JPS6079026A - 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。

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。更に、エポキシ樹脂による樹脂制止は、セラミッ
クあるいは金属による封正に比べて、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、耐瞑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等により、水分を
吸湿した９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出来
する塩素、あるいは脱塩素用として使用する水酸化ナト
リウムから出来するナトリウム等のイオン性不純物金含
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、樹脂制止された電気部
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ｉ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
なシ、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９種４の提案がな
されておシ、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
化合物をエポキシｓ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
抗の低俗を少なくして、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悪影響をも生ずる
。

Ｒ＋　Ｒ８ （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り、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。

本発明者は、上記の欠点に鑑み、鋭惹検討の結果、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１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糸シリコーン化合物（た
だし９式においてＲ１〜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あり、同一でもあ
っても異ってもよい。）及び酸化パラフィン系ワックス
あるいバー’ｔ−の金属塩またはエステル化したものの
１種または２種以上から成る添加剤とからなることを特
徴とするものである。

本発明によれは、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
脂と混在させブヒ、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と酸化パラフィン糸ワックスある
いはその金属塩またはエステル化したものの１種または
２種以上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のと
等見られる。

このように９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全防止するので、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
オキサン糸シリコーン化合物（以下、シリコーン化合物
という）′ｔ−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９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′（ｉ−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、シリ
コーン化合物等の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、’ｌ！ｌ邪気の寿＊
Ｖ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
化合物等の添加剤が、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９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
テル糸エポキシ樹脂、フェノールノボラック糸エポキシ
樹脂、タ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、ダリシジルエステル系エポキシ樹脂、線状
脂肪族エポキ７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糸エポ
キシ樹脂、タ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。

仄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ポン、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組合物が好まし
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９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ＢＩ％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棟もしくは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電量部に対して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酸化パラフィン系
ワックスあるいはその金属塩またはエステル化したもの
の１種または２種以上から成る添加剤は、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、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。該防錆膜け。

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ｔ４
０Ｑ、分子量１６００であり、Ｒ，−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０．１〜５電量
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９認められない。

上記醇化パラフィン糸ワックスは１石油から分離精製し
たパラフィンワックスを酸化して防錆効果を向上させた
ものであり、精製方法、精製度合。

けん化価、ヨウ素価、融点等について特に限定されない
。また、酸化についても特に限定されないが、好ましく
は酸価１０以上の酸化パラフィン系ワックスを用いた場
合には優れた耐湿性・防錆性等の特性を得ることができ
る。

また、添加剤として酸化パラフィン系ワックスの金属塩
、あるいはそのエステル化したものを使用する。上記添
加剤として、酸化パラフィン系ワックスあるいはその金
属塩またはエステル化したものを、鉱油等により希釈さ
せたもの、更には。

イソパラフィン、ナフテン類：不飽和系ワックス等の不
純物を含んでいるものも使用することができる。本発明
においては、上記酸化パラフィン糸ワックス等の添加剤
のうち１櫨または２種以上のものを使用する。

上記添加剤の配合量としては、エポキシ樹脂１００重量
部に対して０１〜１０本量部とすることが望ましい。０
．１重量部より少なくなると１本発明の耐湿・防錆効果
が発揮され難く、一方、１０電量部よシ多くなると、添
加による効果の向上はあるが、他の特性９例えば接着性
、成形性等が悪くなるおそれがある。更に優れた耐湿性
・防錆性は、上記配合量が、１〜６盲址部の範囲内にあ
る時に得られる。

本発明は上記成分即ち（ｃＬ）エポキシ樹脂、（Ａ）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、さらに無機光てん剤を添加
配合することにより９寸法安定性、熱的特性１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。

無機光てん剤としては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、結晶シリカ
、ケイ酸カルシウム、戻酸カルシウム、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９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９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＜ａｊ、塩素化パラフィン、臭素化ビスフ
ェノールＡｍ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、カーボンブラン
ク等の着色剤等を適宜添加飯台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、上記原料成分をヘンシエルミキザ
ー等の混合機で充分混合した後。

