JP7515988B2 - Thermosetting citraconimide resin composition - Google Patents
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Description
本発明は、熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物及びそれを用いた未硬化フィルム、硬化フィルム、接着剤、半導体封止材、及び基板やその構成材料に関する。 The present invention relates to a thermosetting citraconic imide resin composition and to uncured films, cured films, adhesives, semiconductor encapsulants, and substrates and their constituent materials that use the same.
硬化性樹脂、特に熱硬化性樹脂は、接着、注型、コーティング、含浸、積層、成形用の材料などに広く利用される。しかしながら、近年その用途は多岐にわたり、使用環境や使用条件よっては、従来の硬化性樹脂では満足できない場合がある。例えば、各種電気機器に用いるプリント配線板用の積層板には、電子機器の進歩に伴い、信号伝達速度の向上を図るため、低誘電特性を有する材料が要求されている。また、電子機器用部品として、半導体素子を樹脂で封止した半導体パッケージがあるが、半導体素子がSiからより高温動作性に優れるSiCへ移行し、半導体封止材も耐熱性が求められるようになってきた。 Curable resins, especially thermosetting resins, are widely used as materials for adhesion, casting, coating, impregnation, lamination, and molding. However, in recent years, their applications have become more diverse, and depending on the usage environment and conditions, conventional curable resins may not be sufficient. For example, with the advancement of electronic devices, materials with low dielectric properties are required for laminates for printed wiring boards used in various electrical devices in order to improve signal transmission speed. In addition, as a component for electronic devices, there is a semiconductor package in which a semiconductor element is sealed with a resin, but as semiconductor elements have shifted from Si to SiC, which has better high-temperature operation, heat resistance has also come to be required for semiconductor encapsulation materials.
このような背景から、熱硬化樹脂で一般的に使用されるエポキシ樹脂よりも誘電特性に優れ、かつ高いガラス転移温度(Tg)を有するマレイミド化合物の研究や、使用が盛んになってきており、昔から知られている4,4’-ジフェニルメタンビスマレイミドなどの低分子のビスマレイミド化合物を用いた半導体封止材(特許文献1、2)や基板材料(特許文献3,4)などについてはすでに多くの報告がなされている。 In light of this background, research into and use of maleimide compounds, which have better dielectric properties and a higher glass transition temperature (Tg) than epoxy resins, which are commonly used in thermosetting resins, has become more widespread, and many reports have already been published on semiconductor encapsulation materials (Patent Documents 1 and 2) and substrate materials (Patent Documents 3 and 4) that use low-molecular-weight bismaleimide compounds such as the long-known 4,4'-diphenylmethane bismaleimide.
一方で、最近では新規のマレイミド化合物及びそれを用いた樹脂組成物の報告も増えてきている。例えば、高耐熱性を有するビフェニルアラルキル骨格を有するマレイミド化合物(特許文献5)やアルケニル基を導入することでマレイミド樹脂の融点を下げながらも高Tgを維持した化合物(特許文献6)、特殊な脂肪族骨格を有するマレイミド樹脂(特許文献7、8)が挙げられる。 On the other hand, there have been an increasing number of reports of new maleimide compounds and resin compositions using them recently. For example, there are maleimide compounds with a biphenylaralkyl skeleton that have high heat resistance (Patent Document 5), compounds that maintain a high Tg while lowering the melting point of maleimide resins by introducing an alkenyl group (Patent Document 6), and maleimide resins with special aliphatic skeletons (Patent Documents 7 and 8).
中でも、特殊な脂肪族骨格を有するマレイミド樹脂はその骨格の影響から低弾性で、誘電特性に優れるなどの特徴を有することがわかり、接着剤や半導体封止材、基板材料など、このマレイミド樹脂を使用した多くの組成物が報告されるようになってきた(特許文献9~12)。 Among these, maleimide resins, which have a special aliphatic skeleton, have been found to have characteristics such as low elasticity and excellent dielectric properties due to the influence of the skeleton, and many compositions using this maleimide resin, such as adhesives, semiconductor encapsulants, and substrate materials, have been reported (Patent Documents 9 to 12).
特許文献9では、特殊な脂肪族骨格を有するビスマレイミド樹脂及び硬化剤を含有する樹脂組成物からなる樹脂フィルムが誘電特性に優れていることが報告されている。該樹脂組成物では、硬化剤として低分子の芳香族ビスマレイミドが使用されているが、組成物への芳香族ビスマレイミド樹脂の添加量を増やすと、その組成物の硬化物の誘電正接が悪化する傾向がある。また、該樹脂組成物は、ビスマレイミド樹脂同士の相溶性が悪いため特性や硬化にムラが発生しやすく、基板用途で求められる100℃以上の高いガラス転移温度(Tg)を達成するのは非常に困難である。 Patent Document 9 reports that a resin film made of a resin composition containing a bismaleimide resin having a special aliphatic skeleton and a curing agent has excellent dielectric properties. In this resin composition, a low molecular weight aromatic bismaleimide is used as a curing agent, but when the amount of the aromatic bismaleimide resin added to the composition is increased, the dielectric loss tangent of the cured product of the composition tends to deteriorate. In addition, since the compatibility between the bismaleimide resins in this resin composition is poor, unevenness in properties and curing is likely to occur, and it is very difficult to achieve a high glass transition temperature (T g ) of 100° C. or more required for substrate applications.
このような背景から、シトラコンイミド化合物を含む組成物について種々研究したところ、芳香族基を特定の部位に有するシトラコンイミド化合物が、脂肪族イミド化合物との相溶性が高く、またこのシトラコンイミド化合物を含む樹脂組成物が誘電特性かつ耐熱性に優れることを見出した。
従って、本研究の目的は、相溶性が高く誘電特性に優れ、高いガラス転移温度を有する硬化物を与える樹脂組成物及びそれを用いた未硬化フィルム、硬化フィルム、接着剤、半導体封止材、プリプレグ、基板等を提供することである。
In light of this background, the present inventors have conducted various studies on compositions containing citraconic imide compounds, and have found that citraconic imide compounds having aromatic groups at specific sites have high compatibility with aliphatic imide compounds, and that resin compositions containing these citraconic imide compounds have excellent dielectric properties and heat resistance.
Therefore, the object of this research is to provide a resin composition which has high compatibility, excellent dielectric properties, and gives a cured product having a high glass transition temperature, as well as uncured films, cured films, adhesives, semiconductor encapsulants, prepregs, substrates, etc., which use the same.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、下記熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物が、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of extensive research to solve the above problems, the inventors discovered that the following thermosetting citraconic imide resin composition can achieve the above objective, and thus completed the present invention.
