(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール系樹脂および／またはナフトール系樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）シリカ粉末、（Ｅ）水酸化マグネシウム粉末および（Ｆ）酸化チタン粉末を含有し、臭素系難燃剤、アンチモン化合物およびカーボンブラックを含まない白色エポキシ樹脂組成物であって、同エポキシ樹脂組成物中、（Ｄ）シリカ粉末を５０〜８５質量％、（Ｅ）水酸化マグネシウム粉末を５〜２０質量％、（Ｆ）酸化チタン粉末を５〜４０質量％含むことを特徴とする白色エポキシ樹脂組成物。
【請求項２】
（Ａ）成分が、下記一般式（１）
【化１】
0004845444.tif 000007
（式中、ｎは０以上の整数である。）
で表されるｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂であり、（Ｂ）成分が下記一般式（６）
【化２】
0004845444.tif 000008
（式中、ｒは０以上の整数である。）
で表されるフェノールノボラック型樹脂である請求項１に記載の白色エポキシ樹脂組成物。
【請求項３】
（Ｄ）成分が、溶融シリカ粉末および／または結晶シリカ粉末である請求項１または２に記載の白色エポキシ樹脂組成物。
【請求項４】
（Ｆ）酸化チタン粉末を５〜２０質量％含む請求項１〜３のいずれかに記載の白色エポキシ樹脂組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の白色エポキシ樹脂組成物の硬化物により素子が封止されてなること特徴とする電子部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子等の電子部品の封止に好適な白色エポキシ樹脂組成物およびそれを用いた電子部品に関する。さらに詳しくは、臭素系難燃剤、アンチモン化合物およびリン系難燃剤などの難燃剤を使用しないために環境への有害物質の排出が少なく、上記難燃剤を使用しないにもかかわらず、ＵＬ−９４におけるＶ−０を達成するという良好な難燃性を有し、かつ成形品表面が均一色で隠蔽性が高く、耐湿信頼性に優れる白色エポキシ樹脂組成物ならびにそれを用いた電子部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の電子部品の封止に使用されているエポキシ樹脂組成物は、非常に燃えやすいため、一般には、臭素系難燃剤やアンチモン化合物などの難燃剤をエポキシ樹脂組成物に含有させることにより、難燃性を付与している。一部のハロゲン系難燃剤を含むエポキシ樹脂組成物は、燃焼時に毒性の強いダイオキシン化合物が発生するおそれがあり、環境上の問題があった。また、アンチモン化合物は、それ自体毒性も指摘されている上に、アンチモン化合物を含有するエポキシ樹脂組成物においては、アンチモン化合物が水に溶出しやすいため、水質環境に著しく悪影響を及ぼすという問題があった。
このため、種々の難燃剤が検討されている（例えば、特許文献１参照）。リン系難燃剤は少量の添加によってエポキシ樹脂組成物に難燃性を付与することができるが、水質環境に対する問題が指摘されている。金属水酸化物も代替難燃剤として注目されているが、従来用いられている水酸化アルミニウムは、難燃性は高いものの耐熱温度が低いという問題がある。また、水酸化マグネシウムは、その質量が減少するまでの耐熱温度は高いものの、脱水量が少なく、脱水の際の吸熱エネルギーも低いために、難燃性が低いという問題があった。
【０００３】
一方、電子部品の組み立て工程において、樹脂のバリを除去する際に、アルカリ電解後に中和のために酸に浸漬する工程、リード端子をめっきする際に、めっき液に浸漬する工程などの、酸性溶液にパッケージが浸漬される工程がある。しかしながら、水酸化マグネシウムを難燃剤として使用し、カーボンブラックなどの黒色着色剤を配合した黒色エポキシ樹脂組成物を硬化してなる成形品は、酸性溶液に浸漬した後に成形品の表面がまだらに白くなるため、表面が均一色の成形品を得ることができず、電子部品の外観が不良となるという問題があった。
