JP3520926B2 - 半導体封止用樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
半導体封止用樹脂組成物の製造方法Info
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- JP3520926B2 JP3520926B2 JP01504793A JP1504793A JP3520926B2 JP 3520926 B2 JP3520926 B2 JP 3520926B2 JP 01504793 A JP01504793 A JP 01504793A JP 1504793 A JP1504793 A JP 1504793A JP 3520926 B2 JP3520926 B2 JP 3520926B2
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- Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体封止用樹脂組成
物の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、半導体封止用樹脂組成物は、電
気特性、耐熱性、量産性等に優れるエポキシ樹脂とその
硬化剤、触媒、離型剤、難燃剤、着色剤等の添加剤及
び、組成比で５０〜８０重量％を占める充填材から構成
されている。又その製造方法としては、樹脂組成物を構
成する成分を所定量配合、混合後、ロール、１軸押出
機、１軸押出機とロールの組み合わせ、又は２軸押出機
により混練を行い、混練物をシート状に圧延、冷却後粉
砕を行い、必要に応じて円柱状のタブレットに加工する
といった工程がとられている。又、特に高流動性の樹脂
組成物の製造方法としては、エポキシ樹脂と充填材の溶
融状態での予備混合（特開平３−１９５７６４号）とい
った方法も提案されているが、量産性において劣ってお
り一般的な適用は困難であった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】近年、ＬＳＩ、ＩＣ等
の半導体素子は、集積度の向上と共に素子サイズの大型
化、パッケージの小型化、薄型化が進み、同時にパッケ
ージの基板への取り付けも表面実装方式が主流となりつ
つある。特に表面実装型のパッケージは基板へのはんだ
付けを行う時に、パッケージ自体が２００℃以上の高温
に曝されることになる。この時パッケージ中に含有され
る水分は気化し、ここで発生する蒸気圧は樹脂と素子、
リードフレーム等のインサートの界面において剥離応力
として働き、樹脂とインサート間で剥離を発生させ、さ
らにはクラックに至ってしまう。こうしたパッケージに
おいては剥離、クラックの発生に伴い信頼性の低下を招
く可能性が大きい。これらの剥離、クラックの対策とし
ては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂を含有し且つ
充填材量を最大９０％とした樹脂組成物が提案されてい
る。（特開平４−５０２５７号、特開平３−１１６９５
３号公報等）。又、球形の無機充填材を用いることによ
り、充填材含有量が大きく、耐熱性、成形性に優れる封
止用樹脂組成物が提案されている。（特開昭６３−２９
７４３６号公報） 【０００４】しかし、充填材含有量が増加するのに伴っ
て、混練は困難になり樹脂組成物の流動性は低下しバリ
特性は悪化する。流動性の低い樹脂組成物を用いて半導
体素子を封止した場合、ワイヤ変形、タブシフトが発生
しやすくなり、特に薄型パッケージにおいて成形が困難
になる。またバリ特性が悪い樹脂組成物を用いて封止し
た場合には、その封止した半導体装置の外部リード上に
バリが出て、はんだメッキ性が悪化するなどの弊害が発
生する。一般に半導体封止用樹脂組成物の混練には、ロ
ールまたは１軸押出機または２軸押出機またはこれらの
組み合わせたものが用いられる。しかし充填剤含有量の
多い樹脂組成物においては従来の製造方法では混練が困
難であった。例えばロールでは充填材含有量が多く、樹
脂分が少なくなるにつれてロールへの巻きつき性が悪く
なり作業性が低下する。又、１軸押出機においては混練
開始部分が不安定となり、連続的に安定して充填剤含有
量の多い樹脂組成物を製造することは難しい。２軸混練
押出機は１軸押出機と比較すれば安定した混練が可能で
あるが、充填材含有量が８０重量％を越える樹脂組成物
を混練した場合、流動性が得にくく且つ、バリ特性が悪
い傾向がみられる。特に充填材含有量が９０重量％を越
える範囲においては、流動性の低下が顕著となり、通常
の混練方法では、産業上有用な樹脂組成物を製造するこ
とが非常に困難である。混練機械としては以上にあげた
他にも、バンバリーミキサー、らいかい機、アジホモミ
キサー等が知られているが、これらの混練機械を用いて
も充填剤含有量が８０重量％を越える樹脂組成物を混練
することは困難である。一方、耐はんだクラック性を向
上させるためには、充填材含有量は多ければ多いほど有
利である。本発明は、かかる状況に鑑みなされたもの
