JPS6056749B2 - エポキシ成形材料およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気および電子装置、特に半導体のようなミク
ロ電子部品の封入用に好適なエポキシ成形材料に関する
。

電気および電子装置はエポキシ、シリコンおよびフェノ
ール樹脂材料のような様々な樹脂性材料で封入されてき
た。

例えば、エポキシ樹脂、該エポキシ樹脂用硬化剤および
無機充てん剤を必須成分とするエポキシ樹脂系成形材料
が使用されてきた。また、この成形材料に触媒、離型材
、顔料、難燃材およびカップリング剤のような各種のア
ジユバンドを添加できることが知られている。ミクロ電
子装置用の樹脂性封入剤は下記の性能特性を有しなけれ
ばならない。（ａ）装置との良好な適合性、使用するプ
ラスチック封入剤によつて半導体装置の性能に化学的物
理的および電気的ないかなる障害も与えられてはならな
い。

（ｂ）リード線にそつて水分およびイオン性汚染物が浸
透することを防止するためリード線の封止性が良好であ
ること。

（ｃ）封入剤からの水分の浸透性が低いこと。

（ｄ）Ｌｉ＋，Ｎａ＋，Ｋ＋およびＣＩ−のようなイオ
ン性汚染物のレベルが低いこと。（ｅ）ガラス転移温度
が高いこと。

（ｆ）熱膨脹率が低いこと。

（ｇ）熱伝導率が高いこと。

（ｈ）長期間にわたつて寸法安定性が保たれること。

前記の要件のうち（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（
ｅ）および（ｈ）に述べた要件は、触媒およびカップリ
ング剤を使用し、または使用せずに無水物類、フェノー
ルホルムアルデヒド縮合物類、クレゾールホルムアルデ
ヒド縮合物類、ポリアミン類またはこれらの併用物で硬
化または固化されたエポキシ樹脂でおおむね充足される
が、低熱膨脹率、高熱伝導率といつた決定的な因子およ
び低イオン性汚染物レベルならびに最小の研摩能力など
は無機充てん剤の選択によつて直接かつ顕著に影響を受
ける。

エポキシ成形材料の低熱膨脹率の重要性は強調しすぎて
すぎることはない。ミクロ電子工業の長足の進歩は大き
さ、機能性、複雑性および回路密度の増大した半導体チ
ップの生産を可能にした。この様な大きな半導体チップ
は小型で単純なチップよりも熱誘発応力により損傷され
やすい。その結果、熱膨脹率の高い封入剤を使用すると
、チップの割れ、線の切断、パッシベーション層の割れ
およびパラメトリックシフトなどにより予期せぬ破壊を
も，たらす。このような欠点を全て熱によつて誘発され
た高い内部応力によるものであり、とりもなおさず、使
用したエポキシ成形材料の熱膨脹率が高いためである。
熱膨脹率が低いことという要件に加えて、半導体装置の
封入用エポキシ成形材料は高い熱伝導率を有しなければ
ならない。

高回路密度の半導体装置は低回路密度の装置よりも単位
面積あたりの熱の発生量が高い。従つて、冷却操作およ
び長期の動作寿命を確実にするため封入剤から迅速に熱
を放散させなければならない。接合部温度が１０Ｃ上昇
すると半導体装置の推定耐用年数が半減することは電子
工業界では周知の実である。従つて、ミクロ電子装置の
効率的運転と長期寿命には高熱伝導率特性、即ち熱の迅
速な放散が必要である。エポキシ成形材料用に現在使用
されている無機充てん剤は溶融シリカ、α一石英、アル
ミナ、ガラス繊維、ケイ酸カルシウム、各種の土類およ
び粘土類ならびにこられの様々な併用物などである。エ
ポキシ組成物の全量を基準にして約４０〜約８唾量％程
度まで存在するこれらの充てん材は熱膨脹率および熱伝
導率特性に最も大きな影響を及ぼす。例えば、焼成シリ
カは低熱膨脹率を示す。しかし、不幸なことに、この同
じ充てん剤、即ち、焼成シリカの熱伝導率は低い。従つ
て、焼成シリカは高い熱伝導率を有する別の充てん剤と
併用しこれら２元的特性をもたらすようにしなければな
らない。繁用される別の種類のα一石英は高い熱伝導率
を示すが、また一方では高い熱膨脹率も示す。

従つてて、この欠点を克服するために、低熱膨脹率の充
てん剤と併用しなければならない。アルミナは低熱膨脹
率と高熱伝導率という２元的特性を示すが、研摩能力が
高すぎるためにその使用はためられれる。

