(57)【要約】【課題】成形性および高充填化に非常に優れ、硬化物の熱伝導率の高いエポキシ樹脂組成物と、このエポキシ樹脂組成物により成形された成形品を提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール樹脂、（Ｃ）炭化ケイ素粉末および（Ｄ）無機充填剤を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の炭化ケイ素粉末を５〜３０重量％の割合で、また前記（Ｃ）の炭化ケイ素粉末及び（Ｄ）無機充填剤の合計を５０〜９０重量％の割合で含有し、かつ、硬化物の熱伝導率が２．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物であり、また、該組成物により成形されたことを特徴とする成形品である。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、
（Ｃ）炭化ケイ素粉末および
（Ｄ）無機充填剤
を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の炭化ケイ素粉末を５〜３０重量％の割合で、また前記（Ｃ）の炭化ケイ素粉末及び（Ｄ）無機充填剤の合計を５０〜９０重量％の割合で含有し、かつ、硬化物の熱伝導率が２．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
（Ｄ）無機充填剤がシリカ粉末である請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
（Ｄ）無機充填剤が結晶シリカ粉末である請求項１記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
請求項１〜３記載のエポキシ樹脂組成物により成形されたことを特徴とする成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性に優れたエポキシ樹脂組成物および成形品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気・電子機器業界においては、小型、軽量化を促進するため、電気・電子部品用の高集積化が要求されており、部品用の封止材、絶縁ペースト、放熱シート等はより高い放熱性が要求されている。そこで、溶融シリカや結晶シリカにくらべて放熱性に優れた充填剤として、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の窒化物粉末が提案されている。（特開昭６０−４５２２号公報、同６１−１０１５２２号公報、同６２−４３４１５号公報）。これら窒化物粉末を充填剤に用いた樹脂組成物は、確かに放熱性は改善されているが溶融シリカや結晶シリカを充填剤に用いた樹脂組成物と比較して成形性に劣り、また、高充填化ができないため、これら窒化物粉末のもつ放熱性を十分活かせないという欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点を解決し、上記要望に応えるためになされたもので、炭化ケイ素粉末とその他の無機充填剤との適当な組合せの配合により、高充填化を可能とし、十分な放熱性を付与しつつ、成形性の良いエポキシ樹脂組成物およびそれを用いて成形した成形品を提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的を達成しようと無機充填剤が熱伝導性に及ぼす効果を詳細に鋭意研究を重ねた結果、樹脂の無機充填剤をある特定範囲量の炭化ケイ素に置き換えることにより、硬化物の熱伝導率が高く、成形性の優れた樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を完成したものである。
【０００５】
即ち、本発明は、
（Ａ）エポキシ樹脂、
（Ｂ）フェノール樹脂、
（Ｃ）炭化ケイ素粉末および
（Ｄ）無機充填剤
を必須成分とし、全体の樹脂組成物に対して前記（Ｃ）の炭化ケイ素粉末を５〜３０重量％の割合で、また前記（Ｃ）の炭化ケイ素粉末及び（Ｄ）無機充填剤の合計を５０〜９０重量％の割合で含有し、かつ、硬化物の熱伝導率が２．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、およびそのエポキシ樹脂組成物により成形されたことを特徴とする成形品である。
【０００６】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００７】
本発明に用いる（Ａ）エポキシ樹脂としては、１分子中にエポキシ基を２個以上有する化合物である限り、分子構造、分子量等特に制限はなく、一般に封止用材料として使用されるものを広く包含することができる。例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の芳香族系、シクロヘキサン誘導体等脂肪族系のエポキシ樹脂であり、また、次の一般式で示される化合物
【化１】
2004250523.tif 000002
（但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）
が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上混合して用いることができる。
【０００８】
本発明に用いる（Ｂ）フェノール樹脂としては、１分子中に前記（Ａ）エポキシ樹脂と反応し得るフェノール性水酸基を２個以上有するものであれば特に制限されない。具体的な化合物としては、例えば、フェノールノボラック、クレゾールノボラック、ビスフェノール類、カテコール、レゾルシン、ナフトール類や、ジシクロペンタジエン変性、テルペン変性等のフェノール樹脂であり、また、次の一般式で示される化合物である。
【０００９】
【化２】
2004250523.tif 000003
（但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）
【化３】
2004250523.tif 000004
（但し、式中、ｎは１以上の整数を表す）
これらのフェノール樹脂は単独もしくは２種以上混合して用いる。
【００１０】
これらのフェノール樹脂の配合割合は、前述したエポキシ樹脂のエポキシ基（ａ）とフェノール樹脂のフェノール性水酸基（ｂ）との当量比［（ａ）／（ｂ）］が０．１〜１０の範囲内であることが望ましい。当量比が０．１未満もしくは１０を超えると、耐湿性、耐熱性、成形作業性および硬化物の電気特性が悪くなり、いずれの場合も好ましくない。従って上記範囲内に限定するのがよい。
