JP5557033B2 - リン原子含有オリゴマー、その製造方法、硬化性樹脂組成物、その硬化物、及びプリント配線基板 - Google Patents

リン原子含有オリゴマー、その製造方法、硬化性樹脂組成物、その硬化物、及びプリント配線基板 Download PDF

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Description

本発明は、溶剤溶解性に優れると共に、その硬化物において優れた難燃性と耐熱性とを兼備したリン原子含有オリゴマー、その製造方法、該オリゴマーをエポキシ樹脂用硬化剤として用いた硬化性樹脂組成物、その硬化物、及び、該硬化性樹脂組成物を用いたプリント配線基板に関する。
エポキシ樹脂及びその硬化剤を必須成分とするエポキシ樹脂組成物は、高耐熱性、耐湿性等の諸物性に優れる点から半導体封止材やプリント回路基板等の電子部品、電子部品分野、導電ペースト等の導電性接着剤、その他接着剤、複合材料用マトリックス、塗料、フォトレジスト材料、顕色材料等で広く用いられている。
近年、これら各種用途、とりわけ先端材料用途において、耐熱性、耐湿性、耐半田性に代表される性能の一層の向上が求められている。特に高い信頼性が求められる車載用の電子機器は、設置場所がキャビン内からより高温のエンジンルームへと移行することに加え、鉛フリー半田への対応によりリフロー処理温度が高温化するに至り、よって、これまでに増して高ガラス転移点であり、更に、耐熱剥離性試験(以下、「T288試験」と略記する。)に耐えることができる高耐熱性の材料が求められている。
一方、エポキシ樹脂組成物をプリント配線板材料とする場合には、難燃性を付与するために臭素等のハロゲン系難燃剤がアンチモン化合物とともに配合されている。しかしながら、近年の環境・安全への取り組みのなかで、ダイオキシン発生が懸念されるハロゲン系難燃剤を用いず、且つ発ガン性が疑われているアンチモン化合物を用いない環境・安全対応型の難燃化方法の開発が強く要求されている。また、プリント配線板材料の分野ではハロゲン系難燃剤の使用が高温放置信頼性を損なう要因となっていることから非ハロゲン化への期待が高い。
このような要求特性に応え、難燃性と耐熱性とを兼備したエポキシ樹脂組成物として、例えば、下記特許文献1には、エポキシ樹脂用の硬化剤として、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド(以下、「HCA」と略記する。)とp−ヒドロキシベンズアルデヒドとを反応させ、次いで、この反応生成物とフェノールと反応させて得られるリン原子含有ビスフェノール類を、エポキシ樹脂原料又はエポキシ樹脂用硬化剤とする技術が開示されている。
しかしながら、かかるリン原子含有ビスフェノール類は結晶性が極めて高く溶剤溶解性が殆ど認められない為、前記したプリント配線板材料用ワニスに調整できないものである他、これをエポキシ樹脂用硬化剤として使用した場合の硬化物の難燃性も十分なレベルに達していないものであった。また、リン原子含有ビスフェノール類の融点が200℃以上となるため、工業的に製造するのも極めて困難なものであった。
また、下記非特許文献1には、HCAとp−ヒドロキシベンズアルデヒドとを反応させて中間生成物を得、次いで該中間生成物をTHF中でオリゴマー化する技術が開示されている。
然し乍ら、非特許文献1に開示された技術では、中間体であるHCAとp−ヒドロキシベンズアルデヒドとの反応生成物の結晶性が極めて高く溶剤溶解性に劣る為に、該非特許文献1に記載されているようにその後の反応には、引火点が低く危険性の高いTHFを用いる必要があって、工業的に生産不可能なものである他、得られるオリゴマー自体の溶剤溶解性が低く、プリント配線板材料用ワニスを調整することも困難なものであった。
特開2004−143166号公報
「Flame−retardant epoxy resins from novel phosphorus−containing novolac」polymer紙(polymer42(2001)3445−3454),Ying Ling Liu著
従って、本発明が解決しようとする課題は、有機溶剤への溶解性に優れると共に、その硬化物において優れた難燃性と耐熱性とを発現するリン原子含有オリゴマー、工業的生産性に優れるリン原子含有オリゴマーの製造方法、該オリゴマーを含んでなる硬化性樹脂組成物とその硬化物、及び該組成物から製造されるプリント配線基板を提供することにある。
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、HCAに代表されるリン原子含有化合物とo−及びp−ヒドロキシベンズアルデヒド類とを反応、オリゴマー化して得られるリン原子含有オリゴマーが、有機溶剤に対して優れた溶解性を示すと共に、該オリゴマーをエポキシ樹脂用硬化剤、エポキシ樹脂原料、熱硬化性樹脂用添加剤等として用い、硬化させた場合に、優れた難燃性を発現し、更に高ガラス転移点かつT288試験に耐え得る硬化物となることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、下記構造式(1)
Figure 0005557033

(式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、下記構造式(x1)又は(x2)を表し、
Figure 0005557033
nは繰り返し単位で1以上の整数であり、Xは前記構造式(x1)又は(x2)で表される構造部位であり、Yは水素原子、水酸基又は前記構造式(x1)若しくは(x2)で表される構造部位であり、Z及びZは、それぞれ水酸基又は水素原子(但し、Zが水素原子である場合はZが水酸基であり、Zが水素原子である場合はZが水酸基である。)であり、また、前記構造式(x1)又は(x2)中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、又はアラルキル基である。)で表され、かつ、前記式中、Zが水酸基であって、かつ、Zが水素原子である繰り返し単位構造(α1)と、Zが水素原子であって、かつ、Zが水酸基である繰り返し単位構造(α2)とのモル比[(α1)/(α2)]が5/95〜95/5である分子構造を有することを特徴とするリン原子含有オリゴマーに関する。
本発明は、更に、下記構造式(a1−1)又は(a1−2)
Figure 0005557033

