JP5303852B2 - セミipn型複合体の樹脂組成物並びにこれを用いたワニス、プリプレグ及び金属張積層板 - Google Patents

セミipn型複合体の樹脂組成物並びにこれを用いたワニス、プリプレグ及び金属張積層板 Download PDF

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本発明は、新規なセミIPN型複合体の樹脂組成物、並びにこれを用いたプリント配線板用樹脂ワニス、プリプレグ及び金属張積層板に関し、特に特定の難燃剤を組み合わせた組成物に関する。より詳しくは、動作周波数が1GHzを超えるような電子機器に使用される新規なセミIPN型複合体の樹脂組成物、並びにこれを用いたプリント配線板用樹脂ワニス、プリプレグ及び金属張積層板に関する。
携帯電話に代表される移動体通信機器、その基地局装置、サーバー及びルーター等のネットワーク関連電子機器、並びに大型コンピュータ等では、低損失かつ高速で、大容量の情報を伝送・処理することが要求されている。大容量の情報を伝送・処理する場合、電気信号が高周波数の方が高速に伝送・処理できる。ところが、電気信号は、基本的に高周波であるほど減衰しやすくなる、すなわちより短い伝送距離で出力が弱くなりやすく、損失が大きくなりやすい性質を有する。したがって、上述の低損失かつ高速との要求を満たすためには、機器に搭載された伝送・処理を行うプリント配線板自体の特性において、伝送損失、特に高周波帯域での伝送損失を一層低くする必要がある。
低伝送損失のプリント配線板を得るために、従来、比誘電率及び誘電正接の低いフッ素系樹脂を使用した基板材料が使用されてきた。しかしながら、フッ素系樹脂は一般に溶融温度及び溶融粘度が高く、その流動性が比較的低いため、プレス成形時に高温高圧条件を設定する必要があるという問題点がある。しかも、上記の通信機器、ネットワーク関連電子機器及び大型コンピュータ等に使用される高多層のプリント配線板用途として使用するには、加工性、寸法安定性及び金属めっきとの接着性が不充分であるという問題点がある。
そこで、フッ素系樹脂に替わる、高周波用途に対応するためのプリント配線板用樹脂材料が研究されている。そのうち、耐熱性ポリマーの中で最も誘電特性が優れる樹脂の1つとして知られるポリフェニレンエーテルを使用することが注目されている。しかし、ポリフェニレンエーテルは、上記のフッ素樹脂と同様に溶融温度及び溶融粘度が高い熱可塑性樹脂である。そのため、従来からプリント配線板用途には、溶融温度及び溶融粘度を低くさせ、プレス成形時に温度圧力条件を低く設定させるため、あるいは、ポリフェニレンエーテルの溶融温度(230〜250℃)以上の耐熱性を付与する目的で、ポリフェニレンエーテルと、熱硬化性樹脂とを併用した樹脂組成物として用いられてきた。
例えば、エポキシ樹脂を併用した樹脂組成物(特許文献1参照)、ビスマレイミドを併用した樹脂組成物(特許文献2参照)、シアネートエステルを併用した樹脂組成物(特許文献3参照)、スチレン・ブタジエン共重合体又はポリスチレンと、トリアリルシアヌレート又はトリアリルイソシアヌレートとを併用した樹脂組成物(特許文献4〜5参照)、ポリブタジエンを併用した樹脂組成物(特許文献6及び特許文献7参照)、水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、(メタ)アクリル基等の官能基を有する変性ポリブタジエンとビスマレイミド及び/又はシアネートエステルとを予備反応させた樹脂組成物(特許文献8参照)、不飽和二重結合基を有する化合物を付与又はグラフトさせたポリフェニレンエーテルに上記トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートや上記ポリブタジエン等を併用した樹脂組成物(特許文献9及び特許文献10参照)、あるいはポリフェニレンエーテルと不飽和カルボン酸又は不飽和酸無水物との反応生成物と上記ビスマレイミド等を併用した樹脂組成物(特許文献11参照)等が提案されている。これらの文献によれば、ポリフェニレンエーテルの低伝送損失性を保ちつつ、上述した熱可塑性の欠点を改善するには、硬化後の樹脂が極性基を多く有していないことが好ましいと開示されている。
また、ポリフェニレンエーテルを用いた樹脂組成物はそのままでは難燃性が不十分であるため、臭素化ポリカーボネート系、アリル基、(メタ)アクリル基、水酸基、エポキシ基等の反応性官能基を有する臭素化ビスフェノール系、臭素化ジフェニルエーテル系等の難燃剤を併用させて難燃性を付加する方法等が提案されている(特許文献5参照)。
特開昭58−69046号公報 特開昭56−133355号公報 特公昭61−18937号公報 特開昭61−286130号公報 特開平3−275760号公報 特開昭62−148512号公報 特開昭59−193929号公報 特開昭58−164638号公報 特開平2−208355号公報 特開平6−184213号公報 特開平6−179734号公報
本発明者らは、特許文献1〜11に記載されたものを始めとする、ポリフェニレンエーテルと熱硬化性樹脂を併用した樹脂組成物など、そのプリント配線板用積層板用途への適用性について詳細に検討した。その結果、特許文献1、特許文献2及び特許文献11に示されている樹脂組成物では、極性の高いエポキシ樹脂やビスマレイミドの影響によって硬化後の誘電特性が悪化し、高周波用途には不適であった。特許文献3に示されているシアネートエステルを併用した組成物では、誘電特性は優れるものの、吸湿後の耐熱性が低下した。特許文献4〜5、特許文献9及び特許文献10に示されているトリアリルシアヌレートやトリアリルイソシアヌレートを併用した組成物では、比誘電率がやや高いことに加え、吸湿に伴う誘電特性のドリフトが大きいという傾向が見られた。
特許文献4〜7及び特許文献10に示されているポリブタジエンを併用した樹脂組成物では、誘電特性は優れるものの、樹脂自体の強度が低いことや熱膨張係数が高いという問題があるため、高多層用のプリント配線板用途には不適切であった。特許文献8は、金属、ガラス基材との接着性を改善するためにか、変性ポリブタジエンを併用した樹脂組成物である。しかし、変性されてないポリブタジエンを用いた場合に比べて誘電特性が、特に1GHz以上の高周波領域において大幅に悪化するという問題があった。さらに、特許文献11に示されているポリフェニレンエーテルと不飽和カルボン酸又は不飽和酸無水物との反応生成物を用いた組成物では、極性の高い不飽和カルボン酸や不飽和酸無水物の影響により通常のポリフェニレンエーテルを用いた場合よりも誘電特性が悪化する。そのため、上述した熱可塑性の欠点が改善され、かつ誘電特性にも優れた、ポリフェニレンエーテルを含有する熱硬化性樹脂組成物に対する需要があると考えられる。
また、本発明者らは、誘電特性、特に伝送損失の低減という点に注目して、研究を行ったところ、低誘電率、低誘電正接の樹脂を用いるのみでは、近年の電気信号の更なる高周波化への対応として不充分であることを見出した。電気信号の伝送損失は、絶縁層に起因する損失(誘電体損失)と導体層に起因する損失(導体損失)に分類されるため、低誘電率、低誘電正接の樹脂を用いる場合、誘電体損失のみが低減される。さらに伝送損失を低減させるためには、導体損失をも低減することが必要である。
この導体損失の低減を図る方法として、導体層と絶縁層との接着面である粗化処理面(以下、「M面」という。)側の表面凹凸が小さい金属箔、具体的には、M面の表面粗さ(十点平均粗さ;Rz)が5μm以下の金属箔(以下、「ロープロファイル箔」という。)を用いた金属張積層板を採用する方法等を用いることができる。そこで、本発明者らは、高周波用途のプリント配線板用材料として、低誘電率、低誘電正接である熱硬化性樹脂を用い、かつ金属箔にはロープロファイル箔を用いることについて検討した。
ところが、本発明者らが研究した結果、特許文献1〜11に記載された樹脂組成物を用いて、ロープロファイル箔により積層板とした場合、絶縁(樹脂)層と導体(金属箔)層との間の接着力(接合力)が弱くなり、金属箔との間で要求される引き剥がし強さを確保できないことが分かった。これは、樹脂の極性が低く、しかも金属箔のM面の凹凸に起因するアンカー効果が低下するためと考えられる。また、これらの積層板における吸湿後の耐熱性試験では、樹脂と金属箔との間に剥離が生じるという不具合が発生した。これは、樹脂と金属箔との接着力が低いためと考えられる。このような結果から、本発明者らは、これらの特許文献1〜11に記載された樹脂組成物は、先に示した問題に加えて、ロープロファイル箔のような表面粗さの小さい金属箔で適用することが難しいという問題を見出した。
特に、ポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーの系では、以下のことが顕著であった。これらの樹脂は本来、互いに非相溶であり、均一な樹脂とすることが困難である。そのため、これらを含有する樹脂組成物をそのまま用いた場合、未硬化の状態では、ブタジエンホモポリマー系の欠点であるタックの問題があるため、外観が均一で、かつ取り扱い性の良好なプリプレグを得ることはできない。また、このプリプレグと金属箔とを用いて金属張積層板とした場合は、樹脂が不均一な状態(マクロな相分離状態)で硬化されてしまうために、外観上の問題に加えて、吸湿時の耐熱性が低下し、さらにはブタジエンホモポリマー系の欠点が強調されてしまい、破壊強度が低いことや熱膨張係数が大きいこと等の様々な不具合を生じる。
また、金属箔との間の引き剥がし強さについてもロープロファイル箔を適用しうるだけの強度はなく低いレベルであるが、これにはブタジエンホモポリマーと金属箔との界面接着力の低さよりも、引き剥がし時の金属箔近傍における樹脂の凝集破壊強度の低さの方が、より大きな要因として影響しているものと考えられる。
一方、前述したように、ポリフェニレンエーテルを用いた樹脂組成物はそのままでは難燃性が不十分であるが、特許文献5に示されているような難燃剤を併用した樹脂組成物は、難燃性は付加できるものの、臭素化ポリカーボネート系難燃剤を併用した樹脂組成物は、エステル(カルボニル)基の影響により誘電特性を悪化させるという課題があり、反応性官能基を有する臭素化ビスフェノール系難燃剤を併用した樹脂組成物では、誘電特性が悪化するだけでなく、使用する熱硬化性樹脂によっては硬化阻害を起こしやすく、耐熱性も低下するという課題があり、臭素化ジフェニルエーテル系難燃剤を併用した樹脂組成物では、誘電特性の悪化は避けられるものの、種類(純度、臭素含有量が異なる等)によっては耐熱性が不十分となるという問題点があった。特に耐熱性に関しては、近年の環境問題に対する法規制等により、鉛を使用しない高融点はんだが主流となりつつあるが、この鉛フリーはんだは従来の共晶はんだよりも使用温度が約20〜40℃高くなることから、印刷配線板用材料にはこれまで以上に高い耐熱性が要求されている。しかしながら、前記に示した難燃剤に限らず、鉛フリーはんだに対応した高耐熱性と良好な誘電特性とを両立させつつ難燃性を付与できる難燃系に関する知見は従来見出されていない。
そこで、本発明は、上記の問題点を解決するため、特に高周波帯域での良好な誘電特性を備え、伝送損失を有意に低減可能であるという電気特性に優れ、また、難燃性と鉛フリーはんだに対応した高温条件下での高耐熱性(特に吸湿耐熱性)、低熱膨張特性という優れた熱機械的特性を両立させ、しかも金属箔との間の引き剥がし強さを満足させるプリント配線板を製造可能な樹脂組成物、並びにそれを用いた樹脂ワニス、プリプレグ及び金属張積層板を提供することを目的とする。
本発明の実施態様は先行技術の問題全てを解決する発明に限定されない。
本発明者ら及び出願人の関連する日本国出願第2006−40647号、第2006−116405号、同第2006−246722号、及び同第2007−33540号、更には本発明の優先権主張基礎出願である日本国出願第2006−110789号は、全体として、かつその全ての目的において、本明細書に組み込まれる。
本発明者らは、ポリフェニレンエーテルを含有する樹脂組成物について、上記課題を解決できるよう鋭意研究を重ねた結果、相容化した未硬化のセミIPN型複合体に、特定の難燃剤を組み合わせた樹脂組成物という新規な構成、特にポリフェニレンエーテルと化学変性されていないブタジエンポリマー及び架橋剤とのプレポリマーが相容化した新規な構成を有する未硬化のセミIPN型複合体と、5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ該未硬化のセミIPN型複合体及びそれを形成する各成分との反応性を実質的に有しない臭素系難燃剤を含有する樹脂組成物である。
