JP2595292B2 - 電気・電子部品封止用樹脂組成物 - Google Patents

電気・電子部品封止用樹脂組成物

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JP2595292B2 JP63061891A JP6189188A JP2595292B2 JP 2595292 B2 JP2595292 B2 JP 2595292B2 JP 63061891 A JP63061891 A JP 63061891A JP 6189188 A JP6189188 A JP 6189188A JP 2595292 B2 JP2595292 B2 JP 2595292B2
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【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は耐熱性、成形性に優れ、かつ熱ストレスを受
けた場合の耐クラック性に優れた電気・電子部品封止用
の低応力の樹脂組成物に関するものである。
〔従来技術〕
コンデンサー、コイル、抵抗体といった電気部品やダ
イオードトランジスターなどの個別半導体及びIC、LSI
などの集積回路等の電子部品を機械的、電気的な外部環
境から保護するための封止技術として、金属封止やセラ
ミック封止等による気密封止や樹脂封止が行われている
が、封止技術としては安価で量産性に優れた樹脂封止が
主流となっている。
樹脂封止の方法としては熱硬化性樹脂の液状樹脂によ
るキャスティング、ポッティング等の注型法、浸積法や
滴下法、粉体樹脂による流動浸積法や低圧封入のトラン
スファー成形法があり、更には熱可塑性樹脂による射出
成形法等があり、封止する部品の形状、目的あるいは経
済性等から適宜使い分けられている。
しかし、樹脂封止は耐湿性、応力特性等の信頼性にお
いて気密封止に比べ一般的に劣っており、又最近は封止
する部品の緻密化、精密化に伴い封止用樹脂への信頼性
向上の要求は一層高まっており、なかでも封止用樹脂の
低応力化が強く要求されてきている。
これは封止される電気・電子部品と封止用樹脂とが直
接接合されるため、両者の熱膨張率の差と外的温度変化
に起因する内部応力の発生が根本的に避けられず、これ
らの封止された電気・電子部品を回路基板等に実装する
際の半田処理による急激な温度変化や、これらの実装し
たものを車載部品等として用いられる場合は大きな外的
温度変化を受けてしまい内部応力により封止した電気・
電子部品を破損したり、封止した樹脂にクラックが生じ
てしまう。
これらの回路基板への封止した電気・電子部品の高密
度実装化や、更にはこれらの実装したものの使用・用途
の拡大にともない封止用樹脂に対する要求は益々厳しい
ものとなってきている。
これらに対応する樹脂として従来とられてきた技術と
しては無機充填剤を多量に配合し熱膨張率を下げる方法
があるが、この方法は樹脂の流動性を悪化させるために
限界がある。
そこで、樹脂成分にブタジエンゴムやシリコーンオイ
ル等の可撓性付与剤を添加することにより封止用樹脂を
低応力低弾性化することが試みられている。
これらの可撓性付与の中で耐熱性、撥水性といった点
からシリコーンオイルを用いることが多いが、一般的に
封止樹脂として使用されているエポキシ樹脂、フェノー
ル樹脂、ポリエステル樹脂やポリイミド樹脂等との相溶
性に乏しく、ブリードが生じ易く、特に液状樹脂に使用
する場合は不均一分散による応力特性の劣化、低応力効
果の不均一化、強度低下や油ウキによる外観の悪化の原
因となったり、成形材料とした場合にはこれら以外に金
型汚れやリード部へのバリの流出や捺印不良といった問
題の為にシリコーンオイルを多量に添加できないといっ
た欠点がある。
これらの解決のためシリコーンオイルを単に添加する
のではなくエポキシ樹脂等と予備反応させて分子構造中
に取り入れる方法も検討されているが、ブリードは防止
できるがガラス転移点が下がってしまい耐熱性が低下し
てしまう為に使用範囲が限定されてしまう。
〔発明の目的〕
本発明は従来多量に添加できなかったシリコーン系可
撓性付与剤をブリードなく均一に、多量に添加できるよ
う検討した結果、固形のシリコーンゴムを適応すること
によりブリードが防止できること、又シリコーンゴムの
低応力、低弾性効果はシリコーンオイルと同等であると
の知見を得、さらに鋭意研究をした結果シリコーンゴム
を微粒化することにより分散性を向上させ、更に形状を
球状化することにより樹脂系の流動性の低下をまねくこ
となく多量に添加を可能にし、又シリコーンゴムに樹脂
あるいは硬化剤のいずれか又はその双方に反応性あるい
は親和性を持たせることにより樹脂との密着性を向上さ
せ得るという知見を得、本発明を完成するに至ったもの
である。
その目的とするところは、耐熱性、成形性に優れ、か
つ熱ストレスを受けた場合の耐クラック性及び耐湿性に
