JP3651018B2 - 金型表面離型処理用樹脂組成物及び該組成物を用いた金型表面の離型処理法並びに該組成物で離型処理した金型を用いた熱硬化性樹脂成形品の成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は金型表面に離型性を付与する金型表面離型処理用樹脂組成物に関わり、特に、熱硬化性樹脂組成物を連続的に加熱加圧成形する際金型表面に持続性が優れた離型性を付与することができる樹脂組成物に関する。
【０００２】
本発明はまた、該金型表面離型処理用組成物を用いた金型表面の離型処理法並びに該金型表面離型処理用組成物で離型処理した金型を用いた熱硬化性樹脂成形品の成形方法に関する。
【０００３】
【従来の技術】
エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂は接着性、電気特性、機械特性、耐熱性、耐薬品性等が優れていることから、現在、接着剤、積層材、機構部品、構造材料、塗料などの各種工業分野で利用されている。特に、エポキシ樹脂に各種充填剤を配合した成形材料はその特性が良好なことから、半導体素子を始め各種電子部品、電気機器、事務機器、自動車部品などの封止材料、絶縁材料、構造機構部品等として広く用いられている。このような成形材料は、通常、金型を用い圧縮成形法、トランスファ成形法あるいは射出成形法などによって加熱加圧下で連続的に成形品を成形している。このような成形材料を連続成形する場合、成形品の金型離型性の良否が生産性に著しい影響を及ぼす。そこで、この対策として一般に金型表面に離形剤を塗布することが行われている。このような離型処理方法は、少量生産、かつ、成形サイクル時間が著しく長いような場合にはあまり問題にはならなかった。しかし、半導体部品のように成形のサイクル時間が６０秒前後と著しく短く、かつ、大量生産される成形品においては、成形サイクル毎に金型表面を離型処理していたのでは生産効率が著しく低下してしまう。そのため、このような分野では成形サイクル毎に金型表面の離型処理を行わなくても成形品が金型から容易に離型するようにする必要があった。この対策の一つとして、成形材料の中に離型剤を添加することが行われるようになった。その結果、成形品の離型性は大幅に改善された。しかし、樹脂封止型半導体のようにシリコンチップやリードフレームがインサートされた成形品においては、同時に成形材料とインサートされる物体との接着性が著しく低下し、製品の信頼性が著しく低下してしまうため離型剤の配合量には限界があった。また、別の試みとして、正規の成形を行う直前に離型剤を多量に配合した成形材料でダミーの成形品を成形し、金型表面に離型剤を付着させ金型に離型性を付与する方式が提案された。この方式を用いると一回のダミー 成形を行うだけで、その後正規の成形を１００回近く連続して行うことが可能になり、金型表面の離型処理作業が大幅に合理化され、例えば半導体部品の樹脂封止を行う分野ではこの方法が広く普及した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、樹脂封止型半導体部品を例にとると、最近、半導体部品は実装密度を高めるためにパッケージの外形形状が非常に小型薄型化している。また、素子の大容量、多機能化によってピン数が著しく増大している。更に、生産効率を高めるために成形サイクル時間が一段と短くなっている。こうした動向によって半導体部品を成形する金型に対してより優れた離型性が要求されている。また、離型性付与処理作業回数を減らす、換言すると、もっと持続性が高い離型性を付与できるようにすることが望まれている。特に、昼休みなどの休憩時間に金型を加熱した状態で成形作業を中止した場合にも金型表面の離型性が持続するようにすることが強く望まれていた。
【０００５】
本発明はこのような状況を鑑みてなされたものであり、金型表面に持続性が優れた離型性を付与することができる金型表面離型処理用樹脂組成物を提供することを目的とする。
【０００６】
