CN106003459A - 半导体密封用环氧树脂粒状体及其制造方法、半导体装置及其制造方法 - Google Patents

半导体密封用环氧树脂粒状体及其制造方法、半导体装置及其制造方法 Download PDF

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Abstract

根据本发明，提供半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法、半导体密封用环氧树脂粒状体、半导体装置的制造方法和半导体装置。本发明的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法为在利用压缩成形将半导体元件密封而成的半导体装置中使用的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其包括：准备半导体密封用环氧树脂组合物的工序；将半导体密封用环氧树脂组合物设置在挤出成形机中的工序；和利用热切割法将从挤出成形机中挤出的由半导体密封用环氧树脂组合物构成的树脂块的前端部切断而得到半导体密封用环氧树脂粒状体的工序，半导体密封用环氧树脂组合物的使用高化式流动试验仪测得的175℃的熔融粘度为0.5Pa·S以上20Pa·S以下。

Description

半导体密封用环氧树脂粒状体及其制造方法、半导体装置及其制造方 法
技术领域
本发明涉及半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法、半导体密封用环氧树脂粒状体、半导体装置的制造方法和半导体装置。
背景技术
作为涉及包含通过使用颗粒状的半导体密封用环氧树脂组合物(以下也称为“环氧树脂组合物”或“树脂组合物”)进行压缩成形来密封半导体元件的工序的半导体装置的制造方法的技术，例如有以下的技术。
在专利文献1中，记载有在使模具内为减压下的同时进行压缩成形从而利用树脂将半导体元件密封的方法。在专利文献2中，记载有使用厚度为3.0mm以下的颗粒状或片状的密封用成形材料的方法。在专利文献3中，记载有将颗粒状的树脂组合物供给到腔体(cavity)内，使树脂组合物熔融，在其中浸渍半导体元件后，使树脂组合物固化，由此进行密封的密封方法。
但是，在以往的利用压缩成形进行的半导体元件的密封工艺中，存在密封用树脂组合物在输送和测量中堵塞或者固着的情况。作为在发生这样的不良情况时所担心的问题，有以下2个。第一是堵塞或固着的树脂组合物附着在压缩成形装置的可动部并固化而导致产生该装置的动作不良的生产率的问题。第二是堵塞或固着的树脂组合物附着在成形品上而导致该成型品被污染的可靠性的问题。
因此，作为抑制上述不良情况产生的方法，例如提出了为了抑制堵塞的产生而控制粒度分布的工艺(专利文献4)、为了抑制固着的产生而控制树脂特性的工艺(专利文献5)等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-021908号公报
专利文献2：日本特开2006-216899号公报
专利文献3：日本特开2004-216558号公报
专利文献4：日本特许第3135926号公报
专利文献5：日本特开2008-121003号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
然而，本发明的发明人发现，在利用压缩成形进行的半导体元件的密封工艺中，在进行近年来在市场上流通的极薄型的半导体封装件成形和大面积的面板成形的制造工艺中，即使实施了在上述背景技术部分中说明的以往的对策，也有可能因使用的树脂组合物的微细的散落不均导致的影响，从半导体装置的生产率的观点来看产生不良情况。本发明的发明人还发现，在以往的密封工艺中，在从防止固着的发生的观点考虑限定了能够使用的树脂的情况下，会产生材料设计的自由度变小、成为对象的半导体装置受到限制的不良情况。
基于以上，本发明提供能够实现生产率优异并且可靠性优异的半导体装置的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法和利用上述制造方法得到的半导体密封用环氧树脂粒状体。
用于解决技术问题的手段
