CN106461366A - 环氧树脂组合物和静电电容型指纹传感器 - Google Patents

环氧树脂组合物和静电电容型指纹传感器 Download PDF

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Abstract

本发明的环氧树脂组合物用于形成构成静电电容型指纹传感器(100)的绝缘膜(105)，上述静电电容型指纹传感器具备：基板(101)；设置在基板(101)上的检测电极(103)；和将检测电极(103)密封的绝缘膜(105)。而且，本发明的环氧树脂组合物含有环氧树脂(A)和无机填充剂(B)。

Description

环氧树脂组合物和静电电容型指纹传感器
技术领域
本发明涉及环氧树脂组合物和静电电容型指纹传感器。
背景技术
对于指纹传感器，研究了各种技术。例如在专利文献1中，对通过静电电容方式检测指纹信息的半导体指纹传感器进行了研究。
在专利文献1中记载有一种在硅等的基板上，隔着层间膜呈阵列状配置有电极，并将其上表面用绝缘膜覆盖的指纹读取传感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-234245号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
对于具备基板、设置在上述基板上的检测电极和将上述检测电极密封的绝缘膜的静电电容型指纹传感器，要求提高其灵敏度。
用于解决技术问题的手段
根据本发明，提供一种环氧树脂组合物，其用于形成构成静电电容型指纹传感器的绝缘膜，上述静电电容型指纹传感器具备基板、设置在上述基板上的检测电极和将上述检测电极密封的上述绝缘膜，上述环氧树脂组合物的特征在于，含有：环氧树脂(A)；和无机填充剂(B)。
另外，根据本发明，提供一种静电电容型指纹传感器，其特征在于，具备：基板；设置在上述基板上的检测电极；和将上述检测电极密封并且由上述环氧树脂组合物的固化物形成的绝缘膜。
发明效果
根据本发明，能够提高静电电容型指纹传感器的灵敏度。
附图说明
上述的目的和其他的目的、特征以及优点，通过以下所述的优选实施方式和附随于其的以下附图将变得更明确。
图1是示意性地表示本实施方式的静电电容型指纹传感器的截面图。
具体实施方式
以下，使用附图对实施方式进行说明。另外，在所有的附图中，对相同的构成要件标注相同的符号，并适当省略说明。
图1是示意性地表示本实施方式的静电电容型指纹传感器100的截面图。
本实施方式的静电电容型指纹传感器100具备：基板101；设置在基板101上的检测电极103；和将检测电极103密封的绝缘膜105。绝缘膜105由环氧树脂组合物的固化物形成。另外，上述环氧树脂组合物含有环氧树脂(A)和无机填充剂(B)。
本发明人新发现，通过由含有环氧树脂(A)和无机填充剂(B)的环氧树脂组合物的固化物构成将检测电极密封的绝缘膜，能够提高静电电容型指纹传感器的灵敏度，从而完成了本实施方式的方案。
根据本实施方式，将检测电极103密封的绝缘膜105由含有环氧树脂(A)和无机填充剂(B)的环氧树脂组合物的固化物构成。这样的固化物的介电特性优异。因此，能够提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。在此，在本实施方式中，介电特性优异是指，例如相对介电常数和介质损耗角正切高，静电电容大。
以下，对本实施方式的环氧树脂组合物进行详细说明。
环氧树脂组合物用于形成将设置在基板101上的检测电极103密封的绝缘膜105。使用环氧树脂组合物的密封成形并无特别限定，例如能够通过传递成形法或压缩成形法进行。环氧树脂组合物例如为片状或粉粒体。在环氧树脂组合物为片状的情况下，例如能够使用传递成形法将环氧树脂组合物成形。另外，在环氧树脂组合物为粉粒体的情况下，例如能够使用压缩成形法将环氧树脂组合物成形。环氧树脂组合物为粉粒体，是指环氧树脂组合物为粉末状或颗粒状的情况。
(环氧树脂(A))
作为环氧树脂(A)，能够使用所有在1分子内具有2个以上环氧基的单体、低聚物、聚合物，其分子量和分子结构并无特别限定。
在本实施方式中，作为环氧树脂(A)，例如可列举：联苯型环氧树脂；双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、四甲基双酚F型环氧树脂等双酚型环氧树脂；茋型环氧树脂；苯酚酚醛清漆型环氧树脂、甲酚酚醛清漆型环氧树脂等酚醛清漆型环氧树脂；三酚基甲烷型环氧树脂、烷基改性三酚基甲烷型环氧树脂等多官能环氧树脂；具有亚苯基骨架的酚芳烷基型环氧树脂、具有亚联苯基骨架的酚芳烷基型环氧树脂等芳烷基型环氧树脂；二羟基萘型环氧树脂、将二羟基萘的二聚物进行缩水甘油醚化而得到的环氧树脂等萘酚型环氧树脂；异氰尿酸三缩水甘油酯、单烯丙基二缩水甘油基异氰尿酸酯等含三嗪核的环氧树脂；二环戊二烯改性苯酚型环氧树脂等交联环状烃化合物改性苯酚型环氧树脂，这些可以单独使用1种，也可以并用2种以上。
