JP2006045261A - 変性エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 - Google Patents
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Abstract
【課題】溶融粘度が低く流動性に優れた固形のエポキシ樹脂を提供すること。
【解決手段】下記式(1)で表されるビスフェノール化合物と(b)4,4’−ジヒドロキシビフェニルの混合物をグリシジル化して得られる変性エポキシ樹脂。本発明のエポキシ樹脂と硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物は、半導体封止材料などに使用するのに優れた特性を有する。特にその硬化物は耐熱性が高く、低弾性率である。
【化1】
【解決手段】下記式(1)で表されるビスフェノール化合物と(b)4,4’−ジヒドロキシビフェニルの混合物をグリシジル化して得られる変性エポキシ樹脂。本発明のエポキシ樹脂と硬化剤を含むエポキシ樹脂組成物は、半導体封止材料などに使用するのに優れた特性を有する。特にその硬化物は耐熱性が高く、低弾性率である。
【化1】
Description
本発明は高信頼性半導体封止用を始めとする電気・電子部品絶縁材料用、及び積層板(プリント配線板)やCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を始めとする各種複合材料用、接着剤、塗料等に有用な固形で作業性に優れたエポキシ樹脂、及びこれを含むエポキシ樹脂組成物及びその硬化物に関する。
エポキシ樹脂は種々の硬化剤で硬化させることにより、一般的に機械的性質、耐水性、耐薬品性、耐熱性、電気的性質などに優れた硬化物となり、接着剤、塗料、積層板、成形材料、注型材料などの幅広い分野に利用されている。しかし、近年特に電気・電子分野においてはその発展に伴い、高純度化を始め耐熱性、耐ハンダリフロー性、フィラー高充填のための低粘度性等の諸特性の一層の向上が求められている。また、作業性の観点からは常温で固形のものが望まれている。そのような背景において、特許文献1には特定のフェノール化合物と4,4’―ジヒドロキシビフェニルの混合物をグリシジル化して得られる変性エポキシ樹脂が提案されている。この変性エポキシ樹脂は、未変性のフェノール化合物のグリシジルエーテル化物と比較して低粘度であるため、フィラーの高充填が可能となり、また、その硬化物は耐熱性に優れていることが知られている。またこの変性エポキシ樹脂は、特許文献2において提案されている同様の変性エポキシ樹脂に比べ、未変性であるフェノール化合物のグリシジルエーテル化物の硬化物性を維持していることも知られている。
近年特に半導体素子の封止材料として、特許文献1や2で提案されている変性エポキシ樹脂では、低粘度でかつ常温で固形という観点からは十分とはいえない。また、耐ハンダリフロー性の向上に有効である低弾性率化においても十分とはいえない。
本発明者は、前記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、4,4’−ジヒドロキシビフェニルと特定のビスフェノール化合物の混合物を原料とし、これをグリシジルエーテル化したエポキシ樹脂が上記特性を満たすことを見いだし、本発明を完成させるに至った。
即ち、本発明は
(1)(a)式(1)
(1)(a)式(1)
で表されるビスフェノール化合物と(b)4,4’−ジヒドロキシビフェニルの混合物をグリシジル化して得られる変性エポキシ樹脂、
(2)成分(a)と成分(b)の混合比がa/(a+b)=0.60〜0.90である請求項1記載の変性エポキシ樹脂、
(3)上記(1)または(2)記載のエポキシ樹脂及び硬化剤並びに必要により硬化促進剤を含有するエポキシ樹脂組成物、
(4)無機充填剤を含有する上記(3)記載のエポキシ樹脂組成物、
(5)半導体封止用に調製された上記(3)または(4)記載のエポキシ樹脂組成物、
(6)上記(3)〜(5)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物
に関する。
(2)成分(a)と成分(b)の混合比がa/(a+b)=0.60〜0.90である請求項1記載の変性エポキシ樹脂、
(3)上記(1)または(2)記載のエポキシ樹脂及び硬化剤並びに必要により硬化促進剤を含有するエポキシ樹脂組成物、
(4)無機充填剤を含有する上記(3)記載のエポキシ樹脂組成物、
(5)半導体封止用に調製された上記(3)または(4)記載のエポキシ樹脂組成物、
(6)上記(3)〜(5)のいずれか1項に記載のエポキシ樹脂組成物を硬化してなる硬化物
に関する。
本発明のエポキシ樹脂はこれまでに提案されてきたエポキシ樹脂と比較して低粘度であり、また常温で固体であるため作業性にも優れる。そして、十分な耐熱性を有していながら熱時の弾性率が低い硬化物を与える。従って、本発明のエポキシ樹脂組成物は電気・電子材料、成型材料、注型材料、積層材料、塗料、接着剤、レジスト、光学材料などの広範囲の用途にきわめて有用である。
