JP6304465B1 - 活性エステル組成物及びその硬化物 - Google Patents

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Abstract

硬化性が高く、かつ、硬化物における低誘電性等の諸性能に優れる活性エステル組成物、その硬化物、前記活性エステル組成物を用いてなる半導体封止材料及びプリント配線基板を提供すること。分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）とのエステル化物である活性エステル化合物（Ａ）と、フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）とを必須の成分とすることを特徴とする活性エステル組成物、その硬化物、前記活性エステル組成物を用いてなる半導体封止材料及びプリント配線基板。

Description

本発明は、硬化性が高く、かつ、硬化物における低誘電性等の諸性能に優れる活性エステル組成物、硬化性組成物とその硬化物、前記硬化性組成物を用いてなる半導体封止材料及びプリント配線基板に関する。
半導体や多層プリント基板等に用いられる絶縁材料の技術分野では、各種電子部材の薄型化や小型化に伴い、これらの市場動向に合わせた新たな樹脂材料の開発が求められている。例えば、信号の高速化及び高周波数化に対応し、発熱エネルギー損失を低減するために、硬化物における誘電率及び誘電正接が共に低い樹脂材料の開発が進められている。更に、半導体封止材料に求められる性能としては、リフロー性向上の為、高温条件下での弾性率が低いこと、半導体の薄型化による部材の「反り」による信頼性低下を抑えるために、硬化収縮率が低いこと等が挙げられる。
硬化物における誘電率や誘電正接の低い樹脂材料として、ジ（α−ナフチル）イソフタレートをエポキシ樹脂の硬化剤として用いる技術が知られている（下記特許文献１参照）。特許文献１に記載されたエポキシ樹脂組成物は、ジ（α−ナフチル）イソフタレートをエポキシ樹脂硬化剤として用いることにより、フェノールノボラック樹脂のような従来型のエポキシ樹脂硬化剤を用いた場合と比較して硬化物における誘電率や誘電正接の値は確かに低いものの、硬化性が低く、高温かつ長時間での硬化が必要であったため、工業的な利用に際して生産性の低下やエネルギーコストの面で課題を有していた。
特開２００３−８２０６３号公報
従って、本発明が解決しようとする課題は、硬化性が高く、かつ、硬化物における低誘電性等の諸性能に優れる活性エステル組成物、硬化性組成物とその硬化物、前記硬化性組成物を用いてなる半導体封止材料及びプリント配線基板を提供することにある。
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、フェノール性水酸基含有化合物と芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物とのエステル化物と、フェノール性水酸基含有化合物とを含有する組成物は、硬化性が高く、かつ、硬化物における低誘電性等の諸性能に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）とのエステル化物である活性エステル化合物（Ａ）と、フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）とを必須の成分とすることを特徴とする活性エステル組成物に関する。
本発明は更に、前記活性エステル組成物と硬化剤とを含有する硬化性組成物に関する。
本発明は更に、前記硬化性組成物の硬化物に関する。
本発明は更に、前記硬化性組成物を用いてなる半導体封止材料に関する。
本発明は更に、前記硬化性組成物を用いてなるプリント配線基板に関する。
本発明によれば、硬化性が高く、かつ、硬化物における低誘電性等の諸性能に優れる活性エステル組成物、硬化性組成物とその硬化物、前記硬化性組成物を用いてなる半導体封止材料及びプリント配線基板を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の活性エステル組成物は、分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）とのエステル化物である活性エステル化合物（Ａ）と、フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）とを必須の成分とすることを特徴とする。
前記活性エステル化合物（Ａ）は、分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）とのエステル化物であれば、その具体構造は特に限定されず、種々多様な分子構造を有する化合物を用いることができる。
前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）は、芳香環上に水酸基を一つ有する芳香族化合物であれば何れの化合物でもよく、その他の具体構造は特に限定されない。本発明では、分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）は一種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を併用して用いてもよい。前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）は、具体的には、フェノール或いはフェノールの芳香核上に一つ乃至複数の置換基を有するフェノール化合物、ナフトール或いはナフトールの芳香核上に一つ乃至複数の置換基を有するナフトール化合物、アントラセノール或いはアントラセノールの芳香核上に一つ乃至複数の置換基を有するアントラセノール化合物等が挙げられる。