JP2000226439A

JP2000226439A - 難燃性エポキシ樹脂組成物

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Publication number: JP2000226439A
Application number: JP11026640A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ueda; 兼司上田; Hideo Kitagawa; 秀雄北川; Kenji Ueno; 健司上野; Kenichi Ueno; 健一上野
Original assignee: Sanyu Resin KK
Current assignee: Sanyu Resin KK
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた難燃性を発現し、しかも優れた電気絶
縁特性および耐湿信頼性を有するエポキシ樹脂組成物を
提供する。【解決手段】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）トリアジン
環含有フェノール系硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）
無機イオン交換体および（Ｅ）硬化促進剤を含有してな
るエポキシ樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に電気絶縁用と
して有用で、ハロゲン、アンチモンを含まない難燃性エ
ポキシ樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンデンサやコイルの絶縁被覆等に用い
るエポキシ樹脂組成物の目的としては、絶縁性の保持は
もちろん、難燃性の付与も重要である。

【０００３】このため、従来は、ハロゲン化合物を添加
したり、ハロゲン原子を分子中に有するエポキシ樹脂と
アンチモン化合物を併用したり、燐化合物を難燃剤とし
て使用している。

【０００４】これらの化合物は、良好な難燃性を発現す
る一方で、燃焼時に有害なハロゲン化水素等の有害性ガ
スを発生する。また、ダイオキシンの発生が疑われるハ
ロゲン系難燃剤や、発癌性の可能性が指摘されているア
ンチモン化合物の使用が抑制される傾向にある。このよ
うな傾向に対応して、種々の代替難燃剤が検討されてい
る。

【０００５】しかしながら、例えば金属水和物を用いる
場合には、充分な難燃性を発現させるためには大量に添
加せねばならず、樹脂の硬化性や硬化物の強度等に問題
がある。また、従来の窒素含有難燃系では、電子部品と
して実装したときの電気的信頼性（特に耐湿電気特性）
に劣り、電子部品封止用としての実用的な要求に耐え得
るものではない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ハロゲン化
合物、燐化合物、アンチモン化合物等の環境負荷物質を
含まずに、難燃性、電気的信頼性に優れる難燃性エポキ
シ樹脂組成物を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するために鋭意研究したところ、エポキシ樹脂、
トリアジン環含有フェノール系硬化剤、無機充填剤、無
機イオン交換体および硬化促進剤を含有してなるエポキ
シ樹脂組成物が優れた難燃性、電気絶縁特性、耐湿信頼
性を有することを見出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明は、下記に示すとおりの
エポキシ樹脂組成物および電子部品を提供するものであ
る。

【０００９】１．（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）トリア
ジン環含有フェノール系硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、
（Ｄ）無機イオン交換体および（Ｅ）硬化促進剤を含有
してなるエポキシ樹脂組成物。

【００１０】２．上記項１に記載のエポキシ樹脂組成
物で被覆されてなる電子部品。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のエポキシ樹脂組成物は、
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）トリアジン環含有フェノー
ル系硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）無機イオン交換
体および（Ｅ）硬化促進剤を必須成分として含有し、必
要に応じて、その他の成分（例えば、表面改質剤、カッ
プリング処理剤、流れ剤、顔料、カルナバワックス、レ
ーザーマーク発色剤、難燃助剤等）を、本発明の目的に
反しない範囲において、含有することができる。

【００１２】（Ａ）エポキシ樹脂エポキシ樹脂としては、１分子中に２個以上のエポキシ
基を有するエポキシ樹脂を使用するのが好ましい。この
ようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノール
型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹
脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノ
ールメタン型エポキシ樹脂等が挙げられる。好ましいエ
ポキシ樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂、クレゾ
ールノボラック型エポキシ樹脂等である。エポキシ樹脂
としては、１種単独を使用しても良いし、２種以上を組
み合わせて使用しても良い。エポキシ樹脂組成物の使用
用途により、エポキシ樹脂の種類、割合を適宜調整して
使用するのが好ましい。例えば、硬化物に高いガラス転
移温度が要求される場合には、クレゾールノボラック型
エポキシ樹脂の割合を増やすのが好ましい。

