JPWO2012014715A1 - 硬化性樹脂組成物、その硬化物、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、及び半導体封止材料 - Google Patents

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Abstract

組成物の流動性に優れると共に、近年の電子部品関連材料に適する耐湿信頼性と、環境調和のためハロゲンフリーで高い難燃性を実現する熱硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び該組成物を用いた半導体封止材料、並びにこれらの性能を与えるフェノール系樹脂、及びエポキシ樹脂を提供する。エポキシ樹脂(A)及びフェノール系樹脂(B)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記フェノール系樹脂(B)が、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格とするフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するフェノール系樹脂を用いる。

Description

本発明は得られる硬化物が、耐熱性や耐湿信頼性、難燃性、誘電特性、硬化反応時の硬化性に優れ、半導体封止材、プリント回路基板、塗料、注型用途等に好適に用いる事が出来る熱硬化性樹脂組成物、その硬化物、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂、及び前記熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体封止材に関する。
エポキシ樹脂及びその硬化剤を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物は、高耐熱性、耐湿性、低粘性等の諸物性に優れる点から半導体封止材やプリント回路基板等の電子部品、電子部品分野、導電ペースト等の導電性接着剤、その他接着剤、複合材料用マトリックス、塗料、フォトレジスト材料、顕色材料等で広く用いられている。
近年、これら各種用途、とりわけ先端材料用途において、耐熱性、耐湿信頼性に代表される性能の一層の向上が求められている。例えば、半導体封止材料分野では、BGA、CSPといった表面実装パッケージへの移行、更に鉛フリー半田への対応により、リフロー処理温度が高温化するに至り、よって、これまでに増して耐湿耐半田性に優れる電子部品封止樹脂材料が求められている。
更に近年、環境調和の観点からハロゲン系難燃剤排除の動きがより一層高まり、ハロゲンフリー系で高度な難燃性を発現するエポキシ樹脂及びフェノール樹脂(硬化剤)が求められている。
かかる要求特性に応える電子部品封止材料用フェノール樹脂及びエポキシ樹脂としては、例えば、フェノール樹脂とベンジルクロライド等のベンジル化剤を反応させたベンジル化フェノール樹脂、及び、前記ベンジル化フェノール樹脂をエピハロヒドリンと反応させたエポキシ樹脂を用いたもの(例えば、特許文献1参照)、また、フェノール性化合物とジクロロメチルナフタレンを反応して得られるフェノール樹脂、及び前記ジクロロメチルナフタレンを反応して得られるフェノール樹脂をエピハロヒドリンと反応させたエポキシ樹脂を用いたもの(例えば、特許文献2、3参照)が開示されている。
然しながら、前記特許文献1にかかるエポキシ樹脂及びフェノール樹脂は、吸湿率が低下し、耐湿耐半田性はある程度改善されているものの、近年要求される要求レベルには不十分であったことに加え、難燃性にも劣り、ハロゲンフリーでの材料設計ができないものであり、また、特許文献2,3に記載されたエポキシ樹脂、フェノール樹脂(硬化剤)は、ある程度の難燃性改良効果はあるものの粘度が高いため成形時の流動性に劣り、近年のファインピッチ化が進む電子部品には全く使用できないものであった。
このように、電子部品関連材料の分野においては、流動性と耐湿信頼性と難燃性とを具備したエポキシ樹脂組成物は得られていないのが現状であった。
特開平8−120039号公報 特開2004−59792号公報 特開2004−123859号公報
従って、本発明が解決しようとする課題は、組成物の流動性に優れると共に、近年の電子部品関連材料に適する耐湿信頼性と、環境調和のためハロゲンフリーで高い難燃性を実現する熱硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び該組成物を用いた半導体封止材料、並びにこれらの性能を与えるフェノール系樹脂、及びエポキシ樹脂を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格とするフェノール樹脂の芳香核に、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基を導入することにより、耐湿耐半田性とハロゲンフリーで高い難燃性を有することを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、エポキシ樹脂(A)及びフェノール系樹脂(B)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記フェノール系樹脂(B)が、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格とするフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するフェノール系樹脂であることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物(以下、この熱硬化性樹脂組成物を「熱硬化性樹脂組成物(I)」と略記する)に関する。
本発明は、更に、前記熱硬化性樹脂組成物(I)における前記エポキシ樹脂及び前記フェノール系樹脂(B)に加え、更に無機質充填材を組成物中70〜95質量%となる割合で含有することを特徴とする半導体封止材料に関する。
本発明は、更に、前記熱硬化性樹脂組成物(I)を硬化反応させてなることを特徴とする硬化物に関する。
本発明は、更に、上記熱硬化性樹脂組成物(I)を硬化反応させてなることを特徴とするエポキシ樹脂硬化物に関する。
本発明は、更に、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有することを特徴とするフェノール系樹脂に関する。
本発明は、更に、エポキシ樹脂(A’)及び硬化剤(B’)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂(A’)が、複数のグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するエポキシ樹脂構造を有しており、かつ、該エポキシ樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するものであることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物(以下、この熱硬化性樹脂組成物を「熱硬化性樹脂組成物(II)」と略記する)に関する。
本発明は、更に、前記熱硬化性樹脂組成物(II)における前記エポキシ樹脂(A’)及び前記硬化剤(B’)に加え、更に無機質充填材を組成物中70〜95質量%となる割合で含有することを特徴とする半導体封止材料に関する。
本発明は、更に、前記熱硬化性樹脂組成物(II)を硬化反応させてなることを特徴とする硬化物に関する。
本発明は、更に、複数のグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するエポキシ樹脂構造を有しており、かつ、該エポキシ樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有することを特徴とするエポキシ樹脂に関する。
本発明によれば、組成物の流動性に優れると共に、近年の電子部品関連材料に適する耐湿信頼性と、環境調和のためハロゲンフリーで高い難燃性を実現する熱硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び該組成物を用いた半導体封止材料、並びにこれらの性能を与えるフェノール系樹脂、及びエポキシ樹脂を提供できる。
図1は、実施例1で得られたフェノール樹脂(A−1)のGPCチャートである。 図2は、実施例1で得られたフェノール樹脂(A−1)のC13 NMRチャートである。 図3は、実施例1で得られたフェノール樹脂(A−1)のMSスペクトルである。 図4は、実施例2で得られたフェノール樹脂(A−2)のGPCチャートである。 図5は、実施例3で得られたフェノール樹脂(A−3)のGPCチャートである。 図6は、実施例4で得られたフェノール樹脂(A−4)のGPCチャートである。 図7は、実施例5で得られたフェノール樹脂(A−5)のGPCチャートである。 図8は、実施例6で得られたエポキシ樹脂(E−1)のGPCチャートである。 図9は、実施例6で得られたエポキシ樹脂(E−1)のC13 NMRチャートである。 図10は、実施例6で得られたエポキシ樹脂(E−1)のMSスペクトルである。 図11は、実施例7で得られたエポキシ樹脂(E−2)のGPCチャートである。 図12は、実施例8で得られたエポキシ樹脂(E−3)のGPCチャートである。 図13は、実施例9で得られたエポキシ樹脂(E−4)のGPCチャートである。 図14は、実施例10で得られたエポキシ樹脂(E−5)のGPCチャートである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)は、先ず、エポキシ樹脂(A)及びフェノール系樹脂(B)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記フェノール系樹脂(B)が、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格とするフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有することを特徴とするものである。
即ち、前記フェノール系樹脂(B)が、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格とするフェノール樹脂構造を有し、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有することから、樹脂自体の芳香核性を高めることができると共に樹脂自体の流動性も保持され、半導体封止材料用途におけるシリカ等無機充填材との親和性も改善される他、硬化物としたときの熱膨張係数も低くなり、耐湿信頼性と難燃性とが顕著に良好なものとなる。なお、本発明では、斯かるフェノール系樹脂(B)が、本発明の新規フェノール系樹脂となる。
ここで、該フェノール樹脂構造の芳香核中のナフチルメチル基又はアントニルメチル基の含有率は、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数が10〜200となる割合であることが耐湿信頼性、及び難燃性のバランスが一層向上する点から好ましい。特に15〜120であることが硬化性、成形性、耐湿信頼性、及び難燃性の改善効果が高いことから好ましく、更に20〜100の範囲にあることが、シリカ等の充填材の親和性やガラス基材への含浸性に優れ本発明の効果を顕著することから好ましく、とりわけ20〜80の範囲であることが好ましい。
これに対して、前記した特許文献2、3には、縮合剤として用いるジクロロメチルナフタレンに、不純物としてナフチルメチルクロリドを含有していることが記載され、且つ、不純物の含有量としては10質量%以下としないと耐熱性が低下することが記載されている。しかしながら、本願発明では、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基を積極的に樹脂構造中に導入し、かつ、その存在割合をフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、10〜200となる割合とすることにより、耐熱性の低下が認められず、耐湿耐半田性に代表される耐湿信頼性が格段に向上する。更に、本発明における熱硬化性樹脂組成物は、嵩高い縮合多環骨格を含有するにも係わらず極めて粘度が低く、シリカ等の無機充填材やガラス基材への含浸性に改善され、良好な耐湿信頼性が得られることは特筆すべき点である。
ここで、該フェノール樹脂構造の芳香核中のナフチルメチル基又はアントニルメチル基の含有率、即ち、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合のナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数とは、フェノール系樹脂を製造する際の原料フェノール樹脂中の芳香核数に対する、ナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)の総数に等しい値である。
このように熱硬化性樹脂組成物(I)におけるフェノール系樹脂(B)は、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するフェノール性水酸基含有芳香族骨格(以下、この構造部位を「フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)」と略記する)と、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有しないフェノール性水酸基含有芳香族骨格(以下、この構造部位を「フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)」と略記する)とを樹脂構造中に有するものであり、これらの構造部位がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基(以下、これを「メチレン系結節基(X)」とする)によって結節された樹脂構造を有するものである。
本発明では、このような特徴的な化学構造を有することから、分子構造中の芳香族含有率が高くなり、硬化物に優れた耐熱性と難燃性を付与することができる。
ここで、前記前記一般式(1)で表される基を含有するフェノール性水酸基含有芳香族炭化水素基(Ph1)は、様々な構造をとり得るものであり、具体的には、以下のP1〜P18の構造式で表されるフェノール、ナフトール、及びこれらの芳香核上の置換基としてアルキル基を有する化合物から形成される芳香族炭化水素基であることが耐熱性と耐湿耐半田性に優れる点から好ましい。
ここで、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)としては、例えば、下記構造式P1〜P13で表されるものが挙げられる。
Figure 2012014715

