JP4936016B2 - 多価アルコール含有重合性組成物、プリプレグ、及び積層体 - Google Patents
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Description
本発明の目的は、高周波領域での誘電正接が極めて小さく、難燃性や層間密着性に優れた積層体の製造に有用な、重合性組成物及びプリプレグ、並びに該積層体を提供することにある。
〔1〕シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、ハロゲン系難燃剤、及び多価アルコールを含有してなる重合性組成物、
〔2〕架橋助剤をさらに含むものである前記〔1〕記載の重合性組成物、
〔3〕連鎖移動剤をさらに含むものである前記〔1〕又は〔2〕記載の重合性組成物、
〔4〕前記〔1〕〜〔3〕いずれかに記載の重合性組成物を強化繊維に含浸させた後に重合してなるプリプレグ、並びに
〔5〕前記〔4〕に記載のプリプレグと、当該プリプレグ及び/又は他の材料とを積層した後、硬化してなる積層体、
が提供される。
本発明に使用されるシクロオレフィンモノマーは、炭素原子で形成される環構造を有し、かつ該環構造中に重合性の炭素−炭素二重結合を1つ有する化合物である。本明細書において「重合性の炭素−炭素二重結合」とは、連鎖重合(開環重合)可能な炭素−炭素二重結合をいう。開環重合には、イオン重合、ラジカル重合、メタセシス重合など種々の形態のものが存在するが、本発明においては、通常、メタセス開環重合をいう。
シクロオレフィンモノマーは、アルキル基、アルケニル基、アルキリデン基、アリール基などの炭素数1〜30の炭化水素基や、カルボキシル基又は酸無水物基などの極性基を置換基として有していてもよいが、得られる積層体を低誘電正接とする観点から、極性基を持たない、すなわち、炭素原子と水素原子のみで構成されるものが好ましい。
これらのシクロオレフィンモノマーは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明の重合性組成物に配合するシクロオレフィンモノマー中、架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマーと架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマーとの配合割合は所望により適宜選択されるが、重量比(架橋性の炭素−炭素不飽和結合を1以上有するシクロオレフィンモノマー/架橋性の炭素−炭素不飽和結合を持たないシクロオレフィンモノマー)で、通常、5/95〜100/0、好ましくは10/90〜90/10、より好ましくは15/85〜70/30の範囲である。当該配合割合がかかる範囲にあれば、得られる積層体において層間密着性、耐熱性及び難燃性等の特性が高度にバランスされ、好適である。
本発明に使用される重合触媒としては、前記シクロオレフィンモノマーを重合できるものであれば特に限定はないが、本発明の重合性組成物は、後述のプリプレグの製造において、直接塊状重合に供して用いるのが好適であり、通常、メタセシス重合触媒を用いるのが好ましい。
本発明で使用される架橋剤は、本発明の重合性組成物を重合反応に供して得られる重合体において架橋反応を誘起する目的で使用される。従って、該重合体は、後架橋可能な熱可塑性樹脂となる。本発明において架橋剤としては、通常、ラジカル発生剤が好適に用いられる。ラジカル発生剤としては、例えば、有機過酸化物、ジアゾ化合物、及び非極性ラジカル発生剤などが挙げられ、好ましくは有機過酸化物、及び非極性ラジカル発生剤である。
本発明に使用されるハロゲン系難燃剤は、工業的に使用されるものであれば格別な限定なく用いることができる。ハロゲン系難燃剤の具体例としては、トリス(2−クロロエチル)ホスフェート、トリス(クロロプロピル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、塩素化ポリスチレン、塩素化ポリエチレン、高塩素化ポリプロピレン、クロロスルホン化ポリエチレンなどの塩素含有難燃剤、ヘキサブロモベンゼン、デカブロモジフェニルオキシド、ビス(トリブロモフェノキシ)エタン、1,2−ビス(ペンタブロモフェニル)エタン、テトラブロモビスフェノールS、テトラデカブロモジフェノキシベンゼン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニルプロパン)、ペンタブロモトルエンなどの臭素含有難燃剤などが挙げられる。得られる積層体において大きなQ値(誘電正接の逆数)と高い難燃性とをより高度にバランスさせる観点から、ハロゲン系難燃剤としては臭素含有難燃剤が好適である。
多価アルコールは、主として難燃助剤として機能するものと推定されるが、多価アルコールを含む、本発明の重合性組成物より得られる積層体では、難燃性が向上し、成形加工時や燃焼時の腐食性ガスの発生が抑制されると共に、層間密着性、誘電特性、及び機械強度などが優れたものとなる。
かかる多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロプレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ビスフェノールA、水素化ビスフェノールAなどの2価のアルコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリストールなどの3価以上のアルコールなどが挙げられ、好ましくは3価以上のアルコールである。
