KR101859781B1 - 혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법 - Google Patents

혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법 Download PDF

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스미토모 베이클리트 컴퍼니 리미티드
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Abstract

혼련 장치(1)는, 케이싱(2)과, 케이싱(2) 내에 회전 가능하게 설치된 1쌍의 스크루(4a, 4b)를 구비하고 있다. 케이싱(2)은, 케이싱 본체(20)와, 수지 조성물을 혼련하는 혼련실(30)을 구분 형성하는 케이스(3)를 가지고 있다. 스크루(4a)는, 스크루 축(41)과, 스크루 축(41)의 외주에 마련되며, 혼련실(30) 내에 배치된 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)를 가지고 있다. 스크루 축(41), 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 심부(411, 421, 431)와, 그 심부(411, 421, 431)의 표면에 마련된 외층(45)을 가지고 있다. 케이스(3) 및 외층(45)은, 비금속으로 구성되어 있다.

Description

혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법 {MIXING DEVICE AND METHOD FOR MANUFACTURING A RESIN COMPOSITION FOR SEMICONDUCTOR SEALING}
본 발명은, 혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.
수지제의 씰링재에 의해 반도체 칩(반도체 소자)을 피복(씰링)하여 이루어지는 반도체 패키지가 알려져 있다. 이 반도체 패키지의 씰링재는, 수지 조성물을, 예를 들면, 트랜스퍼(transfer) 성형 등에 의해 성형하여 얻을 수 있다.
그런데, 상기 수지 조성물의 제조 공정에는, 복수종의 분말 재료를 포함하는 수지 조성물(조성물)을 혼합한 후, 혼련하는 혼련 공정이 포함되어 있다. 이 혼련 공정에서는, 케이싱과, 그 케이싱 내에 회전 가능하게 설치된 스크루(screw)를 가지는 1축형 혼련 압출기나, 1쌍의 상기 스크루를 가지는 2축형 혼련 압출기 등의 압출기가 이용된다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 또, 압출기의 케이싱 및 스크루는, 금속으로 구성되어 있다.
그렇지만, 종래의 압출기에서는, 케이싱이나 스크루가 금속으로 구성되어 있으므로, 혼련할 때, 그 케이싱이나 스크루로부터 수지 조성물 중에 금속제의 이물(금속 이물)이 혼입해 버려, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩을 씰링했을 때, 쇼트 등이 발생한다고 하는 문제가 있다.
특허 문헌 1 : 일본특허공개 2003－275555호 공보
본 발명의 목적은, 수지 재료를 혼련할 때, 수지 조성물 중에 금속제의 이물이 혼입하는 것을 방지할 수 있는 혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 복수종의 분말 재료를 포함하는 조성물을 혼련하는 혼련 장치로서,
상기 조성물이 공급되는 공급구와, 공급된 상기 조성물을 혼련하는 혼련실과, 혼련된 상기 조성물이 배출되는 배출구를 가지는 케이싱과,
상기 케이싱 내에 회전 가능하게 설치되며, 심부와, 상기 심부의 일부의 표면에 마련된 외층을 가지는 스크루(screw) 축과, 상기 스크루 축의 상기 심부 상에 마련되고, 상기 혼련실 내에 배치된 스크루 부재를 가지며, 상기 혼련실 내의 상기 조성물을 혼련하는 적어도 하나의 스크루를 구비하며,
상기 스크루 축의 상기 심부는, 금속부재로 구성되어 있으며,
상기 비금속으로 구성된 상기 혼련실의 내면의 두께는, 0.3 mm ~ 10 mm이며,
상기 스크루 축의 상기 외층의 두께는, 0.3 mm ~ 60 mm이고,
상기 배출구는, 상기 혼련 장치에 의해 혼련된 상기 조성물에 대해서 탈기를 행하는 탈기 장치의 입구가 접속되는 접속부를 겸하는 것을 특징으로 하는 혼련 장치이다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 복수종의 분말 재료를 포함하는 조성물을 혼련하는 혼련 장치로서,
상기 조성물이 공급되는 공급구와, 공급된 상기 조성물을 혼련하는 혼련실과, 혼련된 상기 조성물이 배출되는 배출구를 가지는 케이싱과,
상기 케이싱 내에 회전 가능하게 설치되며, 심부와, 상기 심부의 일부의 표면에 마련된 외층을 가지는 스크루 축과, 상기 스크루 축의 상기 심부 상에 마련되고, 상기 혼련실 내에 배치된 스크루 부재 및 혼련 부재를 가지며, 상기 혼련실 내의 상기 조성물을 혼련하는 적어도 하나의 스크루를 구비하며,
상기 스크루 축의 상기 심부는, 금속부재로 구성되어 있으며,
상기 혼련실 내에 위치하는 상기 스크루 부재 및 상기 혼련 부재의 적어도 표면과, 상기 스크루 축의 상기 외층은, 비금속으로 구성되어 있고,
상기 비금속으로 구성된 상기 혼련실의 내면의 두께는, 0.3 mm ~ 10 mm이며,
상기 스크루 축의 상기 외층의 두께는, 0.3 mm ~ 60 mm이고,
