JPH11236487A - 封止用のエポキシ樹脂組成物に用いる再生粉およびその用途 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス部品や金型部品の磨耗を抑制し、封止
用エポキシ樹脂硬化残物の再利用を図れる再生粉および
その用途を提供する。 【解決手段】 封止用のエポキシ樹脂組成物に用いる再
生粉は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を含む
封止用エポキシ樹脂組成物の硬化残物を粉砕してなる。
封止用のエポキシ樹脂組成物は、無機充填材の少なくと
も一部の代替品として、前記再生粉を５〜５０重量％含
有することを特徴とする。樹脂封止型半導体装置の封止
用硬化物は、無機充填材の少なくとも一部の代替品とし
て、前記再生粉を５〜５０重量％含有することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、封止用のエポキシ
樹脂組成物に用いる再生粉とその用途に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイオード、トランジスター集積回路等
の電気、電子部品や半導体装置等の封止方法として、エ
ポキシ樹脂やシリコーン樹脂等を用いる方法やガラス、
金属、セラミック等を用いるハーメチックシール法が、
従来より行われている。なかでも、近年では、大量生産
によるコストメリットがあり、信頼性が向上したエポキ
シ樹脂組成物を用いた低圧トランスファー成形などによ
る樹脂封止が主流を占めている。

【０００３】しかしながら、この樹脂封止には、エポキ
シ樹脂組成物によってプレス部品や金型部品が磨耗しや
すいという問題があった。また、トランスファー成形な
どにより樹脂モールドする際に、製品に使用される樹脂
硬化物は、パッケージの大きさによって多少異なるが、
注入組成物の数％〜数十％であり、それ以外は金型内に
カル・ランナーとして残留し、封止品脱型後に廃却処理
されるという無駄があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、プレス部品や金型部品の磨耗を抑制し、封止用エポ
キシ樹脂硬化残物の再利用を図ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】封止用のエポキシ樹脂組
成物は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を必須
成分として含む。本発明にかかる、封止用のエポキシ樹
脂組成物に用いる再生粉は、上記封止用のエポキシ樹脂
組成物の金型内の硬化残物を粉砕してなり、最大粒径が
１５０μｍ以下の粉体である。

【０００６】この再生粉において、前記粉体の平均粒径
が１０〜７０μｍであることが好ましい。本発明にかか
る封止用のエポキシ樹脂組成物は、無機充填材の少なく
とも一部の代替品として、前記再生粉を５〜５０重量％
含有する。本発明にかかる、樹脂封止型半導体装置の封
止用硬化物は、半導体装置における半導体素子を封止し
てなるエポキシ樹脂組成物の硬化物であって、無機充填
材の少なくとも一部の代替品として、前記再生粉を５〜
５０重量％含有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】（エポキシ樹脂組成物）エポキシ
樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ基を持っ
ていれば特に制限はないが、光半導体の封止に用いる場
合は、比較的着色の少ないものが好ましい。好ましい例
としては、Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ、ビフ
ェニル型エポキシ、ジシクロペンタジエン型エポキシ、
ビスフェノール型エポキシ、ブロム含有エポキシ等を用
いることができる。これらは単独で用いても併用しても
よい。また、エポキシ樹脂の配合量は、特に限定する訳
ではないが、７〜３５重量％の範囲である。

【０００８】硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応する
ものであれば特に制限はないが、光半導体封止のために
は比較的着色の少ないものが好ましい。好ましい例とし
ては、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、
フェノールアラルキル、ナフトールアラルキルその他
の、各種多価フェノール化合物などやナフトール化合物
を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、
併用してもよい。

【０００９】前記硬化剤の配合割合は、エポキシ樹脂１
当量に対して硬化剤の当量を０．５〜１．５の範囲に設
定することが好ましく、特に好ましくは０．８〜１．２
である。硬化剤の当量が０．５未満では、組成物の硬化
特性、成形性及び硬化物の高温時における電気特性が悪
くなり、１．５を越えると組成物の成形性が悪くなる
他、硬化物の電気特性も悪くなる。

【００１０】エポキシ樹脂組成物では、一般に硬化促進
のために、硬化促進剤が用いられる。硬化促進剤として
は、エポキシ樹脂と硬化剤の反応を促進させる作用があ
るものであれば特に制限はないが、比較的着色の少ない
ものが好ましい。好ましい例としては、トリフェニルホ
スフィン等の有機ホスフィン類、ジアザビシクロウンデ
ンセン等の三級アミン類、２−メチルイミダゾール、２
−フェニルイミダゾール等のイミダゾール類などを用い
ることができる。これは単独で用いてもよく、併用して
もよい。

