CN101784580A - 热固性树脂组合物及其固化物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种热固性树脂组合物,其中,包含:(i)含有反应性羟基的聚酰胺树脂、(ii)选自由具有二环戊二烯与酚的缩聚物骨架、酚芳烷基骨架及双酚芳烷基骨架的环氧树脂组成的组中的至少一种环氧树脂、及(iii)选自由具有与上述环氧树脂相同骨架的酚化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂;该热固性树脂组合物可在低热处理温度下固化,而且其固化物具有高耐热性、并在广泛的温度范围内具有高胶粘强度。因此,该树脂组合物作为挠性布线衬底、层压板等电气、电子材料中使用的胶粘剂、绝缘保护材料等有用。
Description
技术领域
本发明涉及适于电气、电子材料中使用的半导体密封材料、挠性布线衬底、层压板、绝缘保护材料等用途的热固性树脂组合物、包含适于这些用途的该热固性树脂组合物的薄膜、包含该热固性树脂组合物的胶粘剂、及它们的固化物,该热固性树脂组合物及包含该组合物的薄膜或胶粘剂可以提供耐热性、胶粘性、及介电特性优良的固化物。
背景技术
近年来,电气、电子领域的发展极为显著,在挠性布线衬底和层压板等领域中要求提高耐热性、可靠性、薄型化、精密加工性、可挠性等。目前,为了满足这些要求,多使用聚酰亚胺树脂或聚酰胺树脂等作为挠性布线衬底、层压板等的构成材料。一般而言聚酰亚胺树脂和聚酰胺树脂的耐热性高并且也具有可挠性,但是作为胶粘剂或薄膜等应用于上述用途时,固化时需要在约300℃的高温下进行热处理。为了容易直接应用于电气、电子部件上,希望降低该热处理温度。另外,要求进一步改善这些树脂组合物的固化物的阻燃性、高耐热性、高胶粘性、加热时的可靠性、低介电常数、断裂韧性等各种特性。为了解决这些课题已有大量的提案。例如在专利文献1及2中,公开了含有聚酰亚胺树脂、环氧树脂和环氧树脂固化剂的耐热性薄膜、胶粘剂、树脂组合物等。该文献中公开的这些材料虽然实现了降低加工温度的目的,但尚未解决固化物的耐热性下降的问题。
专利文献1:日本特开平8-27430号公报
专利文献1:日本特开2006-348086号公报
发明内容
本发明提供固化时的热处理温度低,而且能够得到具有高耐热性并且在室温至高温的广泛温度范围内具有高胶粘强度的固化物的热固性树脂组合物、及其固化物。
本发明人对上述课题进行了深入研究,结果发现,含有聚酰胺树脂、具有特定骨架的环氧树脂及环氧树脂固化剂的热固性树脂组合物可以在低热处理温度下固化,且其固化物具有高耐热性并在广泛的温度范围内具有高胶粘强度,并且完成了本发明。
即,本发明涉及以下各项。
(1)一种热固性树脂组合物,其中,包含:
使3,4′-二氨基二苯醚与间苯二甲酸及5-羟基间苯二甲酸进行脱水缩合反应而得到的含有反应性羟基的聚酰胺树脂;
选自由下述式(2)、式(3)及式(4)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂;及
选自由下述式(5)、式(6)及式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂,
式(2)~(4)中,n为平均值,表示超过0且为10以下的数;G表示缩水甘油基,
式(5)~(7)中,n为平均值,表示超过0且为10以下的数。
(2)如上述(1)所述的热固性树脂组合物,其中,选自由式(2)、式(3)及式(4)所示的环氧树脂组成的组中的至少一种环氧树脂的含量相对于含有反应性羟基的聚酰胺树脂、环氧树脂及环氧树脂固化剂的总质量为2~50质量%。
(3)一种薄膜,其中,含有上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物。
(4)一种挠性布线衬底,其使用上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物。
(5)一种层压板,其使用上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物。
(6)一种绝缘保护材料,其使用上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物。
(7)一种胶粘剂,其中,含有上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物。
(8)一种固化物,其为上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物的固化物。
(9)如上述(1)或(2)所述的热固性树脂组合物,其中,含有式(2)所示的环氧树脂或式(5)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种。
(10)如上述(1)、(2)或(9)中任一项所述的热固性树脂组合物,其中,含有下述(a)或(b)的任何一种组合:
(a)式(2)所示的环氧树脂、与式(6)或式(7)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种的组合;或
(b)式(5)所示的环氧树脂固化剂、与式(3)或式(4)所示的环氧树脂的至少任何一种的组合。
(11)如上述(1)、(2)、(9)或(10)中任一项所述的热固性树脂组合物,其中,含有反应性羟基的聚酰胺树脂的两末端为氨基。
(12)如上述(1)、(2)、(9)至(11)中任一项所述的热固性树脂组合物,其中,(i)含有反应性羟基的聚酰胺树脂、(ii)选自由式(2)、式(3)和式(4)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂、及(iii)选自由式(5)、式(6)和式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂的总量相对于热固性树脂组合物中的树脂成分的总量为85~100质量%。
(13)如上述(1)、(2)、(9)至(12)中任一项所述的热固性树脂组合物,其中,还含有固化促进剂。
(14)如上述(13)所述的热固性树脂组合物,其中,固化促进剂为咪唑化合物。
(15)一种热固性树脂组合物溶液,其中,含有上述(1)、(2)、(9)至(14)中任一项所述的热固性树脂组合物和溶剂。
(16)如上述(15)所述的热固性树脂组合物溶液,其中,溶剂为二甲亚砜。
(17)如上述(1)、(2)、(9)至(16)中任一项所述的热固性树脂组合物,其中,热固性树脂组合物中,相对于选自由式(2)、式(3)和式(4)所示的环氧树脂组成的组中的至少一种环氧树脂中的环氧基1当量、或者当并用其它环氧树脂时相对于两者的总量中的环氧基1当量,选自由式(5)、式(6)和式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂及含有反应性羟基的聚酰胺树脂的总量中的平均活性氢量、或者当并用其它环氧树脂固化剂时包含其它环氧树脂固化剂在内的环氧树脂固化剂的总量与含有反应性羟基的聚酰胺树脂的总量中的平均活性氢量为0.6~1.2当量。
(18)一种挠性布线衬底、层压板或绝缘保护材料,其使用上述(9)至(16)中任一项所述的热固性树脂组合物,或者一种胶粘剂,其含有上述(9)至(16)中任一项所述的热固性树脂组合物。
发明效果
本发明的热固性树脂组合物及包含该树脂组合物的薄膜,可在约160℃~约200℃的低热处理温度下固化,而且其固化物具有高耐热性并在广泛的温度范围内具有高胶粘强度。因此,该树脂组合物或包含该树脂组合物的薄膜作为挠性线路板、层压板等电气、电子材料中使用的胶粘剂、绝缘保护材料等有用。
具体实施方式
以下,详细说明本发明。
本发明的热固性树脂组合物含有:使3,4′-二氨基二苯醚(A)与间苯二甲酸(B)及5-羟基间苯二甲酸(C)进行脱水缩合反应而得到的含有反应性羟基的聚酰胺树脂(以下称为“反应性聚酰胺树脂”)。
本发明中使用的反应性聚酰胺树脂的优选的合成方法记载于后述的合成例1中。由合成得到的反应性聚酰胺树脂的末端结构同合成中使用的(A)的二胺成分与(B)和(C)的间苯二甲酸类成分的总量的摩尔比率有关。具体而言,将合成中使用的(A)、(B)及(C)成分的摩尔数分别设定为a、b及c时,如果a>b+c,则反应性聚酰胺树脂的末端为氨基,如果a<b+c,则末端为羧基。此时,a/(b+c)的值优选为0.5~2的范围、更优选0.7~1.5的范围。由于末端为羧基的反应性聚酰胺树脂在制成组合物时保存稳定性差,因此本发明的热固性树脂组合物中使用的反应性聚酰胺树脂,优选末端为氨基。即,优选a/(b+c)的值大于1且为1.5以下、更优选大于1且为1.2以下、进一步优选大于1且为1.15以下。另外,就(B)成分与(C)成分的使用比率而言,由于具有羟基的(C)成分增加时有固化后的耐热性提高、同时可挠性下降的倾向,因此从两种特性的平衡来考虑,优选c/(b+c)的值为0.01~0.5的范围,更优选0.01~0.1的范围,根据情况为0.02~0.5的范围。
推测反应性聚酰胺树脂具有下式(1)所代表的结构。
式(1)
(式中,n与m的比率相当于将合成中使用的(B)间苯二甲酸及(C)5-羟基间苯二甲酸的摩尔数分别设为b及c时b与c的比率,n+m优选为10~60的范围)。
n+m的值小于10时,反应性聚酰胺树脂的分子量过小,因此有引起固化后的耐热性降低的可能性,n+m的值大于60时,在合成时聚酰胺树脂的粘度变得过高,因此有难以处理的可能。n+m的更优选的范围为40~60、进一步优选45~55。
本发明的热固性树脂组合物中的反应性聚酰胺树脂的使用量,相对于热固性树脂组合物中的(i)反应性聚酰胺树脂、(ii)环氧树脂及(iii)环氧树脂固化剂的总质量优选为40~95质量%、更优选40~70质量%、进一步优选40~65质量%。
本发明的热固性树脂组合物含有选自式(2)、式(3)或式(4)所示的化合物中的一种以上环氧树脂。
