| 【発明の名称】 |
耐熱導電性樹脂組成物 |
| 【発明者】 |
【氏名】石川 幸夫
【氏名】木村 知弘
【氏名】荻田 勝久
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| 【要約】 |
【課題】半導体集積回路装置包装用材料に要求される耐熱性、成形性、導電性の他、半導体集積回路装置との接触・摩擦時の摩耗によるカーボンブラック等の脱離が原因となる半導体集積回路装置等の汚染を著しく低減し、また半導体集積回路装置収納用トレイを成形した際に生じる反りを低減し、加熱した際に生じるうねり現象を著しく改善する耐熱導電性樹脂組成物および該組成物からなる半導体集積回路装置包装材料の開発。
【解決手段】（ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂１０〜９８重量％及び、ポリスチレン系樹脂９０〜２重量％を主成分とする樹脂組成物１００重量部と、（ｂ）炭素繊維５〜３０重量部、（ｃ）無機充填材１５〜６０重量部を含む耐熱導電性樹脂組成物および該組成物からなる半導体集積回路装置包装用材料を用いることにより、前述の課題を解決する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 （ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂１０〜９８重量％及び、ポリスチレン系樹脂９０〜２重量％を主成分とする樹脂組成物１００重量部と、（ｂ）炭素繊維５〜３０重量部、（ｃ）無機充填材１５〜６０重量部を含む耐熱導電性樹脂組成物。
【請求項２】 請求項１記載のポリフェニレンエーテル樹脂が数平均分子量６０００〜６００００である耐熱導電性樹脂組成物。
【請求項３】 （ｃ）無機充填材が板状の形状をなすことを特徴とする、請求項１または２の耐熱導電性樹脂組成物。
【請求項４】 （ｃ）無機充填剤が、ガラスフレークまたはマイカである、請求項３の耐熱導電性樹脂組成物。
【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載の耐熱導電性樹脂組成物からなる成形品の、表面抵抗が１０7Ω以下であることを特徴とする半導体集積回路装置包装用材料。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱性、導電性、成形性に優れ、得られた成形品を加熱した際に生じる変形・うねり現象が低減され、更に低カーボン脱離性を有する耐熱導電性樹脂組成物、および該組成物を用いた半導体集積回路装置包装材料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体集積回路を収納、移送するために樹脂製のトレイが多く利用されている。それらトレイには半導体集積回路装置の移送時にのみ使用される一般トレイ(常温トレイ)と移送及び加熱用途に使用される耐熱トレイの２種類があり、耐熱トレイには非常に高い耐熱性が求められている。
【０００３】半導体集積回路装置を基板に実装する際に、半導体集積回路装置は２６０℃前後のはんだ浴につけられるがこの際、半導体集積回路装置の封止材が吸湿していると、高温のため封止材中の水分が気化、膨張して半導体集積回路装置が破壊されることがある。そこでこのパッケージクラックを防止するために通常は半導体集積回路装置は出荷前に封止材の乾燥目的で予備加熱され、防湿梱包後に出荷されている。しかし出荷先で半導体集積回路装置が長期間保管されたときなどは再度加熱される場合も多い。加熱温度は一般に１２５〜１５０℃程度であり、従来は予備加熱をする際、半導体集積回路装置を一般トレイからアルミ製トレイに乗せ変えていた。しかし、搬送用トレイからアルミ製トレイに乗せ変える際に、半導体集積回路のリード部が変形したりアルミ製トレイが重く扱いにくいことから、搬送と加熱用との両方で使用可能な耐熱トレイが求められている。
【０００４】予備加熱では半導体集積回路装置を搭載した耐熱トレイは、通常数十枚程度重ねられた状態でオーブンに入れられ加熱されるが、１５〜２０分程度経過すると積み重ねられたトレイの面内で温度分布が生じ、その結果材料の膨張量に差が生じてトレイがうねるという現象が生じる問題点がある。これにより搭載されている半導体集積回路装置が定位置からずれたり、トレイから飛び出す等の不都合が生じる場合がある。
【０００５】また、これらトレイには半導体集積回路を静電気放電による障害から守るために導電性が必要とされる。一般トレイの場合には、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂が、耐熱トレイの場合には、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂等が使用されることが多い。これら材料として用いられている熱可塑性樹脂には一般に静電気放電を防ぐ様な導電性がないため、導電性を付与するために、金属粉、金属繊維、ステンレス繊維、カーボンブラック等の導電性充填材が添加される。しかし、金属粉、金属繊維、ステンレス繊維等は、材料比重が大きく高価なためほとんど実用化されていない。従って、現在使用されている導電性充填材はカーボンブラックがほとんどである。
