JP2007077333A - 封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法、封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 エポキシ樹脂成形材料の製造方法において、圧縮成形前の混練粉砕品が保管中に凝集するのを防いで供給を容易にし、凝集物によるタブレットの不具合、該タブレットで封止した電子部品装置の不具合を低減する。
【解決手段】 エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含む原材料を混練して混練物を得る工程、該混練物を冷却して冷却物を得る工程、冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程、平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子を添加する工程、前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程、該混合品を圧縮成形する工程を有し、
前記無機質微粒子の添加工程として、前記混練粉砕品を得る工程と混合品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ａ）、冷却物を得る工程と混練粉砕品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ｂ）、冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程（Ｃ）の内の一つ以上を設けた封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
【選択図】 図１

Description

本発明は、封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法、封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置に関する。

一般に、半導体など電子部品装置の封止用エポキシ樹脂成形材料は、電気特性、耐熱性、量産性等に優れるエポキシ樹脂とその硬化剤、触媒、離型剤、難燃剤、着色剤等の添加剤及び、組成比で７０〜９７重量％を占める充填剤から構成されている。最近の電子、電気機器の高性能、小型薄型化の動向に対しパッケージの小型薄型化、面付け実装方式が主流となってきており、パッケージの耐リフロークラック性の向上が求められるようになった。そこでリードフレームとチップとの接着性向上、低吸湿化そして高強度化を図るため、エポキシ樹脂の低分子化、フィラーの高充填化が行われるようになってきている（特許文献１参照。）。

一般に、封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法としては、次のような工程がとられている。まず、樹脂成形材料を構成する成分を所定量配合し、混合後、ロール、１軸混練機、１軸混練機とロールの組み合わせ、または２軸混練機により混練して混練物を得る。この、溶融した混練物をシート状に圧延し、冷却固化させて冷却物を得る。この冷却物を粉砕した後、円柱状のタブレットに圧縮成形する。

タブレットへの圧縮成形工程はタブレットの重量、密度などの仕様により、能力が大きく変化するため、その前の混練、冷却及び粉砕工程と直結することは好ましくなく、通常、圧縮成形工程前には一時保管の工程が組込まれる。保管量としては、ハンドリングの手間から考えると量が多いほどよく、又、ロットの管理をするため配合のバッチに合せて、数百kg〜数トンの単位で保管することが多い。
特開平０９−００３１６７号公報

しかしながら、前述のエポキシ樹脂の低分子化により、この一時保管の際、冷却後に粉砕された混練物（以下、混練粉砕品という。）は付着し易くなっており、容器に数百kg〜数トンの規模で保管された混練粉砕品は保管中にその自重で凝集してしまうという生産上の問題を発生するようになった。凝集が発生すると、容器からの自然排出が困難となるため、手作業により、容器内の凝集物を解砕しながら次工程に供給しなければならない。また、凝集を防止するため、混練粉砕品に加わる自重を軽減するため、２０L程度の小容器に混練粉砕品を抜取り、これを一つずつ次工程に供給するという大変な手間がかかっていた。さらに、小容器で供給しても凝集は皆無とはならず、わずかな凝集物がタブレットの圧縮成形工程での容積計量を狂わせタブレットの重量バラツキを発生させ、これがこのタブレットを用いて封止する電子部品装置にも封止樹脂の欠損があるボイドなどの不具合を発生させていた。

本発明は、封止用エポキシ樹脂成形材料、及びエポキシ樹脂、硬化剤、充填剤等の原材料を混練後、冷却粉砕して圧縮成形する封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法に関し、混練、冷却後の粉砕工程と、タブレットへの圧縮成形工程との間の一時保管工程において、混練粉砕品の凝集を防止し、これの供給を容易にすると共に、凝集物によるタブレットの不具合、このタブレットで封止された電子部品装置の不具合を防止することを目的とする。

本発明は、以下の（１）〜（１０）のものに関する。
（１） エポキシ樹脂、硬化剤、平均粒径が０．５〜４０μｍである充填剤及び平均粒径が５０ｎｍ以下の無機質微粒子を含有する封止用エポキシ樹脂成形材料。
（２） エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含有する混練粉砕粒子の表面に平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子が付着している封止用エポキシ樹脂成形材料。
（３） 無機質微粒子がシリカである前記（１）または（２）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
（４） 無機質微粒子の添加量が全体の０．５重量％以下である前記（１）〜（３）のいずれか記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。

