KR20220049385A - Phosphorous compound - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 일 측면은 인계 화합물에 관한 것으로서, 구체적으로는 난연제로 사용가능한 인계 화합물에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a phosphorus-based compound, and specifically relates to a phosphorus-based compound that can be used as a flame retardant.
일반적으로 컴퓨터, 카메라, 텔레비전 등의 전자제품을 구동하기 위하여 인쇄회로기판(Printed Circuit Board; PCB)이 사용된다. 인쇄회로기판은 페놀이나 에폭시 등의 절연 베이스 필름에 구리 등과 같은 얇은 박막을 붙인 다음, 이를 원하는 형태로 패터닝하여 부품을 전기적으로 연결시켜주고 지지해주는 회로연결용 부품이다.In general, a printed circuit board (PCB) is used to drive electronic products such as computers, cameras, and televisions. A printed circuit board is a circuit connection component that electrically connects and supports the components by attaching a thin film such as copper to an insulating base film such as phenol or epoxy, and then patterning it in a desired shape.
최근 전자기기의 경박단소화 및 친환경 추세에 따라 인쇄회로기판에 대한 난연성, 내열성, 내습성, 효율성 및 열전도성 등 고성능화 요구가 증대되고 있어, 인쇄회로기판의 기초 소재인 동박적층판(Copper Clad Laminate, CCL), 연동박적층판(Flexible Copper Clad Laminate, FCCL) 및 금속 동박적층판(Metal Copper Clad Laminate, MCCL) 등에 대해서도 고성능의 구현이 요구된다.In accordance with the recent trend of light, thin, compact and eco-friendly electronic devices, the demand for high performance such as flame retardancy, heat resistance, moisture resistance, efficiency and thermal conductivity for printed circuit boards is increasing. CCL), Flexible Copper Clad Laminate (FCCL), and Metal Copper Clad Laminate (MCCL) are also required to implement high performance.
동박적층판은 인쇄회로기판의 원자재로써 종이 혹은 유리 등의 절연제에 화합물을 결합한 시트 여러 겹을 가열 가압 처리한 후 얻어진 절연판을 적층판이라 하고, 이러한 적층판의 한쪽 면이나 양면에 동박을 붙인 것으로서, 여기에 이용되는 절연 재료에는 최근의 환경규제에 따하 납을 불포함(Lead free)해야하는 등의 요구 사항이 높아지게 되었고, 회로 선폭이 줄어듦에 따라 단위 면적당 보다 많은 부품이 탑재되어 고속 신호를 전송시킬 때 상당한 열이 발생하고 있다.A copper clad laminate is a raw material for a printed circuit board, and an insulating plate obtained after heating and pressurizing several layers of sheets combining a compound with an insulating material such as paper or glass is called a laminate. According to recent environmental regulations, the requirements for insulating materials used have increased, such as lead-free, and as the circuit line width is reduced, more parts are mounted per unit area, and considerable heat is generated when high-speed signals are transmitted. is occurring
이러한 열은 부품과 소재간의 CTE 차이에 따른 기판의 변형 등의 문제를 야기 할 수 있고, 솔더링(Soldering) 온도가 20℃ ~ 40℃ 상승하여, 소재에서는 Lead Free High Tg, 고내열 등의 특성이 요구되고 있다.Such heat can cause problems such as deformation of the board due to the difference in CTE between parts and materials, and the soldering temperature rises from 20℃ to 40℃, so the material has characteristics such as lead free high Tg and high heat resistance is being demanded
에폭시 조성물은 뛰어난 특성에 기인하여 전기, 전자기기의 부품에 널리 사용되어 왔으나 에폭시/경화제 조성물은 경화 메커니즘에서 구조적으로 이차알콜(secondary alcohol)의 생성으로 인해 전기적 특성 중 유전율이 저하되는 단점이 있다.Epoxy composition has been widely used for parts of electric and electronic devices due to its excellent properties, but the epoxy/curing agent composition has a disadvantage in that the dielectric constant among electrical properties is lowered due to the generation of secondary alcohol structurally in the curing mechanism.
또한, 에폭시 수지의 경우 화재에 대한 안전성을 확보하기 위해 할로겐화된 난연성 에폭시 화합물을 이용하게 되면서 유해한 할로겐 화합물이나 폴리브롬화된 디벤조다이옥신 및 푸란 등을 생성하여 환경문제에서 자유롭지 못한 한계가 있었고, 고분자에 첨가되어 난연 특성을 향상시키기 위한 첨가형 난연재 들은 여러 기계적 특성을 저하시켜 활용하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, in the case of epoxy resins, halogenated flame-retardant epoxy compounds are used to ensure safety against fire, and harmful halogen compounds or polybrominated dibenzodioxins and furans are generated, so there is a limit not to be free from environmental problems. Addition-type flame retardants to improve flame retardant properties have a problem in that they are difficult to utilize because they deteriorate various mechanical properties.
이러한 수지의 사용시 난연특성을 향상시키기 위한 난연 경화제가 일반적으로 사용되고 있다. 난연 경화제는 수지 또는 화합물에 물리적, 화학적으로 첨가되어 발화를 늦추고 연소의 확대를 막아주는 첨가물로서, 크게 반응형과 첨가형으로 나뉘어진다.When using such a resin, a flame-retardant curing agent for improving flame-retardant properties is generally used. A flame retardant curing agent is an additive that is physically and chemically added to a resin or compound to slow ignition and prevent the spread of combustion, and is largely divided into reactive and additive types.
반응형 난연 경화제는 분자 내에 관능기를 가지고 화학적으로 반응하여 난연 효과를 지속시키는 방식으로 작용하고, 첨가형 난연 경화제는 물리적으로 혼합, 첨가, 분산되어 작용된다.The reactive flame-retardant curing agent has a functional group in the molecule and reacts chemically to maintain the flame-retardant effect, and the additive-type flame-retardant curing agent is physically mixed, added, and dispersed.
첨가형 난연 경화제는 중합체와 화학적 반응을 일으키지 않으므로 기질로부터 손실되어 난연 효과가 떨어지는 문제가 발생할 수 있어 반응형 난연 경화제 대비 한계가 존재하며, 반응형 난연 경화제의 경우 많은 양의 투입시 중합체의 분자량 상승에 의한 겔화 현상이 일어나거나 경화밀도가 낮아져 경화물의 내열, 접착 특성이 열화되는 문제점이 있다.Since the additive-type flame-retardant curing agent does not cause a chemical reaction with the polymer, it is lost from the substrate and may cause a problem that the flame-retardant effect is lowered, so there is a limit compared to the reactive flame-retardant curing agent. There is a problem in that the heat resistance and adhesive properties of the cured product are deteriorated due to the gelation phenomenon occurring or the curing density being lowered.
이에, 이러한 문제를 해결하기 위하여 기존의 난연 경화제들을 대체 가능한난연제로서 난연 특성을 향상시키면서도 난연 경화제의 첨가에 의해 경화물의 유전특성과 같은 물성이 나빠지는 문제를 해결하기 위한 연구가 필요한 실정이다.Accordingly, in order to solve this problem, it is necessary to study to solve the problem of deterioration of physical properties such as dielectric properties of the cured product by the addition of the flame retardant curing agent while improving the flame retardant properties as a flame retardant that can replace the existing flame retardant curing agents.
본 발명의 일 측면은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 수지 조성물에 혼합 시 우수한 난연특성을 제공하면서도 유리전이온도 및 경화 후 접착특성과 같은 물성이 열화되지 않는 인계 화합물을 제공하는 데에 그 목적이 있다. One aspect of the present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and provides a phosphorus-based compound that does not deteriorate physical properties such as glass transition temperature and adhesive properties after curing while providing excellent flame retardant properties when mixed in a resin composition It is intended to
또한, 인계 화합물을 포함하여 우수한 난연특성을 가지면서도 유전상수 및 유전손실이 낮은 저유전 특성의 기판을 제공할 수 있는 수지 조성물을 우수한 생산성 및 낮은 생산가격으로 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, an object of the present invention is to provide a resin composition capable of providing a substrate having low dielectric properties with low dielectric constant and dielectric loss while having excellent flame retardant properties, including phosphorus-based compounds, with excellent productivity and low production price.
