JPS59108332A - 電子部品の封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電子部品の封止方法に関するものであり、さら
に詳しくはポリフェニレンサルファイド（以下、ｐｐｓ
と略す）、充填剤及びエポキシ樹脂パウダーを含有する
組成物を用いて電子部品を封止する方法に関するもので
ある。

電子部品、たとえばＩＣ，）ランシスター、ダイオード
、コイル、コンデンサー、抵抗器、バリスター、コネク
ター等の電気絶縁性の保持、外部強度に対する防獲、外
部雰囲気による特許変化の貼止等の目的で、電子部品を
合成樹脂で封止することが広く行なわれている。その際
の合成樹脂としては、エポキシ樹ｌ旨やシリコーン系脂
などの熱硬化性樹脂が使用され、キャスティング法、ボ
ッティング法、ディッピング法、モールド法などで封止
が行なわれている。

特に、トランスファー成形や射出成形を使用するモール
ド法は作業効率が高く、合成樹脂の取り扱いが容易で、
かつ精度が高いことにより最も有利な方法であるが、一
般にこれらの成形方法では高い成形圧力が必要であり、
繊細な電子部品を変形や破損を生じないで封止するには
困難であった。

この問題を克服するため圧は、流ＩＩｔｈ件の優れた低
粘度の合成樹脂が必要であり、最近熱硬化ｆｆＦ　＠脂
であるエポキシ樹脂やシリコーン樹脂の低粘７Ｂ’の成
形材料が開発され、使用されている。しかし、これらの
熱硬化性樹脂においては有毒な硬化削が使用されること
、液状の樹脂の取り扱いが煩雑であること、樹脂の保イ
ｔｌ？Ｊ’が充分でないこと、あるいは封止賭金型中で
化学反応による樹）１旨の架橋硬化が必要なため成形時
間が長くなること等の欠点があり、熱可塑性樹脂による
封止が望まねていた。

特開昭５２−１４９３４８、同５３−２２３６３、同５
３−６６５６５には、封止用の熱可塑性樹脂としてＰＰ
Ｓが好適であり、ＰＰＳと充填剤とからなる熱可塑性樹
脂組成物を封止材料とすることにより、従来の熱硬化性
樹脂を使用する場合の種々の欠点が解消されることが示
されている。さらに特開昭５７−１７１５３には、熱可
塑性樹脂組成物に対して粘着性ないしは接着性を有する
重合体としてエポキシ樹脂、フェノキシ樹脂およびシリ
コーン系樹脂を添加することによって、耐湿特注を著し
く向上させる電子部品の封止方法が示されている。

本発明者らは上記熱可塑性組成物を用いる封止方法の工
業的利用に関してさらに研究を進めた結果、該封止方法
においては封止材料の取り扱いが容易で成形性に優れ、
かつ成形品の機械的注實、電、気的性實及び耐湿特性が
改善されているが、反面成形加工時の流動安定性や成形
品表面へのブリードと云った点に問題が残り、工業的実
用化に関して改善の余地があることを見い出した。すな
わち、例えば電子部品基材とＰＰＳ紹成物との密着性を
改善する目的でエポキシ樹脂を添加した場合、成形加工
時にエポキシ樹脂自身の架橋三次元化の進行に伴って流
動性が低下し金型キャビティーへの樹脂の安定した定量
供給が不可能となったり５− 融点及び軟化廃の低い重合体を添加した場合には５０〜
１５０Ｃ程度の偏度雰囲気でも成形品表面へのブリード
現象が発生して成形品の外観な著しく損ったり、熱変形
温度の低下や高部下での割注が失われる等の問題がある
。

本発明者らは上記熱可塑性組成物に於ける問題点を解消
するために鋭意研究を進めた結果、本発明に到達した。

即ち、本発明はＰＰＳ及び充填剤を１対４〜４対１（重
普比）の割合で廿有し、かつエポキシ樹脂硬化−のパウ
ダー′ｆｚｔｐｐｓ　ｉ　ｏｏｖ量部当り、３．１〜１
００ｉｌｔ部の割合で官有する成形時に低粘度の熱可塑
性組成物で、電子部品をトランスファ成形あるいは射出
成形により封止することＶ％徴とする電子部品の封止方
法をｌｒ現に提供するものである。

