JP2000068420A - 電子部品封止材料及びその製造方法 - Google Patents

電子部品封止材料及びその製造方法

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JP2000068420A
JP2000068420A JP10236824A JP23682498A JP2000068420A JP 2000068420 A JP2000068420 A JP 2000068420A JP 10236824 A JP10236824 A JP 10236824A JP 23682498 A JP23682498 A JP 23682498A JP 2000068420 A JP2000068420 A JP 2000068420A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐熱性を低下させることなく、流動性と硬化
性とを著しく改善する。 【解決手段】 オルソクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂(150℃のICI粘度15ps以上の固型エポキ
シ樹脂)と、ビスフェノールA型液状エポキシ樹脂を溶
融混練し(第一段)、次いで、この溶融混練物を粉砕し
て、硬化剤及び無機充填材と共に、ドライブレンドし
(第二段)、次いで該ドライブレンド物を溶融混練(第
三段)して得られる電子部品封止材料を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は流動性と硬化性と耐
熱性に優れた、半導体封止材料及び絶縁粉体塗料等の電
子部品封止材料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】エポキシ樹脂を用いたICやLSI等の
半導体封止材は、通常、粉砕した固形エポキシ樹脂や固
形硬化剤や無機充填材などをあらかじめドライブレンド
して、そのブレンド物を熱ロールやエクストルーダーな
どの混練装置を用いて、加熱溶融混練することによって
調整されている。
【0003】ところで近年の半導体の生産においては、
半導体パッケ−ジの成形サイクルが短縮化する傾向にあ
り、一層の生産性向上が求められいること、半導体パッ
ケージが薄型化していること、またデバイスの消費電力
が上がり作動中のパッケ−ジ温度が高まっていることか
ら、これに対応した半導体封止材料、即ち硬化性と流動
性と耐熱性とを兼備した材料が求められている。
【0004】半導体封止材用途には、オルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂(以下「ECN」という)が
広く使用されているが、当該エポキシ樹脂は耐熱性には
優れるものの、硬化性と流動性と耐熱性のバランスにお
いて満足できるものではなかった。即ち、硬化性と耐熱
性の向上を図るためには、分子量を上げる必要があり、
流動性の犠牲を余儀なくされるものであった。
【0005】そこで、ECNに固形ビスフェノールA型
エポキシ樹脂を配合して、流動性を高める方法が知られ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ECNに固形
ビスフェノールA型エポキシ樹脂を配合して、流動性を
高める方法では、多少の流動性は改善されるものの、耐
熱性及び硬化性の著しい低下を来し、前記した耐熱性と
流動性とに優れる性能を満足させることはできなかっ
た。本発明が解決しようとする課題は、半導体パッケー
ジの耐熱性を低下させることなく、流動性及び硬化性を
著しく改善できることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意検討重ねた結果、エポキシ樹脂成分と
して、特定の固形エポキシ樹脂と液状エポキシ樹脂とを
併用することにより上記課題を解決できることを見出
し、本発明を完成するに至った。
【0007】即ち、本発明は、150℃でのICI粘度
が15ps以上の固形エポキシ樹脂(A)、液状エポキ
シ樹脂(B)、硬化剤(C)及び無機充填材(D)を必
須成分とすることを特徴とする電子部品封止材料、及
び、第一段として、150℃でのICI粘度が15ps
以上の固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキシ樹脂
(B)とを、得られる溶融混練物のDSCで測定される
ガラス転移温度が10℃以上となる様に溶融混練し、次
いで、第二段として、第一段で得られた溶融混練物
(I)を更に、硬化剤(C)、無機充填材(D)とドラ
イブレンドし、次いで、第三段として、得られたドライ
ブレンド物(II)を溶融混練することを特徴とする電子
部品封止材料の製造方法に関する。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる固形エ
ポキシ樹脂(A)としては、150℃のICI粘度が1
5ps以上である物理性状を有するものであれば特に限
定されるものではないが、フェノールノボラック型エポ
キシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフ
トールノボラック型エポキシ樹脂、ジヒドロキシナフタ
レンノボラック型エポキシ樹脂、ヒドロキシベンゾフェ
ノンとフェノールの重縮合物型エポキシ樹脂、ヒドロキ
シベンゾフェノンとアルキル置換フェノールの重縮合物
型エポキシ樹脂、ヒドロキシベンゾフェノンとフェノー
ルとアルキル置換フェノールの共重縮合物型エポキシ樹
脂、ジシクロペンタジエンとフェノールの重付加型エポ
キシ樹脂、ジシクロペンタジエンと置換フェノール類と
の重付加型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポ
キシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂などが
例示される。この中でも、硬化性や耐熱性の両面に優れ
ることからクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が特に
好ましく、その150℃のICI粘度が20ps以上で
あるものが、硬化性と耐熱性が優れることから特に好ま
しい。また2種類以上の固形エポキシ樹脂を併用しても
構わない。
【0009】液状エポキシ樹脂(B)としては、特に限
定されるものではないが、25℃の粘度が50、000
cps以下のものが、流動性の改善効果及び半導体パッ
ケージにした際の耐熱性の点から好ましい。具体的に
は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノール
F型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹
脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、レゾルシン型エポ
キシ樹脂、ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールAのアルキレンオキサイド付加物型エポキ
シ樹脂、炭素数が4以上の1官能アルコールエーテル型
エポキシ樹脂、炭素数が4以上の多官能アルコールエー
テル型エポキシ樹脂、炭素数が4以上のグリシジルエス
テル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げら
れるが、なかでも25℃の粘度が25、000cps以
下のビスフェノールA型エポキシ樹脂が、流動性と耐熱
性の改善効果が顕著である点から特に好ましい。また2
種類以上の液状エポキシ樹脂を併用しても構わない。
【0010】固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキシ樹
脂(B)の混合比率は、特に限定されないが、(A)/
(B)=97/3〜50/50(重量比率)の範囲であ
ることが本発明の効果が顕著となり好ましい。
【0011】本発明に用いられる硬化剤(C)として
は、通常エポキシ樹脂の硬化剤として常用されている化
合物はすべて使用することができ、特に限定されるもの
ではないが、例えばフェノールノボラック樹脂、オルソ
クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラッ
ク樹脂、ビスフェノールFノボラック樹脂、フェノール
類−ジシクロペンタジエン重付加型樹脂、ナフトールノ
ボラック樹脂、ジヒドロキシナフタレンノボラック樹
脂、キシリデン基を結接基とした多価フェノール類、フ
ェノール類−アラルキル樹脂、ナフトール類−アラルキ
ル樹脂、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミ
ンなどの脂肪族アミン類、メタフェニレンジアミン、ジ
アミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン
などの芳香族アミン類、ポリアミド樹脂およびこれらの
変性物、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ヘキサヒ
ドロフタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物系硬
化剤、ジシアンジアミド、イミダゾール類、BF3−ア
ミン錯体類、グアニジン誘導体等の潜在性硬化剤等が挙
げられる。中でも半導体パッケージ製造時の硬化性と、
硬化物の耐熱性に優れる点から、上記フェノールノボラ
ック樹脂等のフェノール類−ホルムアルデヒド樹脂が好
ましく、また、成形時の硬化性、硬化物の低吸湿率に優
れる点からフェノール−アラルキル樹脂が好ましい。
【0012】これらの硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂
を硬化せしめる量であれば何れでもよく、特に限定され
ないが、具体的にはエポキシ樹脂の1分子中に含まれる
エポキシ基の数と、硬化剤中の活性水素の数が当量比で
[エポキシ基/活性水素=(1.0/0.7)〜(1.
