JP2010090360A - 可溶性イミド骨格樹脂、可溶性イミド骨格樹脂溶液組成物、硬化性樹脂組成物、およびその硬化物 - Google Patents
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Abstract
Description
このように、配線の微細化が進んでいく中で、基板材料となる樹脂側への特性としては、より一層の耐熱性の向上と、低線膨張率性が特に要求されてくる。
従来、線膨張係数の低いエポキシ樹脂として、アントラセン骨格エポキシ樹脂、ビスフェノールS骨格エポキシ樹脂、ナフタレン骨格エポキシ樹脂があるが、その線膨張係数は未だポリイミド樹脂には及ばない。
本発明はまた、このイミド骨格樹脂を含む可溶性イミド骨格樹脂溶液組成物および硬化性樹脂組成物、その硬化物並びにこの硬化物を含む積層体を提供することを目的とする。
Bは、水素原子、または下記構造式(5)で表される基であり、2個のBは互いに同一であっても、異なっていてもよい。
nは、0〜200の整数である。
但し、Bが両方とも水素原子である場合、nは1以上の整数である。)
mは、0または1である。
Xは、単結合、或いは炭素数1〜20の2価の炭化水素基、−O−、−S−、−SO2−、またはCO−である。)
R4、R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子、フェニル基、または炭素数1〜10の炭化水素基である。2個のR4、R5、R6は、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。また、ベンゼン環上の隣接した炭素原子に結合したR5とR6は、互いに結合して炭素数4〜20の芳香環を含む環状基を形成してもよい。
Yは単結合、−SO2−、−O−、−CO−、−C(CF3)2−、−S−、または炭素数1〜20の2価の炭化水素基から選ばれる基である。)
Yは前記一般式(4−1)におけると同義である。)
本発明によれば、電気積層板、とりわけプリント配線板に有用な樹脂硬化物および積層体が提供される。
本発明の第1態様に係る可溶性イミド骨格樹脂は、下記一般式(1)で表され、かつシクロヘキサノンへの溶解性が、60℃で、1重量%以上の溶解度を有するものである。
また、本発明の第2態様に係る可溶性イミド骨格樹脂は、エポキシ基およびイミド基を有するイミド骨格樹脂であって、シクロヘキサノンに対して、60℃で、1重量%以上の溶解度(以下、この溶解性を「シクロヘキサノン溶解性」と称す場合がある。)を有し、硬化剤と硬化促進剤のみを配合してなる硬化物のガラス転移温度が130℃以上で、ガラス転移温度以下における線膨張係数が75ppm/℃未満となるものである。
Bは、水素原子、または下記構造式(5)で表される基であり、2個のBは互いに同一であっても、異なっていてもよい。
nは、0〜200の整数である。
但し、Bが両方とも水素原子である場合、nは1以上の整数である。)
mは、0または1である。
Xは、単結合、或いは炭素数1〜20の2価の炭化水素基、−O−、−S−、−SO2−、またはCO−である。)
R4、R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子、フェニル基、または炭素数1〜10の炭化水素基である。2個のR4、R5、R6は、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。また、ベンゼン環上の隣接した炭素原子に結合したR5とR6は、互いに結合して炭素数4〜20の芳香環を含む環状基を形成してもよい。
Yは単結合、−SO2−、−O−、−CO−、−C(CF3)2−、−S−、または炭素数1〜20の2価の炭化水素基から選ばれる基である。)
<A成分>
第1態様に係る可溶性イミド骨格樹脂を表す一般式(1)中のAは、前記一般(2−1)、前記一般式(3−1)、または前記一般式(4−1)で表される連結基であるが、一般式(2−1)において、R1は好ましくは水素原子またはメチル基であり、Xは好ましくは、単結合、或いは炭素数1〜6のアルキル基で置換されていてもよいメチレン基またはプロピレン基である。
R4、R5、R6は、それぞれ独立に、好ましくは水素原子またはメチル基である。
Yは好ましくは単結合、−SO2−、−O−、−CO−、またはC(CF3)2−である。
一般式(6−1)で表される連結基は特に下記一般式(10−1)で表される連結基であることが好ましい。
Yは前記一般式(4−1)におけると同義である。)
一般式(1)で表される第1態様に係る可溶性イミド骨格樹脂のA成分は、前記一般式(2−1)、一般式(3−1)、または前記一般式(4−1)で表される連結基であるが、一般式(1)中の全A成分中の一般式(4−1)で表されるイミド骨格含有連結基の割合(以下、この割合を「A中イミド骨格モル含率」と称す場合がある。)は5モル%以上であり、好ましくは10モル%以上、より好ましくは15モル%以上である。
なお、A中イミド骨格モル含率の上限は100モル%であるが、イミド骨格の含有率が高いと溶解性が悪くなるので、好ましくは、95モル%以下、より好ましくは、90モル%以下である。
一般式(1)中のBは、水素原子、または下記構造式(5)で表される基であり、2個のBは互いに同一であっても、異なっていてもよい。