本発明によればｔｓ砿内的性質電気的妊實、耐湿特性、
高温流動％注、高温下での温度特注、成形品の外観さら
には６一 寸法精度の優れた封止成形品を効率よく成形することが
可能であり、しかもランナーあるいはスプルー等の再使
用が可能であり、省資源的にも極めて優れた封止方法が
提供される。

他の熱可塑ｔｇ−樹脂と同様に成ノヒが可能なものが使
用される。

このＰＰＳは２６０Ｃまでの温度に長時間耐え、種々の
薬品に侵され難く不燃性であり、絶縁性が良く、かつ、
誘電正接が低い。さらに、金属に類似した高いｇ度と硬
度を有している。通常、ＰＰＳは未架橋のものと架橋さ
れたものがあり、架橋度が高くなるにつれて溶融粘度が
上昇する。

本発明で使用される未架橋のＰＰＳは、一般的な溶融粘
度測定装置を用いて直径０．５錦、ランド長１．０絹の
ダイス、３００Ｃ１押出圧力！ｌ　ＯＫｔ／ｃＲ”で溶
融粘度を測定するときに３Ｘ１０’ボイズ以上のものが
好適である。また、低架橋のＰＰＳも本発明に使用でき
、通常３ＸｉＤ’ボイズ以下のもの、好ましくは５ＸＩ
Ｑ”ボイズ以下のものが適する。

市販のＰＰＳとしては、米国フィリップス、ペトローリ
アム社より「ライドン」という商標名で製造販売されて
いるものが広く知られている。ライドン・ＰＰ５Ｋは、
その架橋度に応じて、例えばｖ−ｉ、Ｐ−２、Ｐ−３、
Ｐ−４、Ｒ−６等があり、これらの内好ましい低浴融粘
度を与えるグレードは、未架橋ＰＰＩｍ相当するｖ−１
、低架橋ＰＰＳに相当するＰ−２およびＰ−３グレード
である。

尚、Ｖ−１の溶融粘度は１０に９７ｃｍ”において、１
〜２Ｘ１０”ボイズ、Ｐ−２２〜４Ｘ１０”ボイズ、Ｐ
−３５〜１０Ｘ１０”ボイズである。

本発明においては、上記Ｖ−１、Ｐ−２およびＰ−３が
それぞれ単独あるいは２種以上の混合物として使用でき
るばかりでなく、Ｐ−４とＶ−１との混合物も使用可能
であり、さらには特開昭５４−１５５３００号公報に記
載されているごとき、部分的に架橋されたあるいは未架
橋のｐｐｓを実質的に酸素の非存在下に２９０Ｃ以上の
湿度で加熱処理して得られるＰＰＳも成形性、成形品物
性の両面から好ましく採用可能である。

本発明において充填材は封止成形品の寸法安定性、放熱
％絆および機械的強度の向上などの目的で使用されるも
のである。かｐ・る充填材としては種々のものが採用可
能であり、特に限定されないが、封止条件下で分解する
ものや、それ自体が電導性のもの、イオン注不純物ｔｔ
有するもの、吸湿性のものなどで組成物の電気絶縁性を
損うものは好ましくなく、かかるものを除外して選定す
ることが望ましい。

