JP2003048989A - ジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体又はその誘導体及びそれを配合した電子材料用エポキシ樹脂組成物 - Google Patents

ジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体又はその誘導体及びそれを配合した電子材料用エポキシ樹脂組成物

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JP2003048989A
JP2003048989A JP2001241655A JP2001241655A JP2003048989A JP 2003048989 A JP2003048989 A JP 2003048989A JP 2001241655 A JP2001241655 A JP 2001241655A JP 2001241655 A JP2001241655 A JP 2001241655A JP 2003048989 A JP2003048989 A JP 2003048989A
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Ikutaro Morikawa
育太郎 森川
Hiroaki Shoji
博昭 庄司
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NUC Corp
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Nippon Unicar Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 新規化合物であるジアルケニルジエポキシビ
スフェノール−ポリシロキサン交互共重合体、その誘導
体、及びそれの製造方法の提供、さらにその新規化合物
を配合した、機械的強度、密着性、接着性及び耐熱性を
損なうことなく低応力化及び熱履歴への耐性の向上した
電子材料用特に半導体封止用エポキシ樹脂組成物の提
供。 【解決手段】 ジアルケニルジエポキシビスフェノール
(A)と、分子の両末端にSiH基を有するポリシロキ
サン(B)とをヒドロシリル化反応させる製造方法にて
ジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサ
ン交互共重合体及びその誘導体にて提供、さらに該交互
共重合体を配合することにより電子材料用特に半導体封
止用エポキシ樹脂組成物にて提供。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規なジアルケニ
ルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重
合体又はその誘導体、それの製造方法、及びそれを配合
してなる電子材料用樹脂組成物又は半導体封止材に関
し、さらに詳しくは、エポキシ樹脂組成物の機械的強
度、密着性、接着性及び耐熱性を何ら損なうことなし
に、低応力化及び熱履歴への耐性向上に効果があり、電
子材料用特には半導体封止用エポキシ樹脂組成物の添加
剤として有用な新規ジアルケニルジエポキシビスフェノ
ール−ポリシロキサン交互共重合体、それの製造方法、
及びそれを配合してなる電子材料用樹脂組成物又は半導
体封止材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、各種シリコーン系化合物等が
電子材料用特には半導体封止用エポキシ樹脂組成物の低
応力化剤として提案され、広く使用されている。例え
ば、ジメチルポリシロキサンオイルを配合すると、低応
力化剤として効果があるが、分散性や耐熱性に劣る問題
がある。また、特開昭60−13841号公報には、ポ
リシロキサン分子の両末端にエポキシ樹脂と反応するエ
ポキシ基、アミノ基、水酸基、カルボキシ基、カルボン
酸エステル基等を有し、また、該ジメチルポリシロキサ
ン分子の直鎖の一部のジメチルシロキサンユニットにペ
ンダント型にポリアルキレンオキシドを結合した変性ジ
メチルポリシロキサンを使用することが提案されてい
る。これは従来のジメチルポリシロキサンを使用する場
合に比べ、相当に優れた効果を奏するものであるが、未
反応のポリアルキレンオキシドが残っており、これが耐
熱性、密着性、耐湿性、金属防食性、応力緩和性等を悪
化させることと、全体の化学構造に由来する性質とによ
り、特に耐熱性、耐湿性、電気的特性、機械的特性にお
いて十分な特性を発現しない問題がある。また、特許第
3043838号公報には、本特許出願人の開発した、
両末端基としてケイ素原子に直接結合した水素基を有す
るジメチルポリシロキサンと、両末端基として(メタ)
アリル基を有するポリアルキレンオキシドとをヒドロシ
リレーション反応させて得たジメチルポリシロキサン−
ポリアルキレンオキシドを反復ユニットとする交互共重
合体を低応力化剤とする半導体封止用エポキシ樹脂組成
物が開示されている。また、特公平6−74320号公
報には、マレイン酸イミド変性ポリシロキサンが提案さ
れている。
【0003】しかし、近年、電子部品の高集積化及び小
型化が進み、その使用条件は過酷になりつつあるので、
従来の低応力化剤を配合したエポキシ樹脂組成物では充
分満足のいく性能が得られなくなってきている。例え
ば、従来の低応力化剤を配合したエポキシ樹脂組成物で
は、最近の高集積化及び小型化した電子部品の封止材と
して用いた場合、成型後の熱履歴、例えば後工程の半田
付け時の加熱や、半導体使用時の加熱と使用後の冷却の
繰り返しにより劣化が起こり、又ブリードアウトすると
いう問題がある。また、ポリイミド系の化合物が耐熱性
向上の目的で配合する事が提案されているが、充分な低
応力化が達成できていない。これらの課題の解決が強く
望まれている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑み、エポキシ樹脂組成物の低応力化及び熱履歴へ
の耐性向上に効果があり、機械的強度、密着性、接着性
及び耐熱性を損なわない添加剤として有用な新規な化合
物、それの製造方法、及びそれを配合してなる上記特性
の優れた電子材料用樹脂組成物又は半導体封止材を提供
することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、特定の化学構造を
有する新規なジアルケニルジエポキシビスフェノール−
ポリシロキサン交互共重合体又はその誘導体を製造し、
それをエポキシ樹脂組成物に配合したところ、上記の課
題が解決されることを見出し、本発明を完成させるに至
った。
【0006】すなわち、本発明の第1の発明によれば、
下記の一般式(1)で表される繰り返し単位を平均で1
〜100,000有することを特徴とするジアルケニル
ジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合
体又はその誘導体が提供される。
【0007】
【化6】 (式中、Rは、2価の基であり、Rは、炭素原子数
2〜10の2価の脂肪族残基であって、Rの右側末端
は式中2,3,4,5,6位のいずれか1つの位置で結
合しており、R’は炭素原子数2〜10の2価の脂肪
族残基を表し、R ’の左側末端は式中2’,3’,
4’,5’,6’位のいずれか1つの位置で結合してお
り、Rは互いに独立して炭素原子数1〜24の炭化水
素基、水酸基、炭素原子数1ないし5のアルコキシ基ま
たはトリメチルシロキシ基を表し、R はエポキシ含有
基を表し式中2,3,4,5,6位のいずれか1つの位
置で結合しており、R’はエポキシ含有基を表し式中
2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか1つの位置
で結合しており、xは平均で0〜10,000の数を表
している。但し、RとR、及びR’とR’は、
同位には同時に結合しないものとする。)
【0008】また、本発明の第2の発明によれば、第1
の発明において、一般式(1)中のRが、下記の基の
いずれかであることを特徴とするジアルケニルジエポキ
シビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体が提供
される。
【0009】
【化7】
【0010】また、本発明の第3の発明によれば、第1
の発明において、重量平均分子量が1,000〜1,0
00,000であることを特徴とするジアルケニルジエ
ポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体が
提供される。
【0011】また、本発明の第4の発明によれば、下記
の一般式(2)で表されるジアルケニルジエポキシビス
フェノール(A)と、下記の一般式(3)で表される分
子の両末端にSiH基を有するポリシロキサン(B)と
をヒドロシリレーション反応させることを特徴とする請
求項1に記載のジアルケニルジエポキシビスフェノール
−ポリシロキサン交互共重合体の製造方法が提供され
る。
【0012】
【化8】 (式中、Rは、2価の基であり、Rはエポキシ含有
基を表し式中2,3,4,5,6位のいずれか1つの位
置で結合しており、R’はエポキシ含有基を表し式中
2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか1つの位置
で結合しており、Rは、炭素原子数2〜10のアルケ
ニル基であって、Rは式中2,3,4,5,6位のい
ずれか1つの位置で結合しており、R’は炭素原子数
2〜10の2価のアルケニル基であって、R’は式中
2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか1つの位置
で結合しておりxは平均で0〜10,000の数を表し
ている。但し、RとR、及びR’とR’は、同
位には同時に結合しないものとする。)
【0013】
【化9】 (式中、Rは互いに独立して炭素原子数1〜24の炭
化水素基、水酸基、炭素原子数1ないし5のアルコキシ
基またはトリメチルシロキシ基を表し、xは平均で0〜
10000の数を表す。)
【0014】また、本発明の第5の発明によれば、第4
の発明において、一般式(2)中のRが、下記の基の
いずれかであることを特徴とするジアルケニルジエポキ
シビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体の製造
方法が提供される。
【0015】
【化10】
【0016】また、本発明の第6の発明によれば、第4
の発明において、ジアルケニルジエポキシビスフェノー
ル(A)とポリシロキサン(B)とを、1.0:0.5
〜1.0:2.0のモル比で反応させることを特徴とす
るジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキ
サン交互共重合体の製造方法が提供される。
【0017】また、本発明の第7の発明によれば、エポ
キシ樹脂を主成分とする電子材料用樹脂組成物におい
て、組成物100重量部に対して、第1〜3のいずれか
の発明に記載のジアルケニルジエポキシビスフェノール
−ポリシロキサン交互共重合体を0.01〜50重量部
を配合してなる電子材料用樹脂組成物が提供される。
【0018】また、本発明の第8の発明によれば、エポ
キシ樹脂を主成分とする半導体封止材において、エポキ
シ樹脂3〜20重量部、フェノールノボラック樹脂2〜
15重量部及び無機粉末60〜80重量部に加え、第1
〜3のいずれかの発明に記載のジアルケニルジエポキシ
ビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体を0.0
1〜50重量部を配合してなる半導体封止材が提供され
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明のジアルケニルジエ
ポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体、
それの製造方法、及びそれを配合した電子材料用エポキ
シ樹脂組成物について、各項目毎に、詳細に説明する。
【0020】1.ジアルケニルジエポキシビスフェノー
ル(A) 本発明のジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリ
シロキサン交互共重合体の製造において、原料の一つと
して使用されるジアルケニルジエポキシビスフェノール
(A)は下記一般式(2)で表されるものである。
【0021】
【化11】 式中、Rは、2価の基であり、具体例としては、段落
[0009]の[化7]に示したものと同じである。
