WO2022092323A1 - ゼオライト、ゼオライトの製造方法、組成物、液状組成物、液状封止剤、樹脂複合材、封止材、封止材の製造方法、及びデバイス - Google Patents

ゼオライト、ゼオライトの製造方法、組成物、液状組成物、液状封止剤、樹脂複合材、封止材、封止材の製造方法、及びデバイス Download PDF

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resin
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良治 大西
知恵 松永
紀子 片桐
勝司 池田
純 松井
隆彦 武脇
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三菱ケミカル株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to zeolite, a method for producing zeolite, a composition, a liquid composition, a liquid encapsulant, a resin composite material, an encapsulant, a method for producing an encapsulant, and an electronic device.
  • the liquid encapsulant used as an underfill material is required to have excellent injectability, adhesiveness, curability, storage stability, etc., and to prevent voids from being generated. Further, the portion sealed with the liquid encapsulant is required to be excellent in moisture resistance, thermal cycle resistance, reflow resistance, crack resistance, warpage resistance and the like.
  • an epoxy resin-based liquid encapsulant is widely used as a liquid encapsulant used as an underfill material.
  • a filler made of an inorganic substance such as a silica filler (hereinafter, "inorganic filler”). It is effective to control the difference in thermal expansion coefficient from the substrate made of an organic material such as epoxy resin and the semiconductor element by adding the liquid encapsulant, and to reinforce the bump electrode. It is known (see Patent Document 1).
  • a liquid encapsulant using an inorganic filler such as a silica filler does not have a sufficiently low coefficient of thermal expansion, and is required to further reduce the coefficient of thermal expansion from the viewpoint of thermal cycle resistance and the like.
  • Zeolite is known as an inorganic filler having a low coefficient of thermal expansion, but a liquid composition containing zeolite tends to have a high viscosity, and its injectability when used as an underfill material is lowered. Therefore, it is difficult to obtain a liquid encapsulant having good injectability while lowering the coefficient of thermal expansion of the cured product.
  • an object of the present invention is to provide a liquid composition capable of lowering the viscosity of the cured product while lowering the coefficient of thermal expansion of the cured product, and an epoxy resin composite material obtained by curing the liquid composition.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • Resin composite material [10] The resin composite material according to the above [9], which further contains a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt.
  • composition according to the above [17], wherein the resin is at least one selected from the group consisting of an epoxy resin and a polyimide resin.
  • a resin composite material comprising the composition according to any one of [17] to [20] above, wherein the zeolite content is 40 to 70% by mass, and the resin is an epoxy resin.
  • a sealing material made of the resin composite material according to any one of the above [9] to [14] and [22].
  • An electronic device comprising the resin composite material according to any one of the above [9] to [14] and [22].
  • a method for producing a sealing material wherein the liquid composition according to any one of [1] to [6] and [21] above is filled in a gap and then cured.
  • a method for producing a zeolite which comprises a step of hydrothermally synthesizing a raw material composition containing a silicon atomic raw material, a water-soluble aluminum atomic raw material, an organic structure regulator and water, and then a step of firing.
  • a method for producing a zeolite, wherein the content of an alkali metal atom other than an organic structure regulator is 0.05 mol or less with respect to 1 mol of Si atom.
  • the liquid composition whose viscosity does not easily increase and the coefficient of thermal expansion obtained by curing the liquid composition are reduced.
  • a resin composite material can be provided.
  • a liquid composition in which the viscosity is prevented from increasing in a liquid composition containing zeolite by using a specific dispersant, and a resin composite material obtained from the liquid composition are provided. It can also be provided. Further, it is also possible to provide a zeolite having a low coefficient of thermal expansion, which is suitable for suppressing the thermal expansion of a resin.
  • FIG. It is a chart which shows the particle size distribution of the zeolite of Example 1.
  • FIG. It is a chart which shows the particle size distribution of the zeolite of Example 2.
  • the zeolite according to the first embodiment of the present invention is an aluminosilicate having a particle size of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less and containing d6r as CBU.
  • One of the features of the zeolite of the present invention is that the particle size is larger than that of a normal zeolite, and the particle size is 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the zeolite according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. Zeolites having a particle size of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less may be hereinafter referred to as “large particle size zeolite”.
  • the particle size of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is the diameter of a circle having the maximum diameter (equivalent to a circle) having an area equal to the projected area of the particles in the observation of the particles by a scanning electron microscope (SEM). It shall mean.
  • a plurality of zeolite particles may be aggregated to form secondary particles.
  • the particle size of the zeolite is the particle size of the primary particles. It is preferable that the particle size of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is large in that the viscosity does not easily increase when added to the resin.
  • zeolite it is usually used as a plurality of zeolite particle groups instead of one zeolite particle. That is, in one aspect of the present invention, it is preferable to use it as a zeolite group containing at least the zeolite particles according to the first embodiment of the present invention.
  • the zeolite in one embodiment composed of such a plurality of zeolite particles preferably has an average primary particle size in the range of 1.1 to 4.0 ⁇ m, more preferably 1.5 to 3.8 ⁇ m. , 2.0-3.5 ⁇ m, more preferably.
  • the average primary particle size of zeolite 50 zeolites (powder, particles in a liquid composition or resin composite material described later) are randomly selected, the particle size is measured, and the average value is used.
  • the median diameter (d50) is preferably in the range of 0.5 to 5.0 ⁇ m, and more preferably in the range of 1.5 to 5.0 ⁇ m. , 2.0 to 4.0 ⁇ m, more preferably. When the median diameter is within this range, the proportion of zeolite that exerts the effect of the present invention increases, and the effect of the present invention can be easily obtained with a smaller amount.
  • Zeolite is a compound containing silicon or aluminum and oxygen, and has a TO 4 unit (T element is an element other than oxygen constituting the skeleton) as a basic unit.
  • T element is an element other than oxygen constituting the skeleton
  • Specific examples of the zeolite include a crystalline porous aluminosilicate (aluminosilicate), a crystalline porous aluminosilicate (ALPO), a crystalline porous aluminosilicate (SAPO), and the like.
  • the zeolite according to the first embodiment of the present invention is an aluminosilicate.
  • Zeolites are composed of structural units called Composite Building Units (hereinafter, may be referred to as "CBU") in which several (several to several tens) TO 4 units are connected. Therefore, it has regular channels (tubular pores) and cavities (cavities).
  • CBU Composite Building Unit
  • the crystal structure of this CBU and the zeolite described later can be indicated by a code defining the structure of the zeolite defined by the International Zeolite Association (IZA).
  • IZA International Zeolite Association
  • the structure of zeolite is based on the X-ray diffraction pattern obtained by an X-ray structure analyzer (for example, a desktop X-ray diffractometer D2PHASER manufactured by BRUKER), and the zeolite structure database 2018 version (http://www). It can be specified by using .iza-structure.org/databases/).
  • the zeolite skeleton according to the first embodiment of the present invention contains d6r as CBU.
  • d6r By including d6r, it is easy to obtain a resin composite material having a low coefficient of thermal expansion, which will be described in detail later.
  • Zeolites having d6r as CBU include AEI, AFT, AFV, AFX, AVL, CHA, EAB, EMT, ERI, FAU, GME, JSR, KFI, LEV, LTL, LTN, MOZ, MSO, MWW, OFF, Examples thereof include SAS, SAT, SAV, SBS, SBT, SFW, SSF, SZR, TSC, and zeolite having a -WEN type structure.
  • zeolite having a structure of an oxygen 8-membered ring or less is particularly preferable from the viewpoint of easy particle size control.
  • the zeolite having a structure of 8 members or less of oxygen include AEI, AFT, AFX, CHA, ERI, KFI, SAT, SAV, SFW, and zeolite having a TSC type structure.
  • zeolites having an AEI, AFX, CHA, or ERI type structure are more preferable, and those having a CHA structure are most preferable, because the structure is stable even if the shape is controlled.
  • the structure having an oxygen 8-membered ring has the highest oxygen number among the pores composed of oxygen forming the zeolite skeleton and T element (element other than oxygen constituting the skeleton). It means a structure in which the number of oxygen elements in the case is eight.
  • the average coefficient of thermal expansion of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is preferably low because the average coefficient of thermal expansion of the liquid composition and the resin composite material described later can be easily reduced by a small amount. Further, it is also preferable that the small amount of the resin does not change the various physical characteristics of the resin due to the addition of zeolite. In particular, it is preferably low because it can suppress an increase in viscosity of the liquid composition described later.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is usually less than 0 ppm / K, preferably -2 ppm / K or less, more preferably -3 ppm / K or less, still more preferably -5 ppm / K or less. It is particularly preferably -6 ppm / K or less, and most preferably -8 ppm / K or less.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is high in that the difference from the average coefficient of thermal expansion of the resin is small and the zeolite and the resin are difficult to peel off, considering the liquid composition containing the zeolite and the resin and the resin composite material described later. Is preferable. Therefore, the average coefficient of thermal expansion of zeolite is usually -1000 ppm / K or more, preferably -900 ppm / K or more, more preferably -800 ppm / K or more, and further preferably -700 ppm / K or more. It is particularly preferably ⁇ 500 ppm / K or higher, and particularly preferably ⁇ 300 ppm / K or higher.
  • zeolite when it is used for applications in contact with other materials such as a sealing material and a base material, it is preferably high, specifically, preferably -100 ppm / K or more, and more preferably -50 ppm / K.
  • the above is more preferably ⁇ 40 ppm / K or higher, particularly preferably ⁇ 30 ppm / K or higher, particularly preferably ⁇ 25 ppm / K or higher, and most preferably ⁇ 20 ppm / K or higher.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite can be measured by calculating the lattice constant using the X-ray diffractometer "D8ADVANCE" manufactured by BRUKER and the X-ray diffraction analysis software "JADE".
  • the zeolite is measured in a dried state.
  • the measurement of the average coefficient of thermal expansion of zeolite is usually carried out in the range of 50 to 100 ° C. That is, it is a numerical value representing the displacement of the lattice constant per 1 ° C from the average lattice constant at 50 ° C. and the average lattice constant at 100 ° C. when the temperature of the zeolite is raised.
  • the average lattice constant at each temperature is the average value of the lattice constants of the a-axis, b-axis, and c-axis.
  • the average coefficient of thermal expansion is measured by gradually raising the temperature after waiting until the lattice constant stabilizes.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is low especially when the temperature rises up to a high temperature range.
  • the average coefficient of thermal expansion (high temperature range) in the range of 50 to 350 ° C. is preferably ⁇ 9.5 ppm / K or less, more preferably -10.0 ppm / K or less. It is more preferably -12.5 ppm / K or less.
  • the average coefficient of thermal expansion (high temperature range) of zeolite represents the displacement of the lattice constant per 1 ° C from the average lattice constant at 50 ° C and the average lattice constant at 350 ° C when the temperature of the zeolite is raised. It is a numerical value.
  • the shape of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is preferably spherical because it can be easily contained while suppressing an increase in viscosity. Specifically, the following sphericity and roundness are preferable.
  • the sphericity of the zeolite is preferably 0.6 or more, more preferably 0.65 or more, and particularly preferably 0.70 or more. Further, the sphericity is not particularly limited with respect to the upper limit, and may be 1 or less. The sphericity in the case of a cube, which is usually abundant in zeolite, is 0.58. In the present specification, "sphericity” is defined as "the ratio of the minimum diameter to the maximum diameter of a particle". The maximum diameter and the minimum diameter can be determined by observation with a scanning electron microscope (SEM), respectively.
  • SEM scanning electron microscope
  • the roundness of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is preferably 0.786 or more, more preferably 0.790 or more, further preferably 0.795 or more, further preferably 0.800 or more, and 0. .805 or more is more preferable, 0.810 or more is particularly preferable, 0.815 or more is particularly preferable, and 0.820 or more is most preferable. Further, the upper limit of the roundness is not particularly limited, and may be 1 or less.
  • the roundness of a cube, which is usually found in zeolite, is 0.785. In this specification, "roundness" is defined as "4 x ⁇ x area / (circumference) 2 ". The area and circumference can be determined by observation with a scanning electron microscope (SEM), respectively.
  • the zeolite according to the first embodiment of the present invention preferably has a short lattice constant c-axis length. It is considered that the short c-axis length causes a large lateral lattice vibration, negative expansion occurs, and the average coefficient of thermal expansion tends to be low.
  • the c-axis length is preferably 14.80 ⁇ or less, more preferably 14.78 ⁇ or less, further preferably 14.76 ⁇ or less, particularly preferably 14.74 ⁇ or less, and particularly preferably 14.72 ⁇ or less. Most preferably 14.70 ⁇ or less.
  • the c-axis length means the length of the c-axis at room temperature (23 ° C.).
  • the lattice constant of zeolite can be measured by using an X-ray diffractometer "D8ADVANCE" manufactured by BRUKER, and can be calculated by a least squares method using X-ray diffraction analysis software "JADE”.
  • the framework density of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the framework density of zeolite is preferably low in that structural vibration of zeolite is likely to occur and the average coefficient of thermal expansion is likely to be low. Therefore, the framework density of zeolite is preferably 17.0 T / 1000 ⁇ 3 or less, and more preferably 16.0 T / 1000 ⁇ 3 or less.
  • the framework density of zeolite is preferably high in that the structural stability of zeolite tends to be high.
  • the framework density of the zeolite is preferably 12.0 T / 1000 ⁇ 3 or more, more preferably 13.0 T / 1000 ⁇ 3 or more, and even more preferably 14.0 T / 1000 ⁇ 3 or more.
  • zeolite can be used as a stable filler.
  • the framework density indicates the number of T atoms present per unit volume of zeolite, and is a value determined by the structure of zeolite. In this specification, the numerical values described in the IZA Zeolite Structure Database 2017 Edition (http://www.iza-structure.org/databases/) may be used.
  • Examples of zeolites having a framework density greater than 16.0 T / 1000 ⁇ 3 and 17.0 T / 1000 ⁇ 3 or less include zeolites with ERI, LTL, LTN, MOZ, OFF, SAT, SSF, and -WEN type structures. be able to.
  • Examples of zeolites with framework densities greater than 15.0 T / 1000 ⁇ 3 and less than 16.0 T / 1000 ⁇ 3 include AEI, AFT, AFV, AFX, AVL, EAB, GME, LEV, MWW, and SFW type structures. Zeolites can be mentioned.
  • Examples of zeolites having a framework density greater than 14.0 T / 1000 ⁇ 3 and less than 15.0 T / 1000 ⁇ 3 include CHA, KFI, SAS, and zeolites with SAV-type structures.
  • Examples of zeolites having a framework density in the range of 14.0 T / 1000 ⁇ 3 or less include EMT, FAU, JSR, SBS, SBT, and zeolites with TSC type structure.
  • the silica / alumina molar ratio (sometimes referred to as "SAR”, “Si / Al 2 molar ratio", or "Si / Al 2 ratio”) of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is the present invention.
  • the SAR (Si / Al 2 ratio) of zeolite is preferably high in that the moisture resistance of the resin composite material described later is high and the amount of counter cations can be easily controlled.
  • the SAR (Si / Al 2 ratio) of the zeolite is usually 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 3.5 or more, still more preferably 4 or more, particularly preferably 4.5 or more, and most preferably 5 or more. Is.
  • the SAR (Si / Al 2 ratio) of zeolite is preferably low in that it can be easily produced at low cost. Therefore, the SAR (Si / Al 2 ratio) of the zeolite is usually 2000 or less, preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, still more preferably 100 or less. When the Si / Al 2 ratio is within the above range, the amount of counter cations can be easily controlled, and the production cost of zeolite can be reduced.
  • the counter cation of zeolite according to the first embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • Zeolites counter cations are usually protons, alkali metal ions, alkaline earth metal ions. It is preferably a proton or an alkali metal ion, and more preferably a proton, a Li ion, a Na ion or a K ion.
  • alkali metal ions or alkaline earth metal ions the smaller the size, the easier it is for zeolite to exhibit an average coefficient of thermal expansion of less than 0 ppm / K, which is preferable.
  • the counter cation of zeolite is preferably a proton because it tends to reduce the average coefficient of thermal expansion of the resin composite material. That is, the zeolite is preferably a proton type or an alkali metal type, more preferably a proton type, a Li type, a Na type, or a K type, and particularly preferably a proton type.
  • the crystallinity of the zeolite according to the first embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the reason is that the Composite Building Unit (CBU) is presumed to be a factor having a greater influence on the average coefficient of thermal expansion of the epoxy resin composite material than the structure defined by IZA.
  • the crystallinity of the zeolite is compared with the X-ray diffraction peak of the zeolite based on a certain X-ray diffraction peak obtained by an X-ray diffractometer (for example, a desktop X-ray diffractometer D2PHASER manufactured by BRUKER). It can be obtained by.
  • Specific calculation examples include the crystallinity of the LTA-type zeolite of Scientific Reports 2016, 6, and Article number: 29210.
  • Zeolites may be surface-treated, such as silylation treatment, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the surface treatment is not limited to a physical treatment or a chemical treatment.
  • zeolite manufacturing method As a method for producing zeolite, a known method can be applied. For example, when CHA-type zeolite is produced, it can be produced by referring to the method described in JP-A-2009-097856. In the case of producing zeolite having a large particle size, hydrothermal synthesis may be performed by appropriately controlling the type and ratio of raw materials, synthesis time, temperature and the like. Specifically, for example, Microporous and Mesoporous Materials 21 (1998) 24. By the method described in 1), a zeolite having a large particle size can be produced by increasing the amount of water at the time of synthesis and synthesizing under the condition that the raw material concentration is diluted.
  • the above-mentioned particularly preferable zeolite can be produced by the following method (hereinafter, may be referred to as "method for producing zeolite according to the present invention").
  • the method for producing zeolite of the present invention includes a step of hydrothermally synthesizing a raw material composition containing a silicon atomic raw material, a water-soluble aluminum atomic raw material, an organic structure defining agent and water, and then a step of firing.
  • the raw material composition has a content of an alkali metal atom other than the organic structure defining agent of 0.05 mol or less with respect to 1 mol of Si atom.
  • a desired zeolite hereinafter, may be referred to as “seed crystal zeolite” may be used.
  • Silicon atom raw material used in the present invention is not particularly limited, and various known substances can be used.
  • colloidal silica, amorphous silica, sodium silicate, trimethylethoxysilane, tetraethyl orthosilicate, aluminosilicate gel, and zeolite can be used.
  • amorphous silica is preferable because it contains less alkali metal. These may be used alone or in combination of two or more in any combination and ratio.
  • Aluminum atomic raw material a water-soluble raw material is used. Further, aluminum hydroxide is preferable because it has a low content of alkali metal, and water-soluble amorphous aluminum hydroxide is particularly preferable in order to grow zeolite in a spherical shape without aging.
  • Alkali metal atomic raw material may not be used, but when it is used, the content of the alkali metal atom other than the organic structure defining agent is 0.05 mol or less per 1 mol of Si atom.
  • the alkali metal atom when the alkali metal atom raw material is used is not particularly limited, and known ones used for the synthesis of zeolite can be used, but at least one selected from the group consisting of lithium, sodium, potassium, rubidium and cesium. Seed alkali metals are preferred.
  • the amount of the alkali metal used is preferably 0.045 or less, more preferably 0.04 or less, still more preferably 0.035 or less, and particularly preferably 0., in terms of the molar ratio to silicon (Si) contained in the raw material composition. It is 03 or less. It is considered that the small amount of alkali metal atomic raw material makes it easy for zeolite to grow into a spherical shape, the c-axis length of the crystal lattice is short, and the average coefficient of thermal expansion tends to be negative.
  • Organic structure regulator As the organic structure defining agent, various known substances such as tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) and tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH) can be used. Of these, N, N, N-trimethyl-1-adamantaammonium hydroxide (TMAdaOH) is preferable.
  • the amount of the organic structure defining agent used is usually 0.01 or more, preferably 0.02 or more, more preferably 0.03 or more, and particularly preferably 0.04 in terms of the molar ratio to silicon (Si) contained in the raw material composition. The above is most preferably 0.05 or more.
  • seed Crystal Zeolite as a seed crystal may be used.
  • the seed crystal zeolite one type may be used alone, or two or more types may be used in combination in any combination and ratio.
  • the amount of water used is usually preferably 5 or more in terms of the molar ratio to silicon (Si) contained in the raw material composition other than the seed crystal zeolite when the seed crystal zeolite is used. Is 7 or more, more preferably 9 or more, still more preferably 10 or more. Within this range, crystals are more likely to be formed, which is preferable. Further, it is considered that zeolite having a large particle size can be easily produced by synthesizing under the condition that the amount of water is increased and the concentration of the raw material is diluted. In order to sufficiently obtain the effect of cost reduction in the waste liquid treatment, the molar ratio to silicon (Si) is usually 50 or less, preferably 40 or less, more preferably 30 or less, still more preferably 20 or less.
  • the raw material composition can usually be obtained by mixing a silicon atomic raw material, an aluminum atomic raw material, an organic structure defining agent and water, and then adding the seed crystal zeolite when it is used.
  • components such as an acid component that promotes the reaction and a metal stabilizer such as polyamine may be added in any step as necessary.
  • the raw material composition prepared as described above may be hydrothermally synthesized immediately after preparation, but in order to obtain a zeolite having higher crystallinity, it may be aged for a certain period of time under a predetermined temperature condition. preferable. In particular, when the reaction is scaled up, it is preferable to age the raw material while stirring it for a certain period of time because the stirring property is improved and the raw material can be easily made into a more uniform state.
  • the temperature at the time of aging is usually 100 ° C. or lower, preferably 95 ° C. or lower, more preferably 90 ° C. or lower, and the lower limit thereof is not particularly set, but it is usually 0 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher.
  • the aging temperature may be constant during aging or may be changed stepwise or continuously.
  • the aging time is not particularly limited, but is usually 2 hours or more, preferably 3 hours or more, more preferably 5 hours or more, and on the other hand, usually 30 days or less, preferably 10 days or less, still more preferably 4 days. It is as follows.
  • the obtained raw material composition is hydrothermally synthesized.
  • the raw material composition prepared as described above or an aqueous gel obtained by aging the raw material composition is usually placed in a pressure-resistant container under self-generated pressure or under gas pressure to the extent that crystallization is not hindered. This is performed by maintaining a predetermined temperature under stirring, while rotating or shaking the container, or in a stationary state.
  • the reaction temperature at the time of hydrothermal synthesis is usually 120 ° C. or higher, preferably 130 ° C. or higher, more preferably 140 ° C. or higher, and particularly preferably 150 ° C. or higher in order to accelerate the reaction rate. On the other hand, it is usually 230 ° C.
  • the reaction time is not particularly limited, but is usually 2 hours or more, preferably 3 hours or more, more preferably 5 hours or more, and on the other hand, usually 30 days or less, preferably 10 days or less, more preferably 7 days. Hereinafter, it is more preferably 5 days or less.
  • the reaction temperature may be constant during the reaction or may be changed stepwise or continuously. The reason why a particularly preferable zeolite can be produced by the zeolite production method according to the present invention is presumed as follows. When producing zeolite, alkali metals are generally used to dissolve the raw material components.
  • the amount is not more than a certain amount even when an alkali metal is not used or is used.
  • crystals are likely to grow from this starting point, and crystals are likely to grow spherically from this starting point.
  • the crystal lattice is distorted in the process of growing the crystal into a spherical shape, and the strain is fixed by firing.
  • the c-axis length of the crystal lattices of Examples 1 to 3 (produced by the method for producing zeolite according to the present invention) described later is compared with Comparative Examples 1 (without firing) and 2 (using sodium hydroxide).
  • the zeolite according to the first embodiment of the present invention tends to have a low coefficient of thermal expansion due to the presence of strain generated in this crystal lattice. That is, it is considered that due to the presence of strain generated in the crystal lattice, the strain is eliminated when heated, resulting in shrinkage. Further, for the same reason, it is presumed that the zeolite according to the first embodiment of the present invention tends to have a lower average coefficient of thermal expansion in a high temperature region (range of 50 to 350 ° C.).
  • the composition according to the second embodiment of the present invention is a composition containing the zeolite and the resin according to the first embodiment described above.
  • the zeolite according to the first embodiment tends to have an extremely low coefficient of thermal expansion. Therefore, the inclusion of the zeolite can suppress the thermal expansion of the composite material composed of the composition according to the second embodiment.
  • the content of the zeolite according to the first embodiment contained in the resin composition may be 25% by mass or more with respect to the total amount of the composition from the viewpoint of suppressing the increase in viscosity and lowering the coefficient of thermal expansion.
  • the resin composition contains a filler other than the zeolite according to the first embodiment, the zeolite content of the present invention in all the fillers has a small increase in viscosity of the resin kneading and a reduced thermal expansion coefficient of the cured product. Since it is easy to carry out, it is preferably 10% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more, and 90% by mass. Most preferably, it is by mass or more.
  • the resin used in the composition according to the second embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the effect of the present invention is exhibited, but from the viewpoint of further exhibiting the effect as a composite material, an epoxy resin and a polyimide It is preferably at least one selected from the group consisting of resins.
  • Epoxy resins are particularly preferable when used as a liquid composition useful as a sealing agent or the like.
  • a polyimide resin is preferable.
  • the amount of the resin contained in the composition of the present invention should be the total amount of the composition from the viewpoint of maintaining excellent physical properties of the resin and heat resistance (difficulty of thermal expansion) as the cured resin composition. On the other hand, it is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. On the other hand, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and particularly preferably 15% by mass or less.
  • Epoxy resin The epoxy resin used in the present invention will be described in detail in the fifth embodiment of the present invention described later.
  • the polyimide resin used in the present invention is a tetracarboxylic acid dianhydride because the heat expansion coefficient of the resin composite material tends to be low and the properties such as heat resistance, mechanical strength, electrical properties, and solvent resistance are excellent.
  • polyimides obtained from diamines particularly aromatic tetracarboxylic acid dianhydrides and aromatic polyimides obtained from aromatic diamines are preferred. More specifically, a polyimide powder obtained by spraying a polyimide precursor solution on a polyimide resin powder obtained by polymerizing and imidizing an aromatic tetracarboxylic acid component and p-phenylenediamine was used. It is preferable to combine it with a filler to form a resin composite material.
  • the polyimide powder is formed by bonding the particles of the polyimide powder to each other with a polyimide precursor, and the polyimide precursor acts as a binder in this aggregate.
  • a polyamic acid is used, and the polyimide precursor solution used as a raw material uses water and / or an alcohol solvent as a reaction solvent in the presence of a basic compound having a pKa of 7.5 or more.
  • a polyamic acid produced by reacting a tetracarboxylic acid dianhydride with a diamine is used.
  • the liquid resin composition using an epoxy resin as a resin and containing the zeolite according to the first embodiment has a viscosity of 1 Pa ⁇ s or more and 30 Pa ⁇ s or less.
  • examples thereof include liquid resin compositions having a zeolite content of 40 to 70% by mass.
  • the liquid resin composition is useful as an underfill material (hereinafter, may be referred to as a "liquid encapsulant"), and after curing, the average coefficient of thermal expansion can be reduced, and the liquid resin composition can be used as an encapsulant. Suitable.
  • an epoxy resin is used as the resin
  • the composite material containing the zeolite according to the first embodiment has a zeolite content of 40 to 70% by mass.
  • examples thereof include composite materials having an average coefficient of thermal expansion of 10 to 30 ppm / K at 25 to 100 ° C. Since the composite material has a low average coefficient of thermal expansion at a temperature equal to or lower than the glass transition temperature, it is useful as various materials, and is particularly effective for electronic devices.
  • composition includes the zeolite and resin according to the first embodiment described above, and an inorganic filler having a particle size of 0.1 ⁇ m or more and 1.0 ⁇ m (hereinafter, also referred to as a small particle size inorganic filler). .) Is a composition containing.
  • the particle size of the inorganic filler is preferably small in that the liquid composition can be easily filled even in a narrow space.
  • the liquid composition has a high viscosity in that it is difficult to increase the viscosity.
