JP7217566B1 - 樹脂組成物、接着剤、封止材、硬化物及び半導体装置 - Google Patents

樹脂組成物、接着剤、封止材、硬化物及び半導体装置 Download PDF

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Abstract

【課題】チオール系硬化剤に由来する臭気を低減することができ、かつ臭気が低減された硬化物を与える樹脂組成物及び接着剤を提供する。【解決手段】(A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤、(B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤、(C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤、及び(D)熱潜在性硬化触媒を含む樹脂組成物であって、前記(A)チオール系硬化剤の配合量は、樹脂組成物の総質量に対し10~60質量%であり、前記成分(C)は、分子中に不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基を1つ有する単官能化合物である、樹脂組成物である。【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂性組成物、それを含む接着剤又は封止材、その硬化物、及びその硬化物を含む半導体装置に関する。
現在、半導体装置に用いられる部品、例えば半導体チップの組み立てや装着には、信頼性の保持等を目的として、硬化性樹脂組成物を含む接着剤、封止材等がしばしば用いられる。そのような樹脂組成物として、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を主剤とし、チオール系硬化剤を硬化剤とする硬化性組成物が知られている(例えば、特許文献1又は2)。
接着剤において組成比中にチオール系硬化剤が多量に配合される場合、臭気が問題となることがある。特に、熱硬化を必要とする接着剤において、加熱時、チオール系硬化剤に含まれている、あるいは硬化反応中に副生物や分解物として生じる低分子チオール化合物が揮発しやすく、臭気の問題となりやすい。また、反応後の硬化物についても、低分子チオール化合物残渣が臭うことがある。
チオール化合物の臭気を、アクリルポリマーを用いて吸着する手法、アルデヒドを用いて捕捉する手法、ユーカリ等の芳香成分を用いてマスキングする手法などが知られている。例えば、特許文献3には、半導体封止用エポキシ系樹脂組成物において、メルカプトシランとユーカリ油、1,8-シネオールおよびプロピレンオキシドのうち1種以上の消臭剤を混合するメルカプト臭のマスキング法が開示されている。
特開平6-211969号公報 特開2009-51954号公報 特開2003-268205号公報
一般的に臭気マスキングで用いられる芳香成分は、接着剤の硬化性成分に結合できる反応基を有さないか、あるいは低分子成分すぎるため、接着剤が硬化しても硬化物中に結合を介して組み込まれず、アウトガスやブリードアウトなどの不良発生の原因となる。また、特許文献3に消臭剤の一例として記載されているプロピレンオキサイドは、反応性基を有するものの、有害性があり、かつ沸点(34℃)、引火点(-37℃)ともに低く特殊引火物で危険であるため、より安全な消臭剤が望まれている。
本発明は、チオール系硬化剤を含む熱硬化性接着剤において、硬化剤由来の臭気を低減することができる樹脂組成物、及び臭気が低減されたその硬化物を提供することを目的とする。
検討の結果、以下の具体的手段により、課題が解決されることを見出した。
本発明の第一の実施形態は、以下の樹脂組成物である。
(1)(A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤、
(B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤、
(C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤、及び
(D)熱潜在性硬化触媒
を含む樹脂組成物であって、
前記(A)チオール系硬化剤の配合量は、樹脂組成物の総質量に対し10~60質量%であり、
前記成分(C)は、分子中に不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基を1つ有する単官能化合物である、樹脂組成物。
(2)成分(C)が分子量100~400の単官能(メタ)アクリレート化合物である、上記(1)に記載の樹脂組成物。
(3)成分(B)が多官能エポキシ化合物である、上記(1)又は(2)に記載の樹脂組成物。
(4)成分(A)のチオール基当量数に対する成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数の比([成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])が、0.01~0.7である、上記(1)~(3)のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
(5)成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数と成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数との合計の比(([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]+[成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数])/[成分(A)のチオール基当量数])が、0.5~1.5である、上記(1)~(4)のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
本発明の第二の実施形態は、(6)上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の樹脂組成物を含む接着剤又は封止材である。
本発明の第三の実施形態は、(7)上記(1)~(5)のいずれか1項に記載の樹脂組成物、もしくは上記(6)に記載の接着剤又は封止材が硬化された硬化物である。
本発明の第四の実施形態は、(8)上記(7)に記載の硬化物を含む半導体装置である。
本発明の第一の実施態様によれば、チオール系硬化剤由来の臭気を低減することができ、かつ臭気が低減された硬化物を提供する樹脂組成物を提供することができる。本発明の第二の実施態様によれば、チオール系硬化剤由来の臭気を低減することができ、かつ臭気が低減された硬化物を提供する接着剤又は封止材を提供することができる。本発明の第三の実施態様によれば、臭気が低減された硬化物を提供することができる。本発明の第四の実施態様によれば、臭気が低減された硬化物を含む半導体装置を提供することができる。
本明細書においては、合成樹脂の分野における慣例に倣い、硬化前の硬化性樹脂組成物を構成する成分に対して、通常は高分子(特に合成高分子)を指す用語「樹脂」を含む名称を、その成分が高分子ではないにも関わらず、用いる場合がある。
[樹脂組成物]
本発明の第一の実施形態である樹脂組成物は、
(A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤、
(B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤、
(C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤、及び
(D)熱潜在性硬化剤
を含み、
前記(A)チオール系硬化剤の配合量は、樹脂組成物の総質量に対し10~60質量%であり、
前記成分(C)は、分子中に不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基を1つ有する単官能化合物である。本実施形態によれば、チオール系硬化剤由来の臭気を低減することができ、かつ臭気が低減された硬化物を提供する樹脂組成物を提供することができる。
(A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤
本実施形態の樹脂組成物は、(A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤(以下、「(A)チオール系硬化剤」又は「成分(A)」とも言う)を含む。本実施形態において、(A)チオール系硬化剤は、チオール基を2つ以上有する多官能チオール化合物であり、そのチオール基は、後述する成分(B)中のチオール基との反応性基(b)、及び後述する成分(C)中のチオール基との反応性基(c)と反応する。本実施形態において、(A)チオール系硬化剤は、3つ以上のチオール基を有することが好ましい。(A)チオール系硬化剤は、3官能チオール化合物及び/又は4官能チオール化合物を含むことがより好ましい。3官能及び4官能のチオール化合物とは、それぞれ、チオール基を3つ及び4つ有するチオール化合物のことである。(A)チオール系硬化剤のチオール当量は、90~200g/eqであることが好ましく、90~150g/eqであることがより好ましく、90~140g/eqであることがさらに好ましく、90~130g/eqであることが特に好ましい。
多官能チオール化合物は、分子中にエステル結合等の加水分解性の部分構造を有する(即ち加水分解性の)チオール化合物と、そのような部分構造を有しない(即ち非加水分解性の)チオール化合物に大別される。
