JP2011001447A - Epoxy resin composition - Google Patents

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JP2011001447A
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Masataka Nakanishi
政隆 中西
Katsuhiko Oshimi
克彦 押見
Kenichi Kuboki
健一 窪木
Koichi Kawai
宏一 川井
Takao Sunaga
高男 須永
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an epoxy resin composition for sealing a semiconductor that exhibits flame retardancy without using flame retardants, such as a halogen compound and an antimony compound.SOLUTION: The epoxy resin composition contains an epoxy resin, a phenol resin-based curing agent, and an inorganic filler as essential components. The epoxy resin is obtained from a reaction of a phenol compound represented by formula (1), wherein A is a 5-15C alkylidene group having a cyclo ring; and a plurality of substituents Rs are each a hydrogen atom or a methyl group, with epihalohydrin.

Description

本発明は難燃性に優れた硬化物を与える半導体封止用エポキシ樹脂組成物に関する。   The present invention relates to an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation that gives a cured product having excellent flame retardancy.

エポキシ樹脂組成物は作業性及びその硬化物の優れた電気特性、耐熱性、接着性、耐湿性(耐水性)等により電気・電子部品、構造用材料、接着剤、塗料等の分野で幅広く用いられている。   Epoxy resin compositions are widely used in the fields of electrical and electronic parts, structural materials, adhesives, paints, etc. due to their workability and excellent electrical properties, heat resistance, adhesion, moisture resistance (water resistance), etc. It has been.

しかし近年、電気・電子分野においてはその発展に伴い、樹脂組成物の高純度化をはじめ耐湿性、密着性、誘電特性、フィラー(無機または有機充填剤)を高充填させるための低粘度化、成型サイクルを短くするための反応性のアップ等の諸特性の一層の向上が求められている。又、構造材としては航空宇宙材料、レジャー・スポーツ器具用途などにおいて軽量で機械物性の優れた材料が求められている。特に半導体封止分野、基板(基板自体、もしくはその周辺材料)においては薄型化が年々高度になり、材料に求められる特性として耐熱性はもちろんのこと、柔軟性が求められるようになってきている。更に環境問題から、近年、難燃剤としてハロゲン系エポキシ樹脂と三酸化アンチモンが特に電気電子部品の難燃剤として多用されているが、これらを使用した製品はその廃棄後の不適切な処理により、ダイオキシン等の有毒物質の発生に寄与することが指摘されている。
上記の問題を解決する方法の一つとして、リン原子を骨格に有するエポキシ樹脂が提案されている。特に、通常のリン酸エステルタイプの化合物はその安定性が低いため、安定性の良い、環状リン酸エステル化合物が使用されている。またリン酸エステル化合物を使用しなくても、樹脂骨格を選ぶことで従来のエポキシ樹脂に比べ難燃性に優れたものが開発されてきている。しかしながら、現在、特に半導体封止材の分野においては、リン系難燃剤も使用せずに難燃化できるようなシステムの開発が検討されており、一般にノンハロゲン、ノンアンチモン、ノンリンと呼ばれる難燃性が求められていている。
この難燃材料の常識とし、その構造中に脂肪族炭化水素基の含有量が多ければ多いほど、その難燃性が低下すると考えられている。例えば理論的な指標として一般に知られているCFT(熱分解残渣率)を基準にすれば、CFTが大きいほど、燃焼時の炭化層形成に寄与する割合が多く、燃えにくくなることを示唆する。芳香族密度の高い樹脂に比べ、脂肪族炭化水素は基本的にこのCFTにおいてはマイナスの寄与をし、他の芳香族系のエポキシ樹脂に比べ、一般に難燃性が劣るという判断されているといのが一般的な見解である(非特許文献1)。
本発明に使用できるようなシクロ環を有するエポキシ樹脂は、従来技術においては、酸無水物やアミン系の硬化剤を使用し硬化物を製造されることが多く、その難燃性に着目した報告は見られない。例えばトリメチルシクロヘキサン構造を有するビスフェノール化合物のエポキシ樹脂が知られており、難燃性の硬化物を製造できるが、この樹脂を含む組成では難燃性が不足する為、難燃剤の添加が必要となる。
However, in recent years, with the development in the electric / electronic field, moisture resistance, adhesion, dielectric properties, low viscosity for high filling of filler (inorganic or organic filler) as well as high purity of resin composition, There is a need for further improvements in various properties such as increased reactivity to shorten the molding cycle. Further, as a structural material, there is a demand for a material that is lightweight and has excellent mechanical properties in applications such as aerospace materials and leisure / sports equipment. Especially in the field of semiconductor encapsulation and substrates (substrate itself or its peripheral materials), thinning is becoming more and more sophisticated year by year, and heat resistance as well as flexibility is required as a characteristic required for materials. . Furthermore, in recent years, halogen-based epoxy resins and antimony trioxide are frequently used as flame retardants for electrical and electronic parts as flame retardants due to environmental problems. It has been pointed out that it contributes to the generation of toxic substances such as
As one method for solving the above problem, an epoxy resin having a phosphorus atom in the skeleton has been proposed. In particular, since a normal phosphate ester type compound has low stability, a cyclic phosphate compound having good stability is used. Even if a phosphoric acid ester compound is not used, those having excellent flame retardancy compared to conventional epoxy resins have been developed by selecting a resin skeleton. However, at present, particularly in the field of semiconductor encapsulants, development of a system that can be made flame retardant without using phosphorus flame retardants is being studied, and flame retardant properties generally referred to as non-halogen, non-antimony, and non-phosphorus. Is required.
As common knowledge of this flame retardant material, it is believed that the greater the content of aliphatic hydrocarbon groups in the structure, the lower the flame retardancy. For example, based on CFT (thermal decomposition residue rate), which is generally known as a theoretical index, it is suggested that the larger the CFT, the greater the proportion that contributes to the formation of a carbonized layer during combustion, which makes it difficult to burn. Compared to resins with high aromatic density, aliphatic hydrocarbons basically make a negative contribution in this CFT, and are generally judged to be inferior in flame retardancy compared to other aromatic epoxy resins. Is a general view (Non-Patent Document 1).
In the prior art, epoxy resins having a cyclo ring that can be used in the present invention are often produced by using acid anhydrides or amine-based curing agents, and reports focusing on their flame retardancy Is not seen. For example, an epoxy resin of a bisphenol compound having a trimethylcyclohexane structure is known, and a flame-retardant cured product can be produced. However, a flame retardant is insufficient in a composition containing this resin, so that it is necessary to add a flame retardant. .

ポリマーの難燃化 西沢仁 著 (大成社) p53−57Incombustibility of polymer Hitoshi Nishizawa (Taisei) p53-57

特開平02−229181号公報Japanese Patent Laid-Open No. 02-229181 特開2003−082061号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-082061

本発明はハロゲン化合物やアンチモン化合物、リン系化合物などの難燃剤を使用することなく、その硬化物において難燃性を付与し、且つ優れた流動性・耐熱性を有するエポキシ樹脂組成物および半導体装置を提供することを目的とする。   The present invention provides an epoxy resin composition and a semiconductor device that impart flame retardancy to a cured product and have excellent fluidity and heat resistance without using a flame retardant such as a halogen compound, an antimony compound, or a phosphorus compound. The purpose is to provide.

