JP4402659B2 - 新規なエポキシ樹脂および非ハロゲン系難燃性エポキシ樹脂組成物 - Google Patents
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Description
このため、本発明の目的は、環境保全の要求に合った、汚染の少ない、しかも高度な耐熱性を有し、フレキシブルプリント回路板に好適に使用可能なエポキシ樹脂組成物を提供することにある。
本発明は、新規なエポキシ樹脂、およびハロゲンを含まない難燃性のエポキシ樹脂組成物に関する。特に高度な耐熱性と接着性を有し、フレキシブルプリント回路板の接着剤として使用されるハロゲンを含まない難燃性のエポキシ樹脂組成物に関する。
[1]下記式(I)で示されるフェノール化合物と、式(II)で示されるエポキシ官能基2個を有する化合物との反応物であり、
は下記式で示される基から選ばれた基を示し、
式(I)で示されるフェノール化合物の活性水素当量(HI)と、式(II)で示される
エポキシ基2個を有する化合物のエポキシ当量(E1)との比率(H1/E1)は、0.6〜1.2の範囲にあることを特徴とするエポキシ樹脂。
[2]ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量
平均分子量(Mw)が、700〜20000の範囲にあり、且つASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が700〜1500g/eq.の範囲にある[1]のエポキシ樹脂。
[3]前記式(I)に示されるフェノール化合物と、前記式(II)に示されるエポキシ基を2個有する化合物と、下記式(III)に示されるエポキシ官能基を4個以上有する化合物と
の反応物であり
式(I)のフェノール化合物の活性水素当量(HI)と、式(III)のエポキシ基2個を有する化合物のエポキシ当量(E1)と、式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以
上有する化合物のエポキシ当量(E2)との合計値との比率〔HI/(E1+E2)〕が0.4〜2.0の範囲にあり、
(II)と(III)のエポキシ化合物の重量比(III)/(II)が10/90〜90/10の比率にあるこ
とを特徴とするエポキシ樹脂。
[4]ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量
平均分子量(Mw)が、3000〜28000の範囲にあり、且つASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が700〜1500g/eq.の範囲にある[
3]のエポキシ樹脂。
[5](a)エポキシ樹脂、(b)強化剤、および(c)難燃剤を含み、かつハロゲンを含
まない難燃性エポキシ樹脂組成物であり、
エポキシ樹脂(a)は、エポキシ樹脂(a1)とエポキシ樹脂(a2)から選ばれる少なくとも1種、又はその混合物であり、
1)エポキシ樹脂(a1)は、下記式(I)に示されるフェノール化合物と式(II)に示
される2個のエポキシ官能基を有する化合物との反応により得られるエポキシ樹脂であり:
その中、式(I)で示されるフェノール化合物の活性水素当量(HI)と式(II)で示
される2個のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基当量(E1)との比率(H1/E1
)は0.6〜1.2の範囲内にあり、
2)エポキシ樹脂(a2)は、前記式(I)で示されるフェノール化合物と式(II)で示
される2個のエポキシ基を含有する化合物と、下記式(III)で示されるエポキシ官能基
を4個以上含む化合物との反応で得られるエポキシ樹脂であり、
式(I)のフェノール化合物の活性水素当量(H1)と式(II)の2個のエポキシ基を
有する化合物のエポキシ当量(E1)と、式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以
上有する化合物のエポキシ当量(E2)との合計の比率〔HI/(E1+E2)〕は、0.4〜2.0の範囲内にあり、
組成物中、上記(a)、(b)および(c)の総重量を100重量%で示した場合、上記(a)成分は35〜60重量%、上記(b)成分は25〜40重量%、上記(c)成分は15〜25重量%の範囲にあるエポキシ樹脂組成物。
[6]エポキシ樹脂(a1)のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリ
スチレンで換算した重量平均分子量(Mw)は700〜20000の範囲にあり、ASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が700〜1500g/eq.の範囲にあり、
エポキシ樹脂(a2)のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量平均分子量(Mw)は3000〜28000の範囲にあり、且つASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が、700〜1500g/eq.の範囲にある[5]のエポキシ樹脂組成物。
