JP2021187980A - 難燃性樹脂組成物、ベンゾオキサジン化合物及び構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性、及びガラス転移温度に優れた難燃性樹脂組成物を提供する。【解決手段】本発明の難燃性樹脂組成物は、分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂と、フェノール性化合物と、ベンゾオキサジン化合物と、を含む難燃性樹脂組成物であって、ベンゾオキサジン化合物が、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有する化合物を含むものである。【選択図】なし

Description

本発明は、難燃性樹脂組成物、ベンゾオキサジン化合物及び構造体に関する。

これまで難燃性樹脂組成物について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、エポキシ樹脂、及び、その硬化剤として、フェノール樹脂やベンゾオキサジン化合物を含む、難燃性樹脂組成物が記載されている（特許文献１の請求項）。

特開２００５−０１５５１０号公報

しかしながら、本発明者が検討した結果、上記特許文献１に記載の難燃性樹脂組成物において、難燃性、及びガラス転移温度の点で改善の余地があることが判明した。

本発明者はさらに検討したところ、分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂及びフェノール化合物を含む難燃性樹脂組成物において、適切なベンゾオキサジン化合物を選択することによって、その難燃性及びガラス転移温度を制御できることを見出した。このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、ベンゾオキサジン化合物として、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有するものを使用することによって、難燃性樹脂組成物における難燃性及びガラス転移温度を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明によれば、
分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂と、
フェノール性化合物と、
ベンゾオキサジン化合物と、を含む難燃性樹脂組成物であって、
前記ベンゾオキサジン化合物が、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有する化合物を含む、
難燃性樹脂組成物が提供される。

また本発明によれば、
難燃性樹脂組成物中のエポキシ樹脂の硬化剤として用いる、ベンゾオキサジン化合物であって、
分子中に、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有するベンゾオキサジン化合物が提供される。

また本発明によれば、上記難燃性樹脂組成物の硬化物を備える、構造体が提供される。

本発明によれば、難燃性、及びガラス転移温度に優れた難燃性樹脂組成物、それに用いるベンゾオキサジン化合物、及びそれを用いた構造体が提供される。

本実施形態の難燃性樹脂組成物を概説する。

難燃性樹脂組成物は、分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂と、フェノール性化合物と、ベンゾオキサジン化合物と、を含み、当該ベンゾオキサジン化合物が、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有する化合物を含む。

本発明者の知見によれば、分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂及びフェノール化合物を含む難燃性樹脂組成物において、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有する化合物を使用することによって、難燃性樹脂組成物における難燃性及びガラス転移温度を向上できることが見出された。

詳細なメカニズムは定かではないが、分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂を使用するとともに、このエポキシ樹脂やフェノール化合物と、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有する化合物と、が多種の架橋構造を形成することが想定できるため、難燃性及びガラス転移温度を向上できる、と考えられる。

一般的に、難燃性樹脂組成物における難燃性を向上させる手段として、水酸化アルミニウムなどの無機フィラーを添加することが行われている。しかしながら、無機フィラーを添加することによって、難燃性樹脂組成物における流動性が低下する恐れがある。

これに対して、本実施形態の難燃性樹脂組成物は、樹脂系を適切に選択することによって、難燃性を実現できるため、流動性の低下を抑制できる。すなわち、難燃性樹脂組成物は、水酸化アルミニウムなどの無機系難燃剤を含まないか、無機系難燃剤の含有量が当該難燃性樹脂組成物１００質量％に対して５質量％以下となるように構成されてもよい。

本実施形態によれば、難燃性、及びガラス転移温度に優れた難燃性樹脂組成物を提供できる。

本実施形態の難燃性樹脂組成物は、各種用途に適用することができるが、一例として、半導体素子やパワー半導体などの電子部品を封止するための封止材料、そのような電子部品を搭載するための基板材料等に用いることができる。また、電子部品の放熱材料や絶縁性材料に用いてよい。