【0022】式中、Rは、2価の基であり、Rはエ
ポキシ含有基を表し式中2,3,4,5,6位のいずれ
か1つの位置で結合しており、R’はエポキシ含有基
を表し式中2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか
1つの位置で結合しており、Rは、炭素原子数2〜1
0のアルケニル基であって、Rは式中2,3,4,
5,6位のいずれか1つの位置で結合しており、R
は炭素原子数2〜10の2価のアルケニル基であって、
’は式中2’,3’,4’,5’,6’位のいずれ
か1つの位置で結合しておりxは平均で0〜10,00
0の数を表している。但し、RとR、及びR’と
’は、同位には同時に結合しないものとする。R
及びR’は、具体的には下記で表される基が挙げられ
るが、特にはアリル基又はメタリル基が好ましい。
【0023】
【化12】 (式中、Rは直接結合又は2価の炭化水素基、特には
炭素原子数1〜8のアルキル基を表し、Rは水素原子
基又は炭素原子数1〜8のアルキル基を表す。)
【0024】ジアルケニルジエポキシビスフェノール
(A)としては、下記のものが例示される。 ・2,2−(5,3’−ジアリル−4,4’−グリシジ
ルエーテルジフェニル)プロパン ・2,2−(3,3’−ジアリル−4,4’−グリシジ
ルエーテルジフェニル)プロパン ・(5,3’−ジメタクリル−4,4’−グリシジルエ
ーテルジフェニル)メタン ・2,2−(3,3’−ジメタクリル−4,4’−グリ
シジルエーテルジフェニル)メタン ・(5,3’−ジアリル−4,4’−グリシジルエーテ
ルジフェニル)スルホン ・(5,3’−ジアリル−4,4’−グリシジルエーテ
ルジフェニル)エーテル ・2,2−(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’
−ジアリルジフェニル)プロパン ・2,2−(5,3’−ジアリル−4,4’−グリシジ
ルエーテルジフェニル)ヘキサフルオロプロパン ・2,2−(5,3’−ジアリル−4,4’−グリシジ
ルエーテルジフェニル)ケトン ・(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−ジアリ
ルジフェニル)メタン ・(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−ジアリ
ルジフェニル)スルホン ・(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−ジアリ
ルジフェニル)エーテル ・5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−ジアリル
ジフェニル ・(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−ジアリ
ルジフェニル)スルフィド ・1,6−(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’
−ジアリルジフェニル)ヘキサン それらについて化学式で示すと、下記の下記一般式
(4)〜(18)で表される。
【0025】
【化13】
【0026】
【化14】
【0027】
【化15】
【0028】
【化16】
【0029】
【化17】
【0030】
【化18】
【0031】
【化19】
【0032】
【化20】
【0033】
【化21】
【0034】
【化22】
【0035】
【化23】
【0036】
【化24】
【0037】
【化25】
【0038】
【化26】
【0039】
【化27】
【0040】ジアルケニルジエポキシビスフェノール
(A)は公知の方法で製造可能である。例えば、ビスフ
ェノールAとアリルハライドを反応させ、ビスフェノー
ルAジアリルエーテルを合成し、これを溶媒(ジエチレ
ングリコール モノエーテルの約50%溶液)中で、2
00〜205℃の温度に加熱し、クライゼン転位させ、
3,3’−ジアリルビスフェノールAを得る。これにエ
ピクロルヒドリンを添加し、引き続き脱ハロゲン化反応
を起こさせ、2,2−(5,3’−ジアリル−4,4’
−グリシジルエーテルジフェニル)プロパンを得る。ま
た、別の製造方法としては、o−アリルフェノールとア
セトンとを、酸性触媒存在下で縮合反応させ5,3’−
ジアリルビスフェノールAを得る。これに上記した工程
と同じ様に、エピクロルヒドリンを添加し、引き続き脱
ハロゲン化反応を起こさせ、2,2−(5,3’−ジア
リル−4,4’−グリシジルエーテルジフェニル)プロ
パンを得る。また、日本化薬株式会社よりRE−810
NMとして市販されているものを使用することもでき
る。
【0041】2.分子の両末端にSiH基を有するポリ
シロキサン(B) 本発明のジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリ
シロキサン交互共重合体の製造において、原料の一つと
して使用される分子の両末端にSiH基を有するポリシ
ロキサン(B)は下記一般式(2)で表されるものであ
る。
【0042】
【化28】
【0043】式中、Rは互いに独立して炭素原子数1
〜24の炭化水素基、水酸基、炭素原子数1ないし5の
アルコキシ基またはトリメチルシロキシ基を表すが、メ
チル基、エチル基及びフェニル基が好ましい物として挙
げられ、特にはメチル基が好ましい。xは平均で0〜1
0000の数を表す。xが10000以上では、エポキ
シ樹脂の熱履歴への耐性向上効果が得られない。より熱
履歴への耐性向上効果を得るためには、xが100以下
であることが好ましく、エポキシ樹脂の低応力化の効果
をより高めるためにはxは5以上であることが好まし
い。一般式(2)のヒドロオルガノポリシロキサンは、
例えば、Rが全てアルキル基である場合、テトラアル
キルジシロキサンとオクタアルキルシクロテトラシロキ
サンとを硫酸等の酸触媒の存在下、常温で数時間開環重
合させることにより、種々の重合度のものとして得るこ
とができる。
【0044】3.ジアルケニルジエポキシビスフェノー
ル−ポリシロキサン交互共重合体の製造方法 上記のジアルケニルジエポキシビスフェノール(A)と
分子の両末端にSiH基を有するポリシロキサン(B)
とをヒドロシリル化反応させることにより、本発明のジ
アルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン
交互共重合体を得ることができる。反応を迅速に比較的
低温で行うために、触媒の使用が好ましい。触媒として
はヒドロシリル化触媒として公知の物、例えば白金、ル
テニウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジ
ウム等の化合物が使用できる。特に白金化合物が活性が
高く有用である。白金化合物の例としては、塩化白金
酸、白金の単体、アルミナ、シリカ、カーボンブラック
等の坦体に固体白金を坦持させたもの、白金−ビニルシ
ロキサン錯体、白金−ホスフィン錯体、白金−ホスファ
イト錯体、白金アルコラート触媒等が使用できる。ヒド
ロシリル化反応の際、白金触媒は白金として0.000
1重量%から0.1重量%程度使用される。
【0045】ヒドロシリル化反応の際、必要に応じて溶
媒を用いてもよい。使用可能な溶媒としては、エーテ
ル;アセタール、シクロヘキサノンなどのケトン;エス
テル;フェノール;炭化水素;ハロゲン化炭化水素;及
び、ジメチルポリシロキサンなどが挙げられる。ヒドロ
シリル化反応は、触媒を使用する場合、20〜150℃
程度、好ましくは40℃〜120℃程度の温度で10分
〜8時間程度行う。
【0046】本発明の共重合体の末端は限定されない。
上記方法で製造した場合、交互共重合体の末端には、末
端不飽和脂肪族基含有有機基またはSiH基が存在す
る。末端が末端不飽和脂肪族基含有有機基の場合、トリ
メトキシシラン、メチルジメトキシシランなどのSi−
H含有化合物でさらにヒドロシリル化するとか、水素添
加により飽和化しても良い。また、末端がSiH基の場
合、アリルグリシジルエーテル、アリルアミン、1−オ
クテン、ビニルトリメトキシシラン等を更にヒドロシリ
ル化反応により付加させても良い。
【0047】3.ジアルケニルジエポキシビスフェノー
ル−ポリシロキサン交互共重合体 本発明のジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリ
シロキサン交互共重合体又はその誘導体は、下記の一般
式(1)で表される様に、ジアルケニルジエポキシビス
フェノールが先にあり、次ぎにポリシロキサンが結合し
ている繰り返し単位を平均で1〜100,000有する
ものである。
【0048】
【化29】
【0049】上記式中、Rは、2価の基であり、具体
例としては、段落[0015]に示したものと同じであ
る。Rは、炭素原子数2〜10の2価の脂肪族残基で
あって、Rの右側末端は式中3,4,5位のいずれか
1つの位置で結合しており、R’は炭素原子数2〜1
0の2価の脂肪族残基を表し、R’の左側末端は式中
3’,4’,5’位のいずれか1つの位置で結合してお
り、Rは互いに独立して炭素原子数1〜24の炭化水
素基、水酸基、炭素原子数1ないし5のアルコキシ基ま
たはトリメチルシロキシ基を表し、Rはエポキシ含有
基を表し式中3,4,5位のいずれか1つの位置で結合
しており、R’はエポキシ含有基を表し式中3’,
4’,5’位のいずれか1つの位置で結合しており、x
は平均で0〜10,000の数を表している。但し、R
とR、及びR’とR’は、同位には同時に結合
しないものとする。R及びR’としては、−(CH
−、−(CH−、−(CH−、−
(CH−、−(CH−、−(CH10
−、−CHCH(CH)CH−、−CHCH
(CH)CHCH−、−CHCH(CH)C
CHCH−、−CHCH(CH)CH
CH CHCH−、−CHCH(CH)C
CHCHCHCHCHCH−、−CH
CH(CH)CHCHCHCHCHCH
CHCHCH−等が例示される。本発明のジア
ルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交
互共重合体又はその誘導体の左末端の繰り返し単位にお
いては、すなわち共重合体又はその誘導体の重合開始点
の繰り返し単位においては、ジアルケニルジエポキシビ
スフェノール部分の左端にあるRは、−CH=CHC
−、−CH=C(CH )CH−等が挙げられ
る。Rは、互いに独立して炭素原子数1〜24の炭化
水素基、水酸基、炭素原子数1ないし5のアルコキシ基
またはトリメチルシロキシ基を表す。xは平均で0〜1
0,000の数を表し、好ましくは1〜2000の数を
表し、より好ましくは3〜20の数を表す。
【0050】本発明の交互共重合体の重合度は特に限定
されないが、その重量平均分子量が1,000〜1,0
00,000、特に2,000〜100,000である
ものが好ましく使用できる。ここで重量平均分子量と
は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(GP
C)によりポリスチレン換算分子量の測定結果より計算
される値である。この範囲より重量平均分子量が小さい
と樹脂の低応力化の効果が小さいためあまり好ましくな
く、大きいと樹脂の粘度が高く流動性を損なうためあま
り好ましくない。本発明のジアルケニルジエポキシビス
フェノール−ポリシロキサン交互共重合体又はその誘導
体は、上記の一般式(1)で表される繰り返し単位を有
するものであるが、その末端基は、(A)と(B)の仕
込み比によって一義的にきまり、更に末端アルケニル基
及び/又はSiH基は、そのままの状態で末端基として
もよいし、他の化合物と反応させてもよい。
【0051】(A)と(B)の仕込み比によって一義的
にきまる事例としては、例えば、化合物(A)と化合物
(B)をモル比で2/1の割合で仕込んだ場合、ABA
の平均構造を有する交互共重合体が得られ、左側末端
は、−H基により封鎖され、右側末端基は、化合物
(A)の左側末端基であるR中の末端不飽和基がエチ
レン基に変化した基により封鎖されている。化合物
(A)と化合物(B)をモル比で1/2の割合で仕込ん
だ場合、BABの平均構造を有する交互共重合体が得ら
れ、左側末端基は、化合物(B)の右側末端基である−
H基をのぞいた化合物(B)残基により封鎖され、右側
末端基は−H基により封鎖されている。化合物(A)と
化合物(B)をモル比で3/2及び4/3の場合はそれ
ぞれABABA、ABABABAの平均構造となり、左
側末端は、−H基により封鎖され、右側末端基は、化合
物(A)の左側末端基であるR中の末端不飽和基がエ
チレン基に変化した基により封鎖されている。