<1>
下記(A)から(D)を含む熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
(A)窒素原子に結合する芳香族基を有するシトラコンイミド化合物
(B)窒素原子に結合する脂肪族基を有する環状イミド化合物
(C)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
(D)反応促進剤
<2>
(A)成分のシトラコンイミド化合物が下記式(1)で表されるビスシトラコンイミド化合物である<1>に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
<3>
式(1)中のAが下記構造から選ばれるものである<2>に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
<4>
(B)成分が下記式(2)で表されるものである<1>~<3>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
<5>
(B)成分が下記式(3)で表されるものである<1>~<3>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
6~100の2価の脂肪族炭化水素基であり、mは0~10である。ただし、mで括られた繰り返し単位の構造は、同じであっても異なっていてもよく、Zの1つ以上はダイマー酸骨格由来の構造を有する。また、R1~R4は水素原子またはメチル基を表す。)
<6>
式(3)中のXが下記構造式で示される4価の有機基のいずれかである<5>に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
<7>
(D)成分の反応促進剤が、窒素原子又は/及びリン原子含むアニオン重合開始触媒である<1>~<6>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
<8>
(A)成分を100質量部としたときの(B)成分の質量部数が5~9900質量部であり、(C)成分が0.5~100質量部であり、(D)成分が0.05~100質量部である<1>~<7>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
<9>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物からなる未硬化樹脂フィルム。
<10>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物の硬化物からなる硬化樹脂フィルム。
<11>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物と繊維基材とを有するプリプレグ。
<12>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物を含む基板。
<13>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物からなる接着剤。
<14>
<1>~<8>のいずれか1項に記載の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物からなる半導体封止材。
<1>
A thermosetting citracone imide resin composition comprising the following (A) to (D):
(A) a citraconimide compound having an aromatic group bonded to a nitrogen atom; (B) a cyclic imide compound having an aliphatic group bonded to a nitrogen atom; (C) an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule; and (D) a reaction accelerator.
<2>
The thermosetting citraconimide resin composition according to <1>, wherein the citraconic acid compound of the component (A) is a biscitraconimide compound represented by the following formula (1):
<3>
The thermosetting citracone imide resin composition according to <2>, wherein A in formula (1) is selected from the following structures:
<4>
The thermosetting citracone imide resin composition according to any one of <1> to <3>, wherein the component (B) is represented by the following formula (2):
<5>
The thermosetting citracone imide resin composition according to any one of <1> to <3>, wherein the component (B) is represented by the following formula (3):
<6>
The thermosetting citracone imide resin composition according to <5>, wherein X in formula (3) is any one of tetravalent organic groups represented by the following structural formulas:
<7>
The thermosetting citracone imide resin composition according to any one of <1> to <6>, wherein the reaction accelerator of the component (D) is an anionic polymerization initiation catalyst containing a nitrogen atom or/and a phosphorus atom.
<8>
The thermosetting citraconic resin composition according to any one of <1> to <7>, wherein the number of parts by mass of the (B) component is 5 to 9,900 parts by mass, the number of parts by mass of the (C) component is 0.5 to 100 parts by mass, and the number of parts by mass of the (D) component is 0.05 to 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the (A) component.
<9>
<1><8> An uncured resin film comprising the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of <1> to <8>.
<10>
<8> A cured resin film comprising a cured product of the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of <1> to <8>.
<11>
<1><8> A prepreg having the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of <1> to <8> and a fiber substrate.
<12>
<1><8> A substrate comprising the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of <1> to <8>.
<13>
An adhesive comprising the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of <1> to <8>.
<14>
<1><8> A semiconductor encapsulant comprising the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of <1> to <8>.
本発明の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物は、相溶性が高く誘電特性に優れ、高いガラス転移温度を有する硬化物を与えることができる樹脂組成物である。従って、本発明の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物は未硬化フィルム、硬化フィルム、接着剤、半導体封止材として有用であり、プリプレグ、基板等の材料としても有用である。 The thermosetting citraconic imide resin composition of the present invention is a resin composition that has high compatibility, excellent dielectric properties, and can give a cured product having a high glass transition temperature. Therefore, the thermosetting citraconic imide resin composition of the present invention is useful as an uncured film, a cured film, an adhesive, a semiconductor encapsulant, and is also useful as a material for prepregs, substrates, etc.
以下、本発明につき更に詳しく説明する。 The present invention will be explained in more detail below.
(A)窒素原子に結合する芳香族基を有するシトラコンイミド化合物
本発明で用いる(A)成分は、置換又は非置換の芳香族基を有するシトラコンイミド化合物である。シトラコンイミド基はマレイミド基中の一つの水素原子がメチル基に置換しているものである。このメチル基の効果により、同骨格のマレイミド化合物と比較して、低誘電率、低誘電正接を示すだけでなく、低融点であり他の成分との相溶性も改善する。また、芳香族構造を有することで、該シトラコンイミド化合物を含む硬化物のガラス転移温度が向上する。
(A) Citraconimide compound having an aromatic group bonded to a nitrogen atom The component (A) used in the present invention is a citraconimide compound having a substituted or unsubstituted aromatic group. The citraconimide group is a maleimide group in which one hydrogen atom is replaced by a methyl group. Due to the effect of this methyl group, the compound not only exhibits a low dielectric constant and a low dielectric loss tangent compared to maleimide compounds having the same skeleton, but also has a low melting point and improved compatibility with other components. In addition, the presence of an aromatic structure improves the glass transition temperature of a cured product containing the citraconimide compound.
(A)成分のシトラコンイミド化合物は原料となるアミン化合物の調達のしやすさやシトラコンイミド化合物の溶剤への溶解性、合成のしやすさの観点から、下記式(1)で表される、1分子中に2個のシトラコンイミド基を持つビスシトラコンイミド化合物であることが好ましい。
(A)成分のシトラコンイミド化合物は、硬化後のガラス転移温度を向上させるために、シトラコンイミド化合物中の2価の有機基が置換または非置換の芳香族基であり、前記2価の有機基としては、下記構造の芳香族炭化水素基から選ばれるものが挙げられる。
(A)成分のシトラコンイミド化合物は1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 The citraconic imide compound (A) may be used alone or in combination of two or more types.
(A)成分のシトラコンイミド化合物は、誘電特性及び硬化物の柔軟性の観点から芳香環を3個以上有する構造を含むものが好ましく、前記構造のうち1,3-ビス[2-(4-アミノフェニル)-2-プロピル]ベンゼン、1,4-ビス[2-(4-アミノフェニル)-2-プロピル)ベンゼン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等のジアミンから誘導される構造が特に好ましい。 From the viewpoint of dielectric properties and flexibility of the cured product, the citracone imide compound of component (A) preferably contains a structure having three or more aromatic rings, and among the above structures, structures derived from diamines such as 1,3-bis[2-(4-aminophenyl)-2-propyl]benzene, 1,4-bis[2-(4-aminophenyl)-2-propyl)benzene, 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane, and 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]hexafluoropropane are particularly preferred.
(A)成分のシトラコンイミド化合物は室温での性状や数平均分子量(Mn)は特に制限はないが、該数平均分子量200~1000が好ましく、400~1000がより好ましい。 The properties and number average molecular weight (Mn) of the citraconic imide compound of component (A) are not particularly limited at room temperature, but the number average molecular weight is preferably 200 to 1000, and more preferably 400 to 1000.
(B)窒素原子に結合する脂肪族基を有する環状イミド化合物
本発明で用いる(B)成分は、2価の脂肪族炭化水素基を有する環状イミド化合物であり、化合物中に4価の炭化水素基を含む場合、4価の炭化水素基は芳香族構造又は脂肪族構造を有している。(B)成分が2価の脂肪族炭化水素基を有することで、(A)成分と混合した場合に誘電特性の改善につながる。
(B) Cyclic imide compound having an aliphatic group bonded to a nitrogen atom The component (B) used in the present invention is a cyclic imide compound having a divalent aliphatic hydrocarbon group, and when the compound contains a tetravalent hydrocarbon group, the tetravalent hydrocarbon group has an aromatic structure or an aliphatic structure. The presence of a divalent aliphatic hydrocarbon group in the component (B) leads to improved dielectric properties when mixed with the component (A).
