JPH07232323A

JPH07232323A - 半導体封止用樹脂タブレット

Info

Publication number: JPH07232323A
Application number: JP5130794A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Taruno; 友浩樽野; Yoshio Toyoda; 良雄豊田; Hirobumi Ono; 博文大野; Shoichi Kimura; 祥一木村
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1994-02-23
Filing date: 1994-02-23
Publication date: 1995-09-05
Anticipated expiration: 2015-04-24
Also published as: SG47837A1; DE69428676D1; KR100287491B1; KR950025964A; EP0669649B1; US5698152A; TW259798B; JP3037552B2; DE69428676T2; CN1107612A; CN1089490C; EP0669649A1

Abstract

(57)【要約】【目的】タブレットのゲル化粒子の発生を抑制し、トラ
ンスファ−成形法により半導体チップをゲ−ト詰まり無
くスム−ズに封止できるようにすると共に、トランスフ
ァ−成形により半導体チップを事実上、ボイド無の高品
質で封止できる半導体封止用樹脂タブレットを提供す
る。【構成】硬化剤配合の樹脂組成物溶融体を冷却固化して
なるタブレットであって、揮発分含有量が０．０５重量
％以下であり、かつ、該タブレット中のゲル化粒子含有
量が６０メッシュオンが０であり、１００メッシュオン
が１０ｐｐｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体チップの封止に使
用する樹脂タブレットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体チップの樹脂組成物を用いた樹脂
封止（パッケ−ジ）には、通常、トランスファー成形法
が使用されている。このトランスファー成形法において
は、トランスファー成形機の金型キャビティに半導体チ
ップをセットし、熱硬化性樹脂組成物タブレットをトラ
ンスファー成形機のポットに入れ、このタブレットを加
熱により可塑化すると共にプランジャーで加圧し、スプ
ール、ランナー並びにゲート等を経てその可塑化樹脂を
金型キャビティに導入し、賦形並びに硬化を完了させて
いる。更に、最近ではマルチプランジャ−方式と称して
このトランスファ−成形法の範疇に属する、スモ−ルタ
ブレットにより封止する方法も提案されている。

【０００３】旧来、この種のタブレットには、冷間圧縮
成形法（原料を熱ロ−ル又は熱押出し機で可塑化・混練
し、この混練物を冷却後、粉砕機で粉末化し、次いで、
この粉末の所定量を金型に定量供給し、この金型内粉末
を上部プランジャーと下部プランジャーとで常温にてタ
ブレットに圧縮成形する方法）により製造したものが使
用されているが、かかるタブレットにおいては、空隙を
多く含み、かつ、含水率も高いため（空隙が大きいため
に、水分吸着面積が大きい）、半導体チップを封止する
際、その空隙内の空気並びにトランスファー成形温度
（１５０℃〜１８０℃）下で蒸発した水分を完全に脱気
し得ずに、ボイドが発生し易く、このボイドが、半導体
装置自体の強度を弱め、信頼性を損ない、不良品の発生
原因となり、半導体装置の歩溜の低下が余儀なくされて
いる。

【０００４】本発明者等においては、タブレットの製造
方法として、混練押出機におけるスクリュ−収容シリン
ダ−の先端に樹脂供給通路部材を連結し、該シリンダ−
内の硬化剤配合の混練溶融樹脂を樹脂供給通路部材を経
てタブレット成形金型に押出圧力で注入し、加圧しなが
ら成形する方法（以下、可塑化加圧法という）を既に提
案済みである（平成３年特許願第８１６９６号及び平成
３年特許願第３４９６４８号、ＰＣＴ／ＪＰ９２／００
３４５）。

【０００５】上記ボイドの排除には、タブレット内の空
隙の排除、含水率の低減が有効であることはよく知られ
ている。上記の塑化加圧法によって得られるタブレット
においては、圧縮率〔タブレットの見掛け比重とタブレ
ット内の空隙を零にした場合の比重（真比重）との比〕
を９８％以上にして空隙を実質上零にでき、かつ含水率
も、０．０２重量％以下にできるので、上記した半導体
チップ封止時でのボイドの発生量を上記の旧来のタブレ
ットに較べ少なくできる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近来の高度
に集積化された半導体装置においては、半導体チツプの
１個１個が高価であり、より一層のボイド低減による歩
溜まりの向上、信頼性の向上が要求されている。

【０００７】しかしながら、本発明者等の実験結果によ
れば、上記可塑化加圧法によるタブレットを使用しての
封止成形体のボイドの低減には限界がある。事実、上記
可塑化加圧法で得た、揮発分としての水の含有量、即
ち、含水量０．０２重量％、圧縮率９８％、外径１３ｍ
ｍ、高さ２０ｍｍのタブレツトを使用し、ポットが１６
連で１ポットにつき２個のキャビティを連通したキャビ
ティ数３２個のトランスファ−成形機により、ＱＦＰ−
８０ピンを封止したところ、１キャビティ当りのボイド
（直径０．１ｍｍ以上）の箇数（平均値）は、３箇にも
達した。

