JP2004510870A - Ｉｃトレイ用のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＩＣトレイ用のポリフェニレン系複合樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明の組成物は、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルを組成物の総重量に対し２０乃至９８重量％；ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート及びポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥを含む）からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂を組成物の総重量に対し１乃至４０重量％；及びガラス繊維または無機質充填材を組成物の総重量に対し１乃至４０重量％含む。
本発明の組成物は、機械的強度、寸法安定性、低線熱膨張係数、製品の外観に優れているのみならず、収縮、線膨張係数及び熱によるたわみがなく、したがって優れた寸法安定性を有するという点で、ＩＣトレイに好適である。
【解決手段】本発明の組成物は、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルを組成物の総重量に対し２０乃至９８重量％；ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート及びポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥを含む）からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂を組成物の総重量に対し１乃至４０重量％；及びガラス繊維または無機質充填材を組成物の総重量に対し１乃至４０重量％含む。
本発明の組成物は、機械的強度、寸法安定性、低線熱膨張係数、製品の外観に優れているのみならず、収縮、線膨張係数及び熱によるたわみがなく、したがって優れた寸法安定性を有するという点で、ＩＣトレイに好適である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣトレイ用のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物に関する。より詳しくは、本発明は、優れた耐熱性、製品の表面の良好な品質、優れた射出成形性、収縮率及び線膨張係数を有するＩＣトレイ用複合樹脂組成物に関する。これらの要素は、ポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を使用するＩＣトレイに関して優れた寸法安定性、反り防止性及び耐熱性が得られるという点で、新規のおよび既存の両ＩＣトレイ射出成形において重要な役割を果たす。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、ＩＣトレイを製造するために、アクリロブタジエン−スチレン−コポリマー（ＡＢＳ）、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル（ＰＲＯまたはＰＰＥ）、ポリサルフォンまたはポリエーテルサルフォン樹脂をカーボン繊維または伝導性カーボンブラック、および必要に応じてその他の無機質充填材（すなわち、ガラス繊維、タルク、雲母、カオリン、またはウォラストナイト等）と混合してＩＣトレイ用の射出成形材料を製造した。
【０００３】
通常、ＩＣトレイは、誤差の範囲が０．１ｍｍ未満の正確性を有するべきである。例えば、ＩＣトレイが正確に製造されなかったならば、半導体が適切に収められなかったり、後で取り外しが困難になるであろう。すなわち、半導体は、歪みがなく、耐熱性および電気特性に優れていることが要求されている。
【０００４】
従来のＩＣトレイ製造法では、半導体を保護するために伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維を約１５重量％乃至３５重量％の量で使用していたが、これは、ＩＣトレイに伝導性を与えてＩＣトレイ上の静電気を防止するためである。
【０００５】
かかる伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維を添加しない場合は、ＩＣトレイ上の静電気が半導体のゴールドワイヤを短絡させ、ついには半導体の機能を不具合にする。このため、伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維の添加は、それらの物質の添加コストが高いにもかかわらず、ＩＣトレイ製造には非常に重要であった。
【０００６】
上記の問題は、イオンビーム、プラズマまたは伝導性溶液含浸を適用することによる新規表面処理技術の開発により克服された。この技術が商業化されるにつれて、伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維はもはや必要でなくなってきた。しかし、伝導性カーボンブラックやカーボン繊維を使用しない場合は、半導体の耐熱温度、収縮率、反り性及び寸法安定性が確保されないので、別の問題が残った。
【０００７】
ＩＣトレイの場合の、焼成温度に応じて典型的に使用される樹脂を、以下の表１に示す。
【０００８】
【表１】
前記表１から分かるように、半導体の焼成温度に応じて異なる樹脂が必要である。また、半導体を異なる焼成温度で保護するためには、寸法安定性に優れたＩＣトレイのみがその半導体に使用され得る。
【０００９】