상기 배출구는, 상기 혼련 장치에 의해 혼련된 상기 조성물에 대해서 탈기를 행하는 탈기 장치의 입구가 접속되는 접속부를 겸하는 것을 특징으로 하는 혼련 장치이다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 혼련실의 내면과 상기 혼련 부재의 최외주부와의 사이에, 간극 거리가 0.5 ~ 4mm인 틈새가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
삭제
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 스크루 축은, 심부와, 해당 심부의 일부의 표면에 마련되며, 비금속으로 구성된 외층을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 스크루 부재는, 심부와, 해당 심부의 표면에 마련되며, 비금속으로 구성된 외층을 가지는 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 혼련실의 내면과 상기 스크루 부재의 최외주부와의 사이에, 간극 거리가 0.5 ~ 4mm인 틈새가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 스크루는, 상기 케이싱에 대해 착탈 가능하게 설치되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 스크루 축의 길이를 L, 상기 스크루 부재의 직경을 D로 했을 때, L／D가 10 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 비금속이 세라믹스인 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 세라믹스가 500gf의 하중에서 측정되는 비커스 경도 Hｖ가, 1300 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 혼련 장치에서는, 상기 세라믹스의 열전도율이, 0.01cal／(cm·초·℃) 이상인 것이 바람직하다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법으로서,
본 발명의 혼련 장치를 이용하여, 복수종의 분말 재료를 포함하는 조성물을 혼련하는 것을 특징으로 하는 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법이다.
본 발명에 따르면, 수지 재료를 혼련할 때, 수지 조성물 중에 금속제의 이물이 혼입하는 것을 방지할 수 있는 혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 수지 조성물의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 혼련 장치의 제1 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 혼련 장치의 내부를 나타내는 평면도(일부 단면도)이다.
도 4는 도 2에 나타내는 혼련 장치의 일단측을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 2에 나타내는 혼련 장치의 스크루의 스크루부의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 6은 도 2에 나타내는 혼련 장치의 스크루의 스크루부의 구성예를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 혼련 장치의 제2 실시 형태에서의 내부를 나타내는 평면도(일부 단면도)이다.
이하, 본 발명의 혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법을 첨부 도면에 나타내는 바람직한 실시 형태에 근거하여 상세하게 설명한다.
＜제1 실시 형태＞
도 1은 수지 조성물의 제조 공정을 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 혼련 장치의 제1 실시 형태를 모식적으로 나타내는 사시도, 도 3은 도 2에 나타내는 혼련 장치의 내부를 나타내는 평면도(일부 단면도), 도 4는 도 2에 나타내는 혼련 장치의 일단측을 나타내는 단면도, 도 5 및 도 6은 각각 도 2에 나타내는 혼련 장치의 스크루의 스크루부의 구성예를 나타내는 단면도이다.
이하에서는, 도 2 ~ 도 4 중의 위쪽을「상(上)」, 아래쪽을「하(下)」, 왼쪽을「좌(左, 상류)」, 오른쪽을「우(右, 하류)」로서 설명을 행한다.
도 2에 나타내는 혼련 장치(1)는, 성형체(압분체(壓粉體))인 수지 조성물을 제조할 때의 혼련 공정에서 사용되는 장치이다. 이 혼련 장치(1)의 설명에 앞서, 우선은, 원재료로부터 반도체 칩(반도체 소자)의 피복(씰링)용의 수지 조성물을 제조할 때까지의 제조 공정의 전체를 설명한다.
우선, 수지 조성물의 원재료인 각 재료를 준비한다.
원재료는, 수지와, 경화제와, 충전재(무기 충전재, 무기 입자)를 가지며, 게다가 필요에 따라서, 경화 촉진제와, 커플링제 등을 가지고 있다. 수지로서는, 에폭시 수지가 바람직하다.
에폭시 수지로서는, 예를 들면, 크레졸 노볼락(kresol novolac)형, 비페닐(biphenyl)형, 디시클로펜타디엔(dicyclopentadiene)형, 트리페놀메탄(triphenolmethane)형, 다방향족환(多芳香族環)형 등을 들 수 있다.
경화제로서는, 예를 들면, 페놀 노볼락(phenol novolac)형, 페놀 아랄킬(phenol aralkyl)형, 트리페놀메탄(triphenolmethane)형, 다방향족환(多芳香族環)형 등을 들 수 있다.
충전재(무기 충전재)로서는, 예를 들면, 용융 실리카(파쇄(破碎) 모양, 구(球) 모양), 결정 실리카 등의 실리카나, 알루미나 등을 들 수 있다.
