JPS63280723A - 封止用樹脂組成物およびその製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、低応力で耐湿性に優れた、電子または電気部
品の封止用樹脂組成物およびその製造方法に関する。

（従来技術） 従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電子
部品を熱硬化性樹脂を用いて封止する方法が行われてき
た。　この樹脂封止は、ガラス、金属、セラミックを用
いたハーメチックシール方式に比較して経済的に有利で
あるために広く実用化されている。　樹脂封止に用いら
れる熱硬化性樹脂組成物の中でもエポキシ樹脂組成物が
最も一般的に用いられている。　エポキシ樹脂組成物に
は、′ｅｉ無水物、芳香族アミン、ノボラック型フェノ
ール樹脂等の硬化剤が使用されているが、ノボラック型
フェノール樹脂を硬化剤としたエポキシ樹脂組成物は、
池の硬化剤を使用したものに比べて、成形性、耐湿性に
優れ、毒性がなく、かつ安価であるため半導体封止材料
として広く用いられている。

しかしながら、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤と
したエポキシ樹脂組成物は、成形硬化時に収縮して半導
体素子に応力がかかり、素子の信頼性を劣化させるとい
う欠点がある。　こうした樹脂組成物を使用した成形品
の錫基すイクルテス１〜を行うと、ボンディングワイヤ
のオープン、樹脂クラック、ベレットクラック等が発生
し、電子部品としての機能が果せなくなるという問題が
あった。　また、樹脂組成物の低応力化を図るため第三
成分を添加する方法があるが、この方法では、第三成分
が二次凝集物を形成し、樹脂組成物中に均一に分散でき
ず、そのために低応力特性にバラツキが生ずるという欠
点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記の欠点を解消するためになされたもので
、低応力特性のバラツキがなく、耐湿性に優れ、かつ、
従来のエポキシ樹脂組成物の特性を保持した、信頼性の
高い封止用樹脂組成物およびその製造方法を提供しよう
とするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共
重合樹脂をエポキシ樹脂中に均一に分散混合した樹脂を
使用すること、によって低応力特性のバラツキがなくな
ることを見いだし、本発明を完成したものである。　す
なわち、本発明−は、 （Ａ）エポキシ樹脂中に、（Ｂ）アクリロニトリル・ブ
タジエン・スチレン共重合樹脂を均一に分散混合した樹
脂［（Ａ＞＋　（Ｂ）］、（Ｃ）ノボラック型フェノー
ル樹脂および（Ｄ）無機質充填剤を必須成分とすること
を特徴とする封止用ｖ！４脂組成物である。　また、（
Ａ）エポキシ樹脂を溶融し、その中に（Ｂ）アクリロニ
トリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂を加えて、均
一に分散混合した樹脂［ＩＡ＞＋（Ｂ）］と、（Ｃ）ノ
ボラック型フェノール樹脂とを粉砕し、次いで（Ｄ）、
無機質充填剤及び必要に応じたその他成分を加えて混合
し、更に加熱混練した後、冷却固化粉砕することを特徴
とする封止用樹脂組成物の製造方法である。

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、その分子
中にエポキシ基を少なくとも２個有する化合物である限
り、分子構造、分子量など特に制限はなく、一般封止用
材料に使用されているものを広く包含することができる
。　例えば、ビスフェノール型の芳香族系、シクロヘキ
サン誘導体等の脂環族系、さらに次の一般式で示される
エポキシノボラック系の樹脂が挙げられる。

（但し、式中Ｒ１は水素原子、ハロゲン原子又はアルキ
ル基を、Ｒ２は水素原子又はアルキル基を、ｎは１以上
の整数を表す） これらのエポキシ樹脂は、１８又は２種以上混合して用
いる。

本発明に用いる（Ｃ）ノボラック型フェノール樹脂とし
ては、フェノール、アルキルフェノール等のフェノール
類とホルムアルデヒドあるいはバラホルムアルデヒドを
反応させて得られるノボラック型フェノール樹脂、およ
びこれらの変性樹脂、例えばエポキシ化もしくはブチル
化ノボラヅク型フェノール樹脂が挙げられる。　ノボラ
ック型フェノール樹脂の配合割合は、前述のエポキシ樹
脂のエポキシ基（ａ）とノボラック型フェノール樹脂の
フェノール性水酸基（ｂ）とのモル比［（ａ）／（ｂ）
］が０．１〜１０の範囲内にあることが望ましい、　こ
のモル比が０．１未満もしくは１０を超えると、耐湿性
、成形作業性および硬化物の電気特性が悪くなり、いず
れの場合も好ましくない。

