JPH03143954A

JPH03143954A - 耐熱導電性樹脂組成物及びトレー

Info

Publication number: JPH03143954A
Application number: JP1279943A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yokoyama; 聡横山; Takahiko Nakamura; 中村　崇彦; Kenji Nabeta; 健司鍋田
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1989-10-30
Publication date: 1991-06-19
Anticipated expiration: 2014-08-03
Also published as: JP2928290B2

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〕本発明により得られる耐熱導電性樹脂組成物は、耐熱性
、機械的特性、電気的特性を損なうことなく射出成形性
を著しく改良したものであり、特に半導体集積回路装置
の搬送・乾燥兼用トレーの如く易成形性、制電特性及び
高温下寸法安定性等が同時に要求される成形品を得るの
に最適な樹脂組成物及びトレーに関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、熱可塑性樹脂に炭素繊維、カーボンブランク
、金属粉末を混入してなる半導電性樹脂を底形して成る
半導体集積回路装置搬送用トレーは、半導体集積回路装
置（ＩＣチップにリード線を取り付は樹脂封止したもの
）・の積載搬送時に該装置の静電破壊を防止し得る導電
性プラスチ・７クトレーとして使用されている。

半導体集積回路装置は、プラスチック、セラ貴ツクある
いはアルごニウム等から威る回路基板上にハンダ付けに
より複数個載置して使用されるケースが多い。ところが
封止用樹脂がエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の吸湿性
樹脂であるために、該装置のリード線を回路基板上にハ
ンダ付けする際に封止樹脂中に吸湿された水分が気化膨
張して封止樹脂成形体に亀裂を生じ、更にＩＣチップの
機能を損なうといったトラブルが、特に表面実装型の半
導体集積回路装置において起り易い。

従って、最近では、回路基板上にハンダ付けをする直前
に該装置をオープン中１２０″Ｃ〜１５０℃で数時間か
ら数十時間乾燥する工程を設けるケースが増えている。

従来の導電性プラスチックトレーは、半導体集積回路装
置を積載、保管、搬送する目的で使用されているが、該
装置の加熱乾燥工程には適さない。

何故ならば、導電性プラスチックトレーは、安価で成形
性の良い熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレン樹脂、
ポリスチレン樹脂のような高荷重下熱変形温度が１００
℃以下の樹脂を主成分としているために、１００℃以上
では変形が著しく、積載した半導体集積回路装置のリー
ド線の屈折、破損、溶融樹脂により汚染を招く欠点があ
る。従って、半導体集積回路装置の加熱乾燥工程では、
従来から熱変形の少ないアルミニウム等の金属製トレー
が使用されている。

しかしながら、アルミニウム等の金属製トレーは、プラ
スチック製トレーに比較して重量が大であり更にまた、
導電性が極めて良好なために外部から電荷流入の危険が
あり、半導体集積回路装置の積載、保管、搬送工程の使
用には適さない。

従って多くの場合、金属製トレーは半導体集積回路装置
の加熱乾燥工程でのみ使用されている。

しかし、該装置を加熱乾燥工程の前後でプラスチック製
トレーから金属製トレーに或は金属製トレーからプラス
チック製トレーに載せ替える作業は、該装置のリード線
の屈折や破損を誘発し歩留りの低下を導くだけでなく、
工程数を増やし製造原価を高くする結果となる。従って
半導体集積回路装置の搬送と加熱乾燥を兼用できる安価
な耐熱導電性プラスチックトレー及び該トレー用材料の
要求が急速に高まってきている。

現状開発されている耐熱導電性プラスチックトレー或は
材料は実用耐熱温度によって幾つかに分類することがで
きる。

実用１２５℃までは、ポリプロピレン重合体を炭酸カル
シウム、マイカ、タルク等の無機フィラーで補強し、カ
ーボンブラックで導電性を付与しているものが多い。

一般にポリプロピレン重合体の様な結晶性樹脂は無機フ
ィラーを混入することにより結晶性及び結晶の拘束性が
高まり樹脂単体に比較して荷重下耐熱性を向上すること
ができる。これらの樹脂組成物の特徴は、汎用樹脂に近
い成形性を有することであるが、結晶性樹脂をベースに
しているので成形品加熱時の収縮と反りが大きい。

