WO2018221373A1 - ブロック共重合体とその製造方法、エポキシ樹脂組成物、およびその硬化物ならびに半導体封止材 - Google Patents

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polyalkylene glycol
epoxy resin
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井砂友香
浅野到
竹崎宏
御山寿
本田史郎
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Definitions

  • the present invention relates to a block copolymer and a production method thereof, an epoxy resin composition containing the block copolymer, a cured product thereof, and a semiconductor encapsulant.
  • a semiconductor encapsulant that protects a semiconductor from heat and impact is generally composed of an epoxy resin, a curing agent, a filler, and various additives such as a low stress agent and a flame retardant.
  • semiconductors have been highly integrated and the semiconductor chip size has increased accordingly.
  • semiconductor packages have been reduced in size and thickness. Therefore, there are problems that cracking due to thermal shock during molding of the package and damage to the package due to peeling of the lead frame or chip from the sealing resin are likely to occur.
  • further improvements in low-stress properties, fluidity, heat resistance, etc. are required for semiconductor encapsulants with higher operating temperatures, such as automotive semiconductors and power semiconductors that will increase in the future. It has been. Under such circumstances, a technique for reducing the elastic modulus of a semiconductor sealing material using silicone particles as a stress reducing agent has been disclosed (Patent Document 1).
  • Patent Document 2 an ABA type triblock copolymer in which polyalkylene glycol chains are modified at both ends of silicone, and a functional group A method for imparting a glycidyl group to a terminal of a multiblock copolymer composed of silicone and polyalkylene glycol is disclosed (Patent Document 3).
  • JP 2013-189490 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-182831 Japanese Patent Laid-Open No. 4-359023
  • the fluidity is improved to improve the work efficiency of manufacturing the semiconductor encapsulant, and the matrix resin is used for higher strength Further added value is required such as fine dispersion.
  • ABA-type triblock copolymers modified with polyalkylene glycol chains at both ends of silicone, and copolymers of silicone and polyalkylene glycol having no functional group are coarsely dispersed in matrix resin and cured with epoxy resin. There were problems such as bleed out from things.
  • the present invention has high dispersibility in an epoxy resin without impairing heat resistance, and when added to an epoxy resin composition, suppresses a decrease in fluidity and reduces the stress of the resulting cured epoxy resin and It is an object of the present invention to provide a block copolymer that achieves improved toughness, is finely dispersed, and bleed-out is also suppressed.
  • the present invention “ ⁇ 1> a polysiloxane (A) having any functional group selected from a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, an epoxy group, a carboxyl group, and an amino group, and a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, a carboxyl group, A polysiloxane-polyalkylene glycol block copolymer obtained by reacting a polyalkylene glycol (B) having any functional group selected from an amino group, an epoxy group, a thiol group, and an isocyanate group.
  • a polysiloxane (A) having any functional group selected from a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, an epoxy group, a carboxyl group, and an amino group and a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, a carboxyl group
  • a polysiloxane-polyalkylene glycol block copolymer obtained by reacting a polyalkylene glyco
  • the amount of emission (A) is not more than 90% by weight to 20% by weight polysiloxane - method for producing a polyalkylene glycol block copolymer.
  • An epoxy resin composition comprising the above polysiloxane-polyalkylene glycol block copolymer and an epoxy resin.
  • An epoxy resin cured product obtained by curing the above epoxy resin composition.
  • a semiconductor sealing material comprising the cured epoxy resin. Is.
  • the polysiloxane-polyalkylene glycol block copolymer of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a block copolymer) has a functional group and is incompatible with an epoxy resin but has excellent flexibility. It is a multi-block copolymer that has a siloxane block and a polyalkylene glycol block that has a functional group and is compatible with an epoxy resin and has excellent flexibility, and is excellent in flexibility and epoxy resin without impairing heat resistance. Both dispersibility is achieved.
  • the block copolymer of the present invention When the block copolymer of the present invention is blended with an epoxy resin, it can be finely dispersed homogeneously in the epoxy resin, and the bleed out of the block copolymer from the resulting cured epoxy resin can be suppressed, and the cured epoxy resin The stress can be reduced and the toughness can be improved. Moreover, the fall of the fluidity
  • Example 3 is a cross-sectional TEM photograph of the cured epoxy resin obtained in Example 2.
  • 4 is a cross-sectional TEM photograph of the cured epoxy resin obtained in Example 7.
  • the polysiloxane-polyalkylene glycol block copolymer of the present invention includes a polysiloxane (A) having any functional group selected from a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, an epoxy group, a carboxyl group, and an amino group, and A block copolymer obtained by reacting a polyalkylene glycol (B) having any functional group selected from a carboxylic acid anhydride group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, a thiol group, and an isocyanate group
  • the content of the polysiloxane (A) -derived structure is 20% by mass to 90% by mass.
  • reacting the polysiloxane (A) having a functional group with the polyalkylene glycol (B) having a functional group means that the polysiloxane (A) having a functional group, the polyalkylene glycol (B) having a functional group, and May be directly reacted and bonded to each other.
  • the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group may react with both the component (A) and the component (B). You may couple
  • the target block copolymer is obtained even when the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group do not react directly. Obtainable.
  • the functional group is a carboxylic acid anhydride group and the other functional group is a hydroxyl group, an epoxy group or an amino group
  • one of the functional groups of polysiloxane (A) and polyalkylene glycol (B) is a hydroxyl group
  • the other functional group is a carboxylic acid anhydride group, a carboxyl group, an amino group, an epoxy group or an isocyanate group
  • one of the functional groups of the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) is An epoxy group
  • the other functional group is a carboxylic acid anhydride group
  • it is a boxyl group, an amino group or a thiol group
  • one of the functional groups of the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) is a carboxyl group
  • the other functional group is a hydroxyl group, an amino group or an epoxy group Or when it is a thiol group or an isocyanate group
  • one of the functional groups of polysiloxane (A) and polyalkylene glycol (B) is a carboxylic acid anhydride group and the other functional group is a hydroxyl group
  • a new carboxyl group is generated after the reaction.
  • functional group of polysiloxane (A) or polyalkylene glycol (B) is an epoxy group and the other functional group is a hydroxyl group
  • a new hydroxyl group is generated after the reaction.
  • the carboxyl group or hydroxyl group newly generated by these reactions contributes to improvement in dispersibility in the epoxy resin and improvement in heat resistance.
  • the newly generated functional group is most preferably a carboxyl group from the viewpoint that when added to an epoxy resin to obtain a cured product, the functional group is immobilized on the epoxy resin and bleed out can be suppressed.
  • the functional group of the polysiloxane (A) is preferably a carboxylic anhydride group and / or a hydroxyl group.
  • the functional group of polysiloxane (A) and the functional group of polyalkylene glycol (B) reacts to form an ester.
  • a bond selected from a bond, an ether bond, an amide bond, a urethane bond and a thioester bond is formed.
  • the bonding portion of the resulting block copolymer may contain a newly generated carboxyl group and / or hydroxyl group depending on the combination of the functional group of polysiloxane (A) and the functional group of polyalkylene glycol (B). good.
  • polysiloxane (A) having the functional group it is preferable to use a polysiloxane represented by the general formula (1).
  • n represents the number of repeating units of 5 to 100.
  • X is any functional group selected from a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, an epoxy group, a carboxyl group, and an amino group.
  • the carboxylic anhydride group includes cyclic groups such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and succinic anhydride.
  • R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group.
  • R 2 is a group selected from a single bond, a divalent aliphatic or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and a divalent hydrocarbon ether group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the single bond means that R 2 does not exist and silicon and X are directly bonded.
  • R 2 is preferably butylene, propylene or ethylene, and most preferably propylene or ethylene.
  • X is a cyclic carboxylic anhydride group
  • the bonding position between X and R 2 or a silicon atom may be any position.
  • the divalent hydrocarbon ether group is preferably a group represented by — (CH 2 ) a —O— (CH 2 ) b — and 1 ⁇ a + b ⁇ 10. All R 1 and R 2 and X may be the same or different.
  • R 1 in the general formula (1) is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a phenyl group, and does not react with any of X, Y, and the copolymer component (C).
  • R 1 and any of X, Y and the copolymer component (C) react with each other, the reaction between X and Y is inhibited or a crosslinking reaction proceeds, which is not preferable.
  • the chain length of R 1 is too long, in the fluidity of the resulting block copolymer when added to the epoxy resin to become bad.
  • R 1 is preferably any of a propyl group, an ethyl group and a methyl group, more preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group. Further, all R 1 may be different or the same.
  • polysiloxane (A) having a functional group polyorganosiloxane having a functional group is preferable, and polydimethylsiloxane having a functional group is particularly preferable.
  • the weight average molecular weight of the polysiloxane (A) having a functional group is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 500 or more, more preferably 800 or more, and further preferably 1,000 or more. . Moreover, as an upper limit of a weight average molecular weight, 8,000 or less is preferable, More preferably, it is 5,000 or less, More preferably, it is 4,000 or less, Most preferably, it is 3,000 or less. When the weight average molecular weight of the polysiloxane (A) having a functional group is small, the effect of reducing the elastic modulus is low even when the resulting block copolymer is added to the epoxy resin.
  • the weight average molecular weight of the polysiloxane (A) having a functional group is large, the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group are phase-separated, and the reaction in a uniform state Therefore, the reactivity with the polyalkylene glycol (B) having a functional group is deteriorated. Moreover, since the functional group content of the obtained block copolymer becomes low, the dispersibility improvement effect to the epoxy resin mentioned later becomes low.
  • the weight average molecular weight of polysiloxane (A) having a functional group refers to a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran (THF) as a solvent and converted to polymethyl methacrylate.
  • the polysiloxane (A) having a functional group is commercially available from Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., X-22-168AS, KF-105, X-22-163A, X-22-163B, X-22-163C.
  • polyalkylene glycol (B) having the functional group it is preferable to use a polyalkylene glycol represented by the general formula (2).
  • Y is any functional group selected from a carboxylic anhydride group, a hydroxyl group, a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, a thiol group, and an isocyanate group.
  • the carboxylic anhydride group includes cyclic groups such as maleic anhydride, phthalic anhydride, and succinic anhydride.
  • R 3 is a linear or branched alkyl group having 2 to 10 carbon atoms. When the carbon number of R 3 is larger than 10, the polyalkylene glycol (B) having a functional group is not compatible with the epoxy resin, and the dispersibility between the obtained block copolymer and the epoxy resin is poor.
  • the strain at break of the cured epoxy resin mixed and cured is reduced, and the effect of improving toughness due to the addition of the block copolymer is reduced.
  • the number of carbon atoms of R 3 is small is not preferable because the flexibility is reduced.
  • a preferred carbon number of R 3 is 3 or 4. All R 3 and Y may be the same or different.
  • polyalkylene glycol (B) having a functional group when the functional group of the polysiloxane (A) is a carboxylic acid anhydride group, Y is a hydroxyl group and R 3 is a linear butylene group. Methylene glycol and / or polypropylene glycol which is a propylene group branched from R 3 is excellent in reactivity with the polysiloxane (A) having a functional group, and the reaction proceeds without using a metal catalyst as a reaction accelerator, Moreover, it is preferable because the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) can be reacted to obtain a homogeneous block copolymer without using an organic solvent. In particular, polytetramethylene glycol is more preferable from the viewpoint of improving heat resistance.
  • the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol (B) having a functional group is not particularly limited, but the lower limit thereof is preferably 300 or more, more preferably 500 or more, and further preferably 1,000 or more. is there. Further, the upper limit of the weight average molecular weight is preferably 20,000 or less, more preferably 10,000 or less, still more preferably 5,000 or less, and most preferably 3,000 or less. When the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol (B) having a functional group is small, the effect of improving toughness when the obtained block copolymer is added to the epoxy resin is low.
  • the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol (B) having a functional group is large, the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group are phase-separated, and the reaction in a homogeneous system Therefore, the reactivity with the polysiloxane (A) having a functional group is deteriorated. Moreover, since the functional group content of the obtained block copolymer becomes low, the dispersibility improvement effect to the outstanding epoxy resin becomes low.
  • the weight average molecular weight of the polyalkylene glycol (B) having a functional group refers to a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran (THF) as a solvent and converted into polymethyl methacrylate.
  • a copolymer component (C) capable of reacting with these is included in the range in which the flexibility of the resulting block copolymer and good adhesion to the epoxy resin are not impaired. Furthermore, you may make it react.
  • the copolymerization component (C) is a molecule having at least one functional group that reacts with the functional group of the polysiloxane (A) and / or the functional group of the polyalkylene glycol (B).
  • the obtained block copolymer has a structure derived from the copolymer component (C) in addition to the structure derived from the polysiloxane (A) and the structure derived from the polyalkylene glycol (B).
  • copolymer component (C) is dissolved in both the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) during the reaction because the reaction is likely to proceed.
  • a plurality of copolymer components (C) may be used.
  • the copolymer component (C) has two or more functional groups and the molecular weight is 2,000 or less, the reason is unclear, but only the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) are reacted. It was found that the resulting block copolymer has a higher molecular weight than that of the polymer.
  • the number of functional groups in the copolymerization component (C) may be two or more, but if it is three or more, a three-dimensional crosslinking reaction proceeds, leading to a decrease in flexibility. Therefore, polysiloxane (A) and / or Alternatively, the number of functional groups that react with the polyalkylene glycol (B) is preferably two.
  • the molecular weight of the copolymerization component (C) is preferably small, preferably 1,500 or less, more preferably 1,000 or less, It is preferably 800 or less, particularly preferably 600 or less, and most preferably 500 or less.
  • the molecular weight of the resulting block copolymer decreases as the addition amount increases.
  • the copolymer component (C) is preferably one in which the reaction proceeds and the reaction system is uniformly mixed without using a metal catalyst as a reaction accelerator.
  • a metal catalyst as a reaction accelerator.
  • the functional group of the polysiloxane (A) is a carboxylic acid anhydride group
  • the functional group of the polyalkylene glycol (B) is a hydroxyl group, a monovalent or divalent carboxylic acid anhydride, diol, alcohol And phenols.
  • divalent carboxylic acid anhydride examples include pyromellitic dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic anhydride, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2′-dimethyl-3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 5,5′-dimethyl-3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-diphenyl ether tetracarboxylic acid Dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-diphenyl ether tetracarboxylic dianhydride, 2,2 ′, 3,3′-diphenyl ether
  • the functional group of the polysiloxane (A) is a carboxylic acid anhydride group and the polyalkylene glycol (B) is polytetramethylene glycol, or the functional group of the polysiloxane (A) is a hydroxyl group and the polyalkylene
  • the glycol (B) is polypropylene glycol, it dissolves in the polysiloxane (A) and polytetramethylene glycol or polypropylene glycol and has a low molecular weight, so that the reactivity is increased.
  • Pyromellitic dianhydride 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride, 4,4 ′-(4,4′-isopropylidenediphenoxy) diphthalic anhydride, 4,4 Select from '-oxydiphthalic anhydride, 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride At least one is preferable. Among them, pyromellitic acid is easily dissolved in polysiloxane (A) and polyalkylene glycol (B), the system is in a uniform state, and the reaction proceeds without using a metal catalyst as a reaction accelerator. A dianhydride is preferred.
  • monovalent carboxylic acid anhydrides include succinic anhydride, phthalic anhydride, maleic anhydride, acetic anhydride, propionic anhydride, oxalic anhydride, and benzoic anhydride.
  • the functional group of the polysiloxane (A) is a carboxylic acid anhydride group and the polyalkylene glycol (B) is polytetramethylene glycol, it is dissolved in the polysiloxane (A) and the polytetramethylene glycol and is reactive.
  • at least one selected from succinic anhydride, phthalic anhydride, and maleic anhydride is preferable.
  • diols examples include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and 1,5-pentanediol. 1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,4-cyclohexanediol, diethylene glycol and the like. In the case of such a hydrocarbon-based alcohol, it is preferable that the molecular chain is long because the flexibility of the resulting block copolymer is not impaired.
  • alcohols examples include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, pentanol, hexanol, octanol, dodecanol, tetradecanol, hexadecanol, and octadecanol.
  • the functional group of the polysiloxane (A) is a carboxylic acid anhydride group and the polyalkylene glycol (B) is polytetramethylene glycol, it is dissolved in the polysiloxane (A) and the polytetramethylene glycol and is reactive. From the viewpoint of improving at least one selected from octanol and dodecanol.
  • phenols examples include phenol, bisphenol A, dibutylhydroxytoluene, cresol, eugenol, guaiacol, thymol, methyl salicylate, propofol and the like.
  • the addition amount of a copolymerization component (C) In order not to affect the physical property of the block copolymer of this invention, the one where it is smaller is preferable.
  • the upper limit is 100% by mass of the block copolymer, preferably 40% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, still more preferably 20% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less.
  • the addition amount is larger than this range, the flexibility of the resulting block copolymer is impaired, and the presence of the unreacted copolymer component (C) promotes the curing reaction with the epoxy resin, and the flow This is not preferable because the properties are reduced and the effect of improving toughness is lowered.
