(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機フィラーを５０〜９８質量％含有する樹脂組成物からなる成形材料であって、
厚みが５０〜３００μｍであり、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のフレーク状個片と９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片が、質量比１〜１０：１で混合されていることを特徴とする、前記成形材料。
【請求項２】
厚みが５０〜３００μｍであり、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のフレーク状個片、又は、９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片のいずれか一方若しくは両方は、異なるアスペクト比を有するフレーク状個片が２種以上混合されており、前記アスペクト比が１〜１０の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の成形材料。
【請求項３】
前記９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片において、その長辺の長さが、それを使用して成形する成形品の短辺の長さの３分の１以下である、請求項１または２に記載の成形材料。
【請求項４】
前記無機フィラーが、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１つである、請求項１〜３のいずれかに記載の成形材料。
【請求項５】
前記樹脂組成物が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含有している、請求項１〜４のいずれかに記載の成形材料。
【請求項６】
前記樹脂組成物がさらに離型性を有する成分を含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の成形材料。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の成形材料を金型に必要量投入し、真空下で直圧成形することを含む、成形品の製造方法。
【請求項８】
前記成形材料を金型に投入する前に、離型性を有する外形キャップを金型内に装着し、前記成形材料を投入して真空下で直圧成形した後に、離型性外形キャップを剥がすことを含む、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記金型内に、電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料から選択される少なくとも１つを配置し、前記成形材料を投入することをさらに含む、請求項７または８に記載の製造方法。
【請求項１０】
内蔵した電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料から選択される少なくとも１つの一部を露出させることを含む、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
電子部品を内蔵した成形品の表面に、さらに金属体を回路として装着させ、立体回路基板とすることを含む、請求項１０に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なフレーク状成形材料及びそれを使用した成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置などの電子部品は、信頼性及び生産性向上のために封止用樹脂で通常はパッケージされている。これらの封止用材料に要求される性能は、電子部品の種類や形態等によって異なるが、例えば、電気特性、耐熱性、機械特性、熱伝導性などがある。なかでも、高熱伝導性を得るために無機フィラーを高充填させた封止材を用いることが知られている。
【０００３】
従来のフィラーを高充填した封止材の形状としては、粉状と液状の２種類しかなかった。粉状や液状の封止成形材料では、特にフィラーを高充填した樹脂材料は非常に硬くなるために、粉砕するのが難しい。また、溶剤を含有する樹脂については、大きな樹脂の塊から小さな粉状にする際に内部に多くの溶剤成分を含んだ状態では粉状にならないために、粉状にすることがきわめて難しい。一方、液状にすることは更に難しく、フィラー高充填の樹脂は液状にならずにパサパサの半固形物となり、粉状にもならず非常に使いにくい材料となる。よって、フィラーを材料に充填する量にも限界がある。しかし、より発熱の激しい部品は日々続々と開発されており、それに合う封止成形材料の開発が充分に進んでいないのが実情である。
【０００４】
さらに、成形体から露出した配線材料や内蔵部品がある場合には、液状材料を使用すると、フィラーが高充填されていても樹脂そのものの溶融粘度が低すぎて、金型と露出される部品の隙間から樹脂成分のみが流れ出てくるために良好な成形体を成形することが出来ないという問題がある。粉状封止材では逆にフィラーを高充填した際には、パサパサの配合物になりやすく十分に均一分散ができていない配合物になりやすく、凝集してある程度の大きさの塊になったものを小さな粉体にするために粉砕工程を通すのが一般的だが、どうしても粉砕工程では金属製の異物が混入し易いので、信頼性の低い封止成形樹脂しか出来ないという問題がある。
【０００５】
こういった課題に対し、粉状と液状以外の形状として、これまでにシート状の封止材が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、所定の厚み及び大きさを有するペレット状の成形材料も報告されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１４１０２０号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１記載のように、シート状とすることによりプリント板の加工プロセスへの適用が可能となった。フィラーを高充填したシート材は、大面積で均一な厚みの絶縁層を形成する場合に、非常に効果的である。しかし、このシート状封止材料は、シート化工程を通さなくてはならないため、なかなか厚くすることができず、厚みが必要な積層成形を行う際には、シートを複数枚積層して、加熱加圧成形される必要がある。その際に、大面積であればあるほどボイドが抜け難くなり、積層する枚数が増えるほどボイドを抜くための真空成形条件が非常に難しくなるのが問題である。