경화 촉진제로서는, 예를 들면, 인 화합물, 아민 화합물 등을 들 수 있다.
커플링제로서는, 예를 들면, 실란(silane) 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 원재료는, 상기 재료 중 소정의 재료가 생략되어 있어도 좋고, 또, 상기 이외의 재료를 포함하고 있어도 괜찮다. 다른 재료로서는, 예를 들면, 착색제, 이형제, 저응력제, 난연제 등을 들 수 있다.
난연제로서는, 예를 들면, 브롬화에폭시 수지, 산화 안티몬(antimon), 논할로(non-halo)·논안티몬(non-antimon)계 등을 들 수 있다. 논할로·논안티몬계의 난연제로서는, 예를 들면, 유기인(有機燐), 금속 수화물, 질소 함유 수지 등을 들 수 있다.
(미분쇄)
도 1에 나타내는 바와 같이, 원재료 중의 소정의 재료에 대해서는, 우선, 분쇄 장치에 의해, 소정의 입도 분포가 되도록 분쇄(미분쇄)한다. 이 분쇄하는 원재료로서는, 예를 들면, 수지, 경화제, 경화 촉진제 등의 충전재 이외의 원재료이지만, 충전재의 일부를 더할 수도 있다. 이것에 의해, 수지, 경화제, 경화 촉진제 등의 복수종의 분말 재료를 포함하는 제1 조성물이 얻어진다. 또, 분쇄 장치로서는, 예를 들면, 연속식 회전 볼밀(ball-mill) 등을 이용할 수 있다.
(표면 처리)
원재료 중의 소정의 재료, 예를 들면, 충전재의 전부 또는 일부(잔부)에 대해서는, 표면 처리를 실시할 수 있다. 이 표면 처리로서는, 예를 들면, 충전재의 표면에 커플링제 등을 부착시킨다. 이것에 의해, 충전재의 분말 재료를 포함하는 제2 조성물이 얻어진다. 또한, 상기 미분쇄와 표면 처리는, 동시에 행해도 좋고, 또, 어느 일방을 먼저 행해도 괜찮다.
(혼합)
다음에, 혼합 장치에 의해, 상기 미분쇄 공정에서 얻어진 제1 조성물 및 상기 표면 처리 공정에서 얻어진 제2 조성물, 즉, 비중이 다른 복수종의 분말 재료를 포함하는 수지 조성물(조성물)을 완전하게 혼합한다. 이 혼합 장치로서는, 예를 들면, 회전 날개를 가지는 고속 혼합 장치나 용기 회전식 혼합기 등을 이용할 수 있다.
(혼련)
다음에, 혼련 장치(1)에 의해, 상기 혼합된 수지 조성물을 혼련한다. 또한, 혼련 장치(1)에 대해서는, 후에 상술한다.
(탈기)
다음에, 탈기 장치에 의해, 상기 혼련된 수지 조성물에 대해 탈기를 행한다.
(시트화)
다음에, 시트화 장치에 의해, 상기 탈기한 덩어리 모양의 수지 조성물을 시트 모양으로 성형하여, 시트 모양의 수지 조성물을 얻는다. 이 시트화 장치로서는, 예를 들면, 시팅 롤(sheeting roll) 등을 이용할 수 있다.
(냉각)
다음에, 냉각 장치에 의해, 상기 시트 모양의 수지 조성물을 냉각한다. 이것에 의해, 수지 조성물의 분쇄를 용이하고 또한 확실히 행할 수 있다.
(분쇄)
다음에, 분쇄 장치에 의해, 시트 모양의 수지 조성물을 소정의 입도 분포가 되도록 분쇄하여, 분말 모양의 수지 조성물을 얻는다. 이 분쇄 장치로서는, 예를 들면, 해머 밀, 맷돌식 마쇄기(磨碎機), 롤 크러셔(roll crusher) 등을 이용할 수 있다.
또한, 과립 모양 또는 분말 모양의 수지 조성물을 얻는 방법으로서는, 상기의 시트화, 냉각, 분쇄 공정을 거치지 않고, 예를 들면, 혼련 장치의 출구에 소경(小徑)을 가지는 다이스(dies)를 설치하여, 다이스로부터 토출되는 용융 상태의 수지 조성물을, 커터 등으로 소정의 길이로 절단하는 것에 의해서 과립 모양의 수지 조성물을 얻는 핫 컷(hot-cut)법을 이용할 수도 있다. 이 경우, 핫 컷법에 의해 과립 모양의 수지 조성물을 얻은 후, 수지 조성물의 온도가 너무 낮아지기 전에 탈기를 행하는 것이 바람직하다.
(태블릿화)
다음에, 성형체 제조 장치(타정 장치)에 의해, 상기 분말 모양의 수지 조성물을 압축 성형하여, 성형체인 수지 조성물을 얻을 수 있다.
