JPH0747571A

JPH0747571A - 半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用型

Info

Publication number: JPH0747571A
Application number: JP7061694A
Authority: JP
Inventors: Minoru Tonoi; 実御宿; Osamu Terada; 修寺田; Kenitsurou Daimatsu; 顕逸郎大松
Original assignee: Fuji Die Co Ltd
Current assignee: Fuji Die Co Ltd
Priority date: 1993-06-01
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1995-02-21

Abstract

(57)【要約】【目的】耐摩耗性と離型性に優れるとともに、高品質
の成形品が得られ、そしてまた、加工面が好適な表面あ
らさを有する半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用
型を提供する。【構成】本発明は、型の少なくとも材料に接する部分
が０．１〜１０ｍｍの厚さを有する焼結ダイヤモンド層
１９、２６、２８からなり、そして、この焼結ダイヤモ
ンド層がＷＣ基超硬合金からなる下地基材上に接合され
ているとともに、ＷＣ基超硬合金の結合相の格子定数を
３．５７Å以下とし、さらにダイヤモンドの平均粒径を
０．２〜５０μｍとしている。さらにまた、焼結ダイヤ
モンド層に、周期率表のIVａ族、Vａ族、VIａ族の元
素、及びこれらの元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、の群から選ばれる１種以上の成
分を０．１〜２０％含有するものとしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＩＣ等の半導体部品を
樹脂封止する際、樹脂封止用材料を予備成形するために
用いる半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用型に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製品を製造する際に行なわれる樹
脂封止は、通常エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を用い
たトランスファー成形法を利用することによって行なわ
れている。このような樹脂は、取り扱いやすいように円
柱状のタブレットに予備成形されており、半導体部品を
封止及び成形する際には、このタブレットを予備加熱し
た後にトランスファー成形機によって加圧成形するよう
にしている。そして、このタブレットを製造する型に
は、通常ダイス鋼や超硬合金等が使用されている。

【０００３】ところで、最近の半導体製品の形状は、実
装密度を高める必要から、薄型のフラットパッケージが
多くなりつつある。そのため、樹脂封止用材料として広
く使用されているエポキシ樹脂も、高分子のものより流
動性に富んで気泡ができにくい低分子（分子量１０００
０以下）のものが使用されるようになっている。それと
ともに、充填剤として混入されるシリカ粉末等の硬質粒
子も、パッケージの低応力化のためその含有量が５０％
〜８０％と次第に多くなる傾向にある。そして、一般に
エポキシ樹脂は接着性が強く、ダイス鋼や超硬合金から
なる加工面に容易に付着する。このため、通常は、ラッ
ピング加工による表面加工を施した加工面に、シリコン
等を用いた離型処理を施すようにしている。

【０００４】しかしながら、このような従来のタブレッ
ト成形用型は、樹脂に含まれるシリカ粉末等の硬質粒子
により、樹脂と接触する型の部分が短時間で激しく摩耗
し、これにより、成形品の離型性も極めて悪くなるとい
う欠点があった。

【０００５】加えて、エポキシ樹脂は低分子のものにな
るほどベタ付きやすくなってシリカ粉末等の硬質粒子と
ともに型に付着しやすくなる。このため、このような低
分子エポキシ樹脂を用いて成形する際は、離型処理を施
しても常に良好な離型性を得ることは難しく、煩雑な離
型処理が必要になる。

【０００６】そして、シリカ粉末が加工面に付着した状
態のまま成形作業を続けると、成形品に空気（酸素）が
混入し易くなって封止効果が低減し、製品の信頼性や歩
留りが低下してしまうという不具合があった。このよう
な不具合を防ぐため、付着したシリカ粉末を完全に除去
する作業が必要になるが、この作業は一回の成形ごとに
ブラシやハケ等を用いた手作業によっているのが現状で
ある。結果として、このような付着粉末除去作業が障害
となって、ロータリーパンチ等を用いることによる成形
作業の自動化が難しくなり、コスト高や作業効率低下の
原因となっていた。

