JP2017052955A - 低熱膨張性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及び配線板 - Google Patents
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Abstract
Description
エポキシ樹脂を主剤とした樹脂組成物に無機充填材を高充填することでさらなる低熱膨張化も可能であるが、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と配線層との密着不足を招くため、多層配線板用途では限界がある。
また、芳香環を有するエポキシ樹脂を用いる低熱膨張性加圧成形用樹脂組成物としては、2官能のナフタレン骨格、あるいはビフェニル骨格を有するエポキシ樹脂を用いたものがある(例えば、特許文献2参照)。しかし、特許文献2では、溶融シリカ粉末からなる充填剤を80〜92.5容量%配合しており、配線板用材料として用いることができない。
3.多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)が、下記の一般式(II)で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、一般式(III)で表されるアントラセン型エポキシ樹脂、一般式(IV)で表されるジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種を含むものである上記2の低熱膨張性樹脂組成物。
(式中、R1〜R4は独立に水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは1以上の整数である。)
(式中、R1〜R4は独立に水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
(式中、R1およびR2は独立に水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。mは0〜6の整数、nは0〜4の整数である。)
5.上記1〜4のいずれかの低熱膨張性樹脂組成物がシート状補強基材中に含侵又は塗工した後、Bステージ化したものであることを特徴とするプリプレグ。
6.シート状補強基材が、ガラス織布、ガラス不織布、アラミド不織布から選ばれる少なくとも1種である上記5のプリプレグ。
7.上記1〜4のいずれかの樹脂組成物又は上記5又は6のプリプレグを用いて形成された絶縁樹脂層を有することを特徴とする積層板。
8.上記7の積層板における絶縁樹脂層の片面又は両面に配置された金属箔を回路加工して得られたものであることを特徴とする配線板。
次に、本発明の低熱膨張性樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」とも云う)の各成分について説明する。
また、(A)成分は、下記の一般式(II)で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、一般式(III)で表されるアントラセン型エポキシ樹脂、一般式(IV)で表されるジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種のエポキシ樹脂を含むものであることがより好ましい。
さらに、(A)成分は、一般式(II)で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂及び一般式(IV)で表されるジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂を含むものであることが特に好ましい。
(式中、R1〜R4は独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表し、nは1以上の整数である。)
(式中、R1〜R4は独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。)
(式中、R1およびR2は独立に水素原子又は炭素数1〜6のアルキル基を表す。mは0〜6の整数、nは0〜4の整数である。)
なお、本発明の樹脂組成物に含有させるエポキシ樹脂(E1)には、一般式(I)で示されるリン化合物(B)及びジシアンジアミド(C)以外の硬化剤(D)や硬化促進剤(E)を含有させても良い。
硬化剤(D)は、分子内に2個以上のエポキシ基との反応性を有する官能基を有していればどのようなものでも良く、酸無水物、アミン系化合物、フェノール系化合物などが上げられる。アミン系化合物としては、例えばグアナミン樹脂、メラミン樹脂、トリエチレンテトラミン、アミノトリアジンノボラック樹脂などが挙げられる。フェノール系化合物としては、例えばナフタレンジオール、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールA型ノボラック樹脂、アミノトリアジンノボラック樹脂、ビスマレイミド含有アミノトリアジンノボラック樹脂、ビスフェノールA、ビスフェノールFなどが挙げられる。これらの化合物の分子量はどのようなものでも良く、何種類かを併用することもできる。
硬化促進剤(E)としては、イミダゾール類及びその誘導体、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る。
リン化合物(B)、ジシアンジアミド(C)および硬化剤(D)の配合量は、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)1モルに対して(B)〜(D)成分の合計量が0.01〜20モルとすることが好ましく、0.1〜10モルとすることがより好ましい。0.01モル以上とすることによりリン化合物(B)、ジシアンジアミド(C)および硬化剤(D)とエポキシ樹脂との反応性が向上する。
