JPS60130617A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

７翠］−ル樹脂などの硬化剤を用いて硬化させると、電
気的９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。■に、エポキシ樹脂による樹脂封止は、セラミッ
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、［：子回路部
品の用途の多様化による使用環境の変化から、高温度、
高湿度下における電気部品の機能維持の信頼性が、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。

高湿度下の［究特性を濶足するこ２か困難であった。

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、［１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起
因するため、その改善は極めて難しいことであった。エ
ポキシ樹脂は硬化物中に残存する極性基等により、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＠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ＶＩＬ気部品をご用いられてい
るアμミ二つム配線や！極を腐食させ、最終的には断線
まで至らしめる。

また、高温時シこは、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、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、電電部品
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、鮫意検討の結果、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。

本発明をなすに至った。

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０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’）で表わされる置換
ナフタレンスルホン酸塩の１種または２１１以上からな
る添加剤とから成ることを特徴とするものである。

（（Ｉ＃、　Ｌ　、上式において、Ｒ１、Ｒ”はそれぞ
れ炭素ｖ１．１〜１８のアルキル基を示し、ｔＸ鎖でも
枝分れしたものでも良く同一でも異なっても良い。また
６Ｍはアｙ　−ｅ　＝ラム基（ＮＨ，）、亜鉛（Ｚｎ）
。

バリウム（Ｂａ）、カルシウム（Ｃａ）、鉛（Ｐｂ）等
を示し、ｉ、ＩはそれぞれＯまたは１であり。

ｍ、ｎはＭの価数により任意の整数を示し、Ｓはイオウ
、０は酸素を示す。） 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
脂と混在させた置換ナフタレンスルホン酸塩の１種また
は２種以上から成る添加剤が、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１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１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、上記添加剤
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上記添加剤
が、エポキシ樹脂ｍ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１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［脂、フェノ−μノボフック系エポキシ
樹脂、クレゾールノボフック系エポキシ樹脂、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、＊状
脂肪族エホキシ樹脂、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！
気持性、＃＃熱性等の面からツーノールノボラック系エ
ポキシ樹脂、クレゾールノボラッ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っ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、
無水メチルナリン酸等の酸無水物、メタフェニレンジア
ミン、ジアミノジフェニルスルホン、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、メンメ
ンジアミン等の脂肪族または脂環式アミン、フェノール
も゛り脂、クレゾール樹脂等の合成樹脂初期綜合物等が
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ェノ
ール樹脂、クレゾール樹脂等の合成樹脂初期綜合物が好
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α５〜１．５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０８〜１．２の範囲内にあ
るときをこ得ることかできる。

また１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−フェ
ニルイミダゾール。

２．４−ジメチルイミダブール尋のイミダゾール類、ト
リエチルアミン、ジエチルアミノプロビルアミン、Ｎ−
アミノエチルビペッジン等のアミン類、トリエチルアミ
ン等とＢＦ、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Ｉｌｌもしくは２睡以上の混合物で用
いてもよい。しかしてこの硬化促進剤の配合比は、一般
にエボキＶ枦脂１００重値部に対して０．０５〜５重量
部の範囲内でよい。

本発明にかかる［＋！ナフタレンスルホン酸塩の１、［
ｌまたは２種以上から成る添加剤の一部は、エポキシ樹
脂組成物によるに％部品の樹脂封止時あルイはその後に
、　ＩＩ脂中から外部へしみ出していく。この添加剤の
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
。

上Ｅ　Ｒ換ナフタレンスルホン酸塩は、一般に上記化学
式（Ａ）で表わされるものであり、特に限定されるもの
ではないが９例えば、ブチルナフタレンスルホン酸カル
シウム、ノニルナフタレンスルホン酸カルシウム、′７
ウリ！レナフグレンスル７１＝ン酸カルシウム、バルミ
チルナフタレンスルホン酸カルシウム、ステアリルナフ
タレンスルホン酸カＩＶＶウム、ジノニルナフタレンス
ルホン酸ノ（リウム、ジノ＝ルナフタレンヌルホンａ坤
ｍ、ジノニルナフタレンスフレホン酸ｆｆｉ、−’ノニ
ルナフタレンスルホン酸アンモニウム、ジラウリルナフ
タレンスルホン酸バリウム、ジラウリルナフタレンスル
ホン酸バリウム、ジステアリルナフタレンスルホン酸バ
リウム等が挙げられる。

