JP6080160B2 - 反応性希釈剤 - Google Patents
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Description
本発明は、新規な反応性希釈剤に関する。本発明の反応性希釈剤は、特にエポキシ樹脂組成物において好適に用いられる。この反応性希釈剤を用いたエポキシ樹脂組成物は半導体素子の封止材として好適に使用できる。
近年、スマートフォンやタブレット端末などの携帯電子機器の性能向上や小型・薄型化に伴い、半導体の大容量化、高速化、高機能化とともにパッケージの小型・薄型化が強く望まれている。ボール・グリッド・アレイ（ＢＧＡ）やチップ・サイズ・パッケージ（ＣＳＰ）はパッケージの底面に多数の半田ボールを配置して接続するため、従来のクワッド・フラット・パッケージ（ＱＦＰ）のようにリードフレームの各片に沿って接触用のピンを配置する必要がないため、小型化や多ピン化に適している。
しかし、ＢＧＡやＣＳＰにおいては、表面実装パッケージ又は基板とそれらの間に介挿される半田ボールとの接触面積が小さいため、機械的負荷や熱的負荷により接触不良を生じやすい。このため、パッケージと基板の間に封止材（アンダーフィル材）を充填し、これらの負荷を軽減する方法があるが、電子機器に対する小型化要求に伴いギャップサイズは狭くなる一方である。
そこで、狭いギャップサイズにも円滑に充填するため封止材の低粘度化が求められている。それを達成する有効な方法の一つとして希釈剤の使用が挙げられる。
低粘度化の目的で用いられる希釈剤は非反応性のものと反応性のものとに分けることができる。非反応性希釈剤としては、トルエン、ＭＥＫなどの有機溶剤がある。これらの有機溶剤は、一般的に揮発性を利用する塗料などの分野に用いられるが、アンダーフィル材などの封止材用途に使用すると、ボイド発生の恐れがあり、また硬化物中に残存してエポキシ樹脂本来の特性が発揮し難くなる。一方、反応性希釈剤は、分子内の反応性基が樹脂と反応して樹脂硬化物を構成する成分になる。反応性希釈剤の代表的なものとしては、各種モノエポキシ化合物や多価アルコールのグリシジルエーテル化合物がある。（特許文献１、２）
低粘度化の目的で用いられる希釈剤は非反応性のものと反応性のものとに分けることができる。非反応性希釈剤としては、トルエン、ＭＥＫなどの有機溶剤がある。これらの有機溶剤は、一般的に揮発性を利用する塗料などの分野に用いられるが、アンダーフィル材などの封止材用途に使用すると、ボイド発生の恐れがあり、また硬化物中に残存してエポキシ樹脂本来の特性が発揮し難くなる。一方、反応性希釈剤は、分子内の反応性基が樹脂と反応して樹脂硬化物を構成する成分になる。反応性希釈剤の代表的なものとしては、各種モノエポキシ化合物や多価アルコールのグリシジルエーテル化合物がある。（特許文献１、２）
しかし、これらの反応性希釈剤を使用した場合でも、反応性希釈剤の配合割合の増加に伴い樹脂組成物の粘度は低下するが、得られる樹脂硬化物は、ガラス転移温度（Tｇ）などの特性が低下するという問題があった。例えば特許文献２では、実施例において反応性希釈剤の配合割合を変えて評価を行っており、配合量の増加に伴い１００Ｐａ・ｓから３７Ｐａ・ｓへと低粘度化が確認できるが、同時にＴｇが１００℃から６４℃に低下している。
本発明の目的は、樹脂組成物の低粘度化と、樹脂硬化物の耐熱性などの特性の維持とを両立することができる新規な反応性希釈剤、この反応性希釈剤を使用したフェノール樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂組成物からなる半導体素子の封止材を提供することである。
本発明の目的は、樹脂組成物の低粘度化と、樹脂硬化物の耐熱性などの特性の維持とを両立することができる新規な反応性希釈剤、この反応性希釈剤を使用したフェノール樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂組成物からなる半導体素子の封止材を提供することである。
本発明は、以下の各事項に関する。
１． 下記式（１）で表される反応性希釈剤。
１． 下記式（１）で表される反応性希釈剤。
２． ２５℃で液体であることを特徴とする前記項１に記載の反応性希釈剤。
３． ２５℃の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする前記項２に記載の反応性希釈剤。
４． 式（１）において、ｍが２で、ＯＨ基のベンゼン環への結合位置が１，３−位であることを特徴とする前記項１ないし３のいずれか一項に記載の反応性希釈剤。
５． 式（１）において、ｍが２、ｎが２、且つＲがアリル基であることを特徴とする前記項１ないし４のいずれか一項に記載の反応性希釈剤。
６． フェノール樹脂と式（１）で表される反応性希釈剤とを含むことを特徴とするフェノール樹脂組成物。
７． 前記項６に記載のフェノール樹脂組成物からなるエポキシ樹脂硬化剤。
８． エポキシ樹脂と前記項１に記載の反応性希釈剤とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
９． 更に無機充填材を含むことを特徴とする前記項８に記載のエポキシ樹脂組成物。
