JPH0647613B2 - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料 - Google Patents

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
の諸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方法とし
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性して成形材料に使用した場
合、一般にシロキサン化合物のしみ出し、ガラス転移温
度の低下を生じるといった問題があった。

（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
た電子部品封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
重合物を含有するフェノール系化合物を配合することに
より上記の目的を達成しうることを見い出し、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
有機化合物の一部または全部を分散媒として、エポキシ
基を有する液状シロキサン化合物およびアミノ基を有す
る液状シロキサン化合物を微粒子分散させることともに
加熱することにより前記分散微粒子を反応硬化させて得
られる樹脂混合物を必須成分として成ることを特徴とす
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Ｂ、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
シ樹脂などがあり、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)成分を構成する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Ａ、ビスフェノールＦ
などのフェノール類とホルムアルデヒドとを酸性蝕媒下
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（フェノール系化合物の水酸基数／(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。

次にエポキシ基を有するシロキサン化合物およびアミノ
基を有するシロキサン化合物は特に限定するものではな
いが、使用するフェノール化合物に対し、目視的に相溶
しない化合物であることが好ましく、ジメチルシロキサ
ン、ジフェニルシロキサン、メチルフェニルシロキサン
などのホモポリマ及びコポリマーの分子末端や分子内に
エポキシ基またはアミノ基を導入した反応性の液状化合
物であってこれらは一般に市販されているものが使用で
きる。

ここでエポキシ基を有するシロキサン化合物とアミノ基
を有するシロキサン化合物の使用比率は、特に限定する
ものではないが、エポキシ基とアミノ基の活性水素のモ
ル比が２／１〜１／３の範囲が好ましい。この理由とし
ては、エポキシ基の比率が高くなると成形品外観を悪く
し、所期の目的を達成できないことがあり、アミノ基の
比率が高くなると一級または二級のアミノ基が成形材料
中に残存し、保存安定性を悪くする可能性がある。ま
た、エポキシ基およびアミノ基を有するシロキサン化合
物の分子量は特に限定するものではないが、少なくとも
どちらか一方のシロキサン化合物の重量平均分子量は１
０００以上であることが、耐熱衝撃性向上の観点から好
ましい。

かゝるシロキサン化合物は上記のフェノール性水酸基を
有する化合物を分散媒として微粒子分散させた後、加熱
することにより反応硬化させることにより、シロキサン
化合物が微粒子状に固化した樹脂化合物を得る。

シロキサン化合物を分散させるための樹脂系分散媒とし
ては、フェノール化合物が適当であり、攪拌等により１
００μｍ以下に微粒子分散させた後、シロキサン化合物
のエポキシ基とアミノ基の反応をフェノール化合物が促
進する作用があるため、加熱により容易にシロキサン化
合物微粒子を固形化することができる。

シロキサン化合物のフェノール性水酸基を有する化合物
に対する量比は１：２〜１：１０（体積）である。この
理由は１：２以下ではシロキサン化合物の微粒子分散が
困難になり、１：１０以上ではシロキサン化合物の添加
量に対し、(B)成分全体の量が多くなるため製造コスト
的に不利である。

微粒子分散させる方法としては特に制限はなく攪拌装置
の付いた反応釜や加熱できる加圧ニーダ等が用いられ
る。フェノール性水酸基を有する化合物が常温で固形の
場合は加温することにより溶融状態でおこなう必要があ
るが液状の場合は常温でおこなってもよい。

また分散媒となるフェノール性水酸基を有する化合物は
エポキシ樹脂を硬化するに必要な全量を用いてもよい
し、その一部であってもよい。フェノール性水酸基を有
する化合物の一部または全部の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同士の反応によ
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
５０μｍ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、素子とリードを結ぶ金線が成形時に変形す
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効果を特に発揮
するためには平均粒径５０μｍ以下が好ましい。

シロキサン化合物の微粒子の硬さは、使用する二種類の
シロキサン化合物の官能基当量及びエポキシ基とアミノ
基のモル比で任意に設定できるが、軟かいほど耐パッケ
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、液状シリコーン化合物で変性した
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を多くしなければな
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。

上記のようにして得られた混合樹脂は８０〜１５０℃で
１〜１０時間反応させることによりシロキサン化合物の
硬化物がフェノール性水酸基を有する化合物中に均一に
分散した樹脂混合物が得られる。

