JP4338062B2 - 樹脂及び硬化性樹脂組成物 - Google Patents

樹脂及び硬化性樹脂組成物 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高信頼性半導体封止用を始めとする電気・電子部品絶縁材料用、及び積層板(プリント配線板、ビルドアップ基板)やCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に有用な樹脂、硬化性樹脂組成物及びその硬化物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
フェノール樹脂やエポキシ樹脂は作業性及びその硬化物の優れた電気特性、耐熱性、接着性、耐湿性(耐水性)等により電気・電子部品、構造用材料、接着剤、塗料等の分野で幅広く用いられている。
【0003】
しかし、近年特に電気・電子分野においてはその発展に伴い、使用される樹脂、あるいは樹脂組成物の高純度化をはじめ耐湿性、密着性、フィラーを高充填させるための低粘度化、成型サイクルを短くするための反応性のアップ等の諸特性の一層の向上が求められている。又、構造材としては航空宇宙材料、レジャー・スポーツ器具用途などにおいて軽量で機械物性の優れた材料が求められている。これらの要求に対し、フェノール類樹脂やエポキシ樹脂及びこれを含有する硬化性樹脂組成物について多くの提案がなされてはいるが、未だ充分とはいえない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、その硬化物において優れた、耐湿性(耐水性)、密着性を示す電気電子部品用絶縁材料(高信頼性半導体封止材料など)及び積層板(プリント配線板、ビルドアップ基板など)やCFRPを始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に有用な硬化性樹脂組成物及びその硬化物の開発が求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記のような特性を硬化性樹脂組成物及びその硬化物に付与する方法について鋭意研究の結果、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
(1)式(1)
【0006】
【化4】
Figure 0004338062
【0007】
(式中、複数存在するRは独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示す。複数存在するXは独立して単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホキシド基、アルキル基又は式(2)
【0008】
【化5】
Figure 0004338062
【0009】
(式中、複数存在するRは前出と同じ基を表す。又、lは1〜2の整数を、又、mは0〜6の整数をそれぞれ示す。)のいずれかの基を表す。複数存在するYは独立して水素原子、グリシジル基又は式(3)
【0010】
【化6】
Figure 0004338062
【0011】
(式中、複数存在するRは前出と同じ基を表す。Gは水素原子又はグリシジル基を表す。)のいずれかの基を表す。nは平均値であり、1〜10の実数を示す。h、l及び複数存在するiは独立して1〜2の整数を示す。j、m及び複数存在するkは独立して0〜6の整数を示す。又、少なくとも1つのYは式(3)のいずれかの基である。)
で表される樹脂。
(2)前記(1)項の樹脂を含む硬化性樹脂組成物、
(3)前記(2)項の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物、
(4)前記(2)項の硬化性樹脂組成物の硬化物を構成材料として有する電気・電子部品
に関する。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の樹脂のうちフェノール性水酸基を有する樹脂は、下記式(4)
【0013】
【化7】
Figure 0004338062
【0014】
(式中、X,R,h,i,j,kは前出と同意)で表されるフェノール樹脂の一部のフェノール性水酸基に下記式(5)
【0015】
【化8】
Figure 0004338062
【0016】
(式中Rは前出と同意)で表される化合物や、下記式(6)
【0017】
【化9】
Figure 0004338062
【0018】
(式中Rは前出と同意)で表される化合物を必要により触媒の存在下において反応させることにより得られる(以下、本発明のフェノール樹脂)。又、樹脂のうちグリシジル基を有する樹脂(以下、本発明のエポキシ樹脂)を得る方法としては、▲1▼本発明のフェノール樹脂のフェノール性水酸基の全部及び必要により式(5)のエポキシ化合物との反応の際に生成したアルコール性水酸基の全部又は一部をグリシジル化する、▲2▼式(4)のフェノール樹脂の全てのフェノール性水酸基を式(5)の化合物と反応させ、生成したアルコール性水酸基の全部又は一部をグリシジル化する方法が挙げられる。