【００１１】
本発明に用いる（Ｃ）炭化ケイ素粉末は、黒色炭化ケイ素粉末または緑色炭化ケイ素粉末で、一般的に高熱伝導エポキシ封止材料は、薄肉部の厚さが０．３〜０．５ｍｍの半導体封止パッケージに使用されていることから、平均粒径は１０〜３０μｍが好ましく、最大粒径は１５０μｍ以下であることが好ましい。炭化ケイ素粉末の配合割合は、全体の樹脂組成物に対して５〜３０重量％の割合で含有することが望ましく、この割合が５重量％未満では、熱伝導率が２．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下となって、十分な放熱効果が得られないおそれがあり、また、３０重量％を超えると１５０℃における体積抵抗率が１０１２Ω・ｃｍ未満となって、絶縁性に劣るおそれがあり、実用に適さない。
【００１２】
本発明に用いる（Ｄ）無機充填剤としては、一般に封止材料として用いられているものを広く使用することができる。例えば、シリカ粉末、アルミナ粉末、窒化ケイ素粉末、窒化アルミ粉末、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、タルク、炭酸カルシウム、チタンホワイト、クレー、マイカ、ガラス繊維等が挙げられ、これらは単独もしくは２種以上混合して用いることができる。特にシリカ粉末が、そのなかでも結晶シリカ粉末が、その特性上よく用いられる。（Ｃ）炭化ケイ素粉末および（Ｄ）無機充填剤の配合割合は、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分を合計して樹脂組成物全体に対して５０〜９０重量％の割合で含有することが望ましく、配合量が５０重量％未満では、耐熱性、耐湿性、機械的特性および成形性が悪くなり、逆に配合量が９０重量％を超えると、カサバリが大きくなって成形性に乏しくなり実用に適さなくなる。また、無機充填剤の平均粒径は、１０〜３０μｍが好ましく、最大粒径は１５０μｍ以下が好ましい。
【００１３】
本発明の樹脂組成物は、前述した特定のエポキシ樹脂、フェノール樹脂、無機充填剤を成分を必須成分とするが、本発明の目的に反しない限度において、また必要に応じて、例えば、硬化促進剤、天然ワックス類、合成ワックス類等の離型剤、三酸化アンチモン、ブロム化エポキシ樹脂等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、ゴム系やシリコーン系ポリマーの低応力付与剤、アミン変性およびエポキシ変性シリコーンオイル等のカップリング剤等を適宜、添加配合することができる。
【００１４】
本発明のエポキシ樹脂組成物を成形材料として調製する場合の一般的な方法としては、前述した（Ａ）〜（Ｄ）成分、その他成分を配合し、ミキサー等によって十分均一に混合した後、さら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。こうして得られた成形材料は、とくに限定されるものではない。成形の最も一般的な方法としては、低圧トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形、注型等による成形も可能である。成形後、加熱して樹脂を硬化させる際、１５０℃以上にすることが望ましい。
【００１５】
【作用】
本発明のエポキシ樹脂組成物および成形品は、前述したエポキシ樹脂組成物に、特定配合率の炭化ケイ素粉末を用いることによって、硬化物の熱伝導率が高く成形性の優れた樹脂組成物が得られるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の実施例および比較例において「％」とは「重量％」を意味する。
【００１７】
実施例１
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点８０℃）１１％、ノボラック型フェノール樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点１０２℃）６％、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＡＥＲ−８０２９（旭チバ社製、商品名）２％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が３０μｍの炭化ケイ素１０％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍの結晶シリカ粉末６７％、２−メチルイミダゾール０．２％、エステル系ワックス１％、カルナバワックス０．３％、カーボンブラック０．２％、三酸化アンチモン１．５％、およびシランカップリング剤・低応力添加剤のシリコーンオイル１％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練した後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００１８】
こうして製造した成形材料を用いて、その比重、熱伝導率、１５０℃における体積抵抗率、ＴＯ−２２０半導体封止パッケージ成形について諸試験を行ったので、結果を表１に示す。本発明の効果が確認された。
【００１９】
実施例２
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点７０℃）９％、ノボラック型フェノール樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点８６℃）５％、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＡＥＲ−８０２９（旭チバ社製、商品名）２％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が３０μｍの炭化ケイ素２０％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍの結晶シリカ粉末６１％、トリフェニルホスフィン０．２％、カルナバワックス０．１％、カーボンブラック０．２％、三酸化アンチモン１．５％、およびシランカップリング剤・低応力添加剤のシリコーンオイル１％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練した後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００２０】