芳香核上の置換基は、例えば、メチル基、エチル基、ビニル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、シクロへキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等の脂肪族炭化水素基；メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子；フェニル基、ナフチル基、アントリル基、及びこれらの芳香核上に前記脂肪族炭化水素基やアルコキシ基、ハロゲン原子等が置換したアリール基；フェニルメチル基、フェニルエチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及びこれらの芳香核上に前記脂肪族炭化水素基やアルコキシ基、ハロゲン原子等が置換したアラルキル基等が挙げられる。
これらの中でも、硬化収縮率が小さく、高温条件下での弾性率が低い硬化物が得られることから、フェノール化合物又はナフトール化合物が好ましく、フェノール、ナフトール或いはこれらの芳香核上に一つ乃至複数の脂肪族炭化水素基又はアリール基を１つ又は２つ有する化合物がより好ましい。
前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）は、前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）が有するフェノール性水酸基と反応してエステル結合を形成し得る芳香族化合物であれば、具体構造は特に限定されず、何れの化合物であっても良い。具体例としては、例えば、イソフタル酸、テレフタル酸等のベンゼンジカルボン酸、トリメリット酸等のベンゼントリカルボン酸、ナフタレン−１，４−ジカルボン酸、ナフタレン−２，３−ジカルボン酸、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸等のナフタレンジカルボン酸、これらの酸ハロゲン化物、及びこれらの芳香核上に前記脂肪族炭化水素基やアルコキシ基、ハロゲン原子等が置換した化合物等が挙げられる。酸ハロゲン化物は、例えば、酸塩化物、酸臭化物、酸フッ化物、酸ヨウ化物等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、２種類以上を併用しても良い。中でも、硬化時の収縮率及び硬化物における高温条件下での弾性率が共に低い活性エステル組成物となることから、イソフタル酸やテレフタル酸等のベンゼンジカルボン酸又はその酸ハロゲン化物が好ましい。
以上のことから、前記活性エステル化合物（Ａ）の好ましい具体構造としては、例えば、下記構造式（１）等が挙げられる。
Figure 0006304465
 （式中Ｒ１はそれぞれ独立して脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アリール基、アラルキル基の何れかであり、ｍは０又は１〜７の整数である。）
前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）との反応は、例えば、アルカリ触媒の存在下、４０〜６５℃程度の温度条件下で加熱撹拌する方法により行うことができる。反応は必要に応じて有機溶媒中で行っても良い。また、反応終了後は所望に応じて、水洗や再沈殿等により反応生成物を精製しても良い。
前記アルカリ触媒は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、ピリジン等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、２種類以上を併用しても良い。また、３．０〜３０％程度の水溶液として用いても良い。中でも、触媒能の高い水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。
前記有機溶媒は、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル溶媒、セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、２種類以上の混合溶媒としても良い。
前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）との反応割合は、目的の活性エステル化合物（Ａ）を高収率で得られることから、前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）が有するカルボキシル基又は酸ハライド基の合計１モルに対し、前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）が０．９５〜１．０５モルとなる割合であることが好ましい。
前記活性エステル化合物（Ａ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ４２８７に準拠し、ＩＣＩ粘度計にて測定した１５０℃における値が０．０１〜５ｄＰａ・ｓの範囲であることが好ましい。
本発明の活性エステル組成物は、前記活性エステル化合物（Ａ）と併せて、その他の活性エステル化合物又は樹脂を含有しても良い。前記その他の活性エステル化合物又は樹脂は、例えば、分子構造中にフェノール性水酸基を１つ有する化合物（ａ３）、分子構造中にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物（ａ４）及び芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ５）を必須の反応原料とする活性エステル樹脂（Ａ’）等が挙げられる。
