JP6676529B2 - 樹脂組成物およびそれを用いた積層体 - Google Patents
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Description
特許文献1〜5のような技術によると、導体層および有機絶縁基材の両方または一方に対して優れた接着性が得られないことがあった。たとえ導体層および有機絶縁基材の両方に対して優れた接着性が得られたとしても、耐熱性が低下した。詳しくは、フレキシブルプリント配線板は、近年その薄さや柔軟性のほか、微細な回路が作製可能なことなどの特徴を活かし、幅広い分野で利用されており、電子機器用途では使用温度が100℃以下であるが、照明や車載用途では150℃以上の使用温度に耐え得る耐熱性が求められている。しかしながら、上記特許文献1〜5の組成物を接着層に用いたフレキシブルプリント配線板は、照明や車載用途での使用に耐えられなかった。
さらには接着層を硬化するために加熱プレスすると、樹脂組成物の流動性が良すぎるためにはみ出しが多く発生する点も問題であった。
すなわち本発明の要旨は下記の通りである。
(1)一分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(A)、ポリアリレート樹脂(B)および硬化剤(C)を含有する樹脂組成物であって、
前記ポリアリレート樹脂(B)のガラス転移温度が200℃以上であり、
前記エポキシ樹脂(A)の前記ポリアリレート樹脂(B)に対する含有比率(A)/(B)が30/70〜90/10(質量比)である、樹脂組成物。
(2)前記エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量が90〜500g/eqである、(1)に記載の樹脂組成物。
(3)前記ポリアリレート樹脂(B)が芳香族ジカルボン酸残基および下記一般式(i)〜(iv)で表される二価フェノール残基からなる群から選択される1種以上の二価フェノール残基を含む、(1)または(2)に記載の樹脂組成物:
(4)前記ポリアリレート樹脂(B)がさらに下記一般式(v)で表される二価フェノール残基を含んでいる、(1)〜(3)のいずれかに記載の樹脂組成物:
(5)前記樹脂組成物が接着シート用樹脂組成物である、(1)〜(4)のいずれかに記載の樹脂組成物。
(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の樹脂組成物を有機溶剤に溶解して得られる樹脂ワニス。
(7)(5)に記載の樹脂ワニスを乾燥してなる被膜。
(8)基材上に、(7)に記載の被膜を形成してなる積層体。
(9)(8)に記載の積層体を用いた配線板。
このような樹脂組成物を用いた積層体は、特に配線板等で好適に使用ができ、ハンダの溶融により配線板が加熱される場合であっても、接着絶縁層の膨れや剥離の発生を抑制することができる。
本発明の樹脂組成物は、導体層および有機絶縁基材の両方に対する接着性にも優れた接着層を形成できる。
本発明の樹脂組成物はまた、硬化のための加熱プレス時の耐はみ出し特性にも優れた接着層を形成できる。
本発明の樹脂組成物はまた、誘電特性にも優れた接着層を形成できる。
本発明で用いられるエポキシ樹脂(A)が有するエポキシ基の数は、一分子中に2個以上であれば特に制限はない。エポキシ樹脂(A)は、公知のエポキシ樹脂を用いることができ、好ましくは、一分子中のエポキシ基が2個以上、5個以下であるエポキシ樹脂を用いる。一分子中に含まれるエポキシ基数が5個を超えると、得られる樹脂組成物から樹脂ワニスを作製する際、粘度上昇が顕著となることがある。なお、前記エポキシ基数はエポキシ樹脂が分子量分布を有するため、1分子あたりのエポキシ基数の平均を意味する。
mは0以上であって、2k以下の整数であり、好ましくは0〜4、より好ましくは1〜4の整数である。
本発明の樹脂組成物は、少なくともエポキシ樹脂(A)、ポリアリレート樹脂(B)および硬化剤(C)を所定比率となるように、有機溶剤に溶解、混合することで調製することができる。
(1)ポリアリレート樹脂のインヘレント粘度
ポリアリレート樹脂を1,1,2,2−テトラクロロエタンに溶解し、濃度1g/dLの試料溶液を作製した。続いて、ウベローデ型粘度計を用い、25℃の温度にて試料溶液の流下時間Tおよび溶媒の落下時間T0を測定し、以下の式を用いてインヘレント粘度ηを求めた。
インヘレント粘度η=Ln(ηrel)/c
ただし、ηrelは相対粘度であり、次式で計算される。またc=1g/dLである。
ηrel=T/T0
示差走査熱量測定装置(パーキンエルマー社製DSC7)を用いて、昇温速度20℃/分で40℃から340℃まで昇温し、得られた昇温曲線中のガラス転移温度に由来する不連続変化の開始温度をガラス転移温度とした。
後述する実施例または比較例で得られた樹脂ワニスを、PETフィルム基材(パナック製PET37SG−1)上に、アプリケータを用い、最終乾燥厚みが15μmになるよう流涎・塗布した。