在这些中，从提高耐湿可靠性和成形性的平衡的观点出发，更优选含有双酚型环氧树脂、酚醛清漆型环氧树脂、联苯型环氧树脂、酚芳烷基型环氧树脂和三酚基甲烷型环氧树脂中的至少一个，尤其优选含有联苯型环氧树脂和酚芳烷基型环氧树脂中的至少一个。
作为环氧树脂(A)，尤其优选使用含有选自由下述式(1)表示的环氧树脂、由下述式(2)表示的环氧树脂和由下述式(3)表示的环氧树脂中的至少1种的环氧树脂。
(式(1)中，Ar1表示亚苯基或亚萘基，在Ar1为亚萘基的情况，缩水甘油醚基可以键合在α位和β位中的任一个。Ar2表示亚苯基、亚联苯基和亚萘基中的任一个基。Ra和Rb分别独立地表示碳原子数1～10的烃基。g为0～5的整数，h为0～8的整数。n3表示聚合度，其平均值为1～3)
(式(2)中，存在多个的Rc分别独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烃基。n5表示聚合度，其平均值为0～4)
(式(3)中，存在多个的Rd和Re分别独立地表示氢原子或碳原子数1～4的烃基。n6表示聚合度，其平均值为0～4)
在本实施方式中，在将环氧树脂组合物整体设为100质量％时，环氧树脂组合物中的环氧树脂(A)的含量优选为2质量％以上，更优选为3质量％以上，尤其优选为4质量％以上。通过使环氧树脂(A)的含量为上述下限值以上，能够在成形时实现充分的流动性，使填充性和成形性提高。
另一方面，在将环氧树脂组合物整体设为100质量％时，环氧树脂组合物中的环氧树脂(A)的含量优选为30质量％以下，更优选为20质量％以下，尤其优选为10质量％以下。通过使环氧树脂(A)的含量为上述上限值以下，能够提高使用环氧树脂组合物的固化物作为绝缘膜105的静电电容型指纹传感器100的耐湿可靠性和耐回流性。
(无机填充剂(B))
作为无机填充剂(B)的构成材料，并无特别限定，例如可列举氧化钛、五氧化钽、五氧化铌、钛酸钡、二氧化硅、氧化铝、高岭土、滑石、黏土、云母、岩棉、硅灰石、玻璃粉、玻璃片、玻璃珠、玻璃纤维、碳化硅、氮化硅、氮化铝、炭黑、石墨、二氧化钛、碳酸钙、硫酸钙、碳酸钡、碳酸镁、硫酸镁、硫酸钡、纤维素、芳族聚酰胺、木材、或将酚醛树脂成形材料或环氧树脂成形材料的固化物粉碎而得到的粉碎粉等，可以使用这些中的任1种以上。
在这些中，优选为相对介电常数(1MHz)为5以上的无机填充剂，从尤其能够提高所得到的环氧树脂组合物的固化体的相对介电常数的观点出发，更优选使用选自氧化钛、氧化铝、五氧化钽、五氧化铌和钛酸钡中的一种或两种以上，更优选使用选自氧化铝、氧化钛和钛酸钡中的一种或两种以上，更优选使用选自氧化钛和钛酸钡中的一种或两种以上，从抑制树脂的氧化劣化的观点出发，尤其优选使用金红石型的氧化钛。
在本实施方式中，在将环氧树脂组合物整体设为100质量％时，相对于环氧树脂组合物整体，环氧树脂组合物中的无机填充剂(B)的含量优选为50质量％以上，更优选为70质量％以上，尤其优选为80质量％以上。通过使无机填充剂(B)的含量为上述下限值以上，能够更进一步提高环氧树脂组合物的介电特性，更进一步提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。
另一方面，在将环氧树脂组合物整体设为100质量％时，环氧树脂组合物中的无机填充剂(B)的含量优选为97质量％以下，更优选为95质量％以下。通过使无机填充剂(B)的含量为上述上限值以下，能够更有效地提高环氧树脂组合物在成形时的流动性和填充性。
无机填充剂(B)的平均粒径D50优选为0.01μm以上50μm以下，更优选为0.1μm以上30μm以下。通过使平均粒径D50为上述下限值以上，能够使环氧树脂组合物的流动性良好，更有效地提高成形性。另外，通过使平均粒径D50为上述上限值以下，能够可靠地抑制产生浇口堵塞等。另外，在为了提高指纹传感器的灵敏度而使基板101(例如，硅片)上的绝缘膜105的厚度D为50μm以下的薄的厚度的情况下，为了抑制环氧树脂组合物的未填充不良，无机填充剂(B)的平均粒径D50优选为10μm以下，更优选为5μm以下。另外，平均粒径D50可以使用市售的激光式粒度分布计(例如株式会社岛津制作所制造的SALD-7000)，以体积基准测定颗粒的粒度分布，将其中值粒径(D50)作为平均粒径D50。