【0019】
式(4)のフェノール樹脂と式(5)のエポキシ化合物との反応は、必要により溶媒の存在下、触媒を使用して加熱することにより行う。溶媒は特に限定されないが、その用いうる具体例としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これら溶媒は溶質である式(4)のフェノール樹脂と式(5)のエポキシ化合物の合計重量100重量部に対し、通常20〜500重量部、好ましくは50〜300重量部である。触媒は、グリシジル基とフェノール性水酸基との反応を触媒しうるものであれば良く、例えばトリフェニルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のリン系化合物、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩、三フッ化ホウ素、三級アミン化合物等が挙げられる。反応温度は、通常50〜200℃、好ましくは70〜180℃である。式(4)のフェノール樹脂と式(5)のエポキシ化合物の使用量は、式(4)のフェノール樹脂中のフェノール性水酸基をどの程度式(5)の化合物と反応させる必要があるかによって異なる。例えば前記▲1▼の工程に原料として供するためにフェノール性水酸基の一部を式(5)の化合物と反応させる場合、式(4)のフェノール樹脂1水酸基当量に対し、式(5)の化合物が通常0.1〜0.9モル、好ましくは0.2〜0.8モルの範囲である。反応終了後は使用した触媒や、合成した樹脂の使用目的によって異なるが、通常水洗などによって触媒を除去した後に溶媒を加熱減圧下において除去することが好ましい。
又、前記▲2▼の工程に原料として供するためにフェノール性水酸基の全部を式(5)の化合物と反応させる場合の式(5)のエポキシ化合物の使用量は、式(4)のフェノール樹脂1水酸基当量に対し、式(5)の化合物が通常1.0〜2モル、好ましくは1.0〜1.5モルの範囲である。式(5)の化合物を等当量以上用いた場合は、反応終了後に加熱減圧下において過剰の式(5)の化合物を溶媒と共に除去する必要がある。
【0020】
こうして得られた樹脂は、以下のタイプを含む。
(a)式(4)のフェノール樹脂のフェノール性水酸基が、その一部を残して式(5)の化合物と反応したもの。従って、式(4)の化合物に由来するフェノール性水酸基と式(5)の化合物に由来するアルコール性水酸基を有する化合物で本発明のフェノール樹脂であり、上記工程▲1▼の原料となりうる。
(b)式(4)のフェノール樹脂のフェノール性水酸基の全部が式(5)の化合物と反応したもの。従って、式(5)の化合物に由来するアルコール性水酸基のみを有し、上記工程▲2▼の原料となりうる。
(c)式(4)のフェノール樹脂のフェノール性水酸基が、その一部を残して式(6)の化合物と反応したもの。 従って、式(4)の化合物に由来するフェノール性水酸基のみを有する化合物で本発明のフェノール樹脂であり、上記工程▲1▼の原料となりうる。
【0021】
式(4)のフェノール樹脂と式(6)の化合物の反応は、必要により溶媒の存在下、必要により触媒を使用して加熱することにより行う。溶媒は特に限定されないが、その用いうる具体例としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これら溶媒は溶質である式(4)のフェノール樹脂と式(6)の酸塩化物の合計重量100重量部に対し、通常20〜500重量部、好ましくは50〜300重量部である。触媒としては、マグネシウム、ジメチルアニリン、ピリジン、トリエチルアミン、アルカリ金属水酸化物、炭酸アルカリ金属塩等が挙げられる。反応温度は、通常40〜200℃、好ましくは50〜150℃である。この場合の式(6)の化合物の使用量は、式(4)のフェノール樹脂中のフェノール性水酸基を1部残す必要があることから、該フェノール性水酸基の当量以下である必要があり、具体的には式(4)のフェノール樹脂1水酸基当量に対し、式(6)の化合物が通常0.1〜0.9モル、好ましくは0.2〜0.8モルの範囲である。反応終了後は使用した触媒や、副生した塩化水素のアミン塩や無機塩を通常水洗などによって触媒を除去した後に溶媒や触媒を加熱減圧下において除去することが好ましい。
【0022】
本発明のエポキシ樹脂は、本発明のフェノール樹脂のフェノール性水酸基及び/又はアルコール性水酸基を従来公知の方法に準じてグリシジル化することにより得ることができる。 グリシジル化は、本発明のフェノール樹脂をエピハロヒドリン類と反応させればよい。グリシジル化反応に使用されるエピハロヒドリン類としては、エピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン、エピヨードヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン、β−メチルエピブロムヒドリン、β−エチルエピクロルヒドリン等があるが、工業的に入手し易く安価なエピクロルヒドリンが好ましい。
