JP2004352670A

JP2004352670A - ベンゾオキサジン化合物、プリプレグ、積層板及びプリント配線板

Info

Publication number: JP2004352670A
Application number: JP2003153449A
Authority: JP
Inventors: Akihito Otsuka; 章仁大塚; Shozo Miura; 昌三三浦
Original assignee: Shikoku Chemicals Corp
Current assignee: Shikoku Chemicals Corp
Priority date: 2003-05-29
Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2004-12-16

Abstract

【課題】本発明は、難燃性に優れたベンゾオキサジン化合物、該ベンゾオキサジン化合物を含有するワニスを使用して作成されるプリプレグ、積層板及びプリント配線板を提供することを目的とする。
【解決手段】４，４´−ジアミノジフェニルメタン、ホルマリン及びフェノールを、ｎ−ブタノールを溶媒とし、９０℃以上の温度で反応させて得られたベンゾオキサジン化合物（化１）を含有するワニスを含浸乾燥させることによりプリプレグを作成する。また、前記プリプレグから積層板、プリント配線板を作成する。
【化１】

【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベンゾオキサジン化合物、プリプレグ、積層板及びプリント配線板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント配線板は、繊維基材に熱硬化性樹脂組成物のワニスを含浸乾燥したプリプレグを所要枚数重ねた構成体を加熱加圧成形して積層板を作成し、この積層板を基板として、その表面に回路を形成して製造される。
通常、積層板を製造するときに銅箔などを同時に重ねて銅張り積層板とし、この銅箔をエッチングして回路を形成している。
【０００３】
そして、このようなプリント配線板は、発熱を伴う電気・電子部品を搭載するものであるから、樹脂成分としてエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の耐熱性に優れた熱硬化性樹脂が用いられており、絶縁性、誘電特性等の電気的特性や、熱膨張率、吸湿性、加工性等の要求される特性に応じて使い分けされている。
【０００４】
ところが、上記の従来知られている熱硬化性樹脂は、十分な難燃性を有するものではなく、種々の難燃剤が添加されているのが現状である。
例えば、代表的なハロゲン系難燃剤として知られている臭素系難燃剤は、優れた難燃効果を有しているので広く使用されているが、燃焼時に有害な臭化水素を発生し、また、猛毒物質のダイオキシンの類縁体である臭素化ダイオキシンの生成が懸念されているところから、その使用が制限されつつある。
【０００５】
そこで、代替の難燃剤として、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、無機系難燃剤等を使用することが検討されているが、一般的にこれらの難燃剤は、ハロゲン系難燃剤に比べて難燃効果が劣るため、多量に用いたり、これらの難燃剤を組み合わせて使用する必要がある。この結果、樹脂のコストが高くなり、また、プリント回路板用の樹脂に求められる難燃性以外の特性が損なわれる虞もあった。
【０００６】
このような状況において、従来の熱硬化性性樹脂に比べて、比較的難燃性が優れているとされるベンゾオキサジン化合物を使用することが検討されている。
例えば、特許文献１には、メタノール中で、７０℃以下の反応温度で、フェノール、パラホルム、４，４´−ジアミノジフェニルメタンを反応させ、反応液を得た後、難燃剤であるリン酸エステル類を配合し更に反応させて得られるベンゾオキサジン化合物の製造方法が開示されている。
そして、前記ベンゾオキサジン化合物を加熱硬化させて得られた樹脂板の難燃性が、ＵＬ−９４の試験法でＶ−０を示した点が、また、リン酸エステル類を添加しない場合には、Ｖ−１を示した点が記載されているとおり、難燃剤を添加しないベンゾオキサジン化合物の難燃性は未だ不十分なものであった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−１０６４６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、難燃性に優れたベンゾオキサジン化合物、該ベンゾオキサジン化合物を含有するワニスを使用して作成されるプリプレグ、積層板及びプリント配線板を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、このような事情に鑑み、ベンゾオキサジン化合物の合成条件の検討を行った結果、特定の溶媒及び反応温度を採用した場合において、優れた難燃性を有するベンゾオキサジン化合物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、請求項１に記載の発明は、４，４´−ジアミノジフェニルメタン、ホルマリン及びフェノールを、ｎ−ブタノールを溶媒とし、９０℃以上の温度で反応させたことを特徴とするベンゾオキサジン化合物に関するものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のベンゾオキサジン化合物を含有するワニスを含浸乾燥させたことを特徴とするプリプレグに関するものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載のプリプレグを加熱加圧成形したものであって、ＵＬ−９４難燃試験においてＶ−０レベルの難燃性を有することを特徴とする積層板に関するものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の積層板を用いて作成したことを特徴とするプリント配線板に関するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のベンゾオキサジン化合物は、ｎ−ブタノール中、９０℃以上の温度で、４，４´−ジアミノジフェニルメタン、ホルマリン及びフェノールを脱水縮合反応させることにより合成されるものであり、化１の構造式で示される。
【００１１】
【化１】