본 발명의 일 측면은 하기 화학식 1의 구조를 가지는 인계 화합물이다.One aspect of the present invention is a phosphorus-based compound having a structure of Formula 1 below.
(화학식 1)(Formula 1)
(이 때, R1, R2는 아릴(aryl)기 또는 치환된 아릴기가 각각 독립되거나 결합된 구조, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 각각 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)(In this case, R1 and R2 are an aryl group or a substituted aryl group, each independently or combined, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclo hexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is an integer from 0 to 2)
여기에서,From here,
상기 인계 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 것이 좋다.The phosphorus-based compound may have a structure represented by the following formula (2).
(화학식 2)(Formula 2)
(이 때, R3는 구조이며, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)(In this case, R3 is structure, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is integer from 0 to 2)
본 발명의 다른 측면은, 하기 화학식 1의 구조를 가지는 인계 화합물; 및Another aspect of the present invention, a phosphorus compound having a structure of Formula 1; and
폴리페닐렌계 수지; 를 포함하는 난연성 수지 조성물이다.polyphenylene-based resin; It is a flame retardant resin composition comprising a.
(화학식 1)(Formula 1)
(이 때, R1, R2는 아릴(aryl)기 또는 치환된 아릴기가 각각 독립되거나 결합된 구조, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 각각 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)(In this case, R1 and R2 are an aryl group or a substituted aryl group, each independently or combined, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclo hexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is an integer from 0 to 2)
여기에서, 상기 인계 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 것이 좋다.Here, the phosphorus-based compound may have a structure of the following formula (2).
(화학식 2)(Formula 2)
(이 때, R3는 구조이며, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)(In this case, R3 is structure, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is integer from 0 to 2)
이 때, 상기 폴리페닐렌계 수지는 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 수지인 것이 좋으며, 비스말레이미드계 수지;를 더 포함하는 것이 좋고, 개시제(Initiator)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the polyphenylene-based resin is preferably a polyphenylene oxide (PPO) resin, and preferably further includes a bismaleimide-based resin, and further includes an initiator.
또한, 상기 폴리페닐렌 옥사이드 수지 100 중량부에 대하여,In addition, with respect to 100 parts by weight of the polyphenylene oxide resin,
상기 인계 화합물 66.7 내지 100 중량부를 포함하는 것이 바람직하며,It is preferable to include 66.7 to 100 parts by weight of the phosphorus compound,
이 때, 상기 폴리페닐렌 옥사이드 수지 100 중량부에 대하여,At this time, with respect to 100 parts by weight of the polyphenylene oxide resin,
상기 비스말레이미드계 수지 22 내지 44 중량부,22 to 44 parts by weight of the bismaleimide-based resin;
상기 개시제 2 내지 11 중량부를 포함하는 것이 좋다.It is preferable to include 2 to 11 parts by weight of the initiator.
또, 상기 난연성 수지 조성물의 경화 후 JIS-C-6481 방법으로 1GHz 주파수에서 측정한 유전상수(Dk)가 3.30 내지 3.60이고,유전손실(Df)이 0.0030 내지 0.0050 인 것이 좋다.In addition, it is preferable that the dielectric constant (Dk) measured at 1 GHz frequency by the JIS-C-6481 method after curing the flame retardant resin composition is 3.30 to 3.60, and the dielectric loss (Df) is 0.0030 to 0.0050.
또, 전술한 난연성 수지 조성물로부터 회로기판을 제조할 수 있다.In addition, a circuit board can be manufactured from the above-described flame retardant resin composition.
본 발명의 일 측면에 따른 인계 화합물은 종래의 인계 난연 경화제가 가지는 난연특성을 가지면서도 치환기 및 말단에 포함되는 비닐기 구조로 인하여 수지 조성물의 폴리페닐렌계 수지와 반응하여 경화 후 내열성, 저유전특성을 우수하게 유지할 수 있는 장점을 갖는다.The phosphorus-based compound according to an aspect of the present invention has the flame retardant properties of the conventional phosphorus-based flame-retardant curing agent, but reacts with the polyphenylene-based resin of the resin composition due to the vinyl group structure included in the substituent and the terminal, and heat resistance and low dielectric properties after curing has the advantage of maintaining excellent
본 발명의 일 측면에 따른 인계 화합물은 라디칼 중합에 의해 수지 조성물의 경화에 참여하여 경화된 수지조성물의 난연성을 향상시키고 저유전 특성 향상에 기여한다.The phosphorus-based compound according to an aspect of the present invention participates in curing the resin composition by radical polymerization to improve the flame retardancy of the cured resin composition and contribute to improvement of low dielectric properties.
또한, 본 발명의 다른 측면인 난연성 수지 조성물은 신규한 인계 화합물과 폴리페닐렌계 수지를 포함함으로써 종래 인계 난연 경화제를 포함하는 수지 조성물이 경화 메커니즘상 알코올을 형성하여 유전율이 저하되는 문제를 해결할 수 있다.In addition, the flame-retardant resin composition, which is another aspect of the present invention, includes a novel phosphorus-based compound and a polyphenylene-based resin, thereby solving the problem that the conventional resin composition including the phosphorus-based flame-retardant curing agent forms alcohol on the curing mechanism to reduce the dielectric constant. .
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Prior to describing the present invention in detail below, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments and is not intended to limit the scope of the present invention, which is limited only by the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art, unless otherwise stated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, unless stated otherwise, the term comprise, comprises, comprising is meant to include the stated object, step or group of objects, and steps, and any other object. It is not used in the sense of excluding a step or a group of objects or groups of steps.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the other hand, various embodiments of the present invention may be combined with any other embodiments unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 제1측면은 인계 화합물로서, 인을 포함하며 하기 화학식 1과 같은 구조를 가지는 화합물이다.A first aspect of the present invention is a phosphorus-based compound, which includes phosphorus and has a structure as shown in Formula 1 below.
(화학식 1)(Formula 1)
화학식 1의 구조에서 R1, R2는 각각 아릴(Aryl)기 또는 알킬기 또는 아릴기가 치환된 아릴기이고, 바람직하게는 페닐기 또는 치환된 페닐기인 것이 좋으며, R1 및 R2는 아릴기 또는 치환된 아릴기가 각각 독립되거나 서로 결합된 구조인 것이 좋다.In the structure of Formula 1, R1 and R2 are each an aryl group or an alkyl group or an aryl group substituted with an aryl group, preferably a phenyl group or a substituted phenyl group, R1 and R2 are each an aryl group or a substituted aryl group It is preferable that the structure is independent or combined with each other.
아릴기 또는 치환된 아릴기가 서로 결합된 구조란, R1 및 R2가 각각 아릴기 또는 치환된 아릴기 구조로 이루어지면서도 R1과 R2 사이에 결합이 형성되어 하나의 화합물이 2개의 결합을 통해 인 또는 인에 결합된 산소와 결합되는 것을 의미하며, 예를들어 하기 화학식 2에 나타낸 구조인 9,10 - 다이하이드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, DOPO)구조가 이에 해당한다.A structure in which an aryl group or a substituted aryl group is bonded to each other means that a bond is formed between R1 and R2 while R1 and R2 each have an aryl group or a substituted aryl group structure, so that one compound is phosphorus or It means to be combined with oxygen bonded to phosphorus, for example, 9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (9,10-dihydro- 9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (DOPO) structure corresponds to this.
