本発明の樹脂組成物は、後述の式(1)で表されるビスマレイミド樹脂、エポキシ-アミンアダクト化合物、及びエポキシ化合物を少なくとも含む。本発明の樹脂組成物は、上記各成分以外のその他の成分を含んでいてもよい。
[ビスマレイミド樹脂]
本発明の樹脂組成物は、下記式(1)で表されるビスマレイミド樹脂を含む。上記ビスマレイミド樹脂を用いることにより、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムは、高周波領域での誘電特性、柔軟性、及び耐熱性に優れ、さらに銅箔との密着性にも優れる。上記ビスマレイミド樹脂は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
式(1)中、Xは、同一又は異なって、主鎖の炭素数が10~30である二価の有機基を示し、Rは、同一又は異なって、下記式(1-1)で表される基、下記式(1-2)で表される基、下記式(1-3)で表される基、又は下記式(1-4)で表される基を示し、nは1~100の整数を示す。
式(1-1)中、Yは二価の基を示す。
式(1-2)中、Z
1は、2つのイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする炭化水素環又は複素環を示す。
式(1-3)中、Yは上記式(1-1)におけるものと同じであり、Z
2は、一方のイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする炭化水素環又は複素環を示す。
式(1-4)中、Yは上記式(1-1)におけるものと同じであり、Z
2は、同一又は異なって、上記式(1-3)におけるものと同じである。
上記式(1)中、Xは、同一又は異なって、主鎖の炭素数(すなわち、R末端とイミド環の窒素原子の間の最短の炭素数)が10~30である二価の有機基である。上記二価の有機基は、ヘテロ原子を含んでいてもよい。ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ケイ素原子などが挙げられる。酸素原子を含む二価の有機基としては、エーテル結合を含む基、カルボニル基を含む基、エステル結合を含む基、アミド結合を含む基、ウレタン結合を含む基などが挙げられる。窒素原子を含む基としては、アミノ基を含む基、アミド結合を含む基、イミド結合を含む基、ウレタン結合を含む基などが挙げられる。硫黄原子を含む基としては、スルフィド結合を含む基、チオカルボニル基を含む基などが挙げられる。ケイ素原子を含む基としては、シロキサン結合を含む基などが挙げられる。上記二価の有機基は、置換基を有していてもよい。
上記二価の有機基としては、置換又は無置換の炭化水素基(二価の炭化水素基)が好ましい。上記二価の炭化水素基としては、二価の脂肪族炭化水素基、二価の脂環式炭化水素基、二価の芳香族炭化水素基、これらの2以上が結合した二価の炭化水素基が挙げられる。上記二価の炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状のいずれであってもよいが、分岐鎖状が好ましい。上記炭化水素基は、中でも、二価の分岐鎖状脂肪族炭化水素基が好ましく、より好ましくは脂肪族炭化水素基と脂環式炭化水素基とが結合した二価の基が好ましい。また、上記X中の炭素数(1つのX中における全ての炭素数)が10~50であることが好ましく、より好ましくは10~40である。上記Xは、特に、主鎖の炭素数が10~30であるアルキル基であり、上記主鎖のアルキル基中の隣接する2つの炭素原子が側鎖の炭素原子とともに脂環を形成するアルキル基であることが好ましい。
上記置換基としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、アシルオキシ基、メルカプト基、アルキルチオ基、アルケニルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、アラルキルオキシカルボニル基、アミノ基、モノ又はジアルキルアミノ基、アシルアミノ基、エポキシ基含有基、オキセタニル基含有基、アシル基、オキソ基、シアノ基、イソシアネート基、カルバモイル基、イソチアシアネート基、これらの2以上が必要に応じてC1-6アルキレン基を介して結合した基などが挙げられる。置換基の数は、特に限定されない。
上記式(1)中、nは1~100の整数であり、好ましくは1~40、より好ましくは1~30である。nが上記範囲内であることにより、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの柔軟性が優れる。nが付された各括弧内における[-R-X-]は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。異なる場合の結合態様は、ブロック、交互、ランダムのいずれであってもよい。
上記式(1-1)中、Yは二価の基であり、二価の炭化水素基、二価の酸素原子含有基、二価の窒素原子含有基、二価の硫黄原子含有基、二価のケイ素原子含有基、これらの2以上の基が結合した基などが挙げられる。上記二価の炭化水素基としては、上述のXにおける二価の炭化水素基として説明されたものが挙げられる。上記二価の酸素原子含有基としては、エーテル結合を含む基、カルボニル基を含む基、エステル結合を含む基、ウレタン結合を含む基などが挙げられる。上記二価の窒素原子含有基としては、アミノ結合を含む基、アミド結合を含む基、イミド結合を含む基、ウレタン結合を含む基などが挙げられる。上記二価の硫黄原子含有基としては、スルフィド結合を含む基、スルホニル基を含む基などが挙げられる。上記ケイ素原子含有基としては、シロキサン結合を含む基などが挙げられる。また、上記Yの、式(1-1)中の2つのイミド環との結合位置は特に限定されず、一方のイミド環の3位及び/又は4位と、他方のイミド環の3位及び/又は4位とを結合していればよい。上記二価の基は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、上述のXが有していてもよい置換基として説明されたものが挙げられる。
