JPS63277225A - 樹脂組成物の混練方法 - 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】 〔概要〕 被成形体に与える応力の少ない樹脂組成物の製法として
、無機質フィラーと硬化促進剤を除く総ての原料を予備
混練した後、該混練物を粉砕し、この粉砕物に無機質フ
ィラーと硬化促進剤を加えて混練して混合物を作り、こ
の混合物を用いてタブレットを作り、これを使用して樹
脂封止を行う方法。

〔産業上の利用分野〕

本発明は封止用樹脂の混練方法に係り、特に応力発生の
少ない樹脂組成物の混練方法に関する。

インダクタンス、コンデンサ、抵抗器などの回路部品や
半導体部品の外装として当初は金属ケースとガラス端子
を使用するハーメチックシールが使用されていたが、パ
ッシベーション技術の向上と封止樹脂材料の改良によっ
て高信頼性を必要とする用途に対しても樹脂パッケージ
が使用されるようになり、コスト低減が行われている。

特に情報処理装置の主体を構成しているＩＣ，ＬＳＩな
どの半導体部品は樹脂パッケージの使用により大幅なコ
スト低減が実現されている。

こ＼で、封止樹脂の必要条件は応力発生が少ないこと、
絶縁性などの電気的特性が優れていることおよび耐熱性
が優れていることである。

〔従来の技術〕

封止用樹脂としてエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェ
ノール樹脂などが使用されてきたが、その中でもフェノ
ールノボラック樹脂を硬化剤とするエポキシ樹脂は電気
的特性、耐湿性、封止対象物に対する接着性などが均衡
して優れており、封止用樹脂の主流となっている。

こ−で、樹脂封止が行われている部品の内で最も要求の
厳しい部品は半導体集積回路であるので以下、これを例
として本発明を説明する。

半導体集積回路は殆どのものが、シリコン（ＳＮ）を材
料として用い、Ｓｉ基板上に不純物注入（或いは拡散）
技術、薄膜形成技術、写真蝕刻技術（フォトリソグラフ
ィ或いは電子線リソグラフィ）などを用いて形成されて
いるが、ＩＣよりしＳＩに、またＬＳＩよりＶＬＳ　Ｉ
へと集積度が進むに従って単位素子が小形化し、単位素
子の電極間を結ぶ配線パターンの最小幅は１μｍ程度と
なっており、近い将来サブミクロンパターンが実用化さ
れようとしている。

ご覧で、半導体集積回路（以下略してＩＣ）の樹脂封止
はパッシベーションを施したＩＣチップを搭載したセラ
ミック基板に対して行われている。

すなわち、半導体基板（ウェハ）上にＩＣチップが多数
形成された段階で、プラズマＣＶＤ法を用いて窒化シリ
コン（Ｓｉ３Ｎ、）を膜形成するか、スパッタ法を用い
て二酸化硅素（ＳｉＯ□）を膜形成して厚さカ２０００
〜３０００人のパッシベーション膜が作られている。

そのため、トランスファ成形法により樹脂封止した樹脂
は薄いバッジベージジン膜を介してＩＣと接している。

次に、このようにして樹脂封止して形成されたＩＣは使
用中に回路内での電圧降下により１００℃近傍にまで温
度上昇が生じるため、ＩＣへの電圧印加を繰り返す度ご
とに温度サイクルが起こり、半導体基板とエポキシ樹脂
との熱膨張係数が異なるのが原因でバッジベージジン膜
にクラックを生じて耐湿性を低下させたり、配線パター
ンを変形させたり、断線を生じたりすると云う問題があ
る。

ここで、Ｓｉ基板の熱膨張係数が４゜２　Ｘｌ０−”／
にであるのに対しエポキシ樹脂は１．８　Ｘｌ０−”／
にと大きい。

この問題を解決する方法としてエポキシ樹脂の架橋密度
を低下させたり、樹脂組成物の中に可撓性付与材を添加
したり、無機充填材を予めカップリング剤で表面処理し
て弾性率を向上させ、これにより熱膨張係数の違いによ
り発生する応力を緩和するなどの方法が試みられてきた
。

然し、これらの方法を施しても応力による不良発生の抑
制は充分とは言えない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上記したようにＩＣの集積化が進むに従って配線パタ
ーン幅は減少して微細化しており、そのため封止樹脂に
よる応力をできるだけ少なくすることが必要である。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題は成分樹脂、硬化剤、離型剤、カップリング
剤、可撓性付与剤。無機質フィラー、硬化促進剤などを
原料として構成される封止用樹脂組成物において、 無機質フィラーと硬化促進剤を除く総ての原料を予備混
練した後、この混練物を粉砕し、この粉砕物に無機質フ
ィラーと硬化促進剤を加えて混練して得た混合物を用い
て樹脂封止する樹脂組成物の混練方法により解決するこ
とができる。

