JP2024068091A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】変性マレイミド樹脂を含む樹脂組成物を提供する。【解決手段】変性マレイミド樹脂は、アミノ基を有するジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂と無水マレイン酸との縮合重合により形成される。アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂は、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂のニトロ化反応と水素化反応により形成される。【選択図】なし
Description
本発明は樹脂組成物に関するものであり、特に、主鎖にジシクロペンタジエン構造を含むマレイミド樹脂を含む樹脂組成物に関する。
科学技術の発展に伴い、電子部品は軽さ、薄さ、短さ、小ささという目標に向けて開発されている。更に、第5世代モバイルネットワーク(5G)の出現は、業界の高周波数伝送、高速信号伝送、及び低遅延の需要を増加させ続けている。このため、関連分野では現在、電子基板の誘電特性(低い誘電率、低い誘電正接)や耐熱性などのニーズを満たすため、高いガラス転移温度(Tg)、低い誘電率(Dk)、低い誘電正接(Df)、及び良好な耐熱性を有する基板材料の開発に取り組んでいる。
一般的な基板材料は、例えばポリフェニレンエーテル樹脂やシアネート樹脂であり、これらの種類の樹脂は良好な誘電特性を有するが、反応性は高く、反応速度が過度に速く、このため、ゲル化点の判断が難しく、加工性が劣るという欠点をもたらす。
一般的なビスマレイミド樹脂(主に脂肪族分子構造)は加工性が良い反面、誘電特性が劣り、誘電正接の要求の高い製品(誘電正接が0.0041未満)には適用できない可能性がある。例えば、ビスマレイミド樹脂は先行技術に開示されており、それは脂肪族分子構造を含むか、脂肪族分子構造のみを含み得る。しかし、そのような脂肪族分子構造を有するビスマレイミド樹脂製のプリント回路基板の誘電正接が0.0041に達し得るとはいえ、基板のガラス転移温度は大幅に低下する。このため、市場における現在のビスマレイミド樹脂は、高周波プリント回路基板のニーズを満たすために、電気的特性を改善しつつ高いガラス転移温度の特性を維持する必要がある。
本発明は、主鎖にジシクロペンタジエン構造を含むマレイミド樹脂を有する樹脂組成物を提供する。また、樹脂組成物の応用において、ガラス転移温度を高め、熱膨張係数を下げ、剥離強度を高め、吸水率を下げる、及び/又は、Dk/Dfを下げることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、変性マレイミド樹脂を含む。変性マレイミド樹脂は、アミノ基を有するジシクロペンタジエン(DCPD)系樹脂と無水マレイン酸との縮合重合により形成され、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂は、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂のニトロ化反応と水素化反応により形成される。
本発明の1つの実施形態において、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂のアミノ基のモル数の、無水マレイン酸の無水マレイン酸基のモル数に対する当量比は、1:1~1:10である。
本発明の樹脂組成物は、下記の式(1)により表される構造を有する変性マレイミド樹脂を含む。
式(1)において、Lはジシクロペンタジエニレン基、フェノール系化合物由来の二価の有機基、又はそれらの組合せを表す。L1とL2は、それぞれフェノール系化合物由来の二価の有機基を表し、mは0~18の整数を表す。
本発明の1つの実施形態において、フェノール系化合物はフェノールを含む。
本発明の1つの実施形態において、Lは式(1-1)により表される基、式(1-2)により表される基、式(1-3)により表される基、又はそれらの組合せを表し、*は結合位置を表す。
本発明の1つの実施形態において、L1とL2は、それぞれ式(1-4)により表される基を表し、*は結合位置を表す。
本発明の1つの実施形態において、変性マレイミド樹脂の重量平均分子量は、800g/mоl~10,000g/mоlである。
本発明の1つの実施形態において、樹脂組成物は、ジアミンを更に含む。変性マレイミド樹脂とジアミンの総重量に基づき、変性マレイミド樹脂の重量比は40重量%~80重量%であり、ジアミンの重量比は20重量%~60重量%である。
本発明の1つの実施形態において、樹脂組成物は、上述した変性マレイミド樹脂とは異なるマレイミド樹脂を更に含む。変性マレイミド樹脂とジアミンとマレイミド樹脂の総重量に基づき、マレイミド樹脂の重量比は20重量%~60重量%である。
