JP2001114865A - エポキシ樹脂組成物及び半導体封止用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物及び半導体封止用エポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
用、接着剤用、成形材料用、電気絶縁材料等として有用
なエポキシ樹脂組成物。 【解決手段】 下記一般式(1)で示されるエポキシ化
合物を含有するエポキシ樹脂と該樹脂用硬化剤を含有す
るエポキシ樹脂組成物、該組成物にさらに無機充填材を
配合してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 【化1】 〔式中、Z1 及びZ2 は下式 【化2】 を示し、R1 〜R8 は水素原子又は炭素数1〜6のアル
キル基を示し、nは0〜6の数を示す。〕
Description
脂とエポキシ樹脂用硬化剤が配合されたエポキシ樹脂組
成物及び半導体封止用樹脂組成物に関するものであり、
特に、作業性に優れ、その硬化物が耐熱性、耐水性に優
れるため、半導体封止用樹脂、積層板用樹脂、塗料用樹
脂、接着剤、成形材料及び電気絶縁材料等として有用で
あるエポキシ樹脂組成物に関する。
性、機械的強度及び電気特性等に優れていることから、
様々の分野で使用されている。特に電気・電子分野で
は、絶縁注型、積層材料、封止材料等において幅広く使
用されている。ところが、近年、電気・電子部品の小型
化、精密化、高性能化に伴い、使用されるエポキシ樹脂
も成形性、高度な耐湿性及び高度の電気特性が要求され
るようになってきた。例えば、最近、LSIのパッケー
ジングの傾向は、ICカード、LCD、携帯電話及びノ
ート型コンピューターなどの携帯機器の発展により、高
密度化、薄型化の傾向にあり、従来のトランスファー成
形したパッケージから、ベアーチップを実装して液状の
封止材で封止する、いわゆるCOB(チップオンボー
ド)やTABという方式に変わりつつある。
ビスフェノールA又はビスフェノールFから得られるエ
ポキシ樹脂が主流を占めている。しかし、これらの樹脂
の硬化物は耐湿性、耐熱性に劣るため、液状封止材とし
て使用した時、耐ハンダクラックが悪くなる。そのた
め、液状封止材の信頼性向上が強く望まれている。そこ
で、トランスファー成形用LSIのパッケージング材料
として大量に使用されている、低応力、低吸湿であり、
耐ハンダクラック性に優れるビフェニル型の結晶性エポ
キシ樹脂を液状化又は低融点化する方法が提案されてい
る。(特開平07−62060号公報参照)。しかし、
この方法は、かなりの量のフェノール化合物又はカルボ
キシル基を持つ化合物とビフェニル型のエポキシ樹脂を
反応させるため、得られるエポキシ樹脂は硬化剤との反
応性が悪くなる。更に硬化させた硬化物の耐熱性も低く
なり、半導体封止用の樹脂組成物としては使用できない
という問題を有している。
熱性のバランスに優れた硬化物を与えることができる、
液状又は低融点のエポキシ樹脂組成物であり、特に半導
体封止用樹脂組成物として使用可能なエポキシ樹脂組成
物を提供しようとするものである。
構造の芳香族エポキシ化合物を水素化することにより得
られる新規なエポキシ樹脂とエポキシ樹脂用硬化剤とよ
りなるエポキシ樹脂組成物並びに半導体封止用エポキシ
樹脂組成物を提供するものであり、以下の各発明を包含
する。
キル基を示し、Z1 及びZ2 は、下式(2)又は(3)
ル基を示す。)の基を示し、nは0〜6の数を示す。〕
で示されるエポキシ化合物を含有するエポキシ樹脂及び
エポキシ樹脂用硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物。
一般式(1)で示されるエポキシ化合物は、下記一般式
(4)で示される芳香族エポキシ化合物を水素化して得
られるものであることを特徴とする、(1)項に記載の
エポキシ樹脂組成物。
キル基を示し、nは0〜6の数を示す。)
一般式(1)で示されるエポキシ化合物は、前記一般式
(4)で示される芳香族エポキシ化合物を水素化して得
られる芳香環の平均水素化率が20〜90%であり、前
記エポキシ樹脂は25℃において液状であることを特徴
とする、(1)項又は(2)項に記載のエポキシ樹脂組
成物。
(1)で示されるエポキシ化合物を30〜99重量%、
前記一般式(4)で示される芳香族エポキシ化合物を1
〜70重量%の割合で含有することを特徴とする、
(1)項〜(3)項のいずれか1項に記載のエポキシ樹
脂組成物。
一般式(1)で示されるエポキシ化合物は、前記一般式
(4)における置換基R1 、R2 、R7 及びR8 が水素
