JPH0234982B2 - Ehokishijushisoseibutsu - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、半導体装置やその他の電子回路部品
の封止用樹脂等に使用されるエポキシ樹脂組成物
に関する。 一般に、エポキシ樹脂は、アミン類、酸無水
物、フエノール樹脂などの硬化剤を用いて硬化さ
せると、電気的、機械的、熱的、性質に優れたも
のが得られるため、半導体装置やその他の電子回
路部品を外部雰囲気や機械的衝撃から保護するた
めの封止用樹脂として用いられている。更に、エ
ポキシ樹脂による樹脂封止は、セラミツクあるい
は金属による封止に比べて生産性、経済性の面で
利点が多く、多用されている。 ところで、最近の半導体装置の高密度化、電子
回路部品の用途の多様化による使用環境の変化か
ら電気部品の高温度、高湿度下における機能を維
持する信頼性がエポキシ樹脂組成物に対して要求
されている。しかし、従来の組成物では次に示す
ような根本的な問題があり、要求される高温度、
高湿度化の電気特性を満足することが困難であつ
た。 即ち、従来のエポキシ樹脂組成物による樹脂封
止の耐湿性、耐腐食性の低さはいずれも樹脂と電
気部品とが直接接していることと樹脂封止が気密
封止でないことに寄因するため、その改善は極め
て難しいことであつた。エポキシ樹脂は硬化物中
に残存する極性基により、水分を吸湿したり透湿
する。さらにエポキシ樹脂には合成時に原料とし
て用いられているエピクロルヒドリンから由来す
る塩素、あるいは脱塩化ナトリウム用として使用
する水酸化ナトリウムから由来するナトリウム等
のイオン性不純物を含んでおり、素原料中に多量
に該イオン性不純物が混入している。しかして、
上記吸湿あるいは透湿した水分とイオン性不純物
の相互作用により、樹脂封止された電気部品の絶
縁性の低下、リーク電流の増加等の機能の低下が
生じ、更にはそれらの電気部品に用いられている
アルミニウム配線や電極を腐食させ、最終的には
断線まで至らしめる。 また、高温時には、樹脂中に含まれるイオン性
不純物やその他の極性物質が熱運動の活性化とと
もに動きやすくなり、素子等の部品に電界が発生
した場合、樹脂と素子等の部品の界面でのこのイ
オン性不純物がさらに活性化され、電気特性を局
部的に低下させ、水分があれば腐食が急激に進行
し、悪影響を及ぼす。 そこで、これらの問題に対処するため、最近で
は、エポキシ樹脂中のイオン性不純物を低減させ
たり、電気部品と樹脂との接着性を高めて、水分
の浸入を遮断しようとすることが提案されてい
る。しかし、まだ樹脂中から完全にイオン性不純
物を除去することは困難であり、更に電気部品と
樹脂との接着性の向上に伴う樹脂封止時の離型性
の問題も生じてくる。 本発明者らは、上記の欠点に鑑み、鋭意検討の
結果、エポキシ樹脂組成物中に水分やイオン性不
純物の浸入を防ぐ防錆膜を形成する成分を配合し
ておき、該エポキシ樹脂組成物による樹脂封止時
あるいはその後に防錆膜形成成分をしみ出させ
て、電気部品表面に防錆膜を形成させることを考
え、本発明をなすに至つた。 本発明は、耐湿性、防錆性に優れたエポキシ樹
脂組成物を提供することを目的とするものであ
る。すなわち、本発明のエポキシ樹脂組成物は、
エポキシ樹脂及び硬化剤と、ラノリンまたはラノ
リン誘導体の一方または双方とからなることを特
徴とするものである。 本発明によれば、優れた耐湿性、防錆性、接着
性を有するエポキシ樹脂組成物を提供することが
できる。 本発明においてかかる効果が得られるのは、エ
ポキシ樹脂と混在させたラノリン又はラノリン誘
導体が、エポキシ樹脂組成物を樹脂封止剤等とし
て使用した際に、該組成物と被塗物との間に介在
し、外部の水分、イオン性不純物が被塗物表面に
浸入してくるのを防止する作用効果を発揮するた
めと考えられる。このように、本発明の樹脂組成
物は、被塗物との境界面への水分、イオン性不純
物の浸入を防止するので、耐湿性、防錆性、接着
性に優れているのである。 また、本発明のエポキシ樹脂組成物は上記効果
を有するため、電気部品の封止用樹脂以外にも、
塗料或いは接着剤等にも用いることができる。 次に、本発明の樹脂組成物を電気部品の封止剤
として使用した場合、その樹脂封止時あるいはそ
の後に電気部品の表面とエポキシ樹脂との境界面
において、ラノリン又はその誘導体が防錆膜を形
成するものと考えられる。しかして、その結果外
部からの水分およびエポキシ樹脂中のイオン性不
純物が電子部品表面へ浸入するのを遮断し、電気
部品の絶縁性の低下、あるいはリーク電流の増加
等の機能の低下を防ぐことができ電気部品の寿命
を伸ばすことができるのである。 また、上記のごとき防錆膜形成成分としてのラ
