(57)【要約】【課題】吸湿が低減され過度の膨潤がない電子素子用の成形組成物または封止材およびその調製方法。【解決手段】エポキシ樹脂、硬化剤および粘土を溶融混練し、冷却し、触媒を添加し、エポキシ−粘土ナノ−組成物を作製し、大量の樹脂と組合わせる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）大量のフィラー成分と、
ｂ）ｉ）エポキシ樹脂、ｉｉ）樹脂硬化剤およびｉｉｉ）粘土、の混合物を含むエポキシ−粘土ナノ組成物と
を含む成形組成物。
【請求項２】
前記成形組成物中の前記フィラー成分の量は前記成形組成物の総重量を基にして約５０重量％から約９５重量％の範囲である請求項１記載の成形組成物。
【請求項３】
前記成形組成物中の前記粘土の量は前記成形組成物の総重量を基にして約０．５重量％から約３重量％の範囲である請求項１記載の成形組成物。
【請求項４】
前記成形組成物中の前記エポキシ樹脂の量は前記成形組成物の総重量を基にして約４重量％から約１５重量％の範囲である請求項１記載の成形組成物。
【請求項５】
前記成形組成物中の前記樹脂硬化剤の量は前記成形組成物の総重量を基にして約１．５重量％から約１０重量％の範囲である請求項１記載の成形組成物。
【請求項６】
前記フィラー成分はシリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化アルミニウム、ガラス繊維およびこれらの混合物からなる群より選ばれる請求項１記載の成形組成物。
【請求項７】
前記フィラー成分はシリカである請求項１記載の成形組成物。
【請求項８】
前記エポキシ樹脂はエポキシ・クレゾール・ノボラック樹脂である請求項１記載の成形組成物。
【請求項９】
前記樹脂硬化剤はフェノール・ノボラック、クレゾール・ノボラック、無水物、およびこれらの混合物からなる群より選ばれる請求項１記載の成形組成物。
【請求項１０】
前記エポキシ−粘土ナノ組成物はエポキシ樹脂および樹脂硬化剤間の反応を促進するための触媒を更に含む請求項１記載の成形組成物。
【請求項１１】
離型剤、結合剤、着色剤、難燃剤、イオン捕捉剤、およびこれらの混合物からなる群より選ばれる成分を更に含む請求項１記載の成形組成物。
【請求項１２】
吸湿に対して耐性を有している請求項１記載の成形組成物。
【請求項１３】
請求項１の成形組成物の反応生成物を含む電子部品実装。
【請求項１４】
封止材により封止された電子部品を含み、該封止材は大量のフィラー成分およびエポキシ−粘土ナノ組成物の反応生成物を含み、該エポキシ−粘土ナノ組成物はエポキシ樹脂、樹脂硬化剤、及び粘土の混合物を含む電子部品実装。
【請求項１５】
ａ）組成物の総重量を基にして約５０重量％から約９５重量％のフィラー成分と、および
ｂ）組成物の総重量を基にして約５重量％から約５０重量％のエポキシ−粘土ナノ組成物とを含み、エポキシ−粘土ナノ組成物は
ｉ）エポキシ−粘土ナノ組成物の総重量を基にして約２０重量％から約７５重量％のエポキシ樹脂と、
ｉｉ）エポキシ−粘土ナノ組成物の総重量を基にして約７．５重量％から約５０重量％の樹脂硬化剤と、
ｉｉｉ）エポキシ−粘土ナノ組成物の総重量を基にして約２．５重量％から約１５重量％の粘土と、および
ｉｖ）任意成分として、エポキシ−粘土ナノ組成物の総重量を基にして約０．５重量％から約５０重量％で、エポキシ樹脂および樹脂硬化剤間の反応を促進するための触媒との混合物の反応生成物を含む成形組成物。
【請求項１６】
エポキシ−粘土ナノ組成物および大量のフィラー成分を含み、温度８５℃で相対湿度８５％に１６８時間曝露した後の成形組成物の吸湿率が０．３３％より低い成形組成物。
【請求項１７】
ａ）ｉ）エポキシ樹脂成分、樹脂硬化剤成分および粘土の混合物を、該エポキシ樹脂成分の重合を起こすことなく該エポキシ樹脂成分を溶融できる温度で溶融混練する工程と、
ｉｉ）該溶融混練混合物を冷却する工程と、
ｉｉｉ）該溶融混練混合物を触媒、任意成分として離型剤および任意成分として結合剤と混合する工程と
によりエポキシ−粘土ナノ組成物を調製する工程と、および
ｂ）該エポキシ−粘土ナノ組成物を大量のフィラー材料と混合する工程と