（５） エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含む原材料を混練して混練物を得る工程と、
該混練物を冷却して冷却物を得る工程と、
冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程と、
平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子を添加する工程と、
前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程と、
該混合品を圧縮成形する工程とを有し、
前記無機質微粒子を添加する工程として、
前記混練粉砕品を得る工程と混合品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ａ）、
前記冷却物を得る工程と混練粉砕品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ｂ）及び
冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程（Ｃ）
のうちの一つ以上が設けられる封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。

（６） 前記工程（Ａ）で、混練粉砕品を攪拌しながら、無機質微粒子を添加する前記（５）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
（７） 前記工程（Ａ）で、混練粉砕品と無機質微粒子を容器に充填し、次いでこの容器を動かすことによりこれらを混合する前記（５）記載の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
（８） 混練粉砕品と無機質微粒子とを１８℃以下で容器に充填する工程と、この容器を１８℃以下で保管する工程とを含む前記（５）〜（７）のいずれか記載の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
（９） 前記（５）〜（８）のいずれか記載の製造方法を用いて作製した封止用エポキシ樹脂成形材料。
（１０） 前記（１）〜（４）、（９）のいずれか記載の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて封止された素子を備える電子部品装置。

本発明によれば、封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法における、混練、冷却後の粉砕工程と、タブレットへの圧縮成形工程との間の一時保管工程において、混練粉砕品が凝集するのを防止し、圧縮成形装置への供給を容易にすると共に、一時保管中に発生する凝集物によるタブレットの不具合、このタブレットで封止された電子部品装置の不具合を防止できる。

まず、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料に含まれる原材料について説明する。
本発明で用いられるエポキシ樹脂としては、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されているエポキシ樹脂が挙げられる。
例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン骨格を有するエポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のフェノール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、アルキル置換又は非置換のビスフェノール等のジグリシジルエーテル、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロロヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンとフェノール類の共縮合樹脂のエポキシ化物、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環を有するエポキシ樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂のエポキシ化物、トリメチロールプロパン型エポキシ樹脂、テルペン変性エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂肪族エポキシ樹脂、硫黄原子含有エポキシ樹脂などが挙げられる。
これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記エポキシ樹脂の硬化剤としては、封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されている硬化剤が挙げられる。
例えば、フェノール、クレゾール、レジルシン、カテコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、フェニルフェノール、アミノフェノール等のフェノール類、これらのフェノール類及び／又はα−ナフトール、β−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フェノール樹脂、トリス（ヒドロキシフェニル）メタン、ジヒドロキシビフェニルなどの多種多価フェノール化合物、分子中にビフェニル誘導体および／またはナフタレン誘導体を含むノボラック構造のフェノール樹脂、下記一般式（Ｉ）で表されるフェノール化合物等のフェノール・アラルキル樹脂、ナフトール・アラルキル樹脂、ビフェニル・アラルキル樹脂などのアラルキル型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂、テルペン変性フェノール樹脂、
無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物、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などが挙げられる。
（ただし、一般式（Ｉ）中、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、ｎは０以上の整数を示す。）
尚、これらの硬化剤は単独または２種以上併用して用いることができる。エポキシ樹脂に対する硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂中のエポキシ基数／硬化剤中の水酸基の比を０．７〜１．３の範囲に設定することが好ましい。

本発明で用いられる充填剤としては、特に限定はないが、無機充填剤が好ましく、溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、ジルコン、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニア等の粉体、またはこれらを球形化したビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等の単結晶繊維、ガラス繊維等を１種類以上配合して用いることができる。さらに、難燃効果のある無機充填剤としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛等が挙げられ、これらを単独または併用して用いることができる。尚、無機充填剤の配合量は、吸湿性、線膨張係数の低減の点から成形材料全体の７０〜９７重量％であることが好ましく、より好ましくは８０〜９５重量％である。
充填剤の粒径は、金型磨耗、水分遮蔽性の観点から、最大150μｍ、平均粒径０．５〜４０μｍ程度が好ましく、ゲート詰まりやワイヤーシフト、半導体素子へのフィラーアタック等の観点から、最大１００μｍ、平均粒径１５μｍ以下がより好ましい。また、流動性を保持するためには最小粒径は０．１μｍ程度が好ましい。なお、充填剤の平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０を用いて測定した時の、５０％積算粒径を平均粒径とした。

