JP3165827B2 - 有機燐化合物で安定化されたエポキシ−ノボラック - Google Patents

有機燐化合物で安定化されたエポキシ−ノボラック

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エポキシ化ノボラック
と難燃剤として少なくとも一種の特定の有機燐化合物よ
り成る新規な組成物、および封入装置および積層化樹脂
における該組成物の用途に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリマーの難燃性は、種々の方法によ
り、例えば易燃性の低い充填剤例えば石英粉、ガラスま
たは珪灰石を加えることによって有機ポリマー成分を減
少せしめることにより、そしてまた難燃剤例えば硼素化
合物、金属水酸化物、臭素化化合物、ハロゲン化燐酸エ
ステルまたは欧州特許出願第 0456605号に開示されたよ
うな特定の有機燐化合物の添加により、高めることがで
きる。
【0003】封入装置においてまた積層化樹脂において
使用されそして難燃性にしなければならないところの、
エポキシノボラックに目下添加される難燃剤は、通常、
臭素化有機化合物と三酸化アンチモンとの混合組合せで
あり、該臭素化有機化合物は普通臭素化されかつグリシ
ジル化されたノボラックである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】暫くの間、生態学上お
よび産業上の健康理由のため三酸化アンチモンに代わる
代替製品、なおさら三酸化アンチモンと同様に、好まし
くはそれが最大の難燃効果を有するところの微細(粉
末)形態で使用されるものを開発する努力がなされてい
る。
【0005】仮に、三酸化アンチモン成分を除外した場
合には、その後、封入する組成物の熱安定性が著しく害
されることが観察される。
【0006】驚くべきことに、本発明者は今、エポキシ
化ノボラックと特定の立体障害性有機(チオ)ホスフェ
ートとの特定の組合せが、三酸化アンチモンを使用する
ことなく、かつ封入および積層化装置において低いハロ
ゲン濃度で以て、優れた難燃性を、他の性能特性例えば
耐熱性、機械的強度、誘電率または水吸収が実質的に影
響されずに、確実なものとすることができることを見出
した。
【0007】
【課題を解決するための手段】明確には、本発明は、 a)エポキシ化ノボラックと、 b)成分a)の100重量部に基づいて、0.1ないし10
0重量部の、少なくとも一種の式I
【化4】 [式中、X1 は、塩素原子または臭素原子を表わし、X
2 は、塩素原子、臭素原子または水素原子を表わし、ま
たYは、OまたはSを表わし、またR1 およびR2 は、
各々他と独立して炭素原子数1ないし4のアルキル基を
表わし、そしてR3 およびR4 は、式II
【化5】 (式中、R1 、R2 、X1 およびX2 は、上記に定義し
たものを表わす。)で表わされる基であって、同一また
は異なる置換基を持つところの該基を表わすか、また
は、R3 およびR4 は、一緒になって、式III
【化6】 (式中、R1 およびR2 は、上記に定義したものを表わ
す。)で表わされる基を形成する。]で表わされる化合
物よりなる組成物に関する。
【0008】X1 およびX2 は、塩素原子および、好ま
しくは臭素原子を表わす。X2 は、好ましくは水素原子
を表わす。Yは、酸素原子を表わす。
【0009】アルキル置換基としてのR1 およびR2
は、各々他と独立しており、典型的にはメチル基、エチ
ル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基または第
三ブチル基を表わす。
【0010】式 Iおよび式IIにおけるR1 は、好ましく
はメチル基または第三ブチル基を表わし、そして、式II
I において、好ましくは第三ブチル基を表わす。R2
