Q1) 또는 성형체(Q2)가 접촉하는 부분(이하 이들의 부분을 일괄하여「접촉부(10)」라고 함)으로 되어 있다.
이와 같이 접촉부(10)가 비금속으로 구성되어 있는 것에 의해, 분체(Q1)로부터 성형체(Q2)를 제조하는 과정에서, 분체(Q1)나 성형체(Q2)가 접촉부(10)와 접촉하여, 이들의 사이에 마찰이 생기고, 접촉부(10)가 마모하여 일부가 깎인다고 해도, 그 깎인 것은, 당연히 비금속이다. 이것에 대해, 예를 들면 접촉부(10)가 금속제인 경우에는, 성형체(Q2)를 제조할 때에, 전술한 바와 같은 마모에 의해, 해당 접촉부(10)로부터 금속 분말이 생기고, 그 금속 분말이 혼입한 성형체(Q2)가 되어 버린다. 그렇지만, 성형체 제조 장치(1)에서는, 이와 같은 금속 분말이 성형체(Q2)에 혼입하는 것을 확실히 방지할 수 있다(금속 증가율에서 1.0wtppm 이하, 바람직하게는 0.1wtppm 이하). 또, 상기 깎인 비금속이 성형체(Q2)에 혼입해도, 그 성형체(Q2)는, 반도체 패키지(900)의 몰드부(902)에 사용하는데 충분히 견딜 수 있는 것이다.
또한, 비금속으로서는, 세라믹스 또는 수지 재료를 들 수 있으며, 특히, 세라믹스가 바람직하다. 이 세라믹스로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 알루미나, 실리카, 티타니아(titania), 지르코니아(zirconia), 이트리아(yttria), 인산 칼슘 등의 산화물 세라믹스, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 티탄, 질화 붕소 등의 질화물 세라믹스, 텅스텐 카바이드 등의 탄화물계 세라믹스, 혹은, 이들 중의 2 이상을 임의로 조합한 복합 세라믹스를 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 산화물계 세라믹스를 포함하는 것인 것이 바람직하다. 접촉부(10)를 구성하는 세라믹스로서 산화물계 세라믹스를 이용하는 것에 의해, 내마모성이 뛰어난 접촉부(10)가 된다.
접촉부(10)를 구성하는 산화계 세라믹스로서, 500gf의 하중에서 측정되는 상기 세라믹스(비금속)의 비커스 경도 Hｖ(JIS　Z　2244에 규정)는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 1300 이상인 것이 바람직하며, 1500 ~ 1700인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 보다 내마모성에 뛰어난 접촉부(10)가 된다. 상기 수치 범위의 비커스 경도 Hｖ를 가지는 산화계 세라믹스로서는, 예를 들면, 지르코니아나 순도가 높은 알루미나 등을 들 수 있다.
그리고, 장치 본체(2)의 상면(23)을 세라믹스로 구성하는 경우에는, 그 구성하고 싶은 부분에 세라믹스로 코팅을 실시하여, 코팅막(24)을 형성할 수 있다(도 3, 도 4 참조). 이것과 마찬가지로, 성형형(3)의 내주면(32)을 세라믹스로 구성하는 경우에는, 그 구성하고 싶은 부분에 코팅막(33)을 형성할 수 있다(도 3, 도 4 참조). 상측 압축 부재(5)의 상부 펀치면(52)에서 구성하는 경우에는, 그 구성하고 싶은 부분에 코팅막(53)을 형성할 수 있다(도 4 참조). 하측 압축 부재(6)의 하부 펀치면(62)에서 구성하는 경우에는, 그 구성하고 싶은 부분에 코팅막(63)을 형성할 수 있다(도 3, 도 4 참조). 제1 유로 부재(4)의 내주면(43)에서 구성하는 경우에는, 그 구성하고 싶은 부분에 코팅막(44)을 형성할 수 있다(도 3 참조). 제2 유로 부재(7)의 내주면(71)에서 구성하는 경우에는, 그 구성하고 싶은 부분에 코팅막(72)을 형성할 수 있다(도 5 참조). 또, 이들의 경우, 각 부재의 코팅막이 형성되어 있는 부분 이외의 부분은, 예를 들면, 금속 재료로 구성할 수 있다. 또, 세라믹스의 코팅막을 형성하는 것 외에, 장치 본체(2), 성형형(3), 상측 압축 부재(5), 하측 압축 부재(6), 제1 유로 부재(4), 제2 유로 부재(7)를 각각, 그 전체를 세라믹스 등의 비금속으로 구성할 수도 있다.
이와 같은 구성에 의해, 접촉부(10)가 용이하고 또한 확실히 세라믹스로 구성된 것이 된다.