【００１２】
前記原料の仕込み割合は、化学量論的に決定されるが、４，４´−ジアミノジフェニルメタンに対するホルマリンの仕込み割合は４倍モルであり、同様にフェノールの仕込み割合は２倍モルである。
ホルマリン源としては、ホルマリン水溶液またはパラホルムアルデヒドが挙げられるが、パラホルムアルデヒドを用いる場合は、純度９２％以上のものを用いることが好ましい。
【００１３】
前記原料の仕込み方法は、一般的にはホルマリン水溶液中に、４，４´−ジアミノジフェニルメタン及びフェノールを、各々単独または両者の混合物を投入すればよいが、これら３つの原料の投入順序は特に限定されず、任意の順番に投入しても差し支えない。
【００１４】
前記の反応系においては、ホルマリン水溶液中の水が溶媒として作用しているが、良好な作業性とするためには、適宜な有機溶媒を用いることが好ましい。
使用し得る溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコール系溶媒の他、ベンゼン、トルエン、ジオキサン等を単独または前記アルコール系溶媒と併用して使用することもできる。
【００１５】
前記の溶媒としては、反応系内の水と共沸するものが好ましく、共沸点が９０℃以上のものがより好ましい。共沸点が９０℃より低い溶媒、例えばメタノールやエタノールを使用した場合には、反応液中に生成するオリゴマー分が多くなり、反応液の粘度が上昇し、生成物を取り出し難くなる等の難点がある。
また、沸点が１３０℃を超える溶媒を使用した場合には、溶媒を反応液から留去し難く、溶媒の留去に要する温度が高温となり、また、溶媒の留去に要する時間が長時間となる。
これらの観点から、反応に用いる溶媒としては、ｎ−ブタノールが好適である。
【００１６】
本発明に使用するワニスは、前記ベンゾオキサジン化合物を有機溶剤に溶解させて調製することができる。代表的な有機溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジオキサン等が挙げられ、これらから選ばれる１種または２種類以上を組み合わせて用いることができる。
上記の有機溶剤を使用して調製したワニスに含まれるベンゾオキサジン化合物の濃度は、５０〜８０重量％が好ましい。
【００１７】
前記のワニスを繊維基材に塗布または含浸させ、乾燥機中で８０〜２００℃の範囲で３〜１０分間程度乾燥することにより、半硬化状態（Ｂステージ状態）のプリプレグとすることができる。
【００１８】
繊維基材としては、ガラスクロス、ガラスペーパー、ガラスマット等のガラス繊維基材、有機系のアラミド繊維、カーボン繊維、ポリエステル繊維等やアラミド、芳香族ポリエステル不織布、または紙等が挙げられる。
【００１９】
前記のプリプレグを所要枚数重ねて、金属箔と共に１５０〜２００℃、１．０〜８．０ＭＰａ程度の範囲で加熱加圧して金属箔張積層板とすることができる。この場合の金属箔としては、銅、アルミニウム、ステンレス等の適宜なものが使用される。
得られた積層板は、ドリルによって穴あけを行い、スルーホールメッキ処理を経て、パターニングを行い、プリント配線板とすることができる。
また、金属箔張積層板を回路形成した内層基材と、金属箔の間に、プリプレグを所定枚数配し、加熱加圧して多層プリント配線板とすることもできる。
【００２０】