充填材の形態としては、粉体ないしは粒子状のもの、あ
るいは繊維状のものなど種々のものが採用可能である。

好適な充填材としては、具体的には、粉体ないしは粒子
９− 状のものではシリカ粉末、クレー、焼成りレー、炭酸カ
ルシウム、タルク、ガラス粉末、ガラスピーズ、ガラス
バルーン、シリカバルーン、アルミナ粉末、ワラストナ
イト、β−コーク１】ブトタイト等が例示可能であり、
熱膨張係数が小さく有害なイオン許不純物をさまないと
いう点で高純度シリカ粉末が好適である。また、繊訂ト
状のものではガラス借維、同ミルドファイバー、アスベ
スト、セラミックス繊維その他の無機繊維に加えて芳香
族ポリアミドのごとき耐熱注有磯槍維も例示可能であり
、入手性、増扱い性の点でガラス繊維および同ミルドフ
ァイバーが好適である。

上Ｕピのごとき充填材は単独での使用も可能であるが２
種以上のものを併用することも可能であり、高純度シリ
カ粉末とガラス＊維ミルドファイバーとの組合せのごと
く、粉体ないしは粒子状のものと繊維状のものとを組合
せて使用することも可能である。また、かかる充填材は
、樹脂との１０− 親和性を向上させるために、シラン糸あるいはチタネー
ト系の表面処理剤により処理しておくことが好ましい。

本発明においては、ＰＰＳと充填材の配合比として１対
４ないし４対１の範囲の割合が採用される。この範囲よ
りも充填材の割合が少なすぎる場合には、成形時の寸法
変化が大きく寸法精度が低下するはかりでなく、成形品
の放熱特注、機械的強度および寸法安定性などの改善効
果が不十分となり、また、多すぎる場合には、組成物の
溶融流動性が低下し円滑な成形封止が困難となるので、
いずれも好ましくない。

本発明においては、封止用の熱可塑１ｇ：樹脂組成物中
Ｋ、粘着性ないしは接着性を有する重合体が特定量言有
されていることが重要である。かかる重合体は、成形封
止の段階で電子部品のＩＣ回路あるいはリード線などと
封止材料との接着性を改善する役割を果すものであり、
該成分の存在により封止した電子部品の耐湿絶縁性が大
幅に改善される。

本発明において、粘着性ないしは接着性を有する重合体
としては、組成物ベレットｐ造時の操作性、成形封止時
の発泡防止、あるいは耐湿絶縁性改善効果などの面から
、融点あるいは軟化点が２００Ｃ以下であり、空気中昇
温速度１０ｔｌ？１０で測定される５％の減１１渦度が
３００（ＩＩ”以上のものであるものが好ましく採用可
能であり、フェノキシ樹脂、エポキシ樹脂およびシリコ
ーン系重合体から選ばれるものを使用する場合に好結果
が達成される。

本発明において使用されるエポキシ樹脂硬化物のパウダ
あり、代表的なものとしてはビスフェノールＡとエピク
ロルヒドリンとの釦状縮合体をはじめとし、ビスフェノ
ールＡの代すにハロゲン化ビスフェノールＡ、レゾルシ
ン、ビスフェノールＦを用いたもの、あるいはノボラッ
ク型のもの、ポリアルコール型のもの、ポリグリコール
型のもの及びその他のものが例示される。

またエポキシ樹脂の硬化剤としてはフェノール樹脂が好
ましい。かかるフェノール樹Ｉ旨としては、レゾールタ
イプ及び／又はノボラックタイプのものが使用され、代
表的にハフエノールとホルマリンとの付加重縮合によっ
て製造されるが、フェノール、クレゾール、キシレノー
ル、レゾルシン等のフェノール系化合物及びそれらの誘
導体とパラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテトラミ
ン、アセタール類、フルフラール及びフルフリルアルコ
ール等の縮合化成分との反応により得られるものが例示
される。

