JP2546116B2 - 有機珪素化合物及び無機質充填剤 - Google Patents
有機珪素化合物及び無機質充填剤Info
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Description
ポキシ基とプロピレン基を介してアルコキシシランが付
加した構造を有し、樹脂改質剤、エポキシ樹脂などの接
着助剤、シランカップリング剤などとして有効に用いら
れる有機珪素化合物、及び該有機珪素化合物で表面処理
され、半導体装置封止用樹脂組成物などの複合材料に好
適に使用し得る無機質充填剤に関する。
ジスタ、IC、LSIなどの半導体素子は、通常セラミ
ックパッケージやプラスチックパッケージなどにより封
止され、半導体装置化されている。このうちセラミック
パッケージは、構成材料そのものが耐熱性を有し、耐浸
透性にも優れているため、温度、湿度に対して強く、し
かも中空パッケージのため機械的強度も高く、信頼性の
高い封止が可能である。しかしながら、セラミックパッ
ケージは、構成材料が比較的高価であること、量産性に
劣る欠点があるなどのため、最近ではプラスチックパッ
ケージを用いた樹脂封止が主流になってきている。この
種の樹脂封止には、従来からエポキシ樹脂組成物が使用
されており、良好な成績を収めている。
積度の向上と共に素子サイズの大型化、配線の微細化が
進み、パッケージが小型化、薄形化する傾向にあり、こ
れに伴って封止材料に対して従来以上の信頼性(低応
力、耐湿信頼性、耐衝撃信頼性、耐クラック性等)の向
上が要望されている。
ゴム変性して熱応力を低減させたり、無機質充填剤を増
量させることなどが検討されてきたが、その効果は未だ
十分ではない。そのため、技術革新による素子サイズの
大型化に対応するために、樹脂封止の低応力、耐湿信頼
性、耐衝撃信頼性、耐クラック性等の信頼性を向上し得
る技術の開発が強く要望されている。
記要望に応えるため鋭意検討を重ねた結果、下記一般式
(2)で示されるジヒドロキシベンゼンをアリル化して
一般式(3)の化合物を得、更にそのフェノール性水酸
基をエポキシ化して一般式(4)の化合物を得ると共
に、この化合物に下記一般式(5)のヒドロアルコキシ
シランをハイドロシリル化反応させることにより、下記
一般式(1)で示される新規な有機珪素化合物を得られ
ることを知見した。
しくは置換の一価炭化水素基又はハロゲン原子、Rは炭
素数1〜6の非置換もしくは置換の一価炭化水素基であ
る。)
物は、分子内に官能基としてエポキシ基とアルコキシシ
ランを含有するので、シリカのSi−OH基、各種有機
化合物のエポキシ基、フェノール性水酸基と反応性が高
く、このため、例えば半導体装置封止用樹脂組成物など
の複合材料に使用するシリカの改質剤、樹脂改質剤、エ
ポキシ樹脂などの接着助剤などとして有効であり、半導
体樹脂封止の信頼性を高めることができること、特に上
記有機珪素化合物で表面処理した無機質充填剤は、従来
公知の半導体封止用樹脂組成物に含有させた場合、低応
力でしかも耐湿信頼性、耐衝撃信頼性、耐クラック性に
優れた硬化物を与え、半導体封止用樹脂組成物の充填剤
として非常に有用で、半導体装置樹脂封止の信頼性を向
上させ得ることを見い出し、本発明をなすに至ったもの
である。
される有機珪素化合物、及びこの有機珪素化合物で表面
処理した無機質充填剤を提供する。
と、本発明の有機珪素化合物は、下記式(1)で示され
るものである。
の非置換もしくは置換の一価炭化水素基又はハロゲン原
子、Rは炭素数1〜6の非置換もしくは置換の一価炭化
水素基であり、このような炭素数1〜6の非置換もしく
は置換の一価炭化水素基としては、例えばメチル基、エ
チル基、プロピル基、t−ブチル基、プロぺニル基、フ
ェニル基などが挙げられる。
記反応式に示すように、式(2)のジヒドロキシベンゼ
ンをアリル化し、エポキシ化し、ヒドロシリル化するこ
とにより得ることができる。
(2)としては、目的の有機珪素化合物に対応したもの
を使用でき、例えばヒドロキノンなどを用いることがで
きる。
ル化は、例えばジヒドロキシベンゼン(2)を公知の方
法によりアリルエーテル化した後、クライゼン転移する
ことで行うことができる。
カセイソーダなどの脱塩化水素剤などの存在下で反応さ