【0023】
グリシジル化反応は例えば本発明のフェノール樹脂とエピハロヒドリン類の混合物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の固体を一括添加又は徐々に添加しながら20〜120℃で1〜20時間反応させて行う。この際アルカリ金属水酸化物は水溶液を使用してもよく、その場合は該アルカリ金属水酸化物の水溶液を連続的に添加すると共に反応系内から減圧下、又は常圧下、連続的に水及びエピハロヒドリン類を留出せしめ更に分液し水は除去しエピハロヒドリン類は反応系内に連続的に戻す方法でもよい。
上記の方法においてエピハロヒドリン類の使用量は本発明のフェノール樹脂のフェノール性水酸基及び/又はアルコール性水酸基1当量に対して通常0.5〜20モル、好ましくは0.7〜10モルである。アルカリ金属水酸化物の使用量は本発明のフェノール樹脂の水酸基及び/又はアルコール性水酸基1当量に対し通常0.5〜3.0モル、好ましくは0.7〜2.5モルである。又、上記反応においてジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の非プロトン性極性溶媒を添加することにより加水分解性ハロゲン濃度の低いエポキシ樹脂が得られ、このものは電子材料封止材としての用途に適する。非プロトン性極性溶媒の使用量はエピハロヒドリン類の重量に対し通常5〜200重量%、好ましくは10〜100重量%である。又前記の溶媒以外にもメタノール、エタノール等のアルコール類を添加することによっても反応が進み易くなる。又トルエン、キシレン、ジオキサン等も使用することができる。
【0024】
又、本発明のフェノール樹脂と過剰のエピハロヒドリン類の混合物にテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩を触媒として使用し、30〜150℃で1〜20時間反応させて得られた本発明のフェノール樹脂のハロヒドリンエーテルに水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の固体又は水溶液を加え、20〜120℃で1〜20時間反応させてハロヒドリンエーテルを閉環させて本発明のエポキシ樹脂を得ることもできる。この場合の第四級アンモニウム塩の使用量は本発明のフェノール樹脂の水酸基及び/又はアルコール性水酸基1当量に対して通常0.001〜0.2モル、好ましくは0.05〜0.1モルである。
【0025】
通常、これらの反応物は水洗後、又は水洗無しに加熱減圧下過剰のエピハロヒドリン類を除去した後、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン等の溶媒に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて再び反応を行う。この場合アルカリ金属水酸化物の使用量は本発明のフェノール樹脂のフェノール性水酸基及び/又はアルコール性水酸基1当量に対して通常0.01〜0.2モル、好ましくは0.05〜0.1モルである。反応温度は通常50〜120℃、反応時間は通常0.5〜2時間である。
反応終了後副生した塩をろ過、水洗などにより除去し、さらに加熱減圧下トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン等の溶媒を留去することにより加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂を得ることができる。
尚、アルコール性水酸基は、フェノール性水酸基に比べ反応性が小さいので、上記の工程ではグリシジル化されない場合があるが、このような場合でも上記(b)の樹脂を用いた場合を除き、本発明のエポキシ樹脂に含まれる。
【0026】
又、フェノール性水酸基とアルコール性水酸基との反応性の違いを利用して、先にフェノール性水酸基だけをグリシジル化し、過剰のエピハロヒドリン等を除去後、更にエピハロヒドリンに溶解して、アルコール性水酸基をグリシジル化することもできる。この場合、フェノール性水酸基のグリシジル化に用いるアルカリ金属水酸化物の使用量はフェノール性水酸基1当量に対して0.9〜1.1モル、好ましくは0.95〜1.05モルの範囲である。更に、アルコール性水酸基のグリシジル化においては、アルカリ金属水酸化物の使用量によりグリシジル化の割合を自由に調整できる。この場合のアルカリ金属水酸化物の使用量は、通常アルコール性水酸基1当量に対して0.2〜3.0モル、好ましくは0.4〜2.0モルである。
【0027】
