JPH02129220A

JPH02129220A - 電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料およびその製造方法

Info

Publication number: JPH02129220A
Application number: JP28219588A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Hagiwara; 伸介萩原; Keiichi Kinashi; 木梨　恵市; Shigeo Asai; 浅井　茂雄; Shigeki Ichimura; 茂樹市村; Fumio Furusawa; 文夫古沢; Hiroyuki Kuritani; 弘之栗谷
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1988-11-08
Filing date: 1988-11-08
Publication date: 1990-05-17

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］本発明は電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に関し、
さらに詳しくは、尉熱？ｆｉ撃性、耐熱性、耐湿性及び
成形作業性に優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料に関するものである。

［従来の技術］従来、コイル、コンデンサ、トランジスタ、ＩＣなどの
電子部品封止用としては、エポキシ樹脂成形材料が広く
用いられている。この理由としては、エポキシ樹脂が電
気特性、耐熱性１機械特性。

インサートとの接着性などの諸特性にバランスがとれて
いるためである。

しかし、電子部品のパッケージは小形、薄形化の傾向に
あり、これに伴い温度サイクル時にパッケージがクラッ
クするという問題が生じる。これに対して、ＩＣ封止用
エポキシ樹脂成形材料の分野では、シリコーン化合物を
用いた耐熱衝撃性の改良が一般的に行なわれている。

［発明が解決しようとする課題］シリコーン化合物を用いたエポキシ樹脂成形材料の改質
は、耐熱衝撃性については有効であるが。

多くの場合、成形性に支障が生じる。即ち、溶融成形時
にシリコーン化合物がしみ出して、金型や成形品外観に
汚れが発生する。これは一般に、シリコーン化合物とエ
ポキシ樹脂の相溶性が大きく異なることに起因する。し
たがって、シリコーン化合物とエポキシ樹脂の相互作用
を高め溶融成形時の分離、しみ出しを防止することが重
要になる。

本発明はかかる欠点を解決するために為されたものであ
り、耐熱衝撃性、耐熱性が良好で、かつ成形性にも優れ
た電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料を提供しようと
するものである。

［課題を解決するための手段］発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討を重ね
た結果、エポキシ樹脂系に特定の化合物を組合せて配合
することにより上記の目的を達成しうろことを見いだし
、本発明を完成するに至った。

すなわち１本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材
料は（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキ
シ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物、（Ｃ）ポリアルキレンエーテル基を有するシリコーン重
合体、（Ｄ）ウレイド基（Ｈ２ＮＧＯＮＨ−）を有するシラン
カップリング剤。

（Ｅ）最大粒径２００μｍ以下の無機質充填剤を必須成
分としてなることを特徴とする。

本発明においてもちいられる（Ａ）成分の１分子中に２
個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂としては、電
子部品封止用エポキシ樹脂成形材料で一般に使用されて
いるものであれば制限はなく、フェノールノボラック型
エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ
樹脂をはじめとするフェノール類とアルデヒド類のノボ
ラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールＡ、
ビスフェノールＢ、ビスフェノールＦ、ビスフェノール
Ｓなどのジグリシジルエーテル、フタル酸、ダイマー酸
などの多塩基酸とエピ二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ボキシ樹脂、ジアミノジフ
ェニルメタン、イソシアヌル酸などのポリアミンとエピ
クロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン
型エポキシ樹脂、オ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樹脂、及び脂環族
エポキシ樹脂などがあり、これらを適宜何種類でも併用
することができる。

本発明において用いられる（Ｂ）成分の１分子中に２個
以上のフェノール性水酸基を有する化合物としては、フ
ェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カ
テコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦなどの
フェノール類とホルムアルデヒドとを酸性触媒下で縮合
反応させて太られるノボラック型フェノール樹脂、ビス
フェノールＡ、ビスフェノールＦ、ポリパラビニルフェ
ノール樹脂、レゾルシン、カテコール、ハイドロキノン
などの多価フェノールなどがあり、単独又は２種類以上
併用してもよい、また、（Ａ）のエポキシ樹脂との当量
比（（Ｂ）の水酸基数／（Ａ）のエポキシ基数）は、特
に限定はされないが、０゜７〜１．３が好ましい。

