JPH1180534A - 耐熱導電性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体集積回路装置包装用材料に要求される耐
熱性、成形性、導電性の他、半導体集積回路装置との接
触・摩擦時の摩耗によるカーボンブラック等の脱離が原
因となる半導体集積回路装置等の汚染を著しく低減し、
また半導体集積回路装置収納用トレイを成形した際に生
じる反りを低減し、加熱した際に生じるうねり現象を著
しく改善する耐熱導電性樹脂組成物および該組成物から
なる半導体集積回路装置包装材料の開発。 【解決手段】 （ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂１０
〜９８重量％及び、ポリスチレン系樹脂９０〜２重量％
を主成分とする樹脂組成物１００重量部と、（ｂ）炭素
繊維５〜３０重量部、（ｃ）無機充填材１５〜６０重量
部を含む耐熱導電性樹脂組成物および該組成物からなる
半導体集積回路装置包装用材料を用いることにより、前
述の課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、導電性、
成形性に優れ、得られた成形品を加熱した際に生じる変
形・うねり現象が低減され、更に低カーボン脱離性を有
する耐熱導電性樹脂組成物、および該組成物を用いた半
導体集積回路装置包装材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路を収納、移送する
ために樹脂製のトレイが多く利用されている。それらト
レイには半導体集積回路装置の移送時にのみ使用される
一般トレイ(常温トレイ)と移送及び加熱用途に使用され
る耐熱トレイの２種類があり、耐熱トレイには非常に高
い耐熱性が求められている。

【０００３】半導体集積回路装置を基板に実装する際
に、半導体集積回路装置は２６０℃前後のはんだ浴につ
けられるがこの際、半導体集積回路装置の封止材が吸湿
していると、高温のため封止材中の水分が気化、膨張し
て半導体集積回路装置が破壊されることがある。そこで
このパッケージクラックを防止するために通常は半導体
集積回路装置は出荷前に封止材の乾燥目的で予備加熱さ
れ、防湿梱包後に出荷されている。しかし出荷先で半導
体集積回路装置が長期間保管されたときなどは再度加熱
される場合も多い。加熱温度は一般に１２５〜１５０℃
程度であり、従来は予備加熱をする際、半導体集積回路
装置を一般トレイからアルミ製トレイに乗せ変えてい
た。しかし、搬送用トレイからアルミ製トレイに乗せ変
える際に、半導体集積回路のリード部が変形したりアル
ミ製トレイが重く扱いにくいことから、搬送と加熱用と
の両方で使用可能な耐熱トレイが求められている。

【０００４】予備加熱では半導体集積回路装置を搭載し
た耐熱トレイは、通常数十枚程度重ねられた状態でオー
ブンに入れられ加熱されるが、１５〜２０分程度経過す
ると積み重ねられたトレイの面内で温度分布が生じ、そ
の結果材料の膨張量に差が生じてトレイがうねるという
現象が生じる問題点がある。これにより搭載されている
半導体集積回路装置が定位置からずれたり、トレイから
飛び出す等の不都合が生じる場合がある。

【０００５】また、これらトレイには半導体集積回路を
静電気放電による障害から守るために導電性が必要とさ
れる。一般トレイの場合には、ポリスチレン樹脂、ポリ
塩化ビニル樹脂が、耐熱トレイの場合には、変性ポリフ
ェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエ
ーテルサルフォン樹脂等が使用されることが多い。これ
ら材料として用いられている熱可塑性樹脂には一般に静
電気放電を防ぐ様な導電性がないため、導電性を付与す
るために、金属粉、金属繊維、ステンレス繊維、カーボ
ンブラック等の導電性充填材が添加される。しかし、金
属粉、金属繊維、ステンレス繊維等は、材料比重が大き
く高価なためほとんど実用化されていない。従って、現
在使用されている導電性充填材はカーボンブラックがほ
とんどである。

