JP3179933B2 - 低誘電率熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

低誘電率熱硬化性樹脂組成物

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    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/032Organic insulating material consisting of one material
    • H05K1/0346Organic insulating material consisting of one material containing N

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  • Macromolecular Compounds Obtained By Forming Nitrogen-Containing Linkages In General (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低誘電率、低誘電正接
で、金属への接着性に優れた高耐熱性でかつ難燃性を有
する熱硬化性樹脂組成物に関するものであり、積層板、
金属箔張積層板等に好適に使用されるものである。
【0002】
【従来の技術】近年、高周波領域で用いられるプリント
配線に、耐熱性に優れ、低誘電率、低誘電正接の積層板
用樹脂が望まれている。これに対し誘電率の小さいフッ
素樹脂やポリフェニレンエーテル樹脂などの熱可塑性樹
脂が提案されているが、作業性、接着性が悪く、信頼性
に欠けるなどの問題があった。そこで作業性、接着性を
改善する目的でエポキシ変性ポリフェニレンエーテル樹
脂或いはポリフェニレンエーテル変性エポキシ樹脂も提
案されている。しかしエポキシ樹脂の誘電率が高く満足
な特性が得られていない。ポリフェニレンエーテル樹脂
と多官能シアン酸エステル樹脂類、更にこれにその他の
樹脂を配合し、ラジカル重合開始剤を添加し、予備反応
させてなる硬化可能な樹脂組成物(特開昭57-185350号
公報参照)が知られているが、誘電率の低下は不充分で
あった。
【0003】また熱硬化性の1,2-ポリブタジエンを主成
分とするポリブタジエンは低誘電率であるが、接着性に
劣り耐熱性が不充分であった。ポリフェニレンエーテル
100重量部に対し、1,2-ポリブタジエン5〜20重量部、架
橋性モノマー5〜10重量部及びラジカル架橋剤を配合し
た組成物(特開昭61-83224公報参照)が知られている
が、分子量数千の1,2-ポリブタジエンを用いた場合には
組成物から溶媒を除いた場合にベタツキが残り、ガラス
基材等に塗布、含浸して得られるプリプレグがタックフ
リーの状態を維持できないので実用上問題があった。一
方ベタツキを無くすために高分子量の1,2-ポリブタジエ
ンを用いる方法があるが、この方法によれば溶媒への溶
解性が低下し溶液が高粘度になり流動性が低下し実用上
問題であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は低誘電率、低
誘電正接、高耐熱性、高接着性を有し難燃性にも優れた
熱硬化性樹脂を得るべく鋭意検討を重ねた結果なされた
ものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式(1)
で示されるシアネートエステル化合物及び/又はそのプ
レポリマー(a)、一般式(2)で示される構成単位を
もつ臭素化マレイミドオリゴマー(b)とからなり、
(a),(b)の重量比が80/20〜20/80の範囲にあること
を特徴とする低誘電率熱硬化性樹脂組成物である。
【0006】
【化1】 (R1〜R8は、水素あるいはアルキル基を示し、互いに
同一であっても異なっていてもよく、R9は2価の脂肪
族残基を示し、かつR1〜R9の炭素数の合計は9以上で
ある。)
【化2】 (R,R'は、2価の脂肪族又は芳香族残基を示し、互い
に同じであっても異なっていてもよい。)
【0007】
【作用】本発明に用いられる一般式(1)で示されるシ
アネートエステル化合物及び/又はそのプレポリマー
は、分子内に2個以上のシアネートエステル基を有する
有機化合物を意味する。本発明においては、この多官能
シアネートエステル類そのもの、またはこれから誘導さ
れるプレポリマーを用いることができる。これらの化合
物は、必要に応じて、ナフテン酸亜鉛、ナフテン酸コバ
ルト、ナフテン酸銅、ナフテン酸鉛、オクチル酸亜鉛、
オクチル酸錫、鉛アセチルアセトナート、ジブチル錫マ
レエート等の触媒を用いることによって、シアネートエ
ステル基を三量化し、適当に反応を調整してプレポリマ
ー化することができる。シアネートエステル基は、三量
化することによってsym−トリアジン環を分子内に形
成し、最終的に加熱硬化することが可能である。
【0008】式(1)におけるR1〜R8の置換基は、水
素又はアルキル基を、R9は2価の脂肪族残基を意味す
る。さらに、R1〜R9のアルキル置換基の全炭素数の合
計は9以上であることが好ましい。炭素数が9以上にな
ると、加熱硬化した構造の中に自由体積を増加させるこ
とができ、誘電率、誘電正接を低下させることができる
ので好ましい。炭素数の合計が9未満であると、誘電
率、誘電正接の低下が充分でないので好ましくない。
【0009】本発明において用いられるシアネートエス
テル化合物は、一般式(1)で示されるものであれば特
に限定されるものではないが、具体例を示すと、2,2-ビ