  • Copolymer component (C) (hereinafter sometimes referred to as copolymer component (C ′)) is added, and polysiloxane (A), polyalkylene glycol (B) and copolymer component (C ′) are reacted. You may use the method of making it.
  • a block copolymer can be obtained.
  • the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol having a functional group (B) can be homogeneously mixed only with the raw material, uniformly from the copolymerizable polyalkylene glycol polypropylene glycol is a propylene group which R 3 is branched Most preferably used as (B).
  • polypropylene glycol is preferable as the polyalkylene glycol (B) because the resulting block copolymer is more finely dispersed in the epoxy resin and more effective in lowering the elastic modulus.
  • the polysiloxane (A), which is a block component, and polypropylene glycol can be mixed homogeneously, in the obtained block copolymer, the property of the polysiloxane (A), which is incompatible with the epoxy resin, By improving the compatibility with polypropylene glycol having good compatibility, fine dispersion in the epoxy resin becomes possible, and it is considered that the reduction in the elastic modulus is more noticeably exhibited.
  • both the functional group of the polysiloxane (A) and the functional group of the polyalkylene glycol (B) are hydroxyl groups, use a compound in which both ends are carboxylic anhydride groups as the copolymerization component (C ′).
  • the block copolymer of the present invention containing a carboxyl group can be obtained without using a metal catalyst of a reaction accelerator causing a side reaction.
  • copolymerization component (C ′) among those exemplified as the copolymerization component (C), it reacts with both the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group.
  • pyromellitic dianhydride, 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic dianhydride in that the reaction can proceed without using an organic solvent, From 4,4 '-(4,4'-isopropylidenediphenoxy) diphthalic anhydride, 4,4'-oxydiphthalic anhydride, and 3,3', 4,4'-biphenyltetracarboxylic dianhydride It is preferably any carboxylic anhydride selected. Pyromellitic dianhydride is most preferable from the viewpoint that flexibility can be imparted to the obtained block copolymer and copolymerization can be performed without using an organic solvent. Two or more copolymerization components (C ′) may be used.
  • the content of the structure derived from the copolymer component (C ′) in the block copolymer is preferably 30% by mass or less, based on 100% by mass of the block copolymer.
  • the content of the structure derived from the copolymer component (C ′) is large, the effect of lowering the elastic modulus of the block copolymer is impaired, which is not preferable.
  • the content is small, it is not preferable because fine dispersion does not occur and bleed out occurs.
  • the content is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, particularly preferably 15% by mass or less, and most preferably 10% by mass or less.
  • the polysiloxane-polyalkylene glycol block copolymer of the present invention is preferably a multi-block copolymer including a structure represented by the general formula (3).
  • n is 5 to 100
  • m is 3 to 300
  • p is 5 to 100 repeating units.
  • R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a phenyl group, which may be the same or different.
  • Z is a bond formed by the reaction of the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group.
  • the residue obtained by reacting the X of the polysiloxane (A) and the Y of the polyalkylene glycol (B) is the bond Z. Become.
  • the X of the polysiloxane (A), the polyalkylene glycol (B) is a bond Z.
  • the bonding part Z has any bond selected from an ester bond, an ether bond, an amide bond, a urethane bond, and a thioester bond.
  • Z newly includes a carboxyl group and / or a hydroxyl group when a carboxyl group and / or a hydroxyl group is newly generated as a result of this reaction. All Z may be the same or different.
  • R 2 is a group selected from a single bond, a divalent aliphatic or aromatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms, and a divalent hydrocarbon ether group having 1 to 10 carbon atoms.
  • R 2 may be the same or different.
  • R 3 is a linear or branched alkyl group having 2 to 10 carbon atoms, and R 3 may be the same or different. Examples of preferred R 1 , R 2 and R 3 are as described above.
  • multiblock copolymer means that the number of repeating units p is 2 or more, and preferably p is 5 or more.
  • AB-type diblock copolymers and ABA-type triblock copolymers having p of 1 are not called multiblock copolymers.
  • the block copolymer of the present invention has a functional group copolymerization component of the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) described above in the block copolymer, and in some cases, the polysiloxane. Since (A) and a polyalkylene glycol (B) have a functional group newly generated by reaction, compared with a copolymer having a functional group only at both ends, in any range from low molecular weight to high molecular weight Have a high functional group content.
  • the block copolymer even when the block copolymer has a high molecular weight, it can contain many functional groups, so it has excellent dispersibility in the epoxy resin and suppresses bleed out of the block copolymer from the cured epoxy resin. As a result, the effects of high stress reduction and high toughness can be obtained.
  • the block copolymer having the weight average molecular weight and the functional group amount within the following preferred ranges can maintain the fluidity in the epoxy resin composition and improve the heat resistance of the block copolymer. Decrease in glass transition temperature Tg and increase in linear expansion coefficient of the cured epoxy resin can be suppressed.
  • the weight average molecular weight (M w ) of the block copolymer of the present invention is not particularly limited, but the lower limit is preferably from the viewpoint of mechanical properties and fluidity of the cured epoxy resin added with the block copolymer. It is 5,000 or more, More preferably, it is 10,000 or more, More preferably, it is 15,000 or more, More preferably, it is 20,000 or more, Especially preferably, it is 30,000 or more.
  • the upper limit is preferably 500,000 or less, more preferably 200,000 or less, more preferably 150,000 or less, still more preferably 100,000 or less, and most preferably 80,000 or less. 000 or less.
  • the weight average molecular weight is smaller than this range, the effect of lowering the elastic modulus and improving the toughness of the cured epoxy resin to which the block copolymer is added is reduced.
  • the weight average molecular weight is larger than this range, the fluidity of the epoxy resin composition added to the epoxy resin is lowered, and it is not possible to penetrate into the details when molding the sealing material, which is preferable because it causes cracks. Absent.
  • the weight average molecular weight of the block copolymer mentioned here refers to a weight average molecular weight measured by gel permeation chromatography using tetrahydrofuran (THF) as a solvent and converted to polymethyl methacrylate.
  • THF tetrahydrofuran
  • the molecular weight distribution (M w / M n ) of the block copolymer of the present invention is preferably 5 or less, more preferably 3 or less, and further preferably 2 or less.
  • the lower limit is 1.
  • the molecular weight distribution (M w / M n ) is calculated from the weight average molecular weight (M w ) and the number average molecular weight (M n ) measured as described above using gel permeation chromatography.
  • the block copolymer of the present invention preferably has a functional group content of 0.1 mmol / g or more and 3.0 mmol / g or less.
  • the lower limit is more preferably 0.2 mmol / g or more, and still more preferably 0.3 mmol / g or more.
  • the upper limit is more preferably 3.0 mmol / g or less, still more preferably 2.8 mmol / g or less, and particularly preferably 2.5 mmol / g or less.
  • the functional group content is higher than this range, when the epoxy resin composition is produced, fluidity deterioration due to side reaction with the epoxy resin and heat resistance decrease due to the functional group are not preferable.
  • the functional group content is lower than this range, the dispersibility in the epoxy resin is lowered, and the block copolymer from the epoxy resin composition or the cured product is coarsely dispersed in the epoxy resin composition or the cured product. This is not preferable because bleed out occurs.
  • the functional group content includes the functional group derived from the polysiloxane (A) having a functional group, the functional group derived from the polyalkylene glycol (B) having a functional group, and a copolymer component (included in the block copolymer).
  • This is the sum of the contents of all of the functional groups derived from C) and the functional groups newly generated by the reaction thereof.
  • the block copolymer contains only a carboxyl group as a functional group, the content of the carboxyl group is the functional group content.
  • a block copolymer contains several functional groups like a carboxyl group and a hydroxyl group, let the sum total of each functional group content be the functional group content contained in a block copolymer.
  • the functional group content can be determined by a known titration method.
  • the block copolymer when quantifying the carboxyl group, the block copolymer is dissolved in toluene or tetrahydrofuran, and titrated with 0.1 mol / L alcoholic potassium hydroxide using phenolphthalein as an indicator.
  • an epoxy group when quantifying an epoxy group, it can be quantified by the method according to JIS K 7236, and when quantifying a hydroxyl group, it can be quantified by a method according to JIS K 0070.
  • the functional group content of the resulting block copolymer is adjusted by adjusting the weight average molecular weight of the polysiloxane (A) having a functional group as a raw material and / or the polyalkylene glycol (B) having a functional group. It is possible.
  • the functional group in the block copolymer is a carboxyl group
  • a method of performing esterification by heating under reduced pressure in the presence of a monohydric alcohol and an acid catalyst, and JP-A 2000-119520 are exemplified.
  • the method of protecting a carboxyl group using N, N-dimethylformamide dialkyl acetal is most useful because it can be processed under mild conditions without using a metal catalyst.
  • the block copolymer of the present invention has an effect that no bleed out from the cured epoxy resin occurs as described above. Whether or not the block copolymer bleeds out from the cured epoxy resin can be determined by the following method. As a simple confirmation method, an ultrathin section of a cured epoxy resin is prepared, the ultrathin section is impregnated in hexane for 15 minutes, and then observed with a scanning electron microscope. When bleed-out has occurred, the portion where the block copolymer was present is extracted with hexane, becomes a cavity, and spherical irregularities are observed. If irregularities are observed, it is determined that there is a bleed-out, and if not observed, it is determined that there is no bleed-out.
  • the mass of the block copolymer dissolved in chloroform was measured, and the block copolymer in the cured epoxy resin calculated from the composition was used.
  • the mass of the block copolymer dissolved in chloroform is 5% by mass or more with respect to the mass of 5% by mass, it is judged that there is bleed out, and when it is less than 5% by mass, there is no bleed out.
  • a smaller bleed-out is preferable from the viewpoint of improving quality in addition to lowering the elastic modulus and improving toughness of the cured epoxy resin.
  • the bleed out is preferably 3% by mass or less, more preferably 2% by mass or less, and further preferably 1% by mass or less.
  • the content of the polysiloxane (A) -derived structure in the block copolymer of the present invention is 100% by mass with respect to the entire block copolymer, and the lower limit is 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more. is there. Moreover, as an upper limit, it is 90 mass% or less, More preferably, it is 80 mass% or less, More preferably, it is 70 mass% or less.
  • the content of the structure derived from polysiloxane (A) is too small, the effect of lowering the modulus of elasticity by adding the block copolymer is sufficient even if a block copolymer is added to the epoxy resin to produce a cured product. The function as a stress reducing agent is not sufficient.
  • the block copolymer of the present invention has an effect that heat resistance is not impaired while improving dispersibility in an epoxy resin.
  • the heat resistance mentioned here can be evaluated by measuring the thermal decomposition temperature of the block copolymer. Specifically, the block copolymer is measured using a thermogravimetric apparatus (TGA), and the temperature when the mass is reduced by 5 mass% with respect to the mass at 30 ° C. is evaluated as the 5% weight reduction temperature. The higher the 5% weight loss temperature, the better the heat resistance.
  • the 5% weight loss temperature is preferably 250 ° C. or higher, more preferably 280 ° C. or higher, further preferably 300 ° C. or higher, most preferably 350 ° C. or higher, and most preferably 400 ° C. or higher.
  • the 5% weight loss temperature is lower than 250 ° C., when used as a stress reducing agent, the polymer may be decomposed during the operation of the semiconductor to cause breakage of the package, which is not preferable.
  • the block copolymer of the present invention can be produced by reacting the polysiloxane (A) having the functional group and the polyalkylene glycol (B) having the functional group.
  • the reaction method include a method in which a polysiloxane (A) having a functional group and a polyalkylene glycol (B) having a functional group are mixed and reacted by heating, and an organic solvent can be used if necessary. You may go inside. Moreover, you may make it react in nitrogen atmosphere as needed, and you may carry out under reduced pressure in order to accelerate
  • the mixing ratio of the functional group-containing polysiloxane (A) and the functional group-containing polyalkylene glycol (B) can be adjusted as appropriate, but the functional group-containing polysiloxane (A) and the functional group-containing polysiloxane are not limited.
  • the mixing ratio is preferably such that the stoichiometric equivalent ratio is between 0.1 and 10.
  • the stoichiometric equivalent ratio refers to the ratio of the number of moles of functional groups contained in the polyalkylene glycol (B) to the number of moles of functional groups contained in the polysiloxane (A).
  • the equivalent ratio is more preferably 0.2 to 5, more preferably 0.5 to 3, and more preferably 0.8 to 1 in that the weight average molecular weight of the resulting block copolymer increases. .5 is most preferred, and 1 is significantly preferred.
  • the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group do not react directly, and the copolymer component (C ′) has a polysiloxane (A) having a functional group and a functional group.
  • the copolymer component (C ′) with respect to the total number of moles of functional groups contained in the polysiloxane (A) and the polyalkylene glycol (B) having a functional group is more preferably from 0.2 to 5, more preferably from 0.5 to 3, most preferably from 0.8 to 1.5, 1 is extremely preferred.
  • the said polysiloxane (A) in order to make content of the structure derived from polysiloxane (A) contained in 100 mass% of obtained block copolymers into 20 mass% or more and 90 mass% or less, the said polysiloxane (A), the said poly The raw materials are mixed and reacted so that the total of the alkylene glycol (B) and the copolymer component (C) is 100% by mass, and the amount of the polysiloxane (A) is 20% by mass or more and 90% by mass or less. It is preferable.
  • the organic solvent is preferably a good solvent of polysiloxane (A) having a functional group and polyalkylene glycol (B) having a functional group.
  • hydrocarbon solvents such as toluene, xylene, benzene, 2-methylnaphthalene
  • ester solvents such as ethyl acetate, methyl acetate, butyl acetate, butyl propionate, butyl butyrate, ethyl acetoacetate
  • Halogenated hydrocarbons such as carbon tetrachloride, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, chlorobenzene, 2,6-dichlorotoluene, 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol Solvents
  • ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl
  • toluene, xylene or ethyl acetate is preferred from the viewpoint of the reaction rate and the balance of solvent removal after the reaction.
  • organic solvents may be used alone or in combination of two or more.
  • an organic solvent when making it react in an organic solvent, an organic solvent can be removed and refine
  • the use of no organic solvent does not require a purification step for removing the organic solvent, the production process is simple, the reaction temperature can be increased, and the reaction accelerator metal Even in a system that does not use a catalyst, the reaction rate can be increased, which is preferable because productivity is improved.
  • the temperature at which the polysiloxane (A) having a functional group and the polyalkylene glycol (B) having a functional group are reacted is not particularly limited because it depends on the combination of the functional groups of each, but side reactions and polymer decomposition are suppressed. Therefore, it is preferably 220 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, further preferably 180 ° C. or lower, and particularly preferably 150 ° C. or lower. In addition, when the reaction proceeds at room temperature or lower, it is difficult to stably store at room temperature. Therefore, it is preferable that the reaction does not proceed at room temperature.
  • the lower limit of the reaction temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 70 ° C. or higher, and further preferably 100 ° C. or higher.
  • reaction accelerator or the like may be added at the time of reaction, but depending on the combination of the functional group of polysiloxane (A) and the functional group of polyalkylene glycol (B), it is easy without adding a reaction accelerator. It is possible to obtain the desired block copolymer.
  • the functional group of the polysiloxane (A) is an epoxy group and the functional group of the polyalkylene glycol (B) is a hydroxyl group
  • sodium, sodium hydroxide, sodium methoxy can be used as a reaction accelerator.
  • sodium ethoxide and potassium hydroxide when the functional group of the polysiloxane (A) is a carboxyl group and the functional group of the polyalkylene glycol (B) is a hydroxyl group, an acidic metal catalyst such as titanium or zinc, sulfuric acid or phosphoric acid is used as a reaction accelerator.
  • Catalysts such as hydrochloric acid, alumina and zeolite.
  • a metal catalyst as a reaction accelerator in order to obtain a block copolymer.
  • a metal catalyst as a reaction accelerator
  • the metal catalyst remains, It is not preferable because it may adversely affect Therefore, as described above, it is preferable to carry out the reaction without using a metal catalyst which is a reaction accelerator.
  • the reaction time depends on the combination of the functional group of the polysiloxane (A) and the functional group of the polyalkylene glycol (B), but is preferably within 20 hours, more preferably within 15 hours from the viewpoint of productivity. More preferably, it is within 10 hours.
  • the block copolymer of the present invention is produced by reacting two kinds of flexible polymers, by adding to the epoxy resin, the cured product can exhibit a low elastic modulus effect and a toughness improving effect. Can do.
  • the epoxy resin cured product is efficiently reduced in elastic modulus and improved toughness, Internal stress can be relaxed.
  • the block copolymer of the present invention is compatible or finely dispersed in the epoxy resin, the resulting epoxy resin composition is excellent in fluidity and handling properties are improved.
  • the epoxy resin composition of the present invention is a mixture of the epoxy resin described later and the block copolymer of the present invention, and refers to a mixture before the curing reaction.
