JP6828097B2 - 熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及びプリント回路板 - Google Patents

熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及びプリント回路板 Download PDF

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Description

本開示は、積層板技術分野に関し、特に高周波電子回路に用いる熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及びプリント回路板に関する。
第5世代(5G)通信技術の発展につれて、高周波用電子回路基板(積層板であり、金属張板、例えば銅張板とも呼ばれる)の総合性能に対してより高く要求されている。基板の肝心な性能である誘電率及び誘電損失に対しても、異なる仕様の要求がされている。低誘電率及び低誘電損失の高周波電子回路基板の設計開発は、銅張板のような金属張板のメーカーの現在及び将来の重要な研究開発分野となる。
低極性の熱硬化性樹脂を用いて低誘電率及び低誘電損失の高周波電子回路基板の設計開発を行うことは、現段階で各銅張板のメーカーが研究開発している重要な技術的ルートである。
ポリオレフィン樹脂は、優れた低誘電率及び低誘電損失性能を有し、高周波電子回路基板に広く使用されている。しかし、当該樹脂には、難燃性能が悪く、高周波電子回路基板のV−0難燃性能を実現するには難燃剤を大量に添加する必要があるという問題がある。しかし、難燃剤を大量に添加すると、基板の剥離強度の低下を招き、クライアントの要求を満足することができなくなる。したがって、ポリオレフィン樹脂を使用しながら、基板の低誘電率/低誘電損失及び高剥離強度を実現することは、高周波電子回路基板の設計開発の大きな難問である。
誘電率のより低い高周波電子回路基板を得るために、中空ガラス微小球を添加することは、非常に有効な技術的実現手段である。
特許文献1には、重合体マトリックス材料を約30〜約90容量パーセントで、中空ホウケイ酸塩微小球を約5〜約70容量パーセントで含有する誘電性基材層が開示されており、前記中空ホウケイ酸塩微小球は、前記ホウケイ酸塩微小球がアルカリ性溶液を用いて処理された生成物であり、前記誘電性基材層は、10GHzで誘電率が約3.5より小さく、損失係数が約0.006より小さい。
しかし、上記特許には以下の問題が存在する。
1.誘電性基材層用の重合体マトリックス材料は1,2−ポリブタジエン、ポリイソプレンなど種々の樹脂を含む。例えば1,2−ポリブタジエンを誘電性基材層の重合体マトリックス材料として用いると、当該樹脂の難燃性能が悪いため、基板のV−0難燃を実現するには難燃剤を大量に添加する必要がある。しかし、難燃剤を大量に添加すると、基板の剥離強度の大幅な低下を招き、剥離強度性能への要求を満足することができない。
2.使用される中空ホウケイ酸塩微小球は、アルカリ性溶液で処理された生成物である。アルカリ性溶液を用いて中空ホウケイ酸塩微小球を処理するのは、中空ホウケイ酸塩微小球のナトリウムイオン含有量を低下させることで、製造した基板の誘電損失を低下させるためであり、前記中空ホウケイ酸塩微小球の製造には、アルカリ性溶液処理工程を用いる必要があり、かつ、使用済みのアルカリ性溶液はさらに処理する必要があるという問題が存在する。しかも、アルカリ性溶液で処理されていないその他の中空ホウケイ酸塩微小球を用いて、上記誘電性基材層について述べた誘電率及び誘電損失を達成することもできる。
3.使用される中空ホウケイ酸塩微小球は、表面が被覆処理されていない中空微小球であり、製造した基板には吸水率が高く、基板の誘電損失が上昇する問題がある。
中国特許出願公開第105453705号明細書
したがって、高周波電子回路に用いる熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及びプリント回路板を提供する必要があり、熱硬化性樹脂組成物から製造された積層板は高周波電子回路基板の、低誘電率、低誘電損失、低吸水率、高剥離強度などの総合性能への要求を満足することができる。
本開示の発明者は、鋭意に検討したところ、熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂と不飽和ポリオレフィン樹脂とを含む熱硬化性樹脂組成物に、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球を添加すると、臭素元素の樹脂系における分布をより均一にし、臭素元素の難燃効率を向上させ、基板のV−0難燃を実現した上で、臭素系難燃剤の使用割合を低下させ、基板の剥離強度を向上させることができ、基板の剥離強度への要求を満足することができること、しかも、臭素含有シランカップリング剤を用いて中空ホウケイ酸塩微小球を表面処理することにより、中空ホウケイ酸塩微小球の吸水率を低下させることができ、製造した基板は中空ホウケイ酸塩微小球の吸水に起因して誘電損失が上昇する問題が発生しないことを見出し、本開示に至った。
1つの態様において、本開示は、
(1)熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂、
(2)不飽和ポリオレフィン樹脂、
(3)硬化剤、及び
(4)表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球、
を含む熱硬化性樹脂組成物を提供する。
本開示の1つの好適な実施態様によれば、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球が、アルカリ性溶液で処理されていない。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球は、化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球を臭素含有シランカップリング剤で処理して得られ、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球の重量含有量が95〜98%である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球の平均粒子径が50μm以下である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び前記不飽和ポリオレフィン樹脂の合計100重量部に対して、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球が10〜60重量部である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂100重量部に対して、前記不飽和ポリオレフィン樹脂が25〜250重量部である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び前記不飽和ポリオレフィン樹脂の合計100重量部に対して、前記硬化剤が1〜3重量部である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂が下記式(1)で表される。