本発明においては、これら置換ナフタレンスルホン酸洗
のうちの１ｍまたは２種以上のものを使用する。

上記置換ナフタレンスルホン酸塩の配合量としては、エ
ポキシ樹脂１００重量部に対して０１〜１０重量部とす
ることが望ましい。０１１重部より少なくなると１本発
明の耐湿、防錆効果が発揮され難（、一方、１０重量部
より多くなると、添加による効果の向上は認められるが
、むしろ他の特性例えば接着性などを低下させるおそれ
がある。

更に優れた耐湿性、防錆性は、上記配合量が１〜６重量
部の範囲内にある時に得られる。

本発明は上記成分即ち（ａｌエポキシ樹脂、（ｂ）硬化
剤、（ｏ）上記置換ナフタレンスルホン酸塩の添加剤の
成分のみから構成されてもよいが、さらに無機充填剤を
添加配合することにより１寸法安定性。

熱的特性０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。

無機充填剤としては５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、ミルドファイバー等が挙げ
られる。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１本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要に応じて
１例えば天然ワックヌ類１合成ワックス類、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、塩素化パワフィン、臭素化ビスフェノ
ールＡ型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボフック型
エポキシ樹脂。

ブロムトルエン、へキサブロムベンゼン、Ｅ酸化アンチ
七ン等の難燃剤、シランカップリング剤。

チタンカップリング剤等の表面処那剤、カーボンブラッ
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ＭＡｒ！ｉ、物を製造する
場合の一般的な方法としては、上記原料成分ギへンシエ
ルミキサー等の混合機で充分混合した後。

熱ローｖ１１！＋！、ニーダ−等の混練機ｔごより溶融
混練して、冷却、粉砕する方法がある。

次に本発明の詳細な説明する。

実施例 エポキシ樹脂としてのオルトクレゾーμノポップクエボ
キシ樹脂１００１１ｉＪ１部と第１表に示す添加剤とし
ての置換ナフタレンスルホン酸塩とを同表（配合量の数
値はすべて重量部を表わす）に示すような配合割合で混
合した。次いで、このものに碩化剤としてのフーノーμ
ノボラックを６０重量部、硬化促進剤としての２−フェ
ニルイミダゾ−１ｖ　３重量部、無機充填剤としての溶
融５１　Ｑカ８５０重景部１表面処理剤としてのエポキ
シシッフ２重量部、＃型剤としてのカルナバワックス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／Ｉ／ｓ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ット状に成型し１本発明にかかる５
［！類のエポキシ樹脂組成物（第１表の試料４１〜５）
を調製した。

また、比較のため、第１表に示すごとく、置換ナフタレ
ンスルホン酸塩は含まず、それ以外は上記と同様な成分
、配合量１条件下で比較用エポキシ樹脂組成物を調製し
た（第１表の試料ＡＣＩ）。

上記６ｓ類のエポキシ樹脂組成物を用い、アルミニウム
配線、！極を有するモデル素子に対して。

１７５℃、８分間で１−ランスファー成形機トこより封
止を行ない、さらに１６５℃、８時間加熱することによ
り後硬化させ、樹脂封止を行なった。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１２１１’Ｅ、　２　ａｔｍ、飽和水蒸気中で１２Ｖ
のバイアスをかけて、プレッシャークツカー試験を行な
った、これｔこ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！極が腐食されて、！！気気
道導性なくなるまでの時間をいう。

第２表より明らかなようｔこ１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０本発明の樹脂組成物
は！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。

第１表 第２表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ＋　エポキシ樹脂と、硬化剤と、下記化学式〔Ａ）
   で表わされる置換ナフタレンスルホン酸堆の１種ま゛た
   は２睡以上から成る添加剤とから盛ることを特徴とする
   エポキシ樹脂組成物。 但し、上記式において、　Ｒ１，Ｒ；はそれぞれ炭素数
   １ないし１８のアルキル基を示し、直鎖でも枝分れした
   ものでも良く、同一でも異なっても良し＼。 は１であり、ｍ、ｎはＭの価数により任意の整数を示し
   、Ｓはイオウ、０は酸素を示す。 （２＋　エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル系エポキ
   シ樹脂、フェノールノボラック系エポキシ樹脂、クレゾ
   ールノボラック系エポキシ樹脂、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
   ｍである特許請求の範囲第（廿喰討載のエポキシ樹脂組
   成物。 ｆ３１　’ＦＡ加剤は、エポキシ樹脂１００重量部に対
   して０．１−１０重量部添加して成る特許請求の範囲第
   （１１項記載のエポキシ樹脂組成物。