を含む成形組成物の調製方法。
【請求項１８】
前記混合工程（ｂ）に先立ち前記フィラー材料は結合剤により処理されている請求項１４記載の方法。
【請求項１９】
前記混合工程（ｂ）により作製された前記混合物を粉砕する工程を更に含む請求項１４記載の方法。
【請求項２０】
高充填エポキシ成形組成物の吸湿を低減する方法であって、エポキシ樹脂成分を大量のフィラー材料と混合する工程を含み、該エポキシ樹脂成分はエポキシ樹脂、樹脂硬化剤および粘土の溶融混練混合物から調製されるエポキシ−粘土ナノ組成物を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエポキシ成形組成物に関する。より詳細には、電子部品実装材料用の封止材として特に有用で、吸湿が低減されたエポキシ成形組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
エポキシ樹脂組成物は電子産業において電子部品実装材料、特に、半導体素子および電子回路の封止材として広く利用されている。電子部品実装材料として使用される組成物は、電子装置を典型的な状態で使用する際に直面する過酷な温度変化のため、優れた熱サイクル耐性を含む高い信頼性を有していなければならない。このため、エポキシ樹脂系組成物、特に、クレゾール・ノボラック型エポキシ組成物が、電子部品実装材料として使用される成形組成物を作製する際に、広く利用されてきた。
【０００３】
電子素子の組立ては一般に電子素子を高温に曝露する工程を含み、チップ及び基板間の電気的接続を確立するため半田リフローを行うのみならず、チップ及び基板間のアンダーフィル材またはチップを基板に接着するための接着剤として使用されている全ての重合性材料を適当に硬化する。このような工程において封止材成形組成物中に水分が存在していると、高温に曝露されるために水蒸気が発生する。この様な工程において過度の水蒸気が生成すると、電子部品実装材料用封止材に層間剥離が生じる場合があると考えられる。このため、成形組成物による水分の吸収を抑制し、この結果、工程中の水蒸気の発生および層間剥離を抑制するため、低吸湿なエポキシ成形組成物を提供することが重要である。
【０００４】
低い吸湿性を得るために、成形組成物は、一般に、大量のシリカ等のフィラー成分を高い含有率で含んでいる低粘度のエポキシ樹脂と共に提供される。例えば、米国特許第５，４７６，７１６号では、エポキシ成形組成物で使用するため、シリカ等の各種のフィラーが開示されている。また、この特許では、フィラー材料として粘土を使用することが示唆されている。しかしながら、従来の乾燥混合されたバルクフィラー材料として粘土を使用しても、吸湿に関して有効な結果は得られない。
【０００５】
また、米国特許第６，１９０，７８６号でも、高充填成形組成物中のバルクフィラーとしてシリカ及び粘土など各種の無機フィラー材料を使用することが開示されており、その様な組成物は保存中に水分を吸収しやすいことが注記されている。この特許では、吸湿が低減された特殊なエポキシ樹脂を含む成形組成物が開示されている。
【０００６】
重合性材料を幅が数ミクロンで厚みがナノメーターの変性粘土の微粒子と混合することが、多くの分野の最近の傾向であり、この微粒子は“ナノサイズ”微粒子として指定されている。粘土ナノサイズ微粒子を重合性材料と混合して作製された組成物材料は、吸湿が低減されている等の改良された性質を有する。例えば、米国特許第５，５５４，６７０号および米国特許第５，８５３，８８６号では、エポキシ組成物中の粘土ナノ組成物が開示されている。その様なエポキシ−粘土ナノ組成物から作製されたポリマーにおいては、粘土フィラーは主なフィラー成分を表す。しかしながら、粘土フィラーは使用中に膨潤することが知られており、結果として組成物が高粘度となり、このためエポキシ組成物が粘稠となり過ぎ高充填粉体成形組成物として使用に適さないものとなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