これらの多価アルコールは、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。多価アルコールの配合量は、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常、0.1〜50重量部、好ましくは1〜30重量部、より好ましくは3〜15重量部の範囲である。多価アルコールがこの範囲にあれば、難燃性と層間密着性とが高度にバランスされ好適である。
本発明の重合性組成物には、上記する、シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、ハロゲン系難燃剤、及び多価アルコールを必須成分として、所望により、重合調整剤、重合反応遅延剤、連鎖移動剤、架橋助剤、充填剤、老化防止剤及びその他の配合剤を添加することができる。
これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。本発明の重合性組成物への連鎖移動剤の配合量としては、配合するシクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常、0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部である。
本発明に使用される強化繊維としては、格別な制限はないが、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)繊維、アラミド繊維、超高分子ポリエチレン繊維、ポリアミド(ナイロン)繊維、液晶ポリエステル繊維などの有機繊維;ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維、タングステン繊維、モリブデン繊維、ブデン繊維、チタン繊維、スチール繊維、ボロン繊維、シリコンカーバイド繊維、シリカ繊維などの無機繊維;などを挙げることができる。これらの中でも、有機繊維やガラス繊維が好ましく、特にアラミド繊維、液晶ポリエステル繊維、ガラス繊維が好ましい。ガラス繊維としては、Eガラス、NEガラス、Sガラス、Dガラス、Hガラス等の繊維が好適に用いることができる。
これらの強化繊維は、それぞれ単独であるいは2種以上を組み合わせて用いることができ、その使用量は、所望により適宜選択されるが、プリプレグあるいは積層体中の、通常、10〜90重量%、好ましくは20〜80重量%、より好ましくは30〜70重量%の範囲であり、この範囲にあれば、得られる積層体の誘電特性と機械強度が高度にバランスされ、好適である。
本発明のプリプレグは、前記重合性組成物を前記強化繊維に含浸させた後に重合してなるものである。
重合性組成物の強化繊維への含浸は、例えば、重合性組成物の所定量を、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、カーテンコート法、ダイコート法、スリットコート法等の公知の方法により強化繊維に塗布し、所望によりその上に保護フィルムを重ね、上側からローラーなどで押圧することにより行うことができる。本発明においては、重合性組成物を強化繊維に含浸させた後、含浸物を所定温度に加熱することにより、重合性組成物を塊状重合させることができ、それによってシート状又はフィルム状のプリプレグが得られる。
含浸を型内で行う場合は、型内に強化繊維を設置し、該型内に重合性組成物を注ぎ込んで行う。この方法によれば、任意の形状のプリプレグを得ることができる。その形状としては、シート状、フィルム状、柱状、円柱状、多角柱状等が挙げられる。ここで用いる型としては、従来公知の成形型、例えば、割型構造、すなわち、コア型とキャビティー型を有する成形型を用いることができ、それらの空隙部(キャビティー)に重合性組成物を注入して塊状重合させる。コア型とキャビティー型は、目的とするプリプレグの形状にあった空隙部を形成するように作製される。また、成形型の形状、材質、大きさなどは特に制限されない。また、ガラス板や金属板などの板状成形型と所定の厚さのスペーサーとを用意し、スペーサーを2枚の板状成形型で挟んで形成される空間内に重合性組成物を注入し、該型内で硬化を行うことにより、シート状又はフィルム状のプリプレグを得ることができる。
本発明の積層体は、本発明のプリプレグと、当該プリプレグ及び/又は当該プリプレグ以外の他の材料とを積層し、所望により更に賦形した後に、硬化することで製造することができる。
積層してもよい他の材料としては、使用目的に応じて適宜選択されるが、例えば、熱可塑性樹脂材料、金属材料などが挙げられ、特に金属材料が好適に用いられる。金属材料としては、回路基板で一般に用いられるものを格別な制限なく用いることができ、通常、金属箔、好ましくは銅箔が用いられる。金属材料の厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常、1〜50μm、好ましくは3〜30μm、より好ましくは5〜20μm、最も好ましくは5〜15μmの範囲である。また、金属材料は、その表面が、シランカップリング剤、チオール系カップリング剤、チタネート系カップリング剤、各種接着剤などで処理されているものが好ましい。中でもシランカップリング剤で処理されているものがより好ましい。
