JP7270645B2 - 半導体封止用成形材料の製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、半導体封止用成形材料及びその製造方法、並びに半導体封止用成形材料を用いた半導体装置に関する。
一般に、半導体装置は支持体に固定した半導体チップを、半導体封止用成形材料で樹脂封止している。ここで、半導体封止用成形材料は、電気特性、耐熱性、量産性等に優れるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂とその硬化剤、触媒、離型剤、難燃剤、着色剤等の添加剤及び無機充填剤から構成されている。また、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して混合後、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、衝撃式破砕機を用いて粉砕を行い、必要に応じて粉粒状、又はタブレット状に加工している。
ところで、半導体装置は、より薄いことが要求されてきている。薄い半導体装置を製造する方法として、半導体ウェハを研削又は薄くすることが行われているが、反り、間欠的な歩留まり、及び信頼性等が懸念されている。このため、半導体ウェハを損傷することなく、半導体パッケージを所望の極薄の厚さにする手法として、樹脂封止されたパッケージの表面を研削する方法が検討されている。例えば、特許文献１には、パッケージの厚さを減少させるために成形されたパッケージを研削するための方法が開示されている。また、特許文献２には、チップ上の樹脂厚が薄い狭ギャップ構造のパッケージにおいて、ワイヤ流れ又は充填不良といった不具合を生じることなく歩留まり良く成形することができる封止技術が開示されている。
米国特許出願公開第２００９／０２３０５６７号明細書 特開２０１０－１５９４０１号公報
しかしながら、チップ上の樹脂厚が薄くなってくると、成形材料中の無機充填剤の凝集物またはゲル状物質によって、表面の突起、外観異常、ワイヤ変形、チップの割れ等の不具合が発生するおそれがあった。
本開示は、上記の事情に鑑みてなされたものである。例えば半導体パッケージのチップ上樹脂厚さが１００μｍ以下のように薄くなっても、半導体装置の外観および信頼性を優れたものとすることができる半導体封止用成形材料及びその製造方法、並びに当該半導体封止用成形材料を用いた半導体装置を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意検討した結果、大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が特定の値以下である半導体封止用成形材料が、上記特性を満足することを見出し、本開示を完成した。
すなわち、本開示は、以下の[１]～[５]を提供する。
［１］大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍ以下である半導体封止用成形材料。
［２］エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする混練工程と、前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する圧延工程と、前記圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する粉砕工程と、を有する半導体封止用成形材料の製造方法であって、さらに粉砕対象物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する粉砕・分級工程を有することを特徴とする上記［１］に記載の半導体封止用成形材料の製造方法。
［３］エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする混練工程と、前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する第１の圧延工程と、前記第１の圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する第１の冷却工程と、前記第１の冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する第１の粉砕工程と、前記第１の粉砕工程で得られた粉砕物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する粉砕・分級工程と、前記粉砕・分級工程で得られた粉砕物を圧延ロールでシート状に圧延する第２の圧延工程と、前記第２の圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する第２の冷却工程と、前記第２の冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する第２の粉砕工程と、を有する上記［１］に記載の半導体封止用成形材料の製造方法。
［４］前記粉砕・分級工程において、粉砕・分級を１０℃以下の低温雰囲気で行う上記［２］又は［３］に記載の半導体封止用成形材料の製造方法。