(B)成分の環状イミド化合物は、原料となるアミン化合物の調達のしやすさや環状イミド化合物の溶剤への溶解性、合成のしやすさの観点から、下記式(2)で表される2個の環状イミド基を持つビス環状イミド化合物であることが好ましい。
(B)成分の環状イミド化合物は、2価の脂肪族炭化水素基として、下記構造の飽和脂肪族炭化水素基及びダイマー酸骨格由来の炭化水素基から選ばれるものがより好ましい。
ダイマー酸とは、植物系油脂などの天然物を原料とする炭素数18の不飽和脂肪酸の二量化によって生成された、炭素数36のジカルボン酸を主成分とする液状の二塩基酸である。ダイマー酸骨格は単一の骨格ではなく、複数の構造を有し、何種類かの異性体が存在する。ダイマー酸の代表的なものは直鎖型(a)、単環型(b)、芳香族環型(c)、多環型(d)という名称で分類される。
本明細書において、ダイマー酸骨格とは、このようなダイマー酸のカルボキシ基を1級アミノメチル基で置換した構造を有するダイマージアミンから誘導される基をいう。
すなわち、ダイマー酸骨格由来の炭化水素基として、下記(a)~(d)で示される各ダイマー酸において、2つのカルボキシ基がメチレン基で置換された分岐状2価炭化水素基が好ましい。
In this specification, the dimer acid skeleton refers to a group derived from a dimer diamine having a structure in which the carboxy group of such a dimer acid is substituted with a primary aminomethyl group.
That is, as the hydrocarbon group derived from the dimer acid skeleton, in each of the dimer acids shown in (a) to (d) below, a branched divalent hydrocarbon group in which two carboxy groups are substituted with methylene groups is preferred.
前記(B)成分が2価の脂肪族炭化水素基として、ダイマー酸骨格を有するものである場合は、下記式(3)で表される脂肪族環状イミド化合物であることが好ましい。
式(3)中、Xは独立して環状構造を有する4価の有機基を示し、中でも下記構造式で示される4価の有機基のいずれかであることが好ましい。
式(3)中、Zは独立して炭素数6~100、好ましくは炭素数6~50の2価炭化水素基を示し、そのうちの1つ以上はダイマー酸骨格由来の2価炭化水素基であり、Zの具体例としては、以下のような構造式で表される2価の炭化水素基が挙げられる。
上記式(3)中、R1~R4は水素原子又はメチル基を表す。硬化物のガラス転移温度の観点からR1~R4は水素原子であることが好ましい。
上記式(3)中、mは0~10であり、好ましくは0~8である。mで括られた繰り返し単位の構造は、同じであっても異なっていてもよく、異なる場合は、2種以上、好ましくは2~3種の繰り返し単位を有する。
また、それぞれの繰り返し単位の並び順は製造方法に依存し、並び順は交互でもブロックでもランダムでもよいが、ブロックであることが好ましい。
In the above formula (3), R 1 to R 4 each represent a hydrogen atom or a methyl group. From the viewpoint of the glass transition temperature of the cured product, R 1 to R 4 are preferably a hydrogen atom.
In the above formula (3), m is 0 to 10, and preferably 0 to 8. The structures of the repeating units bracketed by m may be the same or different, and when they are different, there are two or more kinds of repeating units, preferably two or three kinds.
The arrangement of the repeating units depends on the production method, and may be alternate, block or random, but is preferably block.
(B)成分の環状イミド化合物の配合量は、(A)成分を100質量部に対して5~9900質量部であることが好ましく、10~2000質量部であることがより好ましい。この範囲を満たすと低誘電特性を維持しながら高いガラス転移温度を有する硬化物を得ることができる。 The amount of the cyclic imide compound in component (B) is preferably 5 to 9,900 parts by mass, and more preferably 10 to 2,000 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A). If this range is met, a cured product with a high glass transition temperature can be obtained while maintaining low dielectric properties.
(B)成分の環状イミド化合物は1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。 The cyclic imide compound (B) may be used alone or in combination of two or more types.
(B)成分の環状イミド化合物は室温での性状や数平均分子量(Mn)は特に制限はないが、該数平均分子量は200~20000が好ましく、300~15000がより好ましい。 The properties and number average molecular weight (Mn) of the cyclic imide compound of component (B) at room temperature are not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably 200 to 20,000, and more preferably 300 to 15,000.
本明細書において、数平均分子量は、下記測定条件を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定によるポリスチレン標準で換算した数平均分子量である。
[GPC測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.35mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-L
TSKgel SuperHZ4000(4.6mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperHZ3000(4.6mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperHZ2000(4.6mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:5μL(濃度0.2質量%のTHF溶液)
In this specification, the number average molecular weight is a number average molecular weight calculated using polystyrene standards and measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following measurement conditions.
[GPC measurement conditions]
Developing solvent: tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 0.35mL/min
Detector: Refractive index detector (RI)
Column: TSK Guard column Super H-L
TSKgel SuperHZ4000 (4.6mm I.D. x 15cm x 1)
TSKgel SuperHZ3000 (4.6mm I.D. x 15cm x 1)
TSKgel SuperHZ2000 (4.6mm I.D. x 15cm x 2)
(Both manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40°C
Sample injection amount: 5 μL (THF solution with a concentration of 0.2% by mass)
(C)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
本発明で用いる(C)成分は、1分子中にエポキシ基を2個以上有するエポキシ樹脂である。エポキシ樹脂としては1分子中に2つ以上のエポキシ基を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、ハンドリング性の観点から室温(25℃)で固体であることが好ましく、より好ましくは融点が40℃以上150℃以下又は軟化点が50℃以上160℃以下の固体のものである。
(C) Epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule The component (C) used in the present invention is an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule. Any epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule can be used without particular limitation, but from the viewpoint of handling, it is preferable that the epoxy resin is a solid at room temperature (25°C), and more preferably, the melting point is 40°C to 150°C or the softening point is 50°C to 160°C.
エポキシ樹脂の具体例としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、3,3’,5,5’-テトラメチル-4,4’-ビフェノール型エポキシ樹脂及び4,4’-ビフェノール型エポキシ樹脂等のビフェノール型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;ナフタレンジオール型エポキシ樹脂、トリスフェニロールメタン型エポキシ樹脂、テトラキスフェニロールエタン型エポキシ樹脂、フェノールビフェニル型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、フェノールジシクロペンタジエンノボラック型エポキシ樹脂の芳香環を水素化したエポキシ樹脂、トリアジン誘導体エポキシ樹脂及び脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂及びビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂が好ましく用いられる。
これらエポキシ樹脂は1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。また必要に応じて、上記以外のエポキシ樹脂を目的に応じて一定量併用することができる。
Specific examples of epoxy resins include biphenol type epoxy resins such as bisphenol A type epoxy resins, bisphenol F type epoxy resins, 3,3',5,5'-tetramethyl-4,4'-biphenol type epoxy resins and 4,4'-biphenol type epoxy resins; novolac type epoxy resins such as phenol novolac type epoxy resins, cresol novolac type epoxy resins and bisphenol A novolac type epoxy resins; naphthalene diol type epoxy resins, trisphenylol methane type epoxy resins, tetrakisphenylol ethane type epoxy resins, phenol biphenyl type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins, biphenyl aralkyl type epoxy resins, epoxy resins in which the aromatic rings of phenol dicyclopentadiene novolac type epoxy resins are hydrogenated, triazine derivative epoxy resins and alicyclic epoxy resins. Among these, bisphenol A type epoxy resins, dicyclopentadiene type epoxy resins and biphenyl aralkyl type epoxy resins are preferably used.
