-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen neuen Typ von phosphorenthaltenden
Epoxidharzzusammensetzungen mit flammenhemmendem Mittel und auf
eine Harzfolie/harzbeschichtete Metallfolie/einen Prepreg/eine laminierte
Platte/eine mehrschichtige Platte, die für eine Leiterplatte verwendet
werden, die das Epoxidharz enthält.
-
Für kupferkaschierte
Laminate, die sich für
elektronische oder elektrische Apparate und Geräte in Verwendung befinden,
werden Maßnahmen,
wie Brandverhinderung oder -verzögerung
stark gefordert. Daher werden halogenierte Epoxidharze, die diese
Flammschutzeigenschaft aufweisen, üblicherweise für kupferkaschierte
Laminate verwendet. Speziell kann durch Einführen von Brom aus der Gruppe
der Halogenatome in das Epoxidharz dem Epoxidharz und dessen gehärtetem Produkt,
das hochgradig reaktive Epoxidgruppen aufweist, eine ausgezeichnete
Flammenbeständigkeit
verliehen werden und Charakteristika können erhalten werden. Daher
sind die halogenierten Epoxidharze, insbesondere bromierte Epoxidharze,
als nützliche
Materialien für
elektronische oder elektrische Geräte bekannt. Wenn diese halogenierten
Epoxidharze jedoch über einen
längeren
Zeitraum hinweg bei hohen Temperaturen verwendet werden, können sie
unter Bildung von Halogenverbindungen, wie Halogenwasserstoff und
Halogen, dissoziieren und dann eine Gefahr des Auftretens eines
Korrosionsproblems für
Drähte
darstellen. Derartige tatsächliche
Unfälle
sind bereits berichtet worden. Darüber hinaus wird ausgedrückt, dass
toxische chemische Substanzen, wie Dioxin und Halogenwasserstoff,
gebildet werden könnten,
womit ein schweres Umweltproblem einherginge, wenn gebrauchte Teile
elektrischer und/oder elektronischer Geräte verbrannt würden. Dies
zeigt, dass die Verwendung von halogenenthaltenden flammenhemmenden
Mitteln zu einem derartigen Umweltproblem führen könnte. In Anbetracht der gegenwärtigen Situation
von Epoxidharzzusammensetzungen ist Forschung in Bezug auf die Entwicklung
von neuen Epoxidharzzusammensetzungen als Ersatz für halogenierte
Epoxidharze in hohem Maße
erforderlich. Unter der gegenwärtigen
Situation kann die Entwicklung und Kommerzialisierung eines flammenhemmenden Epoxidharzes,
das kein Halogen enthält,
und eines kupferkaschierten Laminats für gedruckte Verdrahtungsanwendungen,
die dieses flammenhemmende Epoxidharz verwenden, als eine Aufgabe
bezeichnet werden, die die gegenwärtigen Anforderungen der Ära erfüllt.
-
Die
benannten Erfinder haben intensive Studien in Bezug auf die Entwicklung
eines neuen Typs von flammenhemmenden Epoxidharzen, die kein Halogen
enthalten, und eines kupferkaschierten Laminats für gedruckte
Verdrahtungsanwendungen, die dieses flammenhemmende Epoxidharz verwenden,
unternommen und eine grundlegende Theorie für die Flammschutzeigenschaft
durch Phosphor und eine Phosphorverbindung, die auf den Seiten 49,
52–59
von "Flame Retardation
of Polymer" (veröffentlicht
von Taiseisha, 1989, Tokio, Japan; Hitoshi Nishizawa) offenbart
worden sind, erzielt. Die benannten Erfinder haben auch herausgefunden,
dass die neue flammenhemmende, phosphorenthaltende Epoxidharzzusammensetzung
gemäß dieser grundlegenden
Theorie dazu anwendbar ist, nur durch die Verwendung einer speziellen
organischen Phosphorverbindung erhalten zu werden. Darüber hinaus
zeigen die Harzzusammensetzungen, die unter Verwendung eines speziellen
Epoxidharzes als eine essentielle Komponente erhalten worden sind,
ein ausgezeichnetes Flammenverzögerungsvermögen und
die physikalischen Eigenschaften dessen gehärteter Produkte sind für gedruckte
Verdrahtungsanwendungen geeignet. Auf diese Weise wurde die vorliegende
Erfindung vollendet.
-
Wie
in der
EP 0806429A2 offenbart
ist, sind als das flammenhemmende Epoxidharz, das kein Halogen verwendet,
phosphorenthaltende organische Verbindungen mit Epoxidgruppen, die
aus organischen Phosphorverbindungen und Epoxidharzen hergestellt
werden, untersucht worden. Wenn jedoch bifunktionelle Epoxidharze
als Ausgangsmaterial verwendet werden, wird die Konzentration an
Epoxidgruppen, welche eine reaktive funktionelle Gruppe darstellen,
niedriger werden und eine Verringerung der Hitzebeständigkeit
als das gehärtete
Epoxidharz wird als ein Problem dargestellt. Darüber hinaus ist beispielsweise
die Viskosität
eines phosphorenthaltenden Epoxidharzes, das aus organischen Phosphorverbindungen
und Epoxidharzen hergestellt worden ist und in der
JP 4-11662A offenbart worden
ist, zu hoch für
dessen Verwendung. Daher ist es erforderlich, die tatsächliche
Viskosität
durch Zugabe eines anderen flüssigen
Epoxidharzes mit niedrigerer Viskosität zu verringern. Daher weisen
die Epoxidharzzusammensetzungen, die diese Art von Epoxidharz verwenden,
im Allgemeinen ein Problem dahingehend auf, dass der Phosphorgehalt
in der Zusammensetzung verringert sein wird. Darüber hinaus kann ein Epoxidharz,
das Phosphor enthält
und in der
JP 11-166035A offenbart
ist, aus einer organischen Phosphorverbindung und Epoxidharzen erhalten
werden und ein phosphorenthaltendes Epoxidharz, das in der
JP 11-279258A offenbart
ist, kann aus einer organischen Phosphorverbindung, einer Art von
Chinonverbindung und einem Epoxidharz erhalten werden. Jedoch sind
beide Arten von diesem notwendig, um ein Epoxidharz vom Novolak-Typ
zu verwenden, das ein polyfunktionelles Epoxidharz darstellt, und
weisen ein Problem in Bezug auf eine Verringerung der Adhäsion auf.
-
Die
vorliegende Erfindung zielt auf die Lösung der voran stehend genannten
Probleme und das Ziel dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung
einer flammenhemmenden Epoxidharzzusammensetzung, die Phosphor und
Epoxidgruppen enthält,
sowie ausgezeichnete Flammenhemmeigenschaft, Wärmebeständigkeit und Adhäsion aufweist,
was für
gedruckte Verdrahtungsanwendungen von Nutzen ist, einschließlich einer Harzfolie,
harzbeschichtetem Kupfer ("resin
clad copper"; (RCC)),
einem Prepreg, einem kupferkaschierten Laminat und einer aufgebauten
Leiterplatte.
-
Der
bedeutende Punkt der vorliegenden Erfindung besteht nämlich in
phosphorenthaltenden Epoxidharzzusammensetzungen, die eine Epoxidharzzusammensetzung
(a), in der ein phosphorenthaltendes Epoxidharz (A) und ein Härtungsmittel
enthalten sind, wobei das phosphorenthaltende Epoxidharz (A) eine
phosphorenthaltende Harzzusammensetzung ist, die durch Umsetzen
von phosphorenthaltenden organischen Verbindungen (B), erhalten
durch die Umset zung im Bereich eines molaren Verhältnisses
von 1,01 bis 2 Mol organischer Phosphorverbindungen (b) mit einem
aktiven an ein Phosphoratom gebundenen Wasserstoffatom mit 1 Mol
Chinonverbindungen, mit mindestens einer Art von Epoxidharzen (C),
ausgewählt
aus der Gruppe, bestehend aus der allgemeinen Formel 1, der allgemeinen
Formel 2 oder der allgemeinen Formel 3, so dass der Gehalt dieser
Epoxidharze (C) 20 bis 45 Gew.-% beträgt, umfassen. Darüber hinaus
besteht der andere bedeutende Punkt der vorliegenden Erfindung in
einer flammenhemmenden Epoxidharzzusammensetzung, die Phosphor mit
einem Epoxidharz enthält,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie die phosphorenthaltenden
Epoxidharzzusammensetzungen verwenden, und der Gehalt an Phosphor
in der gesamten Harzzusammensetzung im Bereich von 0,5 bis 4 Gew.-%
liegt,
worin
R
1 ein Wasserstoffatom und/oder eine Phenylgruppe
ist, m für
eine ganze Zahl einschließlich
0 steht,
worin
R
2 ein Wasserstoffatom und/oder eine Phenylgruppe
ist, n für
eine ganze Zahl einschließlich
0 steht,
worin
R
3 ein Wasserstoffatom und/oder eine Phenylgruppe
ist, 1 für
eine ganze Zahl einschließlich
0 steht, und
X für
-CH
2-, -O-, -CO-, -SO
2-,
-S-, -CH(C
6H
5)-,
-C(C
6H
5)
2-, eine nicht vorhandene funktionelle Gruppe
oder oder die chemische Formel 4 steht
-
Andere
wichtige Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind eine Harzfolie,
harzbeschichtetes Kupfer, ein Prepreg, das in ein anorganisches
oder organisches Substrat vom Folien-Typ einzuarbeiten oder darauf aufzuschichten
ist, sowie auf eine Harzfolie davon und eine Leiterplatte, eine
aufgebaute Leiterplatte, die unter Erwärmen und Härten des Prepregs erhalten
worden ist.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun stärker im Detail veranschaulicht.
