JP6156075B2 - 樹脂組成物、プリプレグ、樹脂シート、金属箔張積層板及びプリント配線板 - Google Patents
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本発明の課題は、様々な樹脂組成物の成分を使用することに加え、成分中のシアネート当量及びエポキシ当量の差の絶対量を算出し、この値をコントロールすることにより高いレベルのガラス転移温度及び吸湿時の耐熱性を有し、積層板にした際における銅箔との密着力及び誘電特性に優れる樹脂組成物、プリプレグ、樹脂シート、金属箔張積層板及びこれらを用いたプリント配線板を提供することにある。
で表される繰り返し単位を少なくとも含んでなる重合体である。該重合体は、一般式(2):
で表される繰り返し単位、及び/又は、一般式(3):
で表される繰り返し単位をさらに含んでもよい。
又は一般式(6):
で表される構造からなることが好ましい。−(Y−O)−は、一般式(7):
で表され、1種類の構造又は2種類以上の構造がランダムに配列している。a,bは、少なくともいずれか一方が0でない、0〜100の整数を示す。)
で表される変性ポリフェニレンエーテルを含むことが特に好ましい。
また、このような変性ポリフェニレンエーテルは、例えば、三菱ガス化学(株)(OPE−2St 1200など)から入手することができる。
ここで、樹脂組成物の樹脂固形分とは、ワニスにおける無機充填材及び溶媒を除いた各成分をいうものとする。
例えばブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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、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、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、イソシアネート変性エポキシ樹脂などが例示される。
この中でも、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂が誘電特性の観点から、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ブロモ化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がガラス転移温度を高くする観点から好ましい。
これらのエポキシ樹脂(B)は、1種あるいは2種類以上を適宜混合して使用することも可能である。
例えば、ビスフェノールA型シアン酸エステル樹脂及びそのプレポリマー、ナフトールアラルキル型シアン酸エステル樹脂、1,3−又は1,4−ジシアナトベンゼン、1,3,5−トリシアナトベンゼン、1,3−、1,4−、1,6−、1,8−、2,6−又は2,7−ジシアナトナフタレン、1,3,6−トリシアナトナフタレン、4,4−ジシアナトビフェニル、ビス(4−ジシアナトフェニル)メタン、2,2−ビス(4−シアナトフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,5−ジブロモー4−シアナトフェニル)プロパン、ビス(4−シアナトフェニル)エーテル、ビス(4−シアナトフェニル)チオエーテル、ビス(4−シアナトフェニル)スルホン、トリス(4−シアナトフェニル)ホスファイト、トリス(4−シアナトフェニル)ホスフェート並びにノボラックとハロゲン化シアンとの反応により得られるシアン酸エステル化合物などが挙げられる。これらのなかでビスフェノールA型シアン酸エステル樹脂及びそのプレポリマーやナフトールアラルキル型シアン酸エステル樹脂が耐熱性の面で特に好ましい。これらのシアン酸エステル化合物は1種もしくは2種以上を適宜混合して使用することも可能である。
また、シアン酸エステル化合物(C)及びエポキシ樹脂(B)がそれぞれ2種以上の種類が含有される場合には、それぞれの含有量をそれぞれの当量で除した値が使用される。
本実施形態において、積層板等にした場合の耐燃性、誘電特性に優れ、さらに高いレベルのガラス転移温度及び吸湿耐熱性を実現する観点から、余剰シアネート当量は、0.05〜0.15とすることが必要とされる。その中でも0.06〜0.14とすることが、特に好ましい。
例えば、ハーキュレス社製のクリスタレックス3085等の化合物が挙げられる。
平均粒子径(D50)は次のようにして測定した。レーザー回折式粒度分布計により、水分散媒中に所定量投入された粉体の粒度分布を測定、小さい粒子から体積積算し、全体積の50%に達した時の粒子の径を平均粒子径(D50)とした。
これらのシランカップリング剤としては、一般に無機物の表面処理に使用されているシランカップリング剤であれば、特に限定されるものではない。具体例としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、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などのアミノシラン系、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシシラン系、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのビニルシラン系、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塩酸塩などのカチオニックシラン系、フェニルシラン系などが挙げられ、1種もしくは2種以上を適宜組み合わせて使用することも可能である。
また湿潤分散剤としては、塗料用に使用されている分散安定剤であれば、特に限定されるものではない。例えばビッグケミー・ジャパン(株)製のDisperbyk−110、111、180、161、BYK−W996、W9010、W903等の湿潤分散剤が挙げられる。
これらの中でも入手性と低誘電正接の観点から、Eガラス、、NEガラス、Lガラスが好ましい。
これら基材は1種を単独で或いは2種以上を組み合わせて使用することができる。
基材の形状としては織布、不織布、ロービング、チョップドストランドマット、サーフェシングマットなど、織布の織り方としては、平織り、ななこ織り、綾織り等が知られており、これら公知のものから目的とする用途や性能により適宜選択して使用することができ、これらを開繊処理したものやシランカップリング剤などで表面処理したガラス織布が好適に使用される。基材の厚さや質量は、特に限定されないが、通常は0.01〜0.3mm程度のものが好適に用いられる。とりわけ、強度と吸水性の観点から、基材は、厚み200μm以下、質量250g/m2以下のガラス織布が好ましく、Eガラスのガラス繊維からなるガラス織布がより好ましい。