せる公知の方法によって行うことができる。
に付加する反応は、白金系触媒などを用いる公知のヒド
ロシリル化反応により行うことができる。
て、上記反応を具体的に示すと下記の通りである。
化合物は、一分子内に官能基として二個のエポキシ基及
びアルコキシシランを含有するので、シリカのシラノー
ル基、各種有機化合物のエポキシ基、フェノール性水酸
基と反応性が高く、それ故シランカップリング剤として
無機質充填剤の改質剤、樹脂改質剤、エポキシ樹脂など
の接着助剤などとしての有用性を持つ。
(1)で示される有機珪素化合物で処理した場合、得ら
れる無機質充填剤は、従来公知の半導体封止用樹脂組成
物の充填剤として有用で、その硬化物に低応力、耐湿信
頼性、耐衝撃信頼性、耐クラック性などを与えることが
できる。
は特に制限されないが、例えばシリカ系充填剤、アルミ
ナ系充填剤、酸化チタン、酸化鉄、水酸化マグネシウム
などが挙げられる。これらの中でも本発明の有機珪素化
合物はシリカ系充填剤に効果的である。このシリカ系充
填剤としては、例えば溶融シリカ、結晶性シリカ、窒化
珪素、コロイダルシリカ、シリカエアロゲル、マイカ、
タルクなどが挙げられ、その形状は特に制限されない。
表面処理する方法は特に制限されず、また、無機質充填
剤に対して本発明の有機珪素化合物が0.01〜10重
量%、特に0.1〜2重量%の範囲で付着するように処
理することが好ましい。
とって説明すると、まず、本発明の有機珪素化合物とシ
リカを混合撹拌してシリカ表面を被覆処理する。この被
覆処理は、本発明の有機珪素化合物を水、アルコール、
トルエンなどの溶媒で希釈して行うことが好ましい。こ
の場合の処理温度も特に制限されないが、25〜120
℃程度が好ましい。また、被覆処理の際、ジアザビシク
ロウンデセンなどの加水分解性触媒を用いることが好ま
しい。
とシリカ表面に存在するシラノール基との結合を強固な
ものとするため、適当な温度で長時間熟成又は高温で乾
燥させることが良い。この場合、熟成は20〜50℃で
1〜10時間、乾燥は50〜200℃で1〜15時間程
度行うことが好ましい。
処理された無機質充填剤は、通常の無機質充填剤として
従来のエポキシ樹脂などに通常の配合量で配合でき、従
って、配合される対象となる樹脂の成分は従来通りとす
ることができる。
的に示すが、本発明は下記の実施例に制限されるもので
はない。
リル330gと共に、コンデンサー、温度計、撹拌機を
付けた2リットルの四つ口フラスコに入れた。撹拌しな
がら炭酸カリウム377gを入れ、溶解後還流下で8時
間反応させた。8時間後、ろ過し、溶媒を除去し、メチ
ルイソブチルケトン0.8リットルに再度溶解し、洗浄
後溶媒を留去したところ、下記式で示される化合物A1
05g(収率26%)が得られた。NMR、IRによっ
て下記式で示される構造式の化合物であることを同定し
た。
つ口フラスコ中の化合物A105gを窒素雰囲気下18
0℃に加熱し、30分間反応させたところ、下記構造を
有する化合物B103g(収率98%)が得られた。N
MR、IRによって下記式で示される構造式の化合物で
あることを同定した。
つ口フラスコに化合物B90g、エピクロロヒドリン6
66g、セチルトリメチルアンモニウム4.38gを入
れ、還流下で3時間撹拌した。その後、NAOH(50
%水溶液)70gを減圧下(80〜90℃/100〜1
30mmHg)で滴下した。滴下終了後、ろ過、溶媒を
除去し、更にNAOH(10%水溶液)で加水分解性塩
素を除き、水洗いして下記化合物C75g(収率48
%)が得られた。NMR、IRによって下記式で示され
る構造式の化合物であることを同定した。
つ口フラスコに化合物C63gとトルエン450gを入
れ、共沸脱水した後、塩化白金系触媒(信越化学PL−
50T)1.8gを加え、撹拌しながら水素化トリメト
キシシラン31gを滴下し、滴下終了後、60℃で3時
間反応させた。3時間後、未反応の化合物C及び溶媒を
減圧下で除去して、目的とする下記式Dで示される有機
珪素化合物24g(収率79%)を得た。化合物Dのス
ペクトルデータは以下に帰属された。
より下記式Eで示される有機珪素化合物を合成した。化
合物Eのスペクトルデータは以下に帰属された。
より下記式Fで示される有機珪素化合物を合成した。化
