JP7501105B2 - Resin-coated inorganic particles, thermosetting resin composition, semiconductor device, and method for producing resin-coated inorganic particles - Google Patents
Resin-coated inorganic particles, thermosetting resin composition, semiconductor device, and method for producing resin-coated inorganic particles Download PDFInfo
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Description
本発明は、樹脂被覆無機粒子、熱硬化性樹脂組成物、半導体装置、樹脂被覆無機粒子の製造方法に関する。 The present invention relates to resin-coated inorganic particles, a thermosetting resin composition, a semiconductor device, and a method for producing resin-coated inorganic particles.
樹脂や化合物をカップリング剤で変性し様々な機能を付加する試みがなされてきた。特許文献1~7には、例えば、カップリング剤で変性された2官能以上の重合性化合物が開示されている。これらの文献には、変性された当該化合物で無機粒子間を連結し、放熱性を高めることができると記載されている。 Attempts have been made to modify resins or compounds with coupling agents to add various functions. Patent documents 1 to 7, for example, disclose bifunctional or higher polymerizable compounds modified with coupling agents. These documents state that the modified compounds can link inorganic particles together to improve heat dissipation.
また、これまで放熱絶縁材料において様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献8に記載の技術が知られている。特許文献8には、電気・電子機器等を構成する放熱・絶縁材料として、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、フェノール系硬化剤、熱伝導性フィラーとして窒化ホウ素粒子を使用した熱硬化性樹脂組成物が記載されている(特許文献8の表1)。
また、特許文献9には、所定の一般式で表されるビフェニル型エポキシ樹脂を含む封止用樹脂組成物が記載されている。
Furthermore, various developments have been made in the field of heat dissipation and insulation materials. For example, the technology described in Patent Document 8 is known as this type of technology. Patent Document 8 describes a thermosetting resin composition using bisphenol A type epoxy resin, a phenolic curing agent, and boron nitride particles as a thermally conductive filler as a heat dissipation and insulation material for constituting electric and electronic devices (Table 1 of Patent Document 8).
Furthermore, Patent Document 9 describes an encapsulating resin composition containing a biphenyl-type epoxy resin represented by a specific general formula.
しかしながら、特許文献1~7に記載のカップリング剤で変性された2官能以上の重合性化合物を用いて無機粒子を処理しても、放熱性の改善は十分ではなかった。 However, even when inorganic particles were treated with a bifunctional or higher polymerizable compound modified with a coupling agent as described in Patent Documents 1 to 7, the improvement in heat dissipation was not sufficient.
特許文献8に記載のビスフェノールA型エポキシ樹脂において、熱伝導性の点で改善の余地があった。なお、特許文献9には熱伝導性について記載されていない。 The bisphenol A type epoxy resin described in Patent Document 8 leaves room for improvement in terms of thermal conductivity. However, Patent Document 9 does not mention thermal conductivity.
本発明者らは、無機粒子を所定の構造を備える樹脂で被覆することにより、熱伝導性が改善されることを見出して本発明を完成させた。すなわち、本発明は、以下に示すことができる。 The inventors discovered that thermal conductivity can be improved by coating inorganic particles with a resin having a specific structure, and thus completed the present invention. That is, the present invention can be described as follows.
本発明によれば、
(a)無機粒子と、
(b)無機粒子(a)表面を被覆する樹脂と、
からなり、
樹脂(b)は、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む、樹脂被覆無機粒子、が提供される。
According to the present invention,
(a) inorganic particles;
(b) a resin that coats the surfaces of the inorganic particles (a);
It consists of:
Resin (b) is a resin-coated inorganic particle comprising a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule.
本発明によれば、
前記樹脂被覆無機粒子と、
エポキシ樹脂と、
熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、
を含む熱硬化性樹脂組成物、が提供される。
According to the present invention,
The resin-coated inorganic particles;
Epoxy resin,
A thermosetting resin (excluding the epoxy resin),
A thermosetting resin composition comprising:
本発明によれば、
前記熱硬化性樹脂組成物の硬化物により半導体素子が封止された半導体装置、が提供される。
According to the present invention,
There is provided a semiconductor device in which a semiconductor element is encapsulated with a cured product of the thermosetting resin composition.
本発明によれば、
有機溶媒中に無機粒子(a)を分散させる工程と、
得られた分散液に、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む樹脂(b)を混合する工程と、
前記混合物と前記分散液を混合して、無機粒子(a)表面を樹脂(b)で被覆して樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物を調製する工程と、
を含む、樹脂被覆無機粒子の製造方法、が提供される。
According to the present invention,
Dispersing inorganic particles (a) in an organic solvent;
mixing the obtained dispersion with a resin (b) containing a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule;
a step of mixing the mixture with the dispersion to coat the surfaces of the inorganic particles (a) with a resin (b) to prepare a thermosetting resin composition containing resin-coated inorganic particles;
The present invention provides a method for producing resin-coated inorganic particles, comprising the steps of:
本発明によれば、
有機溶媒に、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む樹脂(b)を分散して分散液を得る工程と、
無機粒子(a)と、エポキシ樹脂と、熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、前記分散液と、を混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を加熱して混練する工程と、
を含む、熱硬化性樹脂組成物の製造方法、が提供される。
According to the present invention,
A step of dispersing a resin (b) containing a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in a molecule in an organic solvent to obtain a dispersion;
A step of mixing inorganic particles (a), an epoxy resin, a thermosetting resin (excluding the epoxy resin), and the dispersion liquid to obtain a mixture;
heating and kneading the mixture;
The present invention provides a method for producing a thermosetting resin composition, comprising:
本発明の樹脂被覆無機粒子は、無機粒子表面が特定の構造を備える樹脂により被覆されていることから熱伝導性に優れる。さらに、樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物は、熱伝導性に優れる樹脂硬化物および当該樹脂硬化物からなる封止材を備える半導体装置を提供することができる。 The resin-coated inorganic particles of the present invention have excellent thermal conductivity because the inorganic particle surface is coated with a resin having a specific structure. Furthermore, a thermosetting resin composition containing the resin-coated inorganic particles can provide a semiconductor device having a resin cured product having excellent thermal conductivity and an encapsulant made of the resin cured product.
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、「~」は特に断りがなければ「以上」から「以下」を表す。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In all drawings, similar components are given similar reference symbols and descriptions are omitted where appropriate. In addition, "~" indicates "above" to "below" unless otherwise specified.
本実施形態の樹脂被覆無機粒子は、無機粒子(a)と、無機粒子(a)表面を被覆する樹脂(b)と、からなり、樹脂(b)は、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む。
なお、「被覆」とは、無機粒子(a)の表面全体を樹脂(b)で覆う場合だけでなく、その表面の一部に付着している状態も含む。
The resin-coated inorganic particles of this embodiment are composed of inorganic particles (a) and a resin (b) that coats the surfaces of the inorganic particles (a), and the resin (b) includes a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule.
The term "coated" includes not only the case where the entire surface of the inorganic particle (a) is covered with the resin (b), but also the state where the resin (b) is attached to only a part of the surface.
[無機粒子(a)]
本実施形態において、無機粒子(a)としては、熱伝導性を有していれば従来公知の無機粒子から選択して用いることができる。
[Inorganic particles (a)]
In this embodiment, the inorganic particles (a) can be selected from conventionally known inorganic particles as long as they have thermal conductivity.
無機粒子(a)は、例えば、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶性シリカ、2次凝集シリカ、微粉シリカなどのシリカ、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸化マグネシウム等を挙げることができ、これらから選択される1種または2種以上を用いることができる。 The inorganic particles (a) may be, for example, silica such as fused crushed silica, fused spherical silica, crystalline silica, secondary agglomerated silica, and finely powdered silica, alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and magnesium oxide, and one or more selected from these may be used.
より放熱性が要求される用途においては、たとえば、20W/m・K以上の熱伝導率を有する高熱伝導性無機粒子を含むことができる。高熱伝導性無機粒子としては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素及び酸化マグネシウム等を挙げることができ、これらから選択される1種または2種以上を用いることができる。 In applications requiring better heat dissipation, for example, highly thermally conductive inorganic particles having a thermal conductivity of 20 W/m·K or more can be included. Examples of highly thermally conductive inorganic particles include alumina, aluminum nitride, boron nitride, silicon nitride, silicon carbide, and magnesium oxide, and one or more types selected from these can be used.
上記熱伝導性フィラーである窒化ホウ素は、鱗片状窒化ホウ素の、単分散粒子、凝集粒子またはこれらの混合物を含むことができる。鱗片状窒化ホウ素は顆粒状に造粒されていてもよい。鱗片状窒化ホウ素の凝集粒子を用いることによって、一層に熱伝導性を高められる。凝集粒子は、焼結粒子であっても、非焼結粒子であってもよい。 The thermally conductive filler, boron nitride, may contain monodisperse particles, agglomerated particles, or a mixture thereof, of scaly boron nitride. The scaly boron nitride may be granulated. By using agglomerated particles of scaly boron nitride, the thermal conductivity can be further increased. The agglomerated particles may be sintered or non-sintered.
無機粒子(a)の平均粒子径は、本発明の効果の観点から、好ましくは0.1μm以上100μm以下、より好ましくは0.2μm以上75μm以下、特に好ましくは0.3μm以上50μm以下である。
無機粒子(a)は平均粒子径の異なる2種の無機粒子(a1)と無機粒子(a2)とを用いることができる。
無機粒子(a1)の平均粒子径は、好ましくは0.1μm以上3μm以下、より好ましくは0.2μm以上2μm以下、特に好ましくは0.3μm以上1μm以下であり、
無機粒子(a2)の平均粒子径は、好ましくは5μm以上100μm以下、より好ましくは7μm以上75μm以下、特に好ましくは8μm以上50μm以下である。
From the viewpoint of the effects of the present invention, the average particle size of the inorganic particles (a) is preferably 0.1 μm or more and 100 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 75 μm or less, and particularly preferably 0.3 μm or more and 50 μm or less.
As the inorganic particles (a), two types of inorganic particles (a1) and (a2) having different average particle sizes can be used.
The average particle size of the inorganic particles (a1) is preferably 0.1 μm or more and 3 μm or less, more preferably 0.2 μm or more and 2 μm or less, and particularly preferably 0.3 μm or more and 1 μm or less.
The average particle size of the inorganic particles (a2) is preferably 5 μm or more and 100 μm or less, more preferably 7 μm or more and 75 μm or less, and particularly preferably 8 μm or more and 50 μm or less.
無機粒子(a)の比表面積は、本発明の効果の観点から、好ましくは0.1m2/g以上5m2/g以下、より好ましくは0.2m2/g以上3m2/g以下、特に好ましくは0.3m2/g以上0.5m2/g以下である。比表面積は、BET法で測定することができる。 From the viewpoint of the effects of the present invention, the specific surface area of the inorganic particles (a) is preferably 0.1 m 2 /g or more and 5 m 2 /g or less, more preferably 0.2 m 2 /g or more and 3 m 2 /g or less, and particularly preferably 0.3 m 2 /g or more and 0.5 m 2 /g or less. The specific surface area can be measured by the BET method.
[樹脂(b)]
無機粒子(a)表面を被覆する樹脂(b)は、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む。
[Resin (b)]
The resin (b) that coats the surfaces of the inorganic particles (a) contains a resin (b1) that has two or more mesogenic skeletons in the molecule.
メソゲン骨格としては、分子間相互作用の働きにより、液晶性や結晶性を発現しやすくする骨格全般を挙げることができる。メソゲン骨格は、好ましくは共役構造を含む。メソゲン骨格として具体的には、ビフェニル骨格、フェニルベンゾエート骨格、アゾベンゼン骨格、スチルベン骨格、ナフタレン骨格、アントラセン骨格、フェナントレン骨格などが挙げられる。
樹脂(b1)は、メソゲン骨格としてビフェニル骨格および/またはフェニルベンゾエート骨格を含むことが好ましい。
The mesogenic skeleton may be any skeleton that facilitates liquid crystallinity or crystallinity through intermolecular interactions. The mesogenic skeleton preferably includes a conjugated structure. Specific examples of the mesogenic skeleton include a biphenyl skeleton, a phenylbenzoate skeleton, an azobenzene skeleton, a stilbene skeleton, a naphthalene skeleton, an anthracene skeleton, and a phenanthrene skeleton.
The resin (b1) preferably contains a biphenyl skeleton and/or a phenylbenzoate skeleton as a mesogenic skeleton.
樹脂(b1)としては、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を含む構造であれば、特に限定されず従来公知の樹脂を用いることができる。例えば、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を含むフェノキシ樹脂(A)などが好ましく用いられる。フェノキシ樹脂(A)は、本発明の効果の観点から、フェニレン骨格を含むことが好ましく、フェニレン骨格を含むメソゲン骨格が好適に選択される。 The resin (b1) is not particularly limited, and any conventionally known resin can be used as long as it has a structure containing two or more mesogenic skeletons in the molecule. For example, a phenoxy resin (A) containing two or more mesogenic skeletons in the molecule is preferably used. From the viewpoint of the effects of the present invention, the phenoxy resin (A) preferably contains a phenylene skeleton, and a mesogenic skeleton containing a phenylene skeleton is preferably selected.
フェノキシ樹脂(A)は、フェノール化合物由来の構造単位およびエポキシ化合物由来の構造単位を含むことが好ましい。
フェノール化合物としては、ハイドロキノン(化合物名:1,4-ベンゼンジオール)、4-ヒドロキシフェニル4-ヒドロキシベンゾエート、1,4-ジヒドロキシナフタレン、2,7-ジヒドロキシナフタレン、2,6-ジヒドロキシナフタレン、4、4'-ビフェノール、3,3',5,5'-テトラメチルー4,4'-ジオール、ビス(4-ヒドロキシフェニル)スルホン等を挙げることができ、これらから選択される1種または2種以上を用いることができる。
The phenoxy resin (A) preferably contains a structural unit derived from a phenol compound and a structural unit derived from an epoxy compound.