なぜなら、高すぎる研摩能力は製造および成型装置の許
容不可能なほどの過度で急速な摩耗をおこすからである
。ガラス転移温度よりも低い温度範囲内で２３×１０−
６／℃未満であると本発明で規定される低熱膨脹率を有
し、同時に、２５×１０−４ｃａ１／℃／（１／Ｓｅｃ
よりも高いと本発明で規定される高熱伝導率を有する実
用的な充てん剤はいまだかつて開示されていない。

熱膨脹率および熱伝導率の測定方法は後記の実施例１で
説明する。従つて、低熱膨脹率で、しかも、高熱伝導率
という２元的特性を示し、比較的に非研摩性で、かつ、
イオン性汚染物を有しない充てん剤を含有する改良され
たエポキシ成形材料の開発が望まれている。

従つて、本発明の主たる目的は、成形材料に低熱膨脹率
および高熱伝導率といつた２元的特性を与え、比較的に
耐研摩性で、かつ、イオン性汚染物を有しない充てん剤
を含有する各改良されたエポキシ成形材料を提供するこ
とである。

要するに、本発明は熱および圧力をかけたとき熱硬化状
態にかえることができ、また、ミクロ電子装置の封入用
として好適な改良されたエポキシ成形材料に関する。

この成形材料はエポキシ樹脂、該エポキシ樹脂用の硬化
剤および約４０〜約８０重量％の充てん剤から成り、特
定の異方性で多結晶質の焼成セラミック製品を充てん剤
の重量を基準にして約２５重量％〜約１０踵量％使用す
ることにより改良されたエポキシ成形材料がもたらされ
る。本明細書の全体を通じて使用される゜゛異方性゛と
いう用語は、ある材料について方向によつて異なつた性
質をもつていること、即ち、性質に特定の方向性がある
ことを意味する。

このような特性はアグネ金属術語辞典、Ｐ２２およびＰ
２６９（金属術語辞典編集委員会編、アグネ社１９８＠
１１月５日発行）に説明されている。この製品はその基
本成分としてキン青石を有し、該キン青石の組成はおお
むねＲＯｌｌ．５〜１６．５％，Ａｌ２Ｏ３３３樹４１
％およびＳｌＯ２４６．６〜５３％から成り、また２５
℃／１００ＣｆＣの範囲にわたつて少なくとも一方向で
１１．０×１０−７インチ／インチ／℃未満の熱膨脹率
を有することを特徴とする。

前記のＲＯはおむねＭｇＯのみからなるか、あるいは、
ＮｉＯ，・ＣＯＯ，ＦｅＯ，ＭｌｌＯおよびＴｉＯ２か
らなる群から選択される一成分とＭｇＯとの混合物から
なる。ＲＯが前記混合物であり、ＮｉＯが選択された場
合、ＮｉＯはＲＯの重量を基準にして２５重量％未満で
ある。ＣＯＯが選択された場合、ＣＯＯはＲＯの重量を
基準にして１５重量％未満である。ＦｅＯが選択された
場合、ＦｅＯはＲＯの重量を基準にして４喧量％未満で
あ。ＭｒｌＯが選択された場合、ＭｎＯはＲＯの重量を
基準にして部重量％未満である。ＴｉＱ．が選択された
場合、ＴｉＯ２はＲＯの重量を基準にして１５重量％未
満である。ＲＯの残りの成分はおおむね全てＭｇＯであ
る。前記の異方性で多結晶質の焼成セラミック製品は比
較的耐研摩性で、かつ、イオン性汚染物を含有しておら
ず、また、前記エポキシ成形材料にガラス転移温度より
低い温度範囲で２３×１０−６℃未満の線熱膨脹率と２
５×１０−４ｃａ１／℃／ｄ／Ｓｅｃよりも高い熱伝導
率を付与する。本発明で有用な異方性で多結晶質の焼成
セラミック製品は米国特許第３８８５９７７号明細書に
詳細に開示されている。

