JP3214745B2 - エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Landscapes
- Epoxy Resins (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
的強度、接着性、硬化特性および作業性に優れた有用な
エポキシ樹脂組成物に関する。更に詳しくは、注型、積
層、接着、成形等の用途に適し、殊に半導体集積回路
(IC)の封止用成形材料に適した耐湿性、耐熱性、接
着性、機械的強度、硬化特性および作業性に優れた樹脂
組成物に関する。
られてきた硬化剤は数多くある。例えば、ジエチレント
リアミン、イソホロンジアミン、m−キシリレンジアミ
ン、m−フェニレンジアミン、 4,4−ジアミノジフェニ
ルスルホン等の脂肪族又は芳香族アミン化合物、無水フ
タル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無
水マレイン酸等の酸無水物、フェノールノボラック等の
フェノール樹脂、その他ポリアミド、変成ポリアミン
類、イミダゾール類等である。しかしながら、これらの
硬化剤を用いて各種エポキシ樹脂を硬化させた場合、得
られるエポキシ樹脂組成物は、性能的に一長一短があ
り、各利用分野において要求される性能を満足し得るも
のとは言い難い。
C回路の封止剤用途に用いられる最も一般的なエポキシ
樹脂用硬化剤であるが、このフェノールノボラック樹脂
を硬化剤として単独で用いた時に得られる硬化組成物
は、耐熱性は比較的高い水準にあるものの、耐湿性に問
題がある。また、 4,4−ジアミノジフェニルスルホンも
同様に、その耐熱性は満足できる水準にあるが、吸水率
がかなり大きなものとなる。近年、耐湿性を改善する目
的で、幾つかの硬化剤が提案されている。例えば、
(a)下記式(II)(化2)で表わされるフェノールア
ラルキル樹脂を硬化剤に用いるエポキシ樹脂組成物(特
開昭59−105018)、(b)下記式(III)(化
2)で表わされるナフトールアラルキル樹脂を硬化剤に
用いるエポキシ樹脂組成物(特開平4−09332
0)、(c)下記式(IV)(化2)で表わされるジシク
ロペンタジエンフェノール樹脂を硬化剤に用いるエポキ
シ樹脂組成物(特開平3−40052)等がある。
いた硬化組成物では、水酸基密度の低下によって、耐湿
性は幾分向上するが、耐熱性や機械的強度が不足する。
(b)、(c)のエポキシ樹脂組成物を用いた硬化組成
物では、剛直なナフタレン骨格またはトリシクロデカン
環を有するために、耐湿性、耐熱性、機械的強度とも高
い水準にあるが、硬化剤としての流動性が不十分であ
る。従って、エポキシ樹脂組成物を得る場合、またはこ
れを用いて注型加工する場合、作業性に問題がある。ま
た、(b)、(c)のエポキシ樹脂組成物では、立体障
害等の作用によって硬化速度が遅いことが問題となって
いる。近年、半導体封止用樹脂組成物においては、成形
サイクル短縮のため、硬化速度を速めることが要求され
ている。このような問題の対応として、一般的な方法で
は硬化促進剤を増加させることが考えられるが、この方
法では、配合、混練時の熱安定性や保存安定性が悪くな
る。したがって、硬化促進剤の増量によらない硬化性の
改良が望まれている。このように、ある性能において高
い水準を得ようとすれば、他のいずれかの性能を犠牲に
してしまうのが現状である。
性、耐熱性、機械的強度、接着性、機械的強度、硬化特
性および作業性等の性能のバランスに優れたエポキシ樹
脂組成物を与える硬化剤を提供することである。
を解決すべく鋭意検討した結果、本発明を完成するに至
ったものである。すなわち、本発明は、エポキシ樹脂お
よび硬化剤を主成分とするエポキシ樹脂組成物におい
て、硬化剤成分として、下記式(I)(化3)で表わさ
れるポリチオフェノール類(ただし、ビスフェノール化
合物単体のみの場合を除く)を全硬化剤中に5〜50重
量%含むものを用いることを特徴とする硬化性、接着
性、作業性に優れたエポキシ樹脂組成物、およびこのエ
ポキシ樹脂組成物を使用する半導体封止用樹脂組成物に
関するものである。
のアルキル基、アリール基、アラルキル基、シクロアル
キル基、アルコキシ基または水酸基を表し、mは1〜1
0の数を表す) 本発明のエポキシ樹脂組成物、またはこれを用いた半導
