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特許7318927クリーニング用シート、半導体装置の製造方法およびクリーニング用シートの製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-24
(45)【発行日】2023-08-01
(54)【発明の名称】クリーニング用シート、半導体装置の製造方法およびクリーニング用シートの製造方法
(51)【国際特許分類】
   H01L 21/56 20060101AFI20230725BHJP
   B29C 33/72 20060101ALI20230725BHJP
【FI】
H01L21/56 T
B29C33/72
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2019207284
(22)【出願日】2019-11-15
(65)【公開番号】P2021082666
(43)【公開日】2021-05-27
【審査請求日】2022-11-08
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】519409523
【氏名又は名称】東北物流株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100122426
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 清志
(72)【発明者】
【氏名】前山 健二
(72)【発明者】
【氏名】土田 清
【審査官】小池 英敏
(56)【参考文献】
【文献】特開2007-208158(JP,A)
【文献】特開2013-251443(JP,A)
【文献】特開平06-254866(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 21/56
B29C 33/72
B29C 45/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
樹脂成形用金型面間に介在させ、クリーニング樹脂により、樹脂成形用金型面をクリーニングするクリーニング用シートであって、
セルロースを主成分とする紙材で構成され、前記紙材の表面層から裏面層に亘って、フェノール樹脂を9.1(プレプレグ比%)含浸して、200℃~230℃で所定時間加熱させることにより硬化させたことを特徴とするクリーニング用シート。
【請求項2】
リードフレームの搭載領域であるキャビティブロックとクリーニング樹脂を投入する複数のポットからなるポットホルダーとを有する一対の第1金型と第2金型とからなるモールド金型の前記第1金型と前記第2金型との間に配置されるクリーニング用シートであって、
前記第1金型と前記第2金型との間に配置された際に少なくとも前記キャビティブロックに対応する開口部を有することを特徴とする請求項に記載のクリーニング用シート。
【請求項3】
前記請求項に記載のクリーニング用シートを用いて、リードフレームの搭載領域であるキャビティブロックと、樹脂を投入する複数のポットからなるポットホルダーと、を有する一対の第1金型と第2金型とからなるモールド金型の合わせ面をクリーニングする工程を含む半導体装置の製造方法であって、
前記第1金型と前記第2金型との間に配置された際に少なくとも前記キャビティブロックに対応する開口部を有する前記クリーニング用シートを準備する工程と、
前記クリーニング用シートを前記モールド金型に設置して前記第1金型と前記第2金型とによってクランプする工程と、
クリーニング用樹脂を前記ポットから供給し、クリーニング用樹脂を前記クリーニング用シートの開口部を通して前記キャビティブロックに充填させる工程と、
前記クリーニング用樹脂を硬化させた後、前記クリーニング用樹脂及び前記クリーニング用シートを前記モールド金型から離型する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項4】
前記半導体装置は、少なくとも、DIL-P、QFP、MAP、CSP、BGA、ダイオード、トランジスターを含むことを特徴とする請求項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項5】
セルロースを主成分とする紙材にフェノール樹脂を9.1(プレプレグ比%)含浸させる工程と、
該フェノール樹脂を含浸させた紙材を少なくとも200℃から230℃で所定時間加熱する処理を含む加熱処理をすることにより前記フェノール樹脂を硬化させる工程と、
を有することを特徴とするクリーニング用シートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、クリーニング用シート、半導体装置の製造方法およびクリーニング用シートの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
樹脂モールド金形の半導体装置の樹脂モールド工程では、幾度もモールド成形が繰り返されるため、モールド用樹脂が充填されるモールド金型の内部、つまり一対のモールド金型を形成する上金型および下金型のキャビティやランナーおよびエアーベント、カルブロック周辺などに樹脂バリ、酸化膜、油分または塵埃などの汚れが蓄積する。
【0003】
