JPS6023901A - 絶縁性保護材料 - 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】 本発明はエレクトロニクス素子等の電子・電気部品の絶
縁保護に関して有効な絶縁性保護材料に係るものである
。

半導電性機能、防電性機能、磁気性機能、絶縁性機能、
着消色性機能等の各種の機能を利用したエレクトロニク
ス素子（例えばダイオード、トランジスタ、バリスタ、
コンデンサー、液晶−サーミスタ、ｉＣ，ＬＳｉ等）お
よびこれらを含む電子部品（デバイス）に対し素子保護
、接点保護−などの目的で用いられる絶縁性保護材料は
、その適用目的、適用部品、適用部位、或いは適用手段
等によって封止材、キャスティング材（或いは注型材）
、ボッティング材、層間維持材、ジャンクションコート
材、パッシベーション材、ディピング材、シーリング材
、ローラーコーテイング材、ドリップコーテイング材な
どと称されている。

これらの絶縁性保護材料（以下単に保護材と称する）と
して、例えば封止材、キャスティング材等に適用するも
のには、七２ミックス材料としての低融点ガラス、高分
子材料としてのエポキシ樹脂、エポキシ−シリコン樹脂
、シリコン樹脂、フェノール樹脂等が知られており、一
般に成形性や安価、量産性の点から高分子材料が比較的
多用されている。

これらは単独で用いられることは少なく、通常はフィラ
ーと併用され無機フィシ−としてチタン酸、フユーズド
シリカ、β−ユークリプタイト、酸化チタン、他各種の
ものが構成物に含まれてｔ・る。かかる保護羽に要求さ
れる性質としては、低重要視されている。

この絶縁性に関しては、保護材中のイオン性不純物の移
動、保護材の吸湿性、保護材固体表面の電荷密度などの
各種の阻害要因が複雑に関与して悪影響を及ぼすといわ
れており、又ハロゲンイオンもエレクトロニクス素子や
、リード線の腐蝕の原因になるとされている。これらに
よる影響を取除くための対策は種々考えられているが、
一般的には保護材原料の選択、精製および製造プロセス
での汚染防止などにより最終製品としての保ｍＵに上述
の影響を及ぼさｌヨいようにすることである。

イオン性不純物の中でもアルカリ金属イオン（Ｌ＋　、
Ｎａ　、　Ｋ　など）及びハロゲンイオン（Ｆ″″。

Ｃｌ−１Ｂｒ−など）の影響は無視出来ず、これらは数
ｐｐｍでも絶縁低下があるとされており、これらのイオ
ン性不純物は、保護側製造プロセスにおいて完全に除去
すればよいのであるが、実際上、極微量のものまで取除
くことは工程上も又経済上も極めて大きな負担となる。

一方、保護材を構成するフィラー中には主成分としてア
ルカリ金属イオンを含むものがあり、力ＩＮる成分が保
護材としての性能の一部分を満たしていることも知られ
ている。

例えばβ−ニークリゲタイト（Ｌｉｏ２・Ａ　Ｉ　２　
ｏ　３・ｎ５ｉｏ□）は熱上昇に対して負の膨張性を持
ち、この物性を保護材のフィラーとして利用する試みも
あるが、β−ニークリフリイトは、リチウムイオンの伝
導体としても注目されており、成分中のリチウムはイオ
ンとして移動する。しかしこれは保護材における絶縁性
という物性面からみれば好ましからざる結果をもたらす
イオン性不純物として捉えられるべきものである。

本発明は保護材に関する上記の如き問題点を解消したも
ので、保護材中に不純物として残るイオン、又はβ−ニ
ークリフリイトにおけるリチウムイオンなどの主成分中
のイオンをすべてイオン性不純物として保護材中で移動
させることな（捕捉固定させるため、保護材を構成する
成分中に−ＯＨ結合を有する無機イオン交換性物質の少
なくとも１種を含有させる点に特徴を有する。

本発明における保護材は、本来の保護材構成々分として
既述の通り融着用としての低融点ガラス、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、シリコン樹脂、及びフィラーとして
のフユーズドシリカ、β−ユークリプタイトなど公知の
物質の選択組合せが用いられ、これらに対して更に下記
に示すイオン交換性物質の少なくとも１種を含有せしめ
る。

即ちこれらの無機イオン交換性物質としては陽イオン交
換性、特にアルカリ金属イオンに対する交換性を有する
もの、陰イオン交換性、特にハロゲンイオン交換性をも
つものなどに分けることが出来るが、アルカリ金属イオ
ン交換性物質としてはアンチモン酸、スズ酸、チタン酸
、ニオブ酸、マンガン酸、等の多価金属酸およびその塩
、りん酸ジルコニウム、りん酸チタン、りん酸スズ、り
ん酸セリウム、ヒ酸スズ、ヒ酸チタン等の多価金属多塩
基酸塩、モリブデン酸、タングステン酸等のへテロポリ
酸等である。これらはすべてイオン交換性を示す一０Ｉ
Ｉ結合を有し、このＨかアルカリ金属イオンと交換する
ことが出来、同様の機能を有する他のアルカリ金属イオ
ン交換性物質←Ｏもこれに包含される。

