JP2009242719A - Phenolic novolac resin, epoxy resin composition and cured product therefrom, and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はフェノールノボラック樹脂、エポキシ樹脂組成物及びその硬化物、並びに半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a phenol novolac resin, an epoxy resin composition and a cured product thereof, and a semiconductor device.
近年、集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)、超大規模集積回路(VLSI)等の電子部品や半導体装置の高密度化、高集積化に伴い、それらの実装方式は、挿入実装から表面実装に移り変わりつつある。それに伴い、リードフレームの多ピン化及びリードの狭ピッチ化が要求されており、小型・軽量でかつ多ピン化に対応できる表面実装型のQFP(Quad Flat Package)等が各種の半導体装置に用いられている。そしてその半導体装置は、生産性、コスト、信頼性等のバランスに優れることからエポキシ樹脂組成物を用いて封止されるのが主流となっている。 In recent years, as electronic components such as integrated circuits (ICs), large scale integrated circuits (LSIs), and very large scale integrated circuits (VLSIs) and semiconductor devices have been increased in density and integration, their mounting methods have been changed from insertion mounting. It is changing to surface mounting. Along with this, there is a demand for a multi-pin lead frame and a narrow lead pitch. Surface mount type QFP (Quad Flat Package), which is small, light, and compatible with multi-pin use, is used in various semiconductor devices. It has been. And since the semiconductor device is excellent in the balance of productivity, cost, reliability and the like, it is mainly sealed with an epoxy resin composition.
近年、環境負荷を考慮し、ハロゲン化合物を用いることなく難燃性を付与できるエポキシ樹脂組成物の研究がなされた。例えば、複合金属水酸化物を難燃剤として用いたエポキシ樹脂組成物が提案されている。複合金属水酸化物を用いた難燃機構は、高温で水を放出するものであるが、半導体装置に用いた場合、高温での信頼性低下が懸念される。また、高信頼性を維持するためにイオン性不純物を低減した純度の高い複合金属水酸化物が必要であることから高価な複合金属水酸化物を用いる必用があった。 In recent years, in consideration of environmental burden, an epoxy resin composition capable of imparting flame retardancy without using a halogen compound has been studied. For example, an epoxy resin composition using a composite metal hydroxide as a flame retardant has been proposed. The flame retardant mechanism using a composite metal hydroxide releases water at a high temperature. However, when used in a semiconductor device, there is a concern that reliability at a high temperature may be reduced. Moreover, in order to maintain high reliability, it is necessary to use an expensive composite metal hydroxide because a high-purity composite metal hydroxide with reduced ionic impurities is required.
また、難燃剤を用いないで樹脂の骨格に難燃性を付与したビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物も検討されている(例えば、特許文献2)。ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂は、粘度が高く、流動性が低下する場合あった。 Further, an epoxy resin composition using a phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton imparting flame retardancy to a resin skeleton without using a flame retardant has been studied (for example, Patent Document 2). The phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton has a high viscosity and fluidity may be lowered.
そこで、流動性の改善を目的に、硬化剤であるフェノール樹脂に着目し、溶融時の粘度を下げるべく、低分子量化したフェノールノボラック樹脂を硬化剤に用いたエポキシ樹脂組成物の検討が行われている(例えば、特許文献3。)。しかしながら、これら低分子量化したフェノールノボラック樹脂においては、構造上2核体の成分比率が高くなるためエポキシ樹脂組成物の硬化性が低下してしまう問題があった。また樹脂の軟化点も低下してしまうため取り扱いが困難となる。これら流動性と硬化性を両立させる目的で2核体の成分比率が低い低分子量のフェノールノボラック樹脂も提案されている(例えば、特許文献4。)が、使用している原料の歩留まりが低く、生産コストについて問題があった。 Therefore, for the purpose of improving fluidity, focusing on the phenol resin that is a curing agent, an epoxy resin composition using a low molecular weight phenol novolac resin as a curing agent has been studied in order to lower the viscosity at the time of melting. (For example, Patent Document 3). However, these low molecular weight phenol novolak resins have a problem in that the curable composition of the epoxy resin composition is lowered because the component ratio of the binuclear structure is increased due to the structure. In addition, the softening point of the resin also decreases, making handling difficult. A low molecular weight phenol novolac resin having a low dinuclear component ratio has been proposed for the purpose of achieving both fluidity and curability (for example, Patent Document 4), but the yield of the raw materials used is low. There was a problem with production costs.
本発明のフェノールノボラック樹脂は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いた際に、優れた流動性、硬化性、成形性を発現し、ブロム化エポキシ樹脂、アンチモン化合物を使用せずに十分な耐燃性を示す半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化剤を、本発明のフェノールノボラック樹脂に置き換えても同等の難燃性を有し、さらに低コストで製造可能であるフェノールノボラック樹脂、並びに当該フェノールノボラック樹脂を用いた、流動性、硬化性、成形性に優れるエポキシ樹脂組成物、及び信頼性に優れる半導体装置を提供するものである。 The phenol novolac resin of the present invention exhibits excellent fluidity, curability and moldability when used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and is sufficient without using a brominated epoxy resin or an antimony compound. A phenol novolak resin that has the same flame retardancy even when the curing agent of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation showing flame resistance is replaced with the phenol novolak resin of the present invention, and can be produced at low cost, and An epoxy resin composition using a phenol novolac resin and excellent in fluidity, curability and moldability, and a semiconductor device excellent in reliability are provided.
本発明者らは、上記問題点に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、本発明のフェノールノボラック樹脂は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いた際に、優れた流動性、硬化性、成形性を発現し、ブロム化エポキシ樹脂、アンチモン化合物を使用せずに十分な耐燃性を示す半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化剤を、本発明のフェノールノボラック樹脂に置き換えても同等の難燃性を有し、さらに低コストで製造可能なフェノールノボラック樹脂、並びに当該フェノールノボラック樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物は、流動性、硬化性、成形性に優れ、当該エポキシ樹脂組成物を用いた半導体装置は、信頼性に優れることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。 As a result of intensive studies in view of the above problems, the present inventors have found that the phenol novolac resin of the present invention has excellent fluidity, curability and molding when used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation. Even if the hardener of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation which exhibits sufficient properties and exhibits sufficient flame resistance without using brominated epoxy resin or antimony compound is replaced with the phenol novolac resin of the present invention, the same flame retardant And a phenol novolac resin that can be manufactured at low cost, and an epoxy resin composition using the phenol novolac resin is excellent in fluidity, curability, and moldability, and is a semiconductor using the epoxy resin composition The apparatus has been found to be excellent in reliability, and the present invention has been completed.
前記の課題は以下の[1]〜[5]に記載の本発明により達成される。
[1] フェノールとホルムアルデヒドとの反応により得られるフェノールノボラック樹脂であって、ゲルパーミエイションクロマトグラフの面積法による測定でフェノールモノマーの含有量が0.5質量%以下、2核体成分が10〜25質量%、3核体成分が20〜40質量%、4核体成分が15〜20質量%であり、樹脂の軟化点が65℃〜80℃のであることを特徴とするフェノールノボラック樹脂
[2] [1]項に記載のフェノールノボラック樹脂と、下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂を必須成分とするエポキシ樹脂組成物。
[3] [1]項に記載のいずれかのフェノールノボラック樹脂と、下記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂を必須成分とするエポキシ樹脂組成物。
[4] [1]項に記載のフェノールノボラック樹脂、上記一般式(1)、および上記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂を必須成分とするエポキシ樹脂組成物。
[5] [2]ないし[4]項のいずれかに記載のエポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止してなる半導体装置。
The above-mentioned subject is achieved by the present invention described in the following [1] to [5].
[1] A phenol novolac resin obtained by a reaction between phenol and formaldehyde, the phenol monomer content being 0.5 mass% or less as measured by the gel permeation chromatography area method, and the dinuclear component is 10 A phenol novolac resin characterized by having a nucleoside component of ˜25% by mass, a trinuclear component of 20-40% by mass, a tetranuclear component of 15-20% by mass, and a softening point of the resin of 65 ° C.-80 ° 2] An epoxy resin composition comprising the phenol novolac resin according to the item [1] and an epoxy resin represented by the following general formula (1) as essential components.
[3] An epoxy resin composition comprising the phenol novolac resin described in the item [1] and an epoxy resin represented by the following general formula (2) as essential components.
[4] An epoxy resin composition comprising, as an essential component, the phenol novolac resin according to the item [1], the epoxy resin represented by the general formula (1), and the general formula (2).
[5] A semiconductor device formed by sealing a semiconductor element with a cured product of the epoxy resin composition according to any one of [2] to [4].
