JP3611383B2

JP3611383B2 - 電子部品封止用樹脂組成物

Info

Publication number: JP3611383B2
Application number: JP32607795A
Authority: JP
Inventors: 賢至鮫島
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 1995-12-14
Filing date: 1995-12-14
Publication date: 2005-01-19
Anticipated expiration: 2015-12-14
Also published as: JPH09165498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は寸法安定性に優れ外部からの水分の浸入が問題となる固体撮像素子等の窓付き電子部品の封止用樹脂組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トランジスター、ＩＣ、コンデンサー、ダイオード等の電子部品の封止方法としてエポキシ樹脂のトランスファー成形による方法が低コスト大量生産に適するため幅広く実用化され、従来金属やセラミックで封止されていたのが樹脂封止に置き変わってきている。最近マルチメディア化が進む中で映像や画像をパソコンに取り込んだり遠隔地へ瞬時に送信する必要がでてきており、小型軽量で低コストの固体撮像素子が必要となってきた。従来固体撮像素子はセラミックのケースに搭載しガラスの窓を接着したものだが高性能であるものの高価であった。そこで低コスト化のためにエポキシ樹脂でモールドしたケースに素子を搭載しガラスやアクリル樹脂の窓をつける方法が取られているが、セラミックに比べ寸法精度が悪かったり外部から浸入する水分がエポキシ樹脂内を浸透していき、やがてケース内で露結し特性劣化を引き起こしていた。
一般に水分浸入防止のためにはシリカ等の吸湿性の低い無機充填材を樹脂組成物中に高充填する手段が取られるが本用途には不十分で長期間の間に水分が樹脂内に拡散し、内部の素子に到達していた。そこで樹脂内の拡散を防ぐため水分を固定化すべく吸水性ポリマー等の吸湿剤が検討されているが、有機物の吸湿剤を用いると膨潤が発生し製品の寸法安定性や外観に問題がでていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、寸法安定性と外部から浸入する水分を遮断する能力とを飛躍的に高めた電子部品封止用樹脂組成物を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、ゼオライト、シリカゲルを必須成分とし、該ゼオライトの構造が式（１）で示されその最大粒径が２００μｍ以下であり、全組成物中のゼオライトの含有量が３〜３０重量％であり、該シリカゲルの最大粒径が２００μｍ以下であり、全組成物中のシリカゲルの含有量が３〜３０重量％であり、ゼオライトとシリカゲルとの併用比が０．５：１〜１：０．５であり、該無機充填材としてシリカを全組成物中に４０重量％以上含み、かつゼオライトとシリカゲルとシリカの合計量が全組成物中の７５〜９０重量％であり、更に樹脂組成物の成形収縮率が０．３％以下、熱膨張係数が１．５×１０ ^-5 １／℃以下、吸湿率が８５℃、相対湿度８５％、３３６時間処理後で０．４重量％以上であることを特徴とする窓付き電子部品封止用樹脂組成物である。
ｘＭ_2/nＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏ（１）
（ここで、ｘ＝０．１〜２．０、ｙ＝１．０〜２００、ｚ＝０〜１００、Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属で、ｎはその原子価である。）
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるエポキシ樹脂は、２個以上のエポキシ基を含むものならば特には限定しない。例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、三官能エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、臭素化エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でも混合して使用して良い。
フェノール樹脂硬化剤は、２個以上の水酸基を含むものならば特に限定しない。例えば、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、フェノールアラルキル型、ジシクロペンタジエン型トリフェニルメタン型及びこれらの変性樹脂が挙げられる。これらのフェノール樹脂硬化剤は、単独でも混合して用いて良い。又これらの硬化剤の配合量としてはエポキシ樹脂のエポキシ基数と硬化剤の水酸基数を合わせるように配合することが好ましい。
硬化促進剤としては、イミダゾール、有機ホスフィン、３級アミン、１，８−ジアザビシクロウンデセンが挙げられるが特に限定するものではない。これらは、単独でも混合して用いても良い。
【０００６】
本発明に用いる式（１）のゼオライトは、最大粒径が２００μｍ以下で、結晶構造を有し、その性質上結晶粒子内に直径３〜２０Åの空孔が無数にあり水分を吸着保持できる。シリカゲルも粒子内に直径５０〜３００Å程度の空孔が無数にあり水分を吸着保持できる。これら吸湿剤を用いエポキシ樹脂組成物中に配合し鋭意検討したところゼオライトとシリカゲルを併用することにより単独配合では達成できなかった長時間にわたる安定した水分吸着能を得られることが判った。ゼオライトは、最大粒径が２００μｍ以下であり、これ越えると充填性が劣る。平均粒径は、特に限定しないが５〜３０μｍの範囲が好ましい。全組成物中の含有量は３重量％未満では吸湿性能が低く３０重量％を越えると流動性が劣化し成形不良を引き起こす。ゼオライト粒子の形状は破砕状、球状、さいころ状等があるが、特に限定しない。シリカゲル粒子は最大粒径が２００μｍを超えると充填性が劣る。平均粒径は、特に限定しないが５〜３０μｍの範囲が好ましい。全組成物中の含有量は３重量％未満では吸湿性能が低く３０重量％を越えると流動性が劣化し成形不良を引き起こす。シリカゲル粒子の形状は破砕状、球状等があるが、特に限定しない。
ゼオライトとシリカゲルは併用することが必須でその併用比は特に限定しないが、長期間の水分遮断能力と成形時の流動性が良好なことから０．５：１〜１：０．５の範囲が好ましい。
【０００７】
無機充填材としては、シリカ、アルミナ、クレー、炭酸カルシウム、チッ化アルミ、チッ化珪素等があるが、これらの中ではシリカが好ましい。シリカとしては、溶融シリカが望ましく破砕または球状で平均粒径が１０〜３０μｍ最大粒径が１５０μｍであれば良いが、他の粒径のものでもかまわないし、これらを２種以上組み合わせても使用できる。
本発明に用いるシリカは、全組成物中に４０重量％以上含み、かつゼオライトとシリカゲルとシリカの合計量が７５〜９０重量％であることが必要である。シリカが４０重量％未満では信頼性、成形性、寸法安定性が劣る。ゼオライトとシリカゲルとシリカの合計量が７５〜９０重量％のときに寸法安定性と吸湿性が特に優れこの範囲外では成形性が劣る。
【０００８】
本発明の封止用樹脂組成物は、熱膨張係数が、１．５×１０^−５１／℃以下で成形収縮率が０．３％以下であることも必要でこの範囲内ならば優れた寸法安定性が得られる。さらに封止用樹脂組成物の吸湿率が、８５℃、相対湿度８５％、３３６時間吸湿処理後で０．４重量％以上である必要がある。０．４重量％未満だと水分吸着能力が不十分で、内部の素子への水分の浸入の防止にならない。尚、本発明での熱膨張係数及び吸湿率の測定方法については実施例の項で述べる。
【０００９】
本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、ゼオライト及びシリカゲルを必須成分とするがこれら以外に必要に応じてシランカップリング剤等の表面処理剤、三酸アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック、ベンガラ等の着色剤、天然ワックス、合成ワックス等の離型剤及びシリコーンオイル、ゴム等の低応力添加剤その他種々の添加剤を適宜配合しても差し支えない。又、本発明の電子部品封止用樹脂組成物を成形材料として製造するには、エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、ゼオライト及びシリカゲル、その他の添加剤をミキサー等によって充分に均一に混合した後、更に熱ロールまたはニーダー等で溶融混練し、冷却粉砕して封止材料とすることができる。
【００１０】
【実施例】
以下本発明を実施例で具体的に説明する。

