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モールド樹脂クラック防止とは？課題と対策・製品を解説
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組立・パッケージングにおけるモールド樹脂クラック防止とは？
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組立・パッケージングにおけるモールド樹脂クラック防止
組立・パッケージングにおけるモールド樹脂クラック防止とは？
パワーデバイス・モジュールにおいて、組立・パッケージング工程で用いられるモールド樹脂に発生するクラック（ひび割れ）を未然に防ぐための技術や対策全般を指します。モールド樹脂は、内部の半導体チップや配線を保護し、外部環境からの影響を遮断する重要な役割を担いますが、製造プロセス中の応 力や熱衝撃などによりクラックが発生すると、デバイスの信頼性低下や故障の原因となります。そのため、クラック防止は製品の品質と寿命を確保する上で不可欠な技術です。
課題
成形時の熱応力
モールド樹脂の成形時に発生する急激な温度変化や冷却速度の違いにより、樹脂内部に大きな熱応力が発生し、クラックを引き起こすことがあります。
異種材料間の熱膨張差
半導体チップ、リードフレーム、モールド樹脂といった異種材料は、それぞれ異なる熱膨張係数を持つため、温度変化によって生じる応力がクラックの原因となります。
パッケージング工程での機械的ストレス
ワイヤボンディング、ダイシング、搬送などのパッケージング工程で加わる物理的な力や衝撃が、モールド樹脂に微細なクラックを発生させる可能性があります。
樹脂材料の特性不足
使用するモールド樹脂自体の柔軟性や耐熱衝撃性が低い場合、外部からのストレスに対してクラックが発生しやすくなります。
対策
成形条件の最適化
成形温度、圧力、冷却速度などのパラメータを精密に制御し、熱応力の発生を最小限に抑えることでクラックを防止します。
低熱膨張材料の採用
モールド樹脂や封止材に、異種材料との熱膨張差が小さい材料を選択することで、温度変化による応力を低減します。
応力緩和設計
パッケージ構造やリードフレームの形状を工夫し、応力が集中する箇所をなくすことで、機械的なストレスによるクラック発生リスクを低減します。
高機能モールド樹脂の使用
柔軟性、靭性、耐熱衝撃性に優れた特殊なモールド樹脂を採用することで、外部からのストレスに対する耐性を向上させます。
対策に役立つ製品例
高靭性封止材
従来の封止材よりも高い柔軟性と靭性を持ち、温度変化や機械的ストレスによるクラック発生を抑制する樹脂材料です。
低応力成形用樹脂
成形時の熱応力発生を抑えるように設計された特殊な樹脂で、精密な成形条件管理と組み合わせることでクラックを効果的に防止します。
応力分散構造パッケージ
内部構造や材料配置を工夫し、外部からの応力をパッケージ全体に均等に分散させることで、特定の箇所への応力集中を防ぎます。
精密成形制御システム
成形プロセスの温度、圧力、時間をリアルタイムで監視・制御し、最適な成形条件を維持することで、樹脂の均一な硬化と応力低減を実現します。
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