JPS63284237A - 樹脂充てん材 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、樹脂光てん材詳しくは半導体等の電子部品の
封止材、絶縁材、放熱シートなどに有用な樹脂光てん材
に関するものである。

〔従来の技術〕

シリカ光てん材とエポキシ樹脂とからなる樹脂組成物は
、電気特性２機械的強度、耐熱性、耐湿信頓性及び成形
性に優れるため、信頼性の高い電気絶縁材料として、Ｉ
Ｃ，ＬＳＩ、　　ＶＬＳＩ、ダイオード、トリオード、
サイリスタ、トランジスター。

トランスデユーサ−、コイル、コイデンサー、抵抗器等
の電子部品の封止、含浸や接着などに幅広く利用されて
いる。近年、半導体素子自体は高密度化、大型チップ化
される傾向があシ、また成形品のパッケージ構造も薄型
化、小型化される傾向にある。これに伴ない半導体封止
材用樹脂組成物の熱応力を緩和し、耐サーマルショック
性を向上させることが重要になっている。

従来、封止材用樹脂組成物の熱応力を緩和する方法とし
て、球状フィラーを充てん材として使用する方法が提案
されている（特開昭５８−１４５６１３号ｔ％開昭５８
−２１９２４２号、特開昭６１−６４７５４号の公報）
。

成形性に優れる球状フィラーは破砕フィラーに比較しよ
り高充てんできるため、球状フィラーを使用した樹脂組
成物は確かに破砕フィラーのみ全使用した樹脂組成物よ
シ熱応力が緩和されたが、半導体技術の進歩は著しく、
ＶＬＳＩの高集積化とともに配線等が微細化される一方
、パッケージ方法も従来のデュアル・インライン・パッ
ケージ以外の７ラツト・パッケージ等の比率が上昇する
傾向があシ、一層熱応力が緩和された樹脂組成物が望ま
れている。つまり、さらに高充てんできる充てん材が要
求されている。一方、球状フィラーを使用した樹脂組成
物は、破砕フィラーを使用した樹脂組成物に比較して、
パリが発生しやすい欠点がみられ、従来のパリ取り設備
では対処しきれず、半導体のパッケージ工程での自動化
が阻害される欠点があった。また、樹脂組成物の中の充
てん材含有率が高くなると樹脂組成物の硬化速度が低下
し、金型から封止された半導体をと９だす際、パッケー
ジが折れ曲が９、ボンディングワイヤの変形、断線、チ
ップのステージ変位等の問題が新たに発生してきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは、上記の欠点と問題点を解決しようと鋭意
努力した結果、以下に示す（１）及び（２）式を満足す
る球状粉末からなる充てん材を富有した樹脂組成物は、
熱応力の発生を効果的に抑制できることにより、耐サー
マルショック性に優れ、かつ成形時のパリの発生が少な
く、金型内での硬化速度も速くなることを見出し本発明
の完成に至ったものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明は、比表面積５（ｒｒＬ２／ｇ）が０
．５〜１０であシ、かつ、固め嵩比重（、ｌｉ’／ｍ）
が式１．５−０．１４８から計算される値以上（但し、
該値が０．５未満のときは０．５以上）の関係にある球
状粉末からなることを％徴とする樹脂光てん材である。

以下、さらに詳しく本発明について説明する。

本発明でいう比表面積とは、吸涜ガスとして窒素ガスを
使用し、　ＢＥＴ法で測定したものであり、Φ また固め嵩比重と（固め見掛比ｆ（）は、容器にサンプ
ルを入れ、１５ＷｔＮの高さから１８０回落下させ、落
下の衝撃で固めた後の嵩比重のことである。

本発明の樹脂光てん材は、次の（１）式及び（２）式を
満たす球状粉末である。

（１）式：０．５≦比表面積　（−”／　、！９）　　
≦１０（２）式：°固メ嵩比Ｘｃｇ／ａｔ）　≧１．５
二〇、１４　Ｘ比表面積（ｍ２／、９） 但し、該計算値が０．５未満の場合は、０．５ｇ／１１
７以上の固め嵩比重 比表面積が０．５ｍ２；７１１未満であると成形性が不
足し、粉末を高充てんできず、したがって、耐サーマル
ショック性の改善効果が乏しかった９、成形時において
パリが発生しやすい短所があられれる。

