JP5561158B2 - 成形体の製造方法、プリプレグ、プリプレグの製造方法及び積層体 - Google Patents

成形体の製造方法、プリプレグ、プリプレグの製造方法及び積層体 Download PDF

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Description

本発明は、硬化性樹脂組成物、それを用いた成形体、プリプレグ及び積層体に関する。さらに詳しくは、高周波領域での誘電損失が極めて小さい積層体を与えるシート状の成形体およびプリプレグ、ならびにそれらの製造方法に関する。
近年、高度情報化時代を迎え、情報伝送は高速化・高周波化に動き出し、マイクロ波通信やミリ波通信が現実になってきている。これらの高周波化時代の回路基板は、高周波における伝送ロスを極限まで軽減するために、誘電正接の小さい材料が求められており、シクロオレフィンポリマーが注目されている。
たとえば、特許文献1には、電解銅箔粗面上にノルボルネン系モノマー、メタセシス開環重合触媒、ジ−t−ブチルペルオキシドなどの過酸化物を含む重合性組成物を塗布し、上からガラス繊維強化PTFE樹脂フィルムで覆い、銅箔側を145℃に加熱したアルミニウム板に1分間貼り付けて前記組成物を重合させ、その後、ガラス繊維強化PTFE樹脂フィルムを剥がして樹脂付き銅箔を得、次いで、CZ処理したガラスエポキシ両面銅張積層板を、該樹脂付き銅箔で、その樹脂側が内側になるようにして挟み、プレス圧5.2MPaで200℃、15分間熱プレスして多層基板を得る技術が開示されている。
また、特許文献2には、2−ノルボルネン、メタセシス重合触媒、1,3−ジ(2−t−ブチルペルオキシイソプロピル)ベンゼン(1分間半減期温度175℃)等を混合した混合液を連続したポリエチレンナフタレートフィルムの支持フィルム上に塗工し、加熱炉で150℃で30秒間加熱して重合させ、支持フィルムに得られたフィルムを支持フィルムごとフィルム巻取り部で巻き取り、次いでCZ処理したガラスエポシキ両面銅張積層板を、上記フィルムで挟み、プレス圧5.2MPaで200℃、15分間熱プレスして積層板を得たことが開示されている。
特許文献3には、ノルボルネン系モノマー、メタセシス開環重合触媒、ジ−t−ブチルペルオキシドなどの過酸化物を含む重合性組成物をガラスクロスに含浸させた後に重合してプリプレグを製造し、次いで得られたプリプレグを3枚積層し、両側から銅箔で挟み、加圧加熱硬化して積層板を得たことが開示されている。しかしながら、これらで開示される積層体の高周波領域における誘電正接を、さらに低減させることが望まれている。
国際公開第2004/003052号パンフレット 国際公開第2004/069895号パンフレット 国際公開第2004/003052号パンフレット
本発明の目的は、積層性に優れ且つ高周波領域での誘電損失の小さい積層体を与える、成形体およびプリプレグ、それらの製造方法ならびにそれらの成形体およびプリプレグを用いてなる積層体を提供することにある。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討の結果、シクロオレフィンポリマーと、環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造〔R-O-O-R'(式中、R及びR'はともに炭化水素基である。〕 を有する環状過酸化物と、を含む硬化性樹脂組成物を用いて得られる成形体およびプリプレグは、十分に高周波領域における誘電正接が小さく且つ回路基板等の他材料との積層性に優れることを見出した。また、1分間半減期温度が特定範囲の環状過酸化物を選択すると、得られる積層体において積層性と誘電損失の低下とがさらに高度にバランスされることを見出した。本発明者らは、これらの知見に基づいて本発明を完成するに至ったものである。
かくして本発明によれば、下記[1]〜[9]が提供される。
[1]シクロオレフィンモノマー、重合触媒、及び環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物を含む重合性組成物を支持体上に塗布した後に重合し、シート状に成形することを特徴とする成形体の製造方法。
[2]前記環状過酸化物の1分間半減期温度が150〜250℃の範囲である[1]記載の成形体の製造方法。
[3]前記重合性組成物が、硬化助剤をさらに含む請求項[1]または[2]記載の成形体の製造方法。
[4]シクロオレフィンポリマーと、環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物と、を含む硬化性樹脂組成物をシート状に成形してなる成形体を、他材料Aと積層し、次いで硬化してなる積層体。
[5]前記環状過酸化物の1分間半減期温度が150〜250℃の範囲である[4]記載の積層体。
[6]シクロオレフィンポリマーと、環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物と、を含む硬化性樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなるプリプレグ。
[7]前記環状過酸化物の1分間半減期温度が150〜250℃の範囲である[6]記載のプリプレグ。
[8]シクロオレフィンモノマー、重合触媒、及び環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物を含む重合性組成物を強化繊維に含浸させた後に重合することを特徴とする[6]記載のプリプレグの製造方法。
[9][6]記載のプリプレグを、該プリプレグ同士で、または他材料Bと積層した後に硬化してなる積層体。
本発明によれば、積層性に優れ且つ高周波領域での誘電損失の小さい積層体を与える、成形体およびプリプレグを容易に提供できる。また、本発明の積層体は、高周波領域での誘電損失が小さいため、通信機器用途等のマイクロ波またはミリ波等の高周波回路基板に好適に使用することができる。
本発明の硬化性樹脂組成物は、シクロオレフィンポリマーと、環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物と、を含んでなる。