【０００６】しかし、導電性充填材にカーボンブラックを使用した場合、導電性能、経済性の面では優れているものの、新たな問題が生じる。すなわち、移送などの際に半導体集積回路装置がトレイと摩擦しその結果トレイからカーボンブラックが脱落し、半導体集積回路装置のリード部やボール状等の端子部を汚染する問題である。そのため、トレイの材料にはトレイと半導体集積回路が移送時の振動でこすれ合ってもカーボンが剥落してこないこと、すなわちカーボンブラックの脱離性が低いことが特に強く求められるようになってきている。
【０００７】また最近、衝撃強度に対する新たな要求が耐熱トレイでは一段と激しくなってきている。すなわち産業廃棄物の処理問題、また経済性等の問題から半導体集積回路装置収納用トレイは、繰り返し使用されるケースが増加してきている。これまでトレイは半導体集積回路装置メーカーとアッセンブリメーカーとの間を片道１回で使用されていたが、最近では３回、５回と繰り返し使用されるようになってきている。これに伴い耐熱トレイが加熱処理を受ける回数も増加してきており、多い場合は２０回程度まで加熱回処理されている。樹脂材料は、熱履歴を受けることで劣化するため当然加熱回数と共に強度も低下していく。このため耐熱導電性樹脂には、移送時の衝撃に耐えるために高い衝撃強度が要求されるようになってきている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題点を解決するものであり、半導体集積回路装置収納用トレイ等の半導体集積回路装置収納用包装材料に要求される耐熱性、成形性、導電性の他、更に半導体集積回路装置との接触・摩擦時の摩耗によるカーボンブラック等の脱離が原因となる半導体集積回路装置等の汚染を著しく低減し、また半導体集積回路装置収納用トレイを成形した際に生じる反りを低減し、加熱した際に生じるうねり現象を著しく改善し、更に繰り替し使用に耐える耐衝撃性を有する耐熱導電性樹脂組成物および該組成物よりなる半導体集積回路装置用包装材料に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の発明は、（ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂１０〜９８重量％及び、ポリスチレン系樹脂９０〜２重量％を主成分とする樹脂組成物１００重量部と、（ｂ）炭素繊維５〜３０重量部、（ｃ）無機充填材１５〜６０重量部を含む耐熱導電性樹脂組成物である。
【００１０】本発明の第２の発明は、ポリフェニレンエーテル樹脂が数平均分子量６０００〜６００００であることを特徴とする第１の発明である。
【００１１】本発明の第３の発明は、（ｃ）無機充填材が板状の形状をなすことを特徴とする、第１または第２の発明である。
【００１２】本発明の第４の発明は、板状の形状をなす（ｃ）無機充填材が、ガラスフレークまたはマイカであることを特徴とする第４の発明である。
【００１３】本発明の第５の発明は、第１から第４の発明のうち、いずれかの組成物からなる成形品の、表面抵抗が１０7Ω以下であることを特徴とする半導体集積回路装置包装用材料である。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の成分（ａ）で使用されるポリフェニレンエーテル樹脂とは、化学式（Ｉ）に記載する構造単位を一個以上含有するホモポリマー及びコポリマーであり、これらのブレンド物でも良い。
【００１５】
【化１】
【００１６】上式においてｎは５以上の整数であり、Ｒ１〜Ｒ４は、それぞれ独立に水素、ハロゲン、炭化水素基、ハロ炭化水素基、炭化水素オキシ基、ハロ炭化水素オキシ基等から選択されたものである。これらの構造単位の代表例は、２，６−ジメチル−１，４−フェニレンエーテル、２，６−ジエチル−１，４−フェニレンエーテル、２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレンエーテル、２，６−ジフェニル−１，４−フェニレンエーテル等である。
【００１７】本発明の第２の発明での成分（ａ）で使用されるポリフェニレンエーテル樹脂は、その数平均分子量が６０００〜６００００のものであり、好ましくは１００００〜２００００である。数平均分子量が６０００未満であると衝撃強度が著しく低下し、数平均分子量が６００００を越えると成形性が低下し成形加工が困難になる。
【００１８】本発明の成分（ａ）に使用されるポリスチレン系樹脂とは、ゴム例えばブタジエンポリマーまたはゴム類似のスチレン／ブタジエンポリマーの存在下または不在下でのスチレン重合により製造された強化または非強化したスチレンのホモポリマーいわゆるハイインパクトポリスチレン（耐衝撃ポリスチレン）の呼称で代表されるブタジエングラフトポリスチレン、ＧＰポリスチレン（スチレン単独重合体）、ポリ−α−メチルスチレン、シンジオタクチックポリスチレン等である。
