JP2694218B2 - 電気電子部品封止用粉体塗料組成物 - Google Patents

電気電子部品封止用粉体塗料組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエポキシ樹脂を主体とする粉体組成物からな
る電気電子部品封止用粉体塗料組成物に関するものであ
り、その目的とする所はコンデンサー、バリスター、ハ
イブリットICなどの封止材料として用いた場合、耐湿
性、耐熱性及び耐熱衝撃性に優れるとともに、熱湿時の
電気特性及び保存安定性に特に優れた、信頼性の高い物
性を有する絶縁被覆層を形成できる組成物を提供するも
のである。
〔従来の技術〕
電気電子部品の封止材料として従来からエポキシ樹脂
系粉体組成物が広範囲に使用されている。エポキシ樹脂
粉体組成物は比較的安価であり、又作業性にも優れ、種
々の環境下においても高い信頼性が得られることが広く
使用される原因である。一方、近年、電気電子部品の封
止材をはじめその他材料に関して電子部品の高精度化、
使用環境の拡大化に伴いより高い信頼性が要求されるよ
うになってきている。しかしながら従来から使用されて
いるエポキシ樹脂組成物では特に耐湿性並びに耐熱衝撃
性の点でこのような要求を充分に満足できないのが実情
である。
さらに、電気電子関連の部品への使用においては上記
耐湿性や耐熱性に優れるだけでなく、絶縁被覆層の外観
が良好であり、複雑な形状の部品に対しても均一な厚み
の絶縁層を設けられること、特にエッジ部の被覆性に優
れることが要求される。しかしながら絶縁被覆層の良好
な外観とエッジ部分の均一な被覆性との両方を満足する
には、エポキシ粉体組成物の塗装時の適度な流動性が必
要であり、従来から使用されているエポキシ粉体組成物
では、長期間塗装に使用した場合に適度な流動性が得ら
れず、外観が損なわれたり、エッジ部の均一な被覆層が
得られないようになり、保存安定性の面でこのような要
求を充分に満足できないのが現状である。
〔発明が解決しようとする課題〕
エポキシ樹脂系組成物を硬化させてなる絶縁被覆層に
おいて、前記耐湿性と耐熱衝撃性は相反する性質であ
り、架橋密度を高くして耐湿性を向上させると硬化物自
体や被塗物との界面での応力が大きくなり、絶縁用部品
としての耐熱衝撃性の低下を招き信頼性の高い特性を得
ることができなくなる。一方、架橋密度を低下させたり
可撓性成分を添加すると耐熱衝撃性やエッジ部の被覆性
に優れる反面、耐熱性が不充分となる傾向を示す。また
これらの要求を満足し得ても長期間の塗装に使用した場
合、いずれかの要求特性を満足し得なくなり、保存安定
性が悪くなる。
本発明者らは上記問題点を一挙に解決でき、耐湿性、
耐熱衝撃性、エッジ部の被覆性、保存安定性などの諸特
性のバランスに優れた絶縁被覆層を得るべく鋭意検討を
重ねた結果、特定の組成物からなるエポキシ樹脂粉体塗
料組成物を用いてなる絶縁被覆層を絶縁用部品、特にコ
ンデンサー、ブリスタ、ハイブリットIC等に設けた場
合、信頼性の高い特性が得られ、要求特性を充分に満足
することができることを見い出し、本発明を完成させる
に至ったものである。
〔課題を解決するための手段〕
即ち、本発明は (1) 多官能フェノールのポリグリシジルエーテル
と、 (2) 平均フェノール性水酸基当量が2.0〜4.0meq/g
である両末端にフェノール性水酸基を有する線状フェノ
ール樹脂と、 (3) テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボ
レート及びテトラブチルホスホニウムテトラフェニルボ
レートの少なくとも1種からなる硬化促進剤、及び (4) 無機系充填剤、 とを含有せしめた組成物を電気電子部品の封止用粉体組
成物として提供するものである。そしてこの組成物は優
れた耐湿性及び耐熱衝撃性を有し、封止材以外にもその
特性を生かして、たとえば一般絶縁材料、接着剤等にも
使用されるものである。
〔発明の作用並びに構成〕
本発明において用いる多官能フェノールのポリグリシ
ジルエーテルは平均して一分子中に2.5個以上のエポキ
シ基を含有する、フェノールグリシジルエーテル型エポ
キシ樹脂をいい、本発明では最終生成物が粉体になる関
係上30℃で固体であることが必要である。多官能フェノ
ールのポリグリシジルエーテルの具体例としては例えば
フェノールノボラック型エポキシ樹脂、アルキルフェノ
ールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA・ノ
ボラック型エポキシ樹脂をはじめ以下の式(II)〜(I
V)で示されるエポキシ樹脂等が例示できる。
(但しR′はH、CH3または (但しR″はHまたはCH3 これらエポキシ樹脂においては、特に耐湿性、耐熱衝
撃性及び生産性のバランスからクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂が特に望ましい。
本発明に於いてはこれ等多官能フェノールのポリグリ
シジルエーテルは難燃性を付与する目的で臭素等のハロ
ゲンによりハロゲン化されたものでもかまわない。この
際ハロゲン化の程度は通常5重量%〜50重量%程度であ
る。
本発明に於いては上記ポリグリシジルエーテル以外の
