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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Epoxidharz-Zusammensetzung für Prepreg, das bei der Herstellung
einer Platte für
gedruckte Schaltungen oder einer mehrschichtigen Platte für gedruckte
Schaltungen verwendet wird, sowie ein Prepreg und eine mehrschichtige
Platte für
gedruckte Schaltungen.
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Stand der
Technik
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Ein
nicht-entflammbares Epoxidharz wird wegen seiner exzellenten selbstlöschenden
Eigenschaft, seiner mechanischen Eigenschaft, seiner Wasserdampfbeständigkeit
und seiner elektrischen Eigenschaft bei einer Vielzahl von elektrisch
isolierenden Materialien verwendet.
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Bisherige
nicht-entflammbare Epoxidharze beinhalten eine halogenhaltige Verbindung,
hauptsächlich bromhaltig,
um die Nichtentflammbarkeit zu gewährleisten und dadurch auch
zu gestatten, dass die Nichtentflammbarkeit auf Formkörper übertragbar
ist. Beim Verbrennen solcher Formkörper besteht jedoch die Möglichkeit,
dass für
den Menschen gesundheitsgefährdende
Verbindungen, wie z.B. polybromiertes Dibenzodioxin, Furan und ähnliche
Stoffe, gebildet werden. Darüber
hinaus setzen bromhaltige Verbindungen beim Erhitzen durch Zersetzung
Brom frei und verlieren daher auf lange Sicht ihre Hitzebeständigkeit.
Aus diesen Gründen
besteht gesteigertes Interesse an der Entwicklung von Formkörpern, die
eine exzellente Nichtentflammbarkeit und Hitzebeständigkeit
aufweisen, ohne dass eine Halogenverbindung zugegeben werden muss.
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Als
Lösungsansatz
zu diesem Problem wird die Erniedrigung der Entflammbarkeit durch
Verwendung von hauptsächlich
phosphorhaltigen Verbindungen untersucht. Z.B. kann die Nichtentflammbarkeit
durch Zugabe eines phosphorhaltigen Flammhemmers als Additiv zu
einer Epoxidharz-Zusammensetzung, wie z.B. Triphenylphosphat (TPP),
Tricresylphosphat (TCP), Cresyldiphenylphosphat (CDP) etc., also
phosphorhaltige Verbindungen, erhalten bleiben. Da im Allgemeinen
die oben beschriebenen Phosphorverbindungen nicht mit einem Epoxidharz
reagieren, entstehen andere Probleme, z.B. dass die Widerstandsfähigkeit
von Formkörpern
gegenüber
Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption und die Widerstandsfähigkeit
gegen Chemikalien, wie z.B. gegen Alkalien, etc. deutlich vermindert
wird.
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Daher
wird in der JP-A4-11662, JP-A11-166035 und der JP-A11-124489 die
Verwendung von Phosphorverbindungen, die mit einem Epoxidharz reagieren
können,
vorgeschlagen. Jedoch sind auch die Eigenschaften, wie z.B. die
Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
etc., sogar bei der Verwendung dieser Phosphorverbindungen nicht
ausreichend im Vergleich mit bisherigen nichtentflammbaren Epoxidharzen,
die eine Halogenverbindung verwenden. Weiterhin kann auch bei weit
verbreitet gebräuchlichen
Harzen, wie z.B. Epoxidharzen vom Bisphenol-A-Typ, eine Erniedrigung
der Glasübergangstemperatur
(im Folgenden als Tg bezeichnet) und weiterhin im Falle einer Platte
für gedruckte
Schaltungen und einer mehrschichtigen Platte für gedruckte Schaltungen unter
Verwendung eines derartigen Formkörpers eine Erniedrigung der
Haftkraft zwischen den Schichten eines laminierten Sheets oder an
einer Kupferfolie eines innen liegenden Substrates beobachtet werden.
Ein Grund, warum eine verbesserte Widerstandsfähigkeit gegen Löthitze gegenüber dem Stand
der Technik zusätzlich
zur Nichtentflammbarkeit benötigt
wird, liegt im heutigen Umweltschutz begründet. D.h., dass die Freisetzung
von Blei, das im Lötzinn
enthalten ist, für
die Umwelt ein ernsthaftes Problem geworden ist, und dass als Lösungsansatz
hierzu die Verwendung von bleifreiem Lötzinn angestrebt wird. Demzufolge
liegt die Temperatur zur Behandlung des Lötzinns um ca. 10 bis 15 °C höher als
die bisherige Temperatur, dabei entsteht die Schwierigkeit, dass
die zuvor beschriebenen Techniken hier nicht mehr greifen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung war es, die im Stand der Technik beschriebenen
Probleme zu beseitigen. Erfindungsgemäß wird eine Epoxidharz-Zusammensetzung
für ein
Prepreg, das bei der Herstellung von Platten für gedruckte Schaltungen und
mehrschichtigen Platten für
gedruckte Schaltungen verwendet wird, das beim Verbrennen keine
gesundheitsschädlichen
Substanzen freisetzt, exzellente Nichtentflammbarkeits-Eigenschaften besitzt,
eine hohe Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption besitzt, eine hohe Haftfähigkeit
aufweist und eine hohe Tg beim Formprozess besitzt, bereitgestellt.
Ebenso wird erfindungsgemäß ein Prepreg
und eine mehrschichtige Platte für
gedruckte Schaltungen bereitgestellt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine
Epoxidharz-Zusammensetzung bereitgestellt, enthaltend als wesentlichen Bestandteil
eine Phosphorverbindung mit im Durchschnitt nicht weniger als 1,8
und weniger als 3 phenolischen Hydroxidgruppen, die mit einem Epoxidharz
reagieren können,
und mit im Durchschnitt weniger als 0,8 Phosphorelementen im Molekül, einen
anorganischen Füllstoff
mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr
als 30 μm,
ein bifunktionelles Epoxidharz mit im Durchschnitt nicht weniger
als 1,8 und weniger als 2,6 Epoxidgruppen im Molekül, sowie
einem Härter,
wobei das bifunktionelle Epoxidharz in einer Menge von nicht weniger
als 51 Gew.-% in Bezug auf das gesamte Epoxidharz enthalten ist,
Dicyanamid als Härter verwendet
wird und das Verhältnis
(a/c) vom Äquivalent
(a) einer phenolischen Hydroxidgruppe der Phosphorverbindung zum Äquivalent
(c) einer Epoxidgruppe des bifunktionellen Epoxidharzes nicht weniger
als 0,3 und weniger als 0,75 beträgt, und eine erfindungsgemäße Epoxidharz-Zusammensetzung,
enthaltend als wesentlichen Bestandteil eine Phosphorverbindung
mit einem Durchschnitt mit im Durchschnitt nicht weniger als 1,8 und
weniger als 3 phenolischen Hydroxidgruppen, die mit einem Epoxidharz
reagieren können,
und mit im Durchschnitt weniger als 0,8 Phosphorelementen im Molekül, einen
anorganischen Füllstoff
mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr
als 30 μm,
ein bifunktionelles Epoxidharz mit im Durchschnitt nicht weniger
als 1,8 und weniger als 2,6 Epoxidgruppen im Molekül, sowie
einem Härter,
wobei das bifunktionelle Epoxidharz in einer Menge von nicht weniger
als 51 Gew.-% in Bezug auf das gesamte Epoxidharz enthalten ist,
eine polyunktionelle, auf einem Phenolsystem basierende Verbindung
mit im Durchschnitt nicht weniger als 3 phenolischen Hydroxidgruppen
im Molekül
als Härter
verwendet wird und das Verhältnis
(a/c) vom Äquivalent
(a) einer phenolischen Hydroxidgruppe der Phosphorverbindung zum Äquivalent
(c) einer Epoxidgruppe des bifunktionellen Epoxidharzes nicht weniger
als 0,3 und weniger als 0,75 beträgt.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Die
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden erklärt.