封止材料としては、例えば、電子部品パッケージやウェハレベルパッケージを形成する等に用いる封止材、電子部品と基板との間隙に充填する等に用いるモールドアンダーフィル材等が挙げられる。

基板材料としては、例えば、難燃性樹脂組成物からなる樹脂シート；難燃性樹脂組成物の硬化物で構成される樹脂基板；難燃性樹脂組成物を繊維基材に含浸させてなるプリプレグ、プリプレグの硬化物で構成される積層板；樹脂シート、樹脂基板及び積層板のいずれかの少なくとも一面に銅層が形成された銅張積層板、銅張積層板の銅層に回路加工されてなる回路基板；等が挙げられる。

電子部品は、たとえば、通常の半導体装置（電子部品として半導体素子を備える電子装置）やパワーモジュール（電子部品としてパワー半導体素子を備える電子装置）等を用いることができる。パワー半導体素子は、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ｇａ_２Ｏ_３、またはダイヤモンドのようなワイドバンドギャップ材料を使用したものであり、高電圧・大電流で使用されるように設計されているため、通常のシリコンチップ（半導体素子）よりも発熱量が大きくなるので、さらに高温の環境下で動作することになる。パワー半導体素子には、たとえば、２００℃以上や２５０℃以上等の高温の動作環境下で、長時間の使用が要求される。パワー半導体素子の具体例としては、たとえば、整流ダイオード、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、サイリスタ、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ）、トライアック等が挙げられる。

本実施形態の構造体は、難燃性樹脂組成物の硬化物を備えるものである。
このような構造体は、例えば、電子部品パッケージやウェハレベルパッケージ、封止された電子部品が基板に搭載されてなる電子装置、上記の基板材料、回路基板上に電子部品が搭載されてなる電子装置等が挙げられる。

本実施形態の難燃性樹脂組成物に含まれる各成分について詳述する。

（エポキシ樹脂）
難燃性樹脂組成物は、分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂（以下、単に「エポキシ樹脂」と呼称することもある。）を含む熱硬化性樹脂組成物である。

上記エポキシ樹脂は、１分子内に２以上のエポキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

エポキシ樹脂としては、たとえば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ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Ｍ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，３−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂（４，４'−（１，４−フェニレンジイソプリジエン）ビスフェノール型エポキシ樹脂）、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂（４，４'−シクロヘキシジエンビスフェノール型エポキシ樹脂）等のビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、トリスフェノール基メタン型ノボラック型エポキシ樹脂、テトラフェノール基エタン型ノボラック型エポキシ樹脂，縮合環芳香族炭化水素構造を有するノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂；キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂等のアリールアルキレン型エポキシ樹脂；ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ナフトール型エポキシ樹脂、ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、２官能ないし４官能エポキシ型ナフタレン樹脂、ビナフチル型エポキシ樹脂、ナフタレンアラルキル型エポキシ樹脂等のナフタレン型エポキシ樹脂；アントラセン型エポキシ樹脂；フェノキシ型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂；ノルボルネン型エポキシ樹脂；アダマンタン型エポキシ樹脂；フルオレン型エポキシ樹脂等が挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

エポキシ樹脂の含有量の下限は、例えば、難燃性樹脂組成物の固形分１００質量％に対して、０．１質量％以上であることが好ましく、０．３質量％以上であることがより好ましく、０．５質量％以上であることがさらに好ましい。これによって、成形時の難燃性樹脂組成物の流動性を適切に制御できる。一方、エポキシ樹脂の含有量の上限は、例えば、難燃性樹脂組成物の固形分１００質量％に対して、２０質量％以下であることが好ましく、１５質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることが更に好ましい。これにより、難燃性樹脂組成物の線膨張係数を適切な範囲内とすることができる。したがって、高温保管特性を向上することができる。

なお、本実施形態において、難燃性樹脂組成物の固形分とは、難燃性樹脂組成物に含まれる成分のうち、溶媒を除く成分の合計のことを示す。
本明細書中、「〜」は、特に明示しない限り、上限と下限を含むことを表す。