【００１９】本発明の成分（ａ）は、ポリフェニレンエーテル樹脂１０〜９８重量％に対して、スチレン系重合体を９０〜２重量％の割合で用いる。成分（ａ）においてスチレン樹脂の割合が、２重量％未満では成形性が著しく低下し、９０重量％を越えると半導体集積回路装置収納用トレイに対して加熱温度に耐える耐熱性を付与する事が困難になる。従って、ポリフェニレンエーテル重合体１０〜９８重量％に対して、スチレン系重合体９０〜２重量％の割合で含有することが望ましく、特に好ましくは、ポリフェニレンエーテル４０〜９０重量％に対して、スチレン系重合体６０〜１０重量％である。
【００２０】本発明の成分（ｂ）で使用される炭素繊維は、特に制限はなく、ピッチ系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、気相成長法によるものなどが使用できるが、好ましくはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系炭素繊維で炭素繊維自身の体積固有抵抗が０．１Ω・cm以下のものであり、好ましくは体積固有抵抗で１．０×１０-2Ω・cm以下である。体積固有抵抗が０．１Ω・cmを越えると、樹脂組成物中に少量添加するだけでは高い導電性が得られないという問題がある。使用する炭素繊維の繊維長は平均長０．３〜10ｍｍのものであり、好ましくは２〜７ｍｍである。繊維径は特に制限は無いが、一般的な５〜９μｍのものを好適に使用することができる。使用する炭素繊維の繊維長は、１ｍｍ未満では樹脂中での残存繊維長が短くなり導電性などの繊維強化効果が低下し、また繊維長１０ｍｍより長いものは樹脂組成物の混練製造が困難になる。本発明の成分（ｂ）の添加量は、成分（ａ）の１００重量部に対して、５〜３０重量部であり、５重量部以下では導電性が不足し好ましくなく、３０重量部を越える量では経済的に不利となり、工業的には使用できなくなる。
【００２１】本発明の成分（ｃ）で使用される無機充填材は、繊維状、微粒状、平板状等の形状を持つ無機物を使用することができる。例えば、ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク、タルク、マイカ、硫酸バリウム、チタン酸カリウム等のウィスカー、ガラスや炭素繊維のミルドファイバーなどがあげられる。
【００２２】中でも本発明の第３の発明に使用される板状の形状をなす（ｃ）無機充填材は、形状が板状であれば材質に制限はないが、ガラスフレークやマイカなどが例としてあげられる。ガラスフレークの材質も特には問わず、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｅガラスなどが一般に使用できるが、樹脂用のガラス繊維と同様にＥガラスが中でも好適に使用することができる。ガラスフレークの形状としては、厚さ１〜７μｍ程度、粒径１７００μｍ以下だと好適である。マイカについても各種の組成が存在し、マスコバイト、フロゴパイトなどが例としてあげられる。マイカの粒径としては、粒径３０００μｍ以下、特に１５００μｍ以下だと好適に使用でき、重量平均粒径としては３０〜３００μｍが好ましい。厚さの指標として平均アスペクト比が２０〜９０程度が好ましい。本発明の（ｃ）成分は、成分（ａ）１００重量部に対して、１５〜６０重量部であり、１５重量部未満では成形後の成形品のそりを避けることができず、半導体集積回路装置収納トレイとしての実用性に欠け、６０重量部を越えると衝撃強度の低下や比重の増大から実用的では無くなるので、好ましくない。
【００２３】本発明では、（ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂およびポリスチレン系樹脂からなる樹脂組成物、（ｂ）炭素繊維、（ｃ）無機充填材の３成分を混合して耐熱導電性樹脂組成物とするが、混合方法としては粉体あるいはペレット等の形状を持つ各成分に対して、公知の混合技術を適用することができる。例えばヘンシェルミキサー、マゼラーなどのミキサー型混合機、Ｖ型ブレンダー、リボンブレンダー、タンブラー型混合機等の混合装置であらかじめ混合しておいた混合物を、更に溶融混合することで均一な耐熱導電性樹脂組成物とすることができる。好適に使用できる溶融混合装置としては、バンバリー型ミキサー、単軸あるいは２軸スクリュー押出機、加圧ニーダー及びロール等がある。
【００２４】更に本発明においては、前記以外の添加剤、例えばゴム成分、耐衝撃補強剤、滑剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、サイジング剤、表面処理剤等を必要に応じて添加することも可能である。また、これらの添加剤類は、複数を組み合わせて使用することもできる。
【００２５】本発明の第５の発明である半導体集積回路装置包装用材料は、前述の方法により製造された耐熱導電性樹脂組成物に公知の成形技術を適用することで、各種形状を有するものを得ることができる。成型方法としては例えば射出成形、プレス成形、真空成型及び異形押出等をあげることができる。成形品としては導電性トレー等に好適に用いられる。
【００２６】
