CN102863743A - 电子部件封装用环氧树脂组合物和使用所述组合物的电子部件装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技术领域
本发明涉及用于封装半导体元件等的电子部件封装用环氧树脂组合物以及使用所述组合物的电子部件装置。
背景技术
通常,从保护半导体元件不受外部环境影响并使其操作容易的观点来看,通过将各种半导体元件如晶体管、IC和LSI封装在陶瓷包装、塑料包装等中来制造半导体装置。前者的陶瓷包装的优点在于,因为构成材料本身具有耐热性且还具有优异的耐湿性,所以所述包装即使在高温高湿气氛下也是耐久的并且所述包装具有优异的机械强度且能够实现高度可靠的封装。
然而,所述陶瓷包装具有构成材料比较贵且其大量生产性差的问题。因此,在后者的塑料包装中的树脂封装目前是主流。对于塑料包装中的树脂封装,通过利用耐热性优异的性质而通常使用环氧树脂组合物并实现了良好结果。
作为这种半导体元件封装用环氧树脂组合物,一般将包含例如如下的构成成分用作在传递成型时具有特别优异的封装加工性等的组合物:作为主要部分的环氧树脂、作为固化剂的酚醛树脂、作为固化促进剂的胺基化合物、以及其它任选的成分如作为弹性赋予剂的橡胶成分和作为无机填料的二氧化硅粉末。
另一方面,已经报导了各种绝缘材料如将含烯丙基的酚醛树脂用作固化剂的半导体封装材料,但是这些材料的耐热性不充分,并且目 前还未获得满足耐热性的材料。
上述绝缘材料如包含含烯丙基的酚醛树脂的半导体封装材料包括例如旨在提高胶粘性的材料(参见专利文献1),改进耐吸湿性的材料(参见专利文献2和3),降低热固性树脂组合物的熔融粘度的材料(参见专利文献4),提高激光标记性能的材料(参见专利文献5),以及具有低热膨胀性能的材料(参见专利文献6)。这些绝缘材料对于各自的特性显示良好的特性,但是对于耐热性的提高,没有获得充分的性能。另外,作为在提高耐热性方面成功的实例,提出了包含含烯丙基的酚醛树脂和双马来酰亚胺化合物的热固性树脂组合物(参见专利文献7)。然而,在成型方面,包含双马来酰亚胺化合物的热固性树脂组合物与一般作为封装材料已知的环氧树脂-酚醛树脂体系的固化反应相比在反应性方面差并且不利地缺乏加工性。另外,已经提出了通过使用包含含烯丙基的酚醛树脂和环氧树脂的热固性树脂组合物来增加玻璃化转变温度的材料(参见专利文献8至11),但是在所有情况下,后固化温度都为200℃以下并且因此烯丙基不被固化,从而不能提高耐热性。即,烯丙基需要高于200℃的温度以用于其热固化并且具有非常低的反应性,因此,尚未研究通过积极固化烯丙基来提高耐热性。
专利文献
专利文献1:日本特开平8-306828号公报
专利文献2:日本特开平7-145300号公报
专利文献3:日本特开平7-118367号公报
专利文献4:日本特开平9-31167号公报
专利文献5:日本特开平4-249526号公报
专利文献6:日本特开平6-263841号公报
专利文献7:日本特开平3-237126号公报
专利文献8:日本特开2001-11161号公报
专利文献9:日本特开平5-132539号公报
专利文献10:日本特开平5-320317号公报
专利文献11:日本特开平6-136093号公报
发明内容
顺便提及,用于在大型家电制品或工业仪器中进行大电力控制等的半导体装置包括,例如,功率装置如晶体管、二极管和晶闸管。在这种功率装置中,正在研究通过用SiC元件或GaN元件来代替Si元件,从而大大减少在电力转换器中的损失。通过用SiC元件或GaN元件进行代替使得可以增加容量,但是认为这使得半导体元件暴露于高电压并产生200至250℃的非常大的生热,并且当封装树脂的耐热性差时,引起所述包装或半导体元件的损坏或破坏的可能性高。
在这些状况下,可以将在封装树脂组合物中添加硅油或橡胶成分视作用于提高封装树脂的耐热性的方法,但是这种添加成分可能渗出到引线框和封装树脂之间的界面,从而导致界面处的胶粘力倾向于下降的问题。
另一方面,作为用于封装半导体元件的成型方法,存在各种成型方法如使用液态封装树脂材料的丝网印刷或分配成型、传递成型、片材成型和压缩成型,但是无论使用哪种成型方法,都要求成为封装材料的热固性树脂组合物具有流动性和固化性。
在这些热固性树脂组合物中,一些组合物可具有高耐热性但是因为反应速度低并且出现固化失败而倾向于显示差的成型性。另外,一些树脂组合物在热固化反应时产生副产物如气体。因此,在将这种树脂组合物用于半导体封装材料应用的情况下,在成型期间产生副产物如气体而在封装树脂中形成空隙等,并且这引起可靠性下降,例如出现装置故障的问题。