本発明者らは前記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明を完成させるに到った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the present invention.

すなわち本発明は
(1)式(1)

Figure 2011001447
(式中Aはシクロ環を有する炭素数5以上15未満のアルキリデン基である。また複数存在する置換基Rは水素原子、あるいはメチル基を表す。)
で表されるフェノール化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂とフェノール樹脂系硬化剤、無機充填材を必須成分として含有する組成物において無機充填材の含有量が外割で70〜95質量%であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物、
(2)Aがシクロヘプタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルネン構造、オクタヒドロメタノインデン構造、アダマンタン構造を有する基のいずれか一種であることを特徴とする前項(1)に記載のエポキシ樹脂組成物、
(3)Rが水素原子であり、Aが炭素数7〜10のアルキリデン基でかつ、シクロヘキサン構造、ノルボルネン構造、オクタヒドロメタノインデン構造を有する基のいずれか一種であることを特徴とする前項(1)、(2)いずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物、
(4)硬化剤が、フェノールアラルキル樹脂であることを特徴とする前項(1)〜(3)のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物、
(5)硬化剤の軟化点が50〜75℃であることを特徴とする前項(4)記載のエポキシ樹脂組成物、
に関する。 That is, the present invention relates to (1) formula (1)
Figure 2011001447
(In the formula, A is an alkylidene group having a cyclo ring and having 5 or more and less than 15 carbon atoms. A plurality of substituents R each represent a hydrogen atom or a methyl group.)
In the composition containing an epoxy resin obtained by reaction of a phenol compound represented by the formula and an epihalohydrin, a phenol resin-based curing agent, and an inorganic filler as essential components, the content of the inorganic filler is 70 to 95% by mass in the outer ratio. An epoxy resin composition, characterized in that
(2) The epoxy resin composition according to the above item (1), wherein A is any one of groups having a cycloheptane structure, a cyclohexane structure, a norbornene structure, an octahydromethanoindene structure, and an adamantane structure,
(3) R is a hydrogen atom, A is an alkylidene group having 7 to 10 carbon atoms, and is any one of groups having a cyclohexane structure, a norbornene structure, and an octahydromethanoindene structure 1) The epoxy resin composition according to any one of (2),
(4) The epoxy resin composition according to any one of (1) to (3), wherein the curing agent is a phenol aralkyl resin,
(5) The epoxy resin composition according to the above item (4), wherein the softening point of the curing agent is 50 to 75 ° C,
About.

本発明のエポキシ樹脂組成物は難燃剤、リン系化合物を使用しなくても難燃性を発現し、組成物中の難燃剤、リン系化合物の低減に寄与するエポキシ樹脂であり、電気電子部品用絶縁材料及び積層板(プリント配線板、ビルドアップ基板など)やCFRPを始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に有用である。特に半導体素子を保護する半導体封止材料にきわめて有用である。   The epoxy resin composition of the present invention is an epoxy resin that exhibits flame retardancy without using a flame retardant and a phosphorus compound, and contributes to the reduction of the flame retardant and phosphorus compound in the composition. This is useful for various insulating materials and laminates (printed wiring boards, build-up boards, etc.), various composite materials including CFRP, adhesives, paints, and the like. In particular, it is extremely useful for a semiconductor sealing material for protecting a semiconductor element.

本発明のエポキシ樹脂組成物は半導体の封止材に好適であり、その組成はエポキシ樹脂、硬化剤、無機充填材を必須成分として含有するエポキシ樹脂組成物である。   The epoxy resin composition of the present invention is suitable for a semiconductor sealing material, and its composition is an epoxy resin composition containing an epoxy resin, a curing agent, and an inorganic filler as essential components.

本発明のエポキシ樹脂組成物において必須成分であるエポキシ樹脂は式(1)   The epoxy resin which is an essential component in the epoxy resin composition of the present invention has the formula (1)

Figure 2011001447
(式中Aはシクロ環を有する炭素数5以上15未満のアルキリデン基である。また複数存在する置換基Rは水素原子、あるいはメチル基を表す。)
で表されるフェノール化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られる。
以下、このエポキシ樹脂を便宜上「本発明のエポキシ樹脂」と表記する。
Figure 2011001447
(In the formula, A is an alkylidene group having a cyclo ring and having 5 or more and less than 15 carbon atoms. A plurality of substituents R each represent a hydrogen atom or a methyl group.)
It is obtained by the reaction of a phenol compound represented by the formula and epihalohydrin.
Hereinafter, this epoxy resin is referred to as “the epoxy resin of the present invention” for convenience.

本発明のエポキシ樹脂の原料となるフェノール化合物はそれぞれ相当する環状脂肪族ケトン類とフェノール類とを反応させることで得られる。
具体的な化合物例としては下記に示すような化合物が挙げられる。
The phenol compound used as the raw material of the epoxy resin of the present invention can be obtained by reacting the corresponding cyclic aliphatic ketones with phenols.
Specific examples of the compound include the following compounds.

Figure 2011001447
Figure 2011001447

前記フェノール化合物は、市販品が入手可能で、例えばBisP−CP,BisP−Z、BisP−TMC、BisOC−TMC、BisP−MZ、BisP−3MZ、BisP−IPZ、BisCR−IPZ、Bis26X−IPZ、BisP−TCD、BisOC−CDE、Bis26X−CDE、BisP−CHEP、BisP−COCT、BisP−CPeDE(いずれも本州化学工業製)、TCDBP(METOROPORITAN EXIMCHEM LTD製)などが挙げられる。 The phenol compound is commercially available, for example, BisP-CP, BisP-Z, BisP-TMC, BisOC-TMC, BisP-MZ, BisP-3MZ, BisP-IPZ, BisCR-IPZ, Bis26X-IPZ, BisP -TCD, BisOC-CDE, Bis26X-CDE, BisP-CHEP, BisP-COCT, BisP-CPeDE (all manufactured by Honshu Chemical Industry), TCDBP (manufactured by METOROPORITA EXIMCHEM LTD), and the like.

