專利名稱：粘附性的評價(jià)方法、低粘附性材料及樹脂成形模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及評價(jià)有機(jī)物和部材表面之間的粘附性的粘附性的評價(jià)方法、與有機(jī)物之間的粘附性低的低粘附性材料及模表面由低粘附性材料構(gòu)成的樹脂成形模。
背景技術(shù)：
一直以來，樹脂成形使用傳遞成形法或注塑成形法。這些方法中，使用樹脂成形用金屬模。金屬模中設(shè)有樹脂流路和型腔。通過樹脂流路向型腔內(nèi)注入流動(dòng)性樹脂。該型腔內(nèi)的流動(dòng)性樹脂固化，則形成固化樹脂。其結(jié)果，完成具有固化樹脂的成形體。
前述的流動(dòng)性樹脂使用熱固化性樹脂。此外，金屬模材料使用工具鋼。這種情況下，為了能夠容易地取出成形體，需要降低固化樹脂和金屬模的表面(模表面)之間的粘附性。換言之，需要提高固化樹脂和模表面之間的脫模性。
作為促進(jìn)金屬模和固化樹脂之間的脫離的表面改性材料，可以是對流動(dòng)性樹脂具有良好的不潤濕性、即潤濕性低的聚四氟乙烯或硅橡膠等有機(jī)材料。日本專利特開平7-329099號(hào)公報(bào)(第3頁～第4頁)揭示了使用這些有機(jī)材料的樹脂成形方法。該方法中，首先將前述有機(jī)材料噴涂或涂布在模表面。然后干燥有機(jī)材料。由此，完成在模表面的有機(jī)材料的涂覆。
此外，考慮到對安裝在引線框或印刷基板等上的LSI芯片等片狀電子部件(以下稱“芯片”)進(jìn)行樹脂封固的情況。這種情況下，作為流動(dòng)性樹脂，使用含有由陶瓷構(gòu)成的填料的熱固化性樹脂，例如環(huán)氧樹脂。由于該填料會(huì)磨損模表面，因此使用在模表面形成具有耐磨損性的無機(jī)類高硬度材料的方法。該方法中，例如Cr、TiC或CrN等耐磨損性良好的無機(jī)類高硬度材料通過電鍍、PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)等涂覆在模表面。
此外，日本專利特開2004-25677號(hào)公報(bào)(第5頁～第6頁，

圖1和圖2)中提出了，在由具有三維的連通孔的多孔性材料構(gòu)成的樹脂成形模中，通過這些連通孔，將流動(dòng)性樹脂所含的氣體成分排出到成形模的外部的方法。
然而，如果采用上述的日本專利特開2004-25677號(hào)公報(bào)(第5頁～第6頁，圖1和圖2)中記載的已有技術(shù)，存在以下的問題。
第一，由以往的材料構(gòu)成金屬模的情況下，固化樹脂容易固著在模表面。因此，通常為了易于從金屬模取出固化樹脂，需要定期對模表面進(jìn)行清潔。因此，保養(yǎng)作業(yè)麻煩。
第二，為了從金屬模取出成形體，需要多個(gè)脫模機(jī)構(gòu)。因此，金屬模的體積增大，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
第三，在模表面涂覆聚四氟乙烯或硅橡膠等有機(jī)材料的情況下，這些有機(jī)材料容易因流動(dòng)性樹脂所含的填料而磨損。因此，難以單獨(dú)使用這些有機(jī)材料作為金屬模的表面改性材料。
第四，將Cr、TiC或CrN等耐磨損性良好的無機(jī)類高硬度材料成膜在模表面的情況下，由于這些無機(jī)材料對流動(dòng)性樹脂不具有足夠的不潤濕性，因此固化樹脂和模表面之間的脫模性不充分。此外，由多孔性材料構(gòu)成樹脂成形模的情況下，脫模性良好的材料的選擇范圍窄。
另外，沒有確立評價(jià)脫模性的評價(jià)方法，即評價(jià)固化樹脂對模表面的粘附性的評價(jià)方法，存在由此產(chǎn)生的問題。為了說明該問題，首先說明兩個(gè)設(shè)想的固化樹脂固著于模表面的過程。
第1種過程是由熱固化性樹脂構(gòu)成的流動(dòng)性樹脂所含的硅烷偶聯(lián)劑參與固化樹脂在模表面固著的過程。熱固化性樹脂中添加有硅烷偶聯(lián)劑。硅烷偶聯(lián)劑中含有烷氧基。烷氧基與存在于填料表面的羥基反應(yīng)。由此，生成醇的同時(shí)，烷氧基化學(xué)吸附于填料的表面。因此，在填料的表面形成吸附層。其結(jié)果，由于吸附層，填料與流動(dòng)性樹脂之間的潤濕性提高。
所述化學(xué)吸附不僅發(fā)生在填料的表面，還發(fā)生在模表面的氧化物層的表面。這種情況下，首先大氣中的水分吸附于存在于模表面的氧化物層的表面。由此，在該氧化物層的表面形成羥基。接著，這些羥基與烷氧基反應(yīng)。由此，在氧化物層的表面形成吸附層。其結(jié)果，模表面與流動(dòng)性樹脂之間的潤濕性提高。接著，通過加熱作為流動(dòng)性樹脂的熱固化性樹脂，形成固化樹脂。這時(shí)，由于模表面與流動(dòng)性樹脂之間的潤濕性變高，模表面與固化樹脂之間的固著力增強(qiáng)。