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Die
erfindungsgemäße Phosphorverbindung
unterliegt keiner besonderen Beschränkung, solange sie im Durchschnitt
nicht weniger als 1,8 und weniger als 3 phenolische Hydroxidgruppen,
die mit einem Epoxidharz reagieren können und im Durchschnitt nicht
weniger als 0,8 Phosphorelemente im Molekül beinhaltet. Wenn also die
Phosphorverbindung bifunktionelle phenolische Hydroxidgruppen besitzt
und mit einem bifunktionellen Epoxidharz, wie unten beschrieben,
zur Reaktion gebracht wird, kann ein lineares Polymer erhalten werden.
Wenn diese Verbindung dann mit einem unten beschriebenen Härter behandelt
wird, kann ein Form körper
mit exzellenter Zähigkeit,
Flexibilität,
Haftfähigkeit
und Spannungs-Relaxation beim Erhitzen erhalten werden. Wenn die
Anzahl der phenolischen Hydroxidgruppen im Durchschnitt weniger
als 1,8 beträgt,
wird es schwierig, die Reaktion mit einem bifunktionellen Epoxidharz
durchzuführen,
um das im Vorangehenden beschriebene, lineare Polymer herzustellen.
Wenn die Anzahl der phenolischen Hydroxidgruppen andererseits im
Durchschnitt nicht weniger als 3 beträgt, wird aus der Reaktion mit
einem bifunktionellen Epoxidharz ein gelatineartiges Produkt erhalten,
daher wird es schwierig, eine Epoxidharz-Zusammensetzung auf stabile
Weise zu produzieren. Zusätzlich
wird es schwierig, ausreichende Nichtentflammbarkeit zu gewährleisten,
wenn die Anzahl eines Phosphorelementes weniger als 0,8 beträgt.
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Als
Beispiel einer Phosphorverbindung sind Phosphorverbindungen mit
einer bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppe, dargestellt durch
die Formeln (1) bis (3), bevorzugt, da diese im Speziellen eine
exzellente Nichtentflammbarkeit, Hitzebeständigkeit, etc. besitzen.
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Hierbei
wird das Verhältnis
(a/c) des Äquivalents
(a) einer phenolischen Hydroxidgruppe einer Phosphorverbindung und
eines Äquivalents
(c) einer Epoxidgruppe eines bifunktionellen Epoxidharzes auf nicht
weniger als 0,3 und weniger als 0,75 eingestellt. Durch diese Einstellung
kann ein im Vorangehenden beschriebenes lineares Polymer ausreichend
produziert werden, und als Ergebnis, ein Formkörper mit exzellenter Zähigkeit,
Flexibilität,
Haftfähigkeit
und Spannungs-Relaxation beim Erhitzen erhalten werden. Im Gegensatz dazu
können
solche Eigenschaften nicht erhalten werden, wenn dieses Verhältnis kleiner
als 0,3 ist. Wenn das Verhältnis
nicht kleiner als 0,75 ist, neigt die Tg zur Absenkung.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, den Gehalt eines Phosphorelementes auf nicht
weniger als 0,8 Massenanteile und weniger als 3,5 Massenanteile,
bezogen auf die gesamten festen Bestandteile des Harzes, einzustellen
und dadurch eine ausreichende Nichtentflammbarkeit ohne Zugabe einer
Halogenverbindung zu gewährleisten.
Im Gegensatz dazu besteht die Möglichkeit,
dass es schwierig wird, eine ausreichende Nichtentflammbarkeit zu
erhalten, wenn der Gehalt weniger als 0,8 Massenanteile beträgt. Wenn
der Gehalt-nicht weniger als 3,5 Massenanteile beträgt, besteht
die Möglichkeit
einer Zunahme der Feuchtigkeitsabsorption und eine Abnahme der Hitzewiderstandsfähigkeit
scheint aufzutreten.
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Vorzugsweise
ist ein anorganischer Füllstoff
nur dahingehend eingeschränkt,
dass er einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht größer als
30 μm besitzt.
Durch Zugabe eines solchen anorganischen Füllstoffes zu einer Epoxidharz-Zusammensetzung,
kann die Wasserabsorption reduziert werden, die Festigkeit beim
Erhitzen auf erhöhte
Temperatur, wie z.B. beim Lötvorgang
oder ähnlichem,
kann erhöht
werden und die Ausdehnungsrate beim Erhitzen kann erniedrigt werden.
Weiterhin können
feine anorganische Füllstoffe
die Transparenz eines Formkörpers
verbessern und wenn zu diesem Zweck anorganische Füllstoffe mit
einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht größer als
5 μm verwendet
werden, können
bessere Effekte erwartet werden. Im Gegensatz dazu werden die Transparenz
eines Formkörpers
und die elektrischen Isolationseigenschaften reduziert, weiterhin
wird die Spannungs-Relaxation uneinheitlich und ebenfalls wird die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption reduziert, wenn der durchschnittliche
Teilchendurchmesser 30 μm übersteigt.
Zusätzlich
beträgt
die Untergrenze für
einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser 0,05 μm, wobei,
wenn der Durchmesser weniger als 0,05 μm beträgt, die Möglichkeit einer Erhöhung der
Viskosität
einer Epoxidharz-Zusammensetzung besteht.
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Beispielsweise
können
Metallhydroxide, wie z.B. Aluminiumhydroxin, Magnesiumhydroxid etc.,
bevorzugt als anorganische Füllstoffe
verwendet werden und dadurch ein weiterer Beitrag zur Nichtentflammbarkeit zusätzlich zu
den im Vorangegangenen beschriebenen Effekten geleistet werden.
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Bevorzugt
wird ein Gehalt eines anorganischen Füllstoffes in nicht weniger
als 15 Massenanteilen und weniger als 100 Massenanteilen bezüglich 100
Massenanteilen der festen Bestandteile des Harzes zugegeben, wobei
die Wasserabsorption reduziert, die Festigkeit bei Erhitzen auf
erhöhte
Temperaturen, wie z.B. durch Lötvorgänge etc.
erhöht
und die Ausdehnungsrate beim Erhitzen reduziert werden kann. Ganz
besonders bevorzugt ist es, eine Menge von nicht weniger als 35
Massenanteilen zuzugeben. Im Gegensatz dazu besteht die Möglichkeit,
dass die Wasserabsorption erhöht,
die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
reduziert und die Ausdehnungsrate beim Erhitzen erhöht wird,
wenn ein Gehalt von weniger als 15 Massenanteilen zugegeben wird.
Im Falle einer Zugabe von nicht weniger als 100 Massenanteilen wird
es schwierig, den Füllstoff einheitlich
zu dispergieren, weiterhin besteht die Möglichkeit, dass die Haftkraft
reduziert wird.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Oberfläche des anorganischen Füllstoffs
mit einem Epoxysilankupplungsmittel oder einem Mercaptosilankupplungsmittel
behandelt wird. Wenn ein anorganischer Füllstoff einer solchen Oberflächenbehandlung
unterzogen wird, können
die Haftkräfte
zum Harz verstärkt
werden und darüber
hinaus die Eigenschaften des Füllstoffes
an sich verbessert werden. D.h., obwohl Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid
keine ausreichende Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Chemikalien haben, kann die Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien
durch die Oberflächenbehandlung
verbessert werden. Wenn ein Epoxysilan- oder Mercaptosilankupplungsmittel
für diese
Oberflächebehandlung
verwendet wird, werden die Eigenschaften, wie die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Chemikalien etc., verbessert und gleichzeitig kann der anorganische
Füllstoff
einheitlich in einer Epoxidharz-Zusammensetzung unter Hemmung von
Sekundäraggregation
dispergiert werden. Beispielhafte Vertreter eines Epoxysilankupplungsmittels
sind γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
und γ-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilan.