優れた電気・電子部品封止用樹脂組成物を提供するにあ
る。
〔発明の構成〕
本発明は硬化性樹脂、硬化剤、無機充填剤及び可撓性
付与剤としてシーラス社のグラニュロメーター型粒度分
布測定機による測定で平均粒径が30μm以下で、かつ硬
化性樹脂又は硬化剤、もしくは硬化性樹脂の硬化剤の双
方に反応性もしくは親和性を有する官能基を有する球状
のシリコーンゴムを必須成分とする電気・電子部品封止
用樹脂組成物に関するものであり、更にはオルソクレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック
樹脂、シリカ微粉末及びエポキシ樹脂又はフェノールノ
ボラック樹脂、あるいはこれらの樹脂両方に反応性もし
くは親和性を有する球状の平均粒径が15μm以下のシリ
コーンゴムからなる電気・電子部品封止用樹脂組成物に
関するものである。本発明に用いられる硬化性樹脂は、
一般に電気・電子部品封止用樹脂として用いられるもの
であれば特に制限されるものではない。例えばエポキシ
樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル
樹脂等が用いられる。
これらの硬化性樹脂のうちでは、コスト、作業性、信
頼性の点でバランスのとれたエポキシ樹脂、なかでもオ
ルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂等の1分子中
に3官能以上のエポキシ基を有する多官能エポキシ樹脂
が好ましく、これらの樹脂を2種以上混合して用いても
さしつかえがない。多官能エポキシ樹脂が好ましい理由
は架橋密度が高くでき、耐熱性耐湿性に優れたものを得
ることができるからである。
本発明に用いられる硬化剤としては、前記加熱硬化用
樹脂に用いられる一般的硬化剤例えば無水フタル酸、無
水ヘキサヒドロフタル酸、無水トリメリット酸、無水ピ
ロメリット酸、無水ベンゾフェノンテトラカルボン酸等
の酸無水物や芳香族アミン類やフェノールノボラック樹
脂、クレゾールノボラック樹脂、各種変性フェノールノ
ボラック樹脂等のノボラック樹脂があり、特に限定され
るものではなく、2種以上併用しても良いが、前記オル
ソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂の硬化剤として
はノボラック型樹脂、中でもフェノールノボラック樹脂
がコスト作業性信頼性等の点で好ましい。
又、エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂の配合
比はエポキシ当量1に対しフェノールノボラック樹脂の
水酸基当量が0.5〜1.2当量が好ましくこの範囲外では硬
化性に不良を来たす。本発明に用いられる無機充填剤は
シリカ粉末、アルミナ粉末、水酸化アルミナ粉末、炭酸
カルシウム粉末、ガラス繊維等一般に用いられる充填剤
はすべて適用が可能であり、特に限定するものではな
く、2種以上併用して良いが、熱膨張率、純度、作業性
等の点から溶融シリカ粉末が好ましい。本発明に用いら
れる可撓性付与剤は、シーラス社のグラニュロメーター
715型粒度分布測定機での測定で平均粒径が30μm以下
であることが必要で、更に好ましくは15μm以下の球状
のシリコーンゴムである。
平均粒径が30μm以下であれば樹脂組成物中に点在す
ることになり、熱ストレスを受けた際の応力吸収効果が
局部的になり、クラック防止への寄与が不充分となる。
更に液状として用いる場合には薄膜塗装する際に、粗
大粒子は異物となり、又成形材料として用いる場合には
金型の狭い間隙への充填不良の原因となる。
シリコーンゴムの形状は球状であることが必要である
が、真球である必要はなく、アスペクト比(長径/短
径)が1.5以下であれば良い。
アスペクト比が1.5を越えると流動性が悪くなり成形
性が劣る。単にシリコーンゴムを粉砕して得られるもの
は角が立った形状であり、これ等に比べて球状のシリコ
ーンゴムは樹脂組成物に添加した際の流動性の低下が少
なく、多量の添加が可能となる。
又シリコーンゴムは、硬化性樹脂又は硬化剤、もしく
は硬化性樹脂と硬化剤の両方に反応性、もしくは親和性
を有する官能基を有するものである。これ等の官能基と
しては、例えば (1) ビニル基 CH2=CH− (2) γ(メタクリロキシプロピル)基 (3) β(3,4エポキシシクロヘキシル)エチル基 (4) γ−グリシドキシプロピル基 (5) N−β(アミノエチル)γアミノプロピル基 H2NC2H4NHC3H6− (6) γアミノプロピル基 C2NC3H6− (7) Nフェニル−γ−アミノプロピル基 C6H5NHC3H6− (8) γメルカプトプロピル基 HSC3H6− (9) γクロロプロピル基 ClC3H6− (10) フェニルエチル基 C6H5C2H4− (11) ヒドロキシフェニルエチル基 HOC6H4C2H4− がある。
これら、官能基を導入する理由は、硬化性樹脂あるい
は硬化剤とシリコーンゴム表面とを反応させ、強固な結