こうして製造した成形材料を用いて、その比重、熱伝導率、１５０℃における体積抵抗率、ＴＯ−２２０半導体封止パッケージ成形について諸試験を行ったので、結果を表１に示す。本発明の効果が確認された。
【００２１】
比較例１
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点８０℃）１１％、ノボラック型フェノール樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点１０２℃）６％、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＡＥＲ−８０２９（旭チバ社製、商品名）２％、最大粒子径が１２０μｍ以下で平均粒子径が２２μｍの結晶シリカ粉末７７％、２−メチルイミダゾール０．２％、カルナバワックス０．１％、カーボンブラック０．２％、三酸化アンチモン１．５％、およびシランカップリング剤・低応力添加剤のシリコーンオイル１％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練した後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００２２】
こうして製造した成形材料を用いて、その比重、熱伝導率、１５０℃における体積抵抗率、ＴＯ−２２０半導体封止パッケージ成形について諸試験を行ったので、結果を表１に示す。
【００２３】
比較例２
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点７０℃）７．５％、ノボラック型フェノール樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点８６℃）４．５％、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＡＥＲ−８０２９（旭チバ社製、商品名）２％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍの結晶シリカ粉末８４％、トリフェニルホスフィン０．２％、カルナバワックス０．１％、カーボンブラック０．２％、三酸化アンチモン１．５％、およびシランカップリング剤・低応力添加剤のシリコーンオイル１％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練した後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００２４】
こうして製造した成形材料を用いて、その比重、熱伝導率、１５０℃における体積抵抗率、ＴＯ−２２０半導体封止パッケージ成形について諸試験を行ったので、結果を表１に示す。
【００２５】
比較例３
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点７０℃）９％、ノボラック型フェノール樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点８６℃）５％、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＡＥＲ−８０２９（旭チバ社製、商品名）２％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が３０μｍの炭化ケイ素４％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍの結晶シリカ粉末７７％、トリフェニルホスフィン０．２％、カルナバワックス０．１％、カーボンブラック０．２％、三酸化アンチモン１．５％、およびシランカップリング剤・低応力添加剤のシリコーンオイル１％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練した後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００２６】
こうして製造した成形材料を用いて、その比重、熱伝導率、１５０℃における体積抵抗率、ＴＯ−２２０半導体封止パッケージ成形について諸試験を行ったので、結果を表１に示す。
【００２７】
比較例４
クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（エポキシ当量２００、軟化点７０℃）９％、ノボラック型フェノール樹脂（ＯＨ当量１０５、軟化点８６℃）５％、テトラブロモビスフェノールＡ型エポキシ樹脂ＡＥＲ−８０２９（旭チバ社製、商品名）２％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が３０μｍの炭化ケイ素５０％、最大粒子径が１５０μｍ以下で平均粒子径が２５μｍの結晶シリカ粉末３１％、トリフェニルホスフィン０．２％、カルナバワックス０．１％、カーボンブラック０．２％、三酸化アンチモン１．５％、およびシランカップリング剤・低応力添加剤のシリコーンオイル１％を常温で混合し、さらに９０〜１１０℃で溶融混練した後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【００２８】
こうして製造した成形材料を用いて、その比重、熱伝導率、１５０℃における体積抵抗率、ＴＯ−２２０半導体封止パッケージ成形について諸試験を行ったので、結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
2004250523.tif 000005
＊１：トランスファー成形によってφ５０×３ｍｍの成形品をつくり、１７５℃、８時間放置した後、測定した。
【００３０】
＊２：トランスファー成形によって成形品をつくり、迅速熱伝導率計を用いてプローブ法により測定した。
【００３１】
＊３：トランスファー成形によってφ１００×２ｍｍの成形品をつくり、１７５℃、８時間放置した後、１５０℃における体積抵抗率を測定した。
【００３２】
＊４：ＴＯ−２２０半導体封止パッケージを８０個成形し、その充填不良パッケージの個数をカウントした。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明および表１から明らかなように、本発明のエポキシ樹脂組成物および成形品は、炭化ケイ素粉末とその他の無機充填剤との適当な組合せの特定配合により、高充填化を可能とし、硬化物の熱伝導率が高く成形性の優れた樹脂組成物が得られるものである。