JPH03197528A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 - Google Patents

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） 本発明は耐熱衝撃性、耐熱性、成形性に優れた電子部品
封止用エポキシ樹脂成形材料に関するものである。

（従来の技術） 従来、コイル、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣなどの
電子部品封止用としては、エポキシ樹脂成形材料が広く
用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂が電
気特性、耐熱性、機械強度、インサートとの接着性など
の緒特性にバランスが取れているためである。

しかし、電子部品のパッケージは、ＩＣに代表されるよ
うに、小形、薄形化の傾向にあり、冷熱サイクル時にパ
ッケージがクラックするという問題が生じる。

エポキシ樹脂成形材料の耐熱衝撃性を改善するものとし
て、エポキシ樹脂系をシリコーン重合体で改質する方法
がある。一般にシリコーン重合体はエポキシ樹脂系に非
相溶であり、エポキシ樹脂中に微粒子で分散する構造を
形成し、耐熱衝撃性を向上する効果がある。しかし、液
状のシリコーン重合体は非相溶であるために、成形材料
の耐熱衝撃性は向上するものの、成形時にしみ出し、バ
リ（金型クリアランスからのしみ出し）や成形品外観の
悪化を引きおこすという欠点を有する。

また成形時のしみ出しを防止するために、シロキサン化
合物をエポキシ樹脂または硬化剤で予め変成して成形材
料に使用した場合、一般にガラス転移温度の低下を生じ
るといった問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明はかかる欠点を解決するために為されたものであ
り、耐熱衝撃性、耐熱性が良好で、かつ成形性にも優れ
た電子部品到止用エポキシ樹脂成形材料を提供しようと
するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは上記の問題点を解決するため鋭意検討を重
ねた結果、エポキシ樹脂系に特定の微粒子状シロキサン
化合物の重合体を配合することにより上記の目的を達成
しうろことを見い出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料は （Ａ〉１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂と （Ｂ）　１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有
する化合物 とを主な樹脂成分とする電子部品封止用成形材料におい
て、（Ａ）または（Ｂ）の一部または全部、あるいは（
Ａ）と（Ｉｌｌ）の混合物の一部または全部を分散媒と
し、これに（Ａ）または（Ｂ）の一部または全部と（Ａ
）または（６）と反応する反応基を持つシロキサン化合
物の反応物（Ｃ）を分散剤として添加した中に、自硬性
を有するシロキサン化合物を微粒子分散した後に、分散
媒中でシロキサン　３− ４− 化合物自体の反応により分散粒子を固形化したものを、
分散媒および分散剤も含め（Ｄ）成分として配合したこ
とを特徴とする。

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Ａ、ビ
スフェノールＢ１ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ
などのジグリシジルエーテル、フタル酸ダイマー酸など
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、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピクロ
ルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化
して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、および脂環族エ
ポキシ樹脂なとがあり、これらを適宜何種類でも併用す
ることができる。

本発明において用いられる（Ｂ）成分の１分子中に２個
以上のフェノール性水酸基を有する化合物としては、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Ａ１ビスフエノールＦなどの
フェノール類とホルムアルデヒドとを酸性触媒下で縮合
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＦ、ポリパラビニルフェ
ノール樹脂、レゾルシン、カテコール、ハイドロキノン
などの多価フェノールなどがあり、単独または２種類以
上併用してもよい。また、（Ａ）のエポキシ樹脂との当
量比り（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）のエポキシ基数）は、
特に限定はされないが、０．７〜１．３が好ましい。

次に本発明において用いられる（Ｃ）成分は、（Ａ）の
エポキシ樹脂または（Ｂ）のフェノール化合物と、（Ａ
）または（Ｂ）と反応する反応基を有する　５− ６− シロキサン化合物の反応物である。このシロキサン化合
物の反応基としてはエポキシ樹脂またはフェノール化合
物と反応するものであれはよく、例えはアミノ基、カル
ホキシル基、メルカプト基、水酸基、エポキシ基、イソ
シアネート基、ビニル基などがあり、単独あるいは２種
類以上併用し、でもよく、その量はシロキサン化合物の
分子中に１個以上あれはよい。また、シロキサン化合物
の骨格については特に限定するものではなく、ポリジメ
チルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリ
ジフェニルシロキサンあるいはα−メチルスチレン、ポ
リエーテルなどの改質基で変成したポリシロキサンなど
を単独あるいは２種類以上併用してもよい。