本発明のフェノールノボラック樹脂は、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いた際に、優れた流動性、硬化性を発現し、さらには、ブロム化エポキシ樹脂、アンチモン化合物を使用せずに十分な耐燃性を示す半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化剤を、本発明のフェノールノボラック樹脂に置き換えても同等の難燃性を有し、さらに低コストで製造可能である。 The phenol novolac resin of the present invention exhibits excellent fluidity and curability when used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, and is sufficient without using a brominated epoxy resin or an antimony compound. Even if the curing agent of the epoxy resin composition for semiconductor encapsulation showing flame resistance is replaced with the phenol novolac resin of the present invention, it has the same flame retardancy and can be produced at a lower cost.
以下、本発明のフェノールノボラック樹脂について説明する。 Hereinafter, the phenol novolac resin of the present invention will be described.
本発明は、フェノールとホルムアルデヒドとの反応により得られるフェノールノボラック樹脂であって、ゲルパーミエイションクロマトグラフの面積法による測定でフェノールの含有量が0.5質量%以下、2核体成分が10〜25質量%、3核体成分が20〜40質量%、4核体成分が15〜20質量%であり、樹脂の軟化点が65℃〜80℃であることを特徴とする。 The present invention relates to a phenol novolac resin obtained by a reaction between phenol and formaldehyde, and the phenol content is 0.5 mass% or less as measured by gel permeation chromatography area method, and the dinuclear component is 10 or less. ˜25 mass%, trinuclear component is 20 to 40 mass%, tetranuclear component is 15 to 20 mass%, and softening point of the resin is 65 ° C. to 80 ° C.
前記のフェノールの含有量が0.5質量%より多いと、フェノールノボラック樹脂とエポキシ樹脂との硬化が進まず架橋が十分でなく好ましくない。 When the content of phenol is more than 0.5% by mass, curing of the phenol novolac resin and the epoxy resin does not proceed and crosslinking is not sufficient, which is not preferable.
前記の2核体成分の含有量は、10質量%未満の場合、軟化点の上昇により流動性が低下することがあるため好ましくなく、2核体成分の含有量が25質量%を超える場合、軟化点の低下により作業性が低下し、また硬化性が低下することがあるため好ましくない。 When the content of the binuclear component is less than 10% by mass, the fluidity may decrease due to an increase in the softening point, and this is not preferable. When the content of the binuclear component exceeds 25% by mass, The workability is lowered due to the lowering of the softening point, and the curability may be lowered.
前記3核体成分が20質量%未満、または4核体成分が15質量%未満の場合、エポキシ樹脂との硬化速度が遅くなり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いた場合、規定の成形時間で硬化しない場合があり好ましくない。3核体成分が40質量%を超える場合、または4核体成分が20質量%を超える場合、フェノールノボラック樹脂の粘度が高くなり、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いた場合、成形時の流動性が低下するため好ましくない。 When the trinuclear component is less than 20% by mass, or the tetranuclear component is less than 15% by mass, the curing rate with the epoxy resin is slow, and when used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, the specified molding It may not be cured over time, which is not preferable. When the trinuclear component exceeds 40% by mass, or the tetranuclear component exceeds 20% by mass, the viscosity of the phenol novolac resin increases, and when used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, Since fluidity | liquidity falls, it is not preferable.
本発明のフェノールノボラック樹脂は、フェノールとホルムアルデヒドとを酸触媒下で重縮合させた後、蒸留、水洗、溶剤抽出などの操作によりフェノール成分量、2核体成分量、3核体成分量、4核体成分量を調整することによって得られる。また、反応によりフェノールノボラック樹脂に、予め準備しておいたフェノールモノマー、2核体のフェノールノボラック樹脂、3核体のフェノールノボラック樹脂、4核体のフェノールノボラック樹脂を適宜調整することができる。さらに、フェノールモノマー成分量、2核体成分量、3核体成分量、4核体成分量が予め同定できているフェノールノボラック樹脂を混合し、本発明のフェノールノボラック樹脂を得ることもできる。 The phenol novolac resin of the present invention is obtained by polycondensing phenol and formaldehyde in the presence of an acid catalyst, followed by operations such as distillation, washing with water, and solvent extraction. It is obtained by adjusting the amount of the nuclear component. Further, a phenol monomer, a binuclear phenol novolac resin, a trinuclear phenol novolac resin, and a tetranuclear phenol novolac resin prepared in advance can be appropriately adjusted to the phenol novolac resin by reaction. Furthermore, the phenol novolak resin of the present invention can also be obtained by mixing a phenol novolak resin whose phenol monomer component amount, binuclear component amount, trinuclear component amount, and tetranuclear component amount can be identified in advance.
各成分が同定されたフェノールノボラック樹脂としては、特に限定されないが、蒸留、抽出等により得られたものを用いることができる。これらの方法を適宜用いることにより本発明のフェノールノボラック樹脂を低コストで製造することができる。
尚、前記フェノールは、フェノールあるいはフェノールを含有する溶液を使用することが可能である。通常は、工業用フェノールを使用することがコスト面から好ましい。
Although it does not specifically limit as phenol novolak resin by which each component was identified, The thing obtained by distillation, extraction, etc. can be used. By appropriately using these methods, the phenol novolac resin of the present invention can be produced at low cost.
As the phenol, phenol or a solution containing phenol can be used. Usually, it is preferable from a cost viewpoint to use industrial phenol.
前記の2核体成分、3核体成分、4核体成分は、その異性体については、特に限定されない。フェノールに対してオルソ位とパラ位に3箇所にメチレン橋が結合した構造となっており、例えば2核体では、オルソ−オルソ位、オルソ−パラ位、パラ−パラ位の3つの異性体が存在する。 The dinuclear component, the trinuclear component, and the tetranuclear component are not particularly limited with respect to their isomers. It has a structure with methylene bridges bonded at three positions in the ortho and para positions with respect to phenol. For example, in a binuclear body, three isomers of ortho-ortho position, ortho-para position, and para-para position are formed. Exists.
前記のゲルパーミエイションクロマトグラフは、フェノールノボラック樹脂の分析方法で、フェノール樹脂の4核体以下の成分を保持時間で分離でき、面積法で質量%を示すことができる。例えば、JIS K0124に準拠して、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて分析でき、40℃に設定されたカラムオーブンにカラム(株式会社東ソー社製TSKgelG1000HXL×1、G2000HXL×2、G3000HXL×1)を入れ、溶媒はテトラヒドロフランを使用し、流速1.0ml/min.で、保持時間で4核体以下の分離し、面積法で質量%を示すことができる。 The gel permeation chromatograph is a method for analyzing phenol novolac resin, which can separate components of phenol resin having 4 nuclei or less by retention time, and can indicate mass% by area method. For example, in accordance with JIS K0124, analysis can be performed using gel permeation chromatography, and a column (TSKgel G1000HXL × 1, G2000HXL × 2, G3000HXL × 1 manufactured by Tosoh Corporation) is placed in a column oven set at 40 ° C. The solvent is tetrahydrofuran and the flow rate is 1.0 ml / min. In the retention time, 4 nuclei or less can be separated and mass% can be shown by the area method.
前記軟化点とは、樹脂が軟化する温度いい、一般に、JIS K−2531で示される方法で測定ができる。軟化点が65℃より低い場合、樹脂の固結など作業性が低下する恐れがあり、軟化点が80℃より高い場合、半導体封止用エポキシ樹脂組成物に用いた場合、成形時の流動性が低下する恐れがある。 The softening point refers to the temperature at which the resin softens, and can generally be measured by the method shown in JIS K-2531. When the softening point is lower than 65 ° C., workability such as resin consolidation may be reduced. When the softening point is higher than 80 ° C., when used in an epoxy resin composition for semiconductor encapsulation, fluidity at the time of molding. May decrease.
本発明のフェノールノボラック樹脂の合成に用いるホルムアルデヒドは、パラホルムアルデヒド、トリオキサン、ホルムアルデヒド水溶液など発生源となる物質あるいはこれらのホルムアルデヒドの溶液を使用することが可能である。通常は、ホルムアルデヒド水溶液を使用することがコストの面から好ましい。 As the formaldehyde used in the synthesis of the phenol novolac resin of the present invention, it is possible to use a source substance such as paraformaldehyde, trioxane, an aqueous formaldehyde solution, or a solution of these formaldehydes. Usually, it is preferable from the viewpoint of cost to use an aqueous formaldehyde solution.