また製造方法例としては対応するシクロアルキルケトン類とフェノール類を酸性条件下、あるいは塩基性条件下反応させ、再結晶などの処理をすることで得ることができる。
本発明において特に好ましいフェノール化合物はその構造が前記式(1)においてAが炭素数7〜10のアルキリデン基が好ましく、特にシクロヘキサン構造(例えばメチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサンなど)、ノルボルネン構造(例えば、ノルボルネン、メチルノルボルネン、トリメチルノルボルネンなど)、オクタヒドロメタノインデン構造(オクタヒドロメタノインデン、メチルオクタヒドロメタノインデンなど)、アダマンタン構造(アダマンタンなど)を有する基のいずれかであることが好ましい。また置換基Rはメチル基、あるいは水素が好ましく、本発明においては特に全て水素原子であることが好ましい。
Further, as an example of the production method, it can be obtained by reacting the corresponding cycloalkyl ketone and phenol under an acidic condition or a basic condition, followed by treatment such as recrystallization.
In the present invention, a particularly preferred phenol compound is preferably an alkylidene group having a carbon number of 7 to 10 in the formula (1), particularly a cyclohexane structure (for example, methylcyclohexane, dimethylcyclohexane, trimethylcyclohexane, isopropylcyclohexane, etc.), norbornene It is preferably any one of a group having a structure (eg, norbornene, methylnorbornene, trimethylnorbornene, etc.), an octahydromethanoindene structure (octahydromethanoindene, methyloctahydromethanoindene, etc.), or an adamantane structure (eg, adamantane). . Further, the substituent R is preferably a methyl group or hydrogen, and in the present invention, it is particularly preferred that all are hydrogen atoms.

前述のフェノール化合物とエピハロヒドリンとの反応において使用するエピハロヒドリンとしては、エピクロルヒドリン、α-メチルエピクロルヒドリン、γ-メチルエピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン等が挙げられ、本発明においては、工業的に入手が容易なエピクロルヒドリンが好ましい。エピハロヒドリンの使用量は、原料フェノール化合物の水酸基1モルに対し通常3〜20モルであり、好ましくは4〜10モルである。   Examples of the epihalohydrin used in the reaction of the phenol compound with epihalohydrin include epichlorohydrin, α-methylepichlorohydrin, γ-methylepichlorohydrin, epibromohydrin, and the like. In the present invention, epichlorohydrin that is easily available industrially is used. Is preferred. The usage-amount of epihalohydrin is 3-20 mol normally with respect to 1 mol of hydroxyl groups of a raw material phenolic compound, Preferably it is 4-10 mol.

上記エポキシ化反応においては、アルカリ金属水酸化物を使用することが好ましい。該アルカリ金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。なお、アルカリ金属水酸化物を、固形物として利用してもよいし、その水溶液として利用してもよい。例えば、アルカリ金属水酸化物を水溶液として使用する場合においては、アルカリ金属水酸化物の水溶液を連続的に反応系内に添加すると共に、減圧下又は常圧下で連続的に水及びエピハロヒドリンを留出させ、更に分液して水を除去し、エピハロヒドリンを反応系内に連続的に戻す方法によりエポキシ化反応を行うことができる。また固形を使用する場合、その取り扱いやすさ、溶解性等の問題からフレーク状の物を使用することが好ましい。アルカリ金属水酸化物の使用量は、原料フェノール化合物の水酸基1モルに対して通常0.90〜1.5モルであり、好ましくは0.95〜1.25モルであり、より好ましくは0.99〜1.15モルである。   In the epoxidation reaction, an alkali metal hydroxide is preferably used. Examples of the alkali metal hydroxide include sodium hydroxide and potassium hydroxide. The alkali metal hydroxide may be used as a solid or an aqueous solution thereof. For example, when alkali metal hydroxide is used as an aqueous solution, an aqueous solution of alkali metal hydroxide is continuously added to the reaction system, and water and epihalohydrin are continuously distilled under reduced pressure or normal pressure. Then, liquid separation is performed to remove water, and the epoxidation reaction can be carried out by continuously returning the epihalohydrin to the reaction system. Moreover, when using solid, it is preferable to use a flaky thing from problems, such as the ease of handling and solubility. The usage-amount of an alkali metal hydroxide is 0.90-1.5 mol normally with respect to 1 mol of hydroxyl groups of a raw material phenolic compound, Preferably it is 0.95-1.25 mol, More preferably, it is 0.00. 99 to 1.15 mol.

上記エポキシ化反応においては、反応を促進するためにテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド等の4級アンモニウム塩を触媒として添加することが好ましい。4級アンモニウム塩の使用量は、原料フェノール化合物の水酸基1モルに対し通常0.1〜15gであり、好ましくは0.2〜10gである。   In the epoxidation reaction, it is preferable to add a quaternary ammonium salt such as tetramethylammonium chloride, tetramethylammonium bromide, trimethylbenzylammonium chloride as a catalyst in order to accelerate the reaction. The usage-amount of a quaternary ammonium salt is 0.1-15g normally with respect to 1 mol of hydroxyl groups of a raw material phenolic compound, Preferably it is 0.2-10g.

上記エポキシ化反応においては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の非プロトン性極性溶媒などを添加して反応を行うことが反応進行上好ましい。
上記アルコール類を使用する場合、その使用量は、エピハロヒドリンの使用量に対し通常2〜50質量%であり、好ましくは4〜20質量%である。一方、上記非プロトン性極性溶媒を用いる場合、その使用量は、エピハロヒドリンの使用量に対し通常5〜100質量%であり、好ましくは10〜80質量%である。
In the epoxidation reaction, it is preferable to carry out the reaction by adding an alcohol such as methanol, ethanol or isopropyl alcohol, an aprotic polar solvent such as dimethyl sulfone, dimethyl sulfoxide, tetrahydrofuran or dioxane.
When using the said alcohol, the usage-amount is 2-50 mass% normally with respect to the usage-amount of an epihalohydrin, Preferably it is 4-20 mass%. On the other hand, when using the said aprotic polar solvent, the usage-amount is 5-100 mass% normally with respect to the usage-amount of an epihalohydrin, Preferably it is 10-80 mass%.

上記エポキシ化反応において、反応温度は通常30〜90℃であり、好ましくは35〜80℃である。一方、反応時間は通常0.5〜10時間であり、好ましくは1〜8時間である。これらのエポキシ化反応の反応物は、水洗後、または水洗無しに加熱減圧下でエピハロヒドリンや溶媒等を除去することにより精製され得る。また、更に加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、回収した反応物をトルエン、メチルイソブチルケトンなどの溶剤に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて、副生成物の閉環反応を行い、副生成物であるハロヒドリンの閉環を確実なものにすることもできる。
この場合、アルカリ金属水酸化物の使用量は、エポキシ化に使用した原料フェノール化合物の水酸基1モルに対して通常0.01〜0.3モルであり、好ましくは0.05〜0.2モルである。また、反応温度は通常50〜120℃であり、反応時間は通常0.5〜2時間である。
In the epoxidation reaction, the reaction temperature is usually 30 to 90 ° C, preferably 35 to 80 ° C. On the other hand, reaction time is 0.5 to 10 hours normally, Preferably it is 1 to 8 hours. The reaction product of these epoxidation reactions can be purified by removing epihalohydrin, a solvent, or the like under heating and reduced pressure after washing with water or without washing with water. In addition, in order to make an epoxy resin with less hydrolyzable halogen, the recovered reaction product is dissolved in a solvent such as toluene or methyl isobutyl ketone, and an aqueous solution of an alkali metal hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide is prepared. In addition, a ring closure reaction of the by-product can be performed to ensure the ring closure of the by-product halohydrin.
In this case, the amount of alkali metal hydroxide used is usually 0.01 to 0.3 mol, preferably 0.05 to 0.2 mol, relative to 1 mol of the hydroxyl group of the starting phenol compound used for epoxidation. It is. Moreover, reaction temperature is 50-120 degreeC normally, and reaction time is 0.5 to 2 hours normally.