この特許明細書に開示された発明の特許性は、ＳｌＯ２
４ｌ〜５６．５％，Ａｌ２Ｏ，３Ｏ〜５０％およびＭｇ
Ｏ９〜２０％の組成範囲内にある焼成セラミック中のキ
ン青石微結晶の方向が結晶の延伸Ｃ一軸と平行に極めて
低い膨脹をもたらすという発見に存在する。この性質が
前記の゜゜異方性゛である。キン青石の焼成用原料の１
つである粘土は小板状をしている。焼成前にトウ様バッ
チを製造する際に加えられる剪断力により粘土小板は特
定方向に配向する。このような配向粘土小板を含有する
バツジを調製することによつて調製されたキン青石結晶
はその方向が結晶の延伸Ｃ一軸と平行に極めて低い膨脹
をもたらす。即ち異方性を示す。得られたハネカム状の
目地なし焼火セラミック製品は放出制御用の触媒支持マ
トリックスとして使用するのに特に好適であるといわれ
ている。好ましい実施態様では、前記セラミック製品の
ＲＯ成分はＭｇＯであり、多結晶質の焼成セラミック製
品はおおむね充てん剤１００重量％を構成する。しかし
、望ましい低熱膨脹率および高熱伝導率をそこなわない
様なその他の充てん剤約７５重量％以下との混合物も使
用できる。本発明のエポキシ樹脂成分はエポキシド基を
１個よりも多く有するものである。

ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル類、フェノ−
ルーホルムアルデヒド樹脂類のグリシジルエーテル類、
脂肪族、脂環式、芳香族および複素環式エポキシド類は
いずれも本発明の成形材料中で使用できる。これらのエ
ポキシ樹脂類は２，３の例をあげれば、゜゜Ｅｐ０ｎ゛
，゜゜Ｅｐｉ−Ｒｅｚ゛，゜゜Ｇｅｎｅｐ０ｘｙ゛およ
び゜゜Ａｒａ１−Ｄｉｔｅ゛の様な色々な商標名で市販
されている。エポキシル化ノボラック樹脂類も本発明で
使用できる。これは“℃ＩｂａＥＣＮ゛および“ＤＯｗ
ＤＥＮ゛という商標名で市販されている。米国特許第４
０４２５５鰐明細書に開示されたエポキシ樹脂類も本発
明で使用できる。エポキシ樹脂の架橋用に通常使用され
ており、エポキシ樹脂を硬化させ不融性塊を生成させる
ことのできる硬化剤であればいずれも本発明で硬化剤と
して使用できる。

このような硬化剤は当業界で周知であり、これらの硬化
剤のうちの特定のものを１種類使用または数種類併用す
ることは本発明の絶対要件ではない。本発明で使用でき
る硬化剤は例えば次のようなものがあげられる。

無水物類 ジカルボン酸またはその他のポリカルボン酸の環状無水
物はいずれも硬化温度でエポキシ樹脂を架橋させるのに
好適である。

この様な無水物として例えば、フタル酸無水物、四塩化
フタル酸無水物、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無
水物（ＢＴＤＡ）、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ
）、１，２，３，４−シクロペンタテトラカルボン酸（
ＣＰＤＡ）の二無水物、トリメリット酸無水物、トリメ
リット酸二無水物、ナド酸無水物（即ち、エンドメチレ
ンテトラヒドロフタル酸無水物）、クロレンド酸無水物
、ヘキサヒドロフタル酸無水物、等があげられるがこれ
らに限定されるものではない。その他の有用な無水物硬
化剤はりＮＯＣＯＯ，例えば６′ＡｒｎＯｃＯＴＭＸ２
２Ｏ３３および゛ＡｍＯｃＯＴＭＸ３３σ゛という商標
名で市販されているようなものである。

ＡｍＯｃＯＴＭＸ２２Ｏは明らかにトリメリット酸とエ
チレングリコールの二酢酸誘導体との反応生成物である
。ＡｎｌＯｃＯＴＭＸ３３Ｏはトリアセチンとトリメリ
ット酸無水物との反応生成物である。ノボラック類 クレゾールまたはフェノールノボラック類が有用である
。

これはホルムアルデヒドをクレゾール類ど反応させるか
、またはフェノールど反応させることによつてフェノー
ル性ヒドロキシル基を含有する縮合物を生成させること
により製造される。アミン類 通常使用されているポリアミン類はいずれも使用できる
。

例えば、ジアミン類（メチレンジアニリンによつて代表
される芳香族アミン類を含む）、ｍ−フェニレンジアミ
ンおよびｍ−トリレンジアミンなどを使用できる。一般
的に、使用されるエポキシ基の化学量論的量を基準にし
て約１０〜約２００％，好ましくは約２０％〜１００％
の硬化剤を使用する。

