JP2015232066A - 熱硬化性樹脂組成物、これを用いたプリプレグ、積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、高弾性化のために、無機充填剤の充填率を上げるとプレス時の成形が困難となり、生産性等に影響を及ぼすこととなる。
(1) (A)150℃におけるICI粘度が0.1Pa・s以下のエポキシ樹脂、(B)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、(C)シリコーン化合物、(D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物、(E)無機充填剤を配合する熱硬化性樹脂組成物。
(2) (B)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が、1分子中に少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有し、かつフェノキシ基を有するマレイミド化合物である(1)に記載の熱硬化性樹脂組成物。
(3) (C)シリコーン化合物が反応性官能基を少なくとも1個有している(1)又は(2)に記載の熱硬化性樹脂組成物。
(4) (C)シリコーン化合物がアミノ基を少なくとも1個有している(1)〜(3)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(5) (C)シリコーン化合物が水酸基を少なくとも1個有している(1)〜(4)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(6) (D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物が、酸性置換基とアミノ基の両方の官能基を有している(1)〜(5)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(7) (D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物が、2個以上のアミノ基を有している(1)〜(5)のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
(8) (1)〜(7)のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸又は塗工してなるプリプレグ。
(9) (8)に記載のプリプレグを積層成形してなる積層板。
(10) (9)に記載の積層板を用いてなるプリント配線板。
本発明の熱硬化性樹脂組成物は、(A)150℃におけるICI粘度が0.1Pa・s以下のエポキシ樹脂(以下、(A)成分と呼ぶことがある)、(B)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(以下、(B)成分と呼ぶことがある)、(C)シリコーン化合物(以下、(C)成分と呼ぶことがある)、(D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物(以下、(D)成分と呼ぶことがある)、(E)無機充填剤(以下、(E)成分と呼ぶことがある)を配合する熱硬化性樹脂組成物である。
本発明におけるICI粘度は、ICIコーンプレート粘度計で測定される粘度である。
(C)成分としては市販品を用いてもよい。分子構造中にエポキシ基を有するシリコーン化合物の市販品としては、例えば、両末端にエポキシ基を有する「X−22−163」(官能基当量200)、「KF−105」(官能基当量490)、「X−22−163A」(官能基当量1000)、「X−22−163B」(官能基当量1750)、「X−22−163C」(官能基当量2700)、両末端に脂環式エポキシ基を有する「X−22−169AS」(官能基当量500)、「X−22−169B」(官能基当量1700)、一方の末端にエポキシ基を有する「X−22−1730X」(官能基当量4500)、側鎖及び両末端にエポキシ基を有する「X−22−9002」(官能基当量5000)、側鎖にエポキシ基を有する「X−22−343」(官能基当量525)、「KF−101」(官能基当量350)、「KF−1001」(官能基当量3500)、「X−22−2000」(官能基当量620)、「X−22−4741」(官能基当量2500)、「KF−1002」(官能基当量4300)、側鎖に脂環式エポキシ基を有する「X−22−2046」(官能基当量600)、「KF−102」(官能基当量3600、以上、信越化学工業(株)製)が挙げられる。これらは1種を用いても、2種以上を併用してもよい。また、各種エポキシ樹脂と混合して使用してもよい。これらの分子構造中にエポキシ基を有するシリコーン化合物の中でも、耐熱性の点から「X−22−163A」、「X−22−163B」、「X−22−343」、「X−22−9002」、「KF−101」が好ましく、「X−22−163A」、「X−22−163B」がより好ましく、低熱膨張率の点から「X−22−163B」が特に好ましい。
分子構造中にアミノ基を有するシリコーン化合物の中でも、低吸水率の点から「X−22−161A」、「X−22−161B」、「KF−8012」、「KF−8008」、「X−22−1660B−3」、「BY−16−853B」が好ましく、低熱膨張性の点から「X−22−161A」、「X−22−161B」、「KF−8012」が特に好ましい。