難燃性樹脂組成物は、エポキシ樹脂の他に、他の熱硬化性樹脂を含んでもよいが、含まなくてもよい。
他の熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリル樹脂、またフェノール誘導体これらの誘導体等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、１分子内に反応性官能基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（フェノール化合物）
難燃性樹脂組成物は、エポキシ樹脂の硬化剤の一つとして、フェノール化合物を含む。

上記フェノール化合物は、１分子内に２以上のヒドロキシ基を有する化合物であり、モノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

上記フェノール化合物としては、フェノール樹脂を用いることができ、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂、ノボラック樹脂、トリスフェニルメタン型のフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；テルペン変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン変性フェノール樹脂等の変性フェノール樹脂；フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格及び／又はビフェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂等のアラルキル型樹脂；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ等のビスフェノール化合物；レゾール型フェノール樹脂等が挙げられる。
これらは１種類を単独で用いても２種類以上を併用してもよい。
これらの中でも、ガラス転移温度の向上及び線膨張係数の低減の観点から、ノボラック型フェノール樹脂を用いることができる。

硬化剤の含有量は、エポキシ樹脂の含有量に応じて適切に設定できる。

（ベンゾオキサジン化合物）
難燃性樹脂組成物は、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有するベンゾオキサジン化合物を含む。

このような分子中に、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有するベンゾオキサジン化合物は、難燃性樹脂組成物中のエポキシ樹脂の硬化剤の一つとして用いることができる。

ベンゾオキサジン化合物は、下記の一般式（Ａ）で表される化合物を一または二以上含んでもよい。

上記一般式（Ａ）中、ｐは１〜４の整数を表し、ａはそれぞれ独立に１〜３の整数を表し、Ｒ^１は同一でも異なってもよく、少なくとも一つ以上が電子求引性基を表し、Ｘは１〜４価の有機基を表す。

上記電子求引性基は、アルデヒド基、シアノ基、ニトロ基、ケト基、イミノ基、エステル基、カルボキシル基、及びハロゲン基からなる群から選ばれる一または二以上を含んでもよい。この中でも、アルデヒド基、又はシアノ基を用いてもよい。

ｐは、１〜４、好ましくは１〜３、より好ましくは１又は２の整数である。
ａは、ベンゾオキサジン環のそれぞれにおいて、１〜３、好ましくは１〜２、より好ましくは１の整数である。
Ｒ^１は、上記一般式（Ａ）のベンゾオキサジン環中、それぞれ、５位〜８位、好ましくは６位又は７位に結合する。

１〜４価の有機基は、オキサジン環を連結する連結基、又は、硬化反応時において架橋する架橋性基となる。

ベンゾオキサジン化合物は、下記の一般式（Ａ１）で表される化合物、及び／又は一般式（Ａ２）で表される化合物を含んでもよい。

上記一般式（Ａ１）中、Ｘは、１価の有機基であり、硬化反応時において架橋する架橋性基を表す。
架橋性基としては、例えば、３員環〜６員環の複素環基を用いてもよく、具体的には、フラン環等を用いてよい。

上記一般式（Ａ２）中、Ｘは、２価の有機基であり、オキサジン環を連結する連結基を表す。
連結基としては、例えば、直接結合、アルキレン基、ハロゲン原子、Ｃ＝Ｏ、Ｏ、Ｓ、Ｓ＝Ｏ、Ｏ＝Ｓ＝Ｏ等を用いてもよいが、好ましくはフェニレン基等の置換又は無置換の芳香族基を用いてもよい。

