JPH11246672A

JPH11246672A - 顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH11246672A
Application number: JP6213798A
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粉体を造粒して粒
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、ブレードが回転可能に設けられ、このブレー
ドの回転により内部に投入された粉体が混合、造粒され
る混合造粒機に上記エポキシ樹脂組成物の粉体を投入
し、樹脂成分の少なくとも一部が溶融する温度以上で混
合、造粒して、粒径０．２〜３ｍｍの造粒物を得ること
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
の粉体を造粒して粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキシ
樹脂組成物を製造するに際し、ブレードが回転可能に設
けられ、このブレードの回転により内部に投入された粉
体が混合、造粒される混合造粒機に上記エポキシ樹脂組
成物の粉体を投入し、樹脂成分の少なくとも一部が溶融
する温度以上で混合、造粒して、粒径０．２〜３ｍｍの
造粒物を得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、上記混合造粒機内
に沸点１００℃以下の溶媒をエポキシ樹脂組成物に対し
０．１〜１重量％添加し、２０ｔｏｒｒ以下の減圧下で
混合、造粒して、溶媒率０．２重量％以下の造粒物を得
るようにすることが好適である。

【０００６】本発明によれば、上記エポキシ樹脂組成物
の構成成分の粉体を上記混合造粒機に投入することによ
り、微粉をなくして粒径０．２〜３ｍｍの顆粒を簡単に
かつ効率よく得ることができ、この場合、原料となる粉
体は、上記成分の粉体の混合物あるいは上記成分を混練
したものを適宜粉砕したものを使用し得、原料調製が容
易になると共に、この原料粉体（粉体混合物）中に微粉
が含まれていても、この微粉は上記の混合、造粒工程で
顆粒に溶融して付着するので、微粉を実質的に含まない
顆粒状エポキシ樹脂組成物が得られる。従って、この方
法により、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０．２〜３ｍｍ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粉体
を混合、造粒して、粒径０．２〜３ｍｍの顆粒物を得る
ものである。

【００１８】ここで、上記エポキシ樹脂組成物の粉体
は、構成成分の粉体を単に混合、使用してもよく、また
上記成分の混合物を４０〜１５０℃程度で混練し、冷却
後、破砕機や粉砕機等によって粉砕したものを用いるこ
ともできる。この粉体としては、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０．００１〜５ｍｍ、特に０．０１〜３ｍ
ｍのものを用いることができ、また平均粒径は０．０１
〜３ｍｍ、特に０．１〜２ｍｍであるものが好ましい。

【００１９】上記粉体を混合、造粒する混合造粒機とし
ては、図１に示したように、混合造粒槽１の内底部にブ
レード２が回転可能に設けられ、このブレード２の回転
により上記槽１内に投入された粉体が混合、造粒される
ものが使用され、例えばヘンシェルミキサー等を使用す
ることができる。この混合造粒機には、図１に示したよ
うに、更に混合造粒槽１の内側部にチョッパー３を回転
可能（ブレード２の回転方向に対し直角方向に回転可
能）に設けたものが好適である。また、例えば図２に示
すように、横型円筒状槽１’に軸方向に沿ってシャフト
４を回転可能に配設すると共に、このシャフト４に内壁
面に向けて放射状に伸びた１枚又は２枚以上のブレード
２’を取り付け、更に好ましくは内壁面に回転可能なチ
ョッパー３’を設けた円筒状の横型ミキサー等を使用す
ることもできる。なお、ブレードは粉体を混合、造粒す
る作用、チョッパーは粉体中の粗い粒子を粉砕する作用
を有し、このため原料粉体中の最大粒径が３ｍｍ以下で
あれば、必ずしもチョッパーは必要ではないが、原料中
に３ｍｍを超える粗い粒子が存在する場合には、チョッ
パーを有する混合造粒機を使用し、粗い粒子を粉砕しつ
つ造粒することが好ましい。

【００２０】ここで、ブレードの回転速度は適宜選定さ
れるが、５０〜５，０００ｒｐｍ、特に１００〜１，０
００ｒｐｍとすることが好ましい。また、チョッパーの
回転数も特に制限されないが、上記効果を有効に発揮さ
せる点から、チョッパーの回転角速度（Ｔ）とブレード
の回転角速度（Ｂ）との比（Ｔ／Ｂ）が２以下、好まし
くは０．５〜２、更に好ましくは１〜２とすることがよ
い。

【００２１】上記混合、造粒工程においては、粉体中の
樹脂成分（エポキシ樹脂、硬化剤）の少なくとも一部が
溶融する温度以上で行うもので、これにより良好な造粒
がなされる。この場合、樹脂成分を溶融するには、混合
造粒機を４０〜１００℃程度に加熱、運転すればよい。
なお、この４０〜１００℃という温度は混合造粒機の加
熱温度であり、混合される粉体は摩擦等によりそれ自体
でも発熱するため、樹脂成分の溶融温度がこの加熱温度
より高くても、この加熱温度で少なくとも一部が溶融し
得る。例えば、融点が７０〜１００℃の樹脂の少なくと
も一部が５０℃の加熱温度において溶融し得る。