ところで、半導体集積回路装置の搬送工程では、該装置
の加熱乾燥前後にトレーを自動搬送機ヘセソトして使用
するので、トレーに対する寸法精度の要求が厳しい。ま
た、トレーを搬送工程から出し入れする際には吸引パフ
までトレーを拾うので反りが大きいと吸着ミスを起こす
。−船釣にトレーの寸法公差は、加熱工程前後で例えば
長さ３００１ｍに対して±０．３　ａｍ、反りは１．　
Ｏｉｎ以内が要求される。

従って、ポリプロピレン重合体をベースにした耐熱導電
性トレーでは予測加熱を施し予備収縮をさせた段階で寸
法出しを行い、実工程で半導体集積回路装置を載置して
加熱乾燥に供したときの収縮量を抑制する必要がある。

この様にポリプロピレン系の耐熱導電トレーでは予備加
熱することが必須となるが、それでも実工程の加熱乾燥
温度が１２５℃以上になったり或は１２５℃繰り返し使
用になると収縮、反りともに寸法公差から外れてしまう
。更に加熱により樹脂の結晶化が促進されて耐衝撃性が
著しく低下する。

普通、１２５℃で半導体集積回路装置を乾燥するには、
１２〜２４時間を要するが、加熱温度を上げることによ
り処理時間を短縮することができるので必然的に１２５
℃以上の加熱温度に耐えるプラスチックトレーが要求さ
れる。

１２５°Ｃ〜１４０℃の耐熱導電性プラスチックトレー
或は材料としてポリブチレンテレフタレート、ポリアミ
ド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリ
サルフォン樹脂等の耐熱性樹脂をベースにしたものが開
発されている。

ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド樹脂は、結晶
性樹脂であり、前述のポリプロピレン系樹脂ｍ酸物と同
様に成形品加熱時の収縮、反り及び耐衝撃性の低下とい
った問題を抱えている。

また、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル或は
ポリフェニレンサルファイド樹脂から成る樹脂組成物は
、充分な耐熱性を有し、加熱時の変形も少ないが、いず
れも高温溶融樹脂に導電性充填剤として炭素繊維、カー
ボンブランク、金属粉末等が混入しているので溶融温度
と溶融粘度が非常に高くなる。従って、射出成形性が悪
く半導体集積回路装置用トレーの如く、薄肉で微小なリ
ブを有する様な成形品を得ることが困難になる。

また、射出成形は必然的に高温高圧成形となり、剪断発
熱や発生ガスによるショートショット、ガスやけ、フロ
ーマーク等のトラブルを起こし易い。

以前に本発明者等はポリフェニレンエーテル重合体とポ
リスチレン重合体とからなるポリフェニレンエーテル系
樹脂１００重量部にカーボンブラック１０〜４０重量部
とエチレンアクリル酸エステル共重合樹脂５〜２０重量
部を含有してなる樹脂組成物を射出成形してなる耐熱導
電性プラスチックトレーを出願した（特願平１−１６９
９３６号）。

該樹脂組成物は、ポリフェニレンエーテル系樹脂に成形
性改良材としてエチレン−アクリル酸エステル共重合樹
脂、好ましくはエチレン−エチルアクリレート共重合樹
脂を添加することにより半導体集積回路装置用トレーの
如く薄肉で微小構造を有する成形品を得ることを可能に
した。

具体的には、該処決において熱変形温度１４５℃、実用
耐熱温度１４０℃までのトレーを高温高圧下で成形する
ことを可能にした。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが最近になって更に高い温度（１４０’Ｃ〜１５
０℃、或はそれ以上）の使用条件に耐え得る耐熱導電性
プラスチックトレー及び成形材料の要求が出ている。使
用温度１５０℃とした場合、この条件に耐え得る成形材
料は熱変形温度で少なくとも１５５℃以上が必要となる
。