本发明的发明人对由散落不均导致的生产率的问题进行了潜心研究，结果发现，在树脂粒状体的形状为不定形状的情况下，容易产生该树脂粒状体的互相粘附、即树脂粒状体彼此的固着。本发明的发明人对用于抑制该树脂粒状体的相互粘附的设计方针进行了潜心研究，结果发现，采用将使用高化式流动试验仪测得的175℃的熔融粘度为规定值的树脂组合物从挤出成形机中挤出并利用热切割法将其树脂块的前端部切断的方法制作树脂粒状体是有效的，完成了本发明。
根据本发明，提供一种半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其为在利用压缩成形将半导体元件密封而成的半导体装置中使用的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，该制造方法包括：
准备半导体密封用环氧树脂组合物的工序；
将上述半导体密封用环氧树脂组合物设置在挤出成形机中的工序；和
利用热切割法将从上述挤出成形机中挤出的由上述半导体密封用环氧树脂组合物构成的树脂块的前端部切断而得到半导体密封用环氧树脂粒状体的工序，
上述半导体密封用环氧树脂组合物的使用高化式流动试验仪测得的175℃的熔融粘度为0.5Pa·S以上20Pa·S以下。
另外，根据本发明，提供一种半导体密封用环氧树脂粒状体，其是利用上述半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法得到的。
另外，根据本发明，提供一种半导体装置的制造方法，其包括：
利用上述半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，准备半导体密封用环氧树脂粒状体的工序；和
使用上述半导体密封用环氧树脂粒状体，利用压缩成形将半导体元件密封的工序。
另外，根据本发明，提供一种半导体装置，其是利用上述半导体装置的制造方法得到的。
发明效果
根据本发明，能够提供能够实现生产率优异并且可靠性优异的半导体装置的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法和利用上述制造方法得到的半导体密封用环氧树脂粒状体。
附图说明
图1是用于对本实施方式的半导体密封用环氧树脂粒状体的立体形状的一个例子进行说明的图。
图2是用于对本实施方式的半导体密封用环氧树脂粒状体的截面形状的一个例子进行说明的图。
图3是表示休止角(φ)的测定方法的概略图。
图4是表示本实施方式的半导体装置的一个例子的截面结构的图。
图5是表示本实施方式的半导体装置的一个例子的截面结构的图。
图6是表示实施例1的半导体密封用环氧树脂粒状体的外观形状的图。
图7是表示比较例1的半导体密封用环氧树脂粒状体的外观形状的图。
图8是表示在填充性的评价中，将半导体密封用环氧树脂粒状体供给到压缩成形模具中的方法的概略图。
具体实施方式
＜半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法＞
本实施方式的环氧树脂粒状体的制造方法，为用于制造在利用压缩成形将半导体元件密封而成的半导体装置的制造中作为密封材使用的环氧树脂粒状体的方法。该方法包括以下3个工序。第一工序为准备使用高化式流动试验仪测得的175℃的熔融粘度为0.5Pa·S以上20Pa·S以下的环氧树脂组合物的工序。第二工序为将环氧树脂组合物设置在挤出成形机中的工序。第三工序为利用热切割法将从挤出成形机中挤出的由环氧树脂组合物构成的树脂块的前端部切断而得到环氧树脂粒状体的工序。通过使用利用上述方法得到的环氧树脂粒状体，能够消除在上述发明要解决的技术问题的部分中说明的由散落不均导致的半导体装置的生产率的问题。根据本实施方式的制造方法，与以往的制造方法相比，能够制造能够用于制造生产率优异并且可靠性优异的半导体装置的半导体密封用环氧树脂粒状体。
在此，上述“热切割法”是指在使用挤出成形机对树脂组合物进行成形而制作树脂粒时，不利用冷却水对从挤出成形机中挤出的树脂块进行冷却，而将被加热的状态的树脂块切断来制作树脂粒的方法。具体而言，所谓“热切割法”是指以下方法：使用在螺杆前端部具备设置有多个小孔的模头的挤出成形机，利用与模头表面大致平行地进行滑动旋转的刀具，将从在上述模头设置的小孔中呈线状挤出的熔融树脂切断。
