JPH04370159A - 複合充填材及びこの複合充填材を配合したエポキシ樹脂組 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂を主成分とした例
えば封止用の組成物に有用な複合充填材及びこの充填材
を配合した、封止用に適したエポキシ樹脂組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、高集積４ｂｉｔ、１６ｂｉｔ用Ｌ
ＳＩ用に適した封止材の分野においては、半導体チップ
の大型化にともない耐はんだ性とともに高度な低応力性
が付与された材料の開発が必要とされ、封止材に配合さ
れる充填材による効果が期待されている。低応力化のた
めには、低線膨張率化と低弾性率化が必要であるが、そ
のうち低線膨張率化については、これまで数種の粒子を
複合した複合充填材が有する低い熱膨張性を利用する研
究がなされている。この複合充填材の低線膨張性を実現
するには、例えばＫＥＲＮＥＲ式に基づいたシリカの高
充填化による方法及びシリコーン樹脂変性による手法が
検討されてきたが、いずれも他の粒子の物性とのトレー
ドオフを生じ、今後はさらなる低線膨張率化を目指すに
は、新たな開発が必要である。

【０００３】他方粒子表面の改質によるものとして、従
来から広く検討されてきたトポケミカルな改質の他にも
、メカノケミカルな改質、コーティングによる改質、湿
式法でカプセル化する改質、高エネルギー利用による改
質、沈澱反応を利用した改質など多くの手法が検討され
てきた。これらのうちメカノケミカルな改質について着
目したところ、これまで芯材粒子、壁材粒子に有機物、
金属、セラミックを用いた系で検討されており、粒子の
流動性、分散性、電気的特性をはじめ種々の特性の制御
が試みられている。

【０００４】本発明者等は、これまで成形品の強度を向
上させることを究極の目的として、樹脂組成物中に配合
される複合充填材の強度的性質を向上させる充填材の特
性及びカップリング剤処理を中心に検討し、本発明に到
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
の解決する課題は、封止材の強度の向上に有効な複合充
填材及びこの複合充填材を配合した封止用に適したエポ
キシ樹脂組成物を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る複合充填
材は、シリカを芯材粒子として用い、この芯材粒子の表
面にエポキシ樹脂を壁材粒子として付着させてカプセル
化した複合充填材であって、かつ壁材粒子が０．１μｍ
〜５μｍで、芯材粒子と壁材粒子の粒径比が８：１以上
で、重量比が１０：１以上である点を特徴とするもので
ある。

【０００７】そして他の発明に係るエポキシ樹脂組成物
は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び複合充填材を配合して
なるエポキシ樹脂組成物において、上記の複合充填材が
シリカを芯材粒子として用い、この芯材粒子の表面にエ
ポキシ樹脂を壁材粒子として付着させてカプセル化した
複合充填材であって、かつ壁材粒子が０．１μｍ〜５μ
ｍで、芯材粒子と壁材粒子の粒径比が８：１以上で、重
量比が１０：１以上である複合充填材である点を特徴と
するものである。

【０００８】以下、この発明を詳しく説明する。複合充
填材を構成する芯材粒子としてのシリカとしては、溶融
シリカが適切である。このシリカの粒径は、１００μｍ
以下０．　１μｍ以上が好ましい。その理由は、上限を
越えると、たとえば封止用の樹脂組成物の充填材として
用いた場合、半導体を封止するためにこの樹脂組成物を
成形したときにゲート詰まりを起こしやすく、また樹脂
組成物の流動性が低下し、成形しにくいからである。

【０００９】複合充填材を構成する壁材粒子としてのエ
ポキシ樹脂は、たとえばビスフェノールＡ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、ビフ
ェニルタイプのエポキシ樹脂等が用いられる。そして、
このエポキシ樹脂の粒径は、小さくなるほど、芯材粒子
との大きな相互作用に起因する充填材添加の効果を高め
ることができるために、０．　１μｍ〜５μｍに制限さ
れ、さらには０．　１μｍ〜１μｍの粒子が好ましい。 さらに芯材粒子と壁材粒子との粒径比は、両粒子間で強
い相互作用を有するためには比較的大きな芯材粒子に対
し付着力の高い小さな壁材粒子を用いることが有効であ
り、８：１以上に制限され、さらには１０：１以上が好
ましい。その上に、芯材粒子と壁材粒子の重量比は、１
２：１以上であることが必要で、さらには１５：１以上
に制限するとより効果的である。すなわち、粒径比が上
記以下の場合は、粒子間の相互付着力が弱まり、また重
量比が上記以下の場合は余剰の壁材粒子が生じ、強度の
向上につながらない。

【００１０】芯材粒子の溶融シリカに壁材粒子のエポキ
シ樹脂を付着させるには、既知の機械的混合法を用いる
ことができる。例示すると自動乳鉢による乾式単純混合
法、メカノヒュージョンシステムによる機械化学的表面
融合法、ハイブリダイザーによる高速気流中衝撃法、メ
カノミルによる乾式コーティング法等がある。中でも強
力な剪断力を利用した機械化学的表面融合法と、強力な
衝撃力を利用した高速気流中衝撃法が高メカノエネルギ
ー下で芯材粒子と壁材粒子の相互作用を強め、エポキシ
樹脂のシリカへの効率のよい付着、カプセル化が実現で
きる。