第2種過程是由熱固化性樹脂構(gòu)成的流動(dòng)性樹脂所含的胺類固化劑參與固化樹脂在模表面固著的過程。該過程中，胺類固化劑與氧化物層表面的羥基反應(yīng)，形成胺絡(luò)合物。然后，由于胺絡(luò)合物的存在，氧化物表面的熱固化性樹脂發(fā)生固化。其結(jié)果，氧化物層與熱固化性樹脂通過胺絡(luò)合物牢固地固著。
前述的兩種過程中，固化樹脂和模表面之間的脫模性，更通俗地說，固化樹脂和部材表面之間的粘附性發(fā)生變化。粘附性的變化的物理原因已知可能與表面的凹凸?fàn)顟B(tài)有關(guān)。此外，所述變化的化學(xué)原因已知可能與氫鍵有關(guān)。然而，還沒有確立嚴(yán)密地評價(jià)固化樹脂和部材表面之間的粘附性的方法。因此，以往的粘附性的評價(jià)方法中，由于需要分別制成多種氧化物的試料并進(jìn)行試驗(yàn)，所以存在其操作繁復(fù)的問題。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平7-329099號(hào)公報(bào)(第3頁～第4頁)專利文獻(xiàn)2日本專利特開2004-25677號(hào)公報(bào)(第5頁～第6頁，圖1和圖2)發(fā)明的揭示發(fā)明要解決的課題本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供評價(jià)有機(jī)物和部材表面之間的粘附性的評價(jià)方法。此外，本發(fā)明的目的還在于提供與有機(jī)物之間的粘附性低的低粘附性材料。本發(fā)明的目的還在于提供具有良好的脫模性的樹脂成形模。
解決課題的方法本發(fā)明的粘附性評價(jià)方法是評價(jià)有機(jī)物與存在氧化物的部材表面之間的粘附性的粘附性評價(jià)方法。此外，本發(fā)明的粘附性評價(jià)方法中，基于氧化物所含的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和氧化物所含的離子(包括其金屬陽離子)的離子半徑，確定場強(qiáng)(影響場)的值，通過場強(qiáng)的值對粘附性進(jìn)行評價(jià)。若采用該方法，則可以恰當(dāng)?shù)卦u價(jià)有機(jī)物和部材表面之間的粘附性。
此外，本發(fā)明的低粘附性材料是在前述的粘附性評價(jià)方法中所確定的場強(qiáng)的值在規(guī)定范圍內(nèi)的材料。由此，可以得到對指定物質(zhì)的粘附強(qiáng)度為所需的值的低粘附性材料。
此外，前述的低粘附性材料中，金屬陽離子的價(jià)數(shù)較好為3以上。由此，作為前述的氧化物，由于可以使用不易吸收大氣中的水或二氧化碳等的物質(zhì)、即化學(xué)上穩(wěn)定的物質(zhì)，因此可以長期保持良好的粘附性。
此外，前述的低粘附性材料中，離子較好是包括氧離子，規(guī)定的范圍為大于等于0.50且小于等于0.65。由此，抑制氧化物和熱固化性樹脂牢固地固著。
此外，前述的低粘附性材料中，氧化物較好是多孔質(zhì)材料。由此，可以使低粘附性材料輕量化。
此外，前述的低粘附性材料中，氧化物較好是含有Y2O3。由此，不僅可以容易地獲得低粘附性材料，而且可以降低低粘附性材料的成本。
本發(fā)明的樹脂成形模中，模表面由前述的低粘附性材料構(gòu)成。該樹脂成形模的模表面對樹脂具有良好的脫模性。
此外，上述樹脂成形模中，金屬陽離子的價(jià)數(shù)較好為3以上。由此，可以長期保持前述的良好的脫模性。
此外，本發(fā)明的樹脂成形模中，離子較好是包括氧離子，規(guī)定的范圍為大于等于0.50且小于等于0.65。由此，由于抑制氧化物和熱固化性樹脂牢固地固著，因此模表面與固化樹脂之間的脫模性進(jìn)一步提高。
此外，本發(fā)明的樹脂成形模中，氧化物較好是多孔質(zhì)材料。由此，由于流動(dòng)性樹脂所含的氣體成分從大量的孔排出，抑制在成形體中形成氣孔。此外，通過從模表面的開口噴射壓縮空氣等高壓氣體，可以將成形體從樹脂成形模脫離。此外，可以使樹脂成形模輕量化。
此外，本發(fā)明的樹脂成形模中，氧化物較好是含有Y2O3。由此，可以降低樹脂成形模的成本。
本發(fā)明的上述和其它目的、特征、方式和優(yōu)點(diǎn)，可以由參照附圖理解的本發(fā)明的以下詳細(xì)說明明確。