［５］半導体素子を、上記［１］に記載の半導体封止用成形材料で封止してなる半導体装置。
本開示によれば、半導体パッケージのチップ上樹脂厚さが１００μｍ以下のように薄くなっても、半導体装置の外観および信頼性を優れたものとすることができる半導体封止用成形材料及びその製造方法、並びに当該半導体封止用成形材料を用いた半導体装置を提供することができる。
実施例１の半導体封止用成形材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。 実施例２の半導体封止用成形材料の製造方法を説明するためのフローチャートである。
以下、本開示について詳細に説明する。
＜半導体封止用成形材料＞
本開示の半導体封止用成形材料（以下、単に封止用成形材料ともいう）は、大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍ以下である。封止用成形材料中に含まれる大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍを超えると、半導体パッケージのチップ上樹脂厚さが１００μｍ以下となるように上記封止用成形材料により上記チップを封止する場合、樹脂表面に凝集物及びゲル状物質が突起として現れ、外観異常、ワイヤ変形、チップの割れ等の不具合を発生させるおそれがある。このような観点から、封止用成形材料中に含まれる大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率は、３０ｐｐｍ以下であってもよく、１０ｐｐｍ以下であってもよく、０ｐｐｍであってもよい。
ここで、本明細書において、大きさ１００μｍ超の凝集物及びゲル状物質としては、無機充填剤の凝集物及びゲル状物質、無機充填剤及びシランカップリング剤の凝集物及びゲル状物質、熱硬化性樹脂の反応硬化物等が挙げられる。
なお、封止用成形材料中に含まれる大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率は、例えば、試料１５０ｇを秤量し、アセトン２００ｃｃに分散させ、３０分間撹拌した後、公称目開き１０６μｍの篩を用いてろ過し、大きさ１０６μｍより大きい凝集物及びゲル状物質の残さの重量を測定することにより求めることができる。
本開示の半導体封止用成形材料は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む。エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤は、通常、半導体封止用のエポキシ樹脂成形材料に用いるものであれば、特に限定されるものではない。
本開示で用いるエポキシ樹脂としては、半導体封止用のエポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているものであれば特に制限はないが、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のフェノール類及び／又はα－ナフトール、β－ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物と、を酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、アルキル置換又は非置換のビフェノール等のジグリシジルエーテルなどのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンとフェノール類及び／又はナフトール類との共縮合樹脂のエポキシ化物、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本開示で用いる硬化剤は、半導体封止用のエポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているものであれば特に制限はないが、例えば、フェノール、クレゾール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類及び／又はα－ナフトール、β－ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られる樹脂、フェノール類及び／又はナフトール類とジメトキシパラキシレン又はビス（メトキシメチル）ビフェニルから合成されるフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
本開示で用いる無機充填剤は、吸湿性低減、線膨張係数低減、熱伝導性向上及び強度向上のために封止用成形材料に配合されるものであり、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア、ジルコン、フォステライト、ステアタイト、スピネル、ムライト、チタニア等の粉体、又はこれらを球形化したビーズ、ガラス繊維などが挙げられる。さらに、難燃性のある無機充填剤としては水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等が挙げられる。これらの無機充填剤は単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、線膨張係数の低減の観点からは溶融シリカであってもよく、高熱伝導性の観点からはアルミナであってもよい。また、無機充填剤の形状は成形時の流動性の向上及び金型耐久性の観点から球形であってもよい。
