JP2021091814A - 樹脂組成物 - Google Patents

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Abstract

【課題】モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができる樹脂組成物を提供する。【解決手段】(A)硬化剤、及び(B)無機充填剤を含む樹脂組成物であって、(A)成分が、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物を含み、(A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(B)成分以外の不揮発成分を100質量%とした場合、0.5質量%以上5質量%未満であり、(B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、無機充填剤を含む樹脂組成物に関する。さらに、本発明は、当該樹脂組成物を用いて得られる硬化物、樹脂シート、回路基板、半導体チップパッケージ、及び半導体装置に関する。
近年、スマートフォン、タブレット型デバイスといった小型の高機能電子機器の需要が増大しており、それに伴い、これら小型の電子機器に用いられる半導体チップパッケージ用の封止材の更なる高機能化が求められている。このような封止材として、樹脂組成物を硬化して形成されるもの等が知られている(特許文献1)。
とりわけ、近年は、半導体チップパッケージに用いる絶縁層又は封止層を薄くすることが求められている。しかし、絶縁層又は封止層を薄くすると反りが発生しやすくなる傾向にある。反りを抑制する方法として、樹脂組成物に応力を緩和できるエポキシ変性シロキサン等を添加する方法が知られている(特許文献2)。
特開2017−008312号公報 特開2018−172599号公報
しかし、樹脂組成物にエポキシ変性シロキサン等を添加する場合、半導体チップパッケージ製造プロセスで使用される熱剥離テープに対する密着性が低下することがあり、また、モールド成形後にフローマークが発生しやすくなることがある。そのようなことから、反りを抑制できることに加えて、モールド成形後のフローマークの発生も抑制でき、さらには、優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができる樹脂組成物が求められている。
したがって、本発明の課題は、モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができる樹脂組成物を提供することにある。
本発明の課題を達成すべく、本発明者らは鋭意検討した結果、所定の割合で(A−1)水酸基含有シロキサン化合物及び(B)無機充填剤を含む樹脂組成物を用いることにより、モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の内容を含む。
[1] (A)硬化剤、及び(B)無機充填剤を含む樹脂組成物であって、
(A)成分が、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物を含み、
(A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(B)成分以外の不揮発成分を100質量%とした場合、0.5質量%以上5質量%未満であり、
(B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である、樹脂組成物。
[2] (A−1)成分が、フェノール性水酸基含有シロキサン化合物である、上記[1]に記載の樹脂組成物。
[3] (A−1)成分が、鎖状シロキサン骨格を有する、上記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4] (A−1)成分の水酸基価が、120mgKOH/g以下である、上記[1]〜[3]の何れかに記載の樹脂組成物。
[5] (A)成分が、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、アミン系硬化剤、活性エステル系硬化剤、及び酸無水物系硬化剤から選ばれる硬化剤をさらに含む、上記[1]〜[4]の何れかに記載の樹脂組成物。
[6] (A−1)成分の含有量が、(A)成分全てを100質量%とした場合、3質量%〜20質量%である、上記[1]〜[5]の何れかに記載の樹脂組成物。
[7] (B)成分が、シリカである、上記[1]〜[6]の何れかに記載の樹脂組成物。
[8] (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、70質量%以上である、上記[1]〜[7]の何れかに記載の樹脂組成物。
[9] (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、80質量%以上である、上記[8]に記載の樹脂組成物。
[10] (A−1)成分に対する(B)成分の含有質量比((B)成分/(A−1)成分)が、50〜1,000である、上記[1]〜[9]の何れかに記載の樹脂組成物。
[11] さらに(C)エポキシ樹脂を含む、上記[1]〜[10]の何れかに記載の樹脂組成物。
[12] 半導体チップパッケージの絶縁層を形成するための上記[1]〜[11]の何れかに記載の樹脂組成物。
[13] 回路基板の絶縁層を形成するための上記[1]〜[11]の何れかに記載の樹脂組成物。
[14] 半導体チップパッケージの半導体チップを封止するための上記[1]〜[11]の何れかに記載の樹脂組成物。
[15] 上記[1]〜[14]の何れかに記載の樹脂組成物から得られる硬化物。
[16] 支持体と、上記支持体上に設けられた上記[1]〜[14]の何れかに記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
[17] 上記[1]〜[14]の何れかに記載の樹脂組成物から得られる硬化物により形成された絶縁層を含む回路基板。
[18] 上記[17]に記載の回路基板と、当該回路基板に搭載された半導体チップと、を含む半導体チップパッケージ。
[19] 半導体チップと、当該半導体チップを封止する上記[1]〜[14]の何れかに記載の樹脂組成物から得られる硬化物と、を含む半導体チップパッケージ。
[20] 上記[18]又は[19]に記載の半導体チップパッケージを備える半導体装置。
本発明の樹脂組成物によれば、モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができる。
以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。ただし、本発明は、下記実施形態及び例示物に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲及びその均等の範囲を逸脱しない範囲において任意に変更して実施され得る。
<樹脂組成物>
本発明の樹脂組成物は、(A)硬化剤、及び(B)無機充填剤を含み、(A)成分が、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物を含み、(A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(B)成分以外の不揮発成分を100質量%とした場合、0.5質量%以上5質量%未満であり、(B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である。このような樹脂組成物を用いることにより、モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができる。
本発明の樹脂組成物は、(A)硬化剤、及び(B)無機充填剤の他に、さらに、(C)エポキシ樹脂、(D)硬化促進剤、(E)その他の添加剤、及び(F)有機溶剤を含んでいてもよい。以下、樹脂組成物に含まれる各成分について詳細に説明する。
<(A)硬化剤>
本発明の樹脂組成物は、(A)硬化剤を含む。(A)硬化剤は、(C)エポキシ樹脂を硬化する機能を有する。(A)硬化剤が硬化対象とする(C)エポキシ樹脂は、本発明の樹脂組成物に含まれていてもよいし、硬化前に別途本発明の樹脂組成物と混合してもよい。
樹脂組成物中の(A)硬化剤の含有量は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、例えば100質量%以下、95質量%以下、85質量%以下、好ましくは75質量%以下、70質量%以下、より好ましくは60質量%以下、55質量%以下、さらに好ましくは50質量%以下、45質量%以下、特に好ましくは42質量%以下、40質量%以下である。樹脂組成物中の(A)硬化剤の含有量の下限は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは0.5質量%以上、1質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、より好ましくは15質量%以上、20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上、30質量%以上、特に好ましくは35質量%以上、37質量%以上である。
<(A−1)水酸基含有シロキサン化合物>
(A)硬化剤は、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物を含む。(A−1)水酸基含有シロキサン化合物とは、1個以上(好ましくは2個以上)の水酸基を有し且つ1個以上(好ましくは2個以上、特に好ましくは2個以上が繰り返し連続する)のシロキサン(Si−O−Si)結合を有する化合物をいう。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物は、環状シロキサン骨格を有するシロキサン化合物であっても、鎖状シロキサン骨格を有するシロキサン化合物であってもよいが、鎖状シロキサン骨格を有するシロキサン化合物であることが好ましい。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物における水酸基の数は、特に限定されないが、1分子中、好ましくは10個以下、より好ましくは5個以下であり得る。(A−1)水酸基含有シロキサン化合物は、水酸基含有鎖状シロキサン化合物である場合、側鎖に水酸基を有する側鎖型、両末端に水酸基を有する両末端型、側鎖と末端の両方に水酸基を有する側鎖末端型のいずれであってもよい。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物におけるシロキサン結合を形成するケイ素原子の数は、特に限定されないが、1分子中、下限として、好ましくは2個以上、より好ましくは3個以上、特に好ましくは5個以上、上限として、好ましくは2,000個以下、より好ましくは1,000個以下、特に好ましくは500個以下であり得る。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物におけるケイ素原子は、シロキサン結合形成に関与しない全ての置換可能部位が、水酸基を有するか又は有さない1価の有機基で置換されていることが好ましく、水酸基を有するか又は有さない任意置換の1価の炭化水素基で置換されていることがより好ましい。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物は、好ましくは、式(1):
Figure 2021091814
[式中、2n+2個のR及び2個のRのうち少なくとも2個が、独立して、1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基を示し、且つその他が、独立して、任意置換の1価の炭化水素基を示すか;或いは2n+2個のRのうち少なくとも2個が、独立して、1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基を示し、その他が、独立して、任意置換の1価の炭化水素基を示し、且つ2個のRが、一緒になって1個の−O−を示して互いに結合し、環状シロキサン骨格を形成する。nは、2以上の整数を示す。]
で表されるシロキサン化合物である。
「1価の炭化水素基」としては、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基又はこれらの組み合わせであり得、組み合わせとしては、アリール基、アルケニル基及び/又はアルキルで置換されたアリール基;アリール基置換のアルキル基;アリール基置換のアルケニル基等が挙げられるが特に限定されない。
「1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基」とは、1個以上の任意の置換基を有していてもよい1価の炭化水素基であって、少なくとも1個の水酸基を有する基を意味する。「任意置換の1価の炭化水素基」とは、1個以上の任意の置換基を有していてもよい1価の炭化水素基を意味する(ただし、「1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基」と区別して、水酸基を有しないことを意味する。)。
「アルキル(基)」とは、直鎖、分枝鎖及び/又は環状の1価の脂肪族飽和炭化水素基をいう。「アルキル(基)」は、炭素原子数1〜10のアルキル基が好ましく、炭素原子数1〜6のアルキル基がより好ましい。「アルキル(基)」としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、sec−ペンチル基、tert−ペンチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロペンチルメチル基等が挙げられる。
「アルケニル(基)」とは、少なくとも1つの炭素−炭素二重結合を有する直鎖、分枝鎖及び/又は環状の1価の脂肪族不飽和炭化水素基をいう。「アルケニル(基)」は、炭素原子数2〜10のアルケニル基が好ましく、炭素原子数2〜6のアルケニル基がより好ましい。「アルケニル(基)」としては、例えば、ビニル基、1−プロペニル基、2−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、3−ブテニル基、3−メチル−2−ブテニル基、1−ペンテニル基、2−ペンテニル基、3−ペンテニル基、4−ペンテニル基、4−メチル−3−ペンテニル基、1−ヘキセニル基、3−ヘキセニル基、5−ヘキセニル基、2−シクロヘキセニル基等が挙げられる。
「アリール(基)」とは、1価の芳香族炭化水素基をいう。「アリール(基)」は、炭素原子数6〜10のアリール基が好ましい。「アリール(基)」としては、例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基等が挙げられる。
