(57)【要約】【課題】優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた低密着性材料、及び、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることである。【解決手段】上型１は、キャビティ４の内底面５を構成するキャビティ部材６と、周辺部材７とを有する。キャビティ部材６は、本発明に係る低密着性材料であって、本体部８と本体部８の面のうち流動性樹脂が接触する側にある下面９に形成された表面層１０とによって構成される。本体部８は、３ＹＳＺからなる第１の材料とＺｒＮからなる第２の材料とから所定の比率で構成される。表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有するＹ２Ｏ３から構成され、その熱膨張係数は本体部８よりも小さい。本体部８と表面層１０とが高温下で接合された後に冷却されることによって、熱膨張係数の差に起因して表面層１０において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層１０に存在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする低密着性材料。
【請求項２】
請求項１に記載の低密着性材料において、
前記表面層はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする低密着性材料。
【請求項３】
請求項２に記載の低密着性材料において、
前記本体部は、ＺｒＯ２を主成分とする第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする低密着性材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の低密着性材料において、
前記本体部は導電性を有することを特徴とする低密着性材料。
【請求項５】
キャビティに充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型であって、
前記樹脂成形型において前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部と、
前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして前記本体部の表面に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記硬化樹脂に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする樹脂成形型。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂成形型において、
前記表面層はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする樹脂成形型。
【請求項７】
請求項６に記載の樹脂成形型において、
前記本体部は、ＺｒＯ２を主成分とする第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする樹脂成形型。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の樹脂成形型において、
前記本体部は導電性を有することを特徴とする樹脂成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩基性を有する物質に対して低い密着性を有する材料、すなわち低密着性材料と、その低密着性材料によって少なくとも型面の一部が構成された樹脂成形型とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランスファ成形法又は射出成形法により、樹脂成形用の金型にそれぞれ設けられた樹脂流路とキャビティとを使用して、樹脂流路を経由してキャビティに流動性樹脂を充填し、充填された流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成して、硬化樹脂を有する成形体を完成させている。そして、例えば、流動性樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されているとともに、金型材料として工具鋼等の鋼系材料や超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ系合金）等が使用されている。この場合には、容易に成形体を取り出すことができるように、硬化樹脂と金型の表面（型面）との間の密着性を低下させる、言い換えれば、硬化樹脂と型面との間の離型性を向上させることが好ましい。
【０００３】
ところで、本出願の発明者らは、空気中において安定な焼結体であるＹ２Ｏ３（イットリア）がエポキシ樹脂に対する低密着性を有することを見出した。ここでいう低密着性とは、「従来の金型材料である鋼系材料や超硬合金等とエポキシ樹脂に代表される塩基性を有する物質との間の密着性に比較した場合に、低い密着性であること」を意味する。そして、本出願の発明者らにより、Ｙ２Ｏ３等の酸化物（塩基性酸化物）を使用して型面又は樹脂成形型を構成することが提案されている（特許文献１参照）。また、本出願の出願人らによる別の特許出願においては、樹脂成形型を構成する低密着性材料として、Ｙ２Ｏ３固溶体、イットリア複合酸化物（ＬａＹＯ３）、及び、Ｙ２Ｏ３固溶体とイットリア複合酸化物との混合物が示されている（特願２００６−０１７３３５号）。これらの技術によれば、硬化樹脂に対する低密着性材料であるＹ２Ｏ３等の塩基性酸化物、Ｙ２Ｏ３固溶体等が、型面を構成する樹脂成形型用材料に含まれる。したがって、優れた離型性を有する樹脂成形型が実現される。
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術、すなわちＹ２Ｏ３等の塩基性酸化物、Ｙ２Ｏ３固溶体等（以下「塩基性酸化物等」という。）を含む樹脂成形型用材料を使用して型面又は樹脂成形型を構成する技術によれば、次の２つの問題がある。第１の問題は、樹脂成形型の耐摩耗性が不十分であるということである。特に問題になるのは、リードフレームやプリント基板等（以下「基板」という。）に装着されたＬＳＩチップ等のチップ状の電子部品（以下「チップ」という。）を樹脂封止する場合である。この場合には、流動性樹脂として、セラミックスからなるフィラーを含有する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が使用される。このフィラーによって、樹脂成形型の型面を構成する塩基性酸化物等が摩耗する。第２の問題は、塩基性酸化物等は、外部から衝撃を受けるとチッピングが発生しやすいこと、言い換えれば耐衝撃性が低いということである。したがって、単に低密着性材料である塩基性酸化物等によって型面又は樹脂成形型を構成する技術によれば、優れた離型性を有する樹脂成形型は得られるが、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることは困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７４４７８号公報（第８−９頁，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた低密着性材料を得ること、及び、優れた離型性に加えて優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることが困難であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するための手段を説明する前に、摩耗について説明する。ここでいう摩耗はエロージョン摩耗である。そして、文献（S.Srinivasan and R.O.Scattergood, R curve effects in solid particle erosion of ceramics, Wear, 142(1991) 115.）によれば、このエロージョン摩耗は、材料硬さ（Ｈ）、破壊靱性値（ＫＩＣ）の増加に伴い低下するとされている（同文献のP.117,TABLE 1に記載された式を参照）。したがって、一般に、脆性材料において、硬質粒子に対する耐摩耗性を向上させるためには、破壊靭性値を増大させることが有効であるといえる。また、脆性材料において耐衝撃性を向上させるためにも、破壊靭性値を増大させることが有効である。これらのことに鑑み、本発明の発明者らは、次の手段を講じた。
【０００８】
上述の課題を解決することを目的として、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料（６，１４）であって、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、本体部（８，１５）は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、本体部（８，１５）は導電性を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、キャビティ（４）に充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型（１，１４）であって、樹脂成形型（１，１４）において流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部（８，１５）と、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部（８，１５）の表面（９，１６）に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は硬化樹脂に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、本体部（８，１５）は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、本体部（８，１５）は導電性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備える。また、その表面層（１０，１７）は、塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料によって構成される。また、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０，１７）に存在している。そして、表面層（１０，１７）における圧縮残留応力の存在によって表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大することにより、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００１７】
また、本発明によれば、塩基性を有する物質に対する低密着性を各々有するＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又は、イットリア複合酸化物の少なくともいずれかが、上述した低密着性材料（６，１４）の表面層（１０，１７）に含まれる。したがって、Ｙ２Ｏ３等を含み、塩基性を有する物質に対する優れた低密着性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００１８】
また、本発明によれば、本体部（８，１５）に、ＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とが含まれる。そして、第１の材料と第２の材料との比率を変えることにより、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差を変えることができる。したがって、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との界面剥離が発生せず、かつ、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大するように、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差が最適に定められた低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００１９】
また、本発明によれば、本体部（８，１５）は導電性を有するので、本体部（８，１５）自体が発熱することによって、樹脂成形型（１，１４）におけるキャビティ（４）の内底面（５）及び型面（１８）を効率よく加熱することができる。これにより、樹脂成形型（１，１４）を加熱する際の省エネルギー化が可能になる。ここで、本体部（８，１５）自体を発熱させるには、本体部（８，１５）に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部（８，１５）を自己発熱させればよい。加えて、本体部（８，１５）の導電性を利用して、本体部（８，１５）に対して放電加工による精密加工を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
上型（１）は、型面のうちキャビティ（４）の内底面（５）を構成する直方体状のキャビティ部材（６）と、キャビティ部材（６）以外の部分を構成する周辺部材（７）とを有する。このキャビティ部材（６）は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されており、具体的には、本体部（８）と、その本体部（８）の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面（９）に形成された表面層（１０）とによって構成されている。本体部（８）は、３ＹＳＺ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３，９７ｍｏｌ％ＺｒＯ２）からなる第１の材料と、導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とから所定の比率で構成され、熱膨張係数は１０．５×１０−６／°Ｃである。表面層（１０）は、硬化樹脂に対する低密着性を有するＹ２Ｏ３から構成され、その熱膨張係数は本体部（８）よりも小さい８．４×１０−６／°Ｃである。そして、本体部（８）と表面層（１０）とが高温下で接合された後に冷却されることによって、本体部（８）と表面層（１０）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０）に存在している。