無機充填剤の平均粒子径は、成形時の流動性及び成形性の観点から２～２５μｍであってもよく、３～１５μｍであってもよい。
なお、本明細書において、無機充填材の平均粒径は、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により求めることができる。平均粒径は、同装置で測定された粒度分布において積算体積が５０％になる粒径（ｄ５０）である。
無機充填剤の配合量は、半導体封止用成形材料中、７０～９７質量％の範囲であってもよく、８０～９５質量％であってもよく、８８～９２質量％であってもよい。７０質量％以上であると耐リフロー性が向上し、９７質量％以下であると流動性が向上する。
また、本開示の半導体封止用成形材料には、必要に応じて硬化促進剤、シランカップリング剤、カーボンブラック、カルナバワックスあるいは低分子量ポリエチレン等の離型剤、封止用成形材料の柔軟性を保持させるためのシリコーンオイル、ゴム等を適宜添加してもよい。
＜半導体封止用成形材料の製造方法＞
本開示の第一の実施形態の半導体封止用成形材料の製造方法（以下、単に第一の実施形態ともいう）は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする混練工程と、前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する圧延工程と、前記圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する冷却工程と、前記冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する粉砕工程と、を有する半導体封止用成形材料の製造方法であって、さらに粉砕対象物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する粉砕・分級工程を有する。
第一の実施形態では、粉砕・分級工程を有すれば特に限定されず、粉砕・分級工程は、混合工程の前に行ってもよく、混合工程の後かつ混練工程の前に行ってもよく、混練工程の後かつ圧延工程の前に行ってもよく、圧延工程の後かつ冷却工程の前に行ってもよく、冷却工程の後かつ粉砕工程の前に行ってもよく、粉砕工程の後に行ってもよい。また、粉砕・分級工程は、粉砕工程と同一行程内で行ってもよいし、粉砕工程と別の工程として行ってもよい。得られる半導体封止用成形材料中に含まれる大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率を５０ｐｐｍ以下とする観点から、粉砕・分級工程は、混練工程より後に行ってもよい。
以下、各工程を順番に説明する。
（混合工程）
混合工程は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する工程であり、従来公知の混合方法を用いることができる。混合方法としては、例えば、ブレンダー法、へンシェル法、パンミル法、パワーミル法、バーチカル法等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
また、混合機としては、従来公知のものを特に制限なく用いることができ、例えば、Ｖ型混合機、ヘンシェルミキサー、ロッキングミキサー、ナウターミキサー、スーパーミキサーなどが挙げられる。
（混練工程）
混練工程は、前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする工程である。この混練工程は、従来使用されている混練機を用いて、上記混合物を混練するもので、混練機としては、従来公知の二軸混練機、ロール混練機等が挙げられ、特に限定されるものではない。
二軸混練機は、材料供給口と混練後の材料排出口が形成されたシリンダー内に同方向に回転するスクリュー軸を平行に備えて配置しており、材料供給口より供給されてくる材料をスクリュー刃で先へ送りつつ混練するものである。
また、ロール混練装置は、減速機等を内蔵した駆動手段を有し、一定の間隔をもって平行に配置された第一のロール及び第二のロールからなる一対のロールと、第一のロールの両端部に連結された、一対のロール間の間隔を調整する間隔調整機構部とを具備しており、一対のロールの間に混練材料を供給し、次いで駆動手段により一対のロールを互いに混練材料を間に巻き込む方向に駆動することで混合物を混練するのである。
混練温度は、７０～１１０℃であってもよく、８０～１０５℃であってもよい。
（圧延工程）
圧延工程は、前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する工程である。ここで、シート状組成物の厚みは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよく、このシート状組成物の冷却効率を上げるためには１ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。