本実施形態のプリプレグ(基材及びこれに添着された本発明の樹脂組成物)、金属箔張積層板の樹脂組成物層(本発明の樹脂組成物からなる層)が、本実施形態の樹脂組成物を含む絶縁層を構成することになる。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200、三菱ガス化学(株)製、数平均分子量1187、ビニル基当量:590g/eq.)30質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153、DIC製、エポキシ当量:400g/eq.、Br含有量 48%)8質量部、ブロモ化フェノールノボラック型エポキシ(BREN―S、日本化薬製、エポキシ当量:285g/eq.、Br含有量36%)3質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680、DIC製、エポキシ当量:215g/eq.)11.8質量部、ビスフェノールA型エポキシ(エピコート828EL、ジャパンエポキシレジン製、エポキシ当量:190g/eq.)2質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210、三菱ガス化学製、シアネート当量139g/eq.)33.2質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500、帝人化成製、質量平均分子量3000、Br.含有量 58%)7質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085、ハーキュレス社製、質量平均分子量:664)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ、四国化成製)0.1質量部、球状シリカ(SC2050、(株)アドマテックス製、平均粒子径0.5μm)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.14、シアネート基/エポキシ基比:2.5)。この得られたワニスを厚さ0.08mm(IPC No.#3313)のEガラスクロスに含浸塗工し、乾燥機(耐圧防爆型スチーム乾燥機、(株)高杉製作所製))を用いて165℃、10分加熱乾燥し、樹脂組成物57質量%のプリプレグを得た。この57質量%のプリプレグ8枚を重ねた両面に18μm銅箔(3EC―III、三井金属鉱業(株)製)を配置し、圧力30kg/cm2、温度210℃で150分間真空プ
レスを行い、厚さ0.8mmの18μm銅張り積層板を得た。得られた銅張り積層板を用いて、吸湿耐熱性、ガラス転移温度、誘電特性、ピール強度の評価を行った。
次いで厚さ0.1mm、35μm銅張積層板に回路を形成し、この回路に黒化処理を実施し、内層回路板とした後、樹脂量57質量%のプリプレグを上下に2枚ずつ重ねた両面に厚さ18μm銅箔を配置し、上記のプレス条件で真空プレスを行い、厚さ0.5mmの4層板を得た。
得られた4層板を用いて吸湿耐熱サイクル試験を行った。
結果を表1に示す。
1)ガラス転移温度(Tg):DMA法により測定し、2回の平均値を記載した。
2)誘電率・誘電正接:厚さ0.8mmの銅張り積層板の銅箔を除去した試験片を使用し、空洞共振器摂動法(Agilent 8722ES、アジレントテクノロジー製)にて2GHzの誘電正接の測定を5回実施した結果の平均値が0.006未満の場合を(○)0.006以上の場合を(×)とした。
3)ピール強度:JIS C6481に準じて、18μm銅箔付きの試験片(30mm×150mm×0.8mm)を用い、銅箔の引き剥がし強度を2回測定し、2回とも0.8kg/cm以上の場合を(○)、1回だけ0.8kg/cm以上の場合を(△)、2回とも0.8kg/cm未満の場合を(×)とした。
4)吸湿耐熱性:厚さ約0.8mm 18μm銅箔付き積層板の50mm×50mmサンプルの片面の半分以外の全銅箔をエッチング除去した試験片をプレッシャークッカー試験機(平山製作所社製、PC−3型)で121℃、2気圧で5時間処理後、288℃のはんだの中に30秒浸漬した後の外観変化を目視で観察(フクレなし:○、フクレあり:×、n=3)
5)4層板吸湿耐熱サイクル試験:厚さ約0.5mm 18μm銅箔付き4層板の50mm×50mmサンプルの全銅箔をエッチング除去した試験片をプレッシャークッカー試験機(平山製作所社製、PC−3型)で121℃、2気圧で1時間処理後、260℃のはんだの中に30秒浸漬するのを2回繰り返し、外観変化を観察しフクレがなければ、プレッシャークッカー試験機で121℃、2気圧で1時間処理後、260℃のはんだの中に30秒浸漬するのを2回繰り返すことを、フクレが発生するまで繰り返し、フクレが出なかった回数を耐回数とした(n=4)耐回数が7回以上のものを(○)、7回未満のものを(×)とした。また、余剰シアネート当量に対して4層板吸湿耐熱サイクル試験の耐回数をプロットしたグラフを図1に記載した。
ポリフェニレンエーテル(SA90、SABICイノベーティブプラスチックス社製、数平均分子量1700、フェノール基当量:g/eq.)20質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153)14質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ(EPICRON HP7200、DIC製、エポキシ当量:259g/eq.)18.5質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)29.5質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500)13質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ)0.04質量部、球状シリカ(SC2050)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.11、シアネート基/エポキシ基比:2.0)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(SA90)10質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153)22質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ(EPICRON