WO2020129885A1 - 半導体封止用成形材料、半導体封止用成形材料の製造方法及びそれを用いた半導体装置 - Google Patents

半導体封止用成形材料、半導体封止用成形材料の製造方法及びそれを用いた半導体装置 Download PDF

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rolling
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cooling
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功雅 今野
前田　剛
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京セラ株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a semiconductor encapsulating molding material, a method for manufacturing the same, and a semiconductor device using the semiconductor encapsulating molding material.
  • the molding material for semiconductor encapsulation is a thermosetting resin such as an epoxy resin which is excellent in electrical characteristics, heat resistance, mass productivity, etc., and its curing agent, catalyst, release agent, flame retardant, coloring agent, and other additives. And an inorganic filler.
  • a method for producing the same after kneading by kneading with a roll, a single-screw extruder, a combination of a single-screw extruder and a roll, or a twin-screw extruder after mixing and mixing predetermined amounts of components constituting the resin composition.
  • the product is rolled into a sheet, cooled, crushed using an impact crusher, and processed into a powdery or tablet form as required.
  • Patent Document 1 discloses a method for grinding a molded package to reduce the thickness of the package.
  • Patent Document 2 discloses a sealing technique capable of forming a package with a narrow gap structure in which the resin thickness on the chip is thin, with good yield without causing defects such as wire flow or defective filling.
  • the present disclosure has been made in view of the above circumstances.
  • a molding material for semiconductor encapsulation a method of manufacturing the same, and a method for manufacturing the same, which can make the appearance and reliability of a semiconductor device excellent even if the resin thickness on the chip of the semiconductor package is reduced to 100 ⁇ m or less. It is to provide a semiconductor device using a molding material for sealing.
  • a molding compound for semiconductor encapsulation having a content of aggregates and/or gel-like substances with a size of more than 100 ⁇ m of a specific value or less has the above-mentioned characteristics.
  • the present disclosure has been completed and the present disclosure has been completed.
  • a semiconductor encapsulating molding material having a content of aggregates and/or gel-like substances having a size of more than 100 ⁇ m of 50 ppm or less.
  • a mixing step of mixing raw materials containing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler, a kneading step of kneading the mixture obtained in the mixing step to obtain a kneaded product, and a kneading obtained in the kneading step A rolling step of rolling an article into a sheet-like composition with a rolling roll, a sheet-like composition rolled in the rolling step while being conveyed by a cooling conveyor, a cooling step of cooling in a gas, and a cooling step in the cooling step.
  • a method for producing a molding material for semiconductor encapsulation comprising a pulverizing step of pulverizing a sheet composition with a pulverizer, and further comprising a pulverizing/classifying step of pulverizing/classifying an object to be pulverized to a particle size of 100 ⁇ m or less.
  • a mixing step of mixing raw materials containing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler, a kneading step of kneading the mixture obtained in the mixing step to obtain a kneaded product, and a kneading obtained in the kneading step A first rolling step of rolling an article into a sheet composition with a rolling roll, and a first cooling step of cooling the sheet composition rolled in the first rolling step in a gas while being conveyed by a cooling conveyor.
  • Step a first crushing step of crushing the sheet-shaped composition cooled in the first cooling step with a crusher, and the crushed product obtained in the first crushing step is crushed and classified to a particle size of 100 ⁇ m or less.
  • a crushing/classifying step a second rolling step of rolling the crushed material obtained in the crushing/classifying step into a sheet with a rolling roll, and a cooling conveyor for the sheet-shaped composition rolled in the second rolling step.
  • the above [1] having a second cooling step of cooling in a gas while being transported by the above, and a second crushing step of crushing the sheet composition cooled in the second cooling step with a crusher.
  • the manufacturing method of the molding material for semiconductor sealing as described in.
  • a molding material for semiconductor encapsulation which can make the appearance and reliability of a semiconductor device excellent even when the resin thickness on a chip of a semiconductor package is as thin as 100 ⁇ m or less, and manufacturing thereof.
  • a method and a semiconductor device using the molding material for semiconductor encapsulation can be provided.
  • Example 3 is a flowchart for explaining the method for manufacturing the molding compound for semiconductor encapsulation of Example 1.
  • 5 is a flowchart for explaining a method for manufacturing a molding compound for semiconductor encapsulation of Example 2.
  • the semiconductor encapsulating molding material of the present disclosure (hereinafter, also simply referred to as encapsulating molding material) has a content of aggregates and/or gel substances having a size of more than 100 ⁇ m of 50 ppm or less.
