JPH11246671A

JPH11246671A - 顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH11246671A
Application number: JP6213698A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ueno; 進上野; Toshio Shiobara; 利夫塩原; Yoshio Fujimura; 嘉夫藤村; Hidenori Mizushima; 英典水嶋
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機質充填剤
を主成分とするエポキシ樹脂組成物の粒径３ｍｍを超え
る粒状物を粉砕して粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキ
シ樹脂組成物を製造するに際し、一対のロールを２段以
上の多段に並設し、第１段より最終段に向けて被粉砕物
を順次一対のロール間で粉砕するようにした多段粉砕ロ
ールに上記粒状物を供給すると共に、第１段ロール対の
ピッチを２．０〜３．０ｍｍ、最終段ロール対のピッチ
を０．２〜１．５ｍｍとして、上記粒状物を粒径０．２
〜３ｍｍに粉砕することを特徴とする顆粒状エポキシ樹
脂組成物の製造方法。【効果】本発明によれば、半導体装置を封止する際に
粉塵による作業環境の悪化が防止され、かつ外部ボイ
ド、内部ボイドを生じることのない顆粒状エポキシ樹脂
組成物を簡略化された工程で大きなコストメリットと共
に工業的有利に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止材等と
して用いられるエポキシ樹脂組成物の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
エポキシ樹脂、硬化剤及び無機質充填剤を主成分とする
エポキシ樹脂組成物は、半導体封止材として広く使用さ
れているが、エポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を
封止する場合、粉塵による作業環境の悪化を防ぐため、
また半導体装置への気泡（外部ボイド及び内部ボイド）
を防ぐため、エポキシ樹脂組成物としては、上記成分を
含むエポキシ樹脂組成物の構成成分を混合した混合物を
混練、冷却し、次いで粉砕して得られた粉体を打錠して
タブレット化したものが使用されている。

【０００３】しかし、タブレット化することは、品種ご
とあるいは封止するパッケージごとに異なった多種類の
大きさのタブレットに打錠することが必要であるため、
打錠設備が高価なものとなり、また製造管理も複雑にな
るなど、コスト上及び作業上、工程上の不利を伴う。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、半導体装置の封止を粉塵上の問題、気泡生成などの
品質上の問題のない顆粒状のエポキシ樹脂組成物をコス
トメリットを大きくして簡略化した工程で工業上有利に
製造することができる顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、エポキシ樹脂、硬化
剤及び無機質充填剤を主成分とするエポキシ樹脂組成物
の粒径３ｍｍを超える粒状物を粉砕して粒径０．２〜３
ｍｍの顆粒状エポキシ樹脂組成物を製造するに際し、一
対のロールを２段以上の多段に並設し、第１段より最終
段に向けて被粉砕物を順次一対のロール間で粉砕するよ
うにした多段粉砕ロールに上記粒状物を供給すると共
に、第１段ロール対のピッチを２．０〜３．０ｍｍ、最
終段ロール対のピッチを０．２〜１．５ｍｍとして、上
記粒状物を粒径０．２〜３ｍｍに粉砕することを特徴と
する顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造方法を提供する。
この場合、一対のロールを３段以上並設することが好ま
しく、第１段ロール対と最終段ロール対との間の中間ロ
ール対のピッチを０．２〜３．０ｍｍとすることが好ま
しい。

【０００６】本発明によれば、上記粒径３ｍｍを超える
粒状物を上記のようにピッチを調整した多段粉砕ロール
で粉砕することにより、微粉をなくして粒径０．２〜３
ｍｍの顆粒を簡単にかつ効率よく得ることができ、この
場合、原料となる粒径３ｍｍを超える粒状物は、エポキ
シ樹脂組成物の構成成分を混練したものを打錠用に細粒
に粉砕する必要はなく、粗砕するだけでよいので、原料
調製が容易になると共に、粉砕物をタブレットに打錠す
る工程が省けると同時に打錠サイズフリーとなるために
製造工程が簡略化される。また、上記粒径が０．２〜３
ｍｍの顆粒状エポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を
封止する場合、粉塵による作業環境の悪化が防止され、
しかも半導体装置への気泡（外部ボイド及び内部ボイ
ド）のない封止を行うことができ、従って半導体封止用
として優れたものである。

【０００７】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬
化剤、無機質充填剤、その他必要に応じて公知の添加剤
を用いて製造される。

【０００８】このエポキシ樹脂組成物を構成するエポキ
シ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を少なくとも２
個有するものであればいかなるものであってもよい。例
えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹
脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、
トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ビフェニル型
エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、
ビシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などの公知のエポ
キシ樹脂が用いられる。これらエポキシ樹脂は適宜組み
合わせてもよいが、中でも無機質充填剤を高充填するた
めにはビフェニル型エポキシ樹脂やナフタレン環含有エ
ポキシ樹脂が望ましい。これらエポキシ樹脂は、軟化点
が５０〜１００℃でエポキシ当量が１００〜４００を有
するものが望ましい。更に、難燃化のためブロム化エポ
キシ樹脂を使用することができる。