好ましい意味は、メチル基である。
【0011】式 Iで表わされる好ましい化合物におい
て、X1 は臭素原子を表わし、X2 は水素原子を表わ
し、そしてYは酸素原子を表わす。
【0012】式 Iで表わされる 特に好ましい化合物に
おいて、X1 は臭素原子を表わし、X2 は水素原子を表
わし、Yは酸素原子を表わし、R1 はメチル基または第
三ブチル基を表わし、R2 はメチル基を表わし、そし
て、R3 およびR4 は、各々、式II(式中、X1 、X
2 、R1 およびR2 は、上記に定義したものを表わ
す。)で表わされ、同一に置換された基を表わす。
【0013】式 Iで表わされる さらに好ましい化合物
は、式中、R3 およびR4 は、一緒になって、式III で
表わされる基を形成し、X1 は臭素原子を表わし、X2
は水素原子を表わし、Yは酸素原子を表わし、式 Iにお
けるR1 およびR2 はメチル基を表わし、そして式 III
におけるR1 は第三ブチル基を表わし、また式 IIIにお
けるR2 はメチル基を表わすところのものである。
【0014】式 Iで表わされる化合物およびその製法
は、知られており、そして上記に述べた欧州特許出願第
0456605号に開示されている。
【0015】適当なエポキシ化ノボラックは、典型的に
は、フェノール系化合物をアルデヒドで縮合することに
より得ることができるところのエポキシフェノールノボ
ラックまたはエポキシクレゾールノボラック樹脂であ
る。それらの高い官能価−通常1分子当り2ないし6個
のエポキシ基−ゆえに、それらは、慣用の架橋剤ととも
に、好ましくは高められた温度にて、大変緻密な巨大分
子網を構築することができる。
【0016】フェノール系化合物の実際例は、フェノー
ル、アルキル部分に9個までの炭素原子を含むアルキル
フェノール、典型的にはクレゾール、キシレノール、エ
チル−、プロピル−およびブチルフェノール、そしてま
たフェニルフェノール、レソルシノール、ピロカテコー
ル、ヒドロキノン、ビスフェノールAおよびピロガロー
ルである。
【0017】アルデヒドの実際例は、ホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒドおよびテレフ
タルアルデヒドである。
【0018】o−、m−もしくはp−クレゾールまたは
これら異性体の混合物がいかなる割合でまたは与えた割
合で使用されるところの製造にとって、フェノール−ホ
ルムアルデヒド樹脂および、より特に、クレゾール−ホ
ルムアルデヒド樹脂を使用するのが好ましい。かかる樹
脂の製造法は知られている。
【0019】成分a)の100重量部に基づいて、0.5
ないし30重量部、そしてより好ましくは2ないし20
重量部の式 Iで表わされる化合物を使用するのが好まし
い。最適の量は、成分a)の性質にそして式 Iで表わされ
る化合物の種類に依存し、そしてそれは簡単な実験によ
り容易に算出することができる。
【0020】式 Iで表わされる化合物は、普通少量で効
果的であり、かつ、加えて、低いハロゲン含量であるの
で、それらは、他の知られた難燃剤と比較して、ノボラ
ックにおいて望ましくない効果を事実上生じない。
【0021】式 Iで表わされる化合物は、使用されたエ
ポキシ化ノボラックの種類に依りまた所望の特性に依
り、種々の物理的形態で使用することができる。だか
ら、これらは、微細粒子形態に微粉砕してノボラック全
体にわたりより良好な拡散を可能にすることができる。
また、式 Iで表わされる種々の化合物の混合物も使用す
ることができる。
【0022】新規な組成物は、硬化生成物を二次加工す
るのに、典型的には、例えば、集積回路のような、電子
部品の封入成形に、または積層体を作るために適するも
のであり、この場合において成分a)のための硬化剤が使
用される。
【0023】種々の新規組成物および/または硬化剤の