화학식 1에서 X는 수소(-H), 메틸(-CH3) 또는 트리플루오로메틸기(-CF3)이며, Y는 수소(-H), 메틸(-CH3) 또는 트리플루오로메틸기(-CF3), 에틸(-C2H5), 사이클로헥실 또는 페닐기이다.In Formula 1, X is hydrogen (-H), methyl (-CH 3 ), or a trifluoromethyl group (-CF 3 ), Y is hydrogen (-H), methyl (-CH 3 ), or a trifluoromethyl group (- CF 3 ), ethyl (—C 2 H 5 ), cyclohexyl or a phenyl group.
또한, 화학식 1에서 n은 각각 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수이다.Also, in Formula 1, n is an integer of 0 to 1, m is an integer of 1 to 2, and l is an integer of 0 to 2.
인계 화합물은 인 원자를 포함하는 화합물로서 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물인 것이 좋으며, 구체적으로는 인-산소 이중결합을 포함하는 포스핀옥사이드계 또는 포스페이트계 화합물일 수 있다.The phosphorus-based compound is preferably a phosphine-based or phosphite-based compound as a compound containing a phosphorus atom, and specifically, may be a phosphine oxide-based or phosphate-based compound including a phosphorus-oxygen double bond.
더욱 구체적으로, 인계 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 화합물인 것이 바람직하다.More specifically, the phosphorus-based compound is preferably a compound having a structure of the following formula (2).
(화학식 2)(Formula 2)
(이 때, R3는 구조이며, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수.)(In this case, R3 is structure, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is An integer from 0 to 2.)
하기 화학식 3은 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물로 사용될 수 있는 화합물의 구조를 나타낸 것이다.The following Chemical Formula 3 shows the structure of a compound that can be used as a phosphine-based or phosphite-based compound.
본 발명에서는 후술할 인계 화합물이 단독 또는 혼합되어 사용되는 것도 가능하다.In the present invention, the phosphorus-based compounds to be described later may be used alone or in combination.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 하기 화학식 3의 (a)의 구조인 다이페닐포스핀옥사이드(Diphenyl phosphine oxide, DPO)로부터 합성되어 해당 구조를 포함하는 다이페닐포스핀옥사이드계 화합물을 개시하며, 또 다른 실시예는 하기 화학식 3의 (b)의 구조인 9, 10 - 다이하이드로-9-옥사-10-포스파페난트렌-10-옥사이드(9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide, DOPO)로부터 합성되어 해당 구조를 포함하는 인계 화합물을 개시한다.A preferred embodiment of the present invention discloses a diphenylphosphine oxide-based compound synthesized from diphenyl phosphine oxide (DPO) having the structure of (a) of Formula 3 below and including the structure, and Another embodiment is 9, 10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene-10-oxide (9,10-dihydro-9-oxa-10-phosphaphenanthrene- A phosphorus-based compound synthesized from 10-oxide, DOPO) and including the structure is disclosed.
(화학식 3)(Formula 3)
이와 같이 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물을 사용하는 경우 난연효과를 나타내는 방법은 통상 2가지로 이해된다. 첫번째로 고체상 저해 방법은 인계 화합물이 난연제로서 차르(Char)를 형성하여 열이 내부로 전달되는 것을 방지하는 방식이고, 두번째로 기상 저해 방법은 연소시 화학적 구조를 변화시키고 라디칼 연쇄반응을 중지시킴으로써 연소를 방해한다.As such, when using a phosphine-based compound or a phosphite-based compound, two methods are generally understood to exhibit a flame retardant effect. First, the solid phase inhibition method is a method in which the phosphorus-based compound forms Char as a flame retardant to prevent heat from being transferred to the inside, and secondly, the gas phase inhibition method changes the chemical structure during combustion and stops the radical chain reaction by stopping the radical chain reaction. interfere with
본 발명의 바람직한 일 실시예인 인계 화합물은 인계 비닐 화합물이다.The phosphorus-based compound as a preferred embodiment of the present invention is a phosphorus-based vinyl compound.
인계 비닐 화합물이란, 인(P)원자를 포함하는 화합물로서, 포스핀계 화합물, 포스파이트계 화합물 및 이들의 유도체를 포함하는 화합물이고, 비닐(vinyl) 작용기를 포함하는 화합물을 의미한다.The phosphorus-based vinyl compound refers to a compound including a phosphorus (P) atom, a compound including a phosphine-based compound, a phosphite-based compound, and derivatives thereof, and a compound including a vinyl (vinyl) functional group.
이 때, 인계 화합물은 관능기로 비닐(vinyl)기를 포함하는 것을 특징으로 하며, 화학식 1의 R3는 화학식 2에 표시한 구조와 같이 말단에 비닐기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In this case, the phosphorus-based compound is characterized in that it contains a vinyl (vinyl) group as a functional group, and R3 of Formula 1 is characterized in that it includes a vinyl group at the terminal as in the structure shown in Formula 2.
비닐기를 말단에 포함함으로 인하여, 인계 화합물은 관능기를 포함하는 다른 단량체 또는 수지와 반응하여 중합체를 형성하는 것이 가능하고, 인계 화합물이 포함되어 중합된 공중합체는 인계 화합물의 난연 특성에 의해 난연성 공중합체로 활용될 수 있고, 해당 공중합체를 포함하는 난연성 수지 조성물이 얻어질 수 있다.Due to the inclusion of the vinyl group at the terminal, the phosphorus-based compound can react with other monomers or resins containing a functional group to form a polymer, and the copolymer including the phosphorus-based compound is a flame retardant copolymer due to the flame retardant properties of the phosphorus-based compound. can be utilized, and a flame-retardant resin composition including the copolymer can be obtained.
인계 화합물은 말단에 비닐기를 포함하면서 인계 화합물을 포함하는 수지 조성물의 제조시 수지 조성물의 유리전이온도가 낮아지거나 수지조성물의 경화 후 경화물의 유전율 및 유전손실이 증가되는 현상을 최소화하기 위하여 R3와 같은 구조를 포함하는 것이 바람직하다.In order to minimize the phenomenon that the glass transition temperature of the resin composition is lowered or the dielectric constant and dielectric loss of the cured product after curing of the resin composition is increased, such as R3, It is preferred to include a structure.
본 발명의 인계 화합물의 구조는 다음과 같은 단계로 반응을 수행하여 얻어질 수 있다.The structure of the phosphorus compound of the present invention can be obtained by performing the reaction in the following steps.
인계 화합물의 제조방법은 후술할 제1단계 및 제2단계를 포함하여 이루어진다.The method for preparing the phosphorus compound comprises a first step and a second step to be described later.
제1단계는 반응물로서 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물 및 비스페놀계 단량체를 사용하여 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물과 비스페놀계 단량체를 반응시켜 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물의 인 원자와 비스페놀계 단량체의 탄소 간의 결합을 형성하는 단계로서, 인계 화합물이 생성물로 얻어지는 단계이다.In the first step, the phosphorus atom of the phosphine or phosphite compound and the carbon of the bisphenol monomer by reacting the phosphine or phosphite compound with a bisphenol monomer using a phosphine or phosphite compound and a bisphenol monomer as reactants As a step of forming a bond between the phosphorus compounds, it is a step in which a phosphorus compound is obtained as a product.
제1단계의 반응에 의해 포스핀계 또는 포스파이트계 화합물에서 인에 결합되어 있던 수소원자가 이탈되고, 비스페놀 단량체에서 벤질자리에 위치한 탄소가 치환되고, 비스페놀 단량체에서 1당량의 페놀분자가 제거될 수 있다.By the reaction of the first step, a hydrogen atom bonded to phosphorus is released from the phosphine-based or phosphite-based compound, the carbon located at the benzyl site is substituted in the bisphenol monomer, and 1 equivalent of a phenol molecule can be removed from the bisphenol monomer. .
