JP2012149155A - 熱硬化性樹脂組成物及びこれを用いたプリプレグ、積層板並びにプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(a)1分子中に少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有するマレイミド化合物、(b)分子構造中に酸性置換基を有するシリコーン化合物、及び(c)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物である。
【選択図】なし
Description
プリント配線板用積層板としては、エポキシ樹脂を主剤とした樹脂組成物とガラス織布とを硬化・一体成形したものが一般的である。エポキシ樹脂は、絶縁性や耐熱性、コスト等のバランスに優れるが、近年のプリント配線板の高密度実装、高多層化構成にともなう耐熱性向上への要請に対応するには、どうしてもその耐熱性には限界がある。さらに、熱膨張率が大きいため、芳香環を有するエポキシ樹脂の選択やシリカ等の無機充填材を高充填化することで低熱膨張化を図っている(特許文献1参照)。しかし、充填量を増やすことは吸湿による絶縁信頼性の低下や樹脂−配線層の密着不足、プレス成形不良を起こすことが知られている。
また、特許文献2に記載の変性イミド樹脂組成物は耐湿性や接着性が改良されるものの、メチルエチルケトン等の汎用性溶剤への可溶性確保のため、水酸基とエポキシ基を含有する低分子化合物で変性するので、得られる変性イミド樹脂の耐熱性がポリビスマレイミド樹脂と比較すると、大幅に劣るという問題があった。
すなわち、本発明は、次の(1)〜(13)に示す発明に関する。
(1)(a)1分子中に少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有するマレイミド化合物、(b)分子構造中に酸性置換基を有するシリコーン化合物、及び(c)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
(2)さらに、(d)1分子中に少なくとも2個の1級アミノ基を有するアミン化合物を含有する上記(1)に記載の熱硬化性樹脂組成物。
(3)さらに、(e)下記一般式(I)に示す酸性置換基を有するアミン化合物を含有する上記(1)又は(2)に記載の熱硬化性樹脂組成物。
(4)前記(b)成分が両末端に酸性置換基を有するシリコーン化合物である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(5)前記(b)成分がどちらか一方の末端に酸性置換基を有するシリコーン化合物である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(6)前記(b)成分が側鎖に酸性置換基を有するシリコーン化合物である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(7)前記(b)成分が側鎖及び少なくとも一方の末端に酸性置換基を有するシリコーン化合物である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(8)前記(b)成分の酸性置換基が水酸基、カルボキシル基、チオール基及びシラノール基からなる群から選ばれる少なくとも1種である上記(1)〜(7)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(9)前記(c)成分がエポキシ樹脂又はシアネート樹脂である(1)〜(8)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(10)さらに、(f)無機充填材を含有する(1)〜(9)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(11)(1)〜(10)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物を用いてなるプリプレグ。
(12)上記(11)に記載のプリプレグを用いて積層成形されてなる積層板。
(13)上記(12)に記載の積層板を用いて製造されてなる多層プリント配線板。
以下、各構成成分について詳細に説明する。
これらの中で、成形性や電気絶縁性の点からエポキシ樹脂及びシアネート樹脂が好ましい。
また、エポキシ樹脂としては、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、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、ビスフェノールFノボラック型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、トリアジン骨格含有エポキシ樹脂、フルオレン骨格含有エポキシ樹脂、トリフェノールフェノールメタン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、キシリレン型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、多官能フェノール類及びアントラセン等の多環芳香族類のジグリシジルエーテル化合物およびこれらにリン化合物を導入したリン含有エポキシ樹脂等が挙げられ、これらの中で、耐熱性、難燃性の点からビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂が好ましい。これらは1種又は2種以上を混合して使用できる。