  • the specific surface area of the filler is small.
  • the specific surface area varies depending on the shape of the filler, and the spherical shape has the smallest specific surface area. Therefore, from the viewpoint of reducing the viscosity, it is preferable that the inorganic filler is close to a spherical shape and has a large particle size. Therefore, particularly for large particle size zeolite, the specific surface area thereof is preferably 1 ⁇ 10 -6 (/ m) or less, and more preferably 0.8 ⁇ 10 -6 (/ m) or less.
  • the composition of the present invention preferably contains a large particle size zeolite and a small particle size inorganic filler in that the coefficient of thermal expansion tends to be low.
  • the particle size of the inorganic filler is measured in the same manner as the zeolite according to the first embodiment described above.
  • the particle size of the inorganic filler means the diameter of the circle having the maximum diameter (diameter equivalent to the circle) having an area equal to the projected area of the particles in the observation of the particles by a scanning electron microscope (SEM).
  • the particle size is the particle size of the primary particles.
  • the inorganic filler used in the composition of the present invention include zeolite and inorganic fillers other than zeolite.
  • the zeolite is an inorganic filler having a low coefficient of thermal expansion, and can reduce the coefficient of thermal expansion of the epoxy resin composite material which is a cured product of the liquid composition which is one of the preferred embodiments of the present invention, but because of its porous structure.
  • the specific surface area is large, and the viscosity of the liquid composition tends to increase when a large amount is blended.
  • the liquid composition contains, for example, a liquid epoxy resin by containing a small particle size inorganic filler in addition to the large particle size zeolite such as the zeolite according to the first embodiment described above.
  • the viscosity of the liquid composition can be reduced by preventing the viscosity from increasing while lowering the coefficient of thermal expansion of the composite material.
  • the inorganic filler other than zeolite include at least one selected from the group consisting of metals, carbon, metal carbides, metal oxides and metal nitrides.
  • metals include silver, copper, aluminum, gold, nickel, iron and titanium.
  • carbon include carbon black, carbon fiber, graphite, fullerenes, diamond and the like.
  • metal carbides include silicon carbide, titanium carbide, tungsten carbide and the like.
  • metal oxides are magnesium oxide, aluminum oxide (alumina), silicon oxide such as silica, calcium oxide, zinc oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, cerium oxide, itterbium oxide, and sialon (silicon, aluminum, oxygen, nitrogen). (Ceramics made of) and the like.
  • metal nitrides include boron nitride, aluminum nitride, silicon nitride and the like.
  • the content of the zeolite of the first embodiment in the composition is heat while suppressing the increase in viscosity.
  • it is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, further preferably 30% by mass or more, and 40% by mass, based on the total amount of the liquid composition. % Or more is particularly preferable, and 45% by mass or more is most preferable.
  • it is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, further preferably 75% by mass or less, and particularly preferably 70% by mass or less.
  • the content of zeolite (large particle size zeolite) in all the fillers is preferably 10% by mass or more because the increase in viscosity during resin kneading is small and the thermal expansion coefficient of the cured product can be easily reduced. It is more preferably 30% by mass or more, further preferably 50% by mass or more, particularly preferably 70% by mass or more, and most preferably 90% by mass or more.
  • the small particle size inorganic filler may be a zeolite or an inorganic filler other than zeolite. Specific examples of inorganic fillers other than zeolite are as described above.
  • the small particle size inorganic filler is preferably zeolite, metal nitride, metal oxide or the like from the viewpoint of lowering the coefficient of thermal expansion.
  • the content of the small particle size inorganic filler is preferably high in that the effect of using the filler is easily exhibited.
  • the liquid composition in the case of a liquid composition, it is preferable that the liquid composition has a high fluidity and is easy to fill in a narrow space.
  • the content of the small particle size inorganic filler is preferably 1% by mass or more, preferably 5% by mass or more, based on the total amount of the composition. Is more preferable, and 10% by mass or more is particularly preferable. On the other hand, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less.
  • the shape of the small particle size inorganic filler is not particularly limited as long as the composition and the resin composite exhibit preferable performance, and may be spherical, whisker-like, fibrous, plate-like, or an aggregate thereof. However, since it is contained while suppressing an increase in viscosity, a spherical shape is preferable.
  • the sphericity of the small particle size inorganic filler is preferably 0.6 or more, more preferably 0.65 or more, and particularly preferably 0.70 or more. Further, the sphericity is not particularly limited with respect to the upper limit, and may be 1 or less.
  • both the large particle size zeolite and the small particle size inorganic filler preferably have a sphericity of 0.6 or more, more preferably 0.65 or more, and 0.70.
  • the above is particularly preferable.
  • the sphericity of the small particle size inorganic filler is higher than that of the large particle size zeolite.
  • the roundness of the small particle size inorganic filler is preferably 0.786 or more, more preferably 0.790 or more, further preferably 0.795 or more, further preferably 0.800 or more, and more preferably 0.805 or more.
  • 0.810 or more is particularly preferable, 0.815 or more is particularly preferable, and 0.820 or more is most preferable.
  • the upper limit of the roundness is not particularly limited, and may be 1 or less. The method for measuring sphericity and roundness is as described above.
  • the total content of all the inorganic fillers (all inorganic fillers) contained in the composition is large in that the effect as a filler is easily exhibited.
  • the liquid composition has high fluidity and is easy to fill even in a narrow space.
  • the total content of the total inorganic filler is preferably 30% by mass or more, preferably 35% by mass or more, based on the total amount of the composition. It is more preferably present, and particularly preferably 40% by mass or more. On the other hand, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and particularly preferably 85% by mass or less.
  • the composition according to the fourth embodiment of the present invention contains a resin, a zeolite, and a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt.
  • the zeolite is preferably the zeolite (large particle size zeolite) according to the first embodiment described above.
  • the present inventors have found that when the composition having the epoxy resin and the zeolite filler is liquid, the dispersant having at least an amino group or an amine salt is superior from the viewpoint of reducing the viscosity. Therefore, the composition of the present invention preferably contains a dispersant having at least an amino group or an amine salt from the viewpoint that the viscosity tends to be low.
  • a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt is used as the dispersant used in the fourth embodiment of the present invention. Further, the dispersant preferably has an amino group at the terminal from the viewpoint of reducing the viscosity when the composition is liquid.
  • the amine salt may be modified with an acid group such as phosphoric acid.
  • the use of a specific dispersant can prevent the viscosity of the liquid composition from increasing while using zeolite as the inorganic filler.
  • the composition according to the fourth embodiment of the present invention contains a dispersant in order to enhance the dispersibility of an inorganic filler such as zeolite.
  • the dispersant used in the composition containing the resin and the filler is mainly added to the liquid composition containing the resin and the filler having a large polar difference to improve the interface state between the two and improve the compatibility. Improve. This makes it possible to exert effects such as lowering the viscosity, improving the dispersibility of the filler, aggregating the filler, and preventing sedimentation.
  • Examples of the dispersant in the fourth embodiment include acrylic dispersants and polymer dispersants.
  • the "polymer-based dispersant” means a dispersant having a weight average molecular weight of 1,000 or more.
  • the main chain skeleton of the polymer dispersant is not particularly limited, and examples thereof include a polyurethane skeleton, a polyacrylic skeleton, a polyester skeleton, a polyamide skeleton, a polyimide skeleton, and a polyurea skeleton. , Polyacrylic skeleton, polyester skeleton are preferable.
  • the structure of the polymer-based dispersant is not particularly limited, but examples thereof include a random structure, a block structure, a comb-shaped structure, a star-shaped structure, and the like, in terms of storage stability, a block structure or a comb-shaped structure. Is preferable.
  • the polymer dispersant has a structure having a polar group at the terminal and the intramolecular structure, and it is known that the effect differs depending on the surface polarity of the inorganic filler.
  • the terminal polar group include a carboxy group, an amino group, a phosphate group and a hydroxy group
  • examples of the intramolecular structure include esters and fatty acid amides.
  • the dispersant is preferably a solvent-free type dispersant, particularly a solvent-free type polymer dispersant, which does not contain a solvent. Since the dispersant does not contain a solvent, it is possible to prevent the dispersant from volatilizing and forming voids when the composition is heat-cured.
  • the dispersant is preferably a dispersant having at least an amino group or an amine salt from the viewpoint of reducing the viscosity. The details of the dispersant having at least an amino group or an amine salt are as described in the sixth embodiment described later.
  • polymer dispersants include wet dispersants DISPERBYK series 101, 102, 103, 106, 108, 109, 110, 111, 112, 116, 130, 140, 142, which are commercially available from BIC Chemie. 145, 161, 162, 163, 164, 166, 167, 168, 170, 171 174, 108, 182, 183, 184, 185, 2000, 2001, 2008, 2020, 2050, 2070, 2096, 2150, 2152, 2155, EFKA series commercially available from BASF Japan, Inc.
  • the content of the dispersant is preferably large in that, for example, the inorganic filler can be easily uniformly dispersed when the composition is liquid.
  • the content of the dispersant is preferably small in that the coefficient of thermal expansion is unlikely to increase due to the phase separation of the inorganic filler and the resin such as the epoxy resin. Since the liquid composition can be easily filled in a narrow space and has a low coefficient of thermal expansion after curing, the content of the dispersant is preferably 0.1% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the composition. , 0.1% by mass or more and 25% by mass or less is more preferable.
  • the viscosity of the liquid composition is preferably low in that the composition can be easily filled even in a narrow space. On the other hand, it is preferably high in that dripping and the like are unlikely to occur when the composition is filled.
  • the viscosity of the liquid composition at 23 ° C. is preferably 0.1 Pa ⁇ s or more, more preferably 1 Pa ⁇ s or more, further preferably 5 Pa ⁇ s or more, and 10 Pa ⁇ s or more. Is particularly preferred. On the other hand, it is preferably 250 Pa ⁇ s or less, more preferably 200 Pa ⁇ s or less, further preferably 150 Pa ⁇ s or less, and particularly preferably 30 Pa ⁇ s or less.
  • a liquid composition using an epoxy resin as the resin and the zeolite of the first embodiment as the zeolite is preferable.
  • the viscosity is preferably 1 Pa ⁇ s or more and 30 Pa ⁇ s or less.
  • the zeolite content is preferably 40 to 70% by mass.
  • the liquid composition is useful as an underfill material and can reduce the average coefficient of thermal expansion after curing, and is therefore suitable as a sealing agent.
  • the composition in each of the above-mentioned 2nd to 4th embodiments is liquid, it can be cured to form a resin composite material.
  • the resin is an epoxy resin
  • the resin composite material is an epoxy resin composite material. Details of the epoxy resin composite material will be described later.
  • the resin is a polyimide resin
  • the resin composite material is a polyimide resin composite material.
  • the average coefficient of thermal expansion of the resin composite material at 25 to 100 ° C. is preferably 0 ppm / K or more, more preferably 2 ppm / K or more, further preferably 4 ppm / K or more, and 10 ppm / K or more. It is particularly preferable that it is K or more. On the other hand, it is preferably 200 ppm / K or less, more preferably 100 ppm / K or less, and particularly preferably 30 ppm / K or less.
  • the content of the zeolite is preferably 40 to 70% by mass.
  • the average coefficient of thermal expansion at 25 to 100 ° C. is preferably 10 to 30 ppm / K. Since such a resin composite material has a low average coefficient of thermal expansion at a temperature equal to or lower than the glass transition temperature, it is useful as a material that requires various heat resistances, and is particularly effective for application to electronic devices.
  • the resin composite material can be obtained by curing the above-mentioned composition (composition of the second to fourth embodiments).
  • the resin is an epoxy resin
  • an epoxy resin composite material can be obtained.
  • the composition is preferably a liquid composition.
  • the method for producing the epoxy resin composition and the epoxy resin composite material will be described in detail in the fifth embodiment of the invention described later.
  • the resin is a polyimide resin
  • a polyimide resin composite material can be obtained.
  • the method described below may be used.
  • the heating temperature at the time of molding is not particularly limited depending on the properties of the resin used, but is usually 250 ° C. or higher, preferably 300 ° C. or higher, more preferably 350 ° C. or higher, still more preferably 390 ° C. or higher. Further, from the viewpoint that resin deterioration during heating is unlikely to occur, it is preferable to use a vacuum pressing device capable of reducing the amount of oxygen in the pressing machine during heating or a pressing device provided with a nitrogen replacement device.
  • the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention contains an epoxy resin and an inorganic filler.
  • Inorganic filler In the liquid composition according to the fifth embodiment, zeolite and an inorganic filler other than zeolite are used as the inorganic filler.
  • the inorganic filler other than zeolite the same filler as the inorganic filler used in the third embodiment is preferable, and the above-mentioned range and the like are also preferable as the preferable range and the like.
  • the inorganic fillers contained in the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention include zeolite having a particle size of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less (large particle size zeolite) and a particle size of 0.1 ⁇ m or more. It contains an inorganic filler (small particle size inorganic filler) having a diameter of less than 0 ⁇ m. Zeolites are inorganic fillers with a low coefficient of thermal expansion and can reduce the coefficient of thermal expansion of the epoxy resin composite material, which is a cured product of the liquid composition. Cheap.
  • the viscosity of the epoxy resin composite material is increased while lowering the coefficient of thermal expansion. This can be prevented and the viscosity of the liquid composition can be reduced.
  • the particle size of the inorganic filler is preferably small in that the liquid composition can be easily filled even in a narrow space.
  • the liquid composition is large in that the viscosity does not easily increase.
  • the specific surface area of the filler is small. The smaller the particle size, the larger the specific surface area tends to be.
  • the specific surface area varies depending on the shape of the filler, and the spherical shape has the smallest specific surface area. Therefore, from the viewpoint of reducing the viscosity, it is preferable that the inorganic filler is close to a spherical shape and has a large particle size. Therefore, particularly for large particle size zeolite, the specific surface area thereof is preferably 1 ⁇ 10 -6 (/ m) or less, and more preferably 0.8 ⁇ 10 -6 (/ m) or less.
  • the particle size of an inorganic filler such as zeolite is the particle size of each particle, and is the diameter of the largest circle (equivalent to a circle) having an area equal to the projected area of the particles in the observation of the particles with a scanning electron microscope (SEM). Diameter) shall mean.
  • the particle size is the particle size of the primary particles.
  • the content of the large particle size zeolite is preferably large in that the effect of reducing the average coefficient of thermal expansion is likely to be exhibited.
  • the liquid composition has high fluidity and is easy to fill even in a narrow space.
  • the content of the large particle size zeolite is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass or more with respect to the total amount of the liquid composition. Is particularly preferable.
  • the content of the large particle size zeolite is preferably 80% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and particularly preferably 70% by mass or less.
  • the small particle size inorganic filler may be a zeolite or an inorganic filler other than zeolite. Specific examples of inorganic fillers other than zeolite are as described above.
  • the small particle size inorganic filler is preferably zeolite, metal nitride, metal oxide or the like from the viewpoint of lowering the coefficient of thermal expansion.
  • the content of the small particle size inorganic filler is preferably high in that the effect of using the filler is easily exhibited.
  • the liquid composition has a high fluidity and is easy to fill in a narrow space.
  • the content of the small particle size inorganic filler is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass, based on the total amount of the liquid composition. % Or more is more preferable, and 10% by mass or more is particularly preferable. On the other hand, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 45% by mass or less, and further preferably 40% by mass or less.
  • zeolite used in the present invention
  • a large particle size zeolite is described, but even when it is used as a zeolite as an inorganic filler other than the large particle size zeolite, the items other than the particle size are described below. It is preferred to have the features described.
  • the zeolite used as the small particle size inorganic filler also has the characteristics described below. The same applies to the zeolites in the sixth and seventh embodiments described later.
  • the large particle size zeolite the zeolite according to the first embodiment described above is preferable.
  • Zeolite is a compound containing silicon or aluminum and oxygen, and has a TO 4 unit (T element is an element other than oxygen constituting the skeleton) as a basic unit.
  • T element is an element other than oxygen constituting the skeleton
  • Specific examples of the zeolite include crystalline porous aluminosilicate (aluminosilicate), crystalline porous aluminosilicate (ALPO), and crystalline porous siliconaluminophosphate (SAPO).
  • CBU Composite Building Units
  • the crystal structure of this CBU and the zeolite described later can be indicated by a code defining the structure of the zeolite defined by the International Zeolite Association (IZA).
  • IZA International Zeolite Association
  • the structure of zeolite is based on the X-ray diffraction pattern obtained by an X-ray structure analyzer (for example, a desktop X-ray diffractometer "D2PHASER" manufactured by BRUKER), and the zeolite structure database 2018 version (http://http: /). It can be specified using /www.iza-structure.org/databases/).
  • composition of zeolite is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired, but is advantageous for application to filler applications.
  • Aluminosilicates containing are preferred.
  • the zeolite one type may be used alone, or two or more types may be used in any combination and ratio.
  • the skeleton of zeolite is not particularly limited as long as the liquid composition and the epoxy resin composite obtained by curing the liquid composition described later show preferable performance. Since the skeleton of zeolite can easily obtain an epoxy resin composite material having a low coefficient of thermal expansion by curing the liquid composition, it is preferable that the CBU contains at least one structure of d6r and mtw, and more preferably has d6r. preferable. Specifically, the liquid composition and the epoxy resin composite material preferably contain 1% by mass or more of the zeolite having the above-mentioned preferable structure as (CBU) and the epoxy resin.
  • CBU 1% by mass or more of the zeolite having the above-mentioned preferable structure as (CBU) and the epoxy resin.
  • Zeolites having d6r as CBU include AEI, AFT, AFV, AFX, AVL, CHA, EAB, EMT, ERI, FAU, GME, JSR, KFI, LEV, LTL, LTN, MOZ, MSO, MWW, OFF, Examples thereof include SAS, SAT, SAV, SBS, SBT, SFW, SSF, SZR, TSC, and zeolite having a -WEN type structure.
  • Zeolites having mtw as CBU include * BEA, BEC, CSV, GON, ISV, ITG, * -ITN, IWS, MSE, MTW, SFH, SFN, SSF, * -SSO, UOS, and UOV type structures. Zeolites and the like can be mentioned. In order to have a three-dimensional interaction with a part of the epoxy group contained in the epoxy resin, a zeolite having a three-dimensional channel is more preferable.
  • zeolites with a -WEN type structure For example, AEI, AFT, AFX, * BEA, BEC, CHA, EMT, ERI, FAU, GME, ISV, ITG, * -ITN, IWS, JSR, KFI, MOZ, MSE, OFF, SAT, SAV, SBS, SBT. , SFW, SZR, TSC, UOS, UOV, and zeolites with a -WEN type structure.
  • zeolite having a structure of an oxygen 8-membered ring or less is particularly preferable from the viewpoint of easy particle size control.
  • Examples of the zeolite having a structure of 8 members or less of oxygen include AEI, AFT, AFX, CHA, ERI, KFI, SAT, SAV, SFW, and zeolite having a TSC type structure.
  • zeolites having an AEI, AFX, CHA, or ERI type structure are more preferable, and those having a CHA structure are most preferable, because the structure is stable even if the shape is controlled.
  • the structure having an oxygen 8-membered ring has the highest oxygen number among the pores composed of oxygen forming the zeolite skeleton and T element (element other than oxygen constituting the skeleton). It means a structure in which the number of oxygen elements in the case is eight.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is not particularly limited as long as the liquid composition and the epoxy resin composite obtained by curing the liquid composition show preferable performance.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is preferably low in that a small amount tends to reduce the average coefficient of thermal expansion of the liquid composition and the epoxy resin composite material. Further, it is preferable that the amount is low because the smaller amount can suppress the increase in viscosity of the liquid composition due to the addition of the filler.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is usually less than 0 ppm / K, preferably -2 ppm / K or less, more preferably -3 ppm / K or less, and further preferably -5 ppm / K or less. It is particularly preferably -6 ppm / K or less, and most preferably -8 ppm / K or less.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite is preferably high in that the difference from the average coefficient of thermal expansion of the resin is small and the zeolite and the resin are difficult to peel off. Therefore, the average coefficient of thermal expansion of zeolite is usually -1000 ppm / K or more, preferably -900 ppm / K or more, more preferably -800 ppm / K or more, and further preferably -700 ppm / K or more. Yes, particularly preferably ⁇ 500 ppm / K or higher, and most preferably ⁇ 300 ppm / K or higher.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite when the average coefficient of thermal expansion of zeolite is within the above range, the increase in viscosity of the liquid composition is suppressed, the filling into the gaps of various constituent members is facilitated, and the average of the epoxy resin composite material after curing is achieved.
  • the coefficient of thermal expansion can be lowered.
  • the average coefficient of thermal expansion of zeolite can be measured by calculating the lattice constant using the X-ray diffractometer "D8ADVANCE" manufactured by BRUKER and the X-ray diffraction analysis software "JADE".
  • the shape of the zeolite is not particularly limited as long as the liquid composition and the epoxy resin composite exhibit preferable performance, and may be spherical, whisker-like, fibrous, plate-like, or an aggregate thereof. A spherical shape is preferable because it can be easily contained while suppressing an increase in viscosity.
  • the sphericity of the zeolite is preferably 0.6 or more, more preferably 0.65 or more, and particularly preferably 0.70 or more. Further, the sphericity is not particularly limited with respect to the upper limit, and may be 1 or less. In this specification, “sphericity” is defined as "the ratio of the minimum diameter to the maximum diameter of particles".
  • the sphericity of the large particle size zeolite may be in the above range.
  • the framework density of zeolite is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the framework density of zeolite is preferably low in that structural vibration of zeolite is likely to occur and the average coefficient of thermal expansion is likely to be low. Therefore, the framework density of zeolite is preferably 17.0 T / 1000 ⁇ 3 or less, and more preferably 16.0 T / 1000 ⁇ 3 or less.
  • the framework density of zeolite is preferably high in that the structural stability of zeolite tends to be high.
  • the framework density of the zeolite is preferably 12.0 T / 1000 ⁇ 3 or more, more preferably 13.0 T / 1000 ⁇ 3 or more, and even more preferably 14.0 T / 1000 ⁇ 3 or more.
  • zeolite can be used as a stable filler.
  • the framework density indicates the number of T atoms present per unit volume of zeolite, and is a value determined by the structure of zeolite. In this specification, the numerical values described in the IZA Zeolite Structure Database 2017 Edition (http://www.iza-structure.org/databases/) may be used.
  • Examples of zeolites with a framework density greater than 16.0 T / 1000 ⁇ 3 and less than 17.0 T / 1000 ⁇ 3 include CSV, ERI, ITG, LTL, LTN, MOZ, MSE, OFF, SAT, SFH, SFN, Zeolites having SSF, * -SSO, and -WEN type structures can be mentioned.
  • Examples of zeolites with a framework density greater than 15.0 T / 1000 ⁇ 3 and less than 16.0 T / 1000 ⁇ 3 include AEI, AFT, AFV, AFX, AVL, * BEA, BEC, EAB, GME, * -ITN. , LEV, MWW, and zeolite with SFW type structure.
  • Examples of zeolites having a framework density greater than 14.0 T / 1000 ⁇ 3 and less than 15.0 T / 1000 ⁇ 3 include CHA, ISV, IWS, KFI, SAS, and zeolites of SAV type structure.
  • Examples of zeolites having a framework density in the range of 14.0 T / 1000 ⁇ 3 or less include EMT, FAU, JSR, SBS, SBT, and zeolites with TSC type structure.
  • the silica / alumina molar ratio of zeolite (sometimes referred to as "SAR”, “Si / Al 2 molar ratio", or “Si / Al 2 ratio”) is such that the effects of the present invention are not impaired.
  • SAR Si / Al 2 ratio
  • the SAR (Si / Al 2 ratio) of zeolite is preferably high in that the moisture resistance of the epoxy resin composite material is high and the amount of counter cations can be easily controlled.
  • the SAR (Si / Al 2 ratio) of the zeolite is usually 2 or more, preferably 3 or more, more preferably 3.5 or more, still more preferably 4 or more, particularly preferably 4.5 or more, and most preferably 5 or more. Is.
  • the SAR (Si / Al 2 ratio) of zeolite is preferably low in that it can be easily produced at low cost. Therefore, the SAR (Si / Al 2 ratio) of the zeolite is usually 2000 or less, preferably 1000 or less, more preferably 500 or less, still more preferably 100 or less. When the Si / Al 2 ratio is within the above range, the amount of counter cations can be easily controlled, and the production cost of zeolite can be reduced.
  • the molar ratio of the oxide of the element is set to alumina or silica. It may be converted as the molar ratio of.
  • gallium is used instead of aluminum
  • the molar ratio of gallium oxide may be converted into the molar ratio of alumina.
  • the Si / Al 2 ratio of zeolite can be adjusted by the type and ratio of silicon-containing compound and aluminum-containing compound as raw materials, the type and amount of structure-defining agent, the use of seed crystals, and synthetic conditions such as temperature and time.
  • the counter cation of zeolite is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired.
  • the counter cations of the zeolite are usually structural defining agents, protons, alkali metal ions, alkaline earth metal ions, preferably structural defining agents, protons, alkali metal ions, and more preferably structural defining agents, protons. , Li ion, Na ion, K ion.
  • the counter cation of zeolite is a structure-determining agent, it is more flexible than alkali metal ions and alkaline earth metal ions, so that zeolite is more likely to show an average coefficient of thermal expansion of less than 0 ppm / K. Is preferable.
  • alkali metal ions and alkaline earth metal ions are preferable because the smaller the size, the easier it is for zeolite to exhibit an average coefficient of thermal expansion of less than 0 ppm / K.
  • the counter cation of zeolite is preferably a proton because it tends to reduce the average coefficient of thermal expansion of the resin composite material. That is, the zeolite is preferably as-made (structure-defining agent-containing type), proton type, or alkali metal type, and more preferably as-made, proton type, Li type, Na type, or K type. ..
  • the structure-defining agent is a template used in the production of zeolite.
  • the crystallinity of the zeolite is not particularly limited as long as the effect of the present invention is not impaired. The reason is that the Composite Building Unit (CBU) is presumed to be a factor having a greater influence on the average coefficient of thermal expansion of the epoxy resin composite material than the structure defined by IZA.
  • the crystallinity of the zeolite is the same as the X-ray diffraction peak of the zeolite based on a certain X-ray diffraction peak obtained by an X-ray diffractometer (for example, a desktop X-ray diffractometer "D2PHASER" manufactured by BRUKER). It can be obtained by comparing. Specific calculation examples include the crystallinity of the LTA-type zeolite of Scientific Reports 2016, 6, and Article number: 29210.
  • Zeolites may be surface-treated, such as silylation treatment, as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • the surface treatment is not limited to a physical treatment or a chemical treatment.
  • zeolite manufacturing method As a method for producing zeolite, a known method can be applied. For example, when CHA-type zeolite is produced, it can be produced by referring to the method described in JP-A-2009-097856. In the case of producing zeolite having a large particle size, hydrothermal synthesis may be performed by appropriately controlling the type and ratio of raw materials, synthesis time, temperature and the like. Specifically, for example, Microporous and Mesoporous Materials 21 (1998) 24. By the method described in 1), a zeolite having a large particle size can be produced by increasing the amount of water at the time of synthesis and synthesizing under the condition that the raw material concentration is diluted.
  • the shape of the small particle size inorganic filler is not particularly limited as long as the liquid composition and the resin composite exhibit preferable performance, and may be spherical, whisker-like, fibrous, plate-like, or an aggregate thereof. Although it is preferable, a spherical shape is preferable because it is contained while suppressing an increase in viscosity.
  • the sphericity of the small particle size inorganic filler is preferably 0.6 or more, more preferably 0.65 or more, and particularly preferably 0.70 or more. Further, the sphericity is not particularly limited with respect to the upper limit, and may be 1 or less.
  • both the large particle size zeolite and the small particle size inorganic filler preferably have a sphericity of 0.6 or more, more preferably 0.65 or more, and 0.70.