(式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、アラルキル基を表す。)で表される化合物(a1)と、下記構造式(a2)及び構造式(a3)
Figure 0005557033
(式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基を表す。)
で表される化合物(a2)及び化合物(a3)とを、モル比[化合物(a1)/(化合物(a2)+化合物(a3))]が、1.01/1.0〜2.0/1.0となる割合であって、かつ、モル比[化合物(a2)/化合物(a3)]が、5/95〜95/5となる割合で反応させることを特徴とするリン原子含有オリゴマーの製造方法に関する。
本発明は、更に、エポキシ樹脂と、硬化剤とを必須成分とする硬化性樹脂組成物であって、前記硬化剤として、前記リン原子含有オリゴマーを用いることを特徴とする硬化性樹脂組成物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物を硬化反応させてなることを特徴とする硬化物に関する。
本発明は、更に、前記硬化性樹脂組成物に、更に有機溶剤を配合してワニス化した樹脂組成物を、補強基材に含浸し銅箔を重ねて加熱圧着させることにより得られたプリント配線基板に関する。
本発明によれば、有機溶剤への溶解性に優れると共に、その硬化物において優れた難燃性と耐熱性とを発現するリン原子含有オリゴマー、工業的生産性に優れるリン原子含有オリゴマーの製造方法、該オリゴマーを含んでなる硬化性樹脂組成物とその硬化物、及び該組成物から製造されるプリント配線基板を提供できる。
図1は実施例1で得られたリン原子含有オリゴマー(A−1)のGPCチャートである。 図2は実施例1で得られたリン原子含有オリゴマー(A−1)の13C−NMRチャートである。 図3は実施例1で得られたリン原子含有オリゴマー(A−1)のMSスペクトルである。 図4は実施例2で得られたリン原子含有オリゴマー(A−3)のGPCチャートである。 図5は実施例3で得られたリン原子含有オリゴマー(A−2)のGPCチャートである。 図6は比較合成例1で得られたフェノール化合物(A−4)のGPCチャートである。 図7は比較合成例2で得られたフェノール樹脂(A−5)のGPCチャートである。 図8は比較合成例3で得られたフェノール樹脂(A−6)のGPCチャートである。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のリン原子含有オリゴマーは、前記した通り、下記構造式(1)
Figure 0005557033

(式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、下記構造式(x1)又は(x2)を表し、
Figure 0005557033

nは繰り返し単位で1以上の整数であり、Xは前記構造式(x1)又は(x2)で表される構造部位であり、Yは水素原子、水酸基又は前記構造式(x1)若しくは(x2)で表される構造部位であり、また、前記構造式(x1)又は(x2)中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、アラルキル基を表し、Z及びZは、それぞれ水酸基又は水素原子である。但し、Zが水素原子である場合はZが水酸基であり、Zが水素原子である場合はZが水酸基である。)で表され、Zが水酸基であって、かつ、Zが水素原子である繰り返し単位構造(α1)と、Zが水素原子であって、かつ、Zが水酸基である繰り返し単位構造(α2)とのモル比[(α1)/(α2)]が5/95〜95/5である分子構造を有することを特徴としている。
ここで、繰り返し単位構造(α1)は、具体的には、下記構造式(2)で表されるものであり、また、繰り返し単位構造(α2)は、下記構造式(3)で表されるものである。
Figure 0005557033

(上記構造式(2)又は(3)中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、下記構造式(x1)又は(x2)を表し、を表し、
Figure 0005557033

nは繰り返し単位で1以上の整数であり、Xは前記構造式(x1)又は(x2)で表される構造部位である。)
本発明では、上記繰り返し単位構造(α1)及び繰り返し単位構造(α2)をモル比[(α1)/(α2)]が5/95〜95/5でなる割合で併有することから、優れた溶剤溶解性を保持し乍らも、硬化物における耐熱性が飛躍的に向上する。特に、溶剤溶解性と耐熱性とのバランスに優れる点から上記モル比[(α1)/(α2)]は20/80〜50/50となる割合であることが好ましい。
ここで、前記構造式(2)中で表される上記繰り返し単位構造(α1)は、具体的には、下記構造式(2−1)〜(2−8)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005557033

上記した繰り返し単位構造(α1)のなかでも特に難燃性に優れる点から前記構造式(2−1)が好ましい。
他方、前記構造式(3)中で表される上記繰り返し単位構造(α2)は、具体的には、下記構造式(3−1)〜(3−8)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005557033

上記した繰り返し単位構造(α2)のなかでも特に難燃性に優れる点から前記構造式(3−1)が好ましい。
本発明では、上記した通り、繰り返し単位構造(α1)と、繰り返し単位構造(α2)とのモル比[(α1)/(α2)]は5/95〜95/5の範囲であり、繰り返し単位構造(α1)が多くなるに従い溶剤溶解性が良好となり、また、繰り返し単位構造(α2)が多くなるに従い耐熱性が良好なものとなる。これらの性能バランスに優れる点から前記モル比[(α1)/(α2)]は20/80〜50/50の範囲であることが特に好ましい。
本発明では、前記構造式(1)中のXは構造式(x1)及び構造式(x2)から選択されるものであるが、特に難燃性の点から構造式(x1)であることが好まく、よって、前記構造式(2)で表される構造部位のなかでも、前記構造式(x−1)に対応する構造式(2−1)、(2−2)、(2−3)、及び(2−4)が好ましい。
また、前記構造式(1)において、Yは、水素原子、水酸基又は前記構造式(x1)若しくは(x2)で表される構造部位であるが、該リン原子含有オリゴマー中にこれらが共存していてもよい。Yとして前記構造式(x1)又は(x2)で表される構造部位を有する場合、難燃性の点から構造式(x1)であることが好ましい。
また、前記リン原子含有オリゴマーは、上記した構造式(1)においてnが2以上の成分の含有率が、GPC測定におけるピーク面積基準で5〜90%の範囲にあるものが、とりわけ有機溶剤への溶解性に優れ、かつ、硬化物の難燃性に優れる点から好ましい。
ここで、前記構造式(1)におけるnが2以上の成分の含有率とは、下記の条件で測定されたGPCのチャートにおいて、36.0分未満のピーク面積の割合をいうものである。
<GPC測定条件>
4)GPC:測定条件は以下の通り。
測定装置 :東ソー株式会社製「HLC−8220 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HXL−L」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G2000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G2000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G3000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G4000HXL」
検出器: RI(示差屈折径)
データ処理:東ソー株式会社製「GPC−8020モデルIIバージョン4.10」
測定条件: カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン
流速 1.0ml/分
標準 : 前記「GPC−8020モデルIIバージョン4.10」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
(使用ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A−500」
東ソー株式会社製「A−1000」
東ソー株式会社製「A−2500」
東ソー株式会社製「A−5000」
東ソー株式会社製「F−1」
東ソー株式会社製「F−2」
東ソー株式会社製「F−4」
東ソー株式会社製「F−10」
東ソー株式会社製「F−20」
東ソー株式会社製「F−40」
東ソー株式会社製「F−80」
東ソー株式会社製「F−128」
試料 : 樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(50μl)。
5)NMR:日本電子製JNM―ECA500型核磁気共鳴装置
磁場強度:500MHz
パルス幅:3.25μsec
積算回数:8000回
溶媒:DMSO−d6
試料濃度:30wt%
6)MS :島津バイオテック製 AXIMA―TOF2
測定モード:linear
積算回数:50回
試料組成:sample/DHBA/NaTFA/THF=9.4mg/104.7mg/6.3mg/1ml
本発明では、nが2以上の成分の含有率が、GPC測定におけるピーク面積基準で5%以上の場合、溶剤溶解性が良好なものとなり、他方、90%以下の場合には溶融時の流動性或いはワニスにした場合の流動性が良好なものとなる。かかる溶剤溶解性と流動性とのバランスに優れる点からとりわけ25〜75%となる範囲であることが好ましい。
また、上記したリン原子含有オリゴマーは、該オリゴマー中のリン原子含有率が7〜12質量%の範囲であることが難燃性の点から好ましい。かかるリン原子含有率は、JIS規格K0102 46に準拠して測定した値である。
また、上記したリン原子含有オリゴマーは、硬化物の耐熱性に優れる点から軟化点100℃以上のものが好ましく、一方、該オリゴマーの粘度が低く、プリント回路基板用途における補強基材への含浸性、成形加工性に優れる点から軟化点170℃以下であることが好ましい。これらの性能バランスに優れる点から特に120〜160℃の範囲であることが好ましい。
以上詳述したリン原子含有オリゴマーは、以下の本発明の製造方法によって得られるものが有機溶剤への溶解性に優れ、かつ、硬化物の耐熱性に優れる点から好ましい。
本発明の製造方法は、前記した通り、下記構造式(a1−1)又は(a1−2)
Figure 0005557033