予備反応を行う場合、ジシアンジアミド(C)は予備反応で全量を投入しても良く、一部を予備反応後に添加しても良い。また、予備反応で化学式(I)で示されるリン化合物(B)及びジシアンジアミド(C)と共に、それ以外の硬化剤(D)を加えても良い。この際、化学式(I)で示されるリン化合物(B)、ジシアンジアミド(C)、それ以外の硬化剤(D)の合計配合量は、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)の当量に対し、0.05〜20当量が好ましく、0.1〜10当量がより好ましい。多環式構造を有するエポキシ樹脂の当量に対し0.05〜20当量とすることにより、多環式構造を有するエポキシ樹脂の溶解性が不十分となることがない。また、リン化合物(B)と硬化剤(D)に対し、ジシアンジアミド(C)の当量は、0.01〜100当量が好ましく、0.03〜30当量がより好ましく、0.05〜20当量がさらに好ましい。0.01〜100当量とすることによって、エポキシ樹脂(A)の溶解性を向上することが可能である。
なお、予備反応において、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)の共に他のエポキシ樹脂を併用することができ、化学式(I)で示されるリン化合物(B)、ジシアンジアミド(C)、それ以外の硬化剤(D)の当量の合計が、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)とさらに併用されるエポキシ樹脂の当量の合計に対して0.8〜1.2倍になるようにエポキシ樹脂と硬化剤の配合比を調整することが好ましい。
溶剤は、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)と化学式(I)で示されるリン化合物(B)及びジシアンジアミド(C)が予備反応の温度で溶解でき、予備反応終了後室温に戻してもワニスから樹脂が析出しなければどのようなものでもよいが、特にアセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、トルエン、キシレン、酢酸エチル、N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド、エタノール、エチ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メチルエーテルアセテート等が溶解性に優れるので好適である。これらの溶剤は、組み合わせて用いても構わない。
溶剤の配合量は、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)と化学式(I)で示されるリン化合物(B)及びジシアンジアミド(C)を予備反応させた樹脂組成物が溶解できればどのような量でもよいが、予備反応させた樹脂組成物の総量100質量部に対して、5〜300質量部の範囲が好ましく、30〜200質量部の範囲がさらに好ましい。
予備反応の温度は80〜250℃とすることが好ましく、より好ましくは、88〜245℃、さらに好ましくは、90〜240℃である。反応時間は10分〜30時間とすることが好ましく、より好ましくは30分〜20時間、さらに好ましくは1時間〜15時間である。予備反応及び反応時間をこのような範囲とすることで、予備反応が十分に進み、エポキシ樹脂の析出が生じにくく、樹脂組成物の取り扱いが容易となる。
無機充填剤の配合量は、本発明の樹脂組成物が多層配線板用材料として均一でかつ良好な取扱性を得るために、樹脂成分総量100質量部に対して、300質量部以下とすることが好ましく、200質量部以下にすることがより好ましい。
添加剤の配合量は、樹脂組成物の特性を維持する上で、樹脂成分総量100質量部に対して、5質量部以下とすることが好ましく、3重量部以下にすることがより好ましい。
無機充填剤や添加剤を均一に分散させるため、らいかい機、ホモジナイザー等を用いることが有効である。
プリプレグのシート状補強基材として、各種の電気絶縁材料用積層板に用いられている周知のものが使用できるが、ガラス織布やガラス不織布、アラミド不織布が好適に用いられる。シート状補強基材の厚さは、特に制限されず、例えば、約0.03〜0.5mmを使用することができ、該基材に対する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)させて、本発明のプリプレグを得ることができる。
成形条件は、電気絶縁材料用積層板及び多層板の手法が適用でき、例えば、多段プレス、多段真空プレス、連続成形、オートクレーブ成形機等を使用し、温度100〜250℃、圧力0.2〜10MPa、加熱時間0.1〜5時間の範囲で成形することができる。
また、本発明のプリプレグと内層用配線板とを組合せ、積層成形して、多層板を製造することもできる。
本発明の配線板は、積層板における絶縁樹脂層の片面又は両面に配置された金属箔を回路加工して得られたものであり、上述の積層板に一般的な回路加工を施して得ることができる。
温度計、冷却管、攪拌装置を備えた4つ口セパラブルフラスコに、(A)成分としてジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名YX−8800)200gとビフェニルノボラック型エポキシ樹脂(日本化薬株式会社、商品名NC−3000−H)165g、(B)成分として化学式(I)のリン化合物(三光株式会社、商品名HCA−HQ)5.5g、(C)成分としてジシアンジアミド(関東化学株式会社製)3.4g、(D)成分としてクレゾールノボラック樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名KA−1165)37.4g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(関東化学株式会社製)161gを投入し、140℃で3時間予備反応させた。
予備反応の後、クレゾールノボラック樹脂(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名KA−1165)132g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(関東化学株式会社製)133gを加え、100℃で30分間加熱溶解した。溶解後、硬化促進剤として1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール(四国化成工業製、商品名2PZ−CN)0.4g、シリカ(株式会社アドマテックス製、商品名SO−G1)170g、水酸化アルミニウム(昭和電工株式会社製、商品名HP−350)562g、メチルイソブチルケトン(関東化学株式会社製)253gを加え、室温で1時間撹拌してワニスを作製した。(B)成分の化学式(I)で示されるリン化合物の配合量は(A)成分の多環式構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して:0.01モルである。
