JP2007138163A - 絶縁性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (A)(a)細孔を有する多孔質材料に、(b)難燃剤をその細孔容積に対して30〜100体積%充填した難燃性材料と、(B)絶縁性樹脂と、を含む絶縁性樹脂組成物、並びに難燃性材料を提供する。
【選択図】なし
Description
このような問題を解決するために、リン酸エステルとは異なる構造を有し、分子内にエポキシ樹脂と容易に反応し得るフェノール性水酸基を有する有機リン化合物とエポキシ樹脂との反応物の使用が知られている(特許文献1及び2)。この反応物は、耐熱性や耐薬品性を低下させることがなく、ハロゲン系難燃剤を含まない難燃性の絶縁性樹脂組成物及び積層板、プリント配線板の製造が可能であるとされている。しかし、これらのフェノール性水酸基を有する有機リン化合物とエポキシ樹脂との反応物は、エポキシ樹脂及び有機リン化合物が共に多官能性であるために、反応物には架橋構造が生じやすく、反応の度合いを制御することが非常に困難である。また、エポキシ樹脂と有機リン化合物の反応によりエポキシ基が消費されるため、反応物のエポキシ当量が非常に大きくなり硬化性が低下するという問題がある。
(b)難燃剤を、多孔質材料の細孔容積に対して30〜95体積%充填し、
(c)難燃剤固定用樹脂を、充填された難燃剤の外側に前記細孔容積の残存体積の30〜100体積%充填した難燃性材料と、
(B)絶縁性樹脂と、を含む絶縁性樹脂組成物に関する。また、(A−1)難燃性材料に関する。
(d)難燃剤と難燃剤固定用樹脂とを混合した樹脂を、多孔質材料の細孔容積に対して30〜95体積%充填した難燃性材料と、
(B)絶縁性樹脂と、を含む絶縁性樹脂組成物に関する。また、(A−2)難燃性材料に関する。
本発明において、(a)多孔質材料の平均粒径が、0.1〜100μmであることが好ましく、(a)多孔質材料の平均細孔径が、0.5〜1000nmであることが好ましい。
本発明において、(a)多孔質材料が、シリカであることが好ましい。
本発明において、(b)難燃剤が、熱硬化性を有することが好ましい。
本発明において、(b)難燃剤が、リン系難燃剤、ハロゲン系難燃剤、又は窒素系難燃剤を含むことが好ましい。
平均細孔径は0.5〜1000nmであることが好ましく、1〜100nmであることがより好ましく、3〜50nmであることがさらに好ましい。平均細孔径が0.5nm未満では難燃剤の充填が難しく、1000nm超えると絶縁性樹脂との接触面積が大きく難燃剤の流出量が増える。多孔質材料の材質、形状、平均細孔径、吸油量、平均粒径は同一でもよいし、2種類以上の異なる種類を用いてもよい。
また、多孔性物質に埋め込む際の取扱い性を考慮すると、難燃剤は、加圧又は加熱により流動性を有する、すなわち溶剤を用いずに流動性を有することが好ましい。これは、溶剤のような揮発性物質を用いて流動性を得ると、加熱・乾燥時、或いは貯蔵時に溶剤が揮発する場合があるので、難燃剤の固定及び充填の制御を考慮すると、溶剤を用いないことが好ましい。
融点又は流動点以上の温度での粘度が10000ポイズ(1kPa・s)以下であることが好ましく、1000ポイズ(100Pa・s)以下であることがより好ましく、100ポイズ(10Pa・s)以下であることがさらに好ましい。
そして、難燃剤固定用樹脂の充填率は、難燃剤を含浸させた細孔容積における残存体積に対する充填率であり、難燃剤を充填した後に残存している多孔質材料の細孔容積(体積)を1とする百分率である。難燃剤固定用樹脂の充填率は残存体積の30〜100体積%であることが好ましく、40〜80体積%であることがさらに好ましい。難燃剤固定用樹脂の充填率が細孔容積の残存体積の30体積%未満では、難燃剤の隔離効果に劣るために好ましくない。難燃剤固定用樹脂の体積は、重量から求めることができる。本発明における難燃剤固定用樹脂は、難燃剤を多孔質材料の細孔に留めるものである。また、難燃剤と絶縁性樹脂との接触する面積を制御する。そのために、難燃剤が絶縁性樹脂に望ましくない影響を与えることを抑制することができる。難燃剤固定用樹脂は難燃剤の表面全てを覆わなくても、上述の機能を発揮することができる。
(d)における割合として、難燃剤と難燃剤固定用樹脂を混合する比率としては、難燃剤の体積に対して難燃剤固定用樹脂の体積の比率(体積分率)が難燃剤固定用樹脂が10〜70体積%であることが好ましく、13〜60体積%であることがさらに好ましく、15〜50体積%であることがさらに好ましい。難燃剤固定用樹脂が、10体積%未満では難燃剤の固定効果が劣り、70体積%を超えると難燃性材料の難燃効果が劣るために好ましくない。難燃剤固定用樹脂の機能等は上述のとおりである。
(1)難燃剤固定用樹脂として液状エポキシ樹脂[ジャパンエポキシレジン製エピコート815]、液状フェノール[明和化成株式会社製MEH−8000H]、硬化促進剤として2−エチル−4−メチル−イミダゾール[四国化成製2E4MZ]を用い、液状エポキシ樹脂(エピコート815)50重量部、液状フェノール(MEH−8000H)37.9重量部、2−エチル−4−メチル−イミダゾール(2E4MZ)0.5重量部をビーカーに取り、25℃で1時間撹拌混合した。難燃剤である縮合リン酸エステルの比重は、1.15である。難燃剤固定用樹脂は、液状エポキシ樹脂、液状フェノール及び2−エチル−4−メチル−イミダゾールを含み、難燃剤固定用樹脂の比重は1.2である。