Bが、両方とも水素原子である可溶性イミド骨格樹脂や、水素原子の割合の多い可溶性イミド骨格樹脂は、フェノール系硬化剤として使用できる。
また、Bが、両方とも上記構造式(5)で表される基である可溶性イミド骨格樹脂や、上記構造式(5)で表される基の割合の多い可溶性イミド骨格樹脂は、エポキシ樹脂として使用でき、この場合、エポキシ当量は、190g/eq.以上であることが好ましい。エポキシ当量の上限には特に制限はないが、通常100、000g/eq.以下である。
<イミド基>
第2態様に係る可溶性イミド骨格樹脂が有するイミド基とは、イミドから誘導される残基をさし、イミドとは−CONHCO−を持つ環式化合物をさす。
また、可溶性イミド骨格樹脂中のイミド基の含有割合についても、第2態様において規定されるシクロヘキサノン溶解性、ガラス転移温度および線膨張係数を満たすものであれば、特に制限はない。
第2態様に係る可溶性イミド骨格樹脂が有するエポキシ基としてはグリシジル基が好ましい。即ち、エポキシ基はグリシジル基の一部として存在することが好ましい。
エポキシ基は主鎖の末端に存在していても側鎖に存在していてもよい。
可溶性イミド骨格樹脂中のエポキシ基の含有割合は、第2態様において規定されるシクロヘキサノン溶解性、ガラス転移温度および線膨張係数を満たすものであれば、特に制限はない。
第2態様に係る可溶性イミド骨格樹脂としては、主鎖上に前述のイミド基およびヒドロキシエチレン基を有することが好ましい。イミド基およびヒドロキシエチレン基は直接結合していてもよいが、酸素等のヘテロ原子や他の原子団を介して結合していてもよい。
また、ヒドロキシエチレン基は、例えば、2−ヒドロキシトリメチレン基等のヒドロキシポリメチレン基の一部として主鎖上に存在していてもよい。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂の数平均分子量は、通常300以上であり、より好ましくは350以上であるが、数平均分子量が120,000を超えると、樹脂が極めて高粘度となり樹脂の取り扱いが困難になり、好ましくない。耐熱性、樹脂の取り扱い性の両面からみて、本発明の可溶性イミド骨格樹脂の数平均分子量は好ましくは100,000以下であり、より好ましくは80,000以下である。
nが10未満である可溶性イミド骨格樹脂は、エポキシ樹脂またはフェノール樹脂として扱え、樹脂粘度が低く扱いやすい。nが10以上である可溶性イミド骨格樹脂は、フィルム化が可能になり、製膜成形性に優れる。また、熱可塑性樹脂として使用することも可能になる。
なお、本発明の可溶性イミド骨格樹脂は、前記一般式(1)において、Bが両方とも水素原子の場合、nは1以上である。Bが両方とも水素原子の場合は、n=0であると結晶性が強くなり、扱いにくい。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂は、シクロヘキサノンに対して、60℃で、1重量%以上の溶解度を示すものであり、好ましくは、1.5重量%以上の溶解度、更に好ましくは、2.0重量%以上の溶解度を示し、特に好ましいものは、2.5重量%以上の溶解度を示し、最も好ましいものは、3.0重量%以上の溶解度を示す。
サンプル瓶に、イミド骨格樹脂とシクロヘキサノンを入れ、時々手で振り混ぜながら、油浴中で60℃で2時間加熱した際の溶解性を目視で確認する。高濃度から測定を開始し、解け残りがある場合には少量ずつ溶剤を足して濃度を下げ、完全に溶解した時点の濃度を溶解度とする。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂は、当該可溶性イミド骨格樹脂に、硬化剤と硬化促進剤のみを配合してなる硬化物(以下、この硬化物を「特定硬化物」と称す場合がある。)のガラス転移温度(Tg)が130℃以上で、ガラス転移温度以下における線膨張係数(CTE)が75ppm/℃未満であることが好ましい。
可溶性イミド骨格樹脂の固形分100gと、硬化剤:jER 157S70(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210(g/eq.))5gと、jERキュアYLH129(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック樹脂、水酸基当量117(g/eq.)、軟化点115(℃))2gと、硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾール0.5gと、シクロヘキサン80gと、ジメチルアセトアミド80gとを1000mlビーカーに仕込んで混合し、スリット幅300μmのアプリケーターを用いて、テフロンフィルム(ニチアス(株):テフロンテープ TOMBO9001)上に塗膜を引き、熱風乾燥機にて170℃で30分間保持し、更に200℃で90分間保持して、60〜100μmの厚みの特定硬化物を得る。
可溶性イミド骨格樹脂の固形分100gと、硬化剤:jERキュアYLH129(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック樹脂、水酸基当量117(g/eq.)、軟化点115(℃))[(100×117)÷(イミド骨格樹脂のエポキシ当量)]gと、硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾール0.3gを200mlビーカーに仕込み、260℃のホットプレート上で加熱、溶融混合し、溶融混合樹脂を減圧脱泡した後、セーフベンドライヤー内で、170℃で30分加熱後、200℃で90分加熱し、特定硬化物を得る。
