JP2001323134A - 封止用樹脂組成物および電子部品封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハロゲン化合物および三酸化アンチモンを含
有しないで、十分な難燃性を付与しつつ、成形性、連続
生産性および信頼性のよい、封止用樹脂組成物と電子部
品封止装置を提供する。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）赤リン系難燃剤、（Ｄ）ホウ酸亜鉛、
（Ｅ）無機充填剤および（Ｆ）無機充填剤の表面処理に
用いるチタネート系カップリング剤を必須成分とし、
（Ｃ）赤リン系難燃剤を、樹脂分（Ａ＋Ｂ）の０．０１
〜１０重量％かつ樹脂組成物の２重量％以下、（Ｄ）ホ
ウ酸亜鉛を樹脂組成物の０．５〜１０重量％、（Ｅ）無
機充填剤を樹脂組成物の４０〜９５重量％、また（Ｆ）
のチタネート系カップリング剤を樹脂組成物の０．０５
〜１重量％の割合で、それぞれ含有してなる封止用樹脂
組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハロゲン（塩素、
臭素）化合物および酸化アンチモンを添加することなし
に、優れた難燃性を有し、また、成形性および信頼性に
優れた封止用樹脂組成物および電子部品封止装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電子部品封止装置では、その封止用樹脂
に難燃性をもたせることが一般的であり、難燃の処方と
して、ハロゲン（塩素、臭素）化合物および金属酸化物
を単独もしくは併用することで難燃効果を現している。
具体的には、臭素化エポキシ樹脂と三酸化アンチモンと
の組み合わせが一般的である。しかし、封止用樹脂組成
物の難燃効果を現すために添加されるハロゲン（塩素、
臭素）化合物、特に臭素化エポキシ樹脂およびその難燃
効果を助けるために添加されている金属酸化物、特に三
酸化アンチモンは、電子部品装置の信頼性を低下させる
という欠点があった。そればかりか、最近では環境への
悪影響も指摘され始めている。

【０００３】このため、成形性、信頼性に優れ、ハロゲ
ン（塩素、臭素）化合物およびアンチモンを含有しない
封止用の樹脂組成物の開発が強く要望されており、その
代替材として、リン系難燃剤および金属水和物などの検
討が広く進められている。しかし、これまでのリン系難
燃剤の多くは被覆型のリンもしくはリン酸エステル系の
ものが多く、難燃効果が得られても、加水分解により発
生するリン酸が、電子部品封止装置の耐湿信頼性を低下
させる原因となってしまい、十分な信頼性を確保するこ
とができていない。また、金属水和物についても十分な
成形性が確保できないばかりか、その吸湿特性の劣化
は、電子部品封止装置の信頼性を著しく低下させてしま
う欠点があった。

【０００４】そのため、成形性および信頼性に優れたハ
ロゲン（塩素、臭素）化合物および酸化アンチモンを含
有しない封止用の樹脂組成物の開発が強く要望されてき
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記欠点を
解消し、上記要望に応えるためになされたもので、ハロ
ゲン（塩素、臭素）化合物および三酸化アンチモンを含
有しないで、赤リン系難燃剤やホウ酸亜鉛、充填剤をチ
タネート系カップリング剤を単独で使用する場合に比べ
添加量を削減しながらも、十分な難燃性を付与しつつ、
成形性、連続生産性および信頼性のよい、封止用樹脂組
成物および電子部品封止装置を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、樹脂組成物に、
赤リン系難燃剤とホウ酸亜鉛の組合せに、特に充填剤を
チタネート系カップリング剤で表面処理して配合するこ
とによって、十分な難燃性、成形性、連続生産性ととも
に信頼性が向上し、上記目的が達成されることを見いだ
し、本発明を完成させたものである。

