JPH0597949A - シリコーン変性フエノール類ノボラツク樹脂、樹脂組成物及び硬化物 - Google Patents

シリコーン変性フエノール類ノボラツク樹脂、樹脂組成物及び硬化物

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JPH0597949A
JPH0597949A JP28187291A JP28187291A JPH0597949A JP H0597949 A JPH0597949 A JP H0597949A JP 28187291 A JP28187291 A JP 28187291A JP 28187291 A JP28187291 A JP 28187291A JP H0597949 A JPH0597949 A JP H0597949A
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silicone
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JP28187291A
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English (en)
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Toshio Takahashi
利男 高橋
Ichiro Kimura
一郎 木村
Kazuyuki Murata
和幸 村田
Susumu Nagao
晋 長尾
Sumio Ichimura
純夫 市村
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Nippon Kayaku Co Ltd
Original Assignee
Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】耐熱性及び低応力性の優れた硬化物を与えるノ
ボラック樹脂を提供すること。 【構成】アルケニル基含有4核体フェノール類ノボラッ
クとハイドロジェンオルガノポリシロキサン化合物類を
反応して得られるシリコーン変性フェノール類ノボラッ
ク樹脂、これを硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物
及びその硬化物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体等の電子部品封止
用に使用される硬化剤、特に内部応力が低減し耐ヒート
ショック性に優れた硬化物を与える半導体封止用に有用
なエポキシ樹脂用硬化剤として使用できるシリコ−ン変
性フェノ−ル類ノボラック樹脂、これを含む樹脂組成物
及びその硬化物に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体封止用成形材料は、ノボラック系
エポキシ樹脂を主剤とし、これに硬化剤としてフェノー
ル類ノボラックが広く使用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし高性能化の要求
は近年増すばかりで、エポキシ樹脂用硬化剤として用い
られている従来型の分子量分布の広いフェノール類ノボ
ラックでは対応しきれなくなってきている。
【0004】例えば、電気,電子機器においては高集積
化,高性能化,高信頼性化には目を見張るものがあり、
それと共に、素子の大型化や新しい実装方式が取り入れ
られるようになった為、硬化時の内部応力や熱衝撃時の
内部応力による樹脂のクラックの発生は大きな問題とな
っている。そのため、それに使用される絶縁材料,部品
等に対して耐熱性,耐湿性,低応力性(耐クラック性)
等の諸性能のより一層の向上が望まれている。
【0005】従来よりこれらの材料に用いられるフェノ
ール類ノボラックは、低粘度品(低軟化温度品)では2
核体等の低分子化合物を多く(例えば25重量%)含
み、硬化物での耐熱性に問題があり、ビスフェノール系
樹脂でも常温で液体の使いやすいものがあるが、二官能
性であるため、硬化物での耐熱性に欠点を有する。
【0006】また高軟化温度のフェノール類ノボラック
は、硬化物での耐熱性は向上するものの軟化温度が高い
ため、作業性が悪くなり、相溶性との兼ね合いで使用が
限定される等の欠点を有する。耐熱性を保持し内部応力
を低減させる方法として、弾性率を低下させる方法が種
