(57)【要約】タブレット成形機のパンチ面への封止用成形材料の付着の低減が図れる封止材タブレットの製造方法、この方法により製造された封止材タブレット及びこの封止材タブレットを用いて封止した素子を備えた電子部品装置を提供する。溶剤に溶解した離型剤をタブレット成形機のパンチ面に供給して、前記パンチ面上に厚さが０．００１μｍを超え０．０７μｍ未満である離型剤層を形成させた後、封止用成形材料を前記タブレット成形機に供給して成形する封止材タブレットの製造方法、この方法により製造された又は接触角比が１．１５以上１．３５未満である封止材タブレット、及びこの封止材タブレットを用いて封止された素子を備えた電子部品装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型に封止用成形材料を供給し上下のパンチで圧縮成形するタブレットの製造方法であって、上下のパンチの少なくともいずれか一方における封止用成形材料との接触面に０．００１μｍを超え０．０７μｍ未満になるように離型剤層を設けて圧縮成形する封止材タブレットの製造方法。
【請求項２】
前記離型剤がフッ素系離型剤及びシリコーン系離型剤の少なくともいずれか一方を含有する請求項１記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項３】
前記フッ素系離型剤がパーフルオロアルキル含有重合物及びポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれか一方である請求項２記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項４】
前記シリコーン系離型剤がカルボキシル基変性ジメチルポリシロキサンである請求項２記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項５】
溶剤に溶かした離型剤を前記上下のパンチの封止用成形材料との接触面に供給することにより離型剤層を設ける請求項１〜４のいずれかに記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項６】
前記溶剤が引火性がない溶剤である請求項５に記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法で製造した封止材タブレット。
【請求項８】
接触角比が１．１５以上１．３５未満である封止材タブレット。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載の封止材タブレットを用いて封止された素子を備えた電子部品装置。
【発明の詳細な説明】
本出願は、同出願人により先にされた日本国特許出願、すなわち、特願２００１−３３２８４３（出願日２００１年１０月３０日）に基づく優先権主張を伴うものであって、これらの明細書を参照のためにここに組み込むものとする
技術分野
本発明は、封止材タブレット、その製造方法及び封止材タブレットを用いて封止した素子を備えた電子部品装置に関するものである。
背景技術
従来から、半導体装置等の電子部品装置においては、トランジスタ、ＩＣ等の素子を外部環境から保護し、基板への実装を容易なものとすることを目的として、素子の封止が行われている。この素子封止の分野では、生産性、コスト等の面から樹脂封止が主流となり、熱硬化性樹脂を用いた封止用成形材料が広く用いられている。特に粉末状の封止用成形材料を使用したトランスファ成形等の封止方法は、経済性と生産性に優れており、大量生産に好適とされている。粉末状の封止用成形材料は、顧客の要求に応じた重量及び寸法の円柱状の封止材タブレットに打錠成形されることが多い。
封止材タブレットを用いて電子部品装置の素子を封止する際に、成形性や耐リフロークラック性を向上させるために、内部のボイド発生の低減が求められている。このために、封止材タブレットの高密度化が要求され、タブレット成形時の成形圧力を高くする傾向にある。
しかしながら、タブレット成形時の成形圧力を高くするとタブレット成形機のパンチ面に封止用成形材料が付着し易くなる。また、封止用成形材料に耐リフロークラック性に優れたビフェニル型エポキシ樹脂を用いた場合は、タブレット成形時の成形圧力に関係なくパンチ面に封止用成形材料が付着し易い。タブレット成形機のパンチ面に封止用成形材料の一部が付着すると封止材タブレット表面の一部が欠落したものが作製されるという問題が生じてしまう。また、このような付着発生時には、タブレット成形機を停止して、パンチ面の清掃を手動で行ない付着物を取り除く処理が行なわれ、生産性を著しく低下させている。
そこで、タブレット成形機のパンチ面への封止用成形材料の付着を防止する手法として、タブレット成形機のパンチ面に離型剤を焼付け塗装する方法等が試みられたが十分な効果が得られていない。また、封止用成形材料に離型剤を添加する方法、パンチ面に特定厚さのシリコーン系離型剤をコーティングする方法が提案されている（特開平９−１９３１４９号公報）が、付着に対しては一部改善が見られるものの、タブレットの外観にシミが見られる外観不良や耐リフロー性が低下する等の封止用成形材料の信頼性に問題があった。
本発明はかかる状況に鑑みなされたもので、タブレット成形機のパンチ面への封止用成形材料の付着の低減が図れる封止材タブレットの製造方法、この方法により製造された封止材タブレット及びこの封止材タブレットを用いて封止した素子を備えた電子部品装置を提供しようとするものである。
発明の開示
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討を重ね、タブレット成形時に封止用成形材料の加温及びタブレット成形機のパンチの冷却、パンチ面への離型剤層の形成等種々検討を行なった。この結果、溶剤に溶解した離型剤を用いて特定の厚さの離型剤層をタブレット成形機のパンチ面上に形成した後、前記タブレット成形機に供給した封止用成形材料を打錠成形することにより、上記の目的を達成しうることを見い出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の記載事項に関する。
