(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一真空ホッパーにエポキシ樹脂成形材料を投入し、該第一真空ホッパー内を減圧にしてエポキシ樹脂成形材料の含有水分及びその他の揮発分を除去し、第一真空ホッパーとは気密バルブを介して設置されている第二真空ホッパーに該エポキシ樹脂成形材料を移送し、該気密バルブを閉じて第一真空ホッパーと第二真空ホッパーとを閉鎖状にし、第二真空ホッパーを真空状態に保ちながら、真空状態になっている密閉箱に収納されているタブレット成形部に第二真空ホッパーよりエポキシ樹脂成形材料を投入し、連続的にタブレット成形することを特徴とするエポキシ樹脂成形材料のタブレット成形方法。
【請求項２】
エポキシ樹脂成形材料の含有水分及びその他の揮発分の量が０．０５重量％以下になるように第一真空ホッパー内を減圧にする請求項１に記載のタブレット成形方法。
【請求項３】
真空状態にすることが可能な密閉箱に収納されているタブレット成形部を有するタブレット成形機であって、該密閉箱の上部に、エポキシ樹脂成形材料の含有水分及びその他の揮発分を除去するための第一真空ホッパーが設置され、第一真空ホッパーと密閉箱との中間にあって、それぞれとは第一気密バルブ及び第二気密バルブで接続されており、第一気密バルブを通して落下投入された第一真空ホッパー内で含有水分及びその他の揮発分が除去されたエポキシ樹脂成形材料を真空状態に保ちながら第二気密バルブを介してタブレット成形部に投入するための第二真空ホッパーが設置されていることを特徴とするタブレット成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱硬化性樹脂成形材料のタブレット成形方法及びそれに使用されるタブレット成形機に関するものであり、特に熱硬化性樹脂成形材料の内でも半導体封止用エポキシ樹脂成形材料のタブレット成形方法及びそれに使用されるタブレット成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体をエポキシ樹脂成形材料等で封止成形する場合、使用するエポキシ樹脂成形材料をタブレット化し、そのタブレットを高周波予熱器等で予熱し、トランスファー成形機等を用いて封止し、加熱硬化することにより半導体装置を得る方法が行われている。タブレット化をする場合通常のタブレット成形機を用いて、常圧下でタブレット化している。最近は他の分野、たとえば薬品のタブレット化において一部真空タブレット成形機が使用されるようになってきているが、エポキシ樹脂成形材料のタブレット化には活用されていない。
【０００３】
薬品用真空タブレット成形機としては、タブレット化機能を備えた機構を収容した密閉箱が一方の気密バルブを介して粉末貯留用ホッパーと接続しており、他方の気密バルブを介してタブレット受缶と接続しており、前記密閉箱内が真空ポンプにより減圧し得るように構成されていることを特徴とする薬品用真空タブレット成形機が開示されている（特公平７−３２９６０号公報）。しかし、この技術の目的はキャッピング、ラミネーティング等、タブレット成形時における悪条件を有効に無くすことのできる真空タブレット成形機に関するものであり、材料はタブレット化中のみの短時間真空に曝されるのに過ぎず、材料の組成に影響をあたえる事が目的ではなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の半導体封止用エポキシ樹脂成形材料からなる封止材料で半導体をトランスファーで封止成形する際或いは成形後に発生しやすいボイド、フクレ、ハクリ及びクラック等という問題点を解決するためなされたもので、その目的とするところは物理特性および他の諸特性を劣化させることなく、材料の含有水分及びその他の揮発分を最低レベルに抑え、封止成形性の著しく優れたタブレットを成形するための真空タブレット成形方法及びそれに使用されるタブレット成形機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第一真空ホッパーにエポキシ樹脂成形材料を投入し、該第一真空ホッパー内を減圧にしてエポキシ樹脂成形材料の含有水分及びその他の揮発分を除去し、第一真空ホッパーとは気密バルブを介して設置されている第二真空ホッパーに該エポキシ樹脂成形材料を移送し、該気密バルブを閉じて第一真空ホッパーと第二真空ホッパーとを閉鎖状にし、第二真空ホッパーを真空状態に保ちながら、真空状態になっている密閉箱に収納されているタブレット成形部に第二真空ホッパーよりエポキシ樹脂成形材料を投入し、連続的にタブレット成形することを特徴とするエポキシ樹脂成形材料のタブレット成形方法である。又本発明は、前記タブレット成形方法により得られたエポキシ樹脂成形材料のタブレットであり、該タブレットにより半導体が封止された半導体装置である。