を常温で充分に混合し次に８０〜１１０℃で２軸熱ロールを用いて混練し冷却後粉砕して電子部品封止用樹脂組成物を得た。
【００１１】
《実施例２、３》
表１に示した配合で実施例１と同様にして電子部品封止用樹脂組成物を得た。
《比較例１〜３》
表１に示した配合で実施例１と同様にして電子部品封止用樹脂組成物を得た。
実施例、比較例の樹脂組成物をトランスファー成形機を用いて温度１７５℃、注入圧１２０Ｋｇ／ｃｍ^２で成形した後、１７５℃、８時間のポストキュア処理を行いテストピースを得た。
【００１２】
《評価方法》
・スパイラルフロー：
ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じた金型を用い、１７５℃、注入圧７０Ｋｇ／ｃｍ^２で測定した。
・熱膨張係数：
１５×４×４ｍｍのテストピースを１７５℃、９０秒硬化で成形しポストキュア処理後、ＴＭＡ［セイコー電子工業（株）・製］を用いて、６０℃における値とした。昇温スピードは５℃／分、単位は、×１０^−５１／℃。
・成形収縮率：
ＪＩＳＫ−６９１１に準じ円盤のテストピースを１７５℃、９０秒硬化で成形し、ポストキュア処理後の寸法より求めた。単位は％。
・吸湿率：
５０φ×３ｍｍ厚の円盤を成形し、８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽で３３６時間処理後、デシケーター中で室温まで冷却後、重量増加率を測定した。
・寸法安定性：
５０φ×３ｍｍ厚の円盤を８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽で３３６時間処理後の成形品表面の平滑性を５０倍の顕微鏡で目視観察し判定した。
○は表面が平滑なもの、×は凹凸が見られるもの。
・水分トラップ性：
上方が開いた円筒状のガラス容器に五酸化燐を入れ、予め樹脂組成物を１７５℃で５０φ×１ｍｍ（厚さ）の大きさに成形し、接着剤を用いてガラス容器を上記の成形品で密封した後、前記の密封されたガラス容器を８５℃、相対湿度８５％の恒温恒湿槽に１００時間及び３００時間放置した後、内部の五酸化燐の重量増加率を測定した。○は０．３％以下、×は０．３％以上
以上の評価結果を表１に示す。
【００１３】

【００１４】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物を用いることにより、寸法安定性に優れ、外部からの水分の浸入が防止でき、特に固体撮像素子等の窓付き電子部品用に好適である。

Claims

エポキシ樹脂、フェノール樹脂硬化剤、硬化促進剤、無機充填材、ゼオライト、シリカゲルを必須成分とし、該ゼオライトの構造が式（１）で示されその最大粒径が２００μｍ以下であり、全組成物中のゼオライトの含有量が３〜３０重量％であり、該シリカゲルの最大粒径が２００μｍ以下であり、全組成物中のシリカゲルの含有量が３〜３０重量％であり、ゼオライトとシリカゲルとの併用比が０．５：１〜１：０．５であり、該無機充填材としてシリカを全組成物中に４０重量％以上含み、かつゼオライトとシリカゲルとシリカの合計量が全組成物中の７５〜９０重量％であり、更に樹脂組成物の成形収縮率が０．３％以下、熱膨張係数が１．５×１０ ^-5 １／℃以下、吸湿率が８５℃、相対湿度８５％、３３６時間処理後で０．４重量％以上であることを特徴とする窓付き電子部品封止用樹脂組成物。
ｘＭ_2/nＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｙＳｉＯ₂・ｚＨ₂Ｏ（１）
（ここで、ｘ＝０．１〜２．０、ｙ＝１．０〜２００、ｚ＝０〜１００、Ｍはアルカリ金属またはアルカリ土類金属で、ｎはその原子価である。）