ここで（Ｃ）成分中のシロキサン化合物の配合比は特に
限定するものではなく、（Ｃ）成分の製造中にゲル化し
・たり分離しない範囲であればよい。

また、（Ｃ）成分の製造には反応を促進する触媒等を用
いることができる。

本発明において用いられる（Ｄ）成分中のシロキサン化
合物としては、エポキシ樹脂やフェノール化合物と完全
には相溶せず、シロキサン化合物間の反応により、三次
元化して固形化するものであればよい。この様な性質の
シロキサン化合物は単一の構造もしくは二種類以上の構
造を持つものの混合物でもよく、シロキサン化合物間の
反応を促進する加硫剤または触媒を含むものでもよい。

単一構造を持つものとしては、加熱により縮合可能なシ
ラノール基を持つシロキサン化合物や脱アルコールによ
り縮合可能なアルコキシ基、アセトキシ基、アミノキシ
基などを持つシロキサン化合物あるいは加熱により付加
するビニル基を持つシロキサン化合物などがある。また
、二種類の構造を持つ例としては、分子構造中に互いに
反応可能な官能基を各々持つ二種類のシロキサン化合物
の混合物などが挙げられる。

ここでシロキサン化合物の配合量としては（Ｄ）成分中
のヘース樹脂に対し１：２〜１：１０（体積）の範囲が
好ましい。この理由はｌ：２７− ８− 以−Ｅてはシロキサン化合物の微粒子分散か困難になり
、１：１０以下では使用するヘース樹脂量か多くなるた
め（０）成分の製造コストが高くなるためである。また
、（Ｃ）成分の添加量としては（Ｄ）成分中のシロキサ
ン化合物に対し０゜００１：１〜１：１（体積）の範囲
が好ましい。

この理由は０．００１：Ｉ以下ては（Ｃ）成分の分散安
定性の効果が小さく粒子同士の凝集を生し、１：１以上
では（Ｃ）成分による成形品表面のしみ出しやマーキン
グ性の低下、あるいは耐熱性を代表するＴｇの低下を生
しるためである。

シロキサン化合物を分散させる方法としては特に制限は
なく、攪拌装置の付いた反応釜、ホモジナイザ、ニーダ
、押出機など分散操作を十分行える装置が用いられる。

このようにし・てエポキシ樹脂あるいはフェノール化合
物中に微粒子分散したあと、常温〜１５０℃で３０分か
らＩ　Ｏ時間反応することによりシロキサン化合物は微
粒子状に分散し・たまま固化する。この反応工程はシロ
キサン化合物を分散させる装置内で行うこともできるが
、分散後（０）成分を取り出して、恒温槽などを用いて
別途行ってもよい。

本発明において用いられる（Ｄ）成分、すなわち−（Ａ
）エポキシ樹脂または（Ｂ）フェノール化合物の一部ま
たは全部、あるいは（Ａ）と（Ｂ）の混合物の一部に特
定の分散剤（Ｃ）を添加した中にシロキサン化合物を微
粒子分散し、その後シロキサン化合物自体の反応により
分散粒子を固形化して得られる樹脂混合物において、シ
ロキサン化合物の分散粒子径は１００μｍ以下が９０重
量％以上であることが好ましい。またその平均粒径は５
０μｍ以下であることが好ましい。この粒径の制限は、
目的とする電子部品を成形する際の成形性に関係するも
のである。一般にＩＣ、トランジスタなどの電子部品を
成形する金型のゲートサイズは、狭い部分が０．５ｍｍ
前後であり、成形中にゲートづまりを発生しないために
は１００μｍ以下が９０重量％以上の粒度分布が必要と
なる。また、素子とり一部を結ぶ金線　９− １０ が成形時に変形する現象に対しても、分散成分の粒子径
は１００μｍ以下が好ましい。また、耐熱衝撃性につい
て特に効果を発揮するためには平均粒径５０μ！η以下
が好ましい。

シロキサン化合物の微粒子の硬さは、使用するシロキサ
ン化合物の官能基当量あるいは当量比で任意に設定でき
るが、軟かいはと耐パッケージクラック性を向上する効
果がある。

この様な軟かい固形微粒子を成形材料中に分散すること
で、耐パッケージクラック性に代表される耐熱衝撃性が
格段に向上し、ガラス転移温度（Ｔｇ）の低下もない優
れた特性が得られる。

また、シロキサン化合物が固形微粒子で添加されるため
、シロキサン化合物で変成したエポキシ成形材料で問題
となりやすい、成形時のシリコーンのしみ出しによる成
形品、金型の汚れが発生しない特長がある。成形品にし
み出し・が生じると外観が悪くなり、マーキング性も低
下する等の問題となり、金型が汚れる場合は金型のクリ
ーニング頻度も多くしなければならない。