Examples of the phenol compound include hydroquinone (compound name: 1,4-benzenediol), 4-hydroxyphenyl 4-hydroxybenzoate, 1,4-dihydroxynaphthalene, 2,7-dihydroxynaphthalene, 2,6-dihydroxynaphthalene, 4,4'-biphenol, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-diol, and bis(4-hydroxyphenyl)sulfone. One or more selected from these can be used.
エポキシ化合物としては、3,3',5,5'-テトラメチル-4,4'-ビス(グリシジルオキシ)-1,1'-ビフェニル、4,4'-ビフェニルジグリシジルエーテル、1,6-ビス(グリシジルオキシ)ナフタレン等を挙げることができ、これらから選択される1種または2種以上を用いることができる。 Examples of epoxy compounds include 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-bis(glycidyloxy)-1,1'-biphenyl, 4,4'-biphenyl diglycidyl ether, 1,6-bis(glycidyloxy)naphthalene, etc., and one or more selected from these can be used.
エポキシ化合物由来の構造単位は、シランカップリング剤で変性されていることが好ましい。これにより、フェノキシ樹脂(A)は、無機粒子との密着性により優れることになり、フェノキシ樹脂(A)は無機粒子表面に安定して存在する。そのため、例えば、放熱が要求される無機粒子を被覆することにより、フェノキシ樹脂(A)が備える放熱性を付与することができ熱伝導性をより改善することができる。さらに、フェノキシ樹脂(A)で被覆された無機粒子を熱硬化性樹脂組成物に添加することにより、無機粒子と当該組成物中の他の樹脂成分とのなじみが改善され、界面における熱抵抗を抑え無機粒子の熱伝導性をより効果的に発揮できることから、半導体素子や基板等の熱を好適に放熱することができる。例えば半導体の封止材、熱伝導性樹脂シート、樹脂基板、金属ベース基板等の放熱が要求される用途に好適に用いることができる。 The structural unit derived from the epoxy compound is preferably modified with a silane coupling agent. This allows the phenoxy resin (A) to have better adhesion to inorganic particles, and the phenoxy resin (A) is stably present on the surface of the inorganic particles. Therefore, for example, by coating inorganic particles that require heat dissipation, the heat dissipation properties of the phenoxy resin (A) can be imparted, and thermal conductivity can be further improved. Furthermore, by adding inorganic particles coated with the phenoxy resin (A) to a thermosetting resin composition, the compatibility between the inorganic particles and other resin components in the composition is improved, the thermal resistance at the interface is suppressed, and the thermal conductivity of the inorganic particles can be more effectively exhibited, so that heat from semiconductor elements, substrates, etc. can be suitably dissipated. For example, it can be suitably used in applications requiring heat dissipation, such as semiconductor encapsulants, thermally conductive resin sheets, resin substrates, and metal-based substrates.
フェノール化合物由来の構造単位としては、例えば、以下の一般式(1-1)で表される基を挙げることができる。 An example of a structural unit derived from a phenol compound is a group represented by the following general formula (1-1):
上記一般式(1-1)中、Q1~Q4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数1~6のアルコキシ基を示す。
Q1~Q4は、本発明の効果の観点から、水素原子または炭素数1~6のアルキル基が好ましく、水素原子または炭素数1~3のアルキル基がより好ましく、水素原子が特に好ましい。
mは0または1である。*は結合手を示す。
In the above general formula (1-1), Q 1 to Q 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
In view of the effects of the present invention, Q 1 to Q 4 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, more preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and particularly preferably a hydrogen atom.
m is 0 or 1. * indicates a bond.
エポキシ化合物由来の構造単位としては、例えば、以下の一般式(1-2)で表される、シランカップリング剤で変性された基を挙げることができる。 An example of a structural unit derived from an epoxy compound is a group modified with a silane coupling agent, as represented by the following general formula (1-2):
上記一般式(1-2)中、R1~R4はそれぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、水酸基、アミノ基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、またはアリル基を示す。 In the above general formula (1-2), R 1 to R 4 each independently represent a hydrogen atom, a halogen atom, a hydroxyl group, an amino group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an allyl group.
R1~R4は、本発明の効果の観点から、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、またはアリル基であることが好ましく、炭素数1~6のアルキル基であることがより好ましく、炭素数1~3のアルキル基であることが特に好ましい。
*は結合手を示す。
X1およびX2は、水素原子または下記一般式(2)で表される基であり、X1およびX2の少なくとも一方は下記一般式(2)で表される基である。
From the viewpoint of the effects of the present invention, R 1 to R 4 are preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or an allyl group, more preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
* indicates a bond.
X1 and X2 are each a hydrogen atom or a group represented by the following general formula (2), and at least one of X1 and X2 is a group represented by the following general formula (2).
一般式(2)中、Zは炭素数2~10のアルキレン基を示す。
Zは、本発明の効果の観点から、炭素数2~8のアルキレン基が好ましく、炭素数2~5のアルキレン基がより好ましく、炭素数2~3のアルキレン基が特に好ましい。
R5~R7は、それぞれ独立に、炭素数1~3のアルコキシ基または炭素数1~3のアルキル基を示し、少なくとも1つは炭素数1~3のアルコキシ基である。
In the general formula (2), Z represents an alkylene group having 2 to 10 carbon atoms.
From the viewpoint of the effects of the present invention, Z is preferably an alkylene group having 2 to 8 carbon atoms, more preferably an alkylene group having 2 to 5 carbon atoms, and particularly preferably an alkylene group having 2 to 3 carbon atoms.
R 5 to R 7 each independently represent an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and at least one of them is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms.
R5~R7は、本発明の効果の観点から、少なくとも2つは炭素数1~3のアルコキシ基であることが好ましく、いずれも炭素数1~3のアルコキシ基であることがより好ましい。 From the viewpoint of the effects of the present invention, it is preferable that at least two of R 5 to R 7 are alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms, and it is more preferable that all of them are alkoxy groups having 1 to 3 carbon atoms.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、X1およびX2の少なくとも一方に一般式(2)で表される基を備えることにより、Si-O結合を介して無機粒子(a)表面に結合し、無機粒子との密着性が改善される。そのため、フェノキシ樹脂(A)で無機粒子を被覆することにより、フェノキシ樹脂(A)の放熱性が付与されて熱伝導性をより改善することができるとともに、無機粒子と他の樹脂成分とのなじみが改善され、無機粒子の熱伝導性をより効果的に発揮できる。 The phenoxy resin (A) of this embodiment is provided with a group represented by general formula (2) in at least one of X1 and X2 , and is bonded to the surface of the inorganic particle (a) via a Si-O bond, improving adhesion with the inorganic particle. Therefore, by coating the inorganic particle with the phenoxy resin (A), the heat dissipation property of the phenoxy resin (A) is imparted, and the thermal conductivity can be further improved, and the compatibility between the inorganic particle and other resin components is improved, allowing the thermal conductivity of the inorganic particle to be more effectively exhibited.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、具体的に、その構造中に、
X1およびX2がいずれも一般式(2)で表される基である繰り返し単位a、および
X1およびX2が一般式(2)で表される基と水素原子の組み合わせである繰り返し単位b、から選択される少なくとも1種を含むことができる。
また、本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、X1およびX2がいずれも水素原子である繰り返し単位cを一部に含んでいてもよい。
Specifically, the phenoxy resin (A) of the present embodiment has, in its structure,
It can contain at least one selected from a repeating unit a in which X1 and X2 are both a group represented by general formula (2), and a repeating unit b in which X1 and X2 are a combination of a group represented by general formula (2) and a hydrogen atom.
The phenoxy resin (A) of the present embodiment may partially contain a repeating unit c in which X 1 and X 2 are both hydrogen atoms.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、その両末端に下記一般式(3)で表される構造および下記一般式(4)で表される構造から選択される2種を備えることが好ましい。 The phenoxy resin (A) of this embodiment preferably has two types of structures selected from the structure represented by the following general formula (3) and the structure represented by the following general formula (4) at both ends.
一般式(3)中、R1~R4は一般式(1-2)と同義である。ZおよびR5~R7は一般式(2)と同義である。*は結合手である。 In formula (3), R 1 to R 4 have the same meanings as in formula (1-2), Z and R 5 to R 7 have the same meanings as in formula (2), and * represents a bond.
一般式(4)中、R1~R4は一般式(1-2)と同義である。*は結合手である。 In formula (4), R 1 to R 4 have the same meaning as in formula (1-2). * represents a bond.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、本発明の効果の観点から、その両末端の少なくとも一方に前記一般式(3)で表される構造を備えることが好ましく、その両末端のいずれも前記一般式(3)で表される構造を備えることがより好ましい。 From the viewpoint of the effects of the present invention, the phenoxy resin (A) of this embodiment preferably has a structure represented by the general formula (3) at at least one of its two terminals, and more preferably has a structure represented by the general formula (3) at both terminals.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、前記一般式(3)で表される構造を備えることにより、Si-O結合を介して無機粒子(a)表面に結合し、無機粒子との密着性が改善される。そのため、フェノキシ樹脂(A)で無機粒子を被覆することにより、フェノキシ樹脂(A)の放熱性が付与されて熱伝導性をより改善することができるとともに、無機粒子と他の樹脂成分とのなじみが改善され、無機粒子の熱伝導性をより効果的に発揮できる。 The phenoxy resin (A) of this embodiment has a structure represented by the general formula (3) and bonds to the surface of the inorganic particles (a) via Si-O bonds, improving adhesion to the inorganic particles. Therefore, by coating the inorganic particles with the phenoxy resin (A), the heat dissipation properties of the phenoxy resin (A) are imparted, further improving thermal conductivity, and the compatibility between the inorganic particles and other resin components is improved, allowing the thermal conductivity of the inorganic particles to be more effectively exhibited.
本実施形態においては、フェノキシ樹脂(A)は、SiRn(OR)m基(mは1~3の整数であり、n+m=3である。Rは有機基を示す。)を備えることが好ましく、具体的にはフェノキシ樹脂(A)の側鎖(X1およびX2)及び/又は末端に-SiR5R6R7で表される基を備えることが好ましく、Si-O結合を介して無機粒子(a)表面に結合し、無機粒子との密着性が改善される。Si-O結合のSi原子は、フェノキシ樹脂(A)の側鎖及び/又は末端に結合している。 In this embodiment, the phenoxy resin (A) preferably has a SiR n (OR) m group (m is an integer of 1 to 3, and n+m=3; R represents an organic group), specifically, the phenoxy resin (A) preferably has a group represented by -SiR 5 R 6 R 7 on its side chains (X 1 and X 2 ) and/or ends, which bonds to the surfaces of the inorganic particles (a) via Si-O bonds, improving adhesion to the inorganic particles. The Si atom of the Si-O bond is bonded to the side chains and/or ends of the phenoxy resin (A).
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、例えば、下記一般式(1)で表される繰り返し単位を含むことが好ましい。当該構造を備えることにより、フェノキシ樹脂(A)は熱伝導性により優れる。 The phenoxy resin (A) of this embodiment preferably contains, for example, a repeating unit represented by the following general formula (1). By having this structure, the phenoxy resin (A) has superior thermal conductivity.
一般式(1)中、R1~R4、X1およびX2は一般式(1-2)と同義である。m、Q1~Q4は一般式(1-1)と同義である。*は結合手である。 In formula (1), R 1 to R 4 , X 1 and X 2 are the same as those in formula (1-2), m and Q 1 to Q 4 are the same as those in formula (1-1), and * is a bond.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、その両末端に上記一般式(3)で表される構造および/または上記一般式(4)で表される構造から選択される2種を備えることが好ましい。なお、前記一般式(3)および前記一般式(4)で表される構造中のビフェニル骨格は、一般式(1)中のビフェニル骨格であってもよい。 The phenoxy resin (A) of this embodiment preferably has two types of structures selected from the structure represented by the above general formula (3) and/or the structure represented by the above general formula (4) at both ends. The biphenyl skeleton in the structures represented by the above general formula (3) and the above general formula (4) may be the biphenyl skeleton in the general formula (1).
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、例えば下記一般式(1a)で表すことができる。 The phenoxy resin (A) of this embodiment can be represented, for example, by the following general formula (1a).
一般式(1a)中、R1~R4、X1およびX2は一般式(1-2)と同義であり、m、Q1~Q4は一般式(1-1)と同義である。複数存在するR1~R4、Q1~Q4、X1およびX2は各々同一でも異なっていてもよい。
nは平均値で1以上50以下の数であり、好ましくは2以上30以下の数である。
In the general formula (1a), R 1 to R 4 , X 1 and X 2 have the same meanings as in the general formula (1-2), and m and Q 1 to Q 4 have the same meanings as in the general formula (1-1). When there are a plurality of R 1 to R 4 , Q 1 to Q 4 , X 1 and X 2 , they may be the same or different.
n is a number from 1 to 50 on average, and preferably from 2 to 30.
複数存在する繰り返し単位は、上述の繰り返し単位a、上述の繰り返し単位b、から選択される少なくとも1種を含むことができ、その一部に、X1およびX2がいずれも水素原子である繰り返し単位cを一部に含んでいてもよい。
X3、X4は、グリシジルエーテル基または下記一般式(5)で表される基を示す。
The repeating units present in plurality can include at least one selected from the repeating unit a and the repeating unit b described above, and may partially include a repeating unit c in which X1 and X2 are both hydrogen atoms.
X 3 and X 4 each represent a glycidyl ether group or a group represented by the following general formula (5).
一般式(5)中、ZおよびR5~R7は一般式(2)と同義である。*は結合手である。 In formula (5), Z and R 5 to R 7 have the same meanings as in formula (2). * represents a bond.