特別な特性を得るのに各種のアジユバントをエポキシ成
形材料に添加できる。

例えば、通常、触媒類、離型剤、顔料、難燃剤、および
カップリング剤などのエポキシ樹脂、硬化剤および充て
ん剤と共に使用する。触媒はエポキシ樹脂の硬化速度を
促進させる作用を有する。

従つて、エポキシ樹脂それ自体の硬化には必らずしも必
要ないが、触媒は成形材料を熱硬化状態にするのに必要
な時間を短縮させるので、商業的生産規模では触媒の使
用は有用である。使用される触媒は例えば、ジメチルア
ミン、ジメチルアミノエチルフェノールのようなアミン
類、三フッ化ホウ素、塩化亜鉛、塩化スズ等のような金
属ハロゲン化物、アセチルアセトン類および各種のイミ
ダゾール類などである。触媒の使用量はエポキシ樹脂の
重量を基準にして約０．０５〜約一１０％の範囲内で変
化させることができる。離型剤は成形材料が金型に粘着
するのを防止し、成形操作終了後、金型から製品をとり
だすことを容易化するのに有用である。カルナウバロウ
、モンタン ワックスの様なワックス類および各種のシ
リコーン類、ポリエチレン類、およびフッ素化化合物が
使用される。ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシ
ウムおよびステアリン酸カルシウムの様な特定の金属脂
肪酸化合物類およびグリセリル脂肪酸化合物類も使用さ
れる。必要とあれば、その他の滑剤も使用できる。しか
し、多くの成形配合物では、エポキシ組成物自体の中に
離型剤を添合させる必要はない。エポキシ成形材料用に
最も広範に使用されている顔料または着色剤はカーボン
ブラックである。

言うまでもなく、カーボンブラック以外の極めて多数の
顔料も特別の着色効果が必要な場合には使用できる。難
燃材としても機能する顔料は金属含有化合物類である。
この金属はアンチモン、リン、アルミニウムおよびビス
マスである。有機ハロゲ７化物も難燃性を付与するのに
有用である。耐水性の改善または成形材料の湿潤電気絶
縁性を改善するのにカップリング剤を使用できる。特に
好ましいカップリング剤は一般に、タウ、ケミカル社か
ら゜“Ｚ−６０４σ゛およびＺ−６０７σ゛という銘柄
名で市販されているシラン類である。このＺ−６０４０
は次式で示される。また、Ｚ−６０７０はメチルトリメ
チルシランである。

また、この目的に使用できるシラン類はユニオンカーバ
イト社から次の銘柄名で市販されている。Ａ−１６２メ
チルトリエトキシシラン Ａ−１６３メチルトリメトキシシラン Ａ−１７２ビニル−トリスー（２−メトキシエ
トキシ）シランＡ−１８６β−〔３，４−エポキシーシ
クロへ キシル〕エチルトリメトキシシランＡ−
１８７γ−グリシドキシプロピルトリメト キシ
シランＡ−１１００γ−アミノプロピルトリエトキシシ
ランまた、次の化合物も有用である。

ＫＢＭ−２０２，ジフェニル ジメトキシシラン，ＳＨ
ＩＮＥＴＳＵＣＨＥＭＵＣＡＬＣＯ．から市販されてい
る。

（代）−３３０，フェニルトリメトキシシラン，ＰＥＴ
ＲＡＲＣＨＳＹＳＴＥＭＳ，ＩＮＣから市販されている
。

使用する場合、使用量はエポキシ成形材料を基準にして
約０．０５〜約３重量％である。

シリコン類、フェノール樹脂類、シリコ−ンーエポキシ
水素化物類、ポリイミド類およびポリフェニレン硫化物
類等に基づく成形材料に本発明で使用される様な特定の
異方性で多結晶質の焼成セラミック製品を添加させる楊
合、本発明で使用さ″れる前記セラミック製品の使用に
よりガラス転移温度より低い熱膨脹率（α，）および高
熱伝導率（γ）の同じ効果を得ることができる。

本発明をよソー層完全に理解できるようにするため、下
記の実施例によつて本発明の改良されたエポキシ成形材
料を例証する。

実施例１ 下記に示した配合量の微粉砕成分を室温で均質な配合物
が得られるまでドライブレンドすることによつてエポキ
シ組成物を調製した。

都合上、少量の触媒、離型剤、顔料およびシランを添加
した。次いで、得られた混合物を熱間差動２段ロールミ
ルで圧縮し、室温にまで冷却し、そして粉砕し、粗粒状
のエポキシ成形材料を得た。封入物を製造するには、こ
の材料に熱および圧力をかけることによつて熱硬化状態
にかえることができる。本発明の特定な異方性で多結晶
質の焼成セラミック充てん材を全実施例を通して“本発
明の充てん剤゛と呼ぶ。 エポキシ成形材料 線熱膨脹率および熱伝導率の測定は重量％ではなく容量
％に基づいて行なわれるので、本実施例および以下の実
施例における充てん剤含量は５熔．量％の一定値に維持
する。