上記式(1-2)中、Z1は、2つのイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする炭化水素環又は2つのイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする複素環を示す。上記炭化水素環及び複素環は、芳香族環であってもよいし、非芳香族環であってもよい。上記炭化水素環としては、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロブテン、シクロヘキセン環等の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素環;ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香族炭化水素環などの4員以上の環が挙げられる。上記複素環としては、オキソラン環、オキサン環、オキソール環、ピラン環、カプロラクトン環、カプロラクタム環等の酸素原子含有複素環;アゾリジン環、アジナン環、アゾール環、ピリジン環、カプロラクタム環等の窒素原子含有複素環;チオラン環、チオール環等の硫黄原子含有複素環などの4員以上の環が挙げられる。上記炭化水素環又は複素環は、4~10員環が好ましく、より好ましくは5~6員環である。上記Z1は、中でも、炭化水素環が好ましく、より好ましくは芳香族炭化水素環、さらに好ましくはベンゼン環である。上記炭化水素環又は複素環は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、上述のXが有していてもよい置換基として説明されたものが挙げられる。
上記式(1-3)中、Yは二価の基であり、上述の式(1-1)におけるYと同様である。また、上記Yの、式(1-3)中のイミド環及び環Z2との結合位置は特に限定されず、一方のイミド環の3位及び/又は4位と、環Z2を構成する少なくとも1つの原子とを結合していればよい。
上記式(1-3)中、Z2は、一方のイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする炭化水素環又は一方のイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする複素環を示す。上記炭化水素環及び複素環は、芳香族環であってもよいし、非芳香族環であってもよい。上記炭化水素環としては、シクロプロパン環、シクロブタン環、シクロペンタン環、シクロヘキサン環、シクロヘプタン環、シクロオクタン環、シクロブテン、シクロヘキセン環等の飽和又は不飽和脂肪族炭化水素環;ベンゼン環、ナフタレン環等の芳香族炭化水素環などの3員以上の環が挙げられる。上記複素環としては、オキシラン環、オキソラン環、オキサン環、オキソール環、ピラン環、カプロラクトン環、カプロラクタム環等の酸素原子含有複素環;アジリジン環、アゾリジン環、アジナン環、アゾール環、ピリジン環、カプロラクタム環等の窒素原子含有複素環;チイラン環、チオラン環、チオール環等の硫黄原子含有複素環などの3員以上の環が挙げられる。上記炭化水素環又は複素環は、4~10員環が好ましく、より好ましくは5~6員環である。上記Z2は、中でも、炭化水素環が好ましく、より好ましくは芳香族炭化水素環、さらに好ましくはベンゼン環である。上記炭化水素環又は複素環は、置換基を有していてもよい。上記置換基としては、上述のXが有していてもよい置換基として説明されたものが挙げられる。
上記式(1-4)中、Yは二価の基であり、上述の式(1-1)におけるYと同様である。また、上記Yの2つの環Z2との結合位置は特に限定されず、一方のZ2の環構造を構成する少なくとも1つの原子と他方のZ2の環構造を構成する少なくとも1つの原子と結合していればよい。
上記式(1-4)中、Z2は、上述の式(1-3)におけるZ2と同様である。上記式(1-4)中、一方のZ2は、一方のイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする炭化水素環又は複素環を示し、他方のZ2は、他方のイミド環の3,4位の炭素原子を骨格の一部とする炭化水素環又は複素環を示す。上記式(1-4)中のZ2は、同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
上記式(1)中のRとしては、中でも、式(1-2)で表される基が好ましい。
上記ビスマレイミド樹脂は、公知乃至慣用の方法で製造することができ、例えば、無水マレイン酸と、上記Rに対応する酸無水物(上記Rにおける2つの[N-]を[O]に置換した化合物)と、上記Xに対応するジアミン(H2N-X-NH2)とを縮合反応させた後、脱水して環化(イミド化)することにより製造することができる。
