JP6555000B2 - 半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法、及び、半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を準備する工程と、
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を押出成形機に設置する工程と、
前記押出成形機から押し出された前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる樹脂塊の先端部をホットカット法により切断して半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程と、
を有し、
得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の断面形状が、オーバル形状である半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法であって、
前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の平均粒径D50は、100μm以上1000μm以下であり、
JIS標準篩を用いて篩分により測定した粒度分布における、粒径100μm未満の微粉の割合が樹脂粒状体全量に対して5質量%以下である、半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法が提供される。
前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を用いて、圧縮成形により半導体素子を封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法が提供される。
本実施形態に係る半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法は、圧縮成形により半導体素子を封止してなる半導体装置の製造に用いる上記エポキシ樹脂粒状体を作製するために用いる方法である。この方法は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を準備する工程と、半導体封止用エポキシ樹脂組成物を押出成形機に設置する工程と、押出成形機から押し出された半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる樹脂塊の先端部をホットカット法により切断して半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程と、を有し、得られた半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の断面形状が、オーバル形状に制御されるものである。こうすることで、上記発明が解決しようとする課題の項で述べた、蒔きむら等に起因する生産性の問題を解消できる。本実施形態に係る製造方法によれば、従来の製造方法と比べて、生産性に優れ、かつ信頼性に優れた半導体装置を実現することができる半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を実現することが可能となる。
また、かかる方法により得られる樹脂粒状体は、樹脂塊の先端部をホットカット法で切断する処理条件を適切に設定することで、円柱形状、円錐状、球体状、米粒状、コーヒー豆状等の種々の形状を有したものとすることができる。その処理条件としては、押出成形機による樹脂塊の吐出量、押出成形機による樹脂塊の吐出温度、切断刃の回転数、樹脂組成物の配合組成と刃の材質との組み合わせ、切断刃の樹脂塊への挿入角度、押出成形機に備わるスクリュー軸の温度等が挙げられる。特に、所望の形状を有した樹脂粒状体を再現性良く得るためには、上述した押出成形機による樹脂塊の吐出量、押出成形機による樹脂塊の吐出温度および押出成形機に備わるスクリュー軸の温度に係る条件を適切に設定することが重要となる。特に、押出成形機に備わるスクリュー軸の温度については、冷風を用いて80℃以下に制御することが好ましく、70℃以下に制御するとさらに好ましく、50℃以下に制御するとさらに好ましい。くわえて、押出成形機による樹脂塊の吐出温度は、80℃以下に制御することが好ましく、75℃以下に制御するとさらに好ましく、70℃以下に制御するとさらに好ましい。
また、樹脂塊の先端部をホットカット法で切断する際に、押出成形機による樹脂塊の吐出量、押出成形機による樹脂塊の吐出温度、切断刃の回転数、樹脂組成物の配合組成と刃の材質との組み合わせ、切断刃の樹脂塊への挿入角度、押出成形機に備わるスクリュー軸の温度等の条件を高度に制御することにより、断面形状に限らず、厚みや大きさ、さらには立体形状という観点においても、均等な形状を有する樹脂粒状体を精度高く作製することができる。
図2に示すように、本実施形態に係る半導体封止用エポキシ樹脂粒状体は、略円形の形状を含めて種々の断面形状をとり得る。この樹脂粒状体は、当該樹脂粒状体同士の互着防止性を向上させる観点から、アスペクト比(長径/短径)が、好ましくは、1以上3以下であり、さらに好ましくは、1以上2.5以下である。
本実施形態に係る半導体装置の製造方法は、上述した方法により半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を準備する工程と、得られた半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を用いて、圧縮成形により半導体素子を封止する工程と、を含むものである。こうすることで、極薄型の半導体パッケージや大面積のパネル成形を行う大型の半導体パッケージの製造プロセスにおいても、信頼性に優れた半導体装置を実現することができる。
図4に示す半導体装置は、リードフレームに搭載した半導体素子を封止して得られるものであり、ダイパッド403上に、ダイボンド材硬化体402を介して半導体素子401が固定されている。半導体素子401の電極パッドとリードフレーム405との間はワイヤ404によって接続されたものである。そして、上記半導体素子401は、半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の硬化体で構成される封止材406によって封止されている。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 圧縮成形により半導体素子を封止してなる半導体装置に用いる半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法であって、
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を準備する工程と、
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を押出成形機に設置する工程と、
前記押出成形機から押し出された前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる樹脂塊の先端部をホットカット法により切断して半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程と、
を有し、
得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の断面形状が、オーバル形状である半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
2. 得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体が扁平な面を有する、1.に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
3. 前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程が、前記押出成形機から押し出された樹脂塊を押圧する工程を含む、1.または2.に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
4. 前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体のアスペクト比(長径/短径)が、1以上3以下である、1.乃至3.のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
5. 前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の安息角が、20°以上60°以下である、1.乃至4.のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
6. 前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物について、高化式フローテスターを用いて測定される175℃における溶融粘度が、0.5Pa・S以上20Pa・S以下である、1.乃至5.のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
7. 得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体全体に対して、JIS標準篩を用いて篩分により測定した粒度分布における、粒径100μm未満の微粉の割合が、5重量%以下である、1.乃至6.のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