【実施例１】
【００２１】
本発明の実施例１に係る樹脂成形型と低密着性材料とを、図１−図３を参照して説明する。この低密着性材料は、直方体状の本体部とその本体部における１つの表面に形成された表面層とからなる積層構造体である。図１は、本実施例に係る樹脂成形型を示す断面図である。図２は、本実施例に係る低密着性材料を製造する工程を示す流れ図である。図３は、本実施例に係る低密着性材料における表面層の厚みとその低密着性材料の破壊靱性値との関係を示す説明図である。以下に示されるいずれの図についても、わかりやすくするために誇張して描かれている。
【００２２】
また、以下の説明においては、樹脂成形の例としてトランスファ成形を示すとともに、基板に装着されたチップを樹脂封止する場合を説明する。この樹脂封止では、ワイヤによって配線されたチップをキャビティに収容し、型締めした状態でキャビティに流動性樹脂を充填し、流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成して、基板と硬化樹脂とを有する成形体（パッケージ）を完成させる。
【００２３】
図１に示されている上型１と下型２とは、併せて樹脂封止型を構成する。また、上型１が、本実施例に係る樹脂成形型に相当する。上型１には、流動性樹脂（図示なし）が流動する樹脂流路３と、樹脂流路３に連通され流動性樹脂が充填されるキャビティ４とが、それぞれ凹部状に設けられている。また、上型１は、型面のうちキャビティ４の内底面５を構成する直方体状のキャビティ部材６と、キャビティ部材６以外の部分を構成する周辺部材７とを有する。このキャビティ部材６は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されており、具体的には、本体部８と、その本体部８の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面９に形成された表面層１０とによって構成されている。したがって、樹脂成形型における流動性樹脂が接触する型面のうちキャビティ４の内底面５においては、表面層１０が露出していることになる。なお、本体部８と表面層１０とを構成する材料については後述する。
【００２４】
下型２は、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等によって構成されている。下型２の型面の上には基板１１が載置されている。基板１１の上にはチップ１２が装着され、基板１１とチップ１２との電極（いずれも図示なし）同士がワイヤ１３によって電気的に接続されている。なお、下型２を、一定の機械的特性を有するセラミックス系材料によって構成してもよい。
【００２５】
さて、本実施例に係る低密着性材料からなるキャビティ部材６の本体部８と表面層１０とをそれぞれ構成する材料について説明する。まず、本体部８は、第１の材料とその第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含んでいる。本実施例では、本体部８は、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３含有安定化ＺｒＯ２）系材料である３ＹＳＺ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３，９７ｍｏｌ％ＺｒＯ２）からなる第１の材料と、導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とから構成されることにした。そして、第１の材料と第２の材料との比率を、７５ｖｏｌ%：２５ｖｏｌ%とした。ここで、３ＹＳＺの熱膨張係数は１１．４×１０−６／°Ｃ、ＺｒＮの熱膨張係数は  ７．８×１０−６／°Ｃである。そして、上述した比率で３ＹＳＺとＺｒＮとから構成される材料（本体部８を構成する材料）の熱膨張係数は１０．５×１０−６／°Ｃである。なお、第１の材料は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料であればよい。また、第２の材料としては、第１の材料よりも小さい適当な熱膨張係数を有する材料を使用すればよく、例えば、導電性を有するＺｒＢ２等や非導電性材料を使用することができる。
【００２６】
キャビティ部材６において、本体部８をこれらのように構成した目的は、次の３つである。第１に、樹脂成形型として必要な一定の機械的特性をキャビティ部材６に持たせることである。ここでいう機械的特性とは、例えば、破壊強度、破壊靱性、耐衝撃性等を意味する。第２に、本体部８と表面層１０とを構成する材料同士の熱膨張係数の差を小さくするとともに、本体部８の熱膨張係数を表面層１０の熱膨張係数よりも大きくすることである。第３に、本体部８に導電性を持たせることである。
【００２７】
また、キャビティ部材６においては、表面層１０は、Ｙ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物のうちの少なくともいずれかを含んでいる。このことにより、表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有する。本実施例では、表面層１０はＹ２Ｏ３から構成されることとした。そして、高温プロセス、すなわち高温下で処理されるプロセスによって、表面層１０は、本体部８の表面（図では下面９）に接合するようにして形成されている。ここで、Ｙ２Ｏ３の熱膨張係数は８．４×１０−６／°Ｃであって、本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）よりも小さい。また、高温プロセスにおける処理温度は、上述した本体部８と表面層１０とが接合後に冷却されることにより、それらの熱膨張係数の差に基づいて表面層１０にある程度の大きさの圧縮残留応力が発生する程度の温度である。
【００２８】
上述したキャビティ部材６を有する上型１は、次の４つの特徴を有している。第１に、導電性と一定の機械的強度とを有する本体部８の表面に高温下で接合された表面層１０を有し、その表面層１０の熱膨張係数（８．４×１０−６／°Ｃ）は本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）よりも小さいことである。そして、本体部８と表面層１０とが高温下で接合された後に冷却されることによって、本体部８と表面層１０との熱膨張係数の差に起因して表面層１０において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層１０に存在している。この圧縮残留応力が表面層１０に存在することによって表面層１０における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料によって構成された樹脂成形型が得られる。
【００２９】
第２に、表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有する材料であるＹ２Ｏ３から構成されていることである。これにより、優れた離型性を有する低密着性材料によって構成された樹脂成形型が得られる。
【００３０】
第３に、本体部８が、それぞれ熱膨張係数が１１．４×１０−６／°Ｃである３ＹＳＺ（第１の材料）と、  ７．８×１０−６／°ＣであるＺｒＮ（第２の材料）とから構成されており、これらの材料が一定の比率になっていることである。これにより、本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）は、表面層１０の熱膨張係数（８．４×１０−６／°Ｃ）に対して、これよりも大きくかつこれに近い適当な値になっている。本体部８と表面層１０との熱膨張係数のこのような組合せによって、本体部８と表面層１０とを高温下で接合する際に界面剥離が発生することが防止される。したがって、本体部８と表面層１０との間において界面剥離が発生しない低密着性材料と、その低密着性材料から構成された樹脂成形型とが得られる。
【００３１】
第４に、本体部８が、導電性を有することである。これにより、本体部８に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部８を自己発熱させることができる。したがって、本体部８自体が発熱することによって、樹脂成形型１におけるキャビティ４の内底面５を効率よく加熱することができる。これにより、樹脂成形型１を加熱する際の省エネルギー化が可能になる。また、本体部８の導電性を利用して、必要に応じて本体部８に対して放電加工による精密加工を行うことができる。
【００３２】
図１に示された樹脂成形型の動作を説明する。まず、下型２の上に位置決めして基板１１を配置し、吸着等の方法によって基板１１を固定する。次に、上型１を下降させて下型２との型締めを完了させる。次に、プランジャ（図示なし）を使用して熱硬化性樹脂からなり一定の粘性を有する流動性樹脂（図示なし）を押圧することにより、樹脂流路３を経由してキャビティ４に流動性樹脂を充填する。次に、上型１と下型２とに設けられたヒータ（図示なし）を使用して、流動性樹脂を加熱しこれを硬化させることによって、硬化樹脂を形成する。この工程では、導電性を有する本体部８に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部８を自己発熱させてもよい。次に、上型１を上昇させて型開きを行い、硬化樹脂によって基板１１とチップ１２とワイヤ１３とが一体的に封止された成形体を取り出す。この工程で、硬化樹脂に対する低密着性を有する材料であるＹ２Ｏ３から構成されている表面層１０に対して、硬化樹脂が容易に離型する。
【００３３】
以上説明したように、本実施例によれば、優れた低密着性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料が得られる。また、その低密着性材料によって構成され優れた離型性を有する樹脂成形型が得られる。
【００３４】
本実施例に係る低密着性材料と樹脂成形型とは、次のような方法によって製造される。まず、図２に示すように、工程Ｓ１において、本体部８の材料である３ＹＳＺとＺｒＮとの粉末を所定の比率で調合する。次に、工程Ｓ２において、調合された粉末に対してボールミル混合を行う。次に、工程Ｓ３において、ボールミル混合された材料を乾燥させてふるいにかける。次に、工程Ｓ４において、仮成形を行って直方体状の部材（図１の本体部８に相当）を完成させる。
【００３５】
また、上述した直方体状の部材の製作とは別に、まず、図２に示すように、工程Ｓ５において、表面層１０の材料であるＹ２Ｏ３の粉末を、必要な量だけ準備する。次に、工程Ｓ６において、Ｙ２Ｏ３の粉末を仮成形して、薄板状の部材を製作する。
【００３６】
次に、それぞれ仮成形された直方体状の部材とＹ２Ｏ３からなる薄板状の部材とをホットプレスによって積層化して、積層構造体を形成する。この場合における処理条件は、例えば、Ｎ２雰囲気中において処理温度が１３５０℃、処理時間が１時間、プレス圧力が４８ｋＮである。その後に、形成された積層構造体を処理温度から室温まで冷却する。この冷却は、積層構造体を室温又は室温以下の雰囲気に放置することにより行ってもよく、送風等の手段を使用して強制的に行ってもよい。ここまでの工程により、本体部と表面層とからなる積層構造体、すなわち本実施例に係る低密着性材料（図１における本体部８と表面層１０とからなるキャビティ部材６に相当）が完成する。なお、完成した低密着性材料においては、１３５０℃という高温下で処理されるプロセスにより、本体部８に含まれる３ＹＳＺに対して表面層１０に含まれるＹ２Ｏ３が固相拡散している。これにより、本体部８に表面層１０が接合される。
【００３７】
次に、図１に示すように、製作された低密着性材料からなるキャビティ部材６を、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等からなる周辺部材７に取り付ける。これにより、本実施例に係る樹脂成形型である上型１が完成する。
【００３８】
以下、本実施例に係る低密着性材料において、Ｙ２Ｏ３から構成される表面層１０の厚みと、その低密着性材料の破壊靱性値との関係を、図３を参照して説明する。この関係を評価するために、表面層の厚みが異なる３つの試料（ｎ＝５）を製作し、ＪＩＳ  ＩＦ法（ＪＩＳ  Ｒ  １６０７）によって各試料の破壊靱性値を測定した（押込加重＝１ｋｇｆ≒９．８Ｎ）。その結果、表面層の厚みが１．４ｍｍである試料について０．９ＭＰａ・ｍ１／２、０．９ｍｍである試料について１．７ＭＰａ・ｍ１／２、及び、０．２５ｍｍである試料について２．３ＭＰａ・ｍ１／２の破壊弾性値が得られた。得られた結果を図３に示す。なお、支持層８−表面層１０の界面における表面層側の残留圧縮応力の値は、算出式によって６８２ＭＰａ程度であると算出された。ここで、残留圧縮応力σの算出式は、式σ＝ＥΔα・ΔＴ／（１−ν）で表される。式中の記号Ｅは表面層の縦弾性係数、νはポアソン比、Δαは支持層と表面層との線膨張係数の差、ΔＴは処理温度と使用温度との差である。また、このときの各パラメータの値は、Ｅ＝１７１ＧＰａ、ΔＴ＝１３５０−２０＝１３３０℃、ν＝０．３である。なお、図３においてハッチングを付した破壊靱性値の範囲は、Ｙ２Ｏ３単体で樹脂成形型を構成した場合の破壊靱性値を示す。
【００３９】
得られた結果を示した図３によれば、図１に示された本体部８と表面層１０との間の界面と表面層１０の表面との距離を近づけるほど、言い換えれば圧縮残留応力が存在する表面層１０の厚さを小さくするほど、破壊靱性値が増加しているという関係が見出される。この関係とＹ２Ｏ３単体で樹脂成形型を構成した場合の破壊靱性値とを考慮すれば、低密着性材料として適当な表面層１０の厚みは１．２ｍｍ以下であって小さいほうがよい。そして、表面層１０の好ましい厚みは１．０ｍｍ以下であり、より好ましい厚みは０．２５ｍｍ以下であると考えられる。また、表面層１０の厚みの下限は、表面層１０を構成する物質が単位格子を形成する程度（例えば、数ｎｍ程度）であればよい。
【００４０】