ここで、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
本発明では、これらのなかでも、低粘度で、硬化性、耐熱性、耐湿耐半田性に優れる点では前記構造式Ph1−1のフェノール骨格を有するものが好ましい。また、前記構造式Ph1−4に代表されるようにフェノール骨格にメチル基を有するものは、耐熱性と耐湿耐半田性の改善効果が顕著なものとなり好ましい。また、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)が分子末端に位置する場合には、下記構造式Ph1−14〜Ph1−22で表されるものが挙げられる。
Figure 2012014715
ここで、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
本発明では、これらのなかでも、低粘度で、硬化性、耐熱性、耐湿耐半田性に優れる点では前記構造式Ph1−14のフェノール骨格を有するものが好ましい。また、前記構造式Ph1−15、Ph1−20、Ph1−22に代表されるようにフェノール骨格にメチル基を有するものは、耐熱性と耐湿耐半田性の改善効果が顕著なものとなり好ましい。
一方、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有しない、前記フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)は、具体的には、下記構造式Ph2−1〜Ph2−17で表されるものが挙げられる、フェノール、ナフトール、及びこれらの芳香核上の置換基としてアルキル基を有する化合物から形成される芳香族炭化水素基であることが、耐熱性と耐湿耐半田性に優れる点から好ましい。
Figure 2012014715

ここで、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
本発明では、これらのなかでも、特に硬化性に優れる点ではPh2−1、耐湿耐半田性の点からはPh2−4で表される構造のものが好ましい。
ここで、前記各構造は、該構造が分子末端に位置する場合には、1価の芳香族炭化水素基となる。また、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
次に、フェノール系樹脂(B)の樹脂構造中に有する、メチレン系結節基(X)は、例えば、アルキリデン基として、メチレン基、エチリデン基、1−プロピリデン基、2,2−プロピリデン基、ジメチレン基、プロパン−1,1,3,3−テトライル基、n−ブタン−1,1,4,4−テトライル基、n−ペンタン−1,1,5,5−テトライル基等が挙げられ、芳香族炭化水素構造含有メチレン基として、下記構造式X1〜X8で表されるものが挙げられる。
Figure 2012014715
これらのなかでも特に、フェノール系樹脂(B)の硬化物における難燃性に優れる点からメチレン基、前記構造式X1、X2、X5で表される構造のものが好ましい。
本発明で用いるフェノール系樹脂(B)は、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)及びフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)が、メチレン系結節基(X)を介してフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)又はフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)と結合された樹脂構造を有するものであり、これらの結合の形態は任意の組み合わせを採り得る。このような各構成部位から構成されるフェノール系樹脂(B)の分子構造は、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)を「Ph1」、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)を「Ph2」、メチレン系結節基(X)を「X」で表した場合、下記部分構造式B1及びB2で表される構造部位
Figure 2012014715

を繰り返し単位とするランダム共重合体、若しくはブロック共重合体、
B2を繰り返し単位とする重合体ブロックの分子鎖中にB1が存在する重合体、或いは、
下記構造式B3〜B8
Figure 2012014715

で表される構造部位を分岐点として樹脂構造中に有する重合体、或いは、これら自体を繰り返し単位とする重合体であって、その樹脂構造の末端に下記構造式B9又はB10
Figure 2012014715

で表される構造を有するものが挙げられる。
本発明では、このような特徴的な化学構造を有することから、分子構造中の芳香族含有率が高くなり、硬化物に優れた耐熱性と難燃性を付与することができる。特に、本発明のフェノール系樹脂(B)の基本骨格となるフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)又はフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)を構成する芳香核がフェニル基又はアルキル置換フェニル基で構成されるものが耐湿耐半田性の改善効果が大きく好ましい。フェニル基又はアルキル置換フェニル基で構成されることにより、硬化物に靭性をもたらし、また、側鎖として配置された縮合多環骨格が低粘度を発現させる為、低熱膨張で密着性を改善して耐湿耐半田性が飛躍的に改善される他、難燃性を向上させることができる。
また、前記フェノール系樹脂(B)において、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)中に存在するナフチルメチル基又はアントニルメチル基は、下記構造式(1)
Figure 2012014715

又は下記構造式(2)
Figure 2012014715


で表されるように多重化した構造を有するものであってもよい。ここで、上記構造式(1)又は構造式(2)は、その平均が0〜5の値を採りうるが、本発明では優れた難燃性を発現する点から多重化していないもの、即ちnが0のものが好ましい。また、これらのなかでも特に流動性、難燃性の点からナフチルメチル基であることが好ましい。
更に、本発明のフェノール系樹脂(B)は、その芳香核に前記メチレン系結節基(X)を介してアルコキシ基含有芳香族炭化水素基が結合していてもよく、かかるアルコキシ基含有芳香族炭化水素基は、例えば、下記構造式A1〜A13で表されるものが挙げられる。
Figure 2012014715