加水分解性の多官能チオール化合物の例としては、トリメチロールプロパントリス(3-メルカプトプロピオネート)、トリス-[(3-メルカプトプロピオニルオキシ)-エチル]-イソシアヌレート、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)、テトラエチレングリコールビス(3-メルカプトプロピオネート)、ジペンタエリスリトールヘキサキス(3-メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)、1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオン等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
一方、非加水分解性の多官能チオール化合物の例としては、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリル、(1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)グリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)-3a-メチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)-3a-メチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)-3a-メチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)-3a,6a-ジメチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)-3a,6a-ジメチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)-3a,6a-ジメチルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(メルカプトメチル)-3a,6a-ジフェニルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)-3a,6a-ジフェニルグリコールウリル、1,3,4,6-テトラキス(3-メルカプトプロピル)-3a,6a-ジフェニルグリコールウリル、トリス(3-メルカプトプロピル)イソシアヌレート、1,3,5-トリス[3-(2-メルカプトエチルスルファニル)プロピル]イソシアヌレート、1,3,5-トリス[2-(3-メルカプトプロポキシ)エチル]イソシアヌレート、ペンタエリスリトールトリプロパンチオール、ペンタエリスリトールテトラプロパンチオール、1,2,3-トリス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,2,3-トリス(2-メルカプトエチルチオ)プロパン、1,2,3-トリス(3-メルカプトプロピルチオ)プロパン、4-メルカプトメチル-1,8-ジメルカプト-3,6-ジチアオクタン、5,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,7-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、4,8-ジメルカプトメチル-1,11-ジメルカプト-3,6,9-トリチアウンデカン、テトラキス(メルカプトメチルチオメチル)メタン、テトラキス(2-メルカプトエチルチオメチル)メタン、テトラキス(3-メルカプトプロピルチオメチル)メタン、1,1,3,3-テトラキス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1,1,2,2-テトラキス(メルカプトメチルチオ)エタン、1,1,5,5-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-3-チアペンタン、1,1,6,6-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-3,4-ジチアヘキサン、2,2-ビス(メルカプトメチルチオ)エタンチオール、3-メルカプトメチルチオ-1,7-ジメルカプト-2,6-ジチアヘプタン、3,6-ビス(メルカプトメチルチオ)-1,9-ジメルカプト-2,5,8-トリチアノナン、3-メルカプトメチルチオ-1,6-ジメルカプト-2,5-ジチアヘキサン、1,1,9,9-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-5-(3,3-ビス(メルカプトメチルチオ)-1-チアプロピル)3,7-ジチアノナン、トリス(2,2-ビス(メルカプトメチルチオ)エチル)メタン、トリス(4,4-ビス(メルカプトメチルチオ)-2-チアブチル)メタン、テトラキス(2,2-ビス(メルカプトメチルチオ)エチル)メタン、テトラキス(4,4-ビス(メルカプトメチルチオ)-2-チアブチル)メタン、3,5,9,11-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-1,13-ジメルカプト-2,6,8,12-テトラチアトリデカン、3,5,9,11,15,17-ヘキサキス(メルカプトメチルチオ)-1,19-ジメルカプト-2,6,8,12,14,18-ヘキサチアノナデカン、9-(2,2-ビス(メルカプトメチルチオ)エチル)-3,5,13,15-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-1,17-ジメルカプト-2,6,8,10,12,16-ヘキサチアヘプタデカン、3,4,8,9-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-1,11-ジメルカプト-2,5,7,10-テトラチアウンデカン、3,4,8,9,13,14-ヘキサキス(メルカプトメチルチオ)-1,16-ジメルカプト-2,5,7,10,12,15-ヘキサチアヘキサデカン、8-[ビス(メルカプトメチルチオ)メチル]-3,4,12,13-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-1,15-ジメルカプト-2,5,7,9,11,14-ヘキサチアペンタデカン、4,6-ビス[3,5-ビス(メルカプトメチルチオ)-7-メルカプト-2,6-ジチアヘプチルチオ]-1,3-ジチアン、4-[3,5-ビス(メルカプトメチルチオ)-7-メルカプト-2,6-ジチアヘプチルチオ]-6-メルカプトメチルチオ-1,3-ジチアン、1,1-ビス[4-(6-メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアニルチオ]-1,3-ビス(メルカプトメチルチオ)プロパン、1-[4-(6-メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアニルチオ]-3-[2,2-ビス(メルカプトメチルチオ)エチル]-7,9-ビス(メルカプトメチルチオ)-2,4,6,10-テトラチアウンデカン、3-[2-(1,3-ジチエタニル)]メチル-7,9-ビス(メルカプトメチルチオ)-1,11-ジメルカプト-2,4,6,10-テトラチアウンデカン、9-[2-(1,3-ジチエタニル)]メチル-3,5,13,15-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-1,17-ジメルカプト-2,6,8,10,12,16-ヘキサチアヘプタデカン、3-[2-(1,3-ジチエタニル)]メチル-7,9,13,15-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-1,17-ジメルカプト-2,4,6,10,12,16-ヘキサチアヘプタデカン、4,6-ビス[4-(6-メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアニルチオ]-6-[4-(6-メルカプトメチルチオ)-1,3-ジチアニルチオ]-1,3-ジチアン、4-[3,4,8,9-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-11-メルカプト-2,5,7,10-テトラチアウンデシル]-5-メルカプトメチルチオ-1,3-ジチオラン、4,5-ビス[3,4-ビス(メルカプトメチルチオ)-6-メルカプト-2,5-ジチアヘキシルチオ]-1,3-ジチオラン、4-[3,4-ビス(メルカプトメチルチオ)-6-メルカプト-2,5-ジチアヘキシルチオ]-5-メルカプトメチルチオ-1,3-ジチオラン、4-[3-ビス(メルカプトメチルチオ)メチル-5,6-ビス(メルカプトメチルチオ)-8-メルカプト-2,4,7-トリチアオクチル]-5-メルカプトメチルチオ-1,3-ジチオラン、2-{ビス[3,4-ビス(メルカプトメチルチオ)-6-メルカプト-2,5-ジチアヘキシルチオ]メチル}-1,3-ジチエタン、2-[3,4-ビス(メルカプトメチルチオ)-6-メルカプト-2,5-ジチアヘキシルチオ]メルカプトメチルチオメチル-1,3-ジチエタン、2-[3,4,8,9-テトラキス(メルカプトメチルチオ)-11-メルカプト-2,5,7,10-テトラチアウンデシルチオ]メルカプトメチルチオメチル-1,3-ジチエタン、2-[3-ビス(メルカプトメチルチオ)メチル-5,6-ビス(メルカプトメチルチオ)-8-メルカプト-2,4,7-トリチアオクチル]メルカプトメチルチオメチル-1,3-ジチエタン、4-{1-[2-(1,3-ジチエタニル)]-3-メルカプト-2-チアプロピルチオ}-5-[1,2-ビス(メルカプトメチルチオ)-4-メルカプト-3-チアブチルチオ]-1,3-ジチオラン等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A)チオール系硬化剤の配合量は、樹脂組成物の総質量に対し10~60質量%である。(A)チオール系硬化剤がある程度の量で配合されるため、通常は臭気の問題が生じやすいが、本実施形態の樹脂組成物の構成により、臭気を低減することができる。
(B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤
本実施形態の樹脂組成物は、(B)チオール基との反応性基(b)(以下、単に「基(b)」とも言う)を2つ以上有する主剤(以下、「(B)主剤」又は「成分(B)」とも言う)を含む。成分(B)は、チオール基との反応性基(b)を2つ以上有することにより、成分(A)中のチオール基と反応して架橋ネットワーク化させることで硬化可能な多官能化合物である。そのような多官能化合物としては、エポキシ基を2つ以上有する多官能エポキシ化合物、(メタ)アクリロイルオキシ基を2つ以上有する多官能(メタ)アクリレート化合物が挙げられる。一実施形態において、成分(B)は、多官能エポキシ化合物である。一実施形態において、成分(B)は、多官能(メタ)アクリレート化合物である。一実施形態において、成分(B)は、多官能エポキシ化合物及び多官能(メタ)アクリレート化合物の両方を含む。接着強度向上の観点から、成分(B)の総質量における多官能エポキシ化合物の量は、50~100質量%であることが好ましく、60~100質量%であることがより好ましく、80~100質量%であることがさらに好ましく、90~100質量%であることが特に好ましい。なお、成分(B)のチオール基との反応性基(b)が、1分子中にエポキシ基とそれ以外の反応性基とである成分(B)の場合(例えば、成分(B)がエポキシ基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する(メタ)アクリレート化合物である場合)、その化合物の質量(仕込み量)を1分子中の全反応性基(b)の数で除した値に1分子中のエポキシ基の数を乗じた値を、多官能エポキシ化合物の質量として見積もる。
多官能エポキシ化合物は、基(b)として少なくとも2つのエポキシ基を有する化合物である限り、特に限定されず、従来常用されているエポキシ樹脂を、成分(B)として用いることができる。なお、エポキシ樹脂とは、分子内に存在するエポキシ基で架橋ネットワーク化させることで硬化可能な熱硬化性樹脂の総称であり、硬化前のプレポリマー化合物を含む。耐熱性を確保する点を考慮すると、成分(B)としては、2~6個のエポキシ基を有する化合物がより好ましく、2個のエポキシ基を有する化合物がさらに好ましい。
多官能エポキシ化合物は、芳香族多官能エポキシ化合物と芳香環を有しない多官能エポキシ化合物に大別される。
芳香族多官能エポキシ化合物は、ベンゼン環等の芳香環を含む構造を有する多官能エポキシ化合物である。ビスフェノールA型エポキシ化合物など、従来頻用されているエポキシ樹脂にはこの種のものが多い。芳香族多官能エポキシ化合物の例としては、
-ビスフェノールA型エポキシ化合物;
-p-グリシジルオキシフェニルジメチルトリスビスフェノールAジグリシジルエーテルのような分岐状多官能ビスフェノールA型エポキシ化合物;
-ビスフェノールF型エポキシ化合物;
-ノボラック型エポキシ化合物;
-テトラブロモビスフェノールA型エポキシ化合物;
-フルオレン型エポキシ化合物;
-ビフェニルアラルキルエポキシ化合物;
-1,4-フェニルジメタノールジグリシジルエーテルのようなジエポキシ化合物;
-3,3',5,5'-テトラメチル-4,4'-ジグリシジルオキシビフェニルのようなビフェニル型エポキシ化合物;
-ジグリシジルアニリン、ジグリシジルトルイジン、トリグリシジル-p-アミノフェノール、テトラグリシジル-m-キシリレンジアミンのようなグリシジルアミン型エポキシ化合物;及び
-ナフタレン環含有エポキシ化合物
などが挙げられるが、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種以上を組み合わせて用いてもよい。(A)チオール系硬化剤との相溶性の観点からは、成分(B)としての多官能エポキシ化合物は、芳香族多官能エポキシ化合物を含むことが好ましい。芳香族多官能エポキシ化合物としては、ビスフェノールF型エポキシ化合物、ビスフェノールA型エポキシ化合物及びグリシジルアミン型エポキシ化合物が好ましく、中でもそのエポキシ当量が90~500g/eqであるものがより好ましく、エポキシ当量が90~400g/eqであるものがさらに好ましい。芳香族多官能エポキシ化合物は、EO(エチレンオキサイド)変性やPO(プロピレンオキサイド)変性などのオキシアルキレン変性がなされていてもよい。また、芳香族多官能エポキシ化合物は、25℃で液状であることが好ましい。また、粘度が0.1~100Pa・sであることが好ましく、0.5~100Pa・sであることがより好ましく、1~100Pa・sであることが特に好ましい。
本明細書において、粘度は、別段の断りがない限り、日本工業規格JIS K6833に従って測定した値で表記する。具体的には、E型粘度計を用いて、回転数10rpmで測定することにより求めることができる。使用する機器やローターや測定レンジに特に制限はない。
芳香環を有しない多官能エポキシ化合物は、例えば、脂肪族多官能エポキシ化合物、複素環を有する多官能エポキシ化合物を含む。
脂肪族多官能エポキシ化合物の例としては、
-(ポリ)エチレングリコールジグリシジルエーテル、(ポリ)プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパンジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレンエーテルグリコールジグリシジルエーテル、グリセリンジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、シクロヘキサン型ジグリシジルエーテル、ジシクロペンタジエン型ジグリシジルエーテルのようなジエポキシ化合物;
-トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテルのようなトリエポキシ化合物;
-ビニル(3,4-シクロヘキセン)ジオキシド、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)-5,1-スピロ-(3,4-エポキシシクロヘキシル)-m-ジオキサンのような脂環式エポキシ化合物;
-水添ビスフェノールAジグリシジルエーテルのような水添ビスフェノールA型ジエポキシ化合物;
-テトラグリシジルビス(アミノメチル)シクロヘキサンのようなグリシジルアミン型エポキシ化合物;
-1,3-ジグリシジル-5-メチル-5-エチルヒダントインのようなヒダントイン型エポキシ化合物;及び
-1,3-ビス(3-グリシドキシプロピル)-1,1,3,3-テトラメチルジシロキサンのようなシリコーン骨格を有するエポキシ化合物
などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
脂肪族多官能エポキシ化合物は、そのエポキシ当量が90~450g/eqであるものが好ましい。また、25℃で液状であることが好ましい。また、25℃での粘度が50~10,000mPa・sであるものが好ましく、10~5,000mPa・sであるものがより好ましい。
複素環を有する多官能エポキシ化合物としては、イソシアヌル酸型エポキシ樹脂(日産化学株式会社製:TEPIC-S、TEPIC-L、TEPIC-PAS、TEPIC-VL、TEPIC-FL、TEPIC-UC)や、グリコールウリル型エポキシ樹脂(四国化成株式会社製:TG-G)が挙げられる。複素環を有する多官能エポキシ化合物は、そのエポキシ当量が80~450g/eqであるものが好ましい。また、作業性の観点からは、25℃で液状であることが好ましい。また、25℃での粘度が100~50,000mPa・sであるものが好ましく、100~5,000mPa・sであるものがより好ましい。一方、密着性の観点からは、25℃で固体のものが好ましい。
多官能(メタ)アクリレート化合物は、基(b)として少なくとも2つの(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物である限り、特に限定されない。2~6個の(メタ)アクリロイルオキシ基を有する化合物が好ましく、2個の(メタ)アクリロイルオキシ基を持つ化合物がより好ましい。
多官能(メタ)アクリレート化合物の例としては、トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのジアクリレート及び/又はジメタクリレート;トリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリアクリレート及び/又はトリメタクリレート;トリメチロールプロパントリアクリレート及び/又はトリメタクリレート、又はそのオリゴマー;ペンタエリスリトールトリアクリレート及び/又はトリメタクリレート、又はそのオリゴマー;ジペンタエリスリトールのポリアクリレート及び/又はポリメタクリレート;トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート;カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート;カプロラクトン変性トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート;アルキル変性ジペンタエリスリトールのポリアクリレート及び/又はポリメタクリレート;カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールのポリアクリレート及び/又はポリメタクリレート;エトキシ化ビスフェノールAジアクリレート及び/又はエトキシ化ビスフェノールAジメタクリレート;ジヒドロシクロペンタジエチルアクリレート及び/又はジヒドロシクロペンタジエチルメタクリレート、ならびにポリエステルアクリレート及び/又はポリエステルメタクリレート、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート、ジトリメチロールプロパンのポリ(メタ)アクリレート、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するポリウレタン、1分子中に2個以上の(メタ)アクリロイルオキシ基を有するポリエステル等が挙げられる。反応性の観点から、成分(B)としての多官能(メタ)アクリレート化合物は、実質的にメタクリレート化合物を含まず、アクリレート化合物であることが好ましい。