上記酸無水物としては、例えば、ポリブタジエン-グラフト-無水マレイン酸、ポリエチレン-グラフト-無水マレイン酸、ポリエチレン-無水マレイン酸交互共重合体、ポリ無水マレイン酸-1-オクタデセン交互共重合体、ポリプロピレン-グラフト-無水マレイン酸、ポリ(スチレン-無水マレイン酸)共重合体、無水ピロメリット酸、無水マレイン酸、無水コハク酸、1,2,3,4-シクロブタンテトラカルボン酸二無水物、1,4,5,8-ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、3,4,9,10-ペリレンテトラカルボン酸二無水物、ビシクロ[2.2.2]オクト-7-エン-2,3,5,6-テトラカルボン酸二無水物、ジエチレントリアミンペンタ酢酸二無水物、エチレンジアミン四酢酸二無水物、3,3’,4,4’-ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸無水物、3,3’,4,4’-ジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水物、2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物、4,4’-ビスフェノールAジフタル酸無水物、2,2-ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、5-(2,5-ジオキシテトラヒドロ)-3-メチル-3-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン無水物、エチレングリコールビス(トリメリット酸無水物)、ヒドロキノンジフタル酸無水物、アリルナディック酸無水物(allyl nadic anhydride)、2-オクテン-1-イルコハク酸無水物、無水フタル酸、1,2,3,6-テトラヒドロフタル酸無水物、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物、1,8-ナフタル酸無水物、グルタル酸無水物、ドデセニルコハク酸無水物、ヘキサデセニルコハク酸無水物、ヘキサヒドロフタル酸無水物、メチルヘキサヒドロフタル酸無水物、テトラデセニルコハク酸無水物などが挙げられる。上記酸無水物は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記ジアミンとしては、2つのアミン間の主鎖の炭素数が10~30のものが使用でき、例えば、1,10-ジアミノデカン、1,12-ジアミノドデカン、ダイマージアミン、ビス[3-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン、2,2-ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、1,3-ビス[2-(4-アミノフェニル)-2-プロピル]ベンゼン(Bisaniline M)、1,4-ビス[2-(4-アミノフェニル)-2-プロピル]ベンゼン(Bisaniline P)、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)-2,2-ジメチルプロパン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)プロパン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ブタン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)ペンタン、ポリオキシアルキレンジアミン類(例えば、Huntsman社製の商品名「Jeffamine D-400」、商品名「Jeffamine D-2000」、商品名「Jeffamine ED-600」)、1,2-ビス(アミノオクチル)-3-オクチル-4-ヘキシル-シクロヘキサンなどが挙げられる。上記ジアミンは、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記ビスマレイミド樹脂は、市販品を用いることもできる。上記市販品としては、例えば、商品名「BMI-3000」(1,2-ビス(アミノオクチル)-3-オクチル-4-ヘキシル-シクロヘキサン、ピロメリット酸二無水物、及びマレイン酸無水物より合成)、商品名「BMI-5000」(1,2-ビス(アミノオクチル)-3-オクチル-4-ヘキシル-シクロヘキサン、ピロメリット酸二無水物、及びマレイン酸無水物より合成)、商品名「BMI-1500」(1,2-ビス(アミノオクチル)-3-オクチル-4-ヘキシル-シクロヘキサン、4,4’-オキシジフタル酸無水物、及びマレイン酸無水物より合成)、商品名「BMI-2500」、商品名「BMI-1400」(1,2-ビス(アミノオクチル)-3-オクチル-4-ヘキシル-シクロヘキサン、2,2-ビス[4-(3,4-ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン二無水物、及びマレイン酸無水物より合成)などが挙げられる。
上記ビスマレイミド樹脂としては、中でも、nが10~100の整数である上記式(1)で表されるビスマレイミド樹脂(A)、及び、nが1~40であり且つビスマレイミド樹脂(A)とは異なる上記式(1)で表されるビスマレイミド樹脂(B)を含むことが好ましい。すなわち、ビスマレイミド樹脂(A)及びビスマレイミド樹脂(B)を併用する場合、ビスマレイミド樹脂(B)におけるnは、ビスマレイミド樹脂(A)におけるnと異なるものとする。これにより、柔軟性と耐熱性をより高いレベルで両立させることができる。また、上記エポキシ化合物の分散性及び相溶性もより良好となりフィルムの外観に優れ、フィルムの成形性もより安定する。