にもかかわらず、カーボンブラックやカーボン繊維が添加されないと、寸法安定性は著しく低くなった。さらに、耐熱温度は焼成温度に耐えることができず、また既存の成形金型と収縮率が合わなくて、そのＩＣトレイ射出成形金型をすべて廃棄するか全体的に修理しなければならないという問題点を生じた。何れの場合も、多額の経費を要した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した問題点を考慮して、本発明の目的は、伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維を除いた状態で、新たなＩＣトレイ射出成形用金型を製造しまたは既存のＩＣトレイ金型を使用する場合に、低い比重、容易な射出成形、寸法安定性、耐熱性、収縮率を付与し、したがって、イオンビームまたはプラズマ処理によってＩＣトレイの表面が滑らかにされるところのポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、相対的に高価の半導体が通常焼成されるところの特に１５０℃の温度で寸法安定性、耐熱性、収縮率、および滑らかな表面をもたらすポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルを２０乃至９８重量％、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート及びポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥを含む）からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂を１乃至４０重量％、及びガラス繊維または無機質充填材を１乃至４０重量％含む、収縮率に優れ、線膨張係数が高く、熱によるたわみが小さく、寸法安定性に優れた、ポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を提供する。
【００１３】
本発明のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物は、更に、無機質補助剤を１乃至４０重量％、雲母を１乃至３０重量％、または他の添加剤を０．１〜１５重量％含むことができる。ここで、上記した添加剤は、カーボンブラックまたは顔料を含み得る。
【００１４】
本発明のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物は、上記した品質の他に、優れた低い線熱膨張係数および機械的強度を有する。すなわち、その製品は、滑らかな表面および外面を有するだけでなく、イオンビーム、プラズマまたは伝導性溶液含浸などの処理が容易である。上記組成物は、既存のＩＣトレイ用金型および新規のＩＣトレイ用金型に適し、寸法安定性及び耐熱性に優れたポリフェニレンオキサイド系複合樹脂を製造することができる。
【００１５】
特に、本発明では、１より多くの充填材を一種類または複数種類使用して、あるいは充填材を使用することなくＩＣトレイを製造することができ、その結果、広範囲な耐熱温度および優れた寸法安定性をまだなお有するＩＣトレイが製造され得る。
【００１６】
以下に、本発明のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物の各成分について、詳しく説明する。
【００１７】
（１）ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテル
一般に、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテル（以下、「ポリフェニレンエーテル」と称する）は、米国のＧＥプラスチックス社で最初に開発された。本発明では、米国ＧＥプラスチックス社のポリフェニレンエーテルの２より多くの種類が、一種類または複数種類使用される。前記ポリフェニレンエーテルは、１０ｐｐｍ未満の銅および２０００ｐｐｍ未満のトルエンを含有する。
【００１８】
本発明では、比粘度が０．１〜０．４、０．４１〜１．０またはそれより大きいポリフェニレンエーテルを一種類または複数種類使用することが好ましい。ここで、比粘度の高いポリフェニレンは、ガラス繊維、雲母及びその他の充填材が半導体の表面に露出されるのを抑えるために使用され得る。一方、比粘度の低い流動性のポリフェニレンは、成形中に生成物の表面を覆うために使用され、その結果、ガラス繊維、雲母及びその他の充填材がイオンビーム、プラズマまたは伝導性溶液含浸による表面処理を妨げるのを防ぐ。
【００１９】
ガラス繊維、雲母及びその他の充填材の含量が比較的少ないかゼロである場合、単一のポリフェニレンエーテルを使用することができる。しかし、その含量が高い場合は、その含量に応じて、２より多い種類のポリフェニレンエーテルを一種類または複数種類使用して、ガラス繊維、雲母及びその他の充填材が表面からはみ出ることを防止することが好ましい。
【００２０】
（２）ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネートとアクリロブタジエンスチレンとの混合樹脂（ＰＣ ／ ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びそれらの複合樹脂
本発明においてポリスチレンを使用する理由は、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルが単独で使用されると、射出圧の過多故にＩＣトレイの量産が非常に困難になるからである。したがって、このような問題を解決するために、本発明では、１重量％から４０重量％のポリスチレンが使用される。その上、ポリスチレンまたはポリカーボネートは、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルよりも優れた射出流動性を有し、その結果、射出による量産を良好に助け、かつ製品の表面を非常に滑らかにすることが見出された。
【００２１】
上記効果を最大にするために、２０より下および１０より下の流れ指数を有するポリスチレンが一種類または複数種類使用される。また、特に低粘度のポリカーボネートが好ましい。
【００２２】
本発明によって、本発明者らは、ポリフェニレンサルファイドおよびポリエーテルイミドを使用することにより２００℃に耐えるＩＣトレイが開発できることを発見した。本発明は、耐熱温度が１８０℃である既存のＩＣトレイと比較して、製造コストを大きく減少させる。