氧化钛可以使用本领域技术人员公知的物质。
无机填充剂(B)中的氧化钛的含量并无特别限定，例如相对于无机填充剂(B)整体，优选为1质量％以上100质量％以下，更优选为2质量％以上80质量％以下，尤其优选为5质量％以上50质量％以下。
通过使氧化钛的含量为上述下限值以上，能够更进一步提高环氧树脂组合物的介电特性，更进一步提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。另外，通过使氧化钛的含量为上述上限值以下，能够使环氧树脂组合物的流动性良好，更有效地提高成形性。
氧化钛的平均粒径D50优选为0.01μm以上20μm以下，更优选为0.1μm以上15μm以下。通过使平均粒径D50为上述下限值以上，能够使环氧树脂组合物的流动性良好，更有效地提高成形性。另外，通过使平均粒径D50为上述上限值以下，能够可靠地抑制产生浇口堵塞等。另外，在为了提高指纹传感器的灵敏度而使基板101(例如硅片)上的绝缘膜105的厚度D为50μm以下的薄的厚度的情况下，为了抑制环氧树脂组合物的未填充不良，氧化钛的平均粒径D50优选为10μm以下，更优选为5μm以下。
钛酸钡可以使用本领域技术人员公知的物质。
无机填充剂(B)中的钛酸钡的含量并无特别限定，例如相对于无机填充剂(B)整体，优选为10质量％以上100质量％以下，更优选为25质量％以上90质量％以下，尤其优选为40质量％以上75质量％以下。
通过使钛酸钡的含量为上述下限值以上，能够更进一步提高环氧树脂组合物的介电特性，更进一步提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。另外，通过使钛酸钡的含量为上述上限值以下，能够使环氧树脂组合物的流动性良好，更有效地提高成形性。
钛酸钡的平均粒径D50优选为0.01μm以上20μm以下，更优选为0.1μm以上15μm以下。通过使平均粒径D50为上述下限值以上，能够使环氧树脂组合物的流动性良好，更有效地提高成形性。另外，通过使平均粒径D50为上述上限值以下，能够可靠地抑制产生浇口堵塞等。另外，在为了提高指纹传感器的灵敏度而使基板101(例如硅片)上的绝缘膜105的厚度D为50μm以下的薄的厚度的情况下，为了抑制环氧树脂组合物的未填充不良，钛酸钡的平均粒径D50优选为10μm以下，更优选为5μm以下。
另外，从提高所得到的指纹传感器的灵敏度，并且抑制指纹传感器的翘曲的观点出发，无机填充剂(B)优选将选自氧化钛、氧化铝、五氧化钽、五氧化铌和钛酸钡中的一种或两种以上的无机填充剂与二氧化硅并用，更优选将选自氧化铝、氧化钛和钛酸钡中的一种或两种以上的无机填充剂与二氧化硅颗粒并用，尤其优选将选自氧化钛和钛酸钡中的一种或两种以上的无机填充剂与二氧化硅颗粒并用。
另外，在本实施方式中，从提高环氧树脂组合物的填充性的观点或抑制指纹传感器的翘曲的观点出发，作为优选方式的一种，可列举无机填充剂(B)含有平均粒径1μm以下的微粉二氧化硅的方式。
(固化剂(C))
环氧树脂组合物例如可以含有固化剂(C)。作为固化剂(C)，只要为与环氧树脂(A)进行反应使其固化的物质就无特别限定，例如可列举：乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺等碳原子数2～20的直链脂肪族二胺、间苯二胺、对苯二胺、对苯二甲胺、4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4'-二氨基二苯基丙烷、4,4'-二氨基二苯醚、4,4'-二氨基二苯基砜、4,4'-二氨基二环己烷、双(4-氨基苯基)苯基甲烷、1,5-二氨基萘、间苯二甲胺、对苯二甲胺、1,1-双(4-氨基苯基)环己烷、双氰胺等胺类；苯胺改性甲阶酚醛树脂和二甲醚甲阶酚醛树脂等甲阶型酚醛树脂；苯酚酚醛清漆树脂、甲酚酚醛清漆树脂、叔丁基苯酚酚醛清漆树脂、壬基苯酚酚醛清漆树脂、三酚基甲烷型苯酚酚醛清漆树脂等酚醛清漆型酚醛树脂；含亚苯基骨架的酚芳烷基树脂、含亚联苯基骨架的酚芳烷基树脂等酚芳烷基树脂；具有萘骨架或蒽骨架那样的稠多环结构的酚醛树脂；聚对氧苯乙烯等聚氧化苯乙烯；包含六氢邻苯二甲酸酐(HHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MTHPA)等脂环族酸酐、偏苯三甲酸酐(TMA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、苯酮四羧酸二酐(BTDA)等芳香族酸酐等的酸酐等；多硫化物、硫酯、硫醚等聚硫醇化合物；异氰酸酯预聚物、封端异氰酸酯等异氰酸酯化合物；含羧酸的聚酯树脂等有机酸类。这些可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