よって、電子部品実装材料用の封止材として有用な成形組成物を提供することは有益であり、吸湿が低減された高充填エポキシ系粉体組成物にとって有益である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明を通して、エポキシ−粘土ナノ組成物をエポキシ成分として使用し、従来の成形組成物で使用されてきたバルクフィラー材料と混合することで、吸湿が低減された成形組成物を実現できることが分った。従って本発明は、大量のフィラー成分と、およびエポキシ樹脂、樹脂硬化剤、および粘土の混合物を含むエポキシ−粘土ナノ組成物と、および状況に応じてエポキシ樹脂および樹脂硬化剤間の反応を促進するための触媒とを含む成形組成物に関連する。成形組成物中の大量のフィラー成分は約５０重量％から約９５重量％の範囲である。成形組成物は吸湿に対して耐性を有する。更に本発明は電子部品実装材料に関連し、電子部品実装材料は成形組成物の反応生成物であるのみならず、電子部品実装は成形組成物により封止された電子素子を含む。
【０００９】
更なる実施形態において、本発明は、エポキシ−粘土ナノ組成物および大量のフィラー成分を含み、温度８５℃で相対湿度８５％に１６８時間曝露した後の成形組成物の吸湿率が０．３３％より低い成形組成物に関連する。
【００１０】
更なる実施形態において、本発明は、エポキシ樹脂成分、樹脂硬化剤成分および粘土の混合物を、エポキシ樹脂成分の重合を起こすことなくエポキシ樹脂成分を溶融できる温度、例えば１００℃より低い温度で溶融混練する工程とを含むエポキシ−粘土ナノ組成物を調製する工程を含む成形組成物の調製方法に関連する。溶融混練混合物は冷却され、溶融混練混合物を触媒、状況に応じて離型剤および結合剤と混合する。そして、調製されたエポキシ−粘土ナノ組成物を大量のフィラー材料と混合する。混合物は粉砕されることもある。
【００１１】
更なる実施形態において、本発明は、高充填エポキシ成形組成物において吸湿を低減する方法を含む。この様な方法は、エポキシ樹脂成分を大量のフィラー成分と混合する工程を含み、エポキシ樹脂成分が、エポキシ樹脂成分、樹脂硬化剤成分、および粘土の混合物を溶融混練して調製されたエポキシ−粘土ナノ組成物を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明はエポキシ成形組成物、より詳細には、電子部品実装材料で使用されるエポキシ成形組成物に関連する。電子部品実装材料で使用される従来の成形組成物は、エポキシ成分およびバルクフィラー材料を含んでいる。本発明の成形組成物はエポキシ−粘土ナノ組成物を含み、エポキシ−粘土ナノ組成物は成形組成物中でエポキシ成分として使用され、バルクフィラー材料と組合されている。
【００１３】
エポキシ−粘土ナノ組成物は、エポキシ樹脂、樹脂硬化剤、および粘土の混合物を含み、エポキシ樹脂および樹脂硬化剤間の反応を促進するための触媒を更に含むこともある。本発明の目的のためには、「エポキシ−粘土ナノ組成物」と言う用語は、成分の重合反応を通じて生成された最終重合反応生成物を含むものではなく、その代わりに、成分を溶融混練した乾燥粉体を表す。その様な混合物は本発明の中間成分であり、本発明の成形組成物を作製するために更なる工程に供され、以下に詳細を説明する。
【００１４】
エポキシ樹脂成分は、成形組成物に好適な如何なる型のエポキシ樹脂でも構わず、２個以上の反応性オキシラン基を含有する全ての材料を含む。エポキシ樹脂は一分子中に２個以上のエポキシ基を含有でき、グリシジル・エーテル型、グリシジル・エステル型、脂環式型、複素環型およびハロゲン化エポキシ樹脂などを含む。適当なエポキシ樹脂の例としては、これらに限定されることなく、エポキシ・クレゾール・ノボラック樹脂、フェノール・ノボラック・エポキシ樹脂、ビフェニル・エポキシ樹脂、ヒドロキノン・エポキシ樹脂、スチルベン・エポキシ樹脂およびこれらの混合物および組合わせを含む。本発明での使用には、エポキシ・クレゾール・ノボラック樹脂が特に好ましい。エポキシ樹脂は夫々で使用することもあれば２種以上の樹脂の混合物で使用することもあり、エポキシ・クレゾール・ノボラック及びビフェニル・エポキシ樹脂の組合わせなどである。
【００１５】
