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技術 新規エポキシ樹脂

出願人 日鉄ケミカル&マテリアル株式会社
発明者 梶正史荒牧隆範中原和彦薙野久幸
出願日 1993年6月8日 (27年0ヶ月経過) 出願番号 1996-202397
公開日 1997年4月22日 (23年2ヶ月経過) 公開番号 1997-104739
状態 特許登録済
技術分野 エポキシ系化合物 エポキシ樹脂
主要キーワード 結晶状物 微粉末結晶 取り扱い作業性 強靱化 黄色液状 ポストキュア後 融点範囲 多価フェノール性化合物
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1997年4月22日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

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課題

流動性及び低吸湿性に優れ、かつ、はんだ耐熱性に優れた硬化物を形成することができる新規エポキシ樹脂を提供する。

解決手段

2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンジグリシジルエーテル化合物よりなるエポキシ樹脂。

概要

背景

従来より、半導体封止材料には、エポキシ樹脂主剤とする樹脂組成物が広く用いられているが、近年、プリント基板への部品実装方法として、従来の挿入方法から表面実装方式への移行が進行している。表面実装方式においては、パッケージ全体がはんだ温度まで加熱され、吸湿した水分の急激な体積膨張により引き起こされるパッケージクラックが大きな問題となっている。このパッケージクラックを阻止する方法としては、主剤のエポキシ樹脂の構造を強靱化して、エポキシ樹脂組成物高強度化する方法や、フィラーであるシリカを高充填して、樹脂組成物を低吸水性化する方法などがある。

上記の問題を抜本的に解決するため、低吸湿性でかつ低粘度のエポキシ樹脂が望まれている。低粘度エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂等が一般に用いられているが、これらのエポキシ樹脂において低粘度のものは常温で液状であり、トランスファー成形用の樹脂組成物とすることは困難である。さらに、これらのエポキシ樹脂は、耐熱性機械的強度耐湿性の点で十分でない。

また、特公平4−7365号公報には、取り扱い作業性、耐熱性、靱性等を改良したものとして、ビフェニル系エポキシ樹脂を主剤とした半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提案されているが、吸湿性の点で問題がある。

したがって、本発明の目的は、流動性及び低吸湿性に優れ、かつ、はんだ耐熱性に優れた硬化物を形成することができる、新規エポキシ樹脂を提供することにある。

概要

流動性及び低吸湿性に優れ、かつ、はんだ耐熱性に優れた硬化物を形成することができる新規エポキシ樹脂を提供する。

2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンジグリシジルエーテル化合物よりなるエポキシ樹脂。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンジグリシジルエーテル化合物よりなるエポキシ樹脂

技術分野

0001

本発明は、新規エポキシ樹脂に関するものである。

背景技術

0002

従来より、半導体封止材料には、エポキシ樹脂を主剤とする樹脂組成物が広く用いられているが、近年、プリント基板への部品実装方法として、従来の挿入方法から表面実装方式への移行が進行している。表面実装方式においては、パッケージ全体がはんだ温度まで加熱され、吸湿した水分の急激な体積膨張により引き起こされるパッケージクラックが大きな問題となっている。このパッケージクラックを阻止する方法としては、主剤のエポキシ樹脂の構造を強靱化して、エポキシ樹脂組成物高強度化する方法や、フィラーであるシリカを高充填して、樹脂組成物を低吸水性化する方法などがある。

0003

上記の問題を抜本的に解決するため、低吸湿性でかつ低粘度のエポキシ樹脂が望まれている。低粘度エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂等が一般に用いられているが、これらのエポキシ樹脂において低粘度のものは常温で液状であり、トランスファー成形用の樹脂組成物とすることは困難である。さらに、これらのエポキシ樹脂は、耐熱性機械的強度耐湿性の点で十分でない。

0004

また、特公平4−7365号公報には、取り扱い作業性、耐熱性、靱性等を改良したものとして、ビフェニル系エポキシ樹脂を主剤とした半導体封止用エポキシ樹脂組成物が提案されているが、吸湿性の点で問題がある。

0005

したがって、本発明の目的は、流動性及び低吸湿性に優れ、かつ、はんだ耐熱性に優れた硬化物を形成することができる、新規エポキシ樹脂を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

すなわち、本発明は、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンジグリシジルエーテル化合物よりなるエポキシ樹脂である。

0007

以下、本発明について詳細に説明する。本発明のエポキシ樹脂は、ビスフェノールF化合物一種である2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンと、過剰のエピハロヒドリンとを反応させることにより製造される。この反応は、通常のエポキシ化反応と同様に行うことができる。

0008

例えば、2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンを過剰のエピハロヒドリンに溶解した後、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属水酸化物の存在下に、50〜150℃、好ましくは60〜120℃の範囲で1〜10時間反応させる方法が挙げられる。この際、エピハロヒドリンの使用量は、ビスフェノールF系化合物の水酸基モルに対し0.8〜2モル、好ましくは0.9〜1.2モルの範囲である。反応終了後、過剰のエピハロヒドリンを留去し、残留物トルエンメチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解し、ろ過し、水洗して無機塩を除去し、次いで溶剤を留去することにより、エポキシ樹脂とすることができる。