Als Beispiel für
ein Mercaptosilankupplungsmittel seien γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan
und γ-Mercaptopropyltriethoxysilan
genannt.
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Weiterhin
unterliegt das Epoxidharz keiner besonderen Beschränkung, außer dass
es ein bifunktionelles Epoxidharz ist, das im Durchschnitt nicht
weniger als 1,8 und weniger als 2,6 Epoxidgruppen im Molekül besitzt.
Wenn die Epoxidgruppen-Anzahl im Durchschnitt weniger als 1,8 beträgt, wird
es schwierig, die Reaktion mit der im Vorangehenden beschriebenen
Phosphorverbindung durchzuführen,
um ein lineares Polymer herzustellen. Andererseits wird es schwierig,
auf stabile Art und Weise eine Epoxidharz-Zusammensetzung herzustellen,
weil das Reaktionsprodukt mit der Phosphorverbindung gelatineförmig ist,
wenn die Anzahl der Mittel nicht weniger als 2,6 beträgt.
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Als
Beispiele für
ein Epoxidharz sind bifunktionelle Epoxidharze, repräsentiert
durch die Formeln (4) bis (7), zu bevorzugen. Bei Verwendung dieser
Verbindungen, kann die Tg eines Formkörpers erhöht und gleichzeitig die Festigkeit
beim Erhitzen auf eine erhöhte
Temperatur aufgrund erhöhter
Steifheit verbessert werden. Daher sind bei einer Platte für gedruckte
Schaltungen oder einer mehrschichtigen Platte für gedruckte Schaltungen die
Haftkräfte
zu einer Metallfolie, wie z.B. einer Kupferfolie, nicht vermindert
und die Verlässlichkeit
der elektrischen Leitfähigkeit
durch eine Durchgangsbohrung kann trotz einer Temperaturänderung
nach Bearbeitung einer Durchgangsbohrung ausreichend aufrechterhalten
werden, wenn Epoxidharz-Zusammensetzungen mit derartigen Eigenschaften
bei der Herstellung verwendet werden.
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Weiterhin
sind Beispiele der zuvor erwähnten
Epoxidharze möglich,
bei denen wegen dem hohen Kohlenstoffanteil im Gerüst des bifunktionellen
Epoxidharzes, dargestellt durch die Formeln (4) bis (6), die verminderte
Entflammbarkeit dieser bifunktionellen Epoxidharze leicht durch
die Zugabe einer Phosphorverbindung erreicht werden kann.
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Hierbei
ist ein bifunktionelles Epoxidharz mit einem Gehalt von nicht weniger
als 51 Gew.-% bezüglich des
gesamten Epoxidharzes beinhaltet, wobeiwird die Zähigkeit
verbessert wird. Im Gegensatz dazu wird bei einem Gehalt von weniger
als 51 Gew.-% die Haftkraft und Widerstandsfähigkeit gegen Löthitze reduziert.
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Darüber hinaus
wird als Härter
Dicyandiamid oder eine polyfunktionelle Phenolverbindung, die im Durchschnitt
nicht weniger als 3 phenolische Hydroxidgruppen im Molekül aufweist,
verwendet. Diese können die
vorteilhafter elektrischen Eigenschaften vermitteln und gleichzeitig
die lineare Polymerverbindung, die ein Reaktionsprodukt der zuvor
erwähnten
Phosohorverbindung mit bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppen
und einem bifunktionellen Epoxidharz ist, härten; dadurch kann ein Formkörper mit
exzellenter Zähigkeit, Flexibilität, Haftvermögen und
Spannungs-Relaxation
beim Erhitzen erhalten werden. Wenn des Weiteren eine polyfunktionelle
Phenolverbindung im Durchschnitt weniger als 3 phenolische Hydroxidgruppen
aufweist, resultiert daraus eine gehärtete Verbindung mit niedriger
Tg.
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Andere
Epoxidharze, Additive und verschiedene Modifizierungsstoffe können in
die Epoxidharz-Zusammensetzung zusätzlich zu den im Vorangegangenen
erwähnten
Komponenten eingearbeitet werden, falls dies nötig ist.
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Beispielsweise
können
als weitere Epoxidharze bifunktionelle Epoxidharze, wie Epoxidharze
vom Bisphenol-A-Typ,
Bisphenol-F-Typ etc. und polyfunktionelle Epoxidharze, wie z.B.
Epoxidharze vom Novolak-Typ, Cresolnovolak-Typ, Bisphenol-A-Novolak-Typ,
Bisphenol-F-Novolak-Typ,
Naphthalen-Typ, Bisphenyl-Typ, Dicyclopentadien-Typ und ähnliche,
als Einzelsubstanz oder in kombinierter Mehrheit eingesetzt werden.
Insofern weist ein mit einem Allzweck-Epoxidharz vom Novolak-Typ ausgehärteter Formkörper geringere
Härte und ähnliche
Eigenschaften auf, als die Verwendung eines polyfunktionellen Epoxidharzes;
dabei ist es wünschenswert,
ein polyfunktionelles Epoxidharz zu verwenden, das diese Fähigkeit
vermittelt.
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Zusätzlich können als
Promotor der Härtung
tertiäre
Amine und Imidazole zugegeben werden.
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Als
Reformiermittel können
weiterhin Gummistoffe, wie z.B. Polyvinylacetalharz, SBR, BR, Butylgummi,
Butadien-Acrylonitril-Copolymergummi oder ähnliche mit eingebunden werden.
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Außerdem kann
eine erfindungsgemäße Epoxidharz-Zusammensetzung durch
die beiden im Folgenden beschriebenen Verfahren hergestellt warden.
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Gemäß des ersten
Herstellungsverfahrens können
die im Vorangegangenen beschriebenen Phosphorverbindungen, der anorganische
Füllstoff,
das Epoxidharz und der Härter
als essentielle Komponenten und gegebenenfalls weitere Stoffe, mit
einem Mixer, einem Blender oder ähnlichem
homogen vermischt werden, um die Epoxidharz-Zusammensetzung herzustellen.
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Gemäß des zweiten
Herstellungsverfahrens werden zum ersten die Gesamtheit oder ein
Teil eines bifunktionellen Epoxidharzes und die Gesamtheit der Phosphorverbindung
mit einer bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppe unter Verwendung
tertiärer
Amine oder Triphenylphosphine erhitzt und zur Reaktion gebracht.
Im Anschluss daran werden nicht weniger als 80 %, bevorzugt nicht
weniger als 95 % der phenolischen Hydroxidgruppen der Phosphorverbindungen
mit einer Epoxidgruppe eines bifunktionellen Epoxidharzes zur Reaktion
gebracht. Das somit erhaltene Produkt wird im Folgenden als „pre-reacted
Epoxidharz" bezeichnet.
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Im
nächsten
Schritt wird ein anorganischer Füllstoff, ein
Härter
und, gegebenenfalls, eine Phosphorverbindung, ein Epoxidharz und
weitere Verbindungen in dieses „pre-reacted Epoxidharz" eingebracht, das
mit einem Mixer, einem Blender oder ähnlichem homogen vermischt
werden kann, um eine Epoxidharz-Zusammensetzung zu erhalten.
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Weiterhin
kann bei jedem im Voranstehenden beschriebenen Herstellungsprozess
ein Lösungsmittel verwendet
oder auch nicht verwendet werden.