Figure 0006828097
式(1)中、a及びbはそれぞれ独立して1〜30の整数であり、
Zは、式(2)又は(3)で示される基である。
Figure 0006828097
Figure 0006828097
式(3)中、Aは炭素数6〜30のアリーレン基、カルボニル基、又は炭素数1〜10のアルキレン基であり、mは0〜10の整数であり、かつR〜Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である。
式(1)中の−(−O−Y−)−は式(4)で示される基である。
Figure 0006828097
式(4)中、R及びRはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基であり、かつR及びRはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基である。
式(1)中の−(−O−X−O−)−は式(5)で示される基である。
Figure 0006828097
式(5)中、R、R、R10、R11、R12、R13、R14及びR15はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基であり、かつBは炭素数1〜10のアルキレン基、−O−、−CO−、−SO−、−CS−又は−SO−である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂の数平均分子量が500〜10000g/molである。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記不飽和ポリオレフィン樹脂が、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン及びスチレン−ブタジエン−ジビニルベンゼン共重合体からなる群より選ばれる1種又は少なくとも2種の混合物である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記硬化剤がラジカル硬化剤である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記硬化剤が有機過酸化物系硬化剤である。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記熱硬化性樹脂組成物は臭素系難燃剤をさらに含む。
本開示のもう1つの好適な実施態様によれば、前記臭素系難燃剤が、デカブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエタン及びエチレンジブロモフタルイミドからなる群より選ばれる1種又は少なくとも2種の混合物である。
もう1つの態様によれば、本開示は、補強材と、浸漬及び乾燥によりその上に付着された上述したいずれか1項の熱硬化性樹脂組成物と、を含むプリプレグを提供する。
さらに、もう1つの態様によれば、本開示は、1枚の上述したプリプレグと、前記プリプレグの片側又は両側を覆う金属箔とを含むか、あるいは少なくとも2枚重ね合せたプリプレグと、重ね合せたプリプレグの片側又は両側を覆う金属箔とを含み、前記少なくとも2枚重ね合せたプリプレグのうちの少なくとも1枚は上述したプリプレグである、金属箔張積層板を提供する。
もう1つの態様によれば、本開示は、上述したプリプレグを少なくとも1枚含む、プリント回路板を提供する。
本開示によれば、熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及びプリント回路板を提供することができ、熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂と不飽和ポリオレフィン樹脂とを含む熱硬化性樹脂組成物に、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球を添加することにより、臭素元素の樹脂系における分布をより均一にし、臭素元素の難燃効率を向上させ、基板のV−0難燃を実現した上で、臭素系難燃剤の使用割合を低下させ、基板の剥離強度を向上させることができ、基板の剥離強度への要求を満足することができる。しかも、臭素含有シランカップリング剤を用いて中空ホウケイ酸塩微小球を表面処理することにより、中空ホウケイ酸塩微小球の吸水率を低下させることができ、製造した基板は中空ホウケイ酸塩微小球の吸水に起因して誘電損失が上昇する問題が発生しない。
また、用いる中空ホウケイ酸塩微小球は、アルカリ性溶液で処理されていないフィラーであり、中空ホウケイ酸塩微小球の製造過程におけるアルカリ性溶液処理工程が削減され、生産効率が向上し、かつ生産過程がより環境親和となる。
以下、本開示の具体的な実施形態を参照しながら、本開示の実施例における技術的態様を明瞭、完全に説明し、もちろん、説明する実施態様及び/又は実施例は、単に本開示の一部の実施態様及び/又は実施例に過ぎず、全ての実施態様及び/又は実施例ではない。本開示における実施態様及び/又は実施例に基づいて、当業者は、進歩性に値する労働を行わずに取得したその他の実施態様及び/又は全てのその他の実施例は、全て本開示の保護範囲に属する。
本開示において、全ての数値特徴も測定誤差範囲内にあることを指し、例えば限定している数値の±10%以内、あるいは±5%以内、あるいは±1%以内である。
本開示に記載の「含む」、「有する」又は「含有する」とは、上述した成分以外、さらにその他の成分を有してもよいという意味を指し、これらのその他の成分は前記プリプレグに異なる特性を付与する。それ以外、本開示に記載の「含む」、「有する」又は「含有する」は、さらに「実質的に…からなる」意味を含み、かつ「…である」あるいは「…からなる」で置き換えることができる。
本開示において、特に説明がない限り、量、割合などは重量基準による。
前述したように、本開示は、