々考案されており、特に可とう性樹脂を添加する方法が
検討され、可とう性樹脂としてシリコーン樹脂を用いて
フェノールノボラックを変性する方法が試みられてい
る。
【0007】しかし、シリコーン樹脂を添加または一部
反応させてもシリコーン樹脂とフェノールノボラックは
非相溶なため、相分離が起こり混練,加工時のロール付
着性の低下、成型時の金型汚れ、捺印性不良及び冷熱サ
イクル時のクラック発生等の問題があり目的とする低応
力化を満足していない。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、低応力化
樹脂について鋭意検討した結果、アルケニル基含有フェ
ノール類ノボラックとハイドロジェンオルガノポリシロ
キサン化合物類を反応させて得たシリコーン変性フェノ
ール類ノボラック樹脂を硬化剤に用いた場合、耐熱性,
耐クラック性,捺印性に優れた硬化物が得られることを
見いだし本発明を完成させるに至った。
【0009】即ち本発明は、(1) 式〔1〕
【0010】
【化3】
【0011】(式中R1 、R2 ,R6 ,R7 はそれぞれ
独立して水素原子またはアリル基を示し、R1 、R2
6 ,R7 の少なくとも一つはアリル基であり、R3
4 、R5 、R8 、R9 、R10はそれぞれ独立して水素
原子、炭素数5以下のアルコキシル基または炭素数5以
下のアルキル基を示す。)で表されるアルケニル基含有
フェノール類ノボラックに式〔2〕
【0012】
【化4】
【0013】(式中R11は水素原子またはメチル基を示
し、R12は水素原子,フェニル基、ベンジル基、フェネ
チル基または炭素数5以下のアルキル基等で置換されて
いる置換フェニル基を示す。n,mは平均値を示し、n
+m=10〜500である。)で表される一分子中に珪
素原子に直結した水素原子を1個以上有するハイドロジ
ェンオルガノポリシロキサン化合物類を付加反応させて
得られるシリコーン変性フェノール類ノボラック樹脂、
【0014】(2)エポキシ樹脂及び上記(1)に記載
のシリコーン変性フェノール類ノボラック樹脂を含む樹
脂組成物、(3)上記(2)に記載の樹脂組成物の硬化
物、に関する。
【0015】シリコーン変性フェノール類ノボラックは
前記 式〔1〕で表されるアルケニル基含有フェノール
類ノボラックと式〔2〕で表されるハイドロジェンオル
ガノポリシロキサン化合物類(以下シリコーンオイルと
いう)を触媒(白金化合物)の存在下で付加反応させる
事により容易に得る事ができる。
【0016】使用する白金触媒(白金化合物)としては
付加反応用触媒として使用されている公知のものでよ
く、メチルビニル環式シロキサン白金錯体,塩化白金
酸,アルコール変性塩化白金酸,塩化白金酸とオレフィ
ンとの錯体,白金黒やアルミナ,シリカなどの担体に白
金を担持させたものが挙げられるが特に限定されない。
触媒の使用量は、触媒中の白金の量がアルケニル基含有
フェノール類ノボラックに対し好ましくは0.0001
〜0.1重量%となる量であるが、より好ましくは0.
001〜0.01重量%となる量である。
【0017】シリコーンオイルとしては、1分子中に珪
素原子に直結した水素原子を1個以上有するものであれ
ばよく、又、n+m=10〜500の範囲であれば何れ
も使用できる。シリコ−ンオイルはアルケニル基含有フ
ェノ−ル類ノボラックに対して5〜40重量%用いるの
が好ましい。反応は溶媒中で行い、溶媒としては、原料
及び生成物と反応しない溶媒であれば特に限定されず、
例えば、ベンゼン,トルエン,メチルイソブチルケトン
等が単独、または混合して使用できる。
【0018】反応温度は、通常80℃〜150℃の範囲
にあるが好ましくは100℃〜130℃である。反応時
間は特に限定されないが、通常1時間〜10時間であ
り、好ましくは2時間〜5時間である。反応終了後、使
用した触媒を水洗等で除去し、その後使用した溶媒を減
圧下で留去することにより目的物のシリコーン変性フェ
ノール類ノボラックが高収率で得られる。
【0019】上記反応に使用するアルケニル基含有フェ
ノール類ノボラック(式〔1〕)は、次のようにして製
造することができる。即ち、式〔3〕
【0020】
【化5】
【0021】で表されるO−クレゾール2核体ジメチロ
ール化合物(以下化合物〔3〕という)と式〔4〕
【0022】
【化6】
【0023】(式中R13、R14はそれぞれ独立して水素
原子またはアリル基を示し、R13、R14の少なくとも一