(式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、アラルキル基を表す。)で表される化合物(a1)と、
下記構造式(a2)及び構造式(a3)
Figure 0005557033

(式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基を表す。)
で表される化合物(a2)及び化合物(a3)とを、モル比[化合物(a1)/(化合物(a2)+化合物(a3))]が、1.01/1.0〜2.0/1.0となる割合であって、かつ、モル比[化合物(a2)/化合物(a3)]が、5/95〜95/5となる割合で反応させる方法である。
ここで、前記構造式(a1−1)又は(a1−2)中の、R、R、R、Rを構成する炭素原子数1〜5のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、t−ブチル基が挙げられるが、本発明で用いる化合物(a1)は、R、R、R、Rの全てが水素原子であるものが難燃性の点から好ましい。更に化合物(a1)は、硬化物の難燃性に優れる点から構造式(a1−1)を有するものが好ましい。他方、化合物(a2)及び化合物(a3)における前記構造式(a2)及び構造式(a3)中のRは、メチル基、エチル基、n−プロピル基、メトキシ基等が挙げられるが、化合物(a1)との反応性及び硬化物の難燃性に優れる点からRは水素原子であることが好ましい。
具体的な反応方法としては、先ず前記化合物(a1)と前記化合物(a2)と前記化合物(a3)とを、モル比[化合物(a1)/(化合物(a2)+化合物(a3))]が0.01/1.0〜0.99/1.0となる割合、かつ、モル比[化合物(a2)/化合物(a3)]が、5/95〜95/5となる割合で配合し、酸触媒の存在下、80〜180℃で反応を行い、次いで、前記化合物(a2)及び化合物(a3)の仕込み総量に対して、モル基準で合計1.01〜2.0倍量となる前記化合物(a1)を加え、120〜200℃にて反応を行う方法が、反応中間体の析出を良好に抑制でき、高分子量化し易くなる点から好ましい。
また、ここで使用し得る触媒としては、塩酸、硫酸、リン酸などの無機酸、メタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、シュウ酸などの有機酸、三弗化ホウ素、無水塩化アルミニウム、塩化亜鉛などのルイス酸などが挙げられる。その使用量は硬化物の電気絶縁の低下を防ぐ観点から仕込み原料の総重量に対して、0.1〜5.0質量%の範囲であることが好ましい。
該反応は前記化合物(a2)が液状であるため、これを有機溶媒として用い反応を行うことができるが、作業性等の向上という観点から他の有機溶媒を使用してもよい。ここで、用いる有機溶媒としては、アルコール系有機溶媒、炭化水素系有機溶媒、エステル系有機溶媒などの非ケトン系有機溶媒が挙げられ、具体的には、前記アルコール系有機溶媒としてはプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられ、前記炭化水素系有機溶媒としてはトルエン、キシレン等が挙げられる。
反応終了後は、減圧下で乾燥することによって目的物を得ることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、エポキシ樹脂と、硬化剤とを必須成分とする硬化性樹脂組成物であって、前記硬化剤として、前記した本発明のリン原子含有オリゴマーを用いるものである。
ここで用いるエポキシ樹脂は、種々のエポキシ樹脂を用いることができるが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;ビフェニル型エポキシ樹脂、テトラメチルビフェニル型エポキシ樹脂等のビフェニル型エポキシ樹脂;フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールAノボラック型エポキシ樹脂、フェノール類とフェノール性水酸基を有する芳香族アルデヒドとの縮合物のエポキシ化物、ビフェニルノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂;トリフェニルメタン型エポキシ樹脂;テトラフェニルエタン型エポキシ樹脂;ジシクロペンタジエン−フェノール付加反応型エポキシ樹脂;フェノールアラルキル型エポキシ樹脂;ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック型エポキシ樹脂、ジグリシジルオキシナフタレン、1,1−ビス(2,7−ジグリシジルオキシ−1−ナフチル)アルカン等の分子構造中にナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂;リン原子含有エポキシ樹脂等が挙げられる。また、これらのエポキシ樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を混合してもよい。
ここで、リン原子含有エポキシ樹脂としては、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド(以下、「HCA」と略記する。)とキノン類とを反応させて得られるフェノール樹脂のエポキシ化物、フェノールノボラック型エポキシ樹脂をHCAで変性したエポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂をHCAで変性したエポキシ樹脂、また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂を、HCAとキノン類とを反応させて得られるフェノール樹脂で変成して得られるエポキシ樹脂、及びビスフェノールF型エポキシ樹脂を、HCAとキノン類とを反応させて得られるフェノール樹脂で変成して得られるエポキシ樹脂等が挙げられる。
上記したエポキシ樹脂のなかでも、特に耐熱性の点から、分子構造中にノボラック型エポキシ樹脂、ナフタレン骨格を有するエポキシ樹脂が好ましく、また、溶剤溶解性の点からビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物におけるエポキシ樹脂とリン原子含有オリゴマーの配合量としては、特に制限されるものではないが、得られる硬化物特性が良好である点から、エポキシ樹脂のエポキシ基の合計1当量に対して、リン原子含有オリゴマー中の活性水素が0.7〜1.5当量になる量が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物では、本発明の効果を損なわない範囲で、エポキシ樹脂の硬化剤として前記リン原子含有オリゴマー以外の他の硬化剤を併用してもよい。かかる他の硬化剤としては、アミン系化合物、アミド系化合物、酸無水物系化合物、フェノ−ル系化合物等が挙げられる。具体的には、アミン系化合物としてはジアミノジフェニルメタン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ジアミノジフェニルスルホン、イソホロンジアミン、イミダゾ−ル、BF−アミン錯体、グアニジン誘導体等が挙げられ、アミド系化合物としては、ジシアンジアミド、リノレン酸の2量体とエチレンジアミンとより合成されるポリアミド樹脂等が挙げられ、酸無水物系化合物としては、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、無水メチルナジック酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げられ、フェノール系化合物としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変性フェノール樹脂、ジシクロペンタジエンフェノール付加型樹脂、フェノールアラルキル樹脂(ザイロック樹脂)、ナフトールアラルキル樹脂、トリスフェニロールメタン樹脂、テトラフェニロールエタン樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂(ビスメチレン基でフェノール核が連結された多価フェノール化合物)、
ビフェニル変性ナフトール樹脂(ビスメチレン基でフェノール核が連結された多価ナフトール化合物)、アミノトリアジン変性フェノール樹脂(フェノール骨格、トリアジン環及び1級アミノ基を分子構造中に有する化合物)やアルコキシ基含有芳香環変性ノボラック樹脂(ホルムアルデヒドでフェノール核及びアルコキシ基含有芳香環が連結された多価フェノール化合物)等の多価フェノール化合物が挙げられる。
これらの中でも、特に芳香族骨格を分子構造内に多く含むものが硬化物の低熱膨張性に優れる点から好ましく、具体的には、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、芳香族炭化水素ホルムアルデヒド樹脂変性フェノール樹脂、フェノールアラルキル樹脂、ナフトールアラルキル樹脂、ナフトールノボラック樹脂、ナフトール−フェノール共縮ノボラック樹脂、ナフトール−クレゾール共縮ノボラック樹脂、ビフェニル変性フェノール樹脂、ビフェニル変性ナフトール樹脂、アミノトリアジン変性フェノール樹脂、アルコキシ基含有芳香環変性ノボラック樹脂(ホルムアルデヒドでフェノール核及びアルコキシ基含有芳香環が連結された多価フェノール化合物)が低熱膨張性に優れることから好ましい。
ここで、前記したアミノトリアジン変性フェノール樹脂、すなわちフェノール骨格、トリアジン環及び1級アミノ基を分子構造中に有する化合物は、トリアジン化合物と、フェノール類と、アルデヒド類とを縮合反応させて得られる分子構造を有するものが硬化物の難燃性が良好となる点から好ましい。
また、前記した他の硬化剤は、本発明の硬化性樹脂組成物における固形分中のリン原子含有率が1〜9%となる範囲内で使用することが硬化物の難燃性の点から好ましい。
また必要に応じて本発明の硬化性樹脂組成物に硬化促進剤を適宜併用することもできる。前記硬化促進剤としては種々のものが使用できるが、例えば、リン系化合物、第3級アミン、イミダゾール、有機酸金属塩、ルイス酸、アミン錯塩等が挙げられる。特に半導体封止材料用途として使用する場合には、硬化性、耐熱性、電気特性、耐湿信頼性等に優れる点から、リン系化合物ではトリフェニルフォスフィン、アミン系化合物では2−エチル4−メチルイミダゾールが好ましい。ここで用いる硬化促進剤の使用量は、硬化性樹脂組成物中0.01〜1質量%となる範囲であることが好ましい。
以上詳述した本発明の硬化性樹脂組成物は、前記した通り、優れた溶剤溶解性を発現することを特徴としている。従って、該硬化性樹脂組成物は、上記各成分の他に有機溶剤を配合することが好ましい。ここで使用し得る前記有機溶剤としては、メチルエチルケトン、アセトン、ジメチルホルムアミド、メチルイソブチルケトン、メトキシプロパノール、シクロヘキサノン、メチルセロソルブ、エチルジグリコールアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等が挙げられ、その選択や適正な使用量は用途によって適宜選択し得るが、例えば、プリント配線板用途では、メチルエチルケトン、アセトン、1−メトキシ−2−プロパノール等の沸点が160℃以下のアルコール系有機溶剤又はカルボニル基含有の有機溶剤であることが好ましく、また、不揮発分40〜80質量%となる割合で使用することが好ましい。一方、ビルドアップ用接着フィルム用途では、有機溶剤として、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチル、セロソルブアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、カルビトールアセテート等の酢酸エステル類、セロソルブ、ブチルカルビトール等のカルビトール類、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等を用いることが好ましく、また、不揮発分30〜60質量%となる割合で使用することが好ましい。