  • a preferable amount of the block copolymer contained in the epoxy resin composition of the present invention is 0.1 to 50 parts by mass, preferably 0.1 to 40 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin. More preferably, it is 0.5 to 30 parts by mass, and still more preferably 0.5 to 20 parts by mass.
  • an epoxy resin it does not restrict
  • the glycidyl ether type epoxy resin examples include bisphenol A type epoxy resin obtained by reaction of bisphenol A and epichlorohydrin, bisphenol F type epoxy resin obtained by reaction of bisphenol F and epichlorohydrin, 4, 4 Bisphenol S epoxy resin obtained by reaction of '-dihydroxydiphenylsulfone and epichlorohydrin, biphenyl epoxy resin obtained by reaction of 4,4'-biphenol and epichlorohydrin, resorcinol and epichlorohydrin Resorcinol type epoxy resin obtained by reaction, phenol novolak type epoxy resin obtained by reaction of phenol and epichlorohydrin, other polyethylene glycol type epoxy resin, polypropylene glycol Type epoxy resins, naphthalene type epoxy resins, and substitutions at these regioisomers and alkyl group or halogen.
  • bisphenol A type epoxy resins include “jER” (registered trademark) 825, “jER” (registered trademark) 826, “jER” (registered trademark) 827, “jER” (registered trademark) 828 (and above, Mitsubishi). Chemical Co., Ltd.), “Epiclon” (registered trademark) 850 (DIC Corporation), “Epototo” (registered trademark) YD-128 (Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.), D.C. E.
  • R-331 TM (Dow Chemical), “Bakelite” EPR154, “Bakelite” EPR162, “Bakelite” EPR172, “Bakelite” EPR173, and “Bakelite” (registered trademark) EPR174 (above, manufactured by Bakelite AG) and the like can be mentioned.
  • biphenyl type epoxy resins include “jER” (registered trademark) YX4000, “jER” (registered trademark) YX4000K, “jER” (registered trademark) YX4000H, “jER” (registered trademark) YX4000HK, “jER” ( Registered trademark) YL6121H, “jER” (registered trademark) YL6121HN (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and the like.
  • Examples of commercially available resorcinol-type epoxy resins include “Denacol” (registered trademark) EX-201 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation).
  • phenol novolac epoxy resins include “jER” (registered trademark) 152, “jER” (registered trademark) 154 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), and “Epicron” (registered trademark) 740 (DIC ( And EPN179, EPN180 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), and the like.
  • glycidylamine type epoxy resin examples include tetraglycidyldiaminodiphenylmethanes, glycidyl compounds of aminophenol, glycidylanilines, and glycidyl compounds of xylenediamine.
  • tetraglycidyldiaminodiphenylmethanes include “Sumiepoxy” (registered trademark) ELM434 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), “Araldite” (registered trademark) MY720, “Araldite” (registered trademark) MY721, “Araldite” ( (Registered trademark) MY9512, “Araldite” (registered trademark) MY9612, “Araldite” (registered trademark) MY9634, “Araldite” (registered trademark) MY9663 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), “jER” (registered trademark) 604 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Bakelite” (registered trademark) EPR494, “Bakelite” (registered trademark) EPR495, “Bakelite” (registered trademark) EPR496, and “Bakelite” (registered trademark) EPR4
  • glycidyl compounds of aminophenol include “jER” (registered trademark) 630 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), “Araldite” (registered trademark) MY0500, “Araldite” (registered trademark) MY0510 (above Huntsman Advanced Materials Co., Ltd.), “Sumiepoxy” (registered trademark) ELM120, and “Sumiepoxy” (registered trademark) ELM100 (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.).
  • Examples of commercially available glycidyl anilines include GAN, GOT (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) and “Bakelite” (registered trademark) EPR493 (manufactured by Bakelite AG).
  • Examples of the glycidyl compound of xylenediamine include TETRAD-X (Mitsubishi Gas Chemical Co., Ltd.).
  • glycidyl ester type epoxy resin examples include diglycidyl phthalate, diglycidyl hexahydrophthalate, diglycidyl isophthalate, diglycidyl dimer, and various isomers thereof.
  • Examples of commercial products of diglycidyl phthalate include "Epomic” (registered trademark) R508 (manufactured by Mitsui Chemicals) and “Denacol” (registered trademark) EX-721 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation). It is done.
  • Examples of commercially available hexahydrophthalic acid diglycidyl ester include “Epomic” R540 (manufactured by Mitsui Chemicals) and AK-601 (manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.).
  • dimer acid diglycidyl ester examples include “jER” (registered trademark) 871 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) and “Epototo” (registered trademark) YD-171 (manufactured by Nippon Steel & Sumikin Chemical Co., Ltd.). It is done.
  • alicyclic epoxy resins include “Celoxide” (registered trademark) 2021P (manufactured by Daicel Corporation), CY179 (manufactured by Huntsman Advanced Materials), “Celoxide” (registered trademark) 2081 ((stock) ) Manufactured by Daicel), and “Celoxide” (registered trademark) 3000 (manufactured by Daicel Corporation).
  • the epoxy resin is preferably a resin selected from biphenyl type epoxy resin, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin and bisphenol S type epoxy resin from the viewpoint of heat resistance, toughness and low reflow property. Or a bisphenol A type epoxy resin is more preferable, and a biphenyl type epoxy resin is still more preferable.
  • the said epoxy resin may be used independently, or may use 2 or more types together.
  • a curing agent and / or a curing accelerator can be added to the epoxy resin composition.
  • Epoxy resin curing agents include aliphatic polyamine curing agents such as diethylenetriamine and triethylenetriamine; alicyclic polyamine curing agents such as mensendiamine and isophoronediamine; aromatic polyamines such as diaminodiphenylmethane and m-phenylenediamine Curing agent; polyamide, modified polyamine, phthalic anhydride, acid anhydride curing agent such as pyromellitic anhydride and trimellitic anhydride; polyphenol curing agent such as phenol novolac resin and phenol aralkyl resin; polymercaptan, 2, 4 Anionic catalysts such as 2,6-tris (dimethylaminomethyl) phenol, 2-ethyl-4-methylimidazole and 2-phenyl-4-methylimidazole; Cationic catalysts such as boron trifluoride monoethylamine complex; Njiamido, like latent curing agent such as aromatic diazonium salts and molecular sieves
  • a curing agent selected from an aromatic amine curing agent, an acid anhydride curing agent and a polyphenol curing agent is preferably used in terms of providing an epoxy resin cured product having excellent mechanical properties.
  • a curing agent selected from a phenol novolac resin and a phenol aralkyl resin because of its excellent storage stability.
  • aromatic amine curing agents include metaphenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, metaxylylenediamine, diphenyl-p-dianiline, and various derivatives such as alkyl substituents thereof and the position of the amino group. Different isomers are mentioned.
  • acid anhydride curing agents include methyltetrahydrophthalic anhydride, methylhexahydrophthalic anhydride, methylnadic acid anhydride, hydrogenated methylnadic acid anhydride, trialkyltetrahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride.
  • acid anhydride curing agents include acid, hexahydrophthalic anhydride, dodecenyl succinic anhydride, benzophenone tetracarboxylic dianhydride, and the like.
  • polyphenol curing agent examples include phenol novolak resin, phenol aralkyl resin, 1-naphthol aralkyl resin, o-cresol novolac epoxy resin, dicyclopentadiene phenol resin, terpene phenol resin, naphthol novolak type resin and the like.
  • the optimum value of the addition amount of the curing agent varies depending on the type of the epoxy resin and the curing agent, but the stoichiometric equivalent ratio is 0.5 to 1.% relative to the total epoxy groups contained in the epoxy resin composition. 4 is preferable, and 0.6 to 1.4 is more preferable.
  • the equivalent ratio is less than 0.5, the curing reaction does not occur sufficiently, and curing failure may occur or the curing reaction may take a long time.
  • the equivalent ratio is larger than 1.4, the curing agent that is not consumed at the time of curing becomes a defect, which may deteriorate the mechanical properties.
  • the curing agent can be used in either monomer or oligomer form, and may be in either powder or liquid form when mixed. These curing agents may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use together a hardening accelerator.
  • curing accelerator examples include amine compound-based curing accelerators represented by 1,8-diazabicyclo (5.4.0) undecene-7; imidazoles represented by 2-methylimidazole and 2-ethyl-4-methylimidazole Compound-based curing accelerators: Phosphorus compound-based curing accelerators typified by triphenyl phosphite can be used. Of these, phosphorus compound-based curing accelerators are most preferable.
  • additives such as flame retardants other than epoxy resins and block copolymers, fillers, colorants, mold release agents and the like may be added as necessary.
  • the filler is not particularly limited, and powders and fine particles such as fused silica, crystalline silica, alumina, zircon, calcium silicate, calcium carbonate, silicon carbide, aluminum nitride, boron nitride, beryllia, zirconia are used. These fillers may be used alone or in combination of two or more. Among them, it is preferable to use fused silica because it lowers the linear expansion coefficient.
  • the shape of the filler is preferably spherical from the viewpoint of fluidity and wear during molding.
  • the blending amount of the filler is preferably 20 to 2000 parts by mass, more preferably 50 to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the epoxy resin from the viewpoint of lowering the moisture absorption rate, reducing the linear expansion coefficient, and improving the strength.
  • Parts more preferably 100 to 2000 parts by mass, particularly preferably 100 to 1000 parts by mass, and most preferably 500 to 800 parts by mass.
  • additives examples include carbon black, calcium carbonate, titanium oxide, silica, aluminum hydroxide, glass fiber, hindered amine-based degradation inhibitor, hindered phenol-based degradation inhibitor, and the like.
  • additives are preferably added before the epoxy resin composition is cured, and may be added in any form of powder, liquid, and slurry.
  • the epoxy resin composition of the present invention has good fluidity and excellent handleability. When used for a semiconductor encapsulant, if the fluidity is poor, the epoxy resin composition cannot be filled in detail, which may cause voids and damage the package. When the block copolymer of the present invention is added to an epoxy resin, an increase in viscosity due to the addition is small, and an epoxy resin composition excellent in fluidity can be obtained.
  • the fluidity in the present invention can be evaluated by measuring the viscosity with a rheometer. Specifically, at 175 ° C., which is near the molding temperature of the semiconductor sealing material, the viscosity of the epoxy resin composition not containing the block copolymer and the block copolymer of 15 parts per 100 parts by mass of the epoxy resin composition. The viscosity of the epoxy resin composition containing part by mass is measured. In addition, when an epoxy resin hardening
  • the fluidity is evaluated by the rate of increase in the viscosity of the composition when 15 parts by mass of the block copolymer is included relative to the case where the block copolymer is not included.
  • the upper limit of the specific increase rate of the viscosity is preferably 15 times or less, more preferably 13 times or less, still more preferably 10 times or less, and most preferably 8 times or less.
  • the lower limit is 1 time or more, more preferably 1.5 times or more, still more preferably 2 times or more, and most preferably 2.5 times or more.
  • the rate of increase in viscosity is large, the resulting epoxy resin composition has poor fluidity and cannot be penetrated into details during molding of the sealing material, which is not preferable because it causes cracks.
  • the increase rate of a viscosity is small, since the elasticity modulus fall effect and toughness improvement effect of the epoxy resin hardened
  • the epoxy resin composition of the present invention can be prepared by adding the block copolymer to an epoxy resin and / or a curing agent and kneading the mixture using a generally known kneader.
  • kneader include a three-roll kneader, a self-revolving mixer, a planetary mixer, and the like.
  • the cured epoxy resin of the present invention is obtained by curing reaction of the above epoxy resin composition.
  • a temperature may be applied as necessary.
  • the temperature at that time is preferably room temperature to 250 ° C., more preferably 50 to 200 ° C., further preferably 70 to 190 ° C., and particularly preferably 100 to 180 ° C.
  • the rate of temperature rise at that time is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 20 ° C./min, more preferably 0.5 to 10 ° C./min, and further preferably 1.0 to 5 ° C. / Min.
  • the pressure during curing is preferably 1 to 100 kg / cm 2 , more preferably 1 to 50 kg / cm 2 , still more preferably 1 to 20 kg / cm 2 , and particularly preferably 1 to 5 kg / cm 2 .
  • the block copolymer is uniformly finely dispersed inside. Whether it is uniformly and finely dispersed can be determined by staining the cured resin plate with ruthenium tetroxide and confirming the cross section with a photograph obtained with a transmission electron microscope.
  • the polysiloxane domain is dyed by dyeing with ruthenium tetroxide.
  • the finer the average domain diameter of the polysiloxane domain the better the effect of improving toughness.
  • the average domain diameter of the polysiloxane domain can be calculated by specifying the diameter of 100 arbitrary domains from the above transmission electron microscope (TEM) photograph and calculating the arithmetic average according to the following equation. When the domain is not spherical, the maximum diameter of the domain is taken as its diameter.
  • Ri domain individual diameter
  • n number of measurements 100
  • Dn average domain diameter
  • the average domain diameter of the polysiloxane domain determined by this method is preferably 20 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or less, further preferably 1 ⁇ m or less, particularly preferably 500 nm or less, and particularly preferably 200 nm. Or less, and most preferably 100 nm or less.
  • the dispersion state of the block copolymer in the cured epoxy resin can be confirmed using energy dispersive X-ray analysis (EDX). Specifically, the cross-section of the cured epoxy resin to which the block copolymer has been added is observed using EDX, and mapping with silicon is performed to determine the dispersion state of the block copolymer.
  • EDX energy dispersive X-ray analysis
  • the semiconductor sealing material of the present invention is made of the cured epoxy resin of the present invention.
  • the cured epoxy resin of the present invention is used as a material suitable for a semiconductor encapsulant because the block copolymer dispersed therein functions as a stress reducing agent.
  • semiconductor sealing material refers to a material that seals in order to protect electronic components such as semiconductor elements from external stimuli.
  • the block copolymer of the present invention is a reaction between the polysiloxane (A) having a flexible functional group and the polyalkylene glycol (B) having a flexible functional group compatible with the epoxy resin. Even if it has a high molecular weight, it is possible to have abundant functional groups in the molecule, so that the dispersibility in the epoxy resin is extremely excellent. Moreover, the epoxy resin composition containing the block copolymer and the epoxy resin of the present invention has excellent fluidity, has a small decrease in fluidity due to the addition of the block copolymer, and is excellent in handleability.
  • the cured epoxy resin obtained by curing this epoxy resin composition has the added block copolymer dispersed finely, bleed-out is suppressed, and not only lowering the elastic modulus of the cured epoxy resin but also improving toughness Are also expressed. From these facts, the block copolymer of the present invention is extremely useful as a stress reducing agent for epoxy resins.
  • the 5% weight reduction temperature of the block copolymer, the polysiloxane (A) having a functional group, and the polyalkylene glycol (B) having a functional group is determined by a thermogravimetry apparatus (Inc. It was measured and evaluated under the following conditions using Shimadzu Shimadzu automatic differential and thermogravimetric simultaneous measurement device DTG-60).
  • Viscosity measurement The viscosity of the composition in which the epoxy resin and the epoxy resin curing agent were mixed at the mixing ratio shown in each example was measured using a rheometer (MCR501 manufactured by Anton Paar) under the following conditions. The viscosity at ° C was determined. Next, the viscosity of the epoxy resin composition in which 15 parts by mass of the block copolymer was added to 100 parts by mass of the same epoxy resin and epoxy resin curing agent was measured in the same manner. The magnification of the rate of increase in the viscosity of the composition in the case of containing 15 parts by mass of the block copolymer relative to the case of not containing the block copolymer was determined.
  • Ri domain individual diameter
  • n number of measurements 100
  • Dn average domain diameter
  • the obtained block copolymer is a colorless and transparent liquid
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) is 50% by mass
  • the weight average molecular weight is 46,000
  • the 5% weight reduction temperature is 309 ° C.
  • the carboxylic acid The content was 1.01 mmol / g.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) of the obtained block copolymer is 50% by mass, the weight average molecular weight is 49,000, the 5% weight reduction temperature is 313 ° C., and the carboxylic acid content is 1.01 mmol / g.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) of the obtained block copolymer is 25% by mass, the weight average molecular weight is 30,000, the 5% weight reduction temperature is 325 ° C., and the carboxylic acid content is 0.51 mmol / g.
  • the obtained block copolymer is a colorless and transparent liquid.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) is 33% by mass, the weight average molecular weight is 53,000, the 5% weight reduction temperature is 311 ° C., and the carboxylic acid. The content was 0.71 mmol / g.
  • the obtained block copolymer is a colorless and transparent liquid.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) is 61% by mass, the weight average molecular weight is 49,000, the 5% weight reduction temperature is 312 ° C., and the carboxylic acid. The content was 0.68 mmol / g.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) was 20% by mass, the weight average molecular weight was 106,000, the 5% weight reduction temperature was 285 ° C., and the carboxylic acid content was 0.98 mmol / g.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) was 20% by mass, the weight average molecular weight was 182,000, the 5% weight reduction temperature was 289 ° C., and the carboxylic acid content was 0.98 mmol / g.
