JP7363821B2 - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
[2]前記液状ポリブタジエン化合物(C)の含有量が、前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)、前記ポリマレイミド化合物(B)及び前記液状ポリブタジエン化合物(C)の合計に対して5~40質量%である、[1]に記載の熱硬化性樹脂組成物。
[3]前記液状ポリブタジエン化合物(C)の数平均分子量Mnが、2000~50000である、[1]又は[2]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
[4]前記液状ポリブタジエン化合物(C)が、ポリブタジエン、ブタジエン-スチレン共重合体、及びマレイン酸変性ポリブタジエンから選択される少なくとも1種を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
[5]前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)が、式(2)-1:
[6]式(2)-1に示す構造単位の一分子あたりの平均数をp、式(2)-2に示す構造単位の一分子あたりの平均数をqとしたときに、pは1.1~35の実数、p+qは1.1~35の実数、qは式:p/(p+q)の値が0.4~1となる実数である、[5]に記載の熱硬化性樹脂組成物。
[7]前記ポリマレイミド化合物(B)が芳香族ビスマレイミド化合物である、[1]~[6]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
[8]前記ラジカル開始剤(D)が有機過酸化物である、[1]~[7]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
[9]さらに充填材(E)を含む、[1]~[8]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
[10]前記充填材(E)が、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、固体シリコーンゴム粒子、及び固体ゴム粒子からなる群から選択される少なくとも一種である、[9]に記載の熱硬化性樹脂組成物。
[11]前記充填材(E)の含有量が、前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)、前記ポリマレイミド化合物(B)、前記液状ポリブタジエン化合物(C)、及び前記ラジカル開始剤(D)の合計100質量部に対して200~1900質量部である、[9]又は[10]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
[12][1]~[11]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物。
[13][1]~[11]のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物をモールディング成形する、構造体の製造方法。
[14][12]に記載の硬化物を含む構造体。
ポリアルケニルフェノール化合物(A)は、分子内に少なくとも2つのフェノール骨格を有し、かつ分子内のフェノール骨格を形成する芳香環の一部又は全部に2-アルケニル基が結合している化合物である。2-アルケニル基としては、式(3)で表される構造のものが好ましい。
液状ポリブタジエン化合物(C)は、式(1)-1:
熱硬化性樹脂組成物にラジカル開始剤(D)を配合することで熱硬化性樹脂組成物の硬化を促進することができる。ラジカル開始剤としては、例えば光ラジカル開始剤、熱ラジカル開始剤等が挙げられる。ラジカル開始剤は好ましくは熱ラジカル開始剤である。熱ラジカル開始剤としては、有機過酸化物を挙げることができる。有機過酸化物は、10時間半減期温度が100~170℃の有機過酸化物であることが好ましく、具体的にはジクミルパーオキサイド、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、tert-ブチルクミルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、1,1,3,3-テトラメチルブチルハイドロパーオキサイド、及びクメンハイドロパーオキサイドを挙げることができる。ラジカル開始剤の好ましい使用量は、ポリアルケニルフェノール化合物(A)、ポリマレイミド化合物(B)、及び液状ポリブタジエン化合物(C)の合計100質量部に対して、0.01~10質量部であり、より好ましくは0.05~7.5質量部であり、さらに好ましくは0.1~5質量部である。ラジカル開始剤の使用量が0.01質量部以上であれば十分に硬化反応が進行し、10質量部以下であれば熱硬化性樹脂組成物の保存安定性がより良好である。