These epoxy resins may be used alone or in combination of two or more kinds. If necessary, a certain amount of an epoxy resin other than the above may be used in combination depending on the purpose.
(C)成分のエポキシ樹脂の配合量は、(A)成分を100質量部に対して0.5~100質量部であることが好ましく、1~50質量部であることがより好ましい。この範囲にあると、低誘電特性を有する硬化物を得ることができる。 The amount of epoxy resin in component (C) is preferably 0.5 to 100 parts by mass, and more preferably 1 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A). If it is in this range, a cured product with low dielectric properties can be obtained.
(D)反応促進剤
(D)成分である反応促進剤は、(A)成分であるシトラコンイミド化合物と、(B)成分である環状イミド化合物及び(C)成分であるエポキシ樹脂との重合反応を開始、促進するために添加するものである。
(D) Reaction Accelerator The reaction accelerator, component (D), is added to initiate and accelerate the polymerization reaction between the citraconic imide compound, component (A), the cyclic imide compound, component (B), and the epoxy resin, component (C).
(D)成分としては重合反応を促進するものであれば特に制限されるものではなく、イミダゾール類、第3級アミン類、第4級アンモニウム塩類、三フッ化ホウ素アミン錯体、オルガノホスフィン類、オルガノホスホニウム塩等のイオン触媒、ジアリルパーオキシド、ジアルキルパーオキシド、パーオキシドカーボネート及びヒドロパーオキシド等の有機過酸化物並びにアゾイソブチロニトリル等のラジカル重合開始剤などが挙げられる。
(D)成分は、シトラコンイミド化合物の反応機構の観点から窒素原子及びリン原子のうちの1種以上を含むアニオン重合開始触媒を使用することが好ましい。
(D)成分である反応促進剤は1種類を単独で使用してもよいし、2種類以上を併用してもよい。
The component (D) is not particularly limited as long as it promotes the polymerization reaction, and examples of the component (D) include ionic catalysts such as imidazoles, tertiary amines, quaternary ammonium salts, boron trifluoride amine complexes, organophosphines, and organophosphonium salts; organic peroxides such as diallyl peroxide, dialkyl peroxide, peroxide carbonate, and hydroperoxide; and radical polymerization initiators such as azoisobutyronitrile.
From the viewpoint of the reaction mechanism of the citraconic imide compound, it is preferable to use, as the component (D), an anionic polymerization initiator catalyst containing at least one of a nitrogen atom and a phosphorus atom.
The reaction accelerator as component (D) may be used alone or in combination of two or more kinds.
(D)成分の反応促進剤は、(A)成分100質量部に対して0.05~100質量部、特に0.1~20質量部の範囲内で配合することが好ましい。
0.05質量部未満では、熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物の成形時に硬化が非常に遅くなり、得られた硬化物の耐熱性及び耐湿性のバランスが悪くなるおそれがあるため好ましくない。100質量部を超えると、熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物の成形時に硬化が非常に速くなるおそれがあるため好ましくない。
The reaction accelerator of component (D) is preferably blended in an amount of 0.05 to 100 parts by weight, and particularly 0.1 to 20 parts by weight, per 100 parts by weight of component (A).
If the amount is less than 0.05 parts by mass, the curing rate of the thermosetting citraconic imide resin composition during molding may become too slow, and the heat resistance and moisture resistance of the obtained cured product may become poorly balanced, and if the amount is more than 100 parts by mass, the curing rate of the thermosetting citraconic imide resin composition during molding may become too fast, which is also not preferred.
その他の添加剤
本発明の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、更に必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。その他の添加剤を以下に例示する。
Other Additives Various additives may be added to the thermosetting citraconic imide resin composition of the present invention as necessary, provided that the effects of the present invention are not impaired. Examples of other additives are given below.
無機充填材
無機充填材は、本発明の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物の硬化物の強度や剛性を高めたり、熱膨張係数や硬化物の寸法安定性を調整したりする目的で配合する。無機充填材としては、通常エポキシ樹脂組成物やシリコーン樹脂組成物に配合されるものを使用することができる。例えば、球状シリカ、溶融シリカ及び結晶性シリカ等のシリカ類、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、硫酸バリウム、タルク、クレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、ガラス繊維及びガラス粒子等が挙げられる。さらに誘電特性改善のために含フッ素樹脂、コーティングフィラー、及び/又は中空粒子を用いてもよく、導電性の付与などを目的として金属粒子、金属被覆無機粒子、炭素繊維、カーボンナノチューブなどの導電性充填材を添加してもよい。無機充填材は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
Inorganic filler Inorganic fillers are blended for the purpose of increasing the strength and rigidity of the cured product of the thermosetting citraconic imide resin composition of the present invention, and adjusting the thermal expansion coefficient and dimensional stability of the cured product. As the inorganic filler, those usually blended in epoxy resin compositions and silicone resin compositions can be used. For example, silicas such as spherical silica, fused silica, and crystalline silica, alumina, silicon nitride, aluminum nitride, boron nitride, barium sulfate, talc, clay, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, calcium carbonate, glass fiber, and glass particles can be mentioned. Furthermore, fluorine-containing resins, coating fillers, and/or hollow particles may be used to improve dielectric properties, and conductive fillers such as metal particles, metal-coated inorganic particles, carbon fibers, and carbon nanotubes may be added for the purpose of imparting conductivity. The inorganic fillers may be used alone or in combination of two or more types.
前記無機充填材の一次粒径としては特に制限はないが、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定されたメジアン径として0.05~500μmが好ましく、0.1~300μmがより好ましく、1~100μmが更に好ましい。この範囲内であれば、樹脂組成物中に前記無機粒子を均一に分散させることが容易であり、経時で該無機粒子が沈降、分離、偏在してしまうこともないため好ましい。 The primary particle size of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 500 μm, more preferably 0.1 to 300 μm, and even more preferably 1 to 100 μm, as the median diameter measured by a laser diffraction particle size distribution measuring device. If it is within this range, it is easy to uniformly disperse the inorganic particles in the resin composition, and the inorganic particles do not settle, separate, or become unevenly distributed over time, which is preferable.
前記無機充填材の配合量としては特に制限はないが、本発明の組成物中の(A)成分100質量部に対して5~50000質量部であることが好ましく、10~40000質量部であることがより好ましく、50~30000質量部であることが更に好ましい。この範囲であれば樹脂組成物の強度を保持したまま、無機粒子の機能を十分に発揮することができる。 The amount of the inorganic filler is not particularly limited, but is preferably 5 to 50,000 parts by mass, more preferably 10 to 40,000 parts by mass, and even more preferably 50 to 30,000 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A) in the composition of the present invention. Within this range, the inorganic particles can fully exert their functions while maintaining the strength of the resin composition.