混合物は、使用されうる。適する硬化剤は、すべてのエ
ポキシ樹脂硬化剤であり、典型的にはシアナミド、ジシ
アンジアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸無水
物、ポリアミド、ポリアミノアミド、アミンとポリエポ
キシドとの付加物、およびポリオールである。
【0024】適するポリカルボン酸およびその酸無水物
は、典型的には、フタル酸無水物またはテトラヒドロフ
タル酸無水物およびヘキサヒドロフタル酸無水物、およ
びこれら酸無水物から誘導されるところの酸である。
【0025】硬化剤として適当に使用することができる
ポリアミンの実際例は、脂肪族、脂環式、芳香族および
複素環式ポリアミン、例えば、ヘキサメチレンジアミ
ン、ジエチレントリアミン、m−キシリレンジアミン、
ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、m−および
p−フェニレンジアミン、ビス(4−アミノフェニル)
メタン、ビス(4−アミノフェニル)スルホンおよびア
ニリン−ホルムアルデヒド樹脂である。
【0026】適するポリアミノアミドは、典型的には脂
肪族ポリアミンおよび二量化または三量化不飽和脂肪酸
より製造されるところのものである。
【0027】特に適するポリオール硬化剤は、ノボラッ
クが含まれる、単核または多核芳香族ポリオール、典型
的には、レソルシノール、ヒドロキノン、2,6−ジヒ
ドロキシトルエン、ピロガロール、1,1,3−トリス
(ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)メタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフ
ェニル)プロパン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ス
ルホンおよび4,4’−ジヒドロキシビフェニル、並び
に、ホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドとフェノ
ール、クロロフェノールまたはアルキル部分に9個まで
の炭素原子を含むアルキルフェノールとからのノボラッ
ク、好ましくはフェノールノボラックおよびクレゾール
ノボラックである。
【0028】好ましい硬化剤は、ポリカルボン酸無水
物、例えばテトラヒドロフタル酸無水物およびヘキサヒ
ドロフタル酸無水物、並びに、芳香族ポリアミン、好ま
しくはビス(4−アミノフェニル)メタン、ビス(4−
アミノフェニル)スルホンおよびm−またはp−フェニ
レンジアミン、そしてまた、最も好ましくは、ノボラッ
ク、より特にクレゾール−ノボラックまたはフェノール
ノボラックをベースとするポリオール硬化剤である。
【0029】新規組成物はまた別の慣用の改質剤、典型
的には促進剤および/または他の改質剤を含有すること
ができる。
【0030】また周知の化合物は、促進剤として使用す
ることができる。典型的な例は,以下の通りである。:
アミン、好ましくは第三アミン例えばモノエチルアミン
と三フッ化硼素または三塩化硼素との錯体、第三アミン
例えばベンジルジメチルアミン、尿素誘導体例えばN−
4−クロロフェニル−N’,N’−ジメチル尿素(モヌ
ロン monuron)、不飽和または飽和イミダゾール例えば
イミダゾールまたは2−フェニルイミダゾール、および
スルホニウム塩および第三ホスフィン。
【0031】硬化剤は、通常の効果的な量にて、即ち新
規組成物を硬化するのに十分な量にて使用される。成分
a)と硬化剤との比は、使用される化合物の種類に、必要
な硬化速度に、そして最終製品の所望の特性に依存し、
そしてエポキシ樹脂硬化の分野の当業者により容易に決
定することができる。
【0032】硬化剤がアミンであるならば、そのときに
は1エポキシド当量当りアミノ窒素原子に結合する0.