在这些状况下作出了本发明,并且本发明的目的是提供一种电子部件封装用环氧树脂组合物以及使用所述组合物的电子部件装置,所 述组合物具有优异的成型性如流动性和固化性,并且同时具有高玻璃化转变温度,足以在耐热性方面发挥优异效果。
为了获得上述目的,本发明涉及如下1至4项。
1.一种电子部件封装用环氧树脂组合物,其包含以下成分(A)至(D):
(A)环氧树脂;
(B)固化剂:包含如下所示结构单元(1)和如下所示结构单元(2)的烯丙基化的酚醛树脂,其中所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比
[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]
为40至100%:
(C)固化促进剂;和
(D)无机填料,
其中作为成分(B)的所述烯丙基化的酚醛树脂通过差示扫描量热法(DSC)测量具有-5℃至70℃的玻璃化转变温度。
2.根据项1所述的电子部件封装用环氧树脂组合物,其中所述成分(A)和成分(B)的混合比设置成使得相对于所述成分(B)的每一当量酚羟基,所述成分(A)的环氧当量为0.5至3.0。
3.根据项1或2所述的电子部件封装用环氧树脂组合物,其中在 作为所述成分(B)的烯丙基化的酚醛树脂中,所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比
[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]
为80至100%。
4.一种电子部件装置,其通过用根据项1至3中任一项所述的电子部件封装用环氧树脂组合物将电子部件进行树脂封装而获得。
为了获得具有优异耐热性而不引起成型性下降的封装材料,本发明人进行了大量深入研究。结果发现,当使用具有在上述特定范围内的玻璃化转变温度的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B)),并且所述烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))的烯丙基化率,即,所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]为40至100%时,获得了具有高玻璃化转变温度并从而具有优异耐热性的低粘度封装树脂组合物。基于该发现而完成了本发明。
以这种方式,本发明为电子部件封装用环氧树脂组合物,其包含其中结构单元(1)的比率在特定范围内、具有在特定范围内的玻璃化转变温度的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))作为固化剂。因此,能够获得具有优异的成型性如流动性和固化性并且同时具有高玻璃化转变温度,足以在耐热性方面发挥优异效果的封装材料。由此,通过使用所述电子部件封装用环氧树脂组合物而获得的电子部件装置可具有诸如高耐热性和可靠性的特性。
另外,当环氧树脂(成分(A))和特定的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))之间的混合比设置成使得相对于所述成分(B)的每一当量酚羟基,所述成分(A)的环氧当量为0.5至3.0时,在提高反应性方面更加有效。
具体实施方式
下面说明本发明的实施方式。
本发明的电子部件封装用环氧树脂组合物(下文中,有时简称为“环氧树脂组合物”)为使用环氧树脂(成分(A))、特定的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))、固化促进剂(成分(C))和无机填料(成分(D))而获得,并通常为粉末状或通过将粉末压片而获得的片状。
<环氧树脂>
作为环氧树脂(成分(A)),优选使用多官能环氧树脂,并且其实例包括苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂、三苯甲烷型环氧树脂、二苯甲烷型环氧树脂、含呋喃环的二环戊二烯酚醛清漆型环氧树脂和萘二酚型环氧树脂。可以单独使用其中的一种,或者可以组合使用其两种以上。在这些环氧树脂中,从耐热性的观点来看,优选使用三苯甲烷型环氧树脂和萘二酚型环氧树脂。
