JP2006312741A

JP2006312741A - Ｉｃトレイ及びその組成物

Info

Publication number: JP2006312741A
Application number: JP2006127320A
Authority: JP
Inventors: Kim G Balfour; キム・ジー・バルフォー
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2005-05-05
Filing date: 2006-05-01
Publication date: 2006-11-16
Also published as: US20060252873A1

Abstract

【課題】粉砕再生樹脂材料を利用して物品、例えばＩＣトレイを製造する際の製品の収縮率を容易に調整できる原料樹脂組成物の提供。
【解決手段】本発明は、組成物全重量に基づいて２０〜８０重量％のポリフェニレンオキシドもしくはポリフェニレンエーテルなどの非晶質樹脂と、３〜４０重量％のポリアミド及びポリオレフィンからなる群から選択される１種以上の結晶質樹脂と、組成物全重量に基づいて１〜５０重量％のガラス繊維もしくは無機充填剤とから本質的になる複合樹脂組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、電子パッケージング部品、例えば集積回路又は大規模集積回路（以下、ＩＣと総称する）用のトレイに関する。

ＩＣの熱処理用のトレイは、電気及び電子工学分野で、ＩＣ部品の搬送、脱水のための乾燥に用いられている。従来技術では、これらのトレイは、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルイミド、ポリスルホン又はポリエーテルスルホンのような非晶質樹脂と約２〜２０重量％の炭素粉末とからなる組成物の成形によって製造されていた。非晶質樹脂の使用によって、成形業者の予測可能な寸法制御がもたらされるだけでなく、ＩＣ部品が最高２００℃までの温度で耐熱性となる。幾つかのＩＣトレイ製造業者や成形業者は、一次（即ちバージン）樹脂に加えて、２５重量％未満〜５０重量％の充填剤（粉砕再生樹脂材料）をＩＣ組成物に添加している。ガラス繊維や無機物のような充填剤が存在しているので粉砕再生材料をＩＣトレイ組成物に用いると、収縮率は通例０．０８％未満となる。
米国特許第２０７１２５０号明細書米国特許第２０７１２５１号明細書米国特許第２１３０５２３号明細書米国特許第２１３０９４８号明細書米国特許第２２４１３２２号明細書米国特許第２３１２９６６号明細書米国特許第２５１２６０６号明細書特開２００２−１４６１３８公報特開平０７−１３３３７１号公報

当技術分野では、粉砕再生原料流の収縮を低減するためのブレンド助剤として用いられる収縮率の高い組成物が必要とされている。製造業者の加工施設に合わせて製造業者が特有の原料収縮率に調節できるようなＩＣ組成物の収縮制御方法も必要とされている。

本発明は、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される非晶質樹脂２０〜８０重量％と、ポリアミド、高分子量ポリオレフィン及びこれらの混合物からなる群から選択される結晶質樹脂３〜３０重量％と、充填剤１〜５０重量％とから本質的になる組成物に関する。本発明の一実施形態では、組成物はさらにカーボンブラック材料２〜３０重量％を含有する。

本発明はさらに、ポリフェニレンオキシド４０〜８０重量％と、ポリアミド３〜３０重量％と、カーボンブラック粉末２〜２０重量％とから本質的になる組成物に関する。

本発明は、高分子量ポリオレフィン及びこれらの混合物からなる群から選択される結晶質樹脂３〜３０重量％の添加によって、非晶質樹脂を含む成形品の収縮率を＞０．１０％に制御する方法にも関する。

本発明はさらに、ポリフェニレンオキシドもしくはポリフェニレンエーテル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される非晶質樹脂１０〜８０重量％と、ポリアミド、高分子量ポリオレフィン及びこれらの混合物からなる群から選択される結晶質樹脂３〜３０重量％とから本質的になり、収縮率０．１０％超であるＩＣトレイに関する。

本発明の組成物は、ＩＣトレイに適しており、非晶質樹脂と、収縮率＞０．１０％とするのに十分な量の結晶質樹脂とを含有する。本発明の組成物は収縮率が高いため、成形業者が、低コスト粉砕再生材料（０．０５〜０．０８％の低い収縮率をもつ）の使用量を大幅に増やしても、優れた機械的強度、寸法安定性、制御された線膨張係数（収縮率）を有するＩＣトレイを得ることができる。本発明の一実施形態では、本組成物はさらに炭素粉末、グラファイトなどの導電性成分を含有する。

非晶質成分
本発明の組成物における非晶質成分は、組成物全体の２０〜８０重量％の量で存在する。非晶質材料は、ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される。一実施形態では、非晶質成分は４０〜７０重量％の量で存在する。別の実施形態では、４５〜６５重量％の量で存在する。