本発明においては、前記フェノール系樹脂(B)は、アルコキシ基含有芳香族炭化水素基をその樹脂構造中に含む場合、該アルコキシ基含有芳香族炭化水素基は、前記構造式A8で表される構造を有するものがエポキシ樹脂硬化物の耐熱性、難燃性に優れ、且つ誘電正接を著しく低減できることができる。
また、前記フェノール系樹脂(B)は、ICI粘度計で測定した150℃における溶融粘度が0.1〜50dPa・sの範囲であるのものが、特に、150℃で0.1〜20dPa・sのものが成形時の流動性や耐湿耐半田性に優れる点で好ましい。更に、前記フェノール系樹脂(B)は、その水酸基当量が、120〜400g/eq.の範囲のものが、硬化物の耐熱性と難燃性が一層良好となる点から好ましい。また、上記水酸基当量は、特に150〜250g/eq.の範囲のであることが、硬化物の耐湿耐半田性と難燃性、並びに、組成物の硬化性とのバランスが特に優れたものとなる。
更に、前記フェノール性水酸基含有芳香族炭化水素基(Ph1)の存在比率は、前記芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するフェノール性水酸基含有芳香族炭化水素基(Ph1)と、前記芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有しないフェノール性水酸基含有芳香族炭化水素基(Ph2)の合計数を100としたとき、前記フェノール性水酸基含有芳香族炭化水素基(Ph1)の総数が10〜200となる割合であることが、硬化物の難燃性と耐湿耐半田性が一層良好となる点から好ましい。特に、15〜120となる割合であることが硬化性、成形性、耐湿信頼性、及び難燃性の改善効果が高いことから好ましく、20〜100の範囲にあることが、組成物とする際のシリカ等無機充填材やガラス基材への含浸性に優れるとともに硬化物としたときの熱膨張係数が小さくなり、密着性が高まり耐湿耐半田性が飛躍的に向上する。とりわけ、特に前記存在比率が、20〜80となる割合とすることにより、より一層耐湿耐半田性が向上する。
前記フェノール系樹脂(B)は、以下に詳述する製造方法によって工業的に製造することができる。
即ち、フェノール系樹脂(B)の製造方法は、ノボラック樹脂に、ナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)を反応させる方法(方法1)、或いは、フェノール化合物(Ph1’)を、カルボニル化合物(X’)と反応させてノボラック型フェノール樹脂を製造した後、これをナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)と反応させる方法(方法2)が挙げられる。
方法1において用いられるノボラック樹脂は、前記したフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)が、メチレン系結節基(X)を介してフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)と結合された樹脂構造を有するもの、更に、前記メチレン系結節基(X)を介して、前記アルコキシ基含有芳香族炭化水素基を有するものが挙げられる。これらのなかでもナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)との反応性が良好であり、耐湿信頼性と難燃性に優れたフェノール系樹脂が得られる点から、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂が好ましい。
一方、方法1で用いられるナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)は、1−ナフチルメチルクロリド、2−ナフチルメチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリド、1-メトキシメチルナフタレン、1-ナフチルメタノール、2−メトキシメチルナフタレン、2−ナフチルメタノール9−(メトキシメチル)アントラセン、9−アントラセンメタノールが挙げられる。これらの中ででも反応触媒を使用せずに反応でき、反応後の精製工程が不要となる点で、1−メチルクロリド、2−メチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリドが好ましい。
次に、方法2において使用できるフェノール化合物(Ph1’)としては、例えば、フェノール、レゾルシノール、ヒドロキノンなどの無置換フェノール系化合物、クレゾール、フェニルフェノール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、iso−プロピルフェノール、t−ブチルフェノールなどの一置換フェノール系化合物、キシレノール、メチルプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、メチルヘキシルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノールなどの二置換フェノール系化合物、メシトール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール等の三置換フェノール系化合物、1−ナフトール、2−ナフトール、メチルナフトールなどのフェノール系化合物等が挙げられる。
これらのなかでも、硬化物の難燃性と耐湿耐半田性及び組成物が流動性に優れる点から1−ナフトール、2−ナフトール、クレゾール、フェノールが特に好ましい。
また、カルボニル化合物(X’)は、具体的には、次に、カルボニル基含有化合物(a3)は、具体的には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド等の脂肪族系アルデヒド、グリオキザール等のジアルデヒド、ベンズアルデヒド、4−メチルベンズアルデヒド、3,4−ジメチルベンズアルデヒド、4−ビフェニルアルデヒド、ナフチルアルデヒド等の芳香族系アルデヒド、ベンゾフェノン、フルオレノン、インダノン等のケトン化合物が挙げられる。
これらのなかでも得られる硬化物の難燃性にすぐれる点からホルムアルデヒド、ベンズアルデヒド、4−ビフェニルアルデヒド、ナフチルアルデヒドが好ましい。
ここで、フェノール化合物(Ph1’)とカルボニル化合物(X’)との反応は、フェノール化合物(Ph1’)1モルに対し、カルボニル化合物(X’)を0.01〜0.9モルを触媒の存在下,加熱することで得られる。ここで用いる重合触媒としては、特に限定されるものではないが、酸触媒が好ましく、例えば、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、シュウ酸などの有機酸、三弗化ホウ素、無水塩化アルミニウム、塩化亜鉛などのルイス酸などが挙げられる。その使用量は仕込み原料の総質量に対して、0.1〜5質量%なる範囲であることが好ましい。
この反応を行う際、必要に応じて有機溶剤を使用することができる。使用できる有機溶剤の具体例としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。有機溶剤の使用量としては仕込み原料の総質量に対して通常10〜500質量%、好ましくは30〜250質量%である。また反応温度としては通常40〜250℃であり、100〜200℃の範囲がより好ましい。また反応時間としては通常1〜20時間である。
また得られる該多価ヒドロキシ化合物の着色が大きい場合は、それを抑制するために、酸化防止剤や還元剤を添加しても良い。前記酸化防止剤としては特に限定されないが、例えば2,6−ジアルキルフェノール誘導体などのヒンダードフェノール系化合物や2価のイオウ系化合物や3価のリン原子を含む亜リン酸エステル系化合物などを挙げることができる。前記還元剤としては特に限定されないが、例えば次亜リン酸、亜リン酸、チオ硫酸、亜硫酸、ハイドロサルファイトまたはこれら塩や亜鉛などが挙げられる。
反応終了後、反応混合物のpH値が3〜7、好ましくは4〜7になるまで中和あるいは水洗処理を行う。中和処理や水洗処理は常法にしたがって行えばよい。例えば酸触媒を用いた場合は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、トリエチレンテトラミン、アニリン等の塩基性物質を中和剤として用いることができる。中和の際には、事前にリン酸等のバッファーを入れておいても良いし、また、一旦塩基サイドにしたのちシュウ酸などでpH値が3〜7としてもよい。中和あるいは水洗処理を行った後、減圧加熱下で、主にフェノール化合物(Ph1’)を含む未反応原料や有機溶剤、副生物を留去し生成物の濃縮を行い、目的の多価ヒドロキシ化合物を得ることが出来る。ここで回収した未反応原料は再利用することもできる。反応終了後の処理操作のなかに、精密濾過工程を導入すると、無機塩や異物類を精製除去することができる点でより好ましい。
次に、前記方法2において用いられるナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)は、方法1の場合と同様に、1−ナフチルメチルクロリド、2−ナフチルメチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリド、1-メトキシメチルナフタレン、1-ナフチルメタノール、2−メトキシメチルナフタレン、2−ナフチルメタノール9−(メトキシメチル)アントラセン、9−アントラセンメタノールが挙げられる。
これらの中ででも反応触媒を使用せずに反応でき、反応後の精製工程が不要となる点で、1−メチルクロリド、2−メチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリドが好ましい。
方法1における、ノボラック樹脂と、ナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)との反応、或いは、方法2における、ノボラック樹脂と、ナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)との反応は、50℃〜200℃の温度条件、好ましくは70℃〜180℃の反応条件下に行うことができる。また、反応触媒としては、酸触媒が好ましく、例えば、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、シュウ酸などの有機酸、三弗化ホウ素、無水塩化アルミニウム、塩化亜鉛などのルイス酸などが挙げられる。その使用量は仕込み原料の総質量に対して、0.1〜5質量%なる範囲であることが好ましい。
また、ナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)として、1−ナフチルメチルクロリド、2−ナフチルメチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリドを用いる場合は、特に反応触媒を用いる必要がなく、自己発生するハロゲン化水素により反応することが可能である。反応初期にハロゲン化水素の発生が起こらない場合、水や塩酸を0.1質量%から5質量%程度加えて、ハロゲン化水素の自己発生を促進することができる。
この時、発生する塩化水素ガスは、速やかに系外に放出し、アルカリ水などにより中和、無害化することが望ましい。
反応時間は、原料であるナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)が消失すればよく、一般的に1時間〜50時間程度である。1−ナフチルメチルクロリド、2−ナフチルメチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリドを用いる場合は実質的に塩化水素ガスの発生が無くなり、原料であるクロライド化合物が消失し、且つ原料である(a2)由来の塩素分が検出されなくなるまでであり、反応温度にもよるが、実際の反応においては、反応温度は速やかに塩化水素ガスが発生し、且つ安定して系外に放出できる程度にコントロールできる温度が望ましく、この様な反応温度において反応時間は1時間〜25時間程度である。
また、反応の終点は、高速液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー等により原料のキシリレンジクロライドの消失を確認し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により分子量分布に変動が無くなること、並びに屈折率の変動が無くなることを確認して決定することが望ましい。
更に、最終的に得られた樹脂の溶融粘度が変動しなくなるまでの条件を確認して決定することが望ましい。
ここでいう溶融粘度とは、ICIコーンプレート粘度計やB型粘度計、E型粘度計等、いずれの測定方法でも構わない。
この様にして得られた反応生成物には、未反応フェノール化合物が多量に残存しており、蒸留、水洗等任意の方法で未反応フェノールを除去することにより本発明のフェノール系樹脂(B)が得られる。
この反応を行う際、必要に応じて有機溶剤を使用することができる。使用できる有機溶剤の具体例としては、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではない。但し、1−ナフチルメチルクロリド、2−ナフチルメチルクロリド、(9−アントリルメチル)クロリドを用いる場合は、副反応が起こるためアルコール系有機溶剤は使用しない方が好ましい。有機溶剤の使用量としては仕込み原料の総質量に対して通常10〜500質量%、好ましくは30〜250質量%である。
また得られる該多価ヒドロキシ化合物の着色が大きい場合は、それを抑制するために、酸化防止剤や還元剤を添加しても良い。前記酸化防止剤としては特に限定されないが、例えば2,6−ジアルキルフェノール誘導体などのヒンダードフェノール系化合物や2価のイオウ系化合物や3価のリン原子を含む亜リン酸エステル系化合物などを挙げることができる。前記還元剤としては特に限定されないが、例えば次亜リン酸、亜リン酸、チオ硫酸、亜硫酸、ハイドロサルファイトまたはこれら塩や亜鉛などが挙げられる。
反応終了後、反応混合物のpH値が3〜7、好ましくは4〜7になるまで中和あるいは水洗処理を行う。中和処理や水洗処理は常法にしたがって行えばよい。例えば酸触媒を用いた場合は水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、アンモニア、トリエチレンテトラミン、アニリン等の塩基性物質を中和剤として用いることができる。中和の際には、事前にリン酸等のバッファーを入れておいても良いし、また、一旦塩基サイドにしたのちシュウ酸などでpH値が3〜7としてもよい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)において、前記フェノール系樹脂(B)は単独で用いてもよいが、本発明の効果を損なわない範囲で他のエポキシ樹脂用硬化剤(b)を使用してもよい。具体的には、硬化剤の全質量に対して前記フェノール系樹脂(B)が30質量%以上、好ましくは40質量%以上となる範囲で当該他のエポキシ樹脂用硬化剤(b)を併用することができる。
本発明のフェノール系樹脂(B)と併用されうる、他のエポキシ樹脂用硬化剤(b)としては、例えばアミン系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物、フェノール系樹脂(B)以外のフェノ−ル系化合物、アミノトリアジン変性フェノール樹脂(メラミンやベンゾグアナミンなどでフェノール核が連結された多価フェノール化合物)が挙げられる。
ここで。フェノール系樹脂(B)以外のフェノ−ル系化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂等のノボラック樹脂;前記ノボラック樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂、前記ノボラック樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂等のメトキシ芳香族構造含有フェノール樹脂;
下記構造式
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるフェノールアラルキル樹脂、
下記構造式
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるナフトールアラルキル樹脂、下記構造式
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるビフェニル変性フェノール樹脂、
下記構造式
Figure 2012014715

(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるビフェニル変性ナフトール樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂;前記アラルキル型フェノール樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂、前記アラルキル型フェノール樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂;下記構造式
Figure 2012014715

(式中、Xは、フェニル基、ビフェニル基を表し、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)で表される芳香族メチレンを結節基とするノボラック樹脂;トリメチロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加型フェノール樹脂が挙げられる。
これらの中でも、特に芳香族骨格を分子構造内に多く含むものが難燃効果の点から好ましく、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族メチレンを結節基とするノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂、ビフェニル変性ナフトール樹脂、メトキシ芳香族構造含有フェノール樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂が難燃性に優れることから好ましい。
次に、本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)で用いるエポキシ樹脂(A)としては、
例えば、
ジグリシジルオキシナフタレン、1,1−ビス(2,7−ジグリシジルオキシナフチル)メタン1−(2,7−ジグリシジルオキシナフチル)−1−(2’−グリシジルオキシナフチル)メタン等のナフタレン型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;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、ビスフェノールA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、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;前記ノボラック型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂、前記ノボラック型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂;下記構造式B1
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、下記構造式B2
Figure 2012014715

(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、下記構造式B3
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるビフェニル型エポキシ樹脂、下記構造式B4
Figure 2012014715