さらに無機充填材は特性を向上させるために、シトラコンイミド基と反応しうる有機基を有するシランカップリング剤で表面処理されていることが好ましい。このようなシランカップリング剤としては、エポキシ基含有アルコキシシラン、アミノ基含有アルコキシシラン、(メタ)アクリル基含有アルコキシシラン、及びアルケニル基含有アルコキシシラン等が挙げられる。
前記シランカップリング剤としては、(メタ)アクリル基及び/又はアミノ基含有アルコキシシランが好適に用いられ、具体的には、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、N-フェニル-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
Furthermore, in order to improve the properties of the inorganic filler, it is preferable that the inorganic filler is surface-treated with a silane coupling agent having an organic group capable of reacting with a citraconimide group. Examples of such silane coupling agents include epoxy group-containing alkoxysilane, amino group-containing alkoxysilane, (meth)acrylic group-containing alkoxysilane, and alkenyl group-containing alkoxysilane.
As the silane coupling agent, a (meth)acrylic group- and/or amino group-containing alkoxysilane is preferably used, and specific examples thereof include 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, N-phenyl-3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltrimethoxysilane.
シトラコンイミド基と反応しうる反応性基を有する熱硬化性樹脂
本発明ではさらに、前記(B)成分及び(C)成分以外にも、シトラコンイミド基と反応しうる反応性基を有する熱硬化性樹脂を添加してもよい。
シトラコンイミド基と反応しうる反応性基としては、水酸基、アミノ基、アリル基やビニル基のようなアルケニル基、(メタ)アクリル基、チオール基などが挙げられる。
また、前記反応性基を有する熱硬化性樹脂としては、その種類を限定するものではなく、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱硬化性アクリル樹脂、多官能チオールなど、(A)成分、(B)成分、及び(C)成分以外の各種樹脂が挙げられる。
Thermosetting resin having a reactive group capable of reacting with a citraconimide group In the present invention, in addition to the components (B) and (C), a thermosetting resin having a reactive group capable of reacting with a citraconimide group may be added.
Examples of reactive groups capable of reacting with a citraconimide group include a hydroxyl group, an amino group, an alkenyl group such as an allyl group or a vinyl group, a (meth)acrylic group, and a thiol group.
In addition, the thermosetting resin having a reactive group is not limited to a specific type, and examples thereof include various resins other than the components (A), (B), and (C), such as a phenol resin, a melamine resin, a urea resin, a silicone resin, a modified polyphenylene ether resin, a thermosetting acrylic resin, and a polyfunctional thiol.
その他
上記以外に、無官能シリコーンオイル、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、有機合成ゴム、光増感剤、光安定剤、重合禁止剤、難燃剤、顔料、染料、接着助剤等を配合してもよいし、電気特性を改善するためにイオントラップ剤等を配合してもよい。
これらの配合量(無機充填材を除く)としては、特に制限はないが、本発明の組成物中の(A)成分100質量部に対して0.1~100質量部であることが好ましく、0.5~50質量部であることがより好ましい。
Others In addition to the above, non-functional silicone oil, thermoplastic resin, thermoplastic elastomer, organic synthetic rubber, photosensitizer, light stabilizer, polymerization inhibitor, flame retardant, pigment, dye, adhesive aid, etc. may be blended, and ion trapping agent, etc. may be blended to improve electrical properties.
The amount of these ingredients (excluding inorganic fillers) is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 100 parts by mass, and more preferably 0.5 to 50 parts by mass, per 100 parts by mass of component (A) in the composition of the present invention.
[製造方法]
本発明の樹脂組成物の製造方法は、(A)~(D)成分並びに必要に応じてその他の添加剤を添加し、例えば、プラネタリーミキサーや、攪拌機を使用して混合する方法が挙げられる。
[Production method]
The resin composition of the present invention can be produced by adding the components (A) to (D) and, if necessary, other additives, and mixing them using, for example, a planetary mixer or a stirrer.
本発明の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物は、主に、プリプレグ、接着剤及び半導体封止材として好適に用いることができ、用途に応じてフィルム状又はシート状に加工してもよく、また、有機溶剤に溶解してワニスとして扱うこともできる。該組成物をワニス化することによってフィルム化しやすくなり、また、Eガラスや低誘電ガラス、石英ガラスなどでできたガラスクロスへも塗布・含浸しやすくなる。有機溶剤に関しては(A)成分、(B)成分、及び(C)成分の熱硬化性樹脂が溶解するものであれば制限なく使用することができる。有機溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、アニソール、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等を好適に用いることができる。上記の有機溶剤は単独で使用してもよく、2種以上を混合して使用してもよい。 The thermosetting citraconic imide resin composition of the present invention can be used mainly as a prepreg, adhesive, and semiconductor encapsulant, and may be processed into a film or sheet depending on the application, or may be dissolved in an organic solvent and treated as a varnish. By making the composition into a varnish, it becomes easier to make a film, and it also becomes easier to apply and impregnate glass cloth made of E-glass, low dielectric glass, quartz glass, etc. Regarding organic solvents, any organic solvent that dissolves the thermosetting resins of components (A), (B), and (C) can be used without restriction. As organic solvents, for example, toluene, xylene, anisole, cyclohexanone, cyclopentanone, etc. can be used preferably. The above organic solvents may be used alone or in a mixture of two or more.
本発明の熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物は、上記ワニスを基材に塗工し、有機溶剤を除去して未硬化樹脂シートまたは未硬化樹脂フィルムにしたり、さらにそれを硬化させることで硬化樹脂シートまたは硬化樹脂フィルムとしたりすることができる。
以下にシート、フィルムの製造方法を例示するが、これに限定されるものではない。
The thermosetting citraconic imide resin composition of the present invention can be prepared by applying the above-mentioned varnish to a substrate and removing the organic solvent to form an uncured resin sheet or an uncured resin film, or by further curing the uncured resin sheet or the cured resin film.
Examples of methods for producing sheets and films are given below, but the methods are not limited thereto.
例えば、有機溶剤に溶解した熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物を基材に塗布した後、通常80℃以上、好ましくは100℃以上の温度で0.5~5時間加熱すると有機溶剤が除去され、さらに130℃以上、好ましくは150℃以上の温度で0.5~10時間加熱すると、表面が平坦で強固なシトラコンイミド樹脂硬化皮膜を形成することができる。
有機溶剤を除去するための乾燥工程、及びその後の加熱硬化工程での温度は、それぞれ一定であってもよいが、段階的に温度を上げていくことが好ましい。これにより、有機溶剤を効率的に組成物外へ除去するとともに、樹脂の硬化反応を効率よく進めることができる。
ワニスの塗布方法として、スピンコーター、スリットコーター、スプレー、ディップコーター、バーコーター等が挙げられるが特に制限はない。
For example, a thermosetting citraconic imide resin composition dissolved in an organic solvent is applied to a substrate, and then the substrate is heated for 0.5 to 5 hours at a temperature of usually 80° C. or higher, preferably 100° C. or higher, to remove the organic solvent. The substrate is then further heated for 0.5 to 10 hours at a temperature of 130° C. or higher, preferably 150° C. or higher, to form a strong citraconic imide resin cured coating having a flat surface.
The temperatures in the drying step for removing the organic solvent and the subsequent heat curing step may each be constant, but it is preferable to increase the temperature stepwise, which allows the organic solvent to be efficiently removed from the composition and allows the curing reaction of the resin to proceed efficiently.
The method for applying the varnish includes, but is not limited to, a spin coater, a slit coater, a spray, a dip coater, a bar coater, and the like.