本発明のフェノールノボラック樹脂の合成に用いる酸触媒は、通常ノボラックフェノール樹脂合成において公知である酸触媒を用いることが可能である。例えば、硫酸、塩酸、リン酸、亜リン酸等の無機酸、あるいは、シュウ酸、蟻酸、有機ホスホン酸、パラトルエンスルホン酸、ジメチル硫酸等の有機酸、酢酸亜鉛、酢酸ニッケル等を用いることが可能であり、これらを単独あるいは、2つ以上組み合わせて使用することも可能である。通常は、シュウ酸、塩酸を使用することが、容易に触媒を除去できることより、好ましい。 As the acid catalyst used for the synthesis of the phenol novolac resin of the present invention, an acid catalyst that is generally known in the synthesis of novolak phenol resins can be used. For example, inorganic acids such as sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, phosphorous acid, or organic acids such as oxalic acid, formic acid, organic phosphonic acid, paratoluenesulfonic acid, dimethylsulfuric acid, zinc acetate, nickel acetate, etc. may be used. These can be used alone or in combination of two or more. Usually, it is preferable to use oxalic acid or hydrochloric acid because the catalyst can be easily removed.
前記フェノールとホルムアルデヒドとの重縮合は、フェノール(P)に対して、ホルムアルデヒド(F)の反応モル比(F/Pモル比)を、例えば、0.05〜0.7モルの範囲として、反応温度を50〜150℃の範囲とすることで反応させることが可能である。 The polycondensation of the phenol and formaldehyde is performed by setting the reaction molar ratio (F / P molar ratio) of formaldehyde (F) to phenol (P), for example, in the range of 0.05 to 0.7 mole. It is possible to make it react by making temperature into the range of 50-150 degreeC.
前記フェノールとホルムアルデヒドとの重縮合から、蒸留、水洗、溶剤抽出などの操作によりフェノール成分量、2核体成分量、3核体成分量、4核体成分量を調整する工程において、前記蒸留の操作を行う場合は、温度を50〜250℃で行うことが好ましく、常圧蒸留、減圧蒸留、水蒸気蒸留等の蒸留操作によって、反応物から蒸留抽出除去を行うことができる。50℃未満の場合、蒸留による効率が悪くなり生産性が悪くなるため好ましくなく。250℃を超える場合は、フェノールノボラック樹脂の分解、高分子量化が起こるためにこの好ましくない。
蒸留の操作の具体例としては、例えば、水の蒸留除去は、100〜150℃の温度で常圧蒸留により除去でき、フェノールの蒸留除去は、150〜200℃の温度で5.0×103Pa減圧蒸留により除去でき、2核体の蒸留除去は、200〜250℃の温度で5.0×103Paの減圧水蒸気蒸留により除去できる。
In the step of adjusting the amount of phenol component, amount of binuclear component, amount of trinuclear component, amount of tetranuclear component by operations such as distillation, washing with water, solvent extraction from the polycondensation of phenol and formaldehyde, When the operation is performed, the temperature is preferably 50 to 250 ° C., and the distillation and extraction can be removed from the reaction product by a distillation operation such as atmospheric distillation, vacuum distillation, steam distillation or the like. When the temperature is lower than 50 ° C., the efficiency by distillation deteriorates and the productivity deteriorates, which is not preferable. When it exceeds 250 ° C., the phenol novolac resin is decomposed and the molecular weight is increased, which is not preferable.
As a specific example of the operation of distillation, for example, distillation removal of water can be removed by atmospheric distillation at a temperature of 100 to 150 ° C., and phenol distillation removal is 5.0 × 10 3 at a temperature of 150 to 200 ° C. It can be removed by Pa vacuum distillation, and dinuclear removal by distillation can be removed by vacuum steam distillation at a temperature of 200 to 250 ° C. and 5.0 × 10 3 Pa.
前記水洗の操作の場合は、ノボラックフェノール樹脂あるいは、ノボラックフェノール樹脂を有機溶剤で溶解させたものを、水と混合させて、常圧あるいは加圧下で20〜150℃の温度で攪拌させてから、静置あるいは遠心分離で水相とノボラックフェノール樹脂を含んだ有機相と分離させ、水相を系外へ除去することで、水相に溶解した低分子量成分を除去させることで、フェノール成分量、2核体成分量、3核体成分量、4核体成分量を調整することが可能である。 In the case of the washing operation, the novolac phenol resin or the novolac phenol resin dissolved in an organic solvent is mixed with water and stirred at a temperature of 20 to 150 ° C. at normal pressure or under pressure. The aqueous phase and the organic phase containing the novolak phenol resin are separated by standing or centrifugation, and the aqueous phase is removed from the system to remove low molecular weight components dissolved in the aqueous phase. It is possible to adjust the binuclear component amount, the trinuclear component amount, and the tetranuclear component amount.
前記溶剤抽出の操作の場合は、ノボラックフェノール樹脂への溶解性の低いトルエン、キシレン等の非極性溶剤を、ノボラックフェノール樹脂、ノボラックフェノール樹脂水溶液、あるいは、アルコール等の極性溶剤に溶解させたフェノール樹脂に添加混合し、常圧あるいは加圧下で20〜150℃の温度で攪拌させてから、静置あるいは遠心分離で非極性溶剤相とフェノール樹脂を含んだ有機相と分離させ、非極性溶剤相を系外へ除去することで、非極性溶剤相に溶解した高分子量成分を除去させることで、フェノールモノマー成分量、2核体成分量、3核体成分量、4核体成分量を調整することが可能である。 In the case of the solvent extraction operation, a phenolic resin in which a nonpolar solvent such as toluene or xylene having low solubility in a novolak phenol resin is dissolved in a novolak phenol resin, a novolak phenol resin aqueous solution, or a polar solvent such as alcohol The mixture is stirred at normal temperature or under pressure at a temperature of 20 to 150 ° C., then allowed to stand or centrifuged to separate the nonpolar solvent phase from the organic phase containing the phenol resin, and the nonpolar solvent phase is separated. By removing the high molecular weight component dissolved in the nonpolar solvent phase by removing it out of the system, the amount of phenol monomer component, the amount of binuclear component, the amount of trinuclear component, and the amount of tetranuclear component are adjusted. Is possible.
以下、本発明のフェノールノボラック樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物について説明する。 Hereinafter, the epoxy resin composition using the phenol novolac resin of the present invention will be described.
[エポキシ樹脂(A)]
本発明のフェノールノボラック樹脂と下記一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)を含むエポキシ樹脂組成物が、半導体装置の封止材料として好ましい。
[Epoxy resin (A)]
An epoxy resin composition containing the phenol novolac resin of the present invention and an epoxy resin (A) represented by the following general formula (1) is preferable as a sealing material for a semiconductor device.
一般式(1)で表されるエポキシ樹脂(A)は、分子内に芳香族環炭素が多く、これを用いたエポキシ樹脂組成物の硬化物は耐燃性に優れ、吸水率が低くなるという特徴を有している。また、m/nの平均値の下限値としては、1/10であることが好ましく、1/9であることがより好ましい。m/nの平均値の下限値が上記範囲内であると、耐燃性向上効果を得ることができる。また、m/nの平均値の上限値としては、特に限定されないが、エポキシ樹脂の粘度、樹脂組成物の流動性という観点からは、1/1であることが好ましく、1/2であることがより好ましい。 The epoxy resin (A) represented by the general formula (1) has many aromatic ring carbons in the molecule, and the cured product of the epoxy resin composition using the epoxy resin has excellent flame resistance and low water absorption. have. Moreover, as a lower limit of the average value of m / n, it is preferable that it is 1/10, and it is more preferable that it is 1/9. When the lower limit value of the average value of m / n is within the above range, an effect of improving flame resistance can be obtained. Further, the upper limit of the average value of m / n is not particularly limited, but is preferably 1/1 and 1/2 from the viewpoint of the viscosity of the epoxy resin and the fluidity of the resin composition. Is more preferable.
前記一般式(1)で表される構造を有するエポキシ樹脂(A)は、フェノール類、アルデヒド類、下記一般式(3)で表される化合物を共縮合して得られたフェノール樹脂類をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化することにより得ることができる。 The epoxy resin (A) having the structure represented by the general formula (1) is an epichlorohydrin obtained by co-condensing phenols, aldehydes, and a compound represented by the following general formula (3). Can be obtained by glycidyl etherification.
