CN102712106A - 脱气装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脱气装置1，其包括外壳2、可旋转地设置在外壳2内的转子3和对外壳2的脱气室22进行减压的减压机构4。外壳2包括管路21和设置在管路21中途的脱气室22及筒状部23。管路21的上侧端部构成入口24，下侧端部构成出口25。筒状部23内设置有可旋转的转子3，通过该转子3，出口25和脱气室22之间被密封。转子3具有将筒状部23内分隔成4个空间即231～234的4块隔板31。

Description

脱气装置

技术领域

本发明涉及一种脱气装置。

背景技术

已知有用树脂封装材料包覆（封装）半导体芯片（半导体元件）而形成的半导体封装件。这种半导体封装件的封装材料通过例如转移成形等对树脂组合物进行成形而得到，若树脂组合物的脱气不充分，会有其封装材料上出现孔隙的问题。

作为防止发生这种孔隙的方法，专利文献1公开了一种在双轴型混炼挤出机的中途设置连通其内部的减压用出气口（脱气室），将该通风口内减压，对树脂组合物进行脱气的方法。

然而，在上述专利文献1记载的方法中，若过度降低出气口内的压力，则双轴型混炼挤出机内的材料会被拉向通风口侧，因而，不太能降低该出气口内的压力。因此，脱气不充分，用制成的树脂组合物封装半导体芯片时，会有封装材料出现空洞（气泡）之虞。

此外，也有人提出在2个混炼挤出机的中途设置脱气室的方法。在该方法中，在第1混炼挤出机的排出口上连接脱气室的入口，在脱气室的出口上连接第2混炼挤出机的投入口。在第1混炼挤出机中混炼后的材料在脱气室中进行脱气，然后，在第2混炼挤出机中进行混炼。此外，脱气室的减压可通过用第1混炼挤出机内的材料密封脱气室入口侧、用第2混炼挤出机内的材料密封脱气室出口侧来进行。

然而，上述在2个混炼挤出机的中途设置脱气室的方法中，将脱气室减压后，第2混炼挤出机内的材料会被拉向与该第2混炼挤出机所输送的输送方向相反的方向，稳定性差。

专利文献1：日本特开2001-81284号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种能容易且切实地将混炼后的材料脱气的脱气装置。

