WO2007032221A1

WO2007032221A1 - 封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法、封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置

Info

Publication number: WO2007032221A1
Application number: PCT/JP2006/317453
Authority: WO
Inventors: Daisuke Oono; Mitsuo Ishikawara; Atsushi Koshinuma; Yorihiro Nakano; Tatsuo Kawata; Takenobu Himori; Naobumi Shinpo; Rikiya Kobayashi; Tateo Yamada
Original assignee: Hitachi Chemical Co., Ltd.
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2007-03-22
Also published as: JP2007077333A

Abstract

　本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤を含む原材料を混練して混練物を得る工程、該混練物を冷却して冷却物を得る工程、冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程、平均粒径５０ｎｍ以下の無機質微粒子を添加する工程、前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程、該混合品を圧縮成形する工程を有し、前記無機質微粒子の添加工程として、前記混練粉砕品を得る工程と混合品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ａ）、冷却物を得る工程と混練粉砕品を得る工程との間に前記微粒子を添加する工程（Ｂ）、冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程（Ｃ）の内の一つ以上を設けた封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法に関し、圧縮成形前の混練粉砕品が保管中に凝集するのを防いで供給を容易にし、凝集物によるタブレットの不具合、該タブレットで封止した電子部品装置の不具合を低減できる。

Description

封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法、封止用エポキシ樹脂成形材料及び電子部品装置

技術分野

[0001] 本発明は、封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法、封止用エポキシ榭脂成形材料及び電子部品装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体など電子部品装置の封止用エポキシ榭脂成形材料は、電気特性、耐熱性、量産性等に優れるエポキシ榭脂とその硬化剤、触媒、離型剤、難燃剤、着色剤等の添加剤及び、組成比で 70〜97重量％を占める充填剤から構成されている。最近の電子、電気機器の高性能、小型薄型化の動向に対し、パッケージの小型薄型化、面付け実装方式が主流となってきており、ノッケージの耐リフロークラック性の向上が求められるようになった。そこでリードフレームとチップとの接着性向上、低吸湿化そして高強度化を図るため、エポキシ榭脂の低分子化、フィラーの高充填化が行われるようになってきて!/、る (日本国特開平 09 - 003167号公報参照。）。

[0003] 一般に、封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法としては、次のような工程がとられている。まず、榭脂成形材料を構成する成分を所定量配合し、混合後、ロール、 1 軸混練機、 1軸混練機とロールの組み合わせ、または 2軸混練機により混練して混練物を得る。この、溶融した混練物をシート状に圧延し、冷却固化させて冷却物を得る。この冷却物を粉砕した後、円柱状のタブレットに圧縮成形する。

[0004] タブレットへの圧縮成形工程はタブレットの重量、密度などの仕様により、能力が大きく変化するため、その前の混練、冷却及び粉砕工程と直結することは好ましくなぐ通常、圧縮成形工程前には一時保管の工程が組込まれる。保管量としては、ハンドリングの手間から考えると量が多いほどよぐ又、ロットの管理をするため配合のバッチに合せて、数百 kg〜数トンの単位で保管することが多、。

発明の開示

[0005] し力しながら、前述のエポキシ榭脂の低分子化により、この一時保管の際、冷却後に粉砕された混練物 (以下、混練粉砕品という。）は付着し易くなつており、容器に数百 kg〜数トンの規模で保管された混練粉砕品は保管中にその自重で凝集してしまうという生産上の問題を発生するようになった。凝集が発生すると、容器からの自然排出が困難となるため、手作業により、容器内の凝集物を解砕しながら次工程に供給しなければならない。また、凝集を防止するために、混練粉砕品に加わる自重を軽減するため、 20L程度の小容器に混練粉砕品を抜取り、これを一つずつ次工程に供給するという大変な手間が力かっていた。さらに、小容器で供給しても凝集は皆無とはならず、わず力な凝集物がタブレットの圧縮成形工程での容積計量を狂わせタブレツトの重量バラツキを発生させた。このばらつき力このタブレットを用いて封止する電子部品装置にも、封止榭脂の欠損があるボイドなどの不具合を発生させていた。

[0006] 本発明は、封止用エポキシ榭脂成形材料、及びエポキシ榭脂、硬化剤、充填剤等の原材料を混練後、冷却粉砕して圧縮成形する封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法に関する。そして、混練、冷却後の粉砕工程と、タブレットへの圧縮成形工程との間の一時保管工程において、混練粉砕品の凝集を防止し、混練粉砕品の供給を容易にすると共に、凝集物によるタブレットの不具合、このタブレットで封止された電子部品装置の不具合を防止することを目的とする。

[0007] 本発明は、以下の（1)〜（10)のものに関する。

[0008] (1) エポキシ榭脂、硬化剤、平均粒径が 0. 5〜40 mである充填剤及び平均粒径が 50nm以下の無機質微粒子を含有する封止用エポキシ榭脂成形材料。