ベンゾオキサジン化合物の含有量の下限は、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン化合物及びフェノール化合物の合計１００質量％中、例えば、１質量％以上、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上である。これにより、Ｃｈａｒ Ｙｉｅｌｄ及びガラス転移温度を向上できる。
一方、ベンゾオキサジン化合物の含有量の上限は、エポキシ樹脂、ベンゾオキサジン化合物及びフェノール化合物の合計１００質量％中、例えば、９９質量％以下、好ましくは９０質量％以下、より好ましくは８０質量％以下である。これにより、硬化反応性を高められる。

難燃性樹脂組成物は、その他の硬化剤を含んでもよい。
他の硬化剤としては、具体的には、重付加型の硬化剤、触媒型の硬化剤、および縮合型の硬化剤などが挙げられる。

上記重付加型の硬化剤としては、具体的には、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）、トリエチレンテトラミン（ＴＥＴＡ）、メタキシレリレンジアミン（ＭＸＤＡ）などの脂肪族ポリアミン；ジアミノジフェニルメタン（ＤＤＭ）、ｍ−フェニレンジアミン（ＭＰＤＡ）、ジアミノジフェニルスルホン（ＤＤＳ）などの芳香族ポリアミン；ジシアンジアミド（ＤＩＣＹ）、有機酸ジヒドララジドなどのポリアミン化合物；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物；無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などの酸無水物；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。重付加型の硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記触媒型の硬化剤としては、具体的には、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ）、２，４，６−トリスジメチルアミノメチルフェノール（ＤＭＰ−３０）などの３級アミン化合物；２−メチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール（ＥＭＩ２４）などのイミダゾール化合物；ＢＦ３錯体などのルイス酸などが挙げられる。触媒型の硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記縮合型の硬化剤としては、具体的には、メチロール基含有尿素樹脂などの尿素樹脂；メチロール基含有メラミン樹脂などのメラミン樹脂などが挙げられる。縮合型の硬化剤としては、上記具体例のうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

上記難燃性樹脂組成物は、充填材を含んでもよい。
充填材としては、無機粒子及び／又は有機粒子が用いられる。
無機粒子として、例えば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ、２次凝集シリカ等のシリカ；アルミナ；チタンホワイト；水酸化アルミニウム；タルク；クレー；マイカ；ガラス繊維等が挙げられる。
また、無機粒子として、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する熱伝導性粒子を用いてもよい。
有機粒子としては、例えば、オルガノシリコーンパウダー、ポリエチレンパウダー等が挙げられる。
これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

充填材又は無機粒子の含有量の下限は、難燃性樹脂組成物の固形分１００質量％に対して、例えば、５０質量％以上であることが好ましく、６０量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることが好ましい。これにより、難燃性樹脂組成物の硬化物における機械的特性を高められる。
一方、充填材又は無機粒子の含有量の上限は、難燃性樹脂組成物の固形分に対して、例えば、９３質量％以下であることが好ましく、９０質量％以下であることがより好ましく、８７質量％以下であることが好ましい。これにより、難燃性樹脂組成物の硬化物における難燃性及びガラス転移温度を向上できる。

難燃性樹脂組成物は、必要に応じて、カップリング剤、流動性付与剤、離型剤、イオン捕捉剤、硬化促進剤、低応力剤、有機充填材、及び着色剤等の各種添加剤のうち１種または２種以上を適宜配合することができる。

（カップリング剤）
難燃性樹脂組成物は、必要に応じて、シランカップリング剤を含んでもよい。
カップリング剤としては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシランなどのビニルシラン；２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシランなどのエポキシシラン；ｐ−スチリルトリメトキシシランなどのスチリルシラン；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などのメタクリルシラン；３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアクリルシラン；Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−トリエトキシシリル−Ｎ−（１，３−ジメチル−ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノシラン；イソシアヌレートシラン；アルキルシラン；３−ウレイドプロピルトリアルコキシシランなどのウレイドシラン；３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどのメルカプトシラン；３−イソシアネートプロピルトリエトキシシランなどのイソシアネートシラン；チタン系化合物；アルミニウムキレート類；アルミニウム／ジルコニウム系化合物などが挙げられる。これらを単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。

