JP2022542694A - epoxy resin composition - Google Patents

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Abstract

本発明は、高温駆動電力半導体封止材に適用可能なエポキシ樹脂組成物に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition applicable to high temperature drive power semiconductor encapsulants.

Description

本発明は、高温駆動電力半導体封止材に適用可能なエポキシ樹脂組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an epoxy resin composition applicable to high temperature drive power semiconductor encapsulants.

電力半導体の高性能化は、駆動温度を上昇させるので、素子を構成する素材に対する高い耐熱性が要求される。その中でも、特に半導体装置を封止する封止材の素材に対する耐熱性が大きく要求されるので、最近、高いガラス転移温度(Tg)を有する半導体封止材に対する要求が増加している。 As the performance of power semiconductors increases, the operating temperature rises, so high heat resistance is required for the materials that make up the devices. Among them, the material of the encapsulant for encapsulating the semiconductor device is particularly required to have high heat resistance. Recently, the demand for a semiconductor encapsulant having a high glass transition temperature (Tg) is increasing.

従来、オルソ(ortho)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂とフェノール系硬化剤を混用する半導体封止用エポキシ樹脂組成物が適用されたが、このような封止材組成物は、ガラス転移温度が175℃程度に過ぎず、ガラス転移温度の上昇に限界がある。 Conventionally, an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, in which an ortho cresol novolac type epoxy resin and a phenolic curing agent are used in combination, has been applied. However, there is a limit to the increase in the glass transition temperature.

さらに高いガラス転移温度を具現するために、韓国登録特許第10-0861324号には、ナフタレンやアントラセン構造のような縮合環状多環構造のエポキシ樹脂を適用したりした。しかしながら、前記縮合環状エポキシ樹脂は、溶融粘度が高いか、軟化点が高いため、充填剤の含有量を高く設定できないので、熱による変形と水分浸透に脆弱であり、硬化後にクラックに脆弱である。また、要求される高い駆動温度での電気特性が不十分であるという短所を有する。他の例として、韓国公開特許第2014-0123065号には、ビフェニル形態の樹脂を適用して樹脂の骨格密度の最適化を通じて高耐熱性を確保する技術が開示された。しかしながら、このようなビフェニル形態の樹脂は、一般的に誘電特性が良くないという短所がある。 In order to achieve a higher glass transition temperature, Korean Patent No. 10-0861324 applied an epoxy resin having a condensed cyclic polycyclic structure such as a naphthalene or anthracene structure. However, since the condensed cyclic epoxy resin has a high melt viscosity or a high softening point, the filler content cannot be set high, so it is vulnerable to heat deformation and moisture penetration, and is vulnerable to cracks after curing. . In addition, it has the disadvantage of insufficient electrical properties at the required high operating temperature. As another example, Korean Patent Publication No. 2014-0123065 discloses a technique of applying a biphenyl type resin to ensure high heat resistance by optimizing the skeleton density of the resin. However, such biphenyl-type resins generally have a disadvantage of poor dielectric properties.

なお、硬化剤として酸無水物系樹脂を用いて高いガラス転移温度と優れた電気特性を具現する方法も提案された。しかしながら、高いガラス転移温度を有する酸無水物系樹脂は、溶融点が高くて、一般的なエポキシ樹脂封止材の製造工程に適用しにくく、高い溶融粘度によって充填剤含有量を高く設定できない。したがって、高い駆動温度での熱変形と水分浸透に脆弱であり、硬化後にクラックに脆弱である。 In addition, a method of realizing a high glass transition temperature and excellent electrical properties by using an acid anhydride-based resin as a curing agent has also been proposed. However, acid anhydride-based resins having a high glass transition temperature have a high melting point, making it difficult to apply to a general epoxy resin encapsulant manufacturing process, and the high melt viscosity prevents a high filler content. Therefore, it is vulnerable to thermal deformation and moisture penetration at high operating temperatures and to cracks after curing.

以上のように、高いガラス転移温度を有する半導体封止材に対する開発が持続しているが、このような封止材は、高い弾性率によってクラックに脆弱であるという問題がある。特に、高温で駆動する高性能電力半導体の場合、急激な温度変化による膨張と収縮に伴う高い内部熱的ストレス(thermal stress)を受けることになり、これは、半導体内部の異種物質間の剥離(delamination)またはクラック(crack)の主原因となっている。このような問題を解決するために、半導体封止材には、低い熱膨張係数と低い弾性率が要求されている。特に、現在主流をなしているケイ素(Si)基盤の素子より高耐圧、高電流、高温作動などの長所を有する新規素材である炭化ケイ素(SiC)や窒化ガリウム(GaN)基盤の素子は、クラックにさらに脆弱なので、低い熱膨張係数および低い弾性率がさらに要求されている。 As described above, the development of a semiconductor encapsulant having a high glass transition temperature continues, but such an encapsulant has a problem of being vulnerable to cracks due to its high elastic modulus. In particular, high-performance power semiconductors that operate at high temperatures are subject to high internal thermal stress due to expansion and contraction due to rapid temperature changes. delamination or cracks. In order to solve such problems, semiconductor sealing materials are required to have a low coefficient of thermal expansion and a low modulus of elasticity. In particular, devices based on silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN), which are new materials that have advantages such as higher withstand voltage, higher current, and high temperature operation than devices based on silicon (Si), which are currently mainstream, are prone to cracking. It is more vulnerable to thermal expansion, so a low coefficient of thermal expansion and a low elastic modulus are further required.

これより、高い耐熱性を有し、充填剤の含有量を高く設定できると共に、低い熱膨張係数と低い弾性率を有し、高温で優れた電気特性を有するエポキシ樹脂組成物に対する開発が要求されている。 Therefore, there is a demand for the development of an epoxy resin composition that has high heat resistance, a high filler content, a low coefficient of thermal expansion and a low elastic modulus, and excellent electrical properties at high temperatures. ing.

本発明は、高温駆動電力半導体の封止材素材に使用可能な、高い耐熱性、低い熱膨張係数、低い高温弾性率および優れた高温電気特性を有するエポキシ樹脂組成物を提供する。 The present invention provides an epoxy resin composition having high heat resistance, low coefficient of thermal expansion, low high-temperature elastic modulus and excellent high-temperature electrical properties, which can be used as an encapsulant material for high-temperature drive power semiconductors.

本発明は、フルオレン含有エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤および硬化促進剤を含むエポキシ樹脂組成物を提供する。 The present invention provides an epoxy resin composition comprising a fluorene-containing epoxy resin, a curing agent, a filler and a curing accelerator.

また、本発明は、前述したエポキシ樹脂組成物を用いて封止された半導体素子を提供する。 The present invention also provides a semiconductor device encapsulated using the epoxy resin composition described above.

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、高い耐熱性、低い熱膨張係数および低い高温弾性率を有し、高含有量の充填剤を含むことができると共に、高温で優れた電気特性を示す。本発明のエポキシ樹脂組成物は、80%以上の高い含有量で充填剤を含有でき、ガラス転移温度が200℃以上であってもよく、一般的な半導体封止材の使用温度である180℃ 以下で連続作業性に優れている。これによって、本発明のエポキシ樹脂組成物は、高温駆動電力半導体の封止材に適用するのに適している。 The epoxy resin composition according to the present invention has high heat resistance, low coefficient of thermal expansion and low high-temperature elastic modulus, can contain high filler content, and exhibits excellent electrical properties at high temperatures. The epoxy resin composition of the present invention can contain a filler in a high content of 80% or more, and may have a glass transition temperature of 200° C. or more, which is 180° C., which is the temperature at which a general semiconductor encapsulant is used. Excellent continuous workability below. Accordingly, the epoxy resin composition of the present invention is suitable for application as an encapsulant for high temperature drive power semiconductors.