(2)多孔質材料として多孔質シリカ[吸油量150ml/100g、平均粒径1.1μm、鈴木油脂工業株式会社製ゴッドボールE−2C(商品名)]と充填する難燃剤として縮合リン酸エステル[融点95℃、大八化学工業株式会社製PX−200(商品名)]を用い、多孔質シリカ(E−2C)200重量部、縮合リン酸エステル(PX−200)207重量部を温度計、冷却管、減圧装置、攪拌装置を備えた4つ口セパラブルフラスコに取り、撹拌しながら4つ口セパラブルフラスコ内を減圧した。4つ口セパラブルフラスコ内の圧力が10mmHg以下まで下がった事を確認後、内部温度が120℃になるように4つ口セパラブルフラスコを加熱し、温度を保持したまま1時間加熱撹拌して縮合リン酸エステルを多孔質シリカ内に60体積%充填した。
・クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ESCN−190−3
(住友化学株式会社社製、商品名) 50.4重量部
・熱硬化剤ジシアンジアミド
(日本カーバイド株式会社製、商品名) 2.7重量部
・熱硬化剤ノボラックフェノール樹脂、HP−850
(日立化成工業株式会社製、商品名) 14.1重量部
・硬化促進剤2−フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名2PZ)
0.5重量部
・溶剤 メチルエチルケトン 75重量部
(5)次に、作製した銅箔付き絶縁性樹脂フィルムの樹脂面に厚み18μmの銅箔を配し、170℃、90分、1.0MPaのプレス条件で両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを作製した。
実施例1において、難燃性材料の配合量を96重量部、シリコーン重合体0.9重量部、その他は実施例1と同様にしてリン含有率3重量%の両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを作製した。
多孔質材料として実施例1で用いた多孔質シリカを富士シリシア化学株式会社製多孔質シリカ[吸油量330ml/100g、平均粒径2.6μm、SYLYSIA310P(商品名)]とし、配合量を100重量部とした。また難燃剤として縮合リン酸エステルの配合量は230重量部(61体積%充填)、難燃剤固定用樹脂は80重量部(残存体積の51%充填)として、難燃性材料(A−1−2)を得た。そして、難燃性材料は74重量部とし、シリコーン重合体0.5重量部、その他は実施例1と同様にしてリン含有率3重量%の両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを作製した。
実施例1において、難燃性材料の配合量を135重量部、シリコーン重合体1.1重量部、その他は実施例1と同様にしてリン含有率4重量%の両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを作製した。
(1)難燃剤固定用樹脂として実施例1で用いた液状エポキシ樹脂(エピコート815)41重量部、液状フェノール(MEH−8000H)31重量部、難燃剤として縮合リン酸エステル(PX−200)207重量部を温度計、冷却管、減圧装置、攪拌装置を備えた4つ口セパラブルフラスコに取り、120℃で1時間撹拌して溶解、混合した。その後50℃まで冷却し、硬化促進剤として2−エチル−4−メチル−イミダゾール(2E4MZ)0.4重量部を配合して30分撹拌混合して難燃剤と難燃剤固定用樹脂を混合した。難燃剤である縮合リン酸エステルの比重は、1.15である。難燃剤固定用樹脂は、液状エポキシ樹脂、液状フェノール及び2−エチル−4−メチル−イミダゾールを含み、難燃剤固定用樹脂の比重は1.2である。
(2)多孔質材料として実施例1で用いた多孔質シリカ(E−2C)200重量部を加え、撹拌しながら4つ口セパラブルフラスコ内を減圧した。4つ口セパラブルフラスコ内の圧力が10mmHg以下まで下がった事を確認後、内部温度が120℃になるように4つ口セパラブルフラスコを加熱し、温度を保持したまま1時間加熱撹拌して(d)難燃剤と難燃剤固定用樹脂とを混合した樹脂を、多孔質シリカ内に83体積%充填した。
(4)実施例1の(5)と同様にして、シリコーン重合体を得た。
(6)次に、作製した銅箔付き絶縁性樹脂フィルムの樹脂面に厚み18μmの銅箔を配し、170℃、90分、1.0MPaのプレス条件で両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを作製した。
(1)実施例1の難燃性材料と同重量と計算される無孔質シリカ、縮合リン酸エステル、液状エポキシ樹脂、液状フェノール、硬化促進剤をビーカーに取り、25℃で1時間撹拌混合した。
・縮合リン酸エステル、PX−200
(大八化学工業株式会社製、商品名) 216重量部
・無孔質シリカ、SO−25R、平均粒径0.5μm
(株式会社アドマテックス製、商品名) 209重量部
・液状エポキシ樹脂、エピコート815
(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名) 43.2重量部
・液状フェノール、MEH−8000H
(明和化成株式会社製、商品名) 32.2重量部
・硬化促進剤2−エチル−4−メチル−イミダゾール、2E4MZ
(四国化成工業株式会社製、商品名) 0.4重量部
・クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ESCN−190−3
(住友化学株式会社社製、商品名) 503.3重量部