フェノキシ樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)は、2,000以上30,000以下、好ましくは2,000以上20,000以下、より好ましくは2,000~10,000である。Mwはゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定し、標準ポリスチレン検量線を用いて換算した値を示す。
Mwを上記範囲とすることで、フェノキシ樹脂の熱伝導性および流動性をより向上させることができる。
本実施形態において、GPC(Gel Permeation Chromatography)を用いて、上記フェノキシ樹脂についての分子量分布曲線を得る。
The weight average molecular weight (Mw) of the phenoxy resin (A) is 2,000 or more and 30,000 or less, preferably 2,000 or more and 20,000 or less, and more preferably 2,000 to 10,000. Mw is measured by gel permeation chromatography and is expressed as a value converted using a standard polystyrene calibration curve.
By setting the Mw within the above range, the thermal conductivity and flowability of the phenoxy resin can be further improved.
In this embodiment, a molecular weight distribution curve for the phenoxy resin is obtained using GPC (Gel Permeation Chromatography).
フェノキシ樹脂(A)の重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および分散度(PDI:Mw/Mn)は、GPC測定により得られる標準ポリスチレン(PS)の検量線から求めたポリスチレン換算値を用いて、算出する。
GPCの測定条件は、たとえば以下の通りである。
東ソー(株)社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC-8320GPC
カラム:東ソー(株)社製TSK-GEL GMH、G2000H、SuperHM-M
検出器:液体クロマトグラム用RI検出器
測定温度:40℃
溶媒:THF
試料濃度:2.0mg/ミリリットル
The weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and polydispersity (PDI: Mw/Mn) of the phenoxy resin (A) are calculated using polystyrene-equivalent values obtained from a calibration curve of standard polystyrene (PS) obtained by GPC measurement.
The measurement conditions for GPC are, for example, as follows.
Gel permeation chromatography device HLC-8320GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: TSK-GEL GMH, G2000H, Super HM-M manufactured by Tosoh Corporation
Detector: RI detector for liquid chromatography Measurement temperature: 40°C
Solvent: THF
Sample concentration: 2.0 mg/ml
フェノキシ樹脂(A)における、重量平均分子量(Mw)、数平均分子量(Mn)、および分散度(PDI:Mw/Mn)は、GPC測定により得られる標準ポリスチレン(PS)の検量線から求めたポリスチレン換算値を用いて、算出する。
フェノキシ樹脂(A)の分散度(Mw/Mn)は、例えば、1.00~5.00であり、好ましくは1.20~4.00であり、より好ましくは1.30~3.50である。分散度を上記範囲とすることで、フェノキシ樹脂(A)の熱伝導性および流動性をより向上させることができる。
The weight average molecular weight (Mw), number average molecular weight (Mn), and polydispersity index (PDI: Mw/Mn) of the phenoxy resin (A) are calculated using polystyrene-equivalent values obtained from a calibration curve of standard polystyrene (PS) obtained by GPC measurement.
The dispersity (Mw/Mn) of the phenoxy resin (A) is, for example, 1.00 to 5.00, preferably 1.20 to 4.00, and more preferably 1.30 to 3.50. By setting the dispersity within the above range, the thermal conductivity and fluidity of the phenoxy resin (A) can be further improved.
フェノキシ樹脂(A)のエポキシ当量は、本発明の効果の観点から、300g/eq以上6,000g/eq以下、好ましくは350g/eq以上5,000g/eq以下、より好ましくは400g/eq以上4,500g/eq以下である。 From the viewpoint of the effects of the present invention, the epoxy equivalent of the phenoxy resin (A) is 300 g/eq or more and 6,000 g/eq or less, preferably 350 g/eq or more and 5,000 g/eq or less, and more preferably 400 g/eq or more and 4,500 g/eq or less.
フェノキシ樹脂(A)の180℃の溶融粘度は、50mPa・s以下、好ましくは30mPa・s以下である。これにより、成形性に優れ、封止材、樹脂シートや樹脂フィルムの製造安定性に優れる。 The melt viscosity of the phenoxy resin (A) at 180°C is 50 mPa·s or less, preferably 30 mPa·s or less. This provides excellent moldability and excellent manufacturing stability for sealing materials, resin sheets, and resin films.
[フェノキシ樹脂(A)の製造方法]
本実施形態の一般式(1)で表される繰り返し単位を有するフェノキシ樹脂(A)の製造方法は、以下の反応式に示される下記の工程(a)および工程(b)を含む。
[Method for producing phenoxy resin (A)]
The method for producing the phenoxy resin (A) having a repeating unit represented by general formula (1) of this embodiment includes the following step (a) and step (b) shown in the following reaction formula.
工程(a):一般式(a)で表される2官能エポキシ化合物(a)と、一般式(b)で表される2官能フェノール化合物(b)とを反応させ、一般式(c)で表される繰り返し単位を含むフェノキシ樹脂(c)を合成する。 Step (a): A bifunctional epoxy compound (a) represented by general formula (a) is reacted with a bifunctional phenol compound (b) represented by general formula (b) to synthesize a phenoxy resin (c) containing a repeating unit represented by general formula (c).
工程(b):得られたフェノキシ樹脂(c)と一般式(d)で表されるイソシナート化合物(d)と、を溶融混合して反応させて一般式(1)で表される繰り返し単位を有するフェノキシ樹脂(A)(変性フェノキシ樹脂(A))を合成する。 Step (b): The obtained phenoxy resin (c) is melt-mixed and reacted with an isocyanate compound (d) represented by general formula (d) to synthesize a phenoxy resin (A) (modified phenoxy resin (A)) having a repeating unit represented by general formula (1).
一般式(a)および(c)中、R1~R4は一般式(1-2)と同義であり、一般式(b)および(c)中、Q1~Q4、mは一般式(1-1)と同義である。
上記の反応は、無溶媒下または反応溶媒の存在下に、反応触媒を用いて行うことができる。
In formulae (a) and (c), R 1 to R 4 have the same meanings as in formula (1-2), and in formulae (b) and (c), Q 1 to Q 4 and m have the same meanings as in formula (1-1).
The above reaction can be carried out in the absence of a solvent or in the presence of a reaction solvent using a reaction catalyst.
[工程(a)]
当該工程は、具体的には、一般式(a)で表される2官能エポキシ化合物(a)と、一般式(b)で表される2官能フェノール化合物(b)と、反応触媒と、必要に応じて反応溶媒とを添加し、攪拌下に溶融混合して、一般式(c)で表される繰り返し単位を有するフェノキシ樹脂(c)を合成することができる。溶融混合する際の加熱温度は90~150℃程度、混合時間は30分間~5時間程度、反応圧力は常圧で行われる。
[Step (a)]
Specifically, this step involves adding a bifunctional epoxy compound (a) represented by general formula (a), a bifunctional phenol compound (b) represented by general formula (b), a reaction catalyst, and, if necessary, a reaction solvent, and melt-mixing them under stirring to synthesize a phenoxy resin (c) having a repeating unit represented by general formula (c). The heating temperature during melt-mixing is about 90 to 150°C, the mixing time is about 30 minutes to 5 hours, and the reaction pressure is normal pressure.
前記反応溶媒としては、非プロトン性有機溶媒、例えば、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒドロフラン、アセトフェノン、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、N,N-ジメチルアセトアミド、スルホラン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノンなどを好適に用いることができる。
反応溶媒を用いることで初期の粘度を低減させることができ、モノマーの反応性が向上する。
As the reaction solvent, aprotic organic solvents such as methyl ethyl ketone, dioxane, tetrahydrofuran, acetophenone, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide, N,N-dimethylacetamide, sulfolane, propylene glycol monomethyl ether, and cyclohexanone can be suitably used.
By using a reaction solvent, the initial viscosity can be reduced and the reactivity of the monomers is improved.
前記反応触媒としては、従来公知の重合触媒を用いることができ、アルカリ金属水酸化物、第三アミン化合物、第四アンモニウム化合物、第三ホスフィン化合物、及び第四ホスホニウム化合物、イミダゾール化合物が好適に使用される。 As the reaction catalyst, a conventionally known polymerization catalyst can be used, and alkali metal hydroxides, tertiary amine compounds, quaternary ammonium compounds, tertiary phosphine compounds, quaternary phosphonium compounds, and imidazole compounds are preferably used.
溶融混合後、混合溶液を昇温し、所定の反応温度において減圧または常圧下で重合反応を行う。反応温度は140~180℃程度、反応時間は2時間~10時間程度、反応圧力は1~760Torr程度で行われる。 After melt mixing, the mixed solution is heated and the polymerization reaction is carried out at a specified reaction temperature under reduced or normal pressure. The reaction temperature is about 140 to 180°C, the reaction time is about 2 to 10 hours, and the reaction pressure is about 1 to 760 Torr.
一般式(c)で表される繰り返し単位を有するフェノキシ樹脂(c)は、例えば、末端に下記一般式(4)で表される構造を備えることができる。なお、下記一般式(4)で表される構造中のビフェニル骨格は、一般式(c)の繰り返し単位中のビフェニル骨格であってもよい。 The phenoxy resin (c) having a repeating unit represented by general formula (c) can have, for example, a structure represented by the following general formula (4) at its terminal. The biphenyl skeleton in the structure represented by the following general formula (4) may be a biphenyl skeleton in the repeating unit of general formula (c).
一般式(4)中、R1~R4は一般式(1-2)と同義である。*は結合手を示す。 In formula (4), R 1 to R 4 have the same meaning as in formula (1-2). * indicates a bond.
[工程(b)]
当該工程は、具体的には、フェノキシ樹脂(c)を含む反応溶液に、一般式(d)で表されるイソシナート化合物(d)を添加し、これらを溶融混合して反応させて一般式(1)で表される繰り返し単位を有するフェノキシ樹脂(A)を合成する。
混合時間は1時間~10時間程度である。加熱温度および反応圧力は工程(a)と同様ある。
[Step (b)]
Specifically, in this step, an isocyanate compound (d) represented by general formula (d) is added to a reaction solution containing a phenoxy resin (c), and these are melt-mixed and reacted to synthesize a phenoxy resin (A) having a repeating unit represented by general formula (1).
The mixing time is about 1 to 10 hours. The heating temperature and reaction pressure are the same as those in step (a).
本工程(b)により、イソシナート化合物(d)は、フェノキシ樹脂(c)の水酸基と反応して、下記一般式(2)で表される基を一般式(1)のX1,X2に含む基を生成することができ、フェノキシ樹脂(c)のグリシジルエーテル基と反応して、下記一般式(5)で表される基を一般式(1)の末端X3、X4に生成することができる。 In this step (b), the isocyanate compound (d) can react with a hydroxyl group of the phenoxy resin (c) to generate a group containing a group represented by the following general formula (2) at X 1 and X 2 of the general formula (1), and can react with a glycidyl ether group of the phenoxy resin (c) to generate a group represented by the following general formula (5) at the terminals X 3 and X 4 of the general formula (1).
一般式(2)中、ZおよびR5~R7は前述のとおりである。*は結合手を示す。 In formula (2), Z and R 5 to R 7 are as defined above. * indicates a bond.
一般式(5)中、ZおよびR5~R7は一般式(2)と同義である。*は結合手である。
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、具体的に、その構造中に、
X1およびX2がいずれも一般式(2)で表される基である繰り返し単位a、および
X1およびX2が一般式(2)で表される基と水素原子の組み合わせである繰り返し単位b、
から選択される少なくとも1種を含むことができる。
また、本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、X1およびX2がいずれも水素原子である繰り返し単位cを含んでいてもよい。
In formula (5), Z and R 5 to R 7 have the same meanings as in formula (2). * represents a bond.
Specifically, the phenoxy resin (A) of the present embodiment has, in its structure,
A repeating unit a in which X1 and X2 are both a group represented by general formula (2), and a repeating unit b in which X1 and X2 are a combination of a group represented by general formula (2) and a hydrogen atom;
It is possible to include at least one selected from the following.
The phenoxy resin (A) of the present embodiment may contain a repeating unit c in which X 1 and X 2 are both hydrogen atoms.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)において、X3およびX4はグリシジルエーテル基または一般式(5)で表される基を示し、少なくとも一部は一般式(5)で表される基である。 In the phenoxy resin (A) of this embodiment, X3 and X4 each represent a glycidyl ether group or a group represented by general formula (5), and at least a part of them is a group represented by general formula (5).
反応終了後に溶媒置換などを行なうことで好適な溶媒に溶解したフェノキシ樹脂(A)として得ることもできる。また、溶媒反応で得られたフェノキシ樹脂(A)は、蒸発器等を用いた脱溶媒処理をすることにより、溶媒を含まない固形状の樹脂として得ることもできる。
以上の合成方法により本実施形態の一般式(1)のフェノキシ樹脂(A)を得ることができる。
After the reaction is completed, the phenoxy resin (A) can be obtained by replacing the solvent in a suitable solvent. The phenoxy resin (A) obtained by the solvent reaction can be obtained as a solvent-free solid resin by removing the solvent using an evaporator or the like.
The phenoxy resin (A) of the general formula (1) of this embodiment can be obtained by the above synthesis method.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、イオン性不純物や、低分子量成分等の不純物を含む混合物として得ることができる。フェノキシ樹脂がこれらの成分を含む場合、フェノキシ樹脂組成物と称呼することもできる。 The phenoxy resin (A) of this embodiment can be obtained as a mixture containing impurities such as ionic impurities and low molecular weight components. When the phenoxy resin contains these components, it can also be called a phenoxy resin composition.
