JP2006307131A - Preparation method for latent catalyst, and epoxy resin composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、潜伏性触媒の製造方法およびエポキシ樹脂組成物に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a latent catalyst and an epoxy resin composition.
IC、LSI等の半導体素子を封止して半導体装置を得る方法としては、エポキシ樹脂組成物のトランスファー成形が低コスト、大量生産に適しているという点で広く用いられている。また、エポキシ樹脂や、硬化剤であるフェノール樹脂の改良により、半導体装置の特性、信頼性の向上が図られている。 As a method for obtaining a semiconductor device by sealing semiconductor elements such as IC and LSI, transfer molding of an epoxy resin composition is widely used in that it is suitable for mass production at low cost. In addition, improvement of the characteristics and reliability of the semiconductor device has been achieved by improving the epoxy resin and the phenol resin which is a curing agent.
しかしながら、昨今の電子機器の小型化、軽量化、高性能化の市場動向において、半導体の高集積化も年々進んでおり、また、半導体装置の表面実装化も促進されている。これに伴い、半導体素子の封止に用いられるエポキシ樹脂組成物への要求は、益々厳しいものとなってきている。このため、従来からのエポキシ樹脂組成物では、解決できない(対応できない)問題も生じている。 However, in recent market trends of downsizing, weight reduction, and high performance of electronic devices, higher integration of semiconductors has been progressing year by year, and surface mounting of semiconductor devices has been promoted. Along with this, the demand for epoxy resin compositions used for sealing semiconductor elements has become increasingly severe. For this reason, the conventional epoxy resin composition also has a problem that cannot be solved (cannot be handled).
近年、半導体素子の封止に用いられる材料には、生産効率の向上を目的とした速硬化性の向上と、半導体を封止した際の、耐熱性や信頼性の向上のため、無機質の充填材を高充填しても損なわれることのない高流動性が求められるようになってきている。 In recent years, materials used for sealing semiconductor elements have been filled with inorganic materials to improve fast curing for the purpose of improving production efficiency and to improve heat resistance and reliability when sealing semiconductors. High fluidity that is not impaired even when the material is highly filled has been demanded.
電気・電子材料分野向けのエポキシ樹脂組成物には、硬化時における樹脂の硬化反応を促進する目的で、速硬化性に優れる第三ホスフィンとキノン類との付加反応物が硬化促進剤として添加される(例えば、特許文献1参照。)。 Epoxy resin compositions for the electrical and electronic materials field contain an addition reaction product of tertiary phosphine and quinones, which are excellent in rapid curing, for the purpose of promoting the curing reaction of the resin during curing. (For example, see Patent Document 1).
ところで、かかる硬化促進剤は、硬化促進効果を示す温度領域が比較的低温にまで及ぶ。このため、硬化反応の初期において、その反応がわずかずつであるが促進してしまい、この反応が原因となって、樹脂組成物が高分子量化する。かかる高分子量化は、樹脂粘度の向上を引き起こし、結果として、信頼性向上のために充填材を高充填した樹脂組成物においては、流動性の不足により成型不良などの問題を引き起こす。 By the way, in such a curing accelerator, a temperature range showing a curing acceleration effect extends to a relatively low temperature. For this reason, in the initial stage of the curing reaction, the reaction is promoted little by little, and this reaction causes the resin composition to have a high molecular weight. Such high molecular weight causes an increase in resin viscosity. As a result, in a resin composition that is highly filled with a filler for improving reliability, problems such as poor molding due to insufficient fluidity are caused.
また、流動性を向上させるべく、硬化性を抑制する成分を用いて、反応性の基質を保護する試みも、さまざまなものが取り組まれてきた。例えば、硬化促進剤の活性点をイオン対により保護することで、潜伏性を発現する研究がなされており、種々の有機酸とホスホニウムイオンとの塩構造を有する潜伏性触媒が知られている(例えば、特許文献2〜3参照。)。しかし、このような通常の塩類では、硬化反応の初期から終期まで、常に抑制成分が存在するために、流動性を得ることができる反面、硬化性は十分に得られない、両立ができないものであった。
In order to improve fluidity, various attempts have been made to protect reactive substrates using components that suppress curability. For example, studies have been made to develop latency by protecting the active sites of curing accelerators with ion pairs, and latent catalysts having salt structures of various organic acids and phosphonium ions are known ( For example, see
近年、エポキシ樹脂のような熱硬化性樹脂の硬化促進剤として、成形時の硬化性と流動特性が両立した好ましい挙動を示す潜伏性触媒の研究がなされ、キレート型構造を有するオニウム塩が、保存安定性と成形時の硬化性・流動性が両立した好ましい挙動を示すとされている(例えば、特許文献4、参照。)。 In recent years, as a curing accelerator for thermosetting resins such as epoxy resins, research has been conducted on latent catalysts that exhibit favorable behavior that achieves both curability during molding and flow characteristics, and onium salts having a chelate structure have been preserved. It is said that it exhibits a preferable behavior in which stability and curability / fluidity during molding are compatible (for example, see Patent Document 4).
従来、これらキレート型構造を有するオニウム塩の合成法としては、キレート型アニオンのナトリウム塩より、水または水と有機溶媒の混合溶媒中で脱ナトリウムハロゲン塩化する方法が知られている(例えば、特許文献5、参照。)。キレート型構造を有するオニウムシリケート塩の合成法としても上記方法(式(I))を適用できるが、未反応のキレート型ア
ニオンのナトリウム塩や、副生成物のアルカリハロゲン塩がイオン性不純物として混入する問題がある。さらには、出発原料であるトリアルコキシシランは、アルカリ条件下で水と混合すると、加水分解・自己縮合等の副反応を起こし、収率の低下を招き易い。
Conventionally, as a method for synthesizing these onium salts having a chelate type structure, a method of removing sodium chloride from sodium salt of a chelate type anion in water or a mixed solvent of water and an organic solvent is known (for example, patents). Reference 5). Although the above method (formula (I)) can be applied as a method for synthesizing onium silicate salts having a chelate structure, sodium salts of unreacted chelate anions and alkali halide salts of by-products are mixed as ionic impurities. There is a problem to do. Furthermore, trialalkoxysilane as a starting material, when mixed with water under alkaline conditions, causes side reactions such as hydrolysis and self-condensation, and tends to decrease the yield.
本発明の目的は、良好な硬化性・流動性及び高品質の成形品を与えることができる潜伏性触媒を、短時間の反応で高収率にイオン性不純物の混入なく製造することができる潜伏性触媒の製造方法を提供することである。 It is an object of the present invention to provide a latent catalyst capable of giving good curability / flowability and a high-quality molded article, and capable of producing a high yield without mixing ionic impurities in a short time reaction. It is providing the manufacturing method of a sex catalyst.
本発明者は、前述したような問題点を解決すべく、鋭意検討を重ねた結果、次のような事項を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above-described problems, the present inventors have found the following matters and have completed the present invention.
珪素原子と結合してキレート構造を形成する分子をアニオンに有するオニウム塩分子化合物と、トリメトキシシラン化合物とを反応させることにより、短時間に高収率でイオン性不純物の混入なく、潜伏性触媒として働く、オニウムシリケートを生成することを見出した。 By reacting an onium salt molecule compound having an anion with a molecule that forms a chelate structure by bonding with a silicon atom, and a trimethoxysilane compound, a latent catalyst can be obtained in a high yield in a short time without mixing ionic impurities. Found to produce onium silicate, working as.
即ち、下記(1)〜(5)の本発明により達成される。 That is, the present invention is achieved by the following (1) to (5).
(1)一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物と、トリアルコキシシラン化合物とを反応させることを特徴とする潜伏性触媒の製造方法。 (1) A method for producing a latent catalyst, comprising reacting an onium salt molecular compound represented by the general formula (1) with a trialkoxysilane compound.
(2)一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物が、一般式(2)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物である、上記(1)記載の潜伏性触媒の製造方法。 (2) The method for producing a latent catalyst according to the above (1), wherein the onium salt molecular compound represented by the general formula (1) is a quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (2).
(3)一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物が、一般式(3)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物である、上記(1)記載の潜伏性触媒の製造方法。 (3) The method for producing a latent catalyst according to the above (1), wherein the onium salt molecular compound represented by the general formula (1) is a quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (3).
(4)オニウム塩分子化合物とトリメトキシシラン化合物との反応により得られる潜伏性触媒が、一般式(4)で表されるものである上記(1)〜(3)のいずれかに記載の潜伏性触媒の製造方法。 (4) The latency according to any one of (1) to (3) above, wherein the latent catalyst obtained by the reaction of the onium salt molecular compound and the trimethoxysilane compound is represented by the general formula (4). Method for producing a catalytic catalyst.
(5)1分子内にエポキシ基を2個以上有する化合物と、1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物と、請求項1〜4のいずれかに記載の潜伏性触媒の製造方法により得られる潜伏性触媒とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 (5) By the compound which has two or more epoxy groups in 1 molecule, the compound which has 2 or more phenolic hydroxyl groups in 1 molecule, and the manufacturing method of the latent catalyst in any one of Claims 1-4 An epoxy resin composition comprising the resulting latent catalyst.
本発明の潜伏性触媒の製造方法によれば、イオン性不純物の混入が無く、短時間で、しかも高収率で、オニウムシリケートからなる潜伏性触媒を製造することができる。本発明により得られる潜伏性触媒は、エポキシ樹脂の硬化促進に極めて有用であり、エポキシ樹脂組成物に混合した場合、優れた流動性、保存性と硬化性の両立したエポキシ樹脂組成物を得ることができる。 According to the method for producing a latent catalyst of the present invention, a latent catalyst made of onium silicate can be produced in a short time and in a high yield without mixing ionic impurities. The latent catalyst obtained by the present invention is extremely useful for accelerating the curing of an epoxy resin. When mixed with an epoxy resin composition, an epoxy resin composition having excellent fluidity, storage stability and curability is obtained. Can do.