本発明の変性エポキシ樹脂は、前記式(1)で表されるビスフェノール化合物(a)と4,4’−ジヒドロキシビフェニル(b)の混合物(以下フェノール混合物という。)とエピハロヒドリン類とを反応させるグリシジル化反応により得ることができる。特許文献1、2には、(a)成分とビスフェノールFの混合物をグリシジル化する方法が記載されている。しかしながら通常のビスフェノールFは、前記式(1)で表される4,4’−体以外に、フェノール性水酸基の結合位置が異なる異性体、すなわち、2,4’−体、2,2’−体の混合物である。この通常のビスフェノールFと4,4’−ジヒドロキシビフェニルとを含有する混合物をグリシジル化すると固形化はするが、表面がべたついてしまう。しかし、本発明の組み合わせであると、作業性に優れた軟化点の高い変性エポキシ樹脂を得ることができる。(a)と(b)の混合比は特に限定されないが、重量比でa/(a+b)=0.20〜0.95、好ましくは0.30〜0.90、特に好ましくは0.60〜0.90となる範囲が好ましい。この範囲を外れた場合、変性エポキシ樹脂が結晶性を示すのに長時間を要するため経済性に劣ったり、変性エポキシ樹脂の合成中に結晶が析出したりするために製造が困難になる等の問題点が生ずる場合がある。
式(1)の化合物は、融点が163℃の結晶であり、例えばp,p’−BPF(商品名、本州化学株式会社製)として市販品が入手可能である。
本発明の変性エポキシ樹脂を得る際のグリシジル化反応に使用されるエピハロヒドリンとしては、エピクロルヒドリン、エピブロムヒドリン、エピヨードヒドリン、β−メチルエピクロルヒドリン等があるが、工業的に入手しやすく安価なエピクロルヒドリンが好ましい。この反応は従来公知の方法に準じて行うことが出来る。
反応は例えば、上記フェノール混合物とエピハロヒドリンの混合物に水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の固体を添加し、または添加しながら20〜120℃で0.5〜10時間反応させる。この際アルカリ金属水酸化物は水溶液を使用してもよく、その場合は該アルカリ金属水酸化物を連続的に添加すると共に反応混合物中から減圧下、または常圧下、連続的に水及びエピクロルヒドリンを留出させ、更に分液し水は除去しエピクロルヒドリンは反応混合物中に連続的に戻す方法でもよい。
上記の方法において、エピハロヒドリンの使用量はフェノール混合物の水酸基1モルに対して通常0.5〜20モル、好ましくは0.7〜10モルである。アルカリ金属水酸化物の使用量はフェノール混合物中の水酸基1モルに対し通常0.5〜1.5モル、好ましくは0.7〜1.2モルである。また、ジメチルスルホン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン等の非プロトン溶媒を添加することにより下記に定義する加水分解性ハロゲン量の低いエポキシ樹脂が得られ、このエポキシ樹脂は半導体封止用途に特に適する。
非プロトン性極性溶媒の使用量はエピハロヒドリンの重量に対し、通常5〜200重量%、好ましくは10〜100重量%である。上記の溶媒以外にもメタノール、エタノール等のアルコール類を添加することによっても反応が進み易くなる。また、トルエン、キシレン等も使用することができる。ここで加水分解性ハロゲン量とは、例えばエポキシ樹脂をジオキサンに入れ、数十分還流しながらKOH/エタノール溶液で滴定することにより測定することができる。
またフェノール混合物と過剰のエピハロヒドリンの混合物にテトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムブロマイド、トリメチルベンジルアンモニウムクロライドなどの第四級アンモニウム塩を触媒として使用し、50〜150℃で1〜10時間反応させ、得られるフェノール混合物のハロヒドリンエーテルに水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の固体または水溶液を加え、再び20〜120℃で1〜10時間反応させてハロヒドリンエーテルを閉環させて本発明の変性エポキシ樹脂を得ることもできる。この場合の第四級アンモニウム塩の使用量はフェノール混合物の水酸基1当量に対して通常0.001〜0.2モル、好ましくは0.05〜0.1モルである。アルカリ金属水酸化物の使用量はフェノール混合物の水酸基1当量に対して通常0.8〜1.5モル、好ましくは0.9〜1.1モルである。
通常これらの反応生成物は水洗後、または水洗無しに加熱減圧下、過剰のエピハロヒドリン類や溶媒等を除去した後、トルエン、メチルイソブチルケトン等の溶媒に溶解し、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカリ金属水酸化物の水溶液を加えて、閉環反応を確実にするために再び反応を行う。この場合アルカリ金属水酸化物の使用量はフェノール混合物の水酸基1モルに対して、通常0.01〜0.2モル、好ましくは0.05〜0.1モルである。反応温度は通常50〜120℃、反応時間は通常0.5〜2時間である。
反応終了後、副生した塩をろ過、水洗などにより除去し、更に加熱減圧下、トルエン、メチルイソブチルケトン等の溶媒を留去することにより加水分解性ハロゲン量の少ない本発明の変性エポキシ樹脂を得ることができる。
以下、本発明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は、本発明のエポキシ樹脂組成物において単独でまたは他のエポキシ樹脂と併用して使用することができる。併用する場合、本発明の変性エポキシ樹脂の全エポキシ樹脂中に占める割合は30%重量以上が好ましく、特に40重量%以上が好ましい。