合成後に得られる、不純物を含む粗フェノキシ樹脂(フェノキシ樹脂組成物)を精製することで、フェノキシ樹脂(A)を得ることができるが、以下のように不純物の許容値を設定することで所望のフェノキシ樹脂組成物を得ることができるとともに精製負荷を低減することができ、また、不純物を所定の量で含むことにより所定の効果を得ることもできる。
本明細書中、フェノキシ樹脂は、イオン性不純物や、低分子量成分等の不純物を含み、溶剤は含まないものと定義することができる。
The phenoxy resin (A) can be obtained by purifying the crude phenoxy resin (phenoxy resin composition) containing impurities obtained after synthesis. By setting the allowable values of impurities as described below, it is possible to obtain a desired phenoxy resin composition and reduce the purification load. Furthermore, by containing a predetermined amount of impurities, a predetermined effect can be obtained.
In this specification, the phenoxy resin can be defined as containing impurities such as ionic impurities and low molecular weight components, but not containing solvent.
本実施形態のフェノキシ樹脂(A)は、絶縁性の観点から、イオン性不純物を1,500ppm以下、好ましくは1,300ppm以下、より好ましくは1,200ppm以下の量で含むことができる。 From the viewpoint of insulating properties, the phenoxy resin (A) of this embodiment may contain ionic impurities in an amount of 1,500 ppm or less, preferably 1,300 ppm or less, and more preferably 1,200 ppm or less.
前記イオン性不純物としては、F-、Cl-、NO2 -、Br―、NO3 ―、PO4 3-、SO4 2-、(COO)2 2-、CH3COO-、HCOO-等を挙げることができる。 Examples of the ionic impurities include F-, Cl- , NO2- , Br- , NO3- , PO43- , SO42- , (COO) 22- , CH3COO- , and HCOO- .
イオン性不純物濃度は、例えば、以下のように測定することができる。まず、フェノキシ樹脂を容器に秤量し、超純水を加えて密栓する。次いで、恒温槽を用いて、温度125℃で20時間熱処理することによって、熱水抽出を行う。次いで、熱水抽出して得られた溶液から、遠心分離、濾過などによってフェノキシ樹脂(A)等を除去して検液を作製する。次いで、検液について、イオンクロマト分析装置を用いて、標準液を用いた検量線法により、検液中のイオン性不純物含有量を測定する。前記検液の作製に用いたフェノキシ樹脂(A)に対する、イオン性不純物含有量をイオン性不純物濃度とした。
前記イオン性不純物としては、加水分解性クロルを含むことができる。
本実施形態のフェノキシ樹脂は、絶縁性の観点から、加水分解性クロルを含むイオン性不純物を上記の量で含むことができる。
加水分解性クロル濃度は、例えば、以下のように測定することができる。
The ionic impurity concentration can be measured, for example, as follows. First, the phenoxy resin is weighed into a container, and ultrapure water is added and the container is sealed. Next, hot water extraction is performed by heat treatment at a temperature of 125° C. for 20 hours using a thermostatic bath. Next, the phenoxy resin (A) and the like are removed from the solution obtained by hot water extraction by centrifugation, filtration, etc. to prepare a test liquid. Next, the ionic impurity content in the test liquid is measured by a calibration curve method using a standard solution using an ion chromatography analyzer. The ionic impurity content relative to the phenoxy resin (A) used to prepare the test liquid was taken as the ionic impurity concentration.
The ionic impurities may include hydrolyzable chlorine.
From the viewpoint of insulating properties, the phenoxy resin of the present embodiment may contain ionic impurities including hydrolyzable chlorine in the above-mentioned amount.
The hydrolyzable chlorine concentration can be measured, for example, as follows.
まず、フェノキシ樹脂と、アセトン・メタノール混合溶液と、CH3ONaのメタノール溶液とを混合し、指示薬としてBTB溶液を加え、次に、この溶液が黄色になるまで硝酸を加え、さらに上記指示薬を加える。この溶液について、自動滴定装置(銀電極使用)を用いた硝酸銀水溶液による電位差滴定を行い、加水分解性クロル量を求める。フェノキシ樹脂(A)に対する、加水分解性クロル量を加水分解性クロル濃度とした。
本実施形態のフェノキシ樹脂に含まれる低分子量成分は、重量平均分子量Mwが1,000以下の成分である。
First, phenoxy resin, acetone-methanol mixed solution, and CH 3 ONa methanol solution are mixed, and BTB solution is added as an indicator. Next, nitric acid is added until the solution turns yellow, and the above indicator is further added. Potentiometric titration is performed on this solution using an automatic titrator (using a silver electrode) with an aqueous silver nitrate solution to determine the amount of hydrolyzable chlorine. The amount of hydrolyzable chlorine relative to the phenoxy resin (A) is taken as the hydrolyzable chlorine concentration.
The low molecular weight component contained in the phenoxy resin of the present embodiment is a component having a weight average molecular weight Mw of 1,000 or less.
低分子量成分は、フェノキシ樹脂に含まれるモノマー成分(C)(2官能エポキシ化合物(a)、2官能フェノール化合物(b))を少なくとも1種と、モノマー成分(C)を含まないMwが1k以下の低分子量成分(B)とを含んでもよい。低分子量成分(B)はモノマー成分(C)の1種または2種以上の重合物で構成されてもよい。 The low molecular weight component may contain at least one of the monomer components (C) (bifunctional epoxy compound (a), bifunctional phenol compound (b)) contained in the phenoxy resin, and a low molecular weight component (B) having an Mw of 1k or less and not including the monomer component (C). The low molecular weight component (B) may be composed of one or more polymers of the monomer components (C).
フェノキシ樹脂中に含まれる低分子量成分を低減することで、その熱伝導性をより高めることができ、さらに、フェノキシ樹脂の流動性を改善することができる。 By reducing the amount of low molecular weight components contained in the phenoxy resin, the thermal conductivity can be increased and the fluidity of the phenoxy resin can be improved.
フェノキシ樹脂中におけるMwが1k以下の低分子量成分(B+C)に対応するピーク面積は、たとえばGPC測定により得られた分子量に関するデータに基づき、分子量分布全体の全面積100%に占める、重量平均分子量Mwが1,000以下に該当する成分の面積総和の割合から算出される。 The peak area corresponding to the low molecular weight components (B+C) in the phenoxy resin with Mw of 1k or less is calculated from the ratio of the total area of components with a weight average molecular weight Mw of 1,000 or less to the total area of the entire molecular weight distribution (100%), based on data on molecular weight obtained, for example, by GPC measurement.
このMwが1k以下の低分子量成分(B+C)には、モノマー成分(C)と、モノマー成分(C)を含まないMwが1,000以下の低分子量成分(B)とが含まれる。 This low molecular weight component (B+C) with Mw of 1k or less includes monomer component (C) and low molecular weight component (B) with Mw of 1,000 or less that does not contain monomer component (C).
全ピーク面積100%とは、フェノキシ樹脂(A)、モノマー成分(C)、モノマー成分(C)を含まないMwが1,000以下の低分子量成分(B)のピーク面積の合計値とする。 The total peak area of 100% is defined as the sum of the peak areas of the phenoxy resin (A), the monomer component (C), and the low molecular weight component (B) having an Mw of 1,000 or less and not including the monomer component (C).
上記低分子量成分(B+C)のピーク面積は10%以下、好ましくは7%以下とすることができる。これにより、フェノキシ樹脂の熱伝導性をより向上させることができる。 The peak area of the above low molecular weight components (B+C) can be set to 10% or less, preferably 7% or less. This can further improve the thermal conductivity of the phenoxy resin.
また、GPC測定で得られるフェノキシ樹脂の分子量分布において、全ピーク面積100%に対する、Mwが1,000以下の低分子量成分(B)のピーク面積は7%以下、好ましくは5%以下とすることができる。これにより、フェノキシ樹脂の熱伝導性をより向上させることができる。 In addition, in the molecular weight distribution of the phenoxy resin obtained by GPC measurement, the peak area of the low molecular weight component (B) with Mw of 1,000 or less can be 7% or less, preferably 5% or less, relative to the total peak area of 100%. This can further improve the thermal conductivity of the phenoxy resin.
Mwが1,000以下の低分子量成分(B)は、モノマー成分(C)を含まない。このMwが1,000以下の低分子量成分(B)のピーク面積比は、低分子量成分に含まれる低核体成分(低分子量の重合体成分)の含有量割合を表す。 The low molecular weight component (B) with Mw of 1,000 or less does not contain monomer component (C). The peak area ratio of this low molecular weight component (B) with Mw of 1,000 or less represents the content ratio of low-molecular weight components (low molecular weight polymer components) contained in the low molecular weight component.
また、GPC測定で得られるフェノキシ樹脂の分子量分布において、全ピーク面積100%に対する、モノマー成分(C)のピーク面積は3%以下、好ましくは2%以下とすることができる。これにより、フェノキシ樹脂の熱伝導性をより向上させることができる。
さらに、フェノキシ樹脂の融点や溶融粘度は、フェノキシ樹脂(A)の分子量および低分子量成分の量により調整することができる。
In the molecular weight distribution of the phenoxy resin obtained by GPC measurement, the peak area of the monomer component (C) relative to the total peak area of 100% can be 3% or less, preferably 2% or less, thereby further improving the thermal conductivity of the phenoxy resin.
Furthermore, the melting point and melt viscosity of the phenoxy resin can be adjusted by the molecular weight of the phenoxy resin (A) and the amount of the low molecular weight component.
本実施形態では、たとえばフェノキシ樹脂(A)中に含まれる各成分の種類や配合量、フェノキシ樹脂の調製方法等を適切に選択することにより、フェノキシ樹脂中の低分子量成分(B+C)のピーク面積、低分子量成分(B)のピーク面積、フェノキシ樹脂(A)のMwおよびMw/Mnを制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、反応温度、反応時間、モノマーの除去などのフェノキシ樹脂(A)の合成条件を適切に選択すること等が、上記フェノキシ樹脂中の低分子量成分(B+C)のピーク面積、低分子量成分(B)のピーク面積、フェノキシ樹脂(A)のMwおよびMw/Mnを所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 In this embodiment, for example, by appropriately selecting the type and amount of each component contained in the phenoxy resin (A), the preparation method of the phenoxy resin, etc., it is possible to control the peak area of the low molecular weight components (B + C) in the phenoxy resin, the peak area of the low molecular weight component (B), and the Mw and Mw/Mn of the phenoxy resin (A). Among these, for example, appropriately selecting the synthesis conditions of the phenoxy resin (A), such as the reaction temperature, reaction time, and removal of monomers, is cited as an element for setting the peak area of the low molecular weight components (B + C) in the phenoxy resin, the peak area of the low molecular weight component (B), and the Mw and Mw/Mn of the phenoxy resin (A) in the desired numerical range.
[樹脂被覆無機粒子の製造方法]
本実施形態の樹脂被覆無機粒子の製造方法は、 有機溶媒中に無機粒子(a)を分散させる工程と、
得られた分散液に、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む樹脂(b)を混合する工程と、
得られた混合液から前記有機溶媒を留去し、次いで加熱して、無機粒子(a)表面を樹脂(b)で被覆する工程と、
を含む。
各工程の条件は、有機溶媒、無機粒子(a)、樹脂(b)の種類や添加量により適宜選択される。
[Method of producing resin-coated inorganic particles]
The method for producing resin-coated inorganic particles according to the present embodiment includes the steps of: dispersing inorganic particles (a) in an organic solvent;
mixing the obtained dispersion with a resin (b) containing a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule;
a step of distilling off the organic solvent from the obtained mixed liquid, and then heating the mixture to coat the surfaces of the inorganic particles (a) with the resin (b);
including.
The conditions for each step are appropriately selected depending on the types and amounts of the organic solvent, inorganic particles (a), and resin (b).
無機粒子(a)100重量部に対する樹脂(b)の添加量は、特に限定されないが、好ましくは0.01重量部以上2重量部以下、さらに好ましくは0.02重量部以上1重量部以下、特に好ましくは0.03重量部以上0.8重量部以下とすることができる。
有機溶媒としては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。
The amount of resin (b) added per 100 parts by weight of inorganic particles (a) is not particularly limited, but is preferably 0.01 parts by weight or more and 2 parts by weight or less, more preferably 0.02 parts by weight or more and 1 part by weight or less, and particularly preferably 0.03 parts by weight or more and 0.8 parts by weight or less.
Examples of the organic solvent include ethanol, methanol, isopropyl alcohol, acetone, cyclohexanone, dimethylformamide, and tetrahydrofuran.
上記のように、樹脂被覆無機粒子を調製する方法以外に、後述する熱硬化性樹脂組成物を調製する際に被覆無機粒子も同時に調製することもできる。当該製造方法については、後述する。 In addition to the method for preparing the resin-coated inorganic particles as described above, the coated inorganic particles can also be prepared simultaneously when preparing the thermosetting resin composition described below. The manufacturing method will be described later.
[熱硬化性樹脂組成物]
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、上述の樹脂被覆無機粒子と、エポキシ樹脂と、熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、を含む。
[Thermosetting resin composition]
The thermosetting resin composition of the present embodiment contains the above-mentioned resin-coated inorganic particles, an epoxy resin, and a thermosetting resin (excluding the epoxy resin).
本実施形態の樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物は、熱伝導性に優れる硬化樹脂を提供することができる。さらに、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、流動性に優れることから成形性に優れるとともに、封止樹脂として用いる場合、ワイヤ流れ等が抑制され、半導体装置の歩留まりが改善される。さらに、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、硬化時間が比較的短く生産性が改善されている。言い換えれば、本発明の熱硬化性樹脂組成物はこれらの特性のバランスに優れる。
上記熱硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を含んでもよい。
The thermosetting resin composition containing the resin-coated inorganic particles of this embodiment can provide a cured resin with excellent thermal conductivity. Furthermore, the thermosetting resin composition of this embodiment has excellent flowability and therefore excellent moldability, and when used as an encapsulating resin, wire sweep and the like are suppressed, improving the yield of semiconductor devices. Furthermore, the thermosetting resin composition of this embodiment has a relatively short curing time and improved productivity. In other words, the thermosetting resin composition of the present invention has an excellent balance of these properties.