更に硬化剤としてアミン類、カルボン酸類も使用するこ
とができる。アミン類としてはジメチルアミノプロピル
アミン、ジエチレントリアミン、ジェタノールアミン、
Ｎ−１３− メチルエタノールアミン、アミノエチルエタノールアミ
ンなどの脂肪族アミン、メタフェニレンジアミン、ベン
ジルジメチルアミン、α−メチルベンジルジメチルアミ
ン、ジメチルアミノメチルフェノールなどの芳香族アミ
ン、これら多価アミンの１部の活性水緊を他の脂肪族基
または芳香族基により置換した変性アミン、ホウ素−ア
ミン錯化合物、アミン−チタネート錯化合物などがある
。カルボン酸類としてはフタル酸、マレイン酸、修酸、
ヘキサヒドロフタル酸、ドデセニルコハク酸、メチルエ
ンドメチレンフタル酸、ピメリン酸、ヘキサクロロエン
ドメチレンテトラヒ）”ｏ７タル酸、ジクロロマレイン
酸などの多価カルボン酸およびその酸無水物がある。ま
た尿素樹脂、メラミン校、１脂、フラン樹脂、ポリエス
テル樹脂、ポリサルファイド樹脂の初期縮合物、フリー
デルクラフト触媒も硬化剤として使用できる。

１４− エポキシ樹脂硬化物パウダーは、ｖｌえは前記エポキシ
樹脂とフェノール樹脂を第３級アミン等の通常の反応触
媒と共に解融加熱して付加Ｍ縮合した労、冷却、粉砕に
よって簡単に製造することが出来る。かかるエポキシ樹
脂硬化物パウダーは空気中昇温速度１０Ｃ／分で測定さ
れろ５重量％減＊−ＳＷが３００Ｕ以上のものであるこ
とが重要であり、５重量％減口瀉度が３００Ｕ未満では
成形作業嚇所の環境汚染布成形品の外観不良、成形品内
部のボイド、分解ガスによる電子部品基Ｉやリード線の
腐蝕が発生したりして好ましくない。さらに、エポキシ
樹脂硬化物パウダーは粒径が１００μｍ以下であること
が１要であり、それを超えると組成物中での分散状態に
問題があるため、成形品の外観及び機械的強度′？：損
う等とともに本発明の目的を達成しな〜１゜ エポキシ樹脂硬化物１パウダーの粉末化は前ｉｆｆエポ
キシ硬化物をハンマーミル等で粗粉砕した優、ミクロパ
ルペライザーやジェットミル等で微粉砕する方法で合理
的に実施しても良い。

本発明において、エポキシ樹脂硬化物パウダーはＰＰ５
１００重會部に対重奮０．１〜１００重閂部、好ましく
は０．５〜５０重怜部の割合で使用される。この奮が少
なすぎる場合には添加効果が小さくなり、逆に多すぎる
場合には成形品の高温％性や組成物の流動性が悪くなり
すぎるのでともに不都合である。

本発明において封正に使用する組成物には本発明の目的
を逸脱しない範囲で、少鎗の添加削、例えば着色剤、内
部潤滑剤などを添加することも可能である。

本発明において前記組成物の調製は、種々の公知の方法
で可能である。例えば、全ての原料を予めタンブラ−又
はヘンシェルミキサーのような混合機で均一混合した後
、−軸又は二軸の押出機等に供給し、２８０Ｃ〜３６０
Ｃで溶融混練した後ペレットとしてｇｌｌＩＵする。

本発明において、封止はトランスファー成形あるいは射
出成形によるモールド法により行なわれる。このモール
ド法は金型に多数の電子部品を入れて型を閉じ、次いで
合成樹脂を注入し、成形終了後金型を開いて成形品を取
り出すものである。熱硬化性樹脂の場合樹脂注入後樹脂
が硬化するのに必要な時間金型を開くことは出来ないが
、ＰＰＳの如き熱可塑性樹脂を用いねば硬化のための時
間は不必要であるので成形時間が短縮される。成形条件
は、電子部品の種類や形状、ＰＰＳおよび線維状充填剤
の甘等によって異なるが、一般には以下の条件が採用さ
れる。

成形　圧　カニ５〜１００　Ｋｐ／ｃｍ”、好ましくは
１０〜５０　Ｋ９／１７ １７− シリンダ一温度＝２６０〜３６０Ｃ，好ましくは２７０
〜３４０Ｃ 金　型　温　度：８０〜２５０Ｃ１好ましくは１３０〜
２２０Ｃ 以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本
発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