ノリン又はラノリン誘導体が、エポキシ樹脂組成
物中に含まれているため、電気部品表面に防錆膜
を塗布するという工程は全く不要である。 本発明において用いるエポキシ樹脂は、通常知
られるものであり、特に限定されない。例えばグ
リシジルエーテル系エポキシ樹脂、フエノールボ
ラツク系エポキシ樹脂、クレゾールノボラツク系
エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジル
エステル系エポキシ樹脂、線状脂肪酸族エポキシ
樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂が挙げられる。し
かしてこれらエポキシ樹脂は１種もしくは２種以
上の混合物で用いてもよい。上記エポキシ樹脂の
中でも電気特性、耐熱性等の面からフエノールノ
ボラツク系エポキシ樹脂、クレゾールノボラツク
系エポキシ樹脂が好ましく、最も優れた特性を得
ることができる。これらのエポキシ樹脂は、次に
示す硬化剤によつて硬化反応を起し固化する。 次に、硬化剤としては、無水フタル酸、無水コ
ハク酸、無水メチルナジン酸等の酸無水物、メタ
フエニレンジアミン、ジアミノジフエニルスルホ
ン、芳香族アミンアダクト等の芳香族アミン、ポ
リメチレンジアミン、メンタンジアミン等の脂肪
族または脂環式アミン、フエノール樹脂、クレゾ
ール樹脂等の合成樹脂初期縮合物等が挙げられる
が、特に制限されるものではない。しかし、上記
硬化剤の中でも電気特性、耐熱性等の面からフエ
ノール樹脂、クレゾール樹脂等の合成樹脂初期縮
合物が好ましい。 本発明において、エポキシ樹脂と硬化剤の配合
比については硬化剤の官能基の数とエポキシ樹脂
のエポキシ基の数との化学当量比が0.5〜1.5の範
囲内にあるように配合することが、保存安定性、
硬化速度、硬化後の熱的・力学的性質等の硬化特
性上好ましい。更に、優れた硬化特性は上記化学
当量比が0.8〜1.2の範囲内にあるときに得ること
ができる。 また、本発明において、上記硬化剤を用いた場
合、その硬化速度を促進するため、硬化促進剤を
用いてもよい。該硬化促進剤は、特に制限される
ものではないが、例えば、イミダゾール、２−メ
チルイミダゾール、２−フエニルイミダゾール、
２，４−ジメチルイミダゾール等のイミダゾール
類、トリエチルアミン、ジエチルアミノプロピル
アミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン等のアミン
類、トリエチルアミン等とBF₂との錯化合物等が
挙げられる。また、これらの硬化促進剤は１種も
しくは２種以上の混合物で用いてもよい。しかし
てこの硬化促進剤の配合比は、一般にエポキシ樹
脂100重量部に対して0.05〜５重量部の範囲内で
よい。 本発明にかかるラノリンおよびラノリン誘導体
は、エポキシ樹脂及び硬化剤とは反応せず、エポ
キシ樹脂組成物による電気部品の樹脂封止時ある
いはその後に、樹脂中から外部へしみ出してい
く。このラノリンまたはラノリン誘導体成分は、
封止した電気部品表面に到達して、防錆膜を形成
する。該防錆膜は、耐湿性に優れており、イオン
性不純物の浸入を防いで、電気部品を保護するこ
とができる。 該ラノリンは、羊毛脂を示し、脂肪酸と一価高
級アルコールとのエステルであり、その種類は特
に制限されるものではないが、不純物を含まない
防錆膜を形成するために好ましくは、脱臭・脱
水・脱色等の精製を行つたものがよい。また、該
ラノリン誘導体としては、ラノリンからアルコー
ル分を除去すること等により得られるラノリン脂
肪酸およびラノリン酸バリウム、ラノリンマグネ
シウム、ラノリン酸亜鉛、ラノリン酸アルミニウ
ム、ラノリン酸カルシウム、ラノリン酸ナトリウ
ム等のラノリン脂肪酸金属塩等がある。本発明に
おいては、ラノリンまたはラノリン誘導体の一方
または双方を使用する。 上記ラノリンまたはラノリン誘導体の配合量と
しては、エポキシ樹脂100重量部に対して0.1〜10
重量部とすることが望ましい。0.1重量部より少
なくなると、本発明の耐湿、防錆効果が発揮され
難く、一方、10重量部より多くなると、添加によ
る効果の向上が少なく、むしろ組成物のコストが
高くなるおそれがある。 本発明は上記成分即ち(a)エポキシ樹脂、(b)硬化
剤、(c)ラノリンまたはラノリン誘導体の一方また
は双方の成分のみから構成されてもよいが、さら
に無機充てん剤を添加配合することにより、寸法
安定性、熱的特性、作業性等の改善されたエポキ
シ樹脂組成物を得ることができる。 無機充てん剤としては、例えばジルコニア、ア
ルミナ、タルク、クレー、マグネシア、溶融シリ
カ、結晶シリカ、ケイ酸カルシウム、炭酸カルシ
ウム、硫酸バリウム、ガラス繊維、ミルドフアイ
