JP2004083671A - ハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物、並びにそれを含有するプリプレグ、積層板、銅張積層板およびプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】積層品の製造に適用されるエポキシ樹脂組成物であって、(A)フェノキシホスファゼン化合物、(B)ノボラック型エポキシ樹脂および(C)アミノ変性ノボラック型アルキルフェノール樹脂またはアミノ変性ノボラック型ポリフェノール樹脂を必須成分とするハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物であり、また、その難燃性エポキシ樹脂組成物を用いてなるプリプレグ、積層板、銅張積層板およびプリント配線板である。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物、それを含浸したプリプレグ、積層板、銅張積層板及びプリント配線板に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、世界的な環境問題、人体に対する安全性についての関心の高まりに伴なって、電気・電子機器については、従来からの難燃性に加えて、より少ない有害性、より高い安全性という要求が増大している。すなわち、電気・電子機器は、単に燃えにくいだけでなく、有害ガスや発煙などの少ないことが要請されている。従来、電気・電子部品を搭載するエポキシ樹脂プリント配線板は、エポキシ樹脂として、難燃剤の臭素を含有する臭素化エポキシ樹脂、特にテトラブロモビスフェノールA型エポキシ樹脂が一般に使用されている。
【0003】
このような臭素化エポキシ樹脂は、良好な難燃性を有するものの、燃焼時に有害なハロゲン化水素(臭化水素)ガスを発生することや、ブロモ化ダイオキシン、フラン類を発生する可能性があるため、その使用が抑制されつつある。
【0004】
そこで、ハロゲンフリーの各種難燃性エポキシ樹脂組成物が開発されている。その主なものは、リン化合物、窒素化合物、無機化合物等を組み合わせたものである。
【0005】
更にファインピッチのパターンや接続穴をもつ肉薄或いは肉厚の高密度実装基板においては、特にその耐熱性と耐マイグレーション特性が問題となるが、これらの樹脂は、こ点においても十分でないものになってきている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明は、ハロゲンを含まずに良好な難燃性を示すとともに、高密度実装基板での耐熱性、耐マイグレーション特性に優れる、耐熱性、低吸湿性、低加水分解性のハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物を提供することを目的とする。
【0007】
さらに、本発明は、そのようなエポキシ樹脂組成物で含浸されたプリプレグ並びにこれらを用いて製造された積層板、銅張積層板及びプリント配線板を提供することをも目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ねた結果、耐熱性、耐マイグレーション特性を改善するには、高Tg化、吸水率の低下、加水分解性の低減、イオン性不純物の低減がポイントとなるが、エポキシ樹脂として2級水酸基を含まないノボラック型エポキシ樹脂を用い、硬化剤としてDICY(ジシアンジアミド)ではなく、トリアジン変性ノボラック型フェノール樹脂を用い、難燃剤として極性基をもたず、加水分解性の良好、耐熱性のある添加型リン化合物を組み合わせることが最も有効であることを見いだし、本発明を完成させたものである。
【0009】
即ち、本発明は、積層品の製造に適用されるエポキシ樹脂組成物であって、
(A)フェノキシホスファゼン化合物、
(B)ノボラック型エポキシ樹脂および
(C)アミノ変性ノボラック型アルキルフェノール樹脂またはアミノ変性ノボラック型ポリフェノール樹脂
を必須成分とすることを特徴とするハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物であり、また、その難燃性エポキシ樹脂組成物を用いてなるプリプレグ、積層板、銅張積層板およびプリント配線板である。
【0010】
以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】
本発明におけるハロゲンフリーとは、難燃用のハロゲン化合物を含まないともに、特にエポキシ樹脂組成物中の各化合物が、その製造工程その他での反応残渣、反応副成物としてハロゲン化合物の含有量が各化合物の0.1%以下であることが望ましい。
【0012】
本発明に用いる(A)フェノキシホスファゼン化合物としては、ジクロロホスファゼン化合物とフェノール類のアルカリ金属塩との反応により得られるものであれば特に制限されないが、耐熱性の観点から、このフェノキシホスファゼンは分解開始温度が300℃以上のものが好適である。これらのフェノキシホスファゼンは極性基をもたず耐熱性、加水分解性にも優れる。
【0013】
本発明に用いる(B)ノボラック型エポキシ樹脂としては、好適にはフェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型ノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型ノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合して使用することができる。また、このエポキシ樹脂には変性エポキシ樹脂も含む。変性エポキシ樹脂として例えば、BT樹脂等が挙げられる。
【0014】