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Im
vorliegenden Fall wird die erfindungsgemäße Epoxidharz-Zusammensetzung
bevorzugt gemäß des zweiten
Herstellungsprozesses gegenüber
dem ersten Herstellungsprozess hergestellt. Die Gründe dafür sind die
Folgenden: Zum einen ist voraussichtlich die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption und die Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Chemikalien verringert, wenn die zuvor erwähnte Phosphorverbindung mit
einer bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppe und das bifunktionelle
Epoxidharz nicht zur Reaktion gebracht werden. Daher ist es notwendig,
beide Stoffe ausreichend zur Reaktion zur bringen. Beim ersten Herstellungsverfahren
ist es jedoch schwierig, ausschließlich diese beiden Verbindungen miteinander
zur Reaktion zu bringen, da weitere Verbindungen in manchen Fällen vorliegen.
Daher kann durch vorgezogene, alleinige Reaktion dieser beiden Verbindungen
ein lineares Polymer auf sichere Art und Weise hergestellt werden.
Zusätzlich
weisen beide Verbindungen eine bifunktionelle Gruppe auf, ein „pre-reacted
Epoxidharz" kann
ohne Gelbildung stabil hergestellt werden.
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Außerdem kann
ein Prepreg in semi-gehärtetem
Zustand (B-Zustand) durch Anfertigung eines Lackes, bei dem die
Epoxidharz-Zusammensetzung, die durch das im Vorangegangenen beschriebene
Herstellungsverfahren angefertigt wurde, verwendet wird, Imprägnierung
des Substrates mit dem Lack und Trocknung des Substrates bei 120
bis 190 °C über einen
Zeitraum von 3 bis 15 Minuten in einem Trockner hergestellt werden.
Als Substrat kommen Glasfasergewebe, wie Glasgewebe, Glaspapier,
eine Glasmatte oder ähnliches, Kraftpapier,
Linterpapier, natürliches
Fasergewebe, synthetische organische Fasergewebe oder ähnliches zum
Einsatz.
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Ein
laminiertes Sheet kann durch Stapelung der benötigten Anzahl auf diese Art
hergestellten Prepregs sowie durch Erhitzen und Pressen bei Bedingungen
von 140 bis 200 °C
und 0,98 bis 4,9 MPa hergestellt werden. Darüber hinaus kann ein mit einer
Metallfolie beschichtetes laminiertes Sheet hergestellt werden,
indem eine Metallfolie auf einer oder beiden Seiten eines Stapels
aus einer benötigten
Anzahl von Prepregs aufgelegt wird und im Anschluss daran die Prepregs
und die Metallfolie erhitzt und gepresst werden. Als Metallfolie
kann eine Kupferfolie, Silberfolie, Aluminiumfolie, eine rostfreie
Folie oder ähnliches
verwendet werden. Weiterhin kann ein vielschichtiges laminiertes
Sheet dadurch hergestellt werden, dass ein Prepreg auf die Ober-
und Unterseite eines innen liegenden Substrates, auf dem Schaltkreise
vorgeformt sind, platziert, eine Metallfolie auf einer oder beiden
Seiten des Stapels einer benötigten
Anzahl von Prepregs überlagert,
sowie eine Erhitzung und Pressen der Prepregs und der Metallfolie
durchgeführt
wird. Bei der Herstellung eines vielschichtigen laminierten Sheets
wird die Formungstemperatur bevorzugt auf einen Bereich von 150
bis 180 °C eingestellt.
Für den
Fall, dass die Formungstemperatur ge ringer als 150 °C ist, besteht
die Möglichkeit,
dass die Aushärtung
ungenügend
abläuft,
es wird schwierig, die erwünschte
Hitzebeständigkeit
zu erhalten; darüber hinaus
wird die Haftkraft zwischen dem Prepreg und der Kupferfolie des
innen liegenden Substrates insuffizient. Bei Temperaturen größer 180 °C ist ein
Verschwinden der irregulären
Oberfläche
einer Kupferfolie des innen liegenden Substrates das im Vorfeld
chemisch behandelt wurde, zu beobachten und es besteht die Möglichkeit,
dass die Haftkraft zwischen dem Prepreg und der Kupferfolie des
innen liegenden Substrates insuffizient wird.
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Beispiele
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Durch
die folgenden Beispiele wird die vorliegende Erfindung eingehender
illustriert. Zunächst
werden ein Epoxidharz, ein Härter,
eine Phosphorverbindung, ein Kupplungsreagenz, ein anorganischer
Füllstoff
und ein Lösungsmittel
in dieser Reihenfolge unten aufgeführt.
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Als
Epoxidharz wurden die folgenden acht Typen verwendet.
- Epoxidharz 1: Bifunktionelles Epoxidharz vom Biphenyl-Typ „YL6121" hergestellt von
Yukashell Epoxy (K.K.) Mischung einer Epoxidverbindung der Formel
(4), wobei n = 0 und eine Epoxidverbindung der Formel (4), wobei
n = 1.
(EpoxidgruppenAnzahl: Mittel 2.0, Epoxidäquivalent
172)
- Epoxidharz 2: Bifunktionelles Epoxidharz vom Tetramethylbiphenyl-Typ
„YX4000H" hergestellt durch
Yulkashell Epoxy (K.K.) Epoxidverbindung der Formel (4), wobei n
= 1. (Epoxidgruppen-Anzahl: Mittel 2.0, Epoxidäquivalent 195)
- Epoxidharz 3: Bifunktionelles Epoxidharz vom Naphthalen-Typ,
„EPICLON-HP4032" hergestellt von
Dainihonink (K.K.) folgende Formel (8) (Epoxidgruppen-Anzahl: Mittel 2.0,
Epoxidäquivalent
150)
- Epoxidharz 4: Bifunktionelles Epoxidharz der Formel (6)
„LVX210" hergestellt von
Sumitomo Chemical Co., Ltd. (Epoxidgruppen-Anzahl: Mittel 1.9, Epoxidäquivalent
208)
- Epoxidharz 5: Dicyclopentadien-enthaltendes bifunktionelles
Epoxidharz der Formel (7)
„ZX1257" hergestellt von Totokasei (K.K.) (Epoxidgruppen-Anzahl:
Mittel 2.0, Epoxidäquivalent
257)
- Epoxidharz 6: Epoxidharz vom Phenolnovolak-Typ „EPICLON-N770" hergestellt von
Dainihonink (K.K.) folgende Formel (9)
(Epoxidgruppen-Anzahl:
Mittel 5.0, Epoxidäquivalent
190)
- Epoxidharz 7: Spezielles polyfunktionelles Epoxidharz nicht
vom Novolak-Typ
„EPPN502H" (Erweichungspunkt
oberhalb 70 °C),
hergestellt von Nippon Kayaku Co., Ltd. folgende Formel (10)
(Epoxidgruppen-Anzahl:
Mittel 7.0, Epoxidäquivalent
170)
- Epoxidharz 8: Bifunktionelles Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ
„EPICOAT
828" hergestellt
von Yukashell Epoxy (K.K.) folgende Formel (11)
(Epoxidgruppen-Anzahl:
Mittel 2.0, Epoxidäquivalent
190)
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Als
Härter
wurden folgende zwei Typen verwendet.
- Härter 1:
Dicyandiamid
(Molekulargewicht 84, theoretisch aktives Wasserstoffäquivalent
21)
- Härter
2: Phenolnovolakharz
„PSM
6200" hergestellt
von Gun-ei Chemicals Co., Ltd. (Schmelzpunkt oberhalb 80 °C, Hydroxidäquivalent 105)
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Als
Phosphorverbindung wurden die folgenden vier Typen verwendet.
