JP2012140538A - 重合性組成物、樹脂成形体、及び積層体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、ビニリデン基を1つ有する一官能化合物、ビニリデン基を2つ有する二官能化合物、及びビニリデン基を3つ有する三官能化合物を含有してなり、かつ前記一官能化合物、前記二官能化合物、及び前記三官能化合物の含有割合が重量比(一官能化合物:二官能化合物:三官能化合物)で1〜20:0.1〜20:10〜25である、重合性組成物、該組成物を用いてなる架橋性樹脂成形体及び架橋樹脂成形体、並びに、少なくとも、前記架橋性樹脂成形体、又は前記架橋樹脂成形体からなる層を有してなる積層体。
【選択図】なし
Description
本発明の目的は、高周波領域での誘電正接が極めて小さく、配線埋め込み性、耐熱性、及びめっき性に優れた積層体の製造に有用な、重合性組成物、架橋性樹脂成形体及び架橋樹脂成形体、並びに、それらを用いて得られる積層体を提供することにある。
〔1〕シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、ビニリデン基を1つ有する一官能化合物、ビニリデン基を2つ有する二官能化合物、及びビニリデン基を3つ有する三官能化合物を含有してなり、かつ前記一官能化合物、前記二官能化合物、及び前記三官能化合物の含有割合が重量比(一官能化合物:二官能化合物:三官能化合物)で1〜20:0.1〜20:10〜25である、重合性組成物、
〔2〕一官能化合物が一官能メタクリレート化合物であり、二官能化合物が二官能メタクリレート化合物であり、三官能化合物が三官能メタクリレート化合物である、前記〔1〕記載の重合性組成物、
〔3〕充填剤をさらに含有する前記〔1〕又は〔2〕記載の重合性組成物、
〔4〕連鎖移動剤をさらに含有する前記〔1〕〜〔3〕いずれか記載の重合性組成物、
〔5〕前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の重合性組成物を塊状重合してなる架橋性樹脂成形体、
〔6〕前記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載の重合性組成物を塊状重合してなる重合体を架橋してなる架橋樹脂成形体、並びに
〔7〕少なくとも、前記〔5〕に記載の架橋性樹脂成形体、又は前記〔6〕に記載の架橋樹脂成形体からなる層を有してなる積層体、
が提供される。
本発明に使用されるシクロオレフィンモノマーは、炭素原子で形成される脂環構造を有し、かつ該脂環構造中に重合性の炭素−炭素二重結合を1つ有する化合物である。本明細書において「重合性の炭素−炭素二重結合」とは、連鎖重合(開環重合)可能な炭素−炭素二重結合をいう。開環重合には、イオン重合、ラジカル重合、及びメタセシス重合など、種々の形態のものが存在するが、本発明においては、通常、メタセシス開環重合をいう。
シクロオレフィンモノマーは、アルキル基、アルケニル基、アルキリデン基、及びアリール基などの、炭素数1〜30の炭化水素基や、カルボキシル基や酸無水物基などの極性基を置換基として有していてもよいが、得られる積層体を低誘電正接とする観点から、極性基を持たない、すなわち、炭素原子と水素原子のみで構成されるものが好ましい。
これらのシクロオレフィンモノマーは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の重合性組成物に配合するシクロオレフィンモノマー中、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマーと架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマーとの配合割合は所望により適宜選択すればよいが、重量比の値(架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマー/架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマー)で、通常、5/95〜100/0、好ましくは10/90〜90/10、より好ましくは15/85〜70/30の範囲である。当該配合割合がかかる範囲にあれば、得られる積層体において、耐熱性を高度に向上させることができ、好適である。
本発明に使用される重合触媒としては、前記シクロオレフィンモノマーを重合できるものであれば特に限定はないが、本発明の重合性組成物は、後述の架橋性樹脂成形体の製造において、直接塊状重合に供して用いるのが好適であり、通常、メタセシス重合触媒を用いるのが好ましい。
体が挙げられる。
げられる。