以下、本発明について詳細に説明する。しかしながら、下記の内容のみによって限定されるものではなく、必要に応じて各構成要素が多様に変形されたり、選択的に混用されうる。したがって、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むと理解しなければならない。
The present invention will be described in detail below. However, it is not limited only by the following contents, and each component may be variously modified or selectively mixed as needed. Therefore, it should be understood to include all modifications, equivalents or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

<エポキシ樹脂組成物>
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、半導体封止材用エポキシ樹脂組成物(EMC:Epoxy Molding Compound)であって、フルオレン含有エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤および充填剤を含む。また、必要に応じて、カップリング剤、着色剤、離型剤、改質剤、難燃剤、低応力化剤などの当該分野において通常使用される1種以上の添加剤をさらに含んでもよい。
<Epoxy resin composition>
The epoxy resin composition according to the present invention is an epoxy resin composition for semiconductor encapsulant (EMC: Epoxy Molding Compound), and includes a fluorene-containing epoxy resin, a curing agent, a curing accelerator and a filler. In addition, if necessary, one or more additives commonly used in the art, such as coupling agents, colorants, release agents, modifiers, flame retardants, and stress reducing agents, may be further included.

以下、前記エポキシ樹脂組成物の組成について具体的に記述する。
The composition of the epoxy resin composition will be specifically described below.

エポキシ樹脂
フルオレン含有エポキシ樹脂
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、フルオレン含有エポキシ樹脂を含む。前記フルオレン含有エポキシ樹脂を製造する方法は、特に限定されず、例えばエポキシ樹脂またはエピクロロヒドリンとフルオレン含有化合物を反応させて製造できる。前記反応は、触媒の存在下で行われてもよく、適切な溶媒中で行われてもよい。
Epoxy Resin Fluorene-Containing Epoxy Resin The epoxy resin composition according to the present invention comprises a fluorene-containing epoxy resin. The method for producing the fluorene-containing epoxy resin is not particularly limited, and for example, it can be produced by reacting an epoxy resin or epichlorohydrin with a fluorene-containing compound. Said reaction may be carried out in the presence of a catalyst or in a suitable solvent.

前記エポキシ樹脂は、当該分野において知られた通常のエポキシ樹脂であれば、特に限定されない。使用可能なエポキシ樹脂の非制限的な例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、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、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセンエポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールSノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールフェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールクレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変形フェノール樹脂型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加反応型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、多官能性フェノール性エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂のうち1種以上が挙げられるが、必ずこれらに限定されるものではない。 The epoxy resin is not particularly limited as long as it is a common epoxy resin known in the art. Non-limiting examples of epoxy resins that can be used include bisphenol A type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, bisphenol S type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, anthracene epoxy resins, biphenyl type epoxies. resins, tetramethylbiphenyl type epoxy resins, phenol novolac type epoxy resins, bisphenol A novolac type epoxy resins, bisphenol S novolac type epoxy resins, biphenyl novolac type epoxy resins, naphthol novolac type epoxy resins, naphthol phenol cocondensation novolac type epoxy resins, Naphthol cresol cocondensed novolac type epoxy resin, aromatic hydrocarbon formaldehyde resin Modified phenol resin type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, tetraphenylethane type epoxy resin, dicyclopentadiene type epoxy resin, dicyclopentadiene phenol addition reaction type One or more of epoxy resins, phenol aralkyl type epoxy resins, polyfunctional phenolic epoxy resins, and naphthol aralkyl type epoxy resins may be used, but are not necessarily limited to these.

前記フルオレン含有化合物の種類は、特に限定されないが、一例として、下記化学式1の構造を有する化合物であってもよい。 Although the type of the fluorene-containing compound is not particularly limited, for example, it may be a compound having the structure of Chemical Formula 1 below.

Figure 2022542694000001
Figure 2022542694000001

上記式中、
R1は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子または炭素数1~6のアルキル基であり、
R2は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~10のアリール基または炭素数6~10のシクロアルキル基であり、
R3は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキレン基であり、
lは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
nは、それぞれ独立して、0~5の整数であり、
oは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
n+oは、5以下の整数である。
In the above formula,
each R1 is independently a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
each R2 is independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms;
each R3 is independently an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms,
each l is independently an integer of 0 to 4;
m is each independently an integer of 0 to 4,
n is each independently an integer of 0 to 5,
o are each independently an integer of 1 to 3,
n+o is an integer of 5 or less.

前記フルオレン含有化合物は、例えば9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシプロポキシ)-3-メチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシプロポキシ)-3-エチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシプロポキシ)-3-プロピルフェニル)フルオレン、9,9-ビス[4-(2-ヒドロキシプロポキシ)-3-ブチルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2-ヒドロキシプロポキシ-3-フェニルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2-ヒドロキシプロポキシ-ベンジルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2-ヒドロキシプロポキシ-トリルフェニル)フルオレン、9,9-ビス(2-ヒドロキシプロポキシ-シリルフェニル)フルオレン、9,9-ビス[4-{2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ}-3-メチルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-{2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ}-3-エチルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-{2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ}-3-プロピルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[4-{2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ}-3-ブチルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ-3-フェニルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ-3-ベンジルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ-3-トリルフェニル]フルオレン、9,9-ビス[2-(2-ヒドロキシプロポキシ)プロポキシ-3-シリルフェニル]フルオレン、9,9-ビス-(3’,4’-ジヒドロキシフェニル)-フルオレン、9,9-ビス-(2’,4’-ジヒドロキシフェニル)-フルオレン、9,9-ビス-(3’,5’-ジヒドロキシフェニル)-フルオレン、9,9-ビス-(2’,3’-ジヒドロキシフェニル)-フルオレン、9,9-ビス-(2’,6’-ジヒドロキシフェニル)-フルオレン、9,9-ビス-(2’,5’-ジヒドロキシフェニル)-フルオレン、4-4’-(9-フルオレニリデン)ジフェノールからなる群から選ばれた1種以上であってもよい。 The fluorene-containing compound is, for example, 9,9-bis[4-(2-hydroxypropoxy)-3-methylphenyl)fluorene, 9,9-bis[4-(2-hydroxypropoxy)-3-ethylphenyl)fluorene , 9,9-bis[4-(2-hydroxypropoxy)-3-propylphenyl)fluorene, 9,9-bis[4-(2-hydroxypropoxy)-3-butylphenyl)fluorene, 9,9-bis (2-hydroxypropoxy-3-phenylphenyl)fluorene, 9,9-bis(2-hydroxypropoxy-benzylphenyl)fluorene, 9,9-bis(2-hydroxypropoxy-tolylphenyl)fluorene, 9,9-bis (2-hydroxypropoxy-silylphenyl)fluorene, 9,9-bis[4-{2-(2-hydroxypropoxy)propoxy}-3-methylphenyl]fluorene, 9,9-bis[4-{2-( 2-hydroxypropoxy)propoxy}-3-ethylphenyl]fluorene, 9,9-bis[4-{2-(2-hydroxypropoxy)propoxy}-3-propylphenyl]fluorene, 9,9-bis[4- {2-(2-hydroxypropoxy)propoxy}-3-butylphenyl]fluorene, 9,9-bis[2-(2-hydroxypropoxy)propoxy-3-phenylphenyl]fluorene, 9,9-bis[2- (2-hydroxypropoxy)propoxy-3-benzylphenyl]fluorene, 9,9-bis[2-(2-hydroxypropoxy)propoxy-3-tolylphenyl]fluorene, 9,9-bis[2-(2-hydroxy propoxy)propoxy-3-silylphenyl]fluorene, 9,9-bis-(3′,4′-dihydroxyphenyl)-fluorene, 9,9-bis-(2′,4′-dihydroxyphenyl)-fluorene, 9 ,9-bis-(3′,5′-dihydroxyphenyl)-fluorene, 9,9-bis-(2′,3′-dihydroxyphenyl)-fluorene, 9,9-bis-(2′,6′- dihydroxyphenyl)-fluorene, 9,9-bis-(2′,5′-dihydroxyphenyl)-fluorene, 4-4′-(9-fluorenylidene)diphenol at least one selected from the group consisting of good too.