【０００６】しかし、導電性充填材にカーボンブラック
を使用した場合、導電性能、経済性の面では優れている
ものの、新たな問題が生じる。すなわち、移送などの際
に半導体集積回路装置がトレイと摩擦しその結果トレイ
からカーボンブラックが脱落し、半導体集積回路装置の
リード部やボール状等の端子部を汚染する問題である。
そのため、トレイの材料にはトレイと半導体集積回路が
移送時の振動でこすれ合ってもカーボンが剥落してこな
いこと、すなわちカーボンブラックの脱離性が低いこと
が特に強く求められるようになってきている。

【０００７】また最近、衝撃強度に対する新たな要求が
耐熱トレイでは一段と激しくなってきている。すなわち
産業廃棄物の処理問題、また経済性等の問題から半導体
集積回路装置収納用トレイは、繰り返し使用されるケー
スが増加してきている。これまでトレイは半導体集積回
路装置メーカーとアッセンブリメーカーとの間を片道１
回で使用されていたが、最近では３回、５回と繰り返し
使用されるようになってきている。これに伴い耐熱トレ
イが加熱処理を受ける回数も増加してきており、多い場
合は２０回程度まで加熱回処理されている。樹脂材料
は、熱履歴を受けることで劣化するため当然加熱回数と
共に強度も低下していく。このため耐熱導電性樹脂に
は、移送時の衝撃に耐えるために高い衝撃強度が要求さ
れるようになってきている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点を解決するものであり、半導体集積回路装置収納用ト
レイ等の半導体集積回路装置収納用包装材料に要求され
る耐熱性、成形性、導電性の他、更に半導体集積回路装
置との接触・摩擦時の摩耗によるカーボンブラック等の
脱離が原因となる半導体集積回路装置等の汚染を著しく
低減し、また半導体集積回路装置収納用トレイを成形し
た際に生じる反りを低減し、加熱した際に生じるうねり
現象を著しく改善し、更に繰り替し使用に耐える耐衝撃
性を有する耐熱導電性樹脂組成物および該組成物よりな
る半導体集積回路装置用包装材料に関するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、
（ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂１０〜９８重量％及
び、ポリスチレン系樹脂９０〜２重量％を主成分とする
樹脂組成物１００重量部と、（ｂ）炭素繊維５〜３０重
量部、（ｃ）無機充填材１５〜６０重量部を含む耐熱導
電性樹脂組成物である。

【００１０】本発明の第２の発明は、ポリフェニレンエ
ーテル樹脂が数平均分子量６０００〜６００００である
ことを特徴とする第１の発明である。

【００１１】本発明の第３の発明は、（ｃ）無機充填材
が板状の形状をなすことを特徴とする、第１または第２
の発明である。

【００１２】本発明の第４の発明は、板状の形状をなす
（ｃ）無機充填材が、ガラスフレークまたはマイカであ
ることを特徴とする第４の発明である。

【００１３】本発明の第５の発明は、第１から第４の発
明のうち、いずれかの組成物からなる成形品の、表面抵
抗が１０⁷Ω以下であることを特徴とする半導体集積回
路装置包装用材料である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の成分（ａ）で使用される
ポリフェニレンエーテル樹脂とは、化学式（Ｉ）に記載
する構造単位を一個以上含有するホモポリマー及びコポ
リマーであり、これらのブレンド物でも良い。

【００１５】

【化１】

【００１６】上式においてｎは５以上の整数であり、Ｒ
１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、炭化水素
基、ハロ炭化水素基、炭化水素オキシ基、ハロ炭化水素
オキシ基等から選択されたものである。これらの構造単
位の代表例は、２，６−ジメチル−１，４−フェニレン
エーテル、２，６−ジエチル−１，４−フェニレンエー
テル、２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレンエ
ーテル、２，６−ジフェニル−１，４−フェニレンエー
テル等である。

【００１７】本発明の第２の発明での成分（ａ）で使用
されるポリフェニレンエーテル樹脂は、その数平均分子
量が６０００〜６００００のものであり、好ましくは１
００００〜２００００である。数平均分子量が６０００
未満であると衝撃強度が著しく低下し、数平均分子量が
６００００を越えると成形性が低下し成形加工が困難に
なる。