なお、ここまでの説明では、上型１を構成する部材のうちキャビティ４の内底面５を構成する直方体状のキャビティ部材６を、本実施例に係る低密着性材料によって構成した。これに代えて、樹脂流路３の内底面を構成する部材を、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。更に、樹脂成形型において、型面のうち流動性樹脂が接触する面のすべてを含む部分を（又はその面の大部分を）、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。例えば、図１におけるキャビティ４の内底面５と樹脂流路３の内底面とを含む部分を、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。要は、キャビティ部材６の本体部８が、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に平面視して重なるようにして設けられ、表面層１０が、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部８の表面に形成されていればよい。
【実施例２】
【００４１】
本発明の実施例２に係る樹脂成形型と低密着性材料とについて、図４を参照して説明する。本実施例に係る低密着性材料は、直方体状の母材に対して表面（１つの面；図では下面）に凹部が設けられた本体部と、その表面に形成された表面層とからなる積層構造体である。図４は、本実施例に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【００４２】
図４に示されている上型１４が、本実施例に係る低密着性材料及び樹脂成形型に相当する。また、上型１４は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されている。具体的には、上型１４は、本体部１５と、その本体部１５の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面１６の全面に形成された表面層１７とによって構成されている。したがって、上型１４における流動性樹脂が接触する型面のすべては表面層１７によって構成されていることになる。
【００４３】
本体部１５は、実施例１における本体部８と同じ材料によって、すなわち３ＹＳＺからなる第１の材料と導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とによって構成されている。また、表面層１７は、実施例１における表面層１０と同じ材料によって、すなわちＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含む材料によって構成されている。本実施例においても、表面層１７はＹ２Ｏ３によって構成されていることとした。本実施例によれば、流動性樹脂が接触する型面１８においてこの表面層１０が存在することによって、図１に示された樹脂成形型及び低密着性材料の場合と同様の効果が得られる。
【００４４】
図２に示された樹脂成形型は、次のようにして得られる。まず、切削加工等によって直方体状の原材料を適当に加工して、樹脂流路３とキャビティ４とに相当する凹部を形成する。次に、凹部が形成された面である下面１６に、周知の方法のうち適切な方法を使用して、層状（膜状）の表面層１７を形成する。ここでいう周知の方法とは、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ゾルゲル法、溶射法等の各種コーティング、及び、シート状材料のホットプレス積層化等の方法である。また、これらの周知の方法においても、実施例１の場合と同様に、一定の高温下で表面層１７が形成され、冷却後の表面層１７においてある程度の大きさの圧縮残留応力が発生している。
【００４５】
なお、上述した各実施例においては、基板１１に装着されたチップ１２を樹脂封止する際に使用される樹脂成形型を例に挙げて説明した。これに限らず、一般的なトランスファ成形、射出成形、圧縮成形等のように、キャビティに流動性樹脂が充填された状態でその流動性樹脂を硬化させて成形体を成形する際に使用される樹脂成形型に対して、本発明を適用することができる。
【００４６】
また、本体部８，１５を、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等によって構成してもよい。そして、上述した各実施例と同様に、本体部８，１５と表面層１０，１７の熱膨張係数を適切に定めることによって、表面層１０，１７において圧縮残留応力を存在させることができる。
【００４７】
また、各実施例においては、それぞれ本発明に係る低密着性材料とこれを使用した樹脂成形型とについて説明した。これに限らず、低密着性材料を、樹脂成形型以外の用途に使用することができる。その用途とは、塩基性を有する物質に対する濡れ性が低いことに加えて、耐摩耗性と耐衝撃性とが要求される他の用途である。具体的には、本発明に係る低密着性材料を、部材等における流動性樹脂が接触する部分のコーティング等に使用することができる。
【００４８】
更に、本発明に係る低密着性材料は、樹脂以外の物質であって塩基性を有する物質に対する低密着性に加えて、耐摩耗性と耐衝撃性とが要求される用途に使用されることが可能である。例えば、このような低密着性材料を、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する材料として使用することができる。具体的にいえば、建物の外壁等に使用される建材、浴槽、衛生陶器やこれに類する機器等の材料として使用することが考えられる。また、これらの用途に使用される部材の表面をコーティングする材料として、本発明に係る低密着性材料を使用してもよい。
【００４９】
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】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る低密着性材料を製造する工程を示す流れ図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係る低密着性材料における表面層の厚みとその低密着性材料の破壊靱性値との関係を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    上型（樹脂成形型）
２    下型
３    樹脂流路
４    キャビティ
５    内底面
６    キャビティ部材（低密着性材料）
７    周辺部材
８，１５    本体部
９，１６    下面
１０，１７    表面層
１１    基板
１２    チップ
１３    ワイヤ
１４    上型（低密着性材料、樹脂成形型）
１８    型面
【図１】
2007276402.tif 000003
【図２】
2007276402.tif 000004
【図３】
2007276402.tif 000005
【図４】
2007276402.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月5日(2006.12.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする低密着性材料。
【請求項２】
請求項１に記載の低密着性材料において、
前記表面層はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする低密着性材料。
【請求項３】
請求項２に記載の低密着性材料において、
前記本体部は、ＺｒＯ２を主成分とする第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする低密着性材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の低密着性材料において、
前記本体部は導電性を有することを特徴とする低密着性材料。
【請求項５】
キャビティに充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型であって、
前記樹脂成形型において前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部と、
前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして前記本体部の表面に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記硬化樹脂に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする樹脂成形型。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂成形型において、
前記表面層はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする樹脂成形型。
【請求項７】
請求項６に記載の樹脂成形型において、
前記本体部は、ＺｒＯ２を主成分とする第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする樹脂成形型。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の樹脂成形型において、
前記本体部は導電性を有することを特徴とする樹脂成形型。
【請求項９】
有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする防汚性材料。
【請求項１０】
請求項９に記載の防汚性材料において、
前記表面層はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする防汚性材料。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防汚性材料において、
前記本体部は、ＺｒＯ２を主成分とする第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする防汚性材料。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載の防汚性材料において、
前記本体部は導電性を有することを特徴とする防汚性材料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩基性を有する物質に対して低い密着性を有する材料、すなわち低密着性材料と、その低密着性材料によって少なくとも型面の一部が構成された樹脂成形型と、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランスファ成形法又は射出成形法により、樹脂成形用の金型にそれぞれ設けられた樹脂流路とキャビティとを使用して、樹脂流路を経由してキャビティに流動性樹脂を充填し、充填された流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成して、硬化樹脂を有する成形体を完成させている。そして、例えば、流動性樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されているとともに、金型材料として工具鋼等の鋼系材料や超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ系合金）等が使用されている。この場合には、容易に成形体を取り出すことができるように、硬化樹脂と金型の表面（型面）との間の密着性を低下させる、言い換えれば、硬化樹脂と型面との間の離型性を向上させることが好ましい。
【０００３】
ところで、本出願の発明者らは、空気中において安定な焼結体であるＹ２Ｏ３（イットリア）がエポキシ樹脂に対する低密着性を有することを見出した。ここでいう低密着性とは、「従来の金型材料である鋼系材料や超硬合金等とエポキシ樹脂に代表される塩基性を有する物質との間の密着性に比較した場合に、低い密着性であること」を意味する。そして、本出願の発明者らにより、Ｙ２Ｏ３等の酸化物（塩基性酸化物）を使用して型面又は樹脂成形型を構成することが提案されている（特許文献１参照）。また、本出願の出願人らによる別の特許出願においては、樹脂成形型を構成する低密着性材料として、Ｙ２Ｏ３固溶体、イットリア複合酸化物（ＬａＹＯ３）、及び、Ｙ２Ｏ３固溶体とイットリア複合酸化物との混合物が示されている（特願２００６−０１７３３５号）。これらの技術によれば、硬化樹脂に対する低密着性材料であるＹ２Ｏ３等の塩基性酸化物、Ｙ２Ｏ３固溶体等が、型面を構成する樹脂成形型用材料に含まれる。したがって、優れた離型性を有する樹脂成形型が実現される。
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術、すなわちＹ２Ｏ３等の塩基性酸化物、Ｙ２Ｏ３固溶体等（以下「塩基性酸化物等」という。）を含む樹脂成形型用材料を使用して型面又は樹脂成形型を構成する技術によれば、次の２つの問題がある。第１の問題は、樹脂成形型の耐摩耗性が不十分であるということである。特に問題になるのは、リードフレームやプリント基板等（以下「基板」という。）に装着されたＬＳＩチップ等のチップ状の電子部品（以下「チップ」という。）を樹脂封止する場合である。この場合には、流動性樹脂として、セラミックスからなるフィラーを含有する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が使用される。このフィラーによって、樹脂成形型の型面を構成する塩基性酸化物等が摩耗する。第２の問題は、塩基性酸化物等は、外部から衝撃を受けるとチッピングが発生しやすいこと、言い換えれば耐衝撃性が低いということである。したがって、単に低密着性材料である塩基性酸化物等によって型面又は樹脂成形型を構成する技術によれば、優れた離型性を有する樹脂成形型は得られるが、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることは困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７４４７８号公報（第８−９頁，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた低密着性材料を得ること、及び、優れた離型性に加えて優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることが困難であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するための手段を説明する前に、摩耗について説明する。ここでいう摩耗はエロージョン摩耗である。そして、文献（S.Srinivasan and R.O.Scattergood, R curve effects in solid particle erosion of ceramics, Wear, 142(1991) 115.）によれば、このエロージョン摩耗は、材料硬さ（Ｈ）、破壊靱性値（ＫＩＣ）の増加に伴い低下するとされている（同文献のP.117,TABLE 1に記載された式を参照）。したがって、一般に、脆性材料において、硬質粒子に対する耐摩耗性を向上させるためには、破壊靭性値を増大させることが有効であるといえる。また、脆性材料において耐衝撃性を向上させるためにも、破壊靭性値を増大させることが有効である。これらのことに鑑み、本発明の発明者らは、次の手段を講じた。