式(2)所示的环氧树脂可以通过使酚与作为二环戊二烯聚合物的酚化合物与表氯醇进行脱盐酸反应来合成。可以使用XD-1000(日本化药株式会社制)等市售品,但只要是式(2)中的n值超过0且为10以下的化合物则没有特别限制。优选的n以平均值计为约1~约8,更优选约2~约5。
式(3)所示的环氧树脂可以通过使酚和二烷氧基甲基苯等的反应产物酚芳烷基化合物与表氯醇进行脱盐酸反应来合成。该酚芳烷基树脂可以使用ザイロツク3L(三井化学株式会社制)等市售品,因此如后述的合成例2中所述,也可以通过该酚芳烷基树脂与表氯醇的环氧化反应来合成,但只要是式(3)中的n值超过0且为10以下的化合物则没有特别限制。优选的n以平均值计为约1~约8、更优选约3~约8、进一步优选约4~约6。
式(4)所示的环氧树脂可以通过使酚和双烷氧基甲基苯等的反应产物酚芳烷基化合物与表氯醇进行脱盐酸反应来合成。可以使用NC-3000(日本化药株式会社制)等市售品,但只要是式(4)中的n值超过0且为10以下的化合物则没有特别限制。优选的n以平均值计为约1~约6、更优选约1~约4、进一步优选约1~约3。
本发明的热固性树脂组合物中的选自式(2)、式(3)或式(4)所示的化合物中的一种以上环氧树脂的使用量,相对于热固性树脂组合物中的反应性聚酰胺树脂、环氧树脂及环氧树脂固化剂的总质量,通常为2~50质量%,优选15~50质量%、更优选约20质量%~约40质量%、进一步优选约25质量%~约40质量%、最优选约25质量%~约35质量%。
另外,式(2)、式(3)及式(4)中的n值可以从各环氧树脂的凝胶渗透色谱(GPC)测定中求出的数均分子量的值算出。
本发明的热固性树脂组合物含有选自式(5)、式(6)或式(7)所示的化合物中的一种以上环氧树脂固化剂。
式(5)所示的环氧树脂固化剂如后述的合成例3中所述,可以通过使酚与二环戊二烯进行聚合反应来合成。通过增减聚合反应时相对于二环戊二烯所使用的酚量,可以控制式(5)中的n值。式(5)中的n值通常超过0,且为10以下。例如,相对于二环戊二烯,使用摩尔比为约4倍~约6倍摩尔的酚,在例如约40℃~约80℃的温度下,通常反应约0.5小时~约2小时直到反应结束,由此可以得到式(5)所示的环氧树脂固化剂。
式(6)所示的环氧树脂固化剂可以通过使酚与二烷氧基甲苯等反应来合成。可以使用ザイロツク3L(三井化学株式会社制)等市售品,但只要是式(6)中的n值超过0且为10以下的化合物则没有特别限制。优选的n以平均值计为约1~约8、更优选约2~约5。
式(7)所示的环氧树脂固化剂可以通过使酚与二烷氧基甲苯等反应来合成。可以使用GPH-65(日本化药株式会社制)等市售品,但只要是式(7)中的n值超过0且为10以下的化合物则没有特别限制。优选的n以平均值计为约1~约6、更优选约1~约4、进一步优选约1~约2。
本发明的热固性树脂组合物中,除了上述式(2)、式(3)及式(4)所示的环氧树脂以外,在不损害特性的范围内可以并用其它环氧树脂。可以并用的环氧树脂没有特别限制,可以列举例如:线型酚醛型环氧树脂、酚芳烷基型环氧树脂、聚酚型环氧树脂、脂环式环氧树脂、杂环式环氧树脂、卤代酚环氧树脂、缩水甘油基胺类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂等。这些环氧树脂可以并用两种以上。
这些可以并用的其它环氧树脂的使用量,相对于热固性树脂组合物中的环氧树脂成分的总质量,优选为20质量%以下。
另外,式(5)、式(6)及式(7)中的n值可以从各环氧树脂固化剂的凝胶渗透色谱(GPC)测定中求出的数均分子量的值算出。
本发明的热固性树脂组合物中,除了上述式(5)、式(6)及式(7)所示的环氧树脂固化剂以外,在不损害特性的范围内可以并用各种环氧树脂固化剂。可以并用的固化剂没有特别限制,可以列举例如:线型酚醛树脂、酚芳烷基树脂、聚酚树脂等酚类固化剂;萘酚改性线型酚醛、二环戊二烯改性聚酚等改性酚类固化剂;邻苯二甲酸酐、偏苯三酸酐等酸酐类固化剂;二氨基二苯基甲烷、双氰胺等胺类固化剂等。另外,这些固化剂可以并用两种以上。
本发明的热固性树脂组合物中的环氧树脂固化剂的使用量,优选为如下量:相对于组合物中的选自由式(2)、式(3)和式(4)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂的环氧基1当量、或者当并用其它可并用的环氧树脂时相对于包含其它环氧树脂在内的总环氧树脂的环氧基1当量,选自由式(5)、式(6)和式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂及所述反应性聚酰胺树脂的总量中的平均活性氢量、或者当并用其它环氧树脂固化剂时则为包含其它环氧树脂固化剂在内的环氧树脂固化剂的总量与含有反应性羟基的聚酰胺树脂的总量中的平均活性氢量为0.2~1.5当量的范围、特别优选为0.6~1.2当量的范围。在此所说的反应性聚酰胺树脂中的活性氢,是指羟基所具有的氢及氨基所具有的氢。
另外,上一段中记载的可并用的固化剂的使用量,优选为在热固性树脂组合物中的环氧树脂固化剂成分的总质量中占20质量%以下的量。
