CN110770276A - 组合物、环氧树脂硬化剂、环氧树脂组合物、热硬化性组合物、硬化物、半导体装置及层间绝缘材料 - Google Patents

组合物、环氧树脂硬化剂、环氧树脂组合物、热硬化性组合物、硬化物、半导体装置及层间绝缘材料 Download PDF

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Abstract

含有下述通式(1)所表示的马来酰亚胺化合物(A)、下述通式(2)所表示的氨基酚化合物(B)及下述通式(3)所表示的酚化合物(C)的组合物适合作为可满足高阻燃性、高耐热性及高温下低分解特性的环氧树脂组合物的硬化剂,且所述组合物具有优异的保存稳定性。(式(1)中,Ar1为可存在取代基的碳数6~12的亚芳基,X1为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,p为0~2的整数)(式(2)中,Ar2为以0个~2个的范围包含羟基且可存在烃的取代基的碳数6~12的亚芳基,X2为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,q为0~2的整数)(式(3)中,Ar3为以一分子内的烯丙基数成为2个~4个的范围的方式包含烯丙基且以0个~2个的范围包含羟基的碳数6~24的亚芳基,X3为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,r为0~2的整数)

Description

组合物、环氧树脂硬化剂、环氧树脂组合物、热硬化性组合物、 硬化物、半导体装置及层间绝缘材料
技术领域
本发明涉及一种适合作为环氧树脂的硬化剂的成分或热硬化性组合物的成分的组合物、含有所述组合物的环氧树脂硬化剂、包含所述环氧树脂硬化剂的环氧树脂组合物、所述环氧树脂组合物的硬化物、包含所述组合物的热硬化性组合物、所述热硬化性组合物的硬化物、由所述环氧树脂组合物或所述热硬化性组合物密封的半导体装置、以及含有所述环氧树脂组合物或所述热硬化性组合物的层间绝缘材料。再者,在本说明书中,“热硬化性组合物”是指具有热硬化性的组合物,“环氧树脂组合物”是指含有具有环氧基的树脂的组合物,且“热硬化性组合物”的用语概念与“环氧树脂组合物”的用语概念有重复部分。
背景技术
在环氧树脂的硬化剂中占较大一群的酚系硬化剂除种类丰富以外,还因低成本等特征而用于各种产业。为了应对伴随产业技术进步所产生的各种要求性能,迄今为止开发了多种所述硬化剂。
电子材料领域中,近年来,随着半导体封装的小型、薄型化及形状的复杂化,日益要求半导体密封材料用树脂为低粘度。若为低粘度,则通过提高其流动性,也可应对复杂形状的封装,例如球栅阵列(Ball Grid Array,BGA)等,另外,通过实现填料的高填充化,而在所述用途所要求的阻燃性、焊料耐热性、耐湿可靠性的方面也变得有利。
另外,通过对于地球环境的考虑,代替迄今为止所利用的含卤系化合物或锑化合物等阻燃剂的新颖的阻燃性环氧树脂组合物的需求正在提高,对于自通用封装至先进封装用的用途中所使用的苯酚芳烷基树脂,也要求即便不使用卤系阻燃剂及锑化合物,也具有优异的阻燃性。作为应对此种要求的材料,已知导入有联苯骨架的苯酚芳烷基树脂为高阻燃性,且用于先进封装用途(例如专利文献1等)。
专利文献1中所记载的阻燃性环氧树脂组合物具有玻璃转变温度(Tg)变低的倾向,Tg的降低通常会引起高温可靠性与耐热性的降低,因此期望提供可改善所述情况的环氧树脂硬化剂。特别是,对于预想今后会越来越普及的电动汽车或混合动力车中所搭载的功率元件的密封材料,要求高耐热性。另外,关于耐热性,作为近年来的密封材的物性需求,也要求具有高温下的热分解性低的特性(以下称为“高温下低分解特性”)。应对所述要求,专利文献2中记载有除马来酰亚胺化合物以外,以一定的比例熔融混合特定的酚化合物而获得的组合物。所述组合物适合用作环氧树脂硬化剂的成分等热硬化性组合物的成分,通过使用所述组合物,可获得能够形成具有高阻燃性、高耐热性及高温下低分解特性的硬化物的热硬化性组合物。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2000-129092号公报
