KR102142376B1

KR102142376B1 - 페놀성 수산기 함유 화합물, 페놀 수지, 경화성 조성물, 그 경화물, 반도체 봉지 재료, 및 프린트 배선 기판

Info

Publication number: KR102142376B1
Application number: KR1020157031444A
Authority: KR
Inventors: 유타카 사토우; 아유미 다카하시; 겐스케 아키모토
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2020-08-07
Also published as: JPWO2014199661A1; WO2014199661A1; TW201446719A; JP5682804B1; US9902798B2; CN105308012A; TWI606035B; US20160137771A1; KR20160020409A; CN105308012B

Abstract

경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 페놀성 수산기 함유 화합물, 이를 함유하는 페놀 수지, 경화성 조성물과 그 경화물, 반도체 봉지 재료, 및 프린트 배선 기판을 제공하는 것. 하기 구조식(I)

[식 중, j, k는 각각 1 또는 2이며, j, k의 적어도 한쪽은 2이다]
으로 표시되는 2핵체 화합물(X)과, 하기 구조식(Ⅱ)

[식 중, l, m, n은 각각 1 또는 2이며, l, m, n의 적어도 하나는 2이다]
으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 페놀 수지.

Description

페놀성 수산기 함유 화합물, 페놀 수지, 경화성 조성물, 그 경화물, 반도체 봉지 재료, 및 프린트 배선 기판{COMPOUND CONTAINING PHENOLIC HYDROXYL GROUP, PHENOLIC RESIN, CURABLE COMPOSITION, CURED PRODUCT THEREOF, SEMICONDUCTOR SEALING MATERIAL, AND PRINTED CIRCUIT BOARD}

본 발명은, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 페놀성 수산기 함유 화합물, 이를 함유하는 페놀 수지, 경화성 조성물과 그 경화물, 반도체 봉지(封止) 재료, 및 프린트 배선 기판에 관한 것이다.

페놀 수지는, 예를 들면 에폭시 수지의 경화제로서 이용되고 있고, 페놀 수지를 경화제로 하는 에폭시 수지 조성물은, 접착제나 성형 재료, 도료 재료 외, 경화물이 내열성이나 내습성 등이 우수한 점에서 반도체 봉지 재료나 프린트 배선판용 절연 재료 등의 전기·전자 분야 등에도 널리 사용되고 있다.

그 중, 차재용(車載用) 파워 모듈로 대표되는 파워 반도체는 전기·전자 기기에 있어서의 에너지 절약화의 열쇠를 쥐는 중요한 기술이며, 파워 반도체의 가일층의 대전류화, 소형화, 고효율화에 수반하여, 종래의 실리콘(Si) 반도체로부터 탄화규소(SiC) 반도체에의 이행이 진행되고 있다. SiC 반도체의 이점은 보다 고온 조건 하에서의 동작이 가능한 점에 있으며, 따라서, 반도체 봉지재에는 지금까지 이상으로 높은 내열성이 요구된다. 이에 더하여, 할로겐계 난연제를 사용하지 않고도 높은 난연성을 나타내는 것도 반도체 봉지재용 수지의 중요한 요구 성능이며, 이들 성능을 겸비하는 수지 재료가 요구되고 있다.

이들 다양한 요구 특성에 대응하기 위한 수지 재료로서, 예를 들면, 하기 구조식

으로 표시되는 페놀성 수산기 함유 화합물이 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이러한 페놀성 수산기 함유 화합물은 경화물에 있어서의 내열성은 매우 우수한 특징을 갖지만, 난연성이 충분치 않은 것이었다.

일본국 특개2002-114889호

따라서, 본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 페놀 수지, 경화성 조성물과 그 경화물, 반도체 봉지 재료, 및 프린트 배선 기판을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 특정 구조의 2핵체 화합물 및 특정 구조의 3핵체 화합물을 필수의 성분으로서 함유하는 페놀 수지는, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 것을 알아내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은, 하기 구조식(I)

[식 중, R¹, R²은 각각 탄소 원자수 1∼4의 알킬기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 중 어느 하나이고, p, q는 각각 0, 1, 2 중 어느 하나이다. p 또는 q가 2일 경우, 2개의 R¹ 또는 R²은 동일해도 되며, 각각 달라도 된다. 또한, j, k는 각각 1 또는 2이며, j, k의 적어도 한쪽은 2이다]

으로 표시되는 2핵체 화합물(X)과, 하기 구조식(Ⅱ)

[식 중, R³, R⁴, R⁵은 각각 탄소 원자수 1∼4의 알킬기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기, 아릴기, 아랄킬기 중 어느 하나이고, r, s, t는 각각 0, 1, 2 중 어느 하나이다. r, s 또는 t가 2일 경우, 2개의 R³, R⁴ 또는 R⁵은 동일해도 되며, 각각 달라도 된다. 또한, l, m, n은 각각 1 또는 2이며, l, m, n의 적어도 하나는 2이다]

으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 페놀 수지에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상기 페놀 수지 및 경화제를 필수의 성분으로 하는 경화성 조성물에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상기 경화성 조성물을 경화 반응시켜서 이루어지는 경화물에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상기 경화성 조성물에 더하여, 추가로 무기 충전재를 함유하는 반도체 봉지 재료에 관한 것이다.

본 발명은 또한, 상기 경화성 조성물에 유기 용제를 배합하여 바니시화한 수지 조성물을, 보강 기재에 함침하고 구리박을 겹쳐서 가열 압착시킴에 의해 얻어진 프린트 배선 기판에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 페놀 수지, 경화성 조성물과 그 경화물, 반도체 봉지 재료, 및 프린트 배선 기판을 제공할 수 있다.

도 1은, 실시예 1에서 얻어진 페놀 수지(1)의 GPC 차트.
도 2는, 실시예 1에서 얻어진 페놀 수지(1)의 13C-NMR 차트.
도 3은, 실시예 1에서 얻어진 페놀 수지(1)의 MS 스펙트럼.
도 4는, 실시예 2에서 얻어진 페놀 수지(2)의 GPC 차트.
도 5는, 실시예 3에서 얻어진 페놀 수지(3)의 GPC 차트.
도 6은, 실시예 3에서 얻어진 페놀 수지(3)의 13C-NMR 차트.
도 7은, 실시예 3에서 얻어진 페놀 수지(3)의 MS 스펙트럼.
도 8은, 실시예 4에서 얻어진 페놀 수지(4)의 GPC 차트.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 페놀 수지는, 하기 구조식(I)

으로 표시되는 2핵체 화합물(X)과, 하기 구조식(Ⅱ)

으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 한다.

이들 페놀성 수산기 함유 화합물은, 메틸렌쇄를 개재하지 않고 방향핵끼리가 결합한 구조를 가지므로, 분자량이 낮으며, 또한, 방향환 및 수산기 농도가 높은 특징을 갖는다. 이러한 화합물은 경화물의 내열성이 우수한 반면, 이연성(易燃性)의 수산기 농도가 높아지며, 또한 다수의 반응성기가 근접하여 존재하기 때문에 난연성이 떨어지는 경향이 있다. 이에 대해 본 발명의 페놀성 수산기 함유 화합물은, 비페닐 골격 또는 터페닐 골격을 갖는 것, 분자 중의 수산기가 반응성이 우수하므로, 경화물에 있어서의 내열성과 난연성과의 양쪽이 우수한 특징을 갖는다.