１．成形金型に封止用成形材料を供給し上下のパンチで圧縮成形するタブレットの製造方法であって、上下のパンチの少なくともいずれか一方における封止用成形材料との接触面に０．００１μｍを超え０．０７μｍ未満になるように離型剤層を設けて圧縮成形する封止材タブレットの製造方法。
２．前記離型剤がフッ素系離型剤及びシリコーン系離型剤の少なくともいずれか一方を含有する請求項１記載の封止材タブレットの製造方法。
３．前記フッ素系離型剤がパーフルオロアルキル含有重合物及びポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれか一方である請求項２記載の封止材タブレットの製造方法。
４．前記シリコーン系離型剤がカルボキシル基変性ジメチルポリシロキサンである請求項２記載の封止材タブレットの製造方法。
５．溶剤に溶かした離型剤を前記上下のパンチの封止用成形材料との接触面に供給することにより離型剤層を設ける請求項１〜４のいずれかに記載の封止材タブレットの製造方法。
６．前記溶剤が引火性がない溶剤である請求項５に記載の封止材タブレットの製造方法。
７．請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法で製造した封止材タブレット。
８．接触角比が１．１５以上１．３５未満である封止材タブレット。
９．請求項７又は請求項８記載の封止材タブレットを用いて封止された素子を備えた電子部品装置。
発明を実施するための好ましい形態
本発明に用いられる封止用成形材料としては、一般に封止用成形材料として使用されるもので特に制限はなく、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂等の熱硬化性樹脂、硬化剤、無機充填剤等を含むもので、熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。
封止用成形材料には、電気特性、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着性等の観点からエポキシ樹脂を用いることが好ましい。エポキシ樹脂としては、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、たとえば、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、スチルベン型ジグリシジルエーテル、フェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂をエポキシ化したアラルキル型エポキシ樹脂、フェノール類とジシクロペンタジエンやテルペン類との付加物または重付加物をエポキシ化したもの、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、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するナフタレン型エポキシ樹脂、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、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、耐リフロー性の観点からはビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂及び硫黄原子含有エポキシ樹脂が好ましく、硬化性の観点からはノボラック型エポキシ樹脂が好ましく、低吸湿性の観点からはジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂及びナフタレン型エポキシ樹脂が好ましく、耐熱性及び低反り性の観点からはナフタレン型エポキシ樹脂及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂が好ましく、これらのエポキシ樹脂の少なくとも１種を含有していることが好ましい。
封止用成形材料に用いられる硬化剤としては、封止用成形材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、エポキシ樹脂を用いる場合にはフェノール樹脂、アミン化合物及び酸無水物が好ましく、保存安定性の観点からはフェノール樹脂がより好ましく、接着性の観点からはアミン化合物がより好ましい。
フェノール樹脂としては、たとえば、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、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型フェノール樹脂、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、フェノール類及び／又はナフトール類とシクロペンタジエンから共重合により合成される、ジクロペンタジエン型フェノールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂等のジクロペンタジエン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、耐リフロー性及び硬化性の観点からはアラルキル型フェノール樹脂が好ましく、低吸湿性の観点からはジシクロペンタジエン型フェノール樹脂が好ましく、耐熱性、低膨張率及び低そり性の観点からはトリフェニルメタン型フェノール樹脂が好ましく、硬化性の観点からはノボラック型フェノール樹脂が好ましい。