上記ビスマレイミド樹脂(A)と上記ビスマレイミド樹脂(B)の質量比[ビスマレイミド樹脂(A)/ビスマレイミド樹脂(B)]は、特に限定されないが、0.3~1.5が好ましく、より好ましくは0.4~1.2、さらに好ましくは0.6~0.9である。上記質量比が0.3以上であると、フィルムの耐熱性がより一層向上する。また、本発明の樹脂組成物の硬化開始温度が適度に高くすることができ、樹脂組成物の成形後から硬化前においてフローを抑制し、フィルム加工性に優れる。上記質量比が1.5以下であると、フィルムの柔軟性がより一層向上する。
また、上記ビスマレイミド樹脂としては、ガラス転移温度が90~160℃であるビスマレイミド樹脂(C)、及び、ガラス転移温度が20~80℃であるビスマレイミド樹脂(D)を含むことが好ましい。上記ビスマレイミド樹脂(C)のガラス転移温度は、好ましくは100~150℃である。また、上記ビスマレイミド樹脂(D)のガラス転移温度は、好ましくは30~70℃である。上記ガラス転移温度は、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定することができる。なお、上記ビスマレイミド樹脂(A)が上記ビスマレイミド樹脂(C)であってもよく、上記ビスマレイミド樹脂(B)が上記ビスマレイミド樹脂(D)であってもよい。
上記ビスマレイミド樹脂(C)と上記ビスマレイミド樹脂(D)の質量比[ビスマレイミド樹脂(C)/ビスマレイミド樹脂(D)]は、特に限定されないが、0.3~1.5が好ましく、より好ましくは0.4~1.2、さらに好ましくは0.6~0.9である。上記質量比が0.3以上であると、フィルムの耐熱性がより一層向上する。また、本発明の樹脂組成物の硬化開始温度が適度に高くすることができ、樹脂組成物の成形後から硬化前においてフローを抑制し、フィルム加工性に優れる。上記質量比が1.5以下であると、フィルムの柔軟性がより一層向上する。
本発明の樹脂組成物中のビスマレイミド樹脂の含有割合は、特に限定されないが、本発明の樹脂組成物100質量%に対して、70質量%以上が好ましく、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。特に、上記式(1)で表されるビスマレイミド樹脂の含有割合が上記範囲内であることが好ましい。
[エポキシ-アミンアダクト化合物]
上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、エポキシ化合物とアミンとが付加した構造を有する化合物(すなわち、エポキシ化合物とアミンとの反応により得られる化合物)である。上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、本発明の樹脂組成物において、エポキシ化合物の硬化剤として作用し得、上記エポキシ-アミンアダクト化合物を用いることで本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの、高周波領域での誘電特性、柔軟性、及び耐熱性が良好となる。上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記アミンとしては、脂肪族アミン、芳香族アミン、複素環アミンが挙げられる。中でも、複素環アミンが好ましく、より好ましくはイミダゾール化合物である。上記イミダゾール化合物としては、例えば、2-エチル-4-メチルイミダゾール、2-メチルイミダゾール、2-エチル-4-メチルイミダゾリン、2,4-ジメチルイミダゾリン、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル)-2-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル)-2-エチル-4-メチルイミダゾール、1-(2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル)-2-フェニルイミダゾリン、1-(2-ヒドロキシ-3-ブトキシプロピル)-2-メチルイミダゾリンなどが挙げられる。
上記エポキシ-アミンアダクト化合物の構成成分であるエポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、カテコール、レゾルシノール等の多価フェノール又はグリセリンやポリエチレングリコールのような多価アルコールと、エピクロルヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエーテル;p-ヒドロキシ安息香酸、β-ヒドロキシナフトエ酸等のヒドロキシカルボン酸と、エピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルエーテルエステル;フタル酸、テレフタル酸等のポリカルボン酸と、エピクロルヒドリンとを反応させて得られるポリグリシジルエステル;4,4’-ジアミノジフェニルメタン又はm-アミノフェノール等と、エピクロルヒドリンとを反応させて得られるグリシジルアミン化合物;さらには、エポキシ化フェノールノボラック樹脂、エポキシ化クレゾールノボラック樹脂、エポキシ化ポリオレフィン等の多官能性エポキシ化合物;ブチルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等の単官能性エポキシ化合物などが挙げられる。
上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、製造される際、上記アミン及びエポキシ化合物に加えて、分子内に活性水素を2個以上有する活性水素化合物を添加することができる。上記活性水素化合物としては、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、フェノールノボラック樹脂等の多価フェノール;トリメチロールプロパン等の多価アルコール;アジピン酸、フタル酸等の多価カルボン酸;1,2-ジメルカプトエタン、2-メルカプトエタノール、1-メルカプト-3-フェノキシ-2-プロパノール、メルカプト酢酸、アントラニル酸、乳酸などが挙げられる。