このような汚れは、モールド品質に悪影響を与え、特に金型が汚れて離型が低下すると一対の第1金型と第2金型から製品が離型するときにモールド品内にある半導体チップにストレスがかかりチップのクラックが発生したり、モールド品の表面汚れによる染みおよびマーク強度の低下等が発生したりするため、一定のショット数おきにモールド金型のクリーニングを行う必要がある。
【0004】
このような要請に応えるものとして、特許文献1に記載のように、半導体チップの搭載されていないリードフレーム(以降、ダミーリードフレームと呼ぶ)を成形金型の主面(合わせ面)間にクランプし、メラミン樹脂などによって形成されるクリーニング用樹脂を成形金型内に注入、硬化させることで、クリーニング用樹脂表面に汚れを付着させ、クリーニング用樹脂とともに汚れを除去してクリーニングする方法が提案されている。
【0005】
また、特許文献2には、型開きした金型間に、クリーニング用樹脂が含浸および透過可能な綿布(不織布)からなるシート状部材をクランプし、型閉じめしたモールド金型のキャビティ内に溶融状態のクリーニング用樹脂を充填する工程からなるモールド金型のクリーニング方法が提案されている。
【0006】
さらに、特許文献3には、紙を素材とし、紙の表面から裏面に樹脂およびクリーニング樹脂が浸透および貫通しないモールド金型クリーニング用シートをモールド金型に設置して第1金型と記第2金型とによってクランプし、クリーニング用樹脂をポットから供給し、クリーニング用樹脂を前記モールド金型クリーニング用シートの開口部を通してキャビティブロックに充填させる工程なるモールド金型のクリーニング方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開平1-95010号公報
【文献】特開平6-254866号公報
【文献】特開2007-208158号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献1に記載の技術においては、クリーニング用シートとして高価なダミーフレームを使用することから、コストが高くなるという問題がある。
また、特許文献2、3に記載の技術には、クリーニング用シートとして紙を用いたもの、あるいは不織布を用いたものが開示されているが、単なる紙や不織布では、発塵性や耐摩耗性に関して問題がある。
【0009】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、クリーニング用シートを紙材で構成しつつ、低コストで、剛性や発塵性、撥水性等に優れたクリーニング用シート、半導体装置の製造方法およびクリーニング用シートの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0010】
形態1;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、樹脂成形用金型面間に介在させ、クリーニング樹脂により、樹脂成形用金型面をクリーニングするクリーニング用シートであって、紙材で構成され、前記紙材の表面層から裏面層に亘って、熱硬化性樹脂を含浸して硬化させたことを特徴とするクリーニング用シートを提案している。
【0011】
形態2;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記熱硬化性樹脂を200℃から300℃で所定時間加熱することにより硬化させたことを特徴とするクリーニング用シートを提案している。
【0012】
形態3;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記紙材は、セルロースを主成分とすることを特徴とするクリーニング用シートを提案している。
【0013】
形態4;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記熱硬化性樹脂はフェノール樹脂であることを特徴とするクリーニング用シートを提案している。
【0014】
形態5;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、リードフレームの搭載領域であるキャビティブロックとクリーニング樹脂を投入する複数のポットからなるポットホルダーとを有する一対の第1金型と第2金型とからなるモールド金型の前記第1金型と前記第2金型との間に配置されるクリーニング用シートであって、前記第1金型と前記第2金型との間に配置された際に少なくとも前記キャビティブロックに対応する開口部を有することを特徴とするクリーニング用シートを提案している。
【0015】
形態6;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、形態1から6に記載のクリーニング用シートを用いて、リードフレームの搭載領域であるキャビティブロックと、樹脂を投入する複数のポットからなるポットホルダーと、を有する一対の第1金型と第2金型とからなるモールド金型の合わせ面をクリーニングする工程を含む半導体装置の製造方法であって、前記第1金型と前記第2金型との間に配置された際に少なくとも前記キャビティブロックに対応する開口部を有する前記クリーニング用シートを準備する工程と、前記クリーニング用シートを前記モールド金型に設置して前記第1金型と前記第2金型とによってクランプする工程と、クリーニング用樹脂を前記ポットから供給し、クリーニング用樹脂を前記クリーニング用シートの開口部を通して前記キャビティブロックに充填させる工程と、前記クリーニング用樹脂を硬化させた後、前記クリーニング用樹脂及び前記クリーニング用シートを前記モールド金型から離型する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法を提案している。