环氧树脂组合物中的固化剂(C)的含量并无特别限定，例如在将环氧树脂组合物整体设为100质量％时，优选为0.5质量％以上20质量％以下，更优选为1.5质量％以上20质量％以下，进一步优选为2质量％以上15质量％以下，尤其优选为2质量％以上10质量％以下。
(偶联剂(D))
环氧树脂组合物例如可以含有偶联剂(D)。作为偶联剂(D)，例如可以使用环氧硅烷、巯基硅烷、氨基硅烷、烷基硅烷、脲基硅烷、乙烯基硅烷等各种硅烷类化合物、钛类化合物、铝螯合物类、铝/锆类化合物等公知的偶联剂。
对这些进行例示，可列举：乙烯基三氯硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-[双(β-羟基乙基)]氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-(β-氨基乙基)氨基丙基二甲氧基甲基硅烷、N-(三甲氧基甲硅烷基丙基)乙二胺、N-(二甲氧基甲基甲硅烷基异丙基)乙二胺、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、六甲基二硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-三乙氧基甲硅烷基-N-(1,3-二甲基-亚丁基)丙基胺的水解物等硅烷类偶联剂；异丙基三异硬脂酰基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三(N-氨基乙基-氨基乙基)钛酸酯、四辛基双(二(十三烷基)亚磷酸酰氧基)钛酸酯、四(2,2-二烯丙氧基甲基-1-丁基)双(二(十三烷基))亚磷酸酰氧基钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酰氧基)氧基乙酸钛酸酯、双(二辛基焦磷酸酰氧基)乙撑钛酸酯、异丙基三辛酰基钛酸酯、异丙基二甲基丙烯酰基异硬脂酰基钛酸酯、异丙基三(十二烷基)苯磺酰基钛酸酯、异丙基异硬脂酰基二丙烯酰基钛酸酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三异丙苯基苯基钛酸酯、四异丙基双(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯等钛酸酯类偶联剂。这些可以单独使用1种，也可以将2种以上组合使用。
环氧树脂组合物中的偶联剂(D)的含量并无特别限定，例如在将环氧树脂组合物整体设为100质量％时，优选为0.01质量％以上3质量％以下，尤其优选为0.1质量％以上2质量％以下。通过使偶联剂(D)的含量为上述下限值以上，能够使环氧树脂组合物中的无机填充剂(B)的分散性良好。另外，通过使偶联剂(D)的含量为上述上限值以下，能够使环氧树脂组合物的流动性良好，使成形性提高。
(其他成分(E))
环氧树脂组合物除上述成分以外，还可以含有例如：有机膦、四取代鏻化合物、磷酸酯甜菜碱化合物、膦化合物与醌化合物的加成物或鏻化合物与硅烷化合物的加成物等含磷原子化合物、或1,8-二氮杂双环(5.4.0)十一烯-7、咪唑等脒类化合物、苄基二甲基胺等叔胺或作为上述化合物的季鎓盐的脒鎓盐、或铵盐等所代表的含氮原子化合物等固化促进剂；炭黑等着色剂；聚丁二烯化合物、丙烯腈丁二烯共聚化合物、天然蜡、合成蜡、高级脂肪酸或其金属盐类、石蜡、氧化聚乙烯等脱模剂；硅油、硅橡胶等低应力剂；水滑石等离子捕捉剂；氢氧化铝等阻燃剂；抗氧化剂等各种添加剂。
环氧树脂组合物的固化体在1MHz的相对介电常数(εr)优选为5以上，更优选为7以上，尤其优选为8以上。通过使相对介电常数(εr)为上述下限值以上，能够更进一步提高环氧树脂组合物的介电特性，并更进一步提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。
在环氧树脂组合物为片状的情况下，环氧树脂组合物的固化体例如通过使用传递成形机，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，将上述环氧树脂组合物注入成形而得到。该固化体例如为直径50mm、厚度3mm。