【００１１】前記硬化促進剤の配合割合は、封止樹脂組
成物全体に対して０．０５〜１．０重量％であることが
好ましい。硬化促進剤の配合量が０．０５重量％未満で
は、ゲル化時間が遅くなり、硬化作業性を著しく低下さ
せる傾向がみられ、逆に１．０重量％を越えると、硬化
が急速に進み、その結果、発熱が大きくなってクラック
や発泡を生じる恐れがあるからである。

【００１２】樹脂封止品の金型からの脱型を容易にする
ために、エポキシ樹脂組成物には、離型剤を配合してお
くことが好ましい。離型剤としては、例えば、天然カル
ナバ系、高級脂肪酸、ポリエチレン系ワックスなどを用
いることができる。具体的には、カルナバワックス、ス
テアリン酸、モンタン酸、カルボキシル基含有ポリオレ
フイン等が好ましく用いられる。これらは単独で使用さ
れるほか、併用されることもある。離型剤の配合割合は
組成物全体の０．０５〜１．５重量％であることが好ま
しい。

【００１３】増量効果を発揮させたり、樹脂硬化物にク
ラックを生じにくくさせたりするために、エポキシ樹脂
組成物では無機充填材が配合される。無機充填材として
は、特に限定する訳ではないが、溶融シリカ、結晶シリ
カ、アルミナ、窒化珪素等を用いることができ、これら
は単独で使用されるほか、併用されることもある。無機
充填材の配合割合は組成物全体の６０〜９３重量％であ
ることが好ましい。無機充填材の配合割合が６０重量％
未満では、硬化物の耐湿性、寸法安定性に問題を起こ
し、９３重量％を越えると、成形性が悪く、未充填、ワ
イヤー断線、ワイヤー倒し（ワイヤースイープ）等の問
題を生じる。

【００１４】本発明にかかる封止用エポキシ樹脂組成物
には、必要に応じて、着色剤、低応力化剤、難燃剤、シ
ランカップリング剤、シリコーン可撓剤等が適宜量添加
されてよい。着色剤としては、例えばカーボンブラッ
ク、酸化チタン等が挙げられる。低応力化剤としては、
例えば、シリコーンゲル、シリコーンゴム、シリコーン
オイル等が挙げられる。難燃剤としては、例えば、三酸
化アンチモン、ハロゲン化合物、リン化合物等が挙げら
れる。シランカップリング剤としては、例えば、γ−グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプ
トプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。前記着
色剤、低応力化剤、難燃剤等は２種類以上を併用するこ
ともできる。

【００１５】各成分をミキサー等によって均一に混合し
たのち、ロール、ニーダー等によって混練することでエ
ポキシ樹脂組成物を製造することができる。成分の配合
順序は特に制限はない。 （再生粉）本発明にかかる再生粉は、上に述べたエポキ
シ樹脂組成物を用いて半導体素子らの樹脂封止用を行っ
たときにカル・ランナーなどとして金型内に残留する硬
化残物を粉砕してなるものであり、必要に応じて、ふる
い分け等により粒径１５０μｍを越える粒子をカットし
てなる、粒径１５０μｍ以下の粉体である。粒径が１５
０μｍを越える粉砕物が含有されると、未充填・ピンホ
ール等の成形不良が発生しやすい。

【００１６】粉体の平均粒径は１０〜７０μｍであるこ
とが好ましい。平均粒径が７０μｍを越えると、特にゲ
ート面積の小さな小型のパッケージにおいて、未充填・
ピンホール等の成形不良が顕著に発生しやすい。平均粒
径が１０μｍ未満では、流動性が低下する。硬化残物の
粉砕方法は、カッタミルで粉砕する方法やクラッシャで
粉砕する方法やクラッシャにより粗砕後にカッタミルで
破砕する方法等がある。

【００１７】本発明にかかる再生粉は、次に述べる再生
粉使用の、本発明にかかるエポキシ樹脂組成物を粉砕し
たものでも良い。前述した無機充填材は、非常に高い硬
度を持っているため、封止成形時にランサーやゲート等
を磨耗させ易いが、再生粉は、無機充填材を樹脂皮膜で
覆った形になっているので、これを無機充填材の代替品
とすると、前述の磨耗を起こしにくくすることが出来
る。 （本発明のエポキシ樹脂組成物）本発明にかかる封止用
のエポキシ樹脂組成物は、一般的なエポキシ樹脂組成物
について前述した各成分のうち無機充填材の少なくとも
一部の代替品として前述の再生粉を５〜５０重量％含有
することを特徴とする。配合割合が５重量％未満では、
磨耗低減の硬化がほとんど得られず、５０重量％を越え
ると、成形品の強度が著しく低下する。

【００１８】本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば、
エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、再生粉、必要に応
じて新しい無機充填材、離型剤、その他の配合成分を溶
解混合又は溶融混合した後、ニーダーやロール等で溶融
混練し、この混練物を冷却・固化した後、粉粒状に粉砕
することにより製造することができる。 （半導体装置の封止）上のようにして得られた本発明の
エポキシ樹脂組成物は、金型を用い、タブレットをトラ
ンスファー成形することにより、光半導体装置のリード
フレームに搭載した半導体素子を封止することができ
る。