【０００９】また、硬化剤としては、このエポキシ樹脂
を硬化させる材料、例えばフェノール樹脂、脂肪族ある
いは芳香族ポリアミン、第２アミン、第３アミン等のア
ミン化合物、カルボン酸無水物、ポリアミノマレイミド
類などが用いられる。これら硬化剤も公知のものが用い
られ、例えばフェノール樹脂としては、フェノールノボ
ラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック
樹脂、ビスフェノール樹脂、トリフェノールアルカン型
フェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ビ
フェニル型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹
脂、ビシクロペンタジエンフェノール樹脂、テルペン環
含有フェノール樹脂などのフェノール性水酸基を２個以
上有するものが挙げられる。前記フェノール樹脂の中で
は、軟化点が６０〜１２０℃を有するものが好ましい。
水酸基当量としては９０〜１５０のものが好ましい。こ
れらの硬化剤の配合量は、上記エポキシ樹脂の硬化有効
量であり、例えばフェノール樹脂の場合、エポキシ樹脂
１００重量部に対し、通常２５〜１００重量部である。
また、このフェノール樹脂の配合量は、エポキシ樹脂中
のエポキシ基のモル数に対するフェノール樹脂中のフェ
ノール性水酸基のモル数の比が０．５〜２．０、特には
０．８〜１．２程度となるように設定することもでき
る。

【００１０】本発明組成物に配合する無機質充填剤は、
特に半導体封止材として用いた場合に封止材の膨張係数
を小さくし、半導体素子に加わる応力を低下させるもの
である。この無機質充填剤としても公知のものを使用し
得、例えばシリカフィラーとして結晶性シリカ、ゾル−
ゲル法で製造される球状シリカ、球状又は破砕状の溶融
シリカ、溶融石英、非晶質シリカ、煙霧質シリカ、沈降
シリカ等の１種又は２種以上を使用することができる。
また、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アル
ミ、マグネシア、マグネシウムシリケートなどを使用す
ることもできる。

【００１１】なお、その平均粒径（例えば、レーザ光回
折法等による重量平均として）は１〜５０μｍ、特に５
〜３０μｍであることが通常であるが、必要によりこれ
より平均粒径の小さい微細シリカなどを併用、混合する
こともできる。また、上記充填剤は、チタン系カップリ
ング剤やシランカップリング剤（例えば、アミノ基、エ
ポキシ基、メルカプト基等の官能性基を有するオルガノ
アルコキシシラン）などで予め表面処理したものを使用
することができる。

【００１２】無機質充填剤の充填量は、樹脂成分（エポ
キシ樹脂及び硬化剤）の合計量１００重量部に対して２
００〜１，０００重量部、好ましくは５００〜７００重
量部である。２００重量部に満たないと膨張係数が大き
くなって半導体素子に加わる応力が増大し素子特性が劣
化する場合があり、１，０００重量部を超えると成形時
の粘度が高くなって成形性が悪くなる場合がある。

【００１３】本発明では、上記成分の他に、イミダゾー
ルもしくはその誘導体、トリフェニルフォスフィン、ト
リスｐ−メトキシフェニルフォスフィン、トリシクロヘ
キシルフォスフィンなどのフォスフィン誘導体、１，８
−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７などの
シクロアミジン誘導体等のエポキシ樹脂の硬化促進剤と
して従来より使用されている硬化触媒を必要に応じて配
合可能である。その配合量は、エポキシ樹脂及び硬化剤
の合計量１００重量部に対して硬化触媒量が０．１〜１
０重量部、好ましくは０．３〜５重量部である。

【００１４】更に、本発明では、上述した必須成分に加
え、低応力化のためにシリコーン系の可撓性付与剤を添
加することが好ましい。可撓性付与剤としては、例えば
シリコーンゴムパウダー、シリコーンゲル、有機樹脂と
シリコーンポリマーとのブロックポリマーなどが挙げら
れる。なお、このような可撓性付与剤を添加する代わり
に二液タイプのシリコーンゴムやシリコーンゲルで無機
質充填剤表面を処理してもよい。

【００１５】また、上記可撓性付与剤の使用量は、組成
物全体の０．５〜１０重量％、特に１〜５重量％とする
ことが好ましく、使用量が０．５重量％未満では十分な
耐衝撃性が得られない場合があり、１０重量％を超える
と機械的強度が不十分になる場合がある。