本発明の1つの実施形態において、変性マレイミド樹脂とジアミンとマレイミド樹脂の総重量に基づき、樹脂組成物は20PHR~40PHRの難燃剤を更に含む。
本発明の1つの実施形態において、変性マレイミド樹脂とジアミンとマレイミド樹脂の総重量に基づき、樹脂組成物は40PHR~70PHRの無機質充填剤を更に含む。
本発明の1つの実施形態において、変性マレイミド樹脂とジアミンとマレイミド樹脂の総重量に基づき、樹脂組成物は0.005PHR~2PHRの促進剤を更に含む。
本発明の1つの実施形態において、変性マレイミド樹脂とジアミンとマレイミド樹脂の総重量に基づき、樹脂組成物は0.1PHR~5.0PHRのシランを更に含む。
本発明の電子部品は、上述した樹脂組成物により形成されるフィルム層を含む。
上記に基づき、樹脂組成物は、主鎖にジシクロペンタジエン構造を含むマレイミド樹脂を有する樹脂組成物を含む。このため、樹脂組成物の応用において、ガラス転移温度を高め、熱膨張係数を下げ、剥離強度を高め、吸水率を下げる、及び/又は、Dk/Dfを下げることが好ましい。
以下は、本発明の内容を詳細に説明する実施形態である。実施形態で提供される実装の詳細は例示を目的としており、本発明の内容の保護範囲を限定することを意図するものではない。当業者は、実際の実装の必要に応じてこれらの実装の詳細を改変又は変更することができる。
ある範囲は、ここで「約」1つの特定値~「約」もう1つの特定値として表され、これは1つの特定値及び/又はもう1つの特定値として直接表すこともあり得る。言及した範囲を表すとき、もう1つの実施形態は該1つの特定値及び/又は該もう1つの特定値を含む。同様に、ある値が先行する「約」の使用により近似値として表されるとき、該特定値がもう1つの実施形態を形成すると理解される。各範囲の端点は他の端点と明示的に相対的であるか無関係であると理解される。
明細書において用いられる非限定的用語(例えば、可能、可能性がある、例えば、又は他の類似の用語)は、必須でないか選択的な実施、包含、添加、又は存在を指す。
ここで用いられる全ての用語(技術用語及び科学用語を含む)は、別途定義しない限り、当業者によって一般的に理解される意味と同じ意味を有する。用語(一般的に使用される辞書で定義されている用語等)は、関連する技術的文脈における意味と一致する意味を持つとして説明されるべきであり、本願において明確に定義される場合を除き、理想化や過度に形式的な意味で解釈されるべきではないことを理解されたい。
本明細書において用いられる「二価の有機基」とは、2つの結合位置を有する有機基である。「二価の有機基」は、これら2つの結合位置を介して2つの化学結合を形成し得る。
<変性マレイミド樹脂>
本実施形態は、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂と無水マレイン酸とを縮合重合反応を行うことにより形成されるマレイミド樹脂を提供し、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂はジシクロペンタジエンフェノール樹脂のニトロ化反応および水素化反応により形成される。
このため、本実施形態の変性マレイミド樹脂は、主鎖にジシクロペンタジエンを含む構造を有し、これにより変性マレイミド樹脂に良好な誘電特性と耐熱性を有させる。
フェノール基を有するジシクロペンタジエン樹脂の市販の製品の具体的な例としては、ERM6140(商品名、製造元はSongwon Industrial Co., Ltd.、重量平均分子量:約1,300)、ERM6105(商品名、製造元はSongwon Industrial Co., Ltd.、重量平均分子量:約800)、ERM6115商品名、製造元はSongwon Industrial Co., Ltd.、重量平均分子量:約1,100)、又は他の適切なジシクロペンタジエンフェノール樹脂を含む。
<変性マレイミド樹脂の調製>
先ず、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂を、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂にニトロ化反応と水素化反応を行うことにより形成する。ジシクロペンタジエンフェノール樹脂のニトロ化反応と水素化反応の方法は特に限定されず、例えば、周知のニトロ化反応と水素化反応が行われてよく、ここでは詳細に説明しない。次に、変性マレイミド樹脂を形成するため、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂と無水マレイン酸との縮合重合を行う。