次に、得られたワニスを厚みが0.1mmのガラス織布(坪量105g/m2)に含浸し、160℃で5分間加熱して半硬化(Bステージ状態)のプリプレグを得た。このプリプレグを2枚重ね、その両側に18μmの銅箔(古河電工製、商品名F2−WS、Rz:2.0μm、Ra:0.3μm)を重ね、185℃、90分、3.0MPaのプレス条件で両面銅張積層板を作製した。得られた銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
(B)成分として化学式(I)のリン化合物(HCA−HQ)13.8g、(D)成分としてクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)31.4g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート156gを用いて予備反応を行い、予備反応後に加えるクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)131g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート140g、シリカ(SO−G1)171g、水酸化アルミニウム(HP−350)564g、メチルイソブチルケトン253gに変えた以外は実施例1と同様にして行ってワニスを作製し、両面銅張積層板を作製した。(C)成分の化学式(I)で示されるリン化合物の配合量は(A)成分の多環式構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して:0.025モルである。得られた銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
(B)成分として化学式(I)のリン化合物(HCA−HQ)27.0g、(D)成分としてクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)21.6g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート150gを用いて予備反応を行い、、予備反応後に加えるクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)131g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート151g、シリカ(SO−G1)172g、水酸化アルミニウム(HP−350)568g、メチルイソブチルケトン252gに変えた以外は実施例1と同様にして行ってワニスを作製し、両面銅張積層板を作製した。(B)成分の化学式(I)で示されるリン化合物の配合量は(A)成分の多環式構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して:0.049モルである。得られた銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
温度計、冷却管、攪拌装置を備えた4つ口セパラブルフラスコに、ジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂(YX−8800)200g、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂(NC−3000−H)165g、硬化剤としてジシアンジアミド3.4gとクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)41.5g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート163gを投入し、140℃で3時間予備反応させた。
その後、クレゾールノボラック樹脂(KA−1165)131g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート161gを加え、100℃で30分間加熱溶解した。溶解後、硬化促進剤として2PZ−CN:0.4g、シリカ(SO−G1)170g、水酸化アルミニウム(HP−350)561g、メチルイソブチルケトン254gを加え、室温で1時間撹拌してワニスを作製した。実施例1と同様にして両面銅張積層板を作製し、得られた銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
硬化剤として化学式(I)のリン化合物(HCA−HQ)41.3g、クレゾールノボラック樹脂(KA−1165)26.3g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート144gを用いて予備反応を行い、予備反応後に加えるクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)131g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート151g、シリカ(SO−G1)173g、水酸化アルミニウム(HP−350)572g、メチルイソブチルケトン248gとした以外は実施例1と同様にして行ってワニスを作製し、両面銅張積層板を作製した。(B)成分の化学式(I)で示されるリン化合物の配合量は(A)成分の多環式構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ基1モルに対して:0.075モルである。得られた銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
硬化剤としてジシアンジアミドを使用せず、化学式(I)のリン化合物(HCA−HQ)27g、クレゾールノボラック樹脂(KA−1165)40.9g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート142gを用いて予備反応を行い、予備反応後に加えるクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)161g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート158g、シリカ(SO−G1)173g、水酸化アルミニウム(HP−350)572g、メチルイソブチルケトン275gとした以外は比較例1と同様にして行ったが、樹脂が析出し銅張積層板を作製できなかった。