-
Als
veranschaulichende Beispiele von Chinonverbindungen für die vorliegende
Erfindung können 1,4-Benzochinon,
1,2-Benzochinon oder 1,4-Naphtochinon genannt werden. Diese Chinonverbindungen
können
allein verwendet werden oder sie können zusätzlich miteinander verwendet
werden, wobei nicht beabsichtigt ist, auf diese eingeschränkt zu sein.
-
Als
veranschaulichende Beispiele einer organischen Phosphorverbindung
(b) mit einem an ein Phosphoratom gebundenen aktiven Wasserstoffatom
können
gemäß der vorliegenden
Erfindung 3,4,5,6-Dibenzo-1,2-oxaphosphan-2-oxid (als HCA abgekürzt, ein
Produkt von Sanko Chemicals Co., Ltd., Osaka, Japan), Diphenylphosphinoxid
und andere genannt werden. Diese organischen Phosphorverbindungen
(b) können
allein verwendet werden oder sie können zusätzlich dazu zusammen verwendet
werden, wobei nicht beabsichtigt ist, auf sie eingeschränkt zu sein.
-
Die
Umsetzung von Chinonverbindungen mit organischen Phosphorverbindungen
(b), die ein an ein Phosphoratom gebundenes aktives Wasserstoffatom
besitzen, kann beispielsweise durch die in der
JP 5-214068A , in Zh. Obshch.
Khim. 42(11)2415–2418
(1972), das eine übliche
chemische Zeitschrift aus Russland ist, in der
JP 60-126293A , in der
JP 61-236787A oder
in der
JP 5-331179A offenbarten
Verfahren durchgeführt
werden. Jedoch sollten in der vorliegenden Erfindung 1,01 bis 2
Mol, wünschenswerterweise
1,01 bis 1,05 Mol und stärker
erwünscht
1,01 bis 1,4 Mol organische Phosphorverbindungen (b), die ein an
ein Phosphoratom gebundenes aktives Wasserstoffatom aufweisen, mit
1 Mol Chinonverbindung umgesetzt werden. Wenn des Weiteren das molare
Verhältnis
mehr als 2 Mol beträgt,
läuft die
Reaktion zwischen Epoxidgruppen und organischen Phosphorverbindungen
(b), die ein an ein Phosphoratom gebundenes aktives Wasserstoffatom
aufweisen, ab und dementsprechend wird eine große Menge an einer Komponente
gebildet, die keine Epoxidgruppe aufweist, welche eine Verbindungsstelle
an ein Härtungsmittel
darstellt, und eine Verringerung der Hitzebeständigkeit und der Adhäsion tritt
auf. Wenn im Gegensatz dazu das molare Verhältnis von organischen Phosphorverbindungen
(b) mit einem an ein Phosphoratom gebundenen aktiven Wasserstoffatom
weniger als 1,01 bis 1 Mol Chinonverbindung beträgt, läuft die Umsetzung dieser beiden
Reaktanten nicht in der geeigneten Richtung ab und organische Phosphorverbindungen
(b) oder Chinonverbindungen bleiben zurück. Insbesondere, wenn noch
ein subliminiertes ("sublimate") Chinon zurückbleibt,
wird es die physikalischen Eigenschaften, wie z. B. Hitzebeständigkeit,
beeinträchtigen,
weil das feste Chinon keine reaktive Gruppe aufweist, die mit Epoxidharz
reagiert.
-
Die
Reaktion einer Chinonverbindung mit organischen Phosphorverbindungen
(b), die ein an ein Phosphoratom gebundenes aktives Wasserstoffatom
aufweisen, wird folgendermaßen
durchgeführt:
Zunächst wird
eine organische Phosphorverbindung (b) in einem inaktiven Lösungsmittel
aufgelöst
und dann wird der Lösung
eine Chinonverbindung zugesetzt und es wird unter konstantem Rühren erwärmt, so
dass die Reaktion vollständig
abläuft.
Als veranschaulichende Bei spiele des inaktiven Lösungsmittels können Methanol,
Ethanol, Isopropanol, Chloroform, N,N-Dimethylformamid, Dioxan, Ethylenglykol,
Methoxypropanol, Ethylcellosolve, Benzol, Toluol oder Xylol genannt
werden und jede Art von Lösungsmitteln,
die die organische Phosphorverbindung (b) lösen kann, kann verwendet werden
und eine Einschränkung
auf die genannten Lösungsmittel
ist nicht beabsichtigt. Unter den Chinonverbindungen enthalten manche
Arten von diesen jedoch geringe Menge organischer Säuren, wie
Maleinsäureanhydrid
oder Phthalsäureanhydrid,
als eine Verunreinigung und, wenn ein Lösungsmittel, das eine alkoholische
Hydroxylgruppe aufweist, verwendet wird, reagieren diese verunreinigenden
Säuren
mit der alkoholischen Hydroxylgruppe des Lösungsmittels, was zur Bildung
einer Substanz führen
könnte,
bei der keine Epoxidhärtung
stattfindet, und die Hitzebeständigkeit
des gehärteten
Epoxidprodukts verringern kann. Daher ist die Verwendung von Dioxan,
Benzol, Toluol oder Xylol stärker erwünscht. Chinonverbindungen
werden in der Form eines Pulvers oder seiner Lösung verwendet. Da die voran
stehend genannte Reaktion von Chinon und organischer Phosphorverbindung
exotherm ist, wird die erforderliche Menge an Chinon in kleine Anteile
unterteilt und zugesetzt oder die Zugabe erfolgt durch eine Titrationsmethode
ihrer Lösung,
um einen schnellen Anstieg der Temperatur zu vermeiden. Nach ihrer
Zugabe wird das Reaktionsgemisch aus dem voran stehend genannten
Chinon und der organischen Phosphorverbindung 1–4 Stunden lang bei einer Temperatur
im Bereich von 50 bis 150°C
gehalten.
-
Als
ein veranschaulichendes Beispiel für Epoxidharze (C), die durch
die allgemeine Formel 1 dargestellt werden, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung Epotohto ZX-1027 (Epoxidharz vom Hydrochinon-Typ, ein
Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) genannt werden.
Jedoch ist eine Einschränkung
auf dieses Harz nicht beabsichtigt. Als ein veranschaulichendes
Beispiel für
ein Epoxidharz (C), das durch die allgemeine Formel 2 dargestellt
wird, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung Epotohto ZX-1355 (Epoxidharz vom 1,4-Dihydroxynaphthalin-Typ,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) genannt werden.
Eine Einschränkung
auf dieses Harz ist jedoch nicht beabsichtigt. Als das veranschaulichende
Beispiel für
Epoxidharze (C), die durch die allgemeine Formel 3 dargestellt werden,
können
gemäß der vorliegenden
Erfindung Epotohto YDF-170 und YDF-8170 (Epoxidharze vom Bisphenol
F-Typ, Produkte
von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan), Epotohto ZX-1251 (ein
Biphenyl-Epoxidharz,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan), Epotohto ZX-1201
(ein Epoxidharz vom Bisphenol-Fluoren-Typ, ein Produkt von Tohto
Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan), ESLV-80DE (ein Epoxidharz vom Diphenylether-Typ,
ein Produkt von Shin Nittetsu Chemicals Co., Ltd., Tokio, Japan)
oder ESLV-50TE (ein Epoxidharz vom Diphenylsulfid-Typ, ein Produkt
von Shin Nittetsu Chemicals Co., Ltd., Tokio, Japan) genannt werden.
