JPH01144440A - 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、低応力特性のバラツキがなく、耐湿性に優れ
た電子または電気部品の封止用樹脂岨放物およびその製
造方法に関する。

（従来の技術） 従来から、ダイオード、トランジスタ、集積回路などの
電子部品では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
クを用いなハーメチックシール方式に比較して、経済的
に有利であるな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の中でもエポキシ樹脂組成物
が最も−ａ的に用いられている。　そのエポキシ樹脂組
成物には、酸無水物、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
、他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。

（発明が解決しようとする問題点） 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
の温寒サイクルテストを行うと、ボンディングワイヤー
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、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、そのため低
応力特性にバラツキが生ずるという欠点があった。

本発明は、これらの欠点を解消するなめになされたもの
で、低応力特性のバラツキがなく、耐湿性、温寒サイク
ル性に優れ、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） 本発明者は、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ね
た結果、ポリアミド系樹脂をノボラック型フェノール樹
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、第一発明は、（Ａ）ノボラック型フェノール
樹脂中に、＜８）ポリアミド系樹脂を均一に分散混合し
た樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］、（Ｃ）エポキシ樹脂および
（Ｄ＞無機質充填剤を必須成分とすることを特徴とする
封止用樹脂組成物である。　また、第二発明は、（Ａ）
ノボラック型フェノール樹脂を溶融し、その中に（Ｂ）
ポリアミド系樹脂を加えて均一に分散混合した樹脂［（
Ａ）＋（Ｂ）］と、（Ｃ）エポキシ樹脂とを粉砕し、次
いで（Ｄ）無機質充填剤および必要に応じてその他成分
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）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パ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
化ノボラッ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、後述のエポキシ樹
脂のエポキシ基（Ｃ）とノボラック型フェノール樹脂の
フェノール性水酸基（ａ　）とのモル比［（ｃ）／（ａ
）］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）ポリアミド系樹脂としては、ジア
ミンとジカルボン酸を重縮合したもの、ω−アミノカル
ボン酸または相当するラクタムがら重縮合または開環重
合によって合成されたものであれば、分子量、分子構造
等に制限はなく広く使用することができ、これらは単独
もしくは２種以上混合して使用される。

ポリアミド系樹脂の配合割合は、ノボラック型フェノー
ル樹脂にポリアミド系樹脂を均一に分散混合した樹脂［
（Ａ）セ（Ｂ）］に対して０．１〜９０重量％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、温寒サイクルに耐え得る効果はなく、まな９０
ｆ！量％を超えると、ノボラック型フェノール樹脂中に
均一な分散混合ができず好ましくない、　ポリアミド系
樹脂をノボラック型フェノール樹脂中に均一に分散混合
させる方法は、ノボラック型フェノール樹脂の融点以上
の温度に加温できる装置（容器）の中にノボラック型フ
ェノール樹脂を入れて、融点以上に加温し完全に溶融液
体とした後、ポリアミド系樹脂を加えて、好ましくは１
５０℃以上で２０分間以上攪拌し、均一に分散混合させ
る。　ノボラック型フェノール樹脂中にポリアミド系樹
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１〜３０重量％含有することが望
ましい。

−その割合が１重量％未満では低応力に効果なく、また
、３０重量％を超えると耐湿性が悪くなり好ましくない
。

本発明に用いる（Ｃ）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は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、ｉは１以上
の整数を表す）、　これらのエポキシ樹脂は単独又は２
種以上の混合系として用いる。

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、マイカ、ベンガラ、ガ
ラス繊維、炭素繊維等が挙げられ、これらは単独もしく
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くよく使用される。　無機
質充填剤の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して、２
５〜９０重量％含有することが望ましい、　その割合が
２５５重量％未満は、耐湿性、耐熱性、機械的特性およ
び成形性に効果なく、また、９ｏｆ！量％を超えるとカ
サバリが大きくなり、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、ノボラック型フェノール
樹脂、ポリアミド系樹脂、エポキシ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
ックス類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、ノ（ラフ
イン類などの離型剤、塩零化パラフィン、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
宜配合することができる。

本発明の封止用樹脂組成物の製造方法は、ポリアミド系
樹脂をノボラック型フェノール樹脂中に加熱混合、均一
に１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ものではない、　しかし、通常法の
ようにして製造する。

ノボラック型フェノール樹脂の融点以上、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、この中にノボラック型フェノー
ル樹脂を仕込み、融点以上に加熱して、完全に溶融させ
た後、ポリアミド系樹脂を投入し、１５０℃以上で２０
分間以上攪拌して、均一に分散混合させる。　ポリアミ
ド系樹脂を均一に分散混合させたノボラック型フェノー
ル樹脂と、エポキシ樹脂とを粉砕し、次いで無機質充填
剤およびその他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、ポリアミド系樹脂をノボラック型フェノール樹脂
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、ノボラック型フェノール樹脂の製造工程に
おいて、ポリアミド系樹脂を均一分散混合した樹脂誉つ
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、　こうして製造された、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。