・熱硬化剤ジシアンジアミド
(日本カーバイド株式会社製、商品名) 26.8重量部
・熱硬化剤ノボラックフェノール樹脂、HP−850
(日立化成工業株式会社製、商品名) 140.9重量部
・硬化促進剤2−フェニルイミダゾール(四国化成工業株式会社製、商品名2PZ)
3重量部
・溶剤 メチルエチルケトン 300重量部
(3)次に、作製した銅箔付き絶縁性樹脂フィルムの樹脂面に厚み18μmの銅箔を配し、170℃、90分、1.0MPaのプレス条件で両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを作製した。
比較例1において、縮合リン酸エステルを414重量部、無孔質シリカを400重量部、液状エポキシ樹脂を81.5重量部、液状フェノールを61.8重量部、イミダゾールを0.8重量部とし、その他は比較例1と同様にしてリン含有率3重量%の絶縁性樹脂フィルムを作製した。
比較例1において、縮合リン酸エステルを414重量部、無孔質シリカを180重量部とし、その他は比較例1と同様にしてリン含有率3重量%の絶縁性樹脂フィルムを作製した。
比較例1において、縮合リン酸エステルを756重量部、無孔質シリカを329重量部、液状エポキシ樹脂を149重量部、液状フェノールを113重量部、イミダゾールを1.5重量部とし、その他は比較例1と同様にしてリン含有率4重量%の絶縁性樹脂フィルムを作製した。
比較例1において、縮合リン酸エステルを除き、その他は比較例1と同様にして行った。
結果を表5に示す。
・耐熱性(はんだ耐熱性):50mm×50mmに切断した両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムを用いて、260℃の溶融はんだにフロートした際に両面銅箔付き絶縁性樹脂フィルムがふくれるまでの時間を測定した。
・銅箔ピール強さ:JIS−C−6481に準拠して測定した。
結果を表5に示す。
・ガラス転移温度:動的粘弾性測定装置(株式会社UBM製E−4000)を用いて昇温;5℃/minの条件で貯蔵弾性率と損失弾性率の比の最大値からガラス転移温度(Tg)を測定した。
・難燃性:UL−94 VTM法に従い難燃性を評価した。
Claims (16)
- (A)(a)細孔を有する多孔質材料に、(b)難燃剤を、前記多孔質材料の細孔容積に対して30〜100体積%充填した難燃性材料と、
(B)絶縁性樹脂と、を含む絶縁性樹脂組成物。 - (A−1)(a)細孔を有する多孔質材料に、
(b)難燃剤を、前記多孔質材料の細孔容積に対して30〜95体積%充填し、
(c)難燃剤固定用樹脂を、充填された難燃剤の外側に前記細孔容積の残存体積の30〜100体積%充填した難燃性材料と、
(B)絶縁性樹脂と、を含む絶縁性樹脂組成物。 - (A−2)(a)細孔を有する多孔質材料に、
(d)難燃剤と難燃剤固定用樹脂とを混合した樹脂を、前記多孔質材料の細孔容積に対して30〜95体積%充填した難燃性材料と、
(B)絶縁性樹脂と、を含む絶縁性樹脂組成物。 - 前記(d)における難燃剤の体積に対して難燃剤固定用樹脂の体積の割合が10〜70体積%である、請求項3項記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(b)難燃剤が、20℃で固体である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(a)多孔質材料の細孔容積が、吸油量に換算して10〜700ml/100gである、請求項1〜5のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(a)多孔質材料の平均粒径が、0.1〜100μmである、請求項1〜6のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(a)多孔質材料の平均細孔径が、0.5〜1000nmである、請求項1〜7のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(a)多孔質材料が、シリカである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(b)難燃剤が、熱硬化性を有する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(b)難燃剤が、リン系難燃剤を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(b)難燃剤が、ハロゲン系難燃剤を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(b)難燃剤が、窒素系難燃剤を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- 前記(B)絶縁性樹脂が、熱硬化性を有する、請求項1〜13のいずれか1項に記載の絶縁性樹脂組成物。
- (A−1)(a)細孔を有する多孔質材料に、
(b)難燃剤を、前記多孔質材料の細孔容積に対して30〜95体積%充填し、
(c)難燃剤固定用樹脂を、充填された難燃剤の外側に前記細孔容積の残存体積の30〜100体積%充填した難燃性材料。 - (A−2)(a)細孔を有する多孔質材料に、
(d)難燃剤と難燃剤固定用樹脂とを混合した樹脂を、前記多孔質材料の細孔容積に対して30〜95体積%充填した難燃性材料。
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