[7]組成物中に、(d)硬化剤、(e)硬化促進剤と(f)無機充てん剤をさらに含有し
、
(d)硬化剤量が活性水素当量換算で、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して0.2〜5部、
(e)硬化促進剤がエポキシ樹脂重量に対し0.1〜1重量%であり、
(f)無機充てん剤量が(a)、(b)および(c)合計重量の2〜10重量%の範囲にある[5]のエポキシ樹脂組成物。
本発明にかかるエポキシ樹脂の一態様(エポキシ樹脂a1)は、上記式(I)で示され
るフェノール化合物と、式(II)で示されるエポキシ官能基2個を有する化合物との反応物であり、式(I)で示されるフェノール化合物の活性水素当量(HI)と、式(II)で
示されるエポキシ基2個を有する化合物のエポキシ当量(E1)との比率(H1/E1)は、0.6〜1.2の範囲にあることを特徴とするものである。
に示されるフェノール化合物と、前記式(II)に示されるエポキシ基を2個有する化合物と、前記式(III)に示されるエポキシ官能基を4個以上有する化合物との反応物であり
、
式(I)のフェノール化合物の活性水素当量(HI)と、式(III)のエポキシ基2個を有する化合物のエポキシ当量(E1)と、式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以
上有する化合物のエポキシ当量(E2)との合計値との比率〔HI/(E1+E2)〕が0.4〜2.0の範囲にあり、
ゲル浸透グロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量平
均分子量(Mw)は、約3000〜28000の範囲にあり、より好ましくは500〜22000の範囲である。又、ASTM D1652の規定により測定したエポキシ樹脂(a2)のエポキシ当量(EEW)は、700〜1500g/eq.の範囲にあり、さらに9
00〜1200g/eq.の範囲にあるものが好ましい。
(a1)および(a2)の重量平均分子量およびエポキシ当量が前記範囲にあるものは、特に高度な耐熱性と接着性を有し、フレキシブルプリント回路板の接着剤として好適である。
式(III)のAにより示されるC1-6アルキレン基としては、直鎖又は側鎖のアルキレン基であっても良く、例えば、メチレン基、エチレン基、プロプレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキサメチレン基、ジメチルメチレン基、メチルメチレン基とその異性体などが挙げられる。
ェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールS、テトラメチルビスフェノールA,テトラメチルビスフェノールF、テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、4,4’−ジフェノール、3,3’−ジメチル−4,4’−ジフェノールと3,3’,5,5’−ジメチル−4,4’−ジフェノールなどが挙げられる。
記式(I)で示される化合物の重縮合反応による誘導重合体であり、4個以上のエポキシ
官能基を有するものが挙げられる。
合物、上記(I)〜(III)の化合物を反応させることで合成される。反応は、重縮合反応であり、必要に応じて、加熱しながら、触媒存在下に行われる。触媒としては、公知のものを特に制限されることなく使用できるが、通常、トリフェニルフォスフィンなどが好適に使用される。
難燃性エポキシ樹脂組成物
本発明にかかる難燃性エポキシ樹脂組成物は、(a)エポキシ樹脂、(b)強化剤、および(c)難燃剤を含み、かつハロゲンを含まない難燃性エポキシ樹脂組成物である。
端を有するゴム、シリコーンゴム、ポリアクリル酸系ゴムなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらは単独で使用するか又は2種以上併用しても良い。
成分(d)の硬化剤の具体例としては、例えば、ジシアンジアミド(DICY)、ビスフェノール樹脂、ポリヒドロキシフェノール樹脂、フェノールアルデヒド類、酸無水物などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
−S−、−CO−、又は−SO2−の化学結合を示す)、その具体例としては、例えば、
テトラメチルビスフェノールAD、テトラメチルビスフェノールS、4,4'-ジフェノール
、3,3'-ジメチル-4,4'-ジフェノールと3,3',5,5'-テトラメチル-4,4'-ジフェノールなど
が挙げられる。
二無水物(3,3',4,4'-benzophenone-tetra-carboxylic dihydride,BTDA)、無水トリメリ
ット酸(trimellitic acid anhydride, BTDA)とピロメリジン酸二無水物(phromellitic
acid dihydride)などが挙げられる。
成分(d)はエポキシ基当量に対し活性水素が0.2〜5.0eq.、好ましくは0.6〜3.0eq.の範囲にあることが望ましい。成分(e)は、組成物中に、0.01〜3重量%、好ましくは0.1〜1.5重量%の割合で含まれていることが望ましい。さらに成分(f)は、組成物中に、0.01〜15重量%、好ましくは2.0〜10重量%の割合で含まれていることが望ましい。