又、ハロゲンイオン交換性物質としては、上記と同様の
−ＯＨ結合を有するもので、）・イドロタルサイト（Ｍ
＃ａＡ１２　（ＯＨ）＋６ＣＯ３・４Ｈ２０）、鉄酸、
ジルコニウム酸、ビスマス酸等の含水酸化物を挙げるこ
とが出来、これらは前記のアルカリ金属イオン交換性物
質と併用することも出来る。又これらのイオン交換性物
質は単独又は混合品、もしくは複塩など各種の態様で使
用してよく、目的によって使い分けることが出来る。

上述の各種無機イオン交換性物質の内、特に有用なもの
は、アンチモン酸及びその塩、りん酸ジルコニウム、り
ん酸セリウム、りん酸スズ、りん酸チタン、含水酸化ビ
スマス、含水酸化マンガン、含水酸化スズなどである。

か〜る無機イオン交換性物質の使用は保護材中の捕捉す
べきイオンの種類、量、および保護材としての他の物性
のノくランス等より決定されるが、通常は保護材全量に
対する配合量として４０％（重量％；以下同じ）以下が
好ましく、中でも１．５〜２５％が特に好適であり、こ
れが少なすぎるときは前記イオン性不純物の捕捉固定が
達成出来ず、過大に配合するときは保護材本来の封着効
果に影響を及ぼし、又経済的にも好ましくない。

一般にイオン交換は、液体とイオン交換性物質を接触さ
せた系で達成され、固体一固体イオン交換物質の系では
起りにくいとされているが、本発明においてはか〜る固
体一固体の系でイオン交換を生起させ保護材中のイオン
性不純物を捕捉固定するもので、これにより後述の実施
例で明らかな通りの大きな効果をもたらすものである。

これは本発明で用いるイオン交換性物質が、目的イオン
等にもよっていると考えられる。

本発明において用いる無機イオン交換性物質の内、陽イ
オン交換性物質のイオン形は、Ｈ形が好ましいが一部他
の金属イオンが置換した塩形であってもよい。

これは無機フィラーが一般的にアルカリ性のイオン性不
純物を含んでいると考えられること、及び無用の金属イ
オン不純物を増加させないことによる。無機イオン交換
性物質をＭＯ−Ｈ＋の一塩基酸形とすると、イオン性不
純物Ａ　ＯＨは次のようになる。

ＭＯＨ十Ａ　ＯＨ→　ＭＯＡ　＋Ｈ２０この反応で水分
が遊離するが、この水分は保護材で、エレクトロニクス
素子等を絶縁保護せしめる際に熱処理によって系外に除
去され絶縁性の向上に寄与することが出来る。

又陰イオン交換性物質の形はＯＩ−１形がより好ましい
。

本発明において無機イオン交換性物質の使用は、保護材
組成物として単純に均一混合状態で使用してもよく、又
、無機フィラーの表面を覆う様にしてもよい。

以下に実施例及び比較例を掲げて本発明を説明する。

実施例１および比較例１ ６酸化アンチモン及び塩化第２スズをアンチモン、スズ
の原子比２：１の側番で４　：　１　（ＨＣＩ！：ＨＮ
Ｏ３）　水に溶解した。次に溶解液を酸濃度が２Ｎ〜３
Ｎとなるように加水分解し、７５℃で８時間加熱熟成し
た。この後、１μの精密フィルターで生成物を濾過し、
これをよく水洗後アンチモン酸とスズ酸の複合物を得た
。（以下これをアンチモン酸スズ（２：１）という）。

アンチモン酸スズ（２：１）を２３０℃で焼成し、付着
水分及び残存酸分を除去した。

上の方法で得たアンチモン酸スズ（２：１）０．４ｇと
β−ユークリプタイト４．０ｇ、Ｄ−クレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂１．９ｇ、イミダゾール系硬化剤０
６Ｊをボールミルでよ（混合し、金型ブレスに入れ、１
７５℃、１０ｔＪｋｇ／ｄ、４５分の条件で６０ｒｎｍ
Ｘ　６０ｍｍＸ厚さ２關の板に硬化成型した。

次に硬化板を１ｃｍＸ１４の四角板の大きさにナイフで
きりとり試料板とした。この試料を２ｇ前後の枚数をと
り、パイレックスガラス容器に入れ、ここへ水２０ｍ１
を注入した。このパイレックスガラス容器をオートクレ
ーブにいれ、ゲージ圧１睦／ｃｒｉ、１００〜１２０℃
の条件で、容器を加熱し、アルカリ金属イオンの溶出を
させた。冷却後、容器をとり出し、水中へ溶出したアル
カリ金属イオン（ナトリウムイオン）を分析した。（実
施例１）又別にアンチモン酸スズ（２：１）のない条件
で同様にブランクテスト（ナトリウム、カリウム、リチ
ウムの各イオンの分析）をした。（比較例１）この結果
ナトリウムイオンについては、第１表の通すアンチモン
酸スズ（２：１）のない場合に比し１／１０以下の溶出
となり、ナトリウムイオンは保護材中に固定化されたこ
とが明らかであった。