前記一般式(3)で表される化合物は、グルシジルエーテル基が結合していないナフタレン環にアルコキシ基(−OR3)が結合している点を特徴とするものである。アルコキシ基が結合していることで前記一般式(3)で表される化合物は極性を有し、これにより反応性が向上するため、フェノール類、アルデヒド類からなるノボラック樹脂の構造中に該化合物の構造を導入することができるものである。該エポキシ樹脂(A)は、同様に耐燃性に優れ、低吸水性であるビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂よりも原料コストが安く、原料も入手し易いといった利点があるため、低コストで製造又は入手することができるものである。 The compound represented by the general formula (3) is characterized in that an alkoxy group (—OR 3 ) is bonded to a naphthalene ring to which a glycidyl ether group is not bonded. Since the compound represented by the general formula (3) is polar due to the bonding of the alkoxy group, and this improves the reactivity, the compound is included in the structure of the novolak resin composed of phenols and aldehydes. The structure can be introduced. The epoxy resin (A) has the advantage that the raw material cost is lower than that of the phenol aralkyl type epoxy resin having a biphenylene skeleton having excellent flame resistance and low water absorption, and the raw material is easily available. It can be manufactured or obtained.
エポキシ樹脂(A)の製造に用いられるフェノール類としては、特に限定されるものではないが、例えば、フェノール、o−クレゾール、p−クレゾール、m−クレゾール、フェニルフェノール、エチルフェノール、n−プロピルフェノール、iso−プロピルフェノール、t−ブチルフェノール、キシレノール、メチルプロピルフェノール、メチルブチルフェノール、ジプロピルフェノール、ジブチルフェノール、ノニルフェノール、メシトール、2,3,5−トリメチルフェノール、2,3,6−トリメチルフェノール等が挙げられる。これらの中でも、フェノール、o−クレゾールが好ましく、更にo−クレゾールがより好ましい。これらは、1種類を単独で用いても、2種類以上を併用してもよい。 Although it does not specifically limit as phenols used for manufacture of an epoxy resin (A), For example, phenol, o-cresol, p-cresol, m-cresol, phenylphenol, ethylphenol, n-propylphenol , Iso-propylphenol, t-butylphenol, xylenol, methylpropylphenol, methylbutylphenol, dipropylphenol, dibutylphenol, nonylphenol, mesitol, 2,3,5-trimethylphenol, 2,3,6-trimethylphenol, etc. It is done. Among these, phenol and o-cresol are preferable, and o-cresol is more preferable. These may be used alone or in combination of two or more.
エポキシ樹脂(A)の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが挙げられる。 Examples of aldehydes used in the production of the epoxy resin (A) include formaldehyde and paraformaldehyde.
エポキシ樹脂(A)の製造に用いられる一般式(2)で表される化合物としては、一般式(2)の構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、1−メトキシナフタレン、2−メトキシナフタレン、1−メチル−2−メトキシナフタレン、1−メトキシ−2−メチルナフタレン、1,3,5−トリメチル−2−メトキシナフタレン、1−エトキシナフタレン、2−エトキシナフタレン、1−t−ブトキシナフタレン、1,4−ジメトキシナフタレン、2,6−ジメトキシナフタレン、2,7−ジメトキシナフタレン等が挙げられる。これらの中でも、耐燃性、低吸水性等を考慮すると、一般式(3)中の−OR3がメトキシ基であるものがより好ましい。 The compound represented by the general formula (2) used for the production of the epoxy resin (A) is not particularly limited as long as it has the structure of the general formula (2). For example, 1-methoxynaphthalene, 2 -Methoxynaphthalene, 1-methyl-2-methoxynaphthalene, 1-methoxy-2-methylnaphthalene, 1,3,5-trimethyl-2-methoxynaphthalene, 1-ethoxynaphthalene, 2-ethoxynaphthalene, 1-t-butoxy Naphthalene, 1,4-dimethoxynaphthalene, 2,6-dimethoxynaphthalene, 2,7-dimethoxynaphthalene and the like can be mentioned. Among these, in view of flame resistance, low water absorption, etc., it is more preferable that —OR 3 in the general formula (3) is a methoxy group.
エポキシ樹脂(A)の製造に用いられるアルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒドが挙げられる。 Examples of aldehydes used in the production of the epoxy resin (A) include formaldehyde and paraformaldehyde.
エポキシ樹脂(A)の製造に用いられる一般式(2)で表される化合物としては、一般式(3)の構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、1−メトキシナフタレン、2−メトキシナフタレン、1−メチル−2−メトキシナフタレン、1−メトキシ−2−メチルナフタレン、1,3,5−トリメチル−2−メトキシナフタレン、1−エトキシナフタレン、2−エトキシナフタレン、1−t−ブトキシナフタレン、1,4−ジメトキシナフタレン、2,6−ジメトキシナフタレン、2,7−ジメトキシナフタレン等が挙げられる。これらの中でも、耐燃性、低吸水性等を考慮すると、一般式(3)中の−OR3がメトキシ基であるものがより好ましい。 The compound represented by the general formula (2) used for the production of the epoxy resin (A) is not particularly limited as long as it has the structure of the general formula (3). For example, 1-methoxynaphthalene, 2 -Methoxynaphthalene, 1-methyl-2-methoxynaphthalene, 1-methoxy-2-methylnaphthalene, 1,3,5-trimethyl-2-methoxynaphthalene, 1-ethoxynaphthalene, 2-ethoxynaphthalene, 1-t-butoxy Naphthalene, 1,4-dimethoxynaphthalene, 2,6-dimethoxynaphthalene, 2,7-dimethoxynaphthalene and the like can be mentioned. Among these, in view of flame resistance, low water absorption, etc., it is more preferable that —OR 3 in the general formula (3) is a methoxy group.
[エポキシ樹脂(B)]
本発明のフェノールノボラック樹脂と下記一般式(2)で表されるエポキシ樹脂(B)を含むエポキシ樹脂組成物が、半導体装置の封止材料として好ましい。熱分解開始温度が他のエポキシ樹脂に比べて高く、熱分解速度が緩やかであり、耐熱性に優れる。
[Epoxy resin (B)]
An epoxy resin composition containing the phenol novolac resin of the present invention and an epoxy resin (B) represented by the following general formula (2) is preferable as a sealing material for a semiconductor device. Thermal decomposition start temperature is higher than other epoxy resins, thermal decomposition rate is slow, and heat resistance is excellent.
前記一般式(2)で表される構造を有するエポキシ樹脂(B)は、フェノール類とビス(メトキシメチル)ビフェニルとを共縮合して得られたフェノール樹脂類をエピクロルヒドリンでグリシジルエーテル化することにより得ることが出来る。 The epoxy resin (B) having the structure represented by the general formula (2) is obtained by glycidyl etherifying a phenol resin obtained by cocondensing phenols and bis (methoxymethyl) biphenyl with epichlorohydrin. Can be obtained.
上記一般式(2)において、R1は水素原子、炭素数1〜4のメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基といったアルキル基及びフェニル基から選択され、互いに同一であっても異なっていてもよい。nは0〜10であるが、0〜2であることが好ましい。 In the general formula (2), R 1 is a hydrogen atom, an alkyl group such as a methyl group having 1 to 4 carbon atoms, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, or a t-butyl group; They are selected from phenyl groups and may be the same or different. Although n is 0-10, it is preferable that it is 0-2.
本発明のフェノールノボラック樹脂も用いたエポキシ樹脂組成物は、一般式(2)で表される構造を有するエポキシ樹脂(A)、及び前記一般式(3)で表される構造を有するエポキシ樹脂(B)を併用することが好ましい。併用することで十分な流動性、硬化性を維持し、難燃性を発現することができる。 The epoxy resin composition using the phenol novolac resin of the present invention includes an epoxy resin (A) having a structure represented by the general formula (2), and an epoxy resin having a structure represented by the general formula (3) ( B) is preferably used in combination. When used in combination, sufficient fluidity and curability can be maintained and flame retardancy can be exhibited.
本発明のフェノールノボラック樹脂、前記一般式(1)で表される構造を有するエポキシ樹脂(A)、及び/または前記一般式(2)で表される構造を有するエポキシ樹脂(B)に対する量は、特に限定されないが、通常、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対してフェノール樹脂の活性水素が0.5〜1.5、好ましくは0.8〜1.2当量になるような量で使用すればよい。 The amount of the phenol novolak resin of the present invention, the epoxy resin (A) having the structure represented by the general formula (1), and / or the epoxy resin (B) having the structure represented by the general formula (2) is Although it is not particularly limited, it is usually used in such an amount that the active hydrogen of the phenol resin is 0.5 to 1.5, preferably 0.8 to 1.2 equivalents relative to the epoxy equivalent of the epoxy resin. .