「任意置換の1価の炭化水素基」における任意の置換基としては、特に限定されるものではないが、例えば、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキル−オキシ基、モノ又はジ(アルキル)−アミノ基、アルキル−カルボニル基、アルキル−オキシ−カルボニル基、モノ又はジ(アルキル)−アミノ−カルボニル基、アルキル−カルボニル−オキシ基、モノ又はジ(アルキル−カルボニル)−アミノ基、アルケニル−オキシ基、モノ又はジ(アルケニル)−アミノ基、アルケニル−カルボニル基、アルケニル−オキシ−カルボニル基、モノ又はジ(アルケニル)−アミノ−カルボニル基、アルケニル−カルボニル−オキシ基、モノ又はジ(アルケニル−カルボニル)−アミノ基、アリール−オキシ基、モノ又はジ(アリール)−アミノ基、アリール−カルボニル基、アリール−オキシ−カルボニル基、モノ又はジ(アリール)−アミノ−カルボニル基、アリール−カルボニル−オキシ基、モノ又はジ(アリール−カルボニル)−アミノ基、アリール−オキシ基、アリール−カルボニル基、アリール−オキシ−カルボニル基、アリール−カルボニル−オキシ基等、或いはこれらの組み合わせが挙げられる。置換基数としては、1〜3個であることが好ましい。
式(1)における、「1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基」は、例えば、1個以上の水酸基を有するアルキル基、1個以上の水酸基を有するアルケニル基、1個以上の水酸基を有するアリール基、1個以上の水酸基を有するアリール基置換のアルキル基、1個以上の水酸基を有するアリール基置換のアルケニル基、1個以上の水酸基を有するアルキル基置換のアリール基、1個以上の水酸基を有するアルケニル基置換のアリール基、1個以上の水酸基を有するアリール基置換のアリール基等が挙げられ、1個以上の水酸基を有するアルキル基、又は1個以上の水酸基を有するアリール基置換のアルキル基であることが好ましい。「1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基」における水酸基の数は、1〜3個であることが好ましく、特に好ましくは1個である。「1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基」は、異なるケイ素原子に結合していることが好ましい。一実施形態では、水酸基は、アリール(基)上に存在することにより、フェノール性水酸基であることが好ましい。すなわち、一実施形態では、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物は、(C)エポキシ樹脂との反応性の観点から、フェノール性水酸基含有シロキサン化合物であることが好ましい。
式(1)における、「任意置換の1価の炭化水素基」は、例えば、アルキル基、アルケニル基、アリール基、アリール基置換のアルキル基、アリール基置換のアルケニル基、アルキル基置換のアリール基、アルケニル基置換のアリール基、アリール基置換のアリール基等が挙げられ、アルキル基であることが好ましく、メチル基であることが特に好ましい。
式(1)において、好ましくは、2n+2個のR及び2個のRのうち少なくとも2個が、独立して、1個以上の水酸基を有する任意置換の1価の炭化水素基であり、且つその他が、独立して、任意置換の1価の炭化水素基であり、環状シロキサン骨格を形成せず、鎖状シロキサンである。より好ましくは、2n+2個のR及び2個のRのうち少なくとも2個が、独立して、1個以上の水酸基を有する1価の炭化水素基であり、且つその他が、独立して、1価の炭化水素基である。さらに好ましくは、2n+2個のR及び2個のRのうち少なくとも2個が、独立して、1個以上の水酸基を有するアルキル基、又は1個以上の水酸基を有するアリール基置換のアルキル基であり、且つその他が、独立して、アルキル基である。
式(1)における、nは、1以上の整数を示し、好ましくは2〜2,000の整数であり、より好ましくは2〜1,000の整数であり、さらに好ましくは5〜500の整数である。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の市販品としては、例えば、信越化学社製の「X−22−160AS」、「KF−6001」、「KF−6002」、「KF−6003」、「X−22−4039」、「X−22−4015」(カルビノール型水酸基含有シロキサン化合物)、信越化学社製の「KF−2201」、「X−22−1821」(フェノール性水酸基含有シロキサン化合物)等が挙げられる。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは50,000以下、より好ましくは20,000以下であり得る。重量平均分子量(Mw)の下限は、好ましくは500以上、より好ましくは1,000以上であり得る。(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の数平均分子量(Mn)は、好ましくは50,000以下、より好ましくは20,000以下であり得る。数平均分子量(Mn)の下限は、好ましくは500以上、より好ましくは1,000以上であり得る。重量平均分子量(Mw)及び数平均分子量(Mn)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法(ポリスチレン換算)で測定できる。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の水酸基価は、好ましくは200mgKOH/g以下、より好ましくは150mgKOH/g以下、さらに好ましくは120mgKOH/g以下、さらにより好ましくは100mgKOH/g以下、特に好ましくは80mgKOH/g以下であり得る。水酸基価の下限は、好ましくは10mgKOH/g以上、より好ましくは15mgKOH/g以上、さらに好ましくは20mgKOH/g以上、さらにより好ましくは25mgKOH/g以上、特に好ましくは30mgKOH/g以上であり得る。水酸基価は、化合物の水酸基を無水酢酸でアセチル化した際の遊離酢酸を中和するのに必要な水酸化カリウムの量(当該化合物1gあたりのmg)を示す。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の水酸基当量は、好ましくは10,000g/eq.以下、より好ましくは5,000g/eq.以下、さらに好ましくは3,000g/eq.以下、特に好ましくは2,000g/eq.以下であり得る。水酸基当量の下限は、好ましくは100g/eq.以上、より好ましくは200g/eq.以上、さらに好ましくは500g/eq.以上、特に好ましくは700g/eq.以上であり得る。水酸基当量は、水酸基1当量あたりの化合物の質量(g)である。
(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の粘度(25℃)は、好ましくは1,000mm・s以下、より好ましくは500mm・s以下、さらに好ましくは200mm・s以下、特に好ましくは100mm・s以下であり得る。粘度(25℃)の下限は、好ましくは10mm・s以上、より好ましくは30mm・s以上、さらに好ましくは50mm・s以上、特に好ましくは60mm・s以上であり得る。
樹脂組成物中の(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の含有量は、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、0.5質量%以上であり、好ましくは1質量%以上、より好ましくは1.5質量%以上、さらに好ましくは1.8質量%以上、特に好ましくは2質量%以上である。樹脂組成物中の(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の含有量の上限は、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、5質量%未満であり、好ましくは4.5質量%未満であり得る。
<(A−1)成分以外の任意の硬化剤>
本発明の樹脂組成物は、さらに(A−1)成分以外の任意の硬化剤を含む場合がある。
(A−1)成分以外の任意の硬化剤は、水酸基及びシロキサン結合を共に有さない硬化剤であり、例えば、水素原子、炭素原子、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子から選ばれる原子を構成原子とし、(C)エポキシ樹脂を硬化させることができる化合物であり得る。(A−1)成分以外の任意の硬化剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミン系硬化剤、活性エステル系硬化剤、ベンゾオキサジン系硬化剤、シアネートエステル系硬化剤及びカルボジイミド系硬化剤が挙げられる。(A−1)成分以外の任意の硬化剤は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。(A−1)成分以外の任意の硬化剤は、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、アミン系硬化剤、活性エステル系硬化剤、及び酸無水物系硬化剤から選ばれる硬化剤を含むことが好ましく、酸無水物系硬化剤を含むことが特に好ましい。
フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤としては、耐熱性及び耐水性の観点から、ノボラック構造を有するフェノール系硬化剤、又はノボラック構造を有するナフトール系硬化剤が好ましい。また、被着体に対する密着性の観点から、含窒素フェノール系硬化剤又は含窒素ナフトール系硬化剤が好ましく、トリアジン骨格含有フェノール系硬化剤又はトリアジン骨格含有ナフトール系硬化剤がより好ましい。中でも、耐熱性、耐水性、及び密着性を高度に満足させる観点から、トリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂が好ましい。フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤の具体例としては、例えば、明和化成社製の「MEH−7700」、「MEH−7810」、「MEH−7851」、日本化薬社製の「NHN」、「CBN」、「GPH」、日鉄ケミカル&マテリアル社製の「SN−170」、「SN−180」、「SN−190」、「SN−475」、「SN−485」、「SN−495」、「SN−375」、「SN−395」、DIC社製の「LA−7052」、「LA−7054」、「LA−3018」、「LA−3018−50P」、「LA−1356」、「TD2090」、「TD−2090−60M」等が挙げられる。
酸無水物系硬化剤としては、1分子内中に1個以上の酸無水物基を有する硬化剤が挙げられ、1分子内中に2個以上の酸無水物基を有する硬化剤が好ましい。酸無水物系硬化剤の具体例としては、無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、5−(2,5−ジオキソテトラヒドロ−3−フラニル)−3−メチル−3−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンソフェノンテトラカルボン酸二無水物、ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、オキシジフタル酸二無水物、3,3’−4,4’−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、1,3,3a,4,5,9b−ヘキサヒドロ−5−(テトラヒドロ−2,5−ジオキソ−3−フラニル)−ナフト[1,2−C]フラン−1,3−ジオン、エチレングリコールビス(アンヒドロトリメリテート)、スチレンとマレイン酸とが共重合したスチレン・マレイン酸樹脂などのポリマー型の酸無水物などが挙げられる。酸無水物系硬化剤の市販品としては、新日本理化社製の「HNA−100」、「MH−700」、「MTA−15」、「DDSA」、「OSA」、三菱ケミカル社製の「YH−306」、「YH−307」、日立化成社製の「HN−2200」、「HN−5500」等が挙げられる。
アミン系硬化剤としては、1分子内中に1個以上、好ましくは2個以上のアミノ基を有する硬化剤が挙げられ、例えば、脂肪族アミン類、ポリエーテルアミン類、脂環式アミン類、芳香族アミン類等が挙げられ、中でも、本発明の所望の効果を奏する観点から、芳香族アミン類が好ましい。アミン系硬化剤は、第1級アミン又は第2級アミンが好ましく、第1級アミンがより好ましい。アミン系硬化剤の具体例としては、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルアニリン)、ジフェニルジアミノスルホン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルスルホン、3,3’−ジアミノジフェニルスルホン、m−フェニレンジアミン、m−キシリレンジアミン、ジエチルトルエンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、2,2’−ジメチル−4,4’−ジアミノビフェニル、3,3’−ジヒドロキシベンジジン、2,2−ビス(3−アミノ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、3,3−ジメチル−5,5−ジエチル−4,4−ジフェニルメタンジアミン、2,2−ビス(4−アミノフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)プロパン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4−(3−アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、等が挙げられる。アミン系硬化剤は市販品を用いてもよく、例えば、日本化薬社製の「KAYABOND C−200S」、「KAYABOND C−100」、「カヤハードA−A」、「カヤハードA−B」、「カヤハードA−S」、三菱ケミカル社製の「エピキュアW」等が挙げられる。