以下、本発明の硬化性樹脂組成物について説明する。本発明の硬化性樹脂組成物が、本発明のフェノール樹脂を含有する場合、他の成分としてエポキシ樹脂及び/又はシアネートエステル樹脂及び/又はマレイミド化合物を含有し、この場合本発明のフェノール樹脂を単独で又は他の硬化剤と併用することが出来る。併用する場合、本発明のフェノール樹脂の全硬化剤中に占める割合は20重量%以上が好ましく、特に30重量%以上が好ましい。
【0028】
又、本発明の硬化性樹脂組成物が本発明のエポキシ樹脂を含有する場合、他の成分として本発明のフェノール樹脂をはじめとする硬化剤を含有する。又、本発明のエポキシ樹脂は単独で又は他のエポキシ樹脂と併用して使用することが出来、この場合、本発明のエポキシ樹脂の全エポキシ樹脂中に占める割合は20重量%以上が好ましく、特に30重量%以上が好ましい。
【0029】
本発明のフェノール樹脂と併用されうる他の硬化剤、あるいは本発明のエポキシ樹脂の硬化剤としては、例えばアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物、フェノール系化合物などが挙げられる。用いうる硬化剤の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹脂、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、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェノール、ビスフェノールAD等)、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、芳香族置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、アルキル置換ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と各種アルデヒド(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド、アルキル置換ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、クロトンアルデヒド、シンナムアルデヒド等)との重縮合物、フェノール類と各種ジエン化合物(ジシクロペンタジエン、テルペン類、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、ビニルノルボルネン、テトラヒドロインデン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジイソプロペニルビフェニル、ブタジエン、イソプレン等)との重合物、フェノール類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジメタノール類(ベンゼンジメタノール、α,α,α’,α’−ベンゼンジメタノール、ビフェニルジメタノール、α,α,α’,α’−ビフェニルジメタノール等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジクロロメチル類(α,α’−ジクロロキシレン、ビスクロロメチルビフェニル等)との重縮合物、ビスフェノール類と各種アルデヒドの重縮合物、及びこれらの変性物、イミダゾ−ル、BF−アミン錯体、グアニジン誘導体、ジシアンジアミドなどが挙げられるがこれらに限定されることはない。
硬化剤は、硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂を含有する場合、硬化剤1当量に対しエポキシ樹脂が0.5〜1.5当量となる割合で、又シアネートエステル樹脂を含有する場合、硬化剤:シアネートエステル樹脂(重量比)=20:80〜80:20となる割合で、又マレイミド化合物を含有する場合、硬化剤:マレイミド化合物(重量比)=20:80〜80:20となる割合で使用するのが好ましい。
【0030】
本発明の硬化性樹脂組成物において使用しうるエポキシ樹脂の具体例としてはビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ビフェノール、ビスフェノールAD等)、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、芳香族置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、アルキル置換ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)と各種アルデヒド(ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド、アルキル置換ベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、ナフトアルデヒド、グルタルアルデヒド、フタルアルデヒド、クロトンアルデヒド、シンナムアルデヒド等)