【０００８】
また、プリント板加工時に、上記で成形した大面積の基板材料をプリント板加工し、最後に個片化するという工程を通して、一つ一つの基板に分けるのが一般的である。しかし、大面積から個片化して加工する方法ではなく、最初から一つ一つ加工する場合には、小さな樹脂シートを複数枚積層しなければならず、非常に作業が難しくなる。更に、積層枚数が多くなれば、作業が大変である以上に枚数の数え間違えや樹脂シートにカバーフィルムが付いている場合にはそれを剥がす作業も必要となり、煩雑さは想像を超える。更に、積層枚数が増えれば増える程、上記と同様にボイドの抜けが悪くなり、成形不良が発生しやすくなるという問題もある。
【０００９】
また、特許文献２に記載されているようなペレット状の成形材料は、金型に投入する際に、図１および図２に参照されるように、同じ大きさのペレット個片ばかり重なることで空間があくことになり、最初に金型に投入できる量も限られてしまう。その結果、たくさんの細かい隙間に樹脂を流動させる際に、樹脂不足が発生するという問題がある。
【００１０】
同じ大きさの個片ばかりを用いると、ある部分ではシートが何枚か重なった状態になっていたり、ある部分は非常にかさばった状態になっていて、金型内にある量を投入しようとするとあふれてしまうという不具合が発生する。また、このように重なったシートを加圧加熱すると、その部分の揮発分や空気が抜け切らずにボイドになって残存することとなり、成形不良が多発することになる。
【００１１】
一方で、さらなる課題として、材料の取り扱い容易性がある。発熱する部品や湿気に弱い部品等は、完全に樹脂成形物で封止してしまわないと信頼性試験で十分な特性を確保できない。部品は非常に高精細に出来ており、単なる塊を埋めこむのではなく、小さな隙間がいくつも存在する構造体となっている場合が多く、そのような隙間に封止成形樹脂をボイドなく成形するためには、その樹脂組成物の特性もさることながら金型内への充填プロセスでの使いやすさや材料の取扱いやすさ等が重要なポイントとなる。
【００１２】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、無機フィラーを高充填した樹脂組成物からなり、金型成形時に充填性が良好で、ボイドや溶剤成分の残留等の不具合が発生しにくい封止成形材料を提供することを目的とする。また、前記成形材料を用いた成形品の製造方法、並びに、その製造方法により得られた成形品及び電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の手段により前記課題を解決できることを見出した。
【００１４】
すなわち、本発明は以下を包含する。
【００１５】
無機フィラーを５０〜９８質量％含有する樹脂組成物からなる成形材料であって、厚みが５０〜３００μｍであり、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のフレーク状個片と９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片が、質量比１〜１０：１で混合されていることを特徴とする、前記成形材料。
【００１６】
厚みが５０〜３００μｍであり、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のフレーク状個片、又は、９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片のいずれか一方若しくは両方は、異なるアスペクト比を有するフレーク状個片が２種以上混合されており、前記アスペクト比が１〜１０の範囲内であることを特徴とする、上述の成形材料。
【００１７】
前記９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片において、その長辺の長さが、それを使用して成形する成形品の短辺の長さの３分の１以下である、上述のいずれかの成形材料。
【００１８】
前記無機フィラーが、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１つである、上述のいずれかの成形材料。
【００１９】
前記樹脂組成物が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含有している、上述のいずれかの成形材料。
【００２０】
前記樹脂組成物がさらに離型性を有する成分を含有する、上述のいずれかの成形材料。
【００２１】
上述のいずれかの成形材料を金型に必要量投入し、真空下で直圧成形することを含む、成形品の製造方法。
【００２２】
前記成形材料を金型に投入する前に、離型性を有する外形キャップを金型内に装着し、前記成形材料を投入して真空下で直圧成形した後に、離型性外形キャップを剥がすことを含む、上述の製造方法。
【００２３】
前記金型内に、電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料から選択される少なくとも１つを配置し、前記成形材料を投入することをさらに含む、上述のいずれかの製造方法。
【００２４】
内蔵した電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料から選択される少なくとも１つの一部を露出させることを含む、前記製造方法。
【００２５】
電子部品を内蔵した成形品の表面に、さらに金属体を回路として装着させ、立体回路基板とすることを含む、前記製造方法。
【００２６】
上述のいずれかの製造方法によって得られた成形品。
【００２７】