上記エポキシ化反応においては、反応終了後、生成した塩を濾過、水洗などにより除去し、更に加熱減圧下溶剤を留去することにより本発明に使用できるエポキシ樹脂を得ることができる。   In the epoxidation reaction, after the completion of the reaction, the produced salt is removed by filtration, washing with water, etc., and the solvent is distilled off under heating and reduced pressure to obtain an epoxy resin that can be used in the present invention.

本発明のエポキシ樹脂組成物において、全エポキシ樹脂中、本発明のエポキシ樹脂の割合は50質量%以上が好ましく、より好ましくは70質量%以上、特に好ましくは80質量%以上である。
前記他のエポキシ樹脂としてはノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂などが挙げられる。特にフェノールアラルキル型のエポキシ樹脂の添加は、本発明のエポキシ樹脂組成物の難燃性を阻害する効果が少ないため好ましい。またハロゲン化フェノール化合物(もしくはフェノール樹脂)のエポキシ化物は環境問題、および電気特性の問題(電気特性が悪くなる)からからその使用は好ましくなく、使用したとしても全エポキシ樹脂中で5質量%以下、好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは5000ppm以下である。
In the epoxy resin composition of the present invention, the proportion of the epoxy resin of the present invention is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and particularly preferably 80% by mass or more in the total epoxy resin.
Examples of the other epoxy resins include novolac type epoxy resins, biphenyl type epoxy resins, triphenylmethane type epoxy resins, and phenol aralkyl type epoxy resins. In particular, the addition of a phenol aralkyl type epoxy resin is preferable because the effect of inhibiting the flame retardancy of the epoxy resin composition of the present invention is small. Epoxy compounds of halogenated phenol compounds (or phenol resins) are not preferred because of environmental problems and electrical characteristics (deteriorating electrical characteristics). Even if they are used, 5% by mass or less in all epoxy resins , Preferably 2% by mass or less, more preferably 5000 ppm or less.

使用できる他のエポキシ樹脂の具体例としては、チオジフェノール、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシアセトフェノン、o−ヒドロキシアセトフェノン、トリシクロペンタジエン、フルフラール、4,4’−ビス(クロルメチル)−1,1’−ビフェニル、4,4’−ビス(メトキシメチル)−1,1’−ビフェニル、1,4−ビス(クロロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メトキシメチル)ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類、アルコール類から誘導されるグリシジルエーテル化物、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂等の固形または液状エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。   Specific examples of other epoxy resins that can be used include thiodiphenol, fluorene bisphenol, terpene diphenol, 4,4′-biphenol, 2,2′-biphenol, 3,3 ′, 5,5′-tetramethyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diol, hydroquinone, resorcin, naphthalenediol, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) ethane, Phenols (phenol, alkyl-substituted phenol, naphthol, alkyl-substituted naphthol, dihydroxybenzene, dihydroxynaphthalene, etc.) and formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxyacetopheno O-hydroxyacetophenone, tricyclopentadiene, furfural, 4,4′-bis (chloromethyl) -1,1′-biphenyl, 4,4′-bis (methoxymethyl) -1,1′-biphenyl, 1,4 -Polycondensates with bis (chloromethyl) benzene, 1,4-bis (methoxymethyl) benzene, etc., and their modified products, halogenated bisphenols such as tetrabromobisphenol A, and glycidyl ethers derived from alcohols And solid or liquid epoxy resins such as alicyclic epoxy resins, glycidyl amine epoxy resins, glycidyl ester epoxy resins and the like, but are not limited thereto. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明のエポキシ樹脂組成物が含有する硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物、フェノール系化合物、カルボン酸系化合物などが挙げられる。用いうる硬化剤の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン等のアミン系化合物;ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンより合成されるポリアミド樹脂等のアミド系化合物;無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等の酸無水物系化合物;ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、テルペンジフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−[1,1’−ビフェニル]−4,4’−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、トリス−(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタンや、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシアセトフェノン、o−ヒドロキシアセトフェノン、フルフラールとの重縮合物であるノボラック樹脂や、フェノールまたはクレゾールとフェニレンジメチロール体、ジメトキシメチル体もしくはハロゲン化メチル体との反応物または、フェノールまたはクレゾールとビスクロロメチルビフェニル、ビスメトキシメチルビフェニルもしくはビスヒドロキシメチルビフェニルとの反応物または、フェノールとベンゼンジイソプロパノール、ベンゼンジイソプロパノールジメチルエーテルもしくはベンゼンビス(クロロイソプロパン)との反応物であるフェノールアラルキル樹脂及びこれらの変性物や、テトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビスフェノール類や、テルペンとフェノール類の縮合物等のフェノール系化合物、イミダゾール、トリフルオロボラン−アミン錯体、グアニジン誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
本発明においては、耐熱性、耐薬品性、電気信頼性の面から、フェノール系化合物を硬化剤とすることが好ましく、特に難燃性から、ノボラック樹脂、中でもフェノールノボラック樹脂またはクレゾールノボラック樹脂や、フェノールアラルキル樹脂が好ましい。特に好ましくはフェノールアラルキル樹脂である。また本発明においては、その軟化点が50〜100℃のフェノールアラルキル樹脂を用いのが好ましい。軟化点が低い方が流動性及び難燃性は向上する傾向があるが、耐熱性を上げるには軟化点が高いもの使用することが好ましい。
Examples of the curing agent contained in the epoxy resin composition of the present invention include amine compounds, acid anhydride compounds, amide compounds, phenol compounds, carboxylic acid compounds, and the like. Specific examples of curing agents that can be used include amine compounds such as diaminodiphenylmethane, diethylenetriamine, triethylenetetramine, diaminodiphenylsulfone, and isophoronediamine; amides such as polyamide resins synthesized from dimers of dicyandiamide and linolenic acid and ethylenediamine Compounds: phthalic anhydride, trimellitic anhydride, pyromellitic anhydride, maleic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, methyltetrahydrophthalic anhydride, methyl nadic anhydride, hexahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, etc. Acid anhydride compounds; bisphenol A, bisphenol F, bisphenol S, fluorene bisphenol, terpene diphenol, 4,4′-biphenol, 2,2′-biphenol, 3,3 ′, 5,5′-te Tramethyl- [1,1′-biphenyl] -4,4′-diol, hydroquinone, resorcin, naphthalenediol, tris- (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1,2,2-tetrakis (4-hydroxyphenyl) Ethane and phenols (phenol, alkyl-substituted phenol, naphthol, alkyl-substituted naphthol, dihydroxybenzene, dihydroxynaphthalene, etc.) and formaldehyde, acetaldehyde, benzaldehyde, p-hydroxybenzaldehyde, o-hydroxybenzaldehyde, p-hydroxyacetophenone, o-hydroxy Novolac resin, polycondensate of acetophenone and furfural, phenol or cresol and phenylenedimethylol, dimethoxymethyl or methyl halide Or a reaction product of phenol or cresol with bischloromethylbiphenyl, bismethoxymethylbiphenyl or bishydroxymethylbiphenyl, or phenol with benzenediisopropanol, benzenediisopropanoldimethylether or benzenebis (chloroisopropane) Phenol aralkyl resins which are reactants and their modified products, phenolic compounds such as halogenated bisphenols such as tetrabromobisphenol A, condensates of terpenes and phenols, imidazoles, trifluoroborane-amine complexes, guanidine derivatives However, it is not limited to these. These may be used alone or in combination of two or more.
In the present invention, from the viewpoint of heat resistance, chemical resistance, and electrical reliability, it is preferable to use a phenolic compound as a curing agent. Phenol aralkyl resins are preferred. Particularly preferred is a phenol aralkyl resin. Moreover, in this invention, it is preferable to use the phenol aralkyl resin whose softening point is 50-100 degreeC. A lower softening point tends to improve fluidity and flame retardancy, but it is preferable to use a higher softening point in order to increase heat resistance.