본 발명의 페놀 수지 중의 상기 2핵체 화합물(X) 및 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량은, 용융 점도와 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성과의 밸런스가 한층 우수하므로, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이고, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또, 본 발명에 있어서, 페놀 수지 중의 상기 2핵체 화합물(X), 상기 3핵체 화합물(Y), 및 그 밖의 성분의 함유율이란, 하기의 조건에 의한 GPC 측정 데이터로부터 산출되는, 페놀 수지의 전(全) 피크 면적에 대한 상기 각 성분의 피크 면적의 비율이다.

측정 장치 : 도소가부시키가이샤제 「HLC-8220 GPC」,

칼럼 : 도소가부시키가이샤제 가드 칼럼 「HXL-L」

+도소가부시키가이샤제 「TSK-GEL G2000HXL」

+도소가부시키가이샤제 「TSK-GEL G3000HXL」

+도소가부시키가이샤제 「TSK-GEL G4000HXL」

검출기 : RI(시차굴절계(示差屈折計))

데이터 처리 : 도소가부시키가이샤제 「GPC-8020 모델Ⅱ 버젼 4.10」

측정 조건 : 칼럼 온도 40℃

전개 용매 테트라히드로퓨란

유속 1.0㎖/분

표준 : 상기 「GPC-8020 모델Ⅱ 버젼 4.10」의 측정 메뉴얼에 준거해서, 분자량이 기지(旣知)인 하기의 단분산 폴리스티렌을 사용했음

(사용 폴리스티렌)

도소가부시키가이샤제 「A-500」

도소가부시키가이샤제 「A-1000」

도소가부시키가이샤제 「A-2500」

도소가부시키가이샤제 「A-5000」

도소가부시키가이샤제 「F-1」

도소가부시키가이샤제 「F-2」

도소가부시키가이샤제 「F-4」

도소가부시키가이샤제 「F-10」

도소가부시키가이샤제 「F-20」

도소가부시키가이샤제 「F-40」

도소가부시키가이샤제 「F-80」

도소가부시키가이샤제 「F-128」

시료 : 수지 고형분 환산으로 1.0질량%의 테트라히드로퓨란 용액을 마이크로 필터로 여과한 것(50㎕)

상기 본 발명의 페놀 수지는, 예를 들면, 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)과, 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)을, 무촉매 또는 산촉매 조건 하, 40∼180℃의 온도 범위에서 반응시키는 방법에 의해 제조되는 것을 들 수 있다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)은, 예를 들면, 하기 구조식(Q1)

[식 중, R⁶은 탄소 원자수 1∼4의 알킬기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기, 아릴기 또는 아랄킬기 중 어느 하나이고, u는 0, 1 또는 2이다. u가 2일 경우, 2개의 R⁶은 동일해도 되며, 각각 달라도 된다]

으로 표시되는 화합물을 들 수 있으며, 구체적으로는, 파라벤조퀴논, 2-메틸벤조퀴논 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다.

상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)은, 예를 들면, 하기 구조식(P1)

[식 중 R⁷은 탄소 원자수 1∼4의 알킬기, 탄소 원자수 1∼4의 알콕시기, 아릴기 또는 아랄킬기 중 어느 하나이고, v는 0, 1 또는 2이다. v가 2일 경우, 2개의 R⁷은 동일해도 되며, 각각 달라도 된다. 또한, w는 1 또는 2이다]

으로 표시되는 화합물을 들 수 있으며, 구체적으로는, 페놀, 오르토크레졸, 메타크레졸, 파라크레졸, 2,6-디메틸페놀, 2,5-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 3,5-디메틸페놀, 4-이소프로필페놀, 4-tert-부틸페놀, 2-메톡시페놀, 3-메톡시페놀, 4-메톡시페놀, 2-메톡시-4-메틸페놀, 2-tert-부틸-4-메톡시페놀, 2,6-디메톡시페놀, 3,5-디메톡시페놀, 2-에톡시페놀, 3-에톡시페놀, 4-에톡시페놀, 2-페닐페놀, 3-페닐페놀, 4-페닐페놀, 4-벤질페놀, 1,2-디히드록시벤젠, 1,3-디히드록시벤젠, 1,4-디히드록시벤젠 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 사용해도 되고, 2종류 이상을 병용해도 된다.

그 중에서도, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성도 우수한 페놀 수지로 되므로, 페놀 또는 각종 디히드록시벤젠이 보다 바람직하다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)과 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)과의 반응은, 반응성이 높으므로 무촉매 조건 하에서도 진행하지만, 적의(適宜) 산촉매를 사용해서 행해도 된다. 여기에서 사용하는 산촉매는 예를 들면, 염산, 황산, 인산, 등의 무기산이나, 메탄설폰산, p-톨루엔설폰산, 옥살산 등의 유기산, 삼불화붕소, 무수염화알루미늄, 염화아연 등의 루이스산 등을 들 수 있다. 이들 산촉매를 사용하는 경우는, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)과 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)과의 합계 질량에 대해, 5.0질량% 이하의 양으로 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 당해 반응은 무용제 조건 하에서 행하는 것이 바람직하지만, 필요에 따라 유기 용매 중에서 행해도 된다. 여기에서 사용하는 유기 용매는 예를 들면, 메틸셀로솔브, 이소프로필알코올, 에틸셀로솔브, 톨루엔, 자일렌, 메틸이소부틸케톤 등을 들 수 있다. 이들 유기 용제를 사용하는 경우는, 반응 효율이 향상하므로, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)과 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)과의 합계 100질량부에 대해, 유기 용제가 50∼200질량부의 범위로 되는 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)과 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)과의 반응 종료 후는, 감압 건조하는 등 하여 목적의 페놀 수지를 얻을 수 있다.

본 발명의 페놀 수지는, 상기 구조식(I)으로 표시되는 2핵체 화합물(X)과 상기 구조식(Ⅱ)으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유하는 것이면 어느 것도 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하다는 본원 발명의 효과를 나타내는 것이다. 이하, 본 발명의 페놀 수지의 보다 바람직한 것에 대하여 상세히 기술한다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을 사용하고, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 페놀을 사용해서 얻어지는 페놀 수지(이하 「페놀 수지(1)」로 약기함)는, 본 발명의 페놀 수지 중에서도 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 특징을 갖는다.

페놀 수지(1)가 함유하는 상기 구조식(I)으로 표시되는 2핵체 화합물(X)은, 예를 들면, 하기 구조식(1-1) 또는 (1-2)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(1)가 함유하는 상기 구조식(Ⅱ)으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)은, 예를 들면, 하기 구조식(1-3)∼(1-6)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 페놀 수지는 상기 2핵체 화합물(X)과 상기 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유한다. 페놀 수지(1)에 있어서의 각 성분의 함유량은, 용융 점도가 낮고, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하므로, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이며, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것이 바람직하고, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼50%의 범위이며, 또한, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼50%의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 내열성이 한층 우수한 경화물이 얻어지는 점에 있어서는, 상기 2핵체 화합물(X) 및 상기 3핵체 화합물(Y)에 더해, 하기 구조식(Ⅲ-1) 또는 (Ⅲ-2)

중 어느 하나로 표시되는 4핵체 화합물(Z)을 함유하는 것이 바람직하고, 이때, 페놀 수지(1) 중의 상기 4핵체 화합물(Z)의 함유량은, GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼30%의 범위인 것이 바람직하다.