との重縮合物、フェノール類と各種ジエン化合物(ジシクロペンタジエン、テルペン類、ビニルシクロヘキセン、ノルボルナジエン、ビニルノルボルネン、テトラヒドロインデン、ジビニルベンゼン、ジビニルビフェニル、ジイソプロペニルビフェニル、ブタジエン、イソプレン等)との重合物、フェノール類とケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトフェノン、ベンゾフェノン等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジメタノール類(ベンゼンジメタノール、α,α,α’,α’−ベンゼンジメタノール、ビフェニルジメタノール、α,α,α’,α’−ビフェニルジメタノール等)との重縮合物、フェノール類と芳香族ジクロロメチル類(α,α’−ジクロロキシレン、ビスクロロメチルビフェニル等)との重縮合物、ビスフェノール類と各種アルデヒドの重縮合物、アルコール類等をグリシジルエーテル化したグリシジルエーテル系エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂等が挙げられるが、通常用いられるエポキシ樹脂であればこれらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0031】
本発明の硬化性樹脂組成物がエポキシ樹脂を含む場合、必要に応じて、エポキシ樹脂の硬化促進剤として一般的に用いられるものを含有させても良い。硬化促進剤としては例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール等のイミダゾール系化合物、三フッ化ホウ素錯体、トリフェニルホスフィン、トリオクチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン・トリフェニルボラン、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート等のリン系化合物、三級アミン化合物などが挙げられ、その使用量はエポキシ樹脂100重量部に対して通常0.01〜15重量部、好ましくは0.1〜10重量部である。
【0032】
本発明の硬化性樹脂組成物において使用しうるシアネートエステル樹脂の具体例としては、ジシアナートベンゼン、トリシアナートベンゼン、ジシアナートナフタレン、ジシアンートビフェニル、2、2’ービス(4ーシアナートフェニル)プロパン、ビス(4ーシアナートフェニル)メタン、ビス(3,5ージメチルー4ーシアナートフェニル)メタン、2,2’ービス(3,5−ジメチルー4ーシアナートフェニル)プロパン、2,2’ービス(4ーシアナートフェニル)エタン、2,2’ービス(4ーシアナートフェニル)ヘキサフロロプロパン、ビス(4ーシアナートフェニル)スルホン、ビス(4ーシアナートフェニル)チオエーテル、フェノールノボラックシアナート、フェノール・ジシクロペンタジエン共縮合物の水酸基をシアネート基に変換したもの等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0033】
本発明の硬化樹脂組成物には、シアネートエステル樹脂を含む場合、必要に応じてシアネート基を三量化させてsym−トリアジン環を形成するために、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸銅、ナフテン酸鉛、オクチル酸亜鉛、オクチル酸錫、鉛アセチルアセトナート、ジブチル錫マレエート等の触媒を含有させることもできる。触媒は、硬化性樹脂組成物中の樹脂分100重量部に対して0.0001〜0.10重量部、好ましくは0.00015〜0.0015重量部となる割合で使用する。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0034】
本発明の硬化性樹脂組成物において使用されうるマレイミド化合物としては、マレイミド基を有するものであれば良く、2級アミンを有する化合物と無水マレイン酸を縮合・脱水反応させることにより得られる化合物であり、その具体例としてはフェニルマレイミド、ヒドロキシフェニルマレイミド、N,N’−エチレンビスマレイミド、N,N’−ヘキサメチレンビスマレイミド、N,N’−フェニレンビスマレイミド、4,4’−ビスマレイミドジフェニルメタン、4,4’−ビスマレイミドジフェニルプロパン、4,4’−ビスマレイミドジフェニルスルホン、アニリン類・アルデヒド類重縮合物のアミノ基と無水マレイン酸を縮合脱水したマレイミド樹脂、アニリン類・芳香族ジメタノール類重縮合物のアミノ基と無水マレイン酸を縮合脱水したマレイミド樹脂等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0035】
