JPS59197440A - 熱硬化性樹脂組成物 - 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、熱硬化性樹脂組成物に関し、さらに詳細に説
明すると工ＣやＬＳＩ（高密度集積回路）等の封止材料
として用いられる熱硬化性樹脂組成物に関するものであ
る。

従来、熱硬化性樹脂組成物（以下組成物という）として
は、エポキシ、シリコーンあるいはポリエステル等の樹
脂に結晶性シリカ、溶融シリカ等の粉末からなる充填剤
を配合したものが知られている。

最近の半導体産業の発展は著しく、集積回路の高密度化
志向に伴ない、絶縁性に丁ぐれしかも熱伝導性の大きな
封止材料の開発が望まれている。

しかし、溶融シリカ粉末ヶ充填した組成物は、絶縁性に
優れているが熱伝導率が小さいために熱放散が悪く、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩ等に熱歪や断線等を起す欠点がある。一方、
アルミナやマグネシアの粉末の熱伝導率はシリカに比べ
大きく、これらを充填した組成物の熱伝導率は改善され
るが、不純物が多く、絶縁性が小さいために封止特性が
悪く、高密度集積回路の封止材料としては適さない欠点
があった。

また、従来の充填剤は、粉砕して製造するために表面が
滑らかでなく、樹脂とのなじみが悪いために組成物の粘
度が大きくなり成形時の作業性特に流動性が悪い欠点が
あった。

本発明は上記欠点を解決した組成物を提供するものであ
る。″ｆなわち、本発明は、封止性に優れしかも熱伝導
率が大きく、さらに高充填時のなじみがよ（かつ成形作
業性に丁ぐれた組成物であって、熱硬化性樹脂１００重
量部とシリカの分子間化合物またはシリカと分子間化合
物を生成づ−る物質の平均粒子径１μ以上の基材粉末と
平均粒子径１〜８００ｍμの珪酸質微粉とからなる混合
物を溶射処理してなる充填剤３６〜６００重量部とを主
成分としてなることを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明ｊる。

本発明の充填剤は、シリカの分子間化合物またはシリカ
と分子間化合物を生成する物質の平均粒子径１μ以上の
基材粉末（以下基材粉末という）と平均粒子径１〜ｓｏ
ｏｍμの珪酸質微粉の懸濁液とからなる混合物を乾燥後
溶射処理した粉末である。

基材粉末の材料として、は、シリカの分子間化合物また
はシリカと分子間化合物を生成する物質を使用する。シ
リカの分子間化合物としては、ムライト（ろＡｌ２Ｏ３
・５ｉ０２　）、フォルステライト（２ＭｇＯ−８１０
２）、ジルコン（ＺｒＯ２−８ｉ０２　）等が使用でき
るし、シリカと分子間化合物を生成する物質としては、
マグネシア（ＭｇＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、ジル
コニア（ＺｒＯ２）等が掲げられ、これらを平均粒子径
１μ〜５００μの粉末に調製し基材粉末とする。基材粉
末の平均粒子径が１μ未満では、組成物の粘度上昇傾向
かあるので好ましくなく、また５００μを超えると溶射
処理の際に原料粒子が平滑に噴射され難（、組成物とし
た場合に樹脂とのなじみが悪く粗大粒子の沈降現象が生
じるので好ましくない。

次に、基材粉末と混合する珪酸質微粉は懸濁液となって
おり、該珪酸質微粉の懸濁液には、平均粒子径１〜８−
’　ＯＯｎ＋μのシリカ粒子を含有するコロイダルシリ
カ、エチルシリケート、ホワイトカーボンまたは高純度
溶融シリカの平均粒子径１〜８００ｍμの微粉末等が混
入されている。懸濁液の濃度は水または水板外の有機溶
剤の６０重量％以下であればよい。

基材粉末と珪酸質微粉の懸濁液との混合割合は、その両
者の粒子径あるいは目的とする組成物によっても異なる
が、通常は基材粉末１００重量部に対し、乾品換算で５
〜１００重量部が好ましい。