所述环氧树脂(成分(A))中的环氧当量优选为100至3,000当量(g/eq.),更优选100至1,000当量(g/eq.),还更优选100至500当量(g/eq.)。即,如果所述环氧当量太小并在上述范围之外,则可能因为所得固化产物的交联位点密度高而难以增加断裂伸长率,这是不优选的,而如果所述环氧当量太大并在上述范围之外,则固化性倾向于受损。
基于全部电子部件封装用环氧树脂组合物,所述环氧树脂(成分(A))的含量优选为3至15重量%,更优选5至10重量%。因为如果所述环氧树脂(成分(A))的含量在所述范围之外,则电子部件封装用环氧树脂组合物的线性膨胀系数较不可能落入合适的范围内。
<特定的烯丙基化的酚醛树脂>
与环氧树脂(成分(A))一起使用的特定的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))是用于固化所述环氧树脂(成分(A))的固化剂并且是包含如下所示结构单元(1)和如下所示结构单元(2)的酚醛树脂。
在所述烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))中,所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]必须为40至100%。所述摩尔比更优选为80至100%。所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]也称为“烯丙基化率”,并且所述烯丙基化率必须为40至100%,且优选为80至100%。即,如果所述烯丙基化率太小并在上述范围之外,则所得固化产物的玻璃化转变温度下降,并由此使得耐热性变差。
在所述烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))中,通过差示扫描量热法(DSC)测量的玻璃化转变温度必须为-5℃至70℃。因为如果所述玻璃化转变温度太低并在上述范围之外,则所得环氧树脂组合物的粘连性能(blocking property)变差,而如果所述玻璃化转变温度太高并在上述范围之外,则所得环氧树脂会具有高粘度。顺便提及,关于通过差示扫描量热法(DSC)测量玻璃化转变温度,例如,根据JIS K 7121(1987年制定)的“塑料的转变温度的测量方法”(“Method for Measuring Transition Temperature of Plastics”)进行差示扫描量热,并且将测量中的中间点的玻璃化转变温度看作烯丙基化的酚醛树脂的玻璃化转变温度。具体地,在铝盘中称入约10mg待测量的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))并将其密闭,通过使用差示扫描量热装置(DSC6200,由精工电子纳米科技株式会社(SII Nano Technology Inc.)制造)能够测量并计算玻璃化转变温度。
可以例如如下合成所述烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))。即,将苯酚酚醛清漆树脂、烯丙基卤、碱性化合物和溶剂混合并加热搅拌以获得烯丙基醚化的酚醛树脂。随后,在180至200℃下对这种烯丙基醚化的酚醛树脂进行加热以使得所述烯丙基醚化的酚醛树脂的部分或全部烯丙基经历克莱森重排(Claisen rearrangement),由此可合成目标烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))。通过这种合成获得的烯丙基化的酚醛树脂是含有如上所述结构单元(1)和结构单元(2)的烯丙基化的酚醛树脂。
为了获得具有上述烯丙基化率、其中通过DSC法测量的玻璃化转变温度在特定范围内的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B)),只要在合成时调节烯丙基卤和碱性化合物的量就够了,并且关于玻璃化转变温度,还可以通过调节所用的苯酚酚醛清漆树脂的分子量来实现所述调节。具体地,可通过添加基于苯酚酚醛清漆树脂的羟基当量占1至2当量的烯丙基卤而获得目标的特定烯丙基化率。另外,可添加基于苯酚酚醛清漆树脂的羟基当量占1至2当量的碱性化合物。即使在相同的烯丙基化率情况下,通过如上所述调节苯酚酚醛清漆树脂的分子量,也可以控制玻璃化转变温度。例如,在具有100%烯丙基化率的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))中,关于通过上述或后述的方法测量并计算的重均分子量和玻璃化转变温度,当重均分子量为599时玻璃化转变温度为-28℃,当重均分子量为2,866时玻璃化转变温度为-5℃,并且当重均分子量为3,647时玻璃化转变温度为13℃。以这种方式,由于烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))的分子量增加使得玻璃化转变温度上升,因此可通过调节重均分子量来控制玻璃化转变温度。
