JP3063322B2 - ビスフェノール類、エポキシ樹脂及びその組成物 - Google Patents

ビスフェノール類、エポキシ樹脂及びその組成物

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JP3063322B2 JP3312489A JP31248991A JP3063322B2 JP 3063322 B2 JP3063322 B2 JP 3063322B2 JP 3312489 A JP3312489 A JP 3312489A JP 31248991 A JP31248991 A JP 31248991A JP 3063322 B2 JP3063322 B2 JP 3063322B2
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尚 森本
和男 武部
浩 塩見
憲明 斉藤
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はとくに電子部品の封止用
として有用なエポキシ樹脂及びそれと硬化剤からなるエ
ポキシ樹脂組成物並びにそれらの原料であるビスフェノ
ール類に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、LSI、IC、トランジスター等
半導体の封止には経済的に有利なエポキシ樹脂組成物の
トランスファーモールドが行われている。特に、最近で
はLSIの表面実装が行われており、半田浴中に直接浸
漬される場合が増えてきている。その場合、封止材には
200℃以上の高温にさらされるため、吸湿により封止
材中に含まれていた水分が膨張しクラックが生じ易くな
っている。
【0003】このため、エポキシ樹脂封止材には、低吸
湿性および耐クラック性が要求されているが、現状で
は、封止された半導体装置を防湿梱包等の処理が必要で
はあるもののo−クレゾールノボラックのグリシジルエ
ーテルが主流である。また最近、4,4’−ビスヒドロ
キシ−3,3’、5,5’−テトラメチルビフェニルの
グリシジルエーテルが、低吸湿性に優れていることから
注目され、その試用が行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】o−クレゾールノボラ
ックのグリシジルエーテルを主とする封止材は、耐熱性
と低い吸湿性の点では一応のバランスがとれているが、
低吸湿性において必ずしも充分ではなく、4,4’−ビ
スヒドロキシ−3,3’、5,5’−テトラメチルビフ
ェニルのグリシジルエーテルを主とする封止材は、低吸
湿性ではあるものの、耐熱性において必ずしも充分では
ない。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した事情に
鑑みなされたものであり、耐熱性と吸湿性のバランスの
とれたエポキシ樹脂及びその組成物並びにそれらの原料
であるビスフェノール類を提供するものである。
【0006】本発明は一般式化2
【化2】 (但しR1 は炭素数1〜6のアルキル基、R 2 は水素原
子、炭素数1〜6のアルキル基、R 3 、R4 、R5 はそ
れぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、ハ
ロゲン原子を表す。)で表されるビスフェノール類、該
ビスフェノール類をグリシジルエーテル化して得られる
エポキシ樹脂、及び、該エポキシ樹脂と硬化剤を含有す
るエポキシ樹脂組成物に関する。
【0007】一般式化2で表されるビスフェノール類
は、オルト置換フェノール類とアセトフェノン類を酸性
触媒存在下に縮合することにより得られる。
【0008】オルト置換フェノール類を例示すると、o
−クレゾール、o−エチルフェノール、o−n−プロピ
ルフェノール、o−イソプロピルフェノール、o−n−
ブチルフェノール、o−イソブチルフェノール、o−t
−ブチルフェノール、o−アミルフェノール、o−n−
ヘキシルフェノール、2,6−キシレノール、2−メチ
ル−6−t−ブチルフェノール等が挙げられる。これら
のオルト置換フェノール類は、単独のみならず、二種以
上の混合物として用いることもできる。
【0009】また、上記アセトフェノン類を例示する
と、アセトフェノン、メチルアセトフェノン、ジメチル
アセトフェノン、トリメチルアセトフェノン、エチルア
セトフェノン、イソプロピルアセトフェノン、ブチルア
セトフェノン、フルオロアセトフェノン、クロロアセト
フェノン、ブロモアセトフェノン等(異性体を有するも
のは各異性体を含む)が挙げられる。
【0010】本発明のビスフェノール類は、アセトフェ
ノン類とオルト置換フェノール類とを、塩化水素、硫酸
等の無機酸、p−トルエンスルホン酸、チオグリコール
酸、メルカプトプロピオン酸等の有機酸、無水塩化亜
鉛、無水塩化アルミニウム等のルイス酸等の酸性触媒存
在下、アセトフェノン類に対し、オルト置換フェノール
類の使用モル比は2.0〜10.0、好ましくは2.0
〜5.0にて、20〜200℃の反応温度で無溶媒下あ
るいは必要に応じて反応に支障のない溶媒の存在下で反
応させ、ついで未反応フェノール類の留去、場合によっ
ては貧溶媒での再結晶等の後処理を行う方法により得ら
れる。さらに、本発明のビスフェノール類には難燃性を
付与する目的で、塩素化または臭素化したものも含まれ
る。
【0011】上記ビスフェノール類をグリシジルエーテ
ル化するには、フェノール類とエピハロヒドリンとを、
苛性ソーダ等のアルカリの存在下で反応させる従来公知
の方法が使用できる。特に、高純度品を得る場合には、
特開昭60−31517号公報記載のように、非プロト
ン性溶媒下の反応が好適である。
【0012】本発明で使用する硬化剤としては、フェノ
ールノボラック等の多価フェノール系硬化剤、ジシアン
ジアミド、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェ
ニルスルホン等のアミン系硬化剤、無水ピロメリット
酸、無水トリメリット酸、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸等の、酸無水物系硬化剤等が例示されるが、好まし
くは、多価フェノール系硬化剤が望ましい。
【0013】この多価フェノール系硬化剤を例示する
と、フェノール類と、ホルムアルデヒド、アセトアルデ
ヒド、アクロレイン、グリオキザール、ベンズアルデヒ
ド、ヒドロキシベンズアルデヒド等のアルデヒド類との
重縮合物、ポリビニルフェノール、ポリイソプロペニル
フェノール等のビニル重合型多価フェノール類、フェノ
ール類と、下記化3
【0014】
【化3】 等のジオール類またはジアルコキシ類、下記化4
【0015】
【化4】 等のジハロゲン類、あるいは、フェノール類と、ジシク
ロペンタジエン、ジイソプロペニルベンゼン等のジエン
類等とのフリーデルクラフツ型反応物等である。これら
の硬化剤の使用量は、エポキシ基に対して0.7〜1.