線膨張係数は低い程好ましいが、通常30ppm/℃以上である。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂の製造に当たり、後述の一段法で製造した可溶性イミド骨格樹脂は、反応にエピハロヒドリンを使用するため、末端基不純物として、ハロゲン、特にエピクロルヒドリンを用いた場合には可鹸化塩素が残留する。この可鹸化塩素量は少ないことが好ましく、可溶性イミド骨格樹脂中の可鹸化塩素量は900ppm以下であることが好ましく、700ppm以下であることが好ましい。可鹸化塩素量が高く、例えば1000ppmを超えると、電気特性の悪化の原因となり、好ましくない。可鹸化塩素量は低い程好ましいが、通常工業製品としては10ppm以上である。ただし、それよりも低い場合、例えば、2〜4ppmの場合もあり得る。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂の製造方法としては特に制限はないが、以下の一段法または二段法により製造することができる。
下記一般式(2−2)、下記一般式(3−2)、および下記一般式(4−2)のいずれかで表される2価フェノール化合物と、エピクロルヒドリンやエピブロムヒドリン等のエピハロヒドリンとを、アルカリの存在下で反応させる方法。
下記一般式(7)、下記一般式(8)、および下記一般式(9)のいずれかで表される2官能エポキシ樹脂と、上記一般式(2−2)、上記一般式(3−2)、および上記一般式(4−2)のいずれかで表される2価フェノール化合物とを、触媒の存在下で反応させる方法。
アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどが挙げられる。
ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルイソブチルケトン(MIBK)、ジイソプロピルケトン、ジ−tert−ブチルケトン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、2−オクタノン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、シクロヘキシルメチルケトン、アセトフェノン、アセチルアセトン、ジオキサン等が挙げられる。
非プロトン性極性溶剤の具体例としては、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、2−ピロリドン、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。
グリコールエーテル類の具体例としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピ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−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどが挙げられる。
反応時間は通常30〜240分程度である。
反応時間は通常1〜12時間程度である。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂は、溶剤溶解性に優れることから、可溶性イミド骨格樹脂溶液組成物として取り扱うことが出来る。
この場合、用いる溶媒としては、ケトン系溶媒および/またはジメチルアセトアミドを全溶媒成分中10重量%以上含有する溶媒であり、好ましくはケトン系溶媒および/またはジメチルアセトアミドを20重量%以上含有する溶媒であり、より好ましくは30重量%以上含有する溶媒である。溶媒中のケトン系溶媒および/またはジメチルアセトアミドの含有量が少なすぎると溶液の安定性が悪化することがある。
本発明の硬化性樹脂組成物は、本発明の可溶性イミド骨格樹脂を含むものである。本発明の硬化性樹脂組成物は、本発明の可溶性イミド骨格樹脂の他、更に、当該イミド骨格樹脂以外のエポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、溶媒、無機充填剤、繊維基材、その他の種々の添加成分を含むことができる。
本発明の硬化性樹脂組成物が含み得る可溶性イミド骨格樹脂以外のエポキシ樹脂としては、特に制限はなく、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F型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、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、フェノール類とグリオキサールやヒドロキシベンズアルデヒドやクロトンアルデヒド等のアルデヒド類との縮合ノボラック類にエピハロヒドリンを反応させて得られるエポキシ樹脂などのグリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、線状脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂等の種々のエポキシ樹脂が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