圧延ロール温度は、通常１０～６０℃であり、１０～５０℃であってもよい。
（冷却工程）
冷却工程は、前記圧延工程で得られたシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する工程である。この冷却工程では、圧延工程で得られたシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、低温の気体雰囲気下を通過させながら冷却する。
ここで、シート状組成物を搬送する冷却コンベアの材質、形状は特に限定しないが、低温の気体の循環を妨げないメッシュ状の冷却コンベアであってもよい。また、冷却の効率性及び作業性の観点から、冷却コンベアは筐体等で覆われていてもよい。
低温の気体としては、空気、窒素ガス、炭酸ガスなどが挙げられるが、作業性の観点から空気であってもよい。なお窒素ガスは液体窒素から得ることができる。また炭酸ガスはドライアイスなどから得ることができる。また気体中でシート状組成物を冷却する場合は、シート状組成物に低温の気体を吹き付けて冷却してもよい。なおシート状組成物は、冷却コンベアにて搬送されながら、５～３０℃まで冷却してもよく、１０～１５℃まで冷却してもよい。
このとき気体の温度は、０～１５℃であってもよく、０～１０℃であってもよい。また、０～１５℃の気体を、冷風としてシート状組成物に直接吹き付けるようにしてもよい。気体の温度が０℃以上であると冷却効率がよく、冷却した気体を生成する冷却装置等のエネルギーコストが抑えられ経済性に優れる。また、気体の温度が１５℃以下であるとシート状組成物の冷却効果が十分に得られる。なお、冷風を吹付ける際の風速は１～５０ｍ／秒であってもよい。このとき用いる気体は空気を用いてもよい。
（粉砕工程）
粉砕工程は、前記冷却工程で冷却されたシート状組成物を粉砕機にて粉砕する工程である。本工程において、シート状組成物は、従来公知の一般的な半導体封止用成形材料の製造方法に使用される粉砕機にて粉砕され粉砕物となる。粉砕機は、例えば粒径５ｍｍ以下の大きさに粉砕可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、カッティングミル、ボールミル、サイクロンミル、ハンマーミル、振動ミル、カッターミル、グラインダーミル、スピードミル等が挙げられる。中でも、粉砕機はスピードミルであってもよい。
粉砕機による粉砕は、例えば、シート状組成物を粗粉砕機などにより比較的粗く粉砕してから、微粉砕機にてさらに細かく粉砕して粉砕物とする２段階以上で行なってもよい。
粉砕工程における粉砕は、低温度低露点の空気中で行ってもよい。また低温度低露点の空気の温度は１０℃以下であってもよい。
なお、上記粉砕工程で得られた粉砕物は、充填タンクに一時保管してもよい。
（粉砕・分級工程）
粉砕・分級工程は、粉砕対象物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する工程である。
本工程において、粉砕対象物は、１０～４０μｍの粒度範囲となるように粉砕される。粉砕対象物を粒度１００μｍ以下に粉砕することにより、製造工程中で発生した無機充填剤等の凝集物またはゲル状物質がより細かく解砕される。
ここで、本明細書において、粒度とは、例えば、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定された粒度分布において積算体積が５０％になる粒径（ｄ５０）をいう。
また、本明細書において、粉砕対象物とは、粉砕・分級工程を混合工程の前に行う場合には原材料のことであり、粉砕・分級工程を混合工程の後かつ混練工程の前に行う場合には混合物のことであり、粉砕・分級工程を混練工程の後かつ圧延工程の前に行う場合には混練物のことであり、粉砕・分級工程を圧延工程の後かつ冷却工程の前に行う場合にはシート状組成物のことであり、粉砕・分級工程を冷却工程の後かつ粉砕工程の前に行う場合にはシート状組成物のことであり、粉砕・分級工程を粉砕工程の後に行う場合には粉砕物のことである。
粉砕機としては、前記（粉砕工程）の項で例示した装置を用いることができる。
本工程の粉砕は１０℃以下の低温または冷凍雰囲気で行ってもよい。温度範囲は－３０～１０℃であってもよく、－２０～５℃であってもよく、－１０～０℃であってもよい。このような低温・冷凍雰囲気で粉砕することで、封止用成形材料が低温脆化することにより、製造工程中で発生した微細な無機充填剤等の凝集物またはゲル状物質が容易に解砕される。さらに、ゴム状添加物の微細粉砕にも有効である。
寒冷源としては、例えば液化窒素式冷凍機が用いられる。また、寒冷源は回転式のロータを用いた乾式除湿装置（低温度低露点空気発生装置）などを用いてもよい。
上記粉砕によって得られた粉砕物を篩い分級及びエアー分級によって粒度１００μｍ以下の粉砕物に分級する。
篩い分級に用いられる篩目の開きは、６０～１００μｍであってもよく、６０～８０μｍであってもよい。
