(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填材および硬化促進剤を必須成分とし、前記各成分を配合、混練、冷却後、粉砕してなる粉粒体状組成物を攪拌翼を具えた撹拌槽に供給し、熱源が赤外線ヒータである輻射熱により加熱しながら撹拌造粒することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
【請求項２】
撹拌槽内の撹拌翼が冷却手段を具え、撹拌翼を冷却しながら攪拌造粒することを特徴とする請求項１記載の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
【請求項３】
攪拌槽と、攪拌翼と、輻射熱を放射して加熱する赤外線ヒータとを備え、粉粒体状組成物を輻射熱により加熱しながら攪拌造粒する、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料用の造粒装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、顆粒状の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法に関する
【０００２】
【従来の技術】
半導体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、熱硬化性樹脂を用いて樹脂封止する方法が広く採用されている。特に封止用樹脂としてエポキシ樹脂を使用したトランスファーモールド法は、経済性と生産性に優れており、大量生産に好適であることから、樹脂封止の主流となっている。
トランスァーモールド法において使用されるエポキシ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂としてｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂およびビフェニル型エポキシ樹脂、或いはナフタレン型エポキシ樹脂やジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂やクレゾールノボラック樹脂、無機質充填材として溶融シリカ、結晶性シリカ、合成シリカ、窒化珪素、アルミナおよびセラミック等の微粉末が用いられており、その他の材料としてカルナバワックスやポリエチレン系ワックス等の離型剤、三酸化アンチモン等の難燃助剤、シリコーン樹脂に代表される可撓性付与剤、カップリング剤およびアミン系、イミダゾール系、有機リン系等の硬化促進剤、カーボンブラック等の着色剤等が組み合わされて使用されている。
【０００３】
これらのエポキシ樹脂成形材料の製造方法は、前述の粉末状の各種原材料を所定量秤量し、ヘンシェルミキサ或いはレディゲミキサ等の各種混合機を用いて混合した後、加熱ロール、連続ニーダ或いは押出し機により混練し、シート状に引き伸ばして冷却、粉砕するものであり、粉粒状のいわゆるパウダが得られる。
さらに粉粒状のパウダは、顧客の要求に応じた重量および寸法の円柱状のタブレットに打錠成形されることが多い。
パウダを用いてトランスファーモールドを行う場合、パウダ中の微粒子が飛散して作業環境を悪化させると共に、慴動部やセンサ部等に付着して設備の安定運転を阻害する要因となっている。これは前述したように、パウダの製造において粉砕操作を行っているため粒度分布が広く、微細な粒子を含む粉体となるためである。また個々の粒子の形状は角張ったものとなっいるため、ハンドリング中に粒子同士が擦れる等してさらに微粒子を発生しやすい。
【０００４】
タブレットを使用する場合においても、打錠成形したタブレット表面にはわずかではあるものの微粒子が付着しており、これがパウダの場合と同様に飛散して作業環境を悪化させる等の原因となっている。これを防止するためには、タブレット成形後にドライエアを吹き付ける等の方法により、タブレット表面に付着した微粒子の除去を行っているのが現状である。しかしこのような対策を行ってもタブレットの運搬中に振動が加わることにより、タブレット同士がぶつかり合ったり、擦れ合ったりすることにより新たな微粒子が発生し、さらにタブレットの割れ、欠けが発生して、トランスファ成形時のボイドの発生や未充填等につながる恐れがあった。
【０００５】
一方、タブレットを使用してトランスファーモールドする場合、異なるパッケージサイズに対応するためには、使用する半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の種類が同一であっても、樹脂の使用効率の向上を図る目的でタブレット重量、サイズを最適化する必要があり、さまざまなサイズのタブレットを使用せざるを得ないのが現状である。このため煩雑な在庫管理が必要となったり、タブレット打錠コストを押し上げる要因となっている。