  • the above is particularly preferable. Further, it is preferable that the sphericity of the small particle size inorganic filler is higher than that of the large particle size zeolite.
  • the total content of all the inorganic fillers (all inorganic fillers) contained in the liquid composition is large in that the effect as a filler is easily exhibited.
  • the liquid composition has high fluidity and is easy to fill even in a narrow space.
  • the total content of the total inorganic filler is preferably 30% by mass or more, preferably 35% by mass or more, based on the total amount of the composition. Is more preferable, and 40% by mass or more is particularly preferable. On the other hand, it is preferably 95% by mass or less, more preferably 90% by mass or less, and particularly preferably 85% by mass or less.
  • epoxy resin As the epoxy resin used in the present invention, since the thermal expansion coefficient of the epoxy resin composite material obtained by curing the liquid composition tends to be low, an epoxy compound having an aromatic ring such as a bisphenol A type skeleton, a bisphenol F type skeleton, or a biphenyl skeleton. It is preferable to use. Specifically, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin, naphthalene ring-containing epoxy resin, epoxy resin having a dicyclopentadiene skeleton, phenol novolac type epoxy resin, cresol.
  • Examples thereof include novolak type epoxy resin, triphenylmethane type epoxy resin, aminophenol type epoxy resin, aliphatic epoxy resin, copolymer epoxy resin of aliphatic epoxy resin and aromatic epoxy resin, and among these, bisphenol.
  • A-type epoxy resin, bisphenol F-type epoxy resin, bisphenol S-type epoxy resin, biphenyl-type epoxy resin, naphthalene ring-containing epoxy resin, aminophenol-type epoxy resin are preferable, and bisphenol A-type epoxy resin and bisphenol F-type epoxy resin are more preferable.
  • Naphthalene ring-containing epoxy resin, aminophenol type epoxy resin, biphenyl type epoxy resin are used.
  • a polyfunctional epoxy resin in that the glass transition temperature of the epoxy resin composite material obtained by thermosetting the liquid composition tends to increase.
  • the polyfunctional epoxy resin include phenol novolac resin, cresol novolak resin, bisphenol A novolak resin, dicyclopentadienephenol resin, phenol aralkyl resin, naphthol novolak resin, biphenyl novolak resin, terpene phenol resin, heavy oil-modified phenol resin, etc.
  • phenolic compounds such as polyhydric phenolic resins obtained by condensation reaction of various phenols and various phenols with various aldehydes such as hydroxybenzaldehyde, crotonaldehyde, glioxal, and epihalohydrin.
  • aldehydes such as hydroxybenzaldehyde, crotonaldehyde, glioxal, and epihalohydrin.
  • a glycidyl ether type polyfunctional epoxy resin such as the epoxy resin to be used is preferable.
  • the epoxy resin used in the present invention preferably has a viscosity at 23 ° C. of 5 Pa ⁇ s or less, and more preferably 0.1 to 3 Pa ⁇ s.
  • the method for measuring the viscosity of an epoxy resin is specified in JIS K7233 (1986), and a single cylinder rotational viscometer method is suitable.
  • the viscosity of the epoxy resin used in the present invention at 23 ° C. is one of the single cylindrical rotational viscometer methods, using a B-type rotational viscometer (“LVDV-1 Pri”, manufactured by Brookfield, spindle: S62). It is good to measure.
  • the epoxy resin preferably has an epoxy equivalent of 50 g / equivalent or more and 500 g / equivalent or less, and more preferably 90 g / equivalent or more and 150 g / equivalent or less.
  • the epoxy equivalent is preferably high in terms of excellent heat resistance.
  • the melting point of the epoxy resin is lowered or the viscosity is lowered, the filling property of the liquid composition becomes good, and the bonding property by filling tends to be high, so that it is preferable to be low.
  • the epoxy resin one type may be used alone, or two or more types may be mixed and used in any combination and ratio, but the epoxy equivalent when mixed is the equivalent of the mixture.
  • the content of the epoxy resin in the liquid composition of the present invention is preferably small in that the content of the inorganic filler and the like is relatively large and the coefficient of thermal expansion can be easily lowered.
  • it is preferably 5% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, based on the total amount of the composition.
  • it is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and particularly preferably 15% by mass or less.
  • the liquid composition of the present invention preferably further contains a curing agent.
  • the curing agent is a substance that contributes to the cross-linking reaction between the cross-linking groups of the epoxy resin.
  • the curing agent is not particularly limited, and one generally known as an epoxy resin curing agent can be used.
  • amine-based curing agents such as phenol-based curing agents, aliphatic amines, polyether amines, alicyclic amines, aromatic amines, acid anhydride-based curing agents, amide-based curing agents, tertiary amines, imidazoles and the like.
  • Examples thereof include derivatives, organic phosphines, phosphonium salts, tetraphenylboron salts, organic acid dihydrazides, boron halide amine complexes, polypeptide-based curing agents, isocyanate-based curing agents, blocked isocyanate-based curing agents, and dicyandiamine compounds.
  • an acid anhydride-based curing agent is preferable from the viewpoint of imparting fluidity and quick curing.
  • phenolic curing agent examples include bisphenol A, bisphenol F, 4,4'-dihydroxydiphenylmethane, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 1,4-bis (4-hydroxyphenoxy) benzene, and 1,3-bis.
  • amine-based curing agents include ethylenediamine, 1,3-diaminopropane, 1,4-diaminopropane, hexamethylenediamine, 2,5-dimethylhexamethylenediamine, and trimethylhexamethylenediamine as aliphatic amines.
  • examples thereof include diethylenetriamine, iminobispropylamine, bis (hexamethylene) triamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, N-hydroxyethylethylenediamine, and tetra (hydroxyethyl) ethylenediamine.
  • polyether amines include triethylene glycol diamine, tetraethylene glycol diamine, diethylene glycol bis (propylamine), polyoxypropylene diamine, and polyoxypropylene triamines.
  • alicyclic amines include isophorone diamine, metasendiamine, N-aminoethylpiperazine, bis (4-amino-3-methyldicyclohexyl) methane, bis (aminomethyl) cyclohexane, and 3,9-bis (3-amino). Examples thereof include propyl) -2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane and norbornene diamine.
  • aromatic amines examples include tetrachloro-p-xylenediamine, m-xylenediamine, p-xylenediamine, m-phenylenediamine, o-phenylenediamine, p-phenylenediamine, 2,4-diaminoanisol, 2,4.
  • acid anhydride-based curing agent examples include dodecenyl anhydride succinic acid, polyadipic acid anhydride, polyazeline acid anhydride, polysevacinic acid anhydride, poly (ethyloctadecanedioic acid) anhydride, and poly (phenylhexadecanedioic acid).
  • Examples of the amide-based curing agent include dicyandiamide and a polyamide resin.
  • Examples of the tertiary amine include 1,8-diazabicyclo (5,4,0) undecene-7, triethylenediamine, benzyldimethylamine, triethanolamine, dimethylaminoethanol, tris (dimethylaminomethyl) phenol and the like. ..
  • Examples of imidazole and its derivatives include 1-cyanoethyl-2-phenylimidazole, 2-phenylimidazole, 2-ethyl-4 (5) -methylimidazole, 2-phenyl-4-methylimidazole, 1-benzyl-2-methylimidazole.
  • organic phosphines examples include tributylphosphine, methyldiphenylphosphine, triphenylphosphine, diphenylphosphine, phenylphosphine and the like
  • examples of the phosphonium salt include tetraphenylphosphonium / tetraphenylborate and tetraphenylphosphonium / ethyltriphenylborate.
  • Tetrabutylphosphonium, tetrabutylborate and the like are exemplified, and examples of the tetraphenylboron salt include 2-ethyl-4-methylimidazole, tetraphenylborate, N-methylmorpholine, tetraphenylborate and the like.
  • These curing agents may be used alone or in admixture of two or more in any combination and ratio.
  • the curing agent is a phenolic curing agent.
  • the equivalent ratio of the epoxy group in the epoxy resin to the functional group in the curing agent is 0. It is preferable to use it in the range of .8 to 2.0, and it is more preferable to use it in the range of 0.8 to 1.5.
  • Curing agents are amide-based curing agents, tertiary amines, imidazoles and their derivatives, organic phosphins, phosphonium salts, tetraphenylboron salts, organic acid dihydrazides, boron halide amine complexes, polypeptide-based curing agents, isocyanate-based curing agents.
  • a blocked isocyanate-based curing agent or the like it is preferable to use 0.1 part by mass or more, and more preferably 0.5 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. On the other hand, it is preferable to use 20 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less.
  • the dicyandiamine compound it is preferable to use 0.1 part by mass or more, and more preferably 0.5 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. On the other hand, it is preferable to use 10 parts by mass or less, and more preferably 6 parts by mass or less.
  • the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention may contain a dispersant in order to enhance the dispersibility of the inorganic filler.
  • the dispersant used in the liquid composition containing the resin and the filler is mainly added to the liquid composition containing the resin and the filler having a large polar difference to improve the interface state between the two and have compatibility. To improve. This makes it possible to exert effects such as lowering the viscosity, improving the dispersibility of the filler, aggregating the filler, and preventing sedimentation.
  • the same dispersant as that used in the composition according to the fourth embodiment can be used, and the same applies to the suitable range and commercially available products.
  • the content of the dispersant is preferably large in that the inorganic filler in the liquid composition can be easily uniformly dispersed.
  • the content of the dispersant is preferably small in that the coefficient of thermal expansion is unlikely to increase due to the phase separation between the inorganic filler and the epoxy resin. Since it is easy to fill a narrow space with the liquid composition and to have a low coefficient of thermal expansion after curing, the content of the dispersant should be 0.1% by mass or more and 30% by mass or less with respect to the total amount of the liquid composition. It is more preferably 0.1% by mass or more and 25% by mass or less.
  • the liquid composition of the present invention may contain a reactive diluent.
  • the reactive diluent is not particularly limited as long as it contains at least one monofunctional epoxy compound.
  • the monofunctional epoxy compound is an epoxy compound having one epoxy group, and has been conventionally used as a reactive diluent for adjusting the viscosity of an epoxy resin composition.
  • the monofunctional epoxy compound is roughly classified into an aliphatic monofunctional epoxy compound and an aromatic monofunctional epoxy compound, and is preferably an aromatic monofunctional epoxy compound from the viewpoint of viscosity.
  • the liquid composition may be selected from coupling agents, ultraviolet inhibitors, antioxidants, plasticizers, flame retardants, colorants, fluidity improvers, defoamers, ion trapping agents and the like. Additives may be contained as appropriate.
  • the liquid composition is preferably solvent-free.
  • a solvent-free system it is possible to prevent the solvent from volatilizing and generating voids and the like when the liquid composition is heated and cured.
  • the solvent is a volatile component and is a term including water and an organic solvent in the present specification.
  • the solvent-free liquid composition does not substantially contain a solvent.
  • the content of the solvent is preferably less than 3% by mass and less than 1% by mass with respect to the total amount of the liquid composition. Is more preferable, and 0% by mass is most preferable.
  • the liquid composition is a composition having fluidity at room temperature (23 ° C.).
  • the viscosity of the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention is preferably low in that the composition can be easily filled even in a narrow space. On the other hand, it is preferably high in that dripping and the like are unlikely to occur when the composition is filled.
  • the viscosity of the liquid composition at 23 ° C. is preferably 0.1 Pa ⁇ s or more, more preferably 1 Pa ⁇ s or more, further preferably 5 Pa ⁇ s or more, and 10 Pa ⁇ s or more. Is particularly preferred.
  • the viscosity of the liquid composition can be measured in the same manner as the above-mentioned method for measuring the viscosity of the epoxy resin.
  • the viscosity of the liquid composition used in the present invention at 23 ° C. may be measured using a B-type rotational viscometer, which is one of the single cylindrical rotational viscometer methods. As the B-type rotational viscometer, for example, the one described in Examples may be used.
  • the average coefficient of thermal expansion (CTE1) when the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention is used as a cured product is low in that the epoxy resin composite material is not easily deformed by the ambient temperature environment, heat generation, or the like. preferable.
  • the coefficient of thermal expansion is close to the average coefficient of thermal expansion of the surrounding members in that damage or the like is unlikely to occur due to the difference in the average thermal expansion with the surrounding members. Therefore, when the liquid composition is used as an underfill material for manufacturing a semiconductor device, it is preferable to bring it close to the average coefficient of thermal expansion (for example, 3 to 4 ppm / K) of the semiconductor substrate.
  • the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention preferably has an average coefficient of thermal expansion (CTE1) of 0 ppm / K or more when made into a cured product, preferably 2 ppm / K or more. It is more preferably present, more preferably 4 ppm / K or more, and particularly preferably 10 ppm / K or more. On the other hand, it is preferably 200 ppm / K or less, more preferably 100 ppm / K or less, and particularly preferably 30 ppm / K or less.
  • CTE1 average coefficient of thermal expansion
  • the average coefficient of thermal expansion of the cured product obtained by curing the liquid composition and the glass transition temperature (Tg) described later are the epoxy resin composite material obtained by curing the liquid composition to a gel content of 80% or more.
  • the average coefficient of thermal expansion may be measured for the cured product).
  • the average coefficient of thermal expansion (CTE1) is based on JIS K7197 (2012), and the temperature change of the amount of change in sample length from 25 to 100 ° C. is measured by the compression method by thermomechanical analysis, and the slope of the tangent line is measured. Ask from.
  • the specific measurement conditions of the average coefficient of thermal expansion are as described in the examples.
  • the glass transition temperature (Tg) of the epoxy resin composite material obtained by using the liquid composition according to the fifth embodiment of the present invention as a cured product is not particularly limited.
  • the glass transition temperature (Tg) of the cured product when made into a cured product is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 80 ° C. or higher. Further, when the glass transition temperature is 150 ° C.
  • the glass transition temperature (Tg) is preferably 50 to 150 ° C., preferably 80 to 150 ° C. It is more preferably ° C.
  • the glass transition temperature (Tg) can be measured by a thermomechanical analyzer (TMA). Specifically, it can be measured by the method described in Examples.
  • an epoxy resin, an inorganic filler, a curing agent used as necessary, a dispersant, a reactive diluent, and other additive components are usually mixed with a vacuum mixer and a mixture. It can be obtained by mixing and kneading with a roll, a planetary mixer or the like, and defoaming as necessary.
  • the order of blending these components is arbitrary as long as there are no particular problems such as reaction or precipitation, and any two or three or more of the constituent components are mixed in advance, and then the rest.
  • the ingredients may be mixed or all at once.
  • the above-mentioned by using a zeolite having a particle size of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less and an inorganic filler having a particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1.0 ⁇ m as raw materials for producing a liquid composition, the above-mentioned
  • the large particle size zeolite prepared by the method and the small particle size inorganic filler may be contained in the liquid composition, or the large particle size zeolite prepared by another method and the small particle size inorganic filler may be contained in the liquid composition. It may be contained in.
  • the epoxy resin composite material according to the fifth embodiment of the present invention can be obtained by curing the above-mentioned liquid composition.
  • the epoxy resin composite material according to the fifth embodiment is an epoxy resin composite material containing an epoxy resin and an inorganic filler, and a zeolite having an inorganic filler having a particle size of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less (large particle size zeolite) and Contains an inorganic filler having a particle size of 0.1 ⁇ m or more and less than 1.0 ⁇ m (small particle size inorganic filler).
  • the epoxy resin composite material according to the fifth embodiment can be produced from a liquid composition having a relatively low viscosity while having a low coefficient of thermal expansion by containing a large particle size zeolite and a small particle size inorganic filler. can.
  • the epoxy resin and the inorganic filler are as described above.
  • the epoxy resin composite material may appropriately contain components contained in the liquid composition in addition to the epoxy resin and the inorganic filler.
  • the content of each component in the epoxy resin composite material is as described above, except that the total amount of the epoxy resin composite material is used as a reference instead of the total amount of the liquid composition.
  • the epoxy resin composite material is preferably cured to a gel content of 80% or more, and is preferably cured by the curing agent contained in the above-mentioned liquid composition.
  • the average coefficient of thermal expansion (CTE1) and the glass transition temperature of the epoxy resin composite material in the fifth embodiment of the present invention are the same as those described above, and the above liquid composition is used as a cured product in the preferable ranges thereof. It is the same as the preferable range at the time. Further, the average coefficient of thermal expansion and the glass transition temperature can be measured with respect to the epoxy resin composite material by the above-mentioned measuring method.
  • the epoxy resin composite can be obtained by curing the liquid composition.
  • the curing is preferably curing by heating.
  • the method for producing the epoxy resin composite material is not particularly limited as long as the epoxy resin composite material exhibits preferable performance, and a known method may be used as appropriate according to the composition of the components of the liquid composition and the like. can.
  • the liquid composition is filled in the gaps between the constituent members of various products such as electronic devices, and cured to be molded.
  • the epoxy resin composite material may be formed by applying a liquid composition to the constituent members of various products and curing the composite material.
  • the liquid composition can be molded in a desired shape, for example, by being contained in a mold and then cured. In the production of such a molded product, injection molding, injection compression molding, extrusion molding, or compression molding can be utilized. Further, the molding of the epoxy resin composite material, that is, the curing can be performed under the respective curing temperature conditions.
  • the epoxy resin composite material can also be obtained by carving a cured product of the liquid composition into a desired shape.
  • the heating temperature at the time of heat curing is not particularly limited depending on the curing agent used and the like, but is usually 30 ° C. or higher, preferably 50 ° C. or higher, more preferably 60 ° C. or higher, still more preferably 80 ° C. or higher.
  • the heating temperature is usually 400 ° C. or lower, preferably 350 ° C. or lower, more preferably 300 ° C. or lower, still more preferably 250 ° C. or lower.
  • the curing temperature is within the above range, it is easy to obtain a high-quality resin composite material in a short time.
  • the liquid composition according to the sixth embodiment of the present invention contains an epoxy resin, an inorganic filler, and a dispersant, and contains at least zeolite as the inorganic filler.
  • the components other than the epoxy resin, the inorganic filler, the zeolite and the dispersant contained in the liquid composition according to the sixth embodiment of the present invention are the same as the composition according to the fifth embodiment of the present invention.
  • a dispersant having at least one of an amino group and an amine salt functional group is used as the dispersant.
  • a dispersant having at least an amino group or an amine salt is superior from the viewpoint of reducing viscosity. Therefore, as the dispersant used in the sixth embodiment of the present invention, a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt is used. Further, the dispersant preferably has an amino group at the terminal from the viewpoint of reducing the viscosity of the liquid composition.
  • the amine salt may be modified with an acid group such as phosphoric acid.
  • the use of a specific dispersant can prevent the viscosity of the liquid composition from increasing while using zeolite as the inorganic filler in the present embodiment.
  • the dispersant a polymer-based dispersant is preferable, and the details of the polymer-based dispersant are as described above, but a block structure or a comb-shaped structure is particularly preferable from the viewpoint of storage stability.
  • the dispersant is preferably a solvent-free type dispersant, particularly a solvent-free type polymer dispersant, which does not contain a solvent.
  • a commercially available product can be used as the dispersant.
  • a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt may be used among those listed in the fifth embodiment.
  • the content of the dispersant is the same as that of the fifth embodiment.
  • the zeolite in the liquid composition according to the sixth embodiment is the same except for the particle size and content of the zeolite contained in the liquid composition according to the fifth embodiment.
  • the zeolite contained in the liquid composition is not particularly limited, but the particle size thereof is preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and more preferably 1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the content of zeolite in the liquid composition according to the sixth embodiment is preferably 20% by mass or more with respect to the total amount of the liquid composition from the viewpoint of suppressing the increase in viscosity and lowering the thermal expansion coefficient.
  • the epoxy resin and zeolite are as described in the fifth embodiment with respect to details other than the above-mentioned content and particle size.
  • the zeolite according to the sixth embodiment preferably contains a large particle size zeolite as described above, and the content of the large particle size zeolite and other details are the same as those of the fifth embodiment. Detailed explanation will be omitted.
  • the inorganic filler in the liquid composition may contain an inorganic filler other than zeolite. The details of the inorganic filler other than zeolite are the same as those in the fifth embodiment.
  • the inorganic filler contains a large particle size zeolite and a small particle size inorganic filler as in the fifth embodiment.
  • the details of the large particle size zeolite and the small particle size inorganic filler in this case are as described in the fifth embodiment.
  • the liquid composition according to the sixth embodiment preferably contains a curing agent, and may contain a reaction diluent, other additives, or the like, as in the fifth embodiment. Each component is as described above. Further, the liquid composition according to the sixth embodiment is also preferably solvent-free, and the details thereof are as described above.
  • the epoxy resin composite material according to the sixth embodiment of the present invention is obtained by curing the above-mentioned liquid composition to a gel content of 80% or more. More specifically, the epoxy resin composite is an epoxy resin composite containing an epoxy resin, a zeolite, and a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt. As described above, the epoxy resin composite material in the present embodiment contains a dispersant to prevent the viscosity of the liquid composition for obtaining the epoxy resin composite material from increasing. In the epoxy resin composite material according to the sixth embodiment of the present invention, the epoxy resin, zeolite, and dispersant are as described above.
  • the epoxy resin composite material may appropriately contain components contained in the liquid composition according to the sixth embodiment in addition to the epoxy resin, zeolite, and dispersant.
  • the content of each component in the epoxy resin composite material is as described above, except that the total amount of the epoxy resin composite material is used as a reference instead of the total amount of the liquid composition.
  • the epoxy resin is preferably cured to a gel content of 80% or more, and is preferably cured by the curing agent contained in the above-mentioned liquid composition.
  • the viscosity of the liquid composition according to the sixth embodiment the average coefficient of thermal expansion and the glass transition temperature when the liquid composition is used as a cured product, and the average thermal expansion of the epoxy resin composite material according to the sixth embodiment.
  • the coefficient and the glass transition temperature are as described in the fifth embodiment.
  • the seventh embodiment of the present invention is an epoxy resin composite material containing zeolite as an inorganic filler and having a low average coefficient of thermal expansion.
  • the epoxy resin composite material according to the seventh embodiment is an epoxy resin composite material containing an epoxy resin and an inorganic filler, and has an average thermal expansion coefficient of 0 ppm / K or more and 200 ppm / K or less.
  • the inorganic filler contains zeolite.
  • the average coefficient of thermal expansion is more preferably 2 ppm / K or more, particularly preferably 4 ppm / K or more, further preferably 100 ppm / K or less, and more preferably 30 ppm / K.
  • the following is particularly preferable.
  • the inorganic filler contains zeolite, so that the average coefficient of thermal expansion can be lowered as described above.
  • the content of zeolite in the seventh embodiment is preferably 20% by mass or more, more preferably 25% by mass or more, and more preferably 30% by mass, based on the total amount of the epoxy resin composite material. % Or more, more preferably 40% by mass or more, and most preferably 45% by mass or more.
  • the content is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less, and 75% by mass. It is more preferably% or less, and particularly preferably 70% by mass or less.
  • the epoxy resin in the epoxy resin composite material according to the seventh embodiment has a tendency to lower the coefficient of thermal expansion, and further, it is easy to maintain the excellent physical properties of the epoxy resin. It is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. On the other hand, it is preferably 50% by mass or less, more preferably 25% by mass or less, and particularly preferably 15% by mass or less.
  • the liquid composition according to the seventh embodiment is a liquid composition containing an epoxy resin and an inorganic filler, and is an average when the composition is a cured product having a gel fraction of 80% or more.
  • the coefficient of thermal expansion is 0 ppm / K or more and 200 ppm / K or less, and the inorganic filler contains zeolite.
  • the method for measuring the average coefficient of thermal expansion and the preferred range are the same as those for the epoxy resin composite material.
  • the liquid composition according to the seventh embodiment preferably has a viscosity at 23 ° C. of 0.1 Pa ⁇ s or more and 250 Pa ⁇ s or less. As a result, the viscosity of the cured product can be reduced while reducing the coefficient of thermal expansion of the cured product.
  • the preferred range of viscosity of the liquid composition at 23 ° C. is as described above in the first embodiment.
  • the inorganic filler according to the seventh embodiment preferably contains a large particle size zeolite as described above, and the content of the large particle size zeolite and other details are the same as those of the fifth embodiment. The description thereof will be omitted.
  • the inorganic filler may contain an inorganic filler other than zeolite. The details of the inorganic filler other than zeolite are the same as those in the fifth embodiment.
  • the liquid composition according to the seventh embodiment preferably contains a curing agent, and may contain a reaction diluent, other additives, or the like, as in the fifth embodiment. Each component is as described above. Further, the liquid composition according to the seventh embodiment is also preferably solvent-free, and the details thereof are as described above.
  • the inorganic filler contains a large particle size zeolite and a small particle size inorganic filler as in the fifth embodiment.
  • the liquid composition or the epoxy resin composite material is a dispersant having a specific dispersant (a dispersant having at least one functional group of an amino group and an amine salt). ) Is further contained.
  • the composition of the present invention and the resin composite material can be used, for example, in catalyst modules, molecular sieve membrane modules, optical members, moisture absorbing members, foods, building members, constituent members and packaging members of electronic devices, and among others, electrons. It is preferably used for devices. Therefore, the present invention provides, as a preferred embodiment, an electronic device containing a resin composite material, and more preferably an electronic device containing an epoxy resin composite material.
  • An electronic device has two or more electrodes, and a device that controls the current flowing between the electrodes and the generated voltage by electricity, light, magnetism, chemical substances, etc., or a light or electric field by the applied voltage or current. , A device that generates a magnetic field.
  • the electronic device is preferably a semiconductor device.
  • the semiconductor device may have at least a semiconductor substrate, and examples thereof include a device in which a semiconductor chip is mounted on the substrate, a device in which a semiconductor chip and a semiconductor substrate are laminated in multiple layers, and the like.
  • the liquid composition of the present invention is preferably used as a liquid encapsulant, and at that time, the epoxy resin composite material formed by curing the liquid composition may be used as the encapsulant.
  • the liquid encapsulant may be used as a encapsulant to fill the gaps by filling the gaps formed in the constituent members and then curing. Further, the liquid encapsulant is applied, for example, on various constituent members, and then another constituent member is superposed on the liquid encapsulant and then appropriately cured to fill the gap between the constituent members. It may be used as a sealing material. At this time, the liquid encapsulant may be appropriately cured to form a B stage before another component is stacked.
  • the liquid composition of the present invention is preferably used for the purpose of filling the gap and curing. That is, it is preferable to produce a sealing material by filling the gaps with the liquid composition of the present invention and then curing the liquid composition.
  • the liquid composition of the present invention has a low viscosity and can be filled even in a narrow gap without causing voids or the like.
  • the liquid composition of the present invention is preferably used as a liquid encapsulant, and particularly preferably as an underfill material.
  • the underfill material is preferably used in the manufacture of electric devices, particularly semiconductor devices, and is preferably used for filling gaps formed between substrates and semiconductor chips, between substrates, between semiconductor chips, and the like.
  • the substrate a known substrate can be used, and a substrate made of an organic material such as an epoxy resin substrate or a phenol resin substrate may be used.
  • the semiconductor chip may be formed from a semiconductor substrate such as a silicon substrate.
  • the liquid composition of the present invention has a low coefficient of thermal expansion of the cured product, and when used as an underfill material, the difference from the coefficient of thermal expansion of a semiconductor substrate or the like becomes small, so that thermal cycle resistance Etc. are improved.
  • the underfill material is filled in a gap between the substrate and the semiconductor chip, and then cured by heating to seal the space between the substrate and the chip. It is preferably used as a stopper. At this time, it is preferable that the semiconductor chip is joined to the surface of the substrate on which the wiring pattern is formed through the bumps by, for example, reflow, before the underfill material is filled.
  • the underfill material may be used in the manufacture of semiconductor devices by the pre-apply method. Specifically, an underfill material is filled between the plurality of bumps on the surface of the semiconductor chip on which the plurality of bumps are formed to form an underfill layer.
  • the filled underfill material may be B-staged if necessary.
