JP2020173945A - 低誘電放熱フィルム用組成物及び低誘電放熱フィルム - Google Patents
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Abstract
Description
また、低伝送損失が要求されるプリント配線板には、優れた高周波特性を示すポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂、マレイミド樹脂、フッ素樹脂が使用されているが、熱伝導率が低く、高周波対応の材料としては不十分であった(特許文献1〜4)。
下記(A)及び(B)成分:
(A)下記(A1)及び(A2)成分を含有するマレイミド樹脂組成物:
(A1)1分子中に少なくとも2つ以上のマレイミド基を含有するマレイミド樹脂、
(A2)重合開始剤、
(B)窒化ホウ素粒子、
を含み、前記(A1)成分のマレイミド当量が0.1mol/100g以下であり、かつ前記(A)成分の硬化物の周波数10GHzにおける比誘電率が3.5以下のものである低誘電放熱フィルム用組成物を提供する。
前記(B)成分の窒化ホウ素粒子が六方晶結晶構造の窒化ホウ素粒子を含むものであると、この低誘電放熱フィルム用組成物は、六方晶結晶構造の窒化ホウ素粒子はa軸方向に高い熱伝導率を有するという特性を利用して高い熱伝導率を有するフィルムを与えるものとなる。
前記(A1)成分のマレイミド樹脂が炭素数12以上のアルキレン鎖またはアリーレン鎖を含む主鎖を有するものであると、(A)成分の硬化物の比誘電率を低く抑えることができる。
前記(B)成分の窒化ホウ素粒子の前記比率Ia/Icが0.25以上であると、この低誘電放熱フィルム用組成物は、フィルムの厚さ方向に高い熱伝導率を有するフィルムを与えるものとなる。
前記(C)成分を含有する低誘電放熱フィルム用組成物は、より低い比誘電率と、より高い熱伝導性を有するフィルムを与えるものである。
この低誘電放熱フィルムは、低い比誘電率と高い熱伝導性を有するものである。
前記熱伝導率の差が0.5W/m・K以上であると、少なくとも一部の窒化ホウ素粒子がフィルムの厚さ方向に配向しているため、この低誘電放熱フィルムは熱伝導性に異方性が付与されたものとなる。
下記(A)及び(B)成分:
(A)下記(A1)及び(A2)成分を含有するマレイミド樹脂組成物:
(A1)1分子中に少なくとも2つ以上のマレイミド基を含有するマレイミド樹脂、
(A2)重合開始剤、
(B)窒化ホウ素粒子、
を含み、前記(A1)成分のマレイミド当量が0.1mol/100g以下であり、かつ前記(A)成分の硬化物の周波数10GHzにおける比誘電率が3.5以下のものである低誘電放熱フィルム用組成物が前記課題を解決できることを見出し、本発明を成すに至った。
下記(A)及び(B)成分:
(A)下記(A1)及び(A2)成分を含有するマレイミド樹脂組成物:
(A1)1分子中に少なくとも2つ以上のマレイミド基を含有するマレイミド樹脂、
(A2)重合開始剤、
(B)窒化ホウ素粒子、
を含み、前記(A1)成分のマレイミド当量が0.1mol/100g以下であり、かつ前記(A)成分の硬化物の周波数10GHzにおける比誘電率が3.5以下のものである低誘電放熱フィルム用組成物である。
[(A)マレイミド樹脂組成物]
本発明の(A)成分は、本発明の低誘電放熱フィルム用組成物の主成分となるものであり、(A1)1分子中に少なくとも2つ以上のマレイミド基を含有するマレイミド樹脂、(A2)重合開始剤の2成分を含有するものである。
本発明の(A1)成分は、1分子中に少なくとも2つ以上、好ましくは2〜4個のマレイミド基を含有し、マレイミド当量が0.1mol/100g以下であるものであり、前記マレイミド当量は好ましくは0.08mol/100g以下であり、更に好ましくは0.001〜0.06mol/100g以下である。前記マレイミド当量が0.1mol/100gを超えると、(A)成分の硬化物の比誘電率を低く抑えることができないため好ましくない。前記マレイミド当量は、例えば、化合物の400MHzの1H−NMRスペクトルを測定し、ジメチルスルホキシドを内部標準として得られた水素原子の積分値から計算したものである。
本発明の(A2)成分は、低誘電放熱フィルム用組成物を硬化させるための反応開始剤である。(A2)重合開始剤としては、特に制限はないが、熱ラジカル重合開始剤、熱カチオン重合開始剤、熱アニオン重合開始剤、光重合開始剤等が挙げられる。
(A2)成分の含有量は特に限定されないが、(A1)成分100質量部に対して好ましくは0.01〜10質量部、より好ましくは0.05〜8質量部、更に好ましくは0.1〜5質量部である。この範囲であれば、低誘電放熱フィルム用組成物を十分に硬化させることができ、更には低誘電放熱フィルムの低誘電率も維持することが容易である。
なお、本発明における比誘電率とは、例えば、測定対象の組成物を180℃×2時間で硬化し、その硬化物を縦30mm×横40mm及び厚さ100μmの試験片として、ネットワークアナライザ(キーサイト社製 E5063−2D5)とストリップライン(キーコム株式会社製)を接続して測定した値を指すものとする。
