JP2001114983A - エポキシ樹脂組成物およびエポキシ樹脂の製造方法 - Google Patents
エポキシ樹脂組成物およびエポキシ樹脂の製造方法Info
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Abstract
性エポキシ樹脂の製造方法および成型加工時の粘度が低
く、耐熱性及び吸水性に優れたエポキシ樹脂組成物を提
供する。 【解決手段】 融点125℃、150℃における粘度が
0.05Pa・s以下の結晶性エポキシ樹脂5〜99重
量%と150℃における粘度が0.5Pa・s以下であ
り、軟化点が40℃以上である非結晶性エポキシ樹脂1
〜95重量%を配合し、結晶性エポキシ樹脂と非結晶性
エポキシ樹脂とを相溶せしめた後、常温で結晶化性を示
すエポキシ樹脂(A)を含むことを特徴とするエポキシ
樹脂組成物である。
Description
電子分野の特にIC封止剤に好適なエポキシ樹脂組成物
および該エポキシ樹脂組成物中に含有されるエポキシ樹
脂の製造方法に関する。
とから、LSI・積層板等に代表される電子機器あるい
は電子部品を構成するための基材に使用されており、特
に近年では技術革新の激しいエレクトロニクス分野にお
けるIC封止材料として注目されている。一般に、これ
らのエポキシ樹脂成型材料に使用されるエポキシ樹脂組
成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、充填材、
難燃剤、カップリング剤、離型剤、着色剤を配合して製
造されているものであり、通常これらの配合材料を混練
りして組成物となし、成形材料として使用されている。
して耐熱性、成型性、電気特性に優れるところからオル
ソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂が多く用いられ
ている。しかしながら、近年半導体素子の高集積化、パ
ッケージの小型・肉薄化あるいは表面実装率が進展して
いる。エポキシ樹脂もこの様な技術革新に対応して要求
特性を織り込んだ設計をする必要があり、特に、より一
層の高耐熱化、低吸水率化、低応力化が要求されてい
る。
組成物の熱膨張係数を小さくする溶融シリカを主とした
フィラー等の無機充填材を増量するのが効果的であり、
また、無機充填材の添加量の増加は、耐熱性、低吸水性
に著しく優れることから、高耐熱性、低吸水率化、低応
力化の要求に対してすぐれた方法であることが知られて
いる。更には、樹脂組成物の保存及び成形性の視点から
見ると、常温ではブロッキングしにくい固形であるが、
成形加工温度付近で低粘度を示すエポキシ樹脂が好まし
い。
キシ樹脂が注目されている。結晶性エポキシ樹脂は、常
温では固形であるが、結晶融点を越えると急激な流動性
を示すことから、無機充填材を増量しても、成形加工上
の問題や微細な電子素子への成型時の摩耗等に起因する
損傷などの問題も回避可能となる。しかしながら、結晶
性エポキシ樹脂は耐熱性及び吸水性において必ずしも満
足すべき結果が得られていないのが現状である。そこ
で、これまで結晶性エポキシ樹脂に、耐熱性、耐吸水性
に優れた非結晶性のエポキシ樹脂を配合する方法が提案
されいる。例えば、特開平10−330600号公報に
は常温で結晶状の4,4’−ビフェノール型エポキシ樹
脂10〜80重量部と軟化点35〜55℃の非晶質のエ
ポキシ樹脂20〜90重量部とからなる、常温で粉砕可
能なエポキシ樹脂組成物が開示されているが該エポキシ
樹脂組成物の耐ブロッキング性については記載されてい
ない。そして、保存時の耐ブロッキング性と成形加工温
度での低粘度性を同時に付与されているエポキシ樹脂組
成物は強く産業界で求められているが実現していない。
状況に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は保存
時の耐ブロッキング性に優れ、耐熱性及び耐吸水性に優
れ、なおかつ成形加工温度において低粘度であるエポキ
シ樹脂組成物とその製造方法を提供することにある。
ブロッキング性に優れ、耐熱性及び耐吸水性に優れ、な
おかつ成形加工温度において低粘度であるエポキシ樹脂
組成物を得るべく鋭意研究に取り組んだ結果、以下に示
す本発明に到達した。 (1)融点125℃以上、150℃における粘度が0.