エポキシ樹脂を使用することを妨げず、目的に応じてビ
スフェノールA型エポキシ樹脂など他のエポキシ樹脂が
適宜に配合されても良い。この場合、全エポキシ樹脂の
50重量%以下、好ましくは30重量%以下であることが望
ましい。
次に、本発明においてエポキシ系樹脂に硬化剤として
使用する両末端にフェノール性水酸基を有する線状フェ
ノール樹脂とは、平均して、一分子中にフェノール性水
酸基を1.8個以上有し、代表的な構造として、両末端に
フェノール性水酸基を有しているフェノール樹脂をい
い、例えば、ビスフェノール類とエピハロヒドリンとの
反応生成物である式(I)のような化合物があげられる
(以下本発明フェノール樹脂という)。
(但しRはHまたはCH3、n≧0である) 本発明フェノール樹脂においては水酸基当量を限定す
る必要があり、フェノール性水酸基当量が2.0〜4.0meq/
gであることが必要である。これは架橋間の分子鎖の長
さとして、この範囲が必要であるためであり、2.0meq/g
より小さい場合はガラス転移点の低下をもたらし、耐湿
性の低下が起こる。また逆に4.0meq/gを超える場合は、
耐熱衝撃性が低下する。さらに(I)の化合物において
は、n=0のものすなわちビスフェノールA又はビスフ
ェノールFが、全体の30重量%以下の量で含有されてい
ることが必要である。たとえフェノール性水酸基当量が
上記範囲内であってもビスフェノールA又はFが30重量
%を超えて含まれた場合、加熱硬化時に発泡を起こすこ
とがあり、耐湿性の低下を招くことがある。
尚、この場合のビスフェノールA又はビスフェノール
Fの含有量を直接的に測定するのは困難であり、この際
の重量%は、GPC又は液体クロマトグラフのピーク面積
より算出することが通例である。
本発明においてエポキシ系樹脂と本発明フェノール樹
脂とのブレンド比率は、エポキシ系樹脂のエポキシ1当
量に対し、本発明フェノール樹脂のフェノール性水酸基
当量が0.2〜1.0、好ましくは0.5〜1.0当量である。本発
明フェノール樹脂のブレンド比率が1.0当量を超える場
合は、耐湿性、耐熱性が低下する欠点があり、逆に0.2
当量を下回る場合には塗膜が脆くなり耐衝撃性が劣ると
いう問題が残る。
本発明においてエポキシ系樹脂と本発明フェノール樹
脂のブレンドによって得られる混合物の軟化点は、その
夫々の樹脂やブレンド比により異なるが、通常40〜120
℃であり、その場合には耐熱性向上によって伴う耐衝撃
性低下のごとき弊害は生じないことが判かった。
本発明において用いる硬化促進剤は、テトラフェニル
ホムホニウムテトラフェニルボレート又は(及び)テト
ラブチルホスホニウムテトラフェニルボレートであり、
必ず使用する必要がある。硬化促進剤として一般に用い
られるその他の3級アミン類、イミダゾール類、又は特
殊アミン類と比較すると、特に高温時の耐湿性が優れる
ので、電気電子部品の絶縁被覆として使用した場合の信
頼性が大幅に向上する。この本発明硬化促進剤は、耐湿
信頼性が優れているため電気電子部品封止用材料の硬化
促進剤として最近よく使用されるトリフェニルホスフィ
ン(以下TPP)と比較しても、本発明の促進剤の方が耐
湿信頼性に優れている。即ち、吸湿後の電気絶縁性は両
者同等に優れているが、吸湿中も通電して行うPCBT(プ
レッシャー・クッカー・バイアス・テスト)でもTPPに
比較し本発明における硬化促進剤を使用した場合は、電
気絶縁性の低下が極めて小さく、電気電子部品の封止用
材料として好適であり、特にコンデンサー、バリスタ、
ハイブリットIC等に適用した場合に信頼性の高い特性を
示すようになる。
また、保存安定性の面でもTPPに比較し、本発明の上
記硬化促進剤を使用した場合は、長期間保存した後の塗
装外観及びエッジ部の均一塗装性において特性の低下が
小さく、極めて安定している為、大幅な被覆塗装作業性
の改善が期待でき、品質安定性、信頼性の向上に大きく
貢献し得る。使用量は目的、用途に応じて変化するが通
常エポキシ樹脂100重量部に対して0.01〜5重量部が好
ましい。
本発明において用いる無機系充填剤は線膨張率の低
下、熱放散性の向上、機械的強度の向上、エッジ部の被
覆性の向上に作用するものであって、例えばシリカ、ア
ルミナ、炭酸カルシウム、酸化チタン、ジルコニア、タ
ルク、硫酸バリウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシ
ウムなどの無機粉末が用いられる。また、難燃性が要求
される用途には三酸化アンチモンなどの難燃性充填剤を
用いることが好ましい。それらの添加量はエポキシ樹脂
100重量部に対し、2〜500重量部である。
これらの必須成分以外に、目的に応じて種々の添加剤
等を耐湿性、耐熱衝撃性を低下させない範囲で加えるこ
とが出来、シラン系カップリング剤、チタン系カップリ
ング剤、表面調整剤、各種顔料等が例示出来る。
このような成分からなるエポキシ系粉体組成物は、通
常各成分を乾式混合したのち、二本ロール、一軸、二軸
の混練機などを用いて溶融混合を充分行い、そののち粉
砕、分級をすることによって得ることができる。
得られた粉体組成物は被塗物であるコンデンサー、バ
