JP5135702B2 - エポキシ樹脂組成物、その硬化物、半導体封止材料、および半導体装置 - Google Patents
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この際、ジヒドロキシナフタレン類の水酸基に対するβ−アルキルエピハロヒドリンの過剰率を調節することにより、得られるエポキシ樹脂(A)中のジ(β−アルキルグリシジルオキシ)ナフタレン構造を有する化合物の含有率、特に前記式1で表されるエポキシ樹脂の場合においてはn=0成分の含有率を調節することができる。具体的には、ジヒドロキシナフタレン類の水酸基に対するβ−メチルエピクロルヒドリンのモル数を10倍以上に高めることが望ましい。
ポリナフトール樹脂類とホルムアルデヒド類との反応生成物である脂環式水素含有ポリフェノールノボラック樹脂類又はポリナフトールノボラック樹脂類のポリグリシジルエーテル;フェノール類やナフトール類と芳香族カルボニル化合物との縮合反応により得られる多価フェノールや多価ナフトール類のグリシジルエーテル化合物類;フロログリシン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1,2,2−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,3−ビス[(4−ヒドロキシフェニル)メチル]ベンゼン、1,4−ビス[(4−ヒドロキシフェニル)メチル]ベンゼン等を基本骨格とする三価以上のフェノール類のポリグリシジルエーテル;カリクサレン等の環状フェノール類から誘導されるグリシジルエーテル化合物等;
p−アミノフェノール、m−アミノフェノール、4−アミノメタクレゾール、6−アミノメタクレゾール、4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、1,4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,4−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、2,2−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)プロパン、P−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、2,4−トルエンジアミン、2,6−トルエンジアミン、p−キシリレンジアミン、m−キシリレンジアミン、1,4−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、1,3−シクロヘキサンビス(メチルアミン)、N、N−ジグリシジルアニリン等から誘導されるアミン系エポキシ樹脂;p−オキシ安息香酸、m−オキシ安息香酸、テレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族カルボン酸から誘導されるグリシジルエステル系化合物;5,5−ジメチルヒダントイン等から誘導されるヒダントイン系エポキシ化合物;2、2−ビス(3、4−エポキシ シクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス[4−(2,3−エポキシ プロピル)シクロヘキシル]プロパン、ビニルシクロヘキセンジオキサイド、3,4−エポキシ シクロヘキシルメチル−3,4−エポキシ シクロヘキサンカルボキシレート等の脂環式エポキシ樹脂;ポリブタジエン等の不飽和炭化水素化合物中の二重結合を酸化して得られる脂肪族エポキシ樹脂等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂の一種または二種以上使用しても良い。
攪拌機、温度計、ディーンスタークトラップ、コンデンサーが装着された4つ口フラスコに2,7−ジヒドロキシナフタレン320g(2モル)にβ-メチルエピクロルヒドリン1598g(15モル)とn-ブタノール300gを添加して、50℃で49%NaOH359g(4.4モル)を3時間要して滴下した。その後、50℃で1時間攪拌を続けてエポキシ化反応を完結して、攪拌を停止して下層を棄却した。次いで、過剰のβ-メチルエピクロルヒドリンを蒸留回収した後に、MIBK1000gとn-ブタノール100gを加えて粗樹脂を溶解した。それに10%NaOH30gを添加して、80℃で3時間攪拌して、攪拌を停止して下層を棄却した。それに水300gを加えて2回水洗して、脱水−濾過−脱溶媒を経てエポキシ樹脂540gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が187g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を70質量%含有していた。さらに、このエポキシ樹脂をトルエン500gに溶解させ、メタノール100gを徐々に加え、再結晶させ、析出した結晶を濾別し、メタノールで洗浄した後乾燥させてエポキシ樹脂(A)270gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が163g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を90質量%含有しており、DSC測定融点は115℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は2mPa・sであった。
再結晶を分子蒸留(260℃、1KPa以下)に変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(B)300gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が169g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を80質量含有しており、DSC測定融点は103℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は2mPa・sであった。
再結晶を実施しなかった以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(C)540gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が187g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を70質量含有しており、半固形状で、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は10mPa・sであった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、6−ジヒドロキシナフタレンに変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(D)275gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が163g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を90質量含有しており、DSC測定融点は80℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は2mPa・sであった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、4−ジヒドロキシナフタレンに変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(E)265gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が163g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を90質量含有しており、DSC測定融点は135℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は2mPa・sであった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、5−ジヒドロキシナフタレンに変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(F)267gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が163g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を90質量含有しており、DSC測定融点は185℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は測定不可であった。