前記活性エステル樹脂（Ａ’）について、前記分子構造中にフェノール性水酸基を１つ有する化合物（ａ３）は、前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と同様のものが挙げられる。
前記分子構造中にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物（ａ４）は、例えば、前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と同様の化合物を反応原料とするノボラック型樹脂や、前記分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と同様の化合物と下記構造式（ｘ−１）〜（ｘ−５）
Figure 0006304465
 ［式中ｈは０又は１である。Ｒ２はそれぞれ独立して脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アリール基、アラルキル基の何れかであり、ｉは０又は１〜４の整数である。Ｚはビニル基、ハロメチル基、ヒドロキシメチル基、アルキルオキシメチル基の何れかである。Ｙは炭素原子数１〜４のアルキレン基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基の何れかである。ｊは１〜４の整数である。］
の何れかで表される化合物（ｘ）とを必須の反応原料とする反応物等が挙げられる。化合物（ａ４）は、例えば、前記化合物（ａ１）と化合物（ｘ）とを、酸触媒条件下、８０〜１８０℃程度の温度条件下で加熱撹拌する方法により製造することができる。
前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ５）は、前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）と同様のものが挙げられる。
前記活性エステル樹脂（Ａ’）は、前記（ａ３）〜（ａ５）成分の他、更にその他の化合物を反応原料としても良い。その他の化合物は、例えば、活性エステル樹脂（Ａ２）中の芳香環上の置換基として脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アリール基、アラルキル基を導入するための置換基導入剤（ａ６）等が挙げられる。
前記活性エステル樹脂（Ａ’）を製造する方法は特に限定されないが、例えば、アルカリ触媒の存在下、４０〜６５℃程度の温度条件下で前記（ａ３）〜（ａ５）成分を含む反応原料を加熱撹拌する方法により行うことができる。反応は必要に応じて有機溶媒中で行っても良い。また、反応終了後は所望に応じて、水洗や再沈殿等により反応生成物を精製しても良い。
前記アルカリ触媒は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン、ピリジン等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、２種類以上を併用しても良い。また、３．０〜３０％程度の水溶液として用いても良い。中でも、触媒能の高い水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムが好ましい。
前記有機溶媒は、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル溶媒、セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶媒、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、２種類以上の混合溶媒としても良い。
前記分子構造中にフェノール性水酸基を１つ有する化合物（ａ３）、前記分子構造中にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物（ａ４）、及び前記芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ５）の反応割合は、所望の分子設計に応じて適宜変更することができる。中でも、溶剤溶解性が高く、様々な用途に利用しやすい活性エステル樹脂組成物となることから、前記分子構造中にフェノール性水酸基を１つ有する化合物（ａ３）が有する水酸基のモル数（ａ３ＯＨ）と前記分子構造中にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物（ａ４）が有する水酸基のモル数（ａ４ＯＨ）との割合［（ａ３ＯＨ）/（ａ４ＯＨ）］が１０/９０〜７５/２５となる割合であることが好ましく、２５/７５〜５０/５０となる割合であることがより好ましい。
また、芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ５）が有するカルボキシル基又は酸ハライド基の合計１モルに対し、前記分子構造中にフェノール性水酸基を１つ有する化合物（ａ３）が有する水酸基のモル数と前記分子構造中にフェノール性水酸基を２つ以上有する化合物（ａ４）が有する水酸基のモル数との合計が０．９５〜１．０５モルとなる割合であることが好ましい。
活性エステル樹脂（Ａ’）は、その重量平均分子量（Ｍｗ）が、６００〜５，０００の範囲であることが好ましく、８００〜３，０００の範囲であることが特に好ましい。なお、活性エステル樹脂（Ａ’）の重量平均分子量（Ｍｗ）は、下記条件のＧＰＣにて測定される値である。
測定装置 ：東ソー株式会社製「ＨＬＣ−８３２０ ＧＰＣ」、
カラム：東ソー株式会社製ガードカラム「ＨＸＬ−Ｌ」
＋東ソー株式会社製「ＴＳＫ−ＧＥＬ Ｇ４０００ＨＸＬ」