이 수지 조성물은, 예를 들면, 반도체 칩(반도체 소자)의 피복(씰링) 등에 이용된다. 즉, 수지 조성물을, 예를 들면, 트랜스퍼 성형 등에 의해 성형하고, 씰링재로서 반도체 칩을 피복하여, 반도체 패키지를 제조한다.
또한, 상기 태블릿화의 공정을 생략하고, 분말 모양의 수지 조성물을 완성체로 해도 좋다. 이 경우는, 예를 들면, 압축 성형, 사출 성형 등에 의해, 씰링재를 성형할 수 있다.
다음에, 혼련 장치(1)에 대해서 설명한다.
도 2 ~ 도 6에 나타내는 바와 같이, 혼련 장치(1)는, 복수종의 분말 재료를 포함하는 수지 조성물(조성물)을 혼련하는 2축형 혼련 압출기이며, 케이싱(2)과, 케이싱(2) 내에 회전 가능하게 설치된 길이가 긴 모양의 1 쌍의 스크루(4a, 4b)를 구비하고 있다. 스크루(4a)와 스크루(4b)는, 수평으로, 또한 서로 평행이 되도록 병설(竝設)되어 있다.
케이싱(2)은, 연직 방향 상측에 위치하는 상측 부재(21)와, 연직 방향 하측에 위치하는 하측 부재(22)를 착탈 가능하게 연결한 것이다. 이 케이싱(2)은, 케이싱 본체(20)와, 케이싱 본체(20) 내에 설치되며, 수지 조성물을 혼련하는 혼련실(30)을 구분 형성하는 케이스(3)를 가지고 있다.
케이스(3)는, 양단이 닫힌 통 모양을 이루고 있으며, 그 케이스(3)의 좌측(상류측)의 단부의 연직 방향 상측에는, 수지 조성물이 공급되는 공급구(31)가 형성되어 있다. 공급구(31)로부터 혼련실(30) 내로 공급된 수지 조성물은, 혼련실(30) 내에서 혼련된다. 또, 케이스(3)의 우측(하류측)의 단부의 연직 방향 하측에는, 혼련된 수지 조성물이 배출되는 배출구(32)가 형성되어 있다. 또한, 배출구(32)에는, 예를 들면, 혼련된 수지 조성물에 대해 탈기를 행하는 탈기 장치(100)의 입구가 접속되어 있어도 괜찮다.
케이싱 본체(20)의 구성 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스테인리스강 등과 같은 각종 금속 재료를 들 수 있다.
또, 케이스(3)는, 세라믹스로 구성되어 있다. 세라믹스로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 알루미나, 실리카, 티타니아(titania), 지르코니아(zirconia), 이트리아(yttria), 인산 칼슘 등의 산화물 세라믹스, 질화 규소, 질화 알루미늄, 질화 티탄, 질화 붕소 등의 질화물 세라믹스, 텅스텐 카바이드 등의 탄화물계 세라믹스, 혹은, 이들 중의 2 이상을 임의로 조합한 복합 세라믹스를 들 수 있다. 이 중에서도 특히, 산화물계 세라믹스를 포함하는 것인 것이 바람직하다.
이것에 의해(후술하는 각 스크루(4a, 4b)의 외층(45)도 세라믹스로 구성되어 있음), 혼련할 때, 수지 조성물 중에 금속제의 이물(금속 이물)이 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있어, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩을 씰링했을 때, 쇼트 등의 발생을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 혼련 장치(1)에 의한 혼련 후의 수지 조성물 중의 금속의 함유율 증가량(혼련에 의한 금속의 함유율의 증가량)을 1.0 wtppm 이하, 특히, 0.1 wtppm 이하, 심지어는 0 wtppm 로 할 수 있다.
또, 케이스(3)를 구성하는 세라믹스로서 산화물계 세라믹스, 특히, 절연성이 높고, 내마모성이 좋은 알루미나를 이용하는 것에 의해, 혼련물과의 마찰에 의해 케이스(3)가 마모하여, 수지 조성물 중에 마모물이 혼입했다고 해도, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩을 씰링했을 때, 쇼트 등의 발생을 방지할 수 있다.
또, 케이스(3)를 구성하는 세라믹스는, 500gf의 하중에서 측정되는 비커스 경도 Hｖ가 1300 이상인 것이 바람직하며, 1500 ~ 1700 정도인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 혼련 중에, 케이스(3)를 구성하고 있는 재료(세라믹스)의 분체(紛體, 이물)가 수지 조성물 중에 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있다. 또, 혼련물과의 마찰에 의해 케이스(3)가 마모하여, 수지 조성물 중에 마모물이 혼입했다고 해도, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩을 씰링했을 때, 쇼트 등의 발생을 방지할 수 있다.