【００１３】エポキシ樹脂組成物中のエポキシ樹脂の含
有量は、２０〜５０重量％程度、好ましくは３０〜４０
重量％程度とすることができる。

【００１４】（Ｂ）硬化剤硬化剤としては、トリアジン環含有フェノール系硬化剤
を必須の硬化剤として使用する。このトリアジン環含有
フェノール系硬化剤は、エポキシ樹脂組成物に難燃性を
付与するのに役立つ。トリアジン環含有フェノール系硬
化剤は、１分子中にフェノール性水酸基を２個以上有
し、その平均水酸基当量が１００〜３５０であるのが好
ましく、１１０〜２５０であるのがより好ましい。

【００１５】このようなトリアジン環含有フェノール系
硬化剤としては、例えば、式

【００１６】

【化１】

【００１７】で表されるような、１分子中にフェノール
性水酸基を２個以上有し、かつトリアジン環を分子構造
中に有するフェノールノボラック樹脂が好ましい。

【００１８】トリアジン環含有フェノール系硬化剤は、
例えば、メラミンとフェノールとホルムアルデヒドとを
反応させて得ることができる。また、ベンゾグアナミン
を用いて窒素量を調整しても良い。

【００１９】トリアジン環含有フェノール系硬化剤の使
用量は、エポキシ樹脂１００重量部に対して、３５〜８
０重量部程度、好ましくは４５〜６０重量部程度とする
ことができる。

【００２０】また、硬化剤としては、上記のトリアジン
環含有フェノール系硬化剤とともに、フェノールノボラ
ック樹脂、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のフ
ェノール性水酸基を有する硬化剤を併用しても良い。ま
た、酸無水物系硬化剤を併用しても良い。酸無水物系硬
化剤としては、無水トリメリット酸、無水ピロメリット
酸等の公知のものが広く使用できる。

【００２１】エポキシ樹脂に対する硬化剤の配合割合
は、エポキシ樹脂１に対して硬化剤を化学当量で０．７
〜１．２程度、さらには０．８〜１．０程度配合するこ
とが好ましい。すなわち、全硬化剤中の官能基数と全エ
ポキシ樹脂中のエポキシ基数の比（官能基数／エポキシ
基数）が０．７〜１．２程度、さらには０．８〜１．０
程度の範囲内となるように配合量が設定されることが好
ましい。配合量がこの範囲内にあるときに、物理的強度
や電気特性における能力を最大限に発揮することができ
る。

【００２２】（Ｃ）無機充填剤無機充填剤としては、公知のものをいずれも使用するこ
とができる。無機充填剤としては、例えば、溶融シリカ
粉末、球状溶融シリカ粉末、結晶シリカ粉末、水和マグ
ネシア、水和アルミナ、タルク、炭酸カルシウム等が挙
げられる。

【００２３】難燃性を考慮すると、水和マグネシア、水
和アルミナ等の酸化金属水和物類が好ましい。一方、半
田クラック性やヒートサイクル性が重要視される分野等
においては、他の無機充填剤を使用することができる。
エポキシ樹脂組成物を使用する用途に応じ、各種の無機
充填剤を組み合わせて使用することができる。

【００２４】無機充填剤の使用量は、エポキシ樹脂１０
０重量部に対して、６０〜３００重量部程度、好ましく
は１００〜２２０重量部程度とすることができる。

【００２５】好ましい実施の形態では、流動性や溶融粘
度等の点から、エポキシ樹脂組成物中の無機充填剤の含
有量を、３０〜７０重量％程度、好ましくは４０〜６０
重量％程度とする。この範囲に充たないときは、吸水性
が大きくなって物理特性が劣る傾向がある。一方、この
範囲を超えるときは、流動性が悪くなり、成形性に悪影
響を及ぼして外観不良の原因となる傾向がある。

【００２６】（Ｄ）無機イオン交換体本発明のエポキシ樹脂組成物は、耐湿性改良剤として無
機イオン交換体を含有する。

【００２７】無機イオン交換体とは、構成成分中に−Ｏ
Ｈ基を有する無機イオン交換性物質であり、無機陰イオ
ン交換体、無機陽イオン交換体、無機両イオン交換体が
挙げられる。これらの無機イオン交換体は、例えば、多
価金属酸、その塩、多価金属含水酸化物等で構成されて
なる。