活性エステル系硬化剤としては、特に制限はないが、一般にフェノールエステル類、チオフェノールエステル類、N−ヒドロキシアミンエステル類、複素環ヒドロキシ化合物のエステル類等の反応活性の高いエステル基を1分子中に2個以上有する化合物が好ましく用いられる。当該活性エステル系硬化剤は、カルボン酸化合物及び/又はチオカルボン酸化合物とヒドロキシ化合物及び/又はチオール化合物との縮合反応によって得られるものが好ましい。特に耐熱性向上の観点から、カルボン酸化合物とヒドロキシ化合物とから得られる活性エステル系硬化剤が好ましく、カルボン酸化合物とフェノール化合物及び/又はナフトール化合物とから得られる活性エステル系硬化剤がより好ましい。カルボン酸化合物としては、例えば安息香酸、酢酸、コハク酸、マレイン酸、イタコン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ピロメリット酸等が挙げられる。フェノール化合物又はナフトール化合物としては、例えば、ハイドロキノン、レゾルシン、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フェノールフタリン、メチル化ビスフェノールA、メチル化ビスフェノールF、メチル化ビスフェノールS、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、カテコール、α−ナフトール、β−ナフトール、1,5−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレン、2,6−ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシベンゾフェノン、トリヒドロキシベンゾフェノン、テトラヒドロキシベンゾフェノン、フロログルシン、ベンゼントリオール、ジシクロペンタジエン型ジフェノール化合物、フェノールノボラック等が挙げられる。ここで、「ジシクロペンタジエン型ジフェノール化合物」とは、ジシクロペンタジエン1分子にフェノール2分子が縮合して得られるジフェノール化合物をいう。
具体的には、ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造を含む活性エステル化合物、ナフタレン構造を含む活性エステル化合物、フェノールノボラックのアセチル化物を含む活性エステル化合物、フェノールノボラックのベンゾイル化物を含む活性エステル化合物が好ましく、中でもナフタレン構造を含む活性エステル化合物、ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造を含む活性エステル化合物がより好ましい。「ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造」とは、フェニレン−ジシクロペンタレン−フェニレンからなる2価の構造単位を表す。
活性エステル系硬化剤の市販品としては、ジシクロペンタジエン型ジフェノール構造を含む活性エステル化合物として、「EXB9451」、「EXB9460」、「EXB9460S」、「HPC−8000」、「HPC−8000H」、「HPC−8000−65T」、「HPC−8000H−65TM」、「EXB−8000L」、「EXB−8000L−65M」、「EXB−8000L−65TM」(DIC社製);ナフタレン構造を含む活性エステル化合物として「EXB−9416−70BK」、「EXB−8150−65T」、「EXB−8100L−65T」、「EXB−8150L−65T」(DIC社製);フェノールノボラックのアセチル化物である活性エステル系硬化剤として「DC808」(三菱ケミカル社製);フェノールノボラックのベンゾイル化物である活性エステル系硬化剤として「YLH1026」(三菱ケミカル社製)、「YLH1030」(三菱ケミカル社製)、「YLH1048」(三菱ケミカル社製);等が挙げられる。
ベンゾオキサジン系硬化剤の具体例としては、JFEケミカル社製の「JBZ−OP100D」、「ODA−BOZ」;昭和高分子社製の「HFB2006M」;四国化成工業社製の「P−d」、「F−a」などが挙げられる。
シアネートエステル系硬化剤としては、例えば、ビスフェノールAジシアネート、ポリフェノールシアネート(オリゴ(3−メチレン−1,5−フェニレンシアネート))、4,4’−メチレンビス(2,6−ジメチルフェニルシアネート)、4,4’−エチリデンジフェニルジシアネート、ヘキサフルオロビスフェノールAジシアネート、2,2−ビス(4−シアネート)フェニルプロパン、1,1−ビス(4−シアネートフェニルメタン)、ビス(4−シアネート−3,5−ジメチルフェニル)メタン、1,3−ビス(4−シアネートフェニル−1−(メチルエチリデン))ベンゼン、ビス(4−シアネートフェニル)チオエーテル、及びビス(4−シアネートフェニル)エーテル等の2官能シアネート樹脂、フェノールノボラック及びクレゾールノボラック等から誘導される多官能シアネート樹脂、これらシアネート樹脂が一部トリアジン化したプレポリマーなどが挙げられる。シアネートエステル系硬化剤の具体例としては、ロンザジャパン社製の「PT30」及び「PT60」(いずれもフェノールノボラック型多官能シアネートエステル樹脂)、「BA230」、「BA230S75」(ビスフェノールAジシアネートの一部又は全部がトリアジン化され三量体となったプレポリマー)等が挙げられる。
カルボジイミド系硬化剤の具体例としては、日清紡ケミカル社製の「V−03」、「V−07」等が挙げられる。
(A−1)成分以外の任意の硬化剤の反応基当量は、好ましくは50g/eq.〜3,000g/eq.、より好ましくは100g/eq.〜1,000g/eq.、さらに好ましくは100g/eq.〜500g/eq.、特に好ましくは100g/eq.〜300g/eq.である。反応基当量は、反応基1当量あたりの硬化剤の質量である。反応基とは、例えば、フェノール系硬化剤及びナフトール系硬化剤であれば芳香族水酸基、活性エステル系硬化剤であれば活性エステル基、酸無水物系硬化剤であれば酸無水物基であり、硬化剤の種類によって異なる。
樹脂組成物中の(A−1)成分以外の任意の硬化剤の含有量は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、例えば、99.5質量%以下、95質量%以下、90質量%以下、80質量%以下、好ましくは70質量%以下、60質量%以下、より好ましくは50質量%以下、45質量%以下、さらに好ましくは40質量%以下、38質量%以下、特に好ましくは36質量%以下である。樹脂組成物中の(A−1)成分以外の任意の硬化剤の含有量の下限は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、例えば、0質量%以上、5質量%以上、10質量%以上、15質量%以上、20質量%以上、25質量%以上、30質量%以上、32質量%以上、34質量%以上等とし得る。
(A)硬化剤が(A−1)成分以外の任意の硬化剤を含む場合、樹脂組成物中の(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の含有量は、特に限定されるものではないが、(A)硬化剤全てを100質量%とした場合、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは1質量%以上、さらにより好ましくは3質量%以上、特に好ましくは5質量%以上である。樹脂組成物中の(A−1)水酸基含有シロキサン化合物の含有量の上限は、特に限定されるものではないが、(A)硬化剤全てを100質量%とした場合、好ましくは80質量%以下、より好ましくは50質量%以下、さらに好ましくは30質量%以下、さらにより好ましくは20質量%以下、特に好ましくは15質量%以下である。
<(B)無機充填材>
本発明の樹脂組成物は、さらに(B)無機充填材を含有する。
(B)無機充填材の材料は特に限定されないが、例えば、シリカ、アルミナ、ガラス、コーディエライト、シリコン酸化物、硫酸バリウム、炭酸バリウム、タルク、クレー、雲母粉、酸化亜鉛、ハイドロタルサイト、ベーマイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化マンガン、ホウ酸アルミニウム、炭酸ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸ビスマス、酸化チタン、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸バリウム、ジルコン酸バリウム、ジルコン酸カルシウム、リン酸ジルコニウム、及びリン酸タングステン酸ジルコニウム等が挙げられ、シリカ及びアルミナが特に好適である。シリカとしては、例えば、無定形シリカ、溶融シリカ、結晶シリカ、合成シリカ、中空シリカ等が挙げられる。またシリカとしては球形シリカが好ましい。(B)無機充填材は1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
(B)無機充填材の市販品としては、例えば、電化化学工業社製の「UFP−30」;新日鉄住金マテリアルズ社製の「SP60−05」、「SP507−05」;アドマテックス社製の「YC100C」、「YA050C」、「YA050C−MJE」、「YA010C」;デンカ社製の「UFP−30」;トクヤマ社製の「シルフィルNSS−3N」、「シルフィルNSS−4N」、「シルフィルNSS−5N」;アドマテックス社製の「SC2500SQ」、「SO−C4」、「SO−C2」、「SO−C1」;デンカ社製の「DAW−03」、「FB−105FD」などが挙げられる。
(B)無機充填材の平均粒径は、特に限定されるものではないが、好ましくは40μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは20μm以下、さらにより好ましくは15μm以下、特に好ましくは10μm以下である。無機充填材の平均粒径の下限は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.01μm以上、より好ましくは0.05μm以上、さらに好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは1μm以上、さらにより好ましくは3μm以上、特に好ましくは5μm以上である。無機充填材の平均粒径は、ミー(Mie)散乱理論に基づくレーザー回折・散乱法により測定することができる。具体的には、レーザー回折散乱式粒径分布測定装置により、無機充填材の粒径分布を体積基準で作成し、そのメディアン径を平均粒径とすることで測定することができる。測定サンプルは、無機充填材100mg、メチルエチルケトン10gをバイアル瓶に秤取り、超音波にて10分間分散させたものを使用することができる。測定サンプルを、レーザー回折式粒径分布測定装置を使用して、使用光源波長を青色及び赤色とし、フローセル方式で無機充填材の体積基準の粒径分布を測定し、得られた粒径分布からメディアン径として平均粒径を算出した。レーザー回折式粒径分布測定装置としては、例えば堀場製作所社製「LA−960」等が挙げられる。
(B)無機充填材の比表面積は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.01m/g以上、より好ましくは0.1m/g以上、特に好ましくは0.2m/g以上である。上限に特段の制限は無いが、好ましくは50m/g以下、より好ましくは20m/g以下、10m/g以下又は5m/g以下である。無機充填材の比表面積は、BET法に従って、比表面積測定装置(マウンテック社製Macsorb HM−1210)を使用して試料表面に窒素ガスを吸着させ、BET多点法を用いて比表面積を算出することで得られる。
(B)無機充填材は、耐湿性及び分散性を高める観点から、アミノシラン系カップリング剤、エポキシシラン系カップリング剤、メルカプトシラン系カップリング剤、アルコキシシラン化合物、オルガノシラザン化合物、チタネート系カップリング剤などの1種以上の表面処理剤で処理されていることが好ましい。表面処理剤の市販品としては、例えば、信越化学工業社製「KBM403」(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM803」(3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBE903」(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM573」(N−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「SZ−31」(ヘキサメチルジシラザン)、信越化学工業社製「KBM103」(フェニルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM−4803」(長鎖エポキシ型シランカップリング剤)、信越化学工業社製「KBM−7103」(3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM503」(3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン)、信越化学工業社製「KBM5783」等が挙げられる。
表面処理剤による表面処理の程度は、無機充填材の分散性向上の観点から、所定の範囲に収まることが好ましい。具体的には、無機充填材100質量%は、0.2質量%〜5質量%の表面処理剤で表面処理されていることが好ましく、0.2質量%〜3質量%で表面処理されていることがより好ましく、0.3質量%〜2質量%で表面処理されていることがさらに好ましい。
表面処理剤による表面処理の程度は、無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量によって評価することができる。無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、無機充填材の分散性向上の観点から、0.02mg/m以上が好ましく、0.1mg/m以上がより好ましく、0.2mg/m以上がさらに好ましい。一方、樹脂組成物の溶融粘度やシート形態での溶融粘度の上昇を防止する観点から、1.0mg/m以下が好ましく、0.8mg/m以下がより好ましく、0.5mg/m以下がさらに好ましい。
(B)無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量は、表面処理後の無機充填材を溶剤(例えば、メチルエチルケトン(MEK))により洗浄処理した後に測定することができる。具体的には、溶剤として十分な量のMEKを表面処理剤で表面処理された無機充填材に加えて、25℃で5分間超音波洗浄する。上澄液を除去し、固形分を乾燥させた後、カーボン分析計を用いて無機充填材の単位表面積当たりのカーボン量を測定することができる。カーボン分析計としては、堀場製作所社製「EMIA−320V」等を使用することができる。
樹脂組成物中の(B)無機充填材の含有量は、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上であり、好ましくは65質量%以上、より好ましくは70質量%以上、75質量%以上、さらに好ましくは78質量%以上、80質量%以上、特に好ましくは82質量%以上、83質量%以上である。樹脂組成物中の(B)無機充填材の含有量の上限は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、例えば、98質量%以下、95質量%以下、90質量%以下等とし得る。
樹脂組成物中の(A−1)水酸基含有シロキサン化合物に対する(B)無機充填材の含有質量比((B)成分/(A−1)成分)は、特に限定されるものではないが、好ましくは20以上、より好ましくは50以上、さらに好ましくは80以上、特に好ましくは100以上である。含有質量比((B)成分/(A−1)成分)の上限は、特に限定されるものではないが、好ましくは2,000以下、より好ましくは1,000以下、さらに好ましくは500以下、特に好ましくは350以下である。