また、上記硬化性樹脂組成物は、難燃性を発揮させるために、例えばプリント配線板の分野においては、信頼性を低下させない範囲で、実質的にハロゲン原子を含有しない非ハロゲン系難燃剤を配合してもよい。
前記非ハロゲン系難燃剤としては、例えば、リン系難燃剤、窒素系難燃剤、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤、有機金属塩系難燃剤等が挙げられ、それらの使用に際しても何等制限されるものではなく、単独で使用しても、同一系の難燃剤を複数用いても良く、また、異なる系の難燃剤を組み合わせて用いることも可能である。
前記リン系難燃剤としては、無機系、有機系のいずれも使用することができる。無機系化合物としては、例えば、赤リン、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のリン酸アンモニウム類、リン酸アミド等の無機系含窒素リン化合物が挙げられる。
また、前記赤リンは、加水分解等の防止を目的として表面処理が施されていることが好ましく、表面処理方法としては、例えば、(i)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン、酸化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマス又はこれらの混合物等の無機化合物で被覆処理する方法、(ii)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン等の無機化合物、及びフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂の混合物で被覆処理する方法、(iii)水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化亜鉛、水酸化チタン等の無機化合物の被膜の上にフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂で二重に被覆処理する方法等が挙げられる。
前記有機リン系化合物としては、例えば、リン酸エステル化合物、ホスホン酸化合物、ホスフィン酸化合物、ホスフィンオキシド化合物、ホスホラン化合物、有機系含窒素リン化合物等の汎用有機リン系化合物の他、9,10−ジヒドロ−9−オキサー10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10−(2,5―ジヒドロオキシフェニル)―10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド、10―(2,7−ジヒドロオキシナフチル)−10H−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイド等の環状有機リン化合物及びそれをエポキシ樹脂やフェノール樹脂等の化合物と反応させた誘導体等が挙げられる。
それらの配合量としては、リン系難燃剤の種類、硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した硬化性樹脂組成物100質量部中、赤リンを非ハロゲン系難燃剤として使用する場合は0.1〜2.0質量部の範囲で配合することが好ましく、有機リン化合物を使用する場合は同様に0.1〜10.0質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.5〜6.0質量部の範囲で配合することが好ましい。
また前記リン系難燃剤を使用する場合、該リン系難燃剤にハイドロタルサイト、水酸化マグネシウム、ホウ化合物、酸化ジルコニウム、黒色染料、炭酸カルシウム、ゼオライト、モリブデン酸亜鉛、活性炭等を併用してもよい。
前記窒素系難燃剤としては、例えば、トリアジン化合物、シアヌル酸化合物、イソシアヌル酸化合物、フェノチアジン等が挙げられ、トリアジン化合物、シアヌル酸化合物、イソシアヌル酸化合物が好ましい。
前記トリアジン化合物としては、例えば、メラミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン、メロン、メラム、サクシノグアナミン、エチレンジメラミン、ポリリン酸メラミン、トリグアナミン等の他、例えば、硫酸グアニルメラミン、硫酸メレム、硫酸メラムなどの硫酸アミノトリアジン化合物、前記アミノトリアジン変性フェノール樹脂、及び該アミノトリアジン変性フェノール樹脂を更に桐油、異性化アマニ油等で変性したもの等が挙げられる。
前記シアヌル酸化合物の具体例としては、例えば、シアヌル酸、シアヌル酸メラミン等を挙げることができる。
前記窒素系難燃剤の配合量としては、窒素系難燃剤の種類、硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した硬化性樹脂組成物100質量部中、0.05〜10質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.1〜5質量部の範囲で配合することが好ましい。
また前記窒素系難燃剤を使用する際、金属水酸化物、モリブデン化合物等を併用してもよい。
前記シリコーン系難燃剤としては、ケイ素原子を含有する有機化合物であれば特に制限がなく使用でき、例えば、シリコーンオイル、シリコーンゴム、シリコーン樹脂等が挙げられる。
前記シリコーン系難燃剤の配合量としては、シリコーン系難燃剤の種類、硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した硬化性樹脂組成物100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましい。また前記シリコーン系難燃剤を使用する際、モリブデン化合物、アルミナ等を併用してもよい。
前記無機系難燃剤としては、例えば、金属水酸化物、金属酸化物、金属炭酸塩化合物、金属粉、ホウ素化合物、低融点ガラス等が挙げられる。
前記金属水酸化物の具体例としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化ジルコニウム等を挙げることができる。
前記金属酸化物の具体例としては、例えば、モリブデン酸亜鉛、三酸化モリブデン、スズ酸亜鉛、酸化スズ、酸化アルミニウム、酸化鉄、酸化チタン、酸化マンガン、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化モリブデン、酸化コバルト、酸化ビスマス、酸化クロム、酸化ニッケル、酸化銅、酸化タングステン等を挙げることができる。
前記金属炭酸塩化合物の具体例としては、例えば、炭酸亜鉛、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸アルミニウム、炭酸鉄、炭酸コバルト、炭酸チタン等を挙げることができる。
前記金属粉の具体例としては、例えば、アルミニウム、鉄、チタン、マンガン、亜鉛、モリブデン、コバルト、ビスマス、クロム、ニッケル、銅、タングステン、スズ等を挙げることができる。
前記ホウ素化合物の具体例としては、例えば、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム、ホウ酸、ホウ砂等を挙げることができる。
前記低融点ガラスの具体例としては、例えば、シープリー(ボクスイ・ブラウン社)、水和ガラスSiO−MgO−HO、PbO−B系、ZnO−P−MgO系、P−B−PbO−MgO系、P−Sn−O−F系、PbO−V−TeO系、Al−HO系、ホウ珪酸鉛系等のガラス状化合物を挙げることができる。
前記無機系難燃剤の配合量としては、無機系難燃剤の種類、硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した硬化性樹脂組成物100質量部中、0.05〜20質量部の範囲で配合することが好ましく、特に0.5〜15質量部の範囲で配合することが好ましい。
前記有機金属塩系難燃剤としては、例えば、フェロセン、アセチルアセトナート金属錯体、有機金属カルボニル化合物、有機コバルト塩化合物、有機スルホン酸金属塩、金属原子と芳香族化合物又は複素環化合物がイオン結合又は配位結合した化合物等が挙げられる。
前記有機金属塩系難燃剤の配合量としては、有機金属塩系難燃剤の種類、硬化性樹脂組成物の他の成分、所望の難燃性の程度によって適宜選択されるものであるが、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤、非ハロゲン系難燃剤及びその他の充填材や添加剤等全てを配合した硬化性樹脂組成物100質量部中、0.005〜10質量部の範囲で配合することが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物には、必要に応じて無機質充填材を配合することができる。前記無機質充填材としては、例えば、溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、窒化珪素、水酸化アルミ等が挙げられる。前記無機充填材の配合量を特に大きくする場合は溶融シリカを用いることが好ましい。前記溶融シリカは破砕状、球状のいずれでも使用可能であるが、溶融シリカの配合量を高め且つ成形材料の溶融粘度の上昇を抑制するためには、球状のものを主に用いる方が好ましい。更に球状シリカの配合量を高めるためには、球状シリカの粒度分布を適当に調整することが好ましい。その充填率は難燃性を考慮して、高い方が好ましく、硬化性樹脂組成物の全体量に対して20質量%以上が特に好ましい。また導電ペーストなどの用途に使用する場合は、銀粉や銅粉等の導電性充填剤を用いることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、必要に応じて、シランカップリング剤、離型剤、顔料、乳化剤等の種々の配合剤を添加することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、上記した各成分を均一に混合することにより得ることができる。また、該硬化性樹脂組成物は、従来知られている方法と同様の方法で容易に硬化物とすることができる。該硬化物としては積層物、注型物、接着層、塗膜、フィルム等の成形硬化物が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物が用いられる用途としては、プリント配線板材料、フレキシルブル配線基板用樹脂組成物、ビルドアップ基板用層間絶縁材料、半導体封止材料、導電ペースト、ビルドアップ用接着フィルム、樹脂注型材料、接着剤等が挙げられる。
また、これら各種用途のうち、プリント配線板や電子回路基板用絶縁材料、ビルドアップ用接着フィルム用途では、コンデンサ等の受動部品やICチップ等の能動部品を基板内に埋め込んだ所謂電子部品内蔵用基板用の絶縁材料として用いることができる。
これらの中でも、高難燃性、高耐熱性、及び溶剤溶解性といった特性からプリント配線板材料、フレキシルブル配線基板用樹脂組成物、ビルドアップ基板用層間絶縁材料に用いることが好ましく、とりわけプリント回路基板として用いることが好ましい。