本発明の(d)1分子中に少なくとも2個の1級アミノ基を有するアミン化合物としては、特に限定されるものではないが、例えば、m−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、4、6−ジメチル−m−フェニレンジアミン、2、5−ジメチル−p−フェニレンジアミン、2、3、5、6−テトラメチル−p−フェニレンジアミン、2、4−ジアミノメシチレン、m−キシレン−2、5−ジアミン、m−キシリレンジアミン、p−キシリレンジアミン、2、4−ジアミノトルエン、2、5−ジアミノトルエン、2、4−ビス(アミノ−t−ブチル)トルエン、2、4−ジアミノキシレン、2、4−ジアミノピリジン、2、6−ジアミノピリジン、2、5−ジアミノピリジン、2、4−ジアミノデュレン、4、5−ジアミノ−6−ヒドロキシ−2−メルカプトピリミジン、3−ビス(3−アミノベンジル)ベンゼン、4−ビス(4−アミノベンジル)ベンゼン、1、4−ビス(4−アミノフェニル)ベンゼン、1、3−ビス(3−アミノフェノキシ)ベンゼン、1、3−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、1、4−ビス(4−アミノフェノキシ)ベンゼン、3−ビス(3−(3−アミノフェノキシ)フェノキシ)ベンゼン、4−ビス(4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ)ベンゼン、3−ビス(3−(3−(3−アミノフェノキシ)フェノキシ)フェノキシ)ベンゼン、4−ビス(4−(4−(4−アミノフェノキシ)フェノキシ)フェノキシ)ベンゼン、3−ビス(α、α−ジメチル−3−アミノベンジル)ベンゼン、1、4−ビス(α、α−ジメチル−3−アミノベンジル)ベンゼン、3−ビス(α、α−ジメチル−4−アミノベンジル)ベンゼン、ビス(4−メチルアミノペンチル)ベンゼン、p−ビス(2−メチル−4−アミノペンチル)ベンゼン、1、4−ビス(3−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン、ビス[(4−アミノフェニル)−2−プロピル]1、4−ベンゼン、2、5−ジアミノベンゼンスルホン酸、3、3'−ジアミノジフェニルメタン、4、4'−ジアミノジフェニルメタン、3、3'−ジメチル−4、4'−ジアミノジフェニルメタン、3、3'、5、5'−テトラメチル−4、4'−ジアミノジフェニルメタン、3、3'−ジエチル−4、4'−ジアミノジフェニルメタン、3、3'−ジメチル、5、5'−ジエチル−4、4'−ジアミノジフェニルメタン、4、4'−メチレン−ビス(2−クロロアニリン)、3、3'−ジアミノジフェニルエタン、4、4'−ジアミノジフェニルエタン、2、2'−ジアミノジフェニルプロパン、3、3'−ジアミノジフェニルプロパン、4、4'−ジアミノジフェニルプロパン、2、2'−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2、2'−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン、3−(2'、4'−ジアミノフェノキシ)プロパンスルホン酸、ビス(4−アミノフェニル)ジエチルシラン、3、3’−ジアミノベンゾフェノン、4、4’−ジアミノベンゾフェノン、3、3’−ジアミノジフェニルエーテル、4、4’−ジアミノジフェニルエーテル、3、3'−ジメチル−4、4'−ジアミノジフェニルエーテル、ビス(4−アミノ−t−ブチルフェニル)エ−テル、4、4'−ジアミノジフェニルエーテル−2、2'−ジスルホン酸、3、3'−ジアミノジフェニルスルホン、4、4'−ジアミノジフェニルスルホン、ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4−(3−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ベンジジン、2、2'−ジメチル−4、4'−ジアミノビフェニル、3、3'−ジメチル−4、4'−ジアミノビフェニル、3、3'−ジメトキシ−4、4'−ジアミノビフェニル、3、3'−ジメチル−4、4'−ジアミノビフェニル−6、6'−ジスルホン酸、2、2'、5、5'−テトラクロロ−4、4'−ジアミノビフェニル、3、3'−ジクロロ−4、4'−ジアミノビフェニル、3、3'−ジクロロ−4、4'−ジアミノビフェニル、4、4'−ビス(4−アミノフェノキシ)ビフェニル、4、4'−ジアミノジフェニルスルフィド、4、4'−ジアミノ−3、3'−ビフェニルジオール、1、5−ジアミノナフタレン、1、4−ジアミノナフタレン、2、6−ジアミノナフタレン、9、9'−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン、9、9'−ビス(4−アミノフェニル)フルオレン−2、7−ジスルホン酸、9、9'−ビス(4−アミノフェノキシフェニル)フルオレン、ジアミノアントラキノン、3、7−ジアミノ−2、8−ジメチルジベンゾチオフェンスルホン等の芳香族アミン類;エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、2、5−ジメチルヘキサメチレンジアミン、3−メトキシヘキサメチレンジアミン、2、5−ジメチルヘプタメチレンジアミン、3−メチルヘプタメチレンジアミン、4、4−ジメチルヘプタメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、1、4−ジアミノシクロヘキサン、1、3−ビス(3−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ジアミノポリシロキサン、2、5−ジアミノ−1、3、4−オキサジアゾ−ル、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の脂肪族アミン類;メラミン、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、2、4−ジアミノ−6−ビニル−s−トリアジン、2、4−ジアミノ−6−アリル−s−トリアジン、2、4−ジアミノ−6−アクリロイルオキシエチル−s−トリアジン、2、4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−s−トリアジン等のグアナミン化合物類が挙げられる。
