JPH11246673A

JPH11246673A - 顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH11246673A
Application number: JP6213898A
Authority: JP
Inventors: Susumu Ueno; 進上野; Toshio Shiobara; 利夫塩原; Yoshio Fujimura; 嘉夫藤村; Hidenori Mizushima; 英典水嶋
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 1999-09-14

Abstract

(57)【要約】【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機質充填剤
を主成分とするエポキシ樹脂組成物の粉体を造粒して粒
径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキシ樹脂組成物を製造す
るに際し、上記エポキシ樹脂組成物の粉体をスクリュー
型押出混練機内に混練部充満率が０．５以上になるよう
に投入し、１００ｔｏｒｒ以下の条件下でかつ樹脂成分
の少なくとも一部が溶融する温度以上で混練すると共
に、上記混練機のノズル径を０．２〜３ｍｍとしてこの
ノズルから上記混練物を押出した後、これをカットして
粒径０．２〜３ｍｍの造粒物を得ることを特徴とする顆
粒状エポキシ樹脂組成物の製造方法。【効果】本発明によれば、半導体装置を封止する際に
粉塵による作業環境の悪化が防止され、かつ外部ボイ
ド、内部ボイドを生じることのない顆粒状エポキシ樹脂
組成物を簡略化された工程で大きなコストメリットと共
に工業的有利に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体封止材等と
して用いられるエポキシ樹脂組成物の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
エポキシ樹脂、硬化剤及び無機質充填剤を主成分とする
エポキシ樹脂組成物は、半導体封止材として広く使用さ
れているが、エポキシ樹脂組成物を用いて半導体装置を
封止する場合、粉塵による作業環境の悪化を防ぐため、
また半導体装置への気泡（外部ボイド及び内部ボイド）
を防ぐため、エポキシ樹脂組成物としては、上記成分を
含むエポキシ樹脂組成物の構成成分を混合した混合物を
混練、冷却し、次いで粉砕して得られた粉体を打錠して
タブレット化したものが使用されている。

【０００３】しかし、タブレット化することは、品種ご
とあるいは封止するパッケージごとに異なった多種類の
大きさのタブレットに打錠することが必要であるため、
打錠設備が高価なものとなり、また製造管理も複雑にな
るなど、コスト上及び作業上、工程上の不利を伴う。

【０００４】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、半導体装置の封止を粉塵上の問題、気泡生成などの
品質上の問題のない顆粒状のエポキシ樹脂組成物をコス
トメリットを大きくして簡略化した工程で工業上有利に
製造することができる顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造
方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明は、上記目的を達成するため、エポキシ樹脂、硬化
剤及び無機質充填剤を主成分とするエポキシ樹脂組成物
の粉体を造粒して粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキシ
樹脂組成物を製造するに際し、上記エポキシ樹脂組成物
の粉体をスクリュー型押出混練機内に混練部充満率が
０．５以上になるように投入し、１００ｔｏｒｒ以下の
条件下でかつ樹脂成分の少なくとも一部が溶融する温度
以上で混練すると共に、上記混練機のノズル径を０．２
〜３ｍｍとしてこのノズルから上記混練物を押出した
後、これをカットして粒径０．２〜３ｍｍの造粒物を得
ることを特徴とする顆粒状エポキシ樹脂組成物の製造方
法を提供する。

【０００６】本発明によれば、上記エポキシ樹脂組成物
の構成成分の粉体を上記混練機に投入することにより、
微粉をなくして粒径０．２〜３ｍｍの顆粒を簡単にかつ
効率よく得ることができ、この場合、原料となる粉体
は、上記成分の粉体の混合物あるいは上記成分を混練し
たものを適宜粉砕したものを使用し得、原料調製が容易
になると共に、この原料粉体（粉体混合物）中に微粉が
含まれていても、この微粉は上記の混練工程で混練物に
溶融して付着するので、微粉を実質的に含まない顆粒状
エポキシ樹脂組成物が得られる。従って、この方法によ
り、粉砕物をタブレットに打錠する工程が省けると同時
に打錠サイズフリーとなるために製造工程が簡略化され
る。また、上記粒径が０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキシ
樹脂組成物を用いて半導体装置を封止する場合、粉塵に
よる作業環境の悪化が防止され、しかも半導体装置への
気泡（外部ボイド及び内部ボイド）のない封止を行うこ
とができ、従って半導体封止用として優れたものであ
る。

【０００７】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明に係るエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂、硬
化剤、無機質充填剤、その他必要に応じて公知の添加剤
を用いて製造される。