【0016】
形態7;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、前記半導体装置は、少なくとも、DIL-P、QFP、MAP、CSP、BGA、ダイオード、トランジスターを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法を提案している。
【0017】
形態8;本発明の1またはそれ以上の実施形態は、セルロースを主成分とする紙材にフェノール樹脂を含浸させる工程と、該フェノール樹脂を含浸させた紙材を少なくとも200℃から300℃で所定時間加熱する処理を含む加熱処理をすることにより前記フェノール樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とするクリーニング用シートの製造方法を提案している。
【発明の効果】
【0018】
本発明の1またはそれ以上の実施形態によれば、クリーニング用シートを紙材で構成しつつ、低コストで、剛性や発塵性、撥水性等に優れたクリーニング用シート、半導体装置の製造方法およびクリーニング用シートの製造方法を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【0019】
図1】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートの斜視図である。
図2】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートの含浸工程を例示した図である。
図3】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートの含浸工程における実験結果を例示した図である。
図4】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートの熱硬化工程を例示した図である。
図5】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートの型抜き工程を例示した図である。
図6】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートに関し、従来品の断面観察画像(A)と発明品の断面観察画像(B)を示す図である。
図7】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートに関し、従来品と発明品の硬さを示す図である。
図8】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートに関し、従来品と発明品の温度と重量現象を示す図である。
図9】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートに関し、従来品と発明品の引き裂き強さ、引張強さを示す図である。
図10】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートに関し、従来品と発明品、不織布の発塵性試験の結果を示す図である。
図11】本発明の実施形態に係るクリーニング用シートに関し、従来品と発明品のシート浸水性試験の結果を示す図である。
図12】本発明に用いられるトランスファーモールド装置の構造の一例を示す斜視図である。
図13図12のトランスファーモールド装置におけるモールド金型の構造を説明するための部分断面図である。
図14】半導体チップを搭載するリードフレームを示す平面図である。
図15】半導体装置の構造の一例を一部断面にして示す斜視図である。
図16】半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
図17】半導体装置の製造プロセスの一例を示す断面プロセスフロー図である。
図18】半導体チップがボンディングされたリードフレームをモールド金型内に載置した状態を示すモールド金型の部分断面図である。
図19】半導体チップがボンディングされたリードフレームをモールド金型内に載置して、金型を閉じてモールド用樹脂を金型間に充填した状態を示すモールド金型の部分断面図である。
図20】モールド用樹脂を充填後、金型を型開きした状態を示すモールド金型の部分断面図である。
図21】モールド金型クリーニング用シートをモールド金型内に載置した状態を示すモールド金型の部分断面図である。
図22】モールド金型クリーニング用シートをモールド金型内に載置して、金型を閉じてクリーニング用樹脂を金型間に充填した状態を示すモールド金型の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の実施形態について、図1から図22を用いて説明する。
【0021】
<クリーニング用シートの構成>
クリーニング用シート100は、クリーニング樹脂成型時に樹脂洩れの恐れが無い厚さ約0.40mmのセルロースを主成分とする紙材にフェノール樹脂を含浸させ、このフェノール樹脂を含浸させた紙材を少なくとも200℃から300℃で所定時間加熱する処理を含む加熱処理によりフェノール樹脂を熱硬化させたものであり、不織布のようにクリーニング用樹脂が浸透または通過することはない。