分子構造中にメルカプト基を有するシリコーン化合物の市販品としては、例えば、両末端にメルカプト基を有する「X−22−167B」(官能基当量1670)、側鎖にメルカプト基を有する「KF−2001」(官能基当量1900)、「KF−2004」(官能基当量30000)(以上、信越化学工業(株)製)等が挙げられる。これらは1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
分子構造中にカルボキシル基を有するシリコーン化合物の市販品としては、例えば、両末端にカルボキシル基を有する「X−22−162C」(官能基当量2300)、一方の末端にカルボキシル基を有する「X−22−3710」(官能基当量1450)、側鎖にカルボキシル基を有する「X−22−3701E」(官能基当量4000)(以上、信越化学工業(株)製)等が挙げられる。これらは1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
分子構造中にアルコキシ基を有するシリコーン化合物の市販品としては、例えば、側鎖にアルコキシ基を有する「FZ−3704」(官能基当量150)(以上、東レダウコーニング(株)製)要が挙げられる。
上記のシリコーン化合物これらは1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
また、(C)成分がアミノ基を有する場合の配合量は、下記に説明する(D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物との兼ね合いからアミノ基の総量を考慮する必要がある。
これらの中で、溶解性や合成の収率の点からm−アミノフェノール、p−アミノフェノール、o−アミノフェノール、p−アミノ安息香酸、m−アミノ安息香酸、及び3,5−ジヒドロキシアニリンが好ましく、耐熱性の点からm−アミノフェノール及びp−アミノフェノールがより好ましく、低熱膨張性の点からp−アミノフェノールが特に好ましい。
0.1≦〔C=C基当量〕/〔−NH2基当量の総和〕≦10.0、
に示す範囲となることが好ましい。より好ましくは、この関係が、
1.0≦〔C=C基当量〕/〔−NH2基当量の総和〕≦9.0、
特に好ましくは、
2.0≦〔C=C基当量〕/〔−NH2基当量の総和〕≦8.0、
の範囲とする。
該当量比を0.1以上とすることによりゲル化及び耐熱性の低下が抑制される。また、10.0以下とすることにより有機溶剤への溶解性、及び耐熱性の低下が抑制される。
また一般的には、(C)成分と、(D)成分の合計配合量は、(B)成分100質量部に対して1〜200質量部が好ましく、5〜100質量部が好ましく、10〜30質量部が特に好ましい。1質量部以上とすることにより銅箔密着性や成形性を確保することができ、200質量部以下とすることにより有機溶剤への溶解性、耐熱性が低下することがない。
(E)無機充填剤として溶融球状シリカを用いる場合、その平均粒子径は0.1〜10μmであることが好ましく、0.3〜8μmであることがより好ましい。該溶融球状シリカの平均粒子径を0.1μm以上にすることで、樹脂に高充填した際の流動性を良好に保つことができ、さらに10μm以下にすることで、粗大粒子の混入確率を減らし粗大粒子起因の不良の発生を抑えることができる。ここで、平均粒子径とは、粒子の全体積を100%として粒子径による累積度数分布曲線を求めた時、体積50%に相当する点の粒子径であり、レーザ回折散乱法を用いた粒度分布測定装置等で測定することができる。また、異なる粒径のシリカを組み合わせて充填することで、さらなる高充填化が可能となり、流動性を維持したまま充填率の向上が可能となる。
(E)無機充填剤の配合量は、固形分換算の(A)〜(D)成分の総和100質量部当たり10〜300質量部であることが好ましく、50〜250質量部であることがより好ましい。無機充填剤の含有量を樹脂成分の総和100質量部当たり10〜300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。
この反応の際の(B)成分の配合量は、ゲル化の防止と耐熱性の観点から、(B)成分のマレイミド基の当量が、アミノ基を有する場合の(C)成分と(D)成分のアミノ基の当量を超える範囲であることが好ましい。
また、その他の反応条件も特に限定されるものではないが、当該反応温度は70〜200℃とすることが好ましく、反応時間は0.5〜10時間とすることが好ましい。
また、上記反応には、必要により反応触媒を使用することができる。反応触媒は、特に限定されないが、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などが挙げられる。これらは1種を用いても、2種以上を併用してもよい。
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が挙げられる。
有機充填材の例としては、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、シリコーン樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂等よりなる構造の樹脂フィラー、アクリル酸エステル系樹脂、メタクリル酸エステル系樹脂、共役ジエン系樹脂等よりなるゴム状態のコア層と、アクリル酸エステル系樹脂、メタクリル酸エステル系樹脂、芳香族ビニル系樹脂、シアン化ビニル系樹脂よりなるガラス状態のシェル層を持つコアシェル構造の樹脂フィラーが挙げられる。