バー等が挙げられるが、これらの中で溶融シリ
カ、結晶シリカが最も好ましい。 また、本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要
に応じて、例えば天然ワツクス類、合成ワツクス
類、直鎖脂肪酸の金属塩、酸アミド類、エステル
類もしくはそれらの混合物等の離型剤、塩素化パ
ラフイン、臭素化ビスフエノールＡ型エポキシ樹
脂、臭素化フエノールノボラツク型エポキシ樹
脂、ブロムトルエン、ヘキサプロムベンゼン、三
酸化アンチモン等の難燃剤、シランカツプリング
剤、チタンカツプリング剤等の表面処理剤、カー
ボンブラツク等の着色剤等を適宜添加配合しても
差しつかえない。 本発明にかかる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、上
記原料成分をヘンシエルミキサー等の混合機で充
分混合した後、熱ロール機、ニーダー等の混練機
により溶融混練して、冷却粉砕することにより容
易にエポキシ樹脂組成物の成形材料を得ることが
できる。 次に本発明の実施例を説明する。 実施例 エポキシ樹脂としての、オルトクレゾールノボ
ラツクエポキシ樹脂単独又はこのものとビスフエ
ノールＡ型エポキシ樹脂と、ラノリンとしての精
製ラノリン又はラノリン酸金属塩としてのラノリ
ン酸カルシウムとを、第１表に示すような配合割
合で混合すると共に、このものに硬化剤としての
フエノールノボラツクを50重量部、硬化促進剤と
しての２−フエノールイミダゾール３重量部、無
機充填剤としての溶融シリカ350重量部、表面処
理剤としてのエポキシシラン２重量部、離型剤と
してのカルナパワツクス２重量部を添加して、混
合した。次いで、このものを80〜90℃の温度下
で、５分間ロール機で溶融混練し、直ちに冷却固
化させ、粉砕した。その後、この粉砕物をタブレ
ツト状に成型し、本発明にかかる５種類のエポキ
シ樹脂組成物（第１表の試料No.１〜５）を調製し
た。 また、比較のため、第１表に示すごとく、精製
ラノリンおよびラノリン酸カルシウムは含まず、
それ以外は上記と同様な成分、配合量、条件下で
比較用エポキシ樹脂組成物を調製した（試料No.
６）。 上記６種類のエポキシ樹脂成物を用い、アルミ
ニウム配線、電極を有するモデル素子に対して、
175℃、３分間でトランスフアー成形機により封
止を行ない、さらに165℃、８時間加熱して硬化
させ、樹脂封止を行なつた。これらの封止した試
料について、その性能をテストするため、これら
試料を121℃、2atm、水蒸気中で12Vのバイアス
をかけて、プレツシヤークツカー試験を行なつ
た。これにより各試料の平均寿命を測定して、そ
の耐湿性を評価した。その結果を第２表に示す。
ここに平均寿命とは、アルミニウム配線あるいは
電極が腐食されて、電気伝導性がなくなるまでの
時間をいう。 第２表より明らかなように、本発明にかかるエ
ポキシ樹脂組成物を用いた場合には、高温度、高
湿度下においても、従来の比較組成物に比して、
著るしく平均寿命が向上しており、本発明の樹脂
組成物は電気部品の封止用樹脂としてもきわめて
有用なものであることが分かる。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エポキシ樹脂及び硬化剤とラノリンまたはラ
   ノリン誘導体の一方または双方とからなることを
   特徴とするエポキシ樹脂組成物。 ２ エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル系エポ
   キシ樹脂、フエノールノボラツク系エポキシ樹
   脂、クレゾールノボラツク系エポキシ樹脂、脂環
   式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ
   樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ハロゲン化エポ
   キシ樹脂のうちの少なくとも１種である特許請求
   の範囲第１項記載のエポキシ樹脂組成物。 ３ ラノリン誘導体は、ラノリン脂肪酸、ラノリ
   ン脂肪酸金属塩のうちの少なくとも１種である特
   許請求の範囲第１項記載のエポキシ樹脂組成物。 ４ ラノリン脂肪酸金属塩は、ラノリン酸バリウ
   ム、ラノリン酸マグネシウム、ラノリン酸亜鉛ラ
   ノリン酸アルミニウム、ラノリン酸カルシウム、
   ラノリン酸ナトリウムである特許請求の範囲第３
   項記載のエポキシ樹脂組成物。 ５ ラノリンまたはラノリン誘導体の一方または
   双方がエポキシ樹脂100重量部に対して0.1〜10重
   量部含まれている特許請求の範囲第１項記載のエ
   ポキシ樹脂組成物。