【００２３】
また、アクリロブタジエンスチレンまたはアクリロブタジエンスチレンとポリカーボネートとのブレンド、またはポリブチレンテレフタレート及びそれらの複合樹脂を添加することにより、射出成形が非常に活性化され、相対的に良好な寸法安定性が得られ得る。すなわち、安価な、ＩＣトレイ用のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を製造することが可能になった。
【００２４】
（３）ポリエチレン
３０より下の流れ指数を有するポリエチレンを使用することが好ましい。ポリエチレンは、加工助剤及び離型剤として使用される。
【００２５】
（４）ガラス繊維
直径が２０μｍ未満であり、長さが１インチ未満であるガラス繊維が使用される。一般に、針状、断片状、および球状のガラス繊維が一種類または複数種類使用される。ガラス繊維は、ＩＣトレイの耐熱温度を高めるのに役立ち、また寸法安定性を付与する。この効果を最大にするために、直径３μｍ乃至１０μｍのガラス繊維を使用することが好ましい。また、表面及びガラス繊維の指向性をなくすために、０乃至３０重量％のミルドガラス繊維（ｍｉｌｌｅｄ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）またはチョップトガラス繊維、ガラスフレークを使用することができる。ミルドガラス繊維やチョップトガラス繊維を使用すると、三次元的な収縮を抑え、かつ製品の良好な表面を得ることができる。
【００２６】
（５）雲母
雲母は、三次元的な収縮及び線熱膨張係数を安定化させる。ガラス繊維と同様に、ＩＣトレイの耐熱温度、低い線熱膨張係数及び収縮率を高めるために非常に重要な役割を果たす。ＩＣトレイの反りを抑えるために、好ましくは３０μｍの大きさの雲母が使用され、より好ましくは３乃至３０μｍである。
【００２７】
（６）無機質補助剤
無機質補助剤は、ＩＣトレイの耐熱性、寸法安定性、線熱膨張係数、反り防止性、３次元的な収縮及びその他の物理的特性（すなわち、可撓性、剛性）を補助し、一種類または複数種類が使用される。
【００２８】
カルシウム−メタ−シリケート系化合物であるウォラストナイトが使用される場合、ウォラストナイトは、そのアスペクト組成比が１０乃至１９であり、粒子の平均直径が３乃至２５μｍであり、針状であることが好ましく、組成物全体の０乃至３０重量％の量で含まれる。
【００２９】
本発明では、タルク、カルシウムカーボネート、アスベスト、カオリン、カーボン繊維が無機質補助剤として使用され得る。タルクが使用される時には、粒子の平均の大きさが２乃至４μｍであり、断片状のものを使用することが好ましい。
【００３０】
カーボン繊維の場合は、伝導性の付与というよりもむしろ充填材としての役割を果たすので、低級の、再生された、またはチョップされたカーボン繊維を使用することができる。
【００３１】
ポリマーとの界面張力を高めるために、場合によっては、表面が化学的に処理された製品を使用するのが好ましい。ここで、無機質補助剤の含量は、組成物全体の１乃至４０重量％の量であることが好ましい。
【００３２】
（７）添加剤
本発明の組成物には、必要ならば、適切な添加剤が添加される場合がある。添加剤としては、カップリング剤、主または従たる酸化防止剤、紫外線安定剤、熱安定剤、加工潤滑剤及び帯電防止剤が挙げられ得る。さらに、カーボンブラック、顔料または核剤を添加することもできる。
【００３３】
前記カップリング剤は、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレンまたはポリエチレンと無機質補助剤との接着強度を高めるために使用され、アミノシラン系またはアミノチタン系であり得る。前記カップリング剤の使用量は好ましくは、組成物全体の０．０５乃至３重量％である。
【００３４】
前記の主または従たる酸化防止剤及び熱安定剤は、加工処理中のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物のありうる熱分解を防止するために使用される。前記の主酸化防止剤に関しては、通常のフェノール系化合物が好ましく、組成物の総重量の０．０１乃至１重量％の量である。前記の従たる酸化防止剤に関しては、通常のアミン系化合物を組成物全体の０．０１乃至１重量％の量で使用することができる。
【００３５】
前記熱安定剤としては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール等の通常のフェノール系化合物、またはジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン等の通常のアミン系化合物が組成物全体の０．０１乃至１．０重量％の量で使用され得る。
【００３６】
前記紫外線安定剤は、複合樹脂の耐候性を補助し、複合樹脂の屋外露出時の紫外線による分解を防止するために使用され得る。紫外線安定剤としては、ＨＡＬＳ系化合物、ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物が組成物全体の０．０２乃至１．０重量％の量で使用され得る。
【００３７】
前記加工潤滑剤は、複合樹脂組成物の加工性を高め、またはＩＣトレイ射出時の流動が滑らかに行われ得るように樹脂内の残留内部応力を最小化するために使用される。加工潤滑剤に関しては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、脂環式飽和炭化水素樹脂が組成物の総重量の０．０５乃至１５重量％の量で使用される。特に、脂環式飽和炭化水素樹脂を０．１乃至１５重量％使用することが更に好ましい。
【００３８】
前記帯電防止剤は、ＩＣトレイの製造時または運搬時にＩＣトレイに埃や他の異物が取り付くことを防止するために使用される。典型的に使用される帯電防止剤は、アルキルアミン系化合物またはステアリン酸系化合物であり、０．０１乃至１．０重量％のアルキルアミン系化合物である。
【００３９】
