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技術 導電性多孔質材料、その材料からなる樹脂成形型、及びその材料の製造方法

出願人 TOWA株式会社一般財団法人ファインセラミックスセンター
発明者 久野孝希前田啓司野口欣紀北岡諭川島直樹
出願日 2004年2月9日 (16年10ヶ月経過) 出願番号 2004-031678
公開日 2005年8月18日 (15年4ヶ月経過) 公開番号 2005-219985
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 多孔質人造石または多孔質セラミック製品 酸化物セラミックスの組成2
主要キーワード 高圧ガス供給源 固定用ブロック ガス透過装置 樹脂成形型 流動性樹脂 導電性ホウ化物 セラミックス系材料 各連通孔
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課題

多孔質材料からなる樹脂成形型で、連通孔目詰まりを生じさせる付着物の除去が困難なこと、省エネルギー化が困難なこと、及び、樹脂成形の効率が低下すること。

解決手段

焼結体からなる基材2と、基材2に形成され微小な径を持ち気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔3と、連通孔3の内壁に形成され電流が流れると発熱する導電層4とを備えた導電性多孔質材料1により、キャビティブロック14を構成する。キャビティ11に流動性樹脂注入する際には連通孔3を経由してキャビティ11内を吸引して流動性樹脂に含まれるガスを排出し、樹脂成形後に型開きする際には連通孔3を経由して高圧ガス噴射して成形体エジェクトする。また、電流生成部21から電流を供給して導電層4を発熱させ、キャビティブロック14を、流動性樹脂を硬化させる温度又は連通孔3の内壁に付着する物質蒸発させる温度に到達させる。

概要

背景

従来、リードフレームプリント基板等(以下「基板」という)に装着された半導体チップ樹脂封止する場合には、樹脂成形型を使用する、トランスファモールドと呼ばれる樹脂成形が行われている。そして、樹脂成形型に使用される多孔質材料として、次のような材料が提案されている。すなわち、通気孔を有する通気部と、その通気部の表面に形成され通気孔に連通するとともに通気孔の中へのモールドレジン流動性樹脂)の流入を阻止しガスのみの流入を許容する連通孔が形成されたフィルタ層とを備えた多孔質材料である(例えば、特許文献1参照)。そして、樹脂成形型の下方に設けられたヒータにより、熱硬化性樹脂からなる流動性樹脂を180℃程度の温度で加熱・硬化させて硬化樹脂を形成し、基板に装着された半導体チップを樹脂封止する。そして、従来の技術によれば、多孔質材料を使用して樹脂成形型を構成することにより、次のような効果を生ずることとされている。まず、キャビティ内の空気等のガスが外部に排出され、気泡ヒケのない樹脂成形が可能になる。また、樹脂成形後成形体を樹脂成形型から離型する際に、外部からキャビティ内に高圧エア等の高圧ガス噴射することにより、エジェクタピンを用いることなく成形体を外部にエジェクトすること、すなわち、取り出すことができる。

しかしながら、上述した従来の技術によれば、次のような問題がある。第1に、流動性樹脂から発生するガスには空気だけでなく有機物からなる成分が含まれており、このことに起因する問題がある。この成分は、多孔質材料の表面、すなわち、型面と連通孔の内壁とに付着する。したがって、樹脂成形を行うにつれて、この付着物によって、連通孔の開口面積が減少するとともに型面の離型性が低下して、ガスが外部に排出される効果と、キャビティ内に高圧エアを噴射して成形体を外部にエジェクトする効果とが低減される。そして、最終的には、連通孔の目詰まりが生じる。第2に、連通孔の目詰まりの原因となった付着物を除去することが困難であるという問題がある。この付着物は有機物からなっているので、高温で加熱することによって分解・除去される。しかし、樹脂成形型の下方に設けられたヒータは、キャビティ内の流動性樹脂を180℃程度の温度で加熱・硬化させる目的で設けられているので、ヒータを使用して付着物を除去することは困難である。また、ヒータの加熱条件を変更して180℃以上の高温で加熱すれば、付着物を除去することは可能になる。しかし、この場合であっても、ヒータを使用してそのように加熱するためには長時間を要するので、樹脂成形の効率が低下するという問題がある。第3に、ヒータが樹脂成形型の下方に設けられているので、キャビティ内の流動性樹脂を加熱・硬化させる場合に効率が悪いという問題がある。すなわち、キャビティにおける型面が180℃程度に加熱されることが必要であるが、ヒータによって発生した熱のうちの相当量は、ヒータから型面までの部材を加熱するために消費される。したがって、型面が180℃程度に加熱されるまでには、余分なエネルギーと加熱時間とを消費することになるので、消費エネルギーの削減、すなわち、省エネルギー化が困難になるとともに樹脂成形の効率が低下する。
特開平8−192438号公報(第6−第10頁、図5、図7、図10)