Jedoch ist eine Einschränkung
auf diese Harze nicht beabsichtigt. Das Epoxidharz (C) der allgemeinen
Formel 1, der allgemeinen Formel 2 und der allgemeinen Formel 3 kann
allein verwendet werden oder sie können zusammen verwendet werden
und das Mischungsverhältnis beträgt 20 bis
45 Gew.-% in 100 Gew.-% des phosphorenthaltenden Epoxidharzes (A),
wünschenswerterweise beträgt es 20 bis
43 Gew.-% und stärker
erwünscht
beträgt
es 20 bis 41 Gew.-%. Wenn das Mischungsverhältnis weniger als 20 Gew.-%
beträgt,
wird die Haftfestigkeit, insbesondere die Haftfestigkeit zwischen
kupferkaschierten Laminaten, geringer und, wenn das Mischungsverhältnis mehr
als 45 Gew.-% beträgt,
wird es zu einer Verringerung der Hitzebeständigkeit des gehärteten Produkts
aus der voran stehend genannten Zusammensetzung führen.
-
Wenn
der Gesamtgehalt der Epoxidharze (C) der allgemeinen Formel 1, der
allgemeinen Formel 2 und der allgemeinen Formel 3 innerhalb der
Grenze von 20 bis 45 Gew.-% in der voran stehend genannten Zusammensetzung
liegt, kann eine andere Art von Epoxidharzen zusätzlich verwendet werden. Als
die andere Art von Epoxidharzen können Epoxidharze mit mehr als
zwei Epoxidgruppen in einem Molekül Harz, konkret einem Epoxidharz
vom Bisphenol-Typ mit Ausnahme der allgemeinen Formel 3, Epoxidharze
vom Resorcinol-Typ, Epoxidharze vom Polyglykol-Typ, Epoxidharze
vom trifunktionellen Typ, Epoxidharze vom tetrafunktionellen Typ
und ein Epoxidharz vom Novolak-Typ genannt werden. Jedoch ist eine
Einschränkung
auf diese nicht beabsichtigt.
-
Die
Reaktion zwischen der phosphorenthaltenden organischen Verbindung
(B), die durch Umsetzung von Chinonverbindungen mit organischen
Phosphorverbindungen (b) erhalten werden kann, die ein an ein Phosphoratom
gebundenes aktives Wasserstoffatom besitzen, und Epoxidharzen (C),
die mindestens eines enthalten, das aus den Gruppen ausgewählt ist,
die aus der allgemeinen Formel 1, der allgemeinen Formel 2 und der
allgemeinen Formel 3 bestehen, kann durch gut bekannte herkömmliche
Verfahren hergestellt werden. Die Epoxidharze (C) werden nämlich der
phosphorenthaltenden organischen Verbindung (B) zugesetzt und auf
eine Reaktionstemperatur von 100–200°C, wünschenswerterweise 120–180°C, unter
konstantem Rühren erwärmt, damit
die Reaktion vollständig
abläuft.
Wenn die Reaktionsrate zu langsam ist, kann zum Zweck einer verbesserten
Produktivität
ein geeigneter Katalysator verwendet werden, um die Produktivität zu erhöhen oder um
die Reaktion zu fördern,
wenn dies erforderlich ist. Konkrete Beispiele für den Katalysator können ein
tertiäres
Amin, wie Benzyldimethylamin, quaternäre Ammoniumsalze, wie Tetramethylammoniumchlorid,
Phosphine, wie Triphenylphosphin, Tris(2,6-dimethoxyphenyl)phosphin,
Phosphoniumsalze, wie Ethyltriphenylphosphoniumbromid, Ethyltriphenylphosphoniumiodid,
oder Imidazol, wie 2-Methylimidazol oder 2-Ethyl-4-methylimidazol, genannt
werden.
-
Der
wünschenswerte
Phosphorgehalt des phosphorenthaltenden Epoxidharzes (A) gemäß der vorliegenden
Erfindung beträgt
1,2–4
Gew.-% und stärker
erwünscht
2–3,1
Gew.-%. Der wünschenswerte
Phosphorgehalt der organischen Komponente in einer flammenhemmenden
Harzzusammensetzung, die das phosphorenthaltende Epoxidharz (A)
enthält,
beträgt
0,5–4
Gew.-%, stärker
erwünscht
1,5–3,5
Gew.-% und des Weiteren wünschenswerterweise
1–3 Gew.-%. Wenn der Phosphorgehalt
der organischen Komponente in einer flammenhemmenden Harzzusammensetzung
geringer als 0,5 Gew.-% ist, ist es schwierig, eine ausreichende
Flammenhemmeigenschaft aufrechtzuerhalten, und bei mehr als 5 Gew.-%
wird man nicht erwarten, dass die Hitzebeständigkeit dem Anstieg des Phosphorgehalts
entspricht. Daher ist es wünschenswert,
den Gehalt an Phosphor auf 0,5 bis 4 Gew.-% einzustellen.
-
Das
wünschenswerte
Epoxidäquivalent
des phosphorenthaltenden Polyesterharzes (A) gemäß der vorliegenden Erfindung
beträgt
200–600
g/Äq.,
stärker
erwünscht
250–550
g/Äq. und
des Weiteren wünschenswerterweise
300–500
g/Äq. Wenn
das Epoxidäquivalent
weniger als 200 g/Äq
beträgt,
wird die Adhäsion
nicht ausreichend sein und, wenn es mehr als 500 g/Äq beträgt, wird
die Hitzebeständigkeit
geringer sein. Daher ist eine Einstellung auf 200 bis 600 g/Äq wünschenswert.
-
Als
für die
Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendetes Härtungsmittel
können
herkömmliche
für Epoxidharze
verwendete Härtungsmittel,
beispielsweise verschiedene Arten von Phenolharzen, Säurenanhydriden,
Aminen, Hydraziden oder sauren Polyester, verwendet werden. Diese
Härtungsmittel
können
allein verwendet werden oder sie können miteinander verwendet
werden.
-
Zu
der flammenhemmenden Epoxidharzzusammensetzung, die das phosphorenthaltende
Epoxidharz der vorliegenden Erfindung enthält, kann ein organisches Lösungsmittel
verwendet werden, um die Viskosität einzustellen. Als verwendbares
Lösungsmittel
können
Amide, wie N,N-Dimethylformamid, Ether, wie Ethylenglykolmonomethylether,
Ketone, wie Aceton oder Methylethylketon, Alkohole, wie Methanol
oder Ethanol, und aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Benzol oder
Toluol, verwendet werden. Eine Art oder mehrere Arten dieser Lösungsmittel
können
miteinander vermischt werden und können dem Epoxidharz innerhalb
der Grenzen von 30–80
Gew.-% beigemischt werden.
-
Zu
den Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung kann ein Härtungsbeschleuniger,
wie ein tertiäres
Amin, ein quaternäres
Ammoniumsalz, ein Phosphin oder ein Imidazol, beigemischt werden,
wenn dies erforderlich ist.
-
Als
die in der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Füllstoffe
können
anorganische Füllstoffe,
wie Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Talk, gebrannter Talk,
Kaolin, Titanoxid, Glaspulver oder Siliciumdioxidkügelchen,
genannt werden und Pigmente können
beigemischt werden. Als der Grund, warum der herkömmliche
anorganische Füllstoff
verwendet wird, kann die Verbesserung der Stoßfestigkeit der voran stehend genannten
Zusammensetzung genannt werden. Und wenn Metallhydroxide, wie Aluminiumhydroxid
oder Magnesiumhydroxid, verwendet werden, kann eine geeignete Flammverzögerungseigenschaft
sogar dann genannt werden, wenn der Gehalt an Phosphor niedrig ist,
weil es als Fördermittel
für die
Flammverzögerungseigenschaft
fungiert. Der Effekt der Stoßfestigkeit
kann nicht erwartet werden, wenn das Beimischverhältnis der
Füllstoffe
zu der voran stehend genannten Zusammensetzung unter 10% liegt.
Wenn das Beimischverhältnis
jedoch über
150% liegt, verringert sich die Adhäsion dieser Zusammensetzung,
die eine essentielle Eigenschaft für gedruckte Verdrahtungsanwendungen
darstellt. Darüber
hinaus können
faserförmige
Füllstoffe,
wie Glasfaser, Pulpenfaser bzw. Zellstofffaser ("pulp fiber"), Synthetikfasern oder Keramikfasern,
oder anorganische Füllstoffe,
wie feine Partikel von Kautschuk oder thermoplastischen Elastomeren,
in der Harzzusammensetzung enthalten sein.
