JPH03166060A - ブラスト加工用複合投射材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はブラスト加工用投射材に関する。更に詳しくは
、球状の不飽和ポリエステル樹脂粒子の表面及び内部に
強固にガラスビーズを保持して成ることを特徴とするブ
ラスト加工用複合投射材に関する。

〔従来の技術及びその問題点〕

ｔＣやＬＳＩ等のモールドパッケージやダイカスト等の
成型加工品は成型時にパリが発生する。通常、この樹脂
や金属のパリは乾式法又は湿式法によるブラスト加工研
磨によって除去されている。

ブラスト加工研磨に使用する投射材は、アルミナ粒子や
ガラスビーズ等の硬質投射材およびクルミ殼粉や合成樹
脂粒子等の軟質投射材に大別することができる。通常、
投射材の選択は、被研磨物の材質や表面硬度、更にパリ
の強度や発生部位等を勘案して適宜決定される。

上記各種研磨材のうち、ガラスビーズは廉価であり、ま
た、表面硬度及び密度が大きいことから、投射された際
、被研磨物に大きな衝撃を与えることができるため、特
に強固なパリの除去に多用されている。しかし、一方で
、その過大な衝撃力の為に被研磨物の外観を損ね易いと
いう欠点を有している。

また、合成樹脂のカットワイヤーや懸濁重合で得た球状
粒子等はその表面硬度や密度等の物性がガラスビーズと
ほぼ正反対であることから、特に薄パリの除去や被研磨
物のダメージを極力抑制したい場合等において好適に使
用されている。しかし、一部ではその低衝撃力に起因す
るパリの除去能力不足が指摘されている。更に、湿式ブ
ラスト研磨の際には、粒子の低密度が主原因と考えられ
る浮上流出問題をも指摘される場合が多い。

以下、この両者の抱えている問題点を、半導体モールド
成型品に発生した樹脂パリを、湿式ブラスト加工研磨に
よって除去する場合を例にとって更に詳しく説明する。

通常、湿式ブラスト研磨では投射材の水スラリーを圧縮
空気等を媒体として被研磨物に高速噴射する。ガラスビ
ーズを投射材として半導体をモールド成型したリードフ
レームの樹脂パリ除去を実施する場合、従来次のような
問題があった。

即ち、ガラスビーズの高速投射はモールド樹脂やりード
ピン表面を容易に傷つけるため、通常はその損傷許容限
度内まで噴射圧力を低下して投射される。しかし、噴射
圧力の低下は、衝撃力の大幅な低下となってパリの取り
残しとなり、更に、ノズルからの噴射流の広がりによっ
て仕上がりの外観にムラが発生するいった問題があった
。

一方、球形や不定形状の合成樹脂粒子を投射材として使
用した場合、通常は、ガラスビーズを投射する場合より
も噴射圧力を高くする。しかし、この噴射圧力の上昇は
投射材の早期破壊を引き起こすと共に投射エネルギーの
増大となり、当然の如く研磨コストを引き上げることに
なる。また、一般の合成樹脂粒子は比重がｌ．０〜１．
　１５程度であるため、水でスラリー化する際、或いは
スラリー化した後において、主として水中に浮遊する気
泡に同伴されて水面に浮上するという問題があった。

この粒子浮上は、パリ取り性能の低下およびバラツキの
直接的な原因となるため大きな問題であった。この現象
は不定形状の合成樹脂粒子に特に顕著である。また一方
で、近年の半導体の高集積化に伴って、リードフレーム
のビン間距離は年々縮小の傾向にあり、このピン間に発
生した樹脂パリの強度は飛躍的に増大している。ピン間
のパリを投射によって打ち抜くためには、投射材の粒子
径は当然の事ながら、ビン間距離よりも小さくなくては
ならない。しかし、投射材の小粒化はこれまた当然の如
く衝撃力の低下を招くため、特に合成樹脂粒子において
はその質量増加が不可避の課題であった。

