JPH0673167A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線板への実装の際、特定の前処理をするこ
となく、はんだ付けを行うことができ、成形時にバリが
発生しない電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を提供
する。 【構成】 （Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を持
つエポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノー
ル性水酸基を持つ化合物、（Ｃ）次の一般式で表わされ
るシランカップリング剤及び （Ｒ¹）₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₃ＮＨ（ＣＨ₂）_nＮＨＲ² （式中、Ｒ¹は炭素数１〜６のアルキル基若しくはアル
コキシ基、Ｒ²はＨ、炭素数１〜６のアルキル基、炭素
数２〜６のアルケニル基、炭素数１〜６のアルコキシ
基、炭素数６〜１２のアリール基若しくは置換アリール
基、炭素数６〜１２のアラルキル基若しくは置換アラル
キル基、ｎは２〜８の整数を表わす。）（Ｄ）無機充填
剤を含有する電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料及びその製造方法に関するもので、特に、
表面実装用プラスチックパッケージＩＣの製造に好適に
用いられる電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、トランジスタ、ＩＣなどの電
子部品封止の分野で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、耐湿性、耐熱性、機械特性、インサート品との接着
性などの諸特性にバランスがとれているためである。特
に、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェ
ノールノボラック硬化剤の組み合わせはこれらのバラン
スに優れており、ＩＣ封止用成形材料のベース樹脂とし
て主流になっている。また、充填剤としては溶融シリカ
などの無機粉末が添加されており、カップリング剤とし
ては主にエポキシシランが使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、電子部品のプリ
ント配線板ヘの高密度実装化が進んでいる。これに伴
い、電子部品は従来のピン挿入型のパッケージから、表
面実装型のパッケージが主流になっている。ＩＣ、ＬＳ
Ｉなどの表面実装型ＩＣは実装密度を高くし、実装高さ
を低くするために薄型、小型のパッケージになってお
り、素子のパッケージに対する占有体積が大きくなり、
パッケージの肉厚は非常に薄くなってきた。更に、これ
らのパッケージは従来のピン挿入型のものと実装方法が
異なっている。すなわち、ピン挿入型パッケージはピン
を配線板に挿入した後、配線板裏面からはんだ付けを行
うため、パッケージが直接高温にさらされることがなか
った。しかし、表面実装型ＩＣは配線板表面に仮止めを
行い、はんだバスやリフロー装置などで処理されるた
め、直接はんだ付け温度にさらされる。この結果、ＩＣ
パッケージが吸湿した場合、はんだ付け時に吸湿水分が
急激に膨張し、パッケージをクラックさせてしまう。現
在、この現象が表面実装型ＩＣに係わる大きな問題とな
っている。

【０００４】現行のベース樹脂組成で封止したＩＣパッ
ケージでは、上記の問題が避けられないため、ＩＣを防
湿梱包して出荷したり、配線板へ実装する前に予めＩＣ
を十分乾燥して使用するなどの方法がとられている。し
かし、これらの方法は手間がかかり、コストも高くな
る。

【０００５】一方、成形方式については自動実装化が進
み、良好な離型性や成形時に金型のクリアランスから発
生する樹脂バリの低減が要求されている。特に、バリに
ついては充填剤増量に伴い低粘度樹脂の使用比率が増え
るに従い、問題となっている。

【０００６】本発明はかかる状況に鑑みなされたもの
で、配線板への実装の際、特定の前処理をすることな
く、はんだ付けを行うことができ、成形時にバリが発生
しない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。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは上記の課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、エポキシ樹脂成
形材料に特定のシランカップリング剤を配合することで
上記の目的を達成しうることを見いだし、本発明を完成
するに至った。

【０００８】すなわち、本発明は、（Ａ）１分子中に２
個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹脂、（Ｂ）１分子
中に２個以上のフェノール性水酸基を持つ化合物、
（Ｃ）次の一般式で表わされるシランカップリング剤及
び （Ｒ¹）₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₃ＮＨ（ＣＨ₂）_nＮＨＲ² （式中、Ｒ¹は炭素数１〜６のアルキル基若しくはアル
コキシ基、Ｒ²はＨ、炭素数１〜６のアルキル基、炭素
数２〜６のアルケニル基、炭素数１〜６のアルコキシ
基、炭素数６〜１２のアリール基若しくは置換アリール
基又は炭素数６〜１２のアラルキル基若しくは置換アラ
ルキル基、ｎは２〜８の整数を表わす。）（Ｄ）無機充
填剤を含有することを特徴とする電子部品封止用エポキ
シ樹脂成形材料を提供するものである。