本発明の硬化性樹脂組成物にマレイミド化合物を含有させる場合、硬化促進剤としてはエポキシ樹脂やシアネートエステル樹脂の硬化促進剤や、有機過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤を使用しても良い。硬化促進剤又は重合開始剤は硬化性樹脂組成物において樹脂分100重量部に対して通常0.01〜10重量部となる割合で使用する。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0036】
又、硬化性樹組成物に本発明のエポキシ樹脂やマレイミド化合物を含有させる場合、光ラジカル開始剤や光カチオン開始剤等を用いることにより、光によって硬化させる樹脂組成物とこともできる。
【0037】
更に本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて公知の添加剤を配合することが出来る。用いうる添加剤の具体例としては、ポリブタジエン及びこの変性物、アクリロニトリル共重合体の変性物、インデン樹脂、ポリフェニレンエーテル、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリイミド、フッ素樹脂、シリコーンゲル、シリコーンオイル、並びにシリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、石英粉、アルミニウム粉末、グラファイト、タルク、クレー、酸化鉄、酸化チタン、窒化アルミニウム、アスベスト、マイカ、ガラス粉末、ガラス繊維、ガラス不織布又はカーボン繊維等の無機充填材、シランカップリング剤のような充填材の表面処理剤、離型剤、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の着色剤が挙げられる。
【0038】
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記各成分を所定の割合で均一に混合することにより得られる。混合は必要により上記各成分の軟化点より20〜100℃程度高い温度で加熱溶融することに依って行うことが出来る。
又、硬化性樹脂組成物の各成分を溶剤等に均一に分散又は溶解させることにより、混合することもできる。この場合の溶媒は特に限定されないが、その用いうる具体例としては、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジオキサン、メチルセロソルブ、ジメチルホルムアミド等が挙げられる。これら溶媒は樹脂分100重量部に対して通常5〜300重量部、好ましくは10〜150重量部が用いられる。
【0039】
本発明の硬化物は、上記の硬化性樹脂組成物を、通常室温〜250℃で30秒〜50時間で処理することにより得られる。
又、硬化性樹脂組成物の成分を溶剤等に均一に分散又は溶解させ、溶媒を除去した後に前記のような条件で硬化させることもできる。
又、硬化性樹脂組成物に光ラジカル開始剤や光カチオン開始剤等を含有する場合は主に紫外線を照射することによって硬化することもできる。
【0040】
こうして得られる本発明の硬化物は、高耐湿性、高接着性を有する。従って、本発明の硬化性樹脂組成物は、耐湿性、接着性の要求される広範な分野で用いることが出来る。具体的には、絶縁材料、積層板、封止材料等あらゆる電気・電子材料の配合成分として有用であるが、最外層にパラジウム、金、銀又はニッケルをメッキした銅フレーム、又は前記メッキ施していない銅フレームをリードフレームとして用いた半導体装置を封止するために使用することが好ましい。
【0041】
本発明の電気・電子品は例えば本発明の樹脂組成物で封止されたもの等の本発明の樹脂組成物の硬化物を有する。電気・電子部品としては半導体装置が好ましいが、ここで半導体装置としては、例えばDIP(デュアルインラインパッケージ)、QFP(クワッドフラットパッケージ)、BGA(ボールグリッドアレイ)、CSP(チップサイズパッケージ)、SOP(スモールアウトラインパッケージ)、TSOP(シンスモールアウトラインパッケージ)等が挙げられる。
【0042】
【実施例】
以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。尚、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。又参考例、実施例において、エポキシ当量、溶融粘度、軟化点、加水分解性塩素濃度は以下の条件で測定した。また、実施例2と実施例8は参考例である。
1)エポキシ当量
JIS K−7236に準じた方法で測定した。
2)溶融粘度
150℃におけるコーンプレート法における溶融粘度
測定機械:コーンプレート(ICI)高温粘度計(RESEARCH EQUIPMENT(LONDON)LTD. 製)
コーンNo.:3(測定範囲0〜20ポイズ)
試料量:0.15±0.005(g)
3)軟化点
JIS K−7234に準じた方法で測定
【0043】
参考例1