8. 1.乃至7.のいずれか一つに記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法により、半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を準備する工程と、
前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を用いて、圧縮成形により半導体素子を封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
<エポキシ樹脂>
・エポキシ樹脂1:フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬社製、NC−3000。軟化点58℃、エポキシ当量277。)
・エポキシ樹脂2:ビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、YX4000。融点45℃、エポキシ当量172。)
・硬化剤1:ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂MEH7851S(明和化成社製、MEH7851S)
・硬化剤2:フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂(三井化学社製、XLC−4L。軟化点65℃、水酸基当量165。)
・硬化促進剤:トリフェニルホスフィン
・無機充填剤:平均粒径16μmの溶融球状シリカ
・カルナバワックス
・カーボンブラック
・カップリング剤
(実施例1〜4)
表1に示す配合量に従って各成分を配合した樹脂組成物を、二軸混練機に投入して溶融混練を行った。次いで、得られた混練物を1軸押出成形機を用いて吐出された樹脂塊の先端部を、表1に示す所望の回転数の切断刃により切断して樹脂粒状体を得た。1軸押出成形機の設定条件は、孔径1mm、回転数94rpm、ダイス温度65℃、吐出温度64℃、吐出量7.8kg/hrとなるように設定した。こうすることで、押出成形機から押し出された上記樹脂塊の先端部に対して押出成形機に備わる切断刃の刃面を押し当てて圧力を加えながら、当該樹脂塊の先端部を切断することができる。さらに、1軸押出成形機に備わるスクリュー軸については、冷風を用いて冷スクリュー軸温度が30℃となるように冷却した。
1軸押出成形機の設定条件について、孔径0.6mm、ダイス温度90℃、となるように設定した点以外は、実施例1〜4と同様の方法で樹脂粒状体を作製した。
表1に示す配合量に従って各成分を配合した樹脂組成物の原材料をスーパーミキサーにより5分間粉砕混合したのち、この混合原料を直径65mmのシリンダー内径を持つ同方向回転二軸押出機にてスクリュー回転数30rpm、100℃の樹脂温度で溶融混練した。次に、直径20cmの回転子の上方より溶融混練された樹脂組成物を2kg/hrの割合で供給し、回転子を3000rpmで回転させて得られる遠心力によって、115℃に加熱された円筒状外周部の複数の小孔(孔径2.5mm)を通過させた。その後、冷却することで顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を得た。得られた顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物は、15℃で相対湿度を55%RHに調整した空気気流下3時間撹拌した。
比較例1と同様の手法で得られた顆粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を、摩砕式粉砕機(増幸産業(株)製スーパーマスコロイダー)により、1800回転で10回微細化処理を行い、得られた粉砕物を、ロータップ型篩振動機(丸菱科学機械製作所製、型式−SS−100A)に備え付けた目開き1000μmのJIS標準篩を用い、これらの篩を20分間に亘って振動(ハンマー打数:120回/分)させながら篩に通して分級した。比較例2においては、このようにして、粒状の封止用エポキシ樹脂組成物を得た。
202 樹脂粒状体
203 分銅
204 顆粒体
205 水平板
206 台座
401 半導体素子
402 ダイボンド材硬化体
403 ダイパッド
404 ワイヤ
405 リードフレーム
406 封止材
408 回路基板
409 半田ボール
601 上型
603 回路基板
604 半導体素子
605 金線ワイヤ
606 樹脂粒状体
607 樹脂材料供給容器
608 シャッター
609 下型
610 下型キャビティ
611 封止材
Claims (10)
- 圧縮成形により半導体素子を封止してなる半導体装置に用いる半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法であって、
半導体封止用エポキシ樹脂組成物を準備する工程と、
前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物を押出成形機に設置する工程と、
前記押出成形機から押し出された前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる樹脂塊の先端部をホットカット法により切断して半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程と、
を有し、
得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の断面形状が、オーバル形状である半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法であって、
前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の平均粒径D50は、100μm以上1000μm以下であり、
得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体全体に対して、JIS標準篩を用いて篩分により測定した粒度分布における、粒径100μm未満の微粉の割合が、5質量%以下である、半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。 - 得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体が扁平な面を有する、請求項1に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
- 前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程が、前記押出成形機から押し出された樹脂塊を押圧する工程を含む、請求項1または2に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
- 前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体のアスペクト比(長径/短径)が、1以上3以下である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
- 前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の安息角が、20°以上60°以下である、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
- 前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物について、高化式フローテスターを用いて測定される175℃における溶融粘度が、0.5Pa・S以上20Pa・S以下である、請求項1乃至5のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
- 前記押出成形機から押し出された前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる樹脂塊の先端部をホットカット法により切断して半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程において、
前記押出成形機に備わるスクリュー軸の温度を80℃以下に制御する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。 - 前記押出成形機から押し出された前記半導体封止用エポキシ樹脂組成物からなる樹脂塊の先端部をホットカット法により切断して半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を得る工程において、
前記押出成形機による樹脂塊の吐出温度を、80℃以下に制御する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。 - 得られた前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体全体に対して、JIS標準篩を用いて篩分により測定した粒度分布における、粒径1mm以上の粒子の割合が、4.8質量%以下である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法。
- 請求項1乃至9のいずれか一項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂粒状体の製造方法により、半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を準備する工程と、
前記半導体封止用エポキシ樹脂粒状体を用いて、圧縮成形により半導体素子を封止する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
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