顺便提及,例如,如下测量并计算烯丙基化的酚醛树脂的重均分子量。即,制备烯丙基化的酚醛树脂的0.1%四氢呋喃(THF)溶液并在25℃下静置1天。然后,通过0.45μm膜滤器将溶液过滤,并对所得滤液进行分子量测量。在分子量测量中,例如使用GPC(HLC-8120GPC,由东曹株式会社(Tosoh Corporation)制造,柱:GMHXL、GMHXL和 G3000HXL,由东曹株式会社制造)。另外,在这种情况下,测量条件为:柱温40℃,洗脱剂四氢呋喃,流速0.8ml/分钟,注射量100μL。使用差示折射计作为检测器,计算按聚苯乙烯换算时的数均分子量(Mn)以及重均分子量(Mw)。
还可以通过将邻烯丙基苯酚和***混合,向其中添加酸催化剂并在加热下搅拌混合物而类似地合成其中通过DSC法测量的玻璃化转变温度在特定范围内的、具有目标的特定烯丙基化率的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))。在这种情况下,关于调节烯丙基化率,例如,以任意比例将邻烯丙基苯酚和***混合并且共聚,由此可将烯丙基化率调节至目标烯丙基化率。另外,在这种情况下,如上所述,可通过调节重均分子量来控制玻璃化转变温度。
从反应性的观点来看,成分(A)和成分(B)的混合比优选设置成使得相对于所述成分(B)的每一当量酚羟基,所述成分(A)的环氧当量为0.5至3.0。另外,从上述反应性的观点来看,所述环氧当量更优选为0.6至2.0当量,还更优选0.8至1.5当量。
另外,可以将烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))之外的酚醛树脂用作用于环氧树脂(成分(A))的固化剂成分,只要其不抑制本发明的固化即可。这种酚醛树脂的实例包括各种酚醛树脂如二环戊二烯型酚醛树脂、苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂和苯酚芳烷基树脂。可以单独使用这些酚醛树脂中的一种,或者可以组合使用其两种以上。在使用烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))之外的酚醛树脂的情况下,具体地,优选将所述树脂设计成基于包含成分(B)的全部酚醛树脂成分(固化剂成分),占60重量%以下。
<固化促进剂>
与成分(A)和成分(B)一起使用的固化促进剂(成分(C))的具体实例包括有机磷基促进剂如四苯基 ·四苯基硼酸盐和三苯基膦、咪唑基固 化促进剂如2-甲基咪唑和苯基咪唑、叔胺基固化促进剂如1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一碳-7-烯和1,5-二氮杂双环(4.3.0)-5-壬烯、硼基固化促进剂和磷-硼基固化促进剂。可以单独使用这些固化促进剂中的一种,或者可以组合使用其两种以上。其中,从市场上的通用性和成本的观点来看,优选使用有机磷基固化促进剂和咪唑基固化促进剂。
所述固化促进剂(成分(C))的含量优选设置为基于成分(A)和成分(B)的总量为0.001至10重量%,更优选为0.05至5重量%。因为如果所述固化促进剂的含量太小,则固化性倾向于受损,而如果所述固化促进剂的含量太大,则可能导致电特性恶化或耐热性降低。
<无机填料>
与成分(A)至(C)一起使用的无机填料(成分(D))的实例包括石英玻璃、滑石和各种粉末如二氧化硅粉末(例如熔融二氧化硅粉末、结晶二氧化硅粉末)、氧化铝粉末、氮化铝粉末和氮化硅粉末。可用的无机填料可以是例如破碎状、球状和磨碎状的任一种。可以单独使用这些无机填料中的一种,或者可以组合使用其两种以上。尤其是,从由于所得环氧树脂组合物的固化材料的热线性膨胀系数下降而使得内部应力下降并由此可以防止封装后的衬底卷曲的事实来看,优选使用二氧化硅粉末,并且在所述二氧化硅粉末中,从高填充性能和高流动性的观点来看,更优选使用熔融二氧化硅粉末。所述熔融二氧化硅粉末包括球状的熔融二氧化硅粉末和破碎状的熔融二氧化硅粉末,并且从流动性的观点来看,优选使用球状的熔融二氧化硅粉末。