（流動性付与剤）
流動性付与剤は、リン原子含有硬化促進剤などの潜伏性を有さない硬化促進剤が、樹脂組成物の溶融混練時に反応することを抑制できる。これにより、難燃性樹脂組成物の生産性を向上できる。

（離型剤）
離型剤としては、具体的には、カルナバワックスなどの天然ワックス；モンタン酸エステルワックス、酸化ポリエチレンワックスなどの合成ワックス；ステアリン酸亜鉛等の高級脂肪酸及びその金属塩；パラフィン；エルカ酸アミドなどのカルボン酸アミドなどが挙げられる。離型剤としては、上記具体例のうち１種または２種以上を配合することができる。

（イオン捕捉剤）
上記イオン捕捉剤は、具体的には、ハイドロタルサイト、ハイドロタルサイト状物質などのハイドロタルサイト類；マグネシウム、アルミニウム、ビスマス、チタン、ジルコニウムから選ばれる元素の含水酸化物などが挙げられる。イオン捕捉剤としては、上記具体例のうち１種または２種以上を配合することができる。

（硬化促進剤）
硬化促進剤は、たとえば、有機ホスフィン、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等のリン原子含有化合物；１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７、ベンジルジメチルアミン、２−メチルイミダゾール等が例示されるアミジンや３級アミン、上記アミジンやアミンの４級塩等の窒素原子含有化合物から選択される１種類または２種類以上を含むことができる。これらの中でも、硬化性を向上させる観点からはリン原子含有化合物を含むことがより好ましい。また、成形性と硬化性のバランスを向上させる観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有するものを含むことがより好ましい。

（低応力剤）
低応力剤としては、具体的には、シリコーンオイル、シリコーンゴムなどのシリコーン化合物；ポリブタジエン化合物；アクリロニトリル−カルボキシル基末端ブタジエン共重合化合物などのアクリロニトリル−ブタジエン共重合化合物などを挙げることができる。低応力剤としては、上記具体例のうち１種または２種以上を配合することができる。

（着色剤）
着色剤としては、具体的には、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタンなどを挙げることができる。着色剤としては、上記具体例のうち１種または２種以上を配合することができる。

本実施形態に係る難燃性樹脂組成物の製造方法について説明する。
難燃性樹脂組成物の製造方法は、例えば、上述の原料成分、を混合する混合工程を含む。

混合工程は、原料成分を混合し、混合物を作製工程である。混合する方法は限定されず、用いられる成分に応じて、公知の方法を用いることができる。
混合工程としては、具体的には、上述した難燃性樹脂組成物が含む原料成分を、ミキサーなどを用いて均一に混合する。次いで、ロール、ニーダーまたは押出機等の混練機で溶融混練し、混合物を作製する。

難燃性樹脂組成物の製造方法は、得られた混合物を成形する成形工程を含んでもよい。

成形する方法としては限定されず、難燃性樹脂組成物の形状に応じて、公知の方法を用いることができる。難燃性樹脂組成物の形状としては限定されず、例えば、顆粒形状、粉末形状、タブレット形状、シート形状などが挙げられる。半導体封止用の難燃性樹脂組成物として、例えば、顆粒状、またはタブレット状であってもよい。

難燃性樹脂組成物の形状は、成形方法に応じて選択できる。
顆粒形状とした難燃性樹脂組成物を作製する成形工程としては、例えば、溶融混練後、冷却した混合物を粉砕する工程が挙げられる。なお、例えば、顆粒形状とした難燃性樹脂組成物をふるい分けして、顆粒の大きさを調節してもよい。また、例えば、顆粒形状とした難燃性樹脂組成物を、遠心製粉法またはホットカット法などの方法で処理し、分散度または流動性などを調製してもよい。
また、粉末形状とした難燃性樹脂組成物を作製する成形工程としては、例えば、混合物を粉砕し顆粒形状の難燃性樹脂組成物とした後、該顆粒形状の難燃性樹脂組成物をさらに粉砕する工程が挙げられる。
また、タブレット形状とした難燃性樹脂組成物を作製する成形工程としては、例えば、混合物を粉砕し顆粒形状の難燃性樹脂組成物とした後、該顆粒形状の難燃性樹脂組成物を打錠成型する工程が挙げられる。