本発明の(B)成分は、本発明の低誘電放熱フィルムの熱伝導率を高めるものである。
前記(B)窒化ホウ素粒子は、特に制限はないが、六方晶結晶構造の窒化ホウ素粒子を含有することが好ましい。六方晶結晶構造の窒化ホウ素粒子はa軸方向に高い熱伝導率を有することが知られており、この特性を利用することで高い熱伝導率を有するフィルムが得られる(図1参照)。
前記六方晶結晶構造の窒化ホウ素粒子のa軸方向とc軸方向のアスペクト比は、特に制限はないが、2以上であることが好ましく、5〜10,000であることが更に好ましい。
更に異なる形状の窒化ホウ素粒子を併用しても良い。併用する窒化ホウ素粒子の形状としては、特に制限はないが、例えば、鱗片状、顆粒状、球状、繊維状、楕円状などが挙げられ、中でも鱗片状、顆粒状、球状、楕円状が好ましく、鱗片状、顆粒状が更に好ましい。これらの形状であれば前記組成物に窒化ホウ素粒子を高充填しやすくなる。また、前記窒化ホウ素粒子は一次粒子のまま使用しても良いし、凝集体として使用しても良い。
前記(B)成分の配合量は、前記(A)成分のマレイミド樹脂組成物100質量部に対して50〜2,000質量部であることが好ましく、100〜1,500質量部であることがより好ましい。
本発明は更に(C)成分として、エポキシ樹脂、フェニレンエーテル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも1種を含有していても良い。
エポキシ樹脂としては、特に制限はなく、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する一般に公知のエポキシ樹脂を使用することができる。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E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、ナフタレン骨格変性ノボラック型エポキシ樹脂、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、キシレン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、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、3官能フェノール型エポキシ樹脂、4官能フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ナフチレンエーテル型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、アラルキルノボラック型エポキシ樹脂、ポリオール型エポキシ樹脂が挙げられ、中でもビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格変性ノボラック型エポキシ樹脂、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、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が好ましく、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、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が更に好ましい。
Xは単結合、炭素数1〜12の飽和炭化水素基から選ばれる基であり、好ましくは単結合、炭素数1〜6の飽和炭化水素基である。飽和炭化水素基としては、上述したR1〜R8と同様である。
[無機充填材]
前記(B)成分の窒化ホウ素粒子以外の無機充填材としては特に制限はないが、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、チタン酸カリウム、ガラス繊維、シリカバルーン、ガラスバルーン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ベリリウム、チタン酸バリウム、硫酸バリウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどが挙げられ、好ましくはシリカ、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛である。これらの無機充填材を含有することで、低誘電放熱フィルム用組成物の硬化物の熱膨張率を下げることができる。