必要ならば、色相発現および耐候性を高めるために、カーボンブラック、顔料または核剤を添加することができる。これらの添加剤の好ましい含量は、組成物の総重量の０．０５乃至１重量％である。
【００４０】
本発明では、本発明のＩＣトレイ用のポリフェニレン系複合樹脂組成物を製造するために必要な物質を混合するために、ヘンセルブレンダー（Ｈｅｎｓｓｅｌ Ｂｌｅｎｄｅｒ）、リボンブレンダーまたはＶ−ブレンダーが使用される。また、種々の原料供給装置からの異なる原料が、特定の割合で加工処理装置に直接施与され得る。ここで、原料及び最終組成物の特性に応じて、１軸押出機、２軸押出機、ニーダーミキサー、またはバンバリーミキサーが加工処理装置として使用される。前記加工処理装置を使用して、本発明の樹脂組成物の成分を溶解し、共に混合した後、ペレットの形状にする。この時、樹脂組成物の物性及び性能は、加工処理条件に応じて変わり得る。既存の供給口の他に追加の供給口を付与する２軸押出機が好ましくは使用される。なぜならば、それは、スクリューの回転数、押出量、加工温度を変えて、複合樹脂組成物の製造のための最適の加工条件を選定することができるからである。
【００４１】
複合樹脂組成物は、水分及び揮発性物質を複合樹脂組成物から除去するための標準の工程を経た後、射出または押出試験片として製造される。米国標準規格（ＡＳＴＭ）により、組成物の機械的特性及び熱的物性が測定される。次いで、製造されたＩＣトレイの収縮率、耐熱性及び熱による収縮が測定される。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の実施態様の理解を助けるため、実施例を提示する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
表２は、ポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物が二次押出機を使用して溶解され、ペレット状で製造されることを示す。その後、収縮率および寸法安定性、および半導体の一定の焼成温度での熱安定性及び寸法安定性を測定するために、１５０トンより大きい成形性を有する射出機からＩＣトレイを射出する。
【００４４】
【表２】
【００４５】
上記表２では、各成分をＡ〜Ｆで表示し、成分のより具体的な特性を表３及び表４に示す。表２中、Ａ１及びＡ２は、ポリフェニレンエーテル又はポリフェニレンオキサイド成分を示し、それぞれの比粘度を表３に示す。Ｂ１及びＢ２は、ポリスチレンの含量を示し、その流れ指数を表４に示す。Ｃ２及びＣ２はポリエチレンであって、Ｃ１は流れ指数の低いポリエチレンの含量を、Ｃ２は流れ指数の高いポリエチレンの含量を示す。Ｆ１は、脂環式飽和炭化水素樹脂を示す。Ｄ１乃至Ｄ５については表４に示し、表５には種々の添加剤を示す。
【００４６】
【表３】
【００４７】
【表４】
【００４８】
【表５】
【００４９】
下記表６は、ＩＣトレイを射出した後の最終寸法安定性及び反りを示す。
なお、本発明の組成物において使用されたＩＣトレイの製品名は、ＴＳＯＰ２ ４００＊８２５である。
【００５０】
【表６】
【００５１】
上記表６から分かるように、本発明のＩＣトレイ用のポリフェニレン系複合樹脂組成物は、イオンビーム、プラズマ処理または伝導性液体含浸処理下で、寸法安定性が射出後及び焼成後においてＪＥＤＥＣの規格を満たした。
【００５２】
また、前記組成物は、ＩＣトレイ衝撃試験（例えば２０個のＩＣトレイを３０〜５０センチの高さから落として破損状態を調べることにより測定される）の規格を射出後または焼成後において満たした。
【００５３】
【発明の効果】
結論として、本発明のポリフェニレン系複合樹脂組成物は、収縮率、寸法安定性、線熱膨張係数及び耐熱性に優れる。また、優れた物理的特性、例えば械的強度または耐衝撃性を示した。はるかに改善された射出成形により、製品の表面が滑らかになり、イオンビーム、プラズマまたは伝導性液体含浸などの処理においてＩＣトレイに適した製品を製造することができる。本発明では、種々の樹脂及び添加剤を一種類または複数種類使用し、その結果、従来のＩＣトレイ金型に適したＩＣトレイを製造することができた。また、新規金型の制作時、低密度のＩＣトレイが良好に製造され、これは、カーボン繊維又は伝導性カーボンブラックを含む高価なＩＣトレイ用原料を代替することによって製造費用を大きく減少させた。
【００５４】
本発明の上記記載は、説明のために示された。上記は、本発明を、本明細書に開示された形態に限定するものではない。本発明の記載は１以上の実施態様およびいつくかの変形および変更の説明を含むが、他の変形および変更は、例えば、本明細書の開示を理解した後、当業者の技術および知識の範囲内であり得るとき、本発明の範囲内である。主張されたものに対して代わりの、交換可能なおよび／または同等の構造、機能、範囲または工程を包含する、許可された程度までの代替実施態様を含む権利は、そのような代わりの、交換可能なおよび／または同等の構造、機能、範囲または工程が本明細書に開示されていてもいなくても、また何らの特許可能な内容も公共に供することを意図しなくても、これを得ることが意図される。
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣトレイ用のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物に関する。より詳しくは、本発明は、優れた耐熱性、製品の表面の良好な品質、優れた射出成形性、収縮率及び線膨張係数を有するＩＣトレイ用複合樹脂組成物に関する。これらの要素は、ポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を使用するＩＣトレイに関して優れた寸法安定性、反り防止性及び耐熱性が得られるという点で、新規のおよび既存の両ＩＣトレイ射出成形において重要な役割を果たす。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、ＩＣトレイを製造するために、アクリロブタジエン−スチレン−コポリマー（ＡＢＳ）、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンエーテル（ＰＲＯまたはＰＰＥ）、ポリサルフォンまたはポリエーテルサルフォン樹脂をカーボン繊維または伝導性カーボンブラック、および必要に応じてその他の無機質充填材（すなわち、ガラス繊維、タルク、雲母、カオリン、またはウォラストナイト等）と混合してＩＣトレイ用の射出成形材料を製造した。