【０００８】このエポキシ樹脂組成物を構成するエポキ
シ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を少なくとも２
個有するものであればいかなるものであってもよい。例
えばフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール
ノボラック型エポキシ樹脂等の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、ビスフェノール
Ｆ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、
トリフェノールアルカン型エポキシ樹脂、脂環式エポキ
シ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ビフェニル型
エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、
ビシクロペンタジエン型エポキシ樹脂などの公知のエポ
キシ樹脂が用いられる。これらエポキシ樹脂は適宜組み
合わせてもよいが、中でも無機質充填剤を高充填するた
めにはビフェニル型エポキシ樹脂やナフタレン環含有エ
ポキシ樹脂が望ましい。これらエポキシ樹脂は、軟化点
が５０〜１００℃でエポキシ当量が１００〜４００を有
するものが望ましい。更に、難燃化のためブロム化エポ
キシ樹脂を使用することができる。

【０００９】また、硬化剤としては、このエポキシ樹脂
を硬化させる材料、例えばフェノール樹脂、脂肪族ある
いは芳香族ポリアミン、第２アミン、第３アミン等のア
ミン化合物、カルボン酸無水物、ポリアミノマレイミド
類などが用いられる。これら硬化剤も公知のものが用い
られ、例えばフェノール樹脂としては、フェノールノボ
ラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂等のノボラック
樹脂、ビスフェノール樹脂、トリフェノールアルカン型
フェノール樹脂、ナフタレン環含有フェノール樹脂、ビ
フェニル型フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹
脂、ビシクロペンタジエンフェノール樹脂、テルペン環
含有フェノール樹脂などのフェノール性水酸基を２個以
上有するものが挙げられる。前記フェノール樹脂の中で
は、軟化点が６０〜１２０℃を有するものが好ましい。
水酸基当量としては９０〜１５０のものが好ましい。こ
れらの硬化剤の配合量は、上記エポキシ樹脂の硬化有効
量であり、例えばフェノール樹脂の場合、エポキシ樹脂
１００重量部に対し、通常２５〜１００重量部である。
また、このフェノール樹脂の配合量は、エポキシ樹脂中
のエポキシ基のモル数に対するフェノール樹脂中のフェ
ノール性水酸基のモル数の比が０．５〜２．０、特には
０．８〜１．２程度となるように設定することもでき
る。

【００１０】本発明組成物に配合する無機質充填剤は、
特に半導体封止材として用いた場合に封止材の膨張係数
を小さくし、半導体素子に加わる応力を低下させるもの
である。この無機質充填剤としても公知のものを使用し
得、例えばシリカフィラーとして結晶性シリカ、ゾル−
ゲル法で製造される球状シリカ、球状又は破砕状の溶融
シリカ、溶融石英、非晶質シリカ、煙霧質シリカ、沈降
シリカ等の１種又は２種以上を使用することができる。
また、アルミナ、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アル
ミ、マグネシア、マグネシウムシリケートなどを使用す
ることもできる。

【００１１】なお、その平均粒径（例えば、レーザ光回
折法等による重量平均として）は１〜５０μｍ、特に５
〜３０μｍであることが通常であるが、必要によりこれ
より平均粒径の小さい微細シリカなどを併用、混合する
こともできる。また、上記充填剤は、チタン系カップリ
ング剤やシランカップリング剤（例えば、アミノ基、エ
ポキシ基、メルカプト基等の官能性基を有するオルガノ
アルコキシシラン）などで予め表面処理したものを使用
することができる。

【００１２】無機質充填剤の充填量は、樹脂成分（エポ
キシ樹脂及び硬化剤）の合計量１００重量部に対して２
００〜１，０００重量部、好ましくは５００〜７００重
量部である。２００重量部に満たないと膨張係数が大き
くなって半導体素子に加わる応力が増大し素子特性が劣
化する場合があり、１，０００重量部を超えると成形時
の粘度が高くなって成形性が悪くなる場合がある。

【００１３】本発明では、上記成分の他に、イミダゾー
ルもしくはその誘導体、トリフェニルフォスフィン、ト
リスｐ−メトキシフェニルフォスフィン、トリシクロヘ
キシルフォスフィンなどのフォスフィン誘導体、１，８
−ジアザビシクロ（５．４．０）ウンデセン−７などの
シクロアミジン誘導体等のエポキシ樹脂の硬化促進剤と
して従来より使用されている硬化触媒を必要に応じて配
合可能である。その配合量は、エポキシ樹脂及び硬化剤
の合計量１００重量部に対して硬化触媒量が０．１〜１
０重量部、好ましくは０．３〜５重量部である。

