JPS6079025A - 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、電気的、
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、樹脂中に含蓉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、悪影春を及ぼす。

そこで、これらの問題に対処讐るため、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、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、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、酸化カルナバ系ワックスの１種または
２種以上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、優れた耐湿性、防錆性、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カルナバ系ワックスが、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、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、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をこも、塗料或いは接
着剤等にも用いることができる。

次に、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、酸化カルナ
バ系ワツクメ瞥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、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、クレゾールノボラツり系エポキシ樹脂、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等が挙げ
られる。

しかして、これらエポキシ樹脂はｌｉ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、ク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ポン、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０．８〜１．２の範囲内
にあるときに得ることができる。

また、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、例え
ば、イミダゾール、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−アミノエチルピペラジン等のアミン
類、＋リエチルアミン等とＢＦ２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重量部に対して
０．０５〜５重量部の範囲内でよい。

本発明にかかる酸化カルナバ系ワックスの一部は、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。

この酸化カルナバ系ワックス成分は、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、電
気部品を保護することができる。

該酸化カルナバ系ワックスはパーム樹から得うれるカル
ナバ系ワックスを酸化して防錆効果を持たせたものであ
り、原産地、精製法及び精製度合、けん化価、融点等に
ついて特に限定しない。また、酸価についても特に限定
しないが、好ましくは酸価１０以上のものを用いた場合
に優れた耐湿性・防錆性を得ることができる。本発明に
おいては、酸化カルナバ系ワックスのうち１種または２
種以上の混合物を使用する。

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、本
発明の耐湿、防錆効果が発揮され難く、一方１．１０重
量部より多くなると、添加による効果の向上は認められ
るが、むしろ他の特性例えば接着性などを低下させるお
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。

本発明は上記成分部ち（ａ）エポキシ樹脂、（ｂ）硬化
剤、（ｅ）酸化カルナバ系ワックスのうちの１種または
２種以上の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、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。

無機充てん剤としては、例えばジルコニア、アルーミナ
、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。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、本発明に係るエポキシ樹脂組成物は必要に応じて
、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、塩素化パラフィン、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
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
キシ樹脂単独またはこのものとビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂と、添加剤としての第１表に示す物性を有する
酸化カルナバ系ワックス（ａ）とを第２表（配合量の数
値はすべて重量部を示す）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８重量部、無機充填剤としての溶融シリ
カ８５０重量部、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、本発明にかかる３種類のエポキシ樹脂組成物（第
１表の試料点１〜８）を調製した。

また、比較のため、第２表に示すごとく、酸化カルナバ
系ワックスは含まず、それ以外は上記試料＆　１　、２
と同様な成分、配合量、条件下で比較用エポキシ樹脂組
成物を調製した（試料点０１）。

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℃、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℃、８時間加熱することにまり後硬化させ、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
性能をテストするため、これら試料を１２１’ＣＣ１２
ａｔ、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８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
くなるまでの時間をいう。

第８表より明らかなように、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、従来の比較組成物に比して、著るしく平均寿命が向
上しており、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　ｌ　表 第　２　表 」 ■ ［ 第　８　表 ［ 実施例２゜ 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１００重量部と、添加剤としての前記第１表に
示す物性を有する酸化カルナバ系ワックス（ａ）または
（ｂ）及び離型剤としてのパラフィン２重量部を第４表
（配合量の数値はすべて重量部を示す）に示すような配
合割合で混合した以外は、実施例１と同様にして本発明
にかかる２種類のエポキシ樹脂組成物（第４表の試料Ａ
５．６）を調製した。

また、比較のため、第４表に示すごとく、酸化カルナバ
系ワックスは含まず、それ以外は上記と同様な成分、配
合量、条件下で比較用エポキシ樹脂組成物を調製した、
（試料０２）。

上記８種類のエポキシ樹脂を用い、実施例１と同様にし
て、モデル素子の樹脂封止を行ない、プレッシャークツ
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、その耐湿性を評価り した。その結果を第４表に示す。

第５表より明らかなように、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、従来の比較組成物に比して、著るしく平均寿命が向
上していることが分る。

第　４　表 第　５　表

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エポキシ樹脂及び硬化剤と酸化カルナバ系ワック
   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。
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）酸化カルナバ系ワックスの１ｓ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。