本発明のエポキシ樹脂成形材料には、必要に応じて２−メチルイミダゾール、２，４−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリエチルアミン、ベンジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール、２，４，６−トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等の３級アミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス（アセチルアセトナト）ジルコニウム、トリ（アセチルアセトナト）アルミニウム等の有機金属化合物およびトリフェニルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ｐ−メチルフェニル）ホスフィン、トリ（ノニルフェニル）ホスフィン等の有機ホスフィン化合物などの硬化促進剤を用いることができる。

本発明のエポキシ樹脂成形材料には、必要に応じてブロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂等のブロム化エポキシ樹脂、ブロム化ポリカーボネート樹脂、ブロム化ポリスチレン樹脂、ブロム化ポリフェニレンオキサイド樹脂、テトラブロモビスフェノールＡ、デカブロモジフェニルエーテルなどの難燃剤を用いることができる。また、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物や、２種以上の金属酸化物・水酸化物の複合体である複合金属水酸化物、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等の金属化合物、含窒素化合物、含リン化合物なども難燃剤として使用できる。

また、本発明のエポキシ樹脂成形材料には、樹脂成分と充填剤との接着性を高めるために、必要に応じてエポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビニルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミニウムキレート類、アルミニウム／ジルコニウム系化合物などのカップリング剤を用いることができる。
さらに、本発明のエポキシ樹脂成形材料には、必要に応じて本発明の効果が達成できる範囲内で、離型剤、着色剤、シリコーン系応力緩和剤あるいはイオントラップ剤等の各種添加剤を用いることができる。離型剤としては、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等の酸化型又は非酸化型のポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。

本発明における充填剤に用いる無機質微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコン、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ酸、ベリリア、ジルコニア等が挙げられ、純度が高いこと、熱的、化学的に安定していることから、シリカを用いることが好ましい。

本発明の第一の封止用エポキシ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、硬化剤、平均粒径が０．５〜４０μｍである充填剤及び平均粒径が５０ｎｍ以下の無機質微粒子を含有する。
本発明の第二の封止用エポキシ樹脂成形材料は、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含有する混練粉砕粒子の表面に平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子が付着している。
なお、本発明において、混練粉砕粒子とは、上記無機質微粒子以外の封止用エポキシ樹脂成形材料用原材料を配合し、混練した後、冷却し、さらに粉砕した粒子状組成物を示す。
図１の（ａ）に、混練粉砕粒子１の表面に無機質微粒子２が付着している状態の一例を模式図で示す。混練粉砕粒子１は、粒子の表面全体を無機質微粒子２で覆われる必要は特になく、露出しているところがあっても構わない。
また、本発明で使用される無機質微粒子の平均粒径としては、混練粉砕粒子の粒子表面に効率良く付着して、凝集を防止するために５０ｎｍ以下であることが必要で、２０ｎｍ以下のものが好ましい。さらに耐湿信頼性など封止用エポキシ樹脂成形材料としての特性に悪影響を及ぼさず、混練粉砕粒子の凝集を防止するには無機質微粒子の添加量が全体の０．５重量％以下であることが好ましく、０．３重量％以下であることがより望ましい。なお、本発明における無機質微粒子の平均粒径とは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用い、５万倍の倍率により１０００個の粒子を観察し、それぞれの粒子の外形の最も離れた２点間の距離を画面上のミクロンマーカの長さをもとに測定し、平均した値である。

次に、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法について説明する。
本発明の製造方法においては、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含む上述したような原材料を混練して混練物を得る工程、該混練物を冷却して冷却物を得る工程、冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程、平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子を添加する工程、前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程及び該混合品を圧縮成形する工程を有する。
ただし、ここで、無機質微粒子を予めエポキシ樹脂、硬化剤、充填剤等の原材料と同時に配合したのでは、その後の混練工程において、無機質微粒子は樹脂成分と濡れてしまい、微粒子表面が樹脂成分で覆われてしまうため、凝集を防止する効果を発揮できないので、混練する原材料には無機質微粒子を含まないことが好ましい。