特に金型のクリーニングは多大な労力と時間を要するた
め、汚れを発生しない成形材料の使用は生産性の点から
大きな利点となる。

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、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）フェノールなどの三級アミン類、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
ミダゾールなどのイミダゾール類、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など
の有機ホスフィン類、テトラフェニルホスホニウムテト
ラフェニルボー　１１− １２− 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
ルボし一ト、Ｎ−メチルモルホリンテトラフェニルボレ
ートなどのテトラフェニルボロン塩などがある。

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、無機質充填剤として、溶融シリカ、結晶シリカ、ア
ルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、
炭化珪素、窒化ホウ素、ベリリア、マグネシア、ジルコ
ニア、フォルステライト、ステアタイト、スピネル、ム
ライト、チタニアなどの粉体、およびチタン酸カリウム
、炭化珪素、窒化珪素、アルミナなどの単結晶繊維、ガ
ラス繊維などを１種類以上配合することができる。無機
質充填剤の配合量としては、特に限定するものではない
が、４０〜８０容量％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、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、エステル系ワック
スなどの離型剤、カーボンブラックなどの着色剤、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など
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
って混練し、冷却、粉砕することによって、成形材料を
得ることができる。

本発明で得られる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、注型などの
方法によっても可能である。

本発明に係る成形材料は成形性にすぐれており、また高
いＴｇを維持しながら、かつ可撓性にすぐれるとともに
成形材料の製造上の利点も大きい。すなわち、１００μ
ｍ以下の軟かいゴム状の固形微粒子を安価に成形材料中
に添加で　１３− １４− きることが特長である。一般に１００μｍ以下のゴム状
物質はバルクを粉砕して製造することは困難であり、コ
ストも高くなる。また、乳化重合、懸濁重合なとてシロ
キサン化合物微粒子を得る方法もあるが、分散媒の除去
と同時に界面活性剤の除去も必要になる。後者の方法と
比較した場合、本発明の製造法では分散媒および分散剤
として成形材料に使用するベース樹脂を使用するため、
シロキサン化合物を分散、硬化後に分散媒および分散剤
と共に配合することが可能であり、コストの点からは非
常に有利になる。さらに、シロキサン微粒子を単独で補
集せずに分散媒中に分散させた状態で扱えるために、軟
かい微粒子同士が凝集する心配もない。

以上の点から、本発明は製造上の観点からも優れた特長
を示す。

（作用） 本発明により耐熱衝撃性、成形性に優れたエポキシ樹脂
成形材料が得られる理由は、（Ａ）のエポキシ樹脂およ
び（Ｂ）のフェノール化合物を主とした樹脂系に、（Ａ
）および（Ｂ）または（Ａ）と（Ｂ）の一部または全部
を分散媒としくＡ）または（Ｂ）とシロキサン化合物の
反応物（Ｃ）を分散剤として、分散媒に相溶しないシロ
キサン化合物を微粒子分散し、その後シロキサン化合物
を自硬化して得られる分散媒を含めた樹脂成分（Ｄ）を
可撓剤として使用したことによる。すなわち、（Ｄ）成
分中のシロキサン化合物は粒径１００μｍ以下の固形ゴ
ム状物質であり、（Ｃ）成分の分散安定効果によりその
粒子径が非常に小さくかつ均一になり、これを成形材料
中に均一分散するので優れた耐熱衝撃性が得られる。ま
た、ベース樹脂とシロキサン化合物が相溶せず、相分離
構造を形成するため、ベース樹脂本来のガラス転移温度
を低下せず、したがって耐熱性も良好である。さらに、
（Ｄ）成分中のシロキサン化合物は成形材料中に固形で
分散するため、成形時にしみ出す心配もなく、成形品及
び金型を汚損することもない。

以上の作用により耐熱衝撃性、耐熱性、成形　１５− ６　− 性に優れた組成が得られると推察される。

（実施例） 以下実施例により本発明を説明するが、本発明の範囲は
これらの実施例に限定されるものではない。

（Ｃ）成分の製造 エポキシ当ｆ１２２０、軟化点７８°Ｃのクレゾールノ
ボラック型エポキシ樹脂１２０ｇを溶融させた中に、両
末端カルボキシ変成シリコーンオイル（ポリジメチルシ
ロキサン骨格、重合度２０、カルボキシ当量８５０）４
０ｇを３００ｍ１フラスコ中に攪拌しながら添加し、１
５０℃で４時間反応させ得られたものを分散剤ＣＩ）と
した。分散剤（１）は透明淡黄色の固形樹脂であった。

また、軟化点８３℃のフェノールノボラック樹脂１２０
ｇを溶融させた中に、エボギシボリエーテル変成シリコ
ーンオイル（ポリエーテル変成ポリジメチルシロキサン
骨格、エポキシ当量９０００）４０ｇを３００ｍｌフラ
スコ中て攪拌しながら添加しトリフェニルホスフィンを
触媒として加え、１５０℃３時間反応させ得られたもの
を分散剤（ＩＩ）とした。分散剤〔■〕は透明淡黄色の
固形樹脂であった。

