使用低温等离子体工艺提高模具释放效果的方法技术

本发明专利技术涉及一种在注模法和转模法过程中通过用一层和多层等离子体聚合物涂覆模具表面来减小模具的临界表面张力和在没有脱模剂的情况下提高模具的释放效果。本发明专利技术是由２个基本步骤组成。第一步是用惰性或活性等离子体气体预处理模具。第二步是在模具表面上通过某些前体的聚合作用进行薄膜沉积。等离子体预处理和等离子体聚合作用利用ＲＦ、ＤＣ、ＡＣ电源等，和使用模具本身作为阴极或电极。在等离子体方法过程中系统的压力是在０．００１－３０乇范围之内。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在注模法和转模法过程中提高模具和凝固树脂之间释放效果的方法。本专利技术提供一种通过用一层或多层等离子体聚合物涂覆模具表面来减小模具的临界表面张力和提高释放效果。我们的新系统是由2个基本步骤组成。第一步是用惰性或活性等离子体气体预处理模具表面。第二步是等离子体沉积一层或多层等离子体聚合物薄膜。通常，通过注模法和转模法生产许多塑料制品。但是模具所使用的金属材料的临界表面张力是如此高(几百到几千Nm/m2)以至于固化的树脂部件粘结到模具上和不容易脱模。(可以假设油漆在金属表面上比在玻璃或塑料表面上更容易粘结)。因此，为了使凝固树脂部件容易从模具中脱模，人们将脱模剂加入到树脂、稳定剂、颜料、填料、增强剂等等的注模化合物中。主要使用聚酯蜡作为脱模剂而且在注模化合物中的比例大约为0.5～1.0重量％。然而，脱模剂有下列缺点。例如，在微电晶片装配过程中，(1)它阻碍了聚合物熔体部件的凝固，(2)在通过碳化作用或聚合作用聚合物凝固后它将污染物留在模具表面上，(3)它与铅框没有任何匹配性，因此在铅框和聚合物部分之间产生装配缝隙，容易引起铅框腐蚀，和(4)聚合物中包含的脱模剂使在晶片上难以打印商标。其中碳化作用或聚合作用是最严重的问题。因此模具表面必须用溶剂(例如M-PYROL(1-甲基-2-吡咯烷酮))清洗或者用蜜胺模具清洗化合物清洗注模或转模。但是这些清洗方法引起下面的一些其他问题；(1)在清洗过程中必须关闭成型方法(注模法或转模法)而且生产率低，和(2)M-PYROL以VOC(挥发性有机含量)形式引起的污染。大家都知道聚合物的临界表面张力比金属的低以至于其他材料难以粘结到聚合物的表面上。例如，为了减小临界表面张力，通过烧结法将Teflon(聚四氟乙烯)涂覆到煎盘上。但是对于模具涂覆来说，Teflon涂覆方法是不可取的，因为此方法难以控制沉积膜的厚度和难以增强模具上膜的粘结强度，在注模法和转模法过程中该模具需要承受切应力。已知等离子体沉积薄膜产生一层非常致密的具有均匀沉积、无“针眼”和粘结性较好的膜。已经公开了可以在金属基体上沉积薄的等离子体聚合物薄膜。在油彩化学家协会的期刊，48卷，1965年中题目为“辉光放电金属的表面涂覆”的文章中简单描述了在金属表面上有机膜的等离子体沉积。此文章以一般术语描述了使用辉光放电(即等离子体沉积)采用从有机蒸汽(苯乙烯、丙烯酸酯、丁二烯和硅酸二乙酯)产生的聚合物薄膜涂覆钢基体的方法来达到短期防腐。但是该方法没有提到和暗示减小金属的临界表面张力。Yasuda教授在应用聚合物科学文摘应用聚合物论文集42,233(1988)期刊中出版的题目为“以组合能量输入的等离子体聚合作用保护金属的涂层”的文章中公开了一些基本的等离子体的能量级、有机硅烷的沉积和氧气清洗钢基体。然而，此文章没有公开减小金属的临界表面张力。在Aoki提出的日本专利号昭51-83030也公开了在辉光放电中使用聚硅氧烷作为沉积膜防止钢腐蚀。此公开内容也提到使用AC电源但是没有暗示减小临界表面张力。人们需要的是一种在各种不同模具基体上沉积薄膜层来减小临界表面张力和提高释放效果的方法。已经发现等离子体薄膜能很好地粘结到金属模具上，此聚合物薄膜有非常低的临界表面张力，没有任何脱模剂的成型化合物可以转移或注射模制，和在转模法或注模法过程中带脱模剂的成型化合物在模具的表面上没有留下任何污染物或留下很少的污染物。此新方法也能减少许多清洗模具表面的清洗步骤。