例えば、本発明の充てん剤の密度は２．６ｙ／Ｃｃであ
。組成物の残りの成分類（２７％）の密度は約１．１８
ク／Ｃｃである。従つて、充てん剤の容量はに等しい。

下記の方法によつて、この組成物の熱一伝導率および線
熱膨脹率を試験した。熱伝導率 熱伝導率は材料が熱を伝える能力の尺度であによつて考
案されたプラスチック材料の熱伝導率測定法に基づいて
試験する。

この方法では、材料の円筒状サンプルを２個の沸騰チャ
ンバーの間に置く。

この２個の沸騰チャンバーには１０〜２（代）の沸点差
を有する異なつた２種類の純粋な液体が入れてある。低
い方のチャンバーの中の液体を沸点にまで加熱する。熱
は被験材料を通して伝熱され上の方のチャンバーの中の
液体を沸騰させる。高沸点チャンバー（冷たいｊ方）か
ら液体１ｍ１を蒸発させ、そして、ビューレット中で凝
縮をおこさせるようなサンプルを通した所定量の熱の流
れについてその時間を測定する。サンプルを通した熱の
通過によつて液体１ｍ１が蒸発され、そして凝縮される
のに必要な時間を公知の標準ど比較する。熱伝導率を測
定するのに、０．７インチ刈１８インチのサイズをもつ
た被験サンプルのディスクを成形する。

このディスクを熱伝導率計の中に配置し、前記の様に試
験する。プラスチックの熱伝導率（γ）（Ｃａｌ／℃／
Ｃｍ／Ｓｅｃ）は次の様にして計算される。

前記式中、 Ｑは液体Ｂｌｍｌを気化させる熱である。

ｔは１ｍ１蒸発するのに要する時間（秒）である。

Ｔ＾−ＴＢは２種類の液体の沸点によつ生じる温度差（
℃）である。ｈはサンプルの高さ（Ｃｒｎ）である。

Ｆはサンプルの断面（Ｃｍ）である。

電子装置用の封入剤としてはγ値が２５×１０−４より
大きくなければならない。

本発明では熱伝導率は３０×１０−４ｃａ１／℃／（４
／Ｓｅｃであつた。

熱膨脹 線熱膨脹率はあらゆる材料の可逆的な熱誘発性膨脹の尺
度である。

機械的熱分析器（ＭｌｅｒｍａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌ
ＡｎａｌμＥｒ）を使用し成形エポキシまたはプラスチ
ック組成物の膨脹特性を測定する。プラスチック材料は
ある温度で光択状態に達し、そこで重合体鎖がゆるみは
じめる。この温度をプラスチックのガラス転移温度（Ｔ
ｇ）という。Ｔｇより低い平均熱膨脹率をα１と呼ぶ。
Ｔｇより高い平均熱膨脹率をα２と呼ぶ。プラスチック
材料のα１，α２およびＴｇを測定するのに、０．２イ
ンチ×０．２インチの円筒状サンプルから成る試験片を
３５００Ｆの温度および１０００ＰＳｉの圧力でトラン
スファー成形機で成形する。

この試験片を各材料についてあらかじめ定められた温度
および時間で後硬化させる。次いで、この後硬化片を機
械的熱分析器の石英管チャンバーの中に配置する。

石英変位プローブを試験片のてつぺんに配置する。次い
で、チャンバーを所定の速度（通常、５℃／分）で加熱
する。プラスチックの膨脹を変換器によつて検出する。
この変換器はデータをＸＹ記録計に伝達する。得られた
サーモグラムは変位対温度の関係を示す。Ｔｇを測定す
るには、変位／温度曲線の下の方の部分および上の方の
部分について最良の接線をひく。

