JP2009275064A

JP2009275064A - 樹脂組成物

Info

Publication number: JP2009275064A
Application number: JP2008124885A
Authority: JP
Inventors: Masaru Ota; 賢太田
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2009-11-26

Abstract

【課題】従来より低粘度で流動性を有する樹脂組成物を提供すること。
【解決手段】エポキシ樹脂、無機充填剤、及びシランカップリング剤を含有する樹脂組成物であって、前記シランカップリング剤が下記式（１）で表されるものである樹脂組成物。
【化１】

（式中、Ｘはイソシアナート基（Ｏ＝Ｃ＝Ｎ−）であり、Ｒ¹は、ＣaＨ2a(aは１〜５の整数)であり、Ｒ²及びＲ³はアルキル基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは１〜３の整数、ｎは０〜２の整数で、ｌ＋ｍ＋ｎ＝４である。）
【選択図】なし

Description

本発明は、無機充填剤を含有する樹脂組成物に関するものである。

一般的に使用される樹脂組成物には、樹脂に無機充填剤を配合し、さらにシランカップリンを配合する。シランカップリング剤は樹脂と無機充填剤のなじみを改善して流動性改善の役割の機能も有するもので、各種のシランカップリング剤が提案されている（例えば特許文献１参照）。特にエポキシ樹脂等を配合した熱硬化性樹脂組成物は半導体等の各種の封止材料として用いられるが、硬化前に低粘度で流動性があることが要求されている。

特開２００７−２５４５４３号公報

本発明の目的は、エポキシ樹脂、無機充填剤、及びシランカップリング剤を含有する樹脂組成物において、従来より低粘度で流動性を有する樹脂組成物を提供することである。

本発明は、下記の通りである。
（１）エポキシ樹脂、無機充填剤、及びシランカップリング剤を含有する樹脂組成物であって、前記シランカップリング剤が下記式（１）で表されるものである樹脂組成物。

（式中、Ｘはイソシアナート基（Ｏ＝Ｃ＝Ｎ−）であり、Ｒ¹は、ＣaＨ2a(aは１〜５の整数)であり、Ｒ²及びＲ³はアルキル基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは１〜３の整数、ｎは０〜２の整数で、ｌ＋ｍ＋ｎ＝４である。）
（２）前記シランカップリング剤が無機充填剤の表面に固定化されている（１）記載の樹脂組成物。

本発明によれば、従来のシランカップリング剤を使用した場合より低粘度で流動性を有する樹脂組成物が得られる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明は、エポキシ樹脂、無機充填剤、及びシランカップリング剤を含有する樹脂組成物であって、前記シランカップリング剤が式（１）で表される樹脂組成物である。

本発明に使用するエポキシ樹脂は、一分子中にエポキシ基を２個以上有するものであれば特に分子量や構造は限定されるものではないが、例えば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等のノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルアニリン、Ｎ，Ｎ−ジグリシジルトルイジン、ジアミノジフェニルメタン型グリシジルアミン、アミノフェノール型グリシジルアミンのような芳香族グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、トリフェノールプロパン型エポキシ樹脂、アルキル変性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、ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレンおよび／またはビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のアラルキル型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシド、アリサイクリックジエポキシ−アジペイド等の脂環式エポキシ等の脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。

エポキシ樹脂が硬化剤及び硬化促進剤を必要とする場合はそれらを併用することができる。硬化剤としては、アミン系、特にジシアンジアミドと芳香族アミン、テトラメチレンヘキサミン、又はフェノールノボラック系硬化剤や酸無水物系硬化剤が使用される。あるいは硬化剤を配合せず、エポキシ単独重合を選択することができる。