樹脂硬化剤成分は、成形組成物の架橋を促進しポリマー組成物を生成するために提供される。樹脂硬化剤成分は、フェノール誘導または置換フェノール誘導ノボラック又は無水物を含む。適当な樹脂硬化剤の例としては、これらに限定されることなく、フェノール・ノボラック硬化剤、クレゾール・ノボラック硬化剤、ジシクロペンタジエン・フェノール硬化剤、リモネン型硬化剤、無水物、およびこれらの混合物を含む。フェノール・ノボラック硬化剤が特に好ましい。また、エポキシ樹脂の場合と同様に、樹脂硬化剤は夫々で使用することもあれば２種以上の樹脂の混合物で使用することもある。
【００１６】
フェノール・ノボラック硬化剤を含む好ましい実施形態においては、好ましくはフェノール・ノボラック硬化剤がビフェニル又はナフチル部分構造を含む。フェノール性ヒドロキシル基が化合物中のビフェニル又はナフチル部分構造に結合していることもある。好ましいフェノール・ノボラック硬化剤は、日本の明和化成株式会社より商業的に入手できる（カタログ番号ＭＥＨ  ７８５１、ＳＳグレード）。また、この種の硬化剤は欧州特許公開公報第９５１１１８号に記載される方法により調製することもできる。例えば、ビフェニル部分構造を含む硬化剤を、フェノールをビスメトキシ−メチレンビフェニルと反応させることで調製できる。
【００１７】
また、エポキシ−粘土ナノ組成物はスメクタイト型の粘土を含む。粘土は微粉砕された材料で、層状ケイ酸塩または層状構造を有する。本発明で使用されるスメクタイト又はスメクタイト型粘土とは一般的に粘土材料に分類されるもので、拡張された結晶格子を有するものについて述べられている。スメクタイト粘土は膨潤粘土と一般に考えられており、水または他の極性イオンを構造中に吸収し、サンドウィッチ型の構造を形成していると考えられる。本発明で好適に使用される粘土の例としては、これらに限定されることなく、モンモリロナイト、バイデライト、およびノントロナイトを含む２八面体型スメクタイト；およびサポナイト、ヘクトライト及びソーコナイトを含む３八面体型スメクタイト；加えて従来技術で知られている様な熱水過程により調製できる様な合成スメクタイト粘土を含む。特に好ましい粘土の例として、テキサス州、ゴンザレスのＳｏｕｔｈｅｒｎ  Ｃｌａｙ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社よりＣＬＯＩＳＩＴＥ（登録商標）の名称で商業的に入手できるものがある。
【００１８】
既述の通り、エポキシ−粘土ナノ組成物は未反応の中間体成分を表す。その様な中間体成分はエポキシ樹脂、樹脂硬化剤および粘土を要素として含むが、中間体成分に更なる要素を添加することも可能である。例えば、エポキシ−粘土ナノ組成物は、成形組成物を硬化する際にエポキシ樹脂および樹脂硬化剤間の反応を促進する触媒を更に含むことがある。エポキシ−粘土ナノ組成物に触媒を直接組合わせることにより、以降の反応において効果的な触媒活性を実現でき、これは、エポキシ樹脂および樹脂硬化剤の両者がナノ組成物の構造中に存在するためである。
【００１９】
エポキシ樹脂および樹脂硬化剤間の反応を促進する触媒は、従来技術により良く知られている。その様な触媒の例としては、これらに限定されることなく、金属ハロゲン化物ルイス酸などの塩基および酸触媒を含み、三フッ化ホウ素、塩化第二スズ、塩化亜鉛など；オクチル酸第一スズ等の様なカルボン酸金属塩；そしてトリエチルアミン、イミダゾール誘導体などの様なアミンを含む。
【００２０】
以降で更に詳細に記載する様に、エポキシ−粘土ナノ組成物を作製するために、エポキシ樹脂、樹脂硬化剤、および粘土を混合する。エポキシ−粘土ナノ組成物中に供給されるエポキシ樹脂の量は、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約２０重量％から約７５重量％の範囲とでき、好ましくは、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約５５重量％から約６５重量％の範囲である。エポキシ−粘土ナノ組成物中の樹脂硬化剤の量は、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約７．