JP2845702B2 - エポキシ樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子部品の封止や構造
材などに適したエポキシ樹脂組成物およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】コンデンサー、トランス、トランジスタ
ー、IC、LSI等の電子部品の封止用や建材や土木材
等の各種構造材などにエポキシ樹脂組成物が広く用いら
れている。この理由は電気特性、耐熱性、機械特性、及
び接着性などが優れているためである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような優れた特性
のためエポキシ樹脂は大量に消費されているが、これに
伴い電子部品の封止工程で発生するカル部やランナー部
などの成形残りや、各種の成形された製品などのエポキ
シ樹脂硬化体の廃棄物は膨大な量に昇っている。エポキ
シ樹脂は熱硬化性樹脂なので、これらの成形工程で加熱
され硬化したものは再溶融できず、そのため熱可塑性樹
脂のようにはリサイクルされずに、ほとんどが廃棄場に
埋め立て処分されており、資源の有効利用や環境保全の
点から大きな問題となっている。
【0004】そこでこのような成形残りや製品の廃棄物
などのエポキシ樹脂硬化体を有効に再利用する方法を開
発して、廃棄物の量を低減化し、さらに貴重な資源とし
て活用することが望まれている。これに対してこのよう
な硬化体廃棄物を粉砕してエポキシ樹脂組成物の充填材
として添加して利用しようとすることが検討されてい
る。
【0005】充填材として用いる場合、この硬化体粉砕
物の添加量をなるべく多くすることが、リサイクル率を
上げ、コストを下げるために重要である。しかし、これ
まではこの添加量を多くするほどこれを添加したエポキ
シ樹脂組成物の粘度が上がってしまい、成形時の流動性
が低下して成形体の充填性が不十分となり、その結果、
諸物性、特に機械強度や耐熱衝撃性などが低下するとい
う問題点がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】第1の発明のエポキシ樹
脂組成物は、エポキシ樹脂と硬化剤とエポキシ樹脂硬化
体の粉砕物とを含有するエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂硬化体の粉砕物が70〜200℃で
熱処理されていることを特徴とする。
【0007】第2の発明のエポキシ樹脂組成物の製造方
法は、エポキシ樹脂と硬化剤とエポキシ樹脂硬化体の粉
砕物を混合または混練するエポキシ樹脂組成物の製造方
法において、前記エポキシ樹脂硬化体の粉砕物はエポキ
シ樹脂硬化体を70〜200℃で加熱後粉砕するかまた
は粉砕後70〜200℃で加熱したものであることを特
徴とする。
【0008】
【作用】本発明のエポキシ樹脂硬化体の粉砕物とは、エ
ポキシ樹脂と硬化剤からなる組成物を硬化反応で硬化さ
せたものの粉砕物である。例えば、エポキシ樹脂組成物
による電子部品の封止工程で副生するカル部やランナー
部などの成形残りや、成形した製品の硬化した樹脂部分
などを粉砕機で粉砕したものである。
【0009】これらの硬化体粉砕物の熱処理条件は70
℃から200℃が好ましい。70℃以下だと加熱処理が
不十分で成形時の流動性改良の効果が少なく、また20
0℃を超えると樹脂の劣化がひどくなり、諸物性に悪影
響を及ぼす。加熱処理時間については長いほど流動性向
上に有効であるが、処理温度が高温の場合、長時間加熱
処理すると樹脂が劣化して、諸物性に悪影響を及ぼす場
合がある。そこで120℃以上の場合24時間以内が好
ましい。
【0010】これらの硬化体粉砕物の平均粒径は5μm
から100μmが好ましい。5μm以下だとエポキシ樹
脂組成物に充填した時に粘度が上がり成形性に支障をき
たし、100μmを超えるとこの硬化体粉砕物によって
電子部品などを封止する場合に、電子部品にダメージを
与える可能性が高くなる。
【0011】この硬化体粉砕物に使用されるエポキシ樹
脂、硬化剤は、電子部品の封止材や構造材などに一般的
に使用されているものを指す。具体的には、まずエポキ
シ樹脂とは1分子中に2個以上のエポキシ基を有する化
合物であり、例えばビスフェノールA、ビスフェノール