可溶性イミド骨格樹脂の硬化剤としては、可溶性イミド骨格樹脂の末端基がエポキシ基である場合は、一般のエポキシ樹脂用硬化剤が用いられ、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ハイドロキノン、レゾルシン、メチルレゾルシン、ビフェノール、テトラメチルビフェノール、ジヒドロキシナフタレン、ジヒドロキシジフェニルエーテル、チオジフェノール類、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、フェノールアラルキル樹脂、テルペンフェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂、ビスフェノールAノボラック樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ビフェニルフェノール樹脂、臭素化ビスフェノールA、臭素化フェノールノボラック樹脂などの種々の多価フェノール類や、種々のフェノール類とベンズアルデヒド、ヒドロキシベンズアルデヒド、クロトンアルデヒド、グリオキザールなどの種々のアルデヒド類との縮合反応で得られる多価フェノール樹脂類、重質油またはピッチ類とフェノール類とホルムアルデヒド類との共縮合樹脂等の各種のフェノール樹脂類、それら各種のフェノール(樹脂)類のフェノール性水酸基の全部もしくは一部をベンゾエート化あるいはアセテート化などのエステル化することによって得られる活性エステル化合物、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸、メチルナジック酸等の酸無水物類、ジエチレントリアミン、イソホロンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、ジシアンジアミド、脂肪族ポリアミン、ポリアミド等のアミン類などが挙げられる。
これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化促進剤としては、一般のエポキシ樹脂組成物に用いられるものをいずれも用いることができ、例えば、ベンジルジメチルアミン、各種のイミダゾール系化合物等のアミン類、トリフェニルホスフィンなどの三級ホスフィン類等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂としては、シアネートエステル樹脂、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱硬化性ポリフェニレンエーテル樹脂などを使用することができる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物が含み得る溶媒としては、可溶性イミド骨格樹脂溶液組成物で用いられる溶媒と同様のものを用いても良く、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン類、トルエン、キシレン等の芳香族類、酢酸エチル等のエステル類、エチレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類、メタノール、エタノール等のアルコール類などが挙げられる。成型性を良くするために、溶解性の良いケトン系溶媒が良い。
これらの溶媒は1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
無機充填剤としては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムなどの金属酸化物、微粉末シリカ、溶融シリカ、結晶シリカなどのケイ素化合物、ガラスビーズ等の透明フィラー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの金属水酸化物、その他、炭酸カルシウム、カオリン、マイカ、石英粉末、グラファイト、二硫化モリブデン等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
繊維基材としては例えばガラス繊維布等の無機繊維布、ガラス繊維不織布、有機繊維不織布等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化性樹脂組成物は、その他、保存安定性向上のための紫外線防止剤、可塑剤、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤などのカップリング剤、着色剤や顔料、難燃性を付与するための、ハロゲン系、リン系、窒素系、シリコン系等の難燃剤、ガラス繊維等の補強材等、通常のエポキシ樹脂組成物に配合し得る、各種の添加物を、本発明の目的を損なわない範囲で配合することができる。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂を含む硬化性樹脂組成物は、接着剤、塗料、土木建築用材料、電気・電子部品の絶縁材料等、様々な分野で有効に利用することができるが、特にその優れた耐熱性と低線膨張性、並びに成形加工性から、多層電気積層板や、ビルドアップ法等の新方式プリント配線板に好適に使用される。特に、ビルドアップ法多層プリント配線板用材料として使用される樹脂付き銅箔、接着フィルム等の形態での使用が好ましい。また、フレキシブル積層板用途、レジスト材、シール材等にも使用できる。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂は、アクリル酸、メタクリル酸等で変性して使用することも出来る。