まず、封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法として一般的に知られている方法では、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤等の原材料を所定量の組成比で配合し、ミキサー等によって十分均一に混合して配合粉を得る。配合粉を混練し、溶融した混練物をシート状に圧延後、冷却固化する。これを適当な大きさに粉砕して混練粉砕品を得ることができる。混練、冷却、粉砕を連続工程で行ってもよい。この場合の混練粉砕品は、上述した混練粉砕粒子に相当する。
混練には、ロール、１軸混練機、１軸混練機とロールの組み合わせ、または２軸混練機等の装置を使用できる。また冷却物の粉砕に使用できる装置は、ハンマーミル、ピンミル、ディスクミル、転動ボールミル、振動ボールミル等が挙げられるが、粉状に粉砕できる粉砕機ならば特に限定されるものではない。

本発明の製造方法の第１の実施形態として、前記無機質微粒子を添加する工程として、前記冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程と、前記混練粉砕品を無機質微粒子と混合する工程との間に前記無機質微粒子を添加する工程を設けることが挙げられる。次いで両者を混合して混練粉砕品と無機質微粒子との混合品（以下、混合品ともいう。）を得る。混練粉砕品に対し無機質微粒子を混ぜることにより混練粉砕品の粒子の表面に無機質微粒子を付着させる。これにより、混練粉砕品同士の凝集を防止する。

前記第１の実施形態において混練粉砕品は、上述した混練粉砕粒子に相当する。また、無機質微粒子の添加（供給）方法は、混練粉砕品をあらかじめ攪拌しながら行う方法が挙げられる。これは、混合機内のデッドスペースへの詰まりや混合部品への付着などにより無機質微粒子が偏在しこれが混合後離脱して混合品に混入するのを防止するためである。
混合機としては、リボン型混合機、円錐形スクリュー混合機、高速固定型混合機等が挙げられるが、攪拌しながら混合できる混合機ならば、特に限定されるものではない。無機質微粒子の供給装置は、粉体の供給ができるものであれば特に限定されるものではない。

無機質微粒子の別の添加方法として、混練粉砕品と無機質微粒子を容器に充填して、次いでこの容器を動かすことによりこれらを混合する方法が挙げられる。この場合容器の全ての空間を混練粉砕品と無機質微粒子との混合物が移動する事から混合機内のデッドスペースが無くなる。これにより、無機質微粒子が偏在したり、これが混合後離脱し混合品に混入したりすることが防止できる。これに用いる混合機としてはＶ形混合機、二重円錐形混合機、筒形混合機、立方体形混合機等が挙げられるが、容器を動かしながら混合できる混合機ならば、特に限定されるものではない。

さらに、混合品のなかへの無機質微粒子の凝集、偏在を防止するには、前記無機質微粒子を添加する工程として、
前記混練物を冷却して冷却物を得る工程と、冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程を設ける製造方法（以下、第２の実施形態という。）及び、
冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程を設ける製造方法（以下、第３の実施形態という。）が挙げられる。

第２の実施形態における前記無機質微粒子を添加する工程の後、無機質微粒子の添加された冷却物の粉砕を行って無機質微粒子の添加された混練粉砕品を得られる。
第３の実施形態における粉砕しながら前記無機質微粒子を添加する工程により、無機質微粒子の添加された混練粉砕品が得られる。この工程は、前記冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程に含まれていることが好ましい。

粉砕機の攪拌効果により、無機質微粒子の凝集は解砕され、偏在が起こらず、その後の混合で混練粉砕品外周に均一に分散する。さらにこの第２及び第３の実施形態は、混練粉砕品と無機質微粒子とを混合する工程前の保管時に、混練粉砕品粒子間に分散が不十分とはいえ、無機質微粒子が存在することにより、混練粉砕品の凝集を防止する。第２及び第３の実施形態で得られた無機質微粒子が添加された混練粉砕品を混合する工程も、第１の実施形態で述べた混合機や容器を用いて行うことができる。本発明の製造方法に、第１〜第３の実施形態で述べた無機質微粒子を添加するそれぞれの工程のうち、一つ以上が設けられているのが好ましい。

さらに本発明においては混練粉砕品と無機質微粒子とを１８℃以下で容器に充填するのが好ましい。例えば、第１の実施形態において容器内で混合する場合の混練粉砕品及び無機質微粒子、第２及び第３の実施形態における無機質微粒子を添加した段階の混練粉砕品または混合工程後の混合品を１８℃以下の低温で容器に充填することが好ましい。
また、この充填された容器を１８℃以下で、次の工程である、圧縮成形する工程または混合品を得る工程まで保管することが望ましい。
より好ましくは保管温度は１０℃以下である。このような低温とすることにより、樹脂の軟化が軽減できる。好ましくは、粉砕する工程〜充填する工程も同様の低温で行う。また、無機質微粒子及び混練粉砕品を混合する工程も同様に低温であるのが好ましい。