多官能(メタ)アクリレート化合物は、上述した(メタ)アクリレート化合物のうち、いずれか1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
多官能(メタ)アクリレート化合物は、0.01~100Pa・sの粘度を有していることが、樹脂組成物の調製及びディスペンス性の観点から、好ましい。
多官能(メタ)アクリレート化合物の市販品としては、例えば、ダイセル・オルネクス株式会社製ポリエステルアクリレート(品名:EBECRYL810)、ダイセル・オルネクス株式会社製ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート(品名:EBECRYL140)、東亜合成株式会社製ポリエステルアクリレート(品名:M7100)、共栄社化学株式会社製ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート(品名:ライトアクリレートDCP-A)、日本化薬社製ネオペンチルグリコール変性トリメチロールプロパンジアクリレート(品名:カヤラッドR-604)等が挙げられる。多官能(メタ)アクリレート化合物は、これらのいずれか1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
(C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤
本実施形態の樹脂組成物は、(C)チオール基との反応性基(c)(以下、単に「基(c)」とも言う)を1つ有する臭気マスキング剤(以下、「成分(C)」とも言う)を含む。本明細書中において、「臭気マスキング剤」とは、成分(A)由来のチオール基と反応し、成分(A)由来の臭気をマスキングする作用を有する化合物を言う。成分(C)としては、上記のような臭気マスキング剤であって、分子中に不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基を1つ有する単官能化合物であれば特に制限されない。不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基が、チオール基との反応性基(c)に該当する。電子吸引性基の例としては、カルボニル基やシアノ基が挙げられ、カルボニル基が好ましい。カルボニル基には、カルボニルオキシ基も含まれる。
成分(C)の例としては、単官能マレイミド化合物、単官能(メタ)アクリレート化合物、単官能アクリルアミド化合物等が挙げられる。基(c)としては、マレイミド基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基が挙げられる。本実施形態において、成分(C)は、好ましくは、単官能マレイミド化合物及び単官能(メタ)アクリレート化合物から選択され、より好ましくは、単官能(メタ)アクリレート化合物である。
単官能マレイミド化合物は、基(c)としてマレイミド基を1つ有する化合物であり、その例としては、マレイミド;メチルマレイミド、エチルマレイミド、プロピルマレイミド、ブチルマレイミド、ヘキシルマレイミド、オクチルマレイミド、ドデシルマレイミド、ステアリルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド等の脂肪族炭化水素基含有マレイミド;フェニルマレイミド等の芳香環含有マレイミド、等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
単官能(メタ)アクリレート化合物は、基(c)として(メタ)アクリロイルオキシ基を1つ有する化合物である。単官能(メタ)アクリレート化合物の例としては、
-エチル(メタ)アクリレート、トリフロロエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、イソボニル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、エトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ブトキシジエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシジプロピレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシトリエチレングリコール(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシルジエチレングリコール(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、m-フェノキシベンジル(メタ)アクリレート等の、1価アルコールと(メタ)アクリル酸のエステル;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、オクチルアクリレート、ノニルアクリレート、アクリル酸イソノニル、3,3,5-トリメチルシクロヘキシルアクリレート、環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート、1-ナフタレンメチル(メタ)アクリレート、1-エチルシクロヘキシル(メタ)クリレート、1-メチルシクロヘキシル(メタ)クリレート、1-エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-メチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、テトラヒドロジシクロペンタジエニル(メタ)アクリレート、2-(o-フェニルフェノキシ)エチル(メタ)アクリレート、イソボニルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、(2-メチル-2-エチル-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、1-アダマンチル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1アダマンチル(メタ)アクリレート、2-メチル-2-アダマンタニル(メタ)アクリレート、2-エチル-2-アダマンタニル(メタ)アクリレート、2-イソプロピルアダマンタン-2-イル(メタ)アクリレート、3-ヒドロキシ-1-アダマンチル(メタ)アクリレート、(アダマンタン-1-イルオキシ)メチル(メタ)アクリレート、2-イソプロピル-2-アダマンチル(メタ)アクリレート、1-メチル-1-エチル-1-アダマンチルメタノール(メタ)アクリレート、1,1-ジエチル-1-アダマンチルメタノール(メタ)アクリレート、2-シクロヘキシルプロパン-2-イル(メタ)アクリレート、1-イソプロピルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、1-エチルシクロペンチル(メタ)アクリレート、1-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート、テトラヒドロ-2-フラニル(メタ)アクリレート、2-オキソテトラヒドロフラン-3-イル(メタ)アクリレート、(5-オキソテトラヒドロフラン-2-イル)メチル(メタ)アクリレート、(2-オキソ-1,3-ジオキソラン-4-イル)メチル(メタ)アクリレート、N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド、α-アクリロイル-ω-メトキシポリ(オキシエチレン)、1-エトキシエチル(メタ)アクリレート等の、多価アルコールのモノ(メタ)アクリレート又は1価アルコールと(メタ)アクリル酸のエステル等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
成分(C)は、臭気のマスキング効果の観点から、その分子量が400以下であることが好ましく、350以下であることがより好ましく、300以下であることがさらに好ましい。また、揮発による人体への悪影響及び熱硬化炉の汚染を防止するため、成分(C)は、低揮発性であることが好ましく、その分子量が100以上であることが好ましく、130以上であることがより好ましい。ある態様においては、成分(C)の分子量は、100~400であることが好ましく、100~350であることがより好ましく、130~300であることがさらに好ましい。
成分(C)を含むことで、成分(A)に由来する臭気のマスキングがされる。その理由としては、限定されるものではないが、以下と考えられる。
成分(A)に含まれている、あるいは硬化反応中に副生物や分解物として生じる低分子チオール化合物は揮発しやすく、臭気の問題となりやすい。なお、嗅覚に関与する物質は、分子量20~400程度の物質が多いと言われている。ある態様において、成分(C)は基(c)を介して低分子チオール化合物と反応することにより、生じる硫黄含有化合物の分子量が大きくなり、低揮発性となり臭気が抑制されたと考えられる。特に、成分(C)が単官能(メタ)アクリレート化合物や単官能マレイミド化合物の場合、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、マレイミド基の反応性が高く、低分子チオール化合物のトラップ能力が高い。
また、上記のような単官能(メタ)アクリレート化合物は、カルボニルオキシ基を含み、かつ分子量がある程度小さいことにより、独特のエステル臭を有する。このエステル臭により、成分(A)に由来する臭気をマスキングすることができる。
また、成分(C)は、樹脂組成物の硬化物中に基(c)を介して組み込まれるため、一般的に臭気マスキングで用いられる芳香成分と比較して、加熱処理後の硬化物からのアウトガスやブリードアウトなどが抑制される。
