JP2004315725A - プリプレグ，金属張積層板および印刷配線板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ハロゲン系化合物を含まず、耐熱性、難燃性および誘電特性に優れた樹脂組成物、プリプレグ、金属張積層板および印刷配線板を提供する。
【解決手段】（ａ）リン含有率が２０〜３０重量％のリン系難燃剤、（ｂ）数平均分子量が１０００〜４０００のポリフェニレンエーテル樹脂、（ｃ）非ハロゲン含有熱硬化性樹脂、（ｄ）該熱硬化性樹脂の硬化剤を必須成分として含む樹脂組成物。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，樹脂組成物，プリプレグ，金属張積層板および印刷配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等の情報端末電子機器は，大容量の情報を高速で処理することが要求され、ここで扱われる電気信号の高周波化が進んでいる。それに伴い、これらの機器に用いられる積層板は、高周波への対応、すなわち低誘電化が求められている。また、昨今の環境問題に対する意識の高まりから廃棄等の焼却時におけるダイオキシン等の有害ガス発生のおそれがない、すなわちハロゲン系化合物を含まない積層板の導入が進んでいる。これらの動向から、高周波対応かつハロゲン系化合物を含まない積層板への要求が高まっている。
一般的に積層板に用いられる樹脂組成物では、難燃性を付与するため臭素等のハロゲン系難燃剤を添加したり、ハロゲン化エポキシ樹脂を用いる等の手段が採用されている。これに対して、ハロゲン系化合物を含まずに難燃性を付与するには，樹脂組成物にリン系難燃剤や無機充填材を添加する等の方法が行われている。
従来は、リン系難燃剤として、トリフェニルホスフェート，トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート等のリン酸エステル系やレゾルシノールジホスフェート等の縮合リン酸エステル等が用いられていた。これらの難燃剤のリン含有率は７〜１０重量％程度と低く，これらを用いて難燃化を図る場合、樹脂組成物中の有機成分の固形分総量に対するリン含有量として１．０〜５．０重量％と多量に含まなければならないため，これに起因して積層板の耐熱性が低下するという問題を抱えていた。
また、上記の問題を回避しようと水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、タルク、炭酸カルシウム等の無機充填材を添加すると、無機充填材は樹脂組成物に含まれる樹脂成分と比較して誘電率が高いため誘電率が高くなるという問題を抱えていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６１７９１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解消し、ハロゲン系化合物を含まず、耐熱性、難燃性および誘電特性に優れた樹脂組成物、プリプレグ、金属張積層板および印刷配線板を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る樹脂組成物は、（ａ）リン含有率が２０〜３０％のリン系難燃剤、（ｂ）数平均分子量が１０００〜４０００のポリフェニレンエーテル樹脂、（ｃ）非ハロゲン含有熱硬化性樹脂、（ｄ）該熱硬化性樹脂の硬化剤を必須成分とすることを特徴とするものである。
請求項２に係る樹脂組成物は、請求項１記載の（ａ）リン系難燃剤が樹脂組成物中の有機成分の固形分総量に対するリン含有量として２．０〜５．０重量％含有することを特徴とするものである。
請求項３に係る樹脂組成物は、請求項１記載の（ｂ）ポリフェニレンエーテル樹脂の末端がエポキシ化されていることを特徴とするものである。
請求項４に係るプリプレグは、請求項１〜３記載の樹脂組成物をワニスとして基材に含浸・乾燥させて得られるものである。
請求項５に係る金属張積層板は、請求項４記載のプリプレグまたはその積層体の片面または両面に金属箔を積層し加熱加圧して得られるものである。
請求項６に係る印刷配線板は、請求項５記載の金属張積層板に回路加工を施して得られるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において使用される（ａ）リン含有率が２０〜３０重量％のリン系難燃剤としては、特に制限されないが、ジアルキルホスフィン酸アルミニウム塩等のホスフィン酸金属塩アルキル誘導体、ホスホン酸金属塩アルキル誘導体、ポリリン酸アンモニウム等のポリリン酸系が挙げられ、これらから単独または２種以上選択される。リン系難燃剤の配合量は、樹脂組成物中の有機成分の固形分総量に対するリン含有量として２．０〜５．０重量％が好ましい。リン含有量が２．０重量％未満では、難燃性付与の効果が小さく、５．０重量％を超えると耐熱性が低下することがある。リン系難燃剤の熱分解温度は、特に制限されないが、高い方が耐熱性に優れるため好ましくは、３００℃以上が良い。