제1단계의 반응에서 반응물로 사용되는 비스페놀계 단량체는 제한되지 않으며, 비스페놀 A(BPA), 비스페놀 F(BPF), 비스페놀 B(BPB), 비스페놀 P(BPP), 비스페놀 Z(BPZ), 비스페놀 AF(BPAF) 및 비스페놀 AP(BPAP)로 이루어지는 군에서 선택되는 하나 이상의 비스페놀계 단량체가 사용될 수 있다.The bisphenol-based monomer used as a reactant in the reaction of the first step is not limited, and bisphenol A (BPA), bisphenol F (BPF), bisphenol B (BPB), bisphenol P (BPP), bisphenol Z (BPZ), bisphenol AF One or more bisphenol-based monomers selected from the group consisting of (BPAF) and bisphenol AP (BPAP) may be used.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 제1단계의 반응물로서 다이페닐포스핀옥사이드 및 비스페놀 A 단량체를 사용한다.A preferred embodiment of the present invention uses diphenylphosphine oxide and bisphenol A monomer as reactants in the first step.
비스페놀 A 단량체를 사용하는 경우 제1단계의 반응이 높은 수율로 일어날 수 있으며, 부반응이 적고, 최종 생성물의 분자량이 높지 않아 최종 생성물을 포함하는 수지 조성물에서 유전특성이나 유리전이온도의 저하가 감소될 수 있다.When a bisphenol A monomer is used, the reaction of the first step can occur in high yield, there are few side reactions, and the molecular weight of the final product is not high, so that the decrease in dielectric properties or glass transition temperature in the resin composition including the final product is reduced. can
제1단계는 비스페놀 단량체를 1당량 이상으로 첨가하여 진행될 수 있고, 비스페놀 단량체(모노머)간의 결합이 이루어진 비스페놀 다이머 또는 올리고머를 포함하는 화합물을 합성하는 단계를 더 포함하는 것도 가능하고, 비스페놀 단량체에서 1당량의 페놀유도체가 결합되는 것이 바람직하며, 이는 화학식 2의 m 이 1 인 경우를 의미한다.The first step may be carried out by adding 1 equivalent or more of a bisphenol monomer, and may further include a step of synthesizing a compound including a bisphenol dimer or oligomer in which a bond between the bisphenol monomers (monomers) is formed. It is preferable that an equivalent amount of a phenol derivative is bound, which means that m in Formula 2 is 1.
비스페놀 단량체가 다이머 또는 올리고머 구조로 포스핀 또는 포스파이트계 화합물과 결합된 생성물을 사용하는 경우, 인계 화합물의 분자량이 증가하고 부반응이 일어나는 문제가 발생할 수 있다.When a product in which a bisphenol monomer is combined with a phosphine or phosphite compound in a dimer or oligomer structure is used, a problem may occur in that the molecular weight of the phosphorus compound increases and side reactions occur.
제2단계는 제1단계에서 얻어진 화합물에 비닐기를 추가하기 위한 반응을 수행하는 단계이다.The second step is a step of performing a reaction for adding a vinyl group to the compound obtained in the first step.
제1단계에서 얻어진 인계 화합물과 말단에 비닐기를 포함하는 화합물을 반응시킴으로써 말단에 비닐기를 포함하는 인계 화합물을 합성할 수 있다.By reacting the phosphorus compound obtained in the first step with a compound having a vinyl group at the terminal, a phosphorus compound having a vinyl group at the terminal can be synthesized.
반응물로 사용되는 말단에 비닐기를 포함하는 화합물로는 비닐벤질할라이드(Vinylbenzylic halide 또는 Vinylbenzyl halide) 또는 알릴할라이드(Allylic halide 또는 Allyl halide)가 사용될 수 있고, 바람직하게는 비닐벤질할라이드인 것이 좋다.As a compound containing a vinyl group at the terminal used as a reactant, vinylbenzyl halide (Vinylbenzylic halide or Vinylbenzyl halide) or allyl halide (Allylic halide or Allyl halide) may be used, and preferably vinylbenzyl halide.
비닐벤질할라이드는 예를들어 비닐벤질 클로라이드, 비닐벤질 브로마이드 또는 비닐벤질 아이오다이드 등이 사용되는 것이 좋다.As the vinylbenzyl halide, for example, vinylbenzyl chloride, vinylbenzyl bromide, or vinylbenzyl iodide is preferably used.
이 때, 비닐벤질 할라이드는 비닐기와 벤질기가 오르소(ortho-) 또는 파라(para-) 배향을 가지는 것이 좋으며, 입체적 장해 등을 고려할 때 파라(para-)배향을 가지는 화합물을 사용하는 것이 바람직하다.In this case, the vinyl benzyl halide preferably has a vinyl group and a benzyl group having an ortho- or para- orientation, and in consideration of steric hindrance, it is preferable to use a compound having a para- orientation. .
제2단계는 제1단계에서 합성된 인계 화합물에서 페놀 산소와 비닐벤질할라이드 또는 알릴할라이드의 할로겐원자가 결합된 탄소 사이에서 이루어지는 치환반응에 의해 진행될 수 있다. In the second step, in the phosphorus compound synthesized in the first step, a substitution reaction between phenol oxygen and the carbon to which the halogen atom of vinylbenzyl halide or allyl halide is bonded may proceed.
이 때, 친핵성 치환반응을 진행하고자 하는 경우 페녹사이드 이온을 친핵체로 활용해 반응을 진행시키기 위하여 염기 조건에서 진행하는 것이 바람직하며, 친핵성 치환반응에 의해 산소-탄소 결합이 이루어진다.In this case, when a nucleophilic substitution reaction is to be carried out, it is preferable to proceed under a basic condition in order to proceed the reaction using a phenoxide ion as a nucleophile, and an oxygen-carbon bond is formed by the nucleophilic substitution reaction.
최종적으로 합성된 인계 화합물은 화학식 1의 구조에서 R1, R2 및 R3 에 각각 적어도 하나 이상의 방향족 고리를 포함하여 이루어지고, R3는 말단에 비닐기를 포함하며, 에테르기, 보다 구체적으로는 아릴알킬에테르기를 포함하는 것이 바람직하다.The phosphorus-based compound finally synthesized includes at least one aromatic ring in each of R1, R2 and R3 in the structure of Formula 1, R3 includes a vinyl group at the terminal, and an ether group, more specifically an arylalkylether group It is preferable to include
하기 반응식은 본 측면의 바람직한 일 실시예에 따른 인계 화합물의 제조단계의 제1단계 및 제2단계 반응을 나타낸 것이다.The following scheme shows the first and second steps of the preparation of the phosphorus compound according to a preferred embodiment of this aspect.
(반응식 1)(Scheme 1)
(반응식 2)(Scheme 2)
본 발명의 다른 측면은 인계 화합물을 포함하는 난연성 수지 조성물이다. 난연성 수지 조성물은 전술한 인계 화합물을 포함하여 난연특성을 가지는 것을 특징으로 하며, 저유전 특성 또는 동박접착력 향상 등의 추가적인 효과를 가지기 위하여 다른 수지 또는 중합체와 혼합되어 수지 조성물을 구성한다. Another aspect of the present invention is a flame retardant resin composition comprising a phosphorus compound. The flame-retardant resin composition is characterized in that it has flame-retardant properties including the aforementioned phosphorus-based compound, and is mixed with other resins or polymers to form a resin composition in order to have additional effects such as low dielectric properties or improved copper foil adhesion.
난연성 수지 조성물은 폭넓은 넓은 주파수 영역과 넓은 온도 범위에서 우수한 전기적 특성, 저유전 특성을 가지는 폴리페닐렌계 수지를 포함한다.The flame retardant resin composition includes a polyphenylene-based resin having excellent electrical properties and low dielectric properties in a wide frequency range and a wide temperature range.
폴리페닐렌계 수지는 예를들어 폴리페닐렌옥사이드(PPO) 수지, 폴리페닐렌에터(PPE) 수지, 폴리페닐렌 설파이드 수지 또는 변성된 폴리페닐렌옥사이드 수지를 포함하며, 여기에서 변성된 폴리페닐렌옥사이드 수지는 폴리페닐렌옥사이드 수지와 High Impact Polystyrene(HIPS)을 블렌딩한 수지를 포함한다.The polyphenylene-based resin includes, for example, a polyphenylene oxide (PPO) resin, a polyphenylene ether (PPE) resin, a polyphenylene sulfide resin, or a modified polyphenylene oxide resin, wherein the modified polyphenylene oxide resin The renoxide resin includes a blend of polyphenylene oxide resin and High Impact Polystyrene (HIPS).