特に硬化剤として、アミン系硬化剤を含むことが好ましい。これにより、エポキシ樹脂の硬化性を向上することができる。アミン系硬化剤としては、エポキシ樹脂中のエポキシ基と共有結合を形成することが可能な１級アミンまたは２級アミンを分子中に２個以上含むものであれば、特に分子量や構造は限定されるものではない。そのようなアミン系硬化剤としては、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタミン、ｍ−キシレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン脂肪族ポリアミン、イソフォロンジアミン、１，３−ビスアミノメチルシクロヘキサン、ビス（４−アミノシクロヘキシル）メタン、ノルボルネンジアミン、１，２−ジアミノシクロヘキサンなどの脂環式ポリアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、１，４−ビス（２−アミノ−２−メチルプロピル）ピペラジンなどのピペラジン型のポリアミン、ジアミノジフェニルメタン、ｍ−フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン、ジエチルトルエンジアミン、トリメチレンビス（４−アミノベンゾエート）、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−Ｐ−アミノベンゾエートなどの芳香族ポリアミン類等が挙げられる。これらの硬化剤は、単独で用いても、２種以上の硬化剤を配合して用いても良い。

硬化促進剤としては、特に限定はしないが、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等の有機燐系や、１．８−ジアザビシクロウンデセン、トリエチレンジアミン、２−エチル−４−メチルイミダゾール、１−ベンジル−２−フェニルイミダゾール等の窒素系の硬化促進剤かそれらのアダクト品が好適に使用される。

エポキシ単独重合の場合は、酢酸、安息香酸、サリチル酸、パラトルエンスルホン酸、三フッ化硼素アミン錯体、三フッ化硼素のアンモニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ヨードニウム塩、アルミニウム錯体等のカチオン系硬化促進剤を用いることが好ましい。これらの硬化促進剤は単独でも２種以上を併用して使用しても良い。

エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されないが、硬化剤及び硬化促進剤を含めた量として樹脂組成物全体の５〜６０重量％であることが好ましく、特に１０〜４０重量％であることが好ましい。含有量が前記範囲内であると、反応性や組成物の耐熱性や機械的強度、封止時の流動特性に優れる。

本発明に使用する無機充填剤は、金属酸化物、金属炭酸塩、金属、ガラス、又はそれらの複合物からなるものであるが、金属酸化物が好ましい。
金属酸化物としてはシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニアなどが挙げられるが、シリカが好ましい。シリカとしては、溶融球状シリカ、溶融破砕シリカ等の溶融シリカ、合成シリカ、結晶シリカ等が挙げられる。これらの中でも樹脂組成物の耐熱性、耐湿性、強度等を向上できることから合成シリカが好ましい。

無機充填剤の形状は、特に限定されないが、粘度・流動特性の観点から球状であることが好ましい。粒子の場合、その平均粒子径は、特に限定されないが、０．０１〜３０μｍであることが好ましく、特に０．２〜８μｍであることが好ましい。平均粒子径が下限値未満では、樹脂組成物の粘度が高くなり流動性が低下する恐れがあり、上限値を越えると樹脂組成物が溶融流動する際に無機充填剤が沈降して均一になりにくい恐れがある。

無機充填剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂組成物全体の３０〜８５重量％が好ましく、特に４０〜７５重量％が好ましい。含有量が下限値未満であると樹脂組成物による封止物の特性が劣る恐れがあり、上限値を越えると樹脂組成物の粘度が高くなり流動性が低下する恐れがある。

本発明に使用するシランカップリング剤は、下記式（１）で表されるものである。

（式中、Ｘはイソシアナート基（Ｏ＝Ｃ＝Ｎ−）であり、Ｒ¹は、ＣaＨ2a(aは１〜５の整数)であり、Ｒ²及びＲ³はアルキル基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは１〜３の整数、ｎは０〜２の整数で、ｌ＋ｍ＋ｎ＝４である。）

これらのシランカップリング剤は、イソシアナート基を１個以上有するものである。具体例としては、３−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン（3-isocyanatopropyltrimethoxysilane、OCＮ-C₃H₆-Si-(O-CH₃)₃）等が挙げられる。

樹脂組成物中のシランカップリング剤の含有量は、特に限定されないが、０．０５〜５．０重量％が好ましく、特に０．１〜１．０重量％が好ましい。含有量が前記範囲内であると、封止時の流動性が特に優れる。

本発明の樹脂組成物には、エポキシ樹脂、無機充填剤、シランカップリング剤以外に、必要に応じて希釈剤、顔料、難燃剤、レベリング剤、消泡剤等の添加物を用いることができる。