以下、本発明の潜伏性触媒製造方法の好適実施形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the latent catalyst production method of the present invention will be described.
本発明に用いる、一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物は、アンモニウムカチオンまたはホスホニウムカチオン(R1R2R3R4A1+)と、プロトン供与性基を有する化合物(Y2X1Y1H)と、前記プロトン供与性基を有する化合物がプロトンを放出してなるアニオン(Y2X1Y1-)と、から構成されるものである。前記オニウム塩分子化合物は、アニオン部が、珪素原子とキレート結合を形成可能なものであることが好ましい。 The onium salt molecular compound represented by the general formula (1) used in the present invention includes an ammonium cation or a phosphonium cation (R 1 R 2 R 3 R 4 A 1+ ) and a compound having a proton donating group (Y 2 X 1 Y 1 H) and an anion (Y 2 X 1 Y 1− ) formed by releasing a proton from the compound having the proton donating group. In the onium salt molecular compound, the anion portion is preferably capable of forming a chelate bond with a silicon atom.
ここで、前記一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物を構成するカチオン部において、原子A1は燐原子または窒素原子であり、原子A1に結合する置換基R1、R2、R3およびR4は、それぞれ、置換もしくは無置換の芳香環または複素環を有する有機基、あるいは置換もしくは無置換の脂肪族基を示し、これらは、互いに同一でも異なっていてもよい。 Here, in the cation part constituting the onium salt molecular compound represented by the general formula (1), the atom A 1 is a phosphorus atom or a nitrogen atom, and the substituents R 1 , R 2 , which are bonded to the atom A 1 , R 3 and R 4 each represents an organic group having a substituted or unsubstituted aromatic ring or heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic group, which may be the same or different from each other.
これらの置換基R1〜R4としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基およびベンジル基などの置換もしくは無置換の芳香環を有する有機基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピペリジル基、インドリル基、モルフォリニル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基およびオキサゾリル基などの置換もしくは無置換の複素環を有する有機基、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−オクチル基およびシクロヘキシル基等などの置換もしくは無置換の脂肪族基が挙げられ、反応活性や安定性の点から、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ヒドロキシナフチル基などの置換もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。なお、前記芳香環を有する有機基、複素環を有する有機基および脂肪族基における置換基としては、メチル基、エチル基、水酸基などが挙げられる。 Examples of these substituents R 1 to R 4 include organic compounds having a substituted or unsubstituted aromatic ring such as phenyl group, methylphenyl group, methoxyphenyl group, hydroxyphenyl group, naphthyl group, hydroxynaphthyl group, and benzyl group. Group, furyl group, thienyl group, pyrrolyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, piperidyl group, indolyl group, morpholinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazolyl group and oxazolyl group, etc. , A substituted or unsubstituted aliphatic group such as a methyl group, an ethyl group, an n-butyl group, an n-octyl group and a cyclohexyl group. From the viewpoint of reaction activity and stability, a phenyl group, a methylphenyl group, Methoxyphenyl group, hydroxyphenyl group, hydroxynaphthyl group, etc. A substituted or unsubstituted aromatic group is more preferable. Examples of the substituent in the organic group having an aromatic ring, the organic group having a heterocyclic ring, and an aliphatic group include a methyl group, an ethyl group, and a hydroxyl group.
また、前記一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物を構成するプロトン供与性基を有する化合物(Y2X1Y1H)と、前記プロトン供与性基を有する化合物がプロトンを放出してなるアニオン(Y2X1Y1-)において、置換基X1は、置換基Y1およびY2と結合する有機基である。置換基Y1はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、Y2はプロトン供与性置換基もしくは酸素原子であり、同一分子内の置換基Y1、およびY2が珪素原子と結合してキレート構造を形成しうるものである。置換基Y1、Y2は互いに同一であっても異なっていてもよい。aは1以上の整数であり、1が好ましい。 In addition, the compound having a proton donating group (Y 2 X 1 Y 1 H) constituting the onium salt molecular compound represented by the general formula (1) and the compound having the proton donating group release protons. In the anion (Y 2 X 1 Y 1− ), the substituent X 1 is an organic group bonded to the substituents Y 1 and Y 2 . Substituent Y 1 is a group formed by releasing a proton from a proton-donating substituent, Y 2 is a proton-donating substituent or an oxygen atom, and substituents Y 1 and Y 2 in the same molecule are silicon atoms. To form a chelate structure. The substituents Y 1 and Y 2 may be the same as or different from each other. a is an integer of 1 or more, and 1 is preferable.
このような一般式(1)で表されるオニウム塩分子化合物におけるプロトン供与性基を有する化合物(Y2X1Y1H)としては、例えば、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−エタンジオールおよびグリセリンなどの脂肪族ヒドロキシ化合物、グリコール酸およびチオ酢酸などの脂肪族カルボン酸化合物、ベンゾイン、カテコール、ピロガロール、没食子酸プロピル、タンニン酸、2−ヒドロキシアニリン、2−ヒドロキシベンジルアルコール、1,2−ジヒドロキシナフタレンおよび2,3−ジヒドロキシナフタレンなどの芳香族ヒドロキシ化合物、サリチル酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸および3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸などの芳香族カルボン酸化合物等を挙げられるが、これらの中でも、ベンゾイン、グリコール酸、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンが反応性の面から、より好ましい。
また、一般式(1)で表されるオニウム塩化合物を構成するプロトン供与性基を有する化合物のアニオン(Y2X1Y1-)は、上記プロトン供与性基を有する化合物(Y2X1Y1H)がプロトンを放出してなるものである。
Examples of the compound having a proton donating group (Y 2 X 1 Y 1 H) in the onium salt molecular compound represented by the general formula (1) include 1,2-cyclohexanediol and 1,2-ethane. Aliphatic hydroxy compounds such as diol and glycerin, aliphatic carboxylic acid compounds such as glycolic acid and thioacetic acid, benzoin, catechol, pyrogallol, propyl gallate, tannic acid, 2-hydroxyaniline, 2-hydroxybenzyl alcohol, 1,2 -Aromatic hydroxy compounds such as dihydroxynaphthalene and 2,3-dihydroxynaphthalene, and aromatic carboxylic acid compounds such as salicylic acid, 1-hydroxy-2-naphthoic acid and 3-hydroxy-2-naphthoic acid, etc. Among them, benzoin and glycol , Catechol, 1,2-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene from the standpoint of reactivity, more preferably.
The anion (Y 2 X 1 Y 1− ) of the compound having a proton donating group constituting the onium salt compound represented by the general formula (1) is the compound having the proton donating group (Y 2 X 1 Y 1 H) releases protons.
また、これらのオニウム塩分子化合物のうち、より好ましい分子化合物としては、前記一般式(2)で表される、第4級ホスホニウム塩分子化合物を挙げることができ、該分子化合物は、ホスホニウムカチオン(R5R6R7R8P+)と、プロトン供与性基を有する化合物(X2(Y3H)2)と、前記プロトン供与性基を有する化合物がプロトンを放出してなるアニオン(HY3X2Y3-)と、から構成されるものである。 Among these onium salt molecular compounds, more preferable molecular compounds include quaternary phosphonium salt molecular compounds represented by the general formula (2). The molecular compounds include phosphonium cations ( R 5 R 6 R 7 R 8 P + ), a compound having a proton donating group (X 2 (Y 3 H) 2 ), and an anion (HY) formed by releasing a proton from the compound having the proton donating group 3 X 2 Y 3- ).
ここで、前記一般式(2)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物を構成するカチオン部において、燐原子に結合する置換基R5、R6、R7およびR8は、それぞれ、置換もしくは無置換の芳香環または複素環を有する有機基あるいは置換もしくは無置換の脂肪族基を示し、これらは、互いに同一でも異なっていてもよい。 Here, in the cation part constituting the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (2), the substituents R 5 , R 6 , R 7 and R 8 bonded to the phosphorus atom are each substituted. Alternatively, it represents an organic group having an unsubstituted aromatic ring or heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic group, and these may be the same or different from each other.
これらの置換基R5〜R8としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基およびベンジル基などの置換もしくは無置換の芳香環を有する有機基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピペリジル基、インドリル基、モルフォリニル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基およびオキサゾリル基などの置換もしくは無置換の複素環を有する有機基、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−オクチル基およびシクロヘキシル基などの置換もしくは無置換の脂肪族基が挙げられ、反応活性や安定性の点から、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基およびヒドロキシナフチル基などの置換もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。なお、前記芳香環を有する有機基、複素環を有する有機基および脂肪族基における置換基としては、メチル基、エチル基および水酸基などが挙げられる。 Examples of these substituents R 5 to R 8 include organic compounds having a substituted or unsubstituted aromatic ring such as phenyl group, methylphenyl group, methoxyphenyl group, hydroxyphenyl group, naphthyl group, hydroxynaphthyl group, and benzyl group. Group, furyl group, thienyl group, pyrrolyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, piperidyl group, indolyl group, morpholinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazolyl group and oxazolyl group, etc. , Substituted or unsubstituted aliphatic groups such as methyl group, ethyl group, n-butyl group, n-octyl group and cyclohexyl group. From the viewpoint of reaction activity and stability, phenyl group, methylphenyl group, methoxy Such as phenyl, hydroxyphenyl and hydroxynaphthyl A substituted or unsubstituted aromatic group is more preferable. Examples of the substituent in the organic group having an aromatic ring, the organic group having a heterocyclic ring, and an aliphatic group include a methyl group, an ethyl group, and a hydroxyl group.
