JPS6065021A - 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、！
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ｍ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、ｉ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、その改善は極めて難しいことであった。工ｌ
キシ樹脂は硬化物中に残存する極性基により、水分を吸
湿したり透湿する。さらに工ｌ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
、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、ｆＭ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、最近では、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
することが提案されている。

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、Ｗ！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ｌｔ型性の問題も生じてくる
。

本発明者らは、上記の欠点に鑑み、鋭意検討の結果、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１こ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、＃Ｊ温湿性。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
脂及び硬化剤と、ソルビタン脂肪酸エステルまたはソル
ビタン脂肪酸エステ／Ｉ／Ｎ導体の一方または双方から
なる添加剤とから成ることを特徴とするものである。

本発明によれば、＊れたＩ４Ｗ性、防錆性、接着性を有
するエポキシｔＩＡ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け、工ｄソキシ
ｆｆ４ＪＩＲと混在させたソルビタン脂肪酸エステルま
たはソルビタン脂肪酸エステル誘導体が、エポキシ樹脂
組成物を一＃Ｊ＝Ｉｌ旨剥−８４泰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１こ浸入してくる
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、耐湿性
、防錆性、接着性に優れているのである。

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、電気部品の封止用初詣以外にも。

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、ソルビタン
脂肪酸エステルまたはその誘導体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重子部品表面へ
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ンルビタン
脂肪酸エステ〃またはソルビタン脂肪酸エステル誘導体
が、エポキシ樹脂組成物中に含まれているため、電電部
品表面に防錆膜を塗布するとしλ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、フェノールノボラック系エポキシ
樹脂、クレゾールｌボラック系エポキシ樹脂、脂環式エ
ポキシ樹脂、グリシジルニス９／Ｉ／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［１もしくは２＃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、１１１１熱性等の面からツーノールノボラッ
ク系工ｌキシ樹脂、クレゾール／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。

次ニ示ス峻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、
無水メチルナリン酸等の酸無水物、メダフエニレンジア
ミン、ジ７ミノジフェニ〃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ｔたは脂環式アミン、フェノール
樹脂、クレゾーｌｖ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、耐熱性等の面からツーノー
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トこつ
いては、硬化剤の官ｆｆＢ基の数とエポキシ樹脂の工ｌ
キシ基の数との化学当量比が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。Ｗ！に
、優れた硬化特性は上記化学当が、比が０８〜１．２の
範囲内にあるときに得ることができる。

すた０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、＠８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−／Ｌ／、２−メチ Ｐ−ルイミダゾール、２−フェニルイミダゾー〜。

２．４−ジメチルイミダゾール等のイミダゾール類、［
リエチルアミン、ジエチ〜アミノプロピルアミン、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ＢＦｔ　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［１以上の混合物で
用いてもよし１゜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００５〜６重
量部の範囲内でよい。

本発明にかかるソルビタン脂肪酸エステルおよびソルビ
タン脂肪酸エステル誘導体は、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Ｗｌ剣部品の
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（。このソルビタン脂肪
酸エスデ〜またはソルビタン脂肪酸ニスデル誘導体成分
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、耐湿性に優れており、イオン性不純物
の浸入を防いで、！気部品を保護することができる。

添加剤としての該ソルビタン脂肪酸エステルは。

下記化学式（Ａ）で示されるものを主とするものであり
、またソルビタン脂肪酸エスデ／Ｌ／誘導体は。

下記化学式α〕においてＸ　Ｉ−Ｘ　ｚがＲＣｏｏ−・
ポリオキシエチレン基を表わし、同一でも異なってもよ
いものを主とするものであるが１両物質とも多くの異性
体を有しており、化学式（Ａ）で示されるものだけに制
限されるものではない。例を挙げると、ソルビタン脂肪
酸エステルとしては、ソルビタンモノラウレート、ソル
ビタンモノパルミテート、ソルビタンモノステアレー［
、ソルビタンモノオレエート、ソルビタントリオレエー
ト。

ソルビタン計リステアレート等がある。

また、ソルビタン脂肪酸エステル誘導体としては。

ポリオキＶエチレンソルビタンモノフウレー［。

ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエ−Ｅ等がある
。本発明においては、ソルビタン脂肪酸エスデｌｖｔた
はソルビタン脂肪酸エステル誘導体の一方または双方を
使用する。