  • the content of the structure derived from the polysiloxane (A) was 50% by mass, the weight average molecular weight was 33,000, the 5% weight reduction temperature was 312 ° C., and the carboxylic acid content was 1.11 mmol / g.
  • Example 1 (Production of cured epoxy resin) 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 1, 38.25 g of biphenyl type epoxy resin (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “jER” (registered trademark) YX4000H) as an epoxy resin, and phenol novolac type curing as a curing agent 21.75 g of the agent (M-1 Kasei Co., Ltd., H-1) was weighed into a 150 cc stainless steel beaker and dissolved in a 120 ° C. oven to make it uniform.
  • biphenyl type epoxy resin manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, “jER” (registered trademark) YX4000H
  • phenol novolac type curing as a curing agent 21.75 g of the agent (M-1 Kasei Co., Ltd., H-1) was weighed into a 150 cc stainless steel beaker and dissolved in a 120 ° C. oven to make it uniform.
  • the uncured epoxy resin composition was cast into an aluminum mold in which a 4 mm thick “Teflon” (registered trademark) spacer and a release film were set, and placed in an oven.
  • the oven temperature was set to 80 ° C., held for 5 minutes, then heated to 175 ° C. at a rate of 1.5 ° C./min and cured for 4 hours to obtain a cured epoxy resin having a thickness of 4 mm.
  • the obtained cured epoxy resin was cut into a width of 10 mm and a length of 80 mm, and 3 points according to JIS K7171 (2008) using a Tensilon universal testing machine (TENSILON TRG-1250, manufactured by A & D).
  • TENSILON TRG-1250 manufactured by A & D.
  • a bending test was conducted and the flexural modulus and the strain at break were measured.
  • the flexural modulus was 2.5 GPa and the strain at break was 13%.
  • the uncured epoxy resin composition was finely dispersed, its viscosity was 0.125 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity was 5.2 times, and the average domain diameter of the polysiloxane in the cured product was 50 nm.
  • the soluble content was 0.7%, and no bleed-out occurred.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • Example 2 (Production of cured epoxy resin 2) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 2. Bleed-out did not occur, and the flexural modulus and strain at break of the obtained cured epoxy resin were measured and found to be 2.5 GPa in flexural modulus and 11% strain at break.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.139 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 5.8 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 53 nm (FIG. 1). ), The soluble content was 0.2%, and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 (Production of cured epoxy resin 3) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 4. Bleed-out did not occur, and the flexural modulus and strain at break of the obtained cured epoxy resin were measured. As a result, the flexural modulus was 2.4 GPa and the strain at break was 15%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.106 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 4.4 times, the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 40 nm, and soluble The minute was 0.5%, and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 (Production of cured epoxy resin 4) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 5. No bleed-out occurred, and the flexural modulus and strain at break of the obtained cured epoxy resin were measured. As a result, the flexural modulus was 2.4 GPa and the strain at break was 11%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.064 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 2.7 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 65 nm, soluble. The minute was 1.2% and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 5 (Production of cured epoxy resin 5) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 6. No bleed-out occurred, and the flexural modulus and strain at break of the obtained epoxy resin cured product were measured. As a result, the flexural modulus was 3.0 GPa and the strain at break was 12%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.356 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 14.8 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 60 nm, soluble. The minute was 0.2% and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 6 (Production of cured epoxy resin 6) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 8. No bleed-out occurred, and the flexural modulus and strain at break of the obtained cured epoxy resin were measured. As a result, the flexural modulus was 2.6 GPa and the strain at break was 15%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.06 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 2.5 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 63 nm, soluble. The minute was 0.5%, and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 7 (Production of cured epoxy resin 7) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 9. No bleed-out occurred, and the flexural modulus and strain at break of the obtained cured epoxy resin were measured. As a result, the flexural modulus was 2.3 GPa and the strain at break was 10%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.104 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 4.3 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 51 nm (FIG. 2). ), The soluble content was 0.2%, and no bleed out occurred.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • Example 8 (Production of cured epoxy resin 8) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 10. Bleed-out did not occur, and the flexural modulus and strain at break of the obtained epoxy resin cured product were measured. The flexural modulus was 2.5 GPa and the strain at break was 12%. The uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.072 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 3.0 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 80 nm, soluble. The minute was 0.8% and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 9 (Production of cured epoxy resin 9) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 11. Bleed-out did not occur, and the flexural modulus and strain at break of the obtained epoxy resin cured product were measured. As a result, the flexural modulus was 2.4 GPa and the strain at break was 10%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.087 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 3.6 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 60 nm, soluble. The minute was 1.0% and no bleed out occurred. The results are shown in Table 1.
  • Example 10 (Production of cured epoxy resin 10) A cured epoxy resin was obtained in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of the block copolymer obtained in Production Example 12. Bleed-out did not occur, and the flexural modulus and strain at break of the obtained cured epoxy resin were measured. As a result, the flexural modulus was 2.0 GPa and the strain at break was 13%.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.075 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 3.1 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 163 nm, soluble The minute was 0.8% and no bleed out occurred.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the uncured epoxy resin composition is separated into two phases, the viscosity is 0.032 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 1.3 times, and the average domain diameter of polysiloxane in the cured product is 100 ⁇ m. It was coarse, the soluble content was 0.3%, and no bleed out occurred.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • the uncured epoxy resin composition is finely dispersed, its viscosity is 0.021 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 0.9 times, and the soluble content in the cured product is 11.0% bleed out. There has occurred.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • Example 3 Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of polydimethylsiloxane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KF-96-200cs, weight average molecular weight 18000, carboxylic acid content 0 mmol / g).
  • An epoxy resin cured product was prepared.
  • the uncured epoxy resin composition was separated into two phases, the viscosity was 0.029 Pa ⁇ s, and the rate of increase in viscosity was 1.2 times. The results are shown in Table 1.
  • Example 4 A cured epoxy resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was replaced with 9.0 g of silicone particles (“Trefil” (registered trademark) EP2601 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.).
  • Tefil registered trademark
  • EP2601 manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.
  • the bending elastic modulus was 2.3 GPa and the strain at break was 7.2%.
  • the uncured epoxy resin composition is separated into silicone particles and epoxy compositions, the viscosity is 0.49 Pa ⁇ s, the rate of increase in viscosity is 20.4 times, and the average of the silicone particles in the cured product The domain diameter was 10 ⁇ m.
  • Table 1 The results are shown in Table 1.
  • Example 5 A cured epoxy resin was prepared in the same manner as in Example 1 except that the block copolymer was not blended. When a three-point bending test was carried out using the obtained cured epoxy resin, the flexural modulus was 2.9 GPa and the strain at break was 9.5%. The viscosity of the uncured epoxy resin composition was 0.024 Pa ⁇ s. The results are shown in Table 1.

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Abstract

カルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリシロキサン(A)、ならびに、カルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させて得られるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体であって、ブロック共重合体を100質量%として、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が20質量%以上90質量%以下であるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。本発明のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体は、エポキシ樹脂に配合した場合に、エポキシ樹脂中に均質に微分散し、得られるエポキシ樹脂硬化物からのブロック共重合体のブリードアウトを抑制でき、エポキシ樹脂硬化物の低応力化および靭性向上を図ることができる。また、ブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加することによる流動性の低下も抑制される。これらのことから、界面活性剤や樹脂改質剤などの各種添加剤としても有用であり、特に、半導体封止材用の低応力化剤として好適である。

Description

ブロック共重合体とその製造方法、エポキシ樹脂組成物、およびその硬化物ならびに半導体封止材
 本発明は、ブロック共重合体とその製造方法、該ブロック共重合体を含むエポキシ樹脂組成物およびその硬化物ならびに半導体封止材に関する。
 半導体を熱や衝撃から保護する半導体封止材は、一般にエポキシ樹脂、硬化剤、フィラーおよび低応力化剤や難燃剤等の各種添加剤で構成される。近年、半導体は高集積化が進み、それに応じて半導体のチップサイズも大きくなっているが、その一方で、半導体のパッケージについては小型化や薄型化が進んでいる。従って、パッケージ成形時の熱衝撃によるクラックの発生や、リードフレームやチップと封止樹脂との剥離によるパッケージの破損等が起こりやすくなるという問題があった。このような背景から、今後益々増加する車載用半導体やパワー半導体など、作動温度がより高温となる半導体の封止材については、より一層の低応力性、流動性、耐熱性などの向上が求められている。そのような中、低応力化剤としてシリコーン粒子を使用した半導体封止材の低弾性率化技術が公開されている(特許文献1)。
 一方、低応力化剤のマトリックス樹脂への相溶性を向上させる技術として、シリコーンの両末端にポリアルキレングリコール鎖を修飾したABA型のトリブロック共重合体(特許文献2)や、官能基を持たないシリコーンとポリアルキレングリコールからなるマルチブロック共重合体の末端にグリシジル基を付与する方法が開示されている(特許文献3)。
特開2013-189490号公報 特開平10-182831号公報 特開平4-359023号公報
 半導体封止材に添加される低応力化剤の特性として、低弾性率化に加え、半導体封止材を製造する作業効率を改善するための流動性の向上、高強度化のためのマトリックス樹脂への微分散化など、さらなる付加価値が求められている。
 一方、シリコーンの両末端にポリアルキレングリコール鎖が修飾したABA型のトリブロック共重合体や官能基を持たないシリコーンとポリアルキレングリコールからなる共重合体は、マトリックス樹脂への粗大分散、エポキシ樹脂硬化物からのブリードアウトなどの課題があった。
 本発明は、耐熱性を損なうことなく、高いエポキシ樹脂への分散性を有し、エポキシ樹脂組成物に添加した場合に、流動性低下を抑制し、得られるエポキシ樹脂硬化物の低応力化および靭性向上を達成し、かつブロック共重合体が微分散されブリードアウトも抑制されるブロック共重合体の提供を課題とする。
 上記課題を解決するために、本発明者らが鋭意検討をした結果、下記の発明に到達した。すなわち本発明は、
「<1>カルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリシロキサン(A)、ならびに、カルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させて得られるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体であって、ブロック共重合体を100質量%として、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が20質量%以上90質量%以下であるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