【０００８】そこで、本発明者等において、その原因を
究明したところ、タブレットを構成する樹脂組成物の原
料中に残存している水分以外の主として有機低分子化合
物よりなる微量の揮発成分（例えば、ケトン系、アルコ
−ル系、芳香族炭化水素系化合物等）やタブレット製造
時の原料相互の反応により生じる主として有機低分子化
合物よりなる微量の揮発成分がタブレット中に閉じ込め
られ、半導体チップの封止時、トランスファ−成形温度
で気化してボイドの発生に至ることが判明した。

【０００９】上記の”原料相互の反応”とは、本発明者
等の経験によれば、硬化促進剤と硬化剤の反応による芳
香族炭化水素等の生成、充填剤と表面処理剤との反応に
よる低級アルコ−ル類の生成等を挙げることができる。
また、上記の可塑化加圧法においては、押出機のシリン
ダ−の先端に樹脂供給通路部材を取付け、この樹脂供給
通路部材の出口とタブレット成形金型の樹脂注入口とが
一致しているときに金型への樹脂注入を行っている。従
って、次の樹脂注入までは樹脂供給通路部材内での樹脂
流れを一時的に停止させる必要があるので、樹脂供給通
路部材内での樹脂の流れが間歇的となる。このため、樹
脂流れが停止している間に、溶融樹脂組成物（硬化剤配
合）のゲル化が促進され、ゲル化粒子の成長が促され、
上記トランスファ−成形時、このゲル粒子がゲ−トの厚
さよりも大であると、ゲ−ト詰まりが惹起されることに
なる。

【００１０】本発明の目的は、上記の可塑化加圧法で製
造するタブレットのゲル化粒子の発生を抑制し、トラン
スファ−成形法により半導体チップをゲ−ト詰まり無く
スム−ズに封止できるようにすると共に、トランスファ
−成形により半導体チップを事実上、ボイド無の高品質
で封止できる半導体封止用樹脂タブレット及びその製造
方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体封止
用樹脂タブレットは、熱硬化性樹脂組成物溶融体を冷却
固化してなるタブレットであって、揮発分含有量が０．
０５重量％以下であり、かつ、該タブレット中のゲル化
粒子含有量が６０メッシュオンが０であり、１００メッ
シュオンが１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする構成
である。なお、本発明において、”揮発成分”とは、特
にことわりのない限り、水を含むものとする。本発明に
おいて、揮発成分中、有機低分子化合物よりなる揮発分
含有量は０。０３重量％以下が好ましい。

【００１２】大抵の場合、本発明において用いる熱硬化
性樹脂組成物は、エポキシ樹脂の如き熱硬化性樹脂の主
剤に少なくとも硬化剤、硬化促進剤、充填剤、並びにシ
ランカップリング剤のような表面処理剤を含んでいる。
本発明において揮発性分含有量は、樹脂タブレット５ｇ
を脱水アセトン５ｍLに溶解し、その上澄み液をガスク
ロマトグラフィ−により測定する方法を使用できる。

【００１３】本発明において、揮発分とは、水分と有機
低分子化合物（有機溶剤）であり、そのそれぞれの含有
量は、水分で０．０２重量％以下、有機低分子化合物で
０．０３重量％以下が好ましい。

【００１４】ゲル化粒子含有量は、次ぎの方法で測定で
きる。まず、樹脂タブレット１００ｇを撹拌下でアセト
ン３００ｃｃに溶解し、その溶液を６０メッシュと１０
０メッシュの２段のスクリ−ンで漉し、６０メッシュオ
ンのゲル化粒子（アセトン不溶分）量と１００メッシュ
オンのゲル化粒子（アセトン不溶分）量を測定する（２
段スクリ−ンは、例えば、ＡＳＴＭＥ−５８Ｔによる
ことができる）。次いで、これらアセトン不溶分中に
は、無機の充填剤が含まれていることが多いので、得ら
れた前記のゲル化粒子を、”るつぼ”に入れて４００℃
で２時間加熱して有機成分（即ち、真のゲル化粒子含有
量）を焼却して無機充填剤量を測定し、次式によりゲル
化粒子含有量を求める。ゲル化粒子含有量（Ｘ）＝アセトン不溶分−無機充填剤
量ゲル化粒子含有量（ppm）＝〔ゲル化粒子含有量（Ｘ）
ｇ／１００ｇ〕×１０⁶

【００１５】本発明の樹脂タブレットにおいては、揮発
分含有量とゲル化粒子含有量を前記のように特定すると
共に圧縮率分布の偏差を±１％以下とすること、圧縮率
を９８％以上とすること、金属性不純物含有量を５０ｐ
ｐｍ未満、好ましくは２０ppm未満、特に好ましくは、
１０ｐｐｍとすること、ショア−硬度（２３℃で測定）
を６５以上とすることが好ましい。

【００１６】この圧縮率（Ｃ）は、樹脂タブレット硬化
体の比重をρ、タブレットの体積をＶ、タブレットの重
量をＷとすれば、Ｃ＝〔（Ｗ／ρ）／Ｖ〕×１００％で
求めることができる。この場合の樹脂タブレット硬化体
は、２００kg/cm²の加圧下で、トランスファ-成形機に
より完全硬化（例えば、１７５℃，１０分の条件）する
ことにより得ることができる。また、タブレットが円柱
状の場合、圧縮率の分布の偏差（Ｒｉ）は、タブレツト
を図５に示すようにａ₁，ａ₂，ａ₃，ａ₄に長手方向に分
割し（分割箇数は通常４箇）、分割したタブレット片毎
の圧縮率Ｃｉを前記の要領で求め、さらに圧縮率Ｃｉの
平均値Ｃ₀を求め、Ｒｉ＝（Ｃｉ−Ｃ₀）／Ｃ₀×１００
％により算出できる。

