(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アミノ系樹脂及び結晶シリカを含む金型清掃用樹脂組成物において、結晶シリカとして、最大粒径が１８０μｍ以下であり、かつ粒径１００μｍ以上のものが結晶シリカ全量に対して１質量％以下であるものを用いると共に、この結晶シリカを金型清掃用樹脂組成物全量に対して５〜３０質量％含有し、アミノ系樹脂の全量に対して１０〜７０質量％がエポキシ変性メラミン樹脂であることを特徴とする金型清掃用樹脂組成物。
【請求項２】
結晶シリカの新モース硬度が６〜１２であることを特徴とする請求項１に記載の金型清掃用樹脂組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の金型清掃用樹脂組成物をタブレット成形して成ることを特徴とするトランスファープレス金型清掃用成形材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型表面を清掃するための金型清掃用樹脂組成物、及びこの金型清掃用樹脂組成物をタブレット成形して得られるトランスファープレス金型清掃用成形材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エポキシ樹脂等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にあたっては、一度に多数の成形品を成形することのできる多数個取りの金型を用いたトランスファー成形が一般的に行われていた。
【０００３】
しかし、このような成形を長時間続けると金型内部表面が汚れ、この汚れによって成形品すなわちパッケージの表面が汚れて外観が損なわれるという問題が生じた。そのため、金型を定期的に清掃する必要があり、数百ショット成形するごとに数ショットの割合で金型清掃用樹脂組成物を成形して金型の清掃を行っていたのである。
【０００４】
そして、金型清掃用樹脂組成物としては、従来からアミノ系樹脂組成物が使用されているが、主成分であるアミノ系樹脂としては、メラミン樹脂やフェノール変性メラミン樹脂が使用されてきた。また、その他の成分として、結晶シリカや溶融シリカ等の鉱物質類粉体も使用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年においては電子部品が小型化・薄型化する傾向にあり、これに伴ってパッケージにおける薄肉部の肉厚が従来のものよりも薄くなっている。具体的な肉厚は１００〜１５０μｍ程度であり、これは封止成形時において半導体封止用成形材料が流動し充填する空隙の幅である。このため、半導体封止用成形材料はもとより、金型清掃用樹脂組成物に対しても、上記のように幅の狭い空隙において高い流動性や充填性が求められているのである。しかし、金型清掃用樹脂組成物として、上述したような従来の成分を単に配合しただけのものを用いても、薄肉部を形成するための空隙において、高い流動性や充填性を得ることができないという問題があった。
【０００６】
また、近年において小型及び薄型のパッケージを成形するにあたっては、マルチマトリックスタイプの金型や、スルーゲートタイプの金型が主流となっているが、これらの金型には厚みの薄いランナー部や幅の狭いゲート部が設けられている場合が多く、かかる点からも金型清掃用樹脂組成物としては、流動性や充填性に優れたものが求められているのである。
【０００７】
さらに、近年においては成形品として得られる半導体装置として、電子機器の小型化、高密度化、高性能化、低コスト化を実現することができる、表面実装タイプのパッケージや片面封止タイプのパッケージが主流となっており、半導体封止用成形材料に要求される性能が高まっている。例えば、従来、半導体封止用成形材料としては、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が利用されていたが、従来よりも密着性を向上させるため、最近ではビフェニル型エポキシ樹脂や多官能エポキシ樹脂が利用されている。しかし、その反面これらのエポキシ樹脂にあっては、金型に対する密着性も高くなるため、これらが除去しにくい汚れにもなっている。従って、金型清掃用樹脂組成物としては、上述したような流動性や充填性に加え、より高い清掃能力を有するものが求められる場合もある。
【０００８】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、金型内部の狭小な空隙や面積の狭いゲート部における流動性や充填性に優れた金型清掃用樹脂組成物、及びこの金型清掃用樹脂組成物をタブレット成形して得られるトランスファープレス金型清掃用成形材料を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る金型清掃用樹脂組成物は、アミノ系樹脂及び結晶シリカを含む金型清掃用樹脂組成物において、結晶シリカとして、最大粒径が１８０μｍ以下であり、かつ粒径１００μｍ以上のものが結晶シリカ全量に対して１質量％以下であるものを用いると共に、この結晶シリカを金型清掃用樹脂組成物全量に対して５〜３０質量％含有して成ることを特徴とするものである。