前記エポキシ樹脂およびフルオレン含有化合物の反応に使用される溶媒の種類は、特に限定されず、例えばジメチルエーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒;塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素などのハロゲン系溶媒;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;およびメタノール、エタノールなどの低級アルコールのうち1種以上を使用できる。 The type of solvent used for the reaction of the epoxy resin and the fluorene-containing compound is not particularly limited, and examples include ether solvents such as dimethyl ether, diethyl ether, and tetrahydrofuran; halogen solvents such as methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride; At least one of aromatic hydrocarbon solvents such as benzene, toluene and xylene; and lower alcohols such as methanol and ethanol can be used.

前記エポキシ樹脂およびフルオレン含有化合物の反応に使用される触媒は、例えば金属水酸化物、金属炭酸塩、アミン類、カルボン酸金属塩の中から選ばれた1種またはこれらの混合物を使用できる。 The catalyst used for the reaction of the epoxy resin and the fluorene-containing compound may be one selected from, for example, metal hydroxides, metal carbonates, amines, metal carboxylates, or a mixture thereof.

一例として、本発明のフルオレン含有エポキシ樹脂は、下記化学式2で表されるエポキシ樹脂を含む。 As an example, the fluorene-containing epoxy resin of the present invention includes an epoxy resin represented by Formula 2 below.

Figure 2022542694000002
Figure 2022542694000002

上記式中、
R1およびR2は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基であり、
nは、2~10の整数である。
In the above formula,
R1 and R2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
n is an integer from 2 to 10;

前記炭素数1~6のアルキル基は、炭素数1~6個で構成される直鎖状または分岐状炭化水素を意味する。一例として、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシルなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。 The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms means a linear or branched hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. Examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl and the like.

前記炭素数1~6のアルコキシ基は、炭素数1~6個で構成される直鎖状または分岐状アルコキシ基を意味する。一例として、メトキシ、エトキシ、n-プロパンオキシなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。 The alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms means a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propaneoxy, and the like.

前記R1およびR2は、互いに同じでも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素であるか、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基であるか、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基であってもよい。 R1 and R2 may be the same or different, and each independently represents hydrogen, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or the like. may be an alkoxy group.

本発明において、フルオレン含有エポキシ樹脂は、前記化学式2で表されるエポキシ樹脂以外に、下記化学式3で表されるエポキシ樹脂をさらに含んでもよい。下記化学式3のエポキシ樹脂を混用する場合、エポキシ樹脂組成物の熱膨張係数および高温弾性率をさらに低減できる。 In the present invention, the fluorene-containing epoxy resin may further include an epoxy resin represented by Formula 3 below, in addition to the epoxy resin represented by Formula 2 above. When an epoxy resin represented by Formula 3 below is mixed, the thermal expansion coefficient and high-temperature elastic modulus of the epoxy resin composition can be further reduced.

Figure 2022542694000003
Figure 2022542694000003

上記式中、
R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基である。
In the above formula,
R1 and R2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

前記炭素数1~6のアルキル基は、炭素数1~6個で構成される直鎖状または分岐状炭化水素を意味する。一例として、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシルなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。 The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms means a linear or branched hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. Examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl and the like.

前記炭素数1~6のアルコキシ基は、炭素数1~6個で構成される直鎖状または分岐状アルコキシ基を意味する。一例として、メトキシ、エトキシ、n-プロパンオキシなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。 The alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms means a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propaneoxy, and the like.

前記R1およびR2は、互いに同じでも異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素であるか、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基であるか、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基であってもよい。 R1 and R2 may be the same or different, and each independently represents hydrogen, an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or the like. may be an alkoxy group.

前記化学式3で表されるエポキシ樹脂は、下記化学式3aで表されるものであってもよい。 The epoxy resin represented by Formula 3 may be represented by Formula 3a below.

Figure 2022542694000004
Figure 2022542694000004

前記フルオレン含有エポキシ樹脂は、ICI粘度計(Research Equip.社、TW 5NX)を使って測定された150℃での溶融粘度が3ポイズ(poise)以下、例えば1~3poiseであってもよい。前記フルオレン含有エポキシ樹脂の軟化点は、100℃以下、例えば50~100℃であってもよい。前記フルオレン含有エポキシ樹脂が前述した範囲の低い溶融粘度および軟化点を有することによって、充填剤を高含有量、例えばエポキシ樹脂組成物の全体重量に対して80重量%以上、例えば85~90重量%で含みながらも、優れた混練性を有することができる。 The fluorene-containing epoxy resin may have a melt viscosity at 150° C. of 3 poise or less, such as 1 to 3 poise, measured using an ICI viscometer (Research Equip., TW 5NX). The softening point of the fluorene-containing epoxy resin may be 100°C or less, for example 50-100°C. Since the fluorene-containing epoxy resin has a low melt viscosity and a softening point within the above range, the filler content is high, for example, 80% by weight or more, such as 85 to 90% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. It can have excellent kneadability even though it contains .

前記フルオレン含有エポキシ樹脂のエポキシ当量(EEW)は、特に制限されない。前記フルオレン含有エポキシ樹脂のエポキシ当量は、例えば150~400g/eq、他の例として200~300g/eqであってもよい。 The epoxy equivalent weight (EEW) of the fluorene-containing epoxy resin is not particularly limited. The epoxy equivalent weight of the fluorene-containing epoxy resin may be, for example, 150-400 g/eq, and as another example, 200-300 g/eq.

前記フルオレン含有エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂の全体重量に対して30~100重量%で含まれてもよい。前記フルオレン含有エポキシ樹脂が30重量%未満で含まれると、十分に高いガラス転移温度が確保されないか、低い熱膨張係数および低い高温弾性率を確保できない。また、ナフタレン型やアントラセン型など高いガラス転移温度を有する他のエポキシ樹脂と混用時に充填剤の含有量を高く設定しにくく、硬化後に200℃で5.5以下の誘電率を達成しにくい。 The fluorene-containing epoxy resin may be included in an amount of 30-100% by weight based on the total weight of the epoxy resin. If the fluorene-containing epoxy resin is contained in an amount of less than 30% by weight, a sufficiently high glass transition temperature cannot be ensured, or a low coefficient of thermal expansion and a low modulus of elasticity at high temperatures cannot be ensured. In addition, when mixed with other epoxy resins having a high glass transition temperature such as naphthalene type or anthracene type, it is difficult to set a high filler content, and it is difficult to achieve a dielectric constant of 5.5 or less at 200° C. after curing.

本発明のエポキシ樹脂に前記化学式3で表されるエポキシ樹脂が含まれる場合、化学式2で表されるエポキシ樹脂と化学式3で表されるエポキシ樹脂の混合比は、1:0.1~1.5重量比、例えば1:0.8~1.2重量比であってもよい。化学式3で表されるエポキシ樹脂を前述した割合で混用する場合、エポキシ樹脂組成物の熱膨張係数および高温弾性率をさらに低減できる。 When the epoxy resin of the present invention contains the epoxy resin represented by Formula 3, the mixing ratio of the epoxy resin represented by Formula 2 and the epoxy resin represented by Formula 3 is 1:0.1-1. 5 weight ratios, such as 1:0.8 to 1.2 weight ratios. When the epoxy resin represented by Chemical Formula 3 is mixed in the above ratio, the thermal expansion coefficient and high-temperature elastic modulus of the epoxy resin composition can be further reduced.