これらの中で、溶解性の点からシクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メチルセロソルブ、γ−ブチロラクトンが好ましく、低毒性であることや揮発性が高く残溶剤として残りにくい点から、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジメチルアセトアミドが特に好ましい。
(a)と(d)の反応温度は、50〜200℃であることが好ましく70〜160℃であることが特に好ましい。反応時間は0.1〜10時間であることが好ましく、1〜6時間であることが特に好ましい。
また、この反応には任意に反応触媒を使用することができ、特に限定されない。反応触媒の例としては、トリエチルアミン、ピリジン、トリブチルアミン等のアミン類、メチルイミダゾール、フェニルイミダゾール等のイミダゾール類、トリフェニルホスフィン等のリン系触媒等があげられ、1種又は2種以上を混合して使用できる。
また、硬化促進剤の例としては、例えば、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバルト、オクチル酸スズ、オクチル酸コバルト、ビスアセチルアセトナートコバルト(II)、トリスアセチルアセトナートコバルト(III)等の有機金属塩、イミダゾール類及びその誘導体、有機リン系化合物、第二級アミン類、第三級アミン類、及び第四級アンモニウム塩等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を混合して使用できる。
一方、R2は水素原子、炭素数1〜5の脂肪族炭化水素基、又はハロゲン原子であり、R2が複数ある場合には各々独立に、上記置換基を有するものである。したがって、複数あるR2は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。上記式(I)における、xは1〜5の整数、yは0〜4の整数、x+yは5である。
成分(a)と成分(e)の反応温度は、50〜200℃であることが好ましく、70〜160℃であることが特に好ましい。反応時間は0.1〜10時間であることが好ましく、1〜6時間であることが特に好ましい。
これらの中で、誘電特性、耐熱性、低熱膨張性の点からシリカが特に好ましい。シリカとしては、例えば、湿式法で製造され含水率の高い沈降シリカと、乾式法で製造され結合水等をほとんど含まない乾式法シリカが挙げられ、乾式法シリカとしてはさらに、製造法の違いにより破砕シリカ、フュームドシリカ、溶融球状シリカが挙げられる。これらの中で、低熱膨張性及び樹脂に充填した際の高流動性から溶融球状シリカが好ましい。
(f)無機充填材の含有量は、樹脂組成分の総和100質量部当たり20〜300質量部であることが好ましく、50〜200質量部であることがより好ましい。無機充填材の含有量を樹脂成分の総和100質量部当たり20〜300質量部にすることで、樹脂組成物の成形性と低熱膨張性を良好に保つことができる。
熱可塑性樹脂の例としては、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンエーテル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、キシレン樹脂、石油樹脂及びシリコーン樹脂等が挙げられる。
エラストマーの例としては、ポリブタジエン、アクリロニトリル、エポキシ変性ポリブタジエン、無水マレイン酸変性ポリブタジエン、フェノール変性ポリブタジエン及びカルボキシ変性アクリロニトリル等が挙げられる。
有機充填材の例としては、シリコーンパウダー、テトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、並びにポリフェニレンエーテル等の有機物粉末等が挙げられる。
この際用いる有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、メチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;テトラヒドロフラン等のエーテル系溶剤;トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族系溶剤;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等の窒素原子含有溶剤;ジメチルスルホキシド等の硫黄原子含有溶剤等が挙げられ、1種又は2種以上を混合して使用できる。これらの中で、溶解性の点からメチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルが好ましく、低毒性である点からメチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、プロピレングリコールモノメチルエーテルがより好ましい。
なお、各実施例及び比較例で得られた銅張積層板を用いて、ガラス転移温度、熱膨張率、吸湿性、銅付きはんだ耐熱性、及びそり特性について以下の方法で測定・評価した。
銅張積層板を銅エッチング液に浸漬することにより銅箔を取り除いた5mm角の評価基板を作製し、TMA試験装置(デュポン社製、TMA2940)を用いて圧縮法で熱機械分析をおこなった。評価基板を前記装置にZ方向に装着後、荷重5g、昇温速度10℃/分の測定条件にて連続して2回測定した。2回目の測定における熱膨張曲線の異なる接線の交点で示されるTgを求め、耐熱性を評価した。
銅張積層板を銅エッチング液に浸漬することにより銅箔を取り除いた5mm角の評価基板を作製し、TMA試験装置(デュポン社製、TMA2940)を用いて圧縮法で熱機械分析をおこなった。評価基板を前記装置にX方向に装着後、荷重5g、昇温速度10℃/分の測定条件にて連続して2回測定した。2回目の測定における30℃から100℃までの平均熱膨張率を算出し、これを熱膨張率の値とした。