75ないし1.25当量の活性水素を使用するのが好都
合であろう。
【0033】硬化剤がポリカルボン酸またはその酸無水
物であるならば、そのときには通常1エポキシド当量当
り0.4ないし1.1当量のカルボキシル基または酸無
水物基を使用されるであろう。
【0034】硬化剤がポリオールであるならば、そのと
きには1エポキシド当量当り0.75ないし1.25当
量のフェノール系ヒドロキシル基を使用するのが好都合
であろう。
【0035】促進剤は、一般にエポキシノボラック樹脂
a)に基づいて、0.1ないし5重量%の量で使用するこ
とができる。
【0036】所望ならば、反応性希釈剤は、粘度を減少
させるために硬化性組成物に添加することができる。反
応性希釈剤の実際例は、スチレンオキシド、ブチルグリ
シジルエーテル、2,2,4−トリメチルペンチルグリ
シジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、クレシ
ルグリシジルエーテルまたは合成の、枝分れの多い、主
に第三級脂肪族モノカルボン酸のグリシジルエステルで
ある。
【0037】また新規組成物は、追加的な慣用改質剤と
して、可塑剤、増量剤、充填剤および強化材、(これら
には、アスファルト様コールタール、ビチューメン、織
物繊維、ガラス繊維、アスベスト繊維、硼素繊維、炭素
繊維、無機珪酸塩、雲母、石英粉末、水和アルミナ、ベ
ントナイト、カオリン、シリカエーロゲルまたは金属粉
末例えばアルミニウム粉末または鉄粉末が含まれ
る。)、および顔料と染料、例えばカーボンブラック、
酸化物顔料および二酸化チタン、別の難燃剤、チキソト
ロープ剤、流れ調整剤例えばシリコーン、ワックスおよ
びステアリン酸塩(そのうちのいくつかはまた離型剤と
して使用される。)、粘着促進剤、酸化防止剤および光
安定剤、そしてまた発泡剤、殺菌剤または帯電防止剤を
含有することができる。
【0038】式 Iで表わされる化合物と一緒になって好
都合に使用されうる別の難燃剤は、燐−含有塩、例えば
ポリリン酸アンモニウム、そしてまたアルミナ、酸化ビ
スマス、酸化モリブデンまたはこれら化合物と亜鉛およ
び/またはマグネシウムの酸化物または塩との混合物で
あるが、好ましくは非ハロゲン化トリフェニル燐酸塩で
ある。
【0039】非ハロゲン化トリフェニル燐酸塩は、立体
障害フェニル基を持つことができ、典型的には少なくと
も1個の第三ブチル基を持つが、また少なくとも1個の
メチル基を、フェノール性ヒドロキシル基に対してオル
ト位に、持つ。
【0040】新規組成物は、硬化生成物を例えば積層体
に加工するのに使用されるが、好ましくは、典型的には
電子回路の、電子部品を封入するために使用される。そ
れらは、各々の特定の最終用途に合うように適合された
配合物にて、充填または非充填状態にて、典型的には成
形コンパウンド、浸漬樹脂、注型樹脂、含浸樹脂、積層
化樹脂および母材樹脂として使用することができる。
【0041】新規組成物の硬化は、それ自体公知の方法
により、1または2段階にて行なうことができる。硬化
は、普通、80ないし200℃、好ましくは100ない
し180℃の範囲内の温度にまで加熱することにより行
なわれる。
【0042】本発明の実施により得られるポリエポキシ
ドで加工された硬化生成物は、良好な機械的、熱的およ
び化学的性質を特徴とするものである。
【0043】典型的には繊維質複合材系の、積層化樹脂
の製造においては、成形コンパウンドを強化するために
慣用される繊維が、適当なときには強化繊維として使用
されうる。これら繊維は、有機または無機繊維、天然ま
たは合成繊維例えばアラミド繊維であってよく、また繊
維束または連続繊維の形態であってよい。強化繊維とし
て典型的に使用される繊維は、ガラス繊維、アスベスト
繊維、硼素繊維、炭素繊維および金属繊維、好ましくは
炭素繊維および金属繊維である。適する繊維およびそれ
より作られる織布は、市販にて入手できる。
【0044】
【実施例】本発明は、以下の実施例によりより詳細に説
明される。
【0045】実施例1−3:試験片は、200当量/k
gのエポキシ価を有する以下のエポキシクレゾールノボ
ラック(EOCN 1020 、日本化薬株式会社製)より、
難燃剤AまたはB、または非ハロゲン化有機ホスフェー