附圖的簡單說明[圖1]實(shí)施方式1的樹脂成形模的粘附性評價(jià)方法的說明圖，用于說明場強(qiáng)(影響場)和粘附強(qiáng)度(粘著強(qiáng)度、粘附性)的關(guān)系。
實(shí)施方式2的樹脂成形模的截面圖。
變形例的樹脂成形模的截面圖。
實(shí)施方式3的樹脂成形模的模表面附近的放大截面圖。
變形例的樹脂成形模的模表面附近的放大截面圖。
符號(hào)的說明1、10是上模(樹脂成形模)，2是下模，3是高脫模性材料(低粘附性材料)，4是樹脂流路，5是型腔，6是模表面(表面)，7是基板，8是芯片，9是導(dǎo)線，11是成形模主體，12是脫模層，13、17是低粘附性材料，14是基材，15是連通孔，16是開口，18是導(dǎo)電層。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式(實(shí)施方式1)首先，參看圖1，對本發(fā)明的實(shí)施方式1的有機(jī)物與部材表面之間的粘附性評價(jià)方法和低粘附性材料進(jìn)行說明。圖1中，表示了由有機(jī)物構(gòu)成的固化樹脂的粘附性。圖1中，橫軸表示場強(qiáng)(Field Strength)的大小。作為評價(jià)對象的部材中的流動(dòng)性樹脂接觸的部分的表面含有氧化物。氧化物中含有金屬陽離子和離子。
圖1所示的場強(qiáng)是基于前述的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和前述的離子半徑算出的值。此外，圖1中，縱軸(對數(shù)刻度)表示粘著強(qiáng)度(粘附強(qiáng)度Adhesion Strength)的大小。粘附強(qiáng)度為固化樹脂與部材表面之間的粘著強(qiáng)度的測定值。
此外，如圖1所示，場強(qiáng)的值基于式z+/(r++r-)2算出。該式中，z+表示金屬陽離子的價(jià)數(shù)。此外，r+表示金屬陽離子的離子半徑(單位)。此外，r-表示陰離子(具體為氧離子)的離子半徑(單位)。場強(qiáng)的計(jì)算公式除了上述式之外，還可以是基于金屬陽離子的價(jià)數(shù)z和離子半徑r的式子，例如z/r這樣的式子。
此外，前述的粘附強(qiáng)度(粘著強(qiáng)度)通過以下的實(shí)驗(yàn)測定。
首先，制備外徑φ13.585mm的圓柱狀氧化物。接著，對該氧化物的端面進(jìn)行鏡面研磨。然后，將該氧化物嵌入樹脂成形金屬模的筒(φ13.6mm)內(nèi)。接著，在該筒內(nèi)嵌入環(huán)氧類固體樹脂材料。然后，將樹脂成形金屬模合模。接著，固體樹脂材料在施加規(guī)定的壓力(10MPa)的狀態(tài)下，以規(guī)定的溫度加熱。結(jié)果，固體樹脂材料熔融。然后，熔融的固體樹脂材料固化。通過如前述的步驟得到固化樹脂。
接著，進(jìn)行固著前述的固化樹脂和前述的氧化物粘接而成的成形體的拉伸試驗(yàn)。另外，通過將固化樹脂和氧化物的界面發(fā)生剝離時(shí)的拉伸荷重除以該界面的截面積，算出固化樹脂和氧化物之間的粘著強(qiáng)度。
圖1中，分別涉及4種氧化物，即4YSZ(三氧化二釔穩(wěn)定化二氧化鋯)、Al2O3、Y2O3或Sc2O3，對使用前述的式子算出的場強(qiáng)與通過前述的實(shí)驗(yàn)得到的粘附強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行作圖。
為了比較，對經(jīng)鏡面研磨了的工具鋼(SKD-11)的場強(qiáng)與粘附強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行作圖。
此外，4YSZ的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和離子半徑的值使用ZrO2單體的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和離子半徑的值。此外，SKD-11的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和離子半徑的值使用Fe2O3單體的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和離子半徑的值。
由以上的實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可知，如圖1所示，場強(qiáng)與粘附強(qiáng)度的關(guān)系存在極小值。圖1所示的粘附強(qiáng)度表示部材表面存在前述的氧化物時(shí)的固化樹脂(熱固化性樹脂)與該部材表面之間的粘著強(qiáng)度(粘附性)。