β前例−１（エポキシ樹脂硬化物パウダーの製造）ノボ
ラック型エポキシ樹脂（エビクロンＮ−，６７０，大日
本インキ化学工業■製、融点７３ｃ、エポキシ当量２１
２）１ｏｏ重を部、ノボラック型フェノール−ホルムア
ルデヒド樹脂（パーカムＴＤ−２０９３、大日本インキ
化学工業■製、融点１００ｔｌ：’、ＯＨ当ｔｉ０４）
５０重量部を各々１００１Ｚ’、１２０Ｕの温度で均一
に溶融し、硬化反応触媒として２メチルイミダゾール（
キシダ化学■＃）２重量部と共に均一溶融混合し、１４
０Ｃ／２時間、更に−１８＝ １８０ｔ？／４時間硬化反応を行なった。得られた硬化
物をスしたもの乞エポキシ＊ｑｈ硬化物パウダー■とし
た。

得られたエポキシ樹脂硬化物パウダー■の粒径は７０μ
以下、ＡＳＴＭ　　Ｄ−６ＡＢによる熱変形温度は１６
０Ｃで、及び１０Ｃ／分で測定した５％減量温度は３２
０Ｃであった。

実施例１及び比較例１〜６ １ライドン”ＰＰＳ　　Ｖ−１［ＰＰＳ粉末、フィリッ
プスペトローリアム社製、ＡＳＴＭ　　Ｄ−１７０３に
よる溶融粘度１１０ボイズ（測定条件温度３００Ｃ１圧
力１０恕−）〕３５ｉ１ｆ量部、ガラス繊維ミルドファ
イバー（日本硝子繊維社製、マイクロガラスサーフニー
ストランドＥＶ８　）　６５重書部及び参考例−１で得
られたエポキシ樹脂硬化物ノ（ウダー■　５重量部をド
ラムタンブラ−で均−子備混合会、同方向回転型５０Ｘ
２軸押出機にてスクリュー回転数２０Ｏｒｐｍ、バレル
温度３００Ｃで約３０秒間浴融混練してペレツｌ？Ｉ？
、：。このペレットの３００Ｃ，押出圧力３０ＫＰ／ｃ
ａ”に於ける見掛の溶融粘度は３５００ボイズであった
。この組成物の物件の一例を表−１に示す。

次いで、インサート専ハ１射出成形磯ケ月４いてシリン
ダ一温度３１０Ｃ５射出圧力８０Ｋｓ＋／篩２、金型温
度１４０Ｃで上記ペレットＹＩＣ基板をインサートした
金型に低圧射出した。得られた製品は、インサート部分
に何ら変形もなく、かつ機械的及び電気的性質の優れた
製品であった。

比較例としてエポキシ樹脂硬化物パウダ゛−■を添加し
ない場合、ノボラックエポキシ樹脂（大日本インキ化学
■製、エビクロンＮ−６７０、融点７３Ｃ，エポキシ当
奮２１２）及びビスフェノール型エポキシ樹脂（同エビ
クロン１０５ｄ、融点７０Ｃ，エポキシ轟音４７０）ｙ
！−用いた場合での結果も表−１に示す。

実施例−２ 実施例１において“ライドン”ＰＰＳ　　Ｐ−２［フィ
リップスペトローリアム社製、溶融粘度３０００ボイス
（測定条件二湛度３００Ｃ１圧力１０　Ｋ９／ｃｍ”　
）　］　５０　ＭＷ部、ガラスピーズ（東芝バロティー
二社製ＥＧＢ−７３１Ｂ）５０重量部及び参考例−１で
得られたエポキシ樹脂硬化物パウダー５重量部を混合、
溶融混練してペレットを得た。