前記の本発明者等が適用した樹脂組成物は、ポリフェニ
レンエーテル重合体の組成比を増やすことにより熱変形
温度を向上することはできるが、流動性はそれに反して
低下する。具体的にはポリフェニレンエーテル重合体の
組成比が９０重量％以上になると成形が困難となりショ
ートショット等のトラブルを起こし易くなるという問題
を残している。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、かかる欠点を解決するものであり、ポリフェ
ニレンエーテル系重合体、カーボンブランク、エチレン
−アクリル酸エステル共重合樹脂及び高流動ポリプロピ
レン樹脂を含有することにより、耐熱性、機械的特性及
び電気的特性を損なうことなく成形性を著しく改良した
耐熱導電性樹脂組成物及びこの樹脂組成物を射出成形す
ることにより耐熱導電性にすぐれたトレーを見い出し本
発明を完成するに至った。

すなわち本発明は（ａ）ポリフェニレンエーテル重合体５８〜９６重量％
とポリスチレン系重合体４２〜４重量％とからなるポリ
フェニレンエーテル系樹脂１００重量部、（ｂｌカーボ
ンブラック１０〜４５重量部、（ｃ）エチレン−アクリ
ル酸エステル共重合樹脂５〜２０重量部及び流動補助剤
として（ｄ）高流動ポリプロピレン樹脂を５〜２０重量
部からなることを特徴とする耐熱導電性樹脂組成物及び
該樹脂組成物を射出成形してなることを特徴とする耐熱
導電性トレーに関する。

本発明で使用するポリフェニレンエーテル系樹脂とは、
米国特許３３８３４３５号に記載されているポリフェニ
レンエーテル重合体のホモポリマーあるいは共重合体と
ポリスチレン系重合体のブレンド系を意味するものであ
る。

そしてポリフェニレンエーテル系樹脂１００重置部にお
けるブレンドＵ或は、ポリフェニレンエーテル重合体の
ホモポリマーあるいは共重合体が５８〜９６重量％、ポ
リスチレン系重合体が４２〜４重量％である。ポリフェ
ニレンエーテル重合体が５８重量％より少ないと成形性
は向上するが、上記半導体集積回路装置をオーブン中で
処理するトレーとして使用するには満足する耐熱性が得
られない。また、ポリフェニレンエーテル重合体が９６
重量％を越えると耐熱性は向上するが、成形性が低下し
て上記トレーとしての底形が困難になる。耐熱性と成形
性のバランスを考えると、ポリフェニレンエーテル重合
体が５８〜９６重量％が好ましい。更に、ここでいうポ
リスチレン系重合体の内容としては、トレーとして使用
する際の耐衝撃の補強効果を成形品のバランスを考えて
ゴムを２〜７重量％含有する耐衝撃性スチレン樹脂又は
同様のゴム量を含有する耐衝撃性スチレン樹脂と透明ス
チレン樹脂との混合物の範囲が最適である。

次に本発明で使用するカーボンブラックとは、顆粒状又
は粉末状の導電性のカーボンブラックであり、例えば、
チャンネルブラック、アセチレンブランク、ファーネス
ブラック等がある。組成物中の割合は、ポリフェニレン
エーテル系樹脂１００重量部に対して、カーボンブラン
ク１０〜４５重量部が好ましい。カーボンブラックの添
加量が１０重量部より少ないと上記トレーの使用条件を
満足する導電性を発現できない。また、カーボンブラッ
クの添加量が４５重量部を超えると樹脂の流動性が著し
く低下して上記トレーを底形することが困難となる。一
般に比表面積の小さなカーボンブラックはど多量の添加
を必要とするが、導電性と成形性のバランスおよび作業
性から考えて顆粒状のファーネスブラックが好ましく、
その場合、ポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部
に対して、カーボンブラック１０〜４０重量部を添加す
るとよい。

本発明では、成形性および耐衝撃性を改良するために、
エチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂を使用する。

