JPH06329183A

JPH06329183A - 集積回路用ケース

Info

Publication number: JPH06329183A
Application number: JP5142979A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Hamaoka; 重則浜岡
Original assignee: Inoue MTP KK; Inoac Corp
Current assignee: Inoac Corp
Priority date: 1993-05-21
Filing date: 1993-05-21
Publication date: 1994-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高温、長時間の繰り返しベーキングによって
も、寸法の狂い或いは反り等を生ずることがなく、耐久
性が高く、且つ優れた帯電防止性が維持される集積回路
用ケースを提供する。【構成】荷重たわみ温度が１５０℃以上の熱可塑性樹
脂１００重量部に対し、平均繊維径７〜１３μｍ、平均
長さ０．１３〜０．１５ｍｍ、体積固有抵抗１Ωｃｍ以
下の黒鉛化カーボンファイバーと、平均繊維径０．２〜
０．５μｍ、平均長さ１０〜３０μｍのチタン酸カリウ
ム又はホウ酸アルミニウムからなる基体ウィスカー表面
に、酸化アンチモン、酸化インジウム若しくはグラファ
イトをドーピングしてなる酸化スズ被膜を有する、体積
固有抵抗１０Ωｃｍ以下の通電材コーティングウィスカ
ーとの、重量比１／９〜３／７の混合物２０〜３０重量
部を添加した樹脂成形材料からなり、且つ表面電気抵抗
が１０⁵〜１０¹⁰Ωである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路用ケースに関
し、更に詳しく言えば、集積回路（ＩＣ）チップの封止
成形後に行うベーキング工程において、この工程で繰り
返し使用することのできるＩＣ用ケースに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＩＣは、ＩＣチップのリードフレームと
の加熱溶着（ボンデング）後に、ＩＣチップ保護のた
め、エポキシ樹脂やセラミックスを用い封止剤処理（パ
ッケージシーリング）が行われており、封止処理後１５
０℃以上の温度で封止剤中の水分の加熱脱水（ベーキン
グ）を行っている。ＩＣの生産工程に於いてはＩＣの特
性によりベーキングを４〜６時間行う一般的な工程以外
に、特殊用途向けのＩＣでは１２〜３６時間のベーキン
グを必要とする場合があり、この工程に用いられるＩＣ
用ケースとしては、加工性、耐久性、導電性の点から従
来アルミニウム製が一般的に用いられており、この工程
で繰り返し使用されている。

【０００３】しかしながら、アルミニウムは硬く且つ酸
化被膜を生じ易いため、ＩＣ収納時にＩＣがＩＣ用ケー
スに引っかってリードフレームに曲がりを生じたり、長
時間使用後には表面が酸化し、この酸化層を除去するた
めに薬品処理をする必要がある等の問題があり、低コス
トで耐久性に優れ且つ不必要な別作業を要しないＩＣ用
ケースの提供が求められている。又、封止剤としてセラ
ミックスを使用する場合には、アルミニウムとの擦すれ
によるパッケージ表面の灰色状の汚れも問題となってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の生産
工程におけるアルミニウム製のＩＣ用ケースの問題点を
解決することができ、且つこの工程に用いられるものと
して、加工性、耐久性及び導電性の点からもこの工程内
で繰り返し使用することのできるＩＣ用ケースを提供す
ることを目的とする。

【０００５】一般にＤＩＰ（Dual Inline Package)やＳ
ＯＰ（Single Outline Package）と称されるＩＣ用のケ
ースは、リードフレームがパッケージの２方向から出て
いる形状のＩＣを内部に収納するものであり、従来、ポ
リ塩化ビニル製のＩＣケースが出荷用として用いられて
おり、界面活性剤により一過性の帯電防止性が付与され
ているが、前記の様に１５０℃以上の高温下で１２〜３
６時間のベーキングが繰り返し実施されるような場合に
は、より高温且つ長時間下での耐久性が必要となる。こ
の耐久性としては半永久的な帯電防止性の他、寸法的、
物性的安定性が必要とされ、この中でも特にＩＣ用ケー
スの反り寸法に関しては、全長４００〜６００ｍｍに対
し、１．０ｍｍ以下という厳しい規格が設けられてい
る。金属材料であるアルミニウムを用いた場合は、融点
が６００℃前後であるため、その安定性は何ら問題ない
が、プラスチック材料を用いる場合には、成形加工性が
良好で、且つ所定の断面寸法形状が維持され、また高
温、長時間のヒートサイクル下でも長辺反り寸法が維持
できる材料の開発が必要である。更に前述の様なＩＣの
品質上の問題であるパッケージの外観、汚れ等について
も材料開発に於いて解決しなければならず、本発明は上
記の各問題点を解決することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本第１発明の集積回路用
ケース（以下、「ケース」という）は、ＪＩＳＫ７２
０２Ａ試験法に基づく荷重たわみ温度（以下、「荷重た
わみ温度」という）が１５０℃以上の熱可塑性樹脂１０
０重量部に対し、黒鉛化カーボンファイバーと通電材コ
ーティングウィスカーの重量比が１／９〜３／７の混合
物２０〜３０重量部を添加したものを基本配合とする樹
脂成形材料からなり、且つ表面電気抵抗が１０⁵〜１０
¹⁰Ωであることを特徴とする。