【０００７】また、型の加工面に、ラッピング加工によ
る表面仕上げを施す場合、特にフラット面の均一な加工
や、凹型の隅部への微細な加工はかなり難しく、現場で
は、手触りや試験片の引っ掛かり具合等、作業員の勘と
経験に依存している状態である。そのため、常に一定の
表面あらさを得ることが困難であるとともに作業効率も
低くなるという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の技術に着目してなされたものであり、耐摩耗性と
離型性に優れるとともに、高品質の成形品が得られ、そ
してまた、加工面が好適な表面あらさを有する半導体樹
脂封止用材料のタブレット成形用型を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、型の少なくとも材料に接
する部分が、焼結ダイヤモンド層からなる半導体樹脂封
止用材料のタブレット成形用型としている。

【００１０】そして、焼結ダイヤモンド層が、０．１〜
１０ｍｍの厚さを有し、ＷＣ基超硬合金からなる下地基
材上に接合されたものとするとともに、ＷＣ基超硬合金
の結合相の格子定数を３．５７Å以下とし、さらに下地
基材の表面部に用いられる焼結ダイヤモンド層のダイヤ
モンドの平均粒径を０．２〜５０μｍとしている。

【００１１】そしてまた、焼結ダイヤモンド層が、以下
の群から選ばれる１種以上の成分を０．１〜２０％含有
するものとしている。周期率表のIVａ族の元素、周期率表のVa族の元素、周期率表のVIａ族の元素、周期率表のIVａ族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼
化物、周期率表のVa族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物、周期率表のVIａ族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼
化物、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ

【００１２】さらに、上記したような半導体樹脂封止用
材料のタブレット成形用型について、半導体封止用材料
が低分子のエポキシ樹脂を使用するものであって、該型
の少なくとも材料に接する部分が、焼結ダイヤモンド層
からなるものとしている。

【００１３】そして、焼結ダイヤモンド層を、その表面
形状に応じて放電加工やラッピング加工を行なうことに
よって表面仕上げを施したものとしている。

【００１４】

【作用】本発明による半導体樹脂封止用材料のタブレッ
ト成形用型は、型の少なくとも材料に接する部分に焼結
ダイヤモンド層を形成しているため、高い耐摩耗性と離
型性が得られる。

【００１５】そして本発明は、この焼結ダイヤモンド層
の下地基材としてＷＣを主成分とする超硬合金を用いて
いる。この超硬合金は、硬度、強度、耐蝕性において非
常に優れており、その上、ダイヤモンド砥石による加工
も容易である。さらに熱膨張率係数が約６．０×１０-6
／℃以下と非常に小さいために、焼結ダイヤモンドとの
間の熱応力が生じにくく、したがってダイヤモンド片の
欠け、割れ、剥がれが少ない。

【００１６】また、このタブレット成形型は、０．１〜
１０ｍｍの厚さの焼結ダイヤモンド層を下地基材の表面
部のみに用いるものなので、特に薄層状とした場合には
高価な焼結ダイヤモンドの使用量を節約でき、結果とし
て安価に製造できる。

【００１７】そしてまた、下地基材の超硬合金の結合相
の格子定数が３．５７Å以下となる様に合金炭素量を高
炭素側にコントロールすることによって、下地基材とダ
イヤモンド層との接着強度を高めている。なお、望まし
くは組織中に０．０１〜０．５％の遊離炭素を含有させ
ることによって、下地基材とダイヤモンド層との接着強
度をより高めることが可能である。

【００１８】さらにまた、焼結ダイヤモンドのダイヤモ
ンド平均粒径を０．２〜５０μｍとすることによって成
形型として好適な表面あらさを得ることができる。そし
てまた、上記したような成分、即ち、周期率表のIVａ
族、Va族、VIａ族の元素、──、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを
０．１〜２０％の範囲で適宜含有させることによって、
タブレットの成形条件にあわせて型の強度、耐摩耗性を
コントロールすることができる。