つはアリル基であり、R15、R16、R17はそれぞれ独立
して水素原子、炭素数5以下のアルコキシル基または炭
素数5以下のアルキル基を示す。)で表されるアルケニ
ル基含有フェノール類(必要により、他のフェノ−ル類
を併用する)とを酸触媒の存在下に脱水縮合させること
により製造できる。
【0024】アルケニル基含有フェノール類としては、
2−アリルフェノール、アリルフェニルエーテル、2−
アリル−4−メチルフェノール、2−アリル−6−メチ
ルフェノール、4−アリル−2−メトキシフェノール等
が挙げられる。
【0025】アルケニル基含有フェノ−ル類と併用する
他のフェノール類としては、フェノール又はO−クレゾ
ール、m−クレゾール、P−クレゾール、2,4−キシ
レノール、2,6−キシレノール、2,3,6−トリメ
チルフェノール等の置換基として1〜3個の低級アルキ
ル基(例えばメチル基)を有するフェノール類等が挙げ
られる。
【0026】使用する触媒としては、塩酸、硫酸、リン
酸、p−トルエンスルホン酸、シュウ酸等が使用でき、
触媒の使用量は化合物〔3〕に対して0.1〜30重量
%用いるのが好ましい 。また、アルケニル基含有フェ
ノール類は化合物〔3〕に対して2〜15倍モル用いる
のが好ましい。
【0027】反応は、無溶媒でも、ベンゼン、トルエ
ン、メチルイソブチルケトン等の溶媒中で行うこともで
きる。反応温度は20〜150℃の範囲が好ましい。反
応終了後、使用した触媒を水洗等で除去し、その後使用
した溶媒及び過剰のフェノール類を減圧下濃縮すること
により、4核体フェノールノボラックを主成分とし2核
体フェノールノボラックが極めて少ない(2重量%以
下)アルケニル基含有フェノール類ノボラックを得るこ
とができる。
【0028】従来公知のフェノール類ノボラックの製法
であるO−クルゾール等のフェノール類とホルムアルデ
ヒドを反応させる方法でフェノール類ノボラックを製造
した場合、広い分子量分布を持つフェノール類ノボラッ
クが得られ、上記のようなフェノール類ノボラックは得
られない。
【0029】以下、本発明の樹脂組成物について説明す
る。エポキシ樹脂としては、ノボラック型エポキシ樹
脂、ビスフェノ−ルA型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ル
F型エポキシ樹脂、ビスフェノ−ルS型エポキシ樹脂、
脂環式エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、トリ
スフェノ−ルメタン型多官能エポキシ樹脂等が挙げられ
るが、ノボラック型エポキシ樹脂及び/又はトリスフェ
ノ−ルメタン型多官能エポシキ樹脂の使用が耐熱性の点
で特に有利である。ノボラック型エポキシ樹脂の具体例
としては、クレゾ−ルノボラック型エポキシ樹脂、フェ
ノ−ルノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノ−ルノ
ボラック型エポキシ樹脂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種以上併用してもよい。
【0030】本発明の樹脂組成物おいて、シリコ−ン変
性フェノ−ル類ノボラック樹脂(硬化剤)は単独で、ま
たは、他のエポキシ樹脂硬化剤と併用して使用すること
が出来る。併用する場合、シリコ−ン変性フェノ−ル類
ノボラック樹脂の全硬化剤中に占める割合は、5重量%
以上が好ましく、特に10重量%以上が好ましい。
【0031】本発明のシリコ−ン変性フェノ−ル類ノボ
ラック樹脂と併用されうる他のエポキシ樹脂硬化剤とし
ては、例えば、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、
ポリアミドポリアミン等のポリアミン形硬化剤、無水ヘ
キサヒドロフタル酸、無水メチルテトラヒドロフタル酸
等の酸無水物系硬化剤、フェノ−ルノボラック、クレゾ
−ルノボラック等のフェノ−ル系硬化剤、三弗化ホウ素
等のルイス酸またはそれらの塩類、ジシアンジアミド類
などの硬化剤が挙げられるが、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種以上併用
してもよい。
【0032】本発明の樹脂組成物において、硬化剤の使
用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して0.