此外，由圖1可知，存在于部材表面的氧化物的場強(qiáng)的值在某一特定范圍內(nèi)時(shí)，固化樹脂與該部材表面之間的粘著強(qiáng)度小。認(rèn)為其原因如下。
場強(qiáng)的值在某一特定范圍內(nèi)時(shí)，水分對該氧化物的表面、即部材表面的吸附受到抑制。所以，羥基在部材表面的形成受到抑制。由此，羥基和烷氧基的反應(yīng)受到抑制。因此，部材表面與流動(dòng)性樹脂之間的潤濕性下降。此外，胺類固化劑與羥基的反應(yīng)受到抑制。因此，部材表面的熱固化性樹脂的固化受到抑制。其結(jié)果，抑制氧化物和熱固化性樹脂牢固地固著。
因此認(rèn)為，需要抑制熱固化性樹脂對氧化物的表面、即部材表面的固著的情況下，抑制氧化物表面的羥基的形成即可。為此，需要減小構(gòu)成氧化物的金屬陽離子的路易斯酸點(diǎn)的強(qiáng)度，抑制水分對氧化物表面的吸附(羥基的形成)。此外，還需要減低形成于氧化物表面的羥基的密度。
此外，考慮固化樹脂是否對氧化物的表面、即部材表面易于固著與評價(jià)固化樹脂與該氧化物之間的粘附性是相通的。因此，認(rèn)為可以基于圖1所示的關(guān)系，以以下的方法對固化樹脂與形成于部材表面的氧化物之間的粘附性進(jìn)行評價(jià)。以下的說明中，對固化樹脂與樹脂成形模的模表面之間的粘附性、即脫模性進(jìn)行評價(jià)。
首先，事先確定為了實(shí)現(xiàn)必需的脫模性的粘著強(qiáng)度(粘附性)、即粘著強(qiáng)度的上限值。接著，基于由圖1所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果得到的關(guān)系曲線，將對應(yīng)于該粘著強(qiáng)度的上限值的場強(qiáng)的范圍定為比較基準(zhǔn)值的范圍。接著，算出作為評價(jià)對象的氧化物的場強(qiáng)，比較該計(jì)算值與比較基準(zhǔn)值的范圍。其結(jié)果，若該場強(qiáng)的計(jì)算值在該比較基準(zhǔn)值的范圍內(nèi)，則可以評價(jià)為“該氧化物具備必需的脫模性”。
該評價(jià)中，為了得到必需的脫模性，粘著強(qiáng)度的上限值定為2MPa。此外，由圖1可知，對應(yīng)于2MPa以下的粘著強(qiáng)度的場強(qiáng)值的范圍大致為大于等于0.50且小于等于0.65。所以，場強(qiáng)的比較基準(zhǔn)值確定為大于等于0.50且小于等于0.65。因此，對于圖1所示的氧化物之外的氧化物，若場強(qiáng)的計(jì)算值在大于等于0.50且小于等于0.65的范圍內(nèi)，即可以評價(jià)為“該氧化物具備必需的脫模性”。由此，氧化物是否具有高脫模性、即氧化物是否為低粘附性材料可以不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而僅需基于金屬陽離子的價(jià)數(shù)z+、離子半徑r+和氧離子的離子半徑r-，通過計(jì)算來進(jìn)行判定。此外，也可以基于金屬陽離子的價(jià)數(shù)z和離子半徑r，僅通過計(jì)算來判定氧化物是否具有高脫模性。
此外，較好是使用前述的評價(jià)方法的結(jié)果中具有前述的比較基準(zhǔn)值范圍內(nèi)的場強(qiáng)、而且其所含的金屬陽離子的價(jià)數(shù)在3以上的氧化物作為低粘附性材料。其原因是，如果金屬陽離子的價(jià)數(shù)在3以上，則前述的氧化物在大氣中不易吸收水或二氧化碳等，即為化學(xué)上穩(wěn)定的物質(zhì)。因此，可以容易地選擇具有耐久性的氧化物作為至少構(gòu)成模表面、或者構(gòu)成樹脂成形模整體的低粘附性材料。
此外，由多種氧化物的場強(qiáng)值的計(jì)算結(jié)果可知，具有在大于等于0.50且小于等于0.65的范圍內(nèi)的場強(qiáng)的氧化物有Y2O3(0.58)、Gd2O3(0.56)、Sm2O3(0.55)、Eu2O3(0.55)、Er2O3(0.58)、Yb2O3(0.59)、Lu2O3(0.60)等氧化物。括號(hào)內(nèi)的數(shù)字表示場強(qiáng)的計(jì)算值。
此外，構(gòu)成模表面的材料較好是使用前述的氧化物中的Y2O3、Er2O3或Yb2O3。另外，如果除了低粘附性之外考慮到易獲得性和價(jià)格等方面，作為低粘附性材料最好是Y2O3。
另一方面，氧化物的場強(qiáng)值不在“大于等于0.50且小于等于0.65”的范圍內(nèi)的情況下，則認(rèn)為“該氧化物不適合作為構(gòu)成模表面的低粘附性材料”。其原因如下。