为了达到上述目的，本发明提供这样一种脱气装置，其特征在于，包含具有混炼后的材料所导入的入口、对所述材料进行脱气的脱气室和脱气后的所述材料所排出的出口的外壳，

对所述脱气室进行减压的减压手段和

将所述出口与所述脱气室之间密封的密封手段，

在用所述密封手段对所述出口与所述脱气室之间进行密封的密封状态下，用所述减压手段对所述脱气室进行减压，使其形成减压状态，对所述脱气室内的所述材料进行脱气。

优选的是，在本发明的脱气装置中，所述外壳具有设置在所述入口与所述出口之间、为筒状的筒状部，

所述密封手段包含可旋转地设置在所述筒状部内、具有将所述筒状部内分隔成多个空间的多块隔板的转子，

通过所述转子的旋转，所述材料由所述隔板运送至所述出口。

在本发明的脱气装置中，优选将所述脱气室设置在所述入口与所述筒状部之间。

优选的是，在本发明的脱气装置中，所述减压手段具有连通所述脱气室的管路，

所述脱气室具有所述多个空间，

通过所述转子的旋转，所述各空间旋转，在所述各空间中，连通所述管路的所述空间通过所述管路而被减压。

在本发明的脱气装置中，优选存在所述空间不连通所述入口及所述出口的非连通状态，在该非连通状态下进行所述脱气。

在本发明的脱气装置中，优选在所述筒状部的内周面和所述隔板前端之间形成有隙距在0.2mm以下的间隙。

在本发明的脱气装置中，优选所述转子的至少表面由非金属构成。

在本发明的脱气装置中，优选所述筒状部的至少内周面由非金属构成。

在本发明的脱气装置中，优选在该脱气装置中的所述材料的滞留时间在1分钟以下。

在本发明的脱气装置中，优选所述脱气时的所述脱气室内的压力设定在60kPa以下。

在本发明的脱气装置中，优选所述入口连接混炼装置的排出口。

附图说明

图1是显示树脂组合物制造工序的图。

图2是显示本发明脱气装置的第1实施方式的截面图。

图3是显示本发明脱气装置的第2实施方式的截面图。

图4是图3所示脱气装置的截面图。

图5是图3所示脱气装置的截面图。

图6是显示本发明脱气装置的第3实施方式的截面图。

图7是图6所示脱气装置的截面图。

图8是图6所示脱气装置的截面图。

图9是显示本发明脱气装置的第4实施方式的截面图。

图10是图9所示脱气装置的截面图。

图11是图9所示脱气装置的截面图。

具体实施方式

下面根据附图所示的优选实施方式对本发明的脱气装置进行详细说明。

<第1实施方式>

图1是显示树脂组合物制造工序的图，图2是显示本发明脱气装置的第1实施方式的截面图。

另外，下面，将图2中的上侧称为“上（上游）”、下侧称为“下（下游）”、左侧称为“左”、右侧称为“右”进行说明。

图2所示的脱气装置1是一种在制造呈成形体（压粉体）的树脂组合物时的脱气工序中使用的装置。在说明该脱气装置1之前，首先对由原材料制造树脂组合物的工序为止的整个制造工序进行说明。

首先，准备作为树脂组合物原材料的各种材料。

原材料包括树脂、固化剂和填充材料（微粒），还可根据需要包含固化促进剂和偶联剂等。作为树脂，优选为环氧树脂。

作为环氧树脂，例如可以是甲酚醛型、联苯型、二环戊二烯型、三酚基甲烷型、多芳环型等。

作为固化剂，例如可以是苯酚酚醛清漆型、苯酚芳烷基型、三酚基甲烷型、多芳环型等。

作为填充材料，例如可以是熔融硅石（破碎状、球状）、结晶硅石、氧化铝等。

作为固化促进剂，例如可以是磷化合物、胺化合物等。

作为偶联剂，例如可以是硅烷化合物等。

另外，原材料可以省略上述材料中的一定材料，此外，还可含有上述以外的材料。作为其他材料，例如可以是着色剂、脱模剂、低应力剂、阻燃剂等。

作为阻燃剂，例如可以是溴化环氧树脂、氧化锑、无卤/无锑系等。作为无卤/无锑系阻燃剂，例如可以是有机磷、金属水合物、含氮树脂等。

（微粉碎）

如图1所示，对原材料中的一定材料，首先，用粉碎装置粉碎（微粉碎）至规定的粒度分布。作为进行该粉碎的原材料，例如为树脂、固化剂、固化促进剂等填充材料以外的原材料，但也可加入部分填充材料。此外，作为粉碎装置，例如可以使用连续式旋转球磨机等。

（表面处理）

对原材料中的一定材料，例如，对全部或部分（剩余部分）填充材料可实施表面处理。作为该表面处理，例如使偶联剂等附着在填充材料的表面上。此外，前述微粉碎和表面处理可同时进行，也可先进行任何一方。