＋東ソー株式会社製「ＴＳＫ−ＧＥＬ Ｇ３０００ＨＸＬ」
＋東ソー株式会社製「ＴＳＫ−ＧＥＬ Ｇ２０００ＨＸＬ」
＋東ソー株式会社製「ＴＳＫ−ＧＥＬ Ｇ２０００ＨＸＬ」
検出器： ＲＩ（示差屈折計）
データ処理：東ソー株式会社製「ＧＰＣワークステーション ＥｃｏＳＥＣ−ＷｏｒｋＳｔａｔｉｏｎ」
測定条件： カラム温度 ４０℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン
流速 １．０ｍｌ／分
標準 ： 前記「ＧＰＣ−８３２０」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
（使用ポリスチレン）
東ソー株式会社製「Ａ−５００」
東ソー株式会社製「Ａ−１０００」
東ソー株式会社製「Ａ−２５００」
東ソー株式会社製「Ａ−５０００」
東ソー株式会社製「Ｆ−１」
東ソー株式会社製「Ｆ−２」
東ソー株式会社製「Ｆ−４」
東ソー株式会社製「Ｆ−１０」
東ソー株式会社製「Ｆ−２０」
東ソー株式会社製「Ｆ−４０」
東ソー株式会社製「Ｆ−８０」
東ソー株式会社製「Ｆ−１２８」
試料 ： 樹脂固形分換算で１．０質量％のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの（５０μｌ）
また、前記活性エステル樹脂（Ａ’）の軟化点は、ＪＩＳ Ｋ７２３４に基づいて測定される値で１００〜１８０℃の範囲であることが好ましく、１２０〜１７０℃の範囲であることがより好ましい。
本発明の活性エステル組成物が、前記活性エステル化合物（Ａ）と併せて前記活性エステル樹脂（Ａ’）を含有する場合、両者の合計に対する前記活性エステル化合物（Ａ）の割合は、硬化時の収縮率及び硬化物における高温条件下での弾性率が共に低い活性エステル組成物となることから、４０〜９９質量％の範囲であることが好ましく、５０〜９９質量％の範囲であることがより好ましく、６５〜９９質量％の範囲であることが特に好ましい。
前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）は、分子構造中にフェノール性水酸基を一つ乃至複数有する化合物であれば、その具体構造や分子量、水酸基当量等は特に限定されず、多種多様な化合物を用いることができる。
前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）としては、例えば、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン骨格上にフェノール性水酸基を一つ乃至複数有するフェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）や、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）を反応原料とするフェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２）等が挙げられる。
前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）について、一分子中のフェノール性水酸基の数は、硬化性と硬化物における低誘電性等諸性能とのバランスに優れる活性エステル組成物となることから、１〜３の範囲であることが好ましい。即ち、前記フェノール性水酸基含フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）は、フェノール、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、トリヒドロキシナフタレン、アントラセノール、ジヒドロキシアントラセン、トリヒドロキシアントラセン、これらの芳香核上に一つ乃至複数の置換基を有する化合物が挙げられる。芳香核上の置換基は、例えば、メチル基、エチル基、ビニル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、へキシル基、シクロへキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基等の脂肪族炭化水素基；メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ブトキシ基等のアルコキシ基；フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子；フェニル基、ナフチル基、アントリル基、及びこれらの芳香核上に前記脂肪族炭化水素基やアルコキシ基、ハロゲン原子等が置換したアリール基；フェニルメチル基、フェニルエチル基、ナフチルメチル基、ナフチルエチル基、及びこれらの芳香核上に前記脂肪族炭化水素基やアルコキシ基、ハロゲン原子等が置換したアラルキル基等が挙げられる。これらの中でも、硬化性と硬化物における低誘電性等諸性能とのバランスに優れる活性エステル組成物となることから、フェノール、ジヒドロキシベンゼン、トリヒドロキシベンゼン、ナフトール、ジヒドロキシナフタレン、トリヒドロキシナフタレン、アントラセノール、ジヒドロキシアントラセン、トリヒドロキシアントラセンの何れかの化合物が好ましい。
フェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２）は、例えば、前記フェノール性水酸基含単分子化合物（Ｂ１）とアルデヒド化合物との縮合反応物であるノボラック型樹脂や、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）と前記構造式（ｘ−１）〜（ｘ−５）の何れかで表される化合物（ｘ）とを必須の反応原料とする反応物等が挙げられる。
