JP2012087229A - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エポキシ樹脂と、シェルにより硬化剤又は硬化促進剤が内包されたマイクロカプセルとを含有するエポキシ樹脂組成物であって、前記シェルは、加熱によりポリイミド骨格を生成する共重合体からなるエポキシ樹脂組成物。
【選択図】なし
Description
そこで、従来、例えば、接着剤に無機フィラーを高充填することにより、接着剤硬化物の線膨張率を低下させることが行われてきた。また、特許文献2に記載のマイクロカプセル型硬化触媒のようにシェルが無機材料からなる場合には、硬化後に残留するシェルが無機フィラーと同様に作用して、硬化物の信頼性を向上させることができる。
以下、本発明を詳述する。
上記エポキシ樹脂は特に限定されず、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、CTBN変性エポキシ樹脂、テトラヒドロキシフェニルエタン型エポキシ樹脂、エポキシ含有アクリルポリマー等が挙げられる。これらのなかでも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が好ましい。
上記マイクロカプセルは、貯蔵時には上記硬化剤又は硬化促進剤を上記シェル内に保持することができる一方、加熱されると上記硬化剤又は硬化促進剤を放出して硬化反応を進行させることができる。従って、本発明のエポキシ樹脂組成物は、貯蔵安定性にも硬化性にも優れる。
上記シェルが上記加熱によりポリイミド骨格を生成する共重合体からなることにより、本発明のエポキシ樹脂組成物を用いてフリップチップ接続を行う場合には、突起状電極の接合を行う際の加熱により、まず、上記マイクロカプセルが上記硬化剤又は硬化促進剤を放出し、次いで、残留した上記シェルにおいてポリイミド骨格が生成する。従って、硬化後に残留した上記シェルはポリイミド骨格を有する機能性フィラーとして作用し、本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化後には低線膨張率となる。また、このとき、硬化後に残留した上記シェルは、上記硬化剤又は硬化促進剤を放出する前の球状の上記マイクロカプセルに比べて表面積が大きくなっているため、線膨張率を低下させる効果が大きい。
なお、硬化後に残留した上記シェルにおいて、上記ポリイミド骨格は上記シェルの全面に存在していてもよく、部分的に存在していてもよい。
上記ニトリル基及びカルボキシル基を有する共重合体は特に限定されないが、ニトリル基含有モノマー及びカルボキシル基含有モノマーを含有するモノマー混合物を重合させることにより得られる共重合体であることが好ましい。
上記マイクロカプセルの上記硬化剤又は硬化促進剤の内包率のより好ましい下限は20重量%、より好ましい上限は40重量%である。
上記マイクロカプセルの平均粒子径のより好ましい上限は3.0μmである。
上記マイクロカプセルのアスペクト比のより好ましい上限は1.05である。
上記マイクロカプセルを、走査型電子顕微鏡を用いて1視野に約100個のマイクロカプセルが観察できる倍率で観察し、任意に選択した50個のマイクロカプセルの最長径及び最短径を、ノギスを用いて測定する。最長径を粒子径とし、粒子径の数平均値を求め、これを平均粒子径とする。また、最短径に対する最長径の比(最長径/最短径)の数平均値を求め、これをアスペクト比とする。なお、アスペクト比は、1に近くなるほど真球状に近いことを意味する。
上記カルボキシル基含有モノマーは特に限定されず、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等が挙げられる。これらのなかでも、メタクリル酸が好ましい。
上記モノマー混合物における上記ニトリル基含有モノマー及び上記カルボキシル基含有モノマーの含有量の合計のより好ましい下限は50重量%、より好ましい上限は70重量%である。
上記1分子中に2以上のα,β−エチレン性不飽和結合を有する化合物は特に限定されず、例えば、芳香族ジビニルモノマー、アルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリオールポリ(メタ)アクリレート、アリル化合物等が挙げられる。
上記アルキレングリコールジ(メタ)アクリレートは特に限定されず、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
上記シランカップリング剤は、重合性反応基を有していれば特に限定されず、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらのなかでも、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランが好ましい。
また、上記水性分散媒体は、必要に応じて、分散安定剤を含有してもよい。上記分散安定剤は特に限定されず、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
上記重合開始剤として、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビスイソブチレート、2,2’−アゾビス−4−メトキシ−2,4’−ジメチルバレロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4’−ジメチルバレロニトリル、ジメチル2,2’−アゾビス−2−メチルプロピネート、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、1,1’−アゾビスシクロヘキサン−1−カルボニトリル、2,2’−アゾビス[N−(2−プロピル)−2−メチルプロピンアミド]、2,2’−アゾビス−N−ブチル−2−メチルプロピンアミド、2,2’−アゾビス−N−シクロヘキシル−2−メチルプロピンアミド等が挙げられる。