专利文献2:日本专利特开2016-204626号公报
发明内容
发明所要解决的问题
通过使用专利文献2中所记载的组合物,可提供具有如上所述的优异的特性的硬化物。若可维持所述组合物所具有的优异的特征,并且进一步提高保存稳定性(即便长期保存,也不易产生物性变化),则可进一步提高所述组合物作为工业制品的价值。
本发明的目的在于提供一种组合物,其适合作为可满足高阻燃性、高耐热性及高温下低分解特性的环氧树脂的硬化剂的成分或热硬化性组合物的成分,且所述组合物的保存稳定性也优异。另外,本发明的目的在于提供一种含有所述组合物的环氧树脂硬化剂、包含所述环氧树脂硬化剂的环氧树脂组合物、所述环氧树脂组合物的硬化物、包含所述组合物的热硬化性组合物、所述热硬化性组合物的硬化物、由所述环氧树脂组合物或所述热硬化性组合物密封的半导体装置及含有所述环氧树脂组合物或所述热硬化性组合物的层间绝缘材料。
解决问题的技术手段
本发明人等人为了解决所述问题而进行了努力研究,结果发现,专利文献2中所记载的组合物的成分中,芳香族胺化合物容易对组合物的熔融粘度或保存稳定性造成影响,并获得如下新见解:通过将所述芳香族胺化合物所具有的多个氨基的一部分变更为羟基而制成氨基酚化合物,可使组合物的熔融粘度、特别是150℃熔融粘度降低,进而可提高保存稳定性。
本发明是基于所述见解而完成,在一实施方式中,提供一种组合物,其含有下述通式(1)所表示的马来酰亚胺化合物(A)、下述通式(2)所表示的氨基酚化合物(B)及下述通式(3)所表示的酚化合物(C)。
[化1]
Figure BDA0002325728870000031
(式(1)中,Ar1为可存在取代基的碳数6~12的亚芳基,X1为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,p为0~2的整数)
[化2]
Figure BDA0002325728870000032
(式(2)中,Ar2为以0个~2个的范围包含羟基且可存在烃的取代基的碳数6~12的亚芳基,X2为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,q为0~2的整数)
[化3]
Figure BDA0002325728870000041
(式(3)中,Ar3为以一分子内的烯丙基数成为2个~4个的范围的方式包含烯丙基且以0个~2个的范围包含羟基的碳数6~24的亚芳基,X3为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,r为0~2的整数)
所述组合物优选为150℃熔融粘度为50mPa·s以上、1000mPa·s以下,且羟基当量为300g/eq以上、1500g/eq以下。
所述组合物也可还含有马来酰亚胺化合物(A)与氨基酚化合物(B)的反应产物。所述反应产物可为所述马来酰亚胺化合物(A)与所述氨基酚化合物(B)的迈克尔(Michael)加合物。
所述组合物可为包含所述马来酰亚胺化合物(A)、所述氨基酚化合物(B)及所述酚化合物(C)的组合物的熔融混合体。
在所述组合物中,基于源自所述马来酰亚胺化合物(A)的马来酰亚胺基的部分结构的总数可为基于源自所述氨基酚化合物(B)的一级氨基的部分结构与基于源自所述酚化合物(C)的烯丙基的部分结构的总数的1.5倍以上、2.5倍以下。
所述酚化合物(C)优选为包含下述通式(4)所表示的双酚化合物(C1)。
[化4]
Figure BDA0002325728870000042
(式(4)中,R4及R5分别独立地为碳数1~4的烃基,R6及R7分别独立地为氢原子、甲基、苯基,c及d分别独立地为0~3的整数)
所述马来酰亚胺化合物(A)优选为所述通式(1)中的p为0或1。另外,所述氨基酚化合物(B)优选为下述通式(5)所表示的苯二胺化合物(B1)。
[化5]
Figure BDA0002325728870000051
(式(5)中,R2为碳数1~4的烃基,b为0~4的整数)
作为另一实施方式,本发明提供一种环氧树脂硬化剂,其包含所述本发明的组合物。
作为又一实施方式,本发明提供一种环氧树脂组合物,其包含所述本发明的环氧树脂硬化剂与环氧树脂。