(1)熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂、
(2)不飽和ポリオレフィン樹脂、
(3)硬化剤、及び
(4)表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球、
を含む熱硬化性樹脂組成物を提供することができる。
[表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球]
熱硬化性樹脂組成物において、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球は、アルカリ性溶液で処理されていないものであってもよい。
表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球は、化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球を臭素含有シランカップリング剤で処理して得られ、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球の重量含有量が95〜98%である。
例示的な、アルカリ性溶液で処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球が、3M社製のiM16Kである。
例示的な、アルカリ性溶液で処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球が、3M社製のS38HSである。
臭素含有シランカップリング剤は、式(BrR21)Si(OR22)(OR23)(OR24)で示されてもよく、式中、R21は炭素数1〜10のアルキル基を表し、かつR22、R23及びR24はそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基を表す。炭素数1〜10のアルキル基は、好ましくは炭素数2〜8のアルキル基であり、より好ましくは炭素数3〜7のアルキル基であり、さらに好ましくは炭素数3〜6のアルキル基である。炭素数1〜10のアルキル基の例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基及びデシル基、並びにシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基を含んでもよい。炭素数1〜4のアルキル基の例として、メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基を含んでもよい。異性化構造が存在する場合、全ての異性化構造を含む。例えば、ブチル基は、ノルマルブチル基、イソブチル基及びt−ブチル基であってもよい。
例示的な、臭素含有シランカップリング剤が、Gelest社製のSIB1906.0、SIB1894.2及びSIB1879.7であってもよい。
SIB1906.0、SIB1894.2及びSIB1879.7の分子構造式はそれぞれ式(6)、式(7)及び式(8)で示される。
Figure 0006828097
Figure 0006828097
Figure 0006828097
化学処理は、例えばアルカリ性溶液による処理及び表面化学修飾処理を含む。
表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球の平均粒子径が50μm以下であってもよい。
表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球は、熱硬化性樹脂組成物においてフィラーとして用いられる。熱硬化性樹脂組成物からプリプレグを製造することができる。
表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球の平均粒子径が約50μm以下である。もし表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球の平均粒子径が約50μmを超えれば、薄型プリプレグにおいて、フィラーの粒子径がプリプレグの厚さを超え、フィラーが露出し、積層シートの信頼性に影響を及ぼす問題が発生する。
前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂、前記不飽和ポリオレフィン樹脂及び前記硬化剤の合計100重量部に対して、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球が10〜60重量部であり、好ましくは20〜50重量部である。
[熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂]
熱硬化性樹脂組成物において、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂は下記の式(1)で示される。
Figure 0006828097
式(1)中、a及びbはそれぞれ独立して1〜30の整数であり、
Zは式(2)又は(3)で示される基である。
Figure 0006828097
Figure 0006828097
式(3)中、Aは炭素数6〜30のアリーレン基、カルボニル基、又は炭素数1〜10のアルキレン基であり、mは0〜10の整数であり、かつR〜Rはそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である。
式(1)中の−(−O−Y−)−は式(4)で示される基である。
Figure 0006828097
式(4)中、R及びRはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基であり、かつR及びRはそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基である。
式(1)中の−(−O−X−O−)−は式(5)で示される基である。
Figure 0006828097
式(5)中、R、R、R10、R11、R12、R13、R14及びR15はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基であり、かつBは炭素数6〜30のアリーレン基、炭素数1〜10のアルキレン基、−O−、−CO−、−SO−、−CS−又は−SO−である。