前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）とアルデヒド化合物との縮合反応物であるノボラック型樹脂について、用いるアルデヒド化合物は、ホルムアルデヒドの他、アセトアルデヒド等のアルキルアルデヒド、ベンズアルデヒド等の芳香族アルデヒド等が挙げられる。前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）とアルデヒド化合物との反応割合は、所望の分子量等により適宜調整されるが、例えば、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）１モルに対してアルデヒド化合物が０．０１〜０．９モルの範囲で用いることが好ましい。当該ノボラック型樹脂は一般的なフェノールノボラック型樹脂と同様の方法にて製造することができ、例えば、酸触媒条件下、必要に応じて有機溶媒を用い、８０〜１８０℃程度の温度条件下で加熱撹拌する方法により製造することができる。前記ノボラック型樹脂の水酸基当量は１００〜２５０ｇ/当量の範囲であることが好ましく、軟化点は６０〜１３０℃の範囲であることが好ましい。
前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）と前記構造式（ｘ−１）〜（ｘ−５）の何れかで表される化合物（ｘ）とを必須の反応原料とする反応物は、例えば、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）と前記化合物（ｘ）とを、酸触媒条件下、必要に応じて有機溶媒を用い、８０〜１８０℃程度の温度条件下で加熱撹拌する方法により製造することができる。得られる反応物の水酸基当量は、１５０〜３００ｇ/当量の範囲であることが好ましく、軟化点は６０〜１５０℃の範囲であることが好ましい。前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）と前記構造式（ｘ−１）〜（ｘ−５）の何れかで表される化合物（ｘ）とを必須の反応原料とする反応物のうち、化合物（ｘ）として前記構造式（ｘ−２）で表されるものを用いて得られるものは、一般にフェノールアラルキル樹脂等と呼ばれているものに相当する。また、化合物（ｘ）として前記構造式（ｘ−３）で表されるものを用いて得られるものは、一般にビフェニルアラルキル樹脂等と呼ばれているものに相当する。
本発明の活性エステル組成物において、前記活性エステル化合物（Ａ）と前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）との配合割合は、所望の硬化性や硬化物の物性に応じて適宜調整されるが、特に、硬化性と硬化物の物性とのバランスに優れることから、前記活性エステル化合物（Ａ）１００質量部に対し、前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）を０．１〜３００質量部の範囲で含有することが好ましい。更に、前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）として前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）を用いる場合には、前記活性エステル化合物（Ａ）１００質量部に対し、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）を０．１〜５０質量部の範囲で含有することが好ましく、０．５〜２０質量部の範囲で含有することが好ましい。他方、前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）として前記フェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２）を用いる場合には、前記活性エステル化合物（Ａ）１００質量部に対し、前記フェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２）を１〜３００質量部の範囲で含有することが好ましく、５〜２００質量部の範囲で含有することが好ましく、１０〜２００質量部の範囲で含有することが更に好ましい。
本発明の活性エステル組成物の官能基当量は、硬化性と硬化物の物性とのバランスに優れることから、１５０〜３６０ｇ/当量の範囲であることが好ましい。なお、本発明において活性エステル組成物中の官能基とは、活性エステル組成物中のエステル結合部位とフェノール性水酸基とのことを言う。また、活性エステル組成物の官能基当量は、反応原料の仕込み量から算出される値である。
本発明の硬化性組成物は、前記活性エステル組成物と硬化剤とを含有する。前記硬化剤は本発明の活性エステル組成物と反応し得る化合物であれば良く、特に限定なく様々な化合物が利用できる。硬化剤の一例としては、例えば、エポキシ樹脂が挙げられる。
前記エポキシ樹脂は、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾー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、ビスフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、テトラフェノールエタン型エポキシ樹脂、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、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等が挙げられる。