(シクロオレフィンポリマー)
本発明に使用されるシクロオレフィンポリマーは少なくともシクロオレフィンモノマー単位を含んでなる重合体であり、通常、シクロオレフィンモノマーを重合して得られる熱可塑性樹脂である。該ポリマーとしては、公知のシクロオレフィンモノマーの重合体を格別な限定なく用いることができる。シクロオレフィンポリマー中、シクロオレフィンモノマー単位に環構造を有する場合、かかる環構造としては、飽和環状炭化水素(シクロアルカン)構造や不飽和環状炭化水素(シクロアルケン)構造などが挙げられる。環構造を構成する炭素原子数には、格別な制限はないが、通常4〜30個、好ましくは5〜20個、より好ましくは5〜15個の範囲である。シクロオレフィンポリマー中のシクロオレフィンモノマー単位の割合は、所望により適宜選択すればよいが、好ましくは50重量%以上、より好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上である。シクロオレフィンモノマー単位の割合がこの範囲にあると、得られる積層体の機械的強度が向上し、好ましい。シクロオレフィンポリマーとして具体的には、シクロオレフィンモノマーの開環重合体、シクロオレフィンモノマーの付加重合体、シクロオレフィンモノマーと鎖状オレフィンモノマーとの付加共重合体、およびこれらの水素化物が挙げられる。
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、該環中に炭素−炭素二重結合を有する化合物である。その例として、ノルボルネン系モノマーおよび単環シクロオレフィンモノマーなどが挙げられ、ノルボルネン系モノマーが好ましい。ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を含むモノマーである。ノルボルネン系モノマーとしては、格別な限定はないが、例えば、2−ノルボルネン、ノルボルナジエンなどの二環体、ジシクロペンタジエン、ジヒドロジシクロペンタジエンなどの三環体、テトラシクロドデセン、エチリデンテトラシクロドデセン、フェニルテトラシクロドデセンなどの四環体、トリシクロペンタジエンなどの五環体、テトラシクロペンタジエンなどの七環体、及びこれらのアルキル置換体(メチル、エチル、プロピル、ブチル置換体など)、アルキリデン置換体(例えば、エチリデン置換体)、アリール置換体(例えば、フェニル、トリル置換体)、並びにエポキシ基、メタクリル基、水酸基、アミノ基、カルボキシル基、シアノ基、ハロゲン原子、エーテル結合(-O-)含有基、エステル結合〔-C(=O)O-〕含有基などの極性基を有する誘導体などが挙げられる。
単環シクロオレフィンモノマーとしては、例えば、シクロブテン、シクロペンテン、シクロオクテン、シクロドデセン、1,5−シクロオクタジエンなどの単環シクロオレフィン、及びノルボルネン系モノマーで例示したのと同様な置換体や極性基を有する誘導体が挙げられる。これらのシクロオレフィンモノマーは、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。
前記鎖状オレフィンモノマーとしては、前記シクロオレフィンモノマーと付加共重合可能なものであれば特に限定はないが、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−ブテン、2−ペンテン、1,4−ヘキサジエンなどが挙げられる。鎖状オレフィンモノマーの使用量は、シクロオレフィンモノマーと鎖状オレフィンモノマーの合計量中、通常、50重量%以下、好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下の範囲である。
シクロオレフィンポリマーの分子量は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(溶離液:テトラヒドロフラン)で測定されるポリスチレン換算の重量平均分子量で、通常1,000〜1,000,000、好ましくは5,000〜500,000、より好ましくは10,000〜100,000の範囲である。
(硬化剤)
本発明の硬化性樹脂組成物及び重合性組成物は、硬化剤として環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物を含む。該硬化剤は、得られる成形体等において硬化(架橋)反応を誘起し得る化合物である。かかる環状過酸化物を用いることにより、得られる成形体およびプリプレグは積層性に優れ、また積層体は高周波領域での誘電損失が小さいものとできる。
かかる環状過酸化物としては、例えば、3,3,5,7,7−ペンタメチル−1,2,4−トリオキセパン(1分間半減期温度205℃)、3,6,9−トリエチル−3,6,9−トリメチル−1,4,7−トリパーオキソナン(1分間半減期温度190℃)、3,6−ジエチル−3,6−ジメチル−1,2,4,5−テトロキサン(1分間半減期温度167℃)などが好適な例として挙げられる。
本発明に使用される環状過酸化物の1分間半減期温度は、環状過酸化物の種類及び使用条件により適宜選択されるが、通常、50〜350℃であり、好ましくは150〜250℃、より好ましくは180〜230℃の範囲である。ここで1分間半減期温度は、環状過酸化物の半量が1分間で分解する温度である。環状過酸化物の1分間半減期温度がこの範囲にあるときに、得られる積層体において積層性と誘電損失の低下とが高度にバランスされ好適である。
これらの環状過酸化物は、それぞれ単独で、または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、シクロオレフィンポリマー100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜10重量部、より好ましくは0.5〜5重量部の範囲である。
(硬化性樹脂組成物)
本発明の硬化性樹脂組成物には、上記シクロオレフィンポリマーと環状過酸化物とを必須成分として、所望により、充填材、老化防止剤、硬化助剤及びその他の配合剤などを添加することができる。