（混合）

接着，用混合装置将上述各材料完全混合。作为该混合装置，例如可以使用具有旋转叶片的高速混合机等。

（混炼）

接着，用混炼装置100混炼上述混合后的材料。作为该混炼装置100，例如可以使用单轴型混炼挤出机、双轴型混炼挤出机等挤出混炼机、混合辊等辊式混炼机。

（脱气）

接着，用脱气装置1对上述混炼后的材料进行脱气。后面对脱气装置1进行详述。

（片材化）

接着，用片材化装置将上述脱气后的块状材料成形为片状，得到片状材料。作为该片材化装置，例如可以使用薄板轧辊等。

（冷却）

接着，用冷却装置对上述片状材料进行冷却。由此可容易且切实地进行材料的粉碎。

（粉碎）

接着，用粉碎装置将片状材料粉碎至规定的粒度分布，得到粉末状材料。作为该粉碎装置，例如可以使用锤磨机等。

此外，作为得到颗粒状或粉末状树脂组合物的方法，也可以使用不经过上述片材化、冷却、粉碎工序，而使用例如热切割法，即，在混炼装置的出口处设置具有小口径的口模，将从口模中吐出的熔融状态的树脂组合物用切割机等切割成规定长度，由此得到颗粒状树脂组合物。这种情况下，优选在用热切割法得到颗粒状树脂组合物后，在树脂组合物的温度尚未明显下降之际进行脱气。

（压片）

接着，用成形体制造装置（压片装置）将上述粉末状材料压缩成形，可以得到形成为成形体的树脂组合物。

该树脂组合物可用于例如半导体芯片（半导体元件）的包覆（封装）等。即，将树脂组合物通过例如转移成形等进行成形，作为封装材料包覆半导体芯片，制造半导体封装件。

也可省略上述压片工序，将粉末状材料用作树脂组合物。此时，可通过例如压缩成形、注射成形等使封装材料成形。

接着对脱气装置1进行说明。

如图2所示，脱气装置1可通过与混炼装置100的排出口101连接来进行使用。

脱气装置1具有外壳2、可旋转地设置在外壳2内的转子（密封手段）3和将外壳2的后述的脱气室22进行减压的减压机构（减压手段）4。

外壳2具有管路21和设置在该管路21的中途、对用混炼装置100混炼后的材料进行脱气的脱气室22及呈圆筒状（筒状）的筒状部23。筒状部23位于脱气室22的下侧。管路21的上侧端部构成用混炼装置100混炼后的材料所导入的入口24，下侧端部构成脱气后的材料所排出的出口25。

脱气室22设置在入口24和筒状部23之间，在图示的结构中，为其横截面呈四方形的筒状。此外，将脱气室22内的横截面面积设定为比管路21内的横截面面积大。但不言而喻的是，也可将脱气室22内的横截面面积和管路21内的横截面面积设成相等。

筒状部23设置在脱气室22（入口24）和出口25之间，在图示的结构中，为圆筒状，呈其两端部被堵塞的形状。该筒状部23内设有在图2中可顺时针方向旋转的转子3。通过该转子3，出口25和脱气室22之间被密封。由此，能容易且切实地对脱气室22进行减压。另外，外壳2的入口24侧被位于其入口24附近的混炼装置100内的混炼后的材料密封。

转子3具有将筒状部23内分隔成多个空间（在图示的结构中为231、232、233及234这4个空间）的多个（在图示的结构中为4个）隔板31。此外，各隔板31等间隔配置，即，在图示结构中，以90°间隔配置。该转子3通过图中未示出的发动机（驱动源）的运转而旋转。并且，通过该转子3的旋转，材料被隔板31运送至出口25。

此外，筒状部23的内周面和隔板31的前端之间形成有间隙。由此，在转子3旋转时，隔板31的前端在筒状部23的内周面上刮擦，能防止构成隔板31和筒状部23的材料的粉体（异物）混入构成树脂组合物的材料中。

可对隔板31的前端部进行R处理（倒棱），使其圆滑。此时，隔板31的前端部的曲率半径（R）优选在0.2mm以上、2mm以下，更优选在0.2mm以上、1mm以下。若上述曲率半径过大，则材料会附着在隔板31的前端和筒状部23的内周面上，对操作不利。

上述间隙的大小，即筒状部23的内周面和隔板31的前端之间的间隙距离优选在0.2mm以下，更优选在0.01～0.1mm左右。由此，可在防止泄漏的同时，防止隔板31刮擦筒状部23。