(式中、Xは、フェニル基、ビフェニル基を表し、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表される芳香族メチレンを結節基とするノボラック型エポキシ樹脂;
前記アラルキル型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂、前記アラルキル型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂;その他テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニ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等が挙げられる。またこれらのエポキシ樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を混合してもよい。これらのなかでも、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アルコキシ基含有ノボラック型エポキシ樹脂、又はアルコキシ基含有アラルキル型エポキシ樹脂が、難燃性や誘電特性に優れる点から特に好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)におけるエポキシ樹脂(A)とフェノール系樹脂(B)との配合量としては、得られる硬化物特性が良好である点から、エポキシ樹脂(A)のエポキシ基の合計1当量に対して、前記フェノール系樹脂(B)を含む硬化剤中の活性基が0.7〜1.5当量になる量であることが好ましい。
また、必要に応じて本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)に硬化促進剤を適宜併用することもできる。前記硬化促進剤としては種々のものが使用できるが、例えば、リン系化合物、第3級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。特に半導体封止材料用途として使用する場合には、硬化性、耐熱性、電気特性、耐湿信頼性等に優れる点から、リン系化合物ではトリフェニルフォスフィン、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)が好ましい。
本発明のもう一つの熱硬化性樹脂組成物(II)は、エポキシ樹脂(A’)及び硬化剤(B’)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂(A’)が、前記エポキシ樹脂が、複数のグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するエポキシ樹脂構造を有しており、かつ、該エポキシ樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するものであることを特徴とするものである。
即ち、熱硬化性樹脂組成物(II)における前記エポキシ樹脂(A’)は、熱硬化性樹脂組成物(I)を構成するフェノール系樹脂(B)をエピハロヒドリンと反応させてエポキシ化したものであり、該フェノール系樹脂(B)と共通する基本骨格を有するものである。ゆえに、前記フェノール系樹脂(B)の場合と同様に、樹脂自体の芳香核性を高めることができると共に樹脂自体の流動性も保持され、半導体封止材料用途におけるシリカ等無機充填材との親和性も改善される他、硬化物としたときの熱膨張係数も低くなり、耐湿信頼性と難燃性とが顕著に良好なものとなる。なお、本発明では、斯かるエポキシ樹脂(A’)が、本発明の新規エポキシ樹脂となる。
ここで、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の存在割合は、特に、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数が10〜200となる割合であることが耐湿信頼性、及び難燃性のバランスが一層向上する点から好ましく、15〜120であることが硬化性、成形性、耐湿信頼性、及び難燃性の改善効果が高いことから特に好ましい。更に、20〜100の範囲にあることが、シリカ等の充填材の親和性やガラス基材への含浸性に優れ本発明の効果を顕著することから好ましく、とりわけ20〜80の範囲であることが好ましい。
ここで、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数とは、エポキシ樹脂の前駆体であるフェノール樹脂を製造する際の、その原料フェノール樹脂中の芳香核数に対する、ナフチルメチル化剤又はアントニルメチル化剤(a2)の総数に等しい値である。
このように熱硬化性樹脂組成物(II)におけるエポキシ樹脂(A’)は、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(以下、この構造部位を「グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)」と略記する)と、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有しないグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(以下、この構造部位を「グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep2)」と略記する)とを樹脂構造中に有するものであり、これらの構造部位が前記メチレン系結節基(X)によって結節された樹脂構造を有するものである。
ここで、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)としては、例えば、下記構造式Ep1−1〜Ep1−13で表されるものが挙げられる。
Figure 2012014715

ここで、「Gr」は、グリシジルオキシ基を表し、また、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
本発明では、これらのなかでも、低粘度で、硬化性、耐熱性、耐湿耐半田性に優れる点では前記構造式Ep1−1の構造が好ましい。また、前記構造式Ep1−4に代表されるようにフェノール骨格にメチル基を有するものは、耐熱性と耐湿耐半田性の改善効果が顕著なものとなり好ましい。
Figure 2012014715

ここで、「Gr」は、グリシジルオキシ基を表し、また、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
本発明では、これらのなかでも、低粘度で、硬化性、耐熱性、耐湿耐半田性に優れる点では前記構造式Ep1−14の構造のものが好ましい。また、前記構造式Ep1−15、Ep1−20、Ep1−22に代表されるようにフェノール骨格にメチル基を有するものは、耐熱性と耐湿耐半田性の改善効果が顕著なものとなり好ましい。
一方、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有しない、前記グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep2)は、具体的には、下記構造式Ep2−1〜Ep2−17で表されるものが挙げられる、フェノール、ナフトール、及びこれらの芳香核上の置換基としてアルキル基を有する化合物から形成される芳香族炭化水素基であることが、耐熱性と耐湿耐半田性に優れる点から好ましい。
Figure 2012014715

ここで、「Gr」は、グリシジルオキシ基を表し、また、上掲した構造のうちナフタレン骨格上に他の構造部位との結合位置を二つ以上有するものは、それらの結合位置は同一核上であってもよいし、或いは、それぞれ異核上にあってもよい。
本発明では、これらのなかでも、特に、硬化性に優れる点ではEp2−1、耐湿耐半田性の点からはEp2−4が好ましい。
次に、エポキシ樹脂(A’)の樹脂構造中に有する、メチレン系結節基(X)は、前記熱硬化性樹脂組成物(I)におけるフェノール系樹脂と同様に前記X1〜X5で表される構造のものが挙げられる。
本発明で用いるエポキシ樹脂(A’)は、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)及びグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep2)が、メチレン系結節基(X)を介してグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)又はグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep2)と結合された樹脂構造を有するものであり、これらの結合の形態は任意の組み合わせを採り得る。このような各構成部位から構成されるエポキシ樹脂の分子構造は、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)を「Ep1」、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep2)を「Ep2」、メチレン系結節基(X)を「X」で表した場合、下記部分構造式E1及びE2で表される構造部位
Figure 2012014715

を繰り返し単位とするランダム共重合体、若しくはブロック共重合体、E2を繰り返し単位とする重合体ブロックの分子鎖中にE1が存在する重合体、或いは、
下記構造式E3〜E8
Figure 2012014715

で表される構造部位を分岐点として樹脂構造中に有する重合体、或いは、これら自体を繰り返し単位とする重合体であって、その樹脂構造の末端に下記構造式E9又はE10
Figure 2012014715

で表される構造を有するものが挙げられる。
本発明では、このような特徴的な化学構造を有することから、分子構造中の芳香族含有率が高くなり、硬化物に優れた耐熱性と難燃性を付与することができる。特に、本発明のエポキシ樹脂(A’)の樹脂構造の基本骨格となるグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)又はグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep2)を構成する芳香核がフェニル基又はアルキル置換フェニル基で構成されるものが耐湿耐半田性の改善効果が大きく好ましい。フェニル基又はアルキル置換フェニル基で構成されることにより、硬化物に靭性をもたらし、また、側鎖として配置された縮合多環骨格が低粘度を発現させる為、低熱膨張で密着性を改善して耐湿耐半田性が飛躍的に改善される他、難燃性を向上させることができる。
また、前記エポキシ樹脂において、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(Ep1)中に存在するナフチルメチル基又はアントニルメチル基は、下記構造式(1)
Figure 2012014715

又は下記構造式(2)
Figure 2012014715


で表されるように多重化した構造を有するものであってもよい。ここで、上記構造式(1)又は構造式(2)は、その平均が0〜5の値を採りうるが、本発明では優れた難燃性を発現する点から多重化していないもの、即ちnが0のものが好ましい。
更に、前記メチレン基等(X)を介して結合する構造部位としては、アルコキシ基含有芳香族炭化水素基を含んでいてもよく、例えば、下記構造式A1〜A13で表されるものが挙げられる。
Figure 2012014715


本発明においては、前記エポキシ樹脂(A’)は、アルコキシ基含有芳香族炭化水素基をその樹脂構造中に含む場合、該アルコキシ基含有芳香族炭化水素基は、前記構造式A8で表される構造を有するものがエポキシ樹脂硬化物の耐熱性、難燃性に優れ、且つ誘電正接を著しく低減できることができる。
また、前記エポキシ樹脂(A’)は、そのエポキシ当量が、180〜500g/eq.の範囲のものが、硬化物の耐熱性と難燃性が一層良好となる点から好ましい。また、更にICI粘度計で測定した150℃における溶融粘度が0.1〜50dPa・s、特に0.1〜10dPa・sの範囲であるのものが、成形時の流動性や硬化物の耐湿耐半田性などが優れる点で好ましい。上記エポキシ当量は、特に、200〜400g/eq.の範囲のであることが、硬化物の耐湿耐半田性と難燃性、並びに、組成物の硬化性とのバランスが特に優れたものとなる点から好ましい。
更に、前記グリシジルオキシ基含有芳香族炭化水素基(Ep1)の存在比率は、前記ナフチルメチル基又はアントニルメチル基を含有するグリシジルオキシ基含有芳香族炭化水素基(Ep1)と、前記グリシジルオキシ基含有芳香族炭化水素基(Ep2)の総数を100とした場合、前記グリシジルオキシ基含有芳香族炭化水素基(Ep1)の総数が10〜200となる範囲であることが、硬化物の難燃性と耐湿耐半田性が一層良好となる点から好ましく、特に15〜120となる割合であることが硬化性、成形性、耐湿信頼性、及び難燃性の改善効果が高いことから好ましい。更に、20〜100の範囲にあることが、組成物とする際のシリカ等無機充填材やガラス基材への含浸性に優れるとともに硬化物としたときの熱膨張係数が小さくなり、密着性が高まり耐湿耐半田性が飛躍的に向上し。Tりわけ、20〜80の範囲とすることにより、より一層耐湿耐半田性が向上する。
前記エポキシ樹脂(A’)は、以下に詳述する製造方法によって製造することができる。即ち、前記エポキシ樹脂(A’)の製造方法は、具体的には、前記した方法により熱硬化性樹脂組成物(I)におけるフェノール系樹脂を製造した後、これをエピハロヒドリンと反応させる方法が挙げられる。具体的には、フェノール樹脂中のフェノール性水酸基1モルに対し、エピハロヒドリン2〜10モルを添加し、更に、フェノール性水酸基1モルに対し0.9〜2.0モルの塩基性触媒を一括添加または徐々に添加しながら20〜120℃の温度で0.5〜10時間反応させる方法が挙げられる。この塩基性触媒は固形でもその水溶液を使用してもよく、水溶液を使用する場合は、連続的に添加すると共に、反応混合物中から減圧下、または常圧下、連続的に水及びエピハロヒドリン類を留出せしめ、更に分液して水は除去しエピハロヒドリン類は反応混合物中に連続的に戻す方法でもよい。
なお、工業生産を行う際、エポキシ樹脂生産の初バッチでは仕込みに用いるエピハロヒドリン類の全てが新しいものであるが、次バッチ以降は、粗反応生成物から回収されたエピハロヒドリン類と、反応で消費される分で消失する分に相当する新しいエピハロヒドリン類とを併用することが好ましい。この際、グリシドール等、エピクロルヒドリンと水、有機溶剤等との反応により誘導される不純物を含有していても良い。この時、使用するエピハロヒドリンは特に限定されないが、例えばエピクロルヒドリン、エピブロモヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン等が挙げられる。なかでも工業的入手が容易なことからエピクロルヒドリンが好ましい。
また、前記塩基性触媒は、具体的には、アルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属水酸化物等が挙げられる。特にエポキシ樹脂合成反応の触媒活性に優れる点からアルカリ金属水酸化物が好ましく、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。使用に際しては、これらの塩基性触媒を10〜55質量%程度の水溶液の形態で使用してもよいし、固形の形態で使用しても構わない。また、有機溶媒を併用することにより、エポキシ樹脂の合成における反応速度を高めることができる。このような有機溶媒としては特に限定されないが、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類、メタノール、エタノール、1−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール等のアルコール類、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類、テトラヒドロフラン、1、4−ジオキサン、1、3−ジオキサン、ジエトキシエタン等のエーテル類、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の非プロトン性極性溶媒等が挙げられる。これらの有機溶媒は、それぞれ単独で使用してもよいし、また、極性を調整するために適宜二種以上を併用してもよい。
前述のエポキシ化反応の反応物を水洗後、加熱減圧下、蒸留によって未反応のエピハロヒドリンや併用する有機溶媒を留去する。また更に加水分解性ハロゲンの少ないエポキシ樹脂とするために、得られたエポキシ樹脂を再びトルエン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトンなどの有機溶媒に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えてさらに反応を行うこともできる。この際、反応速度の向上を目的として、4級アンモニウム塩やクラウンエーテル等の相関移動触媒を存在させてもよい。相関移動触媒を使用する場合のその使用量としては、用いるエポキシ樹脂に対して0.1〜3.0質量%の範囲が好ましい。反応終了後、生成した塩を濾過、水洗などにより除去し、更に、加熱減圧下トルエン、メチルイソブチルケトンなどの溶剤を留去することにより高純度のエポキシ樹脂を得ることができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(II)において、本発明の製造方法で得られる前記エポキシ樹脂(A’)は単独で用いることができるが、本発明の効果を損なわない範囲で他のエポキシ樹脂(a’)を併用することができる。当該他のエポキシ樹脂(a’)を併用する場合、エポキシ樹脂成分全体に占める本発明のエポキシ樹脂(A)の割合は30質量%以上となる割合であること、特に40質量%以上となる割合であることが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂(A’)と併用されうる他のエポキシ樹脂(a’)としては、種々のエポキシ樹脂を用いることができるが、例えば、ジグリシジルオキシナフタレン、1,1−ビス(2,7−ジグリシジルオキシナフチル)メタン、1−(2,7−ジグリシジルオキシナフチル)−1−(2’−グリシジルオキシナフチル)メタン等のナフタレン型エポキシ樹脂;ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;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、ビスフェノールA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、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;前記ノボラック型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂、前記ノボラック型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂;下記構造式B1
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、下記構造式B2
Figure 2012014715