本発明においては、硬化性樹脂組成物に充填材を配合することで、得られる積層体の耐熱性がより高度化され好適である。充填材としては、工業的に一般に使用されるものであれば格別な限定はなく、無機充填材および有機充填材のいずれも用いることができるが、好適には無機充填材である。
無機充填材としては、例えば、鉄、銅、ニッケル、金、銀、アルミニウム、鉛、タングステン等の金属粒子;カーボンブラック、グラファイト、活性炭、炭素バルーン等の炭素粒子;シリカ、シリカバルーン、アルミナ、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化すず、酸化ベリリウム、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の無機酸化物粒子;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム等の無機炭酸塩粒子;硫酸カルシウム等の無機硫酸塩粒子;タルク、クレー、マイカ、カオリン、フライアッシュ、モンモリロナイト、ケイ酸カルシウム、ガラス、ガラスバルーン等の無機ケイ酸塩粒子;チタン酸カルシウム、チタン酸ジルコン酸鉛等のチタン酸塩粒子、窒化アルミニウム、炭化ケイ素粒子やウィスカー等が挙げられる。
有機充填材としては、例えば、木粉、デンプン、有機顔料、ポリスチレン、ナイロン、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、塩化ビニル、各種エラストマー、廃プラスチック等の化合物粒子が挙げられる。
これらの充填材は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができ、その配合量は、シクロオレフィンポリマー100重量部に対して、通常1〜1,000重量部、好ましくは10〜500重量部、より好ましくは50〜350重量部の範囲である。
本発明においては、硬化性樹脂組成物に老化防止剤として、フェノール系老化防止剤、アミン系老化防止剤、リン系老化防止剤及びイオウ系老化防止剤からなる群から選ばれる少なくとも1種の老化防止剤を加えることにより、硬化反応を阻害しないで、得られる積層体の耐熱性を高度に向上させることができ好適である。これらの中でも、フェノール系老化防止剤とアミン系老化防止剤が好ましく、フェノール系老化防止剤が特に好ましい。
これらの老化防止剤は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。老化防止剤の使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロオレフィンポリマー100重量部に対して、通常0.0001〜10重量部、好ましくは0.001〜5重量部、より好ましくは0.01〜1重量部の範囲である。
本発明においては、硬化性樹脂組成物に硬化助剤を加えることで、得られる成形体およびプリプレグの積層性と、得られる積層体の機械的強度及び耐クラック性を高度に改善でき好適である。硬化助剤とは、架橋構造を形成し得る2官能性以上の化合物である。硬化助剤としては、一般的に用いられるものを格別な限定なく使用でき、例えば、炭素−炭素不飽和結合を2つ有する2官能性化合物、炭素−炭素不飽和結合を3つ以上有する多官能性化合物などを挙げることができる。
硬化助剤の具体例としては、p−ジイソプロペニルベンゼン、m−ジイソプロペニルベンゼン、o−ジイソプロペニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロパンジオールジ(メタ)アクリレート、ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどの2官能性化合物、トリイソプロペニルベンゼン、トリメタアリルイソシアネート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールエタン(トリ)メタクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレートなどの3官能性化合物等が挙げられる。中でも、得られる積層体の低誘電損失を達成し、なおかつ該積層体の機械的強度を向上させる観点から、主骨格が炭化水素で構成された、前記ジ(メタ)アクリレート類、及び前記トリ(メタ)アクリレート類が好ましく、前記ジメタクリレート類、及び前記トリメタクリレート類がより好ましく、前記トリメタクリレート類が特に好ましい。なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとはメタクリレート又はアクリレートを表す。
これらの硬化助剤は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。硬化助剤の使用量は、使用目的に応じて適宜選択されるが、シクロオレフィンポリマー100重量部に対し、通常0.1〜50重量部、好ましくは0.5〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部、最も好ましくは5〜15重量部である。
その他の配合剤としては、難燃剤、着色剤、光安定剤、顔料、発泡剤などを挙げることができる。難燃剤としては、含リン難燃剤、含窒素難燃剤、含ハロゲン難燃剤、水酸化アルミニウムなどの金属水酸化物、三酸化アンチモンなどのアンチモン化合物などが挙げられる。着色剤としては、染料、顔料などが用いられる。染料の種類は多様であり、公知のものを適宜選択して使用すればよい。これらのその他の添加剤は、それぞれ単独で、または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、本発明の効果を損ねない範囲で適宜選択される。
(成形体)
本発明の成形体は、上記本発明の硬化性樹脂組成物をシート状に成形してなる。成形の方法は特に限定されず、公知の成形法をいずれも採用できるが、例えば、硬化性樹脂組成物を溶媒に溶解または分散させて支持体上に塗布した後に溶媒を乾燥させる方法が挙げられる。溶媒としては、硬化性樹脂組成物を溶解または分散できるものであれば限定されないが、キシレン、トルエン、ヘキサン、シクロヘキサン、オクタン、テルペンなどが挙げられる。