アミン化合物としては、特に制限はないが、芳香環を有するアミン化合物である芳香族アミンが好ましい。たとえば、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラメチル−４，４−ジアミノジフェニルメタン、３，３’，５，５’−テトラエチル−４，４−ジアミノジフェニルメタン、ジエチルトルエンジアミン等が挙げられ、市販品としては、エピキュアＷ、エピキュアＺ（油化シェルエポキシ株式会社製商品名）、カヤハードＡ−Ａ、カヤハードＡ−Ｂ、カヤハードＡ−Ｓ（日本化薬株式会社製商品名）、トートアミンＨＭ−２０５（東都化成株式会社製商品名）、アデカハードナーＥＨ−１０１（旭電化工業株式会社製商品名）、エポミックＱ−６４０、エポミックＱ−６４３（三井化学株式会社製商品名）、ＤＥＴＤＡ８０（Ｌｏｎｚａ社製商品名）等が入手可能である。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
酸無水物としては、特に制限はないが、例えば、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、メチルエンドメチレン無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸、無水ナジック酸、無水ハイミック酸、無水コハク酸、ドデセニル無水コハク酸等が挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
エポキシ樹脂と硬化剤との当量比は特に制限はないが、それぞれの未反応分を少なく抑えるために、エポキシ樹脂に対して硬化剤を０．５〜２当量の範囲に設定することが好ましく、０．７〜１．３当量がより好ましくい。耐リフロー性に優れる封止用成形材料を得るためには、０．８〜１．２当量がさらに好ましい。
ここで、フェノール樹脂の当量はエポキシ基１個に対しフェノール性水酸基１個が反応するものとして計算され、アミン化合物の当量はエポキシ基１個に対しアミノ基の活性水素１個が反応するものとして計算され、酸無水物の当量はエポキシ基１個に対し酸無水物基１個が反応するものとして計算される。
本発明の封止用成形材料には、必要に応じて硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては、封止用成形材料に一般に使用されているもので特に制限はないが、たとえば、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザ−ビシクロ（４，３，０）ノネン、５、６−ジブチルアミノ−１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のシクロアミジン化合物及びこれらの化合物に無水マレイン酸、１，４−ベンゾキノン、２，５−トルキノン、１，４−ナフトキノン、２，３−ジメチルベンゾキノン、２，６−ジメチルベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−５−メチル−１，４−ベンゾキノン、２，３−ジメトキシ−１，４−ベンゾキノン、フェニル−１，４−ベンゾキノン等のキノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有する化合物、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール等の３級アミン類及びこれらの誘導体、２−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール等のイミダゾール類及びこれらの誘導体、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（４−メチルフェニル）ホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等のホスフィン化合物及びこれらのホスフィン化合物に無水マレイン酸、上記キノン化合物、ジアゾフェニルメタン、フェノール樹脂等のπ結合をもつ化合物を付加してなる分子内分極を有するリン化合物、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリフェニルホスフィンテトラフェニルボレート、２−エチル−４−メチルイミダゾールテトラフェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩及びこれらの誘導体などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。
なかでも、硬化性及び流動性の観点からは、ホスフィン化合物及びホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が好ましく、トリフェニルホスフィン等の第三ホスフィン化合物及びトリフェニルホスフィンとキノン化合物との付加物がより好ましい。第三ホスフィン化合物を用いる場合にはキノン化合物をさらに含有することが好ましい。また、保存安定性の観点からは、シクロアミジン化合物とフェノール樹脂との付加物が好ましく、ジアザビシクロウンデセンのフェノールノボラック樹脂塩がより好ましい。
硬化促進剤の配合量は、硬化促進効果が達成される量であれば特に制限されるものではないが、硬化性及び硬化速度の観点からは、封止用成形材料に対して０．００５〜２重量％が好ましく、０．０１〜０．５重量％がより好ましい。
本発明の封止用成形材料には、必要に応じて無機充填剤を配合することができる。無機充填剤は、吸湿性、線膨張係数低減、熱伝導性向上及び強度向上のために配合されるものであり、封止用エポキシ樹脂成形材料に一般に使用されるもので特に制限はないが、たとえば、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、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、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、高熱伝導性の観点からはアルミナが好ましく、充填剤形状は成形時の流動性及び金型摩耗性の観点から球形が好ましい。