銅張積層板を銅エッチング液に浸漬することにより銅箔を取り除いた評価基板を作製し、平山製作所(株)製プレッシャー・クッカー試験装置を用いて、121℃、2atmの条件で5時間までプレッシャー・クッカー処理を行った後、評価基板の吸水率を測定した。
銅張積層板から25mm角の評価基板を作製し、温度288℃のはんだ浴に、120分間評価基板をフロートし、外観を観察することにより銅付きはんだ耐熱性を評価した。
AKROMETRIX社製 サーモレイPS200シャドーモアレ分析を用いて、基板の反り量を評価した。基板のサンプルサイズは40mm×40mmとし、測定エリアは36mm×36mmとした。室温から260℃まで加熱し、その後50℃まで冷却した時のそり量を測定した。
以下に示す(a)〜(e)成分と、(f)無機充填材、硬化促進剤及び希釈溶剤にメチルエチルケトンを使用して、第1表に示した配合割合(質量部)で混合して樹脂分65質量%の均一なワニスを得た。
次に、上記ワニスを厚さ0.1mmのEガラスクロスに含浸塗工し、160℃で10分加熱乾燥して樹脂含有量48質量%のプリプレグを得た。
このプリプレグを4枚重ね、12μmの電解銅箔を上下に配置し、圧力2.5MPa、温度240℃で60分間プレスを行って、銅張積層板を得た。
得られた銅張積層板の測定・評価結果を第2表に示す。
成分(a)
a1:BMI:ビス(4−マレイミドフェニル)メタン〔ケイ・アイ化成(株)製;商品名〕
a2:BMI−4000:2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン〔大和化成工業(株)製;商品名〕
成分(b)
b1:X−22−1821:両末端フェノール変性シリコーン〔信越化学工業(株)製;商品名〕
b2:KF−6003:両末端カルビノール変性シリコーン〔信越化学工業(株)製;商品名〕
b3:X−22−170BX:片末端カルビノール変性シリコーン〔信越化学工業(株)製;商品名〕
b4:FZ−2162:側鎖ポリエーテル変性シリコーン〔東レ・ダウコーニング(株)製;商品名〕
b5:X−22−167B:両末端メルカプト変性シリコーン〔信越化学工業(株)製;商品名〕
b6:BY16−750:両末端カルボキシ変性シリコーン東レ・ダウコーニング(株)製;商品名〕
成分(c):
c1:PT−30:ノボラック型シアネート樹脂〔ロンザジャパン(株)製、商品名〕
c2:BA230:ビスフェノールAジシアネートプレポリマー〔ロンザジャパン(株)製、商品名〕
c3:NC−7000L:α−ナフトール型エポキシ樹脂〔日本化薬(株)製;商品名〕
c4:NC−3000H:ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂〔日本化薬(株)製;商品名〕
成分(d):
d1:KAYAHARD A−A:3,3'−ジエチル−4,4'−ジアミノジフェニルメタン〔日本化薬(株)製;商品名〕
d2:BAPP:2,2'−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン〔和歌山精化製;商品名〕
成分(e):
e1:p−アミノフェノール〔関東化学(株)製〕
e2:p−アミノ安息香酸〔関東化学(株)製〕
成分(f):
f1:SC2050−KNK:溶融シリカ〔アドマテック(株)製、商品名〕
f2:BMT−3LV:ベーマイト〔河合石灰工業(株)製、商品名〕
(硬化促進剤)
G−8009L:イソシアネートマスクイミダゾール〔第一工業製薬(株)製、商品名 〕
Claims (13)
- (a)1分子中に少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有するマレイミド化合物、(b)分子構造中に酸性置換基を有するシリコーン化合物、及び(c)熱硬化性樹脂を含有することを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。
- さらに、(d)1分子中に少なくとも2個の1級アミノ基を有するアミン化合物を含有する請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(b)成分が両末端に酸性置換基を有するシリコーン化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(b)成分がどちらか一方の末端に酸性置換基を有するシリコーン化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(b)成分が側鎖に酸性置換基を有するシリコーン化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(b)成分が側鎖及び少なくとも一方の末端に酸性置換基を有するシリコーン化合物である請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(b)成分の酸性置換基が水酸基、カルボキシル基、チオール基及びシラノール基からなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 前記(c)成分がエポキシ樹脂又はシアネート樹脂である請求項1〜8のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- さらに、(f)無機充填材を含有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を用いてなるプリプレグ。
- 請求項11に記載のプリプレグを用いて積層成形されてなる積層板。
- 請求項12に記載の積層板を用いて製造されてなる多層プリント配線板。
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