ポリスチレン、ポリプロピレン樹脂等汎用樹脂の補強に
は、不飽和系のゴムを使用するが、本発明のトレーに使
用する樹脂は、高温高圧下で加工されるため、不飽和系
のゴムを使用するとゴム分の熱分解が著しく使用できな
い。

エチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂としては、エ
チレン−エチルアクリレート共重合樹脂が成形性及び耐
衝撃性の改良効果が最も大きい。

ポリフェニレンエーテル重合体とポリスチレン系重合体
のブレンド系にエチレン−エチルアクリレート共重合樹
脂を添加して成形性と耐衝撃性を改良することは、特公
昭５３−１２５３９号公報に記述されている。

本発明で使用するエチレン−エチルアクリレ−Ｆ共重合
樹脂は、補強効果と熱安定性のバランスを考えて、エチ
ルアクリレートの含有量が５〜２０重量％の範囲にある
ことが最適である。また、エチレン−アクリル酸エステ
ル共重合樹脂の添加量は、ポリフェニレンエーテル系樹
脂１００重量部に対して５〜２０重量部が最適である。

エチレン−アクリル酸エステル共重合樹脂が５重量部よ
り少ないと、上記■・レーの成形性と耐衝撃性の改良効
果が得られない。また、２０重量部より多いと、成形性
は改良されるが耐衝撃性が再び低下するだけでなく、耐
熱性が著しく低下して、上記トレーの仕様を満足しない
。したがって成形性、耐衝撃性および耐熱性のバランス
を考えて、ポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部
に対してエチレンエチルアクリレート共重合樹脂５〜２
０重量部の添加が好ましい。

上記の樹脂組成物は、ポリフェニレンエーテル系樹脂に
対してポリフェニレンエーテル重合体の組成比が９６重
量％以下の範囲においては極めて有効である。しかしな
がら、熱変形温度を向上する目的からポリフェニレンエ
ーテル重合体の組成比が９６重量％を超えると成形性が
著しく低下して薄肉、微小構造の成形品を賦形すること
が困難になる。

本発明の新規性、上記樹脂ｍ酸物の配合処方に加え（ｄ
ｌ高流動性ポリプロピレン樹脂を５〜２０重合部添加す
ることにより、耐熱性、機械的特性及び電気的特性を低
下させることなく成形性を著しく改良することにある。

本発明で使用する高流動性プロピレン樹脂は、密度０．
８９〜０．９３　ｇ／ｃｏ！、メルト７ｏ−インテック
ス２５〜４５　ｇ　／　１０分（ＡＳＴＭ　Ｄ−１２３
８）の範囲にあるものが好ましい。

更に好ましくは、密度０．９０〜０．９２ｇ／ｃＪ、メ
ルトフローインデックスで２５〜３５ｇ／１０分（ＡＳ
ＴＭ　Ｄ−１２３８）の範囲にあるものが最適である。

密度が低すぎるポリプロピレン樹脂は、冷却時の結晶化
度が小さく、結晶化熱（発熱）が小である。従って、密
度が０．８９　ｇ　／ｃＩ！ｔより小さいポリプロピレ
ン樹脂を使用した場合には、該耐熱導電樹脂組成物を射
出成形した際に金型内での冷却速度を遅延する効果が小
さくなり、成形性改良効果が得難しい。一方、密度が高
すぎるポリプロピレン樹脂は、冷却時の結晶化度が大き
く、結晶化熱（発熱）も大となる。従って、密度が０．
９３ｇ　／　ｃ＋ｊより大きいポリプロピレン樹脂を使
用した場合には、該耐熱導電樹脂Ｍｉ戒放物射出成形し
た際の全型内冷却速度の遅延効果は大となり成形性改良
効果は著しく向上する。しかしながら、密度が０．９３
ｇ／ｃｎより大きいポリプロピレン樹脂はポリフェニレ
ンエーテル系樹脂との非相性が増々大となるので成形品
に充分な力学強度を与えることができないので好ましく
ない。