原子又はメチル基であり、置換基R3 、R4 、R5 及び
R6 が水素原子であり、nが0〜3の数である芳香族エ
ポキシ化合物を水素化して得られるエポキシ化合物であ
ることを特徴とする、(1)項〜(4)項のいずれか1
項記載のエポキシ樹脂組成物。
して前記エポキシ樹脂用硬化剤を0.01〜200重量
部の割合で配合してなる、前記(1)項〜(5)項のい
ずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
類、酸無水物類、多価フェノール類、イミダゾール類、
ブレンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、有機酸ヒ
ドラジッド類、ポリメルカプタン類及び有機ホスフィン
類から選ばれる少なくとも1種である、(1)項〜
(6)項のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。
1項に記載のエポキシ樹脂組成物に、さらに無機充填材
を配合してなる半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 (9)前記無機充填材が、微粉末シリカ、溶融シリカ及
び結晶シリカより選ばれる少なくとも1種である、
(8)項に記載の半導体封止用エポキシ樹脂組成物。 (10)さらに、着色剤、顔料、難燃剤、補強材、充填
材より選ばれる少なくとも1種を配合されてなる(9)
項に記載の半導体封止用樹脂組成物。
ける1成分であるエポキシ樹脂は、下記一般式(1)
キル基を示し、Z1 及びZ2 は下式(2)又は(3)、
キル基を示す。)、nは0〜6の数を示す。〕で示され
るエポキシ化合物を含有するエポキシ樹脂であり、下記
一般式(4)で示される芳香族エポキシ化合物を水素化
することにより得ることができる。
キル基を示し、nは0〜6の数を示す。)
キシ樹脂は、前記一般式(4)の芳香族エポキシ化合物
を水素化して得られる芳香環の平均水素化率が10〜1
00%の範囲であるものが好ましく、低軟化点のエポキ
シ樹脂で、25℃で液体のエポキシ樹脂、すなわち25
℃で500Pa・S以下の粘度のエポキシ樹脂を得よう
とするならば、水素化率が20〜90%の範囲であるの
がより好ましい。
エポキシ樹脂は、前記一般式(4)で示される原料の芳
香族エポキシ化合物を含有していても構わない。エポキ
シ樹脂は、前記一般式(1)で示されるエポキシ化合物
が30〜99%で、前記一般式(4)で示される芳香族
エポキシ化合物が1〜70%の含有割合であれば、低軟
化点のエポキシ樹脂であるため本発明のエポキシ樹脂組
成物に使用することができる。
キシ樹脂の製造方法は、前記一般式(4)で示される芳
香族エポキシ化合物を触媒の存在下、公知の方法で選択
的に芳香環を水素化する方法である。より好ましい水素
化反応方法は、一般式(4)で示される芳香族エポキシ
化合物をテトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル
系の有機溶剤に溶解し、ロジウム又はルテニウムをグラ
ファイトに担持した触媒の存在下、芳香環を選択的に水
素化反応する方法である。グラファイトは、表面積が1
0m2 /g以上、400m2 /g以下の範囲の担体を用
いる。反応は、圧力、1〜30MPa、温度30〜15
0℃、時間0.5〜20時間の範囲内で行う。反応終了
後、触媒を濾過により除去し、エーテル系有機溶剤を減
圧で、実質的に無くなるまで留去して水素化エポキシ樹
脂を得る。
ポキシ化合物の合成は、下記一般式(5)
キル基を示す。)で示されるビフェノール化合物、エピ
ハロヒドリン及び塩基による公知の反応方法によって行
われる。
エポキシ樹脂を製造するための原料となる芳香族エポキ
シ化合物を製造するために用いられる前記一般式(5)
で示されるビフェノール化合物の具体例としては、ビフ
ェノール、3,3’−ジメチルビフェニル−4,4’−
ジオール、3,3’−ジtert−ブチルビフェニル−4,
4’−ジオール、3,3’,5,5’−テトラメチルビ
フェニル−4,4’−ジオール、2,2’−ジtert−ブ
チル−5,5’−ジメチルビフェニル−4,4’−ジオ
ール、3,3’−ジtert−ブチル−5,5’−ジメチル
ビフェニル−4,4’−ジオール、3,3’,5,5’
−テトラtert−ブチルビフェニル−4,4’−ジオー
ル、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチルビフ
ェニル−4,4’−ジオール、2,2’,3,3’,
5,5’,6,6’−オクタメチルビフェニル−4,