本発明のエポキシ樹脂組成物において硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して0.8〜1.1当量が好ましい。エポキシ基1当量に対して、0.8当量に満たない場合、あるいは1.1当量を超える場合、いずれも硬化が不完全となり良好な硬化物性が得られない恐れがある。また本発明においてエポキシ樹脂と硬化剤の好ましい組み合わせとしては軟化点45〜70度のエポキシ樹脂(より好ましくは50〜65℃)と軟化点50〜100℃(好ましくは50〜85℃、さらに好ましくは50〜75℃)の硬化剤である。流動性、難燃性、耐熱性の面でバランスの取れた特性を有する樹脂組成物となる。   In the epoxy resin composition of the present invention, the amount of the curing agent used is preferably 0.8 to 1.1 equivalents relative to 1 equivalent of the epoxy group of the epoxy resin. When less than 0.8 equivalent or more than 1.1 equivalent with respect to 1 equivalent of epoxy group, curing may be incomplete and good cured properties may not be obtained. In the present invention, a preferable combination of an epoxy resin and a curing agent is an epoxy resin having a softening point of 45 to 70 degrees (more preferably 50 to 65 ° C) and a softening point of 50 to 100 ° C (preferably 50 to 85 ° C, more preferably. 50 to 75 ° C.). A resin composition having balanced properties in terms of fluidity, flame retardancy, and heat resistance is obtained.

本発明のエポキシ樹脂組成物においては、硬化促進剤を含有させても差し支えない。使用できる硬化促進剤の具体例としては2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾ−ル類、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン等のホスフィン類、オクチル酸スズ等の金属化合物等が挙げられる。硬化促進剤は、エポキシ樹脂100質量部に対して0.1〜5.0質量部が必要に応じ用いられる。   The epoxy resin composition of the present invention may contain a curing accelerator. Specific examples of curing accelerators that can be used include imidazoles such as 2-methylimidazole, 2-ethylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2- (dimethylaminomethyl) phenol, 1,8-diaza- And tertiary amines such as bicyclo (5,4,0) undecene-7, phosphines such as triphenylphosphine, and metal compounds such as tin octylate. As for a hardening accelerator, 0.1-5.0 mass parts is used as needed with respect to 100 mass parts of epoxy resins.

本発明のエポキシ樹脂組成物には、リン含有化合物を難燃性付与成分として含有させることもできる。リン含有化合物としては反応型のものでも添加型のものでもよい。リン含有化合物の具体例としては、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシリレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジル−2,6−ジキシリレニルホスフェート、1,3−フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、1,4−フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、4,4'−ビフェニル(ジキシリレニルホスフェート)等のリン酸エステル系化合物;9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10(2,5−ジヒドロキシフェニル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド等のホスファン類;エポキシ樹脂と前記ホスファン類の活性水素とを反応させて得られるリン含有エポキシ化合物、赤リン等が挙げられるが、リン酸エステル類、ホスファン類またはリン含有エポキシ化合物が好ましく、1,3−フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、1,4−フェニレンビス(ジキシリレニルホスフェート)、4,4'−ビフェニル(ジキシリレニルホスフェート)またはリン含有エポキシ化合物が特に好ましい。
しかしながら、環境問題、および電気特性の懸念から前述のようなリン酸エステル系化合物の使用量はリン酸エステル系化合物/エポキシ樹脂≦0.1(質量比)が好ましい。さらに好ましくは0.05以下である。特に好ましくは硬化促進剤として添加する以外は、リン系化合物は添加しないことが良い。
The epoxy resin composition of the present invention may contain a phosphorus-containing compound as a flame retardant component. The phosphorus-containing compound may be a reactive type or an additive type. Specific examples of the phosphorus-containing compound include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, tricresyl phosphate, trixylylenyl phosphate, cresyl diphenyl phosphate, cresyl-2,6-dixylylenyl phosphate, 1,3-phenylenebis ( Phosphoric acid ester compounds such as dixylylenyl phosphate), 1,4-phenylenebis (dixylylenyl phosphate), 4,4′-biphenyl (dixylylenyl phosphate); 9,10-dihydro-9- Phosphanes such as oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, 10 (2,5-dihydroxyphenyl) -10H-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide; activity of epoxy resin and said phosphanes Phosphorus obtained by reacting with hydrogen -Containing epoxy compounds, red phosphorus, etc., but phosphoric esters, phosphanes or phosphorus-containing epoxy compounds are preferred, and 1,3-phenylenebis (dixylylenyl phosphate), 1,4-phenylenebis (dixylyl). Renyl phosphate), 4,4′-biphenyl (dixylylenyl phosphate) or phosphorus-containing epoxy compounds are particularly preferred.
However, the amount of the phosphoric acid ester compound as described above is preferably phosphoric acid ester compound / epoxy resin ≦ 0.1 (mass ratio) because of environmental problems and concerns about electrical characteristics. More preferably, it is 0.05 or less. It is particularly preferable not to add a phosphorus compound except that it is added as a curing accelerator.