第一，氧化物的場強(qiáng)小于0.50的情況下，存在于模表面的氧化物容易吸收大氣中的水或二氧化碳。此外，由水和二氧化碳與氧化物的反應(yīng)生成的水合物和碳酸鹽穩(wěn)定。因此，由于前述的反應(yīng)，氧化物難以維持其結(jié)構(gòu)。此外，由于在水合物的表面發(fā)生硅烷偶聯(lián)劑或胺類固化劑引起的反應(yīng)，因此顯著促進(jìn)熱固化性樹脂對模表面的固著。
第二，氧化物的場強(qiáng)大于0.65的情況下，不僅存在于模表面的氧化物所含的陽離子與羥基的結(jié)合牢固而且結(jié)合區(qū)域變得密度更高。因此，進(jìn)一步促進(jìn)硅烷偶聯(lián)劑或胺類固化劑引起的、熱固化性樹脂對模表面的固著。
接著，對本實(shí)施方式的低粘附性材料的制造方法進(jìn)行說明。
首先，作為材料，準(zhǔn)備規(guī)定氧化物的粉末，例如Y2O3粉末。接著，使用金屬模以規(guī)定的壓力將前述的Y2O3粉末成形。該步驟中，如果使用適當(dāng)形狀的金屬模，則可制造具有對應(yīng)于樹脂流路和型腔的凹部(參看圖2的樹脂流路4和型腔5)的低粘附性材料。接著，通過冷等靜壓成形(Cold Isostatic Pressing；CIP)，將成形了的Y2O3(混合物)加壓成形。接著，通過規(guī)定的溫度，以規(guī)定的時(shí)間燒結(jié)加壓成形了的Y2O3。由此，得到氧化物Y2O3的燒結(jié)體。此外，為了提高燒結(jié)物的相對密度，可以通過HP(熱壓)或HIP(熱等靜壓成形)進(jìn)行燒結(jié)物的加壓燒結(jié)。
上述的說明中，場強(qiáng)的比較基準(zhǔn)范圍設(shè)定為大于等于0.50且小于等于0.65。但是，該比較基準(zhǔn)值的范圍可以根據(jù)使用低粘附性材料的用途和固化樹脂的特性等進(jìn)行變更。此外，本實(shí)施方式的粘附性評價(jià)方法可以用于評價(jià)固化樹脂之外的有機(jī)物與部材表面之間的粘附性。
(實(shí)施方式2)接著，參看圖2和圖3，對本發(fā)明的實(shí)施方式的樹脂成形模進(jìn)行說明。圖2和圖3分別為本實(shí)施方式的樹脂成形模和其變形例的截面圖，為了便于說明，它們的繪制都進(jìn)行了夸張。此外，本實(shí)施方式中，作為樹脂成形的一個(gè)例子，對用于樹脂封固安裝于基板上的芯片的傳遞成形進(jìn)行說明。
該樹脂封固中，首先將布有導(dǎo)線的芯片收納在型腔中。接著，在合模的狀態(tài)向型腔中填充流動(dòng)性樹脂。然后，通過固化流動(dòng)性樹脂，形成固化樹脂。其結(jié)果，完成具有基板和固化樹脂的成形體(封裝)。
如圖2所示，本實(shí)施方式的樹脂封固模具備上模1和下模2。此外，上模1相當(dāng)于本發(fā)明的樹脂成形模。上模1由本發(fā)明的低粘附性材料(氧化物)構(gòu)成的高脫模性材料3構(gòu)成。
此外，上模1中設(shè)有流動(dòng)性樹脂(未圖示)流動(dòng)的樹脂流路4和填充流動(dòng)性樹脂的型腔5。型腔5和樹脂流路4構(gòu)成凹部。通過樹脂流路4的表面和型腔5的表面構(gòu)成流動(dòng)性樹脂接觸的模表面6。即，高脫模性材料3暴露在模表面6。
另一方面，下模2由工具鋼等構(gòu)成。下模2上承載引線框或印刷基板構(gòu)成的基板7。基板7上安裝芯片8?；?的電極(未圖示)與芯片8的電極(未圖示)通過導(dǎo)線9電氣連接。
接著，對圖2所示的樹脂成形模的動(dòng)作進(jìn)行說明。
首先，在下模2上承載基板7。接著，通過吸附等方法將基板7固定在下模2上。然后，降下上模1。由此，完成上模1和下模2的合模。接著，通過推桿(未圖示)壓入由熱固化性樹脂構(gòu)成、具有一定粘性的流動(dòng)性樹脂。由此，通過樹脂流路4，流動(dòng)性樹脂被注入到型腔5。
接著，通過分別設(shè)置在上模1和下模2的加熱器(未圖示)加熱流動(dòng)性樹脂。其結(jié)果，流動(dòng)性樹脂固化。通過如上述的步驟，形成固化樹脂。接著，升上上模1。由此，完成上模1和下模2的開模。然后，將成形品從樹脂成形模取出。該成形品中，基板7、芯片8和導(dǎo)線9通過固化樹脂被整體地封固。