  • the semiconductor chip on which the underfill layer is formed may be placed on the surface of the substrate so that the surface on the side where the underfill layer is formed faces the substrate.
  • the underfill layer is cured by heating and pressurizing to become a sealing material, and the semiconductor chip is bonded to the surface of the substrate on which the wiring pattern is formed via the bump.
  • an underfill material may be applied on the surface of the substrate on which the wiring pattern is formed to form an underfill layer.
  • the applied underfill layer may be B-staged if necessary.
  • the semiconductor chip on which the bumps are formed may be placed on the substrate on which the underfill layer is formed so that the surface on the side where the bumps are formed faces the surface of the substrate on which the underfill layer is formed. ..
  • the underfill layer is cured by heating and pressurizing to become a sealing material, and the semiconductor chip may be bonded to the surface of the substrate on which the wiring pattern is formed via bumps.
  • the underfill material is used as a sealing material for filling the gap between the substrate and the semiconductor chip
  • the use of the underfill material is not particularly limited, and the semiconductor chips are used with each other.
  • the gap may be filled, or it may be used as a sealing material for filling the gap between the substrates.
  • the substrate is not limited to the substrate made of an organic material, and may be a semiconductor substrate or the like.
  • the obtained zeolite is a particle having a particle size distribution as shown in FIG. 1, and the particle size of each particle is in the range of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and the average primary particle size thereof is 3. It was 1 ⁇ m.
  • the average primary particle size was the average value of the particle sizes of 50 randomly selected primary particles.
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 100 ° C is -9.0 ppm / K
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 350 ° C is -17.0 ppm / K
  • the Si / Al 2 ratio is 27.8, and the true sphere.
  • the degree was 0.85
  • the roundness was 0.845
  • the c-axis length was 14.67 ⁇
  • the counter cation was proton type.
  • Example 2 (Manufacturing of Zeolite Filler A2) CHA-type zeolite was obtained in the same manner as in Example 1 except that hydrothermal synthesis was performed while rotating the heat-resistant container in the hydrothermal synthesis step.
  • the obtained zeolite was particles having a particle size distribution as shown in FIG. 2, and 99% of the particles were in the range of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less in terms of volume.
  • the average primary particle size was 2.4 ⁇ m.
  • the average primary particle size was measured in the same manner as in Example 1.
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 100 ° C is -9.0 ppm / K
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 350 ° C is -12.1 ppm / K
  • the Si / Al 2 ratio is 27.8, and the true sphere.
  • the degree was 0.82
  • the roundness was 0.829
  • the c-axis length was 14.59 ⁇
  • the counter cation was proton type.
  • Example 3 Manufacturing of Zeolite Filler A3
  • hydrothermal synthesis, drying and firing were carried out to obtain CHA-type zeolite.
  • 81% of the particles were in the range of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less in terms of volume.
  • the average primary particle size was 1.2 ⁇ m.
  • the average primary particle size was measured in the same manner as in Example 1.
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 100 ° C is -13.7 ppm / K
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 350 ° C is -12.9 ppm / K
  • the Si / Al 2 ratio is 28.2, and the true sphere.
  • the degree was 0.84
  • the roundness was 0.835
  • the c-axis length was 14.59 ⁇
  • the counter cation was proton type.
  • CHA-type zeolite was obtained by suction filtration and washing.
  • the obtained zeolite was a zeolite in which the particle size of each particle was in the range of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and the average primary particle size was 3.1 ⁇ m.
  • the average primary particle size was measured in the same manner as in Example 1.
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 100 ° C was -5.0 ppm / K, and the average coefficient of thermal expansion at 50 to 350 ° C could not be measured because TMAdaOH decomposed when heated to 300 ° C or higher, Si /.
  • the Al 2 ratio was 27.8, the sphericity was 0.84, the roundness was 0.840, and the c-axis length was 14.87 ⁇ .
  • the obtained mixture is placed in a pressure-resistant container and hydrothermally heated in an oven at 160 ° C. for 48 hours while rotating the heat-resistant container. Synthesis was performed.
  • the powder obtained by suction filtration and washing was calcined at 600 ° C. for 6 hours under air flow to remove the structural defining agent, and CHA-type zeolite was obtained.
  • the obtained zeolite was particles having a particle size distribution as shown in FIG. 3, and 17% of the particles were in the range of 1.0 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less on a volume basis.
  • the average primary particle size was 0.5 ⁇ m.
  • the average primary particle size was measured in the same manner as in Example 1.
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 100 ° C is -4.9 ppm / K
  • the average coefficient of thermal expansion at 50 to 350 ° C is -5.87 ppm / K
  • the Si / Al 2 ratio is 20.0
  • the sphericity was 0.59
  • the roundness was 0.785
  • the c-axis length was 14.83 ⁇
  • the counter cations were sodium and potassium types.
  • the zeolite according to the first embodiment of the present invention has a large average primary particle size and is spherical from the results of sphericity and roundness. Further, since the coefficient of thermal expansion is large in the negative direction, it can be seen that the coefficient of thermal expansion is large. Therefore, it is considered that a resin composite material in which thermal expansion is suppressed can be obtained by using the zeolite in combination with a resin. Further, the zeolite of Comparative Example 1 which was not calcined after hydrothermal synthesis had the same c-axis length as the zeolite of Comparative Example 2 produced by the conventional production method.
  • the zeolite of Example 1 produced by firing after hydrothermal synthesis had a short c-axis length. Therefore, it is presumed that the zeolite of the present invention has a low coefficient of thermal expansion due to its short c-axis length.
  • compositions and the resin composite material of the present invention are shown below.
  • ⁇ Ingredients> The compounding components used for the preparation of the liquid composition and the resin composite material are as follows.
  • Inorganic fillers other than zeolite fillers A1 to A5 are as follows.
  • Silica filler A Manufactured by Ryumori Co., Ltd., product name "HL-3100" (average particle size 45 ⁇ m, spherical silica filler)
  • Silica filler B Product name "SC2053-SQ” manufactured by Admatex Co., Ltd.
  • Zeolite filler B (CHA zeolite in which the particle size of each particle is within the range of less than 1.0 ⁇ m, average primary particle size 0.1 to 0.2 ⁇ m, sphericity 0.58)
  • the physical characteristics were evaluated as follows.
  • (Gel fraction) The gel fraction of the resin composite material was measured by the following procedure. After 2 hours at 80 ° C., a resin composite sample prepared under curing conditions of 120 ° C. for 2 hours was cut out within the range of 0.5 to 0.6 g and placed on a wire mesh. The wire mesh was allowed to stand for 24 hours while being immersed in acetone. Then, the wire mesh was taken out from acetone and vacuum dried. The ratio of the weight of the sample after immersion to the weight before immersion was defined as the gel fraction.
  • (Viscosity of liquid composition) The viscosity of the liquid composition at 23 ° C. was measured using a B-type rotational viscometer.
  • the average coefficient of thermal expansion of the epoxy resin composite obtained by curing the liquid composition to a gel fraction of 80% or more was measured by thermomechanical analysis by a method according to JIS K7197 (2012). The measurement was performed by a compression method using a thermomechanical analyzer (device name: TMA SS7100, manufactured by SII Nanotechnology). Specifically, the epoxy resin composite material is cut into a size of ⁇ 6 mm ⁇ 10 mm, and the temperature is measured at 5 ° C./min from 200 ° C. to 20 ° C. by a thermomechanical analyzer using a thermomechanical analyzer, and the temperature is measured at 25 ° C. to 100 ° C. The temperature change of the amount of change in the sample length was measured, and the slope of the tangent line was taken as the average coefficient of thermal expansion (CTE1).
  • CTE1 Average coefficient of thermal expansion
  • the average coefficient of thermal expansion of the polyimide resin composite obtained by curing to a gel fraction of 80% or more was measured by thermomechanical analysis by a method according to JIS K7197 (2012). The measurement was performed by a compression method using a thermomechanical analyzer (device name: TMA SS7100, manufactured by SII Nanotechnology). Specifically, the polyimide resin composite material was cut into a size of 10 mm in width, 6 mm in thickness, and 10 mm in height, and the temperature was measured at 5 ° C./min from 200 ° C. to 20 ° C. by a thermomechanical analyzer using a thermomechanical analyzer. , The temperature change of the amount of change in the sample length from 25 to 100 ° C. was measured, and the slope of the tangent line was taken as the average coefficient of thermal expansion (CTE1).
  • CTE1 Average coefficient of thermal expansion
  • the glass transition temperature (Tg) of the epoxy resin composite obtained by curing the liquid composition to a gel fraction of 80% or more was measured by a thermomechanical analyzer (TMA). Specifically, the measurement was performed with the same equipment and conditions as the evaluation of the coefficient of thermal expansion, and a graph was created with the temperature as the X-axis and the coefficient of linear expansion as the Y-axis. CTE'1 is determined from the slope of the tangent line at 15 to 75 ° C. in this graph, and CTE '2 is determined from the slope of the tangent line at 150 to 200 ° C., and the glass transition temperature Tg (° C.) is determined from the intersection of CTE '1 and CTE '2. )It was determined.
  • Epoxy resin 13 g, curing agent 17 g, zeolite filler A1 59 g, silica filler B 10 g, and dispersant A 1 g were weighed and mixed in a cup so as to have the composition shown in Table 2. Then, a liquid composition was prepared by mixing at 1500 rpm for 5 minutes using a vacuum mixer (“V-mini 300” manufactured by EME Co., Ltd.). The viscosity of this liquid composition at 23 ° C. was measured with a rotary viscometer. Then, it was cast into a molding die and heated at 80 ° C. for 2 hours, then heated at 120 ° C. for 2 hours to cure to a gel fraction of 80% or more, and then demolded to obtain an epoxy resin composite material. ..
  • Example 5 21 g of epoxy resin, 29 g of curing agent, and 50 g of zeolite filler A1 were weighed into a cup and mixed by hand so as to have the composition shown in Table 2. A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 4 except for the compounding ratio.
  • Example 6 17.2 g of epoxy resin, 23.2 g of curing agent, and 59.6 g of zeolite filler A1 were weighed into a cup and mixed by hand so as to have the composition shown in Table 2. A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 4 except for the compounding ratio.
  • Example 7 17 g of resin, 23 g of curing agent, 59 g of zeolite filler A1 and 1 g of dispersant C were weighed and mixed in a cup so as to have the composition shown in Table 2. A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 4 except for the compounding ratio.
  • Example 8 17 g of epoxy resin, 23 g of curing agent, 59 g of zeolite filler A1 and 1 g of dispersant A were weighed and mixed in a cup so as to have the composition shown in Table 2. A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 4 except for the compounding ratio.
  • Example 9 17 g of epoxy resin, 23 g of curing agent, 59 g of zeolite filler A1 and 1 g of dispersant B were weighed and mixed in a cup so as to have the composition shown in Table 2. A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 4 except for the compounding ratio.
  • Example 10 Weigh 9.9 g of epoxy resin, 14.9 g of curing agent, 49.5 g of zeolite filler A1, 24.7 g of silica filler B, and 1 g of dispersant A in a cup and manually so as to have the composition shown in Table 2.
  • Table 2 The composition shown in Table 2.
  • a liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 4 except for the compounding ratio.
  • Example 5 A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 6 except that the zeolite filler was not used in Example 6. The viscosity of the liquid composition was 0.4 Pa ⁇ s, and the average coefficient of thermal expansion (CTE1) of the epoxy resin composite material was 64 ppm / K.
  • Example 11 A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 6 except that the zeolite filler A3 was used instead of the zeolite filler A1 in Example 6. The average coefficient of thermal expansion (CTE1) of the epoxy resin composite was 20 ppm / K.
  • Example 1 A liquid composition and a resin composite material were obtained in the same manner as in Example 6 except that the zeolite filler A4 was used instead of the zeolite filler A1 in Example 6.
  • the average coefficient of thermal expansion (CTE1) of the epoxy resin composite material was 30 ppm / K.
  • the resin composite materials of Examples 5 and 6 containing the zeolite according to the present invention are thermally compared to the resin composite material of Comparative Example 3 containing a silica filler having a large particle size.
  • the coefficient of expansion was low.
  • the liquid compositions of Examples 5 and 6 containing the zeolite according to the present invention had a lower viscosity than the liquid composition of Comparative Example 4 containing a zeolite having a small particle size. That is, it was confirmed that by containing the zeolite according to the present invention, a low-viscosity liquid composition can be obtained, and the coefficient of thermal expansion of the resin composite material obtained by curing this liquid composition can be lowered.
  • the liquid composition was prepared by using the large particle size zeolite and the small particle size inorganic filler in combination to lower the coefficient of thermal expansion of the epoxy resin composite material obtained by curing the liquid composition.
  • the viscosity could be lowered.
  • Comparative Example 3 when a large particle size silica filler was contained and the content thereof was set to the same level as that of the large particle size zeolite of Example 10, the viscosity of the liquid composition was low, but the average.
  • the coefficient of thermal expansion (CTE1) has increased.
  • Examples 5 and 10 contained the same amount of large particle size zeolite, but both of them were able to reduce the viscosity while lowering the average coefficient of thermal expansion (CTE1) to some extent.
  • Example 10 the average coefficient of thermal expansion (CTE1) was lower than that in Example 5.
  • Comparative Examples 4 and 6 when the zeolite filler was contained and the content thereof was further increased as compared with Comparative Examples 3 and 5, the average coefficient of thermal expansion (CTE1) became low.
  • Example 6 was considered to be suitable as an underfill material to be used by filling the gaps because the viscosity of the liquid composition did not increase as compared with Comparative Example 4. That is, it was confirmed that a low-viscosity liquid composition can be obtained by using the large-particle size zeolite of the present invention, and a resin composite material having a low coefficient of thermal expansion can be obtained by curing the liquid composition.
  • Example 12 21 g of polyimide powder and 9 g of zeolite filler A1 produced in Example 1 were weighed into a cup, mixed, and spread on a press die.