重合反応容器に、水150重量部と、分散安定剤として5重量%のポリビニルアルコール水溶液(GH−20、日本合成化学社製)40重量部とを投入し、水性分散媒体を調製した。次いで、アクリロニトリル3.5重量部、メタクリル酸1.0重量部、エチレングリコールジメタクリレート(ブレンマーPDE−50、日油社製)4.0重量部、硬化促進剤として2−ウンデシルイミダゾール(C11Z、四国化成工業社製)1.5重量部、重合開始剤としてジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)(V−601、和光純薬工業社製)0.06重量部とを含有する油性混合液を調製し、得られた油性混合液を水性分散媒体に添加して、油性液滴の分散液を調製した。得られた分散液をホモジナイザーで攪拌混合し、重合器内へ仕込み、80℃で9時間反応させることにより、反応生成物を得た。得られた反応生成物を遠心分離した後、乾燥することにより、マイクロカプセルを得た。
表1に示す組成に従ってモノマーの配合比を変更したこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂組成物を得た。
実施例及び比較例で得られたエポキシ樹脂組成物について、以下の評価を行った。結果を表1に示した。
得られたエポキシ樹脂組成物を50μmの厚さに塗布して樹脂フィルムを得た。得られた樹脂フィルムを40℃で3日間放置した後、酢酸エチル中で24時間以上浸漬、振とうさせた。浸漬後の樹脂フィルムを取り出して乾燥し、酢酸エチル浸漬前後の樹脂フィルムの重量を測定することで、ゲル分率測定を行った。
ゲル分率(重量%)=100×(W2−W0)/(W1−W0) (1)
式(1)中、W0は樹脂フィルムの基材の重量を表し、W1は酢酸エチルに浸漬する前の樹脂フィルムの重量を表し、W2は酢酸エチルに浸漬し乾燥した後の樹脂フィルムの重量を表す。
得られたエポキシ樹脂組成物を100μmの厚さに塗布して樹脂フィルムを得た。得られた樹脂フィルムを170℃で3分間硬化した後、酢酸エチル中で24時間以上浸漬、振とうさせた。浸漬後の樹脂フィルムを取り出して乾燥し、酢酸エチル浸漬前後の樹脂フィルムの重量を測定することで、ゲル分率測定を行った。なお、ゲル分率は、上記式(1)により算出した。
得られたエポキシ樹脂組成物の粘度(mPa・s)を25℃、50rpm環境下にてE型粘度計(VISCOMETER TV−22、TOKI SANGYO CO.LTD社製)を用いて測定した。なお、φ15mmのローターを使用した。
得られたエポキシ樹脂組成物を600μmの厚さに塗布して樹脂フィルムを得た。得られた樹脂フィルムを260℃で1分間硬化した後、3mm×25mmの大きさに裁断して測定サンプルを作製した。線膨張率計(TMA/SS6100、セイコーインスツルメンツ社製)を用いて、引張り荷重2.94×10−2N、昇温速度5℃/分の条件で、測定サンプルの23〜120℃における平均線膨張率α1(ppm)を測定した。
Claims (7)
- エポキシ樹脂と、シェルにより硬化剤又は硬化促進剤が内包されたマイクロカプセルとを含有するエポキシ樹脂組成物であって、
前記シェルは、加熱によりポリイミド骨格を生成する共重合体からなる
ことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - 加熱によりポリイミド骨格を生成する共重合体は、前記ポリイミド骨格を生成する温度が170〜260℃である請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
- 加熱によりポリイミド骨格を生成する共重合体は、ニトリル基及びカルボキシル基を有する共重合体であることを特徴とする請求項1又は2記載のエポキシ樹脂組成物。
- シェルにより硬化剤又は硬化促進剤が内包されたマイクロカプセルは、前記硬化剤又は硬化促進剤を放出する温度が110〜170℃であることを特徴とする請求項1、2又は3記載のエポキシ樹脂組成物。
- シェルにより硬化剤又は硬化促進剤が内包されたマイクロカプセルは、前記硬化剤又は硬化促進剤の内包率が10重量%以上であることを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のエポキシ樹脂組成物。
- シェルにより硬化剤又は硬化促進剤が内包されたマイクロカプセルは、下記の方法:
ニトリル基含有モノマー及びカルボキシル基含有モノマーを含有するモノマー混合物と、硬化剤又は硬化促進剤とを含有する油性混合液を調製する工程と、
前記油性混合液を水性分散媒体に分散させて、油性液滴の分散液を調製する工程と、
前記分散液中で前記モノマー混合物を重合させる工程とを有し、
前記モノマー混合物における前記ニトリル基含有モノマー及び前記カルボキシル基含有モノマーの含有量の合計が40重量%以上であり、かつ、前記ニトリル基含有モノマーと前記カルボキシル基含有モノマーとの含有量の重量比が4:6〜8:2であるマイクロカプセルの製造方法
により得られることを特徴とする請求項3記載のエポキシ樹脂組成物。 - 硬化後の線膨張率が110ppm以下であることを特徴とする請求項1、2、3、4、5又は6記載のエポキシ樹脂組成物。
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