【０００７】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）赤リン系難燃剤、（Ｄ）
ホウ酸亜鉛、（Ｅ）無機充填剤および（Ｆ）配合前予め
（Ｅ）無機充填剤の表面処理に用いるチタネート系カッ
プリング剤を必須成分とし、前記（Ｃ）赤リン系難燃剤
を、樹脂分（Ａ＋Ｂ）の０．０１〜１０重量％かつ樹脂
組成物全体の２重量％以下、前記（Ｄ）ホウ酸亜鉛を樹
脂組成物全体の０．５〜１０重量％、前記（Ｅ）無機充
填剤を樹脂組成物全体の４０〜９５重量％、また前記
（Ｆ）のチタネート系カップリング剤を樹脂組成物全体
の０．０５〜１重量％の割合で、それぞれ含有してなる
ことを特徴とする封止用樹脂組成物である。また、この
封止用樹脂組成物の硬化物によって、素子を封止してな
ることを特徴とする電子部品封止装置である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂として
は、その分子中にエポキシ基を少なくとも２個有する化
合物である限り、分子構造および分子量など特に制限は
なく、一般に封止用材料として使用されるものを広く包
含することができる。例えば、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ化合物、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ化合物、トリフェノールメタン型エ
ポキシ化合物、アルキル変性トリフェノールメタン型エ
ポキシ化合物およびトリアジン核含有エポキシ樹脂等が
挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは２
種類以上混合して用いることができる。

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂とし
ては、前記（Ａ）のエポキシ樹脂と反応し得るフェノー
ル性水酸基を２個以上有するものであれば、特に制限す
るものではない。具体的なものとしては、例えば、次の
式に示されるものがある。

【００１１】

【化１】 （但し、式中、ｎは０又は１以上の整数を表す）

【化２】 （但し、式中、ｎは０又は１以上の整数を表す）等が挙
げられ、これらの樹脂は、単独もしくは２種類以上混合
して用いることができる。

【００１２】フェノール樹脂の配合割合は、前述したエ
ポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とフェノール樹脂のフェ
ノール性水酸基（ｂ）との当量比（ａ）／（ｂ）の値が
０．１〜１０の範囲内であることが望ましい。当量比が
０．１未満あるいは１０を超えると、耐湿性、耐熱性、
成形作業性および硬化物の電気特性が悪くなり、いずれ
の場合も好ましくない。従って上記の範囲内に限定する
のがよい。

【００１３】本発明に用いる（Ｃ）の赤リン系難燃剤と
しては、赤リン単独も含まれるが、酸化されやすくまた
不安定なため取扱いに難点があり、フェノール樹脂また
は水酸化アルミニウムおよびフェノール樹脂の混合物で
赤リン表面を予め被覆したものが望ましい。被覆された
難燃剤中の赤リンの含有量は、５０重量％〜９５重量％
であることが望ましい。５０重量％未満では難燃効果を
得るために多量を必要とし、９５重量％を超えると表面
の被膜が薄くなり酸化されやすくなる。

【００１４】赤リン系難燃剤の配合割合は、樹脂分に対
して、すなわち［（Ａ）＋（Ｂ）］成分に対して、０．
０１〜１０重量％の範囲内であることが望ましい。この
割合が０．０１重量％未満では、必要な他の難燃剤の配
合量が多くなり、耐湿性、成形性に劣り、１０重量％を
超えると機械特性に劣り好ましくない。但し、上記赤リ
ン系難燃剤の配合割合は、機械特性などの見地から、樹
脂組成物全体に対して２重量％以下であることが必要で
ある。また、赤リン系難燃剤のより好ましい配合割合
は、樹脂分の０．０５〜１重量％、但し樹脂組成物全体
の１重量％以下である。

【００１５】本発明に用いる前記（Ｄ）のホウ酸亜鉛と
しては、下記一般式で示されるものが好ましい。

【００１６】

【化３】２ＺｎＯ・３Ｂ₂ Ｏ₃ ・３．５Ｈ₂ Ｏ ホウ酸亜鉛の配合割合は、赤リン系難燃剤の量にもよる
が、全体の樹脂組成物に対して０．５〜１０重量％含有
することが望ましい。この割合が０．５重量％未満で
は、赤リン系難燃剤の量が多くなり耐湿性が低下し、１
０重量％を超えると成形性が劣り好ましくない。