  • a mold is set in a high-temperature vacuum press device (manufactured by Kitagawa Seiki Co., Ltd.), pressed at a press temperature of 390 ° C and a press surface pressure of 8 MPa for 30 minutes, and then demolded to form a mold with a length of 11 cm, a width of 2.5 cm, and a thickness of 6 mm. I got a body. This was cut out by 10 mm from the end, and the average coefficient of thermal expansion was measured. The results are shown in Table 3.
  • Example 6 A molded product was produced in the same manner as in Example 12 except that the zeolite filler A4 produced in Comparative Example 1 was used as the zeolite in Example 12, and the average coefficient of thermal expansion thereof was measured. The results are shown in Table 3.
  • Example 7 A molded product was produced in the same manner as in Example 12 except that the zeolite filler was not used in Example 12, and the average coefficient of thermal expansion thereof was measured. The results are shown in Table 3.
  • the present invention it is possible to provide a liquid composition having a low viscosity. Further, by curing this liquid composition, it is possible to provide a resin composite material having a low coefficient of thermal expansion. That is, according to the composition of the present invention, a sealing material having excellent injectability and heat resistance can be obtained, which is particularly useful as an underfill material. Further, the resin composite material having a low coefficient of thermal expansion of the present invention is also useful as a sealing material manufactured by press molding or the like.

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Abstract

樹脂と無機フィラーとを含有する液状組成物であって、前記無機フィラーが粒径1.0μm以上10μm以下のゼオライト、及び粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する、液状組成物である。 硬化物の熱膨張係数を低くしつつ、粘度も低くできる液状組成物を提供することができる。

Description

ゼオライト、ゼオライトの製造方法、組成物、液状組成物、液状封止剤、樹脂複合材、封止材、封止材の製造方法、及びデバイス
 本発明は、ゼオライト、ゼオライトの製造方法、組成物、液状組成物、液状封止剤、樹脂複合材、封止材、封止材の製造方法、及び電子デバイスに関する。
 アンダーフィル材として用いられる液状封止剤は、注入性、接着性、硬化性、保存安定性等に優れ、かつ、ボイドが発生しないことが求められる。また、液状封止剤によって封止した部位が、耐湿性、耐サーマルサイクル性、耐リフロー、耐クラック性、耐反り等に優れることが求められる。上記の要求を満足するため、アンダーフィル材として用いられる液状封止剤としては、エポキシ樹脂を主剤とするものが広く用いられている。
 また、液状封止剤によって封止した部位の耐湿性及び耐サーマルサイクル性、特に耐サーマルサイクル性を向上させるためには、シリカフィラーのような無機物質からなる充填材(以下、「無機フィラー」という。)を液状封止剤に添加することにより、エポキシ樹脂等の有機材料製の基板、及び半導体素子との熱膨張係数差のコントロールを行うことや、バンプ電極を補強することが有効であることが知られている(特許文献1参照)。
特開2007-56070号公報
 シリカフィラーなどの無機フィラーを使用した液状封止剤は、熱膨張係数が十分に低くならず、耐サーマルサイクル性などの観点から、熱膨張係数をさらに低くすることが求められている。また、熱膨張係数が低い無機フィラーとしては、ゼオライトが知られているが、ゼオライトが配合された液状組成物は、粘度が高くなる傾向にあり、アンダーフィル材として使用した際の注入性が低下してしまうために、硬化物の熱膨張係数を低くしつつ、注入性の良好な液状封止剤を得ることは難しい。
 そこで、本発明は、硬化物の熱膨張係数を低くしつつ、粘度も低くできる液状組成物、及びその液状組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂複合材を提供することを目的とする。
 また、本発明は、ゼオライトを配合した液状組成物において、粘度が高くなることを防止できる液状組成物、及びその液状組成物から得られるエポキシ樹脂複合材を提供することも目的とする。
 さらに、より熱膨張係数の低いゼオライトであれば、より少量で樹脂複合材の熱膨張係数を低くすることができ、ゼオライトの使用による粘度増加の抑制が期待できる点から、より熱膨張係数の低いゼオライトを提供することも目的とする。また、熱膨張係数の低いゼオライトを用いた樹脂基板などの熱膨張抑制が求められる各種用途を提供することも目的とする。
 本発明の要旨は、以下の通りである。
[1]樹脂と無機フィラーとを含有する液状組成物であって、前記無機フィラーが粒径1.0μm以上10μm以下のゼオライト、及び粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する、液状組成物。
[2]さらにアミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を含有する、上記[1]に記載の液状組成物。
[3]前記ゼオライトがCBUとしてd6rを有する上記[1]または[2]に記載の液状組成物。
[4]前記ゼオライトがアルミノシリケートである上記[1]~[3]のいずれかに記載の液状組成物。
[5]前記樹脂がエポキシ樹脂である上記[1]~[4]のいずれかに記載の液状組成物。
[6]前記樹脂がエポキシ樹脂であり、23℃における粘度が0.1Pa・s以上250Pa・s以下である上記[1]~[5]のいずれかに記載の液状組成物。
[7]上記[1]~[6]のいずれかに記載の液状組成物よりなる液状封止剤。
[8]上記[1]~[6]のいずれかに記載の液状組成物をゲル分率80%以上に硬化してなる樹脂複合材。
[9]樹脂と無機フィラーとを含有する樹脂複合材であって、前記無機フィラーが粒径1.0μm以上10μm以下のゼオライト及び粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する、樹脂複合材。
[10]さらにアミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を含有する上記[9]に記載の樹脂複合材。
[11]前記ゼオライトがCBUとしてd6rを有する上記[9]または[10]に記載の樹脂複合材。
[12]前記ゼオライトがアルミノシリケートである上記[9]~[11]のいずれかに記載の樹脂複合材。
[13]前記樹脂がエポキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である上記[9]~[12]のいずれかに記載の樹脂複合材。
[14]前記樹脂がエポキシ樹脂であり、以下の方法により求めた平均熱膨張係数が0ppm/K以上200ppm/K以下である、上記[9]~[13]のいずれかに記載の樹脂複合材。
(なお、平均熱膨張係数は、JIS K7197(2012年)に準拠して、熱機械分析による圧縮法により、25~100℃におけるサンプル長さの変化量の温度変化を測定し、その接線の傾きから求める。)
[15]粒径が1.0μm以上10μm以下であり、CBUとしてd6rを有し、球状であるアルミノシリケートであるゼオライト。
[16]粒径が1.0μm以上10μm以下であり、CBUとしてd6rを有し、格子定数のc軸長が14.80Å以下であるアルミノシリケートであるゼオライト。
[17]上記[15]または[16]に記載のゼオライトと樹脂とを含有する組成物。
[18]前記樹脂がエポキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である上記[17]に記載の組成物。
[19]さらに粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する上記[17]または[18]に記載の組成物。
[20]アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤をさらに含有する上記[17]~[19]のいずれかに記載の組成物。
[21]上記[17]~[20]のいずれかに記載の組成物であって、前記ゼオライトの含有量が40~70質量%であり、前記樹脂がエポキシ樹脂であり、23℃における粘度が1Pa・s以上30Pa・s以下である液状組成物。
[22]上記[17]~[20]のいずれかに記載の組成物からなる樹脂複合材であって、前記ゼオライトの含有量が40~70質量%であり、前記樹脂がエポキシ樹脂であり、25~100℃での平均熱膨張係数が10~30ppm/Kである樹脂複合材。
[23]上記[9]~[14]および[22]のいずれかに記載の樹脂複合材よりなる封止材。
[24]上記[9]~[14]および[22]のいずれかに記載の樹脂複合材を備える電子デバイス。
[25]上記[1]~[6]および[21]のいずれかに記載の液状組成物を、隙間に充填した後、硬化させる、封止材の製造方法。
[26]ケイ素原子原料、水溶性アルミニウム原子原料、有機構造規定剤及び水を含む原料組成物を水熱合成する工程、次いで焼成する工程を有するゼオライトの製造方法であって、前記原料組成物はSi原子1モルに対する、有機構造規定剤以外のアルカリ金属原子の含有量が0.05モル以下であることを特徴とするゼオライトの製造方法。
 本発明では、特定の粒径を有する、ゼオライト及び無機フィラーを組み合わせて使用することで、粘度が高くなり難い液状組成物、及びその液状組成物を硬化して得られる熱膨張係数が低減された樹脂複合材を提供できる。
 また、本発明では、特定の分散剤を使用することで、ゼオライトを配合した液状組成物において、粘度が高くなることを防止された液状組成物、及びその液状組成物から得られる樹脂複合材を提供することもできる。
 さらに、樹脂の熱膨張抑制に好適な熱膨張係数の低いゼオライトを提供することもできる。
実施例1のゼオライトの粒径分布を示すチャートである。 実施例2のゼオライトの粒径分布を示すチャートである。 比較例2のゼオライトの粒径分布を示すチャートである。
 以下、本発明について、実施形態を参照して説明する。
[第1の実施形態]
<ゼオライト>
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、粒径が1.0μm以上10μm以下であり、CBUとしてd6rを含むアルミノシリケートである。
 本発明のゼオライトの特徴の一つは、粒径が通常のゼオライトに比較して大きい点であり、粒径は1.0μm以上10μm以下である。
 以下、本発明の第1の実施形態に係るゼオライトについて、詳細に説明する。なお、粒径が1.0μm以上10μm以下であるゼオライトについて、以下「大粒径ゼオライト」と称することがある。
(ゼオライトの粒径)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの粒径は、走査電子顕微鏡(SEM)による粒子の観察において、粒子の投影面積と等しい面積を持つ、最大径となる円の直径(円相当径)を意味するものとする。本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、複数のゼオライト粒子が凝集して二次粒子を形成していてもよい。この場合、ゼオライトの粒径は、一次粒子の粒径である。
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの粒径は、樹脂に添加する場合は、その粘度が上がり難い点では大きいことが好ましい。また、一方で、樹脂等の他の成分と均一に混合されやすく、表面の平滑性が高くなりやすい点では小さいことが好ましい。具体的には、1.5μm以上が好ましく、2.0μm以上がより好ましい。また、一方で、8μm以下が好ましく、5μm以下がより好ましい。
 ゼオライトを使用する場合、通常、ゼオライト粒子1つではなく、複数のゼオライト粒子群として用いる。すなわち、本発明の一態様では、本発明の第1の実施形態に係るゼオライト粒子を少なくとも含むゼオライト群として用いることが好ましい。このような複数のゼオライト粒子からなる一態様におけるゼオライトは、その平均一次粒径が、1.1~4.0μmの範囲であることが好ましく、1.5~3.8μmであることがより好ましく、2.0~3.5μmであることがさらに好ましい。ゼオライトの平均一次粒径は、ゼオライト(粉体、後述する液状組成物又は樹脂複合材中の粒子)を無作為に50個選択して、その粒径を測定し、その平均値とする。
 また、ゼオライトの体積基準での粒径分布としては、メジアン径(d50)が0.5~5.0μmの範囲であることが好ましく、1.5~5.0μmの範囲であることがより好ましく、2.0~4.0μmの範囲であることがさらに好ましい。メジアン径がこの範囲内であることにより、本発明の効果を奏するゼオライトの割合が多くなり、より少量で本発明の効果を得やすくなる。
(ゼオライトの構造)
 ゼオライトとは、ケイ素又はアルミニウムと、酸素とを含んで構成される、TOユニット(T元素とは、骨格を構成する酸素以外の元素)を基本単位とする化合物である。ゼオライトは、具体的には、結晶性多孔質なアルミノケイ酸塩(アルミノシリケート)、結晶性多孔質なアルミノリン酸塩(ALPO)、又は結晶性多孔質なシリコアルミノリン酸塩(SAPO)等が挙げられるが、本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、アルミノシリケートである。
 ゼオライトは、TOユニットが、いくつか(数個~数十個)つながった、Composite Building Unit(以下、「CBU」と称す場合がある。)と呼ばれる構造単位から成り立っている。そのために、規則的なチャンネル(管状細孔)とキャビティ(空洞)を有している。
 このCBUや後述するゼオライトの結晶構造に関しては、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードで示すことができる。なお、ゼオライトの構造は、X線構造解析装置(例えば、BRUKER社製卓上型X線回析装置D2PHASER)により得られたX線回折パターンを基に、ゼオライト構造データベース2018年版(http://www.iza-structure.org/databases/)を用いて特定することができる。
(ゼオライトの骨格)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの骨格は、CBUとしてd6rを含む。d6rを含むことで、後に詳述する熱膨張係数の低い樹脂複合材が得られやすい。
 CBUとして、d6rを有するゼオライトとしては、AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、EAB、EMT、ERI、FAU、GME、JSR、KFI、LEV、LTL、LTN、MOZ、MSO、MWW、OFF、SAS、SAT、SAV、SBS、SBT、SFW、SSF、SZR、TSC、及び-WEN型構造のゼオライト等が挙げられる。
 これらのうち、粒径制御しやすいという観点から、特に酸素8員環以下の構造であるゼオライトが好ましい。酸素8員環以下の構造であるゼオライトは、AEI、AFT、AFX、CHA、ERI、KFI、SAT、SAV、SFW、及びTSC型構造のゼオライト等が挙げられる。これらの中でも、形状制御しても構造が安定であることから、さらに好ましくは、AEI、AFX、CHA、ERI型構造のゼオライトがよく、もっとも好ましくは、CHA構造を有するものである。なお、本明細書において、酸素8員環を有する構造とは、ゼオライト骨格を形成する酸素とT元素(骨格を構成する酸素以外の元素)で構成される細孔の中で最も酸素数が多い場合の酸素元素の数が8である構造を意味する。
(ゼオライトの平均熱膨張係数)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの平均熱膨張係数は、後述する液状組成物及び樹脂複合材の平均熱膨張係数を、少量で低減させやすいことから、低いことが好ましい。また、少量であることによって、樹脂の様々な物性がゼオライトの添加により変わり難い点でも好ましい。特に、後述する液状組成物の粘度上昇を抑制することができることからも、低いことが好ましい。具体的には、ゼオライトの平均熱膨張係数は、通常0ppm/K未満であり、好ましくは-2ppm/K以下であり、より好ましくは-3ppm/K以下であり、さらに好ましくは-5ppm/K以下であり、特に好ましくは-6ppm/K以下であり、最も好ましくは-8ppm/K以下である。
 一方、ゼオライトの平均熱膨張係数は、後述するゼオライトと樹脂を含む液状組成物及び樹脂複合材を考慮すると、樹脂の平均熱膨張係数との差が小さく、ゼオライトと樹脂が剥離し難い点では高いことが好ましい。そこで、ゼオライトの平均熱膨張係数は、通常、-1000ppm/K以上であり、好ましくは-900ppm/K以上であり、より好ましくは-800ppm/K以上であり、さらに好ましくは-700ppm/K以上であり、特に好ましくは-500ppm/K以上であり、殊更に好ましくは-300ppm/K以上である。そして、特に、封止材や基材等の他の材と接する用途に用いる場合は、高いことが好ましく、具体的には、好ましくは-100ppm/K以上であり、より好ましくは-50ppm/K以上であり、さらに好ましくは-40ppm/K以上であり、特に好ましくは-30ppm/K以上であり、殊更に好ましくは-25ppm/K以上であり、最も好ましくは-20ppm/K以上である。
 なお、ゼオライトの平均熱膨張係数は、BRUKER社製X線回折装置「D8ADVANCE」とX線回折解析ソフト「JADE」を用いて格子定数を算出することで、測定することができる。なお、ここで、水分脱離の影響を除くため、ゼオライトは乾燥させた状態で測定する。
 ゼオライトの平均熱膨張係数の測定は、通常50~100℃の範囲で行われる。すなわち、ゼオライトを昇温したときの50℃における平均格子定数と、100℃における平均格子定数から、1℃当たりの格子定数の変位を表した数値である。ここで、各温度における平均格子定数は、a軸、b軸、c軸の格子定数の平均値である。なお、平均熱膨張係数の測定は、格子定数が安定するまで待ってから徐々に昇温して行う。
 樹脂は、一般的に、高温域における熱膨張係数が大きくなることが多い。そこで、ゼオライトの平均熱膨張係数は、特に高温域までの昇温で低いことが好ましい。具体的には、50~350℃の範囲の平均熱膨張係数(高温度域)が、-9.5ppm/K以下であることが好ましく、-10.0ppm/K以下であることがより好ましく、-12.5ppm/K以下であることがさらに好ましい。なお、ここでゼオライトの平均熱膨張係数(高温度域)は、ゼオライトを昇温したときの50℃における平均格子定数と、350℃における平均格子定数から、1℃当たりの格子定数の変位を表した数値である。
(ゼオライトの形状)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの形状は、粘度増加を抑制させつつ含有させやすいことから球状が好ましい。具体的には、以下の真球度や真円度であることが好ましい。
<<真球度>>
 ゼオライトの真球度は0.6以上が好ましく、0.65以上が更に好ましく、0.70以上が特に好ましい。また、真球度は、上限に関しては特に限定されず、1以下であればよい。なお、通常ゼオライトに多い立方体の場合の真球度は、0.58である。
 本明細書では、「真球度」を「粒子の最大径に対する最小径の比」と定義する。最大径、最小径はそれぞれ走査型電子顕微鏡(SEM)による観察で求めることができる。
<<真円度>>
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの真円度は、0.786以上が好ましく、0.790以上がより好ましく、0.795以上がさらに好ましく、0.800以上がよりさらに好ましく、0.805以上がさらに好ましく、0.810以上が特に好ましく、0.815以上が殊更に好ましく、0.820以上が最も好ましい。また、真円度の上限は特に限定されず、1以下であればよい。なお、通常ゼオライトに多い立方体の場合の真円度は、0.785である。
 本明細書では、「真円度」を「4×π×面積/(円周)」と定義する。面積及び円周はそれぞれ走査型電子顕微鏡(SEM)による観察で求めることができる。
(ゼオライトのc軸長)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、格子定数のc軸長が短いことが好ましい。c軸長が短いことにより、横向きの格子振動が大きくなり、負膨張が起こり、平均熱膨張係数が低くなりやすいと考えられる。具体的には、c軸長は、14.80Å以下が好ましく、14.78Å以下がより好ましく、14.76Å以下がさらに好ましく、14.74Å以下が特に好ましく、14.72Å以下が殊更に好ましく、14.70Å以下が最も好ましい。
 なお、本明細書では、c軸長は、常温(23℃)におけるc軸の長さをいう。ゼオライトの格子定数は、BRUKER社製X線回折装置「D8ADVANCE」を用いて測定し、X線回折解析ソフト「JADE」を用いて、最小二乗法により算出することができる。
(ゼオライトのフレームワーク密度)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトのフレームワーク密度は、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではない。ゼオライトのフレームワーク密度は、ゼオライトの構造振動が起こりやすく、平均熱膨張係数が低くなりやすい点では低いことが好ましい。そこで、ゼオライトのフレームワーク密度は、好ましくは、17.0T/1000Å以下、より好ましくは、16.0T/1000Å以下である。
 一方、ゼオライトのフレームワーク密度は、ゼオライトの構造安定性が高くなりやすい点では、高いことが好ましい。ゼオライトのフレームワーク密度は、好ましくは、12.0T/1000Å以上、より好ましくは、13.0T/1000Å以上、さらに好ましくは、14.0T/1000Å以上である。フレームワーク密度が、上記範囲内であると、ゼオライトを安定したフィラーとして用いることができる。 
 なお、フレームワーク密度とは、ゼオライトの単位体積あたりに存在するT原子の数を示し、ゼオライトの構造によって定まる値である。本明細書では、IZAのゼオライト構造データベース2017年版(http://www.iza-structure.org/databases/)に記載の数値を用いればよい。
 フレームワーク密度が、16.0T/1000Åより大きく、17.0T/1000Å以下のゼオライトの例としては、ERI、LTL、LTN、MOZ、OFF、SAT、SSF、-WEN型構造のゼオライトを挙げることができる。
 フレームワーク密度が、15.0T/1000Åより大きく、16.0T/1000Å以下のゼオライトの例としては、AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、EAB、GME、LEV、MWW、及びSFW型構造のゼオライトを挙げることができる。
 フレームワーク密度が、14.0T/1000Åより大きく、15.0T/1000Å以下のゼオライトの例としては、CHA、KFI、SAS、及びSAV型構造のゼオライトを挙げることができる。
 フレームワーク密度が、14.0T/1000Å以下の範囲に存在するゼオライトの例としては、EMT、FAU、JSR、SBS、SBT、及びTSC型構造のゼオライトを挙げることができる。
(ゼオライトのシリカ/アルミナのモル比(SAR))
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトのシリカ/アルミナのモル比(「SAR」、「Si/Alのモル比」、または「Si/Al比」と称する場合がある)は、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に制限されるものではない。ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、後述する樹脂複合材の耐湿性が高くなり、カウンターカチオンの量を制御しやすい点では、高いことが好ましい。そこで、ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、通常2以上、好ましくは3以上、より好ましくは3.5以上、さらに好ましくは4以上、特に好ましくは4.5以上、最も好ましくは5以上である。
 一方、ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、安価に製造されやすい点では、低いことが好ましい。そこで、ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、通常2000以下、好ましくは1000以下、より好ましくは500以下、さらに好ましくは100以下である。Si/Al比が、上記範囲内であると、カウンターカチオンの量を制御しやすく、また、ゼオライトの製造コストも安くすむ。
(ゼオライトのカウンターカチオン)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトのカウンターカチオンは、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではない。ゼオライトのカウンターカチオンは、通常、プロトン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンである。好ましくは、プロトン、アルカリ金属イオンであり、より好ましくは、プロトン、Liイオン、Naイオン、Kイオンである。アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンである場合は、そのサイズが小さいほど、ゼオライトが、0ppm/K未満の平均熱膨張係数をより示しやすいために好ましい。なかでも、ゼオライトのカウンターカチオンは、プロトンである場合が、樹脂複合材の平均熱膨張係数を低下しやすいために好ましい。すなわち、ゼオライトとしては、好ましくは、プロトン型、アルカリ金属型であり、より好ましくは、プロトン型、Li型、Na型、K型であり、特に好ましくはプロトン型であるとよい。
(ゼオライトの結晶度)
 本発明の第1の実施形態に係るゼオライトの結晶度は、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではない。その理由としては、IZAがコードで定める構造よりも、Composite Building Unit(CBU)が、エポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数により影響が大きい因子であると推測されるからである。なお、ゼオライトの結晶度は、X線回折装置(例えば、BRUKER社製卓上型X線回析装置D2PHASER)で求めた、或るX線回折ピークを基準とするゼオライトのX線回折ピークと比較することで求めることができる。具体的な算出例として、Scientific Reports 2016、6、Article number:29210のLTA型ゼオライトの結晶度が挙げられる。
(ゼオライトへの表面処理)
 ゼオライトは、本発明の効果が損なわれない範囲で、シリル化処理等の表面処理がされていてもよい。当該表面処理は、物理的な処理であるか、化学的処理であるかに限定されない。
(ゼオライトの製造方法)
 ゼオライトの製造方法は、公知の方法を適用できる。例えば、CHA型のゼオライトを製造する場合、特開2009-097856号公報に記載の方法を参照して製造することができる。粒径の大きなゼオライトを製造する場合には、原料の種類と比率、合成時間や温度等を適宜制御して水熱合成すればよい。具体的には、例えば、Microporous and Mesoporous Materials 21 (1998) 24.に記載の方法により、合成時の水の量を増やし、原料濃度を希釈した条件で合成することにより、粒径の大きいゼオライトを製造できる。
 また、上述した特に好ましいゼオライトは、以下の方法(以下、「本発明に係るゼオライトの製造方法」という場合がある。)により製造することができる。
 本発明のゼオライトの製造方法は、ケイ素原子原料、水溶性アルミニウム原子原料、有機構造規定剤及び水を含む原料組成物を水熱合成する工程、次いで焼成する工程を有する。
 ここで、前記原料組成物はSi原子1モルに対する、有機構造規定剤以外のアルカリ金属原子の含有量が0.05モル以下とする。なお、必要により所望のゼオライト(以下「種晶ゼオライト」と称する場合がある。)を用いてもよい。
<<ケイ素原子原料>>
 本発明に用いられるケイ素原子原料としては、特に限定されず、公知の種々の物質を使用することができる。例えば、コロイダルシリカ、無定型シリカ、珪酸ナトリウム、トリメチルエトキシシラン、テトラエチルオルトシリケート、アルミノシリケートゲル、ゼオライトを用いることができる。このなかでも、アルカリ金属の配合が少ない点で無定形シリカが好ましい。これらは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせと比率で併用してもよい。
<<アルミニウム原子原料>>
 アルミニウム原子原料は、水溶性の原料を用いる。また、アルカリ金属の含有量が少ない点で水酸化アルミニウムが好ましく、エージングなくゼオライトを球状に成長させるために水溶性のアモルファスの水酸化アルミニウムが特に好ましい。
<<アルカリ金属原子原料>>
 アルカリ金属原子原料は、用いなくても構わないが、用いる場合は、Si原子1モルに対する、有機構造規定剤以外のアルカリ金属原子の含有量は0.05モル以下とする。アルカリ金属原子原料を用いる場合におけるアルカリ金属原子は、特に限定されず、ゼオライトの合成に使用される公知のものが使用できるが、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム及びセシウムからなる群から選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属が好ましい。アルカリ金属の使用量は、原料組成物に含まれるケイ素(Si)に対するモル比で、好ましくは0.045以下、より好ましくは0.04以下、さらに好ましくは0.035以下、特に好ましくは0.03以下である。アルカリ金属原子原料が少ないことにより、ゼオライトが球状に成長しやすくなり、結晶格子のc軸長が短く、平均熱膨張係数が負に大きくなりやすいと考えられる。
<<有機構造規定剤>>
 有機構造規定剤としては、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TEAOH)やテトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド(TPAOH)などの公知の各種の物質を使用することができる。これらのうち、N,N,N-トリメチル-1-アダマンタアンモニウム水酸化物(TMAdaOH)が好ましい。
 有機構造規定剤の使用量は、原料組成物に含まれるケイ素(Si)に対するモル比で通常0.01以上、好ましくは0.02以上、さらに好ましくは0.03以上、特に好ましくは0.04以上、最も好ましくは0.05以上である。また、一方で、通常1以下、好ましくは0.6以下、より好ましくは0.55以下、さらに好ましくは0.5以下である。この範囲であることで、副生成物が少ない高純度の球状ゼオライトが成長しやすいと考えられる。
<<種晶ゼオライト>>
 本発明の製造方法では、種晶となるゼオライトを用いてもよい。種晶ゼオライトを用いる場合は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせと比率で併用してもよい。
<<水>>
 水の使用量は、結晶が生成しやすいという観点から、種晶ゼオライトを使用する場合には、該種晶ゼオライト以外の原料組成物に含まれるケイ素(Si)に対するモル比で通常5以上、好ましくは7以上、より好ましくは9以上、さらに好ましくは10以上である。この範囲にすることで、結晶がより生成しやすく好ましい。また、水の量を多くして原料濃度を希釈した条件で合成することにより、粒径の大きいゼオライトを製造しやすいと考えられる。廃液処理にかかるコストダウンの効果を十分得るために、ケイ素(Si)に対するモル比で通常50以下、好ましくは40以下、より好ましくは30以下、さらに好ましくは20以下である。
<<原料の混合(反応前原料組成物の調製)>>
 原料組成物は、通常、ケイ素原子原料、アルミニウム原子原料、有機構造規定剤及び水を混合した後に、種晶ゼオライトを用いる場合は添加することにより得ることができる。
 なお、本発明においては、上述の成分以外に、反応を促進させる酸成分やポリアミンのような金属の安定化剤などの成分を必要に応じて任意の工程で添加してもよい。
<<熟成>>
 上記のようにして調製された原料組成物は、調製後直ちに水熱合成してもよいが、より高い結晶性を有するゼオライトを得るためには、所定の温度条件下で一定時間熟成することが好ましい。特に反応をスケールアップする場合は、撹拌性が良くなり、原料をより均一な状態にさせやすいことから、一定期間原料を撹拌しながら熟成させることが好ましい。熟成させる場合の温度は、通常100℃以下、好ましくは95℃以下、より好ましくは90℃以下であり、その下限は特に設けないが、通常0℃以上、好ましくは10℃以上である。熟成温度は、熟成中一定でもよいし、段階的又は連続的に変化させてもよい。熟成時間は、特に限定されないが、通常2時間以上、好ましくは3時間以上、より好ましくは5時間以上であり、また、一方で、通常30日以下、好ましくは10日以下、さらに好ましくは4日以下である。
<<水熱合成>>
 次に、得られた原料組成物を水熱合成する。
 水熱合成は、通常、上述のようにして調製された原料組成物またはこれを熟成して得られる水性ゲルを耐圧容器に入れ、自己発生圧力下、又は結晶化を阻害しない程度の気体加圧下で、撹拌下、又は、容器を回転ないしは揺動させながら、或いは静置状態で、所定温度保持することにより行われる。
 水熱合成の際の反応温度は、反応速度を速めるために通常120℃以上であって、130℃以上が好ましく、140℃以上がより好ましく、150℃以上が特に好ましい。また、一方で、通常230℃以下、好ましくは220℃以下、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは190℃以下である。反応時間は特に限定されないが、通常2時間以上、好ましくは3時間以上、より好ましくは5時間以上であって、また、一方で、通常30日以下、好ましくは10日以下、より好ましくは7日以下、さらに好ましくは5日以下である。反応温度は反応中一定でもよいし、段階的又は連続的に変化させてもよい。
 本発明に係るゼオライトの製造方法により、特に好ましいゼオライトが製造できる理由は、以下のように推定される。ゼオライトを製造する際は、一般的に、アルカリ金属を用いて原料成分を溶解させる。これに対し、本発明に係るゼオライトの製造方法では、アルカリ金属を用いないまたは用いる場合であっても一定量以下とする。この結果、原料組成物中で、有機構造規定剤を起点として結晶が成長しやすくなり、この起点から球状に結晶が成長しやすくなる。そして、球状に結晶が成長していく過程で、結晶格子に歪みが生じ、焼成することによって歪みが固定化されてしまうと推定される。この推定については、後述する実施例1~3(本発明に係るゼオライトの製造方法により製造)の結晶格子のc軸長が、比較例1(焼成なし)及び2(水酸化ナトリウム使用)に比べて短いことからも裏付けられている。
