JPS6131423A - 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】 〔産業上の利用分野〕 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。

〔従来の技術〕

従来、トランジスタ、ダイオード、ＩＣ，ＬＳＩ岬の電
子部品の封止材料として、酸無水物、アミン・フェノー
ル樹脂等を硬化剤とするエポキシ樹脂組成物が広く採用
されている。

これは・エポキシ樹脂が機械的特性、電気的特性、熱的
特性、成形性等の緒特性の点で・他の熱硬化性、熱可塑
性樹脂材料よりも優れているためであり・また、生産性
、経済性の点で金属材料やセラミックス材料のハーメチ
ックシール方式よりも優れているためである。

しかし・近年エレクトロニクス分野の発達とともにエポ
キシ樹脂組成物は、多種多様な用途に用いられるように
なり１例えば、自動車で代表されるように極寒あるいは
高温多湿地帯での屋外使用もますます増加する傾向にあ
る。

さらに、２５６にビットのＶＬＳＩで代表されるように
、エレクトロニクス回路のｉ１）密化、微細化が怠速に
進行している。そのため、特に実用運転中に外界の熱や
湿気の作用によって電子部品が致命的な故障を生ずる例
がしばしば報告されるようになった。

これらの不良原因の多くはエポキシ樹脂組成物中に含ま
れているイオン性不純物や外界から浸入してきた水分等
の作用によるものと言われている。

すなわち、エポキシ樹脂組成物の成形体はそれ自身に透
湿性があるため、成形体中に浸入した水分は樹脂封止し
た電子部品の表面まで透湿し、アルミニウムなどの金属
電極を腐食劣化させる。また。

透湿とともにリードフレーム界面からも水分は浸入し、
同様に腐食する。さらに、水分はエポキシ樹脂中に含ま
れる有機酸。およびＮ、ｚ”、　ＣＩ−などのイオン性
不純物を溶解し、電子部品の表面まで運び局部電池を形
成することにより腐食をより一層促進させる。これらエ
ポキシ樹脂中に含まれるイオン性不純物等は合成原料で
あるエピクロルヒドリンやその後の合成工程等から由来
するものであるため、完全に取除くことは実質的に不可
能である、また、わずかであるが、エピクロルヒドリン
が副反応を生じ、エポキシ樹脂中に加水分解性塩素とな
って残る。これらの加水、分解性塩素は熱やその他の因
子の触媒作用によって、イオン化し、アルミニウム電極
等を腐食させる。

そこで、これらの問題に対処すべく３種々の提案がなさ
れている。例えば、エポキシ樹脂中のイオン性不純物の
低減（特開昭５８−１２１２１９１５号公報、特開昭５
８−１３４１）２号公報）、内部離型剤の選択（特開昭
５８−１５２０４７号公報）、エポキシ樹脂組成物中の
イオン性不純物を捕捉するための添加剤の添加（特開昭
５８−１７４４３５号公報、特開昭５Ｂ−１７６２５７
号公報）などあらゆる試みがなされているが、特に顕著
な効果が得られていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者らは上記の問題点について種々の検討をした結
果、エポキシ樹脂組成物中に腐食を抑制し、かつエポキ
シ樹脂と相溶性が低い添加剤を配合し・成形時にそれら
のブルーミング（しみ出シ）現象を利用し電子部品表面
に膜を形成することにより・イオン性不純物、水分等に
よるアルミニウム電極等の腐食を抑制すること・即ち耐
湿性、防錆性を向上させることを考えた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は　エポキシ樹脂と、硬化剤と、酸化ワックスま
たは酸化ワックス誘導体の一方または双方及び有機アル
ミニウム化合物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である。

本発明において用いるエポキシ樹脂は分子中に−，４−
−− エポキシ基が少なくとも２個以上有するものであれば良
く・特に分子量・分子構造等には制限されるものでかい
。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、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
ン化エポキシ樹脂など一般に成形材料用として使用され
ているものであればいずれでもよい。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。その際、す）　ｌラムや塩素などのイオン性不純
物や加水分解性塩素の少ないものが望ましく、更に上記
エポキシ樹脂の中でも電気特性、１ｆｉｔ熱性等の面か
ら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が好ましく、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１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−−−６−、−
一 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−〜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
。しかしてこれら硬化剤は１種もしくは２種以上の混合
物で用いてもよい。しかし、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１旨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口、８〜１．２の範囲内
にあるときに得ることができるへ また１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−７−、− 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、２−メチルイミダゾール、２−７エ
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、ベンジルジメチルアミン−Ｎ−アミノエ
チルピベヲソン等のアミン類、トリエチルアミン等と三
フフ化ホウ素（ＢＦ、）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種以上の混合物を
用いても良く、その配合量は樹脂１００重量部に対して
０．０５〜５重量部の範囲が望ましい。

本発明にかかる酸化ワックス又は酸化ワックス誘導体の
一方又は双方及び有機アルミニウム化合物とから成る添
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。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。

上記酸化ワックスは１石油から分離・精製したパラフィ
ンワックス、マイクロクリスタルワックス・ペトロラタ
ム等を酸化したものでありこれらのうちの１種または２
種以上のものを使用するのがよい。また、酸化ワックス
誘導体は、上記酸化ワックスにケン化、エステル化０重
合等の反応操作を付加して、防錆効果を向上させたもの
でおり。