１０． 更に溶媒を含み、少なくともエポキシ樹脂と前記項１に記載の反応性希釈剤とが均一に溶解していることを特徴とする前記項８又は９に記載のエポキシ樹脂組成物。
１１． 前記項８ないし１０のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなるエポキシ樹脂硬化物。
１２． 前記項８ないし１０のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物からなる半導体素子の封止材。
１３． 前記項１２に記載の封止材を用いて封止された半導体装置。
本発明によれば、樹脂組成物の低粘度化と、樹脂硬化物の耐熱性などの特性の維持とを両立することができる新規な反応性希釈剤、この反応性希釈剤を使用したフェノール樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂組成物からなる半導体素子の封止材を提供することができる。更に、本発明によれば、エポキシ樹脂組成物の硬化特性（ゲルタイム）を改良することができる。
本発明の反応性希釈剤は、前記式（１）で表される。すなわち、ベンゼン環に、２又は３個のフェノール性水酸基と、１〜４個の炭素数１〜２０のアルキル基、アリル基、アリール基のいずれかの置換基を有する化合物である。
フェノール性水酸基の数（式中のｍ）は、２又は３個であり、好ましくは２個である。１個では耐熱性が劣ることがあるので好ましくない。また、フェノール性水酸基の数が２個であって、それらのベンゼン環への結合位置が１，３−位であることが好ましい。更に、炭素数１〜２０のアルキル基、アリル基、又はアリール基のいずれかの置換基（式中のＲ）の数（式中のｎ）は、溶解性などを含む取り扱い上の観点から、１〜４個、好ましくは２又は３個、より好ましくは２個である。この置換基（Ｒ）が複数の場合は、それぞれの置換基は同一でもよく、異なっていてもよい。なお、炭素数１〜２０のアルキル基からなる置換基は、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基である。
本発明の反応性希釈剤は、単独で使用してもよく、複数種を混合して使用しても構わない。また、本発明の反応性希釈剤は、好ましくは、式（１）においてｍが２、ｎが２、且つＲがアリル基であることが好ましく、特にジアリルレゾルシンが好ましい。反応性希釈剤がジアリルレゾルシンである場合、ベンゼン環における２つのアリル基の結合位置は、２，４−位、４，６−位であることであることが好ましい。
フェノール性水酸基の数（式中のｍ）は、２又は３個であり、好ましくは２個である。１個では耐熱性が劣ることがあるので好ましくない。また、フェノール性水酸基の数が２個であって、それらのベンゼン環への結合位置が１，３−位であることが好ましい。更に、炭素数１〜２０のアルキル基、アリル基、又はアリール基のいずれかの置換基（式中のＲ）の数（式中のｎ）は、溶解性などを含む取り扱い上の観点から、１〜４個、好ましくは２又は３個、より好ましくは２個である。この置換基（Ｒ）が複数の場合は、それぞれの置換基は同一でもよく、異なっていてもよい。なお、炭素数１〜２０のアルキル基からなる置換基は、好ましくは炭素数１〜６のアルキル基である。
本発明の反応性希釈剤は、単独で使用してもよく、複数種を混合して使用しても構わない。また、本発明の反応性希釈剤は、好ましくは、式（１）においてｍが２、ｎが２、且つＲがアリル基であることが好ましく、特にジアリルレゾルシンが好ましい。反応性希釈剤がジアリルレゾルシンである場合、ベンゼン環における２つのアリル基の結合位置は、２，４−位、４，６−位であることであることが好ましい。
本発明の反応性希釈剤は、市販の化学品を用いてもよく、いずれかの方法によって合成して用いても構わない。合成方法に限定はなく、公知の有機合成化学の方法を適宜採用できる。例えば、ジアリルレゾルシンのような２個のアリル基を有する２価フェノール化合物は、２価フェノールを、アルカリの存在下に塩化アリルのようなアリルハライドと反応させて、２個のフェノール性水酸基をアリルエーテル化し、次いでクライゼン転位によりアリル基をフェノール核に置換させる方法によって好適に得ることができる。
なお、本発明の反応性希釈剤は、ベンゼン環におけるフェノール性水酸基の位置や置換基の位置によって、複数の異性体が存在する。本発明においては、異性体単体及びこれらの異性体の混合物も反応性希釈剤として好適に用いることができる。
なお、本発明の反応性希釈剤は、ベンゼン環におけるフェノール性水酸基の位置や置換基の位置によって、複数の異性体が存在する。本発明においては、異性体単体及びこれらの異性体の混合物も反応性希釈剤として好適に用いることができる。
また、本発明の反応性希釈剤は、室温（２５℃）で、固体であっても構わないが、溶解性などを含む取り扱い上の観点から、液体であることが好ましい。更に、低粘度化の観点から、室温（２５℃）の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下が好ましく、１００ｍＰａ・ｓ以下がより好ましい。粘度の下限値に特に制限はなく、低いほど好ましいが、０．１ｍＰａ・ｓ、特に１ｍＰａ・ｓ程度に粘度が低ければ、本発明の目的は十分に達成される。このような特性を満たす一つの実施形態として、本発明の反応性希釈剤においては、ベンゼン環に、２個のフェノール性水酸基と、２個のアリル基とを有する化合物を好適に挙げることができる。反応性希釈剤の粘度の測定方法は後述する実施例において詳述する。