另外，在环氧树脂组合物为粉粒体的情况下，环氧树脂组合物的固化体例如通过使用压缩成形机，在模具温度175℃、成形压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，将上述环氧树脂组合物注入成形而得到。该固化体例如为直径50mm、厚度3mm。
固化体的相对介电常数(εr)例如能够利用YOKOGAWA-HEWLETT PACKARD公司制造的Q-METER 4342A进行测定。
相对介电常数(εr)的上限并无特别限定，例如为300以下。
另外，环氧树脂组合物的固化体在1MHz的介质损耗角正切(tanδ)优选为0.005以上，更优选为0.006以上，进一步优选为0.007以上。
通过使介质损耗角正切(tanδ)为上述下限值以上，能够更进一步提高环氧树脂组合物的介电特性，并更进一步提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。
在环氧树脂组合物为片状的情况下，环氧树脂组合物的固化体例如通过使用传递成形机，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，将上述环氧树脂组合物注入成形而得到。该固化体例如为直径50mm、厚度3mm。
另外，在环氧树脂组合物为粉粒体的情况下，环氧树脂组合物的固化体例如通过使用压缩成形机，在模具温度175℃、成形压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，将上述环氧树脂组合物注入成形而得到。该固化体例如为直径50mm、厚度3mm。
固化体的介质损耗角正切(tanδ)例如能够利用YOKOGAWA-HEWLETT PACKARD公司制造的Q-METER 4342A进行测定。
介质损耗角正切(tanδ)的上限并无特别限定，例如为0.07以下。
上述相对介电常数(εr)和上述介质损耗角正切(tanδ)能够通过适当调节构成环氧树脂组合物的各成分的种类和/或配合比例进行控制。在本实施方式中，作为用于控制上述相对介电常数(εr)和上述介质损耗角正切(tanδ)的因素，尤其可列举适当选择无机填充剂(B)的种类。例如，越多使用介电常数大的无机填充剂，越能够提高环氧树脂组合物的固化体的上述相对介电常数(εr)和上述介质损耗角正切(tanδ)。
环氧树脂组合物的通过螺旋流测定测得的流动长度例如优选为30cm以上200cm以下，更优选为40cm以上150cm以下。由此，能够使环氧树脂组合物的成形性提高。在本实施方式中，环氧树脂组合物的螺旋流测定例如通过使用传递成形机，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、注入时间15秒、固化时间120～180秒的条件下向根据EMMI-1-66的螺旋流测定用的模具中注入环氧树脂组合物，测定流动长度而进行。
在本实施方式中，环氧树脂组合物的固化体的玻璃化转变温度优选为100℃以上，更优选为120℃以上。由此，能够更有效地提高指纹传感器的耐热性。另一方面，上述玻璃化转变温度的上限值并无特别限定，例如能够为250℃。
在本实施方式中，环氧树脂组合物的固化体在玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTE1)优选为3ppm/℃以上，更优选为6ppm/℃以上。另外，在玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTE1)例如优选为50ppm/℃以下，更优选为30ppm/℃以下。通过这样控制CTE1，能够更可靠地抑制由基板101(例如硅片)与绝缘膜105的线膨胀系数的差引起的指纹传感器的翘曲。
在本实施方式中，环氧树脂组合物的固化体在超过玻璃化转变温度时的线膨胀系数(CTE2)优选为10ppm/℃以上。另外，超过玻璃化转变温度时的线膨胀系数(CTE2)例如优选为100ppm/℃以下。通过这样控制CTE2，能够更可靠地抑制尤其在高温环境下，由基板101(例如硅片)与绝缘膜105的线膨胀系数的差引起的指纹传感器的翘曲。
环氧树脂组合物的固化体的上述玻璃化转变温度和上述线膨胀系数(CTE1、CTE2)例如能够如以下那样进行测定。
首先，在环氧树脂组合物为片状的情况下，环氧树脂组合物的固化体例如通过使用传递成形机，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，将上述环氧树脂组合物注入成形而得到。该固化体例如为长度10mm、宽度4mm、厚度4mm。