-
Ein
Herstellungsverfahren für
eine Harzfolie aus den voran stehend genannten phosphorenthaltenden Epoxidharzzusammensetzungen
wird folgendermaßen
veranschaulicht: jedoch ist das Verfahren zur Herstellung einer
Harzfolie durch die folgende Beschreibung nicht beschränkt. Die
voran stehend genannten phosphorenthaltenden Epoxidharzzusammensetzungen
werden nämlich
auf die Folie eines Trägerfilms,
der durch die Epoxidharzzusammensetzungen nicht aufgelöst werden
kann, wie z. B. ein Polyesterfilm oder ein Polyimidfilm, mit einer
erwünschten
Dicke von 5–100 μm aufgeschichtet,
dann erwärmt
und bei 100–200°C 1–40 Minuten
lang getrocknet und in Folienform gebracht. Dieses Verfahren wird
nämlich üblicherweise
als Gießverfahren
bezeichnet. Wenn die Oberfläche
der zu beschichtenden Folie vor dem Aufschichten der phosphorenthaltenden
Epoxidharzzusammensetzung mit einem Freisetzungsmittel behandelt
wird, kann die gebildete Harzfolie leicht freigesetzt werden. Die
wünschenswerte
Dicke für
die gebildete Harzfolie beträgt
5–80 μm.
-
Ein
Herstellungsverfahren für
harzbeschichtetes Kupfer aus den voran stehend genannten phosphorenthaltenden
Epoxidharzzusammensetzungen wird folgendermaßen dargestellt:
Als Metallfolie
können
Kupfer, Aluminium, Messing, Nickel, Legierungen aus diesen Metallen
oder eine Verbundfolie verwendet werden. Eine wünschenswerte Dicke der zu verwendenden
Metallfolie beträgt
9–70 μm. Das Verfahren
zur Herstellung der Metallfolie mit Harz aus flammenhemmenden Harzzusammensetzungen, die
phosphorenthaltendes Epoxidharz enthalten, und Metallfolie ist durch
die voran stehende Beschreibung nicht eingeschränkt. Beispielsweise wird nämlich Harzlack
dieser phosphorenthaltenden Epoxidharzzusammensetzung, dessen Viskosität durch
Zugabe von Lösungsmittel
eingestellt worden ist, auf eine Seite der voran stehend genannten
Metallfolie durch eine Walzenstreichmaschine aufgeschichtet. Dann
wird die beschichtete Oberfläche
erwärmt
und getrocknet, um die Harzzusammensetzung in einen halbgehärteten Zustand
zu versetzen ("B-Staging") und um eine Harzschicht
zu bilden. Um die Harzzusammensetzung in einen halbgehärteten Zustand
zu versetzen, kann beispielsweise eine Behandlung durch Erwärmen und
Trocknen für
1–40 Minuten
bei 100–200°C genannt
werden. Die wünschenswerte
Dicke von Harzteilen von harzbeschichtetem Metall beträgt 1–100 μm.
-
Das
aus der voran stehend genannten phosphorenthaltenden Epoxidharzzusammensetzung
hergestellte Prepreg wird folgendermaßen veranschaulicht:
Als
das folienförmige
Substrat kann ein Gewebe oder Vliesstoff aus anorganischer Faser,
wie Glas, oder organischer Faser, z. B. Polyester, Polyamin, Polyacryl,
Polyimid oder Kebler, verwendet werden, jedoch ist eine Einschränkung auf
diese nicht beabsichtigt. Das Verfahren zur Herstellung eines Prepregs
aus den flammenhemmenden Harzzusammensetzungen, die phosphorenthaltendes
Epoxidharz enthalten, und einem Substrat ist durch die voran stehende
Beschreibung nicht eingeschränkt.
Das Prepreg kann beispielsweise erhalten werden, indem das Substrat
in Harzlack der Epoxidharzzusammensetzung, dessen Viskosität durch
Zugabe eines Lösungsmittels
eingestellt ist, eingetaucht wird, und das Prepreg dann durch Halbhärten der
Harzkomponente ("B-Staging") durch Erwärmen und
Trocknen erzeugt wird. Beispielsweise kann es durch Erwärmen über einen
Zeitraum von 1–40
Minuten bei 100–200°C getrocknet
werden. Der wünschenswerte
Harzgehalt in dem festen Prepreg beträgt 30–80 Gew.-%.
-
Das
Verfahren zur Herstellung einer laminierten Platte unter Verwendung
der voran stehend genannten Harzfolie, harzbeschichteten Metallfolie
und des Prepregs wird folgendermaßen dargestellt:
Im Falle
der Herstellung einer laminierten Platte unter Verwendung eines
Prepregs werden eine oder mehr Folien des Prepregs laminiert und
dann wird eine Metallfolie auf eine oder beide Seiten des laminierten
Prepregs angeordnet und das Prepreg kann durch ein Heißpressformen
unter Bildung eines Körpers
formgepresst werden. Als Metallfolie können Kupfer, Aluminium, Messing,
Nickel, eine Legierung der genannten Metalle oder eine Verbundfolie
genannt werden. Als die Heißpressbedingung
für die
laminierte Substanz sollte eine geeignete Härtungsbedingung für die voran
stehenden genannten Epoxidharzzusammensetzungen ausgewählt werden.
Wenn der Pressdruck zu niedrig ist, werden Poren in einer laminierten
Platte zurückbleiben
und die elektrischen Eigenschaften werden verschlechtert sein. Es
ist wünschenswert,
die Platte durch einen Druck zu pressen, bei dem ein Formpressen
erfolgt. Beispielsweise kann jede Formpressbedingung wie folgt festgelegt werden:
Temperaturen: 160–220°C; Drücke: 49,0–490,3 N/cm2 (5–50
kgf/cm2); Heißpresszeit: 40–240 Minuten.
Darüber
hinaus kann eine aufgebaute gedruckte Leiterplatte hergestellt werden,
indem erhaltene einschichtige laminierte Platten als Innenmaterialien
verwendet werden. In diesem Fall wird zuerst ein Schaltungsmuster
auf der Oberfläche
der laminierten Platte durch einen additiven Prozess oder einen
subtraktiven Prozess gebildet und dann wird die Oberfläche mit
den gebildeten Schaltungen mit einer Säure behandelt und schließlich zu
schwarzem Oxid behandelt, wodurch das innere Material erhalten wird.
Auf einer oder beiden Oberflächen
mit Schaltungen des inneren Materials wird eine isolierende Schicht
unter Verwendung der Harzfolie, des harzbeschichteten Metalls oder
des Prepregs gebildet und dann wird auf der Oberfläche der
isolierenden Schicht eine elektrisch leitende Schicht gebildet,
wodurch die aufgebaute Leiterplatte erhalten wird. In einem Fall,
in dem die isolierende Schicht unter Verwendung einer Harzfolie
gebildet wird, wird eine laminierte Substanz gebildet, indem die
Harzfolie auf eine Oberfläche
mit gebildeten Schaltungen mehrerer innerer Materialien angeordnet
wird, oder sie wird gebildet, indem die Harzfolie zwischen eine
Oberfläche
mit gebildeten Schaltungen aus innerem Material und einer Metallfolie
angeordnet wird. Dann wird die erhaltene laminierte Substanz durch
ein Heißpressformen
zu einem Körper
geformt und die gehärtete
Harzfolie wird zu einer Isolierungsschicht und dann kann ein mehrschichtiges
inneres Material aus einem inneren Material, einer Metallfolie,
die eine elektrisch leitende Schicht ist, und einer gehärteten Harzfolie,
die eine isolierende Schicht ist, erhalten werden. Als Metallfolie
können
dieselben Materialien verwendet werden, die als eine laminierte
Platte verwendet werden, das als ein inneres Material verwendet
wird. Darüber
hinaus kann ein Heißpressformen
unter Verwendung derselben Bedingung wie die der Bildung des inneren
Materials durchgeführt
werden. In dem Fall zur Bildung einer isolierenden Schicht durch
Aufschichten eines Harzes auf eine laminierte Platte wird nach dem
Aufschichten eines phosphorenthaltenden Epoxidharzes oder einer
flammenhemmendem Epoxidharzzusammensetzung, die das phosphorenthaltende
Epoxidharz enthält,
wünschenswerterweise
in einer Dicke von 5–100 μm auf eine
Oberfläche
mit Schaltungen der äußersten
Schicht des inneren Materials, erwärmt und bei 100–200°C 1–90 Minuten
lang getrocknet und dann wird zur Ausbildung einer Folienform formgepresst.
Die Folie kann durch ein Verfahren gebildet werden, das im Allgemeinen
als ein Gießverfahren
bezeichnet wird. Die erwünschte
Dicke der voran stehend genannten laminierten Platte beträgt nach
ihrer Trocknung 5–80 μm. Auf der
Oberfläche
der wie voran stehend gebildeten mehrschichtigen laminierten Platte
werden Durchgangslöcher
oder Schaltungsmuster durch einen additiven Prozess oder einen subtraktiven
Prozess gebildet und eine Leiterplatte kann hergestellt werden.
Wenn der voran stehend genannte Prozess unter Verwendung dieser
Leiterplatte als inneres Material wiederholt wird, kann eine kompliziertere
mehrschichtige Platte hergestellt werden. In einem Fall der Bildung
einer isolierenden Schicht unter Verwendung einer harzbeschichteten
Metallfolie wird darüber
hinaus ein laminiertes Material gebildet werden, indem die Folie
auf einer Oberfläche
mit gebildetem Schaltungsmuster des inneren Materials angeordnet
wird, so dass die Harzschicht des harzbeschichteten Metalls der
Oberfläche
mit gebildetem Schaltungsmuster des inneren Materials gegenüber liegt.
