JP3120429B2 - ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物 - Google Patents

ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は電子
部品のリード金属や素子との密着性やハンダ非付着性に
優れているために各種の電子部品の封止又は被覆に用い
ることができる。得られる電子部品は高められた信頼性
を有する。
(従来の技術および発明が解決しようとする課題) ポリアリーレンスルフィド樹脂は、耐熱性、耐薬品
性、電気的性質、難燃性等に優れた性能を有し、かつ低
い溶融粘度としてもこれらの性能の低下が小さいため
に、近年エポキシ樹脂に代る電子部品封止材料として注
目されている。しかしながら、ポリアリーレンスルフィ
ドはエポキシ樹脂の如く適当な官能基を有しないために
電子部品に用いられているリード金属あるいは素子との
密着性が劣ると云う欠点を有し、ポリアリーレンスルフ
ィドで封止あるいは被覆された電子部品の信頼性が低下
するのが現状であった。
更にポリアリーレンスルフィドで封止あるいは被覆さ
れた電子部品はハンダ付け時、ハンダがリード金属だけ
でなく、ポリアリーレンスルフィド部分にも付着しやす
い点も問題であった。
先に、本発明者らはポリアリーレンスルフィドに低融
点の共重合ポリアミドを添加すると金属や素子との密着
性が大巾に改善されることを見出した(特開昭63−1894
58号)が、該組成物は熱安定性が十分でなくポリアリー
レンスルフィドの射出成形温度に制限があることが分か
った。他方、該共重合ポリアミドの代りにナイロン6や
ナイロン12を用いた場合熱安定性が改善される利点はあ
るが、前記公開特許公報中の比較例に開示したようにリ
ードフレームとの密着性が十分でなかった。
なお、前記した先行技術文献以前にもかなり高い溶融
粘度のポリアリーレンスルフィドにナイロン12を添加
し、耐衝撃性を改善した例が見られる(特開昭53−6925
5号)が、本発明の如き低い溶融粘度のポリアリーレン
スルフィドを用いた電子部品封止又は被覆用組成物にお
けるナイロン12の粒子径と金属との密着性、ハンダ付着
性との関係は明らかでなかった。
(課題を解決するための手段) 本発明者らは、上記事情に鑑み鋭意検討したところ、
ナイロン11及び(又は)ナイロン12を含むポリアリーレ
ンスルフィド組成物において該ナイロンを平均粒子径1.
0μ以下に分散させることにより、優れた金属や素子と
の密着性およびハンダ非付着性、が得られることを見出
して、本発明に至ったものである。
即ち、本発明は、 (1) 平均粒子径が1.0μ以下のナイロン11および
(又は)ナイロン12を含んでなることを特徴とするポリ
アリーレンスルフィド樹脂組成物、 (2) ポリアリーレンスルフィドが1000g/10分以上の
メルトフローレートを有することを特徴とする請求項第
1項記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物、 (3) 電子部品封止又は被覆用である請求項第1項及
び第2項記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物、 (4) 請求項第3項記載の樹脂組成物で封止又は被覆
された電子部品、に関する。
本発明のポリアリーレンスルフィドはスルフィド結合
及び芳香族環を含む重合体であって、その製造方法は例
えば特公昭45−3368号公報の如く1個以上の核置換ハロ
ゲンを有する芳香族化合物又はチオフェンをアルカリ金
属モノスルフィドと共に極性溶媒中で高温下、反応して
得ることができる。好ましいポリアリーレンスルフィド
の例は繰り返し単位 を有するポリフェニレンスルフィドである。
該ポリアリーレンスルフィドは電子部品の封止あるい
は被覆の目的に応じて任意の溶融時の流れ性をもつこと
ができ、通常ASTM法D−1238−74(315.5℃、5kg荷重)
で測定したメルトフローレートで500〜30,000g/10分の
範囲であり、より好ましくは1,000〜30,000g/10分であ
る。
該メルトフローレートが低い場合は、電子部品の素子
やリードに対しストレスを与えるので好ましくない。こ
れらのメルトフローレートを有するポリアリーレンスル
フィドは実質的には架橋がなされていない線状タイプの
ものが主として用いられる。
又、該ポリアリーレンスルフィドは本発明の目的を損
わぬ範囲でメタ結合 エーテル結合 スルホン結合 ビフェニル結合、 カルボニル結合 置換フェニルスルフィド結合 (ここでRはアルキル基、ニトロ基、フェニル基、カル
ボン酸基、カルボン酸の金属塩基、アルコキシ基、アミ
ノ基を示す。)、3官能結合基 その他の結合基(例えば を含むことができる。
本発明で用いるナイロン11およびナイロン12は一般式 においてn=11および12に相当するポリアミドである。
該ナイロンは、本発明の目的を損わぬ範囲において、他
のナイロン(6,66,69,610,9,13)との共重合物およびN
−アルコキシメチル変性物が含まれる。該ナイロンはポ
リアリーレンスルフィド100重量部に対して0.1〜30重量
部の範囲であり、更に0.2〜20重量部がより好ましい。
添加量が多いとポリアリーレンスルフィド本来の性質が
失われるので好ましくない。
本発明においては該ナイロンがポリアリーレンスルフ
ィド中に平均粒子径1.0μ以下で分散していることが必
要であり、該粒子径とすることにより電子部品の金属や
素子との密着性、ハンダ付着性が改良される。とくに好
ましい平均粒子径は0.9μ以下である。該ナイロンの粒
子径を所定範囲にするためには、使用するナイロンをペ