また、本工程は、粉砕対象物の粉砕と、粉砕した粉砕物の分級とを同時に行ってもよい。粉砕及び分級を同時に行える装置としては、粉砕対象物を粉砕する粉砕部と、粉砕物を分級する分級部とを備えた分級機内蔵型粉砕機が挙げられる。分級機内蔵型粉砕機は特に限定されないが、例えば、冷却気体と共に粉砕対象物が装置内に投入され、回転軸に支持され外側面に複数の凹凸より成る粉砕刃を有するリング状の粉砕ロータと、固定配置されるライナとの間を粉砕対象物が通過する際、これら両部材の間で粉砕対象物の衝突が繰り返されて粉砕されるように構成されている冷凍粉砕装置を用いてもよい。このような冷凍粉砕装置は、例えば特公昭５７－６００６０号公報、特開２０１７－９１２号公報等に記載されている。
分級機内蔵型粉砕機の回転数は、粉砕対象物を効率的に粉砕する観点から、１０００～８０００ｒｐｍであってもよく、２０００～６０００ｒｐｍであってもよく、２０００～５０００ｒｐｍであってもよい。
前記工程を経て得られた半導体封止用成形材料は、大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍ以下であり、３０ｐｐｍ以下であってもよく、１０ｐｐｍ以下であってもよく、０ｐｐｍであってもよい。
前記工程を経て得られた半導体封止用成形材料を用いることにより、チップ上樹脂厚さが１００μｍ以下になっても出っ張り・外観不良、スタック、チップの割れが少なく、またワイヤ変形が小さく信頼性に優れた半導体装置が得られる。
本開示の第二の実施形態の半導体封止用成形材料の製造方法（以下、単に第二の実施形態ともいう）は、エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする混練工程と、前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する第１の圧延工程と、前記第１の圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する第１の冷却工程と、前記第１の冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する第１の粉砕工程と、前記第１の粉砕工程で得られた粉砕物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する粉砕・分級工程と、前記粉砕・分級工程で得られた粉砕物を圧延ロールでシート状に圧延する第２の圧延工程と、前記第２の圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する第２の冷却工程と、前記第２の冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する第２の粉砕工程と、を有する。
第二の実施形態では、混合工程、混練工程、第１の圧延工程、第１の冷却工程、第１の粉砕工程の後に、粉砕・分級工程を行い、さらに、第２の圧延工程、第２の冷却工程、第２の粉砕工程を行う。これにより、半導体封止用成型材料の大きさを所望のサイズに加工することができる。
以下、各工程を順番に説明する。
第二の実施形態における混合工程、混練工程、第１の圧延工程、第１の冷却工程、及び第１の粉砕工程は、それぞれ第一の実施形態の混合工程、混練工程、圧延工程、冷却工程、粉砕工程と同じであるので詳細な説明は省略する。
（粉砕・分級工程）
第二の実施形態における粉砕・分級工程は、第１の粉砕工程の後に行う。これにより、半導体封止用成型材料の大きさを所望のサイズに加工することができる。
粉砕・分級工程では、第１の粉砕工程で得られた粉砕物を粒度１００μｍ以下に粉砕し、次いで粒度１００μｍ以下の粉砕物に分級する。粉砕方法及び分級方法は、第一の実施形態の粉砕・分級工程と同じであるので詳細な説明は省略する。また、粉砕装置及び分級装置は第一の実施形態の（粉砕・分級工程）の項で例示した装置を用いることができる。
（第２の圧延工程）
第２の圧延工程は、前記粉砕・分級工程で得られた粉砕物を、第１の圧延工程と同様にして、圧延ロールを用いてシート状に圧延する工程である。ここで、シート状組成物の厚みは第１の圧延工程と同様に、１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよく、冷却効率を上げる観点から１ｍｍ以上３ｍｍ以下であってもよい。
また、圧延ロール温度は、通常１０～６０℃であり、１０～５０℃であってもよい。
（第２の冷却工程）
第２の冷却工程は、前記第２の圧延工程で得られたシート状組成物を、第１の冷却工程と同様にして、冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する工程である。
（第２の粉砕工程）
第２の粉砕工程は、第２の冷却工程で冷却されたシート状組成物を、第１の粉砕工程と同様にして、粉砕機にて粉砕する工程である。粉砕装置は、第一の実施形態の（粉砕工程）の項で例示した装置を用いることができる。
さらに、第２の粉砕工程で得られた粉砕物は、篩い分級及びエアー分級を行ってもよい。
前記工程を経て得られた半導体封止用成形材料は、大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍ以下であり、３０ｐｐｍ以下であってもよく、１０ｐｐｍ以下であってもよく、０ｐｐｍであってもよい。