本實(shí)施方式的樹脂成形模中，接觸流動(dòng)性樹脂的上模1通過由在實(shí)施方式1中所說明的低粘附性材料構(gòu)成的高脫模性材料3構(gòu)成。即，上模1中流動(dòng)性樹脂接觸的模表面6由高脫模性材料3構(gòu)成。此外，高脫模性材料3對固化樹脂具有良好的脫模性。因此，如果采用本實(shí)施方式的樹脂成形模，則不需要脫模(Eject)機(jī)構(gòu)。此外，高脫模性材料3是化學(xué)上穩(wěn)定的物質(zhì)。所以，可以長時(shí)間地保持良好的脫模性。其結(jié)果，可以減低清潔的頻度。此外，由Y2O3等氧化物構(gòu)成的陶瓷具有良好的耐磨損性。所以，將有機(jī)材料涂覆在模表面時(shí)產(chǎn)生的磨損問題得到消除。另外，本實(shí)施方式的樹脂成形模在與將Cr、TiC或CrN等無機(jī)材料成膜在模表面的樹脂成形模的比較中，脫模性更良好。
本實(shí)施方式的樹脂成形模通過在實(shí)施方式1的低粘附性材料上進(jìn)行安裝孔等加工來制造。為了制造精密形狀的模具，可以對實(shí)施方式1的低粘附性材料進(jìn)行采用切削加工的精密加工。
接著，參看圖3，對變形例的樹脂成形模進(jìn)行說明。
本實(shí)施方式的變形例的樹脂成形模具備上模10，代替上模1。上模10通過由以往的樹脂成形模用材料(工具鋼等)構(gòu)成的成形模主體11和設(shè)置在該成形模主體11的表面上的由本發(fā)明的低粘附性材料構(gòu)成的脫模層12構(gòu)成。脫模層12通過公知的方法，例如PVD(物理氣相沉積)、CVD(化學(xué)氣相沉積)、濺射或離子鍍膜等形成。
若采用變形例的樹脂成形模，則因?yàn)橛擅撃?2構(gòu)成模表面6，所以可以獲得與通過圖2所示的樹脂成形模得到的效果同樣的效果。成形模主體11可以不是金屬制材料，而是由陶瓷構(gòu)成。
(實(shí)施方式3)接著，參看圖4和圖5，對實(shí)施方式3的使用低粘附性材料的樹脂成形模和其變形例進(jìn)行說明。圖4和圖5分別為本實(shí)施方式的樹脂成形模的模表面附近和變形例的樹脂成形模的模表面附近的放大截面圖。圖4和圖5分別相當(dāng)于圖2和圖3中符號(hào)A表示部分的放大截面圖。
本實(shí)施方式的樹脂成形模中，圖2所示的上模1或圖3所示的上模10所具有的高脫模性材料3為多孔質(zhì)材料(圖4的低粘附性材料13)。此外，如圖4所示，本實(shí)施方式的低粘附性材料13具備由實(shí)施方式1中所說明的低粘附性材料(氧化物)構(gòu)成的基材14和具有10nm～1000nm的平均孔徑的三維的連通孔15。此外，連通孔15通至模表面6。因此，在模表面6形成具有10nm～1000nm的平均孔徑的多個(gè)開口16。多個(gè)開口16的平均孔徑的大小為讓型腔內(nèi)和流動(dòng)性樹脂所含的氣體充分(包括水蒸氣)通過、但不讓流動(dòng)性樹脂的粒子等除氣體以外的成分通過的程度。
本實(shí)施方式中，作為圖2和圖3所示的高脫模性材料3，使用圖4所示的低粘附性材料13。此外，圖3所示的成形模主體11由具有三維多孔性的材料、即具有多個(gè)三維連通孔的金屬制材料或陶瓷等構(gòu)成。
若采用本實(shí)施方式的樹脂成形模，則除了與實(shí)施方式2的樹脂成形模同樣地，獲得成形體與模表面6之間的脫模性良好而產(chǎn)生的效果之外，還可獲得以下的效果。
第一，由于流動(dòng)性樹脂所含的氣體充分通過連通孔15被排出到樹脂成形模的外部，所以抑制成形體產(chǎn)生氣孔。在將圖2和圖3所示的上模1、10和下模2合模的同時(shí)，或者上模1、10和下模2的合模結(jié)束后，通過對樹脂流路4和型腔5進(jìn)行減壓，該效果進(jìn)一步增大。第二，由于可以從模表面6上的開口16向圖2所示的樹脂流路4內(nèi)和型腔5內(nèi)分別噴射壓縮空氣等，所以成形體可以可靠地從模表面6脫離。第三，可以使低粘附性材料和樹脂成形模輕量化。
接著，對圖5所示的具有低粘附性材料的本實(shí)施方式的變形例的樹脂成形模進(jìn)行說明。圖5所示的變形例的低粘附性材料17在連通孔15的內(nèi)壁形成通過流過電流可發(fā)熱的導(dǎo)電層18。由于通過這樣的低粘附性材料17構(gòu)成樹脂成形模，可以使樹脂成形模自身發(fā)熱。即，通過使用電源直接向低粘附性材料17供給電流，可以使形成于連通孔15的內(nèi)壁的導(dǎo)電層18產(chǎn)生焦耳熱。也可利用低粘附性材料17的導(dǎo)電性，通過電磁感應(yīng)加熱(Induction Heating；IH)使導(dǎo)電層18發(fā)熱。
變形例的樹脂成形模中，作為圖2和圖3中的高脫模性材料3，使用圖5所示的低粘附性材料17。此外，圖3所示的樹脂成形模中，成形模主體11由具有三維的多孔性的材料、即具有多個(gè)三維連通孔的金屬制材料或陶瓷等構(gòu)成。