【0052】化合物(A)と化合物(B)のモル比が
1:1に近づくほど、ABのみの繰り返し単位でのみで
構成され、かつ繰り返し単位数も大きくなり、両末端は
−H基となる。化合物(A)と化合物(B)をモル比で
2/3及び3/4の場合はそれぞれBABAB、BAB
ABABの平均構造となり、左側末端は、−H基により
封鎖され、右側末端基は、化合物(A)の左側末端基で
あるR中の末端不飽和基がエチレン基に変化した基に
より封鎖されている。
【0053】本発明のジアルケニルジエポキシビスフェ
ノール−ポリシロキサン交互共重合体の誘導体とは、上
記したジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシ
ロキサン交互共重合体の末端基である、炭素原子数2〜
10の末端不飽和脂肪族基含有有機基及び/又はSiH
基と、他の化合物を反応させて得たものである。
【0054】本発明のジアルケニルジエポキシビスフェ
ノール−ポリシロキサン交互共重合体の例としては、下
記の下記一般式(19)〜(33)で表される化合物が
挙げられる。一般式(19)が、ABA型交互共重合体
に相当し、一般式(20)が、BAB型交互共重合体に
相当し、一般式(21)が、(AB)型交互共重合体
に相当し、一般式(22)が、(AB)19A型交互共
重合体に相当し、一般式(23)はB(AB)型交互
共重合体に相当するが、これらは、両末端基は、各種の
基が選択できるが、ABの繰り返し単位を有することを
特徴とし、ABすなわちジアルケニルジエポキシビスフ
ェノール−ポリシロキサンの繰り返し単位の物性が、エ
ポキシ樹脂組成物の機械的強度、密着性、接着性及び耐
熱性を損なわないで、低応力化及び熱履歴への耐性向上
に効果があり、交互共重合体の末端基は、エポキシ樹脂
組成物の物性には影響は少ない。したがって、本発明の
ジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサ
ン交互共重合体の一般式として、特徴部分であるジアル
ケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサンの繰
り返し単位で示し、両末端基は、省略したが、両末端基
が化学式で特定できないから省略したわけではなく、上
記に各ケースについて詳細に説明したように特定できる
ものであるから、請求項を簡潔な表現とするために省略
した。
【0055】
【化30】
【0056】
【化31】
【0057】
【化32】
【0058】
【化33】
【0059】
【化34】
【0060】
【化35】
【0061】
【化36】
【0062】
【化37】
【0063】
【化38】
【0064】
【化39】
【0065】
【化40】
【0066】
【化41】
【0067】
【化42】
【0068】
【化43】
【0069】
【化44】
【0070】本発明のジアルケニルジエポキシビスフェ
ノール−ポリシロキサン交互共重合体の誘導体の例とし
ては、下記の下記一般式(34)〜(38)で表される
化合物が挙げられる。
【0071】
【化45】
【0072】
【化46】
【0073】
【化47】
【0074】
【化48】
【0075】
【化49】
【0076】4.ジアルケニルジエポキシビスフェノー
ル−ポリシロキサン交互共重合体及びその誘導体の用途 本発明のジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリ
シロキサン交互共重合体及びその誘導体は各種樹脂組成
物に配合した場合、樹脂の低応力化および熱履歴への耐
性向上効果があり、機械的強度、密着性、接着性及び耐
熱性を損なわない有用なものである。よって、エポキシ
樹脂組成物に配合し、半導体封止に使用した場合、最も
その特性を発揮することができる。エポキシ樹脂組成物
と上記ジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシ
ロキサン交互共重合体又はその誘導体からなる半導体封
止用エポキシ樹脂組成物も本発明の一形態である。
【0077】4.1 電子材料用エポキシ樹脂組成 本発明における電子材料用エポキシ樹脂組成物とは、エ
ポキシ樹脂をベースとした樹脂組成物で、電子、電気機
器の接着、封止、絶縁、構造材料等に使用可能な全ての
ものをいう。具体的には、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化
促進剤、無機充填剤及びその他の添加剤から構成される
公知の組成物が使用可能である。エポキシ樹脂として
は、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するモノマ
ー、オリゴマー、ポリマー全般を言い、特に限定される
ものではない。例えば、オルソクレゾールノボラック型
エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、
ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、
ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ
樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキ
シ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリア
ジン核含有エポキシ樹脂、及びこれらの変性樹脂等が挙
げられ、これらは単独でも混合して用いてもよい。硬化
性のためには、エポキシ当量が150〜300g/eq
程度が好ましい。また、エポキシ樹脂の配合量はエポキ
シ樹脂組成物中において3〜20重量%、特には5〜1
0重量%が好ましい。
【0078】硬化剤としては1分子中に2個以上のフェ
ノール性水酸基を有するフェノール樹脂が代表的なもの
である。更に具体的には、フェノールノボラック樹脂、
ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂、フェノール
アラルキル樹脂、トリフェノールメタン樹脂、及びこれ
らの変性樹脂等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いてもよい。硬化性のためには、水酸基当量が80〜