本発明において用いられる（Ｃ）成分は一般式で示す構造を有するシリコーン重合体である。ここでＲ
１は一般に壬Ｒ−０士単位の繰り返しにより成るポリア
ルキレンエーテル基であり、Ｒはメチレン基又はポリメ
チレン基及びその誘導体である。Ｒ２はなどのエポキシ基又は−Ｒ３−ＣＯＯＲなどのカルボキ
シル基である。ここで、Ｒ３、Ｒ４は＋ＣＦ１．士　などの低級アルキレン基である。

う本発明の主目的である耐熱衝撃性及び成形性（成形時の
しみ出し）に対して、特にポリアルキレンエーテル基が
重要な役割をはたしており、−最大％式％（ただし、ａ、ｂはａ／ｂ≦０．５の関係を有する整数
である）で示す構造が好適であり、分子量としては４０
０〜４０００が好適である。この理由としてａ／ｂは０
．５以上ではエチレンオキシド成分の親水性のため耐湿
性が低下することがあるためである。この観点から、ａ
／ｂは０又は０．２以下がさらに望ましい、また、分子
量については４００以下では耐熱衝撃性、耐湿性に対し
効果が少ないか。

又は低下し、分子量４０００以上では成形時の流動性に
支障の生じることがある。さらにＲ１のポリアルキレン
エーテル基の比率は（Ｃ）成分のシリコーン重合体に対
し、１０〜６０重量％が好ましいが。

特に限定するものではない、この理由としては１０重量
％未満ではベース樹脂との相溶性が悪く、成形時にしみ
出し等の問題が発生しやすく、６０重量％を超えるとポ
リアルキレンエーテル基の親水性により耐湿性が低下し
やすいためである。また、Ｒ２のエポキシ基又はカルボ
キシル基の比率も特に限定するものではないが、（Ｃ）
成分のシリコーン重合体の官能基当量として１０００〜
１００００の範囲が好適であり、さらに好ましくは１５
００〜４０００の範囲である。この理由としては官能基
当量１０００未満及び１００００を超えると耐熱衝撃性
に効果が少ないためである。（Ｃ）成分のシリコーン重
合体の分子量は特に制限するものではないが、５０００
〜５ｏｏｏｏが好ましい、この理由としては５０００以
下では耐熱衝撃性に対し効果が少なく、５ｏｏｏｏ以上
では成形材料の粘度が高くなり成形時に流動性が低下す
るためである。

さらに、本発明の効果を適切に発生させるために、エポ
キシ基を有する（Ｃ）成分のシリコーン化合物と（Ｂ）
成分のフェノール樹脂を、エポキシ基とフェノール性水
酸基の反応を促進する硬化促進剤の存在下で、あらかじ
め加熱混合することができる。この硬化促進剤としては
、例えば１゜８−ジアザ−ビシクロ（５，４，Ｏ）ウン
デセン−７、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチル
アミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノ
ール、トリス（ジメチルアミノメチル）フェノールなど
の三級アミン類、２−メチルイミダゾール、２−フェニ
ルイミダ−ゾル、２−フェニル−４−メチルイミダ−ゾ
ル、２−ヘブダデシルイミダーゾルなどのイミダ−ゾル
類、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、
フェニルホスフィンなどの有機ホスフィン類、テトラフ
ェニルホスホニウム−テトラフェニルボレート、トリフ
ェニルホスフィン−テトラフェニルボレート、２−エチ
ル−４−メチルイミダ−ゾル−テトラフェニルボレート
、Ｎ−メチルモルホリン−テトラフェニルボレートなど
のテトラフェニルボロン塩などがあり、適宜１種類又は
２種類以上を使用できる。（Ｂ）成分と（Ｃ）成分の加
熱混合の条件としては、特に限定するものではないが。