また、アミノ系樹脂の全量に対して１０〜７０質量％がエポキシ変性メラミン樹脂であることを特徴とするものである。
【００１０】
また請求項２の発明は、請求項１において、結晶シリカの新モース硬度が６〜１２であることを特徴とするものである。
【００１３】
また請求項３に係るトランスファープレス金型清掃用成形材料は、請求項１又は２に記載の金型清掃用樹脂組成物をタブレット成形して成ることを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明においてアミノ系樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、メラミン樹脂、フェノール変性メラミン樹脂、エポキシ変性メラミン樹脂等、トリアジン類とホルムアルデヒド類等から共縮合して得られる合成樹脂を用いることができ、ユリア樹脂を併用することもできる。
【００１６】
アミノ系樹脂の全量をメラミン樹脂とすると、これによって、フェノール変性メラミン樹脂等の他のアミノ系樹脂を用いる場合に比べてメチロール基が多くなり、しかもメラミン樹脂のメチロール基は極性が高いため、金型内部表面に付着した汚れを除去する清掃能力を高めることができるものである。
【００１７】
２種以上のアミノ系樹脂を用いる本発明の場合には、アミノ系樹脂の全量に対して１０〜７０質量％がエポキシ変性メラミン樹脂である。かかるアミノ系樹脂を用いて金型清掃用樹脂組成物を調製すると、これを成形して得られる成形品の熱時靭性を向上させることができる。つまり、上記の金型清掃用樹脂組成物を用いて成形した後、型開きをしてこの成形品を取り出す際に、成形品のランナー部が折れたり、カル部がはじけたりすることがなくなり、成形品の取り出しを迅速に行うことができ、金型清掃の作業性を向上させることができるものである。しかし、エポキシ変性メラミン樹脂がアミノ系樹脂の全量に対して１０質量％未満であると、成形品への靭性付与の効果を得ることができないおそれがあり、逆に７０質量％を超えると、清掃能力が低下するおそれがある。
【００１８】
また本発明においては、結晶シリカを用いる。
【００１９】
ただし、結晶シリカの粒度については、以下のように設定しておくものである。すなわち、最大粒径が１８０μｍ以下であり、かつ粒径１００μｍ以上のものが結晶シリカ全量に対して１質量％以下である。最大粒径を１８０μｍ以下とした理由は、現在、ミニパッケージ用等の半導体封止用金型として、１００〜１５０μｍ程度の狭小な幅や厚みを有するゲート部を備えた、マルチマトリックスタイプやスルーゲートタイプ等の多数個取りの金型が存在しており、最大粒径が１８０μｍを超えるような結晶シリカを金型清掃用樹脂組成物に配合しておくと、上記の狭小なゲートが詰まって金型清掃に甚大な支障をきたすためである。また、ＴＳＯＰ（thin small out-line package）、ＴＱＦＰ（thin quad flat package）、ＱＦＮ（quad flat non-leaded package）、ＢＧＡ（ball grid array）、ＣＳＰ（chip size package）等のパッケージを成形するための金型として、薄肉部を１００〜２００μｍ程度の肉厚に成形できるものが多数存在するが、このような金型の清掃時において、最大粒径が１８０μｍを超えるような結晶シリカを含む金型清掃用樹脂組成物を用いると、薄肉部を形成するための空隙内部の隅々にこの金型清掃用樹脂組成物を十分に行き渡らせることができず、充填性を高く得ることができなくなるものであり、結果として清掃能力が低下するものである。一方、粒径１００μｍ以上のものが結晶シリカ全量に対して１質量％を超えて存在する場合であっても、上記と同様にゲート詰まりが発生して金型の清掃作業が滞ったり、狭小な空隙への未充填といった問題が生じて清掃能力が低下したりするものである。なお、結晶シリカの粒径は細かいほど良いが、あまりに細かくなると取り扱い作業性の問題が生じるため、実質上の下限は１μｍである。
【００２０】
また、結晶シリカの配合量についても、以下のように設定しておくものである。すなわち、上述した粒度を有する結晶シリカを金型清掃用樹脂組成物全量に対して５〜３０質量％含有する。結晶シリカの配合量が５質量％未満であると、金型清掃用樹脂組成物の流動性が著しく向上し、エアーベント部や金型パーティング面からの樹脂バリの流出量が多くなり、金型清掃作業時の作業性が低下してしまうものであり、逆に３０質量％を超えると、粘度が増加して流動性が悪化するものである。
【００２１】
また結晶シリカとしては、新モース硬度が６〜１２であるものを用いるのが好ましい。新モース硬度が６未満であると、金型清掃時において金型表面に付着している汚れを掻き落とす能力が低く、金型を清掃するための成形作業回数が増加して作業性に劣るおそれがあり、逆に新モース硬度が１２を超えると、金型表面の汚れを掻き落とす際に金型表面を傷付けるおそれがある。
