(57)【要約】【課題】  カーボンブラックの粗大凝集物に起因する半導体チップの電気的不良を削減するため、カーボンブラックの粗大凝集物を微細化した状態を維持して樹脂組成物を製造することで、半導体パッケージに発生する電気的不良の少ない半導体封止用熱硬化性樹脂組成物を提供すること。【解決手段】  半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物の製造に用いる粉体混合装置であって、前記着色剤を微細化する気流式粉砕機、前記気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及び前記フィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有することを特徴とする粉体混合装置、及び半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物を製造する装置であって、前記粉体混合装置を有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の製造装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物の製造に用いる粉体混合装置であって、前記着色剤を微細化する気流式粉砕機、前記気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及び前記フィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有することを特徴とする粉体混合装置。
【請求項２】
前記着色剤がカーボンブラックである請求項１記載の粉体混合装置。
【請求項３】
前記気流式粉砕機が着色剤を２０μｍ以下に微細化する能力を有する請求項１又は２記載の粉体混合装置。
【請求項４】
半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物を製造する装置であって、前記着色剤を微細化する気流式粉砕機、前記気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及び前記フィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の製造装置。
【請求項５】
前記着色剤がカーボンブラックである請求項４記載の半導体封止用樹脂組成物の製造装置。
【請求項６】
前記気流式粉砕機が着色剤を２０μｍ以下に微細化する能力を有する請求項４又は５記載の半導体封止用樹脂組成物の製造装置。
【請求項７】
請求項４記載の半導体封止用樹脂組成物の製造装置を用いて半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物の製造方法であって、前記着色剤を微細化する工程、微細化された着色剤を回収する工程、及び微細化された着色剤とその他の原料とを混合する工程を連続的に行うことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体混合装置、半導体封止用樹脂組成物の製造装置及び半導体封止用樹脂組成物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣやＬＳＩ等の半導体素子の封止には信頼性や生産性の観点からトランスファー成形ができる熱硬化性樹脂組成物が広く用いられる。半導体封止用熱硬化性樹脂組成物として最も一般的なエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、硬化促進剤、無機充填材、離型材、着色剤、カップリング材等から構成され、通常各原料を所定量秤量したものを混合装置で予備混合し、次いで単軸混練機、二軸混練機、加熱ロール、連続ニーダ−等の加熱混練機を用いて溶融混練することによって、各原料を均一に混合して分散する製造方法が採用されている。
【０００３】
一般に、半導体封止用熱硬化樹脂組成物の着色剤としては、導電物であるカーボンブラックが配合されている。これは半導体素子を遮蔽するためと半導体装置に品名やロット番号等をマーキングする際、背景が黒だとより鮮明な印字が得られるからである。また最近では取り扱いが容易な、ＹＡＧレーザーマーキングを採用する電子部品メーカーが増加しているためである。しかしながら、半導体パッケージの不良の中には、このカーボンブラックの粗大凝集物が原因で半導体パッケージ内のピンや配線間をショートさせて発生する電気的不良があり、その不良削減のために、無機充填材とカーボンブラックとを予め混合して分散させることでカーボンブラックの粗大凝集物を削減する方法（たとえば、特許文献１参照。）等がとられている。しかし、昨今半導体パッケージの小型化などに伴い、半導体パッケージ内のピンや配線の間隔は狭くなってきているため、カーボンブラックなどの粗大凝集物の大きさに対する要求はより厳しくなっており、特許文献１ような方法では満足できるものではないのが実情である。