JP2000052338A - 半導体封止用樹脂ペレットの製造方法および製造装置ならびに半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】微粉発生量が少なく、所望の大きさの半導体封
止用樹脂ペレットを安定して製造可能である製造方法、
製造装置、および該半導体封止用樹脂ペレットを用いて
半導体素子を封止してなる外観と信頼性に優れた半導体
装置を提供することである。 【解決手段】ガット状に押出された半導体組成物を切断
して得られるペレットの製造方法であって、ガット状に
押出した後、回転数を独立に制御できる複数個のロール
を組み合わせた装置でガットを搬送、必要に応じて延伸
し、カッターで切断する製造方法によって得られたペレ
ットを用いて半導体装置を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止用樹脂
ペレットの製造方法および製造装置ならびに半導体装置
に関するものである。さらに詳細には、製造時の微粉発
生量が少なく、成形することによって外観と信頼性に優
れた半導体装置が得られる半導体封止用樹脂ペレット
を、所望の大きさで安定して得る製造方法、および製造
装置、さらにその製造方法で得られる半導体封止用樹脂
ペレットを用いて半導体素子を封止してなる外観と信頼
性に優れた半導体装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体封止用樹脂の一般的な製造
方法は、半導体封止用樹脂組成物を溶融混練装置で溶融
混練し、押出した後、冷却固化させ、粉砕し、粉末を打
錠してタブレット化する方法である。この方法の問題点
として次の２点が挙げられる。

【０００３】一つ目は、ＩＣパッケージの開発が進むに
つれて成形方法や金型が多様化し、それに見合った様々
な大きさのタブレットが使用されるようになり、タブレ
ットサイズの管理が必要となってきたため、その管理に
多大な労力と費用が費やされていることである。

【０００４】二つ目は、半導体封止用樹脂組成物のタブ
レット化において、粉砕した粉末状の半導体封止用樹脂
を扱うために微粉が発生しやすく、作業環境を悪化させ
ていることである。

【０００５】そこで、タブレットサイズの管理を省き、
微粉発生量を抑制するために、半導体封止用樹脂組成物
をペレット化する方法が提案されている（特開平１０−
３４６４７号公報）。ペレットの製造方法としては半導
体封止用樹脂組成物を溶融混練装置に供給し、溶融混練
後、ガット状に押出し、切断する方法がある。しかし、
通常半導体封止用樹脂組成物は無機充填材を７〜９割程
度含有するため、この方法ではガット状に押出してから
切断までの間に、ガット状物の一部の断面形状が自重で
変化したり、切れてしまうなどの問題があった。ガット
状物の断面形状が一定でないと、切断時に所望の大きさ
のペレットを得ることは困難であり、さらには、微粉発
生の要因ともなっていた。また、ガット状物が切れてし
まい切断装置まで自動搬送されない状態になることは、
安定して生産する点で問題であった。

【０００６】さらに、所望の大きさのペレットを得るこ
とが困難であったため、半導体封止用樹脂ペレットを用
いて半導体素子を封止してなる半導体装置において、外
観と信頼性に問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
した従来技術における問題点を解決すること、すなわ
ち、微粉発生量の少ない、所望の大きさの半導体封止用
樹脂ペレットを、安定して製造可能である製造方法、製
造装置、およびその製造方法で得られる半導体封止用樹
脂ペレットを用いて半導体素子を封止してなる外観と信
頼性に優れた半導体装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の半導体封止用樹脂ペレットの製造方法は、主と
して次の構成を有する。すなわち、半導体封止用樹脂組
成物を溶融混練しガット状に押し出す工程、複数個のロ
ールを用いてガット状物を搬送する工程、及びガット状
物を切断する工程からなることを特徴とする半導体封止
用樹脂ペレットの製造方法である。また、上記課題を解
決するため本発明の半導体封止用樹脂ペレットの製造装
置は、主として次の構成を有する。すなわち、半導体封
止用樹脂組成物を溶融混練しガット状に押し出す手段、
複数個のロールを組み合わせたガット状物の搬送手段、
及びガット状物を切断する手段からなることを特徴とす
る半導体封止用樹脂ペレットの製造装置である。さら
に、上記課題を解決するため本発明の半導体装置は、主
として次の構成を有する。すなわち、半導体封止用樹脂
組成物を溶融混練しガット状に押し出す工程、複数個の
ロールを用いてガット状物を搬送する工程、及びガット
状物を切断する工程からなる半導体封止用樹脂ペレット
の製造方法で得られる半導体封止用樹脂ペレットを用い
て半導体素子を封止してなる半導体装置である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を詳述する。