HP7200)25.9質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)30.1質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500)7質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085、)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ)0.29質量部、球状シリカ(SC2050)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.06、シアネート基/エポキシ基比:1.4)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(SA90)10質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153)22質量部、ジシクロペンタジエン型エポキシ(EPICRON HP7200)22.5質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)33.5質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500)7質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085、)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ)0.29質量部、球状シリカ(SC2050)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.10、シアネート基/エポキシ基比:1.7)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200)50質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680)10質量部、ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 1051、DIC製、エポキシ当量:475g/eq.)6.7質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)8.3質量部、フェニルフォスファゼン化合物(SPB−100、大塚化学(株)製)20質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、オクチル酸亜鉛(日本化学産業製)0.0043質量部、球状シリカ(SC2050)85質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.00、シアネート基/エポキシ基比:1.0)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200)50質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680)8.5質量部、ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 1051)5.7質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)10.8質量部、フェニルフォスファゼン化合物(SPB−100)20質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、オクチル酸亜鉛0.0057質量部、球状シリカ(SC2050)85質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.03、シアネート基/エポキシ基比:1.5)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200)50質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680)7.5質量部、ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 1051)5質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)12.5質量部、フェニルフォスファゼン化合物(SPB−100)20質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、オクチル酸亜鉛0.0076質量部、球状シリカ(SC2050)85質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.04、シアネート基/エポキシ基比:2.0)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200)30質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153)8質量部、ブロモ化フェノールノボラック型エポキシ(BREN―S)3質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680)9.5質量部、ビスフェノールA型エポキシ(エピコート828EL)2質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)35.5質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500)7質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ)0.1質量部、球状シリカ(SC2050、(株)アドマテックス製、平均粒子径0.5μm)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.17、シアネート基/エポキシ基比:3.0)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200)30質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