【０００９】本発明において用いられる（Ａ）成分のエ
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が挙げられ、それを例示
すれば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Ｆ、ビス
フェノールＳ、アルキル置換ビフェノールなどのジグリ
シジルエーテル、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、及び脂環族エポキシ樹脂などがあ
り、これらを単独で用いてもよいし、あるいは適宜何種
類でも併用することができる。なかでも、アルキル置換
ビフェノール型ジエポキシ樹脂を用いた場合、接着性、
吸湿性が良好であり、所期の目的である耐リフロークラ
ック性に優れた成形材料が得られる。特に好ましく用い
られるエポキシ樹脂として４，４′−ビス（２，３−エ
ポキシプロポキシ）−３，３′，５，５′−テトラメチ
ルビフェニルが挙げられる。

【００１０】（Ａ）成分のエポキシ樹脂の配合量はエポ
キシ樹脂成形材料に対して５〜２０重量％配合すること
が好ましい。

【００１１】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Ａ、ビスフェノ
ールＦなどのフェノール類又はα−ナフトール、β−ナ
フトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類と
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアル
デヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のア
ルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得ら
れる樹脂、ポリパラビニルフェノール樹脂、フェノール
類とジメトキシパラキシレンから合成されるキシリレン
基を有するフェノール・アラルキル樹脂などがあり、こ
れらを単独で用いてもよいし、あるいは２種類以上併用
してもよい。

【００１２】（Ａ）成分のエポキシ樹脂と（Ｂ）成分の
フェノール化合物の当量比（（Ｂ）成分の水酸基数／
（Ａ）成分のエポキシ基数）は、特に限定はされない
が、それぞれの未反応分を少なく抑えるために０．７〜
１．３の範囲に設定することが好ましい。

【００１３】また、本発明のエポキシ樹脂成形材料中に
はエポキシ樹脂とフェノール樹脂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などのジアザビシクロアルケン及び
その誘導体、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
などのテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、
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。これら
の硬化促進剤はエポキシ樹脂成形材料中に好ましくは
０．０５〜３重量％配合される。

【００１４】本発明に用いられる（Ｃ）成分のシランカ
ップリング剤は式 （Ｒ¹）₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₃ＮＨ（ＣＨ₂）_nＮＨＲ² で表わされる化合物が用いられる。ここで、Ｒ¹として
はメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基等が挙
げられる。Ｒ²としては水素原子、メチル基、エチル
基、メトキシ基、エトキシ基、ベンジル基、フェニルエ
チル基、ヒドロキシベンジル基、フェニル基、ビニルベ
ンジル基、アリル基などが挙げられる。具体的に例示す
れば、

【００１５】

【化３】 などが挙げられる。本発明に用いられるシランカップリ
ング剤としては、特に限定するものではないが第二アミ
ンのジアミノ構造を有するものが好ましい。その理由と
しては、第一アミンが含まれる場合は成形材料の混練中
にエポキシ樹脂との反応により、Ｂステージが進み易
く、流動性が阻害されるためである。特に、（５）〜
（７）の構造の化合物が好ましい。また、シランカップ
リング剤化合物中に含まれるＣｌイオンは１００ｐｐｍ
以下であることが好ましい。１００ｐｐｍを超えると電
子部品の耐湿性が低下する。電子部品の更に優れた耐湿
性を確保するためには化合物中に含まれるＣｌイオンは
１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、（Ｃ）成
分のシランカップリング剤はエポキシ樹脂成形材料中に
０．２〜３重量％配合することが好ましい。

【００１６】また、本発明のエポキシ樹脂成形材料には
吸湿性低減及び強度向上の観点から無機充填剤が配合さ
れる。（Ｄ）成分の無機充填剤としては、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、ジル
コニアなどの粉体、又はこれらを球形化したビーズ、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、ガラス繊維などが挙げられる。これらは１
種単独で用いてもよいし、あるいは２種類以上配合する
こともできる。無機質充填剤の配合量としては、吸湿
性、線膨張係数の低減及び強度向上の観点から材料全体
に対して好ましくは６０体積％以上、更に好ましくは６
５体積％以上配合することが好ましい。上記の無機充填
剤の中で、線膨張係数低減の観点からは溶融シリカが、
高熱伝導性の観点からはアルミナが好ましく、充填剤形
状は成形時の流動性及び金型摩耗性の点から球形が好ま
しい。

【００１７】その他の添加剤として高級脂肪酸、高級脂
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及び難燃剤などを用いることがで
きる。

【００１８】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を
ミキサー等によって十分混合した後、ミキシングロー
ル、押出機などによって混練し、冷却、粉砕することに
よって、目的とするエポキシ樹脂成形材料を製造するこ
とができる。