前記基材としては、一般的に用いられるのを用いてよく、例えばポリエチレン(PE)樹脂、ポリプロピレン(PP)樹脂、ポリスチレン(PS)樹脂などのポリオレフィン樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂などのポリエステル樹脂などが挙げられる。この基材の表面を離形処理していてもかまわない。また、塗工層の厚さも特に限定されないが、溶剤留去後の厚さが1~100μm、好ましくは3~80μmの範囲である。さらに塗工層の上にカバーフィルムを使用してもかまわない。 The substrate may be any commonly used material, such as polyolefin resins, such as polyethylene (PE) resin, polypropylene (PP) resin, and polystyrene (PS) resin, and polyester resins, such as polyethylene terephthalate (PET) resin, polybutylene terephthalate (PBT) resin, and polycarbonate (PC) resin. The surface of the substrate may be subjected to a release treatment. The thickness of the coating layer is not particularly limited, but is in the range of 1 to 100 μm, and preferably 3 to 80 μm, after the solvent is removed. A cover film may be used on the coating layer.
他にも、各成分をあらかじめ予備混合し、溶融混練機を用いてシート状又はフィルム状に押し出してそのまま使用することもできる。 Alternatively, the components can be premixed and extruded into a sheet or film using a melt kneader and used as is.
半導体封止材として製造する場合は、(A)~(D)成分及び必要に応じてその他の成分を所定の組成比で配合し、ミキサー等によって十分に均一に混合した後、熱ロール、ニーダー、エクストルーダー等による溶融混合し、次いで冷却固化させ、適当な大きさに粉砕すればよい。得られた樹脂組成物は封止材料として使用できる。
また、接着剤としては、(A)~(D)成分及び必要に応じてその他の成分を所定の組成比で配合し、プラネタリーミキサー等の混合機を用いて混合後、必要に応じて分散性を高めるために3本ロールミルを使用し混練し、混合する。得られた樹脂組成物を接着剤として使用できる。
When producing a semiconductor encapsulant, the components (A) to (D) and, if necessary, other components are blended in a prescribed composition ratio, thoroughly and uniformly mixed using a mixer or the like, then melt-mixed using a hot roll, kneader, extruder, or the like, and then cooled and solidified, and pulverized to an appropriate size. The resulting resin composition can be used as an encapsulant.
The adhesive can be prepared by blending the components (A) to (D) and, if necessary, other components in a predetermined composition ratio, mixing them using a mixer such as a planetary mixer, and then kneading and mixing them using a three-roll mill to increase dispersibility if necessary. The resulting resin composition can be used as an adhesive.
半導体封止材を用いた一般的な成形方法としては、トランスファー成形法や圧縮成形法が挙げられる。トランスファー成形法では、トランスファー成形機を用い、成形圧力5~20N/mm2、成形温度120~190℃で成形時間30~500秒、好ましくは成形温度150~185℃で成形時間30~180秒で行う。また、圧縮成形法では、コンプレッション成形機を用い、成形温度は120~190℃で成形時間30~600秒、好ましくは成形温度130~160℃で成形時間120~300秒で行う。更に、いずれの成形法においても、後硬化を150~225℃で0.5~20時間行ってもよい。 Common molding methods using semiconductor encapsulants include transfer molding and compression molding. In the transfer molding, a transfer molding machine is used, and molding pressure is 5 to 20 N/mm 2 , molding temperature is 120 to 190° C., molding time is 30 to 500 seconds, preferably molding temperature is 150 to 185° C., molding time is 30 to 180 seconds. In the compression molding, a compression molding machine is used, and molding temperature is 120 to 190° C., molding time is 30 to 600 seconds, preferably molding temperature is 130 to 160° C., molding time is 120 to 300 seconds. In addition, in either molding method, post-curing may be performed at 150 to 225° C. for 0.5 to 20 hours.
接着剤としての使用態様は従来公知の方法や装置を用いて行えばよい。典型的な硬化条件は、100℃~200℃、好ましくは120~180℃の範囲にある温度で、1時間~8時間、好ましくは1.5~3時間の範囲にある時間である。 It can be used as an adhesive by using methods and devices that are well known in the art. Typical curing conditions are a temperature in the range of 100°C to 200°C, preferably 120°C to 180°C, and a time in the range of 1 hour to 8 hours, preferably 1.5 hours to 3 hours.
他にも、ワニス化した樹脂組成物をEガラスや低誘電ガラス、石英ガラスなどでできたガラスクロスなどへ含浸し、有機溶剤を除去し半硬化状態にすることでプリプレグとして使用することもできる。
本発明のプリプレグは、従来方法を用いて、本発明の組成物を所定の組成比で有機溶剤に溶解し、繊維基材に含侵させ、加熱乾燥させることで製造することができる。
In addition, the varnished resin composition can be impregnated into glass cloth made of E-glass, low dielectric glass, quartz glass, etc., and the organic solvent can be removed to semi-cur it, allowing it to be used as a prepreg.
The prepreg of the present invention can be produced by using a conventional method, by dissolving the composition of the present invention in an organic solvent at a predetermined composition ratio, impregnating a fiber substrate with the composition, and drying by heating.
[基板]
前記プリプレグと銅箔を重ねてプレスして加熱硬化させ、基板として使用してもよい。
基板の製造方法としては、特に制限はないが、例えば前記プリプレグを1~20枚、好ましくは2~10枚用い、その片面又は両面に銅箔を配置してプレスして加熱硬化することにより製造することができる。
銅箔の厚みとしては特に制限はないが、3~70μmが好ましく、10~50μmがより好ましく、15~40μmが更に好ましい。この範囲であれば、高信頼性を保持した、多層の基板を成形することができる。
基板の成形条件は、特に制限はないが、例えば、多段プレス、多段真空プレス、連続成形、オートクレーブ成形機等を使用し、温度100~400℃、圧力1~100MPa、加熱時間0.1~4時間の範囲で成形することができる。また、本発明のプリプレグ、銅箔、内層用配線板を組合せて成形し、基板を成形することもできる。
[substrate]
The prepreg may be laminated on copper foil, pressed, and heat-cured to be used as a substrate.
The method for producing the substrate is not particularly limited, but the substrate can be produced, for example, by using 1 to 20 sheets, preferably 2 to 10 sheets, of the prepreg, arranging copper foil on one or both sides of the prepreg, pressing the prepreg, and heat-curing the prepreg.
The thickness of the copper foil is not particularly limited, but is preferably 3 to 70 μm, more preferably 10 to 50 μm, and even more preferably 15 to 40 μm. Within this range, a multi-layer substrate with high reliability can be formed.
The molding conditions for the substrate are not particularly limited, but for example, the substrate can be molded using a multi-stage press, a multi-stage vacuum press, a continuous molding machine, an autoclave molding machine, etc., at a temperature of 100 to 400° C., a pressure of 1 to 100 MPa, and a heating time of 0.1 to 4 hours. The prepreg of the present invention, copper foil, and an inner layer wiring board can also be combined and molded to form a substrate.
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。 The present invention will be specifically explained below with examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.
実施例及び比較例で使用した各成分を以下に示す。なお、以下において数平均分子量(Mn)はポリスチレンを基準として、下記測定条件によりゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定されたものである。 The components used in the examples and comparative examples are shown below. Note that the number average molecular weight (Mn) below was measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene as the standard under the following measurement conditions.