상기 구조식(Ⅲ-2)으로 표시되는 4핵체 화합물(Z)은, 예를 들면, 하기 구조식(1-7)∼(1-10)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(1)는, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 페놀을 사용하여, 상술한 방법에 의해 제조할 수 있다. 이때 파라벤조퀴논과 페놀과의 반응 비율은, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 한층 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 파라벤조퀴논 1몰에 대해, 페놀이 0.1∼10.0몰의 범위로 되는 비율인 것이 바람직하다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을 사용하고, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 크레졸을 사용해서 얻어지는 페놀 수지(이하 「페놀 수지(2)」로 약기함)에 대하여 설명한다.

페놀 수지(2)가 함유하는 상기 구조식(I)으로 표시되는 2핵체 화합물(X)은, 예를 들면, 하기 구조식(2-1)∼(2-6)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(2)가 함유하는 상기 구조식(Ⅱ)으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)은, 예를 들면, 하기 구조식(2-7)∼(2-16)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 페놀 수지는 상기 2핵체 화합물(X)과 상기 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유한다. 페놀 수지(2)에 있어서의 각 성분의 함유량은, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하므로, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이며, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것이 바람직하고, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼50%의 범위이며, 또한, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 30∼90%의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 내열성이 한층 우수한 경화물이 얻어지는 점에 있어서는, 상기 2핵체 화합물(X) 및 상기 3핵체 화합물(Y)에 더해, 하기 구조식(Ⅲ-3) 또는 (Ⅲ-4)

중 어느 하나로 표시되는 4핵체 화합물(Z)을 함유하는 것이 바람직하고, 이때, 페놀 수지(2) 중의 상기 4핵체 화합물(Z)의 함유량은, GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼20%의 범위인 것이 바람직하다.

상기 구조식(Ⅲ-3) 또는 (Ⅲ-4)으로 표시되는 4핵체 화합물(Z)은, 예를 들면, 하기 구조식(2-17)∼(2-34)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(2)는, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 크레졸을 사용하여, 상술한 방법에 의해 제조할 수 있다. 이때 파라벤조퀴논과 크레졸과의 반응 비율은, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 한층 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 파라벤조퀴논 1몰에 대해, 크레졸이 0.1∼10.0몰의 범위로 되는 비율인 것이 바람직하다.

여기에서 사용하는 크레졸은, 오르토크레졸, 메타크레졸, 파라크레졸 중 어느 것이어도 되며, 또한, 복수 종을 병용해도 된다. 그 중에서도, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성도 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 오르토크레졸이 바람직하다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을 사용하고, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 디메틸페놀을 사용해서 얻어지는 페놀 수지(이하 「페놀 수지(3)」로 약기함)에 대하여 설명한다.

페놀 수지(3)가 함유하는 상기 구조식(I)으로 표시되는 2핵체 화합물(X)은, 예를 들면, 하기 구조식(3-1)

으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(3)가 함유하는 상기 구조식(Ⅱ)으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)은, 예를 들면, 하기 구조식(3-2)

으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 페놀 수지는 상기 2핵체 화합물(X)과 상기 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유한다. 페놀 수지(3)에 있어서의 각 성분의 함유량은, 용융 점도가 낮고, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하므로, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이며, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것이 바람직하고, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼25%의 범위이며, 또한, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 50∼95%의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 내열성이 한층 우수한 경화물이 얻어지는 점에 있어서는, 상기 2핵체 화합물(X) 및 상기 3핵체 화합물(Y)에 더해, 하기 구조식(Ⅲ-5) 또는 (Ⅲ-6)

중 어느 하나로 표시되는 4핵체 화합물(Z)을 함유하는 것이 바람직하고, 이때, 페놀 수지(1) 중의 상기 4핵체 화합물(Z)의 함유량은, GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 0.5∼10%의 범위인 것이 바람직하다.

페놀 수지(3)는, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 디메틸페놀을 사용하여, 상술한 방법에 의해 제조할 수 있다. 이때 파라벤조퀴논과 디메틸페놀과의 반응 비율은, 용융 점도가 낮고, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 한층 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 파라벤조퀴논 1몰에 대해, 디메틸페놀이 0.1∼10.0몰의 범위로 되는 비율인 것이 바람직하다.

여기에서 사용하는 디메틸페놀은 2,6-디메틸페놀, 2,5-디메틸페놀, 2,4-디메틸페놀, 3,5-디메틸페놀 등 어느 위치 이성체의 것이어도 된다. 그 중에서도, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성도 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 2,6-디메틸페놀이 바람직하다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을 사용하고, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 디히드록시벤젠을 사용해서 얻어지는 페놀 수지(이하 「페놀 수지(4)」로 약기함)는, 본 발명의 페놀 수지 중에서도 특히, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성과의 밸런스가 우수한 특징을 갖는다.

페놀 수지(4)가 함유하는 상기 구조식(I)으로 표시되는 2핵체 화합물(X)은, 예를 들면, 하기 구조식(4-1) 또는 (4-2)

으로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(4)가 함유하는 상기 구조식(Ⅱ)으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)은, 예를 들면, 하기 구조식(4-3)∼(4-6)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 페놀 수지는 상기 2핵체 화합물(X)과 상기 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유한다. 페놀 수지(4)에 있어서의 각 성분의 함유량은, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하므로, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이며, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것이 바람직하고, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 5∼40%의 범위이며, 또한, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼50%의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 내열성이 한층 우수한 경화물이 얻어지는 점에 있어서는, 상기 2핵체 화합물(X) 및 상기 3핵체 화합물(Y)에 더해, 하기 구조식(Ⅲ-7) 또는 (Ⅲ-8)

[식 중 g는 0∼2의 정수, h는 1 또는 2, i는 각각 1 또는 2를 나타낸다]

중 어느 하나로 표시되는 4핵체 화합물(Z)을 함유하는 것이 바람직하고, 이때, 페놀 수지(4) 중의 상기 4핵체 화합물(Z)의 함유량은, GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 5∼40%의 범위인 것이 바람직하다.

상기 구조식(Ⅲ-7) 또는 (Ⅲ-8)으로 표시되는 4핵체 화합물(Z)은, 예를 들면, 하기 구조식(4-7)∼(4-19)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

상기 페놀 수지(4)는, 예를 들면, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 디히드록시벤젠을 사용하여, 상술한 방법에 의해 제조할 수 있다. 이때 파라벤조퀴논과 디히드록시벤젠과의 반응 비율은, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 한층 우수한 페놀 수지로 되므로, 파라벤조퀴논 1몰에 대해, 디히드록시벤젠이 0.1∼10.0몰의 범위로 되는 비율인 것이 바람직하다.