所述本发明的环氧树脂组合物也可还包含硬化促进剂。在所述情况下,所述硬化促进剂优选为包含选自由咪唑系化合物、脲系化合物及鏻盐所组成的群组中的一种或两种以上,所述硬化促进剂更优选为包含咪唑系化合物及脲系化合物。
所述本发明的环氧树脂组合物也可还包含无机填充材。
作为进而又一实施方式,本发明提供一种硬化物,其为所述本发明的环氧树脂组合物的硬化物。
作为进而又一实施方式,本发明提供一种热硬化性组合物,其包含所述本发明的组合物。所述热硬化性组合物也可还包含无机填充材。
作为进而又一实施方式,本发明提供一种硬化物,其为所述本发明的热硬化性组合物的硬化物。
作为进而又一实施方式,本发明提供一种半导体装置及层间绝缘材料,所述半导体装置由所述本发明的环氧树脂组合物或所述本发明的热硬化性组合物密封,所述层间绝缘材料含有所述本发明的环氧树脂组合物或所述本发明的热硬化性组合物。
发明的效果
通过本发明,可提供一种组合物,其适合作为满足高阻燃性、高耐热性及高温下低分解特性的环氧树脂的硬化剂的成分或热硬化性组合物的成分,且所述组合物的处理性及保存稳定性优异。另外,通过本发明,可提供一种含有所述组合物的环氧树脂硬化剂、包含所述环氧树脂硬化剂的环氧树脂组合物、所述环氧树脂组合物的环氧树脂硬化物、包含所述组合物的热硬化性组合物、所述热硬化性组合物的硬化物、由所述环氧树脂组合物或所述热硬化性组合物密封的半导体装置、以及含有所述环氧树脂组合物或所述热硬化性组合物的层间绝缘材料。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
本发明的一实施方式的组合物(以下,也将所述组合物称为“本组合物”)含有所述通式(1)所表示的马来酰亚胺化合物(A)、所述通式(2)所表示的氨基酚化合物(B)及所述通式(3)所表示的酚化合物(C)。在一实施方式中,本组合物为包含所述马来酰亚胺化合物(A)、氨基酚化合物(B)及酚化合物(C)的组合物的熔融混合体。
马来酰亚胺化合物(A)的优选例可通过使马来酸酐与二官能型芳香族胺类缩合而容易获得(例如参照日本专利特开昭60-260623号公报等)。作为本组合物所含有的马来酰亚胺化合物(A),优选为具有熔点为100℃~250℃的物性者。
作为马来酰亚胺化合物(A)的具体例,可列举:N,N'-4,4'-二苯基甲烷双马来酰亚胺、N,N'-间亚苯基双马来酰亚胺、N,N'-4,4'-二苯基醚双马来酰亚胺、N,N'-间二甲苯双马来酰亚胺等。这些化合物中,就赋予耐热性的观点而言,马来酰亚胺化合物(A)优选为所述通式(1)中的p为0或1,更优选为含有作为所述通式(1)中的p为1时的物质的一例的N,N'-4,4'-二苯基甲烷双马来酰亚胺,特优选为由所述物质形成。再者,N,N'-4,4'-二苯基甲烷双马来酰亚胺在所述通式(1)中,Ar1为亚苯基,X1为亚甲基。
作为氨基酚化合物(B)的具体例,可列举:2-氨基酚、3-氨基酚、4-氨基酚、4-苯基-2-氨基酚、4,6-二甲基-3-氨基酚、3-甲基-4-氨基酚、2-氨基-2'-羟基联苯、3-氨基-3'-羟基二苯基甲烷、4-氨基-4'-羟基二苯基醚、2-氨基-3'-羟基二苯基硫醚、4-氨基-3',4'-二羟基二苯基砜等。这些化合物中,就热时的流动性与获取的容易性的观点而言,氨基酚化合物(B)中的q值优选为0,进而也包含硬化性的观点而言,则Ar2更优选为包含取代基在内的碳数为6~7者。就特别提高保存稳定性的观点而言,氨基酚化合物(B)所具有的羟基优选为一个。
作为酚化合物(C),可例示双酚化合物的烯丙基化化合物、烯丙基化苯酚酚醛清漆树脂等。这些化合物中,酚化合物(C)优选为包含所述通式(4)所表示的双酚化合物(C1),更优选为由双酚化合物(C1)形成。双酚化合物(C1)的具体结构并无限定。可例示:双酚A结构、双酚F结构、双酚AP结构、双酚BP结构等。通过具有所述结构,可确保成形时的适度流动性与成形品的适度耐热性。作为双酚化合物(C1)的具体例,可列举:4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚]、4,4'-亚甲基双[2-(2-丙烯基)苯酚]、4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)-6-甲基苯酚]等。在酚化合物(C)含有双酚化合物(C1)的情况下,双酚化合物(C1)优选为含有4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚],酚化合物(C)更优选为由4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚]形成。