以下、難燃性樹脂組成物の特性について説明する。

難燃性樹脂組成物におけるＨｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ（ＨＲＣ）値が、例えば、４００Ｊ／ｇ・Ｋ以下、好ましくは３００Ｊ／ｇ・Ｋ以下、より好ましくは２００Ｊ／ｇ・Ｋ以下である。これにより、難燃性を向上できる。

下記の手順で測定される、難燃性樹脂組成物におけるＣｈａｒ Ｙｉｅｌｄが、例えば、３４％以上、好ましくは３８％以上、さらに好ましくは４０％以上である。これにより、難燃性を向上できる。

（手順）
当該難燃性樹脂組成物を１７５℃、４時間加熱処理した熱処理体に対して、窒素雰囲気下、３０℃〜８００℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温させたとき、残留物の残留重量割合（Ｃｈａｒ Ｙｉｅｌｄ）を測定する。

本実施形態では、たとえば難燃性樹脂組成物中に含まれる各成分の種類や配合量、難燃性樹脂組成物の調製方法等を適切に選択することにより、上記ＨＲＣ、硬化収縮率、及びＣｈａｒ Ｙｉｅｌｄを制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、芳香族環を有するエポキシ樹脂及びフェノール化合物の組み合わせ、ベンゾオキサジン化合物の種類や含有量を適切に調整すること等が、上記ＨＲＣ、硬化収縮率、及びＣｈａｒ Ｙｉｅｌｄを所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

（難燃性樹脂組成物）
表１に示す配合割合に従い、各熱板上にて溶融混合し、冷却後粉砕して、難燃性樹脂組成物Ａを作製した。
以下、表１、表２に記載の原料成分についての情報を示す。

（無機粒子）
・無機粒子１：４５７：溶融球状シリカ（東海ミネラル社製、ＥＳシリーズ）
・無機粒子２：溶融球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＣ−２５００−ＳＱ、平均粒径０．６μｍ、比表面積６．４ｍ^２／ｇ、上限カット４５μｍ）
・無機粒子３：溶融球状シリカ（アドマテックス社製、ＳＣ−５５００−ＳＱ、平均粒径１．６μｍ、比表面積４．４ｍ^２／ｇ、上限カット４５μｍ）
（着色剤）
・着色剤１：カーボンブラック（三菱ケミカル社製、カーボン♯５）
（カップリング剤）
・カップリング剤１：Ｎ−フェニル−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（東レ・ダウコーニング社製、ＣＦ４０８３）
・カップリング剤２：γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＳ−Ｍ、チッソ社製）
（エポキシ樹脂）
・エポキシ樹脂１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂（日本化薬社製、ＮＣ３０００）

（硬化剤）
・フェノール化合物１：ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型樹脂（日本化薬社製、品番：ＧＰＨ−６５）
・ベンゾオキサジン化合物１：下記の化学式で表されるベンゾオキサジン化合物

・ベンゾオキサジン化合物２：下記の化学式で表されるベンゾオキサジン化合物

・ベンゾオキサジン化合物３：下記の化学式で表されるベンゾオキサジン化合物

・ベンゾオキサジン化合物４：下記の化学式で表されるＢａ型ベンゾオキサジン

（硬化促進剤）
・硬化促進剤１：テトラフェニルホスホニウム−４，４'−スルフォニルジフェノラート（住友ベークライト社製）
（離型剤）
・離型剤１：カルナバワックス（東亜化成社製、Ｃ−ＷＡＸ）
（イオン捕捉剤）
・イオン捕捉剤１：マグネシウム・アルミニウム・ハイドロオキサイド・カーボネート・ハイドレート（協和化学工業社製、ＤＨＴ−４Ｈ）
（低応力剤）
・シリコーンオイル１：ポリエーテル変性シリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、ＦＺ−３７３０）
下記表１中、「−」は未実施を示す。

