JPH1030049A - エポキシ樹脂組成物および電子部品封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れたエ
ポキシ樹脂組成物、および白色度の高い、例えばフォト
カプラ等の電子部品封止装置を提供する。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）無機質充填剤として、鈍角結晶性シリカ粉
末と、溶融シリカおよび／または微細球状溶融シリカの
粉末とを併用したもの、（Ｄ）硬化促進剤ならびに
（Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全体の樹脂組成
物に対して前記（Ｃ）の併用した無機質充填剤を25〜90
重量％、（Ｅ）のチタンホワイトを 5〜50重量％の割合
で含有してなるエポキシ樹脂組成物であり、このエポキ
シ樹脂組成物の硬化物によって、電子部品が封止されて
なるホトカプラなどの電子部品封止装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、白色度が高く、熱
伝導性、成形性に優れたエポキシ樹脂組成物、および白
色度が要求される、例えばフォトカプラ等の、電子部品
封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、白色度が求められないダイオー
ド、トランジスタ、コンデンサー、集積回路等の半導体
装置では、熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われ
てきた。この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミックを
用いたハーメチックシール方式に比較して経済的に有利
なため、広く実用化されている。封止樹脂としては、熱
硬化性樹脂の中でも信頼性および価格の点から、エポキ
シ樹脂が最も一般的に用いられている。エポキシ樹脂に
は、酸無水物、芳香族アミン、ノボラック型フェノール
樹脂等の硬化剤が用いられるが、これらの中でもノボラ
ック型フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂は、
他の硬化剤を使用したものに比べて、成形性、耐湿性に
優れ、毒性がなく、かつ安価であるため、封止用樹脂と
して広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体部品等の
高密度化、大電力化に伴い熱放散性のよい、低応力の封
止用樹脂が要望されてきた。こうしたことから、熱伝導
率の高い充填剤として、結晶性シリカやアルミナ等が使
用されているが、これらの無機充填剤は硬度が高く樹脂
組成物製造の際に、混合機、混練機、粉砕機等を摩耗
し、チタンホワイト等の白色着色剤を添加しても満足な
白色度の樹脂組成物が得られなかった。

【０００４】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れ
たエポキシ樹脂組成物、および白色度の高い、例えばフ
ォトカプラ等の電子部品封止装置を提供しようとするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の目的
を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、無機質充填剤と
して鈍角結晶性シリカ粉末および溶融シリカ・微細球状
溶融シリカ粉末を併用させることによって、製造装置の
摩耗を抑制し、白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れ
た樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を完成
したものである。

【０００６】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）無機質充填剤として、鈍
角結晶性シリカ粉末と、溶融シリカおよび／または微細
球状溶融シリカの粉末とを併用したもの、（Ｄ）硬化促
進剤ならびに（Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全
体の樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の併用した無機質充
填剤を25〜90重量％、（Ｅ）のチタンホワイトを 5〜50
重量％の割合で含有してなることを特徴とするエポキシ
樹脂組成物である。また、このエポキシ樹脂組成物の硬
化物によって、電子部品が封止されてなることを特徴と
する電子部品封止装置である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）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個有する化
合物であるかぎり、分子量、構造式等に特に制限される
ことはなく、一般封止材用として用いられているものが
広く使用することができる。例えばビスフェノール型の
芳香族系、シクロヘキサン誘導体等の脂環族系、さらに
次の一般式で示されるエポキシノボラック系等のエポキ
シ樹脂が挙げられる。

【０００９】

【化１】 （但し、式中Ｒ¹ は水素原子、ハロゲン原子又はアルキ
ル基を、Ｒ² は水素原子又はアルキル基を、ｎは 1以上
の整数をそれぞれ表す） これらのエポキシ樹脂は単独又は 2種以上混合して使用
することができる。

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類とホルムアルデヒド或いはパラホルムアルデヒドを反
応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、および
これらの変性樹脂例えば、エポキシ化もしくはブチル化
ノボラック型フェノール樹脂等が挙げられ、これらは単
独又は 2種以上混合して使用することができる。フェノ
ール樹脂の配合割合は、前述した（Ａ）エポキシ樹脂の
エポキシ基（ａ）と（Ｂ）フェノール樹脂のフェノール
性水酸基（ｂ）とのモル比［（ａ）／（ｂ）］が 0.1〜
10の範囲内であることが望ましい。このモル比が 0.1未
満もしくは10を超えると耐湿性、成形作業性、及び硬化
物の電気特性が悪くなりいずれの場合も好ましくない。