【００１１】シリカからなる上記複合充填材は、エポキ
シ樹脂でカプセル化する前のシリカと比べると、流動性
が大きく向上するとともに疏水性が高まり、その結果樹
脂組成物の成形性と耐水性が改善される。

【００１２】上記の如く複合充填材を配合したエポキシ
樹脂組成物は、ロール、ニーダ、バンバリーミキサー等
を用いて混合して得られる。エポキシ樹脂組成物の配合
するエポキシ樹脂の代表的な化合物は、一般に使用され
ている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、その他たとえば下
記一般式■で表されたビフェニール型エポキシ樹脂が用
いられる。

【００１３】

【化１】

【００１４】また、硬化剤の一例を示すと、一般に使用
されているフェノールノボラック、クレゾールノボラッ
ク、その他たとえば下記一般式■で示されるジシクロペ
ンタジエン・フェノール重合体が用いられる。

【００１５】

【化２】

【００１６】そして硬化促進剤としては、たとえば、１
，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）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）フェノール等の三級アミン
類；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチル
イミダゾール、２−フェニルイミダゾール、２−フェニ
ル−４−メチルイミダゾール、２−ヘプタデシルイミダ
ゾール等のイミダゾール類；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等の有機ホ
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−メチルイミダゾールテトラフ
ェニルボレート、Ｎ−メチルモルホリンテトラフェニル
ボレート等のテトラフェニルボロン塩等がある。

【００１７】必要に応じて配合される離型剤としては、
たとえばカルナウバワックス、ステアリン酸、モンタン
酸、カルボキシル基含有ポリオレフィンなどがあり、ま
た必要に応じて配合される難燃剤としては三酸化アンチ
モン、臭素化フェノールノボラック等一般に使用されて
いる化合物を使用することができる。

【００１８】

【実施例】

【比較例】表１に記載のシリカ（平均粒径２３μｍ）を
芯材粒子として用い、壁材粒子であるエポキシ樹脂とし
て実施例１と実施例２と実施例３及び比較例２において
はＥＰ−Ｂ−１（平均粒径０．　５μｍ）、実施例４に
おいてはＥＰ−Ｂ−２（平均粒径１μｍ）、比較例３に
おいてＥＰ−ＡＤ（いずれも商品名．住友化学（株）製
）を用い、この芯材粒子に壁材粒子をメカノヒュージヨ
ンシステとハイブリダイザーを併用して、前者は１４０
０ｒｐｍ，１０分、後者は１４０００ｒｐｍ，１０分の
条件で付着させカプセル化し複合充填材を得た。そして
この複合充填材を表１に記載のとおり配合してエポキシ
樹脂組成物とした。ここで樹脂組成物中の主成分である
エポキシ樹脂としては、住友化学（株）製のＥＳＣＮ−
１９５（商品名），硬化剤としてフエノールノボラック
樹脂（商品名タマノール７５２、荒川化学（株）製），
硬化促進剤として北興化学（株）製のトリフエニルホス
フィンを用い、難燃剤として三酸化アンチモン、離型剤
として天然カルナバワックスを用い、これらの配合物を
ミキシングロールで１０分間混練後、粉砕して得た。こ
れを成形温度１７０℃でトランスファー成形して後、さ
らに１７０℃、４時間でアフターキュアを行って成形品
を得た。この成形品の曲げ試験を測定した。なお、曲げ
試験はＪＩＳ規格、Ｋ−６９１１に準処して行い、室温
での曲げ弾性率、曲げ強度を求めた。

【００１９】 単位：配合量（重量部） 線膨張率（Ｅ−５／℃） 曲げ強度（ｋｇｆ／ｍｍ２　） 曲げ弾性率（ｋｇｆ／ｍｍ２　） この物性試験により、本発明の複合充填剤を配合した樹
脂組成物によって与えられる成形品の封止に要求される
曲げ強度、曲げ弾性率及び線膨張率が改善されているこ
とが実施例を比較例に比べることによって明白である。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る複合充填材及びこの複合充
填材を配合したエボキシ樹脂組成物は、成形品の強度向
上に有効である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリカを芯材粒子として用い、この芯材粒
   子の表面にエポキシ樹脂を壁材粒子として付着させてカ
   プセル化した複合充填材であって、壁材粒子が０．１μ
   ｍ〜５μｍで、芯材粒子と壁材粒子の粒径比が８：１以
   上で、重量比が１０：１以上である複合充填材。
2. 【請求項２】エポキシ樹脂、硬化剤、及び複合充填材を
   配合してなるエポキシ樹脂組成物において、上記の複合
   充填材がシリカを芯材粒子として用い、この芯材粒子の
   表面にエポキシ樹脂を壁材粒子として付着させてカプセ
   ル化した複合充填材であって、かつ壁材粒子が０．１μ
   ｍ〜５μｍで、芯材粒子と壁材粒子の粒径比が８：１以
   上で、重量比が１０：１以上である複合充填材を配合し
   たエポキシ樹脂組成物。