本発明に使用される支持体としては、例えば、金属箔、樹脂製支持フィルム、金属ドラム、スチールベルト、フッ素樹脂ベルトなどが挙げられる。これらの中でも、本発明においては、金属箔、樹脂製支持フィルムの使用が好ましい。
金属箔の具体例としては、銅箔、アルミ箔、ニッケル箔、クロム箔、金箔、銀箔などが揚げられ、銅箔が特に好ましい。用いられる銅箔としては、通常の銅張積層板に使用されるものであれば特に制限されず、その厚みや粗化状態は使用目的に応じて適宜選択することができる。
また、金属箔は、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、各種接着剤等で処理されていてもよく、シランカップリング剤で処理されたものが特に好ましい。好適なシランカップリング剤の具体例としては、アリルトリメトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、N−β−(N−(ビニルベンジル)アミノエチル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及びその塩、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、σ−メタクリロキシブチルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
樹脂製支持フィルムの具体例としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ポリアリレートフィルム、ナイロンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルム等が挙げられる。
これらの支持体の厚さは、格別な限定はないが、作業性の観点から、通常1〜150μm、好ましくは2〜100μm、より好ましくは3〜75μmの範囲である。
本発明の成形体を製造する方法として、より好適には、シクロオレフィンモノマー、重合触媒、及び前記の環状過酸化物を含む重合性組成物を支持体上に塗布した後に重合して製造する方法が挙げられる。
本発明に使用される重合性組成物には、前記した、シクロオレフィンモノマー及び環状過酸化物に加え、後述の重合触媒を必須成分として、所望により、重合調整剤、連鎖移動剤、重合反応遅延剤及びその他の配合剤を添加することができる。その他の配合剤としては、前記と同様の充填材、老化防止剤、硬化助剤、難燃剤、着色剤、光安定剤、顔料、発泡剤、高分子改質剤などを挙げることができる。尚、その他の配合剤の使用量で、シクロオレフィンポリマー基準としているものはそのままシクロオレフォンモノマーに置き換えられる。
本発明に使用される重合触媒としては、シクロオレフィンモノマーを重合できるものであれば格別な限定はないが、成形体やプリプレグの生産性の向上の観点から、通常はメタセシス重合触媒が好適に用いられる。メタセシス重合触媒は、シクロオレフィンモノマーをメタセシス開環重合できるものであり、例えば遷移金属原子を中心原子として、複数のイオン、原子、多原子イオン及び/又は化合物が結合してなる錯体が挙げられる。遷移金属原子としては、5族、6族及び8族(長周期型周期表、以下同じ)の原子が使用される。それぞれの族の原子は特に限定されないが、5族の原子としては例えばタンタルが挙げられ、6族の原子としては、例えばモリブデンやタングステンが挙げられ、8族の原子としては、例えばルテニウムやオスミウムが挙げられる。これらの中でも、8族のルテニウムやオスミウムの錯体をメタセシス重合触媒として用いることが好ましく、ルテニウムカルベン錯体が特に好ましい。ルテニウムカルベン錯体は、塊状重合時の触媒活性が優れるため、得られる成形体において未反応のモノマーに由来する臭気が少なく、その生産性に優れる。また、酸素や空気中の水分に対して比較的安定であって、失活しにくいので、大気下でも生産が可能である。
ルテニウムカルベン錯体としては、下記式(1)または式(2)で表されるものが挙げられる。
Figure 0005561158
上記式(1)及び式(2)において、R及びRは、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、又はハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子若しくは珪素原子を含んでもよい炭素数1〜20の炭化水素基を表す。
1及びX2は、それぞれ独立して任意のアニオン性配位子を示す。アニオン性配位子とは、中心金属原子から引き離されたときに負の電荷を持つ配位子であり、例えば、ハロゲン原子、ジケトネート基、置換シクロペンタジエニル基、アルコキシル基、アリールオキシ基、カルボキシル基などを挙げることができる。これらの中でもハロゲン原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
1及びL2はそれぞれ独立して、ヘテロ原子含有カルベン化合物又は中性電子供与性化合物を表す。ヘテロ原子とは、周期律表第15族及び第16族の原子を意味し、具体的には、N、O、P、S、As、Se原子などを挙げることができる。これらの中でも、安定なカルベン化合物が得られる観点から、N、O、P、S原子などが好ましく、N原子が特に好ましい。
ヘテロ原子含有カルベン化合物としては、下記式(3)又は式(4)で示される化合物が挙げられる。
Figure 0005561158
式中、R〜Rは、それぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、又はハロゲン原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、リン原子若しくは珪素原子を含んでもよい炭素数1〜20個の炭化水素基を表す。また、R〜Rは任意の組合せで互いに結合して環を形成していてもよい。
中性の電子供与性化合物は、中心金属から引き離されたときに中性の電荷を持つ配位子であればいかなるものでもよい。その具体例としては、ホスフィン類、エーテル類及びピリジン類などが挙げられ、トリアルキルホスフィンがより好ましい。