【００１９】原材料を混合する際、予め前記無機充填剤
を前記シランカップリング剤で表面処理しておくことが
好ましい。処理法としては、シランカップリング剤を
水、メタノール、イソプロピルアルコールなどの溶媒に
希釈し、無機充填剤をヘンシェルミキサ、Ｖブレンダな
どで強制攪拌しながら、希釈溶液を噴霧し、混合する方
法などが挙げられる。コートマイザ、スプレードライヤ
などの粉体処理の専用装置を使用すれば更に適切であ
る。シランカップリング剤の希釈溶液の濃度は２〜７０
重量％が好ましく、濃度がこの範囲より高い場合はカッ
プリング剤溶液の粘度が高くなり、処理効果が損なわれ
る。また、濃度が低くなると処理能率が悪くなる。

【００２０】シランカップリング剤希釈溶液と無機充填
剤との混合による表面処理を実施する方法としては、１
１０〜１８０℃で混合する方法や、室温で混合した後１
１０〜１８０℃にて溶媒を除去する方法などが挙げられ
る。

【００２１】本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料には、更にエポキシシラン、アミノシラン、ウレイ
ドシラン、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
を併用することができる。併用方法は、充填剤の表面処
理時に添加しても、その後にインテグラルブレンドにて
行っても良い。

【００２２】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、低圧トランスファー成形
法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧
縮成形法によっても可能である。

【００２３】

【作用】本発明のエポキシ樹脂成形材料は特定なシラン
カップリング剤を使用することでベース樹脂と充填剤界
面の接着が強固になり、リフロークラックに対する耐性
が向上したと考えられる。また、ベース樹脂と充填剤の
親和性が良くなるため成形時のバリも良好になったと考
えられる。

【００２４】

【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。

【００２５】実施例１ 平均粒径３０μｍの球形溶融シリカ６ｋｇを容量２０リ
ットルの噴霧装置付きＶブレンダに仕込、攪拌を行いな
がら

【００２６】

【化４】 で示されるジアミノシラン（Ｃｌ６ｐｐｍ）の２０重量
％メタノール溶液２００ｇを噴霧し、取り出した後１５
０℃、１時間加熱処理した充填剤を作製した。得られた
処理充填剤６００重量部（充填剤６６体積％）とエポキ
シ当量２００、軟化点７３℃のオルソクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂８０重量部、Ｂｒ比率５０重量％、
エポキシ当量３７５のオルソ位置換のテトラブロモビフ
ェノールのジグリシジルエーテル２０重量部、水酸基当
量１０６、軟化点８３℃のフェノールノボラック樹脂４
８重量部、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウン
デセン−７（１．５重量部）、カルナバワックス（３重
量部）、カーボンブラック（１重量部）、三酸化アンチ
モン（８重量部）を配合した。なお、硬化剤の配合量は
エポキシ当量と水酸基当量の比が１：１となる量を使用
した。混練装置は１０インチ径の加熱ロールを使用し
て、混練温度８０〜９０℃、混練時間７〜１０分の条件
で混練後、冷却、粉砕し、エポキシ樹脂成形材料を得
た。

【００２７】実施例２ 実施例１のオルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂
８０重量部をエポキシ当量１９０の３，３′，５，５′
−テトラメチル−４，４′−ビフェノールのジグリシジ
ルエーテル（４，４′−ビス（２，３−エポキシプロポ
キシ）−３，３′，５，５′−テトラメチルビフェニ
ル）８０重量部に、フェノールノボラック樹脂を４８重
量部を５０重量部に、処理充填剤６００重量部を７５０
重量部（７１体積％）にした以外は実施例１と同様にし
てエポキシ樹脂成形材料を作製した。

【００２８】実施例３ 実施例１の充填剤処理に用いたアミノシランを

【００２９】

【化５】 とした以外は実施例１と同様にしてエポキシ樹脂成形材
料を作製した。

【００３０】実施例４ 実施例２の充填剤処理に用いたアミノシランを

【００３１】

【化６】 とした以外は実施例２と同様にしてエポキシ樹脂成形材
料を作製した。

【００３２】実施例５ 実施例１の充填剤処理に用いたアミノシランを

【００３３】

【化７】 とした以外は実施例１と同様にしてエポキシ樹脂成形材
料を作製した。

【００３４】実施例６ 実施例２の充填剤処理に用いたアミノシランを

【００３５】

【化８】 とした以外は実施例２と同様にしてエポキシ樹脂成形材
料を作製した。

【００３６】比較例１ 実施例１の充填剤を無処理のものとし、配合時にγ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン４重量部を添加
した以外は実施例１と同様にエポキシ樹脂成形材料を作
製した。

【００３７】比較例２ 実施例２の充填剤を無処理のものとし、配合時にγ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン４重量部を添加
した以外は実施例２と同様にエポキシ樹脂成形材料を作
製した。