【００１０】本発明の半導体封止用樹脂ペレットの製造
方法は、半導体封止用樹脂組成物を溶融混練装置で溶融
混練しガット状に押出し、回転数を独立に制御できる複
数個のロールを組み合わせた装置で搬送、必要に応じて
延伸し、切断してペレットを得る方法である。

【００１１】まず、樹脂組成物を溶融混練し、ガット状
に押出す工程について説明する。

【００１２】半導体封止用樹脂組成物の混練温度は溶融
混練が可能であれば特に限定されないが、好ましくは６
０〜１４０℃、さらに好ましくは６０℃〜１２０℃であ
る。溶融混練装置としてはバンバリーミキサー、ニーダ
ー、ロール、単軸もしくは二軸の押出機などの公知の混
練機を用いることができる。溶融混練装置にはベント装
置が付いていてもかまわない。また、スクリューアレン
ジは、樹脂組成物中の樹脂や無機充填材などを均質に混
練するために、ニーディングスクリューやダルメージス
クリューなどを用いることが好ましい。

【００１３】次に、ガット状物を搬送する工程について
説明する。

【００１４】所望の大きさ、形状のペレットを安定して
生産する点から、溶融混練されて押出されたガット状物
を、複数個のロールを組み合わせた装置で搬送後、切断
することが必要である。ガット状物を複数個のロールを
組み合わせた装置で搬送することで、ガット状物のたわ
みを抑制しガット切れを防止することができ、安定した
生産につながる。さらにロールの回転数をそれぞれ独立
に制御することにより、たわみ抑制、ガット切れ防止効
果がより向上し、さらに生産を安定させることができ
る。

【００１５】回転数を独立に制御できるとは、複数個の
ロールがそれぞれモータを有する場合や、複数個のロー
ルが連動して回転するが、歯車やロール径の変更により
回転数を変更できることを意味する。すなわち、動力源
の個数やその伝達機構にかかわらず、個々のロールをそ
れぞれ異なった回転数で回転させることができればよ
い。

【００１６】複数個のロールを組み合わせたガット状物
の搬送手段の例としては、図１のようなベルトコンベ
ア、また回転数を独立に制御できる複数個のロールを組
み合わせたガット状物の搬送手段の例としては、図２の
ように複数個のロールがそれぞれモータを有し、独立に
回転数を調整できる手段や、図３のように、複数個のロ
ールに対してモータは一つだが、ロール径や歯車の歯数
等を調整することで独立に回転数を調整できる手段、ま
た図４のようにロールとベルトコンベアを組み合わせた
手段、図５のようにベルトコンベアを連続的に組み合わ
せた手段が挙げられるが、本発明はこれらに限定される
ものではない。なかでも、少なくとも一部がベルトコン
ベアである手段を用いることが、ガット状物がたわまな
い点、ガット状物が切れても切断装置まで自動搬送可能
である点において優れ、さらに安全面からも好ましい。

【００１７】また、ガット状物の搬送にあたって、これ
らの手段を単独で用いても組み合わせて用いても良い。

【００１８】さらにガット状物は延伸することが好まし
い。ガット状物を延伸することで、溶融混練機吐出口径
にかかわらず、所望のペレット径を有するペレットが製
造できる。ここでガット状物を延伸する方法としては、
ガット状物の押出速度より、ガット状物搬送速度を速く
して延伸する方法、ガット状物を搬送中にロールの回転
数をそれぞれ独立に制御して徐々に速度を上げて延伸す
る方法、及びこれらを組み合わせた方法などが挙げられ
る。

【００１９】ガット状物を搬送装置で延伸する例を図１
〜５に示す。図１では、溶融混練機から吐出されたガッ
ト状物の速度より、ベルトコンベアの搬送速度を速くす
ることで、ガット状物を延伸できる。図２では、複数個
のロールはそれぞれで駆動用モータを有し、独立に回転
数を調整することでガット状物を延伸できる。図２にお
いてロール回転速度はａ＜ｂ＜ｃ＜ｄである。図３で
は、複数個のロールは１つの駆動用モータと駆動用ベル
トを有し、同歯数の駆動用ギヤでロール径の違いから、
ガットを延伸できる。図３においてロール径はｅ＜ｆ＜
ｇである。図４では、ベルトコンベアとロールの回転数
をそれぞれ独立に調整することでガット状物を延伸でき
る。図４においてガット状物搬送速度はｈ＜ｉである。
図５では、ベルトコンベアの回転数をそれぞれ独立に調
整することでガット状物を延伸できる。図５においてガ
ット状物搬送速度はｊ＜ｋである。