Das erhaltene Laminat wird durch ein Heißpressformen unter Bildung
eines Körpers
formgepresst und aus der gehärteten
Harzschicht der harzbeschichteten Metallfolie wird eine isolierende
Schicht und aus der äußeren Metallfolie
wird eine elektrisch leitende Schicht. Das Heißpressformen kann unter derselben
Bedingung wie der des Bildens des inneren Materials durchgeführt werden.
In einem Fall der Bildung einer Isolierungsschicht unter Verwendung
eines Prepregs wird ein Prepreg oder ein laminiertes Material, das
mehrere Prepregs umfasst, auf einer Oberfläche mit gebildetem Schaltungsmusters
des inneren Materials angeordnet und eine Metallfolie wird auf der äußeren Oberfläche angeordnet.
Dann wird die erhaltene laminierte Substanz durch ein Heißpressformen
unter Verwendung eines Körpers
formgepresst und das gehärtete
Prepreg wird eine isolierende Schicht und die äußere Metallfolie wird eine
elektrisch leitende Schicht. Als Metallfolie kann dasselbe Material
verwendet werden, das in der laminierten Platte verwendet worden
ist, die als innere Platte verwendet wird. Das Heißpressformen
kann unter derselben Bedingung wie der des Formens des inneren Materials
durchgeführt
werden. Auf der Oberfläche
der wie voran stehend gebildeten mehrschichtigen laminierten Platte
können
Durchgangslöcher
oder Schaltungsmuster durch einen additiven Prozess oder einen subtraktiven
Prozess gebildet werden und dann kann eine gedruckte Leiterplatte
hergestellt werden. Eine kompliziertere mehrschichtige Platte kann
gebildet werden, indem der voran stehend genannte Prozess unter
Verwendung dieser gedruckten Leiterplatte als inneres Material wiederholt
wird.
-
Die
Merkmale der Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung und die
unter Verwendung dieser Zusammensetzungen erhaltene laminierte Platte
werden beurteilt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Prepreg, das durch
Imprägnieren
mit phosphorenthaltenden Harzzusammensetzungen erhalten worden ist,
die durch Umsetzen einer phosphorenthaltenden organischen Verbindung
(B), die durch die Umsetzung im Bereich eines molaren Verhältnisses
von 1,01–2
Mol organische Phosphorverbindungen (b) mit einem an das Phosphoratom
gebundenen aktiven Wasserstoffatom mit 1 mol der Chinonverbindung
erhalten worden ist, mit mindestens einer Art von Epoxidharzen (C),
die aus den Gruppen, bestehend aus der allgemeinen Formel 1, der
allgemeinen Formel 2 oder der allgemeinen Formel 3, ausgewählt sind,
so dass der Gehalt der Epoxidharze (C) 20 bis 45 Gew.-% in der voran
stehend genannten Zusammensetzung beträgt, und die laminierte Platte,
die durch Härten
des Prepregs erhalten worden ist, wobei das Prepreg keine halogenierte
Verbindung enthält,
eine ausgezeichnete Flammenbeständigkeit
zeigen und bei erhöhten
Temperaturen kein Halogen abdissoziieren und des Weiteren eine gute
Adhäsion
und eine ausgezeichnete Hitzebeständigkeit besitzen.
-
BEISPIEL
-
Die
vorliegende Erfindung kann durch Beispiele und Vergleichsbeispiele
leichter veranschaulicht werden. Jedoch ist es nicht beabsichtigt,
den Umfang der Ansprüche
dieser Erfindung dadurch einzuschränken.
-
In
den Beispielen und Vergleichsbeispielen wurde die Flammenbeständigkeit
auf Basis des UL-Standards (Underwriter Laboratories) gemessen.
Die Abziehfestigkeit eines kupferkaschierten Laminats wurde auf Basis
von JIS C 6481 5.7-Standard gemessen und die Abziehfestigkeit (Schicht
gegenüber
Schicht) wurde für das
Laminat anhand von JIS C 6481 5.7 gemessen, wobei die Haftfestigkeit
durch Abziehen eines Prepregs von drei anderen Prepregs gemessen
wurde.
-
Des
Weiteren wurde die Initiierungstemperatur für thermischen Gewichtsverlust
und die Glasübergangstemperatur
mittels Exster 6000, ein Produkt von Seiko Instruments Co., Ltd.,
Tokio, Japan, gemessen.
-
Synthese (1)
-
In
einen mit einem Rührer,
einem Thermometer, einem Rückflusskühler und
einem Stickstoffgas-Zufuhrverbindungsstück ausgestatteten Vierhalsglaskolben
wurden 212 Gewichtsteile HCA und 470 Teile Toluol als Lösungsmittel
eingegeben und das Gemisch wurde erwärmt, um das HCA in dem Lösungsmittel
aufzulösen.
Dann wurden 100 Gewichtsteile 1,4-Naphtochinon allmählich vorsichtig zu der Lösung gegeben,
wobei verhindert wurde, dass der Reaktant durch die Reaktionswärme die
Temperatur schnell erhöhte.
In diesem Fall betrug das Verhältnis
von HCA, bei dem es sich um eine Phosphorverbindung handelt, 1,56
Mol pro 1 Mol 1,4-Naphtochinon. Nach Abschluss der Reaktion wurden
300 Teile des Lösungsmittels
zurückgewonnen,
dann wurden 160 Teile EPPN-501H (trifunktionelles Epoxidharz, Epoxidäquivalent:
165 g/Äq,
ein Produkt von Nihon Kayaku Co., Ltd., Tokio, Japan) und 328 Gewichtsteile
Epo tohto YDG-414 (tetrafunktionelles Epoxidharz, Epoxidäquivalent:
187 g/Äq,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) zugesetzt und
unter einer Stickstoffgasatmosphäre
unter konstantem Rühren
erwärmt
und zusätzlich
wurde das Lösungsmittel
zurückgewonnen.
Danach wurden 200 Gewichtsteile Epotohto ZX-1027 (Epoxidharz vom
Hydrochinon-Typ, Epoxidäquivalent:
187 g/Äq,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) zugesetzt und
die Temperatur wurde auf 120°C
erhöht,
um das Harz aufzulösen.
0,31 Teile Triphenylphosphin, bei dem es sich um einen Katalysator handelt,
wurden zugesetzt und man setzte 4 Stunden lang bei 160°C um. Der
Gehalt der beanspruchten Epoxidharze, die durch die allgemeinen
Formeln 1, 2 und 3 dargestellt werden, betrug 20 Gewichtsteile.
Das Epoxidäquivalent
des erhaltenen Epoxidharzes betrug 401,5 g/Äq und der Phosphorgehalt betrug
3,01 Gew.-%.
-
Synthese (2)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1) mit der Ausnahme der Verwendung von
130 Gewichtsteilen HCA, 94 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 400
Gewichtsteilen Xylol als Lösungsmittel,
350 Gewichtsteilen EPPN-501H, 250 Gewichtsteilen ZX-1355 (Epoxidharz
vom 1,4-Dihydroxynaphthalin-Typ, Epoxidäquivalent: 145 g/Äq, Produkt
von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) und 176 Gewichtsteile YDH-170
(Epoxidharz vom Bisphenol F-Typ, Epoxidäquivalent: 145 g/Äq, Produkt
von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) als Epoxidharz und 0,22
Gewichtsteile Triphenylphosphin als Katalysator wurde verwendet.
In diesem Fall betrug der Anteil der Phosphorverbindung 1,02 zu
1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten Epoxidharze
betrug 42,6 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent
des erhaltenen Epoxidharzes betrug 273,5 g/Äq und der Phosphorgehalt betrug
1,85 Gew.-%.
-
Synthese (3)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1), mit Ausnahme der Verwendung von 155
Gewichtsteilen HCA, 55 Gewichtsteilen 1,4-Benzochinon, 220 Gewichtsteilen
Dioxan als Lösungsmittel,
55 Gewichtsteilen YH-434 (tetrafunktionelles Epoxidharz, Epoxidäquivalent:
129 g/Äq,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan), 350 Gewichtsteilen
ZX-1201 (Epoxidharz vom Bisphenolfluoren-Typ, Epoxidäquivalent:
260 g/Äq,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) und 385 Gewichtsteilen
YD-128 (Epoxidharz vom Bisphenol A-Typ, Epoxidäquivalent: 187 g/Äq, ein Produkt
von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) als Epoxidharz und 0,21
Gewichtsteilen Triphenylphosphin als Katalysator wurde verwendet.