<(C)エポキシ樹脂>
本発明の樹脂組成物は、さらに任意成分として(C)エポキシ樹脂を含む場合がある。(C)エポキシ樹脂とは、エポキシ基を有する樹脂を意味する。(C)エポキシ樹脂は、(A)硬化剤により硬化させられる成分であり得る。
(C)エポキシ樹脂としては、例えば、ビキシレノール型エポキシ樹脂、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、tert−ブチル−カテコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシロール型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、スピロ環含有エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、トリメチロール型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、イソシアヌラート型エポキシ樹脂、フェノールフタルイミジン型エポキシ樹脂、フェノールフタレイン型エポキシ樹脂等が挙げられる。(C)エポキシ樹脂は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂組成物は、(C)エポキシ樹脂として、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂を含むことが好ましい。(C)エポキシ樹脂の不揮発成分100質量%に対して、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂の割合は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、特に好ましくは70質量%以上である。
エポキシ樹脂には、温度20℃で液状のエポキシ樹脂(以下「液状エポキシ樹脂」ということがある。)と、温度20℃で固体状のエポキシ樹脂(以下「固体状エポキシ樹脂」ということがある。)とがある。本発明の樹脂組成物は、エポキシ樹脂として、液状エポキシ樹脂のみを含んでいてもよく、或いは固体状エポキシ樹脂のみを含んでいてもよく、或いは液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを組み合わせて含んでいてもよい。本発明の樹脂組成物におけるエポキシ樹脂は、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂との組み合わせであることが好ましい。
液状エポキシ樹脂としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する液状エポキシ樹脂が好ましい。
液状エポキシ樹脂としては、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、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、グリシロール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂、シクロヘキサン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、シクロヘキサンジメタノール型エポキシ樹脂、及びブタジエン構造を有するエポキシ樹脂が好ましい。
液状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC社製の「HP4032」、「HP4032D」、「HP4032SS」(ナフタレン型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「828US」、「828EL」、「jER828EL」、「825」、「エピコート828EL」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「jER807」、「1750」(ビスフェノールF型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「jER152」(フェノールノボラック型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「630」、「630LSD」、「604」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂);ADEKA社製の「ED−523T」(グリシロール型エポキシ樹脂);ADEKA社製の「EP−3950L」、「EP−3980S」(グリシジルアミン型エポキシ樹脂);ADEKA社製の「EP−4088S」(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂);日鉄ケミカル&マテリアル社製の「ZX1059」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合品);ナガセケムテックス社製の「EX−721」(グリシジルエステル型エポキシ樹脂);ダイセル社製の「セロキサイド2021P」(エステル骨格を有する脂環式エポキシ樹脂);ダイセル社製の「PB−3600」、日本曹達社製の「JP−100」、「JP−200」(ブタジエン構造を有するエポキシ樹脂);日鉄ケミカル&マテリアル社製の「ZX1658」、「ZX1658GS」(液状1,4−グリシジルシクロヘキサン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。これらは、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
固体状エポキシ樹脂としては、1分子中に3個以上のエポキシ基を有する固体状エポキシ樹脂が好ましく、1分子中に3個以上のエポキシ基を有する芳香族系の固体状エポキシ樹脂がより好ましい。
固体状エポキシ樹脂としては、ビキシレノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型4官能エポキシ樹脂、ナフト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、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、トリスフェノール型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールAF型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、フェノールフタルイミジン型エポキシ樹脂、フェノールフタレイン型エポキシ樹脂が好ましい。
固体状エポキシ樹脂の具体例としては、DIC社製の「HP4032H」(ナフタレン型エポキシ樹脂);DIC社製の「HP−4700」、「HP−4710」(ナフタレン型4官能エポキシ樹脂);DIC社製の「N−690」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂);DIC社製の「N−695」(クレゾールノボラック型エポキシ樹脂);DIC社製の「HP−7200」、「HP−7200HH」、「HP−7200H」、「HP−7200L」(ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂);DIC社製の「EXA−7311」、「EXA−7311−G3」、「EXA−7311−G4」、「EXA−7311−G4S」、「HP6000」(ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂);日本化薬社製の「EPPN−502H」(トリスフェノール型エポキシ樹脂);日本化薬社製の「NC7000L」(ナフトールノボラック型エポキシ樹脂);日本化薬社製の「NC3000H」、「NC3000」、「NC3000L」、「NC3000FH」、「NC3100」(ビフェニル型エポキシ樹脂);日鉄ケミカル&マテリアル社製の「ESN475V」(ナフタレン型エポキシ樹脂);日鉄ケミカル&マテリアル社製の「ESN485」(ナフトール型エポキシ樹脂);日鉄ケミカル&マテリアル社製の「ESN375」(ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「YX4000H」、「YX4000」、「YX4000HK」、「YL7890」(ビキシレノール型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「YL6121」(ビフェニル型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「YX8800」(アントラセン型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「YX7700」(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂);大阪ガスケミカル社製の「PG−100」、「CG−500」;三菱ケミカル社製の「YL7760」(ビスフェノールAF型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「YL7800」(フルオレン型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「jER1010」(ビスフェノールA型エポキシ樹脂);三菱ケミカル社製の「jER1031S」(テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂);日本化薬社製の「WHR991S」(フェノールフタルイミジン型エポキシ樹脂)等が挙げられる。これらは、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
(C)成分として、液状エポキシ樹脂と固体状エポキシ樹脂とを併用する場合、液状エポキシ樹脂に対する固体状エポキシ樹脂の質量比(固体状エポキシ樹脂/液状エポキシ樹脂)は、特に限定されるものではないが、好ましくは0.2以上、より好ましくは0.5以上、さらに好ましくは1以上、さらにより好ましくは1.3以上、特に好ましくは1.5以上である。液状エポキシ樹脂に対する固体状エポキシ樹脂の質量比(固体状エポキシ樹脂/液状エポキシ樹脂)の上限は、特に限定されるものではないが、好ましくは10以下、より好ましくは5以下、さらに好ましくは3以下、さらにより好ましくは2以下、特に好ましくは1.8以下である。
(C)エポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは50g/eq.〜5,000g/eq.、より好ましくは60g/eq.〜2,000g/eq.、さらに好ましくは70g/eq.〜1,000g/eq.、さらにより好ましくは80g/eq.〜500g/eq.である。エポキシ当量は、エポキシ基1当量あたりの樹脂の質量である。このエポキシ当量は、JIS K7236に従って測定することができる。
(C)エポキシ樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは100〜5,000、より好ましくは250〜3,000、さらに好ましくは400〜1,500である。樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、ポリスチレン換算の値として測定できる。
本発明の樹脂組成物が(C)エポキシ樹脂を含む場合、(C)エポキシ樹脂と(A)硬化剤との量比は、[(C)エポキシ樹脂のエポキシ基数]:[(A)硬化剤の反応基数((A−1)水酸基含有シロキサン化合物の水酸基数と(A−1)以外の硬化剤の反応基数との合計)]の比率で、1:0.2〜1:2であることが好ましく、1:0.3〜1:1.5であることがより好ましく、1:0.4〜1:1.4であることがさらに好ましい。
樹脂組成物中の(C)エポキシ樹脂の含有量は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは90質量%以下、85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、75質量%以下、さらに好ましくは70質量%以下、67質量%以下、特に好ましくは65質量%以下、63質量%以下である。樹脂組成物中の(C)エポキシ樹脂の含有量の下限は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、例えば0質量%以上、10質量%以上、20質量%以上、30質量%以上、好ましくは40質量%以上、より好ましくは50質量%以上、さらに好ましくは55質量%以上、特に好ましくは60質量%以上であり得る。
<(D)硬化促進剤>
本発明の樹脂組成物は、さらに任意成分として(D)硬化促進剤を含む場合がある。(D)硬化促進剤は、(C)エポキシ樹脂の硬化を促進させる機能を有する。
(D)硬化促進剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、リン系硬化促進剤、ウレア系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、グアニジン系硬化促進剤、金属系硬化促進剤等が挙げられる。中でも、リン系硬化促進剤、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤、金属系硬化促進剤が好ましく、アミン系硬化促進剤、イミダゾール系硬化促進剤が特に好ましい。硬化促進剤は、1種類単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。