炭素数1〜10のアルキル基は、好ましくは炭素数1〜6のアルキル基であり、より好ましくは炭素数1〜4のアルキル基である。炭素数1〜8のアルキル基の例として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基及びオクチル基、並びにシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基及びシクロヘキシル基を含んでもよい。異性化構造が存在する場合、全ての異性化構造を含む。例えば、ブチル基は、ノルマルブチル基、イソブチル基及びt−ブチル基を含んでもよい。
炭素数6〜30のアリーレン基の例として、フェニレン基、ナフチレン基及びアントラニレン基を含んでもよい。
炭素数1〜10のアルキレン基は、好ましくは炭素数1〜8のアルキレン基であり、より好ましくは炭素数1〜6のアルキレン基であり、さらに好ましくは炭素数1〜4のアルキレン基である。炭素数1〜10のアルキレン基の例として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチリデン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基及びデシレン基、並びにシクロプロピレン基、シクロブチレン基、シクロペンチレン基及びシクロヘキシリデン基を含んでもよい。異性化構造が存在する場合、全ての異性化構造を含む。
ハロゲン原子の例として、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子を含んでもよい。
好ましくは、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂の数平均分子量が500〜10000g/molであってもよく、好ましくは800〜8000g/molであり、さらに好ましくは1000〜7000g/molである。
例示的な、熱硬化性ポリフェニレンオキサイドが、Sabic社製のメタアクリル酸エステル基変性ポリフェニレンオキサイドSA9000から選択されてもよい。
[不飽和ポリオレフィン樹脂]
熱硬化性樹脂組成物において、不飽和ポリオレフィン樹脂が、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン及びスチレン−ブタジエン−ジビニルベンゼン共重合体からなる群より選ばれる1種又は少なくとも2種の混合物であってもよい。熱硬化性樹脂組成物において、不飽和ポリオレフィン樹脂は、熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂の架橋剤とされている。
不飽和ポリオレフィン樹脂の数平均分子量が1000〜20000g/molであってもよい。
例示的な、不飽和ポリオレフィン樹脂が、Samtomer社製のスチレン−ブタジエン共重合体Ricon100、あるいは日本曹達社製のポリブタジエンB−1000であってもよい。
例示的な、不飽和ポリオレフィン樹脂が、Samtomer社製のスチレン−ブタジエン共重合体Ricon181、あるいは日本曹達社製のポリブタジエンB−3000であってもよい。
前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂の重量100重量部に対して、前記不飽和ポリオレフィン樹脂が25〜250重量部である。
[硬化剤]
熱硬化性樹脂組成物において、前記硬化剤がラジカル硬化剤であってもよい。
前記ラジカル硬化剤が、有機過酸化物硬化剤から選択されてもよい。
有機過酸化物硬化剤が、ジクミルペルオキシサイド、ジドデカノイルペルオキシド、クミルパーオキシネオデカノエート、t−ブチルペルオキシネオデカノエート、t−アミルペルオキシピバレート、t−ブチルペルオキシピバレート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルペルオキシ−3,5,5−トリメチルヘキサノアート、t−ブチルパーオキシアセテート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)−3,5,5−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)シクロヘキサン、2,2−ジ(t−ブチルパーオキシ)ブタン、ビス(4−t−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、ヘキサデシルパーオキシジカーボネート、テトラデシルパーオキシジカーボネート、ジ−t−アミルペルオキシド、ジクミルパーオキサイド、ビス(t−ブチルパーオキシイソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチルー2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチルー2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキシン、ジイソプロピルベンゼンヒドロパーオキサイド、t−アミルヒドロペルオキシド、t−ブチルヒドロペルオキシド、ペルオキシ−2−エチルヘキシル炭酸t−ブチル、t−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキシルカーボネート、4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)ペンタン酸ブチル、メチルエチルケトンペルオキシド及びパーオキシシクロヘキサンからなる群より選ばれるいずれか1種又は少なくとも2種の混合物であってもよい。
前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び前記不飽和ポリオレフィン樹脂の合計100重量部に対して、前記硬化剤が1〜3重量部である。
例示的な、有機過酸化物硬化剤が、上海高橋社製のDCPである。
上記熱硬化性樹脂組成物には、さらに非中空の無機フィラーを含んでもよい。
前記非中空の無機フィラーが、結晶性シリカ、溶融シリカ、球状シリカ、窒化ホウ素、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸性マグネシウム、硫酸バリウム、及びタルク粉からなる群より選ばれる1種又は2種以上であってもよい。
熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び不飽和ポリオレフィン樹脂架橋剤の合計100重量部に対して、非中空の無機フィラーが150〜250重量部である。
例示的な、非中空フィラーが、江蘇聯瑞社製のDQ2028Lから選択される。
例示的な、非中空フィラーがAdematacs社製のSC2050−SVJから選択される。
