JPH09188802A - 封止用樹脂組成物および電子部品封止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れ、製
造装置の摩耗を抑制することができる封止用樹脂組成物
および電子部品封止装置を提供するものである。 【解決手段】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
樹脂、（Ｃ）球状窒化アルミナ粉末、（Ｄ）硬化促進剤
および（Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全体の樹
脂組成物に対して前記（Ｃ）の球状窒化アルミナ粉末を
25〜90重量％、また、前記（Ｅ）のチタンホワイトを 1
〜50重量％の割合で含有してなる封止用樹脂組成物であ
り、また、この封止用樹脂組成物の硬化物によって、電
子部品が封止されてなる電子部品封止装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、白色度が高く、熱
伝導性、成形性に優れた封止用樹脂組成物、および電子
部品封止装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダイオード、トランジスタ、コン
デンサー、集積回路等の電子部品では、熱硬化性樹脂を
用いて封止することが行われてきた。この樹脂封止は、
ガラス、金属、セラミックを用いたハーメチックシール
方式に比較して経済的に有利なため、広く実用化されて
いる。封止樹脂としては、熱硬化性樹脂の中でも信頼性
および価格の点から、エポキシ樹脂が最も一般的に用い
られている。エポキシ樹脂には、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用いられ
るが、これらの中でも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、封止用樹脂として広く使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、半導体部品等の
高密度化、大電力化に伴い熱放散性のよい、低応力の封
止用樹脂が要望されてきた。こうしたことから、熱伝導
率の高い充填剤として、結晶性シリカやアルミナ等が使
用されているが、これらの無機充填剤は硬度が高く樹脂
組成物製造の際に、混合機、混練機、粉砕機等を摩耗
し、チタンホワイト等の白色着色剤を添加しても満足な
白色度の樹脂組成物が得られなかった。

【０００４】本発明は、上記の欠点を解消するためにな
されたもので、白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れ
製造装置の摩耗を抑制することができる封止用樹脂組成
物および電子部品封止装置を提供しようとするものであ
る。

【０００５】

【課題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、充填剤として球
状窒化アルミナ粉末を用いることによって、製造装置の
摩耗を抑制することができ、上記の目的が達成されるこ
とを見いだし、本発明を完成したものである。

【０００６】即ち、本発明は、（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）球状窒化アルミナ粉末、
（Ｄ）硬化促進剤および（Ｅ）チタンホワイトを必須成
分とし、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の球状窒
化アルミナ粉末を25〜90重量％、また前記（Ｅ）のチタ
ンホワイトを 1〜50重量％の割合で含有してなることを
特徴とする封止用樹脂組成物である。また、この封止用
樹脂組成物の硬化物によって、電子部品が封止されてな
ることを特徴とする電子部品封止装置である。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明に用いる（Ａ）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
合物であるかぎり、分子量、構造式等に特に制限される
ことはなく、一般封止材用として用いられているものが
広く使用することができる。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
次の一般式化１で示されるエポキシノボラック系等のエ
ポキシ樹脂が挙げられる。

【０００９】

【化１】 （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、n は 1以上
の整数をそれぞれ表す） これらのエポキシ樹脂は単独又は 2種以上混合して使用
することができる。

【００１０】本発明に用いる（Ｂ）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或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等が挙げられ、これらは単
独又は 2種以上混合して使用することができる。フェノ
ール樹脂の配合割合は、前述した（Ａ）エポキシ樹脂の
エポキシ基（a ）と（Ｂ）フェノール樹脂のフェノール
性水酸基（b ）とのモル比［（a ）／（b ）］が 0.1〜
10の範囲内で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、及び硬化
物の電気特性が悪くなりいずれの場合も好ましくない。

【００１１】本発明に用いる（Ｃ）球状窒化アルミナ粉
末としては、不純物濃度が低く、製造装置の摩耗を防止
するため鋭利な「カド」をもたないものが使用される。
球状窒化アルミナ粉末の平均粒径は10〜60μm のものが
使用される。平均粒径10μm未満又は60μm を超えると
流動性および作業性が劣り好ましくない。この球状窒化
アルミナ粉末の他にも本発明の目的に反しない範囲にお
いて、摩耗性の少ない無機質充填剤を併用することがで
きる。球状窒化アルミナ粉末の配合割合は、全体の樹脂
組成物に対して25〜90重量％含有するように配合するこ
とが好ましい。その割合が25重量％未満では熱膨張係数
が大きくなると共に、熱伝導率が小さくなり好ましくな
い。また、90重量％を超えるとかさばりが大きくなり、
成形性が悪く実用に適さない。