5〜1.5当量が好ましく特に0.6〜1.2当量が好
ましい。
【0033】硬化促進剤は必要に応じて使用され、2−
メチルイミダゾ−ル、2−エチルイミダゾ−ル等のイミ
ダゾ−ル系化合物、2−(ジメチルアミノメチル)フェ
ノ−ル等の第3アミン系化合物、トリフェニルホスフィ
ン化合物等、公知の種々の硬化促進剤が使用でき、特に
限定されるものでなはい。硬化促進剤を用いる場合、そ
の使用量はエポキシ樹脂100重量部に対して0.01
〜15重量部の範囲が好ましく、特に0.1〜10重量
部の範囲が好ましい。
【0034】本発明の樹脂組成物には、更に必要に応じ
て公知の添加剤を配合することが出来る。添加剤として
は、例えば、シリカ、アルミナ、タルク、ガラス繊維等
の無機充填剤、シランカップリング剤のような充填剤の
表面処理剤、離型剤、顔料等が挙げられる。
【0035】本発明の樹脂組成物は、各成分を均一に混
合することにより得られ、通常130〜170℃の温度
で30〜300秒の範囲で予備硬化し、更に、150〜
200℃の温度で2〜8時間、後硬化することにより充
分な硬化反応が進行し、本発明の硬化物が得られる。
又、樹脂組成物の成分を溶剤等に均一に分散または溶解
させ、溶媒を除去し硬化させることもできる。
【0036】こうして得られる硬化物は、耐熱性及び低
応力性に優れている。従って、本発明のシリコ−ン変性
フェノ−ル類ノボラック樹脂は、耐熱性、低応力性の要
求される広範な分野で硬化剤として用いることが出来
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。又、成
形材料、複合材料等の分野にも用いることが出来る。更
に、エポキシ樹脂の原料として使用することもできる。
【0037】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
するが、本発明がこれらの実施例のみに限定されるもの
でない。
【0038】アルケニル基含有フェノール類ノボラック
(式〔1〕)の合成 合成例1 温度計,撹拌機を付けたガラス容器にO−クレゾール2
核体ジメチロール化合物(式〔5〕)200g(0.6
9モル)及び2−アリルフェノール924.6g(6.
9モル)を仕込み窒素雰囲気下で室温で撹拌した。P−
トルエンスルホン酸2g/メチルイソブチルケトン10
ml溶液(O−クレゾール2核体ジメチロール化合物に
対して1.0重量%)を発熱に注意し、液温が50℃を
越えないよう徐々に滴下した。
【0039】添加後油浴中で50℃まで加温し、2時間
反応させた後、メチルイソブチルケトン500ml加え
て3リットルの分液ロートに移し水洗した。洗浄水が中
性を示すまで水洗後、有機層を減圧下濃縮し、淡黄色粘
性物(生成物A)340gを得た。このものは室温に放
置すると固化した。
【0040】生成物Aの軟化温度(JIS K242
5,環球法)は40.1℃でアルケニル当量(g/e
q)は265であった。
【0041】合成例2 合成例1において、2−アリルフェノール量を370g
(2.76モル)とした以外は合成例1と同様に反応,
処理して淡黄色固体(生成物B)337gを得た。生成
物Bの軟化温度は57.4℃でアルケニル当量(q/e
q)は275であった。
【0042】合成例3 合成例1において、2−アリルフェノール924.6g
の代わりに2−アリルフェノール184.9g(1.3
8モル)とO−クレゾール149.0g(1.38モ
ル)を用いた以外は合成例1と同様に反応,処理して淡
黄色固体(生成物C)326gを得た。生成物Cの軟化
温度は84.0℃でアルケニル当量(g/eq)は73
5であった。
【0043】合成例4 合成例1において、2−アリルフェノール924.6g
の代わりに2−アリルフェノール92.5g(0.69
モル)とO−クレゾール223.6g(2.07モル)
を用いた以外は合成例1と同様に反応,処理して淡黄色
固体(生成物D)320gを得た。生成物Dの軟化温度
は84.5℃でアルケニル当量(g/eq)は1450
であった。
【0044】合成例5 合成例1において、2−アリルフェノール924.6g
の代わりに2−アリルフェノール184.9g(1.3
8モル)と2,6−キシレノール168.4g(1.3
8モル)を用いた以外は合成例1と同様に反応,処理し
て淡黄色固体(生成物E)337gを得た。生成物Eの
軟化温度は80.6℃でアルケニル当量(g/eq)は
790であった。
【0045】合成例6 合成例1において、2−アリルフェノール924.6g
の代わりに2−アリルフェノール184.9g(1.3
8モル)と2,3,6−トリメチルフェノール188.