(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、下記構造式B3
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるビフェニル型エポキシ樹脂、下記構造式B4
Figure 2012014715

(式中、Xは、フェニル基、ビフェニル基を表し、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表される芳香族メチレンを結節基とするノボラック型エポキシ樹脂;前記アラルキル型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂、前記アラルキル型エポキシ樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のエポキシ樹脂;その他テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラフェニ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等が挙げられる。またこれらのエポキシ樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を混合してもよい。
これらのなかでも特に、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、アルコキシ基含有ノボラック型エポキシ樹脂、又はアルコキシ基含有アラルキル型エポキシ樹脂が、難燃性や誘電特性に優れる点から特に好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(II)に用いる硬化剤(B’)としては、公知の各種エポキシ樹脂用硬化剤、例えばアミン系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物、フェノ−ル系化合物などの硬化剤が使用できる。具体的には、アミン系化合物としては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、BF−アミン錯体、グアニジン誘導体等が挙げられ、アミド系化合物としては、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が挙げられ、酸無水物系化合物としては、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が挙げられ、フェノール系化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂等のノボラック樹脂;前記ノボラック樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂、前記ノボラック樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂等のメトキシ芳香族構造含有フェノール樹脂;下記構造式
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるフェノールアラルキル樹脂、下記構造式
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるナフトールアラルキル樹脂、下記構造式
Figure 2012014715
(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるビフェニル変性フェノール樹脂、下記構造式
Figure 2012014715

(式中、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)
で表されるビフェニル変性ナフトール樹脂等のアラルキル型フェノール樹脂;
前記アラルキル型フェノール樹脂の芳香核にメトキシナフタレン骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂、前記アラルキル型フェノール樹脂の芳香核にメトキシフェニル骨格がメチレン基を介して結合した樹脂構造のフェノール樹脂;下記構造式
Figure 2012014715