本発明の変性エポキシ樹脂と併用できる他のエポキシ樹脂としては、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、テルペンジフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、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、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、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、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシアセトフェノン、o−ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、4,4’−ビス(クロルメチル)−1,1’−ビフェニル、4,4’−ビス(メトキシメチル)−1,1’−ビフェニル、1,4−ビス(クロロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メトキシメチル)ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、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、アルコール類から誘導されるグリシジルエーテル化物、脂環式エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂等の固形または液状エポキシ樹脂が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、硬化剤を含有する。硬化剤としては、使用できる例えばアミン系化合物、酸無水物系化合物、アミド系化合物、フェノール系化合物などが挙げられる。用いうる硬化剤の具体例としては、ジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンより合成されるポリアミド樹脂、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、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、テルペンジフェノール、4,4’−ビフェノール、2,2’−ビフェノール、3,3’,5,5’−テトラメチル−[1,1'−ビフェニル]−4,4'−ジオール、ハイドロキノン、レゾルシン、ナフタレンジオール、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、フェノール類(フェノール、アルキル置換フェノール、ナフトール、アルキル置換ナフトール、ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシナフタレン等)とホルムアルデヒド、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、o−ヒドロキシベンズアルデヒド、p−ヒドロキシアセトフェノン、o−ヒドロキシアセトフェノン、ジシクロペンタジエン、フルフラール、4,4’−ビス(クロルメチル)−1,1’−ビフェニル、4,4’−ビス(メトキシメチル)−1,1’−ビフェニル、1,4−ビス(クロロメチル)ベンゼン、1,4−ビス(メトキシメチル)ベンゼン等との重縮合物及びこれらの変性物、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、イミダゾール、BF3-アミン錯体、グアニジン誘導体などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
硬化剤の使用量は、エポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して0.5〜2.0当量が好ましく、0.6〜1.5当量が特に好ましい。エポキシ基1当量に対して、0.5当量に満たない場合、あるいは2.0当量を超える場合、いずれも硬化が不完全になり良好な硬化物性が得られない恐れがある。
本発明のエポキシ樹脂組成物においては、硬化促進剤を併用しても差し支えない。用いうる硬化促進剤としては、例えば、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール類、2−(ジメチルアミノメチル)フェノール、トリエチレンジアミン、トリエタノールアミン、1,8−ジアザビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の第3級アミン類、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン等の有機ホスフィン類、オクチル酸スズなどの金属化合物、テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・エチルトリフェニルボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート、2−エチル−4−メチルイミダゾール・テトラフェニルボレート、N−メチルモルホリン・テトラフェニルボレート等のテトラフェニルボロン塩などが挙げられる。硬化促進剤は、エポキシ樹脂100重量部に対して0.01〜15重量部が必要に応じ用いられる。
更に、本発明のエポキシ樹脂組成物には、必要に応じて無機充填剤やシランカップリング剤、離型剤、顔料等の種々の配合剤、各種熱硬化性樹脂を添加することができる。無機充填剤としては、結晶シリカ、溶融シリカ、アルミナ、ジルコン、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、ジルコニア、フォステライト、ステアタイト、スピネルチタニア、タルク等の粉体またはこれらを球形化したビーズ等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