ス(4-シアナートフェニル)ノナン、2,2-ビス(3-ターシ
ャリーブチル-4-シアナートフェニル)プロパン、2,2-ビ
ス(3-セカンダリーブチル-4-シアナートフェニル)プロ
パン、1,1-ビス(4-シアナートフェニル)デカン、1,1-ビ
ス(2-メチル-4-シアナート-5-ターシャリーブチルフェ
ニル)-2-メチル-プロパン、4,4'-シクロヘキシリデン-
ビス[2-(1,1-ジメチルエチル)シアナートベンゼン]、4,
4'-メチレン-ビス[2,6-ビス(1,1-ジメチルエチル)シア
ナートベンゼン]、4,4'-メチレン-ビス[2,6-ジ-セカン
ダリーブチルシアナートベンゼン]、4,4'-シクロヘキシ
リデン-ビス(2-シクロヘキシル-1-シアナートベンゼ
ン)、4,4'-メチレン-ビス(2-ノニル-シアナートベンゼ
ン)、4,4'-(1-メチルエチリデン)ビス[2,6-ビス(1,1-ジ
メチルエチル)シアナートベンゼン]、4,4'-(2-エチルヘ
キシリデン)ビスシアナートベンゼン、4,4'-(1-メチル
ヘプチリデン)ビスシアナートベンゼン、4,4'-シクロヘ
キシリデン-ビス(3-メチル-シアナートベンゼン)などで
ある。
【0010】本発明において用いられる一般式(2)で
示される臭素化マレイミドオリゴマーは、無水マレイン
酸とジアミンとを反応させて得られるビスマレイミドと
臭素化芳香族ジアミンのマイケル付加反応によって得る
ことができる。また、ビスマレイミドと芳香族ジアミン
とのマイケル付加反応によって生成するオリゴマーを臭
素化することによって得ることもできる。このようにし
て得られる臭素化マレイミドオリゴマーは、マレイミド
樹脂が本来有する耐熱性と臭素原子による難燃性付与効
果を併せて有するものである。
【0011】本発明の低誘電率熱硬化性樹脂組成物は、
成分(a)のシアネートエステル化合物及び/又はその
プレポリマー、成分(b)の臭素化マレイミドオリゴマ
ーを配合してなるものであるが、(a),(b)の重量
比は、80/20〜20/80の範囲にあれば難燃性と誘電特性
を両立させることができるので好ましい。成分(a),
(b)の合計100重量部のうち、成分(a)が80重量部
より多くなると難燃性が得られないので好ましくなく、
20重量部未満では低誘電率、低誘電正接を得る効果が少
ないので好ましくない。
【0012】本発明の樹脂組成物は、本来の特性を損な
わない範囲において、成分(a),(b)以外の他の熱
硬化性樹脂や熱可塑性樹脂を加えることも勿論可能であ
る。また必要に応じて離型剤、着色剤、難燃助剤、カッ
プリング剤、各種フィラー等を添加することもできる。
【0013】本発明の樹脂組成物は種々の形態で利用さ
れるが、基材に塗布含浸する際にはしばしば溶剤が用い
られる。用いられる溶剤は組成物の一部或いは全てに対
して良好な溶解性を示すことが必要であるが、悪影響を
及ぼさない範囲で貧溶媒を用いることもできる。用いら
れる溶剤の例を挙げると、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、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香
族炭化水素系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソル
ブ、ブチルセロソルブ、イソブチルセロソルブ、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリ
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、ジプロピレングールモノメチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプ
ロピレングリコールモノプロピルエーテル、エチレング
リコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコール
モノブチルエーテル等の各種グリコールエーテル系溶
剤、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブア
セテート、ブチルセロソルブアセテート、酢酸エチル等
のエステル系溶剤、エチレングリコールジメチルエーテ
ル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレ
ングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコール
ジブチルエーテル等のジアルキルグリコールエーテル系
溶剤、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルム
アミド、N-メチル-2-ピロリドン等のアミド系溶剤、メ
タノール、エタノール等のアルコール系溶剤があり、こ
れらは何種類かを併用して用いることもできる。
【0014】本発明の樹脂組成物を上記溶剤に溶解して
得られるワニスは、ガラス織布、ガラス不織布又は紙、
あるいはガラス以外を成分とする布等の基材に塗布、含
浸させ、乾燥炉中で80〜200℃の範囲内で乾燥させるこ
とにより、プリント配線板用プリプレグを得ることがで
きる。プリプレグは加熱加圧してプリント配線板を製造
することに用いられるが、本発明の樹脂組成物は低誘電
率、低誘電正接で作業性に優れ金属への接着性に優れた
高耐熱性でかつ耐薬品性に優れた難燃性の熱硬化性樹脂
であり、積層板、金属張積層板等に好適に使用されるも