なお、上記式(1)及び(2)において、RとRは互いに結合して環を形成してもよく、さらに、R、R、X1、X2、L1及びL2は、任意の組合せで互いに結合して、多座キレート化配位子を形成してもよい。
本発明においては、重合触媒としてヘテロ環構造を有する化合物を配位子として有するルテニウム触媒を用いることが、得られるドライフィルム及び積層体の機械的強度と耐衝撃性が高度にバランスされ好適である。ヘテロ環構造を構成するヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子等が挙げられ、好ましくは窒素原子である。また、ヘテロ環構造としては、イミダゾリン構造やイミダゾリジン構造が好ましく、かかるヘテロ環構造を有する化合物の具体例としては、1,3−ジ(1−アダマンチル)イミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジメシチルオクタヒドロベンズイミダゾール−2−イリデン、1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン、N,N,N’,N’−テトライソプロピルホルムアミジニリデン、1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジシクロヘキシルイミダゾリジン−2−イリデン、1,3−ジイソプロピル−4−イミダゾリン−2−イリデン、1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−2−イリデンなどが挙げられる。
好ましいルテニウム触媒の例としては、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−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、(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)(3−メチル−2−ブテン−1−イリデン)(トリシクロペンチルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−オクタヒドロベンズイミダゾール−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、ベンジリデン[1,3−ジ(1−フェニルエチル)−4−イミダゾリン−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、ベンジリデン(1,3−ジメシチル−2,3−ジヒドロベンズイミダゾール−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、ベンジリデン(トリシクロヘキシルホスフィン)(1,3,4−トリフェニル−2,3,4,5−テトラヒドロ−1H−1,2,4−トリアゾール−5−イリデン)ルテニウムジクロリド、(1,3−ジイソプロピルヘキサヒドロピリミジン−2−イリデン)(エトキシメチレン)(トリシクロヘキシルホスフィン)ルテニウムジクロリド、ベンジリデン(1,3−ジメシチルイミダゾリジン−2−イリデン)ピリジンルテニウムジクロリドなどの、配位子としてヘテロ環構造を有する化合物と中性の電子供与性化合物とを有するルテニウム錯体化合物が挙げられる。
これらの重合触媒は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いられる。重合触媒の使用量は、(触媒中の金属原子:シクロオレフィンモノマー)のモル比で、通常1:2,000〜1:2,000,000、好ましくは1:5,000〜1:1,000,000、より好ましくは1:10,000〜1:500,000の範囲である。
重合触媒は所望により、少量の不活性溶剤に溶解又は懸濁して使用することができる。かかる溶媒としては、n−ペンタン、n−ヘキサン、n−ヘプタン、流動パラフィン、ミネラルスピリットなどの鎖状脂肪族炭化水素;シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジエチルシクロヘキサン、デカヒドロナフタレン、ジシクロヘプタン、トリシクロデカン、ヘキサヒドロインデン、シクロオクタンなどの脂環式炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;インデン、テトラヒドロナフタレンなどの脂環と芳香環とを有する炭化水素;ニトロメタン、ニトロベンゼン、アセトニトリルなどの含窒素溶媒;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどの含酸素溶媒;などが挙げられる。これらの中では芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、および脂環と芳香環とを有する炭化水素の使用が好ましい。
重合調整剤は、重合活性を制御したり、重合反応率を向上させたりする目的で配合されるものであり、例えば、トリアルコキシアルミニウム、トリフェノキシアルミニウム、ジアルコキシアルキルアルミニウム、アルコキシジアルキルアルミニウム、トリアルキルアルミニウム、ジアルコキシアルミニウムクロリド、アルコキシアルキルアルミニウムクロリド、ジアルキルアルミニウムクロリド、トリアルコキシスカンジウム、テトラアルコキシチタン、テトラアルコキシスズ、テトラアルコキシジルコニウムなどが挙げられる。これらの重合調整剤は、それぞれ単独で、または2種以上を組み合わせて用いることができる。重合調整剤の使用量は、(重合触媒中の金属原子:重合調整剤)のモル比で、通常、1:0.05〜1:100、好ましくは1:0.2〜1:20、より好ましくは1:0.5〜1:10の範囲である。