さらに、新規な独自の相容方法で製造される相容化した未硬化のポリフェニレンエーテル変性ブタジエンポリマーと、前記の特定の臭素系難燃剤とを含有するセミIPN型複合体の樹脂組成物を見出した。
そして、本発明者らは、この樹脂組成物を、プリント配線板用途に用いる場合、高周波帯域での良好な誘電特性、伝送損失を低減するという電気特性に優れ、また、難燃性を付加しつつ鉛フリーはんだに対応した高温条件下での良好な耐熱性(特に吸湿耐熱性)、低熱膨張特性という優れた熱機械的特性が達成されることを明らかとした。この樹脂組成物は、さらに、金属箔との間の引き剥がし強さが高いため、ロープロファイル箔のような表面粗さの小さい金属箔にも適用できることを本発明者らは見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、セミIPN型複合体を含む樹脂組成物であって、
(A)ポリフェニレンエーテルと、(B)側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマー及び(C)架橋剤から形成されたプレポリマーとが相容化した未硬化のセミIPN型複合体、並びに
(D)5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及び未硬化のセミIPN型複合体との反応性を有しない臭素系難燃剤を、含有する樹脂組成物。
に関する。この樹脂組成物は、難燃効果を有し、熱硬化性である。
本発明は、また、(A)ポリフェニレンエーテルと、(B)ブタジエンポリマー及び(C)架橋剤がラジカル重合したラジカル重合性重合体と、からのセミIPN型複合体、並びに(D)難燃剤を含有する樹脂組成物であって、
(B)が、−〔CH−CH=CH−CH〕−単位(j)及び−〔CH−CH(CH=CH)〕−単位(k)からなる化学変性されていないブタジエンポリマーであり、j:kの比が60〜5:40〜95であり;
(C)が、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物であり、
(D)が、5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及び未硬化のセミIPN型複合体との反応性を有しない臭素系難燃剤である樹脂組成物に関する。
本発明は、(A)ポリフェニレンエーテルの存在下で、(B)側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマーと(C)架橋剤とを予備反応させて得られるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーと、(D)5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとの反応性を有しない臭素系難燃剤とを含有する未硬化のセミIPN型複合体の樹脂組成物に関する。
さらに、本発明は、(A)ポリフェニレンエーテルの存在下で、(B)側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマーと(C)架橋剤とを、(C)成分の転化率が5〜100%、好ましくは5〜80%の範囲となるように予備反応させて得られるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーと、(D)5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとの反応性を有しない臭素系難燃剤とを含有する樹脂組成物に関する。
本発明は、(C)成分として、下記一般式(1)で表される少なくとも一種以上のマレイミド化合物を含有する樹脂組成物に関する。
Figure 0005303852

(式中、Rは、m価の脂肪族性又は芳香族性の有機基であり、Xa及びXbは、水素原子、ハロゲン原子及び脂肪族性の有機基から選ばれた同一又は異なっていてもよい一価の原子又は有機基であり、そしてmは1以上の整数を示す。)
本発明は、(C)成分が、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(4−メチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド及びN−シクロヘキシルマレイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種以上のマレイミド化合物である樹脂組成物に関する。
本発明は、(C)成分が、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパンを含有する少なくとも一種以上のマレイミド化合物である樹脂組成物に関する。
本発明は、(C)成分が、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタンを含有する少なくとも一種以上のマレイミド化合物である樹脂組成物に関する。
本発明は、(C)成分が、ジビニルビフェニルを含有する少なくとも一種以上のビニル化合物である樹脂組成物に関する。
本発明は、(D)成分が、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリスチレン及び2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン、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から選ばれた少なくとも一種類以上である樹脂組成物に関する。
本発明は、(A)成分の配合割合が、(B)成分と(C)成分との合計量100重量部に対して2〜200重量部の範囲であり、(C)成分の配合割合が、(B)成分100重量部に対して2〜200重量部の範囲であり、(D)成分の配合割合が、(A)成分と(B)成分と(C)成分との合計量100質量部に対して5〜200質量部の範囲である樹脂組成物に関する。
本発明は、さらに(E)ラジカル反応開始剤を含有する樹脂組成物に関する。
本発明は、さらに、(F)未硬化のセミIPN型複合体を構成しない、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合基を含有する架橋性モノマー又は架橋性ポリマーを含有する樹脂組成物に関する。
本発明は、(F)成分が、化学変性されていないブタジエンポリマー、マレイミド化合物、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種以上のエチレン性不飽和二重結合基含有の架橋性モノマー又は架橋性ポリマーである樹脂組成物に関する。
本発明は、さらに(G)無機充填剤を含有する樹脂組成物に関する。
本発明は、上記の樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させて得られるプリント配線板用樹脂ワニスに関する。
本発明は、上記のプリント配線板用樹脂ワニスを基材に含浸後、乾燥させて得られるプリプレグに関する。
本発明は、上記のプリント配線板用プリプレグを1枚以上重ね、その片面又は両面に金属箔を配置し、加熱加圧して得られる金属張積層板に関する。
本発明によれば、本発明の樹脂組成物等を用いたプリント配線板は、優れた高周波特性と、鉛フリーはんだに対応した高温条件下での耐熱性(特に吸湿耐熱性)、難燃性及び低熱膨張特性を達成できる。また、金属箔との間の引き剥がし強さを充分高いレベルで達成させる難燃性樹脂組成物並びにそれを用いた樹脂ワニス、プリプレグ及び金属張積層板を提供することができる。したがって、本発明の樹脂組成物等は、1GHz以上の高周波信号を扱う移動体通信機器やその基地局装置、サーバー、ルーター等のネットワーク関連電子機器及び大型コンピュータ等の各種電気・電子機器に使用されるプリント配線板の部材・部品用途として有用である。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明の新規なセミIPN型複合体の樹脂組成物が、上述の目的を達成できることの理由は、現在のところ詳細には明らかになっていない。本発明者らは以下のように推測しているが、他の要素の関わりを除外するものではない。
本発明では、誘電特性が良好な熱可塑性樹脂であるポリフェニレンエーテルと、硬化後、最も優れた誘電特性を発現する熱硬化性樹脂の一つとして知られる、化学変性されていないブタジエンポリマーと、を必須成分として含有することにより、誘電特性を格段に向上させることを目的としている。上述のように、ポリフェニレンエーテルと化学変性されていないブタジエンポリマーとは本来、互いに非相溶であり、均一な樹脂とすることが困難であった。ところが、本発明の予備反応を用いる手法により、均一に相容化した新規な構成の樹脂を得ることができる。
本発明において、予備反応とは、反応温度、例えば60〜170℃でラジカルを発生させて、(B)成分と(C)成分とを反応させることであり、(B)成分中の所定量が架橋し、(C)成分の所定量が転化する。すなわち、この状態はゲル化には至っていない未硬化状態のことである。この予備反応の前後の、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の混合液と、セミIPNポリマーとは、粘度、濁度、液体クロマトグラフィー等の特性ピークの変化により容易に区別することができる。なお、一般に言われる硬化反応とは、熱プレス又は溶剤揮発温度以上でラジカルを発生させて硬化させることであり、本発明における予備反応との違いは明白である。
本発明では、(A)成分であるポリフェニレンエーテルの存在下で、(B)成分の、側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマーと、(C)成分の架橋剤とを、(C)成分を適正な転化率(反応率)で予備反応させることにより、完全に硬化させる前の未硬化状態で、一旦、一方のリニアポリマー成分(ここでは、(A)成分、実線部分)と、もう片方の架橋性成分(ここでは、(B)及び(C)成分、点線部分)との間に、いわゆる“セミIPN”を形成させたポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとすることで均一な樹脂組成物を得ている(未硬化のセミIPN型複合体の熱硬化性樹脂組成物;図1参照)。この際の均一化(相容化)は、(A)成分とそれ以外の成分((B)成分と(C)成分との部分架橋物)とが化学的結合を形成するのではなく、(A)成分とそれ以外の成分との分子鎖同士が互いに、部分的かつ物理的に絡み合いながらオリゴマー化するためミクロ相分離構造を形成し、見かけ上均一化(相容化)できるものと考えられる。
このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを含有する樹脂組成物(未硬化のセミIPN型複合体の熱硬化性樹脂組成物)は、見かけ上均一な外観を有する樹脂膜が得られる。従来知られているような、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー自体は、セミIPNを形成しておらず、また、構成成分が相容化していないため、いわば相分離した状態である。そのために、本発明の組成物とは異なり、従来のポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーは見かけ上不均一なマクロ相分離を起こす。
本発明のポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを含有する樹脂組成物(未硬化のセミIPN型複合体の熱硬化性樹脂組成物)を用いて製造されるプリプレグは、外観が均一であり、かつ、ある程度架橋したブタジエンプレポリマーと元々タックのないポリフェニレンエーテルが分子レベルで相容化しているためにタックの問題が解消される。さらに、このプリプレグを用いて製造される金属張積層板は、プリプレグ同様に外観上の問題もなく、また、分子鎖同士が部分的かつ物理的に絡み合いながら硬化するため、不均一状態の樹脂組成物を硬化させた場合よりも、疑似的に架橋密度が高くなるため弾性率が向上し、熱膨張係数が低くなる。さらに、弾性率の向上と均一なミクロ相分離構造の形成により、樹脂の破壊強度や耐熱性(特に吸湿時)を大幅に高めることができる。さらに、樹脂の破壊強度の向上により、ロープロファイル箔を適用できるレベルまでの高い金属箔引き剥がし強さを発現し得る。さらに、(C)成分として、硬化物とした時の樹脂強度や靭性を高める、あるいは分子運動を拘束させる等の特徴を持たせるような特定の架橋剤を選択することにより、金属箔引き剥がし強さ及び熱膨張特性のレベルを向上できることを見出している。また、(D)成分として、5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとの反応性を有しない臭素系難燃剤を併用することで、(A)、(B)、(C)各成分、及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの反応性(硬化性)に悪影響を及ぼすことがないため、優れた誘電特性及び上述した他の特性を維持したまま難燃性を付加することができ、さらに難燃剤の分解温度が高いため、耐熱性の低下を招くこともなく、鉛フリーはんだに対応した高温条件下での良好な耐熱性(特に吸湿耐熱性)も両立できることを見出している。