【発明の効果】本発明になる耐熱導電性樹脂組成物は、耐熱性、導電性、成形性に優れ、得られた成形品を加熱した際に生じる変形・うねり現象が低減され、更に低カーボン脱離性を有し、半導体集積回路装置包装用材料として好適に利用される。
【００２７】
【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、これらはいずれも例示的なものであって、本発明の内容を限定するものではない。尚、実施例及び比較例に記載した％及び部は、すべて重量基準である。
【００２８】（実施例１〜５）表１に示す（ａ）ポリフェニレンエーテル樹脂およびポリスチレン系樹脂（ＰＰＥ−１〜−２、ＨＩ−ＰＳ−１〜−２、ＧＰ−ＰＳ）、（ｂ）炭素繊維（ＣＦ）、（ｃ）無機充填材（マイカ−１〜−２、タルク、ＧＦＬ）の各成分を、表２に示す配合比率にて、タンブラー型混合機で混合した後、池貝鉄工社製ＰＣＭ−５０型真空ベント付き2軸押出機に供給して溶融混練する事により耐熱導電性樹脂組成物のペレットを得た。次に該ペレット状耐熱導電性樹脂を東芝機械社製ＩＳ−１００Ｅ射出成形機にて表３に示す各種テストピース及びＩＣトレイ成形品を作成し、物性値の評価を行った結果を表２に併せて示した。
【００２９】評価項目は、表面抵抗（社内法）、アイゾット衝撃強度（Ｉｚｏｄ；ＪＩＳＫ−７１１０；３ｍｍ）、加熱撓み温度（ＨＤＴ；ＪＩＳＫ−７２０７；６．４ｍｍバー；１８．６ｋｇｆ／ｃｍ2）、メルトフローインデックス（ＭＦＩ；ＪＩＳＫ−７２１；２８０℃１０ｋｇｆ）、摩擦時のカーボンブラック脱離性（社内法）、成形後の反り量（社内法）、加熱時うねりの有無（社内法）である。尚、社内法の各種測定法については次ぎの通りである。
【００３０】（物性評価方法）
１．表面抵抗試験片は、１２０×１２０×２ｍｍの平板状の射出成形品を用い、試験片の片面上の９ヶ所に間隔が１ｃｍになる様５×１０ｍｍの面積に銀系導電性塗料を塗布して銀電極を作成する。電極間に２５０Ｖの印加電圧をかけ、試験片中９ヶ所の抵抗値を測定した平均値を表面抵抗とした。測定機はＨＩＯＫＩ ３１１９ＤＩＧＩＴＡＬ ＭΩ ＨＩ ＴＥＳＴＥＲを使用した。
【００３１】２．カーボン脱離性試験片形状は、１の表面抵抗値測定用サンプルに同じ。試験片上に半導体集積回路装置を置き約５０万回振動（振幅）させる。振幅後に半導体集積回路装置のリードピンの拡大写真を撮り、カーボンブラックの脱離状況をリードピンに付着したカーボンブラックの有無により判定した。
【００３２】３．反り量射出成形機にて半導体集積回路装置収納トレイ（３１５．９×１３５．９×７．６ｍｍ）を成形した後、定盤上に静置し、ハイトゲージにて成形品の四隅及び中央部の５ヶ所（本来成形品底面より同一高さとなるべき部位）の高さを測定し、そのうちの最高点と最低点との高低差を反り量として求めた。
【００３３】４．うねり評価射出成形機にて半導体集積回路装置収納トレイ（３１５．９×１３５．９×７．６ｍｍ）を成形し、それを２０枚重ねた状態で１５０℃に達したオーブンに入れた際のうねり現象の有無を確認した。オーブン投入10分後にオーブンの内部を目視観察し、捻れによる変形が確認されたものを「うねりあり」と判定した。
【００３４】
【表１】
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】実施例１〜５の各種物性評価結果はどの耐熱導電性樹脂組成物も、成形時の流動性が良好で、成形品の表面抵抗、衝撃強度、耐熱性に優れ、カーボン脱離性も見られず、成形品の反りも少ない、しかも加熱時のうねりも認められない良好な物性を示した。
【００３８】（比較例１〜４）表２に示す配合とした以外、実施例１〜５と同様の操作を行い物性値の評価を行ない、結果を表２に併せて示した。比較例１では、成分（ｂ）を使用せずに、カーボンブラックの添加にて導電性を付与し、表面抵抗を低下させたため、カーボン脱離性が大きい結果となった。
【００３９】比較例２では、成分（ｂ）の添加量が少量だったため、表面抵抗が大きく、また反り量やうねりも大きい結果となった。
【００４０】比較例３では、成分（ａ）内のポリフェニレンエーテル樹脂の含有量が少ないため、ＨＤＴが低く耐熱性に劣り、オーブン内ではトレイ全体の変形が起こりうねり評価をできない結果となった。
【００４１】比較例４では、成分（ｃ）の添加量が少なかったため、反り量の大きい結果となった。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２９６
【氏名又は名称】電気化学工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）９月２日 |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開平１１−８０５３４ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）３月２６日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２３６７３０ |
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