The thermosetting resin composition may contain a thermosetting resin other than an epoxy resin.
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、シアネート樹脂、ビスマレイミド樹脂、アクリル樹脂、フェノール誘導体またはこれらの誘導体等が挙げられる。これらの熱硬化性樹脂は、1分子内に反応性官能基を2個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を用いることができ、その分子量や分子構造は特に限定されない。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、硬化剤を含んでもよい。
上記硬化剤としては、熱硬化性樹脂の種類に応じて選択され、これと反応するものであれば特に限定されない。
Examples of the thermosetting resin include polyimide resin, benzoxazine resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, melamine resin, silicone resin, cyanate resin, bismaleimide resin, acrylic resin, phenol derivatives, and derivatives thereof. As the thermosetting resin, a monomer, oligomer, or polymer having two or more reactive functional groups in one molecule can be used, and the molecular weight or molecular structure is not particularly limited. These may be used alone or in combination of two or more.
The thermosetting resin composition may contain a curing agent, if necessary.
The curing agent is selected depending on the type of thermosetting resin, and is not particularly limited as long as it reacts with the thermosetting resin.
上記硬化剤としては、フェノール樹脂系硬化剤、アミン系硬化剤、酸無水物系硬化剤、メルカプタン系硬化剤等を挙げることができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記熱硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、硬化促進剤を含むことができる。
上記硬化促進剤の種類や配合量は特に限定されないが、反応速度や反応温度、保管性などの観点から、適切なものを選択することができる。
Examples of the curing agent include phenolic resin curing agents, amine curing agents, acid anhydride curing agents, mercaptan curing agents, etc. These may be used alone or in combination of two or more kinds.
The thermosetting resin composition may contain a curing accelerator as necessary.
The type and amount of the curing accelerator are not particularly limited, but an appropriate one can be selected from the viewpoints of reaction rate, reaction temperature, storage properties, and the like.
上記硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール類、有機リン化合物、3級アミン類、フェノール化合物、有機酸等が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。この中でも、耐熱性を高める観点から、イミダゾール類などの窒素原子含有化合物を用いることが好ましい。
上記熱硬化性樹脂組成物は、シランカップリング剤を含んでもよい。
Examples of the curing accelerator include imidazoles, organic phosphorus compounds, tertiary amines, phenolic compounds, organic acids, etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of improving heat resistance, it is preferable to use nitrogen atom-containing compounds such as imidazoles.
The thermosetting resin composition may contain a silane coupling agent.
これにより、熱硬化性樹脂組成物中における樹脂被覆無機粒子の相溶性をより向上させることができる。カップリング剤は、熱硬化性樹脂組成物に添加してもよいし、樹脂被覆無機粒子表面に処理して使用してもよい。 This can further improve the compatibility of the resin-coated inorganic particles in the thermosetting resin composition. The coupling agent may be added to the thermosetting resin composition, or may be used by treating the surface of the resin-coated inorganic particles.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、上述した成分以外の他の成分を含むことができる。この他の成分としては、例えば、硬化遅延剤、離型剤、着色剤、低応力剤、酸化防止剤、レベリング剤が挙げられる。 The thermosetting resin composition of this embodiment may contain other components in addition to the above-mentioned components. Examples of the other components include a curing retarder, a release agent, a colorant, a stress reducing agent, an antioxidant, and a leveling agent.
本実施形態の樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物は、高熱伝導性に優れることから、様々な用途に用いることができる。例えば、熱硬化性樹脂組成物からなる硬化物で封止された半導体装置や当該硬化物を用いた熱伝導性樹脂シート等を挙げることができる。 The thermosetting resin composition containing the resin-coated inorganic particles of this embodiment has excellent thermal conductivity and can be used in a variety of applications. For example, a semiconductor device encapsulated with a cured product made of the thermosetting resin composition and a thermally conductive resin sheet using the cured product can be mentioned.
[半導体装置]
本実施形態の半導体装置は、樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物の硬化物により半導体素子等が封止されたものである。樹脂被覆無機粒子は樹脂成分とのなじみに優れるとともに熱伝導性にも優れることから、半導体素子や基板等の熱を好適に放熱することができる。
[Semiconductor device]
The semiconductor device of the present embodiment is one in which a semiconductor element and the like are encapsulated with a cured product of a thermosetting resin composition containing resin-coated inorganic particles. The resin-coated inorganic particles have excellent compatibility with resin components and excellent thermal conductivity, and therefore can effectively dissipate heat from the semiconductor element, substrate, etc.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物を封止用樹脂組成物として用いる場合、その製造方法は、樹脂被覆無機粒子と、エポキシ樹脂と、硬化剤と、熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、さらに必要に応じて無機粒子、低応力剤などを混合する工程と、混練機で溶融混練する工程と、その後、冷却した後に粉砕する工程と、を有する。 When the thermosetting resin composition of this embodiment is used as an encapsulating resin composition, the manufacturing method thereof includes a step of mixing resin-coated inorganic particles, an epoxy resin, a curing agent, a thermosetting resin (excluding the epoxy resin), and, if necessary, inorganic particles, a low-stress agent, etc., a step of melt-kneading the mixture in a kneader, and a step of cooling and then pulverizing the mixture.
混合方法としては特に限定されないが、樹脂、硬化剤、充填材などの材料混合物を溶融させることなく、ヘンシェルミキサー、プラネタリミキサー等の装置を用いて混合することにより調製することができる。 There are no particular limitations on the mixing method, but the mixture of materials such as resin, hardener, and filler can be prepared by mixing them without melting them using a device such as a Henschel mixer or planetary mixer.
混練機で溶融混練する工程は、前述の樹脂、無機粒子、低応力剤を、ロール、ニーダーまたは押出機等により溶融混練するものである。溶融混練条件は、公知の条件とすることができる。 The process of melt-kneading in a kneader involves melt-kneading the aforementioned resin, inorganic particles, and low-stress agent using a roll, kneader, extruder, or the like. The melt-kneading conditions can be known conditions.
本実施形態においては、以下の工程を有する製造方法により、熱硬化性樹脂組成物を調製する際に被覆無機粒子も同時に調製することもできる。
工程(1):有機溶媒に、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む樹脂(b)を分散して分散液を得る。
工程(2):無機粒子(a)と、エポキシ樹脂と、熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、前記分散液と、を混合して混合物を得る。
工程(3):前記混合物を加熱して混錬する。
In this embodiment, the coated inorganic particles can be prepared simultaneously when the thermosetting resin composition is prepared by a production method having the following steps.
Step (1): A resin (b) containing a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule is dispersed in an organic solvent to obtain a dispersion liquid.
Step (2): The inorganic particles (a), an epoxy resin, a thermosetting resin (excluding the epoxy resin), and the dispersion liquid are mixed to obtain a mixture.
Step (3): The mixture is heated and kneaded.
(工程(1))
当該工程に用いる有機溶媒としては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、シクロヘキサノン、ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン等を挙げることができる。具体的には、常温常圧下で、公知の攪拌手段により有機溶媒中に樹脂(b)を分散することができ、有機溶媒に対する樹脂(b)の添加量は特に限定されず、攪拌時間も有機溶媒と樹脂(b)との組み合わせにより適宜選択される。
有機溶媒には、公知の分散剤や固着剤等を添加することもできる。
(Step (1))
Examples of the organic solvent used in this step include ethanol, methanol, isopropyl alcohol, acetone, cyclohexanone, dimethylformamide, tetrahydrofuran, etc. Specifically, the resin (b) can be dispersed in the organic solvent by a known stirring means at room temperature and normal pressure, the amount of the resin (b) added to the organic solvent is not particularly limited, and the stirring time is also appropriately selected depending on the combination of the organic solvent and the resin (b).
A known dispersant, adhesive, or the like may also be added to the organic solvent.
(工程(2))
本工程においては、無機粒子(a)と、エポキシ樹脂と、熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、工程(1)で得られた分散液と、を混合して混合物を得る。
混合方法としては特に限定されないが、工程(1)で得られた分散液とを混合するには、具体的には、溶融混練されている上記成分中に前記分散液を滴下する方法や、前記分散液を一度に添加する方法等が挙げられる。
(Step (2))
In this step, the inorganic particles (a), the epoxy resin, the thermosetting resin (excluding the epoxy resin), and the dispersion obtained in the step (1) are mixed to obtain a mixture.
The mixing method is not particularly limited, but specific examples of the method for mixing with the dispersion obtained in step (1) include a method of dropping the dispersion into the melt-kneaded components, and a method of adding the dispersion all at once.
(工程(3))
前記混合物を混練機で加熱して混練する。具体的には、各成分をロール、ニーダーまたは押出機等により溶融混練するものである。溶融混練条件は、公知の条件とすることができる。
(Step (3))
The mixture is heated and kneaded in a kneader. Specifically, each component is melt-kneaded by a roll, a kneader, an extruder, etc. The melt-kneading conditions can be known conditions.
上記の方法により、無機粒子を樹脂(b)で被覆して被覆無機粒子を得るとともに、当該被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物を調製することができる。 By using the above method, inorganic particles can be coated with resin (b) to obtain coated inorganic particles, and a thermosetting resin composition containing the coated inorganic particles can be prepared.
また、樹脂被覆無機粒子が得られているか否かは以下のように測定した。
複合材パウダー(熱硬化性樹脂組成物)から樹脂被覆無機粒子を取りだし、良溶媒で洗浄し、表面に強固に付着しているフェノキシ樹脂を除去し、同様にFT-IR装置にて表面を測定した。
その結果、芳香環が持つC=C結合由来の>3000cm-1のピークを検出できることから、無機粒子表面がフェノキシ樹脂で被覆されていることを確認することができる
Whether or not resin-coated inorganic particles were obtained was determined as follows.
The resin-coated inorganic particles were taken out from the composite powder (thermosetting resin composition), washed with a good solvent to remove the phenoxy resin firmly attached to the surface, and the surface was similarly measured with the FT-IR device.
As a result, a peak at >3000 cm-1 derived from the C=C bond of the aromatic ring can be detected, confirming that the inorganic particle surface is coated with the phenoxy resin.
熱硬化性樹脂組成物を冷却した後に粉砕することによって、顆粒状またはタブレット状の熱硬化性樹脂組成物(封止用樹脂組成物)を得ることができる。得られた顆粒状またはタブレット状の熱硬化性樹脂組成物により、トランスファー成形、射出成形、および圧縮成形等の公知の成型方法を用いて封止成形することができる。 The thermosetting resin composition can be cooled and then pulverized to obtain a granular or tablet-like thermosetting resin composition (encapsulating resin composition). The obtained granular or tablet-like thermosetting resin composition can be encapsulated using known molding methods such as transfer molding, injection molding, and compression molding.
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は、一般的な半導体素子やパワー半導体などの半導体素子封止用樹脂組成物、ウェハ封止用樹脂組成物、疑似ウェハ形成用樹脂組成物、車載用電子制御ユニット形成用封止用樹脂組成物、配線基板形成用封止用樹脂組成物、ローター固定部材用封止用樹脂組成物などの各種の用途に用いることができる。 The thermosetting resin composition of this embodiment can be used for various applications, such as a resin composition for sealing semiconductor elements such as general semiconductor elements and power semiconductors, a resin composition for sealing wafers, a resin composition for forming pseudo wafers, a resin composition for sealing electronic control units for vehicles, a resin composition for sealing wiring boards, and a resin composition for sealing rotor fixing members.
本実施形態にかかる熱硬化性樹脂組成物は、半導体装置において、基板上に搭載された半導体素子を封止する封止部材に用いることができる。すなわち、本実施形態に係る半導体装置は、基板上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子を封止する封止部材と、を備える半導体装置であって、封止部材が、上述した封止樹脂組成物の硬化物で構成されるものである。 The thermosetting resin composition according to this embodiment can be used in a semiconductor device as a sealing member that seals a semiconductor element mounted on a substrate. That is, the semiconductor device according to this embodiment is a semiconductor device that includes a semiconductor element mounted on a substrate and a sealing member that seals the semiconductor element, and the sealing member is composed of a cured product of the above-mentioned sealing resin composition.
封止部材を形成する方法は限定されないが、例えば、トランスファー成形法、圧縮成形法、インジェクション成形などが挙げられる。これらの方法により、熱硬化性樹脂組成物を、成形し、硬化させることにより封止部材を形成することができる。 The method for forming the sealing member is not limited, but examples include transfer molding, compression molding, and injection molding. By using these methods, the thermosetting resin composition can be molded and cured to form the sealing member.
半導体素子としては、限定されず、半導体装置の用途に応じて、公知の半導体素子を選択することができる。半導体素子としては、具体的には、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、固体撮像素子などが挙げられる。 The semiconductor element is not limited, and a known semiconductor element can be selected depending on the application of the semiconductor device. Specific examples of the semiconductor element include integrated circuits, large-scale integrated circuits, transistors, thyristors, diodes, and solid-state imaging elements.
基板としては、限定されず、半導体装置の用途に応じて、公知の半導体装置を選択することができる。基板としては、具体的には、インターポーザ等の配線基板、リードフレームなどが挙げられる。 The substrate is not limited, and a known semiconductor device can be selected depending on the application of the semiconductor device. Specific examples of the substrate include wiring boards such as interposers and lead frames.
半導体素子と、基材との電気的な接続が必要な場合、適宜接続してもよい。電気的に接続する方法は、限定されるものではないが、具体的には、ワイヤボンディング、フリップチップ接続などが挙げられる。 If electrical connection between the semiconductor element and the substrate is required, they may be connected as appropriate. There are no limitations on the method of electrical connection, but specific examples include wire bonding and flip chip connection.