上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、さらに、表面処理されていてもよい。上記表面処理には、イソシアネート化合物、酸性化合物を用いるのが好ましい。上記表面処理に用いられるイソシアネート化合物としては、例えば、n-ブチルイソシアネート、イソプロピルイソシアネート、フェニルイソシアネート、ベンジルイソシアネート等の単官能イソシアネート化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、パラフェニレンジイソシアネート、1,3,6-ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等の多官能イソシアネート化合物;上記多官能イソシアネート化合物と、活性水素化合物との反応によって得られる、末端イソシアネート基含有化合物などが挙げられる。上記末端イソシアネート基含有化合物としては、トリレンジイソシアネートとトリメチロールプロパンとの反応により得られる末端イソシアネート基を有する付加反応物、トリレンジイソシアネートとペンタエリスリトールとの反応により得られる末端イソシアネート基を有する付加反応物などが挙げられる。
上記表面処理に用いられる酸性化合物としては、無機酸、有機酸が挙げられ、例えば、炭酸ガス、亜硫酸ガス、硫酸、塩酸、しゅう酸、リン酸、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、アジピン酸、カプロン酸、乳酸、コハク酸、酒石酸、セバシン酸、p-トルエンスルホン酸、サリチル酸、ほう酸、タンニン酸、アルギン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、フェノール、ピロガロール、フェノール樹脂、レゾルシン樹脂などが挙げられる。
上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、簡易配合系組成物(ビスフェノールA型エポキシ樹脂100質量部に対し、エポキシ-アミンアダクト化合物20質量部、フュームドシリカ1質量部からなる組成物)の80℃におけるゲルタイムが30分以上であることが好ましい。上記簡易配合系組成物は、各成分を指定の質量部で採取し、常温にてプラネタリーミキサーで60分混合して調製する。上記ゲルタイムが30分以上であれば、反応性が穏やかであり、ボイドの発生を抑制し、より外観に優れたフィルムを得ることができる。なお、上記ゲルタイムは、市販のゲルタイマー(例えば、安田式ゲルタイマー)により測定することができる。上記ビスフェノールA型エポキシ樹脂として商品名「jER828」、三菱ケミカル株式会社製)を、上記フュームドシリカとして商品名「AEROSIL 200」、エボニック社製)を用いることができる。
上記エポキシ-アミンアダクト化合物は、市販品を用いることもできる。上記市販品としては、例えば、商品名「アミキュアMY-25」、商品名「アミキュアMY-HK-1」、商品名「アミキュアPN-31」、商品名「アミキュアPN-31J」、商品名「アミキュアPN-40」、商品名「アミキュアPN-40J」、商品名「アミキュアPN-50」、商品名「アミキュアPN-H」(以上、味の素ファインテクノ株式会社製)、商品名「EH4380S」、商品名「EH3616S」、商品名「EH5001P」、商品名「EH4357S」、商品名「EH3615S」、商品名「アデカハードナーEH3293S」、商品名「アデカハードナーEH3366S」、商品名「アデカハードナーEH4346S」(以上、株式会社ADEKA製)などが挙げられる。
上記エポキシ-アミンアダクト化合物の含有量は、上記ビスマレイミド樹脂100質量部に対して、0.4質量部以上であり、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは0.6質量部以上である。上記含有量が0.4質量部以上であることにより、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの柔軟性に優れる。また、上記含有量は、5.0質量部以下が好ましく、より好ましくは3.5質量部以下、さらに好ましくは2.0質量部以下である。上記含有量が5.0質量部以下であると、エポキシ-アミンアダクト化合物の分散性に優れ、凝集物が生じにくく、樹脂組成物の外観が良好となる。
[エポキシ化合物]
上記エポキシ化合物は、分子内(一分子中)に1以上のエポキシ基(オキシラニル基)を少なくとも有する化合物である。なお、上記エポキシ化合物には、上記エポキシ-アミンアダクト化合物に相当する化合物は含まれない。エポキシ化合物を配合することで、上記ビスマレイミド系樹脂と上記エポキシ-アミンアダクト化合物の相溶性が向上し、また、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの柔軟性に優れる。上記エポキシ化合物は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記エポキシ化合物としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、スピロ環型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂、テルペン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ化合物、グリシジルエーテル系エポキシ化合物などが挙げられる。