で、充填材として溶融シリカを８０〜９４重量％含有
し、且つ流動性、バリ特性に優れた樹脂組成物を安定的
且つ経済的に製造する方法を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、種々の検討を行った結果、本発明者らは充填材とし
て溶融シリカを８０〜９４重量％含有する樹脂組成物
は、同方向同期回転型２軸混練押出機を用い、且つその
混練条件としては、混練部分のジャケットを３０〜１５
０℃に加熱または保温することにより安定して、流動
性、バリ特性に優れた樹脂組成物を製造できることを見
出し、本発明に到達した。すなわち、従来は２軸混練押
出機運転時には混練部分のジャケットを冷却し回転によ
る摩擦熱を吸収していた。しかし発明者らは、本検討を
進めるうちに、充填材含有量の多い樹脂組成物において
は、驚くべきことに、冷却するよりはむしろ混練部分の
ジャケットを加熱または保温して３０〜１５０℃に保つ
ことにより、流動性を損なわずにバリ特性の良好な樹脂
組成物を製造できることを見出した。特にビフェニル型
エポキシ樹脂のような低粘度の結晶性エポキシ樹脂を含
有するものでは、充填材含有量が９０重量％を越える範
囲においても、流動性、バリ特性に優れた樹脂組成物を
製造することができた。 【０００６】この場合のジャケットの保温加熱の温度範
囲は３０〜１５０℃であり、更に好ましくは５０〜１３
０℃である。温度が３０℃未満では保温加熱の効果が得
られず、１５０℃を超えると過反応を防止することがで
きない。又、保温加熱する部分は全体でも混練部分の一
部分でも構わないが、少なくとも溶融開始部分を含むこ
とが望ましい。２軸混練押出機に使用するパドルは、同
方向回転型に用いられるものであればすべて使用可能で
あるが、好ましくは軸断面略三角形が最も好適である。
以上、述べてきた樹脂組成物は、エポキシ樹脂と充填剤
材以外にも半導体封止用樹脂組成物を構成する硬化剤、
触媒、離型剤、カップリング剤、着色剤等添加剤を含有
することは言うまでもない。又、充填材の粒度、形状に
ついては特に規定するものではないが、一般に知られて
いるように、高流動性を得やすくする為にはRosin-Ramm
lerの式に基づいたＲＲＳ粒度線図において傾きが小さ
く、粒度分布が広い充填材や、球形の充填材が好適に用
いられる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。表１
に示す組成比に従い各素材を秤量、予備混合し、表２に
示す混練装置、混練条件で混練し、冷却後粉砕機で粉砕
しパウダ状の樹脂組成物を得た。この樹脂組成物の流動
性はＥＭＭＩ１−６６によるスパイラルフローにより評
価した。バリ特性は独自の方法により評価した。 【０００８】 【表１】【０００９】 【化１】 Ｒ：水素基又はメチル基 ｎは０〜３の正の整数 【００１０】 【表２】 【００１１】表２に見られるように、充填材含有量が多
い樹脂組成物を混練するにあたり、１軸押出機、ロール
では混練できないか、できても非常にバリ特性の悪いも
のとなる。又、２軸混練押出機で混練部分のジャケット
を冷却した場合には、流動性は確保できるものの、バリ
特性はやはり良くない。一方、本発明に従って混練部分
のジャケットを保温または加熱し一定温度に保つように
すれば、流動性を損なうことなくバリ特性を改善するこ
とができる。又、従来製造技術では非常に困難とされて
いた充填材含有量が９０重量％を越える樹脂組成物につ
いても、安定的かつ経済的に製造することができる 【００１２】 【発明の効果】本発明によって得られた樹脂組成物は、
充填材含有量が多いにもかかわらず、流動性、バリ特性
に優れるため、半導体装置を封止する場合の成形性、作
業性が良好であり、且つ得られた半導体装置は基板実装
時のはんだ付けの際にクラック、剥離が発生し難いとい
う産業上非常に有用な特性を備えている。
物の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】一般に、半導体封止用樹脂組成物は、電
気特性、耐熱性、量産性等に優れるエポキシ樹脂とその
硬化剤、触媒、離型剤、難燃剤、着色剤等の添加剤及
び、組成比で５０〜８０重量％を占める充填材から構成
されている。又その製造方法としては、樹脂組成物を構
成する成分を所定量配合、混合後、ロール、１軸押出
機、１軸押出機とロールの組み合わせ、又は２軸押出機
により混練を行い、混練物をシート状に圧延、冷却後粉
砕を行い、必要に応じて円柱状のタブレットに加工する
といった工程がとられている。又、特に高流動性の樹脂
組成物の製造方法としては、エポキシ樹脂と充填材の溶
融状態での予備混合（特開平３−１９５７６４号）とい
った方法も提案されているが、量産性において劣ってお
り一般的な適用は困難であった。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】近年、ＬＳＩ、ＩＣ等
の半導体素子は、集積度の向上と共に素子サイズの大型
化、パッケージの小型化、薄型化が進み、同時にパッケ