本発明の硬化性組成物において活性エステル組成物と硬化剤との配合割合は特に限定なく、所望の硬化物性能等に応じて適宜調整することができる。硬化剤としてエポキシ樹脂を用いる場合の配合の一例としては、エポキシ樹脂中のエポキシ基の合計１モルに対して、前記活性エステル組成物中の官能基の合計が０．７〜１．５モルとなる割合であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、更に硬化促進剤を含有しても良い。前記硬化促進剤は、例えば、リン系化合物、第３級アミン、イミダゾール化合物、ピリジン化合物、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。中でも、硬化性、耐熱性、誘電特性、耐吸湿性等に優れる点から、リン系化合物ではトリフェニルホスフィン、第３級アミンでは１，８−ジアザビシクロ−［５．４．０］−ウンデセン（ＤＢＵ）、イミダゾール化合物では２−エチル−４−メチルイミダゾール、ピリジン化合物では４−ジメチルアミノピリジン、２−フェニルイミダゾールが好ましい。これら硬化促進剤の添加量は、硬化性組成物１００質量部中０．０１〜１５質量％の範囲であることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は、更にその他の樹脂成分を含有しても良い。その他の樹脂成分は、例えば、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、イミダゾ−ル、ＢＦ３−アミン錯体、グアニジン誘導体等のアミン化合物；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等のアミド化合物；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、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等の酸無水物；シアン酸エステル樹脂；ビスマレイミド樹脂；ベンゾオキサジン樹脂；スチレン−無水マレイン酸樹脂；ジアリルビスフェノールやトリアリルイソシアヌレートに代表されるアリル基含有樹脂；ポリリン酸エステルやリン酸エステル−カーボネート共重合体等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても良いし、２種類以上を併用しても良い。
これらその他の樹脂成分の配合割合は特に限定なく、所望の硬化物性能等に応じて適宜調整することができる。配合割合の一例としては、本発明の硬化性組成物中１〜５０質量％の範囲で用いることが好ましい。
本発明の硬化性組成物は必要に応じて難燃剤、無機質充填材、シランカップリング剤、離型剤、顔料、乳化剤等の各種添加剤を含有しても良い。
前記難燃剤は、例えば、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン酸アンモニウム、リン酸アミド等の無機リン化合物；リン酸エステル化合物、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスホラン化合物、有機系含窒素リン化合物、９，１０−ジヒドロ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド、１０−（２，５―ジヒドロオキシフェニル）―１０Ｈ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド、１０―（２，７−ジヒドロオキシナフチル）−１０Ｈ−９−オキサ−１０−ホスファフェナントレン−１０−オキシド等の環状有機リン化合物、及びそれをエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の化合物と反応させた誘導体等の有機リン化合物；トリアジン化合物、シアヌル酸化合物、イソシアヌル酸化合物、フェノチアジン等の窒素系難燃剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等のシリコーン系難燃剤；金属水酸化物、金属酸化物、金属炭酸塩化合物、金属粉、ホウ素化合物、低融点ガラス等の無機難燃剤等が挙げられる。これら難燃剤を用いる場合は、硬化性組成物中０．１〜２０質量％の範囲であることが好ましい。
前記無機質充填材は、例えば、本発明の硬化性組成物を半導体封止材料用途に用いる場合などに配合される。前記無機質充填材は、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、水酸化アルミ等が挙げられる。中でも、無機質充填材をより多く配合することが可能となることから、前記溶融シリカが好ましい。前記溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め、且つ、硬化性組成物の溶融粘度の上昇を抑制するためには、球状のものを主に用いることが好ましい。更に、球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布を適当に調整することが好ましい。その充填率は硬化性組成物１００質量部中、０．５〜９５質量部の範囲で配合することが好ましい。
この他、本発明の硬化性組成物を導電ペーストなどの用途に使用する場合は、銀粉や銅粉等の導電性充填剤を用いることができる。
本発明の活性エステル組成物及びこれを用いた硬化性組成物は、硬化性が高く、硬化物における低誘電性等の諸性能に優れる特徴を有する。硬化物性能としては、低誘電性の他、高温条件下における弾性率が低いこと、耐吸湿性や耐熱性に優れることなどが挙げられる。この他、硬化時の硬化収縮率が低い、汎用有機溶剤への溶解性が高い等、樹脂材料に求められる一般的な要求性能も十分に高いものである。したがって、半導体封止材料やプリント配線基板、レジスト材料等の電子材料用途の他、塗料や接着剤、成型品等の用途にも広く利用することができる。