本実施形態において、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂のアミノ基のモル数の無水マレイン酸を有するジシクロペンタジエン系樹脂のアミノ基のモル数に対する当量比は、約1:1~1:10である。1つの実施形態において、上述したモル比は、より好ましい反応収率(例えば、低い副反応収率)及び/又はより好ましい試薬(例えば、反応試薬又は中和試薬であるが、これに限定されない)使用率を有することができる。例えば、無水マレイン酸の比率が過度に高いと、酸塩基中和のための後続の処理(例えば、製品抽出、廃液処理であるが、これに限定されない)でより多くのアルカリ(例えば、重炭酸ナトリウムであるが、これに限定されない)の添加を要する可能性がある。1つの実施形態において、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂のアミノ基のモル数の無水マレイン酸を有するジシクロペンタジエン系樹脂のアミノ基のモル数に対する当量比は、約1:1~1:3である。
変性マレイミド樹脂は、下記の式(1)により表される構造を有する。本実施形態において、変性マレイミド樹脂の重量平均分子量は、約800g/mоl~10,000g/mоlである。1つの実施形態において、変性マレイミド樹脂の重量平均分子量は、約1,000g/mоl~4,000g/mоlである。
式(1)において、Lはジシクロペンタジエニレン基、フェノール系化合物由来の二価の有機基、又はそれらの組合せを表し、ジシクロペンタジエニレン基とフェノール系化合物由来の二価の有機基との組合せが好ましく、二価の基はマレイミド基を含む二価の基が好ましい。L1とL2はそれぞれフェノール系化合物由来の二価の有機基を表し、mは0~18の整数を表し、2~10が好ましい。
L、L1、及びL2は、フェノール由来の二価の基を表してよい。本実施形態において、Lは式(1-1)により表される基、式(1-2)により表される基、式(1-3)により表される基、又はそれらの組合せを表し、式(1-1)により表される基と式(1-3)により表される基との組合せが好ましい。*は結合位置を表す。L1とL2はそれぞれ式(1-4)により表される基を表してよく、*は結合位置を表す。
本実施形態において、変性マレイミド樹脂は下記の式(2)により表される構造を有してよい。本実施形態において、変性マレイミド樹脂は変性マルチマレイミド樹脂である。
式(2)において、mは0~18の整数を表し、2~10の整数が好ましい。
1つの実施形態において、重量平均分子量(Mwと略す)はゲル浸透クロマトグラフ(GPC)により測定されてよい。ゲル浸透クロマトグラフは、標準分子量を有するポリスチレン(PS)で校正され、約1.0mL/minの流速に設定され、テトラヒドロフラン(THF)を移動相として用いてよい。
変性マレイミド樹脂の重量平均分子量が約10,000g/mоlよりも多い場合、対応する変性マレイミド樹脂は樹脂組成物を形成するため他の樹脂と混合しづらくなり、操作が困難となる問題を有する。
変性マレイミド樹脂の重量平均分子量が約800g/mоl未満の場合、対応する変性マレイミド樹脂は溶解性が低く、樹脂の析出の問題を有しやすい。
上述した変性マレイミド樹脂において、主鎖にジシクロペンタジエン構造(DCPD-MI)を有するマレイミド樹脂を含み、式(2)により表される構造を有する(mは0~18の整数を表す)。加えて、後続の説明において、簡略化のため「自製DCPD-MI樹脂」と略す場合がある。
<マレイミド樹脂組成物>
本実施形態において、マレイミド樹脂組成物は、自製DCPD-MI樹脂とジアミンとを含む。自製DCPD-MI樹脂とジアミンの重量に基づき、自製DCPD-MI樹脂の重量比は約40重量%~80重量%であり、ジアミンの重量比は約20重量%~60重量%である。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物は、上述した変性マレイミド樹脂(即ち、自製DCPD-MI樹脂)とは異なるビスマレイミド樹脂(BMI樹脂)を更に含む。自製DCPD-MI樹脂とジアミンとビスマレイミド樹脂の総重量に基づき、ビスマレイミド樹脂の重量比は約20重量%~60重量%である。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物において、自製DCPD-MI樹脂とジアミンとビスマレイミド樹脂の総重量に基づき、マレイミド樹脂組成物は、20PHR(樹脂100部あたりの部数)~40PHRの難燃剤を更に含んでよい。つまり、自製DCPD-MI樹脂とジアミンとビスマレイミド樹脂の総重量が100部の場合、20重量部~40重量部の難燃剤を更に含んでよい。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物において、自製DCPD-MI樹脂とジアミンとビスマレイミド樹脂の総重量に基づき、マレイミド樹脂組成物は、約40PHR~70PHRの無機質充填剤を更に含む。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物において、自製DCPD-MI樹脂とジアミンとビスマレイミド樹脂の総重量に基づき、マレイミド樹脂組成物は、約0.005PHR~2PHRの促進剤を更に含む。