  • the resin thickness on the chip of the semiconductor package is 100 ⁇ m or less for the above sealing.
  • the content of the aggregate and/or gel-like substance having a size of more than 100 ⁇ m contained in the molding material for sealing may be 30 ppm or less, 10 ppm or less, and 0 ppm.
  • the aggregates and gel-like substances having a size of more than 100 ⁇ m include aggregates and gel-like substances of inorganic fillers, aggregates and gel-like substances of inorganic fillers and silane coupling agents, heat Examples include a reaction cured product of a curable resin.
  • the content of the aggregate and/or gel-like substance having a size of more than 100 ⁇ m contained in the molding material for sealing is, for example, 150 g of a sample is weighed and dispersed in 200 cc of acetone, and the mixture is stirred for 30 minutes and then nominally. It can be determined by filtering using a sieve with a mesh size of 106 ⁇ m, and measuring the weight of the residue of agglomerates and gel-like substances larger than 106 ⁇ m in size.
  • the molding material for semiconductor encapsulation of the present disclosure includes an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler.
  • the epoxy resin, the curing agent and the inorganic filler are not particularly limited as long as they are usually used in epoxy resin molding materials for semiconductor encapsulation.
  • the epoxy resin used in the present disclosure is not particularly limited as long as it is commonly used for epoxy resin molding materials for semiconductor encapsulation, and examples thereof include phenol novolac type epoxy resin and orthocresol novolac type epoxy resin.
  • phenols such as cresol, xylenol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F and/or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol, dihydroxynaphthalene and formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, benzaldehyde, salicylaldehyde Epoxidized novolak resin obtained by condensation or co-condensation with a compound having an aldehyde group such as bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, diglycidyl such as alkyl-substituted or unsubstituted biphenol Glycidyl ether type epoxy resin such as ether, stilbene type epoxy resin, hydro
  • the curing agent used in the present disclosure is not particularly limited as long as it is commonly used in epoxy resin molding materials for semiconductor encapsulation, and examples thereof include phenol, cresol, resorcin, catechol, bisphenol A, bisphenol F and phenyl.
  • Resins obtained by condensing or co-condensing phenols such as phenol and aminophenol and/or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene with a compound having an aldehyde group such as formaldehyde under an acidic catalyst
  • phenols such as phenol and aminophenol and/or naphthols such as ⁇ -naphthol, ⁇ -naphthol and dihydroxynaphthalene
  • aldehyde group such as formaldehyde under an acidic catalyst
  • aralkyl type phenol resins such as phenol/aralkyl resins and naphthol/aralkyl resins which are synthesized from phenols and/or naphthols and dimethoxyparaxylene or bis(methoxymethyl)biphenyl. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the inorganic filler used in the present disclosure is blended in a molding material for sealing in order to reduce hygroscopicity, reduction in linear expansion coefficient, thermal conductivity and strength, and examples thereof include fused silica, crystalline silica, and alumina.
  • examples of the flame-retardant inorganic filler include aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc borate, zinc molybdate, and the like. These inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more. Of these, fused silica may be used from the viewpoint of reducing the linear expansion coefficient, and alumina may be used from the viewpoint of high thermal conductivity. Further, the shape of the inorganic filler may be spherical from the viewpoint of improving fluidity at the time of molding and mold durability.
  • the average particle size of the inorganic filler may be 2 to 25 ⁇ m or 3 to 15 ⁇ m from the viewpoint of fluidity and moldability during molding.
  • the average particle size of the inorganic filler can be obtained, for example, by a laser diffraction particle size distribution measuring device.
  • the average particle size is the particle size (d50) at which the cumulative volume becomes 50% in the particle size distribution measured by the same device.
  • the compounding amount of the inorganic filler in the molding compound for semiconductor encapsulation may be in the range of 70 to 97 mass %, 80 to 95 mass %, or 88 to 92 mass %. .. When it is 70 mass% or more, the reflow resistance is improved, and when it is 97 mass% or less, the fluidity is improved.
  • the semiconductor encapsulating molding material of the present disclosure may include a curing accelerator, a silane coupling agent, a carbon black, a release agent such as carnauba wax or low molecular weight polyethylene, and a flexibility of the encapsulating molding material, if necessary. Silicone oil, rubber or the like for holding the oil may be appropriately added.
  • the method for producing a molding compound for semiconductor encapsulation of the first embodiment of the present disclosure includes a mixing step of mixing raw materials including an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler.
