説明

エポキシ樹脂組成物

【課題】耐熱性及び熱伝導性に優れたエポキシ樹脂組成物を提供する。
【解決手段】エポキシ樹脂、エポキシ樹脂の硬化剤、熱可塑性樹脂および酸化マグネシウムからなり、酸化マグネシウムが、熱可塑性樹脂中で分散されていることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。中でも好ましくは、熱可塑性樹脂が、融点200℃以上の結晶性樹脂であること、または、ガラス転移温度150℃以上の非晶性樹脂であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱伝導性に優れたエポキシ樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、半導体などの電子部品を熱硬化性樹脂を用いて封止することが広く行われている。このような封止用樹脂としては、エポキシ樹脂をベースとし、これに硬化剤、硬化促進剤、充填剤などを配合した組成物が一般に使用されている。
【0003】
近年、半導体装置における高密度実装に伴う半導体パッケージの小型化などにより、熱伝導性の高い封止材料が要求されている。
【0004】
このため、酸化マグネシウム等の熱伝導性の高い無機充填剤を配合した組成物が開示されているが、酸化マグネシウムの配合量に比して、熱伝導性が充分には発現されていなかった。
【0005】
【特許文献1】特開平7−102109号公報
【特許文献2】特開平8−143781号公報
【特許文献3】特開平8−157693号公報
【特許文献4】特開平8−245761号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明の目的は、上記現状に鑑み、耐熱性及び熱伝導性に優れたエポキシ樹脂組成物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題は、A.エポキシ樹脂、B.エポキシ樹脂の硬化剤及びC.熱可塑性樹脂と酸化マグネシウム粉末からなる熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物により解決される。
【発明の効果】
【0008】
本発明により、熱伝導性に優れたエポキシ樹脂組成物を提供することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
本発明に使用するエポキシ樹脂としては、その分子中にエポキシ基を少なくとも2個有する化合物である限り、分子構造および分子量など特に制限はなく、一般に電子部品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出来る。例えば、フェノールノボラック型、ビフェニル型、ビスフェノールA型の芳香族系やシクロヘキサン誘導体等脂肪族系のエポキシ樹脂、また、o−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂やジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂等があげられる。
【0010】
本発明に使用するエポキシ樹脂の硬化剤としては、酸無水系、アミン系、フェノール系等があげられるが、耐熱性を考慮するとフェノール樹脂が好ましい。
【0011】
硬化剤としてのフェノール樹脂としては、エポキシ樹脂と反応し得るフェノール性水酸基2個以上有する物で有れば、特に制限する物ではない。具体的な物としては、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン型フェノール樹脂等があげられる。
【0012】
本発明に使用する熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂としては、結晶性樹脂または非晶性樹脂があげられる。結晶性樹脂としては、具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン11、ナイロン12、ナイロン46、半芳香族ナイロン(6T/6I)、MXDナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、液晶ポリエステル、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン等があげられる。
【0013】
特に200℃以上の融点を有するナイロン6(融点225℃)、ナイロン66(265℃)、ナイロン46(290℃)、半芳香族ナイロン(6T/6I)(320℃)、MXDナイロン(243℃)、ポリブチレンテレフタレート(224℃)、ポリエチレンテレフタレート(247℃)、ポリブチレンナフタレート(245℃)、ポリエチレンナフタレート(264℃)、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート(290℃)、液晶ポリエステル(210〜420℃)、ポリフェニレンスルフィド(285℃)、ポリエーテルエーテルケトン(334℃)が耐熱性の点で好ましい。これは、本発明樹脂組成物から得られた成形品が200℃の高温にさらされた後室温に曝されることが繰り返されると200℃未満の融点を有する熱可塑性樹脂の場合、溶融状態での膨張と固化状態での収縮を繰り返し、エポキシ樹脂との界面剥離が生じ、熱伝導性が低下するからである。
【0014】
更にポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、液晶ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトンが低吸水性であり特に好ましい。
【0015】
このなかで、最も好ましくは、液晶ポリエステル樹脂及びポリエーテルエーテルケトンである。
【0016】
非晶性樹脂としては、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリルースチレン樹脂、アクリロニトリルーブタジエンースチレン樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド等があげられる。
【0017】
特に150℃以上のガラス転移温度を有するポリカーボネート(ガラス転移温度150℃)、ポリフェニレンエーテル(170℃)、ポリサルフォン(190℃)、ポリアリレート(193℃)、ポリエーテルイミド(217℃)、ポリエーテルサルフォン(225℃)、ポリアミドイミド(280℃)が耐熱性の点で好ましい。これも結晶性樹脂の場合と同様の理由からである。
【0018】
この中で、最も好ましくは、ポリエーテルイミド及びポリエーテルサルフォンである。
【0019】
本発明に使用する酸化マグネシウム粉末は、水酸化マグネシウムを1200℃以上の温度で焼成(硬焼)し、粉砕、分級した物が好ましい。この製造方法では、表面積はBET法で5m/g以下となり、表面積は小さく、また、活性度は低い。また、粒子径は、通常100μm以下が用いられ、好ましくは50μm以下である。
【0020】
本発明に使用する酸化マグネシウム粉末には熱可塑性樹脂と複合する前に予めカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。カップリング剤としては、通常無機フィラーに使用される物があげられ、アミノシラン系、エポキシシラン系等があげられる。
【0021】
本発明に使用する酸化マグネシウム粉末の配合量は、熱可塑性樹脂との総和に対して、70体積%以下が好ましい。70体積%を超える場合、熱可塑性樹脂に分散するのが困難になるためである。
【0022】
また、本発明に使用する酸化マグネシウム粉末の配合量は、熱伝導性の点からエポキシ樹脂組成物中30重量%以上であることが好ましいく、更に好ましくは40重量%以上であり、特に好ましくは50重量%以上である。
【0023】
熱可塑性樹脂には、酸化マグネシウウム粉末以外に実用性を損なわない範囲で安定剤、無機充填剤、難燃剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤等を含有しても良い。
【0024】
本発明のエポキシ樹脂組成物の製造方法は、酸化マグネシウムを熱可塑性樹脂中に溶融混練で分散させて熱可塑性樹脂組成物のペレットを作り、これを粉砕する。この場合、粉砕品のサイズは、14メッシュ以下が好ましく、特に好ましくは32メッシュ以下である。この粉砕物をエポキシ樹脂及び硬化剤とをミキサー等で混合した後、さらに熱ロールによる溶融混合処理、または、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出来る。
【0025】
得られた成形材料は、トランスファー成形、射出成形、圧縮成形等に供される。
【0026】
ここで、トランスファー成形とは、タブレット状のエポキシ樹脂組成物を必要に応じて高周波加熱した後、高温(例えば170℃)に保たれた金型のランナー内に投入し、プランジャーで加圧してゲート、キャビティへ流入させ、注入完了後、保圧しながら樹脂を硬化させた後製品を得る。この方法では、低圧成形のため、インサート部品へのダメージを極力抑えることが出来る。
【0027】
また、射出成形とは、成形機の加熱シリンダー内で樹脂を流動性が出る温度まで加熱、溶融した後、更に高温(例えば170℃)の金型内に射出し、そこで反応が進んで硬化した後製品を得る。
【0028】
圧縮成形は、秤量しておいた材料を所定の温度まで昇温しておいた金型のキャビティ内に投入し、加圧及び加熱(例えば170℃)を行い、硬化させた後製品を得る。
【0029】
また、得られた成形材料は上記3種類の成形方法以外に粉体塗装法にも使用出来る。これは、粉体そのものを被塗装体表面に付着させた後溶融させて皮膜を形成させる方法であり、粉末流動浸せき法、静電塗装法、溶射法等がある。回路基板に接続されている抵抗等はこの方法である。
【実施例】
【0030】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【0031】
[各種評価方法]
1.熱伝導率:ASTM E1530(ディスク板、熱流計方式)
【0032】
[実施例1〜4]
熱可塑性樹脂として粉体化したポリエーテルイミド(GEプラスチックス社製、ウルテム 1010−1000)を15重量%、酸化マグネシウム(協和化学工業社製、パイロキスマ 5301K)を85重量%配合して予備ブレンド後、二軸混練機((株)日本製鋼所製 TEX30α)を用い、340℃で混練し熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。このペレットを粉砕し、エポキシ樹脂(o―クレゾールノボラック型 住友化学社製 ESCN―195XL)及び硬化剤(ノボラック型フェノール樹脂 MEH−1085
明和化成社製)とを表1に示す組成で配合後ミキサーで混合し、90―95℃の熱ロールによる溶融混合処理後、冷却粉砕して成形材料を製造した。
【0033】
【表1】