本发明的热固性树脂组合物,是以(i)反应性聚酰胺树脂、(ii)选自由式(2)、式(3)和式(4)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂、及(iii)选自由式(5)、式(6)和式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂这三种树脂成分(以下也称为本树脂成分)作为必须成分的树脂组合物,如前所述,只要在达到本发明效果的范围内,也可以含有不包含于上述本树脂成分中的环氧树脂或环氧固化剂等树脂成分,但通常其含量相对于本发明的热固性树脂组合物中的树脂成分的总量,优选为约0质量%~约15质量%、更优选约0质量%~约10质量%、进一步优选约0质量%~约5质量%、最优选0质量%,本树脂成分的含量相对于热固性树脂组合物中的树脂成分的总量,优选为85~100质量%、更优选90~100质量%、进一步优选95~100质量%、最优选100%。
含有反应性羟基的聚酰胺树脂,除了上述本发明中使用的反应性聚酰胺以外,还已知含有反应性羟基的橡胶改性聚酰胺树脂等,但本发明中优选不含这些聚酰胺树脂。
本发明的热固性树脂组合物,优选含有式(2)所示的环氧树脂或式(5)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种。含有式(2)所示的环氧树脂时,其含量为前述环氧树脂的部分中所述的含量即可,相对于本树脂成分的总量,优选为约20质量%~约40质量%、更优选约25质量%~约40质量%、进一步优选约25质量%~约35质量%。另外,含有式(5)所示的环氧树脂固化剂时,其含量为前述环氧树脂固化剂的部分中所述的含量即可,通常相对于本树脂成分的总量为从该总量中减去(i)反应性聚酰胺树脂及(ii)环氧树脂的含量后的剩余部分,优选为约10质量%~约30质量%、更优选约15质量%~约30质量%、进一步优选约15质量%~约25质量%。根据情况,也可以将式(2)所示的环氧树脂及式(5)所示的环氧树脂固化剂两者并用,此时,使两者的合计含量为上述的约20质量%~约40质量%,各成分的不足部分用本发明中作为必须成分的其它环氧树脂或其它环氧树脂固化剂补充,将它们各自并用,使环氧树脂含量为约20质量%~约40质量%、更优选约25质量%~约40质量%、进一步优选约25质量%~约35质量%、环氧树脂固化剂含量优选为约10质量%~约30质量%,更优选约15质量%~约30质量%,进一步优选约15质量%~约25质量%即可。
(i)的反应性聚酰胺树脂的含量,相对于本树脂成分的总量,为约30质量%~约70质量%,更优选约40质量%~约70质量%、进一步优选约40质量%~约65质量%。
本发明的热固性树脂组合物中,根据需要可以添加树脂成分以外的添加剂,例如:固化促进剂、填充剂、离子捕集剂等来使用。
固化促进剂只要是促进环氧树脂与含有活性氢基的聚酰胺树脂或固化剂的反应的物质则没有特别限制。例如可以使用:有机磷化合物、咪唑化合物、叔胺、硫鎓盐、季铵盐等。这些固化促进剂根据使用的环氧树脂和固化剂的种类、或者成形条件和要求的特性等适当选择。本发明中,优选咪唑化合物。可以列举例如:2-甲基咪唑、2-乙基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑(2PHZ)、2-苯基-4-甲基-5-羟甲基咪唑等咪唑化合物,更优选2-苯基-4,5-二羟甲基咪唑。
本发明的热固性树脂组合物中,优选含有固化促进剂。使用固化促进剂时,其使用量相对于环氧树脂100质量份,优选为15质量份以下、更优选10质量份以下、通常为约0.5质量份~约5质量份。
填充剂可以列举例如:二氧化硅、氧化铝、滑石、碳酸钙、硅酸钙、氢氧化钙、碳酸镁、碳酸钡、硫酸钡、氮化硅、氮化硼、炭、碳纤维、玻璃纤维、氧化铝纤维、氧化硅氧化铝纤维、聚硅氧烷甲酸酯纤维等无机填充剂;聚酯纤维、纤维素纤维、聚芳酰胺纤维或各种聚合物微球等有机填充剂。
本发明的热固性树脂组合物可以不添加填充剂而直接使用,也可以添加填充剂后使用。添加填充剂时,其添加量只要能发挥本发明的效果则没有特别限制,相对于含有填充剂的热固性树脂组合物的总量(质量),最多可以添加至95质量%。
除了固化促进剂及填充剂以外,可以配合硅烷偶联剂、阻燃性赋予剂、氧化稳定剂、脱模剂、颜料等添加剂。这些添加剂可以不添加,也可以根据需要来添加。这些添加剂的使用量只要在不损害本发明的热固性树脂组合物的特性的范围内则没有特别限制,可以在热固性树脂组合物中占0~20质量%的范围使用。
离子捕获剂只要是能吸附固定热固性树脂组合物中的杂质离子、特别是使电子电路的可靠性降低的各种离子的物质则没有特别限制,可以使用水滑石系、磷酸锆系、磷酸钛系、氧化锑系、氧化铋系等离子捕集剂等。这些离子捕集剂有:DHT-4A(协和化学工业株式会社制)、Kyowado KW-2000(协和化学工业株式会社制)、IXE-100(东亚合成株式会社制)、IXE-300(东亚合成株式会社制)、IXE-400(东亚合成株式会社制)、IXE-500(东亚合成株式会社制)、IXE-600(东亚合成株式会社制)等市售品。这些离子捕集剂可以单独使用,也可以并用两种以上。离子捕集剂的使用量通常以在热固性树脂组合物中占0~10质量%的范围使用。