上記ビスフェノール型エポキシ樹脂としては、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、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、テトラブロムビスフェノールA型エポキシ樹脂などが挙げられる。上記グリシジルエーテル型エポキシ樹脂としては、例えば、トリス(グリシジルオキシフェニル)メタン、テトラキス(グリシジルオキシフェニル)エタンなどが挙げられる。上記グリシジルアミン型エポキシ樹脂としては、例えばテトラグリシジルジアミノジフェニルメタンなどが挙げられる。上記ノボラック型エポキシ樹脂としては、例えば、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、α-ナフトールノボラック型エポキシ樹脂、臭素化フェノールノボラック型エポキシ樹脂などが挙げられる。上記グリシジルアミン系エポキシ化合物としては、例えば、N,N-ビス(2,3-エポキシプロピル)-4-(2,3-エポキシプロポキシ)アニリンなどが挙げられる。上記グリシジルエーテル系エポキシ化合物としては、例えば、グリシジルアルキルエーテルなどが挙げられる。
上記エポキシ化合物は、分子内にエポキシ基を1つ有する単官能エポキシ化合物であってもよいし、分子内にエポキシ基を2以上有する多官能エポキシ化合物であってもよいが、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの耐熱性がより優れる観点から、多官能エポキシ化合物が好ましい。
上記エポキシ化合物は、エポキシ当量が100~280g/eqであることが好ましく、より好ましくは120~220g/eq、さらに好ましくは140~200g/eqである。エポキシ当量が上記範囲内であると、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの高周波領域での誘電特性、耐熱性、及び柔軟性がより良好となる傾向がある。
上記エポキシ化合物の含有量は、上記ビスマレイミド樹脂100質量部に対して、0.05~6.0質量部であり、好ましくは0.5~5.5質量部、より好ましくは2.0~5.0質量部である。上記含有量が0.05質量部以上であることにより、上記ビスマレイミド系樹脂と上記エポキシ-アミンアダクト化合物の相溶性が向上し、また、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの柔軟性に優れる。上記含有量を6.0質量部以下とすることにより、フィルムの高周波領域での誘電特性に優れるものとすることができる。
[有機過酸化物系硬化剤]
本発明の樹脂組成物は、さらに、有機過酸化物系硬化剤を含むことが好ましい。上記有機過酸化物系硬化剤は、ビスマレイミド系樹脂の硬化を促進し、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの耐熱性をより向上させることができる。上記有機過酸化物系硬化剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
上記有機過酸化物系硬化剤としては、例えば、ラウロイルパーオキシド、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、t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート、2,5-ジメチル-2,5-ビス(2-エチルヘキサノイルパーオキシ)ヘキサン、t-ヘキシルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシイソブチレート、t-ブチルパーオキシ-3,5,5-トリメチルヘキサノエート、t-ブチルパーオキシラウレートなどが挙げられる。
上記有機過酸化物硬化剤の含有量は、上記ビスマレイミド樹脂100質量部に対して、0.05~5.0質量部が好ましく、より好ましくは0.5~3.0質量部である。上記含有量が0.05質量部以上であると、本発明の樹脂組成物から形成されるフィルムの耐熱性がより向上する。上記含有量が5.0質量部以下であると、フィルムを成形する際に、有機過酸化物硬化剤のブリードアウトやブツの発生をより抑制することができる。
本発明の樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲内において、上述の各成分以外のその他の成分を含有していてもよい。上記その他の成分としては、例えば、溶剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、粘着剤、充填剤、難燃剤、着色剤、重合開始剤、上記ビスマレイミド樹脂及び上記エポキシ化合物以外の熱硬化性化合物、熱可塑性樹脂などが挙げられる。上記その他の成分は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。なお、本発明の樹脂組成物中の硬化剤の総量100質量%中の上記エポキシ-アミンアダクト化合物及び上記有機過酸化物系硬化剤の合計の含有割合は、90質量%以上が好ましく、より好ましくは95質量%以上である。
上記溶剤としては、有機溶剤が好ましい。上記有機溶剤としては、例えば、メチルエチルケトン、トルエン、メタノール、テトラリンなどが挙げられる。上記溶剤は、一種のみを使用してもよいし、二種以上を使用してもよい。
