JPH0725992B2 - エポキシ樹脂組成物とその製造方法 - Google Patents

エポキシ樹脂組成物とその製造方法

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JPH0725992B2
JPH0725992B2 JP62246431A JP24643187A JPH0725992B2 JP H0725992 B2 JPH0725992 B2 JP H0725992B2 JP 62246431 A JP62246431 A JP 62246431A JP 24643187 A JP24643187 A JP 24643187A JP H0725992 B2 JPH0725992 B2 JP H0725992B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子部品を封止するエポキシ樹脂組成物に関
する。
従来の技術 従来、電子部品等の樹脂封止にシリコン樹脂,フェノー
ル樹脂,あるいはエポキシ樹脂等が用いられており、こ
れらの中でもエポキシ樹脂は比較的優れた気密性を与
え、かつ安価であることから封止用樹脂として汎用され
ている。
従来の封止用エポキシ樹脂組成物には、室温において固
型のものと液状のものとがある。固型の封止用エポキシ
樹脂組成物はクレゾールノボラック型エポキシ樹脂にフ
ェノールノボラック樹脂を硬化剤として用い、硬化促進
剤,フィラー等を配合したもので必要に応じて硬化反応
を一部進行させ、固型化したものを一度粉砕し、タブレ
ット状またはシート状に形成している。タブレット状の
ものを封止剤として使用する場合は成形機のシリンダ内
に入れ、加熱融解させ、プレス機により電子部品を装着
した金型内に注入し加熱硬化させる。シート状のものは
電子部品の上へ乗せ、加熱融解後硬化させる。
液状の封止用エポキシ樹脂組成物は、ビスフェノールA
型,ビスフェノールF型,脂環式,フェノールノボラッ
ク型等の比較的低粘度のエポキシ樹脂に対し、酸無水
物,第3級アミン,イミダゾール等の硬化剤,フィラー
等を配合したもので、使用する場合は電子部品をディッ
ピングまたは液状封止用エポキシ組成物を電子部品上へ
ディスペンスし加熱硬化させる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のエポキシ樹脂封止はセラミック封
止,ハーメチックシール等と比較し以下のような欠点を
有している。
まず、第1番目としてエポキシ樹脂は本来透湿性があり
長時間高温高湿下にさらされると、電子部品表面へ水分
が浸透し電子部品の腐食,電食,マイグレーションを起
こすという問題を有している。
第2番目として金属リード部分との接着性が弱く、熱衝
撃により容易に剥離し、界面から水が浸透しやすくなり
電子部品の腐食、電食、マイグレーションを起こすとい
う問題点を有している。
第3番目としてエポキシ樹脂は熱膨張係数が大きく、熱
サイクルのストレスが加えられた場合、電子部品との熱
膨張係数との差により、特性値のドリフト、配線の断
線、電子部品の破壊等を起こすという問題を有してい
る。第4番目として封止工程時に樹脂組成物の流動工程
があり、使用用途に合わせて適度の流動性が必要である
が、エポキシ樹脂組成物の保管状態、使用条件により流
動特性が大きく変化し、安定しないという問題を有して
いる。
問題点を解決するための手段 本発明にかかわるエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹
脂、硬化剤、無機充填剤、カップリング剤及び撥水性界
面処理剤からなり、特に撥水性界面処理剤が次式(I) (式中、R1〜R5は水素原子、炭素数1〜6個のアルキル
基又はフェニル基のいずれかである。l≧0、1≦m≦
3、0≦n≦2、但しm+n=3)で表されるものであ
る。
更に、その製造方法について無機充填剤の粒子の表面
に、まず撥水性界面処理剤を塗布し、その後カップリン
グ剤を塗布するものである。
作用 本発明にかかわるエポキシ樹脂組成物の中で、撥水性界
面処理剤は無機充填剤表面の水酸基等と反応し、無機充
填剤表面をシリル化又はシロキサン化させエポキシ樹脂
組成物の耐水性、接着性を良くするものである。又、カ
ップリング剤は無機充填剤とエポキシ樹脂との親和性を
向上させ、エポキシ樹脂組成物の耐水性、流動特性を良
くするものである。更に撥水性界面処理剤とカップリン
グ剤を併用することにより、無機充填剤の他成分への親
和性が向上し無機充填剤の混入量が増加する為、エポキ
シ樹脂組成物の耐熱性を良くするものである。
実施例 本発明に用いられるエポキシ樹脂としては、特に限定さ
れることなく公知のものが使用できる。例えば、フェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック
型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビ
スフェノールF型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エ
ポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ
樹脂等の1分子中にエポキシ基を2個以上有するものが
好ましく、これらのうち少なくとも1種を用いる。
又本発明に用いられる硬化剤としては特に限定されるこ
となく公知のものが使用でき、合わせて硬化促進剤も使