本実施形態において、有用な電気的な接続方法は、上記具体例のうち、ワイヤボンディングである。すなわち、本実施形態に係る半導体装置は、半導体素子がボンディングワイヤを介して基板と接続されており、封止部材によりボンディングワイヤを封止する場合、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物は流動性に優れるため、ワイヤ流れ等が抑制され、半導体装置の歩留まりが改善される。 In this embodiment, a useful electrical connection method is wire bonding among the above specific examples. That is, in the semiconductor device according to this embodiment, the semiconductor element is connected to the substrate via a bonding wire, and when the bonding wire is sealed with a sealing member, the thermosetting resin composition of this embodiment has excellent fluidity, so that wire sweep and the like are suppressed, and the yield of the semiconductor device is improved.
本実施形態にかかる半導体装置の種類としては、具体的には、MAP(Mold Array Package)、QFP(Quad Flat Package)、SOP(Small Outline Package)、QFN(Quad Flat Non-leaded Package)、SON(Small Outline Non-leaded Package)、BGA(Ball Grid Array)、LF-BGA(Lead Flame BGA)、FCBGA(Flip Chip BGA)、MAPBGA(Molded Array Process BGA)、eWLB(Embedded Wafer-Level BGA)、Fan-In型eWLB、Fan-Out型eWLBなどが挙げられる。 Specific types of semiconductor devices according to this embodiment include MAP (Mold Array Package), QFP (Quad Flat Package), SOP (Small Outline Package), QFN (Quad Flat Non-leaded Package), SON (Small Outline Non-leaded Package), BGA (Ball Grid Array), LF-BGA (Lead Frame BGA), FCBGA (Flip Chip BGA), MAPBGA (Molded Array Process BGA), eWLB (Embedded Examples include wafer-level BGA), fan-in type eWLB, and fan-out type eWLB.
以下に、本実施形態に係る熱硬化性樹脂組成物を用いた半導体装置について、図1及び図2を用いて説明する。
図1は本実施形態に係る半導体装置100の一例を示す断面図である。ここで、基材30は、例えば、リードフレームである。
A semiconductor device using the thermosetting resin composition according to this embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
1 is a cross-sectional view showing an example of a
本実施形態の半導体装置100は、半導体素子20と、半導体素子20に接続されるボンディングワイヤ40と、封止部材50と、を備えるものであり、当該封止部材50は、上述の熱硬化性樹脂組成物の硬化物により構成される。
The
より具体的には、半導体素子20は、基材30上にダイアタッチ材10を介して固定されており、半導体装置100は、半導体素子20上に設けられた電極パッド22からボンディングワイヤ40を介して接続されるアウターリード34を有する。ボンディングワイヤ40は用いられる半導体素子20に応じて設定することができるが、たとえばCuワイヤを用いることができる。
なお、半導体素子20は、基材30が備えるダイパッド32の上にダイアタッチ材10を介して固定されてもよい。
図2は、図1に示す半導体装置100の変形例を示す断面図である。
More specifically, the
The
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a modification of the
ここで、基材30は、例えば、インターポーザである。基材30において、半導体素子20が固定される面と反対の面には、例えば、複数の半田ボール52が形成される。
Here, the
(熱伝導性樹脂シート)
本実施形態の熱伝導性樹脂シートは、キャリア基材と、キャリア基材上に設けられた、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂層と、を備えるものである。本実施形態のフェノキシ樹脂(A)はキャリア基材の表面に強固に密着し、さらに樹脂成分とのなじみに優れるとともに熱伝導性にも優れることから、キャリア基材等の熱を好適に放熱することができる。
本実施形態の熱硬化性樹脂組成物を熱伝導性樹脂シートの樹脂層として用いる場合、熱硬化性樹脂組成物の製造方法として、例えば、次のような方法がある。
(Thermal conductive resin sheet)
The thermally conductive resin sheet of the present embodiment includes a carrier substrate and a resin layer formed on the carrier substrate and made of the thermosetting resin composition of the present embodiment. The phenoxy resin (A) of the present embodiment is firmly attached to the surface of the carrier substrate, and has excellent compatibility with the resin component and excellent thermal conductivity, so that the heat of the carrier substrate and the like can be suitably dissipated.
When the thermosetting resin composition of the present embodiment is used as a resin layer of a thermally conductive resin sheet, the thermosetting resin composition can be produced, for example, by the following method.
前述のフェノキシ樹脂(A)と、エポキシ樹脂と、熱硬化性樹脂(前記フェノキシ樹脂および前記エポキシ樹脂を除く)と、無機粒子と、さらに必要に応じて低応力剤等を、溶剤中に溶解、混合、撹拌することにより樹脂ワニス(ワニス状の熱硬化性樹脂組成物)を調製することができる。この混合は、超音波分散方式、高圧衝突式分散方式、高速回転分散方式、ビーズミル方式、高速せん断分散方式、および自転公転式分散方式などの各種混合機を用いることができる。 The resin varnish (thermosetting resin composition in varnish form) can be prepared by dissolving, mixing, and stirring the above-mentioned phenoxy resin (A), epoxy resin, thermosetting resin (excluding the above-mentioned phenoxy resin and the above-mentioned epoxy resin), inorganic particles, and, if necessary, a low stress agent, etc., in a solvent. This mixing can be performed using various mixers such as ultrasonic dispersion type, high-pressure collision type dispersion type, high-speed rotation dispersion type, bead mill type, high-speed shear dispersion type, and rotation-revolution type dispersion type.
上記溶剤としては特に限定されないが、アセトン、メチルイソブチルケトン、トルエン、酢酸エチル、シクロヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサノン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、セルソルブ系、カルビトール系、アニソール、およびN-メチルピロリドン等が挙げられる。 The above solvents are not particularly limited, but include acetone, methyl isobutyl ketone, toluene, ethyl acetate, cyclohexane, heptane, cyclohexanone, tetrahydrofuran, dimethylformamide, dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, ethylene glycol, cellosolve-based solvents, carbitol-based solvents, anisole, and N-methylpyrrolidone.
上記樹脂シートは、たとえばワニス状の熱硬化性樹脂組成物をキャリア基材上に塗布して得られた塗布膜(樹脂層)に対して、溶剤除去処理を行うことにより得ることができる。上記樹脂シート中の溶剤含有率が、熱硬化性樹脂組成物全体に対して10重量%以下とすることができる。たとえば80℃~200℃、1分間~30分間の条件で溶剤除去処理を行うことができる。 The resin sheet can be obtained, for example, by applying a varnish-like thermosetting resin composition onto a carrier substrate to obtain a coating film (resin layer) and then carrying out a solvent removal process. The solvent content in the resin sheet can be 10% by weight or less based on the entire thermosetting resin composition. For example, the solvent removal process can be carried out under conditions of 80°C to 200°C and 1 minute to 30 minutes.
また、本実施形態において、上記キャリア基材としては、例えば、高分子フィルムや金属箔などを用いることができる。当該高分子フィルムとしては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリカーボネート、シリコーンシート等の離型紙、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂などの耐熱性を有した熱可塑性樹脂シート等が挙げられる。当該金属箔としては、特に限定されないが、例えば、銅および/または銅系合金、アルミおよび/またはアルミ系合金、鉄および/または鉄系合金、銀および/または銀系合金、金および金系合金、亜鉛および亜鉛系合金、ニッケルおよびニッケル系合金、錫および錫系合金などが挙げられる。 In this embodiment, the carrier substrate may be, for example, a polymer film or a metal foil. Examples of the polymer film include, but are not limited to, polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polyesters such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate, polycarbonates, release papers such as silicone sheets, and heat-resistant thermoplastic resin sheets such as fluorine-based resins and polyimide resins. Examples of the metal foil include, but are not limited to, copper and/or copper-based alloys, aluminum and/or aluminum-based alloys, iron and/or iron-based alloys, silver and/or silver-based alloys, gold and gold-based alloys, zinc and zinc-based alloys, nickel and nickel-based alloys, and tin and tin-based alloys.
(樹脂基板)
本実施形態の樹脂基板は、上記熱硬化性樹脂組成物の硬化物で構成された絶縁層を備えるものである。この樹脂基板は、例えば、LED、パワーモジュールなどの電子部品を搭載するためのプリント基板の材料として用いることができる。
(Resin substrate)
The resin substrate of the present embodiment includes an insulating layer made of the cured product of the thermosetting resin composition. This resin substrate can be used as a material for a printed circuit board on which electronic components such as LEDs and power modules are mounted.
(金属ベース基板)
本実施形態の一例として、金属ベース基板60について図3に基づいて説明する。
図3は、金属ベース基板60の構成の一例を示す断面図である。
(Metal base substrate)
As an example of this embodiment, a
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the
上記金属ベース基板60は、図3に示すように、金属基板70と、金属基板70上に設けられた絶縁層80と、絶縁層80上に設けられた金属層90と、を備えることができる。この絶縁層80は、上記の熱硬化性樹脂組成物からなる樹脂層、熱硬化性樹脂組成物の硬化物および積層板からなる群から選択される一種で構成することが可能である。これらの樹脂層、積層板のそれぞれは、金属層90の回路加工の前では、Bステージ状態の熱硬化性樹脂組成物で構成されていてもよく、回路加工の後では、それを硬化処理されてなる硬化体であってもよい。
As shown in FIG. 3, the
金属層90は絶縁層80上に設けられ、回路加工されるものである。この金属層90を構成する金属としては、例えば、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、鉄、錫等から選択される一種または二種以上が挙げられる。これらの中でも、金属層90は、好ましくは銅層またはアルミニウム層であり、特に好ましくは銅層である。銅またはアルミニウムを用いることで、金属層90の回路加工性を良好なものとすることができる。金属層90は、板状で入手できる金属箔を用いてもよいし、ロール状で入手できる金属箔を用いてもよい。
金属層90の厚みの下限は、例えば、0.01mm以上であり、好ましくは0.035mm以上であれば、高電流を要する用途に適用できる。
The
The lower limit of the thickness of the
また、金属層90の厚みの上限は、例えば、10.0mm以下であり、好ましくは5mm以下である。このような数値以下であれば、回路加工性を向上させることができ、また、基板全体としての薄型化を図ることができる。
The upper limit of the thickness of the
金属基板70は、金属ベース基板60に蓄積された熱を放熱する役割を有する。金属基板70は、放熱性の金属基板であれば特に限定されないが、例えば、銅基板、銅合金基板、アルミニウム基板、アルミニウム合金基板であり、銅基板またはアルミニウム基板が好ましく、銅基板がより好ましい。銅基板またはアルミニウム基板を用いることで、金属基板70の放熱性を良好なものとすることができる。
金属基板70の厚さは、本発明の目的が損なわれない限り、適宜設定できる。
The
The thickness of the
金属基板70の厚さの上限は、例えば、20.0mm以下であり、好ましくは5.0mm以下である。この数値以下の金属基板70を用いることで、金属ベース基板60の外形加工や切り出し加工等における加工性を向上させることができる。
The upper limit of the thickness of the
また、金属基板70の厚さの下限は、例えば、0.01mm以上であり、好ましくは0.6mm以上である。この数値以上の金属基板70を用いることで、金属ベース基板60全体としての放熱性を向上させることができる。
The lower limit of the thickness of the
本実施形態において、金属ベース基板60は、各種の基板用途に用いることが可能であるが、熱伝導性及び耐熱性に優れることから、LEDやパワーモジュールを用いるプリント基板として用いることが可能である。
In this embodiment, the
金属ベース基板60は、パターンにエッチング等することによって回路加工された金属層90を有することができる。この金属ベース基板60において、最外層に不図示のソルダーレジストを形成し、露光・現像により電子部品が実装できるよう接続用電極部が露出されていてもよい。
The
以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の様々な構成を採用することができる。 The above describes embodiments of the present invention, but these are merely examples of the present invention, and various configurations other than those described above can be adopted as long as they do not impair the effects of the present invention.
以下に、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
合成例で用いた原料は以下の通り。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
The raw materials used in the synthesis examples are as follows:
(エポキシ化合物)
・YX4000:下記化学式で表されるテトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂(2官能エポキシ化合物、メソゲン構造あり、三菱ケミカル社製、YX4000)
(Epoxy Compound)
YX4000: Tetramethylbiphenyl type epoxy resin represented by the following chemical formula (bifunctional epoxy compound, having a mesogen structure, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, YX4000)
・下記化学式で表される4,4'-ビフェニルジグリシジルエーテル(メソゲン構造あり、住友ベークライト社合成品) - 4,4'-biphenyl diglycidyl ether (has a mesogenic structure, synthesized by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) represented by the following chemical formula
(フェノール化合物)
・HQHBA:下記化学式で表されるエステル基含有ビスフェノール(HQHBA、2官能フェノール化合物、メソゲン構造あり、上野製薬社製)
(Phenol compounds)
HQHBA: ester group-containing bisphenol represented by the following chemical formula (HQHBA, bifunctional phenol compound, has a mesogen structure, manufactured by Ueno Pharmaceutical Co., Ltd.)
・下記化学式で表されるハイドロキノン(東京化成社製) - Hydroquinone (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) represented by the following chemical formula
(合成例1)
<フェノキシ樹脂(c-1)の合成>
エポキシ化合物(YX4000)69.2重量部、フェノール化合物(HQHBA)24.9重量部、およびトリフェニルホスフィン(TPP)0.1重量部を反応器に投下し、150℃で1時間溶融混合して反応させた。GPCで目的の分子量となることを確認し、下記化学式で表されるフェノキシ樹脂(c-1)(繰り返し単位数nの平均値は4.4)を得られたことを確認した。
(Synthesis Example 1)
<Synthesis of phenoxy resin (c-1)>
69.2 parts by weight of an epoxy compound (YX4000), 24.9 parts by weight of a phenol compound (HQHBA), and 0.1 parts by weight of triphenylphosphine (TPP) were added to a reactor and reacted by melt mixing at 150° C. for 1 hour. It was confirmed by GPC that the desired molecular weight was achieved, and that a phenoxy resin (c-1) represented by the following chemical formula (average number of repeating units n is 4.4) was obtained.