0009

このようにして製造したエポキシ樹脂は、通常、常温においても液状である。これを結晶化する方法としては、溶媒を用いて結晶化したり、あらかじめ調製した種結晶を加えて結晶化するなどの方法がある。溶媒を用いる方法において、溶媒種としては、メタノールエタノールイソプロピルアルコール等のアルコール類ペンタンヘキサンヘプタン等の炭化水素溶媒等が好適に用いられる。

0010

かくして、得られた2,2’,3,3’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンのジグリシジルエーテル化合物よりなる本発明のエポキシ樹脂は、融点が90〜105℃の結晶状物質であり、粘度、反応性及び硬化物の耐熱性、耐湿性に優れる。上記融点範囲より低いものは、二量体以上のオリゴマー成分が多く、粘度上昇及び耐熱性低下等の問題がある。したがって、本発明のエポキシ樹脂は、半導体素子等の封止用エポキシ樹脂組成物用のエポキシ樹脂として好適である。このエポキシ樹脂組成物としては、(a)上記エポキシ樹脂、(b)多価フェノール性化合物及び(c)無機充填剤よりなるものがある。

0011

以下、このエポキシ樹脂組成物について説明する。本発明のエポキシ樹脂の硬化剤としては、フェノール性水酸基を有するものが使用される。例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、ハイドロキノンレゾルシンナフタレンジオール等の2価のフェノール類、あるいは、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)エタンフェノールノボラック、o−クレゾールノボラックナフトールノボラックポリビニルフェノール等に代表される3価以上のフェノール類、さらには、フェノール類、ナフトール類又はビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール等の2価のフェノール類のホルムアルデヒドアセトアルデヒドベンズアルデヒド、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−キシリレングリコール等の縮合剤により合成される多価フェノール性化合物である。これらの硬化剤は、1種又は2種以上を混合して用いることができる。

0012

また、このエポキシ樹脂組成物には、必須成分として使用される本発明のエポキシ樹脂以外に、分子中にエポキシ基を2個以上有する通常のエポキシ樹脂を併用してもよい。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールS、フルオレンビスフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、ハイドロキノン、レゾルシン等の2価のフェノール類、あるいは、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、フェノールノボラック、o−クレゾールノボラック等の3価以上のフェノール類、又はテトラブロモビスフェノールA等のハロゲン化ビス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がある。これらのエポキシ樹脂は1種又は2種以上を混合して用いることができるが、本発明のエポキシ樹脂の配合量は、エポキシ樹脂全体の50〜100%の範囲である。

0013

また、無機充填剤としては、例えば、球状又は破砕状溶融シリカ結晶シリカ等のシリカ粉末アルミナ粉末ガラス粉末等が使用され、その配合量は、低吸湿性とはんだ耐熱性の点から、75重量%以上であることが好ましい。

0014

さらに、このエポキシ樹脂組成物には、従来より公知の硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては、例えば、アミン類イミダゾール類有機ホスフィン類ルイス酸等が挙げられ、その添加量は、通常、エポキシ樹脂100重量部に対し0.2〜5重量部の範囲である。

0016

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実施例1
2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタン130gを、エピクロルヒドリン780gに溶解し、さらにベンジルチリエチルアンモニウムクロライド0.3gを加え、減圧下(約150mmHg、70℃)で、48%水酸化ナトリウム水溶液76.2gを4時間かけて滴下した。この間に生成する水は、エピクロルヒドリンとの共沸により系外に除き、留出したエピクロルヒドリンは系内にもどした。滴下終了後、さらに1時間反応を継続した。その後、ろ過により生成した塩を除き、さらに水洗したのちエピクロルヒドリンを留去し、淡黄色液状のエポキシ樹脂を得た。得られた液状のエポキシ樹脂に、別途調製した2,2’,3,3’,5,5’−ヘキサメチル−4,4’−ジヒドロキシジフェニルメタンのジグリシジルエーテル微粉末結晶3gを加えた後、30℃で静置して樹脂の結晶化行い、白色結晶状エポキシ樹脂176gを得た。このエポキシ樹脂のエポキシ当量は208であり、融点は101℃であった。また、m−クレゾール中(固形分30重量%)での25℃における溶融粘度は56cPsであった。

0017

エポキシ樹脂成分として上記のエポキシ樹脂又は軟化点71℃のo−クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(比較例)をそれぞれ用い、硬化剤としてフェノールノボラック樹脂(群栄化学社製、PSF−4300)、充填剤として破砕シリカ平均粒径16μm)、硬化促進剤としてトリフェニルホスフィンシランカップリング剤としてγ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン及びその他の表1に示す添加剤を用い、表1に示す配合で混練し、エポキシ樹脂組成物を得た。このエポキシ樹脂組成物を175℃で成形し、175℃で12時間ポストキュアを行い、硬化物試験片を得たのち、各種物性試験に供した。また、これらの樹脂組成物を用いて84ピンICを成形し、ポストキュア後85℃、85%RHの条件で24時間、48時間及び72時間吸湿させ、260℃のはんだ浴に10秒間浸漬させ、パッケージクラックを観察した。結果を表1に示す。

0018

発明の効果

0019

本発明のエポキシ樹脂は、溶融状態において極めて低粘度であるため、優れた成形流動性を保持し、かつ、シリカの高充填化が可能であるため、これを用いたエポキシ樹脂組成物により半導体素子を封止して得られたパッケージの耐クラック性は大幅に向上する。

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