JPS6079027A - 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−ρ樹脂などの硬化剤を用いて硬化させると、電
電的０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、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
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、その改曽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ｔこは合成時
に原料として用いられているエビクロルヒト１）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、上記吸湿あるいけ透湿した水分
とイオン性不純物の相互作用により、ｊ１１１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、８１１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１ＭＢ々の提案が
なされており、たとえば、特開昭５６−８１８８８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
ーン化合物ヲエポキシ樹脂に添加することによって、高
温度、高湿度下に性を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。

（Ｒ１〜Ｒ６はアルキル基、了り一〃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を低械させたり
、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、鋭意検討の結果、工ｄ
！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系シリコーン化合物（た
だし１式においてＲ１−Ｒ６はアルキル基、アリール基
、γμケ二二基基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ａ　）及び酸化カルナバ系ワックス
の１ｍ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。

本発明によれば、優れた耐湿性、防錆性、接着性及び’
Ｊ１’Ｒ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、工ｌ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酸化カルナバ系ワッ〃スの１間ま
たは２ｆ！１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）を用し１で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０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
の表面と工趨？キシ樹脂との境界面において、クリコー
ン化合物及び酸化力μナパ系ワックスが防錆膜を形成す
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シリコーン
化合物及び酸化カルナバ系ワックスが。

エポキシ樹脂組成物中に含まれているため＋！電気品表
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
テル系エポキシ樹脂、フェノールノボフック系エポキシ
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、グリシジルエー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２Ｉｉ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、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。

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μ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、ジアミノシフェニρスｐ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
ンジアミン専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
硬化剤の中でも電剣特性、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０８〜１２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−メメ〜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−
７ミノエチルビペラジン等のアミン類、計りエチルアミ
ン等とＢ　Ｆ　ｔとのｍ　化合＆１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［１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０．０δ〜
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、ｍ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。

上記添加剤としてのシリコーン化合物は、水酸基当量４
０００分子量１６００でありｌＲ，１〜Ｒ６がメチル基
とフェニル基からなるメチル７エ＝ルポリシルセスキオ
キサン等が挙げられる。該シー）コーン化合物は、エボ
キｙ樹脂１００重量部に対してα１〜５重量部含まれて
いることが望ましい。

その配合Ｂ−がα１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篩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、上記酸化力ｐナパ系ワックスは、パーム樹から得
られるカルナバワックスを酸化して防錆効果を上昇させ
たものであり１本発明において。

その原産地、精製法、精製度合、及びけん化価・融点等
について特に限定されない。酸価についても特に限定さ
れないが、好ましくは酸価１０１１１９ＫＯＨ／ｆ以上
のものを用いた場合には優れた耐湿性。

防錆性の効果を得ることができる。本発明においては、
これら酸化カルナバ系ワックスのうち１種または２種以
上のものを使用する。

上記酸化カルナバ系ワックスの配合量としては。

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重量部より少なくなると
９本発明の耐湿、防錆効果が発揮され難く、一方、１０
重量部より多くなると、添加による効果の向上が認めら
れるが、むしろ他の特性例えば接着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（ａ）Ｘボキシ樹脂、（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、さらに無機光てん剤を添加配
合することにより０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
、ケイ酸力、ルシウム、炭酸力ＩＬ／Ｖ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
９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、塩素化バ′？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
ールノボラック型工ｌキン樹脂。

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。

チタンカッブリ、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ルトクレゾールノボラックエポ
キシ樹脂９０重量部及び臭素化ノボラックエポキシ樹脂
１０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、　８
Ｈ６０１８）及ヒＭ点８１１℃、酸価１０．７　ｑＫＯ
Ｈ／ｆの酸化カルナバ系ワックスとを、第１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５重量部、無機充填剤としての石
英ガラス粉８５０重量部９表面処理剤としてのエポキシ
シヲン２重量部、難燃剤としての三酸化アンチモン１５
重量部１着色剤としてのカーポンフラッフ２重景部を添
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９本発明にかかる
ＳｖＵ類のエポキシ樹脂組成物（第１表の試料４１）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
上記酸化力〃ナバ系ワックスのみ、上記シリコーン化合
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、配合量９条件下で比較用エポキシ樹脂組成
物を調製した（試料ＡＣ１，Ｃ２，Ｃ８）。

上記４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７１−成形□ＩＩＩニより
封止を行なし〜、さらに１６５ｔ３．８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、その性能なテス［する
ため、これら試料を１２１１Ｅ、２ａｔｍ。

飽和水蒸気中で１２Ｖのバ４−／’　７．をかけて、プ
レ・ラシャ−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。

Ｗ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、比較組成物に比して、著るしく平均寿命が向上して
おり１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。

拓１表 実施例２ エポキシ樹脂としてのオμトクレゾールノボヲックエボ
キシ樹脂１００重量部、硬化剤としての４−メチ〃テト
ヲヒドロ無水フタル酸ｓｏ重ｉｔ部と無機充填剤として
の石英ガラス粉４２０重量部。

及び添加剤として実施例１と同様なシリコーン化合物と
酸化カルナバ系ワックスとを第８表（配合量の数値はす
べて重量部を表わす。）に示す配合割合で混合した以外
は、実施例１と同様な成分。

配合量０条件下で本発明にかかるエポキシ樹脂組成物（
第８表の試料４２）を調製した。

また、比較のため、第８表に示すごとく、添加剤として
上記酸化カルナバ系ワックスのみ、及び上記シリコーン
化合物のみを配合し、それ以外は上Ｆと同様な成分、配
合量０条件下で比較用エボ様にして、モデル素子の樹脂
封止を行ない、プレプシャークッカー試験により、これ
らの封止した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４表に示す。

第４表より明らかなように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、高湿度下におし＼
でも、比較組成物に比して、著るしく平均寿命が向上し
ていることが分る。

第　８　表 第４表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１エポキシ樹脂と、硬化剤と、下記化学弐圓で表わ
   されるアルキルアリ−μシルセスキオキサン系シリコー
   ン化合物及び酸化力〃ナパ系ワックスの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エポキ
   シ樹脂組成物。 基、アリール基、アルケニ／Ｉ／甚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）エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル系ニー藝ｑ
   鮨鋭−フェノールノボラック票エボキＶ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、ハロゲン化エヂ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（１１項記載のエポキシ樹脂組
   成物。 （８）酸化カルナバ系ワックスの１種またはｇｍ以上か
   ら成る添加剤は、工ｌキシ樹脂１００重量部に対してα
   ｌ〜ｌＯ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αｌ
   〜６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。