JP2000086743A - エポキシ樹脂硬化触媒およびそれを含有するエポキシ樹脂組成物 - Google Patents
エポキシ樹脂硬化触媒およびそれを含有するエポキシ樹脂組成物Info
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Abstract
安定性を高め、同時に成形時の硬化速度をも維持するこ
とができるような、エポキシ樹脂硬化触媒を提供し、さ
らにそれを含有するエポキシ樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 本発明により、二環式アミジンのヒドロ
キシル基含有カルボン酸塩がエポキシ樹脂硬化用触媒と
して用いられる。本発明によるエポキシ樹脂組成物は、
15〜90wt%のエポキシ樹脂、5〜80wt%の硬
化剤、および0.2〜10wt%の、二環式アミジンの
ヒドロキシル基含有カルボン酸塩からなる硬化触媒を含
有する。
Description
脂硬化触媒およびそれを含有するエポキシ樹脂組成物に
関するもので、特に、二環式アミジンのヒドロキシル基
含有カルボン酸塩を含有するエポキシ樹脂硬化触媒、お
よび当該硬化触媒を含有するエポキシ樹脂組成物に関す
る。
ランジスタ、ダイオード等のデバイス、半導体、および
その他部品などのパッケージ材料として広く使用されて
きた。なかでも、ほぼ90%の半導体が、エポキシ成形
材料(EMC、Epoxy Molding Comp
ound)をパッケージング材料として使用しているこ
のエポキシ成形材料は通常、エポキシ樹脂の硬化を促進
するための硬化触媒を含有する。このうち、商業上よく
使用されるのはDBU(1,8−ジアザビシクロ(5,
4,0)−7−ウンデセン)のフェノール塩である。フ
ェノール類は高分子であるため、特定値の酸性度を示す
単一酸分子(single acid molecule)と異なり、酸性度
が一定幅で分布する。したがって、DBU−フェノール
触媒を熱すると、広い温度範囲でDBUが放出される。
ただし、DBUの塩を単一酸分子と一緒にした場合、D
BUは狭い温度範囲で放出される。
化触媒として単一酸分子HBF4 とDBUとの塩を使用
している。しかしながら、HBF4 は腐食性であるた
め、EMCの製造に適さない。米国特許第5,001,
211号では、1−イソプロピル−2−メチルイミダゾ
ールのサリチル酸塩をエポキシ樹脂の硬化触媒として使
用している。しかしながら、えられるEMCには貯蔵寿
命が短いという欠点がある。
成形材料は室温での安定性に劣るため、室温で保存する
場合は短期間内に使い切る必要があり、非常に不便であ
る。したがって、室温における貯蔵寿命が長く、かつ従
来と同様の機能を維持できるような新規なエポキシ成形
材料を開発し、現実のニーズに応える必要がある。
した問題点を解決し、エポキシ樹脂に添加することによ
りエポキシ樹脂を硬化させられるような新規な硬化触媒
を提供することである。この硬化触媒を含有したエポキ
シ樹脂組成物は、室温時および配合時の安定性に優れる
一方で、成形時の硬化速度を従来どおりのレベルに維持
することもできる。
ため、本発明ではエポキシ樹脂の硬化触媒として、二環
式アミジンのヒドロキシル基含有カルボン酸塩を使用す
る。
で表されるアミジン骨格を有する二環式化合物であり、
たとえば次のような式(II)または(III)で表す
ことができる。
を形成しかつR5 とR7 とが結合して環を形成するか、
R1 とR5 とが結合して環を形成しかつR1 とR3 とが
結合して環を形成するか、またはR3 とR7 とが結合し
て環を形成しかつR5 とR7 とが結合して環を形成し、
式(III)中、点線は任意に選択可能なπ結合であ
り、R1 とR3 とが結合して環を形成しかつR5 とR7
とが結合して環を形成するか、R1 とR5 とが結合して
環を形成しかつR1 とR3 とが結合して環を形成する
か、R3 とR7 とが結合して環を形成しかつR5 とR7
とが結合して環を形成するか、またはR5 とR7 とで少
なくとも二環を形成する。
ポキシ樹脂組成物を提供する。本発明のエポキシ樹脂組
成物は、15〜90wt%のエポキシ樹脂、5〜80w
t%の硬化剤、および0.2〜10wt%の、二環式ア
ミジンのヒドロキシル基含有カルボン酸塩からなる硬化
触媒を含有する。
有した酸と、DBUなどの二環式アミジンとを中和させ
て生じる塩類を、エポキシ樹脂の硬化触媒として使用す
る。エポキシ樹脂組成物を成形機のなかで熱すると、熱
のために放出された塩類から塩基分子が生成され、これ
によってエポキシ樹脂に触媒作用を及ぼすことができ
る。
Hを含有した酸は、単一酸分子(モノカルボン酸)であ