【０００７】ケース本体に上記の様な「荷重たわみ温
度」を要求するのは、ＩＣの生産工程における４〜６時
間の一般的なベーキング工程以外に、特殊用途向けＩＣ
では１５０℃という高温に於ける１２〜３６時間のベー
キングを必要とする場合もあり、ケース本体が十分な耐
熱性を有していなければ、ケース本体が大きく変形し、
ＩＣをケース本体から取り出すことが困難になったり、
ＩＣに破損を生じさせることがあるからである。更に、
耐熱性を「荷重たわみ温度」により判定するのは、１５
０℃以上の高温下に於ける形状安定性、寸法安定性等の
評価には最適と考えたからである。又、「１５０℃以
上」とするのは、通常、ＩＣのベーキングは１３０〜１
５０℃（若しくはこれ以上の温度）で行われるからであ
る。尚、この「荷重たわみ温度」は、ベーキング工程が
長時間に渡る場合には、１６０℃以上とするのが好まし
い。

【０００８】上記ケース本体を構成する「熱可塑性樹
脂」としては、非晶性樹脂も結晶性樹脂も使用し得る
が、本発明のケースのように１５０℃以上の高温で長時
間しかも繰り返しベーキングに使用される場合、樹脂の
結晶性が高過ぎたり、添加する無機充填剤の種類或いは
量によっては、冷却時の環境条件により寸法の狂いや反
りを生じることがあり不適な場合がある。そのため、
「熱可塑性樹脂」としては、本第３発明に示す様に、荷
重たわみ温度が１５０℃以上のポリスルフォン樹脂、ポ
リエーテルスルフォン樹脂、ポリフェニルスルホン樹
脂、若しくはポリアリレート樹脂等の非晶性の熱可塑性
樹脂が好適である。これらの非晶性樹脂は耐熱性が高い
こと以外に、流動性が高く成形加工性も良好である。

【０００９】次に、ケースの基本的特性の一つである半
永久的な帯電防止性については、一般的には導電性のカ
ーボンブラック等を２０〜３０部配合すれば良いと言わ
れているが、この場合ＩＣとケース材との擦すれによる
カーボン粒子の脱落、所謂スラフィング（Sloughing)に
よるＩＣの汚れが生じ、外観不良となって製品として出
荷できないことがある。又、このカーボンブラックの替
わりに無機系の導電性微粒子を配合して導電性の付与を
行う場合を検討したが、必要な導電性を得るには、樹脂
１００重量部に対して導電性微粒子を１００重量部以上
配合する必要があり、成形加工性の低下を招き、特に押
出加工性が極端に悪化してしまい好ましくないことが分
かった。

【００１０】本発明では、上記の如く、熱可塑性樹脂１
００重量部に、「黒鉛化カーボンファイバー」と「通電
材コーティングウィスカー」との「重量比」が「１／９
〜３／７の混合物」を、導電フィラー（黒鉛化カーボン
ファイバーと通電材コーティングウィスカーとを合わせ
たものをいう）として「２０〜３０重量部配合」した
「樹脂成形材料」を使用する。この「樹脂成形材料」
は、成形性、特に押出成形性に優れ、しかも得られたケ
ースは所定の「表面電気抵抗」を有し、優れた帯電防止
性を維持する。樹脂１００重量部に対する導電フィラー
の添加量が２０重量部未満では、帯電防止性に必要な
「１０⁵〜１０¹⁰Ωの表面電気抵抗」を安定的に維持す
ることができず、添加量が３０重量部を越えると、表面
電気抵抗が下限値未満となってしまい、リードフレーム
とベースとの間で電気的に短絡し、ＩＣ回路が破損する
恐れがあるため好ましくない。