1つの実施形態において、ジアミンは、下記の一般式(A1)~一般式(A8)により表されるジアミン化合物から選択されてよい。
ここで、一般式(A1)~一般式(A8)において、R1は独立して、炭素数1~6を有する一価の炭化水素基又はアルコキシ基から選択され、Aは独立して、-O-、-S-、-CO-、-SO-、-SO2-、-COO-、-CH2-、-C(CH3)2-、-NH-、又は-CONH-のうちの二価の結合基から選択され、n1は独立して0~4の整数から選択される。
ここで、一般式(A3)において、一般式(A2)と重複するものは排除される。ここで、一般式(A5)において、一般式(A4)と重複するものは排除される。
一般式(A1)により表されるジアミンは、例えば、3,3’-ジアミノジフェニルメタン、3,3’-ジアミノジフェニルプロパン、3,3’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,4’-ジアミノジフェニルメタン、3,4’-ジアミノジフェニルプロパン、3,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、又は(3,3’-ジアミノ)ジフェニルアミンであるが、これに限定されない。
一般式(A2)により表されるジアミンは、例えば、1,4-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、3-[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]アニリン、又は3-[3-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]アニリンであるが、これに限定されない。
一般式(A3)により表されるジアミンは、例えば、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(TPE-R)、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン(APB)、4,4’-[2-メチル-(1,3-フェニレン)ジオキシ]ビスアニリン、4,4’-[4-メチル-(1,3-フェニレン)ジオキシ]ビスアニリン、又は4,4’-[5-メチル-(1,3-フェニレン)ジオキシ]ビスアニリンであるが、これに限定されない。
一般式(A4)により表されるジアミンは、例えば、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]メタン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、ビス[4-(3-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)]ベンゾフェノン、又はビス[4,4’-(3-アミノフェノキシ)]ベンザニリドであるが、これに限定されない。
一般式(A5)により表されるジアミンは、例えば、4-[3-[4-(4-アミノフェノキシ)フェノキシ]フェノキシ]アニリン、又は4,4’-[オキシビス(3,1-フェニレンオキシ)]ビスアニリンであるが、これに限定されない。
一般式(A6)により表されるジアミンは、例えば、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン(BAPP)、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]エーテル(BAPE)、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン(BAPS)、又はビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]ケトン(BAPK)であるが、これに限定されない。
一般式(A7)により表されるジアミンは、例えば、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)]ビフェニル、又はビス[4-(4-アミノフェノキシ)]ビフェニルであるが、これに限定されない。
ここで、一般式(A8)において、mは独立して6~8の整数から選択される。