本発明の可溶性イミド骨格樹脂を含む硬化性樹脂組成物は、このビルドアップ法で用いられる銅箔付きフィルムまたはフィルムの樹脂材料として有用である。
本発明の樹脂硬化物は、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化させてなるものである。
本発明の硬化性樹脂組成物の硬化方法は、硬化性樹脂組成物中の配合成分や配合量によっても異なるが、通常、100〜200℃で60〜180分の加熱条件が挙げられる。この加熱は100〜130℃で10〜30分の一次加熱と、一次加熱温度よりも50〜80℃高い150〜200℃で60〜150分の二次加熱との二段処理で行うことが、硬化不良を少なくするという点で好ましい。
本発明の積層体は、本発明の硬化性樹脂組成物を硬化してなる本発明の樹脂硬化体と導電性金属との積層体であり、好ましくは、前述のビルドアップ法に用いられるビルドアップ層としての導電性金属箔付きフィルムである。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量2Lの三つ口フラスコに、前記構造式(10−3)で表されるイミド骨格フェノール化合物45g、ビスフェノールA149g、エピクロルヒドリン620g、2−プロパノール241g、および水90gを仕込み、50℃に昇温して溶解させた後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液141gを1時間かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了時には系内が70℃になるようにした。その後、70℃で30分間保持して反応を行わせた。その反応終了後、水洗して副生塩および過剰の水酸化ナトリウムを除去した。次いで、生成物から減圧下で過剰のエピクロルヒドリンおよび2−プロパノールを留去して、粗製エポキシ樹脂を得た。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量2Lの三つ口フラスコに、前記構造式(10−4)で表されるイミド骨格フェノール化合物75g、ビスフェノールA120g、エピクロルヒドリン550g、2-プロパノール241g、および水80gを仕込み、50℃に昇温して溶解させた後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液125gを1時間かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了時には系内が70℃になるようにした。その後、70℃で30分間保持して反応を行わせた。その反応終了後、水洗して副生塩および過剰の水酸化ナトリウムを除去した。次いで、生成物から減圧下で過剰のエピクロルヒドリンおよび2-プロパノールを留去して、粗製エポキシ樹脂を得た。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量2Lの三つ口フラスコに、前記構造式(10−5)で表されるイミド骨格フェノール化合物20g、ビスフェノールA167g、エピクロルヒドリン640g、2−プロパノール250g、および水90gを仕込み、50℃に昇温して溶解させた後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液146gを1時間かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了時には系内が70℃になるようにした。その後、70℃で30分間保持して反応を行わせた。その反応終了後、水洗して副生塩および過剰の水酸化ナトリウムを除去した。次いで、生成物から減圧下で過剰のエピクロルヒドリンおよび2−プロパノールを留去して、粗製エポキシ樹脂を得た。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量2Lの三つ口フラスコに、前記構造式(10−6)で表されるイミド骨格フェノール化合物40g、ビスフェノールA154g、エピクロルヒドリン417g、2−プロパノール163g、および水62gを仕込み、50℃に昇温して溶解させた後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液143gを1時間かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了時には系内が70℃になるようにした。その後、70℃で30分間保持して反応を行わせた。その反応終了後、水洗して副生塩および過剰の水酸化ナトリウムを除去した。次いで、生成物から減圧下で過剰のエピクロルヒドリンおよび2−プロパノールを留去して、粗製エポキシ樹脂を得た。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量2Lの三つ口フラスコに、前記構造式(10−7)で表されるイミド骨格フェノール化合物200g、エピクロルヒドリン254g、2-プロパノール100gおよび水40gを仕込み、50℃に昇温して溶解させた後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液58gを1時間かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了時には系内が70℃になるようにした。その後、70℃で30分間保持して反応を行わせた。その反応終了後、水洗して副生塩および過剰の水酸化ナトリウムを除去した。次いで、生成物から減圧下で過剰のエピクロルヒドリンおよび2-プロパノールを留去して、粗製エポキシ樹脂を得た。