05Pa・s以下の結晶性エポキシ樹脂5〜99重量%
と、150℃における粘度が0.5Pa・s以下であ
り、軟化点が40℃以上である非結晶性エポキシ樹脂1
〜95重量%を配合し、結晶性エポキシ樹脂と非結晶性
エポキシ樹脂とを相溶せしめた後、常温で結晶化性を示
すエポキシ樹脂(A)を含むことを特徴とするエポキシ
樹脂組成物。 (2)エポキシ樹脂(A)の150℃における粘度が
0.2Pa・s以下であることを特徴とする請求項1記
載のエポキシ樹脂組成物。 (3)結晶性エポキ樹脂と非結晶性エポキシ樹脂とを前
者の融点以上で混合して相溶せしめた後、撹拌レイノル
ズ数20以下の撹拌速度で撹拌しながら、5℃/分以下
の温度の降温速度で冷却することを特徴とする上記のエ
ポキシ樹脂(A)の製造方法。
明する。(なお、本明細書において、結晶性エポキシ樹
脂と非結晶性エポキシ樹脂とを相溶せしめて得たエポキ
シ樹脂をエポキシ樹脂(A)と表示する。) 本発明に用いられる結晶性エポキシ樹脂としては、ハイ
ドロキノンの2,5位にC2〜C6のアルキル基を含有し
てなる誘導体のエポキシ樹脂であり、常温で結晶であ
る。結晶の融点は125℃以上であり、150℃におけ
る粘度は0.01Pa・s以下であるという特徴を有す
る。このエポキシ樹脂の例として、例えば、2,5−ジ
−tert−ブチル−ハイドロキノンジグリシジルエー
テル、2,5−ジ−sec−ブチル−ハイドロキノンジ
グリシジルエーテル、2,5−ジエチル−ハイドロキノ
ンジグリシジルエーテル等が挙げられるがこれらに限定
されるものではない。
4’−ジヒドロキシジフェニルのジグリシジルエーテル
が挙げられる。このエポキシ樹脂は、融点が125℃以
上であり、150℃における粘度は0.05Pa・s以
下であるという特徴を有する。結晶性エポキシ樹脂の粘
度が0.05Pa・s以上になると、エポキシ樹脂組成
物とした時の粘度が高くなり好ましくない。また、結晶
性エポキシ樹脂の融点が125℃以下の場合は、エポキ
シ樹脂組成物とした時の耐ブロッキング性が悪化して好
ましくない。
としては、150℃における粘度は0.5Pa・s以下
であり、軟化点が40℃以上であればいずれのエポキシ
樹脂でも良いが、好ましくは軟化点が55℃以上、より
好ましくは57℃以上のエポキシ樹脂が良い。非結晶性
エポキシ樹脂を具体的に例示すると、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、テ
トラブロムビスフェノール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、オルソクレゾールノボラ
ック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エ
ポキシ樹脂、N.N.N.N−テトラグリシジルアミノ
ジフェニルメタン、1.1.2.2−テトラキス(グリ
シジルオキシフェニル)エタン、トリグリシジルトリフ
ェニルメタン等が挙げられるが、勿論これらに限定され
るものではない。
性エポキ樹脂と非結晶性エポキシ樹脂とを相溶せしめて
得る。その際、結晶性エポキ樹脂と非結晶性エポキシ樹
脂の混合比率としては、結晶性エポキシ樹脂5〜99重
量%に対して非結晶性エポキシ樹脂1〜95重量%、好
ましくは結晶性エポキシ樹脂10〜90重量%に対して
非結晶性エポキシ樹脂10〜90重量%がよい。結晶性
エポキ樹脂の比率が5重量%未満では混合物の結晶化性
がなくなり、保存時における粘度が高くなり好ましくな
い。本発明でいう結晶化性とは、高分子化合物に一般的
に認められる半結晶ないし結晶としての状態をも示すも
のである。
法は、上記結晶性エポキシ樹脂と非結晶性エポキシ樹脂
を前者の融点以上(125〜165℃)で混合させ相溶
状態にする。125℃以下の温度では相溶化に時間がか
かり、165℃以上の温度ではエネルギーの無駄である
と共に、後の冷却工程での時間がかかって好ましくな
い。相溶化されたエポキシ樹脂は、撹拌レイノルズ数が
20以下、好ましくは10以下に保持できるように撹拌
しながら5℃/分以下の降温速度でゆっくりと60〜8
0℃まで冷却して、容器等に排出することにより結晶化
性となり結晶化ないしは半結晶化する。
と、撹拌状態は層流から乱流状態になると言われてい
る。この撹拌レイノルズ数(Re)とは次の式で表され
る数値である。 ここで、d:撹拌翼径(m) n:回転数(s-1) nd:攪拌系の代表速度 ρ 比重(密度 kg/m3) μ 粘度(Pa・s) 本発明にかかるエポキシ樹脂(A)の結晶化性に先立
ち、撹拌して相溶状態にすることが結晶化性の必須であ
るが、相溶状態から冷却までの間は層流撹拌することが
好ましいものであることが判った。特に、本エポキシ樹
脂(A)は20以下の撹拌レイノルズ数で撹拌するのが
良い。撹拌レイノルズ数が20を越えるか、降温速度が
5℃以上になると結晶性化する時間が長くなると共に、
結晶化性したエポキシ樹脂(A)の耐ブロッキング性が
悪くなって好ましくない。排出の温度は60〜80℃好