本発明に使用される架橋剤は、本発明の重合性組成物を重合反応に供して得られる重合体(シクロオレフィンポリマー)において架橋反応を誘起する目的で使用される。従って、該重合体は、後架橋可能な熱可塑性樹脂となりうる。ここで「後架橋可能な」とは、該樹脂を加熱することにより架橋反応を進行させて架橋樹脂になし得ることを意味する。前記重合体を基材樹脂とする本発明の架橋性樹脂成形体は、加熱により溶融するが、高粘度であるため、その形状は保持する一方、任意の部材を接触させた場合、その表面では、該部材の形状に対し樹脂が追従性を発揮し、最終的に架橋して硬化する。本発明の架橋性樹脂成形体のかかる特性は、本発明の架橋性樹脂成形体を積層し、加熱して溶融、架橋して得られる積層体において層間密着性及び配線埋め込み性の発現に寄与するものと考えられる。
本発明の重合性組成物には、ビニリデン基を1つ有する一官能化合物(以下、単に一官能化合物という場合がある。)、ビニリデン基を2つ有する二官能化合物(以下、単に二官能化合物という場合がある。)、及びビニリデン基を3つ有する三官能化合物(以下、単に三官能化合物という場合がある。)が用いられるが、これらの化合物は、本発明の重合性組成物を重合反応に供して得られる重合体の架橋を促進する架橋助剤として機能する。これらの化合物はいずれも、開環重合反応には関与しないが、ビニリデン基により、架橋剤で誘起される架橋反応に関与しうる。本発明の重合性組成物において、これらの一官能化合物、二官能化合物、及び三官能化合物は、重量比(一官能化合物:二官能化合物:三官能化合物)で1〜20:0.1〜20:10〜25の含有割合で用いられる。
本発明に使用する一官能化合物、二官能化合物及び三官能化合物はいずれも、本発明の架橋性樹脂成形体を構成する重合体中、実質的に遊離の状態で存在しており、従って、該重合体に対し可塑効果を発現する。そのため、該成形体を加熱すると重合体が溶融し、適度な流動性を示す。一方、該成形体の加熱を続けると架橋剤により架橋反応が誘起されるが、一官能化合物、二官能化合物及び三官能化合物はいずれも、架橋反応に関与して重合体への結合反応性を示すことから、架橋反応の進行と共に、遊離の状態で存在するものが減少し、架橋反応の終了時点では、重合体に結合するものと推定される。一官能化合物、二官能化合物及び三官能化合物は上記の通りの特性を示すが、重合体への結合反応性は一官能化合物<二官能化合物<三官能化合物の順で高いようであり、従って、可塑効果は、三官能化合物<二官能化合物<一官能化合物の順で長く発現されうる。架橋助剤は、得られる積層体において架橋密度を高め、積層体の耐熱性を向上させる意図で用いられるが、架橋性樹脂成形体の加熱時に、該成形体を構成する重合体で、より早期に架橋構造が形成されると充分な重合体の流動性が得られず、架橋性樹脂成形体表面の、他の部材に対する樹脂の追従性が低下する。その点、一官能化合物、二官能化合物及び三官能化合物を組合わせて用いると、重合体において、三官能化合物による可塑効果の発現が消失した後においても、一官能化合物や二官能化合物による可塑効果の持続的発現が期待でき、得られる積層体では、配線埋め込み性、及び耐熱性が非常にバランス良く向上することになる。
すなわち、本発明においては、得られる積層体において配線埋め込み性の向上に寄与する、硬化時における基材樹脂の適度な流動性の発現と、得られる積層体において耐熱性の向上に寄与する、硬化後の基材樹脂の架橋密度の増加、という相反する物理現象を、所定の一官能化合物、二官能化合物及び三官能化合物を前記範囲の含有割合で組合わせて用いることにより両立させている。
反対に、それらの一官能化合物、二官能化合物及び三官能化合物を前記範囲の含有割合で用いない場合、一官能化合物の割合が過剰であると、得られる積層体に一官能化合物が残存して揮発成分となり、耐熱性及びめっき性が不充分になり、一官能化合物の割合が不足すると、積層体で充分な配線埋め込み性が得られない、また、二官能化合物の割合が過剰であると、得られる積層体において誘電正接が悪化し、二官能化合物の割合が不足すると、積層体で充分な配線埋め込み性が得られない、さらに、三官能化合物の割合が過剰であると、得られる積層体において誘電正接が悪化し、三官能化合物の割合が不足すると、積層体で充分な耐熱性が得られない。
ビニリデン基を1つ有する一官能化合物の具体例としては、イソプロペニルベンゼン、2-イソプロペニルトルエン、4-イソプロペニルトルエン、2-イソプロペニルナフタレン、イソプロペニルオキシトリメチルシラン、及び酢酸イソプロペニルなどの、イソプロペニル基を1つ有する一官能化合物;及びベンジルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレートオクテニルメタクリレート、トリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、メトキシジエチレングリコールメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、及びジシクロペンタニルメタクリレートなどの、メタクリル基を1つ有する一官能化合物;などが挙げられる。ビニリデン基を1つ有する一官能化合物としては、メタクリル基を1つ有する一官能化合物(一官能メタクリレート化合物)が好ましい。