Fなどのジグリシジルエーテル、フェノールノボラック
樹脂やクレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエー
テル、オレフィン結合のエポキシ化によって製造される
脂環型エポキシ樹脂などまたはこれらの混合物が挙げら
れる。硬化剤とはエポキシ樹脂と反応し、硬化反応を起
こさせる化合物で、例えばフェノールノボラックやクレ
ゾールノボラックなどのフェノール樹脂、無水フタル
酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック
酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物、ジエチレント
リアミンやN−アミノエチルピペラジンなどのアミン
類、ポリアミド樹脂などが挙げられる。また必要に応じ
て無機充填材や他の添加剤も加えられる。
【0012】無機充填剤とは無機物の粉体や繊維状のも
のを指し、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、窒化珪
素、炭酸カルシウムなどの粉体やガラス繊維を切断した
もの、およびこれら2種以上の混合物が挙げられる。
【0013】硬化反応を促進するために硬化促進剤が加
えられ、特にフェノール樹脂や酸無水物を硬化剤とした
時に使用される。例えば1,2−ジメチルイミダゾー
ル、2−フェニルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミ
ダゾールなどのイミダゾール類、トリエタノールアミ
ン、ベンジルジメチルアミン、トリエチレンジアミン、
1,8−ジアザビシクロー(5,4,0)−7−ウンデ
セン(以下DBUと略す)などの3級アミン類、トリフ
ェニルフォスフィン、メチルジフェニルフォスフィンな
どの有機リン化合物、トリフェニルフォスフィン・テト
ラフェニルボレート、2−エチル−4メチルイミダゾー
ル・テトラフェニルボレート、テトラフェニルフォスフ
ォニウム・テトラフェニルボレートなどの有機ホウ素化
合物等及びこれらの混合物が挙げられる。
【0014】成形した際の離型性を良くするためには内
部離型剤が加えられ、例えばモンタン酸、ステアリン酸
あるいはこれらの金属塩やエステル、カルナバワックス
などがある。充填剤と樹脂の密着性や相溶性の向上のた
めにはカップリング剤が加えられ、例えばグリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリエト
キシシランなどのシランカップリング剤やチタネートカ
ップリング剤が挙げられる。難燃性の強化のためには難
燃剤が加えられ、例えば臭素化エポキシ樹脂と三酸化ア
ンチモンの組み合わせがある。組成物を所定の色に着色
するためには着色剤が加えられ、カーボンブラックなど
が挙げられる。組成物の低応力化のためには低応力化剤
が加えられ、例えば変性シリコーン化合物、シリコーン
系ゴム、ブタジエン系ゴムなどがある。
【0015】以上の様な各成分は通常、ミキサーなどで
混合した後、必要に応じて加熱したロールやニーダーで
混練して組成物とされる。そして、トランスファー成形
法や注型法などで成形した際に加工反応により硬化す
る。この時必要に応じて加熱され硬化速度が調節され
る。
【0016】次に本発明のエポキシ樹脂組成物の他の
分について説明する。他の成分としては、エポキシ樹脂
と硬化剤がある。これに硬化促進剤、内部離型剤、カッ
プリング剤、難燃剤、着色剤、低応力化剤などの変化剤
が必要に応じて加えられる。これらは一般的に電子部品
の封止材用や構造材に使用されているものを指し、例え
ば、上記エポキシ樹脂硬化体の粉砕物で例として挙げた
ものなどである。
【0017】また、この他にエポキシ樹脂硬化体の粉砕
物といっしょに通常の無機充填材を加えることもでき
る。その際全体の組成物に対する硬化体の粉砕物又は硬
化対の粉砕物と無機充填材の合計の割合は50〜90重
量%が好ましく、さらに好ましくは60〜85重量%で
ある。50重量%以下だと、封止品の強度や熱衝撃性が
不足し、90重量%を超えると成形性に支障をきたし、
その結果諸物性が低下する。
【0018】次に本発明の電子部品封止用のエポキシ樹
脂組成物の製造方法について述べる。
【0019】エポキシ樹脂硬化体の粉砕物の熱処理は、