概要

多孔質材料からなる樹脂成形型で、連通孔の目詰まりを生じさせる付着物の除去が困難なこと、省エネルギー化が困難なこと、及び、樹脂成形の効率が低下すること。焼結体からなる基材2と、基材2に形成され微小な径を持ち気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔3と、連通孔3の内壁に形成され電流が流れると発熱する導電層4とを備えた導電性多孔質材料1により、キャビティブロック14を構成する。キャビティ11に流動性樹脂を注入する際には連通孔3を経由してキャビティ11内を吸引して流動性樹脂に含まれるガスを排出し、樹脂成形後に型開きする際には連通孔3を経由して高圧ガスを噴射して成形体をエジェクトする。また、電流生成部21から電流を供給して導電層4を発熱させ、キャビティブロック14を、流動性樹脂を硬化させる温度又は連通孔3の内壁に付着する物質蒸発させる温度に到達させる。

目的

本発明が解決しようとする課題は、導電性多孔質材料及びその材料からなる樹脂成形型について、その連通孔において目詰まりが生ずること、その目詰まりの原因となった付着物の除去が困難であること、省エネルギー化が困難であること、及び、樹脂成形の効率が低下することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

酸化物焼結体から構成された基材と、前記基材に形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔と、前記連通孔の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層とを備えることを特徴とする導電性多孔質材料

請求項2

請求項1記載の導電性多孔質材料において、前記導電層は炭化物、窒化物、又はホウ化物のいずれかからなることを特徴とする導電性多孔質材料。

請求項3

請求項1又は2に記載の導電性多孔質材料において、前記連通孔は前記酸化物に対する反応の際に発生した生成ガスが流出することにより形成されたことを特徴とする導電性多孔質材料。

請求項4

キャビティ流動性樹脂充填された状態で前記流動性樹脂が硬化することにより成形体を形成する際に使用され、導電性多孔質材料を少なくとも含む樹脂成形型であって、酸化物の焼結体から構成された基材と、前記樹脂成形型の型面において開口を形成するようにして前記基材に形成され、微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔と、前記連通孔の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層とを備えることを特徴とする樹脂成形型。

請求項5

請求項4記載の樹脂成形型において、前記導電層は炭化物、窒化物、又はホウ化物のいずれかからなることを特徴とする樹脂成形型。

請求項6

請求項4又は5に記載の樹脂成形型において、前記連通孔は前記酸化物に対する反応の際に発生した生成ガスが流出することにより形成されたことを特徴とする樹脂成形型。

請求項7

請求項4−6のいずれかに記載の樹脂成形型において、前記導電性多孔質材料において電流が流れるようにすることによって前記導電層を発熱させる電流生成部と、前記電流生成部を制御する制御部とを備えるとともに、前記制御部は、前記導電性多孔質材料が前記流動性樹脂を硬化させる温度又は前記連通孔の内壁に付着する物質蒸発させる温度に到達するように前記電流生成部を制御することを特徴とする樹脂成形型。

請求項8

酸化物の焼結体から構成された基材と、基材に形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔と、連通孔の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層とを有する導電性多孔質材料の製造方法であって、前記酸化物と、炭素又はホウ素の少なくともいずれかを含む物質とを所定の比率で混合することにより混合物を生成する工程と、前記混合物を乾燥する工程と、乾燥された前記混合物を整粒する工程と、整粒された前記混合物を成形する工程と、成形された前記混合物を、減圧された雰囲気中又は制御された窒素雰囲気中において焼成する工程とを備えるとともに、前記焼成する工程においては、前記酸化物に対する反応の際に発生した生成ガスが流出することにより前記連通孔を形成し、かつ、前記反応の際に前記連通孔の内壁において導電性物質を生成することにより前記導電層を形成することを特徴とする導電性多孔質材料の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、導電性多孔質材料と、その導電性多孔質材料からなる樹脂成形型と、その導電性多孔質材料の製造方法とに関するものである。