또, 케이스(3)를 구성하는 세라믹스는, 열전도율이 0.01cal／(cm·초·℃) 이상인 것이 바람직하며, 0.04 ~ 0.08cal／(cm·초·℃) 정도인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 후술의 온도 조절 수단으로부터의 열을 확실히 혼련물에 가하거나, 또는 흡수함으로써 혼련을 보다 안정하여 행할 수 있다.
또, 케이스(3)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.2 ~ 20mm 정도인 것이 바람직하며, 0.3 ~ 10mm 정도인 것이 보다 바람직하다. 케이스(3)의 두께가 이와 같은 수치 범위로 설정되어 있는 것에 의해, 케이스(3)의 파손이 없고, 금속 보다도 열전도율이 낮은 세라믹스로도 케이스(3)의 외부(케이싱 본체(20) 내)의 온도 조절 수단으로부터의 열을 확실히 혼련물에 가할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 케이스(3)의 전체가 세라믹스로 구성되어 있지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면, 케이스(3) 중, 그 내면만이 세라믹스로 구성되어 있어도 괜찮다. 즉, 혼련실(30)의 적어도 내면이 세라믹스로 구성되어 있으면 좋다. 또한, 케이스(3) 중 내면만을 세라믹스로 구성하는 경우, 그 세라믹스의 층의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.2 ~ 20mm 정도인 것이 바람직하며, 0. 3 ~ 10mm 정도인 것이 보다 바람직하다.
또, 케이싱(2) 내의 케이스(3, 혼련실(30))의 외측에는, 각 스크루(4a, 4b)를 각각 회전 가능하게 지지하는 베어링(61)이, 그 케이싱(2)에 대해서 착탈 가능하게 설치되어 있다. 이 경우, 베어링(61)은, 합계로 4개이며, 각 스크루(4a, 4b)의 양단부에 대응하는 위치에 각각 배치되어 있다. 이것에 의해, 각 스크루(4a, 4b)는, 각각, 케이싱(2)에 대해, 베어링(61) 마다 착탈할 수 있다.
또, 케이스(3)의 각 스크루(4a, 4b)에 접촉하는 부위에는, 각각, 케이스(3)와 각 스크루(4a, 4b)와의 사이를 씰링하는 씰링 부재(33)가 마련되어 있다. 이 씰링 부재(33)는, 비금속(예를 들면, 탄성체 등)으로 구성되어 있다.
또, 케이싱(2) 내의 혼련실(30, 케이스(3))의 외측에는, 그 혼련실(30) 내의 수지 조성물을 혼련할 때, 수지 조성물을 가열·냉각하는 온도 조절 수단이 마련되어 있다. 또한, 온도 제어되는 범위는 분할되어 있어도 괜찮다. 또, 온도 조절 매체로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 물, 기름, 무기계 브라인(brine) 액, 유기계 브라인 액 등을 들 수 있다.
또, 케이싱(2)의 좌측 단부의 연직 방향 상측에는, 공급구(31)에 연통하는 통 모양의 공급부(5)가 설치되어 있다. 공급부(5)의 상측 단부(상단부)는, 그 내경이 하측으로부터 상측을 향해 점차 증가하는 테이퍼 모양을 이루고 있다.
다음에, 1 쌍의 스크루(4a, 4b)에 대해서 설명하지만, 스크루(4a)와 스크루(4b)의 구성은, 거의 동일하기 때문에, 이하, 스크루(4a)에 대해서 대표적으로 설명한다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 스크루(4a)는, 스크루 축(41)과, 스크루 축(41)의 외주에 마련된 스크루 부재(42), 스크루 부재(42)와 역방향의 스크루 부재(42a) 및 혼련 부재(43)를 가지고 있다. 혼련 부재(43)는, 예를 들면, 패들(paddle) 등으로 구성할 수 있다. 또, 스크루 부재(42, 42a) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 단일의 부재로 구성되어 있어도 좋고, 또, 복수의 부재로 구성되어 있어도 괜찮다. 또, 스크루 부재(42, 42a) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 스크루 축(41)에 대해서 고정되어 있어도 좋고, 또, 착탈 가능해도 괜찮다.
또, 혼련 부재(43)는, 스크루 부재(42)의 우측(하류측)에 설치되며, 스크루 부재(42a)는, 혼련 부재(43)의 우측에 설치되어 있다. 또한, 혼련 부재(43)를 마련하는 것에 의해, 혼련도를 더 높일 수 있다.
또, 스크루 부재(42, 42a) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 혼련실(30) 내에 배치되어 있다.
또, 스크루 부재(42, 42a)의 형상은, 각각, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 1조, 2조 또는 3조 이상으로 형성되어 있어도 괜찮다. 또한, 스크루 부재(42)와, 스크루 부재(42a)에서는, 예를 들면 방향이 다를 뿐 구조는 유사하므로, 이하에서는, 대표적으로 스크루 부재(42)에 대해서 설명한다.