<2>カルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリシロキサン(A)、ならびに、カルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリアルキレングリコール(B)、ならびに必要に応じて前記ポリシロキサン(A)の官能基および/または前記ポリアルキレングリコール(B)の官能基に反応する共重合成分(C)を反応させてポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体を製造する方法であって、前記ポリシロキサン(A)、前記ポリアルキレングリコール(B)および前記共重合成分(C)の合計を100質量%として、前記ポリシロキサン(A)の量が20質量%以上90質量%以下であるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体の製造方法。
<3>上記のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体およびエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物。
<4>上記のエポキシ樹脂組成物を硬化させてなるエポキシ樹脂硬化物。
<5>上記のエポキシ樹脂硬化物からなる半導体封止材。」である。
 本発明のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体(以後、単にブロック共重合体と称することもある)は、官能基を有し、エポキシ樹脂に非相溶であるが柔軟性に優れたポリシロキサンブロックと、官能基を有し、エポキシ樹脂に相溶し柔軟性に優れたポリアルキレングリコールブロックを有するマルチブロック共重合体であり、耐熱性を損なうことなく、柔軟性とエポキシ樹脂への良分散性を両立する。本発明のブロック共重合体は、エポキシ樹脂に配合した場合に、エポキシ樹脂中に均質に微分散し、得られるエポキシ樹脂硬化物からのブロック共重合体のブリードアウトを抑制でき、エポキシ樹脂硬化物の低応力化および靭性向上を図ることができる。また、ブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加することによる流動性の低下も抑制される。これらのことから、界面活性剤や樹脂改質剤などの各種添加剤としても有用であり、特に、半導体封止材用の低応力化剤として好適である。
実施例2で得られたエポキシ樹脂硬化物の断面TEM写真である。 実施例7で得られたエポキシ樹脂硬化物の断面TEM写真である。
 本発明のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体は、カルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリシロキサン(A)、ならびに、カルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させて得られ、ブロック共重合体を100質量%として、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が20質量%以上90質量%以下のものである。
 ここで、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させるとは、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)とを直接反応させ、結合させてもよいし、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を該成分(A)および該成分(B)の両方に反応する共重合成分(C)を介して結合させてもよい。
 共重合成分(C)を介して結合させる場合は、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が直接反応しない場合においても、目的とするブロック共重合体を得ることができる。
 官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が直接反応し、結合する場合の具体例としては、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がカルボン酸無水物基であり、もう一方の官能基が水酸基またはエポキシ基またはアミノ基である場合、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基が水酸基であり、もう一方の官能基がカルボン酸無水物基またはカルボキシル基またはアミノ基またはエポキシ基またはイソシアネート基である場合、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がエポキシ基であり、もう一方の官能基がカルボン酸無水物基または水酸基またはカルボキシル基またはアミノ基またはチオール基である場合、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がカルボキシル基であり、もう一方の官能基が水酸基またはアミノ基またはエポキシ基またはチオール基またはイソシアネート基である場合、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がアミノ基であり、もう一方の官能基がカルボン酸無水物基または水酸基またはカルボキシル基またはエポキシ基またはチオール基またはイソシアネート基である場合、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がチオール基であり、もう一方の官能基がカルボキシル基またはアミノ基またはエポキシ基である場合、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がイソシアネート基であり、もう一方の官能基がカルボキシル基または水酸基またはアミノ基である場合等が挙げられる。
 ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)いずれか一方の官能基がカルボン酸無水物基であり、もう一方の官能基が水酸基である場合は、反応後に新たにカルボキシル基が生成する。ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれか一方の官能基がエポキシ基であり、もう一方の官能基が水酸基である場合は、反応後に新たに水酸基が生成される。これらの反応により新たに生成されるカルボキシル基または水酸基は、エポキシ樹脂への分散性向上と、耐熱性の向上に寄与する。なお、新たに生成される官能基としては、エポキシ樹脂に添加し、硬化物を得る際に、エポキシ樹脂に固定化されブリードアウトを抑制できる点から、カルボキシル基であることが最も好ましい。
 なお、異なる官能基を有する複数のポリシロキサン(A)および/または異なる官能基を有する複数のポリアルキレングリコール(B)を反応させても構わない。
 ポリシロキサン(A)の官能基は、カルボン酸無水物基および/または水酸基であることが好ましい。中でも、ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基であり、かつポリアルキレングリコール(B)の官能基が水酸基である組み合わせ、または、ポリシロキサン(A)の官能基が水酸基であり、かつポリアルキレングリコール(B)の官能基がカルボン酸無水物基である組み合わせが好ましい。これによって、高分子量体のブロック共重合体中にカルボキシル基を多量に含有させることが可能になり、エポキシ樹脂への分散性が向上し、エポキシ樹脂硬化物とした後にブロック共重合体のブリードアウトを抑制できる。また、原料同士を混合するための有機溶媒、反応促進のための金属触媒などを使用することなく反応が進行するため、エポキシ樹脂硬化物などを作製する際の副反応を抑制できる。さらには、より温和な条件で反応が可能で、ゲル化など副反応が抑制できることから、ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基であり、かつポリアルキレングリコール(B)の官能基が水酸基である組み合わせが、より好ましい。
 ポリシロキサン(A)の官能基およびポリアルキレングリコール(B)の官能基が直接反応し、結合する場合は、ポリシロキサン(A)とポリアルキレングリコール(B)の官能基が反応することにより、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合およびチオエステル結合から選ばれる結合が形成される。なお、得られるブロック共重合体の結合部には、ポリシロキサン(A)の官能基およびポリアルキレングリコール(B)の官能基の組み合わせ次第で、新たに生成するカルボキシル基および/または水酸基を含んでも良い。
 ここで、前記官能基を有するポリシロキサン(A)としては、一般式(1)で表されるポリシロキサンを用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 なお、nは5~100の繰り返し単位数を表す。Xはカルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基である。ここでカルボン酸無水物基とは、無水マレイン酸や無水フタル酸や無水コハク酸などの環状であるものも含む。また、Rは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基またはフェニル基である。Rは、単結合、炭素数1~10の2価の脂肪族または芳香族炭化水素基および炭素数1~10の2価の炭化水素エーテル基から選ばれる基である。ここで、単結合とは、Rは存在せずケイ素とXが直接結合していることを意味する。また、エポキシ樹脂組成物への分散性が向上する観点から、Rはブチレン、プロピレンまたはエチレンであることが好ましく、プロピレンまたはエチレンであることが最も好ましい。さらにXが環状のカルボン酸無水物基である場合、XとRまたはケイ素原子との結合位置はいずれの位置でも構わない。また、2価の炭化水素エーテル基としては-(CH-O-(CH-で表され、1≦a+b≦10である基が好ましい。すべてのRおよびRおよびXは、それぞれ同一でも異なっていても良い。
 一般式(1)中のRは、水素原子、炭素数が1~5のアルキル基またはフェニル基であり、X、Yおよび共重合成分(C)のいずれにも反応しない。RとX、Yおよび共重合成分(C)のいずれかが反応すると、XとYの反応を阻害したり、架橋反応が進行したりするため、好ましくない。また、Rの鎖長が長すぎる場合は、得られたブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加した際に流動性が低下するために、好ましくない。Rは、好ましくはプロピル基、エチル基およびメチル基のいずれかであり、より好ましくはエチル基またはメチル基であり、最も好ましくはメチル基である。また、すべてのRが異なっていても、同一であっても良い。
 官能基を有するポリシロキサン(A)としては、官能基を有するポリオルガノシロキサンが好ましく、特に、官能基を有するポリジメチルシロキサンが好ましい。
 官能基を有するポリシロキサン(A)の重量平均分子量は、特に制限はないが、その下限値としては好ましくは500以上であり、より好ましくは800以上であり、さらに好ましくは1,000以上である。また重量平均分子量の上限値としては、8,000以下が好ましく、より好ましくは5,000以下であり、さらに好ましくは4,000以下であり、最も好ましくは3,000以下である。官能基を有するポリシロキサン(A)の重量平均分子量が小さい場合は、得られるブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加しても、低弾性率化効果が低い。また、官能基を有するポリシロキサン(A)の重量平均分子量が大きい場合は、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が相分離し、均一状態での反応が進行しないため、官能基を有するポリアルキレングリコール(B)との反応性が悪くなる。また、得られるブロック共重合体の官能基含有量が低くなるため、後述するエポキシ樹脂への分散性向上効果が低くなる。なお、官能基を有するポリシロキサン(A)の重量平均分子量とは、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定し、ポリメタクリル酸メチルで換算した重量平均分子量を指す。
 官能基を有するポリシロキサン(A)としては、信越化学工業株式会社から市販されている、X-22-168AS、KF-105、X-22-163A、X-22-163B、X-22-163C、KF-8010、X-22-161A、X-22-161B、KF-8012、X-22-169AS、X-22-169B、X-22-160AS、KF-6001、KF-6002、KF-6003、X-22-1821、X-22-162C、X-22-167B、X-22-167C、X-22-163、KF-6000、PAM-E、KF-8008、X-22-168A、X-22-168B、X-22-168-P5-B、X-22-1660B-3、X-22-9409、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されている、BY16-871、BY16-853U、BY16-855、BY16-750、BY16-201等が挙げられる。
 また、前記官能基を有するポリアルキレングリコール(B)としては、一般式(2)で表されるポリアルキレングリコールを用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
 なお、mは3~300の繰り返し単位数を表す。Yはカルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基である。ここでカルボン酸無水物基とは、無水マレイン酸や無水フタル酸や無水コハク酸などの環状であるものも含む。Rは直鎖または分岐を有する炭素数2~10のアルキル基である。Rの炭素数が10より大きい場合は、官能基を有するポリアルキレングリコール(B)がエポキシ樹脂に相溶せず、得られるブロック共重合体とエポキシ樹脂との分散性が悪いため、それらを混合し硬化させたエポキシ樹脂硬化物の破断点歪みが小さくなり、ブロック共重合体の添加による靭性向上効果が低くなる。またRの炭素数が小さい場合は、柔軟性が低下するため好ましくない。Rの好ましい炭素数は3または4である。全てのRおよびYは、それぞれ同一であっても異なっていても良い。
 官能基を有するポリアルキレングリコール(B)としては、ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基である場合は、Yが水酸基であり、Rが直鎖のブチレン基であるポリテトラメチレングリコールおよび/またはRが分岐したプロピレン基であるポリプロピレングリコールが、官能基を有するポリシロキサン(A)との反応性に優れ、反応促進剤の金属触媒を使用せずに反応が進行し、かつ有機溶媒を使用しなくてもポリシロキサン(A)とポリアルキレングリコール(B)が反応し均質なブロック共重合体を得ることができるため好ましい。特に耐熱性が向上する観点から、ポリテトラメチレングリコールがより好ましい。
 官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量は、特に制限はしないが、その下限値としては好ましくは300以上であり、より好ましくは500以上であり、さらに好ましくは1,000以上である。また重量平均分子量の上限値としては20,000以下が好ましく、より好ましくは10,000以下であり、さらに好ましくは5,000以下であり、最も好ましくは3,000以下である。官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量が小さい場合は、得られるブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加した際の靭性向上効果が低い。また官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量が大きい場合は、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が相分離し、均一系での反応が進行しないため、官能基を有するポリシロキサン(A)との反応性が悪くなる。また、得られるブロック共重合体の官能基含有量が低くなるため、優れたエポキシ樹脂への分散性向上効果が低くなる。なお、官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量とは、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定し、ポリメタクリル酸メチルで換算した重量平均分子量を指す。
 得られるブロック共重合体の柔軟性およびエポキシ樹脂への良接着性を損なわない範囲において、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)以外に、これらと反応可能な共重合成分(C)をさらに加えて反応させても構わない。
 ここで言う共重合成分(C)とは、ポリシロキサン(A)の官能基および/またはポリアルキレングリコール(B)の官能基と反応する官能基を1以上有する分子である。この場合、得られるブロック共重合体は、ポリシロキサン(A)由来の構造およびポリアルキレングリコール(B)由来の構造に加えて、該共重合成分(C)由来の構造を有することになる。
 この共重合成分(C)は、反応時にポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)のいずれにも溶解することが、反応が進行しやすいため好ましい。また共重合成分(C)は、複数種用いても良い。
 特に共重合成分(C)の官能基が2つ以上であって、分子量が2,000以下の場合、理由は未解明であるが、ポリシロキサン(A)とポリアルキレングリコール(B)のみを反応させるのに比べて、得られるブロック共重合体が高分子量化することがわかった。共重合成分(C)の官能基数は、2つ以上であれば構わないが、3つ以上であると3次元架橋反応が進行し、柔軟性の低下に繋がるため、ポリシロキサン(A)および/またはポリアルキレングリコール(B)と反応する官能基は2つであることが好ましい。また、反応中の粘度上昇が大きすぎると、反応性が低下することから、共重合成分(C)の分子量は小さいことが好ましく、好ましくは1,500以下、より好ましくは1,000以下、さらに好ましくは800以下、特に好ましくは600以下、最も好ましくは500以下である。
 一方で、共重合成分(C)の官能基が1つの場合は、添加量増加に伴い、得られるブロック共重合体の分子量は低下する。
 上記共重合成分(C)は、反応促進剤の金属触媒を使用しなくても反応が進行し、かつ反応系内が均一に混合するものが好ましい。例示するならば、ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基、ポリアルキレングリコール(B)の官能基が水酸基の場合は、1価または2価のカルボン酸無水物、ジオール類、アルコール類、フェノール類等が挙げられる。
 2価のカルボン酸無水物としては、具体的には、ピロメリット酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ジメチル-3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、5,5’-ジメチル-3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ジフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,2’,3,3’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,3,3’,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホキシドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルフィドテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルメチレンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-イソプロピリデンジフタル酸二無水物、4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物、4,4’-(ヘキサフルオロイソプロピリデン)ジフタル酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、1,2,5,6-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,3’’,4,4’’-パラ-ターフェニルテトラカルボン酸二無水物、3,3’’,4,4’’-メタ-ターフェニルテトラカルボン酸二無水物、2,3,6,7-アントラセンテトラカルボン酸二無水物、1,2,7,8-フェナントレンテトラカルボン酸二無水物、エチレングリコールビス(トリメリット酸二無水物)、ヘキサングリコールビス(トリメリット酸二無水物)などのジオールビス(トリメリット酸二無水物)などの芳香族環を含むカルボン酸二無水物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸、2,3,5-トリカルボキシシクロペンチル酢酸二無水物、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,4-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,3,5-シクロペンタンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-ビシクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、1,2,4,5-シクロヘキサンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、メソ-ブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、5-(2,5-ジオキソテトラヒドロフリル)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、4-(2,5-ジオキソテトラヒドロフラン-3-イル)-1,2,3,4-テトラヒドロナフタレン-1,2-ジカルボン酸無水物、1,2,3,4-テトラメチル-1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物、ジエチレントリアミンペンタ酢酸二無水物などの脂肪族鎖を含むカルボン酸二無水物が挙げられる。
 ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基であり、かつポリアルキレングリコール(B)がポリテトラメチレングリコールである場合や、ポリシロキサン(A)の官能基が水酸基であり、かつポリアルキレングリコール(B)がポリプロピレングリコールである場合は、ポリシロキサン(A)およびポリテトラメチレングリコールまたはポリプロピレングリコールに溶解し、低分子量であるため、反応性が上がることから、共重合成分(C)としては、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選ばれる少なくとも1種が好ましい。中でも、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)に容易に溶解し系内が均一状態であり、かつ反応促進剤の金属触媒を使用しなくても反応が進行する点で、ピロメリット酸二無水物が好ましい。
 1価のカルボン酸無水物としては、具体的には、無水コハク酸、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水酢酸、無水プロピオン酸、無水シュウ酸、無水安息香酸などが挙げられる。ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基であり、かつポリアルキレングリコール(B)がポリテトラメチレングリコールである場合は、ポリシロキサン(A)およびポリテトラメチレングリコールに溶解し、反応性が向上する点から、無水コハク酸、無水フタル酸、無水マレイン酸から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 ジオール類としては、例えばエチレングリコール、1,2-プロピレングリコール、1,3-プロピレングリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、ジエチレングリコールなどが挙げられる。このような炭化水素系アルコールの場合は、得られるブロック共重合体の柔軟性を損なわないことから、分子鎖は長い方が好ましい。
 アルコール類としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール、オクタノール、ドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール等が挙げられる。ポリシロキサン(A)の官能基がカルボン酸無水物基であり、かつポリアルキレングリコール(B)がポリテトラメチレングリコールである場合は、ポリシロキサン(A)およびポリテトラメチレングリコールに溶解し、反応性が向上する点から、オクタノール、ドデカノールから選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 フェノール類としては、例えば、フェノール、ビスフェノールA、ジブチルヒドロキシトルエン、クレゾール、オイゲノール、グアイアコール、チモール、サリチル酸メチル、プロポフォール等が挙げられる。