ビニリデン基を2つ有する二官能化合物の具体例としては、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、及びo−ジイソプロペニルベンゼンなどの、イソプロペニル基を2つ有する二官能化合物;エチレンジメタクリレート、1,3−ブチレンジメタクリレート、1,4−ブチレンジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ビスフェノールジメタクリレート、トリシクロデカンジメタノールジメタクリレート、1、3―アダマンチルジメタノールジメタクリレート、1、4−アダマンチルジメタノールジメタクリレート、及び2,2’−ビス(4−メタクリロキシジエトキシフェニル)プロパンなどの、メタクリル基を2つ有する二官能化合物などが挙げられる。ビニリデン基を2つ有する二官能化合物としては、メタクリル基を2つ有する二官能化合物(二官能メタクリレート化合物)が好ましい。
ビニリデン基を3つ有する三官能化合物の具体例としては、トリメチロ−ルプロパントリメタクリレートやペンタエリトリトールトリメタクリレートなどの、メタクリル基を3つ有する三官能化合物などが挙げられる。ビニリデン基を3つ有する三官能化合物としては、メタクリル基を3つ有する三官能化合物(三官能メタクリレート化合物)が好ましい。
本発明の重合性組成物には、上記する、シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、一官能化合物、二官能化合物、及び三官能化合物を必須成分として、所望により、充填剤、重合調整剤、重合反応遅延剤、連鎖移動剤、老化防止剤、及びその他の配合剤を添加することができる。
高誘電フィラーとしては、工業的に使用されるものであれば格別な限定なく用いることができるが、特に1GHzにて20℃で測定される比誘電率が、通常、5以上、好ましくは10以上、より好ましくは15以上のものが好適である。かかる高誘電フィラーとしては、例えば、ジルコン酸カルシウム、ジルコン酸ストロンチウム、ジルコン酸鉛、及びジルコニアなどのジルコン酸化物;チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、チタン酸コバルト、チタン酸亜鉛、及びチタニアなどのチタン酸化物;などを挙げることができる。
低線膨張フィラーの線膨張係数としては、通常、15ppm/℃以下である。低線膨張フィラーの線膨張係数は、熱機械分析装置(TMA)により測定することができる。かかる低線膨張フィラーとしては、工業的に用いられるものであれば格別な限定なく用いることができる。例えば、シリカ、シリカバルーン、アルミナ、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化すず、酸化ベリリウム、バリウムフェライト、及びストロンチウムフェライト等の無機酸化物;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、及び炭酸水素ナトリウム等の無機炭酸塩;硫酸カルシウム等の無機硫酸塩;タルク、クレー、マイカ、カオリン、フライアッシュ、モンモリロナイト、ケイ酸カルシウム、ガラス、及びガラスバルーン等の無機ケイ酸塩;などが挙げられ、好ましくはシリカである。
これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明の重合性組成物への連鎖移動剤の配合量としては、得られる積層体の配線埋め込み性と耐熱性とのバランスを考慮し、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常、0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部である。
本発明の架橋性樹脂成形体は、前記重合性組成物を塊状重合することにより得られる。重合性組成物を塊状重合して架橋性樹脂成形体を得る方法としては、例えば、(a)重合性組成物を支持体上に塗布し、次いで塊状重合する方法、(b)重合性組成物を成形型内に注入し、次いで塊状重合する方法、(c)重合性組成物を繊維状強化材に含浸させ、次いで塊状重合する方法などが挙げられる。
本発明の架橋性樹脂成形体は、例えば、プリプレグとして、本発明の架橋樹脂成形体及
び積層体の製造に好適に用いられる。