ることが好ましい。単一酸分子を用いる場合、前述した
塩は、熱せられると狭い温度範囲で酸と塩基を放出す
る。したがって、本発明による硬化触媒は、室温におけ
る安定性、成形温度における反応性という二重の条件を
ともに満たすことができる。
〜90wt%のエポキシ樹脂、5〜80wt%の硬化
剤、および0.2〜10wt%の、二環式アミジンのヒ
ドロキシル基含有カルボン酸塩からなる硬化触媒を含有
する。本発明の特徴は、二環式アミジンのヒドロキシル
基含有カルボン酸塩を、エポキシ樹脂の硬化触媒として
使用する点にある。
どのエポキシ樹脂でもよい。具体的には、ジシクロペン
タジエニルエポキシ樹脂、ビフェニルエポキシ樹脂、フ
ェノールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールエポ
キシ樹脂、テルペンエポキシ樹脂、アラルキルエポキシ
樹脂、多官能価エポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹
脂、ハロゲン化エポキシ樹脂、およびこれらの混合物な
どがある。
脂に使用されるどの公知の硬化剤でもよい。具体的に
は、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック
樹脂、多官能価フェノール樹脂、アラルキルフェノール
樹脂、テルペンフェノール樹脂、ジシクロペンタジエニ
ルフェノール樹脂、ナフタレンフェノール樹脂、ハロゲ
ン化フェノール樹脂、およびこれらの混合物などがあ
る。
ジンのヒドロキシル基含有カルボン酸塩である。具体的
には、二環式アミジンは1,8−ジアザビシクロ(5,
4,0)−7−ウンデセン[DBU]、1−クロロ−
6,7,8,9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼピン
(2,1−b)キナゾリン、10−クロロ−2,3,
4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピリミド
(1,2−a)アゼピン、10−ベンジル−2,3,
4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピリミド
(1,2−a)アゼピン、10−ペンタデシル−2,
3,4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピリミ
ド(1,2−a)アゼピン、2,3,4,6,7,8,
9,10−オクタヒドロ−ピリミド(1,2−a)アゼ
ピン−10−カルボン酸フェニルアミド、2,3,4,
6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピリミド(1,
2−a)アゼピン、5,7,8,9,10,11−ヘキ
サヒドロ−アゼピン(1,2−a)キナゾリン、1,
2,3,5,6,7−ヘキサヒドロ−ベンゾ−(f)ピ
リミド(1,2−a)アゼピン、2−フェニル−2,
3,4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピリミ
ド(1,2−a)アゼピン、3−クロロ−6,7,8,
9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−
b)キナゾリン、4−クロロ−6,7,8,9,10,
12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリ
ン、4−メトキシ−6,7,8,9,10,12−ヘキ
サヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリン、2,3
−ジメトキシ−6,7,8,9,10,12−ヘキサヒ
ドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリン、6,7,
8,9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1
−b)キナゾリン、2−クロロ−6,7,8,9,1
0,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナ
ゾリン、2−ブロモ−6,7,8,9,10,12−ヘ
キサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリン、およ
び4−メチル−6,7,8,9,10,12−ヘキサヒ
ドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリンなどがある。