本発明のエポキシ樹脂組成物は無機充填剤を含有する。無機充填剤としては溶融シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化ベリリウム、酸化鉄、酸化チタン、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、マイカ、ガラス、石英、雲母などが挙げられる。さらに難燃効果を付与するため、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物を使用することも好ましい。ただし、これらに限定されない。また2種以上を混合して使用しても良い。これら無機充填剤のうち、溶融シリカや結晶性シリカなどのシリカ類はコストが安く、電気信頼性も良好なため好ましい。本発明のエポキシ樹脂組成物において、無機充填剤の使用量は内割りで通常70質量%〜95質量%、好ましくは75質量%〜90質量%の範囲である。少なすぎると難燃性の効果が得られず、多すぎると封止する半導体素子が銅系リードフレームに搭載されている場合に封止樹脂とフレームの線膨張率が合わなくて、ヒートショックなどの熱応力による不具合が発生する可能性がある。   The epoxy resin composition of the present invention contains an inorganic filler. Inorganic fillers include fused silica, crystalline silica, alumina, calcium carbonate, calcium silicate, barium sulfate, talc, clay, magnesium oxide, aluminum oxide, beryllium oxide, iron oxide, titanium oxide, aluminum nitride, silicon nitride, and nitride Examples thereof include boron, mica, glass, quartz, and mica. Further, it is also preferable to use a metal hydroxide such as magnesium hydroxide or aluminum hydroxide in order to impart a flame retardant effect. However, it is not limited to these. Two or more kinds may be mixed and used. Of these inorganic fillers, silicas such as fused silica and crystalline silica are preferred because of low cost and good electrical reliability. In the epoxy resin composition of the present invention, the amount of the inorganic filler used is usually 70% by mass to 95% by mass, and preferably 75% by mass to 90% by mass. If the amount is too small, the flame retardant effect cannot be obtained. If the amount is too large, when the semiconductor element to be sealed is mounted on a copper lead frame, the linear expansion coefficient of the sealing resin and the frame does not match, and heat shock, etc. There is a possibility that a problem due to thermal stress will occur.

本発明のエポキシ樹脂組成物には成形時の金型との離型を良くするために離型剤を配合することができる。離型剤としては従来公知のものいずれも使用できるが、例えばカルナバワックス、モンタンワックスなどのエステル系ワックス、ステアリン酸、パルチミン酸などの脂肪酸およびこれらの金属塩、酸化ポリエチレン、非酸化ポリエチレンなどのポリオレフィン系ワックスなどが挙げられる。これらは単独で使用しても2種以上併用しても良い。これら離型剤の配合量は全有機成分に対して0.5〜3質量%が好ましい。これより少なすぎると金型からの離型が悪く、多すぎるとリードフレームなどとの接着が悪くなる。   A release agent can be blended in the epoxy resin composition of the present invention in order to improve the release from the mold during molding. Any conventionally known release agent can be used, for example, ester waxes such as carnauba wax and montan wax, fatty acids such as stearic acid and palmitic acid, and metal salts thereof, polyolefins such as polyethylene oxide and non-oxidized polyethylene And waxes. These may be used alone or in combination of two or more. As for the compounding quantity of these mold release agents, 0.5-3 mass% is preferable with respect to all the organic components. If the amount is too small, release from the mold is poor, and if the amount is too large, adhesion to the lead frame and the like is poor.

本発明のエポキシ樹脂組成物には無機充填剤と樹脂成分との接着性を高めるためにカップリング剤を配合することができる。カップリング剤としては従来公知のものをいずれも使用できるが、例えばビニルアルコキシシラン、エポキアルコキシシラン、スチリルアルコキシシラン、メタクリロキシアルコキシシラン、アクリロキシアルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、メルカプトアルコキシシラン、イソシアナートアルコキシシランなどの各種アルコキシシラン化合物、アルコキシチタン化合物、アルミニウムキレート類などが挙げられる。これらは単独で使用しても2種以上併用しても良い。カップリング剤の添加方法は、カップリング剤であらかじめ無機充填剤表面を処理した後、樹脂と混練しても良いし、樹脂にカップリング剤を混合してから無機充填剤を混練しても良い。   In the epoxy resin composition of the present invention, a coupling agent can be blended in order to enhance the adhesion between the inorganic filler and the resin component. Any conventionally known coupling agent can be used. For example, vinyl alkoxy silane, epoxy alkoxy silane, styryl alkoxy silane, methacryloxy alkoxy silane, acryloxy alkoxy silane, amino alkoxy silane, mercapto alkoxy silane, isocyanate alkoxy Examples include various alkoxysilane compounds such as silane, alkoxytitanium compounds, and aluminum chelates. These may be used alone or in combination of two or more. The coupling agent may be added by treating the surface of the inorganic filler with the coupling agent in advance and then kneading with the resin, or mixing the coupling agent with the resin and then kneading the inorganic filler. .

更に本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて公知の添加剤を配合することが出来る。用いうる添加剤の具体例としては、ポリブタジエン及びこの変性物、アクリロニトリル共重合体の変性物、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリイミド、フッ素樹脂、マレイミド系化合物、シアネートエステル系化合物、シリコーンゲル、シリコーンオイル、並びにカーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の着色剤などが挙げられる。   Furthermore, a known additive can be blended in the epoxy resin composition of the present invention as necessary. Specific examples of additives that can be used include polybutadiene and modified products thereof, modified products of acrylonitrile copolymer, polyphenylene ether, polystyrene, polyethylene, polyimide, fluororesin, maleimide compounds, cyanate ester compounds, silicone gel, and silicone oil. And colorants such as carbon black, phthalocyanine blue, and phthalocyanine green.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、各成分を均一に分散混合できる従来公知のいかなる手法を用いても製造することができる。例えば各成分を全て粉砕して粉砕化しヘンシェルミキサーなどで混合後、加熱ロールによる溶融混練、ニーダーによる溶融混練、特殊混合機による混合、あるいはこれら各方法の適切な組み合わせを用いることで調製される。また、本発明の半導体装置はリードフレームなどに搭載された半導体素子を、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いてトランスファー成形などにより樹脂封止することで製造することができる。   The epoxy resin composition of the present invention can be produced by any conventionally known technique capable of uniformly dispersing and mixing each component. For example, all the components are pulverized and pulverized, mixed with a Henschel mixer, etc., then melt kneaded with a heating roll, melt kneaded with a kneader, mixed with a special mixer, or an appropriate combination of these methods. The semiconductor device of the present invention can be manufactured by resin-sealing a semiconductor element mounted on a lead frame or the like by transfer molding or the like using the epoxy resin composition of the present invention.

本発明の半導体装置は前記の本発明のエポキシ樹脂組成物で封止されたもの等の本発明のエポキシ樹脂組成物の硬化物を有する。半導体装置としては、例えばDIP(デュアルインラインパッケージ)、QFP(クワッドフラットパッケージ)、BGA(ボールグリッドアレイ)、CSP(チップサイズパッケージ)、SOP(スモールアウトラインパッケージ)、TSOP(シンスモールアウトラインパッケージ)、TQFP(シンクワッドフラットパッケージ)等が挙げられる。   The semiconductor device of the present invention has a cured product of the epoxy resin composition of the present invention such as the one sealed with the epoxy resin composition of the present invention. As semiconductor devices, for example, DIP (Dual Inline Package), QFP (Quad Flat Package), BGA (Ball Grid Array), CSP (Chip Size Package), SOP (Small Outline Package), TSOP (Thin Small Outline Package), TQFP (Sink Quad Flat Package).

