JPH0220548A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、熱伝導率が大きく、熱膨脂係数が小さく、成
形性・耐湿性に優れた、特性バランスのよい封止用樹脂
組成物に関する。

（従来の技術） 従来、ダイオード、トランジスタ、集積回路等の電子部
品を熱硬化性樹脂を用いて樹脂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。　封止用樹脂としては
、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ている。　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、半導
体封止用樹脂として広く使用されている。　一方、充填
剤としては溶融シリカ粉末や結晶性シリカ粉末が前述の
硬化剤と共に最も一般的に使用されている。　近年、半
導体部品の高集積化に伴って熱膨脂係数の小さい、また
大電力化に伴って熱放散性のより優れた半導体封止用樹
脂が要望されてきた。

しかしながら、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤と
したエポキシ樹脂と溶融シリカ粉末からなる封止用樹脂
は、比較的に熱膨張係数が小さく、そのため耐湿性、ま
た吸湿に関連する温寒サイクル試験によるボンディング
ワイヤのオープン、樹脂クラック、ペレットクラック等
に耐える特性に優れているという特長を有するものの、
熱伝導率が小さいために熱放散が悪く、消ｇｔ電力の大
きいパワー半導体ではその機能が果せな゛くなる欠点が
ある。　一方、ノボラック型フェノール樹脂を硬化剤と
したエポキシ樹脂と、結晶性シリカ粉末とからなる封止
用樹脂は、結晶性シリカ粉末の配合割合を上げると熱伝
導率が大きくなり、熱放散も良好となるが、熱膨張係数
が大きく、また耐湿性に対する信頼性が低下する欠点が
ある。　さらに、後者の封止用樹脂から得られる成形品
は、機械的特性や成形性が悪くなる傾向がある。　従っ
て、結晶性シリカ粉末を用いる封止用樹脂の高熱伝導化
にはおのずから限界があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、熱伝導率が大きくて熱放散性に優れ、その一方で熱
膨張係数が小さく、成形性、１１１湿性に優れた、特性
バランスのよい高信頼性の封止用樹脂組成物を提供しよ
うとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重
ねた結果、平均粒径６０メツシユ以下の細粒で金属ケイ
素の含有率が１％以下の窒化ケイ素粉末を配合すること
によって上記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。

即ち、本発明は （Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および（Ｃ）平均粒
径６０メツシュ以上の細粒で金属ケイ素の含有率が１％
以下の窒化ケイ素粉末を必須成分とし、前記（Ｃ）窒化
ケイ素粉末を全体の樹脂組成物に対して２５〜９０重量
％の割合で含有することを特徴とする封止用樹脂組成物
である。

本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂は、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、分子量等に特に制限はなく、一般に使用されて
いるものを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
ク系のエポキシ樹脂が挙げられる。

（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、ｎ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
種以上混合して使用することができる。

本発明に用いる（Ｂ）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等が挙げられ、これらは
単独又は２種以上混合して用いることができる。　ノボ
ラック型フェノール樹脂の配合割合は、前記（Ａ）エポ
キシ樹脂のエポキシ基（ａ　）と（Ｂ）ノボラック型フ
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
が必要である。　モル比が０．１未満もしくは１０を超
えると耐湿性、成形性および硬化物の電気特性が悪くい
ずれの場合も好ましくないからである。

本発明に用いる（Ｃ）窒化ケイ素粉末は、平均粒径が６
０メツシュ以上の細粒で、未反応金属ケイ素の含有率が
１％以下のものである。　窒化ケイ素粉末の平均粒径が
６０メツシュ未満の粗粒の場合は、成形時にゲート詰り
ゃワイヤー流れ、金型鷹耗等が生じて好ましくないから
である。　また窒化ケイ素粉末中の未反応金属ケイ素の
含有率が１％を超えると絶縁破壊の低下や製品でのリー
ク不良が発生するので好ましくない、　窒化ケイ素の具
体的なものとしては三方晶系（α−３ｉ　３Ｎ、）ある
いは六方晶系（β−３ｉ３Ｎ４）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。　
窒化ケイ素粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対し
て２５〜９０重量％含有することが好ましい、　その配
合割合が２５重量％未満では、熱膨張係数が大きく、熱
伝導率が小さいので好ましくない、　また９０重量％を
超えると、カサバリが大きく、かつ成形性が悪く実用に
適さない、　従って上記の範囲に限定される。

本発明の封止用樹脂組成物は、エポキシ樹脂、ノボラッ
ク型フェノール樹脂、窒化ケイ素粉末を必須成分とする
が、本発明の目的に反しない限り必要に応じて、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、酸アミド類、エステル類、パラフィン類等の離型剤
、塩素化パラフィン、ブロムトルエン、ヘキサブロムベ
ンゼン、三酸化アンチモン等の難燃剤、カーボンブラッ
ク、ベンガラ等の着色剤、シランカップリング剤、種々
の硬化促進剤などを適宜添加配合することができる。