無機充填剤の配合量は、難燃性、成形性、吸湿性、線膨張係数低減及び強度向上の観点から、封止用成形材料に対して７０重量％以上が好ましく、流動性の観点からは封止用成形材料に対して９５重量％以下が好ましい。７５〜９４重量％がより好ましく、８０〜９２重量％がさらに好ましく、８５〜９２重量％が特に好ましい。
また、本発明の封止用成形材料には、赤燐、リン酸エステル、メラミン、メラミン誘導体、トリアジン環を有する化合物、シアヌル酸誘導体、イソシアヌル酸誘導体等の窒素含有化合物、シクロホスファゼン等の燐／窒素含有化合物、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化モリブデン、フェロセン等の金属化合物、酸化アンチモン、ブロム化樹脂などの難燃剤、ハイドロタルサイト類や、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、ビスマスから選ばれる元素の含水酸化物等のイオントラップ剤、エポキシシラン、アミノシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン、アルキルシラン、有機チタネート、アルミニウムアルコレート等のカップリング剤、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等の離型剤、シリコーンオイルやシリコーンゴム粉末等の応力緩和剤、染料、カーボンブラック等の着色剤などの各種添加剤を必要に応じて配合することができる。
以上のような各種配合成分を所定の配合量に秤量し、必要に応じてミキサー等で予備混合した後、ミキシングロール、押出機、らいかい機などによって混練を行う一般的方法を用いて加熱混練することにより、粉末状やシート状の封止用成形材料が調製できる。各種配合成分は、全て同時に添加しても良いが、添加順序を適宜設定することもできる。また、必要に応じて各種配合成分を予備混練することもできる。例えば、エポキシ樹脂と硬化剤、硬化剤と硬化促進剤、エポキシ樹脂及び／又は硬化剤と離型剤、エポキシ樹脂及び／又は硬化剤と応力緩和剤、充填剤とカップリング剤等を室温で又は加熱下に予備混練して用いてもよい。
得られた封止用成形材料をタブレット成形機で成形することにより封止材タブレットが製造される。すなわち、封止用成形材料を冷却し、必要に応じてハンマーミル等で粉砕して所定の粒径に整粒した後、タブレット成形機を用いて使用目的に応じて成形条件に合うような寸法及び重量にタブレット化される。
本発明においては、溶剤に溶解した離型剤をタブレット成形機のパンチの封止材料との接触面（本明細書において、「タブレット成形機のパンチの封止材料との接触面」のことを「パンチ面」ともいう。）に供給して、前記パンチ面上に離型剤層を形成させた後、前記タブレット成形機に供給した封止用成形材料を打錠成形することにより、封止材タブレットが製造される。
本発明において用いられる離型剤としては、特に制限はないが、たとえば、ジメチルポリシロキサンを主成分とするオルガノポリシロキサン等のシリコーン系離型剤、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキル含有重合物等のフッ素系離型剤、ポリビニルアルコール等のアルコール系離型剤、パラフィン、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワックス、ポリオレフィン系ワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等のワックス類などが挙げられ、これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、溶剤への溶解性の観点からはシリコーン系離型剤及びフッ素系離型剤が好ましく、離型性の観点からはフッ素系離型剤がより好ましい。シリコーン系離型剤のなかでもカルボキシル基変性ジメチルポリシロキサンが好ましく、フッ素系離型剤のなかでもパーフルオロアルキル含有重合物及びポリテトラフルオロエチレンが好ましい。
本発明において用いられる溶剤としては、離型剤を溶解できるものであれば特に制限はなく、たとえば、ヘキサン、ペンタン、ハイドロフルオロエーテル、デカフルオロペンタン等の一般的な溶剤を使用することができるが、封止材タブレットを製造する作業環境が２０℃程度の作業環境であっても、タブレット成形機が局所的に５０℃近くに達することがあるので、安全性、作業性の観点からは、溶剤がハイドロフルオロエーテル、デカフルオロペンタン等の引火性がない溶剤であることが好ましい。引火性がない溶剤を用いることによって、安全装置の削減や点検の低減が図れる。ここで、引火性がない溶剤としては、２０℃において引火性がない溶液が好ましく、５０℃以上において引火性がない溶液がさらに好ましい。
離型剤と溶剤の使用割合は、離型剤が溶剤に溶解していれば特に制限はないが、製品特性の観点からは、溶剤に対して離型剤が０．０１〜１０重量％が好ましく、０．０５〜５重量％がより好ましく、０．１〜３重量％がさらに好ましい。
溶剤に溶解した離型剤（以下、「離型剤溶液」という）をタブレット成形機のパンチ面に供給して、パンチ面上に離型剤層を形成させる方法としては特に制限はなく、焼付け塗装等の塗装コーティング、スプレーノズルで噴霧する等のスプレーコーティングなどの一般的手法が挙げられる。操作性の観点からはスプレーコーティングが好ましい。離型剤溶液を空気等の流体に混ぜてスプレーコーティングしてもよい。パンチ面への離型剤溶液の供給は、タブレット成形機の連続成形動作に連動させて適当な間隔で断続して行うことが好ましい。
パンチ面上に形成された離型剤層の厚さは、離型性及び外観不良の観点から０．００１〜０．０７μｍであることが必要で、離型性及び接着性の観点からは０．０１〜０．０２μｍが好ましい。ここで、離型剤層の厚さは、１回の離型剤溶液の供給工程により得られるものをさし、実測値又は理論値から求められる。理論値から求める場合は、パンチの表面積、離型剤の溶剤希釈率及び供給量から算出できる。