所述无机填料(成分(D))的平均粒径优选为1至30μm,更优选2至20μm。可以例如通过在从母体中取出任意测量样品后使用市售的激光衍射/散射粒度分布分析仪来测量无机填料(成分(D))的平均粒径。
所述无机填料(成分(D))的含量优选设置为基于全部环氧树脂组合物为70至90重量%,更优选80至90重量%。因为如果所述无机填料 (成分(D))的含量太小,则环氧树脂组合物的固化材料的热线性膨胀系数变大,由此倾向于增加固化材料的卷曲,而如果无机填料(成分(D))的含量太大,则使得环氧树脂组合物的流动性下降,并且这容易引起对电子部件或衬底的胶粘性下降。
<各种添加剂>
在本发明的环氧树脂组合物中,除了成分(A)至(D)之外,如果需要,还可以混合各种添加剂,只要不损害环氧树脂组合物的功能即可。所述添加剂的实例包括胶粘性赋予剂、作为静电应对措施的导电性赋予剂、阻燃剂、离子捕捉剂、抗氧化剂、低应力化剂、脱模剂、流动性赋予剂、吸湿剂、着色剂和颜料。
所述脱模剂的实例包括化合物如高级脂肪酸、高级脂肪酸酯和高级脂肪酸钙,并且例如使用巴西棕榈蜡和聚环氧乙烷基蜡。可使用其中的一种,或者可以组合使用其两种以上。
所述阻燃剂的实例包括有机磷基化合物、氧化锑和金属氢氧化物如氢氧化铝和氢氧化镁。可使用其中的一种,或者可以组合使用其两种以上。
作为颜料,例如,可使用具有静电除去效果的碳黑。
除了这些各种添加剂之外,可适当使用各种偶联剂如γ-巯丙基三甲氧基硅烷。
<环氧树脂组合物的固化>
本发明的环氧树脂组合物包含上述特定的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B)),因此,在用所述组合物树脂封装电子部件时,优选积极固化成分(B)中的烯丙基。由此,在包含特定的烯丙基化的酚醛树脂(成分(B))的环氧树脂组合物中,作为第一阶段反应步骤,在100-200℃的加 热下发生通过环氧-苯酚固化而进行的固化反应,并且作为第二阶段反应步骤,在220-350℃的加热下将耐热分解的烯丙基固化,由此获得固化产物。在本发明中,通过烯丙基的固化反应抑制了固化产物的热分解,由此实现了玻璃化转变温度的提高。
在制造本发明环氧树脂组合物的固化产物的情况下,考虑到在成型如传递成型、片材成型、压缩成型、丝网成型和分配成型中的成型性,优选在100至200℃,更优选150-200℃的温度下进行所述反应,从而产生预固化。另外,在上述温度下加热的反应时间为1至60分钟,优选1至30分钟,更优选1至10分钟。随后,作为后固化,在100至200℃下加热2至6小时。另外,为了促进烯丙基的固化反应,在上述反应条件下进行反应之后,在180至220℃下加热10至3,000分钟并进一步在220至350℃下加热10至6,000分钟,优选在220至300℃下加热10至1,440分钟,由此能够抑制热分解并且能够获得具有高玻璃化转变温度的固化产物。如果温度区域太低并在上述范围之外,则难以充分进行烯丙基的反应,并且这可能不利地对耐热性和玻璃化转变温度的提高带来有害影响,而如果所述温度太高并在上述范围之外,则可能因为所得固化产物的热分解而导致耐热性下降。另外,在通过树脂封装获得的装置的高温(200至250℃)下的使用环境中,使得逐渐进行成分(B)中的烯丙基的反应,由此即使当将通过在长期高温条件下使本发明环氧树脂组合物固化而获得的固化产物的结构部分切断时,也能够修复交联并能够赋予长期耐热性。
通过使用本发明的环氧树脂组合物经过固化反应而获得的固化产物具有特别优异的耐热性,并因此适合用于各种电子部件,例如除了半导体封装材料之外还适用于电子材料如印刷线路板用层压板、印刷线路板和半导体安装模块。
实施例
在下文中,对实施例与比较例进行说明。然而,本发明不限于这 些实施例。在实施例和比较例中,除非另有说明,否则“份”和“%”以重量计。
在制造环氧树脂组合物之前,合成烯丙基化的酚醛树脂(合成例B-1至B-8)。
[合成例B-1:烯丙基化的酚醛树脂(APN-1)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(GS-180,由群荣化学工业株式会社(Gun Ei Chemical Industry Co.,Ltd.)制造,羟基当量105g/eq.)、181.5份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry Co.,Ltd.)制造)、207.3份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社(Wako Pure Chemical Industry Co.,Ltd.)制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,然后进行过滤和浓缩,由此获得具有100%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-1)。