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１６９６７６号公報（第２〜５頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はカーボンブラックの粗大凝集物に起因する半導体チップの電気的不良を削減するため、カーボンブラックの粗大凝集物を微細化した状態を維持して樹脂組成物を製造することで、半導体パッケージに発生する電気的不良の少ない半導体封止用熱硬化性樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］  半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物の製造に用いる粉体混合装置であって、前記着色剤を微細化する気流式粉砕機、前記気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及び前記フィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有することを特徴とする粉体混合装置、
［２］  前記着色剤がカーボンブラックである第［１］項記載の粉体混合装置、
［３］  前記気流式粉砕機が着色剤を２０μｍ以下に微細化する能力を有する第［１］又は［２］項記載の粉体混合装置、
［４］  半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物を製造する装置であって、前記着色剤を微細化する気流式粉砕機、前記気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及び前記フィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有することを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の製造装置、
［５］  前記着色剤がカーボンブラックである第［４］項記載の半導体封止用樹脂組成物の製造装置、
［６］  前記気流式粉砕機が着色剤を２０μｍ以下に微細化する能力を有する第［４］又は［５］項記載の半導体封止用樹脂組成物の製造装置、
［７］  第［４］項記載の半導体封止用樹脂組成物の製造装置を用いて半導体封止用樹脂と着色剤とを有する半導体封止用樹脂組成物の製造方法であって、前記着色剤を微細化する工程、微細化された着色剤を回収する工程、及び微細化された着色剤とその他の原料とを混合する工程を連続的に行うことを特徴とする半導体封止用樹脂組成物の製造方法
である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に従うと、カーボンブラックの粗大凝集物が原因で発生する半導体パッケージの電気的不良の発生が少ない半導体封止用樹脂組成物を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
前述の通り、半導体封止用樹脂組成物の着色剤として、最も一般的に使用されているのはカーボンブラックである。カーボンブラックそのものの粒子は数ｎｍから数十ｎｍ程度の非常に細かいものであるが、それらが凝集して、電気的不良を起こすサイズの粗大凝集物になるものがある。本発明は、カーボンブラックの粗大凝集物を気流式粉砕機により微細化する工程、微細化したカーボンブラックをフィルター装置により回収する工程、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する工程とを連続的に行うことにより、カーボンブラックが微細化された状態を確実に維持することができ、電気的不良の発生の少ない半導体封止用樹脂組成物を提供することができる、粉体混合装置、半導体封止用樹脂組成物の製造装置に関するものである。
以下、本発明について詳細に説明する。
【０００９】
半導体封止用樹脂組成物の製造装置の一部となる、本発明の粉体混合装置は、半導体封止用樹脂組成物に配合される着色剤を微細化する気流式粉砕機、前記気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及び前記フィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有するものである。
【００１０】
本発明の粉体混合装置において用いられる気流式粉砕機は、気体が高速に噴出すノズル内で気体の圧力や速度や渦流によって、またノズルから打ち出された処理物同士を衝突させることによって、処理物を微細化するのものである。本発明では、着色剤、特に半導体パッケージの電気的不良を引き起こすカーボンブラックの粗大凝集物を微細化するために、上記気流式粉砕機を用いる。微細化後のカーボンブラックの粒径は、半導体パッケージ内のピンや配線の間隔によって異なってくるものの、２０μｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