本発明の架橋樹脂成形体は、本発明の重合性組成物を塊状重合し、得られた重合体を架橋してなるものである。かかる架橋樹脂成形体は、例えば、前記架橋性樹脂成形体を架橋することにより得られる。本発明の架橋樹脂成形体においては、前記一官能化合物、二官能化合物、及び三官能化合物が基材樹脂に結合し、実質的に遊離の状態で存在するものがなく、例えば、一官能化合物が揮発成分となることがない。めっき対象物に揮発成分が多い場合、めっき形成及び対象物への付着を阻害ことから、該対象物のめっき性が低下する。本発明の架橋樹脂成形体には、前記の通り、揮発成分が実質的に含まれないため、該成形体は優れためっき性を有する。本発明の架橋樹脂成形体の揮発成分量としては、該成形体中、通常、0.1重量%未満である。本発明の架橋樹脂成形体を用いてなる積層体においても同様に揮発成分量は、通常、0.1重量%未満であり、当該成分は実質的に含まれないため、本発明の積層体は優れためっき性を有する。
本発明の積層体は、少なくとも、前記架橋性樹脂成形体、又は前記架橋樹脂成形体からなる層を有してなるものである。架橋性樹脂成形体、又は架橋樹脂成形体からなる層が複数存在する場合、両成形体はそれぞれ、連続的に積層されていても、他の層を挟んで間接的に積層されていてもよい。
本発明の架橋性樹脂成形体からなる層を有する積層体としては、例えば、前記(a)の方法で得られる、銅箔と架橋性樹脂成形体とが層状に一体化してなるRCCが挙げられる。また、本発明の架橋樹脂成形体からなる層を有する積層体としては、例えば、前記(a)の方法に準じて得られる、銅箔と架橋樹脂成形体とが層状に一体化してなるCCLが挙げられる。前記(a)の方法において、支持体として、別途得られた架橋樹脂成形体を用いれば、架橋性樹脂成形体からなる層と架橋樹脂成形体からなる層とを有する積層体を得ることもできる。
また、架橋性樹脂成形体がシート状又はフィルム状である場合、該成形体、及び所望により、シート状又はフィルム状の架橋樹脂成形体を、任意に積層し、又はさらに、例えば、前記金属箔を積層し、熱プレスして架橋することにより、架橋樹脂成形体からなる層を有する、本発明の積層体が得られる。その際、前記RCCやCCLなどの積層体を積層してもよい。熱プレスするときの圧力は、通常、0.5〜20MPa、好ましくは3〜10MPaである。熱プレスは、真空又は減圧雰囲気下で行ってもよい。熱プレスは、平板成形用のプレス枠型を有する公知のプレス機、シートモールドコンパウンド(SMC)やバルクモールドコンパウンド(BMC)などのプレス成形機を用いて行なうことができる。
(1)揮発成分量
積層体をエッチングして銅箔を除去した後、1mm角程度に裁断後、そのサンプルをちょうど1gになるよう定量した。得られた裁断後のサンプルをトルエンに2時間浸漬し、トルエンに溶解した揮発成分をガスクロマトグラフィー(島津製作所社製、型番GC−2010)により定量し、以下の基準に従って評価した。
〔評価基準〕
○:揮発成分0.1%未満
×:揮発成分0.1%以上
(2)めっき性
積層体上に、L/S=30μmで配線長50mmの50本の配線パターンを形成し、目視観察により、以下の基準に従って評価した。
〔評価基準〕
○:50本の配線のいずれもが形状に乱れが無い
△:一部形状に乱れはあるが、配線の欠損は無い
×:配線に欠損がある
(3)誘電正接
積層体を3cm角に切り出し、エッチングして銅箔を除去した後、インピーダンスアナライザー(アジレントテクノロジー社製、型番E4991A)を用いて20℃で周波数1GHzにおける誘電正接(tanδ)を容量法にて測定し、以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
○:0.002以下
×:0.002超
(4)配線埋め込み性
プリプレグを回路基板(L/S=30μmの配線を15本配置した試験基板)上に重ね、200℃で10分間、3MPaにて加熱プレスを行い積層体を得た。該積層体を、配線方向に対し垂直な方向で任意に3箇所で切断した。得られた積層体の切断面を目視により観察し、回路基板上の樹脂層への配線埋め込み性について以下の基準で評価した。なお、○及び◎の評価であれば、積層体は高周波基板材料として問題なく機能する。
〔評価基準〕
◎:配線が埋め込まれていない部分がない
○:配線が一部埋め込まれていない
×:配線が埋め込まれていない
(5)耐熱性
積層体をエッチングして銅箔を除去した後、TMA(SIIナノテクノロジー社製、SS6100標準型)を用いてガラス転移点(Tg)を測定し、以下の基準で耐熱性を評価
した。
〔評価基準〕
○:160℃超
×:160℃以下
(6)難燃性
積層体の銅箔をエッチング処理により取り除いたものから短冊状試験片(15mm×125mm)を切り出し、炎を該試験片に10秒間接炎し、離炎後の有炎を観察し、以下の
基準で評価した。
○ : 離炎後の有炎はあるが、間もなく消える
× : 離炎後の有炎が上部まで達し、激しく燃えた
ベンジリデン(1、3−ジメシチル−4−イミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド 0.05部と、トリフェニルホスフィン 0.01部とを、インデン 1.51部に溶解させて触媒液を調製した。