250g/eq程度が好ましい。硬化剤としてフェノー
ル樹脂を用いる場合、エポキシ樹脂中のエポキシ基とフ
ェノール樹脂中のフェノール性水酸基のモル比を0.5
〜1.5、特には0.8〜1.2の範囲とする配合量が
好ましい。無機充填材としては、例えば、溶融シリカ、
球状シリカ、結晶シリカ、2次凝集シリカ、多孔質シリ
カ、2次凝集シリカ又は多孔質シリカを粉砕したシリ
カ、アルミナ等が挙げられ、これらは単独でも混合して
用いてもよい。又、粒子の形状としては、破砕状でも球
状でも特に問題ないが、流動特性、機械強度、及び熱的
特性のバランスのとれた球状の溶融シリカが好適に用い
られる。更にこれらの無機充填材はシランカップリング
剤等で表面処理されていてもよい。無機充填材の配合量
は、エポキシ樹脂100重量部に対して、100〜12
00重量部、特には400〜1000重量部が好まし
い。100重量部未満では樹脂の膨張係数が大きくな
り、封止材料に用いた場合、半導体素子に過大な応力が
加わり、素子の劣化を生じる恐れがある。また、120
0重量部越えると樹脂の粘度が上昇し、成形性が悪くな
る。
【0079】硬化促進剤としては、一般に電子材料に用
いられているものを広く使用できる。代表的なものとし
ては、例えば、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)
ウンデセン−7、トリフェニルホスフィン、テトラフェ
ニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフ
ェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレ
ート、ベンジルジメチルアミン、2−メチルイミダゾー
ル等が挙げられ、これらは単独でも混合して用いてもよ
い。これらの硬化促進剤は、エポキシ樹脂組成物中にド
ライブレンドされても、溶融ブレンドされても、又は両
者の併用でも構わない。硬化促進剤の添加量はエポキシ
樹脂100重量部に対して、0.01〜5重量部、特に
は0.1〜3重量部の範囲が好ましい。配合量が0.0
1重量部未満であると硬化促進剤としての作用が十分に
発揮されず、5重量部を越えると硬化速度が過大とな
り、樹脂の成形性に問題を生じる場合があるからであ
る。その他の添加剤として、シランカップリング剤等の
カップリング剤、臭素化エポキシ樹脂、三酸化アンチモ
ン等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、天然ワッ
クス、合成ワックス等の離型剤、シリコーンオイル、ゴ
ム等の低応力添加剤等が挙げられる。本発明のジアルケ
ニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共
重合体又はその誘導体は、電子材料用エポキシ樹脂組成
物100重量部中に0.01〜50重量部、好ましくは
0.1〜20重量部を配合する。配合量が0.01重量
部未満であると、電子材料用エポキシ樹脂組成物の低応
力化及び熱履歴への耐性向上に寄与せず、50重量部を
超えるとエポキシ樹脂組成物中の他の成分の構成比が少
なくなりすぎ、エポキシ樹脂の特性である接着性、機械
的強度、封止性、成形性、低吸湿性、電気的特性等や、
無機充填剤の耐熱性、低熱膨張係数による耐クラック性
等が発現しなくなり好ましくない。
【0080】エポキシ樹脂組成物は、上記各成分をミキ
サー等を用いて十分に均一に常温混合した後、更に熱ロ
ール、又はニーダー等で溶融混練し、冷却後粉砕して得
られる。ジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリ
シロキサン交互共重合体は各成分混合時に一緒に混合お
よび混練りしても良いし、予め上記成分を混合した後に
混合および混練りしても良い本発明のエポキシ樹脂組成
物は、半導体封止材、積層板、電子基板などの電子材料
用として用いることができ、特には半導体封止用として
有用である。本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて、半
導体素子等の電子部品を封止し、半導体装置を製造する
には、トランスファーモールド、コンプレッションモー
ルド、インジェクションモールド等の従来からの成形方
法で硬化成形すればよい。
【0081】4.2 半導体封止材 本発明のジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリ
シロキサン交互共重合体及びその誘導体は、エポキシ樹
脂系半導体封止材の弾性率と熱安定性を同時に向上させ
る改質剤として特に有用である。それの組成としては、
エポキシ樹脂3〜20重量部、ジアルケニルジエポキシ
ビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体0.01
〜50重量部、フェノールノボラック樹脂2〜15重量
部、無機粉末60〜80重量部を必須成分とするものが
好ましい。必須成分以外の配合剤として、三酸化アンチ
モン、ヘキザロモベンゼン等の難燃剤、カルナバワック
ス、高級脂肪酸(金属塩)等の離型剤、3−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、エポキシシラン等のカ
ップリング剤、カーボンブラック、酸化チタン等の着色
剤等を適宜用いてもよい。
【0082】
【実施例】次に実施例に基づいて本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
なく、本発明の技術的思想を利用する実施態様は全て本
発明の範囲に含まれるものである。なお、以下の実施例
においては、ジアルケニルジエポキシビスフェノール−
ポリシロキサン交互共重合体の合成例を最初に説明し、
その後、それを配合した半導体封止用樹脂組成物の製造
例とその各特性の評価結果を説明する。
【0083】測定方法 分子量の測定方法:数平均分子量(Mn)及び重量平均
分子量(Mw)の双方をゲルパーミュエーションクロマ
トグラフィー(GPC)により測定した。 装 置:GPC測定システム(日本分光株式会社製) カラム:昭和電工株式会社製Shodex−803L 検出器:屈折率(RI)検出器RL540R(GLサイ
エンス株式会社製) 検量線:昭和電工株式会社製の10種類の標準ポリスチ