(なお、本明細書における「eq.」とは、「当量」の意味である)
実施例
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
IPC−TM−650 2.4.9の規準に基づいて評価した。
先ずフレキシブルプリント回路板から2cm×15cmのサンプル2枚を切り取り、各サンプルに耐エッチング性粘着テープを2本張り合わせた後、エッチングを行ない、水洗、乾燥した後、さらにプリプレグ(prepreg)を張り付け、最後に、剥離試験機を用いて測定し、その剥離値、即ち、銅はく接着強度として、kgf/cmで示した。
IPC−TM−650 2.4.13の規準に基づいて評価した。
先ずフレキシブルプリント回路板から3インチ×7インチのサンプル2枚を切り取り、その銅面に溶接助剤を塗布した後、135℃下で1時間でベーキングし、最後に288℃
のスズ浴で試験を行ない、ポリイミド膜面に起泡又は分層現象が観測された時間を測定し、秒単位で示した。
IPC−TM−650 2.6.18の規準に基づいて実施された。
先ず、単面の銅はく面上に、ドライ耐蝕性フィルムを貼り付け、次にその上に感光フィルムを置き、露光、現像、エッチング、フィルムを剥離した後、屈曲試験機を用いて可撓性を測定し、断裂時の屈曲回数で表した。
難燃性試験は、UL94(Underwriter Laboratary Subject 94)のV−0規
準により、垂直燃焼試験を実施した。具体的に述べると、試験片を5枚準備し、ほぼ垂直の状態で、下端から火をつけて10秒間保ち、火が消えたら再度火をつけ10秒間燃焼させた後、炎を撤去した。第1回目と第2回目の火をつけた後、持続して燃焼する時間がともに10秒間内で終わった場合を合格と評価し、第2回目の炎をあげて燃焼持続した時間と、炎のない燃焼時間の合計が30秒以内の場合をも合格とし、さらに5枚の試験片の炎をあげて燃焼した時間の合計が50秒以内の場合をも合格と評価した。
調製剤
調製剤1
エポキシ樹脂(a1)の調製:
マントルヒーター、温度調節器、電動撹拌機と撹拌棒、窒素導入口、サーモカップル、水冷式コンデンサーと供給漏斗とを備えた1l容量の五口ガラス反応フラスコ内に、ビスフェノールA(88.4g)とビスフェノールAジグリシジル エーテル(200.0g)を加え、内容物が溶解するまで撹拌加熱を続けた後、さらに温度を120℃に上昇して1時間撹拌を行なう。上記の混合物中に触媒として10%のトリフェニルフォスフィン(0.2g)を加えた後、170℃で加熱し、撹拌しながら反応を2時間続ける。
調製剤2
エポキシ樹脂(a2)の調製:
マントルヒーター、温度調節器、電動撹拌機と撹拌棒、窒素導入口、サーモカップル、水冷式コンデンサーと供給漏斗とを備えた1l容量の五口ガラス反応フラスコ中に、ビスフェノールA(102.2g)、ビスフェノールAジグリシジル エーテル(200.0g)と、前記式(III)で示す構造のエポキシ樹脂(式中、R3は水素、Aは−C(CH3)2−の基を示し、エポキシ当量(EEW)=200)(33.6g)を加え、内容物が溶解するまで、撹拌加熱する。その後、温度を120℃に上昇して1時間撹拌した。この混合物内に触媒としての10%トリフェニルフォスフィン(0.2g)を加え、温度170℃下で加熱し、撹拌しながら2時間反応を続けた。
実施例1
300ml容量のフラスコ中、先ず、室温下で無機充てん剤のアルミナ(3.0g)、
難燃剤のOP−930(15.0g)とを溶剤のメチルエチルケトン(MEK,200.0g)中、30分間撹拌し、次に、上記調製剤で製造したエポキシ樹脂(BE1000、
エポキシ当量重量(EEW)1002g/eq.)5.0gを加えて30分間撹拌し、さら
に、フェノールアルデヒド樹脂PF6300(含窒素フェノールアルデヒド樹脂、台湾 長春人造樹脂(株)製品、含窒素量16%)15.0gを加えて20分間撹拌し、その後、強化剤のプロピレンニトリル−ブタジエンゴム25.0gを加えて、さらに30分間撹拌し、最後に、硬化剤のジシアンジアミド(DICY)0.8gと硬化促進剤の2−メチルイミダゾール(2−M2)0.2gを加えて15分間撹拌して、固形物約33%、粘度783CPSを示すエポキシ樹脂組成物を得る。
Materials(株)製品)上、線状の棒を用いて厚さ25μに塗布し、80℃のオーブン内で3分間ベーキングし、さらに140℃で3分間ベーキングして溶剤を除去する。溶剤除去後の塗装フィルムの厚さは15μとなり、次に、JERA1/202銅はくとともに180℃で100kg/cm2により10分間ホットプレスし、さらに、オーブン中180
℃で1時間、220℃で2時間それぞれベーキングして硬化させて、フレキシブルプリント回路板を得る。
実施例2〜5、8、参考例6,7と比較例1〜2
実施例1に示す調製方法と同様にして、下記表1に示される組成分と比率に基づき、実施例2〜5、8、参考例6,7と比較例1〜2のエポキシ樹脂組成物を調製し、実施例1と同様な手順によりフレキシブルプリント回路板を製造した。
Claims (5)
- エポキシ樹脂(a1)とエポキシ樹脂(a2)との混合物であり、
1)エポキシ樹脂(a1)は、下記式(I)に示されるフェノール化合物と式(II)に示される2個のエポキシ官能基を有する化合物との反応により得られるエポキシ樹脂であり:
その中、式(I)で示されるフェノール化合物の活性水素当量(H1)と式(II)で示される2個のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基当量(E1)との比率(H1/E1)は0.6〜1.2の範囲内にあり、
2)エポキシ樹脂(a2)は、前記式(I)で示されるフェノール化合物と式(II)で示される2個のエポキシ基を含有する化合物と、下記式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以上含む化合物との反応で得られるエポキシ樹脂であり、
式(I)のフェノール化合物の活性水素当量(H1)と式(II)の2個のエポキシ基を有する化合物のエポキシ当量(E1)と、式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以上有する化合物のエポキシ当量(E2)との合計の比率〔HI/(E1+E2)〕は、0.4〜2.0の範囲内にあり、
エポキシ樹脂(a1)と(a2)との重量比率((a1)/(a2))が20/25〜5/40の範囲にあることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - エポキシ樹脂(a1)のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量平均分子量(Mw)は700〜20000の範囲にあり、ASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が700〜1500g/eq.の範囲にあり、
エポキシ樹脂(a2)のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量平均分子量(Mw)は3000〜28000の範囲にあり、且つASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が、700〜1500g/eq.の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載のエポキシ樹脂組成物。 - (a)エポキシ樹脂、(b)強化剤、および(c)難燃剤を含み、かつハロゲンを含まない難燃性エポキシ樹脂組成物であり、
エポキシ樹脂(a)は、エポキシ樹脂(a1)とエポキシ樹脂(a2)との混合物であり、
1)エポキシ樹脂(a1)は、下記式(I)に示されるフェノール化合物と式(II)に示される2個のエポキシ官能基を有する化合物との反応により得られるエポキシ樹脂であり:
その中、式(I)で示されるフェノール化合物の活性水素当量(HI)と式(II)で示される2個のエポキシ基を有する化合物のエポキシ基当量(E1)との比率(H1/E1)は0.6〜1.2の範囲内にあり、
2)エポキシ樹脂(a2)は、前記式(I)で示されるフェノール化合物と式(II)で示される2個のエポキシ基を含有する化合物と、下記式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以上含む化合物との反応で得られるエポキシ樹脂であり、
式(I)のフェノール化合物の活性水素当量(H1)と式(II)の2個のエポキシ基を有する化合物のエポキシ当量(E1)と、式(III)で示されるエポキシ官能基を4個以上有する化合物のエポキシ当量(E2)との合計の比率〔HI/(E1+E2)〕は、0.4〜2.0の範囲内にあり、
組成物中、上記(a)、(b)および(c)の総重量を100重量%で示した場合、上記(a)成分は35〜60重量%、上記(b)成分は25〜40重量%、上記(c)成分は15〜25重量%の範囲にあり、
エポキシ樹脂(a1)と(a2)との重量比率((a1)/(a2))が20/25〜5/40の範囲にあることを特徴とするエポキシ樹脂組成物。 - エポキシ樹脂(a1)のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量平均分子量(Mw)は700〜20000の範囲にあり、ASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が700〜1500g/eq.の範囲にあり、
エポキシ樹脂(a2)のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定し、ポリスチレンで換算した重量平均分子量(Mw)は3000〜28000の範囲にあり、且つASTM D1652の規準により測定したエポキシ当量(EEW)が、700〜1500g/eq.の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物。 - 組成物中に、(d)硬化剤、(e)硬化促進剤と(f)無機充てん剤をさらに含有し、
(d)硬化剤量が活性水素当量換算で、エポキシ樹脂のエポキシ当量に対して0.2〜5部、
(e)硬化促進剤がエポキシ樹脂重量に対し0.1〜1重量%であり、
(f)無機充てん剤量が(a)、(b)および(c)合計重量の2〜10重量%の範囲にあることを特徴とする請求項3に記載のエポキシ樹脂組成物。
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