連鎖移動剤としては、通常は、置換基を有していてもよい鎖状のオレフィン類を用いることができる。その具体例としては、例えば、1−ヘキセン、2−ヘキセンなどの脂肪族オレフィン類;スチレン、ジビニルベンゼン、スチルベンなどの芳香族基を有するオレフィン類;ビニルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素基を有するオレフィン類;エチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類;メチルビニルケトン、1,5−ヘキサジエン−3−オン、2−メチル−1,5−ヘキサジエン−3−オン、メタクリル酸ビニル、メタクリル酸アリル、メタクリル酸3−ブテン−1−イル、メタクリル酸3−ブテン−2−イル、メタクリル酸スチリル、アクリル酸アリル、アクリル酸3−ブテン−1−イル、アクリル酸3−ブテン−2−イル、アクリル酸1−メチル−3−ブテン−2−イル、アクリル酸スチリル、エチレングリコールジアクリレート、アリルトリビニルシラン、アリルメチルジビニルシラン、アリルジメチルビニルシラン、アクリル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、アリルアミン、2−(ジエチルアミノ)エタノールビニルエーテル、2−(ジエチルアミノ)エチルアクリレート、4−ビニルアニリンなどが挙げられる。
これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で、あるいは2種以上組み合わせて用いることができ、その添加量は、シクロオレフィンモノマー100重量部に対して、通常0.01〜10重量部、好ましくは0.1〜5重量部である。
本発明に用いる重合性組成物は、重合反応遅延剤を含有していると、その粘度増加を抑制でき、好ましい。重合反応遅延剤としては、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、ジシクロヘキシルホスフィン、ビニルジフェニルホスフィン、アリルジフェニルホスフィン、トリアリルホスフィン、スチリルジフェニルホスフィンなどのホスフィン化合物;アニリン、ピリジンなどのルイス塩基;等を用いることができる。
本発明に使用される重合性組成物は、上記成分を混合して得ることができる。混合方法としては、常法に従えばよく、例えば、重合触媒を適当な溶媒に溶解若しくは分散させた液(触媒液)を、シクロオレフィンモノマー及び環状過酸化物に、所望によりその他の配合剤等を配合した液(モノマー液)に添加し、攪拌することによって調製することができる。
重合性組成物の支持体上への塗布は、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行うことができる。塗布は、所望により、重合性組成物上に保護フィルムを重ねて行うことができる。重合性組成物を支持体上に塗布した後、塗布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の成形体が得られる。
重合性組成物を重合させるための加熱温度は、通常50〜250℃、好ましくは100〜200℃、より好ましくは120〜170℃の範囲であり、なお且つ、通常、前記環状過酸化物の1分間半減期温度以下、好ましくは1分間半減期温度より10℃以上低い温度、より好ましくは1分間半減期温度より20℃以上低い温度である。重合時間は適宜選択すればよいが、通常、10秒間から20分間、好ましくは5分間以内である。重合性組成物をこの温度範囲に加熱することにより未反応モノマーの少ない成形体が得られるので好適である。
本発明の成形体は、熱可塑性で且つ架橋性のシートである。
本発明の成形体の厚みは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常0.001〜10mm、好ましくは0.01〜1mm、より好ましくは0.05〜0.5mmの範囲である。この範囲であるときに、積層時の賦形性、また硬化して得られる積層体の機械的強度や靭性の特性が充分に発揮され好適である。
支持体上に形成した本発明の成形体は、該支持体を剥離することなく、ドライフィルムとしてそのまま後述の積層体の製造に供することができる。
(プリプレグ)
本発明のプリプレグは、上記本発明の硬化性樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなる。プリプレグの製造方法は特に限定されず、公知の方法をいずれも採用できるが、例えば、硬化性樹脂組成物を溶媒に溶解または分散させて強化繊維に含浸させた後に溶媒を乾燥させる方法が挙げられる。溶媒としては前記成形体の製造に用いられるものと同様のものをいずれも用いることができる。溶媒の使用量は、シクロオレフィンポリマーの量及び強化繊維の種類等により適宜選択できる。
本発明に使用される強化繊維の種類としては、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。
ガラス繊維としては、ガラスクロスを用いることが好ましい。好ましいガラスクロスは、直径が1〜10μmのガラス製フィラメントを集束してストランドとしたものに撚りをかけたガラスの糸(ガラス製ヤーンという。)を織り上げたものである。またガラスクロスの厚みは通常5〜200μm、好ましくは10〜150μm、より好ましくは10〜100μm、特に好ましくは20〜80μmである。この範囲より小さいと得られる積層体の強度が弱くなり、またこの範囲より大きいと積層時の厚みの制御が困難になる傾向がある。
これらの強化繊維は、それぞれ単独でまたは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、使用目的に応じて適宜選択されるが、得られるプリプレグ中の強化繊維含有量が、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%の範囲になるように選択される。強化繊維含有量がこの範囲にあるときに得られる積層体において機械的強度の向上と誘電損失の低下とが高度にバランスされ好適である。
本発明のプリプレグを製造する方法として、より好適には、シクロオレフィンモノマー、重合触媒、及び環状過酸化物を含む重合性組成物を強化繊維に含浸させた後に重合して製造する方法が挙げられる。重合性組成物に用いられる各成分の種類及び量等は、上記本発明の成形体の製造に使用する重合性組成物と同様である。
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。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。