ましくは65〜75℃である。60以下ではエポキシ樹
脂の粘度が高くなって撹拌できなくなる。80℃以上で
は結晶化性となるまでの時間が長くなると共に、結晶化
性エポキシ樹脂(A)の耐ブロッキング性が悪くなって
好ましくない。
(A)はそのまま1〜7日常温で放置することにより結
晶化性となるが、結晶化の時間を短縮する目的から、排
出時に種結晶を添加しても良い。種結晶としては、使用
した結晶性エポキシ樹脂と同一のものが好ましく、添加
量としては全量の0.1〜3重量%が好ましい。さら
に、結晶化の時間短縮をするために、種結晶を添加した
のち、混合ミキサー、二本ロール、押し出し機等を用い
て混練りしても良い。
化剤によって硬化できる。これに使用できるエポキシ樹
脂硬化剤としては、アミン類、酸無水物類、アミノポリ
アミド樹脂、ポリスルフィド樹脂、フェノールノボラッ
ク樹脂、三弗化ホウ素アミンコンプレックス、ジシアン
ジアミドなどを挙げることができる。
トリエチレンテトラアミン、イソホロンジアミン、メタ
キシリレンジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフ
ェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタ
ン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’
−ジアミノジフェニルスルホン、ジフェニルエーテル、
アニリン−ホルマリン樹脂などのアミン類、:無水フタ
ル酸、無水ヘキサヒドロフタル酸、ピロメリット酸、ベ
ンゾフェノンテトラカルボン酸無水物などの酸無水
物、:ダイマー酸とジエチレントリアミン、トリエチレ
ンテトラミン等との縮合物であるアミノポリアミド樹
脂、メルカプタン基を末端に持つポリスルフィド樹脂、
三弗化ホウ素とアニリン、ベンジルアミン、エチルアミ
ン等との三弗化ホウ素アミンコンプレックス、フェノー
ル、クレゾール、キシレノール、レゾルシン等とホルマ
リン、グリオキザール、ヒドロキシベンズアルデヒド等
との縮合反応により得られるノボラック樹脂、:ジシア
ンジアミド、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ヒド
ラジド等の潜在性硬化剤を含む。これらの中で、封止用
成形材料の用途ではノボラック樹脂で硬化することが好
ましく、中でもフェノールノボラック樹脂が特に好まし
い。
必要に応じて硬化促進剤を用いることができる。硬化促
進剤の具体例としては、トリエチルアミン、トリブチル
アミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルア
ミン、等の第3級アミン類、ベンジルトリメチルアンモ
ニウムクロライド、ベンジルトリエチルアンモニウムク
ロライド、等の4級アンモニウム塩、トリエチルホスフ
ィン、トリフェニルホスフィン等のホスフィン類、n−
ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド等のホスホ
ニウム塩、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−
メチルイミダゾール等のイミダゾール類を挙げることが
できる。これらの中で、好ましい硬化促進剤はイミダゾ
ール類、ホスフィン類である。
必要に応じて硬化促進剤を加えてそのまま硬化できる
が、アセトン、メチルエチルケトンのケトン類、ジオキ
サン、テトラヒドロフラン等の環状エーテル類、ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミン類、
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素など
に溶解させ、これに硬化剤及び必要に応じて硬化促進剤
を加えて、均一に分散又は溶解させてから溶媒を除去し
て硬化することもでき、積層材料や成形材料として用い
ることができる。また、本発明のエポキシ樹脂組成物を
封止用樹脂として使用する場合は硬化剤、必要に応じて
硬化促進剤、他に、シリカ粉末、アルミナ、三酸化アン
チモン、タルク、炭酸カルシウム、などの無機質充填
剤、天然ワックス、パラフィン類、直鎖脂肪酸の金属塩
などの離型剤、塩化パラフィン、ヘキサブロムベンゼン
などの難燃剤、チタンホワイト、カーボンブラック、ベ
ンガラなどの着色剤、シランカップリング剤などを添加
配合してもよい。
るが、本発明は実施例のみに制限されるものではない。
実施例および比較例における各成分の配合部数は特に断
らない限り重量部を示す。エポキシ樹脂組成物の評価は
以下に示す方法により行った。 ブロッキング率:23℃、1日放置後のブロッキングの
割合 ガラス転移点(Tg):熱機械測定装置(TMA)島津
製作所製TMC−30型にて測定。 吸水率:直径50mm、厚み2mmの円盤状成型品をプ
レッシャークッカーテスターを用いた、4.8気圧、1