本组合物也可还含有马来酰亚胺化合物(A)与氨基酚化合物(B)的反应产物。在所述情况下,反应产物可为马来酰亚胺化合物(A)与氨基酚化合物(B)的迈克尔加合物。
就容易获得所述反应产物的观点等而言,本组合物可为包含马来酰亚胺化合物(A)、氨基酚化合物(B)及酚化合物(C)的组合物的熔融混合体。
在本组合物中,存在如下情况:就使包含本组合物作为成分的热硬化性组合物的硬化物的耐热特性提高的观点而言,优选为基于源自马来酰亚胺化合物(A)的马来酰亚胺基的部分结构的总数为基于源自氨基酚化合物(B)的一级氨基的部分结构与基于源自酚化合物(C)的烯丙基的部分结构的总数的1.5倍以上、2.5倍以下。关于所述比(基于源自马来酰亚胺化合物(A)的马来酰亚胺基的部分结构的总数相对于基于源自氨基酚化合物(B)的一级氨基的部分结构与基于源自酚化合物(C)的烯丙基的部分结构的总数的比),存在更优选为1.8以上、2.2以下的情况,且存在特优选为1.9以上、2.1以下的情况。
在本组合物为所述熔融混合体的情况下,可以使源自马来酰亚胺化合物(A)的马来酰亚胺基的总数成为源自氨基酚化合物(B)的一级氨基与源自酚化合物(C)的烯丙基的总数的1.5倍以上、2.5倍以下的成分混合比进行熔融混合。通过在此种条件下进行熔融混合,存在可使包含本组合物作为成分的热硬化性组合物的硬化物的耐热特性提高的情况。所述成分混合比优选为1.8以上、2.2以下,更优选为1.9以上、2.1以下。
所述熔融混合的具体方法并无限定。可通过如下方式而获得:将马来酰亚胺化合物(A)、氨基酚化合物(B)及酚化合物(C)等各成分在通常的混合容器中、在加热条件下且优选为在搅拌条件下混合。作为将这些成分混合成组合物的方法,可例示:一次性将马来酰亚胺化合物(A)、氨基酚化合物(B)及酚化合物(C)熔融混合的方法;将氨基酚化合物(B)及酚化合物(C)熔融混合后,混合马来酰亚胺化合物(A)的方法等。就提高组合物的物性的稳定性的观点而言,优选为首先将马来酰亚胺化合物(A)以外的成分熔融混合,进而在所获得的混合物中混合马来酰亚胺化合物(A)而制成熔融混合物。
所述熔融混合的条件并无限定。若进行并无限定的例示,则可列举在100℃~200℃的温度范围内搅拌混合15分钟~60分钟左右。如上所述,由于包含氨基酚化合物(B)作为成分,因此本组合物的150℃熔融粘度容易设为20mPa·s以上、750mPa·s以下。就提高本组合物的处理性的观点而言,本组合物的150℃熔融粘度优选为30mPa·s以上、400mPa·s以下。另外,本组合物的羟基当量优选为300g/eq以上、1500g/eq以下,更优选为600g/eq以上、1200g/eq以下。
在本发明的混合产物中,推定混合成分是各成分以相溶状态或成分彼此一部分已反应的状态相溶而成。如上所述,可包含迈克尔加合物。
在本发明的一实施方式中,本组合物可用作环氧树脂硬化物的成分。本发明的一实施方式的环氧树脂硬化物包含本组合物,优选为由本组合物形成。本发明的一实施方式的环氧树脂硬化剂的成形温度区域内的熔融粘度低,加工性优异,且阻燃性、耐热性优异,因此可用于成形材、各种粘合剂、涂布材、层叠材等。
本发明的一实施方式的环氧树脂组合物为包含所述本发明的一实施方式的环氧树脂硬化剂与环氧树脂的环氧树脂组合物。在环氧树脂组合物中,作为可与本发明的一实施方式的环氧树脂硬化剂一起使用的环氧树脂,例如可列举:双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、苯酚酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、苯酚联苯芳烷基型环氧树脂、苯酚、萘酚等的利用亚二甲苯基键结所得的芳烷基树脂的环氧化物、二环戊二烯型环氧树脂、二羟基萘型环氧树脂、三苯酚甲烷型环氧树脂等缩水甘油醚型环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂等在一分子中具有两个以上的环氧基的环氧化合物。这些环氧树脂可单独使用,也可并用两种以上。若考虑耐湿性、热时低弹性模量、阻燃性,则优选为使用双酚F型环氧树脂、联苯型环氧树脂等二官能型环氧树脂、或选自苯酚联苯芳烷基型环氧树脂、苯酚、萘酚等的利用亚二甲苯基键结所得的芳烷基树脂的环氧化物等中的芳香环较多的多官能型环氧树脂。