非縮合環状多環構造と少なくとも3個の官能基を有するエポキシ樹脂
本発明のエポキシ樹脂組成物は、フルオレン含有エポキシ樹脂以外に、非縮合環状多環構造と少なくとも3個の官能基を有するエポキシ樹脂をさらに含んでもよい。
Epoxy resin having a non-condensed cyclic polycyclic structure and at least three functional groups The epoxy resin composition of the present invention is an epoxy resin having a non-condensed cyclic polycyclic structure and at least three functional groups in addition to the fluorene-containing epoxy resin. may further include

前記非縮合環状多環構造と少なくとも3個の官能基を有するエポキシ樹脂を混用する場合、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度を低減し、ガラス転移温度をさらに高めることができる。前記非縮合環状多環構造と少なくとも3個の官能基を有するエポキシ樹脂は、下記化学式4で表されるものであってもよい。 When the non-condensed cyclic polycyclic structure and the epoxy resin having at least three functional groups are used in combination, the melt viscosity of the epoxy resin composition can be reduced and the glass transition temperature can be further increased. The epoxy resin having a non-condensed cyclic polycyclic structure and at least three functional groups may be represented by Formula 4 below.

Figure 2022542694000005
Figure 2022542694000005

上記式中、
R1~R3は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基であり、
R4~R19は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~6のアルキル基である。
In the above formula,
R1 to R3 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
R4 to R19 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

前記化学式4で表されるエポキシ樹脂は、下記化学式4aで表されるものであってもよい。 The epoxy resin represented by Formula 4 may be represented by Formula 4a below.

Figure 2022542694000006
Figure 2022542694000006

上記式中、
R1~R3は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基である。
In the above formula,
R1 to R3 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

前記炭素数1~6のアルキル基は、炭素数1~6個で構成される直鎖状または分岐状炭化水素を意味する。一例として、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、i-ブチル、t-ブチル、n-ペンチル、n-ヘキシルなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。 The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms means a linear or branched hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. Examples include, but are not limited to, methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, i-butyl, t-butyl, n-pentyl, n-hexyl and the like.

前記炭素数1~6のアルコキシ基は、炭素数1~6個で構成される直鎖状または分岐状アルコキシ基を意味する。一例として、メトキシ、エトキシ、n-プロパンオキシなどが含まれるが、これらに限定されるものではない。 The alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms means a linear or branched alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. Examples include, but are not limited to, methoxy, ethoxy, n-propaneoxy, and the like.

前記R1~R3は、互いに同じでも異なっていてもよく、それぞれ独立して、メチル基、エチル基、プロピル基などのアルキル基であるか、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基などのアルコキシ基であってもよい。 R1 to R3 may be the same or different and each independently represents an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group or a propyl group, or an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group or a propoxy group. may

本発明のエポキシ樹脂に前記化学式4で表されるエポキシ樹脂が含まれる場合、前記化学式2で表されるエポキシ樹脂と化学式4で表されるエポキシ樹脂の混合比は、1:0.1~1.5重量比、例えば1:0.8~1.2重量比であってもよい。化学式4で表されるエポキシ樹脂を前述した割合で混用する場合、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度を低減し、ガラス転移温度をさらに高めることができる。 When the epoxy resin of the present invention contains the epoxy resin represented by Formula 4, the mixing ratio of the epoxy resin represented by Formula 2 and the epoxy resin represented by Formula 4 is 1:0.1-1. .5 weight ratio, such as 1:0.8 to 1.2 weight ratio. When the epoxy resin represented by Chemical Formula 4 is mixed in the above ratio, the melt viscosity of the epoxy resin composition can be reduced and the glass transition temperature can be further increased.

さらに他の例として、本発明のエポキシ樹脂に前記化学式4で表されるエポキシ樹脂が含まれる場合、化学式2で表されるエポキシ樹脂、化学式3で表されるエポキシ樹脂および化学式4で表されるエポキシ樹脂の混合比は、1:0.1~1.5:0.1~1.5重量比、例えば1:0.8~1.2:0.8~1.2重量比であってもよい。前記3種のエポキシ樹脂を前述した割合で混用する場合、エポキシ樹脂組成物の溶融粘度を低減し、ガラス転移温度を高めると同時に、熱膨張係数および高温弾性率をさらに低減できる。
As still another example, when the epoxy resin of the present invention includes the epoxy resin represented by the chemical formula 4, the epoxy resin represented by the chemical formula 2, the epoxy resin represented by the chemical formula 3, and the epoxy resin represented by the chemical formula 4 The mixing ratio of the epoxy resin is 1:0.1-1.5:0.1-1.5 weight ratio, for example, 1:0.8-1.2:0.8-1.2 weight ratio. good too. When the three types of epoxy resins are mixed in the above ratio, the melt viscosity of the epoxy resin composition can be reduced, the glass transition temperature can be increased, and the thermal expansion coefficient and high-temperature elastic modulus can be further reduced.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述したエポキシ樹脂以外に、当該分野において通常使用されるエポキシ樹脂をさらに含んでもよい。例えば、1分子内に少なくとも2個のエポキシ基を含むポリマーまたはオリゴマー、および該エポキシ基の開環反応により生成されるポリマーまたはオリゴマーなどを使用できる。一例として、ビスフェノールA型、脂環式、線状脂肪族、(オルソ)クレゾールノボラック型、ナフトールノボラック型、ビフェニル型、多官能型、ナフタレン型、アントラセン型およびジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂を単独でまたは2種以上混合して使用でき、特に高い耐熱性の具現のために、(オルソ)クレゾールノボラック型エポキシ樹脂およびナフタレン型エポキシ樹脂のうち1種以上を含んでもよいが、必ずこれらに限定されるものではない。前記エポキシ樹脂のエポキシ当量は、120~280g/eqであり、軟化点は、50~120℃であってもよい。 The epoxy resin composition of the present invention may further contain epoxy resins commonly used in the field in addition to the epoxy resins described above. For example, polymers or oligomers containing at least two epoxy groups in one molecule and polymers or oligomers produced by ring-opening reaction of the epoxy groups can be used. Examples include bisphenol A-type, cycloaliphatic, linear aliphatic, (ortho)cresol novolac-type, naphthol novolac-type, biphenyl-type, polyfunctional, naphthalene-type, anthracene-type and dicyclopentadiene-type epoxy resins alone or It can be used as a mixture of two or more types, and in order to achieve particularly high heat resistance, it may contain at least one of (ortho)cresol novolac type epoxy resin and naphthalene type epoxy resin, but it must be limited to these. is not. The epoxy resin may have an epoxy equivalent weight of 120-280 g/eq and a softening point of 50-120°C.

前記エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して2~15重量%、例えば5~10重量%で含まれてもよい。前記エポキシ樹脂の含有量が2重量%未満であれば、接着性、電気絶縁性、流れ性および成形性が低下することがあり、当該含有量が15重量%を超過すると、硬化物の形成が難しく、吸湿量の増加によって半導体の信頼性が不良になり、充填剤の相対的含有量の減少によって強度が低下することがある。
The epoxy resin may be included in an amount of 2-15% by weight, such as 5-10% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the epoxy resin is less than 2% by weight, adhesiveness, electrical insulation, fluidity and moldability may be deteriorated. However, increased moisture absorption can lead to poor semiconductor reliability, and reduced relative filler content can lead to reduced strength.

硬化剤
本発明において硬化剤は、主樹脂であるエポキシ樹脂と反応し、組成物の硬化を進行させる成分であって、ベンゾオキサジン(benzoxazine)系化合物を含む。前記ベンゾオキサジン系化合物は、下記化学式5で表され得る。
Curing Agent In the present invention, the curing agent is a component that reacts with the epoxy resin, which is the main resin, to promote curing of the composition, and includes a benzoxazine-based compound. The benzoxazine-based compound may be represented by Chemical Formula 5 below.

Figure 2022542694000007
Figure 2022542694000007

上記式中、
Xは、炭素数1~10のアルキレン基であり、
R20~R27は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~6のアルキル基である。
In the above formula,
X is an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms,
R20 to R27 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.