【００２２】
本発明に係る金型清掃用樹脂組成物は、上記のアミノ系樹脂及び結晶シリカを含むものであるが、次のような成分を配合することもできる。すなわち基材として、パルプ、綿粉、熱可塑性繊維等を用いることができ、また離型材として、ステアリン酸、ステアリン酸亜鉛、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレフィン等を用いることができ、さらに必要に応じて、無水フタル酸等の硬化促進剤や、アミノシラン、エポキシシラン等のシランカップリング剤、着色剤等を用いることができる。
【００２３】
本発明に係る金型清掃用樹脂組成物を調製するにあたっては、以下のようにして行うことができる。すなわち、上記のアミノ系樹脂及び結晶シリカ、必要に応じてその他の成分を配合し、これをボールミルで均一に粉砕し混合する。その後、この混合物をロールを用いてシート化し、得られたシートを粉砕することによって、あるいは上記の混合物をニーダーやロールでさらに加熱混練し、この混練物を冷却固化した後に粉砕することによって、粉粒状の金型清掃用樹脂組成物を調製することができる。ここで、このように粉粒状であっても金型清掃用として用いることができるが、好ましくは、上記のようにして調製した金型清掃用樹脂組成物をタブレット成形（予備成形）して一定の形状を有するタブレットに押し固めることによって、トランスファープレス金型清掃用成形材料とするのが良い。このトランスファープレス金型清掃用成形材料は、予めタブレット化されて短円柱形等の一定の形状を有しているため、トランスファープレス金型を清掃する際の計量が不要となって取り扱い性が良好となり、金型清掃の作業性を向上させることができるものである。
【００２４】
そして、金型内部表面を清掃するにあたっては、従来と同様に半導体封止用成形材料を数百ショット成形するごとに数ショットの割合で、上述した金型清掃用樹脂組成物を成形することによって行うことができるものであるが、薄肉部を形成するための狭小な空隙を有する金型を清掃する場合や、狭小なランナー部及びゲート部を多数備えた金型を清掃する場合であっても、本発明に係る金型清掃用樹脂組成物にあっては、流動性が良好であり、微小な隙間に浸透して金型内部表面に付着している隅々の汚れにまで到達することができると共に、未充填の発生を防止することができ、結果として清掃能力を高めることができるものである。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２６】
（実施例１及び２並びに比較例１〜６）
アミノ系樹脂として、メラミン樹脂、エポキシ変性メラミン樹脂、フェノール変性メラミン樹脂及びメラミン樹脂乾燥品を用いた。これらのアミノ系樹脂はそれぞれ以下のようにして調製した。
【００２７】
・メラミン樹脂
ホルムアルデヒド（Ｆ）とメラミン（Ｍ）をモル比でＦ／Ｍ＝１．７となるように配合した水溶液を９５℃で６０分間加熱して反応させることにより、シラップ状のメラミン樹脂を得た。そして、このシラップ状のメラミン樹脂をスプレードライヤーを用いて固形化することによって、固形状のメラミン樹脂を調製した。
【００２８】
・エポキシ変性メラミン樹脂
メラミン（Ｍ）とポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（Ｇ）をモル比でＧ／Ｍ＝０．１２となるように配合した水溶液を９５℃で４５分間加熱して反応させ、生成物（Ｍ−Ｇ）にホルムアルデヒド（Ｆ）をモル比でＦ／（Ｍ−Ｇ）＝２．５となるように添加し、さらに８５℃で８５分間加熱して反応させることにより、シラップ状のエポキシ変性メラミン樹脂を得た。そして、このシラップ状のエポキシ変性メラミン樹脂をスプレードライヤーを用いて固形化することによって固形状のエポキシ変性メラミン樹脂を調製した。
【００２９】
・フェノール変性メラミン樹脂
ホルムアルデヒド（Ｆ）と石炭酸（Ｐ）をモル比でＦ／Ｐ＝６．３となるように配合した水溶液を８５℃で６０分間加熱して反応させ、生成物（Ｆ−Ｐ）にメラミン（Ｍ）をモル比で（Ｆ−Ｐ）／Ｍ＝２．４となるように添加し、さらに８０℃で２０分間加熱して反応させることにより、シラップ状のフェノール変性メラミン樹脂を得た。そして、このシラップ状のフェノール変性メラミン樹脂をスプレードライヤーを用いて固形化することによって、固形状のフェノール変性メラミン樹脂を調製した。
【００３０】
・メラミン樹脂乾燥品
解砕ニーダーを用いて、メラミン樹脂を調製する際に得た上記のシラップ状のメラミン樹脂をパルプに含浸させると共に解砕した後、これを乾燥機を用いて乾燥させることによって、メラミン樹脂乾燥品（パルプコンテント２６質量％）を調製した。
【００３１】