ここで、本発明の硬化性樹脂組成物から本発明のプリント回路基板を製造するには、エポキシ樹脂、リン原子含有オリゴマーに加え、更に有機溶剤を含むワニス状の硬化性樹脂組成物を、補強基材に含浸し銅箔を重ねて加熱圧着させる方法が挙げられる。ここで使用し得る補強基材は、紙、ガラス布、ガラス不織布、アラミド紙、アラミド布、ガラスマット、ガラスロービング布などが挙げられる。かかる方法を更に詳述すれば、先ず、前記したワニス状の硬化性樹脂組成物を、用いた溶剤種に応じた加熱温度、好ましくは50〜170℃で加熱することによって、硬化物であるプリプレグを得る。この時用いる樹脂組成物と補強基材の質量割合としては、特に限定されないが、通常、プリプレグ中の樹脂分が20〜60質量%となるように調製することが好ましい。次いで、上記のようにして得られたプリプレグを、常法により積層し、適宜銅箔を重ねて、1〜10MPaの加圧下に170〜250℃で10分〜3時間、加熱圧着させることにより、目的とするプリント回路基板を得ることができる。
本発明の硬化性樹脂組成物からフレキシルブル配線基板を製造するには、前記リン原子含有オリゴマー、エポキシ樹脂、及び有機溶剤、更に必要によりその他の硬化剤及び硬化促進剤を配合して、リバースロールコータ、コンマコータ等の塗布機を用いて、電気絶縁性フィルムに塗布する。次いで、加熱機を用いて60〜170℃で1〜15分間加熱し、溶媒を揮発させて、接着剤組成物をB−ステージ化する。次いで、加熱ロール等を用いて、接着剤に金属箔を熱圧着する。その際の圧着圧力は2〜200N/cm、圧着温度は40〜200℃が好ましい。それで十分な接着性能が得られれば、ここで終えても構わないが、完全硬化が必要な場合は、さらに100〜200℃で1〜24時間の条件で後硬化させることが好ましい。最終的に硬化させた後の接着剤組成物膜の厚みは、5〜100μmの範囲が好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物からビルドアップ基板用層間絶縁材料を得る方法としては例えば、ゴム、フィラーなどを適宜配合した当該硬化性樹脂組成物を、回路を形成した配線基板にスプレーコーティング法、カーテンコーティング法等を用いて塗布した後、硬化させる。その後、必要に応じて所定のスルーホール部等の穴あけを行った後、粗化剤により処理し、その表面を湯洗することによって、凹凸を形成させ、銅などの金属をめっき処理する。前記めっき方法としては、無電解めっき、電解めっき処理が好ましく、また前記粗化剤としては酸化剤、アルカリ、有機溶剤等が挙げられる。このような操作を所望に応じて順次繰り返し、樹脂絶縁層及び所定の回路パターンの導体層を交互にビルドアップして形成することにより、ビルドアップ基盤を得ることができる。但し、スルーホール部の穴あけは、最外層の樹脂絶縁層の形成後に行う。また、銅箔上で当該樹脂組成物を半硬化させた樹脂付き銅箔を、回路を形成した配線基板上に、170〜250℃で加熱圧着することで、粗化面を形成、メッキ処理の工程を省き、ビルドアップ基板を作製することも可能である。
本発明の硬化性樹脂組成物からビルドアップ用接着フィルムを製造する方法は、例えば、本発明の硬化性樹脂組成物を、支持フィルム上に塗布し樹脂組成物層を形成させて多層プリント配線板用の接着フィルムとする方法が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物をビルドアップ用接着フィルムに用いる場合、該接着フィルムは、真空ラミネート法におけるラミネートの温度条件(通常70℃〜140℃)で軟化し、回路基板のラミネートと同時に、回路基板に存在するビアホール或いはスルーホール内の樹脂充填が可能な流動性(樹脂流れ)を示すことが肝要であり、このような特性を発現するよう上記各成分を配合することが好ましい。
ここで、多層プリント配線板のスルホールの直径は通常0.1〜0.5mm、深さは通常0.1〜1.2mmであり、通常この範囲で樹脂充填を可能とするのが好ましい。なお回路基板の両面をラミネートする場合はスルーホールの1/2程度充填されることが望ましい。
上記した接着フィルムを製造する方法は、具体的には、ワニス状の本発明の硬化性樹脂組成物を調製した後、支持フィルムの表面に、このワニス状の組成物を塗布し、更に加熱、あるいは熱風吹きつけ等により有機溶剤を乾燥させて硬化性樹脂組成物の層(α)を形成させることにより製造することができる。
形成される層(α)の厚さは、通常、導体層の厚さ以上とする。回路基板が有する導体層の厚さは通常5〜70μmの範囲であるので、樹脂組成物層の厚さは10〜100μmの厚みを有するのが好ましい。
なお、前記層(α)は、後述する保護フィルムで保護されていてもよい。保護フィルムで保護することにより、樹脂組成物層表面へのゴミ等の付着やキズを防止することができる。
前記した支持フィルム及び保護フィルムは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等のポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート(以下「PET」と略称することがある。)、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミド、更には離型紙や銅箔、アルミニウム箔等の金属箔などを挙げることができる。なお、支持フィルム及び保護フィルムはマッド処理、コロナ処理の他、離型処理を施してあってもよい。
支持フィルムの厚さは特に限定されないが、通常10〜150μmであり、好ましくは25〜50μmの範囲で用いられる。また保護フィルムの厚さは1〜40μmとするのが好ましい。
上記した支持フィルムは、回路基板にラミネートした後に、或いは加熱硬化することにより絶縁層を形成した後に、剥離される。接着フィルムを加熱硬化した後に支持フィルムを剥離すれば、硬化工程でのゴミ等の付着を防ぐことができる。硬化後に剥離する場合、通常、支持フィルムには予め離型処理が施される。
次に、上記のようして得られた接着フィルムを用いて多層プリント配線板を製造する方法は、例えば、層(α)が保護フィルムで保護されている場合はこれらを剥離した後、層(α)を回路基板に直接接するように、回路基板の片面又は両面に、例えば真空ラミネート法によりラミネートする。ラミネートの方法はバッチ式であってもロールでの連続式であってもよい。またラミネートを行う前に接着フィルム及び回路基板を必要により加熱(プレヒート)しておいてもよい。
ラミネートの条件は、圧着温度(ラミネート温度)を好ましくは70〜140℃、圧着圧力を好ましくは1〜11kgf/cm2(9.8×10〜107.9×10N/m2)とし、空気圧20mmHg(26.7hPa)以下の減圧下でラミネートすることが好ましい。
本発明の硬化性樹脂組成物を導電ペーストとして使用する場合には、例えば、微細導電性粒子を該硬化性樹脂組成物中に分散させ異方性導電膜用組成物とする方法、室温で液状である回路接続用ペースト樹脂組成物や異方性導電接着剤とする方法が挙げられる。
本発明の硬化性樹脂組成物から半導体封止材料を調整するには、半導体封止材用に調製されたエポキシ樹脂組成物を作製するためには、前記フェノール類(A)、前記エポキシ樹脂(B)、硬化促進剤(C)、及び無機充填剤等の配合剤とを必要に応じて押出機、ニ−ダ、ロ−ル等を用いて均一になるまで充分に溶融混合して得ることができる。その際、無機充填剤としては、通常シリカが用いられるが、その充填率はエポキシ樹脂組成物100質量部当たり、充填剤を30〜95質量%の範囲が用いることが好ましく、中でも、難燃性や耐湿性や耐ハンダクラック性の向上、線膨張係数の低下を図るためには、70質量部以上が特に好ましく、それらの効果を格段に上げるためには、80質量部以上が一層その効果を高めることができる。半導体パッケージ成形としては、該組成物を注型、或いはトランスファー成形機、射出成形機などを用いて成形し、さらに50〜200℃で2〜10時間に加熱することにより成形物である半導体装置を得る方法がある
本発明の硬化物を得る方法としては、一般的な硬化性樹脂組成物の硬化方法に準拠すればよいが、例えば加熱温度条件は、組み合わせる硬化剤の種類や用途等によって、適宜選択すればよいが、上記方法によって得られた組成物を、20〜250℃程度の温度範囲で加熱すればよい。
従って、該リン原子含有オリゴマーを用いることによって、従来のリンで変性したフェノール樹脂に比べ溶剤溶解性が飛躍的に向上し、さらに硬化物とした際、難燃性と耐熱性及び耐熱信頼性が発現でき、最先端のプリント配線板材料に適用できる。また、該フェノール樹脂は、本発明の製造方法にて容易に効率よく製造する事が出来、目的とする前述の性能のレベルに応じた分子設計が可能となる。
次に本発明を実施例、比較例により具体的に説明する。尚、180℃における溶融粘度、軟化点、リン含有量、GPC測定、NMR、MSスペクトルは以下の条件にて測定した。
1)180℃における溶融粘度:ASTM D4287に準拠
2)軟化点測定法:JIS K7234
3)リン含有量測定法;JIS K0102 46に準拠
4)GPC:測定条件は以下の通り。
測定装置 :東ソー株式会社製「HLC−8220 GPC」、
カラム:東ソー株式会社製ガードカラム「HXL−L」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G2000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G2000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G3000HXL」
+東ソー株式会社製「TSK−GEL G4000HXL」
検出器: RI(示差屈折径)
データ処理:東ソー株式会社製「GPC−8020モデルIIバージョン4.10」
測定条件: カラム温度 40℃
展開溶媒 テトラヒドロフラン
流速 1.0ml/分
標準 : 前記「GPC−8020モデルIIバージョン4.10」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
(使用ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A−500」
東ソー株式会社製「A−1000」
東ソー株式会社製「A−2500」
東ソー株式会社製「A−5000」
東ソー株式会社製「F−1」
東ソー株式会社製「F−2」
東ソー株式会社製「F−4」
東ソー株式会社製「F−10」
東ソー株式会社製「F−20」
東ソー株式会社製「F−40」
東ソー株式会社製「F−80」
東ソー株式会社製「F−128」
試料 : 樹脂固形分換算で1.0質量%のテトラヒドロフラン溶液をマイクロフィルターでろ過したもの(50μl)。
5)NMR:日本電子製JNM―ECA500型核磁気共鳴装置
磁場強度:500MHz
パルス幅:3.25μsec
積算回数:8000回
溶媒:DMSO−d6
試料濃度:30質量%
6)MS :島津バイオテック製 AXIMA―TOF2
測定モード:linear
積算回数:50回
試料組成:sample/DHBA/NaTFA/THF=9.4mg/104.7mg/6.3mg/1ml
前述した構造式1の繰り返し単位が2以上(以下、n=2以上、と略す)の成分比率は、GPCチャートの36.0分未満のピーク面積を基に算出した。
実施例1
温度計、冷却管、分留管、撹拌器を取り付けたフラスコに、9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドを324.0g(1.5モル)、o−ヒドロキシベンズアルデヒド部61.0g(0.5モル)、p−ヒドロキシベンズアルデヒド61.0g(0.5モル)とシュウ酸4.46gを仕込み、120℃まで昇温した。その後、120℃で2時間に加熱した後、180℃に昇温し、更に4時間加熱撹拌した。その後、水を減圧下で除去して、下記構造式
Figure 0005557033