【００１１】本発明では、導電フィラーとして、非カー
ボンブラック系の無機系導電性フィラーである通電材コ
ーティングウィスカーの一部を、寸法が大きく、且つス
ラフィング性の低い黒鉛化カーボンファイバーに替えた
ものを使用している。上記黒鉛化カーボンファイバーと
しては、炭素系ファイバーを更に１０００℃近くの温度
で焼成硬化し、吸水性、スラフィング性が少なく体積固
有抵抗値も数Ωｃｍ以下とし、これを平均繊維径１〜２
０μｍ、平均長さ０．１〜１．０ｍｍに微細化（ミルド
化）したものを使用することができる。又、上記通電材
コーティングウィスカーとしては、チタン酸カリウムや
ホウ酸アルミニウムの様な平均繊維径０．１〜２μｍ、
平均長さ１０〜５０μｍのウィスカーに酸化スズをコー
ティングして導電化したものや、必要ならその上に更に
酸化アンチモンや酸化インジウムやグラファイトをドー
ピングしてその体積固有抵抗を１００Ωｃｍ以下にした
もの或いはこれらの３種類のうちの２種類以上をドーピ
ングしたものを使用することができる。これらはその形
状的効果もあり、更に成形性と必要な導電性を安定且つ
良好に保つことができるものである。

【００１２】一般にカーボンファイバーや無機系導電フ
ィラーは、カーボンブラック系導電材に比べて１０〜２
０倍もする高価なものであり、導電性ポリマー用部材と
して用いるには極力その配合量を少なくすることがコス
ト面から必要なことである。本発明では上述の黒鉛化ミ
ルドファイバーと通電材コーティングウィスカーの１／
９〜３／７の組合せにより、その配合量が最大３０重量
部、最低２０重量部という低配合量にて、１０⁵〜１０
¹⁰Ωの表面電気抵抗を、ケースの耐熱性を損なうことな
く実現することができるものである。又、導電フィラー
の配合量が少量であるため、成形性特に熱可塑性樹脂に
無機充填剤を多量に添加した場合に通常極端に低下する
押出成形性も非常に良好である。尚、現状の耐熱性の評
価条件は最大２００℃であるが、マトリックス樹脂の耐
熱性のみでこの様な目標値を達成することが難しい場合
は、樹脂１００重量部に対して５〜２０重量部を目処
に、ガラス繊維や非導電性のウィスカー状のもの等の繊
維状の無機充填剤を配合することは、押出成形性等の成
形性を損なわず、ベーキング時の寸法の狂いや反りを生
じない範囲であれば問題ない。

【００１３】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を詳細
に説明する。表１には、各実施例に用いた熱可塑性樹脂
及びその荷重たわみ温度等を、表２には、各実施例に用
いた黒鉛化カーボンファイバー（以下の実施例、比較例
の記載及び表中ではカーボンファイバーと記す）並びに
通電材コーティングウィスカー（以下の実施例、比較例
の記載及び表中では導電ウィスカーと記す）の種類とそ
の比率及び熱可塑性樹脂に対する添加量等を、表３に
は、各比較例に用いた熱可塑性樹脂及びその荷重たわみ
温度等を、表４には、各比較例に用いた黒鉛化カーボン
ファイバー並びに通電ウィスカーの種類とその比率及び
熱可塑性樹脂に対する添加量等を示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】

【表２】

【００１６】

【表３】

【００１７】

【表４】

【００１８】実施例１熱可塑性樹脂としてテイジン・アモコ社製のポリスルフ
ォン樹脂、「ユーデルＰ１７００」を用い、この樹脂１
００重量部に、呉羽化学社製の黒鉛系ミルドカーボンフ
ァイバー、「クレカＫＧＦ−２００」を５重量部、三井
金属鉱業社製の酸化スズをコーティングしたホウ酸アル
ミニウムウィスカーに酸化アンチモンをドーピングした
導電性ウィスカー、「パストラン５１１０」を２０重量
部、配合したものを株式会社ＫＣＫ社製「ＫＣＫ７０−
２２ＶＥＸ（５）」型混練機にて混合後ペレット化して
押出成形用材料を準備した。尚、このポリサルフォン樹
脂の荷重たわみ温度は１７４℃であった。導電フィラー
の総添加量は２５重量部でありカーボンファイバーと導
電ウィスカーの配合比は２：８であった。