熱硬化性樹脂組成物はさらに充填材(E)を含んでもよい。充填材の種類に特に制限はなく、固体シリコーンゴム粒子、固体ゴム粒子、シリコーンパウダー等の有機充填材、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素等の無機充填材などが挙げられ、用途により適宜選択することができる。一実施態様では、充填材は、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、固体シリコーンゴム粒子、及び固体ゴム粒子からなる群から選択される少なくとも一種である。
熱硬化性樹脂組成物の調製方法は、ポリアルケニルフェノール化合物(A)、ポリマレイミド化合物(B)、液状ポリブタジエン化合物(C)、ラジカル開始剤(D)、及びその他の任意成分が均一に混合及び分散できれば特に限定されない。ポリアルケニルフェノール化合物(A)、ポリマレイミド化合物(B)、及び液状ポリブタジエン化合物(C)を先に溶融混合させ、その後にラジカル開始剤(D)及び任意の添加剤を加える方法は、各材料が均一に混合できるため好ましい。
熱硬化性樹脂組成物は加熱することにより溶融させることができる。溶融した熱硬化性樹脂組成物を任意の好ましい形状に成形し、必要に応じて硬化させ、脱型することにより、構造体を作製することができる。構造体の作製方法としては、モールディング成形、特にトランスファー成形及びコンプレッション成形が好ましい。トランスファー成形での好ましい条件として、例えばサイズが10mm×75mm×3mm厚の金型の場合、天板及び金型の温度を170~190℃、保持圧力を50~150kg/cm2、及び保持時間を1.5~10分間とすることができる。コンプレッション成形での好ましい条件として、例えばサイズが100mm×75mm×3mm厚の金型の場合、天板及び金型の温度を170~190℃、成形圧力を5~20MPa、及び加圧時間を1.5~10分間とすることができる。
熱硬化性樹脂組成物は、加熱することにより硬化させることができる。硬化温度は、好ましくは130~300℃、より好ましくは150~230℃であり、さらに好ましくは150~200℃である。硬化温度が130℃以上であれば、硬化前の熱硬化性樹脂組成物を十分溶融させて、金型へ容易に充填することができ、硬化後の脱型も容易である。硬化温度が300℃以下であれば、材料の熱劣化又は揮発を避けることができる。加熱時間は熱硬化性樹脂組成物及び硬化温度に応じて適宜変更することができるが、生産性の観点から0.1~24時間が好ましい。この加熱は、複数回に分けて行ってもよい。特に高い硬化度を求める場合には、過度に高温で硬化させずに、例えば硬化の進行とともに昇温させて、最終的な硬化温度を250℃以下とすることが好ましく、230℃以下とすることがより好ましい。
熱硬化性樹脂組成物の硬化物は例えば半導体封止材、プリプレグ、層間絶縁樹脂、ソルダーレジスト、ダイアタッチなどの用途に用いることができる。
[分子量]
GPCの測定条件は以下のとおりである。
装置名:JASCO LC-2000 plus(日本分光株式会社製)
カラム:Shodex(登録商標)LF-804(昭和電工株式会社製)
移動相:テトラヒドロフラン
流速:1.0mL/min
検出器:JASCO RI-2031 plus(日本分光株式会社製)
温度:40℃
上記測定条件で、ポリスチレンの標準物質を使用して作成した検量線を用いて数平均分子量Mn及び重量平均分子量Mwを算出する。
重合度PはGPCより算出した数平均分子量をMn、ポリアルケニルフェノール化合物の繰り返し構造の分子量をMとした時、以下の式で求められる。
P=Mn/M
[ガラス転移温度(Tg)]
トランスファー成形機を用い、金型温度180℃、保持圧力100kg/cm2、及び保持時間3分間の条件で熱硬化性樹脂組成物を成形し、5mm×5mm×5mmのガラス転移温度測定用の試験片を作製する。試験片を200℃にて5時間加熱し、後硬化させた後、熱機械測定(TMA)により測定する。エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製TMA/SS6100熱機械分析装置を使用し、温度範囲30~300℃、昇温速度5℃/分、荷重20.0mNの条件で試験片を用いて測定を行い、線膨張係数の変位点の温度をTgとする。