【０００７】
本発明において使用される（ｂ）ポリフェニレンエーテル樹脂（以下、ＰＰＥ）としては，数平均分子量が１０００〜４０００であることが好ましい。数平均分子量が１０００未満の場合、これを用いた樹脂組成物から得られる金属張積層板および印刷配線板の耐熱性が低下することがある。また、数平均分子量が４０００を超える場合、樹脂組成物中のその他の樹脂との相溶性が低下し、プリプレグの外観が悪化することがある。さらに、上記のＰＰＥの末端がエポキシ化されたエポキシ化ＰＰＥも用いられる。この場合も上記と同様の理由から，エポキシ化ＰＰＥの数平均分子量は１０００〜４０００であることが好ましい。これらＰＰＥの配合量は、特に制限されないが、樹脂組成物中の有機成分の固形分総量１００重量部に対して５〜５０重量部が好ましい。配合量が５重量部未満では誘電率を下げる効果が十分に得られず、また５０重量部を超える場合、得られる金属張積層板および印刷配線板の層間密着力が低下することがある。なお、本発明における数平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによって測定されるポリスチレン換算の数平均分子量を意味する。
【０００８】
本発明において使用される（ｃ）非ハロゲン含有熱硬化性樹脂としては、特に制限されないが、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、トリアジン樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、シアネート類化合物等が選ばれ、これらから単独または２種以上選択される。この中で、エポキシ樹脂を例に挙げると、例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡＤ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族鎖状エポキシ樹脂、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ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェノールのジグリシジリエーテル化物、ナフタレンジオールのジグリシジリエーテル化物、フェノール類のジグリシジリエーテル化物、アルコール類のジグリシジリエーテル化物、およびこれらのアルキル置換体、水素添加物等が用いられ、これらから単独または２種以上選択される。
なお、非ハロゲンとは、必ずしもハロゲン含有量がゼロではなく、自然環境には塩素等のハロゲンが存在し、また、一般にエポキシ樹脂合成のプロセスで塩素系の化合物としてエピクロルヒドリンを使用するため、樹脂を精製しても不純物レベルの塩素が残留する。従って、ＪＰＣＡ規格に準じて非ハロゲン材料中に含まれるハロゲン量が０．０９重量％以下であれば良い。
【０００９】
本発明において使用される（ｄ）硬化剤としては、特に制限されないが、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を使用する場合の硬化剤を例に挙げると、アミン化合物、多官能性フェノール化合物、酸無水物化合物等が挙げられ、これらから単独または２種以上選択される。硬化剤の配合量は、特に制限されないが、熱硬化性樹脂の主材の官能基に対して０．０１〜５．０当量が好ましい。いずれの熱硬化性樹脂を用いる場合も、硬化促進剤を使用しても良い。この場合の硬化促進剤としては、特に制限されないが、例えばイミダゾール系化合物、有機リン系化合物、第２級アミン、第３級アミン、第４級アンモニウム塩等が用いられ、これらから単独または２種以上選択される。硬化促進剤の配合量についても、特に制限されないが、樹脂組成物中の有機成分の固形分総量１００重量部に対して０．０１〜１０重量部が好ましい。
また、本発明において使用される樹脂組成物は、必要に応じて触媒、可とう剤、充填材等を適宜加えても良い。
【００１０】
本発明の樹脂組成物のワニスは、上記の配合材料に必要に応じて有機溶剤を加え、混合することにより得られる。本発明に用いられる有機溶剤としては、特に制限されないが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤、ジメチルスルホキシド等の硫黄化合物系溶剤、Ｎ−メチルピロリドン、，ホルムアルデヒド、Ｎ−メチルホルムアルデヒド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、セロソルブアセテート等のセロソルブ系溶剤等が使用可能であり、これらから単独または２種以上選択される。
【００１１】
本発明の樹脂組成物のワニスを基材に含浸させ、さらに乾燥させてプリプレグを製造する。本発明に用いられる基材としては、特に制限されないが、通常織布や不織布等が用いられる。基材の材質としては、特に制限されないが、ガラス、アルミナ、シリカアルミナガラス、シリカガラス、炭化ケイ素、ジルコニア等の無機繊維や、アラミド、ポリエーテルイミド、カーボン、セルロース等の有機繊維等が用いられる。