以下、実施例、比較例により本発明を更に具体的に説明する。なお、下記において「部」は「質量部」を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. In the following, “part” means “part by mass”.

合成例1
撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、窒素パージを施しながら下記式(2)
Synthesis example 1
A flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a stirrer is purged with nitrogen while the following formula (2)

Figure 2011001447
で表されるフェノール化合物(本州化学工業株式会社製、BisP−TMC)155部エピクロロヒドリン555部、メタノール56部を加え、撹拌下で溶解し、還流(約70℃)にまで昇温した。次いでフレーク状の水酸化ナトリウム41部を90分かけて分割添加した後、更に70℃で3時間反応を行った。反応終了後,水200部で水洗を行い、油層からロータリーエバポレーターを用いて140℃で減圧下、過剰のエピクロルヒドリン等の溶剤類を留去した。残留物にメチルイソブチルケトン800部を加え溶解し、70℃にまで昇温した。撹拌下で30質量%の水酸化ナトリウム水溶液10部を加え、1時間反応を行った後、油層の洗浄水が中性になるまで水洗を行い、得られた溶液から、ロータリーエバポレーターを用いて160℃で減圧下にメチルイソブチルケトン等を留去することで本発明のエポキシ樹脂(EP1)201部を得た。得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量は219g/eq.軟化点47℃、150℃における溶融粘度(ICI溶融粘度 コーン#3)は0.03Pa・sであった。
Figure 2011001447
155 parts epichlorohydrin (55 parts by Honshu Chemical Industry Co., Ltd., BisP-TMC) and 56 parts of methanol were added, dissolved under stirring, and heated to reflux (about 70 ° C.). . Next, after adding 41 parts of flaky sodium hydroxide over 90 minutes, the reaction was further carried out at 70 ° C. for 3 hours. After completion of the reaction, water was washed with 200 parts of water, and excess solvents such as epichlorohydrin were distilled off from the oil layer under reduced pressure at 140 ° C. using a rotary evaporator. To the residue, 800 parts of methyl isobutyl ketone was added and dissolved, and the temperature was raised to 70 ° C. Under stirring, 10 parts of a 30% by weight aqueous sodium hydroxide solution was added and the reaction was carried out for 1 hour, followed by washing with water until the washing water for the oil layer became neutral. From the resulting solution, 160 parts were used using a rotary evaporator. By distilling off methyl isobutyl ketone and the like under reduced pressure at ° C, 201 parts of the epoxy resin (EP1) of the present invention was obtained. The epoxy equivalent of the obtained epoxy resin is 219 g / eq. The melt viscosity (ICI melt viscosity cone # 3) at a softening point of 47 ° C. and 150 ° C. was 0.03 Pa · s.

合成例2
撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、窒素パージを施しながら前記式(2)で表されるフェノール化合物(本州化学工業株式会社製、BisP−TMC)155部エピクロロヒドリン277部、ジメチルスルホキシド93部を加え、撹拌下で溶解し、45℃にまで昇温した。次いでフレーク状の水酸化ナトリウム41部を90分かけて分割添加した後、更に45℃で2時間、70℃で1時間反応を行った。油層からロータリーエバポレーターを用いて150℃で減圧下、過剰のエピクロルヒドリン等の溶剤類を留去した。残留物にメチルイソブチルケトン800部を加え溶解し、200部の水で水洗を行い、得られた有機層を70℃にまで昇温した。撹拌下で30質量%の水酸化ナトリウム水溶液10部を加え、1時間反応を行った後、油層の洗浄水が中性になるまで水洗を行い、得られた溶液から、ロータリーエバポレーターを用いて190℃で減圧下にメチルイソブチルケトン等を留去することで本発明のエポキシ樹脂(EP2)205部を得た。得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量は233g/eq.軟化点53℃、150℃における溶融粘度(ICI溶融粘度 コーン#3)は0.05Pa・sであった。
Synthesis example 2
155 parts of epichlorohydrin 277 represented by the above formula (2) (BisP-TMC, manufactured by Honshu Chemical Industry Co., Ltd.) while purging nitrogen in a flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, and a stirrer And 93 parts of dimethyl sulfoxide were added, dissolved under stirring, and the temperature was raised to 45 ° C. Next, 41 parts of flaky sodium hydroxide was added in portions over 90 minutes, followed by further reaction at 45 ° C. for 2 hours and at 70 ° C. for 1 hour. Excess solvents such as epichlorohydrin were distilled off from the oil layer under reduced pressure at 150 ° C. using a rotary evaporator. To the residue, 800 parts of methyl isobutyl ketone was added and dissolved, washed with 200 parts of water, and the resulting organic layer was heated to 70 ° C. Under stirring, 10 parts of a 30% by weight sodium hydroxide aqueous solution was added and the reaction was carried out for 1 hour, followed by washing with water until the washing water of the oil layer became neutral. From the resulting solution, 190 was used using a rotary evaporator. By distilling off methyl isobutyl ketone and the like under reduced pressure at ° C, 205 parts of the epoxy resin (EP2) of the present invention was obtained. The epoxy equivalent of the obtained epoxy resin was 233 g / eq. The melt viscosity (ICI melt viscosity cone # 3) at a softening point of 53 ° C. and 150 ° C. was 0.05 Pa · s.

合成例3
合成例1においてフェノール化合物を式(3)
Synthesis example 3
In Synthesis Example 1, the phenol compound is represented by the formula (3)

Figure 2011001447
で表されるフェノール化合物(METROPORITAN CHEM製)160部とした以外は同様の操作で合成を行った。得られたエポキシ樹脂(EP3)はエポキシ当量231g/eq.軟化点61℃、150℃における溶融粘度(ICI溶融粘度 コーン#3)は0.07Pa・sであった。
Figure 2011001447
The synthesis was performed in the same manner except that 160 parts of a phenol compound (manufactured by METROPORITA CHEM) represented by the formula: The resulting epoxy resin (EP3) had an epoxy equivalent of 231 g / eq. The melt viscosity (ICI melt viscosity cone # 3) at a softening point of 61 ° C. and 150 ° C. was 0.07 Pa · s.