Ｘ２ （ただし、上式において、Ｒはフウリμ基、バルミチル
基、ステアリル基、オレイル基を表わし。

ｘ１〜Ｘ３は水酸基、ＲＣＯＯ−を表わし、同一でも異
なってもよい。） 上記添加剤の配合量としては、エポキシ樹脂１００１ｉ
ｆｋ部に対してα１〜１０重景部と景仰ことが望ましい
。０．１重量部より少な（なると９本発明の耐湿、防錆
効果が発揮され難＜、一方、１０重置部より多くなると
、添加による効果の向上が少な（、むしろ組成物のコス
トが高くなるおそれがある。

本発明は上記成分即ち（１１エポキシ樹脂、（ｂ）硬化
剤、（ｃｌソルビタン脂肪酸エステルまたはソルビタン
脂肪酸エステル誘導体の一方または双方からなる添加剤
の成分のみから構成されてもよいが、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９
作業性等の数倍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１例えばジｐコニア、アルミナ、
タルク、りＶ−、マグネシア、溶融シリカ、結晶シリカ
、ケイ酸カルシウム、炭酸力Ｖ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Ｉし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、臭素化ビヌフェ
ノーＪｖＡ型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボワ、
り型エポキシ樹脂。

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、シフンカッデリング剤。

チタンカップリング剤等の表面処Ｗ　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ＩＶ機、ニーダー等の混練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 エポキシ樹脂としての、オμトクレゾールノポップクエ
ボキシ樹脂単独またはこのものとビス７−ノー／ｌ／Ａ
型エポキシ樹脂と、第１表（配合量の数値はすべて重量
部を表わす）に示す添加剤としてのソＩレビタンＩＩＷ
　肪ｅエステｌｖまたソルビタン脂肪酸エステル誘導体
とを、同表に示すような配合割合で１１ｕ合すると共に
、このものに硬化剤としてのツーノールノボラックを５
０重量部、硬化促進剤としＣの２−フェニＩレイミダグ
ール３重量部。

無機充填剤としての溶融シリカ３５０重量部１表面処理
剤としてのエポキシシラン２重敞部、離型剤としての力
μナパワックス２重量部を添加して。

コ）」Δ１人１Ａ−＋−−＋＋ｊｒ−−＋＋ｊ−＋＋＋
−％＋＋■＝度下で、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７種類のエポキシ
樹脂組成物（第１表の試料ｆ１〜７）を調製した。

また、比較のため、第１表に示すごとく、ソルビタン脂
肚酸エステルおよびその誘導体は含まず。

それ以外は上記と同様な成分、配合量１条件下で比較用
エポキシ樹脂組成物（試料ＡＣＩ）を調製した。

上記８秤類のエポキシ樹脂組成物を用い、アルミニウム
配線、電１返を有するモデル素子に、対して。

１７５℃、３分間で１−７ンスフ７−成形機により封止
を行ない、さらに１６５℃、８時間加熱して硬化させ、
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℃、９
ｎＬｍ＋飽和水蒸気中で１２Ｖのバイアスをかけて、プ
レツシマ−り・・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＃Ｉ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、ｆＫ気気心導性な
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、高湿圧下におい
ても、従来の比較組成物に比して。

著るしく平均寿命が向上してネぐり１本発明の樹脂組成
物はＴＩ’Ｕ　９Ｃ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 謔　２　ム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ　：ｒ−ｄＦキシ樹脂及び硬化剤とソルビタン脂
   肪酸エステルマタハンルビタン脂肪酸エステル誘導体の
   一方または双方からなる添加剤とがら成るーことを特徴
   とするエポキシ樹脂組成物。 ＋２１　−ｃｄ！キシ樹脂は、グリシジルエーテル系工
   Ｊ・パ ポキン樹脂、フェノールノポップク系エポキシ樹Ｊ、゛ 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ｍ／ＩＬグ＋７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１１１項記載
   のエポキシ樹脂組成物。 ＋８）　ソルビメ韻肪酸エステルまたはソルビタン脂肪
   酸エステル誘導体の一方または双方から成る添加剤は、
   エポキシ樹脂１００！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＠（１）項記載のエポキシ
   樹脂組成物。