冷却装置及冷却方法 |
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| 申请号 | CN201180009611.7 | 申请日 | 2011-02-21 | 公开(公告)号 | CN102762345A | 公开(公告)日 | 2012-10-31 |
| 申请人 | 住友电木株式会社; | 发明人 | 上田茂久; 柴田洋志; | ||||
| 摘要 | 一种冷却装置，包括对成形为片状的 树脂 组合物沿其面方向进行搬运的搬运手段和对由搬运手段搬运的树脂组合物进行冷却的冷却手段。树脂组合物在即将用冷却手段冷却前的 温度 为40～60℃，冷却手段具有使树脂组合物以0.2～5℃/秒的冷却速度冷却的冷却能。此外，冷却手段包括向树脂组合物排出－40～0℃的冷气、至少具有一个排气口的送 风 部。 | ||||||
| 权利要求 | 1.冷却装置，其特征在于， |
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| 说明书全文 | 冷却装置及冷却方法技术领域[0001] 本发明涉及一种冷却装置及冷却方法。 背景技术[0002] 用树脂封装材料包覆（封装）半导体芯片（半导体元件）形成的半导体封装件已为人们所熟知。半导体封装件的封装材料由树脂组合物用例如转移成形等成形而来。在制造该树脂组合物的过程中，在一对轧辊间对该树脂组合物进行加压、制成片状，接着用冷却装置进行冷却（例如可参见专利文献1）。 [0003] 专利文献1中记载的冷却装置包括搬运片状树脂组合物的带式输送机和具有向带式输送机上的树脂组合物吹送冷风的多个喷口的通风管。从各喷口分别喷出的冷风的温度设定在0～15℃。然而，使用这种温度的冷风时，根据即将进行冷却前的树脂组合物自身的温度高低（例如温度为40～50℃时），要将该树脂组合物适当冷却而没有冷却不足或过度，需要花费时间，即存在冷却效率低的问题。 [0004] 专利文献1：日本特开2006-297701号公报 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种能高效率地冷却树脂组合物的冷却装置及冷却方法。 [0006] 通过下述（1）～（16）的本发明来完成该目的。 [0007] （1）一种冷却装置，其特征在于， [0008] 具有对成形为片状的树脂组合物沿其面方向进行搬运的搬运手段和[0009] 对由前述搬运手段搬运的前述树脂组合物进行冷却的冷却手段， [0010] 前述树脂组合物在即将用前述冷却手段进行冷却前的温度为40～60℃，[0011] 前述冷却手段具有使前述树脂组合物以0.2～5℃/秒的冷却速度冷却的冷却能。 [0012] （2）（1）所述的冷却装置，前述冷却手段包括向前述树脂组合物排出－40～0℃的冷气、至少具有一个排气口的送风部。 [0013] （3）（2）所述的冷却装置，前述冷气的湿度在10％以下。 [0014] （4）上述（2）或（3）所述的冷却装置，由前述排气口排出前述冷气时，其压力在0.2MPa以上。 [0015] （5）上述（2）～（4）中任一项所述的冷却装置，前述排气口沿前述树脂组合物的搬运方向多个配置。 [0016] （6）上述（2）～（5）中任一项所述的冷却装置，前述排气口由上方排出前述冷气。 [0017] （7）上述（2）～（5）中任一项所述的冷却装置，前述排气口从与前述树脂组合物的搬运方向相反一侧排出前述冷气。 [0018] （8）上述（2）～（7）中任一项所述的冷却装置，前述冷却手段从前述树脂组合物两表面侧分别吹送前述冷气。 [0019] （9）上述（2）～（8）中任一项所述的冷却装置，前述冷却手段使前述冷气的温度逐步下降。 [0020] （10）上述（1）～（9）中任一项所述的冷却装置，前述搬运手段具有彼此分开配置的一对皮带轮和挂绕在该对皮带轮间、通过该各皮带轮的旋转而装载、搬运前述树脂组合物的传送带， [0021] 前述传送带的至少表面由非金属构成。 [0022] （11）上述（10）所述的冷却装置，前述传送带由层积体构成，位于其最外侧的外层由前述非金属构成。 [0023] （12）上述（1）～（11）中任一项所述的冷却装置，其还包括在用前述传送带搬运前述树脂组合物期间，按传各送带分别容纳前述树脂组合物、维持由前述冷却手段形成的冷却环境的腔室。 [0024] （13）上述（1）～（12）中任一项所述的冷却装置，前述树脂组合物通过混炼装置被混炼，该混炼物在一对轧辊间被加压，成形为片状， [0025] 该冷却装置设置在前述树脂组合物从前述一对轧辊中排出的下游侧。 [0026] （14）上述（1）～（13）中任一项所述的冷却装置，前述树脂组合物的厚度在5mm以下。 [0027] （15）上述（1）～（14）中任一项所述的冷却装置，前述树脂组合物形成构成IC封装件外封装部的模塑部。 [0028] （16）一种冷却方法，在该冷却方法中，在将成形为片状的树脂组合物沿其面方向进行搬运的同时进行冷却，该方法的特征在于， [0031] 图1是表示树脂组合物的制造工序的图。 [0032] 图2是本发明的冷却装置及其周边装置的部分截面侧视图。 [0033] 图3是图2所示冷却装置的传送带的扩大纵截面图。 [0034] 图4是表示本发明的冷却装置的第2实施方式的部分截面侧视图。 [0035] 图5是表示本发明的冷却装置的第3实施方式的部分截面侧视图。 [0036] 图6是表示本发明的冷却装置的第4实施方式的部分截面侧视图。 [0037] 图7是使用树脂组合物的IC封装件的部分截面图。 具体实施方式[0038] 下面根据附图中所示的适宜实施方式对本发明的冷却装置及冷却方法进行详细说明。 [0039] <第一实施方式> [0040] 图1是表示树脂组合物的制造工序的图，图2是本发明的冷却装置及其周边装置的部分截面侧视图，图3是图2所示冷却装置的传送带的扩大纵截面图，图7是使用树脂组合物的IC封装件的部分截面图。此外，下面，根据说明需要，将图2、图3、图7（图4～图6也一样）中的上侧称作“上”或“上方”，将下侧称作“下”或“下方”。 [0041] 图2所示的本发明的冷却装置1是一种在制造最终形成成形体的树脂组合物时的冷却工序中所使用的装置。在说明该冷却装置1之前，首先对由原材料制造树脂组合物为止的整个制造工序进行说明。 [0042] 首先，准备作为树脂组合物的原材料的各种材料。 [0047] 作为固化促进剂，例如可以是磷化合物、胺化合物等。 [0048] 作为偶联剂，例如可以是硅烷化合物等。 [0050] （微粉碎） [0051] 如图1所示，对原材料中的规定材料，首先，用粉碎装置粉碎（微粉碎）至规定的粒度分布。作为进行该粉碎的原材料，例如为树脂、固化剂、固化促进剂等填充材料以外的原材料，但也可加入部分填充材料。此外，作为粉碎装置，例如可以使用连续式旋转球磨机等。 [0052] （表面处理） [0053] 对原材料中的规定材料，例如，对全部或部分（剩余部分）填充材料可实施表面处理。作为该表面处理，例如使偶联剂等附着在填充材料的表面上。此外，前述微粉碎和表面处理可同时进行，也可先进行任何一方。 [0054] （混合） [0055] 接着，用混合装置对前述各材料进行完全混合。作为该混合装置，例如可以使用具有旋转叶片的高速混合机等。 [0056] （混炼） [0057] 接着，用混炼装置100对前述混合后的材料进行混炼。作为该混炼装置100，例如可以使用单轴型混炼挤出机、双轴型混炼挤出机等挤出混炼机、混合辊等辊式混炼机。 [0058] （脱气） [0060] （片材化） [0061] 接着，将前述脱气后的块状混炼物（以下称作“混炼物Q1”）用成形装置200成形成片状，得到片状材料（以下称为“片材Q2”）。作为该成形装置200，例如如图2所示，可以使用具有配置在混炼装置100的排出口101下方（下游侧）的轧辊201、202的装置。在图2所示的结构中，可在轧辊201和轧辊202间对由混炼装置100排出的混炼物Q1进行加压、成形成片状。 [0062] （冷却） [0063] 接着，用冷却装置1对片材Q2进行冷却。由此，在下一工序中可容易且切实地对片材Q2进行粉碎。后面对冷却装置1进行详述。 [0064] （粉碎） [0066] （打片） [0067] 接着，用成形体制造装置（打片装置）对前述粉末状材料进行压缩成形，可以得到作为成形体的树脂组合物。 [0068] 如图7所示，该树脂组合物用于例如半导体芯片（IC芯片）901的包覆（封装），形成构成半导体封装件（IC封装件）900的外封装部的模塑部902。通过该模塑部902，可以保护半导体芯片901。此外，要用树脂组合物包覆半导体芯片901，可以举出将树脂组合物例如用转移成形等进行成形、作为封装材料包覆半导体芯片901的方法。在图7所示结构的半导体封装件900中，多个引线框903从模塑部902突出，各引线框903分别通过例如金等具有导电性的金属材料构成的导线904与半导体芯片901电连接。 [0069] 此外，也可省略前述打片工序，将粉末状材料作为树脂组合物。此时，例如可用压缩成形、注射成形等对封装材料进行成形。 [0070] 接着对冷却装置1进行说明。 [0071] 图2所示的冷却装置1是用于实施本发明的冷却方法的装置。该冷却装置1设置在轧辊201、202的下方，即设置在片材Q2从轧辊201、202排出的下游侧。由此，从轧辊201、202挤出的片材Q2迅速转移到冷却装置1中。这样，冷却装置1可在将片材Q2向下一工序搬运的同时进行冷却。此外，作为冷却片材Q2的目的，可以是以下目的。 [0072] 从轧辊201、202挤出的片材Q2带着热量，即将用冷却装置1进行冷却前的温度例如为40～60℃。因此，该片材Q2为软质材料。此外，由于在冷却工序的下一工序即粉碎工序对片材Q2进行粉碎，因此，为了切实地进行该粉碎，需要对软质的片材Q2进行冷却，使其成为硬质材料。这就是用冷却装置1冷却片材Q2的目的。 [0073] 如图2所示，冷却装置1包括搬运片材Q2的搬运手段2、冷却片材Q2的冷却手段3和维持冷却手段3形成的冷却环境的腔室4。下面对各部分的结构进行说明。 [0074] 搬运手段2是沿其面方向搬运片材Q2、送到下一工序的带式输送机。搬运手段2包括主动皮带轮（托轮）21、从动皮带轮（传动轮）22、挂绕在主动皮带轮21和从动皮带轮22间的传送带23和配置在主动皮带轮21和从动皮带轮22间的多个惰轮（皮带输送机滚轮）24。 [0075] 主动皮带轮21和从动皮带轮22隔着腔室4而彼此分开配置。主动皮带轮21上连接着发动机（图中未示出），该发动机驱动后即可旋转。此外，主动皮带轮21旋转时，其旋转力通过传送带23传递，可带动从动皮带轮22与主动皮带轮21一起旋转。 [0076] 传送带23具有可挠性，通过主动皮带轮21及从动皮带轮22各自的旋转而装载、搬运片材Q2。在例如图3所示的结构中，该传送带23由具有底衬层231和外层232的层积体构成。 [0078] 外层232形成在底衬层231上，位于传送带23的最外侧，是装载片材Q2的层。该外层232优选由非金属构成。由此，在搬运片材Q2的过程中，即使在片材Q2和外层232的外周面（表面）233间产生摩擦，外周面233磨耗而部分被削去，该削去的部分当然是非金属。