リン系硬化促進剤としては、例えば、テトラブチルホスホニウムブロマイド、テトラブチルホスホニウムクロライド、テトラブチルホスホニウムアセテート、テトラブチルホスホニウムデカノエート、テトラブチルホスホニウムラウレート、ビス(テトラブチルホスホニウム)ピロメリテート、テトラブチルホスホニウムハイドロジェンヘキサヒドロフタレート、テトラブチルホスホニウムクレゾールノボラック3量体塩、ジ−tert−ブチルメチルホスホニウムテトラフェニルボレート等の脂肪族ホスホニウム塩;メチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、プロピルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド、ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライド、テトラフェニルホスホニウムブロマイド、p−トリルトリフェニルホスホニウムテトラ−p−トリルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウムテトラp―トリルボレート、トリフェニルエチルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリス(3−メチルフェニル)エチルホスホニウムテトラフェニルボレート、トリス(2−メトキシフェニル)エチルホスホニウムテトラフェニルボレート、(4−メチルフェニル)トリフェニルホスホニウムチオシアネート、テトラフェニルホスホニウムチオシアネート、ブチルトリフェニルホスホニウムチオシアネート等の芳香族ホスホニウム塩;トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン等の芳香族ホスフィン・ボラン複合体;トリフェニルホスフィン・p−ベンゾキノン付加反応物等の芳香族ホスフィン・キノン付加反応物;トリブチルホスフィン、トリ−tert−ブチルホスフィン、トリオクチルホスフィン、ジ−tert−ブチル(2−ブテニル)ホスフィン、ジ−tert−ブチル(3−メチル−2−ブテニル)ホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン等の脂肪族ホスフィン;ジブチルフェニルホスフィン、ジ−tert−ブチルフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、ブチルジフェニルホスフィン、ジフェニルシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリ−o−トリルホスフィン、トリ−m−トリルホスフィン、トリ−p−トリルホスフィン、トリス(4−エチルフェニル)ホスフィン、トリス(4−プロピルフェニル)ホスフィン、トリス(4−イソプロピルフェニル)ホスフィン、トリス(4−ブチルフェニル)ホスフィン、トリス(4−tert−ブチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,4−ジメチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,5−ジメチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,6−ジメチルフェニル)ホスフィン、トリス(3,5−ジメチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,4,6−トリメチルフェニル)ホスフィン、トリス(2,6−ジメチル−4−エトキシフェニル)ホスフィン、トリス(2−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリス(4−エトキシフェニル)ホスフィン、トリス(4−tert−ブトキシフェニル)ホスフィン、ジフェニル−2−ピリジルホスフィン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジフェニルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタン、1,2−ビス(ジフェニルホスフィノ)アセチレン、2,2’−ビス(ジフェニルホスフィノ)ジフェニルエーテル等の芳香族ホスフィン等が挙げられる。
ウレア系硬化促進剤としては、例えば、1,1−ジメチル尿素;1,1,3−トリメチル尿素、3−エチル−1,1−ジメチル尿素、3−シクロヘキシル−1,1−ジメチル尿素、3−シクロオクチル−1,1−ジメチル尿素等の脂肪族ジメチルウレア;3−フェニル−1,1−ジメチル尿素、3−(4−クロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(3,4−ジクロロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(3−クロロ−4−メチルフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(2−メチルフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(4−メチルフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(3,4−ジメチルフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(4−イソプロピルフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(4−メトキシフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−(4−ニトロフェニル)−1,1−ジメチル尿素、3−[4−(4−メトキシフェノキシ)フェニル]−1,1−ジメチル尿素、3−[4−(4−クロロフェノキシ)フェニル]−1,1−ジメチル尿素、3−[3−(トリフルオロメチル)フェニル]−1,1−ジメチル尿素、N,N−(1,4−フェニレン)ビス(N’,N’−ジメチル尿素)、N,N−(4−メチル−1,3−フェニレン)ビス(N’,N’−ジメチル尿素)〔トルエンビスジメチルウレア〕等の芳香族ジメチルウレア等が挙げられる。
アミン系硬化促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のトリアルキルアミン、4−ジメチルアミノピリジン(DMAP)、ベンジルジメチルアミン、2,4,6,−トリス(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)−ウンデセン等が挙げられ、4−ジメチルアミノピリジンが好ましい。
イミダゾール系硬化促進剤としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−ウンデシルイミダゾール、2−ヘプタデシルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、1,2−ジメチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール、1−ベンジル−2−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、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾール、1−シアノエチル−2−エチル−4−メチルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−ウンデシルイミダゾリウムトリメリテイト、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−ウンデシルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−エチル−4’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−[2’−メチルイミダゾリル−(1’)]−エチル−s−トリアジンイソシアヌル酸付加物、2−フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加物、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾール、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾール、2,3−ジヒドロ−1H−ピロロ[1,2−a]ベンズイミダゾール、1−ドデシル−2−メチル−3−ベンジルイミダゾリウムクロライド、2−メチルイミダゾリン、2−フェニルイミダゾリン等のイミダゾール化合物及びイミダゾール化合物とエポキシ樹脂とのアダクト体が挙げられる。
イミダゾール系硬化促進剤としては、市販品を用いてもよく、例えば、三菱ケミカル社製の「P200−H50」等が挙げられる。
グアニジン系硬化促進剤としては、例えば、ジシアンジアミド、1−メチルグアニジン、1−エチルグアニジン、1−シクロヘキシルグアニジン、1−フェニルグアニジン、1−(o−トリル)グアニジン、ジメチルグアニジン、ジフェニルグアニジン、トリメチルグアニジン、テトラメチルグアニジン、ペンタメチルグアニジン、1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、7−メチル−1,5,7−トリアザビシクロ[4.4.0]デカ−5−エン、1−メチルビグアニド、1−エチルビグアニド、1−n−ブチルビグアニド、1−n−オクタデシルビグアニド、1,1−ジメチルビグアニド、1,1−ジエチルビグアニド、1−シクロヘキシルビグアニド、1−アリルビグアニド、1−フェニルビグアニド、1−(o−トリル)ビグアニド等が挙げられる。
金属系硬化促進剤としては、例えば、コバルト、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、マンガン、スズ等の金属の、有機金属錯体又は有機金属塩が挙げられる。有機金属錯体の具体例としては、コバルト(II)アセチルアセトナート、コバルト(III)アセチルアセトナート等の有機コバルト錯体、銅(II)アセチルアセトナート等の有機銅錯体、亜鉛(II)アセチルアセトナート等の有機亜鉛錯体、鉄(III)アセチルアセトナート等の有機鉄錯体、ニッケル(II)アセチルアセトナート等の有機ニッケル錯体、マンガン(II)アセチルアセトナート等の有機マンガン錯体等が挙げられる。有機金属塩としては、例えば、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ステアリン酸スズ、ステアリン酸亜鉛等が挙げられる。
樹脂組成物中の(D)硬化促進剤の含有量は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、好ましくは5質量%以下、より好ましくは2質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下、特に好ましくは0.5質量%以下である。樹脂組成物中の(D)硬化促進剤の含有量の下限は、特に限定されるものではないが、樹脂組成物中の(B)無機充填材以外の不揮発成分を100質量%とした場合、例えば、0質量%以上、0.0001質量%以上、0.001質量%以上、0.01質量%以上、0.1質量%以上、0.2質量%以上、0.3質量%以上等とし得る。
<(E)その他の添加剤>
本発明の樹脂組成物は、不揮発性成分として、さらに任意の添加剤を含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、ゴム粒子、ポリアミド微粒子、シリコーン粒子等の有機充填材;ポリカーボネート樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂;有機銅化合物、有機亜鉛化合物、有機コバルト化合物等の有機金属化合物;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、アイオディングリーン、ジアゾイエロー、クリスタルバイオレット、酸化チタン、カーボンブラック等の着色剤;ハイドロキノン、カテコール、ピロガロール、フェノチアジン等の重合禁止剤;シリコーン系レベリング剤、アクリルポリマー系レベリング剤等のレベリング剤;ベントン、モンモリロナイト等の増粘剤;シリコーン系消泡剤、アクリル系消泡剤、フッ素系消泡剤、ビニル樹脂系消泡剤等の消泡剤;ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤等の紫外線吸収剤;尿素シラン等の接着性向上剤;トリアゾール系密着性付与剤、テトラゾール系密着性付与剤、トリアジン系密着性付与剤等の密着性付与剤;ヒンダードフェノール系酸化防止剤、ヒンダードアミン系酸化防止剤等の酸化防止剤;スチルベン誘導体等の蛍光増白剤;フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤等の界面活性剤;リン系難燃剤(例えばリン酸エステル化合物、ホスファゼン化合物、ホスフィン酸化合物、赤リン)、窒素系難燃剤(例えば硫酸メラミン)、ハロゲン系難燃剤、無機系難燃剤(例えば三酸化アンチモン)等の難燃剤等が挙げられる。添加剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。(E)その他の添加剤の含有量は当業者であれば適宜設定できる。
<(F)有機溶剤>
本発明の樹脂組成物は、上述した不揮発性成分以外に、揮発性成分として、さらに任意の有機溶剤を含有する場合がある。(F)有機溶剤としては、公知のものを適宜用いることができ、その種類は特に限定されるものではない。(F)有機溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸イソアミル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、γ-ブチロラクトン等のエステル系溶剤;テトラヒドロピラン、テトラヒドロフラン、1,4−ジオキサン、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、ジフェニルエーテル等のエーテル系溶剤;メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、エチレングリコール等のアルコール系溶剤;酢酸2−エトキシエチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセタート、エチルジグリコールアセテート、γ−ブチロラクトン、メトキシプロピオン酸メチル等のエーテルエステル系溶剤;乳酸メチル、乳酸エチル、2−ヒドロキシイソ酪酸メチル等のエステルアルコール系溶剤;2−メトキシプロパノール、2−メトキシエタノール、2−エトキシエタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(ブチルカルビトール)等のエーテルアルコール系溶剤;N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等のアミド系溶剤;ジメチルスルホキシド等のスルホキシド系溶剤;アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル系溶剤;ヘキサン、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、トリメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤等を挙げることができる。(F)有機溶剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を任意の比率で組み合わせて用いてもよい。一実施形態においては、(F)有機溶剤は、量が少ないほど好ましく(例えば樹脂組成物中の不揮発成分を100質量%とした場合0.5質量%以下、0.1質量%以下、0.01質量%以下)、含まないことが特に好ましい。
<樹脂組成物の製造方法>
