JPS6081223A - 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、ホ無水物。

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１機械的、熱的性質に優れたものが得られるため、
半７１事体装置やその他の電子回路部品全外部雰囲気や
機械的前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↓」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′ＩＭ度下における電気部品の機能維持のイ
１ｊ頼性が、エポキシ樹ｊ指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、耐騙食性の抵さはいずれも樹脂と゛嘔気部品とが直
接接していることと樹脂封止が気督封止でないことに奇
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榛性基等により、水分
全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
来する堆素、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、史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ＶＣは断線まで
至らしめる。

また、ｉ％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９．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、′電気特性全局部的に低下させ、水分があれば腐
食が急激に進行し。

悪影響全没ぼす。

そこで、これらの問題に対処するため９種々の提案がな
されており、たとえば、特開昭５６−８１３６３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
り、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樹脂に添加することによって、高温
度、高湿度下にお下 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、ｌ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、鵠影響をも生ずる２゜ Ｉ Ｒ２Ｅ　４ （Ｒ，〜Ｒｂ　ｕ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、同一であってもゐ′らっ
ても艮い。） また、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、上記のグ二点に鑑み、鋭怠検約の結果、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
ぐ防錆膜全形成する成分を配合して：工Ｐ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。

本余明をなすに至った。

不発明は、耐湿性、防錆性に優れたエポキシ樹脂組成物
全提供することを目的とするものである。

すなわち１本４ｉ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１ノ−ルシルセメキオキサン系シリコーン化合
物（ただし９式においてＲ＋−Ｒｓ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。）及びフェノール系酸化防
止剤の１種または２棟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、接着線 性及び電気絶彩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
脂と混在珪せた。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トフェノール糸酸化防止剤の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、イオン性不ボＲ物が被塗
物表面に浸入してくるの全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を防止するので、１ｌ
ｌＩｔ湿注、防錆性、接着性に優れているのである。さ
らに１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９本発明のエポキシ樹脂組成物は」二記効果を有す
るため、電気部品の刺止用樹脂以外にも。

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全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
化合物及びフェノール系酸化防止剤が防錆１１弾を形成
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？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
加等の傍Ｈヒの低下を防ぐことができ、′電気部品の寿
館全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
化合物及びフェノール系酸化防止剤が。

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１％に限定され々い。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糸エポキシ
樹脂、ク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
気特注、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、クレゾールノ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吊げ
られるが９％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、耐熱性等の而からフェノール
樹脂、クレゾ−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
の数との化学光か比が０５〜１．５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２本発明に２いて、上記硬化剤を用いた場合、そ
の硬化速度全促迎するため、硬化促進剤全用いてもよい
。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、イミタゾール、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タ゛ゾール類、
トリエチルアミン、ジエチルアミンプロピルアミン、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ＥＦ２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恵量部に対して０．０５〜５車量
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フェノール系酸化
防止剤の１種または２種以上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、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９．イオン性不純物の浸
入を防いで、電気部品全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
００１分子量１６００であり、Ｒ８−Ｒ６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車量部含まれてい
ることが望ましい。

その配合量が０．１重量部よｐ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
るがコストが高くなるおそれかりる、 また、上記フェノール系酸化防止剤は、酸化防止剤の中
のフェノール糸の物質であり９％に限定しない。その中
でも、ヒンターード・フェノール系酸化防止剤を用いた
場合には、得られるエポキシ樹脂組成物は安定性、耐湿
性、防錆性等の特性に最も優れている。かかるヒンダー
ドフェノール系酸化防止剤としては、２．６−ジーｔ−
ブチル−４−メチルフェノール、４，４１−チオービヌ
ー（タデシル３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒド
ロキシフェニル）−フロヒオネート、ジ−ステアリル−
３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシルベンジルホ
ヌフェート、２，４．５−）ＩＪ−ヒドロギシブチロフ
ェノン等が挙げられる。本発明においては、これらフェ
ノール系酸化防止剤のうち１種または２種以上のものを
使用する。

上記フェノール系酸化防止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重力（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
重負部より多くなると、添加によ色 る効果の向上は認められるが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
から構成畑れてもよいが、さらに無機充填剤を添加配合
することにより９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１例えばジルコニア、アルミナ、タ
ルク、クレー、マグネシア。溶ｍｌシリカ。

結晶シリカ、ケイ酸カルシウム、炭酔カルシウム。

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１合成ワックス類、直鎖脂肪酸
の金属塩、酸アミド知、エステル類もシフ＜はそれらの
混合物等の離型剤１階１素化パラフイン、臭素化ビスフ
ェノールＡ＾１ジェポキシ栃ＩＩＬ　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
ク等の着色剤等ヲ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全製造する場合の一
般的な方法としては、上記原料成分？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、ニータ゛−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 エホ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車量部と、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ヌキオキサン（東しシリコ
ーン、５）（６０１８）及び第１表（配合量の数イ［α
はすべて重量部を表わす。）に示すようなフェノール系
酸化防止剤とを、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４？化剤としてのフェノールノボラ
ックｆ　５０軍量部、硬化促進剤としての２−フェニル
イミク゛ゾール６重量部、無様充填剤としての溶融シリ
カ５５ｏｊ１１部９表面処理剤としてのエポキシシラ７
２京量部１ｇＩ型剤としてのカルナバワックス２■量部
全添加して、混合した。次いで、このもの全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本発明にかかる４種類のエポキシ樹脂組成物
（第１表の試料陽１〜４）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
シリコーン化合物のみ、フェノール系酸化防止剤のみ、
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（試料隘Ｃ１〜ｃ４）。

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、電極を有するモテル素子に対して。

１７５°Ｃ１６分間でトランスファー成形機により封止
全行ない、さらに１６５”Ｃ，８時間加熱することによ
り後硬化させ、＠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　’（’、、　２　ａ、ｔｍ　、水蒸気中で１
２Ｖ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爺を測定して、そ
の耐湿性を評価した。その結果全第２表に示す。ここに
平均青爺とは、アルミニウム配線あるいは電極が腐食さ
れて、電気伝２１４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本発明にがかるエポキシ樹
脂組成物を用いた場合には、高温度９品温度下において
も、比較組成物に比して、著るしく平均寿饋が向上して
２す９本発明の樹脂組成物は電気部品の封止用樹１指と
してもきわめて有用なものであることが分る。

第　１　表 Ｊ２表

Claims (4)

【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
   リコーン化合物及びフェノール系酸化防止剤の１種また
   は２棟以上から成る添加剤とからなること全特徴とする
   エポキシ樹脂組成物。 （Ａ）　Ｆｉｔ　Ｒ＄ １ Ｒ２Ｒ１ 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。
2. （２）　エポキシ樹脂は、グリシジルエーテル糸エポキ
   シ樹１指、フェノールノボラック糸エポキシ樹脂、クレ
   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）　フェノール系酸化防止剤の１棟または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
   ０１〜１０重量部配合計部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. （４）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０．１
   〜５重量部計部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。