[0009] (2) エポキシ榭脂、硬化剤及び充填剤を含有する混練粉砕粒子の表面に、平均粒径 50nm以下の無機質微粒子が付着している封止用エポキシ榭脂成形材料。

[0010] (3) 無機質微粒子がシリカである前記（1)または（2)記載の封止用エポキシ榭脂成形材料。

[0011] (4) 無機質微粒子の添加量が全体の 0. 5重量％以下である前記（1)〜（3)のいずれか記載の封止用エポキシ榭脂成形材料。

[0012] (5) エポキシ榭脂、硬化剤、充填剤を含む原材料を混練して混練物を得る工程と、該混練物を冷却して冷却物を得る工程と、

冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程と、平均粒径 50nm以下の無機質微粒子を添加する工程と、

前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程と、

該混合品を圧縮成形する工程とを有し、

前記無機質微粒子を添加する工程として、

前記混練粉砕品を得る工程と混合品を得る工程との間に前記微粒子を添加するェ程 (A)、

前記冷却物を得る工程と混練粉砕品を得る工程との間に前記微粒子を添加するェ程 (B)及び

冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程 (C)

のうちの一つ以上が設けられる封止用エポキシ樹脂成形材料の製造方法。

[0013] (6) 前記工程 (A)で、混練粉砕品を攪拌しながら、無機質微粒子を添加する前記 (

5)記載の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法。

[0014] (7) 前記工程 (A)で、混練粉砕品と無機質微粒子を容器に充填し、次いでこの容器を動かすことによりこれらを混合する前記（5)記載の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法。

[0015] (8) 混練粉砕品と無機質微粒子とを 18°C以下で容器に充填する工程と、この容器を 18°C以下で保管する工程とを含む前記（5)〜（7)のヽずれか記載の封止用ェポキシ榭脂成形材料の製造方法。

[0016] (9) 前記（5)〜（8)のいずれか記載の製造方法を用いて作製した封止用エポキシ榭脂成形材料。

[0017] (10) 前記（1)〜 (4)、（9)のいずれか記載の封止用エポキシ榭脂成形材料を用いて封止された素子を備える電子部品装置。

[0018] 本願の開示は、 2005年 9月 15日に出願された特願 2005— 268923に記載の主題と関連しており、それらの開示内容は引用によりここに援用される。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1の (a)は、本発明における混練粉砕粒子の粒子表面に無機質微粒子が付着している一例を示す模式図であり、 (b)は本発明の実施例 1で作製したタブレット表面を SEM (2万倍)で観察した写真である。 [0020] (符号の説明）

1 混練粉砕粒子

2 無機質微粒子

発明を実施するための最良の形態

[0021] まず、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料に含まれる原材料について説明する

[0022] 本発明で用いられるエポキシ榭脂としては、封止用エポキシ榭脂成形材料で一般に使用されているエポキシ榭脂が挙げられる。

[0023] 例えば、フエノールノボラック型エポキシ榭脂、オルソクレゾールノボラック型ェポキシ榭脂、トリフエ-ルメタン骨格を有するエポキシ榭脂をはじめとするフエノール、タレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフエノール A、ビスフエノール F等のフエノール類及び/又は α ナフトール、 13 ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ァセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック榭脂をエポキシ化したノボラック型エポキシ榭脂、ビスフエノール Α、ビスフエノール F、ビスフエノール S、アルキル置換又は非置換のビスフエノール等のジグリシジルエーテル、スチルベン型エポキシ榭脂、ハイド口キノン型エポキシ榭脂、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とェピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ榭脂、ジアミノジフエ-ルメタン、イソシァヌル酸などのポリアミンとェピクロロヒドリンの反応により得られるグリシジルァミン型エポキシ榭脂、ジシクロペンタジェンとフエノール類の共縮合榭脂のエポキシィ匕物

、ビフエ二ル型エポキシ榭脂、ナフタレン環を有するエポキシ榭脂、ナフトール'ァラルキル樹脂等のァラルキル型フエノール榭脂のエポキシィ匕物、トリメチロールプロパン型エポキシ榭脂、テルペン変性エポキシ榭脂、ォレフィン結合を過酢酸などの過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ榭脂、及び脂肪族エポキシ榭脂、硫黄原子含有エポキシ榭脂などが挙げられる。

