JPS6038422A - 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ぶ土用
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。

フェノール樹脂などの硬化剤を用いて硬化させると、１
気的１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対土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止に比べて、生産性、経済性の
面で利点が多く、多用嘔れている。

ところで１Ｍ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、高湿度下におり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
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った。エポ
キシ樹脂は硬化物中に残存する極性基にょシ、水分を吸
湿したシ透湿する。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ｆ
塩 る鴫素、あるいは脱塩素用として使用する水酸化ナトリ
ウムから出来するナトリウム等のイオン性ｈ′ 不純物を含んで吻り、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シ、樹脂封止さ
れた電気部品の絶縁性の吐下。

リーク戒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ｐ、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、水分があれは腐食が
急激に進行し。

悪影響企及ぼす。

そこで、これらの間租に刺処するため２種々の提案がな
されておｐ、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
化合物全エポキシ樹脂に添加することによって、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
性全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
よる懸影響ヲも生ずる。

ＲＩ　Ｒ哀 １ （Ｒ＋−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シ、同一であっても異っても良
い。） また、エポキシ樹脂中のイオン性不純物全低減させたシ
、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全配合しておき、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
を提供すること金目的とするものである。

すなわち２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、上記化学式（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１式においてＲ３−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、同一でもあ
っても異ってもよい。）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除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全提供することが
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
るの全防止する作用効果全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。さらに９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９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、その樹脂封止時おるいけその後に電気部品
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全形成する
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′ｆｆ
：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。

−１：１ζ、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ＩＭｉＱｉ−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通當知られる
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、フェノール鴨、、５ッ、□エボヤ
、樹脂、二ッゾ、７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糸エポキシ樹脂、線状
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ｔｉｔＪ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、芳香族アミンアタ
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＃脂初期縮金物が好まし
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
ロピルアミン１．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ｌ　ｌｉもしく
は２Ｎ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
ｍ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。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、ン等が挙
げられる。該シリコーン化合物は、エポキシ樹脂１００
重量部に対して０．１〜５Ｎ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ｍ個高
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
なったものがよい。

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。０．１３４輩部より少なくなる
と、本発明の耐湿、防錆効果が発揮され難く、一方、１
０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。

本発明は上記成分部ち（ａ）エポキシ樹脂、（］〕）硬
化剤、（０３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、ミルドファ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）ｆラフイン、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、ヘキサブロムベンセ
ン、二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
ンシェ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
ポキシ樹脂を１００重量部と、前記シリコーン化合物ト
シてのメチルフェニルポリシルセスキオキサン（東しシ
リコーン、５Ｈ６０１８）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ェノールノボラックを
５０重愈部、硬化促進剤としての２−フェノールイミタ
ゾール８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樹脂。重量部、離
型剤、＝ｔ、−ｒｏヵ２ウヶ具゛ヮ２２．ユ。

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５種類のエポキシ樹脂
組成物（第１表の試料／に１１〜５）を調製した。

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製し
た（試料＆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
分間でトランスファー成形機にヨリ封止を行ない、さら
に１６５℃、８時間加熱して硬化させ、樹脂封止を行な
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℃、２ａｔｍ、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表のり明らかなように、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 第２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）〕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。 （Ａ） 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
   あっても異っても良い。 ＣＩ　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）　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０１〜１０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糸シリコ
   ーン化合物は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０１
   〜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。