0/1.3)]となる量が好ましい。
【0013】本発明で使用する無機充填材(D)の種類
としては、特に限定されないが破砕シリカ、溶融シリ
カ、アルミナ、タルク、クレー、ガラス繊維等が挙げら
れる。これらの中でも、特にシリカ類が一般的に用いら
れている。また流動性の向上を目的に球状シリカを併用
しても構わない。
【0014】無機充填材(D)の配合率としても、特に
限定するものではないが、70〜95重量%の範囲内が
硬化物の機械物性や吸湿特性や線膨張係数などの特性を
向上させるためには好ましい。
【0015】また硬化促進剤を適宜使用しても構わな
い。硬化促進剤としては公知慣用のものがいずれも使用
できるが、例えば、リン系化合物、第3級アミン、イミ
ダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩、等が
挙げられ、これらは単独のみならず2種以上の併用も可
能である。半導体封止材料用途としてリン系ではトリフ
ェニルフォスフィン、アミン系ではDBUなどが、硬化
性、耐熱性、電気特性、耐湿信頼性などが優れるために
好ましいものである。
【0016】また本発明の電子部品封止材料には、必須
成分である上述したエポキシ樹脂(A)および(B)に
加え、さらにその他のエポキシ樹脂を併用しても構わな
い。この際に用いられるエポキシ樹脂としては、公知慣
用のものが何れも使用でき、例えば臭素化フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、テトラブロモビスフェノール
A型エポキシ樹脂などの難燃型エポキシ樹脂や、ビフェ
ニル型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型
エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポ
キシ樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるもので
はない。
【0017】また必要に応じて、着色剤、難燃剤、離型
剤、またはカップリング剤などの公知慣用の各種の添加
剤成分も適宜配合せしめることができる。
【0018】以上の各成分を構成成分とする本発明の電
子部品封止材料は、特にその製造方法が特定されるもの
ではないが、特に以下に詳述する本発明の製造方法が好
ましい。
【0019】即ち、第一段として、150℃でのICI
粘度が15ps以上の固形エポキシ樹脂(A)と液状エ
ポキシ樹脂(B)とを、得られる溶融混練物のDSCで
測定されるガラス転移温度が10℃以上となる様に溶融
混練し、次いで、第二段として、第一段で得られた溶融
混練物(I)を更に、硬化剤(C)、無機充填材(D)
とドライブレンドし、次いで、第三段として、得られた
ドライブレンド物(II)を溶融混練するものである。
【0020】本発明においては、固形材料のドライブレ
ンド工程前に、第一段として、150℃でのICI粘度
が15ps以上の固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキ
シ樹脂(B)とを、得られる溶融混練物のDSCで測定
されるガラス転移温度が10℃以上となる様に溶融混練
することにより、引き続き行われるドライブレンド工程
(第二段)中でブロッキングなどを起こさないで、硬化
剤(C)及び無機充填材(D)、更にその他の成分と効
率良く混合できるものである。
【0021】また、第二段であるドライブレンド工程中
でブロッキングを起すことなく、かつ半導体パッケージ
の耐熱性および成形時における流動性の改善効果が顕著
である点から液状エポキシ樹脂(B)は、前述した通
り、25℃の粘度が50、000cps以下のものが好
ましい。
【0022】固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキシ樹
脂(B)の混合比率としても、溶融混練物(I)とし
て、DSCで測定されるガラス転移温度が10℃以上で
あるような条件を満足する範囲であれば特に限定される
ものではないが、前述した通り(A)/(B)=97/
3〜50/50(重量比率)の範囲であれば、得られる
半導体封止材の流動性と硬化性と耐熱性のいずれもが優
れる。
【0023】この第一段の溶融混練方法としては、具体
的には、固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキシ樹脂
(B)とを加熱装置と撹拌装置が付いた容器に入れて、
溶融混練する方法が挙げられる。攪拌装置としては、特
に限定されないが、タービン翼、マックスブレンド翼、
アンカー翼等を有する攪拌装置が挙げられる。
【0024】また、第一段の温度条件は、特に制限され
るものではないが、100〜200℃の範囲であること
が好ましい。また、混練時間は、特に制限されないが、
10〜100分間撹拌することが好ましい。
【0025】溶融混練後は、均一化した溶融混練物
(I)を容器から取り出した後に、室温まで冷却され
る。この様にして得られる溶融混練物(I)は、前述し
た通り、DSCで測定されるガラス転移温度が10℃以
上である。
【0026】次いで、この溶融混練物(I)を粉砕装置
によって粉砕する。次いで、第二段として、該溶融混練
物(I)を、更に硬化剤(C)、無機充填材(D)、更
に必要に応じ前記したその他の混合成分と共にドライブ