本発明の反応性希釈剤は、樹脂組成物、好ましくはフェノール樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物などの硬化性樹脂組成物に好適に用いることができる。
本発明のフェノール樹脂組成物は、フェノール樹脂と本発明の反応性希釈剤とを含むことを特徴とする。フェノール樹脂組成物は、限定しないが、エポキシ樹脂硬化剤などとして有用に用いることができる。
フェノール樹脂組成物に使用されるフェノール樹脂は、特に制限はないが、１分子中に２つ以上の水酸基を有する種々のフェノール樹脂を使用することができ、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、カシューノボラック樹脂、アリルフェノールノボラック樹脂など公知のフェノール樹脂を例示することができる。これらの中でも、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、アリルフェノールノボラック樹脂が好ましく、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、アリルフェノールノボラック樹脂がより好ましい。また、アンダーフィル用途として用いる場合には液状のアリルフェノールノボラックを使用することが好ましい。また、これらのフェノール樹脂は単独又は２種類以上を混合して使用しても何ら問題ない。
フェノール樹脂組成物として使用する際の、フェノール樹脂と反応性希釈剤との混合割合は、特に制限はないが、低粘度化を達成するためにはフェノール樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が１質量％以上、特に３質量％以上が好ましい。また耐熱性の低下を防ぐためにはフェノール樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が５０質量％以下、特に４０質量％以下が好ましい。
本発明のフェノール樹脂組成物は、更に通常のフェノール樹脂組成物で用いられる公知の硬化剤、添加剤、充填材、溶媒などを含有することができる。そして、接着剤、バインダー、コンパウンド、コーティング材、積層板用材料、成形材料等として好適に用いることができる。なお、それらの配合割合は、公知のフェノール樹脂組成物における、それらの配合割合と同様であることが好適である。
本発明のフェノール樹脂組成物は、フェノール樹脂と本発明の反応性希釈剤とを含むことを特徴とする。フェノール樹脂組成物は、限定しないが、エポキシ樹脂硬化剤などとして有用に用いることができる。
フェノール樹脂組成物に使用されるフェノール樹脂は、特に制限はないが、１分子中に２つ以上の水酸基を有する種々のフェノール樹脂を使用することができ、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、カシューノボラック樹脂、アリルフェノールノボラック樹脂など公知のフェノール樹脂を例示することができる。これらの中でも、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、アリルフェノールノボラック樹脂が好ましく、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ビフェニルアラルキル樹脂、アリルフェノールノボラック樹脂がより好ましい。また、アンダーフィル用途として用いる場合には液状のアリルフェノールノボラックを使用することが好ましい。また、これらのフェノール樹脂は単独又は２種類以上を混合して使用しても何ら問題ない。
フェノール樹脂組成物として使用する際の、フェノール樹脂と反応性希釈剤との混合割合は、特に制限はないが、低粘度化を達成するためにはフェノール樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が１質量％以上、特に３質量％以上が好ましい。また耐熱性の低下を防ぐためにはフェノール樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が５０質量％以下、特に４０質量％以下が好ましい。
本発明のフェノール樹脂組成物は、更に通常のフェノール樹脂組成物で用いられる公知の硬化剤、添加剤、充填材、溶媒などを含有することができる。そして、接着剤、バインダー、コンパウンド、コーティング材、積層板用材料、成形材料等として好適に用いることができる。なお、それらの配合割合は、公知のフェノール樹脂組成物における、それらの配合割合と同様であることが好適である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂と本発明の反応性希釈剤とを含むことを特徴とする。エポキシ樹脂組成物は、接着剤、バインダー、コンパウンド、コーティング材、積層板用材料、成形材料等として好適に用いることができる。更に半導体素子のアンダーフィル材を含む封止材として好適に用いることができる。