レン(分子量1.2×103〜2.75×106)を用
いて作成 測 定:温度40℃において、クロロホルムを1.0m
l/分で流し、これに試料(濃度0.3wt%)を10
0μl注入した。
【0084】合成例1 ジアルケニルジエポキシビスフェノール(A)(一般式
2のR=CH−C−CH、R=R’=グリシ
ジルエーテル基、R=R’=アリル基、化学名:
2,2−(3,3’−ジアリル−4,4’−グリシジル
エーテルジフェニル)プロパン、日本化薬株式会社製、
商品名「RE−810NM」)50部、両末端ヒドロジ
ェン直鎖ジメチルシロキサン(一般式3のR=メチル
基、x=17)120部、トルエン170部を500m
Lセパラブルフラスコへ仕込み、窒素下で1時間110
℃に加熱した後、70℃とし、触媒として0.3%テト
ラビニルテトラメチルシクロテトラシロキサン−白金錯
体/トルエン溶液を白金として反応物の3ppm添加
し、ヒドロシリル化反応を行った。2時間後、未反応の
SiH基が存在しないことを確認し、トルエンを溜去し
たところ、半透明均一液体を得た。これを共重合体Aと
称し、粘度は2500mm/s、エポキシ当量は70
0であった。原料の両末端ハイドロジェン直鎖ジメチル
シロキサンと生成物の分子量を下記方法で測定した。最
大ピークの分子量は、両末端ハイドロジェン直鎖ジメチ
ルシロキサンがMn=1624、Mw=3764(ピー
ク3)で、生成物がMn=4965、Mw=12375
(ピーク2)であった。使用したジアルケニルジエポキ
シビスフェノール(A)の分子量が570であるので、
(AB)2.7Aで表される共重合体が生成しているこ
とがわかる。それぞれのGPCチャートを図面1及び図
面2に示す。
【0085】合成例2 両末端ヒドロジェン直鎖ジメチルシロキサン(一般式3
のR=メチル基、x=9)70部を用いた以外は、合
成例1と同様な合成を行ったところ、半透明均一液体を
得た。これを共重合体Bと称する。
【0086】合成例3 両末端ヒドロジェン直鎖ジメチルシロキサン(一般式3
のR=メチル基、x=40)260部を用いた以外
は、合成例1と同様な合成を行ったところ、半透明均一
液体を得た。これを共重合体Cと称する。
【0087】合成例4 ジアルケニルジエポキシビスフェノール(A)として
1,6−(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−
ジアリルジフェニル)ヘキサン(一般式2のR
’=グリシジルエーテル基、R=R’=アリル
基)43部を用いた以外は実施例1と同様に行ったとこ
ろ、半透明均一液体を得た。これを共重合体Dと称す
る。
【0088】合成例5 ジアルケニルジエポキシビスフェノール(A)として
2,2−(5,3’−グリシジルエーテル−4,4’−
ジアリルジフェニル)プロパン(一般式2のR
’=アリル基、R=R’=グリシジルエーテル
基)43部を用いた以外は実施例1と同様に行ったとこ
ろ、半透明均一液体を得た。これを共重合体Eと称す
る。
【0089】合成例6 ジアルケニルジエポキシビスフェノール(A)として
(5,3’−ジアリル−4,4’−グリシジルエーテル
ジフェニル)スルホン(一般式2のR=O=S=O、
=R’=グリシジルエーテル基、R=R’=
アリル基)45部を用いた以外は実施例1と同様に行っ
たところ、半透明均一液体を得た。これを共重合体Fと
称する。
【0090】実施例1 −電子材料用(半導体封止用)
樹脂組成物の製造− 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(エポキシ当量208g/eq))、硬化剤(フェ
ノールノボラック樹脂(水酸基当量105g/e
q))、トリフェニルフォスフィン、シリカ粉末、カル
ナバワックス、三酸化アンチモン、カーボンブラック、
3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及び上記
共重合体A〜Cのいずれかを表1に記載の含有量(重量
部)で含有する配合物を、加熱2軸ロールにて均一に溶
融混練して本発明のエポキシ樹脂組成物を製造した。同
様に、共重合体A〜Cのいずれか1つの代わりに下記の
一般式(23)で表されるポリエーテルシリコーンを配
合した組成物を比較例1とし、共重合体A〜Cを配合し
ない組成物を比較例2とした。これらの組成物の特性を
下記の方法で測定し、その結果を表1に記載した。
【0091】
【化50】
【0092】
【表1】 表1に示される結果より明らかなように、本発明の樹脂
組成物は、比較例の樹脂組成物よりも熱履歴による機械
的強度劣化率が格段に改良され、更に、その他の物性も
優れているので、半導体封止剤として非常に優れたもの
である。
【0093】各特性の評価方法 1)スパイラルフロー EMMI規格に準じた金型を使用して、175℃、70
kg/cmの条件にて 測定した。 2)機械的強度(曲げ強度、曲弾性率)JIS K−
6911に準じて175℃、70kg/cm、成形時
間2分の条件で10×10×4mmの試験片を作製し、
180℃×4時間ポストキュアーした後、215℃の温
度で強度を測定した。 3)熱履歴による機械的強度劣化率(曲げ強度、曲弾性
率) JIS K−6911に準じて175℃、70kg/
cm、成形時間2分の条件で10×10×4mmの試
験片を作製し、180℃×4時間ポストキュアーした
後、25℃に冷却した。更に、180℃−25℃のサイ
クルを100回繰り返した後、215℃の温度で強度を
測定した。この測定値と2)で測定した機械強度値から
下式より導かれる数値を劣化率(%)とした。 100×(測定値)/(機械強度値) 4)ガラス転移温度、膨張係数 175℃、70kg/cm、成形時間2分の条件で1
0×10×4mmの試験片を作製し、180℃×4時間
ポストキュアーした後、ディラトメーターにて、5℃/
minの昇温速度で測定した。 5)耐ハンダクラック性 10.0×8.0×0.3mmの大きさのシリコンチッ
プを64PIN−QFPフレーム(42アロイ)に接着
し、これにエポキシ樹脂組成物を成形条件175℃、7
0kg/cm、成形時間2分で成形し、180℃×4
時間ポストキュアーした。このパッケージを85℃/8
5%RH雰囲気下72時間放置した後、260℃の赤外
線リフロー炉を通過させ、発生したパッケージのクラッ
クを顕微鏡観察した(n=10)。
【0094】