【０００８】
上述の課題を解決することを目的として、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料（６，１４）であって、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、本体部（８，１５）は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、本体部（８，１５）は導電性を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、キャビティ（４）に充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型（１，１４）であって、樹脂成形型（１，１４）において流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部（８，１５）と、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部（８，１５）の表面（９，１６）に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は硬化樹脂に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、本体部（８，１５）は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、本体部（８，１５）は導電性を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る防汚性材料は、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料であって、本体部と、本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、表面層は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部に表面層が形成され、本体部と表面層とが冷却されることによって表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在していることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る防汚性材料は、上述の防汚性材料において、表面層はＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含むことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る防汚性材料は、上述の防汚性材料において、本体部は、ＺｒＯ２を主成分とする第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る防汚性材料は、上述の防汚性材料において、本体部は導電性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備える。また、その表面層（１０，１７）は、塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料によって構成される。また、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０，１７）に存在している。そして、表面層（１０，１７）における圧縮残留応力の存在によって表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大することにより、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、塩基性を有する物質に対する低密着性を各々有するＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又は、イットリア複合酸化物の少なくともいずれかが、上述した低密着性材料（６，１４）の表面層（１０，１７）に含まれる。したがって、Ｙ２Ｏ３等を含み、塩基性を有する物質に対する優れた低密着性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、本体部（８，１５）に、ＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とが含まれる。そして、第１の材料と第２の材料との比率を変えることにより、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差を変えることができる。したがって、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との界面剥離が発生せず、かつ、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大するように、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差が最適に定められた低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００２３】
また、本発明によれば、本体部（８，１５）は導電性を有するので、本体部（８，１５）自体が発熱することによって、樹脂成形型（１，１４）におけるキャビティ（４）の内底面（５）及び型面（１８）を効率よく加熱することができる。これにより、樹脂成形型（１，１４）を加熱する際の省エネルギー化が可能になる。ここで、本体部（８，１５）自体を発熱させるには、本体部（８，１５）に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部（８，１５）を自己発熱させればよい。加えて、本体部（８，１５）の導電性を利用して、本体部（８，１５）に対して放電加工による精密加工を行うことができる。
【００２４】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備える。また、その表面層（１０，１７）は、塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料によって構成される。また、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０，１７）に存在している。そして、表面層（１０，１７）における圧縮残留応力の存在によって表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大することにより、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。そして、上述した低密着性材料（６，１４）は、防汚性材料として使用されることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
上型（１）は、型面のうちキャビティ（４）の内底面（５）を構成する直方体状のキャビティ部材（６）と、キャビティ部材（６）以外の部分を構成する周辺部材（７）とを有する。このキャビティ部材（６）は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されており、具体的には、本体部（８）と、その本体部（８）の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面（９）に形成された表面層（１０）とによって構成されている。本体部（８）は、３ＹＳＺ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３，９７ｍｏｌ％ＺｒＯ２）からなる第１の材料と、導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とから所定の比率で構成され、熱膨張係数は１０．５×１０−６／°Ｃである。表面層（１０）は、硬化樹脂に対する低密着性を有するＹ２Ｏ３から構成され、その熱膨張係数は本体部（８）よりも小さい８．４×１０−６／°Ｃである。そして、本体部（８）と表面層（１０）とが高温下で接合された後に冷却されることによって、本体部（８）と表面層（１０）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０）に存在している。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１に係る樹脂成形型と低密着性材料とを、図１−図３を参照して説明する。この低密着性材料は、直方体状の本体部とその本体部における１つの表面に形成された表面層とからなる積層構造体である。図１は、本実施例に係る樹脂成形型を示す断面図である。図２は、本実施例に係る低密着性材料を製造する工程を示す流れ図である。図３は、本実施例に係る低密着性材料における表面層の厚みとその低密着性材料の破壊靱性値との関係を示す説明図である。以下に示されるいずれの図についても、わかりやすくするために誇張して描かれている。
【００２７】
また、以下の説明においては、樹脂成形の例としてトランスファ成形を示すとともに、基板に装着されたチップを樹脂封止する場合を説明する。この樹脂封止では、ワイヤによって配線されたチップをキャビティに収容し、型締めした状態でキャビティに流動性樹脂を充填し、流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成して、基板と硬化樹脂とを有する成形体（パッケージ）を完成させる。
【００２８】
図１に示されている上型１と下型２とは、併せて樹脂封止型を構成する。また、上型１が、本実施例に係る樹脂成形型に相当する。上型１には、流動性樹脂（図示なし）が流動する樹脂流路３と、樹脂流路３に連通され流動性樹脂が充填されるキャビティ４とが、それぞれ凹部状に設けられている。また、上型１は、型面のうちキャビティ４の内底面５を構成する直方体状のキャビティ部材６と、キャビティ部材６以外の部分を構成する周辺部材７とを有する。このキャビティ部材６は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されており、具体的には、本体部８と、その本体部８の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面９に形成された表面層１０とによって構成されている。したがって、樹脂成形型における流動性樹脂が接触する型面のうちキャビティ４の内底面５においては、表面層１０が露出していることになる。なお、本体部８と表面層１０とを構成する材料については後述する。
【００２９】
下型２は、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等によって構成されている。下型２の型面の上には基板１１が載置されている。基板１１の上にはチップ１２が装着され、基板１１とチップ１２との電極（いずれも図示なし）同士がワイヤ１３によって電気的に接続されている。なお、下型２を、一定の機械的特性を有するセラミックス系材料によって構成してもよい。
【００３０】
さて、本実施例に係る低密着性材料からなるキャビティ部材６の本体部８と表面層１０とをそれぞれ構成する材料について説明する。まず、本体部８は、第１の材料とその第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含んでいる。本実施例では、本体部８は、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３含有安定化ＺｒＯ２）系材料である３ＹＳＺ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３，９７ｍｏｌ％ＺｒＯ２）からなる第１の材料と、導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とから構成されることにした。そして、第１の材料と第２の材料との比率を、７５ｖｏｌ%：２５ｖｏｌ%とした。ここで、３ＹＳＺの熱膨張係数は１１．４×１０−６／°Ｃ、ＺｒＮの熱膨張係数は  ７．８×１０−６／°Ｃである。そして、上述した比率で３ＹＳＺとＺｒＮとから構成される材料（本体部８を構成する材料）の熱膨張係数は１０．５×１０−６／°Ｃである。なお、第１の材料は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料であればよい。また、第２の材料としては、第１の材料よりも小さい適当な熱膨張係数を有する材料を使用すればよく、例えば、導電性を有するＺｒＢ２等や非導電性材料を使用することができる。
【００３１】
キャビティ部材６において、本体部８をこれらのように構成した目的は、次の３つである。第１に、樹脂成形型として必要な一定の機械的特性をキャビティ部材６に持たせることである。ここでいう機械的特性とは、例えば、破壊強度、破壊靱性、耐衝撃性等を意味する。第２に、本体部８と表面層１０とを構成する材料同士の熱膨張係数の差を小さくするとともに、本体部８の熱膨張係数を表面層１０の熱膨張係数よりも大きくすることである。第３に、本体部８に導電性を持たせることである。
【００３２】
また、キャビティ部材６においては、表面層１０は、Ｙ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物のうちの少なくともいずれかを含んでいる。このことにより、表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有する。本実施例では、表面層１０はＹ２Ｏ３から構成されることとした。そして、高温プロセス、すなわち高温下で処理されるプロセスによって、表面層１０は、本体部８の表面（図では下面９）に接合するようにして形成されている。ここで、Ｙ２Ｏ３の熱膨張係数は８．４×１０−６／°Ｃであって、本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）よりも小さい。また、高温プロセスにおける処理温度は、上述した本体部８と表面層１０とが接合後に冷却されることにより、それらの熱膨張係数の差に基づいて表面層１０にある程度の大きさの圧縮残留応力が発生する程度の温度である。
【００３３】