一実施形態では、非晶質成分はポリフェニレンオキシドもしくはポリフェニレンエーテルである。ポリフェニレンエーテルは、対応フェノール化合物又はその反応性誘導体から数多くの触媒及び非触媒プロセスで製造することができ、非置換ポリフェニレンエーテル（フェノールから製造）、各種置換基で置換されたポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテル共重合体並びにポリフェニレンエーテルグラフト共重合体及びブロック共重合体を包含する。ポリフェニレンエーテルは、ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ（ＧＥ）社（米国マサチューセッツ州ピッツフィールド）から市販されている。

一実施形態では、非晶質成分は芳香族ポリスルホン樹脂である。本明細書で用いる芳香族ポリスルホンとは、アリーレン単位とエーテル結合とスルホン結合の３つの必須構成単位を有するポリアリーレン化合物と定義される。アリーレン単位はエーテル結合及びスルホン結合と共にランダムに配置していてもよいし、規則的に配置していてもよい。具体例としては、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリフェニレンエーテルスルホン及びポリビフェニルエーテルスルホン樹脂がある。

本発明の別の例では、非晶質成分は高性能熱可塑性樹脂、例えばＧＥＰｌａｓｔｉｃｓ社からＵｌｔｅｍという商品名で市販されているポリエーテルイミド、又はポリエーテルイミドとポリフェニレンオキシド、ポリフェニレン、ポリエーテルスルホンもしくはポリスルホンのいずれかとのブレンドである。ポリエーテルイミドは、芳香族二無水物又は芳香族テトラカルボン酸又はその環状無水物を形成し得る誘導体と、芳香族ジアミン又はその化学的に等価な誘導体との反応で環状イミド結合を形成することによって得られる。

非晶質成分がポリフェニレンオキシドもしくはポリフェニレンエーテルである本発明の一実施形態では、成形プロセスにおける組成物の射出流動性を改良したり、ＩＣトレイの表面を一段と平滑にするため、組成物はさらに１〜４０重量％のポリスチレン又はポリカーボネートを含んでいてもよい。本発明の一実施形態では、組成物はさらに５〜２０重量％のポリスチレンを含有する。別の実施形態では、７〜１５重量％の耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）を含有する。

結晶質樹脂成分
本発明者らは、収縮率の制御に十分な量の結晶質樹脂を添加することによって、本発明の組成物から成形した部品の収縮率を０．１０％超に制御できることを発見した。一実施形態では、結晶質成分は３〜３０重量％である。別の実施形態では、５〜２５重量％の範囲である。第三の実施形態では、５〜２２重量％である。第四の実施形態では、１０〜２０重量％である。結晶質成分はポリアミド、ポリオレフィン又はこれらの混合物から選択される。一実施形態では、結晶質成分はナイロン６である。別の実施形態では、結晶質成分が１５〜２２重量％のナイロン６６である。

本発明の一実施形態では、結晶質樹脂はポリアミドである。ポリアミドは、数多くの周知の方法、例えば米国特許第２０７１２５０号、同第２０７１２５１号、同第２１３０５２３号、同第２１３０９４８号、同第２２４１３２２号、同第２３１２９６６号及び同第２５１２６０６号に記載された方法で得ることができる。例えば、ナイロン６はカプロラクタムの重合物である。ナイロン６６はアジピン酸と１，６−ジアミノヘキサンとの縮合物である。同様に、ナイロン４６はアジピン酸と１，４−ジアミノブタンとの縮合物である。アジピン酸以外でナイロン類の製造に有用な二酸には、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸及びテレフタル酸及びイソフタル酸などがある。その他の有用なジアミンとしては、特に、ｍ−キシレンジアミン、ジ（４−アミノフェニル）メタン、ジ（４−アミノシクロヘキシル）メタン、２，２−ジ（４−アミノフェニル）プロパン、２，２−ジ（４−アミノシクロヘキシル）プロパンが挙げられる。カプロラクタムと二酸及びジアミンとの共重合体も有用である。

本明細書で用いる「ポリアミド」という用語は、強化又はスーパータフポリアミドも包含する。スーパータフポリアミドはスーパータフナイロンとも呼ばれ、Ｅ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔ社その他の企業から市販されている。

別の実施形態では、結晶質樹脂はポリオレフィンである。ポリオレフィンには、エチレン、プロピレン、ブテン、４−メチルペンテンなどのホモポリマー及びコポリマー、並びにこれらと酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、マレイン酸無水物などの極性単量体とのランダム、ブロック又はグラフト共重合体がある。

一実施形態では、結晶質成分はポリプロピレンである。かかるポリプロピレンは、主成分としてのプロピレンとエチレン成分とを含有する共重合体、例えばプロピレン−エチレンブロック共重合体、プロピレンとエチレン−プロピレンゴムとのブロック共重合体などでもよい。