レット状でなく微粉末としてポリアリーレンスルフィド
と混練する方法が好ましい。ポリアリーレンスルフィド
およびナイロンの溶融粘度を適切に組み合わせることも
よく、該ポリアリーレンスルフィドの溶融粘度が低い場
合は該ナイロンの溶融粘度も下げることが好ましい。溶
融粘度の高いナイロンではポリアリーレンスルフィドに
対する分散性が悪くなり混練装置及び混練条件に制限を
生じることが多い。
混練装置は1軸あるいは多軸押出機やロールなどの公
知の各種装置が用いられるが、ナイロンの平均粒子径を
所定範囲とするためには混練度を高めるとよい。混練条
件は260〜400℃の範囲で行うことができるが、ポリアリ
ーレンスルフィドおよびナイロンの溶融粘度、特性、物
理的形状あるいは混練装置の種類によって適切に決定す
る。
また、該ナイロンのポリアリーレンスルフィドへの分
散を更に良好とするために、エポキシ基を有する化合物
あるいは重合体などの相溶化剤を添加することが可能で
ある。
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物は無機ある
いは有機の充填材を含むことが、電子部品に対するスト
レスおよび信頼性の向上の点で好ましく、該充填材の具
体例としては、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、ア
スベスト、炭化ケイ素、窒化ケイ素、セラミック繊維、
ZrO2繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、石コウ繊維、有
機繊維(たとえばアラミド繊維)などの公知繊維状充填
材や炭化ケイ素、チタン酸カリウム、ウィスカー、テト
ラポット状酸化亜鉛ウィスカー、および硫酸バリウム、
硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、カオリン、クレ
ー、バイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、ゼ
オライト、マイカ、雲母、ネフェリンシナイト、タル
ク、アタルパルジャイト、ウォラストナイト、PMF、硅
酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ド
ロマイト、酸化アンチモン、酸化亜鉛、酸化鉛、酸化チ
タン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、アルミ
ナ、酸化鉄、二硫化モリブデン、石コウ、ガラスビー
ズ、ガラスバルーン、ガラスパウダー、ガラスフレー
ク、シリカパウダー、シリカビーズなどの公知の無機充
填材を使用することができる。
これらの充填材は1種又は2種以上の組み合わせでポ
リアリーレンスルフィド組成物に対して10〜80重量%の
範囲で配合される。
本発明では組成物の耐湿性と電子部品の信頼性を高め
るために充填材に対し0.01〜20重量%の有機シランの添
加が好ましく、充填材に予め処理するか混練時に同時に
添加するあるいは両者の併用等の方法がとれる。該有機
シランは一般にシランカップリング材と称されるもので
あり、 (nは2又は3)で示される化合物又はその重縮合物で
ある。ここでQはビニル基、アクリレート基、アミノ
基、ハロゲン基、エポキシ基、メルカプト基などの官能
基を有するあるいは有さない炭素類であり、Rは低級ア
ルキル基、Xはクロル基、アルコキシ基を示す。具体的
には、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メ
トキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、
ビニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘ
キシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピ
ルメチルジエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)
−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N
−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロ
ロプロピルトリメトキシシラン、n−C10H21(OC
H3、CF3(CF27CH2CH2Sl(OCH3、N−シクロ
ヘキシル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N
−β−(N−ビニルベンジルアミノ)エチル−γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピル
トリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチル
ジイソプロペノキシシランなどが挙げられるがこれらに
限定されるものではない。
本発明のポリアリーレンスルフィド組成物には酸化防
止剤、熱安定剤、腐食防止剤、滑剤、着色剤を添加する
ことができ、かつ本発明の目的を損わぬ限り他の熱可塑
性あるいは熱硬化性樹脂を加えることができる。特に用
途に応じて有用な樹脂としてエポキシ樹脂、フェノキシ
樹脂、エポキシ、カルボキシル基、アミノ基などで変性
されたシリコーン重合体(例えばシリコーンオイル)、
エポキシ基あるいは酸基又はその誘導基で変性されたオ
レフィンおよび又はビニル芳香族化合物重合体及びこれ
らの共重合体(例えば、酸又はエポキシ変性ポリプロピ
レン、酸又はエポキシ変性ポリエチレン、酸又はエポキ