体封止用樹脂組成物では、現状の諸性能を維持しつつ、
特に硬化剤としての溶融流動性向上と、これに関連する
配合、混練時の作業性の向上および硬化性の改良が達成
できる。
として、前記一般式(I)で表わされるポリチオフェノ
ール類と公知のエポキシ樹脂用硬化剤を併用する。これ
ら硬化剤全体に占めるポリチオフェノール類の割合は、
5〜50重量%、好ましくは10〜35重量%である。
このポリチオフェノール類としては、前記式(I)にお
いて、Rが水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12の
アルキル基、アリール基、アラルキル基、シクロアルキ
ル基、アルコキシ基または水酸基であり、mは多くても
10までの数のものである。これらは、例えば、露国特
許SU−1370118号公報、米国特許US−329
6310号公報等に記載されるフェノール類と硫黄の反
応による方法、または、ケミカルアブストラクツ97巻
(26),216833zに記載されるフェノール類と
塩化硫黄類の反応による方法等から導かれる。
ェノール、ポリチオ−o−クレゾール、ポリチオ−m−
クレゾール、ポリチオ−p−クレゾール、ポリチオ−o
−エチルフェノール、ポリチオ−m−エチルフェノー
ル、ポリチオ−p−エチルフェノール、ポリチオ−o−
n−プロピルフェノール、ポリチオ−m−n−プロピル
フェノール、ポリチオ−p−n−プロピルフェノール、
ポリチオ−o−イソプロピルフェノール、ポリチオ−m
−イソプロピルフェノール、ポリチオ−p−イソプロピ
ルフェノール、ポリチオ−o−t−ブチルフェノール、
ポリチオ−m−t−ブチルフェノール、ポリチオ−p−
t−ブチルフェノール、ポリチオ−o−sec−ブチル
フェノール、ポリチオ−m−sec−ブチルフェノー
ル、ポリチオ−p−sec−ブチルフェノール、ポリチ
オ−p−t−アミルフェノール、ポリチオ−o−シクロ
ヘキシルフェノール、ポリチオ−p−シクロヘキシルフ
ェノール、ポリチオ−o−フェニルフェノール、ポリチ
オ−p−フェニルフェノール、ポリチオ−p−t−オク
チルフェノール、ポリチオ−o−ベンジルフェノール、
ポリチオ−p−ベンジルフェノール、ポリチオ−o−α
−メチルベンジルフェノール、ポリチオ−p−α−メチ
ルベンジルフェノール、ポリチオ−p−クミルフェノー
ル、ポリチオ−p−ノニルフェノール、ポリチオ−p−
ドデシルフェノール、ポリチオ−o−クロロフェノー
ル、ポリチオ−p−クロロフェノール、ポリチオ−o−
ブロモフェノール、ポリチオ−p−ブロモフェノール、
ポリチオ−o−メトキシフェノール、ポリチオ−m−メ
トキシフェノール、ポリチオ−p−メトキシフェノー
ル、ポリチオレゾルシン、ポリチオハイドロキノン、ポ
リチオカテコール等が挙げられるが、これらのみに限定
されるものではない。また、これらは、二種以上併用し
ても何ら差し支えない。これらポリチオフェノール類の
うち、特に好ましくは、ポリチオフェノール、ポリチオ
クレゾールである。これらのポリチオフェノールは、そ
れ自体溶融粘度が極めて低いという特徴を有し、この特
徴を活かして作業性等の改良が達成される。
記ポリチオフェノール類と併用される公知のエポキシ樹
脂用硬化剤としては、フェノール、クレゾール、キシレ
ノール、ナフトール、レゾルシン、カテコール、ビスフ
ェノールA、ビスフェノールF、チオジフェノールなど
のフェノール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチ
ルアルデヒドなどのアルデヒド類とを、酸性触媒の存在
下で縮合反応させて得られるノボラック型フェノール樹
脂、フェノール類とジシクロペンタジエンからなるジシ
クロペンタジエン−フェノール樹脂、フェノール、ナフ
トール等とアラルキルアルコール誘導体を縮合させて得
られるフェノールアラルキル樹脂、フェノール類とテル
ペン類を縮合させて得られるテルペン−フェノール樹脂
等が挙げられる。これらのうち、特に好ましくは、前記
式(II)、(III)または(IV)で表わされるフェノール
アラルキル樹脂、ジシクロペンタジエン−フェノール樹
脂またはナフトールアラルキル樹脂である。
キシ樹脂中のエポキシ基と全硬化剤中の活性水素の当量
比で、エポキシ基に対し、全硬化剤中の活性水素が0.