従って、上記の範囲内に限定するのがよい。

本発明に用いる（Ｂ）アクリロニトリル・ブタジエン・
スチレン共重合樹脂としては、スチレン・アクリロニト
リル共重合物とブタジェン・アクリロニトリルゴムのブ
レンド形のもの、ポリブタジェンをスチレン・アクリロ
ニトリルの混合モノマーに溶解させて懸濁重合を行った
ラテックス形のものがあり、これらはどちらでもよく、
一般に市販されているものでよい、　アクリロニトリル
・ブタジエン・スチレン共重合樹脂の配合割合は、エポ
キシ樹脂にアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共
重合樹脂を均一に分散混合した樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］
に対して　０．１〜６０重量％の割合で含有することが
望ましい、　その割合が０．１重量％未満では、低応力
、錫基サイクルに耐えうる効果はなく、また６０重量％
を超えると、エポキシ樹脂中に均一な分散混合ができな
い、　アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合
樹脂は、エポキシ樹脂中に加熱溶融混合し、均一に分散
混合する。　エポキシ樹脂中に均一分散させる方法は、
エポキシ樹脂の融点以上の温度に加温できる装置（容器
）の中にエポキシ樹脂を入れて、融点以上に加温し完全
に溶融液体とした後、アクリロニトリル・ブタジエン・
スチレン共重合樹脂を加えて、好ましくは１５０℃以上
で２０分間以上撹拌して、均一に分散混合させる。　エ
ポキシ樹脂中にアクリロニトリル・ブタジエン・スチレ
ン共重合樹脂を分散混合させた樹脂［’（Ａ）＋　（Ｂ
）］は、全体の樹脂組成物に対して１〜５０重量％の割
合で含有することが望ましい。　その配合割合が１重量
％未満では低応力化に効果なく、また５０重量％を超え
るとアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹
脂の分散が不均一になり増粘するため好ましくない。

本発明に用いる（Ｄ）無機質充填剤としては、シリカ粉
末、アルミナ、二酸化アンチモン、タルク、炭酸カルシ
ウム、チタンホワイト、クレー、アスベスト、マイカ、
ベンガラ、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられ、これら
は１種で又は２種以上混合して使用する。　これらの中
でも特にシリカ粉末やアルミナが好ましいものである。

　無機質充填剤の配合割合は、全体の組成物に対して２
５〜９０重量％であることが望ましい、　その配合割合
が２５重量％未満では、耐湿性、耐熱性、機械的特性お
よび成形性に効果なく、また９０重量％を超えると、か
さばりが大きくなり、成形性が悪くて、実用に適さない
。

本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、アクリロ
ニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、ノボラ・
ｙり型フェノール樹脂および無機質充填剤を必須成分と
するが、必要に応じて例えば天然ワヅクス類１合成ワッ
クス類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド、エステル類、
パラフィン類などの離型前、塩素化パラフィン、ブロム
トルエン。