上述したキャビティ部材６を有する上型１は、次の４つの特徴を有している。第１に、導電性と一定の機械的強度とを有する本体部８の表面に高温下で接合された表面層１０を有し、その表面層１０の熱膨張係数（８．４×１０−６／°Ｃ）は本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）よりも小さいことである。そして、本体部８と表面層１０とが高温下で接合された後に冷却されることによって、本体部８と表面層１０との熱膨張係数の差に起因して表面層１０において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層１０に存在している。この圧縮残留応力が表面層１０に存在することによって表面層１０における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料によって構成された樹脂成形型が得られる。
【００３４】
第２に、表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有する材料であるＹ２Ｏ３から構成されていることである。これにより、優れた離型性を有する低密着性材料によって構成された樹脂成形型が得られる。
【００３５】
第３に、本体部８が、それぞれ熱膨張係数が１１．４×１０−６／°Ｃである３ＹＳＺ（第１の材料）と、  ７．８×１０−６／°ＣであるＺｒＮ（第２の材料）とから構成されており、これらの材料が一定の比率になっていることである。これにより、本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）は、表面層１０の熱膨張係数（８．４×１０−６／°Ｃ）に対して、これよりも大きくかつこれに近い適当な値になっている。本体部８と表面層１０との熱膨張係数のこのような組合せによって、本体部８と表面層１０とを高温下で接合する際に界面剥離が発生することが防止される。したがって、本体部８と表面層１０との間において界面剥離が発生しない低密着性材料と、その低密着性材料から構成された樹脂成形型とが得られる。
【００３６】
第４に、本体部８が、導電性を有することである。これにより、本体部８に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部８を自己発熱させることができる。したがって、本体部８自体が発熱することによって、樹脂成形型１におけるキャビティ４の内底面５を効率よく加熱することができる。これにより、樹脂成形型１を加熱する際の省エネルギー化が可能になる。また、本体部８の導電性を利用して、必要に応じて本体部８に対して放電加工による精密加工を行うことができる。
【００３７】
図１に示された樹脂成形型の動作を説明する。まず、下型２の上に位置決めして基板１１を配置し、吸着等の方法によって基板１１を固定する。次に、上型１を下降させて下型２との型締めを完了させる。次に、プランジャ（図示なし）を使用して熱硬化性樹脂からなり一定の粘性を有する流動性樹脂（図示なし）を押圧することにより、樹脂流路３を経由してキャビティ４に流動性樹脂を充填する。次に、上型１と下型２とに設けられたヒータ（図示なし）を使用して、流動性樹脂を加熱しこれを硬化させることによって、硬化樹脂を形成する。この工程では、導電性を有する本体部８に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部８を自己発熱させてもよい。次に、上型１を上昇させて型開きを行い、硬化樹脂によって基板１１とチップ１２とワイヤ１３とが一体的に封止された成形体を取り出す。この工程で、硬化樹脂に対する低密着性を有する材料であるＹ２Ｏ３から構成されている表面層１０に対して、硬化樹脂が容易に離型する。
【００３８】
以上説明したように、本実施例によれば、優れた低密着性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料が得られる。また、その低密着性材料によって構成され優れた離型性を有する樹脂成形型が得られる。
【００３９】
本実施例に係る低密着性材料と樹脂成形型とは、次のような方法によって製造される。まず、図２に示すように、工程Ｓ１において、本体部８の材料である３ＹＳＺとＺｒＮとの粉末を所定の比率で調合する。次に、工程Ｓ２において、調合された粉末に対してボールミル混合を行う。次に、工程Ｓ３において、ボールミル混合された材料を乾燥させてふるいにかける。次に、工程Ｓ４において、仮成形を行って直方体状の部材（図１の本体部８に相当）を完成させる。
【００４０】
また、上述した直方体状の部材の製作とは別に、まず、図２に示すように、工程Ｓ５において、表面層１０の材料であるＹ２Ｏ３の粉末を、必要な量だけ準備する。次に、工程Ｓ６において、Ｙ２Ｏ３の粉末を仮成形して、薄板状の部材を製作する。
【００４１】
次に、それぞれ仮成形された直方体状の部材とＹ２Ｏ３からなる薄板状の部材とをホットプレスによって積層化して、積層構造体を形成する。この場合における処理条件は、例えば、Ｎ２雰囲気中において処理温度が１３５０℃、処理時間が１時間、プレス圧力が４８ｋＮである。その後に、形成された積層構造体を処理温度から室温まで冷却する。この冷却は、積層構造体を室温又は室温以下の雰囲気に放置することにより行ってもよく、送風等の手段を使用して強制的に行ってもよい。ここまでの工程により、本体部と表面層とからなる積層構造体、すなわち本実施例に係る低密着性材料（図１における本体部８と表面層１０とからなるキャビティ部材６に相当）が完成する。なお、完成した低密着性材料においては、１３５０℃という高温下で処理されるプロセスにより、本体部８に含まれる３ＹＳＺに対して表面層１０に含まれるＹ２Ｏ３が固相拡散している。これにより、本体部８に表面層１０が接合される。
【００４２】
次に、図１に示すように、製作された低密着性材料からなるキャビティ部材６を、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等からなる周辺部材７に取り付ける。これにより、本実施例に係る樹脂成形型である上型１が完成する。
【００４３】
以下、本実施例に係る低密着性材料において、Ｙ２Ｏ３から構成される表面層１０の厚みと、その低密着性材料の破壊靱性値との関係を、図３を参照して説明する。この関係を評価するために、表面層の厚みが異なる３つの試料（ｎ＝５）を製作し、ＪＩＳ  ＩＦ法（ＪＩＳ  Ｒ  １６０７）によって各試料の破壊靱性値を測定した（押込加重＝１ｋｇｆ≒９．８Ｎ）。その結果、表面層の厚みが１．４ｍｍである試料について０．９ＭＰａ・ｍ１／２、０．９ｍｍである試料について１．７ＭＰａ・ｍ１／２、及び、０．２５ｍｍである試料について２．３ＭＰａ・ｍ１／２の破壊弾性値が得られた。得られた結果を図３に示す。なお、支持層８−表面層１０の界面における表面層側の残留圧縮応力の値は、算出式によって６８２ＭＰａ程度であると算出された。ここで、残留圧縮応力σの算出式は、式σ＝ＥΔα・ΔＴ／（１−ν）で表される。式中の記号Ｅは表面層の縦弾性係数、νはポアソン比、Δαは支持層と表面層との線膨張係数の差、ΔＴは処理温度と使用温度との差である。また、このときの各パラメータの値は、Ｅ＝１７１ＧＰａ、ΔＴ＝１３５０−２０＝１３３０℃、ν＝０．３である。なお、図３においてハッチングを付した破壊靱性値の範囲は、Ｙ２Ｏ３単体で樹脂成形型を構成した場合の破壊靱性値を示す。
【００４４】
得られた結果を示した図３によれば、図１に示された本体部８と表面層１０との間の界面と表面層１０の表面との距離を近づけるほど、言い換えれば圧縮残留応力が存在する表面層１０の厚さを小さくするほど、破壊靱性値が増加しているという関係が見出される。この関係とＹ２Ｏ３単体で樹脂成形型を構成した場合の破壊靱性値とを考慮すれば、低密着性材料として適当な表面層１０の厚みは１．２ｍｍ以下であって小さいほうがよい。そして、表面層１０の好ましい厚みは１．０ｍｍ以下であり、より好ましい厚みは０．２５ｍｍ以下であると考えられる。また、表面層１０の厚みの下限は、表面層１０を構成する物質が単位格子を形成する程度（例えば、数ｎｍ程度）であればよい。
【００４５】
なお、ここまでの説明では、上型１を構成する部材のうちキャビティ４の内底面５を構成する直方体状のキャビティ部材６を、本実施例に係る低密着性材料によって構成した。これに代えて、樹脂流路３の内底面を構成する部材を、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。更に、樹脂成形型において、型面のうち流動性樹脂が接触する面のすべてを含む部分を（又はその面の大部分を）、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。例えば、図１におけるキャビティ４の内底面５と樹脂流路３の内底面とを含む部分を、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。要は、キャビティ部材６の本体部８が、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に平面視して重なるようにして設けられ、表面層１０が、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部８の表面に形成されていればよい。
【実施例２】
【００４６】
本発明の実施例２に係る樹脂成形型と低密着性材料とについて、図４を参照して説明する。本実施例に係る低密着性材料は、直方体状の母材に対して表面（１つの面；図では下面）に凹部が設けられた本体部と、その表面に形成された表面層とからなる積層構造体である。図４は、本実施例に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【００４７】
図４に示されている上型１４が、本実施例に係る低密着性材料及び樹脂成形型に相当する。また、上型１４は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されている。具体的には、上型１４は、本体部１５と、その本体部１５の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面１６の全面に形成された表面層１７とによって構成されている。したがって、上型１４における流動性樹脂が接触する型面のすべては表面層１７によって構成されていることになる。
【００４８】
本体部１５は、実施例１における本体部８と同じ材料によって、すなわち３ＹＳＺからなる第１の材料と導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とによって構成されている。また、表面層１７は、実施例１における表面層１０と同じ材料によって、すなわちＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含む材料によって構成されている。本実施例においても、表面層１７はＹ２Ｏ３によって構成されていることとした。本実施例によれば、流動性樹脂が接触する型面１８においてこの表面層１０が存在することによって、図１に示された樹脂成形型及び低密着性材料の場合と同様の効果が得られる。
【００４９】
図２に示された樹脂成形型は、次のようにして得られる。まず、切削加工等によって直方体状の原材料を適当に加工して、樹脂流路３とキャビティ４とに相当する凹部を形成する。次に、凹部が形成された面である下面１６に、周知の方法のうち適切な方法を使用して、層状（膜状）の表面層１７を形成する。ここでいう周知の方法とは、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ゾルゲル法、溶射法等の各種コーティング、及び、シート状材料のホットプレス積層化等の方法である。また、これらの周知の方法においても、実施例１の場合と同様に、一定の高温下で表面層１７が形成され、冷却後の表面層１７においてある程度の大きさの圧縮残留応力が発生している。
【００５０】
なお、上述した各実施例においては、基板１１に装着されたチップ１２を樹脂封止する際に使用される樹脂成形型を例に挙げて説明した。これに限らず、一般的なトランスファ成形、射出成形、圧縮成形等のように、キャビティに流動性樹脂が充填された状態でその流動性樹脂を硬化させて成形体を成形する際に使用される樹脂成形型に対して、本発明を適用することができる。
【００５１】
また、本体部８，１５を、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等によって構成してもよい。そして、上述した各実施例と同様に、本体部８，１５と表面層１０，１７の熱膨張係数を適切に定めることによって、表面層１０，１７において圧縮残留応力を存在させることができる。
【００５２】
また、各実施例においては、それぞれ本発明に係る低密着性材料とこれを使用した樹脂成形型とについて説明した。これに限らず、低密着性材料を、樹脂成形型以外の用途に使用することができる。その用途とは、塩基性を有する物質に対する濡れ性が低いことに加えて、耐摩耗性と耐衝撃性とが要求される他の用途である。具体的には、本発明に係る低密着性材料を、部材等における流動性樹脂が接触する部分のコーティング等に使用することができる。
【００５３】
更に、本発明に係る低密着性材料は、樹脂以外の物質であって塩基性を有する物質に対する低密着性に加えて、耐摩耗性と耐衝撃性とが要求される用途に使用されることが可能である。例えば、このような低密着性材料を、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する材料として使用することができる。具体的にいえば、建物の外壁等に使用される建材、浴槽、衛生陶器やこれに類する機器等の材料として使用することが考えられる。また、これらの用途に使用される部材の表面をコーティングする材料として、本発明に係る低密着性材料を使用してもよい。
【００５４】
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】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る低密着性材料を製造する工程を示す流れ図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係る低密着性材料における表面層の厚みとその低密着性材料の破壊靱性値との関係を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    上型（樹脂成形型）
２    下型
３    樹脂流路
４    キャビティ
５    内底面
