JP2003119345A - フェノール樹脂組成物 - Google Patents
フェノール樹脂組成物Info
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Abstract
合、ハロゲンを使用しなくとも難燃性が改善され、難燃
性、耐熱性、耐湿性、金属密着性に優れる且つ、硬化の
工程においてフェノール樹脂組成物とエポキシ樹脂との
配合物のゲル化時間を、作業性に制約を与えないように
長くとることができる、エポキシ樹脂硬化用のフェノー
ル樹脂組成物を提供すること。 【解決手段】 オルソ置換フェノール類を30モ
ル%以上を含むフェノール類とトリアジン類とアルデヒ
ド類とを反応させたトリアジン類変性ノボラック樹脂を
含んでなるフェノール樹脂組成物であって、前記トリア
ジン類変性ノボラック樹脂が、前記フェノール類とトリ
アジン類とアルデヒド類との縮合物、トリアジン類とア
ルデヒド類との縮合物、前記フェノール類とアルデヒド
類との縮合物、フェノール類及びトリアジン類を含んだ
混合物からなることを特徴とするフェノール樹脂組成
物。
Description
成物に関し、特にエポキシ硬化剤として使用した場合
に、難燃性、耐熱性、耐湿性、金属密着性等に優れる硬
化物を与えることができ、封止、積層、塗料などのエポ
キシ樹脂を用いる各種用途、特にガラスエポキシ積層板
やIC封止材用として適するフェノール樹脂組成物に関
するものである。
えに電気電子材料部品を中心に幅広く使用される。これ
ら電気電子材料部品は、ガラスエポキシ積層板やIC封
止材に代表されるように高い難燃性が求められるが、エ
ポキシ樹脂単独では充分な効果が得られないため、この
エポキシ樹脂にハロゲン系の難燃剤を多く併用している
のが現状である。
ような有機ハロゲン物質の毒性が大きな問題となってい
ることや、ICパッケージにおけるハロゲンの長期信頼
性への悪影響などから、ハロゲンの使用量を低減する
か、ハロゲンに代替できる他の化合物を使用した難燃
剤、あるいは他の難燃処方が強く求められている。
は、トリアジン環を有する化合物とフェノールとアルデ
ヒド類とを反応して得られる特定のフェノール樹脂組成
物とその製造方法が提案されており、前記フェノール樹
脂組成物を硬化剤として使用したエポキシ樹脂組成物
は、難燃効果、耐熱性および耐湿性を改善した硬化物が
得られる。しかし、前記のフェノール樹脂組成物におい
て、フェノール類としてフェノールを用いたフェノール
樹脂組成物を硬化剤として用いたエポキシ樹脂組成物で
は、硬化の工程においてフェノール樹脂組成物とエポキ
シ樹脂との配合物のゲル化時間が短くなり、作業性に制
約が生じるという問題点があった。
キシ樹脂硬化剤として使用した場合には、ハロゲンを使
用しなくとも難燃性が改善され、難燃性、耐熱性、耐湿
性、金属密着性に優れる硬化物を与えることができ、封
止、積層、塗料などのエポキシ樹脂を用いる各種用途、
特にガラスエポキシ積層板やIC封止材用として適し、
且つ、硬化の工程においてフェノール樹脂組成物とエポ
キシ樹脂との配合物のゲル化時間を、作業性に制約を与
えないように長くとることができる、エポキシ樹脂硬化
用のフェノール樹脂組成物、これを用いたエポキシ樹脂
組成物を提供することである。
に鑑みて鋭意検討した結果、フェノール類としてオルソ
置換フェノール類を含有したフェノール類とトリアジン
類と、アルデヒド類を反応させて得られるトリアジン類
変性ノボラック樹脂を必須成分とするノボラック樹脂を
エポキシ樹脂硬化剤として用いることで上記課題を解決
することを見出し、本発明を完成するに至った。
ル類を30モル%以上含むフェノール類とトリアジン類
とアルデヒド類とを反応させたトリアジン類変性ノボラ
ック樹脂を含んでなるフェノール樹脂組成物であって、
前記トリアジン類変性ノボラック樹脂が、前記フェノー
ル類とトリアジン類とアルデヒド類との縮合物(a)、
トリアジン類とアルデヒド類との縮合物(b)、前記フ
ェノール類とアルデヒド類との縮合物(c)、フェノー
ル類(d)及びトリアジン類(e)の混合物からなり、
且つ該縮合物(a)及び該縮合物(b)の中に、下記一