【００１１】本発明に用いる（Ｃ）無機質充填剤は、鈍
角結晶性シリカ粉末と、溶融シリカおよび／または微細
球状溶融シリカの粉末とを併用したもので、鈍角結晶性
シリカ粉末および溶融シリカ・微細球状溶融シリカ粉末
としては、不純物濃度が低く、製造装置の摩耗を防止す
るため鋭利な「カド」をもたない鈍角のものが使用され
る。最も重要なことは鈍角結晶性シリカ粉末と溶融シリ
カ・微細球状溶融シリカ粉末の充填剤が併用されること
である。鈍角結晶性シリカ粉末の平均粒径は10〜50μｍ
が望ましく、10μｍ未満又は50μｍを超えると流動性、
作業性が悪くなり好ましくない。溶融シリカ粉末、微細
球状溶融シリカ粉末の平均粒径はそれぞれ10μｍ〜50μ
ｍ、1 μｍ以下のものが望ましく、鈍角結晶性シリカ粉
末に対して溶融シリカ・微細球状溶融シリカ粉末の合計
が5 〜50重量％の範囲内で配合することが好ましい。こ
の範囲が50重量％を超えると十分な流動性が得られず、
流動性が低下するばかりでなく、熱伝導性も著しく低下
するため好ましくなく、5重量％未満であると摩耗防止
の効果が不十分である。

【００１２】鈍角結晶性シリカ粉末と溶融シリカ・微細
球状溶融シリカ粉末の無機質充填剤の他にも、製造装置
を摩耗させないものであれば使用することもできる。鈍
角結晶性シリカ粉末および溶融シリカ・微細球状溶融シ
リカ粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して25〜
90重量％含有するように配合することが好ましい。その
割合が25重量％未満では熱膨張係数が大きくなると共
に、熱伝導率が小さくなり好ましくない。また、90重量
％を超えるとかさばりが大きくなり、成形性が悪く実用
に適さない。

【００１３】本発明に用いる（Ｄ）硬化促進剤として
は、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、Ｄ
ＢＵ系硬化促進剤、その他の硬化促進剤等が広く使用す
ることができ、これらは単独又は 2種以上併用すること
ができる。硬化促進剤の配合割合は、全体の樹脂組成物
に対して 0.01 〜5 重量％含有するように配合すること
が望ましい。その割合が 0.01 重量％未満では樹脂組成
物のゲルタイムが長く、硬化特性も悪くなり、また、5
重量％を超えると極端に流動性が悪くなって成形性に劣
り、さらに電気特性も悪くなり耐湿性に劣り好ましくな
い。

【００１４】本発明に用いる（Ｅ）チタンホワイトとし
ては、不純物濃度が低い酸化チタンが用いられ、その結
晶形はアナタース形、ルチル形のいずれでもよい。チタ
ンホワイトの配合割合は、全体の樹脂組成物に対して 5
〜50重量％の割合で含有することが望ましい。その割合
が 5重量％未満では十分な白色度が得られず、また、50
重量％を超えると成形性が低下し好ましくない。

【００１５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、鈍角結晶性シリカ粉末
および溶融シリカ・微細球状溶融シリカ粉末、硬化促進
剤ならびにチタンホワイトを必須成分とするが、本発明
の目的に反しない限度において、また必要に応じて例え
ば、天然ワックス類、合成ワックス類、直鎖脂肪族の金
属塩、酸アミド、エステル類、パラフィン等の離型剤、
三酸化アンチモン等の難燃剤、シランカップリング剤、
ゴム系やシリコーン系の低応力付与剤等を適宜添加配合
することができる。

【００１６】本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料と
して調製する場合の一般的方法は、前述したエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、鈍角結晶性シリカ粉末および溶融
シリカ・微細球状溶融シリカ粉末、硬化促進剤ならびに
チタンホワイトその他の成分を配合し、ミキサー等によ
って十分均一に混合した、さらに熱ロールによる溶融混
合処理またはニーダ等による混合処理を行い、次いで冷
却固化させ適当な大きさに粉砕して成形材料とすること
ができる。こうして得られた成形材料は、半導体装置を
はじめとする電子部品、被覆、絶縁等に適用すれば優れ
た特性と信頼性を付与させることができる。

【００１７】また、本発明の電子部品封止装置は、上述
の成形材料を用いて電子部品を封止することにより容易
に製造することができる。封止を行う電子部品としては
例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サ
イリスタ、ダイオード、コンデンサー等で特に限定され
るものではない。封止の最も一般的な方法としては、低
圧トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成
形、注形等による封止も可能である。成形材料で封止後
加熱して硬化させ、最終的にはこの硬化物によって封止
された電子部品封止装置が得られる。加熱による硬化
は、170 ℃に加熱して硬化させることが望ましい。

【００１８】

【作用】本発明のエポキシ樹脂組成物および電子部品封
止装置は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填剤
として鈍角結晶性シリカ粉末および溶融シリカ・微細球
状溶融シリカ粉末、硬化促進剤ならびにチタンホワイト
を用いることによって、製造装置の摩耗を抑制し、白色
度が高く、熱伝導性、成形性の優れたものとすることが
できた。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明を実施例によって説明
するが、本発明はこれらの実施例よって限定されるもの
ではない。以下の実施例および比較例において「％」と
は「重量％」を意味する。

【００２０】実施例１ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、ノボラ
ック型フェノール樹脂 3.5％、鈍角結晶性シリカ粉末
（平均粒径20μｍ）55％、微細球状溶融シリカ粉末（平
均粒径 0.5μｍ）10％、溶融シリカ（平均粒径20μｍ）
5 ％、チタンホワイト（ルチル形）15％、硬化促進剤
0.5％、カルナバワックス類 0.3％、三酸化アンチモン
1.8％およびシランカップリング剤 0.4％を常温で混合
し、さらに90〜95℃で混練冷却した後、粉砕して成形材
料（Ａ）製造した。