- Phosphorverbindung 1: Verbindung der Formel
(12) mit einem Mittel von 2,0 an phenolischen Hydroxidgruppen
„HCA-HQ" hergestellt von
Sanko (K.K.) (Phosphorgehalt um 9,6 Masse-%, Hydroxidgruppenäquivalent
um 162)
- Phosphorverbindung 2: Verbindung der Formel (13) mit einem Mittel
von 2,0 an phenolischen Hydroxidgruppen
„HCA-NQ" hergestellt von Sanko (K.K.) (Phosphorgehalt
um 8,2 Masse-%, Hydroxidgruppenäquivalent
um 188)
- Phosphorverbindung 3: Verbindung der Formel (14) mit einem Mittel
von 2.0 an phenolischen Hydroxidgruppen (Diphenylphosphinylhydroquinon)
„PPQ" hergestellt von
Hokko Chemicals Co., Ltd. (Phosphorgehalt um 10,1 Masse-%, Hydroxidgruppenäquivalent
um 155)
- Phosphorverbindung 4: Nicht-reaktive Phosphorverbindung ohne
phenolische Hydroxidgruppen
„ADECASTAB PRF" hergestellt von
Asahi Denka Kogyo K.K. (Phosphorgehalt um 9,8 Masse-%)
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Weiterhin
wurden als Kupplungsreagenz die folgenden drei Typen verwendet.
- Kupplungsreagenz 1: Epoxysilan-Kupplungsreagenz γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan
„KBM403" hergestellt von
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
- Kupplungsreagenz 2: Mercaptosilan-Kupplungsreagenz γ-Mercaptopropyltrimethoxysilan
„TSL8380" hergestellt von
Toshiba Silicone (K.K.)
- Kupplungsreagenz 3: Aminosilan-Kupplungsreagenz γ-Aminopropyltrimethoxysilan
„KBM903" hergestellt von
Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.
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Weiterhin
wurden als anorganischer Füllstoff
die folgenden neun Typen verwendet.
- Anorganischer
Füllstoff
1: Hochreines Aluminiumhydroxid
„HYZILIDE H42M" hergestellt von
Showa Denko K.K. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser um 1 μm)
- Anorganischer Füllstoff
2: Hochreines Aluminiumhydroxid
„C302A" hergestellt von Sumitomo Chemical Co.,
Ltd. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser um 2 μm)
- Anorganischer Füllstoff
3: Aluminiumhydroxid
„C315" hergestellt von
Sumitomo Chemical Co., Ltd. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser
um 15 μm)
- Anorganischer Füllstoff
4: Aluminiumhydroxid
„C31" hergestellt von
Sumitomo Chemical Co., Ltd. (durchschnittlicher Partikeldurchmesser
um 50 μm)
- Anorganischer Füllstoff
5: Hochreines Aluminiumhydroxid
„KISMA5" hergestellt von Kyowakagaku (K.K.)
(durchschnittlicher Partikeldurchmesser um 1 μm)
- Anorganischer Füllstoff
6: Anorganischer Füllstoff
1 (100 Massenanteile), oberflächenbehandelt über einen Trocknungsprozess
mit dem Kupplungsreagenz 1 (um 1, Massenanteile)
- Anorganischer Füllstoff
7: Anorganischer Füllstoff
1 (100 Massenanteile); oberflächenbehandelt über einen Trocknungsprozess
mit dem Kupplungsreagenz 2 (um 1,5 Massenanteile)
- Anorganischer Füllstoff
8: Anorganischer Füllstoff
1 (100 Massenanteile), oberflächenbehandelt über einen Trocknungsprozess
mit dem Kupplungsreagenz 3 (um 1,5 Massenanteile)
- Anorganischer Füllstoff
9: Talk „LMP100" hergestellt von
Funitalc (K.K.) (durchschnittlicher Partikeldurchmesser um 3 μm)
-
Zusätzlich wurden
als Lösungsmittel
die folgenden drei Typen verwendet.
- Lösungsmittel
1: Methylethylketon (MEK)
- Lösungsmittel
2: Methoxypropanol (MP)
- Lösungsmittel
3: Dimethylformamid (DMF)
-
Weiterhin
wurden 8 Typen eines „pre-reacted
Epoxidharzes" unter
Verwendung der im Vorangegangenen beschriebenen Epoxidharze, Phosphorverbindungen
und dergleichen hergestellt.
- (Pre-reacted Epoxidharz
1)
Das Epoxidharz 1 (70 Massenanteile) und die Phosphorverbindung
1 (30 Massenanteile) wurden im Lösungsmittel
2 (20 Massenanteile) auf 130 °C
erhitzt und gerührt,
danach wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und
weitere 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
1 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
von 455 bezüglich
der festen Komponenten, feste Komponenten mit einem Anteil von 83,33
Masse-% und einem Phosphorgehalt bezüglich der festen Komponenten
um 2,9 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 2)
Das Epoxidharz 2 (70 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 1 (30 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
4 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
2 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
um 575, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 100 Poise und einem Phosphorgehalt um 2,9 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 3)
Das Epoxidharz 3 (70 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 1 (30 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
3 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
um 361, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 80 Poise und einem Phosphorgehalt um 2,9 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 4)
Das Epoxidharz 4 (70 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 1 (30 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
4 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
4 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
um 680, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 200 Poise und einem Phosphorgehalt um 2,9 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 5)
Das Epoxidharz 5 (70 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 1 (30 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
5 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
um 1220, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 280 Poise und einem Phosphorgehalt um 2,9 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 6)
Das Epoxidharz 2 (70 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 2 (30 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
4 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
6 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
um 562, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 500 Poise und einem Phosphorgehalt um 2,5 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 7)
Das Epoxidharz 2 (70 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 3 (30 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
7 zu erhalten, das ein Epoxidäguivalent
um 592, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 340 Poise und einem Phosphorgehalt um 3,0 Masse-% aufwies.
- (Pre-reacted Epoxidharz 8)
Das Epoxidharz 2 (60 Massenanteile)
und eine Phosphorverbindung 1 (40 Massenanteile) wurden auf 130 °C erhitzt
und bei dieser Temperatur ohne Lösungsmittel
gerührt,
anschließend
wurden 0,2 Massenanteile Triphenylphosphin zugegeben und weitere
3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt, um das pre-reacted Epoxidharz
8 zu erhalten, das ein Epoxidäquivalent
um 1632, einer Viskosität
der Schmelze bei 150 °C
um 840 Poise und einem Phosphorgehalt um 3,9 Masse-% aufwies.
-
Zur
Herstellung einer Epoxidharz-Zusammensetzung unter Verwendung oben
genannter Materialien als Ausgangsstoffe wurden die weiter oben
beschriebenen zwei Herstellungsverfahren angewandt. Das erste Herstellungsverfahren
(Verfahren A) und das zweite Herstellungsverfahren (Verfahren B)
werden anschließend
erläutert.
-
Verfahren A
-
Eine
Phosphorverbindung, ein anorganischer Füllstoff, ein Epoxidharz, ein
Härter
und weitere Additive wurden in ein vorher festgelegtes Lösungsmittel
gegeben und mit einem „Homomixer", hergestellt von
Tokushukikakokogyo bei ca. 1000 U/min für 90 Minuten vermengt. Im Anschluss
daran wurde ein Härter-Promotor (2-Ethyl-4-methylimidazol)
beigemischt, für
weitere 15 Minuten gerührt,
und danach entgast, um eine Epoxidharz-Zusammensetzung mit einer
Viskosität
von etwa 5 bis 10 Poise bei 25 °C
zu erhalten.
-
Verfahren B
-
Zunächst wurde,
wie oben beschrieben, ein „prereacted
Epoxidharz" im Voraus
synthetisiert und im Anschluss daran dieses „pre-reacted Epoxidharz" mit einem anorganischen
Füllstoff,
einem Härter
und, gebenenfalls, einer Phosphorverbindung, einem Epoxidharz und
weiteren Additiven in dem zuvor bestimmten Lösungsmittel versetzt, und mit
einem „Homomixer", hergestellt von
Tokushukikakokogyo bei 100 U/min für ungefähr 90 Minuten vermengt. Im
Anschluss daran wurde ein Härter-Promotor
(2-Ethyl-4-methylimidazol) beigemischt, für weitere 15 Minuten gerührt und
danach entgast, um eine Epoxidharz-Zusammensetzung mit einer Viskosität von etwa
5 bis 10 Poisse bei 25 °C
zu erhalten.