本発明に用いる(C)アミノ変性ノボラック型アルキルフェノール樹脂またはアミノ変性ノボラック型ポリフェノール樹脂としては、好適には、メラミン変性クレゾールノボラック型フェノール樹脂、ベンゾグアナミン変性クレゾールノボラック型フェノール樹脂、メラミン変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂、ベンゾグアナミン変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂、メラミン変性ビスフェノールF型ノボラック樹脂、ベンゾグアナミン変性ビスフェノールF型ノボラック樹脂等が挙げられ、これらは単独又は2種以上混合して使用することができる。ここで、好適なフェノール成分をクレゾール、ビスフェノールA、ビスフェノールFに限定するのは、フェノールでは、その硬化物の耐熱性に劣るためであり、またノボラック型エポキシ樹脂と組み合わせることにより更に低吸水率化を実現することが可能となるためである。
【0015】
本発明のエポキシ樹脂組成物の成分には、一般的に難燃性等の補助添加剤として使用する、無機充填剤を添加することができる。無機充填剤として、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物や、タルク、シリカ等の少なくとも一種を用いることができる。
【0016】
このうち、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属水和物は、分子内に含まれる結晶水や加熱時の転移反応による低温分解化合物の生成により、280℃以上での耐熱性が低下する傾向があるため、その添加量に制限がある。その添加量は、金属水和物では高温での半田耐熱性に関係し、タルク、シリカではドリル加工性に関係し、各々50%を超えるとその関係する特性の低下を招く恐れがある。
【0017】
さらに、本発明のエポキシ樹脂組成物において、成分(A)のリン含有量が0.2〜5.0重量%、成分(B)を全エポキシ樹脂の50重量%以上配合することが好ましい。
【0018】
以上述べた本発明のエポキシ樹脂組成物は、上述した成分をプロピレングリコールモノメチルエーテル等の好適な有機溶剤で希釈してワニスとなし、これをガラス不織布、ガラス織布、全芳香族ポリエステル系不織布等の多孔質基材に塗布、含浸させ、加熱するという通常の方法によりプリプレグを製造することができる。
【0019】
ここで、全芳香族ポリエステル系ポリマーとしては、2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸や、P−ヒドロキシ安息香酸の構造をもつものが挙げられる。
【0020】
また、このプリプレグを複数枚重ね合わせ、その積層構造の片面又は両面に銅箔を重ね合わせた後、これを通常の条件で加熱・加圧してガラスエポキシ銅張積層板を得ることができる。この時、銅箔を用いなければ積層板が得られる。多層板は、銅張積層板(内層板)に回路を形成し、ついで銅箔をエッチング処理した後、内層板の少なくとも片面にプリプレグおよび銅箔を重ね合わせ、これを例えば、170℃,4MPaの圧力で100分間加熱・加圧するという通常の方法により製造することができる。さらに、プリント配線板は、銅張積層板もしくは多層板にスルーホールを形成し、スルーホールメッキを行った後、所定の回路を形成するという通常の方法により製造することができる。また、ガラス不織布、ポリエステル系液晶ポリマー不織布のプリプレグについては、ビルドアップ多層板のHDI材料としてレザービア等の非貫通ビアホールをもつプリント配線板にも使用することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の実施例および比較例において「部」とは「重量部」を意味する。
【0022】
実施例1
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性クレゾールノボラック樹脂(大日本インキ化学社製、水酸基価151、樹脂固形分60重量%)570部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)240部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0023】
実施例2
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性クレゾールノボラック樹脂(大日本インキ化学社製、水酸基価151、樹脂固形分60重量%)570部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)240部、水酸化アルミニウム680部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0024】
実施例3
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性クレゾールノボラック樹脂(大日本インキ化学社製、水酸基価151、樹脂固形分60重量%)570部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)240部、シリカ500部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0025】
実施例4
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂(水酸基価162、樹脂固形分60重量%)610部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)250部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0026】
実施例5
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂(水酸基価162、樹脂固形分60重量%)610部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)250部、水酸化アルミニウム680部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0027】