５重量未満では、基材粉末の表面に被覆され石溶融石英
層のムラが生じるし、１００重量部を超えると粉末の２
次凝集による巨大化−あり好ましくない。

本発明において使用丁・、）充填剤は、基材粉末と珪酸
質微粉の懸濁液との混合物ケ適当な乾燥手段で水分また
は浴剤分を除去した後Ｈ２、ＣＯ、プロパン等の可燃性
ガスまたは噴霧状重油、灯油などとともにバーナより溶
射して得たものである。溶射温度は、珪酸質微粉の融点
乃至基材粉末の融点以下であればよろしい。このように
して得られた混合物の溶射後の粉末の粒径は、平均粒子
径２〜１０００μが好ましく、平均粒子径が２μ未満で
は組成物の粘度上昇傾向があるので好ましくなく、また
粒径が１０００μをこえると粗大粒子の沈降現象が生じ
るばかりではなく、成型の際に機械の摩耗が激しいなど
加工性が悪くなるので好ましくない。

本発明の熱硬化性樹脂としては、エポキシ、シリコーン
、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド及びフェノー
ル樹脂等を掲げることができるがこれらに限定されるも
のではない。

組成物に含有される充填剤は、熱硬化性樹脂１００重量
部に対して６６〜６００重量部であることが好ましく１
、本発明に使用する充填剤は、例えばムライト、フォル
ステライト、ジルコンまたはマグネシア、アルミナ、ジ
ルコニアなど熱伝導率の大きな基材粒子の表面に電気絶
縁性に丁ぐれた溶融シリカの層または膜が形成されてい
るため、従来組成物の欠点を解決することができるが、
その含有量が６６重量部未満では、組成物の電気絶縁性
、熱伝導性が低くて好ましくな（、また含有量が６００
重量部をこえると、電気絶縁性、熱伝導性は向上するが
、組成物の粘度が大きくなり、さらに成型が困難となる
ので好ましく・ない。

本発明の組成物は、充填剤のほかに必要に応じて離型剤
、願利、硬化促進剤、難燃剤、難燃助剤、接着付与剤な
どを添加し、ロールミル、ニータゞ、パンパリミキサー
、押出機などで溶融混練したのち冷却固化し、次いで粉
砕することによって製造することかできる。

以上本発明の組成物は一熱硬化性樹脂に熱伝導性良好な
基材粉末の表面に、表面が滑らかでしかも電気絶縁性に
優れた溶融シリカの層膜を形成した充填剤夕含有させて
いるために、熱伝婢率が６０〜９０　×１０−’　（Ｃ
ａｌ／ｓｅｅ／ｍ！℃／ｍ）と太き（特ニ工０−Ｌ’Ｓ
工の封止材料として好適である。

以下本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１〜６ （１１充填剤の製造 平均粒子径２０μに調製した焼結アルミナの粉末「アル
コア社製、商品名タビューラーアルミナ、融点：２０５
０℃」１００重量部と平均−粒子径２０ｍμのホワイト
カーボン［アエロジル社製、商品名ＡＢｒｏｓｉＬ　ｊ
　Ｏ）　１５１Ｅ　ｔ％懸濁水１００重量部とをミキサ
ーで混合し、この混合物を１００’Ｃで５時間乾燥し水
分を除去した後、酸水素灸バーナで火炎とともに炉内に
噴射し、１９００℃で瞬時熱処理後直ちにその溶射品を
吸引捕集し充填剤を得た。この充填剤の顕微鏡写真を第
１図に、比較のための焼結アルミナの場合を第２図に示
した。

次に、前記写真を拡大しその長短径比な求めたところ１
．１〜１．６であり一焼結アルミナ粉末の１．９〜２．
乙に比べ表面が滑らかでしかも球状化していることを認
めた。