  • the method for producing a molding material further comprises a pulverization/classification step of pulverizing/classifying an object to be pulverized to have a particle size of 100 ⁇ m or less.
  • the first embodiment is not particularly limited as long as it has a crushing/classifying step, and the crushing/classifying step may be performed before the mixing step or after the mixing step and before the kneading step. , After the kneading step and before the rolling step, after the rolling step and before the cooling step, after the cooling step and before the crushing step, after the crushing step You can go.
  • the crushing/classifying step may be performed in the same process as the crushing step, or may be performed as a step different from the crushing step.
  • the crushing/classifying step may be carried out after the kneading step from the viewpoint that the content of the aggregate and/or gel-like substance having a size of more than 100 ⁇ m contained in the obtained molding material for semiconductor encapsulation is 50 ppm or less. ..
  • each step will be described in order.
  • the mixing step is a step of mixing raw materials containing an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler, and a conventionally known mixing method can be used.
  • a conventionally known mixing method include, but are not limited to, a blender method, a Henschel method, a pan mill method, a power mill method, and a vertical method.
  • a conventionally known mixer can be used without particular limitation, and examples thereof include a V-type mixer, a Henschel mixer, a rocking mixer, a Nauta mixer, and a super mixer.
  • the kneading step is a step of kneading the mixture obtained in the mixing step to obtain a kneaded product.
  • This kneading step is to knead the above mixture using a conventionally used kneader, and examples of the kneader include conventionally known biaxial kneaders and roll kneaders, and are particularly limited. is not.
  • the twin-screw kneader has a screw shaft that rotates in the same direction and is arranged in parallel in a cylinder in which a material supply port and a material discharge port after kneading are formed. It is kneaded while being sent forward by a screw blade.
  • the roll kneading device has a driving means including a speed reducer and the like, a pair of rolls composed of a first roll and a second roll arranged in parallel at a constant interval, and both ends of the first roll. And a gap adjusting mechanism unit for adjusting the gap between the pair of rolls, the kneading material is supplied between the pair of rolls, and then the pair of rolls are mixed with each other by the driving means. The mixture is kneaded by driving in the direction in which it is caught in between.
  • the kneading temperature may be 70 to 110°C, or 80 to 105°C.
  • the rolling step is a step of rolling the kneaded material obtained in the kneading step into a sheet-like composition with a rolling roll.
  • the thickness of the sheet composition may be 1 mm or more and 5 mm or less, and may be 1 mm or more and 3 mm or less in order to increase the cooling efficiency of the sheet composition.
  • the rolling roll temperature is usually 10 to 60°C, and may be 10 to 50°C.
  • the cooling step is a step in which the sheet-shaped composition obtained in the rolling step is cooled in a gas while being conveyed by a cooling conveyor.
  • the sheet-shaped composition obtained in the rolling step is conveyed by a cooling conveyor and cooled while passing under a low temperature gas atmosphere.
  • the material and shape of the cooling conveyor that conveys the sheet-shaped composition are not particularly limited, but a mesh-shaped cooling conveyor that does not prevent circulation of low-temperature gas may be used. Further, from the viewpoint of cooling efficiency and workability, the cooling conveyor may be covered with a housing or the like.
  • the low-temperature gas includes air, nitrogen gas, carbon dioxide gas, etc., but may be air from the viewpoint of workability.
  • the nitrogen gas can be obtained from liquid nitrogen.
  • Carbon dioxide can be obtained from dry ice or the like.
  • a low-temperature gas may be blown onto the sheet-shaped composition to cool it.
  • the sheet composition may be cooled to 5 to 30°C or 10 to 15°C while being conveyed by a cooling conveyor.
  • the temperature of the gas may be 0 to 15°C or 0 to 10°C.
  • a gas at 0 to 15° C. may be blown directly onto the sheet composition as cold air.
  • the wind speed at the time of blowing cold air may be 1 to 50 m/sec.
  • the gas used at this time may be air.
  • the pulverizing step is a step of pulverizing the sheet-shaped composition cooled in the cooling step with a pulverizer.
  • the sheet-like composition is pulverized into a pulverized product by a pulverizer used in a conventionally known general method for producing a molding material for semiconductor encapsulation.
  • the crusher is not particularly limited as long as it can crush to a size of 5 mm or less, and examples thereof include a cutting mill, a ball mill, a cyclone mill, a hammer mill, a vibration mill, a cutter mill, a grinder mill, Examples include speed mills. Among them, the crusher may be a speed mill.