具体的には、クリーニング用シート100は、紙材で構成され、紙材の表面層102から裏面層103に亘って、熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化させている。
【0022】
図1に示すように、クリーニング用シート100には、中央部に開口部101が設けられている。この開口部101を用いて、キャビティブロックとポットホルダーの全面にクリーニング樹脂を流し込んでクリーニングを行う。
【0023】
クリーニング用シート100のプレス抜き断面104には、フェノール樹脂が含浸硬化され、その厚みは、例えば、約0.50mmとなっている。
【0024】
クリーニング用シート100には、熱等の外的要因によるシート全体の反りを抑制するための開口部105A、105B、105C、105Dが中央部の開口部101を取り囲むように、開口部101の各辺の長さ方向の中央部に平行に設けられている。
但し、クリーニング用シート100本体の反りが微小な場合には、特段、当該開口部105A、105B、105C、105Dを設けなくともよい。
【0025】
クリーニング用シート100には、クリーニング用シート100のライン内での搬送や金型への装着、離脱を行う際に、クリーニング用シート100を簡便に把持可能な円弧状の把手部106が設けられている。
【0026】
<クリーニング用シートの製法>
図2から図5を用いて、本実施形態に係るクリーニング用シートの製造方法について説明する。
【0027】
まず、目付377g/m2、厚さ約0.50mmのセルロースを主成分とするロール状の紙材を巻き出して、メタノールで希釈されたプリプレグ比10%のフェノール樹脂で満たされた樹脂含浸槽に所定の速度(時間)で投入し、巻取り機で巻取りながら乾燥機で表面層および裏面層を乾燥させる(含浸工程)。
【0028】
このときの結果を図3に示す。
なお、図3において、「M」は、ロール状紙材の搬送方向に直交する紙材幅方向の右端部を示し、「G」は、ロール状紙材の搬送方向に直交する紙材幅方向の左端部を示す。
また、「VC」は、ボルタリーコンテントの略であって、残存揮発分量を示し、本実験では、希釈液として用いたメタノールの残存量を示す。
【0029】
実験の結果、図3に示すように、ロール始点、中間点、終点において、ロール状紙材の搬送方向に直交する紙材幅方向の右端部および左端部における樹脂量に大きなバラツキは見られず、残存揮発分量も問題のないレベルであった。
【0030】
次に、含浸工程で、フェノール樹脂が含浸されたセルロースを主成分とするロール状の紙材を巻き出して、熱硬化処理を行う(熱硬化処理工程)。図4に示すように、この熱硬化処理は、大きく一次硬化と二次硬化とに分けられる。
一次硬化では、ロール状の紙材の搬送方向に対して、直交方向に設けられた上側ヒータと下側ヒータとによって、含浸工程を経たロール状の紙材に対して、熱硬化処理が行われる。このときの上側ヒータおよび下側ヒータ加熱温度はともに200℃である。
【0031】
二次硬化は、遠赤外線による熱硬化処理が行われ、一次硬化と同様に、ロール状の紙材の搬送方向に対して、直交方向に設けられた上側遠赤外線ヒータと下側遠赤外線ヒータとによって行われる。二次硬化では、上記の上側遠赤外線ヒータと下側遠赤外線ヒータとが所定の間隔を置いて4組配置され、それぞれの上側遠赤外線ヒータと下側遠赤外線ヒータとの遠赤外線出力は、各組((0)、(1)、(2)、(3))の上側遠赤外線ヒータと下側遠赤外線ヒータとで同出力となっており、搬送方向から向かって順に、各組((0)、(1)、(2)、(3))の出力は、150(V)、170(V)、170(V)、210(V)となっている。そして、熱硬化処理されたロール状の紙材は巻取り機で巻取られる。
【0032】
熱硬化処理工程で熱硬化処理されたロール状の紙材は、所定の大きさの長方形の紙材に裁断される。そして、裁断された所定の大きさの長方形の紙材はプレス金型に装着され、打抜き加工(プレス工程)されることにより、図1に示す形状のクリーニング用シート100に成形され、検査工程を経て、梱包される。
【0033】
<クリーニング用シートの物性評価>
以下、図6から図11を用いて、クリーニング用シート100の物性評価の評価結果について、説明する。
【0034】
[紙枠シート評価試験]
試験試料として、(A)従来品と、(B)発明品とを用いて評価を行った。
ここで、従来品は、原紙名「NSA380(王子マテリア株式会社製)」であり、発明品は、原紙名「NSA380」に対して、上記の処理工程による処理を行ったものである。以下でも、同様に、「従来品」、「発明品」と記載する。
【0035】
評価装置は、KH-770(ハイロックス社製)、画像素子には、1/1.8型 211万画素のCCDを用いた。また、断面および表面観察時の倍率は100倍とした。
【0036】
断面の評価画像は、図6に示す通りである。
図6において、(A)は、従来品の断面画像はであり、(B)は、発明品の断面画像はである。
【0037】
図6の評価画像によれば、従来品の断面画像(A)には、一部毛羽立ちが認められるが、発明品の断面画像(B)には、従来品の断面画像(A)に見られるような毛羽立ちは、認められない。
そのため、発明品の方が良好な特性を示していると言える。
【0038】
[ロックウェル硬さ試験]
図7に示すように、試験試料として、従来品と発明品と、を用いて評価を行った。
なお、このときの発明品の加工後厚みは、0.50mm、加工後重量は、412g/m2であった。
【0039】