背景技術

0002

従来、リードフレームプリント基板等(以下「基板」という)に装着された半導体チップ樹脂封止する場合には、樹脂成形型を使用する、トランスファモールドと呼ばれる樹脂成形が行われている。そして、樹脂成形型に使用される多孔質材料として、次のような材料が提案されている。すなわち、通気孔を有する通気部と、その通気部の表面に形成され通気孔に連通するとともに通気孔の中へのモールドレジン流動性樹脂)の流入を阻止しガスのみの流入を許容する連通孔が形成されたフィルタ層とを備えた多孔質材料である(例えば、特許文献1参照)。そして、樹脂成形型の下方に設けられたヒータにより、熱硬化性樹脂からなる流動性樹脂を180℃程度の温度で加熱・硬化させて硬化樹脂を形成し、基板に装着された半導体チップを樹脂封止する。そして、従来の技術によれば、多孔質材料を使用して樹脂成形型を構成することにより、次のような効果を生ずることとされている。まず、キャビティ内の空気等のガスが外部に排出され、気泡ヒケのない樹脂成形が可能になる。また、樹脂成形後成形体を樹脂成形型から離型する際に、外部からキャビティ内に高圧エア等の高圧ガス噴射することにより、エジェクタピンを用いることなく成形体を外部にエジェクトすること、すなわち、取り出すことができる。

0003

しかしながら、上述した従来の技術によれば、次のような問題がある。第1に、流動性樹脂から発生するガスには空気だけでなく有機物からなる成分が含まれており、このことに起因する問題がある。この成分は、多孔質材料の表面、すなわち、型面と連通孔の内壁とに付着する。したがって、樹脂成形を行うにつれて、この付着物によって、連通孔の開口面積が減少するとともに型面の離型性が低下して、ガスが外部に排出される効果と、キャビティ内に高圧エアを噴射して成形体を外部にエジェクトする効果とが低減される。そして、最終的には、連通孔の目詰まりが生じる。第2に、連通孔の目詰まりの原因となった付着物を除去することが困難であるという問題がある。この付着物は有機物からなっているので、高温で加熱することによって分解・除去される。しかし、樹脂成形型の下方に設けられたヒータは、キャビティ内の流動性樹脂を180℃程度の温度で加熱・硬化させる目的で設けられているので、ヒータを使用して付着物を除去することは困難である。また、ヒータの加熱条件を変更して180℃以上の高温で加熱すれば、付着物を除去することは可能になる。しかし、この場合であっても、ヒータを使用してそのように加熱するためには長時間を要するので、樹脂成形の効率が低下するという問題がある。第3に、ヒータが樹脂成形型の下方に設けられているので、キャビティ内の流動性樹脂を加熱・硬化させる場合に効率が悪いという問題がある。すなわち、キャビティにおける型面が180℃程度に加熱されることが必要であるが、ヒータによって発生した熱のうちの相当量は、ヒータから型面までの部材を加熱するために消費される。したがって、型面が180℃程度に加熱されるまでには、余分なエネルギーと加熱時間とを消費することになるので、消費エネルギーの削減、すなわち、省エネルギー化が困難になるとともに樹脂成形の効率が低下する。
特開平8−192438号公報(第6−第10頁、図5、図7、図10)

発明が解決しようとする課題

0004

本発明が解決しようとする課題は、導電性多孔質材料及びその材料からなる樹脂成形型について、その連通孔において目詰まりが生ずること、その目詰まりの原因となった付着物の除去が困難であること、省エネルギー化が困難であること、及び、樹脂成形の効率が低下することである。

課題を解決するための手段

0005

上述の課題を解決するために、本発明に係る導電性多孔質材料(1)は、酸化物(26)の焼結体から構成された基材(2)と、基材(2)に形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔(3)と、連通孔(3)の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層(4)とを備えることを特徴とする。

0006

また、本発明に係る導電性多孔質材料は、上述の導電性多孔質材料(1)において、導電層(4)は炭化物、窒化物、又はホウ化物のいずれかからなることを特徴とする。

0007

また、本発明に係る導電性多孔質材料は、上述の導電性多孔質材料(1)において、連通孔(3)は酸化物(26)に対する反応の際に発生した生成ガス(28)が流出することにより形成されたことを特徴とする。

0008

また、本発明に係る樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)は、キャビティ(11)に流動性樹脂が充填された状態で流動性樹脂が硬化することにより成形体(25)を形成する際に使用され、導電性多孔質材料(1)を少なくとも含む樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)であって、酸化物(26)の焼結体から構成された基材(2)と、樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)の型面において開口を形成するようにして基材(2)に形成され、微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔(3)と、連通孔(3)の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層(4)とを備えることを特徴とする。

0009

また、本発明に係る樹脂成形型は、上述の樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)において、導電層(4)は炭化物、窒化物、又はホウ化物のいずれかからなることを特徴とする。