  • the pulverization by the pulverizer may be carried out in two or more steps, for example, by pulverizing the sheet-like composition relatively coarsely by a coarse pulverizer or the like and then finely pulverizing it by a fine pulverizer to obtain a pulverized product.
  • the crushing in the crushing process may be performed in the air with low temperature and low dew point.
  • the temperature of the air having a low temperature and a low dew point may be 10° C. or lower.
  • the crushed product obtained in the above crushing process may be temporarily stored in a filling tank.
  • the crushing/classifying step is a step of crushing/classifying an object to be crushed into particles having a particle size of 100 ⁇ m or less.
  • the object to be ground is ground to a particle size range of 10 to 40 ⁇ m.
  • the particle size means, for example, a particle size (d50) at which the cumulative volume becomes 50% in the particle size distribution measured by a laser diffraction type particle size distribution measuring device.
  • the object to be crushed is a raw material when the crushing/classifying step is performed before the mixing step, and when the crushing/classifying step is performed after the mixing step and before the kneading step. Is a mixture, and when the crushing/classifying step is performed after the kneading step and before the rolling step, it is the kneading material, and the crushing/classifying step is performed after the rolling step and before the cooling step.
  • a sheet-like composition it is a sheet-like composition when the pulverizing/classifying step is performed after the cooling step and before the pulverizing step, and the pulverizing/classifying step is performed after the pulverizing step. In some cases, it is a crushed product.
  • the crusher the device exemplified in the above (crushing step) can be used.
  • the pulverization in this step may be performed at a low temperature of 10° C. or lower or in a frozen atmosphere.
  • the temperature range may be ⁇ 30 to 10° C., ⁇ 20 to 5° C., or ⁇ 10 to 0° C. Grinding in such a low temperature/freezing atmosphere causes the molding compound for sealing to embrittle at low temperature, which allows easy crushing of fine aggregates or gel-like substances generated during the manufacturing process. To be done. Further, it is also effective for finely pulverizing the rubber-like additive.
  • the cold source for example, a liquefied nitrogen refrigerator is used.
  • the cold source may be a dry dehumidifier using a rotary rotor (low temperature low dew point air generator).
  • the pulverized product obtained by the above pulverization is classified into a pulverized product having a particle size of 100 ⁇ m or less by sieving and air classification.
  • the opening of the sieve used for sieving may be 60 to 100 ⁇ m or 60 to 80 ⁇ m.
  • crushing of the crushed object and classification of the crushed crushed material may be performed at the same time.
  • An example of an apparatus that can perform crushing and classification at the same time is a crusher with a built-in classifier, which includes a crushing unit for crushing an object to be crushed and a classifying unit for classifying the crushed product.
  • the crusher with a built-in classifier is not particularly limited.
  • a refrigerating and grinding apparatus configured to be ground by repeating collision of the object to be ground between these members may be used. ..
  • Such a freeze-grinding device is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 57-60060 and Japanese Patent Laid-Open No. 2017-912.
  • the rotation speed of the crusher with a built-in classifier may be 1000 to 8000 rpm, 2000 to 6000 rpm, or 2000 to 5000 rpm from the viewpoint of efficiently crushing the object to be crushed.
  • the molding compound for semiconductor encapsulation obtained through the above step has a content of aggregates and/or gel substances having a size of more than 100 ⁇ m of 50 ppm or less, may be 30 ppm or less, and may be 10 ppm or less. It may be 0 ppm.
  • a method for producing a molding material for semiconductor encapsulation of a second embodiment of the present disclosure includes a mixing step of mixing raw materials including an epoxy resin, a curing agent and an inorganic filler.
  • the sheet-shaped composition rolled in the first rolling step is conveyed by a cooling conveyor while being cooled in a gas in a first cooling step, and the sheet-shaped composition cooled in the first cooling step is crushed by a crusher.
  • the crushing/classifying step is performed, and the second rolling step, the second rolling step are performed.
  • the cooling step and the second crushing step are performed.
  • the mixing step, kneading step, first rolling step, first cooling step, and first crushing step in the second embodiment are the mixing step, kneading step, rolling step, and cooling step of the first embodiment, respectively. Since it is the same as the crushing step, detailed description is omitted.
  • the crushing/classifying step in the second embodiment is performed after the first crushing step. Thereby, the size of the molding material for semiconductor encapsulation can be processed into a desired size.