5〜1.5、好ましくは0.8〜1.2の範囲であるこ
とが好ましい。本発明において用いられるエポキシ樹脂
は、1分子中に2個以上のエポキシ基を持つエポキシ樹
脂であれば、全てのエポキシ樹脂を使用することができ
る。例えば、 2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プ
ロパン、 2,2−ビス( 3,5−ジブロム−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)
メタン、フェノールノボラック樹脂、o−クレゾールノ
ボラック樹脂、 4,4−メチレンジアニリン、フェノール
アラルキル樹脂、レゾルシンアラルキル樹脂、レゾルシ
ン、ハイドロキノン、ビスヒドロキシジフェニルエーテ
ル、ビスヒドロキシビフェニル、そのアルキル置換体、
トリヒドロキシフェニルメタン、テトラヒドロキシフェ
ニルメタン、テトラヒドロキシフェニルエタン、アルカ
ンテトラキスフェノール、ジヒドロキシナフタリンおよ
びその縮合物等の多価フェノール類、レゾールフェノー
ル樹脂等のフェノール樹脂、エチレングリコール、ネオ
ペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール、ジエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール等の多価アルコール類、エチ
レンジアミン、アニリン、ビス(4−アミノフェニル)
メタン等のアミン類、アジピン類、フタル酸、イソフタ
ル酸等の多価カルボン酸類とエピハロヒドリンとを反応
させて得られるエポキシ樹脂等が使用できる。
必要に応じて、無機充填剤や各種添加剤を配合すること
ができる。使用される無機充填剤としては、シリカ、ア
ルミナ、窒化珪素、炭化珪素、タルク、ケイ酸カルシウ
ム、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、チタンホワイト
等の粉体、ガラス繊維、カーボン繊維等の繊維体が例示
される。これらの中で熱膨張率と熱伝導率の点から、結
晶性シリカおよび/または溶融性シリカが好ましい。さ
らに、樹脂組成物の成形時の流動性を考えるとその形状
は、球形、または球形と不定型の混合物が好ましい。無
機充填剤の配合量は、エポキシ樹脂および硬化剤の総重
量に対して、100〜900重量%であり、好ましくは
200〜600重量%である。
耐熱性の点から、樹脂との接着性に優れたものがよく、
接着性向上の目的で、カップリング剤を併用することが
好ましい。かかるカップリング剤としては、シラン系、
チタネート系、アルミネート系、およびジルコアルミネ
ート系等のカップリング剤が使用できる。その中でも、
シラン系カップリング剤が好ましく、特に、エポキシ樹
脂と反応する官能基を有するシラン系カップリング剤が
最も好ましい。かかるシラン系カップリング剤の例とし
ては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシ
シラン、N−(2−アミノメチル)−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
プロピルトリエトキシシラン、3−アニリノプロピルト
リメトキシシラン、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メトキ
シシラン、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−メタクリロキシプロピルト
リメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキ
シシラン等を挙げることができ、これらを単独、あるい
は併用して使用することができる。これらのシラン系カ
ップリング剤は、予め無機充填剤の表面に吸着あるいは
反応により固定化されているのが好ましい。
にあたっては、硬化促進剤を使用することが望ましい。
かかる硬化促進剤としては、2−メチルイミダゾール、
2−メチル−4−エチルイミダゾール、2−ヘプタデシ
ルイミダゾール等のイミダゾール類、トリエタノールア
ミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン等
のアミン類、トリブチルホスフィン、トリフェニルホス
フィン、トリトリルホスフィン等の有機ホスフィン類、
テトラフェニルホスホニウムテトラフェニルボレート、
トリエチルアンモニウムテトラフェニルボレート等のテ
トラフェニルボロン類、 1,8−ジアザ−ビシクロ( 5,
4,0)ウンデセン−7およびその誘導体がある。上記硬
化促進剤は、単独で用いても、また、2種類以上を併用
してもよく、また、これら硬化促進剤の配合は、エポキ
シ樹脂および硬化剤の合計量100重量部に対して、
0.01〜10重量部の範囲で用いられる。本発明のエ
ポキシ樹脂組成物には、上記各成分の他、必要に応じ