【００１７】タブレットが円柱状以外の場合は、適宜均
等に４分割して前記の要領でＣｉ及びＣ₀を求めればよ
い。

【００１８】上記金属性不純物は、実質的に殆ど金属そ
のものである。金属酸化物等の金属化合物は上記の ”
金属性不純物”に含まれない。この金属性不純物はマグ
ネチックアナライザ−（例えば、龍森社製ＴＭＡ−０
１）により測定できる。上記の付着微粉末量は、タブレ
ツト表面の微粉を空気圧２〜５kg/cm²のエア-ガンで飛
散させることにより測定できる。

【００１９】タブレットの形状寸法については、円柱状
の場合、外径（Ｄ）が２０ｍｍ以下で、外径（Ｄ）と長
さ（Ｌ）との比Ｌ／Ｄが１以上（通常上限値は１０）で
あること、外径（Ｄ）が２０ｍｍ以上で、外径（Ｄ）と
長さ（Ｌ）との比Ｌ／Ｄが１以下（通常下限値は０．
２）であることが好ましい。ショア−硬度は、ショア−
Ｄ硬度計により測定できる（測定温度２３℃）。

【００２０】本発明において用いる熱硬化性樹脂組成物
は、熱硬化性樹脂としての主剤、硬化剤、硬化促進剤、
充填剤、表面処理剤（充填剤の表面を処理して充填剤と
樹脂との結合強度を高めるために使用され、カップリン
グ剤とも称されている）を一般的な構成成分とするが、
これ以外に、離型剤、顔料、難燃剤、難燃助剤等を配合
できる。その配合比は、例えば、主剤：１００重量部，
難燃助剤：１０〜３０重量部，硬化剤：４０〜８０重量
部，充填剤：２００〜１９００重量部，難燃剤：１０〜
２０重量部，離型剤：１〜３重量部，顔料：１〜３重量
部，硬化促進剤：１〜３重量部，表面処理剤：１〜３重
量部とされる。

【００２１】上記樹脂主剤には例えば、エポキシ樹脂、
シリコ−ン系樹脂、ポリイミド系樹脂等が使用できる
が、特に、エポキシ樹脂が好ましい。

【００２２】上記樹脂主剤がエポキシ樹脂、特にノボラ
ック型エポキシ樹脂の場合、硬化剤にはクレゾ−ルノボ
ラック、フェノ−ルノボラックの如きノボラック型樹脂
が、硬化促進剤にはトリフェニルホスフィン、ＤＢＵ
〔１・８ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−
７〕、イミダゾ−ル系化合物がそれぞれ好んで使用され
る。この硬化剤と硬化促進剤との反応により発生する揮
発性成分にはベンゼン等がある。また、充填剤には、シ
リカ粉末が、表面処理剤にはβ−（３．４エポキシシク
ロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、N−β（アミノエチ
ル）γ−アミノプロピルメチルジメチルジメトキシシラ
ン等がそれぞれ好んで使用され、この充填剤と表面処理
剤との接触反応により発生する揮発性成分にはメタノ−
ル等がある。

【００２３】本発明の樹脂タブレツトを製造するには、
組成物の構成成分であるエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促
進剤、充填剤、表面処理剤等は個別に、或いは混合して
前もって加熱混合（例えば、１５０℃で３０分位）しな
がら減圧し、含有或いは発生する揮発性成分を除去して
おく。

【００２４】本発明の半導体封止用樹脂タブレットは、
少なくとも、タブレットを構成する熱硬化性樹脂組成物
の構成成分の原材料相互の反応によって発生する揮発性
成分を予め除去し、好ましくは、原材料中の揮発性成分
も同時に除去した後、残余成分を配合した組成物を得、
次いで、この組成物を、撹拌子内蔵の樹脂供給部材をス
クリュ−収容シリンダ−の先端に連結した混練押出機で
混練・溶融し、この混練溶融樹脂を上記樹脂供給通路部
材を経て、かつ撹拌子で撹拌しつつタブレット成形金型
に押出圧力で注入し、加圧しながら得ることができる。

【００２５】一般的には、硬化剤と硬化促進剤とを混合
し、生成した揮発性成分を除去し、また、充填剤と表面
処理剤とを混合し、生成した揮発性成分を除去し、次い
で、この硬化促進剤混合硬化剤並びに表面処理剤混合充
填剤を残余材料に配合した熱硬化性樹脂組成物を、撹拌
子内蔵の樹脂供給通路部材をスクリュ−収容シリンダ−
の先端に連結した混練押出機で混練・溶融し、この混練
溶融樹脂を上記樹脂供給通路部材を経て、かつ撹拌子で
撹拌しつつタブレット成形金型に押出圧力で注入し、加
圧しながら成形することを特徴とする構成である。以
下、本発明に係る半導体封止用樹脂タブレットの製造方
法の一例を説明する。