上述のいずれかの成形材料で封止された電子部品。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、無機フィラーを高充填した樹脂組成物からなり、金型成形時に充填性が良好で、ボイドや溶剤成分の残留等の不具合が発生しにくい成形材料を提供することができる。本発明に係る成形材料は、高熱伝導性、信頼性、成形性、外観に優れているため、品質確保と工程の簡素化を両立することができ、電子部品等の封止材として非常に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来のフレーク状の封止材を金型に投入した場合の模式図（断面）である。
【図２】従来のフレーク状の封止材を金型に投入した場合の模式図（上面）である。
【図３】本発明の成形材料を金型に投入した場合の模式図（断面）である。
【図４】本発明の成形材料を金型に投入した場合の模式図（上面）である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の成形材料は、無機フィラーを５０〜９８質量％含有する樹脂組成物からなる材料であり、厚みが５０〜３００μｍであり、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のフレーク状個片と９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片が、質量比１〜１０：１で混合されていることを特徴とする。
【００３１】
このような構成によれば、金型成形時に充填性が良好で、ボイドや溶剤成分の残留等の不具合が発生しにくい成形材料を得ることができる。充填性については、このようにシート材料を切断する面積を変えて、大きなサイズの個片と小さなサイズの個片に分けることにより、図３や図４に参照されるように、大きな個片と大きな個片の間に小さな個片が入り込み、金型に投入した際の嵩が小さくなり、必要量を投入しても金型から材料があふれることがないからであると考えられる。さらに加熱加圧成形時に真空引きをする際にもシート同士の重なりがないため、シート間に存在する空気や揮発成分をすばやく抜き去ることが容易となるために、成形後にボイド等の成形不良がなくなる（図３および図４参照）。また、小さな隙間の多い成形品の場合であっても、隙間への樹脂流動量が多くなり、精密成形がしやすくなるという利点もある。
【００３２】
また上記構成により、無機フィラー（フィラー）を高充填させた樹脂材料からなっているにもかかわらず、直圧成形で使用できる封止成形用の材料とすることが可能となり、液状や粉状では作成しにくい成形品が容易に作成できる。既存のシート化工程を経て得られるシートを適用してボイドレスの信頼性の高い封止成形用途に展開ができる。
【００３３】
金型成形においては、小さな面積で深さのある成形体を成形する際に、シートを個片化して投入した方がよりボイドのない信頼性の高い成形品を製造することが可能となる。本発明のように、樹脂シートを大きさのバラバラな個片として成形することで、樹脂シート間の重なりが少なくなり、枚数を数えるのではなくグラム数を測定してから個片化材料を金型に投入すればよく、作業としては簡便となり、品質の確保と工程の簡素化が両立できる。
【００３４】
以下、本発明に係る成形材料の実施形態について詳しく説明する。
【００３５】
本実施形態における成形材料は、無機フィラーを５０〜９８質量％含有する樹脂組成物からなる樹脂シートを所定の異なる大きさに個片化させて得られるものである。
【００３６】
まず、樹脂シートを構成する樹脂組成物について説明する。
【００３７】
本実施形態に係る樹脂組成物の樹脂成分としては、特に限定はされないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。このような樹脂成分を用いることにより、柔軟性や高耐熱性、高流動性をもつ成形樹脂とすることができ、色々な用途に適した配合を作成できる。なお、これらの樹脂成分は単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３８】
より具体的には、例えば、一般的にはエポキシ樹脂と硬化剤ジシアンジアミド、又は各種フェノール系硬化剤を組み合わせて熱硬化型エポキシ樹脂とすることができる。エポキシ樹脂は分子量の大きなものから小さなものやエポキシ基を分子中に複数個持った高耐熱性のもの等があり、それらを組み合わせて特性の良好な硬化物を設計し易い。更にアクリルやウレタン系樹脂と架橋剤を組み合わせて非常に柔軟性のある樹脂組成物とすることができる。エポキシ樹脂とアクリル樹脂を混合させて使うことで柔軟性を有する硬化物として使う例もある。及びこれらを種々の材料で変性した変性樹脂等が使用できる。
【００３９】
また、難燃性を付与するため、これらの樹脂を臭素化させたものやリン変性させたものを用いることが好ましい。
【００４０】
本実施形態に係る樹脂組成物中の樹脂成分の配合量は、樹脂組成物全体に対して、通常、２〜５０質量％であり、好ましくは５〜２０質量％である。樹脂成分の配合量が５〜２０質量％の間であれば、成形しやすい材料を得ることができる。
【００４１】
次に、本実施形態において用いられ得る無機フィラーとしては、熱伝導性の高いものであれば特に限定はないが、例えば、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等を用いることが好ましい。これらは、安価で球状の無機フィラーや高価ではあるが非常に熱伝導性の高い無機フィラーであるため、高充填させる場合の無機フィラーとしては好適である。また、これらのフィラーは熱伝導性、誘電率、粒度分布、色調に自由度が有る為、所望の機能を選択的に発揮させる場合に高充填化する為の粒度設計が容易である。上述した無機フィラーには高い難燃性を有するものもあり、単独でも用いても、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
なお、特に、本実施形態のように８０質量％以上、無機フィラーを高充填させているような樹脂組成物の場合、その充填性を良くするために、フィラーの粒度分布を最適化する必要があるが、耐湿性や電気絶縁性においてもフィラーの表面処理等を行い、信頼性の高いフィラーを採用することは非常に重要であるため、留意する必要がある。