本発明者らは、このような実情を打開すべく先に特開昭
５９−　０６９２６５号公報において、ガラスビーズに
ポリアセタールやポリカーボネート等の高比重の合成樹
脂を強固に付着させた新規なプラスト用投射材を提案し
た。しかし、この投射材は形状が不定形であるが故に粒
子の浮上問題は容易に解決することができなかった。ま
た、その製造プロセスが複雑であるため製造コストが高
いことも大きな問題であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の問題を解決するため鋭意検討を重
ねた結果、ガラスビーズと合成樹脂との複合材を、水系
媒体中で懸濁重合させて得た球状の複合粒子をブラスト
加工用の投射材として使用すれば、ガラスビーズと合成
樹脂粒子とのパリ取り性能格差を容易に縮小することが
可能であり、効果的なパリ除去が達成できることを見い
出し本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、球状の不飽和ポリエステル樹脂粒子の
表面及び内部に強固にガラスビーズを保持して残ること
を特徴とする新規なブラスト加工用複合投射材を提供す
るものである。

〔発明を実施するための具体的な条件〕以下、本発明を
詳細に説明する。

本発明の研磨材は、従来、ブラスト研磨材として多用さ
れているガラスビーズと合成樹脂粒子両者のそれぞれの
短所を補うと共に乾式、湿式の別を問わずに、また被研
磨物の材質、形状、表面硬度等に関係なく好適に使用で
きることを目指したものである。そのためには本研磨材
は、投射時の衝撃に耐え、且つ被研磨物を過度に傷つけ
ることなく、強固なパリをも瞬時に破壊することができ
る剛性や柔軟性を兼ね備えていなければならない。

更に、湿式ブラスト研磨の際に気泡等に同伴して水面に
浮上したり流出するといった不都合を生じることのない
粒子質量を有していなければならない。

このような研磨材は本発明者らの研究によれば、ガラス
ビーズと合成樹脂の複合球状粒子、即ち、表面及び内部
に強固にガラスビーズを保持して成る球状の不飽和ポリ
エステル樹脂粒子が最も好ましい。

本発明の研磨材は、通常次の方法によって得ることがで
きる。

まず、不飽和多塩基酸とグリコール化合物とをエステル
化させて得た不飽和エステルを、スチレン等の重合性ビ
ニルモノマーに溶解させて液状不飽和ポリエステル樹脂
とする。次に、この液状不飽和ポリエステル樹脂にガラ
スビーズ及び重合開始剤、更に必要に応じてシランやチ
タン系のカップリング剤等を加える。そして次にこの混
合物を高速ディスパー等を用いて十分に混練したのち、
懸濁安定剤を含む水系媒体中に滴下して攪拌下に液滴と
して分散させる。以後、常法通り懸濁重合を行えば表面
及び内部に強固にガラスビーズを保持した球状の不飽和
ポリエステル樹脂粒子（以下、複合粒子と称す）を含む
懸濁液を得ることができる。重合完了後、この懸濁液か
ら複合粒子を遠心分離器等を用いて分離すれば、本発明
のブラスト加工用投射材を得ることができる。

本発明の投射材は湿式法のブラスト加工に使用する場合
は湿潤状態のままでも差しつかえないが、乾式法のブラ
スト加工に使用する場合は当然乾燥する必要がある。ま
た、使用に際して篩分等の方法により粒度を調整する場
合もある。

本発明においてはまず、周知の方法により液状の不飽和
ポリエステル樹脂を製造する。次に、この液状不飽和ポ
リエステル樹脂にガラスビーズ及び重合開始剤更に必要
に応じてカップリング剤を加えて混練する。これらの添
加順序は特に限定されないが、ガラスビーズの添加は混
合液の粘度を大きく上昇させるため最後に行うのがこの
ましい。

本発明では、重合開始剤はメチルエチルケトンパーオキ
サイド、ジクミルパーオキサイド、ペンゾイルパーオキ
サイド、ラウロイルパー才キサイド、ｔ−プチルパーオ
キサイド等の有機過酸化物、アゾビスイソブチロニトリ
ル、アゾビス（２．４−ジメチルパレロニトリル）等の
アブ化合物、過酸化水素、過硫酸カリウムなどの水容性
過酸化物等、通常公知のものが使用される。