離型剤層は、パンチ面上の一部に形成されてもかまわないが、離型性の観点からはパンチ面上の全体に形成されることが好ましく、パンチ面上に均一に形成されることがより好ましい。
本発明の封止材タブレットの製造方法の一例として、ロータリー式タブレット成形機３０を用いる封止材タブレットの製造方法をＦｉｇ．１、Ｆｉｇ．２、Ｆｉｇ．３及びＦｉｇ．５の概略図を用いて説明する。図中、同一の機能を有するものについては同一の符号を付して説明を省略する。尚、本発明に用いられるタブレット成形機は特に制限はなく、ロータリー式タブレット成形機３０以外の油圧式タブレット成形機等の公知のタブレット成形機を用いることができる。
Ｆｉｇ．１は、ロータリー式タブレット成形機３０を上面から見た概略図を用いて封止材タブレットの製造工程を示した図である。Ｆｉｇ．２は、ロータリー式タブレット成形機３０の側面展開図を用いて封止材タブレットの製造工程を示した図である。Ｆｉｇ．５は、ロータリー式タブレット成形機３０の回転盤１とうす９の一部断面図を用いて離型剤溶液の噴霧の状況を示した図である。また、Ｆｉｇ．３は、封止用成形材料を加圧した時のうす９内の拡大縦断面図である。上パンチ１３及び下パンチ１０の封止用成形材料との接触面に離型剤層２４が形成されることが示されている。
Ｆｉｇ．１、２に示されるように、ロータリー式タブレット成形機３０は、Ｆｉｇ．１中の矢印方向に３６０度回転可能な回転盤１と、その回転盤１の動きに伴って移動可能に配置された上パンチ１３及び下パンチ１０とを備えている。この上パンチ１３及び下パンチ１０は、回転盤１の端部に設けられた貫通口２を挟んで対峙するように配置されると共に、レール１４ａ，ｂに沿って移動可能に設けられている。さらにロータリー式タブレット成形機３０には離型剤噴霧装置２３、材料供給・分量部３、加圧部５、取り出しガイド２２が設けられている。
これらの構成によりロータリー式タブレット成形機３０の回転盤１を３６０°回転させると、離型剤供給工程、封止用成形材料の供給工程、分量工程、予圧工程、本圧工程、及び取り出しの工程を経ることとなり、封止材タブレットが得られることとなる。
次にロータリー式タブレット成形機３０の各部の説明を通して、封止材タブレットの製造方法の各工程をより詳細に説明していく。
（０）パンチ面への離型剤の供給工程
取出し部と材料供給部の中間部には、Ｆｉｇ．５に示されるように離型剤噴霧装置２３が設けられている。そして、回転盤１が１回転する間、連続して離型剤溶液２８を噴霧し、回転通過する上パンチ１３と下パンチ１０のそれぞれのパンチ面に離型剤溶液２８が供給される。それにより、Ｆｉｇ．３に示されるように離型剤噴霧装置２３から噴霧された離型剤溶液２８により、上パンチ１３及び下パンチ１０のパンチ面に離型剤層２４が形成される。
離型剤溶液２８は回転盤の１回転ごと（それぞれ１対の上パンチと下パンチが１つのタブレットを成形するごと）毎回行なわれても、数回転ごとに供給されても差し支えない。作業性の観点からは、一定の間隔で、離型剤溶液２８が供給されることが好ましい。
尚、離型剤溶液の供給は上下のパンチの少なくともいずれか一方に供給すれば構わないが、上下のパンチの両パンチ面に供給することが好ましい。
（１）封止用成形材料の供給工程
封止用成形材料の供給部には、ホッパ６とフィードシュー８とが設けられており、ホッパ６を介して供給された封止用成形材料７はフィードシュー８内に溜られる構成になっている。また、封止用成形材料の供給部には低下器１１が設けられているため、低下器１１の傾斜面を通過することより下パンチ１０が下降可能となっている。
そのため、下パンチ１０がフィードシュー８の下部に来ると、低下器１１によってパンチ面が貫通口２内部で下降する。そして封止用成形材料７が貫通口２内部に呼び込まれる。
（２）分量工程
分量部には下パンチ１０のパンチ面の高さを調整するための分量ジャッキ１２が備えられている。分量ジャッキ１２により下パンチ１０を上下動させて下パンチ１０の最下限位置を設定することで、封止剤成形材料７の分量が調整される。
（３）予圧工程
予圧部には、予圧ロール１５ａと、支持台１７上に配置された予圧ロール１５ｂが配置されている。また後に説明する本圧部にも同様にして本圧ロール１８ａ，１８ｂが配置されている。
そのため、上パンチ１３が予圧部を通過すると、上パンチ１３がレール１４に沿って貫通口２内部を下降し、封止用成形材料７を予圧する。この際、封止用成形材料７は、上パンチ１３側から予圧ロール１５ａによってホルダ１６ａを介して加圧され、下パンチ１０側から予圧ロール１５ｂによってホルダ１６ｂを介して圧力を受ける。
尚、発明の理解を容易にする目的で図示されていないが、予圧ロール１５ａ、１５ｂと、本圧ロール１８ａ，１８ｂのそれぞれはロータリー式タブレット成形機３０に軸を介して保持されている。
（４）本圧工程
上パンチ１３と下パンチ１０が本圧部を通過すると、うす９内の封止用成形材料７は予圧部よりさらに圧力を増しで加圧される。このときかかる圧力をロードセル１９にてモニタすることによって、分量工程における分量ジャッキ１２の下げ量が調節される。
ここで、封止材タブレット製造時の加圧の条件は、封止材タブレットの仕様（大きさ等、特に密度）により一概に決められるものではないが、高密度のタブレットが得られる観点からは高い圧力が望ましく、タブレット成形機・部品（杵など）の強度、耐久性の観点からは低い圧力が望ましい。加圧の条件は１５０〜１０００ＭＰａが好ましく、２５０〜７００ＭＰａがより好ましく、３００〜６００ＭＰａがさらに好ましい。
また、加圧時間、すなわちホルダー１６ａ，ｂの頭が予圧ロール１５ａ，１５ｂと、本圧ロール１８ａ，１８ｂに接触している時間は、回転数と反比例の関係にある。回転数が高い（＝加圧時間が短い）と生産性は良いが、タブレットの品質悪化（密度不均一、突出しでの外観コスレ傷）、成形機部品の摩粍等の問題が生じる。加圧時間は使用するタブレット成形装置の大きさ等で変わるので一概には言えないが、ロータリー式タブレット成形機３０においては、回転数（回転／分）／時間（秒）＝５〜２５／０．０５〜０．２５が好ましく、１０〜２０／０．０６〜０．１３がより好ましく、１３〜１７／０．０７〜０．１０がさらに好ましい。