無溶剤下又は適当な溶剤を用いて、１２０℃〜１８０℃
、１時間から１０時間の範囲が好ましい。この条件下で
（Ｂ）成分のフェノール性水酸基と（Ｃ）成分のエポキ
シ基が有効に反応することが可能であり、耐熱衝撃性及
び成形時のしみ出し防止に対し特に有効である。この場
合（Ｃ）成分のエポキシ当量が重要であり、有効に効果
を発揮するためには、前出のごとくエポキシ当［１５０
０〜４０００の範囲が好ましい。

さらに、本発明の効果を適切に発生させるために、カル
ボキシル基を有する（Ｃ）成分のシリコーン化合物と（
Ａ）成分のエポキシ樹脂を、エポキシ基とカルボキシル
基の反応を促進する硬化促進剤の存在下で、あらかじめ
加熱混合することができる。この硬化促進剤としては、
前出のエポキシ基とフェノール性水酸基の反応を促進す
る硬化促進剤と同様なものを、適宜１種類又は２種類以
上を使用できる。（Ａ）成分と（Ｃ）成分の加熱混合の
条件としては、特に限定するものではないが、無溶剤下
又は適当な溶剤を用いて、１２０℃〜１８０℃、１時間
から１０時間の範囲が好ましい。

この条件下で（Ａ）成分のエポキシ基と（Ｃ）成分のカ
ルボキシル基が有効に反応することが可能であり、耐熱
ｗｒ撃性及び成形時のしみ出し防止に対し特に有効であ
る。この場合（Ｃ）成分のカルボキシル当量が重要であ
り、有効に効果を発揮するためには、前出のごとくカル
ボキシル当＃、１５００〜４０００の範囲が好ましい。

本発明において用いられる（Ｄ）成分のウレイド基を有
するシランカップリング剤は一般式％式％で示されるシランモノマーである。ここで、Ｒは＋ＣＨ
２−％などの低級アルキレン基であり、Ｘはメ１−キシ
基、エトキシ基などの加水分解性基である。本発明にお
いては（Ｄ）成分を用いることにより、電子部品封止用
エポキシ樹脂成形材料とリードフレーム（Ｃｕ系、Ｆｅ
系など）、ｒｃ素子上のアルミ配線やパッシベーション
（無機質の保護膜）との接着を良好なレベルに保つこと
が可能になる。すなわち、本発明において（Ｄ）成分を
使用しない場合も、耐熱衝撃性、成形性について良好な
性能を示すが、（Ｃ）成分のシリコーン化合物の影響に
より、電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の接着性が
低下する傾向にあり、この結果耐湿性の低下を招く場合
がある。これはＩＣがはんだ処理等の厳しい工程を経た
場合、特に問題が生じやすい、これに対し発明者らが鋭
意検討を行なった結果、（Ｄ）成分を使用することで接
着力を向上でき、耐湿性も格段に向上できることを見い
だした。したがって耐熱衝撃性、耐湿性などの信頼性に
優れ、かつ成形性の良好な電子部品封止用エポキシ樹脂
成形材料を得るためには、（Ｄ）成分が必要不可欠であ
る。

本発明において用いられる（Ｅ）成分の無機質充填剤は
、最大粒径が２００μｍ以下であれば、特に限定するも
のではないが、溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、
ジルコン、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪素、珪酸カル
シウム、炭酸カルシウム、ベリリア、スピネル、ムライ
トなどの粉体、またはこれらを球形化したビーズなどを
１種類以上用いることができる。最大粒径が２００μｍ
以下の理由としては、充填剤の粒径が粗い場合、成形時
に金型のゲート部分につまり、未充填不良を生じるため
である。（Ｅ）成分の無機質充填剤の配合量としては、
特に限定するものではないが、４０〜８０容量％が好ま
しい、さらに好ましくは耐熱衝撃性の観点から、６０〜
８０容量％が望ましい。