上記以外の方法として、ワニスをキャリアフィルムに塗布した後、６０〜１５０℃の範囲で溶剤を除去し、熱硬化させて、絶縁樹脂シートを作成し、該樹脂シートを、回路加工した両面配線板の両面に配して積層し、その後、加熱、加圧することにより、多層プリント配線板を製造することも可能である。
なお、ワニスをキャリアフィルムに塗布する方法は、特に限定されない。また、キャリアフィルムとは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）等の乾燥温度に耐える有機フィルムや銅箔であり、それらを単独で、又は組み合わせて用いることができる。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２２】
〔実施例１〕
環流器および攪拌機を備えたフラスコに、４，４´−ジアミノジフェニルメタン９９ｇ（０．５０モル）、フェノール９４ｇ（１．００モル）及び溶媒としてｎ−ブタノール１２０ｍｌを入れ、攪拌を行いながら液温を６０℃まで上昇させ均一な溶液とした。次いで、５０％ホルマリン溶液１２８ｇ（２．００モル）を５分間かけて滴下し、その後反応液の温度を上昇させ２．５時間に渡って、常圧環流を行いながら反応を継続した（反応温度９１℃）。
その後、ディーンスターク冷却器を用いて系内の水を除去しながら、更に反応液の温度が１１０℃になるまで環流を継続した。引き続き、溶媒を減圧留去して、生成物であるベンゾオキサジン化合物を２１９ｇ（０．５１モル）得た（収率１０１％）。
なお、ゲルパーミッションクロマトグラフィーから求めたベンゾオキサジン化合物中に含まれるモノマー分は約６０％であった。
【００２３】
〔実施例２〕
実施例１で得られたベンゾオキサジン化合物１２０ｇを、メチルエチルケトン８０ｇに溶解させ、濃度６０％のワニスを調製した。該ワニスを、厚さ０．２ｍｍ、重量２１０ｇ／ｍ^２のガラス布に、成型厚さ０．２ｍｍ（樹脂分５０％）になるように塗布し、続いて１００℃で１０分間乾燥し、プリプレグを作成した。
このプリプレグを８枚重ね、１８０℃、３ＭＰａで２時間加熱した後、２００℃、３Ｍｐａで３時間加熱加圧して、厚さ１．５ｍｍの積層板を作成した。
この積層板について、ＵＬサブジェクト９４（アンダーライター・ラボラトリーズインコーポレーテッド）の「機器の部品用プラスチック材料の燃焼試験」に規定された垂直燃焼試験に準拠して難燃性を評価したところ、Ｖ−０の難燃性を示した。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のベンゾオキサジン化合物は、溶媒としてｎ−ブタノールを使用して、９０℃以上の反応温度で生成させたものであるので、優れた難燃性を有する。即ち、難燃剤を使用せず、このベンゾキサジン化合物のみから調製したワニスを使用して作成した積層板は、ＵＬ−９４／Ｖ−０の難燃性を有するものである。

Claims

４，４´−ジアミノジフェニルメタン、ホルマリン及びフェノールを、ｎ−ブタノールを溶媒とし、９０℃以上の温度で反応させたことを特徴とするベンゾオキサジン化合物。
請求項１記載のベンジオキサジン化合物を含有するワニスを含浸乾燥させたことを特徴とするプリプレグ。
請求項２記載のプリプレグを加熱加圧成形したものであって、ＵＬ−９４難燃試験においてＶ−０レベルの難燃性を有することを特徴とする積層板。
請求項３記載の積層板を用いて作成したことを特徴とするプリント配線板。