【００４３】
樹脂組成物中に充填される無機フィラーの充填量は、樹脂組成物全体に対して５０〜９８質量％であり、より好ましくは８０〜９５質量％である。
【００４４】
フィラー充填量が５０質量％より少ないと熱伝導率が低くなり、熱を効率的に放射することができない。更に金型に投入して加熱加圧成形した際に金型のすき間から樹脂もれが発生したり成形バリが非常に大きな成形しかできない。一方、フィラー充填量が９８質量％を超えると、樹脂シート材料として脆くなってしまう恐れがある。
【００４５】
さらに、本実施形態に係る樹脂組成物には、離型性を有する成分を含有させてもよい。このような成分を含有させることにより、金型に成形材料を投入した場合に、加熱成形で硬化した成形品を金型から取り出す際に、特に処理をすることもなく容易に取り出すことができると考えられる。
【００４６】
このような離型性を有する成分としては、本発明の効果に影響しない範囲で特に限定なく用いることができるが、例えば、離型剤としては、高級脂肪酸又はその脂肪酸エステルか脂肪酸アミドからなる物質、カルナバワックス、カルボキシル基含有ポリオレフィン等を用いることができ、これらは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。特に上記に限定されるものではなく一般的に使用されているその他の離型剤等を好適に用いることができる。
【００４７】
さらに、本実施形態に係る樹脂層を構成する樹脂組成物には、加工性改良、添加した樹脂の硬化促進等の目的で、硬化剤を添加してもよい。前記硬化剤としては、フェノール系、アミン系、シアネート系化合物等の公知の硬化剤を単独又は複数組合せて用いることができる。
【００４８】
より具体的には、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳ、メラミン変性ノボラック型フェ−ノール樹脂等のフェノール性水酸基を有するフェノール系硬化剤又は、これらのハロゲン化された硬化剤、ジシアンジアミド等アミン系硬化剤等が挙げられる。
【００４９】
なお、樹脂組成物が硬化剤を含む場合、前記硬化剤の配合量は、樹脂組成物全体に対して１〜１０質量％の範囲とすることが好ましい。
【００５０】
さらに、本発明の樹脂組成物には、硬化反応を促進するために硬化促進剤を含有させてもよい。硬化促進剤としては上述した樹脂成分と前記硬化剤との硬化反応を促進することができるものであれば、特に限定なく使用することができる。具体的には、例えば、イミダゾール系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５１】
本発明において硬化促進剤を含有する場合には、樹脂組成物全量中に、０．０１〜１質量％程度であることが好ましい。
【００５２】
本実施形態に係る樹脂組成物は、さらに、本発明の効果を損なわない範囲でその他の添加剤、例えば、カップリング剤、分散剤、難燃助剤、レベリング剤、着色剤等を必要に応じて含有してもよい。
【００５３】
なお、上述したような樹脂組成物は、通常、ワニス状に調製されて用いられる。このようなワニスは、例えば、以下のようにして調製される。
【００５４】
つまり、上述した樹脂組成物の各成分に有機溶剤を配合し、さらに前記無機フィラー及び必要に応じてその他の添加剤を添加して、ボールミル、ビーズミル、ミキサー、ブレンダー等を用いて均一に分散・混合し、ワニス状に調製することができる。
【００５５】
前記有機溶剤としては、特に限定されず、例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等のアミド類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール等のアルコール類、セロソルブ類等を挙げることができる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。好ましい溶剤は低沸点溶剤である事が望ましく、混合溶剤として使用する事により、乾燥させたシートの表面形状が良好となる。高沸点溶剤は、乾燥時に充分揮発せず残留する可能性が高く、硬化物の電気絶縁性や機械的強度を低下させる原因となるからである。特にメチルエチルケトンやアセトン等が好ましい例示として挙げられる。
【００５６】
本発明の成形材料のもととなる樹脂シートは、上述のワニス状の樹脂組成物を基材（例えば、離型処理をしたＰＥＴフィルム等）に塗布して加熱乾燥することによって得ることができる。この際、樹脂組成物は半硬化状態（Ｂステージ状）に加熱乾燥させて樹脂シートとする。基材として用いたＰＥＴフィルム等は加熱乾燥後に剥がす。
【００５７】
樹脂シートの厚みは、成形材料の厚みと同じく、５０〜３００μｍである。
【００５８】
このような樹脂シートを用いる利点としては、低熱膨張特性に優れる為に、内蔵部品、回路等との熱膨張係数の整合が良く、信頼性が高いこと；ガラス基材を使用しない為に、部品、回路等の凹凸に追随しやすく樹脂の充填性、埋め込み性において優れること等が挙げられる。
【００５９】
樹脂シートは再加熱により溶融し、目的とする形状に容易に加工でき、均一に拡散する事により成形品内部での偏りもなく、硬化後は非常に機械的強度に優れる。
【００６０】
本実施形態に係る成形材料は、上述したような樹脂組成物からなる樹脂シートを、所定の大きさのフレーク状個片としたものである。
【００６１】
成形材料を構成するフレーク状個片は、厚みが５０〜３００μｍである。厚みが５０μｍ未満であると、シートが薄くなりすぎるために、個片とした際に非常に取り扱い難いシートとなる。ＰＥＴ等の基材から剥離もし難くなるために個片化も難しくなるからであり、３００μｍを超えるとシートを乾燥するのに時間がかかりすぎることと、シート表面は乾燥しているがＰＥＴ等の基材に接している樹脂内部には溶剤等が残留するので、成形時にボイドや信頼性を悪化させることとなる。更に溶剤がない場合でもシート１枚が厚いと非常に硬くなり、金型にシート個片を投入した際に、金型内部形状への収まりが悪くなり、結局嵩張る原因となるからである。