此外，隔板31和筒状部23可进行冷却。通过冷却，可以抑制材料的附着，顺利进行脱气操作。

对外壳2的构成材料无特殊限制，但优选筒状部23的至少内周面由非金属构成，更优选外壳2的至少内周面由非金属构成。此时，可由非金属构成整个筒状部23。此外，也可由非金属构成整个外壳2。

此外，对转子3的构成材料无特殊限制，但优选转子3的至少表面由非金属构成。此时，也可由非金属构成整个转子3。

由此，可以防止脱气时材料中混入金属制成的异物（金属异物），并在用制成的树脂组合物封装半导体芯片时，可以防止短路等发生。具体地，可将用脱气装置1脱气后的材料中的金属含有率增加量控制在1.0wtppm以下，尤其在0.1wtppm以下。

作为上述非金属材料，无特殊限制，例如可以是氧化铝、氧化锆等陶瓷材料、树脂材料，其中优选陶瓷材料。

减压机构4包括连接脱气室22（连通脱气室22内）的管路43、通过管路43对脱气室22内进行减压的泵41和设置在脱气室22和泵41之间的阀42。

在对材料进行脱气时，打开阀42，启动泵41，对脱气室22内进行减压。

对该脱气时的减压程度（真空度），即脱气室22内的压力（气压）无特殊限制，但优选设定在60kPa以下，更优选设定在50kPa以下，尤其优选设定在30～50kPa左右。

由此可以更切实地进行脱气。

接着，根据图2对脱气工序中的脱气装置1的作用进行说明。

如前所述，脱气装置1的外壳2处于密封状态，在该状态下，在筒状部23中，出口25和脱气室22之间被转子3的隔板31密封。

对用混炼装置100混炼后的材料进行脱气时，打开脱气装置1的阀42，启动泵41，对脱气室22内进行减压，使其为减压状态，与此同时，启动图中未显示的发动机，使转子3旋转。对脱气室22内进行减压后，不仅该脱气室22内，脱气室22的上侧的管路21内也被减压，成为减压状态，此外，脱气室22的下侧的管路21内及通过连通该管路21的筒状部23内的隔板31而分隔出来的空间231也被减压，成为减压状态。

用混炼装置100混炼后的材料从该混炼装置100的排出口101被排出，由脱气装置1的入口24被导入（供给）到脱气装置1中。并且，该材料因自重（重力）而向下方移动，通过管路21、脱气室22及管路21，被置入连通该管路21（脱气室22）的筒状部23内的空间231中，在该空间231连通管路21的期间被脱气。由此，从材料中除去气体（例如空气等）、水分。通过这样，在用制成的树脂组合物封装半导体芯片时，可以防止空洞产生，并可以提高半导体封装件的可靠性。

空间231内的材料通过转子3的旋转，被隔板31运送至出口25，从该出口25被排出。

这里，在脱气装置1中的材料的滞留时间优选在1分钟以下，更优选在3～30秒左右，尤其优选在5～15秒左右。

通过使滞留时间在上述上限值以下，可以防止热历程引起的材料特性的劣化，并且抑制吐出物的冷却，不会妨碍下个工序中的片材化。此外，通过使滞留时间在上述下限值以上，可以更切实地进行脱气。

这里，上述滞留时间为自材料从脱气装置1的入口24供给起到材料从脱气装置1的出口25排出为止的时间。

该滞留时间可通过控制转子3的驱动自由调整。例如，通过将转子3的旋转速度（旋转数）设定为规定值，可将滞留时间设定为目标值。此外，也可通过使转子3在中途停止规定的时间而将滞留时间设定为目标值。作为具体例子，例如可以是下述方法1及方法2。

（方法1）

使转子3连续旋转，将该转子3的旋转速度设定为规定值。此时，转子3的旋转速度优选设定在1～10rpm左右的范围内的值，更优选设定在2～6rpm左右的范围内的值。

（方法2）

使转子3间歇式地逐一旋转规定角度，将1次旋转动作中的转子3的停止时间设定为规定值。此时，转子3的停止时间根据转子的旋转速度、1次旋转动作中转子3所旋转的角度、隔板31的个数等各条件做适当设定，但优选设定为1～60秒左右的范围内的值，更优选设定为1～15秒左右的范围内的值。