なかでも、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)−7
−ウンデセン[DBU]、またはその誘導体であること
が好ましい。
ン酸は、
はH、炭素数1〜8のアルキル、炭素数6〜8のアリー
ル、炭素数7〜9のアリールアルキル、および炭素数7
〜9のアルキルアリールよりなる群から独立して選択さ
れる。このようなヒドロキシル基含有カルボン酸のう
ち、なかでも
H、炭素数1〜8のアルキル、炭素数6〜8のアリー
ル、炭素数7〜9のアリールアルキル、および炭素数7
〜9のアルキルアリールよりなる群から独立して選択さ
れる。このようなヒドロキシル基含有カルボン酸のう
ち、なかでも、
い。また、本発明のエポキシ樹脂組成物は、添加量が組
成物の総量の45〜93wt%であるような充填材をさ
らに含有してもよい。充填材は、例えば二酸化ケイ素な
ど、無機の充填材であることが好ましい。
加量が組成物の総量の0.1〜5wt%であるようなそ
の他の添加剤を含有してもよい。一般に、エポキシ樹脂
組成物に添加することのできる添加剤には、難燃剤、カ
ップリング剤、離型剤、およびエラストマーなどがあ
る。エラストマーの具体例としては、シリコーン粉末、
シリコーン油、ゴム、ポリウレタン(PU)、およびブ
ロック共重合体などがある。
材料、粉体塗料、接着剤、プリント回路板材料、封入剤
などとして使用することができる。本発明によるエポキ
シ樹脂組成物が成形材料、すなわちエポキシ成形材料
(EMC)である場合は、半導体デバイスのパッケージ
材料として使用することができる。
て、DBUの各種有機酸塩を使用して比較を行った。そ
の結果、DBUのフタル酸塩(DBU・フタル酸塩)を
使用した場合に比べて、本発明による塩類の硬化触媒
(例えばDBU・サリチル酸塩)を使用した場合の方
が、室温時の安定性・成形時の反応性のいずれにおいて
も優れていることがわかった。また、本発明ではDBU
を改質する方法を採用しているため、EMCの性質に大
きな変化はみられなかった。
発明の内容、方法、および特徴をさらに詳しく説明する
が、本発明の範囲は以下の実施例に限定されることはな
く、依然として特許請求の範囲を基準とする。硬化触媒の調製 実施例1:硬化触媒の調製 DBUとサリチル酸を1:1でアルコールに溶解して充
分に混合した後、アルコールを濃縮し、エーテルを加え
て塩以外の不純物を除去した。沈殿・分離後、DBUの
サリチル酸塩がえられた。収率>90%であった。エポキシ樹脂組成物の硬化速度の分析 実施例2〜3 エポキシ樹脂、硬化剤、および実施例1でえられた硬化
触媒を、表1記載の成分および用量で充分に混合し、示
差走査熱量計を利用して175℃における硬化速度を測
定した。その結果、60秒間硬化反応させた時点での反
応残留物はおよそ0.13%であった。これは、反応性
が高いことを示している。比較例1 実施例2と同様の手順で、表1記載の成分および用量で
実験をおこなった。ただし、硬化触媒だけは、DBUの
フェノール塩を成分とするSanApro社製造のU−
CAT841を使用した。その結果、60秒間硬化反応
させた時点での反応残留物はおよそ0.203%であっ
た。比較例2 実施例2と同様の手順で、表1記載の成分および用量で
実験をおこなった。ただし、硬化触媒だけは、DBUの
フタル酸塩を成分とするSanApro社製造のU−C
AT810を使用した。その結果、60秒間硬化反応さ
せた時点での反応残留物はおよそ0.158%であっ
た。
っても、本発明に特徴的な硬化触媒を使用してエポキシ
樹脂の硬化反応を実施した場合には、市販のU−CAT
841やU−CAT810を使用した場合よりも、硬化
速度が大きいことがわかった。
剤を、表2記載の成分および用量でドライブレンドし、
さらに二本ロール機に入れて75〜100℃で充分にブ
レンドした。ついで、えられた混合物のスパイラルフロ
ー長(spiral flow length)を測定し、エポキシ成形材
料の貯蔵寿命を決定した。その結果、室温で72時間貯
蔵した場合のスパイラルフロー長の減少量は、室温での
0時間貯蔵を基準としてわずか1.1〜5.6%であ
り、なかにはかえってスパイラルフロー長が増加した成
分もあった。これは、本発明でえられたエポキシ成形材
料が室温での安定性に優れていること示している。比較例3 実施例4と同様の手順で、表2記載の成分および用量で
実験をおこなった。ただし、硬化触媒だけは、SanA
pro社製造のU−CAT841を使用した。その結
果、室温で72時間貯蔵した場合のスパイラルフロー長
の減少量は9.0%であった。比較例4 実施例4と同様の手順で、表2記載の成分および用量で
実験をおこなった。ただし、硬化触媒だけは、SanA