【００６２】
フレーク状個片の表面積のサイズとしては、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のものと９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のものと混合されており、その混合比は、質量比で、面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満の個片：９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満の個片＝１〜１０：１である。
【００６３】
フレーク個片の平面形状については、表面積の平均が上記範囲のものが混合していれば、円形、楕円形、三角形、四角形などの多角体など、様々な形状であってもよい。
【００６４】
特に、異なるアスペクト比を有するフレーク状個片が２種以上混合されており、前記アスペクト比が１〜１０の範囲内であることが好ましい。すなわち、本実施形態においては、上記範囲内で異なるアスペクト比を有する平面形状の個片をいくつか組み合わせて用いることが好ましい。例えば、四角形の形状でも、正方形ばかりの場合では、重なった時の重なる面積が多くなるのに対して、アスペクト比を変えて長方形を混ぜることによって、フレーク状個片同士が重なる面積が小さくなるので、成形時のボイドの発生をより抑制することができると考えられるからである。また、色々な形状の個片を混合することにより、より充填しやすい成形材料とすることが可能であり、例えば、アスペクト比２の個片とアスペクト比５の個片とアスペクト比１０の個片とを、それぞれ３分の１ずつ混ぜ合わせるといったことも考えられる。
【００６５】
なお、本実施形態において、アスペクト比は、長辺／短辺で規定される。
【００６６】
また、樹脂シートを個片化したフレーク状個片において、その長辺の長さがそれを使用して成形する成形品の短辺の長さの３分の１以下となるように大きさを調節することが好ましい。そうすることにより、金型内でのシート個片の収まりがより良好になり、成形材料が嵩張らずに金型内に投入しやすくなる。これが金型のサイズに比較して大きすぎると、長いサイズのシート個片が金型の端部に引っかかったり、湾曲したりして、成形し難くなると考えられる。
【００６７】
樹脂シートを個片化する方法については、特に限定なく公知の種々の方法を用いて行うことができる。例えば、スリットをあらかじめ入れたシートロールを個片に切断していく一般的な方法などを用いてもよいし、トムソン刃のような簡易の打ち抜き金型を作成し、一度の打ち抜きでサイズの異なる個片に切断する方法等を用いてもよい。
【００６８】
上述したような本実施形態の成形材料は、電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料などの部品の封止材として好適に用いることができる。
【００６９】
次に、上述したような成形材料を用いて、成形品を製造する方法について説明する。
【００７０】
本発明の成形材料は、無機フィラーを高充填しているにも関わらず、直圧成形に使用できる成形材料である。よって、本実施形態においては、成形材料を金型に必要量投入し、真空下で直圧成形することによって成形品を製造することを特徴とする。本発明の製造方法によれば、金型に成形材料を投入した時点から熱管理を行えばよいので、管理がしやすいという利点もある。さらに、ボイドレスの成形品を得たい場合には、真空引きしてから加熱加圧することによって、より信頼性の高い成形品を得ることができる。
【００７１】
より具体的な一実施態様としては、上述したような方法で個片化したフレーク状個片をサイズごとにまとめておき、成形する金型サイズに適したサイズのフレーク状個片を少なくとも２種混ぜて、必要量を秤量して金型に投入したあとに、真空引きしながら個片シートの物温を上昇させてから直圧成形すれば、成形品を製造することができる。
【００７２】
直圧成形時の温度は１００〜１４０℃程度で、１０〜２０分程度真空引きしてから加圧成形する。このような条件下であれば、成形材料のそれぞれのフレーク状個片の温度も上昇しているので、非常に溶融粘度が下がった状態になって成形しやすい状態になっている。成形圧力については、成形材料を構成している樹脂の流動性を考慮して適宜決定する。例えば、流動性が高い樹脂シートを用いている場合であって、充填する部品の形状が複雑でなければ、５〜４０ｋｇ／ｃｍ２程度の低圧で成形しても構わない。ただし、非常に複雑な凹凸のある隙間のせまい部品を充填させなければならない場合には、高圧で成形する必要がある。よって、例えば、５〜１００ｋｇ／ｃｍ２程度まで加圧して成形する。
【００７３】
なお、部品が非常に壊れやすい場合には、樹脂シートが溶融状態にあるタイミングを見つけて、徐々に昇圧しなければならない点に留意する。
【００７４】
加圧した後、そのまま温度を上昇させて、樹脂成分を硬化させる。硬化させる温度は樹脂成分の種類によって適宜決定するが、例えば、１７０℃〜２００℃で１時間前後硬化させる。硬化が完了した成形体は冷却し、金型から取り出す。冷却の程度は、様々であり、常温にまで冷却した方がよい場合もあれば、ある程度高温で取り出しても問題のない成形体もある。特に高温で取り出した方が、離型性が良い場合もあり、その場合には高温での取り出しを行う。
【００７５】
さらには、フレーク状個片を金型に必要量投入して成形する際に、金型の離型性を確保するために、離型性外形キャップを金型内に装着してから、フレーク状個片を投入して真空下で直圧成形した後に、離型性外形キャップを剥がすこともできる。これにより、成形材料自身には耐熱性や信頼性を少しでも阻害する離型成分を混入させなくとも、金型離型性を確保することができるので、非常に外観のきれいな成形品とすることができる。よって、離型性外形キャップを用いる場合は、成形材料を構成する樹脂組成物に離型性を有する成分を含有させる必要はない。また、離型性のある外形キャップは繰り返し使用でき、また金型に汚れもつきにくいため金型の耐久性も優れたものとなるという利点がある。
【００７６】