本发明的发明人发现，进行近年来在市场上流通的极薄型的半导体封装件成形和大面积的面板成形的大型的半导体封装件的制造工艺，容易受到由使用的密封用树脂组合物的微细的散落不均导致的影响，从半导体装置的生产率的观点来看，有可能产生不良情况。在此，作为上述的从生产率的观点来看产生的不良情况，可以举出半导体元件的线变形、在树脂组合物的量少的部位产生空心洞或空隙等的填充不良这样的问题。具体而言，在进行极薄型的半导体封装件成形的制造工艺、和进行大面积的面板成形的大型的半导体封装件的制造工艺中，由于与以往的利用压缩成形将半导体元件密封的工艺相比使用的树脂组合物的量极少，与以往相比成形面积大幅增大等主要原因，存在压缩成形模具的下模腔中的散落不均的影响变得显著、更容易产生线变形和填充不足的问题的趋势。
本发明的发明人对引起这样的由散落不均导致的生产率的问题的原因进行了潜心研究，结果发现，在颗粒状的树脂组合物的形状为不定形状的情况下，容易产生该颗粒彼此的固着。
本实施方式的制造方法，如上所述，包括以下工序：使用具有规定的熔融粘度的树脂组合物，并且将从挤出成形机中挤出的上述树脂组合物的树脂块的前端部利用热切割法这样的特定的方法切断。通过使用这样的工序，能够得到与利用以往的方法得到的颗粒形状不同、具有期望的形状的树脂粒状体。因此，在压缩成形模具的下模腔的底面上散落有树脂粒状体时，与利用以往的方法得到的树脂颗粒相比，能够使该树脂粒状体彼此的接触面积减少。这样，根据本实施方式的制造方法，能够抑制树脂组合物颗粒的互相粘附，因此，能够防止由散落不均导致的半导体装置的生产率的降低。
树脂粉粒体的形状能够通过适当地设定将树脂块的前端部切断时使用的热切割法的条件来进行调整。树脂粉粒体可具有圆柱形状、圆锥状、球体状、米粒状、咖啡豆状等形状。作为热切割法的条件，可以举出：挤出成形机的树脂块的排出量、挤出成形机的树脂块的排出温度、切断刀的转速、树脂组合物的组成与刀的材质的组合、切断刀在树脂块中的插入角度、挤出成形机具备的螺杆轴的温度等。特别是为了再现性良好地得到具有期望的形状的树脂粒状体，适当地设定上述的挤出成形机的树脂块的排出量、挤出成形机的树脂块的排出温度和挤出成形机具备的螺杆轴的温度等条件很重要。特别是挤出成形机所具备的螺杆轴的温度，优选使用冷风控制为80℃以下，进一步优选控制为70℃以下，进一步优选控制为50℃以下。此外，挤出成形机的树脂块的排出温度优选控制为90℃以下，进一步优选控制为80℃以下，进一步优选控制为70℃以下。
如上所述，本实施方式的树脂粒状体的立体形状可以为球体状(图1的(a))、圆柱形状(图1的(b))、如米粒那样的纺锤形状(图1的(c))或圆锥状。其中，从不会产生填充不良的问题并且改善半导体装置的生产率的观点考虑，优选为如米粒那样的纺锤形状。
在此，在本实施方式的制造方法中使用的环氧树脂组合物，使用高化式流动试验仪测得的175℃的熔融粘度为0.5Pa·S以上20Pa·S以下。从再现性良好地得到具有期望的形状的树脂粒状体的观点考虑，该熔融粘度优选为1Pa·S以上17Pa·S以下，进一步优选为3Pa·S以上15Pa·S以下。
图2是用于对本实施方式的半导体密封用环氧树脂粒状体的截面形状的一个例子进行说明的图。
如图2所示，本实施方式的半导体密封用环氧树脂粒状体可以取包含大致圆形的形状的各种截面形状。就该树脂粒状体而言，为了降低该树脂粒状体的互相粘附，长宽比(长径/短径)优选为1以上3以下，进一步优选为1以上2.5以下。
利用本实施方式的制造方法制作的半导体密封用环氧树脂粒状体，为了得到稳定的输送性、生产率、稳定的称量精度，使用JIS标准筛通过筛分测得的粒度分布中小于100μm的微粉的比例相对于树脂粒状体总量优选为5质量％以下，更优选为3质量％以下，特别优选为1质量％以下。小于100μm的微粉会产生树脂粒状体的保管中的固着、输送路径上的颗粒彼此的固着和在输送装置上的附着，其结果，对半导体装置的连续生产率和生产的节拍时间带来障碍。当小于100μm的微粉的比例为上述上限值以下时，几乎没有颗粒彼此的固着和在输送装置上的附着，能得到半导体装置的良好的连续生产率和稳定的生产率。另外，关于粒径小于100μm的微粉的比例的下限值并没有特别限定，可以为0质量％。
在此，为了得到小于100μm的微粉的比例满足上述条件的树脂粒状体，高度地控制使用的树脂组合物的组成与利用热切割法将上述树脂块的前端部切断的条件的组合很重要。利用热切割法将上述树脂块的前端部切断的条件，能够根据使用的树脂组合物的组成(添加剂的种类、添加剂的配合比例、热固性树脂的种类等)适当调整。