仕込み原料割合より算出した。なお、nの値およびその平均値は、下記方法で測定される数平均分子量より算出した。
東ソー(株)製 HLC−8120GPC装置を使用し、標準ポリスチレンとして、TSK Standard Polystyrene:F-128(Mw1,090,000、Mn1,030,000)、F-10(Mw106,000、Mn103,000)、F-4(Mw43,000、Mn42,700)、F-2(Mw17,200、Mn16,900)、A-5000(Mw6,400、Mn6,100)、A-2500(Mw2,800、Mn2,700)、A-300(Mw453、Mn387)を使用した検量線を作成し、数平均分子量をポリスチレン換算値として測定した。カラム:東ソー(株)製 TSKGEL SuperHM-H+H5000+H4000+H3000+H2000。溶離液:THF。流速:0.6ml/min。検出:UV(254nm)。温度:40℃。試料濃度:0.1%。インジェクション量:10μl。
JIS K 7236に準じて測定し、固形分換算値として表記した。
JIS K 7242-2に準じて測定し、固形分換算値として表記した。
(特定硬化物の作製)
以下の硬化方法IIで特定硬化物を作製した。
可溶性イミド骨格樹脂と、硬化剤:jERキュアYLH129(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック樹脂、水酸基当量117(g/eq.)、軟化点115(℃))と、硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾールをそれぞれ後述の表1に示す量200mlビーカーに仕込み、260℃のホットプレート上で加熱、溶融混合し、溶融混合樹脂を減圧脱泡した後、セーフベンドライヤー内で、170℃で30分加熱後、200℃で90分加熱し、特定硬化物を得た。
TA Instruments(株)製 2010型DSC熱分析装置を使用し、20℃〜300℃まで10℃/min.で昇温し、Tgを測定した。
SII ナノテクノロジー(株)製 TMA/SS6100装置を使用し、圧縮モードにて、20〜250℃まで5℃/minで昇温し、30℃〜130℃の平均線膨張係数を測定した。
溶媒として、シクロヘキサノン(和光純薬工業(株)製、グレードS、純度99%以上)を用い、60℃に加熱した状態での溶解度を、前述の溶解度の測定方法に従って、目視で測定した。
2Lの三つ口フラスコへの仕込み原料として、ビスフェノールF188g、エピクロルヒドリン385g、および2−プロパノール149gを仕込んだこと以外は実施例1と同様にして、粗製エポキシ樹脂を得、この粗製エポキシ樹脂を実施例1と同様に精製して目的のエポキシ樹脂(VI)を得た。
温度計、撹拌装置、冷却管を備えた内容量2Lの三つ口フラスコに、下記構造式(11)で表されるイミド骨格フェノール化合物200g、エピクロルヒドリン290g、2-プロパノール100gおよび水40gを仕込み、50℃に昇温したが溶解しない為、更にN−メチルピロリドン100gを仕込み、50℃に昇温して溶解させた後、48.5重量%の水酸化ナトリウム水溶液55gを1時間かけて滴下した。その間に徐々に昇温し、滴下終了時には系内が70℃になるようにした。その後、70℃で30分間保持して反応を行わせた。その反応終了後、水洗して副生塩および過剰の水酸化ナトリウムを除去した。次いで、生成物から減圧下で過剰のエピクロルヒドリンおよび2-プロパノールを留去して、粗製エポキシ樹脂溶液(N−メチルピロリドン含有)を得た。
表4,5に示した配合で化合物(X)、化合物(Y)、触媒および溶媒を撹拌機付き耐圧反応容器に入れ、窒素ガス雰囲気下、180℃で5時間、反応を行い、イミド骨格樹脂溶液組成物を得た。得られた樹脂の性状を分析する為、イミド骨格樹脂溶液組成物から定法により溶媒を除去した後、樹脂の性状分析を次の方法で行い、結果を表4,5に示した。
東ソー(株)製 HLC−8120GPC装置を使用し、標準ポリスチレンとして、TSK Standard Polystyrene:F-128(Mw1,090,000、Mn1,030,000)、F-10(Mw106,000、Mn103,000)、F-4(Mw43,000、Mn42,700)、F-2(Mw17,200、Mn16,900)、A-5000(Mw6,400、Mn6,100)、A-2500(Mw2,800、Mn2,700)、A-300(Mw453、Mn387)を使用した検量線を作成し、数平均分子量をポリスチレン換算値として測定した。カラム:東ソー(株)製 TSKGEL SuperHM-H+H5000+H4000+H3000+H2000。溶離液:THF。流速:0.6ml/min。検出:UV(254nm)。温度:40℃。試料濃度:0.1%。インジェクション量:10μl。