또한, 코팅막(24, 33, 53, 63, 44 및 72)의 두께는, 각각, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 0.2 ~ 1mm인 것이 바람직하며, 0.3 ~ 0.5mm인 것이 보다 바람직하다. 또, 각 막의 두께는, 동일해도 좋고, 달라도 괜찮다. 각 막의 두께가 동일한 경우에는, 예를 들면, 해당 각 막을 형성하는 형성 장치의 설정 조건을 동일한 것으로 할 수 있어, 막 형성이 용이해진다. 마모의 정도를 고려하여, 부하가 걸리는 면, 예를 들면 상부 펀치면(52)의 코팅막(53)이나 하부 펀치면(62)의 코팅막(63)을 다른 코팅막(24, 33, 44) 보다도 두껍게 하는 등, 마모의 정도에 따른 막두께로 할 수도 있다. 이것에 의해, 코팅막(53, 63)의 강도를 확보하거나, 부재 교환 등의 유지 보수를 필요로 할 때까지의 시간을 길게 하거나 할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또, 장치 본체(2)의 코팅막(24, 상면(23))과, 성형형(3)의 코팅막(33, 내주면(32))과, 상측 압축 부재(5)의 코팅막(53, 상부 펀치면(52))과, 하측 압축 부재(6)의 코팅막(63, 하부 펀치면(62))을 각각 구성하는 세라믹스(비금속)는, 동일한 것, 예를 들면, 지르코니아인 것이 바람직하다. 지르코니아는, 세라믹 중에서도 파괴 인성에 뛰어난 것이기 때문에, 상기 각 면과 같이 회전 및／또는 슬라이딩 하는 부분에 지르코니아를 사용하는 것에 의해서, 코팅막의 파손을 방지할 수 있다고 하는 이점이 있다.
또, 성형형(3)의 코팅막(33)과, 상측 압축 부재(5)의 코팅막(53)과, 하측 압축 부재(6)의 코팅막(63)이 각각 세라믹스로 구성되어 있는 경우, 각 표면에 각각 미소(微小)한 요철을 형성해도 좋다. 이 미소한 요철에서 상기 이형제가 유지되어, 이형제 도포 1회당의 도포량을 비교적 적은 것으로 할 수 있고, 또, 성형체 제조 장치(1)의 사용 도중에서의 이형제의 도포 회수도 비교적 적은 것으로 할 수 있다.
또, 제1 유로 부재(4)의 코팅막(44, 내주면(43))과, 제2 유로 부재(7)의 코팅막(72, 내주면(71))을 각각 구성하는 비금속은, 동일 또는 다른 것이다. 구성 재료가 동일한 것인 경우로서, 예를 들면, 강도, 마모의 마진(margin)을 높인다고 하는 관점에서, 코팅막(44) 및 코팅막(72)을 아울러 지르코니아로 구성된 것으로 할 수 있다. 한편, 구성 재료가 다른 경우로서는, 막에 접촉하는 부하에 따른 막 소재를 선택할 수 있어, 예를 들면, 코팅막(44)이 지르코니아로 구성되어, 코팅막(72)이 나일론으로 구성된 것 등으로 할 수 있다. 또, 사양에 의해서 적절히 재질을 선택할 수도 있다. 또, 구성 재료를 다른 것으로 하는 경우에는, 파우더의 부착, 막힘의 저감, 혹은 설비의 경량화 등에 의해 작업성을 용이한 것으로 할 수 있다고 하는 이점도 있다.
이상, 본 발명의 성형체 제조 장치 및 성형체의 제조 방법을 도시한 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은, 이것에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 성형체 제조 장치를 구성하는 각 부는, 동일한 기능을 발휘할 수 있는 임의의 구성의 것과 치환할 수 있다. 또, 임의의 구성물이 부가되어 있어도 괜찮다.
또, 본 발명의 성형체 제조 장치에서는, 장치 본체에 장착되는 성형형의 설치 개수는, 도시한 구성에서는 8개이지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 또는 9개 이상이어도 괜찮다.
또, 본 발명의 성형체 제조 장치에서는, 상측 압축 부재의 상부 펀치면 및 하측 압축 부재의 하부 펀치면은, 각각, 도시한 구성에서는 평면으로 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 만곡한 오목면으로 구성되어 있어도 괜찮다. 이 경우, 상부 펀치면 및 하부 펀치면 중, 쌍방이 만곡한 오목면으로 구성되어 있어도 괜찮고, 일방이 평면으로 구성되고, 타방이 만곡한 오목면으로 구성되어 있어도 괜찮다.
또, 상측 압축 부재, 하측 압축 부재와 성형형의 크기(즉 성형체(Q2)의 사이즈)는 변경 가능(탈착 가능)한 구조라도 괜찮다.
또, 본 발명의 성형체 제조 장치에서는, 제1 유로 부재는, 도시한 구성에서는 횡단면 형상이 원형을 이루는 관모양체로 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 제2 유로 부재와 같이, 횡단면 형상이 반원형을 이루는 관모양체로 구성되어 있어도 괜찮다.
또, 본 발명의 성형체 제조 장치에서는, 제2 유로 부재는, 도시한 구성에서는 횡단면 형상이 반원형을 이루는 관모양체로 구성되어 있지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, 제1 유로 부재와 같이, 횡단면 형상이 원형을 이루는 관모양체로 구성되어 있어도 괜찮다.