合物Fのスペクトルデータは以下に帰属された。
撹拌機及び滴下ロートを具備した内容積3リットルの四
つ口フラスコを反応装置として使用し、この四つ口フラ
スコに溶融球状シリカ(平均粒径25μm)1kg、上
記実施例で合成した有機珪素化合物D11.4g、水1
00g、溶媒としてイソプロピルアルコール1kgを入
れ、82℃の温度で2時間撹拌した。こうして得られた
反応物から溶媒を減圧下で留去した後、120℃で15
時間乾燥させて、処理シリカ1kgを得た。
撹拌機及び滴下ロートを具備した内容積3リットルの四
つ口フラスコを反応装置として使用し、この四つ口フラ
スコに溶融球状シリカ(平均粒径25μm)1kg、上
記実施例で合成した有機珪素化合物E11.4g、水1
00g、溶媒としてイソプロピルアルコール1kgを入
れ、82℃の温度で2時間撹拌した。こうして得られた
反応物から溶媒を減圧下で留去した後、120℃で15
時間乾燥させて、処理シリカ1kgを得た。
撹拌機及び滴下ロートを具備した内容積3リットルの四
つ口フラスコを反応装置として使用し、この四つ口フラ
スコに溶融球状シリカ(平均粒径25μm)1kg、上
記実施例で合成した有機珪素化合物F11.8g、水1
00g、溶媒としてイソプロピルアルコール1kgを入
れ、82℃の温度で2時間撹拌した。こうして得られた
反応物から溶媒を減圧下で留去した後、120℃で15
時間乾燥させて、処理シリカ1kgを得た。
溶融球状シリカ(平均粒径25μm)を用いた。
撹拌機及び滴下ロートを具備した内容積3リットルの四
つ口フラスコを反応装置として使用し、この四つ口フラ
スコに溶融球状シリカ(平均粒径25μm)1kg、γ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学
KBM−403)7.11g、水100gと溶媒として
イソプロピルアルコール1kgを入れ、82℃の温度で
2時間撹拌した。こうして得られた反応物から溶媒を減
圧下で留去した後、120℃で15時間乾燥させ、表面
処理シリカ1kgを得た。
2で得られた処理シリカを用い、表1に示した他の封止
樹脂成分とともに熱二本ロールを用いて、溶融混練し
て、エポキシ樹脂組成物を製造した。
物について以下の(イ)〜(ハ)の試験を行った。結果
を表1に併記する。 (イ)吸水率 180℃、70kg/cm2,成形時間2分の条件で直
径70mmで厚さが2mmの円盤を成形し、180℃、
4時間ポストキュアーしたものを120℃/100%R
H雰囲気中に24時間放置し、吸水率を測定した。 (ロ)誘電正接 180℃、70kg/cm2,成形時間2分の条件で直
径70mmで厚さが2mmの円盤を成形し、180℃、
4時間ポストキュアーしたものを120℃プレッシャー
クッカー内に120時間放置した後、誘電正接を測定し
た。 (ハ)熱時破壊強度(全吸収エネルギー) 175℃、70kg/cm2,成形時間2分の条件で直
径70mmで厚さが2mmの円盤を成形し、180℃、
4時間ポストキュアーしたものを120℃プレッシャー
クッカー内に120時間放置した後、インパクトテスタ
ー(東洋精機(株)製)を用い、170℃で全吸収エネ
ルギーを測定した。
を用いてシリカの表面処理を行うことにより、エポキシ
樹脂とシリカとの界面の相互作用が強められるため、耐
クラック性、耐熱衝撃性、耐吸湿半田性に優れたエポキ
シ樹脂組成物が得られることが認められる。
剤、エポキシ樹脂などの接着助剤、シランカップリング
剤などとして、有用である。
機珪素化合物により表面処理されているので、配合され
た樹脂との界面の相互作用が強められ、耐クラック性、
耐熱衝撃性、耐吸湿半田性などに優れた樹脂組成物を与
えることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 下記一般式(1)で示される有機珪素化
合物。 【化1】 (但し、式中R1は水素原子、炭素数1〜6の非置換も
しくは置換の一価炭化水素基又はハロゲン原子、Rは炭
素数1〜6の非置換もしくは置換の一価炭化水素基であ
る。) - 【請求項2】 請求項1記載の有機珪素化合物で表面処
理した無機質充填剤。
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