実施例6の樹脂のGPCチャートを図2に示す。
仕込み原料割合より計算により算出した。
一般式(1)におけるnの値およびその平均値は、数平均分子量より算出した。
JIS K 7236に準じて測定し、固形分換算値として表記した。
JIS K 7242-2に準じて測定し、固形分換算値として表記した。
JAS.CO日本分光株式会社製;FT/IR−460Plusにて、実施例6の樹脂についてIR測定を実施した。このIRチャートを図3に示す。
(特定硬化物の作製)
以下の硬化方法Iで特定硬化物を作製した。
イミド骨格樹脂の固形分100gと、硬化剤:jER 157S70(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210(g/eq.))5gと、jERキュアYLH129(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック樹脂、水酸基当量117(g/eq.)、軟化点115(℃))2gと、硬化促進剤:2−エチル−4−メチルイミダゾール0.5gと、シクロヘキサン80gと、ジメチルアセトアミド80gとを1000mlビーカーに仕込んで混合し、スリット幅300μmのアプリケーターを用いて、テフロンフィルム(ニチアス(株):テフロンテープ TOMBO9001)上に塗膜を引き、熱風乾燥機にて170℃で30分間保持し、更に200℃で90分間保持して、60〜100μmの厚みの特定硬化物を得た。
得られた特定硬化物のガラス転移温度、線膨張係数(30〜130℃での平均値)を以下の方法で測定した。
SIIナノテクノロジー(株)製 TMA/SS6100装置を使用し、フィルム引っ張りモードにて、20℃〜250℃まで5℃/min.で昇温し、30℃〜130℃の平均線膨張係数およびガラス転移温度を測定した。実施例6の特定硬化物のTMAチャートを図4に示す。
a:jER YX4000(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、テトラメチルビフェノール型エポキシ樹脂、エポキシ当量:186g/eq.、可鹸化塩素濃度:40ppm)
b:jER828(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量:186g/eq、可鹸化塩素濃度:40ppm)
c:jER YX8800(ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ジヒドロキシアントラセン型エポキシ樹脂、エポキシ当量:178g/eq、可鹸化塩素濃度:38ppm)
d:HP4032(大日本インキ工業(株)商品名、1,6−ジヒドロキシナフタレン型エポキシ樹脂、エポキシ当量:142g/eq)
e:構造式(10−3)で表されるイミド骨格フェノール化合物(フェノール性水酸基当量:252g/eq.)
f:構造式(10−4)で表されるイミド骨格フェノール化合物(フェノール性水酸基当量:284g/eq.)
g:構造式(10−5)で表されるイミド骨格フェノール化合物(フェノール性水酸基当量:260g/eq.)
h:構造式(10−6)で表されるイミド骨格フェノール化合物(フェノール性水酸基当量:266g/eq.)
i:構造式(10−7)で表されるイミド骨格フェノール化合物(フェノール性水酸基当量:328g/eq.)
j:構造式(11)で表されるイミド骨格フェノール化合物(フェノール性水酸基当量:252g/eq.)
k:ビスフェノールA(フェノール性水酸基当量:114g/eq.)
l:シクロヘキサノン
m:N,N−ジメチルアセトアミド
n:ジメチルホルムアミド
0:50重量%テトラメチルアンモニウムクロライド水溶液(窒素含有量:6.39%)
p:29重量%テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(窒素含有量:4.46%)
実施例1、5〜10、および比較例4で製造したイミド骨格樹脂を、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドに表6に示す割合で溶解させ、褐色透明なイミド骨格樹脂溶液組成物を調製した。
このイミド骨格樹脂溶液組成物を、それぞれサンプル瓶に入れ、40℃恒温の熱風循環式乾燥機中に30日間保存し、30日後に、イミド骨格樹脂溶液組成物がゲル化し、固化していないかを、手で振り混ぜながら、目視で確認し、結果を表6に示した。
実施例1、6〜10および比較例3で得られたイミド骨格樹脂および市販のエポキシ樹脂を使用して表7に示す配合割合でワニスを作成し、300μmのアプリケーターを用いて、銅箔(F3−WS)上に塗膜を引き、熱風乾燥機にて170℃で30分間保持し、更に200℃で90分間保持して、60〜100μmの厚みの銅箔付硬化樹脂を得た。
jER YX4000:ジャパンエポキシレジン(株)商品名、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂、エポキシ当量186(g/eq.)
jER 157S70:ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量210(g/eq.)