本発明の樹脂組成物は、例えば、任意の反応容器に(A)硬化剤、(B)無機充填剤、必要に応じて(C)エポキシ樹脂、必要に応じて(D)硬化促進剤、必要に応じて(E)その他の添加剤、及び必要に応じて(F)有機溶剤を、任意の順で及び/又は一部若しくは全部同時に加えて混合することによって、製造することができる。また、各成分を加えて混合する過程で、温度を適宜設定することができ、一時的に又は終始にわたって、加熱及び/又は冷却してもよい。また、各成分を加えて混合する過程において、撹拌又は振盪を行ってもよい。また、各成分を加えて混合する際に又はその後に、樹脂組成物を、例えば、ミキサーなどの撹拌装置を用いて撹拌し、均一に分散させてもよい。
<樹脂組成物の特性>
本発明の樹脂組成物は、(A)硬化剤、及び(B)無機充填剤を含む樹脂組成物であって、(A)成分が、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物を含み、(A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(B)成分以外の不揮発成分を100質量%とした場合、5質量%未満であり、(B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上であることから、モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができる。
一実施形態において、本発明の樹脂組成物の硬化物は、反りを抑制できることから、例えば、下記試験例1のように、シリコンウエハと樹脂組成物の硬化物層とを含む試料基板を作製し、当該試料基板について25℃での反り量をJEITA EDX−7311−24に準拠して測定した場合、反り量が3mm未満となり得る。
一実施形態において、本発明の樹脂組成物の硬化物は、熱剥離テープ密着性に優れるため、例えば、下記試験例2のように、シリコンウエハと樹脂組成物とを含む試料基板を作製し、当該試料基板を23℃の条件下で30分放置した場合であっても、熱剥離テープと樹脂組成物の間で剥離が生じない。
一実施形態において、本発明の樹脂組成物の硬化物は、モールド後のフローマークの発生を抑制できることから、例えば、下記試験例3のように、サンプルを作成し、樹脂組成物層の外観を観察した場合、樹脂組成物層表面全体のうち、フローマークの占める面積が20%未満となり得る。
<樹脂組成物の用途>
本発明の樹脂組成物は、(C)エポキシ樹脂を含んでいてもよいし、使用前に(C)エポキシ樹脂と混合させて使用してもよい。以下、(C)エポキシ樹脂を含む本発明の樹脂組成物或いは本発明の樹脂組成物に(C)エポキシ樹脂を混合させて得られる樹脂組成物を「エポキシ樹脂組成物」という。したがって、本発明の樹脂組成物は、そのまま或いは(C)エポキシ樹脂と混合させることにより、下記で説明するエポキシ樹脂組成物と同様の用途で使用することができる。
本発明におけるエポキシ樹脂組成物の硬化物は、上述した利点により、とりわけ半導体の封止層及び絶縁層に有用である。よって、本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、半導体封止用又は絶縁層用の樹脂組成物として用いることができる。
例えば、本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、半導体チップパッケージの絶縁層を形成するための樹脂組成物(半導体チップパッケージの絶縁層用の樹脂組成物)、及び、回路基板(プリント配線板を含む。)の絶縁層を形成するための樹脂組成物(回路基板の絶縁層用の樹脂組成物)として、好適に使用することができる。
また、例えば、本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、半導体チップパッケージの半導体チップを封止するための樹脂組成物(半導体チップ封止用の樹脂組成物)として、好適に使用することができる。
本発明におけるエポキシ樹脂組成物の硬化物で形成された封止層又は絶縁層を適用できる半導体チップパッケージとしては、例えば、FC−CSP、MIS−BGAパッケージ、ETS−BGAパッケージ、Fan−out型WLP(Wafer Level Package)、Fan−in型WLP、Fan−out型PLP(Panel Level Package)、Fan−in型PLPが挙げられる。
また、本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、アンダーフィル材として用いてもよく、例えば、半導体チップを基板に接続した後に用いるMUF(Molding Under Filling)の材料として用いてもよい。
さらに、本発明におけるエポキシ樹脂組成物は、樹脂シート、プリプレグ等のシート状積層材料、ソルダーレジスト等のための樹脂インク等の液状材料、ダイボンディング材、穴埋め樹脂、部品埋め込み樹脂等、樹脂組成物が用いられる広範な用途に使用できる。
<樹脂シート>
本発明の樹脂シートは、支持体と、該支持体上に設けられた樹脂組成物層と、を有する。樹脂組成物層は、本発明の樹脂組成物をエポキシ樹脂組成物として含む層である。すなわち、樹脂組成物層を形成する際には、(C)エポキシ樹脂を含む本発明の樹脂組成物或いは本発明の樹脂組成物に(C)エポキシ樹脂を混合させて得られた樹脂組成物を使用する。
樹脂組成物層の厚みは、薄型化の観点から、好ましくは600μm以下、より好ましくは500μm以下である。樹脂組成物層の厚みの下限は、好ましくは1μm以上、5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは50μm以上、特に好ましくは100μm以上でありうる。
また、樹脂組成物層を硬化させて得られる硬化物の厚みは、好ましくは600μm以下、より好ましくは500μm以下である。硬化物の厚みの下限は、好ましくは1μm以上、5μm以上、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは50μm以上、特に好ましくは100μm以上である。
支持体としては、例えば、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔、離型紙が挙げられ、プラスチック材料からなるフィルム、金属箔が好ましい。
支持体としてプラスチック材料からなるフィルムを使用する場合、プラスチック材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート(以下「PEN」と略称することがある。)等のポリエステル;ポリカーボネート(以下「PC」と略称することがある。);ポリメチルメタクリレート(以下「PMMA」と略称することがある。)等のアクリルポリマー;環状ポリオレフィン;トリアセチルセルロース(以下「TAC」と略称することがある。);ポリエーテルサルファイド(以下「PES」と略称することがある。);ポリエーテルケトン;ポリイミド;等が挙げられる。中でも、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましく、安価なポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
支持体として金属箔を使用する場合、金属箔としては、例えば、銅箔、アルミニウム箔等が挙げられる。中でも、銅箔が好ましい。銅箔としては、銅の単金属からなる箔を用いてもよく、銅と他の金属(例えば、スズ、クロム、銀、マグネシウム、ニッケル、ジルコニウム、ケイ素、チタン等)との合金からなる箔を用いてもよい。
支持体は、樹脂組成物層と接合する面に、マット処理、コロナ処理、帯電防止処理等の処理が施されていてもよい。
また、支持体としては、樹脂組成物層と接合する面に離型層を有する離型層付き支持体を使用してもよい。離型層付き支持体の離型層に使用する離型剤としては、例えば、アルキド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ウレタン樹脂、及びシリコーン樹脂からなる群から選択される1種以上の離型剤が挙げられる。離型剤の市販品としては、例えば、アルキド樹脂系離型剤である、リンテック社製の「SK−1」、「AL−5」、「AL−7」等が挙げられる。また、離型層付き支持体としては、例えば、東レ社製の「ルミラーT60」;帝人社製の「ピューレックス」;ユニチカ社製の「ユニピール」;等が挙げられる。
支持体の厚さは、5μm〜75μmの範囲が好ましく、10μm〜60μmの範囲がより好ましい。なお、離型層付き支持体を使用する場合、離型層付き支持体全体の厚さが上記範囲であることが好ましい。
樹脂シートは、例えば、エポキシ樹脂組成物を、ダイコーター等の塗布装置を用いて支持体上に塗布して、製造することができる。また、必要に応じて、エポキシ樹脂組成物を有機溶剤に溶解して樹脂ワニスを調製し、この樹脂ワニスを塗布して樹脂シートを製造してもよい。有機溶剤を用いることにより、粘度を調整して、塗布性を向上させることができる。有機溶剤を含むエポキシ樹脂組成物又は樹脂ワニスを用いた場合、通常は、塗布後にエポキシ樹脂組成物又は樹脂ワニスを乾燥させて、樹脂組成物層を形成する。
乾燥は、加熱、熱風吹きつけ等の公知の方法により実施してよい。乾燥条件は、樹脂組成物層中の有機溶剤の含有量が、通常10質量%以下、好ましくは5質量%以下となるように乾燥させる。エポキシ樹脂組成物又は樹脂ワニス中の有機溶剤の沸点によっても異なるが、例えば30質量%〜60質量%の有機溶剤を含むエポキシ樹脂組成物又は樹脂ワニスを用いる場合、50℃〜150℃で3分〜10分間乾燥させることにより、樹脂組成物層を形成することができる。
樹脂シートは、必要に応じて、支持体及び樹脂組成物層以外の任意の層を含んでいてもよい。例えば、樹脂シートにおいて、樹脂組成物層の支持体と接合していない面(即ち、支持体とは反対側の面)には、支持体に準じた保護フィルムが設けられていてもよい。保護フィルムの厚さは、例えば、1μm〜40μmである。保護フィルムにより、樹脂組成物層の表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。樹脂シートが保護フィルムを有する場合、保護フィルムを剥がすことによって樹脂シートは使用可能となる。また、樹脂シートは、ロール状に巻きとって保存することが可能である。
樹脂シートは、半導体チップパッケージの製造において絶縁層を形成するため(半導体チップパッケージの絶縁用樹脂シート)に好適に使用できる。例えば、樹脂シートは、回路基板の絶縁層を形成するため(回路基板の絶縁層用樹脂シート)に使用できる。このような基板を使ったパッケージの例としては、FC−CSP、MIS−BGAパッケージ、ETS−BGAパッケージが挙げられる。
また、樹脂シートは、半導体チップを封止するため(半導体チップ封止用樹脂シート)に好適に使用することができる。適用可能な半導体チップパッケージとしては、例えば、Fan−out型WLP、Fan−in型WLP、Fan−out型PLP、Fan−in型PLP等が挙げられる。
また、樹脂シートを、半導体チップを基板に接続した後に用いるMUFの材料に用いてもよい。
さらに、樹脂シートは高い絶縁信頼性が要求される他の広範な用途に使用できる。例えば、樹脂シートは、プリント配線板等の回路基板の絶縁層を形成するために好適に使用することができる。
<回路基板>
本発明の回路基板は、本発明の樹脂組成物から得られるエポキシ樹脂組成物の硬化物により形成された絶縁層を含む。この回路基板は、例えば、下記の工程(1)及び工程(2)を含む製造方法によって、製造できる。
(1)基材上に、本発明の樹脂組成物を用いてエポキシ樹脂組成物の樹脂組成物層を形成する工程。
(2)樹脂組成物層を熱硬化して、絶縁層を形成する工程。
工程(1)では、基材を用意する。基材としては、例えば、ガラスエポキシ基板、金属基板(ステンレスや冷間圧延鋼板(SPCC)など)、ポリエステル基板、ポリイミド基板、BTレジン基板、熱硬化型ポリフェニレンエーテル基板等の基板が挙げられる。また、基材は、当該基材の一部として表面に銅箔等の金属層を有していてもよい。例えば、両方の表面に剥離可能な第一金属層及び第二金属層を有する基材を用いてもよい。このような基材を用いる場合、通常、回路配線として機能できる配線層としての導体層が、第二金属層の第一金属層とは反対側の面に形成される。このような金属層を有する基材としては、例えば、三井金属鉱業社製のキャリア銅箔付極薄銅箔「Micro Thin」が挙げられる。
また、基材の一方又は両方の表面には、導体層が形成されていてもよい。以下の説明では、基材と、この基材表面に形成された導体層とを含む部材を、適宜「配線層付基材」ということがある。導体層に含まれる導体材料としては、例えば、金、白金、パラジウム、銀、銅、アルミニウム、コバルト、クロム、亜鉛、ニッケル、チタン、タングステン、鉄、スズ及びインジウムからなる群から選択される1種以上の金属を含む材料が挙げられる。導体材料としては、単金属を用いてもよく、合金を用いてもよい。合金としては、例えば、上記の群から選択される2種以上の金属の合金(例えば、ニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金及び銅・チタン合金)が挙げられる。中でも、導体層形成の汎用性、コスト、パターニングの容易性の観点から、単金属としてのクロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅;及び、合金としてのニッケル・クロム合金、銅・ニッケル合金、銅・チタン合金の合金;が好ましい。その中でも、クロム、ニッケル、チタン、アルミニウム、亜鉛、金、パラジウム、銀若しくは銅の単金属;及び、ニッケル・クロム合金;がより好ましく、銅の単金属が特に好ましい。
導体層は、例えば配線層として機能させるために、パターン加工されていてもよい。この際、導体層のライン(回路幅)/スペース(回路間の幅)比は、特に制限されないが、好ましくは20/20μm以下(即ちピッチが40μm以下)、より好ましくは10/10μm以下、さらに好ましくは5/5μm以下、よりさらに好ましくは1/1μm以下、特に好ましくは0.5/0.5μm以上である。ピッチは、導体層の全体にわたって同一である必要はない。導体層の最小ピッチは、例えば、40μm以下、36μm以下、又は30μm以下であってもよい。
導体層の厚さは、回路基板のデザインによるが、好ましくは3μm〜35μm、より好ましくは5μm〜30μm、さらに好ましくは10μm〜20μm、特に好ましくは15μm〜20μmである。
導体層は、例えば、基材上にドライフィルム(感光性レジストフィルム)を積層する工程、フォトマスクを用いてドライフィルムに対して所定の条件で露光及び現像を行ってパターンを形成してパターンドライフィルムを得る工程、現像したパターンドライフィルムをめっきマスクとして電解めっき法等のメッキ法によって導体層を形成する工程、及び、パターンドライフィルムを剥離する工程を含む方法によって、形成できる。ドライフィルムとしては、フォトレジスト組成物からなる感光性のドライフィルムを用いることができ、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂等の樹脂で形成されたドライフィルムを用いることができる。基材とドライフィルムとの積層条件は、後述する基材と樹脂シートとの積層の条件と同様でありうる。ドライフィルムの剥離は、例えば、水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ性の剥離液を使用して実施することができる。
