JPH0931167A - 封止用液状エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 - Google Patents
封止用液状エポキシ樹脂組成物およびその硬化物Info
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Abstract
組成物と、この組成物より得られる耐熱性、耐湿性に優
れた硬化物の提供。 【解決手段】(A)エポキシ樹脂、(B)アリル化フェ
ノール樹脂、(C)硬化促進剤を含む封止用液状エポキ
シ樹脂組成物およびこの組成物から得られる硬化物。
Description
樹脂組成物に関する。詳しくは本発明は、電気・電子部
品の表面を保護する低粘度、耐熱性および耐湿性に優れ
た封止用液状エポキシ樹脂組成物に関するものである。
より具体的には、回路基板上のIC、LSI等の電気・
電子部品の素子を封止することを目的とする封止用液状
エポキシ樹脂組成物に関するものである。
セラミックス等で封止され、それらを基板上に装着して
使用されてきた。しかしながら近年、電気・電子機器製
品のの多種多様化、軽薄短小化が求められるため、実装
面積あるいは体積を小さくする手段として、ICやLS
I等を基板に直接接続する表面実装技術を用いて実装す
ることが主流となりつつある。基板上に直接接続された
半導体素子は、通常液状エポキシ樹脂で封止される。こ
の封止材には、トランスファー成形材料よりもさらに粘
度が低いことが要求され、硬化物に関しては高信頼性、
特に耐熱性、耐湿性が要求されている。
有樹脂を含む液状エポキシ樹脂組成物が提案されてい
る。例えば、特開平4−249526号にはアリル化ノ
ボラックを含む液状エポキシ樹脂成形材料が開示されて
いる。ただし、アリル化ノボラックの製造方法は開示さ
れておらず、商品名の記載もない。また、特開平4−3
25544号にはエポキシ樹脂に2−アリルフェノール
を部分的に反応させてなるアリル基含有エポキシ樹脂を
含む液状エポキシ樹脂組成物が開示されている。しかし
ながら、これらの液状エポキシ樹脂組成物は硬化剤成分
として、酸無水物あるいはアミン類を併用しているた
め、硬化物は加水分解しやすく、耐湿性に問題があるほ
かに、半導体装置内のリードフレームが腐食するという
問題も挙げられる。
度で耐熱性、耐湿性に優れた封止用液状エポキシ樹脂組
成物を提供することにある。
解決するために鋭意検討した結果、上記問題を解決する
に至り、本発明を完成した。
組成物、および、
ノールアラルキル型樹脂および2核体含有率が10面積
%以下であって、2核体を除いた残りの部分の3核体含
有率が50面積%以上、かつ、3核体含有率と4核体含
有率の和が75面積%以上のアリル化ノボラック型フェ
ノール系樹脂からなる群から選ばれた少なくとも1種で
あることを特徴とする封止用液状エポキシ樹脂組成物、
および、
ノールアラルキル型樹脂であることを特徴とする封止用
液状エポキシ樹脂組成物、および、
が10面積%以下であって、2核体を除いた残りの部分
の3核体含有率が50面積%以上、かつ、3核体含有率
と4核体含有率の和が75面積%以上のアリル化ノボラ
ック型フェノール系樹脂であることを特徴とする請求項
1記載の封止用液状エポキシ樹脂組成物、および、
キシシクロヘキシルメチル)−3,4−エポキシシクロ
ヘキサンカルボキシレートであることを特徴とする封止
用液状エポキシ樹脂組成物、および、
配合において、エポキシ樹脂のエポキシ基に対してアリ
ル化フェノール樹脂の水酸基が化学量論で0.2〜2と
なるように配合することを特徴とする封止用液状エポキ
シ樹脂組成物、および、
含窒素環状化合物からなる群から選ばれた少なくとも1
種であることを特徴とする封止用液状エポキシ樹脂組成
物、および、
0重量部に対して0.01〜10重量部であることを特
徴とする封止用液状エポキシ樹脂組成物、および、
物に関する。
本発明に用いる(A)成分であるエポキシ樹脂とは、1
分子中に2個以上のエポキシ基を有する硬化可能なエポ
キシ樹脂であればいかなるものでもよい。例えば、ビス
フェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポ
キシ樹脂等のフェノール誘導体エポキシ樹脂、(3’,
4’−エポキシシクロヘキシルメチル)−3,4−エポ
キシシクロヘキサンカルボキシレート、(3’,4’−
エポキシ−6’−メチルシクロヘキシルメチル)−3,
4−エポキシ−6−メチルシクロヘキサンカルボキシレ
ート等の脂環族エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン−
フェノール樹脂グリシジルエーテル等の環状テルペン−
フェノール共重合体グリシジルエーテル等が挙げられ
る。これらのエポキシ樹脂は単独で使用してもよく、2
種類以上を併用してもよい。
エポキシシクロヘキシルメチル)−3,4−エポキシシ
クロヘキサンカルボキシレートである。
ール樹脂は、フェノール樹脂類をアリルエーテル化し、
得られたアリルエーテル化フェノール樹脂を加熱しクラ
イゼン転位させる周知の方法で得ることができる。
フェノール樹脂を有機溶媒に溶解したのち、アルカリを
添加してフェノラートとし、これに塩化アリル、臭化ア
リル、ヨウ化アリル等のアリルハライドを加えて室温〜
100℃で1〜5時間反応させてフェノール性水酸基を
アリルエーテル化する。
パノール、n−ブタノール等のアルコール類、アセト
ン、メチルエチルケトン等のケトン類、N,N−ジメチ
ルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン
性極性溶媒が挙げられる。使用する溶媒によってエーテ
ル化反応生成物の収率が変化するが、上記の有機溶媒を
使用すれば通常95%以上の反応率でエーテル化反応は
進行する。得ようとする樹脂の使用目的によって溶媒を
変えれば良いので、フェノール樹脂とアリルエーテル化
物が可溶の溶媒であれば使用できる。また、アルカリは
水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の
水酸化物が挙げられる。その使用量はアリルエーテル化
したいフェノール性水酸基に対して当量のアルカリを使
用する。加えるアリルハライドの量は、アルカリに対し
て当量以上である。
ルエーテル化フェノール樹脂を160〜250℃程度ま
で加熱することにより、エーテル結合していたアリル基
が転位して本発明のアリル化フェノール樹脂を得ること
ができる。このアリル基は通常フェノール性水酸基に対
してオルソ位に転位するが、パラ位に転位する場合もあ
る。
さらに具体的に説明する。本発明のアリル化フェノール
アラルキル型樹脂を得るには、フェノールアラルキル型
樹脂をベースレジンとして上記の方法によって得ること
ができる。
にして得られる。アラルキル化合物1モルに対して、フ
ェノール性化合物を通常1.0〜4.0モルの範囲で、
好ましくは1.5〜3.0モルの範囲で加え、酸触媒の
存在下あるいは無触媒でそのまま昇温して後述の温度で
反応させる。反応終了後、未反応のフェノールをを真空
下で留去させて得られた樹脂が上記のフェノールアラル
キル型樹脂である。
としては、フェノール性水酸基を有する化合物であれば
いかなる化合物でもよく、例えば、フェノール、o−ク
レゾール、p−クレゾール、m−クレゾール、2,6−
キシレノール、p−tert−ブチルフェノール等のア
ルキル置換フェノール類、p−フェニルフェノール等の
芳香族置換フェノール類、α−ナフトール、β−ナフト
ール等のナフトール類が挙げられる。
合物としては、縮合付加が可能である2価のハロメチル
基、ヒドロキシメチル基、アルコキシメチル基等を有す
る芳香環化合物が使用される。例えば、α,α’−ジク
ロロ−p−キシレン、α,α’−ジクロロ−m−キシレ
ン、α,α’−ジクロロ−o−キシレン等のジハロメチ
ル芳香環化合物、p−キシリレングリコール等のジヒド
ロキシメチル芳香環化合物、α,α’−ジメトキシ−p
−キシレン、α,α’−ジメトキシ−m−キシレン、
α,α’−ジメトキシ−o−キシレン等のジアルコキシ
メチル芳香環化合物が挙げられる。