本発明の新規なセミIPN型複合体の樹脂組成物は、(A)成分のポリフェニレンエーテルの存在下で、(B)成分の側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有するブタジエンホモポリマーと(C)成分の架橋剤とを予備反応させて得られるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー、(D)5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとの反応性を有しない臭素系難燃剤を含有する。以下、樹脂組成物の各成分及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの好適な製造方法について説明する。
本発明の新規なセミIPN型複合体の樹脂組成物において、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造に用いられる(A)成分は、例えば、2,6−ジメチルフェノールや2,3,6,−トリメチルフェノールの単独重合で得られるポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテルやポリ(2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレン)エーテルや2,6−ジメチルフェノールと2,3,6,−トリメチルフェノールとの共重合体等が挙げられる。また、これらとポリスチレンやスチレン−ブタジエンコポリマー等とのアロイ化ポリマー等、いわゆる変性ポリフェニレンエーテルも用いることができるが、この場合はポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル成分、ポリ(2,3,6−トリメチル−1,4−フェニレン)エーテル成分及び2,6−ジメチルフェノールと2,3,6,−トリメチルフェノールとの共重合体成分を50%以上含有するポリマーであることがより好ましい。
また、(A)成分の分子量については、特に限定されないが、プリント配線板とした時の誘電特性や耐熱性と、プリプレグとした時の樹脂の流動性とのバランスを考慮すると、数平均分子量で7000〜30000の範囲であることが好ましい。なお、ここでいう数平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定を行い、標準ポリスチレンを用いて作成した検量線により換算したものである。
本発明において、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造に用いられる(B)成分は、側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマーであれば、特に特に限定されるものではない。分子中の側鎖1,2−ビニル基や末端の両方又は片方を、エポキシ化、グリコール化、フェノール化、マレイン化、(メタ)アクリル化及びウレタン化等の化学変性された変性ポリブタジエンではなく、未変性のブタジエンポリマーであることが必須である。変性ポリブタジエンを用いると、誘電特性、耐湿性及び吸湿後の耐熱性が悪化するため望ましくない。
(B)成分の分子中の側鎖1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位の含有量は、樹脂組成物の硬化性を考慮すると、50%以上がより好ましく、65%以上が更に好ましい。また、(B)成分の数平均分子量は、500〜10000の範囲であることが好ましい。10000以上だとプリプレグとした時に樹脂の流動性が劣るので好ましくない。500未満だと樹脂組成物の硬化性や硬化物とした時の誘電特性が劣るので好ましくない。樹脂組成物の硬化性や硬化物とした時の誘電特性と、プリプレグとした時の樹脂の流動性とのバランスを考慮すると、700〜8000の範囲であることがより好ましく、1000〜5000の範囲であることが更に好ましい。なお、数平均分子量とは、(A)成分における数平均分子量の定義記載と同様である。
(B)成分として、−〔CH−CH=CH−CH〕−単位(j)及び−〔CH−CH(CH=CH)〕−単位(k)からなる化学変性されていないブタジエンポリマーであり、j:kの比が60〜5:40〜95であるものを用いることができる。
本発明において好適に用いられる(B)成分の具体例としては、B−1000、B−2000、B−3000(日本曹達社製、商品名)、B−1000、B−2000、B−3000(新日本石油化学社製、商品名)、Ricon142、Ricon150、Ricon153、Ricon152、Ricon154(SARTOMER社製、商品名)等を商業的に入手可能である。
本発明において、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造に用いられる(C)成分は、分子中に(B)成分との反応性を有する官能基を有する化合物であり、例えば分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合基を含有する架橋性モノマー又は架橋性ポリマーが挙げられる。(C)成分としては、具体的には、ビニル化合物、マレイミド化合物、ジアリルフタレート、(メタ)アクリロイル化合物、不飽和ポリエステル及びスチレン−ブタジエン共重合体等が挙げられる。この中でも好適に用いられる(C)成分としては、少なくとも一種以上のマレイミド化合物、或いは少なくとも一種以上のビニル化合物を含有すると、(B)成分との共架橋性に優れるため樹脂組成物とした時の硬化性や保存安定性が良好であることや、プリント配線板とした時の成形性、誘電特性、吸湿後の誘電特性、熱膨張特性、金属箔引き剥がし強さ、Tg、吸湿時の耐熱性及び難燃性等のトータルバランスが優れるという観点から望ましい。
本発明の(C)成分として好適に用いられるマレイミド化合物は、下記一般式(1)で表される分子中に1個以上のマレイミド基を含有する化合物であれば特に限定されない。モノマレイミド化合物や下記の一般式(2)で表されるポリマレイミド化合物が好適に使用できる。
Figure 0005303852

(式中、Rはm価の脂肪族性、脂環式、芳香族性、複素環式のいずれかである一価又は多価の有機基であり、Xa及びXbは水素原子、ハロゲン原子及び脂肪族性の有機基から選ばれた同一又は異なっていてもよい一価の原子又は有機基であり、mは1以上の整数を示す。)
Figure 0005303852

(式中、Rは、−C(Xc)−、−CO−、−O−、−S−、−SO−、又は連結する結合であり、それぞれ同一又は異なっていてもよい、Xcは炭素数1〜4のアルキル基、−CF、−OCH、−NH、ハロゲン原子又は水素原子を示し、それぞれ同一又は異なっていてもよく、それぞれベンゼン環の置換位置は相互に独立であり、n及びpは、0〜10の整数を示す)
上述のモノマレイミド化合物の具体例としては、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(4−メチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド及びN−シクロヘキシルマレイミド等が挙げられる。
一般式(2)で表されるポリマレイミド化合物の具体例としては、1,2−ジマレイミドエタン、1,3−ジマレイミドプロパン、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−4−マレイミドフェニル)メタン、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、2,7−ジマレイミドフルオレン、N,N′−(1,3−フェニレン)ビスマレイミド、N,N′−(1,3−(4−メチルフェニレン))ビスマレイミド、ビス(4−マレイミドフェニル)スルホン、ビス(4−マレイミドフェニル)スルフィド、ビス(4−マレイミドフェニル)エ−テル、1,3−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ベンゼン、1,3−ビス(3−(3−マレイミドフェノキシ)フェノキシ)ベンゼン、ビス(4−マレイミドフェニル)ケトン、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン、ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス[4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル]スルホキシド、4,4′−ビス(3−マレイミドフェノキシ)ビフェニル、1,3−ビス(2−(3−マレイミドフェニル)プロピル)ベンゼン、1,3−ビス(1−(4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル)−1−プロピル)ベンゼン、ビス(マレイミドシクロヘキシル)メタン、2、2−ビス[4−(3−マレイミドフェノキシ)フェニル]−1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロプロパン、ビス(マレイミドフェニル)チオフェン、下記の一般式(3)及び下記の一般式(4)等のような脂肪族性、脂環式、芳香族性及び複素環式のポリマレイミド等(ただし、各々異性体を含む)が挙げられる。プリント配線板とした時の耐湿性、耐熱性、破壊強度、金属箔引き剥がし強さ及び低熱膨張特性の観点からは、芳香族性のポリマレイミドが好ましく、その中でも、特に熱膨張係数を更に低める点では、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタンを用いることがより好ましく、破壊強度及び金属箔引き剥がし強さを更に高める点では、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパンを用いることがより好ましい。また、プレプリグとした時の成形性を高める点では、緩やかな硬化反応となるモノマレイミドが好ましく、その中でもコストの点でN−フェニルマレイミドを用いることがより好ましい。そして、上記マレイミド化合物は単独でも、二種類以上を組み合わせて用いてもよく、又はこれら少なくとも一種以上のマレイミド化合物と上記に示した架橋剤を一種以上とを併用して用いてもよい。
(C)成分において、マレイミド化合物とその他の架橋剤とを併用して用いる場合は、(C)成分中のマレイミド化合物の割合を50重量%以上であることが好ましく、より好ましくは80重量%以上であるが、他の架橋剤と併用して用いるよりも、マレイミド化合物を単独で用いるほうがより好ましい。
Figure 0005303852

(式中、qは平均値で0〜10である。)
Figure 0005303852

(式中、rは平均値で0〜10である。)
(C)成分として好適に用いられるビニル化合物は、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ジビニルビフェニルが挙げられる。ジビニルビフェニルが好ましい。本発明において好適に用いられる(B)成分の具体例としては、ジビニルビフェニル(新日鐵化学社製)が商業的に入手可能である。
本発明の新規なセミIPN型複合体の樹脂組成物におけるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーは、好ましくは媒体中に展開させた(A)成分の存在下で、(B)成分と、(C)成分とをゲル化しない程度に予備反応させることにより製造される。これにより、本来非相溶系である(A)成分と(B)成分及び(C)成分との間に、分子鎖同士が互いに物理的に絡み合ったセミIPNポリマーが形成され、完全に硬化させる前段階の未硬化の状態で、見かけ上均一化(相容化)したプレポリマーが得られる。