본 발명의 바람직한 일 실시예인 수지 조성물은 폴리페닐렌옥사이드 수지를 포함하여 경화시 낮은 유전계수와 유전손실을 갖는다.A resin composition according to a preferred embodiment of the present invention includes a polyphenylene oxide resin and has a low dielectric constant and dielectric loss upon curing.
폴리페닐렌계 수지는 용매를 제외한 난연성 수지 조성물 중량의 35 내지 50 wt% 로 포함되는 것이 좋고, 바람직하게는 40 내지 45 wt% 로 포함되는 것이 바람직하다.The polyphenylene-based resin is preferably included in an amount of 35 to 50 wt%, preferably 40 to 45 wt%, based on the weight of the flame retardant resin composition excluding the solvent.
폴리페닐렌옥사이드 수지의 함량이 해당 범위보다 낮은 경우 난연성 수지 조성물의 유리전이온도가 낮아지고 동박접착력이 감소되는 문제가 발생할 수 있고, 해당 범위보다 높은 경우 난연성 수지 조성물의 난연특성이 떨어지고, 유전계수 및 유전손실이 높아지는 등의 문제가 발생할 수 있다.When the content of the polyphenylene oxide resin is lower than the corresponding range, the glass transition temperature of the flame-retardant resin composition is lowered and there may be a problem that copper foil adhesion is reduced. and problems such as an increase in dielectric loss may occur.
인계 화합물은 용매를 제외한 난연성 수지 조성물 중량의 30 내지 45 wt%, 바람직하게는 35 지 40 wt% 로 포함되는 것이 바람직하다. The phosphorus compound is preferably included in an amount of 30 to 45 wt%, preferably 35 to 40 wt%, based on the weight of the flame retardant resin composition excluding the solvent.
또한, 인계 화합물은 전체 폴리페닐렌계 수지 함량 100 중량부에 대하여 66.7 내지 100 중량부로 포함되는 것이 좋고, 바람직하게는 78 내지 90 중량부, 더욱 바람직하게는 85 내지 89 중량부로 포함되는 것이 좋다.In addition, the phosphorus compound is preferably included in an amount of 66.7 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total polyphenylene-based resin content, preferably 78 to 90 parts by weight, and more preferably 85 to 89 parts by weight.
인계 화합물의 함량이 해당 범위보다 낮은 경우 난연성 수지 조성물의 경화시 난연특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 해당 범위보다 높은 경우 난연성 수지 조성물의 유리전이온도가 감소하고, 동박접착강도가 저하되는 등의 문제가 발생할 수 있다.If the content of the phosphorus-based compound is lower than the corresponding range, there may be a problem in that the flame retardant properties are lowered during curing of the flame retardant resin composition. of problems may arise.
인계 화합물은 폴리펜닐렌계 수지로 폴리페닐렌 옥사이드계 수지가 사용되는 경우에 인계 화합물에 포함되는 화학식 1 또는 화학식 2의 X, Y 구조에 따라 다른 분자량 및 입체구조를 가지며, 수지 조성물의 경화 후 유전상수 및 유전손실이 달라질 수 있다.The phosphorus-based compound has a different molecular weight and three-dimensional structure depending on the X and Y structures of Formula 1 or Formula 2 included in the phosphorus compound when a polyphenylene oxide-based resin is used as the polypennylene-based resin, and the dielectric after curing of the resin composition Constants and dielectric losses may vary.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 X, Y 구조로 모두 메틸기를 포함함으로써 말단 비닐기의 유연성이 높고 입체 장해가 적으며, 용매 및 기타 다른 수지와의 상용성이 우수하여 수지 조성물의 제조가 용이하고 말단 비닐기와 조성물이 화학 반응하므로 제조 후 경화되는 경화물의 유리전이온도를 유지하면서 저유전특성을 유지할 수 있게 하는 유리한 효과가 있다.A preferred embodiment of the present invention includes both methyl groups in the X and Y structures, so that the terminal vinyl group has high flexibility and low steric hindrance, and excellent compatibility with solvents and other resins makes it easy to prepare a resin composition, Since the terminal vinyl group chemically reacts with the composition, there is an advantageous effect of maintaining the low dielectric properties while maintaining the glass transition temperature of the cured product to be cured after manufacturing.
또한, 화학식 1 및 화학식 2에서 m, l의 값에 따라 말단에 비닐기를 포함하는 사슬의 길이 및 유연성이 달라지므로, 폴리페닐렌 옥사이드 수지와의 반응 후 경화된 경화물의 유전특성이 달라질 수 있으며, 본 발명의 바람직한 일 실시예는 m, l이 모두 1의 값을 가지는 구조를 포함하여 경화물의 유전손실이 낮은 효과를 갖는다.또, 난연성 수지 조성물은 예를들어 기판 등에 활용되는 경우에 동박접착력을 향상시키기 위하여 비스말레이미드계 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 비스말레이미드계 수지는 2이상의 관능기를 포함하므로 가교결합을 형성할 수 있으며, 가교결합을 형성하여 수지 조성물의 유리전이온도를 향상시키고 경화 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the length and flexibility of the chain including a vinyl group at the terminal varies according to the values of m and l in Chemical Formulas 1 and 2, the dielectric properties of the cured product cured after reaction with the polyphenylene oxide resin may vary, A preferred embodiment of the present invention includes a structure in which both m and l have a value of 1, and thus the cured product has an effect of low dielectric loss. In addition, the flame retardant resin composition has, for example, copper foil adhesion when used on a substrate. In order to improve it, it is preferable to include a bismaleimide-based resin. Since the bismaleimide-based resin includes two or more functional groups, it is possible to form a cross-link, and by forming the cross-link, the glass transition temperature of the resin composition can be improved and curing properties can be improved.
비스말레이미드계 수지는 용매를 제외한 난연성 수지 조성물 중량의 10 내지 20 wt% 로 포함되는 것이 좋고, 바람직하게는 12 내지 15 wt% 로 포함되는 것이 바람직하다.The bismaleimide-based resin is preferably included in an amount of 10 to 20 wt%, preferably 12 to 15 wt%, based on the weight of the flame retardant resin composition excluding the solvent.
또한, 비스말레이미드계 수지는 전체 폴리페닐렌계 수지 함량 100 중량부에 대하여 22 내지 44 중량부로 포함되는 것이 좋고, 바람직하게는 26 내지 33 중량부로 포함되는 것이 좋다.In addition, the bismaleimide-based resin is preferably included in an amount of 22 to 44 parts by weight, preferably 26 to 33 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total polyphenylene-based resin content.
비스말레이미드계 수지의 함량이 해당 범위보다 낮은 경우 수지 조성물의 동박접착력이 낮아져 수지조성물을 포함하는 기판의 제조시 접촉된 동박이 박리되는 문제가 발생할 수 있고, 해당 범위보다 높은 경우 난연특성이 떨어지거나 유전계수 및 유전손실이 증가하는 등의 문제가 발생할 수 있다.When the content of the bismaleimide-based resin is lower than the corresponding range, the copper foil adhesion of the resin composition is lowered, and thus a problem in which the contacted copper foil is peeled off during the manufacture of a substrate including the resin composition may occur. Otherwise, problems such as an increase in dielectric coefficient and dielectric loss may occur.
또한, 인계 화합물의 함량은 비스말레이미드계 수지의 함량의 1.5 내지 4.5 배인 것이 좋다. In addition, the content of the phosphorus-based compound is preferably 1.5 to 4.5 times the content of the bismaleimide-based resin.