本発明の樹脂組成物は、上述した各成分、添加物等をプラネタリーミキサー、三本ロール、二本熱ロール、ライカイ機などの装置を用いて分散混練して製造することができる。

本発明において、無機充填剤の表面を予めシランカップリング剤で処理して、無機充填剤の表面にシランカップリング剤を固定化して用いることもできる。表面処理方法としては、無機充填剤とシランカップリング剤とを必要に応じて有機溶剤等の希釈剤と共に混合・分散し、次いで希釈剤を除去後、更に加熱処理する方法が挙げられる。

本発明の樹脂組成物は、各種の用途に用いられるが、流動特性が必要な半導体装置、電子部品の封止用樹脂として特に有用である。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

(実施例１)
球状シリカ（アドマテック株式会社製、ＳＯ−２５Ｒ、平均粒径０．５μｍ）６５重量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の混合物（ＤＩＣ株式会社製、エポキシ当量３６０）２０．９重量部、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、エポキシ当量２００）５．２重量部、芳香族アミン型硬化剤（日本化薬株式会社製、アミン当量１００）８．４重量部、及びシランカップリング剤として３−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン０．５重量部を配合し、３本ロールにて混練して樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の溶融粘度を測定した。結果を表１に示す。

(比較例１〜４)
実施例１において、シランカップリング剤として表１に示すものを用いた以外は、実施例１と同様にして樹脂組成物を得た。３−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランは信越化学工業株式会社製を用いた。結果を表１に示す。

（処理シリカ）
球状シリカ（アドマテック株式会社製、ＳＯ−２５Ｒ、平均粒径０．５μｍ）６５重量部、及び表２に示すシランカップリング剤０．５重量部を配合し、希釈剤のエタノールと共に混合・攪拌する。常温放置してエタノールを除去後、１２０℃に加熱し、凝集体を乳鉢ですりつぶして、処理シリカ１〜４を得た。

(実施例２)
処理シリカ１を６５．５重量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の混合物（ＤＩＣ株式会社製、エポキシ当量３６０）２０．９重量部、水添ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ジャパンエポキシレジン株式会社製、エポキシ当量２００）５．２重量部、芳香族アミン型硬化剤（日本化薬株式会社製、アミン当量１００）８．４重量部を配合し、３本ロールにて混練して樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の溶融粘度を測定した。結果を表３に示す。

（比較例５〜７）
実施例２において、表３に示す処理シリカを用いた以外は、実施例２と同様にして樹脂組成物を得た。結果を表３に示す。

(実施例３)
処理シリカ１を６５．５重量部、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂とビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の混合物（ＤＩＣ株式会社製、エポキシ当量３６０）２７重量部、芳香族アミン型硬化剤（日本化薬株式会社製、アミン当量１００）７．５重量部、３−アミノプロピルトリメトキシシラン０．３重量部を配合し、３本ロールにて混練して樹脂組成物を得た。得られた樹脂組成物の溶融粘度を測定した。結果を表４に示す。

（比較例８〜１１）
実施例３において、表４に示す処理シリカを用いた以外は、実施例３と同様にして樹脂組成物を得た。結果を表４に示す。

樹脂組成物の溶融粘度は、ＴＩインスツルメンツ社製アレス粘度計を使用して、４０ｍｍΦパラレルプレート使用、歪量は１０００％、ギャップ２５０μｍ、角速度１０ｒａｄ／ｓ、計測温度１１０℃、で測定した。

Claims

エポキシ樹脂、無機充填剤、及びシランカップリング剤を含有する樹脂組成物であって、前記シランカップリング剤が下記式（１）で表されるものである樹脂組成物。

（式中、Ｘはイソシアナート基（Ｏ＝Ｃ＝Ｎ−）であり、Ｒ¹は、ＣaＨ2a(aは１〜５の整数)であり、Ｒ²及びＲ³はアルキル基であり、ｌは１〜３の整数、ｍは１〜３の整数、ｎは０〜２の整数で、ｌ＋ｍ＋ｎ＝４である。）
前記シランカップリング剤が無機充填剤の表面に固定化されている請求項１記載の樹脂組成物。