基材を用意した後で、基材上に、樹脂組成物層を形成する。基材の表面に導体層が形成されている場合、樹脂組成物層の形成は、導体層が樹脂組成物層に埋め込まれるように行うことが好ましい。
樹脂組成物層の形成は、例えば、樹脂シートと基材とを積層することによって行われる。この積層は、例えば、支持体側から樹脂シートを基材に加熱圧着することにより、基材に樹脂組成物層を貼り合わせることで、行うことができる。樹脂シートを基材に加熱圧着する部材(以下、「加熱圧着部材」ということがある。)としては、例えば、加熱された金属板(SUS鏡板等)又は金属ロール(SUSロール等)等が挙げられる。なお、加熱圧着部材を樹脂シートに直接プレスするのではなく、基材の表面凹凸に樹脂シートが十分に追随するよう、耐熱ゴム等の弾性材を介してプレスするのが好ましい。
基材と樹脂シートとの積層は、例えば、真空ラミネート法により実施してよい。真空ラミネート法において、加熱圧着温度は、好ましくは60℃〜160℃、より好ましくは80℃〜140℃の範囲である。加熱圧着圧力は、好ましくは0.098MPa〜1.77MPa、より好ましくは0.29MPa〜1.47MPaの範囲である。加熱圧着時間は、好ましくは20秒間〜400秒間、より好ましくは30秒間〜300秒間の範囲である。積層は、好ましくは圧力13hPa以下の減圧条件下で実施する。
積層の後に、常圧下(大気圧下)、例えば、加熱圧着部材を支持体側からプレスすることにより、積層された樹脂シートの平滑化処理を行ってもよい。平滑化処理のプレス条件は、上記積層の加熱圧着条件と同様の条件とすることができる。なお、積層と平滑化処理は、真空ラミネーターを用いて連続的に行ってもよい。
また、樹脂組成物層の形成は、例えば、圧縮成型法によって行うことができる。成型条件は、後述する半導体チップパッケージの封止層を形成する工程における樹脂組成物層の形成方法と同様な条件を採用してもよい。
基材上に樹脂組成物層を形成した後、樹脂組成物層を熱硬化して、絶縁層を形成する。樹脂組成物層の熱硬化条件は、樹脂組成物の種類によっても異なるが、硬化温度は通常120℃〜240℃の範囲(好ましくは150℃〜220℃の範囲、より好ましくは170℃〜200℃の範囲)、硬化時間は5分間〜120分間の範囲(好ましくは10分間〜100分間、より好ましくは15分間〜90分間)である。
樹脂組成物層を熱硬化させる前に、樹脂組成物層に対して、硬化温度よりも低い温度で加熱する予備加熱処理を施してもよい。例えば、樹脂組成物層を熱硬化させるのに先立ち、通常50℃以上120℃未満(好ましくは60℃以上110℃以下、より好ましくは70℃以上100℃以下)の温度にて、樹脂組成物層を、通常5分間以上(好ましくは5分間〜150分間、より好ましくは15分間〜120分間)、予備加熱してもよい。
以上のようにして、絶縁層を有する回路基板を製造できる。また、回路基板の製造方法は、更に、任意の工程を含んでいてもよい。
例えば、樹脂シートを用いて回路基板を製造した場合、回路基板の製造方法は、樹脂シートの支持体を剥離する工程を含んでいてもよい。支持体は、樹脂組成物層の熱硬化の前に剥離してもよく、樹脂組成物層の熱硬化の後に剥離してもよい。
回路基板の製造方法は、例えば、絶縁層を形成した後で、その絶縁層の表面を研磨する工程を含んでいてもよい。研磨方法は特に限定されない。例えば、平面研削盤を用いて絶縁層の表面を研磨することができる。
回路基板の製造方法は、例えば、導体層を層間接続する工程(3)、例えば、絶縁層に穴あけをする工程を含んでいてもよい。これにより絶縁層にビアホール、スルーホール等のホールを形成することができる。ビアホールの形成方法としては、例えば、レーザー照射、エッチング、メカニカルドリリング等が挙げられる。ビアホールの寸法や形状は回路基板の出デザインに応じて適宜決定してよい。なお、工程(3)は、絶縁層の研磨又は研削によって層間接続を行ってもよい。
ビアホールの形成後、ビアホール内のスミアを除去する工程を行うことが好ましい。この工程は、デスミア工程と呼ばれることがある。例えば、絶縁層上への導体層の形成をめっき工程により行う場合には、ビアホールに対して、湿式のデスミア処理を行ってもよい。また、絶縁層上への導体層の形成をスパッタ工程により行う場合には、プラズマ処理工程などのドライデスミア工程を行ってもよい。さらに、デスミア工程によって、絶縁層に粗化処理が施されてもよい。
また、絶縁層上に導体層を形成する前に、絶縁層に対して、粗化処理を行ってもよい。この粗化処理によれば、通常、ビアホール内を含めた絶縁層の表面が粗化される。粗化処理としては、乾式及び湿式のいずれの粗化処理を行ってもよい。乾式の粗化処理の例としては、プラズマ処理等が挙げられる。また、湿式の粗化処理の例としては、膨潤液による膨潤処理、酸化剤による粗化処理、及び、中和液による中和処理をこの順に行う方法が挙げられる。
ビアホールを形成後、絶縁層上に導体層を形成してもよい。ビアホールが形成された位置に導体層を形成することで、新たに形成された導体層と基材表面の導体層とが導通して、層間接続が行われる。導体層の形成方法は、例えば、めっき法、スパッタ法、蒸着法などが挙げられ、中でもめっき法が好ましい。好適な実施形態では、セミアディティブ法、フルアディティブ法等の適切な方法によって絶縁層の表面にめっきして、所望の配線パターンを有する導体層を形成する。また、樹脂シートにおける支持体が金属箔である場合、サブトラクティブ法により、所望の配線パターンを有する導体層を形成することができる。形成される導体層の材料は、単金属でもよく、合金でもよい。また、この導体層は、単層構造を有していてもよく、異なる種類の材料の層を2層以上含む複層構造を有していてもよい。
ここで、絶縁層上に導体層を形成する実施形態の例を、詳細に説明する。絶縁層の表面に、無電解めっきにより、めっきシード層を形成する。次いで、形成されためっきシード層上に、所望の配線パターンに対応して、めっきシード層の一部を露出させるマスクパターンを形成する。露出しためっきシード層上に、電解めっきにより電解めっき層を形成した後、マスクパターンを除去する。その後、不要なめっきシード層をエッチング等の処理により除去して、所望の配線パターンを有する導体層を形成できる。なお、導体層を形成する際、マスクパターンの形成に用いるドライフィルムは、上記ドライフィルムと同様である。
回路基板の製造方法は、基材を除去する工程(4)を含んでいてもよい。基材を除去することにより、絶縁層と、この絶縁層に埋め込まれた導体層とを有する回路基板が得られる。この工程(4)は、例えば、剥離可能な金属層を有する基材を用いた場合に、行うことができる。
<半導体チップパッケージ>
本発明の第一実施形態に係る半導体チップパッケージは、上述した回路基板と、この回路基板に搭載された半導体チップとを含む。この半導体チップパッケージは、回路基板に半導体チップを接合することにより、製造することができる。
回路基板と半導体チップとの接合条件は、半導体チップの端子電極と回路基板の回路配線とが導体接続できる任意の条件を採用できる。例えば、半導体チップのフリップチップ実装において使用される条件を採用できる。また、例えば、半導体チップと回路基板との間に、絶縁性の接着剤を介して接合してもよい。
接合方法の例としては、半導体チップを回路基板に圧着する方法が挙げられる。圧着条件としては、圧着温度は通常120℃〜240℃の範囲(好ましくは130℃〜200℃の範囲、より好ましくは140℃〜180℃の範囲)、圧着時間は通常1秒間〜60秒間の範囲(好ましくは5秒間〜30秒間)である。
また、接合方法の他の例としては、半導体チップを回路基板にリフローして接合する方法が挙げられる。リフロー条件は、120℃〜300℃の範囲としてもよい。
半導体チップを回路基板に接合した後、半導体チップをモールドアンダーフィル材で充填してもよい。このモールドアンダーフィル材として、上述した樹脂組成物を用いてもよく、また、上述した樹脂シートを用いてもよい。
本発明の第二実施形態に係る半導体チップパッケージは、半導体チップと、この半導体チップを封止する前記樹脂組成物の硬化物とを含む。このような半導体チップパッケージでは、通常、樹脂組成物の硬化物は封止層として機能する。第二実施形態に係る半導体チップパッケージとしては、例えば、Fan−out型WLPが挙げられる。
このような半導体チップパッケージの製造方法は、
(A)基材に仮固定フィルムを積層する工程、
(B)半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程、
(C)半導体チップ上に封止層を形成する工程、
(D)基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程、
(E)半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程、
(F)再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程、並びに、
(G)再配線層上にソルダーレジスト層を形成する工程、
を含む。また、前記の半導体チップパッケージの製造方法は、
(H)複数の半導体チップパッケージを、個々の半導体チップパッケージにダイシングし、個片化する工程
を含んでいてもよい。
(工程(A))
工程(A)は、基材に仮固定フィルムを積層する工程である。基材と仮固定フィルムとの積層条件は、回路基板の製造方法における基材と樹脂シートとの積層条件と同様でありうる。
基材としては、例えば、シリコンウェハ;ガラスウェハ;ガラス基板;銅、チタン、ステンレス、冷間圧延鋼板(SPCC)等の金属基板;FR−4基板等の、ガラス繊維にエポキシ樹脂等をしみこませ熱硬化処理した基板;BT樹脂等のビスマレイミドトリアジン樹脂からなる基板;などが挙げられる。
仮固定フィルムは、半導体チップから剥離でき、且つ、半導体チップを仮固定することができる任意の材料を用いうる。市販品としては、日東電工社製「リヴァアルファ」等が挙げられる。
(工程(B))
工程(B)は、半導体チップを、仮固定フィルム上に仮固定する工程である。半導体チップの仮固定は、例えば、フリップチップボンダー、ダイボンダー等の装置を用いて行うことができる。半導体チップの配置のレイアウト及び配置数は、仮固定フィルムの形状、大きさ、目的とする半導体チップパッケージの生産数等に応じて適切に設定できる。例えば、複数行で、かつ複数列のマトリックス状に半導体チップを整列させて、仮固定してもよい。
(工程(C))
工程(C)は、半導体チップ上に封止層を形成する工程である。封止層は、上述した樹脂組成物の硬化物によって形成する。封止層は、通常、半導体チップ上に樹脂組成物層を形成する工程と、この樹脂組成物層を熱硬化させて封止層を形成する工程とを含む方法で形成する。
樹脂組成物層の形成は、圧縮成型法によって行うことが好ましい。圧縮成型法では、通常、半導体チップ及び樹脂組成物を型に配置し、その型内で樹脂組成物に圧力及び必要に応じて熱を加えて、半導体チップを覆う樹脂組成物層を形成する。
圧縮成型法の具体的な操作は、例えば、下記のようにしうる。圧縮成型用の型として、上型及び下型を用意する。また、前記のように仮固定フィルム上に仮固定された半導体チップに、樹脂組成物を塗布する。樹脂組成物を塗布された半導体チップを、基材及び仮固定フィルムと一緒に、下型に取り付ける。その後、上型と下型とを型締めして、樹脂組成物に熱及び圧力を加えて、圧縮成型を行う。
また、圧縮成型法の具体的な操作は、例えば、下記のようにしてもよい。圧縮成型用の型として、上型及び下型を用意する。下型に、樹脂組成物を載せる。また、上型に、半導体チップを、基材及び仮固定フィルムと一緒に取り付ける。その後、下型に載った樹脂組成物が上型に取り付けられた半導体チップに接するように上型と下型とを型締めし、熱及び圧力を加えて、圧縮成型を行う。
成型条件は、樹脂組成物の組成により異なり、良好な封止が達成されるように適切な条件を採用できる。例えば、成型時の型の温度は、好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上、特に好ましくは90℃以上であり、好ましくは200℃以下、より好ましくは170℃以下、特に好ましくは150℃以下である。また、成型時に加える圧力は、好ましくは1MPa以上、より好ましくは3MPa以上、特に好ましくは5MPa以上であり、好ましくは50MPa以下、より好ましくは30MPa以下、特に好ましくは20MPa以下である。キュアタイムは、好ましくは1分以上、より好ましくは2分以上、特に好ましくは3分以上であり、好ましくは60分以下、より好ましくは30分以下、特に好ましくは20分以下である。通常、樹脂組成物層の形成後、型は取り外される。型の取り外しは、樹脂組成物層の熱硬化前に行ってもよく、熱硬化後に行ってもよい。
樹脂組成物層の形成は、樹脂シートと半導体チップとを積層することによって行ってもよい。例えば、樹脂シートの樹脂組成物層と半導体チップとを加熱圧着することにより、半導体チップ上に樹脂組成物層を形成することができる。樹脂シートと半導体チップとの積層は、通常、基材の代わりに半導体チップを用いて、回路基板の製造方法における樹脂シートと基材との積層と同様にして行うことができる。
半導体チップ上に樹脂組成物層を形成した後で、この樹脂組成物層を熱硬化させて、半導体チップを覆う封止層を得る。これにより、樹脂組成物の硬化物による半導体チップの封止が行われる。樹脂組成物層の熱硬化条件は、回路基板の製造方法における樹脂組成物層の熱硬化条件と同じ条件を採用してもよい。さらに、樹脂組成物層を熱硬化させる前に、樹脂組成物層に対して、硬化温度よりも低い温度で加熱する予備加熱処理を施してもよい。この予備加熱処理の処理条件は、回路基板の製造方法における予備加熱処理と同じ条件を採用してもよい。
(工程(D))
工程(D)は、基材及び仮固定フィルムを半導体チップから剥離する工程である。剥離方法は、仮固定フィルムの材質に応じた適切な方法を採用することが望ましい。剥離方法としては、例えば、仮固定フィルムを加熱、発泡又は膨張させて剥離する方法が挙げられる。また、剥離方法としては、例えば、基材を通して仮固定フィルムに紫外線を照射して、仮固定フィルムの粘着力を低下させて剥離する方法が挙げられる。
仮固定フィルムを加熱、発泡又は膨張させて剥離する方法において、加熱条件は、通常、100℃〜250℃で1秒間〜90秒間又は5分間〜15分間である。また、紫外線を照射して仮固定フィルムの粘着力を低下させて剥離する方法において、紫外線の照射量は、通常、10mJ/cm2〜1000mJ/cm2である。
(工程(E))
