JPH01108252A

JPH01108252A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料

Info

Publication number: JPH01108252A
Application number: JP26425687A
Authority: JP
Inventors: Fumio Furusawa; 文夫古沢; Shigeki Ichimura; 茂樹市村; Shinsuke Hagiwara; 伸介萩原; Seiichi Akagi; 清一赤城
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1987-10-20
Filing date: 1987-10-20
Publication date: 1989-04-25

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、耐熱性、耐金型汚れ性に優れ、かつ、低弾性
率な電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関する。

〔従来の技術〕

従来、コイル、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣ等の電
子部品封止用として、エポキシ樹脂成形材料が広く用い
られている。その理由は、エポキシ樹脂が電気特性、耐
熱性、機械強度、インサートとの密着性等の緒特性にバ
ランスがとれているためである。

近年、電子部品、特にＩＣの分野においては、部品の高
機能化に伴う素子サイズの大形化の反面、パッケージの
軽薄短小化が推進される傾向にある。

そのため、封止用成形材料には、従来からの要求特性で
ある高耐熱性に加えて、低応力性が必須の条件となって
いる。高耐熱性の要求から、多官能エポキシ樹脂である
ノボラック型エポキシ樹脂を、多価フェノールであるフ
ェノールノボラック樹脂により硬化させた樹脂系が一般
的に採用されている。また、低応力化については、各種
のゴム成分を添加混合し、低弾性率化する方法が検討さ
れてきた。その結果、現在では、上記の耐熱性に優れた
樹脂系に、可撓化剤としてオルガノポリシロキサンを添
加したエポキシ樹脂成形材料が広く使用されるようにな
っている。オルガノポリシロキサンは成形材料のベース
樹脂であるエポキシ樹脂及び硬化剤と相溶しないため、
ベース樹脂中に微粒子分散（海島構造）し、耐熱性を維
持したまま低弾性率化が図れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、半導体分野の進歩は急速であり、今後更に低応
力化を図る必要がある。そのため、可撓化剤であるオル
ガノポリシロキサンを多量に添加する試みが成されてい
るが、前述したようにオルガノポリシロキサンは成形材
料のベース樹脂系と非相溶であるため、多量に添加した
場合、成形時にしみ出し、金型汚れが発生するという問
題点がある。この汚れは、クリーニングによっである程
度除去することが可能であるが、クリーニング作業は多
大な時間を要するため、生産性の点から著しく不利を伴
うものである。従って、オルガノポリシロキサンの添加
量には限度があり、これ以外の手法でさらに低弾性率化
を図る必要がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するため、可撓化剤の
オルガノポリシロキサンではなく、ベース樹脂系に着目
し検討した結果、エポキシ樹脂の硬化剤として特定のフ
ェノール化合物を用いることにより、金型汚れを起すこ
となく、低弾性率化できることを見出し、本発明を完成
するに至った。

すなわち、本発明は、（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂、（Ｂ）クロトンアルデヒドとフェノール類との反応から
得られる縮合物及び（Ｃ）オルガノポリシロキサンを必須成分として含むこ
とを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
関する。

本発明において用いられる（Ａ）成分の１分子中に２個
以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、電子
部品封止用エポキシ樹脂成形材料で、一般に使用されて
いるものであれば制限はなく、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類のノボ
ラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ１
ビスフエノールＢ、ビスフェノールＦ１ビスフエノール
Ｓ等のジグリシジルエーテル、フタル酸、ダイマー酸等
の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られる
グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニ
ルメタン、イソシアヌール酸等のポリアミンとエピクロ
ルヒドリンとの反応により得られるグリシジルアミン型
エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化
して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環式エポ
キシ樹脂等があるが、耐熱性の点から、エポキシ当１２
３０以下のノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。

次に、本発明における（Ｂ）成分は、クロトンアルデヒ
ドとフェノール類とを酸性触媒の存在下に脱水縮合させ
ることによって得られるものである。ここで、フェノー
ル類の具体例としては、フェノール、０−クレゾール、
ｍ−クレゾール、ｐ−クレゾール、ｐ−ｔ−ブチルフェ
ノール、２゜６−キシレノール、３．５−キシレノール
等を挙げることができ、これらを単独で又は２種以上混
合して使用することができる。また、酸性触媒としては
、通常のノボラック生成触媒を利用でき、例えば、塩酸
、硫酸、ｐ−ｆ−ルエンスルホン酸、シュウ酸等を挙げ
ることができる。