已经发现(1)用惰性气体(例如氩气)或活性气体(例如氧气)等离子体预处理模具表面；(2)在模具表面上等离子体聚合物沉积单体(例如碳氢化合物、碳氟化合物、有机硅烷等等)或单体混合物，这样在转模法或注模法过程中可以使树脂部件容易从金属模具上脱模。也发现等离子体聚合物能很好地粘结到模具上而且金属模具的临界表面张力从100-1000Nm/m2减小到10-100Nm/m2。按上述方法沉积等离子体聚合物的模具，容易释放转移成型的凝固树脂部件。在带脱模剂的EMC(环氧成型化合物)的情况下，如上所述经过等离子体处理的模具可以在表面上没有任何污染物且比未经处理的模具表面使用较长的时间。附图说明图1是表示真空室、电极、RF电源、相关的管线等等的等离子体沉积系统的示意图。已经发现一种简单的包括等离子体处理的涂覆系统作为改善模具表面的有效方法而工作。此专利技术涉及使用低温技术在模具表面上涂覆聚合物薄膜减小金属模具表面的临界表面张力和增强模具的释放效果。我们的新方法适用于各种不同尺寸和形状的各种不同类型的模具钢(或金属)(例如HSP、ASP、AISI等等)。低温等离子体(或辉光放电)是部分电离的气体、整体上不带电，而且在低压气体或蒸汽下通过放电容易产生它。在气体的辉光放电中有电子、光子、电离原子或分子和活性组份如自由基，低温等离子体技术使用这些活性组份改善表面性能或通过聚合作用涂覆该表面。此技术可以归类为等离子体处理以改善表面物理和化学性能和等离子体聚合作用(或辉光放电聚合作用)从而在表面上沉积聚合物薄膜。在等离子体处理过程中可以使用惰性气体(例如氩气)或活性气体(例如氧气、氮气、氢气、水蒸气或空气)和等离子体聚合方法使用单体气体或蒸汽(例如碳氢化合物、有机硅烷、碳氟化合物等等)。等离子体聚合作用与通常的聚合方法(例如分步增长聚合作用或链式增长聚合作用)十分不同，等离子体聚合物的特性介于有机和无机材料之间并且在等离子体聚合物中不能维持前体的结构。等离子体聚合物的特性是高度交联、热稳定和化学稳定的而且任何固体材料是可以通过辉光放电涂覆的等离子体聚合物。我们的新系统由两个基本步骤组成。第一步是用情性和活性等离子体气体预处理模具。第二步是等离子体沉积一层薄膜或多层薄膜。涉及用惰性和活性气体进行等离子体预处理的第一步对于传统的清洗来说是优选的并得到较好的结果。(如果模具涂过油，在等离子体处理之前应该使用传统的方法例如溶剂清洗方法清洗模具)。用惰性和活性气体等离子体预处理后，第二步是在高度抽空的室内用一层或多层等离子体聚合物涂覆模具基体的涂覆方法。步骤1等离子体预处理我们优选的系统的全部图在图1中表示。(注此图仅仅是图解说明而且本领域的普通技术人员能够设计出许多有效的系统来实现我们的专利技术。例如在一些连续的方法中等离子体预处理和等离子体沉积可以在独立的室内发生)。为了准备等离子体预处理和等离子体沉积步骤，模具放在可以浮动的室中心并且位于室外两电极之间，这些电极可以通过电容或电感应连接到RF(射频)电源上。(在工业系统中，可以按照所希望的用途改变模具的数量、大小和形状，电极的形状和它们的位置，而且电极可以穿过室内以更均匀地涂覆)。图1表示的真空室11、基体(模具)12、RF电源13、匹配网络14、等离子体气体切断阀15、等离子体气体控制器16、气体容器17、压力表18、节流阀19、真空泵20和电极21。然后使用真空泵20抽空真空室11直到该系统压力低于1毫乇。使用压力表18的读数通过节流阀19控制系统的压力，不受气体流速的限制。将预处理气体(例如氧气气体、氩气气体或氧气加氩气)以所希望的流速送入真空室11内，保持压力低于10乇，优选低于1乇。我们优选的预处理气体是氧气，因为它能有效地除去有机污染物本文档来自技高网...

【技术保护点】
提高模具释放效果的方法，包含：（ａ）首先用活性或惰性气体等离子体处理模具表面；和（ｂ）接着通过等离子体聚合作用在模具表面沉积等离子体聚合物薄膜。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：全培赫，李秉哲，曹，
申请(专利权)人：全培赫，李秉哲，曹，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]