【０００３】
通常、ＩＣトレイは、誤差の範囲が０．１ｍｍ未満の正確性を有するべきである。例えば、ＩＣトレイが正確に製造されなかったならば、半導体が適切に収められなかったり、後で取り外しが困難になるであろう。すなわち、半導体は、歪みがなく、耐熱性および電気特性に優れていることが要求されている。
【０００４】
従来のＩＣトレイ製造法では、半導体を保護するために伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維を約１５重量％乃至３５重量％の量で使用していたが、これは、ＩＣトレイに伝導性を与えてＩＣトレイ上の静電気を防止するためである。
【０００５】
かかる伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維を添加しない場合は、ＩＣトレイ上の静電気が半導体のゴールドワイヤを短絡させ、ついには半導体の機能を不具合にする。このため、伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維の添加は、それらの物質の添加コストが高いにもかかわらず、ＩＣトレイ製造には非常に重要であった。
【０００６】
上記の問題は、イオンビーム、プラズマまたは伝導性溶液含浸を適用することによる新規表面処理技術の開発により克服された。この技術が商業化されるにつれて、伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維はもはや必要でなくなってきた。しかし、伝導性カーボンブラックやカーボン繊維を使用しない場合は、半導体の耐熱温度、収縮率、反り性及び寸法安定性が確保されないので、別の問題が残った。
【０００７】
ＩＣトレイの場合の、焼成温度に応じて典型的に使用される樹脂を、以下の表１に示す。
【０００８】
【表１】
【０００９】
にもかかわらず、カーボンブラックやカーボン繊維が添加されないと、寸法安定性は著しく低くなった。さらに、耐熱温度は焼成温度に耐えることができず、また既存の成形金型と収縮率が合わなくて、そのＩＣトレイ射出成形金型をすべて廃棄するか全体的に修理しなければならないという問題点を生じた。何れの場合も、多額の経費を要した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した問題点を考慮して、本発明の目的は、伝導性カーボンブラックまたはカーボン繊維を除いた状態で、新たなＩＣトレイ射出成形用金型を製造しまたは既存のＩＣトレイ金型を使用する場合に、低い比重、容易な射出成形、寸法安定性、耐熱性、収縮率を付与し、したがって、イオンビームまたはプラズマ処理によってＩＣトレイの表面が滑らかにされるところのポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、相対的に高価の半導体が通常焼成されるところの特に１５０℃の温度で寸法安定性、耐熱性、収縮率、および滑らかな表面をもたらすポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルを２０乃至９８重量％、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート及びポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥを含む）からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂を１乃至４０重量％、及びガラス繊維または無機質充填材を１乃至４０重量％含む、収縮率に優れ、線膨張係数が高く、熱によるたわみが小さく、寸法安定性に優れた、ポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を提供する。
【００１３】
本発明のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物は、更に、無機質補助剤を１乃至４０重量％、雲母を１乃至３０重量％、または他の添加剤を０．１〜１５重量％含むことができる。ここで、上記した添加剤は、カーボンブラックまたは顔料を含み得る。
【００１４】
本発明のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物は、上記した品質の他に、優れた低い線熱膨張係数および機械的強度を有する。すなわち、その製品は、滑らかな表面および外面を有するだけでなく、イオンビーム、プラズマまたは伝導性溶液含浸などの処理が容易である。上記組成物は、既存のＩＣトレイ用金型および新規のＩＣトレイ用金型に適し、寸法安定性及び耐熱性に優れたポリフェニレンオキサイド系複合樹脂を製造することができる。
【００１５】
特に、本発明では、１より多くの充填材を一種類または複数種類使用して、あるいは充填材を使用することなくＩＣトレイを製造することができ、その結果、広範囲な耐熱温度および優れた寸法安定性をまだなお有するＩＣトレイが製造され得る。
【００１６】
以下に、本発明のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物の各成分について、詳しく説明する。
【００１７】
（１）ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテル
一般に、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテル（以下、「ポリフェニレンエーテル」と称する）は、米国のＧＥプラスチックス社で最初に開発された。本発明では、米国ＧＥプラスチックス社のポリフェニレンエーテルの２より多くの種類が、一種類または複数種類使用される。前記ポリフェニレンエーテルは、１０ｐｐｍ未満の銅および２０００ｐｐｍ未満のトルエンを含有する。