 そして、この結晶格子に生じた歪みが存在するために、本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、平均熱膨張係数が低くなりやすいと推定される。すなわち、結晶格子に生じた歪みが存在するために、加熱した際に、歪みが解消されるために収縮していると考えられる。また、同様の理由により、特に、本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、高温度領域(50~350℃の範囲)においてより平均熱膨張係数が低くなりやすいと推定される。この推定についても、後述する実施例1~3と比較例1~2との比較において、結晶格子のc軸長が短い実施例1~3の平均熱膨張係数が、比較例1及び2に比べて低いことからも裏付けられている。
[第2の実施形態]
<組成物>
 本発明の第2の実施形態に係る組成物は、上述の第1の実施形態に係るゼオライトと樹脂とを含有する組成物である。後述するように、第1の実施形態に係るゼオライトは平均熱膨張係数が極めて低くなりやすい。そこで、該ゼオライトの含有により、第2の実施形態に係る組成物からなる複合材の熱膨張を抑制することができる。
 樹脂組成物中に含まれる第1の実施形態に係るゼオライトの含有量は、粘度上昇を抑制しつつ熱膨張係数を低くする観点から、組成物全量に対して、25質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、35質量%以上であることがさらに好ましく、40質量%以上であることがよりさらに好ましく、45質量%以上であることが特に好ましく、50質量%以上であることが殊更に好ましい。また、一方で、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることがさらに好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
 また、樹脂組成物に第1の実施形態に係るゼオライト以外のフィラーが含まれる場合における全フィラー中の本発明のゼオライト含有量は、樹脂混練の粘度上昇が小さく且つ硬化物の熱膨張係数を低減しやすいことから、10質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることがより特に好ましく、90質量%以上が最も好ましい。
(樹脂)
 本発明の第2の実施形態に係る組成物に用いる樹脂としては、本発明の効果を奏する範囲であれば特に限定されないが、複合材としての効果をより一層発揮する観点から、エポキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。特に封止剤等として有用な液状組成物として用いる場合には、エポキシ樹脂が好ましい。また、基板等として有用な組成物に用いる場合は、ポリイミド樹脂が好ましい。
 本発明の組成物に含有される樹脂の量は、樹脂の優れた物性の維持と硬化された樹脂組成物としての耐熱性(熱膨張の起こり難さ)の両立の観点から、組成物全量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。一方、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが更に好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。
<<エポキシ樹脂>>
 本発明で用いるエポキシ樹脂としては、後述する本発明の第5の実施形態において詳述する。
<<ポリイミド樹脂>>
 本発明で用いるポリイミド樹脂としては、樹脂複合材の熱膨張係数が低くなりやすいこと、及び耐熱性、機械的強度、電気特性、耐溶剤性などの特性が優れることから、テトラカルボン酸二無水物とジアミンから得られるポリイミド、特に芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンから得られる芳香族ポリイミドが好ましい。
 より具体的には、芳香族テトラカルボン酸成分とp-フェニレンジアミンとを、重合、イミド化して得られるポリイミド樹脂粉末に、ポリイミド前駆体溶液を散布して造粒した、ポリイミドパウダーを使用し、フィラーと複合化させ樹脂複合材とすることが好ましい。
 なお、当該ポリイミドパウダーは、ポリイミドパウダーの粒子同士をポリイミド前駆体が結合して造粒されており、この凝集体において、ポリイミド前駆体はバインダーとしてはたらく。ポリイミド前駆体としては、例えばポリアミック酸が用いられ、原料として用いるポリイミド前駆体溶液は、水および/またはアルコール系溶媒を反応溶媒として、pKaが7.5以上である塩基性化合物の存在下に、テトラカルボン酸二無水物とジアミンとを反応させて製造されるポリアミック酸が用いられる。
 第2の実施形態における好適な態様として、樹脂としてエポキシ樹脂を用い、第1の実施形態に係るゼオライトを含有する液状樹脂組成物であって、粘度が1Pa・s以上30Pa・s以下であり、該ゼオライトの含有量が40~70質量%である液状樹脂組成物が挙げられる。
 該液状樹脂組成物は、アンダーフィル材(以下、「液状封止剤」と言う場合がある。)として有用であり、かつ硬化後は平均熱膨張係数を小さくすることができ、封止剤として好適である。
 また、第2の実施形態における他の好適な態様として、樹脂としてエポキシ樹脂を用い、第1の実施形態に係るゼオライトを含有する複合材であって、ゼオライトの含有量が40~70質量%であり、25~100℃での平均熱膨張係数が10~30ppm/Kである複合材が挙げられる。
 該複合材は、ガラス転移温度以下の温度における平均熱膨張係数が低いことから、種々の材料として有用であり、特に電子デバイスに有効である。
[第3の実施形態]
<組成物>
 本発明の第3の実施形態に係る組成物は、上述の第1の実施形態に係るゼオライト、樹脂、及び粒径0.1μm以上1.0μmの無機フィラー(以下、小粒径無機フィラーともいう。)を含有する組成物である。
(無機フィラー)
 無機フィラーの粒径は、液状組成物の場合には、該液状組成物を狭い空間でも充填しやすい点では、小さいことが好ましい。また、一方で、液状組成物の粘度が高くなり難い点では大きいことが好ましい。フィラーの比表面積が小さいものと大きいものを併用する場合、比表面積が大きい方がフィラーと樹脂との相互作用が増加し、液状組成物の粘度が高くなりやすい。このため、液状組成物の粘度を低下させるには、フィラーの比表面積が小さいことが好ましい。比表面積は、粒径が小さいほど大きくなりやすい。また、比表面積は、フィラーの形状によっても異なり、球状が最も比表面積が小さくなる。そのため、粘度低減の観点から考えると、無機フィラーは球状に近く、粒径が大きいことが好ましい。そこで、特に大粒径ゼオライトについては、その比表面積が1×10-6(/m)以下が好ましく、0.8×10-6(/m)以下が更に好ましい。
 本発明では、小粒径と大粒径のフィラー併用により、大粒子の隙間に、小粒子が入り、充填量が多くでき、熱膨張係数を下げることができ、且つ、粘度増加も低減できる。そこで、熱膨張係数が低くなりやすい点では、本発明の組成物は、大粒径ゼオライトと小粒径無機フィラーを含有することが好ましい。
 無機フィラーの粒径は、上述の第1の実施形態に係るゼオライトと同様に測定される。すなわち、無機フィラーの粒径は、走査電子顕微鏡(SEM)による粒子の観察において、粒子の投影面積と等しい面積を持つ、最大径となる円の直径(円相当径)を意味するものとする。また、粒径は一次粒子の粒径である。
 本発明の組成物で用いる無機フィラーとしては、ゼオライト及びゼオライト以外の無機フィラーが挙げられる。
 ゼオライトは、熱膨張率が低い無機フィラーであり、本発明の好ましい態様の一つである液状組成物の硬化物であるエポキシ樹脂複合材の熱膨張係数を低くできるが、多孔質構造であるために比表面積が大きく、大量に配合すると液状組成物の粘度が上がりやすい。本発明では、種々検討した結果、液状組成物に上述の第1の実施形態に係るゼオライト等の大粒径ゼオライトに加えて、小粒径無機フィラーを含有させることで、例えば、液状のエポキシ樹脂複合材の熱膨張係数を低くしつつも、粘度が上昇することを防止し、液状組成物の低粘度化を実現できることを見出した。
 ゼオライト以外の無機フィラーとしては、金属、炭素、金属炭化物、金属酸化物及び金属窒化物からなる群から選ばれる少なくとも1種が挙げられる。金属の例としては、銀、銅、アルミニウム、金、ニッケル、鉄、チタンが挙げられる。炭素の例としては、カーボンブラック、炭素繊維、グラファイト、フラーレン、ダイヤモンドなどが挙げられる。金属炭化物の例としては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステンなどが挙げられる。金属酸化物の例としては、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、シリカなどの酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化イッテルビウム、サイアロン(ケイ素、アルミニウム、酸素、窒素からなるセラミックス)等が挙げられる。金属窒化物の例としては、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等が挙げられる。
(大粒径ゼオライトの含有量)
 本発明の第3の実施形態に係る組成物において、樹脂組成物が液状組成物の場合には、組成物中の第1の実施形態のゼオライトの含有量は、粘度上昇を抑制しつつも熱膨張係数を低くする観点から、液状組成物全量に対して、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、40質量%以上であることが特に好ましく、45質量%以上が最も好ましい。また、一方で、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることがさらに好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
 また、全フィラー中におけるゼオライト(大粒径ゼオライト)の含有量は、樹脂混練時の粘度上昇が小さく且つ硬化物の熱膨張係数を低減しやすいことから、10質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましく、70質量%以上であることがより特に好ましく、90質量%以上が最も好ましい。
(小粒径無機フィラー)
 小粒径無機フィラーは、ゼオライトであってもよいし、ゼオライト以外の無機フィラーであってもよい。ゼオライト以外の無機フィラーの具体例は、上述の通りである。
 小粒径無機フィラーは、熱膨張係数を低くする観点から、ゼオライト、金属窒化物、金属酸化物などが好ましい。 
 小粒径無機フィラーの含有量は、フィラーの使用効果が十分に発現しやすい点では多いことが好ましい。一方で、液状組成物の場合は、該液状組成物の流動性を高くして、狭い空間に充填させやすい点では少ないことが好ましい。特に、小粒径無機フィラーは、比表面積が大きく、粘度が上がりやすいため、使用量を少なくすることで、流動性を高くしやすい。
 本発明の第3の実施形態に係る組成物において、小粒径無機フィラーの含有量は、具体的には、組成物全量に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以上であることが特に好ましい。一方で、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。
(小粒径無機フィラーの形状)
 小粒径無機フィラーの形状は、組成物および樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はなく、球状、ウィスカー状、繊維状、板状、またはそれらの凝集体であってもよいが、粘度増加を抑制させつつ含有することから球状が好ましい。
 小粒径無機フィラーの真球度は0.6以上が好ましく、0.65以上が更に好ましく、0.70以上が特に好ましい。また、真球度は、上限に関しては特に限定されず、1以下であればよい。
 したがって、本発明の第3の実施形態において、大粒径ゼオライト及び小粒径無機フィラーは、いずれもが真球度が、0.6以上が好ましく、0.65以上が更に好ましく、0.70以上が特に好ましい。また、大粒径ゼオライトに比べて、小粒径無機フィラーの真球度が高いことが好ましい。
 また、小粒径無機フィラーの真円度は、0.786以上が好ましく、0.790以上がより好ましく、0.795以上がさらに好ましく、0.800以上がよりさらに好ましく、0.805以上がさらに好ましく、0.810以上が特に好ましく、0.815以上が殊更に好ましく、0.820以上が最も好ましい。また、真円度の上限は特に限定されず、1以下であればよい。なお、真球度及び真円度の測定法については先述のとおりである。
(全無機フィラー量)
 組成物に含まれる全ての無機フィラー(全無機フィラー)の合計含有量は、充填材としての効果が発現しやすい点では多いことが好ましい。一方で、液状組成物である場合における流動性が高く、狭い空間にも充填しやすい点では少ないことが好ましい。具体的には、本発明の第3の実施形態に係る組成物において、全無機フィラーの合計含有量は、組成物全量に対して、30質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることが更に好ましく、40質量%以上であることが特に好ましい。一方、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることがさらに好ましく、85質量%以下であることが特に好ましい。
[第4の実施形態]
<組成物>
 本発明の第4の実施形態に係る組成物は、樹脂、ゼオライト、並びに、アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を含有する。ここで、ゼオライトは、上述の第1の実施形態に係るゼオライト(大粒径ゼオライト)であることが好ましい。
 本発明者らは、エポキシ樹脂とゼオライトフィラーを有する組成物が液状である場合においては、アミノ基又はアミン塩を少なくとも有する分散剤が粘度低減の観点から優れていることを突き止めた。そこで、粘度が低くなりやすい点では、本発明の組成物は、アミノ基又はアミン塩を少なくとも有する分散剤を含有することが好ましい。すなわち、本発明の第4の実施形態において用いる分散剤は、アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を用いる。また、分散剤は、組成物が液状である場合における粘度低下の観点から、末端にアミノ基を有することが好ましい。アミン塩は、リン酸などの酸基により修飾されていてもよい。本発明の第4の実施形態においては、特定の分散剤の使用により、無機フィラーとしてゼオライトを使用しつつも、液状組成物の粘度が高くなることを防止できる。
(分散剤)
 本発明の第4の実施形態に係る組成物は、ゼオライト等の無機フィラーの分散性を高めるため、分散剤を含有する。樹脂とフィラーを含有する組成物に使用される分散剤は、主に、極性差が大きな樹脂とフィラーとを含有する液状組成物に添加することで、両者の界面状態を改善し、相溶性を向上させる。これにより、粘度低下やフィラーの分散性向上、フィラー凝集、沈降防止等に効果を発現させることができる。
 第4の実施形態における分散剤としては、例えば、アクリル系分散剤及び高分子系分散剤等が挙げられる。ここで、「高分子系分散剤」とは、重量平均分子量が1,000以上の分散剤を意味する。また、高分子分散剤の主鎖骨格は、特に制限は無いが、ポリウレタン骨格、ポリアクリル骨格、ポリエステル骨格、ポリアミド骨格、ポリイミド骨格、ポリウレア骨格等が挙げられ、保存安定性の点で、ポリウレタン骨格、ポリアクリル骨格、ポリエステル骨格が好ましい。また、高分子系分散剤の構造に関しても特に制限は無いが、ランダム構造、ブロック構造、くし型構造、星型構造等が挙げられ、同様に保存安定性の点で、ブロック構造又はくし型構造が好ましい。
 高分子分散剤は末端や分子内構造に極性基を持つ構造をしており、無機フィラーの表面極性によって、その効果に差が生じることが知られている。末端の極性基の一例としては、カルボキシ基、アミノ基、リン酸基、ヒドロキシ基が挙げられ、分子内構造としてはエステル、脂肪酸アミド等が挙げられる。
 また、分散剤は、溶剤を含まない、無溶剤タイプの分散剤、特に無溶剤タイプの高分子分散剤が好ましい。分散剤が溶剤を含まないことで、組成物を加熱硬化させた際に分散剤が揮発してボイドが生じることを防止することができる。
 本実施形態においては、分散剤は、粘度低減の観点から、アミノ基又はアミン塩を少なくとも有する分散剤が好ましい。なお、アミノ基又はアミン塩を少なくとも有する分散剤の詳細は、後述する第6の実施形態で説明する通りである。
 分散剤としては市販品も使用できる。高分子系分散剤の市販品としては、ビックケミー社より市販されている湿潤分散剤DISPERBYKシリーズの101、102、103、106、108、109、110、111、112、116、130、140、142、145、161、162、163、164、166、167、168、170、171、174、108、182、183、184、185、2000、2001、2008、2020、2050、2070、2096、2150、2152、2155、BASFジャパン社より市販されているEFKAシリーズの4008、4009、4010、4015、4020、4046、4047、4050、4055、4060、4080、4300、4330、4340、4400、4401、4402、4403、4406、4800、5010、5044、5054、5055、5063、5064、5065、5066、5070、5244、ルーブリゾール社より市販されているSolsperseシリーズの3000、5000、11200、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000SC、24000GR、26000、28000、31845、32000、32500、32550、32600、33000、34750、35100、35200、36000、36600、37500、38500、39000、53095、54000、55000、56000、71000、楠本化成(株)より市販されているDISPARLONシリーズの1210、1220、1831、1850、1860、2100、2150、2200、7004、KS-260、KS-273N、KS-860、KS-873N、PW-36、DN-900、DA-234、DA-325、DA-375、DA-550、DA-1200、DA-1401、DA-7301、味の素(株)より市販されているアジスパーシリーズのPB-711、PB-821、PB-822、PN-411、PA-111、エアープロダクツ社より市販されているサーフィノールシリーズの104A、104C、104E、104H、104S、104BC、104DPM、104PA、104PG-50、420、440、DF110D、DF110L、DF37、DF58、DF75、DF210、CT111、CT121、CT131、CT136、GA、TG、TGE、日信化学工業(株)より市販されているオルフィンシリーズのSTG、E1004、サンノプコ(株)製SNスパースシリーズの70、2120、2190、(株)ADEKAより市販されているアデカコール及びアデカトールシリーズ、三洋化成工業(株)より市販されているサンノニックシリーズ、ナロアクティーCLシリーズ、エマルミンシリーズ、ニューポールPEシリーズ、イオネットMシリーズ、イオネットDシリーズ、イオネットSシリーズ、イオネットTシリーズ、サンセパラー100等が挙げられる。
 第4の実施形態において、分散剤の含有量は、例えば、組成物が液状である場合における無機フィラーを均一分散しやすい点では多いことが好ましい。一方、分散剤の含有量は、無機フィラーとエポキシ樹脂等の樹脂の相分離による熱膨張係数上昇が起こり難い点では少ないことが好ましい。液状組成物を狭い空間に充填しやすく、硬化後に低熱膨張係数としやすいことから、分散剤の含有量は、組成物全量に対して、0.1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。
 上記各実施形態において、組成物が液状組成物である場合、液状組成物の粘度は、組成物を狭い空間でも充填しやすい点では、低いことが好ましい。一方、組成物充填時に液だれ等が起こり難い点では、高いことが好ましい。液状組成物の23℃における粘度は、0.1Pa・s以上であることが好ましく、1Pa・s以上であることがより好ましく、5Pa・s以上であることが更に好ましく、10Pa・s以上であることが特に好ましい。一方、250Pa・s以下であることが好ましく、200Pa・s以下であることがより好ましく、150Pa・s以下であることがさらに好ましく、30Pa・s以下であることが特に好ましい。
 上記組成物の好適な態様として、樹脂としてエポキシ樹脂を用い、ゼオライトとして第1の実施形態のゼオライトを用いる液状組成物が好ましい。ここで、粘度は1Pa・s以上30Pa・s以下であることが好ましい。また、ゼオライトの含有量は40~70質量%であることが好ましい。
 該液状組成物は、アンダーフィル材として有用であり、かつ硬化後の平均熱膨張係数を小さくすることができることから、封止剤として好適である。
 上述の第2~4の各実施形態における組成物が液状である場合、これを硬化することにより樹脂複合材とすることができる。例えば、樹脂がエポキシ樹脂である場合には、樹脂複合材は、エポキシ樹脂複合材となる。エポキシ樹脂複合材の詳細は、後述する通りである。また、樹脂がポリイミド樹脂である場合、樹脂複合材は、ポリイミド樹脂複合材となる。
 樹脂複合材の25~100℃での平均熱膨張係数は、0ppm/K以上であることが好ましく、2ppm/K以上であることがより好ましく、4ppm/K以上であることがさらに好ましく、10ppm/K以上であることが特に好ましい。一方、200ppm/K以下であることが好ましく、100ppm/K以下であることがさらに好ましく、30ppm/K以下であることが特に好ましい。
 特に、第2の実施形態における組成物において、樹脂としてエポキシ樹脂を用いて、ゼオライトとして第1の実施形態のゼオライトを用いる場合、該ゼオライトの含有量は40~70質量%であることが好ましく、25~100℃での平均熱膨張係数は10~30ppm/Kであることが好ましい。
 このような樹脂複合材は、ガラス転移温度以下の温度における平均熱膨張係数が低いことから、種々の耐熱性が求められる材料として有用であり、特に電子デバイスへの適用が有効である。
<樹脂複合材>
 本発明の一態様において、樹脂複合材は、上述した組成物(第2~4の実施形態の組成物)を硬化することにより得ることができる。例えば、樹脂がエポキシ樹脂である場合には、エポキシ樹脂複合材を得ることができる。樹脂がエポキシ樹脂である場合に、組成物は、液状組成物であることが好ましい。エポキシ樹脂組成物及びエポキシ樹脂複合材の製造方法については、後述する発明の第5の実施形態において詳述する。
 また、樹脂がポリイミド樹脂である場合、ポリイミド樹脂複合材を得ることができる。ポリイミド樹脂複合材の製造方法としては、例えば、以下に記載の方法で行えばよい。
(ポリイミド樹脂複合材の製造方法)
 ポリイミド樹脂複合材の成形には、各種公知の熱可塑性樹脂成型用のプレス装置を用いることができる。成形時の加熱温度は、用いる樹脂の性質にも影響され特に限定されないが、通常は250℃以上であり、300℃以上が好ましく、350℃以上がより好ましく、390℃以上がさらに好ましい。また、加熱プレス中の樹脂劣化が起こり難い観点から、加熱中のプレス機内の酸素量を低減できる真空プレス装置や、窒素置換装置を備えたプレス装置を用いることが好ましい。
[第5の実施形態]
<液状組成物>
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物は、エポキシ樹脂と無機フィラーとを含有する。
(無機フィラー)
 第5の実施形態に係る液状組成物においては、無機フィラーとして、ゼオライト及びゼオライト以外の無機フィラーを用いる。ゼオライト以外の無機フィラーとしては、第3の実施形態において用いた無機フィラーと同様のフィラーが好ましく、また、好適範囲等についても上述の範囲等が好ましい。
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物に含有される無機フィラーは、粒径が1.0μm以上10μm以下であるゼオライト(大粒径ゼオライト)と、粒径が0.1μm以上1.0μm未満である無機フィラー(小粒径無機フィラー)とを含有する。
 ゼオライトは、熱膨張率が低い無機フィラーであり、液状組成物の硬化物であるエポキシ樹脂複合材の熱膨張係数を低くできるが、比表面積が大きく、大量に配合すると液状組成物の粘度が上がりやすい。本発明では、種々検討した結果、液状組成物に大粒径ゼオライトに加えて、小粒径無機フィラーを含有させることで、エポキシ樹脂複合材の熱膨張係数を低くしつつも、粘度が上昇することを防止し、液状組成物の低粘度化を実現できる。
 無機フィラーの粒径は、液状組成物を狭い空間でも充填しやすい点では、小さいことが好ましい。一方で、液状組成物の粘度が高くなり難い点では大きいことが好ましい。フィラーの比表面積が小さいものと大きいものを併用する場合、比表面積が大きい方がフィラーと樹脂との相互作用が増加し、液状組成物の粘度が高くなりやすい。このため、液状組成物の粘度を低下させるには、フィラーの比表面積が小さいことが好ましい。比表面積は、粒径が小さいほど大きくなりやすい。また、比表面積は、フィラーの形状によっても異なり、球状が最も比表面積が小さくなる。そのため、粘度低減の観点から考えると、無機フィラーは球状に近く、粒径が大きいことが好ましい。そこで、特に大粒径ゼオライトについては、その比表面積が1×10-6(/m)以下が好ましく、0.8×10-6(/m)以下がさらに好ましい。
 本発明では、小粒径と大粒径のフィラー併用により、大粒子の隙間に、小粒子が入り、充填量が多くでき、熱膨張係数を下げることができ、且つ、粘度増加も低減できる。
 ゼオライトなどの無機フィラーの粒径は、各粒子の粒径であり、走査電子顕微鏡(SEM)による粒子の観察において、粒子の投影面積と等しい面積を持つ、最大径となる円の直径(円相当径)を意味するものとする。また、粒径は一次粒子の粒径である。
(大粒径ゼオライトの含有量)
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物において、大粒径ゼオライトの含有量は、平均熱膨張係数低減効果が発現しやすい点では多いことが好ましい。一方、液状組成物の流動性を高くして、狭い空間にも充填しやすい点では少ないことが好ましい。具体的には、液状組成物全量に対して、大粒径ゼオライトの含有量は、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることが更に好ましく、30質量%以上であることが特に好ましい。また、大粒径ゼオライトの含有量は、80質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることが更に好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
(小粒径無機フィラー)
 小粒径無機フィラーは、ゼオライトであってもよいし、ゼオライト以外の無機フィラーであってもよい。ゼオライト以外の無機フィラーの具体例等については、上記の通りである。
 小粒径無機フィラーは、熱膨張係数を低くする観点から、ゼオライト、金属窒化物、金属酸化物などが好ましい。 
 小粒径無機フィラーの含有量は、フィラーの使用効果が十分に発現しやすい点では多いことが好ましい。一方で、液状組成物の流動性を高くして、狭い空間に充填させやすい点では少ないことが好ましい。特に、小粒径無機フィラーは、比表面積が大きく、粘度が上がりやすいため、使用量を少なくすることで、流動性を高くしやすい。
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物において、小粒径無機フィラーの含有量は、具体的には、液状組成物全量に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上であることが更に好ましく、10質量%以上であることが特に好ましい。一方で、50質量%以下であることが好ましく、45質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。
(ゼオライト)
 以下、本発明で使用されるゼオライトについてより詳細に説明する。なお、以下の説明においては、特に断りのない限り大粒径ゼオライトについての説明であるが、大粒径ゼオライト以外の無機フィラーとしてのゼオライトとして使用する場合についても、粒径以外については、以下で説明する特徴を有することが好ましい。例えば、小粒径無機フィラーとしてゼオライトを使用する場合には、小粒径無機フィラーとして使用されるゼオライトも以下で説明する特徴を有することが好ましい。また、後述する第6及び第7の実施形態におけるゼオライトについても同様である。
 なお、大粒径ゼオライトとしては、上述の第1の実施形態に係るゼオライトが好ましいい。
(ゼオライトの構造)
 ゼオライトとは、ケイ素又はアルミニウムと、酸素とを含んで構成される、TOユニット(T元素とは、骨格を構成する酸素以外の元素)を基本単位とする化合物である。ゼオライトは、具体的には、結晶性多孔質なアルミノケイ酸塩(アルミノシリケート)、結晶性多孔質なアルミノリン酸塩(ALPO)、又は結晶性多孔質なシリコアルミノリン酸塩(SAPO)等が挙げられる。
 ゼオライトは、TOユニットが、いくつか(数個~数十個)つながった、Composite Building Unit(以下、「CBU」と称す場合がある。)と呼ばれる構造単位から成り立っている。そのために、規則的なチャンネル(管状細孔)とキャビティ(空洞)を有している。
 このCBUや後述するゼオライトの結晶構造に関しては、International Zeolite Association(IZA)が定めるゼオライトの構造を規定するコードで示すことができる。なお、ゼオライトの構造は、X線構造解析装置(例えば、BRUKER社製卓上型X線回析装置「D2PHASER」)により得られたX線回折パターンを基に、ゼオライト構造データベース2018年版(http://www.iza-structure.org/databases/)を用いて特定することができる。
(ゼオライトの組成)
 本発明のゼオライトは、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではないが、フィラー用途への適用に有利であることから、骨格構造に少なくともアルミニウム原子とケイ素原子を含むアルミノシリケートが好ましい。ゼオライトは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で用いてもよい。
(ゼオライトの骨格)
 ゼオライトの骨格は、液状組成物および後述する液状組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はない。ゼオライトの骨格は、液状組成物の硬化により熱膨張係数の低いエポキシ樹脂複合材を得やすいことから、CBUとして、d6r及びmtwの少なくともいずれかの構造を含むものが好ましく、d6rを有することが更に好ましい。具体的には、液状組成物及びエポキシ樹脂複合材は、(CBU)として上述の好ましい構造のゼオライトを1質量%以上と、エポキシ樹脂とを含有することが好ましい。
 CBUとして、d6rを有するゼオライトとしては、AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、CHA、EAB、EMT、ERI、FAU、GME、JSR、KFI、LEV、LTL、LTN、MOZ、MSO、MWW、OFF、SAS、SAT、SAV、SBS、SBT、SFW、SSF、SZR、TSC、及び-WEN型構造のゼオライト等が挙げられる。
 CBUとして、mtwを有するゼオライトとしては、*BEA、BEC、CSV、GON、ISV、ITG、*-ITN、IWS、MSE、MTW、SFH、SFN、SSF、*-SSO、UOS、及びUOV型構造のゼオライト等が挙げられる。
 エポキシ樹脂が含有する、エポキシ基の一部との相互作用を、3次元的に有するために、3次元チャネルをさらに有するゼオライトであることがより好ましい。例えば、AEI、AFT、AFX、*BEA、BEC、CHA、EMT、ERI、FAU、GME、ISV、ITG、*-ITN、IWS、JSR、KFI、MOZ、MSE、OFF、SAT、SAV、SBS、SBT、SFW、SZR、TSC、UOS、UOV、及び-WEN型構造のゼオライトが挙げられる。
 これらのうち、粒径制御しやすいという観点から、特に酸素8員環以下の構造であるゼオライトが好ましい。酸素8員環以下の構造であるゼオライトは、AEI、AFT、AFX、CHA、ERI、KFI、SAT、SAV、SFW、及びTSC型構造のゼオライト等が挙げられる。これらの中でも、形状制御しても構造が安定であることから、さらに好ましくは、AEI、AFX、CHA、ERI型構造のゼオライトがよく、もっとも好ましくは、CHA構造を有するものである。なお、本明細書において、酸素8員環を有する構造とは、ゼオライト骨格を形成する酸素とT元素(骨格を構成する酸素以外の元素)で構成される細孔の中で最も酸素数が多い場合の酸素元素の数が8である構造を意味する。
(ゼオライトの平均熱膨張係数)
 ゼオライトの平均熱膨張係数は、液状組成物及び液状組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はない。ゼオライトの平均熱膨張係数は、少量で液状組成物及びエポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数を低下させやすい点では、低いことが好ましい。また、少量であるほどフィラー添加による液状組成物の粘度上昇を抑制することができることからも、低いことが好ましい。そこで、ゼオライトの平均熱膨張係数は、通常0ppm/K未満であり、好ましくは-2ppm/K以下であり、より好ましくは-3ppm/K以下であり、さらに好ましくは-5ppm/K以下であり、特に好ましくは-6ppm/K以下であり、最も好ましくは-8ppm/K以下である。
 一方、ゼオライトの平均熱膨張係数は、樹脂の平均熱膨張係数との差が小さく、ゼオライトと樹脂が剥離し難い点では高いことが好ましい。そこで、ゼオライトの平均熱膨張係数は、通常、-1000ppm/K以上であり、好ましくは-900ppm/K以上であり、より好ましくは-800ppm/K以上であり、さらに好ましくは-700ppm/K以上であり、特に好ましくは-500ppm/K以上であり、最も好ましくは-300ppm/K以上である。
 すなわち、ゼオライトの平均熱膨張係数が、上記範囲であれば、液状組成物の粘度上昇を抑制して、各種の構成部材の隙間への充填を容易とし、かつ硬化後のエポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数を低くできる。なお、ゼオライトの平均熱膨張係数は、BRUKER社製X線回折装置「D8ADVANCE」とX線回折解析ソフト「JADE」を用いて格子定数を算出することで、測定することができる。
(ゼオライトの形状)
 ゼオライトの形状は、液状組成物およびエポキシ樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はなく、球状、ウィスカー状、繊維状、板状、またはそれらの凝集体であってもよいが、粘度増加を抑制させつつ含有させやすいことから球状が好ましい。
 ゼオライトの真球度は0.6以上が好ましく、0.65以上が更に好ましく、0.70以上が特に好ましい。また、真球度は、上限に関しては特に限定されず、1以下であればよい。
 なお、本明細書では、「真球度」を「粒子の最大径に対する最小径の比」と定義する。液状組成物やエポキシ樹脂複合材に含まれるゼオライトを無作為に50個選択して、真球度を測定し、その平均値とする。最大径、最小径はそれぞれ走査型電子顕微鏡(SEM)による観察で求めることができる。なお、真球度は、第1の実施形態では、上述したとおり、大粒径ゼオライトの真球度が上記範囲となるとよい。
(ゼオライトのフレームワーク密度)
 ゼオライトのフレームワーク密度は、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではない。ゼオライトのフレームワーク密度は、ゼオライトの構造振動が起こりやすく、平均熱膨張係数が低くなりやすい点では低いことが好ましい。そこで、ゼオライトのフレームワーク密度は、好ましくは、17.0T/1000Å以下、より好ましくは、16.0T/1000Å以下である。
 一方、ゼオライトのフレームワーク密度は、ゼオライトの構造安定性が高くなりやすい点では、高いことが好ましい。ゼオライトのフレームワーク密度は、好ましくは、12.0T/1000Å以上、より好ましくは、13.0T/1000Å以上、さらに好ましくは、14.0T/1000Å以上である。フレームワーク密度が、上記範囲内であると、ゼオライトを安定したフィラーとして用いることができる。 
 なお、フレームワーク密度とは、ゼオライトの単位体積あたりに存在するT原子の数を示し、ゼオライトの構造によって定まる値である。本明細書では、IZAのゼオライト構造データベース2017年版(http://www.iza-structure.org/databases/)に記載の数値を用いればよい。
 フレームワーク密度が、16.0T/1000Åより大きく、17.0T/1000Å以下のゼオライトの例としては、CSV、ERI、ITG、LTL、LTN、MOZ、MSE、OFF、SAT、SFH、SFN、SSF、*-SSO、-WEN型構造のゼオライトを挙げることができる。