エポキシ樹脂組成物に使用されるエポキシ樹脂は、例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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などの１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は単独又は２種類以上を混合して使用しても何ら問題ない。
エポキシ樹脂と反応性希釈剤との混合割合は、特に制限はないが、低粘度化を達成するためにはエポキシ樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が１質量％以上、特に３質量％以上が好ましい。また耐熱性の低下を防ぐためにはエポキシ樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が５０質量％以下、特に４０質量％以下が好ましい。
エポキシ樹脂組成物に使用されるエポキシ樹脂は、例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、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ハロゲン化エポキシ樹脂などの１分子中にエポキシ基を２個以上有するエポキシ樹脂が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は単独又は２種類以上を混合して使用しても何ら問題ない。
エポキシ樹脂と反応性希釈剤との混合割合は、特に制限はないが、低粘度化を達成するためにはエポキシ樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が１質量％以上、特に３質量％以上が好ましい。また耐熱性の低下を防ぐためにはエポキシ樹脂１００質量％に対して反応性希釈剤が５０質量％以下、特に４０質量％以下が好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、更に通常のエポキシ樹脂組成物で用いられる公知の硬化剤、添加剤、充填材、溶媒などを含有することができる。
エポキシ樹脂組成物に添加できる硬化剤としては、通常のエポキシ樹脂組成物の硬化剤として用いられるアミン化合物やフェノール樹脂や酸無水物などの従来公知の硬化剤を用いることができるが、特に本発明のフェノール樹脂組成物を好適に用いることができる。この場合、本発明のエポキシ樹脂組成物は、（イ）エポキシ樹脂と、（ロ）本発明の反応性希釈剤及びフェノール樹脂を含むフェノール樹脂組成物からなる硬化剤と、を含有したものとなる。硬化剤の含有量は、硬化剤の反応基当量が、エポキシ当量に対して０．５〜１．５の当量比になる程度である。
エポキシ樹脂組成物に添加できる硬化剤としては、通常のエポキシ樹脂組成物の硬化剤として用いられるアミン化合物やフェノール樹脂や酸無水物などの従来公知の硬化剤を用いることができるが、特に本発明のフェノール樹脂組成物を好適に用いることができる。この場合、本発明のエポキシ樹脂組成物は、（イ）エポキシ樹脂と、（ロ）本発明の反応性希釈剤及びフェノール樹脂を含むフェノール樹脂組成物からなる硬化剤と、を含有したものとなる。硬化剤の含有量は、硬化剤の反応基当量が、エポキシ当量に対して０．５〜１．５の当量比になる程度である。
エポキシ樹脂組成物に添加できる硬化促進剤としては、エポキシ樹脂とフェノール樹脂とを反応させて硬化させるための公知の硬化促進剤を用いることができる。前記硬化促進剤としては、例えば、有機ホスフィン化合物及びそのボロン塩、３級アミン、４級アンモニウム塩、イミダゾール類及びそのテトラフェニルボロン塩などを挙げることができる。硬化促進剤の好適な含有量は、硬化促進剤の種類によって異なるが、イミダゾール類からなる硬化促進剤の場合には、エポキシ樹脂１００質量％に対して０．０５〜５０質量％程度である。
本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、無機充填材、離型剤、着色剤、カップリング剤、難燃剤等を添加することができる。特に半導体封止用途に使用する場合、無機充填材の添加は必須となる。このような無機充填材の例として非晶性シリカ、結晶性シリカ、アルミナ、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、タルク、マイカ、硫酸バリウムなどを挙げることができ、特に非晶性シリカ、結晶性シリカなどが好ましい。無機充填材を添加する場合には、限定するものではないが、エポキシ樹脂組成物１００質量％に対して、３０〜９０質量％程度が好適である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、希釈するための溶媒を用いて、少なくともエポキシ樹脂と反応性希釈剤、好ましくはエポキシ樹脂と反応性希釈剤とを含む樹脂成分を均一に溶解して好適に使用することもできる。