化第二鉄、塩化第二銅、硫酸第二銅、硫酸第一水銀、硫
酸第二水銀、塩化第一水銀、塩化第二水銀、硫酸銀、塩
化銀、硫酸水素ナトリウム、等の無機化合物、あるい
は、硫酸、モノエチル硫酸、ジエチル硫酸、ジメチル硫
酸等の硫酸化合物、p−トルエンスルホン酸、p−フェ
ノールスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン
酸類が使用される。これら触媒は単独で使用するかまた
は併用してもよい。触媒の使用量は、フェノール性化合
物とアラルキル化合物の全重量の0.01〜5重量%で
ある。
合物を用いた場合は、触媒を使用しなくても反応は進行
する。
0℃より低い場合、反応は極端に遅くなる。また、反応
時間を短縮するためには約130〜240℃の温度範囲
が望ましい。反応時間は通常1〜20時間である。
機溶剤を用いることができる。例えば、メタノール、エ
タノール、n−プロパノール,イソプロパノール、n−
ブタノール、tert−ブタノール等のアルコール、ト
ルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族化合物が挙げ
られる。
以下であって、2核体を除いた残りの部分の3核体含有
率が50面積%以上、かつ、3核体含有率と4核体含有
率の和が75面積%以上のアリル化ノボラック型フェノ
ール系樹脂について詳細な説明をする。アリル化ノボラ
ック型フェノール系樹脂は、以下に示す核体分布を制御
したノボラック型フェノール系樹脂を原料とすることで
得られる。
であって、2核体を除いた残りの部分の3核体含有率が
50面積%以上、かつ、3核体含有率と4核体含有率の
和が75面積%以上のノボラック型フェノール系樹脂を
ベースレジンとして上記のアリル化の手法によりアリル
化ノボラック型フェノール系樹脂を得ることができる。
系樹脂のベースレジンとなるノボラック型フェノール系
樹脂の製造の一例を示す。
ドに対して4〜30モル倍(以下P/F=4〜30と
略)の割合で混合し、酸性触媒を添加して60〜100
℃で2〜5時間縮合反応を行って初期縮合物を製造す
る。次いで、得られた初期縮合物を大気圧下に150〜
160℃程度まで加熱して水および少量のフェノール類
を取り除き、さらに減圧下に160〜180℃程度まで
加熱して未反応のフェノール類を取り除く。次にマクマ
ホンパッキング等の充填物を付した装置により1〜5m
mHgの減圧下、さらに220〜250℃まで温度を上
げて蒸留を行い、缶出物として2核体含有率が低く3核
体含有率が高いノボラック型フェノール系樹脂を得るこ
とができる。
であるフェノール類としてはフェノールの他に、例え
ば、クレゾール、オルソまたはパラ、メタ置換アルキル
フェノール類を例示できる。
ホルマリン、パラホルムアルデヒド、ヘキサメチレンテ
トラミン、トリオキサンおよび環状ホルマール等を例示
できる。ホルムアルデヒド等価体とフェノール類の反応
に用いる酸性触媒としては、塩酸、硫酸、パラトルエン
スルホン酸、シュウ酸等の有機酸および無機酸が挙げら
れる。
ための反応モル比はP/F=4以上であり、好ましくは
8以上である。3核体以上の成分の含有率の割合はこの
反応モル比によって大体コントロールでき、反応モル比
が大きい程3核体含有率の高い樹脂が得られる。
てコントロールできる。2核体除去はこのように減圧蒸
留によってもよいが、その他抽出、水蒸気蒸留によって
も良い。抽出方法としては例えば、フェノール系樹脂に
対して貧溶媒であるトルエン、キシレン等で繰り返し洗
うという方法で2核体を除去できる。水蒸気蒸留として
は例えば不活性ガスや水蒸気を吹き込みながら減圧下に
蒸留を行うという方法で2核体を除去することができ
る。
含有率が低く3核体含有率の高い樹脂をアリル化ノボラ
ック型フェノール系樹脂のベースレジンとして用いるこ
とができる。
ールF類として利用できる。
ては、一般のエポキシ樹脂の硬化に用いられる硬化促進
剤が使用可能である。好ましくは、有機ホスフィン化合
物、含窒素環状化合物が挙げられる。これらは単独で使
用してもよく、2種以上を併用しても良い。
リフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン等のホス
フィン化合物、トリフェニルホスフィンオキサイド等の
ホスフィンオキサイド化合物、トリフェニルホスフィン
・トリフェニルボラン等のホスフィン−ボラン錯体等が
挙げられるが、これらに限定するものではない。また、
これらを単独で使用してもよく、2種以上を併用しても
よい。
チル−4−メチルイミダゾール、2−フェニル−4−メ
チル−5−ヒドロキシルメチルイミダゾール、2−フェ
ニル−4,5−ジヒドロキシルメチルイミダゾール等の
イミダゾール化合物、1,8−ジアザビシクロ(5,
4,0)ウンデカ−7−エン等の複素環含窒素化合物が
挙げられるが、これらに限定するものではない。また、
これらを単独で使用してもよく、2種以上を併用しても
よい。
素環状化合物等の硬化促進剤の添加量は、脂環式エポキ
シ樹脂100重量部に対して0.01重量部〜10重量
部が好ましい。特に好ましい添加量は0.05重量部〜
5重量部である。
との配合比は、エポキシ樹脂中のエポキシ基数1に対し
フェノールアラルキル樹脂中の水酸基数が化学量論的に
0.2〜2.0となるように配合するのが好ましい。
(100℃)以下であることが好ましい。10ポアズを
越えると流動性、成形加工性の低下という問題が生じ
る。
シリカ、アルミナ、タルク、クレー等の充填剤、三酸化
アンチモン等の難燃剤、カーボンブラック等の着色剤、
アクリロニトリル−ブタジエンゴムやシリコーンオイル
等の可撓剤を添加することができる。
に詳しく説明する。なお、実施例における各種特性値の
評価または測定は下記(1)〜(2)の方法により実施
した。 (1)各核体含有率および重量平均分子量 明細書中、重量平均分子量およびで面積%表した各核体
含有率はゲルパーミエーションクロマトグラフィー(カ
ラム:(東ソー社製)G4000HXL+G2500H
XL+G2000HXL×2本、溶離液:テトラヒドロ
フラン、検出器:示差屈折計)により測定した。 (2)フェノール樹脂類の水酸基当量 樹脂中の水酸基をピリジン存在下、無水酢酸でアセチル
化した。過剰の無水酢酸を加水分解し、生成した酢酸を
水酸化カリウム−エタノールで滴定した。水酸基当量は
以下の式によって算出した。 OH価(KOHmg/g)=28.05×(B−A)×
F÷S OH当量(g/eq)=56.11×1000÷OH価 ここに A:終点までの滴定に消費した0.5N水酸化カリウム
−エタノール溶液の量(ml) B:ブランク試験におけるAに相当する量 F:0.5N水酸化カリウム−エタノール溶液のファク
ター S:試料の質量 (3)溶融粘度 溶融粘度はICIコーン&プレート型粘度計(リサーチ
・エクイップメント社製:ロンドン)を用いて、100
℃で測定した。 (4)ガラス転移温度(Tg)および貯蔵弾性率
(E’) 動的粘弾性は、レオバイブロンDDV−2−EP
((株)東洋ボールドウィン製)を用いて測定した。T
gはtanδのピーク温度とした。E’は250℃での
値を読み取った。なお、昇温速度は2.0℃/min、
測定温度範囲は50〜350℃とした。測定周波数は1
10Hzである。 (5)吸水率 硬化物の吸水率は煮沸吸水率であり、100℃/2時間
で各サンプルの煮沸を行い、その重量増加率(F)で示
す。その計算式を以下に示す。 A=水吸収後の硬化物の重量 B=水吸収前の硬化物
の重量 F=〔(A−B)/B〕×100 (%)
造) 714.4g(7.60モル)のフェノールと31.8
gのメタノール及び0.853gのジエチル硫酸を70
℃の冷却水を通した凝縮器を備えた反応機に装入し、攪
拌しながらオイルバスで昇温した。液温が140℃に達
したところでα,α’−ジメトキシ−p−キシレンの装
入を開始した。800g(4.81モル)のα,α’−
ジメトキシ−p−キシレンを4時間かけて連続的に装入
した後、さらに液温140℃で90分間熟成反応を行っ
た。次いで液温を160℃に昇温し、減圧下で未反応の
フェノールを除去して、1025gの樹脂を得た。
型フェノール系樹脂の製造) フェノール2000gと37%ホルマリン水溶液86.
