JPS5975921A - 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、アルミニウムなどの金ｐＡｔ極等を有する半
導体刺止用に適したエポキシ樹脂組成物に関するもので
ある。

近年、トランジスタ素子や集積回路素子などの半導体素
子は、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂糸組成物を用い
て封止することが、広く採用されている。これは、従来
の金属やセラミックス材料を用いるハーメチック方式に
比べ、封止操作が簡単で、さらに、経済性があるなどの
利点があるためである。しかしその反面、樹脂封止方式
は、ハーメチック方式に比べ、高温高湿時に信頼性が劣
るという欠点がある。

すなわち、高温高湿時に信頼性が劣る理由としては次の
様に考えられる。エポキシ樹脂成形体は、それ自体に透
水性があるため、成形体中に浸入した水分は、樹脂封止
した半導体素子の表面まで透過し、アルミニウムなどの
金属電極等を腐食、劣下させる。また、その際水分は、
エポキシ樹脂成形体中ＹＣ含まれるＮａ＋やＣ１−など
の腐食性のイオン性不純物を溶解し、半導体素子の表面
まで運び金属の腐食を促進させる。このイオン性の不純
物は、エポキシ樹脂などの製造中に生成するものである
が、これらを完全に除くことは工程上部しい○これらの
腐食性のイオン性不純物の他に、エポキシ樹脂には、加
水分解性塩素が、イオン性不純物の塩素の１０〜１００
０倍程度存在している。これらは、水分の浸入だけでは
容易に脱離しないが、熱や触媒の作用でイオン化して浴
出するので、アルミニウム電極等の腐食の一因となって
いる。

この様に、エポキシ樹脂封止方式には、耐湿性、耐食性
に問題があるので、現在までに樹脂封止の信頼性を上け
るために、様々な試みがなされてきた。例えは、不純物
の少ない、樹脂組成物の材料を蟲択するとか（特開昭５
６−２６９２６号）、成形体の耐湿、耐食性を向上させ
るような硬化促進剤を検討するとか（特開昭５６−１５
８４６１号）、樹脂組成物に腐食防止添加剤を加える（
特開１１８５６−７２０４５号、特開昭５６−７２０４
６号、特開昭５６−１０４９２６号）などが挙けられる
。しかしこれらエポキシ樹脂組成物であってもまだ耐湿
性、耐食性を満足させるものではない。

本発明は、かかる欠点を解決すべく種々検討した結果、
エポキシ樹脂系組成物に亜鉛カテオ／、マグネシウムカ
チオン、スズカチオ／、鉛カチオ／、ベリリウムカチオ
ンあるいはビスマスヵチオ／を発生する物質を添加する
ことにより、アルミニウム電極等を有する半導体を封止
した成形体の高温、高圧水蒸気中での耐湿試験において
も、ア（６） ルミニウム電極の腐食による断線などの不良発生が従来
品よシも大幅に低減かつ抑制され、長時間にわたって所
要の性能を維持、発揮させることができる。これは前記
カチオンがアルミニウム電極等の封止されている半導体
の一部をなす金属に作用して、表面を不働態化し、水分
や腐食性のイオノ性不純物による腐食作用を防止又は低
減するためと考えられる。

本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤および無機光てん剤を
主成分とする組成物に、亜鉛カチオン、マグネシウムカ
チオン、スズカチオン、鉛カチオ／、ベリリウムカチオ
ンあるいはビスマスカチオ／を発生する物質のうちから
選はれた１種又は２種以上を添力口してなることを特徴
とする。

本発明に用いるエポキシ樹脂は、その分子中にエポキシ
結合を少なくとも２個以上有するものであれは、分子構
造、分子量などに特に制限はない。

例エバ、ビスフェノールＡ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
ポキシ樹脂などが挙けられるが、その（４） 際、不純物や加水分解性塩素の少ないものが望ましい。

次に硬化剤としては、例えばフェノールノボラック樹脂
やクレゾールノボラック樹脂などの７エノール系硬化剤
、アミン系硬化剤、あるいは酸無水物硬化剤などが挙け
られる。これらの使用量については特に制限はないが、
エポキシ基と硬化剤の化学量論賞を力口えることが必要
である。

無機光てん剤としては、例えば結晶質シリカ、浴融シリ
カ、ケイ酸カルシウム、アルミナ、炭酸カルシウム、タ
ルク、硫酸バリウムなどの粉体か、あるいはガラス繊維
などが挙けられるが、連層は結晶質シリカか浴融シリカ
が用いられる。これらの無機光てん剤の全体に対する配
合比は、選択する上記の樹脂分によっても違うが、一般
に柾脂分１００重量部に対して１５０〜４５０重量部程
度でよい。１５０１量部未満だと熱膨張率、成形収縮率
が大となシ、また熱伝導率も低く、４５０重量部を超え
ると流動性低下、金型摩耗が大きくなる欠点がある。