難燃剤の例としては、臭素や塩素を含有する含ハロゲン系難燃剤、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリスジクロロプロピルホスフェート、リン酸エステル系化合物、赤リン等のリン系難燃剤、スルファミン酸グアニジン、硫酸メラミン、ポリリン酸メラミン、メラミンシアヌレート等の窒素系難燃剤、シクロホスファゼン、ポリホスファゼン等のホスファゼン系難燃剤、三酸化アンチモン等の無機系難燃剤などが挙げられる。
その他、紫外線吸収剤の例としてはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、酸化防止剤の例としてはヒンダードフェノール系あるいはヒンダードアミン系酸化防止剤、光重合開始剤の例としてはベンゾフェノン類、ベンジルケタール類、チオキサントン系の光重合開始剤、蛍光増白剤の例としてはスチルベン誘導体の蛍光増白剤、接着性向上剤の例としては尿素シラン等の尿素化合物やシラン系、チタネート系、アルミネート系等のカップリング剤などが挙げられる。
これらの基材は、例えば、織布、不織布、ロービンク、チョップドストランドマット及びサーフェシングマット等の形状を有するが、材質及び形状は、目的とする成形物の用途や性能により選択され、必要により、単独又は2種類以上の材質及び形状を組み合わせることができる。
基材の厚さは、特に制限されず、例えば、約0.03〜0.5mmのものを使用することができ、シランカップリング剤等で表面処理したもの又は機械的に開繊処理を施したものが、耐熱性や耐湿性、加工性の面から好適である。
該基材に対する熱硬化性樹脂組成物の付着量が、乾燥後のプリプレグの樹脂含有率で、20〜90質量%となるように、基材に含浸又は塗工した後、通常、100〜200℃の温度で1〜30分加熱乾燥し、半硬化(Bステージ化)させることで、本発明のプリプレグを得ることができる。
(A)150℃におけるICI粘度が0.1Pa・s以下のエポキシ樹脂
A−1:ナフタレン型エポキシ樹脂〔DIC(株)製、商品名:EXA−7311−G4〕、150℃におけるICI粘度:0.05Pa・s
A−2:ビスフェノールF型エポキシ樹脂〔新日鉄住金化学(株)製、商品名:YSLV−70XY〕、150℃におけるICI粘度:0.01Pa・s
B−1:2,2−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BMI−4000〕
C−1:両末端アミノ変性シリコーン〔信越化学工業(株)製;商品名:X−22−161B〕
D−1:p−アミノフェノール〔関東化学(株)製〕
D−2:3,3′−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:KAYAHARD A−A〕
E−1:シリカ:SO−G1(商品名、アドマテックス株式会社製)700gを、7gのKBM−903(商品名、信越化学工業製)を加えた300gのメチルイソブチルケトン溶液に攪拌しながら加え、シリカのメチルイソブチル溶液を作製した。
F−1: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:G8009L〕
G−1:α−ナフトール/クレゾールノボラック型エポキシ樹脂〔日本化薬(株)製、商品名:NC−7000L〕、150℃におけるICI粘度:0.25Pa・s
温度計、攪拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容器2リットルの反応容器に、X−22−161B(C−1成分)58.0gと、p−アミノフェノール(D−1成分)15.6gと、3,3′−ジエチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン(D−2成分)49.4gと、2,2−ビス[(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)]プロパン(B−1成分)650g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(有機溶媒)1160.0gを入れ、115℃で4時間反応させた後、固形分60wt%になるまで濃縮した。その後、ナフタレン型エポキシ樹脂(A−1成分)173g、シリカのメチルイソブチルケトン溶液(E−1成分)225.5g、イソシアネートマスクイミダゾール(F−1成分)0.3gを2時間混合して樹脂分65質量%のワニスを作製した。次に、上記ワニスを厚さ0.1mmのSガラスクロスに含浸し、160℃で3分30秒加熱乾燥して樹脂含有量47質量%、大きさ250×250mmのプリプレグを得た。このプリプレグを2枚重ね、12μmの電解銅箔を上下に配置し、圧力2.5MPa、成形温度240℃、昇温速度3℃/分、4.5℃/分、6℃/分の各条件で60分間プレスを行って、実施例1の銅張積層板(大きさ250×250mm)を得た。
E−1のシリカのメチルイソブチルケトン溶液を344.9gに変えた以外は、実施例1と同様にして作製した。
E−1のシリカのメチルイソブチルケトン溶液を417.5gに変えた以外は、実施例1と同様にして作製した。
A−1成分のナフタレン型エポキシ樹脂をA−2成分のビスフェノールF型エポキシ樹脂173gに変えた以外は、実施例1と同様にして作製した。
シリカのメチルイソブチルケトン溶液を344.9gに変えた以外は、実施例4と同様にして作製した。