80℃で30分乾燥後、120℃もしくは150℃で10分間加熱することで、形成された樹脂組成物の被膜を半硬化のBステージ状態にした(以下、積層体[A]という)。なおBステージ状態にするための加熱温度は、硬化剤(c1)を使用する場合は150℃、硬化剤(c2)を使用する場合は120℃である。前記積層体の被膜形成面を、銅張積層板(以下、片面CCLという、住友金属鉱山社製、銅箔/ポリイミドフィルム=8/25μm)の銅箔側に重ね合わせ、真空ラミネーターを用いてラミネートしたのち、積層体よりPETフィルム基材を離形し、銅張積層板の銅箔面に被膜が積層された積層体[B]を得た。さらに積層体[B]の被膜形成面を、別の片面CCLの銅箔側に、上記と同様にラミネートすることで、2枚の片面CCLの銅箔で被膜を挟み込んだ構成の積層体[C]を得た。この積層体[C]を加熱温度190℃、プレス圧力3MPaで90分間熱プレスして被膜を完全硬化し、接着性評価のための試料とした。前記試料を10mm幅の短冊型にカットし、引張速度100mm/minの試験条件で角度90°の引き剥がし強さを測定した。引き剥がし強さは、2.0N/cmを超える場合が「◎」、1.5N/cmを超える場合が「○」、1.0N/cmを超える場合が「△」(実用上問題なし)、1.0N/cm以下の場合が「×」と判定した。
本発明においては、評価結果が「○」以上、特に「◎」、であることが実用上好ましい。
片面CCLに代えて厚さ25μmであるポリイミドフィルム(東レ・デュポン社製カプトン)を用いた以外は、上記(3)における積層体[C]の製造方法と同じ方法により、2枚のポリイミドフィルムで被膜を挟み込んだ構成の積層体[D]を得た。前記積層体[D]を加熱温度190℃、プレス圧力3MPaで90分間熱プレスし被膜を完全硬化し、接着性評価のための試料とした。前記試料を10mm幅の短冊型にカットし、引張速度100mm/minの試験条件で角度90°の引き剥がし試験を実施し、破壊モードを評価した。破壊モードは優れたものから、ポリイミドフィルムが破壊する「材料破壊」、接着層が破壊する「凝集破壊」(実用上問題なし)、ポリイミドフィルムから接着層が剥離する「界面剥離」の順である。
本発明においては、評価結果が「材料破壊」であることが実用上好ましい。
(3)で作製した積層体[C]を、加熱温度190℃、プレス圧力3MPaで90分間熱プレスした後、50mm×50mmのサイズに切り出し試料とした。前記試料を、乾燥剤入りデシケータ中で24時間保管したもの(以下、絶乾試料という)と、40℃90%RHの恒温恒湿槽内で16時間保管したもの(以下、吸湿試料という)との2種類を準備した。吸湿試料の水分率は0.3%であった。これら絶乾試料、吸湿試料のそれぞれについて260℃のハンダ浴に1分間浮かべ、その前後の外観変化を評価した。ハンダ浴後、外観変化が見られなかった場合が「○」、小さな膨れが見られた場合が「△」(実用上問題なし)、激しい膨れや剥離が見られた場合が「×」と判定した。
本発明においては、「○」であることが実用上好ましい。
絶乾試料による評価結果により、耐熱性を評価できる。
吸湿試料による評価結果により、吸湿後のハンダ耐性を評価できる。
基材としてガラス基材を用いたこと以外、「(3)銅箔との接着性」の積層体[C]と同様の方法により、積層体を製造した。この積層体を、加熱温度190℃、プレス圧力3MPaで90分間熱プレスした後、被膜をガラス基材から剥離した。50mm×50mmのサイズに切り出し試料とした。得られた被膜単体を、下記測定用治具にセットし、下記装置により室温で、比誘電率および誘電正接を測定した。
<装置>アジレント・テクノロジー社製(現 キーサイト・テクノロジー社) インピーダンス/マテリアル・アナライザ E4991A
<測定用治具> 同社製 16453A
(1)エポキシ樹脂
(a1)ビスフェノールA型エポキシ樹脂(三菱化学社製jER828)、エポキシ当量184〜194g/eq、粘度120〜150P(=12〜15Pa・s)(25℃)、一分子中に存在するエポキシ基の数=2個
(a2)フェノールノボラック型エポキシ樹脂(三菱化学社製jER152)、エポキシ当量176〜178g/eq、粘度14〜18P(=1.4〜1.8Pa・s)(52℃)、一分子中に存在するエポキシ基の数=3個以上
後述する製造例に記載する方法で下記特性を有するポリアリレート樹脂(b1)〜(b9)を得た。
(c1)ジシアンジアミド(日本カーバイド工業社製DD)
(c2)ジアミノジフェニルスルホン(関東化学社製特級試薬)