次に本発明において添加する亜鉛カチオン、マグネシウ
ムカチオン、スズカチオン、鉛カチオン、ベリリウムカ
チオン、あるいはビスマスカチオンを発生する物質につ
いては、これらのカチオンを発生させるような物質であ
れば、特に制限はない。

例えば、これらのカチオ／の発生物質として、これらの
カチオンの金属単体の粉末、っまシ亜鉛粉、マグネシウ
ム粉、スズ粉、鉛粉、ベリリウム粉、あるいはビスマス
粉が挙けられる。これらの金属の粉末を添加すれは、成
形体中の水分によって一部が溶解し、カチオンとなって
アルミニウム電極等の表面に泳動して腐食抑制効果をも
っと考えられる０又、この他に、これらのカチオンの発
生物質として、これらのカチオンのアルコキシドっま’
）　、亜鉛７　／’　”　キシｐ　、マグネシウムアル
コキシド、スズアルコキシド、鉛アルコキシｒ、ベリリ
ウムアルコキシｒ、あるいはビスマスアルコキシドが挙
けられる。これらも同様に成形体中の水分によって一部
が溶解し、カチオンを発生することによって効果がある
ものと考えられる。しかし、これらの金属粉やアルコキ
シドなどは、溶解度が低いものが多いので、好捷しくけ
、これらのカチオ／の発生物質としては、これらのカチ
オンの塩が挙けられる。つまし塩の形だと一般に溶解度
が他と比べ冒いので、少量の添カロで最大の効果が挙け
られるからである。例えば、亜鉛カチオンの塩としては
、硫酸亜鉛、炭酸水素亜鉛、モリブデン酸亜鉛、タング
ステン酸亜鉛、ケイ酸亜鉛、クロム酸亜鉛、亜硝酸亜鉛
、安息香酸亜鉛、クエン酸亜鉛、酢酸亜鉛、ステアリン
酸亜鉛、バルミチン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛などが挙け
られ、好ましくは、硫酸亜鉛、クエン酸亜鉛が挙けられ
る。マグネシウムカチオ／の塩としては、例えば硫酸マ
グネシウム、炭酸水素マグネシウム、モリブデン酸マグ
ネシウム、タングステン酸マグネシウム、ケイ酸マグネ
シウム、クロム酸マグネシウム、亜硝酸マグネシウム、
安息香酸マグネシウム、クエン酸マグネシウム、酢酸マ
グネシウム、ステアリン酸マグネシウム、バルミチン酸
マグネシウム、ナフチ／酸マグネシウムなどが挙けられ
、好ましく７） くは、硫酸マグネシウム、安息香酸マグネシウム、クエ
ン酸マグネシウムが挙げられる。スズカチオンの塩とし
ては、例えは、硫酸スズ、炭酸水素スズ、モリブデン酸
スズ、タングステン酸スズ、ケ１酸スズ、クロム酸スズ
、亜硝酸スズ、安息香酸スズ、クエン酸スズ、酢酸スズ
、ステアリン酸スズ、バルミチン酸スズ、ナフチ／酸ス
ズなどが挙けられ、好ましくは、硫酸スズ、モリブデン
酸スズ、クロム酸スズが挙げられる。鉛カチオ／の塩と
しては、例えば、硫酸鉛、炭酸水素鉛、モリブデン酸鉛
、タングステン酸鉛、ケイ酸鉛、クロム酸鉛、亜硝酸鉛
、安息香酸鉛、クエン酸鉛、酢酸鉛、ステアリン酸鉛、
バルミチン酸鉛、ナフテン酸銅などが挙けられ、好まし
くは、硫酸鉛、タングステン酸鉛、ステアリン酸鉛が挙
けられる。ベリリウムカチオ／の塩としては、例えば、
硫酸ベリリウム、炭酸水素ベリリウム、モリプデ／酸ベ
リリウム、タングステン酸ベリリウム、ケイ酸ベリリウ
ム、クロム酸ベリリウム、亜硝酸ベリリウム、安息香酸
ベリリウム、酢酸ベリリウム、ステ（８） アリン酸ベリリウム、パルミチン酸ベリリウム、ナフテ
ン酸ベリリウムなどが挙けられ、好１しくけ、硫酸ベリ
リウム、ケイ酸ベリリウム、酢酸ベリリウムが挙けられ
る。ビスマスカチオ／の塩としては、例えば、硫酸ビス
マス、炭酸水素ビスマス、モリ７”−？ｙ　ｋビスマス
、タングステン酸ビスマス、ケイ酸ビスマス、クロム酸
ビスマス、亜硝酸ビスマス、安息香酸ビスマス、酢酸ビ
スマス、ステアリン酸ビスマス、バルミチン酸ビスマス
、ナフテン酸ビスマスなどが挙けられ、好ましくは、硫
酸ビスマス、安息香酸ビスマスが挙けられる。