(式中、Xは、フェニル基、ビフェニル基を表し、nは繰り返し単位であり、0以上の整数である。)で表される芳香族メチレンを結節基とするノボラック樹脂;トリメチロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加型フェノール樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂(メラミンやベンゾグアナミンなどでフェノール核が連結された多価フェノール化合物)等の多価フェノール化合物が挙げられる。
これらの中でも、特に芳香族骨格を分子構造内に多く含むものが難燃効果の点から好ましく、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族メチレンを結節基とするノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂、ビフェニル変性ナフトール樹脂、メトキシ芳香族構造含有フェノール樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂が難燃性に優れることから好ましい。また、流動性を向上させたい場合は、レゾルシン,カテコール、ハイドロキノン等のジヒドロキシフェノール類、ビスフェノールFやビスフェノールAなどのビスフェノール類、2,7−ジヒドロキシナフタレン、1,6−ジヒドロキシナフタレンなどのジヒドロキシナフタレン類を併用することが好ましい。
しかし乍ら、本発明では、耐熱性及び耐湿耐半田性の向上効果が顕著なものとなる点から、とりわけ前記した熱硬化性樹脂組成物(I)において用いられるフェノール系樹脂(B)であることが好ましい。更に、当該フェノール樹脂が、芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph1)として前記Ph1−14、Ph1−15、Ph1−20、Ph1−22で表されるものであり、
芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有しないフェノール性水酸基含有芳香族骨格(Ph2)として前記Ph2−1、Ph2−4で表されるものであり、かつ、前記メチレン系結節基(X)として、メチレン基、前記構造式X1、X2、X5で表される構造のものであることが耐湿耐半田性及び難燃性に優れる点から好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(II)におけるエポキシ樹脂(A’)と硬化剤(B’)との配合量としては、特に制限されるものではないが、得られる硬化物の特性が良好である点から、前記エポキシ樹脂(A’)を含むエポキシ樹脂中のエポキシ基の合計1当量に対して、硬化剤(B’)中の活性基が0.7〜1.5当量となる量であることが好ましい。
また、必要に応じて本発明の熱硬化性樹脂組成物(II)には、更に硬化促進剤を適宜併用することもできる。前記硬化促進剤としては種々のものが使用できるが、例えば、リン系化合物、第3級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。特に半導体封止材料用途として使用する場合には、硬化性、耐熱性、電気特性、耐湿信頼性等に優れる点から、リン系化合物ではトリフェニルフォスフィン、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)が好ましい。
以上詳述した本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)及び(II)では、熱硬化性樹脂組成物(I)におけるフェノール系樹脂(B)、或いは、熱硬化性樹脂組成物(II)におけるエポキシ樹脂(A’)が優れた難燃性付与効果を有するものである為、従来用いられている難燃剤を配合しなくても、硬化物の難燃性が良好である。しかしながら、より高度な難燃性を発揮させるために、例えば半導体封止材料の分野においては、封止工程での成形性や半導体装置の信頼性を低下させない範囲で、実質的にハロゲン原子を含有しない非ハロゲン系難燃剤(C)を配合してもよい。
かかる非ハロゲン系難燃剤(C)を配合した熱硬化性樹脂組成物は、実質的にハロゲン原子を含有しないものであるが、例えばエポキシ樹脂に含まれるエピハロヒドリン由来の5000ppm以下程度の微量の不純物によるハロゲン原子は含まれていても良い。
前記非ハロゲン系難燃剤(C)としては、例えば、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤、有機金属塩系難燃剤等が挙げられ、それらの使用に際しても何等制限されるものではなく、単独で使用しても、同一系の難燃剤を複数用いても良く、また、異なる系の難燃剤を組み合わせて用いることも可能である。
前記リン系難燃剤としては、無機系、有機系のいずれも使用することができる。無機系化合物としては、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類、リン酸アミド等の無機系含窒素リン化合物が挙げられる。
また、前記赤リンは、加水分解等の防止を目的として表面処理が施されていることが好ましく、表面処理方法としては、例えば、(i)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン、酸化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス又はこれらの混合物等の無機化合物で被覆処理する方法、(ii)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン等の無機化合物、及びフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂の混合物で被覆処理する方法、(iii)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン等の無機化合物の被膜の上にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で二重に被覆処理する方法等が挙げられる。
前記有機リン系化合物としては、例えば、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等の汎用有機リン系化合物の他、9,10−ジヒドロ−9−オキサー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が挙げられる。
それらの配合量としては、リン系難燃剤の種類、熱硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した熱硬化性樹脂組成物100質量部中、赤リンを非ハロゲン系難燃剤として使用する場合は0.1〜2.0質量部の範囲で配合することが好ましく、有機リン化合物を使用する場合は同様に0.1〜10.0質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.5〜6.0質量部の範囲で配合することが好ましい。
また前記リン系難燃剤を使用する場合、該リン系難燃剤にハイドロタルサイト、水酸化マグネシウム、ホウ化合物、酸化ジルコニウム、黒色染料、炭酸カルシウム、ゼオライト、モリブデン酸亜鉛、活性炭等を併用してもよい。
前記窒素系難燃剤としては、例えば、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、フェノチアジン等が挙げられ、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が好ましい。
前記トリアジン化合物としては、例えば、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メロン、メラム、サクシノグアナミン、エチレンジメラミン、ポリリン酸メラミン、トリグアナミン等の他、例えば、(i)硫酸グアニルメラミン、硫酸メレム、硫酸メラムなどの硫酸アミノトリアジン化合物、(ii)フェノール、クレゾール、キシレノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール等のフェノール類と、メラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ホルムグアナミン等のメラミン類およびホルムアルデヒドとの共縮合物、(iii)前記(ii)の共縮合物とフェノールホルムアルデヒド縮合物等のフェノール樹脂類との混合物、(iv)前記(ii)、(iii)を更に桐油、異性化アマニ油等で変性したもの等が挙げられる。
前記シアヌル酸化合物の具体例としては、例えば、シアヌル酸、シアヌル酸メラミン等を挙げることができる。
前記窒素系難燃剤の配合量としては、窒素系難燃剤の種類、熱硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した熱硬化性樹脂組成物100質量部中、0.05〜10質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.1〜5質量部の範囲で配合することが好ましい。
また前記窒素系難燃剤を使用する際、金属水酸化物、モリブデン化合物等を併用してもよい。
前記シリコーン系難燃剤としては、ケイ素原子を含有する有機化合物であれば特に制限がなく使用でき、例えば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等が挙げられる。
前記シリコーン系難燃剤の配合量としては、シリコーン系難燃剤の種類、熱硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した熱硬化性樹脂組成物100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましい。また前記シリコーン系難燃剤を使用する際、モリブデン化合物、アルミナ等を併用してもよい。
前記無機系難燃剤としては、例えば、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、低融点ガラス等が挙げられる。
前記金属水酸化物の具体例としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニウム等を挙げることができる。
前記金属酸化物の具体例としては、例えば、モリブデン酸亜鉛、三酸化モリブデン、スズ酸亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化タングステン等を挙げることができる。
前記金属炭酸塩化合物の具体例としては、例えば、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸チタン等を挙げることができる。
前記金属粉の具体例としては、例えば、アルミニウム、鉄、チタン、マンガン、亜鉛、モリブデン、コバルト、ビスマス、クロム、ニッケル、銅、タングステン、スズ等を挙げることができる。
前記ホウ素化合物の具体例としては、例えば、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸、ホウ砂等を挙げることができる。
前記低融点ガラスの具体例としては、例えば、シープリー(ボクスイ・ブラウン社)、水和ガラスSiO−MgO−HO、PbO−B系、ZnO−P−MgO系、P−B−PbO−MgO系、P−Sn−O−F系、PbO−V−TeO系、Al−HO系、ホウ珪酸鉛系等のガラス状化合物を挙げることができる。
前記無機系難燃剤の配合量としては、無機系難燃剤の種類、熱硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した熱硬化性樹脂組成物100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.5〜15質量部の範囲で配合することが好ましい。
前記有機金属塩系難燃剤としては、例えば、フェロセン、アセチルアセトナート金属錯体、有機金属カルボニル化合物、有機コバルト塩化合物、有機スルホン酸金属塩、金属原子と芳香族化合物又は複素環化合物がイオン結合又は配位結合した化合物等が挙げられる。
前記有機金属塩系難燃剤の配合量としては、有機金属塩系難燃剤の種類、熱硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した熱硬化性樹脂組成物100質量部中、0.005〜10質量部の範囲で配合することが好ましい。
本発明の熱硬化性樹脂組成物には、必要に応じて無機質充填材を配合することができる。前記無機質充填材としては、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。前記無機充填材の配合量を特に大きくする場合は溶融シリカを用いることが好ましい。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成形材料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方が好ましい。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。その充填率は難燃性を考慮して、高い方が好ましく、熱硬化性樹脂組成物の全体量に対して65質量%以上が特に好ましい。また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。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)には、必要に応じて、シランカップリング剤、離型剤、顔料、乳化剤等の種々の配合剤を添加することができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)は、上記した各成分を均一に混合することにより得られる。本発明の熱硬化性樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法で容易に硬化物とすることができる。該硬化物としては積層物、注型物、接着層、塗膜、フィルム等の成形硬化物が挙げられる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)が用いられる用途としては、半導体封止材料、積層板や電子回路基板等に用いられる樹脂組成物、樹脂注型材料、接着剤、ビルドアップ基板用層間絶縁材料、絶縁塗料等のコーティング材料等が挙げられ、これらの中でも、半導体封止材料に好適に用いることができる。
半導体封止材用に調製された熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)を作製するためには、充填剤を含む各成分を必要に応じて押出機、ニ−ダ、ロ−ル等を用いて均一になるまで充分に混合して溶融混合型の熱硬化性樹脂組成物を得ればよい。その際、充填剤としては、通常シリカが用いられるが、その充填率は熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)100質量部当たり、充填剤を30〜95質量%の範囲が用いることが好ましく、中でも、難燃性や耐湿性や耐ハンダクラック性の向上、線膨張係数の低下を図るためには、70質量部以上が特に好ましく、それらの効果を格段に上げるためには、80質量部以上が一層その効果を高めることができる。半導体パッケージ成形としては、該組成物を注型、或いはトランスファー成形機、射出成形機などを用いて成形し、さらに50〜200℃で2〜10時間に加熱することにより成形物である半導体装置を得る方法がある。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)をプリント回路基板用組成物に加工するには、例えばプリプレグ用樹脂組成物とすることができる。該熱硬化性樹脂組成物の粘度によっては無溶媒で用いることもできるが、有機溶剤を用いてワニス化することでプリプレグ用樹脂組成物とすることが好ましい。前記有機溶剤としては、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℃以下の極性溶剤を用いることが好ましく、単独でも2種以上の混合溶剤としても使用することができる。得られた該ワニスを、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の各種補強基材に含浸し、用いた溶剤種に応じた加熱温度、好ましくは50〜170℃で加熱することによって、硬化物であるプリプレグを得ることができる。この時用いる樹脂組成物と補強基材の質量割合としては、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。また該熱硬化性樹脂組成物を用いて銅張り積層板を製造する場合は、上記のようにして得られたプリプレグを、常法により積層し、適宜銅箔を重ねて、1〜10MPaの加圧下に170〜250℃で10分〜3時間、加熱圧着させることにより、銅張り積層板を得ることができる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)をレジストインキとして使用する場合には、例えば該熱硬化性樹脂組成物(II)の硬化剤としてカチオン重合触媒を用い、更に、顔料、タルク、及びフィラーを加えてレジストインキ用組成物とした後、スクリーン印刷方式にてプリント基板上に塗布した後、レジストインキ硬化物とする方法が挙げられる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)を導電ペーストとして使用する場合には、例えば、微細導電性粒子を該熱硬化性樹脂組成物中に分散させ異方性導電膜用組成物とする方法、室温で液状である回路接続用ペースト樹脂組成物や異方性導電接着剤とする方法が挙げられる。
本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)からビルドアップ基板用層間絶縁材料を得る方法としては例えば、ゴム、フィラーなどを適宜配合した当該硬化性樹脂組成物を、回路を形成した配線基板にスプレーコーティング法、カーテンコーティング法等を用いて塗布した後、硬化させる。その後、必要に応じて所定のスルーホール部等の穴あけを行った後、粗化剤により処理し、その表面を湯洗することによって、凹凸を形成させ、銅などの金属をめっき処理する。前記めっき方法としては、無電解めっき、電解めっき処理が好ましく、また前記粗化剤としては酸化剤、アルカリ、有機溶剤等が挙げられる。このような操作を所望に応じて順次繰り返し、樹脂絶縁層及び所定の回路パターンの導体層を交互にビルドアップして形成することにより、ビルドアップ基盤を得ることができる。但し、スルーホール部の穴あけは、最外層の樹脂絶縁層の形成後に行う。また、銅箔上で当該樹脂組成物を半硬化させた樹脂付き銅箔を、回路を形成した配線基板上に、170〜250℃で加熱圧着することで、粗化面を形成、メッキ処理の工程を省き、ビルドアップ基板を作製することも可能である。
本発明の硬化物を得る方法としては、一般的なエポキシ樹脂組成物の硬化方法に準拠すればよいが、例えば加熱温度条件は、組み合わせる硬化剤の種類や用途等によって、適宜選択すればよいが、上記方法によって得られた組成物を、20〜250℃程度の温度範囲で加熱すればよい。成形方法などもエポキシ樹脂組成物の一般的な方法が用いられ、特に本発明の熱硬化性樹脂組成物(I)又は(II)に特有の条件は不要である。
従って、本発明では、ハロゲン系難燃剤を使用しなくても高度な難燃性が発現できる環境に安心なエポキシ樹脂材料を得ることができる。またその優れた誘電特性は、高周波デバイスの高速演算速度化を実現できる。また、前記フェノール系樹脂(B)又はエポキシ樹脂(A’)は、本発明の製造方法にて容易に効率よく製造する事が出来、目的とする前述の性能のレベルに応じた分子設計が可能となる。
次に本発明を実施例、比較例により具体的に説明するが、以下において「部」及び「%」は特に断わりのない限り質量基準である。尚、150℃における溶融粘度及びGPC測定、NMR、MSスペクトルは以下の条件にて測定した。
1)150℃における溶融粘度:ASTM D4287に準拠
2)軟化点測定法:JIS K7234
3)GPC:
・装置:東ソー株式会社製 HLC−8220 GPC、カラム:東ソー株式会社製 TSK−GEL G2000HXL+G2000HXL+G3000HXL+G4000HXL
・溶媒:テトラヒドロフラン
・流速:1ml/min
・検出器:RI
4)NMR:日本電子株式会社製 NMR GSX270
5)MS :日本電子株式会社製 二重収束型質量分析装置 AX505H(FD505H)
実施例1〔フェノール樹脂(A−1)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、下記構造式
Figure 2012014715