本実施形態において、臭気低減及び硬化性の観点から、成分(A)のチオール基当量数に対する成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数の比([成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])は、0.01~0.7であることが好ましく、0.05~0.65であることがより好ましく、0.1~0.6であることがさらに好ましく、0.15~0.55であることが特に好ましい。
また、硬化物物性の観点から、成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数の比([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])は、0.5~0.99であることが好ましく、0.55~0.95であることがより好ましく、0.60~0.90であることがさらに好ましく、0.60~0.85であることが特に好ましい。なお、成分(B)のチオール基との反応性基(b)が、1分子中にエポキシ基とそれ以外の反応性基とである成分(B)の場合(例えば、成分(B)がエポキシ基と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する(メタ)アクリレート化合物である場合)、エポキシ基とそれ以外の反応性基との両方を基(b)として計算し、上記当量数の関係式を満たすようにすることが好ましい。
本実施形態において、成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数と成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数との合計の比(([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]+[成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数])/[成分(A)のチオール基当量数])は、0.5~1.5であることが好ましく、0.7~1.3がより好ましく、0.8~1.1がさらに好ましい。
本明細書中において、チオール当量、エポキシ当量、(メタ)アクリロイルオキシ当量などの官能基当量とは、官能基1個当たりの化合物の分子量を表し、チオール基当量数、エポキシ基当量数、(メタ)アクリロイルオキシ当量数などの官能基当量数とは、化合物質量(仕込み量)当たりの官能基の個数(当量数)を表す。
成分(A)のチオール当量は、理論的には、成分(A)の分子量を、1分子中のチオール基の数で割った数になる。実際のチオール当量は、例えば電位差測定によってチオール価を求めることで、決定できる。この方法は広く知られており、例えば、特開2012-153794号の段落0079に開示されている。成分(A)のチオール基当量数は、成分(A)の質量(仕込み量)当たりのチオール基の個数(当量数)であり、(A)多官能チオール化合物の質量(g)を、その多官能チオール化合物のチオール当量で割った商(多官能チオール化合物が複数含まれる場合は、各多官能チオール化合物についてのそのような商の合計)である。
成分(B)が多官能エポキシ化合物の場合、成分(B)のエポキシ当量は、理論的には、成分(B)の分子量を、1分子中のエポキシ基の数で割った数になる。実際のエポキシ当量は、JIS K7236に記載されている方法により求めることができる。成分(B)のエポキシ基当量数は、成分(B)の質量(仕込み量)当たりのエポキシ基の個数(当量数)であり、成分(B)のエポキシ化合物の質量(g)を、そのエポキシ化合物のエポキシ当量で割った商(エポキシ化合物が複数含まれる場合は、各エポキシ化合物についてのそのような商の合計)である。
成分(B)が多官能(メタ)アクリレート化合物の場合、及び/又は成分(C)が単官能(メタ)アクリレート化合物である場合の成分(B)及び/又は成分(C)の(メタ)アクリロイルオキシ当量は、理論的には、(メタ)アクリレート化合物の分子量を、1分子中のアクリロイルオキシ基(もしくはメタクリロイルオキシ基)の数で割った数に等しい。実際の(メタ)アクリロイルオキシ当量は、例えば、NMRによって測定できる。成分(B)及び/又は成分(C)の(メタ)アクリロイルオキシ基当量数は、成分(B)及び/又は成分(C)の質量(仕込み量)当たりの(メタ)アクリロイルオキシ基の個数(当量数)であり、(メタ)アクリレート化合物の質量(g)を、その(メタ)アクリレート化合物の(メタ)アクリロイルオキシ当量で割った商((メタ)アクリレート化合物が複数含まれる場合は、各(メタ)アクリレート化合物についてのそのような商の合計)である。
成分(C)が単官能マレイミド化合物の場合、成分(C)のマレイミド当量は、理論的には、マレイミド化合物の分子量を、1分子中のマレイミド基の数で割った数に等しい。実際のマレイミド当量は、例えば、NMRによって測定できる。成分(C)のマレイミド基当量数は、成分(C)の質量(仕込み量)当たりのマレイミド基の個数(当量数)であり、(C)マレイミド化合物の質量(g)を、そのマレイミド化合物のマレイミド当量で割った商(マレイミド化合物が複数含まれる場合は、各マレイミド化合物についてのそのような商の合計)である。
(D)熱潜在性硬化触媒
本実施形態の樹脂組成物は、(D)熱潜在性硬化触媒(以下、「成分(D)」とも言う)を含む。成分(D)を用いることにより、本実施形態の樹脂組成物を一液型の樹脂組成物とすることができ、また低温条件下でも短時間で硬化させることができる。
潜在性硬化触媒とは、室温では不活性の状態で、加熱することにより活性化されて、硬化触媒として機能する化合物であり、例えば、常温で固体のイミダゾール化合物;アミン化合物とエポキシ化合物の反応生成物(アミン-エポキシアダクト系)等の固体分散型アミンアダクト系潜在性硬化触媒;アミン化合物とイソシアネート化合物または尿素化合物の反応生成物(尿素型アダクト系)等が挙げられる。成分(D)としては、ポットライフ、硬化性の観点から、固体分散型アミンアダクト系潜在性硬化触媒が好ましい。
常温で固体のイミダゾール化合物としては、例えば、2-ヘプタデシルイミダゾール、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-ウンデシルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-ベンジル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、2,4-ジアミノ-6-(2-メチルイミダゾリル-(1))-エチル-S-トリアジン、2,4-ジアミノ-6-(2′-メチルイミダゾリル-(1)′)-エチル-S-トリアジン・イソシアヌール酸付加物、2-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-メチルイミダゾール-トリメリテイト、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール-トリメリテイト、N-(2-メチルイミダゾリル-1-エチル)-尿素、N,N′-(2-メチルイミダゾリル-(1)-エチル)-アジボイルジアミド等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
固体分散型アミンアダクト系潜在性硬化触媒(アミン-エポキシアダクト系)の製造原料の一つとして用いられるエポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、カテコール、レゾルシノール等の多価フェノール、又はグリセリンやポリエチレングリコールのような多価アルコールとエピクロロヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエーテル;p-ヒドロキシ安息香酸、β-ヒドロキシナフトエ酸のようなヒドロキシカルボン酸とエピクロロヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル;フタル酸、テレフタル酸のようなポリカルボン酸とエピクロロヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエステル;4,4′-ジアミノジフェニルメタンやm-アミノフェノールなどとエピクロロヒドリンとを反応させて得られるグリシジルアミン化合物;さらに、エポキシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾールノボラック樹脂、エポキシ化ポリオレフィンなどの多官能性エポキシ化合物やブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレートなどの単官能性エポキシ化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