溶媒としては、エポキシ樹脂や反応性希釈剤などの樹脂成分を均一に溶解できるものが好ましく、例えばトルエン、ＭＥＫ、キシレンなどの有機溶剤を好適に使用することができる。溶媒の量は、用途によって適宜調節すればよいが、通常エポキシ樹脂組成物１００質量％に対して、５〜３００質量％程度である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、必要に応じて、希釈するための溶媒を用いて、少なくともエポキシ樹脂と反応性希釈剤、好ましくはエポキシ樹脂と反応性希釈剤とを含む樹脂成分を均一に溶解して好適に使用することもできる。溶媒としては、エポキシ樹脂や反応性希釈剤などの樹脂成分を均一に溶解できるものが好ましく、例えばトルエン、ＭＥＫ、キシレンなどの有機溶剤を好適に使用することができる。溶媒の量は、用途によって適宜調節すればよいが、通常エポキシ樹脂組成物１００質量％に対して、５〜３００質量％程度である。
少なくともエポキシ樹脂と反応性希釈剤とを均一に溶解したエポキシ樹脂組成物は、封止材料として使用することもできるが、繊維や不織布に含浸させてプリプレグを形成し、それらを積層して加熱硬化させることで、積層板を好適に製造することもできる。
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、硬化剤、添加剤、充填材、溶媒、或いは他の添加剤の配合割合は、公知のエポキシ樹脂組成物、特に公知の半導体封止用エポキシ樹脂組成物における割合と同様であることが好適である。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、半導体素子の封止材として好適に使用することができる。半導体素子の封止材には、封止態様によって、半導体素子と回路基板との隙間及び半導体素子の周囲を封止する封止材と、半導体素子と回路基板との隙間だけを封止するアンダーフィル材とがある。本発明のエポキシ樹脂組成物は、これらの両方の封止態様で好適に使用することができる。すなわち、本発明の封止材はアンダーフィル材を含む。
封止材は、液状でもペースト状でもタブレット形状等の固体状でも好適に使用することができるが、少なくとも使用温度において、より低粘度になることが好ましく、液状であることが特に好ましい。
封止材は、液状でもペースト状でもタブレット形状等の固体状でも好適に使用することができるが、少なくとも使用温度において、より低粘度になることが好ましく、液状であることが特に好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、例えば１００℃〜３５０℃で０．０１〜２０時間加熱処理することによって硬化反応させ、エポキシ樹脂硬化物を得ることができる。
本発明の半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物からなる封止材によって封止された半導体素子を有する装置であり、半導体素子と回路基板との隙間に本発明のエポキシ樹脂組成物からなるアンダーフィル材を流し込んで硬化させる方法や、半導体素子と回路基板との隙間及び半導体素子の周囲に本発明のエポキシ樹脂組成物からなる封止材を流し込んで硬化させる方法、すなわち、半導体素子と回路基板との隙間にアンダーフィル材を流し込む工程と、アンダーフィル材を硬化させる工程とを含む方法、又は、半導体素子と回路基板との隙間及び半導体素子の周囲に封止材を注入する工程と、封止材を硬化させる工程とを含む方法、により好適に得ることができる。
本発明の半導体装置は、本発明のエポキシ樹脂組成物からなる封止材によって封止された半導体素子を有する装置であり、半導体素子と回路基板との隙間に本発明のエポキシ樹脂組成物からなるアンダーフィル材を流し込んで硬化させる方法や、半導体素子と回路基板との隙間及び半導体素子の周囲に本発明のエポキシ樹脂組成物からなる封止材を流し込んで硬化させる方法、すなわち、半導体素子と回路基板との隙間にアンダーフィル材を流し込む工程と、アンダーフィル材を硬化させる工程とを含む方法、又は、半導体素子と回路基板との隙間及び半導体素子の周囲に封止材を注入する工程と、封止材を硬化させる工程とを含む方法、により好適に得ることができる。
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
本発明で得られた評価方法を以下に示す。
［粘度の測定］
以下のＥ型粘度計を用いて２５℃Ｅ型粘度を測定した。
使用機器：東機産業株式会社製 ＴＶ２０形粘度計
測定温度：２５℃
測定方法：試料約１．２ｍＬをＥ型粘度計付属のカップに入れ、このカップを温度２５℃に設定した恒温槽兼送液装置(Ｊｕｌａｂｏ社製Ｆ２５−ＭＰ)にセットする。Ｅ型粘度計で上記試料の回転粘度の計測を開始し、回転粘度の指示値が安定した点での回転粘度の数値を読み取る。
［粘度の測定］
以下のＥ型粘度計を用いて２５℃Ｅ型粘度を測定した。
使用機器：東機産業株式会社製 ＴＶ２０形粘度計
測定温度：２５℃
測定方法：試料約１．２ｍＬをＥ型粘度計付属のカップに入れ、このカップを温度２５℃に設定した恒温槽兼送液装置(Ｊｕｌａｂｏ社製Ｆ２５−ＭＰ)にセットする。Ｅ型粘度計で上記試料の回転粘度の計測を開始し、回転粘度の指示値が安定した点での回転粘度の数値を読み取る。