 共重合成分(C)の添加量に特に制限は無いが、本発明のブロック共重合体の物性に影響を与えないために、少ないほうが好ましい。上限としては、ブロック共重合体を100質量%として、好ましくは40質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下、最も好ましくは10質量%以下である。この範囲よりも添加量が多い場合は、得られるブロック共重合体の柔軟性が損なわれ、また未反応の共重合成分(C)が存在することでエポキシ樹脂との硬化反応が促進され、流動性が低下したり、靭性向上効果が低くなったりするため好ましくない。
 官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が直接反応しない場合、ポリシロキサン(A)が有する官能基およびポリアルキレングリコール(B)が有する官能基の両方に反応する共重合成分(C)(以下、特に共重合成分(C’)と呼ぶ場合がある)を添加し、ポリシロキサン(A)、ポリアルキレングリコール(B)および共重合成分(C’)を反応させる方法を用いても構わない。すなわち、ポリシロキサン(A)とポリアルキレングリコール(B)が直接反応しなくても、共重合成分(C’)をポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)の両方と反応させることによって、ブロック共重合体を得ることができる。
 この場合、官能基を有するポリシロキサン(A)とポリアルキレングリコール(B)が原料のみで均一に混合でき、均質に共重合できることから、Rが分岐したプロピレン基であるポリプロピレングリコールをポリアルキレングリコール(B)として用いることが最も好ましい。また、得られるブロック共重合体のエポキシ樹脂への微分散化や低弾性率化効果がより良好になることからも、ポリアルキレングリコール(B)としては、ポリプロピレングリコールが好ましい。ブロック成分であるポリシロキサン(A)とポリプロピレングリコール同士が均質に混合できるため、得られたブロック共重合体において、エポキシ樹脂への相溶性に劣るポリシロキサン(A)の性質が、エポキシ樹脂への相溶性が良好なポリプロピレングリコールによって改善されることにより、エポキシ樹脂への微分散が可能になり、低弾性率化がより顕著に発現すると考えられる。ポリシロキサン(A)の官能基およびポリアルキレングリコール(B)の官能基がいずれも水酸基である場合は、共重合成分(C’)として、両末端がカルボン酸無水物基である化合物を用いることが、副反応の原因となる反応促進剤の金属触媒等を使用すること無く、カルボキシル基を含有した本発明のブロック共重合体を得られる点から好ましい。
 共重合成分(C’)としては、上記共重合成分(C)として例示したもののうち、官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の両方と反応するものであれば特に制限はしないが、有機溶媒を使用することなく反応を進行させることができる点で、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、4,4’-(4,4’-イソプロピリデンジフェノキシ)ジフタル酸無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、および3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から選ばれるいずれかのカルボン酸無水物であることが好ましい。得られるブロック共重合体に柔軟性を付与できる点や有機溶媒を使用することなく共重合が可能な点からピロメリット酸二無水物であることが最も好ましい。共重合成分(C’)は、2種以上を用いても良い。
 ブロック共重合体中の共重合成分(C’)由来の構造の含有量は、ブロック共重合体を100質量%として、30質量%以下が好ましい。共重合成分(C’)由来の構造の含有量が多いと、ブロック共重合体の低弾性率化効果が損なわれるため好ましくない。含有量が少ないと、微分散せずブリードアウトが発生するため好ましくない。含有量は、25質量%以下が好ましく、20質量%以下がさらに好ましく、15質量%以下が特に好ましく、10質量%以下が最も好ましい。
 本発明のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体は、好ましくは、一般式(3)で表される構造を含むマルチブロック共重合体である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 ここで、nは5~100、mは3~300、pは5~100の繰り返し単位数をそれぞれ表す。また、Rは水素原子、炭素数1~5のアルキル基またはフェニル基であり、それぞれ同一であっても異なっていても良い。Zは官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が反応することにより生成する結合部である。ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)が直接反応し、結合する場合は、ポリシロキサン(A)の前記Xとポリアルキレングリコール(B)の前記Yが反応した残基が結合部Zとなる。また、ポリシロキサン(A)とポリアルキレングリコール(B)が直接反応せず、共重合成分(C’)を介して結合する場合は、ポリシロキサン(A)の前記X、ポリアルキレングリコール(B)の前記Yおよび共重合成分(C’)が反応した残基が結合部Zとなる。結合部Zは、この反応の結果として、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合およびチオエステル結合から選ばれるいずれかの結合を有する。さらに、Zは、この反応の結果として新たにカルボキシル基および/または水酸基を生成する場合、そのカルボキシル基および/または水酸基も含む。またすべてのZは同じであっても異なっていても良い。Rは、単結合、炭素数1~10の2価の脂肪族または芳香族炭化水素基および炭素数1~10の2価の炭化水素エーテル基から選ばれる基である。Rはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。Rは、直鎖または分岐を有する炭素数2~10のアルキル基であり、Rはそれぞれ同一であっても異なっていても良い。好ましいR、RおよびRの例は、前記のとおりである。
 ここで言う、マルチブロック共重合体とは、繰り返し単位数であるpが2以上のものであり、好ましくはpが5以上である。pが1であるAB型ジブロック共重合体やABA型トリブロック共重合体は、マルチブロック共重合体とは呼ばない。
 本発明のブロック共重合体は、上記に記載したポリシロキサン(A)の官能基およびポリアルキレングリコール(B)の官能基共重合成分をブロック共重合体内に有し、さらに場合によっては、ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)が反応することにより新たに生成する官能基を有するため、両末端のみに官能基を有する共重合体に比べ、低分子量から高分子量のいずれの範囲においても、高い官能基含有量を有する。特にブロック共重合体を高分子量にした場合においても、多くの官能基を含有することができるため、エポキシ樹脂への分散性に優れ、エポキシ樹脂硬化物からのブロック共重合体のブリードアウトが抑制され、高い低応力化と高い靭性向上の効果が得られる。また下記の好ましい範囲の重量平均分子量と官能基量を有するブロック共重合体は、上記の特性に加えて、エポキシ樹脂組成物中の流動性維持やブロック共重合体の耐熱性の向上、ならびに得られるエポキシ樹脂硬化物のガラス転移温度Tgの低下や線膨張係数の増加を抑制することができる。
 本発明のブロック共重合体の重量平均分子量(M)は、特に制限はないが、ブロック共重合体を添加したエポキシ樹脂硬化物の機械物性および流動性の観点から、その下限値は好ましくは5,000以上であり、より好ましくは10,000以上であり、より好ましくは、15,000以上であり、さらに好ましくは20,000以上であり、特に好ましくは30,000以上である。また、その上限は、好ましくは500,000以下であり、より好ましくは200,000以下であり、より好ましくは150,000以下であり、さらに好ましくは100,000以下であり、最も好ましくは80,000以下である。この範囲よりも重量平均分子量が小さい場合は、ブロック共重合体を添加したエポキシ樹脂硬化物の低弾性率化や靭性向上効果が低くなる。この範囲よりも重量平均分子量が大きい場合は、エポキシ樹脂に添加したエポキシ樹脂組成物の流動性が低下し、封止材成形時に細部にまで浸透させることができず、クラックの原因となるため好ましくない。
 なお、ここで言うブロック共重合体の重量平均分子量とは、溶媒としてテトラヒドロフラン(THF)を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィで測定し、ポリメタクリル酸メチルで換算した重量平均分子量を指す。
 テトラヒドロフラン(THF)で測定できない場合は、溶媒としてジメチルホルムアミドを用い、それでも測定できない場合は、ヘキサフルオロイソプロパノールを用いる。
 また、本発明のブロック共重合体の分子量分布(M/M)は、5以下であることが好ましく、より好ましくは3以下、さらに好ましくは2以下である。またその下限値は1である。なお、分子量分布(M/M)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィを用いて上記のとおり測定した重量平均分子量(M)および数平均分子量(M)から算出する。
 本発明のブロック共重合体は、官能基含有量が0.1mmol/g以上3.0mmol/g以下であることが好ましい。その下限値は、より好ましくは0.2mmol/g以上であり、さらに好ましくは0.3mmol/g以上である。またその上限値は、より好ましくは3.0mmol/g以下であり、さらに好ましくは2.8mmol/g以下であり、特に好ましくは2.5mmol/g以下である。
 官能基含有量がこの範囲より高い場合は、エポキシ樹脂組成物を作製する際に、エポキシ樹脂との副反応による流動性悪化や、官能基による耐熱性低下が生じるため好ましくない。官能基含有量がこの範囲より低い場合は、エポキシ樹脂への分散性が低下し、エポキシ樹脂組成物や硬化物中におけるブロック共重合体の粗大分散化やエポキシ樹脂硬化物からのブロック共重合体のブリードアウトが発生するため好ましくない。
 ここで、官能基含有量は、ブロック共重合体に含まれる、官能基を有するポリシロキサン(A)由来の官能基、官能基を有するポリアルキレングリコール(B)由来の官能基、共重合成分(C)由来の官能基、およびこれらが反応することにより新たに生成する官能基の全ての含有量の合計である。ブロック共重合体が、官能基として、カルボキシル基のみを含む場合は、カルボキシル基の含有量が官能基含有量となる。また、ブロック共重合体に、カルボキシル基と水酸基のように複数の官能基を含む場合は、それぞれの官能基含有量の合計をブロック共重合体に含まれる官能基含有量とする。ポリシロキサン(A)およびポリアルキレングリコール(B)の反応によって、新たにカルボキシル基または水酸基が生成する組み合わせを採用すると、官能基含有量を高くすることが容易であり、ブロック共重合体の分散性が良好になり、靭性が向上しブリードアウトが抑制されるので、好ましい。
 官能基含有量は、公知の滴定法により求めることができる。例えば、カルボキシル基を定量する場合は、ブロック共重合体をトルエンまたはテトラヒドロフランに溶解し、0.1mol/Lのアルコール性水酸化カリウムでフェノールフタレインを指示薬として滴定する。また、エポキシ基を定量する場合は、JIS K 7236に準ずる方法にて定量することができ、水酸基を定量する場合は、JIS K 0070に準ずる方法にて定量することができる。
 さらに目的とする用途に応じて、官能基の含有量を、ブロック共重合体を合成する前後に調整することが可能である。例えば原料となる官能基を有するポリシロキサン(A)および/または官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量を調整することで、得られるブロック共重合体の官能基含有量を調整することが可能である。
 また、合成後のブロック共重合体の官能基の一部を公知の方法で保護することにより、官能基の含有量を調整することも可能である。例えば、ブロック共重合体中の官能基がカルボキシル基である場合は、1価のアルコールと酸触媒存在下で減圧しながら加熱し、エステル化反応させる方法や、特開2000-119520に挙げられているように、N,N-ジメチルホルムアミドジアルキルアセタールを用いて、カルボキシル基を保護する方法が挙げられる。中でも、金属触媒を使用せず温和な条件で処理することができるという点から、N,N-ジメチルホルムアミドジアルキルアセタールを用いて、カルボキシル基を保護する方法が最も有用である。
 本発明のブロック共重合体は、上述のとおりエポキシ樹脂硬化物からのブリードアウトが発生しないという効果を有する。エポキシ樹脂硬化物からのブロック共重合体のブリードアウトの発生の有無は、以下の方法にて判断できる。簡易的な確認方法としては、エポキシ樹脂硬化物の超薄切片を作製し、超薄切片をヘキサン中に15分間含浸させた後、走査型電子顕微鏡で観察する。ブリードアウトが発生している場合は、ブロック共重合体が存在していた部分がヘキサンにより抽出され、空洞となり真球状の凹凸が見られる。凹凸が観察された場合は、ブリードアウト有り、観察されない場合は、ブリードアウト無しと判断する。定量的な確認方法としては、エポキシ樹脂硬化物をクロロホルム中に1日浸漬した後に、クロロホルムに溶解したブロック共重合体の質量を測定し、組成から計算したエポキシ樹脂硬化物中のブロック共重合体の質量に対して、クロロホルム中に溶解したブロック共重合体の質量が5質量%以上の場合は、ブリードアウト有り、5質量%未満の場合は、ブリードアウト無しと判断する。ブリードアウトが少ない方が、エポキシ樹脂硬化物の弾性率の低下や靭性向上に加え、品質の向上の点から好ましい。ブリードアウトは、3質量%以下が好ましく、2質量%以下がより好ましく、1質量%以下がさらに好ましい。
 本発明のブロック共重合体におけるポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は、ブロック共重合体全体を100質量%として、下限値は20質量%以上であり、より好ましくは30質量%以上である。また上限値としては、90質量%以下であり、より好ましくは80質量%以下であり、さらに好ましくは70質量%以下である。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が少なすぎる場合は、ブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加して硬化物を作製しても、ブロック共重合体添加による低弾性率化効果が十分に発揮されず、低応力化剤としての機能が十分でない。また、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が多すぎる場合は、ブロック共重合体をエポキシ樹脂に添加した際に、エポキシ樹脂への分散性が十分でなく、ブロック共重合体が微分散しないことにより、それを硬化させて硬化物を作製しても、ブロック共重合体添加による靭性向上効果が十分に発揮されない。あるいは、ブリードアウトを引き起こし、エポキシ樹脂硬化物を得ることができない。
 本発明のブロック共重合体は、エポキシ樹脂への分散性を向上させつつ、耐熱性を損なわないという効果がある。ここで言う耐熱性は、ブロック共重合体の熱分解温度を測定することで評価できる。具体的には、熱重量測定装置(TGA)を用いて、ブロック共重合体を測定し、30℃における質量に対して5質量%減少したときの温度を、5%重量減少温度として評価する。この5%重量減少温度が高いほど耐熱性に優れている。5%重量減少温度は、好ましくは250℃以上、より好ましくは280℃以上、さらに好ましくは300℃以上、最も好ましくは350℃以上、著しく好ましくは400℃以上である。5%重量減少温度が250℃よりも低い場合は、低応力化剤として使用した際に、半導体の作動中、ポリマーが分解しパッケージの破損に繋がる場合があるため好ましくない。
 本発明のブロック共重合体は、前記官能基を有するポリシロキサン(A)および前記官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させることで製造できる。反応の方法としては、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を混合し、加熱することで反応させる方法などを挙げることができ、必要に応じて有機溶媒中で行っても良い。また必要に応じて、窒素雰囲気下で反応させても良く、反応を促進させるために減圧下で行っても良い。
 また、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の混合比は、適宜調整は可能であるが、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が直接反応し、結合する場合は、化学量論的な当量比が、0.1~10の間になるような混合比であることが好ましい。ここで、化学量論的な当量比とは、ポリシロキサン(A)に含まれる官能基のモル数に対するポリアルキレングリコール(B)に含まれる官能基のモル数の比率を指す。特に、得られるブロック共重合体の重量平均分子量が増大する点で、当量比は0.2~5であることがより好ましく、0.5~3であることがさらに好ましく、0.8~1.5であることが最も好ましく、1であることが著しく好ましい。
 一方、官能基を有するポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)が直接反応せず、共重合成分(C’)が官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)と反応し、結合する場合は、ポリシロキサン(A)と官能基を有するポリアルキレングリコール(B)に含まれる官能基のモル数の合計に対する共重合成分(C’)に含まれる官能基のモル数の当量比が、0.2~5であることがより好ましく、0.5~3であることがさらに好ましく、0.8~1.5であることが最も好ましく、1であることが著しく好ましい。
 なお、得られるブロック共重合体100質量%中に含まれる、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が20質量%以上90質量%以下にするために、前記ポリシロキサン(A)、前記ポリアルキレングリコール(B)および前記共重合成分(C)の合計を100質量%として、前記ポリシロキサン(A)の量が20質量%以上90質量%以下になるように、原料を混合し、反応させることが好ましい。
 反応に有機溶媒を用いる場合、有機溶媒としては、官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の良溶媒であることが好ましい。例えば、トルエン、キシレン、ベンゼン、2-メチルナフタレン等の炭化水素系溶媒;酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、プロピオン酸ブチル、酪酸ブチル、アセト酢酸エチル等のエステル系溶媒;クロロホルム、ブロモホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、1,2-ジクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、クロロベンゼン、2,6-ジクロロトルエン、1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロイソプロパノール等のハロゲン化炭化水素系溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルブチルケトン等のケトン系溶媒;メタノール、エタノール、1-プロパノール、2-プロパノール等のアルコール系溶媒;N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、N,N-ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N-ジメチルアセトアミド(DMA)、プロピレンカーボネート、トリメチルリン酸、1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノン、スルホラン等の非プロトン性極性溶媒;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸等のカルボン酸溶媒;アニソール、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジイソプロピルエーテル、ジオキサン、ジグライム、ジメトキシエタン等のエーテル系溶媒;1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム アセテート、1-ブチル-3-メチルイミダゾリウム ハイドロゲンスルフェート、1-エチル-3-イミダゾリウム アセテート、1-エチル-3-メチルイミダゾリウム チオシアネートなどのイオン性液体;あるいはこれらの混合物が挙げられる。
 中でも反応速度および反応後の溶媒除去のバランスから、トルエン、キシレンまたは酢酸エチルが好ましい。また、これら有機溶媒は、1種のみ用いても、2種以上を混合して用いても良い。
 なお、有機溶媒中で反応させた際は、加熱、減圧、再沈殿等、公知の方法で有機溶媒を除去し、精製することができる。有機溶媒を除去するために複数の工程を組み合わせても良い。
 ただし、有機溶媒を使用しない方が、上記有機溶媒を除去するための精製工程を必要とせず、製造工程が簡略である点、および、反応温度の高温化が可能であり、反応促進剤の金属触媒を使用しない系においても反応速度を高速化することができる点から、生産性が向上するため好ましい。
 官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させる温度は、それぞれが有する官能基の組み合わせに依るため特に制限はないが、副反応やポリマーの分解を抑制するために220℃以下であることが好ましく、より好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下、特に好ましくは150℃以下である。また室温以下で反応が進行する場合は、室温で安定に保存することが困難であることから、室温では反応が進行しないことが好ましい。反応させる温度の下限値としては、好ましくは50℃以上であり、より好ましくは70℃以上であり、さらに好ましくは100℃以上である。
 また、反応時に反応促進剤等を添加しても良いが、ポリシロキサン(A)の官能基およびポリアルキレングリコール(B)の官能基の組み合わせ次第で、反応促進剤を添加しなくても、容易に目的のブロック共重合体を得ることが可能である。
 なお、例示するならば、ポリシロキサン(A)の官能基がエポキシ基であって、ポリアルキレングリコール(B)の官能基が水酸基の場合は、反応促進剤として、ナトリウムや水酸化ナトリウム、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、水酸化カリウム等が挙げられる。ポリシロキサン(A)の官能基がカルボキシル基であって、ポリアルキレングリコール(B)の官能基が水酸基の場合は、反応促進剤として、チタン、亜鉛などの酸性の金属触媒や、硫酸やリン酸、塩酸、アルミナ、ゼオライト等の触媒が挙げられる。このように、官能基共重合成分の組合せ次第では、ブロック共重合体を得るためには、反応促進剤として金属触媒を用いることが好ましい。ただし、反応促進剤としての金属触媒を使用した場合は、例えば得られたブロック共重合体を半導体封止材等の各種添加剤として使用した際に、金属触媒が残存していると、電気特性に悪影響を及ぼす可能性があるため好ましくない。したがって、上記のとおり、反応促進剤である金属触媒を用いずに反応させることが好ましい。
 また反応時間は、ポリシロキサン(A)の官能基およびポリアルキレングリコール(B)の官能基の組み合わせによるが、生産性の観点から20時間以内であることが好ましく、より好ましくは15時間以内であり、さらに好ましくは10時間以内である。
 本発明のブロック共重合体は、柔軟な2種のポリマーを反応させて製造しているため、エポキシ樹脂に添加することにより、その硬化物に低弾性率化効果および靭性向上効果を発現させることができる。エポキシ樹脂に相溶または微細に分散することにより、材料物性にばらつきがなく、少量のブロック共重合体の添加で、エポキシ樹脂硬化物に効率的に弾性率の低下および靭性の向上を実現させ、内部応力を緩和することができる。さらに、本発明のブロック共重合体がエポキシ樹脂中に相溶または微細に分散しているため、得られるエポキシ樹脂組成物は流動性に優れており取扱い性が向上する。
 本発明のエポキシ樹脂組成物とは、後述のエポキシ樹脂と本発明のブロック共重合体を混合したものであり、硬化反応をさせる前の混合物を指す。
 本発明のエポキシ樹脂組成物中に含まれる、ブロック共重合体の好ましい量は、エポキシ樹脂100質量部に対し、0.1~50質量部であり、好ましくは0.1~40質量部であり、より好ましくは0.5~30質量部であり、さらに好ましくは0.5~20質量部である。エポキシ樹脂組成物に、この範囲のブロック共重合体を含むことで、エポキシ樹脂組成物を硬化させたエポキシ樹脂硬化物において、効率よく内部応力を緩和させることができる。