  • the pulverized product obtained in the first pulverizing step is pulverized to have a particle size of 100 ⁇ m or less, and then classified to a pulverized product having a particle size of 100 ⁇ m or less. Since the pulverizing method and the classifying method are the same as the pulverizing/classifying step of the first embodiment, detailed description thereof will be omitted.
  • the crushing device and the classifying device the devices exemplified in the section (Crushing/classifying process) of the first embodiment can be used.
  • the second rolling step is a step of rolling the crushed material obtained in the crushing/classifying step into a sheet using a rolling roll, as in the first rolling step.
  • the thickness of the sheet composition may be 1 mm or more and 5 mm or less as in the first rolling step, and may be 1 mm or more and 3 mm or less from the viewpoint of improving cooling efficiency.
  • the rolling roll temperature is usually 10 to 60° C., and may be 10 to 50° C.
  • the second cooling step is a step of cooling the sheet-shaped composition obtained in the second rolling step in a gas while being conveyed by a cooling conveyor in the same manner as in the first cooling step.
  • the second pulverizing step is a step of pulverizing the sheet-shaped composition cooled in the second cooling step with a pulverizer in the same manner as in the first pulverizing step.
  • the crushing device the device exemplified in the section (Crushing step) of the first embodiment can be used.
  • the crushed product obtained in the second crushing step may be subjected to sieve classification and air classification.
  • the molding compound for semiconductor encapsulation obtained through the above step has a content of aggregates and/or gel substances having a size of more than 100 ⁇ m of 50 ppm or less, may be 30 ppm or less, and may be 10 ppm or less. It may be 0 ppm.
  • the molding material for semiconductor encapsulation obtained through the above steps may be stored, for example, in a storage cabinet in a low temperature atmosphere.
  • the temperature of the storage in the low temperature atmosphere may be -5 to 5°C or -5 to 3°C.
  • the powdery granular molding material for semiconductor encapsulation obtained through the above steps is processed into a tablet having an appropriate size and mass for transfer molding using a known tablet molding machine, and a tablet-shaped semiconductor encapsulation material. It may be used as a stop molding material.
  • a semiconductor device of the present disclosure is obtained by encapsulating a semiconductor element with the above-mentioned semiconductor encapsulating molding material. Specifically, active elements such as semiconductor chips, transistors, diodes, thyristors, and passive elements such as capacitors, resistors, and coils are mounted on support members such as lead frames, tape carriers, wiring boards, and silicon wafers. Then, a semiconductor device in which a necessary portion is sealed with the semiconductor sealing molding material of the present disclosure can be given.
  • the method for encapsulating a semiconductor element using the semiconductor encapsulating molding material of the present disclosure is not particularly limited, and examples thereof include a transfer molding method, an injection molding method, and a compression molding method.
  • Example 1 5.64 parts by mass of epoxy resin YL-6121H (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) as a raw material of a molding material for sealing, and phenol resin MEH-7500 (trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.) as a curing agent.
  • epoxy resin YL-6121H trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.
  • phenol resin MEH-7500 trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.
  • spherical silica mixture FB-105FC (trade name, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size: 12 ⁇ m) 89 parts by mass, carnauba wax 0.3 parts by mass, as a curing accelerator 0.1 parts by weight of 2MZ-P (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), 0.4 parts by weight of ⁇ -glycidoxypropyltriethoxysilane as a silane coupling agent, 0.2 parts by weight of carbon black, 1 mm
  • the above raw materials were put into a mixer (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd., product name: FM mixer) and mixed for 3 minutes (mixing step).
  • the mixture obtained in the mixing step is put into a twin-screw kneader (Kurimoto Iron Works Co., Ltd., trade name: KRC-T-2), and kneaded at a kneading temperature of 100° C. and a kneading time of 5 minutes. Done (kneading process).
  • the kneaded product obtained in the kneading process was rolled to a thickness of 1 mm using a press roll having a surface temperature of 15°C to obtain a sheet-shaped composition (rolling process).
  • the sheet-shaped composition obtained in the rolling process was conveyed on a steel belt conveyor and cooled by applying cold air at 15°C or lower (cooling process).
  • the sheet-like composition cooled in the cooling process was put into a speed mill (manufactured by Gohashi Seisakusho Co., Ltd.) and crushed at a temperature of 8°C until a 2 mm mesh pass was reached (crushing process).