由以上可知,本发明的优选的热固性树脂组合物如下所述。
优选的本热固性树脂组合物之一中包含:
(I)上述本树脂成分(前述(i)、(ii)及(iii)成分)85~100质量%、优选90~100质量%;及
(II)上述本树脂成分以外的树脂成分0~15质量%,优选0~10质量%,
并且,含有(ii)成分的式(2)所示的环氧树脂或(iii)成分的式(5)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种。
此时,上述本树脂成分更优选下述情况:
(i)的反应性聚酰胺树脂:相对于上述本树脂成分(前述(i)、(ii)及(iii)成分)的总质量,优选为40~95质量%、更优选40~70质量%、进一步优选40~65质量%;
(ii)的环氧树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为15~50质量%,更优选20~40质量%、进一步优选25~40质量%、最优选25~35质量%;及
(iii)的环氧树脂固化剂:其余部分,优选为10~30质量%、更优选15~30质量%、进一步优选15~25质量%。
另外,上述(i)、(ii)及(iii)成分的优选的组成比例的组合可以列举下述情况。
(i)的反应性聚酰胺树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为40~95质量%;
(ii)的环氧树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为15~50质量%,更优选20~40质量%、进一步优选25~40质量%、最优选25~35质量%;及
(iii)的环氧树脂固化剂:其余部分,
或者
(i)的反应性聚酰胺树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为40~70质量%;
(ii)的环氧树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为15~50质量%,更优选20~40质量%、进一步优选25~40质量%、最优选25~35质量%;及
(iii)的环氧树脂固化剂:其余部分。
另外,另一种上述(i)、(ii)及(iii)成分的优选的组成比例的组合可以列举下述情况。
(i)的反应性聚酰胺树脂:相对于上述本树脂成分(前述(i)、(ii)及(iii)成分)的总质量,优选为40~95质量%、更优选40~70质量%、进一步优选40~65质量%;
(ii)的环氧树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为15~50质量%;及
(iii)的环氧树脂固化剂:其余部分,
或者
(i)的反应性聚酰胺树脂:相对于上述本树脂成分(前述(i)、(ii)及(iii)成分)的总质量,优选为40~95质量%、更优选40~70质量%、进一步优选40~65质量%;
(ii)的环氧树脂:相对于上述本树脂成分的总质量,为20~40质量%;及
(iii)的环氧树脂固化剂:其余部分。
上述本热固性树脂组合物进一步优选含有固化促进剂的情况。此时,固化促进剂的含量相对于环氧树脂100质量份,为约0.5质量份~约5质量份。固化促进剂优选为咪唑化合物。
本发明的热固性树脂组合物通常以溶解或分散在溶剂中而得到的树脂液的形式、更优选以溶解得到的树脂溶液的形式使用(或应用)于各种电器、电子材料中。
本发明中,通常优选将本发明的热固性树脂组合物例如如下所述成形为薄膜后使用。
将含有本发明的热固性树脂组合物的上述树脂液(更优选树脂溶液)涂布在金属箔或树脂薄膜(以下称为基材薄膜)上,接着干燥后,作为具有热固性树脂组合物涂层的基材薄膜直接使用,或者,在脱模薄膜(进行了脱模处理的薄膜)上与上述同样地形成热固性树脂组合物的干燥涂层后直接使用、或者也可以进一步从该脱模薄膜上将上述干燥涂层剥离后作为热固性树脂组合物薄膜来使用。另外,多数情况下,前述树脂液以不含填充剂的形式利用,但根据需要也可以配合前述填充剂等来使用。另外,如后所述,也可以在薄膜状的基材中浸渍本发明的树脂组合物并干燥后,形成预渍物(prepreg)等后来利用。
本发明中,在提到含有本发明的热固性树脂组合物的薄膜时,包括上述任何薄膜的成型品。该薄膜成型品的情况下,可以含有填充剂,也可以不含填充剂。
基材薄膜上的涂布可以使用辊涂布器或复合涂布器(MultiCoater)等,根据常规方法进行。另外,基材薄膜可以使用:铜箔或铝箔等金属箔;聚酰亚胺薄膜、聚芳酰胺薄膜、聚对邻苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚酯薄膜、聚醚酰亚胺薄膜、聚醚酮薄膜或聚苯硫醚薄膜等电绝缘性树脂薄膜等。