般式(1)で表される構成単位Aと一般式(2)で表さ
れる構成単位Bとを〔B〕/〔A〕≧1.5(式中、
〔A〕は、構成単位Aのモル数を、また〔B〕は、構成
単位Bのモル数を示す。)で表わされる含有率で含まれ
ていることを特徴とするフェノール樹脂組成物。
ル類残基を示す)を提供する。
成物を主成分としてなるエポキシ樹脂用硬化剤をも提供
するものである。
得るためのオルソ置換フェノール類とは、フェノールの
水酸基に対しオルソ位のプロトンが何らかの置換基によ
り置換されているフェノール化合物を意味し、2カ所の
オルソ位の片方のみに置換基があっても、両方に置換基
があっても構わないし、メタ位およびパラ位には特に制
限がないが、両方のオルソ位とパラ位の2カ所または全
てが置換されていると反応点がなくなるか、少なくなる
ので樹脂化が困難になる場合があり、自ずと制約される
ことはあっても特に限定されるものではないが、例え
ば、カテコール、オルソクレゾール、2,3−キシレノ
ール、2,4−キシレノール、2,5−キシレノール、
2,6−キシレノール、オルソエチルフェノール、オル
ソプロピルフェノール、オルソブチルフェノール、オル
ソノニルフェノール、オルソオクチルフェノール、オル
ソフェニルフェノール、オルソアミノフェノール、オル
ソニトロフェノール、サリチルアルデヒド、サリゲニ
ン、オルソ位が臭素または塩素等で置換されたハロゲン
化フェノール、オルソ位で結合するビスフェノール類な
どが挙げられる。またこれらのオルソ置換フェノール類
は、その使用にあたって1種類のみに限定されるもので
はなく、2種以上の併用も可能であるが、樹脂化時の反
応性および反応制御等を考慮するとオルソクレゾールが
好ましい。
のその他のフェノール類としては、特に限定されるもの
ではなく、たとえばフェノール、あるいはクレゾール、
キシレノール、エチルフェノール、ブチルフェノール、
ノニルフェノール、オクチルフェノールなどのアルキル
フェノール類、ビスフェノールA、ビスフェノールF、
ビスフェノールS、レゾルシン、カテコールなどの多価
フェノール類、ハロゲン化フェノール、フェニルフェノ
ール、アミノフェノールなどが挙げられる。またこれら
のフェノール類は、その使用にあたって1種類のみに限
定されるものではなく、2種以上の併用も可能である。
ル類としては、30モル%以上がオルソ置換フェノール
である必要がある。
用いたトリアジン類変性フェノール樹脂はエポキシ樹脂
との硬化反応の際、オルソ位の置換基の立体障害により
フェノール性水酸基とエポキシ基との反応が阻害されや
すく、結果としてゲル化時間が長くなる。従って、オル
ソ置換フェノールの全フェノールに対する使用割合が増
加するにつれて、例えば、60モル%以上ではゲル化時
間の延長効果が顕著となり、フェノール成分として、オ
ルソ置換フェノールのみを用いたときにその延長効果が
最大となり、特に好ましい。また、ゲル化時間を長くす
るには、エポキシ樹脂との混合の際、必要に応じ、3級
アミン類やリン化合物等の公知の硬化促進剤を用いて任
意にゲル化時間を短縮調整することができるし、エポキ
シ樹脂との混合物のBステージ化物としてのプリプレグ
やコンパウンドの調製条件を調節することでそれらのラ
イフ等も容易に調節することができる。一方、オルソ置
換フェノールの使用割合が30モル%未満ではゲル化時
間の延長作用が不十分で作業性の改善の効果が小さくな
り好ましくない。
いるトリアジン環を含む化合物としては、特に限定され
るものではなく、トリアジン環を有すれば構造の如何を
問わないが、メラミン、アセトグアナミン又はベンゾグ
アナミンが好ましい。
するにあたっては、1種類のみに限定されるものではな
く、2種以上を併用することも可能である。本発明のフ
ェノール樹脂組成物を得るためのアルデヒド類は、特に
限定されるものではないが、取扱いの容易さの点からホ
ルムアルデヒドが好ましい。ホルムアルデヒドとして
は、限定するものではないが、代表的な供給源としてホ
ルマリン、パラホルムアルデヒド等が挙げられる。
ク樹脂とは、オルソ置換フェノール類を全フェノール類
の30モル%以上を含むフェノール類とトリアジン類と