熱硬化性樹脂組成物において、それにより製造された積層板の難燃性をさらに向上させるために、臭素系難燃剤をさらに含んでもよい。
前記臭素系難燃剤が、デカブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエタン及びエチレンジブロモフタルイミドからなる群より選ばれる1種又は少なくとも2種の混合物であってもよい。
熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び不飽和ポリオレフィン樹脂架橋剤100重量部に対して、臭素系難燃剤が15〜25重量部であってもよい。
例示的な、臭素系難燃剤が、米国アルベマール社製のBT−93Wであってもよい。
熱硬化性樹脂組成物は、シランカップリング剤及び/又は湿潤分散剤をさらに含んでもよい。これらシランカップリング剤としては、特に限定されず、表面処理において通常使用されるシランカップリング剤であればよい。具体例として、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−グリシジルオ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−メチルアクリロイルオ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アニオンシラン系、フェニルシラン系などが挙げられ、その中の1種又は少なくとも2種を選択して適宜組み合わせて使用してもよい。また、湿潤分散剤は、特に制限されず、硬化性樹脂組成物において使用される湿潤分散剤であればよい。例えばBYKChemie Japan製のDisperbyk−110、111、180、161、BYK−W996、W9010、W903などの湿潤分散剤が挙げられる。
熱硬化性樹脂組成物は、さらに種々の添加剤を含有してもよく、具体例として、難燃剤、酸化防止剤、熱安定化剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、顔料、着色剤又は潤滑剤などが挙げられる。これら各添加剤は、単独に使用してもよいし、2種以上混合使用してもよい。
本開示における熱硬化性樹脂組成物から製造したサイジング液に用いられる溶媒としては、特に制限されず、具体例として、メタノール、エタノール、ブタノールなどのアルコール類、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−メチルエーテル、カルビトール、ブチルカルビトールなどのエーテル類、プロパノン、ブタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素類、エトキシエチルアセテート、酢酸エチルなどのエステル類、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−ピロリドンなどの含窒素類溶媒が挙げられる。上記溶媒は単独で使用してもよいし、2種以上混合使用してもよく、トルエン、キシレン、メシチレンなどの芳香族炭化水素類溶媒とプロパノン、ブタノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノンなどのケトン類溶媒とを混合して使用することが好ましい。溶媒の使用量について、当業者は、自らの経験に基づいて選択することができ、得られた樹脂サイジング液が使用に適した粘度に達すればよい。
本開示の熱硬化性樹脂組成物の製造方法としては、公知の方法、例えば熱硬化性樹脂組成物の種々の成分を配合、攪拌、混合することにより製造することができる。
上記熱硬化性樹脂組成物を用いた高速電子回路基板の製造は、下記の工程を含む:
適量の溶媒に、熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂、不飽和ポリオレフィン樹脂、硬化剤、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球、及び非中空の無機フィラーを加え、攪拌して均一に分散させ、その中の固形分をサイジング液中に均一に分散させる。製造したサイジング液にガラス繊維布を含浸し、適切な温度のオーブン内でシートを所定時間ベークし、溶媒を除去してプリプレグを形成する。複数枚のプリプレグをきちんと重ね合せ、上下に銅箔のような金属箔を合わせ、ラミネーターで積層硬化することにより、高速電子回路基板を得た。
本開示は、補強材と、浸漬及び乾燥によりその上に付着された上記のいずれか1項に記載の熱硬化性樹脂組成物とを含むプリプレグをさらに提供することができる。
補強材の例として、ガラス繊維布を含んでもよい。以下の説明において、ガラス繊維布補強材とガラス繊維布とは互換して使用することができる。
具体的に、機械的攪拌、乳化又はボールミル分散により、熱硬化性樹脂組成物をサイジング液に調製し、その後、当該サイジング液を用いてガラス繊維布を含浸し、乾燥させてプリプレグを得る。当該プリプレグと銅箔のような金属箔とを真空ラミネーターでホットプレスして積層板を製造することができる。
本開示は、さらに積層板及びプリント回路板を提供することができる。
積層板は、上記いずれか1項に記載のプリプレグを少なくとも1枚含有してもよい。例えば、前記積層板は金属箔張積層板である。前記金属箔張積層板は、1枚の上述したプリプレグと、前記プリプレグの片側又は両側を覆う金属箔とを含むか、あるいは、少なくとも2枚重ね合せたプリプレグと、重ね合せたプリプレグの片側又は両側を覆う金属箔とを含み、前記少なくとも2枚重ね合せたプリプレグのうちの少なくとも1枚が上述したプリプレグであり、あるいは、好ましくは、前記少なくとも2枚重ね合せたプリプレグのうちのいずれもが上述したプリプレグである。
プリント回路板は、上記いずれか1項に記載のプリプレグを少なくとも1枚含有してもよい。
プリプレグを銅箔のような金属箔間に積層し、ホットプレスした後、積層板(すなわち、銅張積層板)が得られる。
本開示によれば、ビニル系熱硬化性樹脂組成物、プリプレグ、積層板及びプリント回路板を提供することができる。熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び不飽和ポリオレフィン樹脂を含む熱硬化性樹脂組成物に、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球を添加することによって、臭素元素の樹脂系における分布をより均一にし、臭素元素の難燃効率を向上させ、基板のV−0難燃を実現した上で、臭素系難燃剤の使用割合を低下させ、基板の剥離強度を向上させ、基板の剥離強度への要求を満足することができる。しかも、臭素含有シランカップリング剤を用いて中空ホウケイ酸塩微小球を表面処理することにより、中空ホウケイ酸塩微小球の吸水率を低下させることができ、製造した基板が中空ホウケイ酸塩微小球の吸水に起因して誘電損失上昇という問題が発生しない。