[合成例B-2:烯丙基化的酚醛树脂(APN-2)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(GS-180,由群荣化学工业株式会社制造,羟基当量105g/eq.)、121.0份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、138.2份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200 份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得具有82%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-2)。
[合成例B-3:烯丙基化的酚醛树脂(APN-3)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(GS-180,由群荣化学工业株式会社制造,羟基当量105g/eq.)、90.7份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、138.2份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得具有63%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-3)。
[合成例B-4:烯丙基化的酚醛树脂(APN-4)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(GS-180,由群荣化学工业株式会社制造,羟基当量105g/eq.)、60.5份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、103.7份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得 具有44%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-4)。
[合成例B-5:烯丙基化的酚醛树脂(APN-5)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(GS-180,由群荣化学工业株式会社制造,羟基当量105g/eq.)、30.3份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、69.1份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得具有20%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-5)。
[合成例B-6:烯丙基化的酚醛树脂(APN-6)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(GS-200,由群荣化学工业株式会社制造,羟基当量105g/eq.)、181.5份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、207.3份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得具有100%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克 莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-6)。
[合成例B-7:烯丙基化的酚醛树脂(APN-7)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(HF-3M,由明和化成株式会社(Meiwa Plastic Industries,Ltd.)制造,羟基当量105g/eq.)、181.5份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、207.3份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得具有100%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-7)。
[合成例B-8:烯丙基化的酚醛树脂(APN-8)的合成]
将105份苯酚酚醛清漆树脂(HF-4M,由明和化成株式会社制造,羟基当量105g/eq.)、181.5份烯丙基溴(由东京化成工业株式会社制造)、207.3份碳酸钾(由和光纯药工业株式会社制造)和500份丙酮(由和光纯药工业株式会社制造)混合并在氮气流中加热回流24小时。在冷却至室温后,进行过滤和浓缩,并向残渣中添加400份乙酸乙酯(由和光纯药工业株式会社制造),然后用200份通过用蒸馏水稀释而调节至5%的盐酸(由和光纯药工业株式会社制造)洗涤一次,并进一步以每次200份的方式用蒸馏水洗涤两次。此后,对有机层进行萃取,用硫酸镁(由和光纯药工业株式会社制造)干燥,并然后进行过滤和浓缩,由此获得具有100%烯丙基化率的烯丙基醚化的酚醛树脂。将这种烯丙基醚化的酚醛树脂在氮气气氛中在200℃下加热搅拌24小时以获得具有100%克莱森重排率的目标烯丙基化的酚醛树脂(APN-8)。
另一方面,准备市售的烯丙基化的酚醛树脂[B-9(APN-9)]。
[B-9:烯丙基化的酚醛树脂(APN-9)]
羟基当量:146,烯丙基化率:100%(XPL-4437E,由群荣化学工业株式会社制造)。
除了上述烯丙基化的酚醛树脂之外,还准备如下成分。
[苯酚酚醛清漆树脂]
羟基当量:105(GS-180,由群荣化学工业株式会社制造)。
[环氧树脂]
三苯甲烷型环氧树脂(环氧当量:170,EPPN-501HY,由日本化药株式会社(Nippon Kayaku Co.Ltd.)制造)
[无机填料]
球状熔融二氧化硅粉末(平均粒径:20μm)
[固化促进剂]
三苯基膦(TPP,由东京化成工业株式会社制造)
[脱模剂]
聚环氧乙烷蜡(酸值:17,PED521,由赫斯特株式会社(Hoechst Ltd.)制造)
[颜料]
碳黑
[偶联剂]
γ-巯丙基三甲氧基硅烷(KBM-803,由信越化学工业株式会社(Shin-Estu Chemical Co.,Ltd.)制造)
[烯丙基化的酚醛树脂B-1至B-9的物理性质的测量]
根据以下方法测量并评价烯丙基化的酚醛树脂B-1至B-9(APN-1至APN-9)的物理性质。将所得结果示出在表1中。
[分子量]
制备烯丙基化的酚醛树脂B-1至B-9(APN-1至APN-9)各自的0.1%四氢呋喃(THF)溶液并将其在25℃下静置1天。然后,通过0.45μm膜滤器将所述溶液过滤,并对所得滤液进行分子量测量。用于测量分子量的装置为GPC(HLC-8120GPC,由东曹株式会社制造,柱:GMHXL、GMHXL和G3000HXL,由东曹株式会社制造)。另外,测量条件为:柱温40℃,洗脱剂四氢呋喃,流速0.8ml/分钟,注射量100μL。使用差示折射计作为检测器,计算各自按聚苯乙烯换算时的数均分子量(Mn)和重均分子量(Mw),以及两种分子量之间的比值[重均分子量(Mw)/数均分子量(Mn)]。
[烯丙基化率]
使用反门控去耦法通过13C-NMR光谱法来确定与羟基和烯丙基醚结合的苯环上的碳(CB)以及烯丙基的亚甲基的碳(CA)的峰积分值,将其代入下式中以计算烯丙基化率:
烯丙基化率(%)=(CA)/(CB)×100%
[烯丙基化的酚醛树脂的玻璃化转变温度]
根据JIS K7121(1987年制定)的“塑料的转变温度的测量方法”进行差示扫描量热,并且将中间点的玻璃化转变温度作为烯丙基化的酚醛树脂的玻璃化转变温度。具体地,在铝盘中称入约10mg上述烯丙基化的酚醛树脂并将其密闭,通过使用差示扫描量热装置(DSC6200,由精工电子纳米科技株式会社制造)来计算玻璃化转变温度。
[表1]
[实施例1至6与比较例1至4]
将下表2和表3中所示的各成分以在相同表中所示的比率在常温下混合并在加热至80至120℃的辊式捏合机中熔融捏合5分钟以获得熔融混合物。将这种熔融物冷却,并将所得固体粉碎成粉末状以制造环氧树脂组合物。
使用由此获得的实施例和比较例的环氧树脂组合物,根据以下方法测量并评价特性。将结果一起示出在下表2和表3中。
[粘连性能]