本発明の金属張積層板は、本発明のプリプレグまたはそれを複数枚積層した積層体の片面または両面に金属箔を重ね加熱加圧成形することにより得られる。本発明に用いられる金属箔は、特に制限されないが、銅箔やアルミニウム箔などが用いられる。
本発明の印刷配線板は、本発明の金属張積層板の金属箔表面もしくは金属箔エッチング面に対して回路加工を施すことにより得られる。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１〜４、比較例１〜６
セパラブルフラスコに、表１および２に示す配合量の材料と溶剤としてトルエンを配合し、１００℃で６０分間撹拌し樹脂組成物のワニスを得た。なお、トルエンはワニスの固形分が５０重量％となるよう配合した。作製したワニスを厚さ０．１ｍｍのガラスクロス（２１１６：旭シュエーベル株式会社製、商品名）に含浸後、１６０℃で５分間加熱、乾燥して樹脂分５０重量％のプリプレグを得た。このプリプレグを４枚重ね，その両側に厚さ１８μｍの銅箔（ＧＴＳ−１８：古河サーキットフォイル社製，商品名）を配置し、２００℃、３ＭＰａ、９０分間、真空下で加温加圧成形することにより銅張積層板を作製した。
はんだ耐熱性は、作製した銅張積層板の銅箔をエッチングにより除去し５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさに切断した試験片を、プレッシャークッカーテスター中（１２１℃、０．２２ＭＰａ）に２時間保持した後、２６０℃のはんだ中に２０秒間浸漬して、外観を目視により調査した。表中のＯＫとは、ミーズリング（ガラス繊維の織り目の重なり部分の熱ひずみに伴う樹脂の剥離）およびふくれの発生がないことを意味する。
難燃性は、ＵＬ ９４−Ｖ法に準拠して測定した。
比誘電率および誘電正接は、トリプレート構造直線線路共振器法により測定した。
評価結果
表１および表２に評価結果を示した。
【００１３】
【表１】

【００１４】
【表２】

【００１５】
リン系難燃剤（１）：ＯＰ９３０，クラリアントジャパン株式会社製商品名（ジアルキルホスフィン酸アルミニウム塩，リン含有量： ２３重量％）
リン系難燃剤（２）：ＰＸ−２００，大八化学工業株式会社製商品名（縮合リン酸エステル，リン含有量： ９．１重量％）
ＰＰＥ：旭化成株式会社製（ＰＰＥ，数平均分子量２１４０）
エポキシ化ＰＰＥ：旭化成株式会社製（エポキシ化ＰＰＥ，数平均分子量３２００，エポキシ当量：１１３０）
熱硬化性樹脂（１）：ＥＳＣＮ−１９５，住友化学工業株式会社製，商品名（クレゾールノボラック型エポキシ樹脂，エポキシ当量：１９５）
熱硬化性樹脂（２）：ＹＤＢ−４００，東都化成株式会社製，商品名（臭素化エポキシ樹脂，臭素含有率：４８重量％，エポキシ当量：４００）
硬化剤：ＨＰ−８５０Ｎ，日立化成工業株式会社製，商品名（フェノールノボラック樹脂，水酸基当量：１０８）
硬化促進剤：キュアゾール２Ｅ４ＭＺ，四国化成株式会社製商品名（２−エチル−４−メチルイミダゾール）
無機充填材：ハイジライト（細粒），昭和電工株式会社製商品名（水酸化アルミニウム）
【００１６】
表１から明らかなように、実施例１〜４はハロゲン系化合物を含まず、かつ比較例に比べて、はんだ耐熱性、難燃性および誘電特性のバランスが良好であることが確認された。一方、表２より、比較例１および４は難燃剤の含有量が少ないため難燃性に劣り、比較例２および３は難燃剤の含有量が高いためはんだ耐熱性に劣り、比較例５は無機充填材の添加により比誘電率が大きく、比較例６は臭素含有率が３０重量％と高いことを確認した。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の樹脂組成物を用いたプリプレグを使用して得られた金属張積層板およびそれを用いた印刷配線板は、ハロゲン系化合物を含まず、優れた耐熱性、難燃性および誘電特性を発揮する。

Claims (6)

1. （ａ）リン含有率が２０〜３０重量％のリン系難燃剤、（ｂ）数平均分子量が１０００〜４０００のポリフェニレンエーテル樹脂、（ｃ）非ハロゲン含有熱硬化性樹脂、（ｄ）該熱硬化性樹脂の硬化剤を必須成分として含む樹脂組成物。
2. （ａ）リン系難燃剤が樹脂組成物中の有機成分の固形分総量に対するリン含有量として２．０〜５．０重量％含有することを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
3. （ｂ）ポリフェニレンエーテル樹脂の末端がエポキシ化されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂組成物。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の樹脂組成物をワニスとして基材に含浸・乾燥させて得られたプリプレグ。
5. 請求項４記載のプリプレグまたはその積層体の片面または両面に金属箔を積層し加熱加圧して得られる金属張積層板。
6. 請求項５記載の金属張積層板に回路加工を施して得られる印刷配線板。