【００１４】更に、本発明では、上述した必須成分に加
え、低応力化のためにシリコーン系の可撓性付与剤を添
加することが好ましい。可撓性付与剤としては、例えば
シリコーンゴムパウダー、シリコーンゲル、有機樹脂と
シリコーンポリマーとのブロックポリマーなどが挙げら
れる。なお、このような可撓性付与剤を添加する代わり
に二液タイプのシリコーンゴムやシリコーンゲルで無機
質充填剤表面を処理してもよい。

【００１５】また、上記可撓性付与剤の使用量は、組成
物全体の０．５〜１０重量％、特に１〜５重量％とする
ことが好ましく、使用量が０．５重量％未満では十分な
耐衝撃性が得られない場合があり、１０重量％を超える
と機械的強度が不十分になる場合がある。

【００１６】本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じてその他の任意成分を本発明の効果を妨げない範囲
で配合することができる。このような任意成分として
は、例えばカルナバワックス、高級脂肪酸、合成ワック
ス類などの離型剤、ＭＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、シラ
ンカップリング剤、酸化アンチモン、リン化合物等が挙
げられる。

【００１７】而して、本発明のエポキシ樹脂組成物の製
造方法は、上記成分からなるエポキシ樹脂組成物の粉体
を混練し、カットして、粒径０．２〜３ｍｍの顆粒物を
得るものである。

【００１８】ここで、上記エポキシ樹脂組成物の粉体
は、構成成分の粉体を単に混合、使用してもよく、また
上記成分の混合物を４０〜１５０℃程度で混練し、冷却
後、破砕機や粉砕機等によって粉砕したものを用いるこ
ともできる。この場合、この粉体としては、粒径が０．
００１〜５ｍｍ、特に０．０１〜３ｍｍのものを用いる
ことができ、また平均粒径は０．０１〜３ｍｍ、特に
０．１〜０．２ｍｍであるものが好ましい。

【００１９】上記粉体を混練する混練機としては、図１
に示すように、内部にスクリュー１を有し、スクリュー
１の基端側に粉体導入部（ホッパー）２が設けられ、先
端部にノズル３が設けられ、上記スクリュー１の回転に
より、上記粉体導入部２から投入された粉体が基端側か
ら先端側に混練部４で混練されながら誘導され、ノズル
３から押出されるようにしたスクリュー型押出混練機が
用いられる。なお、混練機は図示した１軸のものに限ら
れず、多軸であってもよい。

【００２０】この場合、上記原料粉体は、上記混練部４
における充満率が０．５以上、好ましくは０．５〜１．
０、特に０．７〜０．９５となるように投入する。ま
た、上記混練は１００ｔｏｒｒ以下、好ましくは０．０
１〜１００ｔｏｒｒ、特に０．１〜２０ｔｏｒｒの減圧
下で行われる。

【００２１】上記混練工程においては、粉体中の樹脂成
分（エポキシ樹脂、硬化剤）の少なくとも一部が溶融す
る温度以上で行うもので、これにより良好な混練がなさ
れる。この場合、樹脂成分を溶融するには、混練機を４
０〜１００℃程度に加熱、運転すればよい。なお、この
４０〜１００℃という温度は混練機の加熱温度であり、
混合される粉体は摩擦等によりそれ自体でも発熱するた
め、樹脂成分の溶融温度がこの加熱温度より高くても、
この加熱温度で少なくとも一部が溶融し得る。例えば、
融点が７０〜１００℃の樹脂の少なくとも一部が５０℃
の加熱温度において溶融し得る。

【００２２】また、上記ノズルは、そのノズル径を０．
２〜３ｍｍ、特に１〜２ｍｍとするもので、これにより
直径０．２〜３ｍｍの通常は円柱状の混練物が連続的に
押出される。これをカッター等で適宜カットすることに
より、粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキシ樹脂組成物
が得られる。

【００２３】なお、上記混練工程において、スクリュー
回転数は５０〜３００ｒｐｍ、特に１００〜２００ｒｐ
ｍとすることが好ましく、また混練時間は通常１〜１２
０秒、好ましくは５〜６０秒である。

【００２４】得られた顆粒は、上述したように粒径０．
２〜３ｍｍ、特に１〜２．５ｍｍであり、また平均粒径
は０．５〜２．５ｍｍ、特に１〜２．２ｍｍであること
が、低発塵性、気泡による内部ボイド、外部ボイドの防
止、計量精度などの点で好ましい。