【００１９】上記したような半導体樹脂封止用材料のタ
ブレット成形用型は、半導体封止用材料が低分子のエポ
キシ樹脂を使用するものであっても、離型性が損なわれ
ることがない。

【００２０】そしてまた、焼結ダイヤモンド層に、その
表面形状に応じて放電加工やラッピング加工を適宜施す
るようにしている。このような放電加工を用いた表面仕
上げは、従来のようなラッピング加工のみによるものに
比べ、大幅に作業時間を低減することができるととも
に、フラット面や凹型の隅部のような箇所でも均一で微
細な加工が可能となる。そのため、加工面表面が理想的
な状態で、効率よく成形作業を行うことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を、図面を参照
して説明する。

【００２２】図１〜図３に示すように、ＷＣ−６％Ｃｏ
組成の超硬合金からなる厚さ１０ｍｍの下地基材１の表
面部２に、焼結ダイヤモンド層３として、平均粒度が約
４０μｍのダイヤモンド４に５％のＣｏを含有させてな
る厚さ１ｍｍの仮焼結体を重ねた後、高圧容器中に入
れ、温度１３５０℃、圧力６ＧＰａの条件下で０．５時
間ホットプレスを施すことによって、焼結ダイヤモンド
と超硬合金の接合材を作成した。

【００２３】その後、この接合材を所望の形状にワイヤ
ーカットし、平均粒度２μｍ以下のダイヤモンド砥粒を
用いたラップ盤により焼結ダイヤモンド表面の研磨仕上
げを行った。さらにこの接合材に後加工を施して成形用
のダイ５とパンチ６を製作した。

【００２４】平均粒径約１０μｍのシリカ（ＳｉＯ2 ）
粒子を７０％含むエポキシ樹脂７を７０℃に加熱後、上
記作成したダイ５とパンチ６を用いて、くり返し圧力
０．５ｔ／ｃｍ²、成形時間１．５秒で加圧成形した。
そして、２００万回成形した後、型の表面で最も激しく
摩耗した場所の深さを測定したところ、０．１μｍ以下
であった。この結果から、本発明にかかる半導体樹脂封
止用材料のタブレット成形型は、従来の超硬合金製の型
が１０μｍ以上摩耗したのに比べて極めて優れることが
分かった。

【００２５】図４は、本発明による他の実施例である。
タブレット成形用型１１は、上パンチ１２、下パンチ１
３及びダイ１４よりなっている。

【００２６】上パンチ１２は、略円筒状に形成されたシ
ャンク１５（ダイス鋼ＳＫＤ６１製）、このシャンク１
５に挿入された状態でマウントされたロッド１６（超硬
合金製）、そしてこのロッド１６の下端にロウ付けで接
合されたダミー１７（超硬合金製）から構成されてい
る。ダミー１７の下側端面１８には、後述する方法によ
り焼結ダイヤモンド層１９が接合され、その中央部に
は、成形品の形状に応じた凹型２０が形成されている。

【００２７】下パンチ１３は、上パンチ１２と同様に、
略円筒状のシャンク２２（ダイス鋼ＳＫＤ６１製）、こ
のシャンク２２に挿入された状態でマウントされたロッ
ド２３（ダイス鋼ＳＫＤ６１製）、そしてこのロッド２
３の上端にロウ付けで接合されたダミー２４（超硬合金
製）から構成されている。ダミー２４の上側端面２５に
は、所定厚さの焼結ダイヤモンド層２６が接合され、そ
の中央部には、成形品の形状に応じた凹型２７が形成さ
れている。

【００２８】ダイ１４は、両端が開口した略円筒状に形
成され、その内周壁には、上記したダミー１７、２４と
同様の方法で、所定厚さの焼結ダイヤモンド層２８が形
成されている。さらに、この焼結ダイヤモンド層２８の
内周壁は、下パンチ１３の嵌入及び抜脱を容易にするた
め、下側開口へ向かうにつれ内径が広くなるテーパ状と
されている。