これら無機充填剤は、特に半導体封止材用のエポキシ樹脂組成物を得る場合、硬化物の耐熱性、耐湿性、力学的性質などの面から、エポキシ樹脂組成物中で80〜93重量%を占める割合で使用するのが好ましい。
本発明のエポキシ樹脂組成物は、上記各成分を均一に混合することにより得られ、好ましい用途は半導体封止用である。本発明のエポキシ樹脂組成物は従来知られている方法と同様の方法で容易にその硬化物とすることが出来る。例えば、本発明の変性エポキシ樹脂と硬化剤、並びに必要により硬化促進剤、無機充填剤、配合剤及び各種熱硬化性樹脂とを必要に応じて押出機、ニーダ、ロール等を用いて均一になるまで充分に混合して本発明のエポキシ樹脂組成物を得、そのエポキシ樹脂組成物を溶融注型法あるいはトランスファー成型法やインジェクション成型法、圧縮成型法などによって成型し、更に80〜200℃で2〜10時間に加熱することにより本発明の硬化物を得ることが出来る。
また、本発明のエポキシ樹脂組成物をトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の溶剤に溶解させ、ガラス繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アルミナ繊維、紙などの基材に含浸させ加熱乾燥して得たプリプレグを熱プレス成型して硬化物を得ることも出来る。
この際用いる希釈溶剤の使用量は本発明のエポキシ樹脂組成物と該希釈溶剤の合計重量に対し通常10〜70重量%、好ましくは15〜65重量%である。
以下、本発明を実施例で更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。実施例、比較例において部または%は、重量基準である。なお、エポキシ当量、軟化点、溶融粘度は以下の条件で測定した。
・エポキシ当量
JIS K−7236に記載の方法で測定し、単位はg/eqである。
・軟化点
JIS K−7234に記載の方法で測定した。
・溶融粘度
150℃におけるコーンプレート法における溶融粘度
測定器械:コーンプレート(ICI)高温粘度計
(RESEACH EQUIPMENT(LONDON)LTD.製)
コーンNo.:3(測定範囲0〜2.00Pa・s)
試料量:0.15±0.01g
・エポキシ当量
JIS K−7236に記載の方法で測定し、単位はg/eqである。
・軟化点
JIS K−7234に記載の方法で測定した。
・溶融粘度
150℃におけるコーンプレート法における溶融粘度
測定器械:コーンプレート(ICI)高温粘度計
(RESEACH EQUIPMENT(LONDON)LTD.製)
コーンNo.:3(測定範囲0〜2.00Pa・s)
試料量:0.15±0.01g
実施例1
前記式(1)で表されるビスフェノール化合物(商品名p,p’−BPF 本州化学株式会社製、式(1)の化合物の純度>99%)498部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル102部にエピクロルヒドリン2810部、ジメチルスルホキシド700部を加えて溶解後、45℃に加熱し、フレーク状水酸化ナトリウム(純度99%)251部を90分かけて添加し、その後、さらに45℃で2時間、70℃で1時間反応させた。ついで反応混合物の水洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した後、油層から加熱減圧下、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に1880部のメチルイソブチルケトン(以下、MIBK)を添加し溶解した。このMIBK溶液を70℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液61部を添加し、1時間反応させた後、反応混合物の水洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。ついで油層から加熱減圧下、MIBKを留去することにより本発明の変性エポキシ樹脂(E1)897部を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E1)は結晶性の固体であり、エポキシ当量は170g/eq、軟化点は84℃、溶融粘度は0.01Pa・sであった。
前記式(1)で表されるビスフェノール化合物(商品名p,p’−BPF 本州化学株式会社製、式(1)の化合物の純度>99%)498部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル102部にエピクロルヒドリン2810部、ジメチルスルホキシド700部を加えて溶解後、45℃に加熱し、フレーク状水酸化ナトリウム(純度99%)251部を90分かけて添加し、その後、さらに45℃で2時間、70℃で1時間反応させた。ついで反応混合物の水洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した後、油層から加熱減圧下、過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に1880部のメチルイソブチルケトン(以下、MIBK)を添加し溶解した。このMIBK溶液を70℃に加熱し30重量%の水酸化ナトリウム水溶液61部を添加し、1時間反応させた後、反応混合物の水洗浄液が中性になるまで水洗を繰り返した。ついで油層から加熱減圧下、MIBKを留去することにより本発明の変性エポキシ樹脂(E1)897部を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E1)は結晶性の固体であり、エポキシ当量は170g/eq、軟化点は84℃、溶融粘度は0.01Pa・sであった。
