JP3733264B2 - Tablet molding method and tablet molding machine - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tablet molding method of a thermosetting resin molding material and a tablet molding machine used therefor, and in particular, among the thermosetting resin molding materials, a tablet molding method of an epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation and It is related with the tablet molding machine used for it.
[0002]
[Prior art]
When a semiconductor is encapsulated with an epoxy resin molding material, etc., the epoxy resin molding material to be used is tableted, the tablet is preheated with a high frequency preheater, etc., sealed with a transfer molding machine, etc., and heat cured. Thus, a method for obtaining a semiconductor device is performed. In the case of tableting, it is tableted under normal pressure using a normal tablet molding machine. Recently, vacuum tablet molding machines are partially used in other fields, for example, tableting chemicals, but they are not used for tableting epoxy resin molding materials.
[0003]
As a vacuum tablet molding machine for chemicals, a sealed box containing a mechanism with a tableting function is connected to a powder storage hopper via one airtight valve, and a tablet canister is connected via the other airtight valve. A chemical vacuum tablet molding machine is disclosed (Japanese Patent Publication No. 7-32960), which is connected and configured so that the inside of the sealed box can be depressurized by a vacuum pump. However, the purpose of this technology is related to a vacuum tablet molding machine that can effectively eliminate adverse conditions during tablet molding such as capping and laminating, and the material is exposed to vacuum for a short time only during tableting. However, the purpose was not to influence the composition of the material.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the problems of voids, blisters, cracks, cracks, etc. that are likely to occur when a semiconductor is encapsulated by transfer with a sealing material made of a conventional epoxy resin molding material for semiconductor encapsulation, or after molding. The purpose of this is to form tablets with extremely excellent sealing moldability by keeping the moisture content and other volatiles in the material to a minimum level without degrading physical properties and other properties. An object of the present invention is to provide a vacuum tablet molding method and a tablet molding machine used therefor.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention introduces an epoxy resin molding material into the first vacuum hopper, reduces the content of the epoxy resin molding material and other volatile components by reducing the pressure in the first vacuum hopper, and is airtight with the first vacuum hopper. The epoxy resin molding material is transferred to a second vacuum hopper installed through a valve, the airtight valve is closed to close the first vacuum hopper and the second vacuum hopper, and the second vacuum hopper is in a vacuum state. The epoxy resin molding material is characterized in that an epoxy resin molding material is put into the tablet molding part housed in a sealed box in a vacuum state from the second vacuum hopper and continuously tableted. It is a tablet molding method. Moreover, this invention is a tablet of the epoxy resin molding material obtained by the said tablet molding method, and is a semiconductor device with which the semiconductor was sealed with this tablet.
Furthermore, the present invention is a tablet molding machine having a tablet molding part housed in a sealed box that can be in a vacuum state, and the moisture content of the epoxy resin molding material and other volatilization are formed on the top of the sealed box. The first vacuum hopper for removing the component is installed, and is intermediate between the first vacuum hopper and the sealed box, and each is connected to the first and second hermetic valves through the first hermetic valve. A second vacuum hopper for charging an epoxy resin molding material from which moisture and other volatile components have been removed in the dropped first vacuum hopper into a tablet molding portion through a second airtight valve while maintaining a vacuum state. It is a tablet molding machine characterized by being installed.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The tablet molding machine of the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this.
The
[0007]
The tablet molding method of the present invention will be described in detail according to the usage pattern of the tablet molding machine of the present invention shown in FIG.
The airtight valve 8 and the
[0008]
Next, the second hermetic valve 6 of the second vacuum hopper 4 is closed, the hermetic valve 9 is opened, and the vacuum in the second vacuum hopper 4 is reduced to at least 80 Torr or less, preferably 30 Torr or less by the operation of the
[0009]
The
Further, it is desirable that the degree of vacuum in the
[0010]
【Example】
4.2 parts by weight of epoxy resin, 4.3 parts by weight of phenol resin, 0.2 part by weight of curing accelerator, 86.0 parts by weight of silica powder, 0.5 part by weight of silane coupling agent, 1.0 weight of
Specifically, tablets each having a size of 9.8 mm and 2.9 g were formed, using each tablet-molded sample, using a low-pressure transfer molding machine, 175 ° C., 40 kg / cm 2 , transfer time 4 seconds, cure time Under the condition of 90 seconds, a dummy lead frame for testing was sealed in 100 pQFP of 20 mm × 20 mm × 2.7 mm thickness with one pot and one cavity, and the surface of the molded package was observed with a microscope. The number of external voids and the maximum diameter were compared. The results are shown below. Compared with the conventional method, in the method of the present invention, the number of voids is reduced to 1/7 or less, and the generation is performed with the smallest size.
[0011]
(1) Comparison of the number of voids generated in the conventional method and the method of the present invention using a normal molding machine and the vacuum molding machine of the present invention Number of samples: 48 each Preheating time: Clamp left for 15 seconds after charging the tablet Starting void size (mils) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 ~ 20 Total
Vacuum forming machine of the
[0012]
(2) Comparison of the number of voids generated in the conventional method, the simple vacuum forming method and the method of the present invention using a normal molding machine, a simple vacuum forming machine and the vacuum forming machine of the present invention: 24 samples each Time: Clamp start void size (mils) after leaving tablet for 12
Just a
Vacuum forming machine of the present invention 0/24
[0013]
【The invention's effect】
According to the present invention, the moisture and other volatile components inside the tablet of the epoxy resin molding material for semiconductor sealing can be suppressed to a very low level, so that the integrated molding high grade of semiconductor is more integrated It is very effective in preventing voids, blisters, cracks and cracks in semiconductor devices.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view of a vacuum tablet molding machine according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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