固体分散型アミンアダクト系潜在性硬化触媒のもう一つの製造原料として用いられるアミン化合物は、エポキシ基と付加反応しうる活性水素を分子内に1個以上有し、かつ1級アミノ基、2級アミノ基及び3級アミノ基の中から選ばれた官能基を少なくとも分子内に1個以上有するものであればよい。このような、アミン化合物の例を以下に示すが、これらに限定されるものではない。例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、n-プロピルアミン、2-ヒドロキシエチルアミノプロピルアミン、シクロヘキシルアミン、4,4′-ジアミノ-ジシクロヘキシルメタンのような脂肪族アミン類;4,4′-ジアミノジフェニルメタン、2-メチルアニリンなどの芳香族アミン化合物;2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾリン、2,4-ジメチルイミダゾリン、ピペリジン、ピペラジンなどの窒素原子が含有された複素環化合物;等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、この中で特に分子内に3級アミノ基を有する化合物は、優れた硬化促進能を有する潜在性硬化触媒を与える原料であり、そのような化合物の例としては、例えば、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジ-n-プロピルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノエチルアミン、ジエチルアミノエチルアミン、N-メチルピペラジンなどのアミン化合物や、2-メチルイミダゾール、2-エチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-フェニルイミダゾールなどのイミダゾール化合物のような、分子内に3級アミノ基を有する1級もしくは2級アミン類;2-ジメチルアミノエタノール、1-メチル-2-ジメチルアミノエタノール、1-フェノキシメチル-2-ジメチルアミノエタノール、2-ジエチルアミノエタノール、1-ブトキシメチル-2-ジメチルアミノエタノール、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル)-2-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-フェニルイミダゾリン、1-(2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル)-2-メチルイミダゾリン、2-(ジメチルアミノメチル)フェノール、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、N-β-ヒドロキシエチルモルホリン、2-ジメチルアミノエタンチオール、2-メルカプトピリジン、2-ベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾイミダゾール、2-メルカプトベンゾチアゾール、4-メルカプトピリジン、N,N-ジメチルアミノ安息香酸、N,N-ジメチルグリシン、ニコチン酸、イソニコチン酸、ピコリン酸、N,N-ジメチルグリシンヒドラジド、N,N-ジメチルプロピオン酸ヒドラジド、ニコチン酸ヒドラジド、イソニコチン酸ヒドラジド等のような、分子内に3級アミノ基を有するアルコール類、フェノール類、チオール類、カルボン酸類及びヒドラジド類等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
固体分散型アミンアダクト系潜在性硬化触媒に、さらに、もう一つの製造原料として用いられるイソシアネート化合物としては、例えば、n-ブチルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネートなどの単官能イソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、トルイレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4′-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネートなどの多官能イソシアネート化合物;さらに、これら多官能イソシアネート化合物と活性水素化合物との反応によって得られる、末端イソシアネート基含有化合物等も用いることができる。このような末端イソシアネート基含有化合物の例としては、トルイレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの反応により得られる末端イソシアネート基を有する付加化合物、トルイレンジイソシアネートとペンタエリスリトールとの反応により得られる末端イソシアネート基を有する付加化合物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
また、尿素化合物としては、例えば、尿素、チオ尿素などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本実施形態に用いることのできる固体分散型潜在性硬化触媒は、例えば、上記の(a)アミン化合物とエポキシ化合物の2成分、(b)この2成分と活性水素化合物の3成分、又は(c)アミン化合物とイソシアネート化合物及び/又は尿素化合物の2成分もしくは3成分の組合せである。これらは、各成分を採って混合し、室温から200℃の温度において反応させた後、冷却固化してから粉砕するか、あるいは、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン等の溶媒中で反応させ、脱溶媒後、固形分を粉砕することにより容易に作製することが出来る。
潜在性硬化触媒の市販品の代表的な例としては、アミン-エポキシアダクト系(アミンアダクト系)としては、「アミキュアPN-23」(味の素ファインテクノ(株)品名)、「アミキュアPN-40」(味の素ファインテクノ(株)品名)、「アミキュアPN-50」(味の素ファインテクノ(株)品名)、「ハードナーX-3661S」(エー・シー・アール(株)品名)、「ハードナーX-3670S」(エー・シー・アール(株)品名)、「ノバキュアHX-3742」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHX-3721」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHXA9322HP」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHXA3922HP」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHXA3932HP」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHXA5945HP」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHXA5911HP」(旭化成(株)品名)、「ノバキュアHXA9382HP」(旭化成(株)品名)などが挙げられ、また、尿素型アダクト系としては、「フジキュアーFXE-1000」(T&K TOKA(株)品名)、フジキュアーFXR1020」(T&K TOKA(株)品名)、「フジキュアーFXR-1030」(T&K TOKA(株)品名)、「フジキュアーFXR1121」(T&K TOKA(株)品名)、「フジキュアーFXR1081」(T&K TOKA(株)品名)、「フジキュアーFXR1061」(T&K TOKA(株)品名)、「フジキュアーFXR1171」(T&K TOKA(株)品名)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。成分(D)は、いずれか1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
成分(D)は、樹脂組成物の総質量に対し0.1~30質量%含まれることが好ましく、0.5~20質量%含まれることがより好ましい。
なお、成分(D)には、多官能エポキシ化合物に分散された分散液の形態で提供されるものがある。そのような形態の成分(D)を使用する場合、それが分散している多官能エポキシ化合物の量も、本実施形態の樹脂組成物における成分(B)の量に含まれることに注意すべきである。
本実施形態の樹脂組成物は、所望であれば、上記成分(A)~(D)以外の任意成分、例えば以下に述べるものを必要に応じて含有してもよい。
(E)フィラー
本実施形態の樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、(E)フィラー(以下、「成分(E)」とも言う)を含有していてもよい。(E)フィラーを樹脂組成物に含有することによって、樹脂組成物を硬化させた硬化物の線膨張係数を下げることができ、耐サーマルサイクル性が向上する。また、低弾性率のフィラーであれば、硬化物に生じる応力を緩和することができ、長期信頼性が向上する。(E)フィラーは、無機フィラー及び有機フィラーに大別される。
無機フィラーは、無機材料によって形成された粒状体からなり、添加により線膨張係数を下げる効果を有するものであれば、特に限定されない。無機材料としては、シリカ、タルク、アルミナ、窒化アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、硫酸石灰、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、チタン酸カリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素等を用いることができる。無機フィラーは、いずれか1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。無機フィラーとしては、充填量を高くできることから、シリカフィラーを用いることが好ましい。シリカは、非晶質シリカが好ましい。無機フィラーは、その表面がシランカップリング剤等のカップリング剤で表面処理されていてもよい。
有機フィラーの例としては、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)フィラー、シリコーンフィラー、アクリルフィラー、ウレタン骨格を有するフィラー、ブタジエン骨格を有するフィラー、スチレンフィラー等が挙げられる。有機フィラーは、表面処理されていてもよい。
フィラーの形状は、特に限定されず、球状、りん片状、針状、不定形等のいずれであってもよい。