シ変性ポリエチレン・プロピレン、酸又はエポキシ変性
ポリメチルペンテン、スチレンマレイン酸共重合体、酸
又はエポキシ変性水添スチレンブタジエンゴム、酸又は
エポキシ変性ポリイソプレンゴム、酸又はエポキシ変性
ポリイソブチレンゴムなど)などの例を挙げることがで
きるが、必らずしもこれらに限定されるわけでない。
ポリアリーレンスルフィド100重量部に対して例えば
0.1〜200重量部の添加が可能である。
本発明で封止又は被覆されうる電子部品の具体例はI
C、ハイブリッドIC、トランジスター、ダイオード、ト
リオード、コンデンサー、レジスター、抵抗ネットワー
ク、サイリスター、チップインダクター、コイル、トラ
ンス、モーター、バリスター、トランスデューサー、水
晶振動子、ヒューズ、整流器、LCフィルター、コネクタ
ー、電源、スイッチ、リレー、センサー、ホール素子、
サージアブソーバー、アレスター、ピングリッドアレ
ー、フォトカプラー、およびこれらの複合部品が挙げら
れる。
本発明組成物は320℃、剪断速度10-3sec-1の条件下で
溶融粘度は5000ポイズ以下好ましくは3000ポイズ以下で
あり、上記の電子部品に対してストレスを与えず、封止
あるいは被覆することができる。該封止又は被覆は射出
成形機あるいはトランスファー成形機などを用いて260
〜400℃で行うことが可能である。
(発明の効果) 本発明の組成物で封止又は被覆された電子部品は信頼
性が高められるため、従来用いられてきたエポキシ樹脂
に代りうることができる。本発明では熱可塑性樹脂組成
物であるためにエポキシ樹脂が熱硬化性樹脂であること
による成形サイクルが長い、バリを生じる、ポストキュ
アーが必要などの不利を解消する。
(実施例) 本発明を例により更に説明する。
実施例1〜2、比較例1 ASTM法D−1238−74(315.5℃、5kg荷重)で測定され
たメルトフローレートが25000g/10分のパウダー状ポリ
フェニレンスルフィド100重量部、表1に示す各種のナ
イロン11又は12 10重量部、溶融シリカ180重量部を均
一に混合後、65mm1軸フルフライト型スクリュー押出機
(L/D=30、CR=4)にて樹脂温度320℃で溶融混練し
た。得られたペレットを1オンス射出成形機を用いて成
形温度300℃及び保圧60kg/cm2でICリードフレーム(銀
メッキ42 Alloy製)を射出成形し、赤インキテスト法
(注1)による金属との密着試験を行った。
(注1)赤インクテスト法 リードを有する16pin ICリードフレームの封止成形物
を100℃で24時間赤インク中で煮沸し、リードの樹脂封
止部分への赤インク侵入割合(%)で評価。
一方、同一成形条件で12.7×50×3mmの大きさのテス
トピースを作製し、該ピースの片面を240℃のハンダ浴
に10秒間静置したのち、とりあげ、ハンダ付着量(注
2)を測定した。
実施例3 メルトフローレート2000g/10分のパウダー状ポリフェ
ニレンスルフィド62重量部、ナイロン12ペレット(分子
量24000、宇部興産株式会社製3024U)8重量部、ガラス
繊維(直径6μ、平均長さ150μ)20重量部、ガラスフ
レーク(平均直径15μ、アスペクト比約5)10重量部、
γ−アミノトリメトキシシラン2重量部を均一に混合
し、65mm1軸ダルメージ型スクリュー押出機(L/D=45、
CR=4.5)で320℃で溶融混練しペレット化したのち、該
ペレットを1オンス射出成形機を用いて成形温度300
℃、保圧70kg/cm2で、8pin抵抗ネットワークを封止成形
した。該封止物中のナイロン12の平均粒子径は0.7μで
あった。該電子部品を121℃、2気圧下の加圧水蒸気中
においた場合、不良率は100時間後0/50であった。
比較例2 実施例4で溶融混練条件を4mm押出機ダルメージタイ
プ(L/D=25、CR=3)で290℃とする以外比較例2と同
様の実験を行った。封止成形物中のナイロン12の平均粒
子径は1.5μであり、電子部品の不良率は21/50であっ
た。
比較例3 比較例2において、使用するポリアリーレンスルフィ
ドをメルトフローレート50g/10分(架橋タイプ、フィリ
ップス社製ライトンPPS、P−4粉末)とする以外比較
例2と同様の実験を行った。しかし抵抗ネットワークの
封止を行うためには保圧を500kg/cm2とする必要があ
り、そのため該素子が動き、正常なものがえられなかっ
た。なお、該成形品中のナイロン12粒子径は1.4μであ
った。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 81/00 - 81/02 C08L 77/00 - 77/02 H01C 1/02 H01L 23/29

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均粒子径が1.0μ以下のナイロン11およ
    び(又は)ナイロン12を含んでなることを特徴とするポ
    リアリーレンスルフィド樹脂組成物。
  2. 【請求項2】ポリアリーレンスルフィドが1000g/10分以
    上のメルトフローレートを有することを特徴とする請求
    項第1項記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成物。
  3. 【請求項3】電子部品封止又は被覆用である請求項第1
    項及び第2項記載のポリアリーレンスルフィド樹脂組成
    物。
  4. 【請求項4】請求項第3項記載の樹脂組成物で封止又は
    被覆された電子部品。
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