【００１８】本発明の成分（ａ）に使用されるポリスチ
レン系樹脂とは、ゴム例えばブタジエンポリマーまたは
ゴム類似のスチレン／ブタジエンポリマーの存在下また
は不在下でのスチレン重合により製造された強化または
非強化したスチレンのホモポリマーいわゆるハイインパ
クトポリスチレン（耐衝撃ポリスチレン）の呼称で代表
されるブタジエングラフトポリスチレン、ＧＰポリスチ
レン（スチレン単独重合体）、ポリ−α−メチルスチレ
ン、シンジオタクチックポリスチレン等である。

【００１９】本発明の成分（ａ）は、ポリフェニレンエ
ーテル樹脂１０〜９８重量％に対して、スチレン系重合
体を９０〜２重量％の割合で用いる。成分（ａ）におい
てスチレン樹脂の割合が、２重量％未満では成形性が著
しく低下し、９０重量％を越えると半導体集積回路装置
収納用トレイに対して加熱温度に耐える耐熱性を付与す
る事が困難になる。従って、ポリフェニレンエーテル重
合体１０〜９８重量％に対して、スチレン系重合体９０
〜２重量％の割合で含有することが望ましく、特に好ま
しくは、ポリフェニレンエーテル４０〜９０重量％に対
して、スチレン系重合体６０〜１０重量％である。

【００２０】本発明の成分（ｂ）で使用される炭素繊維
は、特に制限はなく、ピッチ系、ポリアクリロニトリル
（ＰＡＮ）系、気相成長法によるものなどが使用できる
が、好ましくはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素
繊維で炭素繊維自身の体積固有抵抗が０．１Ω・cm以下
のものであり、好ましくは体積固有抵抗で１．０×１０
^-2Ω・cm以下である。体積固有抵抗が０．１Ω・cmを越え
ると、樹脂組成物中に少量添加するだけでは高い導電性
が得られないという問題がある。使用する炭素繊維の繊
維長は平均長０．３〜10ｍｍのものであり、好ましくは
２〜７ｍｍである。繊維径は特に制限は無いが、一般的
な５〜９μｍのものを好適に使用することができる。使
用する炭素繊維の繊維長は、１ｍｍ未満では樹脂中での
残存繊維長が短くなり導電性などの繊維強化効果が低下
し、また繊維長１０ｍｍより長いものは樹脂組成物の混
練製造が困難になる。本発明の成分（ｂ）の添加量は、
成分（ａ）の１００重量部に対して、５〜３０重量部で
あり、５重量部以下では導電性が不足し好ましくなく、
３０重量部を越える量では経済的に不利となり、工業的
には使用できなくなる。

【００２１】本発明の成分（ｃ）で使用される無機充填
材は、繊維状、微粒状、平板状等の形状を持つ無機物を
使用することができる。例えば、ガラス繊維、ガラスビ
ーズ、ガラスフレーク、タルク、マイカ、硫酸バリウ
ム、チタン酸カリウム等のウィスカー、ガラスや炭素繊
維のミルドファイバーなどがあげられる。

【００２２】中でも本発明の第３の発明に使用される板
状の形状をなす（ｃ）無機充填材は、形状が板状であれ
ば材質に制限はないが、ガラスフレークやマイカなどが
例としてあげられる。ガラスフレークの材質も特には問
わず、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｅガラスなどが一般に使用
できるが、樹脂用のガラス繊維と同様にＥガラスが中で
も好適に使用することができる。ガラスフレークの形状
としては、厚さ１〜７μｍ程度、粒径１７００μｍ以下
だと好適である。マイカについても各種の組成が存在
し、マスコバイト、フロゴパイトなどが例としてあげら
れる。マイカの粒径としては、粒径３０００μｍ以下、
特に１５００μｍ以下だと好適に使用でき、重量平均粒
径としては３０〜３００μｍが好ましい。厚さの指標と
して平均アスペクト比が２０〜９０程度が好ましい。本
発明の（ｃ）成分は、成分（ａ）１００重量部に対し
て、１５〜６０重量部であり、１５重量部未満では成形
後の成形品のそりを避けることができず、半導体集積回
路装置収納トレイとしての実用性に欠け、６０重量部を
越えると衝撃強度の低下や比重の増大から実用的では無
くなるので、好ましくない。