レンドされる。ドライブレンド工程はヘンシェルミキサ
ーの類の粒体混合機を使用すればよく、混合機の種類は
特に限定されるものではない。
【0027】次いで、第三段として、得られたドライブ
レンド物(II)を溶融混練するものである。第三段にお
ける溶融混練も公知公用の方法に従って行えばよく、特
に方法が限定されるものではないが、例えばロールやエ
クストルーターなどを使用して、70〜130℃の温度
で5〜30分間混練する方法が挙げられる。この様にし
て目的とする電子部品封止材料を得ることができる。
【0028】この様にして得られる電子部品封止材料
は、具体的にはディスクリート、IC等の半導体封止材
料、抵抗コンデンサー等の絶縁粉体塗料の具体的用途が
挙げられるが、特に半導体封止材料として有用である。
【実施例】次に本発明を製造例により具体的に説明す
る。尚、例中において部は特に断りのない限りすべて重
量部である。
【0029】またDSCはセイコー電子工業社製DSC
220Cを使用して3℃/min.の昇温速度で測定した。
ICI粘度は50HzのもとにおいてReseach
equipment LTD製「ICI CONE & P
LATE VISCOMETER」で測定した。
【0030】実施例1 撹拌機、加熱装置が装着された2リットルの4つ口フラ
スコにオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(大
日本インキ化学工業株式会社製 EPICLON N-695、エポキ
シ当量214g/eq、軟化点94℃、150℃のICI粘
度24.3ps)300gとビスフェノールA型液状エ
ポキシ樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製 EPICLON
840S、エポキシ当量183g/eq、25℃の粘度11、
000cps)100gを入れて、150℃で30分間
撹拌した。その後容器内から得られたエポキシ樹脂を取
り出して目的の溶融混練物(a−1)374gを得た。
このエポキシ樹脂のDSCで測定されるTgは16℃、
エポキシ当量は207g/eq、150℃のICI粘度は
3.2psであった。
【0031】次いでこの溶融混練物(a−1)を粉砕し
て、表1に示される配合条件のもと、その他の成分(粉
砕した)と合わせてヘンシェルミキサーに加えて、25
℃の室温環境下で10分間ドライブレンドした。その得
られたドライブレンド混合物は、全くブロッキングを起
こさず所望の粒径で均一な混合状態が得られていた。得
られたドライブレンド物を100℃に加熱した2本ロー
ルで8分間溶融混練して均一混合された目的の半導体封
止材料(b−1)を得た。
【0032】実施例2 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂の混合比率を70/30(重量
%)に代えた以外は、実施例1と同様にして、溶融混練
物(a−2)を得た。この混合エポキシ樹脂(a−2)
のDSCで測定されるTgは11℃、エポキシ当量は2
06g/eq、150℃のICI粘度は2.1psであっ
た。
【0033】次いで、この溶融混練物(a−2)を粉砕
して、表1に示される配合条件のもと、実施例1と同様
にしてドライブレンドした。その得られたドライブレン
ド混合物は、全くブロッキングを起こさず所望の粒径で
均一な混合状態が得られていた。得られたドライブレン
ド物を実施例1と同様にして溶融混練して目的の半導体
封止材料(b-2)を得た。
【0034】実施例3 オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をエポキシ
当量215g/eq、軟化点99℃、150℃のICI粘度
が46psのもの(大日本インキ化学工業株式会社製 E
PICLON N-690-H)に、ビスフェノールA型エポキシ樹脂
をビスフェノールF型エポキシ樹脂(大日本インキ化学
工業株式会社製 EPICLON 830S、25℃の粘度3500
cps、エポキシ当量170g/eq)のものに代えた以外
は、実施例1と同様にして、溶融混練物(a−3)を得
た。この溶融混練物(a−3)のDSCで測定されるT
gは18℃、エポキシ当量は204g/eq、150℃のI
CI粘度は4。2psであった。次いでこの溶融混練物
(a−3)を粉砕して、表1に示される配合条件のも
と、実施例1と同様にしてドライブレンドした。その得
られたドライブレンド混合物は、全くブロッキングを起
こさず所望の粒径で均一な混合状態が得られていた。得
られたドライブレンド物を実施例1と同様にして溶融混
練して目的の半導体封止材料(b−3)を得た。
【0035】比較例1 表1の配合条件に示された各成分をヘンシェルミキサー
に入れてドライブレンドし、次いで得られたドライブレ
ンド物を実施例1と同様にして溶融混練して目的の半導
体封止材料(b−4)を得た。
【0036】比較例2 表1の配合条件に示された各成分をヘンシェルミキサー
に入れてドライブレンドし、次いで得られたドライブレ
ンド物を実施例1と同様にして溶融混練して目的の半導
体封止材料(b−5)を得た。
【0037】
【表1】
【0038】尚、1051は、固型ビスフェノールA型エポ
キシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、商品名:EP
ICLON 1051、エポキシ当量480g/eq、150℃のIC