여기에서 사용하는 디히드록시벤젠은, 1,2-디히드록시벤젠, 1,3-디히드록시벤젠, 1,4-디히드록시벤젠 등 어느 것이어도 된다. 그 중에서도, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성도 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 1,3-디히드록시벤젠이 바람직하다.

상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을 사용하고, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 페닐페놀을 사용해서 얻어지는 페놀 수지(이하 「페놀 수지(5)」로 약기함)에 대하여 설명한다.

페놀 수지(5)가 함유하는 상기 구조식(I)으로 표시되는 2핵체 화합물(X)은, 예를 들면, 하기 구조식(5-1)∼(5-3)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

페놀 수지(5)가 함유하는 상기 구조식(Ⅱ)으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)은, 예를 들면, 하기 구조식(5-4)∼(5-7)

중 어느 하나로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 페놀 수지는 상기 2핵체 화합물(X)과 상기 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유한다. 페놀 수지(5)에 있어서의 각 성분의 함유량은, 용융 점도가 낮고, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하므로, 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이고, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것이 바람직하다.

페놀 수지(5)는, 상기 분자 구조 중에 퀴논 구조를 갖는 화합물(Q)로서 파라벤조퀴논을, 상기 분자 구조 중에 페놀성 수산기를 갖는 화합물(P)로서 페닐페놀을 사용하여, 상술한 방법에 의해 제조할 수 있다. 이때 파라벤조퀴논과 페닐페놀과의 반응 비율은, 용융 점도가 낮고, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 한층 우수한 페놀 수지가 얻어지므로, 파라벤조퀴논 1몰에 대해, 페닐페놀이 0.1∼10.0몰의 범위로 되는 비율인 것이 바람직하다.

이들 예시한 페놀 수지 중, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성도 우수한 점에서는 상기 페놀 수지(1)가 바람직하고, 경화물의 내열성이 우수한 점에서는 상기 페놀 수지(4)가 바람직하다.

본 발명의 페놀 수지는, 경화성이 우수하므로 그 수산기 당량이 50∼150g/당량의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 연화점이 60∼140℃의 범위인 것이 바람직하다.

본 발명의 경화성 조성물은, 이상 상세히 기술한 페놀 수지와, 경화제를 필수 성분으로 하는 것이다. 당해 경화제로서는, 예를 들면, 에폭시 수지를 들 수 있다.

여기에서 사용하는 에폭시 수지는, 구체적으로는, 1,6-디글리시딜옥시나프탈렌, 2,7-디글리시딜옥시나프탈렌, α-나프톨노볼락형 에폭시 수지, β-나프톨노볼락형 에폭시 수지, α-나프톨/β-나프톨 공축합형 노볼락의 폴리글리시딜에테르, 나프톨아랄킬형 에폭시 수지, 1,1-비스(2,7-디글리시딜옥시-1-나프틸)알칸 등의 나프탈렌 골격 함유 에폭시 수지; 비스페놀A형 에폭시 수지, 비스페놀F형 에폭시 수지 등의 비스페놀형 에폭시 수지; 비페닐형 에폭시 수지, 테트라메틸비페닐형 에폭시 수지 등의 비페닐형 에폭시 수지; 페놀노볼락형 에폭시 수지, 크레졸노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀A노볼락형 에폭시 수지, 비스페놀F노볼락형 에폭시 수지, 페놀계 화합물과 페놀성 수산기를 갖는 방향족 알데히드와의 축합물의 에폭시화물, 비페닐노볼락형 에폭시 수지 등의 노볼락형 에폭시 수지; 트리페닐메탄형 에폭시 수지; 테트라페닐에탄형 에폭시 수지; 디시클로펜타디엔-페놀 부가 반응형 에폭시 수지; 페놀아랄킬형 에폭시 수지; 인 원자 함유 에폭시 수지; 상기 본 발명의 변성 에폭시 수지 등을 들 수 있다.

경화제로서 에폭시 수지를 사용할 경우, 페놀 수지와 에폭시 수지와의 배합 비율은, 페놀 수지 중의 페놀성 수산기와, 에폭시 수지 중의 에폭시기와의 당량비(페놀성 수산기/에폭시기)가 1/0.5∼1/1.5로 되는 비율인 것이, 반응성 및 경화물에 있어서의 내열성이 우수하므로 바람직하다.

또한, 경화제로서 에폭시 수지를 사용할 경우, 본 발명의 페놀 수지에 아울러서, 그 밖의 에폭시 수지용 경화제를 병용해도 된다. 그 밖의 에폭시 수지용 경화제는, 예를 들면, 아민계 화합물, 아미드계 화합물, 산무수물계 화합물, 페놀계 화합물 등의 각종 공지의 경화제를 들 수 있다. 구체적으로는, 아민계 화합물로서는 디아미노디페닐메탄, 디에틸렌트리아민, 트리에틸렌테트라민, 디아미노디페닐설폰, 이소포론디아민, 이미다졸, BF₃-아민 착체, 구아니딘 유도체 등을 들 수 있고, 아미드계 화합물로서는, 디시안디아미드, 리놀렌산의 2량체와 에틸렌디아민으로부터 합성되는 폴리아미드 수지 등을 들 수 있고, 산무수물계 화합물로서는, 무수프탈산, 무수트리멜리트산, 무수피로멜리트산, 무수말레산, 테트라히드로무수프탈산, 메틸테트라히드로무수프탈산, 무수메틸나딕산, 헥사히드로무수프탈산, 메틸헥사히드로무수프탈산 등을 들 수 있고, 페놀계 화합물로서는, 페놀노볼락 수지, 크레졸노볼락 수지, 방향족 탄화수소포름알데히드 수지 변성 페놀 수지, 디시클로펜타디엔페놀 부가형 수지, 페놀아랄킬 수지(자일록 수지), 나프톨아랄킬 수지, 트리페닐올메탄 수지, 테트라페닐올에탄 수지, 나프톨노볼락 수지, 나프톨-페놀 공축 노볼락 수지, 나프톨-크레졸 공축 노볼락 수지, 비페닐 변성 페놀 수지(비스메틸렌기로 페놀핵이 연결된 다가 페놀 화합물), 비페닐 변성 나프톨 수지(비스메틸렌기로 페놀핵이 연결된 다가 나프톨 화합물), 아미노트리아진 변성 페놀 수지(멜라민, 벤조구아나민 등으로 페놀핵이 연결된 다가 페놀 화합물)나 알콕시기 함유 방향환 변성 노볼락 수지(포름알데히드로 페놀핵 및 알콕시기 함유 방향환이 연결된 다가 페놀 화합물) 등의 다가 페놀 화합물을 들 수 있다.

상기 그 밖의 에폭시 수지용 경화제를 사용할 경우, 본 발명의 페놀 수지와, 그 밖의 에폭시 수지용 경화제와의 배합 비율은, 또한, 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수한 본원 페놀 수지의 특징이 살아나는 범위이면 특히 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, 양자의 합계 질량 100질량부 중, 본 발명의 페놀 수지가 5∼95질량부의 범위인 것이 바람직하다.