工程(E)は、半導体チップの基材及び仮固定フィルムを剥離した面に、絶縁層としての再配線形成層を形成する工程である。
再配線形成層の材料は、絶縁性を有する任意の材料を用いることができる。中でも、半導体チップパッケージの製造のしやすさの観点から、感光性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましい。また、この熱硬化性樹脂として、本発明の樹脂組成物を用いてもよい。
再配線形成層を形成した後、半導体チップと再配線層とを層間接続するために、再配線形成層にビアホールを形成してもよい。
再配線形成層の材料が感光性樹脂である場合のビアホールの形成方法では、通常、再配線形成層の表面に、マスクパターンを通して活性エネルギー線を照射して、照射部の再配線形成層を光硬化させる。活性エネルギー線としては、例えば、紫外線、可視光線、電子線、X線等が挙げられ、特に紫外線が好ましい。紫外線の照射量及び照射時間は、感光性樹脂に応じて適切に設定できる。露光方法としては、例えば、マスクパターンを再配線形成層に密着させて露光する接触露光法、マスクパターンを再配線形成層に密着させずに平行光線を使用して露光する非接触露光法、などが挙げられる。
再配線形成層を光硬化させた後で、再配線形成層を現像し、未露光部を除去して、ビアホールを形成する。現像は、ウェット現像、ドライ現像のいずれを行ってもよい。現像の方式としては、例えば、ディップ方式、パドル方式、スプレー方式、ブラッシング方式、スクラッピング方式等が挙げられ、解像性の観点から、パドル方式が好適である。
再配線形成層の材料が熱硬化性樹脂である場合のビアホールの形成方法としては、例えば、レーザー照射、エッチング、メカニカルドリリング等が挙げられる。中でも、レーザー照射が好ましい。レーザー照射は、炭酸ガスレーザー、UV−YAGレーザー、エキシマレーザー等の光源を用いる適切なレーザー加工機を用いて行うことができる。
ビアホールの形状は、特に限定されないが、一般的には円形(略円形)とされる。ビアホールのトップ径は、好ましくは50μm以下、より好ましくは30μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。ここで、ビアホールのトップ径とは、再配線形成層の表面でのビアホールの開口の直径をいう。
(工程(F))
工程(F)は、再配線形成層上に、導体層としての再配線層を形成する工程である。再配線形成層上に再配線層を形成する方法は、回路基板の製造方法における絶縁層上への導体層の形成方法と同様でありうる。また、工程(E)及び工程(F)を繰り返し行い、再配線層及び再配線形成層を交互に積み上げて(ビルドアップ)もよい。
(工程(G))
工程(G)は、再配線層上にソルダーレジスト層を形成する工程である。ソルダーレジスト層の材料は、絶縁性を有する任意の材料を用いることができる。中でも、半導体チップパッケージの製造のしやすさの観点から、感光性樹脂及び熱硬化性樹脂が好ましい。また、熱硬化性樹脂として、本発明の樹脂組成物を用いてもよい。
また、工程(G)では、必要に応じて、バンプを形成するバンピング加工を行ってもよい。バンピング加工は、半田ボール、半田めっきなどの方法で行うことができる。また、バンピング加工におけるビアホールの形成は、工程(E)と同様に行うことができる。
(工程(H))
半導体チップパッケージの製造方法は、工程(A)〜(G)以外に、工程(H)を含んでいてもよい。工程(H)は、複数の半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングし、個片化する工程である。半導体チップパッケージを個々の半導体チップパッケージにダイシングする方法は特に限定されない。
<半導体装置>
半導体装置は、半導体チップパッケージを備える。半導体装置としては、例えば、電気製品(例えば、コンピューター、携帯電話、スマートフォン、タブレット型デバイス、ウェラブルデバイス、デジタルカメラ、医療機器、及びテレビ等)及び乗物(例えば、自動二輪車、自動車、電車、船舶及び航空機等)等に供される各種半導体装置が挙げられる。
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、以下において、量を表す「部」は、別途明示のない限り、それぞれ「質量部」を意味する。
<実施例1>
フェノール性水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−2201」、水酸基価38mgKOH/g)1部、酸無水物硬化剤(新日本理化社製「HNA−100」、酸無水物当量179g/eq.)8部、シリカ(平均粒径6.9μm、比表面積3.4m/g、信越化学工業社製「KBM5783」で表面処理したもの)120部、ビスフェノール型エポキシ樹脂(日鉄ケミカル&マテリアル社製「ZX1059」、エポキシ当量約165g/eq.、ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の1:1混合物)7部、グリシジルアミン型エポキシ樹脂(三菱ケミカル社製「630」、エポキシ当量約95g/eq.)5部、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(DIC社製「HP−7200L」、エポキシ当量約250g/eq.)2部、イミダゾール系硬化促進剤(四国化成工業社製「1B2PZ」、1−ベンジル−2−フェニルイミダゾール)0.1部を、ミキサーを用いて均一に分散して、樹脂組成物を調製した。
<実施例2>
フェノール性水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−2201」、水酸基価38mgKOH/g)の使用量を1部から0.5部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物を得た。
<実施例3>
シリカ(平均粒径6.9μm、比表面積3.4m/g、信越化学工業社製「KBM5783」で表面処理したもの)120部の代わりにアルミナ(平均粒径6.0μm、比表面積1.7m/g、信越化学工業社製「KBM573」で表面処理をしたもの)165部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物を得た。
<実施例4>
シリカ(平均粒径6.9μm、比表面積3.4m/g、信越化学工業社製「KBM5783」で表面処理したもの)120部の代わりにアルミナ(平均粒径6.0μm、比表面積1.7m/g、信越化学工業社製「KBM573」で表面処理をしたもの)165部を用いたこと以外は、実施例2と同様にして樹脂組成物を得た。
<実施例5>
フェノール性水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−2201」、水酸基価38mgKOH/g)1部の代わりに、カルビノール型水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−6002」、水酸基価35mgKOH/g)0.5部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物を得た。
<実施例6>
フェノール性水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−2201」、水酸基価38mgKOH/g)1部の代わりに、カルビノール型水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「X−22−4039」、水酸基価58mgKOH/g)0.5部を用いたこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物を得た。
<比較例1>
フェノール性水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−2201」、水酸基価38mgKOH/g)の使用量を1部から3部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物を得た。
<比較例2>
フェノール性水酸基含有シロキサン化合物(信越化学工業社製「KF−2201」、水酸基価38mgKOH/g)を使用しなかったこと以外は、実施例1と同様にして樹脂組成物を得た。
<試験例1:反りの評価>
12インチシリコンウエハ上に、実施例及び比較例で調製した樹脂組成物を、コンプレッションモールド装置(金型温度:130℃、圧力:6MPa、キュアタイム:10分)を用いて圧縮成型して、厚さ300μmの樹脂組成物層を形成した。その後、180℃で90分加熱して、樹脂組成物層を熱硬化させた。これにより、シリコンウエハと樹脂組成物の硬化物層とを含む試料基板を得た。シャドウモアレ測定装置(Akorometrix社製「ThermoireAXP」)を用いて、前記の試料基板について25℃での反り量を測定した。測定は、電子情報技術産業協会規格のJEITA EDX−7311−24に準拠して行った。具体的には、測定領域の基板面の全データの最小二乗法によって算出した仮想平面を基準面として、その基準面から垂直方向の最小値と最大値との差を反り量として求め、以下の基準で評価した。
「○」:反り量が3mm未満
「×」:反り量が3mm以上
<試験例2:熱剥離テープ密着性の評価>
12インチシリコンウエハに、常温時に粘着性を有し且つ加熱時に容易に剥離できる熱剥離テープ(Thermal release tape;日東電工社製「リバアルファNo.3195V」)を貼り付けた。実施例及び比較例で調製した樹脂組成物をコンプレッションモールド装置(金型温度:130℃、圧力:6MPa、キュアタイム:10分)を用いて圧縮成型して、厚さ300μmの樹脂組成物層を形成した。これにより、シリコンウエハと樹脂組成物とを含む試料基板を得た。
「○」:試料基板を23℃で30分放置し熱剥離テープと樹脂組成物の間で剥離が生じない場合
「×」:試料基板を23℃で30分放置し熱剥離テープと樹脂組成物の間で剥離が生じた場合
<試験例3:モールド後のフローマークの評価>
12インチシリコンウエハ上に、実施例及び比較例で調製した樹脂組成物を、コンプレッションモールド装置(金型温度:130℃、圧力:6MPa、キュアタイム:10分)を用いて圧縮成型して、厚さ300μmの樹脂組成物層を形成し、サンプルとした。その後、サンプルの樹脂組成物層の外観を観察し、以下の基準で評価した。
「○」:樹脂組成物層表面全体のうち、フローマークの占める面積が20%未満
「×」:樹脂組成物層表面全体のうち、フローマークの占める面積が20%以上
実施例及び比較例の樹脂組成物の不揮発成分及びその使用量、並びに試験例の評価結果を下記表1に示す。
Figure 2021091814
以上の結果より、所定の割合で(A−1)水酸基含有シロキサン化合物及び(B)無機充填剤を含む樹脂組成物を用いた場合に、モールド成形後のフローマークの発生、及び反りを抑制でき、且つ優れた熱剥離テープ密着性を備える硬化物を得ることができることがわかった。

Claims (20)

  1. (A)硬化剤、及び(B)無機充填剤を含む樹脂組成物であって、
    (A)成分が、(A−1)水酸基含有シロキサン化合物を含み、
    (A−1)成分の含有量が、樹脂組成物中の(B)成分以外の不揮発成分を100質量%とした場合、0.5質量%以上5質量%未満であり、
    (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、60質量%以上である、樹脂組成物。
  2. (A−1)成分が、フェノール性水酸基含有シロキサン化合物である、請求項1に記載の樹脂組成物。
  3. (A−1)成分が、鎖状シロキサン骨格を有する、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. (A−1)成分の水酸基価が、120mgKOH/g以下である、請求項1〜3の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  5. (A)成分が、フェノール系硬化剤、ナフトール系硬化剤、アミン系硬化剤、活性エステル系硬化剤、及び酸無水物系硬化剤から選ばれる硬化剤をさらに含む、請求項1〜4の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  6. (A−1)成分の含有量が、(A)成分全てを100質量%とした場合、3質量%〜20質量%である、請求項1〜5の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  7. (B)成分が、シリカである、請求項1〜6の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  8. (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、70質量%以上である、請求項1〜7の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  9. (B)成分の含有量が、樹脂組成物中の全ての不揮発成分を100質量%とした場合、80質量%以上である、請求項8に記載の樹脂組成物。
  10. (A−1)成分に対する(B)成分の含有質量比((B)成分/(A−1)成分)が、50〜1,000である、請求項1〜9の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  11. さらに(C)エポキシ樹脂を含む、請求項1〜10の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  12. 半導体チップパッケージの絶縁層を形成するための請求項1〜11の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  13. 回路基板の絶縁層を形成するための請求項1〜11の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  14. 半導体チップパッケージの半導体チップを封止するための請求項1〜11の何れか1項に記載の樹脂組成物。
  15. 請求項1〜14の何れか1項に記載の樹脂組成物から得られる硬化物。
  16. 支持体と、上記支持体上に設けられた請求項1〜14の何れか1項に記載の樹脂組成物を含む樹脂組成物層と、を有する樹脂シート。
  17. 請求項1〜14の何れか1項に記載の樹脂組成物から得られる硬化物により形成された絶縁層を含む回路基板。
  18. 請求項17に記載の回路基板と、当該回路基板に搭載された半導体チップと、を含む半導体チップパッケージ。
  19. 半導体チップと、当該半導体チップを封止する請求項1〜14の何れか1項に記載の樹脂組成物から得られる硬化物と、を含む半導体チップパッケージ。
  20. 請求項18又は19に記載の半導体チップパッケージを備える半導体装置。
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