또, 스크루(4a)의 양단부는, 각각, 베어링(61)에 삽입되어 있다. 이 경우, 스크루(4a)의 후술하는 외층(45)이 마련되어 있는 부위는 아니고, 심부(411)가 노출하고 있는 부위가 베어링(61)에 삽입되어, 지지되어 있으므로, 스크루(4a)의 그 지지되어 있는 부위의 파손을 방지할 수 있다.
또, 스크루(4a)의 일방(좌측)의 단부측에는, 도시하지 않은 모터가 접속되어 있다. 이것에 의해, 스크루(4a)는, 모터의 구동력으로 회전할 수 있다. 또한, 스크루(4a)의 일방의 단부는, 예를 들면, 커플링 등의 연결 부재(62)에 의해, 모터측의 회전축에 착탈 가능하게 연결되어 있다.
이 스크루(4a, 4b)가 회전하는 것에 의해, 혼련실(30) 내의 수지 조성물은, 스크루 부재(42)나 혼련 부재(43)에 의해서, 혼련되면서, 배출구(32)로 향하여 이송된다. 또한, 스크루(4a)와 스크루(4b)의 회전 방향은, 서로 달라도 좋고, 또, 동일해도 좋지만, 동일한 것이 바람직하다. 스크루(4a)와 스크루(4b)가 동일 방향으로 회전하는 것에 의해, 혼련 중에 각 스크루(4a, 4b)에 부착한 수지 조성물이 제거되어, 배출구(32)로 향하여 이송된다.
또, 도 3 ~ 도 6에 나타내는 바와 같이, 스크루(4a)의 스크루 축(41), 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 심부(411, 421, 431)와, 그 심부(411, 421, 431)의 표면(외면)에 마련된 외층(45)을 가지고 있다.
이 경우, 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)에서는, 각각, 심부(421, 431)의 표면의 전체에 외층(45)이 마련되어 있다.
또, 스크루 부재(42)의 심부(421)의 형상은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 스크루 부재(42)에 대응한 형상(스크루 부재(42)와 거의 상사형)을 이루고 있는 경우나, 도 6에 나타내는 바와 같이, 외표면이 평탄한 통 모양을 이루고 있는 경우 등을 들 수 있다. 또한, 혼련 부재(43)의 심부(431)의 형상에 대해서도 마찬가지이다.
또, 스크루 축(41)에서는, 심부(411)의 일부의 표면에 외층(45)이 마련되어 있다. 이 경우, 외층(45)은, 심부(411) 중, 케이스(3)와 스크루(4a)와의 사이를 씰링하는 씰링 부재(33)의 근방에 마련되어 있다.
각 심부(411, 421, 431)의 구성 재료로서는, 각각, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 스테인리스강 등과 같은 각종 금속 재료를 들 수 있다.
또, 스크루 축(41), 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)의 각 외층(45)은, 각각, 비금속으로 구성되어 있다. 비금속으로서는 세라믹스나 수지 재료 등이 바람직하며, 특히 세라믹스가 바람직하다. 그 세라믹스로서는, 전술한 케이스(3)와 동일한 것을 들 수 있다. 또한, 외층(45)과 케이스(3)에서, 동일한 조성의 세라믹스를 이용해도 좋고, 또, 다른 조성의 세라믹스를 이용해도 괜찮다.
또, 외층(45)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 0.2mm 이상인 것이 바람직하며, 0.3 ~ 60mm 정도인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 각 스크루(4a, 4b)에 외층(45)을 마련하는 것에 의해, 혼련할 때, 수지 조성물 중에 금속제의 이물이 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있어, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩을 씰링했을 때, 쇼트 등의 발생을 방지할 수 있다.
즉, 스크루 축(41)에 대해서는, 그 스크루 축(41)을 심부(411)와 외층(45)으로 구성하는 것에 의해, 만일 스크루 축(41)의 외층(45)과 씰링 부재(33)와의 사이에 수지 조성물이 침입해 마찰이 생겼다고 해도, 심부(411)의 구성 재료가 수지 조성물 중에 혼입하지는 않는다.
또한, 본 실시 형태에서는, 스크루(4a)의 일부, 즉, 스크루 축(41), 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 그 일부가 비금속으로 구성되어 있지만, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면, 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)는, 각각, 그 전체를 비금속으로 구성해도 괜찮다.
또, 혼련실(30)의 내면과 스크루 부재(42)의 최외주부의 사이와, 혼련실(30)의 내면과 혼련 부재(43)의 최외주부와의 사이에는, 각각, 틈새가 형성되어 있다. 이것에 의해, 스크루(4a)가 회전했을 때, 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)가 혼련실(30)의 내면을 스치고 지나가 스크루 부재(42), 혼련 부재(43), 케이스(3)를 구성하고 있는 재료(비금속)의 분체(이물)가 수지 조성물 중에 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있다.