含浸は型内で行うこともできる。この場合は、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。
重合性組成物は、従来用いられている、エポキシ樹脂等を溶媒に溶かしてなる重合体ワニスと比べて低粘度であるため、強化繊維に対する含浸性に優れるので、重合で得られる樹脂を強化繊維基材に均一に含浸させることができる。従って、本発明のプリプレグを用いて得られる積層体において均一な電気特性が得られる。すなわち、プリプレグの製造に重合性組成物を用いることで、強化繊維の間に該組成物を均一に含浸させることができ、得られるプリプレグに溶剤が残ることもないため、本発明のプリプレグを用いれば、電気特性、特に誘電損失が場所によって偏りのない均一な積層体が得られる。
上記いずれの方法においても、重合性組成物を重合させる温度及び時間等の条件は、上記本発明の成形体の製造の場合と同様である。
本発明のプリプレグの厚さは、使用目的に応じて適宜選択されるが、通常0.001〜10mm、好ましくは0.01〜1mm、より好ましくは0.02〜0.5mmの範囲である。この範囲であるときに、積層時の賦形性、また硬化して得られる積層体の機械的強度や靭性の特性が充分に発揮され好適である。
(積層体)
本発明の積層体の第1の態様は、上記本発明の成形体を当該成形体以外の他材料Aと積層し、次いで硬化してなるものである。また本発明の積層体の第2の態様は、上記本発明のプリプレグを、該プリプレグ同士で、または当該プリプレグ以外の他材料Bと積層した後に硬化してなるものである。
前記他材料Aと他材料Bとは、同じであっても異なっていてもよい。積層される他材料A又はB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、及び回路基板などが挙げられる。中でも、前記第1の態様においては、他材料Aとして、特に回路基板が好適に用いられる。また、前記第2の態様においては、他材料Bとして、特に金属材料が好適に用いられる。また、樹脂層と金属材料層との密着性を向上させる観点から、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、10μm以下、好ましくは5μm以下、より好ましくは3μm以下、さらに好ましくは2μm以下である。一方、粗度の下限は、格別な限定はないが、通常、10nm以上、好ましくは5nm以上、より好ましくは1nm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として入手可能である。なお、粗度(Rz)は、AFM(原子間力顕微鏡)により測定可能である。
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。金属材料の厚さは、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。
上記いずれの態様においても、積層及び硬化させる方法は、常法に従えばよく、例えば、ロールラミネータ、平板成形用のプレス枠型を有する公知のプレス機、シートモールドコンパウンド(SMC)やバルクモールドコンパウンド(BMC)などのプレス成形機を用いて熱プレスを行なう方法が挙げられる。加熱温度は、前記環状過酸化物による架橋の起こる温度であり、通常、前記環状過酸化物の1分間半減期温度以上、好ましくは1分間半減期温度より5℃以上高い温度、より好ましくは1分間半減期温度より10℃以上高い温度である。この温度は、通常、100〜300℃、好ましくは150〜250℃の範囲である。加熱時間は、0.1〜180分間、好ましくは1〜120分間、より好ましくは2〜20分間の範囲である。プレス圧力としては、通常0.1〜20MPa、好ましくは0.1〜10MPa、より好ましくは1〜5MPaである。また、熱プレスは、真空または減圧雰囲気下で行ってもよい。
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いため、高周波基板材料として広く好適に用いることができる。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例における部および%は、特に断りのない限り重量基準である。
実施例および比較例における各特性は、下記の方法に従い測定、評価した。
(1)成形体の積層性:得られた積層体の配線間の埋め込みをSEM観察し、下記基準で評価した。
A:配線間に隙間無く樹脂層が埋め込まれている
B:配線間の一部分に隙間が認められる
C:配線間に多数の隙間が認められる
(2)プリプレグの積層性:得られた積層体の外観を観察し下記基準で評価した。
A:積層間の剥離、形状崩れが認められない
B:一部分のみ積層間の剥離、形状崩れが認められる
C:積層間の剥離、形状崩れが認められる
(3)誘電正接:インピダンスアナライザー(アジレントテクノロジー社製、型番号E4991A)を用いて周波数1GHzにおける誘電正接(tanδ)を容量法で測定し、実施例1〜5および比較例1については比較例1の誘電正接を100として、また、実施例6〜9および比較例3については比較例3の誘電正接を100として、下記基準で評価した。
A:80未満
B:80以上、90未満
C:90以上、100以下
製造例1
ベンジリデン(1,3−ジメシチル−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、ジシクロペンタジエン(DCP)100部、連鎖移動剤としてアリルメタクリレート0.74部、硬化剤として3,3,5,7,7−ペンタメチル−1,2,4−トリオキセパン(1分間半減期温度205℃)2部、硬化助剤としてm−ジイソプロペニルベンゼン2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部を混合してモノマー液を調製した。ここに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て重合性組成物を調製した。
製造例2