リン原子含有オリゴマー(A−1)を422質量部得た。得られたリン原子含有オリゴマー(A−2)の水酸基当量は428グラム/当量、軟化点143℃、燐含有量は10.5%であった。得られたリン含有量10.5%であり、n=2以上の成分比率は49.0%であった。得られたリン含有オリゴマーのGPCチャートを図1に、13C−NMRチャートを図2に、MSスペクトルを図3に示す。
実施例2
原料成分の仕込み量を9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドを324.0g(1.5モル)、o−ヒドロキシベンズアルデヒド部73.2g(0.6モル)、p−ヒドロキシベンズアルデヒド48.8g(0.4モル)とする他は実施例1と同様にして、リン原子含有オリゴマー(A−2)を415g得た。得られたリン原子含有オリゴマー(A−2)の水酸基当量は、428グラム/当量、軟化点160℃、燐含有量は10.5%であった。また、n=2以上の成分比率は、41.0%であった。得られたリン含有オリゴマーのGPCチャートを図4に示す。
実施例3
原料成分の仕込み量を9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドを324.0g(1.5モル)、o−ヒドロキシベンズアルデヒド97.6g(0.8モル)、p−ヒドロキシベンズアルデヒド24.4g(0.2モル)
とする他は実施例1と同様にして、リン原子含有オリゴマー(A−2)を420g得た。得られたリン原子含有オリゴマー(A−3)の水酸基当量は、428グラム/当量、軟化点142℃、燐含有量は10.5%であった。また、n=2以上の成分比率は46.5%であった。得られたリン含有オリゴマーのGPCチャートを図5に示す。
比較合成例1 〔フェノール化合物(A−4)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、p−ヒドロキシベンズアルデヒド122g(1.0モル)とHCA 216g(1.0モル)、2−プロパノール336gを仕込み、5時間還流させた。次いで、析出した白色固体をろ別、2−プロパノール1000mLで洗浄、乾燥を経て、下記構造式
Figure 0005557033