上記のエポキシ樹脂１とフェノール化合物１とを、モル比１：１で混合し、樹脂組成物を得る。
得られた樹脂組成物に、エポキシ樹脂とベンゾオキサジン化合物とのモル比が１：１となるように、ベンゾオキサジン化合物１〜４をそれぞれ混合して、難燃性樹脂組成物Ｂを作成した。

（Ｃｈａｒ ｙｉｅｌｄ：残炭率）
得られた難燃性樹脂組成物Ｂ、及び樹脂組成物を用いて１７５℃、４時間の加熱処理後、粉砕して測定用サンプルを得た。室温２５℃で、得られた測定用サンプル（硬化物粉）の初期重量を測定した。その後、１０℃／分の昇温速度で室温２５℃から８００℃まで加熱し、８００℃で１分間保持直後、８００℃における残留した測定用サンプルの残留重量を測定した。
残留重量と初期重量との比（（残留重量／初期重量）×１００）を残炭率（％）とした。

（ＬＯＩ）
ＨＲＣ（Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ単位はＪ／ｇ・Ｋ）は、下記のＶａｎ Ｋｒｅｖｅｌｅｎ式に基づいて算出され、難燃特性の指標となる。ＨＲＣ値が小さいほど、難燃特性が高いことを示す。
なお、式中の、ＬＯＩ（Ｌｉｍｉｔｉｎｇ Ｏｘｙｇｅｎ Ｉｎｄｅｘ：限界酸素指数、単位は％）は、Ｖａｎ Ｋｒｅｖｅｌｅｎ − Ｈｏｆｔｙｚｅｒ式（ＬＯＩ＝１７．５＋０．４ＣＹ ＣＹ：Ｃｈａｒ ｙｉｅｌｄ）により算出した。

得られた難燃性樹脂組成物Ａについて以下の評価項目について評価を行った。

（Ｔｇ：ガラス転移温度）
得られた難燃性樹脂組成物Ａを用いて１７５℃、４時間の加熱処理を行い、硬化物を得た。この硬化物を用いてガラス転移温度（Ｔｇ）を、ＤＭＡ（動的粘弾性測定）により昇温速度５℃／ｍｉｎ、周波数１Ｈｚの条件で測定した。

（ＣＴＥ：線膨張係数）
得られた難燃性樹脂組成物Ａを用いて１７５℃、４時間の加熱処理を行い、４ｍｍ□×２０ｍｍの試験片を作製した。得られた試験片について、線膨張係数を測定した。ＴＭＡ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）試験装置（セイコーインスツメルツ社製ＴＭＡ／ＳＳ６１００）を用いて、昇温速度５℃／分、荷重０．０５Ｎ、引張モード、測定温度範囲３０〜３２０℃の条件で、熱機械分析（ＴＭＡ）を２サイクル測定した。得られた結果から、１９０℃〜２３０℃の範囲におけるＺ軸方向の線膨張係数（ＣＴＥ）を算出した。

（硬化収縮率）
得られた難燃性樹脂組成物Ａについて、１７５℃、１２０秒の条件で樹脂封止（ＡＳＭ：ａｓ Ｍｏｌｄ）を行った後、１７５℃、４時間の条件で本硬化させて樹脂封止基板を作製することを想定した加熱条件（ＰＭＣ：Ｐｏｓｔ Ｍｏｌｄ Ｃｕｒｅ）で収縮率を評価した。
まず、円盤状の金型の室温における寸法を４箇所測定し、その平均値を算出した。続けて、金型に難燃性樹脂組成物Ａを投入して円盤状の硬化物を得、得られた硬化物に熱処理を施した後の室温における直径を、当該金型で測定した箇所に対応する４箇所で測定し、その平均値を算出した。次に、得られた平均値を、次式：〔（室温における金型寸法−熱処理後の硬化物の室温における寸法）／室温における金型寸法〕×１００（％）に当てはめて、硬化物の収縮率（％）を算出した。

