JPS5829858A - 電子部品封止用樹脂組成物 - 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】 この発明は熱放散性と耐熱衝撃性とに共にすぐれる重子
部品封止用の樹脂組成物に関する。

近年、半導体、抵抗体、コンデンサー、コイルなどの電
子部品を熱硬化性成形材料を用いて樹脂封止する方式か
盛んになっているか、各種電子部品の信頼性に対する要
求はますます高まっており、それに伴なって封止材料に
対する特性上の改良か強く望まれている。そのひとつに
、樹脂封止された電子部品の熱放散性と耐熱衝撃性とが
あり、この両特性を共に満足させるために、熱伝導率か
高くしかも熱膨張率の小さい封止材料の使用か望まれる
。

従来の封止材料の多くは、経済性、耐熱性および耐湿性
の観点から、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用し
これに無機算充てん剤として熱放＼ 散性や耐熱衝撃性をよくする゛・、ためのシリカ粉を加
えたものであるが、上記のシリカ粉は石英（結晶性シリ
カ）または石英ガラス（溶融シリカ）からなるものがほ
とんどで、前者の石英は天然物て熱伝導率は高いが熱膨
張率が大きく、後者の石英がラスは上記石英を約１，７
５０°Ｃ以上で溶融させ無定形にしたもので熱膨張率は
小さいが熱伝導率か低いという性質があり、したがって
これより得られる樹脂封止電子部品はその熱放散性かま
たは耐熱衝撃性かのいずれかの特性に劣るものであった
。

そこで、石英と石英ガラスとからなる混合シリカ粉を使
用しどちらか単独の場合の欠点を補なおうとする試みが
なされたか、その使用割合を種々変えてみても熱放散性
と耐熱衝撃性とを共に満足させることは難しく、本質的
な解決とはなりえなかった。

この発明者らは、上記の観点から鋭意検討した結果、シ
リカ粉として従来の石英ないし石英ガラスとは異なるク
リストバル石からなるものを使用したとき、熱放散性と
耐熱衝撃性とに共に好結果か得られることを見い出し、
この発明を完成するに至ったものである。

すなわち、この発明は、熱硬化性樹脂に無機質充てん剤
として全組成物中６７〜８０重量％を占めるシリカ粉を
含ませた樹脂組成物において、上記シリカ粉の少なくと
も８０重量％がクリストバル石からなるものであること
を特徴とする電子部品封止用樹脂組成物に係るものであ
る。

この発明において用いられるクリストバル石は、天然に
も産するが、石英を１５００　′ｃ程度に焼成したもの
が好ましい。これは、焼成によって結晶構造が変化しミ
クロクラックが生しるため粉砕効率がよくなって短時間
に微粉砕できる利点かあり、また沸点の低い不純物や有
機酸などを除去できるため半導体などの電子部品の信頼
性に好結果か得られるからである。

このクリストバル石は、石英ガラスの如き非晶質ではな
いが、石英とは異なる結晶構造を有し、その比重が２．
３〜２．４の比較的低いものであり、また石英に較へて
安価でかつ硬度が低いという特徴を有している。低硬度
であることは、トランスファー成形や射出成形に当たっ
て金型の摩損が少なく長期使用に好結果を与えることに
なる。

この発明においてシリカ粉として一ヒ述のクリストバル
石からなるものを使用すると、熱伝導率か商＜シかも熱
膨張率が小さい封止材料か得られ、電子部品の熱放散性
と耐熱衝撃性とを共に認、１足させることができるか、
シリカ粉全体の２０山１１１％未満、つまりクリストバ
ル石からなるシリカ粉か少なくとも８０ｉ量％となる割
合であれは、石英、石英ガラスの如き他のシリカ粉を併
用しても差し支えない。これら他のシリカ粉を２０重量
％以上使用すると、耐湿特性と耐熱衝撃性とが著るしく
低ドする。この理由は、加熱硬化この各粉末の熱的歪み
による相互作用が大きくなり、粉末間にミクロ的なりラ
ックが発生するためと考えられる。

クリストバル石単独または上記割合の石英な２−いし石
英ガラスとの混合系からなるシリカ粉の粒度分布は、樹
脂封止に当たっての充てん性をよくし、また熱伝導性に
好結果を与えるためにも、適宜の範囲に設定されること
が望ましい。この発明者らの実験、検討によれば、粒子
径１４９μ以上のものが０．５重蓋％以下、４６μ以下
のものが６０〜９５重量％、１０μ以下のものが４０〜
７０重量％および３μ以下のものが１５〜４０重量％の
粒度分布を有するときに、流動性（スパイラルフロー）
がよくなって樹脂封止時の充てん性を改善し、また熱伝
導性の面でも望ましいことを知った。