６    キャビティ部材（低密着性材料）
７    周辺部材
８，１５    本体部
９，１６    下面
１０，１７    表面層
１１    基板
１２    チップ
１３    ワイヤ
１４    上型（低密着性材料、樹脂成形型）
１８    型面
【手続補正書】
【提出日】平成19年4月11日(2007.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、
前記表面層はＹ２Ｏ３を含み、
前記本体部は第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料からなり、
前記第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする低密着性材料。
【請求項２】
塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、
前記表面層はＹ２Ｏ３固溶体又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含み、
前記本体部は、第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料、鋼系材料、又は超硬合金からなることを特徴とする低密着性材料。
【請求項３】
請求項２に記載の低密着性材料において、
前記第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする低密着性材料。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の低密着性材料において、
前記混合材料は導電性を有することを特徴とする低密着性材料。
【請求項５】
キャビティに充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型であって、
前記樹脂成形型において前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部と、
前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして前記本体部の表面に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記硬化樹脂に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、
前記表面層はＹ２Ｏ３を含み、
前記本体部は第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料からなり、
前記第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする樹脂成形型。
【請求項６】
キャビティに充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型であって、
前記樹脂成形型において前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部と、
前記流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして前記本体部の表面に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は前記硬化樹脂に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、
前記表面層はＹ２Ｏ３固溶体又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含み、
前記本体部は、第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料、鋼系材料、又は超硬合金からなることを特徴とする樹脂成形型。
【請求項７】
請求項６に記載の樹脂成形型において、
前記第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする樹脂成形型。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれかに記載の樹脂成形型において、
前記混合材料は導電性を有することを特徴とする樹脂成形型。
【請求項９】
有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、
前記表面層はＹ２Ｏ３を含み、
前記本体部は第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料からなり、
前記第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする防汚性材料。
【請求項１０】
有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料であって、
本体部と、
前記本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、
前記表面層は塩基性を有する物質に対する低密着性と前記本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、
高温下において前記本体部に前記表面層が形成され、前記本体部と前記表面層とが冷却されることによって前記表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、
前記表面層はＹ２Ｏ３固溶体又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含み、
前記本体部は、第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料、鋼系材料、又は超硬合金からなることを特徴とする防汚性材料。
【請求項１１】
請求項１０に記載の防汚性材料において、
前記第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする防汚性材料。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載の防汚性材料において、
前記混合材料は導電性を有することを特徴とする防汚性材料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩基性を有する物質に対して低い密着性を有する材料、すなわち低密着性材料と、その低密着性材料によって少なくとも型面の一部が構成された樹脂成形型と、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランスファ成形法又は射出成形法により、樹脂成形用の金型にそれぞれ設けられた樹脂流路とキャビティとを使用して、樹脂流路を経由してキャビティに流動性樹脂を充填し、充填された流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成して、硬化樹脂を有する成形体を完成させている。そして、例えば、流動性樹脂としてエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用されているとともに、金型材料として工具鋼等の鋼系材料や超硬合金（ＷＣ−Ｃｏ系合金）等が使用されている。この場合には、容易に成形体を取り出すことができるように、硬化樹脂と金型の表面（型面）との間の密着性を低下させる、言い換えれば、硬化樹脂と型面との間の離型性を向上させることが好ましい。
【０００３】
ところで、本出願の発明者らは、空気中において安定な焼結体であるＹ２Ｏ３（イットリア）がエポキシ樹脂に対する低密着性を有することを見出した。ここでいう低密着性とは、「従来の金型材料である鋼系材料や超硬合金等とエポキシ樹脂に代表される塩基性を有する物質との間の密着性に比較した場合に、低い密着性であること」を意味する。そして、本出願の発明者らにより、Ｙ２Ｏ３等の酸化物（塩基性酸化物）を使用して型面又は樹脂成形型を構成することが提案されている（特許文献１参照）。また、本出願の出願人らによる別の特許出願においては、樹脂成形型を構成する低密着性材料として、Ｙ２Ｏ３固溶体、イットリア複合酸化物（ＬａＹＯ３）、及び、Ｙ２Ｏ３固溶体とイットリア複合酸化物との混合物が示されている（特願２００６−０１７３３５号）。これらの技術によれば、硬化樹脂に対する低密着性材料であるＹ２Ｏ３等の塩基性酸化物、Ｙ２Ｏ３固溶体等が、型面を構成する樹脂成形型用材料に含まれる。したがって、優れた離型性を有する樹脂成形型が実現される。
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術、すなわちＹ２Ｏ３等の塩基性酸化物、Ｙ２Ｏ３固溶体等（以下「塩基性酸化物等」という。）を含む樹脂成形型用材料を使用して型面又は樹脂成形型を構成する技術によれば、次の２つの問題がある。第１の問題は、樹脂成形型の耐摩耗性が不十分であるということである。特に問題になるのは、リードフレームやプリント基板等（以下「基板」という。）に装着されたＬＳＩチップ等のチップ状の電子部品（以下「チップ」という。）を樹脂封止する場合である。この場合には、流動性樹脂として、セラミックスからなるフィラーを含有する熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂）が使用される。このフィラーによって、樹脂成形型の型面を構成する塩基性酸化物等が摩耗する。第２の問題は、塩基性酸化物等は、外部から衝撃を受けるとチッピングが発生しやすいこと、言い換えれば耐衝撃性が低いということである。したがって、単に低密着性材料である塩基性酸化物等によって型面又は樹脂成形型を構成する技術によれば、優れた離型性を有する樹脂成形型は得られるが、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることは困難であった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２７４４７８号公報（第８−９頁，図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた低密着性材料を得ること、及び、優れた離型性に加えて優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを共に備えた樹脂成形型を得ることが困難であるという点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
課題を解決するための手段を説明する前に、摩耗について説明する。ここでいう摩耗はエロージョン摩耗である。そして、文献（S.Srinivasan and R.O.Scattergood, R curve effects in solid particle erosion of ceramics, Wear, 142(1991) 115.）によれば、このエロージョン摩耗は、材料硬さ（Ｈ）、破壊靱性値（ＫＩＣ）の増加に伴い低下するとされている（同文献のP.117,TABLE 1に記載された式を参照）。したがって、一般に、脆性材料において、硬質粒子に対する耐摩耗性を向上させるためには、破壊靭性値を増大させることが有効であるといえる。また、脆性材料において耐衝撃性を向上させるためにも、破壊靭性値を増大させることが有効である。これらのことに鑑み、本発明の発明者らは、次の手段を講じた。
【０００８】
上述の課題を解決することを目的として、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料（６，１４）であって、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３を含み、本体部（８，１５）は第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料からなり、第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、塩基性を有する物質に対する低密着性を有する低密着性材料（６，１４）であって、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３固溶体又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含み、本体部（８，１５）は、第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料、鋼系材料、又は超硬合金からなることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、上述の低密着性材料（６，１４）において、混合材料は導電性を有することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、キャビティ（４）に充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型（１，１４）であって、樹脂成形型（１，１４）において流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部（８，１５）と、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部（８，１５）の表面（９，１６）に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は硬化樹脂に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、表面層（１０，１７）はＹ２Ｏ３を含み、本体部（８，１５）は第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料からなり、第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、キャビティ（４）に充填された流動性樹脂を硬化させることによって塩基性を有する物質からなる硬化樹脂を形成し該硬化樹脂を含む成形体を成形する際に使用される樹脂成形型（１，１４）であって、樹脂成形型（１，１４）において流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に重なるようにして設けられた本体部（８，１５）と、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部（８，１５）の表面（９，１６）に形成された