封止材タブレットの製造工程における温度条件は、封止材タブレットの特性の維持を考えると、１５〜３０℃が好ましく、１８〜２８℃がより好ましく、２０〜２５℃がさらに好ましい。
尚、成形機の回転盤の中に０〜１５℃の冷却水を通水することが好ましく３．０〜７．０℃がさらに好ましい。
（５）取り出し工程
取出し部には、押出しロール２０と、封止材タブレット２１をロータリー式タブレット成形機３０の外に取り出すための取り出しガイド２２が設けられている。
そのため、下パンチ１０が押出しロール２０を通過すると、押出しロール２０によって貫通口２の上部まで封止材タブレット２１が一気に押し上げられる。その後、押し上げられた封止材タブレット２１は取り出しガイド２２からロータリー式タブレット成形機３０の外に取り出される。
以上の工程を経ることにより、封止材タブレットが得られるのであるが、本発明の封止材タブレットの製造方法によれば、タブレット成形機のパンチ面への封止用成形材料の付着が効果的に防止される。即ち、外観不良なく信頼性の高い封止材タブレットが得られると共に、作業性の向上を通じて歩留まりの向上が図られる。
また、本発明の封止材タブレットの製造方法は、適用幅が広く種々の製造条件において使用可能であるが、特にタブレット成形時の成形圧力を高くした場合や、封止用成形材料として耐リフロークラック性に優れたビフェニル型エポキシ樹脂を用いた場合に好適に用いられる。
成形機のパンチ面上に供給された離型剤は、封止材タブレットのパンチによる加圧面に付着するため、封止材タブレットのパンチ加圧面の接触角は、パンチ面に供給された離型剤の量に対応して大きくなる。これに対して、封止材タブレットの円筒面は、パンチ面に接触しないため、噴霧した離型剤の影響を受けない。本発明における封止材タブレットは、離型性及び外観不良の観点から、接触角比が１．１５以上１．３５未満であることが好ましく、封止材特性への影響、経済性を考慮すると、１．１８以上１．２８未満であることがより好ましく、１．２０以上１．２５未満がさらに好ましい。ここで、封止材タブレットの接触角比とは、封止材タブレットの円筒面の接触角に対する成形機パンチによる加圧面の接触角の比をいう。接触角は、封止材タブレットの各面への水滴（４μＬ）の接触角をいい、接触角計等を用いて一般的な方法で測定することができる。
本発明で得られる封止材タブレットを用いて封止した素子を備えた電子部品装置としては、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、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、必要な部分を本発明の封止材タブレットを用いて封止した、電子部品装置などが挙げられる。このような電子部品装置としては、たとえば、リードフレーム上に半導体素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部をワイヤボンディングやバンプで接続した後、本発明の封止材タブレットを用いてトランスファ成形等により封止してなる、ＤＩＰ（Ｄｕａｌ  Ｉｎｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＰＬＣＣ（Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｌｅａｄｅｄ  Ｃｈｉｐ  Ｃａｒｒｉｅｒ）、ＱＦＰ（Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＰ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＳＯＪ（Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｊ−ｌｅａｄ  ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ  Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＴＱＦＰ（Ｔｈｉｎ  Ｑｕａｄ  Ｆｌａｔ  Ｐａｃｋａｇｅ）等の樹脂封止型ＩＣ、テープキャリアにリードポンディングした半導体チップを、本発明の封止材タブレットを用いて封止したＴＣＰ（Ｔａｐｅ  Ｃａｒｒｉｅｒ  Ｐａｃｋａｇｅ）、配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤーボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した半導体チップを、本発明の封止材タブレットを用いて封止したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｂｏａｒｄ）、ＣＯＧ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）等のベアチップ実装した半導体装置、配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤーボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子及び／又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、本発明の封止材タブレットを用いて封止したハイブリッドＩＣ、マルチチップモジュール、マザーボード接続用の端子を形成したインターポーザ基板に半導体チップを搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより半導体チップとインターポーザ基板に形成された配線を接続した後、本発明の封止材タブレットを用いて半導体チップ搭載側を封止したＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）、ＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）、ＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃｈｉｐ  Ｐａｃｋａｇｅ）などが挙げられる。また、プリント回路板にも本発明の封止材タブレットは有効に使用できる。