本発明によれば、例えば、(A)成分を溶媒に溶解させる等により媒体中に展開させた後、この溶液中に(B)成分及び(C)成分を溶解又は分散させて、60〜170℃で、0.1〜20時間、加熱・撹拌させることにより製造することができる。溶液中でポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを製造する場合、溶液中の固形分(不揮発分)濃度が通常5〜80重量%となるように溶媒の使用量を調節することが好ましい。そして、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを製造した後は、濃縮等により溶媒を完全に除去して無溶媒の樹脂組成物としてもよく、又はそのまま溶媒に溶解又は分散させたポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液としてもよい。また、溶液とする場合においても、濃縮等により固形分(不揮発分)濃度を高くした溶液としてもよい。
本発明の樹脂組成物において、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造に用いられる(A)成分、(B)成分及び(C)成分の配合割合は、(A)成分の配合割合が、(B)成分と(C)成分との合計量100重量部に対して2〜200重量部の範囲とするのが好ましく、10〜100重量部とすることがより好ましく、15〜50重量部とすることが更に好ましい。(A)成分の配合割合は、熱膨張係数、誘電特性と樹脂ワニスの粘度に起因する塗工作業性及びプリプレグとした時の溶融粘度に起因するプリント配線板とした時の成形性とのバランスを考慮して、(B)成分と(C)成分との合計量100重量部に対して配合することが好ましい。また、(C)成分の配合割合が、(B)成分100重量部に対して2〜200重量部の範囲とするのが好ましく、5〜100重量部とすることがより好ましく、10〜75重量部とすることが更に好ましい。(C)成分の配合割合は、熱膨張係数、Tg及び金属箔引き剥がし強さと誘電特性とのバランスを考慮して、(B)成分100重量部に対して配合することが好ましい。
本発明のポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーは、その製造の際に、(C)成分の転化率(反応率)が5〜100%の範囲となるように予備反応させて得られる。より好ましい範囲としては、上記(B)成分及び(C)成分の配合割合によって異なり、(C)成分の配合割合が、(B)成分100重量部に対して2〜10重量部の範囲の場合は、(C)成分の転化率(反応率)が10〜100%の範囲とするのがより好ましく、10〜100重量部の範囲の場合は、(C)成分の転化率(反応率)が7〜90%の範囲とするのがより好ましく、100〜200重量部の範囲の場合は、(C)成分の転化率(反応率)が5〜80%の範囲とするのがより好ましい。(C)成分の転化率(反応率)は、樹脂組成物やプリプレグで外観が均一でかつタックなしであること、プリント配線板で、吸湿時の耐熱性や金属箔引き剥がし強さ、熱膨張係数を考慮すると、5%以上であることが好ましい。
なお、本発明におけるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとは、(C)成分が100%転化した状態を含む。また、(C)成分の転化が100%未満であり、反応しない、未転化の(C)成分が残存する状態も含む。
(C)成分の転化率(反応率)とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定したポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー中の(C)成分の残存量と予め作成した(C)成分の検量線とから換算したものである。
本発明の樹脂組成物において用いられる(D)成分は、熱分解時の5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及び未硬化のセミIPN型複合体との反応性を有しない臭素系難燃剤であれば、特に限定されるものではないが、樹脂の硬化性や硬化物の誘電特性への影響を考慮すると、分子中にエポキシ基、水酸基、(メタ)アクリル基、カルボニル基等の極性基を含有していないことが望ましく、また良好な誘電特性を維持したまま、鉛フリーはんだに対応した高温条件下での耐熱性も両立するには、熱分解時の5%質量減少温度が300℃以上であることが必須である。なお、ここでいう5%質量減少温度とは、熱重量分析(TGA)により窒素雰囲気中、昇温速度10℃/minの条件下で測定を行い、初期質量から5質量%減じた温度である。
本発明において好適に用いられる(D)成分の具体例としては、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリスチレン及び2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン、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等が挙げられるが、誘電特性、接着性(金属箔引き剥がし強さ、ガラス等の基材との接着性等)、Tg等のバランスの観点から、臭素化ポリスチレン及びエチレンビス(ペンタブロモフェニル)が好ましい。また、(D)成分は単独でも、二種類以上を組み合わせて用いてもよく、又はこれら少なくとも一種以上の難燃剤を含有していれば、プリント配線板とした時の誘電特性、耐熱性、接着性(金属箔引き剥がし強さ、ガラス等の基材との接着性等)、耐湿性、Tg、熱膨張特性等の特性を悪化させない範囲の配合量で、更に他の難燃剤を一種以上併用して用いてもよい。
本発明の樹脂組成物における(D)成分の配合割合は、特に限定されないが、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の合計量100重量部に対して、5〜200重量部とすることが好ましく、5〜150重量部とすることがより好ましく、5〜100重量部とすることが更に好ましい。難燃剤の配合割合が5重量部未満では難燃性が不充分となる傾向があり、200重量部を超えるとプリント配線板とした時の耐熱性や金属箔引き剥がし強さが低下する傾向にある。
本発明の樹脂組成物には、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造の際に(B)成分と(C)成分との予備反応を開始又は促進させる目的と、金属張積層板や多層プリント配線板を製造する際に樹脂組成物の硬化反応を開始又は促進させる目的として、(E)ラジカル反応開始剤を含有していることが好ましい。
(E)成分の具体例としては、ジクミルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−2−メチルシクロヘキサン、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)シクロヘキサン、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、2,2−ビス(4,4−ジ(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキシル)プロパン、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン−3、ジ−t−ブチルパーオキサイド、α,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジ−t−ブチルパーオキシイソフタレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)ブタン、2,2−ビス(t−ブチルパーオキシ)オクタン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、ビス(t−ブチルパーオキシ)イソフタレート、イソブチリルパーオキサイド、ジ(トリメチルシリル)パーオキサイド、トリメチルシリルトリフェニルシリルパーオキサイド等の過酸化物や2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、ベンゾインメチルエーテル、メチル−o−ベンゾイルベンゾエート等が挙げられるが、これらに限定されない。
また、(E)成分は、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー製造時の予備反応を開始又は促進させる目的で用いるものと、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー製造後に硬化反応を開始又は促進させる目的で用いるものとを、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー製造前後で分けて配合するのが好ましい。その場合、それぞれの目的で配合する(E)成分は、同種のものを用いても、異なる種類のものを用いてよく、それぞれ一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を混合して用いてもよい。
本発明の樹脂組成物における上記(E)成分の配合割合は、(B)成分及び(C)成分の配合割合に応じて決定することができ、(B)成分と(C)成分の合計量100重量部に対して、0.05〜10重量部とすることが好ましい。この数値範囲内で(E)成分のラジカル反応開始剤を配合すると、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを製造する際の予備反応において適切な反応速度が得られ、金属張積層板や多層プリント配線板を製造する際の硬化反応において、良好な硬化性が得られる。
また、本発明の樹脂組成物には、必要に応じて(F)未硬化のセミIPN型複合体を構成しない、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合基を含有する架橋性モノマー又は架橋性ポリマー;(G)無機充填剤;及び各種熱硬化性樹脂;各種熱可塑性樹脂;各種添加剤を、更に配合してもよく、樹脂組成物をプリント配線板とした時の誘電特性、耐熱性、接着性(金属箔引き剥がし強さ、ガラス等の基材との接着性等)、耐湿性、Tg、熱膨張特性等の特性を悪化させない範囲の配合量とすることが好ましい。
上記(F)成分の未硬化のセミIPN型複合体を構成しない、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合基を含有する架橋性モノマー又は架橋性ポリマーとしては、特に限定されない。具体的には化学変性されていないブタジエンポリマー、マレイミド化合物、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる。上記(B)成分及び上記(C)成分として挙げられた化合物を、未硬化のセミIPN型複合体を構成しない限り用いることができる。また、化学変性されていないブタジエンポリマーとして、数平均分子量が10000を超える化学変性されていないブタジエンポリマーも挙げられる。これらの化合物は、一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を混合して用いてもよい。
上記の(B)成分及び(C)成分として例示されたものと同じ化合物を(F)成分として配合する場合は、未硬化のセミIPN型複合体の熱硬化性樹脂組成物(ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー)の製造後に配合し、その場合の(F)成分の配合量は、(B)成分及び(C)成分の配合量とは区別され、下記に好ましい配合量が別途記述される。上記の(B)成分及び(C)成分として例示されたものと同じ化合物を(F)成分として配合する場合は、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー製造時に用いたものと、それぞれ同種のものを用いても、異なる種類のものを用いてもよい。
上記(F)成分として、スチレン−ブタジエン共重合体を配合する場合、ゴムタイプでも、エラストマタイプでも用いることができ、その分子量、スチレンとブタジエンの共重合比率、ブタジエン単位中の1,2−ビニル結合比率及び1,4−結合比率についても特に制限されない。また、上記(F)成分として、数平均分子量が10000を超える化学変性されていないブタジエンポリマーを配合する場合、液状タイプでも固形タイプでも用いることができ、1,2−ビニル結合比率及び1,4−結合比率についても特に制限されない。
本発明の樹脂組成物における上記(F)成分の配合割合は、特に限定されないが、(A)成分、(B)成分及び(C)成分の合計量100重量部に対して、2〜100重量部とすることが好ましく、2〜80重量部とすることがより好ましく、2〜60重量部とすることが更に好ましい。