前記工程を経て得られた半導体封止用成形材料は、例えば、低温雰囲気中の保管庫に保管してもよい。なお、低温雰囲気中の保管庫の温度は、－５～５℃であってもよく、－５～３℃であってもよい。
また、前記工程を経て得られた粉粒状の半導体封止用成形材料は、公知のタブレット成形機を用いてトランスファ成形用に、適切な寸法及び質量のタブレットに加工して、タブレット状の半導体封止用成形材料としてもよい。
＜半導体装置＞
本開示の半導体装置は、半導体素子を、前述の半導体封止用成形材料で封止してなる。具体的には、リードフレーム、テープキャリア、配線板、シリコンウエハ等の支持部材に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等の素子を搭載し、必要な部分を本開示の半導体封止用成形材料で封止した半導体装置が挙げられる。
本開示の半導体封止用成形材料を用いて半導体素子を封止する方法としては、特に限定されず、トランスファ成形法、インジェクション成形法、圧縮成形法等が挙げられる。
次に実施例により、本開示を具体的に説明するが、本開示は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
（実施例１）
封止用成形材料の原料として、エポキシ樹脂 ＹＬ－６１２１Ｈ（商品名、三菱化学株式会社製）を５．６４質量部、硬化剤として、フェノール樹脂 ＭＥＨ－７５００（商品名、明和化成株式会社製）３．３６質量部、無機充填剤として、球状シリカ混合物 ＦＢ－１０５ＦＣ（商品名、電気化学工業株式会社製、平均粒径：１２μｍ）８９質量部、カルナバワックス ０．３質量部、硬化促進剤として、２ＭＺ－Ｐ（商品名、四国化成株式会社製）０．１質量部、シランカップリング剤として、γ－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン ０．４質量部、カーボンブラック ０．２質量部、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の球状シリカとカップリング剤の凝集物０．０５質量部（封止用成形材料中の含有率５０５ｐｐｍ）を準備し、図１に示す各工程により処理し封止用成形材料を得た。
上記原料をミキサー（日本コークス工業株式会社製、商品名：ＦＭミキサ）に投入し、３分間混合した（混合工程）。
混合工程で得られた混合物を２軸混練機（株式会社栗本鐵工所製、商品名：ＫＲＣ－Ｔ－２）に投入し、混練温度：１００℃、混練時間：５分間の条件で、混練した（混練工程）。
混練工程で得られた混練物を表面温度１５℃のプレスロールを用いて１ｍｍ厚さに圧延し、シート状組成物を得た（圧延工程）。
圧延工程で得られたシート状組成物をスチールベルトコンベア上で搬送し、１５℃以下の冷風を当てて冷却した（冷却工程）。
冷却工程で冷却したシート状組成物をスピードミル（有限会社五橋製作所製）に投入し、温度８℃で２ｍｍメッシュパスになるまで粉砕した（粉砕工程）。
粉砕工程で得られた粉砕物を分級機内蔵型粉砕機（ホソカワミクロン株式会社製、商品名：リンレックスミルＬＸ）に投入し、温度８℃で、粉砕ディスク３０００ｒｐｍ、分級ロータ２３００ｒｐｍ、供給量１００ｋｇ／時間の条件で粉砕し、粒度１００μｍ以下の粉砕物を分級し、当該粉砕物のみ次工程へ搬送した（粉砕・分級工程）。
粉砕・分級工程で得られた粒度１００μｍ以下の粉砕物を、強圧打錠機（株式会社菊水製作所製、商品名：ＢＡＲＰＲＥＳＳ）にて、直径１４ｍｍ、高さ２０ｍｍの円柱状タブレットに加工してトランスファ成型用タブレット（封止用成形材料）を得た（タブレット成形工程）。
（実施例２）
封止用成形材料の原料として、エポキシ樹脂 ＹＬ－６１２１Ｈ（商品名、三菱化学株式会社製）を５．６４質量部、硬化剤として、フェノール樹脂 ＭＥＨ－７５００（商品名、明和化成株式会社製）３．３６質量部、無機充填剤として、球状シリカ混合物 ＦＢ－１０５ＦＣ（商品名、電気化学工業株式会社製、平均粒径：１２μｍ）８９質量部、カルナバワックス ０．３質量部、硬化促進剤として、２ＭＺ－Ｐ（商品名、四国化成株式会社製）０．１質量部、シランカップリング剤として、γ－グリシドキシプロピルトリエトキシシラン ０．４質量部、カーボンブラック ０．２質量部、１ｍｍ以上２ｍｍ以下の球状シリカとカップリング剤の凝集物０．０５質量部（封止用成形材料中の含有率５０５ｐｐｍ）を準備し、図２に示す各工程により処理し封止用成形材料を得た。
上記原料をミキサー（日本コークス工業株式会社製、商品名：ＦＭミキサ）に投入し、３分間混合した（混合工程）。
混合工程で得られた混合物を２軸混練機（株式会社栗本鐵工所製、商品名：ＫＲＣ－Ｔ－２）に投入し、混練温度：１００℃、混練時間：５分間の条件で、混練した（混練工程）。
混練工程で得られた混練物を表面温度１５℃のプレスロールを用いて１ｍｍ厚さに圧延し、シート状組成物を得た（第１の圧延工程）。
第１の圧延工程で得られたシート状組成物をスチールベルトコンベア上で搬送し、１５℃以下の冷風を当てて冷却した（第１の冷却工程）。
第１の冷却工程で冷却したシート状組成物をスピードミル（有限会社五橋製作所製）に投入し、温度８℃で２ｍｍメッシュパスになるまで粉砕した（第１の粉砕工程）。