実施例6
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂(水酸基価162、樹脂固形分60重量%)610部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)250部、シリカ500部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0028】
比較例1
クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)1300部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)140部、トリアジン変性フェノールノボラック樹脂(大日本インキ化学社製、水酸基価135、樹脂固形分60重量%)1000部、フェノキシホスファゼン化合物(大塚化学社製、融点100℃)240部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0029】
比較例2
臭素化エポキシ樹脂のエピコート5045(油化シェル社製商品名、エポキシ当量480、樹脂固形分80重量%)600部、ビスフェノールA型ノボラック樹脂(大日本インキ化学社製、水酸基価118、樹脂固形分70重量%)169部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.6部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0030】
比較例3
ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)651部、クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)300部、ビスフェノールA型ノボラック樹脂(大日本インキ化学社製、水酸基価118、樹脂固形分70重量%)337部、トリフェニレンフォスフェート541部、水酸化アルミニウム361部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.9部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)を加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0031】
比較例4
臭素化エポキシ樹脂のエピコート5045(油化シェル社製商品名、エポキシ当量480、樹脂固形分80重量%)600部、ジシアンジアミド13部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.5部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)とジメチルホルムアミドを加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0032】
比較例5
ビスフェノールA型エポキシ樹脂のエピコート1001(油化シェル社製商品名、エポキシ当量456、樹脂固形分70重量%)651部、クレゾールノボラックエポキシ樹脂のYDCN−704P(東都化成社製商品名、エポキシ当量210、樹脂固形分70重量%)300部、ジシアンジアミド25部、フェノキシホスファゼン(大塚化学社製、融点100℃)230部、水酸化アルミニウム230部および2−エチル−4−メチルイミダゾール0.7部からなる混合物に溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)とジメチルホルムアミドを加えて樹脂固形分65重量%のエポキシ樹脂ワニスを調製した。
【0033】
実施例1〜6および比較例1〜6で得たエポキシ樹脂ワニスの各々を、180μmガラス織布、100μmガラス織布又は50μm全芳香族ポリエステル系不織布に連続的に塗布・含浸させ、160℃の温度で乾燥してプリプレグを製造した。
【0034】
こうして得られた180μmガラス織布プリプレグの8枚を重ね合わせたものと100μmガラス織布プリプレグの1枚のものを準備し、この積層体の両面に厚さ18μmの銅箔を重ねて170℃の温度、4Mpaの圧力で100分間加熱・加圧し、厚さ1.6mmガラスエポキシ両面銅張積層板と厚さ0.1mmガラスエポキシ両面銅張積層板を得た。
【0035】
次に、同じプリプレグを重ね合わせ、その両面に厚さ35μmの銅箔を重ね合わせて同様に加熱・加圧し、180μmガラス織布を用いたプリプレグから板厚0.8mm内層板と、100μmガラス織布を用いたプリプレグから板厚0.1mm内層板を製造した。
【0036】
この板厚0.8mm内層板に0.5φのクリアランスホールと75/75μmのくし型パターンを含む回路を形成し、銅箔表面を酸化処理した後、その両面に上記180μmガラス織布プリプレグを重ね合わせ、その上にそれぞれ厚さ12μm銅箔を重ね合わせて同様に加熱・加圧して板厚1.2mm4層シールド板を製造した。
【0037】
また、この板厚0.8mm内層板の両側に0.5φのクリアランスホールと0.2φのランドと75/75μmのくし型パターンを含む回路を形成し、銅箔表面を酸化処理した後、その両面に上記50μm全芳香族ポリエステル系不織布プリプレグを重ね合わせ、その上にそれぞれ厚さ12μm銅箔を重ね合わせて同様に加熱・加圧して板厚1.0mm4層シールド板を製造した。
【0038】