て、脂肪酸、脂肪酸塩、ワックス等の離型剤、ブロム化
合物、アンチモン、りん等の難燃剤、カーボンブラック
等の着色剤、各種シリコーンオイル等を配合し、混合、
混練して成形材料とすることができる。
が、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。 合成例1 攪拌器、温度計、ディーンスターク共沸トラップおよび
冷却器を付した反応装置に、α,α’−ジメトキシ−p
−キシレン249g(1.5モル)、β−ナフトール6
48g(4.5モル)およびトリフルオロメタンスルホ
ン酸0.45gを入れ、攪拌を行いながら、150〜1
60℃で4時間反応を行った。生成するメタノールは順
次トラップし、系外へ除去した。反応終了後、未反応ナ
フトールを減圧蒸留により除去し、前記一般式(III)の
構造を持つ465gのβ−ナフトールアラルキル樹脂を
得た。高速液体クロマトグラフィーによる樹脂の組成は
以下の通りであった。 n=0 51.0% n=1 25.7% n=2 12.7% n≧3 10.6% この樹脂のヒドロキシ当量は、232.5g/eqであ
った。軟化点(JIS−K−2548)は98℃であ
り、ICI溶融粘度(150℃)は10.2ポイズであ
った。
ノール705g(7.5モル)とトリフルオロメタンス
ルホン酸0.9gを入れ、40〜50℃で攪拌を行いな
がら、ジシクロペンタジエン198g(1.5モル)を
3.5時間で滴下した。同温度で1時間攪拌を続けた
後、1時間で140℃まで昇温し、140〜150℃で
3時間反応を行った。反応終了後、未反応フェノールを
減圧蒸留により除去し、一般式(IV)の構造を持つ43
2gのフェノール−ジシクロペンタジエン樹脂を得た。
高速液体クロマトグラフィーによる樹脂の組成は以下の
通りであった。 n=0 49.7% n=1 26.5% n=2 10.8% n≧3 13.0% この樹脂のヒドロキシ当量は、173g/eqであっ
た。軟化点は123℃であり、ICI溶融粘度(150
℃)は6.6ポイズであった。
ル543.3g(5.78モル)および96%フレーク
状苛性ソーダ17.9g(0.425モル)を仕込み、
攪拌しながら、ゆっくり昇温させた。内温175〜18
0℃で6時間、熟成を行って反応を終了した。このの
ち、減圧下で、未反応のフェノールを除去し、残渣にト
ルエン2000mlを加え、溶解させた後、水1000
mlを加え、希塩酸で中和した。これを静置すると、二
層に分離したので、下層の水層を分液除去し、更に水1
000mlで洗浄、分液を行った。こののち、トルエン
層からトルエンを留去させて残渣である暗褐色樹脂状の
ポリチオフェノールを得た。収量412gであり、分析
値は表−1(表1)に示した。
0.1モル比用いた以外は、合成例3と同様に行って、
ポリチオフェノールを得た。得られたポリチオフェノー
ルの分析値を表−1に示した。 合成例5 フェノールをo−クレゾールに変えた以外は、合成例4
と同様に行って、ポリチオ−o−クレゾールを得た。そ
の分析値を表−1に示した。
対し、合成例4で得られたポリチオフェノール20部を
溶融混合し、混合硬化剤を調製した。このものの軟化点
は77℃であり、ICI溶融粘度(150℃)は3.6
ポイズであった。この混合硬化剤とo−クレゾールノボ
ラック型エポキシ樹脂(EOCN−102S)および各
種フィラーを表−2(表2)に示す割合で配合し、その
混合物を注型加工して得られる硬化物の物性を測定し
た。表−2に結果を示した。
樹脂70部と合成例5で得られたポリチオフェノール3
0部を溶融混合し、混合硬化剤を調製した。このものの
軟化点は93℃であり、ICI溶融粘度(150℃)は
2.5ポイズであった。この混合硬化剤を用いて実施例
1と同様に、エポキシ樹脂組成物を得、その硬化物の物
性を測定した。表−2に結果を示した。
よび冷却器を付した反応装置に、合成例2で製造したフ
ェノールジシクロペンタジエン樹脂150g、エピクロ
ルヒドリン402.4g(4.35モル)を装入し、攪
拌を行いながら60℃に加熱し、完全に溶解させた。引
き続き攪拌を続けながら、45%水酸化ナトリウム水溶
液85.0gを2時間で滴下した。滴下中、反応温度は
60〜65℃に保ちながら系内を110〜130mmH
gに減圧して、共沸されてくるエピクロルヒドリンは系
内に戻し、水は系外へ除去した。水酸化ナトリウム水溶
液の滴下が終了した後、水の留出がなくなるまで反応を
続けた。反応終了後、室温まで冷却し、副生した無機塩
を濾過した。濾過液からエピクロルヒドリンを減圧蒸留
し、フェノール−ジシクロペンタジエン樹脂の粗エポキ
シ化物を187.1g得た。この粗エポキシ化物を90
0gのメチルイソブチルケトンに溶解し、5%水酸化ナ
トリウム水溶液50gを加え、60℃において30分間
攪拌した。静置した後下層にくる水層を排出し、有機層
が中性になるまで水で洗浄した後、メチルイソブチルケ