本発明はまた、該金型表面離型処理用組成物を用いた金型表面の離型処理法並びに該金型表面離型処理用組成物で離型処理した金型を用いた熱硬化性樹脂成形品の成形方法提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は以下の方法によって達成することができる。すなわち、本発明は、（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）硬化促進剤、（ｄ）充填剤、（ｅ）離型剤及び（ｆ）酸化防止剤を必須成分とし、（ｅ）離型剤成分が組成物全体に対して０．３〜５重量％及び（ｆ）酸化防止剤成分が組成物全体に対して０．３〜５重量％の範囲で配合され、加熱加圧成形用金型表面に離型性を付与することを特徴とする金型表面離型処理用樹脂組成物であって、離型剤がモンタン酸系ワックス、モンタン酸エステル系ワックス、部分ケン化モンタン酸エステル系ワックス、酸化又は非酸化ポリエチレン系ワックス、酸化又は非酸化ポリプロピレン系ワックス、パラフィン系ワックス及びカルナバワックスからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、酸化防止剤がテトラキス［メチレン−３（３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト及びテトラキス［メチレン−３−（ラウリルチオ）プロピオネート］メタンから選ばれる少なくとも一種である金型表面離型処理用樹脂組成物を提供するものである。
【０００８】
本発明はまた、該金型表面離型処理用組成物を用いた金型表面の離型処理法並びに該金型表面離型処理用組成物で離型処理した金型を用いた熱硬化性樹脂成形品の成形方法提供するものである。
【０００９】
上記金型表面離型処理用樹脂組成物を用いて正規の成形を行う前にダミーの成形品を成形することによって、上記金型表面離型処理用樹脂組成物から滲みだした離型剤成分が金型表面に付着し、持続性に優れた離型性を付与することができる。
【００１０】
本発明において、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び充填剤は特に限定されるものではなく、一般の成形材料を構成する原料化合物を広く用いることができる。すなわち、エポキシ樹脂としてはノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂などの代表的なエポキシ樹脂のほかに、ビフェニル骨格やナフタレン環骨格を有するエポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂などが挙げられ、これらは単独又は二種以上併用することができる。また、硬化剤としてはフェノール、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などのフェノール類又はαーナフトール、βーナフトール、ジヒドロキシナフタレンなど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などのアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させてえられるフェノール樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン基を有するフェノールアラルキル樹脂などが挙げられ、これらは単独又は二種以上併用することができる。硬化促進剤としてはアミン類及びその誘導体又はそれらの塩類、イミダゾール類及びその誘導体又はそれらの塩類、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）−７−ウンデセン及びその誘導体又はそれらの塩類、有機ホスフィン類又はそれらの塩類、各種オニウム化合物などを用いることができる。また、充填剤としては、結晶性シリカ、溶融シリカ、アルミナ、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム、硫酸カルシウム、マイカ、ガラス粉などを挙げることができる。これらのエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤及び充填剤の配合量はとくに限定されるものではなく、通常の成形材料と同じで良い。好ましくは、エポキシ樹脂１００重量部に対し、硬化剤２０〜１５０重量部（エポキシ樹脂のエポキシ当量、硬化剤のＯＨ当量によって異なるが、エポキシ樹脂のエポキシ当量と硬化剤のＯＨ当量の比が０．８〜１．２の範囲が望ましい。）、硬化促進剤０．１〜７重量部となるように配合する。充填剤は組成物全体に対して、６０〜８５重量％になるように配合することが好ましい。
【００１１】