で表されるフェノールノボラック樹脂(昭和高分子製「M−70G」軟化点70℃、水酸基当量103g/eq)103.0g、メチルイソブチルケトン103.0gを仕込み、115℃まで昇温した。昇温後、予めメチルイソブチルケトン88.8g1−クロロメチルナフタレン88.8g(0.50モル)の混合液を、115℃で2時間かけて滴下した。滴下終了後、120℃で1時間、更に150℃で3時間反応させフェノール樹脂(A−1)161gを得た。得られたフェノール樹脂の軟化点は105℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は16.1dPa・s、水酸基当量は173g/eq.であった。
得られたフェノール樹脂(A−1)のGPCチャートを図1に、C13 NMRチャートを図2に、MSスペクトルを図3に示す。上記分析により、前記一般式(1)に該当するメチルナフチル基の存在を確認した。また、フェノール性水酸基含有芳香族骨格の総数100に対してメチルナフチル基の総数は50の割合であった。
実施例2〔フェノール樹脂(A−2)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、ビスフェノールF(DIC製「DIC−BPF」)75.8g(0.76モル)とフェノールノボラック樹脂(DIC製「TD−2131」軟化点80℃、水酸基当量104g/eq)25.3g(水酸基0.24当量)、メチルイソブチルケトン101.1gを仕込み、115℃まで昇温した。昇温後、予めメチルイソブチルケトン99.6g1−クロロメチルナフタレン99.6g(0.56モル)の混合液を、115℃で2時間かけて滴下した。その後の操作は実施例1と同様にしてフェノール樹脂(A−2)を得た。得られたフェノール樹脂の軟化点は75℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.7dPa・s、水酸基当量は180g/eq.であった。
得られたフェノール樹脂(A−2)のGPCチャートを図4に示す。また、フェノール性水酸基含有芳香族骨格の総数100に対してメチルナフチル基の総数は56の割合であった。
実施例3〔フェノール樹脂(A−3)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、ビスフェノールF(DIC製、純度99%)100.0g(1.00モル)とメチルイソブチルケトン100.0gを仕込み、115℃まで昇温した。昇温後、予めメチルイソブチルケトン126.1gと1−クロロメチルナフタレン126.1g(0.71モル)の混合液を、115℃で2時間かけて滴下した。その後の操作は実施例1と同様にしてフェノール樹脂(A−3)を得た。得られたフェノール樹脂の軟化点は72℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.5dPa・s、水酸基当量は200g/eq.であった。得られたフェノール樹脂(A−3)のGPCチャートを図5に示す。また、フェノール性水酸基含有芳香族骨格の総数100に対してメチルナフチル基の総数は71の割合であった。
実施例4〔フェノール樹脂(A−4)の合成〕
温度計、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、実施例3で得られたフェノール樹脂(A−3)59.0gとビスフェノールF(DIC製、純度99.0%)41.0gを仕込み、120℃で1時間過熱混合しフェノール樹脂(A−4)を得た。得られたフェノール樹脂の軟化点は57℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.2dPa・s、水酸基当量は142g/eq.であった。得られたフェノール樹脂のGPCチャートを図6に示す。また、フェノール性水酸基含有芳香族骨格の総数100に対してメチルナフチル基の総数は30の割合であった。
実施例5〔フェノール樹脂(A−5)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、実施例3で得られたフェノール樹脂(A−3)35.0gとビスフェノールF(DIC製、純度99.0%)65.0gを仕込み、120℃で1時間過熱混合しフェノール樹脂(A−5)を得た。得られたフェノール樹脂の軟化点は52℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.1dPa・s、水酸基当量は121g/eq.であった。得られたフェノール樹脂(A−5)のGPCチャートを図7に示す。また、フェノール性水酸基含有芳香族骨格の総数100に対してメチルナフチル基の総数は15の割合であった。
比較例1〔フェノール樹脂(A−6)の合成:特許文献1記載のフェノール樹脂〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、軟化点86℃のフェノールノボラック樹脂208gとp−トルエンスルホン酸0.5gを仕込み140℃に昇温した。これに、p−メチルベンジルメチルエーテル136g(1モル)を5時間かけて滴下した。途中、生成するメタノールは系外へ留去させ、同温度で更に5時間熟成を行って反応を終了した。この後、アスピレーターの減圧下で脱気しフェノール樹脂を得た。得られたフェノール樹脂A−6の軟化点は91℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は3.1dPa・s、水酸基当量は174g/eq.であった。
比較例2 〔フェノール樹脂(A−7)の合成:特許文献2記載のフェノール樹脂〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、1,6−ナフタレンジオール192g、ジクロロメチルナフタレン(1,5−ジクロロメチル体95.6%、その他のジクロロメチル体3.0%、モノクロロメチル体1.4%)81g及びトルエン550gを量り採り、攪拌しながら徐々に昇温溶解させ、約116℃で還流させながらそのまま2時間反応させた。その後、トルエンを留去しながら180℃まで昇温し、そのまま1時間反応させた。反応後、減圧留去により溶媒を除去してフェノール樹脂を得た。得られたフェノール樹脂A−7の水酸基当量は114g/eq.、軟化点は102℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は20.1dPa・sであった。
実施例6 〔エポキシ樹脂(E−1)の合成〕
温度計、滴下ロート、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、実施例1で得られたフェノール樹脂(A−1)を173g(水酸基1当量)、エピクロルヒドリン463g(5.0モル)、n−ブタノール139g、テトラエチルベンジルアンモニウムクロライド2gを仕込み溶解させた。65℃に昇温した後、共沸する圧力まで減圧して、49%水酸化ナトリウム水溶液90g(1.1モル)を5時間かけて滴下した。その後、同条件で0.5時間撹拌を続けた。この間、共沸によって留出してきた留出分をディーンスタークトラップで分離し、水層を除去し、油層を反応系内に戻しながら、反応を行った。その後、未反応のエピクロルヒドリンを減圧蒸留によって留去させた。それで得られた粗エポキシ樹脂にメチルイソブチルケトン590gとn−ブタノール177gとを加え溶解した。更にこの溶液に10%水酸化ナトリウム水溶液10gを添加して80℃で2時間反応させた後に洗浄液のPHが中性となるまで水150gで水洗を3回繰り返した。次いで共沸によって系内を脱水し、精密濾過を経た後に、溶媒を減圧下で留去してエポキシ樹脂(E−1)218gを得た。得られたエポキシ樹脂の軟化点は83℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は5.1dPa・s、エポキシ当量は260g/eq.であった。
得られたエポキシ樹脂(E−1)のGPCチャートを図8に、C13 NMRチャートを図9に、MSスペクトルを図10に示す。上記分析により、前記一般式(1)に該当するメチルナフチル基の存在を確認した。また、グリシジル基含有芳香族炭化水素基の総数100に対してメチルナフチル基の総数は50の割合であった。
実施例7〔エポキシ樹脂(E−2)の合成〕
エポキシ化反応は、実施例6においてフェノール樹脂(A−1)を、実施例2で得られたフェノール樹脂(A−2)180g(水酸基1当量)に変更した以外は実施例6と同様にして行い、エポキシ樹脂(E−2)を得た。得られたエポキシ樹脂の軟化点は56℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.5dPa・s、エポキシ当量は268g/eq.であった。得られたエポキシ樹脂(E−2)のGPCチャートを図11に示す。また、グリシジル基含有芳香族炭化水素基の総数100に対してメチルナフチル基の総数は56の割合であった。
実施例8〔エポキシ樹脂(E−3)の合成〕
エポキシ化反応は、実施例6においてフェノール樹脂(A−1)を、実施例3で得られたフェノール樹脂(A−3)200g(水酸基1当量)に変更した以外は実施例6と同様にして行い、エポキシ樹脂(E−3)を得た。得られたエポキシ樹脂の軟化点は56℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.4dPa・s、エポキシ当量は291g/eq.であった。得られたエポキシ樹脂(E−3)のGPCチャートを図12に示す。また、グリシジル基含有芳香族炭化水素基の総数100に対してメチルナフチル基の総数は71の割合であった。
実施例9〔エポキシ樹脂(E−4)の合成〕
エポキシ化反応は、実施例6においてフェノール樹脂(A−1)を、実施例4で得られたフェノール樹脂(A−4)142g(水酸基1当量)に変更した以外は実施例6と同様にして行い、エポキシ樹脂(E−4)を得た。得られたエポキシ樹脂の溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.1dPa・s、エポキシ当量は225g/eq.であった。得られたエポキシ樹脂(E−4)のGPCチャートを図13に示す。また、グリシジル基含有芳香族炭化水素基の総数100に対してメチルナフチル基の総数は30の割合であった。
実施例10〔エポキシ樹脂(E−5)の合成〕
エポキシ化反応は、実施例6においてフェノール樹脂(A−1)を、実施例5で得られたフェノール樹脂(A−5)121g(水酸基1当量)に変更した以外は実施例6と同様にして行い、エポキシ樹脂(E−5)を得た。得られたエポキシ樹脂のエポキシ当量は201g/eq.であった。得られたエポキシ樹脂(E−5)のGPCチャートを図14に示す。また、グリシジル基含有芳香族炭化水素基の総数100に対してメチルナフチル基の総数は15の割合であった。
比較例3〔エポキシ樹脂(E−6)の合成:特許文献1記載のフェノール樹脂〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、比較例1で得られたフェノール樹脂(A−3)を152g、エピクロルヒドリン555g(6モル)を仕込み115℃まで加熱昇温した。これに、40%苛性ソーダ水溶液105g(1.05モル)を4時間で滴下した。滴下中、反応温度は100℃以上に保ち、共沸されてくるエピクロルヒドリンはディーンスターク水分離器を通じて系内に戻し、水は系外へ除去した。苛性ソーダ水溶液の滴下終了後、水の留出がなくなった時点を反応の終点とした。反応終了後、副生した無機塩等を濾別し、濾液より過剰のエピクロルヒドリンを減圧留去することによりエポキシ樹脂(E−6)を得た。得られたエポキシ樹脂の軟化点は78℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は2.3dPa・s、エポキシ当量は251g/eq.であった。
比較例4〔エポキシ樹脂(E−7)の合成:特許文献2記載のフェノール樹脂〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、比較例2で得えられたフェノール樹脂(A−4)を100g、エピクロルヒドリン812.1g及びジグライム162.4gを仕込み、減圧下(約100mmHg)、60℃にて48%水酸化ナトリウム水溶液71gを4時間かけて滴下した。この間、生成する水はエピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内に戻した。滴下終了後、更に1時間反応を継続した。その後、エピクロルヒドリン及びジグライムを減圧留去し、メチルイソブチルケトン348.1gに溶解した後、濾過により生成した塩を除いた。その後、48%水酸化ナトリウム水溶液21gを加え、80℃で2時間反応させた。反応後、濾過、水洗を行った後、溶媒であるメチルイソブチルケトンを減圧留去しエポキシ樹脂(E−7)を得た。得られたエポキシ樹脂の軟化点は62℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は1.2dPa・s、エポキシ当量は175g/eq.であった。
合成例1〔エポキシ樹脂(E−8)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、o−クレゾール432.4g(4.00モル)と2−メトキシナフタレン158.2g(1.00モル)と41質量%ホルムアルデヒド水溶液179.3g(ホルムアルデヒド2.45モル)を仕込み、シュウ酸9.0gを加えて、100℃まで昇温し100℃で3時間反応させた。ついで、水を分留管で捕集しながら41質量%ホルムアルデヒド水溶液73.2g(ホルムアルデヒド1.00モル)を1時間かけて滴下した。滴下終了後、150℃まで1時間で昇温し、更に150℃で2時間反応させた。反応終了後、更にメチルイソブチルケトン1500gを加え、分液ロートに移し水洗した。次いで洗浄水が中性を示すまで水洗後、有機層から未反応のo−クレゾールと2−メトキシナフタレン、及びメチルイソブチルケトンを加熱減圧下に除去しフェノール樹脂を得た。得られたフェノール樹脂の水酸基当量は164g/eq.であった。
ついで、温度計、滴下ロート、冷却管、撹拌機を取り付けたフラスコに、窒素ガスパージを施しながら、得られたフェノール樹脂の164g(水酸基1当量)、エピクロルヒドリン463g(5.0モル)、n−ブタノール139g、テトラエチルベンジルアンモニウムクロライド2gを仕込み溶解させた。65℃に昇温した後、共沸する圧力まで減圧して、49%水酸化ナトリウム水溶液90g(1.1モル)を5時間かけて滴下した。その後、同条件で0.5時間撹拌を続けた。この間、共沸によって留出してきた留出分をディーンスタークトラップで分離し、水層を除去し、油層を反応系内に戻しながら、反応を行った。その後、未反応のエピクロルヒドリンを減圧蒸留によって留去させた。それで得られた粗エポキシ樹脂にメチルイソブチルケトン590gとn−ブタノール177gとを加え溶解した。更にこの溶液に10%水酸化ナトリウム水溶液10gを添加して80℃で2時間反応させた後に洗浄液のPHが中性となるまで水150gで水洗を3回繰り返した。次いで共沸によって系内を脱水し、精密濾過を経た後に、溶媒を減圧下で留去してエポキシ樹脂(E−8)を得た。得られたエポキシ樹脂の溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は0.8dPa・s、エポキシ当量は250g/eq.であった。
実施例11〜21と比較例5〜8
エポキシ樹脂として上記(E−1)〜(E−8)、及び、ジャパンエポキシレジン株式会社製「YX−4000H」(テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:195g/eq)、日本化薬株式会社製「NC−3000」(ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:274g/eq)、日本化薬株式会社製「NC−2000L」(フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、エポキシ当量:236g/eq)、DIC株式会社製「N−655−EXP−S」(オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:200g/eq)、フェノール樹脂として(A−1)〜(A−7)、及び、DIC株式会社製「TD−2131」(フェノールノボラック樹脂、水酸基当量:104g/eq)、三井化学株式会社製「XLC−3L」(フェノールアラルキル樹脂、水酸基当量:172g/eq)、明和化成株式会社製「MEH−7851SS」(ビフェニルノボラック樹脂、水酸基当量:200g/eq)、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィン(TPP)、難燃剤として、水酸化マグネシウム(エア・ウォーター株式会社製「エコーマグZ−10」)、水酸化アルミニウム(住友化学株式会社製「CL−303」)、
無機充填材として球状シリカ(電気化学株式会社製「FB−560」)、シランカップリング剤としてγ−グリシドキシトリエトキシキシシラン(信越化学工業株式会社製「KBM−403」)、カルナウバワックス(株式会社セラリカ野田製「PEARL WAX No.1−P」)、カーボンブラックを用いて表1〜2に示した組成で配合し、2本ロールを用いて90℃の温度で5分間溶融混練して目的の組成物を作成した。得られた組成物を粉砕したものを、トランスファー成形機にて、圧力70kg/cm2、ラム速度5cm/秒、温度175℃、時間180秒でφ50mm×3(t)mmの円板状に成形したもの、または幅12.7mm、長さ127mm、厚み1.6mmの長方形に成形したものを180℃で5時間さらに硬化せしめた。硬化物の物性は、前記トランスファー成形により得られた硬化物を用い下記の方法で試験片を作成し、耐熱性、線膨張係数、密着性、耐湿耐半田性、難燃性を下記の方法で測定し結果を表1〜2に示した。尚、密着性は前記トランスファー成形する際、金型の片面に銅箔(古河サーキットホイル株式会社製。厚さ35μm、GTS−MP処理したもののシャイン面を樹脂組成物との接着面として使用)をおいて、幅12.7mm、長さ127mm、厚み1.6mmの長方形に成形したものを180℃で5時間さらに硬化せしめたものから試験片を作成した。
<硬化性>
エポキシ樹脂組成物0.15gを175℃に加熱したキュアプレート(サーモ・エレクトリック社製)上に載せ、ストップウォッチで計時を開始する。棒の先端にて試料を均一に攪拌し、糸状に試料が切れてプレートに残るようになった時、ストップウォッチを止める。この試料が切れてプレートに残るようになるまでの時間をゲルタイムとした。
<耐熱性>
ガラス転移温度: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」、二重カレンチレバー法;周波数1Hz、昇温速度3℃/分)を用いて測定した。
<線膨張係数>
硬化物を幅約5mm長さ約5mmの試験片とし、熱機械分析装置(TMA:セイコーインスツルメント社製「SS−6100」)を用いて、圧縮モードで熱機械分析を行った。(測定架重:30mN、昇温速度:3℃/分で2回、測定温度範囲:−50℃から250℃)2回目の測定における、50℃における線膨張係数を評価した。
<密着性>
硬化物を幅10mmの試験片とし、50mm/minの速度でピール強度を測定した。
<耐湿耐半田性>
前記φ50mm×3(t)mmの円板状の試験片を用い85℃/85%RHの雰囲気下168時間放置し、吸湿処理を行った後、これを260℃のハンダ浴に10秒間浸漬させた際、クラックの発生の有無を調べた。
○:クラックの発生なし
×:クラック発生
<難燃性>
幅12.7mm、長さ127mm、厚み1.6mmの評価用試験片を用いUL−94試験法に準拠し、厚さ1.6mmの試験片5本を用いて、燃焼試験を行った。
*1:試験片5本の合計燃焼時間(秒)
*2:1回の接炎における最大燃焼時間(秒)
Figure 2012014715