1つの実施形態において、難燃剤の添加は、マレイミド樹脂組成物の耐燃性の程度又は難燃性を高めることができる。ここで用いられる「耐燃性」又は「難燃性」は、基準物体(例えば、フィルム、層、又は構造)が標準試験方法の難燃性基準を満たすことができることを意味する。例えば、Underwriters Laboratories Inc(UL)により発行されているUL94プラスチック可燃性標準(Test for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and appliances)を例とすると、程度は少なくともHBレベルである。
1つの実施形態において、難燃剤は、臭素系難燃剤、リン系難燃剤、又はそれらの組合せを含む。
1つの実施形態において、臭素系難燃剤は、Saytex BT93W(商品名、エチレンビステトラブロモフタルイミド)難燃剤、Saytex BT93(商品名)、Saytex 120(商品名、テトラデカブロモジフェノキシベンゼン)難燃剤、Saytex 8010(商品名、エタン-1,2-ビス(ペンタブロモフェニル))難燃剤、Saytex 102(商品名、デカブロモジフェノキシオキシド)難燃剤、又はそれらの組合せを含み、これらは米国のアルベマールコーポレーションにより製造されている。
1つの実施形態において、リン系難燃剤は、スルホコハク酸エステル、ホスファゼン、ポリリン酸アンモニウム、ポリリン酸メラミン、シアヌル酸メラミン、又はそれらの組合せを含んでよい。例えば、リン系難燃剤は、リン酸トリフェニル(TPP)、レゾルシノールビス(ジフェニルホスフェート)(RDP)、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)(BPAPP)、レゾルシノール二リン酸(例えば、大八化学工業株式会社製造のCR‐733S(商品名))、レゾルシノール‐ビス(ジ‐2,6‐ジメチルフェニルホスフェート)(例えば、大八化学工業株式会社製造のPX‐200(商品名))、大塚化学株式会社製造のリン系難燃剤SPB‐100、又はそれらの組合せを含んでよい。
1つの実施形態において、無機質充填剤の添加はマレイミド樹脂組成物の粘度を高めることができる。例えば、無機質充填剤は、二酸化ケイ素、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化ホウ素、酸化カルシウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、チタン酸カルシウム、チタン酸マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、酸化セリウム、又はそれらの組合せであってよい。
1つの実施形態において、無機質充填剤として添加される二酸化ケイ素は、溶融又は結晶質の二酸化ケイ素を含んでよい。1つの実施形態において、銅箔基板に施されるときの誘電特性を考慮し、溶融二酸化ケイ素がより好ましい。
1つの実施形態において、無機質充填剤として添加される二酸化チタンは、ルチル、アナターゼ、又はブルッカイト構造の二酸化チタンを含んでよい。1つの実施形態において、銅箔基板に施されるときの誘電特性を考慮し、ルチル構造の二酸化チタンがより好ましい。
1つの実施形態において、促進剤は、2-メチルイミダゾール(2MZ)、2-エチル-4-メチルイミダゾール(2E4MZ)、2-フェニルイミダゾール(2PZ)、2-フェニル-4-メチルイミダゾール(2P4MZ)、又は類似のイミダゾール系促進剤を含んでよい。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物は適切な溶剤に可溶であり、ラッカーの塗料として用いる樹脂溶液の調製に適する。
1つの実施形態において、適切な溶剤は、トルエン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン(MEK)、ジメチルアセトアミド(DMAC)、ジメチルホルムアミド(DMF)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PM)、又はそれを含む助溶剤を含んでよいが、これに限定されない。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物において、自製DCPD-MI樹脂とジアミンとビスマレイミド樹脂の総重量に基づき、マレイミド樹脂組成物は、約0.1PHR~5PHRのシロキサンカップリング剤を更に含んでよい。
1つの実施形態において、銅箔基板に施されることを考慮し、シロキサンカップリング剤は、結合材料(ガラス繊維布及び/又は粉末等)の相溶性及び/又は架橋度を向上させることができ、これにより銅箔基板の剥離強度及び/又は耐熱性が向上する。1つの実施形態において、シロキサンカップリング剤は、アクリル基とビニル基のうちの少なくとも1つを有してよい。例えば、シロキサンカップリング剤は、ダウコーニング社製造のZ6030(型番)のシロキサンカップリング剤又はZ6300(型番)のシロキサンカップリング剤を含んでよい。Z6030のシロキサンカップリング剤の末端にはアクリル基を有する。Z6300のシロキサンカップリング剤の末端にはビニル基を有する。