フルフリルアルコール118重量部に対してエピクロルヒドリン(ECH、以下同様)555重量部、塩化テトラメチルアンモニウム6重量部を反応容器に仕込、加熱、撹拌し、温度を40℃に保持しながら、フレーク状水酸化ナトリウム72重量部を1.5時間かけて連続的に添加した。水酸化ナトリウム添加完了後、45℃で3時間更に反応を行った。ついで水洗を繰り返し、副成塩と塩化テトラメチルアンモニウムを除去した後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に470重量部のトルエンを添加し溶解した。このトルエン溶液を70℃に加熱し30重量%水酸化ナトリウム水溶液12重量部を添加し、1時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてトルエンを留去し、更に生成物を分子蒸留することにより前記式(5)においてRが全て水素原子で表されるエポキシ化合物(C1)115重量部を得た。このエポキシ化合物(C1)のエポキシ当量は157g/eqであった。
【0044】
参考例2
撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、フェノール188重量部、水50重量部、フルフラール67重量部、水酸化ナトリウム20重量部を仕込、撹拌、溶解後、加熱して還流状態(約100〜110℃)で4時間反応させ、さらに加熱して水及びフェノールを留去しながら系内の温度を約140〜150℃に上げ、その温度を保ちながら4時間反応させた。その後、冷却してから濃塩酸で中和した。次いでメチルイソブチルケトン300重量部を加え、分離した水層を除去した後、塩化ナトリウムを除去するため水洗を数回繰り返し、油層から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンと未反応のフェノールを除去したところ下記式(7)
【0045】
【化10】
Figure 0004338062
【0046】
で表されるフェノール樹脂(C2)140重量部が得られた。このフェノール樹脂(C2)の軟化点は87℃、溶融粘度は3.0ポイズ、水酸基当量152g/eqであった。
【0047】
実施例1
撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、参考例1で得られたエポキシ化合物(C1)47重量部、参考例2で得られたフェノール樹脂(C2)46重量部、トルエン100重量部、塩化テトラメチルアンモニウム2重量部を仕込、撹拌、溶解後、加熱して約100℃で50時間反応させ、メチルイソブチルケトン100重量部を加えて、塩化テトラメチルアンモニウムを除去するため水洗を数回繰り返し、油層から加熱減圧下においてトルエン及びメチルイソブチルケトンを除去したところ90重量部の樹脂を得た。この樹脂88重量部をエピクロルヒドリン280重量部、塩化テトラメチルアンモニウム1重量部と共に反応容器に仕込、加熱、撹拌、溶解後、温度を40℃に保持しながら、フレーク状の水酸化ナトリウム24重量部を1.5時間かけて連続的に添加した。水酸化ナトリウム添加完了後、40℃で3時間、70℃で1時間更に反応を行った。ついで水洗を繰り返し、副成塩と塩化テトラメチルアンモニウムを除去した後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に150重量部のメチルイソブチルケトンを添加し溶解した。このメチルイソブチルケトン溶液を70℃に加熱し30%水酸化ナトリウム水溶液3重量部を添加し、1時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンを留去することにより本発明のエポキシ樹脂(E1)63重量部を得た。エポキシ樹脂(E1)はそのエポキシ当量が368g/eqで、高粘調な液状樹脂であった。
【0048】
実施例2
撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、参考例1で得られたエポキシ化合物(C1)23重量部、参考例2で得られたフェノール樹脂(C2)46重量部、トルエン100重量部、塩化テトラメチルアンモニウム2重量部を仕込、撹拌、溶解後、加熱して約100℃で50時間反応させ、メチルイソブチルケトン100重量部を加えて、塩化テトラメチルアンモニウムを除去するため水洗を数回繰り返し、油層から加熱減圧下においてトルエン及びメチルイソブチルケトンを除去したところ90重量部の本発明のフェノール樹脂(P1)67重量部を得た。得られたフェノール樹脂の水酸基当量は439g/eqであった。
【0049】
実施例3