此外，转子3的旋转速度根据转子3的停止时间、1次旋转动作中转子3所旋转的角度、隔板31的个数等各条件做适当设定，但优选设定为1～13rpm左右的范围内的值，更优选设定为2～8rpm左右的范围内的值。

此外，1次旋转动作中转子3所旋转的角度根据隔板31的个数等各条件做适当设定，但优选设定为例如45～120°左右，更优选设定为90～120°左右。举1个例子的话，转子3的隔板31的个数为N时，1次旋转动作中转子3所旋转的角度就设定为360/N（°）。此时，在图示结构中，隔板31的个数为4，因此，1次旋转动作中转子3所旋转的角度就设定为90°。

如上述所说明的，通过该脱气装置1，可切实地对混炼后的材料进行脱气。由此，在用制成的树脂组合物封装半导体芯片时，能防止空洞的发生，可以提高半导体封装件的可靠性。

此外，可以防止脱气时对混炼装置100的处理产生不良影响。

<第2实施方式>

图3是显示本发明脱气装置的第2实施方式的截面图。图4及图5分别为图3中所示的脱气装置的截面图。此外，下面，将图3～图5中的上侧称为“上（上游）”、下侧称为“下（下游）”、左侧称为“左”、右侧称为“右”进行说明。

下面以与上述第1实施方式的不同点为中心对第2实施方式进行说明，对同样的事项省略其说明。

如图3所示，在第2实施方式的脱气装置1中，脱气室26由筒状部23及转子3构成。即，筒状部23内的4个空间即231～234分别构成脱气室26的空间。

此外，减压机构4的管路43连接筒状部23即脱气室26的右侧（连通脱气室26内）。

通过转子3的旋转，各空间231～234进行旋转，各空间231～234中，连通管路43的空间（图3中为空间232）通过该管路43被减压，成为减压状态。

在该脱气装置1中，如图3所示，由脱气装置1的入口24导入到该脱气装置1中的混炼后的材料由于自重向下方移动，通过管路21，被置入连通该管路21的筒状部23内的空间231中。

图4所示的状态到图5所示的状态为空间231不连通与入口24及出口25的非连通状态，在该非连通状态下，对置入在空间231内的材料进行脱气。

通过该脱气装置1，可得到与上述第1实施方式同样的效果。

<第3实施方式>

图6是显示本发明脱气装置的第3实施方式的截面图。图7及图8分别为图6中所示的脱气装置的截面图。此外，下面，将图6～图8中的上侧称为“上（上游）”、下侧称为“下（下游）”、左侧称为“左”、右侧称为“右”进行说明。

下面以与上述第2实施方式的不同点为中心对第3实施方式进行说明，对同样的事项省略其说明。

如图6所示，在第3实施方式的脱气装置1中，将转子3的隔板31的个数设定成较第2实施方式多。即，转子3具有将筒状部23内隔成6个空间即231、232、233、234、235及236的6块隔板31，该6个空间231～236分别构成脱气室26的空间。

由此，空间（图6中为空间232）连通管路43时，该空间232不连通入口24及出口25。即，空间232连通入口24时及连通出口25时，该空间232不连通管路43。

换言之，如图7所示，在空间232不连通入口24后，该空间232连通管路43（与图7相比，为转子3略为少许旋转了的状态）。此外，如图8所示，在空间232不连通管路43后，该空间232连通出口25（与图8相比，为转子3少许旋转了的状态）。由此，可切实地对各空间231～236进行减压。

通过该脱气装置1，可以得到与上述第2实施方式同样的效果。

<第4实施方式>

图9是显示本发明脱气装置的第4实施方式的截面图。图10及图11分别为图9中所示的脱气装置的截面图。此外，下面，将图9～图11中的上侧称为“上（上游）”、下侧称为“下（下游）”、左侧称为“左”、右侧称为“右”进行说明。