接著，對具有多孔性和導(dǎo)電性的低粘附性材料17的制造方法進(jìn)行說明。
首先，通過球磨機(jī)以規(guī)定的比例混合氧化物粒子和碳粒子。接著，對由混合的材料構(gòu)成的混合物進(jìn)行振動(dòng)流動(dòng)干燥。然后，通過適當(dāng)?shù)暮Y網(wǎng)，將干燥了的混合物整粒。接著，使用金屬模，將整粒了的混合物成形。然后，通過冷等靜壓成形(Cold Isostatic Pressing；CIP)，將成形了的混合物加壓成形。接著，通過規(guī)定的溫度，以規(guī)定的時(shí)間燒結(jié)加壓成形了的混合物。
本變形例的樹脂成形模中，在燒結(jié)爐內(nèi)的氣氛被減壓了的狀態(tài)下，即所謂真空狀態(tài)下，進(jìn)行混合物的燒結(jié)。接著，從燒結(jié)爐將燒結(jié)了的低粘附性材料17取出。由此，制成既具有所需的形狀、又具有多孔性和導(dǎo)電性的低粘附性材料17。另外，在需要精密的形狀時(shí)，可以利用低粘附性材料17的導(dǎo)電層18，對低粘附性材料17進(jìn)行采用電火花加工等的精密加工。此外，還可以對低粘附性材料17進(jìn)行切削加工。通過如上所述的步驟，完成例如圖2所示的上模1。
若采用上述的低粘附性材料17的制造方法，則在真空狀態(tài)下進(jìn)行混合物的燒結(jié)的步驟中，碳還原反應(yīng)中生成的氣體——CO氣體在燒結(jié)的過程中從混合物排出。由于，CO氣體排出的軌跡在燒結(jié)后的燒結(jié)體、即低粘附性材料17中，呈具有均一且微小孔徑的連通孔15殘留。此外，具有1000nm以下的均一孔徑的連通孔15均一地分散在低粘附性材料17中形成。此外，該連通孔15的內(nèi)壁上，作為導(dǎo)電性物質(zhì)的碳化物以層狀或粒子相連的狀態(tài)生成，該碳化物構(gòu)成導(dǎo)電層18。此外，作為材料的一部分的氧化物中未與碳反應(yīng)的部分被燒結(jié)，成為具有一定強(qiáng)度的燒結(jié)體。該燒結(jié)體成為低粘附性材料17中的骨架部分，即基材14。因此，若采用變形例的樹脂成形模，則具有一定強(qiáng)度的基材14、具有均一孔徑并分散的連通孔15和生成于這些連通孔15的內(nèi)壁的導(dǎo)電層18在同一步驟中形成。
此外，在低粘附性材料17的制造步驟中，可以改變氧化物粒子和碳粒子的混合比例、各材料的粒徑和燒結(jié)條件等。由此，可以改變連通孔15的平均孔徑以及低粘附性材料17的電阻率、通氣度、氣孔率和壓縮強(qiáng)度，因此可以制造不同規(guī)格的低粘附性材料17。
若采用變形例的樹脂成形模，則除了獲得與圖4所示的使用低粘附性材料13的樹脂成形模獲得的效果同樣的效果之外，還可獲得以下的效果。
第一，由于樹脂成形模(圖2和圖3所示的上模1)自身發(fā)熱，所以可以在短時(shí)間內(nèi)，且能耗少地，使樹脂成形模達(dá)到規(guī)定的溫度。因此，可以實(shí)現(xiàn)樹脂成形模的節(jié)能化。
第二，獲得如下的效果。如果進(jìn)行多次樹脂成形，則由有機(jī)物構(gòu)成的成分分別附著在模表面6和連通孔15的內(nèi)壁。由于該附著物，連通孔15會(huì)發(fā)生堵塞。這時(shí)，需要除去該附著物。若采用本實(shí)施方式的樹脂成形模，則通過使樹脂成形模自身發(fā)熱，達(dá)到使附著在模表面6和連通孔15的內(nèi)壁的附著物蒸發(fā)的溫度，可以分解除去該附著物。因此，可以防止連通孔15的阻塞。
此外，變形例的樹脂成形模中，為了不阻塞連通孔15的開口16，可以根據(jù)需要在低粘附性材料17的表面、即模表面6上，形成由玻璃類材料或陶瓷類材料等無機(jī)材料、或者硅酮類樹脂或氟類樹脂等有機(jī)材料構(gòu)成的保護(hù)膜。該保護(hù)膜除了作為絕緣膜的功能之外，還具有保護(hù)模表面6的功能，抑制從低粘附性材料17向其它部材的熱傳導(dǎo)而提高熱作用的效率的功能，和進(jìn)一步提高模表面與固化樹脂之間的脫模性的功能。
前述的實(shí)施方式2和3中，對樹脂封固安裝在基板7上的芯片8時(shí)使用的樹脂成形模進(jìn)行了說明。然而，本發(fā)明的樹脂成形模并不局限于前述的樹脂成形模，可以是像一般的傳遞成形或注塑成形等那樣，使填充在型腔5中的流動(dòng)性樹脂固化而形成成形體時(shí)所使用的樹脂成形模。
此外，實(shí)施方式2和3中，對傳遞成形進(jìn)行了說明。然而，通過本發(fā)明的樹脂成形模進(jìn)行的樹脂成形并不局限于傳遞成形，可以是在將流動(dòng)性樹脂填充在型腔5中并合模后，形成固化樹脂的樹脂成形。