In diesem Fall betrug der Anteil der Phosphorverbindung 1,41 zu
1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten Epoxidharze
betrug 35,0 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent
des erhaltenen Epoxidharzes betrug 391,5 g/Äq und der Phosphorgehalt betrug
2,20 Gew.-%.
-
Synthese (4)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1), mit Ausnahme der Verwendung von 141
Gewichtsteilen HCA, 83 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 315 Gewichtsteilen
Toluol als Lösungsmittel,
100 Gewichtsteilen YDPN-638 (Epoxidharz vom Phenol-Novalak-Typ,
Epoxidäquivalent:
178 g/Äq,
difunktionelle Komponente, die der allgemeinen Formel 3 entspricht;
ihr Gehalt: 22 Gew.-%, ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio,
Japan) und 325 Gewichtsteilen ZX-1251 (Epoxidharz vom Biphenyl-Typ,
Epoxidäquivalent:
158 g/Äq,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) als Epoxidharz
und 0,22 Gewichtsteilen Triphenylphosphin als Katalysator wurde
verwendet. In diesem Fall betrug der Anteil an Phosphorverbindung
1,25 Mol pro 1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten
Epoxidharze betrug 34,5 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent des erhaltenen Epoxidharzes
betrug 303,5 g/Äq
und der Phosphorgehalt betrug 2,00 Gew.-%.
-
Synthese (5)
-
Derselbe
Prozess wie bei der Synthese (1), mit Ausnahme der Verwendung von
141 Gewichtsteilen HCA, 92 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 320
Gewichtsteilen Toluol als Lösungsmittel,
467 Gewichtsteilen YDPN-638 und 300 Gewichtsteilen YDF-170 als Epoxidharz
und 0,23 Gewichtsteilen Triphenylphosphin als Katalysator wurde
verwendet. In diesem Fall betrug der Anteil an Phosphorverbindung
1,12 Mol zu 1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten
Epoxidharze betrug 40,3 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent des erhaltenen Epoxidharzes
betrug 320,1 g/Äq
und der Phosphorgehalt betrug 2,00 Gew.-%.
-
Synthese (6)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1), mit Ausnahme der Verwendung von 270
Gewichtsteilen HCA, 100 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 580 Gewichtsteilen
Toluol als Lösungsmittel,
100 Gewichtsteilen Epotohto ZX-1201, 100 Gewichtsteilen Epotohto
ZX-1355, 60 Gew.-% Epotohto YH-434 und 370 Gewichtsteilen YDPN-638
als Epoxidharz und 0,33 Gewichtsteilen Triphenylphosphin als Katalysator
wurde verwendet. In diesem Fall betrug der Anteil der Phosphorverbindung
1,98 Mol zu 1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten
Epoxidharze betrug 28,1 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent des erhaltenen Epoxidharzes
betrug 584,7 g/Äq
und der Phosphorgehalt betrug 3,83 Gew.-%.
-
Synthese (7)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1) mit Ausnahme der Verwendung von 90
Gewichtsteilen HCA, 65 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 200 Gewichtsteilen
Toluol als Lösungsmittel,
300 Gewichtsteilen Epotohto ZX-1355 und 545 Gewichtsteilen Epotohto
YDPN-638 als Epoxidharz
und 0,16 Gewichtsteilen Triphenylphosphin als Katalysator wurde
verwendet. In diesem Fall betrug der Anteil an Phosphorverbindung
1,02 zu 1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten Epoxidharze
betrug 42,0 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent
des erhaltenen Epoxidharzes betrug 235,1 g/Äq und der Phosphorgehalt betrug
1,28 Gew.-%.
-
Synthese (8)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1), mit Ausnahme der Verwendung von 141
Gewichtsteilen HCA, 55 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 300 Gewichtsteilen
Toluol, 814 Gewichtsteilen Epotohto YDCN-701 (Epoxidharz vom Cresol-Novolak-Typ,
das Epoxidäquivalent
betrug 200 g/Äq,
ein Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan) als Epoxidharz
und 0,16 Gewichtsteilen Triphenylphosphin als Katalysator wurde
verwendet. In diesem Fall betrug der Anteil der Phosphorverbindung
1,75 zu 1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt der beanspruchten Epoxidharze
wurde nicht verwendet. Das Epoxidäquivalent des erhaltenen Epoxidharzes
betrug 322,0 g/Äq
und der Phosphorgehalt betrug 1,86 Gew.-%.
-
Synthese (9)
-
789
Gewichtsteile Epotohto YDPN-638 und 211 Gewichtsteile HCA wurden
in denselben Kolben wie bei Synthese (1) gegossen und zur Schmelze
erwärmt.
0,21 Gewichtsteile Triphenylphosphin wurden als Katalysator verwendet.
In diesem Beispiel betrug der Anteil an Chinonverbindung und der
beanspruchten Epoxidharze 17,4 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent
des erhaltenen Epoxidharzes betrug 291,2 g/Äq und der Phosphorgehalt betrug
3,00 Gew.-%.
-
Synthese (10)
-
Derselbe
Prozess wie bei Synthese (1), mit Ausnahme der Verwendung von 220
Gewichtsteilen HCA, 95 Gewichtsteilen 1,4-Naphtochinon, 500 Gewichtsteilen
Toluol als Lösungsmittel,
185 Gewichtsteilen Epotohto YD-128 und 500 Gewichtsteilen Epotohto
YDF-170 als Epoxidharz sowie 0,32 Gewichtsteilen Triphenylphosphin
als Katalysator wurde verwendet. In diesem Fall betrug der Anteil,
an Phosphorverbindung 1,70 Mol zu 1 Mol Chinonverbindung. Der Gehalt
der beanspruchten Epoxidharze betrug 50,0 Gew.-%. Das Epoxidäquivalent
des erhaltenen Epoxidharzes betrug 428,1 g/Äq und der Phosphorgehalt betrug
3,12 Gew.-%.
-
Beispiele 1–12, 16, Vergleichsbeispiele
1–7.
-
* Herstellung eines Prepregs
-
Bezüglich der
Beispiele 1–12,
16 und der Vergleichsbeispiele 1–7 wurden die in den Tabellen
1, 2 und 3 gezeigten Harzlacke hergestellt und Glasgewebe (Produkt
von Nitto Spinning Co., Ltd.; Typ 7628; Produkt Nr. H258 Tokio,
Japan) wurde mit diesen Harzlacken getränkt und 5 Minuten lang bei
155°C erwärmt und
letztlich getrocknet, wodurch Prepreg-Prüfkörper erhalten wurden.
-
In
diesen Tabellen bedeutet der Begriff [Dicy] Dicyandiamid (ein Produkt
von Nihon Carbide Co., Ltd., Tokio, Japan), [PSM4357] ist ein Phenol-Novolak
(ein Produkt von Gunei Chemicals Co., Ltd.; Produkt Nr. PSM4357
Takasaki, Japan), [2E4MZ] ist 2-Ethyl-4-methylimidazol (ein Produkt von Shikoku
Kasei Co., Ltd., Tokio, Japan; Produkt Nr. 2E4MZ), [Aluminiumhydroxid]
ist ein Produkt von Sumitomo Chemicals Co., Ltd., Tokio, Japan;
Produkt Nr. CL-310, [Magnesiumhydroxid] ist das Reagens 1. chemischer
Güteklasse,
[Wollastonit] ist ein Produkt von Kinseimatec Co., Ltd.; Produkt
Nr. FPW-800 und [XER-91] sind feine Partikel von verbrücktem NBR
(Acrylnitril-Butadien-Kautschuk), Produkt Nr. XER-91.
-
* Herstellung eines inneren Materials
-
Ein
Prepreg für
inneres Material wurde durch das voran stehend genannte Verfahren
hergestellt.
-
Drei
Folien des Prepregs wurden laminiert und Kupferfolie (ein Produkt
von Furukawa Circuit Foil Co., Ltd., Tokio, Japan; Produkt Nr. GT
foil) mit 18 μm
Dicke wurde auf beiden Oberflächen
des Laminats zu einem Laminatprodukt angeordnet.
-
Das
erhaltene Laminatprodukt wurde durch eine Heißpresse mit einem Druck von
392 N/cm2 (40 kgf/cm2),
bei 170°C
120 Minuten lang zu einer laminierten Platte für ein inneres Material formgepresst.
Auf beiden Oberflächen
dieser laminierten Platte wurde durch einen subtraktiven Prozess
ein Schaltungsmuster gebildet und Durchgangslöcher wurden erzeugt. Darüber hinaus
wurde die Schaltungsoberfläche
dort mit Säure behandelt
und mit schwarzem Oxid behandelt, wodurch die gedruckte Leiterplatte
für das
innere Material hergestellt wurde.