また、比表面積が１（）ｌ”＃を超えると粉体が嵩ばる
ため、樹脂との混線作業性が低下したシ作業場での粉じ
ん発生量が増大したり、また、とシわけエポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂との混線においては混練時間の長期化が
樹脂組成物の硬化及びデル化反応を進行させるため、成
形性がｍｖれ、高充てんを阻害する欠点が顕著になる。

好ましい比表面積は０．８〜９　Ｍ２／＆　、特に１〜
８ｒｌＬ２７ｇテする。

一方、固め嵩比重と比表面積との関係が（２）式を満足
しない場合、つ１り、固め嵩比重＜１．５−０．１４Ｘ
比表面積、もしくは固め嵩比重く肌５でおる場合は、そ
れを高充てんした樹脂組成物の成形性が不足するにもか
かわらずパリの発生が太きかったシ、硬化特性が低下す
る欠点があられれる。

好ましい関係式は（２−１）式、特に（２−２）式であ
る。

（２−１）式：固め嵩比重　≧　１．５−０．１３　Ｘ
比表面積但し、該計算値が０．６未満の場合は、０．６
９／Ｉｄ以上の固め嵩比重 （２−２）式：固め嵩比重　≧　１．５−０．１２Ｘ比
表面積但し、該計算値が０．７未満の場合は ０．７．９／７ｄν二の固め嵩比重 本発明の樹脂光てんｒは、以上の（１）式、（２）式を
満たす球状粉末であることヲ要する。本発明における球
状とは、破砕品のように角はっておらず、丸みがある程
度でよいが、好１しくけ長短径比１〜１．５の球状であ
る。

破砕品のように粒子が角ぼっていると、仮に（１）式、
（２）式を満たしていても、成形性の改善効果が十分で
なく、シたがって熱応力の低下した、つまＤ＆サーマル
ショック性に十分に優れｆｃ樹脂組成物が得られない。

これに対し、形状が丸みを帝びた球状であシ、かつ、比
表面積及び固め嵩比重が（１）式及び（２）式を満足し
た場合に、初めて、８０重量％以上に充てん材を高充て
んすることが可能となシ、シかも、得られる樹脂組成物
は、パリの発生も少なく、硬化特性も同時に大幅に改善
されるものである。

従来、球状粉末全光てん材として使用する場合、比表面
積が小さい方が樹脂と球状粉末との界面の面積が少なく
なるため、耐サーマルショック性、耐湿信頼性が優れる
と考えられていたが、意外にも比表面積が小さすぎると
、パリの発生が多いばかりでなく成形性が低下すること
に気づき、さらに比表面積の好ましい範囲は０．５〜１
０ｍ２７ｇと広く、この事実は、粉体特性としての固め
嵩比重がよｌ）Ｍ要な因子であることを本発明者らは見
出したのである。つまり、比表面積が少しぐらい大きく
ても、固め嵩比重が大きければ粉末と樹脂との混線がス
ムーズに行なわれ、短時間に分散性よく混線できるため
、成形性が良好、換言すれば高光てんすることがでキ、
シかも、パリ止めが効果的であシ、かつ高光てんされた
樹脂組成物の金型内での硬化速度も十分に速いことを見
出したのである。

以上の説明は、本発明の樹脂光てん材を８０重ｆ％以上
高充てんできる効果であるが、８０７ｊＬ量％未満の場
合でも、成形性の良さが十分発現されるので、熱応力を
緩和させるべくゴム成分の使用量を増加させたシ、液状
エポキシ樹脂等では、充てん材を有率を高めることがで
き、液状エポキシ樹脂等の熱応力を低下させることがで
き、さらにハホリフエニレンスルフイド、ホリエーテル
スルホン、液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂の光てん材と
して使用すると、よシ低粘度で成形でき、ポンディング
ワイヤー等の変形・断線・金型の摩耗全抑制した樹脂組
成物を得ることができる。

本発明の樹脂光てん材の粒径としては、５００μｍ以下
好ましくは１４９μ屏以Ｆさらに好筐しくは７４μｍ以
下であシ、平均粒径は、１〜１００μｍ好ましくは２〜
７０μＩｎ特に好１しくは６〜５０μｍである。

また、本発明の樹脂光てん材の溶融率、結晶化度、結晶
構造は使用目的によシ、適宜広範囲において選択できる
。例えば、熱伝導性の高い樹脂組成物を得るには、高熱
伝導性の結晶構造でかつできるだけ単結晶である球状粉
末を選択し、一方、低熱膨張性の樹脂組成物ｔ−得るに
は、できるだけ溶融率の高い溶融シリカを使用する。