2当量である。エポキシ基に対して0.7当量に満たな
い場合、もしくは1.2当量を超える場合、いずれも硬
化が不完全であり、低吸湿性とならない。
【0016】また、必要に応じて本発明の組成物中に充
填剤、硬化促進剤、難燃剤、離型剤、表面処理剤等の公
知の添加剤を添加することができる。
【0017】充填剤としては、溶融シリカ、結晶シリ
カ、アルミナ、水酸化アルミニウム、水和アルミナ等を
挙げることができる。これらは、その形状(球状あるい
は破砕型)、または大きさの異なるものを混合すること
により充填量を増して使用することもできる。硬化促進
剤としては、イミダゾール類、第三級アミン類、リン系
化合物等を、難燃剤としては、ブロム化エポキシ樹脂、
三酸化アンチモン等を挙げることができる。
【0018】また、離型剤としては、ワックス類、ステ
アリン酸亜鉛等の高級脂肪酸の金属塩類を、さらに、表
面処理剤としては、シランカップリング剤等を挙げるこ
とができる。
【0019】さらに例えば低応力化する目的で、各種エ
ラストマーを添加または予め反応させてもよい。具体的
には、ポリブタジエン、ブタジエン−アクリロニトリル
共重合体、シリコンゴム等の添加型あるいは反応型のエ
ラストマーが挙げられる。本発明による樹脂組成物を用
いて半導体等、電子部品を封止するには、トランスファ
ーモールド、コンプレッションモールド、インジェクシ
ョンモールド等の従来から公知の成形法により硬化成形
すればよい。
【0020】
【発明の効果】本発明のエポキシ樹脂はo−クレゾール
ノボラックのグリシジルエーテルと比較して低吸湿性の
硬化物を与え、また、低吸湿性の樹脂と言われているテ
トラメチルビフェノールのグリシジルエーテルより低吸
湿かつ高耐熱性を有する硬化物を与えることができるの
で、接着剤、塗料、プリプレグ、積層板、成形材料、注
型材料等、幅広い分野に使用することができ、特にこの
エポキシ樹脂は、o−クレゾールノボラックのグリシジ
ルエーテルと比較して低粘度であるので、充填材の多量
配合も可能であり、さらなる低吸湿化、高強度化が可能
であり、特に表面実装用樹脂組成物として有用である。
【0021】
【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。例中、エポキシ当量と
は、エポキシ基1個あたりのエポキシ樹脂の分子量で定
義される。また、加水分解性塩素とは、エポキシ樹脂を
ジオキサンに溶解し、水酸化カリウムのアルコール溶液
を加え、還流状態で30分加熱したときに脱離する塩素
イオンを、硝酸銀水溶液で逆滴定し、該化合物中の重量
百分率で表したものである。また、粘度はICI粘度計
((株)コーディックス製、150℃)で測定した。
【0022】硬化成形物の評価は、以下のとおりであ
る。 ・ガラス転移温度:熱機械的分析装置(SHIMADZ
U DT−30)を用いて測定した。 ・吸水率(吸湿性):恒温恒湿糟(TABAI PR−
2)を用い、85℃/85%RHの条件で重量変化を測
定した。 ・スパイラルフロー:EMMI−1−66に準じて17
5℃/70kg/cm 2 の条件で行った。
【0023】実施例1 アセトフェノン60.1g(0.5mol)、2,6−
キシレノール244.4g(2.0mol)を温度計と
コンデンサーの付いた反応容器に仕込み、内温50−6
0℃にて、無水塩化亜鉛34.1g(0.25mol)
を仕込み、無水塩化水素ガスを20リットル/hrの速
度で系中に15分バブルさせた。ついで、無水塩化水素
ガスを2リットル/hrの速度で導入しながら、60℃
にて16時間撹拌を続けた。冷却して固化した反応物を
10倍量の水を加えてミキサーにより粉砕洗浄し、得ら
れた粉末を濾取した。洗浄水のpHが中性を示すまで洗
浄・濾過を繰り返し、エバポレーターにより残存キシレ
ノールを180〜200℃/torrの条件下で留去
し、生成物105gを得た。生成物の融点は272〜2
74℃であった。
【0024】得られた化合物の分子量はFD−MS測定
により448(M+ )であった。 1H−NMR、13C−
NMRスペクトルのデータ及びNMRのHMBC法によ
り、この化合物は下記化5
【0025】
【化5】 の構造を有するビスフェノールであることが確認され
た。NMRスペクトルの帰属は次の表1、表2及び表3
に記した。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【表3】
【0029】このようにして得られたビスフェノール1
00g(フェノール性水酸基0.45モル)を、温度
計、撹拌機、滴下漏斗、分離管付きコンデンサーの付い
た反応容器に仕込み、エピクロルヒドリン289g、ジ
メチルスルホキシド144.5gに溶解した。反応系内
を41torrに保ちながら、温度48℃にて、48.