-
* Herstellung einer mehrschichtigen Platte
-
An
den beiden Oberflächen
der voran stehend genannten Leiterplatte (für das innere Material) wurde eine
Folie des voran stehenden Prepregs zu einem Prepreg-Laminat laminiert
und dann wurde eine Lage Kupferfolie mit einer Dicke von 18 μm auf jede
seiner Oberflächen
aufgeschichtet, wodurch ein Laminatprodukt hergestellt wurde.
-
Jede
Oberfläche
des Laminatprodukts wurde vollständig
stark geätzt
und jedes der oben genannten Prepregs wurde auf beiden geätzten Oberflächen zu
einem geätzten
Prepreg-Laminat angeordnet und dann wurde jeweils eine Lage Kupferfolie
mit einer Dicke von 18 μm
auf jede äußere Seite
des voran stehend genannten geätzten
Laminats aufgeschichtet, um ein mehrschichtiges Plattenprodukt zur
Charakterisierung seiner Flammenhemmeigenschaft herzustellen.
-
Das
erhaltene Laminatprodukt wurde durch eine Heißpresse mit einem Druck von
392 N/cm2 (40 kgf/cm2)
bei 170°C
120 Minuten lang zu einer mehrschichtigen Platte formgepresst.
-
Beispiel 13
-
* Herstellung von harzbeschichtetem Kupfer
-
Ein
in Tabelle. 2 gezeigter Harzlack wurde für Beispiel 13 hergestellt und
auf eine Oberfläche
einer Kupferfolie (ein Produkt von Furukawa Electric Industries
Co., Ltd., Tokio, Japan; Handelsname: GT foil) mit einer Dicke von
18 μm aufgeschichtet
und dann zur Abtrocknung des enthaltenen Lösungsmittels 10 Minuten lang
bei 160°C
erwärmt.
Harzbeschichtete Kupferfolien, deren Dicke des Harzteils 60 μm betrug,
wurden erhalten.
-
* Herstellung eines inneren Materials
-
Das
Material der inneren Schicht, das in Beispiel 1 erhalten worden
war, wurde verwendet.
-
* Herstellung einer mehrschichtigen Platte
-
Das
Material der inneren Schicht, das in Beispiel 1 erhalten worden
war, wurde verwendet.
-
Die
innere Schicht und die voran stehend genannte harzbeschichtete Kupferfolie
wurden zu einem Laminat angeordnet, so dass jede Harzschichtseite
beider Folien der Letzteren beiden Oberflächen mit gebildetem Schaltungsmuster
gegenüber
lag.
-
Jede
Oberfläche
des voran stehend genannten Laminats wurde vollständig stark
geätzt
und jedes der voran stehend genannten Prepregs wurden auf den beiden
geätzten
Oberflächen
zu einem geätzten
Prepreg-Laminat angeordnet und dann wurde jeweils eine Lage Kupferfolie
mit einer Dicke von 18 μm
auf jede äußere Seite
des geätzten
Laminats aufgeschichtet, um ein Plattenprodukt zur Charakterisierung
seiner Flammenhemmeigenschaft herzustellen.
-
Die
erhaltene laminierte Substanz wurde durch eine Heißpresse
bei 98 N/cm2 (10 kgf/cm2)
unter der Bedingung von 170°C
120 Minuten lang formgepresst und eine mehrschichtige Platte wurde
hergestellt.
-
Beispiel 14
-
* Herstellung einer Harzfolie
-
In
Beispiel 14 wurde ein in Tabelle 2 gezeigter Harzlack hergestellt
und auf die Oberfläche
eines Polyethylenterephthalatfilms, dessen Oberfläche mit
einem Freisetzungsmittel beschichtet war, mit einer Rakelstreichmaschine
bzw. Bar-Coater ("bar
coater") aufgeschichtet.
Dann wurde zur Abtrocknung des enthaltenen Lösungsmittels 10 Minuten lang
auf 160°C
erwärmt.
Durch Entfernen des Polyethylenterephthalatfilms wurde eine Harzfolie
mit einer Dicke von 160 im erhalten, als der Film entfernt war.
-
* Herstellung eines inneren Materials
-
Das
Material der inneren Schicht, das in Beispiel 1 erhalten worden
war, wurde verwendet.
-
* Herstellung einer mehrschichtigen Platte
-
Auf
beiden Oberflächen
der voran stehend genannten Harzfolie wurde ein inneres Material
mit ausgebildeten Schaltungen zu einem Laminat angeordnet. Auf die äußere Oberfläche wurden
eine Harzfolie und eine Kupferfolie (Produkt von Furukawa Electric
Industries Co., Ltd., Tokio, Japan; Handelsname: GT foil) mit einer
Dicke von 18 μm
zu einem laminierten Produkt angeordnet.
-
Ein
Schichtplattenprodukt zur Charakterisierung seiner Flammenhemmeigenschaft
wurde in Übereinstimmung
mit derselben Vorgehensweise, wie sie in Beispiel 13 beschrieben
worden war, mit Ausnahme der Verwendung der Harzfolien für Beispiel
10 hergestellt.
-
Das
hergestellte Plattenprodukt wurde durch eine Heißpresse mit einem Druck von
98 N/cm2 (10 kgf/cm2)
120 Minuten lang bei 170°C
zu einer mehrschichtigen Platte formgepresst.
-
Beispiel 15
-
* Herstellung eines inneren Materials
-
Das
Material der inneren Schicht, das in Beispiel 1 erhalten worden
war, wurde verwendet.
-
* Herstellung einer mehrschichtigen Platte
-
In
Beispiel 15 wurde der in Tabelle. 2 hergestellte Harzlack hergestellt
und auf die Oberfläche
des voran stehend genannten inneren Materials, auf dem ein Schaltungsmuster
ausgebildet war, durch eine Rakelstreichmaschine aufgeschichtet.
Zur Abtrocknung wurde 10 Minuten lang auf 160°C erwärmt. Auf die äußere Oberfläche wurde
eine Lage Kupferfolie (ein Produkt von Furukawa Electric Industries
Co., Ltd., Tokio, Japan; Handelsname: GT foil) mit einer Dicke von
18 μm angeordnet
und durch eine Heißpresse
mit einem Druck von 98 N/cm
2 (10 kfg/cm
2) 120 Minuten lang bei 170°C zu einer
mehrschichtigen Platte formgepresst. Beide Oberflächen der
Platte wurden zur Charakterisierung seiner Flammenhemmeigenschaft
in Übereinstimmung
mit der in Beispiel 13 beschriebenen Vorgehensweise stark geätzt. Tabelle 1
Beispiel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Formulierungsverhältnis |
Harzteile
bei Synthese (1) | 100 | | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (2) | | 100 | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (3) | | | 100 | | | | 100 | |
Harzteile
bei Synthese (4) | | | | 100 | | | | |
Harzteile
bei Synthese (5) | | | | | 100 | 100 | | 100 |
Harzteile
bei Synthese (6) | | | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (7) | | | | | | | | |
YD-128 | | | | | | 11,1 | | |
YDCN-704 | | | | | | | | 80 |
Dicy | 2,62 | 3,84 | 2,68 | 3,46 | 3,28 | 3,9 | 2,68 | 7,34 |
PSM4357 | | | | | | | | |
2E4MZ | 0,01 | 0,05 | 0,3 | 0,1 | 0,05 | 0,06 | 0,3 | 0,18 |
DMF | 60,3 | 61 | 60,5 | 61 | 61 | 67,5 | 78 | |
Magnesiumhydroxid | | | | | | | | 150 |
Aluminiumhydroxid | | | | | | | | |
Wollastonit | | | | | | | 30 | |
XER91 | | | | | | | | |
Harz in
den Beispielen |
P-Gehalt
in dem phosphorenthaltenden Epoxidharz (A) (Gew.-%) | 3,01 | 1,85 | 2,2 | 2 | 2 | 2 | 2,2 | 2 |
Beanspruchtes
Epoxidharz (Gew.-%) | 20 | 42,6 | 35 | 34,7 | 40,3 | 40,3 | 35 | 40,3 |
Molares
Verhältnis:
Phosphorverbindung zu 1 Mol Chinonverbindung | 1,56 | 1,02 | 1,41 | 1,25 | 1,12 | 1,12 | 1,41 | 1,12 |
Charakterisierung
der laminierten Platte |
Flammschutzeigenschaft UL-94 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
Abziehfestigkeit