인계 화합물과 비스말레이미드계 수지의 함량 비율이 해당 범위보다 작은 경우 난연특성에 문제가 있을 수 있고, 해당 범위보다 큰 경우 유리전이온도가 낮아지는 문제가 있을 수 있다.If the content ratio of the phosphorus-based compound and the bismaleimide-based resin is less than the corresponding range, there may be a problem in flame retardant properties.
개시제(Initiator)는 난연성 수지 조성물의 중합반응 또는 경화반응을 촉진시키기 위한 물질이며, 개시제의 종류는 제한되지 않으나, 반응 개시 조건에 따라 광개시제, 열개시제가 사용될 수 있고, 바람직하게는 열경화제인 것이 좋으며, 예를들어 과산화물계, 디알킬계 개시제가 사용되는 것이 좋다.The initiator is a material for accelerating the polymerization or curing reaction of the flame-retardant resin composition, and the type of the initiator is not limited, but a photoinitiator or a thermal initiator may be used depending on the reaction initiation conditions, preferably a thermosetting agent It is preferable to use, for example, a peroxide-based or dialkyl-based initiator.
개시제는 용매를 제외한 난연성 수지 조성물 중량의 1 내지 5 wt%, 바람직하게는 2 내지 4 wt% 로 포함되는 것이 좋다. The initiator is preferably included in an amount of 1 to 5 wt%, preferably 2 to 4 wt%, based on the weight of the flame retardant resin composition excluding the solvent.
또한, 개시제는 전체 폴리페닐렌계 수지 함량 100 중량부에 대하여 2 내지 11 중량부로 포함되는 것이 좋고, 바람직하게는 4 내지 8 중량부로 포함되는 것이 좋다.In addition, the initiator is preferably included in an amount of 2 to 11 parts by weight, preferably 4 to 8 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total polyphenylene-based resin content.
개시제의 함량은 전체 수지 조성물의 화학적 구조 등에 큰 변화를 가져오는 것은 아니지만 개시제의 함량이 해당 범위보다 낮은 경우 난연성 수지 조성물의 경화가 충분히 이루어지지 않거나 경화속도가 늦어지는 문제가 발생할 수 있고, 해당 범위보다 높은 경우 난연성 수지 조성물의 경화속도가 너무 빨라 물성이 균일하지 않거나 부반응의 속도가 증가하여 경화 후 물성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.The content of the initiator does not cause a significant change in the chemical structure of the entire resin composition, etc., but if the content of the initiator is lower than the corresponding range, the flame retardant resin composition may not be sufficiently cured or the curing speed may be slowed. If higher, the curing rate of the flame-retardant resin composition is too fast, so that the physical properties are not uniform or the rate of side reactions increases, which may cause a problem of poor physical properties after curing.
본 발명의 일 실시예는 개시제로 과산화물계 화합물인 디큐밀과산화물(Dicumyl peroxide, DCP)을 사용하지만, 개시제의 화합물 종류는 제한되지 않으며, 일반적으로 개시제로 사용되는 화합물, 통상의 기술자가 개시제로 채용가능한 화합물이라면 어떠한 화합물이든 본 발명에 개시제로 사용가능하다.In one embodiment of the present invention, dicumyl peroxide (DCP), which is a peroxide-based compound, is used as an initiator, but the compound type of the initiator is not limited, and a compound generally used as an initiator, those skilled in the art are employed as the initiator Any possible compound can be used as an initiator in the present invention.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 열개시제인 DCP를 개시제로 사용하며, 열에 의해 과산화물에 포함된 산소-산소 단일결합이 끊어져 2개의 라디칼(radical)이 얻어질 수 있고, 라디칼의 전파반응에 의해 수지 조성물에 포함된 화합물들이 라디칼 중합반응을 일으킬 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, DCP, which is a thermal initiator, is used as an initiator, and the oxygen-oxygen single bond included in the peroxide is broken by heat to obtain two radicals, and the propagation reaction of the radicals Compounds included in the resin composition may cause radical polymerization.
라디칼 중합반응 이후 수지 조성물은 경화되고, 유전계수 및 유전손실이 낮으며 난연특성을 갖는 수지 경화물이 얻어질 수 있다.After the radical polymerization reaction, the resin composition is cured, and a cured resin material having low dielectric constant and dielectric loss and flame retardant properties can be obtained.
난연성 수지 조성물은 추가적으로 유기용매를 더 포함하는 것이 좋다. 유기용매는 난연성 수지 조성물에 포함되더라도 수지 조성물의 물성이나 유전특성, 난연성에 미치는 영향이 적으므로, 난연성 수지 조성물에 포함되는 다른 성분의 중랑 백분율의 계산시에는 유기 용매를 제외한 중량에서 백분율을 계산하는 것이 난연성 수지 조성물의 특성을 표현하기에 용이하다.It is preferable that the flame-retardant resin composition further contain an organic solvent. Even if the organic solvent is included in the flame retardant resin composition, it has little effect on the physical properties, dielectric properties, and flame retardancy of the resin composition. It is easy to express the characteristics of the flame retardant resin composition.
유기용매는 인계 화합물, 폴리페닐렌계 수지 및 비스말레이미드계 수지를 모두 용해할 수 있는 용매를 사용하는 것이 좋으며, 예를들어 MEK(Methylethyl ketone)등의 용매가 사용될 수 있고, 그 종류는 제한되지 않는다. As the organic solvent, it is recommended to use a solvent that can dissolve all of the phosphorus compound, polyphenylene resin, and bismaleimide resin. For example, a solvent such as MEK (Methylethyl ketone) can be used, and the type is not limited. does not
수지조성물에 포함되는 용매의 함량은 전체 폴리페닐렌계 수지 함량 100 중량부에 대하여 130 내지 190 중량부로 포함되는 것이 좋고, 바람직하게는 150 내지 160 중량부로 포함되는 것이 좋다.The content of the solvent included in the resin composition is preferably 130 to 190 parts by weight, preferably 150 to 160 parts by weight, based on 100 parts by weight of the total polyphenylene-based resin content.
용매의 함량이 해당 범위보다 높은 경우 경화속도가 늦어지거나 점도가 낮아지는 문제가 있으며, 용매의 함량이 해당 범위보다 낮은 경우 수지들 간의 균일한 혼합이 이루어지지 않아 난연성 수지 조성물을 다루기 어려우며, 균일한 도포 및 균일한 물성을 갖는 경화물을 얻기 어려운 문제가 발생할 수 있다.When the content of the solvent is higher than the corresponding range, there is a problem that the curing speed is slowed or the viscosity is lowered. There may be a problem in that it is difficult to obtain a cured product having uniform properties and coating properties.
용매의 함량을 조절하여 수지 조성물의 점도 및 경화속도를 제어할 수 있으며, 최종 경화후 용매는 모두 제거되는 것이 바람직하다.By controlling the content of the solvent, the viscosity and curing rate of the resin composition can be controlled, and it is preferable that all of the solvent is removed after the final curing.
본 발명의 본 측면에 따른 난연성 수지 조성물은 반도체 또는 전자부품에 사용되는 기판 또는 회로기판의 제조에 사용될 수 있고, 구체적으로는 프리프레그, 시트, 필름, 테이프, 적층판 또는 프린트 배선용 기판 등을 제조하는데 사용될 수 있으며, 그 외의 고주파영역에서 저유전율 및 저유전손실의 특성이 요구되는 기술분야에 활용될 수 있다.The flame-retardant resin composition according to this aspect of the present invention can be used for manufacturing a substrate or a circuit board used for semiconductors or electronic components, and specifically, for manufacturing a prepreg, a sheet, a film, a tape, a laminate or a substrate for printed wiring, etc. It can be used, and it can be used in other technical fields requiring low dielectric constant and low dielectric loss characteristics in a high frequency region.