β-メチルエピクロルヒドリンをエピクロロヒドリン1388g(15モル)に変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(G)245gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が141g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を95質量含有しており、DSC測定融点は93℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は1mPa・sであった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、6−ジヒドロキシナフタレンに変更、β-メチルエピクロルヒドリンをエピクロロヒドリン1388g(15モル)に変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(H)240gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が142g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を96質量含有しており、DSC測定融点は60℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は1mPa・sであった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、4−ジヒドロキシナフタレンに変更、β-メチルエピクロルヒドリンをエピクロロヒドリン1388g(15モル)に変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(I)250gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が142g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を95質量含有しており、DSC測定融点は110℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は1mPa・sであった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、5−ジヒドロキシナフタレンに変更、β-メチルエピクロルヒドリンをエピクロロヒドリン1388g(15モル)に変更した以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(J)248gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が141g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を95質量含有しており、DSC測定融点は165℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は測定不可であった。
2,7−ジヒドロキシナフタレンを同量の1、5−ジヒドロキシナフタレンに変更、β-メチルエピクロルヒドリン1598g(15モル)をβ-メチルエピクロルヒドリン479g(4.5モル)とエピクロロヒドリン1064g(11.5モル)との混合物に変更、また再結晶を実施しなかった以外は合成例1と同様にして、目的のエポキシ樹脂(J)490gを得た。このエポキシ樹脂はエポキシ当量が164g/eq、前記の式(1)中のn=0成分を81質量含有しており、DSC測定融点は128℃、溶融粘度(150℃、ICI粘度計)は5mPa・sであった。また、C−NMRのピーク強度比率から算出したβ−メチル置換/非置換の比率は47/53であった。
エポキシ樹脂として合成例1〜11で得られたエポキシ樹脂(A)〜(K)とYX−4000Hを用い、硬化剤として「フェノライト TD−2131」(フェノールノボラック樹脂、大日本インキ化学工業(株)製、水酸基当量104g/eq、軟化点80℃)を用い、促進剤としてトリフェニルフォスフィン(TPP)を用いて、表2中の配合比に従って調整しエポキシ組成物を得た。次いで150℃で20分間の条件でプレス成形し、その後175℃でさらに5時間の条件で後硬化(アフターキュア)して、硬化物を得た。得られた硬化物を各評価に必要な試験サイズに切り出し、以下の方法で評価試験を行った。
(1)吸湿率
東京理化(株)製恒温恒湿装置「KCL−2000A」を用いて、85℃/85%RHの条件下、硬化物試験片を300時間処理した前後の質量変化率(wt%)を吸湿率として測定した(試験片のサイズ75×25×2mm)。
(2)線膨張係数
セイコー電子工業(株)製熱機械分析装置「TMA/SS6100」を用いて、昇温速度3℃/分により測定し、40〜60℃までに変化させた際の線膨張係数(α1:ガラス領域での線膨張係数)を測定した。
(3)誘電特性(誘電率、誘電正接)
JIS−C−6481に準拠した方法により、アジレント・テクノロジー(株)製インピーダンス・マテリアル・アナライザ「HP4291B」により、絶乾後、23℃、湿度50%の室内に24時間保管した後の硬化物の100MHzの周波数における誘電率と誘電正接を測定した(試験片のサイズ75×25×2mm)。
Claims (8)
- 前記エポキシ樹脂(A)は、2,7−ジヒドロキシナフタレンとβ−アルキルエピハロヒドリンとを必須成分として反応させ、さらに分子蒸留或いは再結晶のいずれかの方法によって精製して得られたものである請求項1記載のエポキシ樹脂組成物。
- 前記エポキシ樹脂(A)及び硬化剤(B)に加え、無機充填材(C)を必須成分として含有する請求項1または2に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 無機充填材(C)の充填率が90質量%以上であることを特徴とする請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物。
- 非ハロゲン系難燃剤(D)を含有することを特徴とする請求項1〜4の何れか1つに記載のエポキシ樹脂組成物。
- 請求項4又は請求項5に記載のエポキシ樹脂組成物からなることを特徴とする半導体封止材料。
- 半導体チップと樹脂パッケージ及び電極通電部を必須の構成要素とする半導体装置であって、請求項6記載の半導体封止材料から構成されるものであることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1〜5の何れか1つに記載のエポキシ樹脂組成物を硬化させて得られることを特徴とする硬化物。
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