また、本発明の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料に
は、難燃剤、離型剤、着色剤などを適宜使用することが
できる。

以上のような原材料を用いて成形材料を作製する一般的
な方法としては、所定の配合量の原材料混合物をミキサ
ー等によって充分混合した後、熱ロール、押出機等によ
って混線し、冷却、粉砕することによって、成形材料を
得ることができる。

本発明で得られる成形材料を用いて電子部品を封止する
方法としては、低圧トランスファー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、注型
法によっても可能である。

［作用］本発明により耐熱衝撃性、耐熱性、耐湿性及び成形性に
優れた電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料が得られる
理由としては、（Ａ）のエポキシ樹脂、（Ｂ）のフェノ
ール性水酸基を有する化合物及び（Ｅ）の無機質充填剤
を主とした成形材料に、　（Ｃ）のポリアルキレンエー
テル基を有するシリコーン化合物を可撓剤として使用し
、さらに（Ｄ）成分のウレイド基を有するシランカップ
リング剤を接着向上剤として使用したことによると推察
される。（Ｃ）のシリコーン化合物はベース樹脂に非相
溶なポリシロキサンと比較的相溶性の良いポリアルキレ
ンエーテルの共重合体であり、ベース樹脂中に微粒子分
散した相分離構造を形成すると考えら九る。こ九により
、ベース樹脂の耐熱性（ガラス転移温度等）の低下が殆
ど無く、有効に可撓化が達成できる。ここでポリアルキ
レンエーテル基の効果としては、ベース樹脂と比較的相
溶性が良いため、ベース樹脂中へのシリコーン化合物の
分散性を高める作用をすると考えられる。

さらに成形時にシリコーン化合物が分離してしみ出すこ
とを防止すると考えられる８以上の効果はベース樹脂と
（Ｃ）のシリコーン化合物をあらかじめ加熱混合した場
合さらに発揮される。（Ｄ）成分の効果としては、シリ
コーン変性により低下した接着性を向上し良好な耐湿性
を維持できる。

［実施例］以下実施２例により本発明を説明するが、本発明の範囲
はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１エポキシ当量２００、軟化点７０℃のクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂８０重量部、エポキシ当量３７５、
軟化点８０℃、臭素化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
２０重量部、水酸基当量１０６、軟化点８３℃のフェノ
ールノボラック樹脂４８重量部、トリフェニルホスフィ
ン１．５重量部、カルナバワックス２重量部、二酸化ア
ンチモン８重量部、カーボンブラック１．５重量部、最
大粒径１５０μｍ、平均粒径１５μｍの溶融シリカ粉５
００重量％及びシリコーン化合物としてエチレノキシド
とプロピレノキシドの共重合体（モル比２：８１分子ｉ
２５００）とエポキシ基をそれぞれ側鎖基として有する
ポリエーテル分４０置部％エポキシ当、ｆＺ２５００の
シリコーン重合体（１）２０重置部と、カップリング剤
としてウレイド基を有するトリメトキシシラン５重量部
を配合し、１０インチ径の加熱ロールを使用して、混線
温度約８０℃、混線時間約１０分の条件で混練した。そ
の後、３ｍｍ径のスクリーンを持つ粉砕機にて粉砕して
エポキシ樹脂成形材料を作製した実施例２実施例１のフェノールノボラック樹脂４８重量部とシリ
コーン化合物（Ｉ）２０重量部をあらかじめトリフェニ
ルホスフィン０．５重量部とともに１５０℃、３時間加
熱混合して使用した以外は実施例１と同様に作製した。

実施例３実施例１で使用したシリコーン化合物（ｆ）のエポキシ
基をカルボキシル基に変更したシリコーン化合物（ＴＩ
）を使用した以外は実施例１と同様に作製した。

実施例４実施例３のエポキシ樹脂８０重量部とシリコーン化合物
（Ｈ）２０重量部をあらかじめトリフェニルホスフィン
０．５重量部とともに１５０℃、３時間加熱混合して使
用した以外は実施例１と同様に作製した。