1つの実施形態において、マレイミド樹脂組成物は、電子製品の絶縁膜の形成に適しており、電子製品に用いることができ、その仕様は次のとおりであってよい。3.4以下(例えば、約3.3~3.4)の誘電率(Dk)、約0.0040以下(例えば、約0.0028~0.0038)の誘電正接(Df)、約240℃~340℃ガラス転移温度、約20ppm/℃未満の熱膨張係数(CTE)、約3.5lb/inよりも大きい(例えば、4.0lb/in以上、又は約4.0lb/in~6.5lb/in)の剥離強度、及び/又は、約0.5%以下の吸水率(例えば、2時間の吸水率が約0.5%以下)。
<銅箔基板の製造>
銅箔基板の製造方法は下記のとおりであってよい。
樹脂ワニスを形成するため、本実施形態のマレイミド樹脂組成物を適切な溶剤に溶解させて混合させてよく、銅箔基板は既知の方法により作製する。銅箔基板を作製するための既知の方法は、例えば、2116繊維ガラス布を樹脂ワニスに含浸させ、次いで約170℃(含浸機の温度)で数分間乾燥させることであってよく、乾燥時間を調整・制御することにより約4000~12000ポイズの溶融粘度を有する乾燥プリプレグを得る。次いで、約35μmの厚さを有する2片の銅箔の間に1層ずつ4片のプリプレグを積層してプレス工(詳細は後述する)程を行うことにより、1つの実施形態の銅箔基板を形成してよい。
プレス工程の条件・工程を下記に例示する。
ステップ1:約0.5時間の速度で温度を約80℃から約195℃に上昇させる(85→195℃、0.5時間と記す)。
ステップ2:約0.5時間の速度で圧力を約7kg/cm2から約25kg/cm2へ上昇させる(7→25kg/cm2、0.5時間と記す)。
ステップ3:約2.0時間、約195℃の温度、約25kg/cm2の圧力でプレスを行う(195℃/25kg/cm2、2.0時間と記す)。
<実施例と比較例>
本発明を具体的に説明するため、実施例と比較例を以下に示すが、本発明は下記実施例に限定されない。
<変性マレイミド樹脂の実施例と比較例>
変性マレイミド樹脂の実施例と比較例を以下に説明する。
<実施例1>
約1モルのヒドロキシ基を含むジシクロペンタジエンフェノール樹脂(商品名ERM6140、製造元はSongwon Industrial Co., Ltd.、重量平均分子量:約1,300)と約1.25モルの4-ハロニトロベンゼン(ハロゲンはフッ素、塩素、臭素、又はヨウ素であってよい)を、反応溶剤としての約6モルのジメチルアセトアミド(DMAC)に添加し、ニトロ化反応を行うために、約120℃の温度で約300分反応させた。次に、水素ガスを注入し、アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂を形成するために、水素化反応を行うため約90℃の温度で約480分反応させた。次に、約3モルの無水マレイン酸と約9.7重量%のメチルベンゼンスルホン酸を添加し、約120℃の温度で約420分反応させた。実施例1の変性マレイミド樹脂が得られ、これは主鎖にジシクロペンタジエン構造(DCPD-MI)を含み、式(2)(mは0~18の整数を表す)により表される構造を有するマレイミド樹脂である。得られた変性マレイミド樹脂を以下の各評価方法により評価した。その結果を表1に示す。
比較例1
比較例1のマレイミド樹脂は、市販のビスマレイミド樹脂BMI-70(商品名、ケイ・アイ化成株式会社製造、重量平均分子量:約443)である。以下の各評価方法により評価した。その結果を表1に示す。
<評価方法>
a.ガラス転移温度(Tg)
作製された変性マレイミド樹脂のガラス転移温度(Tg)を動的機械分析装置(DMA)で測定した。Tgが高いほど、変性マレイミド樹脂は相変化に対する良好な耐性、即ち良好な耐熱性を有する。
過熱率:約10℃/min
温度範囲:約30℃~300℃(加熱、冷却、加熱)
過熱率:約10℃/min
温度範囲:約30℃~300℃(加熱、冷却、加熱)
b.剥離強度
作製した変性マレイミド樹脂を基板上に塗布し、樹脂膜を形成するため約120℃の温度で約2分間ベークした。次いで、銅箔を樹脂膜の上面と下面に積層し、約210℃の温度で約3時間ホットプレスして、約200μmの厚さを有する膜を形成した。次に、万能引張機を用いて膜の剥離強度を測定した。剥離強度が高いほど、変性マレイミド樹脂は基板からの剥離に対する良好な耐性、即ち良好な耐剥離性を有する。
c.吸水率