のである。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳しく説明
する。
【0016】(合成例1)シアネートエステルプレポリ
マーの合成 撹拌機、温度計、還流冷却器を備えた四ツ口3lセパラ
ブルフラスコに、4,4'-(2-メチルプロピリデン)ビス[3-
メチル-6-(1,1,1-ジメチルエチル)シアナートベンゼン1
500gを投入した後、10%ノニルフェノール溶液のナフ
テン酸コバルトを3.75g添加し、オイルバスを用いて系
内の温度が140℃になるように加熱した。系を140℃に保
ち、撹拌を続け、60分後にオイルバスを外して系外に内
容物を取出し冷却した。得られたプレポリマー(I)のI
Rスペクトルを測定したところ、2270cm-1のシアネート
基の特性吸収の減少と1560cm-1のトリアジン環生成によ
る特性吸収の出現から、30%のシアネート基の三量化が
進行していることが認められた。
【0017】(合成例2)シアネートエステルプレポリ
マーの合成 合成例1において用いられているシアネートエステル化
合物の代りに4,4'-ビス(3,5-ジメチル-4-シアナートフ
ェニル)メタン1500gを用いて、以下合成例1と同様の
方法でプレポリマー化を行った。得られたプレポリマー
(II)の三量化率は40%であった。
【0018】(合成例3)臭素化マレイミドオリゴマー
の合成 撹拌機、温度計、還流冷却器を備えた四ツ口3lセパラ
ブルフラスコに、2,2-ビス[4-(4-マレイミドフェノキ
シ)フェニル]プロパン538g、2,2-ビス[4-(4-アミノ-3,
5-ジブロモフェノキシ)フェニル]プロパン683gを投入
した後、オイルバスを用いて系内の温度が150℃となる
ように加熱した。系を150℃に保ち、撹拌を続け、60分
後にオイルバスを外して系外に内容物を取り出し冷却し
た。得られた臭素化マレイミドオリゴマーの分子量をG
PCで測定したところ、約2600であった。
【0019】(実施例1)上記合成例1で得られたシア
ネートエステルプレポリマー(I)500g、合成例3で得ら
れた臭素化マレイミドオリゴマー500gに、ジメチルホ
ルムアミド/メチルエチルケトン 1/1 の混合溶媒を加
えて溶解し、不揮発分濃度50%となるようにワニス溶液
を調整した。この溶液に対して10%ノニルフェノール溶
液のナフテン酸コバルトを徐々に加えて、ゲルタイムが
4分±15秒になるように調整した。
【0020】しかる後このワニスを用いてガラスクロス
(厚さ0.18mm、日東紡績(株)製 Eガラス)50重量部に
ワニスを固形分で50重量部含浸させて、150℃の乾燥炉
中で4分間乾燥させ、プリプレグを作成した。得られた
プリプレグはタックフリーで作業性に優れていた。上記
乾燥プリプレグ8枚を重ね、上下に厚さ35μmの電解銅
箔を重ねて、圧力40kgf/cm2、温度180℃で120分加熱加
圧成形を行い、厚さ1.6mmの積層板を得た。この積層板
の表面銅箔をエッチング除去した後、121℃で圧力2.0気
圧のプレッシャークッカー条件下で20時間処理し、重量
増加分を測定した。同様の試験片を室温で塩化メチレン
に10分間浸漬し、外観をチェックすることによって耐溶
剤性を調べた。結果を表2に示す。
【0021】誘電率及び誘電正接の測定は JIS C 6481
に準じて行ない、周波数1MHzの静電容量を測定して
求めた。半田耐熱性、ピール強度についても JIS C 648
1に準じて測定し、半田耐熱性は260℃、300秒で外観の
異常の有無を調べた。難燃性はUL-94規格に従い垂直
法により評価した。またガラス転移温度は粘弾性法によ
り tan δ のピーク温度から求めた。さらに得られた積
層板の厚さ方向の線膨張係数を熱機械分析により測定し
た。これらの結果を合わせて表2に示す。
【0022】(実施例2〜4及び比較例1〜4)表1に
示した配合処方で、これ以外は全て実施例1と同様の方
法で積層板を製造し、その結果を表2に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【表2】
【0025】
【発明の効果】表1、表2の結果からも明らかなよう
に、本発明の樹脂組成物は低誘電率、低誘電正接で金属
への接着性及び耐熱性、耐薬品性にも優れた難燃性の熱
硬化性樹脂組成物である。従って低誘電率や低誘電正接
が必要とされるプリント配線板用には最適な樹脂であ
り、従来の積層板用樹脂と同様の工程で銅張積層板を製
造することができ産業上のメリット大である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 79/08 C08K 5/16 H01B 3/30 C08G 73/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(1)で示されるシアネートエス
    テル化合物及び/又はそのプレポリマー(a)、一般式
    (2)で示される構成単位をもつ臭素化マレイミドオリ
    ゴマー(b)とからなり、(a),(b)の重量比が80/20
    〜20/80の範囲にあることを特徴とする低誘電率熱硬化
    性樹脂組成物。 【化1】 (R1〜R8は、水素あるいはアルキル基を示し、互いに
    同一であっても異なっていてもよく、R9は2価の脂肪
    族残基を示し、かつR1〜R9の炭素数の合計は9以上で
    ある。) 【化2】 (R,R'は、2価の脂肪族又は芳香族残基を示し、互い
    に同じであっても異なっていてもよい。)
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