トと混合した難燃剤Bの組合せの添加とともに、そして
以下の表に掲げた別の改質剤の添加とともに、製造し
た。
【0046】試験片は、熱酸化されたSiO2 支持体上
にアルミニウムストリップ構造(幅5μm、厚さ1μ
m)を有するシリコンチップを含む。このチップを、エ
ポキシ接着剤により合金(Alloy 42)で作られた案内枠
と結合し、そして接着剤をその後に熱硬化した。次いで
アルミニウムストリップの接点を金線により該案内枠と
結合し、そして、こうして得られた構造部材を続いて全
体としてエポキシノボラック系により封入した(表参
照)。成形温度:175℃、2分間にわたる;成形圧
力:700NT/cm2 ;後硬化:180℃、4時間に
わたる。
【0047】型から取り除いた後、試験片を200℃で
の貯蔵の後の導電率(Ωで以て)について試験した。1
0オームよりもより大きい導電率は、不良として計算し
た。
【0048】試験棒を同じエポキシクレゾールノボラッ
ク組成物より製造し(成形温度:175℃、2分間にわ
たる;成形圧力:700NT/cm2 ;後硬化:180
℃、4時間にわたる)、そして、アンダーライター ラ
ボラトリーズ リミティッド( Underwriter Laborator
ies Ltd.)の1987年9月25日付け Standard UL943r
d edition(編集済)に従い、その易燃性について試験
した。
【0049】
【表1】 表(量は、重量部で与えられる。): 実施例 エポキシノボラック系の成分 1 2 3 a)エポキシ化ノボラック 393.6 393.6 393.6 b)ノボラック(硬化剤) 206.4 206.4 206.4 A)式 Iで表わされる化合物 101.4 B)式 Iで表わされる化合物 48.6 32.4 c)非ハロゲン化ホスフェート誘導体 48.6 48.6 d)シラン誘導体 6 6 6 e)蝋 6 6 6 f)カーボンブラック 6 6 6 g)ホスフィン誘導体 4.8 4.8 4.8 h)RD−8(充填剤) 2400 2400 2400
【0050】臭素含量、ノボラック樹脂の総量に基づく
(a+b): 実施例1および3:各々、2重量% 実施例2 : 3重量%
【0051】表についての註: a)200当量/kgのエポキシ価を有するエポキシクレ
ゾールノボラック樹脂:[EOCN 1020 、日本化薬株
式会社製] b)フェノールノボラック樹脂 TD2093[供給者 大日
本インク株式会社] c)非ハロゲン化有機ホスフェート FY 511[チバ−ガ
イギー アクチェンゲゼルシャフト製;式I(式中、X
1 およびX2 は水素原子を表わし、Yは酸素原子を表わ
し、またR1 およびR2 はメチル基を表わし、そしてR
3 およびR4 は一緒になって、式III (式中、R1 は第
三ブチル基を表わし、またR2 はメチル基を表わす。)
で表わされる基を形成する。)に従う構造。] d)3−グリシジルオキシプロピル トリメトキシシラン
[KBM 403;供給者信越化学工業株式会社] e)カルナバ樹脂 f)カーボンブラック g)トリフェニルホスフィン h)13μmの平均粒子直径を有する珪酸塩粉末(シリ
カ)[RD−8;供給者タツモリ株式会社]
【0052】
【化7】
【0053】
【化8】
【0054】 試験結果: 実施例による難燃性 1 2 3 (UL 94/2 mm) V−O V−O V−O 200℃での貯蔵後の 導電率損失速度 141時間貯蔵 0/15 0/15 0/15 338時間貯蔵 0/15 0/15 0/15
【0055】この表より、本発明の組成物は、実施例
1、2および3に従い試験した場合、優れた難燃性(V
−O)を示すこと、および、強還元された臭素濃厚物を
樹脂配合物に使用した場合(それぞれ、2%および3
%)、200℃で141時間および338時間後におい
てもなお導電率の損失が全く起きないことがわかる。
【0056】反対に、式 Iで表わされる化合物を使用せ
ずに、だが、対応する量の臭素化エポキシノボラック樹
脂を少量のSb23 と混合して使用してなされた比較