热固性树脂组合物的涂层的干燥使用流水线干燥机等干燥装置,在该树脂组合物的固化反应不进行、或者即使进行也可将固化反应抑制到不妨碍胶粘剂等的使用的程度的温度下、例如约120℃~约140℃的温度下进行约1分钟~约30分钟、优选约1分钟~约15分钟,由此可以得到具有由除去溶剂后的热固性树脂组合物形成的层(以下有时也仅称为该树脂层)的薄膜。
另外,使用的基材薄膜优选配合用途而进行脱模处理、用于赋予胶粘性的等离子体处理或电晕放电处理等。
热固性树脂组合物也可以直接作为胶粘剂使用,但通常如上所述,制成具有该树脂层的薄膜或后述的将该树脂层从剥离薄膜剥下而得到的该树脂组合物薄膜后,作为胶粘剂使用。
应用本发明的树脂组合物的挠性线路板、层压板、绝缘材料或保护材料(例如:绝缘保护材料等),可以如下得到。例如:在进行脱模处理后的基材薄膜上具有热固性树脂组合物的层的薄膜的情况下,在电子基板等上压接后除去薄膜,需要时可进一步层压其它薄膜或金属箔等并加压加热使其固化,由此可以得到将该树脂层作为胶粘剂或保护膜等使用的挠性线路板、层压板、绝缘材料、保护材料等。
另外,也可以将从进行脱模处理后的基材薄膜上剥下的热固性树脂组合物薄膜应用于各种电子部件上,并使用传递成型、注塑成型等的成型机进行成形,再进行后固化,由此将各种电子部件封口和/或密封。
另外,也可以使前述树脂液、优选树脂溶液浸渍到玻璃纤维、碳纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、氧化铝纤维或纸等基材中后加热干燥而得到预渍物,将该预渍物通过热压等成形并使其固化,由此得到层压板等。
上述中使用的含有本发明的热固性树脂组合物和溶剂的树脂液,可以通过使本发明的热固性树脂组合物溶解或分散于溶剂中而得到。优选使本发明的热固性树脂组合物溶解而得到的树脂溶液。作为溶剂,可以列举例如:二甲亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、甲苯、二甲苯、丙酮、甲乙酮或甲基异丁基酮等溶剂。这些溶剂可以使用一种,也可以并用两种以上。其中,优选的溶剂为二甲亚砜,最优选溶解于二甲亚砜中而得到的该树脂溶液。这些溶剂的使用量,相对于本发明的热固性树脂组合物与溶剂的总质量,通常为占10~80质量%的的量,优选占15~70质量%的量。
该树脂溶液制备成干燥固形分含量通常为20~90质量%、优选20~70质量%、更优选30~60质量%、进一步优选30~50质量%,其余部分为溶剂的树脂溶液。另外,根据情况,也可以制备成固形分含量为30~85质量%、其余部分为溶剂的树脂溶液。
该树脂溶液中,作为该溶液中所含的干燥固形分的本发明的热固性树脂组合物,可以是前述的树脂组合物的任何一种,但优选为含有式(2)所示的环氧树脂或式(5)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种的本发明的热固性树脂组合物,更优选为含有下述(a)或(b)的任何一种组合的本发明的热固性树脂组合物:
(a):式(2)所示的环氧树脂、与式(6)或式(7)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种的组合;或
(b):式(5)所示的环氧树脂固化剂、与式(3)或式(4)所示的环氧树脂的至少任何一种的组合。
这些树脂组合物中的环氧树脂及环氧树脂固化剂的含量比例可以直接应用前述的环氧树脂与环氧树脂固化剂的组成比例。
(实施例)
以下,通过实施例说明本发明,但本发明不限于这些实施例。另外,实施例中记载的物性值是通过下述方法求出的物性值。
聚酰胺树脂的活性氢当量:相对于羟基具有的氢及氨基具有的氢的每一个的化合物的平均质量数,是从原料化合物的投料量算出的理论值。
环氧当量:按照环氧基个数平均的环氧树脂的平均质量数,是根据JIS K-7236测定的值。
羟基当量:按照羟基(OH基)个数平均的化合物的平均质量数,是通过JIS K-0070规定的乙酰化法测定的值。
ICI粘度:使用ICI粘度计(株式会社Codix制)在150℃测定的值。
玻璃化转变温度:使用DMA测定装置(东洋精机株式会社制,RHEOLOGRAPH-SOLID),以2℃/分钟的升温速度进行测定时在tanδ最大值处的温度(注:DMA:动态粘弹性测定,Dynamic MechanicalAnalysis)。
胶粘强度:使用万能拉伸试验机(东洋Baldwin制)根据JIS C-6481在25℃及180℃测定的值。
弹性模量降低点温度:在通过DMA测定的动态弹性模量曲线中,动态弹性模量降低前的基线切线与降低后斜率呈一定的线的切线的交点温度。
(合成例1)(反应性聚酰胺树脂的合成)