重合開始剤の添加量は、その種類或いは主原料である液
状不飽和ポリエステル樹脂の種類更には重合の諸条件等
によって異なるが通常、液状不飽和ポリエステル樹脂と
ガラスビーズの合計量１００重量部に対して０．１−１
０重量部の範囲で使用される。また、必要に応じてナフ
テン酸コバルト、Ｎ，Ｎ゛−ジメチルアニリン、オクテ
ン酸コバルト等の硬化促進剤を上記各原料の合計量１０
０重量部に対して、０．１〜２．０重量部加えることは
差支えない。

カップリング剤は必要に応じて添加されるが、ガラスビ
ーズと樹脂との界面に分子架橋を行って両者の親和性を
増し、複合材料としての機能を向上させることが可能で
あるので添加した方か好ましい。しかし、予めカップリ
ング剤処理を施したガラスビーズを使用する場合は添加
する必要はない。カップリシグ剤はシラン系のものが好
適に使用されるが、チタン系、アルミナ系等と併用して
も差しつかえない。添加量は通常使用するガラスビーズ
１００重量部に対して０．１〜３．０重量部の範囲であ
るが、最適量は実験等によって決定することが好ましい
。

本発明におけるガラスビーズの添加量は、通常、不飽和
ポリエステル樹脂１００重量部に対して５〜１００重量
部の範囲で採用される。添加量が５重量部未満では複合
粒子のパリ取り性能や浮上流出等の改善効果が薄く、逆
に、１００重量部を越えると、複合粒子内部で連続相を
形成する樹脂の強度が低下して耐衝撃性の向上を図れな
くなるので好ましくない。添加するガラスビーズの粒径
は、目標とする複合粒子の中心径の１／３〜１／１００
の範囲の中心径を有するものが好適である。複合粒子の
中心径の１／１００より小さな粒径のものを添加すると
、添加後の混合液の粘度が過大となってガラスビーズの
分散に多大なエネルギーが必要となり、また良好な分散
が困難となるため好ましくない。

一方、１／３より大きな粒径のものでは、生成した複合
粒子間におけるガラスビーズの保持量のバラツキが大き
くなると共に、樹脂に保持されることなく独自に懸濁す
るガラスビーズの量が増加するため好ましくない。

本発明では、液状不飽和ポリエステル樹脂とガラスビー
ズ、懸濁安定剤、カップリング剤の合計量に対する水系
媒体の使用倍率は、重量基準で１〜５の範囲が好適に採
用される。

本発明では水系媒体は水そのものでも差支えないが、懸
濁重合物の重合中における粒子の変形、過度の成長、或
いは粒子の二次凝集の防止等のため懸濁安定剤を適量添
加したものが好ましい。

懸濁安定剤は特に限定されるものではなく、公知のもの
が使用できる。即ち、例えばポリビニルアルコール、メ
チルセルロース、ヒドロキシセルロース、ポリアクリル
酸ソーダのような水溶性高分子物質、酸化マグネシウム
、リン酸カルシウム等の水不溶性の無機塩、アルキルベ
ンゼンスルホン酸ソーダ、ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル等の界面活性剤等が単独又は併用の形で
用いられる。懸濁安定剤は通常水１００重量部に対して
０．１〜５．０重量部の範囲で使用される。

本発明における懸濁重合時の反応温度、反応時間、水系
媒体の攪拌条件等は原料の種類や量、希望する重合物の
粒子径等によって適宜選択されるが、通常公知の方法に
より・て実施される。例えば重合温度は重合開始剤の種
類や添加量等によって変わるが通常約２０〜１００゜Ｃ
１好ましくは６０〜９０℃の範囲であり、重合時間は通
常約２〜２０時間、好ましくは４〜１５時間の範囲にお
いて採用される。