6%苛性ソーダ水溶液36.7gを5時間で連続的に滴
下した。この間、温度は、48℃に保ちながら、共沸す
るエピクロルヒドリンと水を冷却液化し、有機層を反応
系内に戻しながら反応させた。反応終了後は、未反応エ
ピクロルヒドリンを減圧濃縮により除去し、副生塩とジ
メチルスルホキシドを含むジグリシジルエーテルをメチ
ルイソブチルケトンに溶解させ、副生塩とジメチルスル
ホキシドを水洗により除去した。
【0030】このようにして得られたジグリシジルエー
テルのエポキシ当量、加水分解性塩素及び粘度は、各
々、293g/当量、220ppm、2.0poise
であった。
【0031】比較参考例1 2,6−キシレノール500gを、特開平1−2832
41号公報の実施例1と同様に処理して3,3’,5,
5’−テトラメチルビフェノールを得た。3,3’,
5,5’−テトラメチルビフェノール100gを、温度
計、撹拌機、滴下漏斗、分離管付きコンデンサーの付い
た反応容器に仕込み、エピクロルヒドリン535.0
g、ジメチルスルホキシド267.0gに溶解した。反
応系内を41torrに保ちながら、温度48℃で、4
8.6%苛性ソーダ水溶液68.0gを5時間で連続的
に滴下した。以下、実施例1と同様に処理を行い、ジグ
リシジルエーテルを得た。エポキシ当量、加水分解性塩
素及び粘度は、各々、194g/当量、220ppm、
0.2poiseであった。
【0032】実施例2および比較例1〜3 各種グリシジルエーテル、硬化剤としてフェノールノボ
ラック(商品名:タマノール759 荒川化学工業
(株)製)、硬化促進剤としてトリフェニルフォスフィ
ン、充填剤として溶融シリカ(商品名:FS−891
電気化学工業(株)製)、離型剤としてカルナバワック
ス、カップリング剤(商品名:SH−6040東レダウ
コーニングシリコーン(株)製)を表4に示した量
(g)で配合し、ロールで加熱混練し、175℃×70
kg/cm2 ×120secの条件にてトランスファー
成形を行った。さらに、180℃オーブン中で、5時間
ポストキュアーを行い、硬化成形物を得た。この硬化成
形物のガラス転移温度、吸水率を測定した。その結果を
表4に示す。
【0033】比較例2及び比較例3にて用いたグリシジ
ルエーテルは次に記すものである。 注1)o−クレゾールノボラックのグリシジルエーテ
ル;商品名:スミエポキシESCN−195(住友化学
工業(株)製、エポキシ当量196g/当量、加水分解
性塩素380ppm、粘度5.1poise) 注2)ビスフェノールAのグリシジルエーテル;商品
名:スミエポキシELA−070(住友化学工業(株)
製、エポキシ当量180g/当量、加水分解性塩素33
0ppm、粘度0.2poise)
【0034】
【表4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塩見 浩 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株 式会社内 (72)発明者 斉藤 憲明 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株 式会社内 (72)発明者 金川 修一 茨城県つくば市北原6 住友化学工業株 式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07C 39/17 C08G 59/06 C08G 59/62 H01L 23/29 H01L 23/31

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式化1で表されるビスフェノール類。 【化1】 (但しR1 は炭素数1〜6のアルキル基、R 2 は水素原
    子、炭素数1〜6のアルキル基、R 3 、R4 、R5 はそ
    れぞれ独立に水素原子、炭素数1〜4のアルキル基、ハ
    ロゲン原子を表す。)
  2. 【請求項2】請求項1記載のビスフェノール類をグリシ
    ジルエーテル化して得られるエポキシ樹脂。
  3. 【請求項3】請求項2記載のエポキシ樹脂と硬化剤を含
    有するエポキシ樹脂組成物。
  4. 【請求項4】硬化剤が多価フェノール類である請求項3
    記載のエポキシ樹脂組成物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6068585B1 (ja) * 2015-08-21 2017-01-25 株式会社エレーヌ ボトム衣類

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