剥がれないけど剝がしやすい？　半導体製造を支える「離型技術」

「きれいに剥がす」がポイント

プラスチック製品は、熱で溶かした材料を金属でできた型（金型）に流し込み、冷やして固めて形を作ります。しかし、成形がうまくいっても、型からきれいに取り出せなければ、せっかくの製品が壊れたり、不良品になったりしてしまいます。例えばたい焼きを焼いたときに、うまく型から外れずに形が崩れてしまったり欠けてしまったりするのと似たようなことが、工場の製造現場でも起こるのです。そのため、金型から製品をスムーズに取り出す「離型」という工程がとても重要です。

くっつくけど剝がしやすい

半導体部品を保護する黒いプラスチックカバーは、剥がれにくく、熱を加えても変形しないことが必要です。そのため接着力が高く、一度固まると二度と溶けないプラスチックが使われています。それ故に、接着力が高く、強力に金型にもくっつくため、うまく金型から外すのが難しいのです。これを解決するために、金型の表面を梨の皮のようにザラザラに加工したり、コーティングを施したりといった工夫が行われています。ただし、コーティングは薄くて摩耗しやすく、離型性と耐久性の両立が課題となっています。

専用装置で理想の金型表面を探る

そこで、小型の実験装置が開発されました。この装置では、小さな金属片の表面にさまざまな処理を施して金型表面を再現した試験片を用意し、溶かしたプラスチックを上から流し込みます。圧縮してプラスチックを固めた後、どれだけの力で試験片表面から剥がれるかを測定します。プラスチック材料、金型表面の凹凸の状態、コーティングの種類などを変えて剥がれる力の測定を繰り返し、よりよい離型性能を実現できる組み合わせを見つけるために研究が続けられています。
ものづくりの現場では、離型のような一見小さなことが製品の品質や生産性を大きく左右します。日本の製造業が強く、半導体製造装置においても日本の製品が世界で高いシェアを誇っているのは、技術力の高さが生かされているからです。離型性向上のような小さな工夫が大きな力になるのです。

参考資料

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崇城大学工学部機械工学科教授北田良二先生

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精密加工学、特殊加工学

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メッセージ

技術者をめざすなら、身の回りのものに「なぜこんな形なのか」「どうやって作られているのか」と興味を持ちましょう。その好奇心が、技術者にとって最も重要な資質です。手を動かす経験も大事です。プラモデルでも何でも構いません。手を動かして何かを作ってみてください。ものづくりの楽しさと大変さがわかると思います。改善を重ねて深く考えていくうちに、ようやく思い描いた結果に到達できたときの充実感は格別です。ものづくりは失敗の連続ですが、そこで諦めないことが何より大切なのです。

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崇城（そうじょう）大学は薬学、生物生命、工学、情報、芸術の5学部からなる総合大学です。“世界で活躍できるプロフェッショナルの育成”を目指し、最先端の施設・設備・研究を備え、学生一人ひとりを厳しく育てる実践的な教育プログラムにより、高い就職率や国家資格合格率を維持しています。理系私立大学では全国初の英語を公用語とする学習施設「SILC（シルク）」があり、英語ネイティブ講師による英語教育が成果を上げています。本学の地である熊本から産業界の未来を切り拓く若者を輩出する学舎でありたいと決意しています。