［ガラス転移温度（Ｔｇ）］
以下の機器を用いて測定した。
使用機器：ＳＨＩＭＡＤＵ ＤＳＣ−６０Ａ
測定条件：昇温速度 １０℃／分
測定方法：アルミニウム製のクリンプセルに試料を約１０ｍｇ量りとり、シールセルにて密閉する。試料を装置にセットして昇温し、変曲点の温度を求めガラス転移温度（Ｔｇ）とする。
以下の機器を用いて測定した。
使用機器：ＳＨＩＭＡＤＵ ＤＳＣ−６０Ａ
測定条件：昇温速度 １０℃／分
測定方法：アルミニウム製のクリンプセルに試料を約１０ｍｇ量りとり、シールセルにて密閉する。試料を装置にセットして昇温し、変曲点の温度を求めガラス転移温度（Ｔｇ）とする。
［ゲルタイム］
以下の機器を用いて測定した。
使用機器：株式会社サイバー製 自動硬化時間測定装置
測定条件：１５０℃ ６００ｒｐｍ
測定方法：表１及び２に示す割合にて混合したエポキシ樹脂組成物を５０質量％メチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液に調製する。エポキシ樹脂組成物のＭＥＫ溶液を約０．６ｍＬ量りとり装置の熱板上に乗せ測定する。トルクが装置の測定上限トルク値の２０％になった時間をゲルタイムとして計測した。
以下の機器を用いて測定した。
使用機器：株式会社サイバー製 自動硬化時間測定装置
測定条件：１５０℃ ６００ｒｐｍ
測定方法：表１及び２に示す割合にて混合したエポキシ樹脂組成物を５０質量％メチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液に調製する。エポキシ樹脂組成物のＭＥＫ溶液を約０．６ｍＬ量りとり装置の熱板上に乗せ測定する。トルクが装置の測定上限トルク値の２０％になった時間をゲルタイムとして計測した。
〔実施例１〕
ガラス製容器に、下記式（２）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量 １１３ｇ／ｅｑ、２５℃Ｅ型粘度 １９．４Ｐａ・ｓ）９０ｇ、反応性希釈剤の下記式（３）で表される化合物（２５℃で液体であり、２５℃Ｅ型粘度は０．０８Ｐａ・ｓ）を１０ｇ加え、室温で混合して均一なフェノール樹脂組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の粘度は２５℃Ｅ型粘度計で１．１Ｐａ・ｓであった。下記式（３）で表される化合物は、ジアリルレゾルシンを、水酸化ナトリウムの存在下に塩化アリルと反応させて、２個のフェノール性水酸基をアリルエーテル化し、次いでクライゼン転位によりアリル基をフェノール核に置換させる方法によって合成したものであった。この化合物においては、２個のアリル基はベンゼン環の２，４−位に結合したものが６１％、４，６−位に結合したものが３９％の混合物であった（「％」は、ＨＰＬＣのピーク面積比に基づく。）。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製 ８２８ＥＬ エポキシ当量 １８６ｇ／ｅｑ）と、そのエポキシ当量に対して水酸基当量の当量比が等しくなる量の硬化剤の前記フェノール樹脂組成物と、エポキシ樹脂１００質量％に対して０．８質量％の硬化促進剤の２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製 ２Ｅ４ＭＺ）とを配合してエポキシ樹脂組成物を得た。配合割合は表１に示す。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間、乾燥機中で加熱処理して硬化させ、硬化物を得た。得られた硬化物のＴｇは１２６℃であった。
ガラス製容器に、下記式（２）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量 １１３ｇ／ｅｑ、２５℃Ｅ型粘度 １９．４Ｐａ・ｓ）９０ｇ、反応性希釈剤の下記式（３）で表される化合物（２５℃で液体であり、２５℃Ｅ型粘度は０．０８Ｐａ・ｓ）を１０ｇ加え、室温で混合して均一なフェノール樹脂組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の粘度は２５℃Ｅ型粘度計で１．１Ｐａ・ｓであった。下記式（３）で表される化合物は、ジアリルレゾルシンを、水酸化ナトリウムの存在下に塩化アリルと反応させて、２個のフェノール性水酸基をアリルエーテル化し、次いでクライゼン転位によりアリル基をフェノール核に置換させる方法によって合成したものであった。この化合物においては、２個のアリル基はベンゼン環の２，４−位に結合したものが６１％、４，６−位に結合したものが３９％の混合物であった（「％」は、ＨＰＬＣのピーク面積比に基づく。）。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製 ８２８ＥＬ エポキシ当量 １８６ｇ／ｅｑ）と、そのエポキシ当量に対して水酸基当量の当量比が等しくなる量の硬化剤の前記フェノール樹脂組成物と、エポキシ樹脂１００質量％に対して０．８質量％の硬化促進剤の２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製 ２Ｅ４ＭＺ）とを配合してエポキシ樹脂組成物を得た。配合割合は表１に示す。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間、乾燥機中で加熱処理して硬化させ、硬化物を得た。得られた硬化物のＴｇは１２６℃であった。