攪拌装置を備えた反応容器中に水1.2Lを入れ、水酸化ナトリウム0.79mol、二価フェノールである9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(BCF)0.194mol、分子量調整剤としてp−tert−ブチルフェノール(PTBP)0.0116molを溶解させ、0.0013molの重合触媒(トリブチルベンジルアンモニウムクロライド)を添加し、激しく撹拌した(アルカリ水溶液)。別の容器にテレフタル酸クロライド(TPC)0.100molとイソフタル酸クロライド(IPC)0.100molを秤り取り、0.7Lの塩化メチレンに溶解させた。
この塩化メチレン溶液を、先に調製したアルカリ水溶液を撹拌したところへ混合し、重合を開始させた。重合反応温度は20℃前後になるように調製した。重合は攪拌下で2時間行い、その後、攪拌を停止して反応液を静置して水相と有機相を分離し、水相のみを反応容器から抜き取って、残った有機相に酢酸2gを添加した。そして、水1.5Lを加えて30分間攪拌し、再度静置分離して水相を抜き出した。この水洗操作を、水洗後の水相のpHが7前後になるまで繰り返した。得られた有機相を、ホモミキサーを装着した50℃の温水槽中に徐々に投入しながら塩化メチレンを蒸発させることで、粉末状のポリマーを析出させ、これを取り出して脱水・乾燥を行い、ポリアリレート樹脂(b1)を得た。このポリアリレート樹脂(b1)のインヘレント粘度は0.49dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は285℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールをN−フェニル−3,3−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フタルイミジン(PPPBP)とした以外は製造例1と同様にしてポリアリレート樹脂(b2)を得た。このポリアリレート樹脂(b2)のインヘレント粘度は0.49dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は300℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールを1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(BPTMC)とした以外は製造例1と同様にしてポリアリレート樹脂(b3)を得た。このポリアリレート樹脂(b3)のインヘレント粘度は0.49dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は255℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールを1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン(BPAP)とした以外は製造例1と同様にしてポリアリレート樹脂(b4)を得た。このポリアリレート樹脂(b4)のインヘレント粘度は0.49dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は240℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールを1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−フェニルエタン(BPAP)とし、TPCとIPCの配合量をそれぞれ0.14molおよび0.06molとした以外は製造例1と同様にしてポリアリレート樹脂(b5)を得た。このポリアリレート樹脂(b5)のインヘレント粘度は0.48dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は265℃であった。その結果を表1に示す。
TPCとIPCの配合量をそれぞれ0.06molおよび0.14molとした以外は製造例5と同様にしてポリアリレート樹脂(b6)を得た。このポリアリレート樹脂(b6)のインヘレント粘度は0.49dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は220℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールを1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(BPTMC)0.136molおよび2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)0.058molとした以外は製造例1と同様にしてポリアリレート樹脂(b7)を得た。このポリアリレート樹脂(b7)のインヘレント粘度は0.49dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は240℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールを1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(BPTMC)0.058molおよび2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)0.136molとした以外は製造例7と同様にしてポリアリレート樹脂(b8)を得た。このポリアリレート樹脂(b8)のインヘレント粘度は0.48dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は215℃であった。その結果を表1に示す。