シリカのメチルイソブチルケトン溶液を417.5gに変えた以外は、実施例4と同様にして作製した。
温度計、攪拌装置、還流冷却管付き水分定量器の付いた加熱及び冷却可能な容器2リットルの反応容器に、X−22−161B(C−1成分)58.0gと、p−アミノフェノール(D−1成分)15.6gと、3,3′−ジエチル−4,4′−ジアミノジフェニルメタン(D−2成分)49.4gと、2,2−ビス[(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)]プロパン(B−1成分)650g及びプロピレングリコールモノメチルエーテル(有機溶媒)1160.0gを入れ、115℃で4時間反応させた後、固形分60wt%になるまで濃縮した。その後、α−ナフトール/クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(G−1成分)173g、シリカのメチルイソブチルケトン溶液(E−1成分)225.5g、イソシアネートマスクイミダゾール(F−1成分)0.3gを2時間混合して樹脂分65質量%のワニスを作製した。次に、上記ワニスを厚さ0.1mmのSガラスクロスに含浸塗工し、160℃で3分30秒加熱乾燥して樹脂含有量47質量%、大きさ250×250mmのプリプレグを得た。このプリプレグを2枚重ね、12μmの電解銅箔を上下に配置し、圧力2.5MPa、成形温度240℃、昇温速度3℃/分、4.5℃/分、6℃/分の各条件で60分間プレスを行って、比較例1の銅張積層板(大きさ250×250mm)を得た。
E−1のシリカのメチルイソブチルケトン溶液を344.9gに変えた以外は、比較例1と同様にして作製した。
E−1のシリカのメチルイソブチルケトン溶液を417.5gに変えた以外は、比較例1と同様にして作製した。
(1)熱膨張率の測定
プレス温度:240℃で成形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(TA Instruments製、TMAQ400EM)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、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。
(2)曲げ弾性率の測定
プレス温度:240℃で成形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25×40mm角の評価基板を作製し、曲げ弾性率試験装置((株)オリエンテック社製、5トンテンシロン)を用いて、クロスヘッド速度1mm/分スパン間距離20mmで測定した。
(3)成形性の確認
昇温速度3℃/分、4.5℃/分、6℃/分で得られた銅張積層板(大きさ250×250mm)の成形性を確認し、成形温度限界を観察した。また、成形性の確認法は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き、中心部分と端から10mmの部分の厚みの差で評価し、その差が0.05mm以下のとき成形できているとした。
なお、成形性については、成形できている場合には「○」、できていない場合には「×」として、それぞれ表中に示した。
Claims (10)
- (A)150℃におけるICI粘度が0.1Pa・s以下のエポキシ樹脂、(B)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、(C)シリコーン化合物、(D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物、(E)無機充填剤を配合する熱硬化性樹脂組成物。
- (B)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が、1分子中に少なくとも2個のN−置換マレイミド基を有し、かつフェノキシ基を有するマレイミド化合物である請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- (C)シリコーン化合物が反応性官能基を少なくとも1個有している請求項1又は2に記載の熱硬化性樹脂組成物。
- (C)シリコーン化合物がアミノ基を少なくとも1個有している請求項1〜3のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
- (C)シリコーン化合物が水酸基を少なくとも1個有している請求項1〜4のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
- (D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物が、酸性置換基とアミノ基の両方の官能基を有している請求項1〜5のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
- (D)少なくとも1個のアミノ基を有する化合物が、2個以上のアミノ基を有している請求項1〜5のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の熱硬化性樹脂組成物を基材に含浸又は塗工してなるプリプレグ。
- 請求項8に記載のプリプレグを積層成形してなる積層板。
- 請求項9に記載の積層板を用いてなるプリント配線板。
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