トランスファー成形機を用い、金型温度180℃、保持圧力100kg/cm2、及び保持時間3分間の条件で熱硬化性樹脂組成物を成形して得られた試験片を200℃、5時間で後硬化する。得られた硬化物を、ダイヤモンドやすりを用いて粉末化した後、エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製TG-DTA/SS6000熱重量示差熱分析装置を用い、温度範囲50~450℃、昇温速度10℃/分で加熱して重量減少曲線を測定する。得られた重量減少曲線において、JIS K 7120:1987に記載の一段階質量減少の際の開始温度T1に準拠し得られた温度を熱分解温度Tdとする。
100mm×10mm×4mmの曲げ試験片を、トランスファー成形機を用い、金型温度180℃、保持圧力100kg/cm2、及び保持時間3分間の条件で熱硬化性樹脂組成物を成形して作製する。200℃、5時間で後硬化を行った後、JIS K 7171:2016に準拠して、室温23℃に保たれた恒温室において、万能試験機(ストログラフ、株式会社東洋精機製作所製)を使用して3点曲げ試験を行い、変位速度2mmで動かした際の破断強度を曲げ強度、初期の変位-応力の傾きを曲げ弾性率とする。
50mm×50mm×3mmの試験片を上記曲げ試験片と同じ条件にてトランスファー成形機で作製し、200℃、5時間で後硬化を行う。試験直前に50℃で24時間乾燥させたサンプルの質量をW1、121℃飽和水蒸気条件下で24時間放置した後のサンプルの質量をW2として精密天秤で求め、(W2-W1)/W1で求められる値を吸水率として計算する。
トランスファー成形機を用い、金型温度180℃、保持圧力100kg/cm2、及び保持時間3分間の条件で熱硬化性樹脂組成物を成形し、得られた成形物を取り出した後の金型及び成形物を目視観察する。金型に曇りがなく、かつ成形物の表面に硬化せずに染み出した樹脂が見られない場合を良好、それ以外を不良として評価する。
素材は圧延無酸素銅(C1020)であり、外寸横52mm、縦38mm、厚みは0.5mmであり、ベッドが中央に縦横18mmで存在するリードフレームを用いる。リードフレームの中央を合わせ、縦30mm、横30mm、厚さ3mmの外寸でベッドを囲う封止を行う。金型温度180℃、保持圧力100kg/cm2、及び保持時間3分間の条件にてトランスファー成形機を用いて熱硬化性樹脂組成物を成形し、得られた試験片を200℃、5時間で後硬化する。次いで、IPC/JEDEC J-STD-020Dのレベル3の条件に準拠して、株式会社マルコム製リフローシミュレーターSRS-1を用いてリフロー試験を行う。
[ポリアリルフェノール化合物(A)]
・BRG-APO(式(2)-1のR6=水素原子、Q=-CR8R9-、R8及びR9=水素原子、式(3)のR1~R5=水素原子)
フェノールノボラック樹脂ショウノール(登録商標)BRG-556及びBRG-558(アイカ工業株式会社)の1:1混合物を用い、フェノール性水酸基のオルト位又はパラ位をアリル化した樹脂(水酸基当量154、数平均分子量Mn1000、重量平均分子量Mw3000、重合度6.6、p=6.6、q=0)を製造した。製造方法は特開2016-28129号公報の実施例3を参照。
・HE100C-APO(式(2)-1及び式(2)-2のR6=水素原子、式(3)のR1~R5=水素原子、Q=p-キシリレン基)
フェノールアラルキル樹脂HE100C-10-15(エア・ウォーター社)を用い、フェノール性水酸基のオルト位又はパラ位をアリル化した樹脂(水酸基当量222、数平均分子量Mn900、重量平均分子量Mw1900、重合度4.0、p=3.8、q=0.2)を製造した。製造方法は特開2016-28129号公報の実施例1を参照。
・BMI-4000(2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェニルオキシ)フェニル]プロパン、大和化成工業株式会社)
・BMI-1100H(ビス(4-マレイミドフェニル)メタン、大和化成工業株式会社)
・クラプレン(登録商標)LBR305(数平均分子量Mn26000、m/(m+n+w)=0.2(w=0)、株式会社クラレ製)
・B3000(数平均分子量Mn3200、m/(m+n+w)=1(w=0)、日本曹達株式会社製)
・クラプレン(登録商標)LBR352(数平均分子量Mn9700、m/(m+n+w)=0.7(w=0)、株式会社クラレ製)
・Ricon(商標)100(数平均分子量Mn4500、m/(m+n+w)=0.53、w/(m+n+w)=0.25(スチレン比率25%)、クレイバレー社製)
・Ricon(商標)131MA5(数平均分子量Mn4700、m/(m+n+w)=0.26、マレイン酸変性比率2(マレイン酸基/分子鎖)、w/(m+n+w)=0.02、クレイバレー社製)
・パークミル(登録商標)D(ジクミルパーオキサイド、日油株式会社)