上記(G)成分の無機充填剤としては、特に限定されないが、具体的には、アルミナ、酸化チタン、マイカ、シリカ、ベリリア、チタン酸バリウム、チタン酸カリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム、炭酸アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、焼成クレー等のクレー、タルク、ホウ酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、炭化ケイ素等が用いられる。これらの無機充填剤は単独で用いてもよいし、二種類以上併用してもよい。また、無機充填剤の形状及び粒径についても特に制限はなく、通常、粒径0.01〜50μm、好ましくは0.1〜15μmのものが好適に用いられる。
本発明の樹脂組成物における(G)成分の配合割合は、特に限定されないが、(A)成分、(B)成分、(C)成分及び(D)成分の合計量100重量部に対して、1〜1000重量部が好ましく、5〜500重量部がより好ましい。
本発明における溶媒としては、特に限定するものではないが、具体例としては、メタノール、エタノール、ブタノール等のアルコール類、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテル、カルビトール、ブチルカルビトール等のエーテル類、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類、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類、メトキシエチルアセテート、エトキシエチルアセテート、ブトキシエチルアセテート、酢酸エチル等のエステル類、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン等の含窒素類等の溶媒が挙げられる。また、これらは一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよく、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類や、芳香族炭化水素類とアセトン、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類との混合溶媒がより好ましい。これらの溶媒のうち、芳香族炭化水素類及びケトン類を混合溶媒として用いる場合のそれらの配合割合は、芳香族炭化水素類100重量部に対してケトン類を5〜100重量部であると好ましく、10〜80重量部であるとより好ましく、15〜60重量部であると更に好ましい。
また、本発明の樹脂組成物において、必要に応じて配合される各種熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、具体例としては、エポキシ樹脂、シアネートエステル樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂等が挙げられ、これらの硬化剤や硬化促進剤等を用いてもよい。また、必要に応じて配合される各種熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、具体例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン・プロピレン共重合体、ポリ(4−メチル−ペンテン)等のポリオレフィン類及びその誘導体、ポリエステル類及びその誘導体、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリスルフォン、(メタ)アクリル酸エステル共重合体類、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン共重合体類、アクリロニトリルスチレンブタジエン共重合体類、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール類、ポリビニルアルコール類、スチレン−ブタジエン共重合体の完全又は部分水素添加物類、ポリブタジエンの完全又は部分水素添加物類、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンサルファイト、ポリアミドイミド、ポリアミド、熱可塑性ポリイミド、芳香族ポリエステル等の液晶ポリマー等が挙げられる。各種添加剤としては、特に限定されないが、具体例としては、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、顔料、着色剤、滑剤等が挙げられる。また、これら各種熱硬化性樹脂、各種熱可塑性樹脂及び各種添加剤は、それぞれ、単独で用いてもよいし、二種類以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物の1つの製造方法としては、上述した(A)成分、(B)成分及び(C)成分とで得られるポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー、(D)成分、(E)ラジカル反応開始剤、必要に応じて配合される(F)未硬化のセミIPN型複合体を構成しない、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合基を含有する架橋性モノマー又は架橋性ポリマー、(G)無機充填剤及び各種熱硬化性樹脂、各種熱可塑性樹脂、各種添加剤を、公知の方法で配合、撹拌・混合することにより製造することができる。
上述した本発明の樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させることにより、本発明の樹脂ワニスを得ることができる。また、溶液中でポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを製造した場合は、一旦、溶媒を除去して無溶媒のポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーと、上述のその他の配合剤とを溶媒に溶解又は分散させて樹脂ワニスとしてもよく、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液に、(D)成分、(E)成分及び必要に応じて(F)成分、(G)成分、上述のその他の配合剤と、必要に応じて追加の溶媒を更に配合して樹脂ワニスとしてもよい。
上述の樹脂組成物をワニス化する際に用いられる溶媒は、特に限定するものではないが、具体例や好ましい溶媒の例としては、上記ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造の際に用いられる溶媒について記載したものを用いることができ、これらは一種類を単独で用いてもよく、二種類以上を組み合わせて用いてもよく、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素類や、芳香族炭化水素類とアセトン、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類との混合溶媒がより好ましい。なお、ワニス化する際の溶媒は、上記ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーの製造の際に用いられる溶媒と同種のものでも、異なる種類の溶媒を用いてもよい。
また、ワニス化する際は、ワニス中の固形分(不揮発分)濃度が、5〜80重量%となるように溶媒の使用量を調節することが好ましいが、本発明の樹脂ワニスを用いてプリプレグ等を製造する際、溶媒量を調節することにより、塗工作業に最適な(例えば、良好な外観及び適正な樹脂付着量となるように)固形分(不揮発分)濃度やワニス粘度に調製することができる。
上述した本発明の樹脂組成物及び樹脂ワニスを用いて、公知の方法により、本発明のプリプレグや金属張積層板を製造することができる。例えば、本発明の熱硬化性樹脂組成物及び樹脂ワニスを、ガラス繊維や有機繊維等の強化繊維基材に含浸させた後、乾燥炉中等で通常、60〜200℃、好ましくは80〜170℃の温度で、2〜30分間、好ましくは3〜15分間乾燥させることによってプリプレグが得られる。次いで、このプリプレグを1枚又は複数枚重ねた、その片面又は両面に金属箔を配置し、所定の条件で加熱及び/又は加圧することにより両面又は片面の金属張積層板が得られる。この場合の加熱は、好ましくは100℃〜250℃の温度範囲で実施することができ、加圧は、好ましくは0.5〜10.0MPaの圧力範囲で実施することができる。加熱及び加圧は真空プレス等を用いて同時に行うことが好ましく、この場合、これらの処理を30分〜10時間実施することが好ましい。また、上述のようにして製造されたプリプレグや金属張積層板を用いて、公知の方法によって、穴開け加工、金属めっき加工、金属箔をエッチング等による回路形成加工及び多層化接着加工を行うことによって、片面、両面又は多層プリント配線板が得られる。
本発明は、上記の形態、態様に限定されず、その発明の目的から逸脱しない範囲内において、任意の変更、改変を行うことができる。
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。
樹脂ワニス(樹脂組成物)の調製
調製例1
温度計、還流冷却器、減圧濃縮装置及び撹拌装置を備えた1リットル容のセパラブルフラスコに、トルエン350重量部と、成分(A)としてのポリフェニレンエーテル(S202A、旭化成ケミカルズ社製、Mn:16000)50重量部を投入し、フラスコ内の温度を90℃に設定して撹拌溶解した。次いで、成分(B)としての化学変性されていないブタジエンポリマー(B−3000、日本曹達社製、Mn:3000、1,2−ビニル構造:90%)100重量部と、成分(C)としてのビス(4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−1000、大和化成工業社製)30重量部と、溶液中の固形分(不揮発分)濃度が30重量%となるように、溶媒としてのメチルイソブチルケトン(MIBK)を投入し、撹拌を続けた。これらが溶解又は均一分散したことを確認した。その後、液温を110℃に上昇させた。その温度110℃を保ったまま、反応開始剤として、1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(パーヘキサTMH、日本油脂社製)0.5重量部を配合した。配合した物を、撹拌しながら約1時間予備反応させて、(A)ポリフェニレンエーテルと、(B)化学変性されていないブタジエンポリマーと、(C)架橋剤とが相容化したポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液を得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のビス(4−マレイミドフェニル)メタンの転化率をゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて測定した。転化率33%であった。転化率は、100からビス(4−マレイミドフェニル)メタンの未転化分(測定値)を引いた値である。
次いで、フラスコ内の液温を80℃に設定した。その後、撹拌しながら溶液の固形分濃度が45重量%となるように濃縮した。次に、溶液を室温まで冷却した。その後、成分(D)としての臭素化ポリスチレン(PDBS64HW、グレートレイクス社製)70重量部、成分(E)としてのα,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(パーブチルP、日本油脂社製)5重量部を添加した。その後、メチルエチルケトン(MEK)を配合して、調製例1の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例2
調製例1において、成分(C)としてのビス(4−マレイミドフェニル)メタンの代わりに、ポリフェニルメタンマレイミド(BMI−2000、大和化成工業社製)30重量部を用いたこと以外は、調製例1と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−2000の転化率をGPCを用いて測定したところ35%であった。続いて、この溶液を用いて、成分(D)としての臭素化ポリスチレンの代わりに、エチレンビステトラブロモフタルイミド(BT−93W、アルベマール社製)70重量部を配合したこと以外は調製例1と同様にして調製例2の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例3