これらの亜鉛カチオン、マグネシウムカチオ／、スズカ
チオン、鉛カチオン、ベリリウムカチオンあるいはビス
マスカチオ／を発生する物質は、１種又は２種以上の混
合系を用いてもよい○その添加配合量は、エポキシ樹脂
分１００Ｎ量部に対して、カチオン単独の重量として０
．０１〜３０重量部、好ましくは、０．１〜１０重量部
である。添加量が０，０１重量部未満では、耐湿、耐食
性の効果が認められず、また、３０重量部を超えると成
形性に悪影響を与え、さらに、表面不働態化に余分なフ
リーなカチオンの濃度の増加によるリーク電流の増加の
原因となる。

その他必要に応じて加えられる任意成分としては、例え
ば、イミダゾール類などの硬化促進剤、臭素化エポキシ
樹脂や三酸化アンチモノなどの難燃化剤、カーボンブラ
ックなどの顔料、シランカップリング剤などの界面補強
剤、モノタナワックスやカルナバワックスなどの離型剤
、シリコ−／化合物などの可撓性付与剤が挙けられる。

本発明に係るエポキシ樹脂組成物の製造は、所定力組成
比の原４！ｌ＋をミキサーなどによって充分混合後、さ
らに熱ロールやニーダ−などによる溶融混合処理を加え
ることによって容易に行なえる。

以上説明したとうシ、本発明は、エポキシ樹脂、硬化剤
及び無機光てん剤を主成分とする組成物に亜鉛カチオ／
、マグネシウムカチオン、スズカチオ／、鉛カチオ／、
ベリリウムカチオンあるいはビスマスカチオンを発生す
る物質を添加することにより、耐湿性、耐食性にすぐれ
た効果を示すものである。

以下実施例によシ本発明の詳細な説明する。

実施例１〜１４ エポキシ当量２３０のフレプールノボラック樹脂１７０
重量部に対し、臭素化エポキシ樹脂３０重量部、フェノ
ールノボラック樹脂１００ｉｉ量部、２−ウンデシルイ
ミダゾール１０重量部、カルナバワックス５重量部、シ
ラ／カップリング剤（ζ−グリシドキシプロビルトリメ
トキシシラン）６重量部、カーボンブラック２重蓋部、
三酸化アンチセフ２０重量部、結晶質シリカ７００重量
部からなる組成物に、亜鉛カチオ／、マグネシウムヵチ
オ／、スズカチオン、鉛カテオ／、ベリリウムカナオン
、ビスマスカチオンのそれぞれの発生物質を表１及び２
に示すような割合でそれぞれ加えた後、ミキサーで混合
し、さらに加熱ロール（約９０℃）で混練し、そして冷
却後、粉砕して１４種類の成形材料を製造した。

この様に用意した各樹脂組成物を用い、トランスファー
成形法で、対向するアルミニウム線の電極を有する素子
を封止した。そして、この封止サンプルについて、温度
１２５°Ｃ，２，５気圧の水蒸気加圧下で、電極間に直
流２０Ｖのバイアス電圧をかけ、時間の経過によるアル
ミニウム線のオープン不良率を各す／ゾルについて比較
することによシ、耐湿性と耐食性を評価した。この際、
オープン不良率は、被評価個数６０個中の不良個数から
求めた。また、電極間に電圧をかけない状態で１２５℃
、２．５気圧の水蒸気中でのオープン不良率の経時変化
も同様ＶＣ調べた〇 比較例１〜６ 次に比較例として、上記のエポキシ樹脂組成物に、これ
らのカナオ／発生物質を加えないものについて、又、こ
れらのカナオ／発生物質の代シに腐食防止添加剤として
、リン酸アンモニウム、リン酸ナトリウム、オルトホウ
酸、ホウ砂およびアリザリンを表６に示すような割合で
それぞれ加えたものについて実施例と同様な方法で、サ
ンプルを製造し、それらを評価した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エポキシ樹脂、硬化剤および無機光てん剤を主成分とす
   る組成物に、亜鉛カチオン、マグネシウムカチオン、ス
   ズカチオ／、鉛カチオ／、ベリリウムカチオンあるいは
   ビスマスカチオンを発生する物質のうちから選はれた１
   種又は２種以上を添力口してなることを％徴とする、エ
   ポキシ樹脂組成物０