一実施形態では、結晶質成分は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリペンテン及びこれらの置換生成物からなる群から選択される。一例では、ポリオレフィンは変性される。別の例では、ポリオレフィンは高分子量ポリオレフィンである。別の実施形態では、結晶質成分は超高分子量ポリオレフィンである。本明細書で用いる「高分子量ポリオレフィン」という用語は、分子量１５００００以上のポリオレフィンをいう。「超高分子量ポリオレフィン」とは、極めて分子量の大きい、つまり８０００００以上のポリオレフィンをいう。例として、低摩擦特性をもつ超高分子量ポリエチレンが挙げられる。

導電性炭素充填剤成分
本組成物はさらに２〜２０重量％の導電性成分、例えば炭素質充填材料を含有する。一実施形態では、導電性炭素成分の量は３〜１０重量％である。炭素質充填材料を１０重量部を超えて使用すると、組成物の溶融粘度が増加するため、ＩＣトレイの加工・成形が困難になることがある。

導電性成分の例としては、炭素フィブリル、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、カーボンブラック、グラファイト、膨張グラファイト粉末、これらの炭素を部分的に又は完全にフッ素化して得られるフッ素化炭素、又はこれらの炭素質充填剤の１種以上を含む混合物が挙げられる。

炭素繊維の例としては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ピッチなどを原料として用いて製造した繊維を不活性雰囲気中１０００〜３５００℃の温度で焼成、炭化することによって得られるタイプの繊維が挙げられる。一実施形態では、繊維径は１〜３０μｍである。

一実施形態では、導電性成分は、ＤＢＰ吸油量１５０ｍｌ／１００ｇ以上のカーボンブラック粉末である。ＤＢＰ吸油量は、ＡＳＴＭＤ２４１４−８８に規定されたジブチルフタレート吸油量を意味する。カーボンブラックは、Ｄｅｇｕｓｓａ社、Ｅｎｓａｃｏ社及びＣａｂｏｔ社から市販されている。一実施形態では、ＤＢＰ吸油量の異なる２種以上の導電性カーボンブラックを使用する。炭素フィブリルはＨｙｐｅｒｉｏｎＣａｔａｌｙｓｔ社から市販されている。

任意成分及び充填剤成分
以上のものに加えて、本組成物はさらに熱硬化性樹脂及び充填剤成分を含んでいてもよい。充填剤は１〜５０重量％の量で存在し得る。一実施形態では、充填剤は５〜３０重量％のマイカである。

熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などがある。充填剤の具体例としては、耐摩耗性改良剤、例えばシリカ粉末、二硫化モリブデンなど；補強材料、例えばガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、アルミナ繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、チタン酸カリウムウィスカー、ホウ酸アルミニウムウィスカー、炭素ウィスカー、金属繊維、セラミック繊維など；難燃性改良剤、例えば三酸化アンチモン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムなど；抗トラッキング改良剤、例えばアスベスト、シリカなど；耐酸性改良剤、例えば硫酸バリウム、シリカ、メタケイ酸カルシウムなど；熱伝導性改良剤、例えば鉄粉、亜鉛粉末、アルミニウム粉末、銅粉など；その他、例えばガラスビーズ、珪藻土、アルミナ、シラスバルーン、水和アルミナ、ハイドロタルサイト、ゼオライト、金属酸化物などがある。本発明の効果を損なわない範囲で着色剤、安定剤、離型剤、可塑剤を本組成物に添加してもよい。

製造方法及び用途
本樹脂組成物は、諸成分及び他の任意成分を均一に混合し、得られた混合物を、例えば単軸又は多軸押出機で加工するという慣用の連続製造法で製造できる。

本組成物は、射出成形、押出成形、圧縮成形、トランスファー成形などの方法で耐熱性用途向けの部品に成形できる。一実施形態では、本組成物を用いて、大面積の管状成形品、例えばＩＣトレイを製造するが、これについては以下の実施例で具体的に説明する。得られるトレイはＩＣの熱処理に広く使用できる。本発明のＩＣトレイは概して温度２５０℃以下の雰囲気で使用できる。

ＩＣトレイ（チップトレイともいう）以外に、本組成物は、正方形ポケットを備えたレイ、矩形ポケットを備えたトレイなどにも使用できる。さらに、本発明の組成物は、キャスティング部材、カバー、トレイ、或いは自動車、飛行機などの部品、工業器具、家庭用電気器具、卓上食器類、医療用器具、ＯＡ機器、ＡＶ機器、電気部品、例えば半導体ウェハーキャリヤ、ＬＣＤキャリヤ、ＴＡＢテープキャリヤ、ＩＣソケットその他耐熱性が必要とされる部材の成形材料として好適に使用できる。