調製例1において、成分(C)としてのビス(4−マレイミドフェニル)メタンの代わりに、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−5100、大和化成工業社製)35重量部を用いたこと以外は、調製例1と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−5100の転化率をGPCを用いて測定したところ25%であった。続いて、この溶液を用いて、成分(D)としての臭素化ポリスチレンの代わりに、2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン(SR−245、第一工業製薬社製)70重量部を配合したこと以外は調製例1と同様にして調製例3の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例4
調製例1において、成分(C)としてのビス(4−マレイミドフェニル)メタンの代わりに、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(BMI−4000、大和化成工業社製)40重量部を用いたこと以外は、調製例1と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−4000の転化率をGPCを用いて測定したところ30%であった。続いて、この溶液を用いて、成分(D)としての臭素化ポリスチレンの代わりに、臭素化ポリフェニレンエーテル(PO−64P、グレートレイクス社製)70重量部を配合したこと以外は調製例1と同様にして調製例4の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例5
(a) 調製例1において、成分(C)としてのビス(4−マレイミドフェニル)メタンの代わりに、N−フェニルマレイミド(イミレックス−P、日本触媒社製)15重量部を用いたこと以外は、調製例1と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のイミレックス−Pの転化率をGPCを用いて測定したところ26%であった。
(b) 続いて、この溶液を調製例1と同様にして濃縮した。その後、液温を80℃に保ったまま、成分(F)としての2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(BMI−4000、大和化成工業社製)25重量部を配合した。次いで、撹拌しながら室温まで冷却後、成分(D)としてのエチレンビス(ペンタブロモフェニル)(SAYTEX8010、アルベマール社製)70重量部、成分(E)としてのα,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(パーブチルP、日本油脂社製)5重量部を添加した。その後、メチルエチルケトン(MEK)を配合して、調製例5の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例6
調製例5(a)において、成分(C)としてのN−フェニルマレイミドの代わりに、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−1000、大和化成工業社製)15重量部を用いたこと以外は、調製例5と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−1000の転化率をGPCを用いて測定したところ32%であった。
続いて、この溶液を用い、調製例5(b)と同様にして調製例6の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例7
(a) 調製例5(a)において、成分(C)としてのN−フェニルマレイミドの代わりに、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(BMI−4000、大和化成工業社製)25重量部を用いたこと以外は、調製例5と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−4000の転化率をGPCを用いて測定したところ31%であった。
(b) 続いて、この溶液を用いて調製例5(b)における成分(F)としての2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパンの代わりに、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−5100、大和化成工業社製)15重量部を配合したこと以外は調製例5と同様にして調製例7の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例8
調製例7(a)において、成分(C)としての2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパン(BMI−4000、大和化成工業社製)の配合量を40重量部としたこと以外は、調製例7と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−4000の転化率をGPCを用いて測定したところ30%であった。
続いて、この溶液を用いて、調製例7(b)における成分(F)としてのビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタンを除き、成分(D)としてのエチレンビス(ペンタブロモフェニル)の代わりに、エチレンビステトラブロモフタルイミド(BT−93W、アルベマール社製)70重量部を配合したこと以外は調製例7と同様にして調製例8の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例9
調製例1において、成分(C)としてのビス(4−マレイミドフェニル)メタンの代わりに、ジビニルビフェニル(新日鐵化学社製)20重量部を用いたこと以外は、調製例1と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のジビニルビフェニルの転化率をGPCを用いて測定したところ28%であった。
続いて、この溶液を用い、調製例1と同様にして調製例9の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
調製例10
調整例3と同様にして作製した樹脂ワニス(ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−5100の転化率は,24%)に、予めメチルエチルケトン(MEK)中においてビニルシランカップリング剤(KBM−1003、信越化学工業社製)で表面処理した(G)成分の球形シリカ(SO−25R、平均粒径:0.5μm、アドマテックス社製)のスラリー(固形分濃度:70重量%、カップリング剤処理濃度:2重量%)50重量部(固形分:35重量部)を配合したこと以外は、調整例3と同様にして調製例10の樹脂ワニス(固形分濃度約46重量%)を調製した。
調製例11
調製例3において、成分(B)の化学変性されていないブタジエンポリマーとして、B−3000の代わりにRicon142(SARTOMER社製、Mn:3900、1,2−ビニル構造:55%)を用いたこと以外は、調製例3と同様にしてポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを得た。このポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマー溶液中のBMI−5100の転化率をGPCを用いて測定したところ27%であった。続いて、この溶液を用いて調製例3と同様にして調製例11の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例1
温度計、還流冷却器、撹拌装置を備えた1リットルのセパラブルフラスコに、トルエン200重量部とポリフェニレンエーテル(S202A、旭化成ケミカルズ社製、Mn:16000)50重量部を投入し、フラスコ内の温度を90℃に設定して撹拌溶解した。次いで、トリアリルイソシアヌレート(TAIC、日本化成社製)100重量部を投入し、溶解又は均一分散したことを確認後、室温まで冷却した。次いで、撹拌しながら室温まで冷却後、反応型難燃剤としてエチレンオキシド変性臭素化ビスフェノールAのジメタクリレート(BR−42M、第一工業製薬社製)70重量部、反応開始剤としてα,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(パーブチルP、日本油脂社製)5重量部を添加した。その後、メチルエチルケトン(MEK)を配合して、比較調製例1の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例2
比較調製例1において、トリアリルイソシアヌレートの代わりに、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−5100、大和化成工業社製)100重量部を用いたこと以外は、比較調製例1と同様にして比較調製例2の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例3
比較調製例1において、トリアリルイソシアヌレートの代わりに、化学変性されていないブタジエンポリマー(B−3000、日本曹達社製、Mn:3000、1,2−ビニル構造:90%)100重量部、難燃剤としてエチレンオキシド変性臭素化ビスフェノールAのジメタクリレートの代わりに、ヘキサブロモベンゼン(HBB、マナック社製)60重量部を用いたこと以外は、比較調製例1と同様にして比較調製例3の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例4
比較調製例3において、ヘキサブロモベンゼンの配合量を70重量部に変えて、更にトリアリルイソシアヌレート(TAIC、日本化成社製)50重量部を加えたこと以外は、比較調製例3と同様にして比較調製例4の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例5
比較調製例4において、トリアリルイソシアヌレートの代わりに、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−1000、大和化成工業社製)30重量部、難燃剤としてヘキサブロモベンゼンの代わりに、臭素化ポリスチレン(PBS64HW、グレートレイクス社製)70重量部を加えたこと以外は、比較調製例4と同様にして比較調製例5の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例6
温度計、還流冷却器、減圧濃縮装置及び撹拌装置を備えた1リットルのセパラブルフラスコに、トルエン350重量部とポリフェニレンエーテル(S202A、旭化成ケミカルズ社製、Mn:16000)50重量部を投入し、フラスコ内の温度を90℃に設定して撹拌溶解した。次いで、末端に水酸基を有するグリコール変性1,2−ポリブタジエン(G−3000、日本曹達社製、Mn:3000、1,2−ビニル構造:90%)100重量部、ビス(4−マレイミドフェニル)メタン(BMI−1000、大和化成工業社製)30重量部及び溶液中の固形分(不揮発分)濃度が30重量%となるようにメチルイソブチルケトン(MIBK)を投入し、溶解又は均一分散したことを確認後に液温を110℃に保ったまま、反応開始剤として1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(パーヘキサTMH、日本油脂社製)0.5重量部を配合し、撹拌しながら約10分間予備反応させた。この予備反応物中のBMI−1000の転化率をGPCを用いて測定したところ4%であった。次いで、フラスコ内の液温を80℃に設定後、撹拌しながら溶液の固形分(不揮発分)濃度が45重量%となるように濃縮した。次に、溶液を室温まで冷却した。その後、難燃剤として臭素化ポリスチレン(PBS64HW、グレートレイクス社製)70重量部、反応開始剤としてα,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン(パーブチルP、日本油脂社製)5重量部を添加した。その後、メチルエチルケトン(MEK)を配合して、比較調製例6の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例7
比較調製例6において、グリコール変性1,2−ポリブタジエンの代わりに、末端にカルボキシル基を有するカルボン酸変性1,2−ポリブタジエン(C−1000、日本曹達社製、Mn:1400、1,2−ビニル構造:89%)を100重量部用いたこと以外は、比較調製例6と同様にして予備反応物を得た。この予備反応物のBMI−1000の転化率をGPCを用いて測定したところ19%であった。