pro社製造のU−CAT810を使用した。その結
果、室温で72時間貯蔵した場合のスパイラルフロー長
の減少量は7.8%であった。
シ樹脂組成物が、室温での安定性、および成形温度での
反応性に優れており、また、本発明による硬化触媒を使
用してえられたエポキシ成形材料は、市販の触媒を使用
してえられたものよりも長い貯蔵寿命を擁していること
がわかる。
Claims (21)
- 【請求項1】 二環式アミジンのヒドロキシル基含有カ
ルボン酸塩からなることを特徴とする、エポキシ樹脂の
硬化触媒。 - 【請求項2】 15〜90wt%のエポキシ樹脂、5〜
80wt%の硬化剤、および0.2〜10wt%の、二
環式アミジンのヒドロキシル基含有カルボン酸塩からな
る硬化触媒、を含有することを特徴とする、エポキシ樹
脂組成物。 - 【請求項3】 前記エポキシ樹脂が、ジシクロペンタジ
エニルエポキシ樹脂、ビフェニルエポキシ樹脂、フェノ
ールノボラックエポキシ樹脂、ビスフェノールエポキシ
樹脂、テルペンエポキシ樹脂、アラルキルエポキシ樹
脂、多官能エポキシ樹脂、ナフタレンエポキシ樹脂、ハ
ロゲン化エポキシ樹脂、およびこれらの混合物よりなる
群から選択されることを特徴とする、請求項2に記載の
エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項4】 前記硬化剤が、フェノールノボラック樹
脂、クレゾールノボラック樹脂、多官能フェノール樹
脂、アラルキルフェノール樹脂、テルペンフェノール樹
脂、ジシクロペンタジエニルフェノール樹脂、ナフタレ
ンフェノール樹脂、ハロゲン化フェノール樹脂、および
これらの混合物よりなる群から選択されることを特徴と
する、請求項2または3に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】 前記二環式アミジンが、1,8−ジアザ
ビシクロ(5,4,0)−7−ウンデセン[DBU]、
1−クロロ−6,7,8,9,10,12−ヘキサヒド
ロ−アゼピン(2,1−b)キナゾリン、10−クロロ
−2,3,4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−
ピリミド(1,2−a)アゼピン、10−ベンジル−
2,3,4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピ
リミド(1,2−a)アゼピン、10−ペンタデシル−
2,3,4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピ
リミド(1,2−a)アゼピン、2,3,4,6,7,
8,9,10−オクタヒドロ−ピリミド(1,2−a)
アゼピン−10−カルボン酸フェニルアミド、2,3,
4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−ピリミド
(1,2−a)アゼピン、5,7,8,9,10,11
−ヘキサヒドロ−アゼピン(1,2−a)キナゾリン、
1,2,3,5,6,7−ヘキサヒドロ−ベンゾ−
(f)ピリミド(1,2−a)アゼピン、2−フェニル
−2,3,4,6,7,8,9,10−オクタヒドロ−
ピリミド(1,2−a)アゼピン、3−クロロ−6,
7,8,9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ
(2,1−b)キナゾリン、4−クロロ−6,7,8,
9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−
b)キナゾリン、4−メトキシ−6,7,8,9,1
0,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナ
ゾリン、2,3−ジメトキシ−6,7,8,9,10,
12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリ
ン、6,7,8,9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼ
ピノ(2,1−b)キナゾリン、2−クロロ−6,7,
8,9,10,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1
−b)キナゾリン、2−ブロモ−6,7,8,9,1
0,12−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナ
ゾリン、および4−メチル−6,7,8,9,10,1
2−ヘキサヒドロ−アゼピノ(2,1−b)キナゾリン
よりなる群から選択されることを特徴とする、請求項2