また、前記一般式(2)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物を構成するプロトン供与性基を有する化合物(X2(Y3H)2)において、式中X2は、置換基Y3と結合する有機基である。置換基Y3はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の2つの置換基Y3が珪素原子と結合してキレート構造を形成しうるものである。bは1以上の整数であり、1が好ましい。 In the compound (X 2 (Y 3 H) 2 ) having a proton donating group constituting the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (2), X 2 is a substituent Y An organic group that binds to 3 . The substituent Y 3 is a group formed by releasing a proton from a proton-donating substituent, and two substituents Y 3 in the same molecule can be bonded to a silicon atom to form a chelate structure. b is an integer of 1 or more, and 1 is preferable.
このような一般式(2)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物におけるプロトン供与性基を有する化合物(X2(Y3H)2)としては、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸プロピル、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、タンニン酸および2−ヒドロキシベンジルアルコールなどの芳香族ヒドロキシ化合物、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−エタンジオールおよびグリセリンなどの脂肪族ヒドロキシ化合物、等を挙げられるが、これらの中でも、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレンおよび2,3−ジヒドロキシナフタレンが、反応性の面から、より好ましい。
また、一般式(2)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物を構成するプロトン供与性基を有する化合物のアニオン(HY3X2Y3-)は、上記プロトン供与性基を有する化合物(X2(Y3H)2)がプロトンを放出してなるものである。
Examples of the compound having a proton donating group (X 2 (Y 3 H) 2 ) in the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (2) include catechol, pyrogallol, propyl gallate, Aromatic hydroxy compounds such as 1,2-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, tannic acid and 2-hydroxybenzyl alcohol, and aliphatic hydroxy compounds such as 1,2-cyclohexanediol, 1,2-ethanediol and glycerin Among these, catechol, 1,2-dihydroxynaphthalene and 2,3-dihydroxynaphthalene are more preferable from the viewpoint of reactivity.
Further, the anion (HY 3 X 2 Y 3− ) of the compound having a proton donating group constituting the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (2) is the compound having the proton donating group ( X 2 (Y 3 H) 2 ) releases protons.
また、これらのホスホニウム塩分子化合物のうち、さらにより好ましい分子化合物としては、前記一般式(3)で表される、第4級ホスホニウム塩分子化合物を挙げることができ、該分子化合物は、ホスホニウムカチオン(R9R10R11R12P+)と、プロトン供与性基を有する化合物(X3(OH)2)と、前記プロトン供与性基を有する化合物がプロトンを放出してなるアニオン(HOX3O-)と、から構成されるものである。 Among these phosphonium salt molecular compounds, more preferable molecular compounds include quaternary phosphonium salt molecular compounds represented by the general formula (3), and the molecular compounds include phosphonium cations. (R 9 R 10 R 11 R 12 P + ), a compound having a proton donating group (X 3 (OH) 2 ), and an anion (HOX 3 ) formed by releasing a proton from the compound having the proton donating group O − ).
ここで、前記一般式(3)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物を構成するカチオン部において、燐原子に結合する置換基R9、R10、R11およびR12は、それぞれ、置換もしくは無置換の芳香環または複素環を有する有機基あるいは置換もしくは無置換の脂肪族基を示し、これらは、互いに同一でも異なっていてもよい。 Here, in the cation moiety constituting the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (3), the substituents R 9 , R 10 , R 11 and R 12 bonded to the phosphorus atom are each substituted. Alternatively, it represents an organic group having an unsubstituted aromatic ring or heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic group, and these may be the same or different from each other.
これらの置換基R9〜R12としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基およびベンジル基などの置換もしくは無置換の芳香環を有する有機基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピペリジル基、インドリル基、モルフォリニル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基およびオキサゾリル基などの置換もしくは無置換の複素環を有する有機基、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−オクチル基およびシクロヘキシル基などの置換もしくは無置換の脂肪族基が挙げられ、反応活性や安定性の点から、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基およびヒドロキシナフチル基などの置換もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。なお、前記芳香環を有する有機基、複素環を有する有機基および脂肪族基における置換基としては、メチル基、エチル基および水酸基などが挙げられる。 Examples of these substituents R 9 to R 12 include organic compounds having a substituted or unsubstituted aromatic ring such as a phenyl group, a methylphenyl group, a methoxyphenyl group, a hydroxyphenyl group, a naphthyl group, a hydroxynaphthyl group, and a benzyl group. Group, furyl group, thienyl group, pyrrolyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, piperidyl group, indolyl group, morpholinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazolyl group and oxazolyl group, etc. , Substituted or unsubstituted aliphatic groups such as methyl group, ethyl group, n-butyl group, n-octyl group and cyclohexyl group. From the viewpoint of reaction activity and stability, phenyl group, methylphenyl group, methoxy Such as phenyl, hydroxyphenyl and hydroxynaphthyl A substituted or unsubstituted aromatic group is more preferable. Examples of the substituent in the organic group having an aromatic ring, the organic group having a heterocyclic ring, and an aliphatic group include a methyl group, an ethyl group, and a hydroxyl group.
また、前記一般式(3)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物を構成するプロトン供与性基を有する化合物(X3(OH)2)において、式中X3は、芳香族基を表し、同一分子内の2つの酸素原子が珪素原子と結合してキレート構造を形成しうるものである。cは1以上の整数であり、1が好ましい。 In the compound (X 3 (OH) 2 ) having a proton donating group constituting the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (3), X 3 represents an aromatic group. , Two oxygen atoms in the same molecule can combine with a silicon atom to form a chelate structure. c is an integer of 1 or more, and 1 is preferable.
このような一般式(3)表される第4級ホスホニウム塩分子化合物におけるプロトン供与性基を有する化合物(X3(OH)2)としては、例えば、カテコール、ピロガロール、没食子酸プロピル、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンおよびタンニン酸などの芳香族ヒドロキシ化合物、を挙げられるが、これらの中でも、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレンおよび2,3−ジヒドロキシナフタレンが、反応性の面から、より好ましい。
また、一般式(3)で表される第4級ホスホニウム塩分子化合物を構成するプロトン供与性基を有する化合物のアニオン(HOX3O-)は、上記プロトン供与性基を有する化合物(X3(OH)2)がプロトンを放出してなるものである。
Examples of the compound (X 3 (OH) 2 ) having a proton donating group in the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (3) include catechol, pyrogallol, propyl gallate, 1, 2 -Aromatic hydroxy compounds such as dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene and tannic acid, among these, catechol, 1,2-dihydroxynaphthalene and 2,3-dihydroxynaphthalene are reactive surfaces. To more preferable.
The anion (HOX 3 O − ) of the compound having a proton donating group constituting the quaternary phosphonium salt molecular compound represented by the general formula (3) is the compound having the proton donating group (X 3 ( OH) 2 ) releases protons.
本発明に用いるトリアルコキシシラン化合物としては、例えば、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランおよび(N−フェニルアミノプロピル)トリメトキシシラン等の、置換もしくは無置換の芳香環を有するトリアルコキシシラン化合物、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよび3−アミノプロピルトリメトキシシラン等の、置換もしくは無置換の脂肪族基を有するトリアルコキシシラン化合物、2−(トリメトキシシリルエチル)ピリジン、N−(3−トリメトキシシリルプロピル)ピロール等の、置換若しくは無置換の複素環を有するトリアルコキシシラン化合物が挙げられる。なお、前記脂肪族基における置換基としては、グリシジル基、メルカプト基およびアミノ基などが挙げられ、前記芳香環、複素環における置換基としては、メチル基、エチル基、水酸基およびアミノ基などが挙げられる。 Examples of trialkoxysilane compounds used in the present invention include trialkoxysilane compounds having a substituted or unsubstituted aromatic ring, such as phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and (N-phenylaminopropyl) trimethoxysilane. Methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane and 3- Trialkoxysilane compounds having a substituted or unsubstituted aliphatic group such as aminopropyltrimethoxysilane, 2- (trimethoxysilylethyl) pyridine, N- (3-trimethoxysilylpropylene ) Such as pyrrole, include trialkoxysilane compound having a substituted or unsubstituted heterocyclic. In addition, examples of the substituent in the aliphatic group include a glycidyl group, a mercapto group, and an amino group. Examples of the substituent in the aromatic ring and the heterocyclic ring include a methyl group, an ethyl group, a hydroxyl group, and an amino group. It is done.
ここで、本発明の潜伏性触媒の製造方法について説明する。 Here, the manufacturing method of the latent catalyst of this invention is demonstrated.
本発明の潜伏性触媒の製造方法としては、例えば、珪素原子とキレート結合を形成可能な前記オニウム塩分子化合物と、トリアルコキシシラン化合物とを混合し、加熱する合成ルートによる方法を挙げることができ、かかる製造方法により、容易かつ高収率で合成することが可能である。 Examples of the method for producing the latent catalyst of the present invention include a method using a synthetic route in which the onium salt molecular compound capable of forming a chelate bond with a silicon atom and a trialkoxysilane compound are mixed and heated. By this production method, it is possible to synthesize easily and with high yield.
上記の反応は、無溶媒で進行するが、メタノール、エタノールおよびプロパノール等のアルコール系溶媒をはじめとする、各種有機溶媒を用いても何ら問題ない。 The above reaction proceeds without solvent, but there is no problem even if various organic solvents including alcohol solvents such as methanol, ethanol and propanol are used.
上記の反応は、オニウム塩分子化合物と、トリアルコキシシラン化合物とを等モルで反応させることが、コスト、純度の観点から好ましいが、等モルでなくても反応は進行し、潜伏性触媒として使用可能である。 In the above reaction, it is preferable from the viewpoint of cost and purity that the onium salt molecular compound and the trialkoxysilane compound are reacted in equimolar amounts, but the reaction proceeds even if they are not equimolar, and used as a latent catalyst. Is possible.