第１表 実施例２および実施例６ 実施例１おけるアンチモン酸スズ（２：１）の合成に準
拠し、３酸化アンチモンと３酸化ビスマスを金属原子比
６：１の条件で、アンチモン酸とビスマス酸の複合酸（
以下アンチモン酸ビスマス（３：　１　）と称する）を
得た。このアンチモン酸ビスマス（３：１）を実施例１
と同様水洗し、焼成をおこなった。

以下実施例１と同様に硬化板を作製し、熱水への溶出テ
ストをして、ナトリウム、カリウムイオンの溶出を調べ
た（実施例２） 実施例１おけるアンチモン酸スズ（２：１）の合成に準
拠し、６酸化アンチモンと金属マンガンを金属原子比（
３：２）の条件でアンチモン酸とマンガン酸の複合酸（
以下アンチモン酸マンガン（ろ：２）と称する）を得た
。このアンチモン酸マンガン（３：２）を水洗、焼成後
、実施例１と同様硬化板を作製し熱水中への溶出テスト
をしてナトリウム、カリウムイオンの溶出をしもべだ。

（実施例５） 実施例２、実施例６の結果を下記第２表、第３表に示す
が、前記比較例１のブランクテストの場合に比べて、ナ
トリウム、カリウムイオンが圧倒的に抑制され保護材中
に捕捉固定されていることが明らかである。

第２表 第６表 実施例４ 炭酸ジルコニウムと濃厚リン酸をリン酸過剰の条件で、
加熱反応させ、濾過、水洗し、リン酸ジルコニウムを合
成した。得られたリン酸ジルコニウムをＮａＯＨで半中
和し、リン酸ジルコニウムの中性形を得た。この化合物
を充分水洗し、その後、２００℃で焼成した。得られた
中性形リン酸ジルコニウムをＺｒＮａＨＰとあられず。

このＺｒＮａＨＰ　０．４１１をとり、実施例１と同様
の方法により、β−ユークリプタイト、エポキシ樹脂、
硬化剤を同じ割合とし、硬化板を得た。その後、実施例
１の方法により熱水溶出テストをおこない、ナトリウム
、カリウムイオンの分析を行なった。

これを比較例１で得たブランクテストピースにおけるナ
トリウム、カリウムイオンの溶出結果と比較して第４表
に示す。これによりナトリウム、カリウムの両イオン共
固定されていることが判る。

第４表 実施例５ 実施例４のリン酸ジルコニウムの合成法と同様の方法に
より、硫酸セリウム、４塩化スズ、４塩化チタンを原料
とし、リン酸セリウム、リン酸スズ、リン酸チタンの中
性形を合成した。これらをイオン交換性物質として用い
た保護材を、実施例１と同様の構成とし、アルカリ金属
イオンの溶出テストをおこなった。得られた結果は実施
例４と、はぼ同じであった。

実施例６ ピロアンチモン酸カリと４塩化スズを、アンチモンとス
ズがモル比１：２．５の割合となるよう混合し、水溶液
の酸濃度が２〜３Ｎとなるよう塩酸を共存させ、７５℃
、５ｈｒ加熱し、その後濾過、水洗、乾燥しアンチモン
酸とスズ酸が１：２．３モル此の複合体、アンチモン酸
スズＣ１：　２．３　）　ヲ得た。

得られたアンチモン酸スズ（１：２．６）を０．５１採
取し、β−ユークリプタイト４．Ｏｇ、ノボラックタイ
プエポキシ樹脂２．１ｇ、イミダゾール系硬化剤０．！
Ｍを均一混合し保饅材組成物とした。

この組成物を実施例１の方法により、熱硬化し、作製し
た板の熱水溶出テストを実施した。得られた結果をナト
リウム、リチウムイオンについてのブランクテスト結果
（比較例１）と共に第５表に示すかＬｉ　イオンについ
ても効果をしめした。

第５表 実施例７〜９および比較例２ ５塩化アンチモンと４塩化チタンをモル比６：２．５塩
化アンチモンとオキシ塩化ジルコニウムをモル比６：２
．５塩化アンチモン単独の３条件により実施例１と同様
の方法により、アンチモン酸チタン（３：２）、アンチ
モン酸ジルコニウム（５：２）、アンチモン酸を合成し
、アンチモン酸のみは苛性力１）　勢姦で中性形とした
。

このようにして得られたイオン交換性物質を各０１５ｇ
、フユーズドシリカ４．５ｇ、Ｏ−クレゾールノボラッ
ク型エポキシ樹脂２．１ｇ、イミダゾール型硬化剤０．
１１とを均一混合し、実施例１の方法により硬化した。

（実施例７〜９）これらについて実施例１と同様の熱水
溶出テストを行ない同様ブランクテスト板（比較例２）
と比較した結果は第６表の通りとなった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 構、成々分中に−ＯＨ結合を有する無機イオン交換性物
   質の少なくとも一捗を含有させてなる絶縁性保護材料。