jERキュア YLH129:ジャパンエポキシレジン(株)商品名、ビスフェノールAノボラック樹脂、水酸基当量117(g/eq.)、軟化点115(℃)
B103:日本軽金属(株)商品名、水酸化アルミニウム、平均粒径8μm
AroCy B−30:Huntsuman(株)商品名、ビスフェノールA ジシアネート樹脂
F3−WS:古川サーキットホイル(株)商品名、電解銅箔、厚み18μm
SIIナノテクノロジー(株)製 TMA/SS6100装置を使用し、フィルム引っ張りモードにて、20℃〜250℃まで5℃/min.で昇温し、30℃〜130℃の平均線膨張係数およびガラス転移温度を測定した。
ESPEC製 EHS−211MD装置を使用し、測定条件85℃/85%RH/168時間にて、フィルムの吸水率の値を測定した。
JIS C6481に準じて測定した。
1A 回路
2 フィルム
2A 銅箔
3 銅箔付きフィルム
Claims (15)
- 下記一般式(1)で表されるイミド骨格樹脂であって、シクロヘキサノンに対して、60℃で、1重量%以上の溶解度を有する可溶性イミド骨格樹脂。
Bは、水素原子、または下記構造式(5)で表される基であり、2個のBは互いに同一であっても、異なっていてもよい。
nは、0〜200の整数である。
但し、Bが両方とも水素原子である場合、nは1以上の整数である。)
mは、0または1である。
Xは、単結合、或いは炭素数1〜20の2価の炭化水素基、−O−、−S−、−SO2−、またはCO−である。)
R4、R5、R6は、それぞれ独立に、水素原子、フェニル基、または炭素数1〜10の炭化水素基である。2個のR4、R5、R6は、それぞれ、互いに同一であってもよく、異なっていてもよい。また、ベンゼン環上の隣接した炭素原子に結合したR5とR6は、互いに結合して炭素数4〜20の芳香環を含む環状基を形成してもよい。
Yは単結合、−SO2−、−O−、−CO−、−C(CF3)2−、−S−、または炭素数1〜20の2価の炭化水素基から選ばれる基である。)
- 請求項1または2において、硬化剤と硬化促進剤のみを配合してなる硬化物のガラス転移温度が130℃以上で、ガラス転移温度以下における線膨張係数が75ppm/℃未満であることを特徴とする可溶性イミド骨格樹脂。
- エポキシ基およびイミド基を有するイミド骨格樹脂であって、シクロヘキサノンに対して、60℃で、1重量%以上の溶解度を有し、硬化剤と硬化促進剤のみを配合してなる硬化物のガラス転移温度が130℃以上で、ガラス転移温度以下における線膨張係数が75ppm/℃未満であることを特徴とする可溶性イミド骨格樹脂。
- 請求項4において、イミド基が、置換または無置換のフタルイミド基であることを特徴とする可溶性イミド骨格樹脂。
- 請求項4または5において、主鎖上にイミド基およびヒドロキシエチレン基を有するイミド骨格樹脂であることを特徴とする可溶性イミド骨格樹脂。
- 下記一般式(7)、下記一般式(8)、および下記一般式(9)のいずれかで表される2官能エポキシ樹脂と、下記一般式(2−2)、下記一般式(3−2)、および下記一般式(4−2)のいずれかで表される2価フェノール化合物とを、触媒の存在下で反応させることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の可溶性イミド骨格樹脂の製造方法。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の可溶性イミド骨格樹脂1〜90重量%が、ケトン系溶媒および/またはジメチルアセトアミドを全溶媒成分中10重量%以上含有する溶媒に溶解していることを特徴とする可溶性イミド骨格樹脂溶液組成物。
- 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の可溶性イミド骨格樹脂を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物。
- 請求項10において、更に、硬化剤および硬化促進剤を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物。
- 請求項10または11において、更に、前記可溶性イミド骨格樹脂以外のエポキシ樹脂、エポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂、および無機充填剤よりなる群から選ばれる1種または2種以上を含むことを特徴とする硬化性樹脂組成物。
- 請求項10ないし12のいずれか1項において、プリント配線板に使用されることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
- 請求項10ないし13のいずれか1項に記載の硬化性樹脂組成物を硬化してなる樹脂硬化物。
- 請求項14に記載の樹脂硬化物と導電性金属との積層体。
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