JPS6076528A - 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川すて硬化させると、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全外部＄ビオや機械
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、を子回路部品
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
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
キシ樹脂は嫂化物中に残存する極性基等によシ、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
する塩素、あるいは脱嘔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９．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。

悪影壱を及はす。

そこで、これらの問題に対処するため、穂４の提案がな
されておジ、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糸シリコーン
化合物をエポキシ樹脂に添加することによって、高温度
、７ｔ３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、電気絶縁性は艮好なものの１ｇ１１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形壱を
も生ずる。

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。） その他、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ｔａ断しようとすることも提案されている。

しかし、まだ樹脂中から児全にイオン性不純物を除去す
ることは困難であシ、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Ｃさせることを考え。

本発明をなすに至った。

本発明は、ｍ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ろる。

すなわち１本発明のエポキシ樹脂組成物は、工されるア
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Ｒ８〜Ｒ，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ちゃ、同一で
もあっても異ってもよい。）及びソルビタン脂肪酸エス
テルまたはソルビタン脂肪酸エステル誘導体の一方また
は双方から成る添加剤とからなること全特徴とするもの
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
糸シリコーイ化合物とソルビタン脂肪酸エステルまたは
ソルビタン脂肪酸エステル誘導体の一方または双方とか
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）ｌｒ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１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、その樹脂封止時る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
化合物及びソルビタン脂肪酸エステルまたはその誘導体
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α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
化合物及びソルビタン脂肪酸エステルまたはその誘導体
が、エポキシ樹脂組成物中に含ま−れているため、電気
部品表面に防錆膜全塗布するという工程は全く不要でめ
る。

不発明において用いうるエポキシ樹脂は１通常知られる
ものでちゃ、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、フェノールノボラック系エポキシ
樹脂、タレゾールノボラック糸エポキシ樹脂、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−１１７ノゼラ１４．
〃工丁ゼ：に一外１彎　〃し・Ｉ−ルツボラック糸エポ
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（１５〜１．５の範囲内にあるよ
うに配合することが、保存安定性、＃！化速度、ｆｊ！
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（Ｌ８〜１．２の
範囲内にあるときに得ることができる。

また９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１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、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Ｂ　Ｐ、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α０５〜５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ソルビタン脂肪酸
エステ／Ｉ／またその誘導体の一方または双方から成る
添加剤の一部は、エポキシ樹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、ＶＩＪ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９．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。

添加剤としての上記シリコーン化合物は、水酸基当量４
００１分子量１６００であシ、Ｒ１−Ｒ・がメチル基と
フェニル基からなるメチルフェニルポリシルセスキオキ
サン等が挙げられる。該シリコーン化合物は、エポキシ
樹脂１００重量部に対して１１〜５重量部重量れている
ことが望ましい。

その配合量が（１１重量部よシ少なくなると、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夛、一方
、ｓ３Ｉ量部より多くなると、添加による効果の向上は
あるが他の特性例えば接着性等に影響を与える。

上記ソルビタン脂肪酸エステルは、下記化学式（Ｂ）で
表わされるものｔ主とするものであり、また、ソルビタ
ン脂肪酸エステル誘導体は、下肥化学式（Ｂ）において
Ｘ、〜Ｘ、がＲＯＯＯ−、ポリオキシエチレン基ヲ表わ
し、同一でも異なってもよいものを主とするものである
が９両物質とも多くの異性体を有しておシ、化学式（Ｂ
）で表わされるものだけに限定されるものではない。例
を挙げると１ソルビタン脂肪酸エステルとしては、ソル
ビタンモノラウレート、ソルビタンモノパルミテート。

ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエー
ト、ソルビタントリオレエート、ソルビタントリオレエ
−ト等がある。また、ソルビタン脂肪酸エステル誘導体
としては、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレー
ト、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート等が
おる。本発明においては、ソルビタン脂肪酸エステルま
たはソルビタン脂肪酸エステル誘導体の一方または双方
を使用する、 （ただし、上式において、Ｂはラウリル基、）（ルミチ
ル基、ステアリル基、オレイル基を表わし。

Ｘ１〜ＸＩは水酸基、ＲＯＯＯ−を表わし、同一でも墨
なってもよい。） 上記ソルビタン脂肪酸エステルまたはその誘導体の配合
量としては、エポキシ樹脂１００重量部に対して１１〜
１０重量部とすることが望ましい。

（Ｌ１重量部よシ少なくなると１本発明の耐湿、防錆効
果が発揮され難く、一方、１０ｊ！量部よシ多くなると
、添加による効果はあるが他の特性１例えば接着性、成
形性等が憑くなるおそれがある。

本発明は上記成分即ち（α）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化
剤、（Ｃ）上記シリコー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２寸法安定性、熱的特性９作業性等の
改善で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９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、結晶ンリカ
、ケイ酸カルシウム、次酸カルシラム、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例えば天然ワックス類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。

ｊ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、シランカッブリング剤。

チタンカップリング剤等の表面処理剤、カーボンブラッ
ク等の着色剤等ヲ適宜添加配合しても差しつかえない。

本発明にがかるエポキシ樹脂組成物ｔＳ造する場合の一
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−等の混線機によシ溶融混練して、
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ノールノボラックエボ
キシ樹脂１００重量部と、前記シリコーン化合物として
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ＪＩ表（配合量の数値はすべ
て重量部を表わす）に示す種４のソルビタン脂肪酸エス
テルまたはソルビタン脂肪酸エステル誘導体を、同表に
示すような配合割合で混合すると共に、このものに硬化
促進剤としての７工ノールノボラツク樹脂ヲ５０Ｍ址部
、硬化促進剤としての２−フェニルイミダゾール１恵量
部、無機充填剤としての溶−シリカ３５０重量部１表面
処理剤としてのエポキシシラ７１度量部、離型剤として
のカルナバワックス２＊賦部を添加して、混合した。次
いで、このもの（（９０°Ｃ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、この粉砕物全タブレット状に成型し９本発明にがか
る５４！ｉｉ類のエポキシ樹脂組成物（第１表の試料賜
１〜５）’ｉｉ−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またはソルビタン脂肪酸エス
テルのみ、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Ｎ
ａ０１〜ａＳ）。

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”Ｃ，５
分間でトランスフ１−成形機によシ封止を行ない、さら
に１６５℃、８時間加熱した後便化させ、樹脂封止全行
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°Ｃ，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。これによシ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、アルミニウム配線ろ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０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９着るしく平均寿命が向上して
おり９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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１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
   コーン化合物及びソルビタン脂肪酸エステルまたはソル
   ビタン脂肪酸エステル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、上式において凡〜鳥は、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（２）
   　エポキシ樹脂は、グク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）　ソルビタン脂肪酸エステルまたはソルビタン脂
   肪酸エステル誘導体の一方または双方から成る添加剤は
   、エポキシ樹脂１００惠量部に対して０１〜１０重量部
   配重量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。 （４）　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１００ｉ旦部に対してα１
   〜５重量部重量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。