モノマー液における硬化助剤をトリメチロールプロパントリメタクリレート1部に変更したこと以外は製造例1と同様にして重合性組成物を調製した。
実施例1
製造例1で得られた重合性組成物を電解銅箔上(厚さ12μm)に塗布し、これを120℃で5分間加熱して重合反応を行い、厚さ0.1mmの成形体を得た。
作製した成形体の一部を切り出し、銅箔剥離した後にこれを8枚重ねて、205℃で20分間、3MPaで加熱プレスして硬化させて、誘電正接測定用サンプルを作製した。このサンプルの誘電正接を評価した。その結果を表1に示す。
次に、L/S=20/20μm(導体厚さ18μm)の配線が形成されたBTレジン基板上に上記の成形体をラミネーターを用いて積層後、205℃で20分間、3MPaにて加熱プレスを行い積層体を得た。得られた積層体の積層性を評価した。その結果を表1に示す。
Figure 0005561158
実施例2
硬化剤を3,6,9−トリエチル−3,6,9−トリメチル−1,4,7−トリパーオキソナン(1分間半減期温度190℃)2部に変える以外は実施例1と同様にして成形体及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
実施例3
硬化剤を3,6−ジエチル−3,6−ジメチル−1,2,4,5−テトロキサン(1分間半減期温度167℃)2部に変える以外は実施例1と同様にして成形体及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
実施例4
支持体として、ポリエチレンナフタレートフィルム(厚さ40μm)を用いる以外は実施例1と同様にして成形体及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
実施例5
重合性組成物を製造例2で得られたものに変更したこと以外は実施例1と同様にして成形体及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
比較例1
硬化剤をジ−t−ブチルペルオキシド(1分間半減期温度186℃)1.2部に変える以外は実施例1と同様にして成形体及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
比較例2
硬化剤をt−ブチルハイドロペルオキシド(1分間半減期温度210℃)2部に変える以外は実施例1と同様に行なったが、重合せず、成形体が得られなかった。
実施例6
製造例1で得られた重合性組成物をガラスクロス(Eガラス)に含浸させ、これを120℃で5分間加熱して重合反応を行い、厚さ0.15mm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6枚を重ね、205℃で20分間、3MPaにて加熱プレスを行い積層体を得た。得られた積層体の積層性、誘電正接を評価した。その結果を表2に示す。
Figure 0005561158
実施例7
硬化剤を3,6,9−トリエチル−3,6,9−トリメチル−1,4,7−トリパーオキソナン(1分間半減期温度190℃)2部に変える以外は実施例5と同様にしてプリプレグ及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表2に示す。
実施例8
硬化剤を3,6−ジエチル−3,6−ジメチル−1,2,4,5−テトロキサン(1分間半減期温度167℃)2部に変える以外は実施例5と同様にしてプリプレグ及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表2に示す。
実施例9
重合性組成物を製造例2で得られたものに変更したこと以外は実施例5と同様にしてプリプレグ及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表2に示す。
比較例3
硬化剤をジ−t−ブチルペルオキシド(1分間半減期温度186℃)1.2部に変える以外は実施例5と同様にしてプリプレグ及び積層体を得、各特性を評価した。その結果を表1に示す。
比較例4
硬化剤をt−ブチルハイドロペルオキシド(1分間半減期温度210℃)2部に変える以外は実施例5と同様に行なったが、重合せず、プリプレグが得られなかった。
以上の実施例および比較例より、本発明の成形体およびプリプレグによれば、積層性に優れ、且つ高周波領域での誘電損失が小さく電気特性に優れた積層体が得られることが分かる。

Claims (9)

  1. シクロオレフィンモノマー、重合触媒、及び環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物を含む重合性組成物を支持体上に塗布した後に重合し、シート状に成形することを特徴とする成形体の製造方法。
  2. 前記環状過酸化物の1分間半減期温度が150〜250℃の範囲である請求項1記載の成形体の製造方法。
  3. 前記重合性組成物が、硬化助剤をさらに含む請求項1または2記載の成形体の製造方法。
  4. シクロオレフィンポリマーと、環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物と、を含む硬化性樹脂組成物をシート状に成形してなる成形体を他材料Aと積層し、次いで硬化してなる積層体。
  5. 前記環状過酸化物の1分間半減期温度が150〜250℃の範囲である請求項4記載の積層体。
  6. シクロオレフィンポリマーと、環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物と、を含む硬化性樹脂組成物を強化繊維に含浸させてなるプリプレグ。
  7. 前記環状過酸化物の1分間半減期温度が150〜250℃の範囲である請求項6記載のプリプレグ。
  8. シクロオレフィンモノマー、重合触媒、及び環構造を有し該環構造内にパーオキシ構造を有する環状過酸化物を含む重合性組成物を強化繊維に含浸させた後に重合することを特徴とする、請求項記載のプリプレグの製造方法。
  9. 請求項記載のプリプレグを、該プリプレグ同士で、または他材料Bと積層した後に硬化してなる積層体。
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