【００２９】なお、上記の焼結ダイヤモンド層１９、２
６、２８の表面には、その形状に応じて放電加工及びラ
ッピング加工を適宜施し、表面あらさＲ_max０．１１μ
ｍとなるような表面仕上げをしている。凹型２０、２７
の形状は、成形品の外形状に応じて、フラット状や異形
状とできるのは勿論である。

【００３０】ダミー１７、２４及びダイ１４等の下地基
材へ焼結ダイヤモンド層１９、２６、２８を接合するに
ついては、後述するような所定の平均粒度、含有成分、
含有成分率の人造ダイヤモンド粒からなる所定形状の仮
焼結体を形成し、その後、この仮焼結体を下地基材に重
ねたものを高圧容器中に入れ、所定の温度及び圧力下で
行うようにしている。

【００３１】そして、以下の表のNo.1〜１１に示すよう
な各々の平均粒度、含有成分等を有する焼結ダイヤモン
ド層を上記成形型の所定箇所に形成し、この各々の場合
について成形テストを行った。成形条件は、平均粒径約
１０μｍのシリカ粒子を７０％含む７０℃に加熱したエ
ポキシ樹脂を、圧力０．５ｔ／ｃｍ²、成形時間１．５
秒の条件で２００万回加圧成形するものとし、この加圧
成形を行った後の焼結ダイヤモンド層の離型性と、最も
激しく摩耗した場所の深さを調べた。そのデータを以下
の表１に示す。

【００３２】

【表１】Ａ：焼結ダイヤモンド層の接合条件（上段：温度〔℃〕、下段：圧力〔ＧＰａ〕）Ｂ：焼結ダイヤモンド層の厚さ（上段：パンチ〔ｍｍ〕、下段：ダイ〔ｍｍ〕）Ｃ：下地基材の結合相の格子定数〔Å〕Ｄ：ダイヤモンド平均粒度〔μｍ〕Ｅ：含有成分Ｆ：含有成分〔％〕Ｇ：磨耗深さ〔μｍ〕Ｈ：離型性

【００３３】この表１において、No.1〜７は本発明に係
る数値範囲及び含有成分について成形テストを行った場
合であり、No.8〜１１は本発明に係る数値範囲及び含有
成分以外のものを一つ含む場合について成形テストを行
ったものである。この結果から、No.8〜１１のいずれに
ついても本発明の目的である優れた耐磨耗性や離型性を
達成できないことがわかるとともに、No.1〜７に示すよ
うな本発明に係る数値範囲及び含有成分については顕著
な効果を奏することがわかる。そして、上記No.1〜７の
いずれの場合においても、焼結ダイヤモンド層の欠け、
割れ、剥がれ等はみられなかった。

【００３４】なお、詳しいデータは省略するが、比較例
として従来より用いられているＣｒメッキを施したＳＫ
Ｄ１１製の型について上記の表１と同じ条件で成形テス
トを行ったところ１μｍ以上摩耗しており、この結果か
ら、本発明によるタブレット成形用型は、従来品に比べ
て約１００倍以上の耐磨耗性を有していることが確認で
きた。

【００３５】

【発明の効果】この発明に係る半導体樹脂封止用材料の
タブレット成形用型は、金型の少なくとも材料に接する
部分を焼結ダイヤモンド層で形成するので、高い硬度と
強度を有するとともに優れた耐蝕性と耐摩耗性を有し、
このため型の寿命が長くなり工業上有益である。また、
超硬合金からなる下地基材に焼結ダイヤモンド層を形成
する場合には、下地基材の表面部のみに薄層状の焼結ダ
イヤモンドを用いることができるので、高価な焼結ダイ
ヤモンドの使用量を節約でき、コスト面で有利である。

【００３６】また、半導体樹脂封止用材料として低分子
のエポキシ樹脂を形成する場合でも、樹脂に接する加工
面に焼結ダイヤモンド層を形成していることにより、成
形品の離型性に優れ、作業効率を上げることができると
ともに、成形時の空気の混入を防止できて高品質の成形
品を得ることができる。