本明細書で引用した特許及び刊行物の開示内容は援用によって本明細書の内容の一部をなす。

以下の実施例で本発明を例示するが、本発明は実施例によって限定されるものではない。

実施例では、原料を２７０〜３００℃の範囲の温度で混合・混練した後、押出してペレットとし、得られたペレットから射出成形によって試験片及びＩＣトレイを製造した。組成物をＩＣトレイ試験片に成形する。成形品の収縮比は、（収縮量）／（成形品の全長）×１００％として算出される。

実施例で使用したポリフェニレンオキシドはＧＥ社からＰＰＯという商品名で入手したもので、固有粘度は０．４０であった。ＫｒａｔｏｎＧ−１６５０及びＫ−１６５１はＳｈｅｌｌｓ社製エラストマーゴム添加剤である。ＨＣＣ−１８９７は耐衝撃性ポリスチレン材料である。導電性カーボンブラックはＣａｂｏｔ社製ＫｅｔｊｉｎＥＣ３００である。ＧＬＹＣＯＰＥＴＳは離型剤である。使用した安定剤はＣｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ社製Ｉｒｇａｎｏｘ１０７６である。使用した相溶化剤はクエン酸ＡＮＨＣＩＡＣ及びＬＩＱ−ＫＩである。ポリアミドナイロン６６及びナイロン６はＤｕＰｏｎｔ社製である。

最初に（カーボンブラック以外の）材料を以下の表に示す割合で用いてマスターバッチ試料を形成する。次にマスターバッチ試料を１０重量％のカーボンブラックＫｅｔｊｉｎＥＣ３００で希釈する。図面及び本明細書では、実施例６〜９をそれぞれＰＤＸ−Ｚ−０３４９７、ＰＤＸ−４３２３、Ｎ０４２９０４−１及びＮ０４２９０４−２と呼ぶこともある。

実施例１〜５の樹脂をブレンドし、次いで射出成形して０．５×５×０．１２５インチの試験片とする。図１から、試料中のポリアミド配合量の増加に伴って、収縮率が増加することが分かる。

実施例６〜１０の樹脂を表２に示す様々な割合でブレンドする。ブレンドをＩＣトレイに成形し、その寸法を測定する。様々な実施例から製造したトレイの寸法を表２に示し、図２にプロットする。寸法３１２．５２ｍｍのＩＣトレイは実施例８の樹脂を１００％含有する。寸法３１２．７５ｍｍのトレイは実施例６の組成物７５％及び実施例８の組成物２５％を含有する。表２から、ポリアミド量の増加に伴って、ＩＣトレイが短くなる（大きく収縮する）ことが分かる。ポリアミド０％の試料（即ち実施例５のＰＤＸ−Ｚ−０３４９７１００％）は寸法３１３．０８ｍｍである。

試料中のポリアミド配合量の増加に伴う収縮率の増加を示す図。様々な実施例から製造したトレイの寸法をプロットした図。

Claims

ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される非晶質樹脂２０〜８０重量％と、
ポリアミド、高分子量ポリオレフィン及びこれらの混合物からなる群から選択される結晶質樹脂３〜３０重量％と、
充填剤１〜５０重量％と
から本質的になる熱可塑性樹脂組成物。
物品に成形したときの収縮率が０．１０％超である、請求項１記載の組成物。
前記非晶質樹脂がポリフェニレンオキシド又はポリエーテルスルホンである、請求項１又は請求項２記載の組成物。
前記結晶質樹脂がポリアミドである、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の組成物。
前記結晶質樹脂の量が２０重量％未満で、前記非晶質樹脂の量が４５〜６５重量％である、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の組成物。
さらにポリスチレン、ポリカーボネート又はこれらの混合物を１〜４０重量％含有する、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の組成物。
前記充填剤が、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、気相成長炭素繊維、カーボンブラック、グラファイト、膨張グラファイト粉末、フッ素化炭素及びこれらの混合物からなる群から選択される導電性炭素質充填材料である、請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の組成物。
請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の組成物を含有する物品。
成形品の収縮率０．１０％超の物品の成形方法であって、
（ａ）ポリフェニレンオキシド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリエーテルイミド及びこれらの混合物からなる群から選択される非晶質樹脂４５〜６５重量％と、ポリアミド、ポリオレフィン及びこれらの混合物からなる群から選択される結晶質樹脂３〜３０重量％と、ポリスチレン、ポリカーボネート又はこれらの混合物１〜４０重量％と、炭素質充填材料１〜５０重量％とから本質的になる組成物をブレンドする工程、及び
（ｂ）組成物を射出成形して物品を成形する工程
を含んでなる方法。