  • the pulverized product obtained in the pulverizing step is put into a pulverizer with a built-in classifier (manufactured by Hosokawa Micron Co., Ltd., trade name: Linrex Mill LX), the temperature is 8° C., a pulverizing disk 3000 rpm, a classifying rotor 2300 rpm, and a supply amount 100 kg/
  • the material was pulverized under the condition of time, the pulverized material having a particle size of 100 ⁇ m or less was classified, and only the pulverized material was conveyed to the next step (pulverization/classification step).
  • a crushed product having a particle size of 100 ⁇ m or less obtained in the crushing/classifying process is processed into a cylindrical tablet having a diameter of 14 mm and a height of 20 mm by a high-pressure tableting machine (Kikusui Seisakusho, Ltd., product name: BAPRESS) and transferred.
  • a molding tablet (molding material for sealing) was obtained (tablet molding step).
  • Example 2 5.64 parts by mass of epoxy resin YL-6121H (trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.) is used as a raw material for a molding material for sealing, and phenol resin MEH-7500 (trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.) is used as a curing agent.
  • epoxy resin YL-6121H trade name, manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd.
  • phenol resin MEH-7500 (trade name, manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.) is used as a curing agent.
  • spherical silica mixture FB-105FC (trade name, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd., average particle size: 12 ⁇ m) 89 parts by mass, carnauba wax 0.3 parts by mass, as a curing accelerator 0.1 parts by weight of 2MZ-P (trade name, manufactured by Shikoku Kasei Co., Ltd.), 0.4 parts by weight of ⁇ -glycidoxypropyltriethoxysilane as a silane coupling agent, 0.2 parts by weight of carbon black, 1 mm
  • the mass of the spherical silica having a size of 2 mm or less and the coupling agent, 0.05 parts by mass (content in the molding material for sealing 505 ppm) was prepared and treated by each step shown in FIG. 2 to obtain the molding material for sealing. It was
  • the above raw materials were put into a mixer (manufactured by Nippon Coke Industry Co., Ltd., product name: FM mixer) and mixed for 3 minutes (mixing step).
  • the mixture obtained in the mixing step is put into a twin-screw kneader (Kurimoto Iron Works Co., Ltd., trade name: KRC-T-2), and kneaded at a kneading temperature of 100° C. and a kneading time of 5 minutes. Done (kneading process).
  • the kneaded product obtained in the kneading step was rolled to a thickness of 1 mm using a press roll having a surface temperature of 15°C to obtain a sheet-like composition (first rolling step).
  • the sheet-shaped composition obtained in the first rolling step was conveyed on a steel belt conveyor and cooled by applying cold air at 15°C or lower (first cooling step).
  • the sheet composition cooled in the first cooling step was put into a speed mill (manufactured by Gohashi Seisakusho Co., Ltd.) and pulverized at a temperature of 8° C. until a 2 mm mesh pass was reached (first pulverizing step).
  • the crushed product obtained in the first crushing step is put into a crusher with a built-in classifier (Hosokawa Micron Co., Ltd., trade name: Linrex Mill LX), and at a temperature of 8° C., a crushing disk 3000 rpm, a classifying rotor 2300 rpm, supply
  • the pulverized product was pulverized under the condition of the amount of 100 kg/hour, the pulverized product having a particle size of 100 ⁇ m or less was classified, and only the pulverized product was conveyed to the next process (pulverization/classification process).
  • the pulverized product having a particle size of 100 ⁇ m or less obtained in the pulverization/classification process was rolled to a thickness of 1 mm using a press roll having a surface temperature of 40° C. to obtain a sheet-like composition (second rolling process).
  • the sheet-shaped composition obtained in the second rolling step was conveyed on a steel belt conveyor and cooled by applying cool air of 15°C or lower (second cooling step).
  • the sheet-shaped composition cooled in the second cooling step was put into a speed mill (manufactured by Gohashi Manufacturing Co., Ltd.) and pulverized at a temperature of 8° C. until a 2 mm mesh pass was reached (second pulverization step).
  • the crushed product obtained in the second crushing step was sieved using a sieve having an opening of 0.2 to 2.0 mm (sieving step).
  • Comparative Example 1 The encapsulating molding material of Comparative Example 1 in the same manner as in Example 2 except that the first rolling step, the first cooling step, the first crushing step, and the crushing/classifying step were not performed in Example 2.

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Abstract

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。

Description

半導体封止用成形材料、半導体封止用成形材料の製造方法及びそれを用いた半導体装置
　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 JPOXMLDOC01-appb-T000001

Claims (5)

  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請求項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、を有する請求項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請求項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、請求項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。

     
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