在使环氧树脂硬化时,优选为并用硬化促进剂。作为硬化促进剂,可使用用以利用酚系硬化剂使环氧树脂硬化的已知的硬化促进剂,例如可列举:三级胺化合物、四级铵盐、咪唑类、脲系化合物、膦化合物、鏻盐等。更具体而言,可列举:三乙胺、三乙二胺、苄基二甲基胺、2,4,6-三(二甲基氨基甲基)苯酚、1,8-二氮杂双环(5,4,0)十一烯-7等三级胺化合物;2-甲基咪唑、2,4-二甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基咪唑、2-苯基-4-甲基咪唑等咪唑类;3-苯基-1,1-二甲基脲、3-(邻甲基苯基)-1,1-二甲基脲、3-(对甲基苯基)-1,1-二甲基脲、1,1'-亚苯基双(3,3-二甲基脲)、1,1'-(4-甲基-间亚苯基)-双(3,3-二甲基脲)等脲系化合物;三苯基膦、三丁基膦、三(对甲基苯基)膦、三(壬基苯基)膦等膦化合物;三苯基鏻酚盐、四苯基鏻四苯基硼酸盐、四苯基鏻四萘甲酸硼酸盐等鏻盐等。优选为使用包含选自由对环氧树脂的硬化与双马来酰亚胺的聚合这两者均显示高活性的咪唑类、脲系化合物及鏻盐所组成的群组中的一种或两种以上的硬化促进剂。硬化促进剂更优选为包含咪唑系化合物及脲系化合物的至少一者,特优选为包含咪唑系化合物及脲系化合物,即,并用咪唑系化合物与脲系化合物。
在本发明的一实施方式的环氧树脂组合物中,可视需要添加或预先进行反应地使用无机填充剂、偶联剂、脱模剂、着色剂、阻燃剂、低应力剂等。另外,也可并用其他硬化剂。作为此种其他硬化剂的例子,可列举:苯酚酚醛清漆树脂、苯酚芳烷基树脂、苯酚联苯芳烷基树脂、苯酚萘基芳烷基树脂、萘酚芳烷基树脂、三苯酚甲烷型酚醛清漆树脂等。
作为无机填充剂的例子,可列举非晶性二氧化硅、结晶性二氧化硅、氧化铝、玻璃、硅酸钙、菱镁矿、粘土、滑石、云母、氧化镁、硫酸钡等,特优选为非晶性二氧化硅、结晶性二氧化硅、硫酸钡。另外,在欲维持优异的成形性并且提高填充剂的调配量的情况下,优选为使用可进行细密填充的粒度分布广的球形填充剂。
作为偶联剂的例子,可例示巯基硅烷系、乙烯基硅烷系、氨基硅烷系、环氧硅烷系等的硅烷偶联剂或钛偶联剂;作为脱模剂的例子,可例示巴西棕榈蜡、石蜡等,另外,作为着色剂,可例示碳黑等。作为阻燃剂的例子,可列举磷化合物、金属氢氧化物等,作为低应力剂的例子,可列举硅橡胶、改性腈橡胶、改性丁二烯橡胶、改性硅油等。
关于本发明的一实施方式的环氧树脂硬化剂与环氧树脂的调配比,若考虑耐热性、机械特性等,则环氧基/羟基的当量比优选为处于0.5~1.5的范围,特别是0.8~1.2的范围。另外,在与其他硬化剂并用的情况下,也优选为使环氧基/羟基的当量比成为所述比例。关于硬化促进剂,若考虑硬化特性或各物性,则优选为以相对于环氧树脂100重量份而为0.1重量份~10重量份的范围使用。在并用多种硬化促进剂的情况下,也优选为使相对于环氧100重量份的质量份成为所述范围。无机填充剂的调配率虽也因其种类而不同,但若考虑焊料耐热性、成形性(熔融粘度、流动性)、低应力性、低吸水性等,则优选为以占组合物整体的60重量%~93重量%的比例调配无机填充剂。
本发明的一实施方式的热硬化性组合物包含本组合物。本组合物不仅可如所述那样用作硬化剂,而且自身可作为硬化性物质发挥功能。在所述情况下,可通过使本发明的一实施方式的热硬化性组合物中所含的本组合物自聚而获得硬化物。在所述情况下,本发明的一实施方式的热硬化性组合物除本组合物以外,还可含有其他硬化性物质。
在本发明的一实施方式的热硬化性组合物中,可视需要添加或预先进行反应地使用无机填充剂、偶联剂、脱模剂、着色剂、阻燃剂、低应力剂等。
作为无机填充剂的例子,可列举非晶性二氧化硅、结晶性二氧化硅、氧化铝、玻璃、硅酸钙、菱镁矿、粘土、滑石、云母、氧化镁、硫酸钡等,特优选为非晶性二氧化硅、结晶性二氧化硅、硫酸钡。另外,在欲维持优异的成形性并且提高填充剂的调配量的情况下,优选为使用可进行细密填充的粒度分布广的球形填充剂。