表面層（１０，１７）とを備えるとともに、表面層（１０，１７）は硬化樹脂に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、表面層はＹ２Ｏ３固溶体又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含み、本体部は、第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料、鋼系材料、又は超硬合金からなることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る樹脂成形型（１，１４）は、上述の樹脂成形型（１，１４）において、混合材料は導電性を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る防汚性材料は、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料であって、本体部と、本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、表面層は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部に表面層が形成され、本体部と表面層とが冷却されることによって表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、表面層はＹ２Ｏ３を含み、本体部は第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料からなり、第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る防汚性材料は、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する防汚性材料であって、本体部と、本体部における表面の少なくとも一部に形成された表面層とを備えるとともに、表面層は塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部よりも小さな熱膨張係数とを有する材料からなり、高温下において本体部に表面層が形成され、本体部と表面層とが冷却されることによって表面層において圧縮残留応力が発生し、該圧縮残留応力が存在しており、表面層はＹ２Ｏ３固溶体又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含み、本体部は、第１の材料と該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含む混合材料、鋼系材料、又は超硬合金からなることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明に係る防汚性材料は、上述の防汚性材料において、第１の材料はＺｒＯ２を主成分とすることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る防汚性材料は、上述の防汚性材料において、混合材料は導電性を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備える。また、その表面層（１０，１７）は、塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料によって構成される。また、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０，１７）に存在している。そして、表面層（１０，１７）における圧縮残留応力の存在によって表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大することにより、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００２１】
また、本発明によれば、塩基性を有する物質に対する低密着性を各々有するＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又は、イットリア複合酸化物の少なくともいずれかが、上述した低密着性材料（６，１４）の表面層（１０，１７）に含まれる。したがって、Ｙ２Ｏ３等を含み、塩基性を有する物質に対する優れた低密着性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００２２】
また、本発明によれば、本体部（８，１５）に、ＺｒＯ２系材料からなる第１の材料と、該第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とが含まれる。そして、第１の材料と第２の材料との比率を変えることにより、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差を変えることができる。したがって、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との界面剥離が発生せず、かつ、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大するように、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差が最適に定められた低密着性材料（６，１４）が得られる。加えて、この低密着性材料（６，１４）によって少なくとも型面の一部が構成されることにより、優れた離型性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する樹脂成形型（１，１４）が得られる。
【００２３】
また、本発明によれば、本体部（８，１５）は導電性を有するので、本体部（８，１５）自体が発熱することによって、樹脂成形型（１，１４）におけるキャビティ（４）の内底面（５）及び型面（１８）を効率よく加熱することができる。これにより、樹脂成形型（１，１４）を加熱する際の省エネルギー化が可能になる。ここで、本体部（８，１５）自体を発熱させるには、本体部（８，１５）に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部（８，１５）を自己発熱させればよい。加えて、本体部（８，１５）の導電性を利用して、本体部（８，１５）に対して放電加工による精密加工を行うことができる。
【００２４】
また、本発明に係る低密着性材料（６，１４）は、本体部（８，１５）と、本体部（８，１５）における表面（９，１６）の少なくとも一部に形成された表面層（１０，１７）とを備える。また、その表面層（１０，１７）は、塩基性を有する物質に対する低密着性と本体部（８，１５）よりも小さな熱膨張係数とを有する材料によって構成される。また、高温下において本体部（８，１５）に表面層（１０，１７）が形成され、本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）とが冷却されることによって本体部（８，１５）と表面層（１０，１７）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０，１７）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０，１７）に存在している。そして、表面層（１０，１７）における圧縮残留応力の存在によって表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、表面層（１０，１７）における破壊靭性値が増大することにより、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料（６，１４）が得られる。そして、上述した低密着性材料（６，１４）は、防汚性材料として使用されることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
上型（１）は、型面のうちキャビティ（４）の内底面（５）を構成する直方体状のキャビティ部材（６）と、キャビティ部材（６）以外の部分を構成する周辺部材（７）とを有する。このキャビティ部材（６）は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されており、具体的には、本体部（８）と、その本体部（８）の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面（９）に形成された表面層（１０）とによって構成されている。本体部（８）は、３ＹＳＺ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３，９７ｍｏｌ％ＺｒＯ２）からなる第１の材料と、導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とから所定の比率で構成され、熱膨張係数は１０．５×１０−６／°Ｃである。表面層（１０）は、硬化樹脂に対する低密着性を有するＹ２Ｏ３から構成され、その熱膨張係数は本体部（８）よりも小さい８．４×１０−６／°Ｃである。そして、本体部（８）と表面層（１０）とが高温下で接合された後に冷却されることによって、本体部（８）と表面層（１０）との熱膨張係数の差に起因して表面層（１０）において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層（１０）に存在している。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例１に係る樹脂成形型と低密着性材料とを、図１−図３を参照して説明する。この低密着性材料は、直方体状の本体部とその本体部における１つの表面に形成された表面層とからなる積層構造体である。図１は、本実施例に係る樹脂成形型を示す断面図である。図２は、本実施例に係る低密着性材料を製造する工程を示す流れ図である。図３は、本実施例に係る低密着性材料における表面層の厚みとその低密着性材料の破壊靱性値との関係を示す説明図である。以下に示されるいずれの図についても、わかりやすくするために誇張して描かれている。
【００２７】
また、以下の説明においては、樹脂成形の例としてトランスファ成形を示すとともに、基板に装着されたチップを樹脂封止する場合を説明する。この樹脂封止では、ワイヤによって配線されたチップをキャビティに収容し、型締めした状態でキャビティに流動性樹脂を充填し、流動性樹脂を硬化させて硬化樹脂を形成して、基板と硬化樹脂とを有する成形体（パッケージ）を完成させる。
【００２８】
図１に示されている上型１と下型２とは、併せて樹脂封止型を構成する。また、上型１が、本実施例に係る樹脂成形型に相当する。上型１には、流動性樹脂（図示なし）が流動する樹脂流路３と、樹脂流路３に連通され流動性樹脂が充填されるキャビティ４とが、それぞれ凹部状に設けられている。また、上型１は、型面のうちキャビティ４の内底面５を構成する直方体状のキャビティ部材６と、キャビティ部材６以外の部分を構成する周辺部材７とを有する。このキャビティ部材６は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されており、具体的には、本体部８と、その本体部８の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面９に形成された表面層１０とによって構成されている。したがって、樹脂成形型における流動性樹脂が接触する型面のうちキャビティ４の内底面５においては、表面層１０が露出していることになる。なお、本体部８と表面層１０とを構成する材料については後述する。
【００２９】
下型２は、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等によって構成されている。下型２の型面の上には基板１１が載置されている。基板１１の上にはチップ１２が装着され、基板１１とチップ１２との電極（いずれも図示なし）同士がワイヤ１３によって電気的に接続されている。なお、下型２を、一定の機械的特性を有するセラミックス系材料によって構成してもよい。
【００３０】
さて、本実施例に係る低密着性材料からなるキャビティ部材６の本体部８と表面層１０とをそれぞれ構成する材料について説明する。まず、本体部８は、第１の材料とその第１の材料よりも小さな熱膨張係数を有する第２の材料とを含んでいる。本実施例では、本体部８は、ＹＳＺ（Ｙ２Ｏ３含有安定化ＺｒＯ２）系材料である３ＹＳＺ（３ｍｏｌ％Ｙ２Ｏ３，９７ｍｏｌ％ＺｒＯ２）からなる第１の材料と、導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とから構成されることにした。そして、第１の材料と第２の材料との比率を、７５ｖｏｌ%：２５ｖｏｌ%とした。ここで、３ＹＳＺの熱膨張係数は１１．４×１０−６／°Ｃ、ＺｒＮの熱膨張係数は  ７．８×１０−６／°Ｃである。そして、上述した比率で３ＹＳＺとＺｒＮとから構成される材料（本体部８を構成する材料）の熱膨張係数は１０．５×１０−６／°Ｃである。なお、第１の材料は、ＺｒＯ２を主成分としてＹ２Ｏ３やＣｅＯ２等を含むＺｒＯ２系材料であればよい。また、第２の材料としては、第１の材料よりも小さい適当な熱膨張係数を有する材料を使用すればよく、例えば、導電性を有するＺｒＢ２等や非導電性材料を使用することができる。
【００３１】
キャビティ部材６において、本体部８をこれらのように構成した目的は、次の３つである。第１に、樹脂成形型として必要な一定の機械的特性をキャビティ部材６に持たせることである。ここでいう機械的特性とは、例えば、破壊強度、破壊靱性、耐衝撃性等を意味する。第２に、本体部８と表面層１０とを構成する材料同士の熱膨張係数の差を小さくするとともに、本体部８の熱膨張係数を表面層１０の熱膨張係数よりも大きくすることである。第３に、本体部８に導電性を持たせることである。
【００３２】
また、キャビティ部材６においては、表面層１０は、Ｙ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物のうちの少なくともいずれかを含んでいる。このことにより、表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有する。本実施例では、表面層１０はＹ２Ｏ３から構成されることとした。そして、高温プロセス、すなわち高温下で処理されるプロセスによって、表面層１０は、本体部８の表面（図では下面９）に接合するようにして形成されている。ここで、Ｙ２Ｏ３の熱膨張係数は８．４×１０−６／°Ｃであって、本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）よりも小さい。また、高温プロセスにおける処理温度は、上述した本体部８と表面層１０とが接合後に冷却されることにより、それらの熱膨張係数の差に基づいて表面層１０にある程度の大きさの圧縮残留応力が発生する程度の温度である。