本発明の硬化性組成物を半導体封止材料用途に用いる場合、一般には無機質充填材を配合することが好ましい。半導体封止材料は、例えば、押出機、ニーダー、ロール等を用いて配合物を混合して調製することができる。得られた半導体封止材料を用いて半導体パッケージを成型する方法は、例えば、該半導体封止材料を注型或いはトランスファー成形機、射出成型機などを用いて成形し、更に５０〜２００℃の温度条件下で２〜１０時間加熱する方法が挙げられ、このような方法により、成形物である半導体装置を得ることが出来る。
本発明の硬化性組成物をプリント配線基板用途やビルドアップ接着フィルム用途に用いる場合、一般には有機溶剤を配合して希釈して用いることが好ましい。前記有機溶剤は、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルイソブチルケトン、メトキシプロパノール、シクロヘキサノン、メチルセロソルブ、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられる。有機溶剤の種類や配合量は硬化性組成物の使用環境に応じて適宜調整できるが、例えば、プリント配線板用途では、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド等の沸点が１６０℃以下の極性溶剤であることが好ましく、不揮発分が４０〜８０質量％となる割合で使用することが好ましい。ビルドアップ接着フィルム用途では、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル溶剤、セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等を用いることが好ましく、不揮発分が３０〜６０質量％となる割合で使用することが好ましい。
また、本発明の硬化性組成物を用いてプリント配線基板を製造する方法は、例えば、硬化性組成物を補強基材に含浸し硬化させてプリプレグを得、これと銅箔とを重ねて加熱圧着させる方法が挙げられる。前記補強基材は、紙、ガラス布、ガラス不織布、アラミド紙、アラミド布、ガラスマット、ガラスロービング布などが挙げられる。硬化性組成物の含浸量は特に限定されないが、通常、プリプレグ中の樹脂分が２０〜６０質量％となるように調製することが好ましい。
次に本発明を実施例、比較例により具体的に説明する。実施例中の「部」及び「％」の記載は、特に断わりのない限り質量基準である。
本実施例において、活性エステル化合物（Ａ）の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ４２８７に準拠し、ＩＣＩ粘度計にて測定した１５０℃における値である。
製造例１ 活性エステル化合物（Ａ１）の製造
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、攪拌器を取り付けたフラスコにイソフタル酸クロリド２０２．０ｇ、トルエン１２５０ｇを仕込み、系内を減圧窒素置換しながら溶解させた。次いで、１−ナフトール２８８．０ｇを仕込み、系内を減圧窒素置換しながら溶解させた。テトラブチルアンモニウムブロマイド０．６３ｇを加え、窒素ガスパージを施しながら、系内を６０℃以下に制御して、２０％水酸化ナトリウム水溶液４００ｇを３時間かけて滴下した。滴下終了後、そのまま１時間撹拌を続けて反応させた。反応終了後、反応混合物を静置して分液し、水層を取り除いた。残った有機層に水を加えて約１５分間攪拌混合した後、混合物を静置して分液し、水層を取り除いた。水層のｐＨが７になるまでこの操作を繰り返した後、デカンタ脱水で水分とトルエンを除去し、活性エステル化合物（Ａ１）を得た活性エステル化合物（Ａ１）の溶融粘度は０．６ｄＰａ・ｓであった。
製造例２ 活性エステル化合物（Ａ−２）の製造
温度計、滴下ロート、冷却管、分留管、攪拌器を取り付けたフラスコにイソフタル酸クロリド２０２．０ｇ、トルエン１４００ｇを仕込み、系内を減圧窒素置換しながら溶解させた。次いで、オルトフェニルフェノール３４０．０ｇを仕込み、系内を減圧窒素置換しながら溶解させた。テトラブチルアンモニウムブロマイド０．７０ｇを加え、窒素ガスパージを施しながら、系内を６０℃以下に制御して、２０％水酸化ナトリウム水溶液４００ｇを３時間かけて滴下した。滴下終了後、そのまま１時間撹拌を続けて反応させた。反応終了後、反応混合物を静置して分液し、水層を取り除いた。残った有機層に水を加えて約１５分間攪拌混合した後、混合物を静置して分液し、水層を取り除いた。水層のｐＨが７になるまでこの操作を繰り返した後、デカンタ脱水で水分とトルエンを除去し、活性エステル化合物（Ａ−２）を得た。活性エステル化合物（Ａ−２）の溶融粘度は０．２ｄＰ．ｓであった。
実施例１〜７及び比較例１、２
下記表１に示す割合で各成分を配合し、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物について、下記要領でゲルタイム、硬化物の誘電率、高温条件下での弾性率を測定した。結果を表１に示す。
ゲルタイムの測定
表１に示す割合で各成分を配合し、硬化性組成物とした直後に、１７５℃に熱したホットプレート上に硬化性組成物０．１５ｇを載せ、スパチュラで撹拌しながらゲル状になるまでの時間を測定した。同操作を三回繰り返し、その平均値で評価した。
Ａ：１０秒以上、５０秒未満
Ｂ：５０秒以上、１００秒未満
Ｃ：１００秒以上、１５０秒未満
Ｄ：１５０秒以上
誘電率の測定
プレス機を用いて硬化性組成物を型枠へ流し込み１７５℃の温度で１０分間成型した。型枠から成型物を取り出し、１７５℃の温度で５時間硬化させた。硬化後の成形物を１ｍｍ×５４ｍｍ×１．６ｍｍのサイズに切り出し、これを試験片とした。