[0024] これらを単独で用いても 2種以上を組み合わせて用いてもょ、。

[0025] 上記エポキシ榭脂の硬化剤としては、封止用エポキシ榭脂成形材料で一般に使用されてヽる硬化剤が挙げられる。

[0026] 例えば、フエノール、クレゾール、レジルシン、カテコール、ビスフエノール A、ビスフエノール？、フエ-ルフエノール、ァミノフエノール等のフエノール類、これらのフエノール類及び/又は α—ナフトール、 β ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド基を有する化合物とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック型フエノール榭脂、トリス（ヒドロキシフエ-ル)メタン、ジヒドロキシビフエ-ルなどの多種多価フエノール化合物、分子中にビフエ-ル誘導体および Ζまたはナフタレン誘導体を含むノボラック構造のフエノール榭脂、下記一般式 (I)で表されるフエノールイ匕合物（例えば ρ キシリレン型）等のフエノール'ァラルキル榭脂、ナフトール'ァラルキル榭脂、ビフエ-ル ·ァラルキル榭脂などのァラルキル型フエノール榭脂、ジシクロペンタジェン型フヱノール榭脂、テルペン変性フエノール榭脂、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの酸無水物、メタフエ-レンジァミン、ジアミノジフエ-ルメタン、ジアミノジフエ-ルスルホンなどの芳香族ァミンなどが挙げられる。

[化 1]

[0027] (ただし、一般式 (I)中、 Rは炭素数 1〜4のアルキル基、 ηは 0以上の整数を示す。 ) 尚、これらの硬化剤は単独または 2種以上併用して用いることができる。エポキシ榭脂に対する硬化剤の配合量は、エポキシ榭脂中のエポキシ基数 Ζ硬化剤中の水酸基の比を 0. 7〜1. 3の範囲に設定することが好ましい。

[0028] 本発明で用いられる充填剤としては、特に限定はないが、無機充填剤が好ましぐ溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、アルミナ、ジルコン、ケィ酸カルシウム、炭酸カルシゥム、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコユア等の粉体、またはこれらを球形ィ匕したビーズ、チタン酸カリウム、炭化珪素、窒化珪素、アルミナ等の単結晶繊維、ガラス繊維等を 1種類以上配合して用いることができる。さらに、難燃効果のある無機充填剤としては、水酸ィ匕アルミニウム、水酸化マグネシウム、ホウ酸亜鉛等が挙げられ、これらを単独または併用して用いることができる。尚、無機充填剤の配合量は、吸湿性、線膨張係数の低減の点から成形材料全体の 70〜97重量％であることが好ましぐより好ましくは 80〜95重量％である。

[0029] 充填剤の粒径は、金型磨耗、水分遮蔽性の観点から、最大 150 μ m、平均粒径 0.

5〜40 111程度カ子ましく、ゲート詰まりやワイヤーシフト、半導体素子へのフィラーアタック等の観点から、最大 100 m、平均粒径 15 m以下がより好ましい。また、流動性を保持するためには最小粒径は 0.： L m程度が好ましい。なお、充填剤の平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折 ·散乱式粒度分布測定装置 LA— 920を用いて測定した時の、 50%積算粒径を平均粒径とした。

[0030] 本発明のエポキシ榭脂成形材料には、必要に応じて 2—メチルイミダゾール、 2, 4 ジメチルイミダゾール、 2 ェチルー 4ーメチルイミダゾール、 2 フエ-ルイミダゾール、 2 フエ-ルー 4ーメチルイミダゾール、 2 へプタデシルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリエチルァミン、ベンジルジメチルァミン、 α メチルベンジルジメチルァミン、 2— (ジメチルアミノメチル）フエノール、 2, 4, 6 トリス（ジメチルアミノメチル）フエノール、 1, 8 ジァザビシクロ（5, 4, 0)ゥンデセン 7等の 3級ァミン化合物、ジルコニウムテトラメトキシド、ジルコニウムテトラプロポキシド、テトラキス（ァセチルァセトナト)ジルコニウム、トリ（ァセチルァセトナト）アルミニウム等の有機金属化合物およびトリフエ-ルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリェチルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ（ρ—メチルフエ-ル）ホスフィン、トリ（ノ -ルフエ-ル）ホスフィン等の有機ホスフィンィ匕合物などの硬化促進剤を用いることができる。

[0031] 本発明のエポキシ榭脂成形材料には、必要に応じてブロム化ビスフエノール Α型ェポキシ榭脂、ブロム化フエノールノボラック型エポキシ榭脂等のブロム化エポキシ榭脂、ブロム化ポリカーボネート榭脂、ブロム化ポリスチレン榭脂、ブロム化ポリフエニレンオキサイド榭脂、テトラブロモビスフエノール八、デカブロモジフエ-ルエーテルなどの難燃剤を用いることができる。また、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物や、 2種以上の金属酸化物'水酸化物の複合体である複合金属水酸化物、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛等の金属化合物、含窒素化合物、含リンィ匕合物なども難燃剤として使用できる。

[0032] また、本発明のエポキシ榭脂成形材料には、榭脂成分と充填剤との接着性を高めるために、必要に応じてエポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン、アルキルシラン、ウレイドシラン、ビュルシラン等の各種シラン系化合物、チタン系化合物、アルミ- ゥムキレート類、アルミニウム Zジルコニウム系化合物などのカップリング剤を用いることがでさる。