流動性がメルトフローインデックス（ＡＳＴＭ　Ｄ１２
３８）で２５ｇ／１０分より小さ（ポリプロピレン樹脂
を使用すると該耐熱導電樹脂に充分な成形性を与えるこ
とができない。一方、流動性がメルトフローインデック
ス（ＡＳＴＭ　Ｏ−１２３８）で４５ｇ／１０分より大
きいポリプロピレン樹脂を使用すると該耐熱導電樹脂に
充分な成形性を付与することはできるが、成形品の力学
強度が著しく低下するので好ましくない。

また、高流動性ポリプロピレン樹脂の添加量は、ポリフ
ェニレンエーテル系樹脂１００重量部に対して、５〜２
０重量部が好ましい。添加量が５重量部より少ないと流
動性の改良効果が小さく、２０重量部より多いと流動性
の改良効果は極めて大となるが熱変形温度の著しい低下
を招く。このことから高流動性ポリプロピレン重合体の
添加量の最適範囲は７〜１６重量部である。

更に、本発明では、各種の添加剤、例えば抗酸化剤、可
塑剤、滑剤、難燃剤を添加してもよい。

以下に本発明の実施方法を説明する。まず、上述の各種
原料を良く知られている混合機、例えばヘンシェルミキ
サー、リボンプレンダー、タンブラ−ミキサー等で混合
、撹拌する。次に混合物をやはり良く知られている混練
機、例えば同方向二軸押し出し機、異方向二軸押し出し
機や加圧ニダー等により、２５０〜３２０　’Ｃで混練
して、ペレット状として目的とする耐熱導電性樹脂Ｍｉ
戒放物得る。

次に、以上の要領でペレット化した耐熱導電性樹脂組成
物から半導体集積回路装置搬送用トレーを射出成形法に
より作成する。

射出成形条件は、例えば型締圧１６０トンの油圧式射出
成形機を用いて、成形温度２８０〜３４０℃、金型温度
８０〜１４０℃である。

トレーの形状は、通常、縦１００〜１５０闘、横２００
〜３００ｔｍ、厚さ５〜７１１程度であり、縦横直行す
る格子で仕切られており、該格子−つ当たりに一つの半
導体集積回路装置が積載されるようになっている。格子
で仕切られた一区画の大きさは、積載する半導体集積回
路装置の大きさによって様々であるが、ＱＥＰ型Ｉ型用
Ｃ用トレー合は、−辺１０〜４１１）＋ｍ程度である。

また、格子で仕切られた区画内には、半導体集積回路装
置突き出し用の穴が開いており、液穴と該格子の間には
液穴を囲むように幅０．２〜０．５　ｖｓ、高さ０．２
〜１．０　ａｍ程度の微小リブが形成されて、積載した
半導体集積回路装置が該微小リブで載置固定され、リー
ド線がトレーに触れないように配置されている。また、
トレーの裏側には、該格子で仕切られた各区画を連結す
るように射出成形時の流動補助用のリブを縦横に設ける
とよい。

以上、説明してきた方法により、耐熱性、機械的特性及
び電気的特性を損なわずに戒、形性を著しく改良した耐
熱導電性樹脂組成物を得る。本発明の樹脂組成物は、半
導体集積回路装置の搬送、加熱乾燥兼用トレーの成形材
料として極めて有効である。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に従って説明する。

表１に実施例の配合組成を表２に比較例の配合組成を示
す。表３に実施例と比較例の一般物性評価結果を示す。

実施例１〜５ポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部に対して、
高流動性ポリプロピレン樹脂８．３重量部とカーボンブ
ラック、添加剤を一定量配合した。

ポリフェニレンエーテル系樹脂を構成するポリフェニレ
ンエーテル重合体の組成比を５９．９＠ｆｆｉ％（実施
例１）、８７．３重量％（実施例２．４）、９５．５重
量％（実施例３）とした。

実施例１．２及び３はポリフェニレンエーテル系樹脂中
のポリスチレン系重合体として耐衝撃性スチレン樹脂と
透明スチレン樹脂との混合物を用い、実施例４は、ポリ
スチレン系重合体として耐衝撃性スチレン樹脂を単独で
用いた。