（作用） ポリアミド系樹脂をノボラック型フェノール樹脂中に均
一に分散混合（繊維状にすることを含む）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。

単にエポキシ樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、ポリ
アミド系樹脂、無機質充填剤その他の成分を混合混練す
るのみでは、ポリアミド系樹脂の粒子が粒径数百μｌの
二次凝集物を生成し、低応力特性が低下したり、低応力
特性のバラツキが生じ、信頼性を損ねる結果となる。　
従って、あらかじめノボラック型フェノール樹脂中に均
一に分散混合させておけば、二次凝集物の生成が小さく
、かつまた少なくなり、ポリアミド系樹脂の粒径が細か
く、繊維状に分散しており、低応力特性に優れバラツキ
等がなくなることを確認したものである。

ポリアミド系樹脂の分散状態は、混合条件（温度、時間
等）により、そ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を粒径０．１〜１００μｍの
範囲内にすることが好ましい。

（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、
以下の実施例により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 ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量１０７８
）　７０％を万能混合機に入れて１５０℃に加熱する。

　ノボラック型フェノール樹脂が完全に溶融した後、ナ
イロン６／１２の３０％を加えて１時間加熱攪拌混合し
て、ナイロン６／１２が均一に分散混合しな樹脂（以下
Ｐ−Ａ樹脂という）をつくった。

実施例　Ｉ Ｐ−Ａｌｉｌ脂１０％とクレゾールノボラックエポキシ
樹脂（エポキシ当量２１５）　１８％をヤリャ粉砕機の
スクリーン２１１１で粉砕し、溶融シリカ粉末６５％お
よびその他成分５％を常温で混合し、さらに９０〜１０
０℃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。　この樹脂組成物を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
）をつくった、　この成形品について、耐湿性、歪、ポ
リアミド系樹脂の粒径、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
はポリアミド系樹脂がよく分散しており、温容サイクル
、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 Ｐ−Ａ樹脂１０％とクレゾールノボラックエポキシ樹脂
（エポキシ当量２１５）　２０％をヤリャ粉砕機のスク
リーン２１１で粉砕し、溶融シリカ粉末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
脂組成物を製造した。　また同様にして成形品をつくり
、同様の諸試験を行ったので、その結果を第１表に示し
た。　実施例１と同様に本発明の顕著な効果が認められ
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＞　１８．５％にノボラック型フェノール樹脂（フェ
ノール当：ｌ　１０７）　　９％、ナイロン６／１２の
２．５％、溶融シリカ粉末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。　次いで
この樹脂組成物を用いて成形品をつくり、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Ｊ１２
１５）　２０％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェ
ノール当量１０７）　１０％、溶融シリカ粉末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
組成物を製造し、また成形品をつくり、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　５ｍｍの成形品の
底面に２５ｘ　２５ｘ　３ｍｍの銅板を埋め込み、−４
０℃と＋２００℃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。

ネ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℃で３分間トランスファー
成形し、その後１８０℃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、アルミニウム腐食による５
０％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℃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て成形品の断面を顕微鏡
で観察し、成形品中に分散したＰ−Ａ樹脂（ポリアミド
系樹脂）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、ポリア
ミド系樹脂をノボラック型フェノール樹脂中に加熱混合
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、耐湿性が良く、か
つ従来のエポキシ樹脂組成物の特性を保持したものが得
られた。

この樹脂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。

特許出願人　東芝ケミカル株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）ノボラック型フェノール樹脂中に、（Ｂ）ポ
   リアミド系樹脂を均一に分散混合した樹脂［（Ａ）＋（
   Ｂ）］、（Ｃ）エポキシ樹脂および（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　（Ｂ）ポリアミド系樹脂を、樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）
   ］に対して０．１〜９０重量％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）］を、全体の樹脂組成物に対
   して　１〜３０重量％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　（Ｄ）無機質充填剤を、全体の樹脂組成物に対して
   ２５〜９０重量％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（ｃ）とノボラック型フ
   ェノール樹脂のフェノール性水酸基（ａ）とのモル比［
   （ｃ）／（ａ）］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）ノボラック型フェノール樹脂を溶融し、その
   中に（Ｂ）ポリアミド系樹脂を加えて均一に分散混合し
   た樹脂［（Ａ）＋（Ｂ）］と、（ｃ）エポキシ樹脂とを
   粉砕し、次いで（Ｄ）無機質充填剤および必要に応じて
   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。