例えば、バリウム塩、鉛塩、マグネシウム塩、カルシウ
ム塩、アルミニウム塩等の酸化ワックスの金属塩、メチ
ル、エチル、オレイン等のアルキルエステμ等の酸化ワ
ックスのエステル・酸化ワックスのスルホン化物、酸化
ワックスのスルホン酸アルキルエステル塩あるいは酸化
ワックスのポリオキシエチレンエステル等が挙げられ、
これらのうちの１種または２種以上のものを使用するの
がよい。また、酸化ワックス及び酸化ワックス誘導体と
も精製方法、精製度合、酸価、ケン化価、エステル化価
、ヨウ素価、融点等について特に制限されないが・酸価
については、好ましくは酸価３０以下のものがよい。更
に酸化ワックスまたは酸化ワックス誘導体を鉱油等で希
釈したものも使用することができる。本発明において、
上記酸化ワックスまたは酸化ワックス誘導体の一方また
は双方を使用する。

上記酸化ワックスまたは酸化ワックス誘導体の一方また
は双方の配合量としては、エポキシ樹脂１００重量部に
対してα１〜１０重量部とすることが望ましい。該配合
量が０１重量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、１０重量部より多くなると、添加による耐湿効果
はあるものの、他の特性例えば耐熱性、成形性等の低下
を来たすかそれがある、 また、有機アルミニウム化合物としては特に制限はない
が安定な化合物であればよく、好ましくは撥水性の良い
化合物が望まれる。一般にメトキｆ、″ シ基・プロポキシ基などのアルコキシ基、フェノキシ基
、アセトキ７基などのアシルオキシ基等を有するもの、
アセチルアセトンとの錯化合物等が挙げられる。

具体的にはアルミニウムイソプロピレート・アルミニウ
ムブチレート、アルミニウムー８−ブチレート、アルミ
ニウムーｔ−ブチレート、アルミニウムジイソプロピレ
ートモノ−８−ブチレートアルミニウムイソプロピレー
トジーＳ−ブチレート　アルミニウムオクチレート、ア
ルミニウムラウレート、アルミニウムステアレート、ア
ルミニウムオキサイドイソプロピレート、アルミニウム
オキサイドオクチレート、アルミニウムオキサイドステ
アレート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート
、アルミニウムイソプロポキシエチルアセトアセテート
、アルミニウムジブトキシアセトア七テート、アルミニ
ウムジブトキシモノエチルアセテートなどがある。本発
明において、これら有機アルミニウム化合物のうちの１
種または２種以上のものを使用する。

上記有機アルミニウム化合物の配合量としては。

エポキシ樹脂１００重量部に対して０．０１〜５重量部
とすることが望ましい。０，０１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　５
重量部より多くなると、添加による耐湿効果はあるもの
の、他の特性例、を−ば、耐熱性、成形性等の低下を来
たすおそれがある。

本発明は一ヒ記成分即ち（α）エポキシ樹脂、（Ａ）硬
化剤、（Ｃ）上記有機アルミニウム化合物等から成る添
加剤のみから構成嘔れてもよいが、さらに無機充てん剤
を添加配合することにより１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。

無機充てん剤としては０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、これら無機充てん剤の配合
量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して１５０〜４５
０重量部の範囲が望ましい。

筐た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・合成ワックス類、直鎖脂肪酸
の金属基、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
−／Ｌ／Ａ型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノポヲッ
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
モン等の鄭燃剤、Ｖ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。

〔発明の効果〕

本発明によれば、優れた耐湿性、防錆性及び接着性を有
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
脂と混在させた。酸化ワックスまたは酸化ワックス誘導
体の一方または双方及び有機アルミニウム化合物とから
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。

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５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
の表面とエポキシ樹脂との境界面において、上記添加剤
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、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酸化ワック
ス又は酸化ワックス誘導体の一方又は双方及び有機アル
ミニウム化合物から成る添加剤が。

エポキシ樹脂組成物中に含まれているため、電気部品表
面に防錆膜を塗布するという工程は全く不要である。

〔実　施　例〕

次に本発明の詳細な説明する。

エポキシ樹ｎ旨としてのオルトクレゾールノボラックエ
ボキＶ樹脂を１００重量部と、硬化剤としてのフェノー
ルノボラック樹脂を５０重量部と。

酸化ワックスとしての酸価２１　ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化
パラフィンワックスまたは酸化ワックス誘導体としての
酸価１０　ｍｇ［Ｏｆｉ／ｇの酸化ワックスメチルエス
テル、ｅ価４ｍｇＫＯＨ／ｇの酸化ペトロラタムカルシ
ウム塩及び有機アルミニウム化合物とじてのアルミニウ
ムステアレートまたはアルミニウムオキサイドステアレ
ートトリマーとを、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すると共に
、このものに硬化促進剤としての２−フェニルイミダゾ
−／Ｌ／３重量部、置部充てん剤としての溶融シリカ５
５０重量部１表面処理剤としてのエポキシシラン２重量
部、離型剤としてのカルナバワックス２重量部を添加し
て、混合した。次いで・このものを８０〜９０°Ｃの温
度で５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１本発明にかかる４種類のエポキシ樹脂組成物（第１
表の試料魚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
前記酸化ワックスメチルエステルのみ・またはアルミニ
ウムステアレートのみ、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条件で３種類の
比較用エポキシ樹脂組成物（第１表の試料魚０１〜０３
）を調製した。

上記７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、１７５’０．
３分間でトランスファー成形機により封止を行ない、さ
らに１６５°（Ｅ、８時間加熱して電化させ、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、とれら試料を１２１°Ｃ，２ａｔｍ
、飽和水蒸気中で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
平均時間（ｈｒ、複数個の試料に対する５０％平均）を
いう。

第２表より明らかなように０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、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。

第　　１　　表 第２表 （外２名）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂と、硬化剤と、酸化ワックスまたは
   酸化ワックス誘導体の一方または双方および有機アルミ
   ニウム化合物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。
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、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）酸化ワックスまたは酸化ワックス誘導体の一方ま
   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. （４）有機アルミニウム化合物は、エポキシ樹脂１００
   重量部に対して０．０１〜５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。