[산업상의 이용 가능성]
본 발명에 의하면, 수지 조성물 또는 성형체가 접촉하는 부분(이하 이 부분을「접촉부」라고 함)이 비금속으로 확실히 구성된다. 그리고, 수지 조성물을 압축 성형하여 성형체를 제조할 때에, 수지 조성물이나 성형체가 접촉부와 접촉하여, 이들의 사이에 마찰이 생겨, 접촉부가 마모하여 일부가 깎인다고 해도, 그 깎인 것은, 당연히 비금속이다. 이것에 대해, 예를 들면 접촉부가 금속제인 경우에는, 성형체를 제조할 때에, 전술한 바와 같은 마모에 의해, 해당 접촉부로부터 금속 분말이 생겨, 그 금속 분말이 혼입한 성형체가 되어 버린다. 그렇지만, 본 발명에서는, 이와 같은 금속 분말이 성형체에 혼입하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 산업상의 이용 가능성을 가진다.

Claims (15)

  1. 성형 재료인 수지 조성물을 압축 성형하는 것에 의해서 성형체를 제조하는 성형체 제조 장치로서,
    상기 수지 조성물이 공급되며, 상하 방향으로 개구하는 캐비티(cavity)를 가지는 성형형(成形型)이 적어도 1개 장착되고, 연직축 주위로 회전 가능한 판 모양을 이루는 장치 본체와,
    상기 장치 본체가 소정 각도 회전한 제1 위치에서 상기 캐비티 내로 상기 수지 조성물을 공급할 때, 그 공급되는 수지 조성물이 통과하는 유로를 구성하는 관 모양을 이루는 제1 유로 부재와,
    상기 장치 본체가 상기 제1 위치로부터 소정 각도 회전한 제2 위치에서 상기 캐비티 내에 그 상측으로부터 삽입되며, 해당 캐비티 내의 상기 수지 조성물을 압축하는 상부 펀치(punch)면을 가지는 상측 압축 부재와,
    상기 제2 위치에서 상기 캐비티 내에 그 하측으로부터 삽입되며, 해당 캐비티 내의 상기 수지 조성물을 상기 상부 펀치면과 함께 압축하는 하부 펀치면을 가지는 하측 압축 부재와,
    상기 장치 본체가 상기 제2 위치로부터 소정 각도 회전한 제3 위치에서, 상기 수지 조성물이 압축 성형된 상기 성형체를 이형(離型)하고, 해당 이형한 성형체가 상기 캐비티 내로부터 배출되었을 때, 그 배출된 성형체가 통과하는 유로를 구성하는 관 모양을 이루는 제2 유로 부재를 구비하며,
    상기 장치 본체의 상면과, 상기 캐비티를 구분 형성하는 벽면과, 상기 제1 유로 부재의 내주면과, 상기 제2 유로 부재의 내주면과, 상기 상부 펀치면과, 상기 하부 펀치면은, 그 총 표면적의 적어도 80％ 이상이 비금속으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 성형체 제조 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비금속은, 세라믹스 또는 수지 재료인 성형체 제조 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 세라믹스는, 산화물계 세라믹스를 포함하는 것인 성형체 제조 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 있어서,
    상기 비금속은, 500gf의 하중에서 측정되는 그 비커스 경도 Hｖ(JIS　Z　2244에 규정)가 1300 이상의 것인 성형체 제조 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 장치 본체의 상면과, 상기 벽면과, 상기 상부 펀치면과, 상기 하부 펀치면을 각각 구성하는 상기 비금속은, 동일한 것인 성형체 제조 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 유로 부재의 내주면과, 상기 제2 유로 부재의 내주면을 각각 구성하는 상기 비금속은, 동일 또는 다른 것인 성형체 제조 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 하나에 있어서,
    상기 비금속은, 코팅에 의해 형성된 코팅막으로 되어 있는 성형체 제조 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 코팅막의 두께는, 0.2 ~ 1mm인 성형체 제조 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 하나에 있어서,
    상기 캐비티는, 그 형상이 원기둥 모양을 이루는 것인 성형체 제조 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 하나에 있어서,
    상기 상부 펀치면과 상기 하부 펀치면은, 각각, 평면 또는 만곡(灣曲)인 오목면으로 구성되어 있는 성형체 제조 장치.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 하나에 있어서,
    상기 제1 유로 부재의 내주면과, 상기 제2 유로 부재의 내주면은, 각각, 그 적어도 일부가 하측을 향해 경사져 있는 성형체 제조 장치.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 하나에 있어서,
    상기 캐비티를 구분 형성하는 벽면과, 상기 상부 펀치면과, 상기 하부 펀치면에는, 각각, 미리 이형제가 도포되어 있는 성형체 제조 장치.
  13. 청구항 1 내지 청구항 12 중 어느 하나에 있어서,
    상기 수지 조성물은, 분말 모양을 이루는 것인 성형체 제조 장치.
  14. 청구항 1 내지 청구항 13 중 어느 하나에 있어서,
    상기 성형체는, IC 패키지의 외장부(外裝部)를 구성하는 몰드부로 이루어지는 것인 성형체 제조 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 하나에 기재된 성형체 제조 장치를 이용하여, 성형 재료인 수지 조성물을 압축 성형하여 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 성형체의 제조 방법.
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