【００２６】図１は本発明に係る半導体封止用樹脂タブ
レットの製造に使用する混練押出機とタブレット成形金
型の一例を示している。図１において、１は混練押出機
であり、１１は混練押出機１のシリンダ−であり、スク
リュ−が収納されている。シリンダ−には、シリンダ−
内を減圧するための脱気口１００を設けることが好まし
い。３は軌道レ−ル９により左右に移動する金型ホルダ
−であり、冷却ジャケット８を備えている。４はタブレ
ット成形金型であり、上方プランジャ−５と下方プラン
ジャ−６とにより閉型される。２は混練押出機１のシリ
ンダ−１１の先端に取り付けた樹脂供給通路部材であ
り、撹拌子を内蔵させ、吐出口２１を金型上面に摺動的
に接触させてある。１０はタブレット送出し機である。

【００２７】上記撹拌子内蔵の樹脂供給通路部材には、
例えば、図２の（イ）並びに（ロ）〔図２の（イ）にお
けるロ−ロ断面図〕に示すように、シリンダ−１１の先
端に樹脂供給管２を取付け、撹拌子２２をスクリュ−１
２の先端に取り付けたものを使用できる。なお、樹脂供
給管２の内壁と撹拌子２２とのクリアランスは一般的に
１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ±０．１ｍｍとされ
る。混練押出機１に２軸スクリュ−タイプのものを使用
する場合は、図２の(ハ)に示すように、一方のスクリュ
−121と樹脂供給管２とを同心にし、当該一方のスクリ
ュ−先端に撹拌子２２を取り付けたものを使用すること
ができる。

【００２８】図１に示す装置を使用して、エポキシ樹脂
組成物よりなる、本発明のタブレットを製造する場合を
例にとり、本発明の製造方法を説明する。本発明の製造
方法により本発明のタブレットを製造するには、図３に
おいて、ヘンシェルミキサ−Ｍ’で充填剤と表面処理剤
を予備混合し、更にこの混合物を加熱乾燥機Ｈにより加
熱乾燥（１２０℃、３時間）して、充填剤と表面処理剤
との反応で生じた揮発性成分（有機低分子化合物等）を
予め除去し、また、別に硬化剤と硬化促進剤を減圧混合
釜Ｒで加熱混合（１５０℃、３０分）し、反応で発生す
る揮発性成分（有機低分子化合物等）を予め除去してお
く。次いで、揮発性成分の除去された上記２つの混合物
を、エポキシ樹脂、離型剤、顔料、難燃剤、難燃助剤等
の残余材料と共にヘンシェルミキサ−Ｍで均一に混合
（ドライブレンド）してエポキシ樹脂組成物を得る。

【００２９】次ぎに、このエポキシ樹脂組成物を、図１
に示す混練押出機１に供給し、混練押出機１のスクリュ
ー回転によりそのホッパー内の樹脂組成物を混練押出機
１の加熱シリンダー１１内に送り込み、好ましくは、脱
気口１００より減圧吸引しつつ通常、６０〜１５０℃程
度で加熱溶融しつつ混練し、この溶融樹脂組成物をスク
リュ−の押出力で樹脂供給通路部材２を経てタブレット
成形金型４に充填する。下方プランジャ−６にロードセ
ル等の圧力検出装置を設けるなどにより、溶融樹脂の注
入圧力を検出し、樹脂充填完了の信号を発生させる。

【００３０】この充填完了信号を受信し、金型ホルダ−
３が右に（又は左に）移動し、左（又は右）のタブレッ
ト成形金型４が樹脂供給通路部材２の吐出口２１の位置
に至ると該金型ホルダ−３が停止する。右（又は左）に
移動したタブレット成形金型に充填された樹脂は上方プ
ランジャ−５と下方プランジャ−６とにより５０〜３０
０kg/cm²程度で加圧されつつ成形される。このとき金型
ホルダ−３の冷却ジャケット８に５℃〜５０℃に温度調
節した冷却水を循環させる。

【００３１】冷却した樹脂（室温〜６０℃程度）を下方
プランジャ−６により上方に突き出し、この突き出した
樹脂体、すなわち、タブレット７をタブレット送出し機
１０により前方に向け排出する。

【００３２】その後、左（又は右）の成形金型への樹脂
の充填が完了すれば、金型ホルダ−が右（左）に移動
し、上記した作動が繰り返されていく。上記において、
左（又は右）のタブレット成形金型への樹脂充填が終了
し、次の右（又は左）のタブレット成形金型への樹脂充
填が開始されるまでの間、樹脂供給通路部材２の吐出口
２１が金型ホルダ−３に摺動接触されて樹脂の吐出が一
時的に停止（通常１秒以下）されるが、スクリュ−が回
転されたままであって撹拌子２２も回転を続けているの
で、樹脂供給通路部材２内の樹脂をよく撹拌流動させ
得、ゲル化粒子の発生及びその生成をよく防止でき、タ
ブレット中のゲル粒子の粒子径を６０メッシュオンが０
にできると考えられる。