另外，在环氧树脂组合物为粉粒体的情况下，环氧树脂组合物的固化体例如通过使用压缩成形机，在模具温度175℃、成形压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，将上述环氧树脂组合物注入成形而得到。该固化体例如为长度10mm、宽度4mm、厚度4mm。
接着，将所得到的固化体在175℃进行4小时的后固化后，使用热机械分析装置(精工电子工业株式会社制造，TMA100)，在测定温度范围0℃～320℃、升温速度5℃/分钟的条件下进行测定。根据该测定结果计算出玻璃化转变温度、在玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTE1)、在超过玻璃化转变温度时的线膨胀系数(CTE2)。
上述玻璃化转变温度、在玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTE1)、在超过玻璃化转变温度时的线膨胀系数(CTE2)能够通过适当调节构成环氧树脂组合物的各成分的种类和/或配合比例来进行控制。在本实施方式中，作为用于控制CTE1、CTE2的因素，尤其可列举适当选择无机填充剂(B)的种类。例如，通过使用线膨胀系数小的二氧化硅颗粒作为无机填充剂(B)，能够降低环氧树脂组合物的固化体的CTE1和CTE2。
以下，对本实施方式的静电电容型指纹传感器100的结构进行详细说明。
本实施方式的静电电容型指纹传感器100是例如通过感知与手指的静电电容的静电电容方式来读取指纹信息的指纹传感器。在此，指纹传感器读取被放置在该指纹传感器上的手指的凹凸。例如静电电容型指纹传感器100设置有比指纹的凹凸更细小的检测电极103。而且，利用在指纹的凹凸与检测电极103的间蓄积的静电电容来生成表示指纹的凹凸的二维图像。例如，因为在指纹的凸部和凹部检测出的静电电容不同，所以能够根据该静电电容的差来生成表示指纹的凹凸的二维图像。能够通过该二维图像来读取指纹信息。
图1是示意性地表示本实施方式的静电电容型指纹传感器100的截面图。
本实施方式的静电电容型指纹传感器100具备：基板101；设置在基板101上的检测电极103；和将检测电极103密封的绝缘膜105。
在本实施方式中，绝缘膜105由环氧树脂组合物的固化物形成。作为环氧树脂组合物，例如能够使用：将上述的各成分利用公知的设备进行混合，进一步利用辊、捏合机或挤出机等混炼机进行熔融混炼，冷却后粉碎而得到的物质；在粉碎后压片成型为片状而得到的物质；和根据需要适当调整分散度和/或流动性等而得到的物质等。
为了提高指纹传感器的灵敏度，基板101(例如硅片)上的绝缘膜105的厚度D例如为100μm以下，更优选为75μm以下，进一步优选为50μm以下。
基板101例如为片状的硅基板。检测电极103例如由Al膜形成，在基板101上隔着层间膜107配置成一维或二维阵列状。层间膜107例如由SiO2等形成。
检测电极103的上表面由绝缘膜105覆盖。检测电极103例如实施了引线接合。
本实施方式的静电电容型指纹传感器100能够基于公知的信息制造。例如如以下那样制造。
首先，在基板101上设置层间膜107后，在层间膜107上形成检测电极103。接着，利用环氧树脂组合物将检测电极103密封成形。作为成形方法，例如可列举传递成形法或压缩成型法、浇铸成型等。接着，使环氧树脂组合物热固化，形成绝缘膜105。由此，得到本实施方式的静电电容型指纹传感器100。
接着，说明本实施方式的效果。
根据本实施方式，将检测电极103密封的绝缘膜105由含有环氧树脂(A)和无机填充剂(B)的环氧树脂组合物的固化物构成。环氧树脂组合物的固化物，介电特性优异，因此能够提高静电电容型指纹传感器100的灵敏度。
[实施例]
接着，对本发明的实施例进行说明。
(环氧树脂组合物的制备)
对于实施例1～9，如以下那样制备环氧树脂组合物。首先，使用高速混合机将按照表1配合的各成分在常温下混合。接着，将所得到的混合物进行辊混炼(高温侧辊表面温度90℃、低温侧辊表面温度25℃)后，通过冷却和利用搅拌机的粉碎而得到环氧树脂组合物。另外，表1中的各成分的详细情况如下所述。
(A)环氧树脂
环氧树脂1：联苯型环氧树脂(三菱化学株式会社制造，YX-4000K)
(B)无机填充剂
无机填充剂1：氧化铝(电气化学工业株式会社制造，DAB-45SI，D50＝17μm)
无机填充剂2：二氧化硅(电气化学工业株式会社制造，FB105，D50＝10μm)
无机填充剂3：二氧化硅(株式会社德山制造，REOLOSIL CP-102，D50＝1μm以下)