５重量％から約５０重量％の範囲とでき、好ましくは、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約２５重量％から約３５重量％の範囲である。粘土はエポキシ−粘土ナノ組成物中に、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約２．５重量％から約１５重量％の範囲で供給され、より好ましくは、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約２．５重量％から約５重量％の範囲である。触媒がエポキシ−粘土ナノ組成物中に含まれている実施形態の場合、エポキシ−粘土ナノ組成物中に供給される触媒の量は、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約０．５重量％から約５０重量％の範囲であり、好ましくは、エポキシ−粘土ナノ組成物の重量を基にして約０．５重量％から約５重量％の範囲である。
【００２１】
更に、エポキシ−粘土ナノ組成物は大量のフィラー成分と混合され、本発明の成形組成物を作製する。バルクフィラー成分またはフィラー材料は、従来技術でフィラー材料として使用することが知られている全ての材料である。例えば、フィラー材料は、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化アルミニウム、ガラス繊維およびこれらの混合物とできる。特に好ましい実施形態では、フィラー成分はシリカである。
【００２２】
指摘した通り、本発明の成形組成物中には大量にフィラー材料が存在しており、大量とは成形組成物の実質的な部分または主成分であることを表す。成形組成物中のフィラー材料の量は、成形組成物の総重量を基にして約５０重量％から約９５重量％の範囲であり、好ましくは、成形組成物の総重量を基にして約７５重量％から約５５重量％の範囲である。従って、エポキシ−粘土ナノ組成物は、成形組成物の重量を基にして約５重量％から約５０重量％の範囲であり、好ましくは、成形組成物の重量を基にして約２５重量％から約４５重量％の範囲である。特に好ましい実施形態においては、フィラー材料は成形組成物の約８０重量％であり、エポキシ−粘土ナノ組成物は成形組成物の総重量を基にして約２０重量％である。エポキシ−粘土ナノ組成物が好ましく成形組成物の２０重量％の場合、成形組成物中のエポキシ樹脂の量は、成形組成物の総重量を基にして約４重量％から約１５重量％の範囲であり、好ましくは、成形組成物の約１１重量％から約１３重量％の範囲である。成形組成物中の樹脂硬化剤の量は、成形組成物の総重量を基にして約１．５重量％から約１０重量％の範囲であり、好ましくは、成形組成物の約５重量％から約７重量％の範囲である。成形組成物中の粘土の量は、成形組成物の総重量を基にして約０．５重量％から約３重量％の範囲であり、好ましくは、成形組成物の約０．５重量％から約１重量％の範囲である。成形組成物中の触媒の量は、約０．１重量％から約１０重量％の範囲であり、好ましくは、成形組成物の約０．１重量％から約１重量％の範囲である。
【００２３】
成形組成物中でエポキシ成分としてエポキシ−粘土ナノ組成物を使用することにより、バルクフィラー材料との相乗効果が生じ、組成物による吸湿が減少すると考えられる。例えば、エポキシ−粘土ナノ組成物は層状のシート様構造を有するが、粘土の夫々のシートがバリア層として機能する。更に、その様なバリア層は、組成物中への水分吸収を抑制する。よって、全体として、成形組成物は低減された吸湿を有する。
【００２４】
更に、本発明の成形組成物は、成形組成物に特別な性質を付与することが知られている追加成分および添加剤を含む場合があり、これは製品の適用を意図する用途分野に依存する。例えば、成形組成物は、離型剤、結合剤、着色剤、難燃剤、イオン捕捉剤、およびこれらの混合物から選ばれる成分を含むことがある。
【００２５】