【００１７】本発明に用いる（Ｅ）の無機充填剤として
は、シリカ粉末であることが望ましいが、それに限定さ
れるものではない。すなわち、溶融シリカ、結晶シリカ
だけでなく、アルミナ、窒化ケイ素等を混合して使用す
ることができる。無機充填剤の配合割合は、全体の樹脂
組成物に対して４０〜９５重量％の割合で含有すること
が望ましい。その割合が４０重量％未満では、耐熱性、
耐湿性に劣り、また、９５重量％を超えると、かさばり
が大きくなり成形性に劣り実用に適さない。

【００１８】本発明に用いる（Ｆ）チタネート系カップ
リング剤は、（Ｅ）無機充填剤の表面処理を組成物配合
前に予め行うことが望ましい。（Ｆ）チタネート系カッ
プリング剤としては、アシレート系、ホスフェート系、
アルコラート系、コーディネート系といわれるチタネー
ト系カップリング剤ならよい。具体的には、例えば、日
本曹達（株）製商品名のＣ−１５１（コーディネート
系）や、Ｐ−１５１（ホスフェート系）等が挙げられ
る。チタネート系カップリング剤の配合割合は、０．０
５〜１重量％であることが好ましい。０．０５重量％未
満では難燃効果や機械的特性の点で劣り、１重量％を超
えると作業性に劣り好ましくない。

【００１９】本発明の封止用樹脂組成物は、前述したエ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、赤リン系難燃剤、ホウ酸
亜鉛、無機充填剤およびチタネート系カップリング剤を
必須成分とするが、本発明の目的に反しない限度におい
て、また必要に応じて例えば、天然ワックス類、合成ワ
ックス類等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、ゴ
ム系やシリコーン系ポリマー等の低応力付与剤、アミン
変性およびエポキシ変性シリコーンオイル等の表面処理
剤等を適宜、添加配合することができる。

【００２０】本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とし
て調製する場合の一般的な方法としては、前述したエポ
キシ樹脂、フェノール樹脂、赤リン系難燃剤、ホウ酸亜
鉛、無機充填剤、チタネート系カップリング剤およびそ
の他の成分を配合し、ミキサー等によって十分均一に混
合した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理、または
ニーダ等による混合処理を行い、次いで冷却固化させ、
適当な大きさに粉砕して樹脂組成物（成形材料）とする
ことができる。こうして得られた成形材料は、半導体封
止をはじめとする電子部品あるいは電気部品の封止、被
覆、絶縁等に適用すれば、優れた特性と信頼性を付与さ
せることができる。

【００２１】本発明の電子部品封止装置は、上記のよう
にして得られた封止用樹脂を用いて、素子を封止するこ
とにより容易に製造することができる。封止の最も一般
的な方法としては、低圧トランスファー成形方がある
が、射出成形、圧縮成形および注型などによる封止も可
能である。封止用樹脂組成物を封止の際に加熱して硬化
させ、最終的にはこの組成物の硬化物によって封止され
た電子部品封止装置が得られる。加熱による硬化は、１
５０℃以上に加熱して硬化させることが望ましい。封止
を行う電子部品装置としては、例えば、集積回路、大規
模集積回路、トランジスタ、サイリスタおよびダイオー
ド等で特に限定されるものではない。

【００２２】

【作用】本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止
装置は、樹脂成分として三酸化アンチモンを含有しな
い、赤リン系難燃剤とホウ酸亜鉛の組合せに、充填剤を
チタネート系カップリング剤で表面処理することによ
り、単独で使用する場合に比べ添加量を削減しながらも
十分に難燃性を付与しつつ、成形性、連続生産性、信頼
性のよい、封止用樹脂組成物および電子部品封止装置が
得られたものである。

【００２３】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限
定されるものではない。以下の実施例および比較例にお
いて「％」とは「重量％」を意味する。

【００２４】実施例１ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂９％に、ノボ
ラックフェノール樹脂１０．８％、赤リン系難燃剤（リ
ン含有率６０％）０．５％、ホウ酸亜鉛１％、溶融シリ
カ７７．５％、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィ
ン０．４％、エステル系ワックス類０．３％およびチタ
ネート系カップリング剤０．５％を配合し常温で混合
し、さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して
成形材料を製造した。