【００１９】本発明にかかる樹脂封止型半導体装置の封
止用硬化物は、このようにして出来る。上記リードフレ
ームとしては、電気伝導性の点で銅や銅合金製のリード
フレームが、また、熱膨張率の点で４２アロイ合金製の
リードフレームが一般に使用されている。これらのリー
ドフレームは、金線等のボンディングワイヤーとの接着
性が低いため、リードフレームのボンディングワイヤー
と接続しようとする部分にあらかじめ銀メッキや金メッ
キを行った後、ボンディングワイヤーと接続し、接続の
信頼性を改良するようにしている。銅系のリードフレー
ムではニッケルや銀のメッキ処理を行うことが多い。

【００２０】

【実施例】−再生粉の製造− Ｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂１１８重量
部、フェノールノボラック樹脂６８重量部、ブロム化エ
ポキシ樹脂１４重量部、三酸化アンチモン２１重量部、
トリフェニルホスフィン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２．５重量部、溶融シリ
カ８５０重量部の配合で、再生粉を無機充填材の代替と
せずにエポキシ樹脂組成物を製造し、得られたエポキシ
樹脂組成物を粉砕して、再生粉を製造した。エポキシ樹
脂組成物の製造条件は後述のようである。

【００２１】−封止用のエポキシ樹脂組成物とその使用
− 表１に示す配合でエポキシ樹脂組成物を製造し、半導体
素子の封止を行った。エポキシ樹脂組成物の製造条件は
以下のとおりであり、半導体封止条件は以下のとおりで
あった。 （エポキシ樹脂組成物の製造条件）各配合材料をブレン
ダーによって混合し均一したのち８０℃に加熱したニー
ダーによって混練溶融させて押し出し、冷却後、粉砕機
で所定粒度に粉砕して、粒状の封止材料を得た。 （封止条件）半導体素子としてダイオード（ショットキ
ーダイオード）が銅フレームに実装されたものを用い
た。トランスファプレスを用い、成形温度１７０±５
℃、注入スピード１０秒、注入圧力５ＭＰａ、キュアタ
イム９０秒で上記ダイオードを封止成形して、表面実装
型半導体装置の成形品を得た。

【００２２】さらに、各エポキシ樹脂組成物について、
以下の評価方法で金型磨耗性評価試験を行い、その結果
も併記した。 （金型磨耗性評価試験）アルミ製オリフィスノズルを用
い、金型温度１５０℃、押し出し時間一定、押し出し圧
力１１．８ＭＰａ、押し出し量９００ｃｃの条件で、ア
ルミ製オリフィスノズルの磨耗量を測定した。

【００２３】

【表１】

【００２４】再生粉を代替品として使用しているが、成
形品の品質は、表１にみるように従来と変らない。

【００２５】

【発明の効果】本発明にかかる再生粉は、封止用のエポ
キシ樹脂組成物の硬化残物を粉砕してなる粉体であり、
無機充填材を含むので、そのままで無機充填材の代替品
として使用できる。しかも、この再生粉では、無機充填
材は、剥き出しのままでなく、エポキシ樹脂の硬化皮膜
でマーブル状に覆われているので、封止成形を行ったと
き、プランジャー、ポット等のプレス部品やランナー、
ゲート等の金型部品の磨耗が抑制される。

【００２６】本発明にかかる封止用のエポキシ樹脂組成
物は、無機充填材の少なくとも一部の代替品として上述
の再生粉を用いているので、金型の磨耗を生じにくく、
安価である。本発明にかかる樹脂封止型半導体装置の硬
化物は、上記本発明にかかる再生粉を使用しているた
め、硬化残物の再利用を図ることができ、コストを低減
できる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を
   含む封止用エポキシ樹脂組成物の硬化残物を粉砕してな
   り、粒径１５０μｍ以下の粉体からなる、封止用のエポ
   キシ樹脂組成物に用いる再生粉。
2. 【請求項２】前記粉体の平均粒径が１０〜７０μｍであ
   る、請求項１に記載の再生粉。
3. 【請求項３】エポキシ樹脂、硬化剤および無機充填材を
   含むエポキシ樹脂組成物において、前記無機充填材の少
   なくとも一部の代替品として、請求項１または２に記載
   の再生粉を５〜５０重量％含有することを特徴とする、
   封止用のエポキシ樹脂組成物。
4. 【請求項４】半導体装置における半導体素子を封止して
   なるエポキシ樹脂組成物の硬化物であって、無機充填材
   の少なくとも一部の代替品として、請求項１または２に
   記載の再生粉を５〜５０重量％含有することを特徴とす
   る、樹脂封止型半導体装置の封止用硬化物。