例如，通過灌注將流動(dòng)性樹脂填充在型腔5中的樹脂成形、或者使供給到型腔5中的固體樹脂材料熔融來將流動(dòng)性樹脂填充在型腔5中的樹脂成形中，也可以使用本發(fā)明的樹脂成形模。
此外，實(shí)施方式2和3中，整個(gè)模表面6由高脫模性材料構(gòu)成，但本發(fā)明的樹脂成形模并不局限于該結(jié)構(gòu)，可以只有模表面6的一部分、例如型腔5的頂面(圖的上側(cè)面)由高脫模性材料構(gòu)成。
此外，實(shí)施方式2和3中，本發(fā)明的低粘附性材料用于樹脂成形模的模表面。然而，低粘附性材料并不局限于前述的用途，只要是要求對流動(dòng)性樹脂的粘附性低的部分，可以用作任何部分的材料。具體來說，可以將本發(fā)明的低粘附性材料用于管道等中的流動(dòng)性樹脂接觸的部分的涂覆等。
此外，可以將本發(fā)明的低粘附性材料用于要求對除了流動(dòng)性樹脂和固化樹脂之外的有機(jī)物的低粘附性的部分。例如，可以將本發(fā)明的低粘附性材料用作具有防止由有機(jī)物構(gòu)成的污染物的附著的功能的材料。具體來說，可以用作建筑物的外墻等所使用的建材、浴缸、衛(wèi)生陶器或與之類似的機(jī)械等的材料。此外，本發(fā)明的低粘附性材料還可以用作涂覆這些用途中所使用的材料的表面的材料。
對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明和示例，但完全可以理解，這只是為了例示，并不是限定，發(fā)明的主旨和范圍僅受到所附的權(quán)利要求書的限定。
權(quán)利要求
1.粘附性的評價(jià)方法，所述方法是評價(jià)有機(jī)物與存在氧化物(3、14)的部材表面之間的粘附性的方法，其特征在于，基于所述氧化物(3、14)中所含的金屬陽離子的價(jià)數(shù)和所述氧化物(3、14)中所含的離子的離子半徑，確定場強(qiáng)的值，通過所述場強(qiáng)的值對所述粘附性進(jìn)行評價(jià)。
2.低粘附性材料，其特征在于，權(quán)利要求1所述的粘附性評價(jià)方法中所確定的場強(qiáng)的值在規(guī)定范圍內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的低粘附性材料，其特征還在于，所述金屬陽離子的價(jià)數(shù)在3以上。
4.如權(quán)利要求2所述的低粘附性材料，其特征還在于，所述離子包括氧離子，所述規(guī)定的范圍為大于等于0.50且小于等于0.65。
5.如權(quán)利要求2所述的低粘附性材料，其特征還在于，所述氧化物(3、14)是多孔質(zhì)材料(13、17)。
6.如權(quán)利要求2所述的低粘附性材料，其特征還在于，所述氧化物(3、14)含有Y2O3。
7.樹脂成形模，其特征在于，模表面由權(quán)利要求2所述的低粘附性材料構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的樹脂成形模，其特征還在于，所述金屬陽離子的價(jià)數(shù)在3以上。
9.如權(quán)利要求7所述的樹脂成形模，其特征還在于，所述離子包括氧離子，所述規(guī)定的范圍為大于等于0.50且小于等于0.65。
10.如權(quán)利要求7所述的樹脂成形模，其特征還在于，所述氧化物(3、14)是多孔質(zhì)材料(13、17)。
11.如權(quán)利要求7所述的樹脂成形模，其特征還在于，所述氧化物(3、14)含有Y2O3。
全文摘要
上模(1)中的流動(dòng)性樹脂接觸的模表面(6)上存在氧化物(3)。該氧化物(3)中含有金屬陽離子和離子?；谠摻饘訇栯x子的價(jià)數(shù)和離子的離子半徑，算出場強(qiáng)?；谠谠搱鰪?qiáng)與固化樹脂和模表面(6)之間的粘附強(qiáng)度間成立的指定的關(guān)系，對固化樹脂和模表面(6)之間的脫模性進(jìn)行評價(jià)。由此，確立固化樹脂和模表面(6)之間的脫模性的評價(jià)方法。此外，若采用該評價(jià)方法，則可以容易地提供高脫模性材料(3)。此外，若將該高脫模性材料(3)用于上模(1)的模表面(6)，則可以得到具有良好的脫模性的樹脂成形模。
文檔編號(hào)G01N19/04GK1842403SQ20058000102
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者久野孝希, 前田啟司, 野口欣紀(jì), 北岡諭, 川島直樹, 須田圣一, 吉矢真人, 山口哲央 申請人:東和株式會(huì)社, 財(cái)團(tuán)法人日本精細(xì)陶瓷中心