【００２５】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について耐燃性および高温放置
特性の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００２６】実施例２ トリフェニルメタン型エポキシ樹脂１１％、トリフェニ
ルメタン型フェノール樹脂８％、赤リン系難燃剤（リン
含有率９０％）０．８％、ホウ酸亜鉛１．５％、溶融シ
リカ７７．４％、硬化促進剤としてイミダゾール０．５
％、エステル系ワックス類０．３％およびチタネート系
カップリング剤０．５％を配合し常温で混合し、さらに
９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形材料を
製造した。

【００２７】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品についての耐燃性および高温放
置特性の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００２８】比較例１ トリフェニルメタン型エポキシ樹脂１１％に、トリフェ
ニルメタン型フェノール樹脂８％、赤リン系難燃剤（リ
ン含有率９０％）０．８％、ホウ酸亜鉛１．５％、溶融
シリカ７７．４％、硬化促進剤としてイミダゾール０．
５％、エステル系ワックス類０．３％、シランカップリ
ング剤０．３％およびシリコーンオイル０．５％を配合
し常温で混合し、さらに９０〜９５℃で混練してこれを
冷却粉砕して成形材料を作成した。

【００２９】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について耐燃性および高温放置
特性の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００３０】比較例２ トリフェニルメタン型エポキシ樹脂８％に、臭素化エポ
キシ樹脂３％、トリフェニルメタン型フェノール樹脂１
０％、溶融シリカ７７．７％、硬化促進剤としてイミダ
ゾール０．５％、エステル系ワックス類０．３％および
シランカップリング剤０．５％を配合し常温で混合し、
さらに９０〜９５℃で混練してこれを冷却粉砕して成形
材料を作成した。

【００３１】この成形材料を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し、硬化させて成形品（封止品）
を成形した。この成形品について耐燃性および高温放置
特性の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００３２】

【表１】 ＊１：１７５℃，２分間トランスファー成形し１２０×
１１２×０．８ｍｍの成形品をつくり、１７５℃，８時
間後硬化を行い、ＵＬ−９４Ｖ耐炎性試験規格に基づき
燃焼性の試験を行った。

【００３３】＊２：１７５℃，１分間で試験用素子を成
形し、１７５℃，８時間後硬化を行った。次いで６０
℃、８５％の状況下で処理を行い、所定時間に取り出
し、導通試験を行った。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止装置
は、耐燃性に優れているにもかかわらず、成形性、信頼
性に優れたものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｋ 9/04 Ｃ０８Ｋ 9/04 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31 Ｆターム(参考） 4J002 CC04X CC27X CD05W CD06W CD07W CD14W CE00X DA056 DE148 DJ018 DK007 FB168 FB266 FD017 FD018 FD136 GJ02 GQ05 4J036 AA01 AC02 AD07 AD08 AJ18 FA03 FA04 FA05 FB07 FB08 JA07 4M109 AA01 EB06 EB07 EC20

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）赤リン系難燃剤、（Ｄ）ホウ酸亜鉛、
   （Ｅ）無機充填剤および（Ｆ）無機充填剤の表面処理に
   用いるチタネート系カップリング剤を必須成分とし、前
   記（Ｃ）赤リン系難燃剤を、樹脂分（Ａ＋Ｂ）の０．０
   １〜１０重量％かつ樹脂組成物全体の２重量％以下、前
   記（Ｄ）ホウ酸亜鉛を樹脂組成物全体の０．５〜１０重
   量％、前記（Ｅ）無機充填剤を樹脂組成物全体の４０〜
   ９５重量％、また前記（Ｆ）のチタネート系カップリン
   グ剤を樹脂組成物全体の０．０５〜１重量％の割合で、
   それぞれ含有してなることを特徴とする封止用樹脂組成
   物。
2. 【請求項２】 （Ｃ）の赤リン系難燃剤の赤リン含有率
   が５０％以上９５％未満である、請求項１記載の封止用
   樹脂組成物。
3. 【請求項３】 （Ｃ）の赤リン系難燃剤がフェノール樹
   脂で必要かつ十分に覆われている、請求項１記載の封止
   用樹脂組成物。
4. 【請求項４】 請求項１〜３いずれか記載の封止用樹脂
   組成物の硬化物によって、素子を封止してなることを特
   徴とする電子部品封止装置。