(kN/m) | 1,3 | 1,5 | 1,5 | 1,3 | 1,3 | 1,4 | 1,4 | 1,2 |
Abziehfestigkeit
(Schicht an Schicht) (kN/m) | 1,1 | 1,2 | 1,2 | 1 | 1 | 1,1 | 1,1 | 0,9 |
Initiierungstemperatur
der thermischen Zersetzung (°C) | 322,8 | 351,0 | 333,4 | 329,8 | 338,3 | 328,8 | 250/333,4 | 331,5 |
Tg
(°C) | 134 | 152 | 142 | 135 | 138 | 142 | 142 | 138 |
P-Gehalt
in der Epoxidharzzusammensetzung (a) (Gew.-%) | 2,93 | 1,78 | 2,14 | 1,93 | 1,94 | 1,74 | 1,65 | 0,59 |
Bromgehalt
in der Epoxidharzzusammensetzung (a) (Gew.-%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
- * beanspruchtes Epoxidharz: dargstellt
durch die allgemeinen Formeln 1, 2 und 3
- * Initiierungstemperatur aus Beispiel 7,
- Initiierungstemperatur der thermischen Zersetzung von Al(OH)3 betrug 250°C
- die thermische Zersetzungstemperatur des zu testenden Harzes:
333°C
- * YDCN-704; Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd; Epoxidharz vom
ortho-Cresol-Typ, das Epoxidäquivalent
betrug 205 g/Äq
Tabelle 2 Beispiel | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 |
Formulierungsverhältnis |
Harzteile
bei Synthese (1) | | | | | 100 | 100 | 100 | |
Harzteile
bei Synthese (2) | 100 | | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (3) | | | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (4) | | | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (5) | | 100 | | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (6) | | | 100 | | | | | 100 |
Harzteile
bei Synthese (7) | | | | 100 | | | | |
YD-128 | | | | | | | | 4,4 |
YDCN-704 | | | | | | | | |
Dicy | 3,84 | | 1,8 | 4,47 | 2,62 | 2,62 | 2,62 | 2,1 |
PSM4357 | | 34,6 | | | | | | |
2E4MZ | 0,05 | 0,06 | 0,05 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,01 | 0,04 |
DMF | 67 | 79,1 | 61 | 67 | 62,4 | 130,7 | 42,1 | |
Magnesiumhydroxid | | | | | | | | |
Aluminiumhydroxid | 11 | | | | | | | |
Wollastonit | | | | | | | | |
XER91 | | | | | 3,6 | 120 | | |
Harz in
den Beispielen |
P-Gehalt
in dem phosphorenthaltenden Epoxidharz (A) (Gew.-%) | 1,85 | 2 | 3,83 | 1,28 | 3,01 | 3,01 | 3,01 | 3,83 |
Beanspruchtes
Epoxidharz (Gew.-%) | 42,6 | 40,3 | 28,1 | 42 | 20 | 20 | 20 | 28,1 |
Molares
Verhältnis:
Phosphorverbindung zu 1 Mol Chinonverbindung | 1,02 | 1,12 | 1,98 | 1,02 | 1,56 | 1,56 | 1,56 | 1,98 |
Charakterisierung
der laminierten Platte |
Flammschutzeigenschaft UL-94 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
Abziehfestigkeit
(kN/m) | 1,4 | 1,1 | 1,5 | 1,1 | 1,3 | 1,5 | 1,3 | 1,7 |
Abziehfestigkeit
(Schicht an Schicht) (kN/m) | 1,1 | 0,9 | 1,1 | 0,9 | - | - | 1 | 1,3 |
Initiierungstemperatur
der thermischen Zersetzung (°C) | 341,0 | 339,5 | 335,8 | 323,3 | 322,8 | 322,8 | 322,8 | 331,0 |
Tg
(°C) | 152 | 129 | 132 | 156 | 132 | 129 | 134 | 134 |
P-Gehalt
in der Epoxidharzzusammensetzung (a) (Gew.-%) | 1,61 | 1,48 | 3,76 | 1,22 | 2,83 | 1,35 | 2,93 | 3,6 |
Bromgehalt
in der Epoxidharzzusammensetzung (a) (Gew.-%) | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Tabelle 3 Vergleichsbeispiel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
Formulierungsverhältnis |
Harzteile
bei Synthese (5) | | | | | 100 | 100 | |
Harzteile
bei Synthese (8) | | 100 | | | | | |
Harzteile
bei Synthese (9) | | | 100 | | | | |
Harzteile
bei Synthese (10) | | | | 100 | | | |
YDB-500 | 90 | | | | | | 94 |
YDCN-704 | 10 | | | | 80 | 80 | |
YDB-400 | | | | | | | 6 |
Dicy | 2,38 | 3,26 | 3,61 | 2,45 | 7,34 | 7,34 | |
PSM4357 | | | | | | | 22,39 |
2E4MZ | 0,06 | 0,1 | 0,4 | 0,5 | 0,18 | 0,18 | 0,06 |
DMF | 60 | 61 | 61 | 60 | 110 | 222 | |
Magnesiumhydroxid | | | | | | 190 | |
Wollastonit | | | | | | | |
XER91 | | | | | | | |
Harz in
den Beispielen |
P-Gehalt
in dem phosphorenthaltenden Epoxidharz (A) (Gew.-%) | - | 1,86 | 3 | 3,12 | 2 | 2 | - |
Beanspruchtes
Epoxidharz (Gew.-%) | 0 | 0 | 17,4 | 50 | 40,3 | 40,3 | 0 |
Molares
Verhältnis:
Phosphorverbindung zu 1 Mol Chinonverbindung | - | 1,75 | - | 1,70 | 1,12 | 1,12 | - |
Charakterisierung
der laminierten Platte |
Flammschutzeigenschaft UL-94 | V-0 | V-1 | V-0 | V-0 | V-1 | V-0 | V-0 |
Abziehfestigkeit
(kN/m) | 1,5 | 1,1 | 1,1 | 1,3 | 1,3 | 0,9 | 1,3 |
Abziehfestigkeit
(Schicht an Schicht) (kN/m) | 1,1 | 0,4 | 0,5 | 0,7 | 1 | 0,5 | 1 |
Initiierungstemperatur
der thermischen Zersetzung (°C) | 301,3 | 325,8 | 335,6 | 325,2 | 334,5 | 331,6 | 314 |
Tg
(°C) | 132 | 128 | 110 | 98 | 138 | 138 | 133 |
P-Gehalt
in der Epoxidharzzusammensetzung (a) (Gew.-%) | 0 | 1,8 | 2,88 | 3,03 | 1,1 | 0,59 | 0 |
Bromgehalt
in der Epoxidharzzusammensetzung (a) (Gew.-%) | 18,9 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 18,9 |
- * YDB-500: Produkt von Tohto Kasei Co.,
Ltd.; Epoxidharz vom bromierten Bisphenol A-Typ;
- Epoxidäquivalent:
500 g/Äq,
Br-Gehalt: 21 Gew.-%
- * YDB-400: Produkt von Tohto Kasei Co., Ltd.; Epoxidharz vom
bromierten Bisphenol A-Typ;
- Epoxidäquivalent:
400 g/Äq,
Br-Gehalt 49 Gew.-%
-
Wirksamkeit der vorliegenden
Erfindung
-
Wie
aus der Charakterisierung in Tabelle 3 klar verstanden werden kann,
kann das phosphorenthaltende Epoxidharz, dessen Gehalt an mindestens
einer von Epoxidharz (C), das aus den Gruppen, bestehend aus der
allgemeinen Formel 1, der allgemeinen Formel 2 und der allgemeinen
Formel 3, ausgewählt
ist, weniger als 20 Gew.-% oder mehr als 40 Gew.-% beträgt, keine
gute Adhäsion
und keine hohe Hitzebeständigkeit ergeben,
sogar wenn das phosphorenthaltende Epoxidharz einen Teil der technischen
Philosophie der vorliegenden Erfindung darstellt. Darüber hinaus
ergeben die Zusammensetzungen, die ein Reaktionsprodukt einer organischen
Phosphorverbindung (b) und eines Epoxidharzes ohne die Verwendung
eines Chinons verwenden, eine schlechtere Adhäsion und eine niedrigere Hitzebeständigkeit.
Die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung weisen nicht nur
eine höhere
Glasübergangstemperatur
auf, sondern auch die thermische Zersetzungstemperatur der Zusammensetzungen
ist im Vergleich zu den herkömmlichen,
bromenthaltenden Flammenhemmern auf Epoxidharz-Basis höher. Dies
bedeutet, dass das Produkt der vorliegenden Erfindung eine noch
ausgezeichnete Hitzebeständigkeit
bei Langzeitverwendung besitzt.
-
Wie
voran stehend angemerkt worden ist, zeigen die flammenhemmenden
Epoxidharzzusammensetzungen, die das phosphorenthaltende Epoxidharz
der vorliegenden Erfindung enthalten, eine ausgezeichnete Flammschutzeigenschaft,
obwohl es kein Halogen enthält,
und ergibt eine gute Hitzebeständigkeit
und Adhäsion.
Daher ist es für
gedruckte Verdrahtungsanwendungen auf Basis eines kupferkaschierten
Laminats gut geeignet.