ヘキサブロムベンゼン、三酸化アンチモンなどの難燃剤
、シランカップリング剤、種々の硬化促進剤等を適宜添
加配合することもできる。

本発明の封止用樹脂組成物の製造方法は、アクリロニト
リル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂を、エポキシ樹
脂中に加熱混合、均一に分散混合させた樹脂を使用すれ
ばよく、特にその製造方法に限定されることはない、　
しかし、通常次のようにして製造される。　エポキシ樹
脂の融点以上の温度に加温できる装置（容器）、例えば
万能混合機、強力ニーダ−、加熱反応釜等を使用し、こ
の中にエポキシ樹脂を仕込み、融点以上に加熱して完全
に溶融させた後、エポキシ樹脂に対して０．１〜６０重
量％量のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重
合樹脂を投入し、好ましくは１５０°Ｃ以上で２０分間
以上攪拌して、均一に分散混合させる。　アクリロニト
リル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂を均一に分散混
合させたエポキシ樹脂と、ノボラック型フェノール樹脂
とを粉砕し、次いで無機質充填剤およびその曲の成分を
所定の組成比に選択した原料組成分をミキサー等によっ
て十分均一に混合した後、更に熱ロール、押出機又はニ
ーダ−等によって加熱混練処理を行ない、冷却固化する
のをまち適当な大きさに粉砕して封止用樹脂組成物を製
造する。　以上、アクリロニトリル・ブタジエン・スチ
レン共重合樹脂をエポキシ樹脂中に分散混合し、次いで
他の成分を配合する製造方法を説明したが、エポキシ樹
脂の製造工程においてアクリロニトリル・ブタジエン・
スチレン共重合樹脂を均一分散混合した樹脂をつくって
おき、必要に応じて必要量他成分と配合混練してもよい
。

（作用）゛ アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂を
、エポキシ樹脂中に均一に分散混合することによって、
二次凝集物の生成を少なくし、低応力特性のバラツキを
なくすことができる。　アクリロニトリル・ブタジエン
・スチレン共重合樹脂の粒径は、もともと数μｍ以下の
大きさであるが、他の成分と混合混練を行うとアクリロ
ニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂の粒子が凝
集して粒径数百μ印の二次凝集物を生成し、低応力特性
が低下したり、また低応力特性のバラツキが生じ、信顆
性を損ねる結果となる。　従って、単にアクリロニトリ
ル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、エポキシ樹脂、
ノボラック型フェノール樹脂、無機質充填剤を混合混練
するのでなく、予めアクリロニトリル・ブタジエン・ス
チレン共重合樹脂をエポキシ樹脂中に十分均一に分散混
合させておけば、二次凝集物の生成が小さく、また少な
く、かつ低応力特性に優杵、バラツキ等がなくなること
を確認したものである。　混合条件（温度、時間等）に
よりアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹
脂の粒径を任意に調整することが可能であるが、好まし
くは分散状態は粒径０．１〜５０μｍの範囲内にしたほ
うがよい。

こうして得られた本発明の封止用樹脂組成物は電子ある
いは電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用することがで
きる。

（実施例） 本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。

以下の実施例および比較例において「％」とあるのは「
重量％」を意味する。

樹脂の製造 クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当ｆｆ１
２１５　）　８５％を万能混合機に入れて１５０℃に加
熱する。　クレゾールノボラックエポキシ樹脂が完全に
溶融した後、アクリロニトリル・ブタジエンパスチレン
共重合樹脂１５％を加えて１時間加熱攪拌混合して、ア
クリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂が均
一に分散混合した樹脂（以下Ｅ−ＡＮＢＳ樹脂という）
をつくった。

実施例　Ｉ Ｅ−ＡＮＢＳ樹脂２０％とノボラック型フェノール樹脂
（フェノール当量１０７　）　１０％をヤリャ粉砕機の
スクリーン２　ｎｎで粉砕し、溶融シリカ粉６５％およ
びその他成分５％を常温で混合し、さらに９０〜１００
℃で混練冷却した後、粉砕し・て封止用樹脂組成物を製
造した。　得られた組成物を１７５℃に加熱した金型内
にトランスファー注入し硬化させて成形品（封止品）を
得た。　この成形品について、耐湿性、歪、ＡＢＳ樹脂
の粒径、その他の試験を行ったので、その結果を第１表
に示した。

本発明の封止用樹脂組成物は、ＡＢＳ樹脂がよく分散し
て、錫基サイクル、耐湿性、低応力特性に優れており、
本発明の顕著な効果が認められた。

実施例　２ Ｂ　−Ａ　Ｎ　Ｂ　Ｓ　Ｉ！Ｊ脂１８％とノボラック型
フェノール樹脂（フェノール当量１０７　）　１２％を
ヤリャ粉砕機のスクリーン２１１１で粉砕し、溶融シリ
カ粉６５％およびその他成分５％を配合し、実施例１と
同様にして封止用樹脂組成物および成形品をつくった。