而例如传送带23自身为钢制成时，在搬运片材Q2的过程中，由于前述那样的磨损，其上面会产生金属粉末，存在该金属粉末混入到尚未充分冷却的软质状态的片材Q2中之虞。然而，使用冷却装置1，可以切实地防止这种金属粉末混入到片材Q2中，此外，即使前述削掉的非金属混入到片材Q2中，该片材Q2也能充分满足用于半导体封装件900的模塑部902中。 [0079] 作为前述非金属材料，无特殊限制，例如可以是异戊间二烯橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶之类的各种橡胶材料，苯乙烯类、聚烯烃类、聚氯乙烯类、聚氨酯类等各种热塑性弹性体，可以只使用其中的一种或两种以上混合使用。 [0080] 此外，也可代替由这种弹性材料构成的外层232，用陶瓷涂覆底衬层231。此时，作为陶瓷，例如可以是氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆、氧化钇、磷酸钙等氧化物陶瓷，氮化硅、氮化铝、氮化钛、氮化硼等氮化物陶瓷，碳化钨等碳化物类陶瓷或者这些中的两种以上任意组合而成的复合陶瓷。 [0081] 此外，配置在冷却装置1的上游侧的成形装置200的轧辊201的外层203、轧辊202的外层203也优选由陶瓷构成。由此可更切实地防止金属粉末混入片材Q2中。 [0082] 各皮带输送机滚轮24分别等间隔配置，支持传送带23上侧的部分。由此，传送带23的驱动得以顺利进行，此外，还可防止传送带23挠曲（传送带松弛）。 [0083] 冷却手段3对搬运手段2搬运的片材Q2进行冷却。该冷却手段3具有使片材Q2以0.2～5℃/秒、更优选为0.5～1.5℃/秒的冷却速度冷却的冷却能。在冷却手段3中，为了得到（发挥）这样的冷却能，设定了以下各部分的结构及各部分的冷却条件。 [0084] 如图2所示，冷却手段3具有用于向片材Q2输送冷气G1的送风部31。冷却手段3（送风部31）具有生成冷气G1的冷气生成部32、排出在冷气生成部32生成的冷气G1的多个喷嘴33和连接冷气生成部32与各喷嘴33的连接管34。 [0085] 冷气生成部32配置在腔室4的外侧。该冷气生成部32是输入高压气体G0，对该高压气体G0进行冷却，由该高压气体G0生成冷气G1的装置。作为对高压气体G0进行冷却的结构，无特殊限制，例如可以设成用液氮等制冷剂将高压气体G0冷却的结构。此外，也可是其他热泵式冷冻机等结构。作为热泵式冷冻机，无特殊限制，例如可以是蒸汽压缩、吸收式、吸附式、斯特林式、化学反应式、半导体等。 [0086] 此外，作为高压气体G0，无特殊限制，例如空气、二氧化碳或者氮等惰性气体等。从安全性的角度考虑，优选空气。 [0087] 各喷嘴33分别在腔室4的内侧，主要沿片材Q2的搬运方向A配置。此外，喷嘴33中也可有面向片材Q2的宽度方向（图2的纸面里侧）配置的喷嘴。各喷嘴33的结构彼此间基本相同，因此，下面以一个喷嘴33为代表进行说明。 [0088] 喷嘴33由管体构成，其一端的开口部面向下方，即面向传送带23一侧配置。该面向下方的开口部起排出冷气G1的排气口331的作用。由此，片材Q2通过喷嘴33的下方时，能从其上方将冷气G1（冷风）吹到该片材Q2上。此外，结合前述多个喷嘴33沿片材Q2的搬运方向A配置的情况，片材Q2在搬运期间接触到冷气G1，因此得以没有不足或过度地、切实、迅速地冷却。 [0089] 此外，对从喷嘴33排出的冷气G1的温度无特殊限制，例如优选设定在－40～0℃，更优选设定在－20～－30℃。作为这种温度设定方法，例如可以是调整高压气体G0通过前述制冷剂时的单位时间的流量等的方法、调整冷冻机的设定温度等。 [0090] 此外，对从喷嘴33排出的冷气G1的湿度无特殊限制，但优选设定在10％以下，更优选设定在0～5％。由此，可在低于露点的温度下冷却片材Q2，因此，可以防止在片材Q2上发生结露。作为这种湿度设定方法，例如可以是在冷气生成部32上设置除湿剂，使高压气体G0通过该除湿剂的方法、同时设置干燥器等除湿装置的方法等。 [0091] 此外，对从喷嘴33排出冷气G1时的压力无特殊限制，但优选设定在0.2MPa以上，更优选设定为0.3～0.5MPa。作为这种压力设定方法，例如可以是在冷气生成部32上设置阀，通过调节该阀的打开状态来调节通过该阀的高压气体G0的压力（流量）的方法等。 [0092] 通过以上那样的装置结构及冷却条件，片材Q2得以以前述冷却速度切实地冷却。由此，可以对在40～50℃的温度下进来的片材Q2进行高效率的冷却，因此，在进入粉碎工序前，该片材Q2可迅速且切实地由软质材料变成硬质材料。这样，可容易且切实地在粉碎工序中粉碎硬质的片材Q2。 [0093] 此外，由于能高效率地、即在短时间内冷却片材Q2，因此，可以避免为了使片材Q2接触到冷气G1而使传送带23过长。由此可以使冷却装置1为小型装置。 [0094] 此外，片材Q2的厚度优选在5mm以下，更优选在0.5～3mm。由此可以用冷却装置1更高效率地进行冷却。 [0095] 此外，成形装置200优选具有对片材Q2进行冷却的功能。由此，片材Q2在进入冷却装置1之前受到预冷却，可在冷却装置1中进一步高效率地进行冷却。 [0096] 如图2所示，腔室4在片材Q2用传送带23搬运期间可将片材Q2按各传送带23分别进行容纳。此外，腔室4中设置有片材Q2进入的入口41和片材Q2出去的出口42。传送带23搬运的片材Q2从入口41进入腔室4内，在该腔室4内被冷却手段3冷却，从出口42出来。 [0097] 通过该腔室4，冷却手段3形成的冷却环境得以维持，因此，能进一步高效率地冷却片材Q2。此外，还可防止片材Q2中混入异物。 [0099] <第二实施方式> [0100] 图4表示本发明的冷却装置的第二实施方式的部分截面侧视图。 [0101] 下面参考该图对本发明的冷却装置及冷却方法的第二实施方式进行说明，但以与前述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同事项省略其说明。 [0102] 本实施方式除了冷却手段的结构不同以外，与前述第一实施方式相同。 [0103] 图4所示的冷却手段3A中，各喷嘴33分别被设置成向搬运方向A的下游侧倾斜。由此，冷气G1分别被从各喷嘴33向与搬运方向A相反的一侧排出。即，冷气G1的流动为反向流。 [0104] 本实施方式与前述第一实施方式那样地冷气G1从垂直上方吹入的情况相比，冷却装置1具有与前述第一实施方式同等的冷却效率或其上的冷却效率。 [0105] <第三实施方式> [0106] 图5是表示本发明的冷却装置的第三实施方式的部分截面侧视图。 [0107] 下面参考该图对本发明的冷却装置及冷却方法的第三实施方式进行说明，但以与前述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同事项省略其说明。 [0108] 本实施方式除了冷却手段的结构不同以外，与前述第一实施方式相同。 [0109] 图5所示的冷却手段3B从片材Q2两表面侧分别吹入冷气G1。下面对此进行说明。 [0110] 在冷却手段3B中，除喷嘴33外，隔着传送带23，在与喷嘴33相反一侧配置有与冷气生成部32连通、临时贮存来自该冷气生成部32的冷气G1的贮存部35。 [0111] 贮存部35呈箱状，其上部由例如弹性材料的垫片351构成。垫片351呈板状，形成有在其厚度方向上贯通的多个贯通孔352。此外，垫片351对接在传送带23的内周面234上。 [0112] 另一方面，传送带23上形成有在其厚度方向上贯通的多个贯通孔235。各贯通孔235的尺寸比贮存部35的各贯通孔352的尺寸大。 [0113] 传送带23驱动，规定的贯通孔235与贮存部35的任一贯通孔352连通时，冷气G1从该贯通孔235排出。该冷气G1可从片材Q2的下侧对其进行冷却。此外，如前述那样，来自各喷嘴33的冷气G1可从片材Q2的上表面侧对其进行冷却。 [0114] 这样，在本实施方式中，可通过增大片材Q2与冷气G1的接触面积来加大冷却效果。此外，可从片材Q2的两表面侧对其进行冷却，因此，可以防止冷却过程中片材Q2发生翘曲、冷却过程中因喷嘴33和片材Q2接触而发生堵塞。 [0115] <第四实施方式> [0116] 图6是表示本发明的冷却装置的第四实施方式的部分截面侧视图。 [0117] 下面参考该图对本发明的冷却装置及冷却方法的第四实施方式进行说明，但以与前述实施方式的不同点为中心进行说明，对相同事项省略其说明。 [0118] 本实施方式除了冷却手段的结构不同以外，与前述第一实施方式相同。 [0119] 在图6所示的冷却手段3中，具有分别排出彼此温度不同的冷气G2及G3的喷嘴33a及33b。例如，从喷嘴33a排出的冷气G2较从喷嘴33b排出的冷气G3温度高。此时，例如可使冷气G2的温度为－20～0℃，冷气G3的温度为－40～－20℃。此外，也可用由冷气G2形成的环境和由冷气G3形成的环境构建另外的腔室4。 [0120] 通过上述结构，片材Q2在搬运过程中逐步被冷却。由此，可以防止片材Q2因过度低温而被急剧冷却，因此，可以防止片材Q2的意外变质。此外，可以防止冷却过程中片材Q2发生翘曲、因喷嘴33a及33b与片材Q2接触而发生堵塞。冷却效果会受到被冷却物与制冷剂的温度差的影响，而由于通过这种结构可以在合适的低温状态下进行冷却，因此，在能量效率上不存在浪费。 [0121] 上面根据图示的实施方式对本发明的冷却装置及冷却方法进行了说明，但本发明并不局限于此。此外，构成冷却装置的各部分可置换成能发挥同样功能的任意结构物。此外，也可附加任意结构物。 [0122] 此外，本发明的冷却装置及冷却方法也可以是组合前述各实施方式中的任意两个以上结构（特征）的冷却装置及冷却方法。 [0123] 此外，本发明的冷却装置的传送带在各实施方式中由层积体构成，其最外层由弹性材料等非金属构成，但并不局限于此，例如也可由单层构成，其整体也可由非金属构成。 [0124] 此外，本发明的冷却装置的冷却手段在各实施方式中为配置有多个喷嘴的结构，但并不局限于此，例如也可配置有一个喷嘴。 [0125] 通过本发明，可高效率地冷却温度为40～50℃的树脂组合物。由此，例如，在温度在40～50℃的树脂组合物为软质材料、欲粉碎该树脂组合物的情况下，可在到粉碎为止的期间对软质树脂组合物进行冷却，使其迅速且切实地变为硬质材料。这样，可以容易且切实地粉碎硬质树脂组合物。 [0126] 此外，在搬运手段具有装载、搬运树脂组合物的传送带，该传送带的至少表面由非金属构成的情况下，在搬运树脂组合物的过程中，即使树脂组合物和传动带的表面间产生摩擦，表面发生磨耗，部分被削去，该削去的部分当然为非金属。而例如在传送带自身为钢制成的情况下，在搬运树脂组合物的过程中，由于前述那样的摩擦，存在从该表面上产生金属粉末、该金属粉末混入到尚未充分冷却的软质状态的树脂组合物中之虞。然而，在本发明中，可以切实地防止这种金属粉末混入到树脂组合物中的情况，此外，即使前述被削去的非金属混入到树脂组合物中，该树脂组合物也能充分满足使用。因此，本发明具有产业上应用的可能性。 |
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