【００３７】そしてまた、焼結ダイヤモンド層が放電加
工とラッピング加工によって表面仕上げを施したもので
あるため、加工面表面が理想的な状態で、効率よく成形
作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるダイヤモンド焼結層の接合部分を
示す断面図。

【図２】図１に係る接合部分の拡大断面図。

【図３】本発明の一実施例によるタブレット成形型を簡
略化して示す断面図。

【図４】本発明の他の実施例によるタブレット成形型の
断面図。

【符号の説明】

１下地基材２表面部（下地基材の） 3,19,26,28 焼結ダイヤモンド層４ダイヤモンド 5,14 ダイ６パンチ７エポキシ樹脂１２上パンチ１３下パンチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ３０Ｂ 29/04 Ｗ 8216−4ＧＨ０１Ｌ 21/56 Ｃ 8617−4Ｍ // Ｂ２９Ｋ 63:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体樹脂封止用材料のタブレット成形
に用いる金型において、該型の少なくとも材料に接する
部分が、焼結ダイヤモンド層からなることを特徴とする
半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用型。
【請求項２】焼結ダイヤモンド層が、０．１〜１０ｍ
ｍの厚さを有し、ＷＣ基超硬合金からなる下地基材上に
接合されたものである請求項１記載の半導体樹脂封止用
材料のタブレット成形用型。
【請求項３】ＷＣ基超硬合金の結合相の格子定数が
３．５７Å以下である請求項２記載の半導体樹脂封止用
材料のタブレット成形用型。
【請求項４】焼結ダイヤモンド層のダイヤモンドの平
均粒径が０．２〜５０μｍである請求項１〜３のいずれ
かに記載の半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用
型。
【請求項５】焼結ダイヤモンド層が、以下の群から選
ばれる１種以上の成分を０．１〜２０％含有する請求項
１〜４のいずれかに記載の半導体樹脂封止用材料のタブ
レット成形用型。周期率表のIVａ族の元素、周期率表のVa族の元素、周期率表のVIａ族の元素、周期率表のIVａ族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼
化物、周期率表のVa族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物、周期率表のVIａ族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼
化物、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
【請求項６】半導体樹脂封止用材料のタブレット成形
に用いる金型において、上記半導体封止用材料が低分子
のエポキシ樹脂を使用するものであって、該型の少なく
とも材料に接する部分が、焼結ダイヤモンド層からなる
ことを特徴とする半導体樹脂封止用材料のタブレット成
形用型。
【請求項７】焼結ダイヤモンド層が、０．１〜１０ｍ
ｍの厚さを有し、ＷＣ基超硬合金からなる下地基材上に
接合されたものである請求項６記載の半導体樹脂封止用
材料のタブレット成形用型。
【請求項８】ＷＣ基超硬合金の結合相の格子定数が
３．５７Å以下である請求項７記載の半導体樹脂封止用
材料のタブレット成形用型。
【請求項９】焼結ダイヤモンド層のダイヤモンドの平
均粒径が０．２〜５０μｍである請求項６〜８のいずれ
かに記載の半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用
型。
【請求項１０】焼結ダイヤモンド層が、以下の群から
選ばれる１種以上の成分を０．１〜２０％含有する請求
項６〜９のいずれかに記載の半導体樹脂封止用材料のタ
ブレット成形用型。周期率表のIVａ族の元素、周期率表のVa族の元素、周期率表のVIａ族の元素、周期率表のIVａ族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼
化物、周期率表のVa族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼化
物、周期率表のVIａ族の元素の炭化物、窒化物、酸化物、硼
化物、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ
【請求項１１】焼結ダイヤモンド層が、その表面形状
に応じて放電加工やラッピング加工を行なうことによっ
て表面仕上げを施したものである請求項１〜１０のいず
れかに記載の半導体樹脂封止用材料のタブレット成形用
型。