此外，作为对半导体密封用环氧树脂粒状体的粒度分布进行测定的方法，可以举出以下的方法：使用Ro-Tap型摇筛机具备的网眼2.00mm和106μm的JIS标准筛，使这些筛振动(锤打数：120次/分钟)20分钟，同时使40g的试样通过筛进行分级，求出2.00mm的筛上残留的粗粒相对于分级前的试样质量的质量％和通过106μm的筛的微粉相对于分级前的试样质量的质量％。此外，在使用该方法的情况下，长宽比高的颗粒(短径小于筛的网眼、且长径大于筛的网眼的颗粒)有可能通过各个筛，为了方便起见，将利用上述方法分级的成分的质量％定义为颗粒状的树脂组合物的粒度分布。
另外，以往的压缩成形用的半导体密封用树脂组合物为将各原料成分用混合机预混合后，利用辊、捏合机或挤出机等混炼机进行加热混炼，经冷却、粉碎工序而得到的粉碎物。这样的粉碎物，使用JIS标准筛通过筛分测得的粒度分布中小于106μm的微粉量相对于全部树脂组合物超过10质量％，2mm以上的粗粒量为4～6质量％左右，具有宽的粒度分布。
利用本实施方式的制造方法制作的半导体密封用环氧树脂粒状体的平均粒径(D50)优选为100μm以上1000μm以下，进一步优选为200μm以上500μm以下。通过使用具有这样的范围的平均粒径的树脂粒状体，能够防止由散落不均导致的生产率的降低。
利用本实施方式的制造方法制作的半导体密封用环氧树脂粒状体，从利用振动给料机等输送装置进行输送的输送性的观点考虑，休止角优选为20°以上60°以下，进一步优选为30°以上50°以下。上述数值范围内的树脂粒状体在使用振动给料机等输送装置输送时难以引起固着或堵塞等。作为休止角的测定方法，如图3所示，将半导体密封用环氧树脂粒状体202从漏斗201的孔投下到一定面积的水平板205上，使其堆积成圆锥形。将不崩塌而保持一定的形状的粒状体204的仰角称为休止角。接着，通过使与水平板205位于同一台座206上的规定重量的砝码203落下，对颗粒体204施加冲击。将崩塌后的粒状体204的仰角称为崩塌角。作为休止角和破裂角的测定装置，可以举出粉末测试仪(细川密克朗株式会社(Hosokawa Micron Corporation)制造)。
以下，对用于制作上述的半导体密封用环氧树脂粒状体的设置在挤出成形机中的环氧树脂组合物进行说明。
本实施方式的制造方法中准备的半导体密封用环氧树脂组合物(以下也称为“环氧树脂组合物”)，如其名称那样，含有环氧树脂。上述环氧树脂为在1分子内具有2个以上环氧基的单体、低聚物、聚合物，其分子量和分子结构没有限定。作为上述环氧树脂，可以举出：联苯型环氧树脂、双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、茋型环氧树脂、氢醌型环氧树脂等结晶性环氧树脂；甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、萘酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂；含亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂、含亚苯基骨架的萘酚芳烷基型环氧树脂等酚芳烷基型环氧树脂；三酚甲烷型环氧树脂、烷基改性三酚甲烷型环氧树脂等3官能型环氧树脂；双环戊二烯改性酚型环氧树脂、萜烯改性酚型环氧树脂等改性酚型环氧树脂；含三嗪核的环氧树脂等含杂环的环氧树脂，这些环氧树脂可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
另外，可以使上述环氧树脂组合物含有固化剂。该固化剂只要为与环氧树脂反应使其固化的物质即可。