〔実施例２〜３〕
フェノール樹脂と反応性希釈剤との配合割合を表１に記載の割合に変更してフェノール樹脂組成物を得た。またそのフェノール樹脂組成物を用いて実施例１と同様にして表１に示す割合で混合してエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また、実施例１と同様にして得た硬化物についてＴｇを測定した。結果を表１に示した。
フェノール樹脂と反応性希釈剤との配合割合を表１に記載の割合に変更してフェノール樹脂組成物を得た。またそのフェノール樹脂組成物を用いて実施例１と同様にして表１に示す割合で混合してエポキシ樹脂組成物を得た。
得られたエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また、実施例１と同様にして得た硬化物についてＴｇを測定した。結果を表１に示した。
〔実施例４〕
ガラス製容器に下記式（４）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量 １４１ｇ／ｅｑ、２５℃Ｅ型粘度 １．５５Ｐａ・ｓ）９０ｇ、反応性希釈剤として前記式（３）で表される化合物を１０ｇ加え、室温で混合して均一なフェノール樹脂組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の粘度は２５℃Ｅ型粘度計で７．７Ｐａ・ｓであった。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製 ８２８ＥＬ エポキシ当量 １８６ｇ／ｅｑ）と、そのエポキシ当量に対して水酸基当量の当量比が等しい量の硬化剤の前記フェノール樹脂組成物と、エポキシ樹脂１００質量％に対して０．８質量％の硬化促進剤の２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製 ２Ｅ４ＭＺ）とを配合してエポキシ樹脂組成物を得た。配合割合は表１に示す。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間乾燥機で加熱処理して硬化させ、硬化物を作成した。得られた硬化物のＴｇは７１℃であった。結果を表２に示した。
ガラス製容器に下記式（４）で表されるフェノール樹脂（水酸基当量 １４１ｇ／ｅｑ、２５℃Ｅ型粘度 １．５５Ｐａ・ｓ）９０ｇ、反応性希釈剤として前記式（３）で表される化合物を１０ｇ加え、室温で混合して均一なフェノール樹脂組成物を得た。得られたフェノール樹脂組成物の粘度は２５℃Ｅ型粘度計で７．７Ｐａ・ｓであった。
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（三菱化学株式会社製 ８２８ＥＬ エポキシ当量 １８６ｇ／ｅｑ）と、そのエポキシ当量に対して水酸基当量の当量比が等しい量の硬化剤の前記フェノール樹脂組成物と、エポキシ樹脂１００質量％に対して０．８質量％の硬化促進剤の２−エチル−４−メチルイミダゾール（四国化成株式会社製 ２Ｅ４ＭＺ）とを配合してエポキシ樹脂組成物を得た。配合割合は表１に示す。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間乾燥機で加熱処理して硬化させ、硬化物を作成した。得られた硬化物のＴｇは７１℃であった。結果を表２に示した。
〔比較例１〕
反応性希釈剤を使用しないで、表１に記載の配合によって、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間乾燥機で加熱処理して硬化させ、硬化物を作成した。得られた硬化物のＴｇは１２８℃であった。結果を表１に示した。
反応性希釈剤を使用しないで、表１に記載の配合によって、実施例１と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間乾燥機で加熱処理して硬化させ、硬化物を作成した。得られた硬化物のＴｇは１２８℃であった。結果を表１に示した。
〔比較例２〜６〕
実施例１で用いた反応性希釈剤の代わりに下記式（５）〜（９）で表される化合物を反応性希釈剤として使用して、実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物の調製を試みた。比較例２〜４では溶解性が低いために均一なフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物を得ることができなかった。比較例５〜６では得られたエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また、実施例１と同様にして得た硬化物についてＴｇを測定した。結果を表１に示した。