用できる。例えば、フェノールノボラックなどのフェノ
ール系硬化剤、無水ナジック酸、メチルヘキサハイドロ
無水フタル酸、メチルテトラハイドロ無水フタル酸など
の液状酸無水物、無水フタル酸、テトラハイドロフタル
酸などの固形酸無水物、トリエタノールアミンなどの三
級アミン類、2−メチルイミダゾール及び2−エチル−
4−メチルイミダゾールなどのイミダゾール類、ポリア
ミン、ポリアミド、BF3−アミン錯塩、ジシアンジアミ
ド等があげられ、これらのうちの1種又は2種以上の組
み合わせにより使用する。
更に本発明に用いられる無機充填剤としては、例えば結
晶性シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アルミナ、水酸
化アルミニウム、ガラス繊維、タルク、炭酸カルシウ
ム、チタンホワイト、クレー、アスベスト等が用いら
れ、特に結晶性シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アル
ミナ、水酸化アルミニウムが好ましい。無機充填剤の配
合割合については、全組成物中の30重量%未満では耐水
性、耐熱性、機械特性の効果が期待できず、又全組成物
中の90重量%を超えると、流動特性、耐水性が悪くなり
実用に適さない為、全組成物中の30〜90重量%とする。
次に本発明に用いられる撥水性界面処理剤としては、シ
ラン又はシロキサン骨格の基を持つアミンを用いる。例
えば、トリス(トリメチルシリル)アミン、ジメチルポ
リシロキシシラザン、及びジメチルポリシロキシシラザ
ンのフェニル変性物があげられる。この撥水性界面処理
剤は次式であらわされる。
(式中R1〜R5は水素原子、炭素数1〜6個のアルキル基
又はフェニル基のいずれかである。l≧0、1≦m≦
3、0≦n≦2、但しm+n=3) 撥水性界面処理剤の配合割合については、無機充填剤に
対し、0.1重量%未満では耐水性、接着性向上の効果が
期待できず、又無機充填剤に対し2.0重量%を超えると
無機充填剤の表面改質が進み過ぎ分散性を悪化させる
為、無機充填剤に対し0.1〜2.0重量%とする。又、撥水
性界面処理剤の使用法については、インテグラル法(一
括配合)又は前処理法(無機充填剤の粒子の表面に予め
塗布)を用いる。
続いて本発明に用いられるカップリング剤としては、エ
ポキシシラン、ビニルシラン、アミノシラン等のシラン
カップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミ
ニウム系カップリング剤等が用いられるが特にΥ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エ
ポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシランが好
ましい。又カップリング剤の配合割合については、無機
充填剤に対し0.1重量%未満では耐水性、流動特性、親
和性向上の効果が期待できず、又無機充填剤に対し2.0
重量%を超えると耐熱性を悪化させる為、無機充填剤に
対し0.1〜2.0重量%とする。又カップリング剤の使用法
については、インテグラル法(一括配合)又は前処理法
(無機充填剤の粒子の表面に予め塗布)を用いる。
それから撥水性界面処理剤及びカップリング剤は、無機
充填剤の同じ反応基に作用するため、撥水性界面処理剤
及びカップリング剤の合計の量も規制され、その量は無
機充填剤に対し0.2〜2.0重量%である。撥水性界面処理
剤及びカップリング剤の合計の量が無機充填剤に対し0.
1重量%未満では、無機充填剤の改質効果が期待でき
ず、又無機充填剤に対し2.0重量%を超えると撥水性界
面処理剤及びカップリング剤が耐熱性を悪化させる。
以上の基本組成のほか、本発明の組成物には目的と用途
に応じて各種の添加剤を配合し用いることができる。例
えば、天然ワックス類、合成ワックス、ポリエチレンワ
ックス、高級脂肪酸等の離型剤、三酸化アンチモン等の
難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、フェニルグリシ
ジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、ブチルグリ
シジルエーテル、ビニルシクロヘキセンモノエポキサイ
ド等の反応性希釈剤、アセトン、トルエン、メチルエチ
ルケトン等の有機溶剤を使用できる。
次に本発明の具体的実施例及び比較例をあげて説明す
る。エポキシ樹脂、硬化剤(硬化促進剤含む)、無機充
填剤、撥水性界面処理剤、カップリング剤、離型剤、着
色剤等の各成分を第1表に示す重量割合で前処理、配
合、及び混練を行い、各エポキシ樹脂組成物を得た。但
し、前処理は、過剰のトルエン中で無機充填剤、撥水性
界面処理剤及びカップリング剤を混合した後、150℃で
乾燥を行い、混練はライカイ機にて30分間/500gの割合
で混合、又はロール表面80℃〜90℃のミキシングロール
を用いて10分間加熱混練を行う。
そして第1表の各エポキシ樹脂組成物を用いて180℃、
5時間の硬化条件にて硬化試験片を作成し、第2表に示
すごとく吸水性、接着性、熱膨張係数及び流動特性を比
較した。吸水性については、25mm×100mm×1mmの硬化組
成物の127℃、2.5気圧、水蒸気下3時間での吸水重量%
を測定した。又接着性はJISK-6850の規定による引張り
せん断接着強さの測定方法によって測定したもので、試
験片材料はアルミニウムを使用した。更に、熱膨張係数
はTMA分析により測定を行った。流動安定性について