【００１２】本発明に用いる（Ｄ）硬化促進剤として
は、リン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、Ｄ
ＢＵ系硬化促進剤、その他の硬化促進剤等が広く使用す
ることができる。これらは単独又は 2種以上併用するこ
とができる。硬化促進剤の配合割合は、全体の樹脂組成
物に対して 0.01 〜5 重量％含有するように配合するこ
とが望ましい。その割合が 0.01 重量％未満では樹脂組
成物のゲルタイムが長く、硬化特性も悪くなり、また、
5 重量％を超えると極端に流動性が悪くなって成形性に
劣り、さらに電気特性も悪くなり耐湿性に劣り好ましく
ない。

【００１３】本発明に用いる（Ｅ）チタンホワイトとし
ては、不純物濃度が低い酸化チタンが用いられ、その結
晶形はアナタース形、ルチル形のいずれでもよい。チタ
ンホワイトの配合割合は、全体の樹脂組成物に対して 1
〜50重量％の割合で含有することが望ましい。その割合
が 1重量％未満では十分な白色度が得られず、また、50
重量％を超えると成形性が低下し好ましくない。

【００１４】本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、球状窒化アルミナ粉
末、硬化促進剤およびチタンホワイトを必須成分とする
が、本発明の目的に反しない限度において、また必要に
応じて例えば、天然ワックス類、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、パラフィン等
の離型剤、三酸化アンチモン等の難燃剤、シランカップ
リング剤、ゴム系やシリコーン系の低応力付与剤等を適
宜添加配合することができる。

【００１５】本発明の封止用樹脂組成物を成形材料とし
て調製する場合の一般的方法は、前述したエポキシ樹
脂、フェノール樹脂、球状窒化アルミナ粉末、硬化促進
剤およびチタンホワイトその他の成分を配合し、ミキサ
ー等によって十分均一に混合した後、さらに熱ロールに
よる溶融混合処理またはニーダ等による混合処理を行
い、次いで冷却固化させ適当な大きさに粉砕して成形材
料とすることができる。こうして得られた成形材料は、
半導体装置をはじめとする電子部品、被覆、絶縁等に適
用すれば優れた特性と信頼性を付与させることができ
る。また、電気部品の封止、被覆、絶縁等に適用するこ
ともできる。

【００１６】また、本発明の電子部品封止装置は、上述
の成形材料を用いて電子部品を封止することにより容易
に製造することができる。封止を行う電子部品としては
例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サ
イリスタ、ダイオード、コンデンサー等で特に限定され
るものではない。封止の最も一般的な方法としては、低
圧トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成
形、注形等による封止も可能である。成形材料で封止後
加熱して硬化させ、最終的にはこの硬化物によって封止
された電子部品封止装置が得られる。加熱による硬化
は、150 ℃以上に加熱して硬化させることが望ましい。

【００１７】本発明は、エポキシ樹脂、フェノール樹
脂、球状窒化アルミナ粉末、硬化促進剤、チタンホワイ
トを用いることによって、白色度が高く、熱伝導性およ
び成形性が向上し、また球状窒化アルミナ粉末を用いる
ことによって、製造装置の摩耗を抑制した封止用樹脂組
成物および電子部品封止装置を製造することができた。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明を実施例によって説明
するが、本発明はこれらの実施例よって限定されるもの
ではない。以下の実施例および比較例において「％」と
は「重量％」を意味する。

【００１９】実施例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂7.0 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、フェノ
ールノボラック樹脂 3.5％、球状窒化アルミナ粉末（平
均粒径 20 μm ）35％、微細球状アルミナ粉末（平均粒
径0.5 μm ）10％、溶融シリカ粉末（平均粒径20μm ）
20％、チタンホワイト20％、硬化促進剤0.5％、カルナ
バワックス類 0.3％、三酸化アンチモン 1.8％およびシ
ランカップリング剤 0.4％を常温で混合し、さらに70〜
100 ℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ａ）製造
した。

【００２０】実施例２ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂7.0 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、フェノ
ールノボラック樹脂 3.5％、球状窒化アルミナ粉末（平
均粒径20μm ）25％、微細球状アルミナ粉末（平均粒径
0.5μm ）20％、溶融シリカ粉末（平均粒径20μm ）20
％、チタンホワイト20％、硬化促進剤 0.5％、カルナバ
ワックス類 0.3％、三酸化アンチモン 1.8％およびシラ
ンカップリング剤 0.4％を常温で混合し、さらに70〜10
0 ℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｂ）を製造
した。