比較例1
実施例1において、前記式(1)で表されるビスフェノール化合物498部を、ビスフェノールF(商品名BPF 本州化学株式会社製、4,4’−体32%、2,4’−体50%、2,2’体−18%の混合物)498部に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、変性エポキシ樹脂(E2)855部を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E2)は結晶性を有していたが、表面がべたつき固体としての取り扱いが難しいものであった。変性エポキシ樹脂(E2)のエポキシ当量は165g/eq、軟化点は75℃、溶融粘度は0.01Pa・sであった。
実施例1において、前記式(1)で表されるビスフェノール化合物498部を、ビスフェノールF(商品名BPF 本州化学株式会社製、4,4’−体32%、2,4’−体50%、2,2’体−18%の混合物)498部に変えた以外は実施例1と同様の操作を行い、変性エポキシ樹脂(E2)855部を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E2)は結晶性を有していたが、表面がべたつき固体としての取り扱いが難しいものであった。変性エポキシ樹脂(E2)のエポキシ当量は165g/eq、軟化点は75℃、溶融粘度は0.01Pa・sであった。
比較例2
(特許文献1記載のエポキシ樹脂)
o−クレゾールノボラック(軟化点80℃)96部、4,4’−ヒドロキシビフェニル18.6部にエピクロルヒドリン400部、ジメチルスルホキシド100部を反応容器に仕込、加熱、撹拌、溶解後、温度を45℃に保持しながら、反応系内を45Torrに保って、40%水酸化ナトリウム水溶液100部を4時間かけて連続的に滴下した。この際共沸により留出してくるエピクロルヒドリンと水を冷却、分液した後、有機層であるエピクロルヒドリンだけを反応系内に戻しながら反応を行った。水酸化ナトリウム水溶液滴下完了後、45℃で2時間、70℃で30分反応を行った。ついで水洗を繰り返し、副生塩とジメチルスルホキシドを除去した後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に300部のメチルイソブチルケトンを添加し溶解した。このメチルイソブチルケトンの溶液を70℃に加熱し30重量%水酸化ナトリウム水溶液5部を添加し、1時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンを留去することにより、比較用の変性エポキシ樹脂(E3)154部を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E3)は結晶性の固体であり、エポキシ当量は189g/eq、軟化点89℃、溶融粘度0.04Pa・sであった。
(特許文献1記載のエポキシ樹脂)
o−クレゾールノボラック(軟化点80℃)96部、4,4’−ヒドロキシビフェニル18.6部にエピクロルヒドリン400部、ジメチルスルホキシド100部を反応容器に仕込、加熱、撹拌、溶解後、温度を45℃に保持しながら、反応系内を45Torrに保って、40%水酸化ナトリウム水溶液100部を4時間かけて連続的に滴下した。この際共沸により留出してくるエピクロルヒドリンと水を冷却、分液した後、有機層であるエピクロルヒドリンだけを反応系内に戻しながら反応を行った。水酸化ナトリウム水溶液滴下完了後、45℃で2時間、70℃で30分反応を行った。ついで水洗を繰り返し、副生塩とジメチルスルホキシドを除去した後、油層から加熱減圧下において過剰のエピクロルヒドリンを留去し、残留物に300部のメチルイソブチルケトンを添加し溶解した。このメチルイソブチルケトンの溶液を70℃に加熱し30重量%水酸化ナトリウム水溶液5部を添加し、1時間反応させた後、反応液の水洗を洗浄液が中性となるまで繰り返した。ついで油層から加熱減圧下においてメチルイソブチルケトンを留去することにより、比較用の変性エポキシ樹脂(E3)154部を得た。得られた変性エポキシ樹脂(E3)は結晶性の固体であり、エポキシ当量は189g/eq、軟化点89℃、溶融粘度0.04Pa・sであった。
実施例2、比較例3
実施例1で得られた変性エポキシ樹脂(E1)及び比較例2で得られた変性エポキシ樹脂(E3)を使用し、これらエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して硬化剤(フェノールノボラック樹脂(日本化薬(株)製、PN−80、150℃における溶融粘度0.15Pa・s、軟化点86℃、水酸基当量106g/eq)を1水酸基当量配合し、更に硬化促進剤(トリフェニルホスフィン)をエポキシ樹脂100部当り1部配合し、トランスファー成型により樹脂成型体を調製し、160℃で2時間、更に180℃で8時間かけて硬化させた。このようにして得られた硬化物の物性を測定した結果を表1に示す。なお、物性値の測定は以下の方法で行った。
・ガラス転移温度(TMA):真空理工(株)製 TM−7000
昇温速度 2℃/min.