第１の粉砕工程で得られた粉砕物を分級機内蔵型粉砕機（ホソカワミクロン株式会社製、商品名：リンレックスミルＬＸ）に投入し、温度８℃で、粉砕ディスク３０００ｒｐｍ、分級ロータ２３００ｒｐｍ、供給量１００ｋｇ／時間の条件で粉砕し、粒度１００μｍ以下の粉砕物を分級し、当該粉砕物のみ次工程へ搬送した（粉砕・分級工程）。
粉砕・分級工程で得られた粒度１００μｍ以下の粉砕物を表面温度４０℃のプレスロールを用いて１ｍｍ厚さに圧延し、シート状組成物を得た（第２の圧延工程）。
第２の圧延工程で得られたシート状組成物をスチールベルトコンベア上で搬送し、１５℃以下の冷風を当てて冷却した（第２の冷却工程）。
第２の冷却工程で冷却したシート状組成物をスピードミル（有限会社五橋製作所製）に投入し、温度８℃で２ｍｍメッシュパスになるまで粉砕した（第２の粉砕工程）。
第２の粉砕工程で得られて粉砕物を目開き０．２～２．０ｍｍの篩を用いて篩分けした（篩分け工程）。
（比較例１）
実施例２において、第１の圧延工程、第１の冷却工程、第１の粉砕工程、粉砕・分級工程を行わなかったこと以外は実施例２と同様にして比較例１の封止用成形材料を得た。
（評価方法）
［封止用成形材料中の凝集物及び／又はゲル状物質除去性評価］
実施例１、２及び比較例１で得られた封止用成形材料をそれぞれ１５０ｇ秤量し、アセトン２００ｃｃに分散させ、３０分間撹拌した。その後、公称目開き１０６μｍの篩を用いてろ過し、大きさ１０６μｍより大きい凝集物及びゲル状物質の残さの重量を測定し、封止用成形材料中に含まれる大きさ１０６μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率を算出し、下記判定基準により評価した。
Ａ：１０ｐｐｍ以下
Ｂ：１０ｐｐｍ超、５０ｐｐｍ以下
Ｃ：５０ｐｐｍ超
［半導体装置の成形後外観評価］
前記封止用成形材料を用いて、チップ上樹脂厚さが１００μｍとなるように設定したＦＢＧＡ（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．５４ｍｍ）を、１７５℃で、２分間成形した後、成形品表面を目視観察し、下記判定基準により評価した。
Ａ：突起の発生なし
Ｃ：突起の発生あり
Figure 0007270645000001

Claims (3)

  1. 大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍ以下である半導体封止用成形材料の製造方法であって、
    エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する混合工程と、
    前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする混練工程と、
    前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する圧延工程と、
    前記圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する冷却工程と、
    前記冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する粉砕工程と、
    を有し、
    さらに粉砕対象物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する粉砕・分級工程を有し、
    前記粉砕・分級工程において、粉砕対象物の粉砕と、粉砕した粉砕物の分級とを１０℃以下の低温または冷凍雰囲気で同時に行うことを特徴とする半導体封止用成形材料の製造方法。
  2. 大きさ１００μｍ超の凝集物及び／又はゲル状物質の含有率が５０ｐｐｍ以下である半導体封止用成形材料の製造方法であって、
    エポキシ樹脂、硬化剤及び無機充填剤を含む原材料を混合する混合工程と、
    前記混合工程で得られた混合物を混練して混練物とする混練工程と、
    前記混練工程で得られた混練物を圧延ロールでシート状組成物に圧延する第１の圧延工程と、
    前記第１の圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する第１の冷却工程と、
    前記第１の冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する第１の粉砕工程と、
    前記第１の粉砕工程で得られた粉砕物を粒度１００μｍ以下に粉砕・分級する粉砕・分級工程と、
    前記粉砕・分級工程で得られた粉砕物を圧延ロールでシート状に圧延する第２の圧延工程と、
    前記第２の圧延工程で圧延したシート状組成物を冷却コンベアにて搬送しながら、気体中で冷却する第２の冷却工程と、
    前記第２の冷却工程で冷却したシート状組成物を粉砕機にて粉砕する第２の粉砕工程と、を有する半導体封止用成形材料の製造方法。
  3. 前記粉砕・分級工程において、粉砕・分級を１０℃以下の低温雰囲気で行う請求項２に記載の半導体封止用成形材料の製造方法。
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