この発明の電子部品封止用樹脂組成物は、上に述べたシ
リカ粉を熱硬化性樹脂に配合し、これにさらに通常硬化
剤や他の添加剤を加え、適宜の混練ないし混合手段、た
とえは加熱ロールによる溶融混練、釜による溶融混練、
押出機による溶融混練あるいはこれらの組み合せなどの
手段で、均一に混合ないし混練することにより調製され
る。

このときのシリカ粉の使用割合は、全組成物中６７〜８
０重量％の範囲内に設定することが必要である。シリカ
粉を多くすればするほど、熱伝導率が大きくなりかつ熱
膨張率か小さくなるか、反面組成物の流動性か低下し、
と（に８０　ｕ−Ｃ量％を越えてしまうと、電子部品を
完全に封止できなくなって未充てん部やボイドが多発し
耐湿性の低トを招くおそれがある。また、圧力をかけて
樹脂を注入する場合、電子部品の強度の弱い部分、たと
えは半導体素子とリード部とを結ぶボンデインクワイヤ
ーや細いコイルの取り出し部などを切断する危険性があ
る。なお、流動性に関し、樹脂の粘度を低下して流動性
をよくしようとする試みもあるが、この場合、樹脂部と
充てん側部との分離かおこったり、成形時にパリが発生
しやす（なるなどの欠点かあり、好ましい方法とはいえ
ない。一方、シリカ粉があまりに少なくなり、６７重量
％に満たなくなってしまうと、熱伝導率や熱膨張率の面
で、とくに熱膨張率の面での欠点が目立ち、この発明の
目的を達成できなくなる。

この発明においては、場合によりシリカ粉以外の無機質
充てん剤、たとえはアルミナ、炭酸カルシウム、クレー
、カオリンなどを使用することもできるが、その使用割
合は充てん剤全量の２０重指形未満とするのがよく、あ
まり多く使用しすきると前記シリカ粉の特徴が損なわれ
る。

以」二のシリカ粉および他の無機質充てん剤は、簡信頼
性の樹脂封止電子部品を得るために、できるたけ不純物
の少ないものであることが望ましい。

この観点から、煮沸抽出この水電気伝導度が１０１１シ
フｃｍ以下、ナトリウムイオンの如きアルカリ金属イオ
ンが１０　ｐｐｍ　以下、塩素イオンの如きハロゲンイ
オンが１０　ｐｐｍ以下であるのがよい。

この発明に適用される熱硬化性樹脂としては、従来公知
のものが広く包含されるが、とくにエポキシ樹脂、たと
えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、タレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキ
シ樹脂、脂環型エポキシ樹脂などが好適である。また、
硬化剤としては、フェノール樹脂、アミン類、酸無水物
、イソシアネートなど従来公知の各種硬化剤をいずれも
使用できる。

これら以外の添加剤としては、硬化速度を速くするため
の硬化促進剤のほか、着色剤、難燃剤、離型剤、カップ
リング剤などを必要に応して使用できる。硬化促進剤に
は、イミダゾールやイミダシリン、その他３級アミン、
たとえはベンジルジメチルアミンや１・８−ジアザ・ビ
シクロ（５４・０）・ウンデセン−７などか挙けられ、
これらの１種または２種以上を混合使用できる。

以上詳述したとおり、この発明の電子部品ｉ：、Ｊ止用
樹止紐樹脂組成物導率が高（かつ熱膨張率か小　）さい
という従来の封止材料にはみられなかった特異な性質を
有し、これによって熱放散性と耐熱衝撃性に共にすくれ
る樹脂封止電子部品の製造が可能となり、工業的に極め
て有用な封止材料を提供できる。

つきに、この発明の実施例を比較例と対比して記述する
。なお、以下において、部とあるは重量部を意味するも
のとする。

実施例１〜３ エポキシ当量２２０、軟化点７７°Ｃのクレゾールノホ
ラツク型エポキシ樹脂１６部、エポキシ当量２７５、軟
化点８０°Ｃの難燃化エポキシ樹脂２．５部、フェノー
ル当量１０５、軟化点７５℃のフェノールノボラック樹
脂８部、２−メチルイミダゾール（硬化促進剤）０，４
部、三酸化アンチモン（難燃剤）１．８部、シランカッ
プリンク剤（日本ユニカー社製商品名Ａ−１８７）０．
５部、カルナバワックス（離型剤）０．５部およびカー
ボンブラック（着色剤）０．３部とともに、つきの第１
表に示されるシリカ粉Ａまたはこれとシリカ粉Ｂ。

Ｃとを後記第２表に示される配合部数で使用し、ますシ
リカ粉および三酸化アンチモンをシランカップリンタ剤
で混合処理し、これに残りの配合成分を加えて粉砕混合
し、つきに８０℃に加熱したミキシングロールにて１０
分間混練した。そのこ、シート状に成形し、さらに冷却
粉砕して粉末状となし、この発明の３棟の電子部品封止
用樹脂組成物を得た。