フィラーの平均粒径は、6.0μm以下であることが好ましく、5.0μm以下であることがより好ましく、4.0μm以下であることがさらに好ましい。本明細書において、平均粒径とは、特に断りのない限り、ISO-13320(2009)に準拠してレーザー回折法によって測定した体積基準のメジアン径(d50)を指す。フィラーの平均粒径を上限以下とすることにより、フィラーの沈降を抑制することができ、また、粗粒の形成を抑制し、ジェットディスペンサーのノズルの摩耗や、ジェットディスペンサーのノズルから吐出される樹脂組成物の所望の領域外への飛散を抑制することができる。フィラーの平均粒径の下限は特に限定されないが、樹脂組成物の粘度の観点から、0.005μm以上であることが好ましく、0.1μm以上であることがより好ましい。本実施形態のある態様において、(E)フィラーの平均粒径は、好ましくは0.01μm~5.0μmであり、より好ましくは0.1μm~3.0μmである。平均粒径が異なるフィラーを組み合わせて用いてもよい。例えば、平均粒径0.005μm以上0.1μm未満のフィラーと、平均粒径0.1μm~6.0μmのフィラーとを組み合わせて用いてもよい。
本実施形態の樹脂組成物におけるフィラーの含有量は、樹脂組成物の総質量に対し、15~50質量%であることが好ましく、20~45質量%であることがより好ましく、20~40質量%であることが更に好ましい。フィラーの含有量を上記範囲とすることにより、耐サーマルサイクル性が向上し、また、樹脂組成物の粘度を適切な範囲とし、ディスペンスへの適用性が向上する。
(F)安定化剤
本実施形態の樹脂組成物は、所望であれば、本発明の効果を損なわない範囲で、(F)安定化剤(以下、「成分(F)」とも言う)を含んでもよい。安定化剤は、本実施形態の樹脂組成物に、その貯蔵安定性を向上させ、ポットライフを長くすることができる。安定化剤として公知の種々の安定化剤を使用することができるが、貯蔵安定性を向上させる効果の高さから、液状ホウ酸エステル化合物、アルミキレート及び有機酸からなる群から選択される少なくとも1つが好ましい。
液状ホウ酸エステル化合物の例としては、2,2'-オキシビス(5,5'-ジメチル-1,3,2-オキサボリナン)、トリメチルボレート、トリエチルボレート、トリ-n-プロピルボレート、トリイソプロピルボレート、トリ-n-ブチルボレート、トリペンチルボレート、トリアリルボレート、トリヘキシルボレート、トリシクロヘキシルボレート、トリオクチルボレート、トリノニルボレート、トリデシルボレート、トリドデシルボレート、トリヘキサデシルボレート、トリオクタデシルボレート、トリス(2-エチルヘキシロキシ)ボラン、ビス(1,4,7,10-テトラオキサウンデシル)(1,4,7,10,13-ペンタオキサテトラデシル)(1,4,7-トリオキサウンデシル)ボラン、トリベンジルボレート、トリフェニルボレート、トリ-o-トリルボレート、トリ-m-トリルボレート、トリエタノールアミンボレート等が挙げられる。液状ホウ酸エステル化合物は常温(25℃)で液状であるため、配合物粘度を低く抑えられるため好ましい。アルミキレートとしては、例えばアルミキレートA(川研ファインケミカル株式会社製)を用いることができる。有機酸としては、例えばバルビツール酸を用いることができる。
安定化剤は、いずれか1種を用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
安定化剤を添加する場合、その添加量は、樹脂組成物の総質量に対して、0.01~30質量%であることが好ましく、0.05~25質量%であることがより好ましく、0.1~20質量%であることが更に好ましい。
(G)その他の添加剤
本実施形態の樹脂組成物は、所望であれば、本実施形態の趣旨を損なわない範囲で、その他の添加剤、例えば、光ラジカル開始剤、カップリング剤、カーボンブラック、チタンブラック、イオントラップ剤、レベリング剤、酸化防止剤、消泡剤、粘度調整剤、難燃剤、着色剤、溶剤等をさらに含有してもよい。各添加剤の種類、添加量は常法通りである。
本実施形態の樹脂組成物を製造する方法は、特に限定されない。例えば、成分(A)~成分(D)、及び必要に応じて成分(E)、成分(F)、(G)その他添加剤等を、適切な混合機に同時に、または別々に導入して、必要であれば加熱により溶融しながら撹拌して混合し、均一な組成物とすることにより、本実施形態の樹脂組成物を得ることができる。この混合機は特に限定されないが、撹拌装置及び加熱装置を備えた、ライカイ機、ヘンシェルミキサー、3本ロールミル、ボールミル、プラネタリーミキサー、及びビーズミル等を使用することができる。また、これら装置を適宜組み合わせて使用してもよい。
このようにして得られた樹脂組成物は、熱硬化性であり、温度80℃の条件下では、5時間以内に硬化することが好ましく、3時間以内に硬化することがより好ましく、1時間以内に硬化することがさらに好ましい。本実施形態の硬化性組成物を、高温条件下で劣化する部品を含む半導体モジュールの製造に使用する場合、同組成物を50~90℃の温度で、30~120分熱硬化させることが好ましい。本実施形態の樹脂組成物は、特に、熱硬化の際に生じやすい成分(A)由来の臭気を低減することができ、また、臭気が低減された硬化物を提供することができる。
本実施形態の樹脂組成物は、例えば、半導体装置を構成する部品同士を固定、接合又は保護するための接着剤又は封止材、もしくはその原料として用いられることができる。
[接着剤又は封止材]
本発明の第二の実施形態である接着剤又は封止材は、上述の第一の実施形態の樹脂組成物を含む。この接着剤又は封止材は、エンジニアリングプラスチック(例えば、LCP(液晶ポリマー)、ポリアミド、ポリカーボネート等)、セラミックス、及び金属(例えば、銅、ニッケル等)に対して、良好な固定、接合又は保護を可能にし、半導体装置を構成する部品同士を固定、接合又は保護するために使用することができる。半導体装置としては、例えば、HDD、半導体素子、イメージセンサモジュール等のセンサモジュール、カメラモジュール、半導体モジュール、集積回路などが挙げられるが、これらに限定されない。
本実施形態の接着剤又は封止材は、特に、熱硬化の際に生じやすい成分(A)由来の臭気を低減することができ、また、臭気が低減された硬化剤を提供することができる。
[樹脂組成物もしくは接着剤又は封止材の硬化物]
本発明の第三の実施形態の硬化物は、上述の第一実施形態の樹脂組成物もしくは第二実施形態の接着剤又は封止材が硬化された硬化物である。この硬化物は、成分(A)由来の臭気が低減されている。
[半導体装置]
本発明の第四の実施形態の半導体装置は、上述の第三の実施形態の硬化物を含む。ここで、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる装置全般を指し、電子部品、半導体回路、これらを組み込んだモジュール、電子機器等を含むものである。半導体装置は、例えば、HDD、半導体素子、イメージセンサモジュール等のセンサモジュール、カメラモジュール、半導体モジュール、集積回路などが挙げられるが、これらに限定されない。
以下、本発明を実施例及び比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下の実施例において、部、%は断りのない限り、質量部、質量%を示す。
[実施例1~21、比較例1~5]
表1に示す配合に従って、3本ロールミルを用いて所定の量の各成分を混合することにより、樹脂組成物を調製した。表1において、各成分の量は質量部(単位:g)で表されている。実施例及び比較例において用いた成分は、以下の通りである。
・(A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤(成分(A))
(A-1)1,3,4,6-テトラキス(2-メルカプトエチル)グリコールウリルを主成分として含むチオール系硬化剤
(A-2)ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトブチレート)を主成分として含むチオール系硬化剤
(A-3)ペンタエリスリトールテトラキス(3-メルカプトプロピオネート)を主成分として含むチオール系硬化剤
(A-4)ペンタエリスリトールトリプロパンチオールを主成分として含むチオール系硬化剤
(A-5)1,3,5-トリス(3-メルカプトブチリルオキシエチル)-1,3,5-トリアジン-2,4,6(1H,3H,5H)-トリオンを主成分として含むチオール系硬化剤
・(B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤(成分(B))
(B-1):ビスフェノールF型エポキシ樹脂・ビスフェノールA型エポキシ樹脂混合物(品名:EXA-835LV、DIC株式会社製、エポキシ当量:165g/eq)
(B-2):成分(D-1)中のエポキシ樹脂(ビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノールF型エポキシ樹脂の混合物、エポキシ当量:180g/eq)
・(C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤(成分(C))
(C-1):ブチルアクリレート(東京化成工業株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:128g/eq)
(C-2):n-オクチルアクリレート(品名:NOAA、大阪有機化学工業株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:184g/eq)
(C-3):環状トリメチロールプロパンホルマールアクリレート(品名:ビスコート#200、大阪有機化学工業株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:200g/eq)
(C-4):ジシクロペンタニルアクリレート(品名:FA513AS、昭和電工マテリアルズ株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:206g/eq)
(C-5):イソボニルアクリレート(品名:IBXA、共栄社化学株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:208g/eq)