また、その他の離型処理としては、あらかじめ離型剤を金型表面にスプレーして塗布しておけば、金型から取り出すのが容易であるが、表面の外観に問題が出易いことと加圧が大きい成形では離型成分が排除されて離型性がなくなる部分が出て来ること等の課題があると考えられる。
【００７７】
また、成形材料を電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料などの部品の封止材として用いる場合には、例えば、金型内に、電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料等の部品をあらかじめ配置し、その上に前記成形材料を投入すればよい。
【００７８】
この際に、内蔵した部品の少なくとも一部を露出させてもよい。そうすることにより、例えば、リードフレームを外部接続端子とすることも可能であるし、受発光素子を内蔵させた場合には、受発光部を露出させて成形することで光信号のやり取りも可能となる。
【００７９】
さらには、電子部品を内蔵した成形品の場合は、その表面に、さらに金属体を装着させてもよい。このように金属体を表面全体に装着することで、ノイズ対策とすることができる。また金属体（回路）をこの成形体の表面に形成することで、部品を内蔵した立体回路板とすることも可能である。
【００８０】
本明細書は、上述したように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
【００８１】
本発明の一態様に係る成形材料は、無機フィラーを５０〜９８質量％含有する樹脂組成物からなる成形材料であって、厚みが５０〜３００μｍであり、表面積の平均が１ｍｍ２以上９ｍｍ２未満のフレーク状個片と９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片が、質量比１〜１０：１で混合されていることを特徴とする。
【００８２】
このような構成とすることにより、金型成形時に充填性が良好で、ボイドや溶剤成分の残留等の不具合が発生しにくい成形材料を得ることができる。
【００８３】
また、前記成形材料において、前記フレーク状個片として、異なるアスペクト比を有するフレーク状個片が２種以上混合されており、前記アスペクト比が１〜１０の範囲内であることが好ましい。それにより、成形時のボイドの発生をより抑制することができる。
【００８４】
さらに、前記９ｍｍ２以上５０ｍｍ２未満のフレーク状個片において、その長辺の長さが、それを使用して成形する成形品の短辺の長さの３分の１以下であることが好ましい。そうすることにより、金型内でのシート個片の収まりがより良好になり、成形材料が嵩張らずに金型内に投入しやすくなり、成形性・成形容易性がより向上する。
【００８５】
前記無機フィラーが、シリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ボロン、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１つであることが好ましい。これにより、より熱伝導性に優れた成形材料を得ることができるといった利点がある。
【００８６】
また、前記成形材料においては、前記樹脂組成物が、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、イソシアネート樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを含有していることが好ましい。それにより、柔軟性や高耐熱性、高流動性をもつ成形樹脂とすることができ、色々な用途に適した配合を作成できる。
【００８７】
さらに、前記樹脂組成物がさらに離型性を有する成分を含有していることが好ましい。前記成形材料を用いて成形品を製造した時に、金型からの取り出しを容易にするためである。
【００８８】
本発明の別の態様に係る成形品の製造方法は、上述したような成形材料を金型に必要量投入し、真空下で直圧成形することを含む。上述したような成形材料を用いることにより、無機フィラーを高充填させているにも関わらず、直圧成形で成形品を製造することができる。
【００８９】
前記製造方法においては、前記成形材料を金型に投入する前に、離型性を有する外形キャップを金型内に装着し、前記成形材料を投入して真空下で直圧成形した後に、離型性外形キャップを剥がすことを含むこともできる。これにより、非常に外観に優れた成形品を得ることができ、また金型の耐久性も上げることができる。
【００９０】
また、前記製造方法においては、前記金型内に、電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料から選択される少なくとも１つを配置し、前記成形材料を投入することをさらに含んでいてもよい。
【００９１】
さらに、前記製造方法においては、内蔵した電子部品、リードフレーム、機構部品、配線材料から選択される少なくとも１つの一部を露出させることを含んでいてもよい。
【００９２】
また、前記製造方法においては、電子部品を内蔵した成形品の表面に、さらに金属体を装着させることを含んでいてもよい。
【００９３】
本発明には、上述した製造方法によって得られた成形品も包含される。
【００９４】
さらには、上述した成形材料で封止された電子部品も本発明に包含される。
【００９５】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００９６】
［成形材料の調製］
本実施例で用いた樹脂組成物の配合組成については、後述の表１にまとめた。表中の成分の単位は質量％である。
【００９７】
なお、実施例および比較例で用いた各成分の詳細は下記の通りである。
（樹脂成分）
・多官能ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（「ＶＧ３１０１」、三井化学製）
・ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂（「ＹＤＦ−８１７０」、新日鐵化学製）
・フェノキシ樹脂（「ＹＰＰ−５０」、新日鐵化学製）
・臭素化エポキシ樹脂（「ＥＳＢ４００Ｔ」、住友化学製）
（硬化剤）