実施例1〜5および比較例1〜3
<難燃性試験>
前記で得られたエポキシ樹脂を表1の割合(質量部)で配合し、ミキシングロールを用いて均一に混合・混練し、封止用エポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物をミキサーにて粉砕し、更にタブレットマシーンにてタブレット化した。このタブレット化されたエポキシ樹脂組成物をトランスファー成型(175℃×60秒)し、更に脱型後160℃×2時間+180℃×6時間の条件で硬化、評価用試験片を得た。難燃性試験結果も表1に示す。
なお、硬化物の物性は以下の要領で測定した。
・難燃性:UL94に準拠して行った。ただし、サンプルサイズは幅12.5mm×長さ150mmとし、厚さは0.8mmで試験を行った。
・残炎時間:5個1組のサンプルに10回接炎したあとの残炎時間の合計
Examples 1-5 and Comparative Examples 1-3
<Flame retardance test>
The epoxy resin obtained above was blended in the proportions (parts by mass) shown in Table 1, and uniformly mixed and kneaded using a mixing roll to obtain an epoxy resin composition for sealing. This epoxy resin composition was pulverized with a mixer and further tableted with a tablet machine. The tableted epoxy resin composition was transfer-molded (175 ° C. × 60 seconds), and after demolding, cured under the conditions of 160 ° C. × 2 hours + 180 ° C. × 6 hours to obtain a test piece for evaluation. The flame retardant test results are also shown in Table 1.
In addition, the physical property of hardened | cured material was measured in the following ways.
Flame retardance: Performed according to UL94. However, the test was conducted with a sample size of 12.5 mm wide × 150 mm long and a thickness of 0.8 mm.
・ Afterflame time: Total afterflame time after 10 times contact with 5 samples

Figure 2011001447
Figure 2011001447

表中
(EP4):ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:jER−834 ジャパンエポキシレジン社製 形状 半固形 エポキシ当量250g/eq)
(H1):フェノールアラルキル型フェノール樹脂(商品名:ミレックス XLC−3L 三井化学製 軟化点71℃ 水酸基当量172g/eq)
(H2):フェノールアラルキル型フェノール樹脂(商品名:KAYAHARD GPH−65 日本化薬製 軟化点65℃ 水酸基当量198g/eq)
(H3):フェノールノボラック(商品名:H−1 明和化成工業製 軟化点83℃、水酸基当量106g/eq)
In the table (EP4): bisphenol A type epoxy resin (trade name: jER-834, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., shape, semi-solid, epoxy equivalent 250 g / eq)
(H1): Phenol aralkyl type phenol resin (trade name: Millex XLC-3L, Mitsui Chemicals, softening point 71 ° C., hydroxyl equivalent 172 g / eq)
(H2): Phenol aralkyl-type phenol resin (trade name: KAYAHARD GPH-65, Nippon Kayaku softening point 65 ° C., hydroxyl equivalent 198 g / eq)
(H3): phenol novolak (trade name: H-1 Meiwa Kasei Kogyo, softening point 83 ° C., hydroxyl group equivalent 106 g / eq)

硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学工業製)
無機充填剤:溶融シリカ(商品名:MSR−2212、龍森製)
離型剤:カルナバワックス1号(セラリカ野田製)
カップリング剤:KBM−303(信越化学製)
Curing accelerator: Triphenylphosphine (manufactured by Hokuko Chemical)
Inorganic filler: fused silica (trade name: MSR-2212, manufactured by Tatsumori)
Mold release agent: Carnauba wax No. 1 (manufactured by Celerica Noda)
Coupling agent: KBM-303 (manufactured by Shin-Etsu Chemical)

表1から、本発明のエポキシ樹脂組成物は、ハロゲンやアンチモン化合物等の難燃剤を用いなくとも、難燃性に優れた硬化物を与えることができることが明らかである。
すなわち、エポキシ樹脂として炭素数6以上のシクロアルキル基を有するビスフェノール体のエポキシ化物に対し、硬化剤としてフェノールアラルキル樹脂(H1、H2)、無機充填剤を含有する本発明のエポキシ樹脂組成物を用いた場合、その燃焼時間が短く、UL−94に準拠した燃焼試験において、同条件で比較した場合、いずれもV−1もしくはV−0レベルであり、少なくともその残炎時間が100秒をきっている。これに対し、シクロアルキル基を有さない、比較用のビスフェノールA型エポキシ樹脂を用いた場合、残炎時間が100秒以上と燃焼時間が長く、さらには全焼してしまうといった結果となった。また硬化剤をフェノールアラルキル樹脂以外の樹脂(H3)にした場合、その難燃性は発現せず、残炎時間が100秒以上と燃焼時間が長いものとなってしまった。
From Table 1, it is clear that the epoxy resin composition of the present invention can give a cured product excellent in flame retardancy without using a flame retardant such as a halogen or an antimony compound.
That is, the epoxy resin composition of the present invention containing a phenol aralkyl resin (H1, H2) as a curing agent and an inorganic filler for a bisphenol epoxidized product having a cycloalkyl group having 6 or more carbon atoms as an epoxy resin. The combustion time is short, and in the combustion test based on UL-94, when compared under the same conditions, both are V-1 or V-0 level, and at least the afterflame time is less than 100 seconds. Yes. On the other hand, when a comparative bisphenol A type epoxy resin having no cycloalkyl group was used, the afterflame time was 100 seconds or longer, the combustion time was long, and the result was that it was completely burned. Further, when the curing agent was a resin (H3) other than the phenol aralkyl resin, the flame retardancy was not exhibited, and the afterflame time was 100 seconds or longer and the combustion time was long.

Claims (5)

式(1)
Figure 2011001447
(式中Aはシクロ環を有する炭素数5以上15未満のアルキリデン基である。また複数存在する置換基Rは水素原子、あるいはメチル基を表す。)
で表されるフェノール化合物とエピハロヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂とフェノール樹脂系硬化剤、無機充填材を必須成分として含有する組成物において無機充填材の含有量が外割で70〜95質量%であることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
Formula (1)
Figure 2011001447
(In the formula, A is an alkylidene group having a cyclo ring and having 5 or more and less than 15 carbon atoms. A plurality of substituents R each represent a hydrogen atom or a methyl group.)
In the composition containing an epoxy resin obtained by reaction of a phenol compound represented by the formula and an epihalohydrin, a phenol resin-based curing agent, and an inorganic filler as essential components, the content of the inorganic filler is 70 to 95% by mass in the outer ratio. An epoxy resin composition characterized by the above.
Aがシクロヘプタン構造、シクロヘキサン構造、ノルボルネン構造、オクタヒドロメタノインデン構造、アダマンタン構造を有する基のいずれか一種であることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 1, wherein A is any one of groups having a cycloheptane structure, a cyclohexane structure, a norbornene structure, an octahydromethanoindene structure, or an adamantane structure. Rが水素原子であり、Aが炭素数7〜10のアルキリデン基でかつ、シクロヘキサン構造、ノルボルネン構造、オクタヒドロメタノインデン構造を有する基のいずれか一種であることを特徴とする請求項1、2いずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 R is a hydrogen atom, A is an alkylidene group having 7 to 10 carbon atoms, and is any one of groups having a cyclohexane structure, a norbornene structure, or an octahydromethanoindene structure. The epoxy resin composition as described in any one. 硬化剤が、フェノールアラルキル樹脂を必須成分とすることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the curing agent comprises a phenol aralkyl resin as an essential component. 硬化剤の軟化点が50〜75℃であることを特徴とする請求項4記載のエポキシ樹脂組成物。 The epoxy resin composition according to claim 4, wherein the curing agent has a softening point of 50 to 75 ° C.
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