硬化促進剤の2PZ−CNを、予備反応時に0.2g加え、予備反応後も0.2g加えた以外は全て比較例3と同様にして行いワニスを作製した。実施例1と同様にして両面銅張積層板を作製し、得られた銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
フラスコに、フェノールノボラック型エポキシ樹脂(DIC株式会社製、商品名N−770)200g、ジシアンジアミド2.2gとクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)113g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート170g、メチルイソブチルケトン156gを投入し、室温で2時間撹拌溶解した。その後、硬化促進剤として2PZ−CN 0.2g、シリカ(SO−G1)101g、水酸化アルミニウム(HP−350)343g加え、室温1時間撹拌してワニスを作製した。実施例1と同様にして両面銅張積層板を作製し、銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
エポキシ樹脂としてフェノールノボラック型エポキシ樹脂(N−770)200g、硬化剤として化学式(I)のリン化合物(HCA−HQ)16.8g、クレゾールノボラック樹脂(KA−1165)12.8g、溶剤としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート143gを用いて予備反応を行い、予備反応後に加えるクレゾールノボラック樹脂(KA−1165)88g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート29g、シリカ(SO−G1)104g、水酸化アルミニウム(HP−350)365g、メチルイソブチルケトン166gに変えた以外は全て比較例1と同様にして行い、ワニスを作製した。実施例1と同様にして両面銅張積層板を作製し、銅張積層板の性能測定・評価結果を第1表に示す。
比較例3はジシアンジアミドを含有しないものであり、樹脂が析出しサンプルを作製できなかったものである。従って、本発明の樹脂組成物には、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)、化学式(I)で示されるリン化合物(B)、ジシアンジアミド(C)が必須であり、1つでも欠けるとその機能が発現しないことが分かる。
また、本発明の実施例における樹脂組成物における無機充填材は70質量%未満であり、ガラス転移温度が200℃未満であるので、本発明の低熱膨張性樹脂組成物は無機充填材の高充填化や樹脂組成物の架橋密度を高めたものではないことが分かる。
Claims (8)
- 多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)、化学式(I)で示されるリン化合物(B)及びジシアンジアミド(C)を含有し、多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)のエポキシ基1モルに対して、化学式(I)で示されるリン化合物(B)が0.005〜0.05モルで配合又は予備反応したエポキシ樹脂(E1)を含有することを特徴とする低熱膨張性樹脂組成物。
- 多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)が、ビフェニル構造、ナフタレン構造、アントラセン構造、ジヒドロアントラセン構造から選ばれる少なくとも1種の構造を有するエポキシ樹脂である請求項1に記載の低熱膨張性樹脂組成物。
- 多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)が、下記の一般式(II)で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂、一般式(III)で表されるアントラセン型エポキシ樹脂、一般式(IV)で表されるジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂から選ばれる少なくとも1種を含むものである請求項2に記載の低熱膨張性樹脂組成物。
(式中、R1〜R4は独立に水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表し、nは1以上の整数である。)
(式中、R1〜R4は独立に水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。)
(式中、R1およびR2は独立に水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基を表す。mは0〜6の整数、nは0〜4の整数である。) - 多環式構造を有するエポキシ樹脂(A)が、前記の一般式(II)で表されるビフェニルノボラック型エポキシ樹脂及び一般式(IV)で表されるジヒドロアントラセン型エポキシ樹脂を含むものである請求項3に記載の低熱膨張性樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の低熱膨張性樹脂組成物がシート状補強基材中に含侵又は塗工した後、Bステージ化したものであることを特徴とするプリプレグ。
- シート状補強基材が、ガラス織布、ガラス不織布、アラミド不織布から選ばれる少なくとも1種である請求項5に記載のプリプレグ。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の低熱膨張性樹脂組成物又は請求項5又は6に記載のプリプレグを用いて形成された絶縁樹脂層を有することを特徴とする積層板。
- 請求項7に記載の積層板における絶縁樹脂層の片面又は両面に配置された金属箔を回路加工して得られたものであることを特徴とする配線板。
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