例えば無機質微粒子が添加された混練粉砕品を保管する場合、具体的には、冷凍機およびユニットクーラ等で作製した１８℃以下の冷風を無機質微粒子が添加された混練粉砕品と共に保管容器に供給し、１８℃以下の雰囲気に保たれた低温室で、混合し、保管を行うのが望ましい。

上記混合品を圧縮成形する工程により、各種タブレット形状のエポキシ樹脂成形材料を製造することができる。
圧縮成形は、通常のタブレット成形用の装置及び条件を適用することができる。例えば株式会社菊水製作所製ロータリー型成形機など、商業的に入手可能な成形機を用いることができる。

上記本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法により製造して、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を得ることができる。
得られる封止用エポキシ樹脂成形材料は、例えばエポキシ樹脂、硬化剤及び充填剤を含む混練粉砕品である混練粉砕粒子と、平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子との混合品を圧縮成形したものであり、タブレット形状に圧縮成形されていることが作業上好ましい。

本発明で得られる封止用エポキシ樹脂成形材料により素子を封止して電子部品装置が得られる。例えば、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、シリコンウエハ等の支持部材に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等の素子を搭載し、必要な部分を本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止した電子部品装置などが挙げられる。
このような電子部品装置としては、具体的には、リードフレーム上に半導体素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部をワイヤボンディングやバンプで接続した後、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いてトランスファ成形などにより封止してなる、ＤＩＰ（Dual Inline Package）、ＰＬＣＣ（Plastic Leaded Chip Carrier）、ＱＦＰ（Quad Flat Package）、ＳＯＰ（Small Outline Package）、ＳＯＪ（Small Outline J-lead package）、ＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package）、ＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）等の一般的な樹脂封止型ＩＣ、テープキャリアにバンプで接続した半導体チップを、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したＴＣＰ（Tape Carrier Package）、配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤボンディング、フリップチップボンディング、はんだ等で接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子及び／又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で封止したＣＯＢ（Chip On Board）モジュール、ハイブリッドＩＣ、マルチチップモジュール、配線板接続用の端子を形成した有機基板に素子を搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と有機基板に形成された配線を接続した後、本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料で素子を封止したＢＧＡ（Ball Grid Array）、ＣＳＰ（Chip Size Package）などが例示される。また、プリント回路板にも本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料は有効に使用できる。
本発明の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて素子を封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよい。

以下に実施例及び比較例を示して本発明についてより具体的に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。

（実施例１）
＜エポキシ樹脂成形材料用配合粉の調製＞
エポキシ樹脂として、エポキシ当量１９６、融点１０６℃のビフェニル型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名ＹＸ−４０００Ｈ） ４．３重量部、
難燃剤として、エポキシ等量７５、軟化点８０℃、臭素含量４８重量％のビスフェノールＡ型ブロム化エポキシ樹脂（住友化学工業株式会社製の商品名ＥＳＢ−４００Ｔ） ０．８重量部、
硬化剤として、軟化点８０℃のフェノールノボラック樹脂（明和化成株式会社製商品名Ｈ−１） ４．８重量部、
硬化促進剤として、トリフェニルホスフィン ０．２重量部、
充填剤として、平均粒径１７．５μｍ、比表面積３．８ｍ^２／ｇの球状溶融シリカ ８８重量部、
難燃剤として、三酸化アンチモン ０．３重量部、
離型剤として、カルナバワックス (クラリアント社製) ０．２重量部、
着色剤として、カーボンブラック ０．２重量部、及びカップリング剤として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（エポキシシランカップリング剤） ０．５重量部
を混合（ドライブレンド）してエポキシ樹脂成形材料用配合粉を調製した。

＜混練〜冷却〜粉砕〜充填、無機質微粒子添加、混合＞
上記で調製した配合粉を、２軸混練機を用いて吐出量約２００ｋｇ／ｈで混練を行って混練物を得た。この、混練物をシート状に圧延し、次いで１８℃まで冷却して冷却物を得た。その後冷却物を粉砕し、得られた混練粉砕品を容量約１．５ｍ^３の保管容器に１トン充填した。粉砕〜充填工程の雰囲気温度は１６〜１８℃とした。
次にその成分がシリカで平均粒径が１６ｎｍである無機質微粒子５ｋｇを保管容器内の混練粉砕品に添加し、混合機で雰囲気温度１６〜１８℃で２０分間混合して混合品を得た。次に７２時間１６〜１８℃で保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