合することにより、熱ストレスを受けた際のシリコーン
ゴムと樹脂層との剥離を防止できるため、封止樹脂とし
ての強度向上をはかることになり、その結果クラックの
発生を防止できる。これら官能基は特に限定されるもの
でなく、2種以上組合せて導入しても良い。
硬化性樹脂としてクレゾールノボラックエポキシ樹
脂、硬化剤としてフェノールノボラックを用いた系では
官能基としてβ(3,4エポキシシクロヘキシル)エチル
基、γ−グリシドキシプロピル基、フェニルエチル基等
が好ましい。球状シリコーンゴムは、ジメチルシロキサ
ンポリマーと架橋剤及び触媒等の原料により乳化重合す
ることにより得られる。感応基はジメチルシロキサンの
側鎖に導入するかあるいは官能基付与剤を添加し付与す
るか又は乳化重合したシリコーンゴムの表面と官能基付
与剤で処理するといった方法で導入する。
シリコーンゴムの添加量としては特に限定するもので
はないが、低応力、低弾性効果をはかるには0.5重量%
以上添加することが望ましい。0.5重量%以下では低応
力、低弾性効果は殆んどない。
又シリコーンゴムの添加量の増加にともない熱膨張率
が大きくなることから15重量%以下が好ましい。
更にこれ等以外の成分として硬化促進剤、顔料、難燃
剤、離型剤、カップリング剤等を適宜添加して樹脂組成
物とする。
又必要に応じて可撓性添加剤としてシリコーンオイル
やブタジエンゴム等を併用したり、シリコーン変成樹脂
やシリコーン変性硬化剤を併用することも差しつかえな
い。
〔発明の効果〕
本発明によれば、従来得られなかった耐熱性、成形性
を何ら劣化させることなく、熱ストレスを受けた場合の
耐クラック性及び耐湿性に優れた特長を持つ電気・電子
部品用低応力樹脂組成物を得ることができる。本発明を
用いた封止樹脂を電気・電子部品に適用すれば、部品と
しての信頼性が向上する為その工業的価値は絶大であ
る。
更に本発明の組成物は液状系、粉体系等についてもそ
の効果がみられ、各種の分野に広く適用できる組成物で
ある。
〔実施例〕
(実施例1) オルソクレゾールノボラックエポキシ樹脂 (エポキシ当量200) 100重量部 フェノールノボラック樹脂 50重量部 2メチルイミダゾール 1重量部 三酸化アンチモン粉末 18重量部 カルナバワックス 2重量部 カーボンブラック 2重量部 溶融シリカ粉末 406重量部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン3重量部 シリコーンゴム(平均粒径8μm、 官能基γ−グリシドプロピル基) 18重量部 をリボンブレンダーにて常温で混合し、70〜100℃で2
軸ロールにより混練し、冷却後粉砕して成形材料とし
た。
評価結果を第1表に示す。
(実施例2,3、比較例1〜4) 第1表に示すシリコーンゴムを用いて実施例1の配合
で成形材料を得た。評価結果を第1表に示す。
※1 成形性バリレベル 16pin DIPを成形した時のリードピン上のバリ発生程
度で判定タイパー部までの距離の1/4以下の時○、1/4〜
1/2の時△、1/2〜3/4の時×、4/4以上(タイパーを超え
た)×× ※2 耐湿性: アルミ模擬素子(TEG)を封止した16p DIPを135℃、1
00%の条件で1000hr保管してアルミ腐蝕による不良数/
総数で判定 n=50 ※3 半田後耐湿性: TEGを封止した16p SOPを85℃85%RH48Hrの条件で吸湿
させ260℃100%の半田浴に10秒浸漬後125℃100%300hr
放置しアルミ腐蝕による不良数/総数で判定 n=50 ※4 半田後クラック: 6×6mmTEGを封止した52p FPを85℃85%RH48Hrの条件
で吸湿させ、260℃の半田浴に10秒浸漬した時に発生す
るクラック不良数/総数で判定 n=50 ※5 TCT: 4×8mmTEGを封止した16p DIPに−65℃(30分)150
℃(30分)の熱衝撃を1000サイクル与えた時に発生する
クラック不良数/総数で判定 n=50

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】硬化性樹脂、硬化剤、無機充填剤及び平均
    粒径が30μm以下であり、かつ樹脂又は硬化剤、もしく
    は樹脂と硬化剤の双方に反応性もしくは親和性を有する
    官能基を持つ球状のシリコーンゴムからなる可撓付与剤
    を必須成分とすることを特徴とする電気・電子部品封止
    用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】樹脂がオルソクレゾールノボラック型エポ
    キシ樹脂、硬化剤がフェノールノボラック樹脂、無機充
    填剤がシリカ微粒子であり可撓性付与剤が平均粒径が15
    μm以下であり、かつ請求項1記載のシリコーンゴムで
    ある電気・電子部品封止用樹脂組成物。
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