作为上述固化剂，例如可以举出：亚乙基二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺等碳原子数2～20的直链脂肪族二胺、间苯二胺、对苯二胺、对二甲苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基丙烷、4,4’-二氨基二苯基醚、4,4’-二氨基二苯基砜、4,4’-二氨基二环己烷、双(4-氨基苯基)苯基甲烷、1,5-二氨基萘、间二甲苯二胺、对二甲苯二胺、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、双氰胺等氨基类；苯胺改性甲阶酚醛树脂和二甲基醚甲阶酚醛树脂等甲阶酚醛型酚醛树脂；苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂；含亚苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂等苯酚芳烷基树脂；具有如萘骨架或蒽骨架那样的稠环结构的酚醛树脂；聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯；酸酐等，包括六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)等脂环族酸酐，偏苯三甲酸酐(TMA)、均苯四甲酸酐(PMDA)、二苯甲酮四酸二酐(BTDA)等芳香族酸酐等；多硫化物、硫酯、硫醚等聚硫醇化合物；异氰酸酯预聚物、封端异氰酸酯等异氰酸酯化合物；含羧酸的聚酯树脂等有机酸类。这些固化剂可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。另外，在这些物质中，作为用于半导体密封材的固化剂，从耐湿性、可靠性等方面考虑，优选使用在1分子内具有至少2个酚性羟基的化合物。作为这样的固化剂，可以举出：苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂；甲阶酚醛型酚醛树脂；聚对氧苯乙烯等聚氧苯乙烯；含亚苯基骨架的苯酚芳烷基树脂、含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂。
可以使上述环氧树脂组合物含有无机填充剂。作为无机填充剂，能够使用通常在半导体密封材中使用的无机填充剂。作为上述无机填充剂，例如可以举出：熔融破碎二氧化硅、熔融球状二氧化硅、结晶二氧化硅、二次凝聚二氧化硅等二氧化硅；氧化铝；钛白；氢氧化铝；滑石；粘土；云母；玻璃纤维。在这些无机填充剂中，优选熔融球状二氧化硅。另外，颗粒形状没有限制，优选为真球状。另外，通过将颗粒的大小不同的无机填充剂混合能够增多无机填充量，当考虑模腔内的向半导体元件周边的填充性时，其粒径优选为0.01μm以上150μm以下。
可以使上述环氧树脂组合物含有固化促进剂。该固化促进剂只要为促进环氧基与固化剂的固化反应的物质即可。作为上述固化促进剂，例如可以举出：1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一碳烯-7等二氮杂双环烯烃及其衍生物；三丁基胺、苄基二甲基胺等胺类化合物；2-甲基咪唑等咪唑化合物；三苯基膦、甲基二苯基膦等有机膦类；四苯基硼酸四苯基鏻、四苯甲酸硼酸四苯基鏻、四萘甲酸硼酸四苯基鏻、四萘甲酰氧基硼酸四苯基鏻、四萘氧基硼酸四苯基鏻等四取代硼酸四取代鏻；对苯醌进行加成而得到的三苯基膦。这些固化促进剂可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。优选使用半导体密封用环氧树脂粒状体在模腔内熔融后的急剧的增稠少的固化促进剂。
在上述环氧树脂组合物中，除了上述的各种成分以外，可以根据需要配合：γ-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷等偶联剂；炭黑等着色剂；天然蜡、合成蜡、高级脂肪酸或者其金属盐类、石蜡、氧化聚乙烯等脱模剂；硅油、硅橡胶等低应力剂；水滑石等离子捕捉剂；氢氧化铝等阻燃剂；抗氧化剂等添加剂。
＜半导体装置的制造方法＞
本实施方式的半导体装置的制造方法包括：利用上述的方法准备半导体密封用环氧树脂粒状体的工序；和使用所得到的半导体密封用环氧树脂粒状体，利用压缩成形将半导体元件密封的工序。通过使用本发明的环氧树脂粒状体，即使在进行极薄型的半导体封装件或大面积的面板成形的大型的半导体封装件的制造工艺中，也能够制造可靠性优异的半导体装置。
作为由半导体密封用环氧树脂粒状体密封的半导体元件，例如可以举出：集成电路、大规模集成电路、三极管、晶闸管、二极管、固体摄像元件。作为利用本实施方式的制造方法得到的半导体装置，例如可以举出：球栅阵列(BGA)、MAP型的BGA。本发明的方法能够应用于例如芯片尺寸封装(CSP)、四方扁平无引线封装(QFN)、小外形无引线封装(SON)、引线框BGA(LF-BGA)。