作製した変性マレイミド樹脂を恒温恒湿箱に配置し、温度が約85℃、湿度が約85%に達したときの吸水率を測定した。吸水率が低いほど、変性マレイミド樹脂は良好な耐湿性を有する。
d.誘電率(Dk)
作製した変性マレミド樹脂を、誘電率評価に用いることのできる共通基板上に塗布し、約120℃の温度で約2分間ベークし、次いで約210℃の温度で約3時間ホットプレスして、約100μmの厚さの膜を形成した。次に、この膜を誘電分析装置(モデル:E4991A、アジレント・テクノロジー株式会社製)により約10GHzの周波数での誘電率(Dk)を測定した。誘電率が低いほど、変性マレイミド樹脂は良好な誘電特性を有する。
e.誘電正接(Df)
作製した変性マレミド樹脂を、誘電率評価に用いることのできる共通基板上に塗布し、約120℃の温度で約2分間ベークし、次いで約210℃の温度で約3時間ホットプレスして、約100μmの厚さの膜を形成した。次に、この膜を誘電分析装置(モデル:E4991A、アジレント・テクノロジー株式会社製)により約10GHzの周波数での誘電正接(Df)を測定した。誘電正接が低いほど、変性マレイミド樹脂は良好な誘電特性を有する。
<評価結果>
[表1]から、変性マレイミド樹脂が主鎖にジシクロペンタジエンを含む構造を有する場合(実施例1)、該変性マレイミド樹脂は良好な耐熱性、耐剥離性、耐湿性、及び誘電特性を同時に有することが分かる。
加えて、主鎖にジシクロペンタジエン構造を含まないマレイミド樹脂(比較例1)に比べ、主鎖にジシクロペンタジエン構造を含む変性マレイミド樹脂(実施例1)は、高いガラス転移温度、高い剥離強度、低い吸水率、低い誘電率、及び低い誘電正接、つまり、より好ましい耐熱性、剥離抵抗、耐湿性、誘電特性を有する。
<銅箔基板に施された実施例と比較例>
[表2]に示す配合組成比を混合することにより樹脂ワニス組成物を形成し、次いで上述した方法により銅箔基板を作製した。
[比較例2]、[実施例2]、及び[実施例3]において用いたジアミンは、市販の4,4’-メチレンジアニリン(MDA)である。
[比較例2]において用いた「BMI-70」は、ケイ・アイ化成株式会社の販売するBMI-70シリーズの樹脂である。
[実施例2]と[実施例3]において用いた「自製DCPD-MI」は、[実施例1]の主鎖にジシクロペンタジエン構造(DCPD-MI)を含むマレイミド樹脂である。
[比較例2]、[実施例2]、及び[実施例3]において用いた「BMI-2300」は、大和化成(台湾)株式会社の販売するBMI-2300シリーズの樹脂である。
[比較例2]、[実施例2]、及び[実施例3]において用いられる難燃剤は、クラリアントAGの販売するOP935シリーズ(商品名)の難燃剤を含んでよい。
[比較例2]、[実施例2]、及び[実施例3]において用いられる無機質充填剤は、Sibelco Companyの販売する525ARIシリーズの二酸化ケイ素を含んでよい。
[比較例2]、[実施例2]、及び[実施例3]において用いられる促進剤は、2-フェニルイミダゾール(2-PZ)又は2-メチルイミダゾール(2-MZ)であってよく、溶液状態であってよい(DMF溶剤に溶解され、溶液の濃度は約14.28重量%)。
[比較例2]、[実施例2]、及び[実施例3]において用いられるシロキサンは、ダウコーニング社販売のシロキサンカップリング剤を含んでよい。
<評価>
a.ガラス転移温度(Tg)
上述した方法に類似し、上記各配合の樹脂組成物により膜を作製して、ガラス転移温度(Tg)を動的機械分析装置(DMA)で測定した。
b.熱膨張係数(CTE)
上述した方法に類似し、上記各配合の樹脂組成物により膜を作製して、約20℃/minの加熱率で熱機械分析(TMA)にて熱膨張係数(CTE)を測定した。
c.剥離強度
上述した方法に類似し、上記各配合の樹脂組成物により膜を作製して、IPC-TM-650、方法2.4.8に従い万能引張試験機にて剥離強度を測定した。
d.吸水率
5cm×5cm正方形の試験片を約105℃のオーブンに適切な測定時間(例えば、約1/2時間又は2時間)配置した後、試験片を圧力鍋内に配置した。圧力鍋内の環境条件は、約2atm×120℃である。圧力鍋内で約120分経過した後、圧力鍋配置前後の試験片の重量差÷試験片の初期重量×100%を記録し、これが吸水率である。
e.耐熱性
試験方法は、圧力鍋で処理した試験片を288±5℃のはんだ炉に浸漬し、試験片を観察した。層間剥離がない場合、耐熱性を「Yes」と記録した。
f.誘電率(Dk)
試験方法は、厚さ測定器で厚さを測定するため、銅箔を除去した銅箔基板である5cm×5cm正方形の試験片を約105℃のオーブンで約2時間ベークした。次いで、試験片を誘電分析装置(モデル:E4991A、アジレント・テクノロジー株式会社製)に挿入し、3点の誘電率(Dk)を測定し、平均値を取得した。
g.誘電正接(Df)