-
Durch
eine derartige Anwendung des Verfahrens A bzw. des Verfahrens B
wurden Epoxidharz-Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 25 und der
Vergleichsbeispiele 1 bis 9 der Formulierung, dargestellt in den Tabellen
1 bis 7, erhalten. Darüber
hinaus wurden die Epoxidharze verwendet, um ein Prepreg, ein kupferkaschiertes
laminiertes Sheet und ein Multilayer-Sheet herzustellen.
-
[Verfahren zur Herstellung
eines Prepregs]
-
Die
Epoxidharz-Zusammensetzung, hergestellt nach dem Verfahren A oder
dem Verfahren B, wurde zu einem Lack verarbeitet; ein Glasgewebe
(„WEA7628" hergestellt von
Nitto Boseki Co., Ltd., Glasgewebe mit einer Dicke von 0,18 mm)
wurde mit dem Lack imprägniert
und in einem Trockner in einem Temperaturbereich von 120 bis 190 °C für ungefähr 5 bis
10 Minuten getrocknet, um ein Prepreg in semi-gehärtetem Zustand (B-Zustand)
zu erhalten.
-
[Verfahren zur Herstellung
eines kupferkaschierten laminierten Sheets]
-
Vier
wie oben beschrieben dargestellte Prepregs wurden gestapelt, eine
Kupferfolie wurde auf beiden Seiten der Prepregs aufgelegt, Erhitzen
und Pressen unter Bedingungen von 140 bis 180 °C und 0,98 bis 3,9 MPas unterzogen,
um ein kupferkaschiertes laminiertes Sheet von uncefähr 0,75
mm herzustellen. Die Heizzeit wurde dabei so bemessen, dass die
Zeit, in der das ganze Prepreg auf einer Temperatur von 160 °C oder höher war,
60 Minuten oder länger
war. Darüber
hinaus wurde eine dahingehende Einstellung unternommen, dass das
Innere des Prepregs einem verminderten Druck von 133 hPa oder weniger
ausgesetzt war. Dies erfolgte aufgrund der Tatsache, dass durch
eine solche Prozedur absorbiertes Wasser effektiv entfernt und dem Verbleiben
von Fehlerstellen nach der Formung vorgebeugt werden kann. Als Kupferfolie
wurde die Folie „GT" (Dicke 0,018 mm),
hergestellt von Furukawa Circuit Foil (K.K.), verwendet.
-
[Herstellungsverfahren
für ein
vielschichtiges laminiertes Sheet]
-
Weiterhin
wurde eine Kupferfolie (Dicke: 35 μm), bei der auf einem Substrat
der inneren Schicht eine Struktur vorgeformt war („CR1766", hergestellt von
Matsushita Electric Works, Ltd., Dicke: 0,2 mm) dem folgenden Schwärzungsprozess
unterzogen, im Anschluss daran wurde ein Prepreg auf der oberen
und unteren Seite dieses mehrschichtigen Substrates platziert und
weiterhin wurde Kupferfolie auf beide Prepregs überlegt und abschließend unter
den oben beschriebenen Formungsbedingungen gepresst, um ein vielschichtiges
laminiertes Sheet herzustellen.
-
[Behandlung einer Kupferfolie
eines innerschichtigen Substrates (Schwärzungsprozess)]
-
Aus
Natriumchlorit, Natriumhydroxid und Trinatriumphosphat wurde eine
wässrige
Lösung
hergestellt, sodass die jeweilige Konzentration 50 g/l, 10 g/l und
10 g/l beträgt.
Diese wässrige
Lösung
wurde als Prozessflüssigkeit
zur Behandlung (Schwärzungsprozess)
der Kupferfolie verwendet, um damit eine Kupferfolie eines innerschichtigen
Substrates bei 95 °C
für 60
Sekunden zu bearbeiten.
-
Die
physikalischen Eigenschaften der auf diese Art und Weise hergestellten
Formkörper
wurden wie folgt evaluiert:
-
1. Haftkraft nach dem
Schwärzungsprozess
-
Die
Haftkraft an die durch den Schwärzungsprozess
behandelte Kupferfolie für
ein innerschichtiges Substrat wurde bei 25 °C durch einen 90°-Peel-Test
gemäß JIS-C6481
evaluiert.
-
2. Nichtentflammbarkeit,
durchschnittliche Sekunden bis zum Abbrand
-
Eine
auf der Oberfläche
eines kupferkaschierten laminierten Sheets aufgebrachte Kupferfolie
wurde durch Ätzen
entfernt, in Längen
von 125 mm und Breiten von 13 mm geschnitten und einem Test bezüglich des
Brennverhaltens gemäß Under
Writter Laboratories „Test
for Flammability of Plastic Materials UL94" unterzogen. Um Unterschiede im Abbrandverhalten
feststellen zu können,
wurde zusätzlich
die Durchschnittszeit zwischen Zündung
und Abbrand gemessen.
-
3. Wasserabsorption
-
Eine
Kupferfolie wurde wie unter 2. beschrieben von einem kupferkaschierten
laminierten Sheet entfernt, in 50 mm-Würfel geschnitten, für 2 Stunden
bei 100 °C
gekocht und anschließend
die Wasserabsorption gemessen. Die Wasserabsorption wurde nach folgender
Gleichung berechnet: Wasserabsorption (%) = ((Masse nach Wasserabsorption – Masse
vor Wasserabsorption)/Masse vor Wasserabsorption) × 100
-
4. Glasübergangstemperatur
(Tg)
-
Kupferfolie
wurde wie unter 2 beschrieben von einem kupferkaschierten laminierten
Sheet entfernt, in Längen
von 30 mm und Breiten von 5 mm geschnitten und tan δ mit einem
Viskoelastizitätspektrometer
gemessen, um die Spitzentemperatur zu bestimmen, die als Tg festgesetzt
wurde.
-
5. Löthitzebeständigkeit
-
Kupferfolie
wurde wie unter 2. beschrieben von einem vielschichtigen laminierten
Sheet mit einem innerschichtigen Substrat entfernt, und in 50 mm
große
Würfel
geschnitten. Nachdem vier Würfelproben
bei 100 °C
für 2,
4 und 6 Stunden gekocht wurden, wurden sie bei 265 °C für 20 Sekunden
in ein Bad aus Lötzinn
eingetaucht und danach bezüglich
des Auftretens von Abnormalitäten,
wie z.B. Blister, begutachtet. Die Ergebnisse der Untersuchungen
werden ausgedrückt
durch: Kein Blister O, etwas Blister Δ und viel Blister X.
-
6. Thermischer Koeffizient
der Expansion
-
Kupferfolie
wurde, wie unter 2. beschrieben, von einem kupferkaschierten, laminierten
Sheet entfernt, in entsprechende Form geschnitten und der thermische
Koeffizient der Expansion in Richtung der Dicke wurde mit einem
Apparat zur Messung der linearen thermisches Koeffizientenexpansion
(TMA) bestimmt.
-
7. Transparenz des Formkörpers
-
Kupferfolie
wurde, wie unter 2. beschrieben, von einem kupferkaschierten laminierten
Sheet entfernt und dessen Erscheinungsbild beurteilt, um die Transparenz
des laminierten Sheets zu evaluieren. Die Ergebnisse der Untersuchungen
werden ausgedrückt
durch: Hohe Durchsichtigkeit des Glasgewebes wegen hoher Transparenz
O; getrübt
wegen geringfügig
verschlechterter Transparenz Δ;
keine Durchsichtigkeit wegen schlechter Transparenz X.