【００１９】次に上記樹脂成形材料を用い、池具鉄工社
製単軸押出機「ＦＳ−５０」にて、バレル温度３５０℃
で図１の形状のケースを成形した。本実施例のケース
は、図１〜２に示す様に、略筒状（外形寸法；２０ｍｍ
×５００ｍｍ×１５ｍｍ、厚さ；１．２ｍｍ）であり、
表面側に長手方向に沿ったスリット（幅；３〜５ｍｍ）
１１と裏面側に長手方向に沿った逆溝部（幅；１２〜１
５ｍｍ、長さ；５００ｍｍ、深さ；５〜８ｍｍ）１２と
を有する。このケースを冷却後再度１６０℃で２時間熱
処理した後、岩通社製「マルチメータＶＯＡＣ７５１
３」にて２点端子法により表面電気抵抗を測定した。
又、押出特性やセラミックパッケージへの汚染性（スラ
フィング性）も測定した。更に、上記ケースの耐熱特性
を評価するため、１５０℃で２４時間の加熱を５回繰り
返した後ケースの長手方向の反りを隙間ゲージによって
測定した。これらの結果を表５に示す。これらの結果
によれば、表面電気抵抗は５×１０⁶Ωであって必要な
帯電防止性を有しており、スラフィング性も何ら問題な
く、ヒートサイクル後の反りは０．７ｍｍであり、ヒー
トサイクル前の反り０．８ｍｍとほぼ同一であった。
又、表面電気抵抗の変化もなかった。

【００２０】

【表５】

【００２１】実施例２〜４熱可塑性樹脂として実施例２ではエーテルスルフォン樹
脂を、実施例３ではポリフェニルスルフォン樹脂を、実
施例４ではポリアリレート樹脂を使用し、カーボンファ
イバーとして実施例２では呉羽化学社製「クレカＫＧＦ
−２００」を、実施例３、４では東レ社製「トレカＭＬ
Ｄ−１０００」を用い、導電ウィスカーとしては実施例
２では大塚化学社製「デントールＷＫ−３００Ｂ」を、
実施例３では三井金属社製「パストラン５１１０」を、
実施例４では大塚化学社製「デントールＢＫ−２００」
を用い、実施例１に示した手法と配合比で押出成形用材
料を調整し、同様な方法でケースを作製し評価した（表
５）。それらの結果によれば、実施例２〜４何れも実施
例１と同様に押出特性、帯電防止性、スラフィング性、
１５０℃で２４時間、３回のヒートサイクル後の反り特
性等、特に問題なく良好であった。

【００２２】実施例５〜６及び比較例１〜２導電フィラーとして、実施例５ではカーボンファイバー
と導電ウィスカーの比が１：９のものを２０重量部、実
施例６では３：７のものを３０重量部、又、比較例１で
は０．５：９．５のものを１８重量部、比較例２では
４：６のものを３３重量部配合し、実施例１と同様な方
法で押出成形用材料を調整し、同様な方法でケースを作
製し評価した（表５及び表６）。それらの結果によれ
ば、実施例５では表面電気抵抗が本発明の目的に合致す
る上限に近い値であり、又、実施例６では表面電気抵抗
が本発明の目的に合致する下限に近い値であったが、ケ
ースの機能は満足できるものであった。しかしながら、
比較例１では表面電気抵抗が高過ぎ、帯電防止性が不十
分であり、逆に比較例２では表面電気抵抗が低過ぎ、リ
ードフレームとベースとの間で電気的な短絡が発生し、
ケースに必要な帯電防止性を満足できなくなってしまっ
た。

【００２３】

【表６】

【００２４】比較例３比較例３では、カーボンファイバーは使用せず、導電フ
ィラーとして、酸化スズをコーティングした粒状の酸化
チタンのみ１００重量部を使用した他は実施例１と同様
な方法で押出成形用材料を調整し、同様な方法でケース
を作製し評価した（表６）。その結果、導電フィラーの
配合量が多すぎて押出成形により所定形状のケースを作
製することが困難であり、量産に適さないと判断された
が、表面電気抵抗については１×１０⁶Ω程度と満足で
きる水準であった。又、ヒートサイクル反りテストの結
果にも問題はなかった。

【００２５】比較例４ガラス繊維が４０重量％添加されたポリフェニレンサル
ファイド（大日本インキ社製、「ＦＺ１１４０」）を用
い、カーボンファイバー及び導電ウィスカーを一切使用
せずに、実施例１と同様な方法で押出成形用材料を調整
し、同様な方法でケースを作製し評価した（表６）。そ
の結果、押出成形時の吐出量が若干減少したものの成形
は可能であり、実施例１と同様のケースを作製してその
ヒートサイクル反りテストを実施したところ、テスト後
の反りが２．２ｍｍという大きな値となり、ケースとし
て使用できるものではなかった。