上記の反応における反応温度は、室温下においても緩やかに進行するが、短時間で効率よく所望の潜伏性触媒を得るために、80℃〜150℃の加熱を行うことが好ましい。 Although the reaction temperature in the above reaction proceeds slowly even at room temperature, heating at 80 ° C. to 150 ° C. is preferable in order to obtain a desired latent catalyst efficiently in a short time.
上記の反応により得られる反応物は、エタノールなどのアルコール溶媒、ジエチルエーテルやテトラヒドロフランなどのエーテル溶媒、n−ヘキサンなどの脂肪族炭化水素溶媒等で洗浄することにより、精製して純度を上げることも可能である。 The reaction product obtained by the above reaction may be purified to increase purity by washing with an alcohol solvent such as ethanol, an ether solvent such as diethyl ether or tetrahydrofuran, or an aliphatic hydrocarbon solvent such as n-hexane. Is possible.
なお、本発明の潜伏性触媒の製造方法は、上記の合成反応ルートが一般的であるが、これらに何ら限定されるものではない。 The method for producing a latent catalyst of the present invention is generally the above synthetic reaction route, but is not limited to these.
上記の製造方法により得られる潜伏性触媒としては、前記一般式(4)で表される、オニウムシリケートであることが好ましい。該オニウムシリケートとしては、ホスホニウムカチオンまたはアンモニウムカチオンと、シリケートアニオンとから構成されるものである。 As a latent catalyst obtained by said manufacturing method, it is preferable that it is an onium silicate represented by the said General formula (4). The onium silicate is composed of a phosphonium cation or an ammonium cation and a silicate anion.
ここで、前記一般式(4)で表されるオニウムシリケートを構成するカチオン部において、原子A2は燐原子または窒素原子であり、原子A2に結合する置換基R13、R14、R15およびR16は、それぞれ、置換もしくは無置換の芳香環または複素環を有する有機基、あるいは置換もしくは無置換の脂肪族基を示し、これらは、互いに同一でも異なっていてもよい。 Here, in the cation moiety constituting the onium silicate represented by the general formula (4), the atom A 2 is a phosphorus atom or a nitrogen atom, and the substituents R 13 , R 14 , R 15 bonded to the atom A 2 are used. And R 16 each represents an organic group having a substituted or unsubstituted aromatic ring or heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic group, which may be the same as or different from each other.
これらの置換基R13〜R16としては、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基、ナフチル基、ヒドロキシナフチル基およびベンジル基などの置換もしくは無置換の芳香環を有する有機基、フリル基、チエニル基、ピロリル基、ピリジル基、ピリミジル基、ピペリジル基、インドリル基、モルフォリニル基、キノリル基、イソキノリル基、イミダゾリル基およびオキサゾリル基などの置換もしくは無置換の複素環を有する有機基、メチル基、エチル基、n−ブチル基、n−オクチル基およびシクロヘキシル基などの置換もしくは無置換の脂肪族基が挙げられ、反応活性や安定性の点から、フェニル基、メチルフェニル基、メトキシフェニル基、ヒドロキシフェニル基およびヒドロキシナフチル基などの置換もしくは無置換の芳香族基がより好ましい。なお、前記芳香環を有する有機基、複素環を有する有機基および脂肪族基における置換基としては、メチル基、エチル基および水酸基などが挙げられる。 Examples of these substituents R 13 to R 16 include organic compounds having a substituted or unsubstituted aromatic ring such as phenyl group, methylphenyl group, methoxyphenyl group, hydroxyphenyl group, naphthyl group, hydroxynaphthyl group, and benzyl group. Group, furyl group, thienyl group, pyrrolyl group, pyridyl group, pyrimidyl group, piperidyl group, indolyl group, morpholinyl group, quinolyl group, isoquinolyl group, imidazolyl group and oxazolyl group, etc. , Substituted or unsubstituted aliphatic groups such as methyl group, ethyl group, n-butyl group, n-octyl group and cyclohexyl group. From the viewpoint of reaction activity and stability, phenyl group, methylphenyl group, methoxy Such as phenyl, hydroxyphenyl and hydroxynaphthyl Any substituted or unsubstituted aromatic group is more preferred. Examples of the substituent in the organic group having an aromatic ring, the organic group having a heterocyclic ring, and an aliphatic group include a methyl group, an ethyl group, and a hydroxyl group.
また、前記一般式(4)で表されるオニウムシリケートを構成するシリケートアニオンにおいて、置換基X4は、置換基Y4およびY5と結合する有機基である。置換基Y4はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基であり、Y5はプロトン供与性置換基がプロトンを放出してなる基、もしくは酸素原子であり、同一分子内の置換基Y4、およびY5が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。置換基Y4、Y5は互いに同一であっても異なっていてもよい。 In the silicate anion constituting the onium silicate represented by the general formula (4), the substituent X 4 is an organic group bonded to the substituents Y 4 and Y 5 . Substituent Y 4 is a group formed by proton-donating substituents releasing protons, Y 5 is a group formed by proton-donating substituents releasing protons, or oxygen atoms. Y 4 and Y 5 are bonded to a silicon atom to form a chelate structure. The substituents Y 4 and Y 5 may be the same as or different from each other.
このような一般式(4)で表されるオニウムシリケートを構成するシリケートアニオンにおけるY4X4Y5で示される基は、プロトン供与性置換基を有する化合物が、プロトンを放出してなる基であり、前記プロトン供与性置換基を有する化合物としては、例えば、ベンゾイン、グリコール酸、チオ酢酸、カテコール、ピロガロール、没食子酸プロピル、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、サリチル酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、2−ヒドロキシアニリン、2−ヒドロキシベンジルアルコール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−エタンジオールおよびグリセリン等が挙げられるが、これらの中でも、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレンおよび2,3−ジヒドロキシナフタレンが熱安定性の面から、より好ましい。 The group represented by Y 4 X 4 Y 5 in the silicate anion constituting the onium silicate represented by the general formula (4) is a group formed by releasing a proton from a compound having a proton-donating substituent. Examples of the compound having a proton donating substituent include benzoin, glycolic acid, thioacetic acid, catechol, pyrogallol, propyl gallate, 1,2-dihydroxynaphthalene, 2,3-dihydroxynaphthalene, salicylic acid, 1- Hydroxy-2-naphthoic acid, 3-hydroxy-2-naphthoic acid, chloranilic acid, tannic acid, 2-hydroxyaniline, 2-hydroxybenzyl alcohol, 1,2-cyclohexanediol, 1,2-ethanediol, glycerin and the like Among them, among them, catechol, 1, 2 Dihydroxynaphthalene and 2,3-dihydroxynaphthalene from the surface of the thermal stability, more preferably.
また、一般式(4)で表されるオニウムシリケートを構成するシリケートアニオンにおけるZ1は、置換もしくは無置換の芳香環または複素環を有する有機基、あるいは置換もしくは無置換の脂肪族基を表し、これらの具体的な例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基およびオクチル基、グリシジルオキシプロピル基、メルカプトプロピル基、アミノプロピル基およびビニル基等の置換のもしくは無置換の脂肪族基、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基およびビフェニル基等の置換もしくは無置換の芳香環を有する有機基、ピリジン基およびピロール基等の置換もしくは無置換の複素環を有する有機基などが挙げられるが、これらの中でも、メチル基、フェニル基、ナフチル基およびグリシジルオキシプロピル基が熱安定性の面から、より好ましい。なお、前記脂肪族基における置換基としては、グリシジル基、メルカプト基およびアミノ基などが挙げられ、前記芳香環、複素環における置換基としては、メチル基、エチル基、水酸基およびアミノ基などが挙げられる。 Z 1 in the silicate anion constituting the onium silicate represented by the general formula (4) represents an organic group having a substituted or unsubstituted aromatic ring or heterocyclic ring, or a substituted or unsubstituted aliphatic group, Specific examples thereof include substituted or unsubstituted groups such as methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, hexyl group and octyl group, glycidyloxypropyl group, mercaptopropyl group, aminopropyl group and vinyl group. Organic groups having a substituted or unsubstituted aromatic ring such as aliphatic group, phenyl group, benzyl group, naphthyl group and biphenyl group, organic groups having a substituted or unsubstituted heterocyclic ring such as pyridine group and pyrrole group, etc. Among these, methyl group, phenyl group, naphthyl group and glycidyloxypropylene In terms of radical thermal stability, more preferably. In addition, examples of the substituent in the aliphatic group include a glycidyl group, a mercapto group, and an amino group. Examples of the substituent in the aromatic ring and the heterocyclic ring include a methyl group, an ethyl group, a hydroxyl group, and an amino group. It is done.
以下、本発明で得られた潜伏性触媒を用いたエポキシ樹脂組成物について説明する。 Hereinafter, the epoxy resin composition using the latent catalyst obtained in the present invention will be described.
エポキシ樹脂組成物は、1分子内にエポキシ基を2個以上有する化合物(A)と、1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物(B)と、潜伏性触媒(C)とを含むものである。更には、任意に、無機充填材(D)を含むことができる。 The epoxy resin composition includes a compound (A) having two or more epoxy groups in one molecule, a compound (B) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule, and a latent catalyst (C). It is a waste. Furthermore, an inorganic filler (D) can optionally be included.