【００２３】本発明では、（ａ）ポリフェニレンエーテ
ル樹脂およびポリスチレン系樹脂からなる樹脂組成物、
（ｂ）炭素繊維、（ｃ）無機充填材の３成分を混合して
耐熱導電性樹脂組成物とするが、混合方法としては粉体
あるいはペレット等の形状を持つ各成分に対して、公知
の混合技術を適用することができる。例えばヘンシェル
ミキサー、マゼラーなどのミキサー型混合機、Ｖ型ブレ
ンダー、リボンブレンダー、タンブラー型混合機等の混
合装置であらかじめ混合しておいた混合物を、更に溶融
混合することで均一な耐熱導電性樹脂組成物とすること
ができる。好適に使用できる溶融混合装置としては、バ
ンバリー型ミキサー、単軸あるいは２軸スクリュー押出
機、加圧ニーダー及びロール等がある。

【００２４】更に本発明においては、前記以外の添加
剤、例えばゴム成分、耐衝撃補強剤、滑剤、熱安定剤、
光安定剤、着色剤、サイジング剤、表面処理剤等を必要
に応じて添加することも可能である。また、これらの添
加剤類は、複数を組み合わせて使用することもできる。

【００２５】本発明の第５の発明である半導体集積回路
装置包装用材料は、前述の方法により製造された耐熱導
電性樹脂組成物に公知の成形技術を適用することで、各
種形状を有するものを得ることができる。成型方法とし
ては例えば射出成形、プレス成形、真空成型及び異形押
出等をあげることができる。成形品としては導電性トレ
ー等に好適に用いられる。

【００２６】

【発明の効果】本発明になる耐熱導電性樹脂組成物は、
耐熱性、導電性、成形性に優れ、得られた成形品を加熱
した際に生じる変形・うねり現象が低減され、更に低カ
ーボン脱離性を有し、半導体集積回路装置包装用材料と
して好適に利用される。

【００２７】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、これらはいずれも例示的なものであって、
本発明の内容を限定するものではない。尚、実施例及び
比較例に記載した％及び部は、すべて重量基準である。

【００２８】（実施例１〜５）表１に示す（ａ）ポリフ
ェニレンエーテル樹脂およびポリスチレン系樹脂（ＰＰ
Ｅ−１〜−２、ＨＩ−ＰＳ−１〜−２、ＧＰ−ＰＳ）、
（ｂ）炭素繊維（ＣＦ）、（ｃ）無機充填材（マイカ−
１〜−２、タルク、ＧＦＬ）の各成分を、表２に示す配
合比率にて、タンブラー型混合機で混合した後、池貝鉄
工社製ＰＣＭ−５０型真空ベント付き2軸押出機に供給
して溶融混練する事により耐熱導電性樹脂組成物のペレ
ットを得た。次に該ペレット状耐熱導電性樹脂を東芝機
械社製ＩＳ−１００Ｅ射出成形機にて表３に示す各種テ
ストピース及びＩＣトレイ成形品を作成し、物性値の評
価を行った結果を表２に併せて示した。

【００２９】評価項目は、表面抵抗（社内法）、アイゾ
ット衝撃強度（Ｉｚｏｄ；ＪＩＳＫ−７１１０；３ｍ
ｍ）、加熱撓み温度（ＨＤＴ；ＪＩＳＫ−７２０７；
６．４ｍｍバー；１８．６ｋｇｆ／ｃｍ²）、メルトフ
ローインデックス（ＭＦＩ；ＪＩＳＫ−７２１；２８０
℃１０ｋｇｆ）、摩擦時のカーボンブラック脱離性（社
内法）、成形後の反り量（社内法）、加熱時うねりの有
無（社内法）である。尚、社内法の各種測定法について
は次ぎの通りである。