另外，利用本实施方式的制造方法得到的半导体装置，能够直接或者在80℃～200℃左右的温度下花费10分钟～10小时左右的时间使其完全固化后，搭载在电子设备等中。
以下，举出具备引线框或电路基板、在引线框或电路基板上层叠或并列搭载的1个以上的半导体元件、将引线框或电路基板与半导体元件电连接的接合线、将半导体元件和接合线密封的密封材的半导体装置为例，对利用本实施方式的制造方法得到的半导体装置进行说明，但是本发明并不限定于使用接合线的半导体装置。
图4和5是表示本实施方式的半导体装置的一个例子的截面结构的图。
图4所示的半导体装置是对搭载在引线框上的半导体元件进行密封而得到的。详细而言，在芯片焊盘403上经由芯片接合材固化体402固定有半导体元件401。半导体元件401的电极焊盘(未图示)和引线框405之间通过导线404连接。上述半导体元件401通过由半导体密封用环氧树脂粒状体的固化体构成的密封材406密封。
图5所示的半导体装置是对搭载在电路基板上的半导体元件进行密封而得到的。详细而言，在电路基板408上经由芯片接合材固化体402固定有半导体元件401。该半导体元件401的电极焊盘(未图示)和电路基板408上的电极焊盘407之间通过导线404连接。通过由半导体密封用环氧树脂粒状体的固化体构成的密封材406，仅密封电路基板408的搭载有半导体元件401的面。电路基板408上的电极焊盘407与电路基板408上的非密封面侧的焊球409在内部接合。
此外，本发明并不限定于上述的实施方式，在能够实现本发明的目的的范围内的变形、改良等包含在本发明中。
以上参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但是这些内容为本发明的示例，也可以采用上述以外的各种构成。
实施例
以下，参照实施例对本发明详细地进行说明，但是本发明不受这些实施例的记载任何限定。只要没有特别记载，以下记载的“份”表示“质量份”，“％”表示“质量％”。
将各实施例和各比较例中使用的原料成分示于以下。
＜环氧树脂＞
·环氧树脂1：含亚苯基骨架的苯酚芳烷基型环氧树脂(日本化药株式会社制造、NC-3000。软化点58℃、环氧当量277)
·环氧树脂2：联苯型环氧树脂(日本环氧树脂株式会社制造、YX4000。熔点45℃、环氧当量172)
＜固化剂＞
·固化剂1：含亚联苯基骨架的苯酚芳烷基树脂MEH7851S(明和化成株式会社制造、MEH7851S)
·固化剂2：含亚苯基骨架的苯酚芳烷基树脂(三井化学株式会社制造、XLC-4L。软化点65℃、羟基当量165)
＜其它成分＞
·固化促进剂：三苯基膦
·无机填充剂：平均粒径16μm的熔融球状二氧化硅
·棕榈蜡
·炭黑
·偶联剂
＜半导体密封用环氧树脂粒状体的制造＞
(实施例1～4)
将表1所示的配合量的各成分投入到双轴混炼机中进行熔融混炼得到树脂组合物。接着，将所得到的树脂组合物使用单轴挤出成形机挤出，利用表1所示的转速的切断刀将该挤出的树脂块的前端部切断而得到树脂粒状体。使用的单轴挤出成形机的条件示于以下的表1。此外，单轴挤出成形机设定成：孔径1mm、转速94rpm、模具温度65℃、排出温度64℃、排出量7.8kg/hr。另外，单轴挤出成形机具备的螺杆轴使用冷风进行冷却使得螺杆轴温度为30℃。
(比较例1)
将表1所示的配合量的各成分利用超级混合机粉碎混合5分钟后，将所得到的混合物用具备直径65mm的料筒内径的同方向旋转双轴挤出机在螺杆转速30rpm、树脂温度100℃的条件下进行熔融混炼得到树脂组合物。接着，将所得到的树脂组合物以2kg/hr从直径20cm的转子的上方供给，利用使转子以3000rpm旋转而得到的离心力，使其通过被加热到115℃的圆筒状外周部的多个小孔(孔径2.5mm)。然后，进行冷却，由此得到颗粒状的环氧树脂组合物。将所得到的颗粒状的环氧树脂组合物在温度15℃、相对湿度55％RH的条件下，在空气气流下搅拌3小时。
(比较例2)
将利用与比较例1同样的方法得到的颗粒状的环氧树脂组合物，利用磨碎式粉碎机(增幸产业株式会社制造的SUPERMASSCOLLOIDER)以1800转进行10次微细化处理，使用Ro-Tap型摇筛机(丸菱科学机械制作所制造、型号-SS-100A)具备的网眼1000μm的JIS标准筛，使这些筛振动(锤打数：120转/分钟)20分钟，同时使所得到的粉碎物通过筛进行分级，得到粒状的树脂组合物。在比较例2中，这样得到粒状的密封用环氧树脂组合物。