【００２８】無機イオン交換体は、イオンの総交換容量
が１〜１０meq/gであるのが好ましく、３〜７meq/gであ
るのがより好ましい。

【００２９】イオンの交換容量を求めるには、例えば、
塩素イオンの交換容量の場合には、無機イオン交換体１
ｇを０．１Ｎ−ＨＣｌ／０．１Ｎ−ＮａＣｌ混合溶液５
０ｍｌに添加し、２４時間振とう攪拌した後、液中の塩
素イオン濃度とｐＨを測定して求めることができる。ま
た例えば、ナトリウムイオンの交換容量を求める場合に
は、無機イオン交換体０．５ｇを０．１Ｎ−ＮａＯＨ／
０．１Ｎ−ＮａＣｌ混合溶液５０ｍｌに添加し、２４時
間攪拌した後、液中のナトリウムイオン濃度とｐＨを測
定して求めることができる。

【００３０】無機イオン交換体としては、アルミニウム
系、ジルコニウム系、マグネシウム−アルミニウム系等
の陰イオン交換体；ジルコニウム系、チタン系等の陽イ
オン交換体；カルシウム系等の両イオン交換体等が挙げ
られるが、陰イオン交換体の使用が好ましい。陰イオン
交換体の中では、マグネシウム−アルミニウム系の使用
が最も効果を発揮する。

【００３１】無機イオン交換体の使用量は、エポキシ樹
脂１００重量部に対して、０．０１〜５重量部程度、好
ましくは０．５〜３重量部程度とすることができる。こ
の範囲に充たないときは、耐湿時の電気特性の劣化を防
ぐことが困難となる傾向がある。一方、この範囲を超え
るときは、硬化物の物性の低下等が起こる傾向がある。

【００３２】（Ｅ）硬化促進剤硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール、変性イミ
ダゾール、第三級アミン、トリフェニルホスフィン、ジ
アザビシクロウンデセン等の広く使用されている公知の
硬化促進剤を１種単独で使用しても良いし、２種以上を
組み合わせて使用しても良い。好ましい硬化促進剤は、
イミダゾール、変性イミダゾール、トリフェニルホスフ
ィンである。

【００３３】硬化促進剤の使用量は、エポキシ樹脂１０
０重量部に対して、０．３〜４重量部程度、好ましくは
１．５〜３重量部程度とすることができる。

【００３４】本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に
応じて、表面改質剤、カップリング処理剤、流れ剤、顔
料、カルナバワックス、レーザーマーク発色剤、難燃助
剤等の補助的成分を添加しても良い。

【００３５】本発明のエポキシ樹脂組成物は、一般的な
製造施設を用いて一般的な製造方法により製造可能であ
る。例えば、ロールによる混合や、プラネタリーミキサ
ー等のミキサー類による混合の後、真空脱泡を行うのみ
で製造可能である。本発明のエポキシ樹脂組成物を粉体
塗料として製造する場合でも、一般的な製造方法で製造
可能である。例えば、各配合成分をミキサー等によって
混合攪拌して、押し出し溶融混練攪拌機等で溶融混合攪
拌し、得られる混合物を冷却固化させた後に、粉砕機等
で粉砕し、分級処理すれば良い。

【００３６】本発明のエポキシ樹脂組成物は、ハロゲン
系難燃剤、燐系難燃剤、アンチモン系難燃剤等を含有し
なくとも、従来の難燃性エポキシ樹脂組成物と比較して
優れた難燃性を発現し、しかも優れた電気絶縁特性およ
び耐湿信頼性を有する。

【００３７】本発明のエポキシ樹脂組成物は、特に粉体
塗料として使用した場合に、半導体封止材、電子部品の
絶縁材等の用途に適する。本発明のエポキシ樹脂組成物
は、例えば、セラミックコンデンサ、フィルムコンデン
サ、抵抗ネットワーク、コイル等の塗装に用いる塗料と
して特に適する絶縁封止用の難燃性組成物である。

【００３８】本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて電子
部品を被覆するには、例えば、電子部品を１００〜１２
０℃程度に予熱し、これに粉体エポキシ樹脂組成物を流
動浸漬法粉体塗装機を用いて塗装した後に、１００〜１
５０℃程度で本硬化させれば良い。

【００３９】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに具体的
に説明する。

【００４０】実施例１〜６表１に示す組成（重量部）の混合物をミキサーによって
混合攪拌し、押し出し溶融混練攪拌機で溶融混合攪拌
し、得られた混合物を冷却固化させた後に、粉砕機で粉
砕し、分級処理を施してエポキシ樹脂組成物を得た。

【００４１】なお、エポキシ樹脂と硬化剤の当量が１：
１となるように統一し、無機充填剤（水和アルミナ、溶
融シリカ）の配合量は、エポキシ樹脂と硬化剤との合計
量と等しくした。