本発明のフェノールノボラック樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物は、無機充填材を含むことが好ましい。無機充填剤としては、一般に半導体封止用樹脂組成物に用いられているものを使用することができ、例えば、溶融シリカ、球状シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。無機充填剤の粒径としては、金型への充填性を考慮すると0.01μm以上、150μm以下であることが望ましい。 The epoxy resin composition using the phenol novolac resin of the present invention preferably contains an inorganic filler. As an inorganic filler, what is generally used for the resin composition for semiconductor sealing can be used, for example, fused silica, spherical silica, crystalline silica, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, etc. are mentioned. The particle size of the inorganic filler is preferably 0.01 μm or more and 150 μm or less in consideration of the filling property to the mold.
前記無機充填剤の含有割合の下限値としては、前記エポキシ樹脂組成物全体の80質量%以上であることが好ましく、82質量%以上であることがより好ましく、84質量%以上であることが特に好ましい。無機充填剤の含有割合の下限値が上記範囲内であると、前記エポキシ樹脂組成物の硬化物の吸湿量が増加して強度が低下することによる耐半田クラック性の低下を引き起こす恐れが少ない。また、無機充填剤の含有割合の上限値としては、前記エポキシ樹脂組成物全体の92質量%以下であることが好ましく、91質量%以下であることがより好ましく、90質量%以下であることが特に好ましい。無機充填剤の含有割合の上限値が上記範囲内であると、流動性が損なわれることによる成形面での不具合の発生を引き起こす恐れが少ない。 As a lower limit of the content rate of the said inorganic filler, it is preferable that it is 80 mass% or more of the whole said epoxy resin composition, It is more preferable that it is 82 mass% or more, It is especially that it is 84 mass% or more. preferable. When the lower limit value of the content ratio of the inorganic filler is within the above range, the amount of moisture absorption of the cured product of the epoxy resin composition increases, and there is little possibility of causing a decrease in solder crack resistance due to a decrease in strength. Moreover, as an upper limit of the content rate of an inorganic filler, it is preferable that it is 92 mass% or less of the whole said epoxy resin composition, It is more preferable that it is 91 mass% or less, It is 90 mass% or less. Particularly preferred. When the upper limit value of the content ratio of the inorganic filler is within the above range, there is little possibility of causing defects on the molding surface due to the loss of fluidity.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、前述した成分以外に、硬化促進剤、カップリング剤、カーボンブラック、ベンガラ、酸化チタン等の着色剤;シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力添加剤;酸化ビスマス水和物等の無機イオン交換体;水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物や、硼酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、フォスファゼン等の難燃剤等の添加剤を適宜配合してもよい。 In addition to the components described above, the epoxy resin composition of the present invention includes a curing accelerator, a coupling agent, a colorant such as carbon black, bengara, and titanium oxide; a low-stress additive such as silicone oil and silicone rubber; a bismuth oxide water Inorganic ion exchangers such as hydrates; additives such as metal hydroxides such as aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, and flame retardants such as zinc borate, zinc molybdate, and phosphazene may be appropriately blended.
本発明のエポキシ樹脂組成物は、本発明のフェノールノボラック樹脂、一般式(1)で表される構造を有するエポキシ樹脂(A)、及び/または前記一般式(3)で表される構造を有するエポキシ樹脂(B)、無機充填剤、その他の添加剤等を、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合したもの、更にその後、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、続いて冷却、粉砕したものなど、必要に応じて適宜分散度や流動性等を調整したものを用いることができる。 The epoxy resin composition of the present invention has the structure represented by the phenol novolak resin of the present invention, the epoxy resin (A) having the structure represented by the general formula (1), and / or the general formula (3). Epoxy resin (B), inorganic filler, other additives, etc., mixed uniformly at room temperature using a mixer, etc., and then melted using a kneader such as a heating roll, kneader or extruder. What knead | mixed, followed by cooling and grinding | pulverization etc. which adjusted the dispersity, fluidity | liquidity, etc. suitably can be used as needed.
次に、本発明の半導体装置について説明する。本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止し半導体装置を製造するには、例えば、半導体素子を搭載したリードフレーム、回路基板等を金型キャビティ内に設置した後、半導体封止用エポキシ樹脂組成物をトランスファーモールド、コンプレッションモールド、インジェクションモールド等の成形方法で成形硬化すればよい。 Next, the semiconductor device of the present invention will be described. To manufacture a semiconductor device by sealing a semiconductor element with a cured product of the epoxy resin composition for semiconductor sealing of the present invention, for example, a lead frame mounted with a semiconductor element, a circuit board or the like is placed in a mold cavity. Then, what is necessary is just to shape-harden the epoxy resin composition for semiconductor sealing by shaping | molding methods, such as a transfer mold, a compression mold, and an injection mold.
本発明の半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物で封止される半導体素子としては、特に限定されるものではなく、例えば、集積回路、大規模集積回路、トランジスタ、サイリスタ、ダイオード、固体撮像素子等が挙げられる。 The semiconductor element encapsulated with the cured product of the epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor according to the present invention is not particularly limited, and examples thereof include an integrated circuit, a large-scale integrated circuit, a transistor, a thyristor, a diode, and a solid-state imaging. An element etc. are mentioned.
本発明の半導体装置の形態としては、特に限定されないが、例えば、デュアル・インライン・パッケージ(DIP)、プラスチック・リード付きチップ・キャリヤ(PLCC)、クワッド・フラット・パッケージ(QFP)、ロー・プロファイル・クワッド・フラット・パッケージ(LQFP)、スモール・アウトライン・パッケージ(SOP)、スモール・アウトライン・Jリード・パッケージ(SOJ)、薄型スモール・アウトライン・パッケージ(TSOP)、薄型クワッド・フラット・パッケージ(TQFP)、テープ・キャリア・パッケージ(TCP)、ボール・グリッド・アレイ(BGA)、チップ・サイズ・パッケージ(CSP)等が挙げられる。 The form of the semiconductor device of the present invention is not particularly limited. For example, the dual in-line package (DIP), the plastic lead chip carrier (PLCC), the quad flat package (QFP), the low profile package, and the like. Quad Flat Package (LQFP), Small Outline Package (SOP), Small Outline J Lead Package (SOJ), Thin Small Outline Package (TSOP), Thin Quad Flat Package (TQFP), Examples include a tape carrier package (TCP), a ball grid array (BGA), and a chip size package (CSP).
トランスファーモールドなどの成形方法で半導体封止用エポキシ樹脂組成物の硬化物により半導体素子を封止した本発明の半導体装置は、そのまま、或いは80℃から200℃程度の温度で、10分から10時間程度の時間をかけて完全硬化させた後、電子機器等に搭載される。 The semiconductor device of the present invention in which a semiconductor element is encapsulated with a cured product of an epoxy resin composition for encapsulating a semiconductor by a molding method such as transfer molding is used as it is or at a temperature of about 80 ° C. to 200 ° C. for about 10 minutes to 10 hours. After being fully cured over a period of time, it is mounted on an electronic device or the like.
以上、本発明のフェノールノボラック樹脂、エポキシ樹脂組成物および半導体装置の好適実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
The preferred embodiments of the phenol novolac resin, the epoxy resin composition, and the semiconductor device of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to this.
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited to this.
[フェノールノボラック樹脂の合成] [Synthesis of phenol novolac resin]
[フェノールノボラック(2核体)樹脂(A)]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン590gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留を行い、2核体成分を抽出することで、2核体成分量含有量が97.0%、3核体3.0%含有するノボラックフェノール樹脂(A)を480g得た。
[Phenol novolac (binuclear) resin (A)]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 590 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The novolak phenol resin (A) containing 97.0% dinuclear component content and 3.0% trinuclear component is obtained by performing steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min. ) Was obtained.
[フェノールノボラック(3核体)樹脂(B)]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン75gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分を除去することで、2核体成分量含有量が2.0%、3核体82.0%、4核体12.0%含有するノボラックフェノール樹脂(B)を35gの樹脂を得た。
[Phenol novolac (trinuclear) resin (B)]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 75 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Then, the temperature was raised to 180 ° C., distilled under reduced pressure at a reduced pressure of 5.0 × 103 Pa to remove unreacted phenol, heated to 220 ° C., and the amount of water vapor at a reduced pressure of 5.0 × 103 Pa. A novolac containing a dinuclear component content of 2.0%, a trinuclear component of 82.0%, and a tetranuclear component of 12.0% by removing the dinuclear component by steam distillation at 2 g / min. 35 g of a phenol resin (B) was obtained.