リスタ、ハイブリットICの如き電気電子部品に、例えば
流動浸漬法、スプレー法、静電スプレー法、ふりかけ
法、射出成形法、静電流動浸漬法などの公知の手段によ
って絶縁被覆層を形成し、加熱硬化させることによって
目的物品を得ることができる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明の塗料組成物は、特定の組成から
なるエポキシ樹脂系粉体組成物となっているため、電気
電子部品、特にコンデンサー、バリスター、ハリブリッ
トICなどに適用することによって、従来品と比べて特に
耐湿信頼性に極めて優れ、また耐熱性、耐熱衝撃性、表
面平滑性、エッジ部の被膜厚の均一性の向上、及び保存
安定性等の諸特性にもバランス良く優れたものとなり、
電気電子部品が本来発揮すべき特性に欠陥を生ずること
なく、得られる特性に対して高い信頼性を有するもので
ある。
〔実施例〕
以下に本発明の実施例を示し、さらに具体的に説明す
る。
実施例1〜5 第1表に示す各成分を加熱溶融、混合し、冷却後粉
砕、分級を施してエポキシ樹脂粉体塗料組成物とし、得
られた組成物を予熱温度150℃にて流動浸漬塗装を行な
い絶縁用部品を得た。被塗物としてバリスタ電圧220Vの
セラミック系バリスタを用いた。得られた絶縁被覆層は
平均厚さが約500μmであった。
比較例1〜4 第1表に示す各成分を実施例と同様の操作にて被塗物
に塗装を施し絶縁用部品を得た。
上記各実施例および比較例にて得た絶縁用部品(バリ
スタ)の特性を評価し、第1表にその結果を示した。
なお、第1表中の成分配合割合は夫々重量部を示す。
また同表中の耐湿性1、耐湿性2、絶縁層均一性、耐熱
衝撃性及び保存安定性についての測定方法は下記の通り
である。
(1) 耐湿性1 121℃、2気圧の飽和水蒸気中、100時間放置して、放
置前と放置後における漏れ電流10μAの時の電圧を測定
し、電圧変化率を次式により算出した。(n=30)。但
しn=30とは同一試験サンプルの数は夫々30個であるこ
とを示す。以下同じ。
V0 =初期電圧 V100hr=100時間放置後の電圧 (2) 耐湿性2 130℃、85%RHの雰囲気中で被塗物の素子電極間に30V
の直流電圧を印加して100時間放置し、放置前と放置後
における漏れ電流10μAの時の電圧を測定し、電圧変化
率を耐湿性1と同式にて算出した。(n=30) (3) 絶縁層均一性 被塗物をファインカッターにて切断後、顕微鏡(100
倍)にて観察した。(n=5) (4) 耐熱衝撃性 −40℃で5分間冷却した後、125℃で5分間加熱する
ことを1サイクルとする(液層型)加熱条件を250サイ
クル行い、その後のクラックの発生数を調べた。(n=
30) (5) 保存安定性 35℃、50RH%の雰囲気中に得られた粉体組成物を1000
時間放置した後、前記した条件で前記被塗物に塗装し、
外観及び絶縁層均一性を調べた。(n=5)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01G 4/224 H01G 13/00 321E 13/00 321 H01L 23/30 R H01L 23/29 H01G 1/02 K 23/31 (72)発明者 土屋 裕義 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日 東電工株式会社内 (72)発明者 高比良 等 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日 東電工株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−223277(JP,A) 特開 平2−169674(JP,A) 特開 平2−169675(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1) 多官能フェノールのポリグリシジ
    ルエーテルと、 (2) 平均フェノール性水酸基当量が2.0〜4.0meq/g
    である両末端にフェノール性水酸基を有する線状フェノ
    ール樹脂と、 (3) テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボ
    レート及びテトラブチルホスホニウムテトラフェニルボ
    レートの少なくとも1種からなる硬化促進剤、及び (4) 無機系充填剤、 とを必須成分として含有する電気電子部品封止用粉体塗
    料組成物。
  2. 【請求項2】上記、両末端にフェノール性水酸基を有す
    る線状フェノール樹脂が、ビスフェノールA又は(及
    び)ビスフェノールFとエピハロヒドリン類とから得ら
    れる下記式(I)に代表される線状フェノール樹脂であ
    り、かつ式(I)においてn=0のもの(すなわちビス
    フェノールA又は/及びビスフェノールF)の重量%が
    30%以下であることを特徴とする請求項1記載の電気電
    子部品封止用粉体塗料組成物。 (但しRは同一または相異なるHまたはCH3を示し、n
    ≧0である)
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