0010

また、本発明に係る樹脂成形型は、上述の樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)において、連通孔(3)は、酸化物(26)に対する反応の際に発生した生成ガス(28)が流出することによって形成されたことを特徴とする。

0011

また、本発明に係る樹脂成形型は、上述の樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)において、導電性多孔質材料(1)において電流が流れるようにすることによって導電層(4)を発熱させる電流生成部(21)と、電流生成部(21)を制御する制御部(22)とを備えるとともに、制御部(22)は、導電性多孔質材料(1)が流動性樹脂を硬化させる温度又は連通孔(3)の内壁に付着する物質蒸発させる温度に到達するように電流生成部(21)を制御することを特徴とする。

0012

また、本発明に係る導電性多孔質材料(1)の製造方法は、酸化物(26)の焼結体から構成された基材(2)と、基材(2)に形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔(3)と、連通孔(3)の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層(4)とを有する導電性多孔質材料(1)の製造方法であって、酸化物(26)と、炭素又はホウ素の少なくともいずれかを含む物質とを所定の比率で混合することにより混合物を生成する工程(S1)と、混合物を乾燥する工程(S2)と、乾燥された混合物を整粒する工程(S3)と、整粒された混合物を成形する工程(S4,S5)と、成形された混合物を、減圧された雰囲気中又は制御された窒素雰囲気中において焼成する工程(S6)とを備えるとともに、焼成する工程(S6)においては、酸化物(26)に対する反応の際に発生した生成ガス(28)が流出することにより連通孔(3)を形成し、かつ、反応の際に連通孔(3)の内壁において導電性物質を生成することにより導電層(4)を形成することを特徴とする。

発明の効果

0013

本発明によれば、基材(2)に形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔(3)と、連通孔(3)の内壁に形成され電流が流れることにより発熱可能な導電層(4)とを有する導電性多孔質材料(1)が得られる。したがって、連通孔(3)により通気性が確保されるとともに、導電層(4)を発熱させることによって、連通孔(3)の内壁に付着した付着物が分解・除去される。また、導電性多孔質材料(1)は導電性を有するので、これに対して放電加工による精密加工を行うことが可能になる。

0014

また、本発明によれば、基材(2)を構成する酸化物(26)に対する反応の際に発生した生成ガス(28)が流出することにより、連通孔(3)が形成される。したがって、導電性多孔質材料(1)の全体にわたって、均一な径を有する連通孔(3)が均一に分散して形成される。

0015

また、本発明によれば、導電性多孔質材料(1)を少なくとも含む樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)において、微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔(3)が、均一に分散して形成される。また、樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)に電流を供給することにより、導電性多孔質材料(1)自体が有する連通孔(3)の内壁に形成された導電層(4)が発熱する。また、導電性多孔質材料(1)が流動性樹脂を硬化させる温度又は連通孔(3)の内壁に付着する物質を蒸発させる温度に到達するように、導電性多孔質材料(1)において電流が流れるようにする電流生成部(21)が制御される。これらにより、樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)において、連通孔(3)により通気性が確保されるとともに、流動性樹脂を硬化させること及び連通孔(3)の内壁に付着した付着物を分解・除去することを目的とする樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)自体の発熱が効率よく行われる。したがって、連通孔(3)の目詰まりが生じにくく、目詰まりが生じた場合であってもこれを除去することができ、省エネルギー化と樹脂成形の効率化とを図ることができる樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)が得られる。

0016

また、本発明によれば、基材(2)を構成する酸化物(26)に対する反応の際に発生した生成ガス(28)が流出することによって、連通孔(3)を形成する。また、その反応の際に連通孔(3)の内壁において導電性物質を生成することによって、発熱可能な導電層(4)を形成する。したがって、導電性多孔質材料(1)を製造する際に、均一な径を有する連通孔(3)と、それらの連通孔(3)の内壁における発熱可能な導電層(4)とを、同じ工程で形成することができる。

発明を実施するための最良の形態

0017

酸化物(26)の焼結体から構成された基材(2)と、基材(2)に形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔(3)と、連通孔(3)の内壁に形成され電流が流れることにより発熱可能な導電層(4)とを備えた導電性多孔質材料(1)を使用して、樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)を構成する。キャビティ(11)に流動性樹脂を注入する際には、連通孔(3)を経由してキャビティ(11)内を吸引して、流動性樹脂に含まれるガスを外部に排出し、樹脂成形後に型開きする際には、連通孔(3)を経由して高圧ガス(24)を噴射して、成形体(25)をエジェクトする。また、電流生成部(21)から導電層(4)に電流を供給して発熱させることによって、樹脂成形型(5A,5B,6A,6B)自体を、流動性樹脂を硬化させる温度又は連通孔(3)の内壁に付着する物質を蒸発させる温度に到達させる。