本発明の粉体混合装置において用いられる気流式粉砕機は、より詳細には着色剤を気流式粉砕機に一定量供給するための定量供給機と気流式粉砕機本体とからなり、定量供給機から気流式粉砕機本体への供給量と気流式粉砕機本体に供給する気体圧力の調整によって、着色剤の粒子サイズを所望するサイズに微細化することができるものである。使用する気体としては、圧縮空気が好適であるが、窒素ガス等のガスを使用することも可能である。また、気流式粉砕機本体としては、壁衝突式ジェットミル、粉体衝突式ジェットミル等が挙げられるが、微細化後のカーボンブラックの粒径を効率よく２０μｍ以下とするためには、粉体衝突式ジェットミル（以下ジェットミルと表記）を用いるのが望ましい。
【００１２】
また、本発明の粉体混合装置において気流式粉砕機に直接又は間接的に接続して用いられるフィルター装置は、気流式粉砕機より気体とともに送られてきた微細化された着色剤を、気体と着色剤に分離し、着色剤だけを回収するためにフィルターに捕集させ、気体はフィルターを通過させて屋外など外部に排出するものであれば、特に限定はしないが、バグフィルター等が好適に使用できる。
本発明の粉体混合装置において用いられる気流式粉砕機とフィルター装置とは、配管もしくはホースで直接接続されるか、或いはサイクロン等を介して間接的に接続され、微細化された着色剤は、この中を気体の力で気流式粉砕機より輸送されてくる。更に、本発明の粉体混合装置において用いられるフィルター装置の下部は、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置の蓋に配管もしくはホースで直接又は間接的に接続され、フィルター装置により気体と分離された着色剤は速やかに混合装置に投入されることとなる。
【００１３】
本発明の粉体混合装置においてフィルター装置に直接又は間接的に接続して用いられる混合装置は、各原料を所定量配合した配合物を均一に混合するものであれば、特に限定はしないが、高速回転羽根にて混合を行うヘンシェルミキサー等が好適に使用できる。
本発明において、着色剤以外の原料を混合装置に投入するタイミングは特に限定するものではないが、微細化された着色剤が再度凝集することを避けるためには、気流式粉砕機による着色剤の微細化を開始する前に少なくとも一つ以上の原料を投入しておくことが望ましい。また、同じ理由から、着色剤以外の少なくとも一つ以上の原料を混合装置で混合した状態で、気流式粉砕機への着色剤の投入を開始することが望ましい。気流式粉砕機の処理能力は、通常、数ｋｇ／Ｈｒから数十ｋｇ／Ｈｒの間であり、フィルター装置から出てくる着色剤の量は、１分当たりにすると多めに見積もっても１ｋｇ前後と瞬間的には極少量であり、混合装置に投入されて即座に他の原料と均一に混合されれば、その後再凝集する可能性は極めて低いものとなる。
【００１４】
上記の通り、本発明の粉体混合装置を用いると、気流式粉砕機により微細化された着色剤が再凝集を起こさずに、混合原料中に存在することとなり、その後の溶融混合工程でも着色剤が再凝集を起こさないため、最終的に半導体パッケージのピン間や配線間ショートなどの電気的不良が発生しにくい半導体封止用樹脂組成物を提供することができる。
【００１５】
本発明において用いられる半導体封止用樹脂組成物の製造装置は、上記で説明した粉体混合装置、即ち、着色剤を微細化する気流式粉砕機、気流式粉砕機に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤を回収するフィルター装置、及びフィルター装置に直接又は間接的に接続され、微細化された着色剤とその他の原料とを混合する混合装置とを有するものであればよい。
本発明における半導体封止用樹脂組成物を製造する設備は、上記の粉体混合装置に加え、均一に混合された混合物を加熱溶融混練する加熱ロール又はニーダー、押出機等の加熱混練機、加熱溶融混合されたシート状又は棒状等の樹脂組成物を冷却する冷却装置、及び冷却された樹脂組成物を顆粒状又はペレット状にする粉砕装置若しくは造粒装置などを用いて、成形可能な樹脂組成物とすることができる。
本発明の半導体封止用樹脂組成物製造装置により作成された樹脂組成物を用いて、半導体等の電子部品を封止し、半導体装置を製造するには、トランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で硬化成形すればよい。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例１
ビフェニル型エポキシ樹脂（油化シェルエポキシ（株）製、ＹＸ４０００Ｈ、融点１０５℃、エポキシ当量１９５ｇ／ｅｑ）                                ８．５重量部
フェノールノボラック樹脂（軟化点６５℃、水酸基当量１０４ｇ／ｅｑ）
４．５重量部
球状溶融シリカ（平均粒径２２μｍ、最大粒径７５μｍ）          ８４．９重量部
トリフェニルホスフィン                                          ０．２重量部