作为将本发明的一实施方式的环氧树脂组合物或本发明的一实施方式的热硬化性组合物作为成形材料制备时的通常方法,可列举如下等方法:利用例如混合器将规定比例的各原料充分混合后,利用热辊或捏合机等施加混练处理,进而进行冷却固化后,粉碎成适当大小,视需要进行锭化。以所述方式获得的成形材料可通过例如低压转移成形等来密封半导体而制造半导体装置。
作为将本发明的一实施方式的环氧树脂组合物或本发明的一实施方式的热硬化性组合物作为绝缘层材料制备时的通常方法,可使规定比例的各原料溶解于溶剂中,制成用以将所获得的溶液涂布于电路基板的层间绝缘用清漆,可通过使玻璃纤维含浸所述溶液并进行加热处理而制成所述用途的预浸体,或者可在支撑膜上将所述溶液加热处理而制成膜状的所述用途的粘接片。它们以任一方式使用均可制成层间绝缘层。
关于本发明的一实施方式的组合物以及包含所述组合物的环氧树脂硬化剂、环氧树脂组合物及热硬化性组合物,若为15℃以下的保存条件,则可维持反应几乎不进行的状态。通常,本发明的一实施方式的组合物之类的具有热硬化性的组合物的保存环境越为高温,越推进反应,流动性越降低,但本发明的一实施方式的组合物不易产生此种流动性的降低。示出具体例,可将在35℃的环境中放置1周后的150℃熔融粘度的变化率(粘度上升的比例)设为100%以下,优选的一例中,可设为50%以下。如上所述,本发明的一实施方式的组合物具有优异的保存稳定性,并且包含所述组合物的环氧树脂硬化剂、环氧树脂组合物及热硬化性组合物可在适当的温度下进行硬化反应,例如可在100℃~250℃的温度范围内进行。
以上所说明的实施方式是为了易于理解本发明而记载,并非为了限定本发明而记载。因此,所述实施方式所公开的各要素为也包括属于本发明的技术范围的所有设计变更或均等物的主旨。
实施例
以下通过实施例及比较例而更具体地说明本发明,但本发明并不受这些例子任何限制。
[实施例1]
将4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚]30.8g(0.10摩尔)(大和化成工业(股)制造,DABPA,羟基当量159g/eq)、4-氨基间甲酚12.3g(0.1摩尔)及4,4'-二苯基甲烷双马来酰亚胺143.2g(0.40摩尔)在150℃下搅拌20分钟后,冷却至常温,由此获得作为混合产物的均质的红褐色的玻璃状熔融物189.9g(混合产物1)。
利用帝国化学工业(Imperial Chemical Industries,ICI)熔融粘度计而测定的150℃下的混合产物1的熔融粘度为60mPa·s。另外,混合产物1的羟基当量基于4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚]的羟基当量与其成分浓度而算出为621g/eq。以下的说明中,也有时将包含本实施例1中所获得的混合产物1的组合物称为“硬化剂1”。
[实施例2]
将下述通式(6)所表示的环氧树脂(日本化药公司制造的“NC3000”,苯酚联苯芳烷基型,环氧当量275g/eq)、实施例1中所获得的硬化剂1、熔融二氧化硅及包含脲系硬化促进剂(三亚普罗(San-Apro)公司制造的“U-CAT3513N”)的硬化促进剂以表2所示的比例(表2中的数值为质量份,以下相同)调配并充分混合,然后利用85℃±3℃的两根辊混练3分钟,进行冷却、粉碎,由此获得成形用组合物作为环氧树脂组合物。利用转移成形机,将所述环氧树脂组合物以压力100kgf/cm2在175℃下成形2分钟,然后在230℃下进行6小时的后硬化(post cure),从而制备玻璃转变温度测定用、250℃重量减少率测定用及阻燃性试验用的试验片,并进行其评价。将其结果示于表2中。
[化6]
(式中,G为缩水甘油基,n为1~10的自然数)
[实施例3]
以表2所示的调配比例,与实施例1同样地制备成形用组合物且作为以硬化剂1为主要硬化成分的热硬化性组合物获得。将进行其评价的结果示于表2中。再者,表2中,为了便于表示,通过实施例3而制造的热硬化性组合物示为环氧树脂组合物,但不含有具有环氧基的成分。
[比较例1]