4’−ジオール等が挙げられる。
R1 、R2 、R7 及びR8 が水素原子又はメチル基であ
り、R3 、R4 、R5 及びR6 が水素原子であるビフェ
ノール化合物が、原料入手の容易さ及び耐熱性の硬化物
が得られるという点で好ましい。さらに、一般式(4)
におけるnの値が0〜3である芳香族エポキシ化合物を
原料に用いるのが、得られるエポキシ樹脂の溶融粘度が
低下することや、硬化剤との硬化反応が良好になるとい
う面で好ましい。得られるエポキシ樹脂は、25℃で液
体又は融点が80℃以下であるため、エポキシ樹脂硬化
剤と配合する時の取り扱い性に優れる。
のエポキシ樹脂用硬化剤が配合されている。用いられる
エポキシ樹脂用硬化剤としては、例えば次のものが挙げ
られる。アミン類;ジエチレントリアミン、トリエチレ
ンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、N−アミノ
エチルピペラジン、イソホロンジアミン、ビス(4−ア
ミノシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シ
クロヘキサン、m−キシリレンジアミン、3、9−ビス
(3−アミノプロピル)−2,4,8,10−テトラス
ピロ[5,5]ウンデカン等の脂肪族及び脂環族アミン
類、ポリアミド類、メタフェニレンジアミン、ジアミノ
ジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳
香族アミン類、ベンジルジメチルアミン、2,4,6−
トリス(ジメチルアミノメチル)フェノ−ル、1,8−
ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、1,5
−ジアザビシクロ(4,3,0)ノネン−7等の3級ア
ミン類及びその塩類。
ット酸、無水ピロメリット酸等の芳香族酸無水物類、無
水テトラヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタ
ル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、無水メチルヘキサヒ
ドロフタル酸、無水メチルエンドメチレンテトラヒドロ
フタル酸、無水ドデセニルコハク酸、無水トリアルキル
テトラヒドロフタル酸等の環状脂肪族酸無水物類。
ン、ハイドロキノン、ビスフェノ−ルF、ビスフェノ−
ルA、ビスフェノ−ルS、ビフェノ−ル、フェノ−ルノ
ボラック類、クレゾ−ルノボラック類、ビスフェノ−ル
A等の2価フェノ−ルのノボラック化物類、トリスヒド
ロキシフェニルメタン類、アラルキルポリフェノ−ル
類、ジシクロペンタジエンポリフェノ−ル類等。
チル−4−メチルイミダゾール及び2−フェニルイミダ
ゾール等のイミダゾ−ル系化合物及びその塩類、アミン
のBF3 錯体化合物、脂肪族スルホニウム塩及び芳香族
スルホニウム塩等のブレンステッド酸塩類、ジシアンジ
アミド類、アジピン酸ジヒドラジッド及びフタル酸ジヒ
ドラジッド等の有機酸ヒドラジッド類、ポリメルカプタ
ン類、トリフェニルホスフィン等の有機ホスフィン化合
物類等。
使用してもよいが、2種以上を併用することも可能であ
る。上記したエポキシ樹脂用硬化剤は、エポキシ樹脂1
00重量部に対して、硬化剤が0.01〜200重量部
となるように配合されている。この範囲を外れると硬化
物の耐熱性が低下し、耐湿性が悪くなるため好ましくな
い。また、上記したエポキシ樹脂用硬化剤の中で25℃
で液状の硬化剤、又は融点が100℃以下の硬化剤を使
用すると、本発明組成物の取り扱い性がより向上するた
めに好ましい。
用樹脂組成物として用いる場合には、無機の充填材がエ
ポキシ樹脂組成物に配合される。無機の充填材として
は、微粉末シリカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ
素化合物を主成分とするのが好ましく、配合割合は、エ
ポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用硬化剤の合計100重量
部に対し、無機の充填材10〜950重量部の範囲内で
ある。更に、無機の充填材と本発明組成物との親和性を
向上させるために、カップリング剤を添加するのが好ま
しい。また、難燃性を向上させるためにブロム化エポキ
シ樹脂や離型剤を必要に応じて配合することができる。
応じて次の成分を添加配合することができる。粉末状の
補強剤や充填剤、たとえば酸化アルミニウム、酸化マグ
ネシウムなどの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグ
ネシウムなどの金属炭酸塩、ケイソウ土粉、塩基性ケイ
酸マグネシウム、焼成クレイ、水酸化アルミニウムなど
の金属水酸化物、その他、カオリン、マイカ、石英粉
末、グラファイト、二硫化モリブデン等、さらに繊維質
の補強剤や充填剤、たとえばガラス繊維、セラミック繊
維、カ−ボンファイバ−、アルミナ繊維、炭化ケイ素繊
維、ボロン繊維、ポリエステル繊維及びポリアミド繊維
等である。これらの添加成分は、本発明のエポキシ樹脂
組成物の100重量部に対して10〜900重量部の範
囲で配合される。
燃剤、たとえば二酸化チタン、鉄黒、モリブデン赤、紺
青、群青、カドミウム黄、カドミウム赤、三酸化アンチ
モン、赤燐、ブロム合物及びトリフェニルホスフェイト
等があげられる。これらは、本発明のエポキシ樹脂組成
物の100重量部に対して0.1〜30重量部の割合で
使用される。
どにおける樹脂の性質を改善する目的で種々の硬化性モ
ノマ−、オリゴマ−及び合成樹脂を配合することができ
る。たとえば、モノエポキシ等のエポキシ樹脂用希釈
剤、フェノ−ル樹脂、アルキド樹脂、メラミン樹脂、フ
ッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂、シリコ−ン
樹脂、ポリエステル樹脂等の1種又は2種以上の組み合
わせを挙げることができる。これら樹脂類の配合割合
は、本発明の樹脂組成物の本来の性質を損なわない範囲
の量、すなわち本発明のエポキシ樹脂組成物100重量
部に対して、50重量部以下であることが好ましい。
キシ樹脂、エポキシ樹脂用硬化剤及び任意成分の配合手
段としては、加熱溶融混合、ロ−ル、ニーダーによる溶
融混練、適当な有機溶剤を用いての湿式混合及び乾式混
合等が挙げられる。
さらに詳しく説明する。なお、各例中の部は重量部を意
味する。
ルのオートクレーブ内に、エピコートYX4000H
(油化シェルエポキシ社商品名;3,3’,5,5’−
テトラメチルビフェニル−4,4’−ジオールのジグリ
シジルエーテル、エポキシ当量;193g/eq.)を
100g、テトラヒドロフランを300g及び5重量%
ロジウム/95重量%グラファイト(グラファイトの表
面積:130m2 /g)触媒5.0gを仕込み、水素圧
力7MPa、温度70℃、撹拌数500〜800rpm
の条件を保持しながら、2時間還元反応を行った。反応
終了後、冷却し、触媒を濾別した後、テトラヒドロフラ
ンをエバポレーターにて減圧下、温度80℃で留去させ
て、黄色液体のエポキシ樹脂を得た。得られたエポキシ
樹脂のNMRより求めた芳香環の水素化率は46%であ
り、エポキシ当量は、200(g/当量)であった。
図1に示す。 核磁気共鳴スペクトル 0.9〜1.8ppm;脂環及び脂環に付いたメチル基
のプロトン 2.2〜2.4ppm;芳香環に付いたメチル基のプロ
トン 2.5〜2.9ppm;エポキシ環のメチレンプロトン 3.1〜3.4ppm;エポキシ環のメチンプロトン 3.5〜4.1ppm;グリシジルエーテル基のメチレ
ンプロトン
ェルエポキシ社商品名;3,3’,5,5’−テトラメ
チルビフェニル−4,4’−ジオールのジグリシジルエ
ーテルと4,4’−ビフェノールのジグリシジルエーテ
ルの混合物、エポキシ当量;171g/eq.)100
gに変える以外は、製造例1と同様の操作を行い、淡黄
色透明液体のエポキシ樹脂を得た。得られたエポキシ樹
脂のNMRより求めた水素化率は、55%であり、エポ
キシ当量は、179(g/当量)であった。
8210(三井化学社商品名;3核体が主成分のフェノ
ールノボラック樹脂)52部を、温度100℃で均一に
なるまで混合した後、硬化促進剤としてトリフェニルホ
スフィンを1部添加し、攪拌、溶解してエポキシ樹脂組
成物を得た。この組成物を減圧下で脱泡した後、型の中
に流し込み、オーブン中にて120℃で3時間、次いで
180℃で7時間硬化を行い硬化物を得た。このエポキ
シ硬化物の物性値を表1に示す。
に変える以外は、実施例1と同様の操作を行い、エポキ
シ樹脂組成物を得、さらに硬化物を得た。エポキシ硬化
物の物性値を表1に示す。
ールノボラック樹脂(群栄化学社製;水酸基当量10
3、軟化温度85℃)54部、臭素化エポキシ樹脂とし
てエピコート5050(油化シェルエポキシ社商品名;
臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂)10部、硬化
促進剤としてトリフェニルホスフィンを1部、無機充填
剤として破砕溶融シリカ粉末1003部、カップリング
剤としてKBM−403(信越化学社商品名;エポキシ
シラン)1部、難燃助剤として3酸化アンチモン10部
及び離型剤としてカルナバワックス1部をミキシングロ