三酸化アンチモン                                                １．０重量部
カルナバワックス                                                ０．４重量部
をヘンシェルミキサーに投入し、ヘンシェルミキサーで混合を行いながら、ジェットミル（供給量１０ｋｇ／ｈｒ、空気圧０．６ＭＰａ）に微細化前のカーボンブラック（凝集体平均粒径２００μｍ）０．５重量部を投入し、微細化されたカーボンブラックがヘンシェルミキサーに完全に搬送された後、更に１０分間混合を継続した。その後、混合物を８０〜１００℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を、以下の方法で評価した。結果を表１に示す。尚、バグフィルターとヘンシェルミキサーとを繋ぐ配管部分にてサンプリングを行った微細化後のカーボンブラック（以下、他の条件で微細化されたカーボンブラックと区別する便宜上、カーボンブラックＡと表す。）の平均粒径は１μｍであった。
【００１７】
評価方法
スパイラルフロー：ＥＭＭＩ−１−６６に準じた金型を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で測定した。単位はｃｍ。スパイラルフロー判定の基準は、１３０ｃｍ未満を不合格、１３０ｃｍ以上を合格とした。
ＹＡＧレーザーマーキング性：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）を成形し、更に１７５℃、８時間でポストキュアした。次に、日本電気（株）製のマスクタイプのＹＡＧレーザー捺印機（印加電圧２．４ｋＶ、パルス幅１２０μｓの条件）でマーキングし、印字の視認性（ＹＡＧレーザーマーキング性）を評価した。  外観（硬化物の色）：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、硬化時間７０秒で８０ｐＱＦＰ（１４×２０×２．０ｍｍ厚）を成形し、１２個のパッケージを得た。外観（硬化物の色）のチェックは目視にて観察を行った。
【００１８】
耐半田クラック性：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力６．９ＭＰａ、保圧時間１２０秒で８０ｐＱＦＰ（２．７ｍｍ厚）２２個を成形し、更に１７５℃、８時間でポストキュアした。次に、１５０℃で２０時間乾燥させた後、恒温恒湿槽（８５℃、相対湿度６０％）にて１６８時間加湿処理後、ＪＥＤＥＣ条件のピーク温度２３５℃でＩＲリフロー処理し、外部クラックの有無を光学顕微鏡にて観察した。不良品の個数がｎ個であるとき、ｎ／２２と表示した。
高温リーク特性：低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力７．８ＭＰａ、保圧時間９０秒で６０μｍピッチのテスト用チップに径３０μｍの金線を施した１４４ｐＴＱＦＰを１００個封止成形した。次に、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ製の微少電流計８２４０Ａを用いてリーク電流を測定した。判断基準は１７５℃においてリーク電流が初期のメジアン値より２オーダー高くなった場合を不良とした。不良品の個数がｎ個であるとき、ｎ／１００と表示した。
【００１９】
実施例２〜４
ジェットミルにおける供給量及び空気圧を表２の通りとしたほかは、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。また、バグフィルターとヘンシェルミキサーとを繋ぐ配管部分にてサンプリングを行った微細化後のカーボンブラックの平均粒径は表２に示す通りであった。
比較例１
微細化前のカーボンブラック（凝集体平均粒径２００μｍ。以下、カーボンブラックＥという。）０．５重量部をジェットミルを通さずに直接ヘンシェルミキサーに投入したほかは、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2005119197.tif 000003
【００２１】
【表２】
2005119197.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明に従うと、半導体封止用樹脂組成物中のカーボンブラックの凝集物粒径を、例えば２０μｍ以下と極めて細かいレベルにまで抑えることができるため、昨今の微細配線化された半導体パッケージ用途に対しても好適に用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明装置の一実施例の全体図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  混合装置（ヘンシェルミキサー）
２  定量供給フィーダー
３  気流式粉砕機（ジェットミル）
４  フィルター装置（バグフィルター）
５  エアーコンプレッサー
６  攪拌羽根
【図１】
2005119197.tif 000005