【００２１】比較例１ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラブ
ムモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、フェノー
ルノボラック樹脂 3.5％、微細球状アルミナ粉末（平均
粒径 0.5μm ）10％、溶融シリカ粉末（平均粒径20μm
）20％、結晶シリカ粉末（平均粒径20μm 鋭利な破砕
形）35％、チタンホワイト20％、硬化促進剤 0.5％、カ
ルナバワックス類 0.3％、三酸化アンチモン 1.8％およ
びシランカップリング剤 0.4％を常温で混合し、さらに
70〜100 ℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｃ）
を製造した。

【００２２】比較例２ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 7％、テトラブ
ロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、フェノー
ルノボラック樹脂 3.5％、微細球状アルミナ粉末（平均
粒径 0.5μm ）10％、溶融シリカ粉末（平均粒径20μm
）20％、アルミナ粉末（平均粒径20μm 破砕形）35
％、チタンホワイト20％、硬化促進剤 0.5％、カルナバ
ワックス類 0.3％、三酸化アンチモン 1.8％およびシラ
ンカッフリング剤 0.4％を常温で混合し、さらに70〜10
0 ℃で混練冷却した後、粉砕して成形材料（Ｄ）を製造
した。

【００２３】比較例３ o-クレゾールノボラック型エポキシ樹脂7.0 ％、テトラ
ブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 1.5％、フェノ
ールノボラック樹脂 3.5％、微細球状アルミナ粉末（平
均粒径 0.5μm ）65％、チタンホワイト20％、硬化促進
剤 0.5％、カルナバワックス類 0.3％、三酸化アンチモ
ン 1.8％およびシランカップリング剤 0.4％を常温で混
合し、さらに70〜100 ℃で混練冷却した後、粉砕して成
形材料（Ｅ）を製造した。

【００２４】こうして製造した成形材料（Ａ）〜（Ｅ）
を用いて175 ℃に加熱した金型内にトランスファー注
入、フォトカプラーを封止し硬化させて電子部品封止装
置を製造した。これらの成形材料および電子部品封止装
置について、諸試験を行ったのでその結果を表１に示し
たが、本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止装
置は、いずれも優れた特性を示し、本発明の顕著な効果
を確認することができた。

【００２５】

【表１】 ＊1 ：ポット温度175 ℃，移送圧力80ｋｇ／ｃｍ² ，成
形時間サイクル2 分間のトランスフアー成形により得ら
れた試験片を分光光度計によって測定、標準球（硫酸バ
リウム）＝100 とし、（サンプル／標準球）×100 で反
射率を算出した。○…80％以上、 △…70〜80％未満、
×…70％未満。 ＊2 ：φ 100，25ｍｍ厚の成形品をつくり、熱伝導率計
を用いて測定した。○…1.8 （Ｗ／ｍ・Ｋ）以上、 △
… 1.0〜 1.8（Ｗ／ｍ・Ｋ）、 ×… 1.0（Ｗ／ｍ・
Ｋ）未満。 ＊3 ：成形材料をＤＩＰ16ｐｉｎ成形金型によりポット
温度170 ℃，成形時間2分間のトランスファー成形を
し、充填性を評価した。○…優秀、△…良好、×…不
良。 ＊4 ：成形材料を用いて、 2本のアルミニウム配線を有
する半導体チップを、ポット温度170 ℃，成形時間3 分
間のトランスファー成形をした後、さらに8 時間エイジ
ングさせた。この半導体封止装置 100個について、120
℃の高温水蒸気中で耐湿性試験を行い、アルミニウム腐
蝕による50％断線（不良発生）の起こる時間を評価し
た。○…200 ｈ以上、 ×…200 ｈ未満。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明および表１から明らかなよう
に、本発明の封止用樹脂組成物および電子部品封止装置
は、白色度が高く、熱伝導性、成形性に優れ、製造装置
の摩耗もなく、長期間にわたって信頼性を保証すること
ができるものである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 23/31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）球状窒化アルミナ粉末、（Ｄ）硬化促進剤
   および（Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全体の樹
   脂組成物に対して前記（Ｃ）の球状窒化アルミナ粉末を
   25〜90重量％、また前記（Ｅ）のチタンホワイトを 1〜
   50重量％の割合で含有してなることを特徴とする封止用
   樹脂組成物。
2. 【請求項２】 （Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール
   樹脂、（Ｃ）球状窒化アルミナ粉末、（Ｄ）硬化促進剤
   および（Ｅ）チタンホワイトを必須成分とし、全体の樹
   脂組成物に対して前記（Ｃ）の球状窒化アルミナ粉末を
   25〜90重量％、また前記（Ｅ）のチタンホワイトを 1〜
   50重量％の割合で含有した封止用樹脂組成物の硬化物に
   よって、電子部品が封止されてなることを特徴とする電
   子部品封止装置。