3gとを混合(P/F=20)する以外は製造例1の場
合と同じ条件で縮合反応を行い、水およびフェノールを
取り除き、同様の装置を用いて、蒸留を圧力3mmHg
で最終温度240℃まで行い、缶出物として目的のノボ
ラック型フェノール樹脂を得た。この得られた樹脂を樹
脂Bとする。この得られたノボラック型フェノール樹脂
(樹脂B)の各核体含有率を前出の方法により求めたと
ころ、2核体含有率は5.4面積%で、2核体を除いた
残りの部分において、3核体含有率は83.7面積%、
3核体含有率と4核体含有率の和は97.3面積%であ
った。
樹脂の製造) 撹拌装置、温度計、冷却器、滴下ロートを付設した10
00ml四口セパラブルフラスコに、反応溶媒にイソプ
ロパノール360gを用い、製造例1で得たフェノール
アラルキル樹脂103gを溶解し、水酸化カリウム4
5.6gを加え均一になるまで撹拌した。これに塩化ア
リル56.7gを10分間で滴下した後反応溶液を40
℃で1時間撹拌し、さらに70℃で5時間加熱撹拌して
アリルエーテル化反応を完結させた。次いで反応液を濾
別して副生した塩化カリウムを除去した後、イソプロパ
ノールを留去して回収した。残留物を酢酸エチルに溶解
し、水で洗浄後、酢酸エチルを留去し、アリルエーテル
化フェノールアラルキル樹脂を得た。得られたアリルエ
ーテル化フェノールアラルキル樹脂120gを300m
lセパラブルフラスコにとり、195℃に加熱して5時
間撹拌して熱転位を行わせ、アリル化フェノールアラル
キル樹脂を得た(収率98%、重量平均分子量207
0、水酸基当量248(g/eq))。
ル系樹脂の製造) 製造例3と同様の撹拌装置、温度計、冷却器、滴下ロー
トを付設した1000ml四口セパラブルフラスコに、
イソプロパノール320g、製造例3で得られたノボラ
ック型フェノール樹脂を106g溶解し、製造例3と同
様の条件下でアリルエーテル化反応を行い、アリルエー
テル化ノボラック型フェノール樹脂を得た。次いで得ら
れたアリルエーテル化ノボラック型フェノール樹脂13
0gとり、300mlセパラブルフラスコに移し、製造
例3と同様にしてアリル化フェノール樹脂を得た(収率
96%、重量平均分子量400、水酸基当量149(g
/eq))。
ル化フェノールアラルキル樹脂、製造例4で得たアリル
化ノボラック型フェノール系樹脂および脂環式エポキシ
樹脂(チバ・ガイギー製、アラルダイトCY−179
〔エポキシ当量126g/eq〕)とイミダゾール化合
物(四国化成(株)製、2E4MZ)を室温で溶解混合
して、液状エポキシ樹脂組成物を調製した。
ク樹脂(三井東圧化学(株)製、#2000〔水酸基当
量103g/eq〕)、脂環式エポキシ樹脂(チバ・ガ
イギー製、アラルダイトCY−179〔エポキシ当量1
26g/eq〕)とイミダゾール化合物(四国化成
(株)製、2E4MZ)を室温で溶解混合して、液状エ
ポキシ樹脂組成物を調製した。
直径約50mm×約3mm厚の硬化物の注型板を作成し
吸水率の評価に供した。また、同組成物より、長さ20
mm×幅2mm×0.1mm厚の硬化物のフィルムを作
成し動的粘弾性の評価に供した。
フェノール樹脂は、エポキシ基と水酸基が化学量論的等
量となるように配合した。
は、〔表1〕より判るように、粘度が低下しており、成
形加工性に優れていると考えられる。また、この組成物
の硬化物については、ガラス転移点および250℃での
貯蔵弾性率ともに高く、耐熱性に優れているだけでな
く、吸水率も低く、耐湿性が良好である。従って、本発
明の液状エポキシ樹脂組成物は半導体装置の封止用途に
有効に利用することができる。
Claims (9)