在此，对于用于制造上述的实施例和比较例的半导体密封用环氧树脂粒状体的树脂组合物，使用高化式流动试验仪(株式会社岛津制作所制造、CFT-500)，在175℃、压力40kgf/cm2、毛细管直径0.5mm的条件下测定熔融粘度，结果，任一树脂组合物的175℃的熔融粘度的值均为3Pa·s以上8Pa·s以下。
对所得到的半导体密封用环氧树脂粒状体进行下述所示的测定和评价。
·长宽比(长径/短径)：算出由所得到的树脂粒状体的投影像测得的长径除以短径而得到的值。
·1mm以上的颗粒的比例：将所得到的树脂粒状体40g称量至1mg作为试样。使用Ro-Tap型摇筛机(丸菱科学机械制作所制造、型号-SS-100A)具备的网眼1000μm和100μm的JIS标准筛，使这些筛振动(锤打数：120转/分钟)20分钟，同时使试样通过筛进行分级。接着，对1000μm的筛上残留的颗粒的质量进行测定，求出相对于分级前的总试样质量的质量比。
·小于100μm的微粉量：将所得到的树脂粒状体40g称量至1mg作为试样。使用Ro-Tap型摇筛机(丸菱科学机械制作所制造、型号-SS-100A)具备的网眼106μm的JIS标准筛，使这些筛振动(锤打数：120转/分钟)20分钟，同时使试样通过筛进行分级。接着，对通过100μm的筛的微粉的质量进行测定，求出相对于分级前的总试样质量的质量比。
·休止角：如图3所示，使用漏斗201从垂直方向向粉末测试仪(细川密克朗株式会社制造、型号-PT-E)具备的直径80mm的圆板状水平板205的中心投下树脂粒状体，在水平板205上形成圆锥状的树脂粒状体204。持续进行树脂粒状体的投下直至圆锥成为一定形状，接着，使量角器如图3那样求出该圆锥的仰角(φ)作为休止角。此外，单位为°。
·颗粒形状：通过目视确认所得到的树脂粒状体的形状。此外，实施例1和比较例1的环氧树脂粒状体的形状分别示于图6和图7。
·填充性：如图8所示，通过使用振动给料机输送规定量，准备装入有树脂粒状体606的树脂材料供给容器607。将该供给容器607配置在压缩成形模具的上模具601与下模具609之间。另外，将用12个银膏粘接有厚度0.15mm、4mm见方的半导体元件604的电路基板603（厚度0.1mm、宽度77.5mm、长度240mm。由耐热性等级为FR-4的玻璃基材环氧树脂覆铜层叠板构成），以搭载有半导体元件604的面朝下的方式，利用基板固定装置602固定在上模具601上。接着，通过使在树脂材料供给容器607的底面设置的闸门（shutter）608沿横向滑动，将树脂粒状体606供给到下模腔610内，然后，将树脂材料供给容器607搬出到模具外。接着，将上模具601和下模具609合在一起，使模具内为减压，同时利用压缩成形机（TOWA株式会社制造）对192个半导体元件604进行面板成形，得到成形品。该成形条件为模具温度175℃、成形压力3.9MPa、固化时间120秒。不使所得到的成形品单片化而直接使用超声波探伤装置（日立建机FineTech株式会社（Hitachi Kenki FineTech Co.,Ltd）制造、mi-scope hyper II）对填充性进行评价。将全部模拟元件的周边完全由树脂组合物填充的情况判定为○，将在任一个元件周边产生了空心洞或空隙等填充不良的情况判定为×。将所得到的结果示于表1。
将关于上述评价项目的结果与树脂组合物所使用的材料一同示于以下的表1。
如图6所示，实施例1的树脂粒状体，其立体形状为纺锤形状，并且形状没有偏差具有均匀性。此外，关于实施例2～4的树脂粒状体，也与实施例1同样地为具有均匀性的纺锤形状的颗粒。另外，使用该树脂粒状体利用上述实施方式中说明的方法制作的半导体装置，生产率和可靠性优异。另外，在使用实施例的树脂粒状体进行大面积的面板成形的情况下，在压缩成形时不产生散落不均也不产生树脂粒状体的互相粘附。另一方面，比较例1的树脂粒状体，如图7所示，其形状为不定形状。另外，比较例2的树脂粒状体，其形状也为不定形状。在使用比较例的树脂粒状体进行大面积的面板成形的情况下，在压缩成形时产生微细的散落不均和树脂粒状体的互相粘附。因此，比较例的树脂粒状体不满足在生产率优异并且可靠性优异的半导体装置的制造中能够使用的水准。