本発明の樹脂組成物中の溶剤の含有量は、特に限定されないが、樹脂成分(上記ビスマレイミド樹脂、上記エポキシ-アミンアダクト化合物、及び上記エポキシ化合物を含む)100質量部に対して、20~200質量部が好ましく、より好ましくは30~150質量部、さらに好ましくは40~100質量部である。
本発明の樹脂組成物は、特に限定されず、公知乃至慣用の方法により製造することができる。例えば、上記各成分を混合し、ホモミキサー、パドルミキサーなどで撹拌して製造することができる。
本発明の樹脂組成物(熱硬化性樹脂組成物)をフィルム状に成形し、樹脂組成物中の硬化性成分を硬化させることでフィルム(樹脂フィルム)を作製することができる。なお、本明細書において、本発明の樹脂組成物から形成されたフィルムを「本発明のフィルム」と称する場合がある。
本発明のフィルムの厚さは、特に限定されないが、5~200μmが好ましく、より好ましくは5~150μmである。上記厚さが上記範囲内であると、高周波領域での誘電特性、柔軟性、及び耐熱性に優れるフレキシブルプリント配線板用樹脂フィルムとして好ましく使用することができる。
本発明のフィルムの周波数10GHzにおける誘電率は、3.1以下が好ましく、より好ましくは3.0以下である。上記誘電率が3.1以下であると、伝送特性に優れたプリント配線板に好ましく使用することができる。
本発明のフィルムの周波数10GHzにおける誘電正接は、0.005以下が好ましく、より好ましくは0.004以下である。上記誘電正接が0.005以下であると、伝送特性に優れたプリント配線板に好ましく使用することができる。
本発明のフィルムの初期破断強度は、特に限定されないが、15MPa以上が好ましく、より好ましくは18MPa以上である。上記初期破断強度が15MPa以上であると、充分な強度を有し、プリント配線板に好ましく使用することができる。なお、上記破断強度は、25μm、幅10mmのフィルムについて、JISK 7127に従って、引張速度50mm/minの条件で測定して求められる。
本発明のフィルムの、加熱後の破断強度(加熱後破断強度)は、特に限定されないが、15MPa以上が好ましく、より好ましくは18MPa以上である。上記初期破断強度が15MPa以上であると、充分な強度を有し、プリント配線板に好ましく使用することができる。なお、上記破断強度は、25μm、幅10mmのフィルムについて、JISK 7127に従って、引張速度50mm/minの条件で測定して求められる。なお、加熱条件は、リフロー工程を想定し、フィルムがオーブン内にて260℃の熱風に1分間曝されるような温度プロファイルとする。
本発明のフィルムの、下記式で求められる破断強度増加率は、特に限定されないが、0%以上であることが好ましく、より好ましくは5%以上、さらに好ましくは10%以上である。上記破断強度増加率が0%以上であると、耐熱性に優れ、プリント配線板に好ましく使用することができる。
破断強度増加率[%]=(加熱後破断強度/初期破断強度)×100-100
本発明のフィルムは、高周波領域での誘電特性、耐熱性、及び柔軟性に優れる。さらに、銅箔等の金属箔との密着性(接着性)にも優れる。このため、高速伝送が必要なフレキシブルプリント配線板への適用が可能である。すなわち、本発明のフィルムは、フレキシブルプリント配線板用樹脂フィルム(特に、電気回路を積載するための基材フィルム)であることが好ましい。本発明のフィルムをプリント配線板(特に、フレキシブルプリント配線板)に用いることにより本発明のフィルムを有するプリント配線板(特に、フレキシブルプリント配線板)を得ることができる。
本発明のフィルムを金属箔上に積層することにより、樹脂付き金属箔を得ることができる。上記樹脂付き金属箔は、金属箔と、上記金属箔上に積層された本発明のフィルムとを備える。上記金属箔としては、銅、アルミ、鉄、金、銀、ニッケル、パラジウム、クロム、モリブデン、これらの合金の箔などが挙げられる。中でも、加工性、屈曲性、電気伝導率等の観点から銅箔が好ましい。本発明のフィルムは、金属箔(特に、銅箔)との密着性にも優れる。上記金属箔の表面は、本発明のフィルムとの密着力を高める観点から、化学的表面処理又は物理的表面処理、例えば、化学的粗化;めっき;アルミニウムアルコラート、アルミニウムキレート、シランカップリング剤などによる表面処理が施されていてもよい。
上記樹脂付き金属箔は、例えば、本発明の樹脂組成物を、離型処理したポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に厚さが均一になるように塗布し、必要に応じて脱溶剤を行ってフィルム状組成物層を作製し、そのフィルム状組成物層を銅板に貼り付け、加熱しながらプレスし硬化させることにより製造することができる。この際、加熱温度が80~130℃、面圧力5~20kg/cm2の条件下で5~10分間加熱しながらプレスすることが好ましい。
上記樹脂付き金属箔は、銅張積層板、フレキシブルプリント配線板等のプリント配線板に用いることができる。
上記銅張積層板は、プリント基板用の材料の一種で、例えば、本発明のフィルム又は、本発明のフィルムがガラス布等の繊維基材に含浸したものに銅箔を張り合わせたものである。
上記銅張積層板は、例えば、樹脂付き銅箔における本発明のフィルム面が繊維基材に接するように貼り付け、加熱しながらプレスして成形することにより作製することができる。上記プレスは、加熱温度が160~200℃、面圧力が15~40kg/cm2の条件下で30~120分間プレスして行うことが好ましい。上記プレスは、加熱温度が160~180℃、面圧力が20~30kg/cm2の条件下で30~90分間プレスして行うことがより好ましい。なお、繊維基材の両面に樹脂付き銅箔を設けてもよい。