本発明の封止材タブレットを用いて素子を封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよい。
実施例
次に実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
封止用成形材料の調製
エポキシ当量１９６、融点１０６℃のビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパン・エポキシ・レジン株式会社製商品名ＹＸ−４０００Ｈ）４．３重量部、エポキシ当量３７５、軟化点８０℃、臭素含量４８重量％のビスフェノールＡ型ブロム化エポキシ樹脂（住友化学工業株式会社製商品名ＥＳＢ−４００Ｔ）０．８重量部、軟化点７０℃のフェノールアラルキル樹脂（三井化学株式会社製商品名ミレックスＸＬ−２２５）４．８重量部、トリフェニルホスフィン０．２重量部、平均粒径１７．５μｍ、比表面積３．８ｍ２／ｇの球状溶融シリカ８８重量部、三酸化アンチモン０．３重量部、モンタン酸エステル（クラリアント社製）０．２重量部、カーボンブラック（三菱化学株式会社製商品名ＭＡ−１００）０．２重量部、及びγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（エポキシシランカップリング剤）０．５重量部を配合し、混練温度１００℃、混練時間５分の条件でロール混練を行い、厚さ２ｍｍのシート状の封止用成形材料を得た。
実施例１〜４、比較例１〜５
得られた封止用成形材料を冷却して、常温下でハンマーミルにより粉砕した後、Ｆｉｇ．１〜Ｆｉｇ．２に示したロータリー式タブレット成形機３０を用いて封止材タブレットを製造した。タブレットサイズは直径１３ｍｍ、高さ１５ｍｍとした。
封止材タブレットの製造は、２０℃の室温で、封止用成形材料の供給量１００ｋｇ／時間、予圧２００ＭＰａで０．０８秒間、本圧６００ＭＰａで０．０８秒間、回転数１５回転／分で行なった。
また、離型剤溶液の供給は、Ｆｉｇ．５に示すように回転盤１と共に回転通過する上パンチ１３と下パンチ１０の両パンチ面の中心を一致させ、両パンチ面の中心線上でかつ両パンチ面からの略中間点に配置された離型剤噴霧装置２３の噴霧部から、それぞれのパンチ面に対してφ２０ｍｍの広さで離型剤溶液を０．２ＭＰａで噴霧することにより行った。
離型剤溶液の種類、離型剤層の厚さ、離型剤溶液の供給の頻度を変えて（実施例１〜３及び比較例２、３では５回転（ショット）に１回、実施例４では３回転に１回、比較例１及び４では１回転に１回の割合で供給）、実施例１〜４及び比較例１〜４の封止材タブレットを製造した。また、離型剤溶液を用いないで比較例５の封止材タブレットを製造した。なお、パンチ面上の離型剤層の厚さは、パンチ面を含む平面２７に回転盤の回転に伴い発生する噴霧面を想定し、この全噴霧面積とパンチ面の面積比で、パンチ面へ離型剤溶液が供給されるものとして以下により求めた。
離型剤層の厚さ（μｍ）＝（Ｋ×Ｌ）／（（Ａ／２）２×円周率）×１０６
（ここで、Ｋはパンチ１本当りの離型剤溶液量、Ｌは離型剤溶液中の離型剤の体積比、Ａはパンチ直径（ｍｍ）をさす。Ｋ、Ｌは次式により求めることができる。
Ｋ＝（Ｄ×（Ａ／２）２×π×Ｂ／（Ｃ×Ｍ）／Ｅ）／Ｆ
Ｌ＝（Ｇ／Ｈ）／（Ｉ／Ｊ＋Ｇ／Ｈ）
ここで、Ａはパンチ直径（ｍｍ）、Ｂは回転盤１周のパンチ数（３３本）、Ｃはパンチの回転円周長（パンチ中心で６４０ｍｍ×円周率）、Ｄは離型剤溶液の噴霧量（ｍｌ／ｍｉｎ．）、Ｅは回転数（ｒｐｍ）、Ｆは回転盤１回転で噴霧される総パンチ数（３３本×２（上下））、Ｇは離型剤量（重量部）、Ｈは離型剤の密度（ｇ／ｍｌ）、Ｉは溶剤量（重量部）、Ｊは溶剤の密度（ｇ／ｍｌ）、Ｍは下パンチ１０と上パンチ１３のパンチ面を含む平面２７への離型剤溶液の噴霧直径（２０ｍｍ）をさす。
実施例及び比較例の封止材タブレットを次のとおり評価した。評価結果を表１に示す。
2003037589.tif 000002
＜評価方法＞
（１）封止用成形材料のパンチ面への付着
タブレット成形機のパンチ面を目視で観察して、封止用成形材料の付着がはじめて発生したショット数で評価した。
（２）封止材タブレットの外観
上記（１）の封止材成形材料のパンチ面へ付着の観察される前に製造された封止材タブレットの外観を目視で観察して、フクレ又は離型剤の残留物と思われるシミが見られたものを不良（×）、それ以外を良好（○）とした。
（３）接着性
上記（２）の外観評価を行なった封止材タブレットを用いて、トランスファ成形機により、金型温度１８０℃、成形圧力６．９ＭＰａ、硬化時間９０秒の条件で成形し、１８０℃で５時間後硬化して作製したＤＩＰ１６ピンパッケージに、８ｍｍ×１０ｍｍ×０．４ｍｍのシリコーンチップを仮止剤（ロックタイト）０．３ｍｍｇ（２０μｍ厚）を用いて接着した後、ヘッドスピード３０ｍｍ／分の条件で、横方向に引き剥がし、その強度（ピール強さ：Ｎ／ｍ）を測定した。
（４）接触角比
上記（２）の外観評価を行なった封止材タブレットを用いて、ＪＩＳ  Ｒ  ３２５７「基板ガラス表面のぬれ性試験方法」に準拠して、協和界面科学（株）製の接触角計  ＦＡＣＥ  ＣＡ−Ｚ型により接触角の測定を行った。
まず、封止材タブレットの成形機パンチによる加圧面の接触角を測定した。Ｆｉｇ．４（ａ）に示すように、封止材タブレット２１の成形機パンチによる加圧面２５を水平に配置し、その中央に４μＬの純水水滴を静置し、接触角を測定した。