GPCの測定条件は、以下の通りである。
・東ソー(株)社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー装置HLC-8320GPC
・カラム:東ソー(株)社製TSK-GEL GMH、G2000H、SuperHM-M
・検出器:液体クロマトグラム用RI検出器
・測定温度:40℃
・溶媒:THF
・試料濃度:2.0mg/ミリリットル
The measurement conditions for GPC are as follows.
- Gel permeation chromatography device HLC-8320GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: TSK-GEL GMH, G2000H, Super HM-M manufactured by Tosoh Corporation
Detector: RI detector for liquid chromatography Measurement temperature: 40°C
Solvent: THF
Sample concentration: 2.0 mg/milliliter
<変性フェノキシ樹脂(A-1)の合成>
フェノキシ樹脂(c-1)を含む溶融混合物に、3-イソシアナトプロピルトリエトキシシランを5.8重量部加え、さらに7時間反応を継続した。反応後、得られた溶融樹脂を室温まで冷却した。冷却後、粉砕して褐色固体の下記化学式で表される変性フェノキシ樹脂(A)(化学式中の繰り返し単位数nの平均値は8.3)を100重量部得た。
得られた変性フェノキシ樹脂(A-1)分子量はポリスチレン屈折率換算で4500mol/g、エポキシ当量は534g/eqであった。
<Synthesis of Modified Phenoxy Resin (A-1)>
To the molten mixture containing the phenoxy resin (c-1), 5.8 parts by weight of 3-isocyanatopropyltriethoxysilane was added, and the reaction was continued for another 7 hours. After the reaction, the resulting molten resin was cooled to room temperature. After cooling, it was pulverized to obtain 100 parts by weight of a brown solid modified phenoxy resin (A) represented by the following chemical formula (the average value of the number of repeating units n in the chemical formula is 8.3).
The resulting modified phenoxy resin (A-1) had a molecular weight of 4,500 mol/g in terms of the refractive index of polystyrene, and an epoxy equivalent of 534 g/eq.
上記化学式において、X1およびX2は水素原子または以下の基を示し、少なくとも一部は以下の基である。 In the above chemical formula, X1 and X2 represent a hydrogen atom or the following groups, at least some of which are the following groups:
上記化学式において、X3およびX4はグリシジルエーテル基または以下の基を示し、少なくとも一部は以下の基である。 In the above chemical formula, X3 and X4 represent a glycidyl ether group or the following group, at least a portion of which is the following group:
1H-NMRの測定結果を以下に示す。1H-NMRよりSi成分混入量はエポキシ化合物(YX4000)のエポキシ基のモル量に対して約6mol%であり、仕込み重量と一致することが確認された。 The results of 1 H-NMR are shown below. It was confirmed from 1 H-NMR that the amount of the Si component mixed in was about 6 mol % based on the molar amount of the epoxy group of the epoxy compound (YX4000), which was consistent with the charged weight.
δ[ppm](400MHz,DMSO-d6):
8.1(1H,d,8.8Hz,Ar-H),7.2(7H,m,Ar-H),5.4(1H,m,CH2-CH(OH)-CH2),4.2-3.5(7H,m,O-CH2-CH,O-CH2-CH,Si-OCH2,OCH2CHCH2),2.8(1H,m,OCH2CH),2.7(1H,m,OCH2CH),2.3(12H,s,CH3),1.7(0.1H,m,SiCH2CH2CH2),1.4(0.1,m,SiCH2CH2),1.1(0.6H,m,SiOCH2CH3),0.5(0.1H,m,SiCH2)
δ [ppm] (400 MHz, DMSO-d6):
8.1 (1H, d, 8.8 Hz, Ar-H), 7.2 (7H, m, Ar-H), 5.4 (1H, m, CH2- CH(OH) -CH2 ), 4.2-3.5 (7H, m, O- CH2 -CH, O-CH2-CH, Si- OCH2 , OCH2CHCH2), 2.8 (1H, m, OCH2CH ) , 2.7 (1H, m, OCH2CH ), 2.3 (12H, s, CH3 ), 1.7 (0.1H, m , SiCH2CH2CH2) , 1.4 (0.1, m, SiCH2CH2), 1.1 (0.6H, m , SiOCH2CH3 ) , 0.5 (0.1H, m, SiCH2 ) .
FT-IR測定の結果、3500cm-1付近にOH基、NH基由来のブロードピークが確認された。さらに、原料(3-イソシアナトプロピルトリエトキシシラン)のイソシアネート基由来のピーク(2200cm-1付近)は検出されなかった。1720cm-1付近にエステル基、オキサゾリドン環、ウレタン結合由来のピークが確認された。1100~1210cm-1付近にエステル基由来のピークが確認された。1105,950cm-1付近にアルコキシシラン由来のピークが確認された。 As a result of FT-IR measurement, broad peaks derived from OH groups and NH groups were confirmed near 3500 cm -1 . Furthermore, a peak derived from the isocyanate group of the raw material (3-isocyanatopropyltriethoxysilane) (near 2200 cm -1 ) was not detected. Peaks derived from ester groups, oxazolidone rings, and urethane bonds were confirmed near 1720 cm -1 . Peaks derived from ester groups were confirmed near 1100 to 1210 cm -1 . Peaks derived from alkoxysilanes were confirmed near 1105 and 950 cm -1 .
(合成例2)
<フェノキシ樹脂(c-2)の合成>
エポキシ化合物(4,4'-ビフェニルジグリシジルエーテル)81.1重量部、フェノール化合物(ハイドロキノン)14.5重量部、トリフェニルホスフィン(東京化成社製)0.1重量部を反応器に投下し、150℃で1時間溶融混合して反応させた。GPCで目的の分子量となることを確認し、下記化学式で表されるフェノキシ樹脂(c-2)(繰り返し単位数nの平均値は3.8)を得られたことを確認した。
(Synthesis Example 2)
<Synthesis of phenoxy resin (c-2)>
81.1 parts by weight of an epoxy compound (4,4'-biphenyl diglycidyl ether), 14.5 parts by weight of a phenol compound (hydroquinone), and 0.1 parts by weight of triphenylphosphine (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.) were added to a reactor and reacted by melt mixing at 150°C for 1 hour. It was confirmed by GPC that the desired molecular weight was achieved, and that a phenoxy resin (c-2) represented by the following chemical formula (average value of the number of repeating units n is 3.8) was obtained.
<変性フェノキシ樹脂(A-2)の合成>
フェノキシ樹脂(c-2)を含む溶融混合物に、3-イソシアナトプロピルトリエトキシシランを4.3重量部加え、さらに7時間反応を継続した。反応後、得られた溶融樹脂を室温まで冷却した。冷却後、粉砕して白色固体の下記化学式で表される変性フェノキシ樹脂(A-2)(化学式中の繰り返し単位数nの平均値は13.2)を100重量部得た。
得られた変性フェノキシ樹脂(A-2)の分子量はポリスチレン屈折率換算で5600mol/g、エポキシ当量は562g/eqであった。
<Synthesis of Modified Phenoxy Resin (A-2)>
To the molten mixture containing the phenoxy resin (c-2), 4.3 parts by weight of 3-isocyanatopropyltriethoxysilane was added, and the reaction was continued for another 7 hours. After the reaction, the resulting molten resin was cooled to room temperature. After cooling, it was pulverized to obtain 100 parts by weight of a white solid modified phenoxy resin (A-2) represented by the following chemical formula (the average value of the number of repeating units n in the chemical formula is 13.2).
The resulting modified phenoxy resin (A-2) had a molecular weight of 5,600 mol/g in terms of the refractive index of polystyrene, and an epoxy equivalent of 562 g/eq.
上記化学式において、X1およびX2は水素原子または以下の基を示し、少なくとも一部は以下の基である。 In the above chemical formula, X1 and X2 represent a hydrogen atom or the following groups, at least some of which are the following groups:
上記化学式において、X3およびX4はグリシジルエーテル基または以下の基を示し、少なくとも一部は以下の基である。 In the above chemical formula, X3 and X4 represent a glycidyl ether group or the following group, at least a portion of which is the following group:
1H-NMRの測定結果を以下に示す。1H-NMRよりSi成分混入量はエポキシ化合物(4,4'-ビフェニルジグリシジルエーテル)のエポキシ基のモル量に対して約6mol%であり、仕込み重量と一致することが確認された。 The results of 1 H-NMR are shown below. It was confirmed from 1 H-NMR that the amount of the Si component mixed in was about 6 mol % based on the molar amount of the epoxy group of the epoxy compound (4,4'-biphenyl diglycidyl ether), which was consistent with the charged weight.
δ[ppm](400MHz,DMSO-d6):
7.5(8H,m,Ar-H),7.0(8H,m,Ar-H),6.9(4H,m,Ar-H),5.4(3H,m,CH2-CH(OH)-CH2),5.4-3.7(27H,m,CH2-CH-O-CH2,CH2-CH-O,Si-OCH2),2.8-2.6(4H,m,CH2OCHCH2),1.7(0.1H,m,CH2CH2CH2Si),1.4(0.1H,m,CH2CH2Si),1.1(0.6H,m,SiOCH2CH3),0.5(0.1H,m,SiCH2)
δ [ppm] (400 MHz, DMSO-d6):
7.5 (8H, m, Ar-H), 7.0 (8H, m, Ar-H), 6.9 (4H, m, Ar-H), 5.4 (3H, m, CH2 -CH(OH) -CH2 ), 5.4-3.7 (27H, m, CH2 -CH-O- CH2 , CH2 - CH-O, Si- OCH2 ), 2.8-2.6 (4H, m , CH2OCHCH2 ), 1.7 (0.1H, m , CH2CH2CH2Si ), 1.4 (0.1H, m , CH2CH2Si ), 1.1 (0.6H, m, SiOCH2CH3 ), 0.5 (0.1H, m, SiCH2 ) .
FT-IR測定の結果、3500cm-1付近にOH基、NH基由来のブロードピークが確認された。さらに、原料(3-イソシアナトプロピルトリエトキシシラン)のイソシアネート基由来のピーク(2200cm-1付近)は検出されなかった。1701cm-1にオキサゾリドン環、ウレタン結合由来のピークが確認された。1105,950cm-1付近にアルコキシシラン由来のピークが確認された。 As a result of FT-IR measurement, broad peaks derived from OH groups and NH groups were confirmed near 3500 cm -1 . Furthermore, a peak derived from the isocyanate group of the raw material (3-isocyanatopropyltriethoxysilane) (near 2200 cm -1 ) was not detected. Peaks derived from oxazolidone rings and urethane bonds were confirmed at 1701 cm -1 . Peaks derived from alkoxysilanes were confirmed near 1105 and 950 cm -1 .
(合成例3)
<フェノキシ樹脂(c-3)の合成>
エポキシ化合物(YX4000)73.4重量部、フェノール化合物(HQHBA)26.5重量部、およびトリフェニルホスフィン(TPP)0.1重量部を反応器に投下し、150℃で7時間溶融混合して反応させた。反応後、得られた溶融樹脂を室温まで冷却した。冷却後、粉砕して褐色固体を得た。GPCで目的の分子量となることを確認し、下記化学式で表されるフェノキシ樹脂(c-3)(繰り返し単位数nの平均値は7.8)を得られたことを確認した。フェノキシ樹脂(c-3)の分子量はポリスチレン屈折率換算で4200mol/g、エポキシ当量は515g/eqであった。
(Synthesis Example 3)
<Synthesis of phenoxy resin (c-3)>
73.4 parts by weight of an epoxy compound (YX4000), 26.5 parts by weight of a phenol compound (HQHBA), and 0.1 parts by weight of triphenylphosphine (TPP) were dropped into a reactor and melt-mixed and reacted at 150°C for 7 hours. After the reaction, the resulting molten resin was cooled to room temperature. After cooling, the mixture was pulverized to obtain a brown solid. It was confirmed by GPC that the desired molecular weight was obtained, and that a phenoxy resin (c-3) represented by the following chemical formula (the average value of the number of repeating units n is 7.8) was obtained. The molecular weight of the phenoxy resin (c-3) was 4200 mol/g in terms of the polystyrene refractive index, and the epoxy equivalent was 515 g/eq.
上記の合成例で得られたフェノキシ樹脂を用いて、フィラーを処理し、得られた処理フィラーを用いて熱硬化性樹脂組成物を調製した。以下、実施例で用いた原料は以下の通り。
・エポキシ樹脂:ビフェニル型エポキシ樹脂(YX-4000K、三菱化学社製)
・フェノール硬化剤1:以下構造のノボラック型フェノール樹脂、重量平均分子量500(ポリスチレン換算))
The phenoxy resin obtained in the above synthesis example was used to treat a filler, and the treated filler was used to prepare a thermosetting resin composition.
Epoxy resin: biphenyl type epoxy resin (YX-4000K, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Phenol hardener 1: Novolac type phenolic resin having the following structure, weight average molecular weight 500 (polystyrene equivalent)
・フェノール硬化剤2:4,4'-ビフェノール
・フィラー1(未処理):アルミナフィラー(DAB-30FC、デンカ株式会社製、平均粒径13μm)
・アミン系カップリング剤:CF-4083(N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、東レ・ダウコーニング社製)
・硬化触媒:PP-360 (トリフェニルホスフィン、ケイ・アイ化成社製)
・硬化遅延剤:2,3-ジヒドロキシナフタレン(エア・ウォーター株式会社製)
・離型剤:合成ワックス(WE-4、クラリアントケミカルズ株式会社製)
・着色剤:カーボンブラック(カーボン#5、三菱ケミカル社製)
・低応力剤:シリコーン(FZ-3730、東レ・ダウコーニング社製)
・シリカ微粉:DAW-02、デンカ株式会社製、平均粒径2.7μm
Phenol hardener 2: 4,4'-biphenol Filler 1 (untreated): Alumina filler (DAB-30FC, manufactured by Denka Co., Ltd., average particle size 13 μm)
Amine coupling agent: CF-4083 (N-phenyl-γ-aminopropyltrimethoxysilane, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.)