【０００６】
これらの問題点を解決するため最近では、従来のパウダに比較して微粒子量の少ない、いわゆる顆粒状の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料が上市されてきている。
顆粒状半導体封止用エポキシ樹脂成形材料は、パウダを撹拌槽内に供給して、撹拌しつつ加熱を行い樹脂成分を溶融・造粒するものであり、その加熱方法は撹拌翼の運動エネルギーを熱として利用する方法や、撹拌槽の器壁に設けたジャケットから加熱を行うもの、或いは温風を供給することにより必要な熱量を供給するものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこれらの加熱方法では、造粒操作を行うことによってパウダの一部が撹拌翼に付着したり、過大な凝集粒子が発生して歩留りが悪化したり、或いは撹拌槽の器壁に付着し、造粒が困難となったりする場合があった。
すなわち、撹拌槽内にパウダを投入して撹拌翼による撹拌操作を行い、その運動エネルギーを撹拌翼とパウダの衝突時の熱エネルギーに変えてパウダーの加熱を行う場合、必要な発熱量を得るために撹拌翼回転数を増加させると衝突時の発熱量が大きくなり、衝突した部分のパウダが選択的に溶融することにより付着が始まる。付着を防止するために撹拌翼回転数を低下させると、発熱量が減少して製造時間が長くなるばかりでなく、粒子の形状も角が残りやすい。また、一度付着が始まると溶融した粒子がバインダーの役割を果して、付着・凝集がさらに進行する。この現象は微粒子量が多いほど付着がおこり易い。
【０００８】
ジャケットにより加熱を行う場合においては、パウダ中の微粒子成分が器壁に付着し、加温された器壁面から伝熱により溶融が始まり、次第に粒子径の大きなパウダ成分が付着、溶融していく。さらに付着、溶融が進行して溶融物の付着層厚さが増加し、撹拌槽器壁と撹拌翼とのクリアランスと同等になると、撹拌翼と付着層との摩擦により大量の熱が発生するようになり、加速的に材料の溶融が進行して過大凝集粒子の発生が著しくなる。
温風により加熱を行う場合においては粒子同士の付着、凝集が起こると撹拌槽内で流動化できなくなり、槽底部に落下して温風にさらされ加熱、溶融して器壁に付着すると共に、撹拌槽全体の流動化を阻害する。またパウダ粒子同士の付着、凝集を防止するために風速を大きく取って流動化状態を維持する必要があるため、一部の粒子の終末速度より大きな風速で運転することになり、パウダの飛び出しが起こり歩留りが低下したり、微粒子の補集系を設置することが必要となる。さらに、温風を発生させることは熱効率が低い等の問題点がある。
【０００９】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、微粒子量の少ない顆粒状半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を効率良く供給するための製造方法を提供すること目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機質充填材および硬化促進剤を必須成分とし、前記各成分を配合、混練、冷却後、粉砕してなる粉粒体状組成物を攪拌翼を具えた撹拌槽に供給し、輻射熱により加熱しながら撹拌造粒することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法に関する。
また、前記撹拌槽内の撹拌翼を冷却することを特徴とする半導体封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法に関する。以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明において用いる輻射熱源としては輻射熱を放射して加熱できるものであれば特に制約はないが、好ましくは赤外線ヒータが用いられる。赤外線ヒータを用いて撹拌中のパウダを加熱することにより、撹拌槽の内壁に材料が付着することなく、顆粒状の半導体エポキシ樹脂成形材料を歩留り良く製造することができる。通常、撹拌槽や撹拌翼はステンレス等の材料で製作し、内壁面はバフ仕上げをする等して表面を極度に平滑にしているため、放射線の吸収率は小さいものとなる。これに対してパウダはカーボンブラック等の着色剤を添加、混合しているのが通常であり、表面は粉砕時の破断面となっていることから吸収率が大きくなる。この結果、赤外線ヒーターからの輻射熱は選択的にパウダに吸収されることにより、撹拌槽内壁面の加熱が抑制されてパウダの付着が発生しにくい。
【００１２】