続いて、この溶液を用いて比較調製例6と同様にして比較調製例7の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例8
調整例1において、難燃剤として臭素化ポリスチレンの代わりに、ヘキサブロモベンゼン(HBB、マナック社製)70重量部を配合したこと以外は調製例1と同様にして比較調製例8の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例9
比較調整例8において、難燃剤としてヘキサブロモベンゼンの代わりに、ヘキサブロモシクロドデカン(CD−75、グレートレイクス社製)70重量部を配合したこと以外は比較調整例8と同様にして比較調製例9の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例10
比較調整例8において、難燃剤としてヘキサブロモベンゼンの代わりに、ビス(トリブロモフェノキシ)エタン(FF−680、グレートレイクス社製)70重量部を配合したこと以外は比較調整例8と同様にして比較調製例10の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例11
比較調整例8において、難燃剤としてヘキサブロモベンゼンの代わりに、反応型難燃剤としてエチレンオキシド変性臭素化ビスフェノールAのジメタクリレート(BR−42M、第一工業製薬社製)70重量部を配合したこと以外は比較調整例8と同様にして比較調製例11の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例12
比較調整例8において、難燃剤としてヘキサブロモベンゼンの代わりに、反応型難燃剤として臭素化ビスフェノールAのジアリルエーテル(BE−51、グレートレイクス社製)70重量部を配合したこと以外は比較調整例8と同様にして比較調製例12の樹脂ワニス(固形分濃度約43重量%)を調製した。
比較調製例13
調製例1において、ブタジエンホモポリマーとしてB−3000の代わりにRicon130(SARTOMER社製、Mn:2500、1,2−ビニル構造:28%)を用いたこと以外は、調製例1と同様にしてポリフェニレンエーテルの存在下でポリブタジエンの予備反応物を得た。この予備反応溶液中のBMI−1000の転化率をGPCを用いて測定したところ24%であった。続いて、この溶液を用いて調製例1と同様にして比較調製例13の樹脂ワニス(固形分濃度約40重量%)を調製した。
調製例1〜11及び比較調製例1〜13の樹脂ワニス(硬化性樹脂組成物)の調製に用いた各原材料の使用量を表1にまとめて示す。
Figure 0005303852
表1中、略号は以下の意味を有する。
BMI: ビスマレイミド化合物
イミフレックス−P: N−フェニルマレイミド
TAIC: トリアリルイソシアヌレート
パーヘキサTMH: 1,1−ビス(t−ヘキシルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン
パ−ブチルP: α,α′−ビス(t−ブチルパーオキシ)ジイソプロピルベンゼン
PBS64HW: 臭素化ポリスチレン(5%質量減少温度:370℃)
BT−93W: エチレンビステトラブロモフタルイミド(5%質量減少温度:410℃)
SR−245: 2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン(5%質量減少温度:385℃)
PO−64P: 臭素化ポリフェニレンエーテル(5%質量減少温度:363℃)
SAYTEX8010: エチレンビス(ペンタブロモフェニル)(5%質量減少温度:344℃)
BR−42M: エチレンオキシド変性臭素化ビスフェノールAのジメタクリレート(5%質量減少温度:330℃)
HBB: ヘキサブロモベンゼン(5%質量減少温度:270℃)
CD−75: ヘキサブロモシクロドデカン(5%質量減少温度:228℃)
FF−680: ビス(トリブロモフェノキシ)エタン(5%質量減少温度:276℃)
BE−51: 臭素化ビスフェノールAのジアリルエーテル(5%質量減少温度:224℃)
SO−25R: 球形シリカ
プリプレグの作製
調製例1〜11及び比較調製例1〜13で得られた樹脂ワニスを、厚さ0.1mmのガラス布(Eガラス、日東紡績社製)に含浸した。その後、100℃で5分間加熱乾燥して、樹脂含有割合52重量%の作製例1〜11及び比較作製例1〜13のプリプレグを作製した。なお、調製例1〜11の樹脂ワニスを用いた場合がそれぞれ作製例1〜11に該当し、また比較調製例1〜13の樹脂ワニスを用いた場合がそれぞれ比較作製例1〜13に該当する。
プリプレグの評価
上述の作製例1〜11及び比較作製例1〜13のプリプレグの外観及びタック性を評価した。評価結果を表2に示す。外観は目視により評価し、プリプレグ表面に多少なりともムラ、スジ等があり、表面平滑性に欠けるものを×、ムラ、スジ等がなく、均一なものを○とした。また,プリプレグのタック性は,25℃においてプリプレグ表面に多少なりともべたつき(タック)があるものを×、それ以外を○とした。
両面銅張積層板の作製
上述の作製例1〜11及び比較作製例1〜13で作製したプリプレグ4枚を重ねた構成品を設け、その上下両面に、厚さ18μmのロープロファイル銅箔(F3−WS、M面Rz:3μm、古河電気工業社製)のM面が接するように、銅箔を各1枚配置し、200℃、2.9MPa、70分のプレス条件で加熱加圧成形して、両面銅張積層板(厚さ:0.5mm)を作製した。また、作製例1及び比較作製例1のプリプレグについて、銅箔として厚さ18μmの一般銅箔(GTS、M面Rz:8μm、古河電気工業社製)を用いて、両面銅張積層板を、ロープロファイル銅箔を用いた場合と同一プレス条件で、それぞれ別に作製した。なお、実施例1〜12及び比較例1〜14の銅張積層板における作製例1〜11及び比較作製例1〜13のプリプレグと使用銅箔との組合せについては、表2に示す。
両面銅張積層板の特性評価
上述の実施例1〜12及び比較例1〜14の銅張積層板について、伝送損失、誘電特性、銅箔引き剥がし強さ、はんだ耐熱性、熱膨張係数、難燃性を評価した。その評価結果を表2に示す。銅張積層板の特性評価方法は以下の通りである。
伝送損失及び誘電特性の測定
銅張積層板の伝送損失は、ベクトル型ネットワークアナライザを用いたトリプレート線路共振器法により測定した。なお、測定条件はライン幅:0.6mm、上下グランド導体間絶縁層距離:約1.0mm、ライン長:200mm、特性インピーダンス:約50Ω、周波数:3GHz、測定温度:25℃とした。また、得られた伝送損失から3GHzの誘電特性(比誘電率、誘電正接)を算出した。
銅箔引き剥がし強さの測定
銅張積層板の銅箔引き剥がし強さは、プリント配線板用銅張積層板試験方法の規格JIS−C−6481に準拠して測定した(測定は、常態の試料を用いた)。
測定は、銅張積層板を作製した後、銅箔をエッチングして、測定試験用のライン(幅10mm±0.1mm)を作製した。次いで、引き剥がし速度約50mm/分で引き剥がし強度を測定した。
銅張積層板のはんだ耐熱性の評価
50mm角に切断した上述の銅張積層板の両面及び片側の銅箔をエッチングし、その常態及びプレッシャークッカーテスト(PCT)用装置(条件:121℃、2.2気圧)中に所定時間(1、3、5及び7時間)保持した後のものを、288℃の溶融はんだに20秒間浸漬し、得られた銅張積層板(3枚)の外観を目視で調べた。なお、表中の数字は、はんだ浸漬後の銅張積層板3枚のうち、基材内(絶縁層内)及び基材と銅箔間に膨れやミーズリングの発生が認められなかったものの枚数を意味する。
銅張積層板の熱膨張係数の評価
両面の銅箔をエッチングし、5mm角に切断した上述の銅張積層板における熱膨張係数(板厚方向、30〜130℃)は、TMAにより測定した。
銅張積層板の難燃性の評価
銅張積層板(両面の銅箔を全面エッチング)の難燃性は、UL−94垂直試験法に準拠して測定した。
Figure 0005303852
同じ樹脂組成物由来の樹脂ワニス及びプリプレグを用いた場合、実施例1及び2、又は比較例1及び2から分かるように、ロープロファイル箔と一般箔と比較した。この場合、ロープロファイル箔は伝送損失に優れ、逆に金属箔との間の引き剥がし強さ(引き剥がし強さ)は、ロープロファイル箔が劣る。特に、従来の樹脂組成物に対しロープロファイル箔を用いた比較例1では、伝送損失は一般箔6.22からロープロファイル箔5.72dB/mと若干の改善は見られたものの、引き剥がし強さは一般箔0.9に対してロープロファイル箔0.56kN/mと劣り、実用に不充分な値である。このことは、上述の課題において述べたように、伝送損失の低減には、一般箔よりもロープロファイル箔の方が優れる。金属箔との間の引き剥がし強さでは逆である。そのために伝送損失の低減と所要な金属箔との間の引き剥がし強さとの両立が困難であったことを裏付けるものである。
そして、表2から明らかなように、本発明の樹脂組成物を用いた実施例1〜12では、いずれのプリプレグも、外観にムラ、スジ等がない。また、タック(表面のべとつき)もないことからプリプレグとしての特性に優れている。積層板としての特性では、比誘電率3.31以下、誘電正接0.0034以下と優れる。そして、これらは、288℃における高温はんだ耐熱性は測定サンプル全3枚において膨れやミーズリングの発生が認められないので良好な結果であり、熱膨張係数も65ppm/℃以下と良好な熱膨張特性も兼ね備えているので、積層板としての特性に優れている。
そして、伝送損失と引き剥がし強さに関しては、本発明の樹脂組成物と一般箔を用いた実施例2は、同様に一般箔を用いた比較例2と比較して、伝送損失4.31と格段に優れ、引き剥がし強さも1.15kN/mと優れる。
本発明の樹脂組成物とロープロファイル箔を用いた実施例1、3〜12の銅張積層板は、伝送損失3.73以下と特に優れ、ロープロファイル箔を用いているにも係らず、引き剥がし強さ0.77以上と優れ、伝送損失の低減と引き剥がし強さの両立に極めて有効な樹脂組成物であることが明らかである。さらに、本発明の樹脂組成物を用いた積層板の難燃性はいずれもV−0を達成しており、優れた高周波特性と導体接着性に加え、難燃性と高温での高耐熱性をも兼ね備えた樹脂組成物である。
比較例1、2は、ポリフェニレンエーテルとトリアリルイソシアヌレートの樹脂系にメタクリル基を有する反応性難燃剤を加えた系であり、比較例1は、一般箔に代えてロープロファイル箔を用いた場合の特許文献4、5に相当し、一般箔を用いた比較例2は特許文献4、5に相当する。この系は、プリプレグ特性及び難燃性は良好であるが、比誘電率、誘電正接、伝送損失、熱膨張係数に劣る。また、ロープロファイル箔を用いた場合、引き剥がし強さが劣り、はんだ耐熱性に劣り、総合した性能は不充分である。
比較例3は、ポリフェニレンエーテルとビスマレイミド化合物の樹脂系にメタクリル基を有する反応性難燃剤を加えた系であり、一般箔に代えてロープロファイル箔を用いた場合の特許文献2に相当する。この系は、プリプレグ特性、熱膨張係数及び難燃性は良好であるが、比誘電率、誘電正接、伝送損失に劣り、また引き剥がし強さが劣り、総合した性能は不充分である。
比較例4は、相容化していない従来のポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーの樹脂系に5%質量減少温度300℃未満の難燃剤を加えた系であり、一般箔に代えてロープロファイル箔を用いた場合の特許文献6、7に相当する。この系は、比誘電率、誘電正接、伝送損失は比較的良好であり、難燃性も有するが、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、はんだ耐熱性、熱膨張係数に劣り、総合した性能は不充分である。この系は、マクロに相分離していることが目視確認できるため、本発明の相容化した組成物を用いた試料から目視で容易に判別することができる。
比較例5は、相容化していない従来のポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーとトリアリルイソシアヌレートの樹脂系に5%質量減少温度300℃未満の難燃剤を加えた系である。この系は、比誘電率、誘電正接、伝送損失は不充分であり、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、はんだ耐熱性、熱膨張係数に劣り、全般的に性能が劣る。この系は、マクロに相分離しているため、本発明の相容化した組成物を用いた試料から目視で容易に判別することができる。
