JPH0496964A - 封止用エポキシ樹脂組成物 - 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、成形材料樹脂組成物に関するものである。特
に高熱伝導性に優れた半導体用成形材料樹脂組成物に関
するものである。

〔従来技術〕

近年、パワーＩＣ，パワートランジスターなどのパワー
デバイスの高耐久性、高信顛性を図るために、熱抵抗の
小さなパッケージが求められている。マイカレス仕様の
ＴＯ２２０やＴＯ３のフルモールドタイプのパッケージ
においては、リードフレムの放熱部を覆う封止樹脂成形
品の肉厚は、熱放散性を良くして熱抵抗を小さくするた
めにますます薄肉化の傾向にあるが、成形品の肉厚の薄
肉化はパッケージの耐ヒートサイクル性を低下させる問
題を有していた。他方、自動車用レギュレータ、音響・
映像機器の出力回路、電源回路など高電圧、高電力、高
周波用のデバイスのハイブリッドＩＣ化により、ますま
すデバイスは高密度に実装されてきている。デバイスが
実装されるセラミ・２り基板と封止樹脂成形品でなるデ
バイスのパンケシの熱による寸法変化の違いから、セラ
ミック基板が割れたり、実装されたデバイスがはずれる
などの問題を有していた。　かがる、問題の解決方法と
して、これまでは、高熱伝導性でヒートサイクル性の良
好なエポキシ樹脂組成物を得るためには、無機充填材と
し結晶シリカを、しかも充填量多く用い、可撓剤として
ブタジェン系ラバーやオルガノポリシロキサンを用いた
ものが一般的であった。しかし、結晶シリカは熱膨張率
が太き（しかも、高熱伝導率を得ようとすると充填量を
多く用いるために、可撓剤の効果が減じられ、結局高熱
伝導率を維持してエポキシ樹脂組成物を低応力化し、十
分なと一トサイクル性を得ることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題〕 本発明は、高熱伝導性を有し、ヒートサイクル性に優れ
たエポキシ樹脂組成物を提供することにある。

口課題を解決するための手段〕 本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、その特徴は、無機充填材として平均粒径が１０〜４０
μｍの結晶シリカと平均粒径が１０μｍ以下の熔融シリ
カを含むエポキシ樹脂組成物にある。

特に好ましい態様は、前記無機充填材の結晶ソリ力の配
合量が３重量％、溶融シリカの配合量が５重量％とじた
場合に ７０　　＜ａ　　十　ｂ　　（９０， ０，０２＜ｂ／ａ　＜Ｏ４２ この２つの弐が成立する封止用エポキシ樹脂組成である
ことと、前記溶融シリカの形状が球状のエポキシ樹脂組
成物である。

以下、この発明の詳細な説明する。

本発明に用いるエポキシ樹脂組成物の充填剤の無機充填
材として、結晶シリカは平均粒径が１０〜４０μｍの範
囲のもので、溶融シリカは平均粒径１０μｍ以下のもの
にそれぞれ限定して用いる必要がある。このように二種
類のシリカの平均粒径を上記範囲を限定することによっ
て成形品になったとき最密充填の構造をとり易く、バイ
ンダー樹脂より熱伝導率が桁違いに優れたシリカ同士の
隣接距離が短かくなり直熱伝導性が確保できるからであ
る。したがって、１０８ｍを超えた溶融シリカを用いる
と最密充填構造を形成しにくくなるので高熱伝導率が得
られなくなる。さらに、結晶シリカの平均粒径が１０μ
ｍ未満では溶融時の粘度が高くなり、成形性が悪くなり
充填不良などが発生し易くなるからであり、平均粒径が
４０μｍを超えてものでは、成形材料が金型のゲートに
詰まる問題を発生するからである。

また、無機充填材である結晶シリカの配合量を３重量％
、溶融シリカの配合量を５重量％とじ、ａ＋ｂが７０％
未満の場合には熱伝導率が桁違いに良いシリカの配合量
が少ないために熱伝導率が小さくパワーデバイス用途に
は使用できなく、ａ＋ｂが９０を超えた場合はシリカの
配合量が多くなり樹脂量が少なくなるために樹脂が高粘
度となり成形性が悪くなるので好ましくないのである。

また、ｂ　／　ａが０．０２未満の場合は線膨張率が小
さく良好な溶融シリカの割合が小さいために低線膨張率
化の程度が小さくヒートサイクル性向上に効果がなく、
ｂ　／　ａが０．２を超えた場合は熱伝導率の良い結晶
シリカの割合が小さいために熱伝導率が小さくなり熱放
散性が悪くなるので好ましくないのである。

さらに、無機充填材の内、細かいほうの溶融シリカに球
状のものを用いると、エポキシ樹脂組成物の溶融時の粘
度が低下し、成形性が良好となり、成形品に未充填やボ
イドの発生がなくなり、ヒートサイクル性に一層効果が
ある。

なお、無機充填材として、前記シリカ以外にタルク、ア
ルミナ、珪酸カルシュラム、炭酸力ルシュウム、水酸化
アルミニウム、クレー、窒化硅素などの粉末などを用い
ることができる。

エポキシ樹脂としては、従来から公知のエポキシ樹脂を
適宜使用することができる。このようなエポキシ樹脂と
しては、その分子中にエポキシ基を少なくとも２個以上
有する化合物が好ましく、分子構造、分子量などに特に
制限されることなく、たとえば、フェノールノボラック
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型エポキシ樹脂または、これらのハ
ロケン化エポキシ樹脂などである。