상기 틈새의 크기, 즉, 혼련실(30)의 내면과 스크루 부재(42)의 최외주부와의 사이의 간극 거리, 혼련실(30)의 내면과 혼련 부재(43)의 최외주부와의 사이의 간극 거리는, 각각, 0.5 ~ 4mm 정도인 것이 바람직하며, 2 ~ 3mm 정도인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 확실히 혼련하면서, 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)가 혼련실(30)의 내면을 스치고 지나가 버리는 것을 방지할 수 있다.
또, 스크루(4a)의 스크루 축(41)의 길이를 L, 스크루 부재(42)의 직경을 D로 했을 때, L／D는, 10 이하인 것이 바람직하며, 7 ~ 9 정도인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해, 스크루(4a)의 휨량을 비교적 작게 할 수 있어, 스크루(4a)가 회전했을 때, 스크루 부재(42) 및 혼련 부재(43)가 혼련실(30)의 내면을 스치고 지나가 스크루 부재(42), 혼련 부재(43), 케이스(3)를 구성하고 있는 재료의 분체가 수지 조성물 중에 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있다.
다음에, 혼련 공정과, 그 혼련 공정에서의 혼련 장치(1)의 작용을 설명한다.
(혼련 공정)
이 혼련 공정에서는, 혼련 장치(1)를 작동시켜, 복수종의 분말 재료를 포함하는 수지 조성물을 공급부(5)에 투입한다. 이것에 의해, 수지 조성물은, 공급구(31)로부터 혼련실(30) 내로 공급된다.
혼련실(30)에서는, 회전하고 있는 각 스크루(4a, 4b)의 각 스크루 부재(42) 및 각 혼련 부재(43)에 의해, 수지 조성물은, 혼련되면서, 배출구(32)로 향하여 이송된다. 그리고, 혼련된 수지 조성물은, 배출구(32)로부터 배출된다.
또, 혼련 장치(1)를 청소할 때는, 우선, 케이싱(2)의 하측 부재(22)로부터 상측 부재(21)를 떼어낸다. 또, 각 스크루(4a, 4b)의 일방의 단부에서, 각각, 연결 부재(62)를 떼어 내어, 각 스크루(4a, 4b)와 모터측의 회전축과의 연결을 해제한다.
다음에, 케이싱(2)으로부터 각 스크루(4a, 4b)를 각각 베어링(61) 마다 떼어 내어, 청소를 행한다.
이상 설명한 바와 같이, 이 혼련 장치(1)에 의하면, 혼련 공정에서 수지 조성물 중에 금속제의 이물(금속 이물)이 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있어, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 칩을 씰링했을 때, 쇼트 등의 발생을 방지할 수 있다.
＜제2 실시 형태＞
도 7은, 본 발명의 혼련 장치의 제2 실시 형태에서의 내부를 나타내는 평면도(일부 단면도)이다. 또한, 이하에서는, 도 7 중의 위쪽을「상(上)」, 아래쪽을「하(下)」, 왼쪽을「좌(左, 상류)」, 오른족을「우(右, 하류)」로서 설명을 행한다.
이하, 제2 실시 형태에 대해서, 전술한 제1 실시 형태와의 차이점을 중심으로 설명하며, 동일한 사항에 대해서는, 그 설명을 생략한다.
도 7에 나타내는 바와 같이, 제2 실시 형태의 혼련 장치(1)에서는, 혼련 부재(43)가 생략되어 있다. 즉, 제1 실시 형태에서의 혼련 부재(43)의 위치에는, 스크루 부재(42)의 일부가 배치되어 있다.
이 혼련 장치(1)에 의하면, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
이상, 본 발명의 혼련 장치 및 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법을, 도시한 실시 형태에 근거하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 각 부의 구성은, 동일한 기능을 가지는 임의의 구성의 것으로 치환할 수 있다. 또, 본 발명에, 다른 임의의 구성물이나, 공정이 부가되어 있어도 괜찮다.
또, 본 발명은, 상기 각 실시 형태 중의, 임의의 2 이상의 구성(특징)을 조합한 것이라도 괜찮다.
또, 상기 실시 형태에서는, 스크루의 수는, 2개이지만, 본 발명에서는, 이것에 한정하지 않고, 스크루의 수는, 1개라도 좋고, 또, 3개 이상이라도 괜찮다.
또, 상기 실시 형태에서는, 혼련실의 내면 및 스크루의 혼련실 내에 위치하는 부위의 내면이 각각 세라믹스로 구성되어 있지만, 본 발명에서는, 이것에 한정하지 않고, 예를 들면, 혼련실의 내면과, 스크루의 혼련실 내에 위치하는 부위의 내면 중 어느 일방이 세라믹스로 구성되어 있어도 괜찮다.