で表される構造を有するフェノール化合物(A−4)325g(収率96%)を得た。
得られたフェノール化合物のGPCチャートを図6に示す。
比較合成例2 〔フェノール樹脂(A−5)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、比較合成例1で得られたフェノール化合物(A−5)236.6g(0.7モル)とシュウ酸3.08g(0.034モル)を仕込み、180℃で3時間加熱攪拌した。次いで、水を加熱減圧下に除去し、下記構造式、
Figure 0005557033

で表される構造単位を主成分とするフェノール樹脂(A−5)210gを得た。これの軟化点は84℃(B&R法)、溶融粘度(測定法:ICI粘度計法、測定温度:150℃)は1.0dPa・s、水酸基当量は420g/eq.リン含有量9.4質量%であり、n=2以上の成分比率は34.0%であった。
得られたフェノール樹脂(A−5)のGPCチャートを図7に示す。
比較合成例3 〔フェノール化合物(A−6)の合成〕
温度計、冷却管、分留管、窒素ガス導入管、撹拌器を取り付けたフラスコに、比較合成例1で得られたフェノール化合物(A−5) 169g(0.5モル)とフェノール47g(0.5モル)、p−トルエンスルホン酸1.25gを仕込み、180℃まで昇温し180℃で8時間反応させた後、ろ過、乾燥を経て、下記構造式
Figure 0005557033
で表されるフェノール化合物(A−6)を199g得た。得られたフェノール化合物(A−7)の融点は286℃であった。得られたフェノール化合物(A−6)のGPCチャートを図8に示す。
実施例4〜6、比較例1、2(溶剤溶解性試験)
スクリュー栓型のサンプル瓶に、リン原子含有オリゴマー(A−1)〜(A−3)、フェノール樹脂(A−5)、及びフェノール化合物(A−6)のそれぞれ50gと、下記表1記載の所定濃度となる量の各有機溶剤を加えた後、常温条件下で振とう機にて撹拌した後、容器内の溶剤の状態を目視で確認した。その際に、均一透明な状態を溶解とし、固形成分が析出又は沈殿した状態を不溶と判定を行った。
Figure 0005557033