硬化体を粉砕する前または粉砕した後に加熱装置によっ
て行う。硬化体の粉砕は粉砕機で行う。その際、ロール
ミル、ロータリーカッターミル、ジョークラッシャー
どの粗粉砕機で粉砕した後、振動ミルやボールミルなど
で微粉砕すると効率良く所定の粒度まで粉砕できる。ま
た振動篩などの分級機で粒度を調整することもできる。
この粉砕物とエポキシ樹脂と硬化剤を混合機で混合およ
び/または混練して組成物を製造する。添加剤は必要に
応じてこれらといっしょに混合機に加えられる。例えば
軟化点が室温以上のエポキシ樹脂や硬化剤を使用する場
合は、ミキサーで各成分を混合し、そして樹脂の軟化点
以上に加熱したロールやニーダーで混練して組成物を製
造する。そしてプレスやロールなどで冷却した後、必要
に応じて粉砕しタブレット化する。また軟化点が室温以
下の樹脂の場合は、各成分をミキサーで混合して組成物
を製造するが、この際必要に応じてミキサーを加熱し、
また組成物を真空脱泡する。
【0020】このようにして製造された組成物は均一に
各成分が混合しており、トランスファー成形法や注型法
などによって電子部品を封止した際や構造材に使用した
際に優れた成形性や諸特性を示す。
【0021】
【実施例】以下実施例により説明する。尚、本発明の範
囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0022】まず実施例1として、シリカA((株)龍
森製、クリスタライトAA)を400部(以下全て重
量)、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(住友化学
(株)製、ESCN195XL)を80部、臭素化エポ
キシ樹脂A(住友化学(株)製、ESB−340)を2
0部、フェノールノボラック樹脂(昭和高分子(株)
製、BRG556)を45部、2−ヘプタデシルイミダ
ゾールを2部、三酸化アンチモンを8部、カーボンブラ
ックを2部、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシ
ランを3部、カルナバワックスを2部配合のものをミキ
サーで混合し、100℃の加熱ロールで5分間混練した
後直ちにプレスで冷却しシート状の未硬化の組成物を得
た。これを粉砕した後タブレット化し、予備加熱して、
42アロイ製のリードフレームを搭載した54ピンのフ
ラットパッケージ用の金型中にトランスファー成形機を
用いて180℃3分間の条件で成形した。そしてカル部
とランナー部の成形残りを取り出し、これをロールミル
と振動ミルを用いて平均粒径15μmまで粉砕した。そ
してこれを乾燥機で180℃で10時間加熱した。以後
これを粉砕物Aとする。
【0023】この粉砕物Aと他の配合物を表1に示す割
合でミキサーで混合し、100℃の加熱ロールで5分間
混練した後、プレスで冷却し、電子部品封止用のエポキ
シ樹脂組成物を得た。この組成物を用いて表2の測定項
目の試験を行なった。得られた結果を表3に示す。
【0024】実施例2として粉砕物Aと他の配合物を表
1に示す割合で実施例1と同様な方法で混合・混練して
電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。これを用
いて表2の評価項目の試験を行い、その結果を表3に示
す。
【0025】実施例3としてシリカB(電気化学(株)
製、FS90)を420部、クレゾールノボラック型エ
ポキシ樹脂(住友化学(株)製、ESCN220F)を
80部、臭素化エポキシ樹脂A(住友化学(株)製、E
SB−340)を20部、フェノールノボラック樹脂
(昭和高分子(株)、BRG557)を45部、DBU
を2部、三酸化アンチモンを8部、γ−グリシドシキプ
ロピルトリメトキシシランを3部、カーボンブラックを
2部、カルナバワックスを2部、変性シリコーンA(信
越化学(株)製、X−22−161C)を20部配合の
ものを実施例1と同様な方法で、混合、混練した後、成
形し、できたカル部とランナー部の残りを乾燥機で15
0℃で8時間加熱処理した後、ロータリーカッターミル
と振動ミルを用いて平均粒径23μmまで粉砕した。以
後これを粉砕物Bとする。これを表1に示す割合で他の
配合物と、実施例1と同様な方法で混合・混練して電子