 エポキシ樹脂としては、特に制限はされないが、例えば、分子内に水酸基を有する化合物とエピクロロヒドリンから得られるグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、分子内にアミノ基を有する化合物とエピクロロヒドリンから得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、分子内にカルボキシル基を有する化合物とエピクロロヒドリンから得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、分子内に二重結合を有する化合物を酸化することから得られる脂環式エポキシ樹脂、あるいはこれらから選ばれる2種類以上のタイプの基が分子内に混在するエポキシ樹脂などが用いられる。
 グリシジルエーテル型エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールAとエピクロロヒドリンの反応により得られるビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールFとエピクロロヒドリンの反応により得られるビスフェノールF型エポキシ樹脂、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホンとエピクロロヒドリンの反応により得られるビスフェノールS型エポキシ樹脂、4,4’-ビフェノールとエピクロロヒドリンとの反応により得られるビフェニル型エポキシ樹脂、レゾルシノールとエピクロロヒドリンの反応により得られるレゾルシノール型エポキシ樹脂、フェノールとエピクロロヒドリンの反応により得られるフェノールノボラック型エポキシ樹脂、その他ポリエチレングリコール型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、およびこれらの位置異性体やアルキル基やハロゲンでの置換体が挙げられる。
 ビスフェノールA型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)825、“jER”(登録商標)826、“jER”(登録商標)827、“jER”(登録商標)828(以上、三菱ケミカル(株)製)、“エピクロン”(登録商標)850(DIC(株)製)、“エポトート”(登録商標)YD-128(新日鉄住金化学(株)製)、D.E.R-331(商標)(ダウケミカル社製)、“Bakelite”(登録商標)EPR154、“Bakelite”(登録商標)EPR162、“Bakelite”(登録商標)EPR172、“Bakelite”(登録商標)EPR173、および“Bakelite”(登録商標)EPR174(以上、Bakelite AG社製)などが挙げられる。
 ビスフェノールF型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)806、“jER”(登録商標)807、“jER”(登録商標)1750(以上、三菱ケミカル(株)製)、“エピクロン”(登録商標)830(DIC(株)製)、“エポトート”(登録商標)YD-170、“エポトート”(登録商標)YD-175(新日鉄住金化学(株)製)、“Bakelite”(登録商標)EPR169(Bakelite AG社製)、“アラルダイト”(登録商標)GY281、“アラルダイト”(登録商標)GY282、および“アラルダイト”(登録商標)GY285(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)などが挙げられる。
 ビフェニル型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)YX4000、“jER”(登録商標)YX4000K、“jER”(登録商標)YX4000H、“jER”(登録商標)YX4000HK、“jER”(登録商標)YL6121H、“jER”(登録商標)YL6121HN(以上、三菱ケミカル(株)製)などが挙げられる。
 レゾルシノール型エポキシ樹脂の市販品としては、“デナコール”(登録商標)EX-201(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。
 フェノールノボラック型エポキシ樹脂の市販品としては、“jER”(登録商標)152、“jER”(登録商標)154(以上、三菱ケミカル(株)製)、“エピクロン”(登録商標)740(DIC(株)製)、およびEPN179、EPN180(以上、ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)などが挙げられる。
 グリシジルアミン型エポキシ樹脂の具体例としては、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン類、アミノフェノールのグリシジル化合物類、グリシジルアニリン類、およびキシレンジアミンのグリシジル化合物などが挙げられる。
 テトラグリシジルジアミノジフェニルメタン類の市販品としては、“スミエポキシ”(登録商標)ELM434(住友化学(株)製)、“アラルダイト”(登録商標)MY720、“アラルダイト”(登録商標)MY721、“アラルダイト”(登録商標)MY9512、“アラルダイト”(登録商標)MY9612、“アラルダイト”(登録商標)MY9634、“アラルダイト”(登録商標)MY9663(以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、“jER”(登録商標)604(三菱ケミカル(株)製)、“Bakelite”(登録商標)EPR494、“Bakelite”(登録商標)EPR495、“Bakelite”(登録商標)EPR496、および“Bakelite”(登録商標)EPR497(以上、Bakelite AG社製)などが挙げられる。
 アミノフェノールのグリシジル化合物類の市販品としては、“jER”(登録商標)630(三菱ケミカル(株)製)、“アラルダイト”(登録商標)MY0500、“アラルダイト”(登録商標)MY0510(以上ハンツマン・アドバンスト・マテリアルズ社製)、“スミエポキシ”(登録商標)ELM120、および“スミエポキシ”(登録商標)ELM100(以上住友化学(株)製)などが挙げられる。
 グリシジルアニリン類の市販品としては、GAN、GOT(以上、日本化薬(株)製)や“Bakelite”(登録商標)EPR493(Bakelite AG社製)などが挙げられる。
 キシレンジアミンのグリシジル化合物としては、TETRAD-X(三菱瓦斯化学(株)製)が挙げられる。
 グリシジルエステル型エポキシ樹脂の具体例としては、フタル酸ジグリシジルエステルや、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、ダイマー酸ジグリシジルエステルやそれぞれの各種異性体が挙げられる。
 フタル酸ジグリシジルエステルの市販品としては、“エポミック”(登録商標)R508(三井化学(株)製)や“デナコール”(登録商標)EX-721(ナガセケムテックス(株)製)などが挙げられる。
 ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステルの市販品としては、“エポミック”R540(三井化学(株)製)やAK-601(日本化薬(株)製)などが挙げられる。
 ダイマー酸ジグリシジルエステルの市販品としては、“jER”(登録商標)871(三菱ケミカル(株)製)や“エポトート”(登録商標)YD-171(新日鉄住金化学(株)製)などが挙げられる。
 脂環式エポキシ樹脂の市販品としては、“セロキサイド”(登録商標)2021P((株)ダイセル製)、CY179(ハンツマン・アドバンスド・マテリアルズ社製)、“セロキサイド”(登録商標)2081((株)ダイセル製)、および“セロキサイド”(登録商標)3000((株)ダイセル製)などが挙げられる。
 エポキシ樹脂としては、耐熱性、靱性および低リフロー性の点からビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂およびビスフェノールS型エポキシ樹脂から選ばれた樹脂が好ましく、ビフェニル型エポキシ樹脂またはビスフェノールA型エポキシ樹脂がより好ましく、ビフェニル型エポキシ樹脂がさらに好ましい。上記エポキシ樹脂は単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。
 エポキシ樹脂組成物には、硬化剤および/または硬化促進剤を添加することができる。
 エポキシ樹脂硬化剤としては、ジエチレントリアミンやトリエチレントリアミンなどの脂肪族ポリアミン系硬化剤;メンセンジアミンやイソホロンジアミンなどの脂環族ポリアミン系硬化剤;ジアミノジフェニルメタンやm-フェニレンジアミンなどの芳香族ポリアミン系硬化剤;ポリアミド、変性ポリアミン、無水フタル酸、無水ピロメリット酸や無水トリメリット酸などの酸無水物系硬化剤;フェノールノボラック樹脂やフェノールアラルキル樹脂などのポリフェノール系硬化剤;ポリメルカプタン、2,4,6-トリス(ジメチルアミノメチル)フェノール、2-エチル-4-メチルイミダゾールや2-フェニル-4-メチルイミダゾールなどのアニオン型触媒;3フッ化ホウ素・モノエチルアミン錯体などのカチオン型触媒;ジシアンジアミド、芳香族ジアゾニウム塩やモレキュラーシーブなどの潜在型硬化剤などが挙げられる。
 特に機械物性に優れたエポキシ樹脂硬化物を与えるという面で、芳香族アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤およびポリフェノール系硬化剤から選ばれた硬化剤が好ましく用いられる。特に好ましくは、保存安定性に優れることからフェノールノボラック樹脂およびフェノールアラルキル樹脂から選ばれた硬化剤である。
 芳香族系アミン硬化剤の具体例を挙げると、メタフェニレンジアミン、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、メタキシリレンジアミン、ジフェニル-p-ジアニリンやこれらのアルキル置換体などの各種誘導体やアミノ基の位置の異なる異性体が挙げられる。
 酸無水物系硬化剤の具体例を挙げると、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルナジック酸無水物、水素化メチルナジック酸無水物、トリアルキルテトラヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、ドデセニル無水コハク酸、ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などが挙げられる。
 ポリフェノール系硬化剤の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、1-ナフトールアラルキル樹脂、o-クレゾールノボラックエポキシ樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、テルペンフェノール樹脂、ナフトールノボラック型樹脂などが挙げられる。
 硬化剤の添加量の最適値は、エポキシ樹脂、および硬化剤の種類により異なるが、化学量論的な当量比が、エポキシ樹脂組成物に含まれる全エポキシ基に対して0.5~1.4の間にあることが好ましく、0.6~1.4であることがより好ましい。当量比が、0.5よりも小さい場合、硬化反応が十分に起こらず、硬化不良が発生したり、硬化反応に長時間を要したりする場合がある。当量比が、1.4よりも大きい場合は、硬化時に消費されなかった硬化剤が欠陥となり、機械物性を低下させることがある。
 硬化剤はモノマーおよびオリゴマーのいずれの形でも使用でき、混合時は粉体、液体いずれの形態でも良い。これらの硬化剤は単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。また、硬化促進剤を併用しても良い。
 硬化促進剤としては、1,8-ジアザビシクロ(5.4.0)ウンデセン-7に代表されるアミン化合物系硬化促進剤;2-メチルイミダゾールや2-エチル-4-メチルイミダゾールに代表されるイミダゾール化合物系硬化促進剤;トリフェニルホスファイトに代表されるリン化合物系硬化促進剤等を用いることができる。なかでも、リン化合物系硬化促進剤が最も好ましい。
 本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて、エポキシ樹脂およびブロック共重合体以外の難燃剤、充填剤、着色剤、離型剤等などの各種添加剤を加えてもよい。
 充填剤としては、特に制限はないが、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化珪素、窒化アルミ、窒化ホウ素、ベリリア、ジルコニアなどの粉末や微粒子が用いられる。これら充填剤は、単独で用いても2種以上を併用してもよい。なかでも、線膨張係数を下げることから、溶融シリカを用いることが好ましい。また充填剤の形状としては、成形時の流動性、磨耗性の観点から球状であることが好ましい。
 充填剤の配合量は、吸湿率の低下、線膨張係数の低減、強度向上の観点から、エポキシ樹脂100質量部に対し、好ましくは20質量部~2000質量部、より好ましくは、50~2000質量部、さらに好ましくは100~2000質量部、特に好ましくは100~1000質量部、最も好ましくは500~800質量部である。
 その他の添加剤の例としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化チタン、シリカ、水酸化アルミニウム、ガラス繊維、ヒンダードアミン系劣化防止剤、ヒンダードフェノール系劣化防止剤などが挙げられる。
 これらの添加剤は、エポキシ樹脂組成物の硬化前の段階で加えることが好ましく、粉体、液体、スラリー体のいずれの形態で加えても良い。
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、流動性が良く、取扱い性に優れている。半導体封止材に用いる際、流動性が悪い場合は、細部にまでエポキシ樹脂組成物を充填することができず、ボイドの原因となりパッケージの破損に繋がるおそれがある。本発明のブロック共重合体は、エポキシ樹脂に添加した際の、添加による粘度上昇が小さく、流動性に優れたエポキシ樹脂組成物を得ることができる。
 本発明における流動性は、レオメーターによる粘度測定により評価することができる。具体的には、半導体封止材の成形温度付近である175℃において、ブロック共重合体を含まないエポキシ樹脂組成物の粘度、およびエポキシ樹脂組成物100質量部に対し、ブロック共重合体を15質量部含んだエポキシ樹脂組成物の粘度を測定する。なお、エポキシ樹脂硬化剤を含む場合は、エポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤の合計100質量部に対し、ブロック共重合体を15質量部含んだエポキシ樹脂組成物の粘度を測定する。ブロック共重合体を含まない場合に対する、ブロック共重合体を15質量部含む場合の、組成物の粘度の上昇割合で流動性を評価する。粘度の具体的な上昇割合の上限としては、好ましくは15倍以下、より好ましくは13倍以下、さらに好ましくは10倍以下、最も好ましくは8倍以下である。下限は1倍以上であり、より好ましくは1.5倍以上、さらに好ましくは2倍以上、最も好ましくは2.5倍以上である。粘度の上昇割合が大きい場合は、得られるエポキシ樹脂組成物の流動性が悪く、封止材成形時に細部にまで浸透させることができず、クラックの原因となるため好ましくない。また、粘度の上昇割合が小さい場合は、得られるエポキシ樹脂硬化物の弾性率低下効果や靭性向上効果が低くなるため、好ましくない。
 本発明のエポキシ樹脂組成物は、エポキシ樹脂および/または硬化剤中に上記ブロック共重合体を添加し、通常公知の混練機を用いて混練することにより作製することができる。混練機としては、3本ロール混練機、自公転式ミキサー、プラネタリーミキサーなどが挙げられる。
 本発明のエポキシ樹脂硬化物は、上記のエポキシ樹脂組成物を硬化反応させてなるものである。
 エポキシ樹脂硬化物を得るための硬化反応を進めるためには、必要に応じて温度をかけてもよい。その際の温度としては、好ましくは室温~250℃、より好ましくは50~200℃、さらに好ましくは70~190℃、特に好ましくは100~180℃である。また必要に応じて、温度の昇温プログラムをかけてもよい。その際の昇温速度は、特に制限はされないが、好ましくは0.5~20℃/分であり、より好ましくは0.5~10℃/分であり、さらに好ましくは1.0~5℃/分である。
 また硬化時の圧力は、好ましくは1~100kg/cm、より好ましくは1~50kg/cm、さらに好ましくは1~20kg/cm、特に好ましくは1~5kg/cmである。
 本発明のエポキシ樹脂硬化物は、内部でブロック共重合体が均質に微分散している。均質かつ微細に分散しているかどうかは、硬化後の樹脂板を四酸化ルテニウムにて染色し、その断面を透過型電子顕微鏡で得た写真で確認することにより、判断できる。四酸化ルテニウムによる染色により、ポリシロキサンドメインが染色される。ポリシロキサンドメインの平均ドメイン径は、微細であるほど靭性向上効果が発現するために好ましい。ポリシロキサンドメインの平均ドメイン径は、上述の透過型電子顕微鏡(TEM)写真から任意100個のドメインの直径を特定し、下式に従い、算術平均を求めることにより算出することができる。ドメインが真球状でない場合は、ドメインの最大径をその直径とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 なお、Ri:ドメイン個々の直径、n:測定数100、Dn:平均ドメイン径とする。
 本手法により求められたポリシロキサンドメインの平均ドメイン径は、好ましくは20μm以下であり、より好ましくは5μm以下であり、さらに好ましくは1μm以下であり、特に好ましくは500nm以下であり、著しく好ましくは200nm以下であり、最も好ましくは100nm以下である。
 上述の方法を用いた分散状態の測定が困難である場合は、エネルギー分散型X線分析(EDX)を用いてブロック共重合体のエポキシ樹脂硬化物中での分散状態を確認することができる。具体的には、ブロック共重合体を添加したエポキシ樹脂硬化物の断面を、EDXを用いて観察し、ケイ素でマッピングをすることで、ブロック共重合体の分散状態を判断する。
 本発明の半導体封止材は、本発明のエポキシ樹脂硬化物からなる。本発明のエポキシ樹脂硬化物は、内部に分散したブロック共重合体が低応力化剤の働きをすることにより、半導体封止材に好適な材料として使用される。ここでいう半導体封止材とは、半導体素子などの電子部品を外部刺激から保護するために封止する材料をさす。
 以上、本発明のブロック共重合体は、柔軟性のある官能基を有するポリシロキサン(A)、および柔軟性があり、かつエポキシ樹脂に相溶する官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の反応によって得られ、高分子量にしても、分子内に豊富な官能基を存在させることが可能であることによって、エポキシ樹脂への分散性に非常に優れている。また、本発明のブロック共重合体とエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物は、優れた流動性を有し、ブロック共重合体添加による流動性の低下が小さく、取扱い性に優れる。さらに、このエポキシ樹脂組成物を硬化させたエポキシ樹脂硬化物は、添加したブロック共重合体が微分散され、ブリードアウトも抑制され、エポキシ樹脂硬化物の低弾性率化だけではなく、靭性向上効果も発現する。これらのことから、本発明のブロック共重合体は、エポキシ樹脂の低応力化剤として極めて有用である。
 次に、本発明を実施例に基づき、さらに詳細に説明する。本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例中、用いる測定方法は下記のとおりである。
 (1)重量平均分子量の測定
 ブロック共重合体および官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法を用いて、下記条件にて測定し、ポリメタクリル酸メチルによる較正曲線と対比させて分子量を算出した。
 装置:株式会社島津製作所 LC-20ADシリーズ
 カラム:昭和電工株式会社 KF-806L×2
 流速:1.0mL/min
 移動相:テトラヒドロフラン
 検出:示差屈折率計
 カラム温度:40℃。
 (2)官能基含有量の定量
 ブロック共重合体0.5gをテトラヒドロフラン10gに溶解し、0.1mol/Lのアルコール性水酸化カリウムでフェノールフタレインを指示薬として滴定し、カルボン酸含有量を定量した。
 (3)5%重量減少温度の測定
 ブロック共重合体および官能基を有するポリシロキサン(A)および官能基を有するポリアルキレングリコール(B)の5%重量減少温度は、熱重量測定装置(株式会社島津製作所製 島津自動示差・熱重量同時測定装置DTG-60)を用いて下記条件にて測定し、評価した。
 サンプル量:10mg
 測定温度:20℃~500℃
 昇温速度:10℃/分
 雰囲気:窒素。
 (4)粘度測定
 各実施例に示した混合比でエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤を混合した組成物の粘度を、レオメーター(Anton Paar社製 MCR501)を用いて下記条件にて測定し、175℃における粘度を求めた。次に同じエポキシ樹脂およびエポキシ樹脂硬化剤の合計100質量部に対して、ブロック共重合体を15質量部添加したエポキシ樹脂組成物の粘度を、同様に測定した。ブロック共重合体を含まない場合に対する、ブロック共重合体を15質量部含む場合の、組成物の粘度の上昇割合の倍率を求めた。
 治具:φ25mmパラレルプレート
 周波数:0.5Hz
 ひずみ:100%
 ギャップ:1mm
 測定温度:70℃~220℃
 昇温速度:10℃/分
 雰囲気:窒素。
 (5)曲げ弾性率および破断点歪みの測定
 ブロック共重合体が分散したエポキシ樹脂硬化物を幅10mm、長さ80mm、厚さ4mmにカットし試験片を得た。テンシロン万能試験機(TENSIRON TRG-1250、エー・アンド・デイ社製)を用い、JIS K7171(2008)に従い、支点間距離64mm、試験速度2mm/分の条件で3点曲げ試験を行い、曲げ弾性率および破断点歪みを測定した。測定温度は室温(23℃)、測定数はn=5とし、その平均値を求めた。
 (6)硬化物におけるポリシロキサンドメインの平均ドメイン径の測長
 ブロック共重合体が分散したエポキシ樹脂硬化物を四酸化ルテニウムにて染色し、その断面を透過型電子顕微鏡で得た写真から、任意の100個のポリシロキサンドメインの直径を測長し、下式に従い、算出した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 なお、Ri:ドメイン個々の直径、n:測定数100、Dn:平均ドメイン径とする。
 (7)ブリードアウト発生の有無の確認方法
 ブロック共重合体が分散したエポキシ樹脂硬化物3gをクロロホルム5gに1日浸漬した後に、クロロホルムを分離し、溶媒を蒸発除去することで、クロロホルム中に溶解したブロック共重合体の質量を測定した。組成から計算したエポキシ樹脂硬化物中のブロック共重合体の質量に対して、クロロホルム中に溶解したブロック共重合体の質量が5質量%以上の場合、ブリードアウト有り、5質量%未満の場合はブリードアウト無しと評価した。
 [製造例1](ブロック共重合体の合成1)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を5.0g、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド1,000、重量平均分子量2700、5%重量減少温度275℃)を5.0g、およびトルエン40gを加え、窒素置換を行った。その後、120℃に加熱し8時間反応させ、無色透明液体を得た。エバポレータにて、トルエンを除去後、80℃の真空乾燥機にて18時間乾燥し、トルエンを完全に除去した。得られたブロック共重合体は無色透明な液体であり、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は50質量%、重量平均分子量は46,000、5%重量減少温度は309℃、カルボン酸含有量は1.01mmol/gであった。
 [製造例2](ブロック共重合体の合成2)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を10.0g、およびポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド1,000、重量平均分子量2700、5%重量減少温度275℃)を10.0g加え、窒素置換を行った。その後、120℃に加熱し8時間反応させ、無色透明液体を得た。得られたブロック共重合体のポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は50質量%、重量平均分子量は49,000、5%重量減少温度は313℃、カルボン酸含有量は1.01mmol/gであった。
 [製造例3](ブロック共重合体の合成3)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を2.5g、およびポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド2,900、重量平均分子量12500、5%重量減少温度299℃)を7.5g加え、窒素置換を行った。その後、160℃に加熱し8時間反応させ、無色透明液体を得た。得られたブロック共重合体のポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は25質量%、重量平均分子量は30,000、5%重量減少温度は325℃、カルボン酸含有量は0.51mmol/gであった。
 [製造例4](ブロック共重合体の合成4)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を5.0g、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド2,000、重量平均分子量7300、5%重量減少温度293℃)を10.0g、およびトルエン60gを加え、窒素置換を行った。その後、120℃に加熱し8時間反応させ、無色透明液体を得た。エバポレータにて、トルエンを除去後、80℃の真空乾燥機にて18時間乾燥し、トルエンを完全に除去した。得られたブロック共重合体は無色透明な液体であり、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は33質量%、重量平均分子量は53,000、5%重量減少温度は311℃、カルボン酸含有量は0.71mmol/gであった。