【００３３】上記において、一般的には、成形金型への
樹脂組成物の供給温度は８０℃〜１２０℃程度であり、
成形金型温度は室温〜５０℃位である。金型には、通
常、冷媒（通常は温水）を流通し、タブレットを表面か
ら内部に向かって冷却し、このようにして冷却されたタ
ブレットにおいては、トランスファ−成形時のゲル化時
間がタブレット表面から内部に至るに従い弱干短くなる
のが一般的である。金型より取り出されるときのタブレ
ットの表面温度は、通常５０℃以下である。また、タブ
レット製造時の加圧の度合いは一般的には、５０kg/cm²
〜３００kg/cm²好ましくは、８０〜１２０kg/cm²とされ
る。図４は本発明に係る半導体封止用タブレットの製
造方法において使用する混練押出機並びにタブレット成
形金型の別例を示している。図４において、１は混練押
出機、２は撹拌子内蔵の樹脂供給通路部材であり、図２
に示したものと同一構造のものを使用してある。押出機
のシリンダ−には脱気口１００を設けることが好まし
い。３はタ−ンテ−ブルであり、同一円周上に複数箇の
タブレット成形金型４，…を一定の間隔を隔てて配設し
てある。８は冷却ジャケット、５は上方プランジャ−、
６は下方プランジャ−、１０はタブレット送り出し用の
スクレィパ−である。

【００３４】上記図４に示す装置を使用して、本発明の
エポキシ樹脂組成物からなる半導体封止用タブレットを
本発明の製造方法により製造するには、前述と同様の要
領で、一般的には、硬化剤と硬化促進剤、充填剤と表面
処理剤を予備混合し、揮発成分を除去したのち、残余材
料を混合して得たエポキシ樹脂組成物を混練押出機１に
供給し、好ましくは脱気口１００より減圧吸引しつつ、
この組成物を混練押出機により混練し、混練押出機１か
ら溶融樹脂組成物（８０〜１２０℃）を樹脂供給通路部
材２を経て混練押出機１のスクリュ−押出力により、か
つ樹脂供給通路部材２内で樹脂を撹拌子により撹拌しつ
つ一のタブレット成形金型４（約４０℃）に供給し、一
のタブレット成形金型４への溶融樹脂組成物の充填が完
了すると、前記と同様、ロ−ドセル等の圧力検出装置に
より樹脂充填終了の発生させ、タ−ンテ−ブル３を矢印
方向に回転させて次ぎのタブレット成形金型４が樹脂供
給通路部材２の吐出口２１に達するとタ−ンテ−ブル３
を停止させ、このタブレット成形金型４への溶融樹脂組
成物の供給を開始する。なお、このタ−ンテ−ブル３の
回転により、樹脂が摺切られる際、樹脂が背圧（押出圧
力）を受けつつ摺切られるので、これにより更にタブレ
ットの重量精度が向上される。

【００３５】他方、上記溶融樹脂組成物の充填を終了し
たタブレット成形金型４に対しては、当該金型が樹脂供
給通路部材２の吐出口２１から離れた直後に上方プラン
ジャ−５を当該金型４内に導入し、以後上下プランジャ
−５，６をタ−ンテ−ブル３と同調移動させ、この上下
プランジャ−５，６でタブレット成形金型４内の樹脂組
成物を５０〜３００kg/cm²程度で加圧しつつ冷却してい
き（タ−ンテ−ブル３の冷却ジャケット８に５℃〜５０
℃に温度調節した冷却水を循環させる）、スクレィパ−
１０の手前において冷却固化した半導体封止用タブレッ
トを下方プランジャ−６の突き上げにより離型し、これ
をスクレィパ−１０によりタ−ンテ−ブル３外に移行さ
せる。

【００３６】上記上下プランジャ−５，６の対の数は複
数であり、溶融樹脂組成物が次々に充填されていく各タ
ブレット成形金型３に対し、これらの各上下プランジャ
−５，６を上記のように動作させてタ−ンテ−ブル方式
により半導体封止用タブレットを連続生産していく。

【００３７】上記図１または図４に示す装置を使用する
場合、更に、生産の高速化には、金型ホルダ−またはタ
−ンテ−ブル３の移動速度を高速化し、またはタ−ンテ
−ブル３上のタブレット成形金型４の配設個数を増大す
ると共にタブレット成形金型４への樹脂組成物の供給速
度を高速化することが有効である。

【００３８】本発明のタブレットにおいては、半導体チ
ップをトランスファー成形により封止する場合に使用さ
れる。すなわち、半導体チップをトランスファー成形機
を金型キャビティにセットし、本発明のタブレットをト
ランスファー成形機のポットに入れ、このタブレットを
加熱により可塑化すると共にプランジャーで加圧し、ス
プール、ランナー並びにゲート等を経てその可塑化樹脂
を金型キャビティに導入し、賦形並びに硬化させ、半導
体装置とする。この場合、タブレットを高周波誘電加熱
により予備加熱したうえで、ポットに入れることもでき
る。また、前記した半導体装置は、一般的には１６５℃
〜１８５℃で５時間〜１０時間アフタ−キュア−され
る。

【００３９】

【作用】熱硬化性樹脂の主剤に少なくとも硬化剤、硬化
促進剤、充填剤並びに表面処理剤を配合した熱硬化性樹
脂組成物からなるタブレットを製造する場合には、原料
成分同士の反応、例えば、充填剤と表面処理剤の反応、
硬化剤と硬化促進剤との反応によって、有機低分子化合
物からなる揮発性成分が発生し、この揮発性成分が樹脂
封止体のボイドの重大な発生原因となる。しかしなが
ら、本発明のタブレットにおいては、その揮発性成分の
含有量が０．０５重量％以下（水分を含む）に抑えられ
ているので、トランスファー成形温度で揮発する成分を
実質上、僅少にできる。