部品封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。これを用いて
表2の評価項目の試験を行ない、その結果を表3に示
す。
【0026】実施例4として、住友ベークライト(株)
製の電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物EME600
0を実施例1と同様な方法で成形し、成形残りを平均粒
径10μmまで粉砕した。これを120℃で23時間加
熱処理し、以後これを粉砕物Cとする。これを表1に示
す割合で他の配合物と、実施例1と同様な方法で混合・
混練して電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。
これを用いて表2の評価項目の試験を行い、その結果を
表3に示す。
【0027】実施例5として粉砕物Aと臭素化エポキシ
樹脂B(住友化学(株)製、ELB240)と他の配合
物を表1に示す割合で、ミキサーで混合し、さらに脱泡
して室温で液状の電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物
を得た。これを用いて表2の評価項目の試験を行い、そ
の結果を表4に示す。
【0028】実施例6として住友ベークライト(株)製
の電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物EME5000
を実施例1と同様な方法で、成形し、これを190℃で
3時間加熱処理した後、平均粒径35μmまで粉砕し
た。以後これを粉砕物Dとする。これと他の配合物を表
1に示す割合で、ミキサーで混合し、脱泡して、室温で
液状の電子部品封止用のエポキシ樹脂組成物を得た。こ
れを用いて表2の評価項目の試験を行い、その結果を表
4に示す。
【0029】比較のため、実施例1〜6のエポキシ樹脂
組成物で、これらに添加した硬化体粉砕物を加熱処理を
しない場合をそれぞれ比較例1〜6として、これらにつ
いて、表2の評価項目の試験を行った。この結果を表3
および表4に示す。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】表3及び表4から明かなとおり、エポキシ
樹脂硬化体の粉砕物を加熱処理すると、これを充填材と
して添加したエポキシ樹脂組成物の粘度や成形時の流動
性を大幅に改良でき、しかも、機械強度、熱衝撃性、及
び耐湿性等の諸物性を良好に保持することができること
がわかった。
【0034】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、これまで
廃棄されていたエポキシ樹脂硬化体をエポキシ樹脂組成
物の充填材として再利用することができ、その結果、こ
の廃棄物量の大幅な低減化とエポキシ樹脂組成物のコス
トダウンが図れる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−239518(JP,A) 特開 平4−296364(JP,A) 特開 平6−239975(JP,A) 特開 平4−8510(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08L 63/00 - 63/10 C08J 3/12 C08J 11/04 - 11/28 H01L 23/29

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エポキシ樹脂と硬化剤とエポキシ樹脂硬
    化体の粉砕物とを含有するエポキシ樹脂組成物であっ
    て、前記エポキシ樹脂硬化体の粉砕物が70〜200℃
    加熱処理されていることを特徴とするエポキシ樹脂組
    成物。
  2. 【請求項2】 エポキシ樹脂と硬化剤とエポキシ樹脂硬
    化体の粉砕物を混合または混練するエポキシ樹脂組成物
    の製造方法において、前記エポキシ樹脂硬化体の粉砕物
    はエポキシ樹脂硬化体を70〜200℃で加熱後粉砕す
    るかまたは粉砕後70〜200℃で加熱したものである
    ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製造方法。
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