評価装置は、ロックウェル硬度計を用いて行った。測定は、同一の従来品および発明品について計5回ずつ行い、その平均値で相対評価を行った。
【0040】
<従来品>
従来品のロックウェル硬さは、Rスケールで、5回の測定の結果、21(HRR)、20(HRR)、20(HRR)、23(HRR)、19(HRR)であり、その平均値は、21(HRR)であった。
【0041】
<発明品>
発明品のロックウェル硬さは、Rスケールで、5回の測定の結果、45(HRR)、39(HRR)、48(HRR)、41(HRR)、41(HRR)であり、その平均値は、43(HRR)であった。
【0042】
上記ロックウェル硬さ試験の試験結果から、発明品は、従来品よりも高い硬度の値を示した。
【0043】
[TG-DTA試験]
TG試験は、試料の温度を一定のプログラムに従って変化させながら、その試料の質量を温度の関数として測定する方法であり、試料を加熱または冷却した時に、試料の質量変化を連続的に測定する方法である。
この方法によれば、脱水・分解・酸化・還元などの化学変化、昇華・蒸発・吸脱着など質量変化を伴う物理変化が検出され、変化の前後の重量差(減量率)を求めることにより、定量的な測定が可能となる。
一方、DTA試験は、試料を加熱または冷却した際に起こる物理変化や化学変化に伴って試料内で発生する熱変化を基準物質との温度差として検出する手法である。
基準物質との温度差は、試料ホルダー感熱板に溶接された熱電対により検出され、分解、酸化、還元、脱水昇華、蒸発、吸着、脱着、転移、融解、凝固、結晶化硬化、ガラス転移のような挙動が検出できる。
【0044】
本試験では、試験試料として、従来品、発明品を用いて評価を行った。
【0045】
図8は、従来品と発明品の本試験における特性を重ね書きしたグラフである。また、図8において、上向きのピークは発熱のピークを示す。
【0046】
図8によれば、従来品および発明品ともに、発熱のピークが顕著に現れている。
また、当該発熱のピークは、発明品の方が含浸させ熱硬化させたフェノール樹脂の影響で高温域にシフトしている。
さらに、発明品の重量の減衰カーブも、含浸させ熱硬化させたフェノール樹脂の影響で従来品の減衰ポイントが発明品の減衰ポイントよりも速いタイミングでかつ低温域にあり、減衰カーブが急峻になっている。
【0047】
[引裂・引張強さ評価試験]
試験試料として、従来品と、発明品を用いて評価を行った。
【0048】
評価装置は、エレメンドルフ式織物引裂試験機(島津製作所製)を用いて行った。
【0049】
評価結果は、図9に示す通りであり、引裂き強さは、従来品が6170mN、発明品が5150mN、比引裂き強さは、従来品が15.1mN/m2/g、発明品が12.6mN/m2/g、引張強さは、従来品が12.6kN/m、発明品が16.6kN/m、比引張強さは、従来品が30.9N/m/g、発明品が40.7N/m/g、引張エネルギー吸収量は、従来品が413J/m2、発明品が203J/m2、引張弾性率は、従来品が2630MPa、発明品が3550MPaであった。
【0050】
上記の結果から、発明品は、従来品に比べて剛性および比強度が高く、柔軟性が低く変形が少ないという評価となった。
【0051】
[発塵性評価試験]
試験試料として、従来品と、発明品を用いて評価を行った。
【0052】
評価方法は、JIS B 9923に準拠したタンブリング法で行った。評価は、15cm×15cmで洗濯処理がなされていないものをそれぞれ1枚ずつ用いて行った。
【0053】
評価試験は、試験機としてタンブリング式発塵試験機 CW-HDT-102(赤土製作所製)を用い、ドラム回転速度を30回転/分、流量を0.0102m3/秒、粒子計数機をMet One A2400B(Hach Ultra Analytics社製)とし、旧飲料を1立方フィート/分として行った。
【0054】
評価試験は、
1)クリーンルーム(清浄度;ISOクラス5(クラス100)中に設置したタンブリング式発塵試験機を空運転させ、試験機内が無塵状態であることを確認する工程。
2)試料を試験機のドラム内に投入し、試験機の運転を開始する工程。
3)試験機の運転開始30秒後から、1立方フィート/分の速度で、1分間ずつ計5回連続して測定し、最大値および最小値を除き、残りの測定値の平均値を発塵数とする工程。
の手順で行った。
【0055】
評価結果は、図10に示す通りであり、0.3μm以上0.5μm未満の粒径の粒子数は、従来品で96.6個/sec(268個/ft3)、発明品で29.3個/sec(81個/ft3)、不織布で72.1個/sec(200個/ft3)であった。
0.5μm以上1μm未満の粒径の粒子数は、従来品で84.0個/sec(233個/ft3)、発明品で25.3個/sec(70個/ft3)、不織布で118個/sec(328個/ft3)であった。
1μm以上5μm未満の粒径の粒子数は、従来品で107個/sec(297個/ft3)、発明品で44.6個/sec(124個/ft3)、不織布で257個/sec(714個/ft3)であった。
5μm以上10μm未満の粒径の粒子数は、従来品で17.4個/sec(48個/ft3)、発明品で5.4個/sec(15個/ft3)、不織布で17.2個/sec(48個/ft3)であった。
10μm以上25μm未満の粒径の粒子数は、従来品で8.4個/sec(23個/ft3)、発明品で2.2個/sec(6個/ft3)、不織布で1.9個/sec(5個/ft3)であった。