また、用いた中空ホウケイ酸塩微小球はアルカリ性溶液で処理されていないフィラーであり、中空ホウケイ酸塩微小球の製造過程におけるアルカリ性溶液処理工程が削減され、生産効率が向上し、かつ生産過程がより環境親和となっている。
以下、具体的な実施形態によって本開示の技術的態様をさらに説明する。下記の実施例及び比較例において、具体的に説明がない限り、パーセント、割合などは重量基準による。
製造実施例
製造実施例1
[臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−1の製造]
高速攪拌機内に、表面が修飾されていない中空ホウケイ酸塩微小球iM16Kを100g加え、温度を100℃とし、5分予熱して、その後、臭素含有シランカップリング剤SIB1906.0を5g加え、30分攪拌した。攪拌を停止し、20分保温し、室温まで冷却し、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−1を103g得た。その中、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−1に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球iM16Kの重量含有量が97.5%であった。この値は、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−1の灰分を測定して得られ、具体的な測定方法はTGA法であり、10℃/分で700℃に昇温し、TGA曲線を得、700℃における残量が当該値である。
製造実施例2
[臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−2の製造]
高速攪拌機内に、表面が修飾されていない中空ホウケイ酸塩微小球iM16Kを100g加え、温度を100℃とし、5分予熱して、臭素含有シランカップリング剤SIB1894.2を6g加え、30分攪拌した。攪拌を停止し、20分保温し、室温まで冷却し、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−2を104g得た。その中、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−2に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球iM16Kの重量含有量が96.5%であった。この値は、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−2の灰分を測定して得られ、具体的な測定方法はTGA法であり、10℃/分で700℃に昇温し、TGA曲線を得、700℃における残量が当該値である。
製造実施例3
[臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−3の製造]
高速攪拌機内に、表面が修飾されていない中空ホウケイ酸塩微小球iM16Kを100g加え、温度を100℃とし、5分予熱して、臭素含有シランカップリング剤SIB1879.7を7g加え、30分攪拌した。攪拌を停止し、20分保温し、室温まで冷却し、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−3を105g得た。その中、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−3に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球iM16Kの重量含有量が95.5%であった。この値は、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−3の灰分を測定して得られ、具体的な測定方法はTGA法であり、10℃/分で700℃に昇温し、TGA曲線を得、700℃における残量が当該値である。
製造実施例4
[臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−4の製造]
高速攪拌機内に、表面が修飾されていない中空ホウケイ酸塩微小球S38HSを100g加え、温度を100℃とし、5分予熱して、その後、臭素含有シランカップリング剤SIB1906.0を5g加え、30分攪拌した。攪拌を停止し、20分保温し、室温まで冷却し、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−4を103g得た。その中、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−4に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球S38HSの重量含有量が97.5%であった。この値は、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−4の灰分を測定して得られ、具体的な測定方法はTGA法であり、10℃/分で700℃に昇温し、TGA曲線を得、700℃における残量が当該値である。
製造実施例5
[臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−5の製造]
高速攪拌機内に、表面が修飾されていない中空ホウケイ酸塩微小球S38HSを100g加え、温度を100℃とし、5分予熱して、臭素含有シランカップリング剤SIB1894.2を6g加え、30分攪拌した。攪拌を停止し、20分保温し、室温まで冷却し、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−5を104g得た。その中、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−5に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球S38HSの重量含有量が96.5%であった。この値は、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−5の灰分を測定して得られ、具体的な測定方法はTGA法であり、10℃/分で700℃に昇温し、TGA曲線を得、700℃における残量が当該値である。