[フェノールノボラック(4核体)樹脂(C)]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノールノボラック樹脂(A)3400g、37%ホルマリン150gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、2核体成分を0.5質量%になるまで、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留を行い除去して、2核体成分量含有量が0.3%、3核体1.0%、4核体89.7%含有するノボラックフェノール樹脂(C)を10gの樹脂を得た。
[Phenol novolac (tetranuclear) resin (C)]
A reactor equipped with a stirrer, thermometer and cooler was charged with 3400 g of phenol novolac resin (A) and 150 g of 37% formalin, and after adding 17 g of oxalic acid, the reaction temperature was kept at 95 ° C. to 105 ° C. for 4 hours. Reacted. Then, the temperature was raised to 180 ° C., vacuum distillation was performed at a reduced pressure of 5.0 × 103 Pa to remove unreacted phenol, the temperature was raised to 220 ° C., and the dinuclear component was reduced to 0.5% by mass. Until it becomes, it is removed by steam distillation at a steam pressure of 2 g / min at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa, the content of the binuclear component content is 0.3%, the trinuclear 1.0%, the tetranuclear 10 g of a novolak phenol resin (C) containing 89.7% was obtained.
(実施例1)
[フェノールノボラック樹脂Dの合成]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン590gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が20.1%になるように調整することで、3核体成分を23.5%、4核体成分を16.1%含有するノボラックフェノール樹脂Dを730g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は73℃であった。
Example 1
[Synthesis of phenol novolac resin D]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 590 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content is adjusted to 20.1% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min. 730 g of novolak phenol resin D containing 1% was obtained. The obtained resin had a softening point of 73 ° C.
(実施例2)
[フェノールノボラック樹脂E]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン590gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が11.2%になるように調整することで、3核体成分を26.1%、4核体成分を17.9%含有するノボラックフェノール樹脂Eを650g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は79℃であった。
(Example 2)
[Phenol novolac resin E]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 590 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content is adjusted to be 11.2% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min. 650 g of novolak phenol resin E containing 9% was obtained. The softening point of the obtained resin was 79 ° C.
(実施例3)
[フェノールノボラック樹脂F]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン590gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が24.4%になるように調整することで、3核体成分を22.2%、4核体成分を15.2%含有するノボラックフェノール樹脂Fを790g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は70℃であった。
(Example 3)
[Phenol novolac resin F]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 590 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content is adjusted to 24.4% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min at a temperature of 22.2% for the trinuclear component and 15.4 for the tetranuclear component. 790 g of novolak phenol resin F containing 2% was obtained. The softening point of the obtained resin was 70 ° C.
(実施例4)
[フェノールノボラック樹脂G]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン890gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去し、フェノールノボラック樹脂Gを1075g得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は、19.8%、3核体成分は、13.2%、4核体成分は、13.2%含有し、軟化点は82℃であった。この樹脂60gとフェノールノボラック樹脂Aを10g、フェノールノボラック樹脂Bを20g、フェノールノボラック樹脂C10gを仕込み、200℃に加熱して溶融混合し、フェノールノボラック樹脂Gを100g得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は21.4%、3核体成分は、25.5%、4核体成分は、18.1%含有し、軟化点は71℃であった。
Example 4
[Phenol novolac resin G]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 890 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 220 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol, and 1075 g of phenol novolac resin G was obtained. The obtained phenol novolak resin contained 19.8% dinuclear component, 13.2% trinuclear component, 13.2% tetranuclear component, and had a softening point of 82 ° C. It was. 60 g of this resin, 10 g of phenol novolac resin A, 20 g of phenol novolac resin B, and 10 g of phenol novolac resin C were charged, and heated to 200 ° C. to melt and mix to obtain 100 g of phenol novolac resin G. The obtained phenol novolak resin contained 21.4% dinuclear component, 25.5% trinuclear component, 18.1% tetranuclear component, and had a softening point of 71 ° C. .
(比較例1)
[フェノールノボラック樹脂H]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン890gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去し、フェノールノボラック樹脂Hを1075g得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は、19.8%、3核体成分は、13.5%、4核体成分は、13.2%含有し、軟化点は82℃であった。
(Comparative Example 1)
[Phenol novolac resin H]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 890 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 220 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol, thereby obtaining 1075 g of phenol novolac resin H. The obtained phenol novolak resin contained 19.8% dinuclear component, 13.5% trinuclear component, 13.2% tetranuclear component, and had a softening point of 82 ° C. It was.
(比較例2)
[フェノールノボラック樹脂I]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン950gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去し、フェノールノボラック樹脂Iを1150g得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は、18.0%、3核体成分は、14.4%、4核体成分は、13.8%含有し、軟化点は91℃であった。
(Comparative Example 2)
[Phenol novolac resin I]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 950 g of 37% formalin. After 17 g of oxalic acid was added, the reaction was carried out for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 220 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol, thereby obtaining 1150 g of phenol novolac resin I. The obtained phenol novolak resin contained 18.0% dinuclear component, 14.4% trinuclear component, and 13.8% tetranuclear component, and had a softening point of 91 ° C. It was.
(比較例3)
[フェノールノボラック樹脂J]
フェノール1700g、37%ホルマリン590gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、減圧蒸留により未反応のフェノール含有量が9.1%になるように調整し、フェノールノボラック樹脂Iを 1400gの樹脂を得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は、23.5%、3核体成分は、21.0%、4核体成分は、15.4%含有し、軟化点は63℃であった。
(Comparative Example 3)
[Phenol novolac resin J]
After adding 1700 g of phenol and 590 g of 37% formalin and adding 17 g of oxalic acid, the reaction was carried out for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the unreacted phenol content was adjusted to 9.1% by distillation under reduced pressure to obtain 1400 g of phenol novolac resin I. The obtained phenol novolac resin contained 23.5% dinuclear component, 21.0% trinuclear component, 15.4% tetranuclear component, and had a softening point of 63 ° C. It was.
(比較例4)
[フェノールノボラック樹脂K]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン890gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が9.0%になるように調整することで、3核体成分を27.2%、4核体成分を18.2%含有するノボラックフェノール樹脂Kを650g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は82℃であった。
(Comparative Example 4)
[Phenol novolac resin K]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 890 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content was adjusted to 9.0% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min at a temperature of 27.2% for the trinuclear component and 18. for the tetranuclear component. 650 g of novolak phenol resin K containing 2% was obtained. The softening point of the obtained resin was 82 ° C.
(比較例5)
[フェノールノボラック樹脂L]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン890gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が27.5%になるように調整することで、3核体成分を20.3%、4核体成分を15.1%含有するノボラックフェノール樹脂Lを845g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は68℃であった。
(Comparative Example 5)
[Phenol novolac resin L]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 890 g of 37% formalin, added with 17 g of oxalic acid, and then reacted for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content is adjusted to be 27.5% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min. 845 g of novolak phenol resin L containing 1% was obtained. In addition, the softening point of the obtained resin was 68 degreeC.
(比較例6)
[フェノールノボラック樹脂M]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノールノボラック樹脂Gを80g、フェノールノボラック樹脂Aを5g、フェノールノボラック樹脂Bを5g、フェノールノボラック樹脂Cを10gを仕込み、200℃に加熱して溶融混合し、フェノールノボラック樹脂Mを100g得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は、20.2%、3核体成分は、16.0%、4核体成分は、18.4%含有し、軟化点は79℃であった。
(Comparative Example 6)
[Phenol novolac resin M]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer and a condenser was charged with 80 g of phenol novolac resin G, 5 g of phenol novolac resin A, 5 g of phenol novolac resin B, and 10 g of phenol novolac resin C, and heated to 200 ° C. Then, 100 g of phenol novolac resin M was obtained. The obtained phenol novolac resin contained 20.2% dinuclear component, 16.0% trinuclear component, and 18.4% tetranuclear component, and had a softening point of 79 ° C. It was.
(比較例7)
[フェノールノボラック樹脂N]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン140gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が12.4%になるように調整することで、3核体成分を45.3%、4核体成分を15.6%含有するノボラックフェノール樹脂Nを250g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は75℃であった。
(Comparative Example 7)
[Phenol novolac resin N]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 1700 g of phenol and 140 g of 37% formalin, and after adding 17 g of oxalic acid, the reaction was carried out for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content is adjusted to 12.4% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min at a temperature of 45.3% for the trinuclear component and 15.5 for the tetranuclear component. 250 g of novolak phenol resin N containing 6% was obtained. The softening point of the obtained resin was 75 ° C.