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
ービシクロ（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を保持しながら、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、１００μｍ
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
添加できることが特長である。従来、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、懸濁重合など
で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
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、本発明は製造法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、耐熱性、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
脂に(B)フェノール性水酸基を有する化合物の一部また
は全部を分散媒として、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混合物を可撓剤とし
て使用したことによる。すなわち、樹脂混合物のシロキ
サン化合物は粒径１００μｍ以下の固形ゴム状物質であ
り、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、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。

〔シロキサン化合物含有樹脂の作成〕

構造式 で示される粘度3,５００CS（２５℃）、アミン当量2,０
００のシリコーンオイルＫＦ８６１（信越化学工業株式
会社製商品名）２５ｇと構造式 で示される粘度６０CS（２５℃）、エポキシ当量1,８０
０のシリコーンオイルＸ−２２−１６３Ｂ（同上）４５
ｇを混合し、温度１２０℃で溶融している水酸基当量１
０６、軟化点８３℃のフェノールノボラック樹脂２１０
ｇ中に添加して、均一に白濁するまで攪拌を行い、その
後約１２０℃で１時間加熱を続けてシロキサン化合物を
反応させて得られたものを可撓剤〔I〕とした。可撓性
〔I〕をアセトンに溶解しフェノール樹脂を除去するこ
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
形の固形粉末として得られ、平均粒径は約４０μｍであ
り１００μｍ以上の粒子はほとんど存在しなかった。

また構造式 で示される粘度3,５００CS（２５℃）、アミン当量3,８
００のシリコーンオイルＸ−２２−３８０１Ｃ（同上）
５８ｇと 構造式 で示される粘度2,０００CS（１５０℃）、エポキシ当量
３５０のシリコーンオイルＫＦ１０１（同上）１２ｇを
混合したものをシリコーン化合物として使用した以外は
同様な方法で合成したものを可撓剤〔II〕とした。可撓
剤〔II〕は可撓剤〔I〕と同様に、フェノールノボラッ
ク中にシロキサン重合物の微粒子が分散した形態であ
り、可撓剤〔I〕と同様な方法でシリコーン微粒子を抽
出したところほぼ球状の固形粒子が得られた。また、平
均粒径は約５０μｍで１００μｍ以上の粒子はほとんど
存在しなかった。

〔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
−グリシドキシブロビルトリメトキシシラン、石英ガラ
ス粉および可撓剤〔I〕〜〔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、３および比較例を
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。ま
た比較例１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
生じ実用上問題がある。

また、実施例１に使用した可撓性［Ｉ］の２種類のシリ
コーン成分のみを同比率にてサリチル酸０．５重量％の
存在下で１２０℃、１時間硬化させて得られた固形シリ
コーンゴムを１００メッシュ以下に粉砕して実施例１と
同量のシロキサン化合物量となるように配合し、実施例
１と同様に作製した成形材料を比較例３とした。このも
のは、実施例１と比較し成形品外観、ガラス転移温度は
良好であったが、スパイラルフローが２０％低下し、耐
熱衝撃性も１５０サシクルに低下していまった。

（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、非相溶性の可撓性を使用し
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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古沢 文夫 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (72)発明者 浅井 茂雄 茨城県下館市大字小川1500番地 日立化成 工業株式会社下館研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−63450（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−45843（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−81120（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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
   有機化合物の一部または全部を分散媒として、エポキシ
   基を有する液状シロキサン化合物およびアミノ基を有す
   る液状シロキサン化合物を微粒子分散させるとともに加
   熱することにより前記シロキサン化合物粒子を反応硬化
   させて得られる樹脂混合物 を必須成分とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
   料。
2. 【請求項２】微粒子分散してなるシロキサン化合物の９
   ０％以上が１００μｍ以下の粒子径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。
3. 【請求項３】エポキシ基を有するシロキサン化合物とア
   ミノ基を有するシロキサン化合物の量比が２：１〜１：
   ３（エポキシ基とアミノ基の活性水素のモル比）であ
   り、かつシロキサン化合物とフェノール性水酸基を有す
   る有機化合物との量比が１：２〜１：１０（体積）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。