このような外観不良を防ぐために、黒色着色剤を配合しないエポキシ樹脂組成物を用いると、成形品の表面がまだらに白くなる現象を抑制することはできるものの、このエポキシ樹脂組成物を半導体素子等の電子部品の封止に用いた場合、外乱光により半導体素子などの誤動作が引き起こされるという問題があった。このため、酸溶液に浸漬した後でも成形品表面が均一色で隠蔽性が高く、ハロゲン（塩素、臭素）化合物およびアンチモン化合物を含有しないエポキシ樹脂組成物の開発が強く要望されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２３７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、環境への有害物質の排出が少なく、難燃性に優れる上、酸溶液に浸漬した後でも成形品表面が均一色で隠蔽性が高く、耐湿信頼性に優れる白色エポキシ樹脂組成物およびこの樹脂で封止された電子部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、特定のエポキシ樹脂、特定のフェノール系樹脂および／またはナフトール系樹脂、硬化促進剤、シリカ粉末、水酸化マグネシウム粉末および酸化チタン粉末を含む樹脂組成物は、臭素系難燃剤、アンチモン化合物およびリン系難燃剤などの難燃剤を用いることなく、難燃性に優れ、かつ酸溶液に浸漬した後でも成形品表面が均一色で隠蔽性が高く、耐湿信頼性に優れることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、以下のエポキシ樹脂組成物および電子部品を提供するものである。
１．（Ａ）エポキシ樹脂、（Ｂ）フェノール系樹脂および／またはナフトール系樹脂、（Ｃ）硬化促進剤、（Ｄ）シリカ粉末、（Ｅ）水酸化マグネシウム粉末および（Ｆ）酸化チタン粉末を含有し、臭素系難燃剤、アンチモン化合物およびカーボンブラックを含まない白色エポキシ樹脂組成物であって、同エポキシ樹脂組成物中、（Ｄ）シリカ粉末を５０〜８５質量％、（Ｅ）水酸化マグネシウム粉末を５〜２０質量％、（Ｆ）酸化チタン粉末を５〜４０質量％含むことを特徴とする白色エポキシ樹脂組成物。
２．（Ａ）成分が、下記一般式（１）
【０００７】
【化１】
0004845444.tif 000002
（式中、ｎは０以上の整数である。）
【０００８】
で表されるｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂であり、（Ｂ）成分が下記一般式（６）
【０００９】
【化２】
0004845444.tif 000003
（式中、ｒは０以上の整数である。）
【００１０】
で表されるフェノールノボラック型樹脂である請求項１に記載の白色エポキシ樹脂組成物。
３．（Ｄ）成分が、溶融シリカ粉末および／または結晶シリカ粉末である上記１または２に記載の白色エポキシ樹脂組成物。
４．（Ｆ）酸化チタン粉末を５〜２０質量％含む上記１〜３のいずれかに記載の白色エポキシ樹脂組成物。
５．上記１〜４のいずれかに記載の白色エポキシ樹脂組成物の硬化物により素子が封止されてなること特徴とする電子部品。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、臭素系難燃剤、アンチモン化合物およびリン系難燃剤などの難燃剤を含有しなくても難燃性に優れる上、成形品表面が均一色で隠蔽性が高く、耐湿信頼性に優れ、このエポキシ樹脂組成物を電子部品の封止に使用することにより、環境への有害物質の排出が少なく、かつ性能も改善された電子部品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明のエポキシ樹脂組成物における（Ａ）成分のエポキシ樹脂としては、下記一般式（１）〜（５）で表されるエポキシ樹脂などの他、一般公知のエポキシ樹脂を使用することができる。その中で、一般式（１）で表されるｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
【００１３】
【化３】
0004845444.tif 000004
【００１４】
（式中、ｎ、ｍおよびｋは０以上の整数である。）
これらのエポキシ樹脂以外の他のエポキシ樹脂としては、その分子中にエポキシ基を２個以上有する化合物である限り、分子構造、分子量など特に制限はなく、一般に電子部品封止用材料に使用されるものが広く包含される。他のエポキシ樹脂としては、他のグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、多官能型エポキシ樹脂、他の各種ノボラック型エポキシ樹脂、脂環系型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、他のビフェニル型エポキシ樹脂などが挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
本発明で用いる（Ｂ）成分のフェノール系樹脂やナフトール系樹脂は、上記（Ａ）成分のエポキシ樹脂と反応し得るフェノール性水酸基を２個以上有するものであり、下記一般式（６）〜（１０）で表されるフェノール系樹脂およびナフトール系樹脂から選ばれる少なくとも一種を用いることが好ましく、その中で一般式（６）で表されるフェノールノボラック樹脂がより好ましい。
【００１６】
【化４】
0004845444.tif 000005
【００１７】