(比較例8)
[フェノールノボラック樹脂O]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノール1700g、37%ホルマリン500gを仕込み、蓚酸17gを加えた後、反応温度を95℃〜105℃に保ちながら4時間反応させた。その後、180℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で減圧蒸留を行って未反応のフェノールを除去した上で220℃まで昇温し、5.0×103Paの減圧度で水蒸気量2g/minで水蒸気蒸留することによって2核体成分含有量が21.7%になるように調整することで、3核体成分を20.5%、4核体成分を14.2%含有するノボラックフェノール樹脂Oを450g得た。尚、得られた樹脂の軟化点は77℃であった。
(Comparative Example 8)
[Phenol novolac resin O]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser was charged with 1700 g of phenol and 500 g of 37% formalin, and after adding 17 g of oxalic acid, the reaction was carried out for 4 hours while maintaining the reaction temperature at 95 ° C to 105 ° C. Thereafter, the temperature was raised to 180 ° C., and distillation under reduced pressure was performed at a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa to remove unreacted phenol. Then, the temperature was raised to 220 ° C. and a reduced pressure of 5.0 × 10 3 Pa. The dinuclear component content was adjusted to 21.7% by steam distillation at a water vapor amount of 2 g / min. 450 g of novolak phenol resin O containing 2% was obtained. The obtained resin had a softening point of 77 ° C.
(比較例9)
[フェノールノボラック樹脂P]
撹拌機、温度計、冷却器を備えた反応器に、フェノールノボラック樹脂Hを60g、フェノールノボラック樹脂Bを20g、フェノールノボラック樹脂Cを20gを仕込み、200℃に加熱して溶融混合し、フェノールノボラック樹脂Pを100g得た。得られたフェノールノボラック樹脂は、2核体成分は、12.1%、3核体成分は、25.3%、4核体成分は、26.7%含有し、軟化点は87℃であった。
(Comparative Example 9)
[Phenol novolac resin P]
A reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a cooler was charged with 60 g of phenol novolac resin H, 20 g of phenol novolak resin B, and 20 g of phenol novolac resin C, heated to 200 ° C., melted and mixed, and phenol novolac. 100 g of resin P was obtained. The obtained phenol novolac resin contained 12.1% dinuclear component, 25.3% trinuclear component, 26.7% tetranuclear component, and had a softening point of 87 ° C. It was.
尚、得られたフェノールノボラック樹脂の特性を確認した結果を表1に示す。 Table 1 shows the results of confirming the characteristics of the obtained phenol novolac resin.
フェノールノボラック樹脂の特性を確認した方法について以下に示す。 The method for confirming the characteristics of the phenol novolac resin will be described below.
(1)フェノールノボラック樹脂中のフェノール含有量、2核体含有量、3核体含有量、4核体含有量の確認:テトラヒドロフランを溶出溶媒として使用し、流量1.0ml/分、カラム温度40℃の条件で、測定した。装置は、本体:東ソー製HLC−8020、分析用カラム:東ソー製TSKgelG1000HXLを2本、G3000HXLを1本使用した。
(2)フェノールノボラック樹脂の軟化点:JIS JIS K−2531に準じて測定した。
(3)フェノールノボラック樹脂の収率:原料のフェノール重量に対して、樹脂の収得量(重量)の比で求めた。また、混合した場合、それぞれの合成時の収得量を混合比率で加重平均して求めた。
(1) Confirmation of phenol content, dinuclear content, trinuclear content, and tetranuclear content in phenol novolac resin: Tetrahydrofuran was used as an elution solvent, flow rate was 1.0 ml / min, column temperature was 40 The measurement was performed under the condition of ° C. The apparatus used was: main body: HLC-8020 manufactured by Tosoh, analytical column: two TSKgel G1000HXL manufactured by Tosoh, and one G3000HXL.
(2) Softening point of phenol novolac resin: Measured according to JIS JIS K-2531.
(3) Yield of phenol novolac resin: It was determined by the ratio of the yield (weight) of the resin to the phenol weight of the raw material. Moreover, when it mixed, the yield at the time of each synthesis | combination was calculated | required by carrying out the weighted average by the mixing ratio.
[エポキシ樹脂組成物の調製および半導体装置の製造]
以下に示す原料、及び前記で合成したフェノールノボラック用いエポキシ樹脂組成物を調製し、半導体装置を製造した。
[Preparation of epoxy resin composition and manufacture of semiconductor device]
An epoxy resin composition using the raw materials shown below and the phenol novolac synthesized above was prepared to manufacture a semiconductor device.
(エポキシ樹脂)
エポキシ樹脂1:下記式(4)で表される構造を有するエポキシ樹脂(大日本インキ化学工業(株)製、EXA−7320)
(Epoxy resin)
Epoxy resin 1: Epoxy resin having a structure represented by the following formula (4) (EXA-7320, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc.)
エポキシ樹脂2:下記式(5)で表される構造を有するエポキシ樹脂(日本化薬(株)製、NC−3000) Epoxy resin 2: epoxy resin having a structure represented by the following formula (5) (Nippon Kayaku Co., Ltd., NC-3000)
(無機充填剤)
無機充填剤1:電気化学工業製溶融球状シリカFB560(平均粒径30μm)100質量部、アドマテックス製合成球状シリカSO−C2(平均粒径0.5μm)6.5質量部、アドマテックス製合成球状シリカSO−C5(平均粒径30μm)7.5質量部とを予めブレンドしたもの。
(Inorganic filler)
Inorganic filler 1: 100 parts by mass of fused spherical silica FB560 (average particle size 30 μm) manufactured by Denki Kagaku Kogyo, 6.5 parts by mass of synthetic spherical silica SO-C2 (average particle size 0.5 μm) manufactured by Admatex, synthesized by Admatex A blend of 7.5 parts by mass of spherical silica SO-C5 (average particle size 30 μm) in advance.
(硬化促進剤)
硬化促進剤:トリフェニルホスフィン(北興化学工業(株)製、TPP)
(Curing accelerator)
Curing accelerator: Triphenylphosphine (manufactured by Hokuko Chemical Co., Ltd., TPP)
(複合金属水酸化物)
複合金属水酸化物:水酸化マグネシウム・水酸化亜鉛固溶体複合金属水酸化物(タテホ化学(株)製、エコーマグZ−10)
(Composite metal hydroxide)
Composite metal hydroxide: Magnesium hydroxide / zinc hydroxide solid solution composite metal hydroxide (Echo Mug Z-10, manufactured by Tateho Chemical Co., Ltd.)
(シランカップリング剤)
シランカップリング剤1:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−403。)
シランカップリング剤2:γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−803。)
(Silane coupling agent)
Silane coupling agent 1: γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-403)
Silane coupling agent 2: γ-mercaptopropyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KBM-803)
(着色剤)
着色剤1:カーボンブラック(三菱化学工業(株)製、MA600。)
(Coloring agent)
Colorant 1: Carbon black (Mitsubishi Chemical Industry Co., Ltd., MA600)
(離型剤)
離型剤1:カルナバワックス(日興ファイン(株)製、ニッコウカルナバ、融点83℃。)
(Release agent)
Mold release agent 1: Carnauba wax (Nikko Fine Co., Ltd., Nikko Carnauba, melting point 83 ° C.)
実施例4
エポキシ樹脂1 9.44質量部
フェノールノボラック樹脂1 3.73質量部
無機充填剤1 86.0質量部
硬化促進剤1 0.23質量部
シランカップリング剤1 0.10質量部
シランカップリング剤2 0.10質量部
着色剤1 0.30質量部
離型剤1 0.10質量部
をミキサーにて常温混合し、80〜100℃の加熱ロールで溶融混練し、冷却後粉砕し、エポキシ樹脂組成物を得た。得られたエポキシ樹脂組成物を用いて以下の方法で評価した。評価結果を表2に示す。
Example 4
Epoxy resin 1 9.44 parts by mass Phenol novolac resin 1 3.73 parts by mass Inorganic filler 1 86.0 parts by mass Curing accelerator 1 0.23 parts by mass Silane coupling agent 1 0.10 parts by mass Silane coupling agent 2 0.10 parts by weight Colorant 1 0.30 parts by weight Release agent 1 0.10 parts by weight are mixed at room temperature with a mixer, melt-kneaded with a heating roll at 80 to 100 ° C., cooled and ground, and epoxy resin composition I got a thing. It evaluated by the following method using the obtained epoxy resin composition. The evaluation results are shown in Table 2.
スパイラルフロー:低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製、KTS−15)を用いて、EMMI−1−66に準じたスパイラルフロー測定用金型に、175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件でエポキシ樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。単位はcm。 Spiral flow: Using a low-pressure transfer molding machine (KTS-15, manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.), a spiral flow measurement mold according to EMMI-1-66 was applied at 175 ° C., injection pressure 6.9 MPa, holding pressure The epoxy resin composition was injected under the condition of time 120 seconds, and the flow length was measured. The spiral flow is a fluidity parameter, and the larger the value, the better the fluidity. The unit is cm.