この２本の接線の内側部分における温度がガラス転位温
度である。α１およびα２は次のようにして計算できる
。

前記式中、αは平均線熱膨脹率（インチ／インチ／℃）
である。

レは変位置（インチ）である。

ＡはＹ″軸の感度である。

！はサンプルの元の長さ（インチ）である。

Ｔは熱膨脹率を測定するのに使用された温度範囲である
。Ｆは補正係数である。

本実施例および以下の全ての実施例でα１およびα２の
両方について測定値を求めた。

しかし、ガラス転位温度（Ｔｇ）より低い線熱膨脹率で
あるα１値の方が電子装置の封入用エポキシ成形材料の
性能を評価する上で重要な熱膨脹率である。電子装置用
の封入剤としてはα１値は２３×１０−６より低くなけ
ればならない。α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記
の結果を得た。

下記の組成物で実施例１の方法をくりかえした。α１，
α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例４下記の組成式で実施例１の方法をくりかえした
。

α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例５下記の組成物で実施例１の方法をくりかえした
。

α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例６下記の組成物で実施例１の方法をくりかえした
。

α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例７下記の組成物で実施例１の方法をくりかえし１
た。

α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例８下記の組成物て実施例１の方法をくりかえした
。

α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

表１に要約されるように、本発明の充てん剤、平板状ア
ルミナおよびワラストナイトをそれぞれ使用する実施例
１，３および６の組成物は２５×１０−６／℃より低い
α１値および２５×１０−４ｃａ１／（７ｎ／Ｓｅｃ／
℃より高い熱伝導率（γ）値を示した。実施例２，４，
５，７および８の組物は２３×１０−６／℃より高いα
１値または２５×１０−４ｃａ１／″Ｃ７Ｘ／Ｓｅｃ／
℃より低いγ値のいずれかを示した。従つて、低熱膨腸
率および高熱伝導率の二元的特性が必要とされる場合に
は、あまり有用ではない。実施例３によつて示されるエ
ポキシ成形材料は実用的な重要性を有しない。

その主な理由は平板状アルミナの研摩能力が高すぎるた
めである。研摩能力が高すぎると製造装置および成形装
置の両方を急速に摩耗させ望ましくない。実施例６の組
成物は充てん剤としてワラステナイトを含有している。
この充てん剤は通常、ナトリウムの様なイオン性汚染物
を高濃度で含有し、該組成物で封入された半導体装置の
信頼性能を低下させる。実施例７の組成物は充てん剤と
してジルコンを使用している。このジルコンは高誘電率
を有し、しばしば重要な放射性元素で汚染されている。
そのため、半導体装置用封入剤の成分として望ましくな
い。実施例１で示される様な、本発明の充てん剤を使用
するエポキシ成形材料のみがミクロ電子装置を封入する
のに実際的重要性を有する。なぜなら、本発明の充てん
剤は平板状アルミナ、ワラストナイトおよびジルコンに
ついて指摘された欠点をほとんど有しないからである。
実施例４および５の組成物は充てん剤として、実施例１
の本発明の充てん剤のかわりにキン青石（ガラス）およ
びキン青石（結晶）をそれぞれ使用している。

全体的な化学的組成はキン青石（ガラス）、キン青石（
結晶）および本発明の充てん剤は類似の全体的化学組成
を有する。Ｘ線回析パターン同定したこれらの共通成分
は高キン青石（２Ｍｇ０−２Ａ１２０，・５Ｓｉ０２）
てある。しかし、キン青石（ガラス）およびキン青石（
結晶）はかなりの量のα一石英とスピネル（セン晶石、
ＭｇＡＩ２Ｏ４）を含有している。

これに対して、本発明の充てん剤はこの様な異物を含有
していない。キン青石（結晶）はキン青石（ガラス）よ
りも非晶質性が低い。これに対して、本発明の充てん剤
はその特徴的なＸ線回析パターンを有するおおむね純粋
な高キン青石である。実施例９ 下記の組成物で実施例１の方法をくりかえした。

成 分 配合量（Ｗｔ％）α１，α２
，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例２において単独の充てん剤として結晶質シリカを
使用すると３０．１×１０−６といつた到底受け入れら
れない様な高いα１値を生じる。

しかし、結晶質シリカと本発明充てん剤とを併用すると
α１値は望ましい値２２．７×１０１まで低下する。こ
の事実は、本発明の充てん剤の有用性および多能性を例
証している。即ち、本発明の充てん剤はエポキシ成形材
料中で唯一の充てん剤（全充てん剤の１００％）として
使用することもできれば、また、全充てん剤の約２５Ｗ
ｔ％にまで低下させた範囲内の濃度で他の常用充てん剤
と共に混合し、ガラス転移温度より低い低熱膨脹率（α
１）および高熱伝導率（γ）の２元的特性を付与するこ
とができる。実施例１０ 下記の組成物て実施例１の方法をくりかえした。