酸化防止剤としては、特に制限はないが、例えばn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)アセテート、ネオドデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、ドデシル−β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、エチル−α−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)イソブチレート、オクタデシル−α−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルフェニル)イソブチレート、オクタデシル−α−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−(n−オクチルチオ)エチル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルアセテート、2−(n−オクタデシルチオ)エチル−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニルアセテート、2−(n−オクタデシルチオ)エチル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−(2−ステアロイルオキシエチルチオ)エチル−7−(3−メチル−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)ヘプタノエート、2−ヒドロキシエチル−7−(3−メチル−5−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート等のフェノール系酸化防止剤、
難燃剤としては、特に制限はなく、例えばリン系難燃剤、金属水和物、ハロゲン系難燃剤等が挙げられる。
例えば、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン酸アンモニウム、リン酸アミド等の無機系含窒素リン化合物、リン酸、ホスフィンオキシド、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、クレジルジ−2,6−キシレニルホスフェート、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)、1,3−フェニレンビス(ジ−2,6−キシレニルホスフェート)、ビスフェノールA−ビス(ジフェニルホスフェート)、1,3−フェニレンビス(ジフェニルホスフェート)、フェニルホスホン酸ジビニル、フェニルホスホン酸ジアリル、フェニルホスホン酸ビス(1−ブテニル)、ジフェニルホスフィン酸フェニル、ジフェニルホスフィン酸メチル、ビス(2−アリルフェノキシ)ホスファゼン、ジクレジルホスファゼン等のホスファゼン化合物、リン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸メラム、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド、10−(2,5−ジヒドロキシフェニル)−9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキシド等のリン系難燃剤、水酸化アルミニウム水和物、水酸化マグネシウム水和物等の金属水和物、ヘキサブロモベンゼン、ペンタブロモトルエン、エチレンビス(ペンタブロモフェニル)、エチレンビステトラブロモフタルイミド、1,2−ジブロモ−4−(1,2−ジブロモエチル)シクロヘキサン、テトラブロモシクロオクタン、ヘキサブロモシクロドデカン、ビス(トリブロモフェノキシ)エタン、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリスチレン、2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン等のハロゲン系難燃剤が挙げられる。
本発明の低誘電放熱フィルムは、下記(A)及び(B)成分:
(A)下記(A1)及び(A2)成分を含有するマレイミド樹脂組成物:
(A1)1分子中に少なくとも2つ以上のマレイミド基を含有するマレイミド樹脂、
(A2)重合開始剤、
(B)窒化ホウ素粒子、
を含み、前記(A1)成分のマレイミド当量が0.1mol/100g以下であり、かつ前記(A)成分の硬化物の周波数10GHzにおける比誘電率が3.5以下のものである低誘電放熱フィルム用組成物をフィルム状に成形することによって容易に得ることができる。
前記剥離性基材の厚さとしては特に制限はなく、目的に応じて選択できるが、10μm〜1,000μmが好ましい。
前記低誘電放熱フィルムの厚さ方向の熱伝導率は4W/m・K以上であることが好ましく、6W/m・K以上であることが更に好ましい。この範囲であれば電子部品で発生した熱を十分に逃がすことができる。
マレイミド(A1−1)
N−メチルピロリドン196gに1,12−ジアミノドデカン200g(1.0mol)、ピロメリット酸無水物207g(0.95mol)を添加し、室温で3時間撹拌し、150℃で3時間撹拌した。得られた溶液に無水マレイン酸196g(2.0mol)、酢酸ナトリウム82g(1.0mol)、無水酢酸204g(2.0mol)を加え、80℃で1時間撹拌した。その後、トルエン500gを加え、更に水洗、脱水後、溶剤を減圧留去し、下記式で示されるビスマレイミド(A1−1)を得た。(分子量3,500、マレイミド当量0.057mol/100g)