-
8. Widerstandsfähigkeit
des Formkörpers
gegenüber
Chemikalien
-
Kupferfolie
wurde, wie unter 2. beschrieben, von einem kupferkaschierten laminierten
Sheet entfernt, für
eine Stunde bei 50 °C
in eine wässrige
Lösung
von Natriumhydroxid (10 Masse-%) getaucht und Unterschiede im Erscheinungsbild
untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen werden ausgelegt durch:
keine Veränderung
O; schlechte Oberflächenglätte Δ; schlechte
Oberflächenglätte und
weiße
Trübung
X.
-
Die
Ergebnisse der vorangehenden Evaluierung der physikalischen Eigenschaften
sind in den Tabellen 1 bis 7 zusammengefasst.
-
Beim
Vergleichsbeispiel 8, dargestellt in Tabelle 7, ist keine Phosphorverbindung
enthalten; es kann festgestellt werden, dass die Nichtentflammbarkeit
in diesem Vergleichsbeispiel verglichen mit den anderen deutlich
reduziert ist. Weiterhin ist ersichtlich, dass, wenn eine Phosphorverbindung
enthalten ist, die jedoch keine phenolische Hydroxidgruppe enthält, die
mit einem Epoxidharz reagieren kann, wie im Vergleichsbeispiel 9
der gleichen Tabelle dargestellt ist, die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
und gegenüber
Chemikalien reduziert wird.
-
Weiterhin
ist aus den Vergleichsbeispielen 4, 5 und 7, dargestellt in Tabelle
6, ersichtlich, dass, wenn ein bifunktionelles Epoxidharz enthalten
ist, jedoch seine Menge gering ist, es schwierig wird, die Zähigkeit
und Flexibilität
aufrechtzuerhalten; weiterhin tritt eine Erniedrigung der Haftkraft
und der Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
auf.
-
Zusätzlich zeigen
die Vergleichsbeispiele 1 und 3 in der Tabelle 6, dass ohne einen
anorganischen Füllstoff
eine bemerkenswerte Erniedrigung der Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
eintritt und eine signifikante Zunahme des thermischen Koeffizienten
der Ausdehnung zu beobachten ist, im Vergleich mit anderen Beispielen.
Wenn ein anorganischer Füllstoff
enthalten ist, jedoch sein durchschnittlicher Partikeldurchmesser größer als
30 μm ist:
Wie im Vergleichsbeispiel 2 derselben Tabelle gezeigt, tritt keine
Verbesserung der oben erwähnten
Eigenschaften auf und andere Probleme entstehen, wie z.B. Abfall
der Transparenz des Formkörpers.
-
Aus
dem Vorausgegangenen kann geschlossen werden, dass die in den Tabellen
1 bis 5 dargestellten Beispiele in ihrer Gesamtheit exzellent bezüglich jeder
physikalischen Eigenschaft, verglichen mit den Vergleichsbeispielen,
dargestellt in den Tabellen 6 und 7, sind.
-
Wie
im Voranstehenden beschrieben, kann aufgrund einer erfindungsgemäßen Epoxidharz-Zusammensetzung,
die eine Epoxidharz-Zusammensetzung enthaltend als wesentlichen
Bestandteil eine Phosphor-Verbindung mit im Durchschnitt nicht weniger
als 1,8 und weniger als 3 phenolischen Hydroxidgruppen, die mit
einem Epoxidharz reagieren können,
und im Durchschnitt mit weniger als 0,8 Phosphor-Elemente im Molekül, einen
anorganischen Füllstoff
mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr
als 30 μm,
ein bifunktionelles Epoxidharz mit im Durchschnitt nicht weniger
als 1,8 und weniger als 2,6 Epoxidgruppen im Molekül sowie
einem Härter,
wobei das bifunktionelle Epoxidharz in einer Menge von nicht weniger als
51 Gew.-% in Bezug auf das gesamte Epoxyharz enthalten ist, Dicyandiamid
als Härter
verwendet wird und das Verhältnis
(a/c) vom Äquivalent
(a) einer phenolischen Hydroxidgruppe der Phosphor-Verbindung zum Äquivalent
(c) einer Epoxidgruppe des bifunktionellen Epoxidharzes nicht weniger
als 0,3 und weniger als 0,75 beträgt, die Nichtentflammbarkeit
verbessert werden, ohne die notwendige Beinhaltung einer Halogenverbindung,
wie z.B. Brom und andere, die bei Verbrennung gesundheitsschädigende
Substanzen freisetzen, sowie durch Reaktion einer Phosphorverbindung
und eines bifunktionellen Epoxidharzes mit einem Härter Formkörper mit
einer Zähigkeit
und Flexibilität
und einer exzellenten Adhäsionskraft
und Löthitzebeständigkeit
nach Feuchtigkeitsabsorption erhalten werden und weiterhin die Tg,
die Transparenz und die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien dieser
Formkörper
erhöht
werden.
-
Weiterhin
kann durch Verwendung einer Epoxidharz-Zusammensetzung enthaltend als wesentlichen Bestandteil
eine Phosphor-Verbindung mit einem Durchschnitt von nicht weniger
als 1,8 und weniger als 3 phenoli schen Hydroxidgruppen, die mit
einem Epoxidharz reagieren können,
und im Durchschnitt nicht weniger als 0,8 Phosphor-Elemente im Molekül, einen
anorganischen Füllstoff
mit einem durchschnittlichen Partikeldurchmesser von nicht mehr
als 30 μm,
einem bifunktionellen Epoxidharz mit im Durchschnitt nicht weniger
als 1,8 und weniger als 2,6 Epoxidgruppen im Molekül sowie
einem Härter,
wobei das bifunktionelle Epoxidharz in einer Menge von nicht weniger
als 51 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Epoxidharz, enthalten ist,
eine polyfunktionelle auf einem Phenolsystem basierende Verbindung
mit im Durchschnitt nicht weniger als 3 phenolischen Hydroxidgruppen
im Molekül
als Härter
verwendet wird und das Verhältnis
(a/c) des Äquivalents
(a) einer phenolischen Hydroxidgruppe der Phosphor-Verbindung zum Äquivalent
(c) einer Epoxidgruppe des bifunktionellen Epoxidharzes nicht weniger
als 0,3 und weniger als 0,75 beträgt, die Nichtentflammbarkeit
verbessert werden, ohne die notwendige Beinhaltung einer Halogenverbindung,
wie z.B. Brom und andere, die bei Verbrennung gesundheitsschädigende
Substanzen freisetzen, sowie durch Reaktion einer Phosphorverbindung
und eines bifunktionellen Epoxidharzes mit einem Härter Formkörper mit
einer Zähigkeit
und Flexibilität
und einer exzellenten Adhäsionskraft
und
-
Löthitzebeständigkeit
nach Feuchtigkeitsabsorption erhalten werden und weiterhin die Tg,
die Transparenz und die Widerstandsfähigkeit gegen Chemikalien dieser
Formkörper
erhöht
werden.
-
Weiterhin
kann durch die Verwendung einer Phosphorverbindung, dargestellt
durch die Formel (1) als Phosphorverbindung, die Nichtentflammbarkeit
erhöht
werden, ohne dass notwendigerweise eine Halogenverbindung, wie z.B.
Brom oder ähnliche,
enthalten sein muss und gleichzeitig die Reaktion mit einem bifunk tionellen
Epoxidharz sicher durchgeführt
werden, um ein lineares Polymer zu produzieren; weiterhin wird die
Reduktion der Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien
vermieden.