〔作用〕

本発明は樹脂封止の低応力化を研究した結果なされたも
のである。

すなわち、先に記したようにＩＣが形成されるＳｉＯ熱
膨張係数とエポキシ樹脂の熱膨張係数との差の影響を緩
和する方法として、一般に可撓性付与剤をエポキシ樹脂
組成物に加えることが行われている。

こ＼で、可撓性付与剤としてシリコーンゴム。

ブタジェンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴムなどが用
いられているが、発明者等は従来の製造方法では可撓性
付与剤は樹脂組成物中には均一に分散していないことを
見出した。

すなわち、従来のエポキシ組成物の混練は、エポキシ樹
脂、硬化剤、可撓性付与剤、難燃剤、無機質フィラー、
離型剤、触媒など総ての材料を混合した後、熱ロール、
加圧式ニーダ、連続押し出し機などを用いて煉り上げる
ことにより行われていた。

然し、この方法では組成の５０〜８０％を占める無機質
フィラーと可撓性付与剤との相溶性が不充分で相分離を
生じており、均一分散していないことが判った。

また、一様に分散させるために長時間に亙って混練を行
うとエポキシ樹脂と硬化剤とが反応してゲル化が起って
しまい、そのため特性のよい組成物を得ることはできな
い。

そこで、本発明は混練を二段階に分け、第一段階として
無機質フィラーと硬化促進剤を除く総ての原料をエポキ
シ樹脂の軟化点すなわち６０〜９０℃に合わせて熱ロー
ル或いは加圧式ニーダなどにより５〜２０分に互って予
備混練し、冷却固化した後に粉砕して粉末を作り、 第二段階として、この粉末に無機質フィラーと硬化促進
剤を加えて混合し、エポキシ樹脂の軟化点に合わせた温
度で、加圧式ニーダ、連続押し出し機などにより煉り上
げて混練するものである。

こ＼で、混練温度をエポキシ樹脂の軟化点に合わせる理
由は軟化点以下の温度では可撓性付与剤が均一に分散せ
ず、またこれ以上ではエポキシ樹脂と硬化剤とが反応し
て硬化してしまうことによる。

このように本発明は樹脂成分と相溶性のよい可撓性付与
剤を予め樹脂中に均一に分散させ、これに無機質フィラ
ーを加えることにより可１懇性付与剤が均一に分散した
封止樹脂を得るものである。

〔実施例〕

実施例： クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量１
９５．軟化点７０℃）　　　　・・・１００　！置部フ
ェノールノボラック（水酸基当量１０５．　　軟化点９
５℃）　　　　　　　　　　　　・・・５５重量部シリ
コンゴム（可撓性付与剤　品名ＫＥ　６５０−Ｕ　　信
越化学）　　　　　　　　　　　・・・１０重量部エス
テルワックス（離型剤）　　　・・・１０重量部３−グ
リシドキシプロビルトリメトキシシラン（カップリング
剤）　　　　　　　　・・・　４重量部を加えたものを
熱ロールを用い７０〜８０℃で２０分間混練した。

混練物は粉砕した後に シリカ粉末（無機質フィラー）　、・・・４３０重量部
を加え、さらに加圧ニーダを用い７０〜８０℃で１５分
間混練し、混練終了の２分前に トリフェニルホスフィン（硬化促進剤）を加え、混練し
た後に粉砕し、３　ｔｏｎ／ｃｎ＋”の圧力でタブレッ
トを作った。

このタブレットを成形温度１７０℃、圧力６０Ｋｇ　ｆ
／　ｃｍ”　、成形時間３分の条件でピエゾ素子を１６
ビンのＤＴＰ（Ｄｕａｌ　Ｉｎ１ｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇ
ｅ）型に成形し、素子の起電圧によりエポキシ組成物の
硬化時における収縮応力を求めた。

比較例： 上記の実施例においてトリフェニルホスフィン（硬化促
進剤）を除く総ての材料を加圧ニーダを用い７０〜８０
℃で１５分間混練し、混練終了の２分前にトリフェニル
ホスフィンを加え、混練した後に粉砕し、３　ｔｏｎ／
ｃｍ”の圧力でタブレットを作った。

そして、実施例と同様にピエゾ素子を１６ビンのＤＴＰ
型に成形し、素子の起電圧によりエポキシ組成物の硬化
時における収縮応力を求めた。

表 表はピエゾ素子法により測定した応力値であるが、この
ようにエポキシ樹脂と相溶性のよい可撓性付与剤を先に
加えて、均一に混練した後に無機質フィラーを加えるこ
とにより、応力の低減が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明の実施により封止樹脂の応力を従来よりも低減す
ることができ、これにより樹脂封止部品について故障率
を低減することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 成分樹脂、硬化剤、離型剤、カップリング剤、可撓性付
   与剤、無機質フィラー、硬化促進剤などを原料として構
   成される封止用樹脂組成物において、 無機質フィラーと硬化促進剤を除く総ての原料を予備混
   練した後、該混練物を粉砕し、該粉砕物に無機質フィラ
   ーと硬化促進剤を加えて混練して得た混合物を用いて樹
   脂封止することを特徴とする樹脂組成物の混練方法。