Curing catalyst: PP-360 (triphenylphosphine, manufactured by K.I. Chemicals Co., Ltd.)
Hardening retarder: 2,3-dihydroxynaphthalene (manufactured by Air Water Inc.)
Release agent: Synthetic wax (WE-4, Clariant Chemicals Co., Ltd.)
Colorant: Carbon black (Carbon #5, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
Low stress agent: Silicone (FZ-3730, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.)
Silica fine powder: DAW-02, manufactured by Denka Co., Ltd., average particle size 2.7 μm
(実施例1 処理フィラーAおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
<処理フィラーAの調製>
フィラー1(アルミナフィラー)を68.9重量部、エタノールを31重量部、合成例1で得られた変性フェノキシ樹脂(A-1)を0.05重量部はかり取り、12時間攪拌し分散させた。撹拌後、溶媒を留去し、120℃/3時間で加熱乾燥を行い、処理フィラーAを得た。
Example 1 Preparation of Treated Filler A and Thermosetting Resin Composition
<Preparation of Treated Filler A>
68.9 parts by weight of Filler 1 (alumina filler), 31 parts by weight of ethanol, and 0.05 parts by weight of the modified phenoxy resin (A-1) obtained in Synthesis Example 1 were weighed out and dispersed by stirring for 12 hours. After stirring, the solvent was distilled off, and the mixture was dried by heating at 120°C for 3 hours to obtain Treated Filler A.
<熱硬化性樹脂組成物の調製>
表1に記載された各種原料を所定重量はかりとり、温度 80℃で20分間溶融混練した後、室温に戻し、得られた固形物を粉砕して複合材パウダー(熱硬化性樹脂組成物)を作製した。得られた複合材パウダーを用いて以下の方法で物性を測定した。結果を表1に示す。
<Preparation of Thermosetting Resin Composition>
The raw materials shown in Table 1 were weighed out by predetermined weight, melt-kneaded at 80°C for 20 minutes, and then cooled to room temperature. The solid matter obtained was pulverized to prepare a composite powder (thermosetting resin composition). The physical properties of the obtained composite powder were measured by the following method. The results are shown in Table 1.
・スパイラルフロー(流動性)の測定
実施例および比較例の複合材パウダーを用いてスパイラルフロー試験を行った。
試験は、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の金型に、金型温度175℃、注入圧力6.9MPa、硬化時間120秒の条件で複合材パウダーを注入し、流動長を測定することにより行った。数値が大きいほど、流動性が良好であることを示す。
Measurement of Spiral Flow (Fluidity) A spiral flow test was carried out using the composite powders of the examples and comparative examples.
The test was performed by using a low pressure transfer molding machine ("KTS-15" manufactured by Kotaki Seiki Co., Ltd.) to inject the composite powder into a metal mold for spiral flow measurement conforming to EMMI-1-66 under the conditions of a metal mold temperature of 175°C, an injection pressure of 6.9 MPa, and a curing time of 120 seconds, and measuring the flow length. A larger value indicates better flowability.
・ゲルタイムの測定
175℃に設定されたホットプレート上に、粉体状の複合材パウダーを置いた。複合材パウダーが溶融した後、ヘラで練りながら、硬化するまでの時間(ヘラで練ることができなくなるまでの時間)を測定した。この硬化時間がある程度短いことは、成形性に優れることを意味する。結果を表1に示す。
Measurement of gel time: The powdered composite powder was placed on a hot plate set at 175°C. After the composite powder melted, the time until it hardened (the time until it could no longer be kneaded with a spatula) was measured while kneading it with a spatula. A relatively short hardening time means that the moldability is excellent. The results are shown in Table 1.
・熱伝導率の測定
実施例および比較例の複合材パウダーを180℃/2MPa/15分間で圧縮成形した後、オーブンにて180℃/3時間加熱処理を行い、硬化物を作製した。得られた硬化物を直径10mm×厚さ1mmに加工し、熱拡散率測定サンプルとして用いた。
ULVAC社製のXeフラッシュアナライザーTD-1RTVを用いて、非定常法により板状の熱拡散率測定サンプルの厚み方向の熱拡散係数(α)の測定を行った。測定は、大気雰囲気下、25℃の条件下で行った。
熱拡散率測定サンプルについて、得られた熱拡散係数(α)、比熱(Cp)、比重(SP)の測定値から、下記式に基づいて熱伝導率を算出した。結果を表1に示す。
熱伝導率[W/m・K]=α[m2/s]×Cp[J/kg・K]×Sp[g/cm3]
Measurement of thermal conductivity The composite powders of the examples and comparative examples were compression molded at 180°C/2 MPa/15 minutes, and then heat-treated in an oven at 180°C/3 hours to produce cured products. The obtained cured products were processed into a diameter of 10 mm x thickness of 1 mm and used as samples for measuring thermal diffusivity.
The thermal diffusivity (α) in the thickness direction of the plate-shaped thermal diffusivity measurement sample was measured by a non-steady method using a Xe flash analyzer TD-1RTV manufactured by ULVAC, Inc. The measurement was performed under the conditions of air and 25°C.
The thermal conductivity of the sample was calculated from the measured values of thermal diffusion coefficient (α), specific heat (Cp), and specific gravity (SP) according to the following formula. The results are shown in Table 1.
Thermal conductivity [W/m·K] = α [m 2 /s] × Cp [J/kg·K] × Sp [g/cm 3 ]
(実施例2 処理フィラーBおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
変性フェノキシ樹脂(A-1)の量を0.1重量部とした以外は実施例1と同様にして処理フィラーBおよび熱硬化性樹脂組成物の調製し、物性を測定した。
Example 2 Preparation of Treated Filler B and Thermosetting Resin Composition
Treated filler B and a thermosetting resin composition were prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of modified phenoxy resin (A-1) was 0.1 parts by weight, and the physical properties were measured.
(実施例3 処理フィラーCおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
変性フェノキシ樹脂(A-1)の量を0.2重量部とした以外は実施例1と同様にして処理フィラーCおよび熱硬化性樹脂組成物の調製し、物性を測定した。
Example 3 Preparation of Treated Filler C and Thermosetting Resin Composition
Treated filler C and a thermosetting resin composition were prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of modified phenoxy resin (A-1) was 0.2 parts by weight, and the physical properties were measured.
(実施例4 処理フィラーDおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
変性フェノキシ樹脂(A-1)の量を0.25重量部とした以外は実施例1と同様にして処理フィラーDおよび熱硬化性樹脂組成物の調製し、物性を測定した。
Example 4 Preparation of Treated Filler D and Thermosetting Resin Composition
Treated filler D and a thermosetting resin composition were prepared in the same manner as in Example 1, except that the amount of modified phenoxy resin (A-1) was 0.25 parts by weight, and the physical properties were measured.
(実施例5 処理フィラーEおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
変性フェノキシ樹脂(A-1)0.05重量部に変えて、合成例2で得られた変性フェノキシ樹脂(A-2)0.1重量部用いた以外は実施例1と同様にして処理フィラーEおよび熱硬化性樹脂組成物の調製し、物性を測定した。
Example 5 Preparation of Treated Filler E and Thermosetting Resin Composition
A treated filler E and a thermosetting resin composition were prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.1 parts by weight of the modified phenoxy resin (A-2) obtained in Synthesis Example 2 was used instead of 0.05 parts by weight of the modified phenoxy resin (A-1), and the physical properties were measured.
(実施例6 処理フィラーFおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
変性フェノキシ樹脂(A-1)0.05重量部に変えて、変性フェノキシ樹脂(A-2)0.2重量部用いた以外は実施例1と同様にして処理フィラーFおよび熱硬化性樹脂組成物の調製し、物性を測定した。
Example 6 Preparation of Treated Filler F and Thermosetting Resin Composition
Treated filler F and a thermosetting resin composition were prepared and their physical properties were measured in the same manner as in Example 1, except that 0.2 parts by weight of modified phenoxy resin (A-2) was used instead of 0.05 parts by weight of modified phenoxy resin (A-1).
(実施例7 フィラーGおよび熱硬化性樹脂組成物の調製)
変性フェノキシ樹脂(A-1)に変えて、合成例3で得られたフェノキシ樹脂(c-3)0.2重量部用いた以外は実施例1と同様にしてフィラーGおよび熱硬化性樹脂組成物の調製し、物性を測定した。
Example 7 Preparation of Filler G and Thermosetting Resin Composition
Filler G and a thermosetting resin composition were prepared in the same manner as in Example 1, except that 0.2 parts by weight of the phenoxy resin (c-3) obtained in Synthesis Example 3 was used instead of the modified phenoxy resin (A-1), and the physical properties were measured.
実施例の樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物は、比較例のものと比較して熱伝導性に優れる結果が示された。このような樹脂被覆無機粒子を含む熱硬化性樹脂組成物は、樹脂材料に用いることができ、さらに、半導体装置の封止材、放熱絶縁基板やシートなどの放熱絶縁材料に好適に用いることができる。 The thermosetting resin composition containing the resin-coated inorganic particles of the examples showed superior thermal conductivity compared to the comparative examples. Such a thermosetting resin composition containing resin-coated inorganic particles can be used as a resin material, and can also be suitably used as a heat dissipation insulating material such as a sealing material for semiconductor devices, and a heat dissipation insulating substrate or sheet.
また、実施例の熱硬化性樹脂組成物は、流動性に優れるとともに硬化時間が比較的短く生産性が改善されていた。言い換えれば、実施例の熱硬化性樹脂組成物はこれらの特性のバランスに優れていた。 The thermosetting resin composition of the examples also had excellent fluidity and a relatively short curing time, improving productivity. In other words, the thermosetting resin composition of the examples had an excellent balance of these properties.
100 半導体装置
10 ダイアタッチ材
20 半導体素子
22 電極パッド
30 基材
32 ダイパッド
34 アウターリード
40 ボンディングワイヤ
50 封止部材
52 半田ボール
60 金属ベース基板
70 金属基板
80 絶縁層
90 金属層
Claims (19)
(b)無機粒子(a)表面を被覆する樹脂と、
からなり、
樹脂(b)は、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含み、
樹脂(b1)は、フェノキシ樹脂を含む、樹脂被覆無機粒子。 (a) inorganic particles;
(b) a resin that coats the surfaces of the inorganic particles (a);
It consists of:
The resin (b) includes a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule,
The resin (b1) is a resin-coated inorganic particle containing a phenoxy resin .
エポキシ樹脂と、
熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、
を含む熱硬化性樹脂組成物。 The resin-coated inorganic particles according to any one of claims 1 to 9 ,
Epoxy resin,
A thermosetting resin (excluding the epoxy resin),
A thermosetting resin composition comprising:
有機溶媒中に無機粒子(a)を分散させる工程と、
得られた分散液に、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む樹脂(b)を混合する工程と、
得られた混合液から前記有機溶媒を留去し、次いで加熱して、無機粒子(a)表面を樹脂(b)で被覆する工程と、
を含む、樹脂被覆無機粒子の製造方法。 A method for producing the resin-coated inorganic particles according to any one of claims 1 to 9, comprising the steps of:
Dispersing inorganic particles (a) in an organic solvent;
mixing the obtained dispersion with a resin (b) containing a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in the molecule;
a step of distilling off the organic solvent from the obtained mixed liquid, and then heating the mixture to coat the surfaces of the inorganic particles (a) with the resin (b);
A method for producing resin-coated inorganic particles, comprising:
Q1~Q4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1~6のアルキル基、または炭素数1~6のアルコキシ基を示す。
mは0または1である。*は結合手を示す。
X1およびX2は、水素原子または下記一般式(2)で表される基であり、X1およびX2の少なくとも一方は下記一般式(2)で表される基である。
R5~R7は、それぞれ独立に、炭素数1~3のアルコキシ基または炭素数1~3のアルキル基を示し、少なくとも1つは炭素数1~3のアルコキシ基である。)) The method for producing resin-coated inorganic particles according to any one of claims 13 to 15 , wherein the resin (b1) comprises a phenoxy resin containing a repeating unit represented by the following general formula (1):
Q 1 to Q 4 each independently represent a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
m is 0 or 1. * indicates a bond.
X1 and X2 are each a hydrogen atom or a group represented by the following general formula (2), and at least one of X1 and X2 is a group represented by the following general formula (2).
R 5 to R 7 each independently represent an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and at least one of them is an alkoxy group having 1 to 3 carbon atoms.
有機溶媒に、分子内に2つ以上のメソゲン骨格を備える樹脂(b1)を含む樹脂(b)を分散して分散液を得る工程と、
無機粒子(a)と、エポキシ樹脂と、熱硬化性樹脂(前記エポキシ樹脂を除く)と、前記分散液と、を混合して混合物を得る工程と、
前記混合物を加熱して混練する工程と、
を含む、熱硬化性樹脂組成物の製造方法。 A method for producing the thermosetting resin composition according to claim 10 or 11, comprising the steps of:
A step of dispersing a resin (b) containing a resin (b1) having two or more mesogenic skeletons in a molecule in an organic solvent to obtain a dispersion;
A step of mixing inorganic particles (a), an epoxy resin, a thermosetting resin (excluding the epoxy resin), and the dispersion liquid to obtain a mixture;
heating and kneading the mixture;
A method for producing a thermosetting resin composition comprising the steps of:
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