試験方法は、厚さ測定器で厚さを測定するため、銅箔を除去した銅箔基板である5cm×5cm正方形の試験片を約105℃のオーブンで約2時間ベークした。次いで、試験片を誘電分析装置(モデル:E4991A、アジレント・テクノロジー株式会社製)に挿入し、3点の誘電正接(Df)を測定し、平均値を取得した。
<評価結果>
[表2]の実験結果から、[実施例2]~[実施例3]において、自製DCPD-MI(即ち、主鎖にジシクロペンタジエン構造を含むマレイミド樹脂)の含有量が約20%から約40%に増加すると、吸水率が低下し、Dk値が約3.38から約3.35未満へと下がり、Df値が約0.00351から約0.00306未満へと下がっていることが分かる。
同一の比率の条件において、[実施例2]~[実施例3]と[比較例2]の実験結果から、本発明の実施形態の「主鎖にジシクロペンタジエン構造を含むマレイミド樹脂」を用いると、銅箔基板の応用において、ガラス転移温度の上昇、熱膨張係数の低下、剥離強度の向上、吸水率の低下、及び/又はDk/Dfの低下において良好であることが分かる。また、従来の樹脂の使用と比較し、他の特性は対応する標準仕様と同等であるか標準仕様内にある。
加えて、本発明の上述した実施形態によるマレイミド樹脂は、銅箔基板に直接又は間接的に適用することができ、更に加工されて、他の民生用、工業用、又は適切な電子部品や電子製品(例えば、回路基板や銅箔基板)とされることができる。
Claims (13)
- アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂と無水マレイン酸との縮合重合により形成される変性マレイミド樹脂
を含み、
前記アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂は、ジシクロペンタジエンフェノール樹脂のニトロ化反応と水素化反応により形成される、
樹脂組成物。 - 前記アミノ基を有するジシクロペンタジエン系樹脂のアミノ基のモル数の、無水マレイン酸の無水マレイン酸基のモル数に対する当量比は、1:1~1:10である、
請求項1に記載の樹脂組成物。 - 前記変性マレイミド樹脂の重量平均分子量は、800g/mоl~10,000g/mоlである、
請求項1に記載の樹脂組成物。 - ジアミンを更に含み、
前記変性マレイミド樹脂と前記ジアミンの総重量に基づき、前記変性マレイミド樹脂の重量比は40重量%~80重量%であり、前記ジアミンの重量比は20重量%~60重量%である、
請求項1に記載の樹脂組成物。 - 前記変性マレイミド樹脂とは異なるマレイミド樹脂を更に含み、
前記変性マレイミド樹脂と前記ジアミンと前記マレイミド樹脂の総重量に基づき、前記マレイミド樹脂の重量比は20重量%~60重量%である、
請求項4に記載の樹脂組成物。 - 前記変性マレイミド樹脂と前記ジアミンと前記マレイミド樹脂の総重量に基づき、
20PHR~40PHRの難燃剤、
40PHR~70PHRの無機質充填剤、
0.005PHR~2PHRの促進剤、又は、
0.1PHR~5.0PHRのシラン
を更に含む、
請求項4に記載の樹脂組成物。 - 下記の式(1)により表される構造を有する変性マレイミド樹脂を含む樹脂組成物。
L1とL2はそれぞれフェノール系化合物由来の二価の有機基を表し、mは0~18の整数を表す。 - 前記フェノール系化合物はフェノールを含み、
Lは式(1-1)により表される基、式(1-2)により表される基、式(1-3)により表される基、又はそれらの組合せを表し、*は結合位置を表す、又は、
L1とL2はそれぞれ式(1-4)により表される基を表し、*は結合位置を表す、
請求項7に記載の樹脂組成物。
- 前記変性マレイミド樹脂の重量平均分子量は、800g/mоl~10,000g/mоlである、
請求項7に記載の樹脂組成物。 - ジアミンを更に含み、
前記変性マレイミド樹脂と前記ジアミンの総重量に基づき、前記変性マレイミド樹脂の重量比は40重量%~80重量%であり、前記ジアミンの重量比は20重量%~60重量%である、
請求項7に記載の樹脂組成物。 - 前記変性マレイミド樹脂とは異なるマレイミド樹脂を更に含み、
前記変性マレイミド樹脂と前記ジアミンと前記マレイミド樹脂の総重量に基づき、前記マレイミド樹脂の重量比は20重量%~60重量%である、
請求項10に記載の樹脂組成物。 - 前記変性マレイミド樹脂と前記ジアミンと前記マレイミド樹脂の総重量に基づき、
20PHR~40PHRの難燃剤、
40PHR~70PHRの無機質充填剤、
0.005PHR~2PHRの促進剤、又は、
0.1PHR~5.0PHRのシラン
を更に含む、
請求項11に記載の樹脂組成物。 - 請求項7に記載の樹脂組成物により形成されるフィルム層を含む、
電子部品。
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