フェノール類としてフェノールを原料にした場合の生成
物は、下記の式（Ｉ）及び（ｎ）で表される縮合物及び
更に重合の進んだ高分子から成る混合物である。

ＯＨ０ＨＯＨＯＨ示した結合は、水酸基に対してオルト位又はバラ位に結
合することが可能であるため、多数の異性体が存在する
。例えば式（１）の化合物としては、６種の異性体があ
る。フェノール核を多数含む化合物が主成分となると、
生成物の軟化点が高くなり、成形材料とした場合の流動
性が低下するので、好ましくない。好適な軟化点は７０
〜１３０℃である。軟化点を低くする、すなわち、式（
Ｉ）の化合物のように、低分子化合物を主生成物とする
ためには、脱水縮合反応をフェノール類を大過剰として
行うことが必要である。クロトンアルデヒド１モルに対
してフェノール！１０〜３０モルの割合で６０〜１３０
℃の温度で１〜５時間反応させ、その後、過剰のフェノ
ール類を除去するのが好ましい。また、フェノール類は
、１種に限らず、２種以上用いることもできる。

本発明の成形材料においては、（Ａ）成分中のエポキシ
基の数と（Ｂ）成分中の水酸基の数の比がＯ２８〜１．
２になるように（Ａ）成分と（Ｂ）成分とを配合するこ
とが好ましい。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、エポキシ樹脂とフェノール性水酸基を有する化合物
の硬化反応を促進する硬化促進剤を配合することができ
る。この硬化促進剤としては、例えば１，８−ジアザ−
ビシクロ（５，４゜０）ウンデセン−７、トリエチレン
ジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールア
ミン、ジメチルアミノエタノール、トリス（ジメチルア
ミノメチル）フェノール等の三級アミン類、２−メチル
イミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニ
ル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダ
ゾール等のイミダゾール類、トリブチルホスフィン、メ
チルジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、
ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等の有機ホ
スフィン類、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニ
ルボレート、トリフェニルホ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、Ｎ−メチルモルホリンテトラフェニル
ボレート等のテトラフェニルボロン塩等がある。

次に本発明における（Ｃ）成分としては、従来公知のオ
ルガノポリシロキサンを用いることができる。例えば、
ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサ
ン、ジメチルボリシロキサンージフェニルボリシロキサ
ンコボリマーなどの官能基を持たないオルガノポリシロ
キサン及びこれらの末端を含む分子内にヒドロキシ基、
カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基
などの官能基を持つ化合物が挙げられる。これらの中で
、金型汚れの防止という観点から、官能基を有するもの
が好ましい。また、成形材料への添加量にいては、使用
するオルガノポリシロキサンの種類にもよるが、（Ａ）
成分と（Ｂ）成分の合計量に対して、１５重量％以下に
することが好ましい。１５重量％以上添加すると、金型
汚れを発生し易くなる。

また、本発明の電子部品対土用エポキシ樹脂成形材料に
は、無機質充填剤として、溶融シリカ、結晶シリカ、ア
ルミナ、珪酸カルシウム、炭酸力リシウム、炭化珪素、
窒化珪素、窒化ホウ素、べリリア、マグネシア、ジコル
ニア、ジルコン、チタニア等の粉体、及びチタン酸カリ
ウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等の単結晶繊維、
ガラス繊維等を１種類以上配合することができる。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワック
ス等の離型剤、カーボンブラック等の着色剤、エポキシ
シラン、アミノシラン、ビニルシラン、アルキルシラン
、有機チタネート、アルミニウムアルコレート等のカッ
プリング剤を使用することができる。

以上のような原材料を用いて成形材料を作製する一般的
な方法としては、所定の配合量の原材料混合物をミキサ
ー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機等によ
って混錬し、冷却し、粉砕することによって成形材料を
得ることができる。

本発明の成形材料を用いて電子部品を封止する方法とし
ては、低圧トランスファー成形法が最も一般的であるが
、インジェクション成形、圧縮成形、注型等の方法を採
用することもできる。