【００３０】（物性評価方法） １．表面抵抗 試験片は、１２０×１２０×２ｍｍの平板状の射出成形
品を用い、試験片の片面上の９ヶ所に間隔が１ｃｍにな
る様５×１０ｍｍの面積に銀系導電性塗料を塗布して銀
電極を作成する。電極間に２５０Ｖの印加電圧をかけ、
試験片中９ヶ所の抵抗値を測定した平均値を表面抵抗と
した。測定機はＨＩＯＫＩ ３１１９ＤＩＧＩＴＡＬ
ＭΩ ＨＩ ＴＥＳＴＥＲを使用した。

【００３１】２．カーボン脱離性 試験片形状は、１の表面抵抗値測定用サンプルに同じ。
試験片上に半導体集積回路装置を置き約５０万回振動
（振幅）させる。振幅後に半導体集積回路装置のリード
ピンの拡大写真を撮り、カーボンブラックの脱離状況を
リードピンに付着したカーボンブラックの有無により判
定した。

【００３２】３．反り量 射出成形機にて半導体集積回路装置収納トレイ（３１
５．９×１３５．９×７．６ｍｍ）を成形した後、定盤
上に静置し、ハイトゲージにて成形品の四隅及び中央部
の５ヶ所（本来成形品底面より同一高さとなるべき部
位）の高さを測定し、そのうちの最高点と最低点との高
低差を反り量として求めた。

【００３３】４．うねり評価 射出成形機にて半導体集積回路装置収納トレイ（３１
５．９×１３５．９×７．６ｍｍ）を成形し、それを２
０枚重ねた状態で１５０℃に達したオーブンに入れた際
のうねり現象の有無を確認した。オーブン投入10分後に
オーブンの内部を目視観察し、捻れによる変形が確認さ
れたものを「うねりあり」と判定した。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】実施例１〜５の各種物性評価結果はどの耐
熱導電性樹脂組成物も、成形時の流動性が良好で、成形
品の表面抵抗、衝撃強度、耐熱性に優れ、カーボン脱離
性も見られず、成形品の反りも少ない、しかも加熱時の
うねりも認められない良好な物性を示した。

【００３８】（比較例１〜４）表２に示す配合とした以
外、実施例１〜５と同様の操作を行い物性値の評価を行
ない、結果を表２に併せて示した。比較例１では、成分
（ｂ）を使用せずに、カーボンブラックの添加にて導電
性を付与し、表面抵抗を低下させたため、カーボン脱離
性が大きい結果となった。

【００３９】比較例２では、成分（ｂ）の添加量が少量
だったため、表面抵抗が大きく、また反り量やうねりも
大きい結果となった。

【００４０】比較例３では、成分（ａ）内のポリフェニ
レンエーテル樹脂の含有量が少ないため、ＨＤＴが低く
耐熱性に劣り、オーブン内ではトレイ全体の変形が起こ
りうねり評価をできない結果となった。

【００４１】比較例４では、成分（ｃ）の添加量が少な
かったため、反り量の大きい結果となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｋ 7/06 Ｃ０８Ｋ 7/06 Ｃ０８Ｌ 25/02 Ｃ０８Ｌ 25/02 Ｈ０１Ｌ 23/00 Ｈ０１Ｌ 23/00 Ｚ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂１０
   〜９８重量％及び、ポリスチレン系樹脂９０〜２重量％
   を主成分とする樹脂組成物１００重量部と、（ｂ）炭素
   繊維５〜３０重量部、（ｃ）無機充填材１５〜６０重量
   部を含む耐熱導電性樹脂組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載のポリフェニレンエーテル
   樹脂が数平均分子量６０００〜６００００である耐熱導
   電性樹脂組成物。
3. 【請求項３】 （ｃ）無機充填材が板状の形状をなすこ
   とを特徴とする、請求項１または２の耐熱導電性樹脂組
   成物。
4. 【請求項４】 （ｃ）無機充填剤が、ガラスフレークま
   たはマイカである、請求項３の耐熱導電性樹脂組成物。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   の耐熱導電性樹脂組成物からなる成形品の、表面抵抗が
   １０⁷Ω以下であることを特徴とする半導体集積回路装
   置包装用材料。