【００４０】また、タブレットの圧縮率が９８％以上で
あるので、空気の抱込み量を微少量にでき、特に、長手
方向の圧縮率の分布の偏差が±１％以下であるので、そ
の微少量空気を均等に分布させて空気の抱込み量を実質
上、零にできる。従って、半導体チップの封止工程での
ボイドの発生を良好に防止できる。

【００４１】さらに、本発明の半導体封止用樹脂タブレ
ットにおいては、そのゲル化粒子の含有量が６０メッシ
ュオンが０であり、１００メッシュオンが１０ppm以下
であるから、ゲ−トが浅くてもゲ−ト詰まりを排除して
トランスファ−成形をスム−ズに行うことができる。

【００４２】さらに、金属性不純物含有量を５０ｐｐｍ
未満とすることにより、タブレットの高周波誘電加熱
時、高周波誘電加熱装置のスパ−ク発生のトラブルを皆
無にでき、しかも、圧縮率を９８％以上にしているの
で、タブレット全体の誘電率が安定し、高周波誘電加熱
時での発生熱量も均一になるので、トランスファー成形
が安定する。

【００４３】さらに、２５０メッシュの粒径よりも細か
い微粉末のタブレットへの付着量を０．００２重量％未
満とすることにより、半導体封止工場のクリ−ン化にも
良好に対応できる。さらに、ショア硬度を６５以上とす
ることにより、タブレット搬送中でのタブレットの欠損
を確実に防止できる。

【００４４】本発明のタブレットの製造方法において
は、原材料相互の熱混練時に生成する揮発性成分（例え
ば、硬化剤と硬化促進剤との接触段階並びに充填剤と表
面処理剤との接触段階で発生する揮発性成分）を、予め
除去した後、全組成物を混練工程に供することにより、
揮発分含有量を上記の如く為すことができる。

【００４５】本発明のタブレットの製造方法において
は、樹脂供給通路部材の出口とタブレット成形金型の樹
脂注入口とが一致しているときに金型への樹脂供給を行
い、次の樹脂供給までは樹脂供給を一時的に停止させる
が、この樹脂供給停止時でも樹脂供給通路部材内の樹脂
が撹拌されているために、ゲル化進行をよく抑制できる
と共にゲル化粒子の発生もよく抑制できる。

【００４６】本発明のタブレットの製造方法において
は、タブレット成形用金型内に樹脂組成物を軟化状態で
注入して加圧しているから、内部までよく加圧でき、加
圧力を比較的低くできる。また、その加圧を金型を冷却
しつつ行なっており、加圧による金型内面と成形中の樹
脂との間での面圧の作用にもかかわらず、冷却によりそ
の間の接着力が小さくなると共に膨張係数の大きい樹脂
の方が金型よりも冷却による収縮率が大であるため、成
形したタブレットを金型から比較的低い離型力でスム−
ズに取り出すことができる。また、冷間圧縮成形法とは
異なり、粉砕工程を必要としないので、金属粉の発生を
よく防止でき、金属性不純物含有量を容易に５０ｐｐｍ
未満になし得る。

【００４７】本発明のタブレットの製造方法において
は、離型のためのテ−パを実質的に零にでき（１／２０
０以下）、その結果、トランスファ−成形機のポットを
高精度に設計でき、これにともない、タブレットとポッ
ト内面とのクリアランスも極めて小さくでき、かかる面
からもボイドを効果的に排除できる。

【００４８】本発明のタブレットの製造方法において
は、金型内において外面より内部に向かって冷却が進行
していくから、内部ほど長い時間高温に曝されてゲル化
時間の弱干短い物性となるのが一般的である。他方、タ
ブレットを使用しての半導体チップのトランスファ−モ
−ルド成形時においては、タブレットの外面側が中心部
よりも早く流動されてそれだけ早くキャビティに流入さ
れ、中心部分の方が時間的に遅くキャビティ内に流入さ
れる傾向がある。従って、タブレットの中心部のゲル化
時間がやや短い場合、トランスファ−モ−ルド成形後の
カル部分の反応もよく進み、所謂、”カル残り”の成形
上の不具合の防止に有利である。

【００４９】

【実施例】

実施例１使用した樹脂組成物の配合は次ぎの通りである。クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５）１００重量部クレゾ−ルノボラック（水酸基当量１０７）（硬化剤）８０重量部トリフェニルホスフィン（硬化促進剤）２重量部溶融シリカ粉（充填剤）５００重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（表面処理剤）２重量部ブロム化エポキシ樹脂（エポキシ当量２７５）（難燃剤）１０重量部カルナバワックス（離型剤）２重量部カ−ボンブラツク（顔料）２重量部

【００５０】製造装置には図１に示すものを使用した。
この製造装置における撹拌子の構成は、図２の（イ）に
示すものであり、タブレット成形金型の寸法は内径φ１
３ｍｍ、高さ２０ｍｍである。

【００５１】上記の材料中、充填剤と表面処理剤とをヘ
ンシェルミキサ−により３０分混合し、反応により生成
した揮発成分（メタノ−ル等）を１５０℃×２時間の加
熱処理で除去した。別に、硬化剤と硬化促進剤を減圧混
合釜に入れ、１５０℃，３０分間，減圧度５００ト−ル
の条件で、その反応により発生する揮発性成分〔芳香族
系炭化水素（ベンゼン等）等〕を予め除去した。