次に、本発明において重要な離型剤成分について説明する。本発明において有用な離型剤は具体的にはモンタン酸系ワックス、モンタン酸エステル系ワックス、部分ケン化モンタン酸エステル系ワックス、酸化又は非酸化ポリエチレン系ワックス、酸化又は非酸化ポリプロピレン系ワックス、パラフィン系ワックス、カルナバワックスなどである。これらの離型剤成分は単独または二種以上を併用することもできる。このような離型剤成分は通常の成形材料にも配合されているが、その配合は成形材料全体に対して一般に０．１重量％程度である。本発明では上記離型剤は成形材料全体に対して０．３〜５重量％、望ましくは０．５〜３重量％の範囲で用いることを特徴とする。その理由は離型剤の配合量が０．３重量％未満では金型表面に持続性が高い離型性を付与することができないためであり、５重量％を超えると金型表面に付着する離型剤成分が多過ぎ、その後行う正規の成形材料を用いた成形品の外観に異状が発生するためである。
【００１２】
本発明において最も重要な成分である酸化防止剤は、テトラキス［メチレン−３（３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、テトラキス［メチレン−３−（ラウリルチオ）プロピネート］メタンである。これらの成分は単独又は二種以上を混合して用いることができる。本発明の樹脂組成物にこのような酸化防止剤を配合する理由は、金型表面に付着させた上記離型剤成分の酸化を防止し、それによって金型表面に付与した離型性を長期間にわたって持続させることを可能にするものである。本発明においては酸化防止剤は組成物全体に対して０．３〜５重量％、望ましくは０．５から３重量％の範囲で配合する。その理由は、配合量が０．３重量％未満では金型表面に付着させた上記離型剤成分の酸化を充分に防止し、金型表面に付与した離型性を長期間にわたって持続させることができないためである。また、５重量％を超えると酸化防止剤が金型表面に過剰に付着し、その後行う正規の成形材料を用いた成形品の外観に異状が発生するためである。
【００１３】
本発明の組成物には必要に応じて樹脂成分と充填剤との濡れを良くするためのカップリング剤を始め着色材、難燃化剤等を配合することができる。
【００１４】
上記の各成分は通常の成形材料と同様に二軸ロールや押出し機、ニーダなどを用いて溶融混練することができ、また、圧縮成形機、射出成形機、トランスファー成形機などを用いて従来と全く同様の方法で成形を行うことができる。
【００１５】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例によってより詳細に説明する。
【００１６】
実施例１〜４
エポキシ樹脂としてｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン、充鎮剤として平均粒径が１５μメートルの結晶性シリカ、カップリング剤としてエポキシシランを用い、離型剤としてポリエチレン系ワックス又はモンタン酸エステル、酸化防止剤としてテトラキス［メチレン−３（３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト及びテトラキス［メチレン−３−（ラウリルチオ）プロピオネート］メタンを用い、表１に示す組成の金型表面に離型性を付与するための成形材料を作製した。これらの成形材料は表１に示した各素材を二軸ロールを用い約８０℃で１５分間混練して作製した。
【００１７】
比較例１及び２
上記実施例と同様にして、表１に示す組成の金型表面に離型性を付与するための成形材料を作製した。これらの組成物は酸化防止剤を配合しないで作製したものである。
【００１８】
表１に実施例及び比較例で作製した各成形材料の成形性を示した。なお、成形条件は金型温度１７５℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ²、成形時間６０秒である。いずれの成形材料もほぼ同じ流動性と硬化性を有している。
【００１９】
次に、これらの成形材料の金型表面への離型性の付与効果を検討した。実験には半導体封止用の金型を使用した。先ず、金型表面を清浄化するためにメラミン樹脂系の金型掃除用成形材料でダミー成形品を１０ショット連続成形した。次いで、実施例１で作製した金型表面に離型性を付与するための成形材料を１ショット成形した後、市販の半導体封止用のエポキシ樹脂系封止材料で半導体装置を封止し、成形品が金型付着を発生するまでのショット数を調べた。試験後、再びメラミン樹脂系の金型掃除用成形材料でダミー成形品を１０ショット連続成形して金型表面を清浄化した。次いで、実施例２で作製した金型表面に離型性を付与するための成形材料を１ショット成形した後、上記同様に市販の半導体封止用のエポキシ樹脂系封止材料で半導体装置を封止し、成形品が金型付着を発生するまでのショット数を調べた。同様の試験を実施例３及び４、比較例１及び２の成形材料を用いた場合についても検討した。なお、各成形材料並びに封止材料の成形はいずれも金型温度１７５℃、成形圧力７０ｋｇｆ／ｃｍ²、成形時間６０秒で行った。これらの結果を表１に示した。実施例の成形材料で金型表面に離型性を付与した場合、その後行う半導体封止用エポキシ樹脂系封止材料で成形した成形品の金型付着が起こりにくく、本発明の金型表面離型処理用樹脂組成物は金型表面に持続性が高い離型性を付与することが明白である。