ールを用いて、70〜120℃の温度で5分間溶融混合
した。得られた混合物はシート状に取り出し、粉砕して
エポキシ樹脂組成物を得た。この組成物を低圧トランス
ファー成形機で金型温度180℃、成形時間180秒で
成形して、各試験片を得た後、180℃で8時間硬化を
行い硬化物を得た。このエポキシ硬化物の物性値を表2
に示す。
に変える以外は、実施例5と同様の操作を行い、エポキ
シ樹脂組成物を得、さらに硬化物を得た。エポキシ硬化
物の物性値を表2に示す。
液体であるため取り扱い性に優れる。また、表1及び表
2より明らかなように、その硬化物は耐熱性、耐水性の
バランスに優れるため電気・電子分野の用途に応用展開
が可能である。特に、半導体封止及び半導体封止用材料
の用途において有利に使用できる。
スペクトル図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 下記一般式(1) 【化1】 〔式中、R1 〜R4 は水素原子又は炭素数1〜6のアル
キル基を示し、Z1 及びZ2 は下式(2)又は(3)の
基 【化2】 (式中、R5 〜R8 は水素原子又は炭素数1〜6のアル
キル基を示す。)を示し、nは0〜6の数を示す。〕で
示されるエポキシ化合物を含有するエポキシ樹脂及びエ
ポキシ樹脂用硬化剤を含有するエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項2】 前記エポキシ樹脂中に含まれる前記一般
式(1)で示されるエポキシ化合物は、下記一般式
(4)で示される芳香族エポキシ化合物を水素化して得
られるものであることを特徴とする、請求項1に記載の
エポキシ樹脂組成物。 【化3】 (式中、R1 〜R8 は水素原子又は炭素数1〜6のアル
キル基を示し、nは0〜6の数を示す。) - 【請求項3】 前記エポキシ樹脂中に含まれる前記一般
式(1)で示されるエポキシ化合物は、前記一般式
(4)で示される芳香族エポキシ化合物を水素化して得
られる芳香環の平均水素化率が20〜90%であり、前
記エポキシ樹脂は25℃において液状であることを特徴
とする、請求項1又は2に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項4】 前記エポキシ樹脂は、前記一般式(1)
で示されるエポキシ化合物を30〜99重量%、前記一
般式(4)で示される芳香族エポキシ化合物を1〜70
重量%の割合で含有することを特徴とする、請求項1〜
3のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】 前記エポキシ樹脂中に含まれる前記一般
式(1)で示されるエポキシ化合物は、前記一般式
(4)における置換基R1 、R2 、R7 及びR 8 が水素
原子又はメチル基であり、置換基R3 、R4 、R5 及び
R6 が水素原子であり、nが0〜3の数である芳香族エ
ポキシ化合物を水素化して得られるエポキシ化合物であ
ることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記
載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項6】 前記エポキシ樹脂組成物100重量部に
対して前記エポキシ樹脂用硬化剤を0.01〜200重
量部の割合で配合してなる、請求項1〜5のいずれか1
項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項7】 前記エポキシ樹脂用硬化剤がアミン類、
酸無水物類、多価フェノール類、イミダゾール類、ブレ
ンステッド酸塩類、ジシアンジアミド類、有機酸ヒドラ
ジッド類、ポリメルカプタン類及び有機ホスフィン類か
ら選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜6のいず
れか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項8】 前記請求項1〜7のいずれか1項に記載
されたエポキシ樹脂組成物に、さらに無機充填材を配合
してなる、半導体封止用エポキシ樹脂組成物。
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JP29614799A JP4435342B2 (ja) | 1999-10-19 | 1999-10-19 | エポキシ樹脂組成物及び半導体封止用エポキシ樹脂組成物 |
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