[산업상의 이용 가능성 ]
본 발명에 의하면, 조성물을 혼련할 때, 그 조성물 중에 금속제의 이물(금속 이물)이 혼입해 버리는 것을 방지할 수 있어, 제조된 수지 조성물을 이용하여 반도체 소자를 씰링했을 때, 쇼트 등의 발생을 방지할 수 있다. 따라서 산업상의 이용 가능성을 가진다.

Claims (13)

  1. 복수종의 분말 재료를 포함하는 조성물을 혼련하는 혼련 장치로서,
    상기 조성물이 공급되는 공급구와, 공급된 상기 조성물을 혼련하는 혼련실과, 혼련된 상기 조성물이 배출되는 배출구를 가지는 케이싱과,
    상기 케이싱 내에 회전 가능하게 설치되며, 심부와, 상기 심부의 일부의 표면에 마련된 외층을 가지는 스크루(screw) 축과, 상기 스크루 축의 상기 심부 상에 마련되고, 상기 혼련실 내에 배치된 스크루 부재를 가지며, 상기 혼련실 내의 상기 조성물을 혼련하는 적어도 하나의 스크루를 구비하며,
    상기 스크루 축의 상기 심부는, 금속부재로 구성되어 있으며,
    상기 혼련실 내에 위치하는 상기 스크루 부재의 적어도 표면과, 상기 혼련실의 적어도 내면과, 상기 스크루 축의 상기 외층은, 비금속으로 구성되어 있고,
    상기 비금속으로 구성된 상기 혼련실의 내면의 두께는, 0.3 mm ~ 10 mm이며,
    상기 스크루 축의 상기 외층의 두께는, 0.3 mm ~ 60 mm이고,
    상기 배출구는, 상기 혼련 장치에 의해 혼련된 상기 조성물에 대해서 탈기를 행하는 탈기 장치의 입구가 접속되는 접속부를 겸하는 것을 특징으로 하는 혼련 장치.
  2. 복수종의 분말 재료를 포함하는 조성물을 혼련하는 혼련 장치로서,
    상기 조성물이 공급되는 공급구와, 공급된 상기 조성물을 혼련하는 혼련실과, 혼련된 상기 조성물이 배출되는 배출구를 가지는 케이싱과,
    상기 케이싱 내에 회전 가능하게 설치되며, 심부와, 상기 심부의 일부의 표면에 마련된 외층을 가지는 스크루 축과, 상기 스크루 축의 상기 심부 상에 마련되고, 상기 혼련실 내에 배치된 스크루 부재 및 혼련 부재를 가지며, 상기 혼련실 내의 상기 조성물을 혼련하는 적어도 하나의 스크루를 구비하며,
    상기 스크루 축의 상기 심부는, 금속부재로 구성되어 있으며,
    상기 혼련실 내에 위치하는 상기 스크루 부재 및 상기 혼련 부재의 적어도 표면과, 상기 스크루 축의 상기 외층은, 비금속으로 구성되어 있고,
    상기 비금속으로 구성된 상기 혼련실의 내면의 두께는, 0.3 mm ~ 10 mm이며,
    상기 스크루 축의 상기 외층의 두께는, 0.3 mm ~ 60 mm이고,
    상기 배출구는, 상기 혼련 장치에 의해 혼련된 상기 조성물에 대해서 탈기를 행하는 탈기 장치의 입구가 접속되는 접속부를 겸하는 것을 특징으로 하는 혼련 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 혼련실의 내면과 상기 혼련 부재의 최외주부와의 사이에, 간극 거리가 0.5 ~ 4mm인 틈새가 형성되어 있는 혼련 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 혼련 부재는, 심부(芯部)와, 해당 심부의 표면에 마련되며, 비금속으로 구성된 외층을 가지는 혼련 장치.
  5. 삭제
  6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 스크루 부재는, 심부와, 해당 심부의 표면에 마련되며, 비금속으로 구성된 외층을 가지는 혼련 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 혼련실의 내면과 상기 스크루 부재의 최외주부와의 사이에, 간극 거리가 0.5 ~ 4mm인 틈새가 형성되어 있는 혼련 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 스크루는, 상기 케이싱에 대해 착탈 가능하게 설치되어 있는 혼련 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 스크루 축의 길이를 L, 상기 스크루 부재의 직경을 D로 했을 때, L／D가 10 이하인 혼련 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 있어서,
    상기 비금속이 세라믹스인 혼련 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 세라믹스가 500gf의 하중에서 측정되는 비커스 경도 Hｖ가, 1300 이상인 혼련 장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 세라믹스의 열전도율이, 0.01cal／(cm·초·℃) 이상인 혼련 장치.
  13. 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법으로서,
    청구항 1 내지 4 중 어느 하나에 기재된 혼련 장치를 이용하여, 복수종의 분말 재료를 포함하는 조성물을 혼련하는 것을 특징으로 하는 반도체 씰링용 수지 조성물의 제조 방법.
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