【００２０】さらにこの手段は温調できることが、ガッ
ト状物の表面品位、樹脂の反応制御などの点で好まし
い。好ましい温度は５〜７０℃、より好ましくは１０〜
６０℃である。ペレットの表面品位が悪いと微粉の発生
の原因になることがあるため好ましくない。

【００２１】ペレットの大きさは特に限定されるもので
はないが、ガット軸と垂直方向の断面の外接円の径、ペ
レットの長さともに０．５〜１０ｍｍの範囲にあること
が取り扱い上、作業環境上好ましい。好ましいぺレット
を得るためには、例えば溶融混練機吐出口径を１．０〜
２０．０ｍｍとし、回転数をそれぞれ独立に制御できる
複数のロールを組み合わせた手段でガットを搬送、必要
に応じて延伸し、ガット切断時にガット径を０．５〜１
０．０ｍｍとする方法が好ましい。延伸度合いは特に限
定されないが、ガット径が吐出口径の１〜１／３になる
ように延伸することが好ましい。このとき、溶融混練機
吐出口径は１ｍｍ以上であると、吐出口での詰まり、ガ
ットの表面性状の悪化等がない点で好ましい。

【００２２】さらに、本発明ではガット状の溶融樹脂組
成物を切断する工程を有するが、ガット状物の切断につ
いては、ガット状物をカッターで切断しペレット化する
等の公知の方法を用いることができる。

【００２３】このような製造方法は、半導体封止用樹脂
組成物を溶融混練しガット状に押出する溶融混練手段、
複数個のロールを組み合わせたガット状物の搬送手段、
ガット状物を切断する手段からなる半導体封止用樹脂ペ
レットの製造装置によって実施することができる。

【００２４】本発明の製造方法で得られる半導体封止用
樹脂ペレットを用い半導体素子を封止して半導体装置を
製造する方法としては、低圧トランスファ−成形法が一
般的であるがインジェクション成形法や圧縮成形法も可
能である。成形条件としては、例えば半導体封止用樹脂
ペレットを成形温度１５０〜２００℃、圧力５〜１５Ｍ
Ｐａ、成形時間３０〜３００秒で成形し、封止用樹脂組
成物の硬化物とすることによって半導体装置が製造され
る。また、必要に応じて上記成形物を１００〜２００℃
で２〜１５時間、追加加熱処理を行うこともできる。

【００２５】半導体封止用樹脂ペレットは、通常複数の
ペレットからなる集合体として使用され、半導体素子を
樹脂封止する際、１回の成形サイクルで１つのポットに
複数個、好ましくは１０個以上を使用して成形が行われ
る。本発明の製造方法で得られる所望の大きさの半導体
封止用樹脂ペレットを用いて半導体素子を封止すること
で、熱が均質に伝わりやすく、成形した際に流動むらが
生じることがなく、ステージ変位やワイヤー流れ、ボイ
ドなどの不具合が発生しにくい点で、外観と信頼性に優
れた半導体素子を与える。

【００２６】本発明における半導体封止用樹脂組成物
は、一般的なエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材等から
なるエポキシ樹脂組成物等、公知の半導体封止用樹脂組
成物を用いることができる。その他、シランカップリン
グ剤、硬化促進剤、難燃剤、難燃助剤、エラストマー、
離型剤などの公知の添加剤を特性を損なわない範囲で添
加することができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、これらに限定されるものではない。なお、表２、
３中の数字は特に規定がない場合、重量％を示す。

【００２８】実施例１〜６ 表１に示した成分を表２に示した組成比でミキサーによ
り粉末状態でブレンドした。これをバレル温度９０℃の
二軸押出機を用いて溶融混練し、溶融状態で径２ｍｍの
吐出口よりガット状に押出した。押出されたガット状物
を図１、２、４に示す装置で搬送した。これをカッター
で切断し、ほぼ円柱状の表２に示す大きさのペレットを
得た。実施例１〜５は溶融混練後に押出されたガット状
物の速度と同程度になるように、ロールおよびベルトコ
ンベアの回転数を調整した。実施例１は図１の装置で、
実施例２は図２の装置で、実施例３〜６は図４の装置で
ガット状物を搬送した。

【００２９】実施例６はガット径が吐出口径の１／２に
なるように、図４に示す装置のロールおよびベルトコン
ベア回転数を調整し、延伸した。得られたペレットは次
の方法で評価した。