架橋剤としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、アク
リル樹脂、イソンアネート樹脂などを用いることができ
、特に、フェノール樹脂としては、フェノールノボラッ
ク樹脂、クレゾールノボランク樹脂、レゾール樹脂など
があげられ例えば、その中でも１分子中に２個以上の水
酸基をもつフェノール樹脂であり、水酸基当量８０〜１
２０、軟化点６０〜１２０°Ｃのものを単独、もしくは
他のものと組み合わせて用いることができる。

硬化剤としては、特に限定するものではなく、脂肪族ポ
リアミン、ポリアミド樹脂、芳香族ジアミンなどのアミ
ン系硬化剤、酸無水物硬化剤、ルイス酸錯化合物などを
用いることができる。

硬化促進剤としては、特に限定するものではなく、リン
系及び又は３級アミン系硬化促進剤を用いることができ
る。

なお、本発明のエポキシ樹脂組成物の配合成分としては
、以上の他に、離型剤、着色剤、力、プリング剤などに
ついては、通常用いられているものを必要に応して配合
して用いることができる。

また、上記の配合成分をエポキシ樹脂組成物とするのに
は、配合成分を均一に混合し、加熱熔融、冷却、粉砕の
通常のプロセスで製造することができ、この際に使用さ
れる装置も通常使用されるものをそのまま適用すること
ができる。

次に本発明を実施例と比較例によって具体的に説明する
。

［実施例］ 実施例１〜４および、比較例１．２の配合成分について
は、無機充填材は第１表の上段の配合成分欄に結晶シリ
カと溶融シリカの平均粒径と形状係数を変えて示したも
のを、その他の配合成分は下記のものをそれぞれの量で
用いた。

エポキシ樹脂としては、エポキシ当量２００、軟化点８
０°Ｃのオルソークレゾールノボラックエポキシ樹脂を
１０重量部、フェノール樹脂としては、水酸基当量１０
５、軟化点１００°Ｃのフェノルツボラック樹脂を５重
量部、硬化促進剤としては、２メチルイミダヅール０．
　１重量部、着色剤としては、カーボンブランクを５重
量部、カップリング剤としては、エポキシシランを０．
５重量部、離型剤としては、カルナバワックスを０゜４
重量部、可撓剤としては、ポリオルガノシロキサンゲル
を２重量部をそれぞれ用いた。

上記の各実施例および、比較例において、結晶シリカと
溶融シリカの表面をカンプリング剤のエポキシシランで
処理し、上記の配合成分をミキサーで均一に混合分散し
、ロール温度１００〜１２０″Ｃのミキシングロールで
加熱、溶融、混練した。この混練物を、冷却し、粉砕し
て各エポキシ樹脂組成物を得た。

以上で得た各エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファ
成形機で成形した各試験片を用いて、線膨張率係数、曲
げ弾性率、曲げ強度、熱伝導率の物性を測定し、その結
果を第１表の下段の評価の欄に示した。

線膨張率係数の測定は、デュラトメーター法で、曲げ弾
性率、曲げ強度の測定は、ＪＩＳ法で１、熱伝導率の測
定は、昭和電工型の迅速熱伝導率針ＱＴＭ−０２を使い
常態線法で行い、その試験片は各エポキシ樹脂組成物か
ら作ったφ１００ｍｍ、厚さ３０ａａｎの円板の成形品
を用いた。

以上で得た各エポキシ樹脂組成物を用いてトランスファ
成形機に１６０ＩＰ成形品の４０個取り金型を取付け、
１４Ｘ３．２　ｍｍの大きさのヒートサイクル性評価用
のシリコンチップを内蔵する１６ＤＩＰ成形品として、
金型温度１８０°Ｃ３成形時間６０秒で成形した。この
１６ＤＩＰ成形品を一６５°Ｃで３０分と１５０　’Ｃ
で３０分を１サイクルとするヒートサイクルを２００サ
イクル行った後、パンケージクラックの発生を３０倍顕
微鏡で検査を行いその個数を計測した。この結果を第１
表の下段の評価欄にヒートサイクル不良率として示した
。

第１表の物性の比較例１と実施例１〜４の対比から、実
施例の配合のエポキシ樹脂組成物は線膨張率係数、曲げ
弾性率、曲げ強度、熱伝導率いずれにおいても比較例１
より優れていることが確認できた。特性の比較において
も、ヒートサイクル性においては、著しい向上が確認で
きた。

また、比較例２の熔融シリカの平均粒径を１２゜、と大
きなものを用いると、曲げ強度が低下し、熱伝導率の小
さくなることが確認、できた。

（以　下　余　白） 〔発明の効果］ 本発明による新規なエポキシ樹脂組成物によって、高熱
伝導性を存し、ヒートサイクル性に優れたエポキシ樹脂
組成物を得ることができるのである。

手 続 特許長庁官 殿 事件の表示 平成　２年 補正書印発） 平成　３年　４月 ＼ 特許願 第２１２７３０号 ２日 住所 名　　称 代表者 ４　代理人 住所 大阪府門真市大字門真１０４８番地 （５８３）松下電工株式会社 三好俊夫 大阪府門真市大字門真１０４８番地 特許出願人　　松下電工株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）無機充填材として平均粒径が１０〜４０μｍの結
   晶シリカと平均粒径が１０μｍ以下の溶融シリカを含む
   ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 （２）前記無機充填材の結晶シリカの配合量がａ重量％
   、溶融シリカの配合量がｂ重量％として、７０＜ａ＋ｂ
   ＜９０、 ０．０２＜ｂ／ａ＜０．２ の２つの式が成立することを特徴とする請求項１記載の
   エポキシ樹脂組成物。 （３）前記溶融シリカの形状が球状であることを特徴と
   する請求項１または、２記載のエポキシ樹脂組成物。