【００４２】各成分の詳細は、次の通りである。

【００４３】・ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
（Ａ）：油化シェルエポキシ社製、商品名エピコート１
００２・（Ａ）以外のエポキシ樹脂（クレゾールノボラック型
エポキシ樹脂）：油化シェルエポキシ社製、商品名エピ
コート１８０Ｓ６５・トリアジン環含有フェノール樹脂（Ｂ）：大日本イン
キ社製、商品名ＫＡ−７０５５、平均水酸基当量２２０・（Ｂ）以外のフェノール樹脂（フェノールノボラック
型樹脂）：大日本インキ社製、商品名ＴＤ−２１３１・酸無水物硬化剤（ベンゾフェノンテトラジカルボン酸
無水物）：アルコ社製、商品名ＢＴＤＡ・水和アルミナ：昭和電工社製、商品名Ｈ−３１・溶融シリカ：龍森社製、商品名ＲＤ−８・硬化促進剤（トリフェニルホスフィン）：シーアイ化
成社製、商品名ＰＰ−３６０・無機イオン交換体：東亞合成社製、商品名ＩＸＥ−７
００、Ｃｌ^-総交換容量４．３meq/g ・シランカップリング剤：チッソ社製、商品名サイラエ
ースＳ−５１０・表面改質剤：共栄化学社製、商品名ミキレベリングＭ
Ｋコンク・カーボンブラック：三菱化学社製、商品名ＭＡ−１０
０。

【００４４】これらのエポキシ樹脂組成物について、以
下のようにして諸特性を評価した。結果を表１に示す。

【００４５】・難燃性試験ＵＬ−９４樹脂組成物を硬化させて厚さ１．０ｍｍの試験片を作製
し、ＵＬ−９４難燃規格に定められている試験条件で硬
化物の難燃性の判定試験を行った。Ｖ−０は難燃レベル
をクリアしていることを示し、ＨＢは難燃レベルをクリ
アしていないことを示す。

【００４６】・耐湿性試験フィルムコンデンサ素子を１００℃に設定したタバイエ
スペック社製循環式恒温槽に投入して６０分予熱し、こ
れに粉体エポキシ樹脂組成物を精研社製の流動浸漬法粉
体塗装機を用いて塗装した。樹脂組成物の塗装膜厚は片
側において０．６〜０．８ｍｍとなるようにした。この
塗装したフィルムコンデンサを、上記恒温槽において１
２０℃／９０分で本硬化させた。得られたフィルムコン
デンサを、８５℃／８５％ＲＨの恒温恒湿槽中に放置
し、１５００時間経過後のコンデンサ誘電正接を測定し
た。この値が小さいほど、優れた電子部品用絶縁材料で
ある。

【００４７】比較例１〜５表２に示す組成（重量部）の混合物を実施例１〜６と同
様に処理して、エポキシ樹脂組成物を得た。これらのエ
ポキシ樹脂組成物について、実施例１〜６と同様にして
諸特性を評価した。結果を表２に示す。

【００４８】なお、比較例４、５の組成物は、その構成
成分から明らかなように環境負荷物質（リン、ハロゲン
化化合物、三酸化アンチモン等）を含有する。

【００４９】

【表１】

【００５０】

【表２】

【００５１】表１および表２より明らかなように、本発
明のエポキシ樹脂組成物は優れた難燃性と耐湿性を発現
した。

【００５２】

【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂組成物は、ハロゲ
ン系難燃剤、燐系難燃剤、アンチモン系難燃剤等の環境
負荷物質を含有しなくとも、従来の難燃性エポキシ樹脂
組成物と比較して優れた難燃性を発現し、しかも優れた
電気絶縁特性および耐湿信頼性を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上野健司大阪府高槻市道鵜町３−５−１サンユレジン株式会社内 (72)発明者上野健一大阪府高槻市道鵜町３−５−１サンユレジン株式会社内Ｆターム(参考） 4J002 CD051 CD061 CD071 DE077 DE098 DE147 DE188 DE237 DJ017 DJ047 EN009 EU099 EU119 EU186 EW019 FD017 FD146 FD159 GQ01 4J036 AA01 AD01 AF06 DC45 FA01 FA05 JA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）トリアジン
環含有フェノール系硬化剤、（Ｃ）無機充填剤、（Ｄ）
無機イオン交換体および（Ｅ）硬化促進剤を含有してな
るエポキシ樹脂組成物。
【請求項２】請求項１に記載のエポキシ樹脂組成物で
被覆されてなる電子部品。