撹拌槽はジャケット等を設けるようにしておき、加熱、冷却ができるようにしておくのが好ましい。すなわち、付着防止を優先するのであれば冷却を選択し、製造時間の短縮等を優先するのであれば加熱を行えばよいが、過度の冷却や加熱を行う必要はない。また、赤外線ヒータを使用した場合、他の加熱方法に比べて急速昇温が可能であり、製造時間の短縮に効果があるばかりでなく、電力の供給を切るだけで瞬時に加熱を止めることができることから、パウダを加熱しすぎて、過大な凝集粒子を発生させるということがない。
また、赤外線加熱を行う場合は、微粒子成分同士の付着、凝集が起こり易くなり、撹拌翼への付着も低減できる。これは、パウダが微粒であるため熱容量が小さく、同様に軟化し始めた微粒子同士が優先的に付着、凝集するためである。
撹拌翼への付着を防止するためには、撹拌翼に通水路を設ける等して冷却することが効果的である。撹拌翼を冷却することにより、パウダの撹拌翼への付着が起こらないことを確認したが、この場合は撹拌翼の運動エネルギーをパウダの加熱源に利用することが困難なため、前記の赤外線ヒータ加熱との組み合わせが必要である。
【００１３】
本発明は、粉粒体状の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を撹拌槽内に供給して撹拌しつつ輻射熱を利用して加熱することにより、微粒子成分量を低減した、いわゆる顆粒状半導体封止用エポキシ樹脂成形材料を効率良く製造することが可能となる。さらに、撹拌槽の撹拌翼も冷却することにより材料の付着、凝集をさらに防止することが可能とな。また、付着がないことにより撹拌槽や撹拌翼の清掃作業性に優れている。
【００１４】
【実施例】
次に、実施例を用いて本発明を説明する。
エポキシ樹脂成形材料の評価方法としては、成形性を示すスパイラルフロー、およびバリ長さを測定した。スパイラルフローはＥＭＭＩ規格に準じた金型を使用し、成形温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇ／ｃｍ2 、成形時間６０秒の条件で測定した。バリ長さは２〜５０μｍのスリットを設けたバリ金型を用いて、成形温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇ／ｃｍ2 、成形時間９０秒で成形を行った時のスリットにしみだした成形材料の長さをバリ長さとした。
微粒子量の測定は、エポキシ樹脂成形材料を約５００ｇサンプリングし、φ２００ｍｍの標準篩に投入し、ロータップ型篩振とう機を使用して１０分間の篩分けを行い、目開き０．１５ｍｍの篩下を微粒子と定義してその重量％を算出した。図１に本実施例に用いた攪拌槽の概要を示した。
【００１５】
実施例１
表１に示す配合に基づき各種原材料を配合、混練、冷却、粉砕して粉粒体状のエポキシ樹脂成形材料を作成した。この試料２０ｋｇをハイスピードミキサ（深江工業社製）に投入し、撹拌翼を１５０ｒｐｍ、チョッパ５５０ｒｐｍで運転しながら、赤外線ヒータ（真空理工社製、最大出力６ｋｗ×２台）で加熱した。この時、攪拌槽のジャケットには２０℃の冷水を流して冷却を行った。また、撹拌翼には冷水を通水して冷却を行った。１４分間の加熱を行った後、ヒータを切り、材料を排出して試作材１を得た。
【００１６】
実施例２
実施例１と同様にして粉粒体状エポキシ樹脂成形材料を作成した。この試料２０ｋｇをヘンシェルミキサ（三井鉱山社製）に投入し、撹拌翼を１５０ｒｐｍ、チョッパ５５０ｒｐｍで運転しながら、赤外線ヒータ（真空理工社製、最大出力６ｋｗ×２台）で加熱した。攪拌槽のジャケットには２０℃の冷水を供給して冷却を行ったが、撹拌翼の冷却は行わなかった。１６分間の加熱を行った後、材料を排出して試作材２を得た。
【００１７】
比較例
実施例１と同様にして粉粒体状エポキシ樹脂成形材料を作成した。この試料２０ｋｇをハイスピードミキサ（深江工業社製）に投入し、撹拌翼を１５０ｒｐｍ、チョッパ５５０ｒｐｍで運転しながら、攪拌槽のジャケットには６５℃の温水を供給して加熱を行ったが、１９分間の加熱を行った後、材料を排出して比較材を得た。
上記のようにして作成した試作材１、２および比較材の評価として、スパイラルフロー、バリ長さおよび微粒子量を測定した。測定結果を表２に示す。
表２の結果から明らかなように、本発明による試作材１、２は比較材と比べてスパイラルフロー、バリ長さは同等の特性を有し、微粒子量については大幅に低減されている。
【００１８】
【表１】
0004374645.tif 000002
【００１９】
【表２】
0004374645.tif 000003
【００２０】
【発明の効果】
本発明による半導体封止用エポキシ成形材料の製造方法によれば、製造時における撹拌翼、撹拌槽器壁への溶融、付着を防止して歩留りの低下を防止すると共に、パウダ中の微粒子量を低減して、粉塵の飛散による作業環境の悪化を防止するのに有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す撹拌槽の断面図である。
【図１】
0004374645.tif 000004