本発明の樹脂光てん材を製造する方法としては、珪石、
珪砂、水晶、アルミナ等の粉末、クロルシラン化合物、
クロルチタン化合物、クロルアルミニウム化合物憂ヲ熱
分解等によシ生成させた粉末。

さらにはアルコキシシラ／化合物、アルコキシアルミニ
ウム化合物、アルコキシチタン化合物、塩化カルシウム
等を加水分解析出させた粉床もしくはこれらの粉床の造
粒換金、水素ガス、アセチレン、プロパン、ブタンなど
の可燃ガスの火炎、プラズマ炎、アーク浴融炉、高周波
炉等で溶融することによシ得ることができる。勿論、溶
融炎の強さ、フィード量等の変更により広範囲の浴融率
もしくは結晶化度を有する球状品を得ることができる。

本発明の樹脂光てん材の種類としては、溶融シリカ、半
溶融シリカ、アルミナ、アルミニウムシリケート、シリ
カ−チタニア系ガラス、ケイ酸カルシウム、リチウム−
アルミナ−シリ刀系ガラス。

チタン酸アルミニウムなどが挙げられ、特に溶融シリカ
、半溶融シリカ、シリカ−チタニア系ガラスが好ましい
。

本発明の樹脂光てん材（以下、Ａ成分という）の使用に
あたっては、他の充てん材（以下、Ｂ成分という）と併
用することもできる。Ａ成分の、Ａ成分とＢ成分の合計
に対する割合は、ｉ量比で０．００２〜１特に０．０１
〜１が好フしい。この割合が０．００２未満であると成
形性の改善効果が乏しく充てん材を高充てんすることが
できず、得られる樹脂組成物の熱応力の低減効果が乏し
かったり、パリが発生しゃすくなる。

Ｂ成分の形状は、角はっていても丸みのある一球状でも
よいが、より高−い流動性が必要な場合には、長短径比
１〜１．５好ましくは１〜１．６である球状の充てん材
が好ましく、また曲げモゾユラス２曲げ強度等の機械的
強度が必要な場合には、ウィスカ状もしくは繊維状の角
ばった充てん材が好ましい。

Ｂ成分の粒径については、前述したＡ成分と同様な大き
さのものが使用される。Ａ成分とＢ成分の平均粒径は、
同じであってもあるいは異なっていてもよい。

Ａ成分の平均粒径がＢ成分のそれよシも小さい方が成形
時のパリがよシ小さくなる長所があ夛、逆に、Ａ成分の
平均粒径がＢ成分のそれよりも大きい方が成形性及び耐
サーマルショック性に優れる長所がある。

Ｂ成分の例としては、化シリカ、クリストバライト化シ
リカ、＃融シリカ、半溶融シリカ、アルミナ、アルミニ
ウムシリケート、メルク、マイカ。

シリカ−チタニア系ガラス、リチウム−アルミナ−シリ
カ系ガラス、輩化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ
素、炭化ケイ素、ｒＲ化チタン、ジルコン、マグネシア
、ケイ酸マグネシウム、炭酸マウ グネシウム、炭酸カルシウムベリリア、シリコンオキシ
ナイトライド等が挙げられ、特に化シリカ。

溶融シリカ、半溶融シリカ、シリカーヂタニア系ガラス
、窒化ケイ素、窒化アルミニウムが好ましいＯ 本発明のＡ成分、又はＡ成分とＢ成分とからなる樹脂光
てん剤の樹脂組成物中の含有率は、２０〜９７］１％好
ましくは６０〜９５亘量％である。

樹脂光てん材の含有率が２０重ｔ％未満であると、得ら
れる樹脂組成物の成形性は優れるが、熱応力が大きく耐
サーマルショック性が不足する。一方、９７！ｔ％を超
えると、得られる樹脂組成物の成形性及び／又は硬化特
性が低下する。

本発明のＡ成分又はＡ成分とＢ成分からなる樹脂光てん
材が使用される樹脂としては、ビスフェノール型エポキ
シ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、脂環型
エポキシ樹脂、複素環型エポキシ樹脂、グリシゾルエス
テル型エポキシ樹脂。

グリシゾルアミン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ
樹脂などのエポキシ樹脂、シリコン樹脂。