无机填充剂4：二氧化硅(株式会社Admatechs制造，SO-25R，D50＝0.5μm)
无机填充剂5：氧化钛(IV)(石原产业株式会社制造，PF-726，D50＝1μm，金红石型，粒径为32μm以上的氧化钛的含量为5质量％以下)
无机填充剂6：钛酸钡(日本化学工业株式会社制造，パルセラム(Palceram)BT-UP2，D50＝2μm，粒径为32μm以上的钛酸钡的含量为5质量％以下)
无机填充剂7：氧化铝(Micron Inc.制造，AX3-15R，粒径为15μm以上的氧化铝的含量为5质量％以下，D50＝4μm)
(C)固化剂
固化剂1：三酚基甲烷型苯酚酚醛清漆树脂(MEH-7500，明和化成株式会社制造)
固化剂2：三酚基甲烷型苯酚酚醛清漆树脂(HE910-20，AIR WATER INC.制造)
(D)偶联剂
偶联剂1：N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷(东丽·道康宁株式会社(DowCorning Toray Co.,Ltd.)制造，CF4083)
(E)其他成分
固化促进剂1：由下述式(4)表示的固化促进剂
[固化促进剂1的合成方法]
在带有搅拌装置的可分离式烧瓶中装入37.5g(0.15摩尔)的4,4'-双酚S和100ml的甲醇，在室温下进行搅拌溶解，并且一边搅拌一边添加预先在50ml的甲醇中溶解4.0g(0.1摩尔)的氢氧化钠而得到的溶液。接着，添加预先在150ml的甲醇中溶解41.9g(0.1摩尔)的四苯基溴化鏻而得到的溶液。继续搅拌片刻，追加300ml的甲醇后，将烧瓶内的溶液一边搅拌一边滴加至大量的水中，得到白色沉淀。将沉淀进行过滤、干燥，得到白色结晶的固化促进剂1。
固化促进剂2：由下述式(5)表示的固化促进剂
[固化促进剂2的合成方法]
在装有1800g甲醇的烧瓶中加入249.5g的苯基三甲氧基硅烷和384.0g的2,3-二羟基萘并使其溶解，接着在室温搅拌下滴加28％甲醇钠-甲醇溶液231.5g。进一步在室温搅拌下在其中滴加预先准备的将503.0g四苯基溴化鏻溶解在600g甲醇中而得到的溶液，析出结晶。将析出的结晶进行过滤、水洗、真空干燥，得到桃白色结晶的固化促进剂2。
低应力剂1：丙烯腈丁二烯橡胶(宇部兴产株式会社制造，羧基末端丁二烯丙烯酸橡胶，CTBN1008SP)
低应力剂2：硅油
着色剂：炭黑
脱模剂：巴西棕榈蜡
离子捕捉剂：水滑石
(相对介电常数和介质损耗角正切的测定)
对于实施例1～9，如以下那样进行环氧树脂组合物的相对介电常数和介质损耗角正切的测定。使用低压传递成形机(上泷精机株式会社(Kohtaki Precision Machine Co.,Ltd)制造的“KTS-30”)，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，在模具中将上述环氧树脂组合物注入成形，由此得到环氧树脂组合物的固化体。该固化体为直径50mm、厚度3mm。
接着，对所得到的固化体，利用YOKOGAWA-HEWLETT PACKARD公司制造的Q-METER4342A测定1MHz、室温(25℃)下的相对介电常数和介质损耗角正切。将结果示于表1。
(螺旋流的测定)
对于实施例1～9，如以下那样进行环氧树脂组合物的螺旋流测定。使用低压传递成形机(上泷精机株式会社制造的“KTS-15”)，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、注入时间15秒、固化时间180秒的条件下，在根据EMMI-1-66的螺旋流测定用的模具中注入环氧树脂组合物，测定流动长度。表1中的单位为cm。将结果示于表1。
(玻璃化转变温度、线膨胀系数)
对于各实施例，如以下那样测定环氧树脂组合物的固化体的玻璃化转变温度(Tg)、线膨胀系数(CTE1、CTE2)。使用低压传递成形机(上泷精机株式会社制造的“KTS-30”)，在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、固化时间300秒的条件下，在模具中将上述环氧树脂组合物注入成形，由此得到环氧树脂组合物的固化体。该固化体为长度10mm、宽度4mm、厚度4mm。
接着，将所得到的固化体在175℃进行4小时的后固化后，使用热机械分析装置(精工电子工业株式会社制造，TMA100)，在测定温度范围0℃～320℃、升温速度5℃/分钟的条件下进行测定。根据该测定结果计算出玻璃化转变温度(Tg)、在玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTE1)、在超过玻璃化转变温度时的线膨胀系数(CTE2)。将结果示于表1。