これとは別に、シクロオレフィンモノマーとして、エチリデンテトラシクロ[6.2.1.13,6.02,7]ドデカ−4−エン(ETD)60部、ジシクロペンタジエン(DCPD)40部;連鎖移動剤としてジビニルベンゼン 1.6部;架橋剤としてジ−t−ブチルパーオキサイド(1分間半減期温度186℃)1.14部;一官能化合物としてベンジルメタクリレート 12部、二官能化合物としてトリシクロデカンジメタノールジメタクリレート 5部、及び三官能化合物としてトリメチロールプロパントリメタクリレート 20部;充填剤として、シリカ(アドマテックス社製、製品名SO−E2、シランカップリング剤処理品 平均粒径0.5μm)100部と、非ハロゲン難燃剤である三酸化アンチモン(PATOX−M、日本精鉱社製)20部、及びハロゲン難燃剤であるエタン−1、2−ビス(ペンタブロモフェニル)(SAYTEX8010、アルベマール社製)40部;並びにフェノール系老化防止剤として3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール0.28部を混合してモノマー液を調製した。これに上記触媒液をシクロオレフィンモノマー100g当り0.62mLの割合で加えて撹拌し、重合性組成物を調製した。
ついで、得られた重合性組成物をガラスクロス(Eガラス)に含浸させ、これを120℃
にて3.5分間で塊状重合反応を行い、厚さ0.13mmのプリプレグを得た。
次に、作製したプリプレグ6枚を積層し、次いで12μmF0銅箔(シランカップリン
グ剤処理電解銅箔、古河電工社製)で挟み、180℃、60分間、3MPaにて加熱プレスを行って積層体を得た。得られた積層体について、揮発成分量、誘電正接、耐熱性、及び難燃性を評価した。一方、配線埋め込み性は、前記(4)配線埋め込み性に記載した方法により別途積層体を得、それを用いて評価した。それらの結果を表1に示す。なお、揮発成分量は0%であった。
次いで、めっき前処理として、上記水洗後の積層体を、アルカップアクチべータMAT−1−A(上村工業社製)が200mL/L、アルカップアクチべータM AT−1−B(上村工業社製)が30mL/L、及び水酸化ナトリウムが0.35g/Lになるように調整した60℃のPd塩含有めっき触媒水溶液に5分間浸漬した。この積層体を水槽に1分間揺動浸漬し、更に別の水槽に1分間揺動浸漬することにより水洗した。次いで、アルカップレデューサーMAB−4−A(上村工業社製)が20mL/L、及びアルカップレデューサーMAB−4−B(上村工業社製)が200mL/Lになるように調整した溶液に35℃で、3分間浸漬し、めっき触媒を還元処理した。このようにしてめっき触媒を吸着させ、めっき前処理を施した積層体を得た。
トリシクロデカンジメタノールジメタクリレートの配合量を0部にしたこと以外は実施例1と同様にしてプリプレグ、積層体、及び多層回路基板を得、同様に評価した。結果を表1に示す。なお、揮発成分量は0.5%以上であった。
ベンジルメタクリレートの配合量を0部にしたこと以外は実施例1と同様にしてプリプレグ、積層体、及び多層回路基板を得、同様に評価した。結果を表1に示す。なお、揮発成分量は0%であった。
トリメチロールプロパントリメタクリレートの配合量を0部にしたこと以外は実施例1と同様にしてプリプレグ、積層体、及び多層回路基板を得、同様に評価した。結果を表1に示す。なお、揮発成分量は0.5%以上であった。
Claims (7)
- シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、ビニリデン基を1つ有する一官能化合物、ビニリデン基を2つ有する二官能化合物、及びビニリデン基を3つ有する三官能化合物を含有してなり、かつ前記一官能化合物、前記二官能化合物、及び前記三官能化合物の含有割合が重量比(一官能化合物:二官能化合物:三官能化合物)で1〜20:0.1〜20:10〜25である、重合性組成物。
- 一官能化合物が一官能メタクリレート化合物であり、二官能化合物が二官能メタクリレート化合物であり、三官能化合物が三官能メタクリレート化合物である、請求項1記載の重合性組成物。
- 充填剤をさらに含有する請求項1又は2記載の重合性組成物。
- 連鎖移動剤をさらに含有する請求項1〜3いずれか記載の重合性組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の重合性組成物を塊状重合してなる架橋性樹脂成形体。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の重合性組成物を塊状重合してなる重合体を架橋してなる架橋樹脂成形体。
- 少なくとも、請求項5に記載の架橋性樹脂成形体、又は請求項6に記載の架橋樹脂成形体からなる層を有してなる積層体。
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