前記化学式5で表されるベンゾオキサジン系樹脂の軟化点は、100℃以下、例えば50~100℃であってもよい。 The softening point of the benzoxazine-based resin represented by Chemical Formula 5 may be 100°C or less, for example, 50 to 100°C.

前記化学式5で表されるベンゾオキサジン系樹脂は、下記化学式5aで表されるものであってもよい。 The benzoxazine-based resin represented by Formula 5 may be represented by Formula 5a below.

Figure 2022542694000008
Figure 2022542694000008

前記化学式5で表されるベンゾオキサジン化合物は、硬化剤の全体重量に対して15~100重量%で含まれてもよい。前記化学式5のベンゾオキサジン化合物が15重量%未満で含まれると、十分に高いガラス転移温度が確保されないことがある。 The benzoxazine compound represented by Formula 5 may be included in an amount of 15-100% by weight based on the total weight of the curing agent. If the benzoxazine compound of Formula 5 is included in less than 15% by weight, a sufficiently high glass transition temperature may not be ensured.

硬化剤として前記化学式5で表されるベンゾオキサジン化合物を単独で使用する場合、エポキシ樹脂との配合比は、全体エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して反応可能なベンゾオキサジン中の活性基が0.5~1.1当量の範囲、例えば0.7~0.9当量の範囲になる比率であってもよい。エポキシ基1当量に対するベンゾオキサジンの活性基が0.5当量未満なら、硬化性が低くて、連続作業性が弱くなり、硬化物の強度も弱くなる。一方、1.1当量を超過する場合、硬化物の接着特性が低くなり、耐水性が弱くなって、パッケージ(PKG)の高温高湿信頼性が弱くなる。 When the benzoxazine compound represented by Formula 5 is used alone as a curing agent, the compounding ratio with the epoxy resin is such that the active group in the benzoxazine capable of reacting with one equivalent of the epoxy group in the entire epoxy resin is The ratio may range from 0.5 to 1.1 equivalents, such as from 0.7 to 0.9 equivalents. If the active group of benzoxazine is less than 0.5 equivalent with respect to 1 equivalent of epoxy group, the curability is low, the continuous workability is low, and the strength of the cured product is low. On the other hand, if it exceeds 1.1 equivalents, the adhesive properties of the cured product will be low, the water resistance will be low, and the high temperature and high humidity reliability of the package (PKG) will be low.

本発明において、前記硬化剤は、前記化学式5で表されるベンゾオキサジン化合物の他に、半導体封止材に通常使用される硬化剤をさらに含んでもよい。さらに含まれる前記硬化剤は、エポキシ樹脂と反応できる硬化剤なら、特に限定されないが、耐湿性、耐熱性、保存性などの物性に優れた硬化剤、例えば、フェノール樹脂系硬化剤を混用して使用できる。 In the present invention, the curing agent may further contain, in addition to the benzoxazine compound represented by Formula 5, a curing agent commonly used in semiconductor encapsulants. The curing agent to be further included is not particularly limited as long as it is a curing agent capable of reacting with the epoxy resin. Available.

前記フェノール樹脂系硬化剤としては、分子構造内に前記エポキシ樹脂成分と反応し、硬化を進行させるフェノール性ヒドロキシ基を2個以上含有するものを使用でき、例えばフェノールノボラック樹脂、ザイロック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアルキル樹脂、ビスフェノールAから合成された各種ノボラック樹脂およびジヒドロビフェニルからなる群から選ばれる少なくとも一つ以上の多価フェノール化合物を使用できる。 As the phenol resin-based curing agent, those containing two or more phenolic hydroxy groups that react with the epoxy resin component in the molecular structure to promote curing can be used. Examples include phenol novolac resin, Zyloc resin, cresol novolac At least one or more polyhydric phenol compounds selected from the group consisting of resins, phenol alkyl resins, various novolac resins synthesized from bisphenol A, and dihydrobiphenyls can be used.

硬化剤として前記ベンゾオキサジン化合物とフェノール樹脂系硬化剤を共に使用する場合、エポキシ樹脂との配合比は、全体エポキシ樹脂中のエポキシ基1当量に対して反応可能な硬化剤中の活性基が0.7~1.2当量の範囲、例えば0.8~1.1当量の範囲になる比率であってもよい。エポキシ基1当量に対する硬化剤の活性基が0.7当量未満の場合、エポキシ樹脂組成物の硬化速度が遅れることになり、1.2当量を超える場合、最終硬化後の硬化物の強度が減少する。また、前記当量の範囲を外れる場合、未反応のエポキシ基または硬化剤による高温熱分解が発生することがある。 When both the benzoxazine compound and the phenolic resin curing agent are used as the curing agent, the compounding ratio with the epoxy resin is such that there are 0 active groups in the curing agent that can react with one equivalent of epoxy groups in the entire epoxy resin. The ratio may range from 0.7 to 1.2 equivalents, such as from 0.8 to 1.1 equivalents. If the active group of the curing agent is less than 0.7 equivalents per equivalent of epoxy groups, the curing speed of the epoxy resin composition will be delayed, and if it exceeds 1.2 equivalents, the strength of the cured product after final curing will decrease. do. Further, if the equivalent weight is out of the above range, high-temperature thermal decomposition may occur due to unreacted epoxy groups or curing agents.

前記硬化剤は、エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して1~15重量%、例えば2~10重量%で含まれてもよい。前記硬化剤の含有量が1重量%未満なら、硬化性および成形性に問題が生じることがあり、当該含有量が15重量%を超過すると、吸湿量の増加によって信頼性が低下し、相対的に硬化物の強度が低くなる。
The curing agent may be included in an amount of 1-15% by weight, such as 2-10% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the curing agent is less than 1% by weight, problems may occur in curability and moldability. The strength of the cured product becomes low.

充填剤
本発明において充填剤は、封止材の強度を向上させ、吸湿量を低減するための成分であり、当該分野において適用可能な充填剤を制限なしで使用できる。例えばシリカ、シリカニトリド、アルミナ、アルミニウムニトリド、ボロンニトリドなどの充填剤を単独でまたは2種以上混合して使用できるが、必ずこれらに限定されるものではない。また、前記充填剤の形態も、特に制限されず、角状および球状充填剤を全部使用できる。
Filler In the present invention, the filler is a component for improving the strength of the encapsulating material and reducing the amount of moisture absorption, and fillers applicable in the relevant field can be used without limitation. For example, fillers such as silica, silica nitride, alumina, aluminum nitride, and boron nitride can be used alone or in combination of two or more, but are not necessarily limited to these. Also, the shape of the filler is not particularly limited, and both angular and spherical fillers can be used.

前記充填剤の平均粒径は、特別な制限がないが、例えば5~30μmであってもよい。金型内充填性を考慮するとき、充填剤の最大粒径は、180μm以下、例えば150μm以下であってもよい。 The average particle size of the filler is not particularly limited, but may be, for example, 5 to 30 μm. When considering in-mold filling properties, the maximum particle size of the filler may be 180 μm or less, for example 150 μm or less.

前記充填剤は、エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して80重量%以上、例えば80~90重量%含まれてもよい。例えば、30インチ(inch)以上の流れ性を基準として、充填剤は、80重量%以上、例えば80~88重量%含まれてもよく、20inch以上30inch未満の流れ性を基準として、充填剤は、最大90重量%、例えば88~90重量%含まれてもよい。前記充填剤の含有量が80重量%未満である場合、吸湿量の増加によって強度が低下し、リフローソルダリング過程後に密着性に劣ることがあり、充填剤の含有量が90重量%を超過すると、粘度の増加および流れ性の低下によって成形性が不良になることがある。 The filler may be included in an amount of 80% by weight or more, such as 80-90% by weight, based on the total weight of the epoxy resin composition. For example, based on the flowability of 30 inches or more, the filler may be contained in an amount of 80% by weight or more, for example, 80 to 88% by weight. , up to 90% by weight, for example 88-90% by weight. If the content of the filler is less than 80% by weight, the strength may decrease due to an increase in moisture absorption, and adhesion may be poor after the reflow soldering process. , increased viscosity and decreased flowability can lead to poor moldability.