[0033] さらに、本発明のエポキシ榭脂成形材料には、必要に応じて本発明の効果が達成できる範囲内で、離型剤、着色剤、シリコーン系応力緩和剤あるいはイオントラップ剤等の各種添加剤を用いることができる。離型剤としては、カルナバワックス、モンタン酸、ステアリン酸、高級脂肪酸、高級脂肪酸金属塩、モンタン酸エステル等のエステル系ワックス、ポリエチレン、酸化ポリエチレン等の酸化型又は非酸化型のポリオレフイン系ワックスなどが挙げられる。

[0034] 本発明における充填剤に用いる無機質微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコン、ケィ酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ酸、ベリリア、ジルコニァ等が挙げられ、純度が高いこと、熱的、化学的に安定していることから、シリカを用いることが好ましい。

[0035] 本発明の第一の封止用エポキシ榭脂成形材料は、エポキシ榭脂、硬化剤、平均粒径が 0. 5〜40 μ mである充填剤及び平均粒径が 50nm以下の無機質微粒子を含有する。

[0036] 本発明の第二の封止用エポキシ榭脂成形材料は、エポキシ榭脂、硬化剤及び充填剤を含有する混練粉砕粒子の表面に、平均粒径 50nm以下の無機質微粒子が付着している。

[0037] なお、本発明にお、て、混練粉砕粒子とは、上記無機質微粒子以外の封止用ェポキシ榭脂成形材料用原材料を配合し、混練した後、冷却し、さらに粉砕した粒子状組成物を示す。

[0038] 図 1の (a)に、混練粉砕粒子 1の表面に無機質微粒子 2が付着している状態の一例を模式図で示す。混練粉砕粒子 1は、粒子の表面全体を無機質微粒子 2で覆われる必要は特になく、露出して、るところがあっても構わな、。 [0039] また、本発明で使用される無機質微粒子の平均粒径としては、混練粉砕粒子の粒子表面に効率良く付着して、凝集を防止するために 50nm以下であることが必要で、 20nm以下のものが好まし、。さらに耐湿信頼性など封止用エポキシ榭脂成形材料としての特性に悪影響を及ぼさず、混練粉砕粒子の凝集を防止するには無機質微粒子の添加量が成形材料全体の 0. 5重量％以下であることが好ましぐ 0. 3重量％以下であることがより望ま、。

[0040] なお、本発明における無機質微粒子の平均粒径とは、透過型電子顕微鏡 (TEM) を用い、 5万倍の倍率により 1000個の粒子を観察し、それぞれの粒子の外形の最も離れた 2点間の距離を画面上のミクロンマーカの長さをもとに測定し、平均した値である。

[0041] 次に、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法について説明する。

[0042] 本発明の製造方法にお!ヽては、エポキシ榭脂、硬化剤、充填剤を含む上述したような原材料を混練して混練物を得る工程、該混練物を冷却して冷却物を得る工程、冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程、平均粒径 50nm以下の無機質微粒子を添加する工程、前記混練粉砕品を前記無機質微粒子と混合して混合品を得る工程及び該混合品を圧縮成形する工程を有する。

[0043] ただし、ここで、無機質微粒子を予めエポキシ榭脂、硬化剤、充填剤等の原材料と同時に配合したのでは、その後の混練工程において、無機質微粒子は榭脂成分と濡れてしまい、微粒子表面が榭脂成分で覆われてしまうため、凝集を防止する効果を発揮できな、ので、混練する原材料には無機質微粒子を含まな、ことが好ま、。

[0044] まず、封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法として一般的に知られている方法では、エポキシ榭脂、硬化剤、充填剤等の原材料を所定量の組成比で配合し、ミキサ一等によって十分均一に混合して配合粉を得る。配合粉を混練し、溶融した混練物をシート状に圧延後、冷却固化する。これを適当な大きさに粉砕して混練粉砕品を得ることができる。混練、冷却、粉砕を連続工程で行ってもよい。

[0045] この製造方法の場合の混練粉砕品は、上述した混練粉砕粒子に相当する。

[0046] 混練には、ロール、 1軸混練機、 1軸混練機とロールの組み合わせ、または 2軸混練機等の装置を使用できる。また冷却物の粉砕に使用できる装置は、ハンマーミル、ピンミル、ディスクミル、転動ボールミル、振動ボールミル等が挙げられ、粉状に粉砕できる粉砕機ならば特に限定されるものではない。

[0047] 本発明の製造方法の第 1の実施形態として、前記無機質微粒子を添加する工程として、前記冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程と、前記混練粉砕品を無機質微粒子と混合する工程との間に、前記無機質微粒子を添加する工程を設けることが挙げられる。次いで両者を混合して混練粉砕品と無機質微粒子との混合品（以下、混合品ともいう。）を得る。混練粉砕品に対し無機質微粒子を混ぜることにより混練粉砕品の粒子の表面に無機質微粒子を付着させる。これにより、混練粉砕品同士の凝集を防止する。