또한, 그 밖의 에폭시 수지용 경화제를 사용할 경우, 상기 에폭시 수지와의 배합 비율은, 본 발명의 페놀 수지와, 그 밖의 에폭시 수지용 경화제가 함유하는 활성 수소 원자의 합계와, 에폭시 수지가 함유하는 에폭시기와의 당량비(활성 수소 원자/에폭시기)가 1/0.5∼1/1.5로 되는 비율인 것이, 반응성 및 경화물에 있어서의 내열성이 우수하므로 바람직하다.

본 발명의 경화성 조성물에는, 필요에 따라서 경화촉진제를 적의 병용할 수도 있다. 상기 경화촉진제로서는 각종의 것을 사용할 수 있지만, 예를 들면, 인계 화합물, 제3급아민, 이미다졸, 유기산 금속염, 루이스산, 아민 착염 등을 들 수 있다. 특히 반도체 봉지 재료 용도로서 사용할 경우에는, 경화성, 내열성, 전기 특성, 내습신뢰성 등이 우수한 점에서, 이미다졸 화합물에서는 2-에틸-4-메틸이미다졸, 인계 화합물에서는 트리페닐포스핀, 제3급아민에서는 1,8-디아자비시클로-[5.4.0]-운데센(DBU)이 바람직하다.

이상 상세히 기술한 본 발명의 경화성 조성물은, 용도나 원하는 성능에 따라서, 추가로, 그 밖의 첨가제 성분을 함유하고 있어도 된다. 구체적으로는, 난연성을 더 향상시킬 목적으로, 실질적으로 할로겐 원자를 함유하지 않는 비할로겐계 난연제를 배합해도 된다.

상기 비할로겐계 난연제는, 예를 들면, 인계 난연제, 질소계 난연제, 실리콘계 난연제, 무기계 난연제, 유기 금속염계 난연제 등을 들 수 있다. 이들은 각각 단독으로 사용해도 되며, 복수 종을 병용해도 된다.

상기 인계 난연제는, 무기계, 유기계의 어느 것도 사용할 수 있으며, 무기계 화합물로서는, 예를 들면, 적린(赤燐), 인산일암모늄, 인산이암모늄, 인산삼암모늄, 폴리인산암모늄 등의 인산암모늄류, 인산아미드 등의 무기계 함질소(含窒素) 인화합물을 들 수 있다.

상기 적린은 가수분해 등의 방지를 목적으로 하여 표면 처리가 실시되어 있는 것이 바람직하고, 표면 처리 방법은, 예를 들면, (i)수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화티타늄, 산화비스무트, 수산화비스무트, 질산비스무트 또는 이들의 혼합물 등의 무기 화합물로 피복 처리하는 방법, (ⅱ)수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화티타늄 등의 무기 화합물, 및 페놀 수지 등의 열경화성 수지의 혼합물로 피복 처리하는 방법, (ⅲ)수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화아연, 수산화티타늄 등의 무기 화합물의 피막 위에 페놀 수지 등의 열경화성 수지로 2중으로 피복 처리하는 방법 등을 들 수 있다.

상기 유기 인계 화합물은, 예를 들면, 인산에스테르 화합물, 포스폰산 화합물, 포스핀산 화합물, 포스핀옥사이드 화합물, 포스포란 화합물, 유기계 함질소 인화합물 등의 범용 유기 인계 화합물 외, 9,10-디히드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10-(2,5-디히드로옥시페닐)-10H-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드, 10-(2,7-디히드로옥시나프틸)-10H-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드 등의 환상 유기 인화합물, 및 그것을 에폭시 수지나 페놀 수지 등의 화합물과 반응시킨 유도체 등을 들 수 있다.

그들의 배합량으로서는, 인계 난연제의 종류, 경화성 조성물 외의 성분, 원하는 난연성의 정도에 따라서 적의 선택되는 것이지만, 예를 들면, 페놀 수지, 경화제, 및 그 밖의 첨가제나 충전재 등 모두를 배합한 경화성 조성물 100질량부 중, 적린을 비할로겐계 난연제로서 사용하는 경우는 0.1∼2.0질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하고, 유기 인화합물을 사용하는 경우는 마찬가지로 0.1∼10.0질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하며, 특히 0.5∼6.0질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.

그들의 배합량은, 인계 난연제의 종류, 경화성 조성물 외의 성분, 원하는 난연성의 정도에 따라서 적의 선택되는 것이지만, 예를 들면, 경화성 조성물 100질량부 중, 적린을 비할로겐계 난연제로서 사용하는 경우는 0.1∼2.0질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하고, 유기 인화합물을 사용하는 경우는 마찬가지로 0.1∼10.0질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하며, 특히 0.5∼6.0질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 인계 난연제를 사용할 경우, 당해 인계 난연제에 하이드로탈사이트, 수산화마그네슘, 붕화합물, 산화지르코늄, 흑색 염료, 탄산칼슘, 제올라이트, 몰리브덴산아연, 활성탄 등을 병용해도 된다.

상기 질소계 난연제는, 예를 들면, 트리아진 화합물, 시아누르산 화합물, 이소시아누르산 화합물, 페노티아진 등을 들 수 있으며, 트리아진 화합물, 시아누르산 화합물, 이소시아누르산 화합물이 바람직하다.

상기 트리아진 화합물은, 예를 들면, 멜라민, 아세토구아나민, 벤조구아나민, 멜론, 멜람, 숙시노구아나민, 에틸렌디멜라민, 폴리인산멜라민, 트리구아나민 등 외, 예를 들면, (i)황산구아닐멜라민, 황산멜렘, 황산멜람 등의 황산아미노트리아진 화합물, (ⅱ)페놀, 크레졸, 자일레놀, 부틸페놀, 노닐페놀 등의 페놀계 화합물과, 멜라민, 벤조구아나민, 아세토구아나민, 포름구아나민 등의 멜라민류 및 포름알데히드와의 공축합물, (ⅲ)상기 (ⅱ)의 공축합물과 페놀포름알데히드 축합물 등의 페놀 수지류와의 혼합물, (ⅳ)상기 (ⅱ), (ⅲ)을 동유(桐油), 이성화(異性化) 아마인유 등으로 더 변성한 것 등을 들 수 있다.

상기 시아누르산 화합물은, 예를 들면, 시아누르산, 시아누르산멜라민 등을 들 수 있다.

상기 질소계 난연제의 배합량은, 질소계 난연제의 종류, 경화성 조성물 외의 성분, 원하는 난연성의 정도에 따라서 적의 선택되는 것이지만, 예를 들면, 경화성 조성물 100질량부 중, 0.05∼10질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하며, 특히 0.1∼5질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.

또한 상기 질소계 난연제를 사용할 때, 금속 수산화물, 몰리브덴 화합물 등을 병용해도 된다.

상기 실리콘계 난연제는, 규소 원자를 함유하는 유기 화합물이면 특히 제한이 없이 사용할 수 있으며, 예를 들면, 실리콘 오일, 실리콘 고무, 실리콘 수지 등을 들 수 있다.