【００１６】本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じてその他の任意成分を本発明の効果を妨げない範囲
で配合することができる。このような任意成分として
は、例えばカルナバワックス、高級脂肪酸、合成ワック
ス類などの離型剤、ＭＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、シラ
ンカップリング剤、酸化アンチモン、リン化合物等が挙
げられる。

【００１７】而して、本発明のエポキシ樹脂組成物の製
造方法は、上記成分からなるエポキシ樹脂組成物の粒径
３ｍｍを超える粒状物を多段粉砕ロールで粉砕して、粒
径０．２〜３ｍｍの顆粒物を得るものである。

【００１８】ここで、上記粒径が３ｍｍを超える粒状物
は、上記成分を４０〜１５０℃程度で混練し、冷却後、
破砕機等によって破砕することによって得ることができ
る。この粒状物は、粒径（この場合、単に“粒径”と
は、単一粒子における最大径を意味する。以下同様。）
が３ｍｍ超であるが、好ましくは３ｍｍを超えかつ１０
０ｍｍ以下、更に好ましくは４〜３０ｍｍとすることが
よく、また平均粒径は５〜５０ｍｍ、特に５〜２０ｍｍ
であることが好ましい。

【００１９】また、上記粒状物を粉砕するのに用いる多
段粉砕ロールは、一対のロールを２段以上、好ましくは
３段以上、特に３〜５段の多段に並設し、第１段より最
終段に向けて被粉砕物を順次一対のロール間で粉砕する
ようにしたもので、例えば図１に示したように、一対の
ロール１，２を上、中、下の３段に並設し、上段ロール
対１，２間、中間ロール対１，２間、下段ロール対１，
２間に順次被粉砕物を供給して粉砕するようにしたもの
が使用できる。

【００２０】この場合、本発明においては、第１段ロー
ル対（図では上段ロール対）のピッチを２．０〜３．０
ｍｍ、特に２．５〜３．０ｍｍ、最終段ロール対（図で
は下段ロール対）のピッチを０．２〜１．５ｍｍ、特に
１．０〜１．５ｍｍとして粉砕を行う。ピッチが小さす
ぎると顆粒状エポキシ樹脂組成物の粒径が小さくなりす
ぎ、粉塵により作業環境が悪化すると共に、半導体装置
を封止する際のエポキシ樹脂成形体に気泡による内部ボ
イド、外部ボイドが発生する。ピッチが大きすぎると顆
粒状エポキシ樹脂組成物の粒径が大きくなりすぎ、成形
機における樹脂量の計量精度が低下すると共に、エポキ
シ樹脂成形体に気泡が発生する。

【００２１】また、上記ロール対が３段以上に並設され
た場合、第１段ロール対と最終段ロール対との間にある
中間ロール対（図では中段ロール対）のピッチは、第１
段ロール対と最終段ロール対との間の値、即ち０．２〜
３．０ｍｍ、特に１．０〜２．５ｍｍであることが好ま
しい。この場合、中間ロール対が１対の場合あるいは複
数対あるときは、最後のロール対のピッチは０．２〜
１．５ｍｍ、特に１．０〜１．５ｍｍであることが好適
である。なお、中間ロール対が複数対あるときにおける
最後のロール対より前のロール対のピッチは０．２〜
３．０ｍｍ、特に１．０〜２．０ｍｍであることがよ
く、第１段ロール対より最終段ロール対に向けてピッチ
が順次小さくなるように調整することがよい。

【００２２】本発明によれば、上記のようにロールピッ
チを調整することで、微粉をなくして確実に粒径０．２
〜３ｍｍ、特に１．０〜２．５ｍｍの顆粒に粉砕でき
る。

【００２３】本発明において、上記粒状物の粉砕工程に
おけるその他の条件は適宜選定されるが、各ロールの回
転数は５０〜５００ｒｐｍ、特に１００〜３００ｒｐｍ
とすることが好ましい。回転数が小さすぎたり大きすぎ
ると、粉砕後の粒径がロールのピッチ設定に依存しなく
なる場合がある。また、雰囲気は特に限定されないが、
窒素雰囲気中又は空気中で２５℃以下（特に１５〜２５
℃）かつ相対湿度５０％以下（特に３０〜５０％）とす
ることが、半導体装置を封止するエポキシ樹脂成形体中
の気泡（外部ボイド、内部ボイド）の発生を防止する点
で好ましい。

【００２４】得られた顆粒は、上述したように粒径０．
２〜３ｍｍ、特に１〜２．５ｍｍであり、また平均粒径
は０．５〜２．５ｍｍ、特に１〜２ｍｍであることが、
低発塵性、内部ボイド、外部ボイド等の気泡の防止、計
量精度などの点で好ましい。