アルデヒド類とを反応させて得られ、フェノール類、ト
リアジン類とアルデヒド類との縮合物(a)、トリアジ
ン類とアルデヒド類との縮合物(b)、フェノール類と
アルデヒド類との縮合物(c)、未反応フェノール類
(d)及び未反応トリアジン類(e)を含む混合物をい
うが、未反応アルデヒドを含まないことが好ましい。本
発明に用いるトリアジン類変性ノボラック樹脂の製造方
法方法については特に限定するものではなく、前記フェ
ノール類とトリアジン類とアルデヒド類とを任意の順に
順次仕込んで反応させてもよいし、例えば、トリアジン
類とアルデヒド類とを反応させ、それをアルキルエーテ
ル化して、後に前記フェノール類を反応させる等のよう
に、前記フェノール類とトリアジン類とアルデヒド類以
外の物質を反応させたものを中間体として経由してもよ
く、また、反応系の触媒も、無触媒でもよいし、金属水
酸化物、金属塩、3級アミン、有機カルボン酸等の中か
ら選択して単独や混合で用いてもよい。トリアジン類で
変性したレゾール樹脂では溶剤溶解性やエポキシ樹脂と
の配合物の安定性が悪く、ノボラック樹脂である必要が
ある。
反応一官能性フェノール単量体の量は特に制限されるも
のではないが、3重量%以下であることが好ましい。未
反応一官能性フェノール単量体を3重量%以下にするこ
とによりエポキシ樹脂との配合安定性が向上し、得られ
るエポキシ樹脂硬化物の耐熱性、耐湿性が良くなるとい
う効果がある。
体とは、1分子中にエポキシ基と反応し得るフェノール
性の水酸基を1つだけ含むフェノール単量体を意味す
る。また、本発明のフェノール樹脂組成物は、オルソ置
換フェノール類を全フェノール類の30モル%以上を含
むフェノール類とトリアジン類とアルデヒド類とからな
るトリアジン類変性ノボラック樹脂を含んでいるが、該
ノボラック樹脂のうち、フェノール類とトリアジン類と
アルデヒド類との縮合物(a)、トリアジン類とアルデ
ヒド類との縮合物(b)の中に、下記一般式(1)で表
される構成単位Aと下記一般式(2)で表される構成単
位Bとが、モル比率で〔B〕/〔A〕≧1.5(式中、
〔A〕は、構成単位Aのモル数を、また〔B〕は、構成
単位Bのモル数を示す。)を満足する状態で含まれてい
ることを特徴とするものである。
ル類残基を示す)
ことが特に好ましい。また、〔B〕/〔A〕<1.5で
あると、エポキシ樹脂との相溶性が悪くなり、耐熱性等
が低下する。
とのモル比率は、13C−核磁気共鳴スペクトル(以下、
13C−NMRという)のチャートから求めることができ
る。すなわち測定溶媒としてジメチルスルフォキシド
(以下DMSOという)や重アセトンを用い、基準物質
としてテトラメチルシランを用い、常法の測定条件にし
たがって測定すると、構成単位Bのピークは13C−NM
Rチャートの42.5〜45ppmに現れ、構成単位A
のピークは47〜48.5ppmに現れることがわかっ
ており、両者のピーク積分値の比率を算出することによ
り構成単位Aと構成単位Bとのモル比率を求めることが
できる。
ク樹脂は、縮合物(a)及び縮合物(b)中のトリアジ
ン類のモル比率は、特に制限ないが、全トリアジン類の
30モル%以上であることが好ましく、100モル%で
あってもよい。用途によって、得られる硬化物の物性か
ら適宜調整することができる。ここで、30モル%未満
では耐熱性や耐湿性が低下して好ましくない。
及び構成単位Bと同様、13C−NMRのチャートから求
めることができる。すなわちチャートの167.2〜1
67.4ppmに現れるシャープなピークは未反応のト
リアジン類に帰属でき、そのピーク積分値と、163〜
167.2ppmに現れるブロードなピークはホルムア
ルデヒドと反応したトリアジン類に帰属でき、そのピー
ク積分値との比から、前期縮合物(a)及び縮合物
(b)中のトリアジン類の全トリアジン類中に占めるモ
ル比率を計算することができる。
ジン類残基とメチレン構造(−CH 2−)との比率につ
いては、特に制限はないが、(トリアジン残基)/(−
CH 2−)のモル比率が大きいということは未反応トリ
アジン化合物が増加したり、1級のアミノ基が多く含有