本申请主张以2015年3月31日提出申请的日本申请特愿2015-071554号为基础的优先权，在此援用其全部公开内容。

Claims (13)

1.一种半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其为在利用压缩成形将半导体元件密封而成的半导体装置中使用的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，所述制造方法的特征在于，包括：
准备半导体密封用环氧树脂组合物的工序；
将所述半导体密封用环氧树脂组合物设置在挤出成形机中的工序；和
利用热切割法将从所述挤出成形机中挤出的由所述半导体密封用环氧树脂组合物构成的树脂块的前端部切断而得到半导体密封用环氧树脂粒状体的工序，
所述半导体密封用环氧树脂组合物的使用高化式流动试验仪测得的175℃的熔融粘度为0.5Pa·S以上20Pa·S以下。
2.根据权利要求1所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述半导体密封用环氧树脂粒状体的休止角为20°以上60°以下。
3.根据权利要求1或2所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述半导体密封用环氧树脂粒状体具有球形、圆柱形、纺锤形或圆锥形的形状。
4.根据权利要求3所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述半导体密封用环氧树脂粒状体具有纺锤形的形状。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述半导体密封用环氧树脂粒状体的长宽比(长径/短径)为1以上3以下。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
在所述半导体密封用环氧树脂粒状体的使用JIS标准筛通过筛分测得的粒度分布中，相对于该半导体密封用环氧树脂粒状体整体，小于100μm的微粉的比例为5质量％以下。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述半导体密封用环氧树脂粒状体具有100μm以上1000μm以下的平均粒径。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述半导体密封用环氧树脂组合物包含环氧树脂、固化剂、固化促进剂和无机填充剂。
9.根据权利要求8所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
所述无机填充剂具有0.01μm以上150μm以下的粒径。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，其特征在于：
利用热切割法将从所述挤出成形机中挤出的由所述半导体密封用环氧树脂组合物构成的树脂块的前端部切断的所述工序，使用具备螺杆轴的挤出成形机在所述螺杆轴的温度为80℃以下实施。
11.一种半导体密封用环氧树脂粒状体，其特征在于：
利用权利要求1～10中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法得到。
12.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包括：
利用权利要求1～10中任一项所述的半导体密封用环氧树脂粒状体的制造方法，准备半导体密封用环氧树脂粒状体的工序；和
使用所述半导体密封用环氧树脂粒状体，利用压缩成形将半导体元件密封的工序。
13.一种半导体装置，其特征在于：
利用权利要求12所述的半导体装置的制造方法得到。
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CN114829306A (zh) * 2019-12-17 2022-07-29 住友化学株式会社 锂金属复合氧化物粉末、锂二次电池用正极活性物质、锂二次电池用正极以及锂二次电池
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