実施例１で用いた反応性希釈剤の代わりに下記式（５）〜（９）で表される化合物を反応性希釈剤として使用して、実施例１と同様にしてフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物の調製を試みた。比較例２〜４では溶解性が低いために均一なフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物を得ることができなかった。比較例５〜６では得られたエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また、実施例１と同様にして得た硬化物についてＴｇを測定した。結果を表１に示した。
〔比較例７〕
反応性希釈剤を使用しないで、表２に記載の配合によって、実施例４と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間乾燥機で加熱処理して硬化させ、硬化物を作成した。得られた硬化物のＴｇは６８℃であった。結果を表２に示した。
反応性希釈剤を使用しないで、表２に記載の配合によって、実施例４と同様にしてエポキシ樹脂組成物を得た。
このエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また１５０℃で５時間、次いで１８０℃で８時間乾燥機で加熱処理して硬化させ、硬化物を作成した。得られた硬化物のＴｇは６８℃であった。結果を表２に示した。
〔比較例８〜１２〕
実施例４で用いた反応性希釈剤の代わりに前記式（５）〜（９）を反応性希釈剤として使用して、実施例４と同様にしてフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物の調製を試みた。比較例８〜１０では溶解性が低いために均一なフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物を得ることができなかった。比較例１１〜１２では得られたエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また、実施例４と同様にして得た硬化物についてＴｇを測定した。結果を表２に示した。
実施例４で用いた反応性希釈剤の代わりに前記式（５）〜（９）を反応性希釈剤として使用して、実施例４と同様にしてフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物の調製を試みた。比較例８〜１０では溶解性が低いために均一なフェノール樹脂組成物及びエポキシ樹脂組成物を得ることができなかった。比較例１１〜１２では得られたエポキシ樹脂組成物について、粘度及びゲルタイムを測定した。また、実施例４と同様にして得た硬化物についてＴｇを測定した。結果を表２に示した。
表１，２から、本発明の反応性希釈剤を使用することによって、得られたエポキシ樹脂組成物の低粘度化と、その硬化物のガラス転移温度の維持とを両立することができることが分かる。更に、本発明の反応性希釈剤は、硬化特性（ゲルタイム）を好適に改良できる（特に実施例１〜３）こと、或いはガラス転移温度を改良できる（特に実施例４）ことが理解できる。
本発明によれば、樹脂組成物の低粘度化と、樹脂硬化物の耐熱性などの特性の維持とを両立することができる新規な反応性希釈剤、この反応性希釈剤を使用したフェノール樹脂組成物やエポキシ樹脂組成物、及びこのエポキシ樹脂組成物からなる半導体素子の封止材を提供することができる。更に、本発明によれば、エポキシ樹脂組成物の硬化特性（ゲルタイム）を改良することができる。
Claims (10)
- 下記式（１）で表され、２５℃で液体であり、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物に用いられる反応性希釈剤。
- ２５℃の粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であることを特徴とする請求項１に記載の反応性希釈剤。
- 式（１）において、ｍが２で、ＯＨ基のベンゼン環への結合位置が１，３−位であることを特徴とする請求項１又は２に記載の反応性希釈剤。
- 式（１）において、ｍが２、ｎが２、且つＲがアリル基であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の反応性希釈剤。
- フェノール樹脂とエポキシ樹脂と請求項１に記載の反応性希釈剤とを含むことを特徴とするエポキシ樹脂組成物。
- 更に無機充填材を含むことを特徴とする請求項５に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 更に溶媒を含み、少なくとも前記エポキシ樹脂と前記反応性希釈剤とが均一に溶解していることを特徴とする請求項５又は６に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項５ないし７のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなるエポキシ樹脂硬化物。
- 請求項５ないし７のいずれか一項に記載のエポキシ樹脂組成物からなる半導体素子の封止材。
- 請求項９に記載の封止材を用いて封止された半導体装置。
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