加熱真空乾燥後、２３℃、湿度５０％の室内に２４時間保管した試験片について、ＪＩＳ−Ｃ−６４８１に準拠し、アジレント・テクノロジー株式会社製インピーダンス・マテリアル・アナライザ「ＨＰ４２９１Ｂ」を用い、１ＧＨｚでの誘電率および誘電正接を測定した。
Ａ：３．００未満
Ｂ：３．００以上
高温条件下での弾性率の測定
プレス機を用いて硬化性組成物を型枠へ流し込み１７５℃の温度で１０分間成型した。型枠から成型物を取り出し、１７５℃の温度で５時間硬化させた。硬化後の成形物を５ｍｍ×５４ｍｍ×２．４ｍｍのサイズに切り出し、これを試験片とした。
粘弾性測定装置（レオメトリック社製「固体粘弾性測定装置ＲＳＡＩＩ」）を用い、レクタンギュラーテンション法、周波数１Ｈｚ、昇温温度３℃／分の条件で、試験片の２６０℃における貯蔵弾性率を測定した。
Ａ：１ＭＰａ以上、２５ＭＰａ未満
Ｂ：２５ＭＰａ以上、５０ＭＰａ未満
Ｃ：５０ＭＰａ以上
Figure 0006304465
表中各成分の詳細
フェノール性水酸基含単分子化合物（Ｂ１−１）：ピロガロール
フェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２−１）：フェノールノボラック樹脂（ＤＩＣ株式会社製「ＴＤ−２１３１」、水酸基当量１０４ｇ/当量、軟化点８０℃）
フェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２−２）：フェノールアラルキル樹脂（エア・ウォーター株式会社製「ＨＥ１００Ｃ−１５」、水酸基当量１７４ｇ/当量、軟化点７５℃）
フェノール性水酸基含有樹脂（Ｂ２−３）：ビフェニルアラルキル樹脂（エア・ウォーター株式会社製「ＨＥ２００Ｃ−１０」、水酸基当量２０４ｇ/当量、軟化点７２℃）
エポキシ樹脂（１）：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂（ＤＩＣ株式会社製「Ｎ−６５５−ＥＸＰ−Ｓ」、エポキシ当量２０２ｇ/当量）
実施例８〜１４及び比較例３
下記表２に示す割合で各成分を配合し、硬化性組成物を得た。得られた硬化性組成物について、下記要領で硬化物の耐吸湿性と、硬化収縮率とを測定した。結果を表２に示す。
耐吸湿性の評価
プレス機を用いて硬化性組成物を型枠へ流し込み１７５℃の温度で１０分間成型した。型枠から成型物を取り出し、１７５℃の温度で５時間硬化させた。硬化後の成形物を９０ｍｍ×１１０ｍｍ×２．４ｍｍのサイズに切り出し、これを試験片とした。
得られた成形物を８５℃/８５％ＲＨの雰囲気下に３００時間放置し、吸湿試験を行った。試験前後の成形物の質量を測定し、その質量変化率を吸湿率として評価した。
Ａ：１質量％未満
Ｂ：１質量％以上
硬化収縮率の測定
トランスファー成形機（コータキ精機株式会社製「ＫＴＳ−１５−１．５Ｃ」）を用いて、金型温度１５４℃、成形圧力９．８ＭＰａ、硬化時間６００秒の条件下で、硬化性組成物を注入成形して、縦１１０ｍｍ、横１２．７ｍｍ、厚さ１．６ｍｍの成形物を得た。次いで、得られた成形物を１７５℃で５時間硬化させた後、室温（２５℃）で２４時間以上放置し、これを試験片とした。試験片の室温での縦方向寸法、金型の１５４℃での縦方向内寸法をそれぞれ測定し、下記式にて硬化収縮率を算出した。
硬化収縮率（％）＝｛（金型の１５４℃での縦方向内寸法）−（試験片の室温での縦方向寸法）｝／（金型の１５４℃での縦方向内寸法）×１００（％）
Ａ：１％未満
Ｂ：１％以上
Figure 0006304465

Claims (6)

  1. 分子構造中にフェノール性水酸基を一つ有する化合物（ａ１）と芳香族ポリカルボン酸又はその酸ハロゲン化物（ａ２）とのエステル化物である活性エステル化合物（Ａ）と、フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）とを必須の成分とし、前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）が、フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）とアルデヒド化合物との縮合反応物であり水酸基当量が１００〜２５０ｇ/当量の範囲であるノボラック型樹脂、前記フェノール性水酸基含有単分子化合物（Ｂ１）と下記構造式（ｘ−１）〜（ｘ−５）の何れかで表される化合物（ｘ）とを必須の反応原料とする反応物であって水酸基当量が１５０〜３００ｇ/当量の範囲であるもの、から選択される一種類以上であることを特徴とする活性エステル組成物。
    Figure 0006304465
     ［式中ｈは０又は１である。Ｒ ２ はそれぞれ独立して脂肪族炭化水素基、アルコキシ基、ハロゲン原子、アリール基、アラルキル基の何れかであり、ｉは０又は１〜４の整数である。Ｚはビニル基、ハロメチル基、ヒドロキシメチル基、アルキルオキシメチル基の何れかである。Ｙは炭素原子数１〜４のアルキレン基、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基の何れかである。ｊは１〜４の整数である。］
  2. 前記活性エステル化合物（Ａ）１００質量部に対し、前記フェノール性水酸基含有化合物（Ｂ）を０．１〜３００質量部の範囲で含有する請求項１記載の活性エステル組成物。
  3. 請求項１又は２に記載の活性エステル組成物と硬化剤とを含有する硬化性組成物。
  4. 請求項３記載の硬化性組成物の硬化物。
  5. 請求項３記載の硬化性組成物を用いた半導体封止材料。
  6. 請求項３記載の硬化性組成物を用いたプリント配線基板。
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