フェノール樹脂、メラミン樹脂、エリア樹脂、不飽和ポ
リエステル、ポリアミノビスマレイミド。

シアリルフタレート樹脂、フッ素樹脂、　ＴＰＸ樹脂（
メチルペンテン＆　＋７マー「三菱瓦斯化学社製商品名
」）、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイ
ミド、６ローナイロン及びＭＸＤ−ナイロン等のポリア
ミド、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレンテ
レフタレート、等のポリエステル、ポリフェニレンスル
フィド、＃！＋１フェニレンエーテルボリアリレート、
全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、
ポリエーテルエーテルケトン、／リエーテルスルホン、
ポリカーボネート、マレイミド変性樹脂、Ａｌ３Ｂ樹脂
。

ＡＡ８　（アクリロニトリル・アクリルゴム・スチレン
）　樹脂、ＡＥｓ　（７り＋）ロニトリルーエチレン・
プロピレン・ゾエンプムースチレン）樹脂等が挙げられ
るが、特にエポキシ樹脂、ＢＴ側脂（三菱瓦斯化学社製
商品名）等のポリアミノビスマレミド、ポリフェニレン
スルフィド等が好ましい。熱衝撃性を高めるために、ブ
チルゴム、アクリルビム、エチレンプロピレンゴム、シ
リコン樹脂。

ポリエステルニラストアー、ポリブタジェン等のゴム成
分をこれら樹脂中に含有させることもできる。

本発明の樹脂光てん材を使用した樹脂組成物には、必要
に応じて、２，４−シヒドラジノ−６−メチルアミノー
ｓ−トリアジン、２−メチルイミダゾール、２−エチル
−４−メチルイミダゾール。

１−シアノエチル−２−エチル−４−メチルイミダゾー
ル等のイミダゾール酵導体、弗化ホウ素の各種アミン錯
体、トリスジメチルアミノメチルフェノール、１，８−
ジアザ・ビシクロ（５，４゜０）−ウンデセン−７、ペ
ンシルジメチルアミン等の第６級アミン化合物、ゾシア
ンゾアミド、アゾピン酸ヒドラジド等の含窒素硬化（促
進）剤、フェノールノボラック、クレゾールノボラック
等のフェノール系硬化剤、無水テトラヒドロフタル酸、
無水へキサヒドロフタル酸、無水メチルへキサヒドロフ
タル酸等の酸無水物系硬化剤、トリフェニルホスフィン
、トリシクロヘキシルホスフィン、メチルジフェニルホ
スフィン、トリトリルホスフィン、１．２−ビス（ジフ
ェニルホスフィノ）エタン、ビス（ジフェニルホスフィ
ノ）メタン等の有機ホスフィン系硬化（促進）剤、白金
化合物等の重合触媒、カルナウバワックス、モンタナワ
ックス、ポリエステルオリゴマー、シリコン油。

低分子量ポリエチレン、パラフィン、直鎖脂肪酸の金属
塩、酸アミド、エステル等の滑剤・離型剤、２．６−ゾ
ーｔ−ブチル−４−メチルフェノール。

１．３．５−）リス（２−メチル−４−ヒドロキシ−５
−ｔ　−ブチルフェノール）ブタン、ジステアリルテオ
ゾプロビオネート、トリノニル７エ二ルホスフアイト、
トリデシルホスファイト等の安定剤、２　、２’−ジヒ
ドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン、２（２’−ヒ
ドロキシ−５−メチルフェニル）ベンゾ）　ＩＪアゾー
ル、４−ｔ−７”？ルフェニルサリチレート、エチル−
２−シアノ−６゜６−ジフェニルアクリレート等の光安
定剤、ベンガラ、カーボンブラック等の涜色剤、二酸化
アンチモン、四酸化アンチモン、トリフェニルスチビン
、水利アルミナ、フェロセン、ホスファゼン。

ヘキサブロモベンゼン、テトラブロモフタル酸無水物、
トリクレジルホスフェート、テトラゾロモビスフェノー
ルＡ、臭素化エポキシ誘導体等の難燃剤、ビニルトリメ
トキシシラン、ｒ−グリシドキシプロビルトリメトキシ
シラン、γ−ウレイドプロピルトリエトキシシラン、Ｎ
−β−（アミノエチル）−ｒ−アミノプロピルトリメト
キシシラン、β−（３，４−エホキシシクロヘキシル）
エチルトリメトキシシラン等のシラン系カップリング剤
、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ゾク
ミルフェニルオキシアセテートテタネート、ビス（ジオ
クチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネー
ト、インプロピルトリデシルベンゼンスルホニルチタネ
ート等のチタン系カップリング剤、アセートアルコキシ
アルミニウムゾイソプロぎレート等のアルミ系カップリ
ング剤等を配合することができる。