-
Zusätzlich kann
durch die Verwendung einer Phosphorverbindung, dargestellt durch
die Formel (2) als Phosphorverbindung, die Nichtentflammbarkeit
erhöht
werden, ohne dass notwendigerweise eine Halogenverbindung, wie z.B.
Brom oder ähnliche,
enthalten sein muss und gleichzeitig die Reaktion mit einem bifunktioneller
Epoxidharz sicher durchgeführt
werden, μm
ein lineares Polymer zu produzieren; weiterhin wird die Reduktion
der Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien
vermieden.
-
Weiterhin
kann durch die Verwendung einer Phosphorverbindung, dargestellt
durch die Formel (3) als Phosphorverbindung, die Nichtentflammbarkeit
erhöht
werden, ohne dass notwendigerweise eine Halogenverbindung, wie z.B.
Brom oder ähnliche,
enthalten sein muss und gleichzeitig die Reaktion mit einem bifunktionellen
Epoxidharz sicher durchgeführt
werden kann, um ein lineares Polymer zu produzieren, weiterhin wird die
Reduktion der Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption und der Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Chemikalien vermieden.
-
Durch
die Verwendung von Aluminiumhydroxid als anorganischen Füllstoff
kann die Wasserabsorption reduziert werden und daher die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
verbessert, die dimensionale Ausdehnungsrate bei Erhitzen reduziert
und gleichzeitig ein Beitrag zur Nichtentflammbarkeit geleistet
werden.
-
Durch
die Verwendung von Magnesiumhydroxid als anorganischen Füllstoff
kann die Wasserabsorption reduziert werden und daher die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
verbessert, die dimensionale Ausdehnungsrate bei Erhitzen reduziert
und gleichzeitig ein Beitrag zur Nichtentflammbarkeit geleistet
werden.
-
Durch
Verwendung eines anorganischen Füllstoffes
in einer Menge von nicht weniger als 15 Gew.-% und weniger als 100
Gew.-% bezüglich
100 Massenanteilen der festen Bestandteile des Harzes, kann die
Wasserabsorption reduziert werden und daher die Hitzebeständigkeit
verbessert und gleichzeitig die dimensionale Ausdehnungsrate bei
Erhitzen erniedrigt werden.
-
Durch
Verwendung eines Epoxidharzes vom Biphenyl-Typ, dargestellt durch
Formel (4) als bifunktionelles Epoxidharz, kann eine Reaktion mit
einer Phosphorverbindung mit einer bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppe
so durchgeführt
werden, dass ein lineares Polymer sicher hergestellt, die Zähigkeit
und Flexibilität
verbessert und die Haftkraft und die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption verbessert werden kann.
-
Durch
Verwendung eines Epoxidharzes vom Naphthalen-Typ, dargestellt durch Formel (5) als
bifunktionelles Epoxidharz, kann eine Reaktion mit einer Phosphorverbindung
mit einer bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppe so durchgeführt werden,
dass ein lineares Polymer sicher hergestellt, die Zähigkeit
und Flexibilität
verbessert und die Haftkraft und die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption verbessert werden kann.
-
Durch
Verwendung eines speziellen bifunktionellen Epoxidharzes, dargestellt
durch Formel (6) als bifunktionelles Epoxidharz, kann eine Reaktion
mit einer Phosphorverbindung mit einer bifunktionellen phenolischen
Hydroxidgruppe so durchgeführt
werden, dass ein lineares Polymer sicher hergestellt, die Zähigkeit
und Flexibilität
verbessert und die Haftkraft und die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption verbessert werden kann.
-
Durch
Verwendung eines speziellen bifunktionellen Epoxidharzes, dargestellt
durch Formel (7) als bifunktionelles Epoxidharz, kann eine Reaktion
mit einer Phosphorverbindung mit einer bifunktionellen phenolischen
Hydroxidgruppe so durchgeführt
werden, dass ein lineares Polymer sicher hergestellt, die Zähigkeit
und Flexibilität
verbessert und die Haftkraft und die Widerstandsfähigkeit
gegen Löthitze
nach Feuchtigkeitsabsorption verbessert werden kann.
-
Weiterhin
kann der Füllstoff
durch die Oberflächenbehandlung
mit einem Epoxysilankupplungsreagenz zur Vermeidung der Sekundäraggregation
des anorganischen Füllstoffes
gleichmäßig verteilt,
die Haftkraft am Harz verstärkt
und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien
verglichen mit einem Füllstoff
von geringer Widerstandsfähigkeit
gegenüber
Chemikalien verbessert werden.
-
Weiterhin
kann der Füllstoff
durch die Oberflächenbehandlung
mit einem Mercaptosilankupplungsreagenz zur Vermeidung der Sekundäraggregation
des anorganischen Füllstoffes
gleichmäßig verteilt,
die Haftkraft am Harz verstärkt
und gleichzeitig die Widerstandsfähigkeit gegenüber Chemikalien
verglichen mit einem Füllstoff
von geringer Widerstandsfähigkeit
gegenüber Chemikalien
verbessert werden.
-
Durch
Verwendung der Phosphorverbindung in einer Menge von nicht weniger
als 0,8 Gew.-% und weniger als 3,5 Gew.-% bezüglich des Gesamtgewichts der
festen Bestandteile des Harzes, kann die Nichtentflammbarkeit aufrechterhalten
werden, ohne dass eine Halogenverbindung, wie z.B. Brom und dergleichen, zugegeben
werden muss und gleichzeitig die Wasserabsorption unterdrückt und
daher die Hitzebeständigkeit verbessert
wird.
-
Weiterhin
kann durch Einarbeitung des anorganischen Füllstoffs, des Härters und
weiterer Verbindungen, nachdem 80 % oder mehr der phenolischen Hydroxidgruppen
und der Epoxidgruppen, in einer Reaktion, bei der die Gesamtheit
oder ein Teil des bifunktionellen Epoxidharzes und die Gesamtheit
der Phosphorverbindung mit einer bifunktionellen phenolischen Hydroxidgruppe
und einem bifunktionellen Epoxidharz zuerst miteinander zur Reaktion
gebracht werden, miteinander reagiert haben um ein lineares Polymer
sicher herzustellen, ein Epoxidharz mit verbesserten Eigenschaften,
wie z.B. der Nichtentflammbarkeit, Löthitzbeständigkeit, Feuchtigkeitsabsorption,
Tg und ähnlichen
Eigenschaften, leicht erhalten werden.
-
Durch
Herstellung einer Epoxidharz-Zusammensetzung durch Imprägnierung
eines Glasgewebes mit der Komposition und anschließender Trocknung
und Semihärtung,
kann ein Prepreg mit exzellenter Nichtentflammbarkeit erhalten werden,
ohne dass eine Halogenverbindung, wie z.B. Brom und dergleichen,
enthalten ist; außerdem
weist es die verbesserten Eigenschaften, wie Löthitzebeständigkeit nach Feuchtigkeitsabsorption,
Tg und dergleichen auf.
-
Bei
Verwendung einer mehrschichtigen Platte für gedruckte Schaltungen, bei
der das oben beschriebene Prepreg laminiert und auf ein innen liegendes
Substrat, auf dem ein Schaltkreis vorgeformt ist, aufgebracht wird,
zeigt sich die exzellente Nichtentflammbarkeit, ohne dass eine Halogenverbindung,
wie z.B. Brom und dergleichen, enthalten ist, gleichzeitig wird
die Haftkraft zwischen den Schichten und gegenüber einer Metallfolie des innen
liegender Substrates auch beim Erhitzen nicht reduziert; weiterhin
bleibt die Gewährleistung der
elektrischen Leitfähigkeit
einer Durchgangsbohrung trotz einer Temperaturänderung nach Verarbeitung der
Durchgangsbohrung effizient erhalten.
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