離型剤は、硬化されたエポキシ成形組成物を硬化型より離型することを補佐するために一般的に使用される化学物質である。有益な離型剤の例は、カルナバ・ワックス、モンタン酸エステル・ワックス、ポリエチレン・ワックス、ポリテトラフロロエチレン・ワックス、グリセルモノステアリン酸エステル、ステアリン酸金属塩、パラフィン・ワックス等を含む。離型剤は、成形組成物の総重量を基にして約０．１重量％から約２重量％の範囲の量で供給される。
【００２６】
結合剤は、組成物の乾燥電気特性を改良することで知られている。有益な結合剤の例はシラン型結合剤を含み、Ｒ’Ｓｉ（ＯＲ）3の化学式で特徴付けられ、Ｒ’はアミノ、メルカプト、ヴィニル、エポキシ又はメタクリルオキシ等の有機官能基を表し、およびＯＲはシリコンに結合している加水分解性アルコキシを表す。結合剤は、成形組成物の総重量を基にして約０．１重量％から約２重量％の範囲の量で供給される。
【００２７】
有益な着色剤の例は、カーボン・ブラック、顔料、染料などを含む。着色剤は、成形組成物の総重量を基にして約０．１重量％から約２重量％の範囲の量で供給される。
【００２８】
有益な難燃剤の例は、臭素含有難燃剤、リン含有難燃剤、酸化アンチモン難燃剤などを含む。難燃剤は、成形組成物の総重量を基にして約１重量％から約５重量％の範囲の量で供給される。加えて、一般に“環境に優しい化合物（green compounds）”と呼ばれる非臭素難燃剤も使用できる。
【００２９】
有益なイオン捕捉剤の例は、炭酸マグネシウム・アルミニウム水和物を含む。イオン捕捉剤は、成形組成物の総重量を基にして約０．１重量％から約２重量％の範囲の量で供給される。
【００３０】
その様な追加成分は、エポキシ−粘土ナノ組成物を作製する際にエポキシ−粘土ナノ組成物中に封入されて成形組成物中に供給される場合もあれば、バルクフィラー材料と共にエポキシ−粘土ナノ組成物を混合する際に成形組成物中に封入される場合もある。例えば、エポキシ−粘土ナノ組成物を作製する際に、離型剤および結合剤の一部をエポキシ−粘土ナノ組成物中に含有させ、エポキシ−粘土ナノ組成物およびバルクフィラーを混合するのに先立ち、離型剤および結合剤の更なる量をバルクフィラー材料に組合わせることができる。また、エポキシ−粘土ナノ組成物をバルクフィラー材料と混合する際に、追加成分を組成物に供給することもできる。
【００３１】
更に、成形組成物の粘土成分が組成物に難燃性を付与する場合もある。
【００３２】
ここで、成形組成物の調製方法について、本発明を記載する。第一にエポキシ−粘土ナノ組成物を調製する。このことは、最初に、エポキシ樹脂成分、樹脂硬化剤成分および粘土の混合物を溶融混練して達成できる。これらの要素を溶融混練することで粘土に剥離が生じると考えられ、連続マトリックス中で夫々の粘土層が分離する。溶融混練は、エポキシ樹脂成分の重合を起こすことなく、エポキシ樹脂成分が溶融し、そしてエポキシ樹脂を硬化剤および粘土と混練できる温度で行なう。よって、エポキシ樹脂の重合が起きる程度まで温度が上昇しないように、溶融混練の温度を詳細に監視する。このため、エポキシ樹脂成分、樹脂硬化成分および粘土は、約１００℃より低い温度、好ましくは約９０℃から９５℃の間の温度で、溶融混練工程により混合される。
【００３３】
エポキシ樹脂および硬化剤を粘土と溶融混練した後、溶融混練混合物は冷却される。そして、冷却された混合物は、例えば微粉にすりつぶすなどで粉砕される。粉砕された混合物は更に触媒、および状況に応じて離型剤および結合剤と混合され、例えば、乾燥粉体に液状成分を添加し、成分を混合する。均一な混合物を作製するために混合物を粉体にすりつぶす。本出願においては、この均一な混合物をエポキシ−粘土ナノ組成物として言及する。
【００３４】
そして、調製されたエポキシ−粘土ナノ組成物は大量のシリカの様なフィラー材料と組合わせ混合するか又は乾燥混練される。この様な混合に先立ち、フィラー材料を結合剤と混合し処理するが、結合剤はシランの様なエポキシ−粘土ナノ組成物の作製に関連して述べたものなどである。加えて、フィラー材料を、ワックスの様なエポキシ−粘土ナノ組成物の作製に関連して述べた離型剤と組合わせる場合もある。
【００３５】