一ーα１，α２，Ｔｇ
およびτについて下記の結果を得た。

この結果、本発明の充てん剤を焼成アルミナと混合すれ
ば望ましいα１値およびγ値が得られることを例証して
いる。実施例１１ 下記の組成物で実施例１の方法をくりかえした。

α１，α２，Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例８におけるように焼成シリカを単独で充てん剤と
して使用した場合、γ値は１７×１０−４であり受け入
れられなかつた。本発明の充てん剤を焼成シリカと１対
１の比率で混合する本例ではγ値は許容レベルの境界線
であるｎ×１０−４にまで顕著に増大した。実施例１２ 下記の組成物で実施例１の方法をくりかえした。

成 分 配合量（Ｗｔ％）α１，α２，
Ｔｇおよびτについて下記の結果を得た。

実施例６とこの実施例を比較した場合、この実施例は、
等量の本発明の充てん剤とワラストナイトとからなる充
てん剤組成物を使用することによつてα１値を低下させ
ることができることを例証している。実施例１３〜１５ 実施例１３〜１５は、本発明の充てん剤を使用する本発
明のエポキシ成形材料でｏ−クレゾールホルムアルデヒ
ドノボラックのポリグリシジルエーテル以外のエポキシ
樹脂類およびフェノールホルムアルデヒドノボラック以
外の硬化剤を使用することにより望ましいα１値および
γ値が得られることを例証している。

成形材料および実施例１に述べた方法に従つて試験して
得られた結果を下記の表２に要約して示す。実施例１６
−２１ 実施例１６〜２１は、たとえ添加剤が実施例１ののもの
と異なつていても、無水物類またはアミン類を本発明の
充てん剤と共にエポキシ樹脂またはエポキシ樹脂類の混
合物用の硬化剤として使用し望″ましいα１およびγ値
を得ることができることを例証している。

同様に、同じエポキシ樹脂について同じ無水物硬化剤を
本発明の充てん剤以外の充てん剤と併用しても、即ち、
結晶質シリカまたは焼成シリカとそれぞれ併用しても許
容できないほど高いα１値および許容できないほど低い
γ値を生じる。実施例１６〜２１の組成物および実施例
１に述べた方法に従つてα１およびγ値について試験し
て得られた結果を下記の表３に要約して示す。

実施例１６および１９は、本発明の充てん剤がエポキシ
樹脂類、無水物硬化剤およびアミン硬化剤と，それぞれ
併用でき低α１値および高γ値を得られることを示して
いる。

実施例１７は実施例１６と同一の組成である。ただし、
充てん剤は本発明の充てん剤のかわりに結晶質シリカを
使用している。しかし、その結果、α１値は許容できな
いほど高．い。実施例１８は本発明の充てん剤のかわり
に焼成シリカを使用していることを除いて実施例１６と
同じ組成である。