0018

本発明に係る導電性多孔質材料とその導電性多孔質材料を使用した樹脂成形型とについて、その実施例1を、図1を参照して説明する。図1(1)は本発明に係る導電性多孔質材料を、図1(2)は図1(1)の導電性多孔質材料を使用した樹脂成形型を、それぞれ模式的に示す断面図である。なお、以下に示されるいずれの図も、わかりやすくするために誇張して描かれている。

0019

まず、図1(1)を参照して、本発明に係る導電性多孔質材料を説明する。本発明に係る導電性多孔質材料1は、基材2と、基材2の表面に開口を有するようにして形成され微小な径を持つとともに気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有する連通孔3と、連通孔3の内壁に層状又は粒子が連なった状態に形成され電流が流れることにより発熱可能な導電層4とを備える。この導電層4は、電流が流れることにより、導電性多孔質材料1が使用される用途において要求される温度にまで、導電性多孔質材料1が到達できるように発熱する。このような用途としては、例えば、導電性多孔質材料1に接触する流動性樹脂を硬化させる用途や連通孔3の内壁に付着した物質を蒸発させる用途が挙げられる。

0020

ここで、導電性多孔質材料1の各構成要素を説明する。例えば、基材2はZrO2等の酸化物の焼結体から、導電層4はZrC等の炭化物から、それぞれ構成される。そして、導電性多孔質材料1の仕様は、例えば、次の通りであって、ある程度の範囲を予め指定して導電性多孔質材料1を製造することが可能である。まず、基材2は絶縁体であり、導電層4は導電体である。また、連通孔3は、10〜1000nmの平均径を有している。また、導電性多孔質材料1全体として、1.0×10−6〜1.0×10−1Ωcm程度の抵抗率と、1.0×10−16〜1.0×10−12m2の通気度と、20〜60vol%の気孔率と、50〜300MPaの圧縮強度とを有している。なお、ここでいう通気度とは、ガス透過装置を使用して一定差圧時の窒素ガス流量を室温で測定して、Darcy則に基づいて算出された値をいう。

0021

ここまで説明したように、本実施例によれば、図1(1)に示された導電性多孔質材料1は、気体に対する透過性及び非気体に対する不透過性を有する連通孔3と、連通孔3の内壁に形成され電流が流れることによって発熱可能な導電層4とを有する。したがって、連通孔3によって通気性が確保されるとともに、有機物からなる付着物が連通孔3の内壁に付着した場合であっても、導電層4を発熱させることによってその付着物が分解・除去される。

0022

次に、図1(1)と図1(2)とを参照して、本実施例に係る樹脂成形型を説明する。本実施例に係る樹脂成形型5Aは、相対向する上型6Aと下型7とから構成されている。下型7には基板8が載置され、基板8上には半導体チップ等の電子部品からなるチップ9が装着され、基板8とチップ9との電極同士はワイヤ10によって電気的に接続されている。上型6Aには、チップ9及びワイヤ10を覆うような空間、すなわちキャビティ11と、キャビティ11に連通する空間である樹脂流路12とが設けられている。後述するように、流動性樹脂は樹脂流路12を経由してキャビティ11に注入されて硬化し、これにより硬化樹脂が形成される。

0023

また、上型6Aには、キャビティ11の面のうち上面に貫通穴13が設けられている。貫通穴13には図1(1)に示された導電性多孔質材料1からなるキャビティブロック14が設けられ、その下面がキャビティ11の上面の一部を構成している。すなわち、図1(2)のA部の拡大図が図1(1)に相当する。固定用ブロック15は、キャビティブロック14の上面を固定し、上型6Aに固定されている。この固定用ブロック15には、キャビティブロック14の上面に接する面において凹部16が設けられ、凹部16は、通気口17,配管18を順次介して吸引ポンプ19に接続されている。キャビティブロック14には、配線20によって電源部21が接続され、電源部21には制御部22が接続されている。電源部21は、キャビティブロック14に電流を供給することにより、導電性多孔質材料1が有する連通孔3の内壁に形成された導電層4に電流を流してこれを発熱させる。また、制御部22は、導電性多孔質材料1が流動性樹脂を硬化させる温度又は連通孔3の内壁に付着する物質を蒸発させる温度に到達するように、必要に応じて電源部21を制御する。