【００３３】
上述したキャビティ部材６を有する上型１は、次の４つの特徴を有している。第１に、導電性と一定の機械的強度とを有する本体部８の表面に高温下で接合された表面層１０を有し、その表面層１０の熱膨張係数（８．４×１０−６／°Ｃ）は本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）よりも小さいことである。そして、本体部８と表面層１０とが高温下で接合された後に冷却されることによって、本体部８と表面層１０との熱膨張係数の差に起因して表面層１０において圧縮残留応力が発生し、その圧縮残留応力が表面層１０に存在している。この圧縮残留応力が表面層１０に存在することによって表面層１０における破壊靭性値が増大すると考えられる。したがって、優れた耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料によって構成された樹脂成形型が得られる。
【００３４】
第２に、表面層１０は、硬化樹脂に対する低密着性を有する材料であるＹ２Ｏ３から構成されていることである。これにより、優れた離型性を有する低密着性材料によって構成された樹脂成形型が得られる。
【００３５】
第３に、本体部８が、それぞれ熱膨張係数が１１．４×１０−６／°Ｃである３ＹＳＺ（第１の材料）と、  ７．８×１０−６／°ＣであるＺｒＮ（第２の材料）とから構成されており、これらの材料が一定の比率になっていることである。これにより、本体部８の熱膨張係数（１０．５×１０−６／°Ｃ）は、表面層１０の熱膨張係数（８．４×１０−６／°Ｃ）に対して、これよりも大きくかつこれに近い適当な値になっている。本体部８と表面層１０との熱膨張係数のこのような組合せによって、本体部８と表面層１０とを高温下で接合する際に界面剥離が発生することが防止される。したがって、本体部８と表面層１０との間において界面剥離が発生しない低密着性材料と、その低密着性材料から構成された樹脂成形型とが得られる。
【００３６】
第４に、本体部８が、導電性を有することである。これにより、本体部８に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部８を自己発熱させることができる。したがって、本体部８自体が発熱することによって、樹脂成形型１におけるキャビティ４の内底面５を効率よく加熱することができる。これにより、樹脂成形型１を加熱する際の省エネルギー化が可能になる。また、本体部８の導電性を利用して、必要に応じて本体部８に対して放電加工による精密加工を行うことができる。
【００３７】
図１に示された樹脂成形型の動作を説明する。まず、下型２の上に位置決めして基板１１を配置し、吸着等の方法によって基板１１を固定する。次に、上型１を下降させて下型２との型締めを完了させる。次に、プランジャ（図示なし）を使用して熱硬化性樹脂からなり一定の粘性を有する流動性樹脂（図示なし）を押圧することにより、樹脂流路３を経由してキャビティ４に流動性樹脂を充填する。次に、上型１と下型２とに設けられたヒータ（図示なし）を使用して、流動性樹脂を加熱しこれを硬化させることによって、硬化樹脂を形成する。この工程では、導電性を有する本体部８に電流を供給し、又は、電磁誘導による誘導電流を発生させて、本体部８を自己発熱させてもよい。次に、上型１を上昇させて型開きを行い、硬化樹脂によって基板１１とチップ１２とワイヤ１３とが一体的に封止された成形体を取り出す。この工程で、硬化樹脂に対する低密着性を有する材料であるＹ２Ｏ３から構成されている表面層１０に対して、硬化樹脂が容易に離型する。
【００３８】
以上説明したように、本実施例によれば、優れた低密着性と耐摩耗性と耐衝撃性とを有する低密着性材料が得られる。また、その低密着性材料によって構成され優れた離型性を有する樹脂成形型が得られる。
【００３９】
本実施例に係る低密着性材料と樹脂成形型とは、次のような方法によって製造される。まず、図２に示すように、工程Ｓ１において、本体部８の材料である３ＹＳＺとＺｒＮとの粉末を所定の比率で調合する。次に、工程Ｓ２において、調合された粉末に対してボールミル混合を行う。次に、工程Ｓ３において、ボールミル混合された材料を乾燥させてふるいにかける。次に、工程Ｓ４において、仮成形を行って直方体状の部材（図１の本体部８に相当）を完成させる。
【００４０】
また、上述した直方体状の部材の製作とは別に、まず、図２に示すように、工程Ｓ５において、表面層１０の材料であるＹ２Ｏ３の粉末を、必要な量だけ準備する。次に、工程Ｓ６において、Ｙ２Ｏ３の粉末を仮成形して、薄板状の部材を製作する。
【００４１】
次に、それぞれ仮成形された直方体状の部材とＹ２Ｏ３からなる薄板状の部材とをホットプレスによって積層化して、積層構造体を形成する。この場合における処理条件は、例えば、Ｎ２雰囲気中において処理温度が１３５０℃、処理時間が１時間、プレス圧力が４８ｋＮである。その後に、形成された積層構造体を処理温度から室温まで冷却する。この冷却は、積層構造体を室温又は室温以下の雰囲気に放置することにより行ってもよく、送風等の手段を使用して強制的に行ってもよい。ここまでの工程により、本体部と表面層とからなる積層構造体、すなわち本実施例に係る低密着性材料（図１における本体部８と表面層１０とからなるキャビティ部材６に相当）が完成する。なお、完成した低密着性材料においては、１３５０℃という高温下で処理されるプロセスにより、本体部８に含まれる３ＹＳＺに対して表面層１０に含まれるＹ２Ｏ３が固相拡散している。これにより、本体部８に表面層１０が接合される。
【００４２】
次に、図１に示すように、製作された低密着性材料からなるキャビティ部材６を、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等からなる周辺部材７に取り付ける。これにより、本実施例に係る樹脂成形型である上型１が完成する。
【００４３】
以下、本実施例に係る低密着性材料において、Ｙ２Ｏ３から構成される表面層１０の厚みと、その低密着性材料の破壊靱性値との関係を、図３を参照して説明する。この関係を評価するために、表面層の厚みが異なる３つの試料（ｎ＝５）を製作し、ＪＩＳ  ＩＦ法（ＪＩＳ  Ｒ  １６０７）によって各試料の破壊靱性値を測定した（押込加重＝１ｋｇｆ≒９．８Ｎ）。その結果、表面層の厚みが１．４ｍｍである試料について０．９ＭＰａ・ｍ１／２、０．９ｍｍである試料について１．７ＭＰａ・ｍ１／２、及び、０．２５ｍｍである試料について２．３ＭＰａ・ｍ１／２の破壊弾性値が得られた。得られた結果を図３に示す。なお、支持層８−表面層１０の界面における表面層側の残留圧縮応力の値は、算出式によって６８２ＭＰａ程度であると算出された。ここで、残留圧縮応力σの算出式は、式σ＝ＥΔα・ΔＴ／（１−ν）で表される。式中の記号Ｅは表面層の縦弾性係数、νはポアソン比、Δαは支持層と表面層との線膨張係数の差、ΔＴは処理温度と使用温度との差である。また、このときの各パラメータの値は、Ｅ＝１７１ＧＰａ、ΔＴ＝１３５０−２０＝１３３０℃、ν＝０．３である。なお、図３においてハッチングを付した破壊靱性値の範囲は、Ｙ２Ｏ３単体で樹脂成形型を構成した場合の破壊靱性値を示す。
【００４４】
得られた結果を示した図３によれば、図１に示された本体部８と表面層１０との間の界面と表面層１０の表面との距離を近づけるほど、言い換えれば圧縮残留応力が存在する表面層１０の厚さを小さくするほど、破壊靱性値が増加しているという関係が見出される。この関係とＹ２Ｏ３単体で樹脂成形型を構成した場合の破壊靱性値とを考慮すれば、低密着性材料として適当な表面層１０の厚みは１．２ｍｍ以下であって小さいほうがよい。そして、表面層１０の好ましい厚みは１．０ｍｍ以下であり、より好ましい厚みは０．２５ｍｍ以下であると考えられる。また、表面層１０の厚みの下限は、表面層１０を構成する物質が単位格子を形成する程度（例えば、数ｎｍ程度）であればよい。
【００４５】
なお、ここまでの説明では、上型１を構成する部材のうちキャビティ４の内底面５を構成する直方体状のキャビティ部材６を、本実施例に係る低密着性材料によって構成した。これに代えて、樹脂流路３の内底面を構成する部材を、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。更に、樹脂成形型において、型面のうち流動性樹脂が接触する面のすべてを含む部分を（又はその面の大部分を）、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。例えば、図１におけるキャビティ４の内底面５と樹脂流路３の内底面とを含む部分を、本実施例に係る低密着性材料によって構成してもよい。要は、キャビティ部材６の本体部８が、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部に平面視して重なるようにして設けられ、表面層１０が、流動性樹脂が接触する型面の少なくとも一部を構成するようにして本体部８の表面に形成されていればよい。
【実施例２】
【００４６】
本発明の実施例２に係る樹脂成形型と低密着性材料とについて、図４を参照して説明する。本実施例に係る低密着性材料は、直方体状の母材に対して表面（１つの面；図では下面）に凹部が設けられた本体部と、その表面に形成された表面層とからなる積層構造体である。図４は、本実施例に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【００４７】
図４に示されている上型１４が、本実施例に係る低密着性材料及び樹脂成形型に相当する。また、上型１４は、本実施例に係る低密着性材料によって構成されている。具体的には、上型１４は、本体部１５と、その本体部１５の表面のうち流動性樹脂が接触する側の面である下面１６の全面に形成された表面層１７とによって構成されている。したがって、上型１４における流動性樹脂が接触する型面のすべては表面層１７によって構成されていることになる。
【００４８】
本体部１５は、実施例１における本体部８と同じ材料によって、すなわち３ＹＳＺからなる第１の材料と導電性を有するＺｒＮからなる第２の材料とによって構成されている。また、表面層１７は、実施例１における表面層１０と同じ材料によって、すなわちＹ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３固溶体、又はイットリア複合酸化物の少なくともいずれかを含む材料によって構成されている。本実施例においても、表面層１７はＹ２Ｏ３によって構成されていることとした。本実施例によれば、流動性樹脂が接触する型面１８においてこの表面層１０が存在することによって、図１に示された樹脂成形型及び低密着性材料の場合と同様の効果が得られる。
【００４９】
図２に示された樹脂成形型は、次のようにして得られる。まず、切削加工等によって直方体状の原材料を適当に加工して、樹脂流路３とキャビティ４とに相当する凹部を形成する。次に、凹部が形成された面である下面１６に、周知の方法のうち適切な方法を使用して、層状（膜状）の表面層１７を形成する。ここでいう周知の方法とは、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ゾルゲル法、溶射法等の各種コーティング、及び、シート状材料のホットプレス積層化等の方法である。また、これらの周知の方法においても、実施例１の場合と同様に、一定の高温下で表面層１７が形成され、冷却後の表面層１７においてある程度の大きさの圧縮残留応力が発生している。
【００５０】
なお、上述した各実施例においては、基板１１に装着されたチップ１２を樹脂封止する際に使用される樹脂成形型を例に挙げて説明した。これに限らず、一般的なトランスファ成形、射出成形、圧縮成形等のように、キャビティに流動性樹脂が充填された状態でその流動性樹脂を硬化させて成形体を成形する際に使用される樹脂成形型に対して、本発明を適用することができる。
【００５１】
また、本体部８，１５を、通常の樹脂成形型用材料、例えば、工具鋼等の鋼系材料や超硬合金等によって構成してもよい。そして、上述した各実施例と同様に、本体部８，１５と表面層１０，１７の熱膨張係数を適切に定めることによって、表面層１０，１７において圧縮残留応力を存在させることができる。
【００５２】
また、各実施例においては、それぞれ本発明に係る低密着性材料とこれを使用した樹脂成形型とについて説明した。これに限らず、低密着性材料を、樹脂成形型以外の用途に使用することができる。その用途とは、塩基性を有する物質に対する濡れ性が低いことに加えて、耐摩耗性と耐衝撃性とが要求される他の用途である。具体的には、本発明に係る低密着性材料を、部材等における流動性樹脂が接触する部分のコーティング等に使用することができる。
【００５３】
更に、本発明に係る低密着性材料は、樹脂以外の物質であって塩基性を有する物質に対する低密着性に加えて、耐摩耗性と耐衝撃性とが要求される用途に使用されることが可能である。例えば、このような低密着性材料を、有機物からなる汚れの付着を防止する機能を有する材料として使用することができる。具体的にいえば、建物の外壁等に使用される建材、浴槽、衛生陶器やこれに類する機器等の材料として使用することが考えられる。また、これらの用途に使用される部材の表面をコーティングする材料として、本発明に係る低密着性材料を使用してもよい。
【００５４】
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】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施例１に係る低密着性材料を製造する工程を示す流れ図である。
【図３】図３は、本発明の実施例１に係る低密着性材料における表面層の厚みとその低密着性材料の破壊靱性値との関係を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施例２に係る樹脂成形型を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    上型（樹脂成形型）
２    下型
３    樹脂流路
４    キャビティ
５    内底面
６    キャビティ部材（低密着性材料）
７    周辺部材
８，１５    本体部
９，１６    下面
１０，１７    表面層
１１    基板
１２    チップ
１３    ワイヤ
１４    上型（低密着性材料、樹脂成形型）
１８    型面