硬化促進剤
本発明の硬化促進剤は、当該分野において通常使用されるものであれば、特別な制限なしで使用できる。例えば、2-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などのイミダゾール化合物、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミンなどのアミン化合物、2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、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)ウンデカ-7-エンなどの三級アミン化合物およびフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリ(p-メチルフェニル)ホスフィンなどの有機ホスフィン化合物を単独でまたは2種以上混合して使用できるが、必ずこれらに限定されるものではない。
Curing Accelerator The curing accelerator of the present invention can be used without any particular limitation as long as it is commonly used in the field concerned. For example, imidazole compounds such as 2-methylimidazole, 2-ethyl-4-methylimidazole, 2-phenylimidazole, amine compounds such as triethylamine, tributylamine, benzyldimethylamine, 2-(dimethylaminomethyl)phenol, 2,4 ,6-tris(dimethylaminomethyl)phenol, 1,8-diazabicyclo(5,4,0)undec-7-ene and other tertiary amine compounds and phenylphosphine, diphenylphosphine, triphenylphosphine, tributylphosphine, tri( Organic phosphine compounds such as p-methylphenyl)phosphine can be used alone or in combination of two or more, but are not necessarily limited to these.

前記硬化促進剤の含有量は、エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して0.05~1.0重量%、例えば0.05~0.5重量%であってもよい。前記硬化促進剤の含有量が0.05重量%未満なら、硬化性が低下し、その含有量が1.0重量%を超過すると、過剰硬化によって流れ性が低下することがある。 The content of the curing accelerator may be 0.05 to 1.0 wt%, for example 0.05 to 0.5 wt%, based on the total weight of the epoxy resin composition. If the content of the curing accelerator is less than 0.05% by weight, curability may be deteriorated.

添加剤
本発明によるエポキシ樹脂組成物は、その目的を逸脱しない範囲で半導体封止用エポキシ樹脂組成物に一般的に使用される添加剤をさらに含んでもよい。使用可能な添加剤の非制限的な例として、カップリング剤、着色剤、離型剤、改質剤、難燃剤、低応力化剤またはこれらの2種以上混合物などがある。
Additives The epoxy resin composition according to the present invention may further contain additives generally used in epoxy resin compositions for semiconductor encapsulation within the scope of the purpose of the present invention. Non-limiting examples of additives that can be used include coupling agents, colorants, mold release agents, modifiers, flame retardants, stress reducing agents, or mixtures of two or more thereof.

本発明のエポキシ樹脂組成物は、充填剤の含有量が高いため、それ自体にも優れた難燃性を示すことができるが、難燃性をさらに向上させるために難燃剤をさらに含んでもよい。難燃剤としては、金属水酸化物;リンおよび窒素含有有機化合物(例えば、レゾルシノールジホスフェート、ホスフェート、フェノキシホスファゼン、メラミンシアヌレートおよびフェノールメラミン樹脂)などを単独でまたは2種以上混合して使用できるが、必ずこれらに限定されるものではない。 Since the epoxy resin composition of the present invention has a high filler content, it can exhibit excellent flame retardancy by itself, and may further contain a flame retardant to further improve flame retardancy. . As flame retardants, metal hydroxides; phosphorus- and nitrogen-containing organic compounds (e.g., resorcinol diphosphate, phosphate, phenoxyphosphazene, melamine cyanurate and phenol melamine resin), etc. can be used singly or in combination of two or more. , but not necessarily limited to these.

また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、有機物と無機物の安定した分散のために、エポキシシラン系、アミノシラン系、メルカプトシラン系、アクリルシラン系、ビニルシラン系などのカップリング剤をさらに含んでもよい。 In addition, the epoxy resin composition of the present invention may further contain a coupling agent such as an epoxysilane-based, aminosilane-based, mercaptosilane-based, acrylsilane-based, or vinylsilane-based coupling agent for stable dispersion of organic matter and inorganic matter.

また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、カーボンブラック、ベンガラなどの着色剤、ハイドロタルサイト系イオン捕捉剤、長鎖脂肪酸、長鎖脂肪酸の金属塩、パラフィンワックス、カルナウバワックス、ポリエチレンワックスなどの離型剤、改質剤および変性シリコン樹脂、変性ポリブタジエンなどの低応力化剤の中から選ばれる一つ以上の添加剤をさらに含んでもよい。 In addition, the epoxy resin composition of the present invention may contain coloring agents such as carbon black and red iron oxide, hydrotalcite-based ion scavengers, long-chain fatty acids, metal salts of long-chain fatty acids, paraffin wax, carnauba wax, polyethylene wax, and the like. It may further contain one or more additives selected from release agents, modifiers, and stress reducing agents such as modified silicone resins and modified polybutadiene.

前記添加剤は、当該技術分野において公知となった含有量の範囲内で適切に添加でき、一例として、エポキシ樹脂組成物の全体重量に対して0.05~5重量%含まれてもよいが、これに限定されるものではない。
The additive can be added appropriately within the range of content known in the art, and for example, it may be contained in an amount of 0.05 to 5% by weight based on the total weight of the epoxy resin composition. , but not limited to.

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、当該分野に知られた通常の方法、例えばバンバリーミキサー、ニーダー、ロール、単軸または二軸の押出機およびコニーダーなどを用いる溶融混練方法で製造できる。例えば、上述したような各成分を均一に混ぜた後、溶融混練機(heat kneader)を用いて80~130℃の温度で溶融混練し、常温に冷却させた後、粉末状態に粉砕した後、ブレンディングすることによって、エポキシ樹脂組成物を収得できる。 The epoxy resin composition according to the present invention can be produced by a conventional method known in the art, such as a melt-kneading method using a Banbury mixer, kneader, rolls, single-screw or twin-screw extruder and co-kneader. For example, after uniformly mixing each component as described above, the mixture is melt-kneaded at a temperature of 80 to 130° C. using a heat kneader, cooled to room temperature, pulverized into a powder state, An epoxy resin composition can be obtained by blending.

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、高い耐熱性、低い熱膨張係数および低い高温弾性率を有し、高含有量の充填剤(例えば80重量%以上)を含んでもよい。本発明のエポキシ樹脂組成物は、ガラス転移温度が200℃以上であってもよく、流れ性(175℃、70kgf/cm)が25inch以上、例えば30~50inchと優れていて、一般的な半導体封止材の使用温度である180℃以下で優れた連続作業性を示すことができる。また、前記エポキシ樹脂組成物は、高温で優れた電気特性を示し、例えば、硬化後に200℃での誘電率が5.5以下、例えば4.0~5.5であってもよい。また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、弾性率(260℃)が1.5Gpa以下、例えば1.2Gpa以下であってもよい。 The epoxy resin composition according to the present invention has high heat resistance, low coefficient of thermal expansion and low high-temperature elastic modulus, and may contain a high content of fillers (eg, 80% by weight or more). The epoxy resin composition of the present invention may have a glass transition temperature of 200° C. or higher, and has excellent fluidity (175° C., 70 kgf/cm 2 ) of 25 inches or higher, for example, 30 to 50 inches, and is suitable for general semiconductors. Excellent continuous workability can be exhibited at 180° C. or less, which is the working temperature of the encapsulant. The epoxy resin composition may also exhibit excellent electrical properties at high temperatures, for example, a dielectric constant at 200° C. of 5.5 or less, eg, 4.0 to 5.5 after curing. Further, the epoxy resin composition of the present invention may have an elastic modulus (260° C.) of 1.5 Gpa or less, for example 1.2 Gpa or less.

これによって、本発明のエポキシ樹脂組成物は、高温駆動電力半導体の封止材に適用するのに適している。
Accordingly, the epoxy resin composition of the present invention is suitable for application as an encapsulant for high temperature drive power semiconductors.