 フレームワーク密度が、15.0T/1000Åより大きく、16.0T/1000Å以下のゼオライトの例としては、AEI、AFT、AFV、AFX、AVL、*BEA、BEC、EAB、GME、*-ITN、LEV、MWW、及びSFW型構造のゼオライトを挙げることができる。
 フレームワーク密度が、14.0T/1000Åより大きく、15.0T/1000Å以下のゼオライトの例としては、CHA、ISV、IWS、KFI、SAS、及びSAV型構造のゼオライトを挙げることができる。
 フレームワーク密度が、14.0T/1000Å以下の範囲に存在するゼオライトの例としては、EMT、FAU、JSR、SBS、SBT、及びTSC型構造のゼオライトを挙げることができる。
(ゼオライトのシリカ/アルミナのモル比(SAR))
 ゼオライトのシリカ/アルミナのモル比(「SAR」、「Si/Alのモル比」、または「Si/Al比」と称する場合がある)は、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に制限されるものではない。ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、エポキシ樹脂複合材の耐湿性が高くなり、カウンターカチオンの量を制御しやすい点では、高いことが好ましい。そこで、ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、通常2以上、好ましくは3以上、より好ましくは3.5以上、さらに好ましくは4以上、特に好ましくは4.5以上、最も好ましくは5以上である。
 一方、ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、安価に製造されやすい点では、低いことが好ましい。そこで、ゼオライトのSAR(Si/Al比)は、通常2000以下、好ましくは1000以下、より好ましくは500以下、さらに好ましくは100以下である。Si/Al比が、上記範囲内であると、カウンターカチオンの量を制御しやすく、また、ゼオライトの製造コストも安くすむ。
 なお、ケイ素、アルミニウムの代わりに、ガリウム、鉄、ホウ素、チタン、ジルコニウム、スズ、亜鉛、リン等の元素を用いた場合は、代わりになった該元素の酸化物のモル比を、アルミナ又はシリカのモル比として換算すればよい。具体的には、アルミニウムの代わりにガリウムを用いた場合は、酸化ガリウムのモル比をアルミナのモル比に換算すればよい。
 ゼオライトのSi/Al比は、原料のケイ素含有化合物とアルミニウム含有化合物の種類と比率、構造規定剤の種類と量、種晶の使用、温度や時間等の合成条件等により調整できる 。
(ゼオライトのカウンターカチオン)
 ゼオライトのカウンターカチオンは、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではない。ゼオライトのカウンターカチオンは、通常、構造規定剤、プロトン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンであり、好ましくは、構造規定剤、プロトン、アルカリ金属イオンであり、より好ましくは、構造規定剤、プロトン、Liイオン、Naイオン、Kイオンである。ゼオライトのカウンターカチオンが構造規定剤である場合には、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンに比べ、柔軟性があるために、ゼオライトが、0ppm/K未満の平均熱膨張係数をより示しやすいために好ましい。また、アルカリ金属イオンやアルカリ土類金属イオンは、そのサイズが小さいほど、ゼオライトが、0ppm/K未満の平均熱膨張係数をより示しやすいために好ましい。なかでも、ゼオライトのカウンターカチオンは、プロトンである場合が、樹脂複合材の平均熱膨張係数を低下しやすいために好ましい。すなわち、ゼオライトとしては、好ましくは、as-made(構造規定剤含有型)、プロトン型、アルカリ金属型であり、より好ましくは、as-made、プロトン型、Li型、Na型、K型である。なお、構造規定剤とは、ゼオライトの製造で用いるテンプレートのことである。
(ゼオライトの結晶度)
 ゼオライトの結晶度は、本発明の効果が損なわれない態様であれば、特段に限定されるものではない。その理由としては、IZAがコードで定める構造よりも、Composite Building Unit(CBU)が、エポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数により影響が大きい因子であると推測されるからである。なお、ゼオライトの結晶度は、X線回折装置(例えば、BRUKER社製卓上型X線回析装置「D2PHASER」)で求めた、或るX線回折ピークを基準とするゼオライトのX線回折ピークと比較することで求めることができる。具体的な算出例として、Scientific Reports 2016、6、Article number:29210のLTA型ゼオライトの結晶度が挙げられる。
(ゼオライトへの表面処理)
 ゼオライトは、本発明の効果が損なわれない範囲で、シリル化処理等の表面処理がされていてもよい。当該表面処理は、物理的な処理であるか、化学的処理であるかに限定されない。
(ゼオライトの製造方法)
 ゼオライトの製造方法は、公知の方法を適用できる。例えば、CHA型のゼオライトを製造する場合、特開2009-097856号公報に記載の方法を参照して製造することができる。粒径の大きなゼオライトを製造する場合には、原料の種類と比率、合成時間や温度等を適宜制御して水熱合成すればよい。具体的には、例えば、Microporous and Mesoporous Materials 21 (1998) 24.に記載の方法により、合成時の水の量を増やし、原料濃度を希釈した条件で合成することにより、粒径の大きいゼオライトを製造できる。
(小粒径無機フィラーの形状)
 小粒径無機フィラーの形状は、液状組成物および樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はなく、球状、ウィスカー状、繊維状、板状、またはそれらの凝集体であってもよいが、粘度増加を抑制させつつ含有することから球状が好ましい。
 小粒径無機フィラーの真球度は0.6以上が好ましく、0.65以上が更に好ましく、0.70以上が特に好ましい。また、真球度は、上限に関しては特に限定されず、1以下であればよい。
 したがって、本発明の第5の実施形態において、大粒径ゼオライト及び小粒径無機フィラーは、いずれもが真球度が、0.6以上が好ましく、0.65以上が更に好ましく、0.70以上が特に好ましい。
 また、大粒径ゼオライトに比べて、小粒径無機フィラーの真球度が高いことが好ましい。
(全無機フィラー量)
 液状組成物に含まれる全ての無機フィラー(全無機フィラー)の合計含有量は、充填材としての効果が発現しやすい点では多いことが好ましい。一方で、液状組成物の流動性が高く、狭い空間にも充填しやすい点では少ないことが好ましい。具体的には、本発明の第5の実施形態に係る液状組成物において、全無機フィラーの合計含有量は、組成物全量に対して、30質量%以上であることが好ましく、35質量%以上であることが更に好ましく、40質量%以上であることが特に好ましい。一方、95質量%以下であることが好ましく、90質量%以下であることが更に好ましく、85質量%以下であることが特に好ましい。
(エポキシ樹脂)
 本発明で用いるエポキシ樹脂としては、液状組成物を硬化させたエポキシ樹脂複合材の熱膨張係数が低くなりやすいことから、ビスフェノールA型骨格、ビスフェノールF型骨格、ビフェニル骨格など芳香環を有するエポキシ化合物を用いることが好ましい。具体的には、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、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、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂と芳香族系エポキシ樹脂の共重合体エポキシ樹脂等が例示され、これらの中でもビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、より好ましくはビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン環含有エポキシ樹脂、アミノフェノール型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂が用いられる。
 液状組成物を熱硬化させたエポキシ樹脂複合材のガラス転移温度が高くなりやすい点では、多官能エポキシ樹脂を用いることが好ましい。多官能エポキシ樹脂としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ビフェニルノボラック樹脂、テルペンフェノール樹脂、重質油変性フェノール樹脂、などの種々のフェノール類や、種々のフェノール類と、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、グリオキザールなどの種々のアルデヒド類との縮合反応で得られる多価フェノール樹脂等の各種のフェノール系化合物と、エピハロヒドリンとから製造されるエポキシ樹脂等のグリシジルエーテル型多官能エポキシ樹脂が好ましい。
 本発明で用いるエポキシ樹脂は、流動性の観点から、23℃における粘度が5Pa・s以下であることが好ましく、0.1~3Pa・sであることが更に好ましい。エポキシ樹脂の粘度測定方法は、JISK7233(1986年)で規定されており、単一円筒回転粘度計法が適している。本発明で用いるエポキシ樹脂の23℃における粘度は単一円筒回転粘度計法の一つである、B型回転粘度計(「LVDV-1 Pri」、ブルックフィールド社製、スピンドル:S62)を用いて測定するとよい。
 エポキシ樹脂は、粘度制御の観点から、そのエポキシ当量が50g/当量以上500g/当量以下であることが好ましく、より好ましくは90g/当量以上150g/当量以下である。エポキシ当量は、耐熱性に優れる点では高いことが好ましい。一方で、エポキシ樹脂の融点が低くなったり、粘度が低くなったりすることにより、液状組成物の充填性が良好となり、充填による接合性が高くなりやすい点では、低いことが好ましい。
 エポキシ樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよいが、混合した場合のエポキシ当量は混合物の当量とする。
 本発明の液状組成物中のエポキシ樹脂の含有量は、相対的に無機フィラー等の含有量が多くなり、熱膨張係数を低くしやすい点では少ないことが好ましい。一方で、エポキシ樹脂の優れた物性が維持されやすい点では多いことが好ましい。具体的には、組成物全量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。一方、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが更に好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。
(硬化剤)
 本発明の液状組成物は、硬化剤を更に含むことが好ましい。硬化剤とは、エポキシ樹脂の架橋基間の架橋反応に寄与する物質をいう。
 硬化剤としては特に制限はなく、一般的にエポキシ樹脂硬化剤として知られているものが使用できる。例えば、フェノール系硬化剤、脂肪族アミン、ポリエーテルアミン、脂環式アミン、芳香族アミンなどのアミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、アミド系硬化剤、第3級アミン、イミダゾールおよびその誘導体、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、ハロゲン化ホウ素アミン錯体、ポリメルカプタン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤、ジシアンジアミン化合物等が挙げられる。流動性付与および速硬化性の観点から、硬化剤としては、酸無水物系硬化剤が好ましい。
 フェノール系硬化剤の具体例としては、ビスフェノールA、ビスフェノールF、4,4’-ジヒドロキシジフェニルメタン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、1,4-ビス(4-ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-ヒドロキシフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルフィド、4,4’-ジヒドロキシジフェニルケトン、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、4,4’-ジヒドロキシビフェニル、2,2’-ジヒドロキシビフェニル、10-(2,5-ジヒドロキシフェニル)-10H-9-オキサ-10-ホスファフェナンスレン-10-オキサイド、フェノールノボラック、ビスフェノールAノボラック、o-クレゾールノボラック、m-クレゾールノボラック、p-クレゾールノボラック、キシレノールノボラック、ポリ-p-ヒドロキシスチレン、ハイドロキノン、レゾルシン、カテコール、t-ブチルカテコール、t-ブチルハイドロキノン、フルオログリシノール、ピロガロール、t-ブチルピロガロール、アリル化ピロガロール、ポリアリル化ピロガロール、1,2,4-ベンゼントリオール、2,3,4-トリヒドロキシベンゾフェノン、1,2-ジヒドロキシナフタレン、1,3-ジヒドロキシナフタレン、1,4-ジヒドロキシナフタレン、1,5-ジヒドロキシナフタレン、1,6-ジヒドロキシナフタレン、1,7-ジヒドロキシナフタレン、1,8-ジヒドロキシナフタレン、2,3-ジヒドロキシナフタレン、2,4-ジヒドロキシナフタレン、2,5-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、2,8-ジヒドロキシナフタレン、上記ジヒドロキシナフタレンのアリル化物又はポリアリル化物、アリル化ビスフェノールA、アリル化ビスフェノールF、アリル化フェノールノボラック、アリル化ピロガロール等が例示される。  
 アミン系硬化剤の具体例として、脂肪族アミン類としては、エチレンジアミン、1,3-ジアミノプロパン、1,4-ジアミノプロパン、ヘキサメチレンジアミン、2,5-ジメチルヘキサメチレンジアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、イミノビスプロピルアミン、ビス(ヘキサメチレン)トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、N-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、テトラ(ヒドロキシエチル)エチレンジアミン等が例示される。
 ポリエーテルアミン類としては、トリエチレングリコールジアミン、テトラエチレングリコールジアミン、ジエチレングリコールビス(プロピルアミン)、ポリオキシプロピレンジアミン、ポリオキシプロピレントリアミン類等が例示される。
 脂環式アミン類としては、イソホロンジアミン、メタセンジアミン、N-アミノエチルピペラジン、ビス(4-アミノ-3-メチルジシクロヘキシル)メタン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、3,9-ビス(3-アミノプロピル)-2,4,8,10-テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、ノルボルネンジアミン等が例示される。
 芳香族アミン類としては、テトラクロロ-p-キシレンジアミン、m-キシレンジアミン、p-キシレンジアミン、m-フェニレンジアミン、o-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノアニソール、2,4-トルエンジアミン、2,4-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノ-1,2-ジフェニルエタン、2,4-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、m-アミノフェノール、m-アミノベンジルアミン、ベンジルジメチルアミン、2-ジメチルアミノメチルフェノール、トリエタノールアミン、メチルベンジルアミン、α-(m-アミノフェニル)エチルアミン、α-(p-アミノフェニル)エチルアミン、ジアミノジエチルジメチルジフェニルメタン、α,α’-ビス(4-アミノフェニル)-p-ジイソプロピルベンゼン等が例示される。
 酸無水物系硬化剤の具体例としては、ドデセニル無水コハク酸、ポリアジピン酸無水物、ポリアゼライン酸無水物、ポリセバシン酸無水物、ポリ(エチルオクタデカン二酸)無水物、ポリ(フェニルヘキサデカン二酸)無水物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水メチルハイミック酸、テトラヒドロ無水フタル酸、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルシクロヘキセンジカルボン酸無水物、メチルシクロヘキセンテトラカルボン酸無水物、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸無水物、エチレングリコールビストリメリテート二無水物、無水ヘット酸、無水ナジック酸、無水メチルナジック酸、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロ-3-フラニル)-3-メチル-3-シクロヘキサン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,4-ジメチル-6-(2-メチル-1-プロペニル)-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、3,4-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物、1-メチル-ジカルボキシ-1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフタレンコハク酸二無水物等が例示される。
 アミド系硬化剤としては、ジシアンジアミド、ポリアミド樹脂等が例示される。
 第3級アミンとしては、1,8-ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン-7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチルアミノエタノール、トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール等が例示される。
 イミダゾールおよびその誘導体としては、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾール、2-フェニルイミダゾール、2-エチル-4(5)-メチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-メチルイミダゾール、1-ベンジル-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾール、1-シアノ-2-フェニルイミダゾール、1-シアノエチル-2-ウンデシルイミダゾールトリメリテイト、1-シアノエチル-2-フェニルイミダゾリウムトリメリテイト、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’-エチル-4’-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ル酸付加体、2-フェニルイミダゾールイソシアヌル酸付加体、2-フェニル-4,5-ジヒドロキシメチルイミダゾール、2-フェニル-4-メチル-5-ヒドロキシメチルイミダゾール、およびエポキシ樹脂と上記イミダゾール類との付加体または高分子カプセル化イミダゾール等が例示される。  
 有機ホスフィン類としては、トリブチルホスフィン、メチルジフェニルホスフイン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、フェニルホスフィン等が例示され、ホスホニウム塩としては、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート、テトラブチルホスホニウム・テトラブチルボレート等が例示され、テトラフェニルボロン塩としては、2-エチル-4-メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、N-メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等が例示される。
 これらの硬化剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせおよび比率で混合して用いてもよい。
 本発明の液状組成物が硬化剤を含有する場合における硬化剤の含有量は、未反応のエポキシ基や硬化剤の官能基の残留による影響が起こり難いことから、硬化剤がフェノール系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤の場合は、エポキシ樹脂中のエポキシ基と硬化剤中の官能基との当量比(硬化剤中の官能基/エポキシ樹脂中のエポキシ基)で、0.8~2.0の範囲となるように用いることが好ましく、0.8~1.5の範囲となるように用いることが更に好ましい。
 硬化剤がアミド系硬化剤、第3級アミン、イミダゾールおよびその誘導体、有機ホスフィン類、ホスホニウム塩、テトラフェニルボロン塩、有機酸ジヒドラジド、ハロゲン化ホウ素アミン錯体、ポリメルカプタン系硬化剤、イソシアネート系硬化剤、ブロックイソシアネート系硬化剤等の場合は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上用いることが好ましく、0.5質量部以上がより好ましい。一方、20質量部以下用いることが好ましく、10質量部以下がより好ましい。
 ジシアンジアミン化合物の場合は、エポキシ樹脂100質量部に対して、0.1質量部以上用いることが好ましく、0.5質量部以上がより好ましい。一方で、10質量部以下用いることが好ましく、6質量部以下がより好ましい。
(分散剤)
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物は、無機フィラーの分散性を高めるため、分散剤を含有してもよい。樹脂とフィラーを含有する液状組成物に使用される分散剤は、主に、極性差が大きな樹脂とフィラーとを含有する液状組成物に添加することで、両者の界面状態を改善し、相溶性を向上させる。これにより、粘度低下やフィラーの分散性向上、フィラー凝集、沈降防止等に効果を発現させることができる。
 分散剤としては、第4の実施形態に係る組成物において用いる分散剤と同様のものを使用することができ、好適範囲、市販品についても同様である。
 第5の実施形態において、分散剤の含有量は、液状組成物中における無機フィラーを均一分散しやすい点では多いことが好ましい。一方、分散剤の含有量は、無機フィラーとエポキシ樹脂の相分離による熱膨張係数上昇が起こり難い点では少ないことが好ましい。液状組成物を狭い空間に充填しやすく、硬化後に低熱膨張係数としやすいことから、分散剤の含有量は、液状組成物全量に対して、0.1質量%以上30質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以上25質量%以下であることがより好ましい。
(反応性希釈剤)
 本発明の液状組成物は、反応性希釈剤を含有してもよい。反応性希釈剤は、少なくとも1種の単官能エポキシ化合物を含む限り特に制限はない。単官能エポキシ化合物は、エポキシ基を1個有するエポキシ化合物であり、従来より反応性希釈剤としてエポキシ樹脂組成物の粘度調整に用いられている。単官能エポキシ化合物は、脂肪族単官能エポキシ化合物と芳香族単官能エポキシ化合物に大別され、粘度の観点から芳香族単官能エポキシ化合物であることが好ましい。
(その他の添加剤)
 液状組成物は、上記以外にも、カップリング剤、紫外線防止剤、酸化防止剤、可塑剤、難燃剤、着色剤、流動性改良剤、消泡剤、イオントラップ剤等から選択されるその他の添加剤を適宜含有してもよい。
 また、本実施形態において液状組成物は、無溶剤系であることが好ましい。無溶剤系とすることで、液状組成物を加熱硬化した際に、溶剤が揮発してボイドなどが発生することを防止できる。なお、溶剤とは、揮発成分であり、本明細書においては水、及び有機溶剤を包含する用語である。無溶剤系の液状組成物は、溶剤を実質的に含有しないものであり、例えば、液状組成物全量に対して、溶剤の含有量が、3質量%未満であることが好ましく、1質量%未満であることが更に好ましく、0質量%であることが最も好ましい。
(液状組成物の粘度)
 液状組成物は、常温(23℃)において流動性を有する組成物である。本発明の第5の実施形態に係る液状組成物の粘度は、組成物を狭い空間でも充填しやすい点では、低いことが好ましい。一方、組成物充填時に液だれ等が起こり難い点では、高いことが好ましい。液状組成物の23℃における粘度は、0.1Pa・s以上であることが好ましく、1Pa・s以上であることがより好ましく、5Pa・s以上であることが更に好ましく、10Pa・s以上であることが特に好ましい。一方、250Pa・s以下であることが好ましく、200Pa・s以下であることがより好ましく、150Pa・s以下であることがさらに好ましく、30Pa・s以下であることが特に好ましい。
 液状組成物の粘度は、先述のエポキシ樹脂の粘度測定法と同様にして測定することができる。本発明で用いる液状組成物の23℃における粘度は単一円筒回転粘度計法の一つである、B型回転粘度計を用いて測定するとよい。B型回転粘度計は、例えば実施例に記載のものを使用すればよい。
(平均熱膨張係数)
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物を硬化物としたときの平均熱膨張係数(CTE1)は、エポキシ樹脂複合材が周囲の温度環境や発熱等により変形し難い点では低いことが好ましい。一方、周囲の部材との平均熱膨張性の違いによる破損等が起こり難い点では、周囲の部材の平均熱膨張係数に近いことが好ましい。したがって、液状組成物をアンダーフィル材などとして半導体デバイスの製造に使用する場合においては、半導体基板の平均熱膨張係数(例えば、3~4ppm/K)に近づけることが好ましい。
 以上の観点から、本発明の第5の実施形態に係る液状組成物は、硬化物としたときの平均熱膨張係数(CTE1)が、0ppm/K以上であることが好ましく、2ppm/K以上であることがより好ましく、4ppm/K以上であることがさらに好ましく、10ppm/K以上であることが特に好ましい。一方、200ppm/K以下であることが好ましく、100ppm/K以下であることが更に好ましく、30ppm/K以下であることが特に好ましい。
 なお、液状組成物を硬化させて得られる硬化物の平均熱膨張係数及び後述するガラス転移温度(Tg)は、液状組成物をゲル分率80%以上に硬化させて得たエポキシ樹脂複合材(硬化物)に対して、平均熱膨張係数を測定すればよい。平均熱膨張係数(CTE1)は、JIS K7197(2012年)に準拠して、熱機械分析による圧縮法により、25~100℃におけるサンプル長さの変化量の温度変化を測定し、その接線の傾きからを求める。平均熱膨張係数の具体的な測定条件は、実施例に記載のとおりである。
(ガラス転移温度)
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物を硬化物としたエポキシ樹脂複合材のガラス転移温度(Tg)は、特に制限されない。例えば、アンダーフィル材としてTgが高い場合、アンダーフィル材で封止した部位が高温でのバンプの保護性が高く、耐サーマルサイクル性に優れ好ましいとされている(例えば、特開2017-110146号公報参照)。そのような観点から、第5の実施形態に係る液状組成物は、硬化物としたときの硬化物のガラス転移温度(Tg)は、好ましくは50℃以上、より好ましくは80℃以上である。
 また、ガラス転移温度が150℃以下であると常温(23℃)での反りが大きくなりにくい傾向にあるため、上記ガラス転移温度(Tg)は50~150℃であることが好ましく、80~150℃であることがさらに好ましい。なお、ガラス転移温度(Tg)は、熱機械分析装置(TMA)によって測定することができる。具体的には、実施例に記載の方法で測定することができる。
(液状組成物の製造方法)
 本発明の第5の実施形態に係る液状組成物は、通常、エポキシ樹脂、無機フィラー、必要に応じて用いられる硬化剤、分散剤、反応性希釈剤、その他の添加剤成分を真空ミキサー、ミキシングロール、プラネタリミキサ等を用いて混合及び混練し、必要に応じて脱泡することによって得ることができる。これらの成分の配合順序は、反応や沈殿物が発生する等の特段の問題がない限り、任意であり、構成成分のうち、何れか2成分又は3成分以上を予め混合し、その後に残りの成分を混合してもよいし、一度に全部を混合してもよい。
 また、例えば、粒径が1.0μm以上10μm以下のゼオライトと、粒径が0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを、液状組成物を製造する際の原料として使用することで、上記の方法により作製した大粒径ゼオライトと、小粒径無機フィラーを液状組成物中に含有させてもよいし、他の方法により作製した大粒径ゼオライトと、小粒径無機フィラーを液状組成物中に含有させてもよい。
<エポキシ樹脂複合材>
 本発明の第5の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材は、上記した液状組成物を硬化することにより得ることができる。第5の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材は、エポキシ樹脂と無機フィラーとを含有するエポキシ樹脂複合材であって、無機フィラーが粒径1.0μm以上10μm以下のゼオライト(大粒径ゼオライト)及び粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラー(小粒径無機フィラー)を含有する。第5の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材は、大粒径ゼオライト及び小粒径無機フィラーを含有することで、熱膨張係数を低くしつつ、比較的低粘度の液状組成物から製造することができる。
 本発明の第5の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材において、エポキシ樹脂及び無機フィラーは上記の通りである。また、エポキシ樹脂複合材は、エポキシ樹脂及び無機フィラー以外にも、液状組成物に含有される成分を適宜含有していてもよい。そして、エポキシ樹脂複合材における各成分の含有量は、液状組成物全量の代わりにエポキシ樹脂複合材全量が基準となる以外は上記の通りである。さらに、エポキシ樹脂複合材は、ゲル分率80%以上に硬化されていることが好ましく、好ましくは上記した液状組成物に含有される硬化剤により硬化される。
 本発明の第5の実施形態におけるエポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)及びガラス転移温度は、上記と同様の観点から、それらの好ましい範囲については、上記液状組成物を硬化物としたときの好ましい範囲と同様である。また、平均熱膨張係数及びガラス転移温度は、エポキシ樹脂複合材に対して、上記測定法により測定することができる。
(エポキシ樹脂複合材の製造方法)
 エポキシ樹脂複合材は、液状組成物を硬化させることで得ることができる。硬化は、加熱による硬化であることが好ましい。エポキシ樹脂複合材の製造方法は、エポキシ樹脂複合材が好ましい性能を示す限りにおいて、特段の制限はなく、公知の方法を用いて、液状組成物の配合成分組成等に応じて適宜に行うことができる。
 エポキシ樹脂複合材は、例えば、液状組成物を電子デバイスなどの各種製品の構成部材の隙間に充填し、硬化して成形することが好ましい。また、エポキシ樹脂複合材は、液状組成物を各種製品の構成部材に塗布して硬化して成形してもよい。
 また、液状組成物を所望の形状で、例えば、型へ収容した状態で、硬化させることによって成形することもできる。このような成形体の製造では、射出成形、射出圧縮成形、押出成形、又は圧縮成形を利用することができる。また、エポキシ樹脂複合材の成形、すなわち硬化は、それぞれの硬化温度条件で行うことができる。また、エポキシ樹脂複合材は、液状組成物の硬化物を所望の形状に削り出すことによっても得ることができる。
 熱硬化させるときの加熱温度は、用いる硬化剤等にも影響され特に限定されないが、通常は30℃以上であり、50℃以上が好ましく、60℃以上がより好ましく、80℃以上がさらに好ましい。一方で、加熱温度は、通常400℃以下であり、350℃以下が好ましく、300℃以下がより好ましく、250℃以下がさらに好ましい。硬化温度が上述の範囲内であると、短時間で高品質な樹脂複合材を得やすい。
[第6の実施形態]
 次に、本発明の第6の実施形態について説明する。本発明の第6の実施形態に係る液状組成物は、エポキシ樹脂、無機フィラー、及び分散剤を含有し、無機フィラーとして少なくともゼオライトを含有する。本発明の第6の実施形態に係る液状組成物に含有されるエポキシ樹脂、無機フィラー及びゼオライトと分散剤以外の成分については、本発明の第5の実施形態に係る組成物と同様である。但し、本実施形態では、分散剤としてアミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を使用する。
(分散剤)
 本発明者らは、エポキシ樹脂とゼオライトフィラーを有する液状組成物においては、アミノ基又はアミン塩を少なくとも有する分散剤が粘度低減の観点から優れていることを突き止めた。そこで、本発明の第6の実施形態において用いる分散剤は、アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を用いる。また、分散剤は、液状組成物の粘度低下の観点から、末端にアミノ基を有することが好ましい。アミン塩は、リン酸などの酸基により修飾されていてもよい。本発明の第6の実施形態においては、特定の分散剤の使用により、本実施形態では、無機フィラーとしてゼオライトを使用しつつも、液状組成物の粘度が高くなることを防止できる。
 分散剤は、高分子系分散剤が好ましく、高分子系分散剤の詳細は上記の通りであるが、保存安定性の点で、ブロック構造又はくし型構造が特に好ましい。また、分散剤は、溶剤を含まない、無溶剤タイプの分散剤、特に無溶剤タイプの高分子分散剤が好ましい。
 第6の実施形態でも、分散剤として市販品を使用できる。市販品としては、上記第5の実施形態で列挙したもののうち、アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を使用すればよい。
 分散剤の含有量についても、第5の実施形態と同様である。
 第6の実施形態に係る液状組成物におけるゼオライトは、第5の実施形態に係る液状組成物に含まれるゼオライトの粒径と含有量以外については同様である。
 液状組成物に含有されるゼオライトは、特に限定されないが、その粒径は、0.1μm以上10μm以下が好ましく、1μm以上10μm以下が更に好ましい。液状組成物に含有されるゼオライトの粒径を大きくすることで、液状組成物の粘度の上昇をより一層抑えることができる。
 第6の実施形態に係る液状組成物におけるゼオライトの含有量は、粘度上昇を抑制しつつも熱膨張係数を低くする観点から、液状組成物全量に対して、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、40質量%以上であることが特に好ましく、45質量%以上が殊更に好ましく、また、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることが更に好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
 なお、エポキシ樹脂及びゼオライトは、上記した含有量及び粒径以外の詳細に関しては、第5の実施形態で説明したとおりである。さらに、第6の実施形態に係るゼオライトは、上記のとおり、大粒径ゼオライトを含むことが好ましく、大粒径ゼオライトの含有量やその他の詳細は、第5の実施形態と同様であり、その詳細説明は省略する。本実施形態においても、大粒径ゼオライトを所定量以上含有することで、液状組成物の粘度が高くなることを防止しやすくなる。
 また、液状組成物における無機フィラーは、ゼオライト以外の無機フィラーを含有してもよい。ゼオライト以外の無機フィラーの詳細は、第5の実施形態と同様である。
 さらに、第6の実施形態においても、無機フィラーは、第5の実施形態と同様に、大粒径ゼオライトと小粒径無機フィラーを含有することが好ましい。この場合の大粒径ゼオライト及び小粒径無機フィラーの詳細は、第5の実施形態で説明したとおりである。
 さらに、第6の実施形態に係る液状組成物は、第5の実施形態と同様に、硬化剤を含有することが好ましく、反応希釈剤、又はその他の添加剤などを含有してもよく、これら各成分は上記で説明したとおりである。また、第6の実施形態に係る液状組成物も無溶剤系であることが好ましく、その詳細は上記のとおりである。