更に本発明は、真空状態にすることが可能な密閉箱に収納されているタブレット成形部を有するタブレット成形機であって、該密閉箱の上部に、エポキシ樹脂成形材料の含有水分及びその他の揮発分を除去するための第一真空ホッパーが設置され、第一真空ホッパーと密閉箱との中間にあって、それぞれとは第一気密バルブ及び第二気密バルブで接続されており、第一気密バルブを通して落下投入された第一真空ホッパー内で含有水分及びその他の揮発分が除去されたエポキシ樹脂成形材料を真空状態に保ちながら第二気密バルブを介してタブレット成形部に投入するための第二真空ホッパーが設置されていることを特徴とするタブレット成形機である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のタブレット成形機を図１に従って詳細に説明する。図１は本発明の１実施態様であってこれに限定されるものではない。
タブレット成形部１は密封箱２に収納されており、該密封箱２は気密バルブ１０を介して真空装置１１に接続されており、真空装置１１により密封箱２内は真空状態にされるようになっている。密封箱２の上部には、第二気密バルブ６を介して第二真空ホッパー４が設置されており、この第二真空ホッパー４も気密バルブ９を介して真空装置１１に接続されており、真空装置１１により真空状態にされるようになっている。又第二真空ホッパー４の上部には第一気密バルブ５を介して第一真空ホッパー３が設置されており、この第一真空ホッパー３も気密バルブ８を介して真空装置１１に接続されており、真空装置１１により真空状態にされるようになっている。又第一真空ホッパー３の上部には成形材料投入用の気密バルブ７が具備されている。これらのものは当然ながら真空耐圧構造となっている。
【０００７】
本発明のタブレット成形方法を、図１に示される本発明のタブレット成形機の使用形態に従って詳細に説明する。
気密バルブ８及び第一気密バルブ５を閉にし、材料投入用気密バルブ７を開にして、材料投入用気密バルブ７よりエポキシ樹脂成形材料を投入する。投入終了後材料投入用気密バルブ７を閉にし、気密バルブ８を開にして真空装置１１を作動して第一真空ホッパー３内を減圧し真空状態にする。この際エポキシ樹脂成形材料の含有水分量及びその他の揮発分量が０．０５重量％以下になるように、第一真空ホッパー３内の真空度を８０Torr以下好ましくは３０Torr以下にし、３０分以上真空状態に曝すことが好ましい。又第一及び第二真空ホッパー内に成形材料を攪拌するための攪拌機構を設けると更に好ましくなり、特に第一真空ホッパーに設けると真空状態の時間を短くすることができ効果が大きい。
【０００８】
次いで、第二真空ホッパー４の第二気密バルブ６を閉にして気密バルブ９を開にして第二真空ホッパー４内を真空装置１１の作動により真空度を少なくとも８０Torr以下、好ましくは３０Torr以下の真空状態にしてから気密バルブ９及び気密バルブ８を閉にし、材料投入用気密バルブ７は閉のまま第一気密バルブ５を開にして、第一真空ホッパー３内のエポキシ樹脂成形材料を落下させ、第二真空ホッパー４内に移送する。移送後第一気密バルブ５を閉にし、気密バルブ９を開にして真空装置１１を作動して第二真空ホッパー４内を真空状態にする。その後第二気密バルブ６を開にして、エポキシ樹脂成形材料を、気密バルブ１０を開にして真空装置１１の作動により真空状態になっているタブレット成形部１に落下投入すると、タブレット成形部１にてタブレット成形が開始され、タブレットが作製される。タブレット成形を行っている間に新たな成形材料を第一真空ホッパー３に再投入し、これらの操作を繰り返すことにより連続的にタブレット成形が行われる。
【０００９】
材料供給ホッパーとなる第一真空ホッパー３の下部に設置されている第一気密バルブ５は、第一真空ホッパー３の成形材料の排出口であり、第二真空ホッパー４の成形材料の受入口となる。又タブレット成形部１への直接の材料供給ホッパーとなる第二真空ホッパー４の下部に設置されている第二気密バルブ６は第二真空ホッパー４の成形材料の排出口であり、タブレット成形部１の成形材料の受入口となる。