본 발명의 일 측면에 따른 난연성 수지 조성물은 경화제를 첨가하여 경화시키는 것이 가능하고, 경화된 수지 조성물은 임피던스 분석기 등의 장비를 활용하여 JIS-C-6481 시험방법 등을 활용해 1GHz의 주파수 조건에서 측정한 유전상수(Dk)는 3.30 내지 3.60 이고, 유전손실(Df) 값이 0.0030 내지 0.0050 이다. The flame-retardant resin composition according to one aspect of the present invention can be cured by adding a curing agent, and the cured resin composition is subjected to a frequency condition of 1 GHz using the JIS-C-6481 test method using equipment such as an impedance analyzer. The measured dielectric constant (Dk) is 3.30 to 3.60, and the dielectric loss (Df) value is 0.0030 to 0.0050.
위와 같은 범위의 유전상수 및 유전손실을 가짐으로써 난연성 수지 조성물은 우수한 난연특성을 가짐과 동시에 고주파영역에서 저유전 특성을 가지고, 5G 5세대 이동통신에서 기지국과 단말기간 전송 손실을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.By having a dielectric constant and a dielectric loss within the above range, the flame retardant resin composition has excellent flame retardant properties and at the same time has a low dielectric property in a high frequency region. There is this.
이하에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 들어 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to specific examples.
(제조예)(Production Example)
제조예 1 내지 3 - 인계 화합물의 제조Preparation Examples 1 to 3 - Preparation of phosphorus-based compounds
제조예 1Preparation Example 1
비스페놀 A(Bisphenol A) 228 g, 비스페놀 A 노볼락(Bisphenol A Novolac)수지 39 g 과 다이페닐 포스핀옥사이드(Diphenyl phosphine oxide, DPO) 202 g 을 준비한 후, 온도계, 교반장치, 환류냉각기가 구비된 반응기에 투입하고, 질소기체를 이용하여 30분간 퍼지하였다.After preparing 228 g of bisphenol A, 39 g of bisphenol A novolac resin and 202 g of diphenyl phosphine oxide (DPO), the It was put into the reactor and purged for 30 minutes using nitrogen gas.
반응기의 온도를 230℃ 까지 승온시켜 반응기에 투입된 물질을 용해시키면서 반응을 5시간 동안 진행하였다.The reaction was carried out for 5 hours while the temperature of the reactor was raised to 230° C. to dissolve the materials put into the reactor.
이후 230℃ 까지 온도를 증가시켜 잔존 페놀을 충분히 제거하였다.Thereafter, the temperature was increased to 230° C. to sufficiently remove residual phenol.
톨루엔(Toluene) 2000 g을 투입하여 잔존 페놀이 제거된 반응물을 용해시킨 후, 60℃ 온도에서 공정수 2000 g 과 수산화나트륨 100 g을 투입하였다. After dissolving the reactant from which residual phenol was removed by adding 2000 g of toluene, 2000 g of process water and 100 g of sodium hydroxide were added at a temperature of 60°C.
이 후 VBC(4-vinylbenzeyl chloride) 300 g 을 투입하고, 24시간 동안 reflux 하며 반응을 진행시켰다.After that, 300 g of VBC (4-vinylbenzeyl chloride) was added, and the reaction was allowed to proceed with reflux for 24 hours.
반응이 종결된 이후 반응기 내부의 상층액을 취하여 물 700 g 으로 세척한 후, 50℃ 까지 진공에서 탈기를 실시하여 잔존하는 물과 용제를 제거하여 액상의 생성물을 수득하였다.After the reaction was completed, the supernatant liquid inside the reactor was taken, washed with 700 g of water, and then degassed in vacuum up to 50° C. to remove the remaining water and solvent to obtain a liquid product.
제조예 2Preparation 2
제조예 1에서 다이페닐 포스핀옥사이드(Diphenyl phosphine oxide, DPO) 202 g 대신 DPOPO 216g 을 사용한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 생성물을 수득하였다.The reaction was performed in the same manner as in Preparation Example 1, except that 216 g of DPOPO was used instead of 202 g of diphenyl phosphine oxide (DPO) in Preparation Example 1 to obtain a product.
제조예 3Preparation 3
제조예 1에서 VBC(4-vinylbenzeyl chloride) 300 g 대신 알릴클로라이드(Allyl chloride) 153 g 을 투입한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 생성물을 수득하였다.The reaction was performed in the same manner as in Preparation Example 1, except that 153 g of allyl chloride was added instead of 300 g of 4-vinylbenzeyl chloride (VBC) in Preparation Example 1 to obtain a product.
(실시예)(Example)
실시예 1 내지 8 - 난연성 수지 조성물의 제조Examples 1 to 8 - Preparation of flame retardant resin composition
실시예 1 Example 1
제조예 1에서 수득된 인계 화합물 200g 에 폴리페닐렌옥사이드 수지(SABIC社, SA-9000) 225g, 비스말레이미드계 수지(Daiwa kasei社, BMI-5100) 75g 을 메틸에틸케톤 용매 250g 에 투입하였으며, 개시제로 DCP를 15 g 투입하여 상온에서 1시간동안 교반하여 난연성 수지 조성물을 수득하였다.To 200 g of the phosphorus compound obtained in Preparation Example 1, 225 g of polyphenylene oxide resin (SABIC, SA-9000) and 75 g of bismaleimide-based resin (Daiwa Kasei, BMI-5100) were added to 250 g of a methyl ethyl ketone solvent, 15 g of DCP was added as an initiator and stirred at room temperature for 1 hour to obtain a flame retardant resin composition.
실시예 2 및 3Examples 2 and 3
제조예 1에서 폴리페닐렌옥사이드 수지를 각각 185 g 및 270 g을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 수지 조성물을 제조하였다.A flame retardant resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 185 g and 270 g of polyphenylene oxide resin were added in Preparation Example 1, respectively.
실시예 4 및 5Examples 4 and 5
제조예 1에서 수득된 인계 화합물을 각각 165 g 및 225 g을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 수지 조성물을 제조하였다.A flame retardant resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 165 g and 225 g of the phosphorus-based compound obtained in Preparation Example 1 were added, respectively.
실시예 6 및 7Examples 6 and 7
제조예 1에서 비스말레이미드계 수지를 각각 60 g 및 100 g을 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 수지 조성물을 제조하였다.A flame retardant resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that 60 g and 100 g of the bismaleimide-based resin were added in Preparation Example 1, respectively.
실시예 8 Example 8
제조예 1에서 개시제를 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 수지 조성물을 제조하였다.A flame retardant resin composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that no initiator was added in Preparation Example 1.
실시예 9 내지 10Examples 9 to 10
제조예 2 내지 3 에서 수득된 인계 화합물을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 난연성 수지 조성물을 제조하였다.A flame retardant resin composition was prepared in the same manner as in Example 1 using the phosphorus-based compound obtained in Preparation Examples 2 to 3.
실시예 1 내지 10의 난연성 수지 조성물의 배합량을 아래 표 1과 같이 정리하였다.The blending amounts of the flame-retardant resin compositions of Examples 1 to 10 are summarized in Table 1 below.
(실험예)(Experimental example)
실험예 1 - 난연성 수지 조성물의 경화 후 유전특성 실험Experimental Example 1 - Dielectric properties test after curing of flame retardant resin composition
실시예 1 내지 10의 난연성 수지 조성물을 유리섬유에 함침시킨 후 80 ~ 200℃ 의 온도에서 건조시켜 점착성이 없는 프리프레그를 제조하였으며, 그 다음 동박의 양면에 제조한 프리프레그를 위치시키고 진공 프레스로 가열, 가압하여 동박적층판을 제조하였다.After impregnating the flame-retardant resin composition of Examples 1 to 10 into glass fiber, it was dried at a temperature of 80 to 200° C. to prepare a non-stick prepreg, and then the prepared prepreg was placed on both sides of the copper foil and vacuum press A copper clad laminate was prepared by heating and pressing.