（式中、ｒ、ｓ、ｔ、ｕおよびｖは０以上の整数である。）
本発明においては、上記一般式（６）〜（１０）で表されるフェノール系樹脂やナフトール系樹脂と共に、本発明の樹脂組成物の難燃性を損なわない範囲で、他のフェノール系樹脂やナフトール系樹脂が含まれていてもよい。他のフェノール系樹脂やナフトール系樹脂としては、他の各種ノボラック型フェノール樹脂、多官能型フェノール樹脂、脂環系型フェノール樹脂および他の各種ナフトール系樹脂が挙げられる。これらのフェノール系樹脂やナフトール系樹脂は、単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１８】
本発明のエポキシ樹脂組成物における（Ｂ）成分のフェノール系樹脂やナフトール系樹脂の含有量は、（Ａ）成分のエポキシ樹脂のエポキシ基数（ａ）に対する、（Ｂ）成分のフェノール系樹脂やナフトール系樹脂におけるフェノール性水酸基数（ｂ）の当量比（ｂ／ａ）が０．５〜１．５程度となる量であり、好ましくは０．７〜１．３となる量である。この比が０．７〜１．３の範囲であると、本発明のエポキシ樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、成形作業性および硬化物の電気特性が良好となる。
【００１９】
本発明のエポキシ樹脂組成物における（Ｃ）成分の硬化促進剤としては、不純物濃度が低いものが好ましく使用される。（Ｃ）成分の硬化促進剤としては、トリフェニルホスフィンなどの公知のリン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤およびＤＢＵ（１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７）系硬化促進剤などが挙げられる。これらは単独でまたは二種以上を組み合わせて用いることができる。
（Ｃ）成分の硬化促進剤の配合量は、本発明のエポキシ樹脂組成物全量中、通常０．０１〜５質量％程度であり、好ましくは０．１〜０．８質量％である。（Ｃ）成分の配合量が０．０１質量％以上であると、樹脂組成物の硬化時間を短縮することができるため、電子部品を作製する際の樹脂組成物による封止工程の生産サイクルが短縮される。（Ｃ）成分の配合量が５質量％以下であると、硬化に要する時間が適度のものとなり、かつ充分な流動性を得ることができ、実装後の電子部品の耐湿信頼性が充分なものとなる。
【００２０】
本発明のエポキシ樹脂組成物における（Ｄ）成分のシリカ粉末としては、溶融シリカ粉末および結晶シリカ粉末が好ましい。溶融シリカ粉末および結晶シリカ粉末の中でも、平均粒径が４０μｍ以下のものが好ましい。なお、本発明において、（Ｄ）成分のシリカ粉末の平均粒径の下限は５μｍ程度である。
この（Ｄ）成分のシリカ粉末の配合量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中、通常５０〜８５質量％程度であり、好ましくは６０〜８０質量％である。（Ｄ）成分の配合量が５０質量％以上であると、耐熱性や硬化物の機械的特性が充分であり、また良好な難燃性を得ることができる。一方、（Ｄ）成分の配合量が８５質量％以下であると、エポキシ樹脂組成物の流動性および成形性が良好となる。
【００２１】
本発明のエポキシ樹脂組成物における（Ｅ）成分の水酸化マグネシウム粉末としては、不純物濃度が１．０質量％未満で、平均粒径が０．１〜１０μｍ以下のものが好ましく使用される。
この（Ｅ）成分の水酸化マグネシウム粉末の配合量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中、通常１〜４０質量％程度であり、好ましくは５〜２０質量％である。（Ｅ）成分の配合量が１質量％以上であると、樹脂組成物の難燃性が充分であり、４０質量％以下であると、エポキシ樹脂組成物の流動性が良好となる。
【００２２】
本発明のエポキシ樹脂組成物における（Ｆ）成分の酸化チタン粉末としては、ルチル型およびアナターゼ型のいずれも用いることができ、白色度の高いものが好ましい。。
この（Ｆ）成分の酸化チタン粉末の配合量は、本発明のエポキシ樹脂組成物中、通常１〜４０質量％程度であり、好ましくは５〜２０質量％である。（Ｆ）成分の配合量が１質量％以上であると、樹脂組成物の光透過率が抑えられるため、隠蔽性が充分であり、４０質量％以下であると、エポキシ樹脂組成物の流動性が良好となる。