本発明のプリプレグと、金属材料との接着界面における、金属材料からなる層表面の粗度(Rz)は、特に限定されないが、通常、2,500nm以下、好ましくは2,000nm以下、より好ましくは1,800nm以下、さらに好ましくは1,000nm以下である。一方、粗度の下限は、格別な限定はないが、通常1nm以上、好ましくは5nm以上、より好ましくは10nm以上である。金属材料からなる層表面の粗度が上記範囲にあれば、高周波伝送に於けるノイズ、遅延、伝送ロス等の発生が抑えられ好ましい。金属材料からなる層表面の粗度の調整は、積層する金属材料表面の粗度が所望の範囲にあるものを選択して使用することにより容易に行うことができる。かかる表面粗度を有する金属材料は市販品より入手可能である。なお、粗度(Rz)は、AFM(原子間力顕微鏡)により測定可能である。
かくして得られる本発明の積層体は、高周波領域での伝送ロスが少なく、かつ層間密着性や難燃性に優れるため、広範囲の用途を有する高周波基板材料として好適に用いることができる。
(1)層間密着性
積層体における金属箔の引き剥がし強さをJIS C6481に基づいて測定し、以下の基準で評価した。
◎:0.5kN/m以上
○:0.4kN/mを超え、0.5kN/m未満
×:0.4kN/m未満
(2)難燃性
積層体の銅箔をエッチング処理により取り除いたものから短冊状試験片(14mm×125mm)を切り出し、炎を該試験片に10秒間接炎し、離炎後の有炎を観察し、以下の基準で評価した。
◎:離炎後の有炎はない
△:離炎後の有炎はあるが、間もなく消える
×:離炎後の有炎が上部まで達し、激しく燃えた
ベンジリデン(1,3−ジメチル−4−イミダゾリジン−2−イリデン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド51部と、トリフェニルホスフィン79部とを、トルエン952部に溶解させて触媒液を調製した。これとは別に、シクロオレフィンモノマーとして、テトラシクロドデセン(TCD)70部と1,4−メタノ−1.4.4a.9aテトラヒドロフルオレン(MTF)30部入れ、ここに連鎖移動剤としてジビニルベンゼンを1.2部、架橋剤としてメチルフェニルヘキサンを5部、架橋助剤としてトリメチロールプロパントリメタクリレート20部、フェノール系老化防止剤として3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシアニソール1.0部、ハロゲン系難燃剤としてビス(ペンタブロモフェニル)エタン(アルベマール社製、SAYTEX8010)を40部、難燃助剤として三酸化アンチモン(日本精鉱社製、PATOX−M)を15部、多価アルコールとしてペンタエリストールを2部加えた後、上記触媒液をシクロオレフィンモノマー100gあたり0.12mlの割合で加えて撹拌し、重合性組成物を調製した。
ついで、得られた重合性組成物をガラスクロス2112(Eガラス)に含浸させ、これを140℃、1分間で重合反応を行い、厚さ130μmのプリプレグを得た。また、プリプレグのガラスクロス含有量は40%であった。
次に作製したプリプレグシートを6枚重ね、さらに12μmF0銅箔(シランカップリング剤処理電解銅箔、粗度Rz=1,600nm、古河サーキットホイル社製)で、積層したプリプレグシートを挟み、220℃で2時間、3MPaにて加熱プレスを行い積層体を得た。得られた積層体の層間密着性、及び難燃性を評価した。その結果を表1に示す。
連鎖移動剤をアリルメタクリレートに変える以外は実施例1と同様にして積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
多価アルコールをトリメチロールプロパンに変える以外は実施例2と同様にして積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
シクロオレフィンモノマーを、テトラシクロドデセン(TCD)60部とジシクロペンタジエン(DCP)40部に変える以外は実施例1と同様にして積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
多価アルコールの配合量を5部に変える以外は実施例1と同様にして積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
多価アルコールを用いない以外は実施例1と同様にして積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
Claims (5)
- シクロオレフィンモノマー、重合触媒、架橋剤、ハロゲン系難燃剤、及び多価アルコールを含有してなる重合性組成物。
- 架橋助剤をさらに含むものである請求項1記載の重合性組成物。
- 連鎖移動剤をさらに含むものである請求項1または2記載の重合性組成物。
- 請求項1〜3いずれかに記載の重合性組成物を強化繊維に含浸させた後に重合してなるプリプレグ。
- 請求項4に記載のプリプレグと、当該プリプレグおよび/または他の材料とを積層した後、硬化してなる積層体。
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