（２）熱硬化性樹脂組成物の製造 タレゾールノボラックエポキシ樹脂「チバガイギー社製
、商品名ｗｃＮ−１’２８０Ｊ　１００重量部、フェノ
ールノボラック樹脂［チバガイギー社製、商品名ＨＴ−
９４９０Ｊ　４５重量部、硬化促進剤（ニーランディシ
ルイミダゾール）２重量部、カルナバワックス６重量部
及び充填剤を表に示す割合で配合しミキンングロールで
１０分間混線後粉砕し、粉砕品を５００　Ｘ　５００　
Ｘ　４００　ｍｍの金型に充填し成形圧カフ　０　ｋｇ
／ｍｙｒｔ２−成形温度１６０℃の条件にてトランスフ
ァ成形し本発明による組成物を得た。物性測定結果を表
に示す。

比較例１〜２ 実施例１〜６の充填剤配合割合を表に示す量とした以外
は、実施例と同様の操作を行った。物性測定結果を表に
示す。

比較例６〜４ 充填剤として焼結アルミナの粉末「アルコア社製、部品
名クビューラーアルミナ」および平均粒子径２０μの粉
砕品溶融シリカ粉末「電気化学工業社製」とした以外は
実施例と同様にして組成物を製造した。？ｌ性測定結果
ケ表に示す。

実施例４〜６ （１）充填剤の製造 平均粒子径３０μに調製した合成ムライトの粉末「柴田
窯業製、ｌ融点二１７５０℃」１００重量部と平均粒子
径２５ｍμのエチルンリケート「日本コルコート化学（
株）製、商品名工テルンリケート４０、固形分１００重
量部１５０重量部と乞ミキサーで混合し、この混合物を
８０°Ｃで４時間乾燥した後、酸水素炎バーナーで火炎
とともに炉内に噴射し１７２０°Ｃで瞬時熱処理後、直
ちにその溶射品を吸引捕集し充填剤を得た。この充填剤
および合成ムライト粉末の顕微鏡写真の結果よりその長
短径比を求めたところ１．１〜１．４であり、合成ムラ
イト粉末の２．０〜２．７に比べ表面が滑らがでしかも
球状化していることを認めた。

（２）熱硬化性樹脂組成物の製造 実施例１〜６に使用゛した樹脂等に充填剤として表に示
す割合を配合し、他の操作は実施例１〜６と同様に行っ
た。物性測定結果を表に示す。

比較例５〜６ 実施例４〜６に使用した充填剤を表に示す割合とした以
外は実施例１〜６と同様に行った。物性測定結果を表に
示す。

なお実施例と比較例との物性測定方法は次のとうりであ
る。

１、　流動性の測定（スパイラルフロー）ＥＭＭ工規格
に準じた金型を使用し成形温度１６０°Ｃ１成形圧カフ
　０　ｋｇ７ｍｍ２で測定した。

２、樹脂応力の測定 応力により１４ビンＩＣフレームにタイボンドし、Ａｕ
線でワイヤボンドし外部電極に接続した素子の初期抵抗
１直（Ｒｏ）を測定し、この素子を１６０°Ｃで７０　
ｋｇ／ｍｍ２成形時間３分の条件で樹脂封止した後の抵
抗（Ｒ）を測定し、（Ｒ−Ｒｏ）／Ｒ□に１００を乗じ
樹脂応力とした。

ろ、　熱伝導率の測定 成形温度１６０°Ｃ１成形圧力１０ｋｇ／Ｉ肩２で成形
した組成物を３０ｍｍφＸ１０ｍｍ厚の試験片とし、上
部に発熱体を仕込み上下の温度を熱電対により検出し、
温度差を測定、し、熱伝導率を算出した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明充填剤の実施例１〜６の顕微鏡拡大写真
であり、第２図は比較例の焼結アルミナ粉末の顕微鏡拡
大写真である。 特許出願人　　電気化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱硬化性樹脂１００重量部とシリカの分子間化合物また
   はシリカと分子間化合物を生成する物質の平均粒子径１
   μ以上の基材粉末と平均粒子径１〜８００ｍμの珪酸質
   微粉とからなる混合物を溶射処理してなる充填剤３６〜
   ６００１童部とを主成分としてなる熱硬化性樹脂組成物
   。