本発明の封止用樹脂組成物を成形材料として製造する場
合の一般的な方法として、エポキシ樹脂、ノボラック型
フェノール樹脂、窒化ケイ素粉末、その他を所定の組成
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、更に熱ロールによる溶融混合処理、又は
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。

こうして製造した成形材料は、電子部品或いは電気部品
の封止用として、また被覆や絶縁等に適用すれば優れた
特性と信顆性を付与することができる。

（作用） 本発明の封止用樹脂組成物は、特定のサイズで、未反応
金属ケイ素含有量の少ない窒化ケイ素粉末を所定量配合
することによって目的を達したものである。　すなわち
、窒化ケイ素粉末の平均粒径６０メツシュ以上の細粒の
ために成形時の流れが良好となり金型の磨耗等が生じな
くなる。　また未反応金属ケイ素１％未満であるため絶
縁破壊が低下することがない、　更に全体の樹脂組成物
の２５〜９０重量％配合することによって熱伝導率が大
きく、熱膨張係数を小さくすることができる。

（実施例） 次に本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明
は以下の実施例に限定されるものではない。

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。

実施例　１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１
５）　１８％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノ
ール当量１０７）　　９％、六方晶型窒化ケイ素粉末（
平均粒径７μｌ、未反応金属ケイ素含有率０．５％）７
０％、離型剤等３％を常温で混合し、更に９０〜９５℃
で混練し、冷却した後粉砕して成形材料（Ａ＞を製造し
な。

実施例　２ 実施例１において用いた六方晶型窒化ケイ素粉末の代わ
りに、六方晶型窒化ケイ素粉末（平均粒径７μｍ、未反
応金属ケイ素含有率０．９％＞　３０％と結晶性シリカ
粉末（平均粒径３８μｍ）４０％を用いた以外は、すべ
て実施例１と同一にして成形材料（Ｂ）を製造した。

比較例　１ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量）１
８％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノール当量
１０７）　　９％、溶融シリカ粉末７０％、離型剤等３
％を実施例１と同様にして成形材料（Ｃ）を製造した。

比較例　２ 比較例１において溶融シリカ粉末の代わりに結晶性シリ
カ粉末（平均粒径２８μｍ）を用いた以外はすべて比較
例１と同一にして成形材料（Ｄ）を製造した。

比較例　３ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１
５）　１０％に、ノボラック型フェノール樹脂（フェノ
ール当ｉ　１０７）　　５％、結晶性シリカ粉末（平均
粒径２８μ■）８５％を用いた以外はすべて比較例１と
同一にして成形材料（Ｅ）を製造した。

比較例　４ クレゾールノボラックエポキシ樹脂（エポキシ当量２１
５）　１８％に、ノボラック型フェノール樹脂９％、六
方晶型窒化ケイ素粉末（平均粒径７μｌ、未反応金属ケ
イ素含有率１．５％）７０％、離型剤３％を用いた以外
はすべて比較例１と同一にして成形材料（Ｆ）を製造し
た。

実施例１〜２、比較例１〜４で製造した成形材料（Ａ）
〜（Ｆ）を用いて、１７０℃に加熱した金型内にトラン
スファー成形し硬化させて成形品（封止品）を得た。　
得られた成形品について、熱伝導率、熱膨張係数、成形
性、耐湿性、絶縁破壊の試験を行ったので、その結果を
第１表に示した。　いずれも本発明の著しい効果が確認
された。

＊１　：得られた成形品を迅速熱伝導針（昭和電工社製
、商品名ＱＴＭ−ＭＤ）を用いて室温下で測定した。

＊２：１２０キャビティ取り１６ビンＤＩＰ金型を用い
て、１７０℃で３分間トランスファー成形し充填性を評
価した。

＊３：成形材料を用いて、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５０％の
断線（不良発生）の起こる時間を判定する。

［発明の効果］ 以上の説明および第１表からも明らかなように、本発明
の封止用樹脂組成物は、熱伝導率が大きく、熱膨脂係数
が小さく、成形性、耐湿性に優れているためボンディン
グワイヤーのオーブン、樹脂クラ・ツク、ペレットクラ
ックがなく特性バランスのよい信頼性の高いものであり
電子・電気部品の封止用として好適なものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １（Ａ）エポキシ樹脂、 （Ｂ）ノボラック型フェノール樹脂および （Ｃ）平均粒径６０メッシュ以上の細粒で金属ケイ素の
   含有率が１％以下の窒化ケイ素 粉末 を必須成分とし、前記（Ｃ）窒化ケイ素粉末を全体の樹
   脂組成物に対して２５〜９０重量％の割合で含有するこ
   とを特徴とする封止用樹脂組成物。