二価フェノールを2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(BPA)0.194molとした以外は製造例7と同様にしてポリアリレート樹脂(b9)を得た。このポリアリレート樹脂(b9)のインヘレント粘度は0.48dL/gであり、DSC測定を行ったところ、結晶融解ピークは見られず、ガラス転移温度は190℃であった。その結果を表1に示す。
攪拌機、冷却管を備えたセパラブルフラスコを使用し、有機溶剤としてN,N−ジメチルホルムアミド250質量部を用いた。当該有機溶剤に対して、始めにエポキシ樹脂(a1)50質量部を60℃で加熱溶解し、次いでポリアリレート樹脂(b1)50質量部を溶解してから、エポキシ樹脂硬化剤(c1)2.8質量部および硬化促進剤として2−エチル−4−メチルイミダゾール0.35質量部を溶解した。その後、攪拌を停止し脱気することで樹脂組成物からなる樹脂ワニスを調製した。
エポキシ樹脂、ポリアリレート樹脂および硬化剤の種類および配合量を表2記載のように変更した以外は、実施例1と同様の方法で、被膜および積層体を形成し各種評価を行った。その結果を表2および表3に示す。
攪拌機、冷却管を備えたセパラブルフラスコを使用し、有機溶剤としてトルエン200質量部を用いた。当該有機溶剤に対して、始めにエポキシ樹脂(a1)50質量部を60℃で加熱溶解し、次いでポリアリレート樹脂(b4)50質量部を溶解した。この溶液へ、別の容器で有機溶剤としてのメチルエチルケトン50質量部に対して、エポキシ樹脂硬化剤(c2)16.3質量部を溶解してなる溶液を全量投入して均一混合した。その後、攪拌を停止し脱気することで樹脂ワニスを得た。実施例1と同様の方法で、被膜および積層体を形成し各種評価を行った。その結果を表2に示す。
攪拌機、冷却管を備えたセパラブルフラスコを使用し、有機溶剤としてN,N−ジメチルホルムアミド300質量部を用いた。当該有機溶剤に対して、ポリアリレート樹脂(b4)100質量部を60℃で加熱溶解した。その後、攪拌を停止し脱気することで樹脂ワニスを得た。実施例1と同様の方法で、被膜および積層体を形成し各種評価を行った。その結果を表3に示す。
ポリアリレート樹脂に代えてポリカーボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス社製ユーピロンS−3000:インヘレント粘度は0.48dL/g、ガラス転移温度145℃)50質量部を用いる以外は、実施例1と同様にして樹脂ワニスの作製を試みた。
しかし、60℃で加熱溶解しようとしたが、ほとんど溶解することなく不溶分が発生したため、試験を中止した。
実施例3:比誘電率3.1、誘電正接0.010;
実施例8:比誘電率3.2、誘電正接0.011;
比較例4:比誘電率3.3、誘電正接0.012。
※試験周波数=1GHz
Claims (8)
- 一分子中に2個以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂(A)、ポリアリレート樹脂(B)および硬化剤(C)を含有する樹脂組成物であって、
前記ポリアリレート樹脂(B)のガラス転移温度が200℃以上であり、
前記エポキシ樹脂(A)の前記ポリアリレート樹脂(B)に対する含有比率(A)/(B)が30/70〜90/10(質量比)であり、
前記ポリアリレート樹脂(B)が芳香族ジカルボン酸残基および1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン残基を含む、樹脂組成物。 - 前記エポキシ樹脂(A)のエポキシ当量が90〜500g/eqである、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記樹脂組成物が接着シート用樹脂組成物である、請求項1〜3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の樹脂組成物を有機溶剤に溶解して得られる樹脂ワニス。
- 請求項5に記載の樹脂ワニスを乾燥してなる被膜。
- 基材上に、請求項6に記載の被膜を形成してなる積層体。
- 請求項7に記載の積層体を用いた配線板。
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