상기 실리콘계 난연제의 배합량은, 실리콘계 난연제의 종류, 경화성 조성물 외의 성분, 원하는 난연성의 정도에 따라서 적의 선택되는 것이지만, 예를 들면, 경화성 조성물 100질량부 중, 0.05∼20질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다. 또한 상기 실리콘계 난연제를 사용할 때, 몰리브덴 화합물, 알루미나 등을 병용해도 된다.

상기 무기계 난연제는, 예를 들면, 금속 수산화물, 금속 산화물, 금속 탄산염 화합물, 금속분, 붕소 화합물, 저융점 유리 등을 들 수 있다.

상기 금속 수산화물은, 예를 들면, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 돌로마이트, 하이드로탈사이트, 수산화칼슘, 수산화바륨, 수산화지르코늄 등을 들 수 있다.

상기 금속 산화물은, 예를 들면, 몰리브덴산아연, 삼산화몰리브덴, 주석산아연, 산화주석, 산화알루미늄, 산화철, 산화티타늄, 산화망간, 산화지르코늄, 산화아연, 산화몰리브덴, 산화코발트, 산화비스무트, 산화크롬, 산화니켈, 산화구리, 산화텅스텐 등을 들 수 있다.

상기 금속 탄산염 화합물은, 예를 들면, 탄산아연, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 탄산바륨, 염기성 탄산마그네슘, 탄산알루미늄, 탄산철, 탄산코발트, 탄산티타늄 등을 들 수 있다.

상기 금속분은, 예를 들면, 알루미늄, 철, 티타늄, 망간, 아연, 몰리브덴, 코발트, 비스무트, 크롬, 니켈, 구리, 텅스텐, 주석 등을 들 수 있다.

상기 붕소 화합물은, 예를 들면, 붕산아연, 메타붕산아연, 메타붕산바륨, 붕산, 붕사(硼砂) 등을 들 수 있다.

상기 저융점 유리는, 예를 들면, 시프리(보쿠스이 브라운샤), 수화(水和) 유리 SiO₂-MgO-H₂O, PbO-B₂O₃계, ZnO-P₂O₅-MgO계, P₂O₅-B₂O₃-PbO-MgO계, P-Sn-O-F계, PbO-V₂O₅-TeO₂계, Al₂O₃-H₂O계, 붕규산납계 등의 유리상 화합물을 들 수 있다.

상기 무기계 난연제의 배합량은, 무기계 난연제의 종류, 경화성 조성물 외의 성분, 원하는 난연성의 정도에 따라서 적의 선택되는 것이지만, 예를 들면, 경화성 조성물 100질량부 중, 0.5∼50질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하며, 특히 5∼30질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.

상기 유기 금속염계 난연제, 예를 들면, 페로센, 아세틸아세토나토 금속 착체, 유기 금속 카르보닐 화합물, 유기 코발트염 화합물, 유기 설폰산 금속염, 금속 원자와 방향족 화합물 또는 복소환 화합물이 이온 결합 또는 배위 결합한 화합물 등을 들 수 있다.

상기 유기 금속염계 난연제의 배합량은, 유기 금속염계 난연제의 종류, 경화성 조성물 외의 성분, 원하는 난연성의 정도에 따라서 적의 선택되는 것이지만, 예를 들면, 경화성 조성물 100질량부 중, 0.005∼10질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.

그 외, 본 발명의 경화성 조성물은 필요에 따라서, 실란 커플링제, 이형제(離型劑), 안료, 유화제 등의 각종 배합제를 첨가할 수 있다.

본 발명의 경화성 조성물에는, 필요에 따라서 무기질 충전재를 배합할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 페놀성 수산기 함유 화합물 및 페놀 수지는 용융 점도가 낮은 특징을 가지므로, 무기질 충전제의 배합량을 높이는 것이 가능하고, 이러한 경화성 조성물은 특히 반도체 봉지 재료 용도에 호적(好適)하게 사용할 수 있다.

상기 무기질 충전재는, 예를 들면, 용융 실리카, 결정 실리카, 알루미나, 질화규소, 수산화알루미늄 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 무기질 충전재를 보다 많이 배합하는 것이 가능해지므로, 상기 용융 실리카가 바람직하다. 상기 용융 실리카는 파쇄상, 구상(球狀)의 어느 것이어도 사용 가능하지만, 용융 실리카의 배합량을 높이며, 또한, 경화성 조성물의 용융 점도의 상승을 억제하기 위해서는, 구상의 것을 주로 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 구상 실리카의 배합량을 높이기 위해서는, 구상 실리카의 입도 분포를 적당히 조정하는 것이 바람직하다. 그 충전률은 경화성 조성물 100질량부 중, 0.5∼95질량부의 범위로 배합하는 것이 바람직하다.

그 외, 본 발명의 경화성 조성물을 도전 페이스트 등의 용도로 사용하는 경우는, 은분이나 구리분 등의 도전성 충전제를 사용할 수 있다.

본 발명의 경화성 조성물을 프린트 배선 기판용 바니시로 조정할 경우에는, 유기 용제를 배합하는 것이 바람직하다. 여기에서 사용할 수 있는 상기 유기 용제로서는, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드, 메틸이소부틸케톤, 메톡시프로판올, 시클로헥산온, 메틸셀로솔브, 에틸디글리콜아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 등을 들 수 있으며, 그 선택이나 적정한 사용량은 용도에 따라서 적의 선택할 수 있지만, 예를 들면, 프린트 배선판 용도에서는, 메틸에틸케톤, 아세톤, 디메틸포름아미드 등의 비점이 160℃ 이하인 극성 용제인 것이 바람직하며, 또한, 불휘발분 40∼80질량%로 되는 비율로 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 빌드업용 접착 필름 용도에서는, 유기 용제로서, 예를 들면, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥산온 등의 케톤류, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 카르비톨아세테이트 등의 아세트산에스테르류, 셀로솔브, 부틸카르비톨 등의 카르비톨류, 톨루엔, 자일렌 등의 방향족 탄화수소류, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, N-메틸피롤리돈 등을 사용하는 것이 바람직하며, 또한, 불휘발분 30∼60질량%로 되는 비율로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 경화성 조성물은, 상기한 각 성분을 균일하게 혼합함에 의해 얻어진다. 페놀 수지, 경화제, 추가로 필요에 따라 경화촉진제가 배합된 본 발명의 경화성 조성물은, 종래 알려져 있는 방법과 마찬가지의 방법으로 용이하게 경화물로 할 수 있다. 당해 경화물은, 적층물, 주형물(注型物), 접착층, 도막, 필름 등의 성형 경화물을 들 수 있다.

본 발명의 페놀 수지는 경화물에 있어서의 내열성 및 난연성이 우수하므로, 각종 전자 재료 용도로 사용할 수 있다. 그 중에서도, 반도체 봉지 재료 용도로서 호적하게 사용할 수 있다.

당해 반도체 봉지 재료는, 예를 들면, 본 발명의 페놀 수지를 함유하는 페놀 성분, 경화제, 및 충전재 등의 배합물을, 압출기, 니더, 롤 등을 사용해서 균일해질 때까지 충분히 혼합하는 방법에 의해 조정할 수 있다. 여기에서 사용하는 충전재는 상기한 무기 충전재를 들 수 있으며, 상술한 바와 같이, 경화성 조성물 100질량부 중, 0.5∼95질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 난연성이나 내습성, 내솔더크랙성이 향상하고, 선팽창 계수를 저감할 수 있으므로, 70∼95질량부의 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 80∼95질량부의 범위에서 사용하는 것이 특히 바람직하다.