【００１８】
本発明では、比粘度が０．１〜０．４、０．４１〜１．０またはそれより大きいポリフェニレンエーテルを一種類または複数種類使用することが好ましい。ここで、比粘度の高いポリフェニレンは、ガラス繊維、雲母及びその他の充填材が半導体の表面に露出されるのを抑えるために使用され得る。一方、比粘度の低い流動性のポリフェニレンは、成形中に生成物の表面を覆うために使用され、その結果、ガラス繊維、雲母及びその他の充填材がイオンビーム、プラズマまたは伝導性溶液含浸による表面処理を妨げるのを防ぐ。
【００１９】
ガラス繊維、雲母及びその他の充填材の含量が比較的少ないかゼロである場合、単一のポリフェニレンエーテルを使用することができる。しかし、その含量が高い場合は、その含量に応じて、２より多い種類のポリフェニレンエーテルを一種類または複数種類使用して、ガラス繊維、雲母及びその他の充填材が表面からはみ出ることを防止することが好ましい。
【００２０】
（２）ポリスチレン（ＰＳ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリカーボネートとアクリロブタジエンスチレンとの混合樹脂（ＰＣ ／ ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）及びそれらの複合樹脂
本発明においてポリスチレンを使用する理由は、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルが単独で使用されると、射出圧の過多故にＩＣトレイの量産が非常に困難になるからである。したがって、このような問題を解決するために、本発明では、１重量％から４０重量％のポリスチレンが使用される。その上、ポリスチレンまたはポリカーボネートは、ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルよりも優れた射出流動性を有し、その結果、射出による量産を良好に助け、かつ製品の表面を非常に滑らかにすることが見出された。
【００２１】
上記効果を最大にするために、２０より下および１０より下の流れ指数を有するポリスチレンが一種類または複数種類使用される。また、特に低粘度のポリカーボネートが好ましい。
【００２２】
本発明によって、本発明者らは、ポリフェニレンサルファイドおよびポリエーテルイミドを使用することにより２００℃に耐えるＩＣトレイが開発できることを発見した。本発明は、耐熱温度が１８０℃である既存のＩＣトレイと比較して、製造コストを大きく減少させる。
【００２３】
また、アクリロブタジエンスチレンまたはアクリロブタジエンスチレンとポリカーボネートとのブレンド、またはポリブチレンテレフタレート及びそれらの複合樹脂を添加することにより、射出成形が非常に活性化され、相対的に良好な寸法安定性が得られ得る。すなわち、安価な、ＩＣトレイ用のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物を製造することが可能になった。
【００２４】
（３）ポリエチレン
３０より下の流れ指数を有するポリエチレンを使用することが好ましい。ポリエチレンは、加工助剤及び離型剤として使用される。
【００２５】
（４）ガラス繊維
直径が２０μｍ未満であり、長さが１インチ未満であるガラス繊維が使用される。一般に、針状、断片状、および球状のガラス繊維が一種類または複数種類使用される。ガラス繊維は、ＩＣトレイの耐熱温度を高めるのに役立ち、また寸法安定性を付与する。この効果を最大にするために、直径３μｍ乃至１０μｍのガラス繊維を使用することが好ましい。また、表面及びガラス繊維の指向性をなくすために、０乃至３０重量％のミルドガラス繊維（ｍｉｌｌｅｄ ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）またはチョップトガラス繊維、ガラスフレークを使用することができる。ミルドガラス繊維やチョップトガラス繊維を使用すると、三次元的な収縮を抑え、かつ製品の良好な表面を得ることができる。
【００２６】
（５）雲母
雲母は、三次元的な収縮及び線熱膨張係数を安定化させる。ガラス繊維と同様に、ＩＣトレイの耐熱温度、低い線熱膨張係数及び収縮率を高めるために非常に重要な役割を果たす。ＩＣトレイの反りを抑えるために、好ましくは３０μｍの大きさの雲母が使用され、より好ましくは３乃至３０μｍである。
【００２７】
（６）無機質補助剤
無機質補助剤は、ＩＣトレイの耐熱性、寸法安定性、線熱膨張係数、反り防止性、３次元的な収縮及びその他の物理的特性（すなわち、可撓性、剛性）を補助し、一種類または複数種類が使用される。
【００２８】
カルシウム−メタ−シリケート系化合物であるウォラストナイトが使用される場合、ウォラストナイトは、そのアスペクト組成比が１０乃至１９であり、粒子の平均直径が３乃至２５μｍであり、針状であることが好ましく、組成物全体の０乃至３０重量％の量で含まれる。
【００２９】
本発明では、タルク、カルシウムカーボネート、アスベスト、カオリン、カーボン繊維が無機質補助剤として使用され得る。タルクが使用される時には、粒子の平均の大きさが２乃至４μｍであり、断片状のものを使用することが好ましい。
【００３０】
カーボン繊維の場合は、伝導性の付与というよりもむしろ充填材としての役割を果たすので、低級の、再生された、またはチョップされたカーボン繊維を使用することができる。
【００３１】
ポリマーとの界面張力を高めるために、場合によっては、表面が化学的に処理された製品を使用するのが好ましい。ここで、無機質補助剤の含量は、組成物全体の１乃至４０重量％の量であることが好ましい。
【００３２】
（７）添加剤
本発明の組成物には、必要ならば、適切な添加剤が添加される場合がある。添加剤としては、カップリング剤、主または従たる酸化防止剤、紫外線安定剤、熱安定剤、加工潤滑剤及び帯電防止剤が挙げられ得る。さらに、カーボンブラック、顔料または核剤を添加することもできる。