25μm以上の粒径の粒子数は、従来品で0個/sec(0個/ft3)、発明品で0個/sec(0個/ft3)、不織布で0個/sec(0個/ft3)であった。
【0056】
上記の評価から、粒径が10μm以上の粒子については、従来品、発明品、不織布で、顕著な差はないが、粒径が小さくなるほど、発明品の発塵性が従来品や不織布に比べて顕著に優位であることを示している。
【0057】
[水浸透評価試験]
試験試料として、従来品と、発明品とを用いて評価を行った。
【0058】
評価試験は、バットに30℃~40℃のぬるま湯360mlを入れ、その中に従来品と発明品とを5分間浸す工程と、5分間浸した従来品と発明品とを30分間自然放置する工程と、浸透前後の従来品と発明品との重さを比較する工程との手順で行った。なお、重さの計測は、0.5g単位で行った。
【0059】
図11に示すように、従来品の試験前の重量は、11.5gであり、試験後の重量は、18.0gであって、試験前後の重量差は、6.5gであった。
一方、発明品の試験前の重量は、12.5gであり、試験後の重量は、13.0gであって、試験前後の重量差は、0.5gであった。
このことから、従来品の方が発明品よりも吸水性が高く、逆に、発明品の方が従来品よりも撥水性が高いという評価結果を得た。
【0060】
<半導体装置の製造方法>
以下、半導体装置の製造方法について、図12から図22を用いて説明する。
なお、以下では、モールドを行う装置として、トランスファーモールド装置を例示して説明する。
【0061】
図12に示すトランスファーモールド装置は、上金型である第1金型3と、これと一対を成す下金型である第2金型4と、第1金型3および第2金型4とを備えたモールド金型5と、ワーク(ここでは、例えば、ダイボンディングとワイヤボンディングとを終えたリードフレーム)をモールド金型5に搬入するローダ1と、前記ワークをモールド金型5から取り出すアンローダ2とを有している。
【0062】
前記トランスファーモールド装置において、半導体チップ24(図15参照)がボンディングされたリードフレーム201は、図12に示すローダ1からモールド金型5に搬入され、このモールド金型5おいて半導体チップ24などが樹脂モールドされる。
上記モールドを終了した半導体装置であるQFP(Quad Flat Package)19は、アンローダ2に搬出されてここに収容される。
【0063】
図13に示すモールド金型5には、図15に示すQFP19のモールド部22に対応した形状のキャビティ6と、カル7と、ランナー8と、ポット9と、プランジャ10と、エジェクタプレート11,15と、エジェクタピン12,16と、ゲート13と、エアーベント14とが設けられている。
【0064】
図18に示すように、モールド成型部28(図13参照)の第2金型4の合わせ面26には、半導体チップ24が配置される第1の凹み部である所定形状のキャビティ6が複数箇所に形成されている(なお、キャビティ6は、第1金型3の合わせ面26にも第2金型4と同様に形成されている)。第2金型4の所定の位置には、タブレット212などのモールド用樹脂がセットされ、かつ第2の凹み部を有するシリンダ状のポット9が複数貫通して形成され、ポット9に対応する第1金型3のそれぞれの部分には、図18に示すようにカル7が設けられている。
【0065】
上記カル7からは、前記した複数のキャビティ6が連通された複数のランナー8が分岐して形成されており、第1金型3と第2金型4とが密着された状態において、カル7およびランナー8を介してポット9が複数のキャビティ6に連通されるようになっている。
なお、キャビティ6の外側には、キャビティ6のエアーを外部に逃がして樹脂の充填を完全にするためのエアーベント14が形成されている。
【0066】
クリーニング用シート100は、リードフレーム201に搭載された半導体チップ24と金線ワイヤ21など、半導体チップ24周辺部のモールドを任意の回数行った後、モールド成型部28の第1金型3と第2金型4との間に配置してモールド成型部28の内部をクリーニングするために使用するものである。
【0067】
クリーニング時には、第1金型3と第2金型4とによって、前記クリーニング用シート100のみをクランプし、この状態で図22に示すように、クリーニング用樹脂25をキャビティ6に供給することにより、キャビティ6内でクリーニング用樹脂25がクリーニング用シート100の中央の開口部101を通り抜け、その結果、キャビティ6内にクリーニング用樹脂25が充填していき、クリーニング用シート100は、樹脂流速の影響によりクリーニング用シート100が上下(リフト)することなくキャビティ6内の隅々にクリーニング用樹脂25が充填される。
【0068】
クリーニング用シート100は、第2金型4の合わせ面26の外周各辺に設けられた上下金型の位置決め用の位置決めウェッチ18に案内される程度の大きさに形成されており、各辺の位置決めウェッチ18に合わせてクリーニング用シート100を載置すればよく、クリーニング用シート100を第2金型4に載置する場合、第2金型4との間で高精度な位置決めを行わなくて済む。また、シートに位置決め切り欠きを設けず、金型に位置決めする場合は各位置決めウェッチ18の内側の寸法にシート寸法を合わせても良い。
【0069】
図15に示すQFP19は、図12に示すトランスファーモールド装置によってモールドが行われて組み立てられた半導体装置の一例である。
ここで、図15図16を用いて、本発明の半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置の構造について説明する。