又タブレット成形部１内の真空度は少なくとも８０Torr以下、好ましくは３０Torr以下に保持していることが望ましい。
【００１０】
【実施例】
エポキシ樹脂４．２重量部、フェノール樹脂４．３重量部、硬化促進剤０．２重量部、シリカ粉末８６．０重量部、シランカップリング剤０．５重量部、三酸化アンチモン１．０重量部、臭素化エポキシ樹脂１．０重量部、カルナバワックス０．５重量部、カーボンブラック０．３重量部をミキサーを用いて常温で混合し、１００℃で二軸ロールを用いて混練し冷却後粉砕し成形材料を得た。この成形材料を通常のタブレット成形機（以下通常の成形機という）、タブレット成形部のみが真空となっている真空タブレット成形機（以下単なる真空成形機という）、及び本発明の真空タブレット成形機（以下本発明の真空成形機という）を用いてタブレット化し、タブレット化したサンプルでボイドの発生しやすいパッケージを封止して評価を行った。なお、本発明の真空成形機に用いた材料は、上記成形材料を第一ホッパー内で真空度３５Torrで１時間処理したものである。この材料の含有水分量は０．０３重量％、メタノールとエタノールの合計含有量は３ｐｐｍであった。なお、含有水分量は、最大粒径２ｍｍ以下に粉砕した成形材料約５ｇを精秤し、五酸化隣入り耐圧密閉容器に封入し真空度６００ｍｍＨｇで２４時間放置後の重量変化率で測定し、メタノールとエタノールの合計含有量は、ガスクロマトグラフィー法で測定した。
具体的には、それぞれФ９．８ｍｍ、２．９ｇのタブレットを成形し、各タブレット成形したサンプルを使用して低圧トランスファー成形機を用いて１７５℃、４０ｋｇ／ｃｍ2、トランスファータイム４秒、キュアータイム９０秒の条件で、テスト用にダミーリードフレームを２０ｍｍ×２０ｍｍ×２．７ｍｍ厚の１００ｐＱＦＰに１ポット１キャビティーで封止し、成形されたパッケージの表面をマイクロスコープにて観察し、各々の外部ボイドの個数および最大径の測定比較を行った。その結果を下記に示す。従来方法にくらべ本発明の方法ではボイドの発生個数が１／７以下に減少し、かつ最も小さいサイズでの発生となっている。
【００１１】
（１）  通常の成形機及び本発明の真空成形機を用いた、従来方法と本発明の方法でのボイドの発生個数の比較
サンプル数：各４８個
予熱時間：タブレット投入後１５秒放置しクランプ開始
ボイドサイズ（mils）   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11〜20     Total
通常の成形機                       1  2  2         1     1       7/48
本発明の真空成形機           1                                   1/48
【００１２】
（２）  通常の成形機、単なる真空成形機及び本発明の真空成形機を用いた、従来方法と単なる真空成形方法及び本発明の方法でのボイドの発生個数の比較
サンプル数：各２４個
予熱時間：タブレット投入後１２秒放置しクランプ開始
ボイドサイズ（mils）   1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11〜20     Total
通常の成形機                 1  1     1     1                    4/24
単なる真空成形機          1        1                             2/24
本発明の真空成形機                                               0/24
【００１３】
【発明の効果】
本発明に従うと、半導体封止用エポキシ樹脂成形材料のタブレット内部の水分及びその他の揮発分を非常に低いレベルに抑えることができるので、より集積化されている半導体の封止成形されたハイグレードの半導体装置のボイド、フクレ、ハクリ及びクラック防止に非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施態様である真空タブレット成形機の概略説明図。
【符号の説明】
１  タブレット成形部
２  密閉箱
３  第一真空ホッパー
４  第二真空ホッパー
５  第一気密バルブ
６  第二気密バルブ
７  材料投入用気密バルブ
８  気密バルブ
９  気密バルブ
１０  気密バルブ
１１  真空装置
【図１】
0003733264.tif 000002