[0048] 前記第 1の実施形態において混練粉砕品は、上述した混練粉砕粒子に相当する。

また、無機質微粒子の添加 (供給)方法は、混練粉砕品をあらかじめ攪拌しながら行う方法が挙げられる。これは、混合機内のデッドスペースへの詰まりや混合部品への付着などにより無機質微粒子が偏在しこれが混合後離脱して混合品に混入するのを防止するためである。

[0049] 混合機としては、リボン型混合機、円錐形スクリュー混合機、高速固定型混合機等が挙げられるが、攪拌しながら混合できる混合機ならば、特に限定されるものではない。無機質微粒子の供給装置は、粉体の供給ができるものであれば特に限定されるものではない。

[0050] 無機質微粒子の別の添加方法として、混練粉砕品と無機質微粒子を容器に充填して、次いでこの容器を動かすことによりこれらを混合する方法が挙げられる。この場合容器の全ての空間を混練粉砕品と無機質微粒子との混合物が移動する事から混合機内のデッドスペースが無くなる。これにより、無機質微粒子が偏在したり、これが混合後離脱し混合品に混入したりすることが防止できる。これに用いる混合機としては V形混合機、二重円錐形混合機、筒形混合機、立方体形混合機等が挙げられるが、容器を動力しながら混合できる混合機ならば、特に限定されるものではない。

[0051] さらに、混合品のなかへの無機質微粒子の凝集、偏在を防止するには、前記無機質微粒子を添加する工程として、

前記混練物を冷却して冷却物を得る工程と、冷却物を粉砕して混練粉砕品を得るェ程との間に前記微粒子を添加する工程を設ける製造方法 (以下、第 2の実施形態という。）及び、

冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程を設ける製造方法 (以下、第 3の実施形態という。）が挙げられる。

[0052] 第 2の実施形態における前記無機質微粒子を添加する工程の後、無機質微粒子の添加された冷却物の粉砕を行って無機質微粒子の添加された混練粉砕品を得られる。

[0053] 第 3の実施形態における粉砕しながら前記無機質微粒子を添加する工程により、無機質微粒子の添加された混練粉砕品が得られる。この工程は、前記冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程に含まれてヽることが好ま、。

[0054] 粉砕機の攪拌効果により、無機質微粒子の凝集は解砕され、偏在が起こらず、その後の混合で混練粉砕品外周に均一に分散する。さらにこの第 2及び第 3の実施形態は、混練粉砕品と無機質微粒子とを混合する工程前の保管時に、混練粉砕品粒子間に分散が不十分とはいえ、無機質微粒子が存在する。これにより、混練粉砕品の凝集を防止することができる。第 2及び第 3の実施形態で得られた無機質微粒子が添加された混練粉砕品を混合する工程も、第 1の実施形態で述べた混合機や容器を用いて行うことができる。本発明の製造方法に、第 1〜第 3の実施形態で述べた無機質微粒子を添加するそれぞれの工程のうち、一つ以上が設けられているのが好ましい。

[0055] さらに本発明においては混練粉砕品と無機質微粒子とを 18°C以下で容器に充填するのが好ましい。例えば、第 1の実施形態において容器内で混合する場合の混練粉砕品及び無機質微粒子、第 2及び第 3の実施形態における無機質微粒子を添カロした段階の混練粉砕品または混合工程後の混合品を 18°C以下の低温で容器に充填することが好ましい。

[0056] また、この充填された容器を 18°C以下で、次の工程である、圧縮成形する工程または混合品を得る工程まで保管することが望まし、。

[0057] より好ましくは保管温度は 10°C以下である。このような低温とすることにより、榭脂の軟化が軽減できる。好ましくは、粉砕する工程〜充填する工程も同様の低温で行う。また、無機質微粒子及び混練粉砕品を混合する工程も同様に低温であるのが好ましい。

[0058] 例えば無機質微粒子が添加された混練粉砕品を保管する場合、具体的には、冷凍機およびユニットクーラ等で作製した 18°C以下の冷風を無機質微粒子が添加された混練粉砕品と共に保管容器に供給し、 18°C以下の雰囲気に保たれた低温室で、混合し、保管を行うのが望ましい。

[0059] 上記混合品を圧縮成形する工程により、各種タブレット形状のエポキシ榭脂成形材料を製造することができる。

[0060] 圧縮成形は、通常のタブレット成形用の装置及び条件を適用することができる。例えば株式会社菊水製作所製ロータリー型成形機など、商業的に入手可能な成形機を用いることができる。

[0061] 上記本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法により製造して、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料を得ることができる。