【００２６】比較例５比較例５では、実施例１の導電ウィスカーの替わりに粒
状のカーボンブラックのみを使用した他は実施例１と同
様な方法で押出成形用材料を調整し、同様な方法でケー
スを作製し評価した（表６）。その結果、粒状のカーボ
ンブラックを使用したためスラフィング性があり、又、
表面電気抵抗が低過ぎて帯電防止性が維持できず、ケー
スとして使用できるものではなかった。

【００２７】以上の性能試験によれば、実施例１〜４の
様に熱可塑性樹脂の種類を変えても、帯電防止性、スラ
フィング性及びヒートサイクル反りテスト何れも問題が
なく、本発明の目的のケースとして使用出来ることが分
かる。又、実施例５の様にカーボンファイバーの比率を
低くし、導電フィラーの総量を下限値とした場合及び実
施例６の様にカーボンファイバーの比率を増やし、同時
に導電フィラーの総量を増やした場合も、実施例１〜４
とほぼ同様の性能のケースが得られることが分かる。

【００２８】一方、比較例では熱可塑性樹脂としては比
較例４以外は実施例１、５、６と同様、ポリスルフォン
を使用しているが、比較例１の様にカーボンファイバー
の比率が低く、且つ導電フィラーの総量が少な過ぎる場
合は表面電気抵抗が高過ぎ、比較例２の様にカーボンフ
ァイバーの比率が高く、且つ導電フィラーの総量が多過
ぎる場合は表面電気抵抗が低過ぎ、何れも良好な帯電防
止性が維持できないことが分かる。又、比較例３の様に
粒状の導電フィラーを大量に添加した場合は、表面電気
抵抗及びヒートサイクル反りテストの結果は問題なかっ
たものの、押出成形性が劣り、良好な形状、外観のケー
スを作製することができなかった。更に、比較例４で
は、ガラス繊維を４０重量％含む熱可塑性樹脂を使用し
たが、吐出量が若干少なくて成形効率が低く、又、ヒー
トサイクル反りテストの結果、テスト後の反りが非常に
大きくなっており、無機充填剤を多量に含有する熱可塑
性樹脂は使用できないことが分かった。又、比較例５で
は導電ウィスカーの替わりに粒状のカーボンブラックを
使用しているが、表面電気抵抗が低過ぎ、良好な帯電防
止性が維持できず、それに加えスラフィング性も不良で
あり、使用時ケースが汚染された。

【００２９】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明の集積回路用ケースは、ＩＣの封
止処理後１５０℃以上の高温で、長時間、しかも繰り返
しベーキングが実施される様な工程に用いられ、優れた
耐久性及び帯電防止性を有し、且つ繰り返しベーキング
によるケースの寸法の狂い或いは反り等を生ずることが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の集積回路用ケース本体の一部斜視図
である。

【図２】実施例１の集積回路用ケース本体に集積回路
（ＩＣ）を収納した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１；ケース本体、２；集積回路、１１；表面側の長手方
向に沿ったスリット、１２；裏面側の長手方向に沿った
逆溝部、２１；リードフレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 23/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＪＩＳＫ７２０２Ａ試験法に基づく荷
重たわみ温度が１５０℃以上の熱可塑性樹脂１００重量
部に対し、黒鉛化カーボンファイバーと通電材コーティ
ングウィスカーの重量比が１／９〜３／７の混合物２０
〜３０重量部を添加してなる樹脂成形材料からなり、且
つ表面電気抵抗が１０⁵〜１０¹⁰Ωであることを特徴と
する集積回路用ケース。
【請求項２】前記熱可塑性樹脂がポリスルホン樹脂、
ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニルスルホン樹脂
若しくはポリアリレート樹脂である請求項１記載の集積
回路用ケース。
【請求項３】前記黒鉛化カーボンファイバーの平均繊
維径が１〜２０μｍ、平均長さが０．１〜１．０ｍｍで
あり、体積固有抵抗が１Ωｃｍ以下である請求項１又は
２記載の集積回路用ケース。
【請求項４】前記通電材コーティングウィスカーは、
平均繊維径０．１〜２μｍ、平均長さ１０〜５０μｍの
チタン酸カリウム又はホウ酸アルミニウムからなる基体
ウィスカーと、該基体ウィスカーの表面に、酸化アンチ
モン、酸化インジウム若しくはグラファイトをドーピン
グして形成される酸化スズ被膜とからなり、体積固有抵
抗が１００Ωｃｍ以下のものである請求項１乃至３記載
の集積回路用ケース。