【００５２】次いで、上記の表面処理剤添加充填剤並び
に硬化剤・硬化促進剤反応物と他の残余成分（エポキシ
樹脂等）をヘンシェルミキサ−で３０分間ドライブレン
ドしたうえで、このブレンドしたエポキシ樹脂組成物を
シリンダ−内径５０ｍｍφ、吐出量（平均値）１０ｋｇ
／時間の混練押出機（図１の１）に供給した。混練温度
は約１１０℃であった。タブレット成形金型での成形圧
力は１００ｋｇ／ｃｍ²とし、タ−ンテ−ブルの循環冷
却水温度は２０℃とした。なお、混練押出機の脱気口１
００からの減圧処理はしなかった。

【００５３】得られたタブレットは、直径１４ｍｍ、高
さ１７ｍｍの円柱状のものであった。このタブレットの
揮発分含有量をガスクロマトグラフィ−により測定した
ところ、０．０４重量％であり、その内訳は、水分含有
量０．０２重量％、メタノ−ル含有量０．０１重量％、
ベンゼン含有量０．０１重量％であった。なお、揮発分
含有量をガスクロマトグラフィ−で測定したその詳細は
以下の通りである。

【００５４】上記タブレツト５ｇをふた付のスクリュ−
管に秤量し、次いで、脱水アセトン５ｍLを加え、１時
間室温で振盪した。次いで、アセトン不溶分を遠心分離
（１０００ｒｐｍ，１０ｍｉｎ）し、上澄み液２マイク
ロリッタ−（マイクロシリンジで秤量）をガスクロマト
グラフ（横河ヒュ−レットパッカ−ド社製、ＨＰ５８９
０Ａ）のインジェクションに注入した。

【００５５】分析条件カラム：ＴｅｎａｘＧＣ（長さ１ｍ，内径２．０ｍ
ｍ，充填剤粒子の大きさ８０〜１００メッシュ）、カラ
ム温度：５０〜２７０℃（毎分１０℃上昇）、カラムヘ
ッド圧：８０Ｋｐａ、キャリアガス：ヘリウム、キャリ
アガス流量：３０ｍL／ｍｉｎ、インジェクション温
度：２５０℃、ディテクタ−温度：２５０℃。この分
析条件から得たチャ−トの面積より、揮発分含量を計算
した。

【００５６】また、タブレットの圧縮率は９８％以上で
あり、更に、タブレツトの長手方向の圧縮率の分布の偏
差を測定したところ（分割箇数４）、±１％以下であっ
た。更に、タブレット中の６０メッシュオンのゲル化粒
子含有量は零であり、１００メッシュオンのゲル化粒子
含有量は２ｐｐｍ以下であった。更に、金属性不純物含
有量は１０ｐｐｍ未満であり、また、２５０メッシュ以
下の付着微粉末量は０．０２重量％未満であった。ま
た、ショア−硬度（２３℃で測定）は７０であった。

【００５７】製造したタブレットを使用して、トランス
ファ−成形装置（１６連のポットのそれぞれに２個のギ
ヤビティを連通したギヤビティ総数３２個のもの）によ
り、ピン本数８０の半導体チップを縦１４ｍｍ×横２０
ｍｍ×厚み２．７ｍｍの寸法で封止し、ソフトＸ線より
封止成形体を透視したところ、キャビティ１個当りの平
均ボイド数（ボイドサイズ０．１ｍｍφ以上）は、０．
１箇に過ぎなかった。

【００５８】実施例２使用した樹脂組成物の配合は次ぎの通りである。クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１９５）１００重量部フェノ−ルノボラック（水酸基当量１０７）（硬化剤）５５重量部トリフェニルホスフィン（硬化促進剤）３重量部シリカ粉（充填剤）６５２重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（表面処理剤）１重量部ブロム化エポキシ樹脂（エポキシ当量２７５）（難燃剤）１２重量部カルナバワックス（離型剤）５重量部カ−ボンブラツク（顔料）０．５重量部

【００５９】上記配合中、実施例１と同じ要領で硬化剤
と硬化促進剤並びに充填剤と表面処理剤を予備処理し、
次いで残余成分と混合し、図４に示す製造装置を用い
〔この装置における撹拌子も前記と同様、図２の（イ）
並びに（ロ）に示す構成である〕、脱気口１００から減
圧しつつタブレツト（直径１４ｍｍ、高さ１７ｍｍの円
柱状のもの）を成形した。

【００６０】得られたタブレツトを実施例１で記載した
のと同じ要領で揮発分含有量を測定したところ、０．０
３重量％であり、その内訳は、水分含有量０．０１重量
％、メタノ−ル含有量０．０１重量％、ベンゼン含有量
０．０１重量％であった。また、タブレツトの圧縮率は
９８％以上であり、更に、タブレツトの長手方向の圧縮
率の分布の偏差を測定したところ（分割箇数４）、±１
％以下であった。更に、タブレット中の６０メッシュオ
ンのゲル化粒子含有量は零であり、１００メッシュオン
のゲル化粒子含有量は２ｐｐｍ以下であった。更に、金
属性不純物含有量は１０ｐｐｍ未満であり、また、２５
０メッシュ以下の付着微粉末量は０．０２重量％未満で
あった。また、ショア−硬度（２３℃で測定）は７０で
あった。