本実施の形態においては、リードフレームを用いた樹脂モールド形でかつ面実装形の半導体装置の一例として図15に示すQFP(Quad Flat Package)の場合について説明する。
【0070】
図15図16に示すQFPは、例えば、マイクロコンピュータとして用いられるものである。
QFPの構造は、半導体集積回路が形成された半導体チップ24を搭載する小タブ構造のタブ200とリードフレーム201(図17参照)から切断して形成されたインナーリード20およびアウターリード23と、半導体チップ24のボンディングパッド203とインナーリード20とを電気的に接続する金線ワイヤ21(金線以外の銅線などであってもよい)と、半導体チップ24および金線ワイヤ21などを樹脂モールドして形成された樹脂モールド部22とからなる。
【0071】
なお、前記QFP19は、樹脂モールド部22の平面形状が略正方形のものである。
また、半導体チップ24は銀ペーストなどの接合材202によってタブ200に固定されている。
そして、樹脂モールド部22の4辺から突出した複数のアウターリード23は、ガルウィング状に曲げ成型されている。
【0072】
次に、半導体装置の製造方法について図17を用いて説明する。
前記半導体装置の製造方法の特徴は、図12に示すトランスファーモールド装置を用いた半導体チップ24のモールド(樹脂モールド)工程と、図20に示すクリーニング用シート100を用いた前記トランスファーモールド装置のおけるモールド成型部28の内部のクリーニング工程とを有するものである。
【0073】
上記モールド工程とクリーニング工程を含む製造方法の詳細については以下の通りである。
まず、図17(a)に示すように、リードフレーム201を準備する。
図14には、前記リードフレーム201の平面図を示した。
なお、図示と説明の都合上インナーリード20およびアウターリード23は、部分的にしか図示していない。
【0074】
図17(b)に示すように、リードフレーム201のタブ200に半導体チップ24を搭載するダイボンディング工程(ぺ付け工程ともいう)を行う。
ダイボンディング工程では、図17(b)に示すようにリードフレーム201のタブ200上に接合材202、例えば、銀含有のエポキシ系接着剤つまり銀ペーストを塗布する。
続いて、接合材202を塗布したタブ200上に図示しないコレットを使って半導体チップ24を搭載する。
【0075】
図17(c)に示すように、タブ200上に搭載された半導体チップ24の電極上に形成されたボンディングパッド203と、それに対応するインナーリード20とを金線ワイヤ21によってボンディングして電気的に接続するワイヤボンディング工程を行う。
その後、図17(d)に示すように、リードフレーム201に搭載された半導体チップ24と金線ワイヤ21などの半導体チップ24の周辺部とを、塵埃や湿度などの外的雰囲気や機械的衝撃から保護するために、樹脂を用いてモールドするモールド工程を行う。
【0076】
図17(e)に示すように図示しない切断・成形金型を用いて、ゲート13付近に付着形成されたフレーム表裏面の残留樹脂をリードフレーム201から分離し、これにより、樹脂モールド部22を有する単位フレーム部をリードフレーム201から分離させるとともに、アウターリード23を所定の形状(本実施の形態では、ガルウィング状)に曲げ加工する。
【0077】
次に、図18から図20を用いて上記モールド工程における前記樹脂モールド(モールド)工程について説明する。
図18に示すプランジャ10の上に、プレヒータによって加熱された固体状のタブレット212(モールド用樹脂)を投入し、その後、半導体チップ24とインナーリード20とがワイヤボンディングされたリードフレーム201を図12に示すローダ1からモールド金型5に搬送する。
【0078】
この状態で、第2金型4を第1金型3に向けて接近移動させることにより、モールド成型部28を形成する第1金型3と第2金型4との間にキャビティ6を含めた空間を形成する。
その後、図19に示すように、溶融状態となった前記モールド用樹脂をプランジャ10によってカル7へ押し出すと、前記モールド用樹脂はランナー8およびゲート13を通ってキャビティ6内に前記モールド用樹脂が流入する。さらに、キャビティ6に充填された前記モールド用樹脂が、熱とキュアとにより熱硬化し、その後、第2金型4を下降移動すると型開きが行われる。
【0079】
続いて、図20に示すように、エジェクタプレート15を下降戻り動作させるとともに、エジェクタプレート11を上昇戻り移動作をさせる。
これにより、エジェクタピン12、16が突出して型開きを完了し、樹脂モールドされた外枠付き214半導体装置213の取り出しを行われる。
【0080】
以上、説明したように、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、樹脂成形用金型面間に介在させ、クリーニング樹脂により、樹脂成形用金型面をクリーニングするクリーニング用シート100であって、紙材で構成され、紙材の表面層から裏面層に亘って、熱硬化性樹脂を含浸して硬化させている。
つまり、クリーニング用シート100の素材は、紙材であるため、超安価で、従来のダミーフレームと比べて、最大限の経済効果が得ることができる。
【0081】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、紙材の表面層から裏面層に亘って、熱硬化性樹脂を含浸させ、熱硬化性樹脂を200℃から300℃で所定時間加熱することにより硬化させている。