<半導体素子>
本発明は、前述したエポキシ樹脂組成物を用いて封止された半導体素子を提供する。
<Semiconductor element>
The present invention provides a semiconductor device encapsulated using the epoxy resin composition described above.

前記半導体素子は、トランジスター、ダイオード、マイクロプロセッサー、半導体メモリー、電力半導体などであってもよい。 The semiconductor devices may be transistors, diodes, microprocessors, semiconductor memories, power semiconductors, and the like.

本発明のエポキシ樹脂組成物を用いて半導体素子を封止する方法は、当該分野において通常の方法、例えばトランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールドなどの成形方法によって行われ得る。 A method for encapsulating a semiconductor element using the epoxy resin composition of the present invention can be carried out by a molding method such as transfer molding, compression molding, injection molding, or the like, which is common in the field concerned.

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。しかしながら、下記実施例は、本発明の理解を助けるためのものに過ぎず、いかなる意味でも本発明の範囲が実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will now be described more specifically based on examples. However, the following examples are merely for helping understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the examples in any way.

[実施例1-15]
下記表1に記載された組成によって各成分を配合した後、溶融混練機(Kneader)を用いて100~130℃の温度で溶融混練して、常温に冷却させ、粉末状態に粉砕した後、ブレンディング工程を経て実施例1~15のエポキシ樹脂組成物を収得した(単位:重量%)。
[Example 1-15]
Each component was blended according to the composition shown in Table 1 below, melt-kneaded at a temperature of 100 to 130° C. using a kneader, cooled to room temperature, pulverized into a powder state, and blended. Epoxy resin compositions of Examples 1 to 15 were obtained through the steps (unit: % by weight).

[比較例1-4]
下記表2に記載された組成によることを除いて、実施例と同じ方法で比較例1~4のエポキシ樹脂組成物を収得した(単位:重量%)。
[Comparative Example 1-4]
Epoxy resin compositions of Comparative Examples 1 to 4 were obtained in the same manner as in Examples, except for the compositions shown in Table 2 below (unit: % by weight).

Figure 2022542694000009
Figure 2022542694000009

Figure 2022542694000010
Figure 2022542694000010

A-1:化学式2のエポキシ樹脂(R1=R2=水素基、n=4)(軟化点:95℃、エポキシ当量:260g/eq、溶融粘度(150℃):3poise)
A-2:化学式2のエポキシ樹脂(R1=R2=メチル基、n=7)(軟化点:92℃、エポキシ当量:266g/eq、溶融粘度(150℃):2.8poise)
A-3:化学式4のエポキシ樹脂(R1=R2=R3=メチル基)(軟化点:65℃、エポキシ当量:230g/eq、溶融粘度(150℃):2poise)
A-4:化学式3のエポキシ樹脂(軟化点:65℃、エポキシ当量:250g/eq、溶融粘度(150℃):2.5poise)
A-5:ナフタレン型エポキシ樹脂(軟化点:75℃、エポキシ当量:203g/eq、溶融粘度(150℃):4poise)
B-1:化学式5aのベンゾオキサジン(軟化点:78℃)
B-2:多官能型フェノール樹脂(軟化点:83℃)
B-3:フェノールノボラック樹脂(軟化点:84℃)
C:シリカ(SiO2)(平均粒径:19.9μm)
D:イミダゾールタイプ(2MZ、Shikoku Chemical)
E-1:カーボンブラック
E-2:カルナバワックス(CAR-WAX、KAHL GMBH&CO.KG)
E-3:エポキシシラン(S-510、CHISSO Corporation)
E-4:水酸化アルミニウム
A-1: Epoxy resin of chemical formula 2 (R1 = R2 = hydrogen group, n = 4) (softening point: 95 ° C., epoxy equivalent: 260 g / eq, melt viscosity (150 ° C.): 3 poise)
A-2: Epoxy resin of chemical formula 2 (R1 = R2 = methyl group, n = 7) (softening point: 92 ° C., epoxy equivalent: 266 g / eq, melt viscosity (150 ° C.): 2.8 poise)
A-3: Epoxy resin of chemical formula 4 (R1 = R2 = R3 = methyl group) (softening point: 65 ° C., epoxy equivalent: 230 g / eq, melt viscosity (150 ° C.): 2 poise)
A-4: Epoxy resin of chemical formula 3 (softening point: 65 ° C., epoxy equivalent: 250 g / eq, melt viscosity (150 ° C.): 2.5 poise)
A-5: Naphthalene type epoxy resin (softening point: 75 ° C., epoxy equivalent: 203 g / eq, melt viscosity (150 ° C.): 4 poise)
B-1: benzoxazine of chemical formula 5a (softening point: 78 ° C.)
B-2: Polyfunctional phenol resin (softening point: 83 ° C.)
B-3: Phenol novolac resin (softening point: 84 ° C.)
C: Silica (SiO2) (average particle size: 19.9 μm)
D: imidazole type (2MZ, Shikoku Chemical)
E-1: Carbon black E-2: Carnauba wax (CAR-WAX, KAHL GMBH & CO. KG)
E-3: Epoxysilane (S-510, CHISSO Corporation)
E-4: aluminum hydroxide

[実験例:物性評価]
実施例1~15および比較例1~4でそれぞれ製造されたエポキシ樹脂組成物の物性を下記のように測定し、その結果を下記表3および表4に示した。物性評価のための試験片は、各実施例および比較例で製造されたエポキシ樹脂組成物パウダーをトランスファー成形方式で175℃で120秒間モールディングして成形し、190℃で6時間ポスト硬化を実施して製造した。
[Experimental example: physical property evaluation]
The physical properties of the epoxy resin compositions prepared in Examples 1-15 and Comparative Examples 1-4 were measured as follows, and the results are shown in Tables 3 and 4 below. Test pieces for physical property evaluation were molded by transfer molding the epoxy resin composition powders produced in Examples and Comparative Examples at 175° C. for 120 seconds, and post-cured at 190° C. for 6 hours. manufactured by

流れ性(spiral flow)
各実施例および比較例によって製造されたエポキシ樹脂組成物をEMMI-1-66による評価用モールドを使って、175℃、70kgf/cmの条件でトランスファーモールディングプレスを用いて流れ性を測定した。
spiral flow
The flowability of the epoxy resin compositions prepared according to each example and comparative example was measured using a transfer molding press at 175° C. and 70 kgf/cm 2 using an evaluation mold according to EMMI-1-66.

ガラス転移温度(Tg)/熱膨張係数(CTE)
同じサイズの試験片をモールディングしてTMA(Thermo-mechanical Analyzer)を用いて測定した。TA社の「TMA Q400」を用いて10℃/分の昇温速度で常温から300℃まで測定し、オンセットポイント(onset point)技法を用いてガラス転移温度を求めた。また、80~120℃区間を基準として熱膨張係数を測定した。
Glass transition temperature (Tg)/coefficient of thermal expansion (CTE)
Test pieces of the same size were molded and measured using a TMA (Thermo-mechanical Analyzer). The temperature was measured from room temperature to 300° C. at a heating rate of 10° C./min using 'TMA Q400' manufactured by TA, and the glass transition temperature was obtained using the onset point technique. Also, the thermal expansion coefficient was measured on the basis of the 80 to 120°C interval.

誘電率(Dk)
直径30mm、厚さ2mmの円形試験片を用いて、ポスト硬化後に30℃から240℃まで誘電率を測定した。測定条件は、1Hz、AC1.5Vであった。
Dielectric constant (Dk)
Dielectric constants were measured from 30° C. to 240° C. after post-curing using circular specimens with a diameter of 30 mm and a thickness of 2 mm. The measurement conditions were 1 Hz and AC 1.5V.