[0062] 得られる封止用エポキシ榭脂成形材料は、例えばエポキシ榭脂、硬化剤及び充填剤を含む混練粉砕品である混練粉砕粒子と、平均粒径 50nm以下の無機質微粒子との混合品を圧縮成形したものであり、タブレット形状に圧縮成形されていることが作業上好ましい。

[0063] 本発明で得られる封止用エポキシ榭脂成形材料により素子を封止して電子部品装置が得られる。例えば、リードフレーム、配線済みのテープキャリア、配線板、ガラス、シリコンウェハ等の支持部材に、半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子、コンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子等の素子を搭載し、必要な部分を本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料で封止した電子部品装置などが挙げられる。

[0064] このような電子部品装置としては、具体的には、リードフレーム上に半導体素子を固定し、ボンディングパッド等の素子の端子部とリード部をワイヤボンディングやバンプで接続した後、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料を用いてトランスファ成形などにより封止してなる、 DIP (Dual Inline Package)ゝ PLCC (Plastic Leaded Chip Carri er)、 QFP (Quad Flat Package)、 SOP (Small Outline Package)、 SOJ (Small Outline J- lead package)、 TSOP (Thin Small Outline Package)、 TQFP (Thin Quad Flat Pac kage)等の一般的な榭脂封止型 IC、テープキャリアにバンプで接続した半導体チップを、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料で封止した TCP (Tape Carrier Packag e)、配線板やガラス上に形成した配線に、ワイヤボンディング、フリップチップボンデイング、はんだ等で接続した半導体チップ、トランジスタ、ダイオード、サイリスタ等の能動素子及び Z又はコンデンサ、抵抗体、コイル等の受動素子を、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料で封止した COB (Chip On Board)モジュール、ハイブリッド I C、マルチチップモジュール、配線板接続用の端子を形成した有機基板に素子を搭載し、バンプまたはワイヤボンディングにより素子と有機基板に形成された配線を接続した後、本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料で素子を封止した BGA (Ball Grid Array) , CSP (Chip Size Package)などが例示される。また、プリント回路板にも本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料は有効に使用できる。

[0065] 本発明の封止用エポキシ榭脂成形材料を用いて素子を封止する方法としては、低圧トランスファ成形法が最も一般的であるが、インジェクション成形法、圧縮成形法等を用いてもよい。

実施例

[0066] 以下に実施例及び比較例を示して本発明についてより具体的に説明するが、本発明が以下の実施例に限定されるものでないことは言うまでもない。

[0067] (実施例 1)

<エポキシ榭脂成形材料用配合粉の調製 >

エポキシ榭脂として、エポキシ当量 196、融点 106°Cのビフエ-ル型エポキシ榭脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製の商品名 YX—4000H) 4. 3重量部、難燃剤として、エポキシ等量 75、軟化点 80°C、臭素含量 48重量％のビスフエノール A型ブロム化エポキシ榭脂 (住友ィ匕学工業株式会社製の商品名 ESB— 400T) 0. 8重量部、

硬化剤として、軟ィ匕点 80°Cのフエノールノボラック榭脂（明和化成株式会社製商品名 H— 1) 4. 8重量部、

硬化促進剤として、トリフエ-ルホスフィン 0. 2重量部、充填剤として、平均粒径 17. 5 /ζ πι、比表面積 3. 8m²Zgの球状溶融シリカ 88重量部、

難燃剤として、三酸化アンチモン 0. 3重量部、

離型剤として、カルナバワックス（クラリアント社製） 0. 2重量部、

着色剤として、カーボンブラック 0. 2重量部、及びカップリング剤として、 γ—グリシドキシプロピルトリメトキシシラン (エポキシシランカップリング剤） 0. 5重量部を混合（ドライブレンド)してエポキシ榭脂成形材料用配合粉を調製した。

[0068] <混練〜冷却〜粉砕〜充填、無機質微粒子添加、混合 >

上記で調製した配合粉を、 2軸混練機を用いて吐出量約 200kg/hで混練を行つて混練物を得た。この、混練物をシート状に圧延し、次いで 18°Cまで冷却して冷却物を得た。その後冷却物を粉砕し、得られた混練粉砕品を容量約 1. 5m³の保管容器に 1トン充填した。粉砕〜充填工程の雰囲気温度は 16〜 18°Cとした。

[0069] 次に表 1に示すように、その成分がシリカで平均粒径が 16nmである無機質微粒子

5kgを保管容器内の混練粉砕品に添加し、混合機で雰囲気温度 16〜18°Cで 20分間混合して混合品を得た。次に 72時間 16〜18°Cで保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

[0070] (実施例 2)

