JPS60135424A - 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ζζ使用されるエポキシ樹脂組成物に関する。

一般齋ζ、エポキシ樹脂は、アミン類、酸無水物、フェ
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、セラミックあ
るいは金属による封圧に比べて、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、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、高湿度下の電気特性を満足することが困難
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、耐腐食性の低さはいずれも樹脂と電気部品とが直接
液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、素原料中に多量の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、悪影暑を及ぼす。

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憂こ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１こ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、ペンタエリスリトール系エステルの１
種または２種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。

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
脂と混在させたペンタエリスリトール系エステルの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ｔコ際に、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、電気部品の封圧用樹脂以外にも、塗料或いは接着
剤等にも用いることかできる。

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ＬＮＩ、ｉ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、エポキシ樹脂組成物中に含まれて０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、特に限定されなし例えばグリシジルエーテ
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、
無水メチルナジン酸等の酸無水物、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、メンタ
ンジアミン等の脂肪族または脂環式アミン、フェノール
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ェノール
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−フェ
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
ロビルアミン、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ＢＰ、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１ｍ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１００１魚部に対して
０．０５〜５Ｍ量部の範囲内でよい。

本発明にかかるペンタエリスリトール系エステルの１種
または２種以上の添加剤の一部は、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。

上記ペンタエリスリトール系エステルは、一般に下記化
学式ＣＡ）で表わされるもの、及びペンタエリスリトー
ルとマレイン酸、フタール酸、セパチン酸、アジピン酸
等の二塩基酸との縮合物と脂肪酸との混合エステル等で
あり、例えば、化学式ＣＡ）で表わされるものとして、
ペンタエリスリトールモノオレエート、ペンタエリスリ
トールジステアレート、ペンタエリスリトールトリオレ
エート、ジペンタエリスリトールヘキサステアレート等
が挙げられる。

（ただし、上式において、Ｒは炭素原子数８〜２４の高
級脂肪酸を表わし、Ｘｌ−Ｘ５は水酸基、ＲＣＯＯ基を
表わし、同一であっても異なっても良く、ｎは０または
１思上の整数を表わし、Ｃは炭素を、Ｈは水素を、０は
酸素を表わす。）。

本発明においては、これらペンタエリスリトール系エス
テルのうちの１種または２種以上のものを使用する。

上記ペンタエリスリトール系エステルの配合量としては
、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！ｆｉ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、−万、
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。

本発明は上記成分部ち（ａ）エポキシ樹脂、（１’）硬
化剤、（Ｃ）上記ペンクエリスリトール系エステルの添
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、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。

無機充填剤としては、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ｌｌＡｌ＃、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、本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要に応じて
、例えば天然ワックス類、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、塩素化パラフィン、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ラック型
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、シランカップリング剤、チタンカップ
リング剤等の表面処理剤、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組成物を製造する場合の一
般的な方法としては、上記原料成分をへンシエルミキサ
ー等の混合機で充分混合した後、熱ロール機、ニーダ−
等の混線様により溶融混練して、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ルノボラックエポ
キシ樹脂１００重量部と第１表に示す添加剤としてのペ
ンタエリスリトール系エステルとを同表（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、このものに硬化剤としてのフェノールノ
ボラックを５０重量部、硬化促進剤としての２−フェニ
ルイミダゾール８！量部、無機充填剤としての溶融シリ
カ８５０ｆｆｉ１ｍ、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ット状
に成型し、本発明にかかる４種類のエポキシ樹脂組成物
（第１表の試料應１〜４）を調製した。

また、比較のため、第１表に示すごとく、ペンタエリス
リトール系エステルは含まず、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（第１表の試料／Ｅｙ、ＣＩ）。

上記５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℃、８
分間でトランスファー成形機により封止を行ない、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１２１℃、２ａ
ｔｍ、飽和水蒸気中で１２Ｆ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
のであることが分る。

第　１　表

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　エポキシ樹脂と、硬化剤と、ペンタエリスリト
   ール系エステルの１種または２種以上から成る添加剤と
   から成ることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
2. （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
   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. （３）添加剤は、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（１）
   項記載のエポキシ樹脂組成物。