熱ロール機、ニータ゛−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　１ エポキシ樹脂としてのオイトクレゾールノボラックエボ
キシ樹脂９０重量部及び臭素化ノボラックエポキシ樹脂
１０ｉ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、５Ｈ
６０１Ｂ）及び第１表に示すような融点・酸価等の特性
を有する添加剤としての酸化パラフィン系ワックスまた
はそのエステル化したものとを、第２表（配合量の数値
はすべて重量部を表わす）Ｋ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恵量部、硬化促進剤としての２−フェニル
イミダゾール５重量部、無機充填剤としての溶融シリカ
３５０ｆｉ景部０表面処理剤としてのエボキシンラン２
富歓部、難燃剤としての三−化アンチモン１５重量部９
着色剤としてのカーボンブラック２ｇ　斂ｓ　、＃ｌ型
剤としてのカルナバワックス２恵致部ヲａ５加して、混
合した。

次いで、とのものｉ９０’Ｃの温度下で１０分間ロール
機で溶融混練し、ｊＭ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６植類のエポキシ樹脂組成物（第２表の試料比１〜
３）を調製した。

なお、第１表に余した添加剤は、酸化パラフィン糸ワッ
クスであり、同表には該ワックスの製造会社名（カッコ
内に示す）と藺品名とを示す。

また、比較のため、第２表に示すごとく、添加剤トシて
酸化パラフィン糸ワックスまたはそのエステル化したも
ののみ、シリコーン化合物のみ。

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ｂｔ９条件下で比較用エポキシ樹脂組成物（
試料Ｎｃ０１〜（：５）を調製した。

上記８橿知のエポキシ樹脂組成物を用い、アルミニウム
配線、電極金石するモデル素子に対して。

１７５°Ｃ，３分間でトランヌフ７−成形機により封止
全行ない、さらに１６５°Ｃ，８時間加熱することによ
υ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°Ｃ，２ａ、ｔｍ、ｍ和水蒸気中で１２Ｖのバ
イアスをかけて、グレソシャークッカー試験金行なった
。これにょ９各試料の平均′０４館を測定して、その耐
湿性を評価した。

その結果金弟６表に示す。ここに平均寿會とは。

アルシミニウム西己線あるいは電棒が騙霊されて、電気
体４性がなくなる址での時間をいり。

５ｇ３表より明らかなように９本発明にかかるエポキシ
樹１１１イ組成物金用いた場合には、昼１Ｍ度、晶湿度
下においても、比較組成物に比して、著るしく平均寿印
が向上しており９本発明の樹脂ｍ成物？汁’ｔ！Ｘ’ｓ
＋項（坦内徹１＋μ田劇Ｈ彎シ）イ戴さも仏イ右ａｔ−
ｂものであることが分る。

第５表 実施例　２ 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血量部と、添加剤としてのＭ化パラフィ
ン糸ワックスのエステル化したものとを第４表（配合量
の数伯はすべて本社部を表わす）に示すような配合割合
で、更に硬化剤としての４−メチルテトラヒドロ無水フ
タル酸ヲ８ＯＮ鷲部、無機充＠剤としての溶融シリカ４
２０重ｉ部添加した以外は、実施例１と同様にして９本
発明にがかるエポキシ樹脂組成物（＠４表の試料翫４）
を調製した。

また、比較のため、第４表に示すごとく、添加剤トシて
酸化パラフィン糸ワックスのエステル化したもののみ、
及びシリコーン化合物のみ全配合した以外は上記と同様
な成分、配合量９条件下で比較用エポキシ樹脂組成物（
試料嵐Ｃ６，Ｃ７）を調製した。

上ｆＩ３種類のエポキシ樹脂組成物を用いて、実施例１
と同様にして、モデル素子全封止しプレッシャークツカ
ー試験により各試料の平均寿命′ｌｋ測定した。その結
果を第５表に示す。第５表より明らかなように９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
′ｌＩ５：Ｉ寿會が向上していることが分る。

第　４　表 第５表

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂と、硬化剤と、下記化学式（Ａ）で
   表ワされるアルキルアリールシルセスキオキサン系シリ
   コーン化合物及び酸化パラフィン系ワッことを特徴とす
   るエポキシ樹脂組成物。 ただし、上式において彫〜九は、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。
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、ダ
   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）酸化パラフィン系ワックスあるいはその金属塩ｔ
   ＊はエステル化したものの１種または２種以上から成る
   添加剤は、エポキシ樹脂１００重量部に対して０．１〜
   １０重量部配合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。 （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１００重量部に対してα１
   〜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。