ージの基板への取り付けも表面実装方式が主流となりつ
つある。特に表面実装型のパッケージは基板へのはんだ
付けを行う時に、パッケージ自体が２００℃以上の高温
に曝されることになる。この時パッケージ中に含有され
る水分は気化し、ここで発生する蒸気圧は樹脂と素子、
リードフレーム等のインサートの界面において剥離応力
として働き、樹脂とインサート間で剥離を発生させ、さ
らにはクラックに至ってしまう。こうしたパッケージに
おいては剥離、クラックの発生に伴い信頼性の低下を招
く可能性が大きい。これらの剥離、クラックの対策とし
ては、例えば、ビフェニル型エポキシ樹脂を含有し且つ
充填材量を最大９０％とした樹脂組成物が提案されてい
る。（特開平４−５０２５７号、特開平３−１１６９５
３号公報等）。又、球形の無機充填材を用いることによ
り、充填材含有量が大きく、耐熱性、成形性に優れる封
止用樹脂組成物が提案されている。（特開昭６３−２９
７４３６号公報） 【０００４】しかし、充填材含有量が増加するのに伴っ
て、混練は困難になり樹脂組成物の流動性は低下しバリ
特性は悪化する。流動性の低い樹脂組成物を用いて半導
体素子を封止した場合、ワイヤ変形、タブシフトが発生
しやすくなり、特に薄型パッケージにおいて成形が困難
になる。またバリ特性が悪い樹脂組成物を用いて封止し
た場合には、その封止した半導体装置の外部リード上に
バリが出て、はんだメッキ性が悪化するなどの弊害が発
生する。一般に半導体封止用樹脂組成物の混練には、ロ
ールまたは１軸押出機または２軸押出機またはこれらの
組み合わせたものが用いられる。しかし充填剤含有量の
多い樹脂組成物においては従来の製造方法では混練が困
難であった。例えばロールでは充填材含有量が多く、樹
脂分が少なくなるにつれてロールへの巻きつき性が悪く
なり作業性が低下する。又、１軸押出機においては混練
開始部分が不安定となり、連続的に安定して充填剤含有
量の多い樹脂組成物を製造することは難しい。２軸混練
押出機は１軸押出機と比較すれば安定した混練が可能で
あるが、充填材含有量が８０重量％を越える樹脂組成物
を混練した場合、流動性が得にくく且つ、バリ特性が悪
い傾向がみられる。特に充填材含有量が９０重量％を越
える範囲においては、流動性の低下が顕著となり、通常
の混練方法では、産業上有用な樹脂組成物を製造するこ
とが非常に困難である。混練機械としては以上にあげた
他にも、バンバリーミキサー、らいかい機、アジホモミ
キサー等が知られているが、これらの混練機械を用いて
も充填剤含有量が８０重量％を越える樹脂組成物を混練
することは困難である。一方、耐はんだクラック性を向
上させるためには、充填材含有量は多ければ多いほど有
利である。本発明は、かかる状況に鑑みなされたもの
で、充填材として溶融シリカを８０〜９４重量％含有
し、且つ流動性、バリ特性に優れた樹脂組成物を安定的
且つ経済的に製造する方法を提供することを目的とす
る。 【０００５】 【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、種々の検討を行った結果、本発明者らは充填材とし
て溶融シリカを８０〜９４重量％含有する樹脂組成物
は、同方向同期回転型２軸混練押出機を用い、且つその
混練条件としては、混練部分のジャケットを３０〜１５
０℃に加熱または保温することにより安定して、流動
性、バリ特性に優れた樹脂組成物を製造できることを見
出し、本発明に到達した。すなわち、従来は２軸混練押
出機運転時には混練部分のジャケットを冷却し回転によ
る摩擦熱を吸収していた。しかし発明者らは、本検討を
進めるうちに、充填材含有量の多い樹脂組成物において
は、驚くべきことに、冷却するよりはむしろ混練部分の
ジャケットを加熱または保温して３０〜１５０℃に保つ
ことにより、流動性を損なわずにバリ特性の良好な樹脂
組成物を製造できることを見出した。特にビフェニル型
エポキシ樹脂のような低粘度の結晶性エポキシ樹脂を含
有するものでは、充填材含有量が９０重量％を越える範
囲においても、流動性、バリ特性に優れた樹脂組成物を
製造することができた。 【０００６】この場合のジャケットの保温加熱の温度範
囲は３０〜１５０℃であり、更に好ましくは５０〜１３
０℃である。温度が３０℃未満では保温加熱の効果が得
られず、１５０℃を超えると過反応を防止することがで
きない。又、保温加熱する部分は全体でも混練部分の一
部分でも構わないが、少なくとも溶融開始部分を含むこ
とが望ましい。２軸混練押出機に使用するパドルは、同
方向回転型に用いられるものであればすべて使用可能で
あるが、好ましくは軸断面略三角形が最も好適である。
以上、述べてきた樹脂組成物は、エポキシ樹脂と充填剤
材以外にも半導体封止用樹脂組成物を構成する硬化剤、
触媒、離型剤、カップリング剤、着色剤等添加剤を含有
することは言うまでもない。又、充填材の粒度、形状に
ついては特に規定するものではないが、一般に知られて
いるように、高流動性を得やすくする為にはRosin-Ramm
lerの式に基づいたＲＲＳ粒度線図において傾きが小さ