【００２３】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分を必須成分とするが、必要に応じて、例えば天然ワックス類および合成ワックス類等の離型剤、ゴム系またはシリコーン系ポリマーからなる低応力付与剤、アミン系、チオール系またはエポキシ系等のカップリング剤等を適宜添加配合することができる。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、封止用樹脂組成物として好適であり、封止用樹脂組成物として調製する場合の一般的な方法は、上記（Ａ）〜（Ｆ）成分、および必要に応じて用いるその他の成分を配合し、ミキサー等によって充分に均一に混合し、さらに熱ロールまたはニーダ等により加熱溶融混合処理を行い、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕するという方法である。このようにして得られた封止用樹脂組成物は、半導体装置をはじめとする電子部品あるいは電気部品の封止に適用すれば、優れた成形性と信頼性などの特性を付与することができる。
【００２４】
本発明の電子部品は、上記のエポキシ樹脂組成物を用いて電子部品を封止することにより、容易に製造することができる。封止を行うことができる電子部品は、特に限定されるものではないが、例えば集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオードなどの半導体電子部品や他の電子部品等が挙げられる。封止の最も一般的な方法としては、トランスファー成形法があるが、射出成形、圧縮成形等による封止も可能である。封止および封止後加熱して樹脂を硬化させる際の温度は、１５０℃以上が望ましい。この温度の上限は２００℃程度である。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。なお、以下の実施例および比較例において、「％」は「質量％」を意味する。
実施例１
最大粒径１００μｍの溶融シリカ粉末（平均粒径２０μｍ）５５％、水酸化マグネシウム粉末（協和化学工業株式会社製、商品名 ５ＳＳ）１５％およびルチル型酸化チタン粉末（古河機械金属株式会社製、商品名 ＦＲ−２２）５％をミキサーに入れ、攪拌しながら、γ−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン０．３％を添加して表面処理した。得られた処理シリカ、上記一般式（１）で表わされるｏ−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（住友化学株式会社製、商品名 ＥＳＣＮ−４９５−ＸＬ−６５）１３．６％、フェノールキシレン樹脂（軟化温度７０℃）１０．６％、トリフェニルホスフィン０．２％およびエステルワックス０．３％を常温にて混合した後、７０〜１００℃にて混練し、冷却後、粉砕してエポキシ樹脂組成物を製造した。
このようにして製造したエポキシ樹脂組成物を、トランスファー成形機により成形し、さらにアフターキュアを行なって各試験用の成形品を得た。成形は、１７５℃に加熱した金型内で２分間加熱することにより行い、アフターキュアは、１７５℃で４時間行なった。
【００２６】
実施例２、３および比較例１〜３
実施例１と同様にして、表１に示す組成のエポキシ樹脂組成物を製造し、同様にして各試験用の成形品を得た。
【００２７】
上記各実施例および比較例で得られたエポキシ樹脂組成物について下記に示す方法で各種特性を評価した。結果を表１に示す。
（１）熱膨張係数α１、熱膨張係数α２およびガラス転移温度
成形品を、熱分析装置を用いて測定した。
（２）難燃性
厚さ３．２ｍｍの試験片を用い、ＵＬ−９４に準じた方法により評価を行った。
（３）成形品変色
エポキシ樹脂組成物を、１７０℃で３分間トランスファー成形することによりＤＩＰ−４２ｐｉｎ（鏡面）の成形品を作製した。この成形品の下半分を０．５ｍｏｌ／Ｌの塩酸水溶液に１時間浸漬した後、浸漬した部分と、浸漬していない上半分の部分との色の相違を、色差計（ミノルタ株式会社製、商品名 ＣＲ−３００）で確認し、明度の差で５．０以上をＮＧ、５．０未満をＯＫとした。測定は２回行い、平均値により判定した。表１において、かっこ内の数値は、浸漬部の明度から浸漬していない部分の明度を引いた値を示す。
（４）透過率
厚さ１．０ｍｍの成形品を、分光光度計（Ｊａｓｃｏ社製、商品名 Ｖ−５７０）によって、波長９４０ｎｍにおける透過率を測定した。
【００２８】
【表１】
0004845444.tif 000006
＊：試験片が全て燃えきり、Ｖ−０、Ｖ−１、ＨＢのいずれにも属さなかった。
【００２９】
表１に示す結果から、本発明のエポキシ樹脂組成物は、臭素系難燃剤、アンチモン化合物およびリン系難燃剤などの難燃剤を含有しなくても難燃性を保持することができ、酸溶液に浸漬した後も変色が少なく、実装後、長期にわたり耐湿信頼性を保証し得ることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明のエポキシ樹脂組成物は、封止用樹脂組成物として好適であり、本発明の樹脂組成物で封止された電子部品は、高信頼性を有するものである。