実施例7〜9及び比較例3、4、6(エポキシ樹脂組成物の調整及び物性評価)
下記、表1記載の配合に従い、エポキシ樹脂として、DIC製N-690(フェノールノボラック型エポキシ樹脂、エポキシ当量:215g/eq)、東都化成株式会社製FX−289BEK75(燐含有変性エポキシ樹脂、エポキシ当量:330g/eq)、硬化剤としてリン含有フェノール樹脂(A−1)、(A−2)、フェノールノボラック樹脂(DIC製 TD−2090:水酸基当量105g/eq)、ジシアンジアミド(DICY)を配合し、更に硬化触媒として2−エチル−4−メチルイミダゾール(2E4MZ)を加え、最終的に各組成物の不揮発分(N.V.)が58質量%となるようにメチルエチルケトンを配合して調整した。
[積層板作成条件]
基材:100μm 日東紡績株式会社製 プリント配線基板用ガラスクロス「2116」
プライ数:6
銅箔:18μm 日鉱金属株式会社製 TCR箔
プリプレグ化条件:160℃/2分
硬化条件:200℃、2.9MPa、2.0時間
成形後板厚:0.8mm、樹脂量40%
上記条件で作成した硬化物を試験片として用い、以下の各種の評価を行った。結果を表1に示す。

[耐熱性試験]
ガラス転移温度:試験片をTMA法にて測定。昇温スピード3℃/分
[燃焼試験]
試験方法はUL−94垂直試験に準拠。
Figure 0005557033
表2中の略号は以下の通りである。
N−690:DIC(株)製クレゾールノボラック型エポキシ樹脂(「エピクロンN−690」、エポキシ当量:215g/eq.)
リン変性エポキシ樹脂:フェノールノボラック型エポキシ樹脂に9,10−ジヒドロ−9−オキサ−10−ホスファフェナントレン−10−オキサイドを反応させて得られたエポキシ樹脂(
エポキシ当量330g/eq.、リン含有量3.0質量%)
A−1:実施例1で得られたリン原子含有オリゴマー(A−1)
A−2:実施例2で得られたリン原子含有オリゴマー(A−2)
A−3:実施例3で得られたリン原子含有オリゴマー(A−3)
A−5:比較合成例2で得られたフェノール樹脂(A−5)
A−6:比較合成例3で得られたフェノール化合物(A−6)
TD−2090:フェノールノボラック型フェノール樹脂(DIC(株)製「TD−2090」、水酸基当量105g/eq)
2E4MZ:2−エチル−4−メチルイミダゾール

Claims (8)

  1. 下記構造式(1)
    Figure 0005557033
    (式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、下記構造式(x1)又は(x2)を表し、
    Figure 0005557033
    nは繰り返し単位で1以上の整数であり、Xは前記構造式(x1)又は(x2)で表される構造部位であり、Yは水素原子、水酸基又は前記構造式(x1)若しくは(x2)で表される構造部位であり、Z及びZは、それぞれ水酸基又は水素原子(但し、Zが水素原子である場合はZが水酸基であり、Zが水素原子である場合はZが水酸基である。)であり、また、前記構造式(x1)又は(x2)中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、又はアラルキル基である。)
    で表される分子構造を有するリン原子含有オリゴマー組成物であって組成物中に存在する、前記式中、Zが水酸基であって、かつ、Zが水素原子である繰り返し単位構造(α1)と、Zが水素原子であって、かつ、Zが水酸基である繰り返し単位構造(α2)とのモル比[(α1)/(α2)]が5/95〜95/5であることを特徴とするリン原子含有オリゴマー組成物
  2. 前記リン原子含有オリゴマー組成物が、下記構造式(1)
    Figure 0005557033
    (式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基、下記構造式(x1)又は(x2)を表し、
    Figure 0005557033
    nは繰り返し単位で1以上の整数であり、Xは前記構造式(x1)又は(x2)で表される構造部位であり、Yは水素原子、水酸基又は前記構造式(x1)若しくは(x2)で表される構造部位であり、Z及びZは、それぞれ水酸基又は水素原子(但し、Zが水素原子である場合はZが水酸基であり、Zが水素原子である場合はZが水酸基である。)であり、また、前記構造式(x1)又は(x2)中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、又はアラルキル基である。)
    で表される分子構造を有するリン原子含有オリゴマー組成物であって組成物中に存在する、前記式中、Zが水酸基であって、かつ、Zが水素原子である繰り返し単位構造(α1)と、Zが水素原子であって、かつ、Zが水酸基である繰り返し単位構造(α2)とのモル比[(α1)/(α2)]が5/95〜95/5であって、かつ、前記構造式(1)においてnが2以上の成分の含有率が、GPC測定におけるピーク面積基準で5〜90%の範囲にあるものである請求項1記載のリン原子含有オリゴマー組成物
  3. ン原子含有率7〜12質量%のものである請求項1又は2記載のリン原子含有オリゴマー組成物
  4. 下記構造式(a1−1)又は(a1−2)
    Figure 0005557033
    (式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、アラルキル基を表す。)で表される化合物(a1)と、
    下記構造式(a2)及び構造式(a3)
    Figure 0005557033
    (式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基を表す。)
    で表される化合物(a2)及び化合物(a3)とを、モル比[化合物(a1)/(化合物(a2)+化合物(a3))]が、1.01/1.0〜2.0/1.0となる割合であって、かつ、モル比[化合物(a2)/化合物(a3)]が、5/95〜95/5となる割合で反応させて得られるものである請求項1記載のリン原子含有オリゴマー組成物
  5. 下記構造式(a1−1)又は(a1−2)
    Figure 0005557033
    (式中、R、R、R、Rは、それぞれ独立的に、水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、フェニル基、アラルキル基を表す。)で表される化合物(a1)と、
    下記構造式(a2)及び構造式(a3)
    Figure 0005557033
    (式中、Rは水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、炭素原子数1〜4のアルコキシ基、フェニル基を表す。)
    で表される化合物(a2)及び化合物(a3)とを、モル比[化合物(a1)/(化合物(a2)+化合物(a3))]が、1.01/1.0〜2.0/1.0となる割合であって、かつ、モル比[化合物(a2)/化合物(a3)]が、5/95〜95/5となる割合で反応させることを特徴とするリン原子含有オリゴマー組成物の製造方法。
  6. エポキシ樹脂と、硬化剤とを必須成分とする熱硬化性樹脂組成物であって、前記硬化剤として、請求項1〜4の何れか1つに記載のリン原子含有オリゴマー組成物を用いることを特徴とする硬化性樹脂組成物。
  7. 請求項6記載の硬化性樹脂組成物を硬化反応させてなることを特徴とする硬化物。
  8. 請求項6記載の硬化性樹脂組成物に、更に有機溶剤を配合してワニス化した樹脂組成物を、補強基材に含浸し銅箔を重ねて加熱圧着させることにより得られたプリント配線基板。
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