また同様に緒特性の試験を行ったのでその結果を第１表
に示した。　実施例１と同様に本発明の閉著な効果が確
認された。

比較例　１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂〈エポキシ当１２１
５　）　１８％にノボラック型フェノール樹脂（フェノ
ール当量１０７　）　９％、ＡＢＳ樹脂３％、溶融シリ
カ粉６５％およびその他成分５％を常温で混合し、さら
に９０〜１００°Ｃで混練冷却した後、粉砕して封止用
樹脂組成物を製造した。　次いでこの組成物を用いて成
形品を得、実施例と同様にして緒特性を試験しなのでそ
の結果を第１表に示した。

比較例　２ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１
５　）　２０％にノボラック型フェノール樹脂（フェノ
ール当ｊＬ１０７　）　１０％、溶融シリカ粉６５％お
よびその他成分５％を比較例１と同様にして封止用樹脂
組成物、成形品を得、また同様にして緒特性を試験した
のでその結果を第１表に示した。

第１表 （単位） ＊１　：クラック数は３０ｘ　２５ｘ　５ｎｌの成形品
の底面゛に２５　ｘ　２５　ｘ　３ｎｌの銅板を埋め込
み、−４０℃と±２００°Ｃの恒温槽へ各３０分間ずつ
入れ、１５サイクル繰り返した後の樹脂クラックを調査
した。

＊２：封止用樹脂組成物を用いて２本のアルミニウム配
線を有する電気部品を１７０°Ｃで３分間トランスファ
ー成形し、その後１８０°Ｃで８時間硬化させた。こう
して得た封止電気部品１００個について、１２０℃の高
圧水蒸気中で耐湿試験を行い、アルミニウム腐蝕による
５０％の断線（不良発生）の起こる時間を評価した。

＊３；ＤｉＰ１６ビンリードフレームのアイランド部に
市販のストレインゲージを接着し、１８０°Ｃで８時間
硬化させた後の歪を測定した。

＊４：封止用樹脂組成物を用いた成形品の断面を顕微鏡
で観察し、成形品中に分散したＡＢＳ樹脂の最大粒径を
測定した。

［発明の効果］ 以上の説明および第１表から明らかなように、本発明の
封止用樹脂組成物およびその製造方法によれば、アクリ
ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂をエポキ
シ樹脂中に加熱混合均一に分散混合することによって、
二次凝集物も小さく、低応力特性に優れバラツキがなく
、耐湿性に優れ、かつ従来のエポキシ樹脂組成物と同等
の特性を有したものが得られた。　この組成物を用いた
電子部品又は電気部品には、優れた信頼性を付与するこ
とができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）エポキシ樹脂中に、（Ｂ）アクリロニトリル・
   ブタジエン・スチレン共重合樹脂を均一に分散混合した
   樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］、（Ｃ）ノボラック型フェノー
   ル樹脂および（Ｄ）無機質充填剤を必須成分とすること
   を特徴とする封止用樹脂組成物。 ２　アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹
   脂が、樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］に対して０．１〜６０重
   量％の割合で含有する特許請求の範囲第１項記載の封止
   用樹脂組成物。 ３　樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］が、全体の樹脂組成物に対
   して１〜５０重量％の割合で含有する特許請求の範囲第
   １項又は第２項記載の封止用樹脂組成物。 ４　無機質充填剤が、全体の樹脂組成物に対して２５〜
   ９０重量％の割合で含有する特許請求の範囲第１項ない
   し第３項いずれか記載の封止用樹脂組成物。 ５　エポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とノボラック型フ
   ェノール樹脂のフェノール水酸基（ｂ）とのモル比［（
   ａ）／（ｂ）］が、 ０．１〜１０の範囲内にある特許請求の範囲第１項ない
   し第４項いずれか記載の封止用樹脂組成物。 ６（Ａ）エポキシ樹脂を溶融し、その中に（Ｂ）アクリ
   ロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂を加えて
   、均一に分散混合した樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］と、（Ｃ
   ）ノボラック型フェノール樹脂とを粉砕し、次いで （Ｄ）無機質充填剤及び必要に応じたその他成分を加え
   て混合し、更に加熱混練した後、冷却固化粉砕すること
   を特徴とする封止用樹脂組成物の製造方法。