（実施例２）
粉砕〜充填工程の雰囲気温度を８〜１０℃とした以外は実施例１と同様にして、配合粉を混練し、圧延、冷却、粉砕工程を実施し、保管容器に１トン充填した。
次に実施例１で用いた無機質微粒子３ｋｇを容器内の混練粉砕品に添加し、雰囲気温度8〜10℃で２０分間混合して混合品を得た。次に７２時間８〜１０℃で保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

（実施例３）
実施例１と同様にして冷却物を得た。粉砕〜充填工程に、雰囲気温度を８〜１０℃としながら、実施例１で用いた無機質微粒子３ｋｇを供給装置により供給速度約１ｋｇ／時間で連続添加しながら１トンの冷却物の粉砕を実施し、実施例１と同様に保管容器に充填した。
次に容器内の無機質微粒子及び混練粉砕物を、雰囲気温度を８〜１０℃で混合時間１０分間とした以外は実施例１と同様に混合して混合品を得た。次に７２時間８〜１０℃で保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

（比較例１）
無機質微粒子の添加・混合工程を除いて、実施例１と同様に混練〜充填を行った。次に、実施例１と同様に７２時間１６〜１８℃で保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

（比較例２）
実施例１と同様にして混練粉砕品を容器に１トン充填した。
次にその成分がシリカで平均粒径が５００ｎｍである無機質微粒子５ｋｇを添加し、実施例１と同様の混合機で２０分間混合して混合品を得た。次に実施例１と同様に７２時間１６〜１８℃で保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

（比較例３）
実施例１と同様のエポキシ樹脂成形材料用配合粉に、平均粒径16ｎｍの無機質微粒子５ｋｇを混合して無機質微粒子含有配合粉を調製した。その後は無機質微粒子の添加・混合工程を除いて、実施例１と同様に混練〜充填を行った後、実施例１と同様に７２時間１６〜１８℃で保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

［評価方法］
作製した合計６種類の実施例及び比較例の封止用エポキシ樹脂成形材料用混合品を、次の各評価方法により評価した。
（混練粉砕品と無機質微粒子との混合品の凝集状況）
実施例１〜３及び比較例２、比較例３は、混合品の保管後に、比較例１は混練粉砕品の保管後に、容器からタブレット圧縮成形工程に供給するときに目視で観察して、混練粉砕品の凝集物を摘出した。次に凝集物を内包する球の径（凝集物の外形の最も離れた２点間の距離）をノギスで測定し、凝集物が複数個ある場合は最大値を採用し、１０ｍｍ以下のものを凝集小、１０ｍｍを超えるものを凝集大、凝集物の無いものを凝集無しとした。

（タブレットの重量不良）
保管後にタブレット圧縮成形工程に供給された混合品を株式会社菊水製作所製ロータリー型成形機を用い、φ１３ｍｍ、平均重量が３．７ｇになるようにタブレットを成形した。得られたタブレット重量が３．５ｇ〜３．９ｇの範囲に入っていないタブレットを重量不良とし、成形したタブレットの合計重量に対する重量不良のタブレットの合計重量を百分率で示した。

（耐湿信頼性）
実施例１〜３については上記と同様に成形したタブレットを、金型温度１８０℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ^２（約６．９ＭＰａ）、硬化時間９０秒の条件でトランスファ成形機を用い、半導体装置（ＳＯＰ−２８ピン）を１０個成形し、ポストキュア（１７５℃／５ｈ）後、８５℃／８５ＲＨ％７２時間吸湿＋２１５℃／９０秒（ＶＰＳ）の前処理後、ＰＣＴ（１２１℃／２気圧）に所定時間放置して、アルミニウムパット配線腐食による断線不良を調べ、不良パッケージ数／測定パッケージ数で評価した。比較例１〜３については凝集物を解砕したうえで、実施例と同様にタブレットを成形し試験を行った。