 本発明の第6の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材は、上記した液状組成物をゲル分率80%以上に硬化してなるものである。より具体的には、エポキシ樹脂複合材は、エポキシ樹脂、ゼオライト、並びに、アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を含有するエポキシ樹脂複合材である。本実施形態におけるエポキシ樹脂複合材は、上記の通り、分散剤を含有することで、エポキシ樹脂複合材を得るための液状組成物において、粘度が高くなることを防止できる。
 本発明の第6の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材において、エポキシ樹脂、ゼオライト、及び分散剤は上記の通りである。また、エポキシ樹脂複合材は、エポキシ樹脂、ゼオライト、及び分散剤以外にも、第6の実施形態に係る液状組成物に含有される成分を適宜含有していてもよい。そして、エポキシ樹脂複合材における各成分の含有量は、液状組成物全量の代わりにエポキシ樹脂複合材全量が基準となる以外は上記の通りである。さらに、エポキシ樹脂複合材においてエポキシ樹脂は、ゲル分率80%以上に硬化されているとよく、好ましくは上記した液状組成物に含有される硬化剤により硬化される。
 第6の実施形態において、液状組成物及びエポキシ樹脂複合材の各種物性及びその製造方法は、上記第5の実施形態で説明したとおりである。したがって、第6の実施形態に係る液状組成物の粘度、液状組成物を硬化物としたときの平均熱膨張係数及びガラス転移温度、並びに第6の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数及びガラス転移温度は、上記第5の実施形態で説明したとおりである。
[第7の実施形態]
 本発明は、第7の実施形態として、無機フィラーとしてゼオライトを含有し、かつ平均熱膨張係数が低いエポキシ樹脂複合材である。以下、本発明の第7の実施形態にについて説明する。
 具体的には、第7の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材は、エポキシ樹脂及び無機フィラーを含有するエポキシ樹脂複合材であって、平均熱膨張係数が0ppm/K以上200ppm/K以下であり、前記無機フィラーがゼオライトを含有する。平均熱膨張係数は、上記で述べたとおり、2ppm/K以上であることが更に好ましく、4ppm/K以上であることが特に好ましく、また、100ppm/K以下であることが更に好ましく、30ppm/K以下であることが特に好ましい。
 本発明の第7の実施形態では、無機フィラーがゼオライトを含有することで、平均熱膨張係数を上記の通り低くできるものである。そのような観点から、第7の実施形態におけるゼオライトの含有量は、エポキシ樹脂複合材全量に対して、20質量%以上であることが好ましく、25質量%以上であることがより好ましく、30質量%以上であることがさらに好ましく、40質量%以上であることがより特に好ましく、45質量%以上が最も好ましい。また、エポキシ樹脂複合材を得るための液状組成物の粘度上昇を抑制する観点から、上記含有量は、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることが更に好ましく、70質量%以下であることが特に好ましい。
 また、第7の実施形態に係るエポキシ樹脂複合材におけるエポキシ樹脂は、熱膨張係数を低くしやすい点、さらには、エポキシ樹脂の優れた物性が維持されやすい点から、エポキシ樹脂複合材全量に対して5質量%以上であることが好ましく、10質量%以上であることが更に好ましい。一方、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることが更に好ましく、15質量%以下であることが特に好ましい。
 また、本発明の第7の実施得形態では、上記エポキシ樹脂複合材を得るための、液状組成物も提供するものである。具体的には、第7の実施形態に係る液状組成物は、エポキシ樹脂及び無機フィラーを含有する液状組成物であって、その組成物をゲル分率80%以上の硬化物としたときの平均熱膨張係数が0ppm/K以上200ppm/K以下であり、前記無機フィラーがゼオライトを含有するものである。平均熱膨張係数の測定法及び好ましい範囲は、上記エポキシ樹脂複合材と同様である。
 また、第7の実施形態に係る液状組成物は、23℃における粘度が0.1Pa・s以上250Pa・s以下であることが好ましい。これにより、硬化物の熱膨張係数を低くしつつも、低粘度化することができる。液状組成物の23℃における粘度の好適な範囲は、上記第1の実施形態で説明したとおりである。
 なお、第7の実施形態において、エポキシ樹脂及びゼオライトの含有量以外の詳細は、第5の実施形態で説明したとおりである。さらに、第7の実施形態に係る無機フィラーは、上記のとおり、大粒径ゼオライトを含むことが好ましく、大粒径ゼオライトの含有量やその他の詳細は、第5の実施形態と同様であり、その説明は省略する。
 また、無機フィラーは、ゼオライト以外の無機フィラーを含有してもよい。ゼオライト以外の無機フィラーの詳細は、第5の実施形態と同様である。
 さらに、第7の実施形態に係る液状組成物は、第5の実施形態と同様に、硬化剤を含有することが好ましく、反応希釈剤、又はその他の添加剤などを含有してもよく、これら各成分は上記で説明したとおりである。また、第7の実施形態に係る液状組成物も無溶剤系であることが好ましく、その詳細は上記のとおりである。
 さらに、第7の実施形態においても、無機フィラーは、第5の実施形態と同様に、大粒径ゼオライトと小粒径無機フィラーを含有することが好ましい。また、第7の実施形態においても、第6の実施形態と同様に、液状組成物又はエポキシ樹脂複合材は、特定の分散剤(アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤)をさらに含有することが好ましい。これら態様は、上記の第5及び第6の実施形態で説明したとおりである。
(用途)
 本発明の組成物、及び樹脂複合材は、例えば、触媒モジュール、分子篩膜モジュール、光学部材、吸湿部材、食品、建築部材、及び電子デバイスの構成部材や包装部材等に用いることができ、中でも電子デバイスに用いることが好ましい。したがって、本発明は、好ましい態様として、樹脂複合材を含有する電子デバイスを提供し、より好ましくはエポキシ樹脂複合材を含有する電子デバイスを提供する。
 電子デバイスは、2個以上の電極を有し、その電極間に流れる電流や生じる電圧を、電気、光、磁気又は化学物質等により制御するデバイス、あるいは、印加した電圧や電流により、光や電場、磁場を発生させるデバイスである。具体的には、抵抗器、整流器(ダイオード)、スイッチング素子(トランジスタ、サイリスタ)、増幅素子(トランジスタ)、メモリー素子、若しくは化学センサー等、又はこれらの素子を組み合わせ若しくは集積化したデバイスが挙げられる。また、光電流を生じるフォトダイオード若しくはフォトトランジスタ、電界を印加することにより発光する電界発光素子、及び光により起電力を生じる光電変換素子若しくは太陽電池等の光素子も挙げることができる。電子デバイスは、半導体デバイスが好ましい。半導体デバイスは、少なくとも半導体基板を有するとよく、例えば、基板に半導体チップが搭載されたデバイス、半導体チップや半導体基板が多層に積層されたデバイスなどが挙げられる。
 本発明の液状組成物は、液状封止剤として使用することが好ましく、その際、液状組成物を硬化して形成されたエポキシ樹脂複合材は封止材となるとよい。
 液状封止剤は、構成部材に形成された隙間に充填し、その後、硬化することで、隙間を埋める封止材として使用するとよい。
 また、液状封止剤は、例えば各種の構成部材上に塗布された後、別の構成部材が液状封止剤上に重ねられ、その後適宜硬化されることにより、構成部材の間の隙間を埋める封止材として使用されてもよい。このとき、液状封止剤は、別の構成部材が重ねられる前に適宜硬化されてBステージ化されてもよい。
 これらの中では、本発明の液状組成物は、隙間に充填して硬化する用途に使用することが好ましい。すなわち、本発明の液状組成物を隙間に充填した後に硬化させることにより、封止材を製造することが好ましい。本発明の液状組成物は、低粘度化されており、狭い隙間に対してもボイドなどを生じさせることなく充填することが可能である。
 本発明の液状組成物は、液状封止材として使用することが好ましく、アンダーフィル材として使用することが特に好ましい。アンダーフィル材は、電気デバイス、特に半導体デバイスの製造において使用されることが好ましく、例えば基板と半導体チップや、基板間、半導体チップ間などに形成された隙間を埋める用途に使用することが好ましい。基板は、公知の基板を使用でき、エポキシ樹脂基板、フェノール樹脂基板などの有機材料製の基板などを使用するとよい。また、半導体チップは、シリコン基板などの半導体基板から形成されるとよい。
 本発明の液状組成物は、その硬化物の熱膨張係数が低くなるものであり、アンダーフィル材として使用することで、半導体基板などの熱膨張係数との差が小さくなるので、耐サーマルサイクル性などが向上する。
 アンダーフィル材は、例えば、基板上に半導体チップが搭載された積層体において、基板と半導体チップの間の隙間に充填され、その後、加熱により硬化されて、基板とチップの間を封止する封止材として使用されることが好ましい。この際、半導体チップは、アンダーフィル材が充填される前に、例えば、リフローなどによりバンプを介して配線パターンが形成された基板の表面に接合されているとよい。
 アンダーフィル材は、プレアプライ法による半導体デバイスの製造において使用してもよい。具体的には、複数のバンプが形成された半導体チップの表面上において、複数のバンプ間にアンダーフィル材を充填し、アンダーフィル層を形成する。ここで、充填されたアンダーフィル材は、必要に応じてBステージ化を行ってもよい。その後、アンダーフィル層が形成された半導体チップは、アンダーフィル層が形成された側の面が基板に向くようにして、基板の表面上に載せるとよい。次いで、加熱加圧などにより、アンダーフィル層が硬化されて封止材となり、また半導体チップがバンプを介して、配線パターンが形成された基板の表面に接合されるとよい。
 また、プレアプライ法では、配線パターンが形成された基板の表面上にアンダーフィル材を塗布して、アンダーフィル層を形成してもよい。ここで、塗布されたアンダーフィル層は、必要に応じてBステージ化を行ってもよい。その後、バンプが形成された半導体チップを、バンプが形成された側の面が、アンダーフィル層が形成された基板の表面に向くようにして、アンダーフィル層が形成された基板上に載せるとよい。その後、加熱加圧などにより、アンダーフィル層が硬化されて封止材となり、また半導体チップはバンプを介して、配線パターンが形成された基板の表面に接合されるとよい。
 なお、以上の説明では、アンダーフィル材は、基板と半導体チップの間の隙間を埋める封止材として使用する例を説明したが、アンダーフィル材の用途は、特に限定されず、半導体チップ同士の隙間を埋めてもよいし、基板間の隙間を埋める封止材などとして使用してもよい。また、基板は、有機材料製の基板に限定されず、半導体基板などであってもよい。
 以下、本発明について、実施例、比較例、及び参考例を用いてさらに詳細に説明するが、本発明はその趣旨を逸脱しない限り、以下の実施例、比較例、及び参考例に限定されるものではない。
<ゼオライトの合成>
[実施例1]
(ゼオライトフィラーA1の製造)
 容器に、構造規定剤(SDA;Structure Directing Agent)として、セイケム社製のN,N,N-トリメチル-1-アダマンタアンモニウム水酸化物(TMAdaOH)、水酸化アルミニウムとして協和化学工業株式会社製の「キョーワード200S」、シリカとして日本アエロジル社製の「AEROSIL200」を順次加えた。得られた混合物の組成及びモル比は、SiO:Al:TMAdaOH:HO=1.0:0.025:0.4:20であった。よく混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、150℃のオーブン中で、48時間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄した後に、乾燥した。得られた粉末を600℃、6時間、空気流通下で焼成することにより、構造規定剤(SDA)であるTMAdaOHを除去することでCHA型ゼオライトを得た。得られたゼオライトは、図1に示すような粒径分布を有する粒子であり、各粒子の粒径が1.0μm以上10μm以下の範囲内にあるゼオライトであり、その平均一次粒径が3.1μmであった。なお、平均一次粒径は、無作為に選択した50個の一次粒子の粒径の平均値とした。また、50~100℃における平均熱膨張係数は、-9.0ppm/K、50~350℃における平均熱膨張係数は、-17.0ppm/K、Si/Al比は27.8、真球度は0.85、真円度は0.845、c軸長が14.67Å、カウンターカチオンがプロトン型であった。
[実施例2]
(ゼオライトフィラーA2の製造)
 実施例1において、水熱合成の工程で、耐熱容器を回転させながら水熱合成したこと以外は、実施例1と同様にして、CHA型ゼオライトを得た。得られたゼオライトは、図2に示すような粒径分布を有する粒子であり、体積基準で99%の粒子が粒径1.0μm以上10μm以下の範囲内であった。その平均一次粒径は2.4μmであった。なお、平均一次粒径の測定は、実施例1と同様に行った。また、50~100℃における平均熱膨張係数は、-9.0ppm/K、50~350℃における平均熱膨張係数は、-12.1ppm/K、Si/Al比は27.8、真球度は0.82、真円度は0.829、c軸長は14.59Å、カウンターカチオンはプロトン型であった。
[実施例3]
(ゼオライトフィラーA3の製造)
 実施例2において、原料混合物の組成及びモル比を、SiO:Al:TMAdaOH:HO=1.0:0.020:0.4:20としたこと以外は実施例2と同様にして、水熱合成、乾燥及び焼成を行い、CHA型ゼオライトを得た。得られたゼオライトは、体積基準で81%の粒子が粒径1.0μm以上10μm以下の範囲内であった。その平均一次粒径は1.2μmであった。なお、平均一次粒径の測定は、実施例1と同様に行った。また、50~100℃における平均熱膨張係数は、-13.7ppm/K、50~350℃における平均熱膨張係数は、-12.9ppm/K、Si/Al比は28.2、真球度は0.84、真円度は0.835、c軸長は14.59Å、カウンターカチオンはプロトン型であった。
[比較例1]
(ゼオライトフィラーA4の製造)
 容器に、構造規定剤(SDA;Structure Directing Agent)として、セイケム社製のN,N,N-トリメチル-1-アダマンタアンモニウム水酸化物(TMAdaOH)、富士フイルム和光純薬株式会社製の水酸化アルミニウムを順次加え、80℃で12時間エージングを行った後、シリカとしてキャボット社製の「CAB-O-SIL M-5」を加えた。得られた混合物の組成及びモル比は、SiO:Al:TMAdaOH:HO=1.0:0.025:0.4:20であった。よく混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、150℃のオーブン中で、48時間水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄することにより、CHA型ゼオライトを得た。得られたゼオライトは、各粒子の粒径が1.0μm以上10μm以下の範囲内にあるゼオライトであり、その平均一次粒径は3.1μmであった。なお、平均一次粒径の測定は、実施例1と同様に行った。また、50~100℃における平均熱膨張係数は、-5.0ppm/K、300℃以上に加熱するとTMAdaOHが分解したことから、50~350℃における平均熱膨張係数は測定できなかった、Si/Al比は27.8、真球度は0.84、真円度は0.840、c軸長は14.87Åであった。
[比較例2]
(ゼオライトフィラーA5の製造)
 容器に、構造規定剤(SDA;Structure Directing Agent)として、セイケム社製のN,N,N-トリメチル-1-アダマンタアンモニウム水酸化物(TMAdaOH)、キシダ化学社製の水酸化ナトリウム、キシダ化学社製の水酸化カリウム、アルドリッチ社製の水酸化アルミニウム、シリカとして日産化学社製の「スノーテックス40」を順次加えた。得られた混合物の組成及びモル比は、SiO:Al:NaOH:KOH:TMAdaOH:HO=1.0:0.033:0.1:0.06:0.07:20であった。種晶としてCHA型ゼオライトをSiOに対して2質量%加えてよく混合した後、得られた混合物を耐圧容器に入れ、160℃のオーブン中で、48時間、耐熱容器を回転させながら水熱合成を行った。吸引濾過、洗浄することにより得られた粉末を600℃で6時間、空気流通下で焼成することにより、構造規定剤を除去し、CHA型ゼオライトを得た。得られたゼオライトは、図3に示すような粒径分布を有する粒子であり、体積基準で17%の粒子が粒径1.0μm以上10μm以下の範囲内であった。その平均一次粒径は0.5μmであった。なお、平均一次粒径の測定は、実施例1と同様に行った。また、50~100℃における平均熱膨張係数は、-4.9ppm/K、50~350℃における平均熱膨張係数は、-5.87ppm/K、Si/Al比は20.0、立方体形状であった。真球度は0.59、真円度は0.785、c軸長は14.83Å、カウンターカチオンはナトリウム、カリウム型であった。
 実施例1~3及び比較例1、2の結果を表1に纏める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1の結果から、本発明の第1の実施形態に係るゼオライトは、平均一次粒径が大きく、かつ真球度、真円度の結果から球状であることがわかる。また、熱膨張係数がマイナス方向に大きいことから、熱収縮率が大きいことがわかる。したがって、当該ゼオライトを樹脂と併用することにより、熱膨張が抑制された樹脂複合材を得ることができると考えられる。
 また、水熱合成後に焼成を行っていない比較例1のゼオライトは、従来の製造方法で製造された比較例2のゼオライトとc軸長が同程度であった。これらに対し、水熱合成後に焼成を行うことにより製造した実施例1のゼオライトは、c軸長が短くなっていた。そこで、本発明のゼオライトは、c軸長が短いことに起因して、熱膨張係数が低くなったと推察される。
 次に、本発明の組成物及び樹脂複合材についての実施例を以下に示す。
<配合成分>
 液状組成物及び樹脂複合材の調製に用いた配合成分は、次の通りである。
<無機フィラー>
 ゼオライトフィラーA1、A3及びA4としては、上述の実施例で製造したゼオライトフィラーA1、A3又はA4を用いた。
 ゼオライトフィラーA1~A5以外の無機フィラーは、以下のとおりである。
 シリカフィラーA:株式会社龍森製、品名「HL-3100」(平均粒径45μm、真球状シリカフィラー)
 シリカフィラーB:アドマテックス株式会社製 品名「SC2053-SQ」(平均粒径0.5μm、各粒子の粒径が0.1μm以上1.0μm未満の範囲内にあるシリカ、真球度0.95)
 ゼオライトフィラーB:(各粒子の粒径が1.0μm未満の範囲内にあるCHAゼオライト、平均一次粒径0.1~0.2μm、真球度0.58) 
<エポキシ樹脂>
 三菱ケミカル株式会社製、品名「jER630」(p-アミノフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:97g/当量)
<ポリイミドパウダー>
 宇部興産株式会社製、品名「UIP-R」(ポリイミド、平均粒径:7μm、比重1.39)
<硬化剤>
 酸無水物系硬化剤:日立化成株式会社製、品名「HN-2200」(メチルテトラヒドロ無水フタル酸、アミン当量83g/当量)
<分散剤>
 分散剤A:ビックケミー・ジャパン社製、湿潤分散剤、品名「DISPERBYK-2152」(アミノ基含有超分子量ポリエステル、くし型、無溶剤)
 分散剤B:ビックケミー・ジャパン社製、湿潤分散剤、品名「DISPERBYK-145」(くし型高分子ポリエステル末端リン酸修飾アミン塩、無溶剤)
 分散剤C:ビックケミー・ジャパン社製、湿潤分散剤、品名「BYK-W9010」(リン酸ポリエステル、無溶剤)
(物性評価)
 物性評価は、以下のように行った。
(ゲル分率)
 樹脂複合材のゲル分率は、以下の手順で測定した。80℃2時間の後、120℃2時間の硬化条件下において作製した樹脂複合材サンプルを0.5~0.6gの範囲内で切り出し、金網に設置した。その金網をアセトンに浸漬させた状態で24時間静置した。その後、アセトンから金網を取り出し、真空乾燥後させた。サンプルの浸漬後の重量の、浸漬前の重量に対する割合をゲル分率とした。
(液状組成物の粘度)
 液状組成物の23℃での粘度を、B型回転粘度計を用いて測定した。B型回転粘度計としては粘度が0.1~100Pa・sの場合には、「LVDV-1 Pri」ブルックフィールド社製、スピンドル:S64、S63を用い、粘度が100Pa・sを超える場合には、「HBDV―E」ブルックフィールド社製、スピンドル:S-07を用いた。なお、20rpmで測定した値を各試料の粘度の代表値とした。
(エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)) 
 液状組成物をゲル分率80%以上に硬化して得られたエポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数は、JIS K7197(2012年)に準拠する方法により、熱機械分析によって測定した。熱機械分析装置(装置名:TMA SS7100、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用い、圧縮法にて測定した。具体的には、エポキシ樹脂複合材をφ6mm×10mmのサイズに切り出し、熱機械分析装置を用いて、圧縮法にて200℃から20℃まで5℃/minで降温測定し、25~100℃におけるサンプル長さの変化量の温度変化を測定し、その接線の傾きを平均熱膨張係数(CTE1)とした。
(ポリイミド樹脂及びポリイミド樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)) 
 ゲル分率80%以上に硬化して得られたポリイミド樹脂複合材の平均熱膨張係数は、JIS K7197(2012年)に準拠する方法により、熱機械分析によって測定した。熱機械分析装置(装置名:TMA SS7100、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用い、圧縮法にて測定した。具体的には、ポリイミド樹脂複合材を横幅10mm、厚み6mm、高さ10mmのサイズに切り出し、熱機械分析装置を用いて、圧縮法にて200℃から20℃まで5℃/minで降温測定し、25~100℃におけるサンプル長さの変化量の温度変化を測定し、その接線の傾きを平均熱膨張係数(CTE1)とした。
(エポキシ樹脂複合材のガラス転移温度)
 液状組成物をゲル分率80%以上に硬化して得られたエポキシ樹脂複合材のガラス転移温度(Tg)は、熱機械分析装置(TMA)によって測定した。具体的には、上記熱膨張係数の評価と同じ装置、及び条件で測定を行い、温度をX軸、線膨張係数をY軸とするグラフを作成した。このグラフの15~75℃における接線の傾きからCTE’1を、150~200℃における接線の傾きからCTE’2を決定し、このCTE’1、CTE’2の交点からガラス転移温度Tg(℃)を決定した。
[実施例4]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂13g、硬化剤17g、ゼオライトフィラーA1を59g、シリカフィラーBを10g、分散剤Aを1gはかり取り、混合した。その後、真空ミキサー(株式会社EME社製、「V-mini 300」)を用いて1500rpmで5分間混合して液状組成物を調製した。この液状組成物の23℃における粘度を回転粘度計で測定した。その後、成型型へ注型して80℃で2時間加熱し、次いで、120℃で2時間加熱してゲル分率80%以上に硬化した後、脱型することでエポキシ樹脂複合材を得た。
[比較例3]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂21g、硬化剤29g、シリカフィラーAを50gはかり取り、手で混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[比較例4]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂17g、硬化剤23g、ゼオライトフィラーBを60gはかり取り、手で混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[実施例5]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂21g、硬化剤29g、ゼオライトフィラーA1を50gはかり取り、手で混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[実施例6]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂17.2g、硬化剤23.2g、ゼオライトフィラーA1を59.6gはかり取り、手で混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[実施例7]
 表2に示す配合となるように、カップに樹脂17g、硬化剤23g、ゼオライトフィラーA1を59g、分散剤C1gをはかり取り、混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[実施例8]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂17g、硬化剤23g、ゼオライトフィラーA1を59g、分散剤Aを1gはかり取り、混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[実施例9]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂17g、硬化剤23g、ゼオライトフィラーA1を59g、分散剤B1gをはかり取り、混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
[実施例10]
 表2に示す配合となるように、カップにエポキシ樹脂9.9g、硬化剤14.9g、ゼオライトフィラーA1を49.5g、シリカフィラーBを24.7g、分散剤Aを1gはかり取り、手で混合した。配合比以外は実施例4と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。
 実施例4~10及び比較例3~4における液状組成物の粘度を測定するとともに、エポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)、ガラス転移温度Tgを測定した。
結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
[比較例5]
 実施例6において、ゼオライトフィラーを用いなかったこと以外は、実施例6と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。液状組成物の粘度は0.4Pa・s、エポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)は64ppm/Kであった。
[実施例11]
 実施例6において、ゼオライトフィラーA1の代わりにゼオライトフィラーA3を用いたこと以外は、実施例6と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。エポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)は20ppm/Kであった。
[参考例1]
 実施例6において、ゼオライトフィラーA1の代わりにゼオライトフィラーA4を用いたこと以外は、実施例6と同様にして液状組成物、樹脂複合材を得た。エポキシ樹脂複合材の平均熱膨張係数(CTE1)は30ppm/Kであった。
 実施例5~11より、本発明に係るゼオライトを含有することにより、低粘度の液状組成物を得ることができ、また、この液状組成物を硬化させた樹脂複合材の熱膨張係数を低くできることが裏付けされた。特に、実施例1又は3のゼオライトを含有する実施例5及び11と、比較例1のゼオライトを含有する参考例1との比較から、本発明に係るゼオライトを含有することにより、熱膨張係数が低い樹脂複合材が得られることが裏付けされた。
 まず、表2の結果から明らかなように、大粒径のシリカフィラーを含有する比較例3の樹脂複合材に対し、本発明に係るゼオライトを含有する実施例5及び6の樹脂複合材は熱膨張係数が低くなっていた。また、小粒径のゼオライトを含有する比較例4の液状組成物に対し、本発明に係るゼオライトを含有する実施例5及び6の液状組成物は低粘度であった。すなわち、本発明に係るゼオライトを含有することにより、低粘度の液状組成物を得ることができ、この液状組成物を硬化させた樹脂複合材の熱膨張係数を低くできることが裏付けされた。
 実施例4及び10では、大粒径ゼオライトと、小粒径無機フィラーを併用することで、液状組成物を硬化して得られるエポキシ樹脂複合材の熱膨張係数を低くしつつ、液状組成物の粘度を低くできた。それに対して、比較例3では、大粒径シリカフィラーを含有させ、かつその含有量を実施例10の大粒径ゼオライトと同程度としたところ、液状組成物の粘度は低くなったが、平均熱膨張係数(CTE1)が高くなった。
 また、実施例5と10は、大粒径ゼオライトを同程度の量含有するが、どちらも平均熱膨張係数(CTE1)をある程度低くしつつ、粘度も低減できた。特に、実施例10では、実施例5に比べ、平均熱膨張係数(CTE1)がより低くなった。
 比較例4及び実施例6において、ゼオライトフィラーを含有させ、かつその含有量を比較例3及び実施例5よりさらに多くすると平均熱膨張係数(CTE1)は低くなった。ここで、実施例6は、比較例4に比べ、液状組成物の粘度が上昇していなかったことから、隙間に充填して使用するアンダーフィル材として好適と考えられた。すなわち、本発明の大粒径ゼオライトを用いることにより、低粘度の液状組成物を得ることができ、これを硬化させることにより、熱膨張係数が低い樹脂複合材を得られることが裏付けされた。
 表2で示すとおり、実施例8及び9と、実施例6及び7を比較すると、分散剤AまたはBを入れた場合に粘度低減効果があったことから、アミノ基又はアミン塩を含む分散剤AおよびBが粘度低減に有効であることが裏付けられた。また、分散剤を加えることで、実施例8及び9の樹脂複合材のガラス転移温度Tgは十分に高く、耐サーマルサイクル性に優れ、また、平均熱膨張係数についてもアンダーフィル材に好適なことが裏付けられたといえる。
[実施例12]
 カップにポリイミドパウダー21g、実施例1で製造したゼオライトフィラーA1を9gはかり取り、混合後、プレス用金型に敷き詰めた。高温真空プレス装置(北川精機社製)に金型をセットし、プレス温度390℃、プレス面圧8MPaで30分間プレスを行い、脱型することで縦11cm、横2.5cm、厚み6mmの成形体を得た。これを端部から10mmずつ切り出し、平均熱膨張係数を測定した。結果を表3に示す。
[比較例6]
 実施例12において、ゼオライトとして比較例1で製造したゼオライトフィラーA4を用いたこと以外は、実施例12と同様にして、成形体を製造し、その平均熱膨張係数を測定した。結果を表3に示す。
[比較例7]
 実施例12において、ゼオライトフィラーを用いなかったこと以外は、実施例12と同様にして、成形体を製造し、その平均熱膨張係数を測定した。結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表3より、ポリイミド樹脂についても、本発明の大粒径ゼオライトを用いることにより、熱膨張係数が低い樹脂複合材を得られることが裏付けされた。
 本発明によれば、低粘度の液状組成物を提供することができる。また、この液状組成物を硬化させることにより、熱膨張係数が低い樹脂複合材を提供することができる。すなわち、本発明の組成物によれば、注入性に優れ且つ耐熱性に優れた封止材を得ることができ、特にアンダーフィル材として有用である。
 また、本発明の熱膨張係数が低い樹脂複合材は、プレス成形等により製造される封止材としても有用である。

Claims (26)

  1.  樹脂と無機フィラーとを含有する液状組成物であって、前記無機フィラーが粒径1.0μm以上10μm以下のゼオライト、及び粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する、液状組成物。
  2.  さらにアミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を含有する、請求項1に記載の液状組成物。
  3.  前記ゼオライトがCBUとしてd6rを有する請求項1または2に記載の液状組成物。
  4.  前記ゼオライトがアルミノシリケートである請求項1~3のいずれか1項に記載の液状組成物。
  5.  前記樹脂がエポキシ樹脂である請求項1~4のいずれか1項に記載の液状組成物。
  6.  前記樹脂がエポキシ樹脂であり、23℃における粘度が0.1Pa・s以上250Pa・s以下である請求項1~5のいずれか1項に記載の液状組成物。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の液状組成物よりなる液状封止剤。
  8.  請求項1~6のいずれか1項に記載の液状組成物をゲル分率80%以上に硬化してなる樹脂複合材。
  9.  樹脂と無機フィラーとを含有する樹脂複合材であって、前記無機フィラーが粒径1.0μm以上10μm以下のゼオライト及び粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する、樹脂複合材。
  10.  さらにアミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤を含有する請求項9に記載の樹脂複合材。
  11.  前記ゼオライトがCBUとしてd6rを有する請求項9または10に記載の樹脂複合材。
  12.  前記ゼオライトがアルミノシリケートである請求項9~11のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
  13.  前記樹脂がエポキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項9~12のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
  14.  前記樹脂がエポキシ樹脂であり、以下の方法により求めた平均熱膨張係数が0ppm/K以上200ppm/K以下である、請求項9~13のいずれか1項に記載の樹脂複合材。
    (なお、平均熱膨張係数は、JIS K7197(2012年)に準拠して、熱機械分析による圧縮法により、25~100℃におけるサンプル長さの変化量の温度変化を測定し、その接線の傾きから求める。)
  15.  粒径が1.0μm以上10μm以下であり、CBUとしてd6rを有し、球状であるアルミノシリケートであるゼオライト。
  16.  粒径が1.0μm以上10μm以下であり、CBUとしてd6rを有し、格子定数のc軸長が14.80Å以下であるアルミノシリケートであるゼオライト。
  17.  請求項15または16に記載のゼオライトと樹脂とを含有する組成物。
  18.  前記樹脂がエポキシ樹脂及びポリイミド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項17に記載の組成物。
  19.  さらに粒径0.1μm以上1.0μm未満の無機フィラーを含有する請求項17または18に記載の組成物。
  20.  アミノ基及びアミン塩の少なくともいずれかの官能基を有する分散剤をさらに含有する請求項17~19のいずれか1項に記載の組成物。
  21.  請求項17~20のいずれか1項に記載の組成物であって、前記ゼオライトの含有量が40~70質量%であり、前記樹脂がエポキシ樹脂であり、23℃における粘度が1Pa・s以上30Pa・s以下である液状組成物。
  22.  請求項17~20のいずれか1項に記載の組成物からなる樹脂複合材であって、前記ゼオライトの含有量が40~70質量%であり、前記樹脂がエポキシ樹脂であり、25~100℃での平均熱膨張係数が10~30ppm/Kである樹脂複合材。
  23.  請求項9~14および22のいずれか1項に記載の樹脂複合材よりなる封止材。
  24.  請求項9~14および22のいずれか1項に記載の樹脂複合材を備える電子デバイス。
  25.  請求項1~6および21のいずれか1項に記載の液状組成物を、隙間に充填した後、硬化させる、封止材の製造方法。
  26.  ケイ素原子原料、水溶性アルミニウム原子原料、有機構造規定剤及び水を含む原料組成物を水熱合成する工程、次いで焼成する工程を有するゼオライトの製造方法であって、前記原料組成物はSi原子1モルに対する、有機構造規定剤以外のアルカリ金属原子の含有量が0.05モル以下であることを特徴とするゼオライトの製造方法。
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