[GPC測定条件]
展開溶媒:テトラヒドロフラン(THF)
流量:0.35mL/min
検出器:示差屈折率検出器(RI)
カラム:TSK Guardcolumn SuperH-L
TSKgel SuperHZ4000(4.6mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperHZ3000(4.6mmI.D.×15cm×1)
TSKgel SuperHZ2000(4.6mmI.D.×15cm×2)
(いずれも東ソー社製)
カラム温度:40℃
試料注入量:5μL(濃度0.2質量%のTHF溶液)
[GPC measurement conditions]
Developing solvent: tetrahydrofuran (THF)
Flow rate: 0.35mL/min
Detector: Refractive index detector (RI)
Column: TSK Guard column Super H-L
TSKgel SuperHZ4000 (4.6mm I.D. x 15cm x 1)
TSKgel SuperHZ3000 (4.6mm I.D. x 15cm x 1)
TSKgel SuperHZ2000 (4.6mm I.D. x 15cm x 2)
(Both manufactured by Tosoh Corporation)
Column temperature: 40°C
Sample injection amount: 5 μL (THF solution with a concentration of 0.2% by mass)
(A)窒素原子に結合する芳香族基を有するシトラコンイミド化合物
合成例1(シトラコンイミド化合物の製造、式(4))
攪拌機、ディーンスターク管、冷却コンデンサー及び温度計を備えた2Lのガラス製4つ口フラスコに、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)184.7g(0.45モル)、無水シトラコン酸111.0g(0.99モル)及びトルエン150gを加えて反応液を調製し、80℃で3時間撹拌することでアミック酸を合成した。その後、反応液にメタンスルホン酸40gを加えたのち、110℃に昇温し、副生した水分を留去しながら16時間撹拌した後、反応液を200gのイオン交換水を用いて5回水洗した。その後、水洗した反応液をヘプタンに投入し、沈殿物を濾過することにより回収し、黄色粉末状の目的物(式(4)、(A-1)、Mn600)を257.1g(収率95%)得た。
A 2L glass four-neck flask equipped with a stirrer, a Dean-Stark tube, a cooling condenser and a thermometer was added with 184.7g (0.45 mol) of 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)phenyl]propane (BAPP), 111.0g (0.99 mol) of citraconic anhydride and 150g of toluene to prepare a reaction solution, which was then stirred at 80°C for 3 hours to synthesize an amic acid. After that, 40g of methanesulfonic acid was added to the reaction solution, which was then heated to 110°C and stirred for 16 hours while distilling off the by-product water, after which the reaction solution was washed five times with 200g of ion-exchanged water. The washed reaction solution was then poured into heptane, and the precipitate was collected by filtration, and 257.1g (yield 95%) of the target product (formula (4), (A-1), Mn600) in the form of a yellow powder was obtained.
合成例2(シトラコンイミド化合物の製造、式(5))
攪拌機、ディーンスターク管、冷却コンデンサー及び温度計を備えた2Lのガラス製4つ口フラスコに、ビスアニリンM155.0g(0.45モル)、無水シトラコン酸111.0g(0.99モル)及びトルエン150gを加えて反応液を調製し、80℃で3時間撹拌することでアミック酸を合成した。その後、反応液にメタンスルホン酸40gを加えたのち、110℃に昇温し、副生した水分を留去しながら16時間撹拌した後、反応液を200gのイオン交換水を用いて5回水洗した。その後、水洗した反応液をヘプタンに投入し、沈殿物を濾過することにより回収し、黄色粉末状の目的物(式(5)、(A-2)、Mn530)を229.7g(収率96%)得た。
A 2L glass four-neck flask equipped with a stirrer, a Dean-Stark tube, a cooling condenser and a thermometer was added with 155.0g (0.45 mol) of bisaniline M, 111.0g (0.99 mol) of citraconic anhydride and 150g of toluene to prepare a reaction solution, which was then stirred at 80°C for 3 hours to synthesize an amic acid. After that, 40g of methanesulfonic acid was added to the reaction solution, and the temperature was raised to 110°C. After stirring for 16 hours while distilling off the by-product water, the reaction solution was washed five times with 200g of ion-exchanged water. Thereafter, the washed reaction solution was poured into heptane, and the precipitate was collected by filtration, and 229.7g (yield 96%) of the target product (formula (5), (A-2), Mn530) in the form of a yellow powder was obtained.
(B)窒素原子に結合する脂肪族基を有する環状イミド化合物
(B-1):下記式(6)で表されるビスマレイミド化合物(商品名:BMI-689、Designer Molecules Inc.製)
(B-2):下記式(7)で表されるビスマレイミド化合物(BMI-3000、Designer Molecules Inc.製)
(B-3):下記式(8)で表されるビスマレイミド化合物(BMI-1500、Designer Molecules Inc.製)
(B-4):下記式(9)で表されるビスマレイミド化合物(SLK-2600、信越化学工業(株)製)
(B-5):下記式(10)で示されるマレイミド化合物(BMI-TMH、大和化成工業(株)製)
(B-6):下記式(11)で示されるシトラコンイミド化合物(BCI-737、Designer Molecules Inc.製)
(B-2): A bismaleimide compound represented by the following formula (7) (BMI-3000, manufactured by Designer Molecules Inc.)
(B-3): A bismaleimide compound represented by the following formula (8) (BMI-1500, manufactured by Designer Molecules Inc.)
(B-4): A bismaleimide compound represented by the following formula (9) (SLK-2600, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
(B-5): A maleimide compound represented by the following formula (10) (BMI-TMH, manufactured by Daiwa Chemical Industry Co., Ltd.)
(B-6): A citraconimide compound represented by the following formula (11) (BCI-737, manufactured by Designer Molecules Inc.)
(C)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
(C-1):ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂(NC-3000:日本化薬(株)製、軟化点56℃)
(C) Epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule (C-1): biphenylaralkyl type epoxy resin (NC-3000: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., softening point 56° C.)
(D)反応促進剤
(D-1):2-エチル-4-メチルイミダゾール(2E4MZ:四国化成(株)製)
(D-2):トリフェニルホスフィン(TPP:北興化学(株)製)
(D) Reaction accelerator (D-1): 2-ethyl-4-methylimidazole (2E4MZ: manufactured by Shikoku Chemical Industries, Ltd.)
(D-2): Triphenylphosphine (TPP: manufactured by Hokko Chemical Co., Ltd.)
(E)比較例用マレイミド化合物
(E-1):下記式(12)で表されるビスマレイミド化合物(商品名:BMI-4000、大和化成(株)製)
(E-2):下記式(13)で表されるビスマレイミド化合物(商品名:BMI-2300、大和化成(株)製)
(E-2): A bismaleimide compound represented by the following formula (13) (product name: BMI-2300, manufactured by Daiwa Kasei Co., Ltd.)
評価試験
<組成物の調製>
表1の配合比で双腕式ニーダー(TK0.5、(株)トーシン製)を用いて混合し、組成物を調製した。配合する成分の融点が高く、混合が難しいものは80℃で混合し、組成物を調製した。
Evaluation test <Preparation of composition>
The components were mixed in the compounding ratios shown in Table 1 using a twin-arm kneader (TK0.5, manufactured by Toshin Corp.) to prepare compositions. Components with high melting points and difficult mixing were mixed at 80° C. to prepare compositions.