153)8質量部、ブロモ化フェノールノボラック型エポキシ(BREN―S)3質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680)7.7質量部、ビスフェノールA型エポキシ(エピコート828EL)2質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)37.3質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500)7質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ)0.1質量部、球状シリカ(SC2050、(株)アドマテックス製、平均粒子径0.5μm)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.19、シアネート基/エポキシ基比:3.5)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
ポリフェニレンエーテル(OPE−2St 1200)20質量部、ブロモ化ビスフェノールA型エポキシ(EPICRON 153)8質量部、ブロモ化フェノールノボラック型エポキシ(BREN―S)3質量部、クレゾールノボラック型エポキシ(N680)12.9質量部、ビスフェノールA型エポキシ(エピコート828EL)2質量部、2、2−ビス(4−シアネートフェニル)プロパンのプレポリマー(CA210)42.1質量部、ブロム化ポリカーボネートオリゴマ−(FG8500)7質量部、α―メチルスチレンオリゴマー(クリスタレックス3085)5質量部、2−フェニル、4−メチルイミダゾール(2P4MZ)0.1質量部、球状シリカ(SC2050、(株)アドマテックス製、平均粒子径0.5μm)75質量部を混合し、メチルエチルケトンで固形分を65質量%に希釈しワニスを得た(余剰シアネート当量:0.20、シアネート基/エポキシ基比:3.0)。このワニスを使用する以外は実施例1と同様に行った。得られた銅張り積層板、4層板の物性値を表1に示す。
1)比較例1〜3では、余剰シアネート当量が0.05より小さいためガラス転移温度が210℃よりも低くなっている。また、誘電正接も2GHzで0.006以上であり、耐燃性も劣っているものがある。
2)比較例4〜6では、余剰シアネート当量が0.15より大きいため4層板吸湿耐熱サイクル試験の耐サイクル回数が7回未満であった。
以上より本発明により得られるプリプレグによる積層板は、ガラス転移温度、誘電正接、銅箔ピール強度、耐熱性、多層板での吸湿耐熱性に優れていることを確認した。
Claims (13)
- ポリフェニレンエーテル(A)、エポキシ樹脂(B)、シアン酸エステル化合物(C)、スチレン及び/又は置換スチレンの低重合体(D)並びに無機充填材(E)を含有する樹脂組成物であって、該シアン酸エステル化合物(C)のシアネート当量から該エポキシ樹脂(B)のエポキシ当量を引いた、余剰シアネート当量が0.05〜0.15であり、かつ該エポキシ樹脂(B)が、ブロム化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ブロム化フェノールノボラック型エポキシ樹脂、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、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、トリスフェノールメタン型エポキシ樹脂、多官能フェノール型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂、シクロペンタジエン型エポキシ樹脂、イソシアネート変性エポキシ樹脂から選択されるいずれか一種以上である、樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテル(A)の数平均分子量が、500〜3000である、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記シアン酸エステル化合物(C)が、ビスフェノールA型シアン酸エステル及びそのプレポリマー、及びナフトールアラルキル型シアン酸エステル樹脂からなる群のうち、いずれか一種以上である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記無機充填材(E)が、天然シリカ、溶融シリカ、合成シリカ、アモルファスシリカ、中空シリカ、ガラス短繊維からなる群のうち、いずれか一種以上である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリフェニレンエーテル(A)の樹脂組成物における含有量が、樹脂組成物の樹脂固形分100質量部に対して5〜60質量部である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記スチレン及び/又は置換スチレンの低重合体(D)の樹脂組成物における含有量が、樹脂組成物の樹脂固形分100質量部に対して3〜15質量部である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 前記無機充填材(E)の樹脂組成物における含有量が、樹脂組成物の樹脂固形分100質量部に対して35〜150質量部である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 積層板又は樹脂シートを作成した際に、2GHzにおける誘電正接が0.001〜0.006となる、請求項1〜7のいずれか一項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物を、基材に含浸又は塗布して作成される、プリプレグ。
- 請求項9に記載のプリプレグ及び金属箔を用いて作成される金属箔張積層板。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物をシート状に成形してなる単層シート。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物をシート基材の表面に塗工及び乾燥させてなる積層樹脂シート。
- 絶縁層と、前記絶縁層の表面に形成された導体層とを含むプリント配線板であって、前記絶縁層が請求項1〜8のいずれか一項に記載の樹脂組成物を含むプリント配線板。
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