【００３３】
前記カップリング剤は、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレンまたはポリエチレンと無機質補助剤との接着強度を高めるために使用され、アミノシラン系またはアミノチタン系であり得る。前記カップリング剤の使用量は好ましくは、組成物全体の０．０５乃至３重量％である。
【００３４】
前記の主または従たる酸化防止剤及び熱安定剤は、加工処理中のポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物のありうる熱分解を防止するために使用される。前記の主酸化防止剤に関しては、通常のフェノール系化合物が好ましく、組成物の総重量の０．０１乃至１重量％の量である。前記の従たる酸化防止剤に関しては、通常のアミン系化合物を組成物全体の０．０１乃至１重量％の量で使用することができる。
【００３５】
前記熱安定剤としては、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール等の通常のフェノール系化合物、またはジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン等の通常のアミン系化合物が組成物全体の０．０１乃至１．０重量％の量で使用され得る。
【００３６】
前記紫外線安定剤は、複合樹脂の耐候性を補助し、複合樹脂の屋外露出時の紫外線による分解を防止するために使用され得る。紫外線安定剤としては、ＨＡＬＳ系化合物、ベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物が組成物全体の０．０２乃至１．０重量％の量で使用され得る。
【００３７】
前記加工潤滑剤は、複合樹脂組成物の加工性を高め、またはＩＣトレイ射出時の流動が滑らかに行われ得るように樹脂内の残留内部応力を最小化するために使用される。加工潤滑剤に関しては、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、酸化亜鉛、脂環式飽和炭化水素樹脂が組成物の総重量の０．０５乃至１５重量％の量で使用される。特に、脂環式飽和炭化水素樹脂を０．１乃至１５重量％使用することが更に好ましい。
【００３８】
前記帯電防止剤は、ＩＣトレイの製造時または運搬時にＩＣトレイに埃や他の異物が取り付くことを防止するために使用される。典型的に使用される帯電防止剤は、アルキルアミン系化合物またはステアリン酸系化合物であり、０．０１乃至１．０重量％のアルキルアミン系化合物である。
【００３９】
必要ならば、色相発現および耐候性を高めるために、カーボンブラック、顔料または核剤を添加することができる。これらの添加剤の好ましい含量は、組成物の総重量の０．０５乃至１重量％である。
【００４０】
本発明では、本発明のＩＣトレイ用のポリフェニレン系複合樹脂組成物を製造するために必要な物質を混合するために、ヘンセルブレンダー（Ｈｅｎｓｓｅｌ Ｂｌｅｎｄｅｒ）、リボンブレンダーまたはＶ−ブレンダーが使用される。また、種々の原料供給装置からの異なる原料が、特定の割合で加工処理装置に直接施与され得る。ここで、原料及び最終組成物の特性に応じて、１軸押出機、２軸押出機、ニーダーミキサー、またはバンバリーミキサーが加工処理装置として使用される。前記加工処理装置を使用して、本発明の樹脂組成物の成分を溶解し、共に混合した後、ペレットの形状にする。この時、樹脂組成物の物性及び性能は、加工処理条件に応じて変わり得る。既存の供給口の他に追加の供給口を付与する２軸押出機が好ましくは使用される。なぜならば、それは、スクリューの回転数、押出量、加工温度を変えて、複合樹脂組成物の製造のための最適の加工条件を選定することができるからである。
【００４１】
複合樹脂組成物は、水分及び揮発性物質を複合樹脂組成物から除去するための標準の工程を経た後、射出または押出試験片として製造される。米国標準規格（ＡＳＴＭ）により、組成物の機械的特性及び熱的物性が測定される。次いで、製造されたＩＣトレイの収縮率、耐熱性及び熱による収縮が測定される。
【００４２】
【実施例】
以下、本発明の実施態様の理解を助けるため、実施例を提示する。しかし、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
表２は、ポリフェニレンオキサイド系複合樹脂組成物が二次押出機を使用して溶解され、ペレット状で製造されることを示す。その後、収縮率および寸法安定性、および半導体の一定の焼成温度での熱安定性及び寸法安定性を測定するために、１５０トンより大きい成形性を有する射出機からＩＣトレイを射出する。
【００４４】
【表２】
上記表２では、各成分をＡ〜Ｆで表示し、成分のより具体的な特性を表３及び表４に示す。表２中、Ａ１及びＡ２は、ポリフェニレンエーテル又はポリフェニレンオキサイド成分を示し、それぞれの比粘度を表３に示す。Ｂ１及びＢ２は、ポリスチレンの含量を示し、その流れ指数を表４に示す。Ｃ２及びＣ２はポリエチレンであって、Ｃ１は流れ指数の低いポリエチレンの含量を、Ｃ２は流れ指数の高いポリエチレンの含量を示す。Ｆ１は、脂環式飽和炭化水素樹脂を示す。Ｄ１乃至Ｄ５については表４に示し、表５には種々の添加剤を示す。
【００４６】
【表３】
【表４】
【表５】
下記表６は、ＩＣトレイを射出した後の最終寸法安定性及び反りを示す。
なお、本発明の組成物において使用されたＩＣトレイの製品名は、ＴＳＯＰ２ ４００＊８２５である。
【００５０】
【表６】
上記表６から分かるように、本発明のＩＣトレイ用のポリフェニレン系複合樹脂組成物は、イオンビーム、プラズマ処理または伝導性液体含浸処理下で、寸法安定性が射出後及び焼成後においてＪＥＤＥＣの規格を満たした。
【００５２】
また、前記組成物は、ＩＣトレイ衝撃試験（例えば２０個のＩＣトレイを３０〜５０センチの高さから落として破損状態を調べることにより測定される）の規格を射出後または焼成後において満たした。
【００５３】
【発明の効果】