弾性率
同じサイズの試験片をモールディングしてDMA(Dynamic-mechanical Analyzer)を用いて測定した。Perkin Elmer社の「DMA8000」を用いて10℃/分の昇温速度で常温から300℃まで測定された貯蔵弾性率(Storage modulus)を利用した。
Elastic modulus Test pieces of the same size were molded and measured using a DMA (Dynamic-mechanical Analyzer). Storage modulus measured from room temperature to 300° C. at a heating rate of 10° C./min using Perkin Elmer's 'DMA8000' was used.

Figure 2022542694000011
Figure 2022542694000011

Figure 2022542694000012
Figure 2022542694000012

上記表3および表4の結果から分かるように、実施例によるエポキシ樹脂組成物は、比較例のエポキシ樹脂組成物と比べて全般的に優れた物性を示すことを確認できる。具体的に、本発明による実施例のエポキシ樹脂組成物は、硬化後に高いガラス転移温度を有すると同時に、優れた耐熱性、低い熱膨張係数と高温弾性率を示し、高温で優れた電気特性を示すことを確認できる。 As can be seen from the results in Tables 3 and 4, the epoxy resin compositions according to the examples exhibited generally superior physical properties compared to the epoxy resin compositions of the comparative examples. Specifically, the epoxy resin composition of the example according to the present invention has a high glass transition temperature after curing, and at the same time exhibits excellent heat resistance, a low coefficient of thermal expansion and a high-temperature elastic modulus, and exhibits excellent electrical properties at high temperatures. can be confirmed.

本発明によるエポキシ樹脂組成物は、高い耐熱性、低い熱膨張係数および低い高温弾性率を有し、高含有量の充填剤を含むことができると共に、高温で優れた電気特性を示す。本発明のエポキシ樹脂組成物は、80%以上の高い含有量で充填剤を含有でき、ガラス転移温度が200℃以上であってもよく、一般的な半導体封止材の使用温度である180℃以下で連続作業性に優れている。これによって、本発明のエポキシ樹脂組成物は、高温駆動電力半導体の封止材に適用するのに適している。 The epoxy resin composition according to the present invention has high heat resistance, low coefficient of thermal expansion and low high-temperature elastic modulus, can contain high filler content, and exhibits excellent electrical properties at high temperatures. The epoxy resin composition of the present invention can contain a filler in a high content of 80% or more, and may have a glass transition temperature of 200° C. or more, which is 180° C., which is the temperature at which a general semiconductor encapsulant is used. Excellent continuous workability below. Accordingly, the epoxy resin composition of the present invention is suitable for application as an encapsulant for high temperature drive power semiconductors.

Claims (9)

エポキシ樹脂、硬化剤、充填剤および硬化促進剤を含むエポキシ樹脂組成物であって、
前記エポキシ樹脂は、フルオレン含有エポキシ樹脂を含み、
前記フルオレン含有エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂またはエピクロロヒドリンとフルオレン含有化合物を反応させて製造したものであり、
前記フルオレン化合物は、下記化学式1で表されるエポキシ樹脂組成物:
Figure 2022542694000013

上記式中、
R1は、それぞれ独立して、シアノ基、ハロゲン原子または炭素数1~6のアルキル基であり、
R2は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数6~10のアリール基または炭素数6~10のシクロアルキル基であり、
R3は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキレン基であり、
lは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
mは、それぞれ独立して、0~4の整数であり、
nは、それぞれ独立して、0~5の整数であり、
oは、それぞれ独立して、1~3の整数であり、
n+oは、5以下の整数である。
An epoxy resin composition comprising an epoxy resin, a curing agent, a filler and a curing accelerator,
The epoxy resin comprises a fluorene-containing epoxy resin,
The fluorene-containing epoxy resin is produced by reacting an epoxy resin or epichlorohydrin with a fluorene-containing compound,
The fluorene compound is an epoxy resin composition represented by the following chemical formula 1:
Figure 2022542694000013

In the above formula,
each R1 is independently a cyano group, a halogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms,
each R2 is independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group having 6 to 10 carbon atoms or a cycloalkyl group having 6 to 10 carbon atoms;
each R3 is independently an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms,
each l is independently an integer of 0 to 4;
m is each independently an integer of 0 to 4,
n is each independently an integer of 0 to 5,
o are each independently an integer of 1 to 3,
n+o is an integer of 5 or less.
前記フルオレン含有エポキシ樹脂は、下記化学式2で表されるエポキシ樹脂を含む、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物:
Figure 2022542694000014

上記式中、
R1およびR2は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基であり、
nは、2~10の整数である。
The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the fluorene-containing epoxy resin comprises an epoxy resin represented by the following chemical formula 2:
Figure 2022542694000014

In the above formula,
R1 and R2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
n is an integer from 2 to 10;
前記フルオレン含有エポキシ樹脂は、下記化学式3で表されるエポキシ樹脂をさらに含む、請求項2に記載のエポキシ樹脂組成物:
Figure 2022542694000015

上記式中、
R1およびR2は、それぞれ独立して、水素、炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基である。
The epoxy resin composition according to claim 2, wherein the fluorene-containing epoxy resin further comprises an epoxy resin represented by Formula 3 below:
Figure 2022542694000015

In the above formula,
R1 and R2 are each independently hydrogen, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
前記フルオレン含有エポキシ樹脂は、150℃での溶融粘度が3ポイズ(poise)以下であり、軟化点が50~100℃であり、エポキシ当量が150~400g/eqである、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 2. The fluorene-containing epoxy resin according to claim 1, wherein the melt viscosity at 150° C. is 3 poise or less, the softening point is 50-100° C., and the epoxy equivalent is 150-400 g/eq. Epoxy resin composition. エポキシ樹脂の全体重量に対して前記フルオレン含有エポキシ樹脂を30~100重量%で含む、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, comprising 30 to 100% by weight of the fluorene-containing epoxy resin based on the total weight of the epoxy resin. 前記エポキシ樹脂が、下記化学式4で表されるエポキシ樹脂をさらに含む、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物:
Figure 2022542694000016

上記式中、
R1~R3は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基であり、
R4~R19は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~6のアルキル基である。
The epoxy resin composition according to claim 1, wherein the epoxy resin further comprises an epoxy resin represented by Formula 4 below:
Figure 2022542694000016

In the above formula,
R1 to R3 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
R4 to R19 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
前記エポキシ樹脂が、下記化学式4で表されるエポキシ樹脂をさらに含み、
前記化学式2で表されるエポキシ樹脂、前記化学式3で表されるエポキシ樹脂および下記化学式4で表されるエポキシ樹脂の混合比が、1:0.1~1.5:0.1~1.5重量比である、請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物:
Figure 2022542694000017

上記式中、
R1~R3は、それぞれ独立して、炭素数1~6のアルキル基または炭素数1~6のアルコキシ基であり、
R4~R19は、それぞれ独立して、水素または炭素数1~6のアルキル基である。
The epoxy resin further includes an epoxy resin represented by the following chemical formula 4,
The mixing ratio of the epoxy resin represented by the chemical formula 2, the epoxy resin represented by the chemical formula 3 and the epoxy resin represented by the following chemical formula 4 is 1:0.1-1.5:0.1-1. Epoxy resin composition according to claim 3, in a 5 weight ratio:
Figure 2022542694000017

In the above formula,
R1 to R3 are each independently an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms,
R4 to R19 are each independently hydrogen or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
ガラス転移温度が200℃以上であり、硬化後に200℃での誘電率が5.5以下であり、流れ性(175℃、70kgf/cm)が25inch以上であり、弾性率(260℃)が1.5Gpa以下である、請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 It has a glass transition temperature of 200°C or higher, a dielectric constant at 200°C after curing of 5.5 or lower, a fluidity (175°C, 70 kgf/cm 2 ) of 25 inches or higher, and an elastic modulus (260°C) of The epoxy resin composition according to claim 1, which is 1.5 Gpa or less. 請求項1から8のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を用いて封止された半導体素子。 A semiconductor device encapsulated with the epoxy resin composition according to claim 1 .
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