次に、封止材タブレット２１の円筒面の接触角を測定した。Ｆｉｇ．４（ｂ）に示すように、封止材タブレットを円筒面２６を水平に配置し、円筒面２６の水平方向中央の最上部に４μＬの純水水滴を静置し、円筒面２６の最上部を含む垂直面上に形成される水滴形状より、接触角を測定した。
封止材タブレットの成形機パンチによる加圧面の接触角測定値を、封止材タブレットの円筒面の接触角測定値で除して、封止材タブレットの接触角比とした。
タブレット成形機のパンチ面に離型剤溶液を供給していない比較例５、及び離型剤層の厚さが本発明の規定範囲未満である比較例１及び４は、封止用成形材料のパンチ面への付着に著しく劣る。離型剤層の厚さが本発明の規定範囲を超える比較例２及び３は、封止用成形材料のパンチ面への付着低減に効果があったが、封止材タブレットの外観不良（シミ）が発生した。
これに対して、実施例１〜４は、いずれも封止材タブレットの外観不良が発生せずに、タブレット成形機のパンチ面への封止用成形材料の付着の低減が図れた。特に、パンチ面上の離型剤層の厚さが０．０１μｍ〜０．０２μｍである実施例１、２及び４は接着性にも優れることが分かった。
産業上の利用可能性
本発明になる封止材タブレットの製造方法では、外観不良を発生させずに、タブレット成形時のパンチ面への封止用成形材料の付着の低減が図れ、この製造方法により製造された封止材タブレットを用いて素子を封止すれば、信頼性に優れる電子部品装置を得ることができるので、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
Ｆｉｇ．１  ロータリー式タブレット成形機３０の上面概略図を用いて封止材タブレットの製造工程を示した図である。
Ｆｉｇ．２  ロータリー式タブレット成形機３０の側面展開図を用いて封止材タブレットの製造工程を示した図である。
Ｆｉｇ．３  封止用成形材料を加圧した時のうす内の拡大縦断面図である。
Ｆｉｇ．４  封止材タブレットの接触角の測定方法を示した概略図である。
Ｆｉｇ．５  ロータリー式タブレット成形機３０の回転盤１とうす９の一部断面図を用いて離型剤溶液の噴霧の状況を示した図である。
符号の説明
１：回転盤
２：貫通口
３：材料供給・分量部
５：加圧部
６：ホッパ
７：封止用成形材料
８：フィードシュー
９：うす
１０：下パンチ
１１：低下器
１２：分量ジャッキ
１３：上パンチ
１４ａ，１４ｂ：レール
１５ａ，１５ｂ：予圧ロール
１６ａ，１６ｂ：ホルダ
１７：支持台
１８ａ，１８ｂ：本圧ロール
１９：ロードセル
２０：押出しロール
２１：封止材タブレット
２２：取り出しガイド
２３：離型剤噴霧装置
２４：離型剤層
２５：成形機パンチによる加圧面
２６：円筒面
２７：パンチ面を含む平面
２８：離型剤溶液
３０：ロータリー式タブレット成形機
【図１】
2003037589.tif 000003
【図２】
2003037589.tif 000004
【図３】
2003037589.tif 000005
【図４】
2003037589.tif 000006
【図５】
2003037589.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月24日(2003.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型に封止用成形材料を供給し上下のパンチで圧縮成形するタブレットの製造方法であって、上下のパンチの少なくともいずれか一方における封止用成形材料との接触面に０．００１μｍを超え０．０７μｍ未満になるように離型剤層を設けて圧縮成形する封止材タブレットの製造方法。
【請求項２】
前記離型剤がフッ素系離型剤及びシリコーン系離型剤の少なくともいずれか一方を含有する請求項１記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項３】
前記フッ素系離型剤がパーフルオロアルキル含有重合物及びポリテトラフルオロエチレンの少なくともいずれか一方である請求項２記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項４】
前記シリコーン系離型剤がカルボキシル基変性ジメチルポリシロキサンである請求項２記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項５】
溶剤に溶かした離型剤を前記上下のパンチの封止用成形材料との接触面に供給することにより離型剤層を設ける請求項１〜４のいずれかに記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項６】
前記溶剤が引火性がない溶剤である請求項５に記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法で製造した封止材タブレット。
【請求項８】
接触角比が１．１５以上１．３５未満である封止材タブレット。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載の封止材タブレットを用いて封止された素子を備えた電子部品装置。
【請求項１０】
（追加）得られる封止材タブレットの接触角比が１．１５以上１．３５未満である請求項１に記載の封止材タブレットの製造方法。
【請求項１１】
（追加）接触角比が１．１５以上１．３５未満である請求項７に記載の封止材タブレット。
【請求項１２】
（追加）（Ａ）熱硬化性樹脂、（Ｂ）硬化剤及び（Ｃ）無機充填剤を含む請求項７に記載の封止材タブレット。
【請求項１３】
（追加）（Ａ）熱硬化性樹脂、（Ｂ）硬化剤及び（Ｃ）無機充填剤を含む請求項８に記載の封止材タブレット。
【国際調査報告】
2003037589.tif 000008
2003037589.tif 000009
2003037589.tif 000010
2003037589.tif 000011
2003037589.tif 000012
2003037589.tif 000013
2003037589.tif 000014
2003037589.tif 000015