可能な試験は、格段に劣る導電率を示した。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 23/31 (72)発明者 富吉 和俊 群馬県碓氷郡松井田町大字人見1番地10 信越化学工業株式会社 シリコーン電 子材料技術研究所内 (72)発明者 岡田 正 スイス国 ,4104 オーバーヴィル , シュタレンマットシュトラーセ 45 (72)発明者 ペーター フルリ スイス国 ,4204 ヒンメルリート,ム ルデンヴェーグ(番地表示無し) 審査官 小林 均 (56)参考文献 特開 平3−77895(JP,A) 特開 昭53−65857(JP,A) 特許2976246(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 63/00 - 63/10 C08K 5/52 C08K 5/527 H01L 23/29 C08J 5/24 CFC

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 a)エポキシ化ノボラックと、 b)成分a)の100重量部に基づいて、0.1ないし10
    0重量部の、少なくとも一種の式I 【化1】 [式中、X1 は、塩素原子または臭素原子を表わし、X
    2 は、塩素原子、臭素原子または水素原子を表わし、ま
    たYは、OまたはSを表わし、またR1 およびR2 は、
    各々他と独立して炭素原子数1ないし4のアルキル基を
    表わし、そしてR3 およびR4 は、式II 【化2】 (式中、R1 、R2 、X1 およびX2 は、上記に定義し
    たものを表わす。)で表わされる基であって、同一また
    は異なる置換基を持つところの該基を表わすか、また
    は、R3 およびR4 は、一緒になって、式III 【化3】 (式中、R1 およびR2 は、上記に定義したものを表わ
    す。)で表わされる基を形成する。]で表わされる化合
    物よりなる組成物。
  2. 【請求項2】 式中、X1 は臭素原子を表わし、X2
    水素原子を表わし、そしてYは酸素原子を表わすところ
    の請求項1記載の組成物。
  3. 【請求項3】 式中、R1 およびR2 は、各々他と独立
    してメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル
    基、ブチル基または第三ブチル基を表わすところの請求
    項1記載の組成物。
  4. 【請求項4】 式中、式 Iおよび式IIにおけるR1 は、
    メチル基または第三ブチル基を表わすところの請求項1
    記載の組成物。
  5. 【請求項5】 式I[式中、X1 は臭素原子を表わし、
    2 は水素原子を表わし、Yは酸素原子を表わし、R1
    はメチル基または第三ブチル基を表わし、R2 はメチル
    基を表わし、そして、R3 およびR4 は、各々、式II
    (式中、X1 、X2 、R1 およびR2 は、請求項1に定
    義したものを表わす。)で表わされ、同一に置換された
    基を表わす。]で表わされる化合物より成る請求項1記
    載の組成物。
  6. 【請求項6】 式I[式中、R3 およびR4 は、一緒に
    なって、式III で表わされる基を形成し、X1 は臭素原
    子を表わし、X2 は水素原子を表わし、Yは酸素原子を
    表わし、式 IにおけるR1 およびR2 はメチル基を表わ
    し、そして式IIIにおけるR1 は第三ブチル基を表わ
    し、また式 IIIにおけるR2 はメチル基を表わす。]で
    表わされる化合物より成る請求項1記載の組成物。
  7. 【請求項7】 0.5ないし30重量%の式 Iで表わさ
    れる化合物を含有する請求項1記載の組成物。
  8. 【請求項8】 成分a)は、エポキシフェノールノボラッ
    クまたはエポキシクレゾールノボラック樹脂であるとこ
    ろの請求項1記載の組成物。
  9. 【請求項9】 該ノボラック樹脂は、クレゾールホルム
    アルデヒド樹脂であるところの請求項1記載の組成物。
  10. 【請求項10】 積層体または封入装置を作るために請
    求項1記載の組成物を使用する方法。
  11. 【請求項11】 電子部品を封入するための請求項10
    記載の使用方法。
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