【００２２】また、上記混合、造粒工程において、沸点
が１００℃以下の溶媒、例えばメタノール、エタノー
ル、プロパノール、イソプロパノール、ｔｅｒｔ−ブタ
ノール等の低級アルコール、アセトアルデヒド、プロピ
オンアルデヒド、ブチルアルデヒド、イソブチルアルデ
ヒド等の低級アルデヒド、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソプロピルケトン等の低級ケトン、ジエチ
ルエーテル、ジプロピルエーテル、ジイソプロピルエー
テル、メチルエチルエーテル、メチルプロピルエーテ
ル、メチルイソプロピルエーテル、メチルブチルエーテ
ル、メチルイソブチルエーテル、テトラヒドロフラン、
ジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル等の
低級エーテル、酢酸エチル、酢酸メチル等のエステル類
等の非プロトン性極性溶媒、ベンゼン等の非極性溶媒、
ジメチルポリシロキサン等のシリコーンオイル、パーフ
ルオロポリエーテル油等のフッ素系溶剤等の有機溶媒あ
るいは水を添加することにより、原料粉体の造粒、特に
原料中の微粉の造粒化がより容易にしかも短時間で行わ
れる。この場合、これらの溶媒のうちでは、メタノー
ル、エタノール、水が好ましく、上記溶媒の添加量は適
宜選定されるが、組成物全体に対して０．１〜１重量
％、特に０．１〜０．５重量％であることが好ましい。
この場合、溶媒の添加は流体ノズルを用いて行うことが
できる。また、この有機溶媒の添加時期は特に制限され
ないが、粉体の混合直前乃至混合初期であることが好ま
しい。このように溶媒を添加した場合は、２０ｔｏｒｒ
以下の減圧下で混合、造粒を行い、得られた顆粒状エポ
キシ樹脂組成物中の上記溶媒の含有率を０．２重量％以
下、望ましくは０．１重量％以下とすることが、特に組
成物を半導体封止材などに使用する場合に推奨される。

【００２３】なお、混合、造粒時間は、通常１〜６０分
間である。

【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、気泡による内部ボイド、外部ボイドの防止、
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Ｉ〕下記成分を混練、粉
砕して得たエポキシ樹脂組成物の粉体（粒径０．０１〜
５ｍｍ，平均粒径１．５ｍｍ）を図１に示すような混合
造粒機に供給し、表１に示す粒径の顆粒状エポキシ樹脂
組成物を得た。

【００２９】この場合、混合造粒機は、底部の直径１２
００ｍｍ，高さ８００ｍｍの大きさの混合造粒槽を有
し、底部中央部に直径１０００ｍｍの大きさのブレード
が設けられていると共に、側部の上端より３００ｍｍの
個所に直径２００ｍｍの大きさのチョッパーが設けられ
ているものを使用し、ブレードの回転数１００ｒｐｍ，
チョッパーの回転数２００ｒｐｍ，チョッパー／ブレー
ド比（Ｔ／Ｂ）＝２の条件で表１に示す温度、時間で混
合、造粒を行った。また、雰囲気は空気中とした。な
お、内圧は７６０ｔｏｒｒとした。

【００３０】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〃

【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】

【００３４】〔実施例，比較例ＩＩ〕混合、造粒時にメ
タノールを表２に示す量で添加し、２０ｔｏｒｒの圧力
で混合、造粒を行った以外は実施例，比較例Ｉと同様に
して顆粒状エポキシ樹脂組成物を得、上記と同様の評価
を行った。結果を表２に示す。

【００３５】

【表２】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる混合造粒機の一例を示す概略図
である。

【図２】本発明に用いる混合造粒機の他の例を示す概略
図である。

【符号の説明】

１混合造粒槽２ブレード３チョッパー

───────────────────────────────────────────────────── 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粉体を造粒して粒
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、ブレードが回転可能に設けられ、このブレー
ドの回転により内部に投入された粉体が混合、造粒され
る混合造粒機に上記エポキシ樹脂組成物の粉体を投入
し、樹脂成分の少なくとも一部が溶融する温度以上で混
合、造粒して、粒径０．２〜３ｍｍの造粒物を得ること
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】上記混合造粒機内に沸点１００℃以下の
溶媒をエポキシ樹脂組成物に対し０．１〜１重量％添加
し、２０ｔｏｒｒ以下の減圧下で混合、造粒して、溶媒
率０．２重量％以下の造粒物を得るようにした請求項１
記載の製造方法。
【請求項３】混合造粒機が、更にチョッパーが回転可
能に設けられ、ブレード及びチョッパーの回転により内
部に投入された粉体が混合、造粒されるものである請求
項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】チョッパーの回転角速度とブレードの回
転角速度との比を２以下にした請求項３記載の製造方
法。
【請求項５】エポキシ樹脂組成物が半導体封止用であ
る請求項１乃至４のいずれか１項記載の製造方法。