<成形性>
直径200mm、200μm厚の枠を用意し、上記で調製した組成物を厚さ50μmの離型処理されたPETフィルム(E7006、東洋紡製)で挟み込んで、真空プレス機(ニッコーマテリアルズ製)を用いて180℃5分の条件で成形し、硬化物を得た。PETフィルムから硬化物を取り出した際に、フィルム状のサンプルとして得られた場合を〇、ひび割れや泣き別れが生じたものを×とした。
<Moldability>
A frame with a diameter of 200 mm and a thickness of 200 μm was prepared, and the composition prepared above was sandwiched between a 50 μm-thick release-treated PET film (E7006, manufactured by Toyobo Co., Ltd.), and molded at 180° C. for 5 minutes using a vacuum press (manufactured by Nikko Materials Co., Ltd.) to obtain a cured product. When the cured product was removed from the PET film, a film-like sample was obtained, and an x was obtained when cracks or tearing occurred.
<外観>
上記で作製したフィルム状サンプルを180℃で3時間の条件でポストキュアを行い、硬化樹脂フィルムを作製し、外観を目視で確認した。分離や硬化ムラがなく、フィルム全体の色が均一である場合を〇とし、分離や硬化ムラがあり、フィルムの色が局所的に違う場合は×とした。
<Appearance>
The film sample prepared above was post-cured at 180° C. for 3 hours to prepare a cured resin film, and the appearance was visually confirmed. A film with no separation or uneven curing and a uniform color throughout was rated as ◯, and a film with separation or uneven curing and a locally different color was rated as ×.
<誘電正接>
上記で作製した硬化樹脂フィルムを用いて、ネットワークアナライザ(キーサイト社製 E5063-2D5)とストリップライン(キーコム株式会社製)を接続し、硬化樹脂フィルムの周波数10GHzにおける誘電正接を測定した。結果を表1に記載した。
<Dielectric tangent>
Using the cured resin film prepared above, a network analyzer (E5063-2D5 manufactured by Keysight Corporation) was connected to a strip line (manufactured by Keycom Corporation) to measure the dielectric tangent of the cured resin film at a frequency of 10 GHz. The results are shown in Table 1.
<耐熱性>
上記で作製した硬化樹脂フィルムを、180℃の恒温槽にて24時間インキュベーションした後、該硬化樹脂フィルムを用いて、ネットワークアナライザ(キーサイト社製 E5063-2D5)とストリップライン(キーコム株式会社製)を接続し、硬化樹脂フィルムの周波数10GHzにおける誘電正接を測定した。結果を表1に記載した。
<Heat resistance>
The cured resin film prepared above was incubated in a thermostatic chamber at 180° C. for 24 hours, and then the cured resin film was used to connect a network analyzer (E5063-2D5 manufactured by Keysight Corporation) and a strip line (manufactured by Keycom Corporation) to measure the dielectric tangent of the cured resin film at a frequency of 10 GHz. The results are shown in Table 1.
<ガラス転移温度>
上記で作製した硬化樹脂フィルムについて、貯蔵弾性率(MPa)をTAインスツルメント製DMA-800により、-20℃~300℃の範囲で測定し、得られた貯蔵弾性率と損失弾性率の値から導き出されるTanδの値をプロットしたグラフから得られるピークトップの温度をガラス転移温度(Tg)とした。測定条件は、20mm×5mm×200μm厚の試験サンプル(硬化樹脂フィルム)、昇温速度5℃/分、マルチ周波数モード、引っ張りモード、振幅15μmであった。結果を表1に記載した。
The storage modulus (MPa) of the cured resin film prepared above was measured in the range of -20 ° C. to 300 ° C. using a DMA-800 manufactured by TA Instruments, and the peak top temperature obtained from a graph plotting the Tan δ values derived from the obtained storage modulus and loss modulus values was taken as the glass transition temperature (Tg). The measurement conditions were a test sample (cured resin film) of 20 mm × 5 mm × 200 μm thickness, a heating rate of 5 ° C. / min, a multi-frequency mode, a tensile mode, and an amplitude of 15 μm. The results are shown in Table 1.
表1において、実施例1~13の組成物は樹脂の溶解性が良好で成形性にも優れており、分離や硬化ムラのない均一な硬化物となった。その硬化物(硬化樹脂フィルム)は、低誘電特性を維持しながら高いガラス転移温度(150℃以上)を有しており、耐熱性も良好であった。
一方で、比較例1、2の(A)成分を含まない組成物は、低誘電特性を示すものの、その硬化物のガラス転移温度は低い値となり、180℃での24時間インキュベーション後の誘電特性が悪化した。比較例3、4に示した芳香族基を有するマレイミド化合物を含む組成物は(B)成分の脂肪族基を有する環状イミド化合物との相溶性が悪く、分離及び硬化ムラが生じ、良好な誘電特性を得ることができなかった。比較例5の、芳香族基を有するシトラコンイミド化合物((A)成分)の代わりに脂肪族基を有するシトラコンイミド化合物((B-6)成分)を含む組成物は、脂肪族イミド化合物との相溶性は高いものの、その硬化物のガラス転移温度は低かった。比較例6の組成物は、(C)成分を含まないため、シトラコンイミド化合物が完全に硬化せず、ガラス転移温度は低かった。
As shown in Table 1, the compositions of Examples 1 to 13 had good resin solubility and excellent moldability, and were uniformly cured without separation or uneven curing. The cured products (cured resin films) had high glass transition temperatures (150°C or higher) while maintaining low dielectric properties, and also had good heat resistance.
On the other hand, the compositions not containing the (A) component in Comparative Examples 1 and 2 showed low dielectric properties, but the glass transition temperature of the cured product was low, and the dielectric properties after 24 hours of incubation at 180 ° C. were deteriorated. The compositions containing the maleimide compound having an aromatic group shown in Comparative Examples 3 and 4 had poor compatibility with the cyclic imide compound having an aliphatic group of the (B) component, separation and curing unevenness occurred, and good dielectric properties could not be obtained. The composition of Comparative Example 5 containing the citraconimide compound having an aliphatic group (component (B-6)) instead of the citraconimide compound having an aromatic group (component (A)) had high compatibility with the aliphatic imide compound, but the glass transition temperature of the cured product was low. The composition of Comparative Example 6 did not contain the (C) component, so the citraconimide compound was not completely cured, and the glass transition temperature was low.
Claims (13)
(A)成分を100質量部としたときの(B)成分の質量部数が5~9900質量部であり、(C)成分が0.5~100質量部であり、(D)成分が0.05~100質量部である熱硬化性シトラコンイミド樹脂組成物。
(A)窒素原子に結合する芳香族基を有するシトラコンイミド化合物
(B)窒素原子に結合する脂肪族基を有する環状イミド化合物
(C)1分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂
(D)反応促進剤 A thermosetting citraconic imide resin composition comprising the following (A) to (D) :
A thermosetting citraconeimide resin composition, in which the number of parts by mass of the (B) component is 5 to 9,900 parts by mass, the number of parts by mass of the (C) component is 0.5 to 100 parts by mass, and the number of parts by mass of the (D) component is 0.05 to 100 parts by mass, based on 100 parts by mass of the (A) component .
(A) a citraconimide compound having an aromatic group bonded to a nitrogen atom; (B) a cyclic imide compound having an aliphatic group bonded to a nitrogen atom; (C) an epoxy resin having two or more epoxy groups in one molecule; and (D) a reaction accelerator.
A semiconductor encapsulant comprising the thermosetting citraconic imide resin composition according to any one of claims 1 to 7 .
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