粉砕〜充填工程の雰囲気温度を 8〜10°Cとした以外は実施例 1と同様にして、配合粉を混練し、圧延、冷却、粉砕工程を実施し、保管容器に 1トン充填した。

[0071] 次に実施例 1で用いた無機質微粒子 3kgを容器内の混練粉砕品に添加し、雰囲気温度 8〜10°Cで 20分間混合して混合品を得た。次に 72時間 8〜10°Cで保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

[0072] (実施例 3)

実施例 1と同様にして冷却物を得た。粉砕〜充填工程に、雰囲気温度を 8〜10°C としながら、実施例 1で用いた無機質微粒子 3kgを供給装置により供給速度約 lkgZ 時間で連続添加しながら 1トンの冷却物の粉砕を実施し、実施例 1と同様に保管容器に充填した。

[0073] 次に容器内の無機質微粒子及び混練粉砕物を、雰囲気温度を 8〜10°Cで混合時間 10分間とした以外は実施例 1と同様に混合して混合品を得た。次に 72時間 8〜1 0°Cで保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

[0074] (比較例 1)

無機質微粒子の添加'混合工程を除いて、実施例 1と同様に混練〜充填を行った。次に、実施例 1と同様に 72時間 16〜18°Cで保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

[0075] (比較例 2)

実施例 1と同様にして混練粉砕品を容器に 1トン充填した。

[0076] 次にその成分がシリカで平均粒径が 500nmである無機質微粒子 5kgを添加し、実施例 1と同様の混合機で 20分間混合して混合品を得た。次に実施例 1と同様に 72 時間 16〜18°Cで保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。

[0077] (比較例 3)

実施例 1と同様のエポキシ榭脂成形材料用配合粉に、平均粒径 16nmの無機質微粒子 5kgを混合して無機質微粒子含有配合粉を調製した。その後は無機質微粒子の添加 ·混合工程を除いて、実施例 1と同様に混練〜充填を行った後、実施例 1と同様に 72時間 16〜18°Cで保管した後、タブレット圧縮成形工程への供給を実施した。実施例 2〜3、比較例 1〜3の実施条件を表 1に併記する。

[0078] [評価方法]

作製した合計 6種類の実施例及び比較例の封止用エポキシ榭脂成形材料用混合品を、次の各評価方法により評価した。

[0079] (混練粉砕品と無機質微粒子との混合品の凝集状況）

実施例 1〜3及び比較例 2、比較例 3は、混合品の保管後に、比較例 1は混練粉砕品の保管後に、容器力もタブレット圧縮成形工程に供給するときに目視で観察して、混練粉砕品の凝集物を摘出した。次に凝集物を内包する球の径 (凝集物の外形の最も離れた 2点間の距離)をノギスで測定し、凝集物が複数個ある場合は最大値を採用し、 10mm以下のものを凝集小、 10mmを超えるものを凝集大、凝集物の無いものを凝集無しとした。

[0080] (タブレットの重量不良）保管後にタブレット圧縮成形工程に供給された混合品を株式会社菊水製作所製口一タリー型成形機を用い、 φ 13mm、平均重量が 3. 7gになるようにタブレットを成形した。得られたタブレット重量が 3. 5g〜3. 9gの範囲に入っていないタブレットを重量不良とし、成形したタブレットの合計重量に対する重量不良のタブレットの合計重量を百分率で示した。

[0081] (耐湿信頼性）

実施例 1〜3については上記と同様に成形したタブレットを、金型温度 180°C、成形圧力 70kgfZcm² (約 6. 9MPa)、硬化時間 90秒の条件でトランスファ成形機を用い、半導体装置（SOP— 28ピン)を 10個成形し、ポストキュア（175°CZ5h)を行った。その後、 85°CZ85RH%72時間吸湿 + 215°CZ90秒 (VPS)の前処理後、 PCT( 121°CZ2気圧）に所定時間放置して、アルミニウムパット配線腐食による断線不良を調べ、不良パッケージ数/測定パッケージ数で評価した。比較例 1〜3については凝集物を解砕したうえで、実施例と同様にタブレットを成形し試験を行った。

[0082] (無機質微粒子の凝集物有無）

無機質微粒子の凝集物有無の評価は、比較例 1以外の、混練粉砕品と無機質微粒子との混合工程の 10分が終了したとき、容器内を目視で観察した。無機質微粒子が確認できた実施例 1、 2、比較例 2についてはさらに 10分混合を行って再度観察した。容器カゝら混合品をタブレット圧縮成形工程に供給するときにも目視で観察し、無機質微粒子が確認できるものを凝集有り、確認できないものを凝集無しとした。

[0083] 評価結果を表 2に示す。

[表 1] 実施条件

無機質微粒子充填、保

混合時間

添力 Π至平均粒径管温度

添加の方法 (分）

(°C)

(質量％) (nm)