更に、重合は一般の懸濁重合と同様に窒素、二酸化炭素
等の不活性ガス雰囲気にシールされた状態で、水系媒体
を攪拌しながら実施するのが好ましい。

懸濁重合によって得られる本発明の複合粒子は、その大
部分がコンペイ糖状を成している。即ち、粒子内部のみ
ならず、その表面にも強固に複数のガラスビーズを保持
しているからに他ならない。

また、その粒子径は水系媒体の攪拌強度、懸濁安定剤の
添加量、原料混合液の添加方法等によってある程度調整
することが可能であるが、通常０．０１〜１．　２ａ＋
ｍ程度である。

更に、本発明では複合粒子の靭性を向上させる目的で、
液状不飽和ポリエステル樹脂に、ブタジエン・アクリロ
ニトリル共重合ゴムやスチレン・ブタジエン共重合ゴム
等のゴム質重合体やイソシアネート基含有物質等を添加
しても何ら差しつかえない。また、複合粒子に必要な機
能を付与する目的で、帯電防止剤や界面活性剤を添加し
たり、或いは、無水珪酸、炭酸カルシウム、酸化チタン
等の無機フィラーをガラスビーズと併用しても差しつか
えない。

〔発明の効果〕

本発明の投射材は以上詳細に説明した通り、その内部の
みならず表面にも複数個のガラスビーズを強固に保持し
ているため、被研磨物に高速投射された際、主としてま
ず投射材表面のガラスビーズが被研磨物に効果的な衝撃
を与え、同時にガラスビーズの背後に連続相を形成する
樹脂部分がその衝撃の一部を吸収する。従って、ガラス
ビーズの単独投射のように過度の衝撃によって被研磨物
の外観を損ねるようなことはなく効果的なパリ取りや表
面研掃を達成することができる。

更に、本発明の投射材はコンベイ糖状を成してはいるも
のの鋭角のエッジ部分を全く有しておらず、その外周は
全ての曲面によって結成されている。また、投射材粒子
の比重は１．２〜１．５程度となって従来の合成樹脂投
射材に比べて１０〜３０％増加している。このため、湿
式法のブラスト加工投射材として使用された場合でも、
従来のような粒子の水面浮上による性能のバラツキや流
出ロスの増加といった問題は大幅に改善される。更に、
当然の事ながら粒子質量の増加に伴う衝撃力の強化によ
って、従来の合成樹脂投射材に比べてパリ取り性能は格
段に向上している。

本発明の複合投射材は上記の説明の通り、不飽和ポリエ
ステル樹脂とガラスビーズという、従来の軟質投射材と
硬質投射材の複合材であるので、両者がそれぞれに抱え
ていた問題点を大きく改善すると同時にまた両者双方の
特徴を最大限に生かした極めて優れたブラスト加工用投
射材である。

〔実施例及び比較例〕

以下、実施例及び比較例によって本発明を具体的に説明
する。尚、以下において部は全て重量部を示す。

実施例ｌ 市販の液状不飽和ポリエステル樹脂（三井東圧化学■製
、商品名：エスターＲ−２３５）　１００部にシランカ
ップリング剤（日本ユニカー鞠製、商品名：　Ａ−１７
４）　０．　２５部と重合開始剤としてアブビスイソブ
チロニトリル１．０部を加えた後、デイスバーにて３０
分間高速攪拌を行ってアゾビスイソプチロニトリルが完
全に溶解していることを確認した。次に、この粘稠な混
合液に、平均粒径２０μｍのガラスビーズ３３部を加え
て再度デイスパーにて３０分間高速攪拌を行ってガラス
ビーズを完全に分散させた。