処理済のフィラー材料は、エポキシ−粘土ナノ組成物のみならず既述の様な適当な性質を有する添加剤と混合される。その様な混合は、例えば、ディファレンシャル・ローラー・ミル又は押出機を用いて一様なシートを作製することで行なうことができ、シートは引続き冷却され微粉に粉砕される。微粉は最終成形粉体組成物として使用される場合もあれば、公知の方法により緻密に充填するか詰めるかして、所望の形状および大きさのペレット又はタブレットの形に作製される場合もある。
【００３６】
この様にして作製された成形組成物は、適当な温度および圧力が印加され、各種の品物に成形される。例えば、典型的な成形条件は約１５０℃から約２００℃の範囲であり、好ましくは、約１７５℃から約１９０℃であり、圧力は約４００から１，５００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（約２８〜１０５ｋｇ／ｃｍ2）であり、時間は約３０から１２０秒、好ましくは６０から９０秒の範囲である。この様な条件により、エポキシ組成物の適当な反応および硬化が進行し、封止半導体など用の本発明の電子部品実装材料が作製される。
【００３７】
成形組成物は、従来の如何なる方法による場合でも、半導体装置を封止するために使用できる。数個取り型を具備するトランスファ・プレスの様な、どの様な適当な装置でも使用できる。
【００３８】
バルクフィラー材料と組合わせてエポキシ成分としてエポキシ−粘土ナノ組成物を含む本発明の成形組成物は、特に従来のエポキシ成形組成物と比較すると、吸湿に対して耐性を有している。エポキシ−粘土ナノ組成物成分およびバルクフィラー材料成分の相乗効果により、
組成物の吸湿が低減されると考えられる。特に、シリカ等の従来のフィラー材料は多孔性材料であり、水分を吸収する。成形組成物中の従来のフィラーの部分を、ただ単に粘土に置換えたのでは、粘土が膨潤剤として働き、水分を成形組成物中に吸収してしまう。しかしながら、エポキシ成分としてエポキシ−粘土ナノ組成物を大量の従来のフィラー成分と組合わせることにより、組成物の吸湿を低減できることを本発明を通じて見出した。よって、エポキシ−粘土ナノ組成物とフィラー材料との間に相乗効果があり、吸湿の低減に関する特性が改良されるのである。好ましくは、本発明の成形組成物の吸湿は、温度８５℃で相対湿度８５％に１６８時間曝露した後、０．３３％より低い。
【００３９】
本発明の更なる実施形態は、エポキシ樹脂成分および大量のフィラー材料を含む高充填エポキシ成形組成物の吸湿を低減する方法を含む。この様な方法においては、エポキシ樹脂成分は、既述の通りエポキシ樹脂、樹脂硬化剤および粘土の溶融混練混合物を含むエポキシ−粘土ナノ組成物として供給される。
【実施例】
【００４０】
本発明は更に以下の例により例示され、例は本発明の成形材料の調製のみならず、従来の組成物による成形材料との比較も明示している。例中および明細書の他の箇所および特許請求の範囲で特記しない場合は、全ての部および％は重量によるものであり、温度は摂氏、圧力は大気圧またはその近傍である。
【００４１】
（例１）
本例は、従来のエポキシ成分および大量のシリカフィラーを含む従来の高充填エポキシ成形組成物を明示する比較例である。
【００４２】
以下の組成を有する成形組成物の基礎処方を調製した。
【００４３】
【表１】
2005505643.tif 000002
ミキサコ（Ｍｉｘａｃｏ）混練機中で、シラン結合剤１．１ｇ及びワックス離型剤０．２９ｇを先ずシリカフィラー７９．０９ｇに添加し、１から２分の間、混練した。そして、シリカフィラーの混練混合物に、エポキシ樹脂１２．４ｇ、硬化剤６．６２ｇ、および触媒０．５ｇを添加し、２本ロールミルを使用し２１０°Ｆで製粉した。Ｋａｒａｓ社製ペレタイザーを使用して最終生成物をペレット化し、比較組成物１と示されるエポキシ成形組成物を作製した。
【００４４】
成形組成物を、ロートン圧縮成形プレスを用いて、１７７℃、０．５トンでトランスファー成形した。
【００４５】
（例２）
本例は、従来法により調製され、従来のエポキシ成分および大量のシリカフィラーを含み、大量のフィラーの一部が粘土に置換えられた、高充填エポキシ成形組成物を明示する比較例である。
【００４６】