在安装有温度计、冷凝管、氮气导入管、搅拌装置的2L四口烧瓶中装入N-甲基-2-吡咯烷酮650质量份,导入氮气的同时加入3,4′-二氨基二苯醚120质量份、间苯二甲酸96质量份、5-羟基间苯二甲酸2.1质量份、氯化锂6.3质量份、吡啶139质量份,并在35℃搅拌使这些物质溶解。接着将液温升高至90℃,用2小时向其中滴加亚磷酸三苯酯301质量份,再进行5小时反应。反应结束后,用2小时在反应液中滴加离子交换水390质量份,并将所得溶液静置。在溶液分离成两层后,舍弃上层部。在剩余的下层的浆状树脂分中加入二甲基甲酰胺(DMF)510质量份使树脂分在60℃下溶解后,升温至70℃,并用1小时添加离子交换水400质量份。添加结束后,将所得的溶液冷却及静置。在溶液分离成两层后,舍弃上层部,在剩余的下层的浆状树脂分中加入使树脂浓度为30质量%的量的DMF使树脂分溶解,得到含有反应性羟基的聚酰胺树脂溶液。所得的含有反应性羟基的聚酰胺树脂的活性氢当量的理论值为5000g/eq,式(1)中n及m的值以平均值计,n约为50、m约为1,m+n约为51。
(合成例2)(式(3)所示的环氧树脂的合成)
在安装有温度计、冷凝管、搅拌装置的2L四口烧瓶中装入作为酚芳烷基化合物(树脂)的ザイロツク3L(三井化学株式会社制,羟基当量173g/eq)173质量份、表氯醇463质量份、二甲亚砜(DMSO)116质量份,并在50℃下使树脂溶解。接着,在搅拌下导入氮气,同时用2小时在所得溶液中添加薄片状氢氧化钠(纯度99%)42质量份。添加结束后,在60℃反应1小时、在70℃反应1小时、并在80℃反应30分钟。反应结束后,在所得反应液中加入水300质量份及30质量%磷酸氢二钠水溶液30质量份并进行水洗。将所得溶液静置,分离成两层后舍弃水层。加热减压下从剩下的油层中蒸馏除去过量的表氯醇。接着,在其中加入600质量份甲基异丁基酮(MIBK),使油层的残留物溶解。将该甲基异丁基酮的溶液加热至70℃,并在搅拌下添加30质量%的氢氧化钠水溶液7质量份,接着反应1小时。将所得反应液水洗直到水洗后的水层的pH为中性为止,反复使溶液分离并舍弃水层。加热减压下从所得树脂溶液中蒸馏除去甲基异丁基酮,由此得到式(3)所示的环氧树脂(A)230质量份(淡黄色液状)。所得环氧树脂的环氧当量为240g/eq,150℃时的ICI粘度为0.04Pa·s。式(3)的n的平均值为5.2。
(合成例3)(式(5)所示的环氧树脂固化剂的合成)
在安装有温度计、冷凝管、搅拌装置的2L四口烧瓶中装入苯酚462.5质量份,并导入氮气对反应体系内进行充分吹扫。接着在其中添加三氟化硼苯酚络合物0.5质量份,然后将反应体系内的温度升高至50℃。接着在注意发热的同时用1小时向其中滴加二环戊二烯132.5质量份,进行反应。滴加结束后,将反应体系内的温度升高至70℃,再进行1小时反应。反应结束后,在反应液中加入甲基异丁基酮300质量份,再加入去离子水200质量份进行水洗。将该混合液静置,在分离成油层与水层后舍弃水层。接着,在加热减压下从剩下的油层中蒸馏除去过量的苯酚及甲基异丁基酮,从而得到式(5)所示的环氧树脂固化剂(E)301质量份(淡黄色透明液状)。所得环氧树脂固化剂的羟基当量为170g/eq,150℃时的ICI粘度为0.05Pa·s。式(5)的n值为1.8。
(实施例1~4、比较例1)
以表1所示的组成(质量份)配合各成分,得到热固性树脂组合物溶液。使用刮刀涂布器将这些热固性树脂组合物涂布至脱模PET(聚酯)薄膜(Lintec株式会社制,PET-38AL5)上使干燥后的厚度为25μm,并在设定于130℃的气浮式干燥炉中干燥15分钟,由此得到具有作为固化物前体的热固性树脂组合物的层的脱模PET薄膜。将该热固性树脂组合物层从脱模PET薄膜上剥离,制作热固性树脂组合物薄膜。使该薄膜在干燥炉中、在160℃×4小时+200℃×6小时的固化条件下固化,得到薄膜状固化物(热固性树脂组合物的固化物)。由该薄膜状固化物的DMA测定而得到的玻璃化转变温度及弹性模量降低点温度如表1所示。
另外,将前述热固性树脂组合物薄膜夹在电解铜箔(福田金属箔纷株式会社制,CF-T9-18)的粗面与聚酰亚胺膜(宇部兴产株式会社制,UPILEX 25-SGA)的处理面之间,在30kg/cm2的加压条件下在180℃加热固化1小时,由此得到通过热固性树脂组合物薄膜的固化物胶粘复合化的具有挠性的胶粘试验用样品。该胶粘试验用样品的电解铜箔与薄膜状固化物的界面的胶粘强度的测定结果如表1所示。
表1热固性树脂组合物的组成及固化物的各种特性
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | |
聚酰胺树脂溶液使用量(质量份) | 164.3 | 167.0 | 167.0 | 167.0 | 167.0 |
环氧树脂 | (A) | (B) | (C) | (B) | (B) |
环氧树脂使用量(质量份) | 30.0 | 31.0 | 32.0 | 29.0 | 36.0 |
环氧树脂固化剂 | (E) | (D) | (E) | (F) | (G) |
环氧树脂固化剂使用量(质量份) | 19.1 | 19.1 | 18.0 | 20.8 | 13.8 |
固化促进剂使用量(质量份) | 0.30 | 0.31 | 0.31 | 0.29 | 0.36 |
溶剂使用量(质量份) | 33.0 | 33.0 | 33.0 | 33.0 | 33.0 |
玻璃化转变温度(℃) | 239.3 | 242.5 | 233.8 | 229.7 | 220.3 |