一方、イオン交換水３００部に懸濁安定剤としてポリビ
ニルアルコール３部を溶解させた水溶液を別に準備して
これを水系媒体とした。この水系媒体を７０゜Ｃに加熱
して二段パドル型冥により攪拌を行いながら、上記ガラ
スビーズを分散させた粘稠な混合液をこの水系媒体に滴
下して液滴として分散させた。以後、７０℃で２時間、
８５℃で３時間懸濁重合を行った。重合完了後、硬化し
た複合粒子を含む分散スラリーを小型遠心分離にて分離
し、水洗して湿潤複合粒子を取り出した。次いで、この
複合粒子を７０゜Ｃで５時間乾燥して平均粒径２００μ
ｍの不透明なコンベイ糖状粒子からなる複合投射材Ｉを
得た。この複合投射材■の粒子比重は１．３２であった
。

実施例２ 液状不飽和ポリエステル樹脂の銘柄を変え（三井東圧化
学■製、商品名：エスターＧＡ−２０）　、更に、ガラ
スビーズを平均粒径４０μｍのもの１５部に変更した他
は全て実施例ｌと同様の方法で懸濁重合及びその後の分
離、乾燥を行い、平均粒径２２０μｍの不透明なコンペ
イ糖状粒子からなる複合投射材■を得た。この複合投射
材■の粒子比重は１．２４であった。

比較例１ 実施例ｌで使用した液状不飽和ポリエステル樹脂１００
部に、重合開始剤としてアゾビスイソプチロニトリル１
．０部を加えた後ディスパーで３０分間高速攪拌を行っ
てアゾビスイソブチロニトリルが完全に溶解しているこ
とを確認した。

別に実施例１と同様の水系媒体を準備して、この水系媒
体に上記混合液を滴下した。以後、実施例ｌと全く同様
の方法で懸濁重合を行った。重合完了後も、実施例！と
同様の方法で分離、乾燥を行って、平均粒径１９０μｍ
の無色透明の真球状投射材■を得た。この投射材■の粒
子比重は１．ｌ５であった。

試験例Ｉ〜■ 実施例及び比較例で得られた研磨材Ｉ〜■と実施例２で
使用したガラスビーズ（平均粒径４０μｍ粒子比重２．
５）との計４点を投射材として湿式ブラスト研磨試験を
行い、各投射材のパリ取り性能評価を行った。ガラスビ
ーズを除く投射材Ｉ〜■は評価の比較を容易ならしめる
ため篩分により整粒し、１５０〜２５０μｍの粒径に揃
えたものを試験に供した。湿式ブラスト研磨試験は、■
不二精機製造所製の液体ホーニング機（ＬＨ−５型）を
使用して未研磨のＩＣモールドパッケージ（４８ピンフ
ラットパッケージタイブリードフレーム）の樹脂パリ除
去を目的として実施した。

試験方法は次の通りである。即ち、各投射材はそれぞれ
濃度２０重量％になるよう水でスラリー化した。このス
ラリーを投射距１）ｊｌ７０ｍｍの位置から、２ｋｇｆ
／ｃｎｆ及び４　ｋｇｆ／ｃｄの圧力でＩＣモールドパ
ッケージ（長さ１８３ｎ＋ｍ、幅２４ｍｍ、フレーム厚
み０．　２ｍｍ、モールド部厚み１．５ｍｍ，　１０チ
ップ搭載）に投射した。ＩＣモールドパッケージは固定
しておき、投射距離を保ちながら投射ガンを１００ｍｍ
／　ｓｅｅの速度で移動させてＩＣモールドパッケージ
の端から端までを往復して実施した。投射は表、裏両面
について行った。パリ取り試験結果の評価は、樹脂パリ
の除去性能及びリードビン並びにモールド樹脂表面の損
傷程度について、１０段階で評価した。即ち、最も良好
なものをｌＯ、最も悪いものを１とした。

実用上許容できるレベルは７程度とした。投射圧力２ｋ
ｇｆ／ｃｄの場合の試験結果を表一ｌに、投射圧力４ｋ
ｇｆ／ａｌの場合の試験結果を表−２に示す。

表−１ 表−２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）球状の不飽和ポリエステル樹脂粒子の表面及び内
   部に強固にガラスビーズを保持してなることを特徴とす
   るブラスト加工用複合投射材。