トンを減圧蒸留して除去した。このようにして、フェノ
ール−ジシクロペンタジエン樹脂の精エポキシ樹脂18
2.5gを得た。このもののエポキシ当量は270.7
g/eqであリ、軟化点は88℃であった。
対し、合成例3で得られたポリチオフェノール10部を
溶融混合し、混合硬化剤を調製した。このものの軟化点
は90℃であり、ICI溶融粘度(150℃)は6.8
ポイズであった。この混合硬化剤と合成例6で得られた
フェノールジシクロペンタジエン樹脂のエポキシ化物を
表−2に示す割合で配合し、その混合物を注型加工して
得られる硬化物の物性を測定した。結果を表−2に示し
た。
フトールアラルキル樹脂を用いて、同様にして得た硬化
物の物性を測定した。表−2に結果を示した。 比較例2 実施例1において、硬化剤として合成例2で得られたフ
ェノールジシクロペンタジエン樹脂を用いて得た硬化物
の物性を測定した。表−2に結果を示した。なお、硬化
物は硬化剤樹脂の軟化点が高いため、少量のアセトンを
用いて配合、混練して得られた混合物を注型加工して得
た。
キシ樹脂 エポキシ当量214(日本化薬製) C11Z: 2−ウンデシルイミダゾール(四国化成
製) 無機充填剤:球形溶融シリカ(ハリミックS−CO、
(株)マイクロン製) 50重量部と不定型溶融シリカ(ヒューズレックスRD
−8(株)龍森製)50重量部の混合物 シリカカップリング剤:(SZ−6083(株)、東レ
ダウコーニングシリコン製) ガラス転移温度:TMA法(島津TMA−システムDT
−30)
成物は、通常の諸性能を維持しつつ、配合、混練等の作
業性向上および硬化速度向上による成形工程の合理化が
達成できる。
Claims (2)
- 【請求項1】 エポキシ樹脂および硬化剤を主成分とす
るエポキシ樹脂組成物において、硬化剤成分として、全
硬化剤中に下記式(I)(化1)で表わされるポリチオ
フェノール類(ただし、ビスチオフェノール化合物単体
のみの場合を除く)を 【化1】 (式中、Rは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜12
のアルキル基、アリール基、アラルキル基、シクロアル
キル基、アルコキシ基または水酸基を表し、mは1〜1
0の数を表す)5〜50重量%含むものを用いることを
特徴とする硬化性、接着性、作業性に優れたエポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項2】 請求項1記載のエポキシ樹脂組成物を使
用する半導体封止用樹脂組成物。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33200392A JP3214745B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | エポキシ樹脂組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP33200392A JP3214745B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | エポキシ樹脂組成物 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06179739A JPH06179739A (ja) | 1994-06-28 |
JP3214745B2 true JP3214745B2 (ja) | 2001-10-02 |
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ID=18250055
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33200392A Expired - Fee Related JP3214745B2 (ja) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | エポキシ樹脂組成物 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3214745B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
JP4903933B2 (ja) * | 2000-11-29 | 2012-03-28 | アイジー工業株式会社 | フェノール樹脂およびその発泡体 |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP33200392A patent/JP3214745B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH06179739A (ja) | 1994-06-28 |
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