次に実施例２の組成物を用いてインラインスクリュー型
射出成形機にてＱＦＰ型ＩＣ）レーの形状に射出成形し
、このＩＣトレーを１４０℃の送風オーブン中で２０時
間放置した後の反りの発生程度や寸法変化を観察し、成
形品に対する実用耐熱性評価を行った（実施例５）。結
果を表３に示す。

比較例１〜５ポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部に対して、
カーボンブラックと添加剤を一定量配合した。ポリフェ
ニレン系樹脂を構成するポリフェニレンエーテル重合体
の組成比を８７．３重量％（比較例１．２）、９５．５
重量％（比較例２．３）とした。

比較例１．３は、高流動性ポリプロピレンを無添加、比
較例２．４は、３０重量部を配合した。

次に比較例２の組成物を用いてインラインスクリュー型
射出成形機にてＱＦＰ型ＩＣ）レーの形状に射出成形し
、このＩＣ）レーを１４０　’Ｃの送風オーブン中で２
０時間放置した後の反りの発生程度や寸法変化を観察し
、成形品に対する実用耐熱性評価を行った（比較例５）
。結果を表３に示す。

実施例１．２．３は、本発明の方法により熱変形温度（
１８，５ｋ＋ｒ／ｃＪ）で１２５℃〜１５６°Ｃの範囲
の樹脂組成物に成形可能な流動性を付与できたことを示
している。

これに対して、比較例１は、実施例２に比較してメルト
フローインデックスで４５％の低下が見られる。更に、
比較例３は実施例３に比較してメルトフローインデック
スで５７％の低下が見られ、この流動性では、半導体集
積回路装置用トレーの如き成形品を得ることが困難であ
る。

また、比較例２．４は、メルトフローインデックスが著
しく向上したが、熱変形温度は反比例的に著しく低下し
た。

１、表面抵抗測定方法試験片：射出成形法によりプレート（１２０ｆｌＸ　１
２　Ｑｍ璽×３■）を作成した。

前処理ニブレートの９ケ所に１（ｌｎ間隔で銀塗料を５
１１ＸＩＱｍｍに塗布して室温下で乾燥し、プレート上
に銀電極を作成した。

測　定：アドバンテソク社デジタルマルチメータＩＲ−
６８５３にて銀電極間の抵抗値を測定した。

抵抗値は、ｎ＝９ケ所／枚の平均値とした。

２、ＱＦＰ型ＩＣトレーの耐熱試験測定方法加熱処理の
前後で下記の測定を行った；試料数ｎ＝６枚／１条件・外形寸法：縦、横寸法を精度１　／　１００１ｍのノ
ギスにて測定した；４辺／１枚反り量を精度１／Ｌｏｏｍのバイトゲージにて測定した；１５点７１枚判　定：○は外形寸法良好、×は外形寸法不良を表わす
。

〔発明の効果〕以上、説明してきた方法により、耐熱性、機械的特性及
び電気的特性を損なわずに成形性を著しく改良した耐熱
導電性樹脂組成物を得る。本発明の樹脂組成物は、半導
体集積回路装置の搬送、加熱乾燥兼用トレーの成形材料
として極めて有効である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）ポリフェニレンエーテル重合体５８〜９６
重量％とポリスチレン系重合体４２〜４重量％とからな
るポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部、（ｂ）
カーボンブラック１０〜４５重量部、（ｃ）エチレン−
アクリル酸エステル共重合樹脂５〜２０重量部及び（ｄ
）高流動性ポリプロピレン樹脂５〜２０重量部からなる
ことを特徴とする耐熱導電性樹脂組成物。
（２）（ａ）ポリフェニレンエーテル重合体５８〜９６
重量％とポリスチレン系重合体４２〜４重量％とからな
るポリフェニレンエーテル系樹脂１００重量部、（ｂ）
カーボンブラック１０〜４５重量部、（ｃ）エチレン−
アクリル酸エステル共重合樹脂５〜２０重量部及び（ｄ
）高流動性ポリプロピレン樹脂５〜２０重量部の樹脂組
成物を射出成形してなることを特徴とする耐熱導電性ト
レー。