在22℃×70%相对湿度的环境中对所得环氧树脂组合物施加10g/cm2的负荷并持续24小时,然后经过2mm筛目的筛子筛分50次,测量并计算残留在2mm筛目的筛子上的材料的百分比(%)。
基于如下标准来评价环氧树脂组合物的粘连性能:
A:小于10%
B:10%以上
[环氧树脂组合物的玻璃化转变温度]
使用所得环氧树脂组合物,通过传递成型(175℃×3分钟)制造固化产物(20mm(长)×3mm(宽)×3mm(厚)),并将该固化产物后固化(175℃×5小时,然后200℃×5小时,最后250℃×10小时)以制造试验片。通过使用由日本理学株式会社(Rigaku Corporation)制造的TMA装置(型号MG800GM))在5℃/分钟的升温速度下测量所述试验片以确定玻璃化转变温度以及线性膨胀系数。
基于如下标准来评价环氧树脂组合物在玻璃化转变温度方面是否良好:
A:250℃以上
B:小于250℃
[粘度]
使用所得环氧树脂组合物,通过由岛津制作所株式会社(Shimadzu Corporation)制造的高架式流动试验仪(elevated flow tester)来测定在175℃下的最小熔融粘度(Pa.s)。
基于如下标准来评价环氧树脂组合物在粘度方面是否良好:
A:小于80Pa·s
B:80Pa·s以上
[表2]
(份)
[表3]
(份)
*不能制造测量样品,由此不能进行测量和评价。
从这些结果可以看出,在所有实施例的产品中,玻璃化转变温度高达超过260℃并且耐热性优异。另外,在粘连性能方面获得非常好的结果,并且同时粘度低,从而显示在成型时的流动性也优异。
另一方面,使用其中玻璃化转变温度在特定范围内但是烯丙基化率低的烯丙基化的酚醛树脂的比较例2的产品,尽管在粘连性能和流动性方面获得良好结果,但是玻璃化转变温度低且耐热性差。另外,在使用其中烯丙基化率为100%但是玻璃化转变温度高且超出特定范围的烯丙基化的酚醛树脂的比较例3的产品中,尽管粘连性能良好且玻璃化转变温度高,从而显示优异的耐热性,但是粘度高且流动性差。另外,在使用其中玻璃化转变温度在特定范围内但是烯丙基化率为0%的树脂,即普通苯酚酚醛清漆树脂的比较例4的产品中,尽管在粘连性能和流动性方面获得良好的结果,但是玻璃化转变温度低并且耐热性差。
顺便提及,在比较例1中,捏合后的混合物为液态,因此不能将其冷却和粉碎,由此不能制造测量用环氧树脂组合物,并且不能测量玻璃化转变温度和粘度。
尽管已参考具体实施方式对本发明进行了详细说明,但是对于本领域的技术人员显而易见的是,能够在不背离本发明主旨和范围的情况下在其中进行各种改变和修正。
顺便提及,本申请基于2011年7月5日提交的日本专利申请 2011-149456号,并且通过参考将其内容并入本文中。
在此引用的所有参考文献都通过参考全部并入本文中。
本发明的电子部件封装用环氧树脂组合物可用作例如在功率装置如晶体管、二极管和晶闸管中的封装材料。
Claims (8)
2.根据权利要求1所述的电子部件封装用环氧树脂组合物,其中所述成分(A)和成分(B)的混合比设置成使得相对于所述成分(B)的每一当量酚羟基,所述成分(A)的环氧当量为0.5至3.0。
3.根据权利要求1所述的电子部件封装用环氧树脂组合物,其中在作为所述成分(B)的烯丙基化的酚醛树脂中,所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比
[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]
为80至100%。
4.根据权利要求2所述的电子部件封装用环氧树脂组合物,其中在作为所述成分(B)的烯丙基化的酚醛树脂中,所述结构单元(1)对所述结构单元(1)与所述结构单元(2)的总量的摩尔比
[结构单元(1)/[结构单元(1)+结构单元(2)]×100]
为80至100%。
5.一种电子部件装置,其通过用根据权利要求1所述的电子部件封装用环氧树脂组合物将电子部件进行树脂封装而获得。
6.一种电子部件装置,其通过用根据权利要求2所述的电子部件封装用环氧树脂组合物将电子部件进行树脂封装而获得。
7.一种电子部件装置,其通过用根据权利要求3所述的电子部件封装用环氧树脂组合物将电子部件进行树脂封装而获得。
8.一种电子部件装置,其通过用根据权利要求4所述的电子部件封装用环氧树脂组合物将电子部件进行树脂封装而获得。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20130109 |