代替实施例1中所获得的混合产物1,将作为已知的硬化剂的4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚](DABPA)与4,4'-二胺二苯基甲烷及4,4'-二苯基甲烷双马来酰亚胺在150℃下搅拌20分钟后,冷却至常温,由此获得均质的红褐色的玻璃状熔融物(混合产物2)。利用ICI熔融粘度计而测定的150℃下的混合产物2的熔融粘度为34mPa·s。另外,混合产物2的羟基当量基于4,4'-(二甲基亚甲基)双[2-(2-丙烯基)苯酚]的羟基当量与其成分浓度而算出为969g/eq。也有时将包含比较例1中所获得的混合产物2的组合物称为“硬化剂2”。
将通过实施例1而制作的硬化剂1及通过比较例1而制作的硬化剂2的物性示于表1中。
[表1]
Figure BDA0002325728870000131
[比较例2]
将所述通式(6)所表示的环氧树脂、比较例1中所获得的硬化剂2、熔融二氧化硅及脲系硬化促进剂(三亚普罗(San-Apro)公司制造的“U-CAT3513N”)以表2所示的比例调配,以下,与实施例2同样地制备成形用组合物且作为环氧树脂组合物获得。将进行其评价的结果示于表2中。
利用以下方法来测定通过实施例及比较例而制作的环氧树脂组合物及热硬化性组合物(以下,将它们统称为“环氧树脂组合物等”)的物性以及硬化剂1及硬化剂2的保存稳定性。
(1)玻璃转变温度
使用热机械分析装置(Thermomechanical Analyzer,TMA),以升温速度10℃/min测定环氧树脂组合物等的试验片的线膨胀系数,将线膨胀系数的反曲点设为玻璃转变温度(单位:℃)。将测定结果示于表2中。
(2)250℃长期耐热性(250℃重量减少率)
在250℃烘箱内放入硬化物,测定360hr后的重量减少率(单位:wt%)。可以说所述重量减少率越低,高温下低分解特性越优异。将测定结果示于表2中。
(3)阻燃性
使用厚度1.6mm×宽度10mm×长度135mm的环氧树脂组合物等的样品(每一例为5片),依据UL-94V来测定续燃时间并加以评价。将对各样品进行两次接触火焰而测定的续燃时间中的最长时间设为Fmax(单位:秒),将对5片样品进行试验所得的续燃时间的合计设为Ftotal(单位:秒)。将评价结果示于表2中。
(4)保存稳定性
在35℃烘箱内,将各硬化剂保存7天,针对保存前后的各硬化剂,利用ICI粘度计进行150℃下的粘度测定,将粘度上升的程度作为粘度变化率(单位:%)进行评价。可以说所述粘度变化率越低,保存稳定性越优异。将评价结果示于表2中。
[表2]
Figure BDA0002325728870000141
根据表2而得知:包含本发明的硬化剂1的环氧树脂组合物与使用已知的硬化剂(硬化剂2)的环氧树脂组合物同样地提供玻璃转变温度高、高温下低分解特性也优异且耐热性优异的硬化物,及所述硬化物的阻燃性也与由使用已知的硬化剂(硬化剂2)的环氧树脂组合物所制作的硬化物同等程度。此外,如实施例3所示,确认到本组合物即便在不含有具有环氧基的物质的情况下,也可获得硬化物作为热硬化性组合物,及所述硬化物不含有源自具有环氧基的物质的成分,因此耐热性及阻燃性特别优异。另外,确认到:就保存稳定性的观点而言,本发明的硬化剂1也优于已知的硬化剂2。
产业上的可利用性
通过本发明而提供的保存稳定性优异的组合物可适宜用作满足高阻燃性、高耐热性及高温下低热分解特性的环氧树脂硬化剂或热硬化性组合物的硬化性成分。
另外,通过本发明,可提供使用满足高阻燃性、高耐热性及高温下的低热分解性的新颖的环氧树脂硬化剂的环氧树脂组合物及其硬化物、以及热硬化性组合物及其硬化物。
通过本发明,可提供能够形成环氧树脂组合物的组合物及所述环氧树脂组合物、以及能够形成热硬化性组合物的组合物及所述热硬化性组合物,所述组合物特别有效用作环氧树脂硬化剂,且特别是在用于半导体、功率元件密封用途、用作层间绝缘材料的情况下,阻燃性、硬化性、更高耐热性优异。

Claims (21)

1.一种组合物,其含有下述通式(1)所表示的马来酰亚胺化合物(A)、下述通式(2)所表示的氨基酚化合物(B)及下述通式(3)所表示的酚化合物(C)。
[化1]
Figure FDA0002325728860000011
(式(1)中,Ar1为可存在取代基的碳数6~12的亚芳基,X1为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,p为0~2的整数。)