このペレットの３０　Ｄ　Ｃ，押出圧力３　Ｑ　Ｋ９／
ｌｙａ’における見掛の溶融粘度は３，３００ボイズで
あった。この得らねたペレツ）Ｋ関しても実施例−１に
従って評価を行なった。

実施例−３〜４ 同じ〈実施例１において１ライドン″ＰＰＳ　　Ｐ−５
Ｃフイリツプスペトロ一リアム社製、溶融粘度４０００
ボイズ（ｆＡ＋１定条件、ｍ度３Ｄ［ｌｃ、圧力１０　
Ｆ−９／ｃｔ？　）　］　５０重量２１一 部、ミルドファイバー（マイクロガラスサーフニースト
ランドＥＶＳ）、ガ５スＮＢｆ（旭７フイ／（−１製、
Ｃ８０５ＭＡ　４９７　）各２５重量部および参考例−
１で得られたエポキシ樹脂硬化物パウダ−５Ｍ１＃部、
同様に２０重量部を各々混合し、浴融混練してペレット
を得た。このペレットの３００Ｃ押出圧力３０に９ム２
における見掛の紗融粘度、各々４０００ボイズ、３９０
０ボイズであった。この得られたペレットに関しても実
施例−１に従って評価を行なった。

２２− 吸水率（％）　　　：ＰＣＴテスト（注、）伊曲げ強度
ＣＬ９／ｃｒ？　）：ＡＳＴＭ　　Ｄ−７９０誘市正接
（１０”Ｈ２）：ＡＳＴＭ　　Ｄ−１５０（ＰＣＴＣス
テスト前テスト徐） フローレイト（、！ｉ＋／１０分）； （３００Ｃ／ｈｏｌｄ　　６分及び３００Ｃ／ｈｏｌｄ
　　ｌ　５分）ブリード注；成ノヒ試片１２０ｃ／２時
間後の外観変化をチェック。

金属との密着性：成形品（厚３ｒｉｍ　）とコバール合
金片（Ｃｏ　　１Ｂ、Ｎｌ　２Ｂ）を３００Ｃで熱融着
した後、放冷密着状態を観察する。

表−１に示すように本発明による組成物は機械強度、耐
湿電気％注、溶融流動安定柱、耐ブリード性及びリード
フレーム基材との密着性等に優れたＶト能を示した。又
、本発明組成物はＩＣ基板のインサート成形に於いても
良好な結果を示した。一方、本発明以外の比較例に於い
ては特に耐湿電気％注や溶融流動安定柱、−１ブリード
性及びリードフレーム基材との密着性等に大きな欠点が
認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ロ　ポリフェニレンサルファイド及び充填剤を１対４
   〜４対１（重量比）の割合で包有し、かつエポキシ樹脂
   硬化物のパウダーをポリフェニレンサルファイド１００
   重波部当り０．１〜１００ｉ量部の割合で館有する加熱
   成形時に低粘度の熱可塑性組成物で、１■子部品をトラ
   ンスファー成形あるいは射出成形により封止することを
   特徴とする電子部品の封止方法。 ＋２１エポキシ樹脂硬化物のパウダーが粒径１００μｍ
   以下であり、空気中昇温速度１０Ｃ／分で測定される５
   ％減量湛度３００Ｃ以上であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の方法。 （３）エポキシ樹脂硬化物がエポキシ樹脂とフェノール
   樹脂との硬化反応によって得られるものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法
   。 （４）熱可塑性組成物の見かけ粘度が、径Ｑ、　５　ａ
   ｍ、ランド長１．０１１のダイスを用い、３００Ｃ，押
   出圧力５０Ｋｇ％本で測定するときにｌＸ１０”〜８Ｘ
   １０”ボイズであることを特徴とする特許請求の範囲第
   」項紀賊の方法。 （５）トランスファー成形あるいは射出成形が成形圧力
   ５〜１００　Ｋｐ／ＣＩ？、シリンダ一温度２６０〜６
   ６０Ｃ１金型温度８０〜２５０Ｃの条件下に実施される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ルｅ載の方法。