（無機質微粒子の凝集物有無）
無機質微粒子の凝集物有無の評価は、比較例１以外の、混練粉砕品と無機質微粒子との混合工程の１０分が終了したとき、容器内を目視で観察し、無機質微粒子が確認できた実施例１、２、比較例２についてはさらに１０分混合を行った。容器から混合品をタブレット圧縮成形工程に供給するときにも目視で観察し、無機質微粒子が確認できるものを凝集有り、確認できないものを凝集無しとした。
評価結果を実施条件と共に表１に示す。

［評価結果］
実施例１：無機質微粒子を添加した実施例１は、短い混合時間では、無機質微粒子の凝集物が確認され、また、実施例２に比較して、若干耐湿信頼性で悪化したものの、実用上の支障はなく、混合品の凝集を著しく低減できた。また、作製したタブレットの表面をＳＥＭで２万倍の倍率で観察したところ、図１（ｂ）に写真を示すように、無機質微粒子がタブレット表面に付着していることが観察できた。
実施例２：実施例２においては、実施例１に比較し、無機質微粒子の添加量を０．３重量％と少なくしたことにより耐湿信頼性は向上した。また、充填保管温度を１０℃以下とすることにより、混合品の凝集は皆無となった。また、作製したタブレットの表面をＳＥＭで２万倍の倍率で観察したところ、無機質微粒子がタブレット表面に付着していることが観察できた。
実施例３：実施例３においては、冷却物を粉砕しながら無機質微粒子を供給することにより、混合時間を長くする必要がなく、耐湿信頼性、混合品の凝集も問題がなくなった。また、作製したタブレットの表面をＳＥＭで２万倍の倍率で観察したところ、無機質微粒子がタブレット表面に付着していることが観察できた。

比較例１：無機質微粒子を添加していないため、混合品に凝集が発生し、タブレット成形が不可能であった。
比較例２：無機質微粒子の平均粒径が５００ｎｍでは、混合品の凝集の改善は見られず、耐湿信頼性も無機質微粒子を添加していない比較例１からさらに悪化した。
比較例３：無機質微粒子は添加したものの、混合品に凝集が発生し、タブレット成形が不可能であった。また、混練粉砕品を採取し、手動式の油圧プレスを用いて実施例１と同様のタブレットを作製し、タブレットの表面をＳＥＭで２万倍の倍率で観察したが、タブレット表面に無機質微粒子の付着は観察できなかった。

（ａ）は、本発明における混練粉砕粒子の粒子表面に無機質微粒子が付着している一例を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の実施例１で作製したタブレット表面をＳＥＭ（２万倍）で観察した写真である。

符号の説明

１ 混練粉砕粒子
２ 無機質微粒子

Claims (10)

1. エポキシ樹脂、硬化剤、平均粒径が０．５〜４０μｍである充填剤及び平均粒径が５０ｎｍ以下の無機質微粒子を含有する封止用エポキシ樹脂成形材料。
2. エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含有する混練粉砕粒子の表面に平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子が付着している封止用エポキシ樹脂成形材料。
3. 無機質微粒子がシリカである請求項１または２記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
4. 無機質微粒子の添加量が全体の０．５重量％以下である請求項１〜３のいずれか記載の封止用エポキシ樹脂成形材料。
5. エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含む原材料を混練して混練物を得る工程と、
   該混練物を冷却して冷却物を得る工程と、
   冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程と、
   平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子を添加する工程と、
   前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程と、
   該混合品を圧縮成形する工程とを有し、
   前記無機質微粒子を添加する工程として、
   前記混練粉砕品を得る工程と混合品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ａ）、
   前記冷却物を得る工程と混練粉砕品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ｂ）及び
   冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程（Ｃ）
   のうちの一つ以上が設けられる封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
6. 前記工程（Ａ）で、混練粉砕品を攪拌しながら、無機質微粒子を添加する請求項５記載の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
7. 前記工程（Ａ）で、混練粉砕品と無機質微粒子を容器に充填し、次いでこの容器を動かすことによりこれらを混合する請求項５記載の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
8. 混練粉砕品と無機質微粒子とを１８℃以下で容器に充填する工程と、この容器を１８℃以下で保管する工程とを含む請求項５〜７のいずれか記載の封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。
9. 請求項５〜８のいずれか記載の製造方法を用いて作製した封止用エポキシ樹脂成形材料。
10. 請求項１〜４、９のいずれか記載の封止用エポキシ樹脂成形材料を用いて封止された素子を備える電子部品装置。