本発明に用いる1分子内にエポキシ基を2個以上有する化合物(A)としては、1分子内にエポキシ基を2個以上有するものであれば、何ら制限はない。そのような化合物(A)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂および臭素化ビスフェノール型エポキシ樹脂等の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、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂など;、さらには、フェノール類やフェノール樹脂やナフトール類などの水酸基にエピクロロヒドリンを反応させて製造するエポキシ化合物、オレフィンを過酸により酸化させエポキシ化したエポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂およびグリシジルアミン型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The compound (A) having two or more epoxy groups in one molecule used in the present invention is not particularly limited as long as it has two or more epoxy groups in one molecule. Examples of such a compound (A) include bisphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin and brominated bisphenol type epoxy resin; biphenyl type epoxy resin, biphenyl aralkyl type epoxy resin, stilbene Type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, dihydroxybenzene type epoxy resin, and the like; Epoxy compound produced by reacting with epoxichlorohydrin, epoxy resin obtained by oxidizing olefin with peracid, glycidyl ester type epoxy resin and glycidyl Amine type epoxy resins may be used singly or in combination of two or more of them.
本発明に用いる1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物(B)は、1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有するものであり、前記化合物(A)の硬化剤として作用(機能)するものである。そのような化合物(B)としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、トリスフェノール樹脂、キシリレン変性ノボラック樹脂、テルペン変性ノボラック樹脂およびジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。 The compound (B) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule used in the present invention has two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule and acts as a curing agent for the compound (A) (function). ) Examples of such compounds (B) include phenol novolak resins, cresol novolak resins, bisphenol resins, phenol aralkyl resins, biphenyl aralkyl resins, trisphenol resins, xylylene-modified novolak resins, terpene-modified novolak resins, and dicyclopentadiene-modified phenols. Resins can be used, and one or more of these can be used in combination.
エポキシ樹脂組成物に用いる潜伏性触媒(C)としては、本発明で得られる上記潜伏性触媒が挙げられる。
また、本発明においては、エポキシ樹脂組成物の特性に影響のない範囲で、その他の触媒を加えることができる。
Examples of the latent catalyst (C) used in the epoxy resin composition include the latent catalyst obtained in the present invention.
Moreover, in this invention, another catalyst can be added in the range which does not affect the characteristic of an epoxy resin composition.
任意に含む無機充填材(D)としては、本発明のエポキシ樹脂を半導体装置に用いる場合、得られる半導体装置の耐半田性向上を目的として、エポキシ樹脂組成物中に配合(混合)することができ、その種類については、特に制限はなく、一般に封止材料に用いられているものを使用することができる。 As an optional inorganic filler (D), when the epoxy resin of the present invention is used in a semiconductor device, it may be blended (mixed) in the epoxy resin composition for the purpose of improving the solder resistance of the resulting semiconductor device. The type is not particularly limited, and those generally used for sealing materials can be used.
本発明により得られる潜伏性触媒を含むエポキシ樹脂組成物において、潜伏性触媒(C)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、樹脂成分に対して0.01〜10重量%程度であるのが好ましく、0.1〜5重量%程度であるのが、より好ましい。これにより、エポキシ樹脂組成物の硬化性、保存性、流動性および硬化物特性がバランスよく発現する。 In the epoxy resin composition containing the latent catalyst obtained by the present invention, the content (blending amount) of the latent catalyst (C) is not particularly limited, but is about 0.01 to 10% by weight with respect to the resin component. It is preferable that it is about 0.1 to 5% by weight. Thereby, the sclerosis | hardenability, preservability, fluidity | liquidity, and hardened | cured material characteristic of an epoxy resin composition are expressed with sufficient balance.
また、前記1分子内にエポキシ基を2個以上有する化合物(A)と、前記1分子内にフェノール性水酸基を2個以上有する化合物(B)との配合比率も、特に限定されないが、前記化合物(A)のエポキシ基1モルに対し、前記化合物(B)のフェノール性水酸基が0.5〜2モル程度となるように用いるのが好ましく、0.7〜1.5モル程度となるように用いるのが、より好ましい。これにより、エポキシ樹脂組成物の諸特性のバランスを好適なものに維持しつつ、諸特性が、より向上する。 Further, the compounding ratio of the compound (A) having two or more epoxy groups in one molecule and the compound (B) having two or more phenolic hydroxyl groups in one molecule is not particularly limited. It is preferable that the phenolic hydroxyl group of the compound (B) is used in an amount of about 0.5 to 2 mol, and about 0.7 to 1.5 mol with respect to 1 mol of the epoxy group of (A). More preferably it is used. Thereby, various characteristics improve more, maintaining the balance of the various characteristics of an epoxy resin composition to a suitable thing.
また、無機充填材(D)の含有量(配合量)は、特に限定されないが、前記化合物(A)と前記化合物(B)との合計量100重量部あたり、200〜2400重量部程度であるのが好ましく、400〜1400重量部程度であるのが、より好ましい。無機充填材(D)の含有量が前記下限値未満の場合、無機充填材(D)による補強効果が充分に発現しないおそれがあり、一方、無機充填材(D)の含有量が前記上限値を超えた場合、エポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、エポキシ樹脂組成物の成形時(例えば半導体装置の製造時等)に、充填不良等が生じるおそれがある。 The content (blending amount) of the inorganic filler (D) is not particularly limited, but is about 200 to 2400 parts by weight per 100 parts by weight of the total amount of the compound (A) and the compound (B). It is preferable that the amount is about 400 to 1400 parts by weight. When content of an inorganic filler (D) is less than the said lower limit, there exists a possibility that the reinforcement effect by an inorganic filler (D) may not fully express, On the other hand, content of an inorganic filler (D) is the said upper limit. In the case of exceeding the above, the fluidity of the epoxy resin composition is lowered, and there is a possibility that poor filling or the like may occur when the epoxy resin composition is molded (for example, during manufacturing of a semiconductor device).
なお、無機充填材(D)の含有量(配合量)が、前記化合物(A)と前記化合物(B)との合計量100重量部あたり、400〜1400重量部であれば、エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿率が低くなり、半田クラックの発生を防止することができる。かかるエポキシ樹脂組成物は、加熱溶融時の流動性も良好であるため、半導体装置内部の金線変形を引き起こすことが好適に防止される。 In addition, if content (blending amount) of an inorganic filler (D) is 400-1400 weight part per 100 weight part of total amounts of the said compound (A) and the said compound (B), an epoxy resin composition The moisture absorption rate of the cured product becomes low, and the occurrence of solder cracks can be prevented. Since such an epoxy resin composition also has good fluidity when heated and melted, it is suitably prevented from causing deformation of the gold wire inside the semiconductor device.
また、本発明のエポキシ樹脂組成物中には、前記(A)〜(D)の化合物(成分)の他に、必要に応じて、例えば、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤、カーボンブラック等の着色剤、臭素化エポキシ樹脂、酸化アンチモン、リン化合物等の難燃剤、シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力成分、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸またはその金属塩類、パラフィン等の離型剤、酸化防止剤等の各種添加剤を配合(混合)するようにしてもよい。 Further, in the epoxy resin composition of the present invention, in addition to the compounds (components) of (A) to (D), if necessary, for example, coupling of γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane or the like Agents, colorants such as carbon black, flame retardants such as brominated epoxy resins, antimony oxide and phosphorus compounds, low stress components such as silicone oil and silicone rubber, natural wax, synthetic wax, higher fatty acids or their metal salts, paraffin, etc. Various additives such as mold release agents and antioxidants may be blended (mixed).
次に、本発明の具体的実施例について説明する。 Next, specific examples of the present invention will be described.
(実施例1)
冷却管および撹拌装置付きのセパラブルフラスコ(容量:200mL)に、2,3−ジヒドロキシナフタレン12.8g(0.080mol)、予め水酸化ナトリウム1.60g(0.04mol)を10mLのメタノールに溶解した水酸化ナトリウム溶液およびメタノール50mLを仕込み攪拌し均一に溶解させた。ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド16.0g(0.040mol)を予め50mLのメタノールで溶解した溶液を、フラスコ内に徐々に滴下すると結晶が析出した。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥し、下記式(6)で表されるホスホニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC1とした。
Example 1
In a separable flask (capacity: 200 mL) equipped with a condenser and a stirrer, 12.8 g (0.080 mol) of 2,3-dihydroxynaphthalene and 1.60 g (0.04 mol) of sodium hydroxide were previously dissolved in 10 mL of methanol. The prepared sodium hydroxide solution and 50 mL of methanol were charged and stirred to dissolve uniformly. When a solution prepared by previously dissolving 16.0 g (0.040 mol) of butyltriphenylphosphonium bromide in 50 mL of methanol was gradually dropped into the flask, crystals were deposited. The precipitated crystals were filtered, washed with water, and vacuum-dried to obtain a phosphonium salt molecular compound represented by the following formula (6). This compound was designated C1.
次に、冷却管および撹拌装置付きのセパラブルフラスコ(容量:200mL)に、フェニルトリメトキシシラン3.97g(0.020mol)、上記で得た化合物C1を12.8g(0.020mol)仕込み、攪拌下100℃で加熱反応した。生成物を50mLのエタノールおよび冷水で洗浄した。その後、濾過、真空乾燥し、白色結晶13.4gを得た。
この生成物をC2とした。化合物C2を、1H−NMR、マススペクトル、元素分析で分析した結果は次の通りであった。
生成物の元素分析:
(実験値) C:77.4%,H:5.4%,P:4.0%,Si:3.9
(理論値) C:77.8%,H:5.6%,P:4.2%,Si:3.8
反応物であるC1の1H−NMRスペクトルを図1に、生成物C2の1H−NMRスペクトルを図2に示す。
分析結果より、得られた生成物C2は下記式(7)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。得られたC2の収率は、90%であった。
Next, 3.97 g (0.020 mol) of phenyltrimethoxysilane and 12.8 g (0.020 mol) of the compound C1 obtained above were charged into a separable flask (volume: 200 mL) equipped with a condenser and a stirrer. The reaction was heated at 100 ° C. with stirring. The product was washed with 50 mL ethanol and cold water. Thereafter, filtration and vacuum drying were performed to obtain 13.4 g of white crystals.