I粘度2.4ps)、N-665-EXPはクレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、商
品名:EPICLON N-665-EXP、エポキシ当量204g/eq、
軟化点68℃、150℃のICI粘度3.2ps)、TD
-2131はフェノールノボラック樹脂(大日本インキ化学
工業(株)製商品名:Phenolite TD-2131、水酸基濃度
104g/eq、軟化点80℃)を示す。シリカは平均粒径
が15μmの球状シリカと、15μmZの破砕シリカを
用いた。カーボンブラックは平均粒径が18μmのもの
を使用した。
【0039】実施例4〜6及び比較例3、4 第2表の配合に従って調製した溶融混練物を粉砕して、
1200〜1400kg/cm2の圧力にてタブレットを作製
し、それを用いてトランスファー成形機にてプランジャ
ー圧力80kg/cm2、金型温度175℃、成形時間100
秒の条件下にて成形し評価用試験片として作成した。そ
の後175℃で8時間の後硬化を施した。その際の硬化
性の指標として175℃でのゲルタイムを、また流動性
の指標としてスパイラルフロー値を測定した。またこれ
で得られた評価用試験片を用い、動的粘弾性測定装置
(DMA)によるガラス転移温度を測定した。
【0040】
【表2】
【0041】
【発明の効果】本発明によれば、流動性と硬化性と耐熱
性のバランスに極めて優れ、硬化性と成形性と耐熱性に
優れる電子部品封止材料を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 CC03Y CC04Y CC05Y CC06Y CD01X CD04W CD04X CD05X CD06W CD17W CL00Y DE147 DJ017 DJ037 DJ047 DL007 EL136 EL146 EN046 EN076 ER026 EU116 FA040 FD017 FD14Y FD146 GQ05 4M109 EA03 EB03 EB04 EB06 EB07 EB08 EB13 EC05 EC20

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 150℃でのICI粘度が15ps以上
    の固形エポキシ樹脂(A)、液状エポキシ樹脂(B)、
    硬化剤(C)及び無機充填材(D)を必須成分とするこ
    とを特徴とする電子部品封止材料。
  2. 【請求項2】 液状エポキシ樹脂(B)が、25℃の粘
    度が50,000cps以下の2官能性エポキシ樹脂で
    ある請求項1記載の電子部品封止材料。
  3. 【請求項3】 固形エポキシ樹脂(A)が、ノボラック
    型エポキシ樹脂であり、かつ、液状エポキシ樹脂(B)
    がビスフェノール型エポキシ樹脂である請求項1又は2
    記載の電子部品封止材料。
  4. 【請求項4】 固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキシ
    樹脂(B)の配合重量比率が(A)/(B)=97/3
    〜50/50の範囲である請求項1、2又は3記載の電
    子部品封止材料。
  5. 【請求項5】 無機充填材(D)の含有量が、組成物中
    70〜95重量%の範囲である請求項1〜4の何れか1
    つに記載の電子部品封止材料。
  6. 【請求項6】 第一段として、150℃でのICI粘度
    が15ps以上の固形エポキシ樹脂(A)と液状エポキ
    シ樹脂(B)とを、得られる溶融混練物のDSCで測定
    されるガラス転移温度が10℃以上となる様に溶融混練
    し、次いで、第二段として、第一段で得られた溶融混練
    物(I)を更に、硬化剤(C)、無機充填材(D)とド
    ライブレンドし、 次いで、第三段として、得られたドライブレンド物(I
    I)を溶融混練することを特徴とする電子部品封止材料
    の製造方法。
  7. 【請求項7】 液状エポキシ樹脂(B)が、25℃の粘
    度が50,000cps以下の2官能性エポキシ樹脂で
    ある請求項6記載の製造方法。
  8. 【請求項8】 固形エポキシ樹脂(A)が、ノボラック
    型エポキシ樹脂であり、かつ、液状エポキシ樹脂(B)
    がビスフェノール型エポキシ樹脂である請求項6又は7
    記載の製造方法。
  9. 【請求項9】 第一段における、固形エポキシ樹脂
    (A)と液状エポキシ樹脂(B)の配合重量比率が
    (A)/(B)=97/3〜50/50の範囲である請
    求項6、7又は8記載の製造方法。
  10. 【請求項10】 溶融混練物(I)のエポキシ当量が1
    90〜220g/eq、150℃のICI粘度が0.5〜
    5.0psの範囲のものである請求項6〜9の何れか1
    つに記載の製造方法。
  11. 【請求項11】 第二段における無機充填材(D)の配
    合割合が、組成物中70〜95重量%の範囲である請求
    項6〜10の何れか1つに記載の製造方法。
JP23682498A 1998-08-24 1998-08-24 電子部品封止材料の製造方法 Expired - Lifetime JP4126575B2 (ja)

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