・シリカフィラーMSR2212(球状シリカ、平均粒径22.7μm、株式会社龍森製)をシランカップリング剤KBM-603(信越化学工業株式会社製)0.5質量%を用いて処理した。
・クラプレン(登録商標)KL-10(数平均分子量Mn10000、1,2-イソプレン比率20%、株式会社クラレ製)
・クラプレン(登録商標)LIR-30(数平均分子量Mn28000、1,2-イソプレン比率20%、株式会社クラレ製)
・クレゾールノボラック型エポキシ樹脂EPICLON(登録商標)N-680(DIC株式会社製)
・フェノール樹脂ショウノール(登録商標)BRG-558(アイカ工業株式会社)
・ポリオイル110(数平均分子量Mn1600、m/(m+n+w)=0.01(w=0)、日本ゼオン株式会社製)
実施例1
BRG-APOを30質量部、BMI-4000を55質量部、LBR305を15質量部、ラジカル開始剤としてパークミルDを1.5質量部、充填材としてKBM-603でカップリング剤処理したMSR2212 400質量部を混合し、溶融混練(株式会社東洋精機製作所製2本ロール(ロール径8インチ)にて、110℃、10分)を行った。室温(25℃)にて1時間放冷して固化したのち、ミルミキサー(大阪ケミカル株式会社製、型式WB-1、25℃、30秒)を用いて粉砕することにより、粉末状の熱硬化性樹脂組成物を得た。得られた熱硬化性樹脂組成物を打錠機(株式会社富士薬品機械製)によりタブレット状に押し固めたものを用いて、トランスファー成形機で成形し、前述の各試験片の作製及び評価を行った。
成分の種類及び量を表1のとおり変更した以外は、実施例1と同様に熱硬化性樹脂組成物の製造及びその評価を行った。
Claims (9)
- ポリアルケニルフェノール化合物(A)、ポリマレイミド化合物(B)、液状ポリブタジエン化合物(C)、及びラジカル開始剤(D)を含有する熱硬化性樹脂組成物であって、前記液状ポリブタジエン化合物(C)が、式(1)-1:
前記液状ポリブタジエン化合物(C)の含有量が、前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)、前記ポリマレイミド化合物(B)及び前記液状ポリブタジエン化合物(C)の合計に対して5~40質量%であり、
前記液状ポリブタジエン化合物(C)の数平均分子量Mnが、2000~50000であり、
前記液状ポリブタジエン化合物(C)が、ポリブタジエン、ブタジエン-スチレン共重合体、及びマレイン酸変性ポリブタジエンから選択される少なくとも1種であり、
前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)が、式(2)-1:
式(2)-1に示す構造単位の一分子あたりの平均数をp、式(2)-2に示す構造単位の一分子あたりの平均数をqとしたときに、pは1.1~35の実数、p+qは1.1~35の実数、qは式:p/(p+q)の値が0.4~1となる実数であり、
前記ポリマレイミド化合物(B)が芳香族ビスマレイミド化合物である、熱硬化性樹脂組成物。 - 前記ポリマレイミド化合物(B)を100質量部としたとき、前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)の配合量が20~130質量部である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記ラジカル開始剤(D)が有機過酸化物である、請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- さらに充填材(E)を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記充填材(E)が、シリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、固体シリコーンゴム粒子、及び固体ゴム粒子からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項4に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記充填材(E)の含有量が、前記ポリアルケニルフェノール化合物(A)、前記ポリマレイミド化合物(B)、前記液状ポリブタジエン化合物(C)、及び前記ラジカル開始剤(D)の合計100質量部に対して200~1900質量部である、請求項4又は5に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物の硬化物。
- 請求項1~6のいずれか一項に記載の熱硬化性樹脂組成物をモールディング成形する、構造体の製造方法。
- 請求項7に記載の硬化物を含む構造体。
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