比較例１実施例１のシリコーン化合物（１）とウレイド基を有す
るシランカップリング剤を除き、エポキシ基を有するシ
ランカップリング剤を５重量部使用した以外は実施例１
と同様に作製した。

比較例２比較例１にエポキシ当量３０００のエポキシ変性ジメチ
ルシリコーンオイル２０重量部使用した以外は比較例１
と同様に作製した。

比較例３実施例２のウレイド基を有するシランカップリング剤に
替えて、エポキシ基を有するシランカップリング剤を５
重量部使用した以外は実施例２と同様に作製した。

比較例４実施例４のウレイド基を有するシランカップリング剤に
替えて、エポキシ基を有するシランカップリング剤を５
重量部使用した以外は実施例４と同様に作製した。

表１に実施例及び比較例で得られた成形材料の特性を、
表２に特性評価法の詳細を示す。

この結果、実施例１〜４で得られた成形材料はシリコー
ン化合物無添加の比較例１と比べ、耐熱衝撃性、耐湿性
が格段に向上し、成形品外観、パリなどの成形性も優れ
、耐熱性の指標であるガラス転移温度の低下も少ない、
これに対し、比較例２はポリアルキレンエーテル基を有
しないシリコーン化合物を用いたため成形品外観、パリ
に問題がある。また、比較例３及び比較例４はポリアル
キレンエーテル基を有するシリコーン化合物により変性
しているものの、ウレイドシランカップリング剤を使用
していないため耐湿性に劣る。

［発明の効果］

Claims

【特許請求の範囲】

１．（Ａ）１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエ
ポキシ樹脂、（Ｂ）１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有す
る化合物、（Ｃ）ポリアルキレンエーテル基を有するシリコーン重
合体、（Ｄ）ウレイド基（Ｈ＿２ＮＣＯＮＨ−）を有するシラ
ンカップリング剤、（Ｅ）最大粒径２００μｍ以下の無機質充填剤を必須成
分としてなることを特徴とする電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料。
２．（Ｃ）成分のポリアルキレンエーテル基が４００〜
４０００の分子量と、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、ａ，ｂはａ／ｂ≦０．５の関係を有する整数
である）を有する平均分子量が５０００〜５００００のシリコー
ン重合体である請求項１記載の電子部品封止用エポキシ
樹脂成形材料。
３．（Ｃ）成分がさらにエポキシ当量が１５００〜４０
００であるエポキシ基を有するシリコーン重合である請
求項１記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料。
４．（Ｃ）成分がさらにカルボキシル当量が１５００〜
４０００であるカルボキシル基を有するシリコーン重合
である請求項１記載の電子部品封止用エポキシ樹脂成形
材料。
５．１分子中に２個以上のフェノール性水酸基を有する
化合物（Ｂ）とポリアルキレンエーテル基およびエポキ
シ基を有するシリコーン重合体（Ｃ）とをエポキシ基と
フェノール性水酸基の反応を促進する硬化促進剤の存在
下であらかじめ加熱混合したものに、１分子中に２個以
上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂（Ａ）、ウレイド
基を有するシランカップリング剤（Ｄ）および最大粒径
２００μｍ以下の無機充填剤（Ｅ）を加えて混合するこ
とを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の
製造方法。
６．１分子中に２個以上のエポキシ基を有するエポキシ
樹脂（Ａ）とポリアルキレンエーテル基およびカルボキ
シル基を有するシリコーン重合体（Ｃ）とをカルボキシ
ル基とエポキシ基の反応を促進する硬化促進剤の存在下
であらかじめ加熱混合したものに、１分子中に２個以上
のフェノール性水酸基を有する化合物（Ｂ）、ウレイド
基を有するシランカップリング剤（Ｄ）および最大粒径
２００μｍ以下の無機充填剤（Ｅ）を加えて混合するこ
とを特徴とする電子部品封止用エポキシ樹脂成形材料の
製造方法。