第１表 比較例１〜６ シリカ粉Ｂ、Ｃまたはこれとシリカ粉へとを、後記の第
２表に示される配合部数で用いた以外は、実施例１〜３
と同様にして６棟の電子部品封止用樹脂組成物を得た。

上記の実施例および比較例の各組成物着用いて、熱抵抗
や耐熱衝撃性が問題となりやすいｌ　４　Ｐｉｎリニア
ーＩＣを低圧トランスファー成形して封止し、この封止
半導体の熱抵抗を測定するとともに、ヒートサイクルテ
ストを行なった。なお、熱抵抗はパルス成熱抵抗測定機
セ測定したが、この種の半導体ではその測定値が１３０
℃／Ｗ以下であることが要求されている。またヒートサ
イクルテストは−５５”Ｃ〜１５０°Ｃで３０分間ずつ
２００サイクル行ない、このときのオープンの発生もし
くは一定限度以上の特性の変動を調べ、試験個数１０個
中の不良個数で評価した。これらの試験結果は、つきの
第２表に併記されるとおりであった。

また、つきの第２表には、実施例および比較例の各組成
物を用いて別途トランスファー成形し、この成形どの熱
伝導率と線膨張率とを調べた結果も併せて示した。

第２表 上表から明らかなように、この発明の組成物によると、
熱伝導率が高くかつ線膨張率か小さいという特異な性質
によって、１３０℃／Ｗ以下の熱抵抗を有するすぐれた
熱放散性を示す一方、ヒートサイクル−テストにみられ
る良好な耐熱衝撃性を示すものであることが判る。

実施例４ シリカＡに代えて、つぎの第３表に示されるシリカＤ、
Ｅ、Ｆ、Ｇ（いずれもクリストバル石）を使用した以外
は、実施例１と全く同様にして４種の電子部品封止用樹
脂組成物を得、各組成物のクリストバル石の粒度分布と
スパイラルフロー値熱伝導率および線膨張率との関係を
調べた。結果Ｌｌよ、第３表に併記されるとおりであっ
た。なお、スパイラルフロー値は、一般のスパイラルフ
ロー金型を用いて測定したもので、この値が高いほど流
動性にすぐれていることを意味する。

第３表 上表から明らかなように、クリストバル石からなるシリ
カ粉の粒度分布を好適範囲に設定したときに、熱伝導率
とスパイラルフロー値の面て好結果が得られ、とくに高
スパイラルフロー値番こよって充てん性ないし成形性を
改善できるものであることが判る。

特許出願人　　日東電気工業株式会社 第１頁の続き ０発　明　者−多喜秀彰 茨木市下穂積１丁目１番２号日 東電気工業株式会社内 手続補正書 昭和５０町ＬＪ月　（７日 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭　５６−１２７４３５号 ２、発明の名称 電子部品封止用樹脂組成物 ３、補正をする者 事件との関係　　　　特許出願人 住　　所　　　　　５６７ 名　’　　　人１”！、府；’、’＜　ｉ、山王：’、
、、ｊＨ７，１７１丁「１１７−、２−：（：）　Ｄ　
（：　’＞、　　日東１工気−１ヲ：、へ士ｉＬ４、代
理人代、゛、１“；゛上方三１°、ＩＳ（郵便番号　　
５３θ 、　　　住　　所　　大阪市北区西天満３丁目２番９号
（翁ピル）７、補正の内容 Ａ、明細書？ （１）第１２頁第２表の比較例・５の欄；シリカＡの使
用部数が「５０」とあるを「３５」と訂正いたします。

（２）第１２頁第２表の比較例５の欄；シリカ１３の使
用部数が「５０」とあるを「３５」と訂正いたします。

（３）第１２頁第２表の比較例６の欄；シリカＢの使用
部数が「５０」とあるを「３５」と訂正いたします。

（４）第１２頁第２表の比較例６の欄；シリカＣの使用
部数が「５０」とあるを「３５」と訂正いたします。

特許出願人　　日東電気工業株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱硬化性樹脂に無機質充てん剤として全組成物中
   ６７〜８０重量％を占めるシリカ粉を含ませた樹脂組成
   物において、上記シリカ粉の少なくとも８０重型動がク
   リストバル石からなるものであることを特徴とする電子
   部品封止用樹脂組成物。
2. （２）　　シリカ粉として、粒子径１４９μ以上のもの
   が０．５重ｔ％以下、４６μ以下のものが６０〜９５ｉ
   Ｊｒｆｉ厖、１０μ以下のものが４０〜７０重量％およ
   び３μ以下のものが１５〜４０重量％の粒度分布を有す
   るものを使用した特許請求の範囲第（１）項記載の電子
   部品封止用樹脂組成物。