弹性模量降低点温度(℃) | 198.6 | 200.2 | 189.4 | 185.5 | 162.8 |
胶粘强度1(25℃、N/cm) | 15.3 | 15.6 | 14.2 | 15.8 | 13.3 |
胶粘强度2(180℃、N/cm) | 17.3 | 16.7 | 17.7 | 16.3 | 12.1 |
表1记载的各成分如下所述。
聚酰胺树脂溶液:由合成例1得到的含有反应性羟基的聚酰胺树脂(活性氢当量5000g/eq)的固形分30重量%DMF溶液
环氧树脂(A):由合成例2得到的式(3)所示的环氧树脂(环氧当量240g/eq)
环氧树脂(B):式(2)所示的环氧树脂(日本化药株式会社制,XD-1000,环氧当量245g/eq)
环氧树脂(C):式(4)所示的环氧树脂(日本化药株式会社制,NC-3000,环氧当量280g/eq)
环氧树脂固化剂(D):式(6)所示的环氧树脂固化剂(三井化学株式会社制,ザイロツク-3L,羟基当量173g/eq)
环氧树脂固化剂(E):由合成例3得到的式(5)所示的环氧树脂固化剂(羟基当量170g/eq)
环氧树脂固化剂(F):式(7)所示的环氧树脂固化剂(日本化药株式会社制,GPH-65,羟基当量173g/eq)
环氧树脂固化剂(G):线型酚醛树脂(日本化药株式会社制,PN-80,羟基当量105g/eq)
固化促进剂:2PHZ-PW(四国化成株式会社制)
溶剂:DMF
本发明的热固性树脂组合物可以在比一般的聚酰胺树脂低200℃以下的温度条件下固化,其固化物从表1的结果来看尽管固化温度低但仍具有高耐热性。另外,弹性模量降低点温度高,因此在低温至高温的广泛温度范围内物性稳定,特别是高温下的胶粘特性优良。因此,本发明的热固性树脂组合物及其固化物,在制造工序或使用环境中预料到会有热应力的半导体装置、电子设备、汽车设备等广泛的领域中有用。
Claims (18)
2.如权利要求1所述的热固性树脂组合物,其中,选自由式(2)、式(3)及式(4)所示的环氧树脂组成的组中的至少一种环氧树脂的含量相对于含有反应性羟基的聚酰胺树脂、环氧树脂及环氧树脂固化剂的总质量为2~50质量%。
3.一种薄膜,其中,含有权利要求1所述的热固性树脂组合物。
4.一种挠性布线衬底,其使用权利要求1所述的热固性树脂组合物。
5.一种层压板,其使用权利要求1所述的热固性树脂组合物。
6.一种绝缘保护材料,其使用权利要求1所述的热固性树脂组合物。
7.一种胶粘剂,其中,含有权利要求1所述的热固性树脂组合物。
8.一种固化物,其为权利要求1所述的热固性树脂组合物的固化物。
9.如权利要求1所述的热固性树脂组合物,其中,含有式(2)所示的环氧树脂或式(5)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种。
10.如权利要求9所述的热固性树脂组合物,其中,含有下述(a)或(b)的任何一种组合:
(a)式(2)所示的环氧树脂、与式(6)或式(7)所示的环氧树脂固化剂的至少任何一种的组合;或
(b)式(5)所示的环氧树脂固化剂、与式(3)或式(4)所示的环氧树脂的至少任何一种的组合。
11.如权利要求9所述的热固性树脂组合物,其中,含有反应性羟基的聚酰胺树脂的两末端为氨基。
12.如权利要求2或9所述的热固性树脂组合物,其中,(i)含有反应性羟基的聚酰胺树脂、(ii)选自由式(2)、式(3)和式(4)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂、及(iii)选自由式(5)、式(6)和式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂的总量相对于热固性树脂组合物中的树脂成分的总量为85~100质量%。
13.如权利要求2或9所述的热固性树脂组合物,其中,还含有固化促进剂。
14.如权利要求13所述的热固性树脂组合物,其中,固化促进剂为咪唑化合物。
15.一种热固性树脂组合物溶液,其中,含有权利要求2或9所述的热固性树脂组合物和溶剂。
16.如权利要求15所述的热固性树脂组合物溶液,其中,溶剂为二甲亚砜。
17.如权利要求2或9所述的热固性树脂组合物,其中,热固性树脂组合物中,相对于选自由式(2)、式(3)和式(4)所示的环氧树脂组成的组中的至少一种环氧树脂中的环氧基1当量、或者当并用其它环氧树脂时相对于两者的总量中的环氧基1当量,选自由式(5)、式(6)和式(7)所示的化合物组成的组中的至少一种环氧树脂固化剂及含有反应性羟基的聚酰胺树脂的总量中的平均活性氢量、或者当并用其它环氧树脂固化剂时包含其它环氧树脂固化剂在内的环氧树脂固化剂的总量与含有反应性羟基的聚酰胺树脂的总量中的平均活性氢量为0.6~1.2当量。
18.一种挠性布线衬底、层压板或绝缘保护材料,其使用权利要求9所述的热固性树脂组合物,或者一种胶粘剂,其含有权利要求9所述的热固性树脂组合物。
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