 [製造例5](ブロック共重合体の合成5)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を10.0g、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド650、重量平均分子量1600、5%重量減少温度263℃)を6.5g、およびトルエン66gを加え、窒素置換を行った。その後、120℃に加熱し8時間反応させ、無色透明液体を得た。エバポレータにて、トルエンを除去後、80℃の真空乾燥機にて18時間乾燥し、トルエンを完全に除去した。得られたブロック共重合体は無色透明な液体であり、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は61質量%、重量平均分子量は49,000、5%重量減少温度は312℃、カルボン酸含有量は0.68mmol/gであった。
 [製造例6](ブロック共重合体の合成6)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を2.0g、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド1000、重量平均分子量2700、5%重量減少温度275℃)を6.93g、およびピロメリット酸二無水物(東京化成工業株式会社製)1.07gを加え、窒素置換を行った。その後、120℃に加熱し8時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は20質量%、重量平均分子量は106,000、5%重量減少温度は285℃、カルボン酸含有量は0.98mmol/gであった。
 [製造例7](ブロック共重合体の合成7)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を2.0g、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド1000、重量平均分子量2700、5%重量減少温度275℃)を6.93g、およびピロメリット酸二無水物(東京化成工業株式会社製)1.07gを加え、窒素置換を行った。その後、160℃に加熱し3時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は20質量%、重量平均分子量は182,000、5%重量減少温度は289℃、カルボン酸含有量は0.98mmol/gであった。
 [製造例8](ブロック共重合体の合成8)
 100mLの2つ口フラスコ中に、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)を10.0g、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド1000、重量平均分子量2700、5%重量減少温度275℃)を10.0g、および無水コハク酸(東京化成工業株式会社製)0.2gを加え、窒素置換を行った。その後、120℃に加熱し8時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は50質量%、重量平均分子量は33,000、5%重量減少温度は312℃、カルボン酸含有量は1.11mmol/gであった。
 [製造例9](ブロック共重合体の合成9)
 100mLのセパラブルフラスコ中に、両末端水酸基変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、KF-6001、重量平均分子量3000、5%重量減少温度298℃)を7.5g、およびポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリプロピレングリコール、ジオール型、2000、重量平均分子量3350、5%重量減少温度296℃)を6.0gを加え、均一溶液を得た。次に、ピロメリット酸二無水物(東京化成工業株式会社製)1.5gを加え、窒素置換を行った。その後、160℃に加熱し8時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は50質量%、重量平均分子量は37,000、5%重量減少温度は289℃、カルボン酸含有量は0.95mmol/gであった。
 [製造例10](ブロック共重合体の合成10)
 100mLのセパラブルフラスコ中に、両末端水酸基変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、KF-6001、重量平均分子量3000、5%重量減少温度298℃)を7.5g、およびポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリプロピレングリコール、ジオール型、2000、重量平均分子量3350、5%重量減少温度296℃)を6.0gを加え、均一溶液を得た。次に、ピロメリット酸二無水物(東京化成工業社製)1.5g、n-オクタノール(和光純薬工業株式会社製)0.5gを加え、窒素置換を行った。その後、160℃に加熱し6時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は48質量%、重量平均分子量は18,000、5%重量減少温度は274℃、カルボン酸含有量は0.80mmol/gであった。
 [製造例11](ブロック共重合体の合成11)
 100mLのセパラブルフラスコ中に、両末端水酸基変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、KF-6001、重量平均分子量3000、5%重量減少温度298℃)を6.0g、およびポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリプロピレングリコール、ジオール型、2000、重量平均分子量3350、5%重量減少温度296℃)を7.5g加え、均一溶液を得た。次に、ピロメリット酸二無水物(東京化成工業社製)を1.5g加え、窒素置換を行った。その後、160℃に加熱し8時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は40質量%、重量平均分子量は28,000、5%重量減少温度は286℃、カルボン酸含有量は0.93mmol/gであった。
 [製造例12](ブロック共重合体の合成12)
 100mLのセパラブルフラスコ中に、両末端水酸基変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、KF-6001、重量平均分子量3000、5%重量減少温度298℃)を10.5g、およびポリプロピレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリプロピレングリコール、ジオール型、2000、重量平均分子量3350、5%重量減少温度296℃)を2.9g加え、均一溶液を得た。次に、ピロメリット酸二無水物(東京化成工業社製)1.6gを加え、窒素置換を行った。その後、160℃に加熱し8時間反応させ、ブロック共重合体を得た。ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量は70質量%、重量平均分子量は41,000、5%重量減少温度は276℃、カルボン酸含有量は1.01mmol/gであった。
 [実施例1](エポキシ樹脂硬化物の製造)
 製造例1で得られたブロック共重合体9.0g、エポキシ樹脂としてビフェニル型エポキシ樹脂(三菱ケミカル株式会社製、“jER”(登録商標)YX4000H)38.25g、および硬化剤としてフェノールノボラック型硬化剤(明和化成株式会社製、H-1)21.75gを150ccのステンレス製ビーカーに秤量し、120℃のオーブンにて溶解し、均一にした。その後、硬化促進剤としてテトラフェニルホスホニウム テトラ-p-トリルボレート0.3gを加え、撹拌棒により簡単に混ぜた後、自公転ミキサー「あわとり練太郎」(株式会社シンキー製)を用いて、2000rpm、80kPa、1.5分間の混合を1回、2000rpm、50kPa、1.5分間の撹拌を1回、2000rpm、0.2kPa、1.5分間の撹拌を2回行い、未硬化のエポキシ樹脂組成物を得た。
 この未硬化エポキシ樹脂組成物を、4mm厚みの“テフロン”(登録商標)製スペーサー、離型フィルムをセットしたアルミ製モールド中に注型し、オーブンに入れた。オーブンの温度を80℃にセットし、5分間保持後、1.5℃/分の昇温速度で175℃まで昇温し、4時間硬化し、厚さ4mmのエポキシ樹脂硬化物を得た。
 得られたエポキシ樹脂硬化物を、幅10mm、長さ80mmにカットし、テンシロン万能試験機(TENSILON TRG-1250、エー・アンド・デイ社製)を用いて、JIS K7171(2008)に従い、3点曲げ試験を行い、曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.5GPa、破断点歪み13%であった。未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.125Pa・s、粘度の上昇割合は5.2倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は50nmであった。さらに、ブリードアウトの発生を確認した結果、凹凸は見られず、可溶分は0.7%でありブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 [実施例2](エポキシ樹脂硬化物2の製造)
 ブロック共重合体を、製造例2で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.5GPa、破断点歪み11%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.139Pa・s、粘度の上昇割合は5.8倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は53nm(図1)、可溶分は0.2%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例3](エポキシ樹脂硬化物3の製造)
 ブロック共重合体を、製造例4で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.4GPa、破断点歪み15%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.106Pa・s、粘度の上昇割合は4.4倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は40nm、可溶分は0.5%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例4](エポキシ樹脂硬化物4の製造)
 ブロック共重合体を、製造例5で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.4GPa、破断点歪み11%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.064Pa・s、粘度の上昇割合は2.7倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は65nm、可溶分は1.2%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例5](エポキシ樹脂硬化物5の製造)
 ブロック共重合体を、製造例6で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率3.0GPa、破断点歪み12%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.356Pa・s、粘度の上昇割合は14.8倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は60nm、可溶分は0.2%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例6](エポキシ樹脂硬化物6の製造)
 ブロック共重合体を、製造例8で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.6GPa、破断点歪み15%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.06Pa・s、粘度の上昇割合は2.5倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は63nm、可溶分は0.5%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例7](エポキシ樹脂硬化物7の製造)
 ブロック共重合体を、製造例9で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.3GPa、破断点歪み10%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.104Pa・s、粘度の上昇割合は4.3倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は51nm(図2)、可溶分は0.2%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例8](エポキシ樹脂硬化物8の製造)
 ブロック共重合体を、製造例10で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.5GPa、破断点歪み12%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.072Pa・s、粘度の上昇割合は3.0倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は80nm、可溶分は0.8%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例9](エポキシ樹脂硬化物9の製造)
 ブロック共重合体を、製造例11で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.4GPa、破断点歪み10%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.087Pa・s、粘度の上昇割合は3.6倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は60nm、可溶分は1.0%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [実施例10](エポキシ樹脂硬化物10の製造)
 ブロック共重合体を、製造例12で得られたブロック共重合体9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にして、エポキシ樹脂硬化物を得た。ブリードアウトは発生しておらず、得られたエポキシ樹脂硬化物の曲げ弾性率および破断点歪みを測定したところ、曲げ弾性率2.0GPa、破断点歪み13%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.075Pa・s、粘度の上昇割合は3.1倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は163nm、可溶分は0.8%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [比較例1]
 ブロック共重合体を、両末端無水マレイン酸変性シリコーンオイル(信越化学工業株式会社製、X-22-168AS、重量平均分子量1300、5%重量減少温度299℃)9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にエポキシ樹脂硬化物を作製した。得られたエポキシ樹脂硬化物を用いて、3点曲げ試験を実施したところ、曲げ弾性率は2.6GPa、破断点歪みは5.7%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は2相に分離しており、その粘度は0.032Pa・s、粘度の上昇割合は1.3倍であり、硬化物におけるポリシロキサンの平均ドメイン径は100μmと粗大であり、可溶分は0.3%でブリードアウトは発生していなかった。結果を表1に示す。
 [比較例2]
 ブロック共重合体を、ポリテトラメチレングリコール(和光純薬工業株式会社製、ポリテトラメチレンオキシド1,000、重量平均分子量2700、5%重量減少温度275℃)9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にエポキシ樹脂硬化物を作製した。ブリードアウト発生の有無を確認した結果、可溶分は7%でブリードアウトは発生しており、得られたエポキシ樹脂硬化物を用いて、3点曲げ試験を実施したところ、曲げ弾性率は3.4GPa、破断点歪みは8.3%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は微分散しており、その粘度は0.021Pa・s、粘度の上昇割合は0.9倍であり、硬化物における可溶分は11.0%でブリードアウトが発生した。結果を表1に示す。
 [比較例3]
 ブロック共重合体を、ポリジメチルシロキサン(信越化学工業株式会社製、KF-96-200cs、重量平均分子量18000、カルボン酸含有量0mmol/g)9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にエポキシ樹脂硬化物を作製した。ブリードアウト発生の有無を確認した結果、真球状の凹凸が多数見られ、可溶分は46%でブリードアウトしていたため、曲げ試験は実施できなかった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は2相に分離しており、その粘度は0.029Pa・s、粘度の上昇割合は1.2倍であった。結果を表1に示す。
 [比較例4]
 ブロック共重合体を、シリコーン粒子(東レ・ダウコーニング株式会社製 “トレフィル”(登録商標)EP2601)9.0gに代えたこと以外は実施例1と同様にエポキシ樹脂硬化物を作製した。得られたエポキシ樹脂硬化物を用いて、3点曲げ試験を実施したところ、曲げ弾性率は2.3GPa、破断点歪みは7.2%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物は、シリコーン粒子とエポキシ組成物に分離しており、その粘度は0.49Pa・s、粘度の上昇割合は20.4倍であり、硬化物におけるシリコーン粒子の平均ドメイン径は10μmであった。結果を表1に示す。
 [比較例5]
 ブロック共重合体を配合しないこと以外は実施例1と同様にエポキシ樹脂硬化物を作製した。得られたエポキシ樹脂硬化物を用いて、3点曲げ試験を実施したところ、曲げ弾性率は2.9GPa、破断点歪みは9.5%であった。また未硬化のエポキシ樹脂組成物の粘度は0.024Pa・sであった。結果を表1に示す。

Claims (15)

  1. カルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリシロキサン(A)、ならびに、カルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリアルキレングリコール(B)を反応させて得られるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体であって、ブロック共重合体を100質量%として、ポリシロキサン(A)由来の構造の含有量が20質量%以上90質量%以下であるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  2. 前記ポリシロキサン(A)が一般式(1)で表される請求項1記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    式中Xはカルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基であり、それぞれ同一でも異なっていても良い;Rは、水素原子、炭素数1~5のアルキル基またはフェニル基であり、それぞれ同一でも異なっていても良い;Rは単結合、または炭素数1~10の2価の脂肪族または芳香族炭化水素基もしくは炭素数1~10の2価の炭化水素エーテル基であり、それぞれ同一であっても異なっていても良い;nは5~100の繰り返し単位数を表す。
  3. 前記ポリアルキレングリコール(B)が一般式(2)で表される請求項1または2記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体;
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    式中Yはカルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基であり、それぞれ同一でも異なっていても良い;Rは直鎖または分岐を有する炭素数2~10のアルキル基であり、それぞれ同一でも異なっていても良い;mは3~300の繰り返し単位数を表す。
  4. ポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体の官能基含有量が0.1mmol/g~3.0mmol/gである請求項1~3のいずれかに記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  5. ポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体の重量平均分子量が5,000~500,000である請求項1~4のいずれかに記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  6. ポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体がカルボキシル基および/または水酸基を有する請求項1~5に記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  7. 前記ポリシロキサン(A)の官能基および/または前記ポリアルキレングリコール(B)の官能基に反応すると反応する官能基を1以上有する共重合成分(C)由来の構造を含む請求項1~6のいずれかに記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  8. 前記ポリアルキレングリコール(B)がポリテトラメチレングリコールおよび/またはポリプロピレングリコールである請求項1~7のいずれかに記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  9. 前記ポリシロキサン(A)がカルボン酸無水物基および/または水酸基を有する請求項1~8のいずれかに記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体。
  10. カルボン酸無水物基、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、およびアミノ基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリシロキサン(A)、ならびに、カルボン酸無水物基、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、チオール基、およびイソシアネート基から選ばれるいずれかの官能基を有するポリアルキレングリコール(B)、ならびに必要に応じて前記ポリシロキサン(A)の官能基および/または前記ポリアルキレングリコール(B)の官能基に反応する共重合成分(C)を反応させてポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体を製造する方法であって、前記ポリシロキサン(A)、前記ポリアルキレングリコール(B)および前記共重合成分(C)の合計を100質量%として、前記ポリシロキサン(A)の量が20質量%以上90質量%以下であるポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体の製造方法。
  11. 前記ポリシロキサン(A)、前記ポリアルキレングリコール(B)および前記ポリシロキサン(A)の官能基および前記ポリアルキレングリコール(B)の官能基の両方に反応する共重合成分(C’)を反応させる請求項10記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体の製造方法。
  12. 反応促進剤である金属触媒を用いずに反応させる請求項10または11記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体の製造方法。
  13. 請求項1~9のいずれかに記載のポリシロキサン-ポリアルキレングリコールブロック共重合体およびエポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂組成物。
  14. 請求項13記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させてなるエポキシ樹脂硬化物。
  15. 請求項14記載のエポキシ樹脂硬化物からなる半導体封止材。
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