フィラー材料がシリカフィラー７８．８ｇ及び粘土０．９ｇを含む以外は、例１と同様にしてエポキシ成形組成物を調製した。成分を例１と同様に混練し混合して、比較組成物２と示されるエポキシ成形組成物を作製した。
【００４７】
成形組成物を例１の場合と同様にして、トランスファー成形した。
【００４８】
（例３）
本例は、本発明により調製された、高充填エポキシ成形組成物を明示する。
【００４９】
以下の組成を有する成形組成物の基礎処方を調製した。
【００５０】
【表２】
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エポキシ−粘土ナノ組成物を成分Ａとして、以下の様に調製した。エポキシ樹脂６１．４５ｇを１７５℃で溶融した。溶融されたエポキシ樹脂に、粘土４．５ｇ（１１０℃で一晩乾燥）及び硬化剤３２．８０ｇを、激しく攪拌しながら５０〜６０分の間、９０℃〜９５℃で添加した。混合後、混合物を自然放熱により冷却し、Ｋａｒａｓ社製粉砕機を使用して粉体に粉砕した。この粉体をシラン結合剤０．３５ｇ、ワックス０．４０ｇ、およびアミン触媒０．５０ｇと混合し、以下の組成を有するエポキシ−粘土ナノ組成物中間体を作製した。
【００５１】
【表３】
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別途に、成分Ｂを以下の様に調製した。ミキサコ混練機中で、シラン結合剤１．０ｇ及びワックス離型剤０．２０ｇをシリカフィラーに添加し、１から２分の間、混練した。
【００５２】
そして、成分Ａ２０％及び成分Ｂ８０％の比率で、成分Ｂを、上記の様に調製された成分Ａのエポキシ−粘土ナノ組成物混合物と混合し、２本ロールミルを使用して製粉した。Ｋａｒａｓ社製ペレタイザーを使用して最終生成物をペレット化し、発明組成物３と示されるエポキシ成形組成物を作製した。
【００５３】
成形組成物を例１の場合と同様にして、トランスファー成形した。
【００５４】
比較組成物１及び２及び発明組成物３の夫々の成形試料を調製し、１７７℃に設定されたゲルプレートを使用しホット−プレートゲル時間を、ＡＳＴＭＤ−３１２３試験法を使用し成形材料を螺旋半円断面を通して流動が止まるまで流動させてスパイラル・フローを、および吸湿を試験した。吸湿は、ＪＥＤＥＣ（Ｊｏｉｎｔ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏｕｎｓｅｌ）レヴェル１試験で成形された材料を温度８５℃で相対湿度８５％に１６８時間曝露した後に重力法で測定した。結果を表３に示した。
【００５５】
【表４】
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表３の結果より明らかな通り、比較組成物１及び発明組成物３を比較すると、０．３８７８％から０．３０９５％に吸湿が減少しており、本発明の組成物（組成物３）中の吸湿が低減していることが示されている。そのような吸湿の減少は、電子部品実装産業にとって重要であると考えられる。また、発明組成物３のスパイラル・フローは低いことが分る。２５〜４０インチのスパイラル・フローは、トランスファー成形実装にとって好適と考えられる。従来のフィラーの球状シリカ粒子と比較して、膨潤した粘土の板構造でポリマーの侵入により膨張された薄い六方シートにより流動に対する耐性が生じていると考えられる。
【００５６】
また、比較組成物２及び発明組成物３を比較すると、ただ単に粘土をエポキシ成形組成物に添加しただけでは、吸湿は有効には減少せず、スパイラル・フローが高くなる。
【００５７】
上述の例は、本発明の成形材料および方法を、制限することなく具体的に説明するものである。以上で記載した本発明を多くの方法で変形させることは当業者にとっては自明である。この様な変形は本発明の考え方および視野から逸脱したもとは考えられず、その様な変形の全てが請求項の視野に含まれるよう意図されている。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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