JPH0234983B2 - 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
回路部品等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、高温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、あるいは脱塩素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、種々の
提案がなされており、たとえば、特開昭56−
81333号公報にも記載されているように、下記化
学式〔Ａ〕で表わされるアルキルアリールシルセ
スキオキサン系シリコーン化合物をエポキシ樹脂
に添加することによつて、高温度、高湿度下にお
いて、エポキシ樹脂組成物の体積固有抵抗の低化
を少なくして、樹脂封止した電気部品の電気特性
を維持しようとする提案がある。しかし、この添
加剤は、高温度、高湿度下での電気絶縁性は良好
なものの、耐湿性に欠け、またエポキシ樹脂中の
イオン性不純物による悪影響をも生ずる。 （R₁〜R₆はアルキル基、アリール基、アルケニ
ル基またはアラルキル基であり、同一であつても
異つても良い。） また、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も提案されて
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
ポキシ樹脂と、硬化剤と、下記化学式〔Ａ〕で表
わされるアルキルアリールシルセスキオキサン系
シリコーン化合物（ただし、式においてR₁〜R₆
はアルキル基、アリール基、アルケニル基または
アラルキル基であり、同一であつても異つてもよ
い。）及びラノリンまたはラノリン誘導体の一方
または双方から成る添加剤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
性及び電気絶縁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、アルキルアリールシル
セスキオキサン系シリコーン化合物とラノリン又
はラノリン誘導体の一方又は双方とからなる添加
剤が、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。さらに、本発明にかかる上記組成物
は、上記添加剤の１つとして、アルキルアリール
シルセスキオキサン系シリコーン化合物（以下、
シリコーン化合物という）を用いているので上記
効果のほか高温時の電気絶縁性の低下を抑えるこ
とができる。 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、シリコーン化合物及びラノリン又はそ
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シ
リコーン化合物及びラノリン又はラノリン誘導体
の一方又は双方から成る添加剤が、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うるエポキシ樹脂は、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
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等が挙げられ
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
ルノポラツク系エポキシ樹脂、クレゾールノポラ
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、硬化剤の管能基と数とエポキシ樹
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の錯化合物踏が挙
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。 本発明にかかるシリコーン化合物及びラノリン
又はラノリン誘導体の一方又は双方から成る添加
剤は、エポキシ樹脂及び硬化剤とか反応せず、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。また、この添加剤は、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、イオン性不純物の侵入を防い
で、電気部品を保護することができる。 上記シリコーン化合物は、水酸基当量400、分
子量1600であり、R₁〜R₆がメチル基とフエニル
基からなるメチルフエニルポリシルセスキオキサ
ン等が挙げられ。該シリコーン化合物は、エポキ
シ樹脂100重量部に対して0.1〜５重量部含まれて
いることが望ましい。その配合量が0.1重量部よ
り少なくなると、防錆膜の形成及び電気絶縁性の
向上等の効果が乏しくなり、一方、５重量部より
多くなると、添加による効果の向上があまり認め
られない。 また、上記ラノリンは、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・脱色等の精製を行なつたものがよい。
また、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
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、防錆効果が発輝され
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)上記シリコン化合物等から成る添加剤のみ
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、ヘキサブロムベンゼン、三
酸化アンチモン等の難燃剤、シランカツプリング
剤、テ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
として調整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、オクトクレゾールノボ
ラツクエポキシ樹脂を100重量部と、前記シリコ
ーン化合物としてのメチルフエニルポリシルセス
キオキサン（東レシリコーン、SH6018）及びラ
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ラン２
重量部、離型剤としてのカルナバワツクス２重量
部を添加して、混合した。次いで、このものを90
℃の温度下で、10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）を調整した。 また、比較のため、第１表に示すごとく、添加
剤として前記シリコーン化合物のみ又は精製ラノ
リンのみ、及び添加剤は用いることなく、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整した（試料No.６、７、
８）。 上記８種類のエポキシ樹脂組成物を用い、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、比較的組成物に比して、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る。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エポキシ樹脂と、硬化剤と、下記化学式
   〔Ａ〕で表わされるアルキルアリールシルセスキ
   オキサン系シリコーン化合物及びラノリンまたは
   ラノリン誘導体の一方または双方から成る添加剤
   とからなることを特徴とするエポキシ樹脂組成
   物。 ただし、上式においてR₁〜R₆は、アルキル基、
   アリール基、アルケニル基またはアラルキル基で
   あり、同一であつても異つても良い。 ２ エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル系エポ
   キシ樹脂、フエノールノポラツク系エポキシ樹
   脂、クレゾールノポ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
   双方は、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。 ６ アルキルアリールシルセスキオキサン系シリ
   コーン化合物は、エポキシ樹脂100重量部に対し
   て0.1〜５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。