比較例6は、ポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーとマレイミド化合物の樹脂系に難燃剤として本発明に適用可能な臭素化ポリスチレンを加えた系であり、本発明と同成分の相容化されていない樹脂組成物に相当する。この系は、比誘電率、誘電正接、伝送損失は不充分であり、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、はんだ耐熱性、熱膨張係数に劣り、全般的に性能が劣る。この系は、マクロに相分離しているため、本発明の相容化した組成物を用いた試料から目視で容易に判別することができる。
比較例7は、相容化していない従来のポリフェニレンエーテルとグリコール変性ポリブタジエンとマレイミド化合物の樹脂系に難燃剤として本発明に適用可能な臭素化ポリスチレンを加えた系であり、一般箔に代えてロープロファイル箔を用いた場合の特許文献8に相当する。この系は、比誘電率、誘電正接、伝送損失に劣り、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、はんだ耐熱性、熱膨張係数に劣り、全般的に性能が劣る。この系は、マクロに相分離しているため、本発明の相容化した組成物を用いた試料から目視で容易に判別することができる。
比較例8は、ポリフェニレンエーテルとカルボン酸変性ポリブタジエンとマレイミド化合物の樹脂系に難燃剤として本発明に適用可能な臭素化ポリスチレンを加えた系であり、一般箔に代えてロープロファイル箔を用いた場合の特許文献8に相当する。この系は、プレプリグ特性及び引き剥がし強さは良好であるが、比誘電率、誘電正接、伝送損失に劣り、はんだ耐熱性、熱膨張係数に劣り、総合した性能は不充分である。
比較例9〜11は、相容化したポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーとマレイミド化合物の樹脂系に、本発明に適用できない5%質量減少温度300℃未満の難燃剤を加えた系である。この系は、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、比誘電率、誘電正接、伝送損失、熱膨張係数及び難燃性は良好であるが、はんだ耐熱性が劣り、総合した性能は不充分である。
比較例12は、相容化したポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーとマレイミド化合物の樹脂系に、本発明に適用できないメタクリル基を有する反応性難燃剤を加えた系である。この系は、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、はんだ耐熱性、熱膨張係数は良好であるが、比誘電率、誘電正接、伝送損失が劣る。また、難燃性もやや劣るため更なる向上には難燃剤の増量が必要であるが、これには比誘電率、誘電正接、伝送損失の悪化が更に顕著となるため、総合した性能は不充分である。
比較例13は、相容化したポリフェニレンエーテルとブタジエンホモポリマーとマレイミド化合物の樹脂系に、本発明に適用できない5%質量減少温度300℃未満で、かつアリルエーテル基を有する反応性難燃剤を加えた系である。この系は、プレプリグ特性、引き剥がし強さ、熱膨張係数は良好であるが、比誘電率、誘電正接、伝送損失が劣り、はんだ耐熱性が著しく低下する。また、難燃性もやや劣り、更なる向上には難燃剤の増量が必要であるが、これには上記比誘電率、誘電正接、伝送損失、はんだ耐熱性の悪化が更に顕著となるため、総合した性能は不充分である。
比較例14は、本発明に適用されない1,2−ビニル構造が40%未満の化学変性されていないブタジエンポリマーを用いて実施例1と同様の方法で作製した系である。この系は、本発明と比べて架橋密度の低下に伴い硬化性が低くなるため,誘電正接及び熱膨張係数が実施例1と比較すると劣る。
本発明の樹脂組成物は、相容化した未硬化のセミIPN型複合体に、特定の難燃剤を組み合わせた樹脂組成物という新規な構成を有し、そのために誘電特性と高耐熱性の両立を達成したものである。さらに新規な独自の相容方法で製造される相容化した未硬化のポリフェニレンエーテル変性ブタジエンポリマーと、前記の特定の臭素系難燃剤とを含有するセミIPN型複合体の樹脂組成物という新規な構成をも含む。本発明の樹脂組成物等を用いたプリント配線板は、優れた高周波帯域での良好な誘電特性、伝送損失を低減する特性という優れた電気特性、低熱膨張特性かつ金属箔、特にロープロファイル箔との間の引き剥がし強さが充分に高いという優れた機械的特性を有する。さらにこれらの優れた特性を維持しつつ、鉛フリーはんだを用いる製造工程に対応させた高温条件に対する耐熱性(特に吸湿耐熱性)と難燃性をも兼ね備えるという優れた特性を有する。
本発明の樹脂組成物を用いて、樹脂ワニス、プリプレグ及び金属張積層板を形成することができ、本発明の樹脂組成物及びこれを用いた樹脂ワニス、プリプレグ、金属張積層板は、樹脂組成物自体の誘電特性の向上による誘電体損失を低減する面と、表面粗さの小さい金属箔に適用可能としたことによる導体損失を低減する面とのの両面から、電気特性の改善にアプローチした。そのために、高周波帯域での伝送損失をプリント配線板業界の極めて高い要求水準を満たす程度までに低減することを達成しており、高周波分野で使用されるプリント配線板の製造において好適に用いることができる。
そして、本発明の樹脂組成物及びこれを用いた樹脂ワニス、プリプレグ、金属張積層板は、上述の特性を達成するので、高周波帯域、例えば1GHz以上の高周波信号を扱う移動体通信機器やその基地局装置、サーバー、ルーター等のネットワーク関連電子機器及び大型コンピュータ等の各種電気・電子機器に使用されるプリント配線板の部材・部品用途として有用である。
未硬化のセミIPN型複合体の熱硬化性樹脂組成物を示す模式図である。

Claims (18)

  1. セミIPN型複合体を含む樹脂組成物であって、
    (A)ポリフェニレンエーテルと、(B)側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマー及び(C)架橋剤から形成されたプレポリマーとが相容化した未硬化のセミIPN型複合体、並びに
    (D)5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及び未硬化のセミIPN型複合体との反応性を有しない臭素系難燃剤
    を、含有する樹脂組成物。
  2. (A)ポリフェニレンエーテルと、(B)ブタジエンポリマー及び(C)架橋剤がラジカル重合したラジカル重合性重合体と、からのセミIPN型複合体と、並びに(D)難燃剤を含有する樹脂組成物であって、
    (B)が、−〔CH−CH=CH−CH〕−単位(j)及び−〔CH−CH(CH=CH)〕−単位(k)からなる化学変性されていないブタジエンポリマーであり、j:kの比が60〜5:40〜95であり、
    (C)が、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物であり、
    (D)が、5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及び未硬化のセミIPN型複合体との反応性を有しない臭素系難燃剤である、樹脂組成物。
  3. (A)ポリフェニレンエーテルの存在下で、
    (B)側鎖に1,2−ビニル基を有する1,2−ブタジエン単位を分子中に40%以上含有する化学変性されていないブタジエンポリマー及び(C)架橋剤を予備反応させて得られる、ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーと、
    (D)5%質量減少温度が300℃以上であり、かつ前記前記(A)成分、(B)成分、(C)成分及びポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーとの反応性を有しない臭素系難燃剤と、
    を含有する未硬化のセミIPN型複合体の樹脂組成物。
  4. ポリフェニレンエーテル変性ブタジエンプレポリマーを、(C)成分の転化率が5〜100%の範囲となるように予備反応させて得る、請求項3記載の樹脂組成物。
  5. (C)成分として、一般式(1)で表される少なくとも一種以上のマレイミド化合物を含有する、請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
    Figure 0005303852

    (式中、Rは、m価の脂肪族性又は芳香族性の有機基であり、Xa及びXbは、水素原子、ハロゲン原子及び脂肪族性の有機基から選ばれた同一又は異なっていてもよい一価の原子又は有機基であり、そしてmは、1以上の整数を示す。)
  6. (C)成分が、N−フェニルマレイミド、N−(2−メチルフェニル)マレイミド、N−(4−メチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジメチルフェニル)マレイミド、N−(2、6−ジエチルフェニル)マレイミド、N−(2−メトキシフェニル)マレイミド、N−ベンジルマレイミド、N−ドデシルマレイミド、N−イソプロピルマレイミド及びN−シクロヘキシルマレイミドからなる群より選ばれる少なくとも一種以上のマレイミド化合物である、請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  7. (C)成分が、2,2−ビス(4−(4−マレイミドフェノキシ)フェニル)プロパンを含有する少なくとも一種以上のマレイミド化合物である、請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  8. (C)成分が、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタンを含有する少なくとも一種以上のマレイミド化合物である、請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  9. (C)成分が、ジビニルビフェニルを含有する少なくとも一種以上のビニル化合物である、請求項1〜4のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  10. (D)成分が、臭素化ポリフェニレンエーテル、臭素化ポリスチレン及び2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)−1,3,5−トリアジン、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から選ばれた少なくとも一種類以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
  11. (A)成分の配合割合が、(B)成分と(C)成分との合計量100重量部に対して2〜200重量部の範囲であり、(C)成分の配合割合が、(B)成分100重量部に対して2〜200重量部の範囲であり、(D)成分の配合割合が、(A)成分と(B)成分と(C)成分との合計量100質量部に対して5〜200質量部の範囲であることを請求項1〜10のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  12. さらに(E)ラジカル反応開始剤を含有する、請求項1〜11のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  13. さらに(F)未硬化のセミIPN型複合体を構成しない、分子中に1個以上のエチレン性不飽和二重結合基を含有する架橋性モノマー又は架橋性ポリマーを含有する、請求項1〜12のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  14. (F)成分が、化学変性されていないブタジエンポリマー、マレイミド化合物、及びスチレン−ブタジエン共重合体からなる群より選ばれる少なくとも一種以上のエチレン性不飽和二重結合基含有の架橋性モノマー又は架橋性ポリマーである、請求項13記載の樹脂組成物。
  15. さらに(G)無機充填剤を含有する、請求項1〜14のいずれか1項記載の樹脂組成物。
  16. 請求項1〜15のいずれか1項記載の樹脂組成物を溶媒に溶解又は分散させて得られるプリント配線板用樹脂ワニス。
  17. 請求項16記載のプリント配線板用樹脂ワニスを基材に含浸させた後、乾燥させて得られるプリプレグ。
  18. 請求項17記載のプリプレグを1枚以上重ね、その片面又は両面に金属箔を配置し、加熱加圧して得られる金属張積層板。
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