Figure 2012014715


表中の略号は以下の通りである。
NC−2000L:フェノールアラルキル型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製「NC−2000L」、エポキシ当量:236g/eq)
NC−3000:ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社製「NC−3000」、エポキシ当量:274g/eq)
YX−4000H:テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製「YX−4000H」、エポキシ当量:195g/eq)
N−655−EXP−S:クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(「エピクロンN−655−EXP−S」、エポキシ当量:200g/eq)
MEH−7851SS:ビフェニルノボラック樹脂(明和化成株式会社製「MEH−7851SS」、水酸基当量:200g/eq)
XLC−3L:フェノールアラルキル樹脂(三井化学株式会社製「XLC−3L」、水酸基当量172g/eq)
TD−2131:フェノールノボラック型フェノール樹脂(DIC(株)製「TD−2131」、水酸基当量:104g/eq)
TPP:トリフェニルホスフィン
本発明は、更に、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を、前記フェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数が15〜120となる割合で含有することを特徴とするフェノール系樹脂に関する。

Claims (16)

  1. エポキシ樹脂(A)及びフェノール系樹脂(B)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記フェノール系樹脂(B)が、複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格とするフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するフェノール系樹脂であることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
  2. 前記フェノール系樹脂(B)が、フェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数が10〜200となる割合で含むものである請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
  3. 前記フェノール系樹脂(B)が、ICI粘度計で測定した150℃における溶融粘度が0.1〜100dPa・sのものである請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物。
  4. 請求項1、2、又は3記載の前記エポキシ樹脂(A)及び前記フェノール系樹脂(B)に加え、更に無機質充填材を組成物中70〜95質量%となる割合で含有することを特徴とする半導体封止材料。
  5. 請求項1〜3の何れか一つの熱硬化性樹脂組成物を硬化反応させてなることを特徴とする硬化物。
  6. 複数のフェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するフェノール樹脂構造を有しており、かつ、該フェノール樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有することを特徴とするフェノール系樹脂。
  7. フェノール性水酸基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数が10〜200となる割合で含む請求項6記載のフェノール系樹脂。
  8. ICI粘度計で測定した150℃における溶融粘度が0.1〜100dPa・sのものである請求項6又は7記載のフェノール系樹脂。
  9. エポキシ樹脂(A’)及び硬化剤(B’)を必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記エポキシ樹脂(A’)が、複数のグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するエポキシ樹脂構造を有しており、かつ、該エポキシ樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有するものであることを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
  10. 前記エポキシ樹脂(A’)が、グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数が10〜200となる割合で含むものである請求項9記載の熱硬化性樹脂組成物。
  11. 前記エポキシ樹脂(A’)が、ICI粘度計で測定した150℃における溶融粘度が0.1〜100dPa・sのものである請求項9又は10記載の熱硬化性樹脂組成物。
  12. 前記エポキシ樹脂(A’)及び前記硬化剤(B’)に加え、更に無機質充填材を組成物中70〜95質量%となる割合で含有することを特徴とする半導体封止材料。
  13. 請求項9〜10の何れか一つの熱硬化性樹脂組成物を硬化反応させてなることを特徴とする硬化物。
  14. 複数のグリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ep)がアルキリデン基又は芳香族炭化水素構造含有メチレン基を介して結合した構造を基本骨格として有するエポキシ樹脂構造を有しており、かつ、該エポキシ樹脂構造の芳香核にナフチルメチル基又はアントニルメチル基を有することを特徴とするエポキシ樹脂。
  15. グリシジルオキシ基含有芳香族骨格(ph)の総数を100とした場合、ナフチルメチル基又はアントニルメチル基の総数を10〜200となる割合で含むものである請求項14記載のエポキシ樹脂。
  16. 前記エポキシ樹脂が、ICI粘度計で測定した150℃における溶融粘度が0.1〜100dPa・sのものである請求項14又は15記載のエポキシ樹脂。
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