（難燃性）
得られた難燃性樹脂組成物Ａについて、低圧トランスファー成形機を用いて、金型温度１７５℃、注入圧力９．８ＭＰａ、硬化時間１２０秒の条件で、長さ５ｉｎｃｈ、幅１／２ｉｎｃｈ、厚さ１／８ｉｎｃｈの試験片を成形し、ポストキュアとして１７５℃、４時間加熱処理した後、２３℃、相対湿度５０％の環境下で４８時間処理し、ＵＬ−９４垂直試験に準拠して測定した。
難燃性（Ｖ−０）の判定：Ｆｍａｘ １０秒以下
ΣＦ ５０秒以下
２回目接炎後グローの消滅３０秒以下
滴下物による綿の着火不可
難燃性（Ｖ−１）の判定：Ｆｍａｘ ３０秒以下
ΣＦ ２５０秒以下
２回目接炎後グローの消滅６０秒以下
滴下物による綿の着火不可
難燃性（−）の判定：上記に当てはまらないもの
但し、ΣＦ：フレーミング時間の合計（秒）
Ｆｍａｘ：フレーミング時間の最大値（秒）

実施例１〜５の難燃性樹脂組成物は、比較例１、２と比べて、難燃性及びガラス転移温度に優れる結果を示した。このような実施例の難燃性樹脂組成物は、封止材料や基板材料に好適に用いることができる。

Claims (10)

1. 分子内に芳香族環を有するエポキシ樹脂と、
   フェノール性化合物と、
   ベンゾオキサジン化合物と、を含む難燃性樹脂組成物であって、
   前記ベンゾオキサジン化合物が、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有する化合物を含む、
   難燃性樹脂組成物。
2. 請求項１に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   前記電子求引性基は、アルデヒド基、シアノ基、ニトロ基、ケト基、イミノ基、エステル基、カルボキシル基、及びハロゲン基からなる群から選ばれる一または二以上を含む、難燃性樹脂組成物。
3. 請求項１又は２に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   前記ベンゾオキサジン化合物が、下記の一般式（Ａ）で表される化合物を含む、難燃性樹脂組成物。
   

   

   （上記一般式（Ａ）中、ｐは１〜４の整数を表し、ａはそれぞれ独立に１〜３の整数を表し、Ｒ^１は同一でも異なってもよく、少なくとも一つ以上が前記電子求引性基を表し、Ｘは１〜４価の有機基を表す。）
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   Ｈｅａｔ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｃａｐａｃｉｔｙ（ＨＲＣ）値が、４００Ｊ／ｇ・Ｋ以下である、難燃性樹脂組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   下記の手順で測定される、Ｃｈａｒ Ｙｉｅｌｄが３４％以上である、難燃性樹脂組成物。
   （手順）
   当該難燃性樹脂組成物を１７５℃、４時間加熱処理した熱処理体に対して、窒素雰囲気下、３０℃〜８００℃まで、１０℃／ｍｉｎで昇温させたとき、残留物の残留重量割合（Ｃｈａｒ Ｙｉｅｌｄ）を測定する。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   無機粒子を含む、難燃性樹脂組成物。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   シランカップリング剤を含む、難燃性樹脂組成物。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物であって、
   粉末、顆粒、タブレット、及びシート状のいずれかの、難燃性樹脂組成物。
9. 難燃性樹脂組成物中のエポキシ樹脂の硬化剤として用いる、ベンゾオキサジン化合物であって、
   分子中に、ベンゾオキサジン環中のベンゼン環に結合した電子求引性基を有するベンゾオキサジン化合物。
10. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の難燃性樹脂組成物の硬化物を備える、構造体。