結論として、本発明のポリフェニレン系複合樹脂組成物は、収縮率、寸法安定性、線熱膨張係数及び耐熱性に優れる。また、優れた物理的特性、例えば械的強度または耐衝撃性を示した。はるかに改善された射出成形により、製品の表面が滑らかになり、イオンビーム、プラズマまたは伝導性液体含浸などの処理においてＩＣトレイに適した製品を製造することができる。本発明では、種々の樹脂及び添加剤を一種類または複数種類使用し、その結果、従来のＩＣトレイ金型に適したＩＣトレイを製造することができた。また、新規金型の制作時、低密度のＩＣトレイが良好に製造され、これは、カーボン繊維又は伝導性カーボンブラックを含む高価なＩＣトレイ用原料を代替することによって製造費用を大きく減少させた。
【００５４】
本発明の上記記載は、説明のために示された。上記は、本発明を、本明細書に開示された形態に限定するものではない。本発明の記載は１以上の実施態様およびいつくかの変形および変更の説明を含むが、他の変形および変更は、例えば、本明細書の開示を理解した後、当業者の技術および知識の範囲内であり得るとき、本発明の範囲内である。主張されたものに対して代わりの、交換可能なおよび／または同等の構造、機能、範囲または工程を包含する、許可された程度までの代替実施態様を含む権利は、そのような代わりの、交換可能なおよび／または同等の構造、機能、範囲または工程が本明細書に開示されていてもいなくても、また何らの特許可能な内容も公共に供することを意図しなくても、これを得ることが意図される。
Claims (18)
- ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルを組成物の総重量に対し２０乃至９８重量％；
ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート及びポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥを含む）からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂を１乃至４０重量％；及び
ガラス繊維または無機質充填材を１乃至４０重量％；
含むことを特徴とするポリフェニレン系複合樹脂組成物。 - 前記無機質充填材がガラス繊維であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 更に、雲母を１乃至３０重量％含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 更に、添加剤を１乃至１５重量％含むことを特徴とする請求項１または３に記載の組成物。
- 前記添加剤がカーボンブラックまたは顔料であることを特徴とする請求項４に記載の組成物。
- 前記樹脂が、０．１〜０．４、０．４１〜１．０、およびそれよりも上である比粘度を有し、一種類または複数種類が使用されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 前記ポリスチレン樹脂として、流れ指数が２０より下のポリスチレンおよび流れ指数が１０より下のポリスチレンの一種類または複数種類が使用されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- ポリエチレン樹脂の流れ指数が３０より下であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 前記ガラス繊維が、２０μｍより下の直径および１インチより下の長さを有し、針状、断片状または球状であり、一種類または複数種類が使用されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 前記ガラス繊維の代わりに、ミルドガラス繊維、チョップトガラス繊維またはガラスフレークが一種類または複数種類使用されることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 前記雲母が、３０μｍより小さいサイズを有することを特徴とする請求項３に記載の組成物。
- 更に、無機質補助剤を含むことを特徴とする請求項１に記載の組成物。
- 前記無機質補助剤として、タルク、カルシウムカーボネート、アスベスト、カオリン、カルシウム−メタ−シリケート系ウォラストナイトまたはカーボン繊維が一種類または複数種類使用されることを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
- 前記ウォラストナイトは、アスペクト組成比が１０乃至１９であり、かつ粒子の平均直径が３乃至２５μｍの針状であることを特徴とする請求項１３に記載の組成物。
- 前記タルクは、粒子の平均サイズが２乃至４μｍの断片状であることを特徴とする請求項１３に記載の組成物。
- 前記添加剤として、下記：
フェノール系主酸化防止剤０．０１乃至１．０重量％またはアミン系主酸化防止剤０．０１乃至１．０重量％；
ＨＡＬＳ系紫外線安定剤０．０２〜１．０重量％；
加工潤滑剤０．０５〜１５重量％；
アミノシラン系またはアミノチタン系カップリング剤０．０５乃至３．０重量％；および
アルキルアミン系帯電防止剤０．０１乃至１．０重量％；
が、一種類または複数種類使用されることを特徴とする請求項４に記載の組成物。 - 前記加工潤滑剤が、０．１乃至１５重量％の脂環式飽和炭化水素樹脂から成ることを特徴とする請求項１３に記載の組成物。
- ポリフェニレンオキサイドすなわちポリフェニレンエーテルを２０乃至９８重量％；
ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、及びポリエチレン（ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＬＬＤＰＥ、ＶＬＤＰＥを含む）からなる群から選ばれた少なくとも１種の樹脂を１乃至４０重量％；及び
ガラス繊維または無機質充填材を１乃至４０重量％；
含むポリエチレンオキサイド系複合樹脂組成物を使用して得られることを特徴とするＩＣトレイ。
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