【発明の効果】本発明は、新規化合物であるジアルケニ
ルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重
合体を提供し、その新規化合物は電子材料用特に半導体
封止用エポキシ樹脂組成物に配合した場合に、機械的強
度、密着性、接着性及び耐熱性を損なわないで低応力化
及び熱履歴への耐性向上に効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】両末端ハイドロジェン直鎖ジメチルシロキサン
(B)のGPCチャート。
【図2】ジアルケニルジエポキシビスフェノール(A)
のGPCチャート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J031 AA47 AA59 AB04 AC13 AD01 AE11 AF26 4J035 CA021 CA11M HA02 LB20 4J036 AD10 CC03 JA07 4M109 AA01 BA01 CA21 EA02 EB03 EB12 EB19 EC04 EC05

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の一般式(1)で表される繰り返し
    単位を平均で1〜100,000有することを特徴とす
    るジアルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキ
    サン交互共重合体又はその誘導体。 【化1】 (式中、Rは、2価の基であり、Rは、炭素原子数
    2〜10の2価の脂肪族残基であって、Rの右側末端
    は式中2,3,4,5,6位のいずれか1つの位置で結
    合しており、R’は炭素原子数2〜10の2価の脂肪
    族残基を表し、R ’の左側末端は式中2’,3’,
    4’,5’,6’位のいずれか1つの位置で結合してお
    り、Rは互いに独立して炭素原子数1〜24の炭化水
    素基、水酸基、炭素原子数1ないし5のアルコキシ基ま
    たはトリメチルシロキシ基を表し、R はエポキシ含有
    基を表し式中2,3,4,5,6位のいずれか1つの位
    置で結合しており、R’はエポキシ含有基を表し式中
    2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか1つの位置
    で結合しており、xは平均で0〜10,000の数を表
    している。但し、RとR、及びR’とR’は、
    同位には同時に結合しないものとする。)
  2. 【請求項2】 一般式(1)中のRが、下記の基のい
    ずれかであることを特徴とする請求項1に記載のジアル
    ケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互
    共重合体。 【化2】
  3. 【請求項3】 重量平均分子量が1,000〜1,00
    0,000であることを特徴とする請求項1に記載のジ
    アルケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン
    交互共重合体。
  4. 【請求項4】 下記の一般式(2)で表されるジアルケ
    ニルジエポキシビスフェノール(A)と、下記の一般式
    (3)で表される分子の両末端にSiH基を有するポリ
    シロキサン(B)とをヒドロシリレーション反応させる
    ことを特徴とする請求項1に記載のジアルケニルジエポ
    キシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体の製
    造方法。 【化3】 (式中、Rは、2価の基であり、Rはエポキシ含有
    基を表し式中2,3,4,5,6位のいずれか1つの位
    置で結合しており、R’はエポキシ含有基を表し式中
    2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか1つの位置
    で結合しており、Rは、炭素原子数2〜10のアルケ
    ニル基であって、Rは式中2,3,4,5,6位のい
    ずれか1つの位置で結合しており、R’は炭素原子数
    2〜10の2価のアルケニル基であって、R’は式中
    2’,3’,4’,5’,6’位のいずれか1つの位置
    で結合しておりxは平均で0〜10,000の数を表し
    ている。但し、RとR、及びR’とR’は、同
    位には同時に結合しないものとする。) 【化4】 (式中、Rは互いに独立して炭素原子数1〜24の炭
    化水素基、水酸基、炭素原子数1ないし5のアルコキシ
    基またはトリメチルシロキシ基を表し、xは平均で0〜
    10000の数を表す。)
  5. 【請求項5】 一般式(2)中のRが、下記の基のい
    ずれかであることを特徴とする請求項4に記載のジアル
    ケニルジエポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互
    共重合体の製造方法。 【化5】
  6. 【請求項6】 ジアルケニルジエポキシビスフェノール
    (A)とポリシロキサン(B)とを、1.0:0.5〜
    1.0:2.0のモル比で反応させることを特徴とする
    請求項4に記載のジアルケニルジエポキシビスフェノー
    ル−ポリシロキサン交互共重合体の製造方法。
  7. 【請求項7】 エポキシ樹脂を主成分とする電子材料用
    樹脂組成物において、組成物100重量部に対して、請
    求項1〜3に記載のジアルケニルジエポキシビスフェノ
    ール−ポリシロキサン交互共重合体を0.01〜50重
    量部を配合してなる電子材料用樹脂組成物。
  8. 【請求項8】 エポキシ樹脂を主成分とする半導体封止
    材において、エポキシ樹脂3〜20重量部、フェノール
    ノボラック樹脂2〜15重量部及び無機粉末60〜80
    重量部に加え、請求項1〜3に記載のジアルケニルジエ
    ポキシビスフェノール−ポリシロキサン交互共重合体を
    0.01〜50重量部を配合してなる半導体封止材。
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