이후, 경화된 동박적층판을 JIS-C-6481 방법을 이용하여 Agilent E4991A RF Impedence/Material analyzer를 이용하여 1GHz 조건에서 유전상수(Dk) 와 유전손실(Df)을 측정하였다.Then, the dielectric constant (Dk) and dielectric loss (Df) of the cured copper clad laminate were measured at 1 GHz using an Agilent E4991A RF Impedence/Material analyzer using the JIS-C-6481 method.
실험예 2 - 난연성 수지 조성물의 유리전이온도 측정Experimental Example 2 - Measurement of Glass Transition Temperature of Flame Retardant Resin Composition
실시예 1 내지 10의 난연성 수지 조성물을 시차열분석기(DSC)를 이용하여 20℃/min 의 조건으로 유리전이온도(Tg)를 측정하였다.The glass transition temperature (Tg) of the flame-retardant resin compositions of Examples 1 to 10 was measured using a differential thermal analyzer (DSC) under the condition of 20° C./min.
실험예 3 - 흡습 내열성 실험Experimental Example 3 - Moisture absorption heat resistance test
실험예 1의 동박적층판을 가로, 세로 각 5cm 크기로 절단하고, 이를 PCT(Pressure cooker test, 121℃)에서 2시간동안 흡습처리 한 뒤 288℃ 의 납조에 10초동안 넣은 다음, 표면의 상태를 육안으로 관찰하여 디라미네이션(Delamination)이 발생하지 않는 것은 ◎, 일부 표면변화가 관찰된 것은 ○, 디라미네이션이 일부 발생한 것은 △, 디라미네이션이 확연히 발생한 것은 ×로 나타내었다.The copper clad laminate of Experimental Example 1 was cut into pieces of 5 cm horizontally and vertically, and the resultant was subjected to moisture absorption treatment in PCT (Pressure cooker test, 121° C.) for 2 hours, and then placed in a solder bath at 288° C. for 10 seconds, and then the state of the surface was measured. When observed with the naked eye, those in which delamination did not occur are indicated by ◎, those with partial surface change are indicated by ○, those with partial delamination are indicated by △, and those with marked delamination are indicated by ×.
실험예 4 - 동박접착강도 측정Experimental Example 4 - Copper Foil Adhesive Strength Measurement
수득된 실시예 1 내지 10의 난연성 수지 조성물을 일반 1/20z 동박에 1 내지 5 ㎛의 두께로 도포하고 5분간 건조하여 동박접착 시트를 제조하였다. 이 후 제조된 동박 부착 접착 시트 2장을 적층한 뒤 190℃ 온도에서 20kg/cm 의 압력을 주어 2시간 동안 가열 압착 시키고, 상온에서 인장강도계를 이용하여 수직방향으로 끌어올려 동박을 박리하면서 동박접착강도(Copper peel strength, P/S)를 측정하였다.The obtained flame-retardant resin composition of Examples 1 to 10 was applied to a general 1/20z copper foil to a thickness of 1 to 5 μm and dried for 5 minutes to prepare a copper foil adhesive sheet. After that, two sheets of adhesive sheet with copper foil were laminated, and pressure of 20 kg/cm was applied at a temperature of 190° C. and pressed for 2 hours. Adhesive strength (Copper peel strength, P/S) was measured.
실험예 1 내지 4의 결과를 아래 표 2와 같이 나타내었다.The results of Experimental Examples 1 to 4 are shown in Table 2 below.
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. exemplified in each of the above-described embodiments may be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
Claims (13)
(화학식 1)
(이 때, R1, R2는 아릴(aryl)기 또는 치환된 아릴기가 각각 독립되거나 결합된 구조, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 각각 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)A phosphorus compound having the structure of Formula 1 below.
(Formula 1)
(In this case, R1 and R2 are an aryl group or a substituted aryl group, each independently or combined, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclo hexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is an integer from 0 to 2)
상기 인계 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 인계 화합물.
(화학식 2)
(이 때, R3는 구조이며, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)According to claim 1,
The phosphorus-based compound is a phosphorus-based compound having a structure of the following formula (2).
(Formula 2)
(In this case, R3 is structure, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is integer from 0 to 2)
폴리페닐렌계 수지; 를 포함하는 난연성 수지 조성물.
(화학식 1)
(이 때, R1, R2는 아릴(aryl)기 또는 치환된 아릴기가 각각 독립되거나 결합된 구조, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 각각 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)a phosphorus-based compound having the structure of Formula 1 below; and
polyphenylene-based resin; A flame retardant resin composition comprising a.
(Formula 1)
(In this case, R1 and R2 are an aryl group or a substituted aryl group, each independently or combined, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclo hexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is an integer from 0 to 2)
상기 인계 화합물은 하기 화학식 2의 구조를 가지는 난연성 수지 조성물.
(화학식 2)
(이 때, R3는 구조이며, X는 수소, 메틸 또는 트리플루오로메틸기, Y는 수소, 메틸, 트리플루오로메틸, 에틸, 사이클로헥실 또는 페닐기, n은 0 내지 1 인 정수, m은 1 내지 2 인 정수, l은 0 내지 2 인 정수)4. The method of claim 3,
The phosphorus-based compound is a flame retardant resin composition having a structure of the following formula (2).
(Formula 2)
(In this case, R3 is structure, X is hydrogen, methyl or trifluoromethyl group, Y is hydrogen, methyl, trifluoromethyl, ethyl, cyclohexyl or phenyl group, n is an integer from 0 to 1, m is an integer from 1 to 2, l is integer from 0 to 2)
상기 폴리페닐렌계 수지는 폴리페닐렌 옥사이드(PPO) 수지인 난연성 수지 조성물.5. The method of claim 4,
The polyphenylene-based resin is a flame retardant resin composition of a polyphenylene oxide (PPO) resin.
상기 난연성 수지 조성물은 비스말레이미드계 수지를 더 포함하는 난연성 수지 조성물.6. The method of claim 5,
The flame-retardant resin composition further comprises a bismaleimide-based resin.
상기 난연성 수지 조성물은 개시제(Initiator)를 더 포함하는 난연성 수지 조성물.7. The method of claim 6,
The flame-retardant resin composition further comprises an initiator (Initiator).
상기 폴리페닐렌 옥사이드 수지 100 중량부에 대하여,
상기 인계 화합물 66.7 내지 100 중량부를 포함하는 난연성 수지 조성물.8. The method of claim 7,
Based on 100 parts by weight of the polyphenylene oxide resin,
A flame retardant resin composition comprising 66.7 to 100 parts by weight of the phosphorus compound.
상기 폴리페닐렌 옥사이드 수지 100 중량부에 대하여,
상기 비스말레이미드계 수지 22 내지 44 중량부를 포함하는 난연성 수지 조성물.9. The method of claim 8,
Based on 100 parts by weight of the polyphenylene oxide resin,
A flame retardant resin composition comprising 22 to 44 parts by weight of the bismaleimide-based resin.
상기 폴리페닐렌 옥사이드 수지 100 중량부에 대하여,
상기 개시제 2 내지 11 중량부를 포함하는 난연성 수지 조성물.10. The method of claim 9,
Based on 100 parts by weight of the polyphenylene oxide resin,
A flame retardant resin composition comprising 2 to 11 parts by weight of the initiator.
상기 난연성 수지 조성물의 경화 후 JIS-C-6481 방법으로 1GHz 주파수에서 측정한 유전상수(Dk)가 3.30 내지 3.60 인 난연성 수지 조성물.11. The method of claim 10,
A flame retardant resin composition having a dielectric constant (Dk) of 3.30 to 3.60 measured at a frequency of 1 GHz by the JIS-C-6481 method after curing the flame retardant resin composition.
상기 난연성 수지 조성물의 경화 후 JIS-C-6481 방법으로 1GHz 주파수에서 측정한 유전손실(Df)이 0.0030 내지 0.0050 인 난연성 수지 조성물.12. The method of claim 11,
A flame retardant resin composition having a dielectric loss (Df) of 0.0030 to 0.0050 measured at a frequency of 1 GHz by the JIS-C-6481 method after curing the flame retardant resin composition.
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