50℃、100%RHで40時間後の重量変化。
チルハイドロキノンジグリシジルエーテル(商品名:エ
ポトートYDC−1312、東都化成(株)製、エポキ
シ当量:175g/eq、融点144℃)300部と非
結晶性エポキシ樹脂として、オルソクレゾールノボラッ
クエポキシ樹脂(商品名:YDCN−701、東都化成
(株)製、エポキシ当量196g/eq、150℃にお
ける粘度:0.12Pa・s、軟化点:65℃)700
部を混合し、窒素気流化に撹拌しながら155℃に昇温
して相溶化状態にした。撹拌機の回転数を35rpmに
調節し、撹拌レイノルズ数を12に維持した状態で撹拌
しながら25分かけて70℃に冷却した。スチール製の
バットに排出し、23℃にて1日放置することにより結
晶化性エポキシ樹脂とせしめた。このエポキシ樹脂の1
50℃における粘度は0.04Pa・sであり、ブロッ
キング率を測定したところ5%であった。
DCN−701、東都化成(株)製、エポキシ当量:1
96g/eq、150℃における粘度:0.12Pa・
s、軟化点65℃)のブロッキング率を測定したところ
100%であった。
DC−1312(エポキシ当量:175g/eq、融点
144℃)40部と非結晶性エポキシ樹脂として東都化
成(株)製商品名:YDCN−701(エポキシ当量1
96g/eq、150℃における粘度:0.12Pa・
s、軟化点:65℃)960部を混合し、窒素気流化に
撹拌しながら155℃に昇温して相溶化状態にした。撹
拌機の回転数を35rpmに調節し、撹拌レイノルズ数
を12に維持した状態で撹拌しながら30分かけて70
℃に冷却した。スチール製のバットに排出し、23℃に
て7日放置したが結晶化性とならなかった。このものの
150℃における粘度は0.1Pa・sであり、ブロッ
キング率を測定したところ40%であった。
としてYDC−1312(東都化成(株)製:エポキシ
当量:175g/eq、融点144℃)、オルソクレゾ
ールノボラックエポキシ樹脂YDCN−702(東都化
成(株)製、エポキシ当量:203g/eq、軟化点:
75℃)、フェノールノボラック樹脂BRG−557
(昭和高分子(株)製、水酸基当量:105g/eq、
軟化点:86℃)、臭素化エポキシ樹脂YDB−400
(東都化成(株)製、エポキシ当量:400g/eq、
臭素含有量:49.3%、軟化点:66℃)、トリフェ
ニルホスフィン(キシダ化学(株)製、試薬特級)、溶
融シリカ((株)龍森製、ヒュウレックスRD−8)、
三酸化アンチモン(日本精鉱(株)製、ATOX−
S)、ステアリン酸カルシウム(正同化学(株)製)、
カーボンブラック(三菱化学(株)製)及びシランカッ
プリング剤(日本ユニカー(株)製A−187)を表1
に示す配合割合で、2軸混練機S1KRCニーダー(栗
本鉄工(株)製)を用いて140〜150℃で溶融混合
し、急冷後粉砕して成形材料を得た。次に、金型を用い
て65kg/cm2、175℃、2分の条件で圧縮成型
し、予備硬化させた。その後、180℃、8時間なる条
件で硬化させ、物性測定用試験片とした。物性測定の結
果を表1に示す。
性を保有し、かつ成形時の温度で低粘度が保持され、さ
らに耐ブロッキング性に優れ、耐熱性に優れ、吸水率が
低いという効果がある。
Claims (3)
- 【請求項1】 融点125℃以上、150℃における粘
度が0.05Pa・s以下の結晶性エポキシ樹脂5〜9
9重量%と150℃における粘度が0.5Pa・s以下
であり、軟化点が40℃以上である非結晶性エポキシ樹
脂1〜95重量%を配合し、結晶性エポキシ樹脂と非結
晶性エポキシ樹脂とを相溶せしめた後、常温で結晶化性
を示すエポキシ樹脂(A)を含むことを特徴とするエポ
キシ樹脂組成物。 - 【請求項2】 エポキシ樹脂(A)の150℃における
粘度が0.2Pa・s以下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。 - 【請求項3】 結晶性エポキシ樹脂と非結晶性エポキシ
樹脂とを前者の融点以上で混合して相溶せしめた後、撹
拌レイノルズ数20以下の撹拌速度で撹拌しながら、5
℃/分以下の温度の降温速度で冷却することを特徴とす
る請求項1に記載のエポキシ樹脂(A)の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29200299A JP2001114983A (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | エポキシ樹脂組成物およびエポキシ樹脂の製造方法 |
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---|---|
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JP (1) | JP2001114983A (ja) |
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