얻어진 반도체 봉지 재료를 사용해서 반도체 패키지를 성형하는 방법은, 예를 들면, 당해 반도체 봉지 재료를 주형 또는 트랜스퍼 성형기, 사출 성형기 등을 사용해서 성형하고, 추가로 50∼200℃의 온도 조건 하에서 2∼10시간 가열하는 방법을 들 수 있으며, 이러한 방법에 의해, 성형물인 반도체 장치를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 페놀 수지를 사용해서 프린트 회로 기판을 제조하기 위해서는, 본 발명의 페놀 수지, 경화제, 유기 용제, 그 외 첨가제 등을 함유하는 바니시상의 경화성 조성물을, 보강 기재에 함침하고 구리박을 겹쳐서 가열 압착시키는 방법을 들 수 있다. 여기에서 사용할 수 있는 보강 기재는, 종이, 유리포, 유리 부직포, 아라미드지, 아라미드포, 유리 매트, 유리 러빙포 등을 들 수 있다. 이러한 방법을 더 상세히 기술하면, 우선, 상기한 바니시상의 경화성 조성물을, 사용한 용제 종류에 따른 가열 온도, 바람직하게는 50∼170℃에서 가열함에 의하여, 경화물인 프리프레그를 얻는다. 이때 사용하는 경화성 조성물과 보강 기재의 질량 비율로서는, 특히 한정되지 않지만, 통상, 프리프레그 중의 수지분(樹脂分)이 20∼60질량%로 되도록 조제하는 것이 바람직하다. 다음으로, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 프리프레그를, 통상의 방법에 의해 적층하고, 적의 구리박을 겹쳐서, 1∼10㎫의 가압 하에 170∼250℃에서 10분∼3시간, 가열 압착시킴에 의해, 목적으로 하는 프린트 회로 기판을 얻을 수 있다.

[실시예]

다음으로 본 발명을 실시예, 비교예에 의해 구체적으로 설명하지만, 이하에 있어서 「부」 및 「%」는 특히 언급이 없는 한 질량 기준이다. 또, 연화점 및 GPC, NMR, MS 스펙트럼은 이하의 조건에서 측정했다.

연화점 측정법 : JIS K7234에 준거

GPC : 측정 조건은 이하와 같음

측정 장치 : 도소가부시키가이샤제 「HLC-8220 GPC」,

칼럼 : 도소가부시키가이샤제 가드 칼럼 「HXL-L」

+도소가부시키가이샤제 「TSK-GEL G2000HXL」

+도소가부시키가이샤제 「TSK-GEL G3000HXL」

+도소가부시키가이샤제 「TSK-GEL G4000HXL」

검출기 : RI(시차굴절계)

측정 조건 : 칼럼 온도 40℃

전개 용매 테트라히드로퓨란

유속 1.0㎖/분

표준 : 상기 「GPC-8020 모델Ⅱ 버젼 4.10」의 측정 메뉴얼에 준거해서, 분자량이 기지인 하기의 단분산 폴리스티렌을 사용했음

(사용 폴리스티렌)

도소가부시키가이샤제 「A-500」

도소가부시키가이샤제 「A-1000」

도소가부시키가이샤제 「A-2500」

도소가부시키가이샤제 「A-5000」

도소가부시키가이샤제 「F-1」

도소가부시키가이샤제 「F-2」

도소가부시키가이샤제 「F-4」

도소가부시키가이샤제 「F-10」

도소가부시키가이샤제 「F-20」

도소가부시키가이샤제 「F-40」

도소가부시키가이샤제 「F-80」

도소가부시키가이샤제 「F-128」

¹³C-NMR : 측정 조건은 이하와 같음

장치 : 니혼덴시(주)제 AL-400

측정 모드 : SGNNE(NOE 소거의 1H 완전 디커플링법)

용매 : 디메틸설폭시드

펄스 각도 : 45° 펄스

시료 농도 : 30wt%

적산 횟수 : 10000회

MS : 니혼덴시가부시키가이샤제 이중 수속형 질량 분석 장치 「AX505H(FD505H)」

실시예 1 페놀 수지(1)의 제조

온도계, 적하 깔때기, 냉각관, 분류관(分留管), 교반기를 부착한 플라스크에, 페놀 282질량부(3몰), 파라톨루엔설폰산 3질량부를 투입하고, 교반하면서 실온으로부터 80℃까지 승온했다. 80℃에 도달한 후, 파라벤조퀴논 162질량부(1.5몰)를 1시간 요하여 첨가하고, 그 후 130℃까지 더 승온하고 1시간 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 감압 하 건조하여, 페놀 수지(1) 250질량부를 얻었다. 얻어진 페놀 수지의 GPC 차트를 도 1에, 13C-NMR 스펙트럼을 도 2에, MS 스펙트럼을 도 3에 나타낸다. 페놀 수지(1)의 수산기 당량은 88g/당량이고, 연화점은 95℃였다. MS 스펙트럼으로부터 2핵체 화합물(X)에 상당하는 202의 피크, 3핵체 화합물(Y)에 상당하는 294의 피크, 및 4핵체 화합물(Z)에 상당하는 386의 피크가 검출되었다. GPC 차트로부터 산출되는 페놀 수지 중의 2핵체 화합물(X) 상당 성분의 함유량은 37.3%, 3핵체 화합물(Y) 상당 성분의 함유량은 30.7%, 4핵체 화합물(Z) 상당 성분의 함유량은 10.3%였다.

실시예 2 페놀 수지(2)의 제조

온도계, 적하 깔때기, 냉각관, 분류관, 교반기를 부착한 플라스크에, 오르토크레졸 649질량부(6.0몰), 파라톨루엔설폰산 3질량부를 투입하고, 교반하면서 실온으로부터 80℃까지 승온했다. 80℃에 도달한 후, 파라벤조퀴논 162질량부(1.5몰)를 1시간 요하여 첨가하고, 그 후 130℃까지 더 승온하고 1시간 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 감압 하 건조하여, 페놀 수지(2) 260질량부를 얻었다. 얻어진 페놀 수지(2)의 GPC 차트를 도 4에 나타낸다. 페놀 수지(2)의 수산기 당량은 97g/당량이고, 연화점은 88℃였다. GPC 차트로부터 산출되는 페놀 수지 중의 2핵체 화합물(X) 상당 성분의 함유량은 25.8%, 3핵체 화합물(Y) 상당 성분의 함유량은 51.7%, 4핵체 화합물(Z) 상당 성분의 함유량은 10.0%였다.