・弾性率:JIS K−6911に準じて測定
実施例1で得られた変性エポキシ樹脂(E1)及び比較例2で得られた変性エポキシ樹脂(E3)を使用し、これらエポキシ樹脂のエポキシ基1当量に対して硬化剤(フェノールノボラック樹脂(日本化薬(株)製、PN−80、150℃における溶融粘度0.15Pa・s、軟化点86℃、水酸基当量106g/eq)を1水酸基当量配合し、更に硬化促進剤(トリフェニルホスフィン)をエポキシ樹脂100部当り1部配合し、トランスファー成型により樹脂成型体を調製し、160℃で2時間、更に180℃で8時間かけて硬化させた。このようにして得られた硬化物の物性を測定した結果を表1に示す。なお、物性値の測定は以下の方法で行った。
・ガラス転移温度(TMA):真空理工(株)製 TM−7000
昇温速度 2℃/min.
・弾性率:JIS K−6911に準じて測定
表1
実施例2 比較例3
エポキシ樹脂 E1 E3
ガラス転移温度(℃) 134 141
弾性率(120℃、GPa) 0.6 2.2
実施例2 比較例3
エポキシ樹脂 E1 E3
ガラス転移温度(℃) 134 141
弾性率(120℃、GPa) 0.6 2.2
実施例3、比較例4
実施例1で得られた変性エポキシ樹脂(E1)及び比較例2で得られた変性エポキシ樹脂(E3)を使用し、硬化剤として前記フェノールノボラック樹脂(PN−80)、硬化促進剤(トリフェニルホスフィン)、シランカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM403)、離型剤(東亜化成(株)製、微紛カルナバ)、無機充填剤として球状シリカ(平均粒径25μm)を表2に示す割合(重量部)で配合し、2軸ロールにより混練し、粉砕、タブレット化した。
実施例1で得られた変性エポキシ樹脂(E1)及び比較例2で得られた変性エポキシ樹脂(E3)を使用し、硬化剤として前記フェノールノボラック樹脂(PN−80)、硬化促進剤(トリフェニルホスフィン)、シランカップリング剤(信越化学工業(株)製、KBM403)、離型剤(東亜化成(株)製、微紛カルナバ)、無機充填剤として球状シリカ(平均粒径25μm)を表2に示す割合(重量部)で配合し、2軸ロールにより混練し、粉砕、タブレット化した。
表2
実施例3 比較例4
エポキシ樹脂 63 65
硬化剤 39 37
硬化促進剤 1.3 1
球状シリカ 606 606
シランカップリング 2 2
離型剤 2 2
実施例3 比較例4
エポキシ樹脂 63 65
硬化剤 39 37
硬化促進剤 1.3 1
球状シリカ 606 606
シランカップリング 2 2
離型剤 2 2
前記タブレットを用いて、スパイラルフローを以下の条件で測定した。結果を表3に示す。
・スパイラルフロー
金型:EMMI−1−66に準拠したもの
金型温度:175℃
トランスファー圧力:70kg/cm2
・スパイラルフロー
金型:EMMI−1−66に準拠したもの
金型温度:175℃
トランスファー圧力:70kg/cm2
表3
実施例3 比較例4
スパイラルフロー(inch) 62 46
実施例3 比較例4
スパイラルフロー(inch) 62 46
本発明の変性エポキシ樹脂は、溶融粘度が低いうえ、軟化点が高く作業性に優れるものである。また、表1より本発明の硬化物は、その硬化物において十分な耐熱性及び熱時の低弾性を有していることが分かる。表3より、溶融時の流動性に優れるため、フィラー等の高密度充填が可能となることが分かる。
Claims (6)
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| JP2004224290A JP2006045261A (ja) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | 変性エポキシ樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物 |
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2004
- 2004-07-30 JP JP2004224290A patent/JP2006045261A/ja active Pending
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