【００３８】表１に実施例及び比較例で得られたエポキ
シ樹脂成形材料の特性を示す。なお、流動性はＥＭＭＩ
１−６６に従ったスパイラルフロー金型を使用し、成形
温度１８０℃、７０ｋｇ／ｃｍ²の条件で成形し、流動
距離を測定した。成形時のバリは３０、２０、１０、２
μｍの各スリットを持つ金型を使用し、成形温度１８０
℃、７０ｋｇ／ｃｍ²の条件で成形し、各スリットに流
出した距離を測定し、その最大値をバリの値とした。高
温強度及び高温伸びはＪＩＳ−Ｋ−６９１１に従った、
２１５℃での曲げ試験から求めた。耐リフロークラック
性の評価はＦＰ（フラットパッケージ）型ＩＣを用いて
行った。本評価に用いたＦＰのサイズは１９×１４×
２．０ｔ（ｍｍ）であり、６×６（ｍｍ）の素子を搭載
した５４ｐｉｎ、４２アロイリードのものである。試験
条件は８５℃、８５％ＲＨにて所定時間加湿を行い、２
１５℃のＶＰＳ（Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｓｏｌｄｅ
ｒｉｎｇ）にて９０秒処理した。評価は外観を顕微鏡観
察し、パッケージクラックの有無により行い、クラック
発生までの加湿時間を示した。なお、ＦＰの成形は１８
０℃、９０秒、６．９ＭＰａの条件で行い、成形後１８
０℃、５時間の後硬化を行った。

【００３９】実施例１、３、５で得られたエポキシ樹脂
成形材料は比較例１のものと較べ、何れも流動性（スパ
イラルフロー）を損なうことなく、バリが少なく良好な
成形性を示す。また、高温強度の向上により耐リフロー
クラック性も良好であった。この傾向は実施例２、４、
６と比較例２の対比についても同様であり、特定のジア
ミノシランカップリング剤が有効に作用していることが
分かる。

【００４０】

【表１】

【００４１】

【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、耐リフロークラック性、成形性に優
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 (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 23/31

Claims (6)

【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
   持つエポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノ
   ール性水酸基を持つ化合物、（Ｃ）次の一般式で表わさ
   れるシランカップリング剤及び （Ｒ¹）₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₃ＮＨ（ＣＨ₂）_nＮＨＲ² （式中、Ｒ¹は炭素数１〜６のアルキル基若しくはアル
   コキシ基、Ｒ²はＨ、炭素数１〜６のアルキル基、炭素
   数２〜６のアルケニル基、炭素数１〜６のアルコキシ
   基、炭素数６〜１２のアリール基若しくは置換アリール
   基又は炭素数６〜１２のアラルキル基若しくは置換アラ
   ルキル基、ｎは２〜８の整数を表わす。）（Ｄ）無機充
   填剤を含有す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. 【請求項２】 （Ｃ）のシランカップリング剤が構造式 【化１】 で示される化合物であり、化合物中に含まれるＣｌイオ
   ンが１００ｐｐｍ以下である請求項１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】 （Ｃ）のシランカップリング剤が構造式 【化２】 で示される化合物であり、化合物中に含まれるＣｌイオ
   ンが１００ｐｐｍ以下である請求項１記載の電子部品封
   止用エポキシ樹脂成形材料。
4. 【請求項４】 （Ａ）のエポキシ樹脂が４，４′−ビス
   （２，３−エポキシプロポキシ）−３，３′，５，５′
   −テトラメチルビフェニルである請求項１、２又は３記
   載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
5. 【請求項５】 次の一般式で表わされるシランカップリ
   ング剤 （Ｒ¹）₃Ｓｉ（ＣＨ₂）₃ＮＨ（ＣＨ₂）_nＮＨＲ² （式中、Ｒ¹は炭素数１〜６のアルキル基若しくはアル
   コキシ基、Ｒ²はＨ、炭素数１〜６のアルキル基、炭素
   数２〜６のアルケニル基、炭素数１〜６のアルコキシ
   基、炭素数６〜１２のアリール基若しくは置換アリール
   基又は炭素数６〜１２のアラルキル基若しくは置換アラ
   ルキル基、ｎは２〜８の整数を表わす。）で予め表面処
   理された無機充填剤を、１分子中に２個以上のエポキシ
   基を持つエポキシ樹脂及び１分子中に２個以上のフェノ
   ール性水酸基を持つ化合物と混合す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の製造方法。
6. 【請求項６】 シランカップリング剤の濃度が２〜７０
   重量％の希釈溶液と無機充填剤とを混合し、その後加熱
   して溶剤を除去することにより無機充填剤を表面処理す
   る請求項５記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料
   の製造方法。