製造実施例6
[臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−6の製造]
高速攪拌機内に、表面が修飾されていない中空ホウケイ酸塩微小球S38HSを100g加え、温度を100℃とし、5分予熱して、臭素含有シランカップリング剤SIB1879.7を7g加え、30分攪拌した。攪拌を停止し、20分保温し、室温まで冷却し、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−6を105g得た。その中、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−6に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球S38HSの重量含有量が95.5%であった。この値は、表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−6の灰分を測定して得られ、具体的な測定方法はTGA法であり、10℃/分で700℃に昇温し、TGA曲線を得、700℃における残量が当該値である。
実施例
本発明の実施例において高速電子回路基板を製造するために選択した原料を下記の表に示す。
Figure 0006828097
実施例1
変性熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂SA9000を50g、スチレン−ブタジエン共重合体Ricon100を50g、硬化剤DCPを3.0g、臭素系難燃剤BT−93Wを20g、臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球SY−1を30g、溶融シリコン微粉末DQ1028Lを180g、トルエン溶媒に溶解し、粘度を50秒(4号粘度カップで測定)に調節した。1078ガラス繊維布をサイジング液に含浸し、圧延ロールを通過して単体重量を190gに制御し、オーブン内でシートをベークし、トルエン溶媒を除去し、1078プリプレグを得た。6枚の1078プリプレグを重ね、上下両面に厚さ1OZの銅箔を配置し、ラミネーターで真空積層して90分硬化し、硬化圧力が25Kg/cm、硬化温度が180℃であり、銅張積層板(高速電子回路基板)を製造した。製造した銅張積層板(高速電子回路基板)の物理性能を測定した。組成物の成分、使用量及び銅張積層板の物理性能を表2に示す。
実施例2〜26及び比較例1〜8
実施例1と同様に実施例2〜26及び比較例1〜8のそれぞれの銅張積層板(高速電子回路基板)を製造し、ただし、表2〜6に示すように、組成物の成分、使用量及び物理性能がそれぞれ異なっている。
Figure 0006828097
Figure 0006828097
Figure 0006828097
Figure 0006828097
Figure 0006828097
上述した性能の測定方法を下記のように示す。
(1)Dk/Df測定方法:IPC−TM−650 2.5.5.5規格に準じる方法、周波数10GHz。
(2)難燃性能の測定方法:UL94「50W (20mm)垂直燃焼試験:V−0、V−1及びV−2」の測定方法に従って測定し、V−0を難燃と認定する。
(3)剥離強度(Peel strength)の測定方法:室温において1mm当たりの銅箔を銅張板から剥離するために必要な引張力。
(4)吸水率の測定方法:IPC−TM−650 2.6.2.1規格に準じる方法。
(5)粒子径:マルバーンレーザー法。
(6)数平均分子量:GPC測定法により、GB T21863−2008−ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(GPC)を用いて、テトラヒドロフランをリンス液とする。
物性解析:
実施例1〜26から明らかなように、製造した基板に、臭素系難燃剤で修飾された中空微小球が用いられ、基板の誘電率、誘電損失、難燃性能、剥離強度、吸水率などの総合性能に優れ、基板の総合性能への要求を満足することができる。
比較例1と実施例1、2、3とを、比較例2と実施例4とを、比較例3と実施例5とを比較すると、臭素含有シランカップリング剤で修飾された中空微小球を用いていない樹脂系統の方では、製造された基板はV−0難燃に達することができず、かつ基板の吸水率が高くなった。
比較例4と実施例7との比較から明らかなように、臭素含有シランカップリング剤で修飾された中空微小球を用いていない樹脂系統の方では、臭素系難燃剤の使用量が比較例1の20重量部から比較例4の25重量部に向上しても、製造した基板は依然としてV−0級の難燃効果に達することができず、かつ基板の吸水率が高くなった。
比較例5と実施例7との比較から明らかなように、臭素含有シランカップリング剤で修飾された中空微小球を用いていない樹脂系統の方では、臭素系難燃剤の使用量が比較例1の20重量部から比較例5の30重量部に向上して、製造した基板はV−0級の難燃効果に達したが、難燃剤の使用量が高いため、製造した基板のPSが1.0N/mmから0.5N/mmに低下し、かつ基板の吸水率が高くなった。
比較例6と実施例14、15、16とを比較すると、臭素含有シランカップリング剤で修飾された中空微小球を用いていない樹脂系統の方では、それにより製造された基板はV−0難燃に達することができず、かつ基板の吸水率が高くなった。
比較例7と実施例20との比較から明らかなように、臭素含有シランカップリング剤で修飾された中空微小球を用いていない樹脂系統の方では、臭素系難燃剤の使用量が比較例6の20重量部から比較例7の25重量部に向上しても、製造した基板は依然としてV−0級の難燃効果に達することができず、かつ基板の吸水率が高くなった。
比較例8と実施例20との比較から明らかなように、臭素含有シランカップリング剤で修飾された中空微小球を用いていない樹脂系統の方では、臭素系難燃剤の使用量が比較例6の20重量部から比較例8の30重量部に向上して、製造した基板はV−0級の難燃効果に達したが、難燃剤の使用量が高いため、製造した基板のPSが1.0N/mmから0.49N/mmに低下し、かつ基板の吸水率が高くなった。
もちろん、当業者は、本開示の精神及び範囲から逸脱しない限り、本開示の実施例に対して種々の変更及び変形を行うことができる。このようにして、本開示のこれらの変更及び変形が本開示の請求範囲およびその同等技術の範囲内であれば、本開示もこれらの変更及び変形を包含する。

Claims (16)

  1. )熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂、