【００６１】製造したタブレットを実施例１の場合と同
様の要領でトランスファ−成形し、同様の要領でキャビ
ティ一箇当りの平均ボイド数（ボイドサイズ０．１ｍｍ
φ以上）を測定したところ、０．０７箇に過ぎなかっ
た。

【００６２】比較例１実施例１に対し、全材料を一挙にヘンシェルミキサ−で
３０分間ドライブレンドし、また、撹拌子２２を有しな
い混練押出機を使用した以外、樹脂組成物の配合、混練
押出機、タブレット成形金型、吐出量、混練温度、成形
圧力、循環冷却水温度等の他の条件を全て実施例１に同
じとした。この比較例におけるキャビティ１個当りの平
均ボイド数（ボイドサイズ０．１ｍｍφ以上）は３個で
あり、大であった。また、６０メッシュオンのゲル化粒
子含有量は２００ｐｐｍにも達し、トランスファ−成形
中にゲ−ト詰まりが発生した。

【００６３】比較例２比較例１に対し、撹拌子２２を有する混練押出機を使用
した以外、他の条件を全て比較例１に同じとした。この
比較例における、６０メッシュオンのゲル化粒子含有量
は０にできたが、キャビティ１個当りの平均ボイド数
（ボイドサイズ０．１ｍｍφ以上）は３個であり、大で
あった。

【００６４】比較例３実施例１に対し、撹拌子２２を有しない混練押出機を使
用した以外、樹脂組成物の配合、硬化剤と硬化促進剤並
びに充填剤と表面処理剤を予備処理したうえでの残余成
分の混合、混練押出機、タブレット成形金型、吐出量、
混練温度、成形圧力、循環冷却水温度等の他の条件を全
て実施例１に同じとした。この比較例における、キャビ
ティ１個当りの平均ボイド数（ボイドサイズ０．１ｍｍ
φ以上）は０．１個であり、小であったが、また、６０
メッシュオンのゲル化粒子含有量は２００ｐｐｍにも達
し、トランスファ−成形中にゲ−ト詰まりが発生した。

【００６５】

【発明の効果】本発明の半導体封止用樹脂タブレツト
は、揮発性成分含有量が０．０５重量％以下であり、か
つ含有するゲル化粒子の粒子径が６０メッシュオンが０
であり、１００メッシュオンが１０ppm以下であるの
で、トランスファ−成形による半導体チップの封止を、
極めて薄い深さのゲ−トのもとでもゲ−ト詰まりを排除
してスム−ズに行うことができる。また、得られた半導
体装置のチップを包被する樹脂硬化体を実質上ボイドレ
スとすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体封止用樹脂タブレットの製造方
法に使用する製造装置の一例を示す説明図である。

【図２】図２の（イ）は図１の装置における撹拌子を示
す断面説明図、図２の（ロ）は図２の（イ）におけるロ
−ロ断面図である。図２の（ハ）は同撹拌子の別例を示
す断面説明図である。

【図３】本発明の半導体封止用樹脂タブレットの製造方
法における樹脂組成物の調製要領を示す説明図である。

【図４】本発明の半導体封止用樹脂タブレットの製造方
法に使用する製造装置の上記とは別の例を示す説明図で
ある。

【図５】本発明の半導体封止用樹脂タブレットの圧縮率
の算出要領を示す説明図である。

【符号の説明】

１混練押出機２樹脂供給通路部材２２撹拌子３金型ホルダ−またはタ−ンテ−ブル４タブレット成形金型５上方プランジャ− ６下方プランジャ− ７半導体封止用樹脂タブレット８冷却ジヤケット９軌道レ−ル１０タブレット送出し機またはスクレィパ− Ｒ減圧混合釜Ｍ’ ヘンシェルミキサ− Ｍヘンシェルミキサ− Ｈ加熱乾燥機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村祥一大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱硬化性樹脂組成物溶融体を冷却固化して
なるタブレットであって、揮発分含有量が０．０５重量
％以下であり、かつ、該タブレット中のゲル化粒子含有
量が６０メッシュオンが０であり、１００メッシュオン
が１０ｐｐｍ以下であることを特徴とする半導体封止用
樹脂タブレット。
【請求項２】有機低分子化合物よりなる揮発分含有量が
０．０３重量％以下である請求項１記載の半導体封止用
樹脂タブレット。
【請求項３】圧縮率〔タブレットの見掛け比重とタブレ
ット内の空隙を零にした場合の比重（真比重）との比〕
の分布の偏差が±１％以下である請求項１または２記載
の半導体封止用樹脂タブレット。
【請求項４】圧縮率が９８％以上である請求項１〜３い
ずれか記載の半導体封止用樹脂タブレット。
【請求項５】金属性不純物含有量が５０ｐｐｍ未満であ
る請求項１〜４いずれか記載の半導体封止用樹脂タブレ
ット。
【請求項６】ショア−硬度（２３℃での測定値）が６５
以上である請求項１〜５いずれか記載の半導体封止用樹
脂タブレット。
【請求項７】タブレット中心部のゲル化時間が、当該中
心部以外の部分のゲル化時間よりも短い請求項１〜６い
ずれか記載の半導体封止用樹脂タブレット。