しかし、この例でも、半導体またはその他の電子装置用
のエポキシ成形材料に使用するにはα１値が高すぎる。
実施例２０および２１は充てん剤が実施例２０では結晶
質シリカであり、実施例２１では焼成シリカであること
以外は実施例１９の組成と同じ組成である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱および圧力をかけたとき熱硬化状態にかえること
   ができ、ミクロ電子装置を封入するのに好適なエポキシ
   成形材料であつて、前記成形材料はエポキシ樹脂、該樹
   脂用硬化剤および該成形材料の全量を基準にして約４０
   重量％〜約８０重量％の充てん剤かな成り、前記充てん
   剤の約２５重量％〜約１００重量％が異方性で多結晶質
   の焼成セラミック製品であり、該焼成セラミック製品は
   その基本成分としてキン青石を有しており、かつ、該キ
   ン青石の組成は、おおむね、ＲＯ１１．５〜１６．５％
   、Ａｌ＿２Ｏ＿３３３〜４１％およびＳｉＯ＿２４６．
   ６〜５３％から成り、また、２５℃〜１０００℃の範囲
   で少なくとも一方向に対して１１．０×１０＾−＾７イ
   ンチ／インチ／℃未満の熱膨脹率を有しており、前記Ｒ
   ＯはおおむねＭｇＯのみからなり、前記異方性で多結晶
   質の焼成セラミック製品は比較的に耐研磨性であり、ま
   たイオン性汚染物を含有しておらず、しかも、前記エポ
   キシ成形材料にガラス転位温度より低い温度範囲内で２
   ３×１０＾−＾６／℃未満の線膨脹率および２５×１０
   ＾−＾１ｃａｌ／℃／ｃｍ／ｓｅｃよりも高い熱伝導率
   を付与する、ことを特徴とするエポキシ成形材料。 ２ 前記充ん剤の約１００重量％が前記異方性で多結晶
   質の焼成セラミック製品である特許請求の範囲第１項に
   記載の成形材料。 ３ 熱および圧力をかけたとき熱硬化状態にかえること
   ができ、ミクロ電子装置を封入するのに好適なエポキシ
   成形材料あつて、前記成形材料はエポキシ樹脂、該樹脂
   用の硬化剤および該成形材料の全量を基準にして約４０
   重量％〜約８０重量％の充てん剤から成り、前記充てん
   剤の約２５重量％〜約１００重量％が異方性で多結晶質
   の焼成セラミック製品であり、該焼成セラミック製品は
   その基本成分としてキン青石を有しており、かつ、該キ
   ン青石の組成は、おおむね、ＭｇＯ１１．５〜１６．５
   ％、Ａｌ＿２Ｏ＿３３３〜４１％およびＳｉＯ＿２４６
   ．６〜５３％から成り、また、２５℃〜１０００℃の範
   囲で少なくとも一方向に対して１１．０×１０＾−＾７
   インチ／インチ／℃未満の熱膨脹率を有しており、前記
   異方性で多結晶質の焼成セラミック製品は比較的に耐研
   磨性であり、また、イオン性汚染物を含有しておらず、
   しかも、前記エポキシ成形材料にガラス転移温度より低
   い温度範囲内で２３×１０＾−＾６／℃未満の線熱膨脹
   率および２５×１０＾−＾４ｃａｌ／℃ｃｍ／ｓｅｃよ
   りも高い熱伝導率を付与する、ことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のエポキシ成形材料。 ４ 前記充てん剤の約１００重量％が前記異方性で多結
   晶質の焼成セラミック製品である特許請求の範囲第３項
   に記載の成形材料。 ５ 熱および圧力をかけたとき熱硬化状態にかえること
   ができ、ミクロ電子装置を封入するのに好適なエポキシ
   成形材料であつて、前記成形材料はエポキシ樹脂、該樹
   脂用硬化剤および該成形材料の全量を基準にして約４０
   重量％〜約８０重量％の充てん剤から成り、前記充てん
   剤の約２５重量％〜約１００重量％が異方性で多結晶質
   の焼成セラミック製品であり、該焼成セラミック製品は
   その基本成分としてキン青石を有しており、かつ、該キ
   ン青石の組成は、おおむね、ＲＯ１１．５〜１６．５％
   、Ａｌ＿２Ｏ＿３３３〜４１％およびＳｉＯ＿２４６．
   ６〜５３％から成り、また、２５℃〜１０００℃の範囲
   で少なくとも一方向に対して１１．０×１０＾−＾７イ
   ンチ／インチ／℃未満の熱膨脹率を有しており、前記Ｒ
   Ｏはおおむね、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＦｅＯ、ＭｎＯおよび
   ＴｉＯ＿２から成る群から選択される一成分とＭｇＯと
   の混合物から成り、前記ＮｉＯが選択された場合、Ｎｉ
   Ｏは該ＲＯの２５重量％未満であり、前記ＣｏＯが選択
   された場合、ＣｏＯは該ＲＯの１５重量％未満であり、
   前記ＦｅＯが選択された場合、ＦｅＯは該ＲＯの４０重
   量％未満であり、前記ＭｏＯが選択された場合、ＭｎＯ
   は該ＲＯの９８重量％未満であり、前記ＴｉＯ＿２が選
   択された場合、ＴｉＯ＿２は該ＲＯの１５重量％未満で
   あり、該ＲＯの残りの成分はおおむね全てＭｇＯであり
   、前記異方性で多結晶質の焼成セラミック製品は比較的
   に耐研摩性であり、また、イオン性汚染物を含有してお
   らず、しかも、前記エポキシ成形材料にガラス転位温度
   より低い温度範囲内で２３×１０＾−＾６／℃未満の熱
   膨脹率および２５×１０＾−＾４ｃａｌ／℃／ｃｍ／ｓ
   ｅｃよりも高い熱伝導率を付与する、ことを特徴とする
   エポキシ成形材料。 ６ 前記充てん剤の約１００重量％が前記異方性で多結
   晶質の焼成セラミック製品である特許請求の範囲第５項
   に記載の成形材料。