0g(1.38モル)を用いた以外は合成例1と同様に
反応,処理して淡黄色固体(生成物F)334gを得
た。生成物Fの軟化温度は80.2℃でアルケニル当量
(g/eq)は820であった。
【0046】実施例1 温度計,撹拌機,還流冷却器,滴下ロート及び水分離装
置の付いた1リットルのガラス反応器に合成例1で得た
アルケニル基含有フェノール類ノボラック(生成物A)
50g及びメチルイソブチルケトン500ml,2重量
%白金濃度の2−エチルヘキサノール変性塩化白金酸溶
液0.05gを仕込み1時間共沸脱水を行った後、還流
下でシリコーンオイル(1)(チッソ(株),FM−1
111,H当量:538)(式[2]においてR11
H、n=14、m=0)101.5gを30分間で滴下
した。更に同温度で3時間反応させた後、水洗処理し溶
媒を減圧下除去し淡黄色粘性物147.8g(生成物A
1)を得た。
【0047】実施例2 実施例1においてシリコーンオイル(1)の代わりに、
シリコーンオイル(2)(チッソ(株),FM−112
1,H当量:2344)(式[2]においてR11はH、
n=63、m=0)442.3gを用いた以外は実施例
1と同様に反応,処理し、淡黄色粘性物486.5g
(生成物A2)を得た。
【0048】実施例3 実施例1においてシリコーンオイル(1)の代わりに、
シリコーンオイル(3)(チッソ(株),FM−112
5,H当量:4871)(式[2]においてR11はH、
n=130、m=0)991.0gを用いた以外は実施
例1と同様に反応,処理し、淡黄色粘性物1032.2
g(生成物A3)を得た。
【0049】実施例4 実施例1において合成例1で得た生成物Aの代わりに合
成例2で得た生成物B100g、シリコーンオイル
(1)195.6gを用いた以外は実施例1と同様に反
応,処理し、淡黄色粘性物290.3g(生成物B1)
を得た。
【0050】実施例5 実施例1において合成例1で得た生成物Aの代わりに合
成例3で得た生成物C100g、シリコ−ンオイル
(1)の代わりにシリコーンオイル(2)318.9g
を用いた以外は実施例1と同様に反応,処理し、淡黄色
粘性物409.6g(生成物C1)を得た。
【0051】実施例6 実施例1において合成例1で得た生成物Aの代わりに合
成例4で得た生成物D100g、シリコ−ンオイル
(1)の代わりにシリコーンオイル(2)161.7g
を用いた以外は実施例1と同様に反応,処理し、淡黄色
粘性物252.3g(生成物D1)を得た。
【0052】実施例7 実施例1において合成例1で得た生成物Aの代わりに合
成例5で得た生成物E100g、シリコ−ンオイル
(1)の代わりにシリコーンオイル(2)296.7g
を用いた以外は実施例1と同様に反応,処理し、淡黄色
粘性物385.2g(生成物E1)を得た。
【0053】実施例8 実施例1において合成例1で得た生成物Aの代わりに合
成例6で得た生成物F100g、シリコ−ンオイル
(1)の代わりにシリコーンオイル(2)285.9g
を用いた以外は実施例1と同様に反応,処理し、淡黄色
粘性物378.5g(生成物F1)を得た。
【0054】参考例1〜8 表1に示す割合で、クレゾールノボラック型エポキシ樹
脂(日本化薬(株)製,EOCN−1020,軟化温度
65.0℃,エポキシ当量(g/eq):200)に、
実施例1〜実施例8で得られたシリコーン変性フェノー
ル類ノボラック樹脂(生成物A1〜生成物F1)と市販
のフェノールノボラック(日本化薬(株)製,軟化温度
83.0℃)を硬化剤として配合し、トリフェニルホス
フィンを硬化促進剤に用いて、ロールで加熱混練した後
粉砕した。
【0055】粉砕して得た材料を用い、150℃3分間
の条件でトランスファー成型した後、160℃で2時間
更に180℃で8時間加熱硬化して、ガラス転移温度、
及び曲げ弾性率測定用試験片を作成しこの試験片を用い
て表1の脚注に示した装置及び方法により各物性を測定