実施例 1 0.5 16 混練粉砕品に供給 16〜18 20 実施例 2 0.3 16 混練粉砕品に供給 8〜10 20 実施例 3 0.3 16 冷却物粉砕時に供給 8~10 10 比較例 1 0 ― ― 16〜18 一比較例 2 0.5 500 混練粉砕品に供給 16〜18 20 比較例 3 0.5 16 配合粉に供給 16〜18 20

[表 2]

[評価結果]

実施例 1:無機質微粒子を添加した実施例 1は、短い混合時間では、無機質微粒子の凝集物が確認された。また、実施例 2に比較して、若干耐湿信頼性で悪ィ匕したものの、実用上の支障はなぐ混合品の凝集を著しく低減できた。また、作製したタブレットの表面を SEMで 2万倍の倍率で観察したところ、図 1 (b)に写真を示すように、無機質微粒子がタブレット表面に付着していることが観察できた。

[0085] 実施例 2：実施例 2におヽては、実施例 1に比較し、無機質微粒子の添加量を 0. 3 重量％と少なくしたことにより耐湿信頼性は向上した。また、充填保管温度を 10°C以下とすることにより、混合品の凝集は皆無となった。また、作製したタブレットの表面を SEMで 2万倍の倍率で観察したところ、無機質微粒子がタブレット表面に付着して!/ヽることが観察できた。

[0086] 実施例 3：実施例 3におヽては、冷却物を粉砕しながら無機質微粒子を供給することにより、混合時間を長くする必要がなぐ耐湿信頼性、混合品の凝集も問題がなくなつた。また、作製したタブレットの表面を SEMで 2万倍の倍率で観察したところ、無機質微粒子がタブレット表面に付着していることが観察できた。

[0087] 比較例 1：無機質微粒子を添加していないため、混合品に凝集が発生し、タブレット成形が不可能であった。

[0088] 比較例 2：無機質微粒子の平均粒径が 500nmでは、混合品の凝集の改善は見られず、耐湿信頼性も無機質微粒子を添加していない比較例 1からさらに悪ィ匕した。

[0089] 比較例 3 :無機質微粒子は添加したものの、混合品に凝集が発生し、タブレット成形が不可能であった。また、混練粉砕品を採取し、手動式の油圧プレスを用いて実施例 1と同様のタブレットを作製し、タブレットの表面を SEMで 2万倍の倍率で観察したが、タブレット表面に無機質微粒子の付着は観察できなカゝつた。

産業上の利用の可能性

[0090] 本発明によれば、封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法における、混練、冷却後の粉砕工程と、タブレットへの圧縮成形工程との間の一時保管工程において、混練粉砕品が凝集するのを防止し、圧縮成形装置への供給を容易にすると共に、一時保管中に発生する凝集物によるタブレットの不具合、このタブレットで封止された電子部品装置の不具合を防止できる。

Claims

請求の範囲

[1] エポキシ榭脂、硬化剤、平均粒径が 0. 5〜40 μ mである充填剤及び平均粒径が 5 Onm以下の無機質微粒子を含有する封止用エポキシ榭脂成形材料。

[2] エポキシ榭脂、硬化剤及び充填剤を含有する混練粉砕粒子の表面に、平均粒径 5 Onm以下の無機質微粒子が付着している封止用エポキシ榭脂成形材料。

[3] 無機質微粒子がシリカである請求の範囲第 1項または第 2項記載の封止用ェポキシ榭脂成形材料。

[4] 無機質微粒子の添加量が全体の 0. 5重量％以下である請求の範囲第 1項〜第 3 項のいずれか記載の封止用エポキシ榭脂成形材料。

[5] エポキシ榭脂、硬化剤、充填剤を含む原材料を混練して混練物を得る工程と、該混練物を冷却して冷却物を得る工程と、

冷却物を粉砕して混練粉砕品を得る工程と、

平均粒径 50nm以下の無機質微粒子を添加する工程と、

該混合品を圧縮成形する工程とを有し、

前記無機質微粒子を添加する工程として、

冷却物を粉砕しながら前記微粒子を添加する工程 (C)

[6] 前記工程 (A)で、混練粉砕品を攪拌しながら、無機質微粒子を添加する請求の範囲第 5項記載の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法。

[7] 前記工程 (A)で、混練粉砕品と無機質微粒子を容器に充填し、次ヽでこの容器を動かすことによりこれらを混合する請求の範囲第 5項記載の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法。

[8] 混練粉砕品と無機質微粒子とを 18°C以下で容器に充填する工程と、この容器を 1 8°C以下で保管する工程とを含む請求の範囲第 5項〜第 7項のいずれか記載の封止用エポキシ榭脂成形材料の製造方法。

[9] 請求の範囲第 5項〜第 8項の、ずれか記載の製造方法を用いて作製した封止用エポキシ榭脂成形材料。

[10] 請求の範囲第 1項〜第 4項、第 9項のいずれか記載の封止用エポキシ榭脂成形材料を用いて封止された素子を備える電子部品装置。