This product was designated C2. The results of analyzing Compound C2 by 1 H-NMR, mass spectrum, and elemental analysis were as follows.
Elemental analysis of the product:
(Experimental value) C: 77.4%, H: 5.4%, P: 4.0%, Si: 3.9
(Theoretical value) C: 77.8%, H: 5.6%, P: 4.2%, Si: 3.8
FIG. 1 shows the 1 H-NMR spectrum of the reaction product C1, and FIG. 2 shows the 1 H-NMR spectrum of the product C2.
From the analysis result, it was confirmed that the obtained product C2 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (7). The yield of C2 obtained was 90%.
(実施例2)
2,3−ジヒドロキシナフタレンに代わり、カテコール8.81g(0.080mol)を用い、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドに代わり、テトラフェニルホスホニウムブロミド16.8g(0.040mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ホスホニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC3とした。C3は下記式(8)で表される。
(Example 2)
Example 1 except that 8.81 g (0.080 mol) of catechol was used instead of 2,3-dihydroxynaphthalene, and 16.8 g (0.040 mol) of tetraphenylphosphonium bromide was used instead of butyltriphenylphosphonium bromide. In the same manner as above, a phosphonium salt molecular compound was obtained. This compound was designated as C3. C3 is represented by the following formula (8).
化合物C1に代わり、C3:11.2g(0.020mol)を用い、フェニルトリメトキシシランに代わり、n−ヘキシルトリメトキシシラン4.13g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C4を得た。分析結果より、得られた生成物C4は下記式(9)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。 The same as Example 1 except that C3: 11.2 g (0.020 mol) was used instead of Compound C1, and 4.13 g (0.020 mol) of n-hexyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane. The product C4 was obtained. From the analysis result, it was confirmed that the obtained product C4 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (9).
(実施例3)
ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドに代わり、テトラフェニルホスホニウムブロミド16.8g(0.040mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ホスホニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC5とした。C5は下記式(10)で表される。
(Example 3)
A phosphonium salt molecular compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that 16.8 g (0.040 mol) of tetraphenylphosphonium bromide was used instead of butyltriphenylphosphonium bromide. This compound was designated as C5. C5 is represented by the following formula (10).
化合物C1に代わり、C5:13.2g(0.020mol)を用い、フェニルトリメトキシシランに代わり、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン4.72g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C6を得た。分析結果より、得られた生成物C6は下記式(11)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。 Example except that C5: 13.2 g (0.020 mol) was used instead of compound C1, and 4.72 g (0.020 mol) of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane 1 to give product C6. From the analysis results, it was confirmed that the obtained product C6 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (11).
(実施例4)
2,3−ジヒドロキシナフタレンに代わり、カテコール8.81g(0.080mol)を用い、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドに代わり、(3−ヒドロキシフェニル)トリフェニルホスホニウムブロミド17.5g(0.040mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ホスホニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC7とした。C7は下記式(12)で表される。
Example 4
Instead of 2,3-dihydroxynaphthalene, 8.81 g (0.080 mol) of catechol was used, and 17.5 g (0.040 mol) of (3-hydroxyphenyl) triphenylphosphonium bromide was used instead of butyltriphenylphosphonium bromide. Except for the above, a phosphonium salt molecular compound was obtained in the same manner as in Example 1. This compound was designated as C7. C7 is represented by the following formula (12).
化合物C1に代わり、C7:11.5g(0.020mol)を用い、フェニルトリメトキシシランに代わり、(N−フェニルアミノプロピル)トリメトキシシラン5.10g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C8を得た。分析結果より、得られた生成物C8は下記式(13)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。 Implemented except that C7: 11.5 g (0.020 mol) was used instead of compound C1, and 5.10 g (0.020 mol) of (N-phenylaminopropyl) trimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane. In the same manner as in Example 1, the product C8 was obtained. From the analysis result, it was confirmed that the obtained product C8 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (13).
(実施例5)
ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドに代わり、(3−ヒドロキシフェニル)トリフェニルホスホニウムブロミド17.5g(0.040mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ホスホニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC9とした。C9は下記式(14)で表される。
(Example 5)
A phosphonium salt molecular compound was obtained in the same manner as in Example 1 except that 17.5 g (0.040 mol) of (3-hydroxyphenyl) triphenylphosphonium bromide was used instead of butyltriphenylphosphonium bromide. This compound was designated as C9. C9 is represented by the following formula (14).
化合物C1に代わり、C9:13.5g(0.020mol)を用い、フェニルトリメトキシシランに代わり、1−ナフチルトリメトキシシラン4.97g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C10を得た。分析結果より、得られた生成物C10は下記式(15)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。 The same as Example 1 except that C9: 13.5 g (0.020 mol) was used instead of compound C1, and 4.97 g (0.020 mol) of 1-naphthyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane. The product C10 was obtained. From the analysis result, it was confirmed that the obtained product C10 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (15).
(実施例6)
2,3−ジヒドロキシナフタレンに代わり、メルカプト酢酸7.37g(0.080mol)を用い、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドに代わり、テトラフェニルホスホニウムブロミド16.8g(0.040mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ホスホニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC11とした。C11は下記式(16)で表される。
(Example 6)
Example except that 7.37 g (0.080 mol) of mercaptoacetic acid was used instead of 2,3-dihydroxynaphthalene, and 16.8 g (0.040 mol) of tetraphenylphosphonium bromide was used instead of butyltriphenylphosphonium bromide. In the same manner as in Example 1, a phosphonium salt molecular compound was obtained. This compound was designated as C11. C11 is represented by the following formula (16).
化合物C1に代わり、C11:10.5g(0.020mol)を用い、フェニルトリメトキシシランに代わり、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン3.92g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C12を得た。分析結果より、得られた生成物C12は下記式(17)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。 Example 1 except that C11: 10.5 g (0.020 mol) was used instead of compound C1, and 3.92 g (0.020 mol) of 3-mercaptopropyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane. In the same manner, product C12 was obtained. From the analysis result, it was confirmed that the obtained product C12 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (17).
(実施例7)
2,3−ジヒドロキシナフタレンに代わり、ベンゾイン16.9g(0.080mol)を用い、ブチルトリフェニルホスホニウムブロミドに代わり、テトラブチルアンモニウムブロミド12.9g(0.040mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、アンモニウム塩分子化合物を得た。この化合物をC13とした。C13は下記式(18)で表される。
(Example 7)
Example 1 except that 16.9 g (0.080 mol) of benzoin was used instead of 2,3-dihydroxynaphthalene, and 12.9 g (0.040 mol) of tetrabutylammonium bromide was used instead of butyltriphenylphosphonium bromide. In the same manner, an ammonium salt molecular compound was obtained. This compound was designated as C13. C13 is represented by the following formula (18).
化合物C1に代わり、C13:13.3g(0.020mol)を用い、フェニルトリメトキシシランに代わり、メチルトリメトキシシラン2.72g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C14を得た。分析結果より、得られた生成物C14は下記式(19)で表される目的のアンモニウムシリケートであることが確認された。 The same procedure as in Example 1 was conducted except that C13: 13.3 g (0.020 mol) was used instead of compound C1, and 2.72 g (0.020 mol) of methyltrimethoxysilane was used instead of phenyltrimethoxysilane. The product C14 was obtained. From the analysis results, it was confirmed that the obtained product C14 was the target ammonium silicate represented by the following formula (19).
(実施例8)
化合物C1に代わり、実施例3と同様にして得たC5:13.2g(0.020mol)を用いた以外は、実施例1と同様にして、生成物C15を得た。分析結果より、得られた生成物C15は下記式(24)で表される目的のホスホニウムシリケートであることが確認された。
(Example 8)
A product C15 was obtained in the same manner as in Example 1 except that C5: 13.2 g (0.020 mol) obtained in the same manner as in Example 3 was used instead of Compound C1. From the analysis results, it was confirmed that the obtained product C15 was the target phosphonium silicate represented by the following formula (24).