し、その結果を表1に示した。
【0056】比較例1 表1に示したフェノールノボラック(日本化薬(株)
製,軟化温度83.0℃)を用い、参考例1〜8と同様
にして配合し硬化して物性を測定しその結果を表1に示
した。
【0057】
【0058】1) 熱機械測定装置 : 真空理工
(株) TM−7000 2) JIS K 6911
【0059】また、表1に示す割合で配合して加熱硬化
させる際、鋼製のワッシャーを埋め込んで硬化させ、得
られた硬化物の熱衝撃テストを行いその結果を表2に示
した。
【0060】
【0061】硬化物形状 : φ 150mm 厚
さ:15mm ワッシャー : 平座金(JIS M5) 熱衝撃テスト: 硬化物を180℃で30分放置後 −75℃(ドライアイス〜メタノール)に浸す。
【0062】表1から明かなように、本発明のシリコー
ン変性フェノール類ノボラック樹脂を用いた場合の硬化
物のガラス転移温度は、比較例とほぼ同じ水準を示し、
耐熱性を保持しながら弾性率は大幅に減少し低応力化さ
れている。また、表2から明らかなように熱衝撃性に非
常に優れている。
【0063】
【発明の効果】本発明のシリコーン変性フェノール類ノ
ボラック樹脂を硬化剤として用いて得たエポキシ樹脂組
成物の硬化物は、低応力性を示し、熱衝撃性に優れてお
り、特に電子部品の封止材料として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 63/00 NKB 8416−4J H01L 23/29 23/31

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式〔1〕 【化1】 (式中R1 、R2 ,R6 ,R7 はそれぞれ独立して水素
    原子またはアリル基を示し、R1 、R2 ,R6 ,R7
    少なくとも一つはアリル基であり、R3 、R4 、R5
    8 、R9 、R10はそれぞれ独立して水素原子、炭素数
    5以下のアルコキシル基または炭素数5以下のアルキル
    基を示す。)で表されるアルケニル基含有フェノール類
    ノボラックに式〔2〕 【化2】 (式中R11は水素原子またはメチル基を示し、R12は水
    素原子、フェニル基、ベンジル基、フェネチル基または
    置換フェニル基を示す。n,mは平均値を示し、n+m
    =10〜500である。)で表される一分子中に珪素原
    子に直結した水素原子を1個以上有するハイドロジェン
    オルガノポリシロキサン化合物類を付加反応させて得ら
    れるシリコーン変性フェノール類ノボラック樹脂。
  2. 【請求項2】エポキシ樹脂及び請求項1に記載のシリコ
    ーン変性フェノール類ノボラック樹脂を含む樹脂組成
    物。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の樹脂組成物の硬化物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0625370A (ja) * 1992-05-14 1994-02-01 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコーン変性アラルキル樹脂
JP2000297199A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Shin Etsu Chem Co Ltd エポキシ樹脂組成物並びにこのエポキシ樹脂組成物を用いた積層フィルム及び半導体装置
JP2015061899A (ja) * 2013-08-20 2015-04-02 信越化学工業株式会社 オルガノシロキサン変性ノボラック樹脂及びその製造方法

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