【００２０】
次に、金型表面に付与した離型効果の熱的安定性を検討した。実験には上記同様に半導体封止用の金型を使用した。先ず、金型表面を清浄化するためにメラミン樹脂系の金型掃除用成形材料でダミー成形品を１０ショット分連続成形した。次いで、実施例１で作製した金型表面に離型性を付与するための成形材料を１ショット成形した。成形品を取り除いた後金型を１７５℃に加熱したまま放置し、所定の時間毎に市販の半導体封止用のエポキシ樹脂系封止材料で半導体装置を封止し、成形品が金型付着を発生するようになるまでの金型の放置時間を調べた。試験後、再びメラミン樹脂系の金型掃除用成形材料でダミー成形品を１０ショット連続成形して金型表面を清浄化した。次いで、実施例２で作製した金型表面に離型性を付与するための成形材料を１ショット成形、成形品を取り除いて金型を１８０℃に加熱したまま放置、所定時間毎に半導体封止用のエポキシ樹脂系封止材料で半導体装置を封止したときに成形品が金型付着を発生するようになるまでの金型放置時間を調べた。同様な試験を実施例３及び４、比較例１及び２の成形材料についても検討した。これらの結果を表１に示した。実施例の成形材料で金型表面に離型性を付与した場合、金型を１７５℃に加熱した状態で長時間放置してもその後行う半導体封止用エポキシ樹脂系封止材料で成形した成形品の金型離型性が良好であり、本発明の成形材料は金型表面に持続性が高い離型性を付与することが明白である。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物は金型表面に持続性が高い離型効果を付与することができる。従って、これらの樹脂組成物を用いて金型表面の離型処理を行うことによって成形作業性が大幅に改善される。また、成形品は金型から容易に離型するため、離型時に成形品に無理な応力がかからず、特に、半導体装置のように繊細な内部構造を有する成形品においては成形品の各種信頼性の向上が図れる。

Claims (4)

1. （ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化剤、（ｃ）硬化促進剤、（ｄ）充填剤、（ｅ）離型剤及び（ｆ）酸化防止剤を必須成分とし、（ｅ）離型剤成分が組成物全体に対して０．３〜５重量％及び（ｆ）酸化防止剤成分が組成物全体に対して０．３〜５重量％の範囲で配合され、加熱加圧成形用金型表面に離型性を付与することを特徴とする金型表面離型処理用樹脂組成物であって、離型剤がモンタン酸系ワックス、モンタン酸エステル系ワックス、部分ケン化モンタン酸エステル系ワックス、酸化又は非酸化ポリエチレン系ワックス、酸化又は非酸化ポリプロピレン系ワックス、パラフィン系ワックス及びカルナバワックスからなる群から選ばれる少なくとも一種であり、酸化防止剤がテトラキス［メチレン−３（３′，５′−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４′−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタン、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト及びテトラキス［メチレン−３−（ラウリルチオ）プロピオネート］メタンから選ばれる少なくとも一種である金型表面離型処理用樹脂組成物。
2. 熱硬化性樹脂樹脂組成物を加熱加圧成形する金型において、該熱硬化性樹脂組成物を加熱加圧成形する前段階で、請求項１記載の金型表面離型処理用樹脂組成物を成形することによって、金型表面に離型性を付与することを特徴とする金型表面の離型処理方法。
3. 熱硬化性樹脂樹脂組成物を加熱加圧成形する金型において、該熱硬化性樹脂組成物を加熱加圧成形する前段階で、請求項１記載の金型表面離型処理用樹脂組成物を成形することによって、金型表面に離型性を付与し、しかる後、該熱硬化性樹脂組成物を用いて成形品を成形することを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の成形方法。
4. 請求項３に記載の熱硬化性樹脂樹脂組成物が半導体部品を封止するエポキシ樹脂組成物であり、成形された成形品が樹脂封止型半導体装置である熱硬化性樹脂成形品の成形方法。