〜4のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項6】 前記二環式アミジンが、1,8−ジアザ
ビシクロ(5,4,0)−7−ウンデセン[DBU]、
またはその誘導体であることを特徴とする、請求項2〜
5のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項7】 前記ヒドロキシル基含有カルボン酸が、 【化1】 (ここで、各RはH、炭素数1〜8のアルキル、炭素数
6〜8のアリール、炭素数7〜9のアリールアルキル、
および炭素数7〜9のアルキルアリールよりなる群から
独立して選択される)よりなる群から選択されることを
特徴とする、請求項2〜6のいずれか1項に記載のエポ
キシ樹脂組成物。 - 【請求項8】 前記ヒドロキシル基含有カルボン酸が、 【化2】 (ここで、各RはH、炭素数1〜8のアルキル、炭素数
6〜8のアリール、炭素数7〜9のアリールアルキル、
および炭素数7〜9のアルキルアリールよりなる群から
独立して選択される)であることを特徴とする、請求項
7に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項9】 前記ヒドロキシル基含有カルボン酸が、 【化3】 で表されるサリチル酸であることを特徴とする、請求項
8に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項10】 45〜93wt%の充填材をさらに含
有することを特徴とする、請求項2〜9のいずれか1項
に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項11】 前記充填材が無機の充填材であること
を特徴とする、請求項10に記載のエポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項12】 前記充填材が二酸化ケイ素であること
を特徴とする、請求項11に記載のエポキシ樹脂組成
物。 - 【請求項13】 0.1〜5wt%の添加剤をさらに含
有することを特徴とする、請求項2〜12のいずれか1
項に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項14】 前記添加剤が難燃剤を含有することを
特徴とする、請求項13に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項15】 前記添加剤がカップリング剤を含有す
ることを特徴とする、請求項13に記載のエポキシ樹脂
組成物。 - 【請求項16】 前記添加剤が離型剤を含有することを
特徴とする、請求項13に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項17】 前記添加剤がエラストマーを含有する
ことを特徴とする、請求項13に記載のエポキシ樹脂組
成物。 - 【請求項18】 前記エラストマーが、シリコーン粉
末、シリコーン油、ゴム、ポリウレタン(PU)、およ
びブロック共重合体よりなる群から選択されることを特
徴とする、請求項17に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項19】 エポキシ成形材料(EMC)であるこ
とを特徴とする、請求項2〜18のいずれか1項に記載
のエポキシ樹脂組成物。 - 【請求項20】 請求項2〜19のいずれか1項に記載
のエポキシ樹脂組成物を硬化させることによりえられる
ことを特徴とする、硬化エポキシ樹脂。 - 【請求項21】 成形材料、粉体塗料、接着剤、プリン
ト回路板材料、または封入剤として使用できることを特
徴とする、請求項2〜19のいずれか1項に記載のエポ
キシ樹脂組成物。
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Cited By (2)
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-
1998
- 1998-09-14 TW TW87115274A patent/TW432084B/zh not_active IP Right Cessation
-
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- 1999-01-18 JP JP00945599A patent/JP3150954B2/ja not_active Expired - Lifetime
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