本発明の樹脂光てん材金宮有する樹脂組成物は、前記に
示した各成分の所定ｔ−ｔヘンシェルミキサー等により
充分混合後、ロール、バンバリーミキサ−、ニーダ−２
らいかい機、アゾホモミキサー。

２軸押出機、１軸押出機等の公知の混線手段によシ加熱
混練して製造することができる。

〔発明の実施例〕

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。

実施例および比較例において「部」、「％」とあるのは
、「重量部」、「１量％」を意味する。

最大粒径１４９μｍの水晶粉末を水素ガスおよび酸素ガ
スからなるガス火炎と共に竪型炉に噴射し、サイクロン
、バッグフィルターで捕果し、篩により１４９μｍより
大きい粒子を除去し、粒度調整により表−１に示すＡ成
分とＢ成分を得た。

また、８ｇＭ写真で形状を観察じたとこる鋭利な角がと
れておシ、丸みを帯びていた。

珪石を酸−水素炎で溶融し、この浴融インゴットをクラ
ッシャーで１次粗伜後、ボールミルで粉砕し、１４９μ
ｍよシ大きい粒子を除去し２分級・粒度調整により表−
２に示すＢ成分を得た。ＳＥＭ写真で形状ｔ−観察した
ところ鋭利な角があった。

樹脂組成物の製造 エポキシ！Ｒ脂（チバガイヤー社製商品名ｒ　ＥＣＮ−
１２８０４）１００部に対し、Ａ成分及び／又はＢ成分
を表−３に示す量（部）、γ−グリシドキシゾロビルト
リメトキシシラン５部、カーボンブラック１部、カルナ
バワックス２部、２−ウンデシルイミダゾール４部を配
合し、ミキシングロールで１０分間混線後、粉砕してエ
ポキシ樹脂組成物を調整した。これらの樹脂組成物を次
に示す評価試験を実施した。その結果全表−６に示す。

表−１〜３において記載した測定値は次の方法によった
。

（１）　　平均粒径 レーザー回折式法による粒度測定（シーラス社製粒度測
定器〕。

（２）溶融率 ｘ線回折法における結晶ピークの面積値による計算。

（３）比表面積 カンタソープを使用し、ＢＥＴＩ点法で測定（カンタ−
クロム社製比表面積測定機）。

（４）　　固め嵩比重 細用ミクロン社パウダーテスターを使用し、タップ高さ
１５ＩＥＩ＋タツぎフグ回数１８０回後の嵩比重。

（５）　　成形性（スパイラルフロー）ＥＭＭＩ規格に
準じた金型を使用し成形穐度り７０℃、成形圧カフ　０
　Ｋ９　／　ｃｍ”で測定した。

この値は大きいほど成形性が優れていることを示すもの
である。

ットを持つ金型を用い成形温度１７０℃、成形圧カフ　
０　ｋｌｌ　／　ｃｍ”で流動長を測定し、その最大値
を示した。

（力　硬度 パリ測定金型を使用し、成形温度１７０℃。

成形圧カフ　０　ｋｌｌｃｍ”　２分の条件でトランス
ファー成形し、最も肉厚部分の箇所のパーコール硬さ計
９３４−１形で測定した。

（８）　　耐ヒートシヨツク性評価（耐Ｔ／Ｓ性）アイ
ランドサイズ４　ｘ　７．５　ｍｓの１６ピンリードフ
レームを各組成物によりトランスファー成形し、その１
６ビンＤＩＰ型成形体を一１９６℃の液体と２６０℃の
液体に３０秒ずつ浸漬を２００回繰り返して成形体表面
のクラックの発生率を試料価数５０個から求めた。

表　　−１ 〔発明の効果〕 本発明の樹脂光てん材を使用した樹脂組成物は、充てん
材を高充てんしているにもかかわらず、良好な成形性、
パリ止め効果、硬化特性を示し、耐サーマルショック性
にも優れた封止剤となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、比表面積Ｓ（ｍ＾２／ｇ）が０．５〜１０であり、
   かつ、固め嵩比重（ｇ／ｍｌ）が式１．５−０．１４Ｓ
   から計算される値以上（但し、該値が０．５未満のとき
   は０．５以上）の関係にある球状粉末からなることを特
   徴とする樹脂充てん材。