・フェノールノボラック樹脂（「タマノール７５２」、群栄化学工業製）
・ジシアンジアミド（「ＤＩＣＹ」、日本カーバイド工業製）
（硬化促進剤）
・２−エチル−４−メチルイミダゾール（２Ｅ４ＭＺ）（四国化成製）
（離型剤）
・（「マリアリムＡＡＢ−０８５１」、日本油脂製）
（カップリング剤）
・エポキシシラン（「Ａ−１８７」、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン製）
（分散剤）
・「Ａ２０８Ｆ」、第一工業製薬製
（無機フィラー）
・アルミナ（酸化アルミニウム 「ＡＸ−５０」、マイクロン製）
（酸化アルミニウム 「ＤＡＷ−４５」、電気化学工業製）
（酸化アルミニウム 「ＣＢ−Ｐ３０」、昭和電工製）
・窒化アルミニウム（「Ｈグレード」、トクヤマ製）
・窒化ボロン（「ＵＨＰ−ＥＸ」、昭和電工製）
・シリカ（「ＦＢ−５Ｄ，ＦＢ−２０Ｄ」、電気化学工業製）
（実施例１）
混合したエポキシ樹脂とジシアンジアミド硬化剤と硬化促進剤とアルミナを９８質量％含有するスラリーをプラネタリーミキサーにて混練し、これに溶剤（アセトン）を加えて３０００ｃｐｓに調整後、離型処理をしたＰＥＴフィルムに塗布乾燥させ、厚み１００μｍのＢステージ状態のシートを作成した。このシートを、ＰＥＴフィルムを剥がしながら個片に切断をして、平均の個片化面積が１ｍｍ２と９ｍｍ２の２水準の正方形に切断したシートを作成した。それぞれ５０ｇずつを作成し、ビニール袋の中に入れて混ぜ合わせた。
【００９８】
次いで、金型内にリードフレームを回路基板とするパワーＩＣ実装基板を置き、そこに個片の混合物を１００ｇ投入した。金型の高さは３０ｍｍで、タテが７０ｍｍでヨコが５０ｍｍで、嵩張り状態を金型の上面から樹脂面までの高さとして計測した。−３ｍｍであった。（−は金型内に樹脂面がある場合で、＋は溢れた場合の高さをｍｍで示した。）投入後にオス金型でふたをして真空引きと加熱を開始した。金型温度は１２０℃に設定した。真空引きを２０分行った後に、８０ｋｇ／ｃｍ２で加圧して、直圧成形を行った。その後、１８０℃に温度上昇させて、１時間で硬化完了とした。その後自然空冷させてから、金型から取り出した。離型処理としては、あらかじめ離型剤を金型表面にスプレーして塗布することにより、金型から問題なく取り出せた。
【００９９】
その後、断面観察を行ったが、ボイド等はなく、部品の隙間にも樹脂が充填されていることが観察された。
【０１００】
（実施例２）
混合したエポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂硬化剤と硬化促進剤と窒化アルミを８５質量％含有するスラリーをプラネタリーミキサーにて混練し、これに溶剤（メチルエチルケトン）を加えて４０００ｃｐｓに調整後、離型処理をしたＰＥＴフィルムに塗布乾燥させ、厚み２００μｍのＢステージ状態のシートを作成した。このシートを、ＰＥＴフィルムを剥がしながら個片に切断をして、平均の個片化面積が１ｍｍ２と９ｍｍ２の２水準の正方形に切断したシートを作成した。それぞれ１００ｇと１０ｇを作成し、ビニール袋の中に入れて混ぜ合わせた。
【０１０１】
次いで、金型内にリードフレームを回路基板とするパワーＩＣ実装基板を置き、そこに個片の混合物を１００ｇ投入した。金型の高さは３０ｍｍで、タテが７０ｍｍでヨコが５０ｍｍで、嵩張り状態を金型の上面から樹脂面までの高さとして計測した。−８ｍｍであった。投入後にオス金型でふたをして真空引きと加熱を開始した。金型温度は１２０℃に設定した。真空引きを２０分行った後に、５０ｋｇ／ｃｍ２で加圧して、直圧成形を行った。その後、１８０℃に温度上昇させて、１時間で硬化完了とした。その後自然空冷させてから、金型から取り出した。離型処理としては、離型剤を金型表面にスプレーして塗布することにより、金型から問題なく取り出せた。
【０１０２】
その後、断面観察を行ったが、ボイド等はなく、部品の隙間にも樹脂が充填されていることが観察された。
【０１０３】
（実施例３）
混合したエポキシ樹脂とジシアンジアミド硬化剤と硬化促進剤と窒化ボロンを８５質量％含有するスラリーをプラネタリーミキサーにて混練し、これに溶剤（メチルエチルケトン）を加えて２０００ｃｐｓに調整後、離型処理をしたＰＥＴフィルムに塗布乾燥させ、厚み１５０μｍのＢステージ状態のシートを作成した。このシートを、ＰＥＴフィルムを剥がしながら個片に切断をして、平均の個片化面積が９ｍｍ２弱と５０ｍｍ２弱の２水準の正方形に切断したシートを作成した。それぞれ１００ｇと１０ｇを作成し、ビニール袋の中に入れて混ぜ合わせた。
【０１０４】
次いで、金型内にリードフレームを回路基板とするパワーＩＣ実装基板を置き、そこに個片の混合物を１００ｇ投入した。金型の高さは３０ｍｍで、タテが７０ｍｍでヨコが５０ｍｍで、嵩張り状態を金型の上面から樹脂面までの高さとして計測した。−６ｍｍであった。投入後にオス金型でふたをして真空引きと加熱を開始した。金型温度は１２０℃に設定した。真空引きを２０分行った後に、８０ｋｇ／ｃｍ２で加圧して、直圧成形を行った。その後、１８０℃に温度上昇させて、１時間で硬化完了とした。その後自然空冷させてから、金型から取り出した。離型処理としては、離型剤を金型表面にスプレーして塗布することにより、金型から問題なく取り出せた。
【０１０５】
その後、断面観察を行ったが、ボイド等はなく、部品の隙間にも樹脂が充填されているのが観察された。
【０１０６】
（実施例４）
混合したエポキシ樹脂とジシアンジアミド硬化剤と硬化促進剤とアルミナを９８質量％含有するスラリーをプラネタリーミキサーにて混練し、これに溶剤（アセトン）を加えて３０００ｃｐｓに調整後、離型処理をしたＰＥＴフィルムに塗布乾燥させ、厚み１００μｍのＢステージ状態のシートを作成した。このシートを、ＰＥＴフィルムを剥がしながら個片に切断をして、平均の個片化面積が９ｍｍ２弱と２０ｍｍ２弱の２水準の長方形（アスペクト比１０）に切断したシートを作成した。それぞれ５０ｇずつを作成し、ビニール袋の中に入れて混ぜ合わせた。
【０１０７】