実施例1〜8の合成結果および分析結果を表1にまとめた。
(比較例1)
冷却管および撹拌装置付きのセパラブルフラスコ(容量:200mL)に、フェニルトリメトキシシラン7.92g(0.04mol)、2,3−ジヒドロキシナフタレン12.8g(0.080mol)、予め水酸化ナトリウム1.60g(0.04mol)を10mLのメタノールに溶解した水酸化ナトリウム溶液およびメタノール50mLを仕込み攪拌し均一に溶解させた。ブチルトリフェニルホスホニウムブロミド16.0g(0.040mol)を予め50mLのメタノールで溶解した溶液を、フラスコ内に徐々に滴下した後に、2時間の攪拌を行った後に水を滴下することで結晶が析出した。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥し、桃色結晶を得た。得られた結晶を1H−NMR、マススペクトル、元素分析で分析した結果、目的の化合物C2が得られた。(収率35%)
(Comparative Example 1)
In a separable flask (volume: 200 mL) equipped with a condenser and a stirrer, 7.92 g (0.04 mol) of phenyltrimethoxysilane, 12.8 g (0.080 mol) of 2,3-dihydroxynaphthalene, sodium hydroxide 1 A sodium hydroxide solution in which 60 g (0.04 mol) was dissolved in 10 mL of methanol and 50 mL of methanol were charged and stirred to dissolve uniformly. A solution prepared by dissolving 16.0 g (0.040 mol) of butyltriphenylphosphonium bromide in advance in 50 mL of methanol was gradually dropped into the flask, and after stirring for 2 hours, crystals were precipitated by dropping water. did. The precipitated crystals were filtered, washed with water, and dried under vacuum to obtain pink crystals. As a result of analyzing the obtained crystal by 1 H-NMR, mass spectrum, and elemental analysis, the target compound C2 was obtained. (Yield 35%)
(比較例2)
冷却管および撹拌装置付きのセパラブルフラスコ(容量:200mL)に、ヘキシルトリメトキシシラン4.13g(0.020mol)、カテコール8.81g(0.080mol)、予め水酸化ナトリウム1.60g(0.04mol)を10mLのメタノールに溶解した水酸化ナトリウム溶液およびメタノール50mLを仕込み攪拌し均一に溶解させた。テトラフェニルホスホニウムブロミド16.8g(0.040mol)を予め50mLのメタノールで溶解した溶液を、フラスコ内に徐々に滴下した後に、2時間の攪拌を行った後に水を滴下することで結晶が析出した。析出した結晶を濾過、水洗、真空乾燥し、桃色結晶を得た。得られた結晶を1H−NMR、マススペクトル、元素分析、イオンクロマトで分析した結果、目的の化合物C4とナトリウムシリケートとの混合物が得られた。(収率42%)
(Comparative Example 2)
In a separable flask (volume: 200 mL) equipped with a condenser and a stirrer, 4.13 g (0.020 mol) of hexyltrimethoxysilane, 8.81 g (0.080 mol) of catechol, and 1.60 g of sodium hydroxide (0. 04 mol) was dissolved in 10 mL of methanol and sodium hydroxide solution and 50 mL of methanol were charged and stirred to dissolve uniformly. A solution prepared by dissolving 16.8 g (0.040 mol) of tetraphenylphosphonium bromide in 50 mL of methanol was gradually dropped into the flask, and after stirring for 2 hours, crystals were precipitated by dropping water. . The precipitated crystals were filtered, washed with water, and dried under vacuum to obtain pink crystals. As a result of analyzing the obtained crystal by 1 H-NMR, mass spectrum, elemental analysis, and ion chromatography, a mixture of the target compound C4 and sodium silicate was obtained. (Yield 42%)
比較例1〜2では、溶媒中における希薄な均一系反応であるため、無溶媒反応よりも反応時間がかかり、さらに生成物の溶媒溶解性が高いために収率が低い。また、反応中間体であるナトリウムシリケートがイオン性不純物として混入する可能性があるため好ましくない。 In Comparative Examples 1 and 2, since the reaction is a dilute homogeneous reaction in a solvent, the reaction takes longer than a solventless reaction, and the yield is low because the solvent solubility of the product is high. Further, it is not preferable because sodium silicate which is a reaction intermediate may be mixed as an ionic impurity.
[エポキシ樹脂組成物の調製および半導体装置の製造]
以下のようにして、前記化合物C2、C4、C6、C8、C10、C12、C14、C15を含むエポキシ樹脂組成物を調製し、半導体装置を製造した。
[Preparation of epoxy resin composition and manufacture of semiconductor device]
As described below, an epoxy resin composition containing the compounds C2, C4, C6, C8, C10, C12, C14, and C15 was prepared, and a semiconductor device was manufactured.
(実施例9)
まず、化合物(A)として下記式(20)で表されるビフェニル型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン(株)製YX−4000HK)、化合物(B)として下記式(21)で表されるフェノールアラルキル樹脂(ただし、繰り返し単位数:3は、平均値を示す。三井化学(株)製XLC−LL)、潜伏性触媒(C)として化合物C1、無機充填材(D)として溶融球状シリカ(平均粒径15μm)、その他の添加剤としてカーボンブラック、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびカルナバワックスを、それぞれ用意した。
Example 9
First, a biphenyl type epoxy resin (YX-4000HK manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd.) represented by the following formula (20) as the compound (A), and a phenol aralkyl resin represented by the following formula (21) as the compound (B). (However, the number of repeating units: 3 represents an average value. XLC-LL manufactured by Mitsui Chemicals, Inc.) Compound C1 as the latent catalyst (C), fused spherical silica (average particle diameter as the inorganic filler (D)) 15 μm), carbon black, brominated bisphenol A type epoxy resin and carnauba wax were prepared as other additives.
融点 :105℃
エポキシ当量 :193
150℃のICI溶融粘度:0.15poise
Melting point: 105 ° C
Epoxy equivalent: 193
ICI melt viscosity at 150 ° C .: 0.15 poise
軟化点 :77℃
水酸基当量 :172
150℃のICI溶融粘度:3.6poise
Softening point: 77 ° C
Hydroxyl equivalent: 172
ICI melt viscosity at 150 ° C .: 3.6 poise
次に、前記ビフェニル型エポキシ樹脂:52重量部、前記フェノールアラルキル樹脂:48重量部、化合物C2:3.70重量部、溶融球状シリカ:730重量部、カーボンブラック:2重量部、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂:2重量部、カルナバワックス:2重量部を、まず室温で混合し、次いで熱ロールを用いて95℃で8分間混練した後、冷却粉砕して、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得た。 Next, the biphenyl type epoxy resin: 52 parts by weight, the phenol aralkyl resin: 48 parts by weight, compound C2: 3.70 parts by weight, fused spherical silica: 730 parts by weight, carbon black: 2 parts by weight, brominated bisphenol A Type epoxy resin: 2 parts by weight, carnauba wax: 2 parts by weight are first mixed at room temperature, then kneaded at 95 ° C. for 8 minutes using a hot roll, then cooled and crushed to obtain an epoxy resin composition (thermosetting Resin composition) was obtained.
次に、このエポキシ樹脂組成物をモールド樹脂として用い、100ピンTQFPのパッケージ(半導体装置)を8個、および、16ピンDIPのパッケージ(半導体装置)を15個、それぞれ製造した。 Next, using this epoxy resin composition as a mold resin, 8 100-pin TQFP packages (semiconductor devices) and 15 16-pin DIP packages (semiconductor devices) were produced, respectively.
100ピンTQFPは、金型温度175℃、注入圧力7.4MPa、硬化時間2分でトランスファーモールド成形し、175℃、8時間で後硬化させることにより製造した。 The 100-pin TQFP was manufactured by transfer molding at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 7.4 MPa and a curing time of 2 minutes, and post-cured at 175 ° C. for 8 hours.
なお、この100ピンTQFPのパッケージサイズは、14×14mm、厚み1.4mm、シリコンチップ(半導体素子)サイズは、8.0×8.0mm、リードフレームは、42アロイ製とした。 The package size of the 100-pin TQFP was 14 × 14 mm, the thickness was 1.4 mm, the silicon chip (semiconductor element) size was 8.0 × 8.0 mm, and the lead frame was 42 alloy.
また、16ピンDIPは、金型温度175℃、注入圧力6.8MPa、硬化時間2分でトランスファーモールド成形し、175℃、8時間で後硬化させることにより製造した。 The 16-pin DIP was manufactured by transfer molding at a mold temperature of 175 ° C., an injection pressure of 6.8 MPa and a curing time of 2 minutes, and post-cured at 175 ° C. for 8 hours.
なお、この16ピンDIPのパッケージサイズは、6.4×19.8mm、厚み3.5mm、シリコンチップ(半導体素子)サイズは、3.5×3.5mm、リードフレームは、42アロイ製とした。 The package size of the 16-pin DIP is 6.4 × 19.8 mm, the thickness is 3.5 mm, the silicon chip (semiconductor element) size is 3.5 × 3.5 mm, and the lead frame is made of 42 alloy. .
(実施例10)
まず、化合物(A)として下記式(22)で表されるビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(ただし、繰り返し単位数:3は、平均値を示す。日本化薬(株)製NC−3000)、化合物(B)として下記式(23)で表されるビフェニルアラルキル型フェノール樹脂(ただし、繰り返し単位数:3は、平均値を示す。明和化成(株)製MEH−7851SS)、潜伏性触媒(C)として化合物C2、無機充填材(D)として溶融球状シリカ(平均粒径15μm)、その他の添加剤としてカーボンブラック、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂およびカルナバワックスを、それぞれ用意した。
(Example 10)
First, as a compound (A), a biphenylaralkyl type epoxy resin represented by the following formula (22) (however, the number of repeating units: 3 shows an average value. NC-3000 manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), a compound ( B) as a biphenyl aralkyl type phenol resin represented by the following formula (23) (however, the number of repeating units: 3 indicates an average value. MEH-7785SS manufactured by Meiwa Kasei Co., Ltd.), and latent catalyst (C) Compound C2, fused spherical silica (average particle size of 15 μm) as inorganic filler (D), and carbon black, brominated bisphenol A type epoxy resin and carnauba wax were prepared as other additives.
軟化点 :60℃
エポキシ当量 :272
150℃のICI溶融粘度:1.3poise
Softening point: 60 ° C
Epoxy equivalent: 272
ICI melt viscosity at 150 ° C .: 1.3 poise
軟化点 :68℃
水酸基当量 :199
150℃のICI溶融粘度:0.9poise
Softening point: 68 ° C
Hydroxyl equivalent: 199
ICI melt viscosity at 150 ° C .: 0.9 poise
次に、前記ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂:57重量部、前記ビフェニルアラルキル型フェノール樹脂:43重量部、化合物C2:3.70重量部、溶融球状シリカ:650重量部、カーボンブラック:2重量部、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂:2重量部、カルナバワックス:2重量部を、まず室温で混合し、次いで熱ロールを用いて105℃で8分間混練した後、冷却粉砕して、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得た。 Next, said biphenyl aralkyl type epoxy resin: 57 parts by weight, said biphenyl aralkyl type phenol resin: 43 parts by weight, compound C2: 3.70 parts by weight, fused spherical silica: 650 parts by weight, carbon black: 2 parts by weight, bromine Bisphenol A type epoxy resin: 2 parts by weight, carnauba wax: 2 parts by weight are first mixed at room temperature, then kneaded at 105 ° C. for 8 minutes using a hot roll, cooled and pulverized to obtain an epoxy resin composition ( A thermosetting resin composition) was obtained.