0024

図1(2)に示された樹脂成形型5Aの動作は、以下の通りである。まず、制御部22によって電源部21を制御して、キャビティブロック14を発熱させる。これにより、キャビティブロック14を、ひいては上型6Aを、流動性樹脂を硬化させる温度に到達させる。このように、本発明では、キャビティ11における型面の一部を構成するキャビティブロック14自体を発熱させる。したがって、キャビティから離れた部分に設けられたヒータを使用する従来の構成に比較して、短時間に、かつ、少ないエネルギーで、上型6Aを所定の温度に到達させることができる。

0025

次に、上型6Aと下型7とを型締めした状態で、吸引ポンプ19を使用して、キャビティブロック14の連通孔3(図1(1)を参照)を介してキャビティ11の内部を吸引しながら、樹脂流路12を経由してキャビティ11に流動性樹脂(図示なし)を注入する。これにより、流動性樹脂に含まれていたガスが脱泡される。したがって、ガスは、キャビティ11の内部に存在していた気体とともに、凹部16,通気口17,配管18を順次経由して、キャビティ11の外部に排出される。また、キャビティブロック14の連通孔3は、気体に対する透過性と非気体に対する不透過性とを有するので、流動性樹脂に含まれる樹脂フィラー等の粒子は、この連通孔3の内部には進入することができない。したがって、連通孔3において硬化樹脂が形成されないので、キャビティ11における型面と成形体(図示なし)との間の離型性が向上する。なお、この工程では、吸引ポンプ19による吸引を行わない場合においても、流動性樹脂の注入圧によって、流動性樹脂に含まれていたガスとキャビティ11内部の気体とが排出される効果が得られる。

0026

次に、キャビティ11内に流動性樹脂が充填された後に、引き続きキャビティブロック14を発熱させることによって、流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成する。そして、上型6Aと下型7とを型開きした後に、硬化樹脂と基板8とが一体になった成形体を、エジェクタピンを使用して上型6Aからエジェクトする。ここで、高圧ガス供給源(図示なし)を使用して、配管18,通気口17,凹部16、キャビティブロック14の連通孔3(図1(1)を参照)を順次経由して、キャビティ11に高圧エア等の高圧ガスを噴射することができる。したがって、高圧ガスを使用して成形体を押圧することによって、エジェクタピンを使用することなく、成形体を上型6Aから外部にエジェクトすることができる。そして、ここまでの工程を繰り返すことによって、成形体を連続して製造することができる。

0027

ところで、樹脂成形を行うと、流動性樹脂に含まれていたガスが脱泡される際に、そのガスが有する有機物からなる成分が、型面と連通孔3の内壁とに付着する。そして、連続して樹脂成形を行うにつれて、この付着物により連通孔3の開口面積が減少するとともに型面の離型性が低下して、ガスが外部に排出される効果と、キャビティ11内に高圧エアを噴射して成形体を外部にエジェクトする効果とが低減される。この場合には、制御部22によって電源部21を制御して、連通孔3の内壁に形成された導電層4に電流を供給して、キャビティブロック14を発熱させる。これによって、キャビティブロック14を、型面や連通孔3の内壁における付着物を蒸発させる温度に到達させることができる。したがって、有機物からなる付着物が連通孔3の内壁に付着した場合であっても、導電層4を発熱させることによってその付着物を分解・除去することができるので、連通孔3の目詰まりを防止することができる。

0028

ここまで説明したように、本実施例に係る樹脂成形型によれば、第1に、連通孔3において硬化樹脂が形成されないので、キャビティ11における型面と成形体との間の離型性が向上する。第2に、キャビティブロック14自体の導電層4を発熱させることにより、流動性樹脂に含まれるガスが外部に排出される効果と、キャビティ11内に高圧エアを噴射して成形体を外部にエジェクトする効果とが回復される。第3に、50〜300MPaの圧縮強度を有する導電性多孔質材料1を使用してキャビティブロック14を構成するので、流動性樹脂による樹脂圧と流動性樹脂が硬化する際の圧縮応力とに十分耐えられる樹脂成形型が得られる。第4に、キャビティ11の一部を構成するキャビティブロック14自体を発熱させることになるので、短時間に、かつ、少ないエネルギーで、上型6Aを所定の温度に到達させることができる。

0029

なお、本実施例の説明では、上型6Aに固定されたキャビティブロック14を、導電性多孔質材料1によって構成した。これに限らず、図2に示したような変形例を採用することができる。図2(1)は図1(1)の導電性多孔質材料を使用した樹脂成形型の変形例を、図2(2)は図2(1)の樹脂成形型が成形体をエジェクトする状態を、それぞれ模式的に示す断面図である。本変形例では、樹脂成形型1のうち、流動性樹脂が接触する部分、すなわち、図2では上型6B全体を、導電性多孔質材料1によって構成している。この構成によれば、短時間に、かつ、少ないエネルギーで上型6Bを所定の温度に到達させる効果と、流動性樹脂に含まれるガスが外部に排出される効果と、高圧ガス供給源23によりキャビティ11内に高圧エア24を噴射して成形体25を外部にエジェクトする効果とを、いっそう高めることができる。