また、結晶シリカである（株）龍森製「３Ｋ」（結晶シリカ１とする）と、同じく結晶シリカである（株）龍森製「ＮＸ−７」（結晶シリカ２とする）とを用いた。ここで、結晶シリカ１の最大粒径は３００μｍであり、粒径１００μｍ以上のものは結晶シリカ１の全量に対して２質量％であった。一方、結晶シリカ２の最大粒径は１２０μｍであり、粒径１００μｍ以上のものは結晶シリカ２の全量に対して０．６質量％であった。なお、新モース硬度は、結晶シリカ１及び結晶シリカ２のいずれも「８」であった。
【００３２】
また離型材として、ステアリン酸亜鉛である大日化学工業（株）製「ダイＷＡＸ  ＺＦ」を、その他の成分として、無水フタル酸を用いた。
【００３３】
そして、上記の各成分を表１の配合量で配合し、これをボールミルで２時間粉砕して混合した後、この混合物をロールでシート化し、さらにこのシートを粉砕機で所定粒度に粉砕して、実施例１及び２並びに比較例１〜６の金型清掃用樹脂組成物からなる粒状の成形材料を得た。
【００３４】
（薄肉部流動性）
厚さ５０μｍの薄肉部を形成できるバリフロー金型を用いて、上記の金型清掃用樹脂組成物を温度１７０℃、加圧時間９０秒、注入圧力６．８６ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ2）の条件で成形した後、得られた薄肉部（バリ）の長さを測定することによって、薄肉部における流動性を評価した。結果を表１に示す。
【００３５】
（薄肉部充填性）
４ｍｍ角ＱＦＮ（最低肉厚１５０μｍ）用の金型に上記の金型清掃用樹脂組成物を成形した。成形条件は温度１７５℃、キュアータイム１８０秒、成形圧力６．８６ＭＰａ（７０ｋｇｆ／ｃｍ2）であり、金型清掃用樹脂組成物の金型への充填状態を観察することによって、充填性を評価した。結果を表１に示す。
【００３６】
（汚れ除去性）
半導体封止用成形材料であるビフェニル系材料をＴＯ２２０用の金型に５００ショット連続して成形した後、金型に付着した汚れが完全に除去されるまで、上記の金型清掃用樹脂組成物を繰り返し成形した。このときのショット回数を測定することによって、汚れ除去性（清掃能力）を評価した。結果を表１に示す。
【００３７】
（作業性）
１４ｍｍ角ＱＦＰ用の金型に上記の金型清掃用樹脂組成物を成形した後、型開きをしてこの成形品を取り出す際に、成形品のランナーが折れたかどうかを確認することによって、金型清掃の作業性を評価した。
【００３８】
【表１】
0003809781.tif 000002
【００３９】
表１にみられるように、実施例１及び２のものはいずれも、薄肉部（バリ）を長く形成することができる点から、流動性に優れていることが確認され、しかも充填性にも優れていることが確認される。
【００４０】
これに対し、比較例１のものは、結晶シリカとして最大粒径が１８０μｍを超えるもの等を使用しているため、また比較例２のものは結晶シリカを過剰に配合しているため、流動性と充填性のいずれの評価も低いことが確認される。
【００４２】
また、実施例１及び２のものは、アミノ系樹脂全量の１０〜７０質量％がエポキシ変性メラミン樹脂であるため、ランナー折れが発生せず、金型清掃の作業性に優れていることが確認される。
【００４３】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る金型清掃用樹脂組成物は、アミノ系樹脂及び結晶シリカを含む金型清掃用樹脂組成物において、結晶シリカとして、最大粒径が１８０μｍ以下であり、かつ粒径１００μｍ以上のものが結晶シリカ全量に対して１質量％以下であるものを用いると共に、この結晶シリカを金型清掃用樹脂組成物全量に対して５〜３０質量％含有しているので、粒度と配合量が上記のように設定された結晶シリカを含有していることにより、流動性及び充填性を高く得ることができ、幅が１００〜１５０μｍ程度のゲート部であっても詰まることがなく、金型内部の狭小な空隙の隅々にまで行き渡って汚れを捕捉することができるものである。従って、１００〜２００μｍ程度の薄肉部を有する、ＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＱＦＮ、ＢＧＡ、ＣＳＰ等のパッケージを成形するための金型であっても、容易に清掃することができる。
また、アミノ系樹脂の全量に対して１０〜７０質量％がエポキシ変性メラミン樹脂であるので、金型清掃時に成形して得た成形品の熱時靭性が向上し、この成形品を金型から取り出す際に、成形品のランナー部が折れたり、カル部がはじけたりすることがなくなり、成形品の取り出しを迅速に行うことができ、金型清掃の作業性を向上させることができるものである。
【００４４】
また請求項２の発明は、結晶シリカの新モース硬度が６〜１２であるので、この結晶シリカによって金型内部表面に付着している汚れに傷が付き、汚れを掻き落としやすくなり、清掃能力を向上させることができるものである。
【００４７】
また請求項３に係るトランスファープレス金型清掃用成形材料は、請求項１又は２に記載の金型清掃用樹脂組成物をタブレット成形しているので、予め一定の形状を有していることにより、トランスファープレス金型を清掃する際の計量が不要となって取り扱い性が良好となり、金型清掃の作業性を向上させることができるものである。