【００２１】実施例２ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、ノボラ
ック型フェノール樹脂 3.5％、鈍角結晶性シリカ粉末
（平均粒径20μｍ）55％、微細球状溶融シリカ粉末（平
均粒径 0.5μｍ）15％、チタンホワイト（ルチル形）15
％、硬化促進剤 0.5％、カルナバワックス類 0.3％、三
酸化アンチモン 1.8％およびシランカップリング剤 0.4
％を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練冷却した後、
粉砕して成形材料（Ｂ）を製造した。

【００２２】比較例１ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラ
ブムモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、ノボラ
ック型フェノール樹脂 3.5％、鈍角結晶性シリカ粉末
（平均粒径20μｍ）70％、チタンホワイト（ルチル形）
15％、硬化促進剤0.5％、カルナバワックス類 0.3％、
三酸化アンチモン 1.8％およびシランカップリング剤
0.4％を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練冷却した
後、粉砕して成形材料（Ｃ）を製造した。

【００２３】比較例２ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、ノボラ
ック型フェノール樹脂 3.5％、結晶性シリカ粉末（平均
粒径20μｍ、鋭利な破砕形）70％、チタンホワイト（ル
チル形）15％、硬化促進剤 0.5％、カルナバワックス類
0.3％、三酸化アンチモン 1.8％およびシランカッフリ
ング剤 0.4％を常温で混合し、さらに90〜95℃で混練冷
却した後、粉砕して成形材料（Ｄ）を製造した。

【００２４】比較例３ ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、ノボラ
ック型フェノール樹脂 3.5％、溶融シリカ粉末（平均粒
径20μｍ）70％、チタンホワイト（ルチル形）15％、硬
化促進剤 0.5％、カルナバワックス類 0.3％、三酸化ア
ンチモン 1.8％およびシランカップリング剤 0.4％を常
温で混合し、さらに90〜95℃で混練冷却した後、粉砕し
て成形材料（Ｅ）を製造した。

【００２５】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｅ）
を用いて170 ℃に加熱した金型内にトランスファー注
入、フォトカプラーを封止し硬化させて電子部品封止装
置を製造した。これらの成形材料および電子部品封止装
置について、諸試験を行ったのでその結果を表１に示し
たが、本発明のエポキシ樹脂組成物および電子部品封止
装置は、いずれも優れた特性を示し、本発明の顕著な効
果を確認することができた。

【００２６】

【表１】 ＊1 ：175 ℃，80ｋｇ／ｃｍ² ，2 分間トランスフアー成形により得られた試験 片を分光光度計によって測定、標準球（硫酸バリウム）＝100 とし、サンプル／ 標準球＝100 で反射率を算出した。 80％以上…○、 65〜80％未満…△、 65％未満…×。 ＊2 ：φ 100,25 ｍｍ 厚の成形品をつくり、熱伝導率計を用いて測定した。 1.5 （Ｗ／ｍ・Ｋ）以上…○、 1.0〜 1.5（Ｗ／ｍ・Ｋ）未満…△、 1.0（ Ｗ／ｍ・Ｋ）未満…×。 ＊3 ：成形材料をＤＩＰ16ｐｉｎ成形金型により170 ℃，2 分間トランスファー 成形し、充填性を評価した。優秀…○、良好…△、不良…×。 ＊4 ：成形材料を用いて、 2本のアルミニウム配線を有する半導体チップを、17 0 ℃，3 分間トランスファー成形した後、さらに8 時間エイジングさせた。この 半導体封止装置 100個について、120 ℃の高圧水蒸気中で耐湿性試験を行い、ア ルミニウム腐蝕による50％断線（不良発生）の起こる時間を評価した。 200 ｈ以上…○、 200 ｈ未満…×。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明エポキシ樹脂組成物および電子部品封止装置
は、白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れ、長期間に
わたって信頼性を保証することができるものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/29 Ｈ０１Ｌ 23/30 Ｒ 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）無機質充填剤として、鈍角結晶性シリカ粉
   末と、溶融シリカおよび／または微細球状溶融シリカの
   粉末とを併用したもの、（Ｄ）硬化促進剤ならびに
   （Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全体の樹脂組成
   物に対して前記（Ｃ）の併用した無機質充填剤を25〜90
   重量％、（Ｅ）のチタンホワイトを 5〜50重量％の割合
   で含有してなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2. 【請求項２】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）無機質充填剤として、鈍角結晶性シリカ粉
   末と、溶融シリカおよび／または微細球状溶融シリカの
   粉末とを併用したもの、（Ｄ）硬化促進剤ならびに
   （Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全体の樹脂組成
   物に対して前記（Ｃ）の併用した無機質充填剤を25〜90
   重量％、（Ｅ）のチタンホワイトを 5〜50重量％の割合
   で含有したエポキシ樹脂組成物の硬化物によって、半導
   体チップが封止されてなることを特徴とする電子部品封
   止装置。