- 【請求項1】(A)エポキシ樹脂 (B)アリル化フェノール樹脂 (C)硬化促進剤 を含んで成ることを特徴とする封止用液状エポキシ樹脂
組成物。 - 【請求項2】アリル化フェノール樹脂が、アリル化フェ
ノールアラルキル型樹脂および2核体含有率が10面積
%以下であって、2核体を除いた残りの部分の3核体含
有率が50面積%以上、かつ、3核体含有率と4核体含
有率の和が75面積%以上のアリル化ノボラック型フェ
ノール系樹脂からなる群から選ばれた少なくとも1種で
あることを特徴とする請求項1記載の封止用液状エポキ
シ樹脂組成物。 - 【請求項3】アリル化フェノール樹脂が、アリル化フェ
ノールアラルキル型樹脂であることを特徴とする請求項
1記載の封止用液状エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項4】アリル化フェノール樹脂が、2核体含有率
が10面積%以下であって、2核体を除いた残りの部分
の3核体含有率が50面積%以上、かつ、3核体含有率
と4核体含有率の和が75面積%以上のアリル化ノボラ
ック型フェノール系樹脂であることを特徴とする請求項
1記載の封止用液状エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項5】エポキシ樹脂が、脂環式エポキシ樹脂の
(3’,4’−エポキシシクロヘキシルメチル)−3,
4−エポキシシクロヘキサンカルボキシレートであるこ
とを特徴とする請求項1〜4記載の封止用液状エポキシ
樹脂組成物。 - 【請求項6】エポキシ樹脂とアリル化フェノール樹脂の
配合において、エポキシ樹脂のエポキシ基に対してアリ
ル化フェノール樹脂の水酸基が化学量論で0.2〜2と
なるように配合することを特徴とする請求項1〜5記載
の封止用液状エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項7】硬化促進剤が有機ホスフィン化合物および
含窒素環状化合物からなる群から選ばれた少なくとも1
種であることを特徴とする請求項1〜6記載の封止用液
状エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項8】硬化促進剤の量がエポキシ樹脂100重量
部に対して0.01〜10重量部であることを特徴とす
る請求項1〜7記載の封止用液状エポキシ樹脂組成物。 - 【請求項9】請求項1〜8記載の封止用液状エポキシ樹
脂組成物からなることを特徴とする硬化物。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP18250395A JP3633674B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 封止用液状エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0931167A true JPH0931167A (ja) | 1997-02-04 |
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JP18250395A Expired - Fee Related JP3633674B2 (ja) | 1995-07-19 | 1995-07-19 | 封止用液状エポキシ樹脂組成物およびその硬化物 |
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JP (1) | JP3633674B2 (ja) |
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