上記フレキシブルプリント配線板は、上記樹脂付き金属箔である基材と、当該基材の金属箔上に形成された電気回路とを備える。上記フレキシブルプリント配線板は、例えば、上記銅張積層板にパターンエッチングをして回路を形成し、カバーレイを熱圧着することにより作製することができる。上記熱圧着は、加熱温度が160~200℃、面圧力が15~40kg/cm2の条件下で30~120分間プレスすることが好ましく、加熱温度が160~180℃、面圧力が20~30kg/cm2の条件下で30~90分間プレスすることがより好ましい。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例にのみ限定されるものではない。なお、表に記載の配合量は、各成分の相対的な配合量であり、特記しない限り「質量部」で表す。また、「-」はその成分を配合しないことを示す。
実施例1~5、比較例1~4
(樹脂組成物)
トルエンとメチルエチルケトンの混合溶媒に、固形分40質量%となるように、表に記した各成分を配合して混合し、実施例及び比較例の各樹脂組成物を調製した。使用した各成分の詳細は後述の通りである。
(フィルム)
得られた上記樹脂組成物を、離型処理したPETフィルムに厚さが約100μmとなるように塗布し、100℃で3分間加熱処理を行って溶剤を揮発させ、さらに125℃で3日間加熱処理を行って樹脂成分を硬化させ、厚さ25μmのフィルムを作製した。
・BMI2500:商品名「BMI-2500」、DESIGNER MOLECURES Inc.製、上記式(1)で表されるビスマレイミド樹脂(n=10~400、ガラス転移温度126℃)
・BMI3000:商品名「BMI-3000」、DESIGNER MOLECURES Inc.製、上記式(1)で表されるビスマレイミド樹脂(n=1~10、ガラス転移温度47℃)
・jER828:商品名「jER828」、三菱ケミカル株式会社製
・1032H60:商品名「jER1032H60」、三菱ケミカル株式会社製
・PN-40J:商品名「アミキュアPN-40J」、味の素ファインテクノ株式会社製、エポキシ-アミンアダクト化合物(上記ゲルタイム30分超)88質量%、エポキシ化合物12質量%
・DCP:商品名「Dicumyl Peroxide」、東京化成工業株式会社製
・カヤヘキサAD:商品名「カヤヘキサAD」、化薬アクゾ株式会社製
(評価)
実施例及び比較例で得られた各樹脂組成物及びフィルムについて以下の通り評価した。評価結果は表に記載した。なお、実施例1については、誘電率及び誘電正接の測定を行わなかった。また、比較例2~4については、フィルムの硬化が不充分であったため引張強度を測定することができず、耐熱性を評価することができなかった。
(1)誘電率、誘電正接
得られた上記樹脂組成物を、深さ0.7mm、縦120mm、横70mmの型に流し込み、金属ヘラで表面を平らにした後、常温で24時間放置し、溶剤を乾燥させた。その後、厚み0.5mm、縦110mm、横70mmのフッ素樹脂製の型に入れ、型の上下をフッ素樹脂シートで挟み込み、180℃で60分間、1MPaでプレスし、成形品を得た。プレス機は、高温真空プレス機「KVHC-II型」(北川精機株式会社製)を用いた。得られた成形品を縦方向に約2mm幅でカットし、サンプルを作製した。空洞共振器摂動法により、3つのサンプルについて、誘電率、誘電正接を測定し、平均値を求めた。ネットワークアナライザーは、Agilent Technologies社製E8361A、空洞共振器は、株式会社関東電子応用開発製「CP531」(10GHz)を用いた。
(2)柔軟性
得られた上記フィルムに100gの重りを載せて当該フィルムを180°折り曲げた後の、折り曲げ箇所におけるクラックの有無を確認した。そして、柔軟性について下記の評価基準で評価した。
[評価基準]
○(良好):クラックの発生が無い
×(不良):クラックの発生がある
(3)耐熱性
得られた上記フィルムについて、厚さ25μm×幅10mm×長さ150mmのサイズに打ち抜き、評価用サンプルを作製した。次に、評価用サンプルについて、JISK 7127に従って、引張速度50mm/minの条件で破断強度(初期破断強度)を測定した。そして、別途同じ評価用サンプルを作製し、評価用サンプルがオーブン内にて260℃の熱風に1分間曝されるような温度プロファイルに設定したリフロー工程を通過させ、リフロー後の評価用サンプルについて、JISK 7127に従って、引張速度50mm/minの条件で破断強度(リフロー通過後破断強度)を測定した。そして、下記式により破断強度増加率を求め、耐熱性について下記の評価基準で評価した。
破断強度増加率[%]=(リフロー通過後破断強度/初期破断強度)×100-100
[評価基準]
○(良好):破断強度増加率が10%以上
△(使用可能):破断強度増加率が0%以上10%未満
×(不良):破断強度増加率が0%未満
本発明の樹脂組成物から形成されたフィルム(実施例)は、高周波領域における誘電率及び誘電正接が小さく、誘電特性に優れ、柔軟性及び耐熱性にも優れていた。一方、エポキシ化合物の含有量が多い場合(比較例1)、誘電率が高く、誘電特性が劣っていた。エポキシ化合物及びエポキシ-アミンアダクト化合物の含有量が少ない場合(比較例2)、誘電率が高く、誘電特性が劣っており、さらに、フィルムが脆く、柔軟性が劣っていた。エポキシ-アミンアダクト化合物の含有量が少ない場合(比較例3)、フィルムに裂けが発生し、柔軟性が劣っていた。また、エポキシ化合物及びエポキシ-アミンアダクト化合物を配合せず、有機過酸化物系硬化剤を用いた場合(比較例4)、フィルムが脆く、柔軟性が劣っていた。