（Ｄ）成分の製造 エポキシ当量２２０、軟化点７８°Ｃのクレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂２１０ｇと分散剤（１）２１ｇを
溶融させた中に、市販の電子部品ボッティング用のＬＴ
ＶゴムＳＥ　１８２１（ポリジメチルシロキサン骨格の
付加型シリコーンゴム、トーμ・シリコーン株式会社製
商品名）７０ｇを５００ｍｌフラスコ中で高速攪拌しな
がら徐々に添加して、添加終了後、約１２０℃で３０分
間加熱を行い、得られたものを可撓剤（Ｉ）とした。可
撓剤（１）をアセトンに溶解しエポキシ樹脂を除去する
ことによって得られたシロキサン化合物の重合物はほぼ
球形の固形粉末であり、１００μｍ以上の粒子はほとん
ど存在しなかった。

また、軟化点８３℃のフェノールノボラック−１７＝ 　１８− 樹脂３００ｇと分散剤（ＩＩ）１５ｇを１９．加圧ニー
ダ中で約１００℃に加熱し、攪拌を行いながら、市販の
ＬＴＶゴムＣＹ５２−１６６ＡＢ（フェニル基を有する
ポリシロキサン骨格の付加型シリコーンゴム、トーし・
シリコーン株式会社製商品名）１００ｇを添加し、１０
０℃〜１１０℃で約１時間混練を行ったものを可撓剤（
ｎ）とした。可撓剤（ＩＩ）についても可撓剤（Ｉ）と
同様にシリコーン微粒子を抽出したところ、はぼ球形の
固形微粒子が得られ、１００μｍ以上の粒子はほとんど
存在しなかった。

なお、実施例で用いた２種類のＬＴＶゴムはいずれも２
液タイプのものであり、混合比はメーカの指定に基づき
、あらかじめ混合したものを実施例で使用した。

エポキシ樹脂成形材料の製造 エポキシ当量２２０、軟化点７８℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、エポキシ当量３７５、軟化点８０
℃、臭素含量４８重量％の臭素化ビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂、水酸基当量１０６、軟化点８３℃のフェノ
ールノボラック樹脂、１，８−ジアザ−ビシクロ（５゜
４．０）ウンデセン−７、カルナバワックス、三酸化ア
ンチモン、カーボンブラック、カップリング剤としてγ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、石英ガラ
ス粉および可撓剤（１）〜（ＩＩ）を表１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い、実施例１．２および比較例１〜
３の成形材料を作製した。

表２に実施例および比較例で得られた成形材料の特性を
、表３に特性評価法の詳細を示す。

この結果、実施例１．２で得られた成形材料は比較例２
で得られた可撓剤無添加の成形材料と比べ、耐熱衝撃性
が格段に向上し、成形品外観も良好であり、耐熱性の指
標であるガラス転移温度の低下もなく良好であった。特
に実施例１は、可撓剤（１）を製造する際に分散剤を添
加しなかった比較例３で得られた成形材料に比べ耐熱衝
撃性の点で優れており、分散剤を添加　１９− ２０− した効果があった。また比較例】のシリコーンオイルを
可撓剤に用いた成形材料は、耐熱衝撃性は良好であるが
、成形品外観に曇りが生し実用上問題がある。

以下余白 表　　１ −２１− ２２ 表 ２ （本発明の効果） 本発明によって得られる電子部品封止用エポキシ樹脂成
形材料を用いてＩＣ，ＬＳＩなどの電子部品を封止すれ
ば、実施例で示したように、非相溶性の可撓剤を使用し
た際に発生しやすい成形品外観の劣化など成形性の問題
点もなく、耐熱性、耐熱衝撃性の優れた製品を得ること
ができ、その工業的価値は大である。

＼

Claims (1)

1. 【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
   ポキシ樹脂と （Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
   る化合物と （Ｃ）上記（Ａ）または（Ｂ）の一部または全部と、（
   Ａ）または（Ｂ）と反応する反応基を持つシロキサン化
   合物の反応物と （Ｄ）上記（Ａ）または（Ｂ）の一部または全部、ある
   いは（Ａ）と（Ｂ）の混合物の一部を分散媒とし上記（
   Ｃ）成分を分散剤として添加 したものの中に、自硬性を有するシロキ サン化合物を微粒子分散させるとともに 反応硬化させて得られる樹脂混合物 を必須成分としてなる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、（Ｄ）成分中のシロキサン化合物において粒子径１
   ００μｍ以下が９０％以上である特許請求第１項に記載
   の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。