【００２５】本発明の上記粒径０．２〜３ｍｍの顆粒状
エポキシ樹脂組成物は、そのまま所望の用途に使用し
得、特にＩＣ、ＬＳＩ、トランジスタ、サイリスタ、ダ
イオード等の半導体装置の封止用に好適に使用できるも
のであり、プリント回路板の製造などにも有効に使用で
きる。ここで、半導体装置の封止を行う場合、半導体封
止用エポキシ樹脂組成物の成形温度は１５０〜１８０
℃、ポストキュアーは１５０〜１８０℃で２〜１６時間
行うことが好ましい。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、半導体装置を封止する
際に粉塵による作業環境の悪化が防止され、かつ外部ボ
イド、内部ボイドを生じることのない顆粒状エポキシ樹
脂組成物を簡略化された工程で大きなコストメリットと
共に工業的有利に製造することができる。

【００２７】

【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。

【００２８】〔実施例，比較例〕下記成分を混練して得
たエポキシ樹脂組成物の粉体（粒径０．０１〜５ｍｍ，
平均粒径１．５ｍｍ）を図１に示すような混練機に投入
し、混練後、表１に示すノズル径を有するノズルより押
出し、表１に示す粒径の顆粒状エポキシ樹脂組成物を得
た。

【００２９】この場合、混練機のスクリューピッチは１
００ｍｍ／ｒ，回転数は１００ｒｐｍとし、混練・押出
時間は１０秒とした。また、混練温度、混練部における
充満率、減圧度は表１に示す通りである。

【００３０】エポキシ樹脂組成物の粉体配合融点７０℃のクレゾールノボラック型エポキシ樹脂８９重量部融点１００℃のフェノールノボラック樹脂４４〃トリフェニルフォスフィン１〃カルナバワックス２〃カーボンブラック１〃シランカップリング剤３〃溶融シリカ粉末３６０〃

【００３１】得られた顆粒状エポキシ樹脂組成物の粒径
を測定すると共に、発塵測定器を用いて発塵性を評価し
た。また、下記方法により各顆粒状エポキシ樹脂組成物
を成形した場合のスパイラルフロー、内部ボイド、外部
ボイドを調べた。結果を表１に示す。

【００３２】発塵性発塵測定器（柴田科学器械工業社製デジタル粉塵計）を
用いて、５００ｇの試料を１ｍの高さから床面に自由落
下させた際の落下地点から５０ｃｍの距離の５秒後の雰
囲気中の粉塵度合を下記基準により評価した。 ◎：粒径０．０１〜５ｍｍ（平均粒径１．５ｍｍ）の粉
体に対する各試料の発塵相対比が０．３未満の場合 ○：粒径０．０１〜５ｍｍ（平均粒径１．５ｍｍ）の粉
体に対する各試料の発塵相対比が０．３以上０．５未満
の場合 ×：粒径０．０１〜５ｍｍ（平均粒径１．５ｍｍ）の粉
体に対する各試料の発塵相対比が０．５以上の場合スパイラルフロー（ＳＦ）ＥＭＭＩ−Ｉ−６６に準じた金型を用い、１７５℃，７
０ｋｇ／ｃｍ²，硬化時間２分で成形を行った場合のス
パイラルフローを測定した。内部ボイド，外部ボイドフレームとして１４×２０×２．１ｍｍの８０ｐｉｎＱ
ＦＰを用い、１７５℃，７０ｋｇ／ｃｍ²，硬化時間２
分で成形を行った場合の内部ボイド，外部ボイドを超音
波探傷装置を用いて下記基準にて評価した。 ○：直径０．２ｍｍ以上のボイドが全く存在しない場合 ×：直径０．２ｍｍ以上のボイドが１個以上存在する場
合

【００３３】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる連続押出混練機の一例を示す概
略図である。

【符号の説明】１スクリュー２粉体導入部３ノズル４混練部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤村嘉夫群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者水嶋英典群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エポキシ樹脂、硬化剤及び無機質充填剤
を主成分とするエポキシ樹脂組成物の粉体を造粒して粒
径０．２〜３ｍｍの顆粒状エポキシ樹脂組成物を製造す
るに際し、上記エポキシ樹脂組成物の粉体をスクリュー
型押出混練機内に混練部充満率が０．５以上になるよう
に投入し、１００ｔｏｒｒ以下の条件下でかつ樹脂成分
の少なくとも一部が溶融する温度以上で混練すると共
に、上記混練機のノズル径を０．２〜３ｍｍとしてこの
ノズルから上記混練物を押出した後、これをカットして
粒径０．２〜３ｍｍの造粒物を得ることを特徴とする顆
粒状エポキシ樹脂組成物の製造方法。
【請求項２】エポキシ樹脂組成物が半導体封止用であ
る請求項１記載の製造方法。