次いで、金型内にリードフレームを回路基板とするパワーＩＣ実装基板を置き、そこに個片の混合物を１００ｇ投入した。金型の高さは３０ｍｍで、タテが７０ｍｍでヨコが５０ｍｍで、嵩張り状態を金型の上面から樹脂面までの高さとして計測した。−６ｍｍであった。投入後にオス金型でふたをして真空引きと加熱を開始した。金型温度は１２０℃に設定した。真空引きを２０分行った後に、８０ｋｇ／ｃｍ２で加圧して、直圧成形を行った。その後、１８０℃に温度上昇させて、１時間で硬化完了とした。その後自然空冷させてから、金型から取り出した。離型処理としては、離型剤を金型表面にスプレーして塗布することにより、金型から問題なく取り出せた。
【０１０８】
その後、断面観察を行ったが、ボイド等はなく、部品の隙間にも樹脂が充填されていることが観察された。
【０１０９】
（実施例５）
エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂硬化剤と硬化促進剤とシリカを８５質量％含有するスラリーをプラネタリーミキサーにて混練し、これに溶剤（アセトン）と離型剤を加えて３０００ｃｐｓに調整後、離型処理をしたＰＥＴフィルムに塗布乾燥させ、厚み３００μｍのＢステージ状態のシートを作成した。このシートを、ＰＥＴフィルムを剥がしながら個片に切断をして、平均の個片化面積が９ｍｍ２弱と５０ｍｍ２弱の２水準の正方形に切断したシートを作成した。それぞれ１００ｇと１０ｇを作成し、ビニール袋の中に入れて混ぜ合わせた。
【０１１０】
次いで、金型内にリードフレームを回路基板とするパワーＩＣ実装基板を置き、そこに個片の混合物を１００ｇ投入した。金型の高さは３０ｍｍで、タテが７０ｍｍでヨコが５０ｍｍで、嵩張り状態を金型の上面から樹脂面までの高さとして計測した。−６ｍｍであった。投入後にオス金型でふたをして真空引きと加熱を開始した。金型温度は１２０℃に設定した。真空引きを２０分行った後に、８０ｋｇ／ｃｍ２で加圧して、直圧成形を行った。その後、１８０℃に温度上昇させて、１時間で硬化完了とした。その後自然空冷させてから、金型から取り出した。本実施例では、特に離型処理をせずに、金型から簡単に取り出せた。
【０１１１】
その後、断面観察を行ったが、ボイド等はなく、部品の隙間にも樹脂が充填されていることが観察された。
【０１１２】
（実施例６）
エポキシ樹脂とフェノールノボラック樹脂硬化剤と硬化促進剤とシリカを５０ｗｔ％含有するスラリーをプラネタリーミキサーにて混練し、これに溶剤（メチルエチルケトン）を加えて２０００ｃｐｓに調整後、離型処理をしたＰＥＴフィルムに塗布乾燥させ、厚み５０μｍのＢステージ状態のシートを作成した。このシートを、ＰＥＴを剥がしながら個片に切断をして、平均の個片化面積が９ｍｍ２弱と５０ｍｍ２弱の２水準の正方形に切断したシートを作成した。それぞれ１００ｇと１０ｇを作成し、ビニール袋の中に入れて混ぜ合わせた。
【０１１３】
次いで、金型内にシリコーン製の金型を挿入して、リードフレームを回路基板とするパワーＩＣ実装基板を置き、リードフレームの一部が、シリコーン製のキャップを突き抜けて金型に開けた穴（リードフレームより少し大きめの穴）を通して外部に出た状態にして固定した。そこに個片の混合物を１００ｇ投入した。金型の高さは３０ｍｍで、タテが７０ｍｍでヨコが５０ｍｍで、嵩張り状態を金型の上面から樹脂面までの高さとして計測した。−２ｍｍであった。投入後にオス金型でふたをして真空引きと加熱を開始した。金型温度は１２０℃の設定とした。真空引きを２０分した後に、加圧を２０ｋｇ／ｃｍ２で実施して、直圧成形を行った。その後、１８０℃に温度上昇させて、１時間で硬化完了とした。その後自然空冷させてから、金型から取り出した。特に離型処理をせずに金型から簡単に取り出せた。
【０１１４】
その後、断面観察を行ったが、ボイド等はなく、部品の隙間にも樹脂が充填されているのが観察された。
【０１１５】
（実施例７）
実施例６で作成したサンプルの表面をデスミア処理して粗化してから、無電解メッキを行って、その後電解メッキを行い、銅の薄膜を形成した。回路接続端子であるリードフレームと接触している成形品の表面にある金属層はカッターで剥離させて、絶縁状態とした。一般的に行われているようにシールド層とするために、表面のメッキ層にアースを取ることでシールド層としての回路機能を付与することができた。
【０１１６】
（比較例１）
実施例１と同様の方法で作成したシート材料を５０ｍｍ２弱の面積の正方形のサイズに切断して、１００ｇの個片シートを作成した。同じ金型に投入したが、金型から約３ｍｍあふれる結果となった。成形後に断面観察を行った結果、底の部分に近い部品裏面側にボイドが観察された。
【０１１７】
（比較例２）
実施例１と同様の方法で作成したシート材料をタテ２５ｍｍ弱でヨコ２ｍｍの長方形のサイズに切断して、１００ｇの個片シートを作成した。同じ金型に投入したが、金型から約１ｍｍあふれる結果となった。成形後に断面観察を行った結果、特にボイドは観察されなかったが、あふれた個片シートが、フタが金型に挿入される時にはみ出して一部成形されずに金型の淵に付着していた。
【０１１８】
以上の試験結果を表１にまとめた。なお、成形材料の金型への収まり具合、ボイドの有無、成形材料のはみ出しは全て上述したように目視により観察した。
【０１１９】
【表１】
0005906470.tif 000002
【０１２０】
表１の結果からも明らかなように、所定の大きさのフレーク状個片と別の所定の大きさのフレーク状個片を所定の割合で混合させている、本発明の成形材料を用いた場合は、金型に投入する際もあふれることなく、非常に成形しやすいことがわかった。さらに、得られた成形品にはボイドもなく外観にも優れていた。
【０１２１】
一方、単一の形状のフレーク状個片しか含んでいない比較例１および２においては、成形材料が金型からあふれ、成形に問題があることがわかった。さらに、ボイドが観察されたり（比較例１）、はみ出した成形材料が金型の淵に付着したり（比較例２）といった問題もあった。
【符号の説明】
【０１２２】
１  フレーク状個片
２  金型
【図１】
0005906470.tif 000003
【図２】
0005906470.tif 000004
【図３】
0005906470.tif 000005
【図４】
0005906470.tif 000006