次に、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。 Next, using this epoxy resin composition, a package (semiconductor device) was manufactured in the same manner as in Example 9.
(実施例11)
化合物C2に代わり、化合物C4:3.34重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 11)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9, except that 3.34 parts by weight of compound C4 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例12)
化合物C2に代わり、化合物C4:3.34重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 12)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10, except that 3.34 parts by weight of compound C4 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例13)
化合物C2に代わり、化合物C6:3.91重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 13)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9 except that 3.91 parts by weight of compound C6 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例14)
化合物C2に代わり、化合物C6:3.91重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 14)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that 3.91 parts by weight of compound C6 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例15)
化合物C2に代わり、化合物C8:3.66重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 15)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9, except that 3.66 parts by weight of compound C8 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例16)
化合物C2に代わり、化合物C8:3.66重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 16)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that 3.66 parts by weight of compound C8 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例17)
化合物C2に代わり、化合物C10:4.12重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 17)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9 except that 4.12 parts by weight of compound C10 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例18)
化合物C2に代わり、化合物C10:4.12重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 18)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that 4.12 parts by weight of compound C10 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例19)
化合物C2に代わり、化合物C12:3.11重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 19)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9 except that 3.11 parts by weight of compound C12 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例20)
化合物C2に代わり、化合物C12:3.11重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 20)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that 3.11 parts by weight of compound C12 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例21)
化合物C2に代わり、化合物C14:3.52重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 21)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9 except that 3.52 parts by weight of compound C14 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例22)
化合物C2に代わり、化合物C14:3.52重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 22)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that 3.52 parts by weight of compound C14 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例23)
化合物C2に代わり、化合物C15:3.80重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 23)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9 except that 3.80 parts by weight of compound C15 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 9, a package (semiconductor device) was manufactured.
(実施例24)
化合物C2に代わり、化合物C15:3.80重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Example 24)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that 3.80 parts by weight of compound C15 was used instead of compound C2, and this epoxy resin composition was used. In the same manner as in Example 10, a package (semiconductor device) was manufactured.
(比較例3)
化合物C2に代わり、トリフェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物:1.85重量部を用いた以外は、前記実施例9と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例9と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Comparative Example 3)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 9 except that 1.85 parts by weight of triphenylphosphine-benzoquinone adduct was used instead of compound C2. Using the resin composition, a package (semiconductor device) was manufactured in the same manner as in Example 9.
(比較例4)
化合物C2に代わり、トリフェニルホスフィン−ベンゾキノン付加物:1.85重量部を用いた以外は、前記実施例10と同様にして、エポキシ樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)を得、このエポキシ樹脂組成物を用いて、前記実施例10と同様にしてパッケージ(半導体装置)を製造した。
(Comparative Example 4)
An epoxy resin composition (thermosetting resin composition) was obtained in the same manner as in Example 10 except that triphenylphosphine-benzoquinone adduct: 1.85 parts by weight was used instead of compound C2, and this epoxy was obtained. A package (semiconductor device) was manufactured using the resin composition in the same manner as in Example 10.
[特性評価]
各実施例および各比較例で得られたエポキシ樹脂組成物の特性評価(1)〜(3)、および、各実施例および各比較例で得られた半導体装置の特性評価(4)および(5)を、それぞれ、以下のようにして行った。
[Characteristic evaluation]
Characteristic evaluation (1) to (3) of the epoxy resin composition obtained in each example and each comparative example, and characteristic evaluation (4) and (5) of the semiconductor device obtained in each example and each comparative example ) Was performed as follows.
(1):スパイラルフロー
EMMI−I−66に準じたスパイラルフロー測定用の金型を用い、金型温度175℃、注入圧力6.8MPa、硬化時間2分で測定した。
(1): Spiral flow Using a mold for spiral flow measurement according to EMMI-I-66, measurement was performed at a mold temperature of 175 ° C, an injection pressure of 6.8 MPa, and a curing time of 2 minutes.
このスパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい程、流動性が良好であることを示す。 This spiral flow is a parameter of fluidity, and the larger the value, the better the fluidity.
(2):硬化トルク
キュラストメーター(オリエンテック(株)製、JSRキュラストメーターIV PS型)を用い、175℃、45秒後のトルクを測定した。
この硬化トルクは、数値が大きい程、硬化性が良好であることを示す。
(2): Curing torque Using a curast meter (Orientec Co., Ltd., JSR curast meter IV PS type), the torque after 175 ° C. and 45 seconds was measured.
This hardening torque shows that curability is so favorable that a numerical value is large.
(3):フロー残存率
得られたエポキシ樹脂組成物を、大気中30℃で1週間保存した後、前記(1)と同様にしてスパイラルフローを測定し、調製直後のスパイラルフローに対する百分率(%)を求めた。
このフロー残存率は、数値が大きい程、保存性が良好であることを示す。
(3): Flow residual ratio After the obtained epoxy resin composition was stored in the atmosphere at 30 ° C for 1 week, the spiral flow was measured in the same manner as in (1) above, and the percentage (% )
This flow residual ratio indicates that the larger the numerical value, the better the storage stability.
(4):耐半田クラック性
100ピンTQFPを85℃、相対湿度85%の環境下で168時間放置し、その後、260℃の半田槽に10秒間浸漬した。
(4): Solder crack resistance 100 pin TQFP was left in an environment of 85 ° C. and relative humidity 85% for 168 hours, and then immersed in a solder bath at 260 ° C. for 10 seconds.
その後、顕微鏡下に、外部クラックの発生の有無を観察し、クラック発生率=(クラックが発生したパッケージ数)/(全パッケージ数)×100として、百分率(%)で表示した。 Then, the presence or absence of the occurrence of external cracks was observed under a microscope, and displayed as a percentage (%) as crack generation rate = (number of packages in which cracks occurred) / (total number of packages) × 100.
また、シリコンチップとエポキシ樹脂組成物の硬化物との剥離面積の割合を、超音波探傷装置を用いて測定し、剥離率=(剥離面積)/(シリコンチップの面積)×100として、8個のパッケージの平均値を求め、百分率(%)で表示した。 Further, the ratio of the peeled area between the silicon chip and the cured epoxy resin composition was measured using an ultrasonic flaw detector, and the peel rate = (peeled area) / (silicon chip area) × 100. The average value of the package was obtained and expressed as a percentage (%).
これらのクラック発生率および剥離率は、それぞれ、数値が小さい程、耐半田クラック性が良好であることを示す。 These crack generation rate and peel rate indicate that the smaller the numerical value, the better the solder crack resistance.
(5):耐湿信頼性
16ピンDIPに、125℃、相対湿度100%の水蒸気中で、20Vの電圧を印加し、断線不良を調べた。15個のパッケージのうち8個以上に不良が出るまでの時間を不良時間とした。
(5): Moisture resistance reliability A voltage of 20 V was applied to a 16-pin DIP in water vapor at 125 ° C. and a relative humidity of 100%, and the disconnection failure was examined. The time until a defect appears in 8 or more of the 15 packages was defined as a defect time.
なお、測定時間は、最長で500時間とし、その時点で不良パッケージ数が8個未満であったものは、不良時間を500時間超(>500)と示す。
この不良時間は、数値が大きい程、耐湿信頼性に優れることを示す。
各特性評価(1)〜(5)の結果を、表2および表3に示す。
Note that the measurement time is 500 hours at the longest, and when the number of defective packages is less than 8 at that time, the defective time is indicated as over 500 hours (> 500).
This failure time indicates that the larger the numerical value, the better the moisture resistance reliability.
Tables 2 and 3 show the results of the characteristic evaluations (1) to (5).
表2および表3に示すように、実施例9〜24で得られたエポキシ樹脂組成物(本発明により得られる潜伏性触媒を含むエポキシ樹脂組成物)は、いずれも、硬化性および流動性が良好であり、さらに、この硬化物で封止された各実施例のパッケージ(本発明の半導体装置)は、いずれも、耐半田クラック性、耐湿信頼性が良好なものであった。 As shown in Tables 2 and 3, the epoxy resin compositions obtained in Examples 9 to 24 (epoxy resin compositions containing a latent catalyst obtained according to the present invention) have both curability and fluidity. Each of the packages (semiconductor devices of the present invention) sealed with the cured product was good in solder crack resistance and moisture resistance reliability.
これに対し、比較例3〜4で得られたエポキシ樹脂組成物は、いずれも、保存性および流動性に劣り、これらの比較例で得られたパッケージは、いずれも、耐半田クラック性に劣るとともに、耐湿信頼性が極めて低いものであった。 On the other hand, the epoxy resin compositions obtained in Comparative Examples 3 to 4 are all inferior in storage stability and fluidity, and the packages obtained in these comparative examples are inferior in solder crack resistance. In addition, the moisture resistance reliability was extremely low.
本発明によれば、短時間、高収率でイオン性不純物の混入なく、常温においては触媒作用を発現することなく、長期に渡り樹脂組成物を安定に保存可能で、成形温度で優れた触媒作用を発現する潜伏性触媒を製造することができる。このような潜伏性触媒を含むエポキシ樹脂組成物は半導体素子などの電子部品の封止に有用である。 According to the present invention, it is possible to stably store a resin composition for a long period of time, without mixing ionic impurities in a short time, in a high yield, without exhibiting a catalytic action at room temperature, and an excellent catalyst at a molding temperature. A latent catalyst that exhibits an action can be produced. Epoxy resin compositions containing such latent catalysts are useful for sealing electronic components such as semiconductor elements.
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