N−メチルピロリドン350gにカヤハードAA(日本化薬(株)社製)252g(1.0mol)、ピロメリット酸無水物207g(0.9mol)を添加し、室温で3時間撹拌し、120℃で3時間撹拌した。得られた溶液に無水マレイン酸196g(2.0mol)、酢酸ナトリウム82g(1.0mol)、無水酢酸204g(2.0mol)を加え、80℃で1時間撹拌した。その後、トルエン500gを加え、更に水洗、脱水後、溶剤を減圧留去し、下記式で示されるビスマレイミド(A1−5)を得た(分子量1800、マレイミド当量0.110mol/100g)。
(A2−2)t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート「パーブチルE」(日油(株)社製)
(A2−3)トリフェニルホスフィン(キシダ化学(株)社製)
(B−2)鱗片状窒化ホウ素粒子「Flakes 250−3」(3M(株)社製、平均粒径500μm)
(B−3)鱗片状窒化ホウ素粒子「UHP−S2」(昭和電工(株)社製、平均粒径0.5μm)
(B−4)顆粒状窒化ホウ素粒子「SGPS」(デンカ(株)社製、平均粒径12μm)
(C−2)フェニレンエーテル樹脂「SA9000」(SABIC(株)社製)
(C−3)エポキシ樹脂「jER−828」(三菱化学(株)社製)
表1に示した配合比で60℃に加熱しながら(A1)、(A2)成分を混合し、縦30mm×横40mm×厚さ100μmの金型の中に充填し、180℃×2時間で硬化させた。
また、表1に示した配合比で(A)、(B)成分、または(A)〜(C)成分を混合し、2本熱ロールを使用して70℃で混練した。その後粉砕し、縦10cm×横10cm×厚さ10cmの金型の中に充填し、180℃×2時間熱プレスし硬化させた。得られた硬化物を所定の厚さに切断し低誘電放熱フィルムを作製した。
作製した硬化物をネットワークアナライザ(キーサイト社製 E5063−2D5)とストリップライン(キーコム株式会社製)を接続して、(A)成分の硬化物の比誘電率を測定した。結果を下の表1に示す。
また、作製した低誘電放熱フィルムを180℃×2時間で本硬化させて低誘電放熱フィルム硬化物を作製し、同様に比誘電率を測定した。結果を下の表1に示す。
実施例1〜7、比較例1〜3で得られた低誘電放熱フィルム硬化物を直径1cmとなるように打ち抜き、全体をカーボンブラックでコーティングした。これを試験片とし、JIS R 1611:2010に準拠して、レーザーフラッシュ法(LFA 447 Nanoflash ネッチゲレイデバウ社製)を用いて熱伝導率を測定した。結果を下の表1に示す。
本発明の(A1)成分は、1分子中に少なくとも2つ以上、好ましくは2〜4個のマレイミド基を含有し、マレイミド当量が0.1mol/100g以下であるものであり、前記マレイミド当量は好ましくは0.08mol/100g以下であり、更に好ましくは0.001〜0.06mol/100gである。前記マレイミド当量が0.1mol/100gを超えると、(A)成分の硬化物の比誘電率を低く抑えることができないため好ましくない。前記マレイミド当量は、例えば、化合物の400MHzの1H−NMRスペクトルを測定し、ジメチルスルホキシドを内部標準として得られた水素原子の積分値から計算したものである。
Claims (7)
- 下記(A)及び(B)成分:
(A)下記(A1)及び(A2)成分を含有するマレイミド樹脂組成物:
(A1)1分子中に少なくとも2つ以上のマレイミド基を含有するマレイミド樹脂、
(A2)重合開始剤、
(B)窒化ホウ素粒子、
を含み、前記(A1)成分のマレイミド当量が0.1mol/100g以下であり、かつ前記(A)成分の硬化物の周波数10GHzにおける比誘電率が3.5以下のものであることを特徴とする低誘電放熱フィルム用組成物。 - 前記(B)成分の窒化ホウ素粒子が六方晶結晶構造の窒化ホウ素粒子を含むものであることを特徴とする請求項1に記載の低誘電放熱フィルム用組成物。
- 前記(A1)成分のマレイミド樹脂が炭素数12以上のアルキレン鎖またはアリーレン鎖を含む主鎖を有するものであることを特徴とする請求項1または2に記載の低誘電放熱フィルム用組成物。
- X線回折装置を用いて測定された前記(B)成分の窒化ホウ素粒子のa軸方向(100面)の強度Iaと、c軸方向(002面)の強度Icの比率Ia/Icが0.25以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の低誘電放熱フィルム用組成物。
- 更に(C)成分として、エポキシ樹脂、フェニレンエーテル樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂から選ばれる少なくとも1種を含有するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の低誘電放熱フィルム用組成物。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の低誘電放熱フィルム用組成物の成形物であることを特徴とする低誘電放熱フィルム。
- 前記低誘電放熱フィルムの面方向と厚さ方向の熱伝導率の差が0.5W/m・K以上であることを特徴とする請求項6に記載の低誘電放熱フィルム。
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