く、粒度分布が広い充填材や、球形の充填材が好適に用
いられる。 【０００７】 【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。表１
に示す組成比に従い各素材を秤量、予備混合し、表２に
示す混練装置、混練条件で混練し、冷却後粉砕機で粉砕
しパウダ状の樹脂組成物を得た。この樹脂組成物の流動
性はＥＭＭＩ１−６６によるスパイラルフローにより評
価した。バリ特性は独自の方法により評価した。 【０００８】 【表１】【０００９】 【化１】 Ｒ：水素基又はメチル基 ｎは０〜３の正の整数 【００１０】 【表２】 【００１１】表２に見られるように、充填材含有量が多
い樹脂組成物を混練するにあたり、１軸押出機、ロール
では混練できないか、できても非常にバリ特性の悪いも
のとなる。又、２軸混練押出機で混練部分のジャケット
を冷却した場合には、流動性は確保できるものの、バリ
特性はやはり良くない。一方、本発明に従って混練部分
のジャケットを保温または加熱し一定温度に保つように
すれば、流動性を損なうことなくバリ特性を改善するこ
とができる。又、従来製造技術では非常に困難とされて
いた充填材含有量が９０重量％を越える樹脂組成物につ
いても、安定的かつ経済的に製造することができる 【００１２】 【発明の効果】本発明によって得られた樹脂組成物は、
充填材含有量が多いにもかかわらず、流動性、バリ特性
に優れるため、半導体装置を封止する場合の成形性、作
業性が良好であり、且つ得られた半導体装置は基板実装
時のはんだ付けの際にクラック、剥離が発生し難いとい
う産業上非常に有用な特性を備えている。
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フロントページの続き
(72)発明者 鈴木 宏
茨城県結城市大字鹿窪1772−１ 日立化
成工業株式会社 南結城工場内
(56)参考文献 特開 平４−50257（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29B 7/00 - 7/94
B29B 13/02
H01L 23/30
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 溶融シリカを８０重量％〜９４重量％含
有する半導体封止用エポキシ樹脂組成物を混練するに際
し、軸断面略三角形のパドルを使用した同方向同期回転
型２軸混練押出機を用い、且つ混練部分のジャケットを
３０〜１５０℃に加熱又は保温しながら混練することを
特徴とする樹脂組成物の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01504793A JP3520926B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体封止用樹脂組成物の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01504793A JP3520926B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体封止用樹脂組成物の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06226736A JPH06226736A (ja) | 1994-08-16 |
| JP3520926B2 true JP3520926B2 (ja) | 2004-04-19 |
Family
ID=11877923
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01504793A Expired - Lifetime JP3520926B2 (ja) | 1993-02-02 | 1993-02-02 | 半導体封止用樹脂組成物の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3520926B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2681602A1 (fr) * | 1991-09-20 | 1993-03-26 | Rhone Poulenc Chimie | Sols ou gels de polymeres mixtes organiques et inorganiques, leur procede de preparation et leur application comme materiaux polymeres charges. |
-
1993
- 1993-02-02 JP JP01504793A patent/JP3520926B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06226736A (ja) | 1994-08-16 |
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