【0034】
この成形材料を175℃に加熱した金型内にトランスファー注入し、硬化させて50mmΦ×3mmtの成形体を得た。これを熱伝導率の評価に供した。その結果も表1に示した。
【0035】
[実施例5〜8]
熱可塑性樹脂として粉体化したポリエーテルエーテルケトン(ビクトレックス・エムジー社製 ビクトレックス 151G)を15重量%、実施例1で使用した酸化マグネシウムを85重量%配合して予備ブレンド後、実施例1と同様の方法で熱伝導率評価用の成形体を作り、熱伝導率の評価に供した。その結果も表1に示した。
【0036】
[実施例9〜12]
熱可塑性樹脂として粉体化した液晶ポリエステル(ユニチカ社製 ロッドラン LC−5000)を15重量%、実施例1で使用した酸化マグネシウムを85重量%配合して予備ブレンド後、実施例1と同様の方法で熱伝導率評価用の成形体を作り、熱伝導率の評価に供した。その結果も表1に示した。
【0037】
[実施例13、14]
熱可塑性樹脂として実施例1で使用したポリエーテルイミド及び酸化マグネシウムを表2に示す組成で配合し、実施例1と同様に熱可塑性樹脂組成物のペレットを作った後粉砕し、エポキシ樹脂及び硬化剤と混合し、成形材料を製造した。このときの組成は、前記ペレットが90重量%、エポキシ樹脂9.5重量%、硬化剤0.5重量%であった。更に、実施例1と同様に成形体を得、熱伝導率の評価に供した。その結果も表2に示した。
【0038】
【表2】

【0039】
[比較例1]
実施例1で使用した酸化マグネシウム75重量%、エポキシ樹脂23.7重量%、硬化剤1.3重量%を配合後ミキサーで混合し、90―95℃の熱ロールによる溶融混合処理後、冷却粉砕して成形材料を製造した。この成形材料を175℃に加熱した金型内にトランスファー注入し、硬化させて50mmΦ×3mmtの成形体を作った。これを熱伝導率の評価に供した。その結果、3.0W/m・Kを示した。これは、酸化マグネシウムの配合量がほぼ同じ実施例1、実施例5及び実施例9と比べて小さかった。
【産業上の利用可能性】
【0040】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、熱伝導性に優れ、半導体など電子部品の封止用樹脂として好適に用いられる。
【0041】
特に、半導体装置における高密度実装に伴う半導体パッケージは熱を貯めやすいため本発明のエポキシ樹脂組成物は好適である。
【0042】
また、回路基板に接続されている抵抗等の表面への粉体塗装用にも好適である。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
A.エポキシ樹脂、B.エポキシ樹脂の硬化剤及びC.熱可塑性樹脂と酸化マグネシウム粉末からなる熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
【請求項2】
熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂が、融点200℃以上の結晶性樹脂であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項3】
熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂が、ガラス転移温度150℃以上の非晶性樹脂であることを特徴とする請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項4】
融点200℃以上の結晶性樹脂が、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート、液晶ポリエステル、ポリフェニレンスルフィドまたはポリエーテルエーテルケトンであることを特徴とする請求項2記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項5】
融点200℃以上の結晶性樹脂が、液晶ポリエステルであることを特徴とする請求項4記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項6】
ガラス転移温度150℃以上の非晶性樹脂が、ポリフェニレンエーテル、ポリサルフォン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドまたはポリエーテルサルフォンであることを特徴とする請求項3記載のエポキシ樹脂組成物。
【請求項7】
ガラス転移温度150℃以上の非晶性樹脂が、ポリエーテルイミドまたはポリエーテルサルフォンであることを特徴とする請求項6記載のエポキシ樹脂組成物。

【公開番号】特開2007−84595(P2007−84595A)
【公開日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−271550(P2005−271550)
【出願日】平成17年9月20日(2005.9.20)
【出願人】(000000952)カネボウ株式会社 (120)
【出願人】(596154239)カネボウ合繊株式会社 (29)
【出願人】(505354626)高瀬樹脂工業株式会社 (1)
【Fターム(参考)】