下面以与上述第2实施方式的不同点为中心对第4实施方式进行说明，对同样的事项省略其说明。

如图9所示，在第4实施方式的脱气装置1中，管路21屈曲或弯曲，其上侧管路211连接（连通）筒状部23的正上方偏左侧的位置，下侧管路212连接筒状部23的正下方偏左侧的位置。此时，管路211、管路212和管路43配置成等间隔（等角度间隔），即，在图示结构中，以120°的间隔进行配置。

由此，空间（图9中为空间232）连通管路43时，该空间232不连通入口24及出口25。即，空间232连通入口24时及连通出口25时，该空间232不连通管路43。

换言之，如图10所示，在空间232不连通入口24后，该空间232连通管路43（与图10相比，为转子3少许旋转了的状态）。此外，如图11所示，在空间232不连通管路43后，该空间232连通出口25（与图11相比，为转子3少许旋转了的状态）。由此，可切实地对各空间231～234进行减压。

通过该脱气装置1，可以得到与上述第2实施方式同样的效果。

以上，根据图示的实施方式对本发明的脱气装置进行了说明，但本发明并不局限于此，各部分的结构可置换成具有同样功能的任意结构。此外，在本发明中，也可附加其他任意的结构物、工序。

此外，本发明可以是将上述各实施方式中任意的2个以上的结构（特征）组合起来的装置。

根据本发明，由于具有密封手段，因而能在对混炼装置的处理无不良影响的情况下容易且切实地对混炼后的材料进行脱气。因此，具有在产业上应用的可能性。

Claims (12)

1.脱气装置，其特征在于，包含具有混炼后的材料所导入的入口、对所述材料进行脱气的脱气室和脱气后的所述材料所排出的出口的外壳、

对所述脱气室进行减压的减压手段、

对所述出口和所述脱气室之间进行密封的密封手段，

在用所述密封手段对所述出口和所述脱气室之间进行密封的密封状态下，用所述减压手段对所述脱气室进行减压，使其形成减压状态，对所述脱气室内的所述材料进行脱气。

2.根据权利要求1所述的脱气装置，其特征在于，所述外壳具有设置在所述入口与所述出口之间的呈筒状的筒状部，

所述密封手段包括可旋转地设置在所述筒状部内、具有将所述筒状部内分隔成多个空间的多个隔板的转子，

通过所述转子的旋转，所述材料被所述隔板运送至所述出口。

3.根据权利要求2所述的脱气装置，其特征在于，所述脱气室设置在所述入口与所述筒状部之间。

4.根据权利要求2所述的脱气装置，其特征在于，

所述减压手段具有连通所述脱气室的管路，

所述脱气室具有所述多个空间，

通过所述转子的旋转，所述各空间发生旋转，所述各空间中，连通所述管路的所述空间通过所述管路被减压。

5.根据权利要求4所述的脱气装置，其特征在于，存在所述空间不连通所述入口及所述出口的非连通状态，在该非连通状态下进行所述脱气。

6.根据权利要求2～5中任一项所述的脱气装置，其特征在于，在所述筒状部的内周面与所述隔板的前端之间形成隙距在0.2mm以下的间隙。

7.根据权利要求2～6中任一项所述的脱气装置，其特征在于，所述转子的至少表面由非金属构成。

8.根据权利要求2～7中任一项所述的脱气装置，其特征在于，所述筒状部的至少内周面由非金属构成。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的脱气装置，其特征在于，在该脱气装置中的所述材料的滞留时间在1分钟以下。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的脱气装置，其特征在于，所述脱气时的所述脱气室内的压力设定在60kPa以下。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的脱气装置，其特征在于，所述入口连接混炼装置的排出口。

12.根据权利要求1～11中任一项所述的脱气装置，其特征在于，所述材料含有树脂和微粒。

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