されることを意味し、溶剤溶解性やエポキシ樹脂との相
溶性に問題が生じたり、ゲル化時間の延長効果が薄めら
れたりするし、小さいということはノボラック構造部分
が多く、トリアジン類の含有量が小さいことを意味する
ので、この樹脂系の本来目的とするエポキシ樹脂硬化物
での難燃性、耐湿性、金属密着性等が低下する。それら
のバランスを考慮すると、(トリアジン残基)/(−C
H2−)=1/2〜1/5(モル比率)であることが好
ましい。
C−NMRのチャートから求めることができ、チャート
の30〜48.5ppmにピークが現れるが、フェノー
ル核間にはさまれたメチレン炭素は30〜41ppmの
範囲に、トリアジン化合物のアミノ基に結合して2級ア
ミンを構成するメチレン炭素は42.5〜48.5pp
mの範囲にそれぞれピークが存在するので、それらと前
記トリアジン構造が示すピークの各々の積分値から、
(トリアジン残基)/(−CH2−)のモル比率を求め
ることができる。
シ樹脂用硬化剤として使用することができる。この場合
のエポキシ樹脂としては、たとえばビスフェノールA型
エポキシ樹脂、ノボラックエポキシ樹脂を代表とするポ
リフェノール型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、芳
香族エステル型エポキシ樹脂、環状脂肪族エステル型エ
ポキシ樹脂、脂肪族エステル型エポキシ樹脂、エーテル
エステル型エポキシ樹脂、およびエポキシ化大豆油の如
き非グリシジル系エポキシ樹脂およびこれらの臭素ある
いは塩素等のハロゲン置換体等が挙げられる。これらの
エポキシ樹脂を単独又は数種類混合して使用しても何等
差し支えない。この際のエポキシ樹脂組成物に用いる溶
剤としては、特に限定されず、上記の各種溶剤を挙げる
ことができる。さらに必要に応じて種々の添加剤、難燃
剤、充填剤等を適宜配合することができる。
成物との混合割合は、特に限定されるものではないが、
エポキシ基1当量に対してフェノール樹脂組成物のフェ
ノール性水酸基当量が0.3〜1.5当量であることが
好ましく、0.4〜1.0当量がより好ましい。
詳細に説明する。以下に用いる部、%は特にことわりの
ない限り重量基準とする。
留が可能な反応器に、オルソクレゾール216部、メラ
ミン43部、41.5%ホルマリン73部を順次仕込
み、トリエチルアミン0.9部を加え、発熱に注意しな
がら徐々に100℃まで昇温した。100℃にて2時間
反応させた後、常圧蒸留しながら135℃まで3時間か
けて昇温した。次に還流下にて2時間反応させた後、常
圧蒸留にて150℃まで2時間かけて昇温した。さらに
還流下で2時間反応させた後、常圧蒸留にて180℃ま
で2時間かけて昇温した。次に減圧蒸留にて未反応のク
レゾール等低沸点成分を除去し、軟化点130℃の固形
樹脂151部を得た。メラミン中の窒素が樹脂製生成反
応によっても失われないとし、トリエチルアミンは樹脂
中に残存しないものとすると、得られた樹脂中の窒素は
19%であった。
おけるピーク積分値を用いて計算したところ、構成単位
Aと構成単位Bのモル比率は1.8であり、フェノール
類とトリアジン類とアルデヒド類との縮合物中およびト
リアジン類とアルデヒド類との縮合物中に含まれるトリ
アジン類の全トリアジン類にしめる比率は79モル%で
あり、(トリアジン残基)/(−CH2−)のモル比率
は1/2.6であった。
0%となるようにメチルエチルケトンに溶解し、この樹
脂溶液(R−1)と、フェノール、ホルムアルデヒド、
メラミンを反応させてなるトリアジン変性ノボラック樹
脂を主成分とする市販樹脂と比較して、ガラスエポキシ
積層板を試作し、その性状を比較した。本発明の実施例
1で得られた樹脂のメチルエチルケトン溶液(R−1)
を用いた例を応用例1とし、比較として応用例2〜4に
トリアジン変性ノボラック樹脂を主成分とする市販樹脂
を用いたものとした。
し、これをメチルセロソルブで希釈して固形分58%と
なるようにし、ガラスクロスに含浸し、170℃のゲル
化時間が100秒から150秒となるように160℃で
乾燥してプリプレグとし、プリプレグ8枚を銅箔ととも
に真空プレスで170℃・60分プレスし、銅張積層板
を得た。各積層板の性状を表1に示した。
記のとおりである。 N660:EPICLON N−660[大日本インキ
化学工業株式会社製オルソクレゾールノボラックエポキ
シ樹脂(エポキシ当量210)]固形分80%のメチル
エチルケトン溶液として用いた。 7052:フェノライトLA−7052[大日本インキ
化学工業株式会社製トリアジン変性フェノールノボラッ
ク樹脂メチルエチルケトン溶液。固形分窒素含有量8
%、水酸基当量120] 7054:フェノライトLA−7054[大日本インキ
化学工業株式会社製トリアジン変性フェノールノボラッ
ク樹脂メチルエチルケトン溶液。固形分窒素含有量12
%、水酸基当量125] 1356:フェノライトLA−1356[大日本インキ
化学工業株式会社製トリアジン変性フェノールノボラッ
ク樹脂メチルエチルケトン溶液。固形分窒素含有量19
%、水酸基当量146]
事項を表わす。 当量比:水酸基当量/エポキシ当量 GT:160℃熱板上でのワニスゲル化時間(秒) Tg:ガラス転位温度(℃) ピール:銅箔ピール強度(kN/m) 層間:層間剥離強度(kN/m) 吸水率:121℃、相対湿度100%、2時間のプレッ
シャークッカー試験後の吸水率(%) 耐熱性:260℃、30秒、ハンダ浴ディッピングによ
る状態観察で、吸水率試験に用いた試験片で実施した。
○はハンダ浴ディッピング後も異常のないものを示す。 燃焼性:UL94垂直試験による。
ノール類としてフェノールを用いたトリアジン変性ノボ
ラック樹脂に比較し、十分に長いゲル化時間を有し、か
つ応用性能が低下することがない。
Claims (7)
- 【請求項1】 オルソ置換フェノール類を30モル%以
上を含むフェノール類とトリアジン類とアルデヒド類と
を反応させたトリアジン類変性ノボラック樹脂を含んで
なるフェノール樹脂組成物であって、前記トリアジン類
変性ノボラック樹脂が、前記フェノール類とトリアジン
類とアルデヒド類との縮合物(a)、トリアジン類とア
ルデヒド類との縮合物(b)、前記フェノール類とアル
デヒド類との縮合物(c)、フェノール類(d)及びト
リアジン類(e)を含んだ混合物からなり、且つ該縮合
物(a)及び該縮合物(b)の中に、下記一般式(1)
で表される構成単位Aと一般式(2)で表される構成単
位Bとを〔B〕/〔A〕≧1.5(〔A〕は、構成単位
Aのモル数を、また〔B〕は、構成単位Bのモル数を示
す。)で表わされる含有率で含まれていることを特徴と
するフェノール樹脂組成物。 【化1】 (式中、Xはトリアジン類の残基を示し、Yはフェノー
ル類残基を示す) - 【請求項2】 前記縮合物(a)及び縮合物(b)中に
含まれるトリアジン類のモル比率がフェノール樹脂組成
物中に含まれる全トリアジン類の30モル%以上である
請求項1記載の組成物。 - 【請求項3】 トリアジン類の残基とメチレン構造(−
CH2−)が、(トリアジン残基)/(−CH2−)=
1/2〜1/5(モル比率)である請求項1又は2記載
のフェノール樹脂組成物。 - 【請求項4】 トリアジン類が、メラミン、アセトグア
ナミン及びベンゾグアナミンからなる群から選ばれた1
種以上の化合物である請求項3記載のフェノール樹脂組
成物。 - 【請求項5】 前記オルソ置換フェノール類がオルソク
レゾールの単独またはオルソクレゾールを含むオルソ置
換フェノール類の混合物である請求項1〜4のいずれか
1項記載のフェノール樹脂組成物。 - 【請求項6】 請求項1から5のいずれか一つに記載の
フェノール樹脂組成物を必須成分とするエポキシ樹脂用
硬化剤。 - 【請求項7】 請求項1から5のいずれか一つに記載の
フェノール樹脂組成物とエポキシ樹脂を必須成分とする
エポキシ樹脂組成物。
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---|---|---|---|
JP2001318044A JP3944627B2 (ja) | 2001-10-16 | 2001-10-16 | フェノール樹脂組成物 |
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