（作用〕本発明により、耐熱性及び金型汚れ性に優れ、かつ低弾
性率なエポキシ樹脂成形材料が得られる理由は、エポキ
シ樹脂の硬化剤として、クロトジアルデヒドとフェノー
ル類との反応から得られる縮合物を用いたことによる。

従来の成形材料に用いられているフェノールノボラック
硬化剤は、フェノール核同士がメチレン鎖で連結された
構造を存している。このような構造は、分子運動が抑制
された、非常に固い構造と考えられる。これに対し、本
発明の硬化剤は、炭素数３の鎖でフェノール核を連結し
ているため、分子運動の制約がより小さくなっているも
のと考えられる。また、各分子が分岐しているため、硬
化後、効率良く網目構造を形成し、耐熱性が低下するこ
ともない。

したがって、オルガノポリシロキサンの添加量が少ない
範囲でも十分に低弾性率な成形材料が得られるものと考
えられる。

〔実施例〕

次に、実施例に基づいて本発明を詳述するが、本発明は
これに限定されるものではない。

実施例１〜３エポキシ当量２００、軟化点７８℃のオルソクレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂Ａ１）、エポ
キシ当量１９０１軟化点７６℃のフェノールノボラック
型エポキシ樹脂（エポキシ樹脂Ａ２）、前記の式（Ｉ）
で示したフェノール核を３個有する化合物を７２重量％
含有し、水酸基当量１１２、軟化点１０１℃のフェノー
ル−クロトンアルデヒド縮合物（硬化剤ＢＩ）、エポキ
シ当１４０００で２５℃の粘度が１８０ボイズであるエ
ポキシ基を有するオルガノポリシロキサン、硬化促進剤
としてトリフェニルホスフィン、離型剤としてカルナバ
ワックス、着色剤としてカーボンブラック、カップリン
グ剤として３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、充填剤として溶融シリカ粉を第１表に示す重量比で
配合し、混練温度８０〜９０℃、混練時間１０分の条件
でロール混練を行った。シート状の混練物を冷却した後
、粉砕することにより成形材料を作製した。

比較例１及び２硬化剤Ｂ、の代りに、水酸基当！１０６、軟化点８３℃
のフェノールホルムアルデドノボラソク樹脂（硬化剤Ｂ
ｚ）を用いて、第１表に示す配合で成形材料を作製した
。

試験例次に、前記の実施例及び比較例で得られた成形材料を用
い、７０ｋｇ／ｃ４．１８０℃、９０秒の条件でトラン
スファー成形することにより成形品を作製し、更に１８
０℃で、５時間、後硬化した後、各成形品のガラス転移
温度及び曲げ弾性率を測定した。その結果を第１表に示
す。

なお、ガラス転移温度は、理学電機型ＴＭＡ装置を用い
、成形品の、温度−線膨張量曲線から、その屈曲点の温
度をＴｇとした。測定温度範囲は、室温〜２５０℃であ
る。

曲げ弾性率は、Ｊ　ＩＳ−に−６９１１に準じて東洋ボ
ールドウィン製テンシロンを用いて測定した。

また、金型汚れ性を調べるため、１００φ×３ｍｍｔの
円板を連続成形（１０回）し、金型表面の汚れ具合を目
視により観察した。この結果も第１表に示す。

〔以下余白〕

第１表第１表の結果より、実施例界は、弾性率が低く金型汚れ
性も良好である。これに対し、比較例１．２では、それ
ぞれ弾性率、金型汚れ性に問題がある。

〔発明の効果〕

本発明の成形材料は、耐熱性、金型汚れ性に優れ、かつ
、従来の成形材料に比べて低弾性率であるため、この成
形材料を用いて電子部品を封止すると、インサートに対
する応力が小さくなり、信頼性の高い製品を得ることが
できる。

Claims

【特許請求の範囲】１、（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエ
ポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール類とクロトンアルデヒドとの反応から得られる縮合物及び（Ｃ）オルガノポリシロキサンを必須成分として含むことを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹
脂成形材料。２、（Ａ）のエポキシ樹脂がエポキシ当量２３０以下の
ノボラック型エポキシ樹脂である特許請求の範囲第１項
記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。