は、第1表の各エポキシ樹脂組成物の1gを銅板上の1点
に置き、銅板を平行に保って180℃で5時間硬化させた
時の広がりの直径を製造24時間後、及び室温放置7日後
に測定し比較を行った。
第2表からわかるように、全ての実施例は比較例に比べ
て吸水率、接着性、熱膨張係数及び硬化時における流動
特性の安定性に優れている。
更に実施例5、6、7より無機充填剤の粒子の表面にま
ず撥水性界面処理剤を塗布し、その後カップリング剤を
塗布したエポキシ樹脂組成物は、吸水率、接着性、熱膨
張係数及び流動特性の安定性においてより優れているこ
とがわかる。
第2表に示されるように、1〜9のすべての実施例は、
1〜3のすべての比較例よりも吸水率が小さい。吸水率
が小さいことは、撥水性にすぐれていることを意味して
いる。この撥水性の向上には、上述した(I)式中の左
項、すなわち、 が寄与しているものと考えられる。
また第2表に示されるように、1〜9のすべての実施例
では、1〜3のすべての比較例よりも接着性が大きい。
したがってこの撥水性界面処理剤は、無機充填剤との接
着性がよく、無機充填剤にしっかり付着する。この接着
性の向上には、上述した(I)式中の右項、すなわちNH
n(アミン)が寄与しているものと考えられる。
また第2表に示されるように、すべての実施例は、すべ
ての比較例よりも熱膨張係数が小さく、このことは無機
充填剤の長所が十分に発揮されて耐熱性が向上したこと
を意味している。また流動特性も向上している。
以上のように、このエポキシ樹脂組成物の品質改善に
は、(I)式であらわされる撥水性界面処理剤が大きな
働きをしているものである。
発明の効果 本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、カップ
リング剤及び次式(I) (式中、R1〜R5は水素原子、炭素数1〜6個のアルキル
基又はフェニル基のいずれかである。l≧0、1≦m≦
3、0≦n≦2、但しm+n=3)で表される撥水性界
面処理剤からなるエポキシ樹脂組成物を用いることによ
り、耐水性、接着性、流動特性及び耐熱性を向上させる
ことができ、信頼性の高い電子部品の樹脂封止が可能と
なる。
又本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、カッ
プリング剤及び次式(I) (式中、R1〜R5は水素原子、炭素数1〜6個のアルキル
基又はフェニル基のいずれかである。l≧0、1≦m≦
3、0≦n≦2、但しm+n=3)で表される撥水性界
面処理剤用いて、無機充填剤の粒子の表面にまず撥水性
界面処理剤を塗布し、その後カップリング剤を塗布する
エポキシ樹脂組成物の製造方法を用いることにより、耐
水性、接着性、流動特性及び耐熱性においてより優れた
エポキシ樹脂組成物を作り出すことができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】エポキシ樹脂,硬化剤,無機充填剤,カッ
    プリング剤及び撥水性界面処理剤を含み、前記撥水性界
    面処理剤が次式(I)、 (式中R1〜R5は水素原子、炭素数1〜6個のアルキル基
    又はフェニル基のいずれかである。l≧0、1≦m≦
    3、0≦n≦2、但しm+n=3)で表されるものであ
    ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
  2. 【請求項2】撥水性界面処理剤の量が、無機充填剤に対
    し0.1〜2.0重量%であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のエポキシ樹脂組成物。
  3. 【請求項3】カップリング剤の量が、無機充填剤に対し
    0.1〜2.0重量%、かつ撥水性界面処理剤と前記カップリ
    ング剤の合計の量が0.2〜2.0重量%であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項又は第2項記載のエポキシ樹
    脂組成物。
  4. 【請求項4】カップリング剤が、Υ−グリシドキシプロ
    ピルトリメトキシシラン又は、β−(3,4−エポキシシ
    クロヘキシル)エチルトリメトキシシランであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項又は第3項記
    載のエポキシ樹脂組成物。
  5. 【請求項5】無機充填剤が結晶性シリカ、溶融シリカ、
    合成シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウムのうち、少
    なくとも1種であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項、第2項又は第3項記載のエポキシ樹脂組成物。
  6. 【請求項6】エポキシ樹脂、硬化剤、無機充填剤、カッ
    プリング剤及び、次式(1) (式中、R1〜R5は水素原子、炭素数1〜6個のアルキル
    基又はフェニル基のいずれかである。l≧0、1≦m≦
    3、0≦n≦2、但しm+n=3)で表される撥水性界
    面処理剤を用いて、前記無機充填剤の粒子の表面にまず
    撥水性界面処理剤を塗布し、その後カップリング剤を塗
    布することを特徴とするエポキシ樹脂組成物の製造方
    法。
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