(C-6):N-アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド(品名:アロニックスM-140、東亞合成株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:251g/eq)
(C-7):m-フェノキシベンジルアクリレート(品名:ライトアクリレートPOB-A、共栄社化学株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:254g/eq)
(C-8):2-(o-フェニルフェノキシ)エチルアクリレート(品名:HRD-01、日触テクノファインケミカル株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:268g/eq)
(C-9):イソステアリルアクリレート(品名:ISTA、大阪有機化学工業株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:325g/eq)
(C-10):メトキシエチレンオキシド変性アクリレート(品名:ライトアクリレート 130A、共栄社化学株式会社製、(メタ)アクリロイルオキシ当量:428g/eq)
・(D)熱潜在性硬化触媒(成分(D))
(D-1):アミン-エポキシアダクト系潜在性硬化触媒(品名:ノバキュアHXA9322HP、旭化成株式会社製)
表1中、「当量数計算」の欄の記号は、以下の意味を表す。
「((B)+(C))/(A)」は、成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数と成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数との合計の比(([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]+[成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数])/[成分(A)のチオール基当量数])を表す。
「(B)/(A)」は、成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数の比([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])を表す。
「(C)/(A)」は、成分(A)のチオール基当量数に対する成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数の比([成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])を表す。
実施例及び比較例においては、樹脂組成物及びその硬化物の特性を、以下のようにして測定した。
[パネル選定試験]
パネル(嗅覚を用いて臭気の有無を判定する者をいう)を決定するために環境庁告示「臭気指数および臭気排出強度の算定方法」に基づき選定試験を行った。パネル選定基準濃度セット(第一薬品産業株式会社製)を用いて5基準臭をかぎ分けられる者をパネルとして選定した。
パネル1:30代男性
パネル2:20代女性
パネル3:20代女性
パネル4:40代男性
パネル5:20代女性
パネル6:40代女性
パネル7:40代男性
パネル8:30代女性
パネル9:20代男性
パネル10:30代男性
[臭気評価]
各樹脂組成物を直径5cm、深さ6mmのSUS製の容器に1g入れ、表面積が均一になるように、容器底面全体に満たした。100mLディスポカップ(アズワン)を用意し、側面中央部に直径5mmの孔をあけたのち、ポリイミドテープにて孔をふさいだ。このディスポカップを樹脂組成物の入ったSUS製の容器の上に開口部同士が重なるようにかぶせ、周囲を耐熱テープを用いて張り合わせ、密閉状態を作った。その後、この密閉容器を80℃/60分間、送風乾燥機で加熱することにより、樹脂組成物を加熱処理した。その後、あらかじめ容器に開けておいた孔から、容器内部の空気を50mL取り出し、無臭空気が3L入ったにおい袋に充填した。容器内部の空気が希釈されたにおい袋中の臭いを各パネルが嗅ぐことで臭気を判定した。
基準となる臭気は、比較例1~5のように、(A)チオール系硬化剤、(B)主剤及び(D)熱潜在性硬化触媒のみで構成した。その後、実施例1~21の樹脂組成物に含まれる(C)臭気マスキング剤によって、対応する比較例のチオール系硬化剤由来の臭気がマスキングされているかを確認した。マスキング効果の判定基準は以下に示す5段階とした。各パネルの判定した評点において上限と下限の判定値を1つずつ除き(表1中の△及び▲)、各樹脂組成物の平均点を算出した。結果を表1に示す。
5:チオール臭が強く、比較例と変わらない、またはより臭気が強いと感じる。
4:チオール臭がわずかに薄くなり、マスキング効果を感じる。
3:チオール臭とマスキング剤の臭気が同程度存在し、マスキング効果を感じる。
2:チオール臭はほとんどしなくなり、マスキング効果を感じる。
1:チオール臭は感じ取れず、マスキング効果を非常に強く感じる。
各樹脂組成物において、比較例1~5ではチオールの強い臭気が確認された一方で、実施例1~21では比較例に比べて臭気が低減されていると判定されていることが分かる。その臭気判定における平均点は4.5点以下であることが好ましく、4.0点以下であることがより好ましく、3.5点以下であることがさらに好ましい。
Figure 0007217566000001
Figure 0007217566000002
Figure 0007217566000003
本発明は、チオール系硬化剤に由来する臭気を低減することができ、かつ臭気が低減された硬化物を与える樹脂組成物であり、半導体装置製造時の使用に適した接着剤又は封止材として、非常に有用である。

Claims (7)

  1. (A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤、
    (B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤、
    (C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤、及び
    (D)熱潜在性硬化触媒
    を含む樹脂組成物であって、
    前記(A)チオール系硬化剤の配合量は、樹脂組成物の総質量に対し10~60質量%であり、
    前記成分(C)は、分子中に不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基を1つ有する単官能化合物であって分子量100~400の単官能(メタ)アクリレート化合物であり、
    成分(B)は、多官能エポキシ化合物を含み、成分(B)の総質量における多官能エポキシ化合物の量は、50~100質量%であり、
    成分(A)のチオール基当量数に対する成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数の比([成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])が、0.05~0.65であり、
    成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数と成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数との合計の比(([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]+[成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数])/[成分(A)のチオール基当量数])が、0.5~1.5である、
    樹脂組成物。
  2. (A)チオール基を2つ以上有するチオール系硬化剤、
    (B)チオール基との反応性基(b)を2つ以上有する主剤、
    (C)チオール基との反応性基(c)を1つ有する臭気マスキング剤、及び
    (D)熱潜在性硬化触媒
    を含む樹脂組成物であって、
    前記(A)チオール系硬化剤の配合量は、樹脂組成物の総質量に対し10~60質量%であり、
    前記成分(C)は、分子中に不飽和二重結合とそれに隣接する電子吸引性基とを含む基を1つ有する単官能化合物であって、分子量100~400の単官能(メタ)アクリレート化合物であり、
    成分(B)は、多官能エポキシ化合物を含み、成分(B)の総質量における多官能エポキシ化合物の量は、50~100質量%であり、
    成分(A)のチオール基当量数に対する成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数の比([成分(C)のチオール基との反応性基(c)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])が、0.05~0.65であり、
    成分(A)のチオール基当量数に対する成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数の比([成分(B)のチオール基との反応性基(b)当量数]/[成分(A)のチオール基当量数])は、0.5~0.99である、
    樹脂組成物。
  3. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物を含む接着剤又は封止材。
  4. 請求項1又は2に記載の樹脂組成物が硬化された硬化物。
  5. 請求項に記載の接着剤又は封止材が硬化された硬化物。
  6. 請求項に記載の硬化物を含む半導体装置。
  7. 請求項に記載の硬化物を含む半導体装置。
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