0030

本発明に係る導電性多孔質材料の製造方法を、図3図4とを参照して説明する。図3(1)は本発明に係る導電性多孔質材料の原料を、図3(2)は製造された導電性多孔質材料を、それぞれ模式的に示す断面図である。なお、図3(2)の導電性多孔質材料は、図1(1)の導電性多孔質材料と同一である。図4は、本実施例に係る導電性多孔質材料の製造方法を示すフロー図である。

0031

図3(1)においては、例えば、ZrO2からなる酸化物粒子26と、炭素粒子27とが、所定の比率で混合されている。ここで、所定の比率としては、酸化物粒子:炭素粒子=55:45〜85:15(vol%)であることが好ましい。また、酸化物粒子26には、安定化剤として一定量のY2O3(図示なし)が混入されている。図3(1)に示された原料を一連の工程で処理することによって、図3(2)の導電性多孔質材料1を製造することができる。

0032

図4に示された工程S1〜工程S5までは、通常のセラミックス材料の焼成と同様であって、以下に簡単に説明する。まず、工程S1において、所定の比率になるようにして供給された材料、例えば、ZrO2からなる酸化物粒子26と炭素粒子27とを、ボールミルを使用して混合する。次に、工程S2において、混合された材料、すなわち混合物を振動流動乾燥させる。次に、工程S3において、適当なメッシュのふるいを使用して、乾燥された混合物を整粒する。次に、工程S4において、所定の形状を形成するための金型を使用して、整粒された混合物を成形する。次に、工程S5において、冷間等方加圧成形(Cold Isostatic Pressing;CIP)によって、成形された混合物を加圧成形する。

0033

次に、工程S6において、所定の温度によって所定の時間だけ、加圧成形された混合物を焼結する。本実施例においては、焼成炉内の雰囲気を減圧した状態、すなわち、いわゆる真空状態で、焼成を行う。そして、化学式ZrO2+3C→ZrC+2COに示された反応(炭素還元反応)において発生した生成ガスであるCOガス28が、焼成される過程で材料から排出される。これにより、COガス28が排出された跡が、焼成後の焼結体、すなわち、導電性多孔質材料1において、均一かつ微小な径を有する連通孔3として存在する。したがって、従来の方法、すなわち、導電性粒子バインダー焼結助剤とからなる混合粉末を成形し、脱脂して多孔化し、焼成する方法に比較して、本実施例によれば、1μm以下の均一な径を有する連通孔3を、導電性多孔質材料1中に均一に分散させることができる。また、各連通孔3の内壁には、導電性物質である炭化物ZrCが層状又は粒子が連なった状態に生成されて、その炭化物ZrCが導電層4を構成する。また、材料の一部であるZrO2のうち炭素Cと反応しなかった部分は、工程S6において焼結されて一定の強度を有する焼結体となり、導電性多孔質材料1における骨格部分、すなわち、基材2として存在する。したがって、本実施例によれば、一定の強度を有する基材2と、均一な径を有し均一に分散する連通孔3と、それらの連通孔3の内壁に生成された導電層4とが、同一の工程S6において形成される。

0034

次に、工程S7において、焼成炉から導電性多孔質材料1を取り出す。これにより、所望の形状を有するとともに、複合材料ZrC−ZrO2からなる導電性多孔質材料1が完成する。その後に、更に精密な形状が必要であれば、導電性多孔質材料1の導電性を利用して、放電加工による精密加工を行ってもよい。これにより、例えば、図2の上型6Bを完成させることができる。

0035

また、材料である酸化物粒子26と炭素粒子27との混合比率、それぞれの粒径焼成条件等を変更して、導電性多孔質材料1を製造することができる。これにより、連通孔3の平均径、導電性多孔質材料1全体としての抵抗率、通気度、気孔率、圧縮強度を、変更することができる。

0036

ここまで説明したように、本実施例に係る導電性多孔質材料の製造方法によれば、一定の強度を有する基材2と、均一な径を有し均一に分散する連通孔3と、連通孔3の内壁に生成された導電層4とを、同一の工程S6において形成することができる。また、材料や焼成条件等を変更することにより、仕様の異なる導電性多孔質材料を製造することができる。