【００３０】ペレットの大きさ：１００個以上のペレッ
トの顕微鏡写真から外径と長さを測定し、平均とばらつ
きを計算した。

【００３１】微粉量：ペレット全体に対する篩い目開き
０．７ｍｍパス分を重量％として計算した。

【００３２】ガット切れ回数：ペレット製造中に吐出口
からカッター導入部の間でガット切れ発生回数を測定
し、１時間当たりのガット切れ回数を計算した。

【００３３】ガット切れ自動修正率：ペレット製造中に
吐出口からカッター導入部の間で発生したガット切れの
うち、自動的にカッター導入部まで搬送された割合を計
算した。

【００３４】次にこのペレットを用いて低圧トランスフ
ァー成型法により１７５℃×２分の条件で、半導体素子
を封止成形して半導体装置を得、次の方法で評価した。

【００３５】ボイド数：４０ピンＤＩＰデバイス（外
形：１３．５×５１．７×３．８ｍｍ）を８個成形し、
超音波探傷装置による内部観察の結果から、ボイドの長
径、短径、個数を測定した。ボイドの長径と短径の平均
を、ボイドを球と仮定したときの仮想直径として、パッ
ケージ１個あたりのボイド体積を計算し、また、長径
０．３ｍｍ以上のボイド個数を計数した。

【００３６】比較例１〜３ 実施例と同様に、表１に示した成分を表３に示した組成
比で同様の条件でブレンド、溶融混練し、押出されたガ
ット状物を板状物の上を滑らせ、カッターに導入した。
ペレットの大きさ、微粉量、ガット切れ回数、ガット切
れ自動修正率、ボイド数は実施例と同様に測定した。

【００３７】表２、３の比較から、実施例１〜５は、比
較例１〜３に比べそれぞれペレットの大きさのばらつき
が小さく（所望の大きさのペレットが得られている）、
微粉量が少なく、ガット切れ回数が少なく、ガット切れ
自動修正率が高く、また、実施例のペレットを用いた半
導体装置はボイドが少ないことがわかる。

【００３８】表２から、実施例６では図４のガット状物
搬送装置で、ガット状物を延伸することで、溶融混練機
吐出口径にかかわらず所望の大きさのペレットが得られ
ることがわかる。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【化１】

【００４１】

【化２】

【００４２】

【化３】

【００４３】

【化４】

【００４４】

【表２】 ＊：×１０^-2ｍｍ³

【００４５】

【表３】 ＊：×１０^-2ｍｍ³

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、微粉発生量が少なく、
所望の大きさの半導体封止用樹脂ペレットを安定して製
造することができ、このペレットを用いて製造した半導
体装置は、外観と信頼性に優れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベルトコンベアの平面図。

【図２】ロールの組み合わせの例を示す平面図。

【図３】ロールの組み合わせの別の例を示す平面図。

【図４】ベルトコンベアとロールの組み合わせの例を示
す平面図。

【図５】ベルトコンベアの組み合わせの例を示す平面
図。

【符号の説明】

１・・・ガット状物 ２・・・ロール ３・・・ベルトコンベア ４・・・駆動用モータ ５・・・駆動用ベルト ６・・・駆動用ギヤ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体封止用樹脂組成物を溶融混練しガッ
   ト状に押出す工程、複数個のロールを用いてガット状物
   を搬送する工程、及びガット状物を切断する工程からな
   ることを特徴とする半導体封止用樹脂ペレットの製造方
   法。
2. 【請求項２】ガット状物を搬送する工程において、ガッ
   ト状物を延伸することを特徴とする請求項１記載の半導
   体封止用樹脂ペレットの製造方法。
3. 【請求項３】半導体封止用樹脂組成物を溶融混練しガッ
   ト状に押出す手段、複数個のロールを組み合わせたガッ
   ト状物の搬送手段、及びガット状物を切断する手段から
   なることを特徴とする半導体封止用樹脂ペレットの製造
   装置。
4. 【請求項４】ガット状物の搬送手段を構成する複数個の
   ロールが、回転速度を独立に調整可能であることを特徴
   とする請求項３に記載の半導体封止用樹脂ペレットの製
   造装置。
5. 【請求項５】複数個のロールを組み合わせた搬送手段の
   少なくとも一部がベルトコンベアであることを特徴とす
   る請求項３又は４記載の半導体封止用樹脂ペレットの製
   造装置。
6. 【請求項６】請求項１又は２に記載された製造方法で得
   られる半導体封止用樹脂ペレットを用いて半導体素子を
   封止してなる半導体装置。