실시예 3 페놀 수지(3)의 제조

온도계, 적하 깔때기, 냉각관, 분류관, 교반기를 부착한 플라스크에, 레조르신 165질량부(1.5몰), 파라벤조퀴논 162질량부(1.5몰)를 투입하고, 교반하면서 실온으로부터 120℃까지 승온했다. 120℃에 도달 후, 2시간 교반했다. 반응 종료 후, 180℃까지 가열하고 감압 조건 하에서 건조하여 페놀 수지(3) 280질량부를 얻었다. 얻어진 페놀 수지(3)의 GPC 차트를 도 5에, 13C-NMR 스펙트럼을 도 6에, MS 스펙트럼을 도 7에 나타낸다. 페놀 수지(3)의 수산기 당량은 60g/당량이고, 연화점은 98℃였다. MS 스펙트럼으로부터 2핵체 화합물(X)에 상당하는 202, 218의 피크, 3핵체 화합물(Y)에 상당하는 310, 326의 피크, 4핵체 화합물(Z)에 상당하는 418, 434의 피크가 검출되었다. GPC 차트로부터 산출되는 페놀 수지 중의 2핵체 화합물(X) 상당 성분의 함유량은 20.0%, 3핵체 화합물(Y) 상당 성분의 함유량은 20.8%, 4핵체 화합물(Z) 상당 성분의 함유량은 13.0%였다.

실시예 4 페놀 수지(4)의 제조

온도계, 적하 깔때기, 냉각관, 분류관, 교반기를 부착한 플라스크에, 레조르신 248질량부(2.25몰), 파라벤조퀴논 162질량부(1.5몰)를 투입하고, 교반하면서 실온으로부터 120℃까지 승온했다. 120℃에 도달 후, 2시간 교반했다. 반응 종료 후, 180℃까지 가열하고 감압 조건 하에서 건조하여 페놀 수지(4) 290질량부를 얻었다. 얻어진 페놀 수지(4)의 GPC 차트를 도 8에 나타낸다. 페놀 수지(4)의 수산기 당량은 60g/당량이고, 연화점은 79℃였다. GPC 차트로부터 산출되는 페놀 수지 중의 2핵체 화합물(X) 상당 성분의 함유량은 16.3%, 3핵체 화합물(Y) 상당 성분의 함유량은 18.7%, 4핵체 화합물(Z) 상당 성분의 함유량은 10.5%였다.

실시예 5∼8 및 비교예 1

앞서 얻은 페놀 수지(1)∼(4) 및 비교 대상용 페놀 수지(1')[트리페닐메탄형 페놀 수지(메이와가세이가부시키가이샤제 「MEH-7500」 수산기 당량 98g/당량)] 에 대하여, 하기의 요령으로 각종 평가 시험을 행했다.

<내열성의 평가>

1) 평가 샘플의 작성

상기 페놀 수지(1)∼(4), (1') 중 어느 하나와, 경화제로서 나프탈렌형 에폭시 수지(DIC가부시키가이샤제 「EXA-4750」 에폭시기 당량 188g/당량), 경화촉진제로서 트리페닐포스핀(이하 「TPP」로 약기함)을 사용하고, 하기 표 2에 나타내는 조성으로 배합하여 경화성 조성물을 얻었다. 이것을 11㎝×9㎝×2.4㎜의 형틀에 흘려 넣고, 프레스로 150℃의 온도에서 10분간 성형한 후, 형틀로부터 성형물을 취출하고, 다음으로, 175℃의 온도에서 5시간 후경화시켜서 평가 샘플을 얻었다.

2) 유리 전이 온도의 측정

점탄성 측정 장치(DMA : 레오메트릭샤제 고체 점탄성 측정 장치 RSAⅡ, 렉탱귤러 텐션법; 주파수 1㎐, 승온 속도 3℃/min)를 사용하여, 상기 평가 샘플에 대해서 탄성률 변화가 최대로 되는(tanδ 변화율이 가장 큰) 온도를 측정하고, 이것을 유리 전이 온도로서 평가했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

[표 1]

<난연성의 평가>

1) 평가 샘플의 작성

상기 페놀 수지(1)∼(4), (1') 중 어느 하나와, 경화제로서 나프탈렌형 에폭시 수지(DIC가부시키가이샤제 「EXA-4750」 에폭시기 당량 188g/당량), 경화촉진제로서 트리페닐포스핀(이하 「TPP」로 약기함), 무기 충전재로서 구상 실리카(덴키가가쿠가부시키가이샤제 「FB-5604」), 실란 커플링제로서 커플링제(신에츠가가쿠가부시키가이샤제 「KBM-403」), 카나우바 왁스(가부시키가이샤세라리카노다제 「PEARL WAX No.1-P」), 카본 블랙을, 하기 표 3에 나타내는 조성으로 배합하고, 2개롤을 사용하여 85℃의 온도에서 5분간 용융 혼련하여 경화성 조성물을 얻었다. 얻어진 경화성 조성물을 사용하여, 트랜스퍼 성형기로 폭 12.7㎜, 길이 127㎜, 두께 1.6㎜ 크기의 샘플을 175℃의 온도에서 90초 성형한 후, 175℃의 온도에서 5시간 후경화하여 평가용 샘플을 얻었다.

2) 난연성의 평가

앞서 얻은 두께 1.6㎜의 평가용 샘플 5개를 사용하여, UL-94 시험법에 준거해서 연소 시험을 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

난연 시험 클래스

*1 : 1회의 접염(接炎)에 있어서의 최대 연소 시간(초)

*2 : 시험편 5개의 합계 연소 시간(초)

[표 2]

Claims

하기 구조식(I)

[식 중, k는 1 또는 2 이다]
으로 표시되는 2핵체 화합물(X)과, 하기 구조식(Ⅱ-1) 또는 (Ⅱ-2)

[식 중, l, m, n은 각각 1 또는 2이다]
으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유하는 페놀 수지로서, 상기 수지 중의 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이고, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것을 특징으로 하는 페놀 수지와, 경화제를 필수 성분으로 하는 경화성 조성물.
하기 구조식(I)

[식 중, k는 1 또는 2 이다]
으로 표시되는 2핵체 화합물(X)과, 하기 구조식(Ⅱ-1) 또는 (Ⅱ-2)

[식 중, l, m, n은 각각 1 또는 2이다]
으로 표시되는 3핵체 화합물(Y)을 필수의 성분으로서 함유하는 페놀 수지로서, 상기 수지 중의 상기 2핵체 화합물(X)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 2∼50%의 범위이고, 상기 3핵체 화합물(Y)의 함유량이 GPC 측정에 있어서의 면적 비율로 10∼95%의 범위인 것을 특징으로 하는 페놀 수지와, 에폭시 수지를 필수 성분으로 하는 경화성 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 페놀 수지의 수산기 당량이 50∼150g/당량의 범위에 있는 경화성 조성물.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 페놀 수지의 연화점이 60∼140℃의 범위에 있는 경화성 조성물.
제1항 또는 제2항에 기재된 경화성 조성물을 경화 반응시켜서 이루어지는 경화물.
제1항 또는 제2항에 기재된 경화성 조성물에 더하여, 추가로 무기 충전제를 함유하는 반도체 봉지 재료.
제1항 또는 제2항에 기재된 경화성 조성물에 유기 용제를 배합하여 바니시화한 수지 조성물을, 보강 기재에 함침하고 구리박을 겹쳐서 가열 압착시킴에 의해 얻어진 프린트 배선 기판.
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