0037

なお、本実施例においては、酸化物粒子26としてZrO2を使用して、炭素粒子27との間における炭素還元反応によって発生したCOガス28によって、連通孔3を形成した。また、各連通孔3の内壁において、生成された炭化物ZrCによって、導電層4を構成した。炭素粒子27と組み合わせる酸化物粒子26としては、ZrO2の他にも、TiO2,Cr2O3,WO3,MoO3等を使用することができる。これらの酸化物粒子を使用した場合には、導電層4を構成する炭化物として、それぞれTiC,Cr3C2,WC,Mo2C等が生成される。

0038

また、TiO2,Cr2O3,ZrO2,Nb2O5等からなる酸化物粒子を、窒素分圧を制御した雰囲気中において反応させ、導電性窒化物であるTiN,Cr2N,ZrN,NbN等をそれぞれ生成して、これらによって導電層4を構成することができる。また、TiO2,Cr2O3,ZrO2,Nb2O5,Ta2O5,WO3,MoO3等からなる酸化物粒子のホウ素化反応(B2O3+Carbon)によって、導電性ホウ化物であるTiB2,CrB2,ZrB2,NbB2,TaB2,WB,MoB等をそれぞれ生成して、これらによって導電層4を構成することができる。そして、上述したいずれの場合においても、炭素還元反応、窒化反応、又はホウ素化反応の際に発生した生成ガスが流出することにより連通孔3が形成される。

0039

また、ここまでの説明では、電源部21を使用して導電性多孔質材料1に直接電流を供給することにより、連通孔3の内壁に形成された導電層4を、ジュール熱によって発熱させることとした。これに限らず、導電性多孔質材料1の導電性を利用して、電磁誘導加熱(Induction Heating;IH)によって導電層4を発熱させることもできる。この場合には、図1(2)の上型6A,固定用ブロック15や、図1(2)及び図2の下型7に、コイルを設けておく。また、上型6A,6Bと下型7との間に挿入する部材にコイルを設けることもできる。これらの構成によれば、コイルが、導電性多孔質材料1の導電層4に電流が流れるようにする作用を行うことにより、電流生成部として機能することになる。

0040

また、必要に応じて、導電性多孔質材料1の表面に、連通孔3の開口を塞がないようにして、ガラス系材料セラミックス系材料等の無機材料シリコーン系樹脂フッ素系樹脂等の有機材料からなる保護膜を形成してもよい。この保護膜は、絶縁膜としての機能の他に、導電性多孔質材料1の表面を保護すること、導電性多孔質材料1から他の部材への熱伝導を抑制して熱による作用の効率を高めること、及び、硬化樹脂との間の離型性を更に向上させることという機能を有する。

0041

また、上型6A,6Bの側に導電性多孔質材料1を設ける構成について説明した。これに限らず、下型7の側、あるいは、上型6A,6Bと下型7との双方の側に導電性多孔質材料1を設けてもよい。この場合には、下型7の側に設けられた導電性多孔質材料1を使用して、基板8を吸着して固定すること、及び、基板8を予熱することが可能になる。

0042

また、樹脂成形型が使用される場合として、基板8に装着された半導体チップ9を樹脂封止する場合を例に挙げて説明した。これに限らず、トランスファ成形射出成形等の他の樹脂成形において使用される樹脂成形型に対して、本発明を適用することもできる。

0043

また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。

図面の簡単な説明

0044

図1(1)は本発明に係る導電性多孔質材料を、図1(2)は図1(1)の導電性多孔質材料を使用した樹脂成形型を、それぞれ模式的に示す断面図である。
図2(1)は図1(1)の導電性多孔質材料を使用した樹脂成形型の変形例を、図2(2)は図2(1)の樹脂成形型が成形体をエジェクトする状態を、それぞれ模式的に示す断面図である。
図3(1)は本発明に係る導電性多孔質材料の原料を、図3(2)は製造された導電性多孔質材料を、それぞれ模式的に示す断面図である。
本発明の第2の実施例に係る導電性多孔質材料の製造方法を示すフロー図である。

符号の説明

0045

1導電性多孔質材料
2基材
3連通孔
4導電層
5A,5B樹脂成形型
6A,6B上型(樹脂成形型)
7下型
8基板
9チップ
10ワイヤ
11キャビティ
12樹脂流路
13貫通穴
14キャビティブロック
15固定用ブロック
16 凹部
17通気口
18配管
19吸引ポンプ
20配線
21電源部(電流生成部)
22 制御部
23高圧ガス供給源
24高圧エア
25成形体
26酸化物粒子(酸化物)
27炭素粒子
28COガス(生成ガス)

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