【００２５】本発明の上記粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状
エポキシ樹脂組成物は、そのまま所望の用途に使用し
得、特にＩＣ、ＬＳＩ、トランジスタ、サイリスタ、ダ
イオード等の半導体装置の封止用に好適に使用できるも
のであり、プリント回路板の製造などにも有効に使用で
きる。ここで、半導体装置の封止を行う場合、半導体封
止用エポキシ樹脂組成物の成形温度は１５０〜１８０
℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃で２〜１６時間
行うことが好ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、半導体装置を封止する
際に粉塵による作業環境の悪化が防止され、かつ外部ボ
イド、内部ボイドを生じることのない顆粒状エポキシ樹
脂組成物を簡略化された工程で大きなコストメリットと
共に工業的有利に製造することができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００２８】〔実施例，比較例〕下記成分を混練機の温
度１００℃，スクリューピッチ１００ｍｍ／ｒ，回転数
１００ｒｐｍ，押出時間１０秒の条件で混練し、これを
破砕して、粒径３〜３０ｍｍで平均粒径が１０ｍｍの粒
状物を得た。

【００２９】エポキシ樹脂組成物の粉体配合融点７０℃のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂８９重量部融点１００℃のフェノールノボラック樹脂４４〃トリフェニルフォスフィン１〃カルナバワックス２〃カーボンブラック１〃シランカップリング剤３〃溶融シリカ粉末３６０〃

【００３０】次いで、この粒状物を図１に示すような一
対のロールが上中下の３段に並設された多段粉砕ロール
に供給し、粉砕した。この場合、上中下各段のロール間
のピッチを表１に示すようにして粉砕を行った。なお、
粉砕時の雰囲気は空気中，温度２０℃，相対湿度４０％
であり、また各ロールの温度は１０℃，回転数は１００
ｒｐｍとした。

【００３１】得られた顆粒状エポキシ樹脂組成物の粒径
を測定すると共に、発塵測定器を用いて発塵性を評価し
た。また、下記方法により各顆粒状エポキシ樹脂組成物
を成形した場合のスパイラルフロー、内部ボイド、外部
ボイドを調べた。結果を表１に示す。

【００３２】発塵性発塵測定器（柴田科学器械工業社製デジタル粉塵計）を
用いて、５００ｇの試料を１ｍの高さから床面に自由落
下させた際の落下地点から５０ｃｍの距離の５秒後の雰
囲気中の粉塵度合を下記基準により評価した。 ◎：粒径０．０１〜５ｍｍ（平均粒径１．５ｍｍ）の粉
体に対する各試料の発塵相対比が０．３未満の場合 ○：粒径０．０１〜５ｍｍ（平均粒径１．５ｍｍ）の粉
体に対する各試料の発塵相対比が０．３以上０．５未満
の場合 ×：粒径０．０１〜５ｍｍ（平均粒径１．５ｍｍ）の粉
体に対する各試料の発塵相対比が０．５以上の場合スパイラルフロー（ＳＦ）ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じた金型を用い、１７５℃，７
０ｋｇ／ｃｍ²，硬化時間２分で成形を行った場合のス
パイラルフローを測定した。内部ボイド，外部ボイドフレームとして１４×２０×２．１ｍｍの８０ｐｉｎＱ
ＦＰを用い、１７５℃，７０ｋｇ／ｃｍ²，硬化時間２
分で成形を行った場合の内部ボイド，外部ボイドを超音
波探傷装置を用いて下記基準にて評価した。 ○：直径０．２ｍｍ以上のボイドが全く存在しない場合 ×：直径０．２ｍｍ以上のボイドが１個以上存在する場
合

【００３３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いる多段粉砕ロールの一例を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１ロール２ロール

フロントページの続き (72)発明者藤村嘉夫群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者水嶋英典群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機質充填剤
を主成分とするエポキシ樹脂組成物の粒径３ｍｍを超え
る粒状物を粉砕して粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキ
シ樹脂組成物を製造するに際し、一対のロールを２段以
上の多段に並設し、第１段より最終段に向けて被粉砕物
を順次一対のロール間で粉砕するようにした多段粉砕ロ
ールに上記粒状物を供給すると共に、第１段ロール対の
ピッチを２．０〜３．０ｍｍ、最終段ロール対のピッチ
を０．２〜１．５ｍｍとして、上記粒状物を粒径０．２
〜３ｍｍに粉砕することを特徴とする顆粒状エポキシ樹
脂組成物の製造方法。
【請求項２】上記多段粉砕ロールが、一対のロールを
３段以上並設したものであり、第１段ロール対と最終段
ロール対との間の中間ロール対のピッチが０．２〜３．
０ｍｍである請求項１記載の製造方法。
【請求項３】上記粉砕を窒素雰囲気中又は温度２５℃
以下かつ相対湿度５０％以下の雰囲気中で行うようにし
た請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】エポキシ樹脂組成物が半導体封止用であ
る請求項１，２又は３記載の製造方法。