(静电电容型指纹传感器的灵敏度测定)
对于实施例1～9中的各个实施例，使用所得到的环氧树脂组合物制作图1所示的静电电容型指纹传感器。接着，使用所得到的静电电容型指纹传感器制作表示指纹的凹凸的二维图像。
[表1]
由实施例1～9得到的静电电容型指纹传感器，均明确地显示出指纹的二维图像，表现出灵敏度良好的结果。在这些中，介电特性尤其优异的实施例2～9与实施例1相比，得到了更清晰的指纹的二维图像，表现出了优异的灵敏度。另外，实施例1～3、6～7和9在成形性试验中表现出了优异的结果。
另外，由实施例1～9得到的静电电容型指纹传感器，翘曲均得到了抑制。另外，由实施例1～9得到的环氧树脂组合物的固化体的CTE1均在3ppm/℃以上50ppm/℃以下的范围内。另外，由实施例1～9得到的环氧树脂组合物的固化体的CTE2均在10ppm/℃以上100ppm/℃以下的范围内。
另外，使绝缘膜105的厚度D变薄会关系到指纹传感器的灵敏度，因此，无机填充剂(B)使用切割粗粒而得到的物质能够抑制成形时的未填充等，因此优选。实施例7～9的环氧树脂组合物，即使使绝缘膜105的厚度D为50μm，也能够没有未填充地成形，与实施例1～6的环氧树脂组合物相比，成形性优异。另外，实施例7～9的环氧树脂组合物，即使使绝缘膜105的厚度D为50μm，也没有产生指纹传感器的翘曲。即，实施例7～9的环氧树脂组合物，明确地显示出指纹的二维图像，表现出良好的灵敏度的同时，表现出更优异的成形性。
本申请主张基于2014年3月25日提出申请的日本专利申请2014-062446号的优先权，将其公开的全部内容援用于本申请中。

Claims (12)

1.一种环氧树脂组合物，其用于形成构成静电电容型指纹传感器的绝缘膜，所述静电电容型指纹传感器具备基板、设置在所述基板上的检测电极和将所述检测电极密封的所述绝缘膜，所述环氧树脂组合物的特征在于，含有：
环氧树脂(A)；和
无机填充剂(B)。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述环氧树脂组合物的固化体在1MHz的相对介电常数(εr)为5以上。
3.根据权利要求2所述的密封用树脂组合物，其特征在于：
所述环氧树脂组合物的固化体在1MHz的相对介电常数(εr)为8以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述环氧树脂组合物的固化体在1MHz的介质损耗角正切(tanδ)为0.005以上。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述无机填充剂(B)含有选自氧化铝、氧化钛和钛酸钡中的一种或两种以上。
6.根据权利要求5所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述无机填充剂(B)含有所述氧化钛，
所述氧化钛为金红石型。
7.根据权利要求5或6所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述无机填充剂(B)还含有二氧化硅颗粒。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
在模具温度175℃、注入压力9.8MPa、注入时间15秒的条件下通过螺旋流测定测得的流动长度为30cm以上200cm以下。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述环氧树脂组合物的固化体的玻璃化转变温度为100℃以上。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述环氧树脂组合物的固化体在玻璃化转变温度以下的线膨胀系数(CTE1)为3ppm/℃以上50ppm/℃以下。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于：
所述环氧树脂组合物的固化体在超过玻璃化转变温度时的线膨胀系数(CTE2)为10ppm/℃以上100ppm/℃以下。
12.一种静电电容型指纹传感器，其特征在于，具备：
基板；
设置在所述基板上的检测电极；和
将所述检测电极密封并且由权利要求1～11中任一项所述的环氧树脂组合物的固化物形成的绝缘膜。
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