[化2]
Figure FDA0002325728860000012
(式(2)中,Ar2为以0个~2个的范围包含羟基且可存在烃的取代基的碳数6~12的亚芳基,X2为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,q为0~2的整数。)
[化3]
Figure FDA0002325728860000013
(式(3)中,Ar3为以一分子内的烯丙基数成为2个~4个的范围的方式包含烯丙基且以0个~2个的范围包含羟基的碳数6~24的亚芳基,X3为直接键、碳数1~6的二价烃基、O、S或SO2,r为0~2的整数。)
2.根据权利要求1所述的组合物,其中,150℃熔融粘度为20mPa·s以上、750mPa·s以下,且羟基当量为300g/eq以上、1500g/eq以下,在35℃的环境中保管1周后的150℃熔融粘度的变化率为100%以下。
3.根据权利要求1或2所述的组合物,其还含有所述马来酰亚胺化合物(A)与所述氨基酚化合物(B)的反应产物。
4.根据权利要求3所述的组合物,其中,所述反应产物为所述马来酰亚胺化合物(A)与所述氨基酚化合物(B)的迈克尔加合物。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物,其为包含所述马来酰亚胺化合物(A)、所述氨基酚化合物(B)及所述酚化合物(C)的组合物的熔融混合体。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的组合物,其中,基于源自所述马来酰亚胺化合物(A)的马来酰亚胺基的部分结构的总数为基于源自所述氨基酚化合物(B)的一级氨基的部分结构与基于源自所述酚化合物(C)的烯丙基的部分结构的总数的1.5倍以上、2.5倍以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的组合物,其中,所述酚化合物(C)包含下述通式(4)所表示的双酚化合物(C1)。
[化4]
(式(4)中,R4及R5分别独立地为碳数1~4的烃基,R6及R7分别独立地为氢原子、甲基、苯基,c及d分别独立地为0~3的整数)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的组合物,其中,所述马来酰亚胺化合物(A)中,所述通式(1)中的p为0或1。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的组合物,其中,所述氨基酚化合物(B)为下述通式(5)所表示的苯二胺化合物(B1)。
[化5]
Figure FDA0002325728860000031
(式(5)中,R2为碳数1~4的烃基,b为0~4的整数)。
10.一种环氧树脂硬化剂,其包含如权利要求1至9中任一项所述的组合物。
11.一种环氧树脂组合物,其包含如权利要求10所述的环氧树脂硬化剂与环氧树脂。
12.根据权利要求11所述的环氧树脂组合物,其还包含硬化促进剂。
13.根据权利要求12所述的环氧树脂组合物,其中,所述硬化促进剂包含选自由咪唑系化合物、脲系化合物及鏻盐所组成的群组中的一种或两种以上。
14.根据权利要求13所述的环氧树脂组合物,其中,所述硬化促进剂包含咪唑系化合物及脲系化合物。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的环氧树脂组合物,其还包含无机填充材。
16.一种硬化物,其为如权利要求11至15中任一项所述的环氧树脂组合物的硬化物。
17.一种热硬化性组合物,其包含如权利要求1至9中任一项所述的组合物。
18.根据权利要求17所述的热硬化性组合物,其还包含无机填充材。
19.一种硬化物,其为如权利要求17或18所述的热硬化性组合物的硬化物。
20.一种半导体装置,其由如权利要求11至15中任一项所述的环氧树脂组合物或如权利要求17或18所述的热硬化性组合物密封。
21.一种层间绝缘材料,其含有如权利要求11至15中任一项所述的环氧树脂组合物或如权利要求17或18所述的热硬化性组合物。
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