    )不飽和ポリオレフィン樹脂、
    )硬化剤、及び
    )表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球、
    を含み、前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂が下記式(1)で表される熱硬化性樹脂組成物。
    Figure 0006828097
    (式(1)中、a及びbはそれぞれ独立して1〜30の整数であり、
    Zは、式(2)又は(3)で示される基である。
    Figure 0006828097
    Figure 0006828097
    式(3)中、Aは炭素数6〜30のアリーレン基、カルボニル基、又は炭素数1〜10のアルキレン基であり、mは0〜10の整数であり、かつR 〜R はそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜10のアルキル基である。
    式(1)中の−(−O−Y−)−は式(4)で示される基である。
    Figure 0006828097
    式(4)中、R 及びR はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基であり、かつR 及びR はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基である。
    式(1)中の−(−O−X−O−)−は式(5)で示される基である。
    Figure 0006828097
    式(5)中、R 、R 、R 10 、R 11 、R 12 、R 13 、R 14 及びR 15 はそれぞれ独立して水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又はフェニル基であり、かつBは炭素数1〜10のアルキレン基、−O−、−CO−、−SO−、−CS−又は−SO −である。)
  2. 前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球が、アルカリ性溶液で処理されていない、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  3. 前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球は、化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球を臭素含有シランカップリング剤で処理して得られ、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球に対して、前記化学処理されていない中空ホウケイ酸塩微小球の重量含有量が95〜98%である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  4. 前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球の平均粒子径が50μm以下である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  5. 前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び前記不飽和ポリオレフィン樹脂の合計100重量部に対して、前記表面が臭素含有シランカップリング剤で処理された中空ホウケイ酸塩微小球が10〜60重量部である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  6. 前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂100重量部に対して、前記不飽和ポリオレフィン樹脂が25〜250重量部である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  7. 前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂及び前記不飽和ポリオレフィン樹脂の合計100重量部に対して、前記硬化剤が1〜3重量部である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  8. 前記熱硬化性ポリフェニレンオキサイド樹脂の数平均分子量が500〜10000g/molである、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  9. 前記不飽和ポリオレフィン樹脂が、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン及びスチレン−ブタジエン−ジビニルベンゼン共重合体からなる群より選ばれる1種又は少なくとも2種の混合物である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  10. 前記硬化剤がラジカル硬化剤である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  11. 前記硬化剤が有機過酸化物系硬化剤である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  12. 臭素系難燃剤をさらに含む、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  13. 前記臭素系難燃剤が、デカブロモジフェニルエーテル、デカブロモジフェニルエタン及びエチレンジブロモフタルイミドからなる群より選ばれる1種又は少なくとも2種の混合物である、請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物。
  14. 補強材と、浸漬及び乾燥によりその上に付着された請求項1に記載の熱硬化性樹脂組成物と、を含むプリプレグ。
  15. 1枚の請求項1に記載のプリプレグと、前記プリプレグの片側又は両側を覆う金属箔とを含むか、あるいは少なくとも2枚重ね合せたプリプレグと、重ね合せたプリプレグの片側又は両側を覆う金属箔とを含み、前記少なくとも2枚重ね合せたプリプレグのうちの少なくとも1枚は請求項1に記載のプリプレグである、金属箔張積層板。
  16. 請求項1に記載のプリプレグを少なくとも1枚含む、プリント回路板。
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