実施例2で得られたフェノール樹脂(P1)439重量部に対してエピクロルヒドリン(ECH、以下同様)1500重量部、ジメチルスルホキシド(DMSO、以下同様)300重量部を反応容器に仕込、加熱、撹拌、溶解後、温度を45℃に保持しながら、加熱、撹拌、溶解後、40℃に保ちながらフレーク状の水酸化ナトリウム48重量部を1.5時間かけて連続的に添加した。水酸化ナトリウム添加完了後、40℃で3時間、70℃で1時間更に反応を行った。ついで水洗を繰り返し、DMSO、副生塩を除去した後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に1000重量部のメチルイソブチルケトンを添加し溶解した。このメチルイソブチルケトン溶液を70℃に加熱し30%水酸化ナトリウム水溶液20重量部を添加し、1時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンを留去することにより本発明のエポキシ樹脂(E2)378重量部を得た。エポキシ樹脂(E2)はそのエポキシ当量が544g/eqで、高粘調な液状樹脂であった。
【0050】
実施例4
撹拌機、還流冷却管、撹拌装置を備えたフラスコに、実施例3で得られたエポキシ樹脂(E2)544重量部をエピクロルヒドリン1500重量部、塩化テトラメチルアンモニウム20重量部と共に反応容器に仕込、加熱、撹拌、溶解後、温度を40℃に保持しながら、フレーク状の水酸化ナトリウム40重量部を1.5時間かけて連続的に添加した。水酸化ナトリウム添加完了後、40℃で3時間、70℃で1時間更に反応を行った。ついで水洗を繰り返し、副成塩と塩化テトラメチルアンモニウムを除去した後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に1500重量部のメチルイソブチルケトンを添加し溶解した。 このメチルイソブチルケトン溶液を70℃に加熱し30重量%水酸化ナトリウム水溶液15重量部を添加し、1時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンを留去することにより本発明のエポキシ樹脂(E3)460重量部を得た。エポキシ樹脂(E3)はそのエポキシ当量が382g/eqで、高粘調な液状樹脂であった。
【0051】
実施例5〜8
表1に示す重量割合で配合した混合物を、2軸ロールで混練後、粉砕、タブレット化して、トランスファー成型により樹脂成形体を調製し、160℃で2時間、更に180℃で8時間硬化させた。
【0052】
このようにして得られた硬化物の物性を測定した結果を表1に示す。
尚、物性値の測定は以下の方法で行った。
・吸湿率:直径5cm×厚み4mmの円盤状の試験片を121℃/100%RHの条件下で24時間放置した後の重量増加率(%)
・銅箔剥離強度:180°剥離試験
測定温度;30℃
引っ張り速度;200mm/min
銅箔;日鉱グールド(株)製 JTC箔 70μm
【0053】
Figure 0004338062
【0054】
尚、表1における略号は下記のものを示す。
TPM:カヤハードTPM(日本化薬(株)製 OH当量97g/eq、軟化点110℃)
EPPN-502H(日本化薬(株)製 軟化点℃ エポキシ当量103g/eq)
TPP:トリフェニルフォスフィン(純正化学(株))
【0055】
【発明の効果】
本発明の樹脂を含有する硬化性樹脂組成物はその硬化物において優れた耐湿性(耐水性)、接着性を有するため、電気電子部品用絶縁材料(高信頼性半導体封止材料など)及び積層板(プリント配線板など)やCFRPを始めとする各種複合材料、接着剤、塗料等に使用する場合に極めて有用である。

Claims (4)

  1. 式(1)
    Figure 0004338062
    (式中、複数存在するRは独立して水素原子、炭素数1〜10の炭化水素基、アルコキシ基又はハロゲン原子を示す。複数存在するXは独立して単結合、酸素原子、硫黄原子、スルホキシド基、炭化水素基又は式(2)
    Figure 0004338062
    (式中、複数存在するRは前出と同じ基を表す。又、lは1〜2の整数を、又、mは0〜6の整数をそれぞれ示す。)のいずれかの基を表す。複数存在するYは独立して水素原子、グリシジル基又は式(3)
    Figure 0004338062
    (式中、複数存在するRは前出と同じ基を表す。Gは水素原子又はグリシジル基を表す。)のいずれかの基を表す。nは平均値であり、1〜10の実数を示す。h及び複数存在するiは独立して1〜2の整数を示す。j及び複数存在するkは独立して0〜6の整数を示す。又、少なくとも1つのYは式(3)のいずれかの基である。但し、Yの少なくとも1つはグリシジル基、又は式(3)のグリシジル基を有する基を示す。)で表されるエポキシ樹脂。
  2. 請求項1記載のエポキシ樹脂を含む硬化性樹脂組成物。
  3. 請求項2記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる硬化物。
  4. 請求項2記載の硬化性樹脂組成物の硬化物を構成材料として有する電気・電子部品。
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