つまり、半導体用モールド金型の温度が170℃~180℃であることを考えれば、十分な耐熱性を有し、多種多様なモールド金型に最適なクリーニング用シートと言える。
【0082】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、セルロースを主成分とし、熱硬化性樹脂としてフェノール樹脂を紙材の表面層から裏面層に亘って、含浸させ、熱硬化している。
このクリーニング用シート100は、紙枠シート評価試験において、従来品には認められる断面観察における毛羽立ちが認められないことから、従来の紙材からなるクリーニング用シートで課題であった使用時等の発塵の発生を大幅に抑制することが期待できる。
【0083】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、ロックウェル硬さ試験において、従来品よりも高い硬度を示した。
そのため、従来品よりも金型上での反りを低減することができ、多種多様なモールド金型に最適なクリーニング用シートと言える。
【0084】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、TG-DTA試験において、従来品よりも発熱のピークが低く、そのピークが高温域にシフトするとともに、重量の減衰カーブも減衰ポイントが高温域にあり、減衰勾配も緩やかであることを示した。
そのため、多種多様なモールド金型に最適なクリーニング用シートと言える。
【0085】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、引裂・引張強さ試験において、従来品よりも剛性および比強度が高い結果を示した。
そのため、従来品よりも金型上での反りを低減することができ、多種多様なモールド金型に最適なクリーニング用シートと言える。
【0086】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、発塵性評価試験において、従来品や不織布よりも粒子の飛散が少ないという結果を得た。
そのため、従来品や不織布を基材とするクリーニング用シートで課題であった使用時等の発塵の発生を大幅に抑制することが期待できる。
【0087】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、水浸透性評価試験において、従来品よりも吸水性が低いという結果を得た。
つまり、クリーニング用シート100のいずれの加工断面においても、吸水性が低いことが明らかになったことから、在庫管理が極めて容易となる。
【0088】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、発塵性が低く、剛性も高く、上記のように、吸水性が低いことから、シートの変形や反りが発生しにくいという特性も有する。
この特性に伴って、従来、シートへの水分の侵入を防ぐ目的で使用されていた防水用ろう紙による包装も不要となるため、コストダウンや工数の削減を図ることもできる。
【0089】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、シートの変形や反りが発生しにくいという特性を有することから、例えば、図1の105A~Dのように、シートの変形や反りを抑制する開口部の数や開口面積を減少させることができる。
【0090】
また、一般に、クリーニング用シートは、DIP、QFP、TSOP等半導体装置に用いられるが、本実施形態に係るクリーニング用シート100は、前述のように、変形や反りが発生しにくく、剛性も高いため、MAPやBGA、CSP等のダミーフレームとしても適用することができる。そのため、現状、用いられている高価な基板フレームを本実施形態に係るクリーニング用シート100と同様の物性を有するダミーフレームに置き換えることにより、大幅なコストダウンを期待できる。
【0091】
また、本実施形態に係るクリーニング用シート100の基本構成は、紙材と樹脂であることから、使用後の処理も簡便であり、環境的にも影響を与えない。
【0092】
以上、本発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【符号の説明】
【0093】
1;ローダ
2;アンローダ
3;第1金型
4;第2金型
5;モールド金型
6;キャビティ
7;カル
8;ランナー
9;ポット
10;プランジャ
11;エジェクタプレート
12;エジェクタピン
13;ゲート
14;エアーベント
15;エジェクタプレート
16;エジェクタピン
18;位置決めウェッチ
19;QFP(半導体装置)
20;インナーリード
21;金線ワイヤ
22;モールド部
23;アウターリード
24;半導体チップ
25;クリーニング用樹脂
26;合わせ面
28;モールド成型部
100;クリーニング用シート
101;開口部
102;表面層
103;裏面層
104;プレス抜き断面
105A;開口部
105B;開口部
105C;開口部
105D;開口部
106;把手部
200;タブ
201;リードフレーム
202;接合材
203;ボンディングパッド
213;樹脂モールドされた外枠付き半導体装置
214;外枠
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
図17
図18
図19
図20
図21
図22