耐燃性:低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製、KTS−30)を用いて、金型温度175℃、注入時間15秒、硬化時間120秒、注入圧力9.8MPaの条件で、エポキシ樹脂組成物を注入成形して、3.2mm厚の耐燃試験片を作製した。得られた試験片について、UL94垂直法の規格に則り耐燃試験を行った。表には、Fmax、ΣF及び判定後の耐燃ランクを示した。実施例1で得られたエポキシ樹脂組成物は、Fmax:7秒、ΣF:24秒、耐燃ランク:V−0と良好な耐燃性を示した。 Flame resistance: Epoxy resin using a low pressure transfer molding machine (KTS-30, manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) under conditions of a mold temperature of 175 ° C., an injection time of 15 seconds, a curing time of 120 seconds, and an injection pressure of 9.8 MPa. The composition was injection molded to produce a 3.2 mm thick flame proof test piece. About the obtained test piece, the flame resistance test was done according to the specification of UL94 vertical method. The table shows Fmax, ΣF and the fire resistance rank after the determination. The epoxy resin composition obtained in Example 1 exhibited good flame resistance such as Fmax: 7 seconds, ΣF: 24 seconds, and flame resistance rank: V-0.
硬化トルク比:キュラストメーター(オリエンテック(株)製、JSRキュラストメーターIVPS型)を用い、金型温度175℃、加熱開始90秒後、300秒後のトルクを求め、硬化トルク比:(90秒後のトルク)/(300秒後のトルク)×100(%)を計算した。キュラストメーターにおけるトルクは熱剛性のパラメータであり、硬化トルク比の大きい方が速硬化性という観点では良好である。単位は%。 Curing torque ratio: Using a curast meter (manufactured by Orientec Co., Ltd., JSR curast meter IVPS type), the mold temperature was 175 ° C., the torque after 90 seconds from the start of heating, and after 300 seconds, the curing torque ratio: ( Torque after 90 seconds) / (torque after 300 seconds) × 100 (%) was calculated. The torque in the curast meter is a parameter of thermal rigidity, and a larger curing torque ratio is better from the viewpoint of fast curing. Units%.
半導体装置外観試験:低圧トランスファー成形機(第一精工(株)製、GP−ELF)を用いて、金型温度180℃、注入圧力7.4MPa、硬化時間120秒間の条件で、エポキシ樹脂組成物を注入して半導体素子(シリコンチップ)が搭載されたリードフレーム等を封止成形し、80pQFP(Cu製リードフレーム、サイズは14×20mm×厚さ2.00mm、半導体素子は7×7mm×厚さ0.35mm、半導体素子とリードフレームのインナーリード部とは25μm径の金線でボンディングされている。)なる半導体装置を各N=12個作製し、ポストキュアとして175℃で4時間加熱処理した。加熱処理した半導体装置の外観をルーペにて観察し、ボイド、未充填、リードフレーム上のバリ・ブリードのいずれか一個以上観察された場合には、表にその不良モードを、全数良品である場合には○として記載した。 Semiconductor device appearance test: epoxy resin composition using a low-pressure transfer molding machine (Daiichi Seiko Co., Ltd., GP-ELF) under conditions of a mold temperature of 180 ° C., an injection pressure of 7.4 MPa, and a curing time of 120 seconds. The lead frame on which the semiconductor element (silicon chip) is mounted is sealed and molded, and 80 pQFP (Cu lead frame, the size is 14 × 20 mm × thickness 2.00 mm, the semiconductor element is 7 × 7 mm × thickness) N = 12 semiconductor devices each having a thickness of 0.35 mm and the semiconductor element and the inner lead portion of the lead frame are bonded by a gold wire with a diameter of 25 μm), and post-cure heat treatment at 175 ° C. for 4 hours. did. If the appearance of the heat-treated semiconductor device is observed with a magnifying glass, and one or more of voids, unfilled, burrs / bleeds on the lead frame are observed, the failure mode is listed in the table. Is marked as ○.
耐半田性試験1:各N=6個の半導体装置を60℃、相対湿度60%で120時間加湿処理した後、IRリフロー処理(260℃、JEDEC・Level3条件に従う)を行った。これらの半導体装置内部の剥離及びクラックの有無を超音波探傷装置(日立建機ファインテック製、mi−scope10)で観察し、剥離又はクラックのいずれか一方でも発生したものを不良とした。n=6中の不良半導体装置の個数を表示した。実施例1で得られたエポキシ樹脂組成物は不良個数0/6と良好な信頼性を示した。 Solder resistance test 1: Each N = 6 semiconductor devices were humidified at 60 ° C. and a relative humidity of 60% for 120 hours, and then subjected to IR reflow treatment (260 ° C., according to JEDEC Level 3 conditions). The presence or absence of peeling and cracks inside these semiconductor devices was observed with an ultrasonic flaw detector (manufactured by Hitachi Construction Machinery Finetech Co., Ltd., mi-scope 10), and the occurrence of either peeling or cracking was regarded as defective. The number of defective semiconductor devices in n = 6 is displayed. The epoxy resin composition obtained in Example 1 showed a good reliability with a defective number of 0/6.
耐半田性試験2:各N=6個の半導体装置を、上述の耐半田性試験1の加湿処理条件を85℃、相対湿度60%で168時間加湿処理としたほかは、耐半田性試験1と同様に試験を実施した。実施例1で得られたエポキシ樹脂組成物は不良個数0/6と良好な信頼性を示した。 Solder resistance test 2: Solder resistance test 1 except that each N = 6 semiconductor devices were humidified at 85 ° C. and 60% relative humidity for 168 hours in the solder resistance test 1 described above. The test was conducted in the same manner as above. The epoxy resin composition obtained in Example 1 showed a good reliability with a defective number of 0/6.
(実施例5〜12、及び比較例10〜20)
(実施例5〜12、及び比較例10〜20)
実施例5〜12は、表2の配合に従い、比較例10〜20は、表3の配合に従い、実施例4と同様にしてエポキシ樹脂組成物を製造し、実施例1と同様にして評価した。実施例の評価結果を表2に、比較例の評価結果を表3に示す。
(Examples 5-12 and Comparative Examples 10-20)
(Examples 5-12 and Comparative Examples 10-20)
Examples 5 to 12 were prepared in accordance with the formulations in Table 2, and Comparative Examples 10 to 20 were prepared in the same manner as in Example 4 in accordance with the formulations in Table 3 and were evaluated in the same manner as in Example 1. . The evaluation results of the examples are shown in Table 2, and the evaluation results of the comparative examples are shown in Table 3.
表1に示す実施例1〜4のフェノールノボラック樹脂を含むエポキシ樹脂組成物は、表2に示した結果から明らかなように、実施例4〜12で、いずれも優れた、流動性、硬化性、耐燃性、連続成形性、耐半田性を示した。また、実施例7より複合金属水酸化物を添加しても十分な流動性を示すことが分かった。
一方、比較例1〜9のフェノールノボラック樹脂を用いた比較例10〜20は、流動性、硬化性、耐熱性、連続成形性、耐半田性の全てを満足するものは得られなかった。フェノールノボラック樹脂に低核体成分を多く含有するものは、流動性、耐燃性が良好であるが、硬化性が劣り、フェノールノボラック樹脂に高核体成分を多く含有するものは、逆に硬化性が良好であるが、流動性、耐燃性が低下する。また、連続成形性や耐半田性も十分な結果は得られなかった。
As is apparent from the results shown in Table 2, the epoxy resin compositions containing the phenol novolac resins of Examples 1 to 4 shown in Table 1 are excellent in fluidity and curability in Examples 4 to 12. It showed flame resistance, continuous formability, and solder resistance. Moreover, it turned out that sufficient fluidity | liquidity is shown from Example 7 even if a composite metal hydroxide is added.
On the other hand, Comparative Examples 10 to 20 using the phenol novolak resins of Comparative Examples 1 to 9 were not obtained to satisfy all of fluidity, curability, heat resistance, continuous moldability, and solder resistance. Phenol novolac resins containing many low nucleophilic components have good fluidity and flame resistance, but the curability is poor, and phenol novolak resins containing many high nucleophilic components are curable. Is good, but fluidity and flame resistance are reduced. Further, sufficient results were not obtained for continuous formability and solder resistance.
本発明のフェノールノボラック樹脂を用いたエポキシ樹脂組成物は流動性、硬化性に優れ、成形性に優れる。 The epoxy resin composition using the phenol novolac resin of the present invention is excellent in fluidity and curability and excellent in moldability.
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