また、この板厚0.1mm内層板の2ボードに0.5φのクリアランスホールと75/75μmのくし型パターンを含む回路を形成し、銅箔表面を酸化処理した後、その間に100μmガラス織布プリプレグを1枚入れ、その両面に上記100μmガラス織布プリプレグを重ね合わせ、そのプリプレグ上にそれぞれ厚さ18μm銅箔を重ね合わせて同様に加熱・加圧して板厚0.5mm6層シールド板を製造した。
【0039】
また、この板厚0.1mm内層板の2ボードに0.5φのクリアランスホールと75/75μmのくし型パターンと片側に0.2φのランドを含む回路を形成し、銅箔表面を酸化処理した後、その間に100μmガラス織布プリプレグを1枚入れ、その両面に50μm全芳香族ポリエステル系不織布プリプレグを重ね合わせ、そのプリプレグ上にそれぞれ厚さ12μm銅箔を重ね合わせて同様に加熱・加圧して板厚0.4mm6層シールド板を製造した。
【0040】
これらのうち、ガラス織布のみで作成した両面板及びシールド板には0.5φのランドと75/75μmのくし型パターンを含む回路を形成し、0.35φのドリルで0.25mm壁間スルーホール穴を形成し、通常メッキ工程でメッキ厚さ15〜20μmの貫通スルーホール基板を作成する。
【0041】
また、全芳香族ポリエステル系不織布プリプレグを含む多層板では、両側に0.1φのレーザービア(0.15φランド)をコンフォーマル法で作成する。更に0.5φのランドを含む回路と75/75μmのくし型パターンを形成し、0.35φのドリルで0.25mm壁間のスルーホール穴を形成し、通常メッキ工程でメッキ厚さ15〜20μmのレーザービアと貫通スルーホールを含む基板を作成する。
【0042】
以上のテスト基板の耐マイグレーション試験を行った。結果を表1〜表6に示す。試験条件は、85℃×85%RH,DC=50Vである。また、合否の判定は、50V測定電圧で106 Ω以上のものを合格とした。
【0043】
なお、表1〜表6において、各々の実施例および比較例のサブナンバーにおける試料は次のとおりである。
【0044】
サブナンバー1…厚さ0.1mmガラスエポキシ両面銅張積層板、
サブナンバー2…厚さ1.6mmガラスエポキシ両面銅張積層板、
サブナンバー3…板厚1.2mm4層シールド板、
サブナンバー4…板厚1.0mm4層シールド板(LVH)、
サブナンバー5…板厚0.5mm6層シールド板、
サブナンバー6…板厚0.4mm6層シールド板(LVH)。
【0045】
【表1】
*1:○印…合格、×印…不合格、
*2:表中の処理条件で処理後、フクレの有無を観察した。
【0046】
【表2】
*1:○印…合格、×印…不合格、
*2:表中の処理条件で処理後、フクレの有無を観察した。
【0047】
【表3】
*1:○印…合格、×印…不合格、
*2:表中の処理条件で処理後、フクレの有無を観察した。
【0048】
【表4】
*1:○印…合格、×印…不合格、
*2:表中の処理条件で処理後、フクレの有無を観察した。
【0049】
【表5】
*1:○印…合格、×印…不合格、
*2:表中の処理条件で処理後、フクレの有無を観察した。
【0050】
【表6】
*1:○印…合格、×印…不合格、
*2:表中の処理条件で処理後、フクレの有無を観察した。
【0051】
【発明の効果】
以上の説明および表1乃至表6から明らかなように、本発明によれば、ハロゲンを含有しないで優れた難燃性を示し、高多層板、高アスペクト比基板あるいは過酷な使用条件(例えば−65℃,150℃の冷熱サイクル)でのスルーホール信頼性を格段に向上したガラスエポキシ銅張積層板を与えるエポキシ樹脂組成物が提供される。このようなガラスエポキシ銅張積層板を用いれば、良好な環境特性を付与し、かつ種々の特性に優れたプリント配線板を製造することができる。
Claims (10)
- 積層品の製造に適用されるエポキシ樹脂組成物であって、
(A)フェノキシホスファゼン化合物、
(B)ノボラック型エポキシ樹脂および
(C)アミノ変性ノボラック型アルキルフェノール樹脂またはアミノ変性ノボラック型ポリフェノール樹脂
を必須成分とすることを特徴とするハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物。 - 難燃性エポキシ樹脂組成物中の各化合物がノンハロゲン化合物であって、その製造工程その他での反応残渣、反応副成物としてのハロゲン化合物の含有量が各化合物の0.1重量%以下である請求項1記載のハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物。
- (C)成分樹脂が、トリアジン変性クレゾールノボラック樹脂である請求項2記載のハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物。
- (C)成分樹脂が、トリアジン変性ビスフェノールA型ノボラック樹脂である請求項3記載のハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物。
- (C)成分樹脂が、トリアジン変性ビスフェノールF型ノボラック樹脂である請求項3記載のハロゲンフリーの難燃性エポキシ樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物によってガラス基材を包含する基材が含浸されたことを特徴とするプリプレグ。
- 請求項1〜5のいずれか1項記載のエポキシ樹脂組成物によって全芳香族ポリエステル系不織布基材を包含する基材が含浸されたことを特徴とするプリプレグ。
- 当該エポキシ樹脂組成物が硬化された請求項6、7記載のプリプレグからなることを特徴とする積層板。
- 当該エポキシ樹脂組成物